DE2122775A1

DE2122775A1 - Pneumatisches Kolbenrückführsystern und Ventilanordnung für Schlagwerkzeuge

Info

Publication number: DE2122775A1
Application number: DE19712122775
Authority: DE
Inventors: Frank Charles Mt. Prospect 111. Howard (V.StA.). P
Original assignee: Signode Corp
Current assignee: Signode Corp
Priority date: 1970-05-11
Filing date: 1971-05-07
Publication date: 1971-11-18
Also published as: DE2122775B2; JPS55165784U; SE398456B; GB1340747A; US3653299A; FR2091440A5; DE2122775C3; CA943701A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL..ING. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosentai 7, 2.AuIg.

T.i.-Adr. Lelnpat München Telefon (DtII) 2ίΟ5»8»

Potttchedc-Konto: München 22045

den

Unser Zeichen Lw/St

Signode Corporation, Chicago, Illinois, USA

Pneumatisches KolbenrUckführsystem und Ventilanordnung für Schlagwerkzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf Schlagwerkzeuge der Art, die eine pneumatisch betätigbare Kolben- und Zylinderanordnung verwenden, um den üblicherweise mit derartigen Werkzeugen verbundenen Treiber anzutreiben. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein verbessertes Luftrückführ- und Ventilsystem zum Rückführen des Kolbens einer derartigen Anordnung in seine zurückgezogene Lage, nachdem der Kolben seinen Arbeitshub durchgeführt hat.

Bezüglich der Kolbenrückführvorrichtungen können pneumatisch betätigte Kolben- und Zylinderanordnungen grob gesehen in zwei Gruppen unterteilt werden. In einer Gruppe wird der Kolben durch B'ederdruck zurückgeführt und in der anderen Gruppe durch Druckluft. Auf die letztere Gruppe von Kolben- und Zylinderanordnungen bezieht sich die Erfindung.

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Zur Zeit werden zahlreiche Luftriickführsysteme verwendet, um einen Kolben in seine zurückgezogene Lage in einem Zylinder surückzuführen. Einige dieser Systeme verwenden Druckluft, um den Kolben in beiden Richtungen anzutreiben» Derartige Systeme weisen den offensichtlichen Nachteil auf, daß ein groBes Luftvolumen während jedes Arbeitstaktes ausgedehnt werden muß. Um diese Einschränkung zu beseitigen, wurden einige andere Luftrückführsysteme entwickelt, in denen die gesamte oder wenigstens ein beschränkter Teil der Luftmenge, die aus dem Zylinder während des Arbeitshubes des Kolbens ausgestoßen wird, in einer festen Druckkammer gesammelt und darin durch die KoEäpressionswirfcung des Kolbens während des Arbeitshub©s komprimiert wird« Nachdem der Kolben seinen Arbeitsfoub vollendet hat, wird diese gespeicherte und kospriiilert© Luft in den Zylinder zurückgeleitet und veranlaßt durch ihre Ausdehnung, daß der Kolben in seine giüFfiekgezogen© Lag© zurüokgeflifert wird« Während derartige Syst©®© eis© betrlelitlielie Menge von komprimierter Luft speichern- bringt file AnordiBiag der Druckkammer Ss!mfi©pigkeitea b©i d©r Zyllnd&rkonstruktion mit sich. Die Anordnung der DraofcfeaEe©? om Ende des Zylinders an der Trslberseit® des IColb-s&s erfordert einen Zylinder '/on ung@w5brilieher LI»,ge, mlireiäd, die Anordnung der Druck- kammer ©a ©in©r Seite don Zylinders die Sperrigkeit d©s Werkzeuges ©r!iölit_o In „jedes Fell erfordert -die Verwendung won irersBtzt^Ti Bi^iGlikam&Brii. tsnabhängig von ihrer Lage feesilglleii d©s ZyllMors einsa Platzbodarf, der ausreioheaö groß s©ia aiu-ß, ⁷^m ein Yolwaen von unter Druck stehender Luft einzuschließen, dass, wenn es in den Zylinder an der Treiberseite des Kolbens hinein entspannt wird, ein© wirksame Ausdehnungskraft beibehalten muß, die ausreicht, um den Kolben für den nächstfolgenden Arbeitshub vollständig zurückzuführen.

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Die Erfindung soll die obigen Einschränkungen beseitigen, die der Konstruktion und Arbeitsweise von herkömmlichen Kolbenrückftihrsystemen der Luftrückführart anhaften. Die Erfindung beabsichtigt die Schaffung eines verbesserten Luftrückführsystems, in dem derjenige Abschnitt der Zylinderkammer, der an der Treiberseite des Kolbens zu dem Zeitpunkt angeordnet ist, da der letztere sich am Ende seines Arbeitshubes befindet, als Ausdehnungskammer verwendet wird, in die Druckluft für KoI-benrückführzwecke eingeführt wird. Die Druckluft erhält man durch den Kunstgriff des Umleitens von Luft von der Druckseite des Kolbens zwischen den Zylinder und den Körperabschnitt des Werkzeugs, das den Zylinder umgibt und an einem Dichtring vorbei, der eine besondere Konstruktion hat und als Rückschlagventil für den Durchtritt von Druckluft in einer Richtung in die Ausdehnungskammer wirkt. Wenn der Arbeitshub beendet ist, treibt die Luft in der Ausdehnungskammer den Kolben in seine oberste Lage, und die Rückführluft wird dann direkt durch den Kolben und durch eine verbesserte Patronenventilanordnuog an die Atmosphäre abgeleitet.

