DE2612218C3 - Schlagmechanismus mit Druckmittelantrieb, bei dem zwischen Antriebsteil und Anschlag wenigstens eine verformbare Dichtung angeordnet ist - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schlagmechanismus der in dem Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.

Schlägmechanismen mit Druckmittelantrieb dieser Art lassen sich für unterschiedliche Werkzeuge in sehr untenchiedlicher Größe und Leistung innerhalb sehr weiter Bereiche von Hubwegen und Schlagfrequenzen für die hin und her gehende Bewegung verwenden. Beispiele für derartige Werkzeuge sind Rammen, Antriebe zum Eintreiben von Pfählen und Falzpfählen, Schlagbohrwerkzeuge, Meißel, Stemmwerkzeuge, Gravierstifte, Hämmer, Rüttelsiebe, Einfüllvorrichtungen und Schwingrüttler zum Verdichten von Schotterbetten u. dgl.

Eine dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schlagmechanismus vergleichbare bekannte VorrichUng ist ein durch Druckmittel angetriebener Schlaghammer zum Eintreiben von Pfählen u. dgl., welcher eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, wobei die Schlagkraft dadurch erzeugt wird, daß der Kolben durch das gegen seine Unterseite einwirkende Druckmittel angehoben wird und dann im freien Fall nach unten fällt und auf eine Anschlagplatte trifft, die aus einer Endwand des Zylinders besteht. Zur Erzielung dieser Arbeitsweise wird ein impulserzeugendes Ventilsystem benötigt, welches Druckmittel abwechselnd an der Kolbenunterseite zu- und abführt. Um Energieverluste zu vermeiden, ist dabei eine einwandfreie Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder erforderlich. Daher müssen die verschiedenen Teile des Schlagmechanismus mit hoher Geschwindigkeit hergestellt sein, was natürlich eine kostspielige Herstellung bedingt. Aufgrund der Genauigkeitsanforderungen ist die Herstellung von KoI-ben-Zylinder-Einheii-sn großen Durchmessers mit großer Kolbendruckfläche zwecks Erzielung einer hohen Hebekraft des auf die Kolbenfläche einwirkenden Druckmittels besonders kostspielig.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Schlagmechanismus mit Druckmittelantrieb benötigt kein zur Erzeugung von Druckimpulsen dienendes Ventilsystem, wobei außerdem das Abdichtungsproblem auf sehr einfache und preiswerte Weise gelöst ist. In gleicher Weise lassen sich Schlagmechanismen mit sehr großen Abmessungen zur Erzielung hoher Schlagkräfte aufgrund der geringen Präzisionsanforderungen verhältnismäßig preiswert herstellen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kolben-Zylinder-Antrieben ist nicht erforderlich, daß der Kolben oder das Antriebsglied einen kreisrunden Querschnitt aufweist, sondern dieser kann auch z. B. quadratisch oder rechteckförmig ausgebildet sein.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Schlagmechanismus ist im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1-4 sind unterschiedliche Querschnittsansichten einer ersten Ausführungsform;

Fig. 5 ist eine Teildraufsicht auf eine zweite Ausführungsform nach Abnahme der entsprechenden Abdeckplatte;

Fig. 6— 12 sind unterschiedliche Querschnittsansichten weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schlagmechanismus.

Durch die US-PS 27 71 859 ist bereits ein Schlagmechanismus mit einer Arbeitskammer in einem als Anschlag des Antriebsteils dienenden Glied bekannt. Die ganze Endfläche des Anschlags ist dabei mit einer Dichtung versehen, die aus Aluminium od. dgl. hergestellt, für sehr hohe Frequenzen ausgelegt und nur sehr wenig nachgiebig ist. Die Dichtung wird auch nicht entgegen ihrer Beaufschlagung durch das Druckmittel in radialer Richtung festgehalten, und ihr Querschnittsprofil und ihre Elastizität sind nicht so bemessen, daß die Dichtung bei Beaufschlagung durch in die Arbeitskammer eintretendes Druckmittel in axialer Richtung über

ihre Abmessung in unbelastetem Zustand hinaus verformbar ist.

Ferner ist durch die US-PS 24 32 877 eine mit einem Loch versehene Ventilmembran bekannt, die an ihrer dem Antriebsglied abgewendeten Seite von dem Druckmittel in axialer Richtung beaufschlagt wird, aber keine Verformung dadurch erfährt daß sie gegen die Seitenwände der Arbeitskammer gepreßt wird.

Weiterhin ist durch die US-PS 32 16 327 ein hin- und hergehender Kulbenmechanismus mit Druckluftantrieb in einer Arbeitskammer mit einer an der Endfläche der umgebenden Wand angeordneten Dichtung bekannt Hierbei liegt die Dichtung in einer Nut der Endfläche der Wand und bezweckt ausschließlich die konventionelle Funktion eines O-Ringes ohne Ventilwirkung.

