DE112004002298T5

DE112004002298T5 - Hydraulische Schlagvorrichtung

Info

Publication number: DE112004002298T5
Application number: DE112004002298T
Authority: DE
Inventors: Osamu Kobe Hori; Kenichiro Kobe Yauchi
Original assignee: KONAN CONSTRUCTION MACHINERY C; Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: KONAN CONSTRUCTION MACHINERY C; Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-09-28
Also published as: JP2005177899A; WO2005058550A1

Abstract

Hydraulische Schlagvorrichtung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und auf einen Meißel schlägt, gekennzeichnet durch
ein Hubstreckensteuerventil, welches in Abhängigkeit von einem durch die unterschiedliche Härte eines zu bearbeitenden Objektes bewirkten Druckunterschied zwischen einer oberen und einer unteren Kammer des Schlagkolbens beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt umgeschaltet wird; und
einen Haltemechanismus, welcher das Hubstreckensteuerventil in der Umschaltposition hält;
wobei die hydraulische Schlagvorrichtung so ausgelegt ist, dass eine darauffolgende Schlaghubstrecke in Abhängigkeit der Umschaltposition des Hubstreckensteuerventils mit mindestens zwei Stufen geregelt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Schlagvorrichtung, bei der ein Kolben vor- und zurück bewegt wird und auf einen Meißel trifft, und insbesondere eine Technik, mit der die Hubstrecke des Schlagkolbens je nach dem jeweiligen Härtegrad des zu bearbeitenden Objekts automatisch eingestellt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Beispiel für herkömmliche Schlagvorrichtungen, bei denen die Hubstrecke des Schlagkolbens je nach dem jeweiligen Härtegrad des zu bearbeitenden Objekts automatisch eingestellt wird, kann z.B. im unten genannten Patentdokument 1 gefunden werden.
Konkret werden die momentanen Druckschwankungen in einer unteren bzw. oberen Kammer des Schlagkolbens, die in dem Moment entstehen, wenn der Schlagkolben bewegt wird, mit einem Referenzdruck verglichen und eine den Druckunterschieden gemäß entstehende Regulierungsflussmenge als operatives Mittel genutzt.
Zum Beispiel wird die Schlagkraft oder die Schlagzahl angepasst, indem entweder der Betriebsdruck durch eine Veränderung der Position des Ventilkolbens, der den Ausstosskanal regelt, verändert wird, oder die Position eines Schiebeventils zur Auswahl des Hubs durch die vom Druckunterschied abhängige Regulierungsflussmenge verändert wird, und so der Hub des Schlagkolbens variiert wird.
Patentdokument 1: JP H5-85311B
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Allerdings ist bei den oben beschriebenen herkömmlichen Geräten keine Funktion vorgesehen, die die Position des Ventilkolbens oder des Schiebeventils zur Auswahl der Hubstrecke aufrechterhalten und wieder lösen kann. Folglich muss eine gewisse Redundanz vorgesehen werden, um den Ventilkolben oder das Schiebeventil zur Auswahl der Hubstrecke solange in der benötigten Position zu halten, bis die Flussmenge, die den gemessenen Druckschwankungen entspricht, ein- und wieder abgelassen wird. Daher wird das gesamte Gerät groß und es entsteht ein Zeitunterschied bis sich die für die Härte des zu schlagenden Objekts gewünschte Position einstellt, was nicht sehr effektiv ist.
Außerdem kann die oben beschriebene Hubstreckensteuerung im Falle dass eine Flüssigkeit verwendet wird, deren Viskosität sich ähnlich wie bei Öl mit der Temperatur verändert, nicht präzise durchgeführt werden, da die Temperatur der Flüssigkeit eine nicht unerhebliche Wirkung hat.
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme stellt die vorliegende Erfindung eine hydraulische Schlagvorrichtung bereit, die je nach der Härte des zu schlagenden Objektes die Hubstrecke des Schlagkolbens automatisch variiert und gleichzeitig eine effektive und präzise Steuerung der Hubstrecke durchführt.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfasst erfindungsgemäß eine hydraulische Schlagvorrichtung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und auf einen Meißel schlägt, ein Hubstreckensteuerventil, welches in Abhängigkeit von einem durch die unterschiedliche Härte eines zu bearbeitenden Objektes bewirkten Druckunterschied zwischen einer oberen und einer unteren Kammer des Schlagkolbens beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt umgeschaltet wird, und einen Haltemechanismus, welcher das Hubstreckensteuerventil in der Umschaltposition hält, wobei die hydraulische Schlagvorrichtung so ausgelegt ist, dass eine darauffolgende Schlaghubstrecke in Abhängigkeit der Umschaltposition des Hubstreckensteuerventils mit mindestens zwei Stufen geregelt wird.
In dieser Anordnung kann ferner ein Vorsteuerventil vorgesehen sein, welches beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt die obere Kammer des Schlagkolbens mit einer Antriebskammer des Hubstreckensteuerventils verbindet, und somit auf die Antriebskammer von der oberen Kammer aus ein hydraulisches Signal einwirken läßt.
In dieser Anordnung kann der Haltemechanismus ein Halteventil umfassen, welches einen Ventilkolben des Hubstreckensteuerventils in verschiedenen Positionen hält.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Mit der hydraulischen Schlagvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird das Hubstreckensteuerventil in Abhängigkeit von einem durch die unterschiedliche Härte eines zu bearbeitenden Objektes bewirkten Druckunterschied zwischen einer oberen und einer unteren Kammer des Schlagkolbens beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt umgeschaltet, so dass eine darauffolgende Schlaghubstrecke automatisch auf eine einer Mehrzahl von Stufen eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann die darauffolgende Schlaghubstrecke automatisch auf eine von zwei Stufen, nämlich eine kurze Hubstrecke oder eine lange Hubstrecke, eingestellt werden. Ferner kann die Hubstrecke des Schlagkolbens effizient und akkurat gesteuert werden, indem die Umschaltposition des Hubstreckensteuerventils durch einen in der hydraulischen Schaltung vorgesehenen Haltemechanismus gehalten wird und so die Hubstrecke des Schlagkolbens gesteuert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine Darstellung der Gesamtkonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Darstellung der Leitungskonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Hubs des Schlagkolbens.
4 ist eine Darstellung einer anderen Gesamtkonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine vergrößerte Darstellung einer Leitungskonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine vergrößerte Ansicht, die darstellt, wie der Ventilkolben mit einem Halteventil gehalten wird.

1: Schlagvorrichtung
2: Schlagkolben
3: Meißel
10: Einlaufkammer (obere Kammer)
11: Einlaufkammer (untere Kammer)
25: Hubstreckensteuerventil
29: Vorsteuerventil
40: Halteventil (Haltemechanismus)
50: Hubstreckensteuerventil
51: Ventilkolben
60: Vorsteuerventil

BESTER WEG, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt.
