DE10105886C2 - Kolbenhalterung - Google Patents

Abstract

Kolbenhalterung, insbesondere für einen Treibkolben (8) eines Setzgeräts, mit wenigstens einem Rückstellelement (19), das mit seinem einen Ende (21) gegen den Treibkolben (8) drückt und mit seinem anderen, in Vorlaufrichtung (20) des Treibkolbens (8) weiter vorn und von diesem beabstandet liegenden Ende (22) gegen einen gerätefesten Axial-Radial-Anschlag (16-18) führbar sowie elastisch verformbar ist. Durch diese Kolbenhalterung läßt sich der Treibkolben sicher in der Zündbereitschaftsstellung halten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenhalterung gemäß der im Anspruch 1 genann­ ten Art.

Aus der EP 0 346 275 B1 ist bereits ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät mit einer Kolbenführung und einem darin verschiebbaren Treibkolben bekannt, wobei in der Kolbenführung eine zum Treibkolben hin radial offene Ausneh­ mung mit am Treibkolben anliegenden Bremskugeln und Feder für die Brems­ kugeln vorgesehen ist. Die Feder ist als ein eine radial zum Treibkolben hin wirkende Federkraft ausübender Federring ausgebildet, wobei an dessen In­ nenkontur eine auf die Bremskugeln einwirkende Abstützfläche angeordnet ist, die zur Kolbenachse unter Bildung eines spitzen, sich entgegen der Eintreib­ richtung öffnenden Winkels geneigt ist. Verschiebt sich der Treibkolben in Ein­ treibrichtung, so nimmt dieser mit Beginn des Verschiebens die Bremskugeln mit. Die Bremskugeln spannen dabei den Federring, wobei die Abstützfläche die radiale Federkraft des Federrings in die Bremskugeln einleitet. Die vom Fe­ derring radial gegen den Schaft des Treibkolbens gedrückten Bremskugeln üben somit eine Bremswirkung auf den Treibkolben aus. Bereits durch gering­ fügiges Verschieben des Treibkolbens nach hinten kann die Bremswirkung auf­ gehoben werden, indem die Bremskugeln entgegen der Eintreibrichtung wan­ dern und sich der Federring entspannt. Nach dem Entspannen des Federrings drückt dieser die Bremskugeln nicht mehr gegen den Schaft des Treibkolbens. Es besteht ferner die Möglichkeit, daß sich der Treibkolben vor dem Zünden, beispielsweise zufolge harten Aufsetzens des Setzgeräts auf den Untergrund, geringfügig in Eintreibrichtung verschiebt. Die Verschiebung wird jedoch durch die Wirkung des Federrings und der Kugeln rückgängig gemacht.

Aus der US 4,162,033 ist bereits ein Setzgerät der genannten Art mit einem Bremselement bekannt, das den Treibkolben ständig abbremst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kolbenhalterung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie einen einfacheren Aufbau aufweist und den Treibkolben sicher in der Zündbereitschaftsstellung hält, wenn kein Zündvorgang erfolgt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine erfindungsgemäße Kolbenhalterung eignet sich z. B. zum Halten des Treibkolbens eines Setzgeräts, das etwa ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät oder ein solches sein kann, das durch Zünden eines Luft/Brenngasgemisches betätigt wird. Die Kolbenhalterung weist wenigstens ein Rückstellelement auf, das mit seinem einen Ende gegen den Treibkolben drückt und mit seinem an­ deren, in Vorlaufrichtung des Treibkolbens weiter vorn und von diesem beab­ standet liegenden Ende gegen einen gerätefesten Axial-Radial-Anschlag führbar sowie elastisch verformbar ist.

