DE3831607C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckluftbetriebenes Schlaggerät, insbesondere zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, wie Klam­ mern und Nägel, mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines in einem Zylinder geführten Arbeitskolbens und eines die Freigabe und das Schließen des gesamten Zylinderquerschnitts steuernden, deckelartigen Hauptventils, dessen Oberseite über einen zu einem Auslöseventil führenden Verbindungskanal mit Druckluft beaufschlagbar und über ein vom Auslöseventil steuerbares Ent­ lüftungsventil durch Kurzschluß mit der Außenluft entlastbar ist, welches ständig unter der Vorspannung einer in Schließ­ richtung wirkenden Ventilfeder steht, wobei das Auslöseventil mit Entlüftungskanälen für den Verbindungskanal versehen ist.

Bei Schlaggeräten, die durch Druckluft angetrieben werden, ist es bekannt, den gesamten Umfang des Arbeitszylinders für den Einlaß der Druckluft zu nutzen, um dadurch die gesamte Fläche des Arbeitskolbens möglichst gleichmäßig mit Druckluft zu be­ aufschlagen, wie die DE-31 19 956, US-45 49 344 und DE-33 41 980 A1 zeigen. Dadurch wird eine hohe Anfangsbeschleunigung und große Endgeschwindigkeit des Arbeitskolbens erreicht, so daß der von dem Arbeitsstößel auf ein Werkstück zu übertra­ genden Impuls hohe Werte erreicht. Das erfordert ein großflä­ chiges, den Durchmesser des Arbeitszylinders übergreifendes Einlaßventil, das im allgemeinen als Hauptventil bezeichnet wird. Es schließt den Arbeitszylinder deckelartig ab und kann von diesem einige Millimeter angehoben werden.

Der Druck des Arbeitsmittels Luft kann das Hauptventil anheben, sobald seine Oberseite, das ist die dem Arbeitszylinder abge­ kehrte Seite, von der Druckluft entlastet wird, die hier eben­ falls ansteht. Die Druckluft wird der Oberseite des Hauptven­ tils über einen Verbindungskanal zugeführt, an dessen entge­ gengesetztem Ende der Luftzutritt durch ein Auslöseventil steuerbar ist. In Ruhestellung des Gerätes ist die Oberseite des Hauptventils von der Druckluft beaufschlagt.

Sobald ein Arbeitshub ausgelöst werden soll, wird die Ventil­ oberseite von der Druckluft entlastet. Zu diesem Zweck wird der Verbindungskanal, der für die Beaufschlagung der Ventilober­ seite sorgt, durch Entlüftungsbohrungen entlüftet. Für die Entlüftung sorgt das Auslöseventil des Arbeitsgerätes, das in Betriebsstellung den Verbindungskanal mit Entlüftungsbohrungen im Auslöseventil verbindet. Das Gerät nach der DE-31 19 956 ent­ hält einen Ventilschieber, dessen oberes Ende als Auslöseventil ausgebildet ist. Bei großen Geräten ergeben sich große zu be­ wegende Massen, die außerdem noch gegen die Kraft einer aus Si­ cherheitsgründen notwendigen Rückstellfeder zu bewegen sind. Die Fertigung eines Ventilschiebers ist technisch sehr aufwen­ dig. Eine weitere Ausführung eines Schlaggerätes, bei dem eben­ falls ein Verbindungskanal in Form eines Rohrstücks verwendet wird, um Druckluft auf die Oberseite des Hauptventils zu leiten, zeigt die US 45 49 344. Hierbei verläßt die Druckluft den oberen Gehäuseabschluß nach außen und wird durch eine Zusatzeinrich­ tung umgelenkt und durch eine Bohrung wieder in den Gehäuse­ innenraum und auf die Oberseite des Hauptventils geführt. Die Zusatzeinrichtung besteht aus einem Ventil in Gestalt eines deckelartigen Gehäuses mit einer Mittenöffnung. Innerhalb des dadurch gebildeten Raumes ist eine Ventilplatte aus flexiblem Material sphärischer Gestalt angeordnet. Die Ventilplatte ruht in der Ausgangsstellung in einer entsprechend geformten Wölbung des Gehäusedeckels und wird durch Druckluft des Verbindungska­ nals nach oben gegen eine Entlüftungsbohrung gedrückt. Dabei entsteht ein Kanal, der die Luft aus dem Verbindungskanal über eine weitere Bohrung zurück in das Gehäuse und auf die Ober­ seite des Hauptventils führt. Dadurch soll eine hohe Schaltge­ schwindigkeit erreichbar sein, obgleich der Fertigungsaufwand hierfür sehr hoch ist. Im allgemeinen wird das Ausströmen der Druckluft von der Ventiloberseite über den Verbindungskanal mit mehrfachen Umlenkungen naturgemäß durch Strömungswiderstände erschwert. Der Druck auf der Ventiloberseite wird daher nicht in dem gewünschten Maße schlagartig abgebaut. Folglich kann das Hauptventil nicht mit der gewünschten Beschleunigung abheben. Das Einströmen der Druckluft in den Arbeitszylinder wird in entsprechender Weise verzögert, so daß auch der Arbeitskolben nicht die gewünschte hohe Anfangsbeschleunigung und damit End­ geschwindigkeit erreicht.

