GERÄT ZUM SETZEN EINES BEFESTIGUNGSELEMENTES IN EINEN SETZUNTERGRUND UND VERWENDUNG DES GERÄTES

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Setzen eines Befestigungselementes in einen Setzuntergrund nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Verwendung dieses Gerätes zum Befestigen von Bauteilen am Setzuntergrund mit Hilfe der Befestigungselemente nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 23.

[0002] Ein Gerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der US-A-4 441 644 bekannt.

[0003] Zahlreiche Geräte dieser Art, welche zum Befestigen von verschiedensten Bauteilen auf Setzgründen unterschiedlicher Art mittels Befestigungselementen wie Bolzen, Nieten, Nägeln verwendet werden, sind bekannt. Je nach der Ausführung arbeiten die Geräte im Einzelbetrieb, halb- oder vollautomatisch. Grundsätzlich sind alle Geräte gleich aufgebaut. Ein Arbeitskolben wird mechanisch oder unter dem Druck eines Mediums, beispielsweise unter pyrotechnisch erzeugtem Gasdruck, beschleunigt. Dieser Arbeitskolben treibt seinerseits das eigentliche Befestigungselement an. Die Geräte weisen ferner Zusatzeinrichtungen auf, die bestimmte Zusatzfunktionen erfüllen oder der Sicherheit ihrer Funktion oder ihrer Handhabung dienen. Ein Beispiel für eine derartige Zusatzfunktion ist das Zurückstellen des Arbeitskolbens nach einem Setzvorgang. Weitere Zusatzeinrichtungen dienen beispielsweise der Zuführung der Befestigungselemente und der Dämpfung bzw. Pufferung. Noch weitere Bauteile wie beispielsweise Gehäuseteile erfüllen funktionell sekundäre Aufgaben.

[0004] In der US-A-4 441 644 ist ein Schlagpuffer für Einschlaggeräte zum Einschlagen von Nägeln oder dergleichen beschrieben, bei der ein durch Druckluft beaufschlagter Schlagkolben in einem Zylinder geführt wird und den im Führungskanal befindlichen Nagel in einen Setzuntergrund einschlägt. Das erfinderische Hauptmerkmal dieses Patentes besteht in dem Puffersystem, bestehend aus zwei Pufferelementen mit unterschiedlicher Geometrie und Materialien, das bei Leerschlägen, d.h. wenn versehentlich kein Nagel eingesetzt wurde, oder bei Energieüberschuss aufgrund eines Setzvorganges in einen Setzuntergrund mit geringem Widerstand, in der Lage ist, diese überschüssige Energie so zu absorbieren, dass das Gerät bzw. seine Funktionsteile auch bei mehrfacher Betätigung unbeschädigt und funktionssicher bleiben.

Der Funktionsablauf des Gerätes ist folgender:

[0005] Bei Betätigung eines am Handgriff angeordneten Abzugshebels strömt Druckluft in den Zylinderraum zwischen der Oberseite vom Schlagkolben und dem Führungszylinder ein. Bei einem bestimmten Druck wird die Klemmverbindung zwischen dem Kopf des Schlagkolbens und einer Rastmuffe gelöst und der Schlagkolben wird durch die Druckluft aus seiner Bereitschaftsstellung in eine Abbremsstellung bewegt, wobei durch den Schlaghub der Nagel in einen Setzuntergrund eingeschlagen wird. Beim Auftreffen des Schlagkolbens auf das erste elastomere Pufferelement wird dieses gestaucht, deformiert und komprimiert. Dadurch entsteht bereits ein bestimmter Federungsweg von einigen mm, wobei die überschüssige Schlagenergie bereits zum grössten Teil abgebaut wird. Bei noch vorhandener weiterer überschüssiger Schlagenergie läuft die ringförmige Fläche des Schlagkolbens auf einen zweiten elastomeren Puffer auf, der sich am Ende des Führungszylinders befindet. Durch diesen Formschluss wird der Schlagkolben vollständig abgebremst, wobei ein zusätzlicher Federungsweg von einigen mm je nach Härte und Verformung des zweiten Pufferelementes erzielt wird. Nach dem Schlagvorgang wird der Schlagkolben mittels Druckluft wieder in seine Bereitschaftsstellung (Ruhelage) zurückbewegt. Ein neuer Nagel kann eingebracht werden und der nächste Schlagvorgang ausgelöst werden.

[0006] Nachteilig bei einem solchen Gerät ist der beim Bremsvorgang auftretende grosse Federungsweg, wodurch zwar das Schlaggerät geschont wird, aber die Setzgenauigkeit des Nagels stark beeinträchtigt wird. Denn unterschiedliche Abbremsvorgänge über das weiche Puffersystem aufgrund unterschiedlicher Nagellängen bzw. Befestigungsmaterialien oder Setzuntergründe führen zu unterschiedlichen Tiefen der Nagelköpfe in dem Befestigungsmaterial (Nagelkopf bündig oder vorstehend oder versenkt).

[0007] Ein weiteres druckluftbetriebenes Einschlaggerät ist in der EP-A-661 140 beschrieben. Die Zielsetzung dieser Erfindung besteht darin, ein durch die vor dem Schlagkolben komprimierte Luft und den elastischen Abfangpuffer bewirktes Nachschlagen des Schlagkolbens bzw. Gerätekopfes und damit verursachte grossflächige Schädigung des dekorativen Befestigungselementes zu verhindern. Auch bei diesem Gerät wird der Schlagkolben über den Abfangpuffer formschlüssig durch die elastische Deformation innerhalb eines bestimmten Federweges weich abgebremst und anschließend über die in einer separaten Kammer gespeicherte Luft in die Ausgangslage zurückbewegt.

[0008] Druckluftgeräte der beschriebenen Art werden vorwiegend zum Eintreiben von Nägeln in weiche Untergründe, beispielsweise Holz verwendet, d.h. die Schlagenergie ist vergleichsweise gering. Ein weiterer Nachteil ist die Anbindung dieser Art von Geräten durch Schlauchverbindungen an eine stationäre Druckluftanlage.

[0009] Bei härteren Setzuntergründen wie Beton oder Stahl werden vorwiegend Bolzensetzgeräte mit chemisch/pyrotechnischem Antrieb mittels Treibladungskartuschen verwendet, die somit auch eine ortsunabhängige Befestigung von den Bolzen bzw. Nägeln erlauben.

[0010] Exemplarisch für solche Bolzensetzgeräte kann das in der EP-A-732 178 beschriebene Gerät angesehen werden. Mit diesem Gerät werden vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten einer modernen Geräteentwicklung aufgezeigt, wobei die in der Patentanmeldung aufgezeigten technischen Merkmale im wesentlichen auf Dämpfungselementen, Bremselementen und Rückstellfedern aus elastomeren Materialien beruhen.

[0011] Der Abfangvorgang des Treibkolbens erfolgt über das kombinierte Puffer- und Bremssystem aufgrund der elastomeren Eigenschaften der Teilelemente relativ weich, wobei die axiale Bewegung des Treibkolbens beim Setzen eines Bolzens bzw. beim Leerschuss durch das radiale Aufweiten des Bremselementes örtlich eingegrenzt wird. Die für die Kolbenrückstellung vorgesehene elastomere Druckfeder wird dabei in hohem Masse mechanisch aufgrund der Dynamik des Setzvorganges beansprucht, wobei zumindest Teilelemente der gesamten Feder auf Block gesetzt werden. Auch ist der Federweg der vorgeschlagenen Rückstelleinrichtung aufgrund der speziellen Eigenschaften der gewählten Konstruktion mit dem Scheibenaufbau und materialspezifischen Eigenschaften des Elastomers relativ klein, so dass die Baulänge des Gerätes, bezogen auf einen bestimmten Setzweg (= Bolzenlänge), erheblich ist. Dadurch wird das Bolzensetzgerät relativ schwer und unhandlich.

[0012] Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Abbremsvorgang des Treibkolbens in Kombination mit der Rückstellfeder und dem Bremspuffer undefiniert ist, da sowohl die Antriebsleistung z.B. durch unterschiedliche Kartuschen als auch die Setzleistung aufgrund unterschiedlicher Bolzenlängen und verschiedener Setzwiderstände (unterschiedliche Setzuntergründe) den gesamten Brems- und Abfangvorgang stark beeinträchtigen und damit die Setzqualität beeinflussen. Auch verbraucht die elastomere Feder einen hohen Prozentsatz der Antriebsenergie, wenn sie aus Gründen einer kürzeren Baulänge des Gerätes noch stark komprimiert wird. Dies führt zu einer verminderten Setzleistung des Gerätes.

[0013] Eine weitere Möglichkeit der Kolbenrückstellung ist in der US-A-3 331 546 aufgezeigt. Dabei wird eine scheibenförmige Anordnung aus elastomeren Tellerfedern bei dem Vorlauf des Treibkolbens zusammengedrückt und komprimiert. Die volle Energie des Treibkolbens beim Leerschuss bzw. die überschüssige Energie beim Setzen von Bolzen in einen leichten Setzuntergrund muss von dem gesamten Federmaterial aufgenommen werden. Bezüglich Baulänge, Setztiefengenauigkeit und Energieverbrauch gilt auch bei diesem Gerät das oben Gesagte.

[0014] Die DE-A-2 632 413 zeigt ein Bolzensetzgerät mit einem elastischen Dämpfungspaket, das aus einer Reihe von hintereinandergeschalteten Ringpaaren besteht. Hierbei erfolgt die Einleitung der Bremskraft des Treibkolbens über einen beweglichen Abfangring, der beim Vorlaufen des Treibkolbens durch das sich zwischen Kolbenkopf und Abfangring aufbauende Gaspolster gegen das Dämpfungspaket gepresst wird. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass wegen der Relativbewegung des Abfangringes die Aufprallkräfte des Treibkolbens beim Bremsvorgang reduziert sind. Treibkolben, Abfangring und Dämpfungspaket sind dabei formschlüssig verbunden.

[0015] Ein weiteres Brems- und Abfangsystem für einen pyrotechnisch angetriebenen Treibkolben ist in der US-A-4 824 003 beschrieben. Dabei besteht das Puffersystem aus einem konischen Bremsring, in den der Treibkolbenkopf mit seinem ebenfalls konischen Teil formschlüssig aufläuft. Diesem Bremsring ist eine ringförmige Anordnung aus zwei Teilen nachgeordnet, die elastisch und plastisch verformbar sind Dadurch kann der Treibkolben definiert abgefangen werden und die überschüssige Setzenergie vom Bremssystem absorbiert werden. Eine automatische Kolbenrückstellung ist bei diesem Gerät nicht vorsehen. Konische Abfang- und Bremssysteme erzielen bei den relativ großen Auflaufgeschwindigkeiten des Treibkolbens sehr hohe Flächenpressungen, da aufgrund der Fertigungstoleranzen der beiden Konusflächen naturgemäss nie die gesamte konische Fläche formschlüssig korrespondiert, sondern vielmehr nur ein kleiner Teilbereich. Somit entstehen örtliche Überlastungen beim Formschluss, die zu einer Materialschädigung vom Treibkolben bzw. Bremsring aufgrund der plastischen Deformation führen.

[0016] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen,

• ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das so konzipiert ist, dass es nicht nur die Grundfunktion sondern auch verschiedene Zusatzfunktionen optimal erfüllt, und das so konzipiert ist, dass zahlreiche Varianten in der Ausbildung und Verwendung des Gerätes möglich sind; und
• eine Verwendung dieses Gerätes vorzuschlagen.

[0017] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 23 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gerätes sind durch die vom Patentanspruch 1 abhängigen Patentansprüche 2-22 definiert.

