NO158172B - Stempel-drivanordning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en stempel-drivanordning for bruk i en innretning for inndriving av festemidler, innbefattende et stempellegeme med en gjengeboring, en stempelinnsats som med en gjenget handel er skrudd inn i gjengeboringen, en langsgående spalte i innsatsen, gjennom den gjengede handel og en driver i spalten.

Ved fastsetting av festemidler, eksempelvis stifter og spikre, er det kjent å mate festemidlene 5 til en drivstasjon under et stempel med tilhørende driver, slik at når det eksempelvis settes et pneumatisk trykk på stempelet vil dette beveges og føre driveren mot festemiddelet og således drive festemiddelet inn i og eventuelt gjennom de anvendte materialer. Slike drivinnre:tninger for festemidler er eksempelvis kjent fra US-PS 3,170,487.

Typiske innretninger av denne type arbeider innenfor et trykkom-råde på fra ca. 70 psi til ca. 120 psi, og de større eller kraft-igere innretninger tilveiebringer en energi på 45-50 fotpund ved fastsetting av festemidlene. I slike innretninger utsettes stempel- og drivenheten for store krefter og kraftige påkjenninger, særlig i overgangen mellom stempel og driver. Det pneumatiske trykk virker momentant på stempelet,overvinner tregheten til det hvilende stempel og driveren og driver enheten nedover mot et festemiddel. Anslaget mot festemiddelet og den etterfølgende inndriving medfører påkjenninger på driveren, og disse påkjenninger overføres til stempelet. Når stempelet når bunnen av sin slagbevegelse vil det gå mot en elastomerstopper. Stempelet stoppes brått og treghetskreftene gir en strekkpåkjenning i forbindelsen mellom stempel og driver før stempelet igjen går tilbake.

Av og til blir innretningen prøvet eller satt igang uten å virke mot et festemiddel. Dette kan eksempelvis skje under utprøving av innretningen eller når innretningen går tom for festemidler.

I så tilfelle vil stempelet slå mot den elastomere stopper ved slutten av sin slagbevegelse, og dette anslag skjer med en enda høyere kraft, med tilhørende sjokkpåvirkning av såvel stempel som driver. Komponentene utmattes således og særlig påkjennes komponentene i forbindelsen mellom stempel og driver. Disse vanlige arbeidstrykk og -energier som virker på stempelet og tilhørende driver tilveiebringer således drivkrefter som etter lengre tids bruk eventuelt kan føre til svikt i stempelet eller driveren.

Det er eksempelvis vanlig å forbinde driveren, eksempelvis et driverblad, direkte med stempelet. Driveren er omgitt av et boss som går ut ifra stempelet og opptar driverbladet, og en pinne eller tapp er ført gjennom bosset og driveren. Det er i området for forbindelsen mellom driverbladet og stempelet i nærheten av pinnen at feil eller svikt vanligvis oppstår, net-topp som følge av de foran nevnte påkjenninger.

Det er således en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret stempel- og driverkombinasjon.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et forbedret stempel med tilhørende driver hvor de spenningspåkjenninger som fremkommer som følge av drivkreftene minimaliseres eller dempes, med tilhørende forlenget levetid for stempel og driver.

Som nevnt aksellereres stempelet og driveren i en pneumatisk innretning for fastsetting av festemidler til en ønsket hastighet for derved å drive festemiddelet inn i et materiale. For et bestemt materiale og for en bestemt festemiddellengde kreves det en viss hastighet for å sikre skikkelig inndriving av festemiddelet til ønsket dybde. Dersom stempelets og driverens vekt kan reduseres kreves det mindre energi for å overvinne hvile-tregheten til stempelet og driveren, og det kreves tilsvarende mindre energi for oppnåelse av samme eller større driverhastig-heter.

Det er således nok en hensikt med oppfinnelsen å redusere vekten til en stempel- og driverkombinasjon ved å benytte en forbedret stempel- og driverkonstruksjon og således reduserer den kraft som er nødvendig for drift av innretningen for et bestemt formål. Ifølge oppfinnelsen foreslås det det derfor en stempel-drivanordning for bruk i en innretning for inndriving av festemidler som nevnt innledningsvis, med de kjennetegn som er angitt i krav l's karakteristikk.

