DE102004050076B4

DE102004050076B4 - Pneumatisch betriebenes Elektrowerkzeug mit einem Mechanismus zum Ändern des Druckluftdrucks

Info

Publication number: DE102004050076B4
Application number: DE102004050076.2A
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Oouchi; Shoichi Hirai; Michio Wakabayashi
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: TWI293593B; US7093743B2; DE102004050076A1; CN1607074A; US20060180632A1; JP4396214B2; CN1310738C; US20050077064A1; TW200518885A; JP2005118895A; US7255257B2

Abstract

Pneumatisch betriebenes Elektrowerkzeug, wie beispielsweise ein Schraubendreher, ein Bolzenschießgerät und ein Schlagschrauber, die mittels Druckluft angetrieben werden. Ein Druckminderventil ist zwischen einem Verbindungselement, das mit einem Kompressor verbunden ist, und einer Druckluftkammer, die in einem äußeren Rahmen des Elektrowerkzeugs definiert ist, vorgesehen, um einen Druck zu erzeugen, der geringer als der Druck an dem Verbindungselement zur Druckluftkammer ist. Ein Durchgangsabschnitt ist unabhängig von dem Druckminderventil vorgesehen und verbindet das Verbindungselement mit der Druckluftkammer. Ein Ventilelement ist an dem Durchgangsabschnitt angeordnet, um wahlweise die Druckluftkammer direkt durch den Durchgangsabschnitt mit Druckluft von dem Verbindungselement zu beaufschlagen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisch betriebenes Werkzeug, wie beispielsweise ein Schraubendreher, ein Bolzenschießgerät und ein Schlagschrauber, und genauer auf einen Mechanismus zum Ändern eines Druckluftdrucks, wobei der Mechanismus in einem äußeren Rahmen des pneumatisch betriebenen Werkzeugs angeordnet ist.
Ein Schraubendreher ist ein typisches Beispiel für ein pneumatisch betriebenes Werkzeug, das eine axiale Antriebskraft mittels eines Kolbens und eine Drehkraft mittels eines Pneumatikmotors zum Schrauben eines Gewindebefestigungsmittels in ein holziges Element einer Gipstafel, in eine Stahlplatte und dergleichen erzeugt. Druckluft ist eine Energiequelle zum Drehen des Pneumatikmotors und zum axialen Bewegen des Kolbens mittels eines Drehelements und eines Drehgleitelements. Das Drehelement wird rotatorisch durch den Pneumatikmotor angetrieben, und das Drehgleitelement ist axial relativ zu dem Drehelement bewegbar und zusammen mit dem Drehelement drehbar. Der Kolben ist mit dem Drehgleitelement verbunden.
Eine Antriebsspitze, die mit einer Nut eines Schraubenkopfes in Eingriff gebracht werden kann, ist mit dem Kolben verbunden. Eine derartige Anordnung ist in der US 6 026 713 A und in der JP H11-300639 A beschrieben.
Wenn es sich bei dem zu befestigenden Objekt um eine Metallplatte handelt, kann die Schraubantriebsenergie in Abhängigkeit von der Dicke und Härte der Metallplatte variieren. Der Befestigungsvorgang kann nicht abgeschlossen werden, wenn das Spitzenende der Schraube die Metallplatte nicht durchdringen kann. Deshalb wird ein ausreichend hohes Druckniveau der Druckluft eingestellt, um eine ausreichende Antriebskraft zu erzeugen, die es ermöglicht, die Befestigungsoperation hinsichtlich der Dicke und der hohen Härte der Stahlplatte erfolgreich zu beenden.
Wenn dieses hohe Druckniveau jedoch für den Befestigungsvorgang einer dünnen Stahlplatte oder einer Stahlplatte mit geringer Härte verwendet wird, so wird diese übermäßige Antriebsenergie auf die Schraube übertragen. Auf diese Weise kann kein komplementäres Innengewinde in der Stahlplatte erzeugt werden. Entsprechend kann die Schraubbefestigung nicht realisiert werden, oder sie wird ineffektiv. Mit anderen Worten, kann die Verwendung eines unzureichenden Druckniveaus zu einer unzureichenden Schraubenbefestigung führen, während die Verwendung eines übermäßigen Druckniveaus zu einer übermäßigen Schraubenbefestigung führen kann, wie beispielsweise zum Einsenken eines Schraubenkopfs in eine Oberfläche des Werkstücks.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist eine Steuerung oder eine Einstellung eines Druckniveaus der Druckluft in Abhängigkeit von dem Material, der Dicke und der Härte des Werkstücks, das mittels der Schraube befestigt werden soll, erforderlich. Dafür wird ein Druckminderventil verwendet. Das Druckminderventil ist normalerweise abseits eines Arbeitsplatzes angeordnet, da das Druckminderventil normalerweise unmittelbar an dem Kompressor positioniert oder einzeln nahe des Kompressors angeordnet ist. Wenn die aktuelle Antriebskraft nicht mit der für die nachfolgende Schraubenbefestigungsoperation erforderlichen Antriebskraft übereinstimmt, muss das Bedienpersonal folglich zum Kompressor gehen, um das Druckminderventil einzustellen. Um diese mühsame Einstellarbeit zu vermeiden, ist ein kommerziell erhältliches Druckminderventil als eine Antriebskrafteinstelleinrichtung in einem Körper des Schraubendrehers integriert.