[0018] Das Prinzip der Erfindung und die mit ihr erzielten Vorteile werden im folgenden anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Zeichnung ausführlich beschrieben; dabei werden nicht nur die Erfindung sondern auch grundlegende Theorien der Setztechnik und der Stand der Technik erläutert. Es zeigt:

Fig.1

ein herkömmliches Gerät mit seinen wesentlichen Bauteilen, in vereinfachter, schematischer Darstellung;

Fig. 2

ein weiteres herkömmliches Gerät;

Fig. 3A

ein Gerät nach der Erfindung, mit dem Arbeitskolben in seiner Ausgangslage, also vor dem Arbeitshub;

Fig. 3B

das in Fig. 3A dargestellte Gerät, mit dem Arbeitskolben in seiner Endlage, also nach dem Arbeitshub und vor der Rückstellung;

Fig. 4A und 4B

zwei Geräte mit Varianten der erfindungsgemässen Hubbegrenzung;

Fig. 5A bis 5F

mehrere Geräte mit verschiedenen Ausführungsformen mechanischer Rückstelleinrichtungen;

Fig. 6

ein Gerät mit einem als Stufenteller ausgebildeten Kolbenteller;

Fig. 7A und 7B

Geräte mit Verstärkungen des Kolbenschaftes im Bereich der Befestigung des Kolbentellers;

Fig. 8

eine Variante des in Fig. 3A dargestellten Gerätes, mit einem Arbeitskolben in einer speziellen Ausführung;

Fig. 9

eine weitere Variante des in Fig. 3A dargestellten Gerätes, mit einem Arbeitskolben in einer weiteren, speziellen Ausführung;

Fig. 10A bis 10E

Geräte mit konstruktiven Möglichkeiten zur Veränderung des Arbeitshubes des Arbeitskolbens;

Fig. 11A bis 11 C

drei Geräte mit Ausführungsbeispielen zur Anordnung der Rückstellfeder nach Fig. 5E;

Fig. 12A und 12B

zwei Ausführungsbeispiele von Geräten mit Arbeitskolben mit Dämpfung;

Fig. 13A bis 13B

zwei Geräte mit Tandem-Systemen, bei welchen der Arbeitskolben einen Sekundärkolben enthält; und

Fig. 14A und 14B

Geräte mit elektromagnetischen Antrieb des Arbeitskolbens.

[0019] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in den verschiedenen Geräten angeordnete Bauteile, die entsprechende Funktionen erfüllen, je nach Gerät teilweise mit verschiedenen Bezugszeichen versehen sind, und dass nicht bei jedem Gerät alle Bestandteile mit Bezugszeichen versehen sind.

[0020] Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bauteile eines herkömmlichen Gerätes. In einem Gehäuse 1 wird mittels eines Antriebsmediums 2 ein Arbeitskolben 3 beschleunigt. Dieser Arbeitskolben 3 treibt ein zu setzendes Befestigungselement 4, beispielsweise einen Nagel oder Bolzen, in einen Setzuntergrund 6, und zwar durch oder für ein zu befestigendes Bauteil 5, welches mittels des Befestigungselementes 4 auf dem Setzuntergrund 6 zu befestigen ist. Der Arbeitskolben 3 bewegt sich in einer Kolbenführungshülse 7. Die Rückstellung des Arbeitskolbens 3 erfolgt mittels einer Rückstelleinrichtung 8. Der Aufschlag des Arbeitskolbens 3 erfolgt auf eine Dämpfungseinrichtung 9, die auch als Hubbegrenzung dient. Der Arbeitskolben 3 weist einen Kolbenschaft 10 und einen Kolbenteller 11 auf. Die Abdichtung gegenüber einem mediumbeaufschlagten Raum 2 hinter dem Kolbenteller 11 erfolgt mittels eines Dichtungselements 12. Das zu setzende Befestigungselement 4 besteht im wesentlichen aus einem Bolzenschaft 4a, einem Bolzenboden 14 und einem Führungsbereich 15. Eine Zusatzeinrichtung dient als Bolzenmagazin 13. Der Kolbenschaft 10 und das Befestigungselement 4 laufen in einer Schaftführungshülse 16. Die Steuerung erfolgt über eine Steuereinrichtung 17. Ein Gehäuse 18 bildet ein sekundäres Bauelement. Ein Dämpfungselement 19 befindet sich zwischen der Kolbenführungshülse 7 und einer Aufsetzhülse 20.

[0021] Leistungsbestimmende Eigenschaften derartiger Geräte sind die Arbeitskolbenleistung und der Kolbenarbeitsweg bzw. Arbeitskolbenhub. Die Arbeitskolbenleistung wird primär durch die Masse des Arbeitskolbens m_K und die Kolbengeschwindigkeit v_K bestimmt. Die Kolbenenergie E_K und der Kolbenimpuls I_K werden beim Beschleunigen des Arbeitskolbens und beim Setzvorgang auf das Befestigungselement und auf das Gehäuse übertragen. Die Kolbenenergie E_K und der Kolbenimpuls I_K berechnen sich wie folgt:

[0022] Die Eigenschaften des Befestigungselements - immer ausreichende Formstabilität beim Setzvorgang vorausgesetzt - können durch die gewünschte Eindringtiefe in den Setzuntergrund und durch die Art des Setzkanals beschrieben bzw. definiert werden. Geht man davon aus, dass die zum Verdrängen eines Volumenelementes V im Setzuntergrund benötigte kinetische Energie E in erster Näherung konstant bleibt - in der Endballistik hat diese Aussage als sog, Cranz'sches Modellgesetz weite Verbreitung gefunden -,so ergeben sich aus der Beziehung

wobei k eine Konstante ist, die wesentlichsten Kriterien für die Setzleistung und daraus grundsätzliche Überlegungen für die Geräte. Im folgenden wird dies an einem vergleichsweise einfachen Beispiel erläutert.

[0023] Gibt man bei einer vorgegebenen Konzeption des Bolzens eine bestimmte Setztiefe vor, so kann die hierfür benötigte kinetische Energie des Arbeitskolbens beispielsweise nach der Theorie von Richter, die im ISL weiterentwickelt wurde, abgeschätzt werden. Diese Theorie wurde für eindringende starre Kerne unterschiedlicher Spitzen- bzw.

[0024] Ogivenform aufgestellt und berücksichtigt neben der Materialfestigkeit auch Trägheitsund Reibungskräfte; die ursprünglich für homogene Ziele aufgestellte Theorie wurde auch auf Ziele mit mehrschichtiger Anordnung ausgedehnt, wozu auf den ISL-Bericht R 120/83 ∗Eine Panzerformel für unverformbare Ogivalgeschosse und ihre Erweiterung auf verformbare Projektile∗ von K. Hoog hingewiesen wird. Die Theorie befasst sich mit der analytischen Behandlung endballistischer Fragen bei nicht verformbaren Penetratoren. Bei einer Setztiefe von 10 mm in einem Setzuntergrund aus Baustahl und einem Bolzen mit einem Durchmesser von 4 mm und mit einer Spitze in Form einer Ogive gilt, falls diese Ogive schlank ist, die folgende Beziehung:

[0025] Es wird also zum Setzen des Bolzens eine Energie von 0,25 kJ benötigt. Diese Energie kann beispielsweise von einem Gerät mit einer Masse von Bolzen und Arbeitskolben von 0,1 kg bei einer Geschwindigkeit von 72 m/s zur Verfügung gestellt werden, oder bei einer doppelt so grossen Masse von Bolzen und Arbeitskolben von 0,2 kg bei einer Geschwindigkeit von etwa 50 m/s. Nach der Theorie von Richter steigt bei konstanter Energie die Tiefenleistung mit abnehmender Auftreffgeschwindigkeit, und zwar um etwa 20 %, wenn sich die Auftreffgeschwindigkeit gemäss dem oben erwähnten Beispiel von 72 m/s auf 50 m/s reduziert; infolge des geringeren Energiebedarfes müsste daher für die vorgesehenen Setztiefe bei geringerer Auftreffgeschwindigkeit die letztere nicht 50 m/s sondern nur etwa 40 m/s betragen. Diese Relationen muss bei der Auslegung der Geräte in Bezug auf die Masse des Arbeitskolbens und die Geschwindigkeit beachtet werden. Die entsprechenden Überlegungen sind auch deshalb von Bedeutung, weil im Zusammenhang mit einem möglichen Knicken, auf welches weiter unten eingegangen wird, gezeigt werden kann, dass eine kritische, gerätespezifische Geschwindigkeit nicht überschritten werden darf bzw. dass mit der Konzeption des Gerätes die Grenzen für die dynamischen Grössen festgelegt werden.

[0026] Im Zusammenhang mit der Frage nach einer vorteilhaften Kolbengeschwindigkeit bei vorgegebener Kolbenenergie sollte auch das Zusammenwirken zwischen Arbeitskolben und umgebendem Gerät in die Betrachtungen einbezogen werden. Dazu dient folgende Überlegung: Bei einem Massenverhältnis von Kolben zu Gehäuse von 1 zu 10 bzw. einer Kolbenmasse von 0,1 kg und einer Gehäusemasse von 1 kg sowie bei einer Kolbengeschwindigkeit von 30 m/s ergibt sich aus der Tatsache der Impulsgleichheit von Kolben und Gehäuse eine Rücklaufgeschwindigkeit des Gehäuses nach Beschleunigung des Arbeitskolbens von 3 m/s. Die kinetische Energie des Kolbens beträgt 45 J, die kinetische Energie des Gehäuses 4,5 J, und die Summe der kinetischen Energien beläuft sich demzufolge auf 49,5 J. Das Verhältnis der kinetischen Energie des Kolbens zur gesamten kinetischen Energie beträgt 49/4,5 oder beinahe 11. Wird nun die Kolbenmasse auf 0,2 kg erhöht und gleichzeitig die Gehäusemasse auf 0,9 kg gesenkt, damit die gesamte Masse sich nicht verändert, so ergibt sich, wenn die gesamte Energie gleich bleiben soll und unter Berücksichtigung, dass die Impulse von Kolben und Gehäuse gleich sein müssen, eine Kolbengeschwindigkeit von 20 m/s und eine Rücklaufgeschwindigkeit des Gehäuses von 4,5 m/s. Die kinetischen Energie des Kolbens beträgt dabei 40,5 J und diejenige des Gehäuses 9 J. Dies entspricht nun einem Verhältnis der kinetischen Energie des Kolbens zur gesamten kinetischen Energie von 49,5/9 bzw. von etwa 5,5. Dies bedeutet, dass bei einer Verdoppelung der Masse des Arbeitskolbens von 0,1 kg auf 0,2 kg die dem Gehäuse als Rückstossenergie übermittelte Energie sich verdoppelt, nämlich von etwa 10% der Gesamtenergie auf etwa 20 % der Gesamtenergie.

[0027] Die obige Energiebetrachtung spricht zwar für eine hohe Kolbengeschwindigkeit, im Gegensatz zur weiter oben erläuterten Theorie von Richter, gemäss welcher eine niedrige Kolbengeschwindigkeit vorzuziehen ist. Weiterhin ist in der Praxis bei einer konstruktiv bedingten Veränderung der Kolbenmasse mit erheblich geringeren Massendifferenzen zwischen Arbeitskolben und Gehäuse zu rechnen als mit den oben erwähnten Massendifferenzen, so dass das Verhältnis der Energien von Arbeitskolben und Gehäuse lediglich um 3 % bis 5 % ungünstiger werden kann, wenn die Kolbengeschwindigkeit abnimmt. Damit überwiegen die endballistischen Argumente gemäss der Theorie von Richter zugunsten einer eher tieferen Kolbengeschwindigkeit. Hinzu kommen noch die Betrachtungen zum Knicken und zu den zulässigen Material spannungen, die beide ebenfalls die Kolbengeschwindigkeit begrenzen. Diese Überlegungen zeigen auch, dass über die Massen- bzw. Energieverteilung auf die Stossbelastung des Gehäuses Einfluss genommen werden kann.

[0028] Die Behandlung geräte- und werkstoffspezifischer Fragen und die entsprechenden Berechnungen können generell am besten für Stoffe durchgeführt werden, deren mechanisch-dynamisches Verhalten z.B. über analytische Zusammenhänge beschreibbar ist.

