DE2250475B2 - Steuerventileinrichtung für den doppelt wirkenden Arbeitszylinder eines mit Druckluft betriebenen Schlaggeräts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine SteuervmtUciBriduuag für den doppelt wirkenden Arbeitszylinder eines m'i Druckluft betriebenen Schlaggeräts, bestehend am einem mittels ein» Ausiösegtedes vom Bedienenden betätigbaren Ko&eniängsscbJeberventil mi* einem differentialkolbenförmigen Steuerschieber für den Arbeitszylinder and einer Umschalteinrichtung zum selbsttätigen Einleiten und Ausfahren des Arbeitskolbenrückhubes.

Damit der Arbeitskolben seinen Aifacttshdb ausführen kann, muß 4er Steuerschieber mittels des Auslösegliedes aus der Ruhelage in die Betriebslage bewegt werden, in der 4em Arbeitskolben Druckluft zugeführt wird Der Steuerschieber ist bei bekannten Geräten unmittelbar mit dem ab Hebel ausgebildeten, manuell betätigten Auslöseglied gekuppelt das nach Beendigung des Arbeitshubes aar dann in seine Ausgangstage zurückgelangt, wenn der Fmgerdruck auf den Auslösehebel aufhört, was bei rascher Schlagfolge nicht immer gewährleistet ist. so daß der Steuerschieber langer in seiner Betriebslage verharrt und ein Zurückführen des Arbcitskolbcns in seine Ausgangslage unmittelbar nach Beendigung des Arbeitshubes verhindert.

Damit der Steuerschieber unabhängig von der Stellung des Auslösegliedes selbsttätig nach Beendigung de. Arbeitshubes in seine Ausgangslage zurückgeführt wird, ist bei einer Steiierveniileinrichtung dieser Art (USA-Patentschrift 2 989 948) in der unteren Endlage des Arbeitskolbens ein Anschlag in Form eines mechanischen Zwischengliedes vorgesehen, durch das der Steuerschieber betätigt und der Rückhubraum des Ar beitskolbens entlüftet wird, so daß dieser unabhängig von der jeweiligen Stellung des Auslösegliedes in seine Ausgangstage zurückgeführt wird und das Schlaggerät betriebsbereit ist. Bei jedem Arbeitshub trifft der Ar beitskolben auf diesen Anschlag, der infolgedessen einem starken Verschleiß ausgesetzt ist und außerdem den ganzen Aufbau des Gerätes verwickelt und störanfällig macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervcntileinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der der Rückhubraum des Arbeitskolbens hei betätigtem Auslöseglied nicht unmittelbar vom Arbeitskolben durch an'.chlagbetätigte Ventile entlüftet wird und bei der der Arbeitskolben mindestens einmal selbsttätig in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das mit der größeren Kolbenfläche versehe ne Ende des Steuerschiebers dicht geführt in eine Um schaltbüchse hineinragt, die durch das Auslöseglied verschiebbar ist. sowie einen zwischen der größeren Kolbenfläche und dem Auslöseglied angeordneten ständig über eine Steuerleitung mit dem Druckluftvorratsraum verbundenen Steuerdruckraum aufweist, de im Einführungsbereich de., Steuerschiebers in die Um schaltbüchse ein Entlüftungsventil hat. dessen sich öff nender Ventilquerschnitt größer ist als der Querschnit der Steuerleitung, wobei der Steuerdruckraum bein Auslösen eines Arbeitshubes durch Betätigen des Aus lösegliedes zum Verschieben des Steuerschiebers ii Öffnungsrichtung bis zu einem Anschlag ein Druckluft gestänge bildet, das beim weiteren Verschieben in dies« Richtung zum Entlüften des Steuerdruckraumes un zum Umschalten des Steuerschiebers für die Rückhub bewegung des Arbeitskolbens zusammendrückbar ist.

