DE2316526A1 - Pressluftwerkzeug - Google Patents
PressluftwerkzeugInfo
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25D—PERCUSSIVE TOOLS
- B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
- B25D11/06—Means for driving the impulse member
- B25D11/12—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism
- B25D11/125—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism with a fluid cushion between the crank drive and the striking body
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Description
HEiNZ LINSER . PATENTANWALT . PHYSIKER
6072 DREIEICHENHAIN BERLINER RING 170 RUF (061 03) 8 18 13
Fu 41?.D
Matsuo Laboratory Co., Ltd. Sunto, Shizuoka .
Japan
Japan
Pressluftwerkzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Pressluftwerkzeug mit einer einen Luftpumpenzylinder und einen darin gleitbar
gelagerten Pumpenkolben aufweisenden Luftpumpe und einem Werkzeugzylinder mit einem darin gleitbar gelagerten freien
Kolben.
Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung und Verbesserung eines Pressluftwerkzeuges dar, daß in der deutschen Offenlegun^-
schrift ? 246 370 beschrieben ist. Dieses bereits vorgeschlagene
Pressluftwerkzeug ist mit einer Luftpumpe zur Beaufschlagung jeweils einer oberen und einer unteren 'Kammer eines
durch einen Schlagkolben aufgeteilten Zylinderraumes mit Pressluft ausgerüstet. Die obere und die untere Zylinderkamraer
des Schlagkolbenzylinders ist dabei jeweils mit der oberen
309842/0458 "2~
und unteren Zylinderkammer des Luftpumpenzylinders über
steuerbare Ventile strömungsmäßig ein abgeschlossenes
System bildend verbunden. Die Über- und Unterdrucke in der
Luftpumpe werden durch Schließen der entsprechenden Ventile
so lange gehalten, bis die Luftpumpe die Kompression der
Arbeitsluft beendet hat, wobei der schwere Schlagkolben des Werkzeugs solange in der Anfangsstellung des oberen Totpunktes
gehalten wird, bis der- Schlaghub ausgelöst wird. Die entsprechenden Ventile werden angesteuert sobald die vorbestimmte
Kompression erreicht ist, wodurch der auf das Werkzeug gerichtete Schlaghub des Schlagkolbens durch Zuführung
der unter hohem Druck stehenden Pressluft in die obere Kammer des Schlagkolbenzylinders und durch Erzeugung
eines Unterdruckes in der unteren Kammer des Schlagkolbenzylinders leistungsstark unterstützt wird.
Bei dem bereits vorgeschlagenen Pressluftwerkzeug steuert
der Luftpumpenkolben in dem Pumpenzylinder die Bewegung des freien Kolbens in dem Werkzeugzylinder derart, daß soviel
Zeit wie möglich verwendet wird, um den oberen Punkt des Werkzeugzylinders zu erreichen und so wenig Zeit wie möglich,
um zum Zylinderboden zu gelangen.
Das bereits vorgeschlagene' Pressluftwerkzeug, gemäß der
oben genannten Offenlegungsschrift,arbeitet zufriedenstellend.
Wenn jedoch ein freier Kolben einer großen Masse verwendet wird, mit dem Bestreben, die erzeugte Schlagenergie
zu erhöhen, so ist es außerordentlich schwierig, einen derartig schweren freien Kolben am oberen Totpunkt zu halten,
so daß die Verwendung eines schweren freien Kolbens einen abnormalen Zeitablauf zwischen den Kolben ergibt,
wodurch der Wirkungsgrad verschlechtert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorgeschlagene Pressluftwerkzeug zu verbessern, wobei ein massiver freier
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Kolben derart gesteuert wird, daß eine erhöhte Schlagenergie erzeugt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Pressluftwerkzeug der eingangs aufgeführten Art, dadurch, daß der Zylinderkopf
des Werkzeugzylinders eine öffnung und eine einseitig gerichtete Steuerauslaßöffnung aufweist, wobei der freie
Kolben ein hervorstehendes Teil aufweist, welches in die öffnung des Zylinderkopfes passt und diese schließt, daß der
Luftpumpenzylinder mit dem Werkzeugzylinder über eine in den V/andungen der Zylinder angebrachte ßeitenöffnung strömungsmäßig
verbunden ist und daß ein Meißel gleitend gelagert durch den Boden des- Werkzeugzylinders geführt ist und bis
in den Werkzeugzylinder reicht. Der Werkzeug- und der Luftpumpenzylinder
bilden dabei in vorteilhafter Weise einen integralen Bestandteil des Pressluftwerkzeugs. Die Seitenöffnung
ist gemäß der Erfindung in Relation zur Größe des freien Kolbens so dimensioniert und angeordnet, daß zu einem
bestimmten Zeitpunkt zwischen dem oberen Raum des Luftpumpenzylinders über ein oberes Verbindungsrohr und der oberen
öffnung zum oberen Raum des Werkzeugzylinders und von diesem über die Seitenöffnung zum unteren R-rum des Luftpumpenzylinders
eine strömungsmäßige Verbindung besteht. Ein motorisch angetriebener Kurbelmechanismus ist in vorteilhafter Weise
mit dem Luftpumpenkolben wirksam verbunden.