Die Einstelleinrichtung vollzieht keine schrittweise Einstellung sondern eine Einzelschritteinstellung oder kontinuierliche Einstellung. Zur Einstellung wird ein Einstellknopf um seine Achse gedreht. Die Drehhandhabung des Knopfes führt jedoch nicht zu einer sofortigen Festsetzung des gewünschten Druckniveaus. Entsprechend ergibt eine derartige Einstelleinrichtung eine unzureichende Betriebsfähigkeit, insbesondere wenn das Druckniveau frequent zum Befestigen unterschiedlicher Arten von Werkstücken mit den Befestigungsmitteln geändert werden muss. Das gleiche gilt für andere pneumatisch betriebene Werkzeuge, wie beispielsweise für ein pneumatisch betriebenes Bolzenschussgerät und einen Schlagschrauber.
In der DE 30 03 298 A1 wird ein kraftbetätigtes Werkzeug und insbesondere ein Fluid betätigtes Absperrventil für ein durch Fluidkraft betätigtes Werkzeug, wie einen Schraubenschlüssel offenbart. Der Werkzeugaufbau weist einen Fluidmotor auf, einen Fluideinlassdurchgang und einen Fluidauslassdurchgang, ein fluidbetätigtes Ventil, welches zwischen alternativen Positionen bewegbar ist. In einer offenen Stellung strömt das Bewegungsfluid zu dem Motor, in einer geschlossenen Stellung wird verhindert, dass das Bewegungsfluid zum Motor strömt. Eine weitere Alternative eines Druckminderungsventils wird durch das Dokument US 3 948 328 A offenbart.
Ferner ist die DE 16 03 847 B bekannt, die ein mit Pressluft betriebenes Schlaggerät, insbesondere zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, betrifft.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes pneumatisch betriebenes Werkzeug mit einem Mechanismus zum Ändern des Druckluftdrucks zu schaffen, der eine sofortige Druckänderung mit einer einfachen Handhabung hervorrufen kann, um sofort eine gewünschte Antriebskraft entsprechend einer Werkstückart zu schaffen, ohne dass ein unzureichendes oder übermäßiges Anziehen auftritt.
Zur Lösung dieses und weiterer Probleme schafft die vorliegende Erfindung ein pneumatisch betriebenes Werkzeug mit einem äußeren Rahmen, Antriebskomponenten, einem Druckminderventil, einem Durchgangsabschnitt und einem Ventilelement. Der äußere Rahmen umfasst einen Drucklufteinlassbereich und definiert eine Druckluftkammer. Die Antriebskomponenten sind in dem äußeren Rahmen angeordnet und werden mit Hilfe von in der Druckluftkammer vorhandener Druckluft angetrieben. Das Druckminderventil bewirkt, dass Druckluft von dem Druckeinlassbereich zur Druckluftkammer strömen und ein Druckluftdruck reduziert werden kann, wenn Druckluft durch das Druckminderventil strömt. Der Durchgangsabschnitt ist unabhängig von dem Druckminderventil vorgesehen und verbindet den Lufteinlassbereich mit der Druckluftkammer, und das Ventilelement ist an dem Durchgangsabschnitt angeordnet und linear zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar. In der ersten Position ist die Verbindung an dem Durchgangsabschnitt zwischen dem Lufteinlassbereich und der Druckluftkammer blockiert, wobei das Druckminderventil seine inhärente Druckminderungsoperation durchführt. In der zweiten Position ist der Lufteinlassbereich mit der Druckluftkammer an dem Durchgangsabschnitt verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Druckänderungsmechanismus mit dem Druckminderventil, dem Durchgangsabschnitt und dem Ventilelement vorgesehen.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein pneumatisch betriebenes Werkzeug mit dem äußeren Rahmen und den Antriebskomponenten, einem Druckminderventil und einem Umschaltmechanismus vorgesehen. Das Druckminderventil bewirkt, dass Druckluft von dem Lufteinlassbereich zur Druckluftkammer strömen und ein Druckluftdruck reduziert werden kann, wenn Druckluft durch das Druckminderventil strömt. Der Umschaltmechanismus ist mit dem Druckminderventil verbunden. Der Druckumschaltmechanismus schafft eine erste Position zum Verbinden des Druckminderventils mit der Atmosphäre, um durch Betätigung des Druckminderventils Druckluft von dem Einlassbereich zur Druckluft zu fördern, und eine zweite Position zum Verbinden des Druckminderventils mit der Druckluftkammer, um das Druckminderventil ausser Betrieb zu nehmen.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Druckänderungsmechanismus mit dem Druckminderventil und ein Umschaltmechanismus geschaffen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin ist:
1 eine Querschnittsansicht, die einen pneumatisch betriebenen Schraubendreher zeigt, der einen Mechanismus zur Änderung des Druckluftdruckes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Mechanismus zum Ändern des Druckluftdruckes gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Querschnittsansicht entlang der in 2 dargestellten Linie III-III, die einen offenen Zustand eines Durchgangs in der ersten Ausführungsform zeigt;
