[0001] Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, insbesondere ein handgeführtes Eintreibgerät,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] WO 2009/046076 A1 beschreibt ein Eintreibgerät zum Eintreiben eines Nagels in ein Werkstück, bei dem
eine Gasfeder durch einen Elektromotor vorgespannt wird, um einen Setzkolben einzutreiben.
Ein Kolbenglied der Gasfeder ist über ein Scharniergelenk mit einer im Wesentlichen
streifenförmigen Kolbenstange verbunden, so dass ein Winkelausgleich zwischen Kolbenglied
und Kolbenstange nur in einer Ebene erfolgen kann. Zudem bedeutet die Belastung des
Scharniergelenks im Bereich eines Scharnierstiftes eine Begrenzung der übertragbaren
Kräfte und somit der Eintreibenergie.
[0003] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Eintreibgerät anzugeben, das eine hohe Eintreibenergie
ermöglicht.
[0004] Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Eintreibgerät erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das Vorsehen eines in mehreren
Ebenen schwenkbaren Drucklagers kann die Kolbenstange optimal gegenüber dem Kolbenkopf
ausweichen, so dass möglichst wenige Momente an dem Kolbenkopf angreifen.
[0005] Dies erlaubt eine optimale und langlebige Abdichtung des Kolbenkopfes, so dass insbesondere
Gasfedern mit hoher Vorspannung bzw. dauerhafter hoher Druckbeaufschlagung verwendet
werden können.
[0006] Der Kolbenkopf ist üblicherweise in einem Zylinder geführt. Die Kolbenstange hat
regelmäßig einen erheblich kleineren Durchmesser als der Kolbenkopf. Sie kann im Sinne
der Erfindung unmittelbar als Setzkolben fungieren, indem ein nagelseitiges Ende der
Kolbenstange entsprechend ausgeformt ist. Je nach Anforderungen kann der Setzkolben
aber auch als separat zu der Kolbenstange bewegbares Bauteil oder als separates, aber
fest mit der Kolbenstange verbundenes Bauteil ausgebildet sein.
[0007] Das Drucklager im Sinne der Erfindung nimmt in Eintreibrichtung wirkende Kräfte auf
und überträgt sie auf die Kolbenstange. Anders gerichtete Kräfte müssen nicht notwendig
von dem Drucklager übertragbar sein.
[0008] Zur optimalen Übertragung großer Kräfte umfasst das Drucklager bevorzugt ein Paar
von jeweils um eine Zentralachse des Kolbenkopfes rotationssymmetrische Pressflächen.
Dabei ist die eine Pressfläche zweckmäßig an dem Kolbenkopf ausgebildet und die andere
Pressfläche ist an der Kolbenstange ausgebildet.
[0009] Bei einer ersten möglichen Ausführungsform weisen dabei die Pressflächen im Bereich
Ihrer Anlage voneinander verschiedene Krümmungsradien auf. Hierdurch ist die Verschwenkung
des Drucklagers zum Ausgleich von Schiefständen besonders leichtgängig. Bevorzugt
ist eine der Pressflächen, insbesondere die Pressfläche der Kolbenstange, konvex ausgebildet.
Die andere Pressfläche kann entsprechend konkav mit größerem Krümmungsradius oder
auch plan ausgeformt sein.
[0010] Bei einer alternativen Ausführungsform weisen die Pressflächen im Bereich Ihrer Anlage
gleiche Krümmungsradien auf. Dies kann zum Beispiel bei Ausbildung des Drucklagers
als Kugelgelenk vorliegen. Bei einer solchen Ausgestaltung liegt eine besonders große
Berührung der Pressflächen mit entsprechend guter Kraftübertragung vor. Eine solche
Ausgestaltung umfasst auch ebene Pressflächen, wobei ein entsprechender Ausgleich
eines Schiefstands durch elastische Deformation eines entsprechend gewählten Materials
von Kolbenkopf und/oder Kolbenstange erzielt wird.
[0011] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Pressflächen
an einem Einlageteil ausgebildet, das an einem von beiden, Kolbenkopf oder Kolbenstange,
festgelegt ist. So kann das Einlageteil zum Beispiel aus einem besonders harten Material
wie zum Beispiel Stahl bestehen und die auftretenden Kräfte über einen relativ kleinen
Flächenkontakt übertragen. Das übrige Bauteil, insbesondere der Kolbenkopf, kann aus
einem weicheren Material wie etwa Kunststoff oder Aluminium bestehen. Allgemein vorteilhaft
kann der Kolbenkopf aus einem Material mit einer Dichte von weniger als 3,5 g/cm
3 bestehen, und die Kolbenstange kann aus einem Material mit einer Dichte von mehr
als 3,5 g/cm
3 bestehen.
