Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Setzen von Bolzen, Nägeln, Stiften
oder dergleichen Befestigungsmitteln nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.The
The invention relates to a device for setting bolts, nails, pins
or the like fasteners according to the preamble of claim
1.
Solche
eingangs genannten Systeme werden vor allem in Form von Bolzensetzgeräten zum Einschießen von
Spezialnägeln
oder Bolzen insbesondere in harte Untergründe, wie Stahl oder Beton, benutzt,
um Bauelemente, wie beispielsweise Profilbleche oder Verschalungsplatten,
direkt auf dem jeweiligen Untergrund zu befestigen. Man spricht
deshalb auch von einer Direktmontage. Zusätzlich zu den Ansprüchen an
eine einfache Bedienung und Handhabbarkeit müssen solche Geräte insbesondere
den Vorschriften der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)
in Braunschweig/Deutschland genügen.Such
The above-mentioned systems are mainly in the form of bolt guns for shooting of
special nails
or bolts, especially in hard substrates such as steel or concrete,
to structural elements, such as profile sheets or shuttering panels,
directly to the respective underground. One speaks
therefore also from a direct mounting. In addition to the claims to
simple operation and manageability must such devices in particular
the regulations of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
in Braunschweig / Germany.
Ein
solches Bolzensetzgerät
ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 89 15 510 U1 bekannt.
Anhand von 7 sollen
die wesentlichen Bestandteile und die prinzipielle Funktionsweise
eines aus dem Stand der Technik und insbesondere aus der DE 89 15 510 U1 bekannten
Bolzensetzgeräts
erklärt
und beschrieben werden.Such a bolt gun, for example, from the German utility model DE 89 15 510 U1 known. Based on 7 should the essential components and the basic operation of one of the prior art and in particular from the DE 89 15 510 U1 known bolt gun explained and described.
Ein
handelsübliches
Bolzensetzgerät 1 besteht
im Wesentlichen aus einem Gerätegehäuse 2 mit
einem Abzug 3 im Handgriff 4 und einer Kolbenführungshülse 5,
aus einem Treibkolben 6 und einer Bolzenführung 8.
Der zu setzende Bolzen 9 wird in die Bolzenführung 8 zugeführt. Über die
Stoßfläche 7 eines
mit dem Treibkolben 6 verbundenen Treibkolbenschaftes 10 wird
das Befestigungselement 9 eingetrieben. Beim Bolzensetzen
wird das Gerät 1 über die
Stirnfläche 11 der
Bolzenführung 8 durch
die Andruckbewegung über
die Kolbenführungshülse 5 schussfertig
gemacht, indem in nicht näher
beschriebener Weise ein Patronenlager 12 im rückwärtigen Teil
der Kolbenführungshülse 5 über eine
bereit stehende Treibladungspulverkartusche gestülpt und eine Schlagbolzenfeder
gespannt wird. Nach Auslösen
des Abzugs 3 wird die Kartusche abgefeuert und der Treibkolben 6 nach
vorne bewegt. Der Bolzen 9 wird dadurch in das Befestigungsmaterial 13 bzw. den
Untergrund 14 getrieben. Bei optimaler Einstellung des
Bolzensetzgeräts 1 steht
in der Endstellung die Schlagfläche 7 des
Treibkolbenschaftes 10 oder des Kolbens 6 bündig zur
Vorderkante 15 des Geräts 1 bzw.
zur Stirnfläche 11 der
Bolzenführung 8.A commercial bolt gun 1 consists essentially of a device housing 2 with a deduction 3 in the handle 4 and a piston guide sleeve 5 , from a driving piston 6 and a bolt guide 8th , The bolt to be set 9 gets into the bolt guide 8th fed. About the impact surface 7 one with the driving piston 6 connected Treibkolbenschaftes 10 becomes the fastener 9 driven. When bolting the device becomes 1 over the face 11 the bolt guide 8th by the pressure movement over the piston guide sleeve 5 made ready to shoot, by not described in detail a cartridge chamber 12 in the rear part of the piston guide sleeve 5 slipped over a ready-made propellant charge cartridge and a firing pin spring is tensioned. After triggering the deduction 3 the cartridge is fired and the drive piston 6 moved forward. The bolt 9 becomes characterized in the mounting material 13 or the underground 14 driven. With optimum setting of the bolt gun 1 is in the final position the clubface 7 of the driving piston shaft 10 or the piston 6 flush with the leading edge 15 of the device 1 or to the face 11 the bolt guide 8th ,
Ein
weiteres Bolzensetzgerät
ist in der DE 37 02
364 A1 offenbart. Bei dieser Ausführung werden die Befestigungselemente über ein
an dem Gerätegehäuse anbringbares
Magazin in die Bolzenführung geladen.
Die Funktionsweise ist auch bei diesem Gerät prinzipiell analog der anhand
von 7 beschriebenen.Another bolt gun is in the DE 37 02 364 A1 disclosed. In this embodiment, the fasteners are loaded via a attachable to the device housing magazine in the bolt guide. The operation is also in this device in principle analogous to the basis of 7 . described
Zum
besseren Herausstellen der der Erfindung zugrunde liegenden Idee
und zur Abgrenzung gegenüber
bereits vorhandenen Systemen ist es zweckmäßig, bei den Befestigungselementen
zwischen solchen zu unterscheiden, die in ihrer technischen Ausgestaltung über Führungsteile
(Sabots) in der Führungshülse positioniert
sind, und solchen, die entweder mittels Führungsscheibe und Bolzenteller geführt werden
oder auf der Kolbenstangenseite in entsprechende Bohrungen bzw.
Sacklöcher
bündig zur
Schlagfläche
eingesetzt werden. Das Prinzip eines einteiligen bolzenführenden
Elements eignet sich in besonderer Weise für eine halb- bzw. vollautomatische
Zuführung
der Befestigungsmittel. Für
ein breites Anwendungsgebiet mit unterschiedlichen Bolzenlängen ist
dabei davon auszugehen, dass der Bolzenkopf beim Auslösen des
Setzvorgangs weder bündig
zur Stoßfläche sitzt,
noch axial einwandfrei (100%) ausgerichtet ist.To the
better pointing out the idea underlying the invention
and to the demarcation opposite
already existing systems, it is useful in the fasteners
to distinguish between those in their technical configuration via guide parts
(Sabots) positioned in the guide sleeve
are, and those which are guided either by means of guide disc and bolt plate
or on the piston rod side in corresponding holes or
blind holes
flush with
Playing surface
be used. The principle of a one-piece bolt-leading
Elements is particularly suitable for semi-automatic or fully automatic
feed
the fastener. For
a wide range of applications with different bolt lengths
assume that the bolt head when triggering the
Settling neither flush
sitting to the impact area,
still aligned axially perfect (100%).
Im
Folgenden werden vier Druckschriften zum Stand der Technik kommentiert,
bei denen der Bolzenkopf grundsätzlich
bündig
zur Stoßfläche, meist
mittels einer speziellen Vorrichtung, positioniert wird.in the
Below, four pamphlets are commented on the state of the art,
where the bolt head basically
flush
to the impact area, mostly
by means of a special device.
