DE2407879A1 - Schlaggeraet - Google Patents

Description

"Schlaggerät¹¹

Die Erfindiong bezieht sich auf ein motorisch angetriebenes Schlaggerät zur Bearbeitung von Stein, Beton und dergl., bei dem ein an einem Kurbelantrieb angelenkter, in einem Zylinderabschnitt geführter Antriebskolben über ein rhythmisch komprimiertes Luftkissen einen Schlagkb'rper in Schwingung versetzt, der dem Werkzeug im Rhythmus des Kurbelantriebes Schläge erteilt, wobei das stirnseitig von Schlagkolben und Antriebskolben begrenzte Luftkissen zur Ergänzung von Luftverlusten periodisch über wenigstens ein Ventil mit einem Raum des Gehäuses bzw. mit der Außenluft in Verbindung gesetzt wird, das beim Eückwärtshub des Antriebskolbens öffnet, sobald die Druckdifferenz zwischen den durch das Ventil voneinander getrennten Räumen bei Unterdruck im Luftkissen eine vorbestimmte Grenze überschreitet.

Bei einem an sich bekannten Schlaggerät dieser Art verbindet das Ventil das Luftkissen über einen ^m Vergleich zu diesem Luftkissen kleinen Luftvorratsraum und über eine Drosselstelle mit der Außenluft. Eine zweite Verbindung des Luftkissens zur Außenluft ist in Form von Kanälen vorgesehen, die durch Relativbewegung zwischen dem als Hohlzylinder ausgebildeten Schlagkolben und dem Antriebskolben gesteuert sind. Durch eine solche Anordnung soll die Voraussetzung dafür geschaffen werden, daß im Luftkissen ein Unterdruck entstehen kann, der den Schlagkolben beim Rückwärtshub des Antriebskolbens nach rückwärts saugt.

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Bei einer solchen Gestaltung bzw. Anordnung ist zwar eine Kollision zwischen Schlagkolben und Antriebskolben infolge eines unerwünschten Luftdefizits im Luftkissen praktisch ausgeschlossen, weil das Ventil und die sonstigen Verbindungen zwischen Luftkissen und Atmosphäre rechtzeitig unterbrochen werden. Der technische Aufwand für die Sicherstellung der Ergänzung der Luftverluste im Luftkissen* ist jedoch extrem hoch und die Betriebssicherheit läßt zu wünschen übrig (OE-PS 220 102).

Bei einem anderen an sich bekannten Schlaggerät vergleichbarer Art werden die Luftverluste ausschließlich über Eadialbohrungen in einem Pührungszylinder ergänzt, in welchem Schlag- und Antriebskolben angeordnet sind. Diese Radialbohrungen werden periodisch vom Schlagkolben überdeckt. Eine solche Art der Ergänzung der Luftverluste im Luftkissen hat den Nachteil, daß diese Ergänzung zu einem wesentlichen Teil unabhängig vom Druck im Luftkissen gesteuert und weitgehend vom Überfahren der Lüftungsöffnung durch den Schlagkolben bestimmt ist. Bei dieser Gestaltung bzw. Anordnung ist der technische Aufwand für die Sicherstellung der Ergänzung der Luftverluste im Luftkissen verhältnismäßig gering. Es hat sich Jedoch gezeigt, daß Kollisionen von Schlagkolben und Antriebskolben bei extremen Beanspruchungen und insbesondere bei älteren Geräten nicht ganz auszuschließen sind und daß bei einer Erhöhung der Schlagzahl z.B. bei einer Erhöhung der Schlagzahl über 3000 Schläge pro min Unregelmäßigkeiten im S^lagrhythmus auftreten. Solche Erhöhungen der Schlagzahl ergeben sich z.B. bei unerwünschten Schwankungen der Spannung im Netz, die erfahrungsgemäß 6 bis 8 Volt über normaler Spannung 220 Volt betragen können.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schlaggerät der eingangs genannten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß bei gestei-

