EP2923800A1

EP2923800A1 - Pyrotechnisches Eintreibgerät

Info

Publication number: EP2923800A1
Application number: EP14162173.0A
Authority: EP
Inventors: Harald Fielitz
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-09-30
Also published as: ES2668944T3; RU2016142298A; CN106132638B; AU2015238468A1; WO2015144694A1; EP3122516A1; AU2017225052A1; US20160339574A1; RU2016142298A3; EP3122516B1; CN106132638A; RU2685558C2; BR112016017011B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, umfassend ein handgeführtes Gehäuse (1), ein in einer Kolbenführung (5) aufgenommenes Kolbenglied (2) zur Übertragung von Energie aus einer Treibladung auf ein einzutreibendes Befestigungselement, wobei das Kolbenglied (2) sich entlang einer Zentralachse (A) erstreckt, und ein Stellglied (10, 11, 12), mittels dessen eine Startposition des Kolbenglieds (2) zur Änderung der von der Treibladung auf das Kolbenglied (2) übertragenen Energie einstellbar veränderbar ist, wobei das Stellglied eine Kulisse (10) mit mehreren, in axialer Richtung verschiedenen Anschlagpositionen (10a) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind handgeführte Eintreibgeräte mit Treibladungen bekannt, bei denen nach der Zündung einer pyrotechnischen Ladung die resultierenden Brenngase in einer Brennkammer expandieren. Hierdurch wird ein Kolben als Energieübertragungsmittel beschleunigt und treibt ein Befestigungsmittel in ein Werkstück ein.
Ein bekanntes pyrotechnisches Eintreibgerät wird unter der Bezeichnung DX 36 von der Hilti Corporation, Schaan, Liechtenstein, vertrieben. Bei diesem Gerät kann die Eintreibenergie eines Befestigungselements bei Bedarf durch kontrollierte Vorstellung der Startposition des Kolbens in einer Brennkammer reduziert werden. Hierzu ist ein Stellrad an dem Gerät vorgesehen, das sich seitlich versetzt zu einer zentralen Achse des Kolbens in einem bezüglich der Eintreibrichtung hinteren Abschnitt des Gerätes befindet.
Ferner handelt es sich bei dem Gerät DX 36 um einen Bautyp von Eintreibgeräten ohne automatische Kolbenrückführung. Bei dem Gerät DX 36 wird der Kolben nach einem Eintreibvorgang durch eine manuelle Repetierbewegung in eine Startposition verbracht. Hierzu wird in einem ersten Abschnitt der Repetierbewegung eine Kolbenführung in Eintreibrichtung nach vorne geschoben, wobei ein gehäusefester Anschlag die Bewegung des Kolbens in der gleichen Richtung begrenzt. Dadurch ergibt sich eine Relativbewegung des Kolbens in Bezug auf die Kolbenführung nach hinten entgegen der Setzrichtung. Der Kolben wird also durch den ersten Teil der Repetierbewegung in eine hintere Position in der Kolbenführung verbracht, die einer Startposition mit maximaler Eintreibenergie entspricht.
In einem zweiten Abschnitt der Repetierbewegung wird die Kolbenführung mitsamt dem Kolben in der Gegenrichtung nach hinten geschoben, bis die Kolbenführung einen definierten hinteren Anschlag erreicht. Beim Anpressen des Geräts an einen Untergrund unmittelbar vor einem Eintreibvorgang werden der Kolben und die Kolbenführung nun zunächst gemeinsam noch weiter nach hinten geschoben, bis der Kolben auf einen mittels des Stellrads verstellbaren Anschlag trifft. Beim weiteren Anpressen bleibt also der Kolben stehen und die Kolbenführung wird alleine weiter nach hinten geschoben. Die damit verbundene Relativbewegung zwischen dem Kolben und der Kolbenführung bewirkt schliesslich die oben erwähnte Vorstellung der Startposition des Kolbens in der Brennkammer.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Eintreibgerät anzugeben, das eine einfache Einstellung einer Eintreibenergie bei gegebener Treibladung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Eintreibvorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das Vorsehen einer Kulisse mit mehreren Anschlagpositionen kann das Kolbenglied auf einfache Weise in seiner Startposition verändert werden, indem die jeweils gewünschte Anschlagposition an der Kulisse selektiert wird.
