DE2254132B2 - Druckluftnagler mit oberen und unteren entlueftungsventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftnagler mit einem innerhalb eines Gehäuses pneumatisch längs verschieblich angeordneten Arbeitszylinder, dessen

3" oberer Endbereich sowohl als beweglicher Teil des Druckluft-Einlaßventils zum Arbeitszylinder und zu dem darin aus einer oberen Ausgangsstellung in eine untere Endstellung beweglichen Arbeitskolben als auch als beweglicher Teil eines den Arbeitszylinder-

raum oberhalb des Arbeitskolbens mit öffnendem Einlaßventil gegenüber der Außenluft abschließenden sowie mit schließendem Einlaßventil zur Außenluft öffnendem oberen Entlüftungsventil ausgebildet ist, und in dessen unterem Endbereich der bewegliche Teil eines den Arbeitszylinderraum unterhalb des Arbeitskolbens mit öffnendem Einlaßventil zur Außenluft öffnenden sowie bei geschlossenem Einlaßventil gegenüber der Außenluft abschließenden unteren Entlüftungsventil vorgesehen ist, mit einem Speicherraum für Druckluft, die durch Bohrungen im Arbeitszylinder auf die Unterseite des Arbeitskolbens in dessen unterer Endstellung wirkt und ihn nach Abschluß eines einen Nagel, eine Klammer od. dgl. vollständig eintreibenden Arbeitshubes und Schließen des Einlaßventils in seine obere Ausgangsstellung zurückführt, und mit einem Bodenanschlagkörper für den Arbeitskolben in seiner unteren Endstellung.

Solange der Arbeitskolben von Druckluftnaglern durch eine beim Arbeitshub gespannte Feder zurückgeführt wurde, gab es ein Entlüftungsproblem nur bezüglich des oberen Arbeitszylinderraumes, also des zwischen Einlaßventil und Arbeitskolben liegenden Zylinderraumes; der untere, zwischen Arbeitskolben und Werkzeug-Mundstück liegende Arbeitszylinderraum, in welchem die Rückholfeder untergebracht war, konnte stets mit der Außenluft in Verbindung stehen und brauchte nie gegen diese abgeschlossen, also auch nicht entlüftet zu werden. Die Entlüftung des oberen Arbeitszylinderraumes wird steuerungstechnisch schon seit langem mit der Belüftung kombiniert, indem man die Anordnung so trifft, daß beim Schließen des Einlaßventils (durch welches im Öffnungszustand die Arbeits-Druckluft zum Arbeitskol-

ben gelangt und diesen antreibt) der in den oberen Arbeitszylinderraum eingeströmten Luft ein Entlüftungsweg geöffnet wird.

Die Entlüftungsproblematik erweiterte sich auf den unteren Arbeitszylinderraum, als die pneumatische Kolbenrückführung für Druckluftnagler der vorliegenden Art entwickelt wurde (DT-PS 1147540). Derartige Geräte haben zumeist den eingangs erwähnten Speicherraum als RückholJuft-Reservoir, in welchem abgezweigte oder übergeströmte Arbeitsluft zwischengespnichert wird, die nach Beendigung des Arbeitshubes des Arbeitskolbens auf dessen Unterseite wirkt und ihn in seine Ausgangsstellung zurückführt. Es lag auf der Hand, daß man bei einer solchen Anordnung keine schrankenlose Be- und Entlüftung des unteren Arbeitszylinderraumes mehr vorsehen durfte, wenn man gewährleisten wollte, daß die unter den Arbeitskolben in den Arbeitszylinderraum einströmende Rückführluft tatsächlich den Arbeitskolben zurückführte und sich nicht anderweitig zur Außenluft hin entspannen konnte. Es lag aber gleichfalls auf der Hand, daß ein vollständiges Schließen jener anderweitigen Entlüftungswege zu einem Komprimieren der sich bei Beginn des Arbeitshubes des Arbeitskolbens im unteren Arbeitszylinderraum befindlichen Luft und damit zu einem im Hinblick auf den erstrebten Arbeitszweck unerwünschten Abbremsen des Arbeitskolbens gegen Ende seines Arbeitshubes führen müßte. Eine besondere Spielart der in diesem Zusammenhang angestellten Überlegungen war der Vorschlag der DT-PS 1025 349, den Arbeitskolben sich die Rückführ-Druckluft beim Arbeitshub selbst herstellen zu lassen.