Nach der Erfindung weist eine in einer Richtung wirkende Steueröffnung eine öffnung auf, die mit dem oberen Verbindungsrohr
in Verbindung steht und wobei ein Rückströmventil vorhanden ist, welches eine Strömung der Luft vom
Werkzeugzylinderraum zum Luftpumpenzylinderraum über das obere Verbindungsrohr gestattet, jedoch nicht umgekehrt.
Die Seitenöffnung in den Zylinderwandungen ist derart angeordnet, daß sie von dem freien Kolben geschlossen wird,
wenn dieser seinen unteren Totpunkt erreicht und daß sie
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teilweise geöffnet wird, unmittelbar nachdem der freie
Kolben sich vom unteren Totpunkt abhebt.
Die Bodenfläche des freien Kolbens weist in vorteilhafter V/eise eine Aussparung auf, in di-e das Kopfteil des Meißels
passt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
dargestellt ist, näher erläutert. Hierbei zeigen:
S-
Figur 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines
pneumatisch betätigbaren Pressluftwerkzeuges nach der Erfindung, bei dem sich der freie Kolben
am unteren Totpunkt befindet, während der Pumpenkolben am oberen Totpunkt steht;
Figuren 2, 1 bis 2,7 in sehematischer Darstellungen die
Arbeitsabläufe des Pumpenkolbens und des freien Kolbens nach der Erfindung:
Figur 3 eine graphische Darstellung der periodischen Bewegungen
des freien Kolbens des Schlagwerkzeugen nach der Erfindung (durchgezogene Kurve), des
Pumpenkolbens (unterbrochene Kurve) und des freien Kolbens des bereits vorgeschlagenen Pressluftwerkzeuges
(Kettenkurve)·, und
Figur 4 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform
des pneumatisch betätigten Pressluftwerkzeuges nach der Erfindung.
In Figur 1 ist mit 1 ein freier Kolben bezeichnet, der in
einem Zylindergehäuse 2 gleitbar gelagert ist. Der Zylinderkopf des Werkzeugzylinders 2 weist eine öffnung 21 in der
309842/0458
-5-
Mitte desselben auf. Im Pumpenzylinder 4 ist ein Pumpenkolben 5 gleitbar gelagert und der Zylinderkopf des Pumpenzylinders
besitzt ebenfalls eine öffnung 4' in der Mitte desselben.
Beide Zylinder 2 und 4 liegen zueinander parallel und stellen
einen integralen Teil des Pressluftwerkzeuges dar, wobei die Zylinder untereinander durch ein oberes Hohr 5 strömungsmäßig
verbunden sind, wobei das obere Rohr einerseits in die öffnung 21 des Werkzeugzylinders und 4' in die öffnung
des Pumpenzylinders übergeht. In den unteren Teilen der einander zugekehrten Zylinderwandungen befindet sich eine
Öffnung 6. Der Pumpenzylinder 4 weist am unteren Ende des Zylindergehäuses ,ein Kurbelgehäuse 7 auf. Eine in dem
Kurbelgehäuse 7 gelagerte Kurbel 8 ist mit einem Kolben 3 durch eine Kolbenstange verbunden. Die Kurbel 8 wird durch
einen Motor 14 über einen Riemen 15 und eine Riemenscheibe
13 angetrieben. Der Kammerraum, welcher durch das Kurbelgehäuse
und durch den Pumpenzylinder bestimmt ist, ist luftdicht abgeschlossen, mit Ausnahme der oberen öffnung 4*.
und der Seitenöffnung 6.
Der freie Kolben 1 weist ein hervorstehendes Teil 10 auf, welches derartig ausgelegt ist, daß es in die öffnung ?'■
des Kopfteiles passt und diese schließt, wenn der freie
Kolben den oberen Teil des Werkzeugzylinders erreicht und das Kopfteil des Werkzeugzylinders ist mit einer Steueröffnung
versehen, die in bezug zur öffnung 2' parallel liegt und enthält ein Rückströmventil 11.