Eine solche Ausbildung von axial verschiedenen Anschlagpositionen hat zudem den Vorteil, dass sie eine lineare oder sonstig gewünschte Stellskala der Eintriebenergie ermöglicht, selbst wenn der Zusammenhang zwischen Startposition und Eintreibenergie des Kolbens stark nichtlinear ist.
Unter einer Kulisse wir im Sinne der Erfindung ein Bauteil verstanden, bei dem eine in axialer Richtung orientierte Oberfläche vorgesehen ist, deren axiale Position in Abhängigkeit von einer Position senkrecht zu der axialen Richtung verschieden ist. Es kann sich dabei um Stufen, kontinuierliche Rampen oder auch eine Kombination aus Stufen und Rampen handeln. Zumindest einige der axial verschiedenen Positionen sind dabei als definierte Anschlagpositionen zur Verstellung des Kolbenglieds vorgesehen.
Eine Zentralachse im Sinne der Erfindung ist eine zu der Bewegung des Befestigungselements zumindest parallele Achse. Bevorzugt verläuft die Zentralachse auch durch eine Mitte des Befestigungselements und des Kolbenglieds.
Unter einer Eintreibenergie wird im Sinne der Erfindung die Bewegungsenergie eines gegebenen Befestigungsmittels bei gegebener Treibladung verstanden. Bei Vorgabe dieser Randbedingungen ist es durch das Stellglied ermöglicht, die resultierende Eintreibenergie des Befestigungsmittels einstellbar zu verändern.
Ein Kolbenglied im Sinne der Erfindung ist jedes Mittel, das durch die Zündung der Ladung mit Bewegungsenergie beaufschlagt wird, wobei die Bewegungsenergie letztlich auf das Befestigungsmittel übertragen wird. Häufig ist das Kolbenglied als insbesondere zylindrischer Kolben ausgeführt. In dem Kolbenboden können Aussparungen oder andere Strukturen vorgesehen sein, die eine Verwirbelung und gleichmäßige Expansion der Brenngase weiter begünstigen. Bevorzugt ist an dem Kolbenglied, insbesondere an einem Kolbenkopf des Kolbenglieds ein radial abstehender, bevorzugt stiftförmiger Vorsprung angeordnet, welcher einen Gegenanschlag für die Kulisse umfasst. Unter einem Befestigungselement im Sinne der Erfindung wird allgemein jede eintreibbare Verankerung, wie zum Beispiel Nagel, Bolzen oder Schraube, verstanden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kulisse um die Zentralachse verschwenkbar, wodurch sich eine einfache und raumsparende Veränderung der Anschlagposition erzielen lässt.
Allgemein vorteilhaft hat das Stellglied ein um die Zentralachse verschwenkbares Bedienteil. Durch die Verschwenkbarkeit des Bedienteils um die Zentralachse ist eine einfache Verstellung bei zugleich effektiver Sichtkontrolle des eingestellten Wertes erzielbar. Eine solche Anordnung ermöglicht zudem eine einfache Verstellung selbst unter ungünstigen Bedingungen wie zum Beispiel dem Tragen von Arbeitshandschuhen. Bei dem Bedienteil kann es sich um jedes geeignete Mittel zum manuellen Verstellen handeln, wie etwa eine verdrehbare Hülse, ein verschwenkbarer Knopf oder Ähnliches.
Eine Verschwenkung des Bedienteils um die Zentralachse bedeutet dabei eine im Wesentlichen senkrecht zu der Achse orientierte Auslenkung des Bedienteils aus einer vorherigen Position. Eine Bewegungslinie bzw. Trajektorie des Bedienteils hat dabei einen Krümmungsradius, der bevorzugt nicht kleiner ist als ein Abstand des Bedienteils von der Zentralachse. Bevorzugt, aber nicht notwendig handelt es sich bei der Verschwenkung um eine Rotation um die Zentralachse.
Bei einer einfachen Realisierung ist das Bedienteil über eine mechanische Zwangssteuerung mit der Kulisse gekoppelt. In bevorzugter Weiterbildung sind dabei das Bedienteil und die Kulisse über die Zwangssteuerung axial zueinander verschiebbar und drehfest miteinander verbunden. Dies erlaubt insbesondere eine axiale Veränderung der Position der Kulisse gegenüber dem Gehäuse im Zuge einer Einstellung der Kolbenposition.