Ausführungsbeispiel 1
1 ist eine Darstellung der Gesamtkonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
Eine solche Schlagvorrichtung 1 ist im Allgemeinen als Aufsatz auf ein Bauwerkzeug, wie z.B. eine hydraulischen Schaufel montiert, nutzt eine Betriebsflüssigkeit, mit der sie aus einer hydraulischen Quelle versorgt wird und wird, zur Zerkleinerung von Beton oder Stein in Steinbrüchen oder auf Baustellen verwendet.
Zunächst wird eine Übersicht der Schlagvorrichtung 1 erläutert. Die Schlagvorrichtung ist mit einem Schlagkolben 2 ausgestattet, an dem zwei Druckrezeptorflächen PS1 und PS2 unterschiedlich großer Fläche (PS1 > PS2) vorgesehen sind, wobei dafür gesorgt wird, dass auf die Druckrezeptorfläche PS2 mit der kleineren Fläche aus der hydraulischen Quelle durch eine hydraulische Schaltung stets Hochdruck einwirkt, und auf die Druckrezeptorfläche PS1 mit der größeren Fläche aus der hydraulischen Quelle durch die hydraulische Schaltung alternierend Hoch- und Niederdruck einwirkt. Die Schlagvorrichtung 1 ist so konstruiert, dass wenn nun auf die Druckrezeptorfläche PS1 Niederdruck einwirkt, durch den Hochdruck, der auf die Druckrezeptorfläche PS2 einwirkt, ein Rückhub des Schlagkolbens 2 ausgelöst wird, wobei ein Gas an einer obersten Druckrezeptorfläche PS0 des Schlagkolbens 2 entgegen dem Gasdruck komprimiert wird. Und wenn auf die Druckrezeptorfläche PS1 Hochdruck einwirkt, wird durch diesen Hochdruck und den Gasdruck ein Schlaghub ausgeführt.
Im Folgenden wird der konkrete Aufbau der Schlagvorrichtung 1 erklärt.
1 zeigt ein Gehäuse C mit einer Zylinderkammer C1, in der der Schlagkolben 2 in axialer Richtung frei hin- und hergleitend aufgenommen ist, einer Meißelkammer C2, in der ein Meißel 3 aufgenommen ist, und die mit einem Ende (dem unteren Ende) der Zylinderkammer C1 verbunden ist, sowie einer Gaskammer C3, die mit dem anderen Ende (dem oberen Ende) der Zylinderkammer C1 verbunden ist, und in der ein Gas wie z.B. Stickstoff eingeschlossen ist.
Der Schlagkolben 2 umfasst zwei Abschnitte 2a und 2b mit großem Durchmesser, die um einen bestimmten Abstand voneinander beabstandet in einem mittleren Abschnitt des Schlagkolbens 2 vorgesehen sind und deren umlaufenden Oberflächen innerhalb der Zylinderkammer C1 frei hin- und hergleiten können. Das Ende eines oberen Achsenabschnitts 2c, welcher mit dem Abschnitt 2a mit großem Durchmesser verbunden ist, ist so angeordnet, dass es in das Innere der Gaskammer C3 hineinragt, wohingegen das Ende eines unteren Achsenabschnitts 2d, welcher mit dem Abschnitt 2b mit großem Durchmesser verbunden ist, so angeordnet ist, dass es in die Meißelkammer C2 hineinragt.
Ferner sind der obere Achsenabschnitt 2c und der untere Achsenabschnitt 2d so ausgelegt, dass der obere Achsenabschnitt 2c einen kleineren Durchmesser aufweist als der untere Achsenabschnitt 2d, mit dem Ergebnis dass die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser größer ist als die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser (PS1 > PS2).
Weiterhin sind in der Zylinderkammer C1 in Achsenrichtung mehrere Nuten 4 bis 9 ringförmig ausgebildet. Diese Nuten 4 bis 9 sind nacheinander vom oberen Ende (linke Seite) bis hin zum unteren Ende der Zylinderkammer C1 angeordnet. Die Nut 4 ist zu einer Einlaufkammer (obere Kammer) 10 hin offen, die zwischen dem oberen Achsenabschnitt 2c und der Zylinderkammer C1 gebildet ist, während die Nut 9 so angeordnet ist, dass sie zu einer zwischen dem unteren Achsenabschnitt 2d und der Zylinderkammer C1 gebildeten Einlaufkammer (untere Kammer) 11 hin offen ist.
Wie 1 zeigt, sind die Nuten 6 und 7 mittels einer ringförmigen Nut 12, die in einem Achsenabschnitt 2e des Schlagkolbens 2 zwischen den Abschnitten 2a und 2b mit großem Durchmesser gebildet ist, verbunden, wenn der Schlagkolben 2 in seine theoretische Schlagposition L gebracht ist. In diesem Zustand ist die Nut 6 durch eine Leitung 13 mit einem Tank T verbunden, wodurch Niederdruck erzeugt wird.
In die Zylinderkammer C1, die das untere Ende der Nut 9 bildet, ist eine Bremskammer 15 so angeordnet, dass wie in l dargestellt, die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser nicht in das Innere der Bremskammer 15 hineinragt, wenn der Schlagkolben 2 in seine theoretische Schlagposition L gebracht ist.
Die Nuten 4 bis 9, sowie die Bremskammer 15 sind mit den hydraulischen Leitungen, die in die unten erläuterte hydraulische Schaltung eingebaut sind, verbunden.
Die Meißelkammer C2 ist der Bereich, der den Meißel 3 umfasst, und ist so angeordnet, dass das vordere Ende des Meißels 3 eine bestimmte Länge aus der Meißelkammer C2 herausragt, und wenn der Schlagkolben 2 bis in die theoretische Schlagposition L bewegt wurde, dann stößt der Schlagkolben 2 an das hintere Ende der Meißelkammer C2.
Die Gaskammer C3 führt dem Schlagkolben 2 gemäß dem Gasdruck in ihrem Innern Energie in Schlagrichtung zu. Anders ausgedrückt bildet das Ende des oberen Achsenabschnitts 2c, das in das Innere der Gaskammer C3 ragt, eine Druckrezeptorfläche PS0, die den Gasdruck aufnimmt.
Im Folgenden wird anhand von 2 die konkrete Anordnung der hydraulischen Schaltung erläutert.
Die Ausstossseite einer hydraulischen Pumpe P ist über eine Leitung 20 mit einem Steuerventil 21 verbunden. Von der Leitung 20 aus zweigen eine Leitung 22 und eine Leitung 23 ab, wobei die Leitung 22 mit einer Antriebskammer CV2 auf der einen Seite des Steuerventils 21 und die Leitung 23 mit der Nut 9 verbunden ist.
Das Steuerventil 21 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, wobei die andere Antriebskammer CV1 durch eine Leitung 24 mit einem Ausgang eines Hubstreckensteuerventils 25 verbunden ist. Das Steuerventil 21 wird durch hydraulisches Signals, die auf die Antriebskammer CV1 und die Antriebskammer CV2 einwirken, zwischen einer oberen Position (A-Stellung) gemäß 1 und 2 sowie einer unteren Position (B-Stellung) umgeschaltet.
