DE69227683T2

DE69227683T2 - Pneumatic fastener driving tool with improved valve

Info

Publication number: DE69227683T2
Application number: DE69227683T
Authority: DE
Inventors: Umberto Monacelli
Original assignee: Stanley Works
Current assignee: Stanley Works
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2012-08-29
Also published as: DE69227683D1; ATE173661T1; EP0584394A1; EP0584394B1

Abstract

A pneumatic operated fastener driving device having a trigger valve (25) and an improved main valve (26) with a flexible membrane (37) that controls the flow of compressed air to and from the cylinder (24). The flexible membrane (37) maintains the main valve (26) close no matter when the tool is connected or disconnect to an air supply line. Further, the main valve (26) including the flexible membrane (37) are designed and constructed to undergo a high number of tool cycles to provide long wear and low maintenance. <IMAGE>

Description

Background of the invention Scope of the invention:

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Eintreibgerät für Befestigungselemente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere eine verbesserte Ventileinrichtung, die in einem derartigen Gerät verwendet wird.The invention relates to a pneumatic fastener driving device according to the preamble of claim 1 and in particular to an improved valve device used in such a device.

Background of the invention:

Pneumatische Werkzeuge zum Eintreiben von Befestigungselementen, wie beispielsweise Nägeln, Heftklammern, Spieker und ähnlichem, werden allgemein bei gewerblichen Arbeitsplätzen verwendet. All diese Vorrichtungen haben typische Komponenten und umfassen ein Gehäuse zum Speichern von Druckluft, einen Zylinder, in dem eine Kombination aus Kolben und Treiber hin- und herbewegt wird, eine Ventileinrichtung, über die dem Kolben Druckluft zugeführt wird und eine Trägereinrichtung für die Befestigungselemente zum Positionieren aufeinanderfolgender Befestigungselemente unterhalb des Treibers vor jedem Eintreibhub.Pneumatic tools for driving fasteners such as nails, staples, spikes and the like are commonly used in industrial work places. All of these devices have typical components and include a housing for storing compressed air, a cylinder in which a piston and driver combination is reciprocated, a valve means for supplying compressed air to the piston and a fastener support means for positioning successive fasteners beneath the driver prior to each driving stroke.

Während des Betriebs derartiger Werkzeuge wird das Werkzeug in Kontakt mit dem Werkstück positioniert und der Abzug manuell gezogen, wodurch wiederum eine Ventileinrichtung betrieben wird, die dem Abschnitt des Zylinders, der an der Oberseite des Kolbens angrenzt, Druckluft zuführt. Wird das Werkzeug als stationäre Vorrichtung verwendet, so ist der Abzug durch eine Fernbedienung ersetzt.During operation of such tools, the tool is positioned in contact with the workpiece and the trigger is manually pulled, which in turn operates a valve device which supplies compressed air to the section of the cylinder adjacent to the top of the piston. When the tool is used as a stationary device, the trigger is replaced by a remote control.

Erreicht der Kolben das Ende des Eintreibhubes, so wird eine Rückluftkammer unter Druck gesetzt, um Druckluft für den Rückhub des Kolbens und des Treibers zu liefern. Nachdem der Abzug gelöst wurde, schließt das Ventil, blockiert Luft an der Oberseite des Zylinders und öffnet wiederum eine Auslaßöffnung, um die Luft oberhalb des Kolbens an die Atmosphäre abzulassen. Die gespeicherte Luft innerhalb der Rückluftkammer wirkt auf die Unterseite des Kolbens, um diesen in die Ruhestellung am obersten Abschnitt des Zylinders zurückzuführen.When the piston reaches the end of the driving stroke, a return air chamber is pressurized to provide compressed air for to provide the return stroke of the piston and driver. After the trigger is released, the valve closes, blocking air at the top of the cylinder and in turn opening an exhaust port to vent the air above the piston to the atmosphere. The stored air within the return air chamber acts on the bottom of the piston to return it to the rest position at the top of the cylinder.

Um genug Kraft zum Antrieb der Befestigungselemente vorzusehen, muß die Luft schnell in den Zylinder oberhalb des Kolbens eintreten. Um dies zu bewerkstelligen, ist die Ventileinrichtung normalerweise funktionell zweigeteilt. Ein erstes Ventil ist direkt oberhalb der Oberseite des Zylinders angeordnet und wird pneumatisch von einer geschlossenen in eine offene Stellung verschoben. Durch Verwendung von Druckluft kann das Ventil fest verschlossen gehalten und dann mit einem Schnappvorgang geöffnet werden, wenn die Druckluft auf einen Abschnitt des Ventils reduziert wird.To provide enough force to drive the fasteners, air must quickly enter the cylinder above the piston. To accomplish this, the valve assembly is usually functionally divided into two parts. A first valve is located directly above the top of the cylinder and is pneumatically moved from a closed to an open position. By using compressed air, the valve can be held tightly closed and then opened with a snap when the compressed air is reduced to a section of the valve.

Um die Druckluftänderung am ersten Ventil zu erreichen, wird ein zweites, kleineres Ventil durch Ziehen des Abzughebels betätigt. Der Hebel betreibt einen Plunger, der wiederum die Bewegung des Hauptventils steuert. Diese Art von Ventileinrichtung wird insofern bevorzugt, als die erforderliche Kraft und Bewegung geringer ist als diejenige, die erforderlich ist, falls das Hauptventil durch den Abzug direkt bewegt wurde.To achieve the air pressure change at the first valve, a second, smaller valve is operated by pulling the trigger lever. The lever operates a plunger, which in turn controls the movement of the main valve. This type of valve arrangement is preferred in that the force and movement required is less than that required if the main valve were moved directly by the trigger.

Die meisten für Befestigungsvorgänge verwendeten Werkzeuge werden manuell gehandhabt und in Umgebungen gebraucht, wo Dreck und andere Verunreinigungen existieren, die wiederum schädlich für die Lebensdauer der Komponenten sind. Diejenigen Teile, die am wahrscheinlichsten ein Fehlverhalten bewirken, sind diejenigen, die mit dem Ventil in Verbindung stehen. Obgleich typischerweise Anleitungen mit jedem Werkzeug mitgeliefert werden, welche die Verwender darüber in Kenntnis setzen, regelmäßig das Werkzeug zu reinigen und zu schmieren, wird dies oftmals nicht oder nicht ordentlich vorgenommen, was zu einer Beschädigung der Komponenten führt.Most tools used for fastening operations are manually handled and used in environments where dirt and other contaminants exist, which in turn are detrimental to the life of the components. The parts most likely to cause failure are those that are connected to the valve. Although instructions are typically provided with each tool to inform users of this in Although we are aware of the need to clean and lubricate tools regularly, this is often not done or not done properly, which leads to damage to the components.

Vorteilhaft für diesen Typ von Anwendung ist es, bewegbare Teile und Luftdichtungen minimal zu halten. Die meisten Werkzeuge verwenden O-Ringe als Dichtungen, die jedoch gut geschmiert werden müssen, um gegenüber Abnutzung eine lange Lebensdauer aufzuweisen. Andere Anordnungen wurden ausprobiert, wie beispielsweise diejenige, die im US Patent 4,747,338 offenbart ist. Ein pneumatisches Werkzeug für Befestigungselemente, eine sog. pneumatische Kanone, die sich auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 liest, ist offenbart. Desweiteren weist diese pneumatische Kanone Ventileinrichtungen auf, die sowohl ein Abfeuerventil wie auch ein Ablaßventil zur Steuerung des Einführens und des Ablassens von Druckluft zu und aus einem Antriebszylinder und zum Einrichten eines Ablaßweges für einen derartigen Antriebszylinder umfassen. Beide Ventile wirken mit Membranen zusammen, um einen Abfeuerweg und einen Ablaßweg zu sperren und zu öffnen. Daher verwendet diese pneumatische Kanone wenigstens zwei Dichteinrichtungen zur Durchführung des Abfeuer- und des Ablaßvorganges. Desweiteren sind die Dichtmittel sog. rollende Diaphragmadichtungen, die während ihres Betriebes gerollt und dabei gebogen werden. Nach alledem erfordert diese Anordnung viele zusätzliche Komponenten, welche die Ausgestaltung verkomplizieren. Zudem unterwirft eine derartige Ausgestaltung die Dichtungen einer Dehnung aufgrund ungetragener Abschnitte, wenn gegenüberliegende Seiten der Dichtung mit stark unterschiedlichem Luftdruck beaufschlagt sind.It is advantageous for this type of application to minimize moving parts and air seals. Most tools use O-rings as seals, which, however, must be well lubricated to provide long life against wear. Other arrangements have been tried, such as that disclosed in US Patent 4,747,338. A pneumatic fastener tool, a so-called pneumatic gun, which refers to the preamble of claim 1, is disclosed. Furthermore, this pneumatic gun has valve means comprising both a firing valve and a bleed valve for controlling the introduction and bleed of compressed air to and from a drive cylinder and for establishing a bleed path for such drive cylinder. Both valves cooperate with diaphragms to close and open a firing path and a bleed path. Therefore, this pneumatic cannon uses at least two sealing devices to perform the firing and discharge processes. Furthermore, the sealing devices are so-called rolling diaphragm seals, which are rolled and bent during operation. After all, this arrangement requires many additional components, which complicate the design. In addition, such a design subjects the seals to stretching due to unsupported sections when opposite sides of the seal are subjected to greatly differing air pressures.