Gemäß der Erfindung ist der Kolben mit einem Kanal versehen, der mit der Ausdehnungskammer in Verbindung steht. Dieser Kanal ist durch einen ringförmigen Dichtring verschlossen, der automatisch in Abhängigkeit von dem Druck der Rückführluft geöffnet werden kann, wenn der Kolben in seine oberste Stellung zurückkehrt. Zu diesem Zeitpunkt dehnt sich ein an dem Kolben angebrachter ringförmiger Dichtring ausreichend aus, um zu ermöglichen, daß die Rückführluft durch den Kanal zurückkehrt und oberhalb des Kolbens abgeleitfe⁴: wird. Zusätzlich zu diesem Dichtring trägt der Kolben einen weiteren Dichtring, der eine Zylinderwanc* während des ge-

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samten Bewegungsbereiches des Kolbens dichtend berührt. Dieser Dichtring dient auch dazu, den Kolben in seiner obersten Lage zu halten, nachdem er in diese Lage für den nächsten Arbeitshub durch die RückfUhrluft zurückgeführt worden ist.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung ein verbessertes Ventilsystem vorgesehen, in dem eine Ventilanordnung als Patrone hergestellt ist, die als Einheit in das Schlagwerkzeuggehäuse eingesetzt und aus diesem entfernt werden kann. Diese Patrone besteht neben einer Befesti-

ψ gungshülse zum Anbringen der Patrone in dem Gehäuse aus einem Paar Ventilelementen, von denen eines in einer Bohrung des anderen angeordnet ist. Das die Bohrung begrenzende Ventilelement ist zwischen einem Paar von Stellungen bewegbar. In der ersten dieser Stellungen steht die Druckkammer oberhalb des Kolbens außer Verbindung mit der Druckluftquelle aber in Verbindung mit der Bohrung des Ventilelementes und dadurch mit der Luftaustrittskammer, die zur Atmosphäre führt. In der anderen Stellung dieses Ventilelementes verschließt das aufgenommene Ventilelement dicht die Bohrung, um eine Verbindung mit der Atmosphäre zu verhindern und eine Verbindung zwischen der Druckkammer und der Druckluftquelle

" zu schaffen.

Das verbesserte Kolbenrückführsystem und das Ventilsystem gemäß der Erfindung wurden hauptsächlich zur Verwendung in tragbaren Schlagwerkzeugen konstruiert, beispielsweise für magazinbeschickte Heft- und Nagelmaschinen, und für andere Vorrichtungen, die für ihre Betätigung den Druckhub eines pneumatisch betätigten Treibers verwenden. Es soll verständlich sein, daß die

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Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt ist und daß Kolben- und Zylinderanordnungen und Ventilanordnungen, die gemäß den Grundlagen der Erfindung konstruiert sind, auch in anderen Vorrichtungen verwendet werden können.

Die Schaffung eines Schlagwerkzeugs, das in seiner Konstruktion äußerst einfach ist und daher mit geringen Kosten hergestellt werden kann, das aus einer geringen Anzahl von Teilen besteht, das stabil und dauerhaft ist land daher auch für rauhen Betrieb geeignet ist, das den Zusammenbau und das Zerlegen leicht ermöglicht und das zur Durchführung der von ihm verlangten Arbeit gut geeignet ist, sind weitere erwünschte Merkmale, die gemäß der Erfindung geschaffen werden.

Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung, Darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines pneumatischen Heftwerkzeuges gemäß den Grundlagen der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 1, die die Ventilanordnung in Kolbenantriebsstellung zeigt, und

Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Abschnitt der Fig. 1.

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In der Zeichnung sind die Kolbenrückführ- und Ventilsysteme gemäß der Erfindung zur beispielsweisen Darstellung in einem tragbaren, revolverartigen Schlagwerkzeug in Gestalt eines pneumatisch betätigten Magazin-Heftwerkzeugs 10 gezeigt. Das Heftwerkzeug besteht aus mehreren Hauptteilen einschließlich eines Gehäuses, das von einem einen Zylinder einschließenden Körperabschnitt 12 gebildet wird, von dem seitlich eine fest angebrachte quergerichtete Verlängerung oder ein Handgriff 14 hervorsteht» eines Verschlußkopfes 16, ei-W nes Nasenteils 18, eines Heftklammermagazins 20 und einer Ventilanordnung 22.