Genauer gesagt unterbricht das Steuerventil 21, wenn es in die A-Stellung geschaltet ist, die Verbindung von der Leitung 20 mit einer Leitung 26, die mit der Nut 4 verbunden ist, und verbindet die Leitung 26 mit einer Leitung 27, die mit dem Tank T verbunden ist. Wenn also das Steuerventil 21 in die A-Stellung geschaltet ist, ist die Nut 4 mit dem Tank T verbunden, so dass die Einlaufkammer 10 unter Niederdruck steht.
Ist das Steuerventil 21 hingegen in die B-Stellung geschaltet, dann werden die Leitung 20 und die Leitung 26 miteinander verbunden, wodurch die Betriebsflüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe P durch die Nut 4 in die Einlaufkammer 10 fließt, in der Hochdruck erzeugt wird.
Anders ausgedrückt wirken auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser je nach Schaltung des Steuerventils 21 alternierend Hoch- und Niederdruck ein.
Von der Leitung 26 zweigt eine Leitung 28 ab, welche mit der Antriebskammer V1 eines Vorsteuerventils 29 verbunden ist.
Das Vorsteuerventil 29 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, nämlich einer oberen Position (A-Stellung) gemäß 1 und 2 sowie einer unteren Position (B-Stellung), und zwar abhängig von der Kräftebeziehung zwischen dem hydraulischen Signal, welches auf die Antriebskammer V1 einwirkt, und der Feder S2, die auf der der Antriebskammer V1 gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist.
Genauer gesagt wird entgegen der Kraft der Feder S2 in die A-Stellung umgeschaltet, wenn die Leitung 26 unter Hochdruck steht und die Beziehung V1 > S2 zwischen der Antriebskraft des huydraulischen Drucks auf die Antriebskammer V1 und der Kraft der Feder S2 gilt, wodurch die mit der Nut 5 verbundene Leitung 30 über die Leitung 31 mit einer unten näher erläuterten Antriebskammer SV3 des Hubstreckensteuerventils 25 verbunden wird. Hingegen wird in die B-Stellung umgeschaltet, wenn die Leitung 26 unter Niederdruck steht und die Beziehung V1 < S2 zwischen der Antriebskraft des huydraulischen Drucks auf die Antriebskammer V1 und der Kraft der Feder S2 gilt, wodurch die Antriebskammer SV3 über die Leitung 31 mit einer Leitung 32 verbunden wird, die mit dem Tank T in Verbindung steht und die Antriebskammer SV3 auf Niederdruck geführt wird.
Das Hubstreckensteuerventil 25 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, das über hydraulische Signale, die mit Antriebskammern SV1, SV2 und SV3 verbunden sind, sowie durch die Wirkung einer Feder S1, zwischen einer oberen Position (A-Stellung) gemäß 1 und 2 und einer unteren Position (B-Stellung) umschalten kann.
Konkret heißt das, dass wenn das Hubstreckensteuerventil 25 in die A-Stellung geschaltet ist, dann ist die Leitung 33, die mit der Bremskammer 15 verbunden ist, mit der Leitung 34, die mit der Antriebskammer SV1 verbunden ist, verbunden, und die mit der Nut 8 verbundene Leitung 35 ist mit der Leitung 24 verbunden.
Wenn das Hubstreckensteuerventil 25 in die B-Stellung geschaltet ist, dann ist die Leitung 34 mit einer Leitung 36 verbunden, die mit dem Tank T verbunden ist, so dass die Antriebskammer SV1 auf Niederdruck gesetzt wird.
Ferner ist die Antriebskammer SV2 des Hubstreckensteuerventils 25 mit einer Leitung 37 verbunden, die mit der Nut 7 verbunden ist, und diese Leitung 37 ist über eine Leitung 39, die mit einem Rückschlagventil 38 versehen ist, mit der Leitung 24 verbunden.
Die Schaltungsanordnung sowie die Kraft der Feder S1 sind so ausgelegt, dass die verschiedenen hydraulischen Signale wie unten beschrieben in Abhängigkeit der jeweiligen Zustände auf die Antriebskammern SV1, SV2 und SV3 wirken, wodurch ein Haltemechanismus gegeben ist, der das Hubstreckensteuerventil 25 in einer Umschaltposition in Abhängigkeit der jeweiligen Zustände halt.
Das Bezugszeichen 20a in 2 bezeichnet ein Umschaltventil, welches in der Leitung 20 vorgesehen ist und beispielsweise mit einem Betriebspedal oder dergleichen umgeschaltet werden kann.
Die Umschaltbewegungen aller Ventile, die auf hydraulischen Signalen beruhen, werden nun im Folgenden für den Betrieb der Schlagvorrichtung 1 im einzelnen erläutert.
Unmittelbar nachdem von der hydraulischen Pumpe P die Betriebsflüssigkeit in die in Schlagvorrichtung 1 gepumpt wurde sind die einzelnen Ventile zunächst wie folgt angeordnet.
Die Antriebskammer CV1 ist von den Leitungen 24, 39 und 37 und den Nuten 7 und 6 aus über die Leitung 13 mit dem Tank T verbunden und steht daher unter Niederdruck, wohingegen die Antriebskammer CV2 über die Leitung 22 unter Hochdruck gesetzt ist, woraus folgt, dass das Steuerventil 21 in die A-Stellung geschaltet ist.
Das Vorsteuerventil 29 ist aufgrund der Kraft der Feder S2 in der B-Stellung, und die Antriebskammer SV3 des Hubstreckensteuerventils ist über die Leitung 32 mit dem Tank T verbunden, so dass die Antriebskammer SV3 auf Niederdruck gesetzt ist.
Ferner ist auch das Hubstreckensteuerventil 25 durch die Kraft der Feder S1 in der B-Stellung.
In solch einer Anordnung der Ventile wird, wenn die Betriebsflüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe P gepumpt wird, das Drucköl über die Leitungen 20 und 23 von der Nut 9 in die Einlaufkammer 11 geleitet. So wirkt Hochdruck auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser ein, der Schlagkolben 2 komprimiert das Gas, das in der Gaskammer C3 eingeschlossen ist und es wird ein Rückhub zur linken Seite in 1 ausgeführt.
Wenn sich die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser mit dem Rückhub bis zu einer Position zurückgezogen hat, in der die Nut 9 mit der Nut 8 verbunden ist, dann wird die Leitung 35 von dem Hubstreckensteuerventil 25, welches sich in der B-Stellung befindet, unterbrochen, obwohl der Leitung 35 von der Nut 8 Hochdruck zugeführt wird, so dass der Schlagkolben 2 weiterhin einen Rückhub ausführt.
