DE2946387C2

DE2946387C2 - Pneumatisches betätigbares Eintreibwerkzeug

Info

Publication number: DE2946387C2
Application number: DE2946387A
Authority: DE
Inventors: Artur 6000 Frankfurt Klaus; Horst 6368 Bad Vilbel Tacke
Original assignee: Signode Corp
Current assignee: Signode Corp
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1986-04-10
Also published as: US4380313A; DE2946387A1; EP0029210A1; EP0029210B1; JPS56126589A

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisch betätigbares EitEtreibwerkzeug, insbesondere für lange Befestigungsmittel, mit einem Zylinder, in dem ein Arbeitskolben axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Raum unter dem Arbeitskolben mit Abluftöffnungen versehen ist, einem Treiberblatt, das in einem Eintreibkanal gerührt und mit dem Arbeitskolben starr verbunden ist, und einem manuell betätigbaren Steuerventil, mit dem der Arbeitsraum des Zylinders wahlweise mit der Atmosphäre oder einem Druckiuftvorratsraum verbindbar ist.

Bei einem in der DE-PS 14 78 882 und in der US-PS 29 44 522 beschriebenen gattungsgemäßen Eintreibwerkzeug stehen die Ab'uftöffnungen des A.rbeitszylinders nur vorübergehend über öffnungen eines Kopfteils mit der Atmosphäre in Verbindung, weil diese Öffnungen normalerweise von einem verschiebbaren federbelasteten Ventilglied vsrdeckt sind. Dieses Ventilglied wird vom Arbeitszylinder betätigt, der im Kopfteil axial verschiebbar geführt ist. Bei Ausführung des Abwärtshubes des Arbeitskolbens befindet sich das Ventilglied in der Offenstellung, während es sich bei Ausführung des Rückführhubes des Arbeitskolbens in der Schließstellung befindet Die Rückführung des Arbeitskclbens in die Ausgangsstellung wird dadurch bewirkt, daß der untere Raum des Zylinders mit dem Druckiuftvorratsraum verbunden wird. Dieses bekannte cinire'bwcrkzeug benötigt demzufolge für den Rückhub fast die gleiehe Luftmenge wie für den Arbeitshub, weil der Arbeitszylinder unterhalb des Arbeitskolbens beim Rückhub praktisch mit der gleichen Luftmenge gefüllt werden muß wie beim Arbeitshub. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß das Treiberblatt im Boden des Werkzeugs nie absolut dicht geführt sein kann, so daß bereits während des Rückhubs Druckluft in die Atmosphäre entweichen kann. Darrit die Druckluft während des Ri'ickhubes nicht in den mit der Atmosphäre verbundenen Arbeitsraum entweichen kann, muß der Arbeitskolben mit einem Dichtring versehen sein. Ein solcher Dichiring übt aber unter dem Einfluß der Druckluft beim Eintreibvorgang eine Reibungsspannung auf die Innenwand des Zylinders aus, die eine beträchtliche Leistungsminderung bewirken kann, insbesondere dann, wenn die Innenwand mit geringen Schmiermittelmengen versehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Eintreibwerkzeug dahingehend weiterzubilden, daß der Energieverbrauch, insbesondere die für den Rückhub der aus Arbeitskolben und Treiberblatt bestehenden Baueinheit erforderliche Luftmenge kleiner ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Hilfszylinder vorgesehen ist, in dem ein Diffcrentialkolben axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Raum über der kleineren Oberseile des Differentialkolbens ständig mit dem Druckiuftvorratsraum in Verbindung steht, daß eine mit dem Kolben verbundene KoI-

benstange mit der aus Arbeitskolben und Treiberblatt besiehenden Baueinheit in Eingriff bringbar ist, daß ein Hilfsventil vorgesehen ist, mit dem der Raum des Hilfszylinders unter dem Differentialkolben wechselweise mit der Atmosphäre oder dem Druckluftvorratsraum verbindbar ist, daß der Raum unter dem Arbeitskolben ständig mit der Atmosphäre in Verbindung steht und daß das Steuerventil und das Hilfsventil über eine Kupplungseinrichtung derart miteinander gekuppelt sind, daß der Arbeitsraum des Zylinders mit dem Druckluftvorratsraum verbindbar ist, nachdem der untere Raum des Hilfszylinders mit der Atmosphäre verbunden wurde, wodurch sich der Differentialkolben in diejenige Endstellung bewegt, in der dessen Kolbenstange mit der aus Arbeitskolben und Treiberblatt bestehenden Baueinheit außer Eingriff steht, und daß der untere Raum des Hilfszylinders mit dem Druckluftvorratsraum verbunden wird, nachdem der Arbeitsraum des Zylinders mit der Atmosphäre verbunden wurde, wodurch die Kolbenstange des Differentialkcibens mit der aus Arbeitskolben und Treiberblatt bestehenden Baueinheit in Eingriff gelangt und diese in die Ausgangsstellung zurückführt.

