EP0760271A1

EP0760271A1 - Pulverkraftbetriebenes Setzgerät

Info

Publication number: EP0760271A1
Application number: EP96810423A
Authority: EP
Inventors: Markus Frommelt; Norbert Heeb
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2016-06-24
Also published as: JPH09109061A; DE19532411A1; ATE177040T1; EP0760271B1; KR100393165B1; DE59601369D1; US5664361A; TW317524B; KR970014941A

Abstract

Das pulverkraftbetriebene Setzgerät weist einen Treibkolben (1) und eine Kolbenführung (4) auf, die in einem entgegen der Setzrichtung angeordneten Bereich mit einem Bodenteil (5) in Verbindung steht. Zwischen dem Treibkolben (1) und dem Bodenteil (5) ist im axialen Projektionsbereich des Bodenteiles (5) ein Abstandselement (2) angeordnet, dessen senkrecht zur Achse verlaufende Anschlagfläche (3) kleiner ist als der Projektionsbereich des Bodenteiles (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät mit einer, eine Führungsbohrung für einen Treibkolben aufweisenden Kolbenführung,deren der Eintreibrichtung abgewandtes Ende mit einer eine Kartuschenaufnahme verbindenden Bohrung versehen ist, die von einem Bodenteil umgeben ist, einem die Kolbenführung in radialem Abstand umgebenden Gehäuseteil, wobei zwischen der Kolbenführung und dem Gehäuseteil ein mit der Kartuschenaufnahme verbundener Kanal vorgesehen ist, der über eine Öffnung in der Kolbenführung in die Führungsbohrung des Treibkolbens mündet, einem verschliessbaren Durchtritt am Gehäuseteil und einer im Kanal angeordneten, verschliessbaren Ventileinrichtung zur Bildung eines die setzrichtungsseitigen Bereiche des Kanals und der Führungsbohrung umfassenden, gegenüber der Atmosphäre geschlossenen Speicherraumes.
Aus der DE-OS 43 13 504 ist ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät bekannt, bei dem ein Treibkolben von den Treibgasen einer zur Zündung gelangenden Treibladung von einer hinteren Ausgangsstellung in eine vordere Eintreibstellung getrieben wird. Vor der Zündung wird die Treibladung einer Kartuschenaufnahme zugeführt. Der Treibkolben wirkt vor dem Erreichen seiner vorderen Eintreibstellung auf Bolzen; Nägel oder dgl. Befestigungselemente, welche in harte Aufnahmematerialien wie Beton, Metall und dgl. eingetrieben werden.
Das am Ende der Kolbenführung angeordnete Bodenteil weist einen axialen Projektionsbereich auf, der sich aus einer setzrichtungsseitigen, versenkten Ringfläche eines Trägers und einer in der gleichen Ebene liegenden, setzrichtungsseitigen Ringfläche einer in dem Träger geführten Kartuschenaufnahme zusammensetzt. Das Kartuschenlager wird durchsetzt von einer Bohrung, die einen Kartuschenaufnahmebereich mit der Führungsbohrung verbindet. Der Durchmesser des Bodenteiles entspricht dem Durchmesser der Führungsbohrung.
Damit sich der Treibkolben nach einem Eintreibvorgang für den nächsten Eintreibvorgang wieder in seiner Ausgangsstellung befindet, ist er nach dem abgeschlossenen Eintreibvorgang von seiner vorderen Eintreibstellung in seine hintere Ausgangsstellung zu bringen. Die Rückführung des Treibkolbens erfolgt in der Weise, dass beim Zünden der Treibladung der Kanal gegenüber der Atmosphäre noch verschlossen ist. Unmittelbar nachdem sich der Treibkolben in Bewegung gesetzt hat, wird der Kanal mit der Führungsbohrung verbunden. Dies hat zur Folge, dass die Treibgase unmittelbar nachdem sie den Treibkolben beaufschlagt und in Bewegung gesetzt haben, über den Kanal in den setzrichtungsseitigen Bereich der Führungsbohrung gelangen. Sobald sich die setzrichtungsseitigen Bereiche sowohl des Kanals als auch der Führungsbohrung mit Treibgasen gefüllt haben, wird die Ventileinrichtung geschlossen, so dass ein gemeinsamer, gegenüber der Atmosphäre geschlossener Speicherraum entsteht. Innerhalb dieses Speicherraumes werden die Treibgase durch den gegen die vordere Eintreibstellung getriebenen Treibkolben komprimiert. Unter Entspannung dieser komprimierten Treibgase wird der Treibkolben anschliessend entgegen der Setzrichung wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt.
