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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 deren einer 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.
Für hohe
Geräteenergien
(> ca. 350 J) ist
der elastische Ringkörper ungeeignet,
da der Kolben dann zu stark in den Ringkörper eindringt oder starker
Gummiabrieb entsteht, was zu Gerätestörungen führen kann.
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Aus
der
DE 199 47 464
A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist ein
Setzgerät
bekannt bei dem sich ein hülsenförmiges Druckstück als Stoppring
für den
Kolben über
einen elastischen Ringpuffer an der Bolzenführung abstützt. Das Druckstück weist
dabei eine koni sche Öffnung
zum Kolbenbund hin auf, wobei der Durchmesser des Kolbenbunds wesentlich
grösser
ist als der Innendurchmesser der Öffnung des Druckstücks. Bei
einem Stoppvorgang mittels des Druckstücks kommt die Unterfläche des
Kolbenbunds zur Anlage an eine Ringfläche des Druckstücks, die
dessen Öffnung
umgibt.
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Von
Nachteil hierbei ist zum einen die hohe Eigenmasse des Kolbens aufgrund
des grossen Kolbenbunddurchmessers und zum anderen die Tatsache,
dass ein über
das zulässige
Mass verschlissenes Druckstück
oder Pufferring vom Anwender nicht ohne weiteres erkannt werden
kann, und es so zu einer Beschädigung
von Teilen des Setzgerätes
kommen kann.
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Aus
der
US 4,828,003 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, über das zulässige Mass verschlissene Ringe
vom Anwender nicht ohne weiteres erkannt werden können, und
es so zu einer Beschädigung
von Teilen des Setzgerätes
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, das
eine Schädigung
von Gerätebauteilen
vermeidet und das es einem Anwender signalisiert, wenn die Kolbenstopp- oder bremseinrichtung über ein
zulässiges
Mass hinaus verschlissen ist.
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Die
erfindungsgemässe
Aufgabe wird durch ein Setzgerät
mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demnach ist es ausreichend,
wenn der Kolbenbund des Kolbens in Richtung des Stoppelementes der
Kolbenstoppeinrichtung mit einer konischen Ringfläche versehen
ist, wobei das Stoppelement eine zylindrische Durchführung für den Kolbenschaft aufweist,
und wobei der Innendurchmesser DS der zylindrischen
Durchführung
des Stoppelementes eine Grösse
von 70 bis 90 Prozent des maximalen Aussendurchmessers DB des Kolbenbundes aufweist. In einer bevorzugten
Ausführungsform
beträgt der
Innendurchmesser DS der zylindrischen Durchführung 75
bis 85 Prozent des maximalen Aussendurchmessers DB des
Kolbenbundes. Durch die erfindungsgemässen geometrischen Verhältnisse
der Elemente der Kolbenstoppeinrichtung und des Kolbenbunds kann
das Stoppelement, welches z. B. als hülsenförmiger Körper oder Druckstück ausgebildet ist,
bei jeder Fehlanwendung gezielt plastisch deformiert werden. Der
Setzkolben dringt dabei bei jeder Fehlanwendung mit dem Kolbenbund
etwas tiefer in die zylindrische Durchführung des Stoppelementes ein.
Ist der Kolben um einen bestimmten Betrag der axialen Länge des
Stoppelementes in das Stoppelement eingedrungen, so klemmt der Kolben
in dem Stoppelement fest. Der Anwender wird jetzt registrieren,
dass er den Setzkolben nicht mehr repetieren kann und erkennt somit,
dass er den Kolben mit dem Kolbenstopper der auf dem Kolbenschaft
klemmt auszubauen und zu ersetzen hat.
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Eine
Schädigung
von weiteren Gerätebauteilen,
wie z. B. der Kolben- oder der Bolzenführung, werden hierdurch vermieden.
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Von
Vorteil ist es ferner, wenn sowohl das Stoppelement als auch wenigstens
der Kolbenbund des Setzkolbens oder auch der gesamte Setzkolben aus
Metall bestehen, so dass diese Elemente wirtschaftlich gefertigt
werden können.
Ferner lässt
sich die Härte
des jeweiligen Elementes durch die Verwendung von bestimmten Metallen
jeweils gezielt festlegen.
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Weiterhin
von Vorteil ist es, wenn der Kolbenbund eine Härte von 50 bis 60 HRC (Härte Rockwell)
aufweist und das Stoppelement eine Härte aufweist, die im Bereich
von 50 bis 70 % der Härte
des Kolbenbunds liegt. Die Härte
des Stoppelementes sollte dabei jedoch eine Obergrenze von 38 HRC nicht überschreiten.