Auch die US-PS 31 33 627 zeigt eine aus einer Membran mit einem Loch bestehende Dichtung, ähnlich wie die US-PS 24 32 877.

Schließlich sind durch die DE-AS 10 40 468 und die DE-AS 10 33 148 Maßnahmen zur Dämpfung sowie die Verwendung von ringförmigen Membranen bekannt, die auch eine Abdichtfunktion haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schlagmechanismus der eingangs genannten Gattung mit möglichst wenigen und einfachen Bauelementen so auszubilden, daß er bei relativ niedrigen Herstellungskosten für unterschiedliche Leistungen auslegbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Verschiedene Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 — 7 angegeben.

Der neue Schlagmechanismus kann entweder mit freiem Fall oder mit einer Rückführfeder oder auch mit einem Antrieb von entgegengesetzten Seiten her arbeiten. Wird nicht mit freiem Fall gearbeitet, so muß eine Rückführfeder oder ein Antrieb vorgesehen sein. Für Geräte wie z. B. handgeführte Werkzeuge muß eine der zuletzt genannten beiden Alternativen angewendet werden, da Dei handgeführten Werkzeugen der freie Fall entweder überhaupt nicht funktioniert oder eine zu langsame Zurückführung, d. h. eine zu niedrige Frequenz angegeben würde.

Fig. 1 zeigt einen Zylinder 1 mit einer Zylinderv/and la, einer Bodenplatte 2 und einer Abdeckplatte 3. Innerhalb des Zylinders 4. der auf der Seite der Bodenplatte 2 einen Flansch 4a aufweist, welcher unterhalb des Plungers einen Hohlraum 5 umschließt. Eine Dichtung 6 hier in Form eines Dichtrings aus beispielsweise massivem Gummi oder aus einer steifen Schlauchringdichtung entspricht in ihrem Außendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des Flanschs 4a und ist in den Hohlraum 5 gegen den Flansch 4a eingepaßt. Der Dichtring kann auch mit der Innenwand des Flanschs und/oder der Bodenfläche des Plungers 4 verklebt sein. Die Dicke des Dichtrings beträgt im unbelasteten Zustand etwas weniger als der doppelte Abstand zwischen der die obere Begrenzung des Hohlraums 5 bildenden Plungerbodenfläche und der Bodenplatte 2, wenn der Plunger mit seinem Flansch 4a gegen die Bodenplatte anliegt. Ein zum Zuführen von Drückmittel wie z. B. Druckluft dienender Kanal 8 führt von einer Seite des Plungers zu dem unterhalb desselben befindlichen Hohlraum 5, Dieser Hohlraum 5 bildet die Arbeitskammer des Schlagmechanismus. An der Plungerseitenwand ist der Kanal 8 durch einen Schlitz 9 in der Zylinderwand iü> durchgeführt und mit einem Ventil 8a od. dgl. verbunden, durch welches der Druckmitteldurchsatz, d, h, die pro Zeiteinheit zugeführte Druckmittelmenge, veränderlich einstellbar ist Das Ventil 8a kann gleichzeitig zum An- und Abschalten der Druckmittelzufuhr dienen, oder es kann zu diesem Zweck eine hier nicht dargestellte besondere Vorrichtung vorgesehen sein. In der Zylinderwand la sind in Nähe der Bodenplatte 2 mehrere Ausnehmungen 10 in gegenseitigen Abständen um den Umfang des Zylinders herum verteilt angeordnet Die in strichpunktierten Linien angedeutete und mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnete Befestigungsvorrichtung dient zur Verbindung des Mechanismus mit einem Pfahl od. dgl. Zwischen dem Plunger 4 und der Abdeckplatte 3 ist eine Druckfeder 13 eingesetzt. Diese Druckfeder kann auch in Fortfall kommen, wenn das Antriebsglied oder der Plunger 4 lediglich unter Schwerkrafteinwirkung, d. h. aufgrund des Eigengewichts auf die Bodenplatte 2 einwirken soll.

Die F i g. 2 und 3 zeigen jeweils einen Ausschnitt von Fig. 1 und dienen zur Veranschauli ung der Arbeitsweise des Mechanismus, in F i g. 2 Lt rußerdern eine ring- oder plattenförmige Unterlegscheibe 7 zwischen Bodenplatte 2 und Dichtring 6 dargestellt.

