DE3023538A1

DE3023538A1 - Hydraulische schlagmaschine

Info

Publication number: DE3023538A1
Application number: DE19803023538
Authority: DE
Inventors: Aimo Dipl Ing Ahlman; Raimo Pelto-Huikko; Velimies Dipl Ing Rautimo
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: RAMMER LAHTI FI Oy
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1981-01-08
Also published as: FI72908C; FI72908B; JPH0225755B2; JPS5615985A; FR2460185A1; GB2054751B; FR2460185B1; SU1422988A3; GB2054751A; DE3023538C2; US4380901A; FI792066A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Kone Osakeyhtiö
Munkkiniemen Puistotie 25 00330 Helsinki 33 / Finnland

"Hydraulische Schlagmaschine"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Schlagmaschine, welche einen Rumpf mit Hydraulikkanälen und -ventilen aufweist und mit einem gasgefüllten hydraulischen Druckakkumulator zum Speichern der Schlagenergie ausgerüstet ist, die den Kolben zum Schlag gegen das Werkzeug beschleunigt.

Es sind Schlagmaschinen bekannt, in denen man den gegen das Werkzeug schlagenden Kolben hydraulisch hin und herbewegt und die Schlagenergie in einem Hochdruckakkumulator speichert. Bei einer dieser Schlagmaschinen (US-PS 3.965.799) steht der Hochdruckakkumulator in direkter Verbindung mit der Hochdruckleitung und ist somit zu dem Hochdruckraum parallel geschaltet, der den Druck führt, welcher den Kolben aufwärts treibt. Der Kolben ist L J

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von einer mit dem Kolben in gleicher Richtung beweglichen Verteilervorrichtung umgeben, die den über dem Kolben liegenden Raum abwechselnd mit dem Hochdruckkanal und mit dem Rückflußkanal verbindet. Ferner befindet sich in der Maschine im oberen Teil des Kolbens eine Einschnürung, die als Steuerventil wirkt, um zu verhindern, daß die Schlagbewegung des Kolbens einsetzt ehe sich der Kolben in seiner höchsten Lage befindet. Wenn der Kolben bei weiterhin geschlossenem Drucksteuerventil in seiner oberen Stellung gegen den Endlagendämpfer zum Stillstand gekommen ist, beginnt der Druck im Hochdruckakkumulator anzusteigen, bis der Druck das Drucksteuerventil öffnet. Dann gewinnt das öl Zutritt durch die Einschnürung am Kolben zur Verteilervorrichtung und hebt ihn in die Schlagstellung so, daß aus der Druckleitung und aus dem Hochdruckakkumulator das Hochdrucköl in den Raum über dem Kolben fließen kann und als Folge der Kolben zum Schlag ansetzt.

Der Nachteil ist bei dieser Vorrichtung, daß man den Kanal vom ■Drucksteuerventil zur Verteilervorrichtung direkt durch die Einschnürung am Kolben führen muß. Die Einschnürung und die daran anschließenden Rillen im Rumpfkörper selbst komplizieren die Konstruktion. Ferner besteht die Gefahr, daß das Drucksteuerventil sich unverhofft öffnet, ehe der Kolben in seiner oberen Lage angelangt ist, um dem Drucköl den Weg zur Verteilervorrichtung freizugeben. Wenn dieser Fall eintritt, wird der Hochdruckakkumulator mit überschüssiger Energie geladen,' und nachdem der Kolben oben angelangt ist, folgt hieraus ein übermäßig kräftiger Schlag und eine Überbelastung der Maschine. Dies führt zu Beschädigungen der

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Maschine. Würde man wiederum in der in Frage stehenden Bauweise
das Drucksteuerventil gänzlich weglassen, dann würde der Arbeitsbereich der Maschine eingeengt, was verständlicherweise ein
großer Nachteil ist. Außerdem weist die beschriebene Schlagmaschine den Nachteil auf, daß man die vom Werkzeug zurückprallende
Energie in keiner Weise speichern kann; vielmehr wird sie sowohl in Wärme als auch in mechanische Beanspruchungen umgesetzt, die
die Konstruktionen der Maschine belasten. Außerdem ist infolge
der Bauweise der Maschine die Rückführleitung hohen Druckspitzen ausgesetzt.

