EP0826464B1

EP0826464B1 - Powder driven fastener tool with piston returning means

Info

Publication number: EP0826464B1
Application number: EP97810579A
Authority: EP
Inventors: Michael Melocco
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: EP0826464A1; CN1067318C; CA2213905A1; JPH1080876A; KR19980024212A; CA2213905C; KR100291231B1; US5901894A; DE59710855D1; TW340084B; DE19635312A1; CN1176164A; ATE251972T1

Abstract

The powered hammer for driving pins and the like into a surface, using a powder propellant in cartridges for the driving force, has a piston return unit as a shaped component (11) mainly in a closed cellular structure. The shaped component (11) is of a polyurethane elastomer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Setzgerät gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a setting tool according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE-OS 1 939 801 Ist ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von nagelförmigen Befestigungselementen in einen Untergrund bekannt, dessen Treibkolben mitttels einer elastischen Hülse nach einem erfolgten Eintreibvorgang in seine Ausgangsstellung zurückzuverschoben wird. Das Zurückverschieben des Treibkolbens bewirkt eine den Schaft des Treibkolbens umgebende, elastische Hülse, die sich von einem entgegen der Setzrichtung weisenden Anschlag der Kolbenführung bis zu einer setzrichtungsseitigen Stirnfläche des Kopfteiles des Treibkolbens erstreckt.From DE-OS 1 939 801 is a powder-operated setting tool for driving in known nail-shaped fasteners in an underground, the driving piston by means of an elastic sleeve after a driving-in process into its starting position is pushed back. Moving the driving piston back causes an elastic sleeve surrounding the shaft of the driving piston, which extends from a stop of the piston guide pointing against the setting direction up to one extends end face of the head part of the driving piston.

Der grosse Durchmesserunterschied zwischen dem Aussendurchmesser des Rückstellelementes und dem Innendurchmesser der Kolbenführung ist ein Hinweis dafür, dass die Hülse dieses Setzgerätes aus einem Material mit hoher Querdehnung gebildet ist. Das bedeutet, dass das in axialer Richtung verdrängte Volumen der Hülse sich in radialer Richtung ausbreitet, bis die Hülse an der Innenwand der Kolbenführung anliegt.The large diameter difference between the outer diameter of the restoring element and the inside diameter of the piston guide is an indication that the Sleeve of this setting tool is formed from a material with high transverse expansion. The means that the displaced volume of the sleeve in the axial direction changes in the radial Spreads direction until the sleeve lies against the inner wall of the piston guide.

Der grösstmögliche axiale Federweg des Rückstellelementes und die damit zusammenhängende grösste axiale Versetzung des Treibkolbens sind abhängig von der Grösse des hohlzylinderförmigen Volumens des Freiraumes zwischen dem Rückstellelement und der Innenwand der Kolbenführung.The largest possible axial spring travel of the restoring element and the associated The greatest axial displacement of the driving piston depends on the size of the hollow cylindrical volume of the space between the restoring element and the inner wall of the piston guide.