"Der freie Kolben 1 stößt, wenn er nach unten getrieben wird , mit einer starken Kraft gegen das Kopfteil eines Meißels
bevor der freie Kolben 1 den unteren Totpunkt erreicht.
In den Figuren '\1bis ?,7 nind die verschiedenen Arbeitszustünde
der Kolben des Pressluftwerkzeuges dargestellt. Die Figur -",1 zeigt den Zustand des Werkzeuges vor Beginn des
309842/0458
Arbeitsanlaufes und hierbei steht .der obere Raum 4a des Pumpenzylinders
mit dem oberen Raum 2a des Werkzeugzyliiiders
über das obere Rohr 5 strömungsmäßig in Verbindung und
der untere Raum 4b des Pumpenzylinders mit dem oberen Raum
2a über den oberen Teil der Öffnung 6 in Verbindung, welcher dann geöffnet ist, wenn der freie Kolben 1 sich am unteren
Totpunkt befindet. Der freie Kolben 1 wird somit nicht
von der Bewegung des Pumpenkolbens 3 beeinflußt, der sich frei im Leerlaufzustand hin und her bewegen kann.
Um die Bewegung des freien Kolbens 1 einzuleiten, wird der
Meißel 9 mit dem zu bearbeitenden Material in Berührung gebracht
um den freien Kolben 1 nach oben bis in eine Stellung zu schieben, in der sich der Boden desselben etwas oberhalb
des unteren Teils der Seitenöffnung 6 befindet, so daß der untere Raum 2b des Werkzeugzylinders mit dem unteren
Raum 4b des Pumpenzylinders strömungsmäßig in Verbindung
steht (siehe hierzu Figur P5 2)»
Wenn sich der Pumpenkolben 3 nach unten bewegt, komprimiert
er die Luft in den beiden unteren Räumen Pb und 4b und
verringert den Luftdruck in den beiden oberen Räumen Pa und 4a. Der Überdruck der so komprimierten Luft und der Unterdruck
der auf diese Weise expandierten Luft bewirkt, daß der freie Kolben 1 sich nach oben bewegt (siehe hierzu
Figur 2,3).
Der freie Kolben 1 bewegt sich in. die Nähe des oberen Totpunktes (siehe Figur 2,4) und das hervorstehende Teil 10
des freien Kolbens- dringt in die Öffnung 2' des Kopfteiles
ein und schließt diese luftdicht ab, ro daß die Luft daran
gehindert wird über das obere Rohr 5 in den- oberen. Raum
des Pumpenzylinders einzudringen. Dies geschieht in dem Augenblick, in dem sich der Pumpenkolben in der Hähe dos
309842/045
oberen Totpunktes oder in der Nähe des unteren Totpunktes
befindet. Dadurch eingibt sich, dass der freie Kolben mit einer verringerten Geschwindigkeit weiter hoch steigt und
die Luft zusammenpresst, die in dem verbleibenden Raum zwischen den» freien Kolben und dem Kopfteil des Werkzeugzylinders
eingeschlossen ist. Der Druck der eingeschlossenen und in dem restlichen Raum Pa komprimierten Luft steigt
derart an, daß er die Gegenkraft der Feder des Rückströmventils 11 überwindet, wodurch das Ventil 11 geöffnet wird
und die eingeschlossene Luft aus dem Raum 2a des Werkzeugzylinders
über die Steueröffnung 12 in den oberen Raum 4a des Pumpenzylinders strömt.
Während die eingeschlossene Luft noch frei-gegeben wird,
steigt der freie Kolben noch an und treibt die übrige Luft in den oberen Raum J\a. des Pumpenzylinders und gleichzeitig
wird der freie Kolben abgefangen, bis er den oberen Totpunkt erreicht.
Der freie Kolben 1 erreicht seinen höchsten Punkt zu dem Zeitpunkt, in dem der Pumpenkolben 3 den unteren Totpunkt
erreicht. Der Druck der in dem oberen Raum 2a eingeschlossenen Luft wird sodann durch das Gewicht des freien Kolbens 1
verringert.
