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Hydrohammer Die Erfindung betrifft einen Hydrohammer mit einem in
einem Gehäuse verschiebbaren Werkzeug, einem das Werkzeug antreibenden, in einem
Zylinder verschiebbaren Schlagkolben und einem einen Ventilschieber und eine Ventilbüchse
aufweisenden Steuerventil für den Schlagkolben.
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Bei einem bekannten Hydrohammer dieser Art (DT-AS 1 136 860) läßt
sich die Steuerung nicht einstellen.
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Bei diesen Hydrohämmern ist der Zeitpunkt der Energieübertragung
vom Schlagkolben auf das Werkzeug (Meißel, Bohrer, 0. dgl0) und die damit im Zusammenhang
stehende Umsteuerung des Schlagkolbens von Arbeitshub auf Rückhub für die Leistung
des Hydrohammers von entscheidender Bedeutung. Da diese Leistung das Produkt aus
Einzelschlagenergie und Schlagzahl ist, muß der Steuerzeitpunkt so exakt bestimmt
werden, daß der Schlagkolben bei größtmöglicher Schlagenergie auf das Werkzeug auftrifft
und unmittelbar nach einer dabei erfolgten Abbremsung des Schlagkolbens unter Ausnutzung
des Rückpralls des
Schlagkolbens vom Werkzeug die Umsteuerung des
Schlagkolbens auf Rückhub erfolgt.
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Wird dieser Umsteuervorgang vor dem Aufschlag des Schlagkolbens auf
das Werkzeug durchgeführt, wird der Schlagkolben durch die hydraulische Schlagkolbenrückführkraft
abgebremst und trifft mit verminderter Schlagenergie auf das Werkzeug auf. Der Hydrohammer
erreicht nicht seine volle mögliche Leistung.
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Erfolgt dagegen die Umsteuerung des Schlagkolbens zu spät nach seinem
Aufschlag auf das Werkzeug, wird der Rückprall des Schlagkolbens vom Werkzeug nicht
oder nicht optimal ausgenutzt. Die Schlagzahl des Hydrohammers sinkt.
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Der Erreichung des optimalen Umsteuerzeitpunkts stehen in der Praxis
folgende Schwierigkeiten entgegen: Zunächst sind alle hier betroffenen Einzelteile
des Hydrohammers mit Fertigungstoleranzen behaftet, die die Reproduzierbare Erreichung
des optimalen Umsteuerzeitpunkts ausschließen.
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Auch der Auftreffzeitpunkt des Schlagkolbens auf das Werkzeug hängt
von Fertigungstoleranzen, z.B. des Einsteckendes des Werkzeugs, des Werkzeughalters,
usw. ab. Der Hydrohammer erleidet nach einer gewissen Betriebszeit Verformungen
und/ oder Verschleiß an den hoch beanspruchten Teilen wie dem Einsteckende des Werkzeugs,
dem Schlagkolben, dem Werkzeughalter, usw. Dies hat eine laufende Verschiebung des
Umsteuerzeitpunkts zur Folge. Bei den hier verwendeten inkompressibelen Antriebsmedien
hat jedoch jede derartige Verschiebung und Abweichung vom optimalen Umsteuerpunkt
auch um nur geringe Beträge schon erhebliche Leistungsverluste des Hydrohammers
zur Folge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen
und den optimalen Umsteuerzeitpunkt einstellen zu können.
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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die axiale
Relativstellung zwischen dem Ventilschieber und der Ventilbüchse einstellbar ist.
Diese Einstellung kann sowohl während des Betriebs als auch bei ruhendem Hydrohammer
durchgeführt werden. Die Einstellung ist jedoch stets auf die Ruhestellung bezogen,
da sich ja die erwähnte Relativstellung im Betrieb laufend ändert. Erfindungsgemäß
läßt sich der Umsteuerzeitpunkt in jedem Fall optimal einstellen bzw. nachstellen.
Das bedeutet,. daß der Hydrohammer stets mit voller Leistung betrieben werden kann.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilbüchse gegenüber
dem Zylinder axial einstellbar.
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Die Ventilbüchse ist von außen leicht zugänglich, so daß die Einstellung
mit geringem Aufwand erfolgen kann.
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Bei einem Hydrohammer der eingangs erwähnten Art besteht die Erfindung
ferner darin, daß die axiale Relativstellung zwischen dem Schlagkolben und dem Zylinder
einstellbar ist. Dabei kann der Zylinder als gegenüber dem Gehäuse axial einstellbare
Zylinderbüchse ausgebildet sein.
