Durch Druckluft betriebenes Schlaggerät mit Entlüftungsventil für das Hauptventil

Abstract

 Um die Schlagkraft eines druckluftbetriebenen Schlaggerätes zu erhöhen, ist ein steuerbares Entlüftungsventil vorgesehen. Das Entlüftungsventil (23) befindet sich in unmittelbarer Nähe des Hauptventils (6). Durch das Entlüftungsventil kann die obere Seite des Hauptventils, die mit Druckluft beaufschlagt wird, mit der Außenluft kurzgeschlossen werden, so daß der Widerstand, der die Entlüftung des Hauptventils beeinträchtigt, erheblich ver­ringert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein druckluftbetriebenes Schlaggerät, insbesondere zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, wie Klam­mern und Nägel, mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines in einem Zylinder geführten Arbeitskolbens und eines die Freigabe und das Schließen des gesamten Zylinderquerschnitts steuernden, deckelartigen Hauptventils, dessen Oberseite über einen zu einem Auslöseventil führenden Verbindungskanal mit Druckluft beaufschlagbar ist und welches ständig unter der Vorspannung einer in Schließrichtung wirkenden Ventilfeder steht, wobei das Auslöseventil mit Entlüftungskanälen für den Verbindungs­kanal versehen ist.

[0002] Bei Schlaggeräten, die durch Druckluft angetrieben werden, ist es bekannt, den gesamten Umfang des Arbeitszylinders für den Einlaß der Druckluft zu nutzen, um dadurch die gesamte Fläche des Arbeitskolbens möglichst gleichmäßig mit Druckluft zu beauf­schlagen. Dadurch wird eine hohe Anfangsbeschleunigung und große Endgeschwindigkeit des Arbeitskolbens erreicht, so daß der von dem Arbeitsstößel auf ein Werkstück zu übertragenden Impuls hohe Werte erreicht. Das erfordert ein großflächiges, den Durchmesser des Arbeitszylinders übergreifendes Einlaßventil, das im allge­meinen als Hauptventil bezeichnet wird. Es schließt den Arbeits­zylinder deckelartig ab und kann von diesem einige Millimeter an­gehoben werden.