4 eine Querschnittsansicht entlang der in 2 dargestellten Linie III-III, die einen geschlossenen Zustand eines Durchgangs in der ersten Ausführungsform zeigt;
5 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Mechanismus zum Ändern des Druckluftdrucks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Querschnittsansicht entlang der in 5 dargestellten Linie VI-VI, die eine erste Position eines Umschaltventils in der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 eine Querschnittsansicht entlang der in 5 dargestellten Linie VI-VI, die eine zweite Position eines Umschaltventils in der zweiten Ausführungsform zeigt;
8 eine Querschnittsansicht, die ein pneumatisch betriebenes Bolzenschießgerät zeigt, das den Mechanismus zum Ändern des Druckluftdrucks gemäß der ersten Ausführungsform aufweist; und
9 eine Querschnittsansicht, die einen pneumatisch betriebenen Schlagschrauber zeigt, der den Mechanismus zum Ändern des Druckluftdrucks gemäß der ersten Ausführungsform aufweist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein pneumatisch betriebenes Werkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die erste Ausführungsform bezieht sich auf einen Schraubendreher.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein pneumatisch betriebener Schraubendreher 1 eine Antriebsspitze 2, die mit einer in einem Kopf des Befestigungsmittels (nicht gezeigt) ausgebildeten Nut in Eingriff gebracht werden kann. Die Antriebsspitze 2 ist mit einem Kolben 3 verbunden, der in einer axialen Richtung der Antriebsspitze 2 durch Aufbringen eines pneumatischen Drucks angetrieben wird. Innerhalb eines äußeren Rahmens 4 ist eine Druckluftkammer 5 definiert, in der Druckluft, die von einem externen Kompressor (nicht gezeigt) zugeführt wird, gesammelt wird. Ferner ist ein pneumatischer Motor 6 zum Drehen eines Drehelementes 7 vorgesehen. Ein Drehgleitelement 8 ist axial relativ zum Drehelement 7 bewegbar und zusammen mit der Drehung des Drehelementes 7 drehbar. Die Druckluft dient als Energiequelle zum Drehen des pneumatischen Motors 6 und zum axialen Bewegen des Drehgleitelements 8.
Der Kolben 3 ist mit dem Drehgleitelement 8 verbunden. Somit ist die Antriebsspitze 2 axial bewegbar, während sie zum Einschrauben des Befestigungsmittels in ein Zielobjekt um ihre Achse gedreht wird. Ferner ist ein Puffer 9 vorgesehen, um die kinetische Energie des sich in Richtung seines unteren Totpunkts bewegenden Kolbens 3 zu absorbieren. Ein mit einem Auslöser 11 verbundenes Betätigungsventil 10 ist zum Öffnen eines Hauptventils 12 vorgesehen, um einen Luftdruck auf das Drehgleitelement 8 und auf den pneumatischen Motor 6 auszuüben.
Der Schraubendreher 1 umfasst ferner eine Rückführkammer 13, in der Druckluft gesammelt werden kann, um den Kolben 3 mit Druckluft zu beaufschlagen und auf diese Weise den Kolben 3 und die Antriebsspitze 2 in ihre Anfangspositionen zu bewegen. Das Sammeln von Druckluft in der Rückführkammer 13 beginnt, sobald der Kolben 3 in etwa seinen unteren Totpunkt erreicht. Sobald die Schraubenbefestigungsoperation abgeschlossen ist, wenn der Kolben 3 den Puffer 9 berührt, wird eine gegenüberliegende Seite des Kolbens 3 mit der in der Rückführkammer 13 gesammelten Druckluft beaufschlagt, um den Kolben 3 und die Antriebsspitze 2 in ihre Ausgangspositionen zu bewegen. Der äußere Rahmen 4 bildet ferner einen Handgriff 14, in dem die Druckluftkammer 5 angeordnet ist.
Der Handgriff 14 umfasst eine Endwand 14A, die ein Verbindungselement 15 umfasst, das mit dem Kompressor (nicht gezeigt) verbunden ist. Innerhalb des Handgriffs 14, also in der Druckluftkammer 5, ist ein Druckänderungsmechanismus 20 vorgesehen. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Druckänderungsmechanismus 20 ein Befestigungssegment 21 und eine Endabdeckung 24, die an der Endwand 14A zur Befestigung des Befestigungssegmentes 21 an dem Handgriff 14 angeordnet ist. Die Endabdeckung 24 hält das Verbindungselement 15. Das Befestigungssegment 21 umfasst einen napfförmigen Zylinderabschnitt 26 und einen Durchgangsabschnitt 35.
Der Druckänderungsmechanismus 20 umfasst ein Druckminderventil 25 mit dem napfförmigen Zylinderabschnitt 26, ein Halteelement 27, einen Kolben 28, eine erste Feder 29, einen Ventilschaft 30, eine zweite Feder 31 und einen Ventilteller 32. Das Halteelement 27 ist an einem offenen Ende des napfförmigen Zylinderabschnittes 26 angeordnet und mit einem Durchgangsloch 27a ausgebildet. An dem offenen Ende des Zylindersabschnitts 26 ist ein Verbindungsloch 26a in Verbindung mit der Druckluftkammer 5 ausgebildet.