Durch diese konstruktiven Merkmale kann die für den Rückhub der aus Arbeitskolben und Treiberblatt bestehenden Baueinheit erforderliche Luftmenge beträchtlich verringert werden, weil der Differentialkolben einen wesentlich kleineren Durchmesser haben kann als der Arbeitskolben, so daß das Volumen des Hilfszylinders entsprechend kleiner ist als dasjenige des Arbeitszylinders.

Da der Rückhub des Arbeitskolbens über den Differentialkolben bewirkt wird, ist es nicht notwendig, den Arbeitskolben vollkommen druckdicht zu machen, so daß ein entsprechender Dichtring entfallen und der Verbrauch an Schmiermitteln zur Schmierung der innenwand des Zylinders verringert werden kann. Wenn der Dichtring weggelassen wird, dann besteht allerdings bei vertikal angeordnetem Eintreibwerkzeug die Gefahr, daß der Arbeitskolben wegen der geringen Reibung an der Zylinderwand nicht in der oberen Totpunktlage verbleibt, sondern infolge seines Eigengewichtes nach unten wandert. Um dies zu verhindern, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß am oberen Ende des Zylinders eine Unterdrucr-Haltevorrichtung vorgesehen ist, in die ein mit einem Dichtelement versehener oberer Ansatz des Arbeitskolbens in der oberen Totpunktsiellung eingefahren wird, und daß die Unterdruck-Haltevorrichtung mit einem Rückschlagventil versehen ist, das zu einer mit dem Arbeitsraum des Zylinders in Verbindung stehenden Kammer hin öffnet.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein pneumatisches Eintreibgerät gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 2 einen Schnitt ähnlich wie F i g. 1, wobei sich ein in einem Hilfszylinder angeordneter Kolben jedoch in seiner unteren Totpunktstellung befindet,

Fig.3 einen vertikalen Schnitt durch ein pneumatisches Eintreibgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und

F i g. 4 einen Schnitt ähnlich wie F i g. 3, wobei sich ein in einem Hilfszylinder angeordneter Kolben jedoch in seiner oberen Totpunk'.s'püung befindet.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte pneumatische Eintreibgerät hat einen Hauptzylinder 8, in dem ein Arbeitskolben 3 axial verschiebbar ist Der Arbeitskolben 3 ist mit einem Treiberblatt 7 starr verbunden, das in einem Eintreibkanal 4 geführt ist Ein Hilfszylinder 1 ist derart parallel zum Eintreibkanal 4 angeordnet, daß die Bauhöhe des Gerätes nicht vergrößert wird. In dem Hilfszylinder 1 ist ein Differentialkolben 11 verschiebbar gelagert, der mit einer Kolbenstange 2 starr verbunden ist Die Kolbenstange 2 kann an der Unterseite des Arbeitskolbens 3 zur Anlage gebracht werden, um diesen nach Ausführung eines Arbeitshubes in seine obere Totpunktstellung zurück zu bewegen. Die Kolbenstange 2 bewegt sich dabei parallel zum Treiberblatt 7 durch den Zylinder 8 hindurch. Der Hilfszylinder 1 wird über ein Hilfsventil 5 und ein Auslaßventil 6 derart gesteuert, daß er vor Beginn des Eintreibvorgangs in seine eingefahrene untere Ausgangsstellung zurückläuft, so daß der Arbeitskolben 3 den Eintreibvorgang ohne entgegenwirkende Rücksteilkräfte ausführen kann.

Der über dem Kolben 11 befindliche Raum des Hilfs-Zylinders 1 ist über eine Leitung 12 .-;;it dem Druckluftvorratsraum 13 verbunden. Die Oberseite des Kolbens 11 wird daher ständig mit Druckluft beaufschlagt.

Die Kolbenstange 2 besteht aus einem Rohr, ^:n dem ein an der Unterseite des Arbeitskolbens 3 zur Anlage bringbc.ier Berührungsstift 9 unter dem Druck einer Feder 10 gelagert ist

Das Auslaßventil 6 ist im Boden des Hilfszylinders 1 angeordnet und gibt beim Aufsetzer des Eintreibgerätes auf ein Werkstück zusätzlich zu dem Hilfsventil 5 einen verhältnismäßig großen Öffnungsquerschnitt frei. Vor Beginn des Eintreibvorgangs wird daher der Kolben 11 des Hilfszylinders 1 unter dem Druck der kopfseitig wirkenden Druckluft in die untere Totpunktstellung verfahren.