Wenn sich dann die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser mit dem Rückhub bis zu einer Position zurückgezogen hat, in der die Nut 9 mit der Nut 7 verbunden ist, dann wird der Antriebskammer SV2 des Hubstreckensteuerventils 25 von der Nut 7 über die Leitung 37 Hochdruck zugeführt. Somit wird das Hubstreckensteuerventil 25 entgegen der Kraft der Feder S1 von der B-Stellung in die A-Stellung umgeschaltet. Durch das Umschalten des Hubstreckensteuerventils 25 in die A-Stellung wird der Hochdruck, der der Leitung 35 von der Nut 8 zugeführt worden ist, über die Leitung 24 in die Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 geführt, und das Steuerventil 21 wird von der A-Stellung in die B-Stellung umgeschaltet, da die Beziehung zwischen den Kräften des Öldruck s auf die Antriebskammern CV1 und CV2 im Voraus auf CV1 > CV2 festgelegt ist.
Folglich wird die Betriebsflüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe P durch die Leitung 23 aus der Nut 9 in die Einlaufkammer 11 und gleichzeitig durch die Leitung 26 von der Nut 4 in die Einlaufkammer 10 geleitet. Somit bewegt sich der Schlagkolben 2 in 1 nach rechts und schaltet auf Schlaghub um, da die Druckrezeptorflächen in der Beziehung P1 > P2 zueinander stehen.
Andererseits wird gleichzeitig über die Leitung 28 auch Hochdruck in die Antriebskammer V1 des Vorsteuerventils 29 geleitet, so dass das Vorsteuerventil 29 entgegen der Kraft der Feder S2 in die A-Stellung umgeschaltet wird. Obwohl die Nut 5 über die Leitungen 30 und 31 mit der Antriebskammer SV3 des Hubstreckensteuerventils 25 verbunden ist, ist im Ausgangszustand, in dem der Schlagkolben 2 in den Schlaghub übergegangen ist, die Nut 5 in einem Zustand, in dem sie durch den Schlagkolben 2 von der Einlaufkammer 10 abgeschlossen ist, und der in die Einlaufkammer 10 eingeleitete Hochdruck wird nicht in die Antriebskammer SV3 geleitet.
Unmittelbar bevor der Schlagkolben 2 im Schlaghub auf den Meißel 3 trifft, werden die Nut 7 und die Nut 6 über eine ringförmige Nut 12 miteinander verbunden. Somit wird die Leitung 37 über die Leitung 13 auf Niederdruck gesetzt. Folglich fällt die Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 über die Leitungen 24, 39, 37, die Nuten 7 und 6 und die Leitung 13 auf Niederdruck ab, woraufhin das Steuerventil 21 durch den auf die Antriebskammer CV2 einwirkenden Hochdruck in die A-Stellung umzuschalten beginnt. Gleichzeitig geht auch die Antriebskammer SV2 auf Niederdruck, jedoch ist die Beziehung zwischen den Antriebskräften des Drucks, der auf die Antriebskammern SV1 und SV3 wirkt, und der Kraft der Feder S1 auf SV1 > SV3 + Federkraft S1 eingestellt, so dass das Hubstreckensteuerventil 25 in der A-Stellung gehalten wird.
Allerdings verfügt der Schlagkolben 2 zu dieser Zeit über eine ausreichende Beschleunigung in Schlagrichung und trifft auf den Meißel 3, bevor das Steuerventil 21 in die A-Stellung umschaltet.
Andererseits wird die Nut 5, die in etwa zur selben Zeit als die Nuten 7 und 6 miteinander verbunden waren, abgeschlossen war, über die Einlaufkammer 10 mit der Nut 4 verbunden und Hochdruck wird von der Nut 5 über das Vorsteuerventil 29 in A-Stellung und die Leitung 31 in die Antriebskammer SV3 des Hubstreckensteuerventils 25 geleitet. Dabei ist das Kräfteverhältnis zwischen den Antriebskammern SV1, 2 und 3 und der Feder S1 im Vorhinein so eingestellt, dass das Hubstreckensteuerventil 25 nicht in die B-Stellung umgeschaltet wird sondern in der A-Stellung gehalten wird, selbst wenn regulärer Hochdruck auf die Antriebskammer SV3 des Hubstreckensteuerventils 25 einwirkt, so dass das Hubstreckensteuerventil in der A-Stellung gehalten wird.
Wenn nun der Meißel 3 wie oben beschrieben auf das zu bearbeitende Objekt trifft, dann unterscheidet sich der Hub bzw. die Hubstrecke des Rückhubs, in der sich der Schlagkolben 2 bis zum nächsten Schlaghub bewegt, wie im Folgenden beschrieben je nach der Härte des zu schlagenden Objekts.
Zunächst wird der Fall beschrieben, dass das zu bearbeitende Objekt hart ist.
In diesem Falle dringt der Meißel 3 nicht in das zu bearbeitende Objekt ein, wenn er auf das zu bearbeitende Objekt trifft. Wenn also keine solche Veschiebung des Meißels 3 stattfindet, bewegt sich auch der Schlagkolben 2 nicht weiter in der Schlagrichtung des Meißels 3, sondern verbleibt in der in 1 dargestellten theoretischen Schlagposition L (reguläre Schlagposition).
Dabei wird der größte Teil des Impulses, der von dem Schlagkolben 2 an den Meißel 3 übertragen wird, von dem zu schlagenden Objekt gespiegelt, und eine große Kraft in Rückwärtsrichtung wird über den Meißel 3 an den Schlagkolben 2 zurückgegeben. Aus diesem Grunde ändert der Schlagkolben 2 seine Bewegungsrichtung innerhalb einer sehr kurzen Zeit und beginnt den Rückhub. Die auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Schlagkolbens 2 wirkende Betriebsflüssigkeit hält jedoch nach wie vor die Bewegung über die Nut 9 zur Leitung 23 aufrecht, wohingegen die auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Schlagkolbens 2 wirkende Betriebsflüssigkeit die Bewegung in Schlagrichtung beibehält. Somit steigt der auf die Druckrezeptorfläche PS1 wirkende Druck plötzlich, wohingegen der auf die Druckrezeptorfläche PS2 wirkende Druck sinkt.
Gleichzeitig während der Druckzustand in der Einlaufkammer 10 von der Nut 5 über die Leitung 30, das Vorsteuerventil 29 und die Leitung 31 auf die Antriebskammer SV3 des Hubstreckensteuerventils 25 übertragen wird, wird der Druckzustand in der Einlaufkammer 11 von die Bremskammer 15 über die Leitung 33, das Hubstreckensteuerventil 25 und die Leitung 34 in die Einlaufkammer SV1 des Hubstreckensteuerventils 25 übertragen.
Wenn somit die Kraft von Antriebskammer SV3 + Feder S1 und die Kraft von Antriebskammer SV1 umgekehrt wird, dann wird das Hubstreckensteuerventil 25 in die B-Stellung umgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt kehrt das Öl in der Antriebskammer SV1 über die Leitung 39a und das Rückschlagventil 38a in die Leitung 23 zurück, und das Öl in der Antriebskammer SV2 kehrt über die Nut 7 und die Nut 6 in den Tank T zurück. Wenn somit das Hubstreckensteuerventil 25 in die B-Stellung geschaltet ist, ist die Antriebskammer SV1 über die Leitung 34 und die Leitung 36 mit dem Tank T verbunden und wird auf Niederdruck gehalten, die Leitungen 26 und 28 werden auf Niederdruck gesetzt, und das Vorsteuerventil 29 wird mit der Feder S2 in die B-Stellung geschaltet, so dass die Antriebskammer SV3 auch auf Niederdruck gesetzt wird. Folglich wird das Hubstreckensteuerventil 25 aufgrund der Kraft der Feder S1 in der B-Stellung gehalten, bis Hochdruck auf die Antriebskammer SV2 wirkt.
