DE2254132A1 - Eintreibgeraet fuer befestigungselemente - Google Patents

Description

SENCO PRODUCTS, INC., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Ohio, 8485 Broadwell Road, Cincinnati _t Ohio (V.St.A.)

Eintreibgerät für Befestigungselemente

Die Erfindung bezieht sich auf pneumatische Eintreibgeräte für Befestigungselemente. Sie geht aus von Eintreibgeräten, die aus der US-Patentanmeldung 26 262 von A. G. Juilfs und US-PS 3 170 487 von A. G. Juilfs bekannt sind. Die in den genannten Schriften beschriebenen Eintreibgeräte besitzen ein Gehäuse bzw. einen Werkzeugkörper mit einem darin befindlichen Arbeitszylinder. Ein innerhalb des Zylinders befindlicher Kolben mit daran befestigtem Treiber führt'in einem Arbeitszyklus einen Arbeitshub und einen entgegengesetzten Rückhub aus.

Ferner besitzen die aus den genannten Schriften bekannten Eintreibgeräte je ein Hauptventil, welches in geöffnetem Zustand Druckluft in den Arbeitszylinder einläßt, um den Kolben bei seinem Arbeitshub anzutreiben. Bei geschlossenem Hauptventil wird das obere Ende des

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Arbeitszylinders in die Atmosphäre entlüftet, so daß der Kolben seinen Rückhub ausführen kann.

Bei beiden bekannten Eintreibgeräten wird das Hauptventil pneumatisch betätigt, und zwar in der Weise, daß es öffnet, wenn ein Nebenventil manuell betätigt wird.

Die in den genannten Patentschriften beschriebenen Eintreibgeräte könnte man als Füllkammer-Rückholsysteme bezeichnen. Das bedeutet, daß die Druckluft durch den Ventilmechanismus der bekannten Geräte einem Rückhol-Reservoir zugeführt wird, welches die Druckluft speichert und den Kolben in seine Ausgangsstellung zurückschiebt, nachdem das Hauptventil geschlossen wurde.

Grundsätzlich haben Eintreibgeräte jetzt einen Entwicklungsstand erreicht, der sie in die Lage versetzt, relativ große Befestigungselemente mit gutem Erfolg einzutreiben, beispielsweise Klammern mit einer Schenkellänge von 7,5 cm oder gewöhnliche Nägel von gleicher Länge.

Zur Bereitstellung der notwendigen Eintreibkraft hielt man es bisher für notwendig, entweder den Druck der Luft, an welche das Gerät angeschlossen ist, zu erhöhen (ein höchst unpraktischer Weg), oder den Durchmesser und die Hublänge des Arbeitszylinders zu vergrößern. Natürlich wird im letzteren Falle das Gerät viel größer und schwerer und damit unhandlich für den Arbeiter, der damit arbeiten muß.

Ausgedehnte Tests mit bekannten pneumatischen Eintreibgeräten haben gezeigt, daß der Wirkungsgrad keines bekannten Eintreibgerätes oberhalb 50 % liegt. Das heißt, es ist bisher noch kein Eintreibgerät entwickelt worden,

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dessen Nutz-Eintreibleistung größer als 50 % der theoretischen Eintreibleistung ist, welche sich bei einem gegebenen Werkzeug aus Bohrung und Hub errechnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe' zugrunde, ein völlig neues Eintreibgerät zu schaffen, dessen Leistungsfähigkeit gegenüber bekannten Geräten wesentlich erhöht wird, und welches bei pneumatischem Betrieb einen Wirkungsgrad von mindestens 80 % erreicht.

Wichtigstes Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung zur gestellten Aufgabe für ein mit Kolben und Arbeitszylinder ausgestattetes Eintreibgerät ist die Anordnung einer Entlüftung im unteren Teil des Arbeitszylinders, welche im wesentlichen während des gesamten Arbeitshubes des Werkzeuges offen ist. Aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung wird ausführlich hervorgehen, wie dieser Auslaß ventilmäßig vorzugsweise so gesteuert wird, daß er am Ende des Arbeitshubes geschlossen wird, damit ein Füllkammer-Rückholsystem angewendet werden kann, um den Kolben in seine Ausgangsstellung zurückzuholen.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Querschnitt des Auslaßkanals ein vorbestimmtes Verhältnis zum Querschnitt des Arbeitszylinders aufweist, was seine Auswirkungen auf den Wirkungsgrad des Betriebsablaufes hat.

Ferner kann erfindungsgemäß ein verbessertes Nebenventil vorgesehen sein, welches das öffnen und Schließen des Hauptventils im Werkzeug unabhängig von der Geschwindigkeit oder der Bedienungsart der ferson macht, welche den Auslöser des Eintreibgerätes betätigt.

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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung bildet die Entwicklung einer besonderen wirksamen und mit langer Lebensdauer ausgestatteten Dichtungsanordnung in Verbindung mit der Ventilanordnung für die genannte Entlüftung.

Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Eintreibgerät;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch das Gerät von Fig. 1;

Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 2,

jedoch in einem anderen Betriebszustand;

Fig. 4 einen Horizontalschnitt im Verlauf einer Linie 4-4 von Fig. 3;

Fig. 5 einen Horizontalschnitt im Verlauf einer Linie 5-5 von Fig. 3;

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch ein

Betriebsart-Wählventil des Eintreibgerätes;

Fig. 7 einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 6,

jedoch in einem anderen Betriebszustand; und

Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Eintreibgerät.