[0029] Sehr viel komplexer und entsprechend auch schwieriger zu behandeln bzw. zu berechnen sind Setzvorgänge, bei denen die Befestigungselemente bzw. Bolzen in inhomogene und nichtmetallische Untergründe wie z.B. Beton, insbesondere armierten Beton, Beton mit Steineinschlüssen, poröse und spröde bzw. harte Stoffe, sowie mehrschichtige Aufbauten gesetzt werden. Ein weiteres, technisch anspruchsvolles Problem beim Setzen von Befestigungselementen bzw. Bolzen ist dann gegeben, wenn sich das zu befestigende Bauelement beispielsweise Verschalungen, Isolationsmatten oder Metallplatten, und der Setzuntergrund in Aufbau und mechanischen Eigenschaften stark unterscheiden.

[0030] Aus der obigen Darlegung der Probleme ergibt sich zwangsläufig, dass die wesentlichen Bauteile der Geräte, nämlich die Arbeitskolben-Einheit, so konzipiert und ausgeführt sein muss, dass sie den unterschiedlichen vorkommenden Einsatzbedingungen entspricht. Weiterhin muss die Arbeitskolben-Einheit ohne Änderung des Konzeptes bzw. mittels relativ einfacher Änderung von Einzelkomponenten optimal an verschiedene Erfordernisse angepasst werden können. Obige Forderungen werden noch dadurch unterstrichen, dass sich ändernde Sicherheitsvorschriften einzuhalten sind.

[0031] Setzleistung, zuverlässige Funktion bei unterschiedlichen Materialpaarungen und vorbestimmte einzuhaltende Setztiefe sind also in Verbindung mit der Variationsfähigkeit der einzelnen Gerätebestandteile entscheidende Voraussetzungen für eine technisch optimale Lösung.

[0032] Ein besonderes Problem bei den bisher bekannten Geräten besteht im erforderlichen Abbremsen des Arbeitskolbens. Bei der Behandlung dieses Problems muss zwischen Setzvorgängen, bei welchen tatsächlich Befestigungselemente gesetzt werden, und Setzvorgängen, bei welchen keine Befestigungselemente gesetzt werden, zu unterscheiden; die letzteren sind von den Geräteherstellern gefürchtet und werden als "Leerschüsse" bezeichnet. Solche Leerschüsse treten zum Beispiel auf, wenn beim Auslösen des Gerätes kein setzbares Befestigungselement vorhanden ist, oder wenn der vorgesehene Setzuntergrund ein Hohlraum ist (z.B. Spalt) oder einen Hohlraum aufweist. Beim Setzvorgang wird bekanntlich ein gewisser Teil der Kolbenenergie bzw. des Kolbenimpulses auf das Befestigungselement und den Setzuntergrund übertragen. Das Abbremsen des Arbeitskolbens und die Einhaltung einer bestimmten Setztiefe spielen hierbei eine Rolle. Bei Leerschüssen muss die gesamte Kolbenenergie im Gerät selbst kompensiert werden. Dies führt in der Regel zu Spitzenbelastungen in den betroffenen Bauteilen des Gerätes und bedingt entsprechende Dämpfungseinrichtungen bzw. das Vorsehen von Kolbenbremsen.

[0033] Bei manuell bedienten Geräten haben diese Dämpfungsprobleme eine große Bedeutung; ihre Lösung bedingt ein technisch ausgewogenes Zusammenspiel der einzelnen Bauteile des Gerätes mit dem Ziel, dass nur nicht vermeidbare äußere Kräfte auftreten bzw. das Belastungsprofil optimiert wird. Bei Geräten, die nicht für eine manuelle Betätigung vorgesehen sind, treten diese Forderungen zurück. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass bei einem weitgehenden Verzicht auf Dämpfungseinrichtungen bzw. - elemente die Spannungen in einigen Bestandteilen der Geräte ansteigen, was bei deren Auslegung zu berücksichtigen ist.

[0034] Die vorliegende Erfindung berücksichtigt nicht nur die oben angesprochenen theoretischen Erwägungen sondern auch alle im Zusammenhang mit einer Realisierung der Geräte relevanten Gesichtspunkte. Dies bedeutet, dass das neue Gerät bezüglich des konstruktiven Bereiches des Arbeitskolbens nicht nur auf optimale Weise allen technischen Anforderungen bezüglich dieses Bereiches genügt, sondern in jeder Beziehung eine grösstmögliche Variation optionaler Ausbildungsvarianten zulässt. So kann das neue Gerät beispielsweise bezüglich des Antriebes, der mechanisch, pyrotechnisch, pneumatisch oder elektrisch sein kann, optimiert werden. Ferner kann das neue Gerät in einer bisher nicht realisierten minimalen Gerätebaulänge hergestellt werden, die praktisch nur von der gewünschten Setztiefe bestimmt wird. Weiterhin weist das neue Gerät eine konstruktive Konzeption auf, welche verschiedenste Geräteausführungen zulässt; es kann als manuell bedientes Gerät wie auch als Gerät für extreme Anforderungen bzw. nach ganz bestimmten Vorgaben hergestellt werden; als Beispiele seien der Einsatz als Schwerlastgerät, etwa zum Setzen grösserer Befestigungselemente im Stahlbau oder zum Einsatz in Fertigungsrobotern aber auch in besonders leichten oder miniaturisierten Ausführungen genannt.

[0035] Eine weitere, für die Ausbildung der Geräte sehr wichtige Anforderung ist ihre Robustheit beim Gebrauch.

[0036] Ebenso ist es erwünscht, dass einwandfrei funktionierende Geräte hergestellt werden, ohne dass auf hochspezialisierte Werkstoffe zurückgegriffen werden muss. Diese bewegen sich meist in eng begrenzten Einsatzbereichen mit entsprechend geringem Sicherheitsspielraum, sind kostenintensiv, oft über einen längeren Zeitraum schwer verfügbar, in der Bearbeitung schwierig und in der Kombination mit anderen Werkstoffen auch häufig problematisch. Eine anspruchsvolle, universell einsetzbare und gleichzeitig kostengünstige Lösung bedingt, dass die einzelnen Komponenten eines Minimums an mechanischer Bearbeitung bedürfen und dass aufwendige Materialbehandlungen und Oberflächenbearbeitungen weitgehend vermieden werden.

[0037] Bei automatisch arbeitenden Geräten muss die Rückstellung des Arbeitskolbens nach jedem Setzvorgang sichergestellt sein. Hierfür sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die sich von der Abgaskolbenrückführung (Hilti) über metallische Federelemente bis zu Rückstellfedern aus Elastomer-Material (Würth) erstrecken. Systeme mit Abgaskolbenrückführung sind technisch verhältnismässig aufwendig und in ihrem Einsatzbereich sowie in ihrer Funktionssicherheit eingeschränkt. So bedingen sie z.B. ein Beschleunigungsmedium mit Gaserzeugung. Weiterhin ist der Rückstellvorgang bei Funktionsstörungen oder in Grenzbereichen schwierig sicherzustellen. Bei metallischen und bei elastomeren Rückstellfedern ist zu gewährleisten, dass sie dem Arbeitshub nicht zuviel Energie entziehen und damit die Setzleistung im Verhältnis zur aufgewendeten Energie ungünstig beeinflussen. Metallfedern dürfen darüber hinaus keinen allzu hohen Beschleunigungen ausgesetzt werden, da bei dynamischer Belastung den mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe Grenzen gesetzt sind. Elastomere bzw. gummiartige Rückstellelemente mit Pufferfunktionen beeinflussen zudem auch die Baulänge eines Systems und benötigen ein relativ grosses Funktionsvolumen. Weiterhin begrenzen sie, ebenso wie Einrichtungen mit Abgasrückführung, den gestalterischen Spielraum.

[0038] Grundsätzlich gilt, dass Rückstelleinrichtungen bzw. Rückstellelemente funktionssicher sein müssen, zur Vermeidung von Trägheitskräften und negativen Beeinflussungen des Setzvorgangs eine geringe Masse haben sollten, mechanisch nur durch sich selbst belastet werden, lediglich die relativ geringen Rückstellkräfte aufbringen sollten, ein kleines Bauvolumen benötigen und technischen Änderungen - z.B. bei Modifikation von Einzelelementen - auf einfache Weise angepasst werden können.

[0039] Für den Gerätetyp, zu welchem das in Fig. 1 dargestellte vorbekannte Gerät gehört, sind eine Reihe von Möglichkeiten zur Dämpfung bzw. zur Wegbegrenzung des Arbeitskolbens 3 und auch zur Dämpfung des gesamten Gerätes bekannt. Die Kolbendämpfung erfolgt bei bisher bekannten Lösungen z.B. über eine Reibklemmung zwischen der Dämpfungs- und Hubbegrenzungseinrichtung 9 und dem Kolbenschaft 10 nach Hilti oder aber durch axiales Abpuffern, zum Beispiel mittels Konus - Lösung nach Kellner/Würth, wobei die Energie bzw. der Impuls des Arbeitskolbens 3 über die Rückstellfeder 8 auf die Dämpfungs- bzw. Hubbegrenzungseinrichtung 9 übertragen wird. Dies schränkt die Gestaltung der Rückstellfeder 8 entscheidend ein und führt auch zu unzulässigen Beanspruchungen in der Dämpfungs- und Hubbegrenzungseinrichtung 9 und im Kolbenschaft 10 im Falle eines Leistungsüberschusses des Arbeitskolbens, wie er beispielsweise bei Leerschüssen auftritt. Beim Klemmen der Kolbenstange 10 mittels der Dämpfungs- und Hubbegrenzungseinrichtung 9 findet kein definiertes Abbremsen statt. Ausserdem sind derartige reibungsgebundene Vorgänge grundsätzlich nicht gleichartig bzw. unterliegen im Verlauf der Einsatzzeit und beispielsweise auch durch die Oberflächenbeschaffenheit gravierenden Veränderungen.

[0040] Fig. 2 geht etwas näher auf die Lösung des Dämpfungsproblems nach Kellner/Würth ein, welche dem derzeitigem Stand der Technik entspricht. Wesentliche Elemente bei diesem Gerät sind die Wegbegrenzung des Arbeitskolbens 21 mittels eines Kolbenstangen-Konus 22 und eine elastomere Rückstellfeder 27. Zum Abbremsen des Arbeitskolbens 21 setzt der Kolbenstangen-Konus 22 in einem konischen ringartigen Element 25 auf. Dieses konische ringartige Element 25 wird über ein Pufferelement 26 abgepuffert. Der Öffnungswinkel 28a bzw. 28b bestimmt die radialen und axialen Komponenten der Kolbenenergie. Die Fläche des Kolbenstangen-Konus 22 ergibt sich aus dem Verhältnis der Durchmesser des hinteren Kolbenstangenteils 23 und des vorderen Kolbenstangenteils 24. Dabei ist offensichtlich, dass die für die Materialbeanspruchung entscheidende Konusfläche nicht beliebig verändert bzw. vergrössert werden kann: Zum einen ist sie in der Nähe der Achse positioniert, eine Radiusänderung wirkt sich also bezüglich der Fläche relativ gering aus. Der kleinstmögliche Durchmesser des vorderen Kolbenstangenteils 24 wird durch die Anforderungen beim Setzen des Befestigungselementes bestimmt. Der Durchmesser des hinteren Kolbenstangenteils 23 kann nicht beliebig vergrössert werden, da sonst das verbleibende Arbeitsvolumen für ein Rückstellelement 27 zu klein würde. Bei diesem Konzept ergibt es sich zwangsläufig, dass die Kolbenhülse relativ lang ist.

[0041] Werden grössere Offnungswinkel 28a bzw. 28b gewählt, so wird die Konusfläche des Kolbenstangen-Konus 22 kleiner, was zur Folge hat, dass die Beanspruchung des Materials rasch die zulässigen Spannungen übersteigt Bei kleinen Öffnungswinkeln 28a bzw. 28b vergrössert sich die radiale Komponente der Kolbenenergie. Dies hat grosse Druckspannungen im Kolbenstangen-Konus 22 zur Folge. Die vergleichbar hohe radiale Komponente im konischen ringartigen Element 25 führt dort zu hohen Zugbeanspruchungen. Insgesamt gilt, dass bei einer derartigen Lösung eine Anpassung bzw. Optimierung der entscheidenden Parameter bei vorgesehenen weitgespannteren Arbeitsbereichen des Gerätes nur eingeschränkt möglich ist.