Der Körperabschnitt 12 ist von im wesentlichen rohrförmiger Gestalt, wobei das obere Ende offen ist, während das untere Ende mittels einer relativ dicken Bodenwand 24 verschlossen ist. Der rohrförmige Körperabschnitt 12 umgibt einen dünnwandigen hülsenartigen Zylinder 26 in dem zur vertikalen Hin- und Herbewegung ein Kolben 28 angeordnet ist, der einen Treiber 30 für in dem Magazin 20 angeordnete Heftklammern S trägt. Das obere Ende des Treibers ist mittels eines Stiftes . 32 in einem in dem Kolben ausgebildeten Schlitz befe-" stigt und das untere Ende ist in einem Schlitz 34 geführt, der in dem Nasenteil 18 ausgebildet ist. Der untere Randabschnitt des Körperabschnitts 12 ist mit einem ringförmigen, aus Elastomer bestehenden Stoßpolster 36 versehen, das zur Berührung mit dem Kolben 28 bestimmt ist, wenn dieser seinen nach unten gerichteten Arbeitshub beendet hat. Eine aus Elastomer bestehende Dichtung 38 für den Treiber 30 ist in dem ringförmigen Stoßpolster zentriert, um den Austritt von Luft aus den unteren Bereichen des Körperabschnitts 12 zu verhindern.

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Das Magazin 20 kann von herkömmlicher Art sein. In der dargestellten Magazinfora werden die Heftklammern S in übergreifender Beziehung auf einer FUhrungsstange 40 getragen, die in einer Magazinkaamer angeordnet ist, und in dem Magazin gegen den Schlitz 34 mittels des üblichen federbelasteten Folgeelementes (nicht gezeigt) nach vorn gedrückt. Die vordere obere Kante der Stange 40 bildet eine Scherkante, mittels der die vordere Heftklammer S in der Heftklammernreihe von dieser Reihe jedesmal dann abgeschert werden kann, wenn sie von dem Treiber 30 berührt wird.

Der obere runde Rand des Zylinders 26 endet eben mit dem oberen Rand des rohrförmigen Körperabschnitts und ist mit einem verdickten Flansch 44 versehen, der mit einer durchgehenden Ringnut 46 zur Aufnahme eines besonders gestalteten Dichtungs-O-Ringes 48 ausgebildet ist, der als in einer Richtung wirkendes Rückschlagventil dient und mittels dessen der Zylinder 26 gegen die innere Yandoberflache des Körperabschnitts 12 zu einem noch zu beschreibenden Zweck abgedichtet wird. Der untere Rand des Zylinders 26 ruht auf einem segmentförmigen tragenden Bund in dem Körperabschnitt, um eine axiale Abwärtsbewegung in bezug auf den Körperabschnitt 12 zu verhindern.

Die Wand des Zylinders 26 ist von der Wand des Körperabschnitts 12 etwas nach innen im Abstand angeordnet, und die beiden Wände verlaufen im wesentlichen koaxial, so daß sie zwischen sich eine ist wesentlichen ringförmige Kammer 50 bilden, die die gesamte Zylinderhöhe aufweist. Eine Reihe von Öffnungen 52, beispielsweise vier, sind in dem den unteren Rand des Zylinders

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tragenden Bund vorgesehen und stellen eine Verbindung zwischen dem Inneren des Zylinders 26 und der Kammer 50 her. Die Öffnungen 52 sind vorzugsweise gleich und in Umfangsrichtung um die Zylinderwand herum im Abstand angeordnet, und sie befinden sich unterhalb der untersten Höhe, auf die sich der Kolben 28 bewegt.

Der Abschnitt der Zylinderkammer unterhalb des Kolbens bildet eine Ausdehnungskammer 54 mit veränderlichem Volumen, während die ringförmige Kammer 50 eine zusätzliche Ausdehnungskammer mit festem Volumen bildet, deren Funktion darin besteht, die Kapazität der Kammer 54 so zu erhöhen, daß eine größere Menge komprimierter Luft für Ausdehnungszwecke für den Rückführhub des Kolbens 28 zur Verfügung steht.

Der Kolben 28 hat im wesentlichen zylindrische Gestalt, und seine Seitenwand ist mit einem Paar Ringnuten 56 und 58 in seinem oberen Bereich versehen, und in diesen sind ringförmige Dichtungen oder O-Ringe 60 bzw. 62 angeordnet. Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens wirkt der Dichtring 60 als Abdichtung für den Kolben 28 gegen die Zylinderwand 26 beim Arbeitshub und zum Ver- W hindern des Rückströmens von Luft um den Kolben herum während des Rückführhubes des Kolbens unter dem Einfluß der sich ausdehnenden Luft in den Ausdehnungskammern 50 und 54«, Die Dichtringe 60 und 62 sind aus geeignetem elastomerischem Material gebildet, wie z. B. Gummi und zwar aus natürlichem oder synthetischem Gummi, oder aus einem Gumisiereatz.