Mer spesifikt innbefatter stempellegemet et sirkulært stempel med en gjennomgående,sentralt plassert boring. En nedre del av boringen er gjenget, mens en hosliggende øvre del av boringen er utvidet konisk, slik at den åpner oppover og utover. Toppen av stempellegemet innbefatter en toppflate med et utspart område, fortrinnsvis konsentrisk med boringen.

Stempelinnsatsen innbefatter en nedre gjenget kamdel og en oppadrettet stumpkonisk del hvis minste diameter befinner seg nærmest den gjengede del. Innsatsen innbefatter en utvidet topp med større diameter enn den stumpkoniske del. En langsgående sliss strekker seg gjennom den gjengede del og inn i den stumpkoniske del, frem til en slissende nær den utvidede topp. En driver, eksempelvis et plant driverblad, med en øvre del til-formet i samsvar med slissens tverrsnitt gjennom stempelinnsatsen, er festet til stempelinnsatsen ved hjelp av en pinne som går gjennom stempelinnsatsens stumpkoniske del og gjennom driverbladets øvre del. Toppen av driverbladet har anlegg mot sliss-enden nær innsatsens utvidede topp.

Fortrinnsvis er i det minste stempellegemets gjengede del litt underdimensjonert i forhold til stempelinsnatsens gjengede hand-del. Når således stempelinnsatsen skrus inn i stempellegemet vil innsatsen klemmes sammen mot driverbladet. Derved oppstår det et friksjonssamvirke med driverbladet og driverbladet holdes fast i innsatsen, ikke bare ved hjelp av pinnene som går tvers igjennom, men også ved hjelp av friksjonssamvirket som fremkommer ved innsettingen av innsatsen i stempellegemet.

Denne foran beskrevne, foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen byr på flere fordeler. Friksjonssamvirket mellom innsatsen og driverbladet tjener eksempelvis til å fordele de krefter som virker på driverbladet, eller på stempelet eller stempelinnsatsen, over et meget større område enn det området som befinner seg umiddelbart rundt pinnen. Selv om pinnen tjener til å forbinde driveren med innsatsen vil pinnen ikke belastes med hele den påkjenning som utøves av den ene del i forhold til den andre, og driverområdet umiddelbart rundt pinnen overbelastes ikke.

Driverbladet holdes således på en sikrere måte i innsatsen og

i stempelet. Spenningspåkjenningene i områder som befinner seg umiddelbart rundt pinnehullet i driverbladet fordeles over et større avsnitt og avlastes, hvorved utmattingen av driverbladet forsinkes og tiden frem til en eventuell svikt forlenges.

Den utvidede innsatstopp, som ligger an mot den øvre del av stempellegemet, tjener til å fordele de vanlige pneumatiske drivkrefter over et vesentlig område av stempellegemet, slik at man oppnår en fordeling av drivkreftene over hele konstruk-sjonen. Dette gir et kraftforbruk over hele enheten og elimi-nerer en kraftkonsentrasjon i ett eller flere små områder av stempelet eller innsatsen.

Den utvidede innsatstopp ligger fortrinnsvis an mot toppflaten av stempellegemet i det nevnte utsparte område. En slik for-sinket anordning betyr at innsatsen kan plasseres dypere i forhold til stempellegemet. Stempelpakningen, eksempelvis en O-ring, kan derfor monteres nærmere stempeltoppen, hvorved man oppnår en effektiv reduksjon av kammervolumet over stempelet før avfyringen. Dette fremmer effektiviteten.

Oppfinnelsen med tilhørende fordeler skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

Figur 1 viser et snitt gjennom en typisk innretning med stempel

og driver ifølge oppfinnelsen,

figur 2 viser et forstørret snitt gjennom stempel og driver i

figur 1, og

figur 3 viser et snitt gjennom stempel og driver, etter linjen

3-3 i figur 2.

På tegningene er det vist en pneumatisk drevet pistol 10 for fastgjøring av festemidler. Innretningen kan eksempelvis være av den type som er vist i US-PS 3,170,487. Selve pistolen 10 i figur 1 er således bare vist for å vise hvordan stempelet og driveren kan anvendes. I figur 1 er et festemiddel-magasin ikke vist, men et slikt magasin kan naturligvis være tilknyttet pistolen 10.

