EP1781426B1

EP1781426B1 - Nadelpistole

Info

Publication number: EP1781426B1
Application number: EP05771623.5A
Authority: EP
Inventors: René Amherd
Original assignee: Von Arx AG
Current assignee: Von Arx AG
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: CA2576244A1; US7861798B2; JP2008510628A; US20080185164A1; CN101052479A; WO2006021121A1; RU2007110817A; CN101052479B; JP4624418B2; RU2370358C2; EP1781426A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlagvorrichtung in der Gestalt einer Nadelpistole umfassend ein Zylindergehäuse in dem ein beweglicher Zylinder gleitend zwischen zwei Druckfedern lagert, wobei sich im Zylinder ein fliegender Kolben unter Drucklufteinfluss hin und her bewegt und einen Schlagimpuls auf einen Amboss abgibt, auf dem unter Druck von einer der beiden Federn ein Nadelträger ruht und wobei mehrere Nadeln im Nadelträger axial gleitend lagern und unter Arbeitsdruck mit ihren endständigen Nadelköpfen auf dem Amboss anliegen.
Schlagvorrichtungen der eingangs genannten Art sind im Handel unter der Bezeichnung Nadelpistole weit verbreitet und haben sich im täglichen Gebrauch vielfach bewährt. Prinzipiell werden Nadelpistolen zur Reinigung von Oberflächen eingesetzt, um beispielsweise alte Farbresten zu entfernen oder Rostschichten abzutragen. Die Arbeitsweise und der Aufbau der Nadelpistolen führt zu hohen Materialbelastungen. Entsprechend hat man die hier interessierenden Schlagvorrichtungen vielfach verbessert, um deren Lebensdauer zu erhöhen.
Insbesondere um den Verschleiss zwischen dem beweglichen Zylinder und dem Zylindergehäuse zu reduzieren wurde eine spezielle Gleitdichtung entwickelt, wie sie aus der EP-A-0'152'376 bekannt Die EP-A-0'152'376 offenbart somit eine Schlagvorrichtung in der Gestalt einer Nadelpistole mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine Schlagvorrichtung der eingangs genannten Art ist ebenfalls aus der DE-U-84 32 499 bekannt. Auch in diesem Dokument wurde das Augenmerk in Hauptsache auf die Erhöhung der Lebensdauer der Nadelpistole gerichtet, wobei man sich diesmal insbesondere mit der Verschleissproblematik zwischen dem Amboss und dem Zylindergehäuse beschäftigt hat.
Nachdem nun während Jahren die Lebensdauer der eingangs erwähnten Schlagvorrichtungen praktisch unverändert geblieben ist, sind in letzter Zeit plötzlich vermehrt Schlagvorrichtungen der eingangs genannten Art beanstandet worden, da diese die übliche Lebensdauer nicht erreicht haben. Obwohl konstruktiv keine Veränderungen vorgenommen worden sind, sind plötzlich die erwähnten Beanstandungen aufgetaucht. Bei der Rückverfolgung der beanstandeten Vorrichtungen hat man festgestellt, dass diese vor allem bei Arbeiten im Einsatz waren, bei denen Hochspannungsmasten entrostet wurden. Die Untersuchung hat dabei ergeben, dass die auf den Hochspannungsmasten arbeitenden Personen die Schlagvorrichtung in Dauerbetrieb verwenden. Der Dauerbetrieb wird dabei dadurch realisiert, dass der Betätigungsknopf beziehungsweise der Auslösehebel am Griff der Nadelpistole mittels Klebband arretiert wurde, so dass die Nadelpistole beim Loslassen derselben nicht mehr das Gerät abschaltet. Dies wiederum hängt damit zusammen, dass der Arbeiter am Hochspannungsmast praktisch nur eine freie Hand hat und entsprechend ohne umgreifen zu müssen die Nadelpistole sofort fassen und damit arbeiten will. Hierzu hat er die Nadelpistole an einem Sicherungsseil beispielsweise an einem Gürtel befestigt.
