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Schallgedämpftes Eintreibgerät für
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Befestigungsmittel Die Erfindung bezieht sich auf ein schallgedämpftes
Eintreibgerät für Befestigungsmittel, bei dein am unteren Ende ein Pufferelement
im Arbeitszylinder angeordnet ist, gegen das der Eintreibkolben am Ende eines Arbeitshubes
anschläyt und radial und axial verformt wird.
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Druckluftbetriebene Eintreibgeräte dienen zum Verarbeiten von Befestigungsmitteln,
wie Klammern, Nagel, Stifte, Schrauben usw. Ein vollständiger Arbeitszyklus derartiger
Eintreibgeräte setzt sich aus einer Eintreib- und einer Ausblasphase zusammen, Während
der Eintreibphase wird nach dem Öffnen des hilfsgesteuerten Hauptventils der Kolben
mit Druckluft beaufschlagt
und hochbeschleunigt, so daß das Befestigungsmittel
auf dem Hubweg mit großer Geschwindigkeit eingetrieben wird. Die überschlüssige,
beim Eintreibvorgang nicht verbrauchte Restenergie des Kolbens wird am Hubende durch
ein Pufferelement aufgefangen. Auf diese Weise entsteht ein impulsartiger Luft-
und Körperschall. Um die hierbei entstehende Ge räus chemls 51011 zu verringern,
ist bekannt geworden, den Bremsvorgang des Eintreibkolbens zeitlich zu denen (DE-OS
25 04 094). Die hierfür erforderliche Konstruktion ist jedoch außerordentlich aufwendig
und sehr störanfällig.
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Es ist auch bekannt, bei einem Eintreibgerät mit der Unterseite des
Eintreibkolbens einen Ring aus Polyurethanschaum zu verbinden, der am Hubende auf
ein Pufferelement aus vernetztem Polyurethan einer vorgegebenen Schaumhärte auftrifft
(DE-As 23 39 163).
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Untersuchungen haben ergeben, daß eine wirkungsvolle Vernichtung der
Schlagenergien und damit optimale Verringerung der Luft-und Körperschallschwingungen
nur durch eine Streckung des Kraft-Zeitverlaufes beim Abbremsvorgang erreicht wird.
Bei der bekannten Anordnung wird dies mit einem längeren Bremsweg und einer größeren
Körpermasse erreicht. Die mit dem Kolben verbundene Körpermasse und der für die
Vernichtung von Schlagenergie vorgesehene Bremsweg ist indessen zu gering, so daß
eine weiche Dämpfung durch das Schaumstoff-Dämpfungselement kaum zum Tragen kommt
und folglich die Dämpfung fast ausschließlich von dem harten Pufferelement auf'einem
sehr kurzen Bremsweg
übernommen werden muß.
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Es ist ferner bekannt, ein Prellelement so auszubilden, daß es beim
Auftreten des Eintreibkolbens -eine radiale Streckung erfährt (DE-OS 25 10 858).
Auch diese Anordnung ist mit nicht unwesentlichen Nachteilen behaftet. Durch die
zentrale Anllciufung der Prellelementmasse kann eine radiale Streckung nur durch
eine sehr hohe Schlagenergie, wie sie beispielsweise bei Freischüssen auftritt,
stattfinden. Die von einem Eintreibvorgang nicht aufgezehrten Resteriergien sind
jedoch zur radialen Verformung des Prellelements ni.cht in der Lage, so daß eine
schockartige und relativ harte Dämpfung für den normalen Betrieb die Folge ist.
Die Ausformung des Prellelements führt außerdem zu einer erheblichen Wärmeentwicklung
durch innere Reibungswä.rme bei der Verformungsarbeit. Hierdurch wird die Lebensdauer
des Pufferelements negativ beeinflußt.
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Es ist auch bekannt geworden, einen Schlagpuffer auf seiner dem Kolben
zugekehrten Seite mit einem kegelstumpfförmigen Vorsprung zu versehen, der an seinem
dem Kolben abgekehrten dickeren Ende in eine radial vorstehende Ebene und zur Zylinderachse
senkrechte Ringfläche übergeht (DE-GM 6 915 710).
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Der Kolben hat auf der dem Schlagpuffer zugekehrten Seite in Form
und Größe eine mit dem Vorsprung des Schlagpuffers übereinstimmende kegelstumpfförmige
Ausnehmung. Eine derartige Maßnahme dient in erster Linie der Führung des Kolbens
während des unteren Abschnitts des Arbeitshubes. Eine Verringerung
der
Scllaltemission tritt kaum auf, da eine im wesentlichen vertikale Beaufschlagung
des Schlagpuffers die Abbremsung des Kolbens bewirkt. Eine radial Verformung ist
hingegen so gut wie ausqeschiossen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schallgedämpftes Eintreibgerät
für Befestigungsmittel zu schaffen.
