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R
DIM360 (Ver 1.5 21 Nov 2005) - 1100000/0
0830920
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
19980325
EP
97115895.1
19970912
de
de
de
19638341
19960919
DE
19980325
199813
19980325
199813
6
6B 25C 1/14 A
de
Bolzensetzgerät und Rückstellfeder dafür
en
Fastening tool and a returning spring therefor
fr
Outil de scellement et un ressort de rappel pour cet outil
1
Adolf Würth GmbH & Co. KG
00433373
A 31 865 EP
Würth GmbH & Co. KG, Adolf
Reinhold-Würth-Strasse 12-16
74653 Künzelsau
DE
Kellner, Gerd, Dr.
Dr.-Helmut-Junghans-Strasse 49/1
78713 Schramberg
DE
Ziegler, Axel
Friedrich-Ebert-Strasse 5a
67245 Lambsheim
DE
Patentanwälte Ruff, Beier, Schöndorf und Mütschele
00100161
Willy-Brandt-Strasse 28
70173 Stuttgart
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Ein Bolzenschubgerät zum Setzen von Befestigungsbolzen mit Hilfe eines durch eine Treibladung bewegten Treibkolbens (4) enthält eine Rückstellfeder (10), die eine Kolbenstange (9) des Treibkolbens (4) konzentrisch umgibt. Die Rückstellfeder (10) weist etwa die Form einer relativ dünnwandigen zylindrischen Hülse (18) aus Elastomermaterial auf, die in regelmäßigen Abständen durch metallische Verstärkungsscheiben (19,21) verstärkt ist. Die metallischen Verstärkungsscheiben (19,21) verhindern ein unkontrolliertes Verformen der Elastomerhülse (18) bei der schnellen Bewegung des Treibkolbens (4).
Die Erfindung geht aus von einem Bolzensetz- bzw. -schubgerät, mit dessen Hilfe ein Befestigungsmittel, in der Regel in Form eines Nagels oder Bolzens, gesetzt werden kann. Das Bolzenschubgerät enthält einen Treibkolben, der durch die Treibladungsgase nach Zündung einer Kartusche angetrieben wird und durch seine Vorschubbewegung den Bolzen eintreibt.
Insbesondere für einen automatischen Betrieb eines solchen Bolzenschubgerätes, bei dem die zu setzenden Befestigungselemente mit Hilfe eines an dem Gerät angebrachten Magazins zugeführt werden, ist es wünschenswert, den Treibkolben durch eine Automatik in seine Ausgangsposition zurückkehren zu lassen.
Es ist bereits ein Bolzensetzgerät dieser Art bekannt (US-PS 3 331 546), bei dem zu diesem Zweck eine Vielzahl von Tellerfedern um eine Kolbenstange eines Treibkolbens angeordnet ist. Die Tellerfedern bestehen vorzugsweise aus Polyurethan und sind abwechselnd umgekehrt angeordnet, so daß sich ein Tellerfederpaket aus nicht miteinander verbundenen Tellerfedern ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bolzensetzgerät zu schaffen, bei dem der Treibkolben nach dem Setzen des Befestigungselementes zurückgestellt wird und bei dem das Gerät eine lange Lebensdauer ohne Auswechseln der Feder aufweist. Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, eine Feder für ein derartiges Bolzensetzgerät zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Bolzensetzgerät mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie eine Feder hierzu mit den im Anspruch 15 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Anordnung einer Feder, die beim Setzen des Befestigungselementes gegen ihre Federkraft gespannt wird, macht es möglich, bei einfachem Aufbau des Gerätes den Treibkolben nach dem Setzvorgang in seine Ausgangsposition zurückkehren zu lassen. Es kann unmittelbar nach dem Setzvorgang ein neues Befestigungselement eingesetzt werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Treibkolben eine Kolbenstange mit verringertem Durchmesser aufweist, die über mindestens einen Teil ihrer Länge von der hülsenartig ausgebildeten Feder umgeben ist.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Feder wird beim Montieren des Gerätes einfach über die Kolbenstange aufgesetzt und das Gerät dann zusammengesetzt. Es muß nicht mehr darauf geachtet werden, daß die einzelnen Tellerfedern abwechselnd immer in umgekehrter Position eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß sich die Feder zwischen einem die Bewegung des Treibkolbens nicht mitmachenden Geräteteil und dem Treibkolben erstreckt. Die Feder greift also direkt an dem Treibkolben an.
Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Feder an einem mit dem Treibkolben zusammenwirkenden Bremselement für diesen angreift. Dies bedeutet, daß gegen Ende der Setzbewegung des Treibkolbens, wenn also die Feder stärker gespannt wird, sich diese Bewegung zum Teil in eine Bremsbewegung durch das Bremselement umsetzt.