Weil somit das Hubstreckensteuerventil 25 in die B-Stellung geschaltet wird, ist die Leitung 35 unterbrochen, selbst wenn die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser einen Rückhub ausführt bis zur Position, in der die Nut 9 und die Nut 8 miteinander verbunden sind, so dass kein Schlaghub eingeleitet wird. Folglich wird weiterhin ein Rückhub ausgeführt und die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser zieht sich zurück bis zu einer Position, in der die Nut 9 und die Nut 7 miteinander verbunden sind, und Hochdruck wird von der Nut 7 über die Leitung 37 in die Antriebskammer SV2 des Hubstreckensteuerventils 25 eingeleitet, so dass das Hubstreckensteuerventil 25 entgegen der Kraft der Feder S1 von der B-Stellung in die A-Stellung umgeschaltet wird. Wenn das Hubstreckensteuerventil 25 in die A-Stellung umschaltet, wird der von der Nut 8 in die Leitung 35 geleitete Hochdruck über die Leitung 24 in die Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 eingeleitet, das Steuerventil 21 wird von der A-Stellung in die B-Stellung umgeschaltet, und der Schlagkolben 2 geht in den Schlaghub über.
Das bedeutet, dass wenn das zu bearbeitende Objekt so hart ist, dass der Meißel 3 nicht in es hineindringt, dann geht die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser bis zur Nut 7 zurück und ein Schlaghub wird ausgeführt, so dass ein sogenannter langer Hub S2 wiederholt ausgeführt wird (siehe 3).
Ist als nächstes das zu bearbeitende Objekt weich, oder ist es hart und kann aber dennoch zerschlagen werden und der Meißel 3 wird vom Schlagkolben 2 getroffen und dringt in das zu bearbeitende Objekt hinein, dann läuft folgende Bewegung ab.
In diesem Falle geht die Stoßenergie des Schlagkolbens 2 durch den Meißel 3 und wird zum Zerkleinern des zu bearbeitenden Objektes verwendet, so dass in den Schlagkolben 2 fast keine Abprallbewegung zurückgeht. Folglich wird der Schlagkolben 2 nicht zurückgeworfen sondern beginnt seinen Rückhub erst nachdem das Steuerventil 21 in die B-Stellung umschaltet.
Daher sind die Schwankungen des Drucks auf die Druckrezeptoroberfläche PS1 und die Druckrezeptoroberfläche PS2 des Schlagkolbens 2 nicht so groß, dass das Hubstreckensteuerventils 25 in die B-Stellung umschaltet, wie im zuvor beschriebenen Fall dass das zu bearbeitende Objekt hart ist, so dass das Hubstreckensteuerventil 25 in der A-Stellung bleibt.
Folglich, wenn die Druckrezeptoroberfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser einen Rückhub bis zur Position in der die Nut 9 mit der Nut 8 verbunden ist ausführt, dann wird Hochdruck von der Nut 8 über die Leitung 35 und die Leitung 24 in die Antriebskammer CV1 geleitet und das Steuerventil 21 wird in die B-Stellung umgeschaltet, wodurch der Schlagkolben 2 von dieser Position aus einen Schlaghub beginnt.
Mit anderen Worten, wenn das zu bearbeitende Objekt weich ist, dann wird die Bewegung eines so genannten kurzen Hubs S1 (siehe 3) wiederholt, in dem die Druckrezeptoroberfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser bis zur Nut 8 zurückkehrt und in den Schlaghub übergeht. Die Energie während des Schlagens wird also bei einem kurzen Hub S1 kleiner als bei einem langen Hub S2, allerdings kann die Arbeitsleistung gesteigert werden indem die Anzahl der Schläge dementsprechend erhöht wird, so dass im Ergebnis die Schlageffizienz erhöht wird.
Durch ein solches Umschalten des Hubstreckensteuerventils 25 in Abhängigkeit vom Zustand des Drucks, der beim Schlagen des Meißels 3 mit dem Schlagkolben 2 auf die Druckrezeptoroberfläche PS1 und die Druckrezeptoroberfläche PS2 einwirkt kann die folgende Schlaghubstrecke also automatisch entweder auf einen kurzen Hub S1 oder einen langen Hub S2 eingestellt werden.
Ferner kann das Steuerventil 21 umgeschaltet werden, indem das Hubstreckensteuerventil 25 umgeschaltet wird während die Umschaltposition des Hubstreckensteuerventils 25 durch den in der hydraulischen Schaltung vorgesehenen Haltemechanismus gehalten wird, so dass die Hubstreckenregelung effizient und akkurat durchgeführt werden kann, da die Hubstrecke des Schlagkolbens 2 geregelt wird. Dabei ist zu beachten, dass die Funktion des Rückschlagventils 38 vorgesehen ist, um die Reihenfolge in der das Steuerventil 21 und das Hubstreckensteuerventil 25 umschalten genau festzulegen, es ist jedoch auch möglich, es durch eine Drossel, die die selbe Funktion erfüllt, zu ersetzen.
Ausführungsbeispiel 2
4 zeigt eine andere Leitungskonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Komponenten, welche den in Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Komponenten gleichen, werden mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht näher erläutert.
In dieser hydraulischen Schlagvorrichtung ist der in das oben beschriebene Hubstreckensteuerventil integrierte Haltemechanismus als Halteventil 40 ausgeführt und ein separates Hubstreckensteuerventil 50 ist vorgesehen, und für die Schlaghubstrecke können mehrere Stufen (im vorliegenden Beispiel vier Stufen) gewählt werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 5 die Anordnung des Halteventils 40, des Hubstreckensteuerventils 50 sowie der Leitungen beschrieben.
Im Hubstreckensteuerventil 50 bewegt sich ein Ventilkolben 51 in axialer Richtung (also von links nach rechts in 5) für eine vorbestimmte Strecke, und zwar in Abhängigkeit vom Kräfteverhältnis der Öldrucksignale, die auf die an den beiden Enden vorgesehenen Antriebskammern SV1 und SV2 wirken, und der Feder S3, die auf der Seite der Antriebskammer SV1 vorgesehen ist.
Die Antriebskammer SV1 ist über eine Leitung 52 mit einer Bremskammer 15 verbunden, und die Antriebskammer SV2 ist über eine Leitung 53 mit einer Seite des Vorsteuerventils 60 verbunden. Die andere Seite des Vorsteuerventils 60 ist über die Leitung 54 mit der Nut 5 verbunden.