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gerter Schlagleistung der technische Aufwand für die Ergänzung der Luftverluste wesentlich, vermindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mantel des das hin- und herwandernde Luftkissen in jeder Phase des Schlagzyklus umschließenden Zylinders frei von Lüftungsöffnungen "bzw. -nuten und das im wesentlichen durch den Unterdruck im Luftkissen gesteuerte Ventil in einer an das Luftkissen angrenzenden Stirnseite eines Korbens (Antriebskolben und/oder Schlagkolben) angeordnet und der Durchfluß durch dieses Ventil derart gedämpft ist, daß der Schlagkolben von dem sich rückwärts bewegenden AntriebskoXben nachsaugbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer solchen Ausbildung das Schlaggerät wesentlich weniger empfindlich gegenüber einer Überschreitung der Fertigungstoleranzen,insbesondere im Bereich des Werkzeugschaftes ist. Darüberhinaus ist eine Steigerung der Schlagzahl pro min ohne Unregelmäßigkeiten im Schlagrhythmus möglich. Kollisionen zwischen Antriebskolben und Schläger sind praktisch ausgeschlossen. Zweckmäßigerweise ist der nahezu masselose Ventilkörper beim Rückwärtsnub des Antriebskolbens fast ausschließlich, durch die Druckdifferenz zwischen den durch das Ventil voneinander getrennten Räumen entgegen der Wirkung einer Feder in Offenstellung steuerbar.

Eine besonders einfache Ausbildung ergibt sich dadurch, daß ein einziges Ventil in der Stirnseite des in einem stationären Zylinder geführten Antriebskolbens angeordnet und sein Ventilkörper durch eine Spiralfeder minimaler Vorspannung belastet ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ιergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 arm Ausschnitt aus dem längsgeschnittenen Gerät in einer Betriebsstellung, bei welcher sich der Antriebskolben in der ersten Phase des Rückwärtshubes befindet,

Pig. 2 das in den Antriebskolben bzw. Schlagkolben einsetzbare Ventil, teilweise im Längsschnitt in größerem Maßstab (die obere Hälfte zeigt den Ventilkörper in Verschlußstellung) und

Fig. 3 den auf das Werkzeug aufschlagenden Schlagkolben einer Variante des Schlaggerätes, bei welchem das Ventil im Schlagkolben angeordnet ist.

Das Schlagwerkzeug 1 ist von einer Werkzeughalterung 2 aufgenommen, die stirnseitig mit dem Gehäuse 3 des Gerätes verbunden ist. Im Gehäuse ist ein axial stillstehender Zylinder angeordnet. Im Zylinder befindet sich der frei bewegliche Schlagkolben 5 sowie der an einem Kurbelantrieb angelenkte Antriebskolben 6, der mittels Bolzen 7 über ein Pleuel 8 mit dem Kurbelzapfen 9 der Kurbel 9' verbunden ist. Die Kurbelwelle kann ihr Drehmoment von einem beliebigen Motor erhalten. Zwischen dem mit einer Ringdichtung 10 versehenen Hammerbär 5 und dem ebenfalls mit einer Ringdichtung 11 versehenen Antri-ebskolben 6 befindet sich das Luftkissen 12. Das Luftkissen ist zur Ergänzung der Luftverluste im Luftkissen über ein Ventil 30 periodisch mit dem Gehäuseraum 17 verbunden. Das Ventil ist als selbständiges Bauteil in einer Bohrung in der Stirnwand des Antriebskolbens 6 eingesetzt und dort verspannt.

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Das zylindrische Ventilgehäuse ist auf seiner dem Kurbelraum 17 zugewandten Seite mit einem nach innen gerichteten Flansch 31' versehen, der einen kreisförmigen, zum Luftkissen 12 hin gewandten Yentilsitz 34· bildet. Der pilzförmige oder kugelige YentilkÖrper 32, 32' liegt unter der Last einer minimal vorgespannten Spiralfeder 33 auf seinem Sitz 34· auf· Die Spiralfeder ist an einem Querbolzen 35 widergelagert, der seinerseits in Radialbohrungen des Ventilgehäuses 31 aufgenommen istc Dieser Querbolzen 35 begrenzt auch die Axialbewegung des Yentilkorpers 32 am Schaft 32', wie aus Fig. 2 ersichtlich«,

In der Variante gemäß Figo 3 weist das Ventil 30 einen analogen Aufbau auf, ist jedoch spiegelbildlich zum Ventil gemäß Figo 2 angeordnet und steht über dem Eanal 40 mit dem Gehäuseraum 17 in Verbindungo

Der Durclxflußquersehnitt des in Figo 2 unten ?iit Pfeilen angedeuteten Yentilkanalg ist so bemessen daß der* Luftdurchfluß auch "bei offenem fentiX gedämpft ist β Die d-irofc, Verringerung des Quersah&ittg ds-s ΊϊχζύΜimSkaB&ls QS^sisl^t Dlisnf-ss.^ ist derart 5 daS "beim BustofSbitshut &&3 Affit2-l3v&£^rb®a.s 6 l-s Mr 5 dursh Aufbau sises ^?Jnt-3rdruafes im Xiiftkijs@a 12 saugt wirdο