Die Ausgestaltung der im US Patent 4,747,338 offenbarten Dichtung mag eine Verbesserung gegenüber O-Ringen darstellen, jedoch kann die Lebensdauer der Komponenten weiter verbessert werden, was eine verminderte Wartungsnotwendigkeit zur Folge hat.The design of the seal disclosed in US Patent 4,747,338 may be an improvement over O-rings, but the life of the components can be further improved, resulting in a reduced need for maintenance.

Summary of the invention:

Die vorliegende Erfindung hat diese und andere Nachteile berücksichtigt und es ist daher ein Hauptziel, ein verbessertes, pneumatisches Eintreibwerkzeug für Befestigungselemente vorzusehen, das eine verbesserte Ventileinrichtung verwendet, die geringerem Fehlverhalten unterliegt.The present invention has addressed these and other disadvantages and it is therefore a primary object to provide an improved pneumatic fastener driving tool utilizing an improved valve assembly that is less subject to failure.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Ventil vorzusehen, das oberhalb des Zylinders eines pneumatischen Eintreibwerkzeuges für Befestigungselemente angeordnet ist und das eine minimale Menge an Komponenten verwendet.Another object of the present invention is to provide an improved valve that is located above the cylinder of a pneumatic fastener driving tool and that uses a minimal amount of components.

Diese Ziele werden durch den Gegenstand des Anspruchs 1 erreicht. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.These objects are achieved by the subject matter of claim 1. Further embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Ein verbessertes, pneumatisch betriebenes Eintreibwerkzeug für Befestigungselemente umfaßt ein Gehäuse mit einer Druckluftkammer und einem Hohlraum bzw. einer Ausnehmung; einen Zylinder, der innerhalb des Gehäuses angeordnet und wahlweise fluidmäßig mit der Druckluftkammer verbunden ist; einen Kolben, der verschiebbar innerhalb des Zylinders zwecks Hin- und Herbewegung darin angeordnet ist, wobei der Kolben den ersten Zylinder in erste und zweite Kammer teilt; Eintreibeinrichtungen für Befestigungselemente, die mit dem Kolben zum Zwecke des Eintreibens von Befestigungselementen in Verbindung stehen; ein Hauptventil, das an der ersten Zylinderkammer angrenzend angeordnet ist und die Druckluftkammer gegenüber der ersten Zylinderkammer abdichtet, wenn es sich in einer geschlossenen Stellung befindet und die Druckluftkammer mit der ersten Zylinderkammer koppelt, wenn es sich in einer geöffneten Stellung befindet, wobei das Hauptventil einen bewegbaren Teil umfaßt, der in dem Gehäusehohlraum bzw. der Gehäuseausnehmung angeordnet ist, sowie ein flexibles Dichtelement, wobei sich das flexible Dichtelement zwischen dem Hauptventil und dem Gehäuse erstreckt und die Druckluftkammer gegenüber dem Gehäusehohlraum bzw. der Gehäuseausnehmung abdichtet, das flexible Dichtelement im wesentlichen von Oberflächen an dem Hauptventil und dem Gehäuse während der Bewegung getragen wird, um seine Dehnung während des Betriebs des Gerätes zu verhindern; sowie einem Abzugsventil, das wahlweise dem Gehäusehohlraum bzw. die Gehäuseausnehmung mit der Druckluftkammer bzw. der Atmosphäre koppelt, um zum Zwecke des Steuerns des Hauptventils den Gehäusehohlraum bzw. die Gehäuseausnehmung mit Druck zu beaufschlagen und diese zu entlasten, wobei bei Betätigung des Abzugsventils Druckluft von der Gehäuseausnehmung an die Atmosphäre abgegeben wird, was eine Öffnung des Hauptventils bewirkt sowie eine Kopplung der Druckluftkammer mit der ersten Zylinderkammer unter Betätigung des Kolbens und der Eintreibeinrichtung, wobei beim Deaktivieren des Abzugsventils der Gehäusehohlraum bzw. die Gehäuseausnehmung mit der Druckluftkammer gekoppelt wird, wodurch bewirkt wird, daß das Hauptventil schließt und die Druckluftkammer gegenüber der ersten Zylinderkammer abdichtet bzw. abschließt.An improved pneumatically operated fastener driving tool comprises a housing having a compressed air chamber and a cavity or recess; a cylinder disposed within the housing and selectively fluidly connected to the compressed air chamber; a piston slidably disposed within the cylinder for reciprocating movement therein, the piston dividing the first cylinder into first and second chambers; fastener driving means communicating with the piston for the purpose of driving fasteners; a main valve disposed adjacent the first cylinder chamber and sealing the compressed air chamber from the first cylinder chamber when in a closed position and coupling the compressed air chamber to the first cylinder chamber when in an open position, the main valve comprising a movable portion disposed within the housing cavity or the housing recess, and a flexible sealing element, wherein the flexible sealing element extends between the main valve and the housing and seals the compressed air chamber against the housing cavity or the housing recess, the flexible sealing element is substantially supported by surfaces on the main valve and the housing during movement to prevent its stretching during operation of the device; and a trigger valve which selectively couples the housing cavity or the housing recess to the compressed air chamber or the atmosphere in order to pressurise and relieve the housing cavity or the housing recess for the purpose of controlling the main valve, wherein upon actuation of the trigger valve, compressed air is released from the housing recess to the atmosphere, which causes the main valve to open and the compressed air chamber to be coupled to the first cylinder chamber by actuating the piston and the driving device, wherein upon deactivation of the trigger valve, the housing cavity or the housing recess is coupled to the compressed air chamber, which causes the main valve to close and the compressed air chamber to be sealed or closed off from the first cylinder chamber.

Die vorliegende Erfindung liefert eine verbesserte Ausgestaltung sowie Konstruktion des oberhalb des Zylinders angeordneten Hauptventils in einem pneumatischen Eintreibwerkzeug für Befestigungselemente. Das Hauptventil des Geräts nach der vorliegenden Erfindung funktioniert mit fast allen Typen von Abzugsventilen. Das Erfordernis an die Abzugsventileinrichtung ist, daß diese den Luftdruck an einer Seite des Hauptventils auf einen irgendwie geringeren Wert reduzieren muß als denjenigen, der in dem Werkzeuggehäuse herrscht.The present invention provides an improved design and construction of the main valve located above the cylinder in a pneumatic fastener driving tool. The main valve of the device according to the present invention will work with almost all types of trigger valves. The requirement for the trigger valve device is that it must reduce the air pressure on one side of the main valve to a value somewhat less than that prevailing in the tool housing.