Durch diese Massnahme wird eine gezielte Deformierung des Stoppelementes durch
den Kolbenbund des Setzkolbens unterstützt, da der relativ härtere Kolbenbund
des Setzkolbens das relativ weichere Stoppelement leicht deformieren kann,
wenn der Setzkolben durch eine Fehlanwendung durch die Kolbenstoppeinrichtung
gebremst bzw. gestoppt wird.
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Weiterhin
günstig
ist es, wenn aussen an dem Stoppelement, d. h. auf seiner Umfangsfläche, eine
umlaufende Vertiefung mit bogenförmiger
Kontur angeordnet ist. Im Bereich dieser umlaufenden Vertiefung
wird somit eine geschwächte
Zone innerhalb der Wandung des Stoppelementes erzeugt, die quasi
als Scharnier fungiert. Im Falle des Auftreffens des Setzkolbens
auf das Stoppelement kann somit der, dem Hohlraum zugewandte Teil
des Stoppelementes an diesem Scharnier aufgebogen werden, so dass
der Kolben in die zylindrische Durchführung des Stoppelementes ein
gewisses Stück
weit eindringen kann.
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Weiterhin
von Vorteil ist es, wenn die Masse des Setzkolbens zur Masse des
Stoppelementes in einem Verhältnis
von 3:1 bis 5:1, vorzugsweise in einem Verhältnis von 4:1 steht. Auch durch
diese Massnahme wird die gezielte Verformung des Stoppelementes
durch den Setzkolben bei einer Fehlanwendung des Setzgerätes unterstützt.
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Es
kann ferner von Vorteil sein, wenn sich an die Kolbenführung in
Setzrichtung eine Bolzenführung
anschliesst, die eine, das Stoppelement bereichsweise umfangende
Hülsenpartie
mit einer sich in Setzrichtung konisch verjüngenden Innenfläche aufweist.
Bei einer Fehlanwendung kann sich ein Anschlag des Stoppelementes
an dieser sich konisch verjüngenden
Innenfläche
abstützen,
wobei der Anschlag an der aus vorzugsweise härterem Material bestehenden
Innenfläche
ebenfalls deformiert wird. Es erfolgt somit auch an dieser Schnittstelle
zwischen Bolzenführung
und dem Stoppelement ein weiterer Energieabbau von überschüssiger Setzenergie.
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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 in teilweisem Längsschnitt,
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2 ein Detail des Setzgerätes gemäss der Markierung
II aus 1 im Längsschnitt,
wobei die Kolbenstoppeinrichtung keinen Verschleiss aufweist,
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3 das Detail des Setzgerätes aus 2 im Längsschnitt, wobei die Kolbenstoppeinrichtung einen
Verschleiss aufweist der über
den maximal zulässigen
Verschleiss hinausgeht.
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In
den 1 und 2 ist ein handgeführtes Setzgerät 10 wiedergegeben,
bei dem eine insgesamt mit 30 bezeichnete Kolbenstoppeinrichtung noch
frei von Verschleiss ist. Das Setzgerät 10 weist dabei 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
konische Ring fläche 24 auf.
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 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
seiner, der Kolbenführung 13 in
Setzrichtung vorgelagerten Bolzenführung 12 an einen
hier nicht dargestellten Untergrund angepresst wird. 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, als Hülsenboden
ausgebildeten Anschlag 15 einer Hülsenpartie 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 ist
dabei auf das Stoppelement 32 aufvulkanisiert, so dass
sich das Stoppelement 32 über das Dämpfungselement 31 indirekt
und elastisch gedämpft
an dem Anschlag 15 abstützt.
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An
der, der Bolzenführung 12 abgewandten Stirnseite
des Stoppelementes 32 ist ein Anschlag 35 vorgesehen,
gegen den der Setzkolben 20 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. Ferner ist in dem Stoppelement 32 eine
zylindrische Durchführung 33 angeordnet,
durch die der Kolbenschaft 21 geführt ist. Der Durchmesser DS der zylindrischen Durchführung 33 liegt
dabei im Bereich von 70 bis 90 %, vorzugsweise im Bereich von 75
bis 85 % der Grösse des
Durchmessers DB des Kolbenbunds. Die Härte des
Stoppelementes 32, das hier aus einem Metall, wie z. B.
aus einem Stahl gefertigt ist, liegt Idealerweise in einem Bereich
von 50–70
% der Härte
des Kolbenbunds 22, welcher eine Härte zwischen ≥ 50 HRC (Härte Rockwell)
aufweist. Günstigerweise
sollte aber die Härte
des Stoppelementes 32 einen Wert von ca. 38 HRC nicht übersteigen,
so dass das Stoppelement 32 so „weich" ist, dass es durch den auftreffenden
Kolbenbund 22 des Setzkolbens 20 im Falle einer
Fehlsetzung oder bei Überenergie
verformt werden kann. Bei einem Auftreffen des Kolbenbundes 22 auf
das Stoppelement 32 wird dieses um einen bestimmten Bewegungsweg
in Richtung auf die Bolzenführung 12 hin versetzt,
wobei das Dämpfungselement 31 diese
Bewegung dämpft.
