DE3311842A1

DE3311842A1 - Hydraulische schlagvorrichtung

Info

Publication number: DE3311842A1
Application number: DE19833311842
Authority: DE
Inventors: Lionel Arthur Stroud Gloucestershire Reynolds
Original assignee: AF Hydraulics Ltd
Current assignee: AF Hydraulics Ltd
Priority date: 1982-04-03
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1983-10-13
Also published as: SE8301571L; SE8301571D0; GB2117845A; FR2524362A1; GB2117845B

Description

Beschreibung

Die Erfindung; betrifft eine hydraulische Schlagvorrichtung, wie einen Preßluftbrecher odei* Preßlufthammer, mit einer Kolben/Schlagbolzen-Anordnung, die auf ein Brechwerkzeug, Schneidwerkzeug oder dergleichen aufeinanderfolgend schlägt, das in dein vorderen Ende des Gehäuses gehalten wird.

Die Werkzeuge, die normalerweise beispielsweise bei einem Preßluftineißel benutzt wex'den, haben einen Schaft, der in das Gehäuse eines Preßluftmeißels eingesetzt und darin positioniert gehalten werden, derart, daß das Ende des Schaftes von einem hin- und herbeweglichen Schlag-

!5 bolzen beaufschlagt wird. Verschiedene Werkzeug-Befestigungseinrichtungen werden verwendet, üblicherweise mit einem federbelasteten l^angglied, weiches mit einem KückholtefLansch an dem Werkzeugschart in Eingriff tritt. Während des Betriebs bewegt sich der Werkzeugschaft normalerweise frei hin und her, ohne daß der flansch auf das ii'anggl ied schlägt. Wenn jedoch das Werkzeug durch das Werkstück hindurchbricht oder von diesem zurückgezogen wird, während der Preßluftmeißel· weiter läuft, beaufschlagt der 1'¹Iarisch das i'angglied und wird von diesem zurückgehal^teri·

Aufgrund der beachtlichen Trägheitskraft, die beim Aufhalten eines sich frei bewegenden Kolben/Schlagbolzens durch das Werkzeug auftreten, während das letztere aufoinandrirfolgerideri Prallschlägen ausgesetzt ist, müssen die Wtjrkzoug-Hückhaltemittel, insbesondere das i'angglied und di;:3sen Schwenkzapfen entsprechend massiv ausgebildet sein. Wenn die Vorrichtung mit dem Werkzeug über die Horizontale hinaus, das heißt aufwärts geneigt gehalten, wird, drückt; die Schwerkraft dan Werkzeug zu dem Schlagbolzen, so daß es aufeinanderfolgenden Prallschlägen ausge.sotzt wird, wenn sich der Kolben/Schlagbolzen frei bewegt. Bei dex¹ Entwicklung von hochleistungsfähigen

hydraulischen üchlagvorrichtungen während der letzten Jahre hat die Beipacks icht igung von Werkzeug-Befestigungsanordnungen genügende.!¹ Stärke und angemessener Lebensdauer dazu geführt, daß ein unverhältnismäßig großer Anteil des Gewichts der Vorrichtung für diese vorzusehen ist 3 was bei einer hand ge führt ei?- Vorrichtung wie einem Preßluft-Straßenmeißel- oder einen Preßlufthammer von besonderem Nachteil ist, insbesondere wenn er in der oben erwähnten, horizontalen StelLung arbeitet. Tatsächlieh hat die .Rücksicht auf Werkzeug-Halte einrichtungen mit annehmbarem Gewicht und gewünschter Lebensdauer zu einem Problem in der Entwicklung von kleinen, handgeführten Vorrichtungen mit relativ hohar Abgabeleistung, wie sie aufgrund der modernen, bei einer hydraulischen Schlag·=»

l§ vorrichtung angewendeten Technologie erreichbar ist, geführte

Aufgabe dor Erfindung ist es, eine hydraulische Schlagvorrichtung der im Anspruch 1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß unter Vermeidung der vorgenannten Probleme ein belastungsloser Betrieb des Kolben/Schlagbolzens nicht auftritt, wenn das Werkzeug keiner äußeren Kraft ausgesetzt ist«,

