SE520637C2 - Slagmaskin med rörligt städ - Google Patents

Description

25 30 35 ¿P13s19 520 637 2 användas för städaggregat med varierande massor, varvid i begreppet städaggregat inkluderas städ samt verktygsenhet med verktyg och arbetsobjekt, Ett syfte är även att erbjuda en lösning av ovan närrmda problem vid i synnerhet större slagmaskiner, där man eljest måste ha mycket stora och tunga städ och/eller fimdament.

Det utmärkande för uppfinningen är att städaggregatet vari, som nämnts, inkluderas städ samt verktygsenhet med verktyg och arbetsobjekt, är rörligt i vertikal riktning, och att medel är anordnade att förflytta städaggregatet uppåt mot hejaren för att möta denna under rörelse, simultant med att hej aren rör sig nedåt.

Utmärkande är att nämnda städaggregat har åtminstone en tiopotens större massa än slagkolven och att städets hastighet uppåt är väsentligt lägre, företrädesvis åtminstone en tiopotens lägre, än hejarens hastighet nedåt, då hejare och verktygsenhet möts.

I verktygsenheten kan finnas en slagkropp, som anligger mot en rörlig verktygsdel i verktygsenheten och överför hejarens rörelseenergi till denna vid bearbetningsoperationen. Hejaren och slagkroppen benämns i det följ ande hejarenhet.

Mer bestämt bör för hejarenhetens och städaggregatets impulser (i städaggregatet inkluderas icke nämnda slagkropp), dvs. hejarenhetens och städaggregatets rörelsemängder, gälla ett proportionalitetsförhållande, som satisfierar följande uttryck: m1 xvl E mzxvg, där m1 är hejarenhetens massa, v; är hej arenhetens hastighet, då den uppifrån träffar verktyget i städaggregatet, m2 är städaggregatets massa, och v; är städaggregatets hastighet, då det underifrån träffar verktyget i verktygsenheten.

Nämnda medel för att föra städaggregatet uppåt innefattar åtminstone en hydraulisk lyficylinder med hydraulkolv för att lyfia städet under inverkan av hydraultrycket i en arbetskammare i nämnda lyficylindrar. För att åstadkomma ett adekvat hydraultryck i lyñcylinderns/cylindrarnas arbetskammare används lämpligen trycket i slagcylinderns returkammare, genom att denna är förbunden med lyficylinderns/cylindrarnas arbetskammare via en hydraulisk krets.

I nämnda hydrauliska krets ingår mellan slagcylindems returkammare och lyficylinderns/cylindrainas arbetskammare företrädesvis en hydraulisk tryck- 10 15 20 25 30 35 »i ïP1š19 520 637 '3 /flödesomvandlare, som innefattar dels en primärcylinder med en arbetskammare och en returkarnrnare, dels en sekundärcylinder varvid den primära cylinderns arbetskammare har väsentligt mycket större tvärsektionsarea än sekundärcylindern, som är ansluten till lyftcylinderns/cylindrarnas arbetskammare. En speciell fördel med att anordna en sådan tryck-/flödesomvandlare är att en sådan enhet kan göras utbytbar, varigenom skapas möjlighet att välja omvandlare anpassade till varierande behov betingade av städaggregatets totala massa, som kan variera beroende på att slagmaskinen företrädesvis skall kunna användas för olika tunga verktygsenheter eller av andra omständigheter. Genom arrangemanget med utbytbara hydrauliska tryck- /flödesomvandlare blir det även möjligt att i samma maskin, eller med användande av samma lyftcylindrar, använda olika städ, som kan ha olika massor. Emellertid bör en backventil med en parallell strypning anordnas efter utloppet från sekundärcylindern för att undvika tryckstötar tillbaka till slagkolven efier slaget.

En ytterligare möjlighet att anpassa maskinen så att en adekvat chockvågsmotverkan uppnås för städaggregat med olika massor är att göra även nämnda lyftcylinder/lyftcylindrar utbytbara, eller att göra dessa cylindrar utbytbara istället för nämnda hydrauliska tryck-/flödesomvandlare, varvid de utbytbara lyficylindrarna uppvisar sinsemellan olika hydrauliska karakteristiska i termer av tvärsnittsareor hos cylindrarnas arbetskamrnare.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är slagenheten upphängd i ett stativ på minst två stationära, vertikala pelare, vilka sträcker sig genom det rörliga städet, som är rörligt relativt de stationära pelarna, vilka firngerar som styrningar för det rörliga städet. Städet har lämpligen formen av en rektangulär platta, varvid pelarna, då de är fyra till antalet, lämpligen anordnas i städets fyra hörn. Pelarnas antal kan emellertid även vara färre, dock minst två. I det senare fallet bör även ett par gejdrar anordnas som styrningar för slagenheten och för städet utöver pelarna.