Selbstve^rständlich lag es bei dieser Situation am nächsten, gemäß der DT-PS 1285 959 in der eingangs geschilderten Weise eine Steuerung der Entlüftung auch des unteren Arbeitszylinderraumes derart vorzusehen, daß man der bei Beginn des Arbeitshubes im unteren Arbeitszylinderraum befindlichen Luft während des Arbeitskolben-Arbeitshubes einen ausreichend großen und entsprechend wenig drosselnden Weg in die Außenluft zur Verfügung stellte, diesen aber während des Einströmens der Rückführluft in den unteren Arbeitszylinderraum versperrte, und daß man wegen der zeitlichen Koinzidenz eines solchen Steuerungsvorganges mit der oben erörterten Steuerung des Einlaßventils und der Entlüftung des oberen Arbeitszylinderraumes eine konstruktive Kombination aüer dieser Sieuciungsvorgänge vorsah.

In der Praxis erwies sich jedoch eine solche Entlüftungssteuerung des unteren Arbeitszylinderraumes die natürlich mit einem gewissen, im Falle der DT-PS 1 285 959 sogar einem erheblicher. Aufwand verbunden ist - als entbehrlich, weil man bei Geräten der zunächst gängigen Dimensionierung feststellte, daß ein nicht zu gering bemessener Entlüftungsweg (meist am Treiber vorbei) für die vom Arbeitskolben beim Arbeitshub verdrängte Luft einerseits keine allzu nachteilige Drosselung jener Luft und damit Verringerung der Kolben-Treiber-Geschwindigkeit mit sich brachte, andererseits die nach Entlüftung des oberen Arbeitszylinderraumes sehr rasch erfolgende Kolbenrückführung (durch die in den unteren Arbeitszylinderraum überströmende Druckluft) nicht entscheidend beeinträchtigte. Das änderte sich erst, als man mit zunehmender Beliebtheit solcher Druckluftnagler feststellen mußte, daß ihr Druckluftverbrauch nicht unbeträchtlich war. und man sich daher bemühte, einerseits möglichst kleine Geräte mit geringem Luftvolumen je Arbeitshub zu entwickeln und andererseits Druckluftverluste beim Betrieb der Geräte möglichst zu vermeiden, den Geräte-Wirkungsgrad also zu erhöhen. In die gleiche Richtung wies die Forderung, die Antriebsleistung heraufzusetzen, denn einer entsprechenden Vergrößerung der bislang bekannten Geräte waren natürliche Grenzen gesetzt.

Daraus ergibt sich die der Erfindung zugrunde Hegende Aufgabe, für einen Druckluftnagler der vorgenannten Art eine Entlüftungssteuerüng zu schaffen, welche durch Vermeidung von Druckluftverlusten den Geräte-Wirkungsgrad erhöht.

Ausgehend von dem durch die DT-PS 1285 959

¹S gegebenen Stand der Technik besteht die Lösung der Erfindungsaufgabe darin, daß die beweglichen Teile sowohl des oberen als auch des unteren Entlüftungsventils jeweils hülsenförmige Fortsätze des Arbeitszylinders sind, welche das obere Entlüftungsventil im

so wesentlichen schon bei Öffnungsbeginn des Einlaßventils schließen sowie im wesentlichen erst bei Schließende des Einlaßventils öffnen und das untere Entlüftungsventil bei geöffnetem Einlaßventil, also während des gesamten Arbeitshubes des Arbeitskol-

=5 bens offenhalten und erst beim Schließen des Einlaßventils, also nach Beendigung des Arbeitshubes des Arbeitskolbens schließen, wobei eine Dichtung am Arbeitszylinder bei geöffnetem Einlaßventil die Verbindung zwischen dem Druckluft-Speicherraum und den im Arbeitszylinder angeordneten Bohrungen sowie damit der Unterseite des Arbeitskolbens unterbricht, aber bei geschlossenem Einlaßventil herstellt, und wobei in an sich bekannter Weise oberhalb dieser Bohrungen weitere Bohrungen im Arbeitszylinder angeordnet sind, welche in der Endstellung des Arbeitskolbens Druckluft in den Speicherraum übertreten lassen. Auf diese Weise kann den oberen und unteren Entlüftungsventilen eine besondere Schließ- und Öffnungscharakteristik vermittelt werden, die bekannte Druckluftnagler nicht besaßen.

