DE1728624A1 - Pneumatische kolbenrueckfuehreinrichtung an einem pneumatisch betriebenen eintreibwerkzeug fuer naegel, klammern o.dgl. - Google Patents

Description

23. Juni 1976

Trennanmeldung zu P 16 03 785.7-15

Mein Z.: Obergfell Case 76 Tr

Duo-Fast Corporation, Franklin Park, Illinois (V.St.A.)

Pneumatische Kolbenrückführeinrichtung an einem pneumatisch betriebenen Eintreibwerkzeug für Nägel, Klammern oder dergl.

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Kolbenrückführeinrichtung an einem für Einzelbetätigung ausgelegten pneumatisch betriebenen Eintreibwerkzeug für Nägel, Klammern oder dergl., mit einem einen Druckmittelbehälter und einen Arbeits- a zylinder enthaltenden Gehäuse, einem in dem Arbeitszylinder auf- und abbeweglichen Arbeitskolben, einem den Druckmittelzu- und -austritt für den Arbeitshubraum des Arbeitszylinders steuernden Hauptventil und einem das Hauptventil pneumatisch steuernden, selbst durch einen Auslöse- und/oder Sicherheitsmechanismus mechanisch steuerbaren Steuerventil, das zur Auslösung eines jeden Arbeitshubes Druckmittel aus dem Druckmittelbehälter in den Arbeitszylinder eintreten läßt, wobei die

Kolbenrückführung nach Entlüftung des Arbeitshubraumes durch

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·_ 2 — auf die Kolbenunterseite einwirkendes Druckmittel erfolgt.

Eine derartige Kolbenrückführeinrichtung ist bereits aus der USA-Patentschrift 3 190 187 bekannt. Sie setzt für die Kolbenrückführung voraus, daß das Steuerventil zunächst freigegeben wird. Damit aber sind rasch aufeinanderfolgende Betätigungen des betreffenden Werkzeugs nicht möglich, da vor jeder erneuten Betätigung des Steuerventils zunächst die Rückkehr des Arbeitskolbens abgewartet werden muß.

, Zwar ist aus der USA-Patentschrift 3 278 104 auch bereits ™ eine automatisch wirkende Kolbenrückführeinrichtung bekannt, bei der dem Hauptventil ein Kolbenrückführventil vorgeschaltet ist, das durch den Druck des für die Kolbenrückführung in einer Rückführkammer gespeicherten Druckmittels in einen Zustand umsteuerbar ist, in dem das Hauptventil den Arbeitshubraum entlüftet, doch findet dieses Kolbenrückführventil nur bei sogenanntem Dauerbetrieb Anwendung, d.h. bei einer Betriebsart, bei der mit einer einmaligen Betätigung des Steuerventils fortlaufende Arbeitsoperationen erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der eingangs genannten Art für Einzelbetätigung entsprechend auszurüsten, um eine automatische Kolbenrückführung zu erzielen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Hauptventil in an sich bekannter Weise ein Kolbenrückführventil vorgeschaltet ist, das durch den Druck des für die Kolbenrückführung bereitgestellten Druckmittels in einen Zustand umsteuerbar ist, in dem das Hauptventil den Arbeitshubraum entlüftet, und daß das Kolbenrückführventil mit der Freigabe des Steuerventils von diesem in seinen Ausgangszustand zurückführbar ist,

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in dem es eine erneute Betätigung des Hauptventils seitens des Steuerventils im Sinne der Auslösung eines Arbeitshubes ermöglicht.

Das Kolbenrückführventil kann wiederum mit dem Steuerventil kombiniert sein, wozu es innerhalb eines Ventilgliedes des Steuerventils untergebracht sein kann. Der das Kolbenrückführventil steuernde Druck kann weiterhin in an sich bekannter Weise einer mit dem unteren Ende des Arbeitszylinders in Verbindung stehenden, während des Arbeitshubes mit Druckmittel aus dem Arbeitshubraum aufladbaren Rückführkammer entstammen.

Diese und weitere zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Von dieser zeigt

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Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch ein pneumatisches Eintreibwerkzeug nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt in größerem Maßstab in der Ebene der Linie 3-3 in Fig. 2, wobei die Teile in der Ruhestellung des Werkzeuges gezeigt sind,

Fig. 4 einen ebensolchen Querschnitt, wobei die Teile in der Stellung gezeigt sind, die sie während des Arbeitshubes einnehmen, und

Fig. 5 einen gleichen Querschnitt, der die Teile in der Stellung zeigt, die sie nach der Rückkehr des Arbeitskolbens in dessen Ausgangsstellung einnehmen, bevor der Auslösemechanismus freigegeben und das Werkzeug von dem Werkstück abgehoben wird.