Lyftcylindrarna bör också vara minst två, företrädesvis minst tre och allra helst fyra, för att undvika byrålådseflfekter (jamming). Även för lyftcylindrarna är det rörliga städets fyra hörn en lämplig placering. I det fall även pelarna är anordnade i hörnen är det lämpligt att pelama sträcker sig genom lyfikolvarna i lyficylindrarna. En annan tänkbar placering är mittemellan pelarna, ett kört stycke innanför städets kanter. 10 20 25 30 35 Pl5l9 520 6374 Under städet kan anordnas ett fundament. Enligt en utföringsform av uppfinningen är lyftcylindrarna anordnade i dessa fiindament, varvid lyfikolvarna för att utföra städets uppåtriktade rörelse, bringas att röra sig uppåt.

Det är även möjligt att använda pelarna som stationära, genomgående kolvar i lyftcylindrarna, vilka i detta fall anordnas i, eller utgör integrerade delar av, det rörliga städet. Pelama förankras i detta fall i ett fiindament eller motsvarande under städet.

Slagenheten kan, som nämnts, anordnas upphängd på nämnda pelare. Slagenheten kan i detta fall göras höj och sänkbar på pelama, som härvid kan utnyttjas som genomgående, stationära kolvstänger i hydraulcylindrar, som är mekaniskt förenade med slagenheten.

Hydraulmediet i dessa hydraulcylindrar fungerar härvid även som dämpare av nämnda chockvågor vid slagkolvens slag mot verktygsenheten, i den mån dessa chockvågor inte helt elimineras med hjälp av det rörliga städets motrörelse vid slaget, såsom beskrivits ovan. Dessa fimldioner - möjligheten att sänka och höja slagenheten utmed pelarna och hydraulmediets dämpande effekt i hisscylindrama - är utförligt beskriven i samtidigt med denna patentansökan inlämnad svensk patentansökan avseende en uppfinning benämnd ”Slagmaskin I”, vilken patentansökan härmed inkorporeras i denna text genom hänvisning.

Ytterligare kännetecken och aspekter på samt fördelar med uppfinningen kommer att framgå av följ ande detaljerade beskrivning samt av efterföljande patentkrav.

KORT FIGURBESKRIVNING I följande detaljerade beskrivning av uppfinningen kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 utgör en perspektivisk vy av slagmaskinen enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig. 2 utgör en sidovy av ett rörligt städ med verktygsenhet samt schematiskt visad slagkolv, slagcylinder och en hydraulisk krets för lyfining av städet, Fig. 3 visar en vy utmed linjen IH-IH i Fig. 2 i större skala, Fig. 4 illustrerar en modifierad utföringsform av uppfinningen, och Fig. 5 utgör en vy utmed linjen V-V i Fig. 4 i större skala.

I iitningsfigurerna har endast element och fimktioner av väsentlig betydelse för uppfinningen visats, medan andra detaljer har utelämnats för att det för uppfinningen väsentliga klarare skall framträda. 10 15 20 25 30 35 i i iPi519 520 637 S BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Slagmaskinen består enligt den i Fig. 1 visade utföringsformen av följande huvudkomponenter: en slagenhet 1, en verktygsenhet 2 under slagenheten 1, vilande på ett i vertikal riktning rörligt städ 3, ett stativ bestående av fyra vertikala pelare 4a, 4b, som är förankrade i ett fundament 6 under städet 3 och på varje sådan pelare en på pelaren glidbart anordnad hiss och dämpningsenhet Sa, 5b, som är förbunden med slagenheten l via en arm 10. Hur dessa är utformade är beskrivet i detalj i nämnda, samtidigt härmed inlämnade svenska patentansökan benämnd ”Slagmaskin I” och beskrivs här inte närmare. Pelarna 4b är delbara genom en koppling 9, så att hela slagenheten 1 kan svängas åt sidan genom vridning omkring pelaren 4a.

