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Pneumatisches Werkzeug Gegenstand der Erfindung ist ein für die verschiedensten
Anwendungszwecke, wie beispielsweise Pickhammer, Meißel, Niethammer usw., benutzbares
pneumatisches Werkzeug, welches sich durch eine große Kraftleistung und einen höheren
Wirkungsgrad gegenüber den bisher bekannten Ausführungen auszeichnet. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein pneumatisches Werkzeug, bei welchem ein durch Druckluft
bewegter Kolben mit einem Tauchkolben verbunden ist, der in einer mit Flüssigkeit
gefüllten, in die Bohrung für den das Werkzeug tragenden Kolben mündenden Bohrung
bewegbar ist, welch letztere eine Entlastungskammer kreuzt. Gemäß der Erfindung
ist die Mündung der Entlastungskammer etwa am Hubende des Tauchkolbens angeordnet,
und ferner steht die Entlastungskammer durch eine Leitung mit einem Kolbenschieber
in Verbindung, der sich in einer mit den Einlaßkanälen des Druckluftzylinders verbundenen
Bohrung verschiebt und als Steuerschieber wirkt.
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Es sind bereits Druckluftwerkzeuge mit zwischengeschalteter Flüssigkeitssäule
bekannt, bei denen ein Druckluftkolben von großem Durchmesser mittels eines Tauchkolbens
von kleinem Durchmesser auf statischem Wege COl oder sonstige Flüssigkeit auf erhöhten
Druck bringt. Das 01 wirkt auf den Kolben eines Werkzeugträgers mit entsprechend
erhöhter Kraft. Bei einer bekannten Ausführung ist auch bereits eine Entlastungskammer
vorgesehen, welche die Bohrung des Tauchkolbens kreuzt. Indessen liegt diese Kammer
unmittelbar neben dem Hubanfang und wird sofort bei Beginn der Bewegung des Tauchkolbens
von letzterem abgeschlossen, so daß sie eine dynamische Einwirkung des Kolbens nicht
zuläßt. Alles in allem stellen die bekannten Einrichtungen nichts weiter als hydraulische
Werkzeuge dar, mit der Besonderheit, daß die Druckflüssigkeit durch die Einwirkung
von Druckluft erzeugt wird. Diese Werkzeuge besitzen wie alle hydraulischen Einrichtungen
den Nachteil, daß der Werkzeugkörper eine der einwirkenden Kraft gleich große Gegenkraft
ausübt, so daß diese Einrichtungen nur verwendbar sind, falls man ein ausreichend
starkes Gegenlager zum Ausgleich dieser Einwirkung anbringt, wie beispielsweise
bei Nietmaschinen.
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Zum Unterschied davon kann durch die Anordnung der Entlastungskammer,
etwa am Hubende des Tauchkolbens, der Druckluftkolben eine dynamische Wirkung ausüben,
d. h. also, er kann frei beschleunigt werden, bis er eine große Geschwindigkeit
erlangt, bevor der Tauchkolben auf den das Werkzeug tragende Kolben einwirkt. In
dem Augenblick, in welchein
die Abschließung der Entlastungskammer
vollendet ist, wird an Stelle eines unmittelbaren Auftreffens auf den Werkzeugträ-
| ger durch den Abschluß der Kammer eine.' |
| Flüssigkeitssäule heftig gegen den Werkzeh |
| olumerl.r: |
| träger gepreßt, z. B. Öl, dessen 1 |
bemessen ist, daß die Drücke durch die Z-ria:, sammendrückbärkeit des Öles auf zulässige
Werte begrenzt sind. Die Geschwindigkeit des durch die Druckluft`getriebenen Kolbens
im Augenblick des Vortriebes kann hierdurch auf 2o m/Sek. gesteigert werden gegenüber
einer Grenzgeschwindigkeit von q. m f Sek. bei unmittelbarem Aufschlag. DieArbeitsleistung
wird somit bei gegebenem Rückstoß- auf das Fünffache erhöht; außerdem bildet das
zwischen dem Druckluftkolben und dem das Werkzeug tragenden Kolben befindliche Öleine
vollkommene Federung ohne Hysteresis, und die Schwingungsperiode des Systems übersteigt
die eigentliche Sch-,vingüngsperiode des Druckluftkolbens und des das Werkzeug tragenden
Kolbens. Die durch die unerwünschten Schwingungen verbrachte Energie wird stark
vermindert und der Wirkungsgrad beträchtlich verbessert. Es lassen sich infolgedessen
sehr handliche Werkzeuge herstellen, deren Nutzbarkeit mehrere hundert m'/kg erreicht.
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Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten
Werkzeuges soll nachstehend das in Fig. i der beiliegenden Zeichnung dargestellte
Schema erläutert werden.