Bei der üblichen Entrostungsarbeit drückt der Arbeiter die Nadelpistole auf die Oberfläche die zu bearbeiten ist und hierbei liegen die Nadeln mit ihren Nadelköpfen direkt am Amboss an. Wird nicht gearbeitet, so hängen die Nadeln im Nadelträger und der fliegende Kolben steht still, so dass auch keine Schwingung des Ambosses erfolgt und die Nadeln selber unbewegt im Nadelträger gehalten sind.
Durch den zuvor erwähnten Dauerbetrieb, bei dem beispielsweise der Betätigungshebel mit Klebband am Griff befestigt ist, läuft nun der fliegende Kolben auch dann hin und her, wenn nicht gearbeitet wird und folglich die Nadeln nicht am Amboss anliegen. Da folglich nun der fliegende Kolben weiterhin seine Impulse auf den Amboss abgibt, wird auch die Schwingung des Ambosses auf den Nadelträger übertragen. Entsprechend schwingt auch der Nadelträger, der durch die Druckfeder 6 an den Amboss gedrückt ist. Die Schwingung des Nadelträgers führt dazu, dass auch die Nadeln praktisch unbelastet zum Schwingen kommen und dabei auf den Amboss stossen, der wiederum die Nadeln mit einem Schlagimpuls versieht. Entsprechend wird nun der Nadelträger von den Nadelköpfen auf Schlag beansprucht. Der Nadelträger der üblicherweise aus Kunststoff gefertigt ist, ist für diese Art der Schlagbelastung nicht konzipiert und wird hierdurch nach relativ kurzer Zeit zerstört.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schlagvorrichtung der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, dass die Lebensdauer des Gerätes auch im Dauereinsatz erhöht wird.
Diese Aufgabe löst eine Schlagvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Erste Versuche dieses Problem dadurch zu lösen, den Nadelträger aus Metall zu fertigen, haben sich als nicht gangbarer Weg erwiesen. Die relativ fein gestalteten Nadelköpfe der Nadeln, die aus gehärtetem Stahl gefertigt sind, haben sehr schnell zu Ermüdungsbrüchen geführt. Insbesondere wurden praktisch die Nadelköpfe von den Nadeln getrennt. In der erfindungsgemässen Lösung ist dieses Problem nicht mehr aufgetaucht.
In der nachfolgenden Beschreibung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Schlagvorrichtung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Figur 1: eine erfindungsgemäss ausgerüstete Schlagvorrichtung in der Gestalt einer Nadelpistole in einem zentrischen Längsschnitt gesamthaft dargestellt
Figur 2: einen Diametralschnitt durch einen erfindungsgemäss ausgestalteten Nadelträger mit einer plattenförmigen Einlage, während in
Figur 3: eine becherförmige Einlage für sich allein dargestellt ist, während letztlich
Figur 4: gelöscht
Figur 5: einen Nadelträger zeigt, der lediglich als mehrlagige Lochplatte gestaltet ist, und einen Distanzring, der zwischen der Lochplatte und dem Amboss angeordnet wird.