Der unterdruck dieser Luft wirkt auf die obere Fläche des
freien Kolbens und der freie Kolben wird daher noch am oberen Totpunkt festgehalten, während der Pumpenkolben zum oberen
Totpunkt hoch-steigt (siehe. Figur 2,5)·
Wenn der Pumpenkolben 3 sich in die Nähe des oberen Totpunktes
bewegt (siehe Figur 2,6) so wird die Luft" in dem oberen Raum Aa des Pumpenzylinders und in den* oberen Rohr 5»
welches damit in Verbindung steht, komprimiert. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird die Steueröffnung 12 durch das
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Rückströmventil 11 geschlossen und der.Druck der so komprimierten Luft im oberen Raum 4a und in dem Rohr 5 wirkt
nur auf die kleine Fläche des hervorstehenden Teils 10. Wegen der kleinen Fläche des hervorstehenden Teils 10 beträgt
der Druck der auf Jede Flächeneinheit der gesamten oberen Fläche des freien Kolbens wirkt, nur einen kleinen
Bruchteil des Druckes, der auf- Jede Flächeneinheit des
hervorstehenden -Teils wirkt, so daß daher der freie Kolben
aufgrund der Saugwirkung am oberen Totpunkt,verbleibt. Dem freien Kolben kann auch gestattet werden etwas abzusinken,
während Jedoch das hervorstehende Teil desselben noch in der Öffnung 2' verbleibt (siehe Figur 2,7)· Venn der Pumpenkolben
den oberen Totpunkt erreicht, und wenn der Luftdruck in dem oberen Raum 4a auf sein Maximum ansteigt, so beginnt
der freie Kolben abzusinken und das hervorstehende Teil verläßt die Öffnung 2'. Somit wirkt"der maximale Luftüberdruck,
auf die gesamte obere Fläche des freien Kolbens und gleichzeitig wirkt der maximale Luftunterdruck in dem unteren
Raum des Pumpenzylinders auf die gesamte untere Fläche des
freien Kolbens über die Seitenöffnung 6. Der freie Kolben, welcher somit der Stoß-Zug-Wirkung unterworfen wird, bewegt
sich und zieht das hervorstehende Teil aus der Öffnung 2'.
Der freie Kolben bewegt sich mit einer zunehmenden Geschwindigkeit,bis
er gegen den Meißel 9 stößt (siehe Figur 2,1), wobei dann der obere Raum 2a des Werkzeugzylinders mit dem
unetren Raum 4b des Pumpenzylinders strömungsmäßig in Verbindung steht, so daß der Überdruck der Luft von dem Werkzeugzylinder
zum unteren Raum des-Pumpenzylinders über die
Seitenöffnung 6 gelangen kann.
Die, Seitenöffnung 6 ist etwas kürzer als die Höhe des freien
Kolbens 1 und die Seitenöffnung 6 kann auch in zwei Seitenöffnungen aufgeteilt werden, wie aus Figur 4 ersichtlich
ist.
-9-30 9 84 2/0-458
Nach dem Stoß auf den Meißel 9 wird der freie Kolben 1
durch den Meißel 9 nach oben gestoßen, welcher noch mit dem Material in Berührung steht und durch die Reaktion, welche
sich von dem Stoß mit dem Meißel 9 ergibt (siehe Figur 2,2). Der unetre Rand des freien Kolbens 1 wandert somit über den
unteren Teil der Seitenöffnung 6, so daß in dem unetren Raum 2a ein Unterdruck erzeugt wird, wahrend in dem unteren Raum
4b ein Überdruck erzeugt wird, der dafür sorgt, daß der freie Kolben 1 nach oben steigt, wenn der Pumpenkolben 3
sich nach unten bewegt (siehe Figur 2,3 und 2,4). Die Stoßbewegung
wird daher weich und kontinuierlich wiederholt. Die Stoßbewegung des freien Kolbens 1 kann nur dadurch angehalten
werden, wenn der Meißel 9 von dem zu bearbeitenden Material entfernt wird.
Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung können daher auf die folgenden Punkte reduziert werden:
1. Der freie Kolben 1 weist ein hervorstehendes Teil 10 auf,
welches in die öffnung 2' des Kopfteils des Werkzeugzylinders
2 in der Nähe des Endes des nach oben gerichteten Hubes des freien Kolbens 1 passt und diese abschließt,
so daß der Luftkanal von den Werkzeugzylinder 2 zum Pumpenzylinder 4- geschlossen wird;
2. das Kopfteil des Werkzeugzylinders besitzt eine Steueröffnung 12, welche in der Nähe der öffnung 2' des Kopfteils
angeordnet ist, welche gestattet, daß der freie Kolben, nach dem Verschluß der öffnung 2' durch das hervorstehende
Teil, nach oben gteigt und die Luft, welche in dem oberen Raum 2a des Werkzeugzylinders 2 eingeschlossen
ist, komprimiert, bis der Druck der so komprimierten Luft bewirkt, daß das damit in Verbindung stehende Rückströmventil
geöffnet wird, wobei gleichzeitig dem freien Kolben gestattet ist, nach oben zu steigen und die verbleibende
Luft in den Luftkanal zum oberen Raum des Kolbenzylinders zu stoßenjbis er den oberen Totpunkt erreicht
309842/0458
und unter dem Sog gehalten wird:.