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Es ergeben sich im wesentlichen die gleichen Vorteile wie zuvor beschrieben.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind das Werkzeug und der
Zylinder gegenüber einander axial einstellbar. Dabei können das Gehäuse und der
Zylinder gegenüber einander axial einstellbar sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den
gegenüber einander einzustellenden Teilen eine Gewindeverbindlmg vorgesehen. Damit
läßt sich die jeweilige Einstellbewegung feinfühlig und schnell durchführen.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbelspiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 in einer Figur einen Längsschnitt durch zwei unterschiedliche
Ausführungsformen eines Hydrohammers mit zu dem Schlagkolben koaxialer Steuerung,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform mit parallel zu dem Schlagkolben liegender Steuerung
im Längsschnitt und Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende abgewandelte Ausführungsform
im Längsschnitt.
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In Fig. 1 ist in einem Gehäuse 10 eine WerkzeughaltebUchse 11 angeordnet,
in der ein Werkzeug 13 axial verschiebbar geführt ist. Das Werkzeug 13 liegt in
seiner in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung mit einem Werkzeugbund 15 an einem Anlagering
17 der Werkzeughaltebüchse 11 an.
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Ein die Werkzeughaltebüchse 11 aufnehmender Raum 19 in dem Gehäuse
10 ist an seinem Austrittsende mit einem Innengewinde 20 versehen, in das ein Außengewinde
21 eines Zylinders 23 eingreift. Durch Einschrauben des Außengewindes 21 in das
Gewinde 20 läßt sich also die axiale Relativatellung zwischen dem Gehäuse 10 und
dem Zylinder 23 einstellen. Die jeweilige Einstellung wird durch eine Kontermutter
25 auf dem Außengewinde 21 fixiert.
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In Fig. 1 steht ein Einsteckende 27 des Werkzeugs 13 mit einem Schlagkolben
30 in Berührung, der in einer in dem Zylinder 23 angeordneten Büchse 31 axial verschiebbar
geführt ist.
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Der Schlagkolben 30 weist eine kleine Ringfläche 33 und eine hintere
große Ringfläche 35 auf. Die kleine Ringfläche 33 ist stets mit Druckmittel beaufschlagt,
daß ihr in Richtung des Pfeiles 37 durch eine Leitung 38 und einen Ringraum 39 in
der Bypse 31 zugeführt wird. Die große Ringfläche 35 steht über einem Ringraum 40
in der Büchse 31 und eine Leitung 41 mit einem Ringraum 43 einer koaxial zu dem
Schlagkolben 30 angeordneten Ventilbüchse 45
in Verbindung.
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Die Ventilbüchse 45 weist außerdem einen Rücklaufringraum 47, zwei
Leckflüssigkeitsringräume 49 und 50 und einen Beaufschlagungsringraum 51 auf. Der
Rücklaufringraum 47 ist über eine Rücklaufleitung 53 stets mit einem Rücklaufanschluß
55 verbunden, dem Rücklaufflüssigkeit in Richtung des Pfeiles 56 entströmt. Die
Leckflüssigkeitsringräume 49 und 50 sind durch eine Leitung 59 miteinander und mit
der Rücklaufleitung 53 verbunden. Der Beaufschlagungsringraum 51 schließlich steht
über eine Stichleitung 60 stets mit der Leitung 38 in Verbindung und damit stets
unter dem Druck des Druckmittels.
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Die Ventilbüchse 45 weist an ihrem äußeren Ende ein Außengewinde
63 auf, das in ein Innengewinde 64 des Zylinders 23 eingreift und eine axiale Einstellung
der Ventilbüchse 45 gegenüber dem Zylinder 23 ermöglicht. Diese Einstellung kann
z.B. über Schlitze 65 im Kopf-der Ventilbüchse 45 erfolgen0 In einer Bohrung 68
der Ventilbüchse 45 ist ein Ventilschieber 70 gleitend und abgedichtet geführt,
der über eine Kupplungsstange 71 und eine Kupplungsscheibe 73 mit zwei Kupplungsfedern
75 und 76 zusammenwirkt. Die Kupplungsfedern 75 und 76 sind in einer Bohrung 78
des Schlagkolbens 30 zu beiden Seiten der Kupplungsscheibe 73 untergebracht.
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Die axiale Relativstellung zwischen der Ventilbüchse 45 und dem Zylinder
23 wird durch eine Feststellschraube 79 fixiert.