Das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte pneumatische Eintreibgerät für Befestigungselemente besitzt einen Werkzeugkörper mit einem Kopfteil 10, einem rückwärtigen Griffstück 12, einem Nasen- oder Führungsstück 14, einem Magazinteil 16 und einem manuellen Auslöser 18. Wie von bekannten Eintreibgeräten her bekannt ist, befindet sich

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im Führungsstück: 14 ein innerer Treibkanal, in den fortlaufend Befestigungselemente aus dem Magazinteil 16 nachgeführt werden. Ein im Treibkanal befindliches Befestigungselement wird mittels eines Treibers mit zugeordnetem Kolben nach unten in ein Werkstück eingetrieben; der Kolben wird innerhalb-eines Zylinders hin- und herbewegt, welcher sich innerhalb des Kopfteils 10 befindet.

Das Griffstück 12 (Fig. 2 und 3) ist hohl ausgebildet und dient als Reservoir 19. Selbstverständlich ist das gesamte Eintreibgerät über das Griffstück 12 in herkömmlicher Weise an eine geeignete Druckluftquelle angeschlossen, und zwar in der Weise, daß sie auch mit dem Reservoir 19 in Verbindung steht. Der Druckluft-Zustrom zum Arbeitszylinder wird in Zusammenwirkung zwischen einem innerhalb des Kopfteiles 10 befindlichen Ventilsitz 20 und einem Dichtungsring 22 gesteuert. Hierzu sei bemerkt, daß Fig. das Hauptventil im geschlossenen, und Fig. 3 im offenen Zustand darstellt.

Wie nachfolgend ausführlich beschrieben wird, erfolgt die Betätigung des Hauptventils auf pneumatischem Wege. Grundsätzlich wird das Öffnen und Schließen des Haupt- bzw. Treibventils durch ein auslöserbetätigbaresi Nebenventil gesteuert.

Innerhalb des Kopfteiles 10 sind ringförmige Dichtflächen 26 und 26a gleichen Durchmessers angeordnet. Eine Bohrung 20a unterhalb des Hauptventil-Ventilsitzes 20 ist etwas größer als die Dichtflächen 26 und 26a. Nahe dem oberen Ende des Gehäuses befinden sich durchmessermäßig progressiv abgestufte Dichtflächen 28 und 30.

Ein Deckel 32 mit einem nach unten' verlängerten Mittelabschnitt, welcher O-Ringe 34 und 36 sowie Kanäle 38

zwischen diesen Ringen aufweist, bildet den oberen Abschluß des Kopfteils 10. Die Kanäle 38 münden in eine kegelförmige Zentralbohrung 40, welche in die freie Atmosphäre führt.

Nahe dem unteren Ende des Kopfteils 10 sitzt in einer Ausdrehung 42 ein Dichteinsatz 44 mit einer Anzahl halbzylindrischer Nuten 44a im oberen Bereich seiner Innenoberfläche, und mit einem O-Ring 46 in einer Nut im unteren Bereich der Innenoberfläche. Unmittelbar unterhalb der Unterkante des Dichteinsatzes 44 befinden sich mehrere Entlüftungskanäle 48.

Ganz unten auf dem Boden des hohlen Innenraumes von Kopfteil 10 befindet sich eine Ringdichtung für das Entlüftungsventil, bestehend aus einem Ring 50 aus Teflon o.dgl., welcher von einem O-Ring 52 umgeben ist. Vorzugsweise ist das Material des Ringes 50 ein Kunststoff mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten. Verwendet man Teflon, so dient der O-Ring 52 dazu, die korrekte Form des Teflon-Ringes 50 zu bewahren.

Im Kopfteil 10 des Eintreibgerätes ist verschiebbar eine gedrehte Hülse 54 untergebracht. Diese Hülse 54 dient beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung als Zylinder, in dem sich der Arbeitskolben hin- und herbewegt, und außerdem erfüllt diese Hülse vier unterschiedliche Ventilfunktionen. Erstens trägt die Hülse 54 den Dichtungsring 22 und gehört damit zum Haupt- oder Treibventil des Gerätes. Zweitens bildet das untere Ende der Hülse 54 zusammen mit dem Ring 50 eine Entlüftungsventil-Dichtung. Die Hülse ist also ein Teil des Entlüftungsventils für das untere Ende des Arbeitszylinders. Drittens bildet der obere Abschnitt der Hülse 54 zusammen mit dem O-Ring 36

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ein Auslaßventil für den oberen Zylinderbereich, und schließlich öffnet und schließt Hülse 54 die Verbindung zwischen dem Rückhol-Reservoir und der Kolbenunterseite am unteren Kopf-Totpunkt.

Zur äußeren Gestaltung der Hülse 54 ist zunächst zu sagen, daß sie obere ringförmige Ausläufer besitzt, von denen einer mit einem O-Ring 56 und der andere mit einem e.twas kleineren O-Ring 58 besetzt ist. Diese O-Ringe 56 und 58 liegen abdichtend an der Dichtfläche 30 bzw. 28 des Kopfteils 10 an.