Beim Eintreiben von langen Befestigungselementen müssen Kartuschen verwendet werden, die beim Zünden eine entsprechend höhere Eintreibenergie erzeugen. Dabei gelangt eine grössere Menge an Treibgasen in den Speicherraum, die zum Zurückbewegen des Treibkolbens in seine Ausgangsstellung benötigt werden. Beim Eintreiben von Befestigungselementen in weiche Aufnahmewerkstoffe hat der Treibkolben wenig Widerstand. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Treibkolben in Setzrichtung bewegt ist somit grösser. Durch die hohe Geschwindigkeit des Kolbens wird eine grössere Menge an Treibgas in den Speicherraum gedrückt und darin verdichtet. Die zum Zurückbewegen des Treibkolbens in seine Ausgangsstellung notwendige Energie in Form von komprimierten Treibgasen ist somit um einiges grösser als dies beim Eintreiben von Befestigungselementen in harte Aufnahmewerkstoffe der Fall ist.
Beim Entspannen dieser Treibgase wird der Treibkolben derart schnell in seine Ausgangslage zurückbewegt, so dass er am Bodenteil der Kolbenführung abpralit und vom Bodenteil entfernt zu liegen kommt. Diese Lage des Treibkolbens wirkt sich negativ auf den nachfolgenden Eintreibvorgang aus, da die von der gezündeten Kartusche erzeugten Treibgase bereits teilweise expandiert auf den Treibkolben treffen. Der Treibkolben erfährt somit eine geringere Beschleunigung in Setzrichtung. Das nachfolgend zu setzende Befestigungselement wird somit nicht auf die gewünschte Tiefe eingetrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät zu schaffen, dessen Treibkolben sich nach jedem Eintreibvorgang in seiner Ausgangs-stellung befindet, unabhängig davon ob das gesetzte Befestigungselement in einen weichen oder harten Aufnahmewerkstoff eingetrieben wurde.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, indem im axialen Projektionsbereich des Bodenteiles der Kolbenführung ein Abstandselement angeordnet ist, dessen senkrecht zur Achse verlaufende Anschlagfläche kleiner ist als der Projektionsbereich des Bodenteiles.
Das zwischen dem Bodenteil und dem Treibkolben angeordnete Abstandselement ist elastisch verformbar und dient dem Abbau von Überenergie, damit ein Abprallen des Treibkolbens an dem Bodenteil verhindert wird.
Aus wirtschaftlichen und herstelltechnischen Gründen ist vorzugsweise das Abstandselement am Treibkolben angeordnet ist.
Um eine elastische Verformung des Abstandselementes erreichen zu können, ist die Anschlagfläche des Abstandelementes kleiner als die Projektionsfläche des Bodenteiles. Zweckmässigerweise entspricht daher die Grösse der Anschlagfläche des Abstandselementes der 0,04- bis 0,5-fachen Projektionsfläche des Bodenteiles .
Damit sich die Anordnung des Abstandelementes nicht negativ auf die Baulänge des Setzgerätes auswirkt, entspricht vorzugsweise die parallel zur Längserstreckung des Treibkolbens gemessene Höhe des Abstandselementes dem 0,05- bis 0,02-fachen Durchmesser des Treibkolbens.
Aus herstelltechnischen und fertigungstechnischen Gründen ist vorteilhafterweise die Abstandsfläche kreisabschnittsartig ausgebildet.
Damit eine ausreichende Abstützung des Treibkolbens am Bodenteil erfolgt, ist zweckmässigerweise die Abstandsfläche im Randbereich des Treibkolbens angeordnet.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Die im Zusammenhang mit der Erfindung massgebenden Geräteteile eines erfindungsgemässen, pulverkraftbetriebenen Setzgerätes mit Treibkolben in der hinteren Ausgangsstellung;
Fig. 2: ein vergrösserter Ausschnitt des kartuschenaufnahmeseitigen Bereiches des Treibkolbens gemäss Fig. 1;
Fig. 3: eine Ansicht der vergrösserten, kartuschenaufnahmeseitigen Stimseite des Treibkolbens gemäss Fig. 1.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen die für die Erfindung massgebenden Geräteteile in der Ausgangsstellung. Innerhalb einer Kolbenführung 4 ist ein Treibkolben 1 gelagert. Ein Träger 14 schliesst sich entgegen der Sekrichtung an die Kolbenführung 4 an. Dieser Träger 14 weist eine Kartuschenaufnahme 6 auf, die eine Bohrung 7 enthält, die dem Durchtritt der bei der Zündung einer nicht dargestellten Treibladung entstehenden Treibgase dient. Ferner ist der Träger 14 mit einem Durchtritt 12 versehen.
In radialem Abstand wird die Kolbenführung 4 von einem mit dem Träger 14 in Verbindung stehenden Gehäuseteil 8 umgeben. Zwischen dem Gehäuseteil 8 und der Kolbenführung 4 befindet sich ein Kanal 9, der mit der Kartuschenaufnahme 6 in Verbindung steht. Zur Verbindung des Kanals 9 mit der Führungsbohrung 11 für den Treibkolben 1 ist in der Kolbenführung 4 eine Öffnung 10 angeordnet.