der freie Kolben 1 beginnt nicht abzusinken, bevor der
Pumpenkolben 3 die in dem oberen Raum des Kolbenzylinders 4 eingeschlossene LuJTt mrocimal komprimiert hat, da
der Druck der komprimierten Luft auch die größere obere Fläche des freien Kolbens nur über die kleine obere
Fläche des hervorstehenden Teils einwirkt.
Das so gewonnene Ergebnis ist in Figur 3 insbesondere um den
oberen Totpunkt des Hubes des_freien Kolbens dargestellt.
Die Abflachungen B', H' der Kurve (durchgezogene Linie) um den oberen Totpunkt in Figur 3 zeigt an, daß die Erfindung
die Verwendung eines freien Kolbens erlaubt,-welcher schwerer ist' als bei den bekannten Maschinen, so daß daher der Stoß
oder die Zertrüramerungskraft des Meißels wesentlich erhöht
wird.
308842/0458
Claims (1)
- PatentansOrüche1. Pressluftwerkzeug mit einer einen Luftpumpenzylinder und einen darin gleitbar gelagerten Pumpenkolben aufweisenden Luftpumpe und einem Werkzeugzylinder mit einem darin gleitbar gelagerten freien Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf des Werkzeugzylinderε (2) eine öffnung (21) und eine einseitig gerichtete SteuerauslaßÖffnung (12) aufweist, wobei der freie Kolben (1) ein hervorstehendes Teil (10) aufweist, welches in die öffnung (21) des Zylinderkopfes passt und diese schließt, daß der Luftpumpenzylinder (4) mit dem Werkzeugzylinder über eine in den Wandungen der Zylinder (2 und 4)-eingebrachte Seitenöffnung (6) strömungsmäßig verbunden ist und daß ein Meißel (9) gleitend gelagert durch den Boden des Werkzeugzylinders (?) geführt ist und bis in den Werkzeugzylinder reicht.2. PresGluftwerkzQUg nach Anspruch 1, dadurch g e k.ennz ei chnet, daß der Werkzeug- und der Luftpumpenzylinder einen integralen Bestandteil des Pressluftwerkzeuges bilden.Pressluftwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenöffnung(6) in Relation zur Größe des freien Kolbens (1) so dimensioniert und angeordnet ist, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt zwischen dem oberen Raum (4a) des Luftpumpenzylinders (4) über ein oberes Verbindungsrohr (5) und der oberen öffnung (2') zum oberen Raum (2a) des Werkzeugzylindere (2) und von diesem über die SeitenÖffnungs (6) zum unteren Raum (4b) des Luftpumpenzylinders (4) eine strömungsmäßige Verbindung besteht.309842/0458- 12 - ■".-.■■■4. Pressluftwerkseug nach Anspruch 1, 2 oder 3» d ad u r c h gekennz ei chne t, daß ein motorisch angetriebener Kurbelmechanismus (8) mit dem Luftpumpenkolben (3) wirksam verbunden ist.Pressluftwerkzeug nach Anspruch Ί bis 4, d a d u r c h gekennz ei chne t, daß eine in einer Richtung wirkende Steueröffnung (12) eine öffnung au^eist, die mit dem oberen Verbindungsrohr (5) in Verbindung steht und daß ein Ruckströmventil (H) vorhanden ist, welches eine Strömung der Luft vom Werkzeugzylinderraum (2a) zum Luftpumpenzylinderraum (4a) über das obere Verbindungsrohr (5) gestattet, jedoch nicht umgekehrt. .6· Pressluftwerkzeug nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeic h η e t, daß die Seitenöffnung (6) derartig angeordnet ist, daß sie von dem freien Kolben (1) geschlossen wird, wenn dieser seinen unteren Totpunkt erreicht und daß sie teilweise geöffnet wirds unmittelbar nach dem der freie Eolben (1) sich vom unteren Totpunkt abhebt.7· Pressluftwerkzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch g-ekennz ei chn.e t, daß die Bodenfläche des freien Kolbens (1) eine Aussparung aufweist, in die das Kopfteil des Meißels (9) passt.309842/0458
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