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Elektrisch betriebenes Gerät zum
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Eintreiben von Befestigungsmitteln Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren
zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, wie Klammern, Nägel u. dgl. unter Verwendung
eines elektrisch betriebenen Eintreibgerätes mit einem an einem tiagnetanker befestigten,
die Befestigungsmittel einzeln in das Werkstück eintreibenden Stoßmesser sowie Geräte
zur Durchführung des Verfahrens.
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Zur Regulierung der Schlagkraft eines elektrisch betriebenen Gerätes
zum Eintreiben von Heft- oder Befestigungsmitteln ist es bekannt, den Magneten mit
mehreren Voll- oder Halbwellen des elektrischen Stromes zu erregen. Ferner ist es
bekannt, die Schlagkraft nach dem Prinzip des Phasenanschnitts zu regulieren.
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Mit der Regulierung der Schlagkrafteins Arbeitshubs des Magnetankers
wird jedoch nicht in allen Fällen die gewünschte Wirkung erzielt. Vielfach ist auch
die erhebliche Stromaufnahme zur Erzielung großer Impulse problematisch. Die Netzbelastung
muß entsprechend abgesichert werden. Ferner ergibt sich bei einem hohen Energieaufwand
auch eine erhebliche mechanische Belastung des Gerätes.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Arbeitsverfahren der eingangs genannten
Art und ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die vorgenannten
Nachteile vermieden, insbesondzre ür Befestigungsmittel, die sich durch eine erhebliche
Größe auszeichnen oder in ein Werkstück besonders dichten Materials eingetrieben
werden sollen, mit Geräten geringerer Größe bzw. Schlagleistung einsetzen zu können.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch ein Verfahren aus, bei dem die Magnetspule
innerhalb einer Zeiteinheit von mehreren Wechselspannungsperioden durch eine oder
mehrere ausgewählte Halbwellen des Stromes erregt und die RUckhubbewejuns des Stoßmessers
während dieser Zeiteinheit so verzögert wird, daß die Magnetspule erneut erregt
wird, bevor das freie Ende des Stoßmessers den Ausstoßkanal für den Eintritt des
nächsten Befestigungsmittels vollständid frei gibt, Das Gerät zur Durchführung des
Verfahrens ist gekennzeichnet durch mechanische und elektronische Bauteile zur wahlweisen
Erzeugung eines oder mehrerer Eintreibschläge für jedes einzelne der einzutreibenden
Heft-oder Befestigungsmittel nach einmaliger Betätigung seines Betriebsauslöseschalters.
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Die elektronischen Einrichtungsteile umfassen Bausteine zur Erzielung
wenigstens eines und wahlweise bis zu acht Zündimpulsen innerhalb einer Zeiteinheit.
Dadurch können mehrere Eintreibschläge für ein einzelnes Befestigungsmittel ausgelöst
werden. Dabei darf jedoch das untere Ende des Stoßmessers am Ende eines Rückhubs
nur sG weit nach oben zurückgeführt werden, daß das nächste der in dem Magazin gespeicherten
Befestigungsmittel nicht während des Eintreibvorganges in den Ausstoßkanal des Gerätes
gelangt.
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Das Stoßmesser bildet also während einer Folge von mehreren Eintreibschlägen
für ein einzelnes Befestigungsmittel einen Anschlag für die nachfolgenden, die erst
dann nachrücken können, sobald das Stoßmesser den Ausstoßkanal vollständig verlassen
hat. Die auf die innerhalb einer Zeiteinheit ausgelösten einelnen Eintreibschläge
folgenden Rückhubbewegungen des Stoßmessers werden deshalb durch entsprechende Einrichtungen
relativ zu den Befestgungsmitteln begrenzt, bzw. verzögert. Dies kann mit Hilfe
eines Magazins erreicht werden, das gegen das Stoßmesser und gegen die Kraft einer
Rückstellfeder so bewegbar angeordnet ist, daß das Stoßmesser bereits vor dem Auslösen
eines Eintreibschlages das vorderste einer Reihe aneinanderhaftender Befestigungsmittel
abschert, dabei in den Ausstoßkanal hineinreicht und dem nachfolgenden Befestigungsmittel
den Ausstoßkanal versperrt. Das Magazin kann entweder mit seinem hinteren, dem Stoßmesser
abgewandten Ende drehbeweglich am Gerät befestigt sein, oder es ist parallel zum
Gerät verschiebbar angeordnet. Dabei ist vorzugsweise die Kraft der Rückstell feder
auf die für den Eintreibvorgang notwendige Andruckkraft abgestimmt. Von besonderem
Vorteil ist die Verbindung des bewegbaren Magazins mit einem Auslösehebel zum Betätigen
des elektrischen Netzschalters.