Mit der Kolbenführung 4 ist ferner eine mehrteilige Führungsvorrichtung verbunden. Diese Führungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Elementführung 15 und einer Führungsbüchse 16. Dabei dient die Elementführung 15 der Aufnahme und Führung einzutreibender, nicht dargestellter Befestigungselemente. Die Führungsbüchse 16 dient der Lagerung des Treibkolbens 1 und des setzrichtungsseitigen Bereiches der Kolbenführung 4. An die Elementführung 15 schliessen sich entgegen der Setzrichtung die Führungsbüchse 16 und ein Dämpfungselement 17 an, das ein gedämpftes Aufprallen des Treibkolbens 4 in der Eintreibstellung gewährleistet.
Die Fig. 1 zeigt den Treibkolben 1 in seiner Ausgangsstellung, bei der das Setzgerät auf ein zeichnerisch nicht dargestelltes Aufnahmematerial aufgesetzt ist, in das ein Befestigungselement eingetrieben werden soll.
Der Kanal 9 ist zur Kartuschenaufnahme 6 hin vom Treibkolben 1 verschlossen. In dieser Stellung ist die aus einer Durchmessererweiterung der Kolbenführung 4 und einer Verengung des Trägers 14 bestehende Ventileinrichtung 13 des Kanals 9 geöffnet. Von der Kolbenführung 4 ist ferner der Durchtritt 12 verschlossen, so dass der Kanal 9 nicht mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Nach der Zündung einer ebenfalls nicht dargestellten Treibladung treten die entstehenden Treibgase durch die Bohrung 7 der Kartuschenaufnahme 6 hindurch und treiben den Treibkolben 1 in seine vordere, nicht dargestellte Eintreibstellung. Dabei wird der Kanal 9 mit der Kartuschenaufnahme 6 verbunden, so dass Treibgase über den Kanal 9 durch die Öffnung 10 in die Führungsbohrung 11 gelangen. Von der Kolbenführung 4 ist der Durchtritt 12 noch immer verschlossen, so dass der Kanal 9 mit der Atmosphäre nicht in Verbindung steht.
Aufgrund der sich allseitig gleich entspannenden Treibgase wird als Gegenreaktion , dh der Beaufschlagung des Treibkolbens 1 entgegenwirkend, der Träger 14, relativ zur Kolbenführung 4 gesehen, entgegen der Setzrichtung verschoben. Aufgrund der Massenverhältnisse erfolgt die Verschiebung des Trägers 14 zeitlich etwas verzögert, dh im wesentlichen erst wenn der Treibkolben 1 seine vordere Eintreibstellung erreicht hat. In dieser Stellung ist die Ventileinrichtung 13 geschlossen. Aufgrund der Relativverschiebung zwischen dem Träger 14 und der Kolbenführung 4 ist aber der Durchtritt 12 von der Kolbenführung 4 geöffnet worden, so dass eine Verbindung mit der Atmosphäre geschaffen worden ist.
Die setzrichtungsseitigen Bereiche des Kanals 9 sowie der Führungsbohrung 11 haben aufgrund der geschlossenen Ventileinrichtung 13 einen gegenüber der Atmosphäre geschlossenen Speicherraum geschaffen, innerhalb welchem die Treibgase unter Einwirkung des Treibkolbens 1 komprimiert worden sind. Diese komprimierten Treibgase entspannen sich in weiterer Folge und treiben den Treibkolben 1 entgegen der Setzrichtung in seine hintere Ausgangsstellung zurück, wobei der von der Kolbenführung 4 und vom Träger 14 entgegen der Setzrichtung an den Treibkolben 1 anschliessende Raum über den Durchtritt 12 zur Atmosphäre hin entlüftet wird. Es wird somit im Anschluss wiederum die in Fig. 1 gezeigte Stellung der massgebenden Geräteteile erreicht, wobei unter Zuführung einer neuen Kartusche in die Kartuschenaufnahme 6 ein erneuter Eintreibvorgang erfolgen kann.
Die Relatiwerschiebung des Trägers 14 zusammen mit dem damit verbundenen Gehäuseteil 8 erfolgt gegenüber der Kolbenführung 4 samt der damit verbundenen Führungseinrichtung, welche im wesentlichen aus Elementführung 15 und Führungsbüchse 16 besteht.
Der in der Fig. 2 dargestellte, vergrösserter Ausschnitt des kartuschenaufnahmeseitigen Bereiches des Treibkolbens 1 zeigt ein einstückig mit dem Treibkolben 1 ausgebildetes Abstandselement 2 mit einer Anschlagfläche 3. Dieses Abstandselement 2 weist die Höhe H auf und ragt vom restlichen kartuschenaufnahmeseitigen Bereich des Treibkolbens 1 entgegen der Setzrichtung ab. Beim Zurückbewegen des Treibkolbens 1 mittels der gespeicherten Treibgase verhindert das Abstandelement 2 ein Abprallen des Treibkolbens 1 vom Bodenteil 5, so dass der Treibkolben in seiner Ausgangsstellung zu liegen kommt. Das Abstandselement 2 besitzt ein elastisches Verformungsverhalten.
Die Fig. 3 zeigt eine vergrösserte Ansicht der kartuschenaufnahmeseltigen Stimseite des Treibkolbens 1. Das Abstandselement 2 ist kreisabschnittartig ausgebildet und im Randbereich des Treibkolbens 1 angeordnet.