[0003] Der Druck des Arbeitsmittels Luft kann das Hauptventil anheben, sobald seine Oberseite, das ist die dem Arbeitszylinder abge­kehrte Seite, von der Druckluft entlastet wird, die hier eben­falls ansteht. Die Druckluft wird der Oberseite des Hauptven­tils über einen Verbindungskanal zugeführt, an dessen entge­gengesetztem Ende der Luftzutritt durch ein Auslöseventil steuerbar ist. In Ruhestellung des Gerätes ist die Oberseite des Hauptventils von der Druckluft beaufschlagt.
Sobald ein Arbeitshub ausgelöst werden soll, wird die Ventil­oberseite von der Druckluft entlastet. Zu diesem Zweck wird der Verbindungskanal, der für die Beaufschlagung der Ventilober­seite sorgt, durch Entlüftungsbohrungen entlüftet. Für die Entlüftung sorgt das Auslöseventil des Arbeitsgerätes, das in Betriebsstellung den Verbindungskanal mit Entlüftungsbohrungen im Auslöseventil verbindet. Das Ausströmen der Druckluft von der Ventiloberseite über den Verbindungskanal mit mehrfachen Umlenkungen wird naturgemäß durch Strömungswiderstände er­schwert. Der Druck auf der Ventiloberseite wird daher nicht in dem gewünschten Maße schlagartig abgebaut. Folglich kann das Hauptventil nicht mit der gewünschten Beschleunigung abheben. Das Einströmen der Druckluft in den Arbeitszylinder wird in entsprechender Weise verzögert, so daß auch der Arbeitskolben nicht die gewünschte hohe Anfangsbeschleunigung und damit End­geschwindigkeit erreicht.
Die Ventiloberseite steht zusätzlich ständig unter der Vor­spannung einer Ventilschließfeder. Sie hat dafür zu sorgen, daß das Hauptventil in Ruhestellung - auch bereits vor dem An­schließen des Gerätes an eine Druckluftleitung - ständig ge­schlossen gehalten wird. Dadurch wird ein ungewolltes Auslösen eines Eintreibschlages des Kolbens und die damit verbundene Verletzungsgefahr vermieden. Die Federbeanspruchung steigt je­weils mit der Geschwindigkeit der Ventilbewegungen. Gebrochene Ventilfedern sind deshalb häufig die Folge. Sie führen zu Zer­störungen der benachbarten Geräteteile und sind deshalb ein Sicherheitsrisiko.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlaggerät nach dem einleitend genannten Gattungsbegriff zu schaffen, dessen Schlagkraft im Vergleich zu bisher bekannten Ausführungen erhöht ist und bei dem mit der Erhöhung der Beanspruchung ein­gehend die Ventilschließfeder so ausgebildet ist, daß eine grö­ßere Haltbarkeit erreicht und ein Sicherheitsrisiko durch die schnelleren Ventilbewegungen vermieden wird.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß im Bereich der Einmündung des Verbindungskanals in einen Bewegungs­freiraum oberhalb des Hauptventils zusätzlich ein vom Druck im Verbindungskanal im Zusammenwirken mit dem Druck auf der Ober­seite des Hauptventils steuerbares Entlüftungsventil angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Druckluft nach der Betäti­gung des Auslöseventils aus dem Bewegungsfreiraum oberhalb des Hauptventils, also im Kurzschluß, sehr rasch entweichen kann, da der ausströmenden Druckluft nur ein sehr geringer Leitungswider­stand entgegensteht. Die Druckluft ist nicht mehr gezwungen, den langen Weg durch den Verbindungskanal zurück über das Aus­löseventil ins Freie zurückzulegen. Das Hauptventil kann dadurch rascher von seinem Sitz auf dem Arbeitszylinder abgehoben werden. Der Einströmquerschnitt wird in einer kürzeren Zeitein­heit vollständig für das Einströmen der Druckluft freigegeben. Der Arbeitskolben wird sehr rasch, d. h. fast schlagartig von dem Arbeitsdruck der Druckluft beaufschlagt und kann eine sehr hohe Anfangsbeschleunigung erreichen, so daß auch die Endge­schwindigkeit von der der Schlagimpuls abhängt sehr hoch ist.

[0005] Vorteilhaft ist es, innerhalb einer zylindrischen Erweiterung des Verbindungskanals mit einer seitlichen Bohrung zum Freiraum des Hauptventils einen Stufenkolben mit einer Belüftungsbohrung für das Hauptventil und mit einer Dichtung in seinem größeren Durchmesserbereich verschiebbar anzuordnen, wobei die zylin­drische Erweiterung eine von dem Stufenkolben verschließbare, nach außen geführte Entlüftungsöffnung aufweist. Die Belüftungs­ bohrung kann ausgehen von dem dem Auslöseventil zugewandten Kolbenende und in einen vom Stufenkolben und der Kolbenführung gebildeten Ringraum münden. Die Entlüftungsöffnung wird stirn­seitig von dem Stufenkolben verschlossen. Zur Abdichtung der Entlüftungsöffnung ist der Stufenkolben vorzugsweise mit einer konischen Anfasung versehen, welche während der Kolbenschließ­stellung in einen die Entlüftungsöffnung einfassenden elasti­schen Dichtring gepreßt wird. In die den Stufenkolben auf­nehmende zylindrische Erweiterung wird vorzugsweise eine Zy­linderlaufbüchse zur Kolbenführung eingesetzt. Der Stufenkolben weist eine Ringfläche auf, die im Zusammenwirken mit der Druck­luft für die notwendige Schubkraft beim Auslösen eines Arbeits­hubs sorgt.