Allgemein vorteilhaft ist das Bedienteil als eine ringförmige Hülse ausgebildet, wobei die Hülse die Zentralachse umfängt. Zur Einstellung der Eintreibenergie kann dann die Hülse in mehrere verschiedene Positionen verdreht werden, wobei zumindest zwei verschiedene Positionen zwei verschiedenen Eintreibenergien zugeordnet sind.
Ein erfindungsgemäßes Bedienteil und insbesondere eine vorstehend beschriebene Hülse können zur Optimierung der Ergonomie des Gerätes in einem vorderen Bereich vor einem Handgriff des Gerätes angeordnet sein. Hierbei kann sich in Anordnung und Gestaltung des Bedienteils eine vorteilhafte Analogie zu bekannten Bedienteilen von handgeführten Bohrmaschinen und/oder Akkuschraubern ergeben. Die Bedienteile solcher Geräte dienen dabei entsprechend anderen Zwecken, zum Beispiel einer Drehmomentverstellung oder einer Umstellung von Schraubbetrieb auf Hammerbetrieb bei einer Schlagbohrmaschine.
Bei einer allgemein bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kulisse an einem die Kolbenführung umlaufenden Hülsenglied angeordnet ist. Ein solches Hülsenglied bietet sich für eine einfache mechanische Realisierung an, die nur wenig Bauraum beansprucht. Insbesondere kann dadurch eine axiale Distanz zwischen der Kulisse und einem Bedienteil zur Verstellung der Kulisse überbrückt werden.
Weiterhin vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass die Kolbenführung im Zuge einer Anpressbewegung des Eintreibgerätes relativ zu der Kulisse axial verschoben wird. Dies erlaubt eine raumsparende und effektive Veränderung der Startposition des Kolbenglieds. Dabei wird beim Anpressvorgang vor einem Auslösen des Eintreibgerätes ein Vorderteil des Gerätes um einen bestimmten Hub eingeschoben, wodurch die entsprechenden Relativbewegungen von Kolbenführung, Kolbenglied und Kulisse bewirkt werden. Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Einstellung der Startposition des Kolbenglieds auch im Zuge einer Repetierbewegung des nach einem Eintreibvorgang erfolgen.
Eine einfache und effektive Realisierung der Erfindung sieht vor, dass das Kolbenglied einen Anschlag aufweist, mittels dessen das Kolbenglied im Zuge der Einstellung seiner Startposition unmittelbar an einer der Anschlagpositionen der Kulisse anschlägt. Hierdurch wird auch die Anzahl der Bauteil klein gehalten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1: zeigt eine seitliche Aufsicht eines erfindungsgemäßen Eintreibgerätes.
Fig. 2: zeigt das Gerät aus Fig. 1 in einer Aufsicht von oben.
Fig. 3: zeigt eine aufgeschnittene räumliche Ansicht eines Innenbereiches des Gerätes aus Fig. 1, wobei das Gerät nicht aufgesetzt ist.
Fig.4: zeigt die Ansicht aus Fig. 3, wobei das Gerät aufgesetzt ist und eine Eintreibenergie maximal eingestellt ist.
Fig. 5: zeigt die Ansicht aus Fig. 4, wobei die Eintreibenergie um zwei Stufen reduziert ist.
Fig. 6: zeigt eine räumliche Ansicht einer an einem Hülsenglied ausgebildeten Kulisse des Gerätes aus Fig. 3.
Fig. 7: zeigt eine weitere aufgeschnittene räumliche Ansicht eines Innenbereiches des Gerätes aus Fig. 1.

Eine erfindungsgemäße Eintreibvorrichtung umfasst ein handgeführtes Gehäuse 1, in dem ein Kolbenglied in Form eines Kolbens 2 aufgenommen ist. Eine hintere Oberfläche des Kolbens 2 begrenzt eine Brennkammer 3, in der sich die Verbrennungsgase einer pyrotechnischen Ladung ausdehnen, um den Kolben 2 zu beschleunigen.