Ved bruk av pistolen blir et trykkfluidum, eksempelvis luft, innført i området 11 over stempelet og driveren 12 i figur 1. Stempelet og driveren aksellererer da nedover for inndriving

av et festemiddel, på i og for seg kjent måte. Når stempelet når den elastomere buffer 13 stoppes stempelet og driveren, og deretter går enheten tilbake til den i figur 1 viste øvre stil-ling, klar for en ny inndrivingssyklus.

På tegningene er pistolen vist klar for vertikal inndriving

av et festemiddel. Naturligvis kan pistolen benyttes i andre stillinger, og uttrykkene "nedover", "topp", "oppover" osv., som benyttes her skal derfor ikke ha noen begrensende betydning.

I figur 2 er den av stempel og driver bestående enhet 12 vist nærmere. Enheten 12 innbefatter et stempellegeme 20, en stempelinnsats 21, et driverblad 22, og en pinne 23. Stempellegemet 20 innbefatter en skivelignende del 2 6 og et nedoverragende boss 27. Den skivelignende del 26 har et omløpende spor 28 for en O-ring 29 (bare vist i figur 1). Denne pakningen tjener for avtetting mellom stempelet og sylinderveggen i pistolen. Stempellegemet 20 har en gjennomgående boring 35. Denne boring er utformet med et konisk boringsparti 36 og et gjengeparti 37 som går nedover ifra boringspartiet 36. I stempellegemets toppflate er det tatt ut en sirkulær utsparing 38. Hensikten med denne vil bli nærmere forklart nedenfor.

Stempelinnsatsen 21 har en utvidet topp 40, en stumpkonisk del 41, som strekker seg ned ifra den utvidede topp 40, og et gjengeparti 42. Innsatsen 21 er slisset eller delt, se figur 2. Slissen eller spalten er betegnet med 43 og strekker seg nedenfra og nesten gjennom innsatsen.

Driveren eller driverbladet 22 har en toppende 45 som i hovedsaken er utformet i samsvar med tverrsnittsformen til stempelinnsatsen 21. Dette forhold ses best i figur 3, hvorav det dessuten fremgår at driverbladets 22 toppende 4 5 ligger an mot stempelinnsatsens utvidede topp 45. Stempelkomponentene kan fremstilles av et hvilket som helst egnet materiale, men et materiale som man har funnet særlig gunstig for stempellegemet er et elastomert polyestermateriale som fremstiJ les av du Pont Corporation under varemerket "HYTREL", type nr.6345. Dette materialet, har en god total sjokkmotstand. Stempelinnsatsen kan være av bløtstål eller varmvalset nr. 102 0 stål, karbonnitrert for overflateherding, og driverbladet kan være av fjærstål, eksempelvis nr. 6150 legert stål.

I samsvar med oppfinnelsen er gjengepartiet 37 utført me:d en litt mindre diameter enn det tilsvarende gjengeparti 42 j stempelinnsatsen 21. Den stumpkoniske del 41 av stempelinnsatsae 21 er i hovedsaken utført i samsvar med den koniske formen til boringspartiet 36 i stempellegemet 20.