[0006] Zur weiteren vorteilhaften Gestaltung des Erfindungsgegen­standes wird vorgeschlagen, als Ventilschließfeder eine ring­förmige Scheibenfeder aus Kunststoff einzusetzen, die beispiels­weise aus Polyurethan besteht. Sie ist von einfacher Ausbildung und hält den mit hohen Beschleunigungen versehenen Wechselbe­lastungen besser stand als eine der üblichen Metallfedern. Trotz einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Wechselbewegungen des Hauptventils wird das Sicherheitsrisiko eines Federbruchs vermieden.

[0007] Weitere den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merk­male sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0008] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.

[0009] Es zeigen:

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Schlaggerätes, z. T. im Schnitt,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch das Kopfteil des Schlaggerätes,

Fig. 3 einen Ausschnitt des Gerätes nach Fig. 2 im Bereich des Entlüftungsventils mit dem Stufenkolben in der Schließstellung,

Fig. 4 den Geräteausschnitt nach Fig. 3 mit dem Stufenkolben in seiner unteren, die Entlüftungsbohrung freigebenden Stellung und

Fig. 5 die Ventilschließfeder des Hauptventils in der Seiten­ansicht und mit einem Radialschnitt.

[0010] Im Kopfbereich des Gerätegehäuses 1 ist ein Arbeitszylinder 2 mit einem Arbeitskolben 3 angeordnet. An der Unterseite des Arbeitskolbens ist ein Arbeitsstößel 4 befestigt. Das Geräte­gehäuse 1 ist in seinem Kopfbereich von einem Gehäusedeckel 5 abgeschlossen, in welchem sich das Hauptventil 6 befindet. Es ist innerhalb eines Ringeinsatzes 7 und durch teilweise Anlage an den Wänden des Gehäusedeckels geführt. Der Raum 8 innerhalb des Gehäusedeckels 5 dient als Bewegungsfreiraum zur Durchfüh­rung der Ventilbewegungen. Über eine zentrale Bohrung 9 und damit kommunizierende Gehäusebohrungen 10 kann der Zylinderraum beim Rückhub des Arbeitskolbens entlüftet werden. Zwischen der Ober­seite des Hauptventils und dem Gehäusedeckel 5 ist eine Ventil­schließfeder 11 in Form einer konischen Scheibenfeder angeordnet. Der Bewegungsfreiraum 8 oberhalb des Hauptventils ist über einen Verbindungskanal 12 mit dem Auslöseventil 13 verbunden. Mit Hilfe eines Rohres 14 durchsetzt der Verbindungskanal 12 den Druckluft­vorratsraum 15 im Gerätegehäuse. Die Druckluft wird dem Vorrats­raum 15 über den Anschlußstutzen 40 für eine nicht gezeigte Zu­führleitung zugeführt. Unterhalb des Gerätegehäuses 1 und an diesem befestigt befindet sich ein Magazin 41 zur Aufnahme nicht dargestellter Befestigungsmittel, beispielsweise Klammern. Sie werden nach dem Einsetzen in das Magazin von einem Kolben, dessen Betätigungsgriff mit 42 bezeichnet ist, unter der Einwir­kung der Kraft einer Feder 43 nach vorn in einen Eintreib­ kanal 44 geschoben. Unter der Wirkung des Eintreib- oder Arbeits­stößels 4 werden die Befestigungsmittel aus dem Eintreibkanal 44 in ein Werkstück getrieben.