Der so mit Bewegungsenergie beaufschlagte Kolben 2 trifft mit einem endseitigen Stößel auf ein Befestigungselement (nicht dargestellt), das hierdurch in ein Werkstück eingetrieben wird.
Die Ladung ist vorliegend in einer Kartusche aus Metallblech aufgenommen. Die Kartusche hat einen Aufschlagzünder und wird vor der Zündung über eine entsprechende Lademechanik in ein Kartuschenlager 4 eingesetzt. Die Kartusche und das Kartuschenlager 4 sind rotationssymmetrisch um eine Zentralachse A ausgebildet. Die Zentralachse A ist in den vorliegenden Beispielen zugleich eine Mittelachse der Brennkammer 3 und des Kolbenglieds 2.
Die Brennkammer 3 mit dem Kartuschenlager 4 ist Bestandteil einer Kolbenführung 5. Die Kolbenführung 5 ist als linear in dem Gehäuse 1 des Eintreibgeräts entlang der Achse verschiebbares Bauteil ausgebildet. Das Kolbenglied 2 ist seinerseits in der Kolbenführung 5 linear entlang der Zentralachse A verschiebbar.
Die Kobenführung ist in ihrem vorderen Bereich im Wesentlichen als hohlzylindrisches Element ausgeformt, wobei ab einem Ende des Bereichs der Brennkammer 3 eine Schlitzung 6 in der Wand der Kolbenführung 5 vorgesehen ist.
Ein Vorderteil 8 ist mit der Kolbenführung 5 verbunden. Eine Aufnahme 7 für das Befestigungsmittel ist in dem Vorderteil 8 angeordnet. Das Vorderteil 8 wird im Zuge eines Eintreibvorgangs auf das Werkstück aufgesetzt und entgegen einer Federkraft um einen Hub H (siehe Fig. 3) eingeschoben. Hierdurch wird die Kolbenführung 5 mit dem Kartuschenlager 4 nach hinten gegen eine Auslösemechanik 9 gedrückt, so dass die Kartusche gezündet werden kann.
Das Kolbenglied 2 umfasst einen Anschlag in Form eines seitlich vorragenden Zapfens 2a, der in der Schlitzung 6 der Kolbenführung 5 läuft. Der Zapfen 2a steht über die Außenwand der Kolbenführung 5 vor und kann an einer von mehreren Anschlagpositionen 10 a einer Kulisse 10 anschlagen. Hierdurch wird je nach Anschlagposition eine Kolbenposition in der Kolbenführung 5 zum Zündzeitpunkt der Ladung eingestellt. Eine hinterste Position des Kolbenglieds (siehe Fig. 4) entspricht einer maximalen Eintreibenergie. Eine vorgestellte Position (siehe Fig. 5, dort um zwei Stufen vorgestellt) entspricht einer reduzierten Eintreibenergie.
Aus dem Vergleich von Fig. 3 (nicht aufgesetzter Zustand) und Fig. 4 bzw. Fig. 5 (aufgesetzte Zustände) ist ersichtlich, dass das Kolbenglied 2 nach einer Repetierbewegung / Kolbenrückstellung zunächst in der hintersten Position in der Kolbenführung 5 angeordnet ist. Erst über den Hub H des Aufsetzens wird die Kolbenführung 5 weiter nach hinten verschoben, wobei das Kolbenglied 2 ab einem unmittelbarem Anschlag des Zapfens 2a an der Kulisse 10 in der axialen Position verbleibt.
Die Kulisse 10 ist an einem hinteren Bereich eines Hülsenglieds 11 ausgebildet und hat die Form einer in Umfangsrichtung um die Zentralachse gebogenen Treppe. Die einzelnen Stufen bzw. Anschlagpositionen 10a sind in axialer Richtung nicht gleichmäßig hoch, sondern zur Linearisierung einer Einstellskala der Eintreibenergie angepasst.
Das Hülsenglied 11 umfängt die Kolbenführung 5 und kann gegenüber dieser sowohl verdreht werden als auch axial verschoben werden. In einem vorderen Bereich hat das Hülsenglied zwei axial erstreckte Schlitzungen 11a, die zur Verkämmung mit Gleitsteinen 12a eines Bedienteils ausgebildet sind.
