DE2121172A1

DE2121172A1 - Schlagwerkzeug für pneumatischhydraulischen Betrieb

Info

Publication number: DE2121172A1
Application number: DE19712121172
Authority: DE
Inventors: Hiromu Ikoma Nara Terada (Japan). M
Original assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co. Ltd., Osaka (Japan); '"Vtr: Eder, E., Dipl.-Ing.; Schieschke, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
Priority date: 1970-05-01
Filing date: 1971-04-29
Publication date: 1971-12-09
Also published as: ES195738Y; US3735823A; FR2090995A5; ES195738U

Description

PATENTANWÄLTE

Dipl. Ing. E. Eder Dipl. Ing. K. Schieschki

Nippon Pneumatic Manufacturing Company Ltd., Osaka City /Japan

Schlagwerkzeug für pneumatisch-hydraulischen Betrieb

Die Erfindung betrifft ein durch hydraulischen oder gasförmigen Druck, etwa von Luft, Stickstoff oder dergl. zu betreibendes Schlagwerkzeug.

Die bekannten Schlagwerkzeuge arbeiten mit Druckluft oder mechanisch. Bei mit Druckluft betriebenen Geräten wird bei jedem Hub Luft ausgestoßen, so daß der Luftverbrauch sehr groß ist. Zur Lieferung der Druckluft muß immer ein Kompressor laufen, was vor allem mit erheblichem Auspuffgeräusch verbunden

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ist. Bei den mechanischen Geräten wird ein Nocken von einem Elektro- oder Druckluftmotor angetrieben was infolge der Vibrationen häufig zu Störungen Anlaß gibt und ebenfalls mit Lärm verbunden ist.

Durch die Erfindung wird ein Schlagwerkzeug geschaffen, das keinen Druckluftkompressor benötigt. Zur Erzielung einer kräftigen Schlagwirkung wird von hydraulischem und pneumatischem Druck Gebrauch gemacht. Das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug ist mit einer Flüssigkeits-Schnellausstoßvorrichtung versehen, die das zur Erzielung einer kräftigen Schlagwirkung komprimierte Gas schnell ausstößt, 'wobei das Hochdruckgas durch hydraulischen Druck komprimiert wird.

Das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug umfaßt einen Grundkörper mit einem oberen und einem unteren Zylinder. Im oberen Zylinder sitzt ein durch Gasdruck betätigbarer oberer Kolben. Ein unterer Kolben befindet sich im unteren Zylinder, der hydraulisch betätigbar ist. Am Grundkörper ist unten ein auf- und abbewegbarer Meißel angebracht. Wenn der untere Kolben zusammen mit dem oberen Kolben durch den hydraulischen Druck im unteren Zylinder angehoben wird, so wird das Gas im oberen Zylinder komprimiert. Wenn die beiden Kolben den oberen Totpunkt erreichen, wird das Öl im unteren Zylinder plötzlich ausgestoßen. Durch den Druck des komprimierten Gases im oberen Zylinder werden die beiden Kolben schnell nach unten getrieben und der untere Kolben schlägt auf den Meißel.

Zur ausführlicheren Erläuterung dieser und weiterer Merkmale der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen. Darin zeigt:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schlagwerkzeuges und

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch das Begrenzungsventil des Schlagwerkzeuges.

Das dargestellte Schlagwerkzeug zeigt einen Grundkörper 11 mit einem oberen Zylinder 12 und einem unteren Zylinder 13. Im oberen Zylinder 12 sitzt der obere Kolben 14. Der untere Kolben 15 befindet sich im unteren Zylinder 13. Am unteren Ende des Grundkörpers ist der Meißel 17 in einen Meißelhalter 16 eingepaßt. Die beiden Kolben 14 und 15 bestehen zusammen mit der Kolbenstange 18 aus einem Stück. Der obere Kolben 14 besitzt einen größeren Durchmesser als der untere Kolben 15» Der Durchmesser der Kolbenstange ist kleiner als der untere Kolben

In den unteren Zylinder 13 ist ein zylindrisches Hauptventil verschiebbar untergebracht. In diesen Hauptventil 19 ist wiederum der untere Kolben 15 verschiebbar. Die Unterseite 20 des unteren Kolbens 15 ist gegen den Meißel 17 zu gerichtet. Das untere Teil 20 besitzt einen- geringeren Durchmesser als der untere Kolben 15. Der Abschnitt zwischen dem unteren Kolben 15 und dem unteren Teil 20 ist ein im Durchmesser noch kleineres Teil 21. Zwischen diesem Teil 21 mit dem kleinen Durchmesser und der Innenseite des Hauptventiles 19 liegt die Ölkammer 22. Ein konischer Abschnitt 23 geht vom oberen Ende des Teiles mit kleinerem Durchmesser zum unteren Ende des unteren Kolbens 15.