Zunächst sei das in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Eintreibwerkzeug 10 so weit beschrieben, wie dies zum Verständnis der Erfindung zweckmäßig erscheint. Es hat ein Gehäuse mit einem vertikal angeordneten Kopfteil 12a und einem hinten daran anschließenden, hohlen Griffteil 12b, dessen Innenraum einen Druckmittelbehälter 16 bildet. Diesem Behälter wird das Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, über einen Schlauch zugeführt. Der Kopfteil 12a enthält einen Arbeitszylinder 18, dessen oberes Ende zur Auslösung eines Arbeitshubes mit dem Behälter 16 verbunden wird. Der Zutritt des Druckmittels zu

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dem oberen, offenen Ende 18a des Zylinders 18 (Arbeitshubraura) wird durch ein Hauptventil 20 gesteuert, das seinerseits pneumatisch durch ein Steuerventil 22 gesteuert wird. Der Antrieb 24 des Werkzeugs weist einen in dem Zylinder 18 gleitfähig angeordneten Arbeitskolben 26 auf, mit dem ein Stößel 28 verbunden ist. In der Ruhestellung des Werkzeugs befindet der Kolben sich in seinem oberen Totpunkt, wie in Fig. 1 dargestellt. Das Hauptventil 20 enthält ein Auslaßventil 32, das den Arbeitshubraum in der Ruhestellung mit der Außenluft verbindet.

Wenn ein Arbeitshub ausgeführt werden soll, wird Druckluft aus dem Behälter 16 in den Arbeitshubraum eingeleitet, wodurch (| der Kolben 26 nach unten getrieben wird. Hierbei ergreift der Stößel einen Nagel oder eine Klammer, die aus einem Magazin in ein Mundstück 38 vorgeschoben wird, und treibt dieses Teil in das Werkstück ein. Das Hauptventil 20 enthält in dem beschriebenen Beispiel eine Membran 40, deren Rand zwischen einem Deckel 42 und dem Kopfteil 12a des Gehäuses festgeklemmt ist. und die sich gegen das obere Ende 18a des Zylinders 18 legt. Sie wird durch eine Feder 44 nach unten gedrückt, die zwischen dem Deckel 42 und der Membran angeordnet ist. Eine den Zylinder 18 umgebende Ringfläche auf der Unterseite der Membran 40 steht über einen weiten Kanal 46 dauernd in Verbindung mit dem Behälter 16, so daß Druckmittel auf die Unterseite der Membran A einwirkt und sie von der Oberkante des Zylinders 18 abzuheben ^ sucht. Das gleiche Druckmittel gelangt jedoch über einen Kanal 48 auch in den Raum zwischen der Membran und dem Deckel 42, wenn die Teile des Werkzeugs sich in der Ruhestellung befinden. Da hierdurch die Membran mit einer stärkeren Kraft nach unten gedrückt wird als durch das auf ihre Unterseite einwirkende Druckmittel nach oben, wird das Hauptventil normalerweise in der Schließstellung (Fig. 1) gehalten. Wird jedoch der Raum über der Membran mit der Außenluft verbunden, so wird die Membran von der Oberkante des Zylinders 18 abgehoben, worauf das

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Druckmittel in den Arbeitshubraum eintritt und den Kolben nach unten treibt.

In der Ruhestellung sowie während der Aufwärtsbewegung des Kolbens steht der Arbeitshubraum über das Auslaßventil 32 mit der Außenluft in Verbindung. In dem dargestellten Beispiel hat das Auslaßventil einen hohlen Ventilschaft 50, der mit der Membran 40 verbunden ist und den Arbeitshubraum über einen Auslaßkanal 52 mit der Außenluft verbindet. Um während des Arbeitshubes den Arbeitshubraum nach außen hin zu verschließen, ist ein Ventilsitz 54 gegenüber dem oberen Ende des Ventilschaftes 50 angeordnet, der mit dem Ventilschaft in Eingriff kommt, sobald die Membran 40 zur Einleitung eines Arbeitshubes angehoben wird.