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Der Aatriebskolbea hat S¹SWa ein Ti©5:4°-sl säi siirückgelegto Ia dieser S,s,g® der Bewgg-urivg das hat sieh gerade ©in Usata^asKisfe im Lü,f^lsiss®a 12 aufgebaut_o "⁷Je ter d©m Einfloß der auf d@s lrü,milag© ü©bss Untsrasvicsises im Luftkissen 12 eatstaadsaes, 3suskdiffa3?3s.s zwiss^ea des, 4-&r&t das Yeatil 30 voaeisaadsr g@fe@ss.t@s Eaumas. 12 uad I?

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hat sich der Ventilkörper 32 unter Überwindung der Last der Feder 33 von seinem Sitz 34- abgehoben und befindet sich in Offenstellung (vgl. Fig. 2 unten). Im Verlauf des weiteren Rückwärtshubes des Antriebskolbens wird Luft aus dem Kurbelraum 17 in. das Luftkissen 12 eingesaugt. Infolge der relativ hohen Geschwindigkeit des Antriebskolbens im mittleren Bereich seines Rückwärtshubes und der damit verbundenen zeitlichen Kürze des Rückwärtshubes sowie infolge des relativ geringen Durchflußquerschnittes des Durchflußkanals 78 des Ventils 30 wird beim Rückwärtshub der Schlagkolben 5 von dem sich nach rechts bewegenden Antriebskolbainachgesaugt. Der Schlagkolben gelangt mit seiner rückwärtigen Stirnseite in einen Bereich, der dem vorderen Totpunkt des Antriebskolbens entspricht (gestrichelte Linie 21). Da sich der Rückwärtshub des Antriebskolbens in seiner letzten Phase verlangsamt und der Schlagkolben daher mit größerer Geschwindigkeit nacheilt, wird der Unterdrück im Luftkissen 12 aufgeholt3n. Das Ventil 30 schließt sich demzufolge unter der Wirkung der Feder 33 und des sich im Luftkissen aufbauenden Überdrucks_o Beim nachfolgenden Vorwärtshub des An-■53?ie"bskolb®ns bleibt das Ventil unter der Wirkung der Feder 33

dar Wirkung das sisn -im Luftkissen 12 aufbauenden geschlossen welcher dis Bewegungsrichtung des Schlagkolbsns umkehrt und diesen auf Iris Aufssalagfläohe des Werkzeugsehaftes schleudertοDie öffnungs- und Schließbewegung des Ventilköspers 32 wird dursh die gswailige Umkehr dar Bewegungsricht'ias las A&tsdsbskü!bans im vorderen und rückwärtigen Totpunkt -!■oma" seise Masse unterstützt» Der SinfluS iieaer Hasse ist z. B_s "hai Ausbildung des Ventilkörpers aus kunststoff relativ gering. Si® wird 3@d©s& relativ groß "bei einem metallenen Ventilkörper«, Im letzteres, Jalle kann di# Spiralfeder 33 entbehrlich sein, so d&3 das Ventil beim begisraaaden Bückwärtshub aes Aatriebskolbens anssshließlich dursä. di@ Druckdifferenz zwischen den Räumen 12 und 17 Ί2&& di® I-räghait der Masse des Vsatilkörptrs öffnet und in der letzten Pnas© des Rückwärtshubes bzw. bai der Bawegungs-

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umkehr des Antriebskolbens im rückwärtigen Totpunkt schließt. Die Ventilsteuerung zur Ergänzung der Luftverluste hat sich als außerordentlich unempfindlich erwiesen und läßt relativ große Fertigungstoleranzen insbesondere im Bereich des Werkzeuge schaftes zu. Sie macht überdies Kollisionen zwischen dem Schlagkolben 5 und dem Antriebskolben. 6 unmöglich, weil das Ventil in jedem Falle unter der Wirkung des sich unmittelbar vor einer möglichen Kollision im Luftkissen 12 aufbauenden Überdrucks schließt. Eine Steigerung der Schlagleistung ergibt sich daraus, daß die Ergänzung der Lnft'^rluste im Luftkissen 12 nicht mehr zu einem wesentlichen Teil von dem Überfahren einer radialen Lüftungsöffnung im ?"Jarungszylinder 4- und damit wegabhängig erfolgt, sondern entscheidend von den Druckverhältnissen im Luftkissen bestimmt und unmittelbar in Abhängigkeit von dem Auftreten eiues Unterdrucks im Kissen 12 gesteuert wird.