Bei einer anderen Schlagmaschine (US-PS 4.03^.817) wird ein rein pneumatischer Druckakkumulator zum Erhalt der Schlagenergie
herangezogen. Als Nachteil empfindet man hierbei den Extradruckbehälter, der von der Schlagmaschine getrennt plaziert ist. Ferner ist man dabei genötigt, zum Anschließen des Behälters an die
Schlagmaschine ein zusätzliches pneumatisches Druckrohr einzusetzen. Ein weiterer schwierig zu beseitigender Nachteil ist das Abdichtungsproblem zwischen dem Druckakkumulator und den Hydraulikvolumina. Alle diese Nachteile schwächen die Betriebssicherheit, verursachen mehr Wartungsarbeit und machen die Konstruktion komplizierter.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die obengenannten Nachteile zu beseitigen und eine Schlagmaschine zuverlässiger und
betriebssicherer auszubilden.

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Die erfindungsgemäße Schlagmaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmaschine einen separaten hydraulischen Schlag-Kons tan thaltekreis hat, vermöge dessen der Schlag des Kolbens vom Flüssigkeitsdruck und Volumenstrom in der zum Antrieb der Maschine dienenden Hochdruckleitung unabhängig ist. Es ergibt sich dann der Vorteil, daß der Schlag stets konstant ist, unabhängig davon, an welche Grundmaschine die Schlagmaschine angeschlossen ist. Dies ist von erheblicher Bedeutung in dem Sinne, daß die Schlagmaschine ungeachtet verschiedenartiger Grundmaschinen in genau beabsichtigter Weise arbeiten wird. Durch ein solches Vorgehen gewinnt man eine Schlagmaschine mit langer Lebensdauer und hoher Verläßlichkeit, und man erzielt auch einen ausgedehnteren Anwendungsbereich für die Schlagmaschine.

Die Schlagmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der als Energiespeicher dienende hydraulische Druckakkumulator indirekt an die zum Antrieb der Maschine dienende Druckleitung angeschlossen ist. Der Vorteil hierbei ist, daß in der Druckleitung eintretende Druckvariationen keinen Einfluß auf die im Druckakkumulator gespeicherte Schlagenergie haben und daß vielmehr die Energie konstant ist.

Die Schlagmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der als Energiespeicher dienende hydraulische Druckakkumulator durch ein vom Betriebskreis unabhängiges Ventil mit dem Betriebskreis verbunden ist.

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Die Schlagmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil von der Kolbenlage gesteuert wird. Man hat dann den Vorteil, daß die Schlaglänge während des gesamten Arbeitens stets gleich bleibt, da die Steuerung eine Punktion des Ortes und nicht eine Punktion des Druckes ist. Ein größerer Volumenstrom bewirkt nur ein schnelleres Hinaufsteigen des Kolbens, d.h. die Schlagzahl wird erhöht, während aber die Schlaglänge und die Schlagkraft oder der Schlag keine Veränderung erfahren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Schlagmaschine dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druckakkumulator stets in direkter Verbindung mit der oberen Kopffläche des Kolbens steht, vermöge dessen der Druckakkumulator die kinetische Energie des vom Werkzeug zurückprallenden Kolbens auffängt. Der Vorteil ist der, daß die zurückprallende Energie nicht verloren geht und keine thermischen und mechanischen Beanspruchungen in der Konstruktion hervorruft. Als Beispiel der mechanischen Beanspruchung kann eine auf die Rumpfkonstruktion einwirkende oder in die Rückkehrleitung gehende Druckspitze angeführt werden.

Die Schlagmaschine gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben, wenn er am Ende seiner Rückkehrbewegung stehenbleibt, seine kinetische Energie an den hydraulischen Druckakkumulator abgibt. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die Energie nicht unnütz in Wärme umgesetzt wird.

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Bei einer zweckmäßigen weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schlagmaschine zum Verhindern wiederholter Leerschläge einen Sperrkreis hat, der den Druckraum mit der Rückkehrleitung verbindet, wenn der Kolben am Endlagendämpfer anschlägt. Der Vorteil ist hierbei die Minderung der mechanischen Beanspruchungen.