Das Vorsteuerventil 60 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen und kann in Abhängigkeit vom Kräfteverhältnis zwischen einem Öldrucksignal, das über die von der Leitung 54 abzweigende Leitung 55 auf die Antriebskammer V1 wirkt, und einer Feder S4, die auf der der Antriebskammer V1 gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, zwischen einer oberen Position (A-Stellung) gemäß 4 und 5 und einer unteren Position (B-Stellung) umgeschaltet werden.
Genauer gesagt wird entgegen der Kraft der Feder S4 in die B-Stellung umgeschaltet, wenn die Leitung 55 unter Hochdruck steht und die Beziehung V1 > S4 zwischen der Antriebskraft des Öldruck s auf die Antriebskammer V1 und der Kraft der Feder S4 gilt, wodurch die mit der Nut 5 verbundene Leitung 54 über die Leitung 53 mit einer Antriebskammer SV2 des Hubstreckensteuerventils 25 verbunden wird. Hingegen wird in die A-Stellung umgeschaltet, wenn die Leitung 55 unter Niederdruck steht und die Beziehung V1 < S4 zwischen der Antriebskraft des Öldrucks auf die Antriebskammer V1 und der Kraft der Feder S4 gilt, wodurch die Leitung 53 mit einer mit dem Tank T verbundenen Leitung 56 verbunden wird und die Antriebskammer SV2 auf Niederdruck geführt wird.
Andererseits sind in gleichmäßigen Abständen vier Arretiernuten 57a, 57b, 57c und 57d im einen Ende des Ventilkolbens 51 (auf der Seite der Antriebskammer SV1) ausgebildet.
Das Halteventil 40 rastet mit der Bewegung des Ventilkolbens 51 in eine der Arretiernuten 57a–57d und hält den Ventilkolben 51 in dieser Position.
Genauer gesagt, wenn das Halteventil 40 zum Beispiel wie in 5 dargestellt in die Arretiernut 57b einrastet, dann ist gegenüber dem Umfang der Arretiernut 57b eine ringförmige Arretierkammer 41 angeordnet, und diese Arretierkammer 41 ist mit dem Ventilkörper 42 über ein Einschubloch 43 verbunden. Andererseits ist der Ventilkörper 42 mit einem Kolben 44 versehen, und auf der einen Seite des Kolbens 44 ragt ein Arretierstift 45 durch das Einschubloch 43.
Ferner ist der Ventilkörper 42 auf der Seite des Arretierstifts 45 mit einer Leitung 46 verbunden, die von der Leitung 26 abzweigt, und eine Feder S5 ist auf der dem Arretierstift 45 gegenüberliegenden Seite angeordnet, so dass der Kolben 44 zwischen diesen angeordnet ist.
Folglich, wenn die Leitung 46 unter Niederdruck steht, dann wird der Arretierstift 45 durch die Kraft der Feder S5 zu den Arretiernuten hin bewegt, und der Ventilkolben 51 wird festgehalten, indem die Spitze 45a des Arretierstifts 45 beispielsweise in die Arretiernut 57b einrastet, die dort gegenüber angeordnet ist. Ferner wird die Bewegung des Ventilkolbens 51 wieder dadurch ermöglicht, dass der Arretierstift 45 entgegen der Kraft der Feder S5 zum Ventilkörper 42 hin bewegt wird wenn die Leitung 46 unter Hochdruck steht, so dass sich der Arretierstift 45 von der Arretiernut 57b löst.
Wie in 6 dargestellt ist, ist in einem mittleren Abschnitt des Arretierstifts 45 eine Nut 45b ausgebildet, und wenn die Spitze 45a des Arretierstifts 45 wie oben beschrieben beispielsweise in die Arretiernut 57b rastet, dann ist die Arretierkammer 41 über diese Nut 45b und das Einschubloch 43 mit einer Leitung 47 verbunden, die mit dem Tank T in Verbindung steht.
Die Arretierkammer 41 ist wie in 5 dargestellt über die Leitung 48 mit der Leitung 55 verbunden. Dies bewirkt, dass wenn der Arretierstift 45 wie oben beschrieben beispielsweise in die Arretiernut 57b rastet, dann kann die Flüssigkeit in der Antriebskammer V1 des Steuerventils 60 in den Tank T entweichen. Das heißt, dass im arretierten Zustand die Antriebskammer V1 auf Niederdruck steht und das Vorsteuerventil 60 in der A-Stellung ist.
Ferner sind an dem anderen Ende des Ventilkolbens 51 in einem vorbestimmten Abstand ringförmige Nuten 58 und 59 ausgebildet. Diese Nuten 58 und 59 sind durch einen Verbindungskanal 70, welches im Inneren des Ventilkolbens 51 gebildet ist, miteinander verbunden.
Die Nut 58 ist über eine Leitung 71 mit der Nut 7 verbunden und ist über eine Leitung 72 mit der Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 verbunden.
Wenn sich der Ventilkolben 51 bewegt und von dem Halteventil 40 gehalten wird, dann ist die Nut 59 mit einer der Leitungen 73, 74 und 75 verbunden, die mit den in der Zylinderkammer C1 gebildeten Nuten 8, 8a und 8b verbunden sind.
Der Abstand zwischen den Verbindungsstellen der Leitungen 73, 74 und 75, die mit dem Ventilkolben 51 verbunden sind, ist also auf den selben Abstand eingestellt wie der Abstand zwischen den Mitten der Arretiernuten 57a–57d. Wenn der Arretierstift 45 beispielsweise in die Arretiernut 57a rastet, dann ist die Nut 59 mit der Leitung 75 verbunden, und wenn der Arretierstift 45 in die Arretiernut 57c rastet, dann ist die Nut 59 mit der Leitung 73 verbunden.
Andererseits ist die Breite der Nut 58 so groß gewählt, dass beim Einrasten des Arretierstifts 45 in die Arretiernut 57d die Nut 58 mit den Leitungen 71 und 72 verbunden ist, selbst wenn die Nut 59 mit keiner der Leitungen 73, 74 und 75 verbunden ist.
Im Folgenden wird der Betrieb der so konfigurierten Schlagvorrichtung 1 erläutert.
Zunächst wird im Falle dass der Arretierstift 45 des Halteventils 40 wie in 4 und 5 dargestellt in die Arretiernut 57b rastet dem Hubstreckensteuerventil 50 von der hydraulischen Pumpe P Betriebsflüssigkeit zugeführt. Dabei ist die Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 auf Niederdruck, wohingegen die Antriebskammer CV2 über die Leitung 22 auf Hochdruck steht, so dass das Steuerventil 21 in der A-Stellung ist. Auch das Steuerventil 60 ist in der A-Stellung, da die Antriebskammer V1 wie oben erwähnt auf Niederdruck steht.
Wenn in diesem Zustand der verschiedenen Ventile also Betriebsflüssigkeit eingeleitet wird, dann wird das Drucköl über die Leitungen 20 und 23 von der Nut 9 in die Einlaufkammer 11 geleitet.
Dadurch wirkt Hochdruck auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser und der Schlagkolben 2 führt einen Rückhub aus in dem er sich in 4 und 5 nach links bewegt, während das in der Gaskammer C3 eingeschlossene Gas vom Schlagkolben 2 komprimiert wird.
