Schlaggerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schlaggerät, mit wenigstens einem mittels Druckluft in einem Gehäuse vorschiebbaren Schlagteil.
Bekannte Schlaggeräte dieser Art weisen entweder Schlagteile mit einer grossen Masse oder solche mit einem verhältnismässig langen Hub auf. Beide Massnahmen zielen darauf hin, die Schlagwirkung des Schlagteiles möglichst gross zu machen. Diese Schlagwirkung steht in direktem Zusammenhang mit der kinetischen Energie des Schlagteiles unmittelbar vor dem Auftreffen auf den zu schlagenden Teil. Diese kinetische Energie L berechnet sich zu L=O,5 mm2=0,051 Gv2 worin m die Masse des Schlagteiles in kg v die Endgeschwindigkeit des Schlagteils in mis G das Gewicht des Schlagteiles in kp bedeutet.
Diese Gleichung lässt erkennen, dass sich die Schlagwirkung des Schlagteiles zwar durch Erhöhung dessen Masse bzw. Gewichtes erhöhen lässt, aber dass sich eine erheblich grössere Erhöhung durch ein Hinaufsetzen der Endgeschwindigkeit erreichen lässt.
Bei bekannten Geräten der eingangs genannten Art pflegt man daher den vom Schlagteil zu durchlaufenden Hub zu verlängern, soweit es die Raumverhältnisse zulassen, damit der Schlagteil möglichst lange der beschleunigenden Wirkung der Druckluft ausgesetzt bleibt.
Anderseits ist es eine bekannte Tatsache, dass sich mittels Druckluft kein schlagartig einsetzender Druck erzeugen lässt, dass es vielmehr stets eine gewisse Zeit braucht, um einen Enddruck aufzubauen. Man hat daher bereits Schlaggeräte der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei denen der Schlagteil in zurückgezogener Stellung mechanisch arretiert bleibt, um diese Arretierung erst dann zu lösen, wenn der Druck der auf den Schlagteil wirkenden Druckluft sich so weit aufgebaut hat, dass Gewähr für eine ausreichende Anfangsbeschleunigung besteht.
Während die bekannten Schlaggeräte mit verhältnismässig schwerem Schlagteil und/oder verhältnismässig langem Hub sehr massig und schwer sind und sich daher nur für gröbere Arbeiten z. B. als Presslufthämmer oder als Niethämmer eignen, sind die Geräte mit mechanisch in zurückgezogener Stellung arretierbarem Schlagteil in konstruktiver Hinsicht aufwendig; im Betrieb ziemlich umständlich, heikel und ausserdem einer Abnützung unterworfen, die die Betriebssicherheit beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, ein Schlaggerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfachster, leichter und wenig Raum beanspruchender Bauweise ein Höchstmass an Schlagwirkung erzeugt.
Dementsprechend ist der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, das Schlaggerät derart auszugestalten, dass dessen Schlagteil in zurückgezogener Stellung ohne Zuhilfenahme von mechanischen Arretierungsmitteln festgehalten bleibt, bis der Druck der Druckluft ein für eine ausreichende Beschleunigung und mithin für eine ausreichende Endgeschwindigkeit des Schlagteiles genügenden Wert erreicht hat.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das vorschlagene Schlaggerät dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagteil in zurückgezogener Stellung in Berührung mit einem in dem Gehäuse befestigten Magneten steht.
Daraus geht hervor, dass bevor die Druckluft den Schlagteil vorschieben kann, ihr Druck sich zunächst so weit aufbauen muss, bis er ausricht, um die zwischen Schlagteil und Magneten wirkende Haftkraft zu überwinden. Ist dieser Wert einmal erreicht, so wird der Schlagteil vom Magneten, ohne dass Reibung auftreten würde, getrennt. Da dabei zwangläufig ein Luftspalt entsteht, wird die Wirkung des Magneten schlagartig auf einen im Vergleich zur Haftkraft vernachlässigbar kleinen Wert vermindert und die aufgestaute Druckluft kann den Schlagteil praktisch ungehindert und mit einem Höchstmass an Beschleunigung vorschieben.