Um den Kolben 26 nach Beendigung des Arbeitshubes in seine Ausgangsstellung zurückzuführen, ist eine Rückführkammer 60 vorgesehen, die über eine Mehrzahl Bohrungen 62 mit dem Zylinderraum unterhalb des Kolbens 26 in Verbindung steht. Darüberhinaus enthält der Kolben 26 eine Art Rückschlagventil 63, über das Druckluft in die Rückführkammer 60 eintreten kann. Genauer gesagt weist der Kolben 26 zwei im Abstand voneinander angeordnete Ringnuten 64 und 66 auf. In der oberen Nut, 64, ist ein Dichtungsring 68 angeordnet, der den Kolben gegenüber der Innenwand des Zylinders 18 abdichtet. Um diese Dichtung zu umgehen, enthält der Kolben eine Mehrzahl von radialen Bohrungen 70, die mit einer oberseitigen Höhlung 26a des Kolbens in Verbindung stehen und in die untere Nut, 66, münden. In dieser Nut ist ein elastisch dehnbarer Dichtungsring 62 angeordnet, der sich normalerweise gegen den Grund der Nut legt, so daß er die Bohrungen 70 verschließt. Beim Auftreten eines bestimmten Überdruckes in dem Arbeitshubraum jedoch wird der Dichtungsring 72 von der Mündung der Bohrungen 70 abgehoben, so daß nun Druckmittel in den unteren Zylinderraum und

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damit in die Rückführkammer 60 tibertreten kann.

Um den Kolben 26 am Ende seines Arbeitshubes elastisch aufzufangen, ist am unteren Ende des Zylinders 18 ein elastischer Puffer 74 vorgesehen. Wird nach Beendigung eines Arbeitshubes der Arbeitshubraum mit der Außenluft verbunden, so strömt das Druckmittel aus der Rückführkammer 60 in den unteren Zylinderraum zurück, wodurch der Kolben 26 nach oben in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird.

Zur Betätigung des Steuerventils 22 ist es erforderlich, sowohl den Auslösehebel 78 als auch ein schieberförmiges Sicherheitsglied 80 zu betätigen. Wird nur der Auslösehebel oder das Sicherheitsglied betätigt, so wird kein Arbeitshub ausgelöst.

Das Steuerventil 22 weist einen in dem Gehäuse 12 fest angeordneten Ventilzylinder 82 auf, in dem ein Ventilkolben längsverschiebbar angeordnet ist. Dieser hat an seinem Außenende eine stangenförmige Verlängerung 86, die mit/tixcherheitsglied 80 in Eingriff steht. Genauer gesagt besitzt das Sicherheitsglied 80 ein gegabeltes Ende 80a, welches die Verlängerung 86 derart umgreift, daß zwischen Sicherheitsglied und Ventilkolben 84 eine Verbindung mit totem Gang erzielt wird.

Der Ventilkolben 84 hat eine Bohrung, die unten, bei 84a, geschlossen ist und eine sog. Ventilkammer 88 bildet. Am oberen Ende besitzt die Ventilkammer 88 eine Auslaßöffnung 84b, die über den Ventilzylinder 82 und eine Auslaßbohrung 90 (Fig. 2) mit der Außenluft in Verbindung steht. Die Mündung dieser Auslaßöffnung ist im Inneren der Ventilkammer 88 von einem Dichtungsring 92 umgeben, der einen Ventilsitz für ein Ventilglied 94 bildet. Dieses Ventilglied 94 hat einen Ventilteller 94a,

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der sich normalerweise gegen den Dichtungsring 92 legt und nur dann von ihm abgehoben ist, wenn beide Betätigungsorgane, d.h. sowohl der Auslösehebel 78 als auch das Sicherheitsglied 80, ihre Betätigungsstellung einnehmen. Zu diesem Zweck hat das Ventilglied 94 einen Schaft 96, der mit Spiel durch die Öffnung 84b hindurch-und nach oben aus dem Ventilzylinder 84 herausragt. Eine Feder 97 sucht das Ventilglied 94 nach oben und damit den Ventilteller 94a gegen den Dichtungsring 92 zu drücken. Entgegen dieser Federkraft kann das Ventilglied 94 durch den Auslösehebel 78 über eine Verbindungsstange 98 und einen Kipphebel 100 verschoben werden. Eine weitere Feder, 102, sucht die Verbindungsstange 98 und den Auslösehebel 78 in ihre Ausgangsstellung gemäß Fig. 3 zurückzudrücken.

Der Ventilkolben 84 hat an seinem Umfang eine Mehrzahl von Einschnürungen, die durch Dichtungsringe 104, 106, 108 und 110 voneinander getrennt sind und eine erste Ringkammer 112, eine zweite Ringkammer 114 und eine dritte Ringkammer 116 bilden. Die erste und oberste Ringkammer, 112, steht über den Kanal 48 stets in Verbindung mit dem Raum oberhalb der Membran 40 des Hauptventils, die zweite Ringkammer, 114, ist über eine Bohrung 118 stets mit dem Druckmittelbehälter 16 verbunden. Die dritte Ringkammer, 116, erhält ein Druckluftsignal in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens 26, indem sie über einen Kanal 120 in ständiger Verbindung mit der Rückführkammer 60 steht.