Wenn sich die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser bis zu einer Position zurückzieht, in der die Nut 9 mit der Nut 8a verbunden ist, dann wird von der Nut 8a über die Leitung 74, die Nut 59, den Verbindungskanal 70, die Nut 58 und die Leitung 72 Hochdruck in die Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 geleitet. Dadurch wird das Steuerventil 21 in die B-Stellung umgeschaltet und der Schlagkolben 2 geht in den Schlaghub über.
In diesem Schlaghub wird über die Leitungen 26 und 46 Hochdruck in das Halteventil 40 geleitet, wodurch sich der Kolben 44 entgegen der Kraft der Feder S5 zurückzieht, so dass das Einrasten des Arretierstifts 45 in die Arretiernut 57b gelöst wird und der Ventilkolben 51 sich frei bewegen kann. Dabei ist das Vorsteuerventil 60 nach wie vor in der A-Stellung, da die Verbindung der Nut 5 mit der Einlaufkammer 10 vom Schlagkolben 2 unterbrochen ist. Es sollte beachtet werden, dass zu diesem Zeitpunkt die Verbindung der Arretierkammer 41 mit der Niederdruckleitung 47 durch die Spitze 45a des Arretierstifts 45 unterbrochen ist.
Kurz bevor der den Schlaghub ausführende Schlagkolben 2 auf den Meißel 3 trifft, wird die Nut 7 über die ringförmige Nut 12 mit der Nut 6 verbunden. Dadurch wird die Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 über die Leitung 71, die Nut 58 des Ventilkolbens 51 und die Leitung 72 auf Niederdruck gesetzt und das Steuerventil 21 beginnt durch den auf die Antriebskammer CV2 wirkenden Hochdruck in die A-Stellung umzuschalten.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Schlagkolben 2 jedoch ausreichend in Schlagrichtung beschleunigt und trifft auf den Meißel 3 bevor das Steuerventil 21 in die A-Stellung umschaltet.
Andererseits wird die Nut 5, die annähernd zur selben Zeit zu der die Nut 7 und die Nut 6 miteinander verbunden waren abgeschlossen war, über die Einlaufkammer 10 mit der Nut 4 verbunden, und Hochdruck wird von der Nut 5 über die Leitung 54 in die Antriebskammer V1 des Steuerventils 60 eingeleitet. Dadurch wird das Steuerventil 60 in die B-Stellung umgeschaltet.
Wenn der Meißel 3 wie oben beschrieben auf das zu bearbeitende Objekt trifft, dann unterscheidet sich die Hubstrecke des Rückhubs bis der Schlagkolbens 2 in den nächsten Schlaghub übergeht je nach der Härte des zu bearbeitenden Objekts. Diese unterschiedlichen Hubstrecken des Rückhubs werden mit dem Hubstreckensteuerventil 50 gesteuert.
Zunächst wird der Fall erläutert, dass das zu schlagende Objekt hart ist.
In diesem Falle dringt der Meißel 3 nicht in das zu bearbeitende Objekt ein wenn der Meißel 3 auf das zu bearbeitende Objekt trifft. Wenn so keine Verschiebung des Meißels 3 eintritt, tritt auch keine weitere Verschiebung des Schlagkolbens 2 in Schlagrichtung des Meißels 3 ein und er bleibt gemäß 4 in seiner theoretischen Schlagposition (regulären Schlagposition) L.
Dabei wird der größte Teil des Impulses, der von dem Schlagkolben 2 an den Meißel 3 übertragen wird, von dem zu schlagenden Objekt gespiegelt, und eine große Kraft in Rückwärtsrichtung wird über den Meißel 3 an den Schlagkolben 2 zurückgegeben. Aus diesem Grunde ändert der Schlagkolben 2 seine Bewegungsrichtung innerhalb einer sehr kurzen Zeit und beginnt den Rückhub. Die auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Schlagkolbens 2 wirkende Betriebsflüssigkeit hält jedoch nach wie vor die Bewegung über die Nut 9 zur Leitung 23 aufrecht, wohingegen die auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Schlagkolbens 2 wirkende Betriebsflüssigkeit die Bewegung in Schlagrichtung beibehält. Somit steigt der auf die Druckrezeptorfläche PS1 wirkende Druck plötzlich, wohingegen der auf die Druckrezeptorfläche PS2 wirkende Druck sinkt.
Gleichzeitig während der Druckzustand in der Einlaufkammer 10 von der Nut 5 über die Leitung 54, das Vorsteuerventil 60 in der B-Stellung und die Leitung 53 auf die Antriebskammer SV2 des Hubstreckensteuerventils 50 übertragen wird, wird der Druckzustand in der Einlaufkammer 11 von der Bremskammer 15 über die Leitung 52 in die Einlaufkammer SV1 des Hubstreckensteuerventils 50 übertragen. Es sollte beachtet werden, dass wenn die Flüssigkeit einmal über die Leitung 54 in die Antriebskammer SV2 eingeleitet ist, dann wird sie nicht weiter beeinflusst, da der Kolben 2 die Nut 5 zur selben Zeit da das Steuerventil 21 in die A-Stellung umschaltet abschliesst.
Somit bewegt sich der Ventilkolben 51 wie in 4 und 5 gezeigt entgegen der Kraft der Feder S3 für eine beträchtliche Strecke nach links von der unter Hochdruck stehenden Antriebskammer SV2 in Richtung der unter Niederdruck stehenden Antriebskammer SV1.
Unmittelbar danach bewegt sich der Arretierstift 45 des Halteventils 40 und dringt in den Ventilkolben 51 ein, da die Leitungen 26 und 46 aufgrund des Umschaltens des Steuerventils 21 in die A-Stellung auf Niederdruck gesetzt werden.
Durch diese Bewegung des Arretierstifts 45 wird die Arretierkammer 41 wie in 6 dargestellt über die Nut 45b im Arretierstift 45, das Einschubloch 43 und die Leitung 47 mit dem Tank T verbunden, so dass die unter Hochdruck stehende Flüssigkeit in der Antriebskammer V1 des Vorsteuerventils 60 über die Leitung 48, die Arretierkammer 41 usw. in den Tank T abfließt. Dadurch wird das Vorsteuerventil 60 aufgrund der Kraft der Feder S4 in die A-Stellung umgeschaltet, und der Ventilkolben 51 wird durch die Wirkung der Antriebskammer SV1 und der Feder S3 in deren Wirkrichtung (also nach rechts in 4 und 5) bewegt, wodurch die Spitze 45a des Arretierstifts 45 zum Beispiel in die Arretiernut 57d, die neben der Spitze 45a liegt, einrastet und somit der Ventilkolben 51 gehalten wird.
Somit wird lediglich die Nut 7 über die Leitung 71, die Nut 58 des Ventilkolbens 51 und die Leitung 72 mit der Antriebskammer CV1 des Steuerventils 21 verbunden, wohingegen die Verbindung der Nuten 8, 8a und 8b mit der Nut 59 des Ventilkolbens 51 unterbrochen ist.