[0042] Grundsätzlich stellt das Zurückstellen des Arbeitskolbens mittels eines elastischen Elementes wie einer Gummifeder eine technisch interessante Lösung dar. Eine derartige Lösung weist aber zwei Nachteile auf. Erstens ergeben sich dabei lange Kolbenstangen 21, da sich hinter dem Kolbenstangen-Konus 22 wegen der Funktion des Rückstellelementes 27 noch ein dem erforderlichen Kolbenweg entsprechender hinterer Kolbenstangenteil 23 befinden muss; der Arbeitskolben ist jedoch das bezüglich der Beanspruchung kritischste Element des Gerätes; damit ist auch die Länge der Kolbenstange stets ein entscheidendes Kriterium. Zweitens ist der Arbeitskolben auch bei höherem Energieüberschuss bzw. bei Leerschüssen ein kritisches Element, und zwar insbesondere die Stelle beim Obergang zum vorderen, dünneren Kolbenstangenteil 24. Diese insbesondere bei dynamischer Beanspruchung kritischen Stellen machen es notwendig, für den ganzen Arbeitskolben hochwertige Werkstoffe zu verwenden, so dass der Arbeitskolben ein sehr anspruchsvolles und damit kostenintensives Bauteil bildet Entsprechende Betrachtungen gelten auch für das konische ringartige Element 25. Zusammenfassend gilt für diese Lösung, dass die Ausgestaltung des Arbeitskolbens mit einem Kolbenstangenkonus in Verbindung mit dem konischen ringartigen Element eine optimale Auslegung erschwert und eine Variation der Geräteausbildung nur in beschränktem Masse zulässt.

[0043] Von besonderer Bedeutung ist es, den Arbeitskolben so zu gestalten, dass er genügend Sicherheit gegen Ausknicken aufweist, da bereits sehr geringe Achsabweichungen des Arbeitskolbens wegen der Dynamik des Setzvorgangs zum Versagen des Gerätes führen. Bei der dynamischen Belastung schlanker Körper ist hinsichtlich einer Sicherheit gegen Knicken zu unterscheiden zwischen statischen und dynamischen Knickproblemen. Für statische Knickprobleme lässt sich nach Euler eine entsprechende Knicklast berechnen. Dynamische Knickprobleme treten bei vornehmlich hochdynamisch und stossartig belasteten Bauteilen auf und führen zum sogenannten dynamisch-plastischen Knicken. Hierzu wird auf den ISL-Bericht RT 13/70 mit der Studie ∗Untersuchungen zum plastischen Knicken von schlanken Metallzylindern beim Auftreffen auf metallische Ziele∗ von G. Weihrauch et al verwiesen. Im Gegensatz zum statischen bzw. Eulerschen Knicken spielt beim dynamisch-plastischen Knicken die Länge bzw. die Schlankheit des Körpers keine Rolle, da sich der dynamische Knickvorgang zwischen der Stossfläche und der sich ausbreitenden plastischen Front abspielt. Nach experimentellen Untersuchungen kann bei Auftreffgeschwindigkeiten schlanker hochfester Körper auf harte Ziele mit Geschwindigkeiten bis etwa 100 m/s davon ausgegangen werden, dass - sofern die Plastizitätsgrenze nicht überschritten wird - Knickprobleme nach Euler behandelt werden können.

[0044] Beim Beschleunigen von Befestigungselementen sind im Gerät zwei Bereiche vorhanden, bei denen bevorzugt Knicken auftreten kann, nämlich erstens der Bereich zwischen Kolbenteller und vorderer Führung im Setzkopf, und zweitens der Bereich zwischen vorderer Führung im Setzkopf und Befestigungselement bzw. Bolzen oder Nagel.

[0045] Weiterhin tritt Knicken auch im Befestigungselement selbst, also im Bolzen oder Nagel auf. Sehr komplex ist das oben unter zweitens erwähnte Knicken im Bereich zwischen vorderer Führung im Setzkopf und Befestigungselement, da der freie Teil des vorlaufenden Bolzenschaftes beim Setzen kontinuierlich länger wird; das erwähnte Knicken muss daher insbesondere beim Auftreffen auf das Befestigungselement und während des Setzvorgangs zusammen mit diesem Befestigungselement betrachtet werden.

[0046] Mittels analytischen Methoden können daher nur einige grundsätzliche Abschätzungen vorgenommen werden, genauere Betrachtungen sind, da es sich bei lateralen Bewegungen nicht mehr um achsensymmetrische Anordnungen handelt, mit 3-dimensionalen FE-Rechnungen durchzuführen.

[0047] Bei der Abschätzung der Knicklast nach Euler wird in erster Näherung davon ausgegangen, dass es sich bei den oben unter erstens und zweitens erwähnten Knickproblemen um eine Mischung zwischen zwei Knickarten handelt, nämlich einerseits um eine Knickung bei freien, in der Achse geführten Stabenden und anderseits um eine Knikkung mit einem eingespannten und einem frei beweglichen Stabende, so dass die sogenannte freie Knicklänge zwischen 1 und 2 liegt. Die im als Stab betrachteten Bauteilen auftretende Spannung errechnet sich aus:

wobei E der Elastizitätsmodul, r der Radius, und L die Länge des Stabes ist. Für ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 10 bzw. von entsprechend Länge zu Radius von 20 ergibt sich zum Beispiel als Grenze für das Auftreten statischen Knickens eine Spannung von etwa 1300 N/mm².

[0048] Die beim Auftreffen des Arbeitskolbens auf das Befestigungselement bzw. den Bolzen induzierte Spannung bestimmt sich allgemein nach folgender Gleichung:

wobei E der Elastizitätsmodul, v die Auftreffgeschwindigkeit und ρ die Dichte ist. Aus dieser Gleichung ergibt sich die Geschwindigkeit v, bei der für ein bestimmtes Material die Grenzspannung erreicht wird. Diese ist für das gewählte Beispiel etwa 35 m/s. Berücksichtigt man, dass für den Arbeitskolben Materialien mit höheren Festigkeiten, beispielsweise 1500 N/mm² verwendet werden, und dass bei dynamischen Vorgängen mit höheren Grenzspannungen gerechnet werden kann, wobei im vorliegenden Fall die Grenzspannungen um einen Faktor 1,5 höher sein können, so ergibt sich eine Geschwindigkeit von etwa 60 m/s. Bei höheren Geschwindigkeiten des vorderen Kolbenschaftes bzw. des Befestigungselementes wird die Elastizitätsgrenze überschritten und es tritt lokales Fliessen auf. Ausserdem ist mit Knicken nach Euler zu rechnen.

[0049] Die obige Abschätzung ist für die Auslegung der Geräte von grundsätzlicher Bedeutung. Insbesondere unterstreicht sie, dass die freie Länge des Arbeitskolbens möglichst kurz zu halten ist. Dies ist im Zusammenhang mit einem zentralen Stossen des Bolzens/Nagels wichtig. Außerdem sollte zur Vermeidung von kritischen Spannungen die Geschwindigkeit nicht zu hoch gewählt werden. Dies bedingt, dass die erforderliche Setzleistung durch die Variation anderer Mitteln, z.B. über die Kolbenmasse, eingestellt werden kann.

[0050] Die Fig. 3A und 3B zeigen schematisch die Ausbildung des Bereiches des Arbeitskolbens für ein Gerät zum Setzen von Befestigungselementen nach der Erfindung. Das so konzipierte neue Gerät vereinigt in sich eine Reihe von Vorteilen, mit welchen nicht nur die oben dargelegten Probleme weitgehend gelöst, sondern auch ein Höchstmass an Möglichkeiten für konstruktiv vielfältige Varianten gewährleistet ist In Fig. 3A sind die Hauptmerkmale dieses Konzepts dargestellt. Sie bestehen darin, dass zur Begrenzung des Arbeitshubs 31 eine auf den Kolbenteller 11 wirkende Hubbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist Diese ist so ausgebildet, dass am Kolbenteller 11 eine Anschlagfläche angeordnet ist, welche in der Endlage des Kolbens, also nach dem Arbeitshub, an einer am Zylinder angeordneten Gegenfläche zur Anlage kommt.

[0051] Die Anschlagfläche kann durch die vordere Endfläche 37 einer Kolbenhülse 35 gebildet sein. Die Gegenfläche 43 kann durch die dem Kolbenteller 11 zugewandte Endfläche einer mit einem Ringelement 39 verbundenen Abfanghülse 38 gebildet sein. Dabei ist es möglich, nur die Kolbenhülse 35, nur das Ringelement 39 mit der Abfanghülse 38 oder eine Kombination von Kolbenhülse 35 und Ringelement 39/Abfanghülse 38 vorzusehen. Die Abfanghülse kann auch stegartig ausgebildet sein.

[0052] Durch diese Anordnung wird ein Raum gebildet, der als Federkammer 44 dient, in welche die Rückstelleinrichtung 8 eingebracht werden kann. Diese Rückstelleinrichtung 8 wird beim Setzvorgang und beim Lehrschuss lediglich durch ihre Eigenbelastung beansprucht. Der auf die Kolbenhülse 35 bzw. das Ringelement 38 übertragene Stoss wirkt über einen Trägerring 29, der seinerseits bei Bedarf noch einmal gegenüber dem Gehäuse mittels eines Dämpfungselementes stossgepuffert sein kann.

[0053] Im folgenden sind die Vorteile des neuen Gerätes, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, aufgelistet:

• Die Länge des Kolbenschaftes 34 wird minimal.
• Die Konstruktion ist den unterschiedlichen Rückstellmöglichkeiten angepasst worden. So sind aufgrund der in weiten Grenzen veränderlichen Federkammer 44 nicht nur alle mechanischen Rückstellvorrichtungen, zum Beispiel Metallfedern oder elastomere Systeme, sondern auch andere Rückstellvorrichtungen, zum Beispiel mit treibendem Medium, insbesondere Gas, möglich.
• Die Konzeption eignet sich grundsätzlich für verschiedene Antriebsarten des Arbeitskolbens, insbesondere auch für einen elektromagnetischen oder elektrothermischen Antrieb.
• Die Kolbengeschwindigkeit ist bei konstanter Primärenergie über die Variation der Kolbenmasse in weiten Grenzen veränderbar.
• Die Dimensionierung kann den eingesetzten Materialien angepasst werden; Korrekturen, zum Beispiel aufgrund sich ändernder Leistungsanforderungen, sind dabei verhältnismäßig leicht möglich.
• Der Kolbenschaft 34 kann beliebig steif ausgeführt werden.
• Der Kolbenteller 11 stellt zusammen mit der Kolbenhülse 35 ein extrem steifes Bauelement dar.
• Kolbenführung und Kolbendichtung im Bereich des Kolbentellers 11 sind vorteilhaft ausführbar.
• Mittels Änderung des Durchmessers des Kolbenschaftes 10 bzw. der Masse des Arbeitskolbens durch Änderung der Abmessungen und/oder die Wahl von Werkstoffen mit anderen Dichten kann bei gleichbleibendem Antrieb die Leistung des Gerätes variiert werden, was ein einsatztechnisch besonders wichtiger Punkt ist. Damit können die Einzelheiten der konstruktiven Ausbildung den endballistischen Vorgaben des Setzvorgangs angepasst werden.
• Kolbenschaft 10 bzw. 34 und Kolbenteller 11 können getrennte Bauteile sein. Damit ist für diese beiden Bauteile ein getrenntes Optimieren, zum Beispiel bezüglich Oberflächenbearbeitung, Werkstoff, Masse und Abmessungen möglich. Bei einer rein zylindrischen Ausbildung des Schaftes können zum Beispiel Werkstoffe eingesetzt werden, die zum Erreichen bestimmter mechanischer Eigenschaften, zum Beispiel einer hohe Bruchfestigkeit besonderen Behandlungen unterzogen werden, die nur bei zylindrischen Körpern möglich sind, beispielsweise einem Kaltverfestigen durch Hämmern. So sind unter anderem bereits stickstofflegierte Stähle in den hier in Frage kommenden Abmessungen mit Festigkeiten bis nahe 3000 N/mm² verfügbar.
• Es können unterschiedliche Kolbenschäfte mit diversen Kolbentellern kombiniert werden.
• In den hoch belasteten Bereichen, die in Fig. 3B durch Kreise bezeichnet sind, können Multigradienten-Werkstoffe eingesetzt werden; dabei handelt es sich um Werkstoffe, in denen beispielsweise die mechanischen Eigenschaften, zum Beispiel die Härte, sich zwischen vorgegebenen Grenzwerten in einer Richtungen ändert, also beispielsweise am fertigen Körper in axialer oder radialer Richtung, in der Regel jedoch nicht in zwei orthogonalen Richtungen.
• Die Konzeption kann unterschiedlichen Anforderungen an Setztiefe und Setzleistung in optimaler Weise angepasst werden. So sind aufgrund der kurzen Kolbenstangen und deren hoher Steifigkeit nicht nur sehr große Setztiefen zu realisieren, sondern es können auch sehr hohe Setzkräfte beherrscht werden.
• Es sind nur wenige Flächen höherwertig zu bearbeiten. Diese sind besonders einfach auszuführen.
• Durch die oben dargelegten Variationsmöglichkeiten im Bereich des Arbeitskolbens kann das Gerät auch im Hinblick auf äußere Kräfte optimiert werden, zum Beispiel hinsichtlich Form und Größe der Belastung beim Setzen.
• Das Konzept wird den Gegebenheiten in optimaler Weise gerecht, da die erforderlichen Rückstellkräfte verhältnismäßig gering sind. Dies folgt allein aus der Kolbenmasse, die sich beispielsweise bei Geräten für den Handbetrieb zwischen 50 und 300 Gramm bewegen dürfte. Die Rückstelleinrichtung muss also in erster Linie ein ausreichend schnelles und sicheres Zurückstellen gewährleisten und das Fixieren des Kolbens in der Ausgangsposition sicherstellen. Die Einsatzbandbreite ist gemäss der durch die Erfindung eingebrachten Möglichkeiten zu erweitern auf miniaturisierte Apparaturen mit dynamisch bewegten Massen im Grammbereich, zum Beispiel durch den Einsatz hochfester nichtmetallischer Bauteile auch oder gerade bei den dynamisch beanspruchten Bauteilen bis hin zu schweren bzw. massereichen Vorrichtungen für spezielle Anforderungen, zum Beispiel wenn sehr große Schlag- bzw. Hammerkräfte benötigt werden.
• Der Kolbenschaft kann mit einer Bohrung versehen werden, zum Beispiel zur Aufnahme einer Signalleitung oder einer zusätzlichen mechanischen Einrichtung. Dabei kann beispielsweise daran gedacht werden, über eine innere Stange während oder nach dem eigentlichen Setzvorgang eine weitere Funktion auszulösen. Auch kann ein hohler Kolben einen inneren bzw. Sekundärkolben aufnehmen, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist.