Im entspannten Zustand liegt das Rückstellelement nur leicht am Schaft des Treibkolbens an. Die aus der Anlagekraft folgende Reibungskraft nimmt bei langsamem Vorlauf des Treibkolbens das Rückstellelement zunächst in Vor­ laufrichtung mit, wobei jedoch sein anderes Ende an dem in Axialrichtung vorn liegenden Anschlag anliegt. Das Rückstellelement beginnt sich also bei dieser Bewegung axial durchzudrücken und versucht, mit seinem vom Kolben abge­ wandten Ende radial auszuweichen. Dies wird jedoch durch den Radialan­ schlag verhindert, so daß das Rückstellelement gestaucht wird. Die Anlagekraft am Kolbenschaft nimmt somit stark zu. Wenn die Verschiebekraft in Vorlauf­ richtung des Treibkolbens wieder verschwindet, entspannt sich das Rückstell­ element axial. Dadurch kann der Treibkolben zurück in seine Zündbereit­ schaftsstellung geführt bzw. sicher in dieser gehalten werden, auch wenn das Setzgerät versehentlich einmal zu stark etwa auf einen Untergrund aufgesetzt wird. Übersteigt dagegen die Verschiebekraft in Vorlaufrichtung des Kolbens eine bestimmte Höhe, etwa beim Zünden des Setzgeräts, so gibt das Rückstell­ element weiter nach und der Treibkolben rutscht durch. Bei seiner Bewegung zurück in die Zündbereitschaftsstellung wird er durch das Rückstellelement praktisch nicht wesentlich gebremst, da es bei dieser Bewegung mitgenommen wird und sich sofort entspannt.

Nach einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Rückstell­ element trichterförmig ausgebildet sein. Das trichterförmige Rückstellelement öffnet sich in Vorlaufrichtung des Kolbens und liegt mit seinem kleinen Innen­ durchmesser an der Spitze des Trichters reibend am Schaft an. Der basisseiti­ ge Randbereich des Trichters wird von einem ringförmigen Axial-Radial-An­ schlag aufgenommen. Vorzugsweise kann der Axialanschlag als radial sitzende Kunststoffscheibe ausgebildet sein, um bei einem Zündvorgang das Auftreffen des Rückstellelements zumindest auf den axialen Anschlag zu dämpfen.

Das trichterförmige Rückstellelement kann aus einer in Radialrichtung ela­ stisch dehnbaren Ringscheibe bestehen, deren Innenumfang gegenüber dem Außenumfang in Axialrichtung versetzt ist. Dabei kann die Ringscheibe zu­ nächst aus Draht gebogen oder aus Federblech gestanzt werden, bevor ihr In­ nenumfang und ihr Außenumfang relativ zueinander versetzt angeordnet wer­ den.

Zur Verschleißminderung und Erhöhung der Lebensdauer des Rückstellele­ ments können folgende Maßnahmen ergriffen werden: Zunächst können Hart­ stoffbeschichtungen aufgebracht werden, etwa aus TiN, TiC oder diamantarti­ gem Kohlenstoff. Diese Beschichtungen können durch Aufdampfen im Vakuum relativ kalt aufgebracht werden, so daß das durch Wärmebehandlung einge­ stellte Verhalten des Rückstellelements nicht leidet. Zur Bildung einer Ringscheibe kann statt eines einfachen Drahts auch ein Seil aus einzelnen Lit­ zen verwendet werden. Das erlaubt mehr Verschleißmaterial zur Verfügung zu stellen, ohne daß die Ringscheibe steif wird. So eine Ringscheibe ist redundant, was bedeutet, daß sie nicht sofort bricht, wenn nur eine Litze durchgescheuert oder gebrochen ist. Zudem kann Federdraht mit rechteckigem Querschnitt be­ nutzt werden, um eine Ringscheibe herzustellen. Auch dadurch wird etwas mehr Verschleißmaterial zur Verfügung gestellt. Möglich ist es aber auch, den Schaft des Treibkolbens selbst zu entkohlen. Das erhöht nicht nur die Lebens­ dauer des Kolbenschafts, es kann auch bewirken, daß der Kolbenschaft wei­ cher ist als das Rückstellelement. Damit lebt das Rückstellelement länger, und der Kolben ist ohnehin ein Verschleißteil.