In
dem US-Patent Nr. 3,690,536 werden insbesondere in den 1 und 7 Ausführungen zu Gewindebolzen mit
entsprechenden Treibkolben gemacht. In 7 sitzt der Gewindebolzen mit seinem Gewinde
in einer passenden Führung
mit konischem Boden, wie er bei Sacklochbohrungen üblich ist.
Das kegelige Ende der Bohrung dient nicht der Zentrierung, da der
gesamte Gewindeteil des Gewindebolzens formschlüssig eingesetzt ist. In der
dargestellten Ausführung
ist auch das Übertragen
größerer Kräfte nicht
möglich,
da es unweigerlich zu Aufweitungen der den Gewindebolzen umfassenden
Hülse im
Bereich des Konusses käme.
Außerdem
würden die
hinteren Gewindegänge
unbrauchbar werden.In US Pat. No. 3,690,536, particular reference is made to US Pat 1 and 7 Made to threaded bolt with corresponding drive piston. In 7 the threaded bolt sits with its thread in a matching guide with a conical bottom, as is customary in blind holes. The tapered end of the bore is not used for centering, since the entire threaded portion of the threaded bolt is inserted positively. In the illustrated embodiment, the transmission of larger forces is not possible, since it would inevitably lead to widening of the threaded bolt sleeve in the region of the cone. In addition, the rear threads would be unusable.
Eine ähnliche
Anordnung ist in der Gebrauchsmusterschrift DE 18 72 698 U1 gezeigt.
Hier wird offenbart, dass ein Verankerungsstift (Gewindebolzen)
unter möglichst
genauer Zentrierung seines vorderen und rückwärtigen Endes genau axial eingetrieben
wird und dass die auf ihn einwirkenden Schubkräfte zentrisch und axial auf
das rückwärtige Ende
des Stiftes einwirken. Um dies zu erreichen, wird das vordere Stiftende
zweckmäßig mittels
einer auf den Gewindebolzen aufgeschobenen Lochscheibe 19 zentriert.
In Kombination mit dieser auf den Gewindebolzen aufgezogenen Lochscheibe 19 sind
am rückwärtigen Ende
des Gewindebolzens ebenfalls Führungsmittel
vorgesehen, die in 5 in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt sind. Bei der einen Darstellung ist am Stirnende 3 des
Schubstücks
(Kolben) ein zentraler, zylindrischer Ansatz 46 vorgesehen,
während
bei der anderen Darstellung der zylindrische Zentrieransatz 47 am
rückwärtigen Ende
des Gewindebolzens selbst angebracht ist. In 1 ist ein derartiger Zentrieransatz hinter
dem Gewinde kegelig ausgebildet und wird zusammen mit dem Gewinde
formschlüssig
von der entsprechenden Ausnehmung im Stirnende des Schubstücks (Kolben) aufgenommen.
Aus der 5 geht hervor, dass der Gewindebolzen
in seinem hinteren Teil in etwa dem Durchmesser der Bolzenführung (Kolbenschaft)
entspricht. Bei den zylindrischen, zentralen Zentrierzapfen handelt
es sich dann um formschlüssige
Einrichtungen, die lediglich ein Ausweichen des Gewindebolzens aus
der Achse während
des Eintreibens verhindern sollen.A similar arrangement is in the utility model DE 18 72 698 U1 shown. Here it is disclosed that an anchoring pin (threaded bolt) is driven exactly axially as accurate centering of its front and rear end and that acting on him shear forces act centrally and axially on the rear end of the pin. To achieve this, the front pin end is expediently by means of a perforated disc pushed onto the threaded bolt 19 centered. In combination with this perforated disc mounted on the threaded bolt 19 are also provided at the rear end of the threaded bolt guide means which in 5 are shown in two embodiments. One Presentation is at the front end 3 the thrust piece (piston) a central, cylindrical approach 46 provided, while in the other representation of the cylindrical spigot 47 attached to the rear end of the threaded bolt itself. In 1 is such a spigot behind the thread formed conical and is positively received together with the thread of the corresponding recess in the front end of the thrust piece (piston). From the 5 shows that the threaded bolt in its rear part corresponds approximately to the diameter of the bolt guide (piston skirt). The cylindrical central centering pins are then positive-locking devices which are intended only to prevent deflection of the threaded bolt from the axle during driving.
Diese
Zentriereinrichtung bezieht sich somit ausschließlich auf den eigentlichen,
reinen Eintreibvorgang des Gewindebolzens, nicht jedoch auf die axiale
Ausrichtung eines nicht einwandfrei axial positionierten Befestigungselements.These
Centering device thus refers exclusively to the actual,
pure driving operation of the threaded bolt, but not on the axial
Alignment of a faulty axially positioned fastener.
Die
sowohl in der US 3,690,536 als
auch bei der hier diskutierten DE 18 72 698 U1 vorgesehene, vordere Scheibe
zur Führung
des Befestigungselements erfordert unbedingt eine weitere, hintere
Führung,
die in beiden Fällen
durch ein Gewindeteil wahrgenommen wird. Ein Zentrieren z.B. eines
nicht einwandfrei axial positionierten Setzelements zu Beginn des
Vorganges ist also nicht vorgesehen und nach den gezeigten Ausführungen
auch nicht möglich.The both in the US 3,690,536 as well as the one discussed here DE 18 72 698 U1 provided, front disc for guiding the fastener necessarily requires a further, rear guide, which is perceived in both cases by a threaded portion. A centering example of a not properly axially positioned positioning element at the beginning of the process is therefore not provided and not possible according to the embodiments shown.
In
der Gebrauchsmusterschrift DE
66 07 258 U1 ist der zu befestigende Bolzen besonders tief
in eine entsprechende Bohrung im Kolben eingeführt. Er wird damit lediglich
während
des Eintreibens über die
Bohrung fixiert. Dieses System ist gegenüber auftretenden lateralen
Kräften
während
des Eintreibens besonders anfällig.
Auch können
wegen der sehr geringen Heckfläche
des Bolzens keine größeren Setzkräfte übertragen
werden.In the utility model DE 66 07 258 U1 the bolt to be fastened is inserted particularly deep into a corresponding bore in the piston. It is thus fixed only during driving over the bore. This system is particularly prone to lateral forces encountered during driving. Also, no larger setting forces can be transmitted because of the very small rear surface of the bolt.
Bei
den bisher offenbarten Bolzensetzgeräten wird der jeweilige Gewindebolzen
aufgrund der Ausnehmung im Kolbenschaft immer so gesetzt, dass das
Gewinde oberhalb vom Befestigungsmaterial bleibt. Ein so genanntes
kopfbündiges
Setzen, bei dem die Stirnfläche
des Bolzenkopfes mit der Oberfläche
des Befestigungsmaterials abschließt, z.B. bei Schalungsplatten
aus Holz etc., ist so nicht möglich.at
the bolt guns disclosed so far is the respective threaded bolt
due to the recess in the piston skirt always set so that the
Thread remains above the mounting material. A so-called
head flush
Put, at the end face
of the bolt head with the surface
of the fastening material, e.g. in formwork panels
made of wood, etc., is not possible.