Slagenhetens 1 centrala del 7 innehåller en i Fig. 2 schematiskt visad slagcylinder 12 med en slagkolv 13, som utgör hej are och som hydrauliskt kan accelereras mycket snabbt för att med mycket hög hastighet slås mot ett slagkropp 8 i verktygsenheten 2 och med ett enda slag utföra den önskade bearbetningen av ett arbetsobjekt i ett verktyg i verktygsenheten 2. Slagkroppen 8 vilar på nämnda verktyg och överför vid slaget hej arens rörelseenergi till verktyget och därmed till arbetsobjektet i verktyget.

Slagkolven/hej aren 13 är utformad som en genomgående kolvstång. Den egentliga kolven, som är integrerad med kolvstången, har betecknats 14. I slagcylindern 12 finns en arbetskammare 15 och en returkammare 16. Arbetskammaren 15 kan via en första ledning 18 och en elektriskt manövrerad tvåvägsventil 19 anslutas till en hydraulpump eller annan tryckkälla P eller till tank T. En till returkamrnaren 16 ansluten andra hydraulledning har betecknats 20.

Med hänvisning nu även till F ig. 3 har en i fundamentet fast, ehuru eventuellt utbytbart anordnad lyftcylinder betecknats 25 och en lyftkolv betecknats 26. Lyftkolven 26 har formen av en rörformad hylsa. Genom lyfikolven sträcker sig pelaren 4b, som är fästad i fundamentet 6. Överst uppvisar lyftkolven 26 en krage 27. Städet 3 vilar på kragarna 27 på de identiskt utfonnande fyra, lyflkolvarna 26. Pelarna 4a och 4b sträcker sig även genom det rörliga städet 3, som uppvisar ett genomgående hål 28 för pelama i vart och ett av städets hörn.

Lckaliseñngen av lyfianordrringarna för städet 3, dvs. lyftcylindrariia 25 och lyflkolvaina 26 i hömen är fördelaktig, eñersom den ger bästa förutsättning för en god balansering vid lyfining och sänkning av städet, vilket motverkar byrålådseffekter. 10 15 20 25 30 35 Pí519 520 637 6 Särskilt fördelaktigt är det i detta sammanhang att anordna lyficylindrarna och lyftkolvarna så, att de blir koncentriska med pelarna 4a, 4b.

I lyftcylindern 25 finns en arbetskammare 30 och en returkammare 31. Dessa har mycket liten utsträckning i axiell led. Någon större utsträckning krävs ej på grund av att lyfikolvarnas 27 slaglängd inte behöver vara stor.

Vid utföringsformen enligt Fig. 4 och 5 används pelarna 4a, 4b som stationära kolvstänger i en lyficylinder 25', som helt enkelt består av en urborrning i det rörliga städet 3. Eventuellt kan denna urborrning förses med ett foder, som då bildar lyficylinder, vilket dock ej visats i exemplet. I ändarna är cylindern 25' försedd med tätande ändväggar 33, 34, som är fast förenade med det rörliga städet 3. En arbetskamrnare har betecknats 30' och en returkammare har betecknats 3 l '. Observera att dessa kammare är omvänt placerade i förhållande till utföringsformen enligt Fig. 3, efiersom hydraulkolveni detta fall utgörs av den fasta pelaren 4b, och att städet 3' är anordnat att kunna lyftas genom utveckling av trycket i arbetskammaren 30' mot själva pistongen 35, som utgörs av ett parti av pelaren 4b med större diameter än inom områdena för kamrarna 30' och 31'.

I den hydrauliska kretsen mellan slagcylinderns 12 returkammare 16 och lyflcylindrarnas 25, 25' arbetskammare 30 respektive 30' finns en hydraulisk tryck- /flödesomvandlare 40. Denna är utformad med två hydraulcylindrar; en primärcylinder 41 och en sekundärcylinder 42. Den senare har mycket mindre tvärsektionsarea än primärcylindem 41. I primärcylindem 41 finns en kolv 43 med en kolvstång, vars ändparti är utformat som en plunge 44, som sträcker sig ned i sekundärcylindern 42. En arbetskammare på den från kolvstången vända sidan har betecknats 45 och en returkammare på kolvstångens sida har betecknats 46. I kolven 43 finns mellan arbetskammaren 45 och returkamrnaren 46 en förbindelse 52 med förträngning.