Die hier dargestellte Schlagvorrichtung in der Gestalt einer Nadelpistole entspricht im Aufbau der DE-U-84 32 499 beziehungsweise der entsprechenden CH-A-654 513 . Bezüglich der Wirkungsweise wird auf den Inhalt dieser Schutzrechte verwiesen. Den Hauptbauteil der Schlagvorrichtung bildet ein Zylindergehäuse 1, welches im Wesentlichen der Form eines Zylinders mit kreisförmigem Querschnitt entspricht. Im Zylindergehäuse 1 ist ein beweglicher Zylinder 2 gleitend gelagert und mittels Gleitringdichtungen 19 gegenüber dem Zylindergehäuse 1 abgedichtet. Im Zylinder 2 lagert ein fliegender Kolben 3, der mit einem verdickten Ende versehen ist, das in einer ersten Druckkammer D₁ läuft, während das gegenüber liegende, schlankere Ende des fliegendes Kolbens 3 mit einem hammerartigen Kopf versehen ist und sich in einer zweiten Druckkammer D₂ bewegt. Das verdickte Kolbenende ist mit 25, das schlankere, zu einem Hammerkopf geformte Ende des Kolbens mit 26 bezeichnet. Der fliegende Kolben 3, der oszillierend hin und her bewegt wird, schlägt jeweils auf einen Amboss 4 auf. Der Amboss 4 hat einen Stahlkern 40 und ist mit einem verdickten Gleitring 41 aus abriebfestem Kunststoff beschichtet. Im Gleitring 41 sind in axialer Richtung mehrere Druckluftentlastungsnuten 42 eingeformt. Auf dem Amboss 4 ruht ein Nadelträger 5, der eine etwa becherförmige Gestalt in der hier dargestellten Ausführung aufweist und auf dessen spezielle, erfindungsgemässe Ausgestaltung nachfolgend noch eingegangen wird. Der Nadelträger 5 wird unter dem Druck der Druckfeder 6 auf den Amboss 4 gedrückt und dieser wiederum auf den Zylinder 2. Die Druckfeder 6 stützt sich im Zylindergehäuse 1 auf einer schulterförmigen Einschnürung 18 ab. Eine Druckfeder 7 die am gegenüber liegenden Ende im Zylindergehäuse 1 untergebracht ist, stützt sich auf einen Gehäusedeckel 9 ab und liegt auf den beweglichen Zylinder 2 auf. Der bewegliche Zylinder 2, beziehungsweise dessen erste Druckkammer D₁ wird mittels eines Zylinderdeckels 8 abgeschlossen. Die hier dargestellte Schlagvorrichtung arbeitet mittels Druckluft, die durch einen Griff 10 von einer Speiseleitung 11 zugeführt wird. Der Griff 10 wird von einem Griffrohr 13 gebildet, welches über einen Lufteinlass 12 in kommunizierender Verbindung mit dem Zylindergehäuse 1 beziehungsweise mit der Druckkammer D₁ und indirekt mit der zweiten Druckkammer D₂ steht. Ueber ein Verbindungsstück ist die Speiseleitung 11 mit dem Griffrohr 13 verbunden. Ueber das Griffrohr 13 ist eine Griffmanschette 14 gestülpt. Im Verbindungsstück ist ein Ventil 17 angeordnet, welches über einen Betätigungshebel 15 manuell betätigbar ist. Der Betätigungshebel 15 ist um die Hebelachse 16 schwenkbar.
Im fliegenden Kolben 3 ist eine T-förmige Bohrung 22 angebracht, die aus einer zentrischen Axialbohrung 23 und einer Diametralbohrung 24 besteht. Ueber den Lufteinlass 12 gelangt Druckluft in eine im beweglichen Zylinder eingeformte umlaufende Luftzufuhrkammer 27, die über eine Bohrung in dem beweglichen Zylinder 2 einströmt. Hierbei wird der Kolben mit seinem verdickten Kolbenende 25 in Richtung des Zylinderdeckels 8 gedrückt bis der fliegende Kolben so weit verschoben ist, dass die Diametralbohrung 24 mit der Zylinderkammer auf der Luftzufuhrseite kommuniziert, wodurch durch die zentrische Axialbohrung 23 die Druckluft in die erste Druckkammer D₁ strömt und den Kolben in die Gegenrichtung bewegt, wobei dieser am Amboss anschlägt und über die T-förmige Bohrung 22 Druckluft aus der ersten Druckkammer D₁ in die zweite Druckkammer D₂ strömt, wobei entsprechend der Amboss von seinem Sitz auf dem beweglichen Zylinder 2 abhebt und die Druckluft über die Entlastungsnuten 42, die auch am Nadelträger 5 vorhanden sind, entweicht. Nach der Druckluftentlastung schiebt die Druckfeder 6 den Nadelträger 5, den Amboss 4 und damit den Kolben 3 wiederum in die Ausgangsposition zurück und der Zyklus wiederholt sich.
