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Aufgabe der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Setzgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art. Derartige Setzgeräte können mit festen, gasförmigen oder
flüssigen
Brennstoffen oder auch mit Druck- oder Pressluft betrieben werden.
Bei den verbrennungsbetriebenen Setzgeräten wird ein Setzkolben über die
Verbrennungsgase angetrieben. Über
diesen Setzkolben können
dann Befestigungselemente, wie z. B. Nägel oder Bolzen, in einen Untergrund
eingetrieben werden.
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Bei
Setzgeräten
ist es aus der
DE 39
30 592 A1 bekannt, den Kolben in einer Kolbenführung zu führen, die
in einer Gehäusehülse des
Setzgerätes axial
versetzbar angeordnet ist. Damit ein Setzvorgang ausgelöst werden
kann, muss das Setzgerät
an einen Untergrund angepresst werden, so dass die Kolbenführung in
die Gehäusehülse eingedrückt wird.
Zum Abbau der Kolbenenergie bei Fehlsetzungen oder bei Überenergie
ist vorne in der Kolbenführung,
an dem der Bolzenführung
zugewandtem Endbereich ein elastischer Ringkörper vorgesehen, der den Kolben
abfängt.
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Von
Nachteil hierbei ist jedoch, dass, wenn der Verschleiss des elastischen
Ringkörpers
zu gross ist und dieser nicht erkannt wird, wesentliche und teure
Gerätebauteile
Schaden nehmen können. Ferner
muss der Bund des Kolbens, der auf den Ringkörper auftrifft, einen möglichst
grossen Durchmesser aufweisen, um eine vorzeitige Zerstörung des
elastischen Ringkörpers
zu vermeiden. Das Gerätegewicht
wird hierdurch erhöht.
Zum anderen prellt der Kolben aufgrund der Elastizität des Ringkörpers nach
dem Auftreffen auf diesen zurück,
so dass es insbesondere bei hohen Setzenergien zu einem ungewollten
Nachschlagen des Kolbens kommen kann.
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Aus
der
DE 196 17 671
C1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist ein
pulverkraftbetriebenes Bolzensetzgerät mit einem in einer Laufführungsbohrung
angeordneten Kolben bekannt. Der Kolben weist einen Kolbenkopf und
einen Kolbenschaft auf, wobei der Kolbenkopf an seiner dem Kolbenschaft
zugewandten Seite einen konischen Abschnitt ausbildet. Diesem konischen
Abschnitt des Kolbens gegenüberliegend
ist eine konische Aufnahme am mündungsseitigen
Ende des Laufvorderteils angeordnet, in die der konische Abschnitt
bei einer Fehlsetzung oder bei einem Setzvorgang mit Überenergie
einfahren kann. Eine in Setzrichtung hinter der konischen Aufnahme
angeordnete Dämpfungsscheibe
dämpft
dabei das Auftreffen des Kolbens.
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Ein
erhöhter
Verschleiss der elastischen Dämpfungsscheibe,
wie er bei dem aus der
DE
39 30 592 A1 bekannten Setzgerät auftreten kann, ist hier vermieden.
Jedoch ist auch hier von Nachteil, dass es zu einem Prellen und
damit zu einem Nachschlagen des Kolbens kommen kann.
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Aus
der
US 4,824,003 ist
ein Setzgerät
bekannt, bei dem zwischen der Kolbenführung und der Bolzenführung ein
erster rigider und ein elastischer Ring hintereinander angeordnet
sind. In dem elastischen Ring ist ferner noch ein weiterer rigider
Ring angeordnet, der den Hub des ersten rigiden Rings begrenzt.
Der erste rigide Ring weist eine, sich in Setzrichtung konisch verengende,
Durchführung
für den
Kolbenschaft auf. Der Kolben ist an der dem ersten rigiden Ring
zugewandten Kolbenbundfläche
konisch ausgebildet, wobei die Konturen der konischen Kolbenfläche und
der konischen Durchführung
des ersten rigiden Rings einander ergänzen.
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Auch
hier besteht der Nachteil, dass es zu einem Prellen und damit zu
einem Nachschlagen des Kolbens kommen kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Setzgerät der vorgenannten
Art zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und
die Rückprellgeschwindigkeit
des Kolbens auf ein Minimum reduziert.
