DE4213310C2 - Druckluftbetriebenes Schlaggerät mit Ventilsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckluftbetriebenes Schlaggerät zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, wie Klammern und Nägel, mit einem in einem Zylinder geführten Arbeitskolben und einem die Freigabe und das Schließen des gesamten Zylinderquerschnittes steuernden Hauptventilkörper in Form eines mit Differentialdruckflächen versehenen Ringschiebers und mit einem als Sicherungsvorrichtung vorgesehenen federbelasteten Stellkolben, der in einer zylindrischen Bohrung gelagert ist und über eine Fläche gegen die Federkraft vom Arbeitsdruck in eine unwirksame Stellung bewegbar ist und der bei fehlendem Arbeitsdruck den Hauptventilkörper formschlüssig in Schließstellung hält.

Um bei einem Gerät der eingangs genannten Gattung eine optimale Schlagkraft des Arbeitskolbens zu erreichen, muß dieser vollflächig mit der Druckluft beaufschlagt werden. Der Eintrittsquerschnitt des Arbeitszylinders muß daher die gesamte Zylinderquerschnittsfläche erfassen. Zum Öffnen und Schließen dienen tellerartige Einlaßventile, deren Sitz durch das obere Ende des Arbeitszylinders gebildet wird.

Zum Schließen des Einlaßventils wird seine Oberseite mit Druckluft beaufschlagt. Das tellerartige Ventil ist mit Differentialdruckflächen versehen, so daß bei der Freigabe des Strömungsweges auf dessen Oberseite der Ventilkörper gegen die Kraft der gleichzeitig von unten wirkenden Druckluft in seine Schließstellung bewegt wird. Sobald das Gerät vom Druck des Arbeitsmittels entlastet wird, wirken mechanische Schließfedern auf die Oberseite des Ventilkörpers und halten diesen aus Sicherheitsgründen in seiner Schließstellung. Dadurch wird der Druckluft der Zutritt in den Arbeitszylinder versperrt, sobald das Gerät wieder an die Druckluftleitung angeschlossen wird. Der Arbeitskolben kann keinen unbeabsichtigten, das Bedienungspersonal gefährdenden Schlag ausführen.

Tellerförmige Einlaßventile haben den Nachteil, daß ihre Oberseite mit einer nicht unerheblichen Luftmenge zur Ausführung der Schließbewegung beaufschlagt werden muß. Der Luftverbrauch, insbesondere für Großgeräte, erreicht dadurch eine unerwünschte Größe mit dem Nachteil eines erheblichen Energieaufwandes allein für die Erzeugung der Druckluft zum Schließen des Einlaßventils. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die zwischen der Oberseite des Ventilkörpers und dem Gehäuse eingespannte mechanische Schließfeder jedem Ventilhub folgen muß. Nach einer längeren Benutzung stellen sich Ermüdungserscheinungen des Federmaterials ein. Die Federn müssen gewechselt werden. Ein Gerät dieser Gattung ist beispielsweise durch die europäische Patentanmeldung 0 359 974 bekannt.

Um Abhilfe zu schaffen, ist der Einsatz von Ventilkörpern in Form von Ringschiebern bekannt, wie beispielsweise die DE OS 22 40 451 zeigt. Zur Betätigung des ringschieberförmigen Hauptventils wird eine geringere Luftmenge benötigt. Zur Sicherung des Haupteinlaßventils in seiner Schließstellung, wodurch ein unbeabsichtigtes Öffnen im drucklosen Zustand vermieden wird, dient ein Sperrkolben, der mit einem Sicherungsstift unter das untere Ende des Einlaßventils greift, sobald die Druckluftquelle von dem Gerät getrennt wird. Der Kolben ist innerhalb eines angeformten Gehäuseteiles angeordnet und wird über einen Luftleitkanal in einer Verdickung der Gehäusewand beaufschlagt. Der Kolben ist als Stufenkolben ausgebildet und von einer Seite mit einer mechanischen Feder vorgespannt. Die Druckluft wirkt auf eine bundförmige Druckfläche und schiebt den Kolben gegen die Kraft der mechanischen Feder in seine äußere Endstellung. Zwangsläufig wird der Sperrstift aus der Bewegungsstrecke des ringschieberförmigen Einlaßventils gezogen.

