DE1603918C3

DE1603918C3 - Treibkolbenpuffer und TreibkolbenrückfUhrfeder an einem Eintreibwerkzeug

Info

Publication number: DE1603918C3
Application number: DE1603918A
Authority: DE
Inventors: Lawrence John East Haven Conn. Brunelle (V.St.A.)
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1965-06-01
Filing date: 1966-05-31
Publication date: 1975-09-18
Also published as: NL6607554A; US3331546A; DE1603918A1; DE1603918B2; BE681919A; GB1142869A

Description

Die Erfindung betrifft einen Treibkolbenpuffer und eine Treibkolbenrückführfeder an einem Eintreibwerkzeug, insbesondere für ein pulverkraftbetriebenes Eintreibwerkzeug für Befestigungsmittel, mit einem einfach wirkenden Arbeitszylinder und einer den Treibkolbenschaft umgebenden Treibkolbenrückführfeder.

Eine solche als Treibkolbenpuffer und Treibkolbenrückführfeder wirkende Anordnung ist neben dem Einsatz für ein Eintreibwerkzeug für Befestigungsmittel auch beispielsweise für Stanzwerkzeuge und Härteprüfgeräte verwendbar.

Bei einem bekannten Treibkolbenpuffer und Treibkolbenrückführfeder der vorstehenden Art wird mittels Druckluft ein Kolben in Eintreibrichtung des Befestigungsmittels entgegen der Wirkung einer Schraubenfeder bewegt. Mit zunehmender Kompression der [jeder wird der Eintreibdruck mehr und mehr kompensiert. Die Feder darf nicht so weit zusammengedrückt werden, daß Windung auf Windung zu liegen kommt, da dadurch die Bruchgefahr sehr hoch wird und eine hohlzylindrische Stahlsäule gebildet wird, die keinerlei Puf- fts ferwirkung hat (DT-PS 1 131 609).

Bei einer solchen Anordnung ist es weiterhin bekannt, den Kolben mit einem Bund zu versehen, an dem sich auf der einen Seite die Feder abstützt und auf dessen anderer, dem Befestigungsmittel zugewandten Seite sich beim Eintreiben ein Druckpolster aus komprimierter Luft ausbildet. Zusätzlich kann am Arbeitszylinderboden noch ein Pufferring aus elastischem Material für das Auftreffen des Bundes vorgesehen werden (DT-PS 913 759).

Bei dieser Anordnung muß jedoch ebenso wie bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DT-PS 1171 840) getrennt von der Rückstellfeder ein elastischer Puffer vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Treibkolbenpuffer und eine Treibkolbenrückführfeder der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Treibkolbenrückführfeder gleichzeitig einen sehr wirksamen Treibkolbenpuffer bildet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Treibkolbenrückführfeder aus Tellerfedern zusammengesetzt ist, die aus gummielastischem Werkstoff bestehen, wobei diese Tellerfedern in ihrer ausgefederten Stellung eine federbalgartige Säule und in ihrer eingefederten Stellung, in der sie als Treibkolbenpuffer wirken, einen hohlzylindrischen Block bilden. Dies hat den Vorteil, daß mit ein und demselben Feder- < element neben der Abfederung auch eine extrem hohe Pufferwirkung erzielt wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt des Eintreibwerkzeuges mit dem Treibkolben in der Ausgangsstellung,

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt gemäß F i g. 1 mit dem Treibkolben in der Endstellung.

Ein Arbeitszylinder 2 hat einen Kopf 4 als Verschluß, der eine Schulter 6 am hinteren Ende der inneren Wand 56 des Arbeitszylinders 2 bildet. Im hinteren Teil des Arbeitszylinderkopfes 4 befindet sich eine Patronenkammer 8.

Am vorderen Ende des Arbeitszylinders 2 ist ein Befestigungsmittelführungsstück 10 angeschraubt, das mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Laufbohrung 12 versehen ist. Das Befestigungsmittelführungsstück 10 öffnet sich zum Arbeitszylinder 2 hin über eine mit der Bohrung 12 konzentrische Bohrung 14, die einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 12 hat. Dadurch wird am hinteren Ende der Laufbohrung 12 eine Schulter 16 gebildet.