[0054] In Fig. 3B ist der Arbeitskolben in seiner vordersten Stellung gezeigt Die Anschlagfläche der Kolbenhülse 35 und die Gegenfläche der Abfanghülse 38 liegen aneinander an, so dass die Kolbenhülse 35 zusammen mit dem Ringelement 39 der Abfanghülse 38 die hier geschlossene Federkammer 44 bildet, welche die Rückstelleinrichtung, beispielsweise eine Rückstellfeder oder andere Rückstellelemente, aufnimmt.

[0055] Berechnungen mittels Simulationsrechnungen, die für rotationssymmettische Teile 2-dimensional und zur Abschätzung der dynamischen Belastung bei asymmetrischen Teilen auch 3-dimensional durchgeführt werden können, und im ISL auf Anregung des Erfinders orientierungshalber auch durchgeführt wurden, haben nicht nur die obigen Überlegungen zum Knicken und zu den Werkstoffbeanspruchungen bezüglich der auftretenden Geschwindigkeiten bestätigt, sondern auch gezeigt, dass beim Setzvorgang selbst, also beim Auftreffen des Arbeitskolbens auf das zu setzende Befestigungselement und beim Vortreiben desselben, ebenso wie beim Abbremsen und insbesondere beim Lehrschuss stossartige Belastungen auftreten, die das dynamische Verhalten der beteiligten Bauteile und auch die auftretenden bzw. zulässigen Werkstoffbeanspruchungen bestimmen. Ausserdem können zum Beispiel durch Überlagerungen von Stössen lokal hohe Spannungen bis zum Überschreiten der Fliessgrenze auftreten, die mittels konstruktiver Massnahmen vermieden werden können. Es ist ein Vorzug des neuen Gerätes, dass derartige Massnahmen durch die Variationsmöglichkeit der einzelnen Bauteile besonders einfach möglich sind.

[0056] Die dynamisch hoch belasteten Zonen sind, wie schon erwähnt, in Fig. 3B eingekreist dargestellt. Es handelt sich dabei um:

• die das Befestigungselement bzw. den Bolzen antreibende Stirnfläche des Arbeitskolbens 45a;
• die im Bereich 45b zusammentreffenden Anschlag- und Gegenflächen;
• die insbesondere beim Leerschuss durch die Massenträgheit des Kolbenschaftes 34 zugbelastete Zone 45c;
• den Übergangsbereich 45d zwischen Kolbenschaft 34 und Kolbenteller 11;
• den Übergangsbereich 45e zwischen Kolbenteller 11 und Kolbenhülse 35;
• die Übergangszone 45f zwischen der vorderen Hülsenfläche 41 und dem Hülsenpuffer 30 bzw. zwischen dem Hülsenpuffer und dem Ring 29.

[0057] Die Fig. 4A und 4B zeigt eine die Rückstelleinrichtung 8, welche durch einen Pfeil angedeutet ist, beinhaltende Zone 48A bzw. Kammer 48B in zwei Grenzfällen. Gemäss Fig. 4A wird die Zone 48a allein durch eine lange Kolbenhülse 35a gebildet, gemäss Fig. 4B wird die Kammer 48b allein durch eine lange Abfanghülse 39a erzeugt Entsprechend flach wird im ersten Fall gemäss Fig. 4A der Gegenring 50 und im zweiten Fall gemäss Fig. 4B der Kolbenteller 51.

[0058] In Fig. 4A sind auch Beispiele für die Zuführung eines Arbeitsmediums, beispielsweise eines Arbeitsgases, eingezeichnet. Neben einer üblichen, zentralen Zuführung 46 kann die Zuführung auch über am Umfang verteilte Durchlässe 47a oder über mehrere Bohrungen 47b erfolgen.

[0059] Ebenfalls in Fig. 4A eingezeichnet sind Beispiele von verschiedenen Dichtungen im Bereich des Arbeitskolbens gegenüber dem Medienraum, die bei Verwendung fluider Antriebsmittel notwendig sind. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Ringdichtung 49a oder um eine Labyrinthdichtung 49b handeln, welche als Beispiel in der oberen Hälfte der Fig. 4A eingezeichnet sind; lange Kolbenhülsen werden vorteilhaft nur an ihren Enden geführt, wie dies in der unteren Hälfte der Fig. 4A dargestellt ist; hierbei kann aufgrund des Hohlraumes 49c auf ein besonderes Dichtungselement verzichtet werden.

[0060] Wie bereits mehrfach angesprochen, sind der Begrenzung des in Fig. 3A dargestellten Hubes 31 des Arbeitskolbens bei hoher Setzleistung und der Dämpfung beim Leerschuss besondere Beachtung zu schenken. Bezüglich der Dämpfung muss unterschieden werden zwischen der Dämpfung für die bewegten Bauteile und der Dämpfung für die übrigen Bauteile wie zum Beispiel des Gehäuses.

[0061] Die Dämpfung der bewegten Bauteile kann vorgenommen werden

• über die Kolbenhülse 38, welche die Restenergie des Arbeitskolbens weiterleitet;
• mittels Dämpfungseinrichtungen im Kolbenteller 11;.
• über die Elastizität der Werkstoffe der Abfanghülse 38 und der Kolbenhülse 35;
• teilweise über die Rückstelleinrichtung 8;
• durch direktes Aufsetzen der Fläche 37 der Kolbenhülse 35 auf den Ring 29 oder direkt auf die Innenfläche der Kolbenhülse 7 bzw. auf die Aufsetzhülse 20.

[0062] Ausserdem können auch Dämpfungselemente sowohl im Bereich der Abfanghülse 38 als auch des Kolbentellers 11 bzw. der Kolbenhülse 35 durch Vulkanisieren vorgesehen werden.

[0063] Die Dämpfung im Bereich des den Arbeitsbereich umgebenden Gehäuses kann beeinflusst werden:

• durch ein bestimmtes Verhältnis zwischen bewegter, abzubremsender Masse und Ruhemasse;
• durch spezielle Dämpfungseinrichtungen am Gehäuse, vorzugsweise elastomere Elemente;

[0064] Über den "Füllungsgrad" kann z.B. aufgrund der besonderen dynamischen Eigenschaften von Gummi bei einem Gummidämpfer in Kombination mit dem dämpfenden Element durch Material und Form jede beliebige Dämpfungsfunktion eingestellt werden, bis zu "stosshartem" Verhalten bei Vollfüllung.

[0065] Eine technisch besonders anspruchsvolle und zugleich aufgrund ihrer Einfachheit interessante Variante stellt der Fall dar, dass keinerlei besondere Dämpfungsmassnahmen vorgesehen werden. Die auftretenden Kräfte müssen dann allein über konstruktive Massnahmen und Werkstoffeigenschaften aufgenommen werden. Durch den modularen Aufbau und die besonderen Merkmale der Erfindung ist der Einsatz von Materialien mit extremen Eigenschaften bezüglich Gestaltung, Dichte und Belastbarkeit möglich. Dies wird durch folgende Beispiele erläutert:

• die Abfanghülse 38 besteht ganz oder teilweise aus Schwer- oder Hartmetall, Keramik, Leichtmetall oder faserverstärkten Materialien, entsprechend den Eigenschaften hart, schwer, leicht, dämpfend;
• der Kolbenschaft 34 besteht, eventuell nur im bolzenseitigen Bereich, aus Hartmetall oder Keramik, entsprechend den Eigenschaften hart, leicht;
• der Kolbenteller 11 enthält Elemente beispielsweise aus glasfaserverstärkten Materialien, entsprechend den Eigenschaften leicht, dämpfend;
• in den Kolbenteller 11 ist eine Vulkanisationsschicht eingebracht;
• der Kolbenschaft 34 ist im Kolbenteller 11 stossgedämpft gelagert;
• die Abfanghülse 38, der Kolbenschaft 34 oder der Kolbenteller 11 mit der Kolbenhülse 35 besteht aus einem Multigradienten-Werkstoff.

[0066] Insbesondere bei grösseren Durchmessern sowohl der bewegten als auch der unbewegten Teile kann es vorteilhaft sein, Stoffe geringer Dichte wie Leichtmetall, faserverstärkte Kunststoffe oder formbare Keramiken einzusetzen. Auch sind konstruktive Lösungen denkbar, bei denen die Körper hohl ausgeführt werden und bei Bedarf beispielsweise mit geschäumten Metallen als Verknüpfung einer leichten Bauweise mit einer hohen Steifigkeit kombiniert sind.

[0067] Durch die mögliche zweiteilige Ausführung von Kolbenschaft 34 und Kolbenteller 11 kann der Kolbenteller 11 mittels giesstechnischer Verfahren hergestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei nicht rotationssymmetrischen Formen oder einer komplexeren Gestaltung von Kolbenteller 11 und Kolbenhülse 35 in Verbindung mit dem Kolbenschaft 34. Die Verbindung zwischen Kolbenteller 11 und Kolbenschaft 34 kann lösbar oder nicht lösbar sein und beispielsweise mittels Gewinde, Löten, Kleben, Vulkanisieren, Reibschweissen, Grenzflächen-Sintern, Klemmen oder Aufschrumpfen realisiert werden.

[0068] Die Fig. 5A bis 5E zeigen Beispiele von Geräten mit mechanischen Rückstelleinrichtungen bzw. Rückstellelementen.