Das Bedienteil 12 ist vorliegend als drehbare, ringförmige Hülse ausgebildet, die im Wesentlichen konzentrisch um die Zentralachse A in einem vorderen Bereich des Gehäuses 1 des Eintreibgerätes angeordnet ist. Das Bedienteil ist in axialer Richtung ortsfest an dem Gehäuse hat eine Skala, die seine Stellung in Drehrichtung anzeigt. Das Hülsenglied 11 ist mit der Kulisse 10 über die in die Schlitzungen 11a eingreifenden Gleitsteine 12a drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Bedienteil 12 verbunden. Die Gleitsteine 12a und die Schlitzungen 11a bilden entsprechend eine Zwangssteuerung zur Verbindung von Bedienteil 12 und Kulisse 10 aus. Insgesamt bilden somit die Kulisse 10, das Hülsenglied 11 und das Bedienteil 12 ein Stellglied zur Verstellung der Eintreibenergie des Gerätes aus.
Zur Vorbereitung eines nächsten Eintreibvorgangs wird die gewünschte Eintreibenergie als auf dem Bedienteil markierte Energiestufe durch Verdrehen der Hülse 12 eingestellt. Dies führt über die vorstehend beschriebene Zwangssteuerung zu einer gewählten Positionierung der Kulisse in Umfangsrichtung relativ zu dem Zapfen 2a des Kolbenglieds 2.
Die eigentliche relative Positionierung des Kolbenglieds 2 in der Kolbenführung 5 erfolgt dann wie vorstehend beschrieben im Zuge eines Aufsetzens des Eintreibgerätes mit entsprechendem Eindrücken um den Hub H. Dabei wird das Hülsenglied 11 mit der Kulisse 10 gegen einen hinteren, zum Gehäuse 1 ortsfesten Anschlag 13 abgestützt. Der Anschlag 13 ist vorliegend stiftförmig. Ein hinterer axialer Anschlag für das Hülsenglied 11 bzw. die Kulisse 10 ist erforderlich, da die Kulisse 10 im vorliegenden Fall in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 1 verschiebbar ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Kolbenvorstellung mittels einer verstellbaren Kulisse ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann zum Beispiel alternativ eine Konstruktion vorliegen, bei der die Kolbenvorstellung nicht erst im Zuge des Aufsetzens stattfindet, sondern bereits im Zuge der Repetierbewegung.

Claims

Eintreibgerät, umfassend
ein handgeführtes Gehäuse (1),
ein in einer Kolbenführung (5) aufgenommenes Kolbenglied (2) zur Übertragung von Energie aus einer Treibladung auf ein einzutreibendes Befestigungselement,
wobei das Kolbenglied (2) sich entlang einer Zentralachse (A) erstreckt, und
ein Stellglied (10, 11, 12), mittels dessen eine Startposition des Kolbenglieds (2) zur Änderung der von der Treibladung auf das Kolbenglied (2) übertragenen Energie einstellbar veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stellglied eine Kulisse (10) mit mehreren, in axialer Richtung verschiedenen Anschlagpositionen (10a) umfasst.
Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (10) um die Zentralachse (A) verschwenkbar ist.
Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (10, 11, 12) ein um die Zentralachse (A) verschwenkbares Bedienteil (12) aufweist.
Eintreibgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienteil (12) über eine mechanische Zwangssteuerung (11a, 12a) mit der Kulisse (10) gekoppelt ist.
Eintreibgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienteil (12) und die Kulisse (10) über die Zwangssteuerung (11a, 12a) axial zueinander verschiebbar und drehfest miteinander verbunden sind.
Eintreibgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienteil (12) als eine ringförmige Hülse ausgebildet ist, wobei die Hülse die Zentralachse (A) umfängt.
Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (10) an einem die Kolbenführung (5) umlaufenden Hülsenglied (11) angeordnet ist.
Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenführung (5) im Zuge einer Anpressbewegung des Eintreibgerätes relativ zu der Kulisse (10) axial verschoben wird.
Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenglied (2) einen Anschlag (2a) aufweist, mittels dessen das Kolbenglied (2) im Zuge der Einstellung seiner Startposition unmittelbar an einer der Anschlagpositionen (10a) der Kulisse (10) anschlägt.