Die vorliegende Erfindung wird offensichtlicher aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen:The present invention will become more apparent from the following description and drawings in which:

Short description of the drawings:

Fig. 1 eine teilweise Seitenquerschnittsansicht eines pneumatisch betriebenen Eintreibwerkzeuges für Befestigungselemente gemäß der vorliegenden Erfindung ist;Fig. 1 is a partial side cross-sectional view of a pneumatically operated fastener driving tool according to the present invention;

Fig. 2 eine teilweise Seitenquerschnittsansicht des erfindungsgemäßen Werkzeuges in vergrößertem Maßstab ist, bei welcher das Hauptventil in der geschlossenen Stellung dargestellt ist;Fig. 2 is a partial side cross-sectional view of the tool according to the invention on an enlarged scale, in which the main valve is shown in the closed position;

Fig. 3 ähnlich der Fig. 2 ist, wobei das Hauptventil in der offenen Stellung dargestellt ist;Fig. 3 is similar to Fig. 2 with the main valve shown in the open position;

Fig. 4 eine teilweise Seitenquerschnittsansicht der flexiblen Membran in vergrößertem Maßstab in Darstellung der Konstruktion des oberen Abschnittes ist; undFig. 4 is a partial side cross-sectional view of the flexible membrane on an enlarged scale, showing the construction of the upper section; and

Fig. 5 eine teilweise Querschnittsansicht von oben auf die in Fig. 4 gezeigte flexible Membran entlang der Linie A-A ist.Fig. 5 is a partial top cross-sectional view of the flexible membrane shown in Fig. 4 along the line A-A.

Detailed description of the preferred embodiments:

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt das Werkzeug (Gerät) ein Gehäuse 11 mit einem Körperteil 12, einem Handgriff 13 und einer Kappe 14. Größe und Form dieser Komponenten variieren beachtlich in Abhängigkeit von dem Typ des Befestigungselements und der Anwendung, haben jedoch alle einen inneren Hohlraum bzw. eine innere Ausnehmung gemein, die als Druckluftkammer 15 Verwendung findet.Referring to Figure 1, the tool (device) comprises a housing 11 having a body portion 12, a handle 13 and a cap 14. The size and shape of these components vary considerably depending on the type of fastener and the application, but all have in common an internal cavity or recess which serves as the compressed air chamber 15.

Die Druckluftkammer 15 wird von einer Luftversorgungsleitung über einen an dem Handgriff (nicht gezeigt) angebrachten Einlaßanschluß unter Druck gesetzt. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist die Kappe 14 mit Schrauben (nicht gezeigt) an dem Körperteil 12 angebracht und verwendet einen Teil der Kappe 14 zur Vergrößerung des Volumens der Druckluftkammer 15. Der Körperteil 12 und die Kappe 14 sind über eine Dichtung 16 aneinander angebracht, um ein Entweichen der Druckluft in die Atmosphäre zu verhindern.The compressed air chamber 15 is pressurized from an air supply line through an inlet port attached to the handle (not shown). In this particular embodiment, the cap 14 is attached to the body portion 12 with screws (not shown) and uses a portion of the cap 14 to increase the volume of the compressed air chamber 15. The Body part 12 and the cap 14 are attached to each other via a seal 16 to prevent the compressed air from escaping into the atmosphere.

Der Hohlraum bzw. die Ausnehmung innerhalb des Körperteils 12 ist in zwei Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt ist wie oben beschrieben die Druckluftkammer 15 und der andere Abschnitt sieht eine Rückluftkammer 17 vor. Die Rückluftkammer 17 wird unter Druck gesetzt, wenn sich der Kolben 18 nahe des Endes seines Eintreibhubes befindet. Die Sequenz des Unterdrucksetzens der Rückluftkammer 17 wird im Detail unten beschrieben.The cavity or recess within the body portion 12 is divided into two sections. The first section is the compressed air chamber 15 as described above and the other section provides a return air chamber 17. The return air chamber 17 is pressurized when the piston 18 is near the end of its driving stroke. The sequence of pressurizing the return air chamber 17 is described in detail below.

Der untere Abschnitt des Gehäuses 11 ist mit einer Trägerschiene 19 für die Befestigungselemente verbunden. Die Vorderseite der Schiene 19 ist üblicherweise durch das Nasenteil 20 begrenzt, das mit einer Führungsausnehmung 21 versehen ist, deren Form zu derjenigen der Befestigungselemente 22 paßt. Eine Schiebeeinrichtung (nicht gezeigt) liefert die Befestigungselemente 22 in die Nasenausnehmung 21 unterhalb des Endes eines Treibers 23. Der Treiber 23 ist an dem Kolben 18 befestigt und sie wirken als Einheit zusammen.The lower portion of the housing 11 is connected to a support rail 19 for the fasteners. The front of the rail 19 is usually defined by the nose part 20 which is provided with a guide recess 21 whose shape matches that of the fasteners 22. A sliding device (not shown) delivers the fasteners 22 into the nose recess 21 below the end of a driver 23. The driver 23 is attached to the piston 18 and they act together as a unit.

Ein Zylinder 24 ist in dem Gehäuse 11 montiert, in welchem sich der Kolben 18 während des Betriebs hin- und herbewegt. Der Kolben teilt den Zylinder 24 in erste und zweite Zylinderabschnitte oder -kammern. Um die Bewegung des Kolbens 18 zu steuern, wird eine Ventileinrichtung verwendet, die ein Abzugsventil 25, das nahe dem Handgriff 13 angeordnet ist, und ein Hauptventil 26 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.A cylinder 24 is mounted in the housing 11, within which the piston 18 reciprocates during operation. The piston divides the cylinder 24 into first and second cylinder sections or chambers. To control the movement of the piston 18, a valve device is used which includes a trigger valve 25 located near the handle 13 and a main valve 26 in accordance with the present invention.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Abzugsventil 25 durch einen manuellen Hebel 27 gesteuert. Die Betätigung des Hebels 27 bewirkt, wenn er gezogen ist, ein Entleeren der Durchgänge 28, 28a und Beaufschlagen der Durchgänge 28, 28a mit Druck, wenn der Hebel 27 losgelassen wird. Dieses Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 dargestellten Werkzeuges ist dasjenige eines manuell bedienten Werkzeuges. Sollte jedoch ein Werkzeug Teil einer stationären Anwendung sein, so könnte die Abzugsventileinrichtung ein entfernt angeordnetes Ventil sein, das von etwas anderem als dem Hebel 27 betätigt wird. Die vorliegende Erfindung erfordert lediglich Durchgänge, die gleich den Durchgängen 28, 28a oder Äquivalenten davon sind, um einen Hohlraum 29, der oberhalb des Hauptventils 26 angeordnet ist, mit Druck zu beaufschlagen und aus diesem Luft abzulassen.As shown in Fig. 1, the discharge valve 25 is controlled by a manual lever 27. The operation of the lever 27, when pulled, causes the passages 28, 28a to be emptied and the passages 28, 28a to be filled. with pressure when the lever 27 is released. This embodiment of the tool shown in Fig. 1 is that of a manually operated tool. However, should a tool be part of a stationary application, the trigger valve means could be a remotely located valve operated by something other than the lever 27. The present invention merely requires passages similar to the passages 28, 28a or equivalents thereof for pressurizing and venting a cavity 29 located above the main valve 26.

Der aufeinanderfolgende Betrieb des oben beschriebenen Eintreibgerätes für Befestigungselemente wird nun beschrieben. Wird eine Luftversorgung an das Werkzeug angeschlossen, so werden das Reservoir 15, die Durchgänge 28, 28a und der Hohlraum 29 mit Druck beaufschlagt, und die Kolbenrückluftkammer 17, der Ablaßdurchgang 30 und das Volumen in dem Zylinder 24 unterhalb des Kolbens bleiben ohne Druckbeaufschlagung. Ein Befestigungselement 22, das in dem Nasenteil 20 unter dem Treiber 23 von einem vorhergehenden Werkzeugzyklus herrührt, steht bereit, betrieben zu werden.The sequential operation of the fastener driver described above will now be described. When an air supply is connected to the tool, the reservoir 15, passages 28, 28a and cavity 29 are pressurized and the piston return air chamber 17, bleed passage 30 and the volume in the cylinder 24 below the piston remain unpressurized. A fastener 22 remaining in the nose portion 20 below the driver 23 from a previous tool cycle is ready to be operated.