In der Hülsenpartie
der Bolzenführung
ist dazu noch eine konische Innenfläche 17 angeordnet,
die mit einer in Setzrichtung 40 liegenden Anschlag 36 des
Stoppelementes 32 zusammenwirken kann. Bei ausreichend
hoher Auftreffenergie des Setzkolbens 20 auf das Stoppelement 32 wird
der Anschlag 36 bis zur konischen Innenfläche 17 hin
versetzt und durch diese gebremst. Ein weiterer Energieabbau findet
dann dadurch statt, dass der Kolbenbund 22 in die zylindrische
Durchführung 33 im
Stoppelement 32 einfährt und
diese aufweitet. Günstig
ist noch ein geometrisches Verhältnis
zwischen dem Durchmesser DB und der axialen
Länge des
Stoppelementes 32 das im Bereich von ca. 2:1 liegt, wobei
auch Verhältnisse
im Bereich von 1:1 bis 3:1 noch die erfindungsgemässe Aufweitung
des Stoppelementes unterstützen.
Dieses Aufweiten wird durch eine ungefähr mittig an der Mantelfläche des
Stoppelementes 32 angeordnete Vertiefung 34 unterstützt. Die
durch die Vertiefung erzeugte Schwächung in dem Stoppelement 32 wirkt als
Scharnier, so dass der dem Hohlraum 14 zugewandte Teil
des Stoppelementes 32 leichter aufgeweitet werden kann.
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In 2 ist die Kolbenstoppeinrichtung 30,
in nicht verschlissenem Zustand vergrössert dargestellt. Der Setzkolben 20 liegt
mit der konischen Ringfläche 24 des
Kolbenbundes 22 an dem Anschlag 35 des Stoppelementes
an. Die zylindrische Durchführung 33 des
Stoppelementes ist nicht erweitert, und weist einen im Wesentlichen
einheitlichen Durchmesser DS auf.
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In 3 ist die Kolbenstoppeinrichtung 30,
in bis zum Maximum verschlissenen Zustand vergrössert dargestellt. Der Setzkolben 20 steckt
mit seinem Kolbenbund 22 in der zylindrischen Durchführung 33 des
Stoppelementes 32, die aufgrund mehrerer Fehlsetzungen
in ihrem, dem Hohlraum 14 zugewandten Abschnitt aufgeweitet
ist und dort einen Durchmesser aufweist, der wenigstens dem Durchmesser
DB des Kolbenbundes 22 entspricht.
Dieses Feststecken des Setzkolbens 20 signalisiert dem
Anwender, dass die Kolbenstoppeinrichtung 30 und ggf. der
Setzkolben 20 ausgetauscht werden müssen.
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Bei
der beschriebenen erfindungsgemässen Kolbenstoppeinrichtung 30 konnten
in Versuchen 30 Fehlsetzungen (bei 350 Joule Kolbenenergie)
bzw. 10 Fehlsetzungen (bei 640 Joule Kolbenenergie) durchgeführt werden,
bis die Lebensdauer des Stoppelementes 32 überschritten
wurde, und der Setzkolben 20 im Stoppelement 32 stecken
blieb.
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- 10
- Setzgerät
- 11
- Gehäuse
- 12
- Bolzenführung
- 13
- Kolbenführung
- 14
- Hohlraum
in 13
- 15
- Anschlag
(an 12)
- 16
- Hülsenpartie
(an 12)
- 17
- Innenfläche (an 16)
- 18
- Auslöseschalter
- 19
- Federelement
- 20
- Setzkolben
- 21
- Kolbenschaft
- 22
- Kolbenbund
- 23
- Kolbenkopf
- 24
- konische
Ringfläche
- 25
- Kartuschenlager
- 30
- Kolbenstoppeinrichtung
- 31
- Dämpfungselement
- 32
- Stoppelement
- 33
- zylindrische
Durchführung
(an 32)
- 34
- Vertiefung
(an 32)
- 35
- Anschlag
(an 32)
- 36
- Anschlag
(an 32)
- 40
- Setzrichtung
- DB
- Aussendurchmesser
(des Kolbenbunds 22)
- DS
- Innendurchmesser
(der zylindrischen Durchführung 32)