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Die erfindungsgemäße Lösung bietet einen besonderen einfachen technischen
Vorteil, der sicherstellt, daß bei mehreren Eintreibschlägen auf ein und dasselbe
Befestigungsmittel das Stoßmesser bei seinem Rückhub nicht bis über das obere Ende
des die Befestigungsmittel führenden Magazinkanals zurückgefürt wird. Das Stoßmesser
bildet also einen Anschlag für das nächstfolgende Befestigungsmittel. Mit jedem
neuen Arbeitsvorgang wird zunächst manuell durch das Aufsetzen des Gerates auf das
Werkstück das Magazin nach oben gedrückt, so daß das Stoßmesser das vorderste. in
den Ausstoßkanal reichende Befestigungsmittel manuell abgeschert und ein Stück nach
unten schiebt. Gleichzeitig wird der Netzschalter durch den am
Magazin
befestigten Auslösehebel in Betrieb gesezt, so daß Betriebsspannung ansteht. Durch
manuelles Drücken des Betätigungsschalters wird dann die gewünschte Anzahl von Eintreibschlägen
des Stoßmessers erzeugt. Nach dem Abheben des Geräts von der Werkstückunterlage
federt das Magazin mit dem Auslösehebel für den Netzschalter zurück.
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Das Gerät ist dadurch gleichzeitig gegen ungewolltes Auslösen eines
Eintreibschlages gesichert. Ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Eintreibgerät bietet
den Vorteil einer geringeren Stromaufnahme, da die zu erbringende Leistung auf mehrere
Schläge verteilt wird. Dementsprechend können bei gleicher Netzabsicherung ängere
Heftmittel verarbeitet werden. Die mechanische Eelastung der Geräte wird reduziert.
Die durch Verlängerungskabel auftretenden elektrischen Verluste (Stromabfall) werden
geringer gehalten. Da die für einen Schlag notwendige Schlagleistung kleiner ist,
verzögert sich entsprechend die Rückschlagwlrkung. Jeder Eizelimpuls bei einem Repetiervorgang
wird durch nur eine Halbwelle nach einer bestimmten Zeitfolge ausgelöst.
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Die Verzögerung der Rückhubbewegungen des Stoßmessers kann durch eine
pneumatische Verzögerungseinrichtung erreicht werden, indem ein oberhalb des Magnetankers
angeordnetes, während eines Eintreibschlages öffnendes Rückschlagventil beim Rückhub
für den Aufbau eines Luftpolst'ers sorgt. Vorzygsw-ise besteht das Rückschlagventil
aus einer gummiartig elastischen, vor wenigstens einer Belüftungsiffnung befestigten
Scheibe.
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Das dem Stoßmesser abgekehrte Ende des Magnet ankers kann innerhalb
eines Druckzylinders dichtend geführt sein, dessen Wand in Richtung auf das Rückschlagventil
mit abnehmender Zahl verteilte Entlüftungsbohrungen aufweist. Hierdurch wird erreicht,
daß beim Rückhub der Magnet anker die zu verdrängende Luftmenge nur mit zunehmender
Erschwerung aus dem Druckzylinder herauspressen kann und dadurch verzögert wird.
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Statt der Führung des oberen Magnetankerendes in einem Druckzylinder
mit Entlüftungsbohrungen kann zur Verzögerung ein zwischen dem Magnet anker und
dem Gerätgehäuse eingesetzter Stoßdämpfer dienen. Ferner ist es möglich, zur Rückhubbegrenzung
des Magnetankers ein elektrisch gesteuertes, in den Rückhubweg schiebbares mechanisches
Anschlagelement zu verwenden.
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Die elektronisc.le Einrichtung für eine wählbare, mhrfache Auslösung
von Schlagimpulsen umfaßt vorzugsweise zwei synchrone, über einen Vorwahl schalter
auf eine gewünschte Impulszahl einstEllbare Dezimalzähler, die über einen ungetakten
RS-Flip-Flop derart miteinander verbunden sind, daß sie einen Leistungsthyristor
der Magnetspule zünden bzw. dessen Zündimpulse unterbrechen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung rein schematisch
dargestellt and nachstehend erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 : die Gesamtansicht eines gerätes mit bewegbarem
Magazin, zum Teil im Schnitt; Figur 2 : den vorderen Teil des Gerätes gem. Fig.