[0012] Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform besteht die Kolbenstange aus einem
Metall, insbesondere einem Stahl. Dies erlaubt die Aufnahme großer Impulse und die
Übertragung hoher Energien auf ein Nagelglied. Der Kolbenkopf kann aus einem weicheren
Material wie etwa Kunststoff oder einem Leichtmetall bestehen.
[0013] Bei einer bevorzugten Detailgestaltung ist an dem Kolbenkopf ein radial nach innen
gerichteter, insbesondere gekrümmter Rand ausgebildet, mittels dessen die Kolbenstange
durch den Kolbenkopf in radialer Richtung geführt ist. Eine solche Führung der Kolbenstange
ist langlebig und wirkt auf einfache Weise mit dem Drucklager zusammen. Dabei kann
auch eine Einlaufschräge vorgesehen sein, mittels der die Kolbenstange auf eine Achse
des Kolbenkopfes zentriert wird.
[0014] Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Kolbenstange in Eintreibrichtung
nicht mit dem Kolbenkopf verbunden ist. Dies ermöglicht ein freies Voreilen bzw. Abheben
der Kolbenstange in Eintreibrichtung, wodurch der Kolbenkopf besonders geschont wird,
zum Beispiel im Fall von Leerschüssen.
[0015] Bei einer allgemein bevorzugten Eintreibvorrichtung ist an der Kolbenstange ein nicht
materialeinheitliches Strukturteil festgelegt ist, mittels dessen die Kolbenstange
mit dem Elektromotor verkoppelbar ist. Die separate Ausformung des Strukturteils erlaubt
eine einfache, zum Beispiel rotationssymmetrische Formgebung der Kolbenstange, was
insbesondere bei hohen Materialdichten und Materialhärten der Kolbenstange Vorteile
ergibt. Besonders bevorzugt ist das Strukturteil dabei als Giessteil an der Kolbenstange
angeformt. Zum Beispiel kann die Kolbenstange aus einem Stahl oder anderen hochfesten
Metall bestehen, wobei das Strukturteil als Kunststoff-Giessteil oder auch als Leichmetall-Giessteil
an der Kolbenstange angegossen ist.
[0016] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kolbenstange einen
Kugelkopf als Teil des Drucklagers. Dies ermöglicht eine besonders große Kraftübertragung.
[0017] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kolbenstange über eine elastische
Schnappverbindung mit dem Kolbenkopf verbunden. Dies erlaubt eine einfache Verschwenkung
der Kolbenstange um kleine Winkel aufgrund der Elastizität der Schnappverbindung.
[0018] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kolbenstange über einen biegeelastischen
Kunststoff mit dem Kolbenkopf verbunden. Ein solcher Kunststoff kann zum Beispiel
angespritzt sein, um eine dauerhaft formschlüssige Verbindung der Kolbenstange mit
dem Kolbenkopf zu erzielen. Die Elastizität des Kunststoffs erlaubt die ausreichende
Verschwenkung der Kolbenstange in mehreren Ebenen. Der Kunststoff kann bevorzugt ein
thermoplastisches Elastomer (TPE) von entsprechend optimierter Härte sein.
[0019] Allgemein bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Eintreibgerät für hohe Eintreibenergien
ausgebildet. Die Eintreibenergien können dabei Werte von 30 Joule, bevorzugt 40 Joule,
übersteigen.
[0020] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen
Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
[0021] Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand
der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt eine schematische Gesamtansicht eines Eintreibgerätes gemäß der Erfindung.
- Fig. 2
- zeigt eine Schnittansicht eines Kolbenkopfes und einer Kolbenstange gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- Fig. 3
- zeigt eine bevorzugte Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2.
- Fig. 4
- zeigt eine schematische Draufsicht und Schnittansicht entlang der Linie A-A einer
Kolbenstange eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
- Fig. 5
- zeigt eine bevorzugte Weiterentwicklung der Kolbenstange aus Fig. 4.
- Fig. 6
- zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Kugelgelenk als Drucklager.
- Fig. 7
- zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer als Clip ausgebildeten
Aufnahme der Kolbenstange.