Dabei kann man - praktisch ohne Beeinflussung der Haftkraft die Masse des Schlagteils verhältnismässig klein wählen, weil sich dann die Beschleunigung, und damit die Endgeschwindigkeit erhöht, was im Endergebnis einen höheren Wert für die kinetische Energie und mithin der Schlagwirkung ergibt, da diese, wie erwähnt, mit dem Quadrat der Endgeschwindigkeit wächst.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie 1-1 der Fig. 2 durch ein Markiergerät, in dem mehrere Schlaggeräte der vorgeschlagenen Art zu einem Block zusammengefasst sind, wobei jeder der Schlagteile mit je einem Punzenstempel zusammenwirkt,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.
Man erkennt in den Fig. 1 und 2 ein im Grundriss kreissektorförmiges Gehäuse 10, an dem umfangsseitig eine Verteilleitung 11 befestigt ist, während an der Innenseite dem Gehäuse 10 ein Punzenmagazin 12 vorgeschaltet ist. Das Gehäuse 10 ist aus einem unmagnetischen Material, z. B. aus Messing, aus Leichtmetall oder aus einem Kunststoff.
In diesem Gehäuse sind insgesamt fünf Bohrungen 13 eingearbeitet, deren Achsen strahlenförmig von einem gemeinsamen Zentrum ausgehen. Jede der Bohrungen 13 hat vier Bereiche verschiedenen Durchmessers, nämlich eine Kammer 14 mit dem grössten Durchmesser, auf welche mit jeweils kleiner werdendem Durchmesser ein Zylinder 15, eine Federkammer 16 sowie eine Führungsbohrung 17 folgt. Die Kammer 14 steht in Verbindung mit der Verteilleitung 11, während die Führungsbohrung 17 die Verbindung zum Punzenmagazin 12 bzw. zu den darin enthaltenen Punzenstempeln 18 herstellt.
In der Kammer 14 ist ein zylinderförmiger Permanentmagnet 19 fest eingepasst, durch welchen eine zu der Bohrung 13 koaxiale Bohrung 20 führt. Die eine Stirnseite 21 des Permenentmagneten 19 ist plangeschliffen und liegt praktisch spielfrei auf dem Absatz 22 zwischen der Kammer 14 und dem Zylinder 15 auf. Auf der anderen Stirnseite 23 des Permanentmagneten 19 liegt eine O-Ring-Dichtung 24 auf, welche eine dichte Verbindung zwischen der Verteilleitung 11 und der Kammer 14 gewährleistet, und, falls der Permanentmagnet 19 nicht durch eine besondere Befestigung, z. B.
Verklebung gegen eine axiale Verschiebung in der Kammer 14 gesichert ist, diesen stets gegen den Absatz 22 presst.
In dem Zylinder 13 ist der mit 25 bezeichnete Schlagteil hin und her verschiebbar gelagert. Er weist einen Kolben 26 auf, dessen Mantelfläche gegenüber der Innenwand des Zylinders 15 etwas Spiel aufweist. Dagegen ist der Kolbenboden 27 d. h. die dem Magneten 19 zugekehrte Stirnseite des Kolbens 26 ebenfalls plangeschliffen, damit bei Berührung zwischen dem Magneten 19 und dem Kolben 26 eine praktisch luftdichte Verbindung entsteht. An der dem Kolbenboden 27 abgekehrten Seite des Kolbens 26 ist eine Kolbenstange 28 vorgesehen, die durch die Kammer 16 bis in die Führungsbohrung 17 reicht und in dieser Bohrung 17 geführt ist.
In der Federkammer 16 ist eine auf den Kolben 26 wirkende, schwache Rückhol-Feder 29 untergebracht, deren Kraft gerade ausreicht, um bei nicht beaufschlagtem Kolben 26 diesen zurück zur Berührung des Magneten zu führen.
Ausserdem geht von der Federkammer 16 eine ins Freie führende Entlüftungsbohrung 43 aus. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Länge der Führungsbohrung 17 geringer als der Hub des Kolbens 26 im Zylinder 15, so dass Gewähr dafür besteht, dass bei vorgeschobenem Kolben 26 die Kolbenstange 28 über das Ende der Führungsbohrung 17 vorsteht.