Die Ventiloberseite steht zusätzlich ständig unter der Vor­ spannung einer Ventilschließfeder. Sie hat dafür zu sorgen, daß das Hauptventil in Ruhestellung - auch bereits vor dem An­ schließen des Gerätes an eine Druckluftleitung - ständig ge­ schlossen gehalten wird. Dadurch wird ein ungewolltes Auslösen eines Eintreibschlages des Kolbens und die damit verbundene Verletzungsgefahr vermieden. Die Federbeanspruchung steigt jeweils mit der Geschwindigkeit der Ventilbewegungen. Gebrochene Ventilfedern sind deshalb häufig die Folge. Sie führen zu Zer­ störungen der benachbarten Geräteteile und sind deshalb ein Sicherheitsrisiko.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlaggerät nach dem einleitend genannten Gattungsbegriff zu schaffen, dessen Schlagkraft im Vergleich zu bisher bekannten Ausführungen er­ höht ist.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß das Entlüftungsventil (23, 24, 25, 29) im Bereich der Einmündung des Verbindungskanals (12) in einen Bewegungsfreiraum (8) oberhalb des Hauptventils (6) angeordnet ist, wobei innerhalb einer zy­ lindrischen Erweiterung (21) des Verbindungskanals (12) ein Stu­ fenkolben (23) mit einer Belüftungsbohrung (25, 25a) für das Hauptventil (6) und mit einer Dichtung (27) in seinem größeren Durchmesserbereich verschiebbar angeordnet ist und die zylin­ drische Erweiterung eine von dem Stufenkolben verschließbare, nach außen geführte Entlüftungsöffnung (24) aufweist.

Zur Abdichtung der Entlüftungsöffnung ist der Stufenkolben vor­ zugsweise mit einer konischen Anfasung versehen, welche während der Kolbenschließstellung in einen die Entlüftungsöffnung ein­ fassenden elastischen Dichtring gepreßt wird. In die den Stufen­ kolben aufnehmende zylindrische Erweiterung wird vorzugsweise eine Zylinderlaufbüchse zur Kolbenführung eingesetzt. Der Stu­ fenkolben weist eine Ringfläche auf, die im Zusammenwirken mit der Druckluft für die notwendige Schubkraft beim Auslösen eines Arbeitshubs sorgt.

Zur weiteren vorteilhaften Gestaltung des Erfindungsgegen­ standes wird vorgeschlagen, als Ventilschließfeder eine ring­ förmige Scheibenfeder aus Kunststoff einzusetzen, die beispiels­ weise aus Polyurethan besteht. Sie ist von einfacher Ausbildung und hält den mit hohen Beschleunigungen versehenen Wechselbe­ lastungen besser stand als eine der üblichen Metallfedern. Trotz einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Wechselbewegungen des Hauptventils wird das Sicherheitsrisiko eines Federbruchs vermieden.

Weitere den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merk­ male sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Schlaggerätes, z. T. im Schnitt, Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch das Kopfteil des Schlagge­ gerätes,

Fig. 3 einen Ausschnitt des Gerätes nach Fig. 2 im Bereich des Entlüftungsventils mit dem Stufenkolben in der Schließstellung,

Fig. 4 den Geräteausschnitt nach Fig. 3 mit dem Stufenkolben in seiner unteren, die Entlüftungsbohrung freigebenden Stellung und

Fig. 5 die Ventilschließfeder des Hauptventils in der Seiten­ ansicht und mit einem Radialschnitt.