F i g. 1 zeigt ein Befestigungsmittel 18, das im Befestigungsmittelführungsstück 10 sitzt. Das Befestigungsmittel 18 besteht aus einem vergrößerten Kopf 20 und einem Schaftteil 22. Das vordere Ende des Schaftteils 22 ist mit einer Kunststoffspitze oder einer Führungsscheibe 24 versehen, die einen ringförmigen Bund 26 aufweist, wodurch das Befestigungsmittel 18 in der Laufbohrung 12 geführt wird. Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, sitzt das Befestigungsmittel 18 so in der Laufbohrung 12, daß die hintere Oberfläche seines Kopfes 20 an der Schulter 16 anliegt.

Im Arbeitszylinder 2 befindet sich ein Treibkolben 28, der gleitend hin- und herbewegt werden kann. Der Treibkolben 28 besteht aus einem Kolbenkopf 30 mit einem Ringbund 32 und einem zylindrischen Fortsatz 34, der einen kleineren Durchmesser hat, sowie aus einem sich vom Kolbenkopf 30 nach vorn erstreckenden zylindrischen Kolbenschaft 36.

Wenn der Treibkolben 28 in Feuerstellung ist, liegt der Ringbund 32 an der Schulter 6 des Arbeitszylinders 2 an, und der zylindrische Fortsatz 34 erstreckt sich in eine Senkbohrung 38 des Arbeitszylinderkopfes 4. Das vordere Ende des Kolbenschaftes 36 ist in der Bohrung 14 des Befestigungsmittelführungsstückes 10 geführt.

Der Treibkolbenpuffer und die Treibkolbenrückführfeder, die insgesamt mit 40 bezeichnet sind, sind um den Kolben 36 des Treibkolbens 28 herum angeordnet und erstrecken sich von dem Arbeitszylinderboden 42, der die Hinterseite des Befestigungsmittelführungsstückes 10 bildet, zum Ringbund 32 des Treibkolbens 28 hin.

Die Treibkolbenpuffer- und -rückführfederanordnung.40 besteht aus einer Vielzahl von aufeinander gestapelten Tellerfedern 44, die eine öffnung 46 sowie einen Wandteil 48 besitzen, der gegen die Grundfläche eines Kegelstumpfes geneigt ist. Der Neigungswinkel zwischen dem Wandteil 48 und der Grundfläche des Kegelstumpfes liegt im Bereich von etwa 15 bis 65°.

Die äußeren Enden 50 der Wandteile 48 besitzen plane Oberflächen 52, die praktisch parallel zur Grundebene der Kegelstümpfe liegen. In den Wandteilen 48 der Tellerfedern 44 können Luftdurchtrittsöffnungen 54, die in der Zeichnung zur besseren Erkennbarkeit vergrößert dargestellt sind, vorgesehen sein.

Die Tellerfedern 44 sind im Arbeitszylinder 2 so angeordnet, daß sich der Kolben 36 des Treibkolbens 28 durch die öffnungen 46 erstreckt. Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, sind jeweils zwei benachbarte Tellerfedern 44 gegeneinandergekehrt angeordnet, so daß sie mit den planen Flächen 52 der äußeren Enden 50 ihrere Wandteile 48 aneinander anliegen. Eine Tellerfeder der so gebildeten Zweiergruppen berührt jeweils mit ihrem die Öffnung 46 umgebenden Teil den entsprechenden Teil einer Tellerfeder 44 der folgenden Gruppe. Durch diese Anordnung entsteht eine federbalgartige Konstruktion, die sich vom Ringbund 32 des Treibkolbens 28 zum Arbeitszylinderboden 42 am Befestigungsmittelführungsstück 10 hin erstreckt.