Das Werkzeug ist auf dem Werkstück positioniert und der Abzugshebel 27 wird nach oben gezogen. Das Abzugsventil 25 wirkt, um die Luft in den Durchgängen 28, 28a und dem Hohlraum 29 abzulassen. Das Hauptventil 26, das geschlossen war, verschiebt sich nun aufgrund der unter Druck befindlichen Luft in dem Reservoir 15, die auf den Bodenbereich des Hauptventils 26 wirkt, in eine offene Stellung.The tool is positioned on the workpiece and the trigger 27 is pulled upward. The trigger valve 25 acts to vent the air in the passages 28, 28a and the cavity 29. The main valve 26, which was closed, now shifts to an open position due to the pressurized air in the reservoir 15 acting on the bottom portion of the main valve 26.

Die Verschiebung des Hauptventils 26 gestattet es, daß Luft in den oberen Bereich oder den ersten Abschnitt des Zylinders 24 oberhalb des Kolbens 18 gelangen kann, während sie gleichzeitig die Verbindung des Zylinders 24 zur Atmosphäre über den Ablaßdurchgang 30 sperrt bzw. blockiert. Der Kolben 18 zusammen mit dem Treiber 23 werden rasch nach unten gezwungen. Der Treiber 23 drückt das Befestigungselement 22 aus dem Nasenteil 20 mit ausreichend Kraft, so daß das Befestigungselement 22 in das Werkstück (nicht gezeigt) getrieben werden kann.The displacement of the main valve 26 allows air to enter the upper region or first section of the cylinder 24 above the piston 18 while simultaneously closing off the connection of the cylinder 24 to the atmosphere via the exhaust passage 30. blocked. The piston 18 together with the driver 23 are rapidly forced downward. The driver 23 pushes the fastener 22 out of the nose portion 20 with sufficient force so that the fastener 22 can be driven into the workpiece (not shown).

Nahe dem Ende des ersten Eintreibhubes gelangt der Kolben 18 an einer Reihe von kleinen Löchern 31 in dem Zylinder 24 vorbei, über die Luft in die Rückluftkammer 17 gelangt und diese unter Druck setzen kann. Am Ende des Eintreibhubes kontaktiert die Unterseite des Kolbens 18 einen Stoßdämpfer 32. Der Stoßdämpfer 32 verhindert eine Beschädigung des Werkzeuges, die auftreten kann, wenn der Kolben 18 direkt das Gehäuse 11 treffen sollte. Der Stoßdämpfer 32 wirkt auch als Dichtung, um zu verhindern, daß Luft aus der Rückluftkammer 17 in die Atmosphäre entweichen kann.Near the end of the first driving stroke, the piston 18 passes a series of small holes 31 in the cylinder 24 through which air can enter the return air chamber 17 and pressurize it. At the end of the driving stroke, the underside of the piston 18 contacts a shock absorber 32. The shock absorber 32 prevents damage to the tool that could occur if the piston 18 were to directly impact the housing 11. The shock absorber 32 also acts as a seal to prevent air from escaping from the return air chamber 17 to the atmosphere.

Der Hebel 27 wird dann losgelassen und das Abzugsventil 25 beaufschlagt wieder die Durchgänge 28, 28a und den Hohlraum 29 mit Druck. Das Hauptventil 26 ist druckluftentlastet in Richtung der geschlossenen Stellung, wann immer sowohl die obere wie auch die untere Seite gleichem Luftdruck unterworfen sind. Das Hauptventil 26 schließt daher, wenn der Hohlraum 29 unter Druck steht, durch Betätigung des Abzugsventils 25, und die Verbindung zwischen der Druckluftkammer 15 und dem oberen Bereich des Zylinders 24 ist gesperrt.The lever 27 is then released and the trigger valve 25 again pressurizes the passages 28, 28a and the cavity 29. The main valve 26 is relieved of air pressure towards the closed position whenever both the upper and lower sides are subjected to equal air pressure. The main valve 26 therefore closes when the cavity 29 is pressurized by actuation of the trigger valve 25 and the connection between the compressed air chamber 15 and the upper region of the cylinder 24 is blocked.

Die Verschiebung des Hauptventils 26 in die geschlossene Stellung erlaubt es dem Raum oberhalb des Kolbens 18, wieder mit der Atmosphäre zu kommunizieren, und die Luft oberhalb des Kolbens 18 tritt über den Ablaßdurchgang 30 und die Auslaßöffnung 33 aus. Fällt der Luftdruck oberhalb des Kolbens 18 ab unterhalb desjenigen unter dem Kolben 18, so gelangt die Luft in der Rückluftkammer 17 über Löcher 34 in den Zylinder 24 unter dem Kolben 18 und zwingt den Kolben 18 und den Treiber 23 nach oben. Die Rückluftkammer 17 hat ein festes Volumen, wodurch der Druck in der Rückluftkammer 17 reduziert wird, wenn sich der Kolben 18 nach oben bewegt.The movement of the main valve 26 to the closed position allows the space above the piston 18 to communicate with the atmosphere again and the air above the piston 18 exits via the bleed passage 30 and the outlet port 33. If the air pressure above the piston 18 falls below that below the piston 18, the air in the return air chamber 17 passes through holes 34 into the cylinder 24 below the piston 18 and forces the piston 18 and the driver 23 upwards. The return air chamber 17 has a fixed volume, whereby the Pressure in the return air chamber 17 is reduced when the piston 18 moves upwards.

Die Rückluftkammer 17 ist mit ausreichend Volumen ausgestattet, um genügend Luft zwecks vollständiger Rückkehr des Kolbens am niedrigsten Betriebsdruck zu liefern, wobei der Druck auf nahezu Atmosphärendruck vor dem nächsten Werkzeugzyklus reduziert wird. Erhebt sich das Ende des Treibers 23 über die Schiene 19 für die Befestigungselemente, so wird das nächste Befestigungselement 22 in der Führungsausnehmung 21 positioniert und ist vorbereitet, um bei dem nächsten Werkzeugzyklus getrieben zu werden.The return air chamber 17 is provided with sufficient volume to provide sufficient air for complete return of the piston at the lowest operating pressure, reducing the pressure to near atmospheric pressure prior to the next tool cycle. When the end of the driver 23 rises above the fastener rail 19, the next fastener 22 is positioned in the guide recess 21 and is prepared to be driven during the next tool cycle.

Alternative Mittel zur Rückführung des Kolbens, zum Anhalten des Hubes, zum Zuführen der Befestigungselemente in eine anzutreibende Position, etc. können die gezeigten und beschriebenen ersetzen. Desweiteren kann die beschriebene Abfolge des Werkzeugzyklusses für ein spezielles Werkzeug bevorzugt sein, schränkt oder grenzt jedoch die vorliegende Erfindung in keiner Weise ein, mit der Ausnahme dessen, was in den Ansprüchen umrissen ist.Alternative means for returning the piston, stopping the stroke, feeding the fasteners to a position to be driven, etc. may be substituted for those shown and described. Furthermore, the described sequence of tool cycle may be preferred for a particular tool, but does not limit or restrict the present invention in any way, except as outlined in the claims.

Bezugnehmend auf Fig. 2 ist eine vergrößerte, teilweise Seitenquerschnittsansicht des Werkzeuges dargestellt, in der die Details des Hauptventils 26 gezeigt sind. Die Kappe 14 und die Dichtung 16 sind getrennte Teile, die zum Zwecke der bequemen Herstellung und des Zusammenbaus an dem Körper 12 befestigt sind, die jedoch im Zusammenbau als Einheit wirken, um das Gehäuse 11 auszubilden. Im Zentrum der Kappe 14 ist ein Ventilkörper 35 - im folgenden "Stop" genannt - ausgebildet, der im zusammengebauten Zustand ebenso ein fester Bestandteil des Gehäuses 11 wird. Der Stop 35 schließt Ventilsitzflächen 35a und 35b ein. Der Stop 35 wirkt zusammen mit dem bewegbaren Körper 36 - im folgenden "bewegbarer Teil" genannt - des Hauptventils, der unten beschrieben wird, um den Ablaßdurchgang 30 zu öffnen und zu schließen. Der Stop 35 ist konstruiert und hergestellt aus Material, um von ziemlich fester bzw. steifer Natur zu sein, obgleich er aus einem Material konstruiert sein kann, das nicht Metall ist, um dabei zu helfen, den von dem rückkehrenden Kolben 18 herrührenden Stoß abzudämpfen. Der Stop 35 ist dargestellt durch Anbringung mit Hilfe eines Festsitzes im Rahmen eines Durchgangslochs in der Kappe 14, könnte jedoch auch durch mit Gewinde versehene oder andere Mittel angebracht werden.Referring to Fig. 2, there is shown an enlarged, partial side cross-sectional view of the tool showing the details of the main valve 26. The cap 14 and seal 16 are separate parts which are secured to the body 12 for convenience of manufacture and assembly, but which when assembled act as a unit to form the housing 11. A valve body 35 - hereinafter called a "stop" - is formed in the center of the cap 14 and also becomes an integral part of the housing 11 when assembled. The stop 35 includes valve seating surfaces 35a and 35b. The stop 35 cooperates with the movable body 36 - hereinafter called the "movable part" - of the main valve, described below, to open and close the drain passage 30. The stop 35 is designed and manufactured of material to be fairly rigid in nature, although it may be constructed of a material other than metal to help cushion the shock from the returning piston 18. The stop 35 is shown as being fitted by means of an interference fit within a through hole in the cap 14, but could also be fitted by threaded or other means.