Besteht das Rückstellelement aus einer durch gebogenen Draht hergestellten Ringscheibe, so können die Drahtenden durch einen Pütting zusammenge­ klemmt werden. Bei glattem Draht müssen die Drahtenden flachgequetscht werden. Bei einem geseilten Draht ist das nicht notwendig. Um dieses Verbin­ dungsproblem der Drahtenden zu umgehen, kann man den Draht auch endlos in eine Form biegen, die etwa der Ringscheibe entspricht. Wird diese Drahtform abgepaßt und schraubenförmig zusammengelegt, so kann man auf die Verbin­ dung der Enden verzichten. Es entsteht somit quasi eine mehrlagige Ringschei­ be.

Es wurde oben bereits erwähnt, daß die Ringscheibe auch aus Federblech bzw. Federstahlblech gefertigt sein kann. Auch hier können zur Verschleißminde­ rung Oberflächenbeschichtungen vorgenommen werden, wie zuvor erwähnt. Die Ringscheibe kann aus federhartem Blech gestanzt oder mit erosivem Was­ serstrahlschneiden geformt werden. Im Fall von Laserstrahlschneiden kann man zum Beispiel Legierungen mit und ohne geprüftem Zeitstandverhalten ver­ wenden, etwa solche auf Nickel-Chrom-Basis, wie zum Beispiel NIMONIC-Legie­ rungen oder INCONEL-Legierungen. Diese Legierungen werden durch die Er­ wärmung kaum geschädigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise im Schnitt dargestelltes Setzgerät, das mit der erfin­ dungsgemäßen Kolbenhalterung ausgestattet werden kann,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines trichterförmigen Rückstellele­ ments nach der Erfindung;

Fig. 3 das trichterförmige Rückstellelement gemäß Fig. 2 in gestauchtem Zu­ stand;

Fig. 4 Dias trichterförmige Rückstellelement nach Fig. 2 in entspanntem Zu­ stand;

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines trichterförmigen Rückstellele­ ments nach der Erfindung; und

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiels eines trichterförmigen Rückstellele­ ments nach der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt ein teilweise im Schnitt dargestelltes Setzgerät, in welchem die Kolbenhalterung gemäß der Erfindung zum Einsatz kommen kann. Hier han­ delt es sich um ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät. Es kann aber auch als ein solches ausgebildet sein, das durch Zünden eines Luft/Brenngasgemisches be­ treibbar ist.

Das Setzgerät nach Fig. 1 verfügt über ein Gehäuse 1 mit Handgriff 2 und Trig­ ger 3. Mit dem eintreibrichtungsseitigen Ende des Gehäuses 1 ist eine An­ schlagmuffe 4 verschraubt. Im Gehäuse ist eine zweiteilige Kolbenführung 5 verschiebbar gelagert. Die Kolbenführung 5 besteht aus einem hinteren Teil 6 und einem vorderen Teil 7. In der Kolbenführung 5 befindet sich ein Treibkol­ ben 8 mit einem im hinteren Teil 6 geführten Kopf 9 und einem im vorderen Teil 7 geführten Schaft 10. In eine Führungsbohrung 11 des Teils 6 mündet hinterseitig ein Zuströmkanal 12 für die Explosionsgase einer Pulvertreibla­ dung. Vorderseitig weist das Teil 6 Durchbrüche 13 zum Ableiten der vor dem Kopf 9 befindlichen Luft beim Vorlaufen des Treibkolbens 8 auf. Der vordere Endbereich des Teils 6 übergreift konzentrisch den hinteren Bereich des Teils 7. Das Teil 7 überragt die Anschlagmuffe 4 nach vorn und bildet so ein Mündungsrohr. Das hintere Ende des Teils 7 kann in Form eines rohrförmigen An­ satzes in die Führungsbohrung 11 ragen und so einen den Vorlaufweg des Treibkolbens 8 begrenzenden Anschlag bilden.

In einem vorderseitigen Aufnahmebereich 14 kann sich die erfindungsgemäße Kolbenhalterung befinden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezug­ nahme auf die Fig. 2 bis 4 erläutert.