Die auf diese Weise ausgebildete Feder kann beispielsweise eine Zugfeder sein. Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Feder als Druckfeder ausgebildet ist, so daß sie beim Setzen des Befestigungselementes auf Druck beansprucht wird.
Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß die Feder über ihre Länge verteilt Versteifungselemente aufweist, die sich selbst nicht verformen. Die Versteifungselemente können insbesondere aus einem härteren und/oder anderen Material hergestellt sein. Die Verformung der Feder wird dadurch auf kleine Bereiche zwischen je zwei Verstärkungselementen konzentriert, so daß die Abweichung der Feder auch im Kompressionsfall von der etwa zylindrischen Form klein gehalten werden kann.
Insbesondere kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß die Versteifungselemente während der Bewegung des Treibkolbens von diesem und/oder von der Laufbahn des Kolbens geführt werden. Es kann also nicht vorkommen, daß die aus Elastomermaterial bestehende Feder während der sehr schnellen Einschubbewegung einseitig verformt wird oder sich so verknäult, daß sie die Einschubbewegung des Kolbens behindert oder aber durch diese zerstört wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Versteifungselemente metallische Ringscheiben sind, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der Kolbenlaufbahn entspricht, so daß sie an ihrer Außenseite geführt werden. Weiterhin kann ihr Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser der Kolbenstange entsprechen, so daß sie auch an ihrer Innenseite geführt werden und dadurch an einer Verkantung gehindert werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Feder mit den Verstärkungselementen zusammen vulkanisiert ist. Dadurch entsteht eine einstückige, als Einzelelement herstellbare Feder, die alle gewünschten Eigenschaften aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Feder eine Wandstärke aufweist, die höchstens halb so groß, vorzugsweise höchstens ein Drittel so groß ist wie die Differenz zwischen dem Radius der Verstärkungselemente und dem Radius der Innenöffnung der Verstärkungselemente. Dadurch wird dafür gesorgt, daß die Feder im komprimierten Zustand eine relativ kleine axiale Länge aufweist, die im wesentlichen nur durch die Dicke aller Verstärkungselemente bestimmt wird, die damit fast auf Block aneinander anliegen.
Die hülsenartige Feder ist dabei mit Vorteil in der Nähe der Innenöffnung der Verstärkungselemente und damit in der Nähe der Kolbenstange angeordnet. Ihre Verformung erfolgt daher in erster Linie radial nach außen.
In unverformtem Zustand kann die Feder vorzugsweise eine zylindrische Form aufweisen.
Die Verstärkungselemente können insbesondere äquidistant angeordnet werden, was unter anderem dazu führt, daß es kein vorderes und hinteres Ende der Feder gibt. Die Orientierung der Feder beim Zusammensetzen des Gerätes ist daher unkritisch.
Die Verstärkungselemente können mit Vorteil so angeordnet werden, daß ihr gegenseitiger Abstand etwa ihrem halben Durchmesser entspricht.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Längsschnitt durch die wichtigsten Teile eines Bolzenschubgerätes nach der Erfindung;
Fig. 2
in vergrößertem Maßstab eine Stirnansicht eines als Ringscheibe ausgebildeten Verstärkungselementes für eine Feder der Anordnung nach Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt einen vereinfachten Längsschnitt durch ein Bolzenschubgerät nach der Erfindung. Das Bolzenschubgerät nach der Erfindung enthält ein hinteres Gehäuse 1, in dem unter anderem die Einrichtungen zum Zuführen und Zünden einer Treibladung enthalten sind. Diese Einzelheiten sind nicht dargestellt. In dem Gehäuse 1 ist die Kolbenhülse 2 untergebracht, die an ihrer Innenseite einen zylindrischen Raum 3 bildet. In dem zylindrischen Raum 3 ist ein Treibkolben 4 untergebracht, der mit Hilfe nicht dargestellter Dichtungen gegenüber dem Raum 3 abgedichtet ist. Der Treibkolben 4 kann in dem Zylinderraum 3 verschoben werden. Diese Verschiebebewegung wird durch eine auf der in Fig. 1 rechten Seite des Treibkolbens 4 gezündete Treibladung hervorgerufen.
Im vorderen, d.h. in Fig. 1 linken Ende des Zylinderraumes 3 ist ein Ringelement 5 aus Elastomermaterial untergebracht, das an einer Stirnwand 6 der Kopfhülse 11 anliegt und einen Bremspuffer bildet. Auf der der Stirnwand 6 abgewandten Seite des Bremspuffers 5 liegt ein im Innern der Hülse 2 verschiebbarer Bremskonus 7 an. Der Bremskonus 7 weist eine sich in Richtung auf den Treibkolben 4 trichterförmig erweiternde Innenöffnung 8 auf.