Zum besseren Verständnis der in den anderen Zeichni igsfiguren dargesfellten Ausführungsbeispiele sei hier zunächst die Arbeitsweise des Mechanismus anhand F i g. 1 erläutert. Druckmittel wie z. B. Druckluft, die von einer hier nicht dargestellten Druckmittelquelle geliefert wird, gelangt durch den Ka:;al 8 in den als Arbeitskammer dienenden Hohlraum 5. Der Druckmitteldurchsatz wird dabei vermittels des Ventils 8a eingestellt. Aufgrund des gegen die Bodenfläche des Plungers 4 einwirkenden Drucks wird der Plunger angehoben. Der Dichtring 6, welcher in der Ruhestellung des Plungers zwischen Plunger und Bodenplatte 2 zusammengedrückt ist. bleibt zu Beginn der nach oben gerichteten Hebebewegung des Plungers zunächst in Berührung mit der Bodenplatte und dichtet dabe gegen diese ab. was darauf zurückzuführen ist, daß der Dichtring aufgrund seiner Elastizität und des in sei.iicher Richtung auf ihn einwirkenden Drucks gegen den Flansch 4a angedrückt und nach unten gedehnt ist (siehe Fig. 2). Wenn bei weiterer Verlagerung des Plungers 4 nach oben der Dichtring 6 plötzlich außer Berührung mit der Bodenplatte 2 gelangt, zieht er sich schnell nach oben zusammen, weil er nunmehr auch auf seiner Bodenfläche dem Druck ausgesetzt ist. Wenn der Dichtring außerdem gegenüber dem unbelasteten Zustand in senkrechter Richtung verformt war, zieht er sich aufgrund seiner Elastizität zusammen. Das Druckmittel wie z. B. Druckluft kann nunmehr durch die Ausnehmungen 10 in der Zylinderwand la entweichen, wäh^r;nd der Plunger 4 aufgrund seiner Trägheit sich noch weiter nach oben verlagert. Während der anschließenden Phase des Arbeitsvorgangs kehrt sich die Bewegungsrichtung des Plungers 4 um, wobei diese·· aufgrund seines Eigengewichts gegen die Bodenplatte 2 zurückfällt oder durch eine oder mehrere Druckfedern 13 zu dieser hir. gedrückt wird. Damit werden die Ausnehmungen 10 verschlossen, und der Dichtring 6 wird wieder zusammengedrückt. Der beschriebene Vorgang der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Plungers 4 wiederholt sich nunmehr so lange, bis die Druckmittelzufuhr abgestellt wird. Bei der Verlagerung des Plungers 4 verfagert sich der Kanal 8 bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform innerhalb des Schlitzes 9 in der Zylinderwand la nach oben bzw. nach

unten.

Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform weist das Antriebsglied wiederum die Form eines Plungers 4 auf, der vermittels eines mittig innerhalb des Plungers angeordneten Schafts 12 in Axialrichtung geführt ist» Die Zylinderwände sind nicht vorhanden. Anstelle von Zylinderwänden weist die Bodenplatte 2 mehrere in Axialrichtung nach oben vorstehende Halterungen la mit Bolzen 15 od. dgl. auf, welche in Ausnehmungen 16 an der Seitenwand des Antriebsglieds 4 eingreifen und dazu dienen, dessen Verlagerung in bezug auf die Bodenplatte 2 zu begrenzen und damit ein Auseinanderfallen der Teile beispielsweise während des Transports oder beim Aufstellen zu verhindern. Wie durch die strichpunktierte Linie angedeutet, kann das Antriebsglied 4 mit einem oder mehreren Zusatzgewichten 14 versehen werden. Der Mechanismus läßt sich schnell und einfach in mehrere Teile zerlegen und ist somit insbesondere bei gröBeren Ausführungen leichter zu handhaben. Außer dem außenliegenden Dichtring 6 und dem Flansch 4a sind um den Schaft 12 herum ein innenliegender Dichtring 6a und ein Flansch Ab vorgesehen, weiche zur Abdichtung gegen den Schaft 12 dienen und eine gleichmäßigere Verteilung der Schlagkraft des Antriebsglieds 4 gegen die Bodenplatte 2 zur Folge haben. Das Druckmittel wird durch den Kanal 8 dem zwischen den Dichtungen 6 und 6a gebildeten ringförmigen Hohlraum zugeführt Da die Vorrichtung abgesehen von den Halterungen la an ihren Seiten vollkommen offen ausgebildet sein kann, sind keine besonderen Auslaßausnehmungen (wie z. B. die Ausnehmungen 10 in Fig. 1) für das Druckmittel erforderlich.

Bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform des Mechanismus weist das Antriebsglied eine quadratische Formgebung auf. Fig.5 entspricht einer Draufsicht von oben auf den Mechanismus nach Abnehmen der Abdeckplatte 3, während F i g. 6 ein Querschnitt entlang der Linie A-A von F i g. 5 bei wiederum aufgesetzter Abdeckplatte 3 ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Antriebsglied 4 durch vier, jeweils in den Ecken des Mechanismus außerhalb des Flanschs 4a und der Dichtung 6 angeordnete Spindeln 17 in Axialrichtung geführt. Die Wand la dient hier nicht zur Führung des Antriebsglieds 4, wobei ein entsprechender Zwischenraum zwischen der Wand und dem Antriebsglied vorhanden sein kann. Da die Wand und das Antriebsglied nicht in Paßsitz miteinander stehen, bedürfen diese Teile auch keiner besonderen Oberflächenbearbeitung. Die Wand la erfüllt auch keine Dichtungsfunktiof. und kann beispielsweise aus mehreren von der Bodenplatte 2 nach oben vorstehenden Rippen oder Stäben bestehen. Ein innerhalb der Dichtung 6 nach unten in die Bodenplatte 2 vorstehender Abschnitt Ac des Antriebsglieds 4 verringert die Höhe und damit den Rauminhalt des Hohlraums 5. Dadurch steigt der Druck des Druckmittels im Hohlraum schneller an, wenn bei Verlagerung des Antriebsglieds gegen die Bodenplatte die Dichtung 6 in Dichteingriff mit dieser gelangt, wodurch eine verbesserte Dämpfung beim Aufprall des Antriebsglieds gegen die Bodenplatte erreicht wird.

Wie aus den Fig.5 und 6 ersichtlich, können das plungerförmige Antriebsglied und die Axialführung für dieses konstruktiv sehr unterschiedlich ausgebildet sein. So kann beispielsweise das Antriebsglied in Draufsicht gesehen rechteckförmig ausgebildet werden und an seinen kürzeren Seiten jeweils durch eine Führungsspin

del geführt sein, die sich außerhalb einer zwischen den Spindeln angeordneten Dichtung befindet. Im Falle einer langgestreckten Rechteckfkläche können auch drei Führungsspindeln, nämlich eine in der Mitte und zwei in Nähe der Enden vorgesehen sein. Zwischen der mittleren Spindel und jeder außenliegenden Spindel könnte jeweils eine Dichtung vorgesehen sein. Anstelle von Führungsspindeln lassen sich natürlich auch andere Führungsglieder wie z. B. Führungsstangen u. dgl. verwenden, die in entsprechende Hohlkehlen oder Nuten an den Seitenwänden des plurigefförfnigen Äntriebsglieds eingreifen.

In den F i g. 7 - 9 und 11,12 sind weitere, weiter unten beschriebene Dichtungsausführungen dargestellt. Bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform ist das plungerförmige Antriebsglied 4 mit einem Stößel 18 verbunden, welcher dazu dient, die Hin- und Herbewegung des Antriebsglieds auf beispielsweise einen Meißpl ein anderes

Falle ist das Antriebsglied in ein Gehäuse 1 eingebaut, welches dem Zylinder 1 der Ausführungsform von F i g. 1 entspricht. Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen, von denen der eine Teil eine Bodenplatte 2, und der andere Teil eine das Antriebsglied umgebende Wand la aufweist. Beide Teile sind vermittels zueinander passender Gewindeabschnitte miteinander verschraubt. Der zum Zuführen von Druckmittel dienende Kanal 8 ist bei die«.? Ausführungsform nicht durch das Antriebsglied, sondern durch die Bodenplatte 2 durchgeführt. Das Druckmittel kann bei außer Eingriff stehender Dichtung 6 durch Zwischenräume oder gebohrte Kanäle zwischen dem Antriebsglied und der Wand la, sowie durch zum Stößel 18 parallele Ausnehmungen 10 austreten.

Die bei den verschiedenen Ausführungsforrnen des Mechanismus verwendete Dichtung kann unterschiedlich ausgebildet sein. Für verhältnismäßig kleine Mechanismen, wie z.B. ein entsprechend Fig. 10 ausgebildetes Meißelwerkzeug oder einen in gleicher Weise ausgebildeten Gravierstift, können handelsübliche O-Dichtringe aus Gummi verwendet werden. Entsprechende Prototypen des Mechanismus haben mit solchen O-Ringen zufriedenstellende Ergebnisse erbracht Gleichfalls verwenden lassen sich Kunststoffschnüre von rundem Querschnitt, die zu einem Ring zusammengeschweißt sind. Für Prototypen von Schlaghämmern oder Rammen der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform wurden Dichtungen aus handelsüblichen Gartenschläuchen hergestellt und haben gleichfalls zufriedenstellende Ergebnisse erbracht

