EP0972615B1 - Pulverkraftbetriebenes Setzgerät - Google Patents

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EP0972615B1
EP0972615B1 EP99810534A EP99810534A EP0972615B1 EP 0972615 B1 EP0972615 B1 EP 0972615B1 EP 99810534 A EP99810534 A EP 99810534A EP 99810534 A EP99810534 A EP 99810534A EP 0972615 B1 EP0972615 B1 EP 0972615B1
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EP
European Patent Office
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driving
piston
cylindrical
driving piston
piston guide
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EP99810534A
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EP0972615A2 (de
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Mario Grazioli
Gebhard Gantner
Sybille Renner
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/08—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure
    • B25C1/10—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure generated by detonation of a cartridge
    • B25C1/18—Details and accessories, e.g. splinter guards, spall minimisers

Definitions

  • the invention relates to a powder-operated setting tool according to the preamble of Claim 1.
  • a setting tool is known from EP-0 330 950, in which Propellant charges of uniform hardness are used.
  • the different Collecting services are carried out by means of a device-based power regulation.
  • the piston guide of this known setting tool has a bore in which a Driving piston is arranged displaceable parallel to the setting direction. Opens into the barrel bore a cartridge holder and an outflow channel, the cross-sectional area of which by means of a Regulierstattes is changeable. Since in this known setting tool when igniting a Cartridge is released immediately after the start of the driving piston, the outflow channel falls part of the propellant pressure drops before it has built up completely.
  • US Pat. No. 3,399,817 describes a powder-operated setting tool with a, a bore, a cartridge holder and an outflow channel having piston guide known.
  • a driving piston is guided displaceably parallel to the setting direction of the bore.
  • In the The bore hole opens into the cartridge holder and the outflow channel.
  • Between the The mouth of the cartridge holder and the mouth of the outflow channel is one from Driving piston and sealing area formed by the piston guide arranged.
  • the Sealing area is from the inner wall of a cylindrical recess in Setting direction of the stop surface of the piston guide and an extension of the Driving piston formed.
  • the outflow channel opens into the side of the stop surface Piston guide.
  • EP 0 798 084 A1 describes a setting tool that is similar in principle to the aforementioned known.
  • a sealing area between the driving piston and the piston guide is in this Setting tool formed in that the mouth of the cartridge holder is tubular is extended and this sealing with a corresponding cylindrical receptacle in the Piston of the driving piston can interact.
  • the mouth of the outflow opening is in the starting position of the driving piston on the cartridge bearing from a radial Closed outer surface of the driving piston.
  • the invention has for its object an economically producible, powder power operated To create setting tool, which immediately after the start of the driving piston Decrease in the propellant gas pressure is prevented and release of the outflow channel only occurs when the driving piston has been displaced in the setting direction.
  • the outflow channel not released directly at the start of the driving piston in the setting direction, but only if the driving piston hits the sealing area after a certain displacement in the setting direction releases and connects the cartridge holder with the outflow channel.
  • the sealing area is from the inner wall a cylindrical recess in a stop surface pointing in the setting direction the piston guide and the outer wall of an approach one against each other the setting direction facing counter surface of the driving piston, the Cartridge holder in the cylindrical recess and the outflow channel in the Open the stop surface in the barrel bore.
  • the stop surface is part of a cylindrical projection, the in the setting direction of a bottom of the piston guide pointing in the setting direction protrudes the counter surface of the driving piston part of a cylindrical recess, which in Setting direction from a free end of the driving piston pointing counter to the setting direction is spaced and the diameter of the cylindrical projection and the cylindrical recess of substantially the same size.
  • the drive piston has two large pressure levels.
  • the approach is preferably cylindrical. This will improve Sealing properties achieved in the sealing area.
  • the cross-sectional area of the outflow channel is advantageously by means of a Regulating device changeable.
  • the regulating device is, for example around a bore which penetrates the outflow channel essentially vertically, in which is a displaceable regulating pin.
  • the piston guide 1 shown in FIGS. 1 to 3 one not shown in its entirety Setting tool has a central bore 2 in which a driving piston 5 parallel to Setting direction is arranged displaceable.