In
der Gebrauchsmusterschrift DE
19 69 094 U1 ist eine Kolben-Bolzen-Anordnung gezeigt,
bei der die axiale Führung
des zu setzenden Bolzens über
einen balligen Bolzenkopf und eine auf den Bolzen aufgesetzte Zentrierscheibe
erfolgt. Eine solche Anordnung wird weitgehend von allen marktgängigen Bolzensetzgeräten verwendet.
Ein dynamisches Zentrieren während
der Beschleunigungsphase des Setzelements ist dadurch jedoch nicht
möglich.
Dies führt
des öfteren
zum Ausknicken des zu setzendes Bolzens, insbesondere wenn der Setzwiderstand
zu hoch ist und der Bolzenkopf oberhalb des Befestigungsmaterials
zum Stillstand kommt.In the utility model DE 19 69 094 U1 a piston-bolt arrangement is shown in which the axial guidance of the bolt to be set via a spherical bolt head and a patch on the bolt centering takes place. Such an arrangement is widely used by all common bolt guns. However, a dynamic centering during the acceleration phase of the setting element is not possible. This often leads to buckling of the bolt to be set, especially if the setting resistance is too high and the bolt head comes to a stop above the mounting material.
Die
in diesen Druckschriften dargestellten Lösungen setzten mehrheitlich
entweder kurze Setzwege in homogene Werkstoffe voraus oder bedingen relativ
geringe Lateralkräfte,
damit bei den vorgesehenen langen und formschlüssigen Führungen keine unzulässigen Verformungen
bzw. keine Ausbrüche insbesondere
auf der Kolbenseite erfolgen.The
majority of the solutions presented in these documents
either short pathways into homogeneous materials or condition relatively
low lateral forces,
so that in the intended long and positive guides no inadmissible deformations
or no outbreaks in particular
done on the piston side.
Danach
kann für
alle bekannten Systeme zum Bolzensetzen übereinstimmend analysiert werden,
dass insbesondere die technische Ausführung der Verbindung zwischen
treibendem Kolben und dem zu beschleunigenden Bolzen beliebigen
Typs und beliebiger Kopfform den Anforderungen eines einwandfreien
Zentrierens des Befestigungselements nach der Zuführung und
in Ergänzung
dazu auch beim anschließenden
Eintreibvorgang nicht gerecht wird.After that
can for
all known systems for bolting are analyzed consistently,
that in particular the technical execution of the connection between
driving piston and the bolt to be accelerated arbitrary
Type and any head shape meets the requirements of a flawless
Centering of the fastener after the feed and
in addition
also in the subsequent
Drive is not fair.
Bei
den nicht fest durch Ausnehmungen im Kolbenschaft eingesetzten Bolzenköpfen, auf
die oben bereits eingegangen wurde, liegt dies vor allem daran,
dass dem Zusammenspiel zwischen der Dynamik der Energieübertragung
und dem Einfluss auch kleiner axialer Abweichungen nicht in ausreichendem
Maße Rechnung
getragen wird. Dieser Umstand führt
bei technisch anspruchsvolleren Setzvorgängen regelmäßig zu einer erheblichen Verminderung
der Setzleistung bzw. schränkt
diese ein. Insbesondere bei relativ harten Werkstoffen, wie Beton oder
Stahl, besonders aber bei Setzuntergründen mit inhomogenem Aufbau
bzw. mit Einschlüssen
(Kiesel), kann dies zu einem völligen
Versagen, zum Beispiel durch Aufweitungen im Bereich der Kontaktflächen und
dadurch bedingt zum Knicken oder Abgleiten des Bolzens führen. Weiterhin
wird bei den meisten Ausführungsformen
die äußere Kolbenfläche besonders
belastet, was in der Regel zu Aufstauchungen und Kolbenausbrüchen bereits
nach kurzer Betriebszeit führt.at
the bolt heads not fixedly inserted through recesses in the piston skirt
already mentioned above, this is mainly because
that the interaction between the dynamics of energy transfer
and the influence of small axial deviations not sufficient
Dimensions bill
will be carried. This circumstance leads
in technically demanding setting operations regularly to a significant reduction
the setting performance or limits
this one. Especially for relatively hard materials, such as concrete or
Steel, but especially in setting grounds with inhomogeneous structure
or with inclusions
(Pebbles), this can be a complete one
Failure, for example, by widening in the area of contact surfaces and
conditionally lead to buckling or slipping of the bolt. Farther
is used in most embodiments
the outer piston surface especially
loaded, which usually causes upsets and piston bursts
leads after a short period of operation.
Die 8A bis 8C zeigen Ergebnisse von 3D-Simulationsrechnungen
für das
Setzen eines Bolzens 9 in einen homogenen Werkstoff 23,
wie er mit herkömmlichen
Bolzensetzgeräten 1 üblich ist.
In der Ausgangsstellung von 8A ist
der Bolzen 9 mit planer rückseitiger Stirnfläche 16 um
lediglich 1° angestellt,
d.h. um 1° aus
dem rechten Winkel zur ebenen Oberfläche des Werkstoffes 23 ausgelenkt.
In optimaler Position würde
der Bolzen 9 mit seiner Längsachse exakt auf der Symmetrielängsachse
des Kolbens 6 bzw. des Kolbenschaftes 10 und senkrecht zur
Werkstoffoberfläche
liegen.The 8A to 8C show results of 3D simulation calculations for setting a bolt 9 in a homogeneous material 23 as with conventional bolt guns 1 is common. In the starting position of 8A is the bolt 9 with planner back face 16 turned by only 1 °, ie by 1 ° from the right angle to the flat surface of the material 23 deflected. In optimal position the bolt would 9 with its longitudinal axis exactly on the symmetry longitudinal axis of piston 6 or the piston skirt 10 and perpendicular to the material surface.
Der
Kolbenschaft 10 mit ebenfalls planer Stoßfläche 7 drückt den
Bolzen 9 ohne freie Flugstrecke, d.h. ohne Abstand zwischen
Bolzenspitze und Werkstoffoberfläche
zu Beginn des Setzvorgangs, mit einer Anfangsgeschwindigkeit von
50 m/s in den Werkstoff 23. Die Computerberechnungen zeigen
ein rasches Anwachsen der Anstellung während des Eindringens des Bolzens 9 in
den Werkstoff 23 (8B).