Die Erfindung wird im folgenden näher anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnung beschrieben, die eine erfindungsgemäße Schlagmaschine im Schnitt darstellt.

Zur Schlagmaschine gehören die folgenden Hauptbestandteile: Der Rumpf 1, der gasgefüllte hydraulische Druckakkumulator 2, der Kolben 3» der gegen das Werkzeug 4 schlägt sowie der getrennte hydraulische Schlagkonstanthaltekreis 5, zu dem die Hydraulikkanäle 21, 22, 23 und 24 sowie das Steuerdruckventil 16 mit Ventilgehäuse und Ventilverstellung gehören. Ferner gehört zu den Hauptbestandteilen der hydraulische Betriebskreis 30, bestehend aus der Hochdruckleitung 6, dem Hauptventil 8, dem Hochdruckkanal 7, den Steuerdruckkanälen 13, 14 und dem Kanal 15-

Der Arbeitszyklus der Schlagmaschine verläuft wie im folgenden beschrieben. Aus der Hochdruckleitung 6 strömt das öl durch den Hochdruckkanal 7 am Ventil 8 vorbei unter den Kopfteil 17 des Kolbens 3 in den Druckraum 11. Das druckbeaufschlagte öl drückt dann den Kolben 3 nach oben und der Kolben drückt ferner mit seiner oberen Endfläche 9 öl in den Flüssigkeitsraum 29 des

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Niederdruckakkumulators 2. Der Flüssigkeitsraum 29 und der Gasraum 28 des Niederdruckakkumulators sind durch die Membran 27 voneinander getrennt. Mit dem Eindringen des Öls in den Flüssigkeitsraum 29 des Akkumulators wird das Gas zusammengedrückt, und es speichert damit Energie. Weiterhin drückt der Kolben öl mit dem Absatz 18 oberhalb seines Kopfteils 17 durch den Kanal 15 hindurch zum Hauptventil 8, von wo das öl die die Rückflußleitung gelangt. Nachdem der Kolben 3 seine höchste Lage erreicht hat, öffnet sich durch den Steuerdruckkanal 13 die Verbindung zum Hauptventil 8, dessen Schieber 25 in die Schlagstellung geht. Hierbei leitet dann der Schieber 25 das Hochdrucköl durch den Kanal 15 auch auf die obere Seite des Kopfteils 17 in den Raum 19, und die Rückkehrleitung 12 schließt sich. Der Kolben, jetzt in Differentialschaltung, setzt zum Schlag an, wobei das aus der Hochdruckleitung 6 kommende öl auf den Absatz 18 des Kopfteils 17 des Kolbens längs des Kanals 15 fließt. Desgleichen fließt von unterhalb des Kopfteils 17 des Kolbens das öl durch den Hochdruckkanal 7 durch das Ventil 8 in den Kanal 15 und von dort weiter auf die Oberseite des Kopf teils 17 in den Raum 19. Den haipt sächlichen Teil der Schlagenergie erhält der Kolben 3 jedoch vom Niederdruckakkumulator 2, aus dessen Flüssigkeitsraum 29 das öl über die Kanäle 20 in den Raum 26 über dem Kolben strömt und den Kolben 3 durch Einwirken auf dessen obere Endfläche 9 abwärts treibt. Nachdem sich der Kolben in Richtung nach unten in Bewegung gesetzt hat, schließt sich der Steuerdruckkanal 13 wieder, aber der Schieber des Ventils 8 verharrt in der Schlagstellung, bis die obere Endfläche 9 des Kolbens nahezu am Ende des Schlags den zweiten

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Steuerdruckkanal l4 freigibt, wobei dann von dem Ventil 8 das Öl in den Raum 26 mit niedrigem Druck über dem Kolben fließen kann. Das andere Ende des Ventils 8 ist dauernd an die Hochdruckleitung 6 angeschlossen, und dabei bewirkt es den Rückgang des Schiebers 25· Anschließend beginnt der Arbeitszyklus aufs neue.