Dadurch, daß dem unteren hülsenförmigen Fortsatz des Arbeitszylinders eine als Ring aus Kunststoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten ausgebildete und auf der Außenfläche dieses Fortsatzes gleitende Ringschicht zugeordnet ist, wird der Belüftungspfad des oberen Arbeitszylinder-Raumes schon zu Beginn jedes Arbeitsspiels, also bei beginnendem öffnen des Einlaßventils geschlossen. Dadurch wird vermieden, daß frische Arbeitsluft unausgenutzt ins Freie abströmt. Zu dem frühen Schließen des oberen Entlüftungsventils beim Arbeitshub des Arbeitskolbens kommt als zusätzlicher Vorteil ein entsprechend spätes öffnen beim Rückhub desselben. Das relativ späte Öffnen der oberen Entlüftung führt zu einer Kolbenverzögerung, die beim Rückhub, wo der Kolben keine Leistung vollbringt, zur Schonung des Gerätes erwünscht ist.

Noch deutlicher treten die vorteilhaften Unterschiede des Anmeldungsgegenstandes gegenüber dem Stand derTechnik beim unteren Entlüftungsventil zutage. Während die Steuerkante des als unteres Entlüftungsventil dienenden unteren Arbeitszylinder-Fortsatzes im Zusammenwirken mit einer zugeordneten Dichtung den Entlüftungskanal des unteren Ar-

beitszylinderraumes während des gesamten Arbeitshubes offen hält und erst beim Schließen des Einlaßventils, also nach Beendigung des Arbeitshubes schließt, so daß in dieser Phase keine Abgrenzung des

Arbeitskolbcns erfolgt, muß der Kolben des Geräts gemäß der DT-PS 1 285959 am Ende seines Arbeitshubes einen Dichtkörper zum Schließen des unteren Entlüftungspfades nach unten verschieben. Dies hat eine leistungsverzehrende Verzögerung des Arbeitskolbens und Verluste an Arbeitsluft zur Folge. Beim Anmeldungsgegenstand wird dies in an sich bekannter Weise dadurch verhindert, daß die Rückführluft erst gegen Ende des Kolben-Arbeitshubes - durch den Arbeitskolben selbst gesteuert - in das Rückführluft-Reservoir übertritt.

Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des oberen hülsenförmigen Fortsatzes des Arbeitszylinders größer als der Durchmesser des unteren hülsenförmigen Fortsatzes, und ferner sind beide Durchmesser größer als der Außendurchmesser des dazwischenliegenden hülsenförmigen Mittelstückes des Arbeitszylinders. Dadurch tritt ein Stufenkolbeneffekt ein. Ferner sind vorzugsweise ein zum Einlaßventil gehöriger Dichtungsring am oberen Ende des Mittelstückes des Arbeitszylinders und darüber die Zylinderwand durchsetzende öffnungen im oberen hülsenförmigen Fortsatz angeordnet.

Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn der Durchlaßquerschnitt des unteren Entlüftungsventils mindestens 14% des Querschnitts des Arbeitszylinders beträgt, weil dann im wesentlichen keine Verzögerung des Arbeitskolbens gegen Arbeitshubende durch die unter ihm komprimierte Luft stattfinden kann.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine seitliche Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Druckluftnagler,

Fig. 2 einen Vertikaischnitt 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 Druckluftnagler und

Fig. 7 einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 6, jedoch in einem anderen Betriebszustand.

Der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Druckluftnagler 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 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. 2 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

»° Schließendes Haupt- bzw. Treibventils durch ein auslöserbetätigbares Nebenventil 24 gesteuert.

Innerhalb des Kopfteiles 10 sind ringförmige Dichtflächen 26 und 26a gleichen Durchmessers angeordnet. Eine Bohrung 20a unterhalb des Haupt-

■5 ventil-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, weiche in die freie Atmosphäre führt.