Den oberen Umfang des Hauptventils 19 bildet ein in den mittleren Zylinder 25 eingepaßter Ventilkolben 24.

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Am inneren Umfang des unteren Zylinder 13 befindet sich die Umfangsnut 26 an der Außenseite des Hauptventils 19 in der untersten·Steilung,ein Ölauslaßkanal 27 im unteren Zylinder ist mit der Umfangsnut 26 verbunden.

In einen Teil am Umfang des Hauptventils 19 sind mehrere Verbindungskanäle 28 geformt. DieUmfangsnut 29» die mit den Verbindungskanälen zusammenfällt, wenn das Hauptventil 19 in der untersten Stellung ist, befindet sich am inneren Umfang des unteren Zylinders, Der Öleinlaßkanal 30, der mit der Umfangsnut 29 in Verbindung steht, ist in den unteren Zylinder 13 eingeformt. Unten ist in den unteren Zylinder 13 eine Büchse 31 fest eingepaßt. In dieser Büchse 31 ist das untere Ende 20 des unteren Kolbens 15 verschiebbar. Das obere Ende der Büchse 31 nimmt auch das untere Ende des Hauptventiles 19 auf. Innen am oberen Ende der Büchse 31 befindet sich ein ringförmiger Vorsprung Das untere Ende des abgesenkten Hauptventils 19 schließt die Umfangsnut 26 von der Ölkammer 22 ab.

Der Meißel 17 trägt einen Flansch 32. Der obere Abschnitt des Flansches 32 ist in der Büchse 34 verschiebbar, die in den Schraubzylinder 33 am unteren Ende des Grundkörpers 11 fest eingepaßt ist. Der Meißelhalter 16 ist auf den Schraubzylinder 33 geschraubt. Der nach innen vorspringende Rand 35 am unteren Ende des Meißelhalters 16 nimmt den Flansch 32 des Meißels 17 auf und verhindert dessen Herausfallen.

Oben am Grundkörper 11 ist die Griffkappe 37 festgemacht. In einer Längsbohrung in der Mitte der Kappe 37 sitzt die Büchse Die Büchse 38 trägt eine Umfangsnut 39ο Unten konzentrisch

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liegt der Ventilkanal 40 mit kleinerem Durchmesser. Der Ventilkanal 40 steht mit der Innenseite des oberen Zylinders 12 in Verbindung.

In die Längsbohrung der Griffkappe ist die Umfangsnut 41 eingeformt, die die Büchse 38 außen umgibt. Die beiden Umfangsnuten 41 und 39 stehen mit dem Verbindungskanal 42 in der Büchse 38 in Verbindung.

In der Büchse 38 ist das Begrenzungsventil 43 verschiebbar und verschließt den Ventilkanal 40 von oben. Eine Feder 44» die das Ventil 43 gegen den Ventilkanal 40 drückt, ist zwischen dem Ventilaufnehmer in der Kappe 37 und der vertieften Bohrung 47 des Begrenzungsventils 43 angeordnet.

Da der schlanke Schaft 46 am unteren Ende des Begrenzungsventiles vom Ventilkanal 40 in den oberen Zylinder 12 ragt, wird das Begrenzungsventil 43 vom Ventilsitz 40 abgehoben, wenn der obere Kolben 14 nach oben geht. Außerdem hält der Verbindungskanal 48 im Schaft 46 des Begrenzungskanals den Druck zwischen dem oberen Zylinder 12 und der zurückgesetzten Bohrung 47 des Begrenzungsventils gleich.

In die obere Hälfte der Wand des Grundkörpers 11 ist ein Längsverbindungskanal 49 eingeformt. Er steht oben über den Verbindungskanal 50 mit der Umfangsnut 41 in Verbindung. Unten führt der Verbindungskanal 49 zur Öffnung 51 am unteren Ende im mittleren Zylinder 25.