Der mit dem Druckluftvorratsraum in Verbindunj stehende Steuerdruckraum bildet hierbei ein elastische

Kupplungselement zwischen Steuerschieber und Auslöseglied, bei dessen Betätigen der Steuerschieber in seine Betriebslage bewegt wird, in der der Druckluftvorratsraum mit dem Arbeitszylinder verbunden, der Arbeitskoiben mit Druckluft beaufschlagt und der Rück- ; hubraum des Arbeitszyliaders eirtiüf tet wird, so daß die hierin befindliche Luft keine Bremswirkung auf des Arbeitskolben ausüben kann. Da die den Steoerdruckraum begrenzende Kolbenfläche des diffefentialkolbenförmigen Steuerschiebers den größten und sein entgegengesetztes Ende den kleinsten Querschnitt aufweist, hält das Luftpolster des Steuerdruckraumes den Steuerschieber zuverlässig in seiner Betriebslage in welcher ein zum Kopf des Arbeitszyltnders führender Luftkanal mit dem Druckluftvorratsraum verbunden wird. Dies ^«schiehu bevor der Sietie«schieber seine obere Endlage erreicht so daß der Arbeitshub des Arbeitskolbens kurzer dauert als die Aufwärtsbewegung des Steuerschiebers. Wenn dieser s«tne obere Endlage erreicht, sperrt er den vom Arbeitszylinder zur Außenluft führenden Luftkanal ab, und es wird bei weiterer Aufwärtsbewegung des Steuerschiebers der Steuerdruckraum durch einen Hilfskanal entlüftet und der Steuerschieber in der nach unten wirkenden Richtung in seine Anfangslage verschoben. In dieser unteren Endlage sind die Steuerleitungen des Steuerschiebers mit der Außenluft verbunden und gegen den Druckluftvorratsraum abgesperrt. Der untere Teil des Steuerschiebers verbindet einen am Boden des Arbeitszylinders mündenden Kanal mit dem Druckluftvtirratsraum. so daß der Arbeitskolben durch Druckluft in seine Ausgangslage zurückgeführt wird.

Bei der nach der Lehre der Erfindung ausgebildeten Steuerventileinrichtung werden sämtliche Vorgänge des Arbeitszyklus pneumatisch ohne Verwendung mechanischer Zwischenglieder gesteuert, wodurch ein ru higer gleicnmäßiger Betrieb des Schlaggeräts und eine einfache, billige, praktisch verschleiUfreie Ausgestaltung des Steuerventils erreicht wird.

Ein neuer Arbeitszyklus soll erst eingeleitet werden. wenn der Steuerschieber nach Erreichen seiner äußersten Endlage und damit verbundener Entlüftung des Steuerdruckraumes in seine Ausgangslage gelangt und dadurch den Steuerdruckraum wieder mit Druckluft aufgefüllt worden ist. Die Frequenz der Schlagfolgen bzw. Arbeushübe hängt also von dei Geschwindigkeit der Bewegung des Steuerschiebers ab. Diese Schlagfrequenz kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung beeinflußt werden, wenn der Bewegungsbereich des Auslusegliedes durch einen verstellbaren Anschlag veränderbar wird. Hierdurch kann die Schlagfrequenz weitgehend geändert und den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden, wobei jeder Arbeitshub durch Abzug des Aus'ösegliedes eingeleitet und nach dessen Loslassen die Anfangstellung des Arbeitskolbens sichertestellt wird.

F.s ist ferner möglich, durch Anbringen einer zusätzlichen Steuerkante an dem Steuerschieber auch ein selbsttätiges Repetieren zu erreichen, indem diese zusätzliche Steuerkante nach Entlüftung des Steuerdruckraumes einen neuen Arbeitshub einleitet.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Steuerventil in der Ausgangslage bei oberer Totpunktstellung des Arbeitskolbens,

F i g. 2 dar Steuerventil in der Einschaltsteüung des Steuerschiebers bei unterer Totpunktlage des Arbeitskolbens am Ende seines Arbeitshubes,

F i g. 3 das Steuerventil in der Umsteuerstellung des Steuerschiebers bei Entlüftung des Rückhubraumes des Arbeitskolbens,

F i g. 4 das Steuerventil nach erfolgtem Umsteuern des Arbeitshubes und

F i g. 5 eine andere Ausführungsform des Steuerschiebers für ein Repetierventil in der Ausgangstage.