Das Hauptventil 26 ist vorzugsweise konstruiert aus lediglich zwei beweglichen Elementen, die einen innerhalb eines Hohlraumes 29 angeordneten bewegbaren Teil 36, sowie ein Abdicht- bzw. Absperrelement in Form einer flexiblen Membran 37, umfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der bewegbare Teil 36 definiert werden als ein Kolben, der verschiebbar angeordnet ist innerhalb des Hohlraumes 29, der als ein Zylinder definiert ist. Desweiteren hat der bewegbare Teil 36 Ringform zur Aufnahme des Ablaßdurchgangs 30. Der bewegbare Teil 36 kann mit einem Ansatz 38 (beispielsweise einem Kolben) versehen sein, der verschiebbar innerhalb eines anderen Hohlraumes 38a (beispielsweise eines Zylinders) angeordnet ist, um den Hohlraum 29 abzudichten und eine Führung für den bewegbaren Teil 36 des Hauptventils 26 zu liefern. Der Ansatz 38 öffnet und schließt die Auslaßöffnung 33 in Abhängigkeit von seiner Stellung innerhalb des Hohlraumes 38a. Der Ansatz 38 zusammen mit einem Teil der Innenfläche der Kappe 14 sowie der O-Ring 48 definieren den Hohlraum 29.The main valve 26 is preferably constructed of only two movable elements comprising a movable part 36 arranged within a cavity 29 and a sealing or shut-off element in the form of a flexible membrane 37. In the illustrated embodiment, the movable part 36 can be defined as a piston slidably arranged within the cavity 29, which is defined as a cylinder. Furthermore, the movable part 36 has an annular shape for receiving the drain passage 30. The movable part 36 can be provided with a projection 38 (for example a piston) slidably arranged within another cavity 38a (for example a cylinder) to seal the cavity 29 and provide a guide for the movable part 36 of the main valve 26. The appendix 38 opens and closes the outlet opening 33 depending on its position within the cavity 38a. The appendix 38 together with a part of the inner surface of the cap 14 and the O-ring 48 define the cavity 29.

Eine Innenfläche 39 des bewegbaren Teils 36 definiert einen Abschnitt des Ablaßdurchgangs 30. Die Innenfläche 39 liefert eine Ventilsitzfläche 39a, die mit dem Sitz 35a des Stops 35 zusammenwirkt.An inner surface 39 of the movable member 36 defines a portion of the vent passage 30. The inner surface 39 provides a valve seat surface 39a which cooperates with the seat 35a of the stop 35.

Die untere Fläche oder Seite 40 des bewegbaren Teils 36 ist mit der flexiblen Membran 37 verbunden. Die flexible Membran 37 erstreckt sich zwischen dem bewegbaren Teil 36 des Hauptventils 26 und einem ringförmigen Rand 41 des Gehäuses 11 oder der Kappe 14. Eine innere Umfangsfläche 42a der flexiblen Membran 37 steht in Eingriff mit einer äußeren, ringförmigen Oberfläche 41a des ringförmigen Randes 41.The lower surface or side 40 of the movable part 36 is connected to the flexible membrane 37. The flexible Diaphragm 37 extends between the movable portion 36 of the main valve 26 and an annular rim 41 of the housing 11 or cap 14. An inner peripheral surface 42a of the flexible diaphragm 37 engages an outer annular surface 41a of the annular rim 41.

Die größten Bedenken und Erfordernisse in Bezug auf Eintreibwerkzeuge für Befestigungselemente bestehen darin, daß ein Befestigungselement nicht irrtümlich von dem Werkzeug geschossen bzw. abgegeben wird, wenn eine Luftversorgung als erstes mit dem Werkzeug verbunden wird. Alle Werkzeuge sind so ausgestaltet, daß sie das Ventil geschlossen halten, wenn die Luftversorgung an das Werkzeug angeschlossen wird. Ist jedoch das Werkzeug nicht an eine Luftversorgung angeschlossen, so könnten die Ventilkomponenten nicht mit der normalen Stellung übereinstimmen, wobei das Ventil nicht fest verschlossen ist. Sollte Luft in den Zylinder gelangen, wenn die Luftversorgungsleitung an das Werkzeug angeschlossen ist, so könnte sich der Kolben nach unten bewegen und ein Befestigungselement aus dem Werkzeug drücken. Dies kann zu ernsthaften Verletzungen oder sogar zum Tod führen. Die meisten Werkzeuge sind mit einer Feder ausgestattet, die ausreichend Federkraft bzw. Stärke aufweist, um das Ventil geschlossen zu halten, bis sich der Luftdruck innerhalb des Werkzeuges aufbaut, um pneumatisch das Ventil geschlossen zu halten. Dieses Verfahren funktioniert selbstverständlich, erfordert jedoch zusätzliche Komponenten, was wiederum die Möglichkeit der Fehlerhaftigkeit von Teilen erhöht.The greatest concern and requirement with fastener driving tools is that a fastener will not be accidentally fired or discharged from the tool when an air supply is first connected to the tool. All tools are designed to hold the valve closed when the air supply is connected to the tool. However, if the tool is not connected to an air supply, the valve components may not conform to the normal position, with the valve not being tightly closed. If air were to enter the cylinder when the air supply line is connected to the tool, the piston could move downward and force a fastener out of the tool. This could result in serious injury or even death. Most tools are equipped with a spring that has sufficient spring force or strength to hold the valve closed until air pressure builds up inside the tool to pneumatically hold the valve closed. This method obviously works, but requires additional components, which in turn increases the possibility of parts being defective.

Am wünschenswertesten ist der Wegfall der Notwendigkeit für die Feder. Dementsprechend ist in der vorliegenden Erfindung die flexible Membran 37 eingegossen bzw. ausgebildet in untertassenartiger Ringform mit einem großen Loch im Zentrum. Die Dicke der flexiblen Membran 37 ist nicht gleichförmig, um mehr Festigkeit in dem Abschnitt zu liefern, der geringer oder keiner Bewegung unterliegt.Most desirable is the elimination of the need for the spring. Accordingly, in the present invention, the flexible membrane 37 is molded in a saucer-like ring shape with a large hole in the center. The thickness of the flexible membrane 37 is not uniform to provide more strength in the section subject to little or no movement.