Die Ausbildung des Zylinders des Sperrkolbens, die Ausbildung des Kolbens selbst und die Ausbildung der Luftleitkanäle in der Verdickung der Gehäusewand ist herstellungsmäßig aufwendig und bedeutet eine Abkehr von dem Bestreben, das Gehäuse und seine Einbauteile möglichst einfach zu gestalten und dadurch kostengünstig herzustellen. Außerdem ist der Sperrkolben unwirksam, wenn sich beim Unterbrechen der Druckluftzufuhr, beispielsweise infolge eines Defekts, das Einlaßventil in seiner Öffnungsposition befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlaggerät der einleitend genannten Gattung zu schaffen, das mit einer herstellungsmäßig wesentlich einfacheren Sicherungsvorrichtung für das Einlaßventil ausgestattet ist, die außerdem zu jedem Zeitpunkt des Arbeitsablaufs wirksam bleibt. Die erfindungsmäßige Lösung zeichnet sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aus.

Vorzugsweise ist die freie Stirnfläche des Stellkolbens mit einem Bund versehen, der bei fehlendem Arbeitsdruck mit einem am Hauptventilkörper angeordneten Ansatz zusammenwirkt und bei vorhandenem Arbeitsdruck, wenn der Stellkolben gegen die Federkraft vollständig zurückbewegt ist, zwischen dem Bund und dem Ansatz ein Mindestabstand erhalten bleibt.

Der Stellkolben wird während des Betriebes durch die Druckluft in seiner Bohrung gehalten, wobei er die mechanische Feder zusammendrückt und vorspannt. Hierbei genügt der stirnseitig angreifende Druck. Die Verwendung eines Stufenkolbens ist nicht notwendig. Die Bohrung ist deshalb von durchgehend gleichem Durchmesser. Die in Richtung der Ventilachse gehaltene Anordnung ist vorteilhaft, da hierdurch ein seitlicher, den Stellkolben aufnehmender Gehäusevorsprung, der die Handhabung des Gerätes bei beengten Verhältnissen am Werkstück erschwert, vermieden wird. Die Ausbildung des Stellkolbens ist so abgestimmt, daß zwischen seinem Bund bzw. einem gleichwertig ausgebildeten Ansatz und dem Ansatz des Hauptventilkörpers ein Mindestabstand erhalten bleibt, solange sich das Gerät im Druckzustand befindet. Sobald die Verbindung des Schlaggerätes mit der Druckluftquelle gesperrt ist und der Druck auf Atmosphärendruck absinkt, schiebt die Kolbenfeder den Stellkolben aus seiner Bohrung in seine äußere Endlage. Dabei wird der Hauptventilkörper durch den Stellkolben erfaßt und in seine Schließstellung geschoben oder dort gehalten, was im einzelnen von der Lage des Gerätes beim Druckabfall abhängt. Unabhängig von der augenblicklichen Stellung des Hauptventilkörpers im Moment des Druckabfalls wird der Einlaßquerschnitt des Arbeitszylinders geschlossen.

Die erfindungsgemäße Konstruktion der Sicherheitsvorrichtung ist von größter Einfachheit und bedarf daher zur Herstellung nur eines geringen Aufwandes. Dieser beschränkt sich auf die Herstellung einer axial gerichteten, durchgehend glattwandigen Sackbohrung und eines einfachen Drehteils für den Stellkolben. Der Ansatz des Hauptventilkörpers, der ebenfalls bundförmig sein kann, wird bei der Herstellung geformt. Die Feder des Stellkolbens wird während des Betriebes keinen oszillierenden Belastungen unterworfen. Da der Hauptventilkörper während des Betriebes nicht durch einen Federdruck belastet wird, ist er in der Lage, schnelle Öffnungsbewegungen auszuführen, wodurch die Schlagleistung erhöht wird.

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

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch den Gehäusekopf des Gerätes im Bereich des als Ringschieber ausgebildeten Hauptventilkörpers 1 für den Arbeitszylinder 2. Innerhalb des Arbeitszylinders führt der Arbeitskolben 3 Arbeitshübe aus, sobald der Arbeitszylinder über den Einlaßquerschnitt 4 mit Druckluft aus dem Druckluftvorratsraum 5 des Gerätes beaufschlagt wird. Der Einlaßquerschnitt wird über den Hauptventilkörper 1 freigegeben oder verschlossen.

Der Hauptventilkörper 1 wird über ein Steuerventil 6 durch Druckluft beaufschlagt, die über Steuerkanäle 7 im Gehäuse 8 herangeführt wird. Zum Öffnen wird der ringförmige Druckraum 9 oberhalb des Hauptventilkörpers 1 über das Steuerventil 6 entlüftet. Gleichzeitig kann der im Vorratsraum 5 anstehende Luftdruck auf die Unterseite 10 des Hauptventilkörpers wirken und diesen in seine Öffnungsstellung bewegen.