Erfindungsgemäß umfaßt eine hydraulische Schlagvorrichtung einen Kolben/Schlagbolzen, der in einem Gehäuse der Vorrichtung hin-und herbeweglich ist, so daß der Schlagbolzen normalerweise ein Werkzeug beaufschlagt, das in dem vorderen Ende des.Gehäuses lösbar gehalten ist, welches zwei Kammern umfaßt, nämlich eine ventilgesteuerte Vorwärtsdruck-Kammer, die alternativ schaltbar ist zur Zuführung von Druck und zum Entlüften, wobei der Druck darin Vorwärtshübe des Kolben/Schlagbolzens hervorruft, und eine Itückdruck-Kammer, die im Betrieb konti- nuierlich dem Netzdruck bzw. Arbeitsdruck ausgesetzt ist zur Erzeugung einer kontinuierlichen Iiückf ührkraft, die auf den Kolben/Schlagbolzen wirkt; dabei ist ein Kanal vorgesehen, der während der normalen Hin- und Herbewegung

-δι des Kolben/Schlagbolzens abgeschlossen ist, jedoch im i'all eines Überschlags bzw. Durchschlage des Kolben/ Schlagbolzens die zwei Kammern miteinander verbindet, so daß selbst in Verbindung mit der zu dieser Zeit entlüfteten ventilgesteuerten Kammer die resultierende Hydraulikströ'mung durch den Kanal diese Kammer genügend unter Druck setzt zum Anlegen einer Vorwärt c~i'luiddruck-Kraf "C-vorspannung an den Kolben/Schlagbolzen, so daß der letztere in der Vorwärtsstellung gehalten und dessen Hin- und Herbewegung unterbrochen wird.

Bevorzugt ist der Kanal in dem Kolben/Schlagbolzen vorgesehen und endet an einer Umfangsöffnung, die durch die Wand einer Bohrung in dem Gehäuse gesteuert wird, in welcher sich der Kolben/Schlagbolzen hin- und herbewegt. Somit führt bei dieser Anordnung, wenn das Werkzeug keiner Arbeitslast ausgesetzt ist, der resultierende Durchschlag des Kolben/Schlagbolzens dazu, daß die öffnung in der Rückdruckkammer freigelegt und der Kolben/Schlagbolzen in seiner Vorwärtsposition ohne weitere Hin- und Pierbewegung gehalten wird. Die Hin- und Herbewegung mit Beaufschlagen des Werkzeugschafts durch den Schlagbolzen wird nicht wieder aufgenommen, bis der Bedienungsmann eine genügende Kraft aufgebracht hat (durch Drücken gegen das Werkzeug), um den Kolben/Schlagbolzen in eine Stellung innerhalb seines normalen Bereichs der Hin- und Herbewegung zurückzuführen, in welcher die Öffnung in der Bohrung abgeschlossen ist. Die Strömungskapazität des Kanals ist so gewählt, daß die erzeugte Vorwärts-Fluiddruck-Kraftvorspannung von dem Bedienungsmann ohne unzumutbare Anstrengung überwunden werden kann.

Der Kolben/Schlagbolzen ist bevorzugt ein einziges Glied mit einem rückwärtigen Kolbenteil und einem vorderen Schlagbolzenteil. Jedoch können der Kolben und der Schlagbolzen auch getrennte Glieder sein, in welchem Pail der Schlagbolzen ein zwischen dem Kolben und dem Werkzeug angeordneter, frei gleitender Amboß ist.

Wenn die Vorrichtung in einen langen Hydraulik-fiückführschlauch entlüftet wird, dann kann der liückdruck in diesem ausreichen, die erforderliche Vorwärtskraft-Vorspannung an dem Kolben/Schlagbolzen in Verbindung mit einem annehmbaren Strömungsquerschnitt des Kanals vorzusehen., Jedoch kann es in einigen Fällen erforderlich sein, einen kleinen Entlüftungs-Begrenzer einzuführen, um den fiückdruck zu steigern, obgleich in vielen !fällen ein solcher Begrenzer bereits vorhanden ist, um die Betriebsfrequenz der Vorrichtung zu steuern.