An der Innenseite des oberen Zylinders 12 führt eine Öffnung 52 zum Verbindungskanal 49.

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Bin weiterer Verbindungskanal 53 in cfe? oberen Hälfte der Wand des Grundkörpers 11 steht mit der Öffnung 54 im oberen Zylinder 12 in Verbindung. Sein unteres Ende führt zur Öffnung 56 in der Kammer 55 zwischen dem unteren Zylinder 13 und dem mittleren Zylinder 25.

Zwischen der Kammer 55 und dem mittleren Zylinder 25 springt ein Rand 62 nach innen vor.

Mit einer Öffnung 57 im oberen Zylinder 12 ist eine Luftleitung 58 verbunden, die zu einer Stahlflasche für komprimiertes Gas, z.B. Luft, Stickstoff oder dergl. führt. In der Luftleitung sind das Rückschlagventil 60 und das Reduzierventil 61 angeordnet und verhindern eine Rückströmung von der Öffnung 57 zur Stahlflasche 59.

Vom ölauslaßkanal 27 führt die Rohrleitung zum Öltank. Die Rohrleitung zum öleinlaßkanal 30 liegt an der Auslaßöffnung einer Hydraulikpumpe. In der Ölleitung befindet sich ein geeignetes Steuerventil zur beliebigen Veränderung des aus der Öleinlaßöffnung 30 in der Ölkammer 22 erzeugten hydraulischen Druckes.

Die Darstellung nach der Zeichnung zeigt die Ölkammer 22 ohne hydraulischen Druck. Wird nun über das Reduzierventil 61 ein Druckgas der oberen Kammer im oberen Zylinder 12 zugeführt, so wirkt dies auf den oberen Kolben 14 und drückt diesen nach unten. Damit werden auch die Kolbenstange 18, der untere Kolben 15 und das untere Ende 20 abgesenkt, wobei das untere Ende 20 den Meißel 17 nach unten drückt. Darauf gelangt ein Teil des Druckgases durch die Öffnung 54, den Verbindung kanal 53 und die

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Öffnung 56 in die Kammer 55 und wirkt auf die Unterseite des oberen Kolbens 14. Da jedoch die wirksame Druckfläche der Unterseite von Kolben 14 kleiner ist als diejenige an derQberseite, wird der Kolben nach unten gedrückt.

Durch die Öffnung 52, den Verbindungskanal 4S und die Öffnung gelangt ferner ein Teil des Druckgases zur Unterseite des mittleren Zylinders 25 und wirkt auf die untere Seite des Ventilkolbens des Hauptventils 19. Da jedoch der Gasdruck der Kammer 55 auf das Hauptventil 19 und die Oberseite des Kolbens 24 wirkt und dessen Druckfläche größer ist, wird das Hauptventil 19 in die unterste Stellung abgesenkt.

Obgleich zwar der Gasdruck durch die öffnung 52, den Verbindungskanal 49 und den Verbindungskanal 50 auf die Umfangsnut 41, den Verbindungskanal 42 und den Umfangskanal 39 gelangt, wird, da der Druck an der Ober- und der Unterseite des Begrenzungsventils 43 gleich denjenigen in der oberen Kammer im oberen Zylinder 12 gehalten wird, der Verbindungskanal 48, der Kanal des Ventils 43, unter der Wirkung der Feder 44 geschlossen.

Durch Betätigung des Steuerventiles gelangt Öl zum Öleinlaßkanal 30. Wenn der Hydraulikdruck größer ist als der Gasdruck in der oberen Kammer des oberen Zylinders 12, tritt das Öl in die Ölkammer 22, durch die Umfangsnut 29 und den Verbindungskanal 28. und drückt den unteren Kolben 15 nach oben. Die Kolbenstange 18 und der obere Kolben 14, die mit dem unteren Kolben 15 aus einem Stück bestehen, werden dadurch ebenfalls nach oben gebracht.

Wenn die Oberseite des oberen Kolbens 14 über den Öffnungen 52, 54, 57 steht wird das Gas im oberen Zylinder 12 komprimiert und sein Druck steigt an. Da das Begrenzungsventxl 43 nach oben und unten verbunden ist, wird der Ventilkanal 40 durch die

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Feder 44 geschlossen gehalten.