Bezüglich der erfindungsgemässen Ausgestaltung des Nadelträgers 5 wird nachfolgend auf die Figuren 2 bis 5 verwiesen. Der Nadelträger 5 besitzt im Wesentlichen eine Führungsplatte 50, in der eine Vielzahl von Nadelführungsbohrungen 51 eingeformt sind. Die Nadelführungsbohrungen 51 sind regelmässig über die Fläche der kreisförmigen Führungsplatte 50 verteilt. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Nadelführungsbohrungen 51 ist so gewählt, dass die Nadelköpfe 21 der Nadeln 20 sich gegenseitig nicht berühren. Anschliessend an die Führungsplatte 50 folgt eine Ringwand 52 , die in den Ausführungen gemäss der Figuren 2 und 4 einstückig mit der Nadelführungsplatte 50 verbunden ist. Die Ringwand 52 weist mehrere axial verlaufende am Umfang gleichmässig verteilte Druckluftentlastungsnuten 53 auf. Die Ringwand 52 des Nadelträgers 5 dient der Lagerung und Führung des Nadelträgers 5 im Zylindergehäuse 1. Insgesamt hat folglich der Nadelträger 5 eine becherförmige Gestalt, deren Becherwand auf den hier nicht dargestellten Amboss anliegt. Zwischen dem Amboss und der Führungsplatte 50 verbleibt somit ein Hohlraum 54, der peripher von der Ringwand 52 begrenzt ist. In diesem Hohlraum 54 befinden sich die Nadelköpfe 21 der Nadeln 20. Wird mit der Schlagvorrichtung nicht gearbeitet, so liegen die Nadeln 20 in den Bohrungen 51 geführt so in der Führungsplatte 50, dass die Nadelköpfe innerhalb des Hohlraumes 54 lose auf der Führungsplatte 50 aufliegen. Wird mit der Vorrichtung gearbeitet, so werden die Nadeln 20 auf eine zu bearbeitende Fläche gedrückt und die Nadelköpfe 21 liegen am Amboss an. Unter der Wirkung der Schlagimpulse des fliegenden Kolbens, die über den Amboss auf die Nadeln 20 übertragen werden, werden die Nadeln 20 in oszillierende Bewegung versetzt. Hierbei werden sie jedoch normalerweise diese oszillierende Bewegung so ausführen, dass die Nadelköpfe nicht mit der Führungsplatte 50 des Nadelträgers 5 in Berührung kommen. Wie eingangs erwähnt ist diese Situation jedoch anders, wenn die Vorrichtung unbelastet arbeitet. Nun werden die Nadeln 20 praktisch über die gesamte Höhe der Ringwand 52 hin und her bewegt und treffen mit entsprechend hoher Geschwindigkeit auf der inneren Fläche der Führungsplatte 50 auf. Um entsprechende Schäden an den Nadeln 20 und am Nadelträger 5 zu vermeiden, wird daher erfindungsgemäss vorgeschlagen, den Nadelträger aus mindestens zwei Lagen von Material unterschiedlicher Härte zu fertigen. Hierbei sollen die Lagen selbstverständlich senkrecht zur Verlaufsrichtung der Nadeln angeordnet sein. In der Ausführung gemäss der Figur 2 ist, wie bereits erwähnt, die Führungsplatte 50 mit den darin angeordneten Nadelführungsbohrungen 51 und der Ringwand 52 einstückig gefertigt und beispielsweise aus einem Kunststoff gespritzt. Entsprechend bildet der Kunststoffboden eine erste Materiallage 55, auf der eine zweite Materiallage 56 aufliegt. Diese zweite Materiallage 56 ist im Ausführungsbeispiel gemäss der Figur 2 eine Metallplatte, welche eine Lochung aufweist, die den Nadelführungsbohrungen 51 entspricht. Prinzipiell kann diese zweite Materiallage 56 lose aufgelegt sein.