Die aus der DE-OS 1 939 801 bekannte Hülse lässt sich aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften höchstens auf die halbe Länge der Ausgangslänge zusammenstauchen. Um eine grössere axiale Versetzung des Treibkolbens erreichen zu können, ist eine Vergrösserung des hohlzylinderförmigen Volumens notwendig. Dieses Volumen kann beeinflusst werden durch eine Vergrösserung der Führungsbohrung der Kolbenführung in radialer Richtung, d.h. einer Vergrösserung des Freiraumes zwischen dem Rückstellelement und der Innenwand der Kolbenführung. Dies hat allerdings den grossen Nachteil, dass die Baugrösse des Setzgerätes sehr stark zunimmt und dadurch zu einer Unhandlichkeit des Setzgerätes führt. Wird beispielsweise Gummi als Material für die elastische Hülse verwendet, dann weist diese relativ lang ausgebildete Hülse ein hohes Eigengewicht auf. Das hohe Gewicht der Hülse wirkt sich negativ auf das Gesamtgewicht des Setzgerätes auf und erzeugt eine Kopflastigkeit des Setzgerätes.The sleeve known from DE-OS 1 939 801 can be due to its elastic Squeeze properties to a maximum of half the length of the original length. In order to be able to achieve a greater axial displacement of the driving piston, an enlargement is necessary of the hollow cylindrical volume is necessary. This volume can are influenced by an enlargement of the guide bore of the piston guide in the radial direction, i.e. an increase in the space between the return element and the inner wall of the piston guide. However, this has the major disadvantage that the size of the setting tool increases very sharply and thus becomes one Unhandiness of the setting tool leads. For example, rubber as a material for the elastic sleeve used, then this relatively long sleeve has a high Dead weight on. The high weight of the sleeve has a negative impact on that Total weight of the setting tool and creates a top heaviness of the setting tool.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mittels hochgespannter Gase betätigbares Setzgerät zu schaffen, das wirtschaftlich herstellbar ist, eine zuverlässig arbeitende, eine hohe Lebensdauer aufweisende Kolbenführung für den Treibkolben aufweist und sich durch eine kompakte Bauart, sowie durch ein gutes Handling auszeichnet.The invention is based, to be actuated by means of high-tension gases the task To create setting tool that is economically producible, one that works reliably, one has a long life piston guide for the driving piston and itself characterized by a compact design and good handling.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Setzgerät, das die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.This task is solved by a setting tool which is characteristic of the Section of claim 1 features listed.

Das erfindungsgemässe Rückstellelement kann aufgrund seines Aufbaus einen Stauchweg erreichen, der bis zu 80% der Ausgangslänge des Formteiles entspricht. Dies ermöglicht die Herstellung von Setzgeräten mit kompakter Bauart. Bei Druckbelastung wird zuerst das Volumen der einzelnen Zellen der überwiegend geschlossenen Zellstruktur und dann der Werkstoff selbst gestaucht. Die maximale Stauchung hängt von der Rohdichte des Formteiles ab. Beispielsweise kann die Rohdichte 350 kg/m³ bis 650 kg/m³ und das Volumen aller Zellen bzw. Poren 50% bis 63% betragen.Due to its construction, the restoring element according to the invention can achieve a compression path which corresponds to up to 80% of the initial length of the molded part. This enables the manufacture of setting tools with a compact design. When pressure is applied, the volume of the individual cells of the predominantly closed cell structure is compressed and then the material itself. The maximum compression depends on the bulk density of the molded part. For example, the bulk density can be 350 kg / m ³ to 650 kg / m ³ and the volume of all cells or pores 50% to 63%.

Aus Gründen der Festigkeit, der Verformbarkeit und der Recyclingmöglichkeit ist das Formelement zweckmässigerweise aus einem Polyuretan-Elastomer gebildet.For reasons of strength, deformability and the possibility of recycling, this is Forming element is expediently formed from a polyurethane elastomer.

Die Herstellung der Zellstruktur des erfindungsgemässen Formteiles erfolgt beispielsweise mittels eines Schäumvorganges. Die einzelnen Zellen bzw. Poren dieser Zellstruktur weisen vorzugsweise einen Durchmesser von höchstens 0,5 mm auf.The cell structure of the molded part according to the invention is produced, for example by means of a foaming process. The individual cells or pores of this cell structure preferably have a diameter of at most 0.5 mm.

Für die erfindungsgemässe Anwendung kommt beispielsweise das von der Fa. ELASTOGRAN GmbH, D-2844 Lemförde unter der Bezeichnung CELLASTO vertriebene Polyuretan in betracht.For the application according to the invention, this comes, for example, from ELASTOGRAN GmbH, D-2844 Lemförde under the name CELLASTO Consider polyurethane.