Hier ist der Schaft 10 des Treibkolbens 8 in einem Führungskanal 15 des vor­ deren Teils 7 geführt. Eine zum hinteren Ende des Setzgeräts weisende Wand des vorderen Teils 7 trägt einen plattenförmigen Kunststoffdämpfer 16, der als Axialanschlag dient. Der plattenförmige Kunststoffdämpfer 16 ist als Ringplatte ausgebildet, die koaxial zur Zentralachse 10a des Schafts 10 liegt. Mit dem plattenförmigen Kunststoffdämpfer 16 oder direkt mit der Wand des vorderen Teils 7 ist ein radialer Anschlag 17 verbunden. Der radiale Anschlag 17 ist ebenfalls kreisringförmig ausgebildet und liegt koaxial zur Zentralachse 10a des Schafts 10, wobei dieser radiale Anschlag 17 an seinem Innenumfang eine Nut 18 trägt. Sie erstreckt sich über die gesamte Umfangslänge des radialen Anschlags 17.

Ein trichterförmiges Rückstellelement trägt das Bezugszeichen 19. Wie insbe­ sondere die Fig. 2 und 4 erkennen lassen, ist es als eine Art Ringscheibe aus­ gebildet, deren Innendurchmesser gegenüber dem Außendurchmesser der Ringscheibe in Axialrichtung versetzt ist, wenn sich das trichterförmige Rück­ stellelement im Ruhezustand bzw. nicht belastetem Zustand befindet. Es ist hier durch einen entsprechend gebogenen Draht gebildet und weist eine sym­ metrische, etwa blütenförmige Ausgestaltung auf.

Das trichterförmige Rückstellelement 19 nimmt in seiner zentralen Öffnung den Schaft 10 des Treibkolbens 8 reibend auf. Dies ist am besten in Fig. 4 zu erkennen. Es sei angenommen, daß sich in Fig. 4 der Treibkolben 8 und mit ihm der Schaft 10 in der Zündbereitschaftsposition befinden. In diesem Fall ist das trichterförmige Rückstellelement 19 nicht gestaucht und drückt lediglich leicht mit seinem Innenumfang gegen die Umfangsoberfläche des Schafts 10.

Der weiter außen liegende Randbereich des trichterförmigen Rückstellelements 19 wird von der Nut 18 aufgenommen. Diese Nut 18 kann dafür sorgen, daß das Rückstellelement 19 an einer Axialposition gehalten wird, und zwar in Richtung zum hinteren Ende des Setzgeräts gesehen hinter dem Kunststoff­ dämpfer 16. Zum Zwecke dieser Positionierung kann auch ein weiterer und nicht gezeigter axialer, ortsfester Anschlag rechts vom spitzen Ende des Rück­ stellelements in Fig. 4 vorgesehen sein. Das trichterförmige Rückstellelement 19 öffnet sich also in Richtung des vorderen Endes des Setzgeräts, also in Setz­ richtung 20.

Wird der Treibkolben 8 in Fig. 4 in Setzrichtung 20 bewegt, ohne daß das Setz­ gerät gezündet worden ist, so wird der hintere Randbereich 21 des trichterför­ migen Rückstellelements 19, der in Reibkontakt mit dem Schaft 10 steht, eben­ falls in Setzrichtung 20 mitgenommen, wobei die Anlagekraft dieses Randbe­ reichs 21 durch die Umfangselastizität des trichterförmigen Rückstellelements 19 bestimmt ist. Wegen des relativ großen Umfangs des trichterförmigen Rück­ stellelements 19 ist die Anlagekraft daher relativ gering. Bei weiterer Bewegung des hinteren Randbereichs 21 in Setzrichtung 20 beginnt sich das trichterför­ mige Rückstellelement 19 durchzudrücken. Dabei möchte sich der in Setzrich­ tung 20 vordere Randbereich 22 des Rückstellelements 19 im Durchmesser vergrößern. Dieser vordere Randbereich 22 wird daher in die Nut 18 bzw. gegen den radialen Anschlag 17 gedrückt, so daß das trichterförmige Rückstellele­ ment 19 radial gestaucht wird. Die Anlagekraft des hinteren Randbereichs 21 am Schaft 10 nimmt stark zu, da die Federkonstante des Rückstellelements 19 in radialer Richtung wesentlich höher ist als in Umfangsrichtung. Somit wirkt eine Rückstellkraft auf den Schaft 10, die daher den Treibkolben 8 in der Zündbereitschaftsstellung hält bzw. nach sehr kurzer Verschiebung in Setz­ richtung 20 wieder zurück in die Zündbereitschaftsstellung führt.