Zum Zweck der automatischen Rückführung des Arbeitskolbens in seine Ausgangsstellung, ohne daß erst der Auslösehebel 78 oder das Sicherheitsglied 80 freigegeben werden muß, enthält das Steuerventil 22 ein Kolbenrückführventil mit einem Ventilglied 322, das in der Ventilkammer 88 längsverschiebbar angeordnet ist. Dieses Ventilglied besteht aus einem Kolben mit einer mittleren Einschnürung 124 sowie zwei Köpfen 126 und 128. Der untere Kopf, 128, enthält einen Dichtungsring 130, der eine Abdichtung

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gegenüber der Wand der Ventilkammer 88 bewirkt. Der obere Kopf, 126, ist hingegen nicht abgedichtet und im Durchmesser etwas kleiner als die Ventilkammer, so daß Druckmittel über einen Spalt an ihm vorbeiströmen kann. Darüberhinaus besitzt der Ventilkolben 84 eine erste Gruppe radialer Bohrungen, 132, die mit der Ringkammer 112 und daher, über den Kanal 48, stets mit dem Raum oberhalb der Membran 40 des Hauptventils in Verbindung steht, eine zweite Gruppe radialer Bohrungen, 134, die mit der Ringkammer 114 und daher über die Bohrung 118 stets mit dem Druckmittelbehälter 16 verbunden ist, sowie eine dritte Gruppe radialer Bohrungen, 136, die mit der Ringkammer 116 L· und daher, über den Kanal 120, stets mit der Rückführkammer 60 ™ in Verbindung steht. Der obere Kopf, 126, des Ventilgliedes 122 bewegt sich während dessen Verschiebung an den Öffnungen 132 vorbei, während der untere Kopf, 128, stets zwischen den Bohrungen 134 und 136 liegt.

Wenn der Arbeitskolben sich in seiner Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 und 3 befindet, tritt Druckmittel aus dem Behälter 16 über den Kanal 118 und die Ringkammer 114 in die Bohrungen 134 ein und strömt langsam an dem Kopf 126 des Ventilgliedes 122 vorbei durch die Bohrungen 132 in die Ringkammer 112 und von dort über den Kanal 48 in den Raum über der Membran 40 des Hauptventils, wodurch dieses geschlossen gehalten wird. ■

Wenn ein Arbeitshub ausgelöst werden soll, ist es, wie gesagt, erforderlich, sowohl das Sicherheitsglied 80 als auch den Auslösehebel 78 zu betätigen, um dadurch den Ventilteller 94a von dem Dichtungsring 92 abzuheben (Fig. 4). Dann entweicht Druckmittel aus dem Raum oberhalb der Membran 40 des Hauptventils über den Kanal 48, die Ringkammer 112, die Bohrungen 132, am Ventilteller 94a vorbei und durch die Auslaßbohrung 90 (Fig. 2) hindurch nach außen. Zwar strömt dabei nach wie vor eine geringe Menge Druckmittel am Kopf 126 des Ventilgliedes

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vorbei, doch ist diese zu gering, um die Entlüftung des Raumes über der Membran 40 zu beeinträchtigen.

Sobald der Arbeitskolben 26 seinen unteren Totpunkt erreicht hat, steigt der Druck in der Rückführkammer 60 an, da nun infolge des sich in dem Arbeitshubraum dann erst aufbauenden Druckes der Dichtungsring 72 von der Mündung der Bohrungen 70 zum Abheben kommt und Druckmittel aus dem Arbeitshubraum übertritt. Ein Teil des so in die Rückführkammer einströmenden Druckmittels tritt über den Kanal 120 in die Ringkammer 116 über. Von dort gelangt das Druckmittel über die Bohrungen 136 in den Raum unterhalb des Kolbens 124, wodurch das Ventilglied 122 emporgehoben und in die Stellung gemäß Fig. 5 gebracht wird. Bei dieser Stellung strömt Druckmittel aus dem Behälter 16 über den Kanal 118, die Ringkammer 114, die Bohrungen 134, an der Einschnürung 124 des*Ventilgliedes 122 vorbei, über die Bohrungen 132, die Ringkammer 112 und den Kanal 48 in den Raum oberhalb der Membran 40 ein, so daß das Hauptventil 20 schließt und das Auslaßventil 32 öffnet. Dies hat zur Folge, daß der Arbeitskolben unter der Einwirkung des Druckmittels aus der Rückführkammer 60 nunmehr in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Das Ventilglied 122 verbleibt dabei in der Stellung nach Fig. 5, bis entweder der Auslösehebel 78 oder das Sicherheitsglied 80 freigegeben wird. Ist dies der Fall, so kehrt mit den Ventilgliedern 84 und 94 auch das Ventilglied 122 in seine Ausgangsstellung (Fig. 3) zurück, da dann Druckmittel aus dem Druckmittelbehälter 16 mit seinem vollen Druck auf die Oberseite des Kopfes 126 einwirkt, während der Druck in der Rückführkammer 60 abgebaut wird.