Wenn im Werkzeug installiert, greift der innere Umfangsflächenabschnitt 42a der flexiblen Membran 37 in den ringförmigen Rand 41 des Gehäuses 11 ein und der untere Abschnitt 42 der flexiblen Membran 37 ruht an dem oberen Bereich des Zylinders 24. In dieser Installation dichtet die flexible Membran die Druckluftkammer 15 gegenüber dem Hohlraum 30 ab. Die elastischen Eigenschaften des Materials, aus dem die flexible Membran 37 hergestellt ist, hält die ringförmige Umfangsfläche 42a in Kontakt mit dem ringförmigen Rand 41 des Gehäuses 11 und den unteren Abschnitt 42 am Zylinder 24, wann immer beide Oberflächen der flexiblen Membran 37 gegenüber der Atmosphäre freigelegt oder beide Oberflächen gleichem Luftdruck ausgesetzt sind. Dies hat einen großen Vorteil gegenüber Ventilen, bei denen als Dichtungen O-Ringe verwendet werden, da zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise Federn, nicht erforderlich sind, um sicherzustellen, daß das Ventil geschlossen ist, wenn keine Luftversorgung an dem Werkzeug angeschlossen ist.When installed in the tool, the inner peripheral surface portion 42a of the flexible diaphragm 37 engages the annular rim 41 of the housing 11 and the lower portion 42 of the flexible diaphragm 37 rests against the upper portion of the cylinder 24. In this installation, the flexible diaphragm seals the compressed air chamber 15 from the cavity 30. The elastic properties of the material from which the flexible diaphragm 37 is made maintains the annular peripheral surface 42a in contact with the annular rim 41 of the housing 11 and the lower portion 42 on the cylinder 24 whenever both surfaces of the flexible diaphragm 37 are exposed to the atmosphere or both surfaces are subjected to equal air pressure. This has a great advantage over valves that use O-rings as seals, as additional components such as springs are not required to ensure that the valve is closed when no air supply is connected to the tool.

Die flexible Membran 37 verbleibt an dem Zylinder 24, so lange beide Seiten dem gleichen Luftdruck unterworfen sind. Zum Abfeuern des Werkzeugs muß die obere Seite 43 der flexiblen Membran 37, die der Druckluftkammer 15 gegenüberliegt, reduziertem Druck unterworfen werden. Dies wird bewerkstelligt durch Entlasten des Hohlraums 29 über Durchgänge 28, 28a mit Hilfe des Abzugsventils 25. Sind nun die gegenüberliegenden Seiten der flexiblen Membran 37 ungleichem Druck ausgesetzt, so wird die flexible Membran 37 dazu gezwungen, sich durch den Druck in dem Reservoir 15 nach oben zu biegen. Diese Stellung kann Fig. 3 entnommen werden.The flexible membrane 37 remains on the cylinder 24 as long as both sides are subjected to the same air pressure. To fire the tool, the upper side 43 of the flexible membrane 37, which is opposite the compressed air chamber 15, must be subjected to reduced pressure. This is accomplished by relieving the cavity 29 via passages 28, 28a by means of the trigger valve 25. If the opposite sides of the flexible membrane 37 are now subjected to unequal pressure, the flexible membrane 37 is forced to bend upwards by the pressure in the reservoir 15. This position can be seen in Fig. 3.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 befindet sich der Hohlraum 29 unter atmosphärischem Druck und es zwingt daher der Luftdruck in der Druckluftkammer 15 die flexible Membran 37 von dem oberen Bereich des Zylinders 24 weg. Die Bewegung der flexiblen Membran 37 zwingt das bewegbare Teil 36 nach oben, bis es mit der oberen Innenfläche der Kappe 14 in Kontakt gelangt. Die Abmessungen des bewegbaren Teils 36 und des Hohlraumes 38a begrenzen die Bewegung des bewegbaren Teils 36 innerhalb des Hohlraumes 38a, um die flexible Membran 37 nicht zu überdehnen. Die Bewegung der flexiblen Membran 37 weg von dem oberen Bereich des Zylinders 24 gestattet es der Druckluft, einzutreten und den Kolben 18 nach unten zu drücken. Die Dichtung 44 wird dazu verwendet zu verhindern, daß Luft um den Kolben 18 herum entweicht.Referring to Fig. 3, the cavity 29 is under atmospheric pressure and therefore the air pressure in the compressed air chamber 15 forces the flexible membrane 37 away from the top of the cylinder 24. The movement of the flexible diaphragm 37 forces the movable member 36 upward until it contacts the upper interior surface of the cap 14. The dimensions of the movable member 36 and the cavity 38a limit the movement of the movable member 36 within the cavity 38a so as not to overstretch the flexible diaphragm 37. The movement of the flexible diaphragm 37 away from the top of the cylinder 24 allows pressurized air to enter and force the piston 18 downward. The seal 44 is used to prevent air from escaping around the piston 18.

Wie zuvor beschrieben, muß während des Werkzeugzyklusses, bei dem der Kolben 18 zum obersten Abschnitt des Zylinders 24 zurückkehrt, die Luft oberhalb des Kolbens 18 in die Atmosphäre abgelassen werden. Der Stand der Technik verwendet eine sekundäre Ventileinrichtung oder wenigstens eine sekundäre Dichtung in Verbindung mit dem bewegbaren Teil des Ventils, um während des Eintreibhubes eine Ablaßeinrichtung zu schließen. Eine derartige Ausgestaltung ist im US Patent 3,568,909 gezeigt und beschrieben.As previously described, during the tool cycle in which the piston 18 returns to the top of the cylinder 24, the air above the piston 18 must be vented to the atmosphere. The prior art uses a secondary valve means or at least a secondary seal in conjunction with the movable portion of the valve to close a vent means during the driving stroke. One such design is shown and described in U.S. Patent 3,568,909.

Die vorliegende Erfindung könnte ebenfalls eine derartige Dichteinrichtung verwenden, die an der flachen Innenfläche 45 der Kappe 14 positioniert ist, oder es könnte ein Festsitz zwischen dem zentralen Stop 35 und dem bewegbaren Teil 36 im mit 46 gezeigten Bereich vorgesehen sein, wenn der bewegbare Teil 36 angehoben wird. Diese beiden Anordnungen und andere geeignete Anordnungen können in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.The present invention could also use such a sealing device positioned on the flat inner surface 45 of the cap 14, or an interference fit could be provided between the central stop 35 and the movable part 36 in the area shown at 46 when the movable part 36 is raised. Both of these arrangements and other suitable arrangements can be used in the present invention.

Das bevorzugte Verfahren zum Blockieren des Ablassens von Luft während des Eintreibhubes besteht darin, daß der innere Rand 47 der flexiblen Membran 37 sich dimensionsmäßig weiter nach innen erstreckt als der bewegbare Teil 36 und daß man ihn überlappen und dichtenden Kontakt mit der Umfangssitzfläche 35b des zentralen Stops 35 machen läßt. Luftdruck aus der Druckluftkammer 15 hält den inneren Rand 47 eng dichtend an der Sitzfläche 35b des Stops 35 und dem bewegbaren Teil 36, wodurch Luftverluste verhindert werden. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß der Stop 35 und der bewegbare Teil 36 bezüglich ihrer Größe oder Anordnung nicht präzise sein müssen, da die flexiblen Eigenschatten der Membran 37 Abweichungen kompensieren.The preferred method of blocking the release of air during the driving stroke is to have the inner edge 47 of the flexible membrane 37 extend dimensionally further inward than the movable part 36 and to overlap and make sealing contact with the peripheral seating surface 35b of the central stop 35. Air pressure from the air chamber 15 keeps the inner rim 47 in a tight sealing relationship with the seating surface 35b of the stop 35 and the movable member 36, thereby preventing air leakage. Another advantage is that the stop 35 and the movable member 36 do not have to be precise in size or location, since the flexible properties of the diaphragm 37 compensate for deviations.

Es ist sehr wohl bekannt, daß jegliche Komponente, die aus einem flexiblen Material hergestellt ist, dazu neigt, sich zu deformieren, wenn eine Kraft auf sie einwirkt. Die flexible Membran 37 der vorliegenden Erfindung ist reltiv dünn und würde sich daher einfach verformen, wenn der Luftdruck auf gegenüberliegenden Seiten ungleich wäre, wenn nicht die Seite, die mit niedrigerem Druck beaufschlagt ist, von einem stärkeren bzw. festeren Material unterstützt wäre. In Fig. 3 ist erkennbar, daß die flexible Membran 37 vollständig von den Innenflächen des Gehäuses 11 (Kappe 14), den Oberflächen des zentralen Stops 35 und den Oberflächen des bewegbaren Ventilteils 36 an der der Atmosphäre ausgesetzten Seite getragen bzw. gestützt wird. Daher wird die flexible Membran 37 nicht in ungetragene bzw. ungestützte Bereiche gedehnt. Befindet sich das Hauptventil 26 in der geschlossenen Stellung, so herrscht an der Oberseite 43 der flexiblen Membran 37 der gleiche Druck, wodurch wieder keine Dehnung auftritt. Dieses Merkmal schaltet das Problem aus, das am häufigsten Fehlverhalten bei diaphragmaartigen Dichtungen bewirkt.It is well known that any component made of a flexible material tends to deform when a force is applied to it. The flexible diaphragm 37 of the present invention is relatively thin and would therefore easily deform if the air pressure on opposite sides were unequal, unless the side subjected to lower pressure was supported by a stronger material. In Fig. 3, it can be seen that the flexible diaphragm 37 is fully supported by the interior surfaces of the housing 11 (cap 14), the surfaces of the central stop 35 and the surfaces of the movable valve member 36 on the side exposed to the atmosphere. Therefore, the flexible diaphragm 37 is not stretched into unsupported areas. When the main valve 26 is in the closed position, the same pressure is present at the top 43 of the flexible diaphragm 37, again eliminating stretching. This feature eliminates the problem that most commonly causes failure of diaphragm-type seals.