Im Kopfbereich des Gerätegehäuses 1 ist der Arbeitszylinder 2 mit dem Arbeitskolben 3 angeordnet. An der Unterseite des Arbeitskolbens ist der Arbeitsstößel 4 befestigt. Das Geräte­ gehäuse 1 ist in seinem Kopfbereich von einem Gehäusedeckel 5 abgeschlossen, in welchem sich das Hauptventil 6 befindet. Es ist innerhalb eines Ringeinsatzes 7 und durch teilweise Anlage an den Wänden des Gehäusedeckels geführt. Der Raum 8 innerhalb des Gehäusedeckels dient als Bewegungsfreiraum zur Durchführung der Ventilbewegungen. Über ein zentrale Bohrung 9 und damit kommunizierende Gehäusebohrungen 10 kann der Zylinderraum beim Rückhub des Arbeitskolbens entlüftet werden. Zwischen der Ober­ seite des Hauptventils und dem Gehäusedeckel 5 ist eine Ventil­ schließfeder 11 in Form einer konischen Scheibenfeder angeord­ net.

Der Bewegungsfreiraum 8 oberhalb des Hauptventils ist über einen Verbindungskanal 12 mit dem Auslöseventil 13 verbunden. Mit Hilfe eines Rohres 14 durchsetzt der Verbindungskanal 12 den Druckluftvorratsraum 15 im Gerätegehäuse. Das Auslöseventil 13 besteht aus einem zylindrischen Einsatz mit einer Druckluftboh­ rung 16 und einem Ventilkolben 17, der mit längsgerichteten Entlüftungsnuten versehen ist, über welche der Verbindungskanal 12 nach außen entlüftet werden kann. In seiner unteren Endstel­ lung, d. h. bei entlastetem Auslösehebel 18 befindet sich der Auslösekolben 17 in seiner unteren Endstellung, so daß die Druckluftfbohrung 16 über Verbindungsbohrungen 20 und den Ring­ raum 17 mit dem Verbindungskanal 12 kommunizieren kann. Bei gezogenem Auslösehebel 18 wird dagegen der Verbindungskanal 12 über den Ringraum 19 und die Verbindungsbohrungen 20 des Aus­ löseventils in Verbindung mit den Längsnuten des Ventilkolbens 17 entlüftet.

Innerhalb einer zylindrischen Verbreiterung 21 des Verbindungs­ kanals 12 ist eine Zylinderlaufbüchse 22 für einen Stufenkol­ ben 23 angeordnet (Fig. 1). Die zylindrische Verbreiterung 21 ist über eine Entlüftungsbohrung 24 mit der Außenluft verbun­ den. Der Stufenkolben ist mit einer zentralen Entlüftungsboh­ rung 25, 25a versehen, die seitlich in einen Ringraum 26 mün­ det, der durch den Stufenkolben in seinem Bereich geringeren Durchmessers mit der Wand der zylindrischen Verbreiterung 21 gebildet wird. Der Stufenkolben ist in seinem größeren Durch­ messerbereich mit einem Dichtring 27 bestückt. An seinem der Entlüftungsbohrung 24 zugewandten Ende ist der Stufenkolben mit einer konischen Anfasung 28 versehen, die in einen Dichtungs­ ring 29 greift, sobald der Stufenkolben seine obere Endlage erreicht. Der Übergang vom kleineren Durchmesser zum größeren Durchmesser des Stufenkolbens bildet eine Ringfläche 30, wo­ durch sich im Moment der Entlüftung des Verbindungskanals 12 die zur Verschiebung notwendige Kraft rascher wirkend bilden kann. Die Ringfläche sorgt somit für eine sehr schnelle Schalt­ bewegung des Stufenkolbens.