Insbesondere läßt die Steuerung durch das Ventil auch eine überhöhte Schlagzahl pro Zeiteinheit zu, so daß auch bei erheblichen Schwankungen der Netzspannung nach oben, also bei über 3000 Schlagen pro min keine Störungen im Ablauf der Schlagzyklen auftreten.

Schließlich haben Untersuchungen gezeigt, daß das Anlaufverhalten eines Schlaggeräts mit Ventilsteuerung zur Ergänzung des Luftpolsters wesentlich günstiger,insbesondere werkzeugschonender ist als das Verhalten der üblichen Schlaggeräte· Beim Anlassen des Geräts setzt dieses nämlich mit relativ schwachen Schlagen ein, die sich kontinuierlich und relativ rasch zur vollen Schlagstärke steigern. Dies gibt dem Bedienenden die Möglichkeit, sich unter relativ geringer Beanspruchung des Geräts auf spezifische Arbeitsbedingungen einzustellen. )

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Claims (8)

1. Patenansprüche

   .!Motorisch, angetriebenes Schlaggerät zur Bearbeitung von Stein, Beton und dgl., "bei dem ein an einem Kurbelantrieb angelenkter, in einem Zylinder abs clinitt geführter Antriebskolben über ein rhythmisch komprimiertes Luftkissen einen Schlagkörper in Schwingung versetzt, der dem Werkzeug im Rhythmus des Kurbelantriebes Schläge erteilt, wobei das stirnseitig von Schlagkolben und Antriebskolben begrenzte Luftkissen zur Ergänzung von Luftverlusten periodisch über wenigstens ein Ventil mit einem Haum des Gehäuses bzw. mit der Außenluft in Verbindung gesetzt wird, das beim Rückwärtshub des Antriebskolbens öffnet, sobald die Druckdifferenz zwischen den durch das Ventil voneinander getrennten Räumen bei Unterdruck im Luftkissen eine vorbestimmte Grenze überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des das hin- und herwandernde Luftkissen in jeder Phase des Schlagzyklus umschließenden Zylinders (4) frei von Lüftungsöffnungen bzw. -nuten und das im wesentlichen durch den Unterdruck im Luftkissen gesteuerte Ventil (30) in einer an das Luftkissen (12) angrenzenden Stirnseite eines Kolbens (Antriebskolben 6 und/oder Schlagkolben 5) angeordnet und der Durchfluß durch dieses Ventil derart gedämpft ist, daß der Schlagkolben (5) von dem sich rückwärts bewegenden Antriebskolben (6) nachsaugbar ist.
2. 2. Schlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nahezu masselose Ventilkörper beim Rückwärtshub des Antriebskolbens (6) fast ausschließlich durch die Druckdifferenz zwischen den durch das Ventil (3) voneinander getrennten

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   Räumen (21, 17) entgegen der Wirkung einer Feder (33) Offenstellung steuerbar ist.
3. 3· Schlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (32) zu einem wesentlichen Teil durch die Trägheit seiner Masse bei Umkehr der Bewegungsrichtung des das Ventil (30) aufnehmenden Kolbens (Antriebskolben 6 bzw. Schlagkolben 5) in Offenstellung bzw. Verschlußstellung steuerbar ist.
4. 4-. Schlaggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Ventil (30) in der Stirnseite des in einem axial stillstehenden Zylirrier(4) geführten Antriebskolbens (6) angeordnet und sein Ventilkörper (32) durch eine Spiralfeder (33) minimaler Vorspannung belastet ist.
5. 5. Schlaggerät nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) als gesonderter Bauteil mit einem zylindrischenVentilgehäuse (31) unter Vorspannung in eine . Bohrung der Stirnwand des Antriebskolbens (6) eingesetzt und der Ventilsitz durch einen Innenflansch (31') des Ventilgehäuses gebildet ist.
6. 6. Schlaggerät nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine den pilzförmigen Ventilkörper(32) belastende Spiralfeder (33) dca einem Querbolzen (35) widergelagert ist, der in Radialbohrungen des Ventilgehäuses (31) aufgenommen ist und den axialen Weg des Ventilkörpers abgrenzt.
7. 7. Schlaggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß durch das Ventil (30) durch einen entsprechend geringen Querschnitt des Durchflußkanals (38) gedämpft ist.

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   - ίο -
8. 8. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper eine Kugel ist (nicht gezeichnet).

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