Das beispielsweise zum Verschließen von Verpakkungsschachteln miuels Heftklammern bestimmte Gerät hat ein Gehäuse 1, dessen Vorderteil 2 einen Arbeitszylinder 3 mit Arbeitskolben 46 unä dessen Hinterteil ein Griffstück 4 mit einem von ihm umschlossenen Druckluftvorratsraum 5 enthält In eine Bohrung 6 des Gehäuses 1 ist eine Ventilbuchse 7 lose eingesetzt, die durch zwei O-Ringe gegen die Bohrung 6 abgedichtet ist und lose auf einer Ringscheibe 9 ruht. Diese ist auf einer Führungsbuchse 10 abgestützt, die in eine Bohrung 11 des Gehäusebodens 12 eingesetzt ist, auf dem sie mit einer Schulter 13 aufliegt.

Die Ventilbohrung 6 ist oben durch ein in das Gehäuse 1 eingeschraubtes Kopfstück 14 abgeschlossen, das eine ins Freie mündende Axialbohrung IS mit einem ringförmigen Anschlag 16 auf« eist und an seinem unteren Teil mit Durchlässen 17 versehen ist. die in einen zum Arbeitszylinder 3 führend ;n Luftkanal 18 münden. Das untere Ende des Kopfstickes 14 ist durch einen O- Ring 19 gegen die Ventilbor rung 6 abgedichtet.

Unterhalb des Kopfstückes 14 ist im Gehäuse 1 ein den Druckluftvorratsraum 5 mit der Ventilbohrung 6 verbindender Durchlaß 20 angeordnet. Die Ventilbohrung 6 ist durch einen unter dem Druckluftvorraisraum 5 angeordneten Entlüftungskanal 21 mit der Außenluft verbunden. Am Boden 22 des Arbeitszylinders mündet ein /ur Ventilbohrung 6 führender Luftkanal 23.

In der Ventilbohrung 6 ist ein Steuerschieber 24 beweglich geführt, der aus einem Obeneil 25 und einem in dieses eingeschraubten Unterteil 26 zusammengesetzt ist. Das Oberteil 25 ist durch einen O-Ring 27 gegen die zylindrische Innenwandung des Kopfstückes 14 abgedichtet und mit einer aus radialen Bohrungen bestehenden Steuerleitung 28 versehen, die in eine axiale Steucrleitung 29 mündet. Ein diese umschließendes Teil 30 des Steuerschiebers 24 hat einen größeren Durchmesser als dessen Oberteil 25 und setzt sich in diesem über eine Kegelfläche 31 fort, die durch einen O-Ring 32 gegen die Innenwandung der Ventilbuchse 7 abgedichtet ist. Unterhalb des O-Ringes 32 ist der die Steuerleitung 29 umschließende Teil 30 des Steuerschiebers 24 zylindrisch ausgebildet und nimmt dessen Unterteil 26 auf, an dessen Übergangsstelle mit dem Steuerschieberteil 30 ein auf der Ringscheibe 9 ruhender Anschldgring 33 vorgesehen ist.