Der Kolben 28 ist gleitend bewegbar in dem Zylinderabschnitt 26 positioniert. Eine Endfläche des Kolbens 28 ist dem Halteelement 27 gegenüber angeordnet und dient als eine Druckaufnahmefläche. Die eine Endfläche ist mit sich diametral erstreckenden Kreuznuten 28a ausgebildet, die zum Verbindungsloch 26a hin offen sind. Wenn die eine Endfläche das Halteelement 27 berührt, dienen die kreuzförmigen Nuten 28a nur als Druckaufnahmefläche. Ferner erstreckt sich der Ventilschaft 30 von der einen Endfläche und durch das Durchgangsloch 27a. Ein Ringraum ist zwischen dem Ventilschaft 30 und dem Durchgangsloch 27a vorgesehen. Der Ventilteller 32 ist an einem freien Ende des Ventilschafts 30 befestigt, um das Durchgangsloch 27a zu verschließen, wenn sich der Kolben 28 in Richtung auf den Boden des Zylinderabschnitts 26 zu bewegt. Der Zylinderabschnitt 26 und der Kolben 28 definieren zusammen eine Zylinderkammer 26b, die mit der Atmosphäre (nicht gezeigt) verbunden ist. Ferner ist eine mit dem Verbindungselement 15 verbundene Drucklufteinlasskammer 22 zwischen der Endabdeckung 24 und dem Halteelement 27 definiert. Die erste Feder 29 ist in der Zylinderkammer 26b zum Vorspannen des Kolbens 28, des Ventilschafts 30 und des Ventiltellers 32 in Richtung des Verbindungselements 15 angeordnet. Die zweite Feder 31 ist zwischen der Endabdeckung 24 und dem Ventilteller 32 angeordnet, um den Ventilteller 32 zu halten und diesen in Richtung des Halteelements 27 vorzuspannen.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der Durchgangsabschnitt 35 mit einem zentralen Durchgang 35c, einem Verbindungsdurchgang 35a, der von dem zentralen Durchgang 35c abzweigt und zur Drucklufteinlasskammer 22 hin offen ist, und einem zweiten Verbindungsdurchgang 35b, der von dem zentralen Durchgang 35c abzweigt und zur Druckluftkammer 5 hin offen ist, ausgebildet. Ein Ventil 36 erstreckt sich durch den zentralen Durchgang 35c. Das Ventil 36 umfasst einen Ventilschaft 37 sowie O-Ringe 38, 39, die an einer Außenumfangsfläche des Ventilschafts 37 angeordnet sind. Ein weiterer O-Ring 40 ist an dem Handgriff 14 befestigt. Diese O-Ringe 38, 39, 40 dienen als Dichtung zwischen dem Ventilschaft 37 und dem zentralen Durchgang 35c. Wenn sich der Ventilschaft 37 in einer in 3 dargestellten ersten Position befindet, nachdem eine lineare Druckkraft F1 ausgeübt wurde, sind die ersten und zweiten Verbindungsdurchgänge 35a und 35b miteinander verbunden, um Druckluft von dem Verbindungselement 15 direkt in die Druckluftkammer 5 zu leiten. Wenn sich der Ventilschaft 37 hingegen in einer in 4 dargestellten zweiten Position befindet, nachdem eine lineare Druckkraft F2 ausgeübt wurde, ist die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsdurchgängen 35a und 35b durch den O-Ring 39 blockiert.
Im Betriebszustand wird nachfolgend davon ausgegangen, dass sich das Ventil 36 in der in 4 dargestellten zweiten Position befindet, in der die direkte Zufuhr der Druckluft von dem Verbindungselement 15 in die Druckluftkammer 5 durch die Verbindungsdurchgänge 35a und 35b sowie den Durchgang 35c durch das Ventil 36 blockiert ist. Wenn der Kompressor nicht betätigt wird, und wenn sich keine Druckluft in der Druckluftkammer 5 befindet, wird der Kolben 28 aufgrund der Federkraft der ersten Feder 29 bewegt, so dass er das Halteelement 27 berührt. Wenn in diesem Zustand Druckluft von dem Verbindungselement 15 zugeführt wird, strömt die Druckluft durch das Durchgangsloch 27a, die kreuzförmigen Nuten 28a und das Verbindungsloch 26a in die Druckluftkammer 5. Auf diese Weise wird der Druck in der Druckluftkammer 5 erhöht.
Aufgrund des Druckanstiegs wird der Kolben 28 stetig gegen die Federkraft der ersten Feder 29 in Richtung des Bodens des Zylinderabschnitts 26 bewegt, da die Druckluftkammer 5 über das Verbindungsloch 26a und die kreuzförmige Nut 28a mit dem zwischen dem Halteelement 27 und dem Kolben 28 definierten Raum verbunden ist. Wenn der Druck in der Drucklufteinlasskammer 22 einen vorbestimmten Druck, der durch das Druckminderventil 25 festgelegt ist, erreicht, wird der Kolben 28 weiter in Richtung auf den Boden des Zylinderabschnitts 26 zu bewegt, so dass der Ventilteller 32 das Durchgangsloch 27a verschließt. Auf diese Weise kann das Druckniveau in der Druckluftkammer 5 mit Hilfe des Druckminderventils 25 aufrechterhalten werden.
Wenn der Druck in der Druckluftkammer 5 gesenkt wird, wird der Kolben 28 durch die Federkraft der ersten Feder 29 in Richtung auf das Verbindungselement 15 zu bewegt. Auf diese Weise öffnet der Ventilteller 32 das Durchgangsloch 27a. Somit kann der Druckluftkammer 5 über das Druckminderventil 25 neue Druckluft zugeführt werden. Somit kann der Druck in der Druckluftkammer 5 auf einem vorbestimmten Druckniveau gehalten werden, das geringer als das Druckniveau in dem Verbindungselement 15 ist.