Wenn der obere Kolben weiter nach oben geht und der Druck in der oberen Kammer des oberen Zylinders 12 ziemlich groß ist, drückt die Oberseite des oberen Kolbens 14 den Schaft 46 des Begrenzungsventils nach oben, wodurch das Begrenzungsventil vom Ventilkanal 40 abgehoben wird. Dadurch kann das Hochdruckgas in der oberen Kammer des Zylinders 12 durch den Ventilkanal 40, die Umfangsnut 39, den Verbindungskanal 50, den Verbindungskanal 49 und die Öffnung 51 fließen und drückt auf die Unterseite des Kolbens 24 des Hauptventils 19.

Da dadurch der Gasdruck in der Kammer 55 und der damit verbundenen oberen Kammer im mittleren Zylinder 25 herabgeht, werden der Kolben 24 und das Hauptventil 19 schnell angehoben. Das untere Ende des Hauptventils 19 wird aus dem ringförmigen Vorsprung -36 der Büchse 31 herausgezogen und die Ölkammer 22 mit der Umfangsnut verbunden. Der Verbindungskanal 28 des Hauptventils 19 bewegt sich über die Umfangsnut 29 und verschließt die Ölkammer 22 und den Öleinlaßkanal 30.

Dadurch wird der untere Kolben 15 nicht mehr durch den hydraulischen Druck nach oben gedrückt und der obere Kolben 14, die Kolbenstange 18, der untere Kolben 15 werden durch das auf die Oberseite des oberen Kolbens 14 wirkende Hochdruckgas sehr schnell nach unten getrieben, wobei das untere Ende 20 auf den Meißel 17 schlägt.

Die Ölkammer 20 wird durch den herabgehenden unteren Kolben kleiner und das Öl kehrt durch die Umfangsnut 26 und den Ölauslaßkanal 27 in den Öltank zurück. Wenn sich die Oberseite des oberen Kolbens 14 unter den Öffnungen 52, 54, 57 befindet

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geht der Druck im oberen Zylinder 12 wieder auf seinen konstanten Wert. Das Begrenzungsventil geht in seine Ausgangslage zurück und der Ventilkanal 40 wird geschlossen. Da der Gasdruck im mittleren Zylinder 25 auf den ursprünglichen Wert zurückgeht wird das Hauptventil 19 abgesenkt und geht mit seinem unteren Ende auf den ringförmigen Vorsprung 36. Durch die Abschaltung der Ölkammer 22 und der ümfangsnut 26 wird der Verbindungskanal des Hauptventils 19 mit der Ümfangsnut 29 verbunden.

Wenn beim Öffnen des Steuerventils in der Ölleitung zum Öleinlaßkanal 30 diesem Öl zugeführt wird,wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang und der obere Kolben 14, die Kolbenstange und der untere Kolben 15 bewegen sich auf und ab, das untere Ende 20 schlägt auf den Meißel 17 und leistet dabei die gewünschte Schlagarbeit.

Während dieses Vorganges geht das Gas lediglich zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt des oberen Zylinders 12, im mittleren Zylinder 25 und der Kammer 55 hin und her. Im Gegensatz zu bekannten Schlagwerkzeugen wird dabei keine Luft ausgestoßen, so daß auch kein Auspuffgeräusch entstehen kann. Außerdem ist der Gasverbrauch sehr gering, so daß eine Gasflasche geringer Kgazität den konstanten Gasdruck trotz geringer Lecks während des Betriebes aufrechterhalten kann, ohne daß ein Kompressor erforderlich ist.

Dagegen benötigt das erfxndungsgemäße Schlagwerkzeug eine -hydraulische Pumpe. Da jedoch die verschiedensten Maschinen bereits mit hydraulischen Pumpen ausgerüstet sind, kann das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug ohne weiteres an diese angeschlossen werden.

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3s ist ein möglichst geringer Strömungswiderstand für das Öl anzustreben, damit das Öl in der Ölkammer 22 schnell entweichen und der obere Kolben 14 ebenso schnell nach unten gehen kann. Deshalb sind die Umfangsnut 26, der Ölauslaßkanal 27 und die Ölleitung zwischen dem Ölauslaßkanal und dem öltank möglichst groß zu machen. Das Hauptventil 19 muß durch das Hochdruckgas schnell angehoben werden, wozu die gesamte untere Umgebung der Ölkammer sofort mit der Umfangsnut 26 verbunden werden muß. Wenn jedoch die Ölausstoßgeschwindigkeit zu hoch ist, kann es zu Kavitation kommen, die mit dem Öl in Berührung kommenden Teile werden beschädigt und der Druck in der Ölkammer während des Ausstoßens steigt an.