  • the extension of the bore 2 is countered the setting direction of a floor 14 is limited by that in the setting direction central, cylindrical projection 13 with a stop surface 7 on the setting direction protrudes.
  • a cylindrical recess 8 In the central area of this stop surface 7 extends against the setting direction a cylindrical recess 8.
  • the diameter of the projection 13 is smaller than the inside diameter of the bore 2.
  • the piston guide 1 also has a cross section opposite to the setting direction widening cartridge holder 3 with a connecting channel to barrel bore 2 on, the connecting channel in the central region of the cylindrical recess 8 in the bore 2 opens.
  • a discharge channel connected to the atmosphere 4 also has the piston guide 1, one parallel to the setting direction extending portion of the outflow channel 4 in the stop surface 7 of the piston guide 1 opens into the bore 2.
  • a section perpendicular to the setting direction of the outflow channel 4 is penetrated by a bore 18, the receiving and the Guiding a parallel to the setting direction displaceable regulating pin 17 is used with the Help the cross-sectional area of the outflow channel 4 is changeable.
  • the driving piston 5 has a shaft 19 on the setting direction and a connected, flange-shaped sealing part 20 with a counter to the setting direction showing free end 16.
  • a cylindrical recess 15 in the setting direction starting from the free end 16 with a counter surface 10 forming the base of the recess 15.
  • From this counter surface 10 projects from a cylindrical projection 11, the diameter of which is smaller than one Inner diameter of the cylindrical recess 8 and is substantially the same size like the diameter of the cylindrical recess 8 arranged in the piston guide.
  • the extension of this cylindrical recess 8 and the cylindrical extension 11 parallel to the setting direction is essentially the same size.
  • the cylindrical sealing region 6, which extends parallel to the setting direction, is formed by the cylindrical recess 8 and the cylindrical projection 11 formed, the inner wall 9 of the cylindrical recess 8 and the outer wall 12 of the cylindrical Approach 11 form interacting sealing surfaces.
  • the initial acceleration of the Driving piston can be influenced.
  • the initial acceleration is all the more the smaller the smaller the extent of the sealing area.
  • the extent of the sealing area parallel to the setting direction is, for example, 0.2 to 8 mm.
  • the initial acceleration can be determined with the diameter of the outflow channel influence the following, further acceleration of the driving piston in the setting direction. ever the smaller the diameter of the outflow channel, the larger the further one Acceleration of the driving piston.
  • the diameter of the outflow channel is for example 1.5 mm to 7 mm.
  • the total propellant pressure becomes one ignited cartridge, not shown, for the initial acceleration of the Driving piston 5 used.
  • the propellant gases act against them first the end of the protruding from the driving piston cylindrical approach. Only after the cylindrical extension 11 the cylindrical recess 8, there is a connection between the cartridge holder 3 and the outflow channel 4, so that the propellant gas pressure can be regulated.

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Description

Die Erfindung betrifft ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beim Eintreiben von Befestigungselementen mit einem Setzgerät in Aufnahmewerkstoffe von unterschiedlicher Härte und Festigkeit ist der zu überwindende Widerstand verschieden gross. Es besteht deshalb die Forderung, die Eintreibleistung des Setzgerätes den örtlichen Verhältnissen anzupassen. Aus der EP-0 330 950 ist ein Setzgerät bekannt, bei dem Treibladungen einheitlicher Härte verwendet werden. Die unterschiedlichen Eintreibleistungen werden mittels einer geräteseitigen Leistungsregulierung vorgenommen. Die Kolbenführung dieses bekannten Setzgerätes weist eine Laufbohrung auf, in der ein Treibkolben parallel zur Setzrichtung versetzbar angeordnet ist. In die Laufbohrung mündet eine Kartuschenaufnahme und ein Abströmkanal, dessen Querschnittsfläche mittels eines Regulierstiftes veränderbar ist. Da bei diesem bekannten Setzgerät beim Zünden einer Kartusche sofort nach dem Start des Treibkolbens der Abströmkanal freigegeben wird, fällt bereits ein Teil des Treibgasdruckes ab, bevor er sich vollständig aufgebaut hat.