Wenn der Ventilschaft 37 andererseits in die in 3 dargestellte erste Position bewegt wird, in dem der Ventilschaft 37 einfach gedrückt wird, strömt die Druckluft von dem Verbindungselement 15 durch die Verbindungsdurchgänge 35a und 35b sowie den Durchgang 35c direkt in die Druckluftkammer 5, ohne dass eine Druckminderung auftritt. Da der hohe Druck auf die Druckaufnahmefläche (gegenüber dem Halteelement 27) des Kolbens 28 ausgeübt wird, wird der Kolben 28 in Richtung des Bodens des Zylinderabschnitts 26 bewegt. Somit wird der geschlossene Zustand des Durchgangslochs 27a durch den Ventilteller 32 solange aufrecht erhalten, wie der Ventilschaft 37 sich in seiner in 3 dargestellten ersten Position befindet. In diesem Fall weist die Druckluftkammer 5 ein Druckniveau auf, das demjenigen des Verbindungselements 15 entspricht. Auf diese Weise kann das Druckniveau in der Druckluftkammer 5 schnell durch eine Stoßoperation des Ventilschafts 37 geändert oder umgeschaltet werden, und folglich kann wahlweise eine unterschiedliche Antriebsenergie schnell bereitgestellt werden, abhängig von der Art des Arbeitsstückes.
5 bis 7 zeigen einen Mechanismus 120 zum Ändern eines Druckluftdrucks gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Bauteile und Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Zylinderkammer 26b stets mit der Atmosphäre verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Zylinderkammer 126b hingegen durch die Stoßoperation eines Ventilschafts 137 entweder mit einer Druckluftkammer 105 oder mit der Atmosphäre verbunden. Das heißt, ein Durchgangsabschnitt 135 ist mit einem zentralen Durchgang 135a ausgebildet, ein erster Durchgang 135b zweigt von dem zentralen Durchgang 135a ab und ist mit der Druckluftkammer 105 verbunden, ein zweiter Durchgang 135c zweigt von dem zentralen Durchgang 135a ab und ist mit der Atmosphäre verbunden, und ein dritter Durchgang 135d zweigt von dem zentralen Durchgang 135a ab und ist mit der Zylinderkammer 126b verbunden. Der Ventilschaft 137 erstreckt sich durch den zentralen Durchgang 135a, um eine Luftverbindung zwischen der Druckluftkammer 105 und der Zylinderkammer 126b zu erzeugen, während die Verbindung zwischen der Druckluftkammer 105 und der Atmosphäre (6) blockiert ist, oder um eine Luftverbindung zwischen der Zylinderkammer 126b und der Atmosphäre zu erzeugen, während die Verbindung zwischen der Druckluftkammer 105 und der Zylinderkammer 126b (7) blockiert ist.
In dem in 6 dargestellten Zustand wird der in der Druckluftkammer vorherrschende Druckluftdruck auf die Zylinderkammer 126b ausgeübt. Folglich wird der Kolben 28 in Richtung des Verbindungselements 15 gedrückt, um das Druckminderventil 125 außer Betrieb zu bringen. Im letzteren Fall wird die Druckluft von dem Verbindungselement 15 durch das Durchgangsloch 27a, die kreuzförmige Nut 28a und das Verbindungsloch 126a zur Druckluftkammer 105 gefördert, während der Kolben 28 an dem Halteelement 27 anliegt.
In dem in 7 dargestellten Zustand wird der atmosphärische Druck auf die Zylinderkammer 126b ausgeübt, um das Druckminderventil 125 in Betriebszustand zu versetzen. Somit kann der Druckluftdruck in der Druckluftkammer 105 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform auf einem geringeren Niveau als das des Verbindungselements 15 gehalten werden. Bei der zweiten Ausführungsform kann das Druckluftniveau in der Druckluftkammer 105 durch eine einfache Stoßoperation des Ventilschafts 137 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform schnell geändert oder umgeschaltet werden, so dass abhängig von der Werkstückart eine unterschiedliche Antriebsenergie schnell bereitgestellt werden kann.
8 und 9 zeigen ein pneumatisch betriebenes Bolzenschießgerät 201 und einen pneumatisch betriebenen Schlagschrauber 301, bei denen es sich um Beispiele für ein pneumatisch betriebenes Werkzeug handelt. Das Bolzenschießgerät 201 und der Schlagschrauber 301 umfassen jeweils den zuvor beschriebenen Druckänderungsmechanismus 20, der mit dem Verbindungselement 15 und der Druckluftkammer 5 verbunden ist. Es sollte klar sein, dass anstelle des Druckänderungsmechanismus 20 auch der Druckänderungsmechanismus 120 gemäß der zweiten Ausführungsform in dem Bolzenschießgerät 201 und in dem Schlagschrauber 301 vorgesehen sein kann.
Während die Erfindung zuvor genau und unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte Fachleuten klar sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise legt das Druckminderventil selbst ein einzelnes Druckniveau durch die Federkraft der Feder fest. Jedoch kann das Druckminderventil auch einen Einstellmechanismus zum Ändern der Federkraft der Feder aufweisen, um eine Mehrzahl von vorbestimmten Druckniveaus zu schaffen. Im letzteren Fall kann die Antriebsenergie genau in Abhängigkeit von verschiedenen Werkstückarten eingestellt werden.