Die Dichtung 6 muß auch nicht aus einem Ring oder Schlauch von kreisförmigem Querschnitt bestehen. Wichtig ist lediglich, daß sich die Dichtung auf eine gewünschte Höhe zusammendrücken läßt wenn sich das Antriebsglied oder der Plunger 4 in der der Bodenplatte 2 am meisten benachbarten Lage befindet so daß sich die Dichtung durch das Druckmittel auf eine größere Höhe verformen läßt bevor sie bei Aufwärtsbewegung des Plungers außer Berührung mit der Bodenplatte gelangt und sich elastisch rückstellt oder durch das Druckmittel auf geringere Höhe zusammengedrückt wird. Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Dichtung 6 ist in den F i g. 7 - 9 dargestellt In diesem Falle hat die Dichtung die Form eines Balgs. Der gegen die Bodenplatte 2 anliegende Abschnitt 66 des Balgs ist in seiner Oberfläche größer ais die Oberfläche der anderen Balgfalze. Der gegen die Unterseite des Antriebsglieds anliegende Abschnitt 6c des Balgs weist

eine noch größere Oberfläche als der Abschnitt 6b auf und kann auch aus einer den Balg an einem Ende vollkommen verschließenden Endwand bestehen. Durch Einwirkung des Druckmittels auf die größeren Oberflächenabschnitte, welche eine größere, dem Druckmittel ausgesetzte Oberfläche aufweisen, wird der Abschnitt 6c gegen die Unterseite des Antriebsglieds und der Abschnitt 6b gegen die Bodenplatte 2 gedrückt, wenn der Balg zu Beginn der nach oben gerichteten Verlagerung des Plungers gedehnt wird. Sobald der Plunger 4 eine bestimmte Lage erreicht hat, reißt sich der Balg von der Bodenplatte 2 los und zieht sich in eine Mittelstellung zusammen, so daß das Druckmittel schnell entweichen kann. Mit einem in dieser Weise ausgebildeten Balg kann die Dichtung einen größeren Hubweg aufnehmen als wenn sie aus einem Schlauch od. dgl. hergestellt ist. Dementsprechend wird auch ein größerer Hub für den Plunger 4 erhalten.

In den Fig. 11 und 12 sind weitere Ausführungsformen der Dichtung 6 dargestellt. Diese Dichtungen weisen nicht die Form offener Ringe, sondern einen ringförmigen äußeren Abschnitt auf, der umlaufend integral mit einer Bodenfläche 6c' verbunden ist. Aufgrund dieser Ausbildungen werden die Dichtungen durch das Druckmittel in ihrer Lage gehalten, so daß sie nicht eingepaßt zu sein brauchen. Die Dichtungen können auch auf einer Flanschplatte 19 befestigt sein, damit sie nicht auf eine vorbestimmte Flanschhöhe des plungerförmigen Antriebsglieds beschränkt sind, welches mit der Dichtung versehen ist

Wenn das plungerförmige Antriebsglied 4 aufgrund der Schwerkraft zurückfällt oder durch Federdruck gegen die Bodenplatte 2 zurückgestoßen wird, wird es einerseits durch die dabei auftretende Druckzunahme im Druckmittel und durch den Widerstand der zusammengedrückten Dichtung 6 abgebremst, so daß es nicht mit einem harten Schlag auf die Bodenplatte 2 auftrifft Diese Dämpfungswirkung läßt sich durch entsprechende Bemessung des Gewichts des plungerförmigen Antriebsglieds in bezug auf die darunterliegende Druckfläche, den Druck des Druckmittels und den Durchsatz an Druckmittel einstellen. Eine andere Verstellmöglichkeit ergibt sich durch Änderung der Vorspannung der Druckfeder 13. Die Dicke und die Steifigkeit der Dichtung 6 und die Höhe einer gegebenenfalls vorgesehenen Unterlegscheibe 7 sind weitere, die Dämpfung beeinflussende Faktoren. Die in F i g. 2 dargestellte Unterlegscheibe 7 bewirkt ein stärkeres Zusammendrücken der Dichtung, so daß sich bei Verlagerung des Antriebsglieds ein größerer Dichtungsabstand ergibt welcher sowohl die Hublänge als auch den Dämpfungsabstand beeinflußt

Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Aufpralldämpfung ist in Fig.6 dargestellt Wie vorstehend beschrieben, weist bei dieser Ausführungsform der unterhalb der Bodenfläche des Antriebsglieds befindliche Hohlraum aufgrund des vorstehenden Abschnitts 4c einen geringeren Rauminhalt auf, so daß nach Abdichtung des Hohlraums durch die Dichtung 6 der Druck des im Hohlraum befindlichen Druckmittels schneller ansteigt

Wenn ein Dichtring oder Dichtschlauch mit angenähert oder genau rundem Querschnitt verwendet wird, sollte die Dicke der Dichtung im unbelasteten Zustand etwas geringer sein als die doppelte Höhe des Flanschs 4a. Wenn ein dickerer Dichtring verwendet wird, um bei Aufwärtsbewegung des Antriebsglieds die Abdichtung zwischen Dichtring und Bodenplatte 2 über eine größere Strecke zu erzielen, besteht die Gefahr, daß der Dichtring aufgrund des Luftdrucks ausgedrückt wird, so daß er sich zwischen dem Flansch 4a und der Bodenplatte 2 verklemmt, wenn sich das plungerförmige Antriebsglied 4 wieder gegen die Bodenplatte 2 absenkt.