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Die
erfindungsgemässe
Aufgabe wird durch ein Setzgerät
mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demnach ist es ausreichend,
wenn ein mit dem Stoppelement zusammenwirkender Trägheitskörper vorgesehen
ist, der zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag,
die beide mit dem Stoppelement fest verbunden sind, in einer Richtung parallel
zur Längserstreckung
des Setzkolbens verschieblich geführt ist. Dabei ist eine Distanz
zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag in Längsrichtung
des Setzkolbens um einen Entkopplungsweg grösser als die Länge des
Trägheitskörpers in
dieser Längsrichtung.
Durch die dadurch hervorgerufene Massenaufteilung wirkt beim ersten Kontakt
zwischen dem Setzkolben und dem Stoppelement nicht die Trägheitskraft
der Gesamtmasse aus Stoppelement und Trägheitskörper als Gegenkraft auf den
Setzkolben, um diesen abzubremsen, sondern nur der Anteil, der durch
das Stoppelement hervorgerufen wird. Die beim Aufschlag auftretende Kraftspitze
wird dadurch reduziert und der Setzkolben weniger belastet. Ferner
wird ein mehrstufiges Abbremsen des Setzkolbens erreicht bei gleichzeitig geringerem
Einfederweg, was sich auch positiv auf die Lebensdauer des Setzkolbens
und der Bolzenführung
auswirkt. Weiterhin wird das Stoppelement beim Ausfedern des Dämpfungselements
kurz nach seiner Bewegungsumkehr in die entgegengesetzte Richtung
zur Setzrichtung, von dem Trägheitskörper, der
sich aufgrund seiner Massenträgheit
im Rahmen des Entkopplungsweges weiter in Setzrichtung bewegt, durch
ein Auftreffen des Trägheitskörpers an dem
zweiten Anschlag in seiner Bewegung gehemmt. Dieses führt vorteilhaft
zu einer niedrigen, unkritischen Rückprellgeschwindigkeit des
Setzkolbens.
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Günstig ist
es, wenn der Trägheitskörper wenigstens
bereichsweise ringförmig
ausgebildet und auf einer umfänglich
an dem Stoppelement angeordneten Laufbahn verschieblich geführt ist.
Hierdurch wird ein Verkanten und damit ein ausser Funktion setzen
des Trägheitskörpers verhindert.
Die Laufbahn könnte
alternativ aber auch an der Kolbenführung angeordnet sein.
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Vorteilhaft
weist der Entkopplungsweg eine Länge
von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,25 und 2 mm auf, wodurch eine
optimale Wirkung des Trägheitskörpers erreicht
wird.
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Bei
einer vorteilhaften Variante ist der Trägheitskörper länglich ausgebildet, überragt
das Stoppelement in einer der Bolzenführung abgewandten Richtung
und umfängt
es mit einem Kragen. Durch diese Massnahme kann die Masse des Trägheitskörpers noch
erhöht
werden, wodurch die Rückprellgeschwindigkeit
des Setzkolbens weiter reduziert werden kann.
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Weitere
Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung
in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 Schematisch,
ein erfindungsgemässes
Setzgerät
mit einer Kolbenstoppeinrichtung, teilweise im Längsschnitt,
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2 ein
Detail des Setzgerätes
gemäss
der Markierung II aus 1,
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3 ein
Detail eines weiteren Setzgerätes im
Längsschnitt.
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In
den 1 und 2 ist ein handgeführtes Setzgerät 10 wiedergegeben,
das eine insgesamt mit 30 bezeichnete Kolbenstoppeinrichtung
aufweist. Das Setzgerät 10 weist
dabei ferner eine, in einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse 11 angeordnete
Kolbenführung 13 auf.
In einem Hohlraum 14 der Kolbenführung 13 ist ein Setzkolben 20 verschieblich
angeordnet, der über
ein Treibmittel oder dessen Reaktionsprodukte, wie z. B. Verbrennungsgase
oder etc., antreibbar ist. Der Setzkolben 20 weist einen
Kolbenschaft 21 auf, der sich in Setzrichtung 40 des
Setzgerätes 10 an
einen Kolbenkopf 23 anschliesst. Ein Kolbenbund 22 ist
beabstandet von dem Kolbenkopf 23 auf dem Kolbenschaft 21 angeordnet
und weist eine, in Richtung der Kolbenstoppeinrichtung 30 angeordnete,
Gegenstoppfläche 24 auf,
welche in dem Beispiel konisch ausgebildet ist. Der Kolbenbund 22 könnte abweichend
von der hier dargestellten Ausführungsform
aber auch direkt am in Setzrichtung 40 liegenden Bereich
des Kolbenkopfes 23 angeordnet sein. Die Kolbenführung 13 ist
verschieblich in dem hülsenartig
ausgebildeten Gehäuse 11 gelagert,
gegen das sie sich über
ein Federelement 19 elastisch abstützt. An dem entgegen der Setzrichtung 40 liegenden
Ende der Kolbenführung 13 ist
ein Kartuschenlager 25 zur Aufnahme einer Treibladung,
z. B. in Form einer Kartusche, einer Pille oder eines Blisters,
angeordnet.