Wurde das Setzgerät gezündet, wird der Schaft 10 in Setzrichtung 20 geschos­ sen, so daß das trichterförmige Rückstellelement 19 maximal gestaucht und gegen den plattenförmigen Kunststoffdämpfer 16 geführt wird. Die Bremskraft des Rückstellelements 19 auf den Schaft 10 ist jetzt maximal, jedoch rutscht der Kolben durch. Bewegt sich der Kolben anschließend entgegen der Setzrich­ tung 20 zurück in die Zündbereitschaftsposition, wird er durch das Rückstell­ element 19 hieran praktisch nicht gehindert, da dessen Rand 21 entgegen der Setzrichtung 20 vom Schaft 10 mitgenommen wird und sich sofort entspannt, so daß sich jetzt die Reibungskraft zwischen dem hinteren Randbereich 21 und dem Schaft 10 auf den Ausgangswert verringert.

Die Vorteile dieser Kolbenhalterung liegen in dem geringen Platzbedarf und darin, daß sie nachträglich leicht in das Setzgerät zu integrieren ist. Sie ist darüber hinaus preiswert und kann verschleißarm gestaltet werden. Sie kann Kolbenfehlstände in gewissem Maße eliminieren.

Die Fig. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen von Ringscheiben zur Bil­ dung trichterförmiger Rückstellelemente. Hier sind die Innen- und Außenum­ fangsabschnitte in Axialrichtung noch nicht relativ zueinander bleibend ver­ schoben. Die Ringscheibe nach Fig. 5 besteht ähnlich wie die nach Fig. 2 aus entsprechend gebogenem Draht, der abschnittsweise zur Bildung von inneren Randbereichen 21 und dazwischenliegend nach außen zur Bildung von äuße­ ren Randbereichen 22 gebogen ist. Die gesamte Scheibe 19 ist aus nur einem einzigen Drahtstück gefertigt, dessen Enden anschließend verbunden worden sind.

Bei der Ringscheibe nach Fig. 6 handelt es sich um eine aus Federstahlblech gefertigte Ringscheibe, die an ihrem Innenumfang und an ihrem Außenumfang abwechselnd, in Umfangsrichtung gesehen, radial verlaufende Schlitze 23 und 24 aufweist.

Claims (5)

1. Kolbenhalterung, insbesondere für einen Treibkolben (8) eines Setzge­ räts, mit wenigstens einem Rückstellelement (19), das mit seinem einen Ende (21) gegen den Treibkolben (8) drückt und mit seinem anderen in Vorlauf­ richtung (20) des Treibkolbens (8) weiter vorn und von diesem beabstandet liegenden Ende (22) gegen einen gerätefesten Axial-Radial-Anschlag (16-18) führbar sowie elastisch verformbar ist und in einer bestimmten Axialposition gehalten wird.

2. Kolbenhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (19) trichterförmig ausgebildet ist.

3. Kolbenhalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das trichterförmige Rückstellelement (19) aus einer in Radialrichtung elastisch dehnbaren Ringscheibe besteht, deren Innenumfang (21) gegenüber dem Au­ ßenumfang (22) in Axialrichtung versetzt ist.

4. Kolbenhalterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das trichterförmige Rückstellelement aus gebogenem Draht aufgebaut ist.

5. Kolbenhalterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das trichterförmige Rückstellelement aus gestanztem Federblech mit radialen Schlitzen (23, 24) aufgebaut ist.