Die Erfindung kann in geeigneter V/eise bei einer Vorrichtung angewendet werden, wie sie in der GB-PS 1 396 507 beschrieben ist, welche eine weitere Kammer mit reduziertem Druck verwendet, in die eine ventilgesteuerte öffnung entlüftet, um einen schnellen Ventilwechsel an dem Ende jedes Vorwärts-Kolbenhubs vorzusehen, wobei sich in dieser weiteren Kammer Fluid aufgrund einer Leckage entlang dem Kolben sammelt. In diesem Fall ist es erforderlieh, das Leckagefluid aus der Kammer abzuführen, während die Vorwärtsdruck-Kraftvorspannung angelegt ist, um einen Druckaufbau darin zu vermeiden; zu diesem Zweck kann der vorgesehene Entlüftungs-Begrenzer durch einen Venturi* Abschnitt ersetzt werden, dessen verengter Teil für die geeignete Begrenzung sorgt und mit der dritten Kammer verbunden ist, um die letztere infolge der Entlüftungsströmung durch den Venturi-Abschnitt zu entlüften.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig, 1 schematisch das Grundprinzip der Erfindung, und Figo 2 eine praktische Ausführungsform„

ο ο ι ίο/ο

Nach 1'¹Ig. 1 umfaßt eine hydraulische Schlagvorrichtung ein einheitliches Kolben/Schlag-Glied 1 mit einem Kolbenteil 2 und einem Schlagteil 3» das in einem Körper 4- hin- und herbewegbar ist, der eine Bohrung 4-a aufweist, die den Kolbenteil 2 eng bzw. dicht umfaßt. Der Korper 2 umfaßt zwei Kammern, nämlich eine mit Ventilen versehene Vorwärts-Druckkammer 5 und eine Hückwärts-Druckkaimner 6» Die Kammer 5 wird durch ein Ventil V gesteuert, das die Kammer in Abhängigkeit von der Kolbenstellung abwechselnd unter Druck setzt und entlüftet. Durch Unterdrucksetzen der Kammer 5 werden Vorwärts-Schlaghübe bzw. -Aufprallschläge des Kolben/Schlag-Teils 1 erzeugt und das Entlüften der Kammer führt zu Hückhüben unter der Wirkung des Druckfluids in der Kammer 6, die permanent mit dem Netzdruck bzw. Versorgungsdruck P verbunden ist. Dieser Druck wirkt auf eine Hingstufe 7 zwischen dem Kolbenteil 2 und dem Schlagteil 3·

Das Ventil V, das mit dem Netzdruck P und der Entlüftungsßückf uhrungsleitung EX verbunden ist, x^ird durch eine Pilotö'ffnung bzw. Steueröffnung 8 in der Bohrung 4-a in Abhängigkeit von der Stellung des Kolben/Schlagbolzen-Teils gesteuert. In Fig. 1 ist das Kolben/Schlagbolzen-Teil in einer mittleren Hubstellung dargestellt. Am Ende eines Hückhubes ist die öffnung 8 freigelegt und der Druck P in der Kammer 6 wirkt durch eine Ventil-Pilotverbindung bzw. -steuerverbindung 9 auf das Ventil V ein, um dieses umzuschalten, wodurch die Kammer 5 unter Druck und der nächste Vorwärtshub bewirkt wird, an dessen Ende der Schlagbolzenteil 3 auf ein Werkzeug T aufprallt. Am Ende eines Vorwäx-tshubs wird die Steueröffnung 8 mit einer angrenzenden Entlüftungsöffnung 10 über eine Umfangsnut 11 in dem Kolbenteil 2 verbunden. Dies führt zu einem Umschalten des Ventils V, um die Kammer 5 zu entlüften.

Somit beginnt ein Hückhub, während der Druck P in der Kammer 6 auf die Stufe 7 einwirkt.