Zwischen den beiden O-Ringen 56 und 58 befinden sich mehrere Radialbohrungen 60, welche eine Dauerentlüftung für den zwischen den beiden O-Ringen befindlichen Hülsen-Außenraum darstellen. Unterhalb des O-Ringes 58 und oberhalb des Hauptventil-Dichtungsringes 22 besitzt die Hülse 54 relativ große Radialschlitze 62, durch die Druckluft in den Arbeitszylinder eintreten kann.

Am unteren Ende der Hülse 54 befinden sich zwei gleich große O-Ringe 64 und 64a, welche abdichtend an den Dichtflächen 26 bzw. 26a anliegen. Zwischen diesen O-Ringen 64 und 64a ist die Hülse 54 mit mehreren Radialbohrungen 66 durchsetzt, welche in Zusammenwirkung des Hauptkolbens mit der beweglichen Hülse 54 ein Einweg-Ventil aus dem Hülsen-Innenraum bilden.

Eine zylindrische Mantelfläche 72 unterhalb Q-Ring 64a hat den gleichen Nenndurchmesser wie die O-Ringe 64 und 64a, außerdem ist sie mit mehreren Radialbohrungen 70 durchsetzt.

Zu dem bereits erwähnten Nebenventil 24 ist zu sagen, daß es einen in einer Ausdrehung des Gehäuses unterge-

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brachten Einsatz 80 aufweist, welcher durch den Deckel in seiner Lage fixiert 1st. Der Einsatz 80 besitzt mehrere Radialbohrungen 82 nahe seinem oberen Ende und mehrere Radialbohrungen 84 in seinem Mittelteil. Innerhalb des Einsatzes 80 und einer Bohrung 66 des Werkzeugkörpers ist verschiebbar eine Hülse 88 untergebracht. Man beachte, daß ein unterer Abschnitt 88a den Außendurchmesser der restlichen Hülse 88 überragt. Im oberen Bereich besitzt die Hülse 88 einen O-Ring 90 und einen O-Ring 92, und zwischen diesen beiden mehrere Radialbohrungen 94. Weitere Radialbohrungen 96 befinden sich unterhalb des O-Ringes 92.

Verschiebbar im oberen Abschnitt der Hülse 88 ist ein oszillierender Stößel 100 untergebracht. Er ist mit vier O-Ringen 102, 104, 106 und 108 versehen, besitzt eine nicht durchgehende Zentralbohrung 110 sowie eine durchgehende Querbohrung 112 zwischen den O-Ringen 104 und 106.

Innerhalb des unteren Abschnittes der Hülse 88 ist eine zweite Hülse 120 mit einem oberen Abschnitt 120a untergebracht, dessen Außendurchmesser etwas kleiner gehalten ist als der Innendurchmesser der Hülse 88, so daß ein ringförmiger Kanal gebildet wird. Querkanäle 122 in der Hülse 120 verbinden deren Zentralbohrung 110 mit dem genannten ringförmigen Kanal.

Schließlich ist verschiebbar innerhalb der Hülse 120 ein Betätigungsstößel 130 untergebracht, dessen Oberteil 130a wesentlich dicker als der Rest dieses Stößels ausgebildet ist.

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Ferner besitzt das Eintreibgerät einen Kolben 140 mit Treiber 142, welche beide weitgehend konventionell ausgebildet, in Fig..2 in ihrer oberen End- bzw. Ruhelage und in Fig. 3 in ihrer unteren Endlage, wie sie nach Beendigung eines Arbeitshubes eingenommen wird, dargestellt sind.

Weil das erfindungsgemäße Eintreibgerät so extrem leistungsfähig ist, würden konventionelle Anschläge in Form von Kissen aus elastischem Material o. dgl. sehr schnell verschleißen. Das erfindungsgemäße Eintreibgerät besitzt deshalb ein elastisches Kissen 144 am Boden des Zylinders, und zusätzlich ein zweites Kissen 146 auf der Unterseite seines Kolbens 140. Bekanntlich ist die Wirksamkeit eines elastischen Kolbenanschlages vom Verhältnis zwischen seiner Höhe und seiner Querschnittsfläche abhängig. Dadurch, daß hier der Kolbenanschlag in zwei separate Bauteile aufgeteilt ist, wird dieses. Verhältnis vorteilhaft verdoppelt, was wesentlich sur Erhöhung der Lebensdauer des Kolbtoas und seiner Anschlag-Anordnung beiträgt.

Ein Betriebsart-Wahlventil 150 ist in Fig. 2 und 3 geschnitten dargestellt. Es steht über einen Kanal 153 mit einem Rückhol-Luftreservoir 154, und über einen Kanal 156 mit einem Hohlraum unterhalb des verstärkten Unterabschnittes 88a der Hülse 88 in Verbindung. In Fig. 6 ist das Betriebsart-Wahlventil 15Q in Betriebsstellung "Dauerbetrieb", und in Fig. 7 in Betriebsstellung "Einzelbetrieb" dargestellt.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß in der US-PS 3 278 104 im Namen von C. T. Becht u.a. ein derartiges Betriebsart-Wahlventil 150 eingehend beschrieben worden ist (sieh· bei·« spielsweise Fig. 7 und Beschreibung).