Når stempelet og driveren settes sammen stikkes den øvre enden 45 av driverbladet 22 inn i slissen 43 i stempelinnsatsen 21, ' slik at driverbladets 22 øvre ende eller toppende 45 fortrinnsvis ligger an mot den utvidede topp 40. For å styrke bladet i forbindelsen bør man tilstrebe å få så mye driverbladmateri-ale som mulig over pinnen 23. For å oppnå dette kan man derfor, alt avhengig av dimensjonene til stempelet og stempelinnsatsen, og avhengig av plasseringen av pinnen 23, slisse den utvidede topp 4 0 i til ønsket dybde, for opptak av toppenden 45. Dette vil gi mulighet for plassering av en betydelig mengde av driverbladmaterialet over pinnen 23, hvilket vil tjene til å redusere utmattingen av driverbladet over pinnen. Spenningspåkjenninger i dette området vil for eksempel oppstå når stempelet og driveren drives nedover og driverbladet 22 prøver å fortsette videre etter at stempellegemet 20 er stoppet. Når driverbladet 22 er stukket inn i stempelinnsatsen 21 skrus stempelinnsatsen 21 inn i stempellegemet 20. Fordi gjengepartiet 37 er lett underdimensjonert i forhold til gjengepartiet 42 i stempelinnsatsen, vil stempelinnsatsen 21 klemmes sammen og stramme mot driverbladet 22, hvilket vil øke friksjonssamvirket mellom innsatsen 21 og driverbladet 22. En fortsatt be-vegelse av stempelinnsatsen 21 inn i' stempellegemet 20 ovenfra, vil medføre at stempelinnsatsen 21 setter seg godt i boringen 35. Stempelinnsatsens 21 stumpkoniske parti vil samvirke med det koniske boringsparti 36, og dette tjener til ytterligere å klemme stempelinnsatsen 21 mot driverbladet 22.

Når stempelinnsatsen 21 er satt helt på plass i stempellegemet 20, ligger innsatsens utvidede topp 40 fortrinnsvis helt inne i utsparingen 38 i stempellegemet 20. Man unngår dermed fortrinnsvis fremspringene partier over stempellegemets 20 toppflate, og det ble også mulig å plassere pakningssporet 28

så høyt som mulig på stempellegemet 20. Derved oppnår man en effektiv reduksjon av volumet til ekspansjonskammeret over stempelet, med tilhørende bedret driveffektivitet og begynnende stempelaksellerasj on.

Konisiteten til boringspartiet 36 og til det stumpkoniske parti 41 er fordelaktig ca. 15°, regnet i forhold til vertikalen, det vil si omtrent som vist på tegningen. En slik vinkel er godt egnet for å fremme klemmingen av innsatsen 21 mot driverbladet 22, Samtidig som man også derved reduserer den mengde av plastmateriale som må fjernes for tilveiebringelsen av den innsatsopptagende boring. Bruk av så meget plastmateriale som mulig bidrar til den totale styrke av stempellegemet, og selv om man kan velge' andre vinkler, så antas en vinkel på de nevnte 15° å være en foretrukken sådan. Det koniske samvirke tjener også til å fordele de krefter som utøves på innsatsen over en større del av stempellegemet.

Som vist strekker den utvidede topp 40 seg over et vesentlig utsparingsareal. Det pneumatiske trykk som bringes til virk-ning på toppen av stempelet, vilsåledes virke mot denne utvidede topp 40 og fordeles både via denne såvel som via det koniske parti av innsatsen, slik at man oppnår en fordeling over en vesentlig del av stempellegemet 2 0 og unngår for store pneumatiske spenningspåkjenninger på innsatsen 21, fordi man får en fordeling også over stempellegemet 20. Derved reduseres stempelinnsatsens 21 tendens til å arbeide seg gjennom stempellegemet 20.

For sammensetting av stempelinnsatsen 21 og stempellegemet 20 kan innsatsens 21 topp 40 være utformet på en hvilket som helst egnet måte som muliggjør en anvendelse av et verktøy for innskruing av innsatsen 21 i stempellegemet 20. I figur 2 er det antydet hull 4 7 for et verktøy for innskruing av innsatsen.

Andre egnede midler kan naturligvis benyttes.

Under bruk, det vil si når stempelet og driveren drives ned-overm,vil driverbladet 22 slå an mot et festemiddel og drive dette innieller gjennom et underliggende materiale. Da stempelet drives nedover, med driveren i anlegg mot festemiddelet, vil de nedadrettede krefter virke både på toppen av innsatsen og toppen av stempelet. Denne kraft motvirkes av de krefter som fremkommer ved anslaget mot festemiddelet. Disse motvirkende krefter overføres gjennom driverbladet 22 til stempelinnsatsen 21 under utnyttelse av friksjonssamvirket mellom innsatsen 21 og driverbladet 22, og under utnyttelse av anslaget mellom driverbladets topp 45 og stempelinnsatsen 21. Disse krefter kan også i det minste delvis opptas av pinnen 23. Som følge av det nevnte friksjonssamvirke, og det direkte anslagssam-virke mellom driver og innsats, vil imidlertid kreftene fordeles over et vesentlig større område enn det som ligger umiddelbart rundt boringen 48 i driverbladet 22. Påkjenningene på driverbladet 22 fordeles derfor slik at man unngår spennings-topper. Dette øker levetiden og utmattingstiden for driverbladet 22. Som følge av den spesielle oppbygging vil den del av driverbladet 22 som befinner seg umiddelbart rundt pinnen 23 ikke overbelastes.