Wenn der Schlagkolben 2 in dieser Position des Ventilkolbens 51 einen Rückhub ausführt, dann wird der Rückhub folglich ausgeführt bis die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser die Position erreicht, in der die Nut 9 mit der Nut 7 verbunden wird, Hochdruck wird von der Nut 7 in die Antriebskammer CV1 geleitet und das Steuerventil 21 wird in die B-Stellung umgeschaltet, so dass der Schlagkolben 2 in den Schlaghub übergeht. Mit anderen Worten ist die Schlaghubstrecke in diesem Falle länger als wenn der Ventilkolben 51 durch das Einrasten des Arretierstifts 45 in die Arretiernut 57b festgelegt ist, so dass eine große Impulsenergie an das harte zu bearbeitende Objekt abgegeben wird.
Ist das zu bearbeitende Objekt hingegen weich, dann wird die Impulsenergie des Schlagkolbens 2 über den Meißel 3 für das Zerkleinern des zu bearbeitenden Objektes verbraucht, so dass in den Schlagkolben 2 fast keine Abprallbewegung zurückgeht. Folglich sind die Schwankungen des Drucks auf die Druckrezeptoroberfläche PS1 und die Druckrezeptoroberfläche PS2 des Schlagkolbens 2 kleiner als der Druckunterschied im oben beschriebenen Falle dass das zu bearbeitende Objekt hart ist.
Je nach dem Druckunterschied, der abhängig von der Härte des zu bearbeitenden Objekts entsteht, bewegt sich somit der Ventilkolben 51 in Abhängigkeit von der Kräftebeziehung zwischen der Antriebskammer SV1 und der Feder S3 auf der einen Seite und der Antriebskammer SV2 auf der anderen Seite, der Arretierstift 45 rastet in eine der Arretiernuten 57a–57c ein, und die nächste Hubstrecke hängt von dieser Position des Ventilkolbens 51 ab.
Wenn der Arretierstift 45 beispielsweise in die Arretiernut 57a einrastet, dann wird die Nut 8b über die Leitung 75, die Nut 59, den Verbindungskanal 70, die Nut 58 und die Leitung 72 mit der Antriebskammer CV1 verbunden, und als Ergebnis führt die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser einen Rückhub aus bis zu einer Position in der die Nut 9 mit der Nut 8b verbunden ist, wonach ein Schlaghub ausgeführt wird. Dass heißt, dass ein Schlaghub mit der geringsten Hubstrecke ausgeführt wird.
Somit kann im vorliegenden Beispiel beim Schlagen mit dem Schlagkolben 2 die folgende Schlaghubstrecke automatisch auf vier Stufen geregelt werden, und zwar in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem auf die Druckrezeptorfläche PS1 wirkenden Druck innerhalb der Einlaufkammer 10 und dem auf die Druckrezeptorfläche PS2 wirkenden Druck innerhalb der Einlaufkammer 11.
Dadurch kann also selbst bei Schwankungen des zu bearbeitenden Objektes während des Bearbeitungsvorganges die Schlaghubstrecke automatisch geändert werden und das zu bearbeitende Objekt effizient zerkleinert werden.
Mit der oben beschriebenen mehrstufigen Hubstreckensteuerung kann selbst wenn es nötig ist, das zu bearbeitende Objekt sehr klein zu zermahlen, diese Zerkleinerung mit einer großen Schlagvorrichtung durchgeführt werden, was vorteilhaft ist.
Im vorliegenden Beispiel wurde ausgeführt, dass der Schlagkolbens 2 einer vierstufigen Hubstreckensteuerung unterliegt, jedoch ist die Hubstreckensteuerung nicht auf vier Stufen beschränkt, und es sind auch zwei oder drei Stufen oder auch mehr als vier Stufen möglich. In diesem Falle ist die Anzahl der Arretiernuten des Ventilkolbens 51 sowie die Anzahl der Nuten in der Zylinderkammer C1 in Übereinstimmung mit der Anzahl der Stufen der Hubstreckensteuerung zu wählen.
Es gibt weitere vielfältige Anwendungsmöglichkeiten ohne von der Idee und den kennzeichnenden Merkmalen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher dienen die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele in vielerlei Hinsicht lediglich der Veranschaulichung, dürfen aber nicht als limitierend angesehen werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen und ist keineswegs auf die vorliegende Beschreibung zu beschränken. Ebenso umfasst der Schutzanspruch der vorliegenden Erfindung alle Abänderungen und Modifikationen desselben Bereichs, die im Bereich der Äquivalente liegen.
Des weiteren beansprucht diese Patentanmeldung ein Prioritätsrecht aufgrund der japanischen Patentanmeldung 2003-419561 vom 17.12.2003, deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin aufgenommen ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Hydraulische Schlagvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können im Allgemeinen in Maschinen der Bereiche Hoch- und Tiefbau zur Anwendung kommen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine hydraulische Schlagvorrichtung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und auf einen Meißel schlägt, umfasst ein Hubstreckensteuerventil, welches in Abhängigkeit von einem durch die unterschiedliche Härte eines zu bearbeitenden Objektes bewirkten Druckunterschied zwischen einer oberen und einer unteren Kammer des Schlagkolbens beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt umgeschaltet wird und einen Haltemechanismus, welcher das Hubstreckensteuerventil in der Umschaltposition hält wobei die hydraulische Schlagvorrichtung so ausgelegt ist, dass eine darauffolgende Schlaghubstrecke in Abhängigkeit der Umschaltposition des Hubstreckensteuerventils mit mindestens zwei Stufen geregelt wird. Ferner ist ein Vorsteuerventil vorgesehen, welches beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt die obere Kammer des Schlagkolbens mit einer Antriebskammer des Hubstreckensteuerventils verbindet, und somit auf die Antriebskammer von der oberen Kammer aus ein hydraulisches Signal einwirken läßt.

Claims

Hydraulische Schlagvorrichtung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und auf einen Meißel schlägt, gekennzeichnet durch ein Hubstreckensteuerventil, welches in Abhängigkeit von einem durch die unterschiedliche Härte eines zu bearbeitenden Objektes bewirkten Druckunterschied zwischen einer oberen und einer unteren Kammer des Schlagkolbens beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt umgeschaltet wird; und einen Haltemechanismus, welcher das Hubstreckensteuerventil in der Umschaltposition hält; wobei die hydraulische Schlagvorrichtung so ausgelegt ist, dass eine darauffolgende Schlaghubstrecke in Abhängigkeit der Umschaltposition des Hubstreckensteuerventils mit mindestens zwei Stufen geregelt wird.
Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Vorsteuerventil vorgesehen ist, welches beim Schlagen auf das zu bearbeitende Objekt die obere Kammer des Schlagkolbens mit einer Antriebskammer des Hubstreckensteuerventils verbindet, und somit auf die Antriebskammer von der oberen Kammer aus ein hydraulisches Signal einwirken läßt.
Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltemechanismus ein Halteventil umfasst, welches einen Ventilkolben des Hubstreckensteuerventils in verschiedenen Positionen hält.