Wenn bei einer Ausführungsform des erfindungsge^ maß vorgeschlagenen Mechanismus wie z. B. der in F i g. 2 dargestellten die Schlagbewegung des Antriebsglieds 4 nicht von der Bodenplatte 2 aufgenommen, sondern auf einen mit dem unteren Ende des Antriebsglieds verbundenen Stößel 18 od. dgl. übertragen wird, wird das Antriebsglied vorzugsweise in bezug auf das Gehäuse oder den Zylinder 1 leichtgewichtig ausgebildet, da das Gehäuse die Rückstoßkräfte von Antriebsglied und Stößel aufnehmen muß. Wenn dagegen die Schlagkräfte von der Bodenplatte 2 aufgenommen werden, sollte das Antriebsglied in bezug auf das Gehäuse hohes Gewicht aufweisen.

Die durch eine Fig. 10 entsprechende Ausführungsform des Mechanismus ausgeübte Druckkraft bei vorbestimmtem Luftdruck hängt natürlich von der Größe der druckbeaufschlagten Fläche des plungerförmigen Antriebsglieds ab. Bei z. B. Handwerkzeugen, die aus Gründen der Handlichkeit oder aus anderen Gründen kleinen Durchmesser aufweisen sollen, ist eine Vergrößerung der druckbeaufschlagten Fläche durch Vergrößerung des Antriebsglieddurchmessers unter Umständen unzweckmäßig. Es bietet sich beispielsweise an, einen Mechanismus der in Fig. 10 dargestellten Ausführung in mehreren »Stockwerken« auszubilden, d. h., daß zwei oder mehrere plungerförmige Antriebsglieder 4 in entsprechenden Hohlräumen hinter- oder übereinander innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind und auf ein und denselben Stößel 18 einwirken. Durch jede Bodenplatte 2 wird dann Druckmittel wie z. B. Druckluft von einer gemeinsamen Druckmittelquelle zugeführt

Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Dichtung und der diese tragende Flansch 4a an dem plungerförmigen Antriebsglied 4 angeordnet Statt dessen kann auch die Unterseite des Plungers flach ausgebildet sein, während die Dichtung und ein Halteflansch an der Bodenplatte 2 ausgebildet sind. Entsprechend der Darstellung in F i g. 11 kann auch eine lose eingesetzte Flanschplatte 19 vorgesehen sein, welche die Dichtung trägt Weiterhin können entsprechende Flansche und Dichtungen in sich gegenüberliegender Lage am Plunger und an der Bodenplatte 2 angeordnet sein, womit sich ein größerer Hub und eine verbesserte Aufpralldämpfung ergibt

Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Schlagmechanismus besteht darin, daß keine Abdichtung zwischen dem Plunger 4 und den Zylinderwänden bzw. der Axialführung für den Plunger erforderlich ist, da der Luftdruck bzw. Druck des Druckmittels nur innerhalb des Flanschs 4a bzw. zwischen den Flanschen 4a und 46 wirkt Der Plunger oder das Antriebsglied und dessen

so Axialführung brauchen daher lediglich die zur Erzielung dieser Führung benötigte Genauigkeit aufzuweisen, und es besteht keine Gefahr, daß ein zwischen Plunger und Führung verwendetes Schmiermittel durch Oberdruck ausgedrückt oder weggedrückt wird. Da außerdem der

Druck nur auf den Hohlraum 5 einwirkt der durch das ständig austretende Druckmittel gespült wird, ist der Mechanismus vollkommen unempfindlich gegenüber Schmutz und Verunreinigungen, die beispielsweise

vom Druckmittel mitgeführt werden.

Versuche haben gezeigt, daß das Antriebsprinzip des erfindungsgemäßen Schlagmechanismus, d. h. eine elastische Dichtung, die an einem Ende des Antriebsglieds oder Plungers gehalten ist und sich im Betrieb impulsförmig Verföi'rnt, äüf Schlagmechanismen sehr unterschiedlicher Größe anwendbar ist. Der Mechanismus kann sehr klein wie z. B. in einem Gravierstift oder auch sehr groß wie z. B. in einer Ramme ausgebildet sein. Frequenz und Hubgröße lassen sich innerhalb sehr weiter Grenzen verändern.