Andererseits wird das Hilfsventil 5 über einen Nokken 14 des Werkstückkontaktsciiiebers 15 derart gesteuert, daß der unter dem Kolben 11 befindliche Raum des Hilfszylinders 1 beim Aufsetzen des Eintreibgerätes auf ein Werkstück über eine Leitung 20 entlüftet wird. Na^h weiterer axialer Verschiebung des Kontaktschiebers 15 wird ein dem Hauptsteuerventil 19 zugeordnetes Fingerauslöseventil 17 über einen Bügel t6 aktiviert Nach Betätigen eines Fingerauslösehebels IS wird das Hauptsteuerventil 19 geöffnet, und die im Vorratsraum 13 des Eintreibgerätes befindliche Druckluft kann in den Arbeitsraum 26 des Zylinders 8 über dem Arbeitskolben 3 einströmen. Nach dem Abheben des Eintreibgerätes vom Werkstück, d. h. nach Entlastung des Kontaktschiebers 15 und des Fingerauslöseventils 17 wird das Hilfsventil 5 über den Nocken 14 des Kontaktschiebers !5 umgesteuert, und das Auslaßventil 6 wird geschlossen, so d?ß Druckluft über Leitungen 20 vom Luftvorratsrajm 13 in den unter dem Kolben 11 befindlichen Raum des Hilfszylinders 3 gelangen kann. Der Ko'ben 11 wird infolge seines bodenseitig größeren Querschnitts in die obsie Stellung verschoben, wodurch der Arbeitskolben 3 gleichfalls nach oben verschoben wird, da durch die inzwischen zwangsläufig erfolgte Umsteuerung des Hauptsteuerventils 19 die über dem Arbeitskolben 3 GO befindliehe Druckluft über Bohrungen 21 entweichen konnte.

Am oberen Ende des Hauptzylinders 8 ist eine Unterdruck-Haltevorrichtung 22 vorgesehen, in die ein mit einem Dichtelement ?3 versehener oberer Ansatz 24 des Arbeitskolbens 3 in der oberen Totpunktstellung des Arbeitskolbens eingefahren wird. Diese Unterdruck-Haltevorrichtung 22 ist mit einem Rückschlagventil 25 versehen, so daß beim Einfahren des Ansatzes

24 des Arbeitskolbens 3 die im Arbeitsraum 26 befindliche Luft in die über dem Arbeitskolben 3 befindliche Kammer 28 gelangen kann. Da diese Kammer 28 bei geöffnetem Hauptsteuerventil 19 mit der Atmosphäre verbunden ist, kann die Luft ins Freie entweichen. Beim Beginn des Eintreibvorgangs wird der Arbeitskolben 3 infolge der auf seine Außenfläche einwirkenden Druckluft mit seinem Ansatz 24 aus der Unterdruckkammer herausgezogen. Da das Rückschlagventil 25 dabei geschlossen bleibt, bildet sich in der Unterdruckkammer ein Unterdruck. Dieser Unterdruck hält den Arbeitskolben 3 solange fest, bis im Arbeitsraum über der Außenfläche des Arbeitskolbens 3 ein ausreichend großer Luftdruck gespeichert ist, woraufhin der Ansatz 24 des Arbeitskolbens 3 vollständig aus der Unterdruckkammer 22 gerissen wird. Dadurch wird eine hohe Anfangsbeschleunigung des Arbeitskolbens 3 erzielt.

im Hauptzylinder S sind unter der unteren Totpunkt-Stellung des Arbeitskolbens 3 große Abluftöffnungen 27 angeordnet. Der Arbeitskolben 3 kann daher den Arbeitshub ausführen, ohne gegen große Rückstellkräfte arbeiten zu müssen, weil die unter dem Arbeitskolben 3 befindliche atmosphärische Luft durch die Abluftöffnungen 27 ungehindert entweichen kann. Dem Arbeitskolben 3 stehen daher abgesehen von seiner Reibung an der Wand des Zylinders 8 und dem Reibungswiderstand des Befestigungsmittels keine größeren Kräfte entgegen als beim freien Flug.