- Fig. 8
- zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer als elastische Umspritzung
ausgebildeten Aufnahme der Kolbenstange.
[0022] Ein erfindungsgemäßes Eintreibgerät ist gemäß Fig. 1 in einem handgeführten Gehäuse
1 aufgenommen. Das Gehäuse 1 hat einen Handgriff 1a mit einem Trigger 1 b zum Auslösen
eines Eintreibvorgangs. In dem Gehäuse 1 sind ein Akkumulator 2 zur Speicherung elektrischer
Energie, eine Steuerelektronik 3 und ein Sicherheitssensor 4 zur gesicherten Freigabe
eines Eintreibvorgangs vorgesehen.
[0023] Von einem Nagelmagazin 5 wird jeweils ein Nagel in ein Mündungsteil 6 des Eintreibgerätes
geladen. Aus dieser Position wird der Nagel durch Aufschlag eines Setzkolbens 7 in
ein Werkstück eingetrieben.
[0024] Der Setzkolben 7 ist vorliegend als in Eintreibrichtung vorderes Ende einer Kolbenstange
8 ausgebildet. Die Kolbenstange 8 liegt an ihrem hinteren Ende über ein Drucklager
9 an einem Kolbenkopf 10 an. Der Kolbenkopf 10 ist als beweglicher Teil einer Gasfeder
11 in einem Zylinder 12 geführt und über umlaufende Dichtungen 13 druckfest abgedichtet.
[0025] Die Gasfeder 11 ist auch in einem maximal entspannten Zustand (Fig. 1) dauerhaft
mit einem Gas unter Uberdruck befüllt, um die Energieaufnahme pro Hub bzw. die Federkonstante
zu vergrößern.
[0026] Die Gasfeder wird gespannt, indem die Kolbenstange 8 mittels eines Elektromotors
14 entgegen der Eintreibrichtung bewegt wird. Hierzu ist eine Struktur 15 an der Kolbenstange
8 ausgebildet, die mit einem rotierenden Abtriebsglied 16 des Elektromotors 14 verkämmt
und so insgesamt eine Spannmechanik ausbildet. Die Struktur 15 hat im Wesentlichen
die Form und Funktion einer Zahnstange. Weitere Teile der Spannmechanik können zum
Beispiel ein Halteglied umfassen, mittels dessen die gespannte Gasfeder ausgelöst
werden kann (nicht dargestellt).
[0027] Die Darstellung nach Fig. 1 ist rein schematisch. Im Sinne der Erfindung ist vorliegend
die Kombination aus Kolbenstange 8 und Kolbenkopf 10 auf besondere Weise ausgeformt,
wobei das Drucklager 9 eine kleine Verschwenkung der Kolbenstange 8 in mehreren Ebenen
gegenüber dem Kolbenkopf 10 erlaubt. Insbesondere kann die Verschwenkung in jede Richtung
erfolgen. Hierzu werden verschiedene Lösungen und Detailgestaltungen vorgeschlagen,
die nachfolgend näher erläutert werden.
[0028] Gemäß dem Beispiel nach Fig. 2 ist das Drucklager 9 mittels zweier Pressflächen 9a,
9b ausgebildet, die zumindest während einer Beschleunigung der Kolbenstange aufeinander
gepresst werden. Die Pressflächen sind dabei rotationssymmetrisch um eine in der Eintreibrichtung
erstreckte Zentralachse Z ausgebildet.
[0029] Die erste Pressfläche 9a ist als im Wesentlichen ebene Fläche (unendlicher Krümmungsradius)
an einer Stirnseite des Kolbenkopfes 10 ausgeformt. Im Beispiel nach Fig. 2 besteht
sie aus dem Material des Kolbenkopfes, vorliegend ein Kunststoff.
[0030] Die zweite Pressfläche 9b ist als konvexe Fläche (positiver Krümmungsradius) an einem
pilzartig geformten, hinteren Ende der Kolbenstange 8 ausgebildet. Die Pressflächen
9a, 9b haben im Bereich ihrer Anlage daher verschiedene Krümmungsradien rein geometrisch
berühren die Flächen sich daher nur in einem Punkt. Der tatsächliche Kontaktbereich
der Pressflächen ist natürlich größer, wobei die Größe von der Härte der Flächenmaterialien
und von der Größe der Andruckkraft abhängt.