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Der Hauptkolben a besteht aus einem Kolbenkörper a1 großen-Durchmessers,
welcher in einem mit Einlaßöffnungen b1 und Auslaßöffnungen b2 versehenen Zylinder
b bewegbar ist, und einem Tauchkolben a2 kleinen Durchmessers, der sich in einem
zu dem Zylinder b koaxialen Zylinder c bewegt. In dem vorderen Teil des Zylinders
c gleitet der das Werkzeug tragende Kolben d. Der Zylinder c kreuzt eine Kammer
e, an die sich ein Kanal
f anschließt, der in eine Bohrung ä mündet,
in welcher ein Kolbenschieber lt gleitet. Der zwischen dem Kolben a2, dem Werkzeugträger
d und dem Schieber la befindliche Raum ist mit
Öl gefüllt. Die der mit dein
Öl in Berührung stehenden Fläche des Schiebers gegenüberliegende Schieberfläche-
steht unter der Einwirkung. des Druckes der verdichteten Luft. Die Wirkungsweise
ist folgende: Wenn sich der Kolben a1, a2 an dem linken Ende seines Hubes befindet-
und die Einlaßöffnungen b1 geöffnet sind, wird der Kolben a nach vorn in Bewegung
versetzt. Solange der Tauchkolben a2 nicht über die Kammer e hinweggegangen ist,
strömt das verdrängte Öl in den Kanal f und bewirkt eine Verschiebung des Kolbenschiebers
h unter Überwindung des .-`Druckes der verdichteten Luft. Nach einer gewissen Verschiebung
geht der Kolben a= mit voller Geschwindigkeit über die Kam-
| er e hinweg. Das zwischen dem Kolben a' |
| dem Werkzeugträger d befindliche r51 |
| "_ Td stark zusammengedrückt, wobei die Be- |
Biegung des Kolbens a1, a2 langsamer wird und der Werkzeugträger d einen Vortrieb
erhält, so daß - er gegen den ihm entgegengesetzten Widerstand vorbewegt-wird.
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Inzwischen ist eine Schließung des Einlas---1 ses und eine-Frefggabe
der Auslaßöffnungen eingetreten. Wenn der Kolben a zum Stillstand gekommen ist,
wird er durch in der schematischen Zeichnung nicht dargestellte Mittel zurückbewegt,
worauf sich der beschriebene Vorgang wiederholt. Es liegt nahe, die- Bewegung
des Schiebers Ia zur Steuerung der Druckluft zu verwenden. Zu diesem Zweck münden
die- Öffnungen b1 in die Wandung des Zylinders g. Die- Öffnungen b1 werden durch
den Schieber la, sobald der Kolben bei seiner Vorbewegüng eine bestimmte Strecke
zurückgelegt hat, verdeckt und werden umgekehrt bei der Zurückbewegung des Kolbens
wieder freigelegt, sobald der Kolben sich dem Boden des Zylinders b genügend weit
genähert hat.
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Bei der praktischen Ausführung eines Werkzeuges der vorerwähnten Art
zeigen sich eine Anzahl Schwierigkeiten, die die Verwendung besonderer Einrichtungen
erfordern, die nachstehend vor der ins Einzelne gehenden Beschreibung- aufgezählt
werden sollen.
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i. Es ist erforderlich, daß trotz der Leckverluste stets eine bestimmte
Ölmenge zwischen den Kolben a2, d und h vorhanden ist. Zu diesem Zweck muß
ein unter Druck stehender Ölbehälter oder Ölvorrat vorgesehen werden, der mit dem
vorerwähnten Raum durch zweckentsprechende Mittel derart in Verbindung steht, daß
am Ende des Rückhubes des Hauptkolbens der Kolbenschieber la gegen den vorderen
Boden des Zylinders g zur Anlage kommt, ohne daß ein leerer Raum entsteht.
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2. Das- von derri" Kolben a- vor dem Vortrieb des Werkzeuges, verdrängte
01 wird durch den Kolben in Bewegung versetzt und bewirkt durch seine Trägheit
eine Bremsung der Vorwärtsbewegung des Kolbens, so daß ein großer Teil der lebendigen
Kraft vernichtet wird. Es ist demnach zweckmäßig, die Trägheit der zwischen dem
Raumfund dem Schieber lt befindlichen Ölsäule herabzusetzen. Bei dem weiter
unten im einzelnen beschriebenen Werkzeug ist zu diesem Zweck in unmittelbarer Nähe
des Raumes f ein Differentialkolben vorgesehen, der die nach dem Kolbenschieber
la hin verdrängte Ölmenge auf einen Bruchteil der durch den Kolben a= verdrängten
Ölmenge herabsetzt.