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Zur Einstellung des Umsteuerpunktes des Ventilschiebers 70 ist entweder
die Gewindeverbindung 20, 21 oder die Gewindeverbindung 63, 64 erforderlich. In
Fig. 1 sind also zur zeichnerischen Vereinfachung zwei unterschiedliche -Ausführungsbeispiele
dargestellt.
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Die Funktion des in Fig. 1 gezeigten Hydrohammers ist wie folgt:
In Fig. 1 steht die große Ringfläche 35 des Schlagkolbens 30 über den Beaufschlagungsringraum
51, einen Ringraum 80 in dem Ventilschieber 70, den Ringraum 43, die Leitung 41
und den Ringraum 40 unter Druckmitteldruck. Der Schlagkolben 30 bewegt sich nach
links und ist gerade in Berührung mit dem Einsteckende 27 des Werkzeugs 13 getreten.
Im weiteren Betriebsablauf wird der Schlagkolben 30 das Werkzeug 17 in Fig. 1 nach
links um den Arbeitshub verschieben. Bei dieser Bewegung wird der Ventilschieber
70 mit der Kupplungsstange 71 und der Kupplungsscheibe 73 zunächst noch in der in
Fig. 1 gezeigten Stellung aufgrund von Massenträgheit und Reibung verharren, während
sich die Kupplungsfeder 76 mehr und mehr spannt. Erst mit einiger Phasenverzögerung
wird dann der Ventilschieber 70 durch die Kupplungsfeder 76 nach links gedrückt,
bis er den Beaufschlagungsringraum 51 abschließt und mit seinem Ringraum 80 die
Verbindung zwischen dem Ringraum 43 und dem Rücklaufringraum 47 herstellt.
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Die Flüssigkeit auf der großen Ringfläche 35 strömt dann bei der Rückhubbewegung
des Schlagkolbens 30 über den Ringraum 40, die Leitung 41, die Ringräume 43 und
80 und den Rücklaufringraum 47 sowie die Rücklaufleitung 53 in den Rücklauf. Diese
Rückhubbewegung des Schlagkolbens 30 wird durch seinen Rückprall von dem Einsteckende
27 des Werkzeugs 13 eingeleitet und durch die stets druckmittelbeaufschlagte kleine
Ringfläche 33 durchgeführt.
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Bei der Rückhubbewegung des Schlagkolbens 30 verharren zunächst wiederum
der Ventilschieber 70, die Kupplungsstange 71 und die Kupplungsscheibe 73 in ihrer
gemäß Fig. 1 linken Stellung, wobei sich die Kupplungsfeder 75 spannt.
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Mit einer gewissen Phasenverzögerung wird schließlich der Ventilschieber
70 durch die Kupplungsf eder 75 in Fig. 1 nach rechts gedrückt bis in die in Fig.
1 gezeigte Stellung, in der die große Ringfläche 35 des Schlagkolbens 30 wieder
mit Druckmittel beaufschlagt ist. Dadurch kehrt der Schlagkolben 30 seine Bewegungsrichtung
um und läuft erneut nach links in Fig. 1.
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In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszahlen
versehen. In einer Bohrung 85 in dem Gehäuse 10 ist eine Zylinderbüchse 87 axial
einstellbar geführt. Die axiale Einstellung erfolgt durch ein Außengewinde 88 am
Ende der Zylinderbüchse 87, das mit einem Innengewinde 89 des Gehäuses 10 im Eingriff
steht. Die jeweilige axiale Stellung der Zylinderbüchse 87 wird durch eine Feststellschraube
90 fixiert. Die Drehung der Zylinderbüchse 87 kann über einen Schlitz 91 erfolgen.
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Die Zylinderbüchse 87 weist einen Beaufschlagungsringraum 93, einen
Rücklaufringraum 94 und einen Umsteuerringraum 95 auf, die jeweils durch Bohrungen
mit dem Innenraum 97 der Zylinderbüchse 87 verbunden sind. In diesem Innenraum 97
ist der Schlagkolben 30 gleitend und abgedichtet geführt.
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Die kleine Ringfläche 33 des Schlagkolbens 30 steht über eine Leitung
99 stets unter dem Druck eines Druckmittels, das in Richtung des Pfeiles 100 zugeführt
wird In dem Gehäuse 10 befindet sich parallel zu der Bohrung 85 eine weitere, als
Ventilbüchse wirkende Bohrung 101, in der ein Ventilschieber 103 axial bewegbar
und abgedichtet geführt ist. Der Ventilschieber 103 wird durch eine sich an dem
Gehäuse 10 abstützende Feder 105 normalerweise in seine in Fig. 2 gezeigte linke
Endstellung gedrückt.