Claims

Pneumatisch betriebenes Werkzeug mit: einem äußeren Rahmen (4), der einen Drucklufteinlassbereich aufweist und in dem eine Druckluftkammer (5) definiert ist; Antriebskomponenten (7, 8, 2), die in dem äußeren Rahmen (4) angeordnet und mittels in der Druckluftkammer (5) vorhandener Druckluft angetrieben werden; einem Druckminderventil (25), das bewirkt, dass Druckluft von dem Drucklufteinlassbereich zur Druckluftkammer (5) strömen und dass der Druckluftdruck reduziert werden kann, wenn Druckluft durch das Druckminderventil (25) strömt; einem Durchgangsabschnitt (35), der unabhängig von dem Druckminderventil (25) vorgesehen ist und den Drucklufteinlassbereich mit der Druckluftkammer (5) verbindet; und einem Ventilelement, das an dem Durchgangsabschnitt (35) angeordnet und linear zwischen einer ersten Position, in der die Verbindung an dem Durchgangsabschnitt (35) zwischen dem Drucklufteinlassbereich und der Druckluftkammer (5) blockiert ist, wobei das Druckminderventil (25) seine inhärente Druckminderungsoperation durchführt, und einer zweiten Position, in der der Drucklufteinlassbereich mit der Druckluftkammer (5) an dem Durchgangsabschnitt (35) verbunden ist, manuell bewegbar ist.
Pneumatisch betriebenes Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Druckminderventil (25) aufweist: einen Zylinderabschnitt (26), der in der Druckluftkammer (5) angeordnet ist; einen Kolben (28), der in dem Zylinderabschnitt (26) angeordnet und eine Druckaufnahmefläche gegenüber dem Drucklufteinlassbereich aufweist, wobei der Kolben (28) gleitend relativ zum Zylinderabschnitt (26) in einer Richtung senkrecht zur Druckaufnahmefläche bewegbar ist, und die Druckaufnahmefläche in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der Druckluftkammer (5) steht; eine Feder (29), die zwischen dem Zylinderabschnitt (26) und dem Kolben (28) angeordnet ist, um den Kolben (28) in Richtung auf den Drucklufteinlassbereich zu zu bewegen; und einen Ventilabschnitt, der integral mit dem Kolben (28) bewegbar ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem Drucklufteinlassbereich und der Druckaufnahmefläche wahlweise zu blockieren.
Pneumatisch betriebenes Werkzeug nach Anspruch 2, wobei der Zylinderabschnitt (26) ein geschlossenes unteres Ende und ein anderes offenes Ende aufweist, und wobei der Ventilabschnitt einen Ventilschaft (30), der sich von dem Kolben (28) erstreckt, und einen Ventilteller (32) umfasst, der an dem Ventilschaft (30) befestigt ist; und das Druckminderventil (25) ferner ein Halteelement (27) aufweist, das an dem anderen offenen Ende angeordnet und mit einem Durchgangsloch (27a) zur Aufnahme des Ventilschafts (30) ausgebildet ist, wobei der Ventilteller (32) wahlweise das Durchgangsloch (27a) verschließt und die Druckaufnahmefläche mit einer dem Halteelement (27) gegenüberliegenden Nut (28a) ausgebildet ist, die mit dem Durchgangsloch (27a) und der Druckluftkammer (5) kommunizieren.
Pneumatisch betätigtes Werkzeug nach Anspruch 1, wobei der Durchgangsabschnitt (35) mit einem linearen zentralen Durchgang (35c), einem ersten Verbindungsdurchgang (35a), der von dem zentralen Durchgang (35c) abzweigt und mit dem Drucklufteinlassbereich verbunden ist, und einem zweiten Verbindungsdurchgang (35b), der von dem zentralen Durchgang (35c) abzweigt und mit der Druckluftkammer (5) verbunden ist, ausgebildet ist, wobei sich das Ventilelement bewegbar durch den zentralen Durchgang (35c) erstreckt.
Pneumatisch betätigtes Werkzeug mit: einem äußeren Rahmen (4), der einen Drucklufteinlassbereich aufweist und in dem eine Druckluftkammer (105) definiert ist; Antriebskomponenten (7, 8, 2), die in dem äußeren Rahmen (4) angeordnet und mit Hilfe von in der Druckluftkammer (105) vorhandener Druckluft angetrieben werden; einem Druckminderventil (125), das bewirkt, dass Druckluft von dem Drucklufteinlassbereich zur Druckluftkammer (105) strömen und der Druckluftdruck reduziert werden kann, wenn Druckluft durch das Druckminderventil (125) strömt; und einem Umschaltmechanismus, der mit dem Druckminderventil (125) kommuniziert, wobei der Umschaltmechanismus eine erste Position zum Verbinden des Druckminderventils (125) mit der Atmosphäre schafft, um mittels einer Betätigung des Druckminderventils (125) Druckluft von dem Drucklufteinlassbereich zur Druckluftkammer (105) zu fördern, und eine zweite Position zum Verbinden des Druckminderventils mit der Druckluftkammer (105), um das Druckminderventil (125) außer Betrieb zu setzen.
Pneumatisch betriebenes Werkzeug nach Anspruch 5, wobei das Druckminderventil (125) aufweist: einen Zylinderabschnitt (126), der in der Druckluftkammer (105) angeordnet ist; einen Kolben (28), der in dem Zylinderabschnitt (126) angeordnet ist und eine Druckaufnahmefläche gegenüber dem Drucklufteinlassbereich aufweist, wobei der Kolben (28) gleitend relativ zum Zylinderabschnitt (126) in einer Richtung senkrecht zur Druckaufnahmefläche bewegbar ist, die Druckaufnahmefläche in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der Druckluftkammer (105) steht und der Zylinderabschnitt (126) zusammen mit dem Kolben (28) eine Zylinderkammer (126b) definieren; eine Feder (29), die zwischen dem Zylinderabschnitt (126) und dem Kolben (28) angeordnet ist, um den Kolben (28) in Richtung des Drucklufteinlassabschnittes zu drücken; und ein Ventilabschnitt, der integral mit dem Kolben (28) bewegbar ist, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem Drucklufteinlassbereich und der Druckaufnahmefläche zu blockieren.