Um eine kontrollierte Verformung beim axialen Stauchen erreichen zu können, weist das Formteil vorteilhafterweise wenigstens eine umlaufend ausgebildete Formrille auf. Die Anordnung einer Formrille bewirkt eine Reduzierung des Querschnittes und somit eine geringere axiale Festigkeit des Formteiles im Bereich der Formrille. Dies hat zur Folge, dass das Formteil zuerst im Bereich einer Formrille axial gestaucht wird.In order to be able to achieve a controlled deformation during axial upsetting, this shows Molded part advantageously has at least one circumferentially shaped groove. The Arrangement of a shaped groove causes a reduction in the cross section and thus one lower axial strength of the molded part in the area of the molded groove. As a consequence, that the molded part is first compressed axially in the area of a molded groove.

Das Formteil kann beispielweise mehrere Formrillen aufweisen, die sich entweder über die gesamte Länge des Formteiles erstrecken oder an wenigstens einem der Endbereiche oder der Mitte konzentriert angeordnet sind. Der Abstand der Formrillen voneinander, sowie die die Tiefe der Formrillen und die Erstreckung der Formrillen in Längsrichtung des Formteiles kann beispielsweise konstant oder unregelmässig sein.The molded part can have, for example, a plurality of shaped grooves which either overlap extend the entire length of the molded part or at least one of the end regions or the center are concentrated. The distance between the grooves from each other, as well as the depth of the grooves and the extent of the grooves in The longitudinal direction of the molded part can, for example, be constant or irregular.

Aus herstelltechnischen Gründen ist vorzugsweise die Formrille In einer senkrecht zur Längsachse des Formteiles verlaufenden Ebene angeordnet ist und der sich In einer, durch die Längsachse des Formteiles verlaufenden Ebene erstreckende Querschnitt der Formrille ist im wesentlichen V-förmig ausgebildet.For technical reasons, the shape groove is preferably in a perpendicular to the Longitudinal axis of the molded part is arranged and which is located in a cross-section of the plane extending through the longitudinal axis of the molded part Form groove is essentially V-shaped.

Die Stirnseiten des Formteiles sind hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Insbesondere auf die dem Treibkolben zugewandte Stimseite wirken hohe Temperaturen. Um einen entsprechenden Schutz des Formteiles gewährleisten zu können ist vorteilhafterweise an wenigstens einer Stimseite des Formteiles eine Stützscheibe angeordnet.The end faces of the molded part are exposed to high mechanical loads. High ones act in particular on the end face facing the driving piston Temperatures. To ensure appropriate protection of the molded part can advantageously be a support disc on at least one end face of the molded part arranged.

Ein Schutz des Formteiles durch die Stützscheibe ist nur möglich, wenn die Stützscheibe gegenüber dem Formteil koaxial ausgerichtet ist. Um die notwendige koaxiale Ausrichtung des Formteiles gegenüber der ebenfalls auf den Aussendurchmesser des Formteiles angepassten Stützscheibe erreichen zu können, greifen zweckmässigerweise das Formteil und die Stützscheibe formschlüssig ineinander.Protection of the molded part by the support disc is only possible if the support disc is coaxially aligned with the molding. To the necessary coaxial alignment of the molded part compared to the outside diameter of the To be able to reach the shaped support disc suitably grip the molded part and the support washer interlock.

Es ist beispielsweise auch möglich, das Formteil gegenüber der Kolbenführung koaxial auzurichten, indem an beiden Stirnseiten des Formteiles jeweils eine Stützscheibe angeordnet ist, deren Aussendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser der Kolbenführung entspricht. Auch in diesem Falle ist ein formschlüsslges Ineinandergreifen von Formteil und Stützscheiben notwendig.For example, it is also possible for the molded part to be coaxial with respect to the piston guide to align by placing a support washer on both ends of the molded part is arranged, the outer diameter of which is essentially the inner diameter of the Piston guide corresponds. In this case, too, there is a positive interlocking of molded part and support washers necessary.

Aus verschleisstechnischen Gründen und aus Gründen der guten Dämpfungseigenschaften ist die Sützscheibe zweckmässigerweise aus Gummi gebildet. For reasons of wear and for reasons of good damping properties the supporting disc is expediently made of rubber.