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das wirksame Mittel für eine Schall- und Schwingungsdämpfung am Ende
des Arbeitshubes des Eintreibgerätes vorsieht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen inneren Wulst
und einen zweiten radial beabstandeten äußeres ulst am Pufferelement, die koaxial
angeordnet sind und eine Form des Eintreibkolbens an der Unterseite dergestalt haben,
daß beim Auftreffen des Eintreibkolbens die Wülste nacheinander verformt werden.
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Bei der Erfindung ist von folgenden Überlegungen ausgegangen worden:
Für das Abbremsen des Eintreibkolbens am Hubende steht nur eine verhältnismäßig
kleine Strecke zur Verfügung. Deshalb hat es wenig Sinn, das Pufferelement verhältnismäßig
weich auszubilden, um harte Schläge zu vermeiden. Nach Leistung verhältnismäßig
kleiner Verformungsarbeit gerät der Eintreibstößel an einen "Anschlag", wodurch
wiederum ein Stoß oder Schlag erzeugt wird. Andererseits führt, wie bereits erwähnt,
ein relativ
hartes Material zu Abbremszwecken zu verhältnismäßig
harten Schlägen. Die Erfindung sieht nun am Pufferelement zwei verschiedene Abschnitte
vor, gegen die sich der Eintreibkolben am Hubende nacheinander anlegt. Ist die Restenergie
am Hubende verhältnismäßig klein, braucht lediglich der erste Abschnitt, mit dem
der Eintreibkolben in Berührung gelangt, Bremsarbeit zu leisten. Ist die Restenergie
größer, z. B. bei. einem Freischuß, tritt ach der zweite Abschnitt zur Abbremsung
des Eintreibkolbens hinzu. Nur ein über den gesamten Bereich der auftretenden Restenergie
durch Verformungsarbeit abgebremster Eintreibkolben verursacht keine Schläge oder
ein schockartiges Abfangen, durch welches bekanntlich sehr hohe Schwingungsamplituden
hervorgerufen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daS eine überbeanspruchung
des gesamten Pufferelements vermieden wird.
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Da die Verformung des Pufferelements im wesentlichen radial stattfindet,
wird das Pufferelement weicher verformt als beispielsweise bei einer axialen Verformung.
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Dadurch wird an sich bereits eine Schalldämpfung erzeugt.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausbildung des Pufferelements findet
auch eine zeitliche Dehnung des Abbremsvorganges statt, so daß die Dämpfung optimiert
ist.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf einer
Unterseite des feinteilig geformten Pufferelements zwei radial beabstandete, sich
koaxial erstreckende Wülste cjeformt sind und der innere Wulst mit der konischen
Außenfläche eines an sich bekannten Führungsgliedes für den Eintreibstößel zusammenwirkt.
Das Führungsglied dient zur sicheren Führung des am Eintreibkolben befestigten Eintreibstößels.
Das Führungsglied ist in vorteilhafter Weise mit einer konischen Außenfläche versehen
r so daß der innere Wulst bei einer Bewegung des gesamten Dämpfung ringes nach unten
radial aufgeweitet wird und zu einer wirksamen Abbremsung beiträgt Das Herunterpressen
des Pufferelements durch den auf treffenden Eintreibkolben führt zu einer. Verdichtung
der Luft in dem Zwischenraum zwischen Bohrungswand, Dämpfungsring und Zylinderboden.
Damit diese Luft entweichen kann, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
vor, daß an der Außenseite des Pufferelements mindestens eine, vorzugsweise mehrere
in Umfangsrichtung beabstandete Rippen angeordnet sind, die an der Wandung des Arbeitszylinders
anliegen.
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über den durch die Rippen gebildeten Spalt kann die Luft aus dem erwähnten
Ringraum unterhalb des Pufferelements nach oben entweichen. Diese Luft ist. verhältnismäßig
stark erwärmt, da das Dämpfungselement durch die innere Reibung des Materials eine
entsprechend starke Erwärmung erfährt.
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Wenn sich das Pufferelement bei der Rückkehr des Bintreibkolbens wieder
entspannt und nach oben bewegt und dadurch den erwähnten Ringraum vergrößert, kann
kühlere Luft am Pufferelement vorbei in den unteren Ringraum streichen und das Dämpfungselement
hierdurch kühlen.