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Weil dieses Betriebsart-Wahlventil 150 nicht zum eigentlichen Umfang dieser Erfindung gehört, wird es nicht näher beschrieben. Es sei nur gesagt, daß es ein zwischen zwei Stellungen verschiebbares Element enthält. In der Stellung gemäß Fig. 7 ist Kanal' 156 in die Atmosphäre geöffnet und Kanal 152 dicht. Bei der Stellung gemäß Fig. 6 sind die Kanäle 152 und 156 miteinander verbunden.

In Fig. 2 nehmen die verschiedenen Elemente des Eintreibgerätes eine Stellung ein, die sich beim Anschluß des Gerätes an eine Druckluftquelle ergibt. In diesem Zustand befindet sich der Kolben 140 in seiner oberen Endlage, und die im Reservoir 19 befindliche Luft kann nicht in den Arbeitszylinder eintreten, weil der Dichtungsring dicht auf dem Ventilsitz 20 aufliegt.

Luft aus dem Reservoir 19 gelangt durch die Radialbohrungen 96 in den Innenraum der Hülse 88 und von dort über die Radialbohrungen 94 wieder hinaus, anschließend weiter durch die Radialbohrungen 84 des Einsatzes 80 in einen Kanal 160, und von dort zur oberen Stirnseite über dem O-Ring 56, der als Hauptventil wirkenden Hülse 54.

In diesem Betriebszustand drückt die Luft aus dem Reservoir 19 nicht nur unterhalb des Dichtungsringes 22 nach oben, sondern an dem Abschnitt mit O-Ring 64 auch nach unten. Da der Durchmesser der Bohrung 20a etwas größer als der Durchmesser von Dichtfläche 26 ist, entsteht eine nach oben gerichtete Differenzkraft.

Der Raum oberhalb Dichtungsring 22 und der Raum unterhalb O-Ring 58 ist über Schlitz 62, O-Ring 36, Kanal und 40 in die Atmosphäre entlüftet.

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Man erinnere sich, daß die Luft aus dem Reservoir 19 durch das Nebenventil 24 und den Kanal 160 hindurch in den Raum oberhalb des größten Durchmesserbereiches der Hülse 54 gelangt ist. Es leuchtet ein,, daß die schließlich resultierende Kraft nach unten gerichtet ist und durch Andrücken des Dichtungsringes 22 an den Ventilsitz 20 die Hülse 54, welche das Hauptventil darstellt, geschlossen hält. Gleichzeitig wird der Entlüftungsventil-Auslaß am unteren Ende des Arbeitszylinders dadurch geschlossen, daß die zylindrische Mantelfläche 72 durch die Innenfläche des Ringes 50 abgedichtet wird.

Durch Aufwärtsbewegen des Betätigungsstößels 130 wird ein Arbeitszyklus des Eintreibgerätes ausgelöst. Dies kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Im Augenblick genügt es zu erwähnen, daß der Betätigungsstößel 130 aus seiner Stellung gemäß Fig. 2 in seine andere Stellung gemäß Fig. 3 bewegt wird. Diese Bewegung bringt den unteren O-Ring 132 zur Abdichtung gegenüber der Innenbohrung im unteren Bereich der Hülse 120, während der obere O-Ring 134 bei einer Ausdrehung innerhalb der Hülse 120 ins Freie tritt. Somit kann die Druckluft aus dem Reservoir 19, welche über die Radialbohrungen 96 in den Innenraum der Hülse 88 und über die Querbohrung 112 in die Zentralbohrung 110 eingedrungen ist, jetzt am O-Ring 134 vorbei und durch die Querkanäle 122 hindurch in den schmalen Spalt zwischen der Hülse 120 und der Hülse 88 eindringen. Das heißt, daß jetzt komprimierte Luft auf die Schulter des Stößels 100 an seinem größten Durchmesser, wo der O-Ring 106 sitzt, drückt. Zusätzlich drückt natürlich Druckluft auf die gesamte Bödenfläche des oszillierenden

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Stößels 100. Die resultierende Kraft ist nach oben gerichtet, und der Stößel 100 bewegt sich in die in Fig. 3 dargestellte Stellung.

In dieser Stellung dichtet der .O-Ring 104 gegenüber der Innenwand der Hülse 88 ab und unterbindet damit das Nachströmen weiterer Druckluft zwischen den Radialbohrungen 94 und 96. Kurz nach Erreichen dieser Abdichtstellung verläßt der O-Ring 10 2 seinen Abdicht-Bereich an der Innenwand von Hülse 88. Jetzt kann Druckluft aus dem Raum oberhalb der als Hauptventil dienenden Hülse 54 über Kanal 160, Radialbohrungen 84, 94, am O-Ring 102 vorbei und durch einen zwischen der Unterseite des Dekkels 32 und der Oberseite des Werkzeugkörpers gebildeten Schlitz in die freie Atmosphäre abziehen.

Man erinnere sich, daß die Bohrung 20a einen etwas größeren Durchmesser besitzt als die Bohrung der Dichtfläche 26, so daß eine nach oben gerichtete resultierende Kraft entsteht. Sobald der Druck oberhalb der Hülse 54 reduziert wurde, beginnt diese nach oben gerichtete Kraft die Hülse 54 nach oben zu schieben. Sobald der Dichtungsring 22 von seinem Ventilsitz 20 abgehoben" hat, wirkt Druckluft auf den gesamten Durchmesser der Hülse 54 innerhalb der Dichtfläche 28, und die Hülse erreicht jetzt schnell ihre in Fig. 3 dargestellte obere Endlage.