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3. Der vorstehend beschriebene Kolbenschieber
h führt
eine zu der Bewegung des Kolbens a synchrone Bewegung aus. Infolgedessen wird der
Einlaß während des Rückhubes geöffnet und während des Vorwärtshubes bei der gleichen
Kolbenstellung ge< schlossen. Die Voreinströmung entspricht somit der wahren
Einströmung. Die hierdurch bedingten Diagramme sind wenig vorteilhaft, vielmehr
ist es zweckmäßig, die Voreinströinurig in Bezug auf die wahre Einströmung zu reduzieren,
d. h. also, dem Kolbenschieber eine in Bezug auf die Bewegung des Hauptkolbens nacheilende
Bewegung zu erteilen. Dies läßt sich in sehr einfacher Weise dadurch erreichen,
daß der Kolbenschieber aus zwei Teilen hergestellt wird, von denen der eine unter
der Einwirkung des Druckunterschiedes zwischen dein Öldruck und dem Druck der verdichteten
Luft steht und der andere ausgeglichen und zwischen zwei an dem ersten Teil befestigten
Anschlägen beweglich ist, wobei der -zweite Teil zur. Steue= rang des Drucklufteinlasses
in die Zylinder dient. Eine äquivalente, zwar weniger einfache, aber dafür zuverlässigere
Einrichtung ist weiter unten beschrieben.
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4.. Es ist notwendig, zu Beginn des Rückhubes des Kolbens a1 gegen
dessen. Vorderseite Druckluft zuzuführen und eine geeignete Steuerung hierfür vorzusehen.
Bei der weiter unten ausführlich beschriebenen Vorrichtung erfolgt diese Steuerung
selbsttätig.
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5. Der das Werkzeug tragende Kolben maß mit einem Ring oder einer
'Manschette versehen sein, die gegen eine an dem Werkzeuggehäuse angebrachte Fläche
zur Anlage komtnt. Es ist notwendig, daß dieser Anschlag des Kolbens in öl stattfindet
und daß vor dein Anschlagen der Werkzeugträger hydraulisch gebremst wird. Die Geschwindigkeiten
des das Werkzeug tragenden Kolbens können nämlich sehr beträchtlich sein, und wenn
der der Vorbewegung entgegenwirkende Widerstand plötzlich in Fortfall kommt, so
maß das Werkzeug fortschreitend gebremst werden, um einen schädlichen Stoß gegen
den vorderen Anschlag zu vermeiden.
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6. Bei Werltzeugen mit hydraulischer Kraftübertragung ist im Gegensatz
zu Werkzeugen mit unmittelbarem Schlag die Stellung des Hauptkolbens im Augenblick
des Vortriebes, d. h. die Stellung, bei welcher der Tauchkolben a' in gleicher Linie
mit der Vorderkante der Kammer f liegt, eine unveränderliche. Bei Werkzeugen mit
unmittelbarem Schlag wird im Leergang, d. h. bei nicht Vorhandensein eines entgegenwirkenden
Widerstandes, die Vorbewegung des hinteren Endes des Werkzeuges dazu benutzt, die
lebendige Kraft des Druckluftkolbens durch Verdichtung der Luft zwischen der Vorderseite
dieses Kolbens und dem vorderen Boden des Druckluftzylinders zu bremsen. Diese Werkzeuge
arbeiten demnach bei Leergang stoßfrei. Wenn nun bei einem Werkzeug mit hydraulischer
Kraftübertragung die Einströmung bei Leergang unverändert bleiben -würde, so würde
zwischen dem Kolben a= und dem gegen den vorderen Anschlag anliegenden Werkzeugträger
eine starke Verdichtung eintreten. Um dies zu verhindern, maß eine selbsttätig wirkende
Absperrvorrichtung vorgesehen werden, die den Einlaß der Druckluft absperrt, wenn
der das Werkzeug tragende Kolben sich dem vorderen- Anschlag nähert. Derartige Einrichtungen
sind an sich bekannt und auch bei manchen Preßlufthammern mit direktem Schlag vorgesehen,
sie sind aber bei Werkzeugen mit hydraulischer Kraftübertragung unerläßlich.
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7. Bei dem in Fig. i dargestellten Schema besitzt der Kolben a2 den
gleichen Durchmesser wie der das Werkzeug tragende Kolben d. Es kann nun vorteilhaft
sein, dem Kolben d einen größeren Durchmesser zu geben als dem Kolben a=, um die
augenblicklichen Kräfte und das Gewicht des Werkzeuges zu vergrößern, ohne daß der
Hauptkolben schwerer wird. Die letzterwähnte Anordnung ist bei dem weiter unten
ausführlich beschriebenen Werkzeug vorgesehen. Es wird hierdurch der Rückstoß der
Vorrichtung bei freiem oder schnell vorbewegtem Werkzeug nicht beträchtlich vergrößert,
sofern nur das Gewicht des Werkzeuges richtig bemessen ist. Es tritt aber eine starke
Vergrößerung des Rückstoßes ein, wenn das Werkzeug blockiert ist oder sich langsam
vorbewegt. Diese starke Vergrößerung des Rückstoßes ist durch die Reaktionskräfte
bedingt, die bei dem Aufprallen des Kolbens a= auf die Ölsäule auf die ringförmige
Bodenfläche der Zylinderbohrung des das Werkzeug tragenden Kolbens zur Einwirkung
kommen. Um nun zu verhindern, daß unter diesen Umständen das Werkzeug blockiert
wird, wenn der Widerstand zu groß ist, ist erfindungsgemäß auf dem das Werkzeug
tragenden Kolben ein weiterer, sogenannter Rückstoßkolben angebracht, der in einem
am Gehäuse der Vorrichtung befestigten Zylinder beweglich ist und dessen Vorderfläche
unter der Einwirkung des Druckes der verdichteten Luft steht, während die rückwärtige
Kolbenfläche unter atmosphärischem Druck steht. Auf diese Weise wird bei festgeklemmtem
Werkzeug der Rückstoß ausgeglichen und andererseits das Werkzeug, wenn es nicht
festgeklemmt ist, im Augenblick des Vortriebes von dem zu bearbeitenden Körper getrennt,
so daß es sich wie ein freies Werkzeug. verhält und der Rückstoß schwach bleibt.