[0031] Vorliegend besteht die Kolbenstage aus einem Stahl, um auch große Setzenergien von
mehr als 40 Joule auf den Nagel übertragen zu können.
[0032] An dem Kolbenkopf ist ein radial nach innen gerichteter äußerer Rand 17 abgestuft,
mittels dessen zumindest während der Anlage der Pressflächen 9a, 9b das hintere, pilzförmige
Ende der Kolbenstange 8in radialer Richtung geführt ist. Der Rand 17 hat zudem eine
Abschrägung, mittels derer die Kolbenstange 8 selbstzentrierend geführt wird, falls
im Zuge des Eintreibvorgangs ein Lösen der Kolbenstange 8 von dem Kolbenkopf 10 stattfindet.
[0033] Hierzu wird angemerkt, dass bei dem Beispiel nach Fig. 2 keine zugfeste Verbindung
zwischen Kolbenstange 8 und Kolbenkopf 10 besteht, sondern nur eine druckfeste. In
diesem Sinne ist die Kolbenstange in Eintreibrichtung nicht mit dem Kolbenkopf verbunden.
[0034] Fig. 3 zeigt eine Weiterentwicklung des Beispiels aus Fig. 2. Als einziger Unterschied
ist hier die Pressfläche 9a auf Seiten des Kolbenkopfes 10 an einem Einlageteil 18
ausgebildet, das in die Stirnseite des Kolbenkopfes 10 eingesetzt ist und aus einem
hochfesten Material wie etwa Stahl besteht. Dies erlaubt eine verschleißfreie und
reibungsarme Übertragung hoher Beschleunigungskräfte. Der übrige Kolbenkopf 10 besteht
aus einem weicheren und leichteren Material wie etwa Kunststoff oder Leichtmetall.
[0035] Die Struktur 15 ist in den Beispielen nach Fig. 2 und Fig. 3 als Reihe von Ausnehmungen
ausgebildet, die in die stählerne Kolbenstange 8 eingebracht sind.
[0036] Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist die Strukur 15 als Strukturteil aus
Kunststoff auf einen stählernen Kern der Kolbenstange 8 aufgespritzt worden. Die Kolbenstange
8 hat hierzu eine Verjüngung, durch die der Kunststoff des Strukturteils 15 formschlüssig
gehalten ist.
[0037] Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels aus Fig. 4, wobei das Strukturteil
15 auf zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten Zähne zur Verkämmung aufweist. Hierdurch
kann ein besonders großer Kraftschluss realisiert werden. Im Beispiel nach Fig, 4
sind die Zähne nur auf einer Seite der Kolbenstange ausgebildet.
[0038] Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist die Kolbenstange
8 über ein Kugelkopf 19 mit dem Kolbenkopf 10 verbunden. Der konvexe Kugelkopf 19
greift in eine entsprechende, am Kolbenkopf 10 ausgeformte Kugelpfanne 20 mit gleichem
Krümmungsradius ein. Entsprechend sind die Pressflächen 9a, 9b besonders groß. Je
nach Umfangswinkel der Kugelpfanne 20 kann das Kugelgelenk geschlossen oder offen
sein. Entsprechend kann die Kolbenstange auch in Zugrichtung formschlüssig gehalten
sein oder in Zugrichtung frei von dem Kolbenkopf weg bewegbar sein.
[0039] Die Kolbenstange 8 ist in jeder Ebene um einen Winkel W gegenüber dem Kolbenkopf
10 verschwenkbar. In Fig. 6 ist der Winkel W übertrieben groß dargestellt. In der
Praxis typische Schwenkwinkel zum Ausgleich von Toleranzen sind meist kleiner als
ein 1 Grad.
[0040] Bei der gezeigten Version nach Fig. 6 ist zudem die Struktur 15 ähnlich wie in Fig.
4 an die Kolbenstange 8 angespritzt.
[0041] Die Dichtung 13 des Kolbenkopfes ist in Fig. 6 als Aufbau von drei Ringen gezeigt.
Ein in Eintreibrichtung vorderer Ring ist als Abstreifring ausgebildet, ein mittlerer
Ring ist als ölgetränkter Filzring ausgebildet und ein hinterer Ring ist als druckfester
Dichtung ausgebildet.