Ein erster Prototpy eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schlagmechanismus wies eine dem Antriebsglied 4 entsprechende Flanschplatte geringer Höhe auf. Es wurde keine besondere Bodenplate 2 verwendet, und der Mechanismus wurde unmittelbar auf einen flachen Betonboden gesetzt. Die Flanschplatte wurde mit insgesamt 1,51 belastet Zum Antrieb diente eine DrüCkiuiiqücüe mit cificiTi Drück VOIi 7 kp/CiTi-, ϊΐϊίί welcher an der Druckfläche unterhalb der Flanschplatte eine Hebekraft von angenähert 20 t erzielt wurde. Die Platte wies bei einer Hubhöhe von angenähert 10 mm eine Schlagfrequenz von 4 — 5 Schlagen pro Sekunde auf. Sie führte keine harten Schläge gegen den Boden tus, und da die Druckluft am ganzen Umfang der Platte entweichen konnte, war die auf die entweichende Druckluft zurückzuführende Geräuschentwicklung entsprechend niedrig. Als Dichtung innerhalb des Flanschs wurde ein verhältnismäßig steifer Gummischlauch verwendet

Mit einem entsprechend dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wurden Versuche sowohl mit als tuch ohne Druckfeder 13 durchgeführt In diesem Falle wurde gleichfalls ein Gummischlauch als Dichtung verwendet Der Durchmesser des Plungers betrug angenähert 175 mm. Bei Versuchen ohne Druckfeder ergab sich eine Frequenz von angenähert 5 Schlagen pro Sekunde. Die Arbeitsweise änderte sich nicht nenennswert wenn der ursprünglich ein Gewicht von angenähert 30 kg aufweisende Plunger durch ein Zusatzgewicht auf ein Gesamtgewicht von angenähert ■ 100 kg gebracht wurde. Die Hubstrecke betrug angenähert 10 mm. Bei Versuchen mit einer zwischen Plunger und Abdeckplatte 3 eingesetzten Feder stieg die Frequenz auf ein Vielfaches an, und dieser höhere Frequenzwert wurde nicht genau gemessen. Diese Frequenz nimmt auch mit zunehmender Vorspannung der Druckfeder zu. Wenn diese Vorspannung jedoch zu hoch bemessen wird, kann der Mechanismus außer Betrieb gesetzt werden.

Ein entsprechend der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform beschaffener dritter Prototpy wurde am Ende des Stößels 18 mit einem Meißel versehen. An der druckbeaufschlagten Fläche unterhalb des Plungers 4 wurde ein Betriebsdruck von angenähert 90 kp erhalten. Die Dichtung 6 bestand aus einem handelsüblichen O-Ring von 8 mm Stärke. Die Hublänge betrug angenähert 4 mm, und die Frequenz lag bei angenähert 150 Schlagen pro Sekunde. Vermittels des Meißels ließen sich verhältnismäßig tiefe Einkerbungen am Rand einer 4 mm starken Stahlplatte anbringen. Die Ränder von in die Stahlplatte gebohrten Bohrlöchern ließen sich beispielsweise bis zu einer Tiefe von mehreren mm absenken.

Ein vierter Prototyp bestand aus einem Gravierstift,

dessen Graviernadel dem Stößel 18 von & i g. 10 .entsprach. Der Plunger, die Dichtung und die Feder waren in gleicher Weise wie bei Ausführungsform von Fig. IQ ausgebildet. Der Ptungerdurchmesser betrug 12 mm, und als Dichtung wurde ein O-Ring mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einer Dicke von 1,7 mm verwendet. Die gemessene Frequenz betrug angenähert 350 Schläge pro Sekunde, und die Hubhöhe einige Zehntel mm. Der Gravierstift bewährte sich ausgezeichnet als Markierungswerkzeug zum Anbringen von Markierungen auf Glas und Stahl, sogoar auch auf Werkzeug-Schnellstahl, wobei in kürzester Zeit tiefe

ίο und klar sichtbare Markierungen erhalten werden konnten. Der Gravierstift ließ sich mühelos zum Schreiben verwenden, und die Handhabung war dabei vergleichbar dem Beschreiben eines Blatt Papiers mit einem üblichen Schreibstift.

'S Bei diesem, im wesentlichen der Ausführungsform von Fig. 10 entsprechenden dritten Prototyp war die die Form eines O-Rings aufweisende Dichtung lediglich innerhalb des Flanschs 4a eingesetzt und weder mit dem Flansch, noch mit dem AriiriebsHäed 4 verbunden. Bei Beobachtung der Arbeitsweise des Mechanismus vermittels eines Stroboskops durch Ausnehmungen in der Gehäuseseitenwand im Bereich von Flansch und Dichtung wurde festgestellt, daß die Dichtung 6 nicht ständig in Anlage gegen das Ende des Plungers 4 innerhalb des Flanschs verblieb, sondern zwischen Plunger und Bodenplatte 2 zu schweben schien, wobei sie sehr rasche, pulsierende Verformungsbewegungen ausfühlte. Trotzdem arbeitete der Schlagmechanismus einwandfrei. Im Vergleich zu einem Schlagmechanismus, bei dem die Dichtung festgelegt war, ergab sich zwar ein Nebengeräusch, das vermutlich auf den Luftdurchtritt zwischen Flansch und Dichtungsaußenseite zurückzuführen war, wenn sich die Dichtung vom Plunger abhob. Diese Beobachtung läßt jedoch erkennen, daß die Dichtung auch an der Bodenplatte 2 befestigt werden kann, so daß der Flansch 4a des Plungers periodisch die Dichtung übergreift oder von dieser abgehoben wird. Ein möglicher Nachteil ist dabei jedoch gegebenenfalls auftretender Verschleiß aufgrund Reibung zwischen Flansch und Dichtung.