Claims

Pulverkraftbetriebenes Setzgerät mit einer, eine Führungsbohrung (11) für einen Treibkolben (1) aufweisenden Kolbenführung (4), deren der Eintreibrichtung abgewandtes Ende mit einer eine Kartuschenaufnahme (6) verbindenden Bohrung (7) versehen ist, die von einem Bodenteil (5) umgeben ist, einem die Kolbenführung (4) in radialem Abstand umgebenden Gehäuseteil (8), wobei zwischen der Kolbenführung (4) und dem Gehäuseteil (8) ein mit der Kartuschenaufnahme (6) verbundener Kanal (9) vorgesehen ist, der über eine Öffnung (10) in der Kolbenführung (4) in die Führungsbohrung (11) des Treibkolbens (1) mündet, einem verschliessbaren Durchtritt (12) am Gehäuseteil (8) und einer im Kanal (9) angeordneten, verschliessbaren Ventileinrichtung (13) zur Bildung eines die setzrichtungsseitigen Bereiche des Kanals (9) und der Führungsbohrung (11) umfassenden, gegenüber der Atmosphäre geschlossene Speicherraumes, dadurch gekennzeichnet, dass im axialen Projektionsbereich des Bodenteiles (5) der Kolbenführung (4) ein Abstandselement (2) angeordnet ist, dessen senkrecht zur Achse verlaufende Anschlagfläche (3) kleiner ist als der Projektionsbereich des Bodenteiles (5).
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (2) am Treibkolben (1) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Anschlagfläche (3) des Abstandselementes (2) der 0,04- bis 0,5-fachen Projektionsfläche des Bodenteiles (5) entspricht.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zur Längserstreckung des Treibkolbens (1) gemessene Höhe (H) des Abstandselementes (2) dem 0,05- bis 0,02-fachen Durchmesser des Treibkolbens (1) entspricht.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfläche (3) kreisabschnittsartig ausgebildet ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfläche (3) im Randbereich des Treibkolbens (1) angeordnet ist.