In der Fig. 1 sind die bewegbaren Teile je zur Hälfte in der Ausgangsstellung und in der Betriebsstellung dargestellt. Die Ausgangsstellung wird jeweils von der linken Bildhälfte ange­ zeigt. Dabei befindet sich das Hauptventil in der unteren Posi­ tion während der Stufenkolben 23 die obere Position (Fig. 2) erreicht hat. Er greift mit seinem konischen Ende in den Dich­ tungsring 29 und sperrt die Entlüftungsöffnung 24 ab. Der Druck des Druckluftvorratsraumes 15 im Gehäuse 1 setzt sich über den Verbindungskanal 12, die zylindrische Erweiterung 21 in den Be­ wegungsfreiraum 8 oberhalb des Hauptventils fort und belastet dieses in Schließstellung.

Sobald der Auslösehebel 18 gezogen wird, drückt er den Ventil­ kolben 17 in seine obere Position. Dadurch wird der Verbin­ dungskanal 12 entlüftet. Der Druck oberhalb des Hauptventils wirkt auf den Stufenkolben zurück und drückt diesen in seine untere Position. Die Entlüftungsöffnung 24 wird freigegeben und der Bewegungsfreiraum oberhalb des Hauptventils wird vom Druck durch Kurzschluß mit der Außenluft entlastet. In diesem Moment kann der Luftdruck des Druckluftvorratsraumes 15 das Hauptven­ til 6 fast schlagartig in seine obere Endposition drücken, wobei die Kraft der Ventilschließfeder 11 überwunden wird. Die Druck­ luft hat damit allseits Zutritt zum Arbeitszylinder und beauf­ schlagt den Arbeitskolben 3, der schlagartig in seine untere Position getrieben wird. Nach dem Lösen des Auslösehebels 18 kann die Unterseite des Stufenkolbens 23 erneut belastet und dieser in seine obere Endposition geschoben werden. Der Druck setzt sich wieder bis in den Raum 8 oberhalb des Hauptventils fort und kann dieses in Schließrichtung belasten.

Claims (8)

1. Druckluftbetriebenes Schlaggerät, insbesondere zum Eintrei­ ben von Befestigungsmitteln, wie Klammern und Nägel, mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines in einem Zylinder geführten Arbeits­ kolbens und eines die Freigabe und das Schließen des gesamten Zylinderquerschnittes steuernden, deckelartigen Hauptventils, dessen Oberseite über einen zu einem Auslöseventil führenden Verbindungskanal mit Druckluft beaufschlagbar und über ein vom Auslöseventil steuerbares Entlüftungsventil durch Kurzschluß mit der Außenluft entlastbar ist und welches ständig unter der Vorspannung einer in Schließrichtung wirkenden Ventilfeder steht, wobei das Auslöseventil mit Entlüftungskanälen für den Verbindungskanal versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (23, 24, 25, 29) im Bereich der Einmündung des Verbindungskanals (12) in einen Bewegungsfreiraum (8) ober­ halb des Hauptventils (6) angeordnet ist, wobei innerhalb einer zylindrischen Erweiterung (21) des Verbindungskanals (12) ein Stufenkolben (23) mit einer Belüftungsbohrung (25, 25a) für das Hauptventil (6) und mit einer Dichtung (27) in seinem größeren Durchmesserbereich verschiebbar angeordnet ist und die zylin­ drische Erweiterung eine von dem Stufenkolben verschließbare, nach außen geführte Entlüftungsöffnung (24) aufweist.

2. Schlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (23) zur Abdichtung der Entlüftungsöffnung (24) mit einer konischen Anfasung (28) versehen ist, welche während der Kolbenschließstellung in einen die Entlüftungsöff­ nung einfassenden elastischen Dichtring (29) gepreßt wird.

3. Schlaggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in die zylindrische Erweiterung (21) des Verbindungs­ kanals (12) eine Zylinderlaufbüchse (22) für den Stufenkolben eingesetzt ist.

4. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Übergang zwischen den beiden unterschied­ lichen Durchmessern des Stufenkolbens eine Ringfläche (30) zur Erzeugung der Kolbenschubkraft bildet.

5. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Ventilschließfeder (11) eine ringförmige Scheibenfeder aus Kunststoff eingesetzt ist.

6. Schlaggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder aus Polyurethan besteht.

7. Schlaggerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anlagefläche der Ventilschließfeder am Gerätege­ häuse mit wenigstens einer radial geführten Nut (31) versehen ist.

8. Schlaggerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventilschließfeder mit wenigstens einer Entla­ stungsbohrung versehen ist.