Damit beim erfindungsgemässen Formteil eine reibungslose, axiale Stauchung erfolgen kann, ist beispielsweise der Aussendurchmesser des Formteiles kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser der Kolbenführung. Der Aussendurchmesser des Formteiles entspricht in der Ausgangslänge des Formteiles vorzugsweise dem 0,65-fachen bis 0,98-fachen Innendurchmesser der Kolbenführung.So that a smooth, axial compression takes place in the molded part according to the invention can, for example, the outer diameter of the molded part is made smaller than the inside diameter of the piston guide. The outside diameter of the molded part corresponds in the initial length of the molded part, preferably 0.65 times to 0.98 times Inner diameter of the piston guide.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein erfindungsgemässes Setzgerät in vereinfachter Darstellung;
Fig. 2: die Kolbenführung mit sich in der Ausgangsstellung befindlichem Treibkolben des Setzgerätes gemäss Fig. 1; in geschnittener Darstellung;
Fig. 3: die Kolbenführung, mit sich in der Arbeitsstellung befindlichem Treibkolben des Setzgerätes gemäss Fig. 1, in geschnittener Darstellung.

The invention is explained in more detail with reference to drawings which show an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1: a setting tool according to the invention in a simplified representation;
Fig. 2: the piston guide with the driving piston of the setting tool according to FIG. 1 located in the starting position; in a sectional view;
Fig. 3: the piston guide, with the driving piston of the setting tool according to FIG. 1 located in the working position, in a sectional view.

Das in der Fig.1 dargestellte pulverkraftbetriebene Setzgerät weist ein Gehäuse 1, einen einstückig mit dem Gehäuse 1 verbundenen Handgriff 5 und ein das Gehäuse 1 und den Handgriff 5 durchsetzendes, streifenförmiges Kartuschenmagazin 2 mit mehreren Kartuschen 3 auf. Im Übergangsbereich zwischen dem Gehäuse 1 und dem Handgriff 5 ist ein Betätigungsschalter 4 angeordnet, der dem Auslösen eines nicht dargestellten Zündmechanismus dient. Der setzrichtungsseitige Endbereich des Gehäuses 1 wird überragt von einer Bolzenführung 6, die zusammen mit einer sich an die Bolzenführung 6 anschliessenden Kolbenführung 7 gegenüber dem Gehäuse 1 axial in eine nicht gezeigte Anpresstellung versetzbar ist.The powder-powered setting tool shown in FIG. 1 has a housing 1, a integrally connected to the housing 1 handle 5 and the housing 1 and Handle 5 penetrating, strip-shaped cartridge magazine 2 with several Cartridges 3 on. In the transition area between the housing 1 and the handle 5 an actuation switch 4 is arranged, the triggering a, not shown Ignition mechanism is used. The end region of the housing 1 on the setting direction is surmounted by a pin guide 6, which together with one of the pin guide 6 subsequent piston guide 7 with respect to the housing 1 axially in a shown pressing is displaceable.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kolbenführung 7 weist eine zentrale, zylindrische Führungsbohrung 20 auf, die parallel zur Längserstreckung der Kolbenführung 7 verläuft. Ein Kartuschenlager 13 ist in einem der Setzrichtung gegenüberliegenden Endbereich der Kolbenführung 7 angeordnet und steht über einen Verbindungskanal 19 in direkter Verbindung mit der Führungsbohrung 20. The piston guide 7 shown in FIGS. 1 and 2 has a central, cylindrical Guide bore 20, which is parallel to the longitudinal extension of the piston guide 7 runs. A cartridge bearing 13 is in an opposite direction to the setting direction End region of the piston guide 7 is arranged and stands over a connecting channel 19 in direct connection with the guide bore 20.