Ein zu weites Ausschlagen des Kolben/Schlagbolzen-Teils 3 in dem PaIl₉ wenn das von dem Schlagbolzenteil 3 zu beaufschlagende Werkzeug T keiner äußeren Kraft ausgesetzt ist, wird mittels eines stoßdämpf enden Puffers 12 auf=- gehalten, der an dem vorderen Ende der Kammer 6 angeordnet ist, und in den die Stufe 7 eintritt» Bei einer' bekannten Vorrichtung wird der Kolben/Schlagbolzen-Teil 1 fortdauernd mit einem fortdauernden Überschlagen bsxtfo Durchschlagen belastet, so lange das Werkzeug T unbelastet

^O ist j so daß das Werkzeug,wenn es sich in der dargestellten horizontalen Position befindet, bei jedem Überschlag bzwα Durchschlag mit einer beachtlichen Schockbelastung für die Werkzeughalteeinrichtung beaufschlagt wird= Erfindungsgemäß wird dies verhindert durch Vorsehen eines

X5 Kanals 13 durch den Kolbenteil 2„ An dem inneren Ende steht der Kanal 13 mit der Kammer 5 in Verbindung und an dem äußeren Ende endet er in einer Umfangsöffnung 14, die während eines normalen Arbeitshubes in der Bohrung 4a abgeschlossen ist»

In dem Pail eines Durchschlags des Kolben/Schlagbolzen= Teils 19 wenn die Stufe 7 in die Stoßdämpfkammer 12 eintritt, wird die Öffnung 14 in der Kammer 6 unbedeckt bzw» freigelegt» Infolgedessen strömt Druckfluid von der Kam·=· mer 6 in die Kammer 5? die zu dieser Zeit durch das Ventil entlüftet ist ο Der Strömungsquerschnitt des Kanals 13-wird in bezug auf den durch die Entlüftungsleitung und die differentiellen Kolbenflächen erzeugten Strömungswiderstand so gewählt j daß sich der resultierende Druck in der Kammer 5 bis zu einem Wert aufbaut ■> der zu einer resultierenden Kraft-Vorspannung an dem Kolben/Schlagbolzen-Teil 1 in Vorwärtsrichtung führt» Somit kommt der letztere in einer Vorwärtsposition in der Stoßdämpfkam= mer 12 zur Ruhe und es beginnt keine ßückbewegung-j bis der Bedienungsmann mit genügend Kraft gegen das Werkzeug drückt, um das Kolben/Schlagbolzen-Teil in eine Stellung zurückzuführen, in welcher die öffnung 14 in der Bohrung 4a abgeschlossen ist» ·/

Wenn somit während des Arbeitens das Werkzeug ΐ durch das Werkstück hindurchbricht oder abgehoben wird, dann führt die Vorrichtung nur einen Überschlag bzw. Durchschlag durch und das unbelastete Werkzeug kann nur einmal beaufschlagt werden. Die Kraft-Vorspannung durch den Vorwärtsfluiddruck wird so gewählt, daß sie den Kolben/Schlagbolzen-Teil 1 zuverlässig in der Vorwärtsstellung hält, der letztere jedoch ohne übermäßige Kraft durch den Bedienungsmann zurückgeführt werden kann, was durch das Gewicht des Werkzeugs unterstützt werden kann. Beispielsweise kann eine Vorwärt s-Druck-Vor spannung gexvählt werden, die eine Kückführkraft von etwa 15 kg (30 lbs.) erfordert.

Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Abwandlung der aus der GB-PS 1 396 307 (auf deren gesamten Inhalt hier Bezug genommen wird) bekannten Ausführungsform. Von dieser Ausführungsform wird hier nur so viel beschrieben, wie zum Verständnis der Anwendung der Erfindung erforderlich ist. Teile entsprechend Figur 1 sind in Fig. 1 mit der glei- _Q chen, jedoch um die Zahl 100 vergrößerten Bezugsziffer bezeichnet. Die grundsätzliche Betriebsweise ist die gleiche mit der Ausnahme, daß das Zentrum der Steueröffnung 108 umgekehrt ist - sie ist hier mit der Kammer 106 durch die Kolbennut 111 verbunden und für eine Entlüftungs-Verbindung freigelegt.