Så snart stempelet er drevet nedover og legger seg an mot buf-feren 13, vil innsatsen og driverbladet utsettes for et sjokk som skyldes den brå stoppingen av enheten. Istedenfor at dette sjokk opptas av pinnen 23 og av driverbladmaterialet umiddelbart rundt pinnen 23, vil man ved utførelsen ifølge oppfinnelsen få en fordeling av disse krefter over hele toppdelen av driverbladet 22, herunder også den del som har friksjonssamvirke med stempelinnsatsen 21, slik at man unngår sterkt kon-sentrerte spenninger i området ved boringen 4 8 rundt pinnen 23. Den nye utførelse tjener således til å fordele utmattings-spenninger over et større område, med tilhørende forlengelse av komponentenes levetid.

Fordi stempelet, i det minste stempellegemet, fremstilles av

et syntetisk materiale, kan man redusere vekten. En slik re-dusert vekt eller masse betyr reduserte treghetskrefter som må overvinnes når stempelet skal aksellereres til den ønskede drivhastighet. For å oppnå en beregnet drivkraft for festemiddelet, kreves det derfor en mindre pneumatisk kraft, det vil si at det kreves en mindre kraft for oppnåelsen av en gitt drivhastighet for inndriving av et gitt festemiddel i et gitt

materiale, sammenlignet med stempler som er tyngre. Dette skyldes at stempelet og driveren ifølge oppfinnelsen kan aksellereres raskere. Samtidig tjener den nye utførelse til å fordele utmattingskrefter over hele stempel- og driverenhet-en, med tilhørende forlengelse av levetiden for komponentene.

Claims (7)

1. Stempel-drivanordning for bruk i en innretning for inndriving av festemidler, innbefattende et stempellegeme (20) med en gjengeboring (37), en stempelinnsats (21) som med en gjenget handel er skrudd inn i gjengeboringen (37), en langsgående spalte (43) i innsatsen, gjennom den gjengede handel, og en driver (22) i spalten, karakterisert ved at stempellegemet (20) har et utover konisk utvidet boringsparti (36) ut fra gjengeboringen (37), at stempelinnsatsen (21) har en stumpkonisk del (41) med flater som samvirker med den koniske flate i boringspartiet, og ved at den langsgående spalte (43) går i innsatsens stumpkoniske del, idet innsatsen friksjonsfastholder driveren (22), hvilken driver strekker seg fra den innsatsende som vender fra den stumpkoniske del.

2. Stempel-drivanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at driveren innbefatter et driverblad (22) med en toppdel hvis kanter er tilpasset den stumpkoniske form til innsatsens stumpkoniske del (41).

3. Stempel-drivanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at gjengeboringen (37) er underdimensjonert relativt den gjengede handel (42), slik at innsatsen klemmes mot driveren når innsatsen skrus inn i stempelet.

4. Stempel-drivanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det utvidede boringsparti (36) i stempellegemet er underdimensjonert i forhold til innsatsens stumpkoniske del (41).

5. Stempel-drivanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at innsatsen innbefatter en utvidet topp (40) som har en større diameter enn den stumpkoniske del (41), idet spalten (43) strekker seg gjennom innsatsen i det minste til denne utvidede topp.

6. Stempel-drivanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at stempellegemet har et utspart område (38) i sin toppflate, hvori den utvidede topp (40) på innsatsen er innlagt.

7. Stempel-drivanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved en tverrgående boring (48) i den stumpkoniske del og i driveren, idet en tapp (33) er anordnet i denne tverrgående boring for holding av driveren i spalten og i innsatsen.