- Patentansprüche 609848/0008

Claims (5)

- li - Patentansprüche

1. Pneumatische Kolbenrückführeinrichtung an einem für Einzelbetätigung ausgelegten pneumatisch betriebenen Eintreibwerkzeug für Nägel, Klammern oder dergl., mit einem einen Druckmittelbehälter und einen Arbeitszylinder enthaltenden Gehäuse, einem in dem Arbeitszylinder auf- und abbeweglichen Arbeitskolben, einem den Druckmittelzu- und -austritt für den Arbeitshubraum des Arbeitszylinders steuernden Hauptventil und einem das Hauptventil pneumatisch steuernden, seqlst durch einen Auslöse- und/oder Sieherheitsmechanismus mechanisch steuerbaren Steuerventil, das zur Auslösung eines jeden Arbeitshubes Druckmittel aus dem Druckmittelbehälter in den Arbeitszylinder eintreten läßt, wobei die Kolbenrückführung nach Entlüftung des Arbeitshubraumes durch auf die Kolbenunterseite einwirkendes Druckmittel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hauptventil (20) in an sich bekannter Weise ein Kolbenrückführventil (84, 122) vorgeschaltet ist, das durch den Druck des für die Kolbenrückführung bereitgestellten Druckmittels in einen Zustand (Fig.5) umsteuerbar ist, in dem das Hauptventil den Arbeitshubraum entlüftet, und daß das Kolbenrückführventil mit der Freigabe des Steuerventils (22) von diesem in seinen Ausgangszustand (Fig. 3) zurückführbar ist, in dem es eine erneute Betätigung des Hauptventils seitens des Steuerventils (22) im Sinne der Auslösung eines Arbeitshubes ermöglicht.

2. Kolbenrtickführeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenrückführventil (84, 122) ein längsverschiebbares Ventilglied (122) aufweist, das an

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einem Ende einen gegenüber einer umgebenden Bohrung abgedichteten Kopf (128) und am anderen Ende einen gegenüber der Bohrung einen Spalt lassenden Kopf (126) aufweist, und daß in die Bohrung durch den letztgenannten Kopf (126) im wesentlichen von einander trennbare bzw. verbindbare, seitliche Kanäle (132, 134) münden, die beständig mit dem Druckmittelbehälter (16) bzw. mit dem Hauptventil (20) in Verbindung stehen, während ein weiterer, das bereitgestellte Druckmittel führender Kanal (136) in den Raum außerhalb des abgedichteten Kopfes mündet.

3. KolbenrückfUhreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenrückfuhrventil (84, 122) mit dem Steuerventil (22) kombiniert und dabei das Ventilglied (122) des Kolbenrückführventils im Inneren eines Ventilgliedes (84) des Steuerventils angeordnet ist.

4. KolbenrUckführeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e -kennzeichne t, daß das betreffende Ventilglied (84) des Steuerventils (22) aus einem selbst längsverschiebbaren Ventilkolben besteht, in dem die das Ventilglied (122) des Kolbenrückführventils (84, 122) aufnehmende Bohrung längsverlaufend angeordnet ist, und daß die in diese Bohrung mündenden Kanäle (132, 134, 136) über gegenüber einer äußeren Ventilbohrung abgedichtete Ringkammern (112, 114, 116) mit entsprechenden anschließenden Kanälen (48, 118, 120) in Verbindung stehen.

5. KolbenrUckführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das Kolbenrückführventil (84, 122) steuernde Druck einer mit dem unteren Ende des Arbeitszylinders (118) in Verbindung stehenden, während des Arbeltshubes mit Druckmittel aus dem Arbeitshubraum aufladbaren Rückführkammer (60) entstammt.

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