In diesem Falle ist jedoch die Vorwärts-Druckkammer 105 durch eine axiale Sackbohrung in dem Kolbenteil 102 vorgesehen, der auf einem konzentrischen festen Eohr 115 gleitet, das die hydraulische Verbindung zur Kammer 105 vorsieht. Diese Konstruktion ermöglicht die Einführung einer weiteren dritten Kammer 116 in dem Körper 104, welche Kammer zur Entlüftung durch ein Einwegventil 117 verbunden ist, so daß ein Vorwärtshub des Kolben/Schlagbolzen-Teils 1 zu einem verringerten Druck in der Kammer 116 führt. Am Ende eines Vorwärtshubs ist der Ventilpilot bzw. die Ventilsteueröffnung 108 freigelegt für eine Entlüftung in diese Kammer, xvobei der reduzierte

β β η ο α

k i_n dieser für ein schnelles und zuverlässiges schalten des Ventils V sorgt„ Erfindungsgemäß ist ein Kanal 113 durch den Kolbenteil 2 gebohrt, so daß in dem Fall eines Überschlags in der beschriebenen Weise seine äußere Endöffnung 114· in der Kammer 106 freigelegt ist für einen Druckaufbau in der Kammer 105_? um eine Vorwärt s^Fluiddruck-Kraftvorspannung zu erzeugen, die das Kolben/Schlagbolzen-Teil in einer Vorwärtsposition in dem Stoßdämpfer 112 hält, bis es durch Drücken gegen das Werkzeug zurückgeführt wird.

In seiner ursprünglichen. Form benutzt die Grundvorrich·= tung einen Entlüftungs-Begrenzer, der zur Steuerung der Betriebsfrequenz ausgewählt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist dieser Begrenzer durch einen Venturi-Abschnitt 118 ersetzt, dessen verengtes Teil über eine Leitung 119 mit der st romabwärt igen (Ent lüftungs-) Seite des Ventils 117 verbunden ist. Somit verläuft die Strömung j die wie vorher jetzt zur Entlüftung durch den Kanal 115 und die Kammer 105 verläuft, -durch den Venturi-Abschnitt 117, der zur Entlüftung der Kammer 116 dient= Dadurch wird ein Druckaufbau in der Kammer 116 aufgrund einer Fluid-Leckage von der Kammer 105 durch das Rohr 115 und von der Kammer 106 entlang dem Kolben/ Schlagbolzen-Teil 1 verhindert, während der Kolben/ Schlagbolzen-Teil 1 stationär bleibt und in der wirkungs· losen Vorwärtsposition gehalten wirde

Wie bei der Grundkonstruktion gemäß Figo 1 wird der Kanal 113 wirksam, wenn die äußere Endöffnung 114 in die Kammer 106 eintritt, zu welchem Zeitpunkt das innere Ende des Kanals das innere Ende des Rohrs 115 freigelegt hat» Die Arbeitsöffnung 114- kann statt dessen an diesem inneren Ende angeordnet sein und durch das Rohr 115 gesteuert werden»

Claims

Fafiomtamwälte · European Patent Attorneys Dt. W. Müller-Bore f

Dr. Paul Deufel

Dipi.-Chom., Dipl.-Wirtsdi.-Ing.

Dr. Alfred Schön

Dipl.-Chem.
Dr. MiiHer-Bore und Partner· POB 800720 ■ D-OOOOMUndicn BO

Werner Hertel

Dipl.-Phys.

Dietrich Lewald

Dipl.-Ing.

Dr.-lng. Dieter Otto

Dipl.-Ing.