Pneumatisch betätigtes Werkzeug nach Anspruch 6, wobei der Zylinderabschnitt (126) ein offenes Ende aufweist, und wobei der Ventilabschnitt einen Ventilschaft (30), der sich von dem Kolben (28) erstreckt, und einen Ventilteller (32) umfasst, der an dem Ventilschaft (30) befestigt ist; und das Druckminderventil (125) ferner ein Halteelement (27) aufweist, das an dem offenen Ende angeordnet und mit einem Durchgangsloch (27a) zur Aufnahme des Ventilschafts (30) ausgebildet ist, wobei der Ventilteller (32) das Durchgangsloch (27a) wahlweise verschließt, und die Druckaufnahmefläche mit einer Nut (28a) ausgebildet ist, die gegenüber dem Halteelement (27) angeordnet und mit dem Durchgangsloch (27a) und der Druckluftkammer (105) verbunden ist.
Pneumatisch betriebenes Werkzeug nach Anspruch 7, wobei der Umschaltmechanismus umfasst: einen Durchgangsabschnitt (135), der mit einem linearen zentralen Durchgang (135a), einem ersten Durchgang (135b), der von dem zentralen Durchgang (135a) abzweigt und mit der Druckluftkammer (105) verbunden ist, einem zweiten Durchgang (135c), der von dem zentralen Durchgang (135a) abzweigt und mit der Atmosphäre verbunden ist, und einem dritten Durchgang (135d), der von dem zentralen Durchgang (135a) abzweigt und mit der Zylinderkammer (126b) verbunden ist, ausgebildet ist; und ein Umschaltventil, das sich durch den zentralen Durchgang (135a) erstreckt und linear zwischen der ersten Position, die eine Fluidverbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Atmosphäre schafft und eine Verbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Druckluftkammer (105) unterbindet, und einer zweiten Position, die eine Fluidverbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Druckluftkammer (105) schafft und eine Verbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Atmosphäre unterbindet, bewegbar ist.
Druckänderungsmechanismus zur Verwendung in einem pneumatisch betriebenen Werkzeug mit einem äußeren Rahmen (4), der einen Drucklufteinlassbereich aufweist und in dem eine Druckluftkammer (5) definiert ist, und Antriebskomponenten (7, 8, 2), die in dem äußeren Rahmen (4) angeordnet und mit Hilfe von in der Druckluftkammer (5) vorhandener Druckluft angetrieben wird, wobei der Druckänderungsmechanismus umfasst: ein Druckminderventil (25), das bewirkt, dass Druckluft von dem Drucklufteinlassbereich zur Druckluftkammer (5) strömen und ein Druckluftdruck reduziert werden kann, wenn Druckluft durch das Druckminderventil (25) strömt; einen Durchgangsabschnitt (35), der unabhängig von dem Druckminderventil (25) vorgesehen ist und den Drucklufteinlassbereich mit der Druckluftkammer (5) verbindet; und ein Ventilelement, das an dem Durchgangsabschnitt (35) angeordnet und linear zwischen einer ersten Position, in der die Verbindung am Durchgangsabschnitt (35) zwischen dem Drucklufteinlassbereich und der Druckluftkammer (5) blockiert ist, wobei das Druckminderventil (25) seine inhärente Druckminderungsoperation durchführt, und einer zweiten Position, in der der Drucklufteinlassbereich mit der Druckluftkammer, an dem Durchgangsabschnitt (35) verbunden ist, manuell bewegbar ist.
Druckänderungsmechanismus nach Anspruch 9, wobei das Druckminderventil (25) umfasst: einen Zylinderabschnitt (26), der in der Druckluftkammer (5) angeordnet ist; einen Kolben (28), der in dem Zylinderabschnitt (26) angeordnet ist und gegenüber dem Drucklufteinlassbereich eine Druckaufnahmefläche aufweist, wobei der Kolben (28) gleitend relativ zum Zylinderabschnitt (26) in einer Richtung senkrecht zur Druckaufnahmefläche bewegbar ist und die Druckaufnahmefläche in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der Druckluftkammer (5) steht; eine Feder (29), die zwischen dem Zylinderabschnitt (26) und dem Kolben (28) angeordnet ist, um den Kolben (28) in Richtung auf den Drucklufteinlassbereich zu zu drücken; und einen Ventilabschnitt, der integral mit dem Kolben (28) bewegbar ist, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem Drucklufteinlassbereich und der Druckaufnahmefläche zu blockieren.
Druckänderungsmechanismus nach Anspruch 10, wobei der Zylinderabschnitt (26) ein geschlossenes unteres Ende und ein anderes offenes Ende aufweist, und wobei der Ventilabschnitt einen Ventilschaft (30), der sich von dem Kolben (28) erstreckt, und einen Ventilteller (32), der an dem Ventilschaft (30) befestigt ist; aufweist und das Druckminderventil (25) ferner ein Halteelement (27) umfasst, das an dem anderen offenen Ende angeordnet und mit einem Durchgangsloch (27a) zur Aufnahme des Ventilschafts (30) ausgebildet ist, wobei der Ventilteller (32) wahlweise das Durchgangsloch (27a) verschließt und die Druckaufnahmefläche gegenüber dem Halteelement (27) mit einer Nut (28a) ausgebildet ist, die mit dem Durchgangsloch (27a) und der Druckluftkammer (5) kommuniziert.