Der Dichtring 60 steht ständig in Dichtberührung mit der Wand des Zylinders 26. Der Dichtring 62 jedoch

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kann in Berührung mit der Wand des Zylinders 26 zu jedem Zeitpunkt stehen außer dann, wenn sich der Kolben 28 etwa in der Lage gemäß Fig. 1 befindet, d. h. in der obersten Lage, da zu diesem Zeitpunkt die Rückführluft in den Kammern 50 und 54 die Dichtung zwischen dem O-Ring 60 und Luftableitöffnungen 64 unterbricht, um zu ermöglichen, daß die Rückführluft aus den Ausdehnungskammern 50 und 54 abströmt. Die Luftableitöffnungen 64 stehen in Verbindung mit den Kammern 50 und 54 über eine Radialbohrung 66, die wiederum mit einer Axialbohrung in Verbindung steht, die am Ende des Kolbens 28 in eine Abströmöffnung 70 mündet. Es ist verständlich, daß der Stift 32 auf geeignete Weise mit einer öffnung versehen ist, so daß er die Axialbohrung 68 nicht blockiert.

Vorzugsweise wird der O-Ring 62 in die Nut 58 hinein etwas gestreckt. In diesem Fall kann er nicht dichtend an der Wand des Zylinders 26 anliegen. Wenn er jedoch zu sehr gestreckt wird, wird er das Ausströmen der Ausdehnungsluft aus den Kammern 50 und 54 verhindern. Wenn er andererseits zu wenig gestreckt ist und zu dicht an dem Zylinder anliegt, wird er bei seiner wiederholten Bewegung an einer Schulter 69 eines abgesetzten Bereiches 71 des Zylinders 26 entlang allmählich abgerieben, bis er seine Funktion des Verhinderns des vorzeitigen Austritts von Ausdehnungsluft nicht mehr zufriedenstellend erfüllen kann.

Es wird daher ersichtlich sein, daß Rückführluft in die öffnungen 64 von oberhalb des Kolbens nicht eintreten kann und nicht eintreten wird infolge des Dichtsitzes zwischen dem O-Ring 62 und den Luftableitöffnungen 64. Wenn jedoch der Kolben in die Lage gemäß Fig. 1

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zurückkehrt, wird der abgesetzte Abschnitt 71 des Zylinders 26 ermöglichen, daß die Ausdehnungsluft den Ring 62 ausreichend nach außen streckt, um ihren Austritt durch die öffnungen 64 und nach oben zu ermöglichen, so daß sie unter dem Verschlußkopf in der noch zu beschreibenden Weise abströmt.

Der Verschlußkopf 16 ist in irgendeiner geeigneten oder bekannten Weise (beispielsweise durch nichtgezeigte Befestigungsschrauben) am oberen Ende des Körperabschnitts 12 befestigt. Eine verstärkte Dichtung 62 ist zwischen den Verschlußkopf und den oberen Rand des Körperabschnitts in Dichtberührung eingesetzt. Das äußere Ende des fest angeformten hohlen Handgriffs 14 kann über einen Anschluß 74 an eine flexible Leitung 76 angeschlossen sein, die zu einer Druckluftquelle führt, die mit einer Druckkammer 80 in Verbindung gebracht werden kann, die oberhalb des oberen Randes des Körperabschnitts 12 und unter dem Verschlußkopf 16 angeordnet ist. Die Druckkammer 80 sorgt für Luft zu dem Kolben 28 für seinen Arbeitshub und zu den Ausdehnungskammern 50 und 54 über eine Dichtungsöffnung 82. Wenn Luft von einer Vorratskammer 92 im Handgriff zu der Druckkammer 80 in einer " noch zu beschreibenden Weise gelangten kann, dient die Luft dadurch sowohl zum Treiben des Kolbens 28 als auch zunFüllen der Luftrückführ- oder Ausdehnungskammern 50 und 54 über ein von dem Dichtring 48 gebildetes Rückschlagventil.

Der Dichtring 48 bildet also ein Rückschlagventil und ist mit einer Reihe von Quernuten 94 an seines unteren Rand versehen, die Luftströmungskanäle für den Abwärtsstrom von Luft zwischen der Wand des Körperabschnitts

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12 und dem Zylinder 26 von der Kammer 80 bilden, um die Ausdehnungskammern 50 und 54 zu füllen, wenn die treibende Luft zu der Druckkammer 80 zugeführt wird. Bei dem Rückführ- oder Aufwärtshub des Kolbens 28 berührt der Ring 48 dichtend die Wand des Körperabschnitts 12, im wesentlichen um den Durchtritt von Rückführluft dort zu verhindern. Somit ist ersichtlich, daß der O-Ring 48 als Rückschlagventil in einer Richtung wirkt.

Luft zum Treiben des Kolbens wird der Druckkammer 80 (und den Ausdehnungskammern 50 und 54) von der Kammer 92 her durch die Ventilanordnung 22 der Erfindung zugeführt. Das Ableiten der Luft erfolgt ebenfalls durch die Ventilanordnung 22. Die Ventilanordnung ist eine Patroneneinheit und wird in der Nähe des Körperabschnitts 12 in einer entsprechend abgestuften Bohrung 102 getragen und angeordnet, die in dem Gehäuse des Heftwerkzeugs 10 ausgebildet ist.