Im Zuge dieser Aufwärtsbewegung geschehen vier verschiedene Dinge. Erstens öffnet das Hauptventil, so daß Druckluft durch die Schlitze 62 in den Arbeitszylinder eintreten und den Kolben 140 mit Treiber 142 zu einem Arbeitshub nach unten drücken kann.

Zweitens rückt die zylindrische Mantelfläche 72 von Hülse 54 aus dem Abdichtungsbereich des Ringes 50 heraus,

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so daß jetzt eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders und den Entlüftungskanälen 48 besteht.

Drittens rückt ein Abschnitt der Innenfläche der Hülse. in den Abdichtungsbereich des O-Ringes 36, so daß der obere Abschnitt des Zylinders vom Auslaßkanal 38 abgetrennt wird. Und schließlich rückt der O-Ring 64a in den Abdichtungsbereich der Dichtfläche 26a hinein und ermöglicht das Aufladen des Rückhol-Luftreservoirs 154.

Der Fachmann weiß, daß der Kolben 140 mit hoher Geschwindigkeit in seinem Zylinder hinabsaust. Die dabei unterhalb des Kolbens auftretende Luftkompression wirkt verzögernd auf den Kolben. Bei der zur Erfindung führenden Entwicklung hat sich gezeigt, daß diese Kompression für den geringen Wirkungsgrad (in der Größenordnung von 45 %) konventioneller pneumatischer Eintreibgeräte verantwortlich ist.

Erfindungsgemäß ist der Entlüftungskanal am Boden des Arbeitszylinders so ausgelegt, daß sein Querschnitt etwa 14 % des Zylinder-Querschnittes beträgt. Bei diesem Verhältnis wurde empirisch ermittelt, daß sich die Kolbengeschwindigkeit zu Beginn des Arbeitshubes sehr schnell erhöht. Die Kolbengeschwindigkeit steigt kontinuierlich bis zum Erreichen einer Maximalgeschwindigkeit an, und diese Maximalgeschwindigkeit fällt im Verlaufe des restlichen Arbeitshubes nicht mehr ab. Ist der Aufwärtskanal-Querschnitt kleiner als 14 % des Zylinder-Querschnittes, so erfolgt zwangsläufig eine Abnahme der Kolbengeschwindigkeit im letzten Teil des Arbeitshubes.

Für das Gebiet des Eintreibens von Befestigungselementen ist es dem Fachmann sehr wohl bekannt, daß gerade der

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letzte Abschnitt des Arbeitshubes besonders wichtig für das vollständige Eintreiben eines Befestigungselementes in ein Werkstück ist. Folglich ist es besonders wichtig, ein Nachlassen der Kolbengeschwindigkeit zu vermeiden.

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Hat der Kolben 140 fast das untere Ende seines Arbeitshubes erreicht, so werden die Radialbohrungen 66 in der Wandung der Hülse 54 geöffnet. Jetzt tritt Druckluft aus dem Arbeitszylinder über diese Radialbohrungen aus und füllt das Rückhol-Luftreservoir 154 mit Druckluft.

Angenommen, das Betriebsart-Wahlventil 150 ist auf "Einzelbetrieb" eingestellt, so kann die im Kanal 152 stehende Luft nicht in den Kanal 156 eindringen. Das bedeutet, daß der Kolben 140 so lange in seiner unteren Endlage verbleibt, wie der Betätigungsstößel 130 sich in seiner oberen Stellung befindet.

Nach Freigabe des Handauslösers oder eines anderen Steuerelementes kann der Betätigungsstößel 130 sich wieder abwärts bewegen, weil Preßluft auf seiner oberen Stirnfläche von seinem Oberteil 130a einwirkt, und der O-Ring 132 gerät außerhalb des Abdichtungsbereiches der Innenbohrung am unteren Ende der Hülse 120 heraus. Damit kann die im Spalt zwischen dem oberen Abschnitt 120a und der Hülse 88 stehende Druckluft über die Querkanäle 122 und am O-Ring 132 vorbei ins Freie entlüften. Die auf den oszillierenden Stößel 100 wirkende resultierende Kraft drückt ihn nach unten in seine Stellung gemäß Fig. 2 zurück, wobei zunächst der O-Ring 102 zur Abdichtung mit der Innenwand von Hülse 88 gebracht wird und anschließend der O-Ring 104 in eine Ausdrehung innerhalb der Hülse 88 eintritt. Damit wird der Entlüftungskanal abgeschlossen, und es fließt wieder Druckluft aus dem Reservoir 19 über Kanal 160 in den freien Raum oberhalb

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des Hauptventils ein. Der größere Querschnitt der Dichtfläche 30 erzeugt eine nach unten gerichtete resultierende Kraft, welche die Hülse 54 in ihre Stellung gemäß Fig. 2 zurückschiebt. Bei dieser Bewegung der Hülse 54 werden vier Funktionen durchgeführt: Erstens wird der Dichtungsring 22 gegen seinen Ventilsitz 20 gedrückt und damit das Hauptventil geschlossen. Zweitens wird der Entlüftungskanal 48 am Zylinderboden dadurch geschlossen, daß die zylindrische Mantelfläche 72 abdichtend am Ring 50 anliegt.

