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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 konische 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 4 824 003 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, 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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Aus der
DE 39 24 620 A1 ist ein pulverkraftbetriebenes Bolzensetzgerät mit einer Abfangeinrichtung zum Abfangen eines Treibkolbens bekannt, bei dem eine Schulter am Eintreibkolben in die Axialprojektion eines sich an der Bolzenführung abstützenden, plastisch verformbaren Stoppers ragt. In axialer Richtung zwischen der Abfangeinrichtung und dem Stopper ist ein an einer Hülse abgestützter Puffer angeordnet, so dass das Bolzensetzgerät in der axialen Richtung eine beträchtliche Länge aufweist.
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Aus der
DE 196 17 671 C1 ist ein pulverkraftbetriebenes Bolzensetzgerät mit einem Lauf bekannt, bei dem eine Laufführungsbohrung des Laufs einen Kolben mit einem Kolbenschaft und einem Kolbenkopf aufnimmt. Zwischen dem Kolbenkopf und dem Lauf wird beim Bolzensetzen ein Luftpolster komprimiert, welches den Kolben anschliessend in seine Ausgangsstellung zurückdrückt.
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Aus der
DE 16 03 852 A ist eine Vorrichtung zum Eintreiben von Verankerungselementen bekannt, bei der ein Hammerkolben auf einem Anschlagkörper aufprallt. Die kinetische Energie des Hammerkolbens wird dabei überwiegend durch Reibung in Wärme umgewandelt. Nicht in Wärmeenergie umgewandelte kinetische Restenergie wird über ein Gehäuseteil auf die übrige Vorrichtung übertragen.
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Aus der
DE 2 205 764 A ist ein Schubkolbengerät mit einem Schubkolben und einem elastischen Abfanganschlag bekannt, bei dem der Innendurchmesser des rohr- oder ringförmigen Abfanganschlags ungefähr gleich dem Durchmesser eines Stössels des Schubkolbens ist. Während der Abgabe eines Schusses wird zunächst ein Zwischenstück des Schubkolbens gegen den Abfanganschlag gestossen, wodurch sich der Abfanganschlag verformt. Nachdem er die Bewegung des Schubkolbens auf diese Weise abgebremst hat, stösst der Abfanganschlag den Schubkolben wieder in dessen Ausgangsstellung zurück, bis seine Formänderung rückgängig gemacht ist.
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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, wann der Kolbenbund eine Härte von 50 bis 80 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 Messnahme 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 Messe 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 Ringfläche 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 zugewandle 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 DS 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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Bezugszeichenliste
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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)