Zur Vereinfachung der Montage wird man auf der Innenseite der Ringwand 52 bis auf die Führungsplatte 50 hinab sich erstreckend mindestens eine Lageorientierungswulst 57 anordnen und die zweite Materiallage 56, die hier als Schutzplatte 58 gestaltet ist, mit einer entsprechend geformten Sicke versehen. Die zweite Materiallage 56, beziehungsweise die Schutzplatte 58, kann aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Dies kann entweder eine Metallplatte sein, wobei vorzugsweise hier ein weicheres Material verwendet wird als jenes, aus dem die gehärteten Nadeln 20 beziehungsweise deren Köpfe 21 sind. Neben relativ weichen Stahl- oder Eisenlegierungen kommen auch diverse Buntmetalle und deren Legierungen beziehungsweise auch Aluminium in Frage. Möglich ist jedoch auch, die Schutzplatte 58 beziehungsweise die zweite Materiallage 56 aus einem besonders hochwertigen Kunststoff zu fertigen, der entsprechend verschleiss- und schlagfest ist. Hierzu eignen sich insbesondere Kunststoff aus der Gruppe von PBO, PA oder PE. In diesem Fall sind folglich beide Materiallagen 55 und 56 aus Kunststoff. In diesem Falle ist es sinnvoll die härtere Lage aus einem Material zu fertigen, welches eine Härte von mehr als 50° Shore A aufweist.
Statt einer eingelegten oder eingeklebten Schutzplatte 58 kann auch die zweite Materiallage 56 becherförmig als Schutzbecher 59 gestaltet sein, wie dies die Figur 3 zeigt. Der Schutzbecher 59 lässt sich aus einem beliebigen Metallblech formen und stanzen. Der Schutzbecher wird dann form- und/oder kraftschlüssig in den Nadelträger 5 eingeschoben, selbstverständlich wiederum so, dass dessen Löcher mit den Löchern des Schutzbechers 59 sich decken.
Letztlich zeigt auch die Figur 5 noch eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung des Nadelträgers 5. Hier wird die Führungsplatte 50 als eigentliche Platte gefertigt, die aus mindestens je einer ersten Materiallage 55 und einer zweiten Materiallage 56 gefertigt ist. Hierbei handelt es sich um beispielsweise mehrlagige Platten, aus denen die Führungsplatte 50 mit den Nadelführungsbohrungen 51 ausgestanzt ist. Die Ringwand 52 ist in diesem Falle separat gefertigt und besteht aus einem zylindrischen Ring, der aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein kann und die ursprüngliche Ringwand 52 ersetzt. In diesem Falle sind nicht nur die Wahl des Materials der ersten Materiallage 55 und der zweiten Materiallage 56 frei kombinierbar, sondern auch der getrennt gefertigte Stützring 60 kann unabhängig davon aus einem beliebigen Material hergestellt sein. Auch hier wird man selbstverständlich darauf achten, dass Materialpaarungen zu Stande kommen, die einen möglichst geringen Materialverschleiss bewirken. Besteht die erste Materiallage 55, die im eingebauten Zustand in diesem Falle von der Druckfeder 6 belastet wird, aus einem relativ weichen Kunststoff, so wird man vernünftigerweise einen Zwischenring vorsehen, der zwischen der Führungsplatte 50 und der Druckfeder 6 zu liegen kommt.
Insbesondere die Lösung gemäss der Figur 5, bei der praktisch der Nadelträger 5 zweiteilig gestaltet ist, ermöglicht es auch Materiallagen vorzusehen, die eine hohe Elastizität besitzen, wodurch insgesamt das Schwingungsverhalten der Nadelpistole beeinflussbar ist.

