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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 A 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 12 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 aber 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.