Parallel zum Hauptventilkörper 1 und in Richtung seiner Bewegung ist in einer Bohrung 15 des Ventilgehäuses 8 ein zylindrischer Stellkolben 16 angeordnet, der an seinem freien Ende einen Bund 17 aufweist. Zwischen der Bohrung und dem Kolben ist eine Druckfeder 18 eingesetzt, die den Stellkolben ständig in Auswärtsrichtung belastet. Der im Druckluftraum 5 herrschende Betriebsdruck wirkt auf die freie Stirnfläche des Bundes 17 des Stellkolbens 16 und hält diesen entgegen dem Federdruck in seiner eingeschobenen Position innerhalb der Bohrung 15.

Die Abmessungen des Stellkolbens und des Hauptventilkörpers sind so aufeinander abgestimmt, daß im Öffnungszustand des Ventils ständig ein Mindestabstand 20 zwischen dem Bund 17 und einem bundförmigen Ansatz 21 des Hauptventilkörpers 1 eingehalten wird.

Sobald des Schlaggerät von der Druckluftquelle getrennt ist, geht der Druck innerhalb des Gerätes auf den Atmosphärendruck zurück. Dadurch kann die Druckfeder 18 den Stellkolben 16 über eine Teilstrecke aus der Aufnahmebohrung 15 herausbewegen. Er erreicht die in unterbrochener Strichführung angedeutete Endstellung 16'. Die Endlage des Bundes ist mit 17' bezeichnet. Da der Bund 17 in die Bewegungsstrecke des Ansatzes 21 des Hauptventilkörpers 1 reicht, wird dieser auf dem Weg des Stellkolbens in seine äußere Position mitgeführt und erreicht dabei seine untere Endposition, die bei dem gezeigten Beispiel mit 21' kenntlich gemacht ist.

Üblicherweise ist beim Trennen des Schlaggerätes von der Druckluftquelle das Einlaßventil geschlossen. Der Ringraum 9 oberhalb des Hauptventilkörpers 1 wird entlüftet. Im völlig drucklosen Zustand hat die Schwerkraft bei entsprechend geneigter Lage des Gerätes nicht die Möglichkeit, den Hauptventilkörper 1 in seine Öffnungsposition zu bewegen. Durch den Formschluß zwischen dem Bund 17 und dem Ansatz 21 des Hauptventilkörpers wird dieser unter dem Druck der Feder 18 des Stellkolbens in der Schließstellung gehalten. Beim Anschließen des Schlaggerätes an eine Druckluftquelle kann der Druck im Druckluftvorratsraum 5 auf Betriebshöhe ansteigen, ohne der Druckluft die Möglichkeit zu bieten, in den Arbeitszylinder zu strömen und den Arbeitskolben 3 einen schlagartigen Arbeitshub ausführen zu lassen.

Claims (4)

1. Druckluftbetriebenes Schlaggerät insbesondere zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, wie Klammern und Nägel, mit einem in einem Zylinder geführten Arbeitskolben und einem die Freigabe und das Schließen des gesamten Zylinderquerschnittes steuernden Hauptventilkörper in Form eines mit Differentialdruckflächen versehenen Ringschiebers und mit einem als Sicherungseinrichtung vorgesehenen federbelasteten Stellkolben, der in einer zylindrischen Bohrung gelagert ist und über eine Fläche gegen die Federkraft vom Arbeitsdruck in eine unwirksame Stellung bewegbar ist und der bei fehlendem Arbeitsdruck den Hauptventilkörper formschlüssig in Schließstellung hält, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Bewegungsrichtung des Stellkolbens (16) parallel zur Bewegungsrichtung des Hauptventilkörpers (1) verläuft,
• b) daß der Stellkolben (16) neben dem Hauptventilkörper (1) in einer Bohrung des Ventilgehäuses (8) angeordnet ist,
• c) daß bei fehlendem Arbeitsdruck eine freie Stirnfläche des federbelasteten Stellkolbens (16) in Schließrichtung auf den Hauptventilkörper (1) wirkt.

2. Schlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnfläche des Stellkolbens (16) mit einem Bund (17) versehen ist, der bei fehlendem Arbeitsdruck mit einem am Hauptventilkörper (1) angeordneten Ansatz (21) zusammenwirkt und daß bei vorhandenem Arbeitsdruck, wenn der Stellkolben (16) gegen die Federkraft vollständig zurückbewegt ist, zwischen dem Bund (17) und dem Ansatz (21) ein Mindestabstand (20) erhalten bleibt.

3. Schlaggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (21) des Hauptventilkörpers (1) als ein dessen Umfang umspannender Bund ausgebildet ist.

4. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei auf dem Umfang des Hauptventilkörpers (1) verteilte Stellkolben (16) vorgesehen sind.