[0011] Das Auslöseventil 13 besteht aus einem zylindrischen Einsatz 13a mit einer Druckluftbohrung 16 und einem Ventilkolben 17, der mit längsgerichteten Entlüftungsnuten 17a versehen ist, über welche der Verbindungskanal 12 nach außen entlüftet werden kann (Fig. 2). In seiner unteren Endstellung, d. h. bei ent­lastetem Auslösehebel 18 befindet sich der Ventilkolben 17 in seiner unteren Endstellung, so daß die Druckluftfbohrung 16 über Querbohrungen 20 und den Ringraum 19 mit dem Verbindungs­kanal 12 kommunizieren kann. Bei gezogenem Auslösehebel 18 wird dagegen der Verbindungskanal 12 über den Ringraum 19, die Quer­bohrungen 20 des Auslöseventils in Verbindung mit den Längs­nuten 17a des Ventilkolbens 17 entlüftet.

[0012] Innerhalb einer zylindrischen Erweiterung 21 des Verbindungs­kanals 12 kann eine Zylinderlaufbüchse 22 für einen Stufenkol­ben 23 angeordnet (Fig. 2) sein. Die zylindrische Erweiterung 21 ist über eine Entlüftungsbohrung 24 mit der Außenluft verbunden. Der Stufenkolben 23 ist mit einer zentralen Entlüftungsbohrung 25, 25a versehen, die seitlich in einen Ringraum 26 mündet, der durch den Stufenkolben mit der Wand der zylindrischen Erwei­terung 21 im Bereich des geringeren Kolbendurchmessers gebil­det wird. Der Stufenkolben ist in seinem größeren Durchmesser­bereich mit einem Dichtring 27 bestückt. An seinem der Entlüf­tungsbohrung 24 zugewandten Ende ist der Stufenkolben mit einer konischen Anfasung 28 versehen, die in einen Dichtungsring 29 greift, sobald er seine obere Endlage erreicht. Der übergang vom kleineren Durchmesser zum größeren Durchmesser des Stufenkol­bens bildet eine Ringfläche 30, wodurch sich bei Druckbeauf­schlagung die zur Verschiebung notwendige Kraft bildet.

[0013] In den Fig. 1 und 2 sind die bewegbaren Teile je zur Hälfte in der Ausgangsstellung und in der Betriebsstellung dargestellt. Die Ausgangsstellung wird jeweils von der linken Bildhälfte angezeigt. Dabei befindet sich das Hauptventil in der unteren Position, während der Stufenkolben 23 seine obere Position (Fig. 2) einnimmt. Er greift mit seinem konischen Ende 28 in den Dichtungsring 29 und sperrt die Entlüftungsöffnung 24 ab. Der Druck des Druckluftvorratsraumes 15 im Gehäuse 1 setzt sich über den Verbindungskanal 12, die zylindrische Erweiterung 21 in den Bewegungsfreiraum 8 oberhalb des Hautventils 6 fort und belastet dieses in Schließstellung.

[0014] Sobald der Auslösehebel 18 gezogen wird, drückt er den Ventil­kolben 17 in seine obere Position. Dadurch wird der Verbindungs­kanal 12 entlüftet. Der Druck oberhalb des Hauptventils wirkt auf den Stufenkolben zurück und drückt diesen in seine untere Position. Die Entlüftungsöffnung 24 wird freigegeben und der Bewegungsfreiraum oberhalb des Hauptventils vom Druck durch Kurzschluß mit der Außenluft entlastet. In diesem Moment kann der Luftdruck des Druckluftvorratsraumes 15 das Hauptventil 6 fast schlagartig in seine obere Endposition drücken, wobei die Kraft der Ventilschließfeder 11 überwunden wird. Die Druckluft hat damit allseits Zutritt zum Arbeitszylindr und beaufschlagt den Arbeitskolben 3, der schlagartig in seine untere Position getrieben wird. Nach dem Lösen des Auslösehebels 18 kann die Unterseite des Stufenkolbens 23 erneut belastet und dieser in seine obere Endposition geschoben werden. Der Druck setzt sich wieder bis in den Raum 8 oberhalb des Hauptventils fort und kann dieses in Schließrichtung belasten.