1 im größerem Maßstab und zum Teil geschnitten; Figur 3 : einen Ausschnitt des Gerätes
im Bereich des Klammernausstoßkanals, wobei sich das Gerät in Ausgangsstellung oberhalb
des Werkstücks befindet; Figur 4 : die Darstellung gel.1. Fig. 3, jedoch in auf
das Werkstück aufgesetzter Position und dadurch mit an das Gerät gedrücktem Magazin;
Figur 5 : die Darstellung gem. Figuren 3 und 4 mit teil-.
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weise eingetriebenem Befestigungsmittel; Figur 6 : eine Darstellung
ähnlich Fig. 2, jedoch mit verschobenem Auslösehebel zur Betätigung des Netzschalters;
Figur 7 : die Gesamtansicht eines Gerätes mit pneumatischer Verzögerung der Rückhubbewegung
im Schnitt;
Figur 8 : den Kopf des Gerätes gem Fig. 7 im vertikalen
Längsschnitt, wobei der Anker der Magnetspule kurz vor dem oberen Totpunkt dargestellt
ist, das untere Ende des Stoßmessers sich jedoch schon oberhalb einer in den Ausstoßkanal
nachgeschobenen Klammer befindet; Figur 9 : eine Darstellung des Gerätes gem. Fig.
8, jedoch mit einer noch nicht vollständig eingetriebenen Heftklammer; Figur 10
: die Ausführung des Gerätes gem. Figuren 8 und 9, wobei der Magnetanker teilweise
zurückgefahren ist und diz untere Kante des Stoßmessers sich noch unterhalb der
oberen Enden der nachzuschiebenden Befestigungsmittel befindet; Figur 11 : eine
Abwicklung der Zylinderwand mit den darin angeordneten Entlüftungsbohrungen; Figur
12 : ein Gerät mit einem Stoßdämpfer als Verzögerungseinrichtung, dessen Magnctanker
sich in Ausgangsstellung befindet; Figur 13 : das Gerät gem. Fig. 12 mit der Verzögerungseinrichtung
in entspanntem Zustand und Figur 14 : einen Schaltplan für den elektronischen Steuerungsteil.
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In den Figuren 1 -13 bedeuten im einzelnen 1 Eintreibgerät 2 Gerätegehäuse
3 Griffteil 4 Kopfteil 5 Stromkabel 6 Magnetanker 7 Stoßmesser 8 Netzschalter 9
Betätigungsschalter 10 Magnetspkle
11 elektronischer ImpulSgeber
12 Vorwahlschalter für die gewünschte Impulszahl 13 Magazin 14 Druckzylinder 15
EntlUEtungsbohrungen für den Druckzylinder 16 Boden des Druckzylinders 17 Belüftungsbohrungen
für den Druckzylinder 18 Dichtmanschette des Magnetankers 19 Rückschlagventil (gummiartig
elastische Scheibe) 20 Rückhubfeder für den Magnetanker 21 Ausstoßkanal 22 Befestigungsmittel
23 Spannkolben für die Befestigungsmittel 24 Spannfeder für den Spannkolben 25 Werkstück
26 Stoßdämpfergehäuse 27 Stoßdärnpferkolben 28 Dichtung 29 Rückstellfeder (Kegelfeder)
30 Anschlag für Stoßdämpferkolben 31 Entlüftungsbohrungen des Stoßdämpfergehäuses
32 Stirnplatte 33 Führungsplatte 34 Führungsarm 35 Langloch 36 Führungszapfen 37
Rückstellfeder 38 Hubhöhe 39 Auslösehebel 39a Hebelkröpfung In der Schaltfigur (Figur
14) bedeuten im einzelnen: r1 = Vorwiderstand nl = Diode n2 = Zenerdiode
UDD,USS
= Versorgungsspannung cl = Elektrolytkondensator b1 = Auslöseschalter (entspr. 8
in Fig. 7) b2 = Vorwahlschalter (entspr. 12 in Fig.7) IC1 = synchroner Dezimalzähler
IC2 = synchroner Dezimalzähler CP = Takteingänge R = Rückstelleingänge Q0-Q4 = Dezimalzählerausgänge
a1 = Nand a2,a3 = Flip-Flop, ungetaktet a4 = Nand c2 = Kondensator t1 = Leistungsthyristor
r2 = Varistor L1 = Magnetspule Die elektronische Einrichtung besteht aus Bausteinen
zur Erzielung eines oder mehrerer, wahlweise bis zu acht Zündimpulsen in Schritten
von 20 ms, d. h. entsprechend der Länge einer Schwingungsperiode der Netzspannung.
Die Zeitfolge ist einstellbar von 20 - 180 ms.
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Durch den Vorwiderstand rl, die Diode n1 und die Zenerdiode n2 wird
über den Elektolytkondensator cl die Versorgungsspannung UDD, USS erzeugt.