Aus der US 3,399,817 ist ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät mit einer, eine Laufbohrung, eine Kartuschenaufnahme und einen Abströmkanal aufweisenden Kolbenführung bekannt. In der Laufbohrung ist ein Treibkolben parallel zur Setzrichtung versetzbar geführt. In die Laufbohrung mündet die Kartuschenaufnahme sowie der Abströmkanal. Zwischen der Mündung der Kartuschenaufnahme und der Mündung des Abströmkanals ist ein, vom Treibkolben und von der Kolbenführung gebildeter Dichtbereich angeordnet. Der Dichtbereich wird dabei von der Innenwandung einer zylindrischen Vertiefung einer in Setzrichtung weisenden Anschlagfläche der Kolbenführung und einer Verlängerung des Treibkolbens gebildet. Der Abströmkanal mündet seitlich an der Anschlagfläche in die Kolbenführung.
Aus der EP 0 798 084 A1 ist ein prinzipiell ähnliches Setzgerät wie das vorgenannte bekannt. Ein Dichtbereich zwischen dem Treibkolben und der Kolbenführung wird bei diesem Setzgerät dadurch ausgebildet, dass die Mündung der Kartuschenaufnahme rohrförmig verlängert ist und diese dichtend mit einer entsprechenden zylindrischen Aufnahme im Kolben des Treibkolbens zusammenwirken kann. Die Mündung der Abströmöffnung wird in der Ausgangsstellung des Treibkolbens am Kartuschenlager von einer radialen Aussenfläche des Treibkolbens verschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich herstellbares, pulverkraftbetriebenes Setzgerät zu schaffen, bei dem sofort nach dem Start des Treibkolbens ein Abfall des Treibgasdruckes verhindert wird und eine Freigabe des Abströmkanals erst erfolgt, wenn der Treibkolben eine Versetzung in Setzrichtung erfahren hat.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.
Aufgrund der Ausgestaltung des erfindungsgemässen Setzgerätes wird der Abströmkanal nicht direkt beim Start des Treibkolbens in Setzrichtung freigegeben, sondem erst, wenn der Treibkolben nach einer bestimmten Versetzung in Setzrichtung den Dichtbereich freigibt und die Kartuschenaufnahme mit dem Abströmkanal verbindet.
Der Dichtbereich ist von der Innenwandung einer zylindrischen Vertiefung in einer in Setzrichtung weisenden Anschlagfläche der Kolbenführung und der Aussenwandung eines Ansatzes einer sich entgegen der Setzrichtung weisenden Gegenfläche des Treibkolbens gebildet, wobei die Kartuschenaufnahme in der zylindrischen Vertiefung und der Abströmkanal in der Anschlagfläche in die Laufbohrung münden.
Die Anschlagfläche ist Teil eines zylindrischen Vorsprungs, der in Setzrichtung von einem in Setzrichtung weisenden Boden der Kolbenführung abragt, die Gegenfläche des Treibkolbens Teil einer zylindrischen Ausnehmung, die in Setzrichtung von einem entgegen der Setzrichtung weisenden freien Ende des Treibkolbens beabstandet ist und die Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs und der zylindrischen Vertiefung im wesentlich gleich gross ausgebildet.
Der Treibkolben weist dabei zwei grosse Druckstufen auf.
Vorzugsweise ist der Ansatz zylindrisch ausgebildet. Dadurch werden verbesserte Dichteigenschaften im Dichtbereich erreicht.
Damit der zylindrische Ansatz des Treibkolbens in der Ausgangsstellung des Treibkolbens vollständig in die zylindrische Vertiefung der Kolbenführung ragt, ist vorteilhafterweise der Abstand zwischen dem Boden und der Anschlagfläche der Kolbenführung grösser als der Abstand zwischen der Gegenfläche und dem freien Ende des Treibkolbens.