Nachdem das Werkzeug den Eintreibhub durchgeführt hat, wird das Hauptventil 26 wieder, wie in Fig. 2 gezeigt, in seine geschlossene Stellung zurückgesetzt, indem der Hohlraum 29 über die Durchgänge 28 und 28a wieder unter Druck gesetzt wird. Eine O-ringartige Dichtung 48 wird dazu verwendet, um zu verhindern, daß Luft aus dem Hohlraum 29 zwischen dem Gehäuse 11 (Kappe 14) und dem bewegbaren Ventilteil 36 ausströmen kann. Die O- ringartige Dichtung 48 ist aus Bequemlichkeitsgründen gezeigt; sie könnte jedoch eine der vielen kommerziell verfügbaren Dichtungen sein. Wenn das bewegbare Ventilteil 36 die flexible Membran 37 von dem zentralen Stop 35 wegdrückt, dichtet sie wieder gegenüber dem oberen Bereich des Zylinders 24 ab und blockiert Luft von der Druckluftkammer 15. Die zum Antrieb des Kolbens 18 nach unten verwendete Druckluft kann in die Atmosphäre ausströmen, indem sie zwischen den Außenflächen des zentralen Stops 35 und den inneren Oberflächen des bewegbaren Ventilteils 36 über den Auslaßdurchgang 30 und aus der Auslaßöffnung 33 strömt.After the tool has completed the driving stroke, the main valve 26 is returned to its closed position as shown in Fig. 2 by repressurizing the cavity 29 via the passages 28 and 28a. An O-ring type seal 48 is used to prevent air from escaping from the cavity 29 between the housing 11 (cap 14) and the movable valve member 36. The O-ring type seal 48 is shown for convenience; however, it could be any of many commercially available seals. When the movable valve member 36 pushes the flexible diaphragm 37 away from the central stop 35, it again seals against the top of the cylinder 24 and blocks air from the compressed air chamber 15. The compressed air used to drive the piston 18 downward can escape to the atmosphere by passing between the outer surfaces of the central stop 35 and the inner surfaces of the movable valve member 36, via the exhaust passage 30 and out the exhaust port 33.

Sollte die Luftzuführung keine Verbindung mit dem Werkzeug aufweisen, während das Hauptventil 26 in der offenen Stellung war - wie in Fig. 3 gezeigt -, so würde sich die flexible Membran 37 in ihre geschlossene Stellung am oberen Bereich des Zylinders 24 - wie in Fig. 2 gezeigt -, zurückbewegen. Um sicherzustellen, daß der bewegbare Ventilteil 36 ebenfalls in seine "in Ruhe befindliche" Position zurückkehrt, muß die flexible Membran 37 den bewegbaren Ventilteil 36 nach unten ziehen, wenn sich die flexible Membran 37 rückstellt.Should the air supply be disconnected from the tool while the main valve 26 was in the open position as shown in Fig. 3, the flexible diaphragm 37 would return to its closed position at the top of the cylinder 24 as shown in Fig. 2. To ensure that the movable valve portion 36 also returns to its "at rest" position, the flexible diaphragm 37 must pull the movable valve portion 36 downward as the flexible diaphragm 37 returns.

Obgleich andere Verfahren zur Befestigung der flexiblen Membran 37 an dem bewegbaren Ventilteil 36 funktionieren könnten, beispielsweise durch Verwendung von Klebemitteln, besteht das momentan bevorzugte Verfahren darin, die Außenfläche des bewegbaren Ventilteils 36 mit einer kleinen Ausnehmung 49 und die flexible Membran 37 mit einem ähnlichen Vorsprung 50 zu versehen, der in der Ausnehmung 49 sitzt. Zum Zwecke der Wartung kann die flexible Membran 37 leicht entfernt werden, jedoch ist die Haltekraft zwischen der flexiblen Membran 37 und dem bewegbaren Ventilteil 36 größer als die Reibungskräfte zwischen dem bewegbaren Ventilteil 36 und der O- Ringdichtung 48.Although other methods of securing the flexible membrane 37 to the movable valve member 36 could work, such as using adhesives, the currently preferred method is to provide the outer surface of the movable valve member 36 with a small recess 49 and the flexible membrane 37 with a similar projection 50 that sits in the recess 49. For maintenance, the flexible membrane 37 can be easily removed, but the retention force between the flexible membrane 37 and the movable valve member 36 is greater than the frictional forces between the movable valve member 36 and the O-ring seal 48.

Der Aufbau der flexiblen Membran 37 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben. Der Begriff "flexibel" oder "flexibles Material" wird unterschieden von "steif" als Grad des Biegens. Beispiele flexiblen Materials, das für die Hauptabschnitte der flexiblen Membran verwendet werden, sind Gummi oder ein Plastikhytrel, das gummiartige Eigenschaften aufweist.The construction of the flexible membrane 37 is described with reference to Figures 4 and 5. The term "flexible" or "flexible material" is distinguished from "rigid" as the degree of bending. Examples of flexible materials used for the main portions of the flexible membrane are rubber or a plastic hytrel that has rubber-like properties.

Der bewegbare Ventilteil 36 des Hauptventils 26 ist aus einem Material, wie beispielsweise Nylon, hergestellt, das gute Abnutzungseigenschaften hat, jedoch einem Biegen oder Dehnen widersteht. Der ringförmige Rand 42 und der untere Abschnitt 42a der flexiblen Membran 37 sind als dickere Abschnitte ausgeformt, da sie beide nur einer geringen Dehnung unterliegen. Es ist jedoch wünschenswert, daß der mittlere Abschnitt 51 dünner ausgeformt wird, um ein Fehlverhalten aufgrund von Ermüdungserscheinungen zu reduzieren.The movable valve portion 36 of the main valve 26 is made of a material, such as nylon, that has good wear characteristics but resists bending or stretching. The annular rim 42 and the lower portion 42a of the flexible diaphragm 37 are formed as thicker portions since they both undergo little stretching. However, it is desirable that the central portion 51 be formed thinner to reduce failure due to fatigue.

Der Zyklus des Ventils 26 bei der Verwendung in Eintreibwerkzeugen für Befestigungselemente beläuft sich auf eine Anzahl von 10 bis 15 Zyklen pro Sekunde. Normal ist zu erwarten, daß diese Werkzeuge mehr als eine halbe Million Zyklen betrieben werden können, bevor irgendeine Wartung notwendig wird. Während des Zyklusses verbleibt der obere ringförmige Rand 42 der flexiblen Membran 37 in Kontakt mit dem ringförmigen Rand 41 des Gehäuses 11 (Kappe 14). Obgleich unzählige Möglichkeiten bestehen, um dies zu erreichen, ist das momentan bevorzugte Ausführungsbeispiel so ausgestaltet, daß der obere ringförmige Rand 42 der flexiblen Membran 37 mit einem inneren Umfang versehen ist, der kleiner ist als die passende Oberfläche 41a des ringförmigen Randes 41 des Gehäuses 11 (Kappe 14). Dies ermöglicht einen sicheren und abdichtenden Kontakt dazwischen, wobei eine Druckluftzuführung an das Werkzeug angeschlossen sein kann oder nicht.The cycle of the valve 26 when used in fastener driving tools is in the range of 10 to 15 cycles per second. It is normally expected that these tools will operate for more than half a million cycles before any maintenance is required. During the cycle, the upper annular edge 42 of the flexible diaphragm 37 remains in contact with the annular edge 41 of the housing 11 (cap 14). Although there are countless ways to accomplish this, the presently preferred embodiment is such that the upper annular edge 42 of the flexible diaphragm 37 is provided with an inner periphery that is smaller than the mating surface 41a of the annular edge 41 of the housing 11 (cap 14). This allows for a secure and sealing contact therebetween, whether or not a compressed air supply is connected to the tool.