Die Patrone ist über einen Teil ihrer axialen Länge von einer im wesentlichen zylindrischen Hülse 104 umgeben, die einen Dichtring 106 trägt, der in die Bohrung 102 eingesetzt ist. Der Dichtring 106 berührt die Bohrung 102 dichtend. Die Hülse 104 begrenzt eine sehnenförmige Nut 108, die mit der Bohrung 102 zur Verhinderung einer Axialbewegung verkeilt werden kann, und einen sehnenförmigen Schlitz 110 in der Nähe ihres Unterteils. Das Verkeilen der Hülse 104 mit der Bohrung wird erzielt durch Eintreiben eines Stiftes, beispielsweise eines gerollten Stiftes 109, durch eine Bohrung, die durch die Seitenwände des Gehäuses und in die abgestufte Bohrung 102 hindurchgeht. Der Stift 109 ruht in gegenüberliegenden Nut segment en 111 a?-^ 113 (Fig. 3).

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Der sehnenförmige Schlitz 110 schafft eine Verbindung mit einem Abströmkanal 112, der zur Atmosphäre hin an dem der Ventilanordnung 22 abgewandten Ende mündet.

Ein Ventilschieber 114 ist koaxial in der Hülse 104 angeordnet, um sich aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zu bewegen. In Fig. 2 stehen die Druckkammer 80 und die Vorratskammer 92 über eine Drucköffnung 116 in Verbindung, um den KoI-ben anzutreiben und die Ausdehnungskammern 50, 54 mit RUckführluft zu füllen.

In der geschlossen Stellung gemäß Fig. 1 ist die Drucköffnung 116 von der Verbindung mit der Druckluft durch die Dichtberührung zwischen einem ringförmigen Flansch 118 und der Dichtung 72 abgeschlossen. Der Flansch 118 wird in seiner oberen Lage durch die unter hohem Druck stehende Luft gehalten, die auf eine untere Fläche 120 des Ventilschiebers wirkt, und durch eine Druckfeder 121, die gegen diese untere Fläche 120 nach oben drückt. Die Summe dieser Kräfte übersteigt die gegen eine Fläche 122 des Ventilschiebers ausgeübte Kraft, und somit ist die normale Lage des VentilSchiebers 114 die obere oder geschlossene Lage gemäß Fig. 1. Die Druckfeder 121 hat eine zusätzliche Funktion, und zwar wirkt sie als Sicherheitselement, um ein Auslösen des Werkzeugs zu verhindern, wenn dieses zuerst an eine Druckluftquelle angeschlossen wird. Die durch die Feder ausgeübte Kraft reicht aus, um das Aufrechterhalten der geschlossenen Lage gemäß Fig. 1 zu jeder Zeit sicherzustellen, außer wenn der Auslöser zur Betätigung des Werkzeugs betätigt wird.

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Hochdruckluft (von der Kammer 92) wird normalerweise der unteren Fläche 120 durch eine Axialbohrung zugeführt, die sich durch den Ventilschieber 114 von der Fläche 122 bis zu einem ringförmigen Raum 126 erstreckt. Dieser ringförmige Raum 126 wird durch einen Hauptkörperabschnitt 128 des VentilSchiebers 114 und einen komplementären eingeschraubten Einsatz 130 (der die untere Fläche 120 bildet) begrenzt, der durch eine entsprechende Dichtung 132 dichtend daran befestigt ist, und außerdem durch ein konzentrisches, innen aufgenommenes unteres Ventilelement 134. Das untere Ventilelement 134 begrenzt ein Paar diametrale öffnungen 136, die mit dem Raum 126 in Verbindung stehen und nach innen zu einer Federkammer 138 münden, in der ein nachgiebiges Kugelventil 140 angeordnet ist. Wenn das nachgiebige Kugelventil 140 sich in der unteren Lage gemäß Fig. 1 befindet, wird Druckluft von der Federkammer 138 über die obere Fläche des Kugelventils 140 (und unter einem oberen konkaven Kugelsitz 142 hindurch), durch Öffnungen 144 und dann unter der unteren Fläche 120 hindurchtreten.

Auf diese Weise wird Druckluft normalerweise zur unteren Fläche 120 geleitet, um den Ventilschieber in seiner oberen Lage gemäß Fig. 1 zu halten.

Es wird auch verständlich sein, daß die auf die Fläche 120 wirkende Hochdruckluft gegen eine Dichtung 146 wirkt, um sie nach unten gegen ein Ende 148 der abgestuften Bohrung 102 zu drücken. Da das untere Ventilelement 134 eine Schulter 150 bildet, auf der der innere Rand der Dichtung 146 ruht, wird die Hochdruckluft das untere Ventilelement in der festen untersten Lage gemäß Fig. 1 halten.