Arbetskammaren 45 i omvandlaren 40 är via hydraulledningen 20 ansluten till lyftcylinderns 12 returkammare 16. Omvandlarens 40 returkammare är via en hydraulledning 47 förbunden med tvåvägsventilen 19. Omvandlarens 40 sekundärcylinder 42 är via en ledning 48 med en stryp-backventil 53 förbunden med lyftcylindrarnas 25, 25' arbetskammare 30 respektive 30”. Lyflcyliridrarnas returkammare, som i dessa cylindrar endast fungerar som dräneringskammare, är via ledningar 49 anslutna till dräneringstanken T för hydraulfluidum. En ledning från 10 20 25 30 35 P1519 520 6377 ventilen 19 till samma tank T har betecknats 50. Hydraulpumpen P eller annan tryckkälla är ansluten till tvåvägsventilen 19 genom en ledning 51.

Den beskrivna slagmaskinen och dess system för att motverka chockvågor vid maskinens arbete fungerar på följande sätt. Utgångsläget är det som visas i F ig, 2 - Fig. 5. Genom manövrering av ventilen 19 förbinds hydraulpumpen P eller annan tryckkälla med slagcylinderns 12 arbetskammare 15 via ledningarna 51 och 18. Omvandlarens 40 returkammare 46 förbinds samtidigt med dräneringstanken T via ledningen 47, ventilen 19 och ledningen 50. Då slagcylinderns 12 arbetskammare 15 trycksätts, drivs slagkolven 13 nedåt och accelereras till att uppnå en mycket hög hastighet. Hydraulolja i returkammaren 16 trycks av kolven 14 via ledningen 20 in i arbetskammaren 45 i omvandlarens 40 primärcylinder 41. Härvid utvecklas ett tryck i arbetskammaren 45, som driver kolven 43 och därmed plungen 44 ned i sekundärcylindern 42. Genom att förhållandet mellan kolvens 43 och plungens 44 tvärsektionsareor är mycket stort blir kolvens 43 förflyttning under slagkolvens arbetsslag förhållandevis litet och därmed även plungens 44 rörelse ned i sekundärcylindern 42. Den av plungen 44 deplacerade hydraulfluidum mängden drivs genom ledningen 48 och fördelas till och drivs in i lyñcylindrarnas 25, 25” arbetskammare 30 respektive 30”. Arbetskarnramas 30, 30” totala tvärsektionsarea kan t.ex. vara lika stor som sekundärcylinders 42 tvärsektionsarea. Härigenom lyfis städet 3 av lyftkolvarna 27, respektive direkt vid utföringsformen enligt Fig. 4 och 5, uppåt med samma hastighet som plungen 44 drivs in i sekundärkammaren 42 i omvandlaren 40. Genom lämpligt val av tvärsektionsareorna i slagcylinderns arbetskammare 15 och returkammare 16, arbetskammaren 45 och sekundärcylindern 42 i omvandlaren 40 och arbetskamrarna 30, 30” i lyficylindrama, och under hänsynstagande till mottrycken i returkamrarna 16 och 46 kan hela städaggregatet, som inkluderar städet 3 och verktygsenheten 2, drivas uppåt och accelereras, så att slagkolven 13 träflar slagkroppet 8 med en hastighet hos slagkolven 13 och städaggregatet, som satisfierar uttrycket m1 x V1 E vgx m2, där m1= hej arenhetens (hejarens 13 och slagkroppens 8) totala massa, v1 = hej arenhetens hastighet, då hej arenheten träñär verktyget m1 = städaggregatets massa och v; = städaggregatets hastighet, då det underifrån träffar verktyget i verktygsenheten. 10 15 20 25 30 35 P1519 520 637 8 EXEMPEL I ett tänkt fall var massoma, tvärsektionsareorna och slaglängderna följande: Trycket i slagcylinderns arbetskammare = 300 bar Slagkolvens 13 och slagkroppens 8 totala massor m1 = 350 kg Slagkolvens 13 slaglängd s1 = 100 mm Deplacerad volym i slagcylinderns returkammare 16 = 500 cm3 Tvärsektionsarean A1 i omvandlarens arbetskammare 45 = 200 cmz Tvärsektionsarean A2 i omvandlarens sekundärkammare 42 = 10 cmz Totala tvärsektionsarean AB hos de fyra arbetskamrarna 30, 30' ide fyra lyficylindrarna 25, 25* = 50 m? Trycket i omvandlarens arbetskammare 45 = ca. 19 bar Städaggregatets totala massa 3 7000 kg Vid ovanstående förhållanden kommer städaggregatet, dvs. städet 3 med verktygsenheten 2, att röra sig uppåt ca. 5 mm och uppnå en hastighet av 0,4 m/sek, då hej arenheten (slagkolven 13 och slagkroppen 8) med en hastighet av 8 m/ sek träffar verktyget under slagkroppen 8. Sålunda gäller för uttrycket m1 x v1 = m2 x v; följande 350 X s; 7000 x 0,4 Vid mötet mellan hej arenheten 13 och verktyget kommer sålunda hejarenheten och städaggregatet ha samma impuls (rörelsemängd), vilket innebär att chockvågor väsentligen uteblir.