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Uber der Zenerdiode n2 entsteht ein Rechteckimpuls mit Netzfrequenz,
der dem Takteingang CP des synchronen Dezimalzählers IC1 zugeführt wird.
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So lange an den direkt wirkenden Rückstelleingängen R ein logisches
"H"-Signal" liegt (Ruhezustand), bleiben die synchronen Dezimalzähler IC1 und IC2
passiv.
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Erst wenn an beiden Eingängen 17 und 18 des Nand al ein logisches
'tH"-Signal" liegt, werden die Dezimalzähler aktiv.
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Im Ruhezustand steht am Ausgang Q2 des ungetakteten RS-Flip-Flops
a2, a3 ein logisches 'fH"-Sigr.al". Durch Betätigen des Auslöseschalters bl (entsprechend
8 gem.
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Figuren 2 u. 7) steht auch am Eingang 17 des Nand al ein "H"-Signal",
so daß aufgrund der Bausteincharakteristik am Ausgang Q4 des Nand al und an den
Rückstelleingängen R der Dezimalzähler ICi und IC2 ein logisch "L"-Signal ansteht.
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Der Ausgangsimpuls von IC1 (bei Q9) ist der Zündimpuls für den Leistungsthyristor
tl (über den Kondensator c2) und gleichzeitig ein Eingangsimpuls für den Dezimalzähler
IC2.
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Mit dem Vorwahlschalter b2 (entsprechend 12 gem. Figuren 1 u. 7) können
die Ausgänge Q0 - Q3 des IC2 gewählt werden.
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Entsprechend erhält das RS-Flip-Flop nach 1 - 4 Zündimpulsen vom Dezimalzähler
IC2 über den Vorwahlschalter b2 und Nand a4 einen Rückstellimpuls, d. h. der Ausgang
Q2 geht auf "L". Damit gehen Q4 bzw. die Rückstelleingänge der Dezimalzähler IC1,
IC2 auf "H". Dadurch werden die Ausgangsimpulse bzw. die Zündimpulse gestoppt. Ein
weiterer Zyklus erfolgt nur durch ein erneutes Betätigen des Auslöseschalters b2
(entsprechend 12 in den Figuren lu. 7).
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Zu Beginn eines Eintreibschlages mit einem Gerät mit bewegbarem Magazin
( Figuren 4 und 5) wird zunächst die Öffnung des Ausstoßkanals 21 auf das Werkstück
25 gesetzt und durch manuellen Druck das Magazin 13 entgegen der Kraft der Rückstellfeder
37 an das Gerät gedrückt. Dabei legt sich die Führungsplatte 33 an den Gerätekopf
an, während gleichzeitig der Gerätezapfen 36 das untere Ende des Langlochs 35 erreicht.
Der Führungsarm 34 mit seinem Langloch 35 dient also als Anschlag zur Hubbegrenzung.
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Durch die Bewegung des Magazins 13 gegen den Gerätekörper dringt das
Stoßmesser 7 in den Führungskanal 21 ein und schert das vorderste einer Reihe von
Befestigungsmitteln
22 ab und schiebt dieses um den Hub 38 in Richtung
auf das Werkstück 25. Gleichzeitig wird der am Führungsarm 34 angelenkte Auslösehebel
39 von seiner Ausgangsposition in seine Betriebsposition (Figuren 2 und 6) geschoben.
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Nunmehr ist das Gerät einsatzbereit. Durch manuelles Drücken des Betätigungsschalters
9 wird der Magnetanker in der gewünschten Weise erregt, so daß das Stoßmesser bei
entsprechender Einstellung des Vorwahlschalters 12 für die gewünschte Impulszahl
erregt wird. Das Stoßmesser 7 treibt dann das Befestigungsmittel 22 (Figur 5) mit
mehreren Schlägen in das Werkstück 25. In dem gezeigten Beispiel sind als Befestigungsmittel
U-förmige Heftklammern im Magazin gelagert. Nach Beendigung der vorgewählten Anzahl
von Eintreibschlägen für ein einzelnes Befestigungsmittel ist dieses vollständig
in das Werkstück 25 eingedrungen. Das Eintreibgerät kann nunmehr vom Werkstück 25
abgehoben werden, so daß das Magazin 13 durch die Kraft der Rückstellfeder 37 nach
unten gedrückt wird und das Stoßmesser 7 den Führungskanal 21 vollständig frei gibt
sowie die nächste Befestigungsklammer durch die Kraft des Spannkolbens nach vorn
in den Führungskanal geschoben werden kann.