Ein dem Eintreiben von nicht dargestellten Befestigungselementen in einen ebenfalls nicht dargestellten Untergrund dienender Treibkolben 21 weist ein Kopfteil 9 und einen Schaft 8 auf, wobei der im wesentlichen dem Innendurchmesser der Führungsbohrung 20 entsprechende Aussendurchmesser des Kopfteiles 9 des Treibkolbens 21 grösser ist als der Durchmesser des Schaftes 8. Die Führungsbohrung 20 dient der Führung des Kopfteiles 9 beim axialen Versetzen des Treibkolbens 21. Im setzrichtungsseitigen Endbereich weist die Führungsbohrung 20 einen Anschlag 17 in Form einer kreisringförmigen Fläche auf, die von der Setzrichtung abgewandt ist und der Abstützung des Kopfteiles 9 des Treibkolbens 21 unter Zwischenlage eines Rückstellelementes in Form eines Formteiles 11 dient. Im Bereich des Anschlages 17 weist die Aussenwandung der Kolbenführung eine Entlüftungsbohrung 10 auf, die dem Entlüften des setzrichtungsseitigen Teiles der Führungsbohrung 20 dient, wenn der Treibkolben 21 beim Setzvorgang in Setzrichtung beschleunigt wird.A driving of fasteners, not shown, into one as well Driving piston 21, not shown, serves a head part 9 and a Shank 8, the substantially the inner diameter of the guide bore 20 corresponding outer diameter of the head part 9 of the driving piston 21 is larger than the diameter of the shaft 8. The guide bore 20 serves to guide the Head part 9 when axially displacing the driving piston 21. In the setting direction End region, the guide bore 20 has a stop 17 in the form of an annular Surface facing away from the setting direction and the support of the Head part 9 of the driving piston 21 with the interposition of a restoring element in the form a molded part 11 is used. In the area of the stop 17, the outer wall of the Piston guide a vent hole 10, which is the venting of the setting direction Part of the guide bore 20 is used when the driving piston 21 during the setting process is accelerated in the setting direction.

Der Schaft 8 des Treibkolbens 21 wird in einer zentralen Bohrung 23 der Kolbenführung 7 im setzrichtungsseitigen Endbereich geführt. Diese zentrale Bohrung 23 verläuft zur Führungsbohrung 20 der Kolbenführung und zu einer zentralen Durchgangsbohrung 22 der Bolzenführung 6 koaxial. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 22 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser der zentralen Bohrung 23 der Kolbenführung 7.The shaft 8 of the driving piston 21 is in a central bore 23 of the piston guide 7 guided in the end area on the setting direction. This central bore 23 runs to Guide bore 20 of the piston guide and to a central through bore 22 the bolt guide 6 coaxial. The diameter of the through hole 22 corresponds to essentially the diameter of the central bore 23 of the piston guide 7.

Die zentrale Bohrung 23 erstreckt sich im wesentlich entlang eines im Aussendurchmesser reduzierten Teiles der Kolbenführung 7, der von einem erweiterten Teil der Bolzenführung 6 umgeben ist.The central bore 23 extends essentially along an outside diameter reduced part of the piston guide 7 by an expanded part of the Bolt guide 6 is surrounded.

Das zwischen einer setzrichtungsseitigen Stimseite des Kopfteiles 9 des Treibkolbens 21 und dem Anschlag 17 der Kolbenführung 7 angeordnete Formteil 11 umgibt den Schaft 8 des Treibkolbens 21 und wirkt formschlüssig mit zwei Stützscheiben 14,15 zusammen, die an den Stirnseiten des Formteiles 11 angeordnet sind.That between an end face of the head part 9 of the driving piston 21 on the setting direction and the molded part 11 arranged around the stop 17 of the piston guide 7 surrounds the shaft 8 of the driving piston 21 and interacts positively with two support disks 14, 15, which are arranged on the end faces of the molded part 11.