Das dem Gehäuse 10 vorgelagerte Punzenmagazin 12 weist ein Magazingehäuse 30 auf, das an seiner dem Gehäuse 10 zugekehrten Seite einen Flansch 31 trägt, der den Verlauf eines Zylindersektors aufweist. Der Flansch 31 passt in entsprechend geformte und im Gehäuse 10 ausgebildete kreissektorförmige Nuten 32, so dass sich das Magazingehäuse nach Überwindung einer in einer Haltebride 33 (an welcher auch das Gehäuse 10 mittels Bolzen 35 befestigt ist) untergebrachten Kugelarretierung 34 nach der Seite hin, d. h. in Fig. 1 nach oben oder nach unten, in einer kreisbogenförmigen Bewegung herausschieben bzw. hineinschieben lässt. Im Magazingehäuse 30 sind ebenfalls fünf Bohrungen 36 ausgebildet, die je mit einer der Bohrungen 13 fluchten, und in denen je der zylindrische Schaft 37 eines der Punzenstempel 18 hin und her verschiebbar gelagert ist.
Vordernends tragen die Punzenstempel einen Prägestempel 38 und hinterends einen vierkantig ausgebildeten Kopf 39, der die Punzenstempel 18 gegen Verdrehung sichert. Schliesslich wirkt auf jeden der Punzenstempel 18 eine auf dessen Kopf 39 anliegende Rückholfeder, die Gewähr dafür bietet, dass jeder Punzenstempel 18 in Ruhelage mit seinem Kopf 39 an das Ende der Führungsbohrung 17 anliegt.
Die Verteilleitung 11 schmiegt sich als kreisbogenförmiges Bauteil an den Umfang des Gehäuses 10 dicht an. Im Innern der Verteilleitung 11 ist ein einenends mit einem Gewindeanschluss 40 versehener Durchlass 41 vorgesehen, von dem für jede der Bohrungen 13 ein in die Kammer 14 mündender Durchlass 42 ausgeht.
Wie bereits erwähnt, ist die gesamte Anordnung an einer Haltebride 33 befestigt. Diese Bride 33 ist ihrerseits an einem pneumatisch betätigten Werkzeug 43 festgeklemmt, das seinerseits dazu dient, Hohlkörper aus Blech, z. B. Sprühdosen 44, mit einem Deckel, z. B. mit der den Ventilmechanismus 45 tragenden Kappe 46 in einem Arbeitsgang dadurch zu verschliessen, dass der zylindrische Teil der Kappe 46 unter dem Wulst 47 des Dosenstutzens eingebördelt wird. Solche dem Werkzeug 43 ähnliche Werkzeuge sind bestens bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden, zumal sie nicht Bestandteil des erfindungsgemässen Schlaggerätes sind.
Es sei lediglich auf die an vielen Orten gesetzmässige Vorschrift erinnert, wonach jede Sprühdose derart zu bezeichnen sei, dass sich aus dieser Bezeichnung Einzelheiten über den Zeitpunkt und den Ort der Füllung herleiten lassen.
Aus der in der Zeichnung etwa im Massstab 1: 1 wiedergegebenen Darstellung ist nur klar ersichtlich, welch geringen Raumbedarf das beschriebene Schlaggerät benötigt. Wenn ausserdem das dargestellte Schlaggerät, was auf der Hand liegt, an dieselbe Druckluftquelle, wie das Werkzeug 43 angeschlossen wird, dann lässt sich leicht erkennen, dass dank dem beschriebenen Schlaggerät bei der dargestellten Verwendung, sich das Verschliessen und Markieren von Sprühdosen in einem Arbeitsgang durchführen lässt, was einen erheblichen Vorteil gegenüber den bisher angewandten Arten der Markierung bedeutet.