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Das Stoßmesser 7 dient also während des gesamten Eintreibvorgangs
für ein Befestigungsmittel als Sperrelement und verhindert das Eintreten der nachfolgenden
Befestigungsmittel in den Klammernkanal.
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Beim Beginn eines Eintreibschlages mit einem Gerät mit pneumatischer
Verzögerungseinrichtung (Figuren 7 und 8) drückt das Stoßmesser eines der im Magazin
gespeicherten Befestigungsmittel 22 in ein Werkstück 25. Werden die Zündimpulse
gem. vorstehender Beschreibung gestoppt, wird der Eintreibschlag abgebrochen, so
daß der Magnetanker 6 in der in Figur 9 dargestellten Lage seine Bewegung nach unten
beendet.
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Während der Bewegung des Magnetankers 6 nach unten, kann durch die
Belüftungsbohrungen 17 Luft in den Zylinder 14 nachströmen, da die elastische Scheibe
19, auch Flatterventil genannt, durch den Unterdruck in der in Figur 9 gezeigten
Form öffnen kann.
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Sobald die Erregung der Magnetspule 10 unterbrochen ist, kann die
Rückstellfeder 20 den Magnetanker 6 nach oben drücken. Die in dem Druckzylinder
?4 befindliche Luft entströmt zunächst durch zahlreiche Entlüftungsbohrungen 15,
so daß der Anker einen geringen Luftwiderstand erfährt.
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Mit zunehmender Bewegung in Richtung auf den Zylinderboden 16 nimmt
die Anzahl der Entlüftungsbohrungen 15 am Mantelumfang ab. Das Rückschlagventil
19 in Form der gummielastischen Scheibe liegt am Zylinderboden 16 an und schließt
die Belüftungsöffnungen 17, so daß keine Luft entweichen kann. Das sich aufbauende
Druckpolster verzögert die Bewegung des Magnetankers 6. Dieser ist an seinem dem
Zylinderboden zugekehrten Ende mit einer Dichtmanschette 18 ausgerüstet. Durch die
Verzögerung, die schließlich zu einem Stillstand führt, sobald die letzte der Entlüftungsbohrungen
überfahren ist wird erreicht, daß die Unterkante des Stoßmessers 7 in der in Figur
4 gezeigten Lage zur Ruhe kommt und die Oberkante der Befestigungsmittel 22 nicht
überfährt. Dadurch können die Befestigungsmittel 22 nicht durch den Spannkolben
23 in den Freiraum unterhalb des Stoßmessers nachgeschoben werden. Das Stoßmesser
kann dann bei erneuter Erregung der Magnetspule 10 nach unten fahren und einen weiteren
Eintreibschlag auf das bereits teilweise in das Werkstück 25 eingetriebene Befestigungsmittel
ausführen. Erst wenn die vorgewählte Anzahl von Zündimpulsen innerhalb der Zeiteinheit
ausgeführt ist, kehrt das Stoßmesser in seine Ausgangslage zurück, so daß der Spannkolben
23 das nächste Befestigungsmittel in den Ausstoßkanal 21 des GeräteS schieben kann.
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Die Ausführungsform der Figuren 12 und 13 ermöglicht eine weitgehend
reibungsfreie Bewegung des Magnetankers 6. Dieser drückt mit seinem oberen Ende
gegen einen innerhalb des Stoßdämpfergehäuses 26 verschiebbaren Kolben 27 mit Dichtungsring
28, sobald sich das Stoßmesser 7 seiner Ausgangslage nähert. Die Entlüftungsbohrungen
31 in dem Stoßdämpfergehäuse 26 haben dabei die gleiche Wirkung wie die Entlüftungsbohrungen
15 in der Verzögerungseinrichtung gemäß Figuren 7 - 11.
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Sobald ein neuer Arbeitsimpuls ausgelöst wurde, fährt der Magnetanker
wieder nach unten und eine kegelförmige Rückstellfeder 29 zwischen der dem Magnetanker
6 abgekehrten Fläche des Kolbens 27 und dem Gehäuse 26 sorgt dafür, daß dieser in
seine Ausgangslage bis zum Anschlag 30 des Stoßdämpfergehäuses 26 zurückkehrt, und
zwar auch dann, wenn mit dem Gerät über Kopf gearbeitet wird.
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Da das freie, am Stoßdämpferkqlben 27 anliegende Ende des Magnetankers
6 keinerlei schleifenden Kontakt mit einem umgebenden Gehäuse hat, verringert sich
der Reibungsverlust bis auf den Betrag, der durch den Kontakt des Stoßdämpferkolbens
27 mit dem Stoßdämpfergehäuse 26 entsteht.