[0069] Gemäss Fig. 5A handelt es sich bei den Rückstellelementen um eine einfache Gummihülse oder einen Schlauch 52, bestehend zum Beispiels aus einem homogenen elastomeren Stoff oder aus aufgeschäumten Materialien. Bei längeren Ausführungen für grössere Kolbenhübe müssen entsprechende Führungen 52a vorgesehen werden. Derart einfache Anordnungen eignen sich nur für relativ kurze Arbeitshübe 31. Auch muss sichergestellt sein, zum Beispiel durch die Gestaltung der Federkammer, dass die Bewegung der Kolbenhülse 35 ungestört erfolgt. Hierzu kann etwa eine dünne Hülse 52b beitragen.

[0070] Gemäss Fig. 5B besteht das Rückstellelement entweder aus einem System mit Gummi-Hohlkammern 53a, wie es in der oberen Hälfte der Fig. 5B dargestellt ist, oder aus einem balgartigen Element 53b, wie es in der unteren Hälfte der Fig. 5B dargestellt ist.

[0071] Fig. 5C enthält eine Rückstelleinrichtung entsprechend derjenigen der Fig. 2, jedoch ohne dass die Gummifeder 54a Bremswirkungen oder eine Kraft zur Hubbegrenzung aufbringen muss. Die Ringe bzw. Scheiben 54b dienen hier als Fixierelemente.

[0072] Gemäss Fig. 5D handelt es sich bei der Rückstelleinrichtung um eine Metallspiralfeder 55a.

[0073] Gemäss Fig. 5E ist die Rückstelleinrichtung durch eine Metallfeder mit viereckigem Querschnitt/Flachdraht 55b gebildet. Die Metallfedern sind durch die Flächen 56a, 56b bzw. 56c fixiert.

[0074] In Fig. 5F ist ein Beispiel für mehrstufige bzw. mehrteilige Rückstelleinrichtungen gezeigt. Es handelt sich um eine Kombination aus einem kopf- bzw. hülsenseitigen Element 57a, einem kolbentellerseitigen Element 57b und einem Trennelement 57c. Dieses Element kann auch als Puffer zwischen den Stirnflächen 37 und 43 dienen.

[0075] Fig. 6 zeigt als Beispiel für eine besondere Ausführung des Kolbentellers einen Stufenteller 60, der sich aus einem vorderen Kolbentellerteil 61 und einem hinteren Kolbentellerteil 62 zusammensetzt. Die Kolbenkammerhülse bzw. Kolbenführungshülse 64 zur Aufnahme dieses Stufentellers 60 ist entsprechend angepasst. Diese Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn zum Beispiel eine Laständerung während des Arbeitshubs erreicht werden soll. Der äussere Bereich des vorderen Kolbentellerteils 61 übernimmt dann zweckmässigerweise Aufgaben der Führung und der Mediendichtung 63. Auf diese Weise kann grundsätzlich zwischen dem angetriebenen Kolbenteil und dem geführten bzw. gedämpften bzw. rückgestellten Teil eine konstruktive Trennung vorgenommen werden. Der hintere Teil der Kolbenkammerhülse bzw. Kolbenführungshülse 64 eignet sich hier in besonderer Weise, um zum Beispiel eine Verstelleinrichtung 64a zur Änderung des Ausgangs-Kammervolumens aufzunehmen.

[0076] In den Fig. 7A und 7B werden Geräte mit möglichen Verstärkungen des Kolbenschaftes im Bereich des Kolbentellers dargestellt. Dieses Konzept ist geeignet, um die im Übergangsbereich zwischen Kolbenteller und Kolbenschaft auftretenden erhöhten dynamischen Spannungen aufzunehmen, wozu auch auf die Fig. 3B mit den dort dargestellten Zonen 45c, 45d und 45e verwiesen wird.

[0077] Gemäss Fig. 7A vergrössert sich der Durchmesser des Schaftes 66 gegen hinten. Der hintere Kolbenschaftteil 66a ist zum Beispiel mittels eines Gewindes 66b mit dem entsprechend gestalteten Kolbenteller 69 verbunden. Der Kolbenteller 69 und der Kolbenschaft 66 bzw. der hintere Kolbenschaftteil 66a können dabei so gestaltet sein, dass der hintere Kolbenschaftteil 66a durch den Kolbenteller 69 hindurchreicht oder nur in den Kolbenteller 69 eingesetzt ist Der bei diesem Beispiel durchgehende Kolbenschaftteil 66a enthält auf der Seite des Antriebsfluids eine Bohrung 67 zur Medienführung. Deren Volumen kann durch ein eingeschraubtes Element 68 verändert werden.

[0078] Fig. 7B zeigt einen Arbeitskolben mit einem in den Kolbenteller 71 eingesetzten, zylindrischem Kolbenschaft 70, der in einer entsprechenden Kolbenschaftaufnahme 71a im Kolbenteller 71 montiert ist. Die Verbindung zwischen dem Kolbenschaft 70 und der Kolbenschaftaufnahme 71a kann beispielsweise mittels Gewinde, Löten oder Aufschrumpfen erfolgen. Bei diesem Beispiel besitzt der Kolbenteller 71 eine Vertiefung 72, beispielsweise in Form einer Eindrehung zur Medienführung bzw. zur Veränderung des ursprünglichen Medienvolumens.

[0079] Fig. 8 zeigt einen Arbeitskolben für ein Gerät nach Fig. 3 mit einem durchgehenden Kolbenschaft 73. Der Kolbenschaft 73 ist rein zylindrisch und besitzt damit die einfachst mögliche Form. Es kann auch im Kolbenschaft 73 eine Bohrung 74 angebracht sein, die bei Bedarf gegen Medienraum mit einem Stopfen 75 verschlossen werden kann. Eine derartige Bohrung kann unter anderem auch dazu dienen, Medium durch den Schaft 73 auf das zu setzende Befestigungselement zu leiten. Der Kolbenteller 76 und sein Bereich zur Kolbenschaftaufnahme bzw. Kolbenschaftführung 76a sind entsprechend ausgestaltet.

[0080] Fig. 9 zeigt einen Arbeitskolben für ein Gerät nach Fig. 3, der im Bereich des Kolbentellers 78 ein separates Ringelement 77 besitzt Dieses kann zum Beispiel den Kolbenschaft in diesem Bereich verstärken oder auch der Änderung der Kolbenmasse dienen. Ausserdem kann es als spezielles Dämpfungselement beim Auftreffen auf den inneren Steg 80 der entsprechend angepassten Auffanghülse 79 dienen. Auf diese Weise kann beispielsweise der Aufsetzvorgang im Bereich der Kolbenhülse 78 und des äusseren Steges 81 der Auffanghülse 79 sowie der Kombination aus Ringelement 77 und innerem Steg 80 der Auffanghülse 79 zeitlich differenziert erfolgen.

[0081] An den obigen beispielhaften Darlegungen wird ersichtlich, dass beim neuen Gerät der Arbeitskolben mit seinen Variationsmöglichkeiten das zentrale Bauteil des Gerätes darstellt Besonders wichtig ist seine Unterteilung in einen Schaftbereich und einen Kolbentellerbereich Erst diese Unterteilung ergibt den bereits dargelegten konstruktiven und werkstofftechnischen Spielraum, der eine optimale Anpassung an die jeweiligen Belastungssituationen ermöglicht.

[0082] In den Fig. 10A bis 10E sind einige Beispiele zur Variation des Arbeitshubs 31 bzw. der Setztiefe dargestellt Die Setztiefe bzw. der Arbeitshub 31 kann beispielsweise variiert werden:

• durch die Änderung der Länge des gesamten Arbeitskolbens;
• durch die Wahl verschieden langer Kolbenschäfte, wozu auf die entsprechenden Darstellungen der Fig. 7, 8, 10A und 10B hingewiesen wird;
• durch verschieden lange Schaftaufsätze 83, die entweder mit dem Kolbenschaft 84 fest verbunden sind, beispielsweise gelötet, geklebt oder metallisch verbunden oder die auswechselbar sind und dazu verzapft, geschraubt über einen Zapfen 85 des Schaftaufsatzes 83 oder einen Zapfen 86 des Kolbenschaftes 84 verbunden sind, wozu auf Fig. 10C verwiesen wird;
• durch Veränderung der Länge der Kolbenhülse 35, wozu auf Fig. 10D verwiesen wird;
• durch Veränderung der Länge des Hülsensteges 39 bzw. der Auffanghülse, wozu auf Fig. 10E hingewiesen wird;
• durch unterschiedliche Montagetiefen des Kolbenschaftes 70 im Kolbenteller 71 bei ausreichender Höhe des Kolbentellers, wozu beispielsweise auf Fig. 7B hingewiesen wird;
• durch geeignete Kombinationen der soeben erwähnten einzelnen Möglichkeiten.

[0083] Für eine Reihe von Verwendungsmöglichkeiten des neuen Gerätes kann bei dem hier vorgeschlagenen Prinzip davon ausgegangen werden, dass auf eine Dämpfung, selbst bei Leerschüssen, verzichtet werden kann. In diesem Falle reduziert sich die Baulänge der Arbeitskolbeneinheit auf ein Minimum. In den Fig. 11A bis 11C sind entsprechende Ausführungen des Gerätes dargestellt. Gemäss Fig. 11A setzt die Kolbenhülse 35 direkt auf einen Ring 87 auf, dem lediglich ein Dämpfungsglied für das Gerät 19, wie in Fig. 1 dargestellt ist, nachgeschaltet ist. Als Federelement wurde hier eine Flachdraht-Feder in der Federkammer 55b angeordnet, wozu auf Fig. 5e verwiesen wird.

[0084] Fig. 11B zeigt eine weitere Variante des neuen Gerätes. Hier setzt die Kolbenhülse 35 direkt auf die vordere Begrenzungsfläche der Kolbenkammer 87a auf.

[0085] Zur Vergrösserung des Arbeitshubes kann bei vorgegebener Länge der Kolbenhülse 35 der Ring 87 entfallen und die vordere Stirnfläche des Federelementes 55b durch direktes Aufsetzen auf die Aufsetzhülse 89 entsprechend weit nach vorne verlegt werden, wozu auf Fig. 11C verwiesen wird.

[0086] Es ist grundsätzlich auch denkbar, dass der Kolbenschaft 34 über einen inneren Kolbenteller 90 in einem entsprechend ausgeführten äusseren Kolbenteller 91 federnd gelagert ist. Dies kann beispielsweise mittels einer Kolbentellerfeder 92 oder über ein elastomeres Dämpfungselement 90a geschehen, wozu auf Fig. 12A verwiesen wird. Fig. 12B zeigt eine Variante, bei welcher der beispielsweise über eine Kolbentellerfeder 92 oder eine elastomere Schicht 90b abgefederte Kolbenteller 90 von der Gaskraft direkt beaufschlagt wird.

[0087] Die Fig. 13A und 13B betreffen eine Ausführung des neuen Gerätes für hochspezialisierte Anwendungen. Es handelt sich hierbei um Tandem-Systeme mit einem Arbeitskolbenteller 97, in dem sich ein weiterer Kolben bzw. Sekundärkolben 94 befindet. Gemäss Fig. 13A läuft der Sekundärkolben 94, der eine ihm zugeordnete Kolbenstange 95 besitzt, die im Kolbenschaft 96 des äusseren Arbeitskolbens angeordnet ist. In diesem Beispiel können der Sekundärkolben 94 und der äussere Arbeitskolben getrennt angetrieben werden, etwa über eine Medienzuführung 46 für den Sekundärkolben 94 und eine Medienzuführung 47a für den äusseren Arbeitskolben, wozu auch auf Fig. 4A verwiesen wird.

[0088] Im Beispiel der Fig. 13B bewegt sich der innere Kolben 94 in einer durch einen Deckel 98 geschlossenen hinteren Kolbenhülse.

[0089] In den Geräten, die in den Fig. 13A und 13B dargestellt sind, kann die Kolbenstange 95 des Sekundärkolbens 94 relativ zum Kolbenschaft 96 des Arbeitskolbens eine Bewegung über eine Distanz 99 ausführen. Damit ist es beispielsweise möglich, in einem entsprechend ausgebildeten Befestigungselement bzw. Bolzen eine bestimmte Zusatzfunktion auszulösen.