In der Fig. 2 befindet sich der Treibkolben 21 in seiner Ausgangsstellung. Die entspannte Ausgangslänge des Formteiles 11 entspricht im wesentlichen dem Abstand zwischen dem Anschlag 17 der Kolbenführung 21 und der setzrichtungsseitigen Stirnfläche 18 des Kopfteiles 9 abzüglich der Höhe beider Stützscheiben 14, 15. Das Formteil 11 weist mehrere im gleichen Abstand voneinander angeordnete, umlaufend ausgebildete Formrillen 12 auf. Der Abstand der einzelnen Formrillen 12 voneinander beträgt beispielsweise 8mm bis 20mm. Der senkrecht zur Längserstreckung des Formteiles 11 verlaufende Querschnitt der Formrillen 12 ist im wesentlichen V-förmig ausgebildet. Gegenüber der Innenwand 16 der Führungsbohrung 20 weisen das Formteil 11 und die beiden Stützscheiben 14, 15 einen kleineren Aussendurchmesser auf.2, the driving piston 21 is in its initial position. The relaxed one Initial length of the molded part 11 corresponds essentially to the distance between the stop 17 of the piston guide 21 and the end face 18 of the setting direction Head part 9 minus the height of both support disks 14, 15. The molded part 11 has several circumferentially shaped grooves arranged at the same distance from each other 12 on. The distance between the individual shaped grooves 12 is for example 8mm to 20mm. The perpendicular to the longitudinal extension of the molded part 11 The cross section of the shaped grooves 12 is essentially V-shaped. Compared to the inner wall 16 of the guide bore 20, the molded part 11 and the two supporting disks 14, 15 have a smaller outside diameter.

Die Fig. 3 zeigt den Treibkolben 21 in der Arbeitsstellung. Dabei überragt der Schaft 8 des Treibkolbens 21 die setzrichtungsseitige Stimseite der Bolzenführung 6. Das Formtell 11 ist auf 20% seiner Ausgangslänge zusammengestaucht.
Bei dem aus einer überwiegend geschlossenen Zellstruktur gebildeten Formteil 11 sind die Zellen zusammengedrückt und der Werkstoff in der Weise radial verformt, dass der Aussendurchmesser des gestauchten Formteiles 11 dem Innendurchmesser der Führungsbohrung 20 der Kolbenführung 7 entspricht.3 shows the driving piston 21 in the working position. In this case, the shaft 8 of the driving piston 21 projects beyond the end face of the bolt guide 6 on the setting direction side. The mold plate 11 is compressed to 20% of its initial length.
In the molded part 11 formed from a predominantly closed cell structure, the cells are compressed and the material is radially deformed in such a way that the outer diameter of the compressed molded part 11 corresponds to the inner diameter of the guide bore 20 of the piston guide 7.

Claims

Fastener tool which can be actuated by means of gases under high tension, with a piston guide (7), a driving piston (21) exhibiting a shaft (8) and head section (9) and axially displaceable in the piston guide (7), and a return element surrounding the shaft (8) and arranged between a stop (17) of the piston guide (7) pointing in the opposite direction to the direction of fastening and the front face (18) of the head section (9) on the side facing the direction of fastening, characterised in that the return element is formed by a foamed moulding (11) exhibiting a closed cell structure.
Fastener tool according to claim 1, characterised in that the moulding (11) is formed from a polyurethane elastomer.
Fastener tool according to claim 1 or 2, characterised in that the diameter of the individual cells of the cell structure of the moulding (11) does not exceed 0.5 mm.
Fastener tool according to one of claims 1 to 3, characterised in that the moulding (11) exhibits at least one peripherally designed moulded groove (12)
Fastener tool according to claim 4, characterised in that the moulded groove is arranged in a plane running at right angles to the longitudinal axis of the moulded groove (11), and in that the cross-section of the moulded groove (12), extending in a plane running through the longitudinal axis of the moulding (11), is designed essentially in a V-shape.
Fastener tool according to one of claims 1 to 5, characterised in that a supporting disc (14, 15) is arranged on at least one front side of the moulding (11).
Fastener tool according to claim 6, characterised I that the moulding (11) and the supporting disc (14, 15) positively mesh.
Fastener tool according to claim 6 or 7, characterised in that the supporting disc (14, 15) is formed from rubber.
Fastener tool according to one of claims 1 to 8, characterised in that the outside diameter in the initial length of the moulding (11) is equal to 0.65 to 0.98 times the inside diameter of the piston guide (7).