[0042] Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt eine Variante, bei der die Kolbenstange
8 einen umlaufenden Wulst 21 aufweist, der von einem elastischen, umlaufenden Rastring
21 formschlüssig in Eintreibrichtung gehalten ist. Die Kolbenstange ist dadurch nach
Art einer Schnappverbindung mit dem Kolbenkopf 10 verbunden, so dass auch in Zugrichtung
eine Kraftübertragen werden kann. Die Pressflächen 9a, 9b sind vorliegend jeweils
eben ausgeführt, wobei eine Verschwenkung in sämtlichen Ebenen durch die Elastizität
des Kolbenmaterials bzw. zumindest des Materials des Schnapprings 22 erreicht wird.
[0043] Fig. 8 zeigt ein zu Fig. 7 ähnliches Beispiel, bei dem an Stelle des Schnapprings
ein vorderer Teil des Kolbenkopfes 10 als Ring 23 aus einem biegeelastischen Kunststoff,
vorliegend ein thermoplastisches Elastomer, einstückig angeformt ist. Hierdurch ist
die Kolbenstange 8 dauerhaft formschlüssig mit dem Kolbenkopf verbunden, so dass auch
hier eine Kraftübertragung in Zugrichtung gegeben ist. Der Ring 23 kann zum Beispiel
durch eine Spritzgießtechnik an Kolbenkopf 10 und Kolbenstange 8 angeformt werden.
Die Verschwenkung der Kolbenstange 8 in sämtlichen Ebenen ist dabei vor allem durch
die Elastizität des Ringes 23 gegeben.
[0044] Es versteht sich, dass zumindest eine der Pressflächen 9a, 9b der Beispiele aus Fig.
7 und Fig. 8 eine konvexe Krümmung aufweisen kann.
[0045] Allgemein können die spezifischen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele
je nach Anforderungen miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Ausformungen
des Strukturteils 15 gemäß Fig. 4 und Fig. 5 bei sämtlichen Ausführungsbeispielen
vorliegen.
1. Eintreibgerät, umfassend
einen rotierenden Motor (14), insbesondere Elektromotor,
eine Gasfeder (11) mit einem elastisch komprimierbaren Gasvolumen, und
einen Setzkolben (8),
wobei die Gasfeder (11) über eine Spannmechanik (15, 16) durch den Motor (14) gespannt
werden kann, um nach einer Freigabe aus dem gespannten Zustand den Setzkolben (8)
in eine Eintreibrichtung zu beschleunigen,
wobei die Gasfeder (11) einen gasdicht geführten Kolbenkopf (10) umfasst, an den in
Eintreibrichtung eine Kolbenstange (8) als separates Bauteil anschließt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kolbenstange (8) über ein in mehreren Ebenen schwenkbares Drucklager (9) mit
dem Kolbenkopf (10) verbunden ist.
2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklager (9) ein Paar von jeweils um eine Zentralachse (Z) des Kolbenkopfes
(10) rotationssymmetrischen Pressflächen (9a, 9b) aufweist.
3. Eintreibgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressflächen (9a, 9b) im Bereich Ihrer Anlage voneinander verschiedene Krümmungsradien
aufweisen.
4. Eintreibgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressflächen (9a, 9b) im Bereich Ihrer Anlage gleiche Krümmungsradien aufweisen.
5. Eintreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Pressflächen (9a, 9) an einem Einlageteil (18) ausgebildet ist,
das an einem von beiden, Kolbenkopf (10) oder Kolbenstange (8), festgelegt ist.
6. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) aus einem Metall, insbesondere einem Stahl, besteht.
7. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolbenkopf (10) ein radial nach innen gerichteter, insbesondere gekrümmter
Rand (17) ausgebildet ist, mittels dessen die Kolbenstange (8) durch den Kolbenkopf
(10) in radialer Richtung geführt ist.
8. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) in Eintreibrichtung nicht mit dem Kolbenkopf (10) verbunden
ist.
9. Eintreibvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kolbenstange (8) ein nicht materialeinheitliches Strukturteil (15) festgelegt
ist, mittels dessen die Kolbenstange (8) mit dem Elektromotor (14) verkoppelbar ist.
10. Eintreibvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturteil (15) als Giessteil an der Kolbenstange (8) angeformt ist.
11. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) einen Kugelkopf (19) als Teil des Drucklagers (9) aufweist.
12. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) über eine elastische Schnappverbindung 21, 22) mit dem Kolbenkopf
(10) verbunden ist.
13. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) über einen biegeelastischen Kunststoff (23) mit dem Kolbenkopf
(10) verbunden ist.