Wie zuvor festgestellt wurde, beläuft sich die zu erwartende Lebensdauer der flexiblen Membran 37 auf hunderttausende von Zyklen. Obgleich das Ausgestaltungsprofil und die Materialauswahl die Ermüdungserscheinungen innerhalb der flexiblen Membran 37 reduzieren werden, wird die Fähigkeit des oberen, ringförmigen Randabschnitts 42 abnehmen, seine ursprüngliche Umfangsform und -größe nach längerer Benutzung aufrechtzuerhalten.As previously stated, the expected life of the flexible membrane 37 is hundreds of thousands of cycles. Although the design profile and material selection will reduce the fatigue within the flexible membrane 37, the ability of the upper annular rim portion 42 to maintain its original circumferential shape and size will decrease after extended use.

Um sicherzustellen, daß sich der obere, ringförmige Randabschnitt 42 nicht erweitert, kann um den Außenumfang herum ein Haltering 52 Verwendung finden, Der Haltering 52 ist aus einem steifen bzw. festen Material, wie beispielsweise Nylon, geformt und weist einen Abschnitt auf, der mit dem Abschnitt 41 ineinandergreift. Der Haltering 52 könnte eine separate Komponente sein; es wäre jedoch das beste, wenn der Haltering 52 und die flexible Membran 37 während des Zusammenbaus oder einer Wartung an dem Werkzeug zusammenbleiben würden.To ensure that the upper annular rim portion 42 does not expand, a retaining ring 52 may be used around the outer periphery. The retaining ring 52 is formed of a rigid material such as nylon and has a portion that engages with the portion 41. The retaining ring 52 could be a separate component; however, it would be best if the retaining ring 52 and the flexible membrane 37 remained together during assembly or maintenance on the tool.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel sieht vor, zunächst den Haltering 52 "T"-förmig auszubilden mit kleinen Schlitzen 53 im inneren Abschnitt 54. Der Haltering 52 kann dann in eine Form zur Herstellung einer flexiblen Membran 37 eingesetzt werden. Wird das Material in die Form eingegeben, so fließt es in die Schlitze 53. Die fertige, flexible Membran 37 hat einen daran befestigten Haltering 52, und der Haltering 52 wird Teil des oberen, ringförmigen Randabschnittes 42. Die flexible Membran 37 kann ohne Schwierigkeiten installiert werden und behält ihre Form und Elastizität.The preferred embodiment provides for first forming the retaining ring 52 into a "T" shape with small slots 53 in the inner portion 54. The retaining ring 52 can then be inserted into a mold to produce a flexible membrane 37. As the material is fed into the mold, it flows into the slots 53. The finished flexible membrane 37 has a retaining ring 52 attached thereto, and the retaining ring 52 becomes part of the upper annular edge portion 42. The flexible membrane 37 can be installed without difficulty and retains its shape and elasticity.

Es sei so zu verstehen, daß die Begriffe wie obere, untere, über, nach unten und ähnliches unter Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Figuren lediglich zu Zwecken der Klarheit verwendet werden. Während das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt wurde, ist es für den Durchschnittsfachmann selbstverständlich, verschiedenste Änderungen und Modifikationen vornehmen zu können, ohne von dem Bereich dieser Erfindung abzuweichen, die dazu vorgesehen ist, lediglich durch den Bereich der folgenden, beigefügten Ansprüche begrenzt zu sein.It should be understood that the terms such as upper, lower, above, below and the like are used with reference to the figures shown in the drawings for purposes of clarity only. While the preferred embodiment of the present invention has been shown, it will be apparent to those of ordinary skill in the art It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of this invention, which is intended to be limited only by the scope of the following appended claims.

Claims

1. Pneumatic fastening tool with

a) a housing (11, 12, 14) containing therein a compressed air chamber (15);

b) a cylinder (24) which is arranged in the housing (11, 12, 14) such that it extends with its one end into the compressed air chamber (15), the first end of the cylinder having an annular end surface;

c) a piston (18) slidably disposed within the cylinder (24) for reciprocating movement therein, the piston (18) dividing the cylinder (24) into a first chamber at the side of the first end of the cylinder and a second chamber;

d) a drive element (23) for fastening elements, which is connected to the piston (18) on the side of the second chamber;

e) a main valve comprising a movable body (36), a valve body (35) and a generally annular, flexible sealing element (37) arranged coaxially to the cylinder,

e1) the movable body (36) has an annular supporting surface facing opposite to the end surface of the cylinder (24),

e2) the housing (11, 12, 14) and the movable body (36) are designed such that a first cavity (29) is present between the housing and the movable body on the side of the movable body which is opposite to the side with the supporting surface;

e3) the sealing element (37) is connected at the outer peripheral portion to the housing (11, 12, 14) and to the movable body (36) at the side thereof which is near the end face of the cylinder, the portion of the sealing element (37) extending between the connection to the housing and the connection to the movable body acting as a membrane between the first cavity (29) and the compressed air chamber (15),

e4) the movable body (36) can move in the axial direction of the cylinder (24) between an open position, remote from the end face of the cylinder (24), in which the first chamber communicates with the compressed air chamber (15), and a closed position in which the sealing element (37) is pressed between the movable body (36) and the cylinder (24) so that communication between the compressed air chamber (15) and the first chamber is blocked, and a drain path is provided through the movable body (36) and through the housing (11, 12, 14), which establishes fluid communication between the first chamber and the atmosphere

f) a vent valve (25) for controlling the main valve, which is designed to selectively establish fluid communication of the first cavity (29) with the atmosphere or with the compressed air chamber (15), so that by actuating the vent valve (25) compressed air is discharged from the first cavity (29), compressed air in the compressed air chamber (15) forcing the movable body (36) into its open position and so that it can flow into the first chamber for the purpose of driving the piston (18),

characterized in that

g) the movable body (36) is slidably received in the housing, the housing (11, 12, 14) and the movable body (36) being shaped such that the membrane portion of the sealing element (37) is substantially supported by surfaces of the housing and the movable body; and

h) the sealing element (37) extends radially inward with a portion (47) over the support surface of the movable body (36) in order to overlap the valve body (35) and make sealing contact with it in the open position of the movable body (36), the valve body being attached to the housing (11, 12, 14) and extending therefrom within the movable body (36) such that the discharge path between the movable body (36) and the valve body (35) is blocked when the movable body (36) is in its open position.

2. Device according to claim 1, characterized in that the movable body (36) comprises a projection (38), the projection opening and closing the discharge path (33) when the main valve (26) is arranged in its closed or open position.

3. Device according to claim 1, characterized in that the dimensions of the movable body (36) and of the cavity (29) limit the movements of the movable body within the cavity (29) in order to prevent overloading of the sealing element (37) during the movement of the main valve (26).

4. Device according to claim 1, characterized in that the valve body (35) is attached to the end of the housing (11, 12, 14) remote from the cylinder (24), the valve body (35) extends from the housing (11, 12, 14) through a second cavity or recess and a cylindrical bore within the movable body (36) such that when the movable body (36) is in its open position from the cylinder (24), the valve body (35) substantially closes the cylindrical bore and a peripheral surface of the valve body (35) is substantially flush with the support surface of the movable body (36), the sealing element (37) in the open position of the movable body (36) thus being supported by the surfaces of the movable body (36) and the valve body (35) and blocking the discharge path.

5. Device according to claim 4, characterized in that the sealing element (37) is an annular, saucer-shaped element and has an inner portion (42a) which is attached to the main valve (26), the sealing element (37) elastically preloading the sealing element (37) and the main valve (26) together in sealing relationship with the cylinder via its change in thickness and shape when there is no pressure differential across the sealing element (37).