Außerdem
ist ein früh
einsetzendes Abknicken des Bolzens 9 zu erkennen (8C), wobei der Gitterstruktur
im Bereich des Eindringens zu entnehmen ist, dass der Bolzen 9 im
Spitzenbereich asymmetrisch deformiert wird. Diese Vorgänge führen grundsätzlich zu
ungenügenden
Setzvorgängen. Gleichzeitig
belegen sie die Notwendigkeit des exakten Führens des Bolzens 9 während des
Setzvorganges, auch bei einer sehr exakten axialen Positionierung
des Bolzens 9 in der Bolzenführung 8.The piston shaft 10 with also flat impact surface 7 pushes the bolt 9 without free flight path, ie no distance between the bolt tip and material surface at the beginning of the setting process, with an initial speed of 50 m / s in the material 23 , The computer calculations show a rapid increase in employment during the penetration of the bolt 9 in the material 23 ( 8B ). There is also an early onset kinking of the bolt 9 to recognize ( 8C ), wherein the lattice structure can be seen in the area of penetration that the bolt 9 is deformed asymmetrically in the tip area. These processes generally lead to insufficient setting processes. At the same time they prove the necessity of exact guidance of the bolt 9 during the setting process, even with a very precise axial positioning of the bolt 9 in the bolt guide 8th ,
Auch
geringe Anstellungen, wie kleinere bzw. leichte Schiefstellungen,
führen
beim Eindringen der Spitze des Bolzens 9 in insbesondere
spröde Materialien,
wie Beton und andere, zu großen
Abweichungen beim Setzen. Dies kann dazu führen, dass über das seitliche Ausbrechen
des Bolzens 9 Teile des Setzgrundes mit zum Teil erheblichen
Geschwindigkeiten heraus gelöst
werden. Dadurch wird die Arbeitssicherheit stark beeinträchtigt.Even small jobs, such as smaller or slight misalignments lead to the penetration of the tip of the bolt 9 in particular brittle materials, such as concrete and others, to large deviations in setting. This can cause over the lateral breaking out of the bolt 9 Parts of the setting ground to be solved with some significant speeds out. As a result, the occupational safety is severely impaired.
Außerdem haben
Versuche gezeigt, dass auch der Bolzen selbst durch sein Ausbrechen
aus der Achse im Setzmaterial mit erheblicher Geschwindigkeit abgleiten
oder seitlich aus der Setzseite austreten kann. Dies stellt ein
weiteres Gefährdungspotential
dar.Besides, have
Experiments have shown that even the bolt itself by its breaking out
slide off the axle in the setting material at considerable speed
or can emerge laterally from the setting side. This is set
further hazard potential
represents.
Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Setzen von Bolzen vorzusehen, welche die oben genannten Nachteile
vermeidet, eine dynamische Zentrierung des Befestigungselements
sicherstellt und dessen optimale Ausrichtung und anschließende Führung während des
gesamten Setzvorganges bei gleichzeitiger Sicherstellung einer großen Eintreibkraft
gewährleistet.It
It is therefore an object of the present invention to provide a device
to provide for the setting of bolts, which the above-mentioned disadvantages
avoids, a dynamic centering of the fastener
ensures its optimal alignment and subsequent guidance during the
entire setting process while ensuring a large driving force
guaranteed.
Dieses
Ziel wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.This
The aim is achieved by the features of claim 1. advantageous
Embodiments and developments of the invention are the subject
the dependent claims.
Die
konische Ausgestaltung der Stoßfläche des
Kolbenschaftes gewährleistet
ein Zentrieren des Bolzens sowohl in der Beschleunigungsphase – bei einem
Spiel zwischen der Kontaktierung von Kolbenschaft und Bolzen und
dem Auftreffen des Bolzens auf den Werkstoff – als auch während des
gesamten Setzvorgangs. Dies schließt sowohl ein Rückstellen von
nicht genau axial positionierten Bolzen als auch das Vermeiden eines
Abweichens aus der Achse während
des Eintreibens des Bolzens ein. Die Geometrie der hinteren Stirnfläche des
gestoßenen
Bolzens kann dabei in bestimmten Grenzen frei gewählt werden.
Das erfindungsgemäße System
ist prinzipiell in allen gängigen
und denkbaren Bolzensetzgeräten einsetzbar.The
conical design of the abutment surface of the
Ensured piston shaft
a centering of the bolt both in the acceleration phase - at a
Game between the contacting of piston skirt and bolt and
the impact of the bolt on the material - as well as during the
entire setting process. This includes both a reset of
not exactly axially positioned bolt as well as avoiding a
Deviating from the axis during
the driving in of the bolt. The geometry of the posterior face of the
of beaten
Bolzens can be chosen freely within certain limits.
The system according to the invention
is in principle in all common
and conceivable bolt guns used.
Anhand
der Figuren werden nachfolgend verschiedene Ausführungsformen und das Grundkonzept
des erfindungsgemäßen Systems
näher erläutert. Es
zeigen:Based
The figures below are various embodiments and the basic concept
of the system according to the invention
explained in more detail. It
demonstrate:
1 ein
Kräftediagramm
zur Erläuterung der
Kräfte
von einem Kolbenschaft auf einen Bolzen anhand eines Vergleichsbeispiels; 1 a force diagram for explaining the forces from a piston skirt to a bolt based on a comparative example;
2 ein
Kräftediagramm
zur Erläuterung der
von einem Kolbenschaft auf einen Bolzen übertragbaren Kräfte anhand
eines Vergleichsbeispiels; 2 a force diagram for explaining the transferable from a piston skirt on a bolt forces using a comparative example;
3A, 3B, 3C eine
erste Gruppe von Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Systems
Kolbenschaft-Bolzen im Schnitt; 3A . 3B . 3C a first group of embodiments of the system according to the invention piston skirt bolt in section;
4A und 4B eine
zweite Gruppe von Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Systems
Kolbenschaft-Bolzen im Schnitt; 4A and 4B a second group of embodiments of the inventive system piston skirt bolt in section;
5A und 5B eine
dritte Gruppe von Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Systems
Kolbenschaft-Bolzen im Schnitt; 5A and 5B a third group of embodiments of the system piston stem bolt according to the invention in section;
6 eine
Prinzipdarstellung zur Erläuterung
des Setzvorganges mit einem erfindungsgemäßen System; 6 a schematic diagram for explaining the setting process with a system according to the invention;
7 ein
herkömmliches
Bolzensetzgerät im
Schnitt; 7 a conventional bolt gun in section;
8A, 8B, 8C eine
Computersimulation für
das Setzen eines um 1° angestellten
Bolzens mit einem herkömmlichen
Bolzensetzgerät; 8A . 8B . 8C a computer simulation for setting a 1 ° bolt with a conventional bolt gun;
9 eine
weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
Kolbenschaft-Bolzen im Schnitt; und 9 a further embodiment of the system according to the invention piston skirt bolt in section; and
10 eine
noch weitere Ausführungsform des
Systems Kolbenschaft-Bolzen im Schnitt. 10 a still further embodiment of the system piston stem bolt in section.