Um die weitere Beschleunigung des Treibkolbens bei einem Setzgerät verändern zu können, ist vorteilhafterweise die Querschnittsfläche des Abströmkanals mittels einer Reguliereinrichtung veränderbar. Bei der Reguliereinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine, den Abströmkanal im wesentlichen senkrecht durchsetzende Bohrung, in der ein Regulierstift versetzbar angeordnet ist.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1
eine geschnitten dargestellte Kolbenführung in Verbindung mit einem Treibkolben eines erfindungsgemässen, pulverkraftbetriebenen Setzgerätes, der Treibkolben befindet sich in seiner Ausgangsstellung und liegt direkt an der Mündung der Kartuschenaufnahme an;
Fig. 2
das Setzgerät gemäss Fig. 1, der Treibkolben ist von der Mündung der Kartuschenaufnahme beabstandet und dichtet die Kartuschenaufnahme zum Abströmkanal hin ab;
Fig. 3
das Setzgerät gemäss Fig. 1, die Kartuschenaufnahme steht mit dem Abströmkanal in Verbindung.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kolbenführung 1 eines nicht zur Gänze dargestellten Setzgerätes weist eine zentrale Laufbohrung 2 auf, in der ein Treibkolben 5 parallel zur Setzrichtung versetzbar angeordnet ist. Die Erstreckung der Laufbohrung 2 wird entgegen der Setzrichtung von einem Boden 14 begrenzt von dem in Setzrichtung ein zentraler, zylindrischer Vorsprung 13 mit einer setzrichtungsseitigen Anschlagfläche 7 abragt. Im zentralen Bereich dieser Anschlagfläche 7 erstreckt sich entgegen der Setzrichtung eine zylindrische Vertiefung 8. Der Durchmesser des Vorsprungs 13 ist kleiner als der Innendurchmesser der Laufbohrung 2.
Die Kolbenführung 1 weist auch eine sich entgegen der Setzrichtung im Querschnitt erweiternde Kartuschenaufnahme 3 mit einem Verbindungskanal zur Laufbohrung 2 hin auf, wobei der Verbindungskanal im zentralen Bereich der zylindrischen Vertiefung 8 in die Laufbohrung 2 mündet. Ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehender Abströmkanal 4 weist die Kolbenführung 1 ebenfalls auf, wobei ein parallel zur Setzrichtung erstreckender Abschnitt des Abströmkanals 4 in der Anschlagfläche 7 der Kolbenführung 1 in die Laufbohrung 2 mündet. Ein senkrecht zur Setzrichtung verlaufender Abschnitt des Abströmkanals 4 wird von einer Bohrung 18 durchsetzt, die der Aufnahme und der Führung eines parallel zur Setzrichtung versetzbaren Regulierstiftes 17 dient, mit dessen Hilfe die Querschnittsfläche des Abströmkanals 4 veränderbar ist.
Der Treibkolben 5 weist einen setzrichtungsseitigen Schaft 19 und ein damit verbundenes, flanschartig ausgebildetes Dichtungsteil 20 mit einem entgegen der Setzrichtung weisenden freien Ende16 auf. Im zentralen Bereich des Treibkolbens 5 erstreckt sich in Setzrichtung, ausgehend vom freien Ende 16, eine zylindrische Ausnehmung 15 mit einer den Grund der Ausnehmung 15 bildenden Gegenfläche 10. Von dieser Gegenfläche 10 ragt ein zylindrischer Ansatz 11 ab, dessen Durchmesser kleiner ist als ein Innendurchmesser der zylindrischen Vertiefung 8 und im wesentlichen gleich gross ist wie der Durchmesser der in der Kolbenführung angeordneten zylindrischen Vertiefung 8. Die Erstreckung dieser zylindrischen Vertiefung 8 und des zylindrischen Ansatzes 11 parallel zur Setzrichtung ist im wesentlichen gleich gross.