²S 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 Innenoberfläehe. 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 od. dgl., weicher 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 als Arbeitszylinder, 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 ein unteres Entlüftungsventil 546 für die Unterseite des Arbeitszylinders. Drittens bildet der obere Abschnitt der Hülse 54 zusammen mit dem O-Ring 36 ein oberes Entlüftungsventil 54a für den oberen Zylinderbereich, und schließlich öffnet und schließt Hülse 54 die Verbindung zwischen dem Rückhol-Reservoir und der Kolbenunterseite am unteren Kolben-Totpunkt.

Im Bereich des oberen Entlüftungsventils 54e besitzt die Hülse 54 ringförmige Ausläufer, von denen einer mit einem O-Ring 56 und der andere mit einem etwas 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 Hiilsen-Außenraum darstellen. Unterhalb des O-Ringes 58 und oberhalb des Hauptven-

til-Dichtungsringes 22 befinden sich relativ große Radialschlitze 62, durch die Druckluft in den Arbeitszylinder eintreten kann.

In der unteren Hälfte 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 des unteren Entlüftungsventils 54b 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 untergebrachten Einsatz 80 aufweist, welcher durch den Deckel 32 in seiner Lage fixiert ist. 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 86 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. unü 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 120« 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.

Ferner besitzt das Eintreibgerät einen Kolbea 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 od. 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 zur Erhöhung der Lebensdauer des Kolbens und seiner Anschlag-Anordnung beiträgt.

Ein Betriebsart-Wahlventil 150 ist in Fig. 2 und 3 geschnitten dargestellt. Es steht über einen Kanal 152 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 150 in Betriebsstellung »Dauerbetrieb«, und in Fig. 7 in Betriebsstellung »Einzelbetrieb« dargestellt.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß in der US-PS 3 278104 im Namen von C. T. B e c h t u. a. ein derartiges Betriebsart-Wahlventil 150 eingehend beschrieben worden ist (siehe beispielsweise Fig. 7 und Beschreibung).

¹S 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 22 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 38 und 40 in die Atmosphäre entlüftet.

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 Dichtungsringe: 22 an den Ventilsitz 20 die Hülse 54, welche da Hauptventil darstellt, geschlossen hält. Gleichzeiti] wird der Entlüftungsventil-Auslaß am unteren Endi des Arbeitszylinders dadurch geschlossen, daß die zy lindrische Mantelfläche 72 durch die Innenfläche de Ringes 50 abgedichtet wird.

· Durch Aufwärtsbewegen des Betätigungsstöße] 130 wird ein Arbeitszyklus des Eintreibgerätes ausge löst. Dies kann auf verschiedenen Wegen erfolget wie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Im Ai genblick genügt es zu erwähnen, daß der Betätigung!

stößel 130 aus seiner Stellung gemäß Fig. 2 in seir andere Stellung gemäß Fig. 3 bewegt wird. Diese B< wegung bringt den unteren O-Ring 132 zur Abdiel tung gegenüber der Innenbohrung im unteren Bereu

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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 Radial bohrungen 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 Bodenfläche des oszillierenden 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 102 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 Deckels 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 Hüise 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 Arbeitszylindereintreten und den Kolben 140 mit Treiber 142 zu einem Arbeitshub nach unten drücken kann.

Zweitens rückt die zylindrische Mantelfläche 72 des unteren Entlüftungsventils 54b aus dem Abdichtungsbereich des Ringes 50 heraus, so daß jetzt eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders und den Entlüftungskanälen 48 besteht.

Drittens rückt ein Abschnitt der Innenfläche der Hülse 54 im Bereich des oberen Entlüftungsventil 54a 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 Entlüf.tungskanal am Boden des Arbeitszylinders so ausgelegt, daß sein Quer

schnitt etwa 14% des Zylinder-Querschnittes beträgt Bei diesem Verhältnis wurde empirisch ermittelt, dat sich die Kolbengeschwindigkeit zu Beginn des Arbeitshubes sehr schnell erhöht. Die Kolbengeschwindigkeit steigt kontinuierlich bis zum Erreichen einei Maximalgeschwindigkeit an, und diese Maximalgeschwindigkeit fällt im Verlaufe des restlichen Arbeitshubes nicht mehr ab. Ist der Aufwärtskanal-Querschnitt kleiner als 14% des Zylinder-Querschnittes.