Drittens wird der Entlüftungskanal für den oberen Zylinderabschnitt dadurch geöffnet, daß der O-Ring 36 aus seiner gegenüberliegenden Dichtfläche im Innern der Hülse 54 heraustritt. Somit kann oberhalb des Kolbens 140 im Arbeitszylinder stehende Druckluft am O-Ring 36 vorbei und durch die Kanäle 38 und die Zentralbohrung hindurch ins Freie entlüften.

Schließlich rückt der O-Ring 64a aus seiner Dichtfläche 26a heraus und gestattet der im Rückhol-Luftreservoir stehenden Luft über die Radialbohrungen 70 der Hülse auf die Unterseite des Kolbens 140 einzuwirken, so daß dieser einen Rückhub in seine obere Endlage ausführt.

Ein Füllkammer-Luftrückholsystem, welches im wesentlichen dem zuvor beschriebenen entspricht, ist bereits in der US-Patentschrift 26 262 im Namen von A. G. Juilfs vom September 1967 beschrieben worden.

Ist das Betriebsart-Wahlventil 150 auf "Dauerbetrieb" gemäß Fig. 6 eingestellt, so läuft der erste Abschnitt des Betriebszyklus¹ wie zuvor beschrieben ab. Befindet sich jedoch der Kolben 140 in seiner unteren Endlage,

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und ist das RücJchol-Luftreservoir mit Druckluft gefüllt, so gestattet das Betriebsart-Wahlventil 150 eine Verbindung zwischen den Kanälen 152 und 156, so daß Druckluft unter den größeren unteren Abschnitt der Hülse 88 gelangen kann. Damit verschiebt' sich die gesamte Hülse gegenüber dem Betätigungsstößel 130 und dem oszillierenden Stößel 100 nach oben. Diese Bewegung hat die Wirkung, daß die Hülse 88 die gleiche relative Stellung gegenüber dem Stößel 100 einnimmt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, obwohl doch der Betätigungsstößel 130 weiterhin seine obere Stellung gemäß Fig. 3 einnimmt. Wie bereits gesagt, gelangt in diesem Zustand Druckluft aus dem Reservoir 19 in den Raum oberhalb der als Hauptventil dienenden Hülse 54 und bringt diese wieder in Schließstellung. Die Hülse 54 wird also in ihre geschlossene Stellung gemäß Fig. 2 bewegt, und es erfolgt ein Rückhub des Kolbens 140 wie zuvor beschrieben.

Die Rückkehr des Kolbens 140 bewirkt natürlich die Entlüftung der Preßluft im Reservoir 154 und in den Kanälen 152 und 156. Dadurch kann automatisch die Luft im Reservoir 19 die Hülse 88 nach unten in die Stellung gemäß Fig. 3 bewegen, was wiederum, wie zuvor beschrieben, die Hülse 54 nach oben gleiten läßt, womit sich der Arbeitszyklus wiederholt.

Befindet sich also das Betriebsart-Wahlventil 150 in Stellung "Dauerbetrieb", so arbeitet das Eintreibgerät ununterbrochen weiter, solange sich der Betätigungsstößel 130 in seiner oberen Stellung befindet.

Versuche haben einen Wirkungsgrad von über 80 % für das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung ergeben. Das heißt, die gemessene, tatsächlich vom Kolben

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abgegebene Leistung lag bei mehr als 80 % der theoretisch möglichen Leistung. Der Gesamt-Querschnitt der Auslaßkanäle des Eintreibgerätes lag bei etwa 28 % des Arbeitszylinder-Querschnittes.

Die vorliegende Beschreibung läßt außerdem erkennen, daß diese Ausführung extrem einfach aufgebaut ist. Die vier notwendigen Funktionen des Öffnens und Schließens des Hauptventils, des Öffnens und Schließens des unteren Auslasses des Arbeitszylinders, des Öffnens und Schließens der oberen Zylinderentlüftung, und des Öffnens und Schließens des Rückhol-Reservoirs werden sämtlich durch ein einziges bewegliches Bauteil bewirkt.

Außerdem läßt sich die Steuerung dieser Funktionen präzise durchführen. Sofern man die abdichtenden O-Ringe richtig setzt, müssen alle vier Funktionen notwendigerweise in einer vorbestimmten Folge ablaufen. Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist darin zu sehen, daß die Auslaßkanäle am Zylinderboden normalerweise geschlossen sind. Dieser Punkt ist besonders wichtig für betriebliche Anwendungsfälle, weil sich bei im Ruhezustand offenen Auslaßkanälen Fremdkörper im Arbeitszylinder ansammeln könnten.

Das zum Gerät gehörige, zuvor beschriebene Nebenventil hat insofern einen besonderen Vorteil, daß es keine Zwischenstellungen kennt. Bei einem herkömmlichen Nebenventil dieser Art kann die Bedienungsperson den Auslöser leicht antasten, mit dem Ergebnis, daß die Luft, welche das Hauptventil geschlossen hält, langsam abbläst. Dadurch wird weitgehend die Zyklusgeschwindigkeit des Werkzeuges beeinflußt. Bei dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Nebenventil wird das Öffnen und Schließen

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des Hauptventils durch Bewegen des oszillierenden St; ,eis bewirkt. Auch wenn die Bedienungsperson den Auslöser nur antastet, so fliegt der Stößel mit voller Geschwindigkeit aus seiner einen Endlage in die andere, und das Werkzeug nimmt seine maximale Zyklusgeschwindigkeit auf.