Zunächst soll
im Folgenden anhand der 1 und 2 das Grundkonzept
der Erfindung näher
erläutert
werden. Im Anschluss daran werden anhand der 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems
und anhand von 6 ein Setzvorgang mit einem
erfindungsgemäßen System
beschrieben.First of all, the following is based on the 1 and 2 the basic concept of the invention will be explained in more detail. Following this will be based on 3 to 5 various embodiments of the system according to the invention and based on 6 a setting process with a system according to the invention described.
Das
Kräftediagramm
von 1 veranschaulicht die Kräfte von dem in Richtung des
Pfeils stoßenden
Kolbenschaft 10 (entspricht dem Treibkolbenschaft von 7)
auf den gestoßenen
Bolzen 9. Der Kolbenschaft 10 ist in der Kolbenführungshülse 5 geführt und
weist eine Stoßfläche 7 von
konischer Geometrie mit einem Öffnungswinkel 18 (α) aus. Der Öffnungswinkel 18 des
Konusses 20 kann grundsätzlich
Werte von 0° < α < 360° annehmen.
Hierbei bilden Werte von 180° < α < 360° einen so
genannten Außenkonus
und der Wert α =
180° eine
plane Stoßfläche 7.The force diagram of 1 illustrates the forces of the piston stem striking in the direction of the arrow 10 (corresponds to the driving piston shaft of 7 ) on the pushed bolt 9 , The piston shaft 10 is in the piston guide sleeve 5 guided and has an impact surface 7 of conical geometry with an opening angle 18 (α) off. The opening angle 18 of the conus 20 can basically assume values of 0 ° <α <360 °. In this case, values of 180 ° <α <360 ° form a so-called outer cone and the value α = 180 ° a plane impact surface 7 ,
Die
gesamte Anordnung aus Kolbenschaft 10 und Kolbenführungshülse 5 ist
zur Symmetrieachse 19 rotationssymmetrisch. Der Bolzen 9 besitzt
bei diesem Beispiel eine plane Stirnfläche 16, und seine Längsachse 19.1 ist
aus der Symmetrieachse 19 der Anordnung heraus ausgelenkt.
Der Querschnitt des Bolzens 9 ist entweder ebenfalls rotationssymmetrisch
oder besitzt einen regelmäßigen Umriss,
wie beispielsweise ein regelmäßiges Vieleck.The entire arrangement of piston skirt 10 and piston guide sleeve 5 is to the symmetry axis 19 rotationally symmetrical. The bolt 9 has in this example a flat face 16 , and its longitudinal axis 19.1 is from the symmetry axis 19 deflected out of the arrangement. The cross section of the bolt 9 is either also rotationally symmetric or has a regular outline, such as a regular polygon.
Im
Kräftediagramm
ist die Stoßkraft
des Kolbenschaftes 10 mit P bezeichnet. Wie aus 1 zu entnehmen
ist, kann die Stoßkraft
P in eine Normalkomponente FN = P × sin(α/2) und eine
Tangentialkomponente FT = P × cos(α/2) zerlegt
werden.The force diagram shows the impact force of the piston skirt 10 denoted by P. How out 1 can be taken, the impact force P in a normal component F N = P × sin (α / 2) and a tangential component F T = P × cos (α / 2) can be decomposed.
Im
Kräftediagramm
von 2 ist zusätzlich zur
Normalkomponente FN der Stoßkraft P
die Reibungskraft R eingezeichnet, die ebenfalls auf den gestoßenen Bolzen 9 durch
den Kolbenschaft 10 übertragen
wird. Die beiden Kräfte
FN und R addieren sich zur übertragbaren
Gesamtkraft F, für
die gilt: F = sqrt(FN 2+ R2) = FN × sqrt(1
+ μ2); μ =
tg(β). In the force diagram of 2 is shown in addition to the normal component F N of the impact force P, the friction force R, which also on the butted bolt 9 through the piston shaft 10 is transmitted. The two forces F N and R add up to the total transferable force F, for which the following applies: F = sqrt (F N 2 + R 2 ) = F N × sqrt (1 + μ 2 ); μ = tg (β).
Die übertragbare
Gesamtkraft F lässt
sich ihrerseits zerlegen in eine Kraftkomponente FX parallel zur
Symmetrieachse 19 der Anordnung und in eine radiale, dazu
senkrechte Kraftkomponente FY. Die Kraftkomponente
FX treibt den Bolzen 9 parallel
zur Symmetrieachse 19 in den Werkstoff 23; die
Kraftkomponente FY treibt den Bolzen 9 zurück in eine zentrierte
Stellung, in der die Längsachse
des Bolzens 9 und die Symmetrieachse 19 der Anordnung zusammenfallen.The transferable total force F can in turn be broken down into a force component F X parallel to the axis of symmetry 19 the arrangement and in a radial, perpendicular force component F Y. The force component F X drives the bolt 9 parallel to the axis of symmetry 19 in the material 23 ; the force component F Y drives the bolt 9 back to a centered position, in which the longitudinal axis of the bolt 9 and the axis of symmetry 19 the arrangement coincide.
Als
ein wichtiges Ergebnis der analytischen Berechnungen für die beiden
Kraftkomponenten FX und FY – die der
Einfachheit und Kürze
halber hier nicht näher
ausgeführt
werden sollen – bleibt
festzuhalten, dass die Reibung R zwischen Kolbenschaft 10 und
Bolzen 9 bei diesen Betrachtungen auch bei großen Reibungskoeffizienten
nur eine untergeordnete, vernachlässigbare Rolle spielt, sodass
sich näherungsweise
für μ = 0 FX = P/2 × (1 – cos(α)) und FY = P/2 × sin(α)ergibt.
Die Voraussetzung dafür
ist ein ausreichend starres Verhalten der Stoßfläche 7 des stoßenden Kolbenschaftes 10,
wobei der Bolzen 9 im Prinzip beliebig ausgebildet sein
kann. Für
die Reibung zweier Stahlflächen
gilt beispielsweise μ =
0,15, sodass obige Formeln eine gute Näherung darstellen.As an important result of the analytical calculations for the two force components F X and F Y - which, for reasons of simplicity and brevity, should not be described here in detail - it should be noted that the friction R between the piston skirt 10 and bolts 9 plays only a minor, negligible role in these considerations, even for large friction coefficients, so that approximately for μ = 0 F X = P / 2 × (1 - cos (α)) and F Y = P / 2 × sin (α) results. The prerequisite for this is a sufficiently rigid behavior of the impact surface 7 of the butting piston shaft 10 , where the bolt 9 in principle can be designed arbitrarily. For the friction of two steel surfaces μ = 0.15, for example, so that the above formulas are a good approximation.
Weiter
ergibt die analytische Betrachtung dieses Problems ein Optimum der
Rückstellkraft
FY für
einen Öffnungswinkel 18 von α = 90° (Innenkonus)
und α =
270°. Dann
gilt FY = 0,35 × P. Im Gegensatz dazu ergibt
sich für
eine plane Stoßfläche 7 des Kolbenschaftes 10,
d.h. für α = 180°, keine Kraftkomponente
der Rückstellkraft
(FY = 0).Further, the analytical consideration of this problem gives an optimum of the restoring force F Y for an opening angle 18 of α = 90 ° (inner cone) and α = 270 °. Then F Y = 0.35 × P. In contrast, this results in a flat impact surface 7 of the piston skirt 10 , ie for α = 180 °, no force component of the restoring force (F Y = 0).