Die Steuerleitung 29 des Oberteils 25 ist durch eine in dem Unterteil 26 des Steuerschiebers 2^ vorgesehene Steuerleitung 34 von kleinerem Querschnitt mit einem von einer unteren Kolbenfläche 35 begrenzten Steuerdruckraum 36 verbunden, der von einer Umschaltbuchse 37 umschlossen ist, die gegen das Unterteil 26 des Steuerschiebers durch ein aus einem O-Ring 38 bestehendes Entlüftungsventil 38 abgedichtet und in der Führungsbuchse 10 beweglich geführt ist. Der Querschnitt der Steuerleitungen 28,29,34 ist kleiner als der sich öffnende Ventilquerschnitt des Entlüftungsventils 38, damit ein Druckabfall im Steuerdruckraum 36 eintreten und der Steuerschieber 24 umgesteuert werden kann. Die Umschaltbuchse 37 ist unten durch ein eingeschraubtes Bodenstück 39 abgeschlossen, das mil einer elastischen Einlage 40 versehen ist und sich unten

in einem Stift 41 fortsetzt. Dieser ruht auf einem um einen Zapfen 42 des Gerätegehäuses 1 verschwenkbaren und unter der Wirkung einer Torsionsfeder 43 sichenden Auslösehebel 44.

In der Ausgangslage haben alle Teile des Sleuerventils die in F i g. 1 gezeichnete Lage, in der der am Kopf des Arbeitszylinders 3 befindliche Luftkanal 18 über die Durchlässe 17 des Kopfstückes 14 mit dessen ins Freie mündenden Axialbohrung 15 verbunden und durch den O-Ring 27 gegen den zum Druckluftvorratsraum 5 führenden Durchlaß 20 abgesperrt ist. Der am Boden 22 des Arbeitszylinders 3 mündende Luftkanal 23 ist über Durchlässe 45 der Ventilbuchse 7 und den Durchlaß 20 des Gerätgehäuses 1 mit dem Druckluftvorratsraum 5 verbunden, so daß der Arbeitskolben 46 durch die am Zylinderboden 22 über den Kanal 23 zugeführte Druckluft in seine obere Endlage bewegt worden ist. Der Druckluftvorratsraum 5 ist ferner über die Steuerleitung 28 des Stet'erschieboberteils 25 und die Steuerleitungen 29, 34 mit dem Steuerdruckraum 36 verbunden wodurch ein Luftpolster gebildet wird, das den Stift 41 des Bodenstückes 39 gegen den Auslösehebel 44 drückt und die Spannung der Torsionsfeder 43 überwindet.

Zum Einleiten eines Arbeitszyklus wird der Auslösehebel 44 nach oben in die in F i g. 2 gezeichnete Lage geschwenkt, wodurch der Steuerschieber 24 über den als elastisches Kupplungselement wirkenden Steuerdruckraum 36 bis zur Anlage an dem Anschlag 16 des Kopfstückes 14 angehoben wird. Hierdurch werden der Luftkanal 18 über die Durchlässe 17 und 20 mit dem Druckluftvorratsraum 5 und der Luftkanal 23 mit dem Entlüftungskanal 21 verbunden, so daß der Arbeitskolben 46 von Druckluft beaufschlagt und bei gleichzeitiger Entlüftung der von ihm verdrängten Luft in Arbeitsrichtung in seine untere Totpunktlage bewegt wird.

Sobald das Oberteil 25 des Steuerschiebers 24 sich gegen den Anschlag 16 legt, wird gemäß der F i g. 3 der Steuerdruckraum 36 durch weiteres Verschieben der Umschaltbuchse 37 über den Spalt zwischen Steuerschieberunterteil 26 und Entlüftungsventil 38 mit dem zur Außenluft führenden Entlüftungskanal 21 verbunden.

Das Luftpolster in dem Steuerdruckrauir: 36 expandiert und leitet das Umsteuern des Arbeitskolbens 46 in seine obere Totpunktstellung ein. Die auf die Kegelfläche 31 wirkende Druckluft aus dem Druckluftvorratsraum 5 bewegt dabei den Steuerschieber 24 nach unten in die Stellung der F i g. 4, in der seine untere Kolbenflache 35 sich gegen die elastische Einlage 40 legt. Dadurch ist der Umsteuervorgang beendet nnd der Arbeitskolben 46 wird von der durch den Luftkanal 23 unten in den Arbeitszylinder 3 einströmenden Druckluft m seine obere Totpunktlage zurückgeführt, wobei der Raum über dem Arbeitskolben 46 durch die Kanäle 15,17 und 18 entlüftet wird.