[0090] Bei den bisher dargestellten Ausführungsformen des neuen Gerätes wurde davon ausgegangen, dass der Antrieb des Arbeitskolbens über ein Antriebsfluid, beispielsweise einem pyrotechnisch erzeugten Gas, erfolgt. Wie bereits erwähnt, kommen neben diesem allgemein üblichen Antrieb mittels Gaskraft noch weitere Antriebsmöglichkeiten in Betracht Besonders interessant ist dabei sicherlich die elektromagnetische Beschleunigung. Deren Einsatzmöglichkeit soll im folgenden skizzenhaft, also ohne Schaltungen und Stromführungen, beschrieben werden, wobei entsprechende Grundlagen im CCG Lehrgang von Sterzelmeier vorhanden sind.

[0091] Grundsätzlich kommen hier sogenannte Spulenbeschleuniger in Betracht, die impulsförmig mit zeitlich begrenzter Induktion arbeiten. Bei der hier zur Diskussion stehenden Anwendung kommt in erster Linie ein sogenannter Flachspulenbeschleuniger in Betracht, wie er von der Elektrodynamik her bekannt ist. Das auf der LENZ'schen Regel basierende Prinzip besteht bekanntlich darin, dass durch einen elektrisch gut leitenden Ring, der sich in magnetischer Kopplung mit einer Spule befindet, ein Stromimpuls geleitet wird. Beide Teile stossen sich dabei mit grosser Kraft ab. Das Prinzip kann sowohl auf ringförmige wie auf ebene Elemente angewendet werden. Dabei können unterschieden werden:

• Spulensystem in der Kolbenhülse bzw. Ringbeschleuniger;
• Spulensystem im Kolbenteller bzw. Flachspulenbeschleuniger;
• elektromagnetische Bremseinrichtung.

[0092] Ein besonderer Vorteil elektrischer Einrichtungen besteht in der Steuerung. So kann beispielsweise die Energie entsprechend der benötigten Setzleistung eingestellt werden. Auch ist aufgrund der sehr kurzen Signallaufzeiten eine Steuerung/Regelung während des Setzvorgangs selbst möglich.

[0093] In Fig. 14A sind zwei Möglichkeiten eingezeichnet. Eine Primärspule 100 beschleunigt eine Sekundärspule 101 im Boden des Kolbentellers. Alternativ oder parallel kann der Arbeitskolben auch über ein radiales Spulensystem 102 angetrieben werden.

[0094] Es ist auch möglich, die Rückstellung des Arbeitskolbens über entsprechende Spulensysteme 103 und 104 mit der Sekundärspule 105, untergebracht in einem Ring 106 vorzunehmen, wozu auf Fig. 14B verwiesen wird,

[0095] Grundsätzlich ist ein elektromagnetischer Antrieb mit axial kürzeren, eher vorzugsweise lateral ausgedehnteren Systemen empfehlenswert. Denn zum einen nimmt der Wirkungsgrad bei grösseren Spulensystemen zu, zum anderen müssen bei höheren Beschleunigungen grössere radiale Kräfte von dem die Spulen umgebenden Werkstoff aufgenommen werden.

Ansprüche

1. Gerät zum Setzen eines Befestigungselementes (4) in einen Setzuntergrund (6), mit einem Arbeitskolben zum Beaufschlagen des Befestigungselementes (4) beim Setzen, der einen Kolbenteller (11,51) und einen Kolbenschaft (34) aus einem starren, nicht verformbaren Material umfasst, wobei der Kolbenteller (11,51) in einer Kolbenführungshülse (7) während eines Arbeitshubes (31) aus einer Ruhelage in eine Endlage verschiebbar ist und in Arbeitsrichtung eine ringförmige Anschlagfläche (37) aufweist, zu der koaxial und im Abstand eine ringförmige Gegenfläche (43) einer Abfanghülse (38,50) aus einem starren, nicht verformbaren Material angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,

dass der Kolbenschaft (34) und der Kolbenteller (11,51) wahlweise einstückig oder als separate Bauteile ausgebildet sind,

dass die Anschlagfläche (37) durch die stirnseitige Endfläche einer die Kolbenstange (34) konzentrisch umgebenden Hülse (35) am Kolbenteller (11) oder direkt durch die Ringfläche am Kolbenteller (51) gebildet ist,

dass die Gegenfläche (43) durch die stirnseitige Endfläche der an der Kolbenführungshülse (7) ortsfest angeordneten Abfanghülse (38,39,50) gebildet ist,

dass die Anschlagfläche (37) und die Gegenfläche (43) in der Ruhelage in einer axialen Länge zueinander entfernt sind, die dem Arbeitshub (31) entspricht,

dass die Abfanghülse (38,39,50) mit Gegenfläche (43) in Verbindung mit der Hülse (35) am Kolbenteller (11) bzw. in Verbindung mit der Ringfläche am Kolbenteller (51) eine ringförmig um den Kolbenschaft (34) des Arbeitskolbens angeordnete Federkammer (44) von in Arbeitsrichtung durch die Anschlagfläche (37) und Gegenfläche (43) axial starr begrenzter Länge bilden, in die eine Rückstelleinrichtung (8,52,53a,53b,54a,54b,55a,55b,57,57c) angeordnet ist, welche den Arbeitskolben (11,34,51) aus der Endlage in die Ruhelage zurückbewegt.

2. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenschaft (34) bzw. der Kolbenteller (11,51) bzw. die Kolbenhülse (35) und die Hülse (39,50) bzw. die Abfanghülse (38) aus Schwermetall, Stahl, Leichtmetall wie Duraluminium oder Titan, einem keramischen Material, einem Faserverbundmaterial, einem gehämmerten bzw. kaltverfestigten metallischen Werkstoff oder einem Multigradienten-Werkstoff in Gieß-, Dreh-, Schmiede- oder Ziehtechnik bestehen.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kolbenhülse (35) und/oder die Abfanghülse (38,51) zentralsymmetrisch zur Längsachse des Arbeitskolbens (34,11) angeordnete, stegartige Teilflächen aufweist bzw. aufweisen.

4. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anschlagfläche (37) und die Gegenfläche (43) zur Längsachse des Arbeitskolbens (34,11) rechtwinklig oder konisch ausgebildet sind.

5. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Antrieb des Arbeitskolbens (11,34,51) Antriebsmittel vorgesehen sind, welche auf mechanischer oder chemisch/pyrotechnischer Basis oder auf Druckfluid oder auf elektromagnetischer oder elektrothermischer Basis beruhen.

6. Gerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenschaft (34) an seiner vorderen Fläche eine prägende oder aufdornende Einrichtung und/oder ein den Kontakt zum Befestigungselement (4) herstellendes Aufnahmeteil enthält und/oder als hohles oder massives Stanzwerkzeug ausgebildet ist, wobei sich sein vorderer Bereich im Durchmesser und/oder formmäßig von seinem hinteren Bereich unterscheidet.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenschaft (34) eine Bohrung aufweist und/oder aus einem zentralen zylindrischen Kern und aus einer diesen umschließenden Schafthülse besteht und/oder in Durchmesser und Länge veränderlich ist und/oder einen beliebigen Querschnitt besitzt.

8. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenteller (11) auf der Seite des Antriebsmittels eben ist oder auf mindestens einer Seite eine Vertiefung enthält und/oder auf der Seite des Antriebsmittels eine Einrichtung zur Medienführung und/oder -verteilung aufweist.

9. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenteller (11) ein in eine Bohrung (67) eingesetztes Element besitzt.

10. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenteller (11) mittels eines Rings (49a) oder einer Labyrinthdichtung (49b) gegen den Medienraum (46) gedichtet ist.

11. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenschaft (34) und der Kolbenteller (11) durch Gewinde, Löten, Kleben, Vulkanisieren, Klemmen bzw. Aufschrumpfen, Reibschweissen, oder an den gegenseitigen Kontaktflächen metallisch, beispielsweise durch Sintern oder Bonden, verbunden sind.

12. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Abbremsen des Arbeitskolbens (3) ein elastomerer Puffer, ein metallisches Element, eine Reibklemmung, ein Federelement und/oder ein Ringelement angeordnet ist, wobei das Ringelement auf mindestens einer Seite ebenrein zylindrisch ist und/oder auf mindestens einer Seite eine Vertiefung enthält.

13. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ringelement bzw. die Abfanghülse einen äusseren Steg und/oder einen inneren Steg besitzt.

14. Gerät nach mindesten einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zuführung des Arbeitsfluids zentral oder dezentral, beispielsweise über am Umfang verteilte Zuführungen erfolgt.

15. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rückstelleinrichtung (8) eine Gummihülse bzw. einen Gummischlauch (52), ein Hohlkammer-Gummisystem (53a), einen beispielsweise metallischen oder polymeren, federnden Balg (53b), eine Gummifeder (54a), eine Spiralfeder (55a), eine Flachdraht-Feder (55b) und/oder mehrteilige bzw. mehrstufige Federelemente (57) aufweist, wobei die letzteren ggfs. eine Führung (57c) besitzen.

16. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolbenteller (11) als Stufenteller (60) mit einem vorderen Kolbentellerteil und einem hinteren Kolbentellerteil ausgebildet ist, wobei der Antrieb gleichzeitig über mindestens eine der beiden Stufen erfolgt.

17. Gerät nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stufen des Stufentellers (60) aus demselben, vorzugsweise homogenen Werkstoff oder aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und durch Löten, Schweissen, Schrauben oder Vulkanisieren oder metallisch an ihren Kontaktflächen, beispielsweise durch Sintern oder Bonden, verbunden sind.

18. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ringelement (77) mit einem Kolbenschaft (73) oder einem Kolbenteller (78) verbunden ist, welches der Masseänderung dient, wobei das Ringelement (77) vorzugsweise federnde Eigenschaften besitzt und sich vorzugsweise direkt auf der Auffanghülse (79) abstützt.

19. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Arbeitskolben (97) einen in ihm angeordneten Sekundärkolben (94) enthält, und dass vorzugsweise der Arbeitskolben (97) und der Sekundärkolben (94) antreibbar sind, wobei der Sekundärkolben in einem offenen oder geschlossenen System bewegbar ist

20. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich zwischen Kolbenschaft (34) und Kolbenteller (90) ein Dämpfungselement (92) befindet.

21. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Kolbenteller (11) mindestens zwei Kolbenschäfte befestigt sind.

22. Gerät nach mindestens einem der obigen Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Kolbenteller (90) und einem Kolbentellerdeckel (90a) ein Dämpfungselement (92), beispielsweise mit einer metallischen Feder oder mit einem elastomeren Element, angeordnet ist.

23. Verwendung des Gerätes nach mindestens einem der Patentansprüche 1 bis 22 zur Befestigung eines Bauteiles (5) an der Oberfläche eines Setzuntergrundes (6) mittels eines Befestigungselementes (4),
dadurch gekennzeichnet,
dass das zu befestigende Bauteil (5) an die Oberfläche des Setzgrundes (6) gebracht wird, dass das Gerät mit seiner Schaftführungshülse (16) auf dem Bauteil (5) in Anschlag gebracht wird, wobei sich der Arbeitskolben (3) in seiner Ruhelage befindet, und dass der Arbeitskolben (3) angetrieben wird, bis er seine Endlage erreicht, um dabei das Befestigungselement (4) durch das Bauteil (5) in den Setzuntergrund (6) zu setzen.