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Als weitere Dämpfungsmaßnahme sieht eine Ausgestaltung der Erfindung
vor, daß am Zylinderboden unterhalb des Pufferelements ein Dämmglied aus schwerem
oder nachgebendem Material angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Dämmglied an der
Unterseite mit Rippen oder ähnlichen Vorsprüngen geformt, so daß die übertragungsfläche
für Körperschall nur ein geringes aß erreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von
Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Eintreibgerätes
nach der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt den unteren Bereich des Arbeitszylinders des Eintreibgerätes
nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und einer anderen Betriebs stellung.
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Fig. 3 zeigt perspektivisch das Pufferelement des Eintreibgerätes
nach Fig. 1.
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Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzellle.ten näher
ejngegangen wird, Sei vorangestellt, daß jedes der beschriebenen Teile für sich
oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeutung
ist.
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Die Erfindung wird anhand eines mit Druckluft betriebenen Eintreibgerätes
erläutert. Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Pufferelement auch für andere
Eintreibarten anwendbar ist.
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Das in Fig. 1 dargestellte Eintreibgerät enthält ein Griffgehäuse
10, ein Zylindergehäuse 11, ein Magazin 12 für Befestigungsmittel und ein Mündungswerkzeug
13 mit einem nicht gezeigten Schußkanal für einen Eintreibstößel 14, der an einem
Eintreibkolben 15 befestigt ist. Der Eintreibkolben 15 wird von einem Arbeitszylinder
16 geführt, der in bekannter Weise im Zylindergehäuse 11 befestigt ist.
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Hierauf und auf die erforderliche Abdichtung wird nicht eingegangen.
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Im Griffgehäuse ,10 befindet sich ein Druckluftreservoir 17.
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Ferner ist im Griffgehäuse ein Auslöseventil 18 angeordnet,
dessen
Ventilschieber 19 mit Hilfe eines Auslösehebels 20 in bekannter Weise betätigt wird.
Ferner ist im Griffg-ehäuse 10 ein Steuerventil 21 angeordnet, das einen axial beweglichen.
Ventilschieber 22 enthält. Auf weitere Einzelheiten wird, soweit nötig, im Zusammenhang
mit der Beschreibund der Funktion des beschriebenen Gerätes eingegangen.
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Die Oberseite des Zylindergehäuses 11 bzw. des Zylinders 16 wird durch
eine Kappe 23 abgeschlossen, die in bekannter Weise am Zylindergehäuse 11 befestigt
ist. Die ihrerseits nach oben offene Kappe 23 wird durch eine Platte 24 abgeschlossen,
die in einem axialen Bund bzw. in dessen Sackbohrung ein buchsenartiges Ventilsitzelement
25 aufnimmt. Das Ventilsitzeiement 25 wirkt mit einem durchbohrten axialen Bund
26 eines Hauptventilgliedes 27 zusammen, das in einer Bohrung 28 der Kappe 23 beweglich
und dichtend gelagert ist. In Ruhestellung liegt das Ventilglied 27 gegen die Stirnseite
des Zylinders 16.
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Oberhalb des Ventilgliedes 27 befi.ndet sich in der Bohrung 28 eine
Verzögerungsscheibe 29. Während das Ventilglied 27 aus verhältnismäßig leichtem
und festem Kunststoffmaterial besteht, besteht die Verzögerungsscheibe 29 vorzugsweise
aus einem schwereren Material, beispielsweise Messing.
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Sie hat eine mittige Durchbohrung, durch die dichtend (O-Ring) der
axiale Bund 26 des Ventilgliedes 27 hindurchgeführt ist. Zwischen dem Ventilglied
27 und der Verzögerungsscheibe 29 ist eine Regelfeder 30 angeordnet, welche die
heiden Teile auseinanderzudrücken sucht. Im Boden der Bohrung 28 ist in einer Nut
ein O-Ring 31 angebracht, der in entspanntem Zustand teilweise in die Bohrung 28
hineinsteht. In der in Fig. 1 dargestellten Position der einzelnen Teile ist die
Durehbohrung 32 des Ventilgliedes 27 huber eine erste Kammer 33 in der Kappe 23
und eine damit verbundene zweite E<ammer 34 und einen Kanal 35 sowie einen Schalldämpfer
36 mit Atmosphäre verbunden.