[0015] Der Vorteil der Ventilschließfeder 11 besteht in der größeren Haltbarkeit gegenüber herkömmlichen Federn. Um zu verhindern, daß die Ventilschließfeder 11 an ihrer Anlagefläche am Gehäuse­deckel 5 infolge eines Unterdrucks hängenbleibt, kann die An­lagefläche mit einer radial geführten Nut 31 (Fig. 2) versehen sein. Die Bildung eines Vakuums zwischen Ventilfeder und dem Gehäusedeckel wird dadurch mit Sicherheit verhindert. Die Ven­tilschließfeder 11 kann sich also nicht festsaugen. Die gleiche Wirkung wird erreicht, wenn die Ventilschließfeder 11 selbst mit einer radial verlaufenden Nut 11a oder einer einfachen Bohrung 11b versehen wird (Figuren 5b und 5c)

Ansprüche

1. Druckluftbetriebenes Schlaggerät, insbesondere zum Eintrei­ben von Befestigungsmitteln, wie Klammern und Nägel, mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines in einem Zylinder geführten Arbeits­kolbens und eines die Freigabe und das Schließen des gesamten Zylinderquerschnittes steuernden, deckelartigen Hauptventils, dessen Oberseite über einen zu einem Auslöseventil führenden Verbindungskanal mit Druckluft beaufschlagbar ist und welches ständig unter der Vorspannung einer in Schließrichtung wirkenden Ventilfeder steht, wobei das Auslöseventil mit Entlüftungskanälen für den Verbindungskanal versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einmündung des Verbindungskanals (12) in einen Bewegungsfreiraum (8) oberhalb des Hauptventils (6) zusätzlich ein von dem Druck im Verbindungskanal (12) im Zusammenwirken mit dem Druck auf der Oberseite des Hauptventils (6) steuer­bares Entlüftungsventil (23, 24, 25, 29) angeordnet ist, welches den Verbindungskanal (12) im Bereich des Hauptven­tils (6) mit der Außenluft kurzschließt.

2. Schlaggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer zylindrischen Erweiterung (21) des Verbindungs­kanals (12) ein Stufenkolben (23) mit einer Belüftungsbohrung (25, 25a) für das Hauptventil (6) und mit einer Dichtung (27) in seinem größeren Durchmesserbereich verschiebbar angeordnet ist und die zylindrische Erweiterung eine von dem Stufenkolben ver­schließbare, nach außen geführte Entlüftungsöffnung (24) aufweist.

3. Schlaggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsbohrung (25, 25a) des Stufenkolbens, ausgehend von dem dem Auslöseventil (13, 16, 17, 19, 20) zugewandten Kol­benende, in einen vom Stufenkolben (23) und der Kolbenführung gebildeten Ringraum (26) führt und die Entlüftungsöffnung (24) stirnseitig vom Stufenkolben verschließbar ist.

4. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Stufenkolben (23) zur Abdichtung der Ent­lüftungsöffnung (24) mit einer konischen Anfasung (28) versehen ist, welche während der Kolbenschließstellung in einen die Ent­lüftungsöffnung einfassenden elastischen Dichtring (29) gepreßt wird.

5. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß in die zylindrische Erweiterung (21) des Ver­bindungskanals (12) eine Zylinderlaufbüchse (22) für den Stufen­kolben eingesetzt ist.

6. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Übergang zwischen den beiden unterschied­lichen Durchmessern des Stufenkolbens eine Ringfläche (30) zur Erzeugung der Kolbenschubkraft bildet.

7. Schlaggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­kennzeichnet, daß als Ventilschließfeder (11) eine ringförmige Scheibenfeder aus Kunststoff eingesetzt ist.

8. Schlaggerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder aus Polyurethan besteht.

9. Schlaggerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche der Ventilschließfeder am Gerätegehäuse mit wenigstens einer radial geführten Nut (31) versehen ist.

10. Schlaggerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschließfeder selbst mit wenigstens einer Ent­lastungsnut (11a) oder einer Entlastungsbohrung (11b) versehen ist.

Zeichnung