Druckänderungsmechanismus nach Anspruch 9, wobei der Durchgangsabschnitt (35) mit einem linearen zentralen Durchgang (35c), einem ersten Verbindungsdurchgang (35a), der von dem zentralen Durchgang (35c) abzweigt und mit dem Drucklufteinlassbereich verbunden ist, und mit einem zweiten Verbindungsdurchgang (35a), der von dem zentralen Durchgang (35c) abzweigt und mit der Druckluftkammer (5) verbunden ist, ausgebildet ist, wobei das Ventilelement sich bewegbar durch den zentralen Durchgang (35c) erstreckt.
Druckänderungsmechanismus zur Verwendung in einem pneumatisch betriebenen Werkzeug mit einem äußeren Rahmen (4), der einen Drucklufteinlassbereich aufweist und in dem eine Druckluftkammer (105) definiert ist, und Antriebskomponenten (7, 8, 2), die in dem äußeren Rahmen (4) angeordnet und mittels in der Druckluftkammer (105) vorhandener Druckluft angetrieben werden, wobei der Druckänderungsmechanismus aufweist: ein Druckminderventil (125), das bewirkt, dass Druckluft von dem Drucklufteinlassbereich zur Druckluftkammer (105) strömen und ein Druckluftdruck reduziert werden kann, wenn Druckluft durch das Druckminderventil (125) strömt; und einen Umschaltmechanismus, der mit dem Druckminderventil (125) kommuniziert, wobei der Umschaltmechanismus eine erste Position zum Verbinden des Druckminderventils (125) mit der Atmosphäre schafft, um durch eine Betätigung des Druckminderventils (125) Druckluft von dem Drucklufteinlassbereich zur Druckluftkammer (105) zu fördern, und eine zweite Position zum Verbinden des Druckminderventils (125) mit der Druckluftkammer (105), um das Druckminderventil (125) außer Betrieb zu setzen.
Druckänderungsmechanismus nach Anspruch 13, wobei das Druckminderventil (125) aufweist: einen Zylinderabschnitt (126), der in der Druckluftkammer (105) angeordnet ist; einen Kolben (28), der in dem Zylinderabschnitt (126) angeordnet ist und gegenüber dem Drucklufteinlassbereich eine Druckaufnahmefläche aufweist, wobei der Kolben (28) gleitend relativ zum Zylinderabschnitt (126) in einer Richtung senkrecht zur Druckaufnahmefläche bewegbar ist, die Druckaufnahmefläche in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der Druckluftkammer (105) steht und der Zylinderabschnitt (126) zusammen mit dem Kolben (28) eine Zylinderkammer (126b) definiert; eine Feder (29), die zwischen dem Zylinderabschnitt (126) und dem Kolben (28) angeordnet ist, um den Kolben (28) in Richtung auf den Drucklufteinlassabschnitt zu zu drücken; und einen Ventilabschnitt, der integral mit dem Kolben (28) bewegbar ist, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem Drucklufteinlassbereich und der Druckaufnahmefläche zu blockieren.
Druckänderungsmechanismus nach Anspruch 14, wobei der Zylinderabschnitt (126) ein offenes Ende umfasst, und wobei der Ventilabschnitt einen Ventilschaft (30), der sich von dem Kolben (28) erstreckt, und einen Ventilteller (32) aufweist, der an dem Ventilschaft (30) befestigt ist; und das Druckminderventil (125) ferner ein Halteelement (27) aufweist, das an dem offenen Ende angeordnet und mit einem Durchgangsloch (27a) zur Aufnahme des Ventilschafts (30) ausgebildet ist, wobei der Ventilteller (32) wahlweise das Durchgangsloch (27a) verschließt, und die Druckaufnahmefläche gegenüber dem Halteelement (27) mit einer Nut (28a) ausgebildet ist, die mit dem Durchgangsloch (27a) und der Druckluftkammer (105) kommuniziert.
Druckänderungsmechanismus nach Anspruch 15, wobei der Umschaltmechanismus umfasst: einen Durchgangsabschnitt (135), der mit einem linearen zentralen Durchgang (135a), einem ersten Durchgang (135b), der von dem zentralen Durchgang (135a) abzweigt und mit der Druckluftkammer (105) verbunden ist, einem zweiten Durchgang (135c), der von dem zentralen Durchgang (135a) abzweigt und mit der Atmosphäre verbunden ist, und einem dritten Durchgang (135d), der von dem zentralen Durchgang (135a) abzweigt und mit der Zylinderkammer (126b) verbunden ist, ausgebildet ist; und ein Umschaltventil, das sich durch den zentralen Durchgang (135a) erstreckt und linear zwischen einer ersten Position, die eine Fluidverbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Atmosphäre schafft und eine Verbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Druckluftkammer (105) unterbindet, und einer zweiten Position, die eine Fluidverbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Druckluftkammer (105) schafft und eine Verbindung zwischen der Zylinderkammer (126b) und der Atmosphäre unterbindet, bewegbar ist.