Von
den zahlreichen im Rahmen der Erfindung zur Erfüllung der vorerwähnten Bedingungen
verwendbaren Mitteln ist in Fig. 2 bis 5 der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigt Fig.2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, der
die wesentlichen Einzelheiten erkennen läßt, während die Fig.3 und 4 Einzelteile
im Schnitt darstellen.
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Der Druckluftzylinder i ist mit Einlaßöffnungen il für die Vorbewegung,
mit Auslaßöffnungen 12 und mit Einlaßöffnungen i3 für die Zurückbewegung versehen.
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In dem Zylinder i wird ein Druckluftkol-' ben 21 hin und her bewegt,
der aus einem Stück mit einem Tauchkolben 22 hergestellt ist, welcher in einer zu
dem Zylinder i koaxialen Buchse ,3 gleitet. Die Buchse 3 mündet in eine verhältnismäßig
große Kammer, die durch die an dem Gehäuse befestigten Teile 7 und 4 begrenzt wird
und- mit Öl gefüllt ist. An der Vorderseite des Teiles 4 ist eine Bohrung 41 vorgesehen,
die in Verlängerung der Bohrung der Büchse 3 liegt. Die Bohrung 41 mündet in eine
Bohrung 42, die in Fig.2 einen großen Durchmesser besitzt, aber gegebenenfalls auch
eine Verlängerung der Bohrung 41 bilden kann, und in der der da's Werkzeug tragende
Kolben 5 gleitet.
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Wenn der Tauchkolben 22 am Ende seiner Vorwärtsbewegung in die Bohrung
41 eindringt, wird das zwischen dem Kolben 22 und dem Kolben 5 befindliche Öl stark
zusammengedrückt und infolgedessen dem Kolben 5 ein Vortrieb erteilta Außerhalb
dieses nur kurze Zeit dauernden Vorganges steht der Kolben 22 nicht in Eingriff
mit der Bohrung 41, sondern bewirkt durch Verdrängen bzw. Ansaugen von
01 eine Hinundherbewegung eines ringförmigen Differentialkolbens 6, der die
Ölkammer an der Rückseite abschließt. Die Vorderfläche 61 dieses Kolbens ist erheblich
größer als der Querschnitt des Kolbens 22, um die Trägheit und die absoluten Verschiebungen
des Differentialkolbens herabzusetzen. An der Rückseite weist der Differentialkolben
6 eine Ringfläche 63, die durch Kanäle 71 mit einem weiter unten beschriebenen Vorratsbehälter
8 in Verbindung steht, und eine Ringfläche 62 auf, deren Querschnitt nur einen geringen
Bruchteil (11s bis 115) der Fläche 61 beträgt. Durch die in der Bohrung 72 gleitende
Fläche 62 drückt der Differentialkolben eine der Verschiebung des Hauptkolbens proportionale
Ölmenge durch die weit bemessene Leitung 74 zu dem Kolbenschieber 9. Die verdrängte
Ölmenge geht hierbei durch Ventile 12, 13 hindurch, _ deren Wirkungsweise weiter
unten beschrieben ist. Die Trägheit der zwischen dem Schieber 9 und dem Hauptkolben
befindlichen Ölsäule ist durch die vorerwähnte Anordnung erheblich herabgesetzt.
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Ein in der Vorrichtung vorgesehener Ölbehälter enthält einen Ölvorrat,
der unter dem Druck p der in dem Raum io vor dem Schieber 9 befindlichen Druckluft
gehalten wird. Der Ölvorratsbehälter liegt in einer Kammer 82 des Gehäuses der Vorrichtung
und steht durch Leitungen 15 mit dem Druck p in Verbindung. Das Öl ist von der Luft
durch eine aus weichemKautschukbestehende, gegen Öl unempfindliche Membran 81 getrennt.
Der Druck des Öles wird somit auf gleicher Höhe wie der Druck p gehalten und in
dem Maße, in welchem sich derÖlvorrat erschöpft, findet eine Zusammenziehung der
Membran 81 statt.
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DerÖlvorratsbehälter dient dazu, den größten Teil des von dem Kolben
2= verdrängten Öles periodisch aufzunehmen und wieder abzugeben und hat gleichzeitig
den Zweck, die zwischen dem Differentialkolben, dem Kolben 22 und dem Werkzeugträger
sowie zwischen dem Differentialkolben und dem Schieber befindlichen Räume mit Öl
gefüllt zu halten. Wenn zwischen dem Differentialkolben, dem Kolben 22 und dem Werkzeugträger
ein Ölmangel eintritt, so bewegt sichderDifferentialkolben nach vorn gegen den Teil
4. Sobald er gegen diesen zur Anlage kommt, legt er an seiner Rückseite Kanäle 75
frei, durch die eine Verbindung zwischen dem obenerwähnten Raum und dem Vorratsbehälter
hergestellt wird, so daß ein leerer Raum nicht entstehen kann.
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Umgekehrt kommt im Falle eines ölüberschusses der Differentialkolben
mit seiner Rückseite gegen den Boden der Bohrung ; zur Anlage, wobei er an seiner
Vorderseite Kanäle 76 freilegt, durch die das von dem Tauchkolben 22 verdrängte
überschüssige Öl
in den Vorratsbehälter zurückströmt.
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Die Art und Weise, in welcher der Raum zwischen dem Differentialkolben
62 und dem Schieber 9 durch den ölvorratsbehälter mit Öl gefüllt gehalten wird,
ist weiter unten beschrieben. Der Vorratsbehälter 8 muß von Zeit zu Zeit nachgefüllt
werden; er kann ohne Schwierigkeit so bemessen werden, daß der Ölvorrat für einen
ununterbrochenen achtstündigen Betrieb vollauf ausreicht.
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Der Vorratsbehälter kann gegebenenfalls auch durch einen Zylinder
gebildet werden, in welchem sich ein Kolben bewegt, der durch das aufgespeicherte
Öl nach vorn und durch die unter dem Druck p stehende Luft nach hinten gedrückt
wird. Diese Anordnung ist jedoch weniger vorteilhaft als die oben beschriebene Anordnung,
da die Dichtheit nicht in gleichem Maße sichergestellt und der Ölvorrat geringer
ist.
Nachstehend sollen der Schieber und die zur Steuerung des Einlasses
dienenden Einrichtungen beschrieben werden. Es sei vorausgesetzt, daß bei dem Eintreffen
des Kolbens 2 am Ende seines Rückhubes der Schieber 9 nach vorn gegen den Teil 12
zur Anlage kommt, ohne daß ein leerer Raum entsteht. Die Mittel zur Verbindung des
Vorratsbehälters mit dem zwischen dem Schieber und dem Differentialkolben befindlichen
Raum, welche eine Erzielung dieser Wirkung in sehr einfacher Weise gestatten, sind
weiter unten beschrieben. In der vorerwähnten Stellung gibt der Schieber die in
die Bohrung io mündenden Öffnungen il frei, so daß der Einlaß voll geöffnet ist.
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Wenn die Wandungen des zwischen dem Boden der Bohrung 7" und dem Boden
der Schieberbohrung befindlichen Raumes unveränderlich wären, so würde die Bewegung
des Schiebers synchron und entgegengesetzt zu der Bewegung des Kolbens 2 verlaufen
und demnach, wie bereits oben erwähnt ist, die Voreinströmung der wahren Einströmung
entsprechen. Um nun die wahre Einströmung gegenüber der Voreinströmung auf einen
höheren Wert zu bringen, braucht nur der Inhalt des obenerwähnten Raumes bei Beginn
der Vorwärtsbewegung des Kolbens um A V vergrößert und bei Beginn der Zurückbewegung
um A V vermindert zu werden. In diesem Falle bleibt der Sßhieber zu Beginn der Vorwärtsbewegung
des Kolbens :2 während der Vergrößerung d V des erwähnten Raumes unbeweglich, so
daß der Weg der wahren Einströmung in bezug auf den Weg der Voreinströmung bei der
Verschiebung des Kolbens 22 um einen der Verdrängung des Volumens d V durch den
Differentialkolben 62 entsprechenden Betrag vergrößert wird.
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Die Raumvergrößerung zu Beginn der Vorwärtsbewegung wird in der folgenden
Weise erreicht: Zwischen dem Differentialkolben 62 und dem Schieber 9 ist ein Doppelventil
12, 13 angeordnet. Das Ventil 12 wird durch eine Feder 121 nach hinten gedrückt
und erzeugt bei der Strömung des Öles von dem Schieber zu dem Differentialkolben
einen im übrigen nur geringen Druckverlust A pl. Da'der Schieber 9 an seiner Rückseite
unter dem Druck p der verdichteten Luft steht, entspricht der bei der Zurückbewegung
des Hauptkolbens, also bei der Strömung des Öles von dem Schieber zum Differentialkolben,
auf den letzterwähnten Kolben wirkende Öldruck dem Wert- A p1, abgesehen von den
Druckverlusten und Wirkungen der Trägheit. Während der Vorwärtsbewegung des Hauptkolbens
strömt das Öl vom Differentialkolben 62 zum Schieber 9. Das Ventil 12 wird infolgedessen
gegen seinen Sitz gedrückt, und das durch die Öffnungen 122 strömende
01 hebt das im Innern des Ventils 12 bewegliche und unter dem Druck einer
starken Feder 13' stehende Ventil 13 an. Das Ventil 13 erzeugt einen Druckverlust
A p2, so daß der auf den Differentialkolben wirkende- Öldruck gleich p +
d p2 ist.
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Zur Erzielung der gewünschten kaumvergrößerung ist zwischen dem unter
demDruck p stehenden Vorratsbehälter und dem Raum 73, in den die Bohrung 72 mündet,
ein zwischen zwei Anschlägen beweglicher Kolben vorgesehen. Dieser Kolben verschiebt
sich selbsttätig bei Beginn der Vorwärtsbewegung des Hauptkolbens gegen den Druck
des Vorratsbehälters und bei Beginn der Zurückbewegung gegen den Öldruck im Raum
73.
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Der vorerwähnte, mit i il bezeichnete Kolben gleitet in einer Bohrung
i i des den Vorratsbehälter von dem Raum 73 trennenden Ringkörpers, und der Hub
des Kolbens ist durch zwei Anschläge begrenzt. Der Kolben wird entgegen dem Druck
im Raum 73 nach vorn gedrückt, und zwar durch eine Feder i 12, die einen Druck p1
ausgleicht, welcher so bemessen ist, daß der Wert p -f- p1 dem Mittelwert der Drücke
p - d p1 und p + d p2 entspricht.
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Es sollen nun noch die Mittel beschrieben werden, die dazu dienen,
den zwischen dem Schieber und Differentialkolben befindlichen Raum mit Öl gefüllt
zu halten, um dafür Sorge zu tragen, daß am Ende der Zurückbewegung des Hauptkolbens
der Schieber sich nach vorn gegen den Sitz des Ventils 12 legt.
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Der Raum 73 steht mit dem Boden der Bohrung 7 und demnach auch mit
dem Vorratsbehälter, welcher mit Bohrung 7 durch die Kanäle 71 verbunden ist, durch
eine durch ein selbsttätiges Ventil 1q. verschließbare Öffnung in Verbindung. Das
Ventil 14 kann sich unter Überwindung der Spannung einer Feder 142 von seinem Sitz
abheben, um Öl aus dem Vorratsbehälter in den Raum 7' übertreten zu lassen.
In dem Teller des Ventils sind Bohrungen 141 vorgesehen. Da während eines doppelten
Hubes des Schiebers der mittlere Druck im Raum 73 größer als p ist (d p1 ist kleiner
als dpl), tritt eine geringe Ölmenge durch die Öffnungen iq# in den Vorratsbehälter
über, wodurch die Anlage des Schiebers 9 gegen den Sitz des Ventils 12 kurz vor
dem Ende des Rückhubes sichergestellt wird. Ein leerer Raum kann im übrigen nicht
entstehen, da das Ventil 1q. sich im weiteren Verlauf abhebt und der Ölbehälter
das während des doppelten Schieberhubes entwichene Öl wieder ergänzt.
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Nachstehend sollen die zur Zurückbewegung des Hauptkolbens dienenden
Mittel beschrieben werden. Es geht aus den obigen
Ausführungen hervor,
daß der Einfluß bei der Vorwärtsbewegung des Hauptkolbens auf einen festen Wert
eingestellt ist. Eine gewisse Zeit nach dein Abschluß der Einlaßkanäle durch den
Schieber 9 - erdeckt der sich vorbewegende Kolben 21 mit seiner Vorderkante die
Auslaßkanäle 12 und beginnt dann die zwischen seiner Vorderfläche und dem vorderen
Boden des Zylinders i eingeschlossene Luft zusammenzudrücken. Kurze Zeit später
gibt der Kolben mit seiner hinteren Kante die Öffnungen 12 wieder frei, so daß der
Druck an der Rückseite des Kolbens 21 sehr schnell abfällt. Kurze Zeit darauf dringt
der Tauchkolben 2= in die Bohrung 41 ein, wobei er infolge der Kompression des Öles
zwischen den Kolben 2- und 5 sehr schnell gebremst wird. Der Kolben Z kommt dann
zum Stillstand. Durch die Entspannung der zwischen der Vorderfläche des Kolbens
21 und dem Boden des Zylinders i verdichteten Luft sowie gegebenenfalls. durch ,den
je nach der Größe des dem Werkzeug entgegenwirkenden Widerstandes veränderlichen
Aufprall des Kolbens 2'= auf das zusammengedrückte Öl wird das Bestreben hervorgerufen,
den Kolben 2 zurückzubewegen, jedoch sind diese beiden Wirkungen nicht ausreichend,
um eine beträchtliche Zurückbewegung zu bewirken. Man könnte allenfalls die Vorrichtung
so berechnen, daß die Entspannung der durch die Vorderfläche des Kolbens 21 verdichteten
Luft zum Zurückbewegen des Kolbens ausreicht. jedoch würde man in diesem Falle infolge
der erforderlichen hohen Verdichtung und der Undichtheitsverluste nur einen mäßigen
Wirkungsgrad erzielen, und es würde überdies die Vorrichtung der Geschmeidigkeit
ermangeln. Die durch die Verdichtung der Luft zwischen dem vorderen Boden des Zylinders
i und dem Kolben aufgespeicherte Energie ist hinsichtlich ihres _ absoluten Wertes
gleichbleibend, während die auf den Kolben während des Vorwärtshubes übertragene
Energie von dem Druck p abhängig ist. Bei Verminderung dieses Druckes würde die
lebendige Kraft des Kolbens 2 durch die Verdichtung der Luft in dem vorderen Teil
des Zylinders aufgezehrt werden und die Vorrichtung nicht mehr zur Erzeugung einer
Nutzleistung imstande sein. Aus den vorerwähnten Gründen ist es praktisch erforderlich;
zu Beginn der Zurückbewegung des Hauptkolbens in den Raum zwischen dem vorderen.
Boden des Zylinders i und dem Kolben :2 Druckluft einzuführen. DieseDruckluftzuführung
erfolgt bei der dargestellten Vorrichtung in der nachstehenden Weise.
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Die im vorderen Teil des Zylinders vorgesehenen Einlaßkanäle i3 münden
in einen Raum 164, welcher von dem Raum i52, in welchem der Drtick p herrscht, durch
ein Ventil 16 getrennt ist. Das Ventil 16 weist einen flachen Ventilteller, der
auf einem Sitz 16' mit dem Innenquerschnitt S1 ruht, und eine zylindrische Führung
162 auf, die in einer mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Bohrung gleitet,
deren Querschnitt S2 etwas kleiner als der Querschnitt S1 ist. Eine Feder 161 ist
bestrebt, das Ventil mit der Kraft F im Zusammenwirken mit der auf die Ringfläche
163 wirkenden Kraft p@ (S1 - S2) auf seinem Sitz zu halten. Das Ventil steht andererseits
an seiner Fläche S1 unter der Einwirkung des in dem- Raum i64 herrschenden Druckes.
Wenn dieser Druck einen Wert p" erreicht, welcher so groß ist, daß p"Sl größer ist
als p (S1 - S'=) + F, so hebt sich das Ventil von seinem Sitz ab. Der zwischen den
Auslaßkanälen 12 und dem vorderen Boden des Zylinders i befindliche Raum und der
Raum zwischen dem gleichen Zylinderboden und der Vorderfläche des Kolbens im Augenblick
des Eindringens des Tauchkolbens 22 in die Bohrung 41 sind so bemessen, daß der
Druck zwischen dem Kolben und dem vorderen Zylinderboden kurz vor dem erwähnten
Augenblick den Wert p" überschreitet. Das Ventil 16 wird infolgedessen am Ende der
Vorwärtsbewegung des Kolbens :2 angehoben und bleibt auch bei Beginn der Zurückbewegung
so lange in der angehobenen Lage, bis der Kolben 21 bei dem Rückhub die Öffnungen
i= freigibt. Der Druck in dem Raum 164 sinkt dann unter dem Druck p", so daß das
Ventil auf seinen Sitz zurückfällt.
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Nachstehend soll die besondere Ausbildung des das Werkzeug tragenden
Kolbens beschrieben werden. Vor dem in die Bohrung 4° eingreifenden Teils ist dieser
Kolben mit einem Bund 51 versehen, der sich in einem mit Öl gefüllten Raum 53 bewegt.
Der Raum 5' steht durch Bohrungen 44 mit der Rückfläche des Teiles 4 in Verbindung.
Der Bund 51 kann nach vorn gegen den Boden einer Bohrung 171 und nach hinten gegen
den Boden einer Bohrung 43 zur Anlage kommen. Die Durchmesser dieser Bohrungen sind
etwas größer als der Durchmesser des Bundes 51, so daß der das Werkzeug tragende
Kolben, bevor er nach vorn bzw. nach hinten gegen den Boden der Bohrungen zur Anlage
kommt, fortschreitend gebremst wird. Auf diese Weise werden die Stöße vermieden,
die entstehen könnten, wenn das Werkzeug einen Vortrieb nach vorn erfährt, ohne
daß ihm ein ausreichender Widerstand entgegenwirkt oder wenn es nach hinten zurückprallt.
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Vor dem Bund 51 weist der das Werkzeug tragende Kolben eine zylindrische
Fläche auf, die in einer Bohrung des Teiles 17 gleitet und durch eine Stopfbüchse
172 hindurchgebt.