Bezugszeichenliste:

1: Zylindergehäuse
2: beweglicher Zylinder
3: fliegender Kolben
4: Amboss
5: Nadelträger
6,7: Druckfedern
8: Zylinderdeckel
9: Gehäusedeckel
10: Griff
11: Speiseleitung
12: Lufteinlass
13: Griffrohr
14: Griffmanschette
15: Betätigungshebel
16: Hebelachse
17: Ventil
18: schulterförmige Einschnürung
19: Gleitringdichtung
20: Nadeln
21: Nadelköpf
22: T-förmige Bohrung
23: zentrische Axialbohrung
24: Diametralbohrung
25: verdicktes Kolbenende
26: hammerkopfförmiges schlankeres Kolbenende
27: Luftzufuhrkammer
D₁: erste Druckkammer
D₂: zweite Druckkammer
40: Stahlkern
41: Gleitring
42: Entlastungsnuten
50: Führungsplatte
51: Nadelführungsbohrungen
52: Ringwand
53: Druckluftentlastungsnuten
54: Hohlraum
55: erste Materiallage
56: zweite Materiallage
57: Orientierungswulst
58: Schutzplatte
59: Schutzbecher
60: Stützring

Claims

Schlagvorrichtung in der Gestalt einer Nadelpistole umfassend ein Zylindergehäuse (1), in dem ein beweglicher Zylinder (2) gleitend zwischen zwei Druckfedern (6,7) lagert, wobei sich im Zylinder ein fliegender Kolben (3) unter Drucklufteinfluss hin und her bewegt und einen Schlagimpuls auf einen Amboss (4) abgibt, auf dem unter Druck von einer der beiden Druckfedern (6,7) ein Nadelträger ruht, und wobei mehrere Nadeln (20) im Nadelträger (5) axial gleitend lagern und unter Arbeitsdruck mit ihren endständigen Nadelköpfen (21) auf dem Amboss (4) anliegen, und wobei weiterhin der Nadelträger (5) einen Becher mit einer Führungsplatte (50) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (50) aus mindestens zwei Lagen von Material unterschiedlicher Härte oder Verschleissfestigkeit gefertigt ist, wobei die Lagen senkrecht zur Verlaufsrichtung der Nadeln (20) angeordnet sind und die dem Amboss am nächsten liegende Materiallage der Führungsplatte (50) aus einem härteren beziehungsweise verschleissfesteren Material besteht als die in axialer Richtung der Nadeln darauf folgende Materiallage.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Amboss am nächsten liegende Materiallage der Führungsplatte (50) aus verschleissfesterem Material besteht als die in axialer Richtung der Nadeln darauf folgende Materiallage.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelträger (5) aus Kunststoff gespritzt ist, und mindestens eine Materiallage als eingelegte Metallplatte gestaltet ist.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die härtere Lage aus Metall besteht.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lagen aus Kunststoff sind, wobei die härtere Lage eine Shore A Härte von über 50 aufweist.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die dem Amboss am nächsten liegende Materiallage aus verschleissfestem Material aus Kunststoff aus der Gruppe von PBO, PA oder PE gewählt ist.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher des Nadelträgers (5) aus zwei Teilen besteht, nämlich einer mindestens aus zwei Materiallagen (55,56) bestehenden Führungsplatte (50) und einem getrennt gefertigten Stützring (60) aus beliebigem Material.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher des Nadelträgers (5) einteilig gefertigt ist, indem an der Führungsplatte (50) eine umlaufende Ringwand (52) angeformt ist, die mit ihrem freien Ende auf dem Amboss (4) zum Aufliegen kommt.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher des Nadelträgers (5) aus Kunststoff gespritzt ist und darin ein formschlüssig passender, dünnwandiger Schutzbecher (59) aus Metall einlegbar ist, der eine zweite Materiallage (56) bildet.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher des Nadelträgers (5) eine erste Materiallage (55) bildet und eine eingelegte Schutzplatte (58) eine zweite Materiallage (56) bildet.
Schlagvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwand (52) mit einer Orientierungswulst (57) versehen ist, die eine positionierte Einlage eines Schutzbechers (59) oder einer Schutzplatte (58) in den Nadelträger (5) erlaubt.