Bei der Erfindung ist jedoch das Hauptventil 19 zylindrisch ausgeführt. Auch wenn das Hauptventil 19 infolge derUmfangsnut 26 angehoben wird, wenn die ölkammer 22 mit der Umfangsnut 26 verbunden ist und das Öl der Ölkammer 22 in die Umfangsnut 26 fließt, kann die Geschwindigkeit der Ölströmung aus der Ölkammer 22 zum Ölauslaßkanal 27 beträchtlich verringert werden. Eine Aufrauhung der Innenseite des Ölauslaßkanales 27 infolge Kavitation während des Ausstoßens kann dadurch verhindert werden.

Da die olstromungsgeschwindigke.it kleiner wird, kann ein Ansteigen des Öldrucks beim Ausstoßen durch den Widerstand der Rohrleitung verhindert werden und es besteht keine Gefahr einer Behinderung des auszustoßenden Öles, wenn der obere Kolben 14 und der untere Kolben 15 nach unten gehen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Hauptventil 19 im Grundkörper 11 angeordnet. Dieses Hauptventil 19 kann jedoch auch getrennt vom Grundkörper in der Ausstoßleitung zur Ölkammer vorgesehen werden.

PATENTANWÄLTE

DIpI. Ing. E. Her Dipl. Ing. ft&Meschlce

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Claims

PATENTANWÄLTE /f

Dipl. I. ς. E. Eder \ Dipl. Lvj. K. Schieschi·

Patentansprüche

iJ Schlagwerkzeug mit einem Grundkörper mit einem oberen und einem unteren Zylinder, mit je einem Kolben in jedem Zylinder, die über eine Kolbenstange verbunden sind, und einem unterhalb des Grundkörpers angeordneten Meißel, auf den bei der Abwärtsbewegung der Kolben der untere Kolben schlägt, gekennzeichnet durch ein Hauptventil zum öffnen und Schließen des Öleinlaßkanales und des Ölauslaßkanales in die ölkammer im unteren Abschnitt im unteren Zylinder, durch ein unter Druck vom oberen Kolben bei dessen Anstieg bewegtes Begrenzungsventil, wobei der Betätigungsabschnitt des Hauptventiles und das Begrenzungsventil einander so zugeordnet sind, daß das Hauptventil die Ölkammer und den Öleinlaßkanal abschalten und die Ölkammer und den Ölauslaßkanal verbinden kann, indem dem Betätigungsabschnitt des Hauptventiles im oberen Zylinder das unter Hochdruck stehende Gas zugeführt wird, wenn das Begrenzungsventil vom oberen Kolben unter Druck bewegt wird, und die Ölkammer und der Öleinlaßkanal verbunden sind und die Ölkammer und der Ölauslaß abgeschaltet sind, während das Begrenzungsventil durch den oberen Kolben nicht unter Druck bewegt wird, und wenn die Ölkammer mit dem Öleinlaßkanal in Verbindung steht, wobei der untere Kolben vom Druck des Öles nach oben gedruckt wird, das durch den Öleinlaßkanal in die Ölkammer gelangt.
2. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Hauptventil und die Unterseite des unteren Kolbens eine Ölkammer geformt ist, in dem das Hauptventil zylindrisch und verschiebbar zwischen den unteren Kolben und den unteren Zylinder eingepaßt ist, daß das Hochdruckgas im oberen Zylinder auf die Unterseite des Ventilkolbens wirkt,

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das Begrenzungsventil unter Druck durch den oberen Kolben bewegt wird, indem der Ventilkolben außerhalb des oberen Abschnitts des Hauptventils in den mittleren Zylinder bewegt wird, der sich im Grundkörper befindet und daß eine Umfangsnut, die mit der Ölkammer bei angehobenem Hauptventil in Verbindung steht, an der Innenseite des unteren Zylinders eingeformt ist, außerhalb des unteren Abschnitts des Hauptventils, nach Bewegung in die unterste Stellung, wobei der Ölauslaßkanal mit der Umfangsnut in Verbindung steht.

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