Ein sich zwischen der Mündung der Kartuschenaufnahme 3 und des Abströmkanals 4 parallel zur Setzrichtung erstreckender zylindrischer Dichtbereich 6 wird von der zylindrischen Vertiefung 8 und dem zylindrischen Ansatz 11 gebildet, wobei die Innenwandung 9 der zylindrischen Vertiefung 8 und die Aussenwandung 12 des zylindrischen Ansatzes 11 miteinander zusammenwirkende Dichtflächen bilden.
Über die Grösse der Erstreckung des Dichtbereiches ist die Anfangsbeschleunigung des Treibkolbens beeinflussbar. So ist beispielsweise die Anfangsbeschleunigung umso geringer je kleiner die Erstreckung des Dichtbereiches ist. Die Erstreckung des Dichtbereiches parallel zur Setzrichtung beträgt beispielsweise 0,2 bis 8 mm.
Mit dem Durchmesser des Abströmkanals lässt sich die, der Anfangsbeschleunigung folgende, weitere Beschleunigung des Treibkolbens in Setzrichtung beeinflussen. Je kleiner der Durchmesser des Abströmkanals ist, umso grösser ist die weitere Beschleunigung des Treibkolbens. Der Durchmesser des Abströmkanals beträgt beispielsweise 1,5 mm bis 7 mm.
Im Folgenden wird die Funktion des Dichtbereiches erläutert:
Bei dem erfindungsgemässen Setzgerät wird der gesamte Treibgasdruck einer gezündeten, nicht dargestellten Kartusche für die anfängliche Beschleunigung des Treibkolbens 5 verwendet. Zu diesem Zweck wirken die Treibgase zuerst auf die entgegen der Setzrichtung weisende Stirnseite des vom Treibkolben abragenden zylindrischen Ansatzes. Erst nachdem der zylindrische Ansatz 11 die zylindrische Vertiefung 8 verlassen hat, entsteht eine Verbindung zwischen der Kartuschenaufnahme 3 und dem Abströmkanal 4, so dass eine Regelung des Treibgasdruckes erfolgen kann.

Claims (4)

  1. Pulverkraftbetriebenes Setzgerät mit einer eine Laufbohrung (2), eine Kartuschenaufnahme (3) und einen Abströmkanal (4) aufweisenden Kolbenführung (1), wobei in der Laufbohrung (2) ein Treibkolben (5) parallel zur Setzrichtung versetzbar ist und die Kartuschenaufnahme (3) sowie der Abströmkanal (4) in die Laufbohrung (2) münden, wobei zwischen der Mündung der Kartuschenaufnahme (3) und der Mündung des Abströmkanals (4) ein vom Treibkolben (5) und von der Kolbenführung (1) gebildeter Dichtbereich (6) vorgesehen ist, und wobei
       der Dichtbereich (6) von der Innenwandung (9) einer zylindrischen Vertiefung (8) in einer in Setzrichtung weisenden Anschlagfläche (7) der Kolbenführung (1) und der Aussenwandung (12) eines Ansatzes (11) einer sich entgegen der Setzrichtung weisenden Gegenfläche (10) des Treibkolbens (5) gebildet ist, und dass die Kartuschenaufnahme (3) in der zylindrischen Vertiefung (8) und der Abströmkanal (4) in der Anschlagfläche (7) in die Laufbohrung (2) münden,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (7) Teil eines zylindrischen Vorsprungs (13) ist, der in Setzrichtung von einem in Setzrichtung weisenden Boden (14) der Kolbenführung (1) abragt, die Gegenfläche (10) des Treibkolbens (5) Teil einer zylindrischen Ausnehmung (15) ist, die in Setzrichtung von einem entgegen der Setzrichtung weisenden freien Ende (16) des Treibkolbens (5) beabstandet ist und die Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs (13) und der zylindrischen Vertiefung (15) im wesentlich gleich gross ausgebildet sind.
  2. Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (11) zylindrisch ausgebildet ist.
  3. Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Boden (14) und der Anschlagfläche (7) der Kolbenführung (1) grösser ist als der Abstand zwischen der Gegenfläche (10) und dem freien Ende (16) des Treibkolbens (5).
  4. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Abströmkanals (4) mittels eines verstellbaren Regulierstiftes (17) veränderbar ist.
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