Die Tellerfedern 44 sind aus einem Polyurethanelastomermaterial gefertigt. Es wurde gefunden, daß dieses Material die für diesen Zweck erforderliche Dauerhaftigkeit besitzt und infolge seiner Elastizitätseigenschaften hohe kinetische Energien aufnehmen und anschließend wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, sind diejenigen Tellerfedern 44, die sich näher am Befestigungsmittelführungsstück 10 befinden, d. h. diejenigen, die in der vorderen Hälfte des Arbeitszylinders 2 angebracht sind, wenn der Treibkolben 28 in Feuerstellung ist, so ausgebildet, daß die äußeren Enden 50 ihrer Wandteile 48 die Innenwand 56 des Arbeitszylinders 2 berühren und daß zwischen den Innenwandteilen 58 ihrer öffnungen 46 und dem Kolbenschaft 36 des Treibkolbens 28 ein geringes Spiel vorhanden ist. Diejenigen Tellerfedern 44, die näher am Kopf 4 des Arbeitszylinders 2 angeordnet sind, d. h. diejenigen, die in der hinteren Hälfte des Arbeitszylinders 2 angeordnet sind, wenn sich der Treibkolben 28 in Feuerstellung befindet, sind dagegen*so ausgebildet, daß zwischen den äußeren Enden 50 ihrer Wandteile 48 und der inneren Wand 56 des Arbeitszylinders 2 ein geringes Spiel vorhanden ist und daß sie mit den Innenwandteilen 58 ihrer Öffnungen 46 unter Gleitpassung auf dem Kolbenschaft 36 des Treibkolbens 28 sitzen.

Am Ende eines normalen Arbeitshubes nimmt der Treibkolben 28 die in F i g. 3 gezeigte Stellung im Arbeitszylinder 2 ein. Dabei ist die Spitze des Kolbenschaftes 36 des Treibkolbens 28 so weit von der Mündung der Laufbohrung 12 des Befestigungsmittelführungsstückes 10 entfernt, wie das Befestigungsmittel aus der festen Masse, in die es eingeschossen wurde, herausragt. Nimmt der Treibkolben diese Lage ein, so sind die aufeinagdergestapelten Tellerfedern 44 in der in F i g. 3 gezeigten Weise zu einem hohlzylindrischen Block 60 aus elastischem Material zusammengepreßt. Wird ein Schuß abgefeuert, ohne daß die Mündung des Werkzeugs gegen eine feste Masse gedrückt ist, so daß der Treibkolben 28 nicht durch das eingetriebene Befestigungsmittel 18 gebremst wird, so wirkt der aus den Tellerfedern 44 gebildete geschlossene hohlzylindrischer Block 60 als Pufferelement, das die hohe kinetische Energie des Treibkolbens 28 aufnimmt. In gleicher Weise wirkt dieser geschlossene hohlzylindrische Block 60, wenn eine für den jeweiligen Zweck zu starke Treibladung verwendet und dadurch das Befestigungsmittel 18 zu weit in die feste Masse hineingetrieben wird.

Sind am Ende eines normalen Arbeitshubes des Treibkolbens 28 die zum Vortrieb des Kolbens benutzten Treibgase durch die Entlüftungsöffnungen 62 ausgetreten, so nehmen die Tellerfedern 44 auf Grund ihrer Elastizität wieder ihre ursprüngliche Gestalt ein und führen dabei den Treibkolben 28 wieder in seine Anfangsstellung zurück, womit er für den nächsten Arbeitsgang bereit ist.

Da der Treibkolben 28 automatisch in seine Feuerstellung zurückkehrt, wird die Ladeöffnung 66 eines Befestigungsmittelmagazins 64 nach jedem Schuß automatisch freigegeben, so daß ein neues Befestigungsmittel 18 in die Laufbohrung 12 des Befestigungsmittelführungsstückes 10 eintreten kann.