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Die Bohrung 101 weist einen linken Ringraum 107, einen Rücklaufringraum
108 und zwei Braufschlagungsringräume 109 und 110 auf. Der linke Ringraum 1Q7 ist
über eine Leitung 112
mit dem Umsteuerringraum 95, der Rücklaufringraum
108 über eine Leitung 113 mit dem Rücklaufringraum 94 und der linke Beaufschlagungsringraum
110 über eine Leitung 114 mit dem Beaufschlagungsringraum 93 verbunden. Die Rücklaufflüssigkeit
verläßt den Rücklaufringraum 108 über eine Rücklaufleitung 116 in Richtung des Pfeiles
117.
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Dem Beaufschlagungsringraum 109 wird Druckmittel durch eine Leitung
119 in Richtung des Pfeiles 120 ständig zugeführt.
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Die Funktion des Hydrohammers gemäß Fig. 2 it wie folgt In Fig. 2
bewegt sich der Schlagkolben nach Abgabe seiner Schlagenergie an das Werkzeug 13
schon wieder nach rechts. Dabei wirkt Druckmittel auf die kleine Ringfläche 33 ein
und strömt die Flüssigkeit vor der großen Ringfläche 35 durch die Leitung 114, den
Beaufschlagungsringraum 110, den Rücklaufringraum 108 und die Rücklaufleitung 116
ab. Diese Konstellation bleibt bestehen, bis eine äußere Begrenzungskante 123 der
kleinen Ringfläche 33 die Stichbohrung des Umsteuerringraums 95 freigegeben hat.
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Dann strömt Druckmittel aus der Leitung 99 durch den Umsteuerringraum
95 und die Leitung 112 in den linken Ringraum 107 und bewegt den Ventilschieber
103 entgegen der Kraft der Feder 105 in Fig. 2 nach rechts. Dadurch gelangt Druckmittel
durch die Leitung 119, die Beaufschlagungsringräume 109 und 110, die Leitung 114
und den Beaufschlagungsringraum 93 auf die große Ringfläche 35 des Schlagkolbens
30. und treibt diesen nach links, bis er seine Schlaganergie an das Werkzeug 13
abgibt und eine Steuerkante 125 des Schlagkolbens 30 die Stichbohrung des Umsteuerringraums
95 freigibt. Dadurch kann der Ventilschieber 103 durch die Feder 105 wieder in seine
linke Endstellung gemäß Fig. 2 geschoben werden. Die Flüssigkeit aus dem linken
Ringraum 107 strömt dabei durch die Leitung 112, den Umsteuerringraum 95 und seine
Stichbohrung,
einen Ringraum 127 in dem Schlagkolben 30, den Rücklaufringraum
94 und seine Stichbohrung, die Leitung 113, den Rücklaufringraum 108 und die Rücklaufleitung
116. Dadurch wird-die Druckmittelzufuhr durch die Leitung 119 unterbrochen und die
große Ringfläche 35 an die Rücklaufleitung 116 gelegt, Der Schlagkolben 30 kann
sihh wieder nach rechts bewegen.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist weitgehend gleich aufgebaut
wie das gemäß Fig. 2. Der Schlagkolben 30 bewegt sich in Fig. 3 jedoch in einer
Zylinderbüchse 130, die axial nicht bewegbar sondern durch einen Sicherungsring
131 axial gegenüber einem Zylinder 133 festgelegt ist.
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Der Zylinder 133 ist mit einem Außengewinde 135 in ein Innengewinde
136 des Gehäuses 10 eingeschraubt. Die jeweilige axiale Relativstellung zwischen
diesen Teilen wird durch eine Kontermutter 137 fixiert.
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In allen Ausführungsbeispielen läßt sich der gewünschte Umsteuerzeitpunkt
für den Schlagkolben 30 aufgrund der Gewindeverbindungen 20, 21 oder 63, 64 oder
88, 89 oder 135, 136 sehr feinfühlig und schnell einstellen bzw.
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nachstellen. Dieses Einstellen bzw. Nachstellen kann auch während
des Betriebs des Hydrohammers erfolgen, wenn die Bedienungsperson feststellt, daß
die Leistung des Hydrohammers nachläßt.