Hl/tl - H 1539 31. März 1983

A. Ε¹» Hydraulics Limited
Chequers Bridge, Gloucester, GL1 2BX
Großbritannien

Hydraulische Schlagvorrichtung

Patentansprüche

Hydraulische Schlagvorrichtung mit einem Gehäuse, in welchem ein Kolben/Schlagbolzen hin- und herbewegbar ist, für ein Aufschlagen auf ein Werkzeug, das in einem Vorderteil des Gehäuses lösbar gehalten ist, und welches eine Vorwärtsdruck-Kammer und eine Hückwärtsdruck-Kammer umfaßt, wobei die Vorwärtsdruck-Kammer ventilgesteuert ist und abwechselnd mit Netzdruck bzw. Arbeitsdruck verbunden und entlüftet wird, während Druck darin Vorwärtshübe des Kolben/Schlagbolzens erzeugt und die Eückdruck-Kammer während ihres Betriebs mit dem Netzdruck verbunden iat zur Schaffung einer kontinuierlichen, auf den Kolben/Schlagbolzen wirkenden Hückführkraft, dadurch gekennzeichnet, daß ein

D-8000 München 86, Siebertstraße 4 · POB 860 720 · Kabel: Muebobat · Telefon (089) 4740 05 Telecopier Infotec 6400 B - (089) 4740 08 ■ Telex 5-24285

Kanal vorgesehen ist, der während der normalen Hin- und Herbewegung des Kolben/Schlagbolzens abgeschlossen ist, jedoch in dem j*'all eines Überschlags bzw. Durchschlags des letzteren in Vorwärtsrichtung die beiden Kammern miteinander verbindet, so daii selbst in Verbindung mit einer zu dieser Zeit entlüfteten, ventilgesteuerten Vorwärtsdruck-Kammer die resultierende Hydraulikströmung durch diesen Kanal die ventilgesteuerte Kammer genügend unter Druck setzt zum Anlegen einer Vorwärts-JaTuiddruck-Kraftvorspannung an den Kolben/Schlagbolzen, der hierdurch in seiner Vorwärtsstellung gehalten und in seiner Hin- und Herbewegung aufgehalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in dem Kolben/Schlagbolzen vorgesehen ist und an einem Ende in eine Umfangsöffnung mündet, die durch die Wand e,iner Bohrung gesteuert wird, in welcher sich der Kolben/üchlagbolzen hin- und herbeilegt.
J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Kanals an einer Oberfläche des Kolben/Schlagbolzens mündet, die normalerweise in der Vorwärtsdruck-Kammer freigelegt ist, und daß das eine Ende des Kanals in der Bückdruck-Kammer nur in der Überschlagstellung freigelegt ist.
4·. Vorrichtung nach Anspruch Λ, bei der die Vorwärtsdruck-Kammer am inneren Ende einer Axialbohrung in dem KoI-ben/Schlagbolzen-Teil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in dem Kolben/Schlagbolzen-Teil vorgesehen ist und an einem Ende an einer Öffnung in der Axialbohrung mündet, die nur in der Überschlagstellung freigelegt ist, während das andere Ende des Kanals in der Mickdruck-Kammer normalerweise freigelegt ist.
5» Vorrichtung nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben/Schlagbolzen ein einheitliches Glied mit einem rückwärtigen Kolbenteil und einem vorderen Schlagbolzenteil ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch

gekennzeichnet, daß der Kolben/Schlagbolzen getrenxite Kolben- und Schlagbolzen-Glieder umfaßt und daß der Schlagbolzen ein frei gleitender Amboß ist, der zwi- ^O sehen dem Kolben und dem Werkzeug angeordnet ist.
7« Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlüftungs-Begrenzung vorgesehen ist zur Bildung eines Rückdrucks auf die l§ Hydraulikströmung, der zur Schaffung der Vorwärts-Kraft-Vorspannung für den Kolben/Schlagbolzen ausreicht«
8. Vorrichtung nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung durch einen flachen Begrenzer herbeigeführt ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7? deren Gehäuse eine dritte Kammer mit reduziertem Druck umfaßt, in welche eine ventilgesteuerte Öffnung entlüftet und in welcher sich Fluid aufgrund einer Leckage entlang dem Kolben sammelt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlüftungs-Begrenzung ein Venturi-Abschnitt vorgesehen ist, dessen verengter Teil mit der weiteren Kammer verbunden ist.