Nachfolgend soll kurz auf ein in Flg. 8 der Zeichnung dargestelltes weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen werden. Dieses AusfUhrungsbeispiel besitzt einen festen Zylinder 200, in dem sich der Kolben mit Treiber bewegt. Die Steuerung der Druckluft-Zufuhr zum Arbeitszylinder und das Auslassen am oberen Ende des Arbeitszylinders in die Atmosphäre wird durch ein federloses Auslöseventil 202 bewirkt. Einzelheiten dieses federlosen Auslöseventils 202 sind der bereits erwähnten US-Patentschrift 3 170 487 zu entnehmen.

Ferner ist ein Nebenventil 204 vorhanden, welches dem in US-Patent 3 2 78 104 von C. T. Becht aus dem Jahre 1966 beschriebenen Ventil weitgehend ähnlich ist.

Normalerweise wird Druckluft an der obersten Oberfläche des federlosen Auslöseventil 202 über das Nebenventil zugeführt. Nach Bewegen eines manuell betätigbaren Elementes des Nebenventils wird die Verbindung zwischen dem Nebenventil und dem Reservoir abgesperrt, und die oberhalb des federlosen Auslöseventils vorhandene Luft wird in die Atmosphäre abgeblasen. Jetzt kann sich das Hauptventil öffnen und Druckluft tritt in den Arbeitszylinder ein, um den Kolben einen Arbeitshub ausführen zu lassen. Das federlose Auslöseventil wird dadurch geschlossen, daß wiederum Druckluft auf seine oberste Oberfläche gelangen kann.

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Die Auslaßkanäle für den unteren Bereich des Arbeitszylinders sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit 206 bezeichnet. Zum Auslaßventil gehört ein Rohrkörper 210, welcher gleitend auf den unteren Abschnitt des Zylinders 200 aufgeschoben ist. Ferner ge*hört zum Rohrkörper 210 ein Ringansatz 210a sowie zwei äußere O-Ringe 212 und 214. In der in Fig. 8 dargestellten normalen oberen Endlage des Rohrkör.pers 210 gelangt Druckluft aus einem Haupt- ■ reservoir 216 dieses Ausführungsbeispiels über Kanäle 218 und 220 zur Unterseite des Rohrkörpers 210. Somit nimmt der Rohrkörper während des Arbeitshubes des Kolbens eine Stellung ein, in der die Auslaßkanäle 206 in Richtung auf die freie Atmosphäre offen sind. .

Erreicht der Kolben seine untere Endlage, kann die Druckluft aus dem Arbeitszylinder über Kanäle 222 und an einem O-Ring 224 vorbei in ein Rückhol-Reservoir 226 einströmen. Jetzt steht Druckluft auf der gesamten Oberseite des Rohrkörpers 210 und drückt diesen in seine untere Endlage» in der die Auslaßkanäle 206 geschlossen sind. Diese Bewegung bringt außerdem die Innenwandung des Rohrkörpers 210 aus dem Abdichtungsbereich mit einem O-Ring 228 heraus, so daß Druckluft aus dem Rückhol-Reservoir 226 über Kanäle 230 in der Zylinderwand auf die Unterseite des Kolbens einwirken kann.

Wird die Oberseite des Arbeitszylinders durch Schließen des Auslöseventils 202 entlüftet, so bringt die von unten her auf den Kolben wirkende Druckluft den Kolben in seine normale obere Endlage zurück. Wenn der Kolben zurückkehrt, ist das untere Zylinderende über das Nasen- bzw. Führungsstück des Werkzeuges in die Atmosphäre entlüftet, und der gesamte Druck aus dem Rückhol-Reservoir 226 geht ins Freie. Jetzt kann die über Kanal 220 wirksame Luft den Rohrkörper 210 des Entlüftungsventils wieder in seine

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obere Endlage, wie in Fig. 8 dargestellt, zurückschieben.

Selbstverständlich stellen die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der in den Ansprüchen offenbarten Erfindung dar.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein pneumatisches Gerät zum Eintreiben von Befestigungselementen, bei dem ein Kolben mit Treiber innerhalb eines Zylinders zwischen einem Arbeitshub und einem Rückhub hin- und herbewegt wird. Auslaßkanäle mit vorbestimmtem Querschnitt am unteren Ende des Zylinders gestatten gegenüber herkömmlichen Geräten dieser Art eine wesentlich erhöhte Kolbengeschwindigkeit beim Arbeitshub. Den Auslaßkanälen kann eine Ventileinrichtung zugeordnet sein, welche den Antrieb des Kolbens bei seinem Rückhub mittels Druckluft bewirkt.

Als Zylinder kann eine axial bewegliche Hülse verwendet werden, welche mit einer oder mehreren Dichtungen zusammenwirkt und dadurch eine oder mehrere Ventilfunktionen ausübt.