Zusammenfassend
bleibt festzuhalten, dass der Reibungseinfluss zwischen Kolbenschaft 10 und Bolzen 9 in
praktisch allen technisch denkbaren Fällen vernachlässigt werden
kann und ein Öffnungswinkel 18 des
Konusses 20 der Stoßfläche 7 von
90° optimal
ist.In summary, it should be noted that the influence of friction between piston skirt 10 and bolts 9 can be neglected in virtually all technically conceivable cases and an opening angle 18 of the conus 20 the impact surface 7 of 90 ° is optimal.
Insbesondere
bei der in der Praxis auch bei einwandfreier Handhabung der herkömmlichen
Bolzensetzgeräte 1 vorherrschenden
relativ kleinen Schräglage
des Bolzens 9 in der Größenordnung
von 1° oder
weniger – die
aber für
die Einleitung von Knickvorgängen
und damit Versagen des Bolzens 9 absolut ausreichend ist – stellt
nur die konische Stoßfläche 7 den
Bolzen 9 vollständig
in seine zentrische Symmetrieposition zurück. Bei allen anderen denkbaren
Formen geht die Rückstellkraft
FY gerade bei diesen kleinen Achsabweichungen
rasch gegen Null. Dieser Umstand ist für die praktische Anwendung von
entscheidender Bedeutung.In particular, in practice even with perfect handling of conventional bolt guns 1 prevailing relatively small skew of the bolt 9 in the order of 1 ° or less - but for the initiation of kinking and thus failure of the bolt 9 is absolutely sufficient - only provides the conical abutment 7 the bolt 9 completely back to its centric position of symmetry. In all other conceivable forms, the restoring force F Y quickly approaches zero, especially with these small axis deviations. This circumstance is crucial for practical application.
Im
Folgenden sollen nun verschiedene Ausführungsformen des Systems Kolbenschaft 10 – Bolzen 9 beschrieben
werden, wie sie sich gemäß den oben
dargelegten Überlegungen
ergeben.Below are now various embodiments of the system piston skirt 10 - Bolt 9 described as they arise in accordance with the considerations set out above.
In
den 3A bis 3C sind
drei Beispiele für
eine Stoßfläche 7 des
Kolbenschaftes 10 mit Innenkonus 20 dargestellt,
wobei der Öffnungswinkel 18 des
Innenkonusses 20 die bevorzugten 90° beträgt. Der Kolbenschaft 10 von 3A besitzt
einen exakten und vollständigen
Innenkonus 20 und treibt einen Bolzen 9, der einen
Bolzenkopf 21 in Form eines Kegelstumpfes aufweist. Der
Kegelstumpf hat ebenfalls einen Öffnungswinkel
von etwa 90°,
sodass sich zwischen der Stoßfläche 7 des
Kolbenschaftes 10 und dem Bolzenkopf 21 eine Kontaktfläche ergibt.In the 3A to 3C are three examples of a collision surface 7 of the piston skirt 10 with inner cone 20 shown, wherein the opening angle 18 of the inner cone 20 the preferred is 90 °. The piston shaft 10 from 3A has an exact and complete inner cone 20 and drives a bolt 9 , the one bolt head 21 in the form of a truncated cone. The truncated cone also has an opening angle of about 90 °, so that between the abutting surface 7 of the piston skirt 10 and the bolt head 21 gives a contact surface.
An
Stelle des spitzen Innenkonusses 20 kann auch ein Innenkonus 20 in
der Form eines Kegelstumpfes verwendet werden. Im Beispiel von 3B treibt
ein solcher Kolbenschaft 10 einen Bolzen 9 mit
einem Bolzenkopf 21 mit Kugelabschnitten 21.1.
Aufgrund der Kugelabschnitte 21.1 am Bolzenkopf 21 wird
der Bolzen 9 vom Innenkonus 20 des Kolbenschaftes 10 nur
tangiert, es bilden sich zwar statisch gesehen keine Kontaktflächen zwischen
Kolbenschaft 10 und Bolzen 9, aber allein die
Materialelastizität
sorgt beim dynamischen Setzvorgang in der Regel auch bei leichtem
Verkanten und damit einer Linienberührung zum Aufbau ausreichender
Kontaktflächen.In place of the pointed interior cone 20 can also be an inner cone 20 be used in the shape of a truncated cone. In the example of 3B drives such a piston stem 10 a bolt 9 with a bolt head 21 with ball sections 21.1 , Due to the ball sections 21.1 at the bolt head 21 becomes the bolt 9 from the inner cone 20 of the piston skirt 10 only tangentially, there are no static contact surfaces between the piston skirt 10 and bolts 9 , but only the material elasticity ensures the dynamic setting process usually with slight tilting and thus a line contact to build sufficient contact surfaces.
Der
Innenkonus 20 des in 3C dargestellten
Kolbenschaftes 10 zeigt eine abgerundete Kegelspitze 20.4,
wie sie in der Praxis zumeist einfacher und kostengünstiger
herzustellen sein wird. Als Bolzen 9 ist in diesem Fall
ein Bolzen mit einem kegelförmig
gewölbten
Bolzenkopf 21, der zum Bolzenschaft hin in einen Kegelabschnitt 21.3 übergeht,
gezeigt. Durch die Kegelabschnitte 21.3 am Bolzenkopf 21 können hier
wieder Kontaktflächen
mit der konischen Stoßfläche 7 des
Kolbenschaftes 10 gebildet werden.The inner cone 20 of in 3C shown piston stem 10 shows a rounded cone point 20.4 , as it will be in practice usually easier and cheaper to produce. As a bolt 9 is in this case a bolt with a conical arched bolt head 21 towards the bolt shaft into a cone section 21.3 passes over, shown. Through the cone sections 21.3 at the bolt head 21 Here again contact surfaces with the conical abutment surface 7 of the piston skirt 10 be formed.