ίο so erfolgt zwangläufig 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 letzte Abschnitt des Arbeitshubes be-

»5 sonders wichtig für das vollständige Eintreiben eines Befestigungselementes in ein Werkstück ist. Folglich ist es besonders wichtig, ein Nachlassen der Kolbengeschwindigkeit zu vermeiden.

Hat der Kolben 140 fast das untere Ende seines

^Arb^"^shubes erreicht, so werden die Radialbohrungen 66 in der Wandung der Hülse 54 geöffnet. Jetzt tritt Druckluft aus dem Arbeitszylinder über diese Kadialbohrungen aus und füllt das Riickhol-Luftreservoir 154 mit Druckluft.

Angenommen, das Betriebsart-Wahlventil 150 ist aut »binzelbetrieb« eingestellt, so kann die im Kanal ISZ stehende Luft nicht in den Kanal 156 eindringen. Das bedeutet, daß der Kolben 140 so lange in seiner unteren Endlage verbleibt, wie der Betätigungsstöße!

130 sich ,η seiner oberen Stellung befindet.

Mach Freigabe des Handauslösers oder eines anderen Steuerelementes kann der Betätigungsstößel 130 sich wieder abwärts bewegen, weil Preßluft auf seiner

« ^- w ^{n S}'^{lrnfläche von seinem} Oberteil 130a einwirkt, und der O-Ring 132 gerät außerhalb des Ab-

FnS^tU.ⁿS^sbereiches der Innenbohrung am unteren Ende der Hülse 120 heraus. Damit kann die im Spalt zwischen dem oberen Abschnitt 120a und der Hülse

»m^S£ d" R?^{CkIuft Überdie} Querkanäle 122 und am O-R,ng 132 vorbei ins Freie entlüften. Die auf den oszillierenden Stößel 100 wirkende resultierende Kraft druckt ihn nach unten in seine Stellung gemäß Ah⁸H- J^UrUCk- ^{WObei Zunachst der} O-Ring 102 zur £Ϊη π"^{8 m}Ü,^{der Inne}nwand von Hülse 88 gebracht «,rd und anschließend der O-Ring 104 in eine Aus-

derFnⁿt?f?^nerhf^{lb der HÜIse 88 eintri}«· Damit wird der Entluf ungskanal abgeschlossen, und es fließt wie-

in H? f ^ta,^{USdem Res}ervoir 19 über Kanal 160 so SeiZ- ^f'^eie" ^Raum oberhalb des Hauptventils ein. einen* h^ ^Querschnm der Dichtfläche 30 erzeugt e ne nach unten gerichtete resultierende Kraft, welche schieb" Bei Η¹" ^lhr!,^Stellung gemäß Fig. 2 zurückv£ F, £ ? ^Bewegung der Hülse 54 werden

Ipf ^Unkt™^nen durchgeführt: Erstens wird der Dichtungsnng 22 gegen seinen Ventilsitz 20 gedrückt und Jtyentil geschlossen. Zweitens wird der

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Schließlich rückt der O-Ring 64a aus seiner Dicht-

fläche 26« heraus und gestattet der im Rückhol-Luftreservoir 154 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 aus der Dt-PS 1 147 540 bekannt.