Bei der in den F i g. 3 und 4 gezeigten zweiten Ausführungsform eines Eintreibgerätes ist der Hilfszylinder 1, der die gleiche Aufgabe erfüllt wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform; im Gehäusekörper angeordnet. Die Rückführung des Arbeitskolbens 3 in die obere Totpunktstellung wird gleichfalls über die Kolbenstange 2 des Hilfszylinders 1 bewirkt. Zu diesem Zweck ist die Kolbenstange 2 an einem Hebel 30 angelenkt, dessen vorderes, vom Drehpunkt des Hebels 30 abgewandtes Ende 31 eine seitliche Vorstehnase 32 des Treiberblattes 7 untergreift. Der Hilfszylinder 1 wird wie bei der ersten Ausführungsform derart gesteuert, daß der Rückstellhebe! 30 vor Beginn des Eintreibvorgangs aus dem Bereich der am Treiberblatt 7 befestigten Vorstehnase 32 so ausgeschwenkt ist, daß er diese nicht berührt, wenn der Arbeitskolben 3 in der unteren Totpunktstellung angekommen ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Pneumatisch betätigbares Eintreibwerkzeug, insbesondere für lange Befestigungsmittel, mit einem Zylinder, in dem ein Arbeitskolben axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Raum unter dem Arbeitskolben mit Abluftöffnungen versehen ist, einem Treiberblatt, das in einem Eintreibkanal geführt und mit dem Arbeitskolben starr verbunden ist, und einem manuell betätigbaren Steuerventil, mit dem der Arbeitsraum des Zylinders wahlweise mit der Atmosphäre oder einem Druckiuftvorratsraum verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfszylinder (1) vorgesehen ist, in dem ein Differentialkolben (11) axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Raum über der kleineren Oberseite des Differentialkolbens (11) ständig mit dem Druckluftverratsraum (l·?) in Verbindung steht, daß eine mit dem Kolben (11) verbundene Kolbenstange (2) mit der aus Arbeitskolben (3) und Treiberblau (7) bestehenden Baueinheit in Eingriff bringbar ist, daß ein Hilfsventil (5, 6) vorgesehen ist, mit dem der Raum des Hilfszylinders (1) unter dem Differentialkolben (11) wechselweise mit der Atmosphäre oder dem Druckluftvorratsraum (13) verbindbar ist, daß der Raum unter dem Arbeitskolben (3) ständig mit der Atmosphäre in Verbindung steht und daß das Steuerventil (19) und das Hilfsventil (5, 6) über eine Kupplungseinrichtung (15, 16) derart miteinander gekuppelt sind, daß der A-beitsrs/m (26) des Zylinders (8) mit dem Druckiuftvorratsraum (13) verbindbar ist, nachdem der untere Raum d-a Hilfszylinders (1) mit der Atmosphäre verbunden wurde, wodurch sich der Differeniiäikuiber! (11) in diejenige Endsteilung bewegt, in der dessen Kolbenstange (2) mit der aus Arbeitskolben (3) und Treiberblatt (7) bestehenden Baueinheit außer Eingriff steht, und daß der untere Raum des Hilfszylinders (1) mit dem Druckiuftvorratsraum (13) verbunden wird, nachdem der Arbeitsraum (26) des Zylinders (8) mit der Atmosphäre verbunden wurde, wodurch die Kolbenstange (2) des Differentialkolbens (11) mit der aus Arbeitskolben (3) und Treiberblatt (7) bestehenden Baueinheit in Eingriff gelangt und diese in die Ausgangsstellung zurückführt.

2. Eintreibwerkzeug nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung von einem Werkstückkontaktschieber (15) gebildet ist.

3. Eintreibwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfszylinder (1) zum Zylinder (8) parallel ist und daß die Kolbenstange (2) hohl ist und einen Berührungsstift (9) enthält, der mit der Kraft einer Feder (10) zum Eingriff mit der Unterseite des Arbeitskolbens (3) belastet ist.

4. Eintreibwerkzeug nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfszylinder (1) mit einem Auslaßventil (6) versehen ist. das zum Öffnen mit dem Werkstück in Eingriff bringbar ist.

5. Eintreibwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (2) mit einem Rückstellhebel (30) gelenkig verbunden ist, dessen freies Ende (31) mit einer Vorstehnase (32) des Treiberblattes (7) in Eingriff bringbar ist.

6. Eintreibwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Zylinders (8) eine Unterdruck-Haltevorrichtung (22) vorgesehen ist, in die ein mit einem Dichtelement (23) versehener oberer Ansatz (24) des Arbeitskolbens (3) in der oberen Totpunktstellung eingefahren wird, und daß die Unterdruck-Haltevorrichtung (22) mit einem Rückschlagventil (25) versehen ist, das zu einer mit dem Arbeitsraum des Zylinders (8) in Verbindung stehenden Kammer (28) hin öffnet