Claims

1. Apparatus for the emplacement of a fastening element (4) into a placement base (6), having a working piston for acting on the fastening element (4) upon emplacement, which piston includes a piston plate (11, 51) and a piston shaft (34) of a rigid, non-deformable material, the piston plate (11, 51) being displaceable in a piston guide sleeve (7) during a working stroke (31) out of a rest position into an end position and having in the working direction a ring-shaped stop surface (37) with respect to which there is arranged coaxially and at a spacing a ring-shaped counter-surface (43) of a receiving sleeve (38, 50) of a rigid, non-deformable material
characterised in that,

the piston shaft (34) and the piston plate (11, 51) are formed selectively either in one piece or as separate components,

the stop surface (37) is formed by an end surface of a sleeve (35) on the piston plate (11) concentrically surrounding the piston rod (34), or is formed directly by means of the ring surface on the piston plate (51),

the counter-surface (43) is formed by means of the end surface of the receiving sleeve (38, 39, 50) arranged fixedly on the piston guide sleeve (7),

the stop surface (37) and the counter-surface (43) are, in the rest disposition, distanced from one another by an axial length corresponding to the working stroke (31),

the receiving sleeve (38, 39, 50) and counter-surface (43) together with the sleeve (35) on the piston plate (11) or together with the ring surface on the piston plate (51) form a spring chamber (44), arranged in a ring-shape around the piston shaft (34) of the working piston, of axially rigidly limited length in the working direction by means of the stop surface (37) and the counter-surface (43), in which chamber a return device (8, 52, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b, 57, 57c) is arranged, which moves the working piston (11, 34, 51) out of the end position back into the rest position.

2. Apparatus according claim 1,
characterised in that,
the piston shaft (34) or the piston plate (11, 51) or the piston sleeve (35) and the sleeve (39, 50) or the receiving sleeve (38) is of heavy metal, steel, light metal such as duraluminum or titanium, a ceramics material, a fibre composite material, a hammered or cold hardened metallic material or a multigradient material, which is cast, machined, forged or drawn.

3. Apparatus according to claim 1 or 2,
characterised in that,
the piston sleeve (35) and/or the receiving sleeve (38, 51) have web-like part surfaces arranged centrally symmetrically to the longitudinal axis of the working piston (34, 11).

4. Apparatus according to claim 1,
characterised in that,
the stop surface (37) and the counter-surface (43) are formed, with respect to the longitudinal axis of the working piston (34, 11), at right angles or conically.

5. Apparatus according to claim 1,
characterised in that,
for the drive of the working piston (11, 34, 51) there are provided drive means which are founded on a mechanical or chemical/pyrotechnical basis or on pressurized fluid or on electromagnetic or electrothermal basis.

6. Apparatus according to claim 1 or 2,
characterised in that,
the piston shaft (34) includes at its forward surface a stamping or punching device and/or a receiver part establishing the contact with the fastening element (4), and/or is formed as a hollow or solid stamping tool, the forward region of the piston shaft differing in diameter and/or shape from its rearward region.

7. Apparatus according to claim 1, 2 or 6,
characterised in that,
the piston shaft (34) has a bore, and/or consists of a central cylindrical core and a shaft sleeve surrounding this core, and/or is alterable in diameter and length, and/or has a desired cross-section.

8. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the piston plate (11) is flat on the side of the drive means, or has a recess on at least one side, and/or has a device for media supply and/or media distribution on the side of the drive means.

9. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the piston plate (11) has an element set into a bore (67).

10. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the piston plate (11) is sealed, with respect to the media chamber (46), by means of a ring (49a) or a labyrinth seal (49b).

11. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the piston shaft (34) and the piston plate (11) are connected by means of threads, soldering, gluing, vulcanisation, clamping or by shrinkage, friction welding, or - at the opposing contact surfaces - metallically, for example by mans of sintering or bonding.

12. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
there is arranged for braking the working piston (3) an elastomeric buffer, a metallic element, a friction clamping, a spring element and/or a ring element, the ring element being on at least one side pure cylindrical and/or having a recess on at least one side.

13. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the ring element or the receiving sleeve has an outer web and/or an inner web.

14. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the supply of the working fluid is effected centrally or decentrally, for example via feeds distributed on the periphery.

15. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the return device (8) has a rubber sleeve or a rubber hose (52), a hollow-chamber rubber system (53a), a spring bellows (53b) for example metallic or of polymer, a rubber spring (54a), a spiral spring (55a), a flat wire spring (55b) and/or multi-part or multistage spring elements (57), the latter having - if appropriate - a guide (57c).

16. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the piston plate (11) is formed as a stepped plate (60) having a forward piston plate part and a rearward piston plate part, the drive being effected at the same time via at least one of the two steps.

17. Apparatus according to claim 16,
characterised in that,
the steps of the stepped plate (60) are of the same, preferably homogeneous material or are of different materials and are connected by soldering, welding, screwing or vulcanisation, or metallically at their contact surfaces for example by means of sintering or bonding.

18. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
a ring element (77), serving the purpose of altering mass, is connected with a piston shaft (73) or with a piston plate (78), the ring element preferably having spring properties and preferably bearing directly on the receiving sleeve (79).

19. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
the working piston (97) contains a therein arranged secondary piston (94), and in that preferably the working piston (97) and the secondary piston (94) can be driven, the secondary piston being movable in an open or closed system.

20. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
a damping element (92) is located between piston shaft (34) and piston plate (90).

21. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
at least two piston shafts are fastened in the piston plate (11).

22. Apparatus according to at least one preceding claim,
characterised in that,
between the piston plate (90) and a piston plate cover (90a) there is arranged a damping element (92), for example having a metallic spring or having an elastomeric element.

23. Use of the apparatus according to at least one of claims 1 to 22 for fastening a component (5) on the surface of a placement base (6) by means of a fastening element (4),
characterised in that,
the component (5) to be fastened is brought to the surface of the placement base (6), the apparatus is brought into firing position with its shaft guide sleeve (16) on the component, the working piston (3) being in its rest position, and the working piston (3) is driven until it reaches its end position, in order thereby to emplace the fastening element (4) through the component (5) into the placement base (6).

Revendications

1. Appareil pour placer un élément de fixation (4) dans une base d'appui (6) avec un piston de travail pour frapper l'élément de fixation (4) lors du placement qui comprend un disque de piston (11, 51) et une tige de piston (34) en une matière rigide non déformable, le disque de piston (11, 51) étant déplaçable dans une douille de guidage de piston (7) pendant une course de travail (31) d'une position de repos à une position de fin de course et présente, dans le sens du travail, une surface de butée annulaire (37) par rapport à laquelle une surface antagoniste annulaire (43) d'une douille de retenue (38, 50) en une matière rigide non déformable est placée coaxialement et à un certain écart,
caractérisé en ce

que la tige de piston (34) et le disque de piston (11, 51) sont configurés au choix en une pièce ou comme éléments séparés,

que la surface de butée (37) est formée par la surface d'extrémité frontale d'une douille (35) qui entoure concentriquement la tige de piston (34) ou directement par la surface annulaire sur le disque de piston (51),

que la surface antagoniste (43) est formée par la surface d'extrémité frontale de la douille de retenue (38, 39, 50) placée de manière stationnaire sur la douille de guidage de piston (7),

que la surface de butée (37) et la surface antagoniste (43), en position de repos, sont éloignées l'une de l'autre dans une longueur axiale qui correspond à la course de travail (31),

que la douille de retenue (38, 39, 50) avec la surface antagoniste (43) forment, en relation avec la douille (35) sur le disque de piston (11) ou en relation avec la surface annulaire sur le disque de piston (51), une chambre de ressort (44) placée en forme d'anneau autour de la tige de piston (34) du piston de travail d'une longueur déterminée de manière rigide axialement dans le sens du travail par la surface de butée (37) et la surface antagoniste (43), chambre de ressort dans laquelle est placé un dispositif de rappel (8, 52, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b, 57, 57c) qui renvoie le piston de travail (11, 34, 51) de la position d'extrémité en position de repos.

2. Appareil selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que la tige de piston (34) et/ou le disque de piston (11, 51) et/ou la douille de piston (35) et la douille (39, 50) et/ou la douille de retenue (38) sont constituées par du métal lourd, de l'acier, du métal léger tel que du duraluminium ou du titane, une matière céramique, un matériau renforcé par des fibres, un matériau métallique martelé ou durci à froid ou un matériau à gradients multiples en technique de fonderie, de façonnage au tour, de forgeage ou d'emboutissage.

3. Appareil selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce
que la douille de piston (35) et/ou la douille de retenue (38, 51) présente des surfaces partielles de type traverse placées symétriquement par rapport au centre de l'axe longitudinal du piston de travail (34, 11).

4. Appareil selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que la surface de butée (37) et la surface antagoniste (43) sont configurées à angles droits avec l'axe longitudinal du piston de travail (34, 11) ou coniques.

5. Appareil selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que des moyens d'entraînement sont prévus pour l'entraînement du piston de travail (11, 34, 51), moyens qui reposent sur une base mécanique ou chimique/pyrotechnique ou sur un fluide sous pression ou sur une base électromagnétique ou électrothermique.

6. Appareil selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce
que la tige de piston (34) contient, sur sa face antérieure, un dispositif de mandrinage ou d'estampage et/ou une pièce de logement qui réalise le contact avec l'élément de fixation (4) et/ou est configurée comme un outil de découpage creux ou massif, sa zone antérieure se distinguant quant à son diamètre et/ou à sa forme de sa zone postérieure.

7. Appareil selon l'une des revendications 1, 2 ou 6,
caractérisé en ce
que la tige de piston (34) présente une forure et/ou est constituée par un noyau central cylindrique et par une douille de tige qui entoure celui-ci et/ou est de diamètre et de longueur variable et/ou possède une section quelconque.

8. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le disque de piston (11) est plan du côté du moyen d'entraînement ou contient un creusement sur au moins un côté et/ou présente un dispositif de guidage et/ou de répartition de fluide du côté du moyen d'entraînement.

9. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le disque de piston (11) possède un élément mis en place dans une forure (67).

10. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le disque de piston (11) est rendu étanche contre l'espace de fluide (46) au moyen d'un anneau (49a) ou d'une garniture en labyrinthe (49b).

11. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que la tige de piston (34) et le disque de piston (11) sont reliés par filetage, brasage, collage, vulcanisation, serrage et/ou frettage, soudure par friction ou sur les faces de contact mutuelles de manière métallique, par exemple par frittage ou métallisation.

12. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que, pour freiner le piston de travail (3), il est placé un tampon élastomère, un élément métallique, un serrage par friction, un élément à ressort et/ou un élément en anneau, l'élément en anneau étant purement cylindrique sur au moins un côté et/ou contenant un creusement sur au moins un côté.

13. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que l'élément en anneau et/ou la douille de retenue possède une nervure extérieure et/ou une nervure intérieure.

14. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que l'alimentation du fluide de travail se fait de manière centrale ou décentralisée, par exemple par des conduites réparties à la périphérie.

15. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le dispositif de rappel (8) présente une douille en caoutchouc et/ou un flexible en caoutchouc (52), un système en caoutchouc à chambre creuse (53a), un soufflet élastique (53b) par exemple métallique ou polymère, un ressort en caoutchouc (54a), un ressort en spirale (55a), un ressort en fil métallique plat (55b) et/ou des éléments à ressort en plusieurs parties ou à plusieurs étages (57), ces derniers possédant éventuellement un guidage (57c).

16. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le disque de piston (11) est configuré comme un disque à étages (60) avec une partie de disque de piston antérieure et une partie de disque de piston postérieure, l'entraînement se faisant simultanément par au moins l'un des deux étages.

17. Appareil selon la revendication 16,
caractérisé en ce
que les étages du disque à étages (60) sont constitués par le même matériau, de préférence homogène, ou par différents matériaux et sont reliés par brasage, soudure, vissage ou vulcanisation ou de manière métallique sur leurs faces de contact, par exemple par frittage ou métallisation.

18. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
qu'un élément en anneau (77) est relié à une tige de piston (73) ou un disque de piston (78) qui sert à varier la masse, l'élément en anneau (77) possédant de préférence des propriétés élastiques et s'appuyant de préférence directement sur la douille d'absorption (79).

19. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le piston de travail (97) contient un piston secondaire (94) placé en lui et que de préférence le piston de travail (97) et le piston secondaire (94) peuvent être entraînés, le piston secondaire pouvant se déplacer dans un système ouvert ou fermé.

20. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
qu'un élément amortisseur (92) se trouve entre la tige de piston (34) et le disque de piston (90).

21. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
qu'au moins deux tiges de piston sont fixées dans le disque de piston (11).

22. Appareil selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce
qu'un élément amortisseur (92), par exemple avec un ressort métallique ou avec un élément élastomère, est placé entre le disque de piston (90) et un couvercle de disque de piston (90a).

23. