WO2008040535A1

WO2008040535A1 - Holzspalter

Info

Publication number: WO2008040535A1
Application number: PCT/EP2007/008580
Authority: WO
Inventors: Edmund F. Nagel
Original assignee: Delunamagma Industries Gmbh
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Die Erfindung und das Verfahren beschreiben ein Schlagwerk für einen Holzspalter, bei welchem den von unten wirkenden Schlägen des Schlagwerkzeuges (2) nur die Masseträgheit des auf der Maschine aufgesetzten, ruhenden Holzstückes (1) entgegen wirkt und diese Schläge mit kurzem, aber starkem Schlagimpuls ausgeübt werden. Die Schlagstärke des Spaltwerkzeuges (2) weist einerseits mindestens jenes Maß auf, als der aufgesetzte Holzklotz (1) Schlagenergie im unelastischen Stoß absorbiert und andererseits wird jeder Schlag höchstens mit jener Schlagenergie ausgeführt, als die Masseträgheit des aufgesetzten Holzklotzes (1) dem von unten her wirkenden Schlag an Widerstand entgegensetzt. Die variable Befüllung eines Druckraumes (10) in einem Schlagwerkzylinder (9) mit arbeitswirksamen Volumen bzw. arbeitswirksamen Druck wird von außen her automatisiert durch Stellglieder (11, 19) und Sensoren (6) bedarfsgesteuert. Zur automatisierten Verstellung wird durch den Schlagfühler (6) der Hubweg des Spaltwerkzeuges (2) eruiert und daraus ein Signal an das Steuergerät (17) gesendet, welches seinerseits das Stellglied (19) ansteuert.

Description

Holzspalter

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spalten von Holz.

Aus der Anmeldung A 006 077 Ul ist die bisher gebräuchliche Art zum Spalten von Holz bekannt. Die Ausführung weist einen hydraulisch, vertikal bewegten Spaltkeil auf, welcher durch die Bewegung eines Hydraulikkolbens von oben nach unten in das zu spaltende Brennholz vorgetrieben wird. In der dargestellten Ausführung bildet der Standboden des Gerätes gleichermaßen die erforderliche, der Arbeitshubrichtung gegenüberliegende, starre Auflageplatte. Es wird eine Maschine beschrieben, die zum Anflanschen an einen Schlepper und ähnliches Arbeitsgerät geeignet ist.

In der Österreichischen Patentschrift A 389 667 wird ein Holzspalter beschrieben, der ebenfalls diese Art zum Spalten von Holz ausführt, das Holz aber in horizontaler Lage spaltet. Durch die stabile horizontale Lage des zu spaltenden Holzes in der hierfür vorgesehenen Wanne kann der Bediener seine Hände während des Spaltvorganges vom Spaltgut fernhalten. Horizontale Spalter sind grundsätzlich erheblich sicherer als die vertikalen Spalter. Im gezeigten Beispiel kann die Wanne in der Position gegenüber des starren Spaltkeiles, entsprechend der Holzstärke des Spaltgutes, im Winkel dazu manuell angepasst werden.

Aus der Offenlegungsschrift DE 103 59 572 Al ist ein repetierend schlagendes Schlagwerk für eine Handwerkzeug-Maschine bekannt. Diese Erfindung weist ein pneumatisches Schlagwerk auf, dessen Schläge in ihrer Vorwärtsbewegung gesperrt werden können. Die Maschine sperrt mittels eines Sperrriegels den Vorwärtsweg des Schlagkolbens, während am Kolbenboden ein pneumatisches Druckluftdepot auf den Schlagkolben drückt. Sofort mit Ziehen des Sperrhebels wird der Schlagkolben aus diesem unmittelbar an den Schlagkolben angrenzendem Druckluftdepot beschleunigt. Die Länge der dermaßen erzielbaren Schlagpause des Schlagwerkes ist beliebig zu erstrecken, da der Sperrhebel eben dann gezogen wird, wenn ein Schlag erfolgen soll.

Die gezeigte Konstruktion besitzt zwar eine theoretische Schlüssigkeit, verletzt aber in der Praxis Grundregeln der Mechanik: Mit dem Ziehen des unter Last stehenden Sperrhebels, werden die Flanken zwischen Sperrhebel und Schlagkolben schmäler und schmäler. Knapp vor Auslösen des Schlagkolbens wird auf jeden Fall die Flanke so klein, dass die Druck- und Scherfestigkeit von Sperrbolzen oder Schlagkolben überschritten wird - die Flanke bricht jedenfalls schadhaft. Es ist also nach altbekannter Regel der Mechanik nicht möglich, einen Sperrhebel quer zu einer Last abzuziehen, ohne dass die Flanken von Sperrhebel oder vom gesperrtem Element brechen. Zusammenfassend sei festgestellt, dass in der gegenständlichen Offenlegung eine theoretisch funktionierende Mechanik gezeigt wird, welche sich in der Praxis aber in kürzester Zeit selbst zerstört. Sollte ein Schlagkolben tatsächlich bei anliegender Last festgehalten werden können und beliebig wieder losgelassen werden können - ohne dass Materialbrüche auftreten - kann nur ein Reibeschluss zwischen Schlagkolben und dann dem "Bremsbacken" angewandt werden.

Auf der Webseite http://www.erfinderfamilie.de/holzspalter.html wird die Anwendung eines herkömmlichen pneumatischen Einhand- Schlaghammers zum Spalten von Holz gezeigt. Diese Anwendung verzichtet auf einen ständigen Druck des Spaltwerkzeuges auf das zu spaltende Holzstück und spaltet dieses durch zyklische Schläge. Dem konventionellen, pneumatischen Pressluftmeißel wurde aber lediglich ein verändertes Werkzeug aufgesetzt, weswegen nicht von einer Erfindung auszugehen ist. Die Schlagfrequenz solcher pneumatischen Meißel mit ca. 50 Schlägen / Sekunde bedingt umgekehrt, dass die Schlagenergie entsprechend nied- rig ist. Meist liegt diese unter 20 Joule / Schlag. Mit dieser Schlagenergie kann bestenfalls ein nicht verastetes trockenes, kurzes Holzstϋck gespalten werden, nicht aber ein verastetes längeres Holzstück. Das Elastizitätsmodul eines verasteten Holzstückes verschluckt geringe Schlagenergie völlig im unelastischen Stoß. Tatsächlich ist zum Spalten eines Holzklotzes mit Astwurzeln im Holzklotz ein Vielfaches an Schlagenergie eines pneumatischen Handmeißels oder elektropneumatischen Schlagwerkes erforderlich.

Nachteil aller Vorrichtungen zum Spalten von Brennholz ist das von ihnen ausgehende immense Unfallrisiko, da meist Kräfte von mehreren Tonnen ständig und ununterbrochen zwischen Spaltwerkzeug und dem zu spaltenden Holzstück auftreten. Gelangt der Bediener versehentlich mit den Fingern oder der Hand zwischen Holz und die Klinge des Spaltkeils bzw. zwischen Holz und Spaltertisch, werden diese Körperteile, wie aus Unfallstatistiken bekannt, abgetrennt bzw. zerquetscht. Die Industrie versucht diesem Unfallrisiko durch Sicherheitseinrichtungen zu begegnen.

Von den besonders gefährlichen, vertikal spaltenden Holzspaltern geht das höchste Unfallrisiko aus, da das zu spaltende Holzstück vor und während des Spaltvorganges durch den Bediener festgehalten wird. Dieses Festhalten des Spaltgutes hat den Vorteil, dass der Bediener innerhalb eines einzigen Arbeitszyklus den kompletten Spaltvorgang durchführen kann. Er hält das Holzstück, welches er zuvor als Ganzes auf die Maschine stellte, am Ende des Spaltvorganges als fertiges Scheiterpaket in den Händen.

Vertikal-Holzspalter neuerer Generation besitzen zusätzliche Bauteile, die das Abtrennen von Gliedmaßen der Hand sowie deren Verquetschen verhindern sollen. Zwei mechanische Armen greifen um das zu spaltende Holz. Diese mechanischen Arme zwingen den Bediener die Hände vom zu spaltenden Holz wegzunehmen um beid- handig einen Schalter gedruckt zu halten. Eine praktizierbare, schnelle Bedienbarkeit der Vertikal-Holzspalter ist durch diese Sicherheitseinrichtung freilich völlig dahin. Dies führte in der Praxis dazu, dass solche Spalter das Herstellerwerk zwar mit sicherheits-technisch einwandfreier Ausrüstung verlassen, der Kaufer aber genau diese Schutzvorrichtungen abmontiert. Solche Sicherheitseinrichtungen verkommen dermaßen zu einer A- libivorrichtung und die Verletzungsgefahr durch diese Maschine ist - wie die Unfallstatistik zeigt - nach wie vor existent.

Das Brennholz mittels eines hydraulisch angetriebenen Spaltkeiles horizontal zu spalten, weist einige Vorteile auf. Das Erfordernis das Spaltholz wahrend des Spaltvorganges festzuhalten entfallt, aber die Anzahl der Arbeitszyklen steigen erheblich.

So muss das Holz zunächst in die Maschine abgelegt werden, dann wendet man sich zum Ausloseschalter für das Spalten. Nach dem Ende des Spaltvorganges liegen die gespaltenen Scheiter in mehreren Teilen in der Wanne oder vor der Maschine. Nun muss man sich nach diesen Scheitern wenden um sie zusammen zu klauben und um sie dann aufzuheben und schließlich von der Maschine weg zu tragen. Die Horizontalspalter sind weniger unfalltrachtig, verursachen aber einen erheblich vermehrten Bedienungsaufwand.

Eine weitere Schwierigkeit dieser Maschinen stellt der Umstand dar, dass ein in der Wanne abgelegtes Holz einmal dicker und einmal dunner sein kann. Die horizontalen Spaltmesser treffen daher nur selten das zu spaltende Holz in dessen Mitte. Dadurch entstehen nachteilig unsymmetrisch gespaltene Scheiter bzw. nutzloser Holzsplitter-Abfall.

Um diesem Problem zu begegnen wird die Wanne hohenverstellbar konstruiert oder die gesamte Wanne ist in der horizontalen Lage nach oben oder unten neigbar, um das Mittel des zu spaltenden Holzes mit dem starren Spaltkeil zu treffen. Natürlich ist mit solchen Einrichtungen einen erheblich gesteigerten Herstei- lungs- und Bedienungsaufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schlagwerk zum Holzspalten zu Verfügung zu stellen, von dem keinerlei Unfallrisiko ausgeht. Der Holzspalter mit diesem Schlagwerk soll außerdem mit weniger Arbeitszyklen als beispielsweise ein konventioneller Vertikal- Holzspalter zu bedienen ist, sowie erheblich kleiner und leichter sein.

Es ist ein Schlagwerk für einen Holzspalter zu schaffen, auf den das zu spaltende Holzstück in vertikaler Richtung aufgesetzt wird und die Hände völlig gefahrlos dauernd am zu spaltenden Holzstück angelegt sein können. Das Holzstück soll nirgends festgeklemmt oder eingespannt werden. Das eigentliche Spalten des Holzes soll nicht mit hydraulischer Brachialgewalt vor sich gehen, sondern es sollen kurze, zyklischen, den Benutzer nicht gefährdende Schläge diese Aufgabe ausführen.

Es soll das Schlagwerk den Spaltvorgang in kürzester Zeit durch zyklische Schläge von unten her erledigen. Den Schlägen von unten her soll nur die Masseträgheit des Holzstückes entgegengerichtet sein. Der Holzspalter soll insgesamt weit leichter und kleiner als Herkömmliche sein. Der Holzspalter soll insbesondere ausschließen, dass sich sein Benutzer bei einem Fehlgriff Verletzungen zuzieht. Das bekannte Verletzungsrisiko von hydraulischen Maschinen soll in keinem Moment an irgendeiner, für die Hände des Maschinenbenützers zugänglichen Stelle auftreten. Zudem soll die Maschine auch eine Selbstzerstörung ausschließen. Es wird also auf den, aus anderen Veröffentlichungen bekannten Sperrhebel zu verzichten sein und die Schlagstärke wird erforderlichenfalls mit anderer Technologie zu drosseln sein müssen . Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schlagwerk gemäß Anspruch 1 bzw. 23 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 17. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben .

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Schaffung eines Schlagwerkes für einen Holzspalter, sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes für einen Spalter von Brennholz, indem gegen das, auf der Maschine aufgesetzte und durch das Spaltwerkzeug zu spaltende Holzstück von unten her Schläge ausgeübt werden denen nur die Masseträgheit des Holzstückes und ggf. der das Holzstück festhaltenden Hände und Arme entgegengerichtet ist. Das aufgesetzte Holz wird also nirgends eingespannt oder festgeklemmt.

Dazu muss aber die Schlagstärke des Spaltwerkzeuges einerseits mindestens jenes Maß übersteigen, das der aufgesetzte Holzklotz durch sein Elastizitätsmodul an Schlagenergie im unelastischen Stoß absorbiert. Holz kann also solche Schlagenergie in Verformungsarbeit umwandeln, ohne dass das Holz dadurch gespalten wird. Würde dieser Anteil an verlorener Energie nicht überschritten, würde der Schlag nutzlos vollkommen absorbiert.

Anderseits kann aber jeder Schlag höchstens mit jener Schlagenergie ausgeführt werden, als die Masseträgheit des aufgesetzten Holzklotzes und ggf. der den Holzklotz festhaltenden Hände und Arme dem von unten her wirkenden Schlag an Widerstand entgegensetzt. Wird dieser Wert überschritten, fliegt das Holzstück nach oben weg. Der Schlag des Spaltwerkzeuges würde also nicht nur in Spaltarbeit umgesetzt, sondern in einer Fehlfunktion zur Beschleunigung des Holzstückes in eine Flugbahn nach oben umgesetzt.

Um den erforderlich, kurzen und harten Schlag des Schlagwerkzeuges zu erzeugen, muss der Schlaghammer im Schlagwerkzylinder einen ausreichenden Beschleunigungsweg zur Verfügung haben. Im Bedarfsfall muss der Schlaghammer auch auf die mehrfache Geschwindigkeit eines Schlaghammers von einem konventionellen e- lektro-pneumatischen Schlaghammergerät beschleunigt werden können .

Dieser Bedarfsfall tritt ein, wenn ein besonders schweres und verastetes Holzstück aufgesetzt wird. Der Schlaghammer soll mit seiner, auf das Spaltwerkzeug übertragenen Schlagenergie einerseits das Schlagenergie absorbierende Elastizitätsmodul des Holzklotzes übersteigen.

Anderseits muss die Schlagenergie gerafft, in möglichst kurzer Zeit abgegeben werden, um die entgegengerichtete Masseträgheit des ruhenden Holzklotzes und ggf. der den Holzklotz festhaltenden Hände und Arme nicht zu übersteigen. Je schneller der Schlaghammer aufschlägt, umso besser gelingt dies. Eine hohe Geschwindigkeit bewirkt, dass der Impuls sehr kurz und scharf auftritt. Das Gewicht des Schlaghammers kann im selben Maß leichter sein in dem die Wurzel aus der Geschwindigkeit des Schlaghammers zunimmt.

Um real eine ausreichende Geschwindigkeit des Schlaghammers zu erreichen, ist eine gewisse Länge des Beschleunigungsweges un- erlässlich. Der Beschleunigungsweg des Schlaghammers muss mindestens ein Drittel jener Länge aufweisen, die der längstmögliche, auf der Maschine zu spaltende Holzklotz aufweist. Je kürzer ein zu spaltendes Holzstück ist, umso kürzer kann im selben Verhältnis der Beschleunigungsweg sein und umgekehrt.

Der Steuerungsprozess der Schlagstärke erfordert, dass mit dem Auseinanderbrechen des zu spaltenden Holzes innerhalb von Zehntelsekunden die Schlagenergie von einem Maximalwert auf einen Minimalwert reduziert wird. Diese Reaktionszeit ist aber manuell nicht zu erbringen. Daher muss das Befüllung des Druckrau- mes im Schlagwerkzylinder mit einem arbeitswirksamen Volumen und arbeitswirksamen Druck automatisiert, von elektronischen Sensoren erfasst und durch Stellglieder gesteuert erfolgen.

Zur automatisierten Bedarfsverstellung wird zunächst durch einen elektronischen Schlagfühler der Hubweg des Spaltwerkzeuges eruiert und dieser Wert in ein adäquates Signal umgesetzt. Das Signal wird an das Steuergerät gesendet, welches seinerseits das Stellglied ansteuert.

Der Schlaghammer fällt nach der Ausführung des Schlages mit geringer Geschwindigkeit zum Ausgangspunkt zurück und bleibt dort bis zum nächsten Schlag jedenfalls eine Zeit lang liegen. Würde wie bei den Schlagwerken eines konventionellen Schlaghammers eine Luftfeder unter dem zurückfliegenden Schlaghammer gebildet, würde dieser unmittelbar und sofort zum nächsten Schlag ansetzten. Dies wäre unter Umständen schadhaft. Der sofort folgende nächste Schlag hätte zur Folge, dass der Holzklotz noch nicht ausreichend Zeit hatte, um per Schwerkraft und durch das Niederdrücken durch den Benutzer wieder in seine ursprüngliche Lage wie vor dem Schlag zurückzukehren. Der Holzklotz würde sich also in einer Fehlfunktion in Folge der zu hohen Schlagfrequenz, nach oben weg bewegen.

Der Schlaghammer und das Spaltwerkzeug müssen gewichtsmäßig zumindest annähernd gleich schwer sein. Der Schlaghammer soll nach dem Schlag kaum mehr einen Bewegungsimpuls besitzen. Da die Impulsübertragung weitestgehend im elastischen Stoß erfolgt, gelingt dies vollständig nur, wenn der Schlaghammer und das Spaltwerkzeug in etwa gleich schwer sind. Verbleibt tatsächlich noch eine Restgeschwindigkeit des Schlaghammers, weil dieser leichter als das Spaltwerkzeug ist, soll diese höchstens 1/3 der vorherigen Geschwindigkeit betragen bzw. der Bewegungsimpuls soll zu mindestens 80 % auf das Spaltwerkzeug übertragen werden . Grundsätzlich ist der Bewegungsimpuls um so kürzer und schärfer, je schneller der Schlaghammer auf das Spaltwerkzeug aufschlägt. Dazu muss er aber besonders leicht sein. Das Gewicht des Schlaghammers ist an das Gewicht des Spaltwerkzeuges gekoppelt. Dieses ist durch Hohlbauweise und durch die Verwendung von leichten, schlagfesten Metallen, wie beispielsweise Titanlegierungen besonders leicht zu bauen. Dadurch sind Gewichte erreichbar, welche weniger als fünf Promille des schwerstmögli- chen, durch dieses Spaltwerkzeug noch spaltbaren Holzklotzes betragen .

Wie bereits ausgeführt, entspricht das Gewicht des Schlaghammers in etwa dem des Spaltwerkzeuges, weswegen das Gewicht des Schlaghammers dermaßen auch weniger als fünf Promille des Schwerstmöglichen, durch die Maschine noch spaltbaren Holzklotzes beträgt.

Ein erfindungsgemäßes Schlagwerk wird vorzugsweise pneumatisch angetrieben. Bei einem pneumatischen Antrieb des Schlaghammers wird am Anfang des Beschleunigungsweges des Schlaghammers mittels des Einlassventils einen kurzen Moment lang Druckluft in den Druckraum im Schlagwerkzylinder eingeblasen. Danach schließt das Einlassventil - nachdem der Schlaghammer beispielsweise ca. 1/4 seines Weges zurückgelegt hat. Nun wird der Druck im Schlagwerkzylinder innerhalb des restlichen Beschleunigungsweges des Schlaghammers ohne weitere Pressluftzufuhr entspannt. Verbleibt am Ende des Beschleunigungsweges noch ein Restdruck, wird dieser Luftdruck über das Auslassventil abgelassen .

Dieses Auslassventil bleibt auch während des Rückweges des Schlaghammers geöffnet. Es wird also für den Schlaghammer keine bremsende Luftfeder aufgebaut, da nach jedem Schlag eine zeitliche Pause folgen muss um ggf. dem Holzstück die erforderliche Zeit zum Zurückfallen auf den Arbeitstisch, nach dem vorgegangenen Schlag, zu geben.

Das Einlassventil und das Auslassventil werden mittels mechanischer Nockenscheiben über Nocken angesteuert. Diese Nockenscheiben werden durch einen Motor angetrieben. Elektromagnetische Ventile können die geforderte Schaltgeschwindigkeit nicht erbringen. Es werden erfindungsgemäß nämlich Öffnungs- und Schließzeiten des Ventils von wenigen Millisekunden benötigt.

Dem Einlassventil ist eine elektrisch verstellbare Drossel vor- oder nachgeschaltet, welche durch Erweitern bzw. Verengen des Durchlassquerschnittes innerhalb der durch das Einlassventil bestimmten Einlasszeit für die Druckluft, deren Menge bedarfsgesteuert erhöht bzw. senkt. Dieses Stellglied bestimmt also das Luftvolumen pro Schlag und letztlich auch den durchschnittlichen arbeitswirksamen Luftdruck, der innerhalb des Gesamtweges auf den Schlaghammer wirkt.

Die verstellbare Drossel wird ihrerseits durch ein elektrisches (elektronisches) Steuergerät angesteuert, welches aus dem Signal des Ausschlagfühlers den Öffnungsgrad der Drossel bestimmt. Solche Drosseln reagieren - wie erfindungsgemäß erforderlich - innerhalb von Zehntelsekunden. Der Ausschlagfühler ist vorzugsweise ein berührungsloser, elektronischer Magnetfühler, von welchem durch die Bewegung des Spaltwerkzeuges ein magnetisier- bares Metallteil angenähert bzw. entfernt wird.

Es ist vorteilhaft, wenn für das auf der Maschine aufgesetzte Holzstück ausgesetzt ein Auflagetisch vorhanden ist. Ein solcher wird im inaktiven Stillstand der Maschine durch einen Druckzylinder knapp über der Axtklinge, gegen eine von oben wirkende Last, fixiert. Mit Aktivieren der Maschine wird der Druck aus dem Druckzylinder soweit abgelassen, dass der Auflagetisch gegen einen Widerstand von höchstens drei Kilo nach unten zu drücken ist. Vorteilhaft liegt dieser verbleibende Gegendruck des Auflagetisches aber deutlich unter diesen 3 kg. Ist das Holzstück gespalten, wird der volle Druck wieder in den Hubzylinder gelassen und der Auflagetisch hebt das Holzstück wieder auf knapp über die Axtklinge und fixiert den Tisch in dieser Höhe.

Im Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes für einen Holzspalter wird beschrieben, dass der auf Maschine aufgesetzte zu spaltende Holzklotz durch von unten her wirkende Schläge des Spaltwerkzeuges gespalten wird und den Schlägen nur die Masseträgheit des ruhenden Holzstückes und ggf. der das Holzstück festhaltenden Hände und Arme entgegengerichtet ist.

Die Schlagstärke des Spaltwerkzeuges muss einerseits mindestens jenes Maß übersteigen, das der aufgesetzte Holzklotz durch sein Elastizitätsmodul im unelastischen Stoß absorbiert. Anderseits darf jeder Schlag aber höchstens mit jener Schlagenergie ausgeführt werden, als die Masseträgheit des aufgesetzten, ruhenden Holzklotzes und ggf. der den Holzklotz festhaltenden Hände und Arme dem von unten her wirkenden Schlägen entgegensetzen. Wird dieses Maß überschritten, fliegt das Holzstück in einer Fehlfunktion nach oben weg.

Für die Einstellung der Schlagstärke sind Reaktionszeiten erforderlich wie sie manuell nicht zu bewältigen sind. Zur folglich erforderlichen automatisierten Verstellung des Zylinderfüllvolumens und zum Erheben der Geschwindigkeit des Schlagwerkzeuges wird durch Messfühler der Hubweg des Spaltwerkzeuges gemessen .

Grundsätzlich gilt, dass die Schlagstärke des Schlaghammers einerseits mindestens jenes Maß übersteigen muss, das der Holz- klotz an Schlagenergie absorbiert, und anderseits darf jeder Schlag höchstens dem Maß der entgegengerichteten Masseträgheit des ruhenden Holzklotzes entsprechen.

Der Beschleunigungsweg für den Schlaghammer und der arbeitswirksame Pressluftdruck muss in einem ausbalancierten Verhältnis zum Gewicht des Schlaghammers stehen, um einen zeitlich möglichst kurzen Schlagimpuls mit möglichst hoher Geschwindigkeit des Schlaghammers zu erzeugen. So wird einerseits das Schlagenergie absorbierende Elastizitätsmodul des Holzklotzes überstiegen, anderseits aber die entgegengerichtete Masseträgheit des ruhenden Holzklotzes und der den Holzklotz festhaltenden Hände und Arme nicht überstiegen.

Das Gewicht des Schlaghammers entspricht in etwa dem Gewicht des Spaltwerkzeuges. Insbesondere die Minimierung des Spaltwerkzeug-Gewichtes verursacht technischen Aufwand. Durch die Verwendung von Titanlegierungen und durch Hohlbauweise des Spaltwerkzeuges wird diese erreicht. Erfindungsgemäß und nach dem beschriebenen Verfahren ist adäquat der Reduktion des Gewichtes vom Spaltwerkzeug die Effizienz der Maschine zu verbessern .

Ohne den Erfindungsgegenstand zu verlassen, kann auf eine derartige Gewichtsreduktion des Spaltwerkzeuges auch verzichtet werden. Dies bedingt aber, dass sich der Schlaghammer nach dem Aufschlag auf das Spaltwerkzeug mit hoher Geschwindigkeit wieder zurückbewegt. Solch hohe Retourgeschwindigkeiten werden in konventioneller Technik durch ein Luftpolster (Luftfeder) aufgefangen. Diese Luftfeder expandiert aber nach dem Abfangen des Schlaghammers natürlich sofort und beschleunigt den Schlaghammer erneut.

Abgesehen davon, dass u.U. das Holzstück vom Auflagetisch davonfliegen kann, werden durch die hohe Schlagfrequenz, mit der zur Überwindung des Elastizitätsmoduls des Holzes erforderlich hohen Schlagenergie, unsinnig hohe, aberwitzige Gesamtleistungen erbracht. Der antreibende Kompressor müsste in Folge riesige und unsinnige Größen aufweisen. Es ist also höchst angezeigt die Schlagfrequenz durch beschriebene Taktpausen auf ein vernünftiges Maß zu drosseln.

Auch bei einer alternativen Lösung der Erfindung werden von unten nach oben Schläge des sich auf dem Boden abstützenden Schlagwerkes geführt, denen nur das Gewicht des von oben auf dem Spaltwerkzeug auflastenden Spaltgutes entgegengesetzt ist. Es ist möglich, dass auch ein zusätzliches Gewicht, welches der Maschinenbenützer manuell durch das Gewicht seiner Arme und Hände, die das Spaltgut festhalten, auf das Spaltgut ausübt, den Schlägen entgegengerichtet ist. Als entgegengerichtetes Gewicht ist dabei auch jene Last auf das Spaltgut anzusehen, welche der Maschinenbenützer zusätzlich durch Muskelkraft den Schlägen des Spaltwerkzeuges entgegenrichtet.

Es werden Schläge ausgeführt, denen nur die Masseträgheit des Spaltgutes entgegensteht, das Spaltwerkzeug muss deswegen exorbitant leicht sein. Um eine solche Gewichtsminimierung zu erreichen werden u. a. überwiegend Materialien verwendet, die spezifisch leichterer sind als Stahl, wie beispielsweise Titan, Titanlegierungen, Kunststoff, etc. für körperhafte Teile empfiehlt es sich Kunststoff zu verwenden, für druckbelastete Teile Titan und Titanlegierungen und für die Klinge und Schlagflächen zum Schlagkolben gehärteten Stahl.

Weiters wird zum Erreichen des Effektes, dass den Schlägen nur die Masseträgheit des Spaltgutes entgegenstehen muss, das Gewicht des Spaltwerkzeuges durch Hohlbauweise verringert. Spaltwerkzeuge in Vollbauweise unterscheiden sich gewichtsmäßig gegenüber der erfindungsgemäßen Hohlbauweise um ein mehrfaches Geringeres an Gewicht. Aus der physikalischen Gesetzmäßigkeit der Impulsübertragung zwischen zwei elastischen Körpern folgernd, muss das Gewicht des Schlagkolbens in etwa dem Gewicht des Spaltwerkzeuges entsprechen. Der Bewegungsimpuls des Schlagkolbens wird im Stoß gegen das Spaltwerkzeug vollständig auf dieses übertragen und der Schlagkolben hat nach dem Stoß keine Bewegungsenergie mehr inne .

Materialtechnisch und bautechnisch ist die Anforderung der Ge- wichtminimierung für den Schlagkolben ohne Weiteres zu erfüllen, da bekanntlich die Grundform eines Kolbens üblicherweise ohnehin in Hohlbauweise gefertigt wird. Es ist zum Erreichen dieses geringen Gewichtes kaum Sondermaterial, wie z. b. Leichmetalle erforderlich.

Das Schlagwerk führt mit einem zum Spalten von Brennholz ausgebildeten, keilartigen Werkzeug Schläge aus, deren Wirkung ständig sensorisch durch einen geeigneten Sensor erfasst wird. Aus dem Messwert der erfassten Schlagwirkung wird die Schlagstärke des Schlagwerkes, im Abgleich zum vorgegebenen Sollwert von der Steuerung, ohne manuelles Mitwirken des Maschinenbenützers, erforderlichenfalls automatisiert verstellt nachjustiert.

Die Schlagwirkung des Schlagkolbens wird durch einen Sensor beispielsweise als Hubweg des Werkzeuges erfasst. Eine Alternative bildet die Erfassung der Schlagwirkung des Werkzeuges auf das Federelement am OT als Druck auf dieses Federelement. Der Sensor muss hierfür als Drucksensor ausgebildet sein.

Eine Beschleunigungsmessung des Werkzeuges ist nicht tauglich, da die Beschleunigung nichts über den zurückgelegten Weg des Werkzeuges aussagt, dieser Weg ist aber erfindungsgemäß die primär bestimmende Größe für die mittels der Steuerung auszuführende Leistungsregelung. Insbesondere bei einer vom Sensor erfassten Unter- oder Überschreitung des Sollwertes der Schlagwirkung muss die Steuerung ehest möglich automatisiert und frühstmöglich entsprechend die Schlagstärke nachjustieren. Dies erfolgt unverzüglich, da mit dem Auseinanderbrechen des Holzes, von einem auf den nächsten Schlag, die Schlagleistung für die nächstfolgenden Schläge viel zu hoch sein kann. Dies ist zu für dieses Schlagwerk zu meiden, da zum Spalten von Holz oft derart hohe Schlagleistungen gebraucht werden, welche, wenn sie in einer Fehlfunktion innerhalb des Schlagwerkes absorbiert werden müssen, u. U. das Schlagwerk zerstören könnten.

Die Steuerung lässt im Maximum jene Hublänge der Schlagbewegung des Werkzeuges zu, wie von diesem Werkzeug an Rückstellweg während der Zeit vom Schlagende bis zum Beginn des nächsten Schlages zurückgelegt werden kann. Würde dieser Wert überschritten, würde sich das Werkzeug samt Spaltgut fehlerhaft immer weiter von der Maschine entfernen und der Schlagkolben trüge seine Schlagleistung in einer schadhaften Fehlfunktion immer mehr in das Federelement am OT ein.

Es ist notwendig bei der Schlagfolge zwischen den Schlägen eine Pause einzulegen, da das Werkzeug samt Spaltgut bei jedem Schlag vom Auflagetisch angehoben wird. Den Rückstellweg müssen beide Teile in umgekehrte Richtung während der Schlagpause, bis zum Auftreten des nächsten Schlages, zurücklegen können. Um Schlagpausen auszuführen, sind innovative Maßnahmen erforderlich: Der Schlagkolben versperrt am UT die seitlichen Zuströmöffnungen ins Treibrohr für das zur Beschleunigung des Schlagkolbens dienliche Treibfluid.

Durch die Ventilfunktion des Schlagkolbens können in kürzester Zeit (Weg) die erforderlich großen Zuströmöffnungen für das Treibfluid freigelegt werden. Die Verwendung anderen Ventilkon- struktion, wie beispielsweise elektrische Wegeventile für die Zuführung von Treibfluid scheiden aus, da deren Öffnen zu langsam erfolgt. Der zu wenig beschleunigte Schlagkolben hätte bereits den OT erreicht, während das Ventil noch gar nicht ganz öffnen konnte. - der Schlagkolben würde mit einer viel zu langsamen Geschwindigkeit bereits am Werkzeug angekommen sein, bis das Ventil überhaupt vollständig geöffnet hätte.

Das Treibfluid strömt aus dem, vom Treibrohr getrennten Druckbehälter in das Treibrohr. Der Druckbehälter für das Treibfluid kann sich an beliebiger Stelle und in sinnvoller Entfernung zum Treibrohr befinden. Der Druckbehälter muss sich also keinesfalls unmittelbar hinter dem Kolben befinden, vielmehr kann er genau dort nicht angeordnet werden, da zwischen Schlagkolben und Druckbehälter immer ein Ventil zwischengeschaltet ist.

Bei Verwendung eines flüssigen Treibfluides ist der Druckbehälter als Windkessel ausgebildet, d.h. das flüssige Fluid fließt am Boden des Druckbehälters ab, während sich über der Flüssigkeit eine komprimierbare Gasblase im Druckbehälter befindet, welche den arbeitswirksamen Treibdruck auf die den Schlagkolben antreibende Flüssigkeit überträgt.

Mittels des Schlagkolbens, der den Treibfluidzufluss ins Treibrohr sperrt, kann das in beliebiger Dauer auszuführende Ruhen des Schlagkolbens am UT beendet werden. Es ist dermaßen kein mechanischer Sperrriegel erforderlich, und ein mechanischer Verschleiß der Sperreinrichtung kann ausgeschlossen werden.

Durch ein Anheben des Schlagkolbens wird der Treibfluidzufluss mit einer Fremdkraft freigelegt und der Schlagkolben durch das eigentliche Treibfluid beschleunigt. Für den Vorgang dieses Startanheben des Schlagkolben ist nur eine kleine Portion Des Treibfluides erforderlich. Die Überströmleitung für Treibfluid vom Druckbehälter zum Treibrohr muss mindestens die Durchlass-Querschnittflache der Zuströmöffnungen aufweisen und eine Drosselwirkung der Durchlass-Querschnittflachen, soweit technisch möglich, vermieden werden. Ein Drosseln der Überströmleitung oder eines Durchlasses würde dazu führen, dass nicht ausreichend Treibfluid zum Schlagkolben strömen kann, während dieser im Treibrohr Geschwindigkeit aufnimmt.

Zum Beenden des Schlagkolben-Ruhens am UT hebt eine sekundäre, von unten her wirkende, pneumatische, elektromagnetische oder sonstige Kraft den Schlagkolben über die von ihm versperrten Zuflussöffnungen an. Wenn Pressluft als Treibfluid verwendet wird, ist die einfachste Ausführung, einen Treibluftstoß über ein Wegeventil einen Moment lang unter den anzuhebenden Schlagkolben zu lenken.

Der Druckbehälter wird während des Stillstandes des Schlagkolbens mit dem erforderlichen Druck des Treibfluids für den jeweils nächsten Schlag über ein von der Steuerung angesteuertes Ventil befüllt.

Die Steuerung hat im vorgegangenen Schlag die Stimmigkeit des augenblicklich gewählten Treibdruckes für den Schlagkolben anhand der Wirkung auf das zu spaltende Holz bzw. auf das Spaltwerkzeug eruiert. Wenn nötig regelt er nun den Druck hoch oder u. U. auch ab, indem er mehr oder weniger lang oder mit mehr oder weniger Druck Treibfluid in den Druckbehälter strömen lässt.

Das Ventil, welches das Zuströmen von Druckfluid in den Druckbehälter regelt, besteht aus einem durch die Steuerung verstellbaren Drosselventil, mittels Zeittaktung dosierendem Schnellschalt-Wegeventil oder dosierendem Proportionalventil, etc. Das verstellbare Ventil kann in einer erfindungsgemäßen Variante auch manuell durch den Maschinenbenützer zu verstellen sein. Der Maschinenbenützer bestimmt dermaßen durch einen mehr oder weniger starken Druck auf den Fußschalter den arbeitswirksamen Fluiddruck auf den Schlagkolben. Wird ein vorgegebener Wert ü- berschritten und folglich ein zu langer Ausschlag des Werkzeuges nach oben ausgelöst, erfasst dies der Sensor und regelt ü- ber die Steuerung ab oder schaltet den Fluidzufluss gänzlich ab. Das Ventil sperrt während der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens einen Fluidzufluss in den Druckbehälter

Bei Verwendung von gasförmigem Treibfluid kann Über Druckentlastung durch dieses während des Rücklaufes des Schlagkolbens das im Treibrohr verdrängte Volumen fast drucklos aufnehmen.

Bei Verwendung von flüssigem Treibmedium ist beispielsweise das Wegeventil für den Start des Schlagkolbens in der zweiten Stellung als Ablassventil für die Flüssigkeit geöffnet. Bei der Verwendung eines gasförmigen Treibfluides befindet sich am OT des Treibrohres Abströmöffnungen, über welche mit Erreichen des OT's, Restdruck des Treibgases abfließt.

Der Schlagkolben überläuft in der Höhe diese Öffnungen und gibt dadurch den unter ihm befindlichen Druckraum nach außen hin frei. Umgekehrt treibt der Schlagkolben beim Aufsteigen im Treibrohr das vor ihm befindliche, drucklose Luftvolumen über diese Öffnungen in die Umgebung aus. Umgekehrt holt er sich beim Rückstellen dieses Luftvolumen bei atmosphärischem Druck wieder über die Öffnungen am OT des Treibrohres zurück.

Der Hubweg des Werkzeuges wird nach oben durch ein Federelement begrenzt, welches Restkinetik des Werkzeuges im weitestgehend elastischen Stoß abbremst. Der Federdruck auf das Federelement steigt mit Überschreiten des Sollwertes der Werkzeugbewegung auf ein Maß, welches beispielsweise über einen Drucksensor zum Ändern der Schlagstärke führt.

Gleichzeitig führt diese Federkraft auch zu einer vorteilhaften Rückstellwirkung auf das Werkzeug. Die Federkraft der durch die Schlagwirkung zuvor zusammengedrückten Feder unterstützt auch die Rückstellgeschwindigkeit des Spaltgutes in die Ausgangslage. Voraussetzung ist, dass sich dass Spaltgut mit dem Spaltwerkzeug verkeilt hat und dermaßen diese Rückstellkraft des Werkzeuges auch auf das Spaltgut übertragen wird.

Der Weg des Schlagkolbens nach unten wird durch ein Dämpferelement begrenzt, welches die Restgeschwindigkeit des Schlagkolbens im weitestgehend unelastischen Stoß auffängt. Dieses Dämpferelement wandelt die Restgeschwindigkeit des Schlagkolbens, wie sie jedenfalls durch die Schlagkolben-Rückstellfeder erzeugt wird, in Wärme um. Der Schlagkolben bleibt somit nach dem Aufprall weitestgehend ohne Nachfedern auf dem Dämpferelement ruhen .

In einer erfindungsgemäßen Variante lastet auf das Spaltgut ein zusätzliches Gewicht, welches mittels eines maschinellen Hubgliedes, aber nötigenfalls auch manuell wieder vom Spaltgut abzuheben ist. Dieses zusätzliche Gewicht hat zur Folge, dass der Schlag gegen das zu spaltende Holzstück stärker geführt werden kann, da dem Schlag nicht nur die Masseträgheit des Holzstückes entgegengerichtet ist.

Wäre dieses Gewicht aber sehr schwer oder nach oben hin nicht nachgiebig beweglich, würde daraus eine Unfallgefahr für den Maschinenbenützer resultieren. Er könnte sich die Finger oder die Hand zwischen Holz und Zusatzgewicht verklemmen. Durch die Gegebenheit, dass dieses Gewicht auch manuell anzuheben ist - also gegenüber gefährlichen Kräften nachgibt - ist jegliche Unfallgefahr ausgeschlossen. Mit Hilfe des auf das Spaltgut in beliebiger Richtung zusätzlich lastenden Gewichtes ist auch eine Horizontalrichtung des Werkzeug-Hubweges möglich. Durch dieses Auflasten eines Gewichtes kann auf die Wirkung der Masseträgheit des Holzstückes auch gänzlich verzichtet werden und beispielsweise ein Spalter gebaut werden dessen Schlag horizontal arbeitet.

Bei Stillstand des Schlagwerkes wird ein Auflagetisch durch einen Druckzylinder über die Klinge des Spaltwerkzeuges gehoben. Er ist dort durch diesen Druck in dieser Lage fixiert. Mit Aktivieren des Schlagwerkes wird der Druck aus dem Druckzylinder soweit abgelassen, bis der Auflagetisch mit der Auflastung eines Gewichtes, welches maximal 15% des Gewichtes vom schwerst- möglichen, auf der jeweiligen Ausführung des Schlagwerkes noch zu bearbeitenden Spaltgutes beträgt, manuell nach unten gedrückt werden kann.

Mit dem Nachuntendrücken fährt das Spaltwerkzeug immer tiefer in das zu spaltende Holzstück vor. Ist dieses Holzstück gespalten, lässt der Maschinenbenützer den Fußtaster los und der Hubzylinder wird wieder unter vollen Druck gesetzt. Er hebt dermaßen den Auflagetisch samt Holzstück wieder hoch.

In der erfindungsgemäßen Anwendung des Schlagwerkes zum horizontalen Spalten von Brennholz kann selbstverständlich auf diesen Hubtisch verzichtet werden. Statt dessen empfiehlt sich der Anbau einer Wanne für das zu spaltende Holzstück. Dieses kann nach dem Spaltvorgang erforderlichenfalls in der Wanne neu ausgerichtet werden - ohne es hochheben zu müssen - um es ein weiteres Mal zu spalten.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein Schlagwerk gemäß einer ersten Ausführungsform de vorliegenden Erfindung mit einer Seitenansicht des ebenfalls im Schnitt gezeigten Spaltwerkzeuges und einer schematischen Darstellung der e- lektrischen und pneumatischen Steuerung für das Schlagwerk;

Fig. 2 eine Ansicht des Schlagwerkes der ersten Ausführungsform mit einer Frontansicht des ebenfalls in einer Ansicht gezeigten Spaltwerkzeuges und einer schematischen Darstellung der elektrischen und pneumatischen Steuerung für das Schlagwerk;

Fig. 3 ein Diagramm mit einem Vergleich der Impulsstärke und der Impulsdauer vom konventionellen Schlagwerk zum Schlagwerk der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch ein Schlagwerk gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine stark schematisierte Darstellung der e- lektrischen und pneumatischen Steuerteile sowie von Körperteilen eines Benutzers;

Fig. 5 eine Anwendung des Schlagwerkes der zweiten Ausführungsform als schematische Ansicht mit den zusätzlich auflastenden Hubkolben im Schnitt, wobei die Maschine insgesamt die spezifische Anwendung der Erfindung für einen Horizontal-Holzspalter zeigt; und

Fig. 6 ein schematisches Diagramm der Impulsamplitude des erfindungsgemäßen Schlagwerkes, im Vergleich zur Impulsamplitude eines händisch geführten Schlages auf ein zu spaltendes Holzstück. Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch ein Schlagwerk, das zur Erläuterung weiterer Abwandlungen der vorliegenden Erfindung dient;

Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch ein elektromagnetisches Schnellschaltventil in dem Schlagwerk von Fig. 7

Fig. 9 einen schematischen Schnitt durch ein pneumatisches Schnellschaltventil in dem Schlagwerk von Fig. 7

Fig. 10 einen schematischen Schnitt durch ein Fußschaltventil in dem Schlagwerk von Fig. 7

Fig. 11 einen schematischen Schnitt durch ein Beil in dem Schlagwerk von Fig. 7

Fig. 12 einen schematischen Schnitt durch ein Schlagwerk mit einem Linearantrieb und

Fig. 13 einen schematischen Schnitt durch ein explosionsgetriebenes Schlagwerk.

Zunächst wird mit Bezug auf Fig. 1 bis 3 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Schlagwerk, welches aus einem Schlagwerkzylinder 9 und einem Schlaghammer 8 besteht. Dem Schlagwerk ist das Spaltwerkzeug 2 aufgesetzt. Unterhalb des Schlaghammers befindet sich der Druckraum 10 im Schlagzylinder 9, der sich mit der Schlagbewegung erweitert und sich von Zylinderboden bis zum Boden des Schlaghammers 8 ausdehnt. Die maximale Ausdehnung dieses Raumes 10 stellt den Beschleunigungsweg 7 für den Schlaghammer 8 dar. Am oberen Ende des Schlagzylinders 9 befindet sich neben dem Spaltwerkzeug 2 ein elektronischer Ausschlagfühler 6. Dieser misst den Ausschlagweg des Spaltwerkzeuges 2, welcher beim Aufprall des Schlaghammers 8 auf das Spaltwerkzeug 2 entsteht, und gibt das Messergebnis als elektrisches Signal an ein Steuergerät 17 weiter.

Der Schlag des Schlaghammers 8 gegen das Spaltwerkzeug 2 ist physikalisch gesehen eine Impulsübertragung im fast rein elastischen Stoß. Das heißt also, dass es keine Rolle spielt, wie groß der aufgesetzte Holzklotz 1 ist. Die Übertragung des Impulses vom Spaltwerkzeug 2 auf den Holzklotz 1 erfolgt im Gegensatz dazu als rein unelastischer Stoß.

Im Holzklotz wird der Impuls im rein unelastischen Stoß umgesetzt irreversibel absorbiert. Das Spaltwerkzeug 2 erfährt also keinen Rückschlag des Holzklotzes 1, da dieser den Bewegungsimpuls „verschluckt" . Diese Erkenntnis ist von Bedeutung für die Rücklaufgeschwindigkeit des Schlaghammers 8 nach dem Stoß auf das Spaltwerkzeug 2.

Es folgert als wesentliches physikalische Relevanz für die vorliegende Erfindung: Bei gleich schweren Schlaghammer 8 und Spaltwerkzeug 2 beträgt die Geschwindigkeit des Schlaghammers 8, unabhängig vom Gewicht des aufgesetzten Holzklotzes 1, nach dem Stoß Null, und das Spaltwerkzeug 2 weist danach fast jene Geschwindigkeit auf, wie sie der Schlaghammer 8 vor dem Stoß aufwies .

Diese Relevanz ist von Bedeutung für die Rückführung des Schlaghammers 8 in die Ausgangsposition am Boden des Schlagzylinders 9. Die Rückführung hat nämlich mit relativ geringer Geschwindigkeit zu erfolgen, da der Schlaghammer 8 nach dem Rücklauf jedenfalls eine Zeit lang am Boden des Schlagzylinders 9 liegen bleibt und daher die Restgeschwindigkeit von einem Dämp- fer abgefangen werden muss. Die Pause ist erforderlich, da der Holzklotz 1 durch den vorgegangen Schlag u.U. nach oben angehoben wurde und er bis zum nächsten Schlag wieder in seine alte Position zurückkehren muss.

Würde der nächste Schlag unmittelbar auf den Vorgegangen folgen, wäre die Zeit für die Rückstellung des Holzklotzes 1 in die Ausgangsposition zu kurz. Der Holzklotz 1 würde sich dann in Fehlfunktion immer weiter vom Schlagzylinder 9 entfernen und schließlich würde das Spaltwerkzeug 2 an den Schlagzylinderanschlag 33 prallen.

Von erheblicher Bedeutung für das einwandfreie Funktionieren der Erfindung, wonach nur die Masseträgheit des ruhenden Holzklotzes 1 dem Schlag des Spaltwerkzeuges 2 entgegengerichtet ist, sind die Gewichtsverhältnisse von Schlaghammer 8 und Spaltwerkzeug 2 zueinander und die Geschwindigkeit des Schlag- hammers. So ist zum einen darauf bedacht zu nehmen, dass Schlaghammer 8 und Spaltwerkzeug 2 in etwa gleich schwer sind. Die Belange dieses Erfordernis wurden vorgegangen schon erklärt.

Es ist aber auch von erheblicher Bedeutung, dass diese Gewichte so gering als irgend möglich gehalten werden. Ein leichtes Spaltwerkzeug 2 kann der Masseträgheit des Holzklotzes 1 einen kürzeren und schärferen Bewegungsimpuls entgegensetzen, als dies ein schweres Spaltwerkzeug könnte, d.h. ein leichteres Spaltwerkzeug 2 kann mit viel höherer Geschwindigkeit von dem Schlaghammer 8 angestoßen werden. Dadurch tritt ein kürzerer Impuls mit sehr hoher Bewegungsenergie auf. Ein kurzer, aber sehr harter und schneller Schlag kann von der Masseträgheit eines relativ leichten Holzklotzes 1 absorbiert werden, ohne selbst in eine wesentliche Bewegung zu geraten. Die Bauweise des Spaltwerkzeuges 2 mit einem hohlen Spaltkeil 4 und einem hohlen Führungsrohr 5 im Schlagzylinder 9 und die Verwendung schlagfester Leichtmetalle, beispielsweise aus Titanlegierung, erfüllt diese Bedingungen vorzüglich. Das Gewicht eines Spaltwerkzeuges für den Einsatz zum Spalten von ca. 50 cm langen Holzstücken 1 liegt in Wirklichkeit weit unter 300 Gramm. Dermaßen ist auch der Schlaghammer 8 gleich leicht zu bauen und erreicht bei üblichen Kompressordrücken ein mehrfaches an Geschwindigkeit gegenüber dem Schlaghammer von elektro- pneumatischen Schlaghammergeräten .

Der Rücklauf des Schlaghammers 8 wird einerseits durch ein leicht geringeres Gewicht des Schlaghammers 8 gegenüber dem Spaltwerkzeug 2 bewerkstelligt und anderseits durch die auf den Schlaghammer 8 wirkende Schwerkraft. Angekommen am Zylinderboden des Schlagzylinders 9, schlägt der Schlaghammer 8 auf einem Rücklaufdämpfer 26 auf, welcher die restliche Geschwindigkeit des Schlaghammers 8 absorbiert. Der Schlaghammer 8 besitzt nach dem Aufprall auf den Rücklaufdämpfer 26 keine Bewegungsgeschwindigkeit mehr, er ruht.

Die erforderliche Bewegung des Schlaghammers 8 wird im gezeigten Beispiel pneumatisch erbracht. Ein Kompressor 27 erzeugt den nötigen Luftdruck. Vom Fußtaster 18 wird der Befehl zum Ausführen eines Spaltvorganges eingeleitet. Nach dem Drücken der Taste am Fußschalter 18 wird der Antriebsmotor 16 für die ^■ Nockenscheiben 13 eingeschaltet. Mit einer relativ geringen Drehzahl steuern die Schaltnocken 14, 15 in wiederkehrenden Zyklen das Einlassventil 11 und das Auslassventil 12 an.

Die beiden Schalter 11, 12 besitzen je einen Schaltbügel, welche auf den Nockenscheiben 13 die Schaltnocken 14, 15 abtasten. Durch diese mechanische Abtastung der Schaltnocken 14, 15 ist die, für insbesondere das Einlassventil 11 erforderliche, kurze Schaltzeit von wenigen Millisekunden zu erzielen. Elektromagne- tische Ventile können diese Schaltgeschwindigkeit nicht erbringen.

Gleichzeitig mit dem Start des Antriebsmotors 16, gibt die e- lektrisch verstellbare Drossel 19 einen geringen Durchlass für die Pressluft frei. Es erfolgt ein erster Schuss des Schlaghammers 8 gegen das Spaltwerkzeug 2. Der Ausschlagfühler 6 misst den ersten Aufschlag bzw. dessen Wirkung und meldet diese an das Steuergerät 17. Ist nun nur ein sehr geringer oder kein Ausschlag durch den ersten Schlag zu messen, erweitert die Drossel 19 schrittweise den Durchlass mit jedem Schlag bis das Erreichen eines Sollwertes vom Ausschlagfühler 6 gemeldet wird.

Bricht das Spaltwerkzeug 2 durch den zu spaltenden Holzklotz 1, wird im nächsten Schlag der Sollwert natürlich überschritten. ^• Der Ausschlagfühler 6 meldet dies innerhalb des ersten überproportional geführten Schlages bereits an das Steuergerät 17.

Das Steuergerät 17 beginnt sofort mit der stufenweise Drosselung des Luftdurchlasses in der Drossel 19, bis wieder das Erreichen eines Sollwertes des Ausschlages vom Spaltwerkzeug 2 durch den Ausschlagfühler 6 gemeldet wird. Das Schlagwerk arbeitet auf einem absoluten Minimalwert weiter, bis eben der Benutzer reagiert und den Fuß vom Fußschaltertaster 18 nimmt und schlussendlich das Schlagwerk dermaßen deaktiviert.

Die Fig. 2 zeigt einen Hubmechanismus des Auflagetisches 20. Der Schlagzylinder 9 ist in einer Ansicht dargestellt und ebenfalls das Spaltwerkzeug 2. Das Spaltwerkzeug wird in dieser Darstellung in der Frontsicht gezeigt. Die pneumatische und e- lektrische Ansteuerung des in einer Ansicht gezeigten Hubzylinders 21 wird schematisch dargestellt. Die vertikal bewegliche Lagerung 24 des Auflagetisches 20 am Schlagzylinder 9 wird in einer Ansicht in der OT-Position gezeigt. Nach Einleiten des Spaltvorganges wird das Einlassventil 22 geschlossen, welches während des Stillstandes der Maschine den vollen Luftdruck aus dem Kompressor 27 auf den Hubzylinder 21 durchgeschalten hat. Das Auslassventil 23 öffnet und lässt den Druck bis auf ein vorbestimmtes Maß entweichen. Ist dieser Sollwert erreicht, schließt das Auslassventil 23. Durch den so erhaltenen Restdruck im Hubzylinder 21 kann der Auflagetisch 20 mit einer vorbestimmten geringen Last innerhalb eines vorbestimmten Hubwegs 28 nach unten gedrückt werden. Durch das Nach- untenDrücken des Auflagetisches 20 steigt der Druck im Hubzylinder 21 wieder und das Auslassventil 23 öffnet in Folge erneut soweit, bis der Solldruck wieder erreicht ist.

Setzt also der Spaltvorgang des Holzklotzes 1 ein, sinkt dieser durch den Spaltvorgang nach unten in die Axtklinge 3 hinein. Der Holzklotz 1 drückt dabei den Auflagetisch 20 gegen einen geringen Widerstand mit nach unten. Ist der Spaltvorgang beendet, lässt der Benutzer den Fußtaster 18 los. Das Steuergerät 17 schließt sofort das Auslassventil 23 und öffnet das Einlassventil 22. Dadurch hebt der Hubzylinder 21 den Hubtisch 20 samt dem darauf befindlichen Holzklotz 1 zum OT zurück.

Der Holzklotz 1 wird nun vom Benutzer mit der Hand 25 vom Auflagetisch 20 genommen oder radial verdreht um den nächsten Spaltvorgang einzuleiten. Der Benutzer muss also keine körperliche Kraft einsetzten um den Holzklotz 1 mehrfach zu spalten. Das erforderlich Heben des Holzklotzes 1 erledigt der Auflagetisch 20 bzw. der Hubzylinder 21.

Insgesamt erreicht der Holzspalter mit der gezeigten Art des Holzspaltens durch ein Schlagwerk nur einen Bruchteil des Gewichtes von herkömmlichen hydraulischen Holzspaltern. Dieses Gewicht liegt bei ca. H des Gewichtes eines konventionellen Holzspalters. Ebenso nimmt die räumliche Abmessung dieses Holzspalters ab. Die Fig. 3. zeigt in einem Diagramm einen schematisch dargestellten Vergleich vom herkömmlichen Schlagwerk (angewandt z.B. im elektro-pneumatischen Schlaghammer) zum erfindungsgemäßen Schlagwerk.

In der Darstellung ist deutlich zu erkennen, dass sich die Dauer des Impulses vom erfindungsgemäßen Schlagwerk (29) gegenüber der Dauer des Impulses im herkömmlichen Schlagwerk (30) wesentlich verkürzt hat. Die Impulsstärke des erfindungsgemäßen Schlagwerkes (31) hat umgekehrt gegenüber der Impulsstärke des konventionellen Schlaghammers (32) aber stark zugenommen.

Das Verhältnis zwischen Dauer und Stärke eines Schlagimpulses bei gleichem Antriebsenergie für den Schlaghammer (8) ergibt sich aus dem gleichbleibenden Produkt aus der Masse des Schlaghammers (8) mal dessen Geschwindigkeit zum Quadrat beim Aufprall .

In der Fig. 4 sind unter anderem die Hauptbestandteile des Schlagwerkes 41 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem schematischen Schnitt dargestellt. Diese Bestandteile sind im wesentlichen: Das Treibrohr 49 mit dem darin befindlichen Schlagkolben 44, der Schlagkolben - in der UT-Stellung gezeigt, das auf dem Treibrohr 49 mit dem aufgesetzten Werkzeug 43 in Form eines Spaltkeiles 43. Dieser zeigt mit seiner Spitze nach oben zum zu spaltenden Spaltgut 48.

Auf diesem Spaltwerkzeug 43 ist das zu spaltende Spaltgut 48 ohne jede mechanische Abstützung des Spaltgutes 48 aufgesetzt. Es ist also kein Festhaltewerkzeug oder eine Niederhaltevorrichtung für das Spaltgut 48 vorgesehen. Das zu spaltende Brennholz 48 lastet nur mit seinem Eigengewicht und gegebenenfalls zusätzlich mit dem Gewicht der Hände und Arme des Maschi- nenbenützers 68, der dieses Brennholz 48 festhält, auf dem Spaltwerkzeug 43 auf. Dieses Spaltwerkzeug 43 führt von unten her Schläge aus, denen nur die Masseträgheit des Spaltgutes 48 und gegebenenfalls die Masseträgheit der Hände und Arme des Ma- schinenbenützers 68 entgegengerichtet ist.

Um eine ausreichende Gegenkraft gegenüber den Schlägen durch nur die Masseträgheit zu erbringen, sind eine Reihe von erfindungsgemäßen technische Bedingungen zu erfüllen. Die Schläge müssen unerlässlich beispielsweise gegenüber einem Schlag 61 mit einer Axt mit verkürzter Dauer des Schlagimpulses 60 erfolgen. Diese unerlässliche Verkürzung der Wirkdauer eines Schlagimpulses 60 bedingt, dass einerseits das Spaltwerkzeug 43 in dessen Gewicht beispielsweise gegenüber einer Axt wesentlich minimiert sein muss. Anderseits muss der Schlag ob dieser Ge- wichtsminimierung natürlich mit vergleichsweise höherer Geschwindigkeit 60 geführt werden, um eine gleichwertige, allemal erforderliche Schlagenergie zu erbringen.

Die Gewichtsminimierung des Spaltwerkzeuges 43 erfolgt, indem eine Hohlbauweise des Spaltwerkzeuges 43 ausgeführt wird. Anderseits werden aber auch spezifisch leichte, schlagfeste Materialien eingesetzt. Dafür eignet sich insbesondere Titan und Titanlegierung. Aber auch faserverstärkte Kunststoffe können eingesetzt werden, sofern sie nicht an der Klinge oder der Schlagfläche des Spaltwerkzeuges 43 verwendet werden. In der Praxis sind dermaßen beispielsweise für ein Spaltwerkzeug für eine Länge des zu spaltenden Brennholzes 48 von bis zu fünfundfünfzig Zentimeter Gewichte von ca. zweihundert Gramm zu erzielen.

Das geringe Gewicht des Spaltwerkzeuges 43 bedingt, wie schon erwähnt, dass umgekehrt die Geschwindigkeit 60 des Schlages entsprechend hoch ist. Das geringe Massegewicht des Spaltwerkzeugs 43 führt dazu, dass die kinetische Energie des Schlagim- pulses 60 beim Eindringen in das Brennholz 48 in entsprechend verkürzter Zeit aufgezerrt wird. Der Schlagimpuls wird also auf Grund des geringen Gewichtes des Spaltwerkzeuges 43 in kürzest- möglicher Zeit erschöpft bzw. in Spaltarbeit umgewandelt. Bei einem vergleichsweise schweren Spaltwerkzeug einer konventionellen Axt wirkt dieser Schlagimpuls 61 entsprechend länger, es dauert länger, bis der langsame, aber mit schwerem Werkzeug geführte Schlagimpuls 61, in Spaltarbeit umgesetzt ist. Von der Dauer des Einwirkens des Schlagimpulses 60 ist abhängig, ob die erfindungsgemäße Entgegenrichtung von nur der Masseträgheit des Brennholzes 48 gegenüber dem Schlagimpuls ausreicht.

Wäre die Einwirkdauer des Schlagimpulses 61 zu lang, würde das Brennholz 48 in unzulässig langem Hubweg vom Auflagetisch 65 abgehoben. Außerdem würde der Hubweg 46 des Spaltwerkzeuges 43 ebenfalls in unzulässiger Weise zu lang. Das zu spaltende Brennholz 48 würde so stark beschleunigt, dass es nach oben hin von der Maschine wegfliegen würde, und das Spaltwerkzeug 43 würde in unzulässiger Weise gegen das obere Federelement 62 krachen .

In Folge des real sehr kurzen Hubweges 46 des Spaltwerkzeuges 43 ist auch der Rückweg 47 des Spaltwerkzeuges 43 und der Rückweg des durch den Schlag angehobenen Spaltgutes 48 entsprechend kurz. Durch den relativ kurzen Rückweg 47 lässt sich eine entsprechend hohe Schlagfrequenz realisieren. Anders ausgedrückt: Durch die zeitliche kurze Dauer des Rückweges 47 kann der nächste Schlag entsprechend früher geführt werden, und innerhalb einer bestimmten Zeitdauer sind entsprechend mehrere Schläge zu führen.

Dieser verkürzt zu führende Hub 46 des Schlages ist eine wichtige Voraussetzung zur Unfallsicherheit der Maschine. Real ist dieser Hubweg 46 + 47, bei der Maschinenausführung für bis zu fünfundfünfzig Zentimeter langes Spaltgut 48, mit weniger als fünfzehn Millimeter und einer Schlagfrequenz mit im Mittel von ca. fünf Schläge / Sekunde ausführbar.

Gerät der Maschinenbenützer 68 versehentlich an die Schneideklinge des in Hubbewegung befindlichen Spaltwerkzeuges 43, wird er nicht verletzt. Die Viskosität der menschlichen Haut und des darunter befindlichen Gewebes kann derart kurze Hubwege 46 abfedern. Es kommt nicht zum Eindringen des Spaltwerkzeuges 43 in die Hand oder einen sonstigen Körperteil des Maschinenbenützers 68. Bekanntermaßen kommt es bei herkömmlichen hydraulischen Holzspaltern, mit deren ständigem Druck des Spaltwerkzeuges von mehreren Tonnen und deren mehrere Dezimeter langen Hubweg zu furchtbarsten Verletzungen, wenn der Maschinenbenützer unter das Spaltwerkzeug gerät. Dies ist bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vollkommen ausgeschlossen.

Der vorgegangen beschriebene Vorgang des Spaltens mit kurzen, harten Schlägen und einem gewichtsminimierten Spaltwerkzeug 43 ergibt die zwingende Notwendigkeit von mehr oder weniger langen Ruhepausen des Schlagkolbens 44 um UT im Treibrohr 49. Die prinzipielle Notwendigkeit der Ausführbarkeit solcher variabler Schlagpausen schließt jedenfalls die Anwendbarkeit konventioneller Schlagwerke von Schlagbohrmaschinen oder Schlaghämmern aus. Diese konventionelle Schlagwerke lassen einen Schlag nämlich in kürzestmöglicher Zeit dem vorgegangenen Schlag folgen. Das Schlagwerk ist also auf eine maximale Schlagfrequenz ausgerichtet. Real weisen solche Schlagwerke eine Schlagfrequenz auf, welche für den erfindungsgemäßen Einsatz um mindesten ein Zehnfaches zu hoch ist.

Der oben beschriebene Vorgang des erfindungsgemäßen Spaltens von Brennholz 48 bedingt aber auch zwingend eine beliebig variierbare Schlagstärke eines Schlages des Schlagwerkes 41. Die zwingende Notwendigkeit einer variierbaren Schlagstärke entsteht durch die Tatsache, dass ein zu spaltendes Holzstück 48 einmal leichter oder schwerer ist und dem Vorgang des Spaltens einmal mehr oder weniger Widerstand entgegensetzt.

Die mechanisch-pneumatischen Komponenten eines konventionellen Schlagwerkes oder die rein mechanischen Komponenten eines solchen Schlagwerkes lassen keine ausreichende Regelbarkeit der Schlagstärke zu. Es muss zur Senkung oder Steigerung der Schlagstärke - entgegen den erfindungsgemäßen Erfordernissen - die Schlagfrequenz analog gesenkt oder erhöht werden können. Im vorliegenden Schlagwerk 41 ist die Änderung der Schlagstärke ohne Änderung der Schlagfrequenz möglich.

Es sind aus der Patentliteratur Maschinen bekannt, welche Schlagpausen eines Schlagkolbens durchführen, indem der Schlagkolben im Treibrohr vorübergehend mechanisch festgehalten wird. Während dieses Festhaltens des Schlagkolbens wirken aber schon riesige Kräfte auf den Schlagkolben, welche mit Loslassen des Schlagkolbens diesen beschleunigen. Es kommt dadurch aber zu materialzerstörerischen Kräften zwischen der Auflagefläche der Festhalteklinge und der Auflagefläche am Schlagkolben. Solche Einrichtungen weisen im realen Einsatz also eine viel zu hohe Abnützung auf, sie sind selbstzerstörend.

Dem gegenüber wird in der Fig. 4 gezeigt, dass erfindungsgemäß eine solche Ruhepause des Schlagkolbens 44 am UT im Treibrohr 49 durch das Sperren von Treibfluid-Durchlässen 53 erfolgt. Es sind dermaßen keinerlei mechanischen Komponenten zum Festhalten des Schlagkolbens 44 erforderlich. Der eigentliche Treibstrom zum Beschleunigen des Schlagkolbens 44 wird durch die Wandungen 45 des Schlagkolbens 44 gesperrt. Am oberen und unteren Ende des Schlagkolbens 44 ist jeweils eine Kolbendichtung gegenüber der Lauffläche im Treibrohr 49 angebracht. Diese Kolbendichtungen verhindern während des Ruhens des Schlagkolbens 44 am UT ein fehlerhaftes Überströmen von Treibfluid nach oberhalb oder unterhalb des Schlagkolbens. Während des Beschleunigens des Schlagkolbens 44 verhindern sie ein Überströmen des Treibflui- des ins Treibrohr 49 vor den Schlagkolben 44.

Zum Auslösen des Schlages des Schlagkolbens 44 fließt über ein gesondertes Ventil 73 eine kleine Portion des Treibfluides unterhalb des Schlagkolbens 44 ein. Dieses Treibfluid hebt den Schlagkolben 44 ein Stück an und gibt dadurch die seitlichen, zuvor durch die Schlagkolbenwandungen 45 gesperrten Zuflussöffnungen 53 frei.

Nun tritt mit großer Geschwindigkeit und in ausreichend großer Menge das eigentliche Treibfluid aus dem Druckbehälter 54 über die Überströmleitung 55 und die Zuflussöffnung 53 in das Treibrohr 49 ein. Der Schlagkolben 44 nimmt, je nach Druck des Treibfluides, welcher zuvor im Drucktank 54 angelegt wurde, bedarfsgemäß mehr oder weniger Geschwindigkeit auf. Am Ende dieser Beschleunigung prallt der Schlagkolben 44 dann von unten her gegen das Schlagwerkzeug 43.

Schlagkolben 44 und Spaltwerkzeug 43 müssen in etwa gleich schwer sein. Die Gesetzmäßigkeit der Impulsübertragung im elastischen Stoß bestimmt, dass bei gleich schweren elastischen Bauteilen der Schlagimpuls des einen Bauteils - des Schlagkolbens 44 - vollständig auf einen zweiten Bauteil - das Spaltwerkzeug 43 - übertragen wird und der erstere Bauteil 44 nach dem Anprall keine Schlagenergie mehr besitzt, während der zweite Bauteil - das Spaltwerkzeug 43 - den Schlagimpuls völlig ü- bernommen hat .

Wäre eine wesentliche Gewichtsdifferenz zwischen Schlagkolben 44 und Spaltwerkzeug 43 vorhanden, würde sich der Schlagkolben 44 bei zu schwerem Schlagkolben in unzulässiger Weise nach dem Anprall zusammen mit dem Spaltwerkzeug in Spaltrichtung weiterbewegen und gegen das obere Federelement 62 krachen. Wäre der Schlagkolben 44 umgekehrt zu leicht, würde er nach dem Anprall mit hoher Geschwindigkeit entgegen der Schlagbewegungsrichtung zurückfliegen und am UT 51 mit unzulässig hoher kinetischer E- nergie gegen das Dämpferelement 63 am UT 51 prallen. Beides ist auf Dauer schadhaft und würde Maschinenteile zerstören.

Aus den vorgegangenen Schilderungen der gegenständlichen Technologie ist erkennbar, dass der Maschine als zentrales Merkmal eine variable bzw. variierbare Schlagstärke untrennbar anhaftet. Tatsächlich ist der Variierbarkeit der Schlagstärke ein sehr wesentlicher Teil der technischen Ausstattung des erfindungsgegenständlichen Schlagwerkes 1 gewidmet. Es ist jeder Schlag in seiner Stärke mittels Sensor 56 / 57 zu erfassen, und diese Erfassungsdaten sind sofort durch eine Steuerung 18 auszuwerten und in den Regelgliedern 59 sofort umzusetzen.

Es gibt einen dringlichen zwingenden Grund, warum solche Erfassungsdaten sofort umzusetzen sind: Schlägt das Schlagwerk mit voller Leistung gegen ein schweres und verastetes Brennholz, tritt irgendwann jedenfalls der Umstand ein, dass das Brennholz unter der Einwirkung der Schläge auseinander reißt. Dieser Vorgang geht aber meist sehr plötzlich und schnell vor sich. Die durch das Spaltwerkzeug 43 aufgebauten Spannungen im Spaltgut 48 entladen sich im Regelfall explosionsartig. Das heißt aber nun vor allem, dass von einem Schlag auf den Nächsten die Sollschlagstärke von beispielsweise dreihundert Joule pro Schlag auf zehn Joule pro Schlag zu reduzieren wäre.

Die Geschwindigkeit der Schlagfolge von - in der Regel drei bis fünf Schläge pro Sekunde - verunmöglicht aber, dass der Maschi- 'nenbenützer 68 mittels manuellem Stellglied 72 rechtzeitig die Leistung des Schlagwerkes 41 abregelt. Der Schlagkolben 44 schlägt also mit zerstörerischer Gewalt gegen das obere Federelement 62, solang bis der Maschinenbenützer 68 endlich reagiert . Deswegen erfasst ein Drucksensor 56 oder ein Wegesensor 57 den Ausschlag des Spaltwerkzeuges 43 bei der Einwirkung des Schlagkolbens 44. Die Messdaten werden an die Steuerung 58 geleitet, welche die ankommenden Daten mit einer vorgegebenen Sollstärke vergleicht. Ist die Sollstärke überschritten, wird augenblicklich der Durchfluss für das Treibmedium von einem Ventil 59 gedrosselt. Dadurch wird das Volumen bzw. der Druck des Treibflu- ids im Druckspeicher 54 verringert. Der Zeitraum, in welchem die nächste Portion einer Treibladung zuströmt, ist durch die Taktpause fixiert. Deswegen ist durch einfaches Drosseln oder durch einfaches zeitlich längeres oder kürzeres Öffnen des Ventils 59 das Volumen bzw. der Druck im Druckspeicher 54 zu regeln .

Ausnahmsweise kann in einer erfindungsgemäßen Variante auch eine manuelle Regelung der Schlagstärke erfolgen. Zu diesem Zeck wird der Fußtaster 72 als manuelle Drossel ausgebildet. So muss also nun der Maschinenbenützer 68 visuell und haptisch das Ergebnis eines Schlages des Spaltwerkzeuges 43 beobachten und bewerten. Wird die Schlagstärke zu stark, hat der Maschinenbenützer 68 sofort den Fuß 68 vom Fußtaster 72 anzuheben um die Schlagleistung zu senken.

Freilich ist unter diesen Bedingungen eine Schlagfolge von drei bis fünf Schlägen / Sekunde nicht realisierbar. Der Maschinenbenützer 68 wäre in seinen haptischen Fähigkeiten überfordert, und das Schlagwerk 41 würde in Folge der zu langsamen Reaktion des Maschinenbenützers 68 oft mit zerstörerischer Gewalt gegen das- obere Federelement 62 donnern. Daher ist in dieser erfindungsgemäßen Variante die Schlagfolge auf einen bis zwei Schläge / Sekunde zu senken. Sensoren 56 / 57 müssen zusätzlich ein Überschreiten des Sollwertes überwachten und gegebenenfalls das Schlagwerk 41 abschalten. In der vorgegangenen Beschreibung wurde schon öfters die Funktion des oberen Federelementes 62 und des unteren Dämpferelementes 63 angerissen. Diese werden nachfolgend detailliert beschrieben: Das obere Federelement 62 besteht aus einer Stahlfeder oder pneumatischen Feder, welche beim Aufprall des Spaltwerkzeuges 43 zusammengedrückt wird. Dieses Zusammendrücken hat einerseits zur Folge, dass Restkinetik des Schlagkolbens 44 abgebremst wird und anderseits, dass die Federkraft 62 das Spaltwerkzeug 44 wieder rückstellt 47. Wenn das Spaltwerkzeug 43 im zu spaltenden Brennholz 48 verkeilt ist, wirkt diese Federkraft auch als Rückstellkraft auf das Brennholz 48. Dies hat zur Folge, dass die Taktpause auf Grund des beschleunigten Rückstel- lens von Spaltwerkzeug 44 und Brennholz 48 verkürzt werden kann und die Schlagfolge insgesamt erhöht werden kann.

Das Dämpferelement 63 am UT 11 des Treibrohres 49 hat die Aufgabe die Kinetik, welche der Schlagkolben 44 durch die Rückstellfeder 64 zugeführt bekam, abzufedern und in Wärme zu wandeln - zu vernichten. Die Rückstellfeder 64 wird sinnvoller Weise eine ausreichende Kraft besitzen, um eine hohe Rückstellgeschwindigkeit des Schlagkolbens 44 zu erzeugen. Diese muss aber natürlich am UT 51 abgedämpft werden, und der Schlagkolben 44 muss sofort beruhigt werden. Dieser Schlagkolben 44 hat nämlich die Aufgabe, den Zufluss 53 von Treibfluid zu sperren, weswegen er sofort ruhend auf diesem Dämpferelement 63 aufliegen soll. Das Dämpferelement 63 hat daher eine ausreichende Dämpferleistung zu bieten.

Das Spaltgut 48 wird auf einem Auflagetisch 65 aufgesetzt. Während des Stillstände^'s der Maschine wird dieser Auflagetisch 65 durch einen fluidischen Hubzylinder 66 mit großer Kraft am OT festgehalten. Das Gewicht eines aufgesetzten Spaltgutes 43 vermag nicht, den Auflagetisch 65 entgegen dem Druck aus dem Hubzylinder 66 nach unten zu drücken. Wird nun die Maschine durch das Drücken des Fußtasters 72 in Betrieb gesetzt, regelt die Steuerung 58 über ein Ventil 74 den Druck im Hubzylinder 66 soweit ab, dass nur noch eine geringe Hubkraft auf den Hubtisch 65 wirkt. Dieser gibt in weiterer Folge ob des Gewichtes eines Spaltgutes 48 und des Gewichtes der Hände und Arme des Maschinenbenützers 68 nach und sinkt nach unten. Dadurch wird das Spaltgut 48 der Klinge des- Spaltwerkzeuges 43 zugeführt.

Mit dem Vorgang des Spaltens sinkt der Auflagetisch 65, samt Spaltgut 48 immer tiefer nach unten, bis eben der Spaltvorgang für dieses eine Mal beendet ist. Der Maschinenbenützer 68 nimmt in Folge den Fuß von Fußtaster 72, und die Steuerung 58 lässt über das Ventil 74 wieder den vollen Druck auf den Hubzylinder 66 strömen.

Dieser Hubzylinder 66 hebt nun den Hubtisch 65, samt gespaltenem Spaltgut 48 wieder bis zum OT hoch. Ist noch einmal ein Spaltvorgang am Spaltgut 48 erforderlich - soll das Spaltgut 48 also weiter zerteilt werden - wird das Spaltgut 48 ein Stück weit um seine Längsachse gedreht und der Vorgang wiederholt.

Die Fig. 5 zeigt im Schnitt schematisch Sonderform der Erfindung. Der Spaltvorgang verläuft bei dieser Einrichtung horizontal. Dazu ist eine maschinelle Einrichtung 69 erforderlich, welche die fehlende Schwerkraft des Spaltgutes 48 ersetzt. Der Druck dieses Ersatzgewichtes 69 darf aber keinesfalls so hoch sein, dass Finger, welche versehentlich zwischen Spaltgut 48 und Zusatzgewicht 69 geraten, abgetrennt oder gequetscht werden. Unter einem solchen Druck muss der fluidische Niederhaltekolben 69 nachgeben. Der Kolben ist durch eine zweiten Druckweg 70 vom Spaltgut 48 abzuheben. Als Richtmaß für den Druck, welcher vom Niederhalter 69 gegen das Spaltgut 48 ausgeübt wird, ist anzunehmen, dass dieser nicht höher sein darf, als dass der Niederhalter 69 auch manuell vom Spaltgut 48 weggedrückt werden kann .

Die Fig. 6 zeigt in einem Diagramm die Relevanz von Impulsstärke und Impulsdauer. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung müssen die Schläge unerlässlich gegenüber beispielsweise einem Schlag mit einer Axt mit verkürzter Dauer des Schlagimpulses 60 erfolgen .

Diese unerlässliche Verkürzung der Wirkdauer 60 eines Schlagimpulses bedingt, dass einerseits das Spaltwerkzeug 43 in dessen Gewicht gegenüber einer beispielsweise Axt wesentlich minimiert werden muss. Anderseits muss der Schlag ob dieser Gewichtsmini- mierung natürlich mit vergleichsweise höherer Geschwindigkeit 60 geführt werden, um eine gleichwertige Schlagenergie zu erbringen .

Das geringe Gewicht des Spaltwerkzeuges 43 bedingt, dass umgekehrt die Geschwindigkeit des Schlages 60 entsprechend hoch ist. Das geringe Massegewicht des Spaltwerkzeuges 43 führt dazu, dass die kinetische Energie des Schlagimpulses beim Eindringen in das Brennholz 48 in entsprechend verkürzter Zeit 60 aufgezerrt wird. Der Schlagimpuls wird also auf Grund des geringen Gewichtes des Spaltwerkzeuges 43 in kürzestmöglicher Zeit 60 erschöpft bzw.^' in Spaltarbeit umgewandelt. Bei einem vergleichsweise schweren Spaltwerkzeug einer konventionellen Axt wirkt dieser Schlagimpuls 61 entsprechend länger, es dauert länger bis der langsame, aber mit schwerem Werkzeug geführte Schlagimpuls 61 in Spaltarbeit umgesetzt ist. Von der Dauer des Einwirkens des Schlagimpulses 60 ist abhängig, ob die erfindungsgemäße Entgegenrichtung von nur der Masseträgheit des Brennholzes 48 gegenüber dem Schlagimpuls 60 ausreicht.

Während oben zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung getrennt beschrieben sind, ist es natürlich auch möglich, Merk- male der einen Ausführungsform auf die andere zu übertragen. Außerdem sind weitere Abwandlungen der beiden Ausführungsformen möglich.

Einige davon sind nachfolgend mit Bezug auf Fig. 7 und folgende beschrieben .

Herkömmliche elektrische oder mechanische Ventile haben eine lange Schaltzeit (20 bis 50 ms) . Vorteilhaft für die vorliegende Erfindung sind dagegen Schaltzeiten von 5 bis 10 ms.

Das erklärt sich wie folgt: Wird das Ventil zu langsam geöffnet, strömt eine kleine Menge Pressluft in das Schlagrohr 107 und hebt den Schlagkolben 108 viel zu langsam nach oben. Hat dann das Ventil endlich vollständig geöffnet, steht der Schlagkolben 108 bereits am Amboss 115 an und kann keine Geschwindigkeit mehr aufnehmen.

Um auf die erforderlich schnelle Schaltzeit des doch großen pneumatischen Ventils zu gelangen, wird ein Schnellschaltventil 122 verwendet. Beispiele für ein solches Schnellschaltventil sind in Fig. 8 und 9 schematisch dargestellt. Dabei ist ein Ventilteller 130 im Ventil so angeordnet, dass der Luftdruck p der über eine Zuleitung 131 aus dem Windkessel 101 in eine Einströmkammer 132 geleiteten Pressluft auf dem Ventilteller 130 auflastet und den Ventilteller 130 somit über eine Dichtung 133 auf eine Ausströmöffnung 134 drückt, die zum Schlagkolben 108 führt. Daher sind immense Kräfte erforderlich, um das Ventil überhaupt zu öffnen. Diese immensen Kräfte sind aber genau der „Trick" bei diesem Ventil.

Zum Erzeugen der Kraft zum Öffnen des Ventils wird bei dem in Fig. 8 gezeigten elektromagnetischen Schnellschaltventil ein Elektromagnet 137 mit einem Tauchanker 136 verwendet, der über eine Zugstange 135 mit dem Ventilteller 130 verbunden ist. Bei dem in Fig. 9 gezeigten pneumatischen Schnellschaltventil wird Steuerpressluft über eine Zuleitung 141 in eine Druckkammer 142 geführt und drückt auf einen Kolben 143, der über eine Zugstange 135 mit dem Ventilteller 130 verbunden ist. Über eine Rückstellfeder 144 ist der Kolben ohne Zufuhr von Steuerpressluft in einer Ruhestellung gehalten, bei der der Ventilteller 130 die Ausströmöffnung 134 verschließt.

Wenn der Magnet oder der pneumatische Kolben endlich eine ausreichende Kraft zum Öffnen des Ventils erbringen, fließt die Pressluft zwischen den Ventilteller und die Dichtung. In dem sich dermaßen bildeten Dichtungsspalt baut sich ein Druck auf, und der Widerstand gegen das Öffnen wird schlagartig sehr viel kleiner. Da der Magnet oder der pneumatische Kolben in diesem Moment aber längst eine immense, übergroße Zugkraft auf den Ventilteller ausüben, springt der Ventilteller natürlich explosionsartig zurück. Das Ventil benötigt in der Praxis ca. eine Millisekunde für den Öffnungsvorgang.

Die Kraft, welche den Öffnungsvorgang durchführt, ist meist ü- ber 100-mal stärker als die bei herkömmlichen elektromagnetischen Ventilen. Deren Konstruktion und Funktion ist immer darauf ausgelegt, mit möglichst wenig Kraft das Ventil zu öffnen. Es wird also nicht mit dem zu schaltenden Luftdruck gegen das Öffnen des Ventils gearbeitet, sondern bei vielen Ventilen wird umgekehrt der zu schaltende Luftdruck für das Öffnen des Ventils genutzt.

Bislang wurde davon ausgegangen, dass der Schlag des Schlagkolbens 108 stets richtig dosiert sein müsse, also die Stärke der aufgewendeten Schlagkraft linear dem Gewicht (Masseträgheit) des zu spaltenden Holzes entsprechen müsse, und zwar nicht um Energie zu sparen, sonder weil eine zu starke Schlagkraft die Maschine zerstört, indem der Schlagkolben zuerst mit voller Wucht in den Schlagkopf rast und dort die Feder völlig zusam- mendruckt und dann Schlagenergie zerstörerisch in den starren Schlagkopf leitet. Danach wird der Schlagkolben durch die völlig niedergedruckte Feder 114 im Schlagrohr zurück zum UT in den dort befindlichen Dampfer 121 geschossen. Der Dampfer 121 wird dabei auch weit überbelastet.

Diese fehlerhaften Funktionen können jedoch mit einfachsten Mitteln beseitigt werden: Die Stahlfeder oder pneumatische Feder 114 im Schlagkopf wird so stark ausgelegt, dass sie auch den stärkst möglichen Schlag abfedern kann. Das heißt: Wird also der Spalter mit „Vollgas" in Betrieb gesetzt, obwohl sich kein Spaltgut auf dem Tisch 111 befindet wird die gesamte Energie von der Feder 114 aufgenommen. Umgekehrt gibt die Feder 114 nun aber naturlich in umgekehrter Bewegrichtung die Energie wieder an den Schlagkolben 108 ab. Dieser rast mit hoher Geschwindigkeit auf den Dampfer 121 zu. Dieser könnte also diese Geschwindigkeit des Schlagkolbens 108 niemals schadlos aufnehmen. Die Energie des Schlagkolbens 108 kann jedoch mit Leichtigkeit abgefangen werden. Das Entluftungsventil 120 des Schlagrohres stellt nämlich auch eine Drossel dar. Dieses Entluftungsventil 20 öffnet langsam. Langsame Schaltzeiten sind hier nicht schädlich sondern umgekehrt nützlich. Durch dieses zögerliche Offnen staut sich die Luft im Schlagrohr unterhalb des zurück rasenden Schlagkolbens 108. Er wird in Folge in einem weichen Luftpolster sanft abgefangen und prallt nur mehr mit minimaler Geschwindigkeit in den Dampfer 121.

Das Ventil 120 kann naturlich auch ein mechanisches Ventil sein. In der Praxis ist dieses mechanisch mit dem Schnellschaltventil 122 (zur getakteten Befüllung des Schlagrohres mit Pressluft) gekoppelt. Das Ventil 120 hat also eine zweite Funktion, nämlich als Drossel den rückkehrenden Schlagkolben 108 sanft abzubremsen. Obwohl eine Drosselung der Schlagstärke (Leistungsregelung) wie oben dargestellt nicht mehr zwangsweise erforderlich ist, ist es doch von Nutzen, nicht immer mit Volllast zu arbeiten. Es wäre nicht einzusehen, dass die Maschine zum Spalten eines kleinen Herdholzes mit derselben Kraft zuschlägt wie bei einem schweren, astigen, groben Holzstück. Dadurch, dass es gelungen ist, ein Schnellschaltventil zu entwickeln, muss der Kolben keine Ventilfunktion mehr ausüben. In der Vergangenheit musste nach jedem Schlag abgewartet werden, bis der Schlagkolben verlässlich wieder am UT ruhig abgelegt ist. Erst dann durfte der Pressluft-Zulauf geöffnet werden, da ja der Kolben den Windkessel verschlossen hat. Wäre zu früh Luft eingeblasen worden, hätte der Schlagkolben nicht mehr zum UT zurückkehren können. Der Windkessel hätte in der Folge nicht geladen werden können. Eine massive Störung der normalen Maschinenfunktion läge vor.

Da aber nunmehr der Schlagkolben seine Sekundärfunktion als Ventil eingebüsst hat, kann der Windkessel 101 mit einem kontinuierlichen Luftstrom befüllt werden. Es kann dabei während des kurzen Moments des Offenstehens des Entlüftungsventils 120 für das Schlagrohr eine kleine Menge Pressluft schadhaft und ungenutzt entweichen. Diese Luftmenge beträgt aber weit weniger als 10 % des gesamten Pressluftbedarfs und ist daher zu tolerieren.

Das Befüllen des Windkessels 101 kann in Folge also mittel eines einfachen Dosierventils 106 erfolgen, welches innerhalb einer bestimmten Zeit mehr oder weniger Luft einlässt. Der Windkessel 101 wird dann jeweils über das elektronisch getaktete Schnellschaltventil 122 entleert. Dieser Vorgang findet in der Praxis ca. 2,5-mal pro Sekunde statt.

Bei Versuchen mit den Spalter ergab sich ein weiterer überraschender, unerwarteter Effekt: Führt der Schlagkolben 108 einen Schlag gegen den Amboss 115 durch bewegt sich dieser etwas nach oben. Das Beil 112 dringt durch den Schlag mehr oder weniger tief in das Holz ein. Ein Teil der Schlagenergie wird aber in die Feder 114 eingelagert. Und nun kommt der überraschende Effekt: Das Beil 112 verkeilt sich nämlich im zu spaltenden Holz, und die Federkraft reißt nicht nur den Schlagkolben 108 und das Beil 112 nach unten, sondern auch das Holz. Das dermaßen im Beil verkeilte Holz stößt aber nach kurzem Weg am obersten Schlagkopfende 113 (Beil-Amboss) unsanft auf.

Dadurch entsteht ein Sekundärschlag. Die Wirkung dieses Sekundärschlages ist fast gleich groß, wie diejenige des vorgegangen Primärschlages .

Wie die in Fig. 10 dargestellte Prinzipzeichnung eines Fußtasterventils 102 zeigt, wird die Pressluftzufuhr 123 für den Hubtischzylinder 106 schon mit dem ersten Wegstück des Fußtasters 118 durch ein Sperrventil 117 unterbunden. In der Vergangenheit wurden an der Hubtischplatte 111 Schalter positioniert, die er- fassten, wann ein Holz dem Tisch auflastet. Mit dem Erfassen wurde dann etwas Luft aus dem Hubzylinder 106 ausgelassen und der Hubtisch 111 senkte sich ein paar Zentimeter. Wenn dann das Holz in Folge des Spaltvorganges dem Hubtisch 111 wieder auflastete wurde wieder etwas Luft entlassen. Mit Ende des Spaltvorganges nimmt der Benutzer den Fuß vom Fußschalter 118 und der Hubzylinder 106 wird mit Pressluft geflutet und der Hubtisch 111 fährt zu OT.

Die Steuerung des Absenkens nach Fortgang des Spaltvorganges war also sehr aufwendig. Nun ist aber gelungen die gesamte Aufgabe auf eine kleine Dichtung 104 zu übertragen.

In einer Kolbenstange eines in Fig. 7 gezeigten hydraulischen Dämpfers 105 befindet sich eine kleine Bohrung, durch welche das Hydrauliköl auch bei hoher Last nur sehr langsam durchfließen kann. Dieser Dämpfer 105 verhindert, dass der pneumatische Hubzylinder 106 etwa bei dem Freiwerden eines im Beil 112 ver- klemmten Holzstückes explosionsartig (gefährlich) nach oben stößt. Er drosselt diese Bewegung auf eine langsame Geschwindigkeit. Natürlich würde er wegen des relativ geringen Gewichtes des Tisches 111 und des Holzes auch die Abwärtsbewegung des Hubtisches 111 extrem verlangsamen.

Um dies im Bedarfsfall, wenn also ein Holz sich dem Hubtisch 111 nähert, zu verhindern, ist die Dichtung 104 am Dämpfergestänge V-förmig so eingesetzt, dass Sie bei einer Aufwärtsbewegung des Tisches völlig dichtet. Dass Hydrauliköl kann nur durch die kleine Bohrung abfließen. Beim einer Abwärtsbewegung kann die Dichtung 104 aber nur solange sperren, wie ein bestimmter Druck nicht überschritten wird. Ist dieser Druck überschritten, werden die federnden Flanken der V-förmigen Dichtung 104 nach innen gestülpt. Die Flüssigkeit kann dann in den dermaßen geschaffenen Bypass an der Dichtung 104 außen vorbeiströmen, bis der Überdruck ausgeglichen ist. Dann schließt das federnde Material (Kunststoff) der Dichtung 104 wieder.

Die Dichtung 104 hält solange dicht, wie der Druck nur durch das Gewicht des Hubtischs 111 erzeugt wir. Kommt ein Holzstück auf dem Hubtisch 111 zu liegen, ist der kritische Überdruck erreicht, und die Dichtung 104 öffnet solange, bis das Holz wieder nur auf dem Beil 112 auflastet . Durch diese einfache Dichtung kann also die gesamte Absenksteuerung für den Hubtisch 111 entfallen .

Die oben beschriebene Ausführung der Dichtung 104 des hydraulischen Dämpfers 105 ist dies eine spezielle Sonderkonstruktion eines Überdruckventils. Es kommen für diese Anwendungen also eine Unzahl von möglichen Konstruktionen in Betracht, welche aber allesamt bezogen auf die gegenständliche Anwendung unter den Sammelbegriff „Überdruckventil" fallen. Bei Untersuchungen, um die oben allgemein beschriebene Ge- wichtsminimierung des Beiles 112 in der Praxis zu realisieren, stellte sich heraus, dass die dünne Klinge des Beil 112 aus Stahl sein muss, da nur dieser der Beanspruchung standhält. Wenn die Klinge aber dann in einen Keil übergeht, kann kostengünstiges und vor allem leichtes Aluminium verwendet werden, da dieser Teil im Wesentlichen nur Seitendrücken standhalten muss. Der Aluminiumteil 153 wird soweit ausgehöhlt, als er diesen Drücken noch stand halten kann. Dazu werden Stützstege 154 in dem ausgehöhlten Aluminiumteil 153 stehen gelassen. Der Beilboden mit dem Fuß 155, dem Amboss 157 und einem Hohlrohr 156 als mechanischer Verbindung zwischen ihnen ist wieder aus Stahl, da dieser Teil im Sekundärschlag auf den oberen Amboss aufprallt und der Amboss unten die Schläge des Schlagkolbens aufnehmen muss .

Im folgenden werden weitere Abwandlungen zum Antrieb des Schlagkolbens beschrieben.

Bei dem in Abbildung 12 dargestellten Schlagwerk wird das Schlagwerkzeug 161 durch einen Schlagkolben 162 aus ferromagne- tischem Material betätigt. Um den Kolben entlang der Y-Achse zu beschleunigen, wird das Prinzip eines Linear-Antriebes verwendet. Das Rohr besteht aus einen nicht magnetisch aktiven Material. Entlang diesem Rohr werden radial entsprechend der Anforderung Elektromagnete 163 angebracht. Mittels einer elektronischen Steuerung 164 werden diese Magnete entlang der y- Achse der Reihe nach ein- und ausgeschaltet. Auf Grund des zeitlich und örtlich anstehenden Magnetfeldes wird der Schlagkolben 162 beschleunigt. Die dem Schlagkolben 162 zugeführte kinetische Energie wird dem Schlagwerkzeug 161 mittels Impulsübertragung weitergeleitet. Die rückwärts gerichtete Bewegung des Schlagkolbens 162 wird mittels der erneut anstehenden Magnetfelder gebremst bzw. rückbeschleunigt. Bei dem in Abbildung 13 dargestellten Schlagwerk wird das Schlagwerkzeug 171 durch einen explosionsgetriebenen Schlagkolben 172 betätigt. Ein ähnlicher Antrieb ist beispielsweise in der Patentanmeldung DE 198 53 555 Al beschrieben. Mittels eines Ventils wird in eine Brennkammer 173 ein Gasgemisch über eine Zuleitung 174 injiziert. Das Gasgemisch wird eventuell mittels eines Ventilators 175 mit Luft vermischt. Andere Verwirbelungs- und Mischtechniken sind denkbar. Dieses Gemisch wird mittels einer Zündung zur Explosion gebracht. Die Zündung erfolgt beispielsweise über einen Piezozünder 176. Auf Grund der Expansion des Gases wird der Schlagkolben 172 beschleunigt. Die dem Schlagkolben 172 zugeführte kinetische Energie wird dem Schlagwerkzeug 171 mittels Impulsübertragung weitergeleitet. Durch Dosierung der Ladung ist die erforderlich variabel Schlagstärke des Schlagwerkes regelbar. Nach dem Verbrennungsprozesses herrscht auf Grund einer auftretenden Implosion (Wärmeverlust) in der Brennkammer Unterdruck. Dieser Unterdruck kann den Schlagkolben in die Ausgangsposition zurückstellen. Andere Rückstellkräfte, wie beispielsweise die Kraft einer Feder uam. dienen selbigem Zweck.

BEZUGSZEICHENLISTE

Werkstück / Holzklotz Spaltwerkzeug / Hohlaxt Axtklinge an 2 hohler Spaltkeil in 2 hohles Führungsrohr des Spaltwerkzeuges 2 im Schlagwerkzylinder 9 Ausschlagfühler (berührungsloser Magnetfühler) Beschleunigungsweg für den Schlaghammer 8 Schlaghammer Schlagwerkzylinder Druckraum im Schlagwerkzylinder 9 / hydraulisch oder pneumatisch Nockengeschaltenes Einlassventil Nockengeschaltenes Auslassventil Nockenscheiben Schaltnocke, Einlassnocke auf 13 Schaltnocke, Auslassnocke auf 13 Antriebsmotor für die Nockenscheibe 13 Steuergerät Taster für Hand- oder Fußbedienung Elektrisch verstellbare Drossel Auflagetisch Pneumatischer oder hydraulischer Hubzylinder für den Auflagetisch 20 Einlassventil für den Hubzylinder des Auflagetisches 20 Auslassventil mit Restdruckdrossel für den Hubzylinder des Auflagetisches 20 vertikal bewegliche Lagerung, Gleitlager des Auflagetisches 20 zum Schlagwerkzylinder 9 Hände und Arme, die den Holzklotz kraftschlüssig festhalten Rücklaufdämpfer für den Schlaghammer 8 Luftkompressor mit Presslufttank Hubweg des Auflagetisches 20 Impulsdauer des erfindungsgemäßen Schlagwerkes Impulsdauer eines konventionellen Schlagwerkes Impulsstärke des erfindungsgemäßen Schlagwerkes Impulsstärke eines konventionellen Schlagwerkes Schlagzylinderanschlag, Anschlag für das Spaltwerkzeug 2 gegen Ausheben aus dem Schlagzylinder 9 Schlagwerk gesamt Boden / Schlagwerk-Standfläche Werkzeug / Spaltwerkzeug Schlagkolben Wandungen des Schlagkolbens 4 mit je einer Kolbendichtung oben und unten am Schlagkolben 4 Hubweg des Werkzeuges 3 beim Schlag Rückstellweg des Werkzeuges 3 (entgegen dem Hubweg 6) Spaltgut / Brennholz Treibrohr Treibrohr - OT (am oberen Ende von 49) Treibrohr - UT (am unteren Ende von 49) Abströmöffnungen für Treibfluid am OT des Treibrohres 9 Zuflussöffnungen im Treibrohr 49 für Treibfluid Druckbehälter für gasförmiges Treibfluid, bzw. Druckbehälter als Windkessel bei Verwendung von flüssigem Treibfluid Überströmleitung von 54 nach 49 Sensor als Drucksensor (Druckschalter) Sensor als Annäherungssensor Steuerung Ventile Amplitude des Schlagwerk-Schlages Amplitude eines händisch ausgeführten Schlages Federelement am OT des Treibrohres 50 (Stahlfeder oder pneumatische Feder) Dämpferelement am UT des Treibrohres 51 Schlagkolben-Rückstellfeder Auflagetisch für 48 Pneumatischer oder hydraulischer Hubzylinder des Auflagetisches 25 Klinge des Spaltwerkzeuges 43 Maschinenbenützer Zusatzgewicht auf dem Spaltgut 8 (mittel fluidischem Druck auf einen Kolben) Maschinelle Anhebvorrichtung für den Stößel 69 Fluidische-Versorgungsleitung (z.B.: Für Pressluft oder Hydrauliköl) Fußtaster Wegeventil zum Schlagkolbenstart bzw. Ablassen flüssigen Treibfluids Wegeventil für 66 mit druckbegrenzendem Auslass Windkessel pneumatischer Schalter Pressluftzuleitung Kolbenventil des Dämpfers Hydraulischer Dämpfer Hubzylinder Schlagrohr Schlagkolben Rückzugfeder Entlüftungsventil Hubtisch Hohlbau-Beil Beil-Amboss Beil-Rückstellfeder ( Stahlfeder oder pneumatische Feder ) Schlagkolben-Amboss Dosierventil Sperrventil Fußtaster Überleitung vom Dosierventil zum Druckkessel Entlüftungsventil des Schlagrohrs (mit Drosselfunktion) Dämpferkissen 122 Schnellschaltventil

123 Überleitung zum Hubzylinder

130 Ventilteller

131 Zuleitung

132 Einströmkammer

133 Dichtung

134 Ausströmöffnung zum Schlagkolben

135 Zugstange

136 Tauchanker

137 Elektromagnet

141 Zuleitung

142 Druckkammer

143 Kolben

144 Rückstellfeder

151 Stahlklinge

152 Quersplinte

153 Aluminiumteil

154 Stützstege

155 Stahlfuß

156 Stahlhohlrohr

157 Stahlamboss

161 Schlagwerkzeug

162 Schlagkolben

163 Elektromagnet

164 elektronische Steuerung

171 Schlagwerkzeug

172 Schlagkolben

173 Brennraum

174 Zufuhr des Gas/Luft-Gemischs

175 Ventilator

176 Piezozünder

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Schlagwerk, welches einen Druckraum im Schlagwerkzylinder aufweist, der für jeden Schlag von außen her mit einem hydraulischen oder pneumatischen Medium befüllt wird, sowie mit einem metallischen Schlaghammer, der entlang der Längsachse des Schlagwerkzylinders, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben, hin und her bewegt wird und am Ende einer der Bewegrichtungen auf ein metallisches Spaltwerkzeug aufprallt, wobei er seinen Bewegungsimpuls auf das Spaltwerkzeug überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass gegen das auf der Maschine aufgesetzte, zu spaltende Holzstück (1) durch das Spaltwerkzeug (2) Schläge ausübt werden, denen nur die Masseträgheit des ruhenden Holzstückes (1) und ggf. der das Holzstück festhaltenden Hände und Arme (25) entgegengerichtet ist.

2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagstärke des Spaltwerkzeuges (2) einerseits mindestens jenes Maß übersteigt, als der aufgesetzte Holzklotz (1) im unelastischen Stoß absorbiert und anderseits jeder Schlag höchstens mit jener Schlagenergie ausgeführt wird, als die Masseträgheit des ruhenden, aufgesetzten Holzklotzes (1) und ggf. der den Holzklotz (1) festhaltender Hände und Arme (25) dem von unten her wirkenden Schlag an Widerstand entgegensetzen.

3. Schlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlaghammer (8) im Schlagwerkzylinder (9) durch einen ausreichenden Beschleunigungsweg (7) im Bedarfsfall auf eine Geschwindigkeit von über 30 m/Sekunde beschleunigt wird, um einerseits mit seiner auf das Spaltwerkzeug (2) übertragenen Schlagenergie das Schlagenergieabsorbierende Elastizitätsmodul des Holzklotzes (1) zu übersteigen und anderseits die Schlagenergie in so kurzer Zeit abgegeben wird, als die Masseträgheit des ruhenden Holzklotzes (1) und ggf. der den Holzklotz (1) festhaltender Hände und Arme (25) nicht überstiegen wird.

4. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsweg (7) des Schlaghammers (8) mindestens ein Drittel jener Länge aufweist, als der längstmögliche, auf der Maschine zu spaltende Holzklotz (1).

5. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung des Druckraumes (10) im Schlagwerkzylinder (9) mit arbeitswirksamen Volumen bzw. arbeitswirksamen Druck von außen her automatisiert durch Stellglieder (11, 19) und Sensoren (6) bedarfsgesteuert verstellt wird.

6. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur automatisierten Verstellung zunächst durch einen Ausschlagfühler (6) der Hubweg des Spaltwerkzeuges (2) eruiert wird und dieser daraus ein adäquates Signal an das Steuergerät (17) sendet, welches seinerseits das Stellglied (19) ansteuert.

7. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlaghammer (8) nach der Ausführung des Schlages mit geringer Geschwindigkeit zum Ausgangspunkt zurückfällt und dort jedenfalls eine Zeit lang, bis zum nächsten Schlag, ruhend bleibt.

8. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlaghammer (8) und das Spaltwerkzeug (2) gewichtsmäßig soweit angenährt sind, als nach dem Stoß des Schlaghammers (8) gegen das Spaltwerkzeug (2) der- Bewegungsimpuls des Schlaghammers (8) zu mindestens 80 % auf das Spaltwerkzeug (2) übertragen wird und die Rücklaufgeschwindigkeit des Schlaghammers (8) dermaßen nach dem Schlag höchsten 1/3 der Vorlaufgeschwindigkeit des Schlaghammers (8) beträgt.

9. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Spaltwerkzeuges (2) durch Hohlbauweise und durch die Verwendung von leichten und schlagfesten Metallen, wie beispielsweise Titanlegierungen, auf weniger als fünf Promille des Schwerstmöglichen, durch dieses Spaltwerkzeug (2) noch spaltbaren Holzklotzes (1) beträgt.

10. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Schlaghammers (8) in etwa dem Gewicht des Spaltwerkzeuges (2) entspricht und der Schlaghammer (8) dermaßen weniger als fünf Promille des schwerstmög- lichen, durch die Maschine noch spaltbaren Holzklotzes (2) beträgt .

11. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem pneumatischen Antrieb des Schlaghammers (8) am Anfang des Beschleunigungsweges (7) vom Schlaghammer (8) mittels eines Einlassventils (11) Druckluft in den Druckraum im Schlagwerkzylinder (9) strömt und dieses Einlassventil (11), weit bevor der Schlaghammer (8) das Spaltwerkzeug

(2) erreicht, den Luftzustrom wieder schließt und der Druck im Schlagwerkzylinder (9) innerhalb des restlichen Beschleunigungsweges (7) entspannt wird.

12. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (11) und das Auslassventil (12) mittels einer mechanischen Nockenscheibe (13) über Nocken (14 + 15) angesteuert wird und diese Nockenscheibe (13) durch einen Motor (16) angetrieben werden.

13. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einlassventil (11) eine elektrisch verstellbare Drossel (19) vor- oder nachgeschaltet ist, welche durch Erweitern bzw. Verengen des Durchlassquerschnittes, innerhalb der durch das Einlassventil (11) bestimmten Einlass- zeit, für die Druckluft deren Menge bedarfsgesteuert erhöht bzw. absenkt.

14. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Drossel (19) ihrerseits durch ein Steuergerät (17) angesteuert wird, welches nach einem Signal des Ausschlagfühlers (6) den Öffnungsgrad der Drossel (19) bestimmt.

15. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschlagfühler (6) ein berührungsloser Magnetfühler ist, von welchem durch die Bewegung des Spaltwerkzeuges (2) sich ein magnetisierbares Metallteil angenähert bzw. entfernt .

16. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim inaktiven Stillstand der Maschine ein Auflagetisch (20) durch einen Druckzylinder (21) knapp über der Axtklinge (3) fixiert wird und ab aktiviertem Zustand der Maschine der Druck aus dem Druckzylinder (21) soweit abgelassen wird, als der Auflagetische (20) gegen einen Widerstand von ca. drei Kilo nach unten zu drücken ist, vorzugsweise aber gegen einen Widerstand von weniger als einem Kilogramm nach unten zu drücken ist.

17. Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes für einen Holzspalter, welches einen Druckraum im Schlagwerkzylinder aufweist, der für jeden Schlag von außen her mit hydraulischem o- der pneumatischem Medium befüllt wird, sowie einem metallischen Schlaghammer, der entlang der Längsachse des Schlagwerkzylinders, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben, hin und her bewegt wird und am Ende einer der Bewegrichtungen auf ein metallisches Spaltwerkzeug aufprallt, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Maschine aufgesetzte, zu spaltende Holzstück (1) durch von unten her wirkende Schläge des Spaltwerkzeuges (2) gespalten wird und den Schlägen nur die Masseträgheit des Holzstückes und ggf. der das Holzstück (1) festhaltenden Hände und Arme (25) entgegengerichtet ist.

18. Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagstärke des Spaltwerkzeuges (2) einerseits mindestens jenes Maß übersteigt, als der aufgesetzte Holzklotz (1) Schlagenergie im unelastischen Stoß absorbiert und anderseits jeder Schlag höchstens mit jener Schlagenergie ausgeführt wird, als die Masseträgheit des aufgesetzten Holzklotzes (1) und ggf. der den Holzklotz (1) festhaltenden Hände und Arme (25) dem von unten her wirkenden Schlag an Widerstand entgegensetzt.

19. Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die automatisierte Verstellung des Zylinderfüllvolumen durch den Energieimpuls, welcher auf das Spaltwerkzeug wirkt (2) bestimmt wird und dieser Energieimpuls durch einen Messfühler (6) erfasst wird.

20. Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes für einen Holzspalter nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagstärke des Schlaghammers (8) einerseits mindestens jenes Maß übersteigt, als der Holzklotz (1) Schlagenergie absorbiert und anderseits jeder Schlag höchstens dem Maß der entgegengerichteten Masseträgheit des Holzklotzes

(1) entspricht.

21. Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes für einen Holzspalter nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsweg (7) für den Schlaghammer (8) und der arbeitswirksame Druck in einem ausbalancierten Verhältnis zum Gewicht des Schlaghammers (8) stehen um einen zeitlich kurzen Schlagimpuls mit hoher Geschwindigkeit des Schlaghammers (8) zu erzeugen, welcher dermaßen einerseits das Schlagenergie absorbierende Elastizitätsmodul des Holzklotzes (1) übersteigt, anderseits aber die entgegengerichtete Masse- tragheit des Holzklotzes (1) und der den Holzklotz (1) festhaltender Hände und Arme (22) nicht übersteigt.

22. Verfahren zum Betreiben eines Schlagwerkes für einen Holzspalter nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Schlaghammers (8) in etwa dem Gewicht des Spaltwerkzeuges (2) entspricht und insbesondere für das Spaltwerkzeug (2) nach technischen Möglichkeiten eine Minimierung des Gewichtes angestrebt wird.

23. Schlagwerk (41) zum Spalten von Brennholz, das unabhängig von der Schlagfrequenz variierbare Schlagstarken mit dem Spaltwerkzeug (43) ausfuhren kann, mit einem Schlagkolben (44), der nach dessen Ruckstellhub einen Stillstandzyklus einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass den von unten nach oben geführten Schlagen des sich auf dem Boden (42) abstutzenden Schlagwerkes (41) nur das Gewicht des von oben auf dem Spaltwerkzeug (43) auflastenden Spaltgutes (48) und gegebenenfalls zusatzlich jenes Gewicht, welches der Maschinenbenutzer (68) manuell auf das Spaltgut (48) ausübt, entgegengerichtet ist.

24. Schlagwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlage gegen das nur mit Massetragheit entgegenstemmende Spaltgut (48) von einem Spaltwerkzeug (43) ausgeführt wird, welches durch die überwiegende Verwendung von Materialien, die spezifisch leichterer sind als Stahl, wie beispielsweise Titan, Titanlegierungen, Kunststoff, etc., ausgeführt ist.

25. Schlagwerk nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlage gegen das nur mit Massetragheit entgegenstemmende Spaltgut (48) von einem Spaltwerkzeug (43) ausgeführt wird, welches durch Hohlbauweise eine Gewichtsminimierung erzielt.

26. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Schlagkolbens (44) in etwa dem Gewicht des Spaltwerkzeuges (43) entspricht.

27. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagwerk (41) mit dem Spaltwerkzeug (43) Schläge ausführt, deren Wirkung ständig sensorisch (56, 57) erfasst werden und aus deren Messwert im Abgleich zum vorgegebenen Sollwert, von der Steuerung (58) erforderlichenfalls automatisiert die Schlagstärke verstellt wird.

28. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagwirkung des Schlagkolbens (44) durch einen Sensor (56, 57) als Hubweg (46) des Werkzeuges (43) oder als Schlagwirkung auf das Federelement am OT (10) erfasst wird und der Sensor vorzugsweise ein Druck- (56) oder Annäherungssensor (57) ist.

29. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei einer vom Sensor (56, 57) erfassten Unter- oder Überschreitung des Sollwertes der Schlagwirkung die Steuerung (58) ehestmöglich automatisiert ein Verstellen der Schlagstärke ansteuert.

30. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (58) im Maximum jene Hublänge (46) der Schlagbewegung des Werkzeuges (43) zulässt, wie von diesem (43) an Rückstellweg (47) während der Zeit vom Schlagende bis zum Beginn des nächsten Schlages zurückgelegt werden kann.

31. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagkolben (44) am UT (51) die seitli^¬ chen Zuströmöffnungen (53) ins Treibrohr (49) für das zur Be- schleunigung des Schlagkolbens (44) dienlichen Treibfluid versperrt .

32. Schlagwerk einem der Ansprüche 23 bis 31 dadurch gekennzeichnet, dass Treibgas als Treibfluid aus dem vom Treibrohr (49) getrennten Druckbehälter (54) in das Treibrohr (49) strömt und der Druckbehälter (54) bei der Verwendung flüssigen Fluids als Windkessel dient und das Treibgas vorzugsweise Luft ist.

33. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schlagkolbens (44), der den Treibfluidzufluss ins Treibrohr (49) sperrt, das Ruhen des Schlagkolbens (44) am UT (51) in beliebiger Dauer ausgeführt wird .

34. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmleitung (55) für Treibfluid vom Druckbehälter (54) zum Treibrohr (49) mindestens die Durchlass- Querschnittflache der Zuströmöffnungen (53) aufweist und eine Drosselwirkung der Durchlass-Querschnittflachen (56), soweit technisch möglich, vermieden ist.

35. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beenden des Schlagkolben-Ruhens am UT

(51) eine sekundäre, von unten her wirkende fluidische (27), elektro-magnetische oder sonstige Einrichtung den Schlagkolben

(44) über die von ihm versperrten Zuflussöffnungen (53) anhebt.

36. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (54) während des Stillstandes des Schlagkolbens (44) mit dem erforderlichen Druck des Treibfluids für den jeweils nächsten Schlag über ein von der Steuerung (58) angesteuertes Ventil (59) befüllt wird.

37. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (59) aus einem durch die Steuerung verstellbare Drossel, mittels Zeittaktung, dosierendem Wegeventil oder Proportionalventil besteht.

38. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Ventil (59) in einer erfindungsgemäßen Variante mittels Taster (72) manuell verstellbar ist und der Sensor (56, 57) bzw. die Steuerung (58) ausschließlich das Überschreiten des Sollwertes der Schlagstärke verarbeitet und dementsprechend die Schlagstärke ändert.

39. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (59) während der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens (44) einen Treibfluid- zufluss in den Druckbehälter (54) sperrt.

40. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei Verwendung eines gasförmigen Treibfluids in der Nähe des OT (50) vom Treibrohr (49) Abströmöffnungen (52) befinden, über welche mit Erreichen des OT (50) Restdruck des Treibgases (44) abfließt und über welche Volumenänderungen oberhalb des Schlagkolbens (44) atmosphärisch zu- bzw. abströmen.

41. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubweg (46) des Werkzeuges (43) nach o- ben durch ein Federelement (62) begrenzt ist, welches Restkinetik des Werkzeuges (43) im weitestgehend elastischen Stoß abbremst und anschließend eine Rückstellkraft auf das Spaltwerkzeug (43) und falls das Spaltwerkzeug (43) sich im Spaltgut (48) festgekeilt hat auch auf das Spaltgut (48) ausübt.

42. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg des Schlagkolbens (44) nach unten durch ein Dämpferelement (63) begrenzt ist, welches die Rücklaufgeschwindigkeit des Schlagkolbens (44) im weitestgehend unelastischen Stoß absorbiert.

43. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Spaltgut (48) ein zusätzliches Gewicht (69) lastet, welche mittels eines maschinellen Hubgliedes

(70), aber auch manuell wieder vom Spaltgut (48) abzuheben ist.

44. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des auf das Spaltgut (48) in beliebiger Richtung zusätzlich lastenden Gewichtes (69) beispielsweise auch eine Horizontalrichtung des Werkzeug-Hubweges (46) möglich ist.

45. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 23 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stillstand des Schlagwerkes ein Auflagetisch (65) durch einen Druckzylinder (66) über die Klinge des Spaltwerkzeuges (67) gehoben wird und mit Aktivieren des Schlagwerkes (41) der Druck aus dem Druckzylinder (66) soweit abgelassen wird, als bis der Auflagetisch (65) mit einer Auf- lastung eines Gewichtes, welches maximal 15% des Gewichtes vom Schwerstmöglichen, auf der jeweiligen Ausführung des Schlagwerkes (41) noch zu bearbeitenden Spaltgutes (48) beträgt, manuell nach unten gedrückt werden kann.

46. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnellschaltventil 122 verwendet wird, bei dem der Druck (p) des Fluids einen Ventilteller 130 auf eine Ausströmöffnung 134 drückt, die zum Schlagkolben 108 führt.

47. Schlagwerk nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überwinden der durch den Druck (p) auf den Ventilteller 130 ausgeübten Kraft ein Elektromagnet (136, 137) oder ein pneumatischer Kolben (142, 143, 144) bereitgestellt sind.

48. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Dämpfer (105) mit einem Überdruckventil (104) bereitgestellt ist, das so ausgelegt ist, dass das Überdruckventil (104) bei einer Abwärtsbewegung des Hubtischs (111) , auf den das zu spaltende Holz aufgesetzt ist, bei Erreichen eins vorbestimmten Überdrucks öffnet.