Die zur Verminderung des Rückstoßes dienenden
Einrichtungen sind in der nachstehend beschriebenen Weise ausgeführt: Auf dem das
Werkzeug tragenden Kolben ist vor dem Teil 17 ein Kolben 24. befestigt, der in einer
Bohrung a32 eines auf das Gehäuse der Vorrichtung aufgeschraubten Körpers 23 bewegbar
ist. Die hintere Fläche dieses Kolbens steht durch Kanäle 233 mit dem Atmosphärendruck
in Verbindung. Die Vorderfläche des Kolbens steht mittels einer Leitung 15' unter
der Einwirkung des Druckes p.
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Es sollen jetzt noch die zum selbsttätigen Stillsetzen des Werkzeuges
bei Leergang vorgesehenen Einrichtungen beschrieben werden. DieseEinrichtungen wirken
in der Weise, daB die Zuführung der Druckluft abgesperrt wird, wenn der das Werkzeug
tragende Kolben sich um eine bestimmte Strecke von seinem hinteren Anschlag entfernt
hat. Zu diesem Zweck ist der Raum i o, in welchem der Druck p herrscht, von dem
Raum i g, in den die Druckluftleitung a2 einmündet, durch einen zylindrischen Schieber
18 getrennt. Der Schieber 18 besteht aus zwei zylindrischen Körpern 181 und 18=,
die gleiche Durchmesser besitzen und durch einen mittleren Zapfen miteinander verbunden
sind. Die Außenfläche des Körpers 181 stellt unter atmosphärischem Druck. Gegen
diese Fläche stützt sich eine Feder 183, die bestrebt ist, den Schieber gegen den
Teil 18' zu drücken. In dieser Stellung verdeckt der Körper 181 die Einmündung des
Raumes io in die Bohrung des Schiebers 18, so daß der Einlaß geschlossen ist. Der
Einlaß wird durch den Schieber 18 geöffnet, wenn dieser sich gegen die Wirkung der
Feder 183 um eine bestimmte Strecke zurückbewegt. Die Außenfläche des Körpers 18=
stellt einerseits durch eine kleine Bohrung i84 mit der Druckluft und andererseits
durch eine Leitung 18e mit einem Raum 231 in Verbindung, der sich all der Lagerbohrung
zur Führung des Werkzeugträgers an dem vorderen Teil des Körpers 23 befindet. Der
in dieser Bohrung gleitende Teil des Werkzeugträgers ist mit einer ringförmigen
Eindrehung 52 versehen, die durch die Bohrung 23 vollkommen verdeckt wird, wenn
der Werkzeugträger gegen seinen hinteren Anschlag anliegt, und die nach vorn freigelegt
wird und eine Verbindung des Raumes 231 mit der Atmosphäre herstellt, wenn der Werkzeugträger
gegen seinen vorderen Anschlag zur Anlage gebracht wird. Bei dieser Stellung sinkt
der auf die Fläche 182 wirkende Druck auf Atmosphärendruck, da die Bohrung 184 erheblich
kleiner ist als der durch die Leitung 18e und dem Zwischenraum zwischen der Ausdrehung
52 und der Bohrung 23 gebildete Auslaßkanal.. Der Schierber 18 kommt infolgedessen
unter der Wirkung der Feder i83 gegen den Anschlag 18' zur Anlage, so daß der Einlaß
geschlossen wird. Wenn andererseits der Werkzeugträger gegen seinen hinteren Anschlag
anliegt, ist der Auslaßkanal geschlossen, so daß der auf die Fläche 182 wirkende
Druck ansteigt und der Schieber 18 den Einlaß öffnet.
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Die vorstehend beschriebene selbsttätige Abstellvorrichtung wirkt
gleichzeitig als Regelvorrichtung. Wenn sich der Werkzeugträger zu schnell vorbewegt
oder wenn der Arbeiter den Rückstoß der Maschine nicht mit voller Kraft ausgleicht,
wird der Werkzeugträger selbsttätig in Schwingungen um die Stellung versetzt, bei
welcher die Ausdrehung 52 vorn freigelegt wird. Der Schieber 18 schwingt dann um
die Stellung, bei welcher derEinlaß geöffnet wird, und infolge dessen wird der Einlaß
derart gedrosselt, daß der Rückstoß der Vorrichtung im Gleichgewicht mit der von
dem Arbeiter auf das Gehäuse ausgeübten Kraft steht.
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Das gleiche Ergebnis könnte auch in einfacherer Weise durch eine mechanische
Verbindung zwischen dem Schieber 18 und -dem das Werkzeug tragenden Kolben erreicht
werden. Die auf diesen Kolben wirkenden Vortriebkräfte sind aber so stark, daß eine
selbst unvollkommene Verbindung zwischen dem Kolben und dem Schieber 18 sehr schnell
beschädigt werden würde. Aus diesem Grund ist bei der dargestellten Ausführungsform
zwischen den beiden Organen ein Druckluftrelais vorgesehen.
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An dem Gehäuse der Vorrichtung sind natürlich geeignete Mittel vorgesehen,
die die Handhabung und Benutzung der Vorrichtung 2restatten.