Bei
den in 3B und 3C dargestellten Kolbenformen
ist selbstverständlich
darauf zu achten, dass die gestoßenen Bolzen 9 so
ausgebildet sind, dass sie nicht zu weit in den Innenkonus 20 hinein
ragen und mit ihrer Spitze das Zentrum des Innenkonusses berühren. Weiter
muss bei einem Kolbenschaft 10 mit Innenkonus 20 der
Bolzenkopf 21 bzw. der Bolzen 9 einen regelmäßigen oder
rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen, und die Stirnfläche 16 des
Bolzenkopfes 21 bzw. des Bolzens 9 sollte konvex
ausgebildet sein. Um vom Innenkonus 20 des Kolbenschaftes 10 erfasst
werden zu können, sollte
der Bolzenkopf 21 bzw. die Stirnfläche 16 des Bolzens 9 einen
kleineren Öffnungswinkel
als der Innenkonus 20 aufweisen. Die optimale zentrierende Wirkung
des Systems wird bei konischer Stoßfläche 7 des Kolbenschaftes 10 und
konischer Stirnfläche 16 des
Bolzens 9 erreicht, die vorzugsweise beide einen Öffnungswinkel
von etwa 90° haben.At the in 3B and 3C Of course, it should be noted that the butted bolts 9 are designed so that they are not too far in the inner cone 20 protrude into it and touch with its tip the center of the inner cone. Next must be at a piston stem 10 with inner cone 20 the bolt head 21 or the bolt 9 have a regular or rotationally symmetrical cross section, and the end face 16 of the bolt head 21 or the bolt 9 should be convex. To the inner cone 20 of the piston skirt 10 to be detected, the bolt head should 21 or the face 16 of the bolt 9 a smaller opening angle than the inner cone 20 exhibit. The optimal centering effect of the system is at conical impact surface 7 of the piston skirt 10 and conical face 16 of the bolt 9 achieved, preferably both have an opening angle of about 90 °.
Eine
zweite Gruppe von möglichen
Ausführungsformen
der Stoßfläche 7 bildet
der Außenkonus 20.5,
wie er in 4A und 4B dargestellt
ist. Der Öffnungswinkel 18 des
Außenkonusses 20.5 beträgt wiederum
vorzugsweise 90°. 4A zeigt
einen Kolbenschaft 10 mit Außenkonus 20.5 in Form
eines Kegelstumpfes, wobei analog zum Innenkonus 20 von 3B die
plane Stoßfläche 7 des
Kegelstumpfes relativ nahe an der gedachten Kegelspitze liegt. Analog
zum Innenkonus 20 von 3C kann
auch hier die Kegelspitze der Stoßfläche 7 abgerundet sein (4B).
Als Bolzen 9 ist für
beide dargestellten Ausführungsformen
des Außenkonusses 20.5 ein Bolzen
mit einem Bolzenkopf 21 mit Innenkonus 21.5 gewählt.A second group of possible embodiments of the impact surface 7 forms the outer cone 20.5 as he is in 4A and 4B is shown. The opening angle 18 of the outside congress 20.5 is again preferably 90 °. 4A shows a piston stem 10 with outer cone 20.5 in the form of a truncated cone, being analogous to the inner cone 20 from 3B the plane impact surface 7 the truncated cone is located relatively close to the imaginary apex. Analogous to the inner cone 20 from 3C can also here the cone tip of the impact surface 7 be rounded ( 4B ). As a bolt 9 is for both illustrated embodiments of the outer cone 20.5 a bolt with a bolt head 21 with inner cone 21.5 selected.
Die
zu dem erfindungsgemäßen System
Kolbenschaft-Bolzen angestellten allgemeinen Überlegungen zum Innenkonus 20 des
Kolbenschaftes 10 gelten entsprechend für den Außenkonus 20.5. Insbesondere
sind für
den Außenkonus 20.5 Bolzenköpfe 21 mit
genügend
tiefen zentralen Ausnehmungen zu wählen, der Öffnungswinkel des konkaven
Bolzenkopfes 21 sollte größer als der Öffnungswinkel 18 des
Außenkonusses 20.5 des
Kolbenschaftes 10 sein, und eine optimale zentrierende
Wirkung wird bei konischer Stoßfläche 7 und
konischer Stirnfläche 16 – vorzugsweise
mit einem Öffnungswinkel
von jeweils etwa 90° – erreicht.The general considerations for the inner cone employed for the piston stem / bolt system according to the invention 20 of the piston skirt 10 apply accordingly for the outer cone 20.5 , In particular, for the outer cone 20.5 bolt heads 21 with sufficiently deep central recesses to choose the opening angle of the concave bolt head 21 should be larger than the opening angle 18 of the outside congress 20.5 of the piston skirt 10 be, and an optimal centering effect is at conical abutment 7 and conical face 16 - Preferably, with an opening angle of about 90 ° - achieved.
Als
weiteres Ausführungsbeispiel
wird anhand von 5A die Variante eines Kolbenschaftes 10 mit
konischem Zentrierzapfen 22 an seiner Stoßfläche 7 beschrieben.
Der Zentrierzapfen 22 wird vorzugsweise in Form eines Kegelstumpfes
ausgebildet, welcher zum Beispiel für Schrauben mit Innensechskant
geeignet ist. Mit dem Pfeil ist wiederum die Stoßrichtung 17 angezeigt,
während
analog zu den übrigen
Figuren mit 10 der Kolbenschaft, mit 9 der Bolzen,
mit 21 der Bolzenkopf und mit 24 die konische Ausnehmung
im Bolzenkopf 21 bezeichnet ist.As a further embodiment is based on 5A the variant of a piston stem 10 with conical centering pin 22 at its abutment 7 described. The centering pin 22 is preferably formed in the shape of a truncated cone, which is suitable for example for screws with hexagon socket. The arrow is again the thrust direction 17 displayed, while analogous to the other figures with 10 the piston shaft, with 9 the bolt, with 21 the bolt head and with 24 the conical recess in the bolt head 21 is designated.
Analog
zur Umkehrung der Verhältnisse
zwischen Innenkonus und Außenkonus
gemäß 3A bis 3C und 4A, 4B ist
in dem Ausführungsbeispiel
von 5B die Variante eines Kolbenschaftes 10 mit
einer konischen Ausnehmung 24.1 und einem entsprechend
konischen Zentrierzapfen 22.1 dargestellt.Analogous to the inversion of the ratios between inner cone and outer cone according to 3A to 3C and 4A . 4B is in the embodiment of 5B the variant of a piston stem 10 with a conical recess 24.1 and a corresponding conical centering pin 22.1 shown.
Anhand
von 6 soll im Folgenden kurz die Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Systems beim
Setzvorgang beschrieben werden. Zu Beginn des Setzvorgangs befindet
sich der Kolbenschaft 10 in der Kolbenführungshülse 5 in der Ausgangsstellung 25.
Der zu setzende Bolzen 9 ist aus der Symmetrieachse 19 der
Anordnung ausgelenkt. Das Bolzensetzgerät 1 dieses Ausführungsbeispiels
ist so ausgelegt, dass schon zu Beginn des Setzvorgangs bei der
Kontaktierung von Kolbenschaft 10 und Bolzen 9 kein
Abstand von der Bolzenspitze 28 zur Oberfläche des
Werkstoffes 23 besteht.Based on 6 will briefly be described below the operation of the system according to the invention during the setting process. At the beginning of the setting process is the piston skirt 10 in the piston guide sleeve 5 in the starting position 25 , The bolt to be set 9 is from the symmetry axis 19 deflected the arrangement. The bolt gun 1 This embodiment is designed so that already at the beginning of the setting process in the contacting of piston skirt 10 and bolts 9 no distance from the bolt tip 28 to the surface of the material 23 consists.