Der Auslösehebel 44 muß jetzt losgelassen werden, damit der Steoerdruckraum 36 wieder mit Druckluft aus dem Vorratsraum 5 aufgefüllt werden und die Umschaltbuchse 37 in die Anfangssteflong gelangen kann, &> so daß ein neuer Arbeitszyklus durch manuelles Verschwenken des Ausiösehebels 44 eingeleitet wird. Auf Steuerschieber 24 aus den beiden miteinander verschraubten Teilen 25 und 26 zusammengesetzt ist, kann das Steuerventil leicht ein- und ausgebaut werden, falls sich beispielsweise an den verschiedenen Dichtungsringen ein Verschleiß eingestellt haben sollte. Dies läßt sich ohne längere Betriebsunterbrechung des Geräts durchführen.

An dem Auslösehebel 44 kann zur Beeinflussung der Frequenz der einzelnen Arbeitszyklen ein verstellbarer Anschlag 47 in Form einer Schraube angebracht werden, deren Schaft 48 gemäß F i g. 2 zur Anlage an den Gehäuseboden 12 gelangt, wenn der Auslösehebel 44 vollständig in die Endlage verschwenkt worden ist.

F i g. 5 zeigt eine Abwandlung der Stcucrventileinrichtung als Repetierventil. Zu diesem Zweck ist am kegelförmigen Unterteil 26 des Steuerschiebers 24 eine zusätzliche Steuerkante 50 vorgesehen, unter der eine ringiormige Ausnehmung angeordnet ist. Sobald durch Verschwenken des Auslösehebels 44 und durch den Druck des Luftpolsters im Steuerdruckraum 36 das Oberteil 25 des Steuerschiebers 24 zur Anlage an dem Anschlag 16 gelangt, bestreicht kurz darauf das Entlüftungsventil 38 die Ausnehmung unterhalb der Steuerkante 50. und die komprimierte Luft im Steuerdruckraum 36 expandiert. Der Steuerschieber 24 wird dann infolge des auf seine Differentialkolbenfläche wirkenden Druckes der Luft aus dem Druckluftvorraisraum 5 nach unten bewegt, wodurch die Durchlässe 17 und 45 nacheinander freigegeben werden, bis erneut die Steuerkante 50 und das Entlüftungsventil 38 den Steuerdruckraum 36 gegen die Außenluft abschließen. Der Steuerdruckraum 36 kann jetzt wieder über die Steuerleitungen 28, 29 und 34 mit Druckluft aus dem Druckluftvorratsraum 5 aufgeladen werden, wodurch der Steuerschieber 24 nach oben gedrückt wird. Der Vorgang wiederholt sich so lange, wie der Auslösehebel 44 manuell angehoben wird.

Die Geschwindigkeit der Repetierbewegung kann durch eine im Oberteil 25 des Steuerschiebers 24 vor· gesehene, als Drosselorgan für die Steuerleitung 28 des Steuerschiebers wirkende Stiftschraube 51 geregelt werden.

Bei dieser Ausführungsform der Steuerventileinrich tung wird der Auslösehebel 44 hochgezogen, bis der Steuerschieber 24 seine obere Endstellung entsprechend den F i g. 2 und 3 erreicht und entsprechend F i g. 4 das Luftpolster in dem Steuerdruckraum 36 zu sammengebrochen ist.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Steuerventil-I einrichtung ist für alle Schlaggeräte anwendbar, die ihJ ren Arbeitszyklus mit einem einzigen Hub des Arbeitskolbens durchführen, z. B. auch für Schlaggeräte zum] Eintreiben von Nägeln in ein Werkstück oder auch füi pneumatische Schlaggeräte, die beispielsweise in einei Fertigungsstraße angeordnet sind and deren Auslöse glied mechanisch betätigt wird,
diese Weise wird stets ein voller Arbeitszyklus nui durch Anheben des Auslösehebels 44 sicher eingeleite! ohne daß dieser unbeabsichtigt längere Zeit in seine angehobenen Stellung verharren muß. |