In der Tat wird bei der Zufuhr von Druckluft an das Werkzeug 43 und in den Durchlass 41 zunächst das Werkzeug seinen Arbeitshub ausführen d. h. den Deckel 46 einbördeln, während im Durchlass 41 und in den mit diesem kommunizierenden Durchlässen 42 und Bohrungen 20 erst ein Ansteigen des Druckes erfolgt. Da im Schlaggerät bei zurückgezogenen Schlagteilen 25 kein Lecken erfolgt, baut sich dieser Druck bei weiterer Zufuhr von Druckluft weiter auf, bis der auf dem die Bohrung 20 überspannenden Bruchteil der Fläche des Kolbenbodens 27 wirksame Druck ausreicht, die Haftkraft zwischen Magnet 19 und Kolben 26 zu überwinden.
Ist dieser Wert erreicht, löst sich der Kolben 26 schlagartig vom Magneten 19, wobei sofort der aufgebaute Druck nun auf die gesamte Fläche des Kolbenbodens 27 wirksam wird, was zumindest am Anfang des Arbeitshubes die wirksame Vorschubkraft um ein Vielfaches erhöht. Da zwischen Kolben 26 und Zylinderwand ein geringes Spiel vorhanden ist, kann nun die zuströmende Druckluft an dem sich nach vorne bewegenden Kolben 26 vorbeistreichen und zusammen mit der auf der Gegenseite des Kolbens 26 aus dem Zylinder 15 verdrängten Luft durch die Entlüftungsöffnung 43 austreten.
Da die Anfangsphasen der Vorschubbewegung besonders wichtig sind, ist es praktisch ohne wesentliche Bedeutung, ob während dieser Vorschubbewegung die Druckluft noch eine Nutzwirkung auf den Kolben 26 ausübt, zumal deren Druck infolge der plötzlichen Volumvergrösserung nicht mehr den Wert besitzen wird, wie unmittelbar vor der Überwindung der Haftung zwischen Magnet 19 und Kolben 26.
Die Rückkehr des Kolbens 26 in die Ausgangslage kann entweder durch Unterbindung der Druckluftzufuhr an die Verteilleitung 11 oder aber auch selbsttätig erreicht werden.
Eine selbsttätige Rückkehr ergibt sich dann, wenn in der Zufuhrleitung der Druckluft an die Verteilleitung 11 eine Drosselstelle eingebaut wird, die bei vollem Druckgefälle nur eine im Vergleich zu der bei vorgeschobenen Kolben aus dem Gerät herausleckende Menge gleich grosse oder etwas geringere Menge Druckluft hindurchlässt.
PATENTANSPRUCH 1
Schlaggerät mit wenigstens einem mittels Druckluft in einem Gehäuse verschiebbaren Schlagteil, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagteil (25) in zurückgezogener Stellung in Berührung mit einem in dem Gehäuse (10) befestigten Magneten (19) steht.
UNTERANSPRÜCHE
1. Schlaggerät nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) wenigstens im Bereich des Magneten (19) aus unmagnetischem Material besteht.
2. Schlaggerät nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagteil ein Kolben ist, der in einem im Gehäuse ausgebildeten Zylinder hin und her verschiebbar gelagert ist, dessen eine Stirnseite vom Magneten begrenzt ist.
3. Schlaggerät nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf des Kolbens sowie die dem Zylinder zugekehrte Seite des Magneten plangeschliffen sind.
4. Schlaggerät nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Magneten eine Bohrung vorgesehen ist, durch welche dem Zylinder Druckluft zuführbar ist.
5. Schlaggerät nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Bohrung im Magneten einem Bruchteil der Fläche des Kolbenbodens entspricht.
6. Schlaggerät nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagteil gegen die Wirkung einer Rückholfeder vorschiebbar ist.
7. Schlaggerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mantel des Kolbens und der Zylinderwand ein das Entweichen von Druckluft zulassendes Spiel vorhanden ist und dass der Kolben eine in einer Boh- rung geführte Kolbenstange aufweist.
8. Schlaggerät nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum auf der dem Mangeten abgekehrten Seite des Kolbens in Verbindung mit einer Entlüftungsbohrung ist.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung des Schlaggerätes nach Patentanspruch I zum Markieren von Hohlkörpern aus Blech, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagteil mit einem Punzenstempel zusammenwirkt.