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Ein
Setzvorgang mit dem Setzgerät 10 ist
nur möglich,
wenn das Setzgerät 10 mit
einer, der Kolbenführung 13 in
Setzrichtung vorgelagerten Bolzenführung 12 an einen
hier nicht dargestellten Untergrund angepresst wird. Die Bolzenführung ist
an einer Schnittstelle 26, die z. B. als Gewinde ausgebildet
ist, mit der Kolbenführung
verbunden. Zum Auslösen
eines Setzvorgangs ist an dem Setzgerät 10 noch ein Auslöseschalter 18 angeordnet.
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An
dem der Bolzenführung 12 zugewandten Ende
der Kolbenführung 13 ist
die bereits erwähnte Kolbenstoppeinrichtung 30 angeordnet,
die sich an einem Boden 15 einer Aufnahme 16 der
Bolzenführung 12 abstützt. Diese
Kolbenstoppeinrichtung 30 weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein, als Elastomerring ausgebildetes Dämpfungselement 31 und
ein als metallisches Hülsenteil
oder Druckstück
ausgebildetes Stoppelement 32, auf. Das Dämpfungselement 31 kann
dabei auf das Stoppelement 32 aufvulkanisiert oder aufgesteckt
sein, so dass sich das Stoppelement 32 über das Dämpfungselement 31 indirekt
und elastisch gedämpft
an dem als Anschlag ausgebildeten Boden 15 abstützt. An
dem Stoppelelement 32 ist ein ringförmiger Trägheitskörper 33 angeordnet,
der auf einer umfänglich an
dem Stoppelement 32 angeordneten Laufbahn 37 zwischen
einem ersten Anschlag 35 und einem zweiten Anschlag 36 verschieblich
geführt
ist. Während der
erste Anschlag durch einen umlaufenden Vorsprung des Stoppelementes 32 gebildet
ist, ist der zweite Anschlag 36 an einem Haltering 34 ausgebildet,
der z. B. durch Verlöten
fest mit dem Stoppelement 32 verbunden ist. Die axiale
Länge der
Laufbahn 37 ist um einen Entkopplungsweg 38 grösser, als
die axiale Breite des Trägheitskörpers 33.
Der Entkopplungsweg weist dabei eine Länge von ca. 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise
zwischen 0,25 und 2 mm auf.
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An
der der Bolzenführung 12 abgewandten Seite
des Stoppelementes 32 ist ferner eine Stoppfläche 17 an
diesem angeordnet, die in dem Ausführungsbeispiel als Konusfläche ausgebildet
ist und gegen die der Setzkolben 20 mit der am Kolbenbund 22 ausgebildeten
Gegenstoppfläche 24 prallen
kann, um ihn über
die Kolbenstoppeinrichtung 30 abzubremsen, wenn dieser
bei einer Fehlsetzung oder aufgrund einer zu starken Treibladung
bis zu dem Stoppelement 32 nach vorne läuft. Die Gegenstoppfläche 24 ist
dabei komplementär
zu der Stoppfläche 17 und
im vorliegenden Beispiel also ebenfalls als Konusfläche ausgebildet.
Ferner ist in dem Stoppelement 32 eine zylindrische Durchführung 39 angeordnet,
durch die der Kolbenschaft 21 geführt ist.
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Bei
einem Aufprallen des Setzkolbens 20 in Setzrichtung 40 auf
das Stoppelement 32 wird dieses in Richtung des Pfeils 41 gegen
das elastische Dämpfungselement 31 gedrückt, welches
dabei gestaucht wird. Durch die Massenaufteilung wirkt beim ersten
Kontakt zwischen Setzkolben 20 und Stoppelement 32 nicht
die Trägheitskraft
der Gesamtmasse aus Stoppelement 32 und Trägheitskörper 33 als Gegenkraft
auf den Setzkolben 20, um diesen Abzubremsen, sondern nur
der Anteil, der durch das Stoppelement 32 hervorgerufen
wird. Der Trägheitskörper 33 wird
beim Zünden
durch Trägheitskräfte in die
in 2 dargestellte Ausgangslage gedrückt. Die
beim Aufschlag auftretende Kraftspitze wird dadurch reduziert und
der Setzkolben 20 weniger belastet.