Beim
Bolzensetzen ist es zweckmäßig, und bei
größeren Anstellwinkeln
des Bolzens 9 auch funktionsmäßig notwendig, den Bolzen 9 möglichst
in der Nähe
der auftreffenden Bolzenspitze 28 ausreichend zu zentrieren,
um die Differenz zwischen dem optimalen, zentralen Auftreffpunkt 27 und
der Bolzenspitze 28 auf der Werkstoffoberfläche möglichst
klein zu halten. Auf diese Weise wird der Setzvorgang während des
Eindringens des durch den Kolbenschaft 10 zentrierten Bolzens 9 optimiert.
In der Kolbenstellung 26 ist der Bolzen 9 bereits
vollständig
in der Anordnung zentriert, und kann somit optimal vollständig in
den Werkstoff 23 eingetrieben werden.When bolting, it is expedient, and at larger angles of attack of the bolt 9 also functionally necessary, the bolt 9 as close as possible to the impact of the bolt tip 28 sufficient to center around the difference between the optimal, central impact point 27 and the bolt tip 28 to keep as small as possible on the material surface. In this way, the setting process during the penetration of the piston shaft 10 centered bolt 9 optimized. In the piston position 26 is the bolt 9 already completely in centered the arrangement, and thus can optimally complete the material 23 be driven.
Die
hier vorgeschlagene Art des kontinuierlich zentrierenden Setzens
ermöglicht
grundsätzlich auch
das Einbringen von zentrierten zylindrischen Bohrungen 29 im Kolbenschaft 10,
ohne dass dadurch eine Einschränkung
der Funktionsfähigkeit
und der Setzleistung eintritt, wie dies in 9 dargestellt ist.The here proposed type of continuously centering setting basically allows the introduction of centered cylindrical holes 29 in the piston shaft 10 without this resulting in a restriction of the functionality and the setting performance, as in 9 is shown.
3D-Simulationsrechnungen
haben gezeigt, dass durch das Einbringen einer zentrierten Bohrung 29 bei
Beschleunigung des Bolzens 9 keine nennenswerten Erhöhungen der
Spannungen sowohl beim Bolzen 9 als auch beim Kolbenschaft 10 auftreten.
Gerechnet wurde beispielsweise für
einen Kolbendurchmesser von elf Millimetern und einen Bohrungsdurchmesser
von drei Millimetern.3D simulation calculations have shown that by introducing a centered hole 29 when accelerating the bolt 9 no significant increases in tension in both bolts 9 as well as the piston shaft 10 occur. Calculated, for example, for a piston diameter of eleven millimeters and a bore diameter of three millimeters.
Die
maximal auftretenden Belastungen beim Setzen des Bolzens 9 – hierbei
treten die höchsten Spannungen
auf – bestimmen
die benötigten
Flächen
im konischen Bereich, um ein plastisches Fließen des Materials oder eine
Aufweitung des konischen Bereichs zu vermeiden.The maximum occurring loads when setting the bolt 9 - Here, the highest voltages occur - determine the required areas in the conical region in order to avoid a plastic flow of the material or a widening of the conical region.
Über derartige
Bohrungen 29 im Kolbenschaft 10 können zum
Beispiel auch die Masse des Kolbenschaftes 10 und damit
die auftretenden Spannungen beim Beschleunigen des Kolbenschaftes 10 und
Bolzens 9 verändert
werden. Auch lässt
sich das Geschwindigkeitsprofil beim Setzvorgang durch diesen zusätzlichen
Variationsparameter optimal verbessern. Weiterhin können sich
derartige zentrierte Bohrungen 29 als günstig erweisen, wenn diese
beispielsweise einen Stift aufnehmen sollen.About such holes 29 in the piston shaft 10 For example, the mass of the piston skirt can also be used 10 and thus the stresses occurring during acceleration of the piston skirt 10 and Bolzens 9 to be changed. Also, the speed profile during the setting process can be optimally improved by this additional variation parameter. Furthermore, such centered holes can 29 prove beneficial if they should, for example, pick up a pen.
In 10 ist
ein solches Anwendungsbeispiel gezeigt. Hier besitzt der Bolzen 9 an
seiner vorderen Stirnfläche 16 einen
Zentrierzapfen 31, der unter anderem zum Fixieren des Bolzens 9 im
Kolbenschaft 10 vor Beginn des eigentlichen Setzvorganges dienen
kann. Dies bewirkt eine zentrierte Position des Bolzens 9 vor
Beginn des Setzens, während
einer möglichen
Beschleunigungsphase (freie Flugstrecke vor dem Setzen) und beim
eigentlichen Setzvorgang und erleichtert die kontinuierliche Zentrierung,
wie es zum Beispiel zu 3 beschrieben
ist. Der Kolbenschaft 10 kann alternativ mit einer Bohrung 29 gemäß 9 oder
mit einer Bohrung 30 Sackloch gemäß 10 versehen
sein. In 10 such an application example is shown. Here is the bolt 9 on its front face 16 a centering pin 31 Among other things, for fixing the bolt 9 in the piston shaft 10 can serve before the beginning of the actual setting process. This causes a centered position of the bolt 9 before the beginning of setting, during a possible acceleration phase (free flight path before setting) and the actual setting process and facilitates the continuous centering, as for example 3 is described. The piston shaft 10 may alternatively with a bore 29 according to 9 or with a hole 30 Blind hole according to 10 be provided.
Das
oben beschriebene System Kolbenschaft-Bolzen gemäß der vorliegenden, Erfindung
ist für
alle herkömmlichen
und denkbaren Bolzensetzgeräte
geeignet, wie sie beispielhaft in 7 dargestellt
und im Einleitungsteil beschrieben sind.The above-described system piston stem pin according to the present invention is suitable for all conventional and conceivable bolt guns, as exemplified in 7 represented and described in the introduction part.
Da
für verschiedene
Ausführungen
von Bolzen 9 unterschiedliche Kolben 6 bzw. Kolbenschäfte 10 für die Zentrierung
besonders geeignet sind, ist es vorteilhaft, das jeweilige Bolzensetzgerät 1 mit
einem wahlweise austauschbaren Satz von verschiedenen Kolben 6 bzw.
Kolbenschäften 10 auszustatten.
Es ist beispielsweise denkbar, den Kolbenschaft 10 fest, aber
lösbar,
zum Beispiel durch Verschrauben oder durch Bajonettverschluss, mit
dem Kolben 6 zu verbinden und das Bolzensetzgerät 1 so
zu konstruieren, dass der Kolben 6 für den Nutzer zugänglich gemacht
werden kann.As for different designs of bolts 9 different pistons 6 or piston shafts 10 are particularly suitable for centering, it is advantageous to the respective bolt gun 1 with an optionally interchangeable set of different pistons 6 or piston stems 10 equip. It is conceivable, for example, the piston skirt 10 firm, but detachable, for example by screwing or by bayonet lock, with the piston 6 to connect and the bolt gun 1 to construct so that the piston 6 accessible to the user.