An der vorderen Stirnfläche des Treibkolbens 4, d.h. auf der der Treibladung abgewandten Seite, ist an dem Treibkolben 4 eine Kolbenstange 9 angebracht, die in ihrer ersten, sich an den Treibkolben 4 unmittelbar anschließenden Hälfte einen ersten Durchmesser und in dem sich daran anschließenden, zum freien Ende hin orientierten Bereich einen zweiten, nochmals verkleinerten Druchmesser aufweist.
Zwischen der Kolbenstange 9 und der Hülse 2 ist dadurch ein Ringraum gebildet, in dem eine Rückstellfeder 10 untergebracht ist. Die Rückstellfeder 10 ist etwa hülsenförmig ausgebildet und erstreckt sich zwischen der die Kolbenstange 9 aufweisenden Stirnfläche des Treibkolbens 4 und der entsprechenden gegenüberliegenden Stirnseite des Bremselementes 7.
Auf das vordere Ende der Hülse 2 ist eine äußere Kopfhülse 11 aufgesetzt, die einen zylindrischen Innenraum 12 zur Aufnahme des eigentlichen Befestigungselementes aufweist. Der Boden des zylindrischen Innenraumes 12 weist eine Öffnung auf, durch die das vordere Ende der Kolbenstange 9 hindurchragt.
Auf der Kopfhülse 11 ist in Axialrichtung verschiebbar eine Aufsetzhülse 13 gelagert, deren freie Stirnfläche 14 ringförmig ausgebildet ist und etwas gegenüber der Stirnkante 15 der Kopfhülse 11 vorsteht. Die Aufsetzhülse 13 geht auf ihrer dem Gerät zugewandten Seite in einen radialen Flansch 16 über, an dessen Stirnseite ein Elastomerpuffer 17 angebracht ist.
Die Rückstellfeder 10 weist die Form einer zylindrischen, langgestreckten Hülse 18 aus Elastomermaterial auf, die durch entsprechende Öffnungen einer vielzahl von Verstärkungselementen 19 hindurch vulkanisiert ist. Die Verstärkungselemente 19 sind mit gleichem Abstand längs der Elastomerhülse 18 angeordnet. Sie liegen mit ihren Außenrändern mit geringem Abstand vor der Innenwand des zylindrischen Innenraumes 3. Die Verstärkungselemente 19 weisen koaxial eine zentrale Öffnung 20 in Form eines kreisrunden Lochs auf, mit denen sie auf der Kolbenstange 19 aufgereiht sind. Der Innendurchmesser dieses Loches 20 entspricht etwa dem Außendurchmesser des dickeren Bereiches der Kolbenstange 9.
Die Wandstärke der Elastomerhülse 18 entspricht etwa einem Viertel bis einem Drittel des Abstandes zwischen dem Außenumfang des dickeren Teils der Kolbenstange 9 und dem Innendurchmesser des Zylinderraumes 3 bzw. dem Außendurchmesser des Treibkolbens 4. Die Anordnung der Elastomerhülse 18 ist so gewählt, daß diese nahe der zentralen Mittelöffnung 20 der Verstärkungselemente 19 angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt das Gerät in der Ausgangsposition, in der der Treibkolben 4 bis fast vor das hintere Ende des Zylinderraumes 3 geschoben ist. In dieser Position kann ein Befestigungselement in den Innenraum 12 der Kopfhülse 11 eingeführt werden. Die Rückstellfeder 10 ist entspannt. Wird nun zum Setzen eines Befestigungselementes eine Treibgaskartusche gezündet, so bewegt sich der Treibkolben 4 mit hoher Geschwindigkeit aus der dargestellten Ausgangsposition in die Setzposition, d.h. in Fig. 1 nach links. Dies führt dazu, daß die Rückstellfeder komprimiert wird. Da die Verstärkungselemente 19, die aus Metall bestehen, sich nicht verformen und andererseits sowohl an der Kolbenstange 9 als auch an der Wand des Zylinderraumes 3 geführt werden, verformt sich die Hülse 18 nur im Bereich zwischen den Verstärkungselementen 19, in dem das Material in erster Linie nach außen verformt wird. Die Feder 10 verkürzt sich also zieharmonikaartig, wobei die Verformung der Elastomerhülse 18 gleichmäßig über die Länge der Feder verteilt wird.