Bei sehr kleinen Schlagmechanismen, wie z. B. für Gravierstifte u. dgl, könnten Plunger und Dichtung auch in einem Stück aus z. B. Kunststoff oder einem anderen, teilweise elastischen Werkstoff ausgebildet sein. Mit

*⁵ anderen Worten, es würde keine getrennte Dichtung vorgesehen sein, und der Flanschabschnitt würde eine entsprechende Formgebung aufweisen, um die Dichtungsfunktion wahrzunehmen, wenn das Druckmittel sehr kleine Hin- und Herbewegungen hervorruft die für kleine Hochfrequnez-Schlagmechanismen ausreichend sind.

Bei den vorstehend beschriebenen Prototypen wirkte die Antriebskraft nur auf das eine Ende des Plungers ein, und dieser stellte sich entweder durch Schwerkraft oder Federbeaufschlagung zurück. Die Rückstellung des Plungers kann natürlich auch durch zur anderen Plungerseite zugeführtes Druckmittel bewirkt werden. In diesem Falle könnten an dem zweiten Ende des Plungers eine Dichtung, ein Flansch und eine Platte der beschriebenen Ausführung vorgesehen sein. In jedem Falle sollte der axiale Hubweg für den Plunger so bemessen sein, daß zu Ende der Abhebebewegung des Plungers von einer Platte die Abdichtung gegen die jeweils andere Platte erfolgt Um ein Anhalten des Plungers in einer Totpunktlage zwischen den beiden Platten zu verhindern, kann eire Hilfsfeder vorgesehen sein, welche den Plunger in der Ruhestellung gegen eine der beiden Platten beaufschlagt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schlagmechanismus mit Druckmittelantrieb, bestehend aus wenigstens einem Antriebsteil in Form eines Plungers od, dgl. und wenigstens einem Anschlag, in bezug auf welchen das Antriebsteil zur Ausführung einer hin- und hergehenden Axialbewegung geführt ist, wobei das Antriebsteil oder der Anschlag eine zu dem anderen der beiden Teile hin offene Arbeitskammer aufweist, und wenigstens einer zwischen Antriebsteil und Anschlag angeordneten verformbaren Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6, 6a) innerhalb der Arbeitskammer (5) zwischen dem Antriebsteil (4) und dem Anschlag (2) angeordnet und in Radialrichtung durch die Umfangswand (4a) der Arbeitskammer oder eine Verlängerung derselben entgegen der Beaufschalgung durch das Druckmittel abgestützt ist, und daß das Querschnittspraf;¹ und die Elastizität der Dichtung so gewählt sind, daß die axiale Abstützung der Dichtung bei der Beaufschlagung durch das in die Arbeitskammer eintretende Druckmittel gegenüber ihrer Abmessung im unbelasteten Zustand vergrößert wird und bei zunehmender gegenseitiger Entfernung von Antriebsteil und Anschlag noch über eine dieser vergrößerten axiaien Abmessung entsprechende Strecke abdichtet.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6, 6a) im unbelasteten Zustand eine größere Axialabmessung als die Umfangswanü der Arbeitskammer (5) oder eine Verlängerung derselben und insbesondere etwas weniger als die doppe!.e Axialabmessung dieser Umfangswand oder einer Verl igerung derselben aufweist.

3. Mechanismus nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6, 6a) im unbelasteten Zustand einen genau oder angenähert kreisförmigen Querschnitt oder eine rohrförmige Formgebung aufweist.

4. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 -3. dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) eine integral mit ihr ausgebildete und gegen den Boden der Arbeitskammer (5) anliegende Bodenfläche (6c) aufweist

5. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) im Querschnitt die Form einer zur Arbeitskammer (5) hin weisenden Nase und eine integral mit dieser ausgebildete, gegen den Boden der Arbeitskammer (5) anliegende Bodenfläche (6c) aufweist.

6. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) in Form eines Balges ausgebildet ist (F i g. 7 - 9).

7. Mechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegende Falzung (66) am freien äußeren Ende des Balges (6) eine größere Oberfläche als die anderen Balgfalze aufweist.