Ist das Betriebsart-Wahlventil 150 auf »Dauerbetrieb« gemäß Fig. 6 eingestellt, so läuft der erste Abschnitt des Betriebszyklus wie zuvor beschrieben ab. Befindet sich jedoch der Kolben 140 in seiner unteren Endlage, und ist das Rückhol-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 88 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 Koiben 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 w'chtig 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 wcitgehend die Zyklusgeschwindigkeit des Werkzeuges beeinflußt. Bei dem zuvor beschriebenen Nebenventi wird das Öffnen und Schließen des Hauptventils durcr Bewegen des oszillierenden Stößels bewirkt. Aucr wenn die Bedienungsperson den Auslöser nur anta stet, so fliegt der Stößel mit voller Geschwindigkei aus seiner eigenen Endlage in die andere, und da: Werkzeug nimmt seine maximale Zyklusgeschwindig keit auf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Druckluftnagler mit einem innerhalb eines Gehäuses pneumatisch längsverschieblich angeordneten Arbeitszylinder, dessen oberer Endbereich sowohl als beweglicher Teil des Druckluft-Einlaßventils zum Arbeitszylinder und zu dem darin aus einer oberen Ausgangsstellung in eine untere Endstellung beweglichen Arbeitskolben als auch als beweglicher Teil eines den Arbeitszylinderraum oberhalb des Arbeitskolbens mit öffnendem Einlaßventil gegenüber der Außenluft abschließenden sowie mit schließendem Einlaßventil zur Außenluft öffnenden oberen Entlüftungsventils ausgbildet ist, und in dessen unterem Endbereich der bewegliche Teil eines den Arbeitszylinderraum unterhalb des Arbeitskolbens mit öffnendem Einlaßventil zur Außenluft öffnenden sowie bei geschlossenem Einlaßventil gegenüber der Außenluft abschließenden unteren Entlüftungsventils vorgesehen ist, mit einem Speicherraum für Druckluft, die durch Bohrungen im Arbeitszylinder auf die Unterseite des Arbeitskolbens in dessen unterer Endstellung wirkt und ihn nach Abschluß eines einen Nagel, eine Klammer od. dgl. vollständig eintreibenden Arbeitshubes und Schließen des Einlaßventils in seine obere Ausgangsstellung zurückführt, und mit einem Bodenanschlagkörper für den Arbeitskolben in seiner unteren Endsteliung, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Teile des oberen und unteren Entlüftungsventils (54a, 36; 54 i>, 50) jeweils hülsenförmige Fortsätze (54a, 54b) des Arbeitszylinders (54) sind, welche das obere Entlüftungsventil (54a, 36) im wesentlichen schon bei Öffnungsbeginn des Einlaßventils (20, 22) schließen sowie im wesentlichen erst bei Schließende des Einlaßventils öffnen und das untere Entlüftungsventil (54b, 50) bei geöffnetem Einlaßventil, also während des gesamten Arbeitshubes des Arbeitskolbens \'14O) offenhalten und erst beim Schließen des Einlaßventils, also nach Beendigung des Arbeitshubs des Arbeitskolbens schließen, wobei eine Dichtung (64a) am Arbeitszylinder bei geöffnetem Einlaßventil die Verbindung zwischen dem Druckluft-Speicherraum (154) und den im Arbeitszylinder angeordneten Bohrungen (70) sowie damit der Unterseite des Arbeitskolbens unterbricht, aber bei geschlossenem Einlaßventil herstellt, und wobei in an sich bekannter Weise oberhalb dieser Bohrungen (70) weitere Bohrungen (66) im Arbeitszylinder angeordnet sind, welche in der Endstellung des Arbeitskolbens Druckluft in den Speicherraum (154) übertreten lassen.

2. Druckluftnagler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem unteren hülsenförmigen Fortsatz (54b) des Arbeitszylinders (54) eine als Ring (50) aus Kunststoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten ausgebildete und auf der Außenfläche (72) dieses Fortsatzes gleitende Ringdichtung zugeordnet ist.

3. Druckluftnagler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (50) aus Tetrafluoräthylen besteht.

4. Druckluftnagler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (50) durch ein ihn umgebendes elastisches Element (52) in

seiner Form gehalten wird.

5. Druckluftnagler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des oberen hülsenförmigen Fortsatzes (53a) größer ist als der Durchmesser des unteren hülsenförmigen Fortsatzes (54fc) und daß beide Durchmesser größer als der Außendurchmesser des dazwischenliegenden hülsenförmigen Mittelstückes des Arbeitszylinders (54) sind.

6. Druckluftnagler nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Einlaßventil gehöriger Dichtungsring (22) am oberen Ende des Mittelstückes des Arbeitszylinders (54) und darüber die Zylinderwand durchsetzende öffnungen (62) im oberen hülsenförmigen Fortsatz (54a) angeordnet sind.

7. Druckluftnagler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt des unteren Entlüftungsventils mindestens 14% der Querschnittsfläche des Arbeitszylinders beträgt.