Gegen Ende des Setzvorganges, wenn die Feder 10 also fast vollständig verformt ist und die einzelnen Verstärkungselemente 19 fast auf Block liegen, wird der verbleibende Impuls des Kolbens auf das Bremselement 7 ausgeübt, der den Bremspuffer 5 komprimiert. Diese Komprimierung des Bremspuffers 5 führt zu einer Verringerung seines Innendurchmessers und dadurch zu einem Abbremsen der Kolbenstange 9 bis zum Stillstand. Der dabei auftretende Restschub wird dann durch das Pufferelement 17 abgebremst. Nach dem Setzen des Befestigungselementes schiebt die Feder 10 den Treibkolben 4 in die dargestellte Ausgangsposition zurück.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf ein Verstärkungselement 19. Das Verstärkungselement 19 weist die Form einer metallischen kreisrunden Ringscheibe 21 auf, beispielsweise aus Aluminium. Konzentrisch zu der Zentralöffnung 20 ist ein Kreis von kleineren kreisrunden Öffnungen 22 vorhanden. Diese Öffnungen 22 entsprechen in ihrer Anordnung und ihrem Durchmesser der Anordnung und der Wandstärke der Elastomerhülse 18. Durch diese Löcher 22 wird die Elastomerhülse 18 hindurch vulkanisiert, wobei eine Verbindung mit den metallischen Scheiben 21 erfolgt. Dadurch entsteht eine als ein einzelnes Bauteil ausgebildete Feder, die aufgrund der Verstärkungselemente in der Anordnung der Fig. 1 gegen ein Ausknicken gesichert ist.
1. Bolzenschubgerät mit
1.1 einem Gehäuse (1),
1.2 einem in dem Gehäuse (1) angeordneten, hin und her bewegbaren Treibkolben (4), der
1.2.1 durch eine Treibladung antreibbar und
1.2.2 zum Setzen eines Befestigungsmittels ausgebildet ist, sowie mit
1.3 einer Feder (10) aus elastisch verformbarem Material, insbesondere aus Elastomermaterial, zum Zurückbewegen des Treibkolbens (4) nach dem Setzvorgang in seiner Ausgangsposition.
2. Bolzenschubgerät nach Anspruch 1, bei dem der Treibkolben (4) eine Kolbenstange (9) mit verringertem Durchmesser aufweist, die über mindestens einen Teil ihrer Länge von der hülsenartig ausgebildeten Rückstellfeder (10) umgeben ist.
3. Bolzenschubgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich die Feder (9) zwischen einem die Bewegung des Treibkolbens (4) nicht mitmachenden Geräteteil (7) und dem Treibkolben (4) erstreckt.
4. Bolzenschubgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Feder (10) an einem mit dem Treibkolben (4) zusammenwirkenden Bremselement (7) für diesen angreift.
5. Bolzenschubgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Feder (10) eine Druckfeder ist.
6. Bolzenschubgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Feder (10) über ihre Länge verteilt sich nicht verformende Versteifungselemente (19) aufweist.
7. Bolzenschubgerät nach Anspruch 6, bei dem die Versteifungselemente (19) während der Bewegung des Treibkolbens (4) von diesem und/oder der Laufbahn des Treibkolbens (4) geführt werden.
8. Bolzenschubgerät nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Versteifungselemente (19) vorzugsweise aus Metall, Hartgummi oder Kunststoff bestehende Ringscheiben (21) sind, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der Kolbenlaufbahn und deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser der Kolbenstange (9) entsprechen.
9. Bolzenschubgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Verstärkungselemente (19) und die Feder (18) zusammen vulkanisiert sind.
10. Bolzenschubgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Feder (18) eine Wandstärke aufweist, die höchstens halb so groß ist wie die Differenz zwischen dem Radius der Verstärkungselemente (19) und dem Radius der Innenöffnung (20) der Verstärkungselemente.
11. Bolzenschubgerät nach Anspruch 10, bei dem die Federhülse (18) näher an der Innenöffnung (20) der Verstärkungselemente als an deren Außenumfang angeordnet ist.
12. Bolzenschubgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rückstellfeder (10) in unverformtem Zustand zylindrisch ist.
13. Bolzenschubgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei dem die Verstärkungselemente (19) äquidistant angeordnet sind.
14. Bolzenschubgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei dem die Verstärkungselemente (19) ungleichen Abstand voneinander aufweisen, insbesondere im Bereich der Enden der Feder einen kürzeren Abstand aufweisen.
15. Bolzenschubgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 13, bei dem der gegenseitige Abstand zweier benachbarter Verstärkungselemente (19) etwa ihrem halben Außendurchmesser entspricht.
16. Feder für ein Bolzenschubgerät, mit einem oder mehreren der sich auf die Feder beziehenden Merkmale nach einem der vorhergehenden Ansprüche.