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Der Ventilschieber 114 ist axial relativ zu dem konzentrischen unteren Ventilelement 134 bewegbar, um Luft zu der Druckkammer 80 zu leiten. Diese Bewegung wird eingeleitet durch die Schwenkbewegung eines Auslösers 152 aus der Lage gemäß Fig. 1 (der Ruhelage) in die gemäß Fig. 2, die die Lage für den Arbeitshub darstellt. Der Auslöser 152 hebt eine Auslöser stange 154, die das Kugelventil 140 von einem konkaven unteren Sitz 156 in Dichtberührung mit dem oberen konkaven Ventilsitz 142 hebt. Das führt zu einem Abschneiden der Zufuhr von Hochdruckluft zu der unteren Fläche 120, wodurch ein Ungleichge-" wicht in den Kräften entsteht, die den Ventilschieber in seiner oberen Lage halten. Das ist der Fall, da die ringförmige Fläche 122 einen ausreichend größeren Bereich hat als der Flansch 118 und da auch der gegen sie ausgeübte Druck gegen die aufwärts drückende Kraft der Druckfeder 121 versetzt ist. Infolgedessen treibt die Hochdruckluft den Ventilschieber nach unten gegen das relativ feststehende Ventilelement 134, und der Ventilschieber bewegt sich daher unmittelbar in die Lage gemäß Fig.

Es sollte bemerkt werden, daß, während der Ventilschieber sich in die Lage gemäß Fig. 2 bewegt, er bei dieser Bewegung durch mehrere Dichtringe R (beispielsweise O-Ringe) geführt wird, die von ihm und von dem unteren Ventilelement 134 getragen werden. Diese Dichtringe dienen zusätzlich zum Führen des Ventilschiebers bei seiner Bewegung dazu, die gegenüberliegenden zylindrischen Oberflächen dichtend zu berühren, an denen sie sich entlangbewegen.

Wenn sich der Ventilschieber in die Lage gemäß Fig. 2 bewegt, treten mehrere Dinge ein· Einerseits kann

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OftfOINAL INSPECTED

Hochdruckluft von der Kammer 92 zu der Druckkammer 80 gelangen, um den Arbeitshub zum Treiben des Kolbens in seine unterste Stellung zu beginnen und die Ausdehnungskammern 50 und 54 zu füllen. Weiterhin wird der Abströmkanal 112 aus seiner Verbindung mit einer Austrittsbohrung 160 im Ventilschieber 114 abgeschnitten. Wie es in Fig. 2 zu sehen ist, wird eine konische Oberfläche 164 der Austrittsbohrung 160 in Dichtberührung mit einem Dichtring 162 gebracht, die von dem unteren Ventilelement 134 getragen wird. Das verhindert den Durchtritt von Hochdruckluft nach unten durch die Austrittsbohrung 160. Natürlich wirkt die Hochdruckluft weiterhin auf die ringförmige Fläche 122 und auch auf die oberste Fläche des unteren Ventilelementes 134 und hält dadurch das untere Ventilelement in seiner Lage am Ende der abgestuften Bohrung 102.

Der Kolben 28 bleibt in seiner untersten Lage, nachdem er eine Heftklammer herausgetrieben hat, und der Ventilschieber 114 bleibt in seiner untersten Lage (gemäß Fig. 2) bis der Auslöser 152 losgelassen wird. Nach dem Loslassen wird die Auslöserstange 154 mittels einer Druckfeder 170 durch das Kugelventil 140 nach unten gedrückt. Dann gelangt Luft unter den konkaven oberen Kugelsitz 142 und wirkt gegen die untere Fläche 120, um zu verursachen, daß sich der Ventilschieber 114 in die Lage hebt, in der der ringförmige Flansch 118 gegen die Dichtung 72 abgedichtet ist. Das schneidet die Verbindung der Druckluft zur Druckkammer 80 ab, wobei gleichzeitig die komprimierte Luft, die in den Kammern 50 und 54 gespeichert ist, sich ausdehnt, um den Kolben 28 in seine oberste Lage zurückzuführen. Die Druckluft, die in der Druckkammer 80 eingeschlossen ist, während sich der ringförmige Flansch 118 in Dichtberührung mit der Dichtung

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72 bewegt, wird durch die Austrittsbohrung 160 an der konischen Oberfläche 164 entlang durch mehrere Abströmöffnungen 172 in eine ringförmige Kammer 174 nach unten durch den sehnenförmigen Schlitz 110 und in den Abströmkanal 112 abgeleitet. Wenn der Kolben in seine volle obere Lage gemäß Fig. 1 zurückkehrt, streckt die Rückführ- oder Ausdehnungsluft den O-Ring 62 ausreichend, um zu ermöglichen, daß die Rückführluft durch die Axialbohrung 68, die Radialbohrung 66, die Ableitöffnungen 64, die Dichtungsöffnung 82 und dann in die Austritts- * bohrung 160 abströmt und dann in den Abströmkanal 112 auf dieselbe Weise wie die in der Druckkammer 80 eingeschlossene Druckluft in den Abströmkanal 112 strömt.