Das Steuerdruckventil 16 dient dem Zweck, den Druck im Flüssigkeitsraum 29 des Niederdruckakkumulators 2 zu überwachen. Falls der Druck am Ende des Schlags unter die eingestellte Grenze herabsinkt, öffnet das Steuerdruckventil l6 den Kanal 24 zur Hochdruckleitung 6 und von dort fließt öl in den Flüssigkeitsraum 29 des Druckakkumulators, um dessen Druck zu erhöhen. Wenn dagegen der Druck im Niederdruckakkumulator 2 beim Aufwärtsgang des Kolbens 3 zu hoch ansteigt, öffnet das Steuerdruckventil 16 den Kanal 23 zur Rückflußleitung 12 und vermindert auf diese Weise den Druck im Flüssigkeitsraum 28 des Niederdruckakkumulators.

Der Sperrkreis 10 dient dem Zweck, leere Schläge zu verhindern, die z.B. dann eintreten können, wenn das Werkzeug nicht das Arbeitsobjekt trifft sondern in die Luft schlägt. In solchem Fall, wenn der Widerstand des Schlagobjekts fehlt, führt der Kolben einen etwas längeren Schlag als normal aus und kommt am Endlagendämpfer 31 anliegend zum Stillstand mit der Folge, daß der obere Rand des Kopfteils 17 des Kolbens 3 den Sperrkreis 10 zu dem Raum 19 über dem Kopfteil 17 freigibt und das Drucköl in den besagten Raum gelangt. Der Kolben 3 wird dann in seiner unteren Stellung arretiert, und es können keine wiederholten Leerschläge stattfin-

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den. Will man den Kolben aus der derart verriegelten Lage befreien, drückt man mit dem Werkzeug gegen ein feststehendes Objekt, z.B. einen Stein, bis der Kolben 3 so weit angehoben wird, daß der Sperrkreis 10 vom oberen Rand 18 des Kopfteils 17 geschlossen wird. Anschließend hieran beginnt wieder der normale Arbeitszyklus.

Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung sind nicht ausschließlich auf das obenstehend dargelegte Beispiel beschränkt, sondern diese können im Rahmen der vorstehend angeführten Patentansprüche variieren.

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Claims

PATENTANWÄLTE O Γ) O Q C Q Q

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Ansprüche

IJ Hydraulische Schlagmaschine, welche einen Rumpf mit Hydraulikkanälen und -ventilen aufweist und mit einem gasgefüllten hydraulischen Druckakkumulator zum Speichern der Schlagenergie ausgerüstet ist, welche den Kolben zum Schlag gegen das Werkzeug beschleunigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmaschine einen separaten Schlagkonstanthaltekreis (5) hat, vermöge dessen der Schlag des Kolbens von dem Flüssigkeitsdruck und dem Volumenstrom in der die Schlagmaschine antreibenden Hochdruckleitung (6) unabhängig ist.

2. Schlagmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der als Energiespeicher dienende hydraulische Druckakkumulator (2) indirekt an die die Maschine antreibende Druckleitung (6) angeschlossen ist.

3· Schlagmaschine gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der als Energiespeicher dienende hydraulische Druckakkumulator (2) durch ein vom Betriebskreis unabhängiges Ventil (16) mit dem Betriebskreis (30) verbunden ist.

—U. Schlagmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Hauptventil (8) von

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 der Lage des Kolbens (3) gesteuert wird.

5- Schlagmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der hydraulische Druckakkumulator (2) stets in direkter Verbindung mit der oberen Endfläche (9) des Kolbens steht, vermöge dessen der Druckakkumulator die vom Werkzeug (4) zurückprallende kinetische Energie speichert.

6. Schlagmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (3) bei seinem Anhalten am Ende seiner Rückkehrbewegung seine kinetische Energie an den hydraulischen Druckakkumulator (2) abgibt.

7- Schlagmaschine gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlagmaschine zur Vermeidung wiederholter Leerschläge einen Sperrkreis (10) hat, der den Druckraum (11) mit der Rückflußlextung (12) verbindet, wenn der Kolben gegen einen Endlagendämpfer (31) anschlägt.

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