Då slaget har utförts, slås ventilen 19 omedelbart tillbaka till det i Fig. 2 visade utgångsläget. Härvid forbinds omvandlarens 40 returkammare 46 med hydraulpumpen P via ledningen 47, ventilen 19 och ledningen 51 och slagcylinderns arbetskammare 15 förbinds med dräneringstanken T via ledningen 18, ventilen 19 och ledningen 50.

Lyficylindrarnas 25, 25” retur- eller dräneringskammare 31, 31' är hela tiden i förbindelse med dräneringstanken T via ledningen 49. Städaggregatet 2, 3, sjunker nedåt under inverkan av sin stora massa och driver hydraulfluidet från arbetskamrarna 30, 30” i lyficylindrarna via ledningen 48 tillbaka till omvandlarens 40 sekundärkammare 42 via ledningen 48. Härigenom lyfts kolven 43 av plungen 44 och driver hydraulfluidet från arbetskammaren 45 via ledningen 20 till hydraulcylinders 12 returkammare 16 och återför slagkolven 13 till dess utgångsläge. Även trycket i omvandlarens returkammare 46, som under denna fas är ansluten till hydraulpumpen P medverkar till denna returrörelse. Vid eventuella fimktionsstörningar säkerställs att slagkolven 13 återförs till Pl519 520 637 9 sitt utgångsläge genom att omvandlarens arbetskammare 45 långsamt trycksätts från hydraulpumpen P via den forträngda förbindelsen 52 i kolven 43 i omvandlaren.

F yllningen av sekundärkammaren 42 säkerställs lämpligen genom avpassat läckage i berörda spalter.

Claims (3)

10 15 20 25 30 35 520 6s%*iäf?? Pl519 PATENTKRAV

1. Slagmaskin innefattande en slagenhet (1) med en hejare (13) och ett under slagenheten anordnat städ (3), på vilket en verktygsenhet (2) är placerbar, mer bestämt en slagmaskin för bearbetning under utnyttjande av hög kinetisk energi, vilket städaggregat, vari inkluderas städ (3) samt verktygsenhet (2) med verktyg och arbetsobjekt, är rörligt i vertikal riktning, varjämte medel är anordnade att föra städaggregatet uppåt mot hejaren för att möta denna under rörelse, simultant med att hej aren rör sig nedåt, k ä n n e t e c k n a d av att städaggregatet har åtminstone en tiopotens större massa än hej aren och att för hastighetema och massorna hos en hej arenhet, bestående av hej aren och en eventuell slagkropp anordnad att överföra hejarens rörelseenergi till verktyget i verktygsenheten, och städaggregatet gäller följande uttryck: m1v1 = m2 V2, där m1 är massan hos hej arenheten, V1 är hej arenhetens hastighet, då hejarenheten träffar verktyget, m; är städaggregatets massa, och v; är städaggregatets hastighet då det träffar verktyget.

2. Slagmaskin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för att röra städaggregatet innefattar åtminstone en hydraulisk lyftcylinder (25, 25”) med hydraulkolv (26, 35) för att lyfta städet under inverkan av hydraultrycket i en arbetskammare (30, 30') i nämnda lyficylinder.

3. Slagmaskin enligt något av kraven 1-2, k ä n n e t e c k n a d av att en hydraulisk tryck-/flödesomvandlare (40) är anordnad i en hydraulisk krets mellan en slagcylinder (12) för att åstadkomma hejarens (13) rörelser och nämnda åtminstone en lyficylinder, att nämnda omvandlare innefattar en primärcylinder med en arbetskammare och en returkammare samt en sekundärcylinder, att arbetskammaren (45) har väsentli gt mycket större tvärsektionsarea än sekundärcylindern (42) i visst proportionellt förhållande, som är relaterat till slagkolvens och till städaggregatets massor på så sätt att städaggregatet under hejarens slagrörelse mot städet bibringas en hastighet i motsatt riktning, vilken är omvänt proportionell mot massförhållandet mellan städet och eventuell slagkropp samt städaggregatet, och att slagcylindems returkammare är ansluten till omvandlarens arbetskammare och att omvandlarens sekundärcyiinder är ansluten tiil nämnda åtminstone en lyficylinders arbetskammare.