Da die Ventilbuchse 7 sowie die Führungsbuchse 1 lost in die Ventilbohrung eingesetzt sind und de

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

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   t. SteueEventUeiurichtung für den doppelt wirkenden Arbeitszylinder eines mit Druckluft betrie- S benen Schlaggeräts, bestehend aus eisern mittel:, eines Auslösegßedes vom Bedienenden betäligbaren KolbenJängsscbieberventil mil einem differcnijalkoibenförmigeo Steuerschieber lur den Aifeeitszylinder und einer Unischalteinrichtung zum selbst- to tätige» Einleiten and Ausführen des ArbeitskolbenrücKßubes, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der gr38eren Kolbeafläche (35) versehene Ende des Steuerschiebers (24) dicht geführt in eine UmschaUbüchse <37) hineinragt, die durch das Aaslösegtied (44) verschiebbar ist sowie eisen zwischen der größeren Kolbenfläche (35) und dsm Auslösejlred angeordneten, ständig über eise Steuerleitung (34, 29. 28) mit einem Druckluftvorratsraum (5) verbundenen Steuerdruckraum (36) aufweist, der im Einfuhrungsbereich des Steuerschiebers in die Umschaltbüchse ein Entlüftungsventil (38) hat. dessen sich öffnender Ventilquerschnitt gröUcr ist als der Querschnitt der Steuerleitung (34. 29. 28). wobei der Steuerdruckraum (36) beim Auslösen eines Arbeils hubes durch Betätigen des Auslösegliedes (44) zum Verschieben des Steuerschiebers (24) in Öffnungsrichtung bis zu einem Anschlag (16) ein Druckluft gestänge bildet, das beim weiteren Verschieben in diese Richtung zum Lntluiten des Steuerdruck raums und zum Umschalten des Steuerschiebers für die Rückhubbewegung des Arbeitskolbens zusammendrückbar ist.
2. 2. Sleucrventilcinrichtung naih Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (24) aus zwei Teilen (25.26) zusammengefügt ist.
3. 3. Stcuerventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (26) des Steuerschiebers (24) in dessen Oberteil (25) eingeschraubt ist.
4. 4. Sicuerventileinrichtung nach Anspruch I, da durch gekennzeichnet, daß eine den Steuerschieber (24) umschließende Ventilbuchse (7) lose auf einer Ringscheibe (9) ruht, die auf einer in das Gerätgehäuse (1) eingesetzten Führungsbuchse (10) für die den Stcucrdmckraum (36) umschließende Umschaltbuchse (37) ruht.
5. 5. Stcuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsbereich des Auslösegliedes (44) mittels eines verstellbaren Anschlages (47) veränderbar ist
6. b. Steuerventileinrichtung nach Ap«pruch j. dadurch gekennzeichnet, daß /ur Erzielung eines selbsttätigen Repetierens des Geräts an dem Unterteil (26) des Steuerschiebers (24) eine zusätzliche Steuerkante (50) vorgesehen ist. die den Steuerdruckraum (36) in der oberen Endstciiung des am Anschlag (16) anliegenden Steuerschiebers (24) entlüftet, und daß der Steuerschieber anschließend durch den Druck der Luft im Druckluftvorratsraum (5) zum Freigeben der zum Arbeitszylinder (3) führenden Durchlässe (17,45) zurückbewegt wird.
7. 7. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Repetierbewe^ung durch ein in der Steuerleitung (28) des Steuerschiebers (24) vorgesehenes Drosselorgan (51) regelbar ist.

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