Auf Grund der vorstehend beschriebenen Anordnung der Tellerfedern 44, wobei ein Spiel zwischen den vorderen Tellerfedern 44 und dem Kolbenschaft 36 und ein Spiel zwischen den hinteren Tellerfedern 44 und der Wand 56 des Arbeitszylinders 2 herrscht, wird die Reibung zwischen den Tellerfedern 44 und dem Arbeitszylinder 2 bzw. dem Kolbenschaft 36 während der raschen Vorwärtsbewegung des Treibkolbens 28 weitestgehend verringert. Hierdurch wird die durch diese Bewegung erzeugte Reibungshitze so gering wie möglich gehalten, die ohne diese Maßnahme zu einer Zerstörung des Materials der Tellerfedern führen könnte. Wie aus den Zeichnungen zu erkennen ist, müssen die Tellerfedern 44 der hinteren Hälfte des Arbeitszylinders 2 während der Vorwärtsbewegung des Treibkolbens 28 eine größere Relativbewegung gegenüber der Wand 56 des Arbeitszylinders 2 durchführen als gegenüber dem Kolbenschaft 36 des Treibkolbens. Die Tellerfedern 44 der vorderen Hälfte des Arbeitszylinders hingegen müssen eine größere Relativbewegung gegenüber dem Kolbenschaft 36 des Treibkolbens 28 durchführen als gegenüber der Wand 56 des Arbeitszylinders 2. Daraus ist zu erkennen, daß bei der vorstehend beschriebenen Anordnung jeweils dasjenige Teil der Vorrichtung zur Zentrierung und Führung der Tellerfedern 44 benutzt wird, demgegenüber die Tellerfedern die geringste Relativbewegung durchzuführen haben.

Infolge der besonderen Ausbildung der Tellerfedern 44 ist zum Zusammendrücken der Tellerfedern längs des normalen Arbeitshubes eine nur verhältnismäßig geringe Energie erforderlich, so daß eine nur geringe Verminderung der Geschwindigkeit des Treibkolbens erfolgt, durch die der Befestigungsvorgang nicht gehemmt wird. Sind die Tellerfedern 44 jedoch so weit

zusammengedrückt, daß sie den in F i g. 3 gezeigten hohlzylindrischen Block 60 bilden, so nehmen sie längs eines sehr kurzen Weges sehr hohe Energien auf. Dadurch wird eine schwere Beschädigung des Eintreibwerkzeuges vermieden, wenn versehentlich ein Schuß ausgelöst wird, ohne daß die Mündung gegen eine feste Masse gepreßt ist, oder wenn der Treibkolben infolge einer zu starken Treibladung einen Überschuß an kinetischer Energie hat. Auch nach einem derartigen versehentlichen »Freiflugschuß« oder nach einem Schuß mit überstarker Treibladung wird der Treibkolben 28 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunfen

Claims

Patentansprüche:

1. Treibkolbenpuffer und Treibkolbenrückführfeder an einem Eintreibwerkzeug, insbesondere für ein pulverkraftbetriebenes Eintreibwerkzeug für Befestigungsmittel, mit einem einfach wirkenden Arbeitszylinder und einer den Treibkolbenschaft umgebenden Treibkolbenrückführfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibkolbenrückführfeder (40) aus Tellerfedern (44) zusammengesetzt ist, die aus gummielastischem Werkstoff bestehen, wobei diese Tellerfedern in ihrer ausgefederten Stellung eine federbalgartige Säule und in ihrer eingefederten Stellung, in der sie als Treibkolbenpuffer wirken, einen hohlzylindrischen Block (60) bilden.

2. Treibkolbenpuffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandteile (48) der als hohle Kegelstümpfe ausgebildeten Tellerfedern (44) zur Grundfläche der Kegelstümpfe in einem Winkel im Bereich von etwa 15 bis 65° geneigt sind.

3. Treibkolbenpuffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandteile (48) der Tellerfedern (44) mit Luftdurchtrittsöffnungen (54) versehen sind.

4. Treibkolbenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Arbeitszylinderbodens (42) befindlichen Tellerfedern (44) mit äußeren Enden (50) die Wand (56) des Arbeitszylinders (2) berühren und zwischen ihren Innenwandteilen (58) und dem Kolbenschaft (36) ein geringes Spiel haben, während die Tellerfedern (44) im Bereich des Arbeitszylinderkopfes (4) ein geringes Spiel zwischen ihren äußeren Enden (50) und der Wand (56) des Arbeitszylinders haben und mit ihren Innenwandteilen (58) am Kolbenschaft (36) anliegen.

5. Treibkolbenpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern (44) aus einem Polyurethanelastomeren bestehen.