Es wird somit ersichtlich sein, daß das Ventilsystem der Erfindung eine höchst vorteilhafte Patronen-Ventilanordnung schafft, die als Einheit in eine entsprechende Vorrichtung in einem Heftwerkzeug oder einem Schlagwerkzeuggehäuse eingesetzt und ebenso herausgenommen werden kann. Die Ventilanordnung besteht aus zwei Ventilelementen und einer Hülse, wobei eines der Ventilelemente eine Axialbohrung bildet und axial bewegk bar ist, während das andere in dieser Bohrung angeordnet ist. Die Ventilanordnung dient sowohl dazu, Druckluft" zum Antriebskolben für den Schlag oder den Arbeitshub zu leiten, als auch dazu, die Abluft direkt durch das Ventil an die Atmosphäre abzuleiten. Die Abluft kann somit von dem Werkzeug am hinteren Ende abgeleitet werden statt durch das Kopfstück wie es allgemein üblich ist.

Weiterhin wird ein höchst wirksames und wirkungsvolles Luftrückführsystem für den Kolben geschaffen. Der Kolben ist mit einem Paar ringförmigen Dichtungen oder

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0-Ringen versehen, von denen einer den Zylinder dichtend berührt und dazu beiträgt, den Kolben in einer oberen Lage zum Antrieb zu halten, während der andere den Kolben stabilisiert und außerdem ein wirksames und wirkungsvolles Mittel schafft, um die Luftrückführ-Ausdehnungskammern an die Atmosphäre über die Ventilanordnung anzuschließen.

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Claims

Patentansprüche :

M^ Pneumatisch betätigbares Schlagwerkzeug mit einem Gehäuse, das einen im wesentlichen rohrförmigen Körperabschnitt und einen darin hin- und herbeweglich angeordneten Kolben aufweist, der pneumatisch getrieben und zurückgeführt wird, wobei das Gehäuse eine Hochdruckluft enthaltende Kammer und Mittel umschließt zum Zuführen von Luft zu der Hochdruckkammer, einer Druckkammer oberhalb des Kolbens zum Zuführen von Antriebsluft zum Treiben des Kolbens nach unten, eine Ausdeh- W nungskammer, die unterhalb des Kolbens angeordnet ist zum Zurückführen des Kolbens in eine obere Ruhestellung, einen Luftabströmkanal, der von dem Gehäuse begrenzt wird, um Luft zur Atmosphäre abzuleiten, und einer in dem Gehäuse angeordneten Ventilanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung ein erstes Ventilelement (114) und ein zweites koaxiales Ventilelement (134), die relativ zueinander axial bewegbar sind, eine Verbindungsöffnung (116) zwischen der Hochdruckkammer (92) und der Druckkammer (80), wobei das erste Ventilelement (114) aus einer ersten Lage, in der es die Verbindungsöffnung (116) dichtend blockiert, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der es die Verbindungs-Öffnung (116) öffnet, wobei das erste Ventilelement (114) eine Bohrung (160) darin aufweist, die in ständiger Verbindung mit der Druckkammer (80) in beiden Stellungen steht und in der das zweite Ventilelement (134) angeordnet ist, wobei in der ersten Stellung eine Verbindung zwischen der Bohrung (160) und dem Abströmkanal (112) geschaffen ist, zusammenarbeitende Mittel (162, 164) an den Ventilelementen (114, 134) um abdichtend die Verbindung in der zweiten Stellung zu verhindern, Mittel (121)

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üb normalerweise das erste Ventilelement (114) in der ersten Lage zu halten, wodurch die Druckkammer (80) normalerweise mit der Atmosphäre durch die Bohrung (160) in Verbindung steht, und Mittel aufweist zum Bewirken der Bewegung des ersten Ventilelementes (114) in die zweite Lage,
2. Pneumatisch betätigbares Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilelement (134) ein Kugelventil (140) trägt, und daß die Mittel zum Hervorrufen der Bewegung aus einer Auslöserstange (154) bestehen zum Bewegen des Kugelventils (140) von einem ersten Kugelventilsitz (156) zu einem zweiten Kugelventilsitz (142).
3. Schlagwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckluftkammer (92) in ständiger Verbindung mit dem Kugelventil (140) durch eine zweite Bohrung in dem ersten Ventilelement (114) steht und daß die Hochdruckluft das erste Ventilelement (114) in der ersten Lage hält, wenn das Kugelventil (140) sich auf dem ersten Kugelventilsitz (156) befindet.
4. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenarbeitenden Mittel an den Ventilelementen (114, 134) aus einem koaxialen Sitz (164) und einem Dichtring (162) bestehen, die in der ersten Stellung außer Eingriff stehen und in der zweiten Stellung in Dichtberührung stehen, um die Bohrung (160) zu blockieren.
5· Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung eine Hülse (104) aufweist, die das erste Ventilelement (114) umgibt und