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Das Zylindergehäuse 11 bzw. der Zylinder 16 werden am unteren Ende
durch eine Kappe 38 abgeschlossen. Auf der Innenseite der Bodenkappe 38 stützt sich
ein Dämmylied 39 aus verhältnismäßig schwerem Kunststoffmaterial ab. Es besitzt
im Querschnitt zahnförmige, umlaufende Rippen 40, über die es sich an der Bodenkappe
38 abstützt. In einer Ausnehmung des Dämmgliedes 39 sitzt ein Führungsglied 41,
das eine mittige Bohrung zur Führung des Eintreibstößels 14 enthält sowie an der
Außenseite eine nach unten divergierende konische Fläche 42. Oberhalb des Dämmgliedes
39 ist ein Pufferring 43 angeordnet, der zu einer Querachse symmetrisch aufgebaut
ist. Er besitzt einen inneren Ringwulst
44 und einen äußeren Ringwulst
45, welche Wülste 44 45 durch eine Nut 46 voneinander getrennt sind (entsprecherlde
Wülste sind an der Unterseite des Pufferringes 43 geformt.) Der untere innere Ringwulst
44 liegt in entspannten Zustand (Fig. 1) gegen die konische Außenfläche 42 des Führungsgliedes
41 an. Aus Fig. 3 erkennt man, daß die Außenfläche des Pufferringes 43 im mittleren
Bereich eine zylindrische Fläche 4Ga auftseist, an die in Umfangsabständen Stege
47 angeformt sind.
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Die Stege 47 liegen gegen die Innenwand des Zylinders an und ermöglichen
dadurch einen Luftdurchtritt von oben nach unten bzw. umgekehrt In Fig. 2 ist das
Abfangen des Eintreibkolbens 15 am Hubende dargestellt. Der Kolben besitzt eine
konische Fläche 52, die sich am unteren Ende in die Öffnung des Pufferringes 43
hineinbewegt und damit fortschreitend den inneren Wulst 44 radial nach außen verformt.
Gleichzeitig wird eine axiale Kraft auf den Pufferring 43 ausgeübt. Dadurch bewegt
sich der Pufferring 43 nach unten, wobei der untere innere Wulst 44 durch Entlanglaufen
auf der konischen Fläche 42 ebenfalls fortschreitend radial nach außen verformt
wird.
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Diese Verformungsarbeit reicht normalerweise aus, die bei einem Einschlagen
des Befestigungsmittels im Kolben 15 noch verbliebene Restenergie zu vernichten.
Bei größerer Restenergie, zum Beispiel bei einem Freischuß, trifft der äußere Abschnitt
des Kolbens 15 von oben gegen den äußeren Wulst 45, so daß unterer und oberer äußere
Wulst axial mehr oder
weniger gestaucht werden. Dadurch wird dann
der restliche Teil der Restenergie wirksam aufgezehrt.
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Bei seiner Atwärtsbewegung hat der Kolben 15 einen Teil der von ihm
vor sich hergeschobenen Luft über Öffnungen 53 in einen Ringraum 54 gedrückt. Ein
O-Ring 55 sorgt in bekannter h7eise dafür, daß die Luft aus dem Ringraum 54 nicht
in den Zylinder 1 6 zurückströmen kann. Der von Zylindergehäuse 11 und Zylinder
16 gebildete Ringraum ist außerdem über Öffnungen 56 mit dem Raum unterhalb des
Kolbens 15 in seiner Endstellung verbunden. Über diese Öffnungen 56 wid der Kolben
15 von der Unterseite beaufschlagt, um in die obere Endlage zurückbewegt zu werden.
Bei der Abwärtsbewegung des Pufferringes 43 wird der unter diesem befindliche Ringraum
57 zwangsläufig verkLeinert. Der durch die Stege 47 gebildete Spalt ermöglicht,
daß die Luft aus dem Ringraum 57 nach oben strömen und über die Öffnung in den Ringraum
54 entweichen kann. Bei der Entspannung des Pufferringes 43 bewegt sich dieser wieder
nach oben und vergrößert dadurch den Ringraum 57. Dadurch strömt kühle Luft aus
dem Ringraum 54 in den unteren Ringraum 57 und kann daher auf diese Weise den Pufferring
43, der durch die Verformungsarbeit erheblich erwärmt wird, in ausreichendem MaBe
kühlen. Das Dämmglied 39 trägt bei dem beschriebenen Vorgang dazu bei, daß noch
vorhandene impulsartige Geräusche nicht über die Bodenkappe 38 nach außen abgestrahlt
werden.