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Claims (15)

1. Ansprüche

   il.j Eintreibgerät, mit einem an Druckluft anschließbaren Werkzeugkörper und einem zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag und zurück in entgegengesetzten Arbeitsund Rückhüben bewegbaren Kolben, gekennzeichnet durch einen den Werkzeugkörper (10, 12) im Bereich des unteren Anschlages (144) mit der Atmosphäre verbindenden ersten Entlüftungskanal (50 ... ), einen den Werkzeugkörper im Bereich des oberen Anschlages (32) mit der Atmosphäre verbindenden zweiten Entlüftungskanal (36 ...); eine einen Zylinder, in dem der Kolben (140) arbeitet, bildende Hülse (54), die aus einer ersten Stellung, in welcher der zweite Entlüftungskanal offen und der erste Entlüftungskanal geschlossen ist, in eine zweite Stellung, in welcher der zweite Entlüftungskanal geschlossen und der erste Entlüftungskanal offen ist, und zurück axial verschiebbar ist; und durch eine der Hülse (54) zugeordnete und mit einem Abschnitt (20) des Werkzeugkörpers (10) zusammenwirkende Dichteinrichtung (22), welche ein Preßluft zum Antrieb des Kolbens (140) bei seinem Arbeitshub in die Hülse (54) einlassendes Hauptventil bildet, welches so ausgebildet ist, daß es bei der Axialbewegung der Hülse aus ihrer ersten in ihre zweite Stellung geöffnet, und bei Bewegung der Hülse in umgekehrter Richtung 'geschlossen wird.
2. 2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ringdichtung (50) für das untere Ende der Hülse (54).

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3. 3. Eintreibgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzei hnet, daß die Ringdichtung als Ring (50) aus einem plastischen Material ausgebildet und auf der Außenfläche des unteren Hülsenabschnittes verschiebbar angeordnet ist.
4. 4. Eintreibgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (50) aus plastischem Material einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist.
5. 5. Eintreibgerät nach mindestens einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (50) aus Teflon besteht..
6. 6. Eintreibgerät nach mindestens einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (50) durch ein ihn umgebendes elastisches Element (52) in Form gehalten wird.
7. 7. Eintreibgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Hin- und Herbewegung der Hülse (54) zwischen ihrer ersten und zweiten Stellung.
8. 8. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (140) mit einem Treiber (142) verbunden ist, und daß die Druckluftzufuhr in den Zylinder mittels eines Hauptventils steuerbar ist.
9. 9. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Werkzeugkörpers (10) zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung hin- und herbewegliche Hülse (54) in Richtung auf ihr unteres Ende einen ersten Durchmesser und in Richtung auf ihr oberes Ende einen zweiten Durchmesser, welcher größer als der

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   erste Durchmesser ist, einen zwischen dem ersten und dem zweiten Durchmesser liegenden Zwischen-Durchmesser und mindestens eine Öffnung in einem Abschnitt besitzt, der zwischen dem Zwischendurchmesser-Bereich und dem oberen Bereich der Hülse liegt; daß eine Einrichtung zum Zuführen von Druckluft an die Außenwand der Hülse (54) zwischen ihrem unteren Bereich und dem Zwischendurchmesser-Bereich vorhanden ist, um die Hülse in ihre erste Stellung zu drücken; daß mittels eines von Hand betätigbaren Ventils selektiv ein Teil des Druckmediums zur Überwindung dieser Vorspannung und zur Bewegung der Hülse in ihre zweite Stellung benutzt wird, wo dieser Teil des Druckmediums entlüftet wird,* so daß die vorspannende Druckluft die Hülse in ihre erste Stellung bewegen kann; und daß ein Hauptventil (20, 22) vorhanden ist, welches über diese Öffnung (62) das Druckmedium in die Hülse einläßt, wenn sie sich in ihrer zweiten Stellung befindet.
10. 10. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der ersten Entlüftungseinrichtung im unteren Zylinder-Bereich mindestens 14 % der Querschnittsfläche des Zylinders beträgt.
11. 11. Eintreibgerät für Befestigungselemente, mit einem

    an Druckluft anschließbaren Werkzeugkörper und einem zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag und zurück in entgegengesetzten Arbeits- und Rückhüben bewegbaren Kolben, mit einem den Kolben umgebenden Zylinder und einem Druckluft in den Zylinder einlassenden Hauptventil, gekennzeichnet durch eine erste Entlüftungseinrichtung (206) zwischen dem unteren Bereich des Zylinders (200) und der Atmosphäre, eine zweite Entlüftungseinrichtung (202) zwischen dem oberen Bereich des Zylinders (200) und der Atmosphäre, Einrichtungen (204 ...) zum Schließen der

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    zweiten Entlüftungseinrichtung (202) im wesentlichen unmittelbar nach dem Öffnen des Hauptventils (202) und zu deren Öffnen im wesentlichen unmittelbar nach dem Schließen des Hauptventils, und durch Einrichtungen (210) zum Offenhalten der ersten Entlüftungseinrichtung (206) im wesentlichen während des gesamten Kolben-Arbeitshubes und zu dessen Schließen bei Beendigung des Arbeitshubes.
12. 12. Eintreibgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der ersten Entlüftungseinrichtung (206) mindestens 14 % des Querschnittes des Zylinders (200) beträgt.
13. 13. Eintreibgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Öffnen und Schließen des ersten Entlüftungskanals eine axial verschiebbare Hülse (206) gehört.
14. 14. Eintreibgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (206) mittels Druckluft verschoben wird.
15. 15. Eintreibgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Öffnen und Schließen der zweiten Entlüftungseinrichtung (202) und die Einrichtungen zum Öffnen und Schließen der ersten Entlüftungseinrichtung (206) in einem zeitlich voneinander abhängigen Verhältnis arbeiten.

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