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gegen axiale Bewegung in dem Gehäuse festgelegt ist, daß das erste Ventilelement (114) die Hülse (104) dichtend berührt und darin bewegbar ist und daß das erste Ventilelement (114) und die Hülse (104) eine Kammer (174) begrenzen, die in Strömungsverbindung mit dem Luftabströmkanal (112) und der ee Bohrung in der ersten Stellung stehen.
6. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilelement (134) ein Kugelventil (140) einschließt und eine nachgiebig belastete Auslöserstange (154) zum Bewegen des Kugelventils (140) gegen die nachgiebige Belastung trägt und daß das zweite Ventilelement (134) eine Kammer (138) oberhalb des Kugelventils (140) begrenzt, die mit der Hochdruckkammer (92) über eine zweite Bohrung in Verbindung steht, die durch das erste Ventilelement (114) begrenzt wird.
7. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um das erste Ventil (114) normalerweise in der ersten Stellung zu halten, aus einer Feder (121) bestehen, die nachgiebig das erste

* Ventilelement (114) in die erste Stellung drückt, und daß die belastenden Mittel einen Antrieb des Werkzeugs (10) verhindern, wenn es zuerst an die Hochdruckluft angeschlossen wird.
8. Pneumatisch betätigbare Vorrichtung zum wiederholten Ausüben einer treibenden Arbeitskraft in eigner Richtung, die ein Gehäuse, einen rohrförmigen Körperabschnitt, einen hülsenartigen Zylinder in dem Kör-

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perabschnitt, der in Kombination mit der Wand des Körperabschnitts eine schmale Ausdehnungskammer mit festem Volumen bildet, einen Kolben, der in dem Zylinder zwischen zurückgezogenen und ausgefahrenen Stellungen dichtend verschiebbar ist, eine Ausdehnungskammer mit veränderlichem Volumen vorderhalb des Kolbens, einen Verschlußkopf für das hintere Ende des 'Zylinders, der eine Druckkammer hinter dem Kolben bildet, wobei die Ausdehnungskammern in allen Stellungen des Kolbens in Strömungsverbindung stehen, Ventileinrichtungen, die wahlweise betätigbar sind, um Druckluft unter Arbeitsdruck der Druckkammer zuzuführen, um den Kolben in seine ausgefahrene Stellung vorwärts zu treiben, und um diesen Druck zu entspannen, um dem Kolben die Möglichkeit zu geben unter dem Einfluß der Ausdehnung der Luft in den Ausdehnungskammern in seine zurückgezogene Lage zurückzukehren, und eine Einweg-Rückschlagventileinrichtung aufweist, die während der Vorwärtsbewegung des Kolbens und nachdem der Kolben seine vollständige vordere Stellung eingenommen hat automatisch wirksam ist, um Druckluft unter Arbeitsdruck von der Druckkammer zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und dem Zylinder direkt in die Ausdehnungskammern zu leiten, wobei die Rückschlagventileinrichtung wirksam ist, um die Ausdehnungskammern gegen ein Entweichen von eingeschlossener Luft zur Druckkammer im wesentlichen während des gesamten Rückführhubes des Kolbens abzudichten, gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung (48), die von dem Kolben (28) getragen wird und durch die Ausdehnung der Luft in den Ausdehnungskammern (50, 54) automatisch geöffnet werden kann, wenn der Kolben (28) im wesentlichen in seine hinterste zurückgezogene Lage zurückgekehrt ist, um die Ausdehnungsluft durch den Kolben zu der Druckkammer (80) und zu der Atmosphäre abzuleiten.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) einen Kanal in ständiger Verbindung mit den Ausdehnungskammern (50, 54) und in Verbindung mit der Ventileinrichtung (48) begrenzt, daß die Ventileinrichtung in eine Lage belastet wird, in der der Kanal dadurch dicht verschlossen ist, und daß der Zylinder (26) in der Nähe der hintersten Stellung des Kolbens (28) entlastet wird, wobei in dieser Stellung die Ventileinrichtung (48) automatisch durch die Ausdehnung der Luft in den Ausdehnungskammern (50, 54) ge—

" öffnet wird, um dadurch die Luft zur Atmosphäre zuleiten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine ringförmige Dichtung (48) ist und daß der Kanal wenigstens eine Öffnung einschließt, die durch die ringförmige Dichtung abgedichtet ist, und daß die ringförmige Dichtung (48) automatisch in eine offene Stellung in der Nähe des entspannten Abschnitts des Zylinders (26) gedrückt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung eine ringförmige Dichtung (48) ist, die in einer von dem Kolben (28) begrenzten Ringnut (46) angeordnet ist, daß die ringförmige Dichtung (48) in Dichtberührung mit der inneren Wand der ringförmigen Nut (46) gestreckt ist und daß die ringförmige Nut Öffnungen (94) begrenzt, die mit dem Kanal in Verbindung stehen.

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