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Über die
Länge des
Entkopplungsweges 38 läuft
der Setzkolben 20 mit dem Stoppelement 32 in Richtung
des Pfeils 41, ohne den Trägheitskörper 33 mitzunehmen.
Nach dem Entkopplungsweg 38 läuft der erste Anschlag 35 des
sich bewegenden Stoppelementes 32 gegen den Trägheitskörper 33,
wobei die Masse des Trägheitskörpers 33 der
Masse des Stoppelementes 32 zugeschaltet wird und sich
der Trägheitskörper 33 nun
in Richtung des Pfeils 42 bewegt. Der Setzkolben 20 erfährt dabei
eine erneute Bremswirkung. Ebenso fällt die Einfederung des Stoppelements 32 über das
Dämpfungselement 31 in die
Aufnahme 16 an der Bolzenführung 12 geringer aus,
als mit einem Stoppelement ohne axial versetzbarem Trägheitskörper. Das
mehrstufige Abbremsen des Setzkolbens und der geringere Einfederweg
wirken sich auch positiv auf die Lebensdauer des Setzkolbens 20 und
der Bolzenführung 12 aus.
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Erreicht
das Stoppelement 32 den maximalen Einfederungsweg, dann
wird dessen Geschwindigkeit innerhalb des Systems zu Null. In diesem
Moment kommt die Entkopplung zwischen Stoppelement 32 und
Trägheitskörper 33 wieder
zum Tragen. Das Stoppelement 32 wird beim Ausfedern des Dämpfungselements 31 kurz,
nach seiner Bewegungsumkehr, in die dem Pfeil 41 entgegengesetzte Richtung
von dem Trägheitskörper 33,
der sich aufgrund seiner Massenträgheit im Rahmen des Entkopplungsweges 38 weiter
in Richtung des Pfeils 42 bewegt, durch ein Auftreffen
des Trägheitskörpers 33 an
dem zweiten Anschlag 36 in seiner Bewegung gehemmt. Dieses
führt zu
einer niedrigen, unkritischen Rückprellgeschwindigkeit
des Setzkolbens.
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Alternativ
zu der vorbeschriebenen Variante, könnte der Trägheitskörper z. B. auch zweiteilig ausgebildet
sein, z. B. in Form von zwei Ringhälften. Für die Montage hat dieses den
Vorteil, dass auf einen Haltering 34 verzichtet werden
kann und der zweite Anschlag 36 so direkt am Stoppelement 32 ausgebildet
werden. Der zweiteilige Trägheitskörper 33 kann dann
bei der Montage an den Bereich zwischen den beiden Anschlägen 35 und 36 angelegt
werden und wird nach dem Montieren des Stoppelementes 32 am Ende
der Kolbenführung 13 über diese
in seiner Lage an der Laufbahn 37 des Stoppelementes 32 gehalten.
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Das
in 3 dargestellte Setzgerät 10 unterscheidet
sich dadurch von dem vorhergehend beschriebenen, dass die Kolbenstoppeinrichtung 30 hier
einen länglichen,
hülsenförmigen Trägheitskörper 33 aufweist,
der über
eine Bajonettverbindung an dem Stoppelement 32 gehalten
ist. Das Stoppelement 32 weist dazu Bajonettausnehmungen 43 auf, durch
die Bajonettzapfen 44 am Trägheitskörper 33 hindurchgeführt werden
können
und der Trägheitskörper 33 anschliessend
durch Verdrehen an dem Stoppelement 32 gesichert werden
kann. Der Trägheitskörper 33 bildet
dabei einen senkrecht zu Kolbenschaft 21 ausgerichteten
Kragen 45 aus, der das der Bolzenführung 12 abgewandte
Ende des Stoppelements 32 umfängt. Durch diese Ausbildung
des Trägheitskörpers 33 kann
dessen Masse noch erhöht werden,
wodurch die Rückprellgeschwindigkeit
des Setzkolbens 20 weiter reduziert werden kann. Ferner wird
eine bessere Führung
durch eine grosse Führungsfläche in der
Kolbenführung
erreicht.