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Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren von kraftgetriebenen Eintreibwerkzeugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Vorrichtung zum Positionieren von kraftgetriebenen
Werkzeugen für das Eintreiben von Befestigern in für den Befestiger vorgesehene
Ausnehmungen in Werkstücken, wobei die in einen Führungskanal gelangenden Befestiger
mittels eines Treibers entlang des Führungskanals in das Werkstück eingetrieben
werden.
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Bei der Benutzung derartiger, meist pneumatisch angetriebener Eintreibwerkzeuge
für Befestiger wie Nägel, Klammern, Schrauben, Nieten und dergleichen ist es üblich,
das Werkzeug vor jedem Schuß manuell anzusetzen und auszulösen.
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Beispielsweise beim Nageln von Knotenblechen an Holzkonstruktionen
besteht das Problem, daß hierbei Nägel in zwei- oder dreistelligen Stückzahlen in
jedes einzelne
Knotenblech getrieben werden müssen. Aus statischen
Gründen soll hierbei auch noch jedem einzelnen Nagel ein bestimmter Platz im Blech
zugewiesen werden. Da die einzelnen Löcher im Knotenblech, falls vorbereitet, nicht
größer als der Nagelschaft sein sollen, ist die Treffwahrscheinlichkeit mit herkömmlichen
Geräten sehr gering. Man hat daher schon ungelochte Bleche verwendet, die beim Nagelvorgang
einfach durchschossen werden. Dabei tritt selbstverständlich eine große Streuung
auf, welche nicht der statisch vorausberechneten Verteilung entspricht und außerdem
ein optisch schlechtes Bild abgibt.
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Man ist daher in solchen Fällen schon zu der im Betrieb umständlichen
Methode übergegangen, am Eintreibwerkzeug seitlich einen Stift zu befestigen, mit
dem Löcher einer Schablone abgetastet werden, welche dem Verteilungsschema der Nägel
im zu nagelnden Werkstück genau entsprechen. Diese Methode ist aufwendig, zeitraubend
und für Arbeiten an räumlich eng begrenzten Baustellen nicht geeignet.
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Bei Eintreibwerkzeugen für Klammern sind bereits Vorsatzfühler benutzt
worden, mit denen man mit Übermaß gebohrte Löcher am Werkstück abtastet und dann
die Klammern gezielt einschließt. Diese Methode hat den Nachteil, daß sie sich ausschließlich
für Klammern eignet, deren Steg wenigstens auf der Verbindungslinie zwischen den
Übermaßlöchern zur Auflage kommt. Eine besonders gute Klammerverbindung kann auf
diese Weise nicht hergestellt werden, da die größte Festigkeit von der Klammer normalerweise
im Ubergang zwischen den Schenkeln und dem Steg aufgebracht wird; und an dieser
Stelle schweben die Klammern dann in der Luft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Möglichkeit
zum exakten Positionieren kraftgetriebener Werkzeuge der geschilderten Art zu schaffen,
um Befestiger der verschiedensten Art in vorgebohrte Werkstücke korrekt und zeitsparend
einsetzen bzw. eintreiben zu können.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, bei
dem jeder Befestiger vor der Auslösung des Eintreibvorganges durch den Treiber zunächst
so weit in den Führungskanal vorgeschoben wird, daß sein dem Werkstück zugekehrtes
Ende um ein für das Positionieren ausreichendes Stück aus dem Führungskanal herausragt
und bei dem der Befestiger in dieser Stellung fixiert und das herausragende Ende
des Befestigers dann zum Positio-.
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nieren des Werkzeuges in die Werkstückausnehmung eingeführt wird.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß für alle Anwendungsgebiete tatsächlich
sicher und schnell positioniert und die Befestiger eingesetzt bzw. eingetrieben
werden können, ohne daß platzerfordernde und für verschiedene Anwendungsfälle immer
wieder neu zu beschaffende Schablonen benötigt würden.
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Um das Verfahren vorteilhaft ausführen zu können, wird zur Lösung
der Aufgabe weiterhin ein Werkzeug mit einem innerhalb eines Führungskanals zwischen
einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Endlage in Abhängigkeit von einem Auslösemechanismus
hin- und herbewegbaren Treiber vorgeschlagen, der das eine Ende des Befestigers
beaufschlagt und diesen in das Werkstück eintreibt, wobei erfindungsgemäß vorgesehen
ist, daß dem Treiber eine-Vorsteuereinrichtung zugeordnet ist, mittels derer
der
Treiber unter Mitnahme eines Befestigers aus seiner eingefahrenen Endlage in eine
vorbestimmte Zwischenlage bewegbar ist; daß zwischen Auslösemechanismus und Vorsteuereinrichtung
ein Verzögerungsglied geschaltet ist; und daß sich im Führungskanal eine Rastvorrichtung
für die vom Treiber in die Zwischenlage mitgenommenen Befestiger befindet.
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Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, daß die Vorsteuereinrichtung
einen Zylinder mit Kolben sowie daran befestigter Kolbenstange aufweist; daß die
Kolbenstange mit dem Treiber gekoppelt ist; und daß die der Kolbenstange abgekehrte
Oberfläche des Kolbens über das Verzögerungsglied mit dem Raum für die Arbeitsluft
des Eintreibwerkzeuges sowie einer Entlüftung derart verbindbar ist, daß der Kolben
bei unbetätigtem Auslösemechanismus in seiner ausgefahrenen Endstellung steht und
bei betätigtem Auslösemechanismus in seine eingefahrene Endstellung gelangt.
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Diese Lösung hat den Vorteil, daß man ein herkömmliches Eintreibwerkzeug
leicht im Sinne der Erfindung umrüsten kann, indem man lediglich die Kolbenstange
abgedichtet durch den Zylinderdeckel des Eintreibwerkzeugs hindurchführt und dessen
Zylinder mit Vorsteuereinrichtung pneumatisch an das Werkzeug anschließt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile können der nachfolgenden Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung
entnommen werden. Darin zeigen Fig. 1, 3 je einen Längsschnitt durch das Werkzeug
und 3 in drei verschiedenen Betriebsphasen.
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Das nachstehend beschriebene Werkzeug für Befestiger dient nur zur
Beschreibung des Erfindungsprinzips und ist nur eine von vielen Möglichkeiten zur
Realisierung der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich zunächst
um ein handelsübliches Eintreib werkzeug, wie es beispielsweise in der deutschen
Patentanmeldung P 22 19 51004 beschrieben ist.
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Zum konventionellen Teil dieses EintreilierkzJgs gehört ein beispielsweise
aus Aluminium gegossenes und bearbeitetes Gchäuse 10, in das ein entsprechend abgadichteter
Arbeitszylinder 11 mit vertikal gerichteter Achse eingesetzt ist, in dessen Innenraum
ein scheibenartger Arbeitskolben 12 mit daran befestigtem Treiber 12 hin- und herbewegbar
ist. Den unteren Abschluß des Gehäuses 10 und des Arbeitszylinders 11 bildet ein
unterer Zylinderdeckel 16 mit einem Durchbruch für den Treiber 13 und einem eingesetzten
elastischen Anschlag 14, beispielsweise aus Gummi.
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Ferner ist an den unteren Zylinderdeckel 16 eine längliche Führungsnase
17 mit einem koaxial zur Achse des Arbeitszylinders 11 verlaufenden Führungskanal
18 angesetzt.
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Durch diesen Führungskanal 18 wird der Treiber 13 hindurchgestoßen,
wenn der Arbeitskolben 12 seinen Arbeitshub ausführt.
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In einem an die Führungsnase 17 seitlich angesetzten Magazin 20 sind
Nägel 22 in einer schräg nach oben gestaffelten Reihe angeordnet. Ein nicht dargestellter
Federnmechanismus sorgt dafür, daß die Reihe der Nägel 22 stets in Richtung auf
den Führungskanal 18 vorJespannt ist, so daß stets der vorderste Nagel 22 vom Treiber
13 erfaßt und durch den Führungskanal 18 hindu ch in ein nicht dargestelites Werkstück
eingetrieben werden kann.
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Oberhalb des Arbeitskolbens 12 befindet sich unterhalb eines das Gehäuse
10 oben abschließenden oberen Zylinderdeckels 24 ein Hauptventil 25, welches in
der in Fig. 1 und 2 dargestellten Normalstellung des Eintreibwerkzeugs den Innenraum
des Arbeitszylinders 11 gegenüber einem Druckluftvorrat abdichtet, der über einen
Verbindungskanal 28 mit der oberhalb des Hauptventils 25 gebildeten Ringkammer in
Verbindung steht, solange ein mittels eines nicht dargestellten Abzugs manuell betätigbares
Steuerventil 27 geschlossen ist.
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Der unterhalb des Arbeitskolbens 12 befindliche Zylinderraum steht
über Bohrungen 32 mit einer Rückholkammer 31 in Verbindung, in der sich beim Arbeitshub
des Arbeitskolbens 12 ein kurzzeitiger Überdruck aufbaut, welcher den Arbeitskolben
anschließend wieder in seine obere Endlage zurückführt.
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Während die bisher beschriebenen Einzelheiten des Eintreibgerätes
im wesentlichen konventionell sind, unterscheidet sich das in der Zeichnung dargestellte
Eintreibgerät gegenüber dem Stand der Technik durch die bereits erwähnte Vorsteuereinrichtung
40, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine auf den oberen Zylinderdeckel
24 aufgesetzte pneumatische Arbeitszylindereinheit mit Steuerelementen gebildet
wird.
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In einem Zylinder 42 der Vorsteuereinrichtung 40 ist ein Kolben 43
auf- und abbewegbar angeordnet, welcher von der Oberseite des Zylinders 42 über
eine Bohrung 52 bedarfsweise mit Druckluft beaufschlagbar ist. An dem Kolben 43
ist eine nach unten durch eine Bohrung in einem unteren Zylinderdeckel 46 des Zylinders
42 hindurchragende, mit dem Treiber 13 des Arbeitskolbens 12 fluchtende Kolbenstange
44
befestigt. Diese Kolbenstange 44 durchsetzt ständig eine mittels eines O-Ringes
abgedichtete Bohrung 50 in dem oberen Zylinderdeckel 24 des Arbeitszylinders 11.
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Zwischen der durch eine eingesetzte Buchse gebildeten Durchführung
in dem unteren Zylinderdeckel 46 und dem Kolben 43 ist eine Schraubenfeder 48 mit
einer Vorspannung eingesetzt, welche den Kolben 43 mit Kolbenstange 44 in die in
Fig. 1 dargestellte obere Endlage drückt, wenn über die Bohrung 52 keine Druckluft
zugeführt wird.
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Neben dem Fuß des Zylinders 42, mit dem dieser auf den oberen Zylinderdeckel
24 des Arbeitszylinders 11 aufgesetzt ist, befindet sich eine Druckluftleitung 60,
die über eine Bohrung im oberen Zylinderdeckel 24 mit dem Verbindungskanal 28 ständig
verbunden ist. Angeschlossen an diese Leitung 60 ist über eine Parallelschaltung
aus einer einstellbaren Drossel 58 und einem Einwegventil 59 (in Form eines Kugel-Rückschlagventils)
eine Druckluftleitung 56, die über ein automatisches Schnellentlüftungsventil 54
mit der Bohrung 52 in der oberen Zylinderwand in Verbindung steht. Das in der Zeichnung
nur symbolisch dargestellte Schnellentlüftungsventil 54 ist in die mit Innengewinde
versehene Bohrung 52 in der oberen Zylinderwand eingeschraubt. Es nimmt seine Entlüftungsstellung
ein, wenn die Leitung 56 drucklos ist; sobald Druck auf die Leitung 56 kommt, wird
sein Entlüftungspfad geschlossen.
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Funktionsbeschreibung: Den in Fig. 1 dargestellten Zustand nimmt das
Eintreibwerkzeug im abgeschalteten druckluftlosen Zustand, d.h. vor Arbeitsbeginn
ein. Während des Betriebes handelt es sich um eine Zwischenphase vor Abschluß eines
Eintreibzyklus'.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung des Steuerventils 27 steht
der Verbindungskanal 28 und damit auch die Leitung 60 über die Seitenbohrung 62
ständig mit der in der Druckluftkammer 30 befindlichen Druckluft in Verbindung.
Das Einwegventil 59 ist geschlossen, aber durch die einstellbare Drossel 58 kann
Luft langsam durch die Leitung 56 von oben her in den Zylinder 42 eintreten, da
die Kugel des Schnellentlüftungsventils 54 gemäß Fig. 2 durch diesen Druckluftstrom
in ihre linke Schließstellung bewegt wird. Die linksseitige Entlüftung des Schnellentlüftungsventils
54 ist dadurch geschlossen. Je nach Einstellung der Drossel 58 beginnt nach einem
kürzeren oder längeren Zeitraum, beispielsweise im Verlaufe von zwei Sekunden der
Zylinderdruck oberhalb des Kolbens 43 soweit anzusteigen, daß die Kraft der Schraubenfeder
48 überwunden und der Kolben 43 in seine in Fig. 2 dargestellte untere Endlage bewegt
wird. Dabei nimmt er über seine Kolbenstange 44 den Arbeitskolben 12 mit Treiber
13 so weit mit, bis der Kopf des gerade im Führungskanal befindlichen Nagels 22
eine Kugel 65 erreicht, die mittels einer Blattfeder 68 in eine seitliche konische
Bohrung 66 der Führungsnase 17 hineingedrückt wird. Diese in Fig. 2 dargestellte
Situation ist die Positionierstellung des Eintreibwerkzeuges.
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Die unten aus der Führungsnase 17 hervorstehende Nagelspitze kann
jetzt in eine für den Befestiger vorgesehene Ausnehmung in einem Werkstück eingesetzt
und anschließend der Handabzug betätigt werden, um diesen Nagel präzise in die vorgesehene
Ausnehmung, beispielsweise in einem Knotenblech oder dergleichen, einzutreiben.
Auf diese Weise können Nägel, Klammern, Schrauben und dergleichen mit wiederholbarer
Genauigkeit genau an die vorgesehene Stelle positioniert und eingetrieben werden.
Als Zielpunkt zum Positionieren der Nagel spitze kann beispielsweise auch ein kleiner
Farbklecks, der Kreuzungspunkt
zweier Bleistiftlinien und dergleichen
benutzt werden.
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Nach dem Ansetzen bzw. Positionieren des Eintreibwerkzeugs in der
in Fig. 2 dargestellten Betriebsstellung braucht das Steuerventil 27 nur noch durch
Betätigung des Handabzugs in die Arbeitsstellung gemäß Fig. 3 bewegt zu werden,
um das Werkzeug abzufeuern. Dabei wird durch das Steuerventil 27 der Verbindungskanal
28 und damit der oberhalb des Hauptventils 25 befindliche Luftraum entlüftet. Dadurch
hebt sich das Hauptventil 25, und die Druckluft aus der Druckluftkammer 30 strömt
in den oberen Raum des Arbeitszylinders 11 ein und treibt den Arbeitskolben 12 ganz
nach unten bis an den elastischen Anschlag 14. Der Treiber 13 nimmt dabei den im
Führungskanal 18 befindlichen Nagel mit und treibt ihn in das Werkstück ein. Dabei
weicht die Blattfeder 68, welche die Kugel 65 in den Führungskanal drückt, nach
außen aus.
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Durch die Entlüftung des Verbindungskanals 28 und damit der Leitung
60 öffnet sich das Einwegventil 59 aufgrund des oberhalb des Kolbens 43 stehenden
Druckes; die Kugel im Schnellentlüftungsventil 54 gelangt durch den Druckabfall
aus ihrer in Fig. 3 dargestellten rechten Endstellung in die linke Endstellung gemäß
Fig. 2, so daß der linksseitige Schnell-Entlüftungskanal jetzt offensteht und die
Luft schnell aus dem Zylinder 42 abströmen kann. Dadurch drückt die Schraubenfeder
48 den Kolben 43 mit Kolbenstange 44 ungehindert in die in Fig. 3 dargestellte Endlage
zurück.
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Wenn nun der Handabzug losgelassen wird und das Steuerventil 27 seine
Ruhestellung gemäß den Figuren 1 und 2 wieder einnimmt, geschieht zeitlich etwas
versetzt folgendes:
Zunächst gelangt Druckluft aus der Druckluftkammer
30 auf die Oberseite (les Hauptventils 25, so daß dieses geschlossen wird und den
Zylinder 11 von der Druckluftkammer 30 abtrennt. Gleichzeitig wird der Raum oberhalb
des Kolbens 12 entl,iftet. Dadurch kann die Luft, welche jetzt in der RückhoLkammer
31 steht, über Querbohrungen 33 in den Zylinder Ll zurückströmen und den Arbeitskolben
wieder in seine obere Endlage gemäß Fig. 1 zurückschieben. Aufgrund der Beaufschlagung
der Oberseite des Hauptvent ls 25 steht auch die Leitung 60 wieder unter dem Di
ck der Druckluftkammer 30.
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Die in die Leitung 0 eingeströmte Druckluft wird von dem Drossel ventil
58 zeitlich etwas verzöqert über das Schnellentlüftungsventil 54 auf die Oberseite
des Kolbens 43 gegeben. Das Drosselventil 58 ist so eingestellt, daß die Abwärtsbewegung
des Kolbens 43 erst dann beginnt, wenn der Kolben 12 mit Treiber 13 in der oberen
Endlage gemäß Fig. 1 steht, und wenn die nicht dargestellte Feder innerhalb des
Magazins 20 den Nagel streifen soweit vorgeschoben hat, daß ein neuer Nagel 22 im
Führungskanal 18 steht. Die nun einsetzende Abwärtsbewegung des Kolbens 43 bewirkt
über dessen Kolbenstange 44 eine Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 12 und des Treibers
13. Der Treiber 13 nimmt den bereitstehenden Nagel 22 nach unten mit, bis dessen
Kopf vor der Kugel 65 steht.
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Damit ist der Arbeitszyklus abgeschlossen und das Gerät zum Positionieren
eines weiteren Nagels bereit. Der Nagel ist dabei axial fixiert, weil er einerseits
durch die Kugel 65 und zum anderen von dem mit Druckluft beaufschlagten Kolben A3
festgehalten wird. Versuche haben gezeigt, daß die Eintreibleistung praktisch nicht
dadurch beeinträchtigt wird, daß der Arbeitskolben 12
vor Beginn
des Eintreibens bereits einen Teil seines Weges im Arbeitszylinder 11 zurückgelegt
hat. Wenn in Extremfällen einmal besonders dicke oder lange Nägel in besonders harte
Werkstücke eingetrieben werden sollen, genügt es, den Arbeitsdruck im Rahmen der
ohnehin verfügbaren Grenzen geringfügig anzuheben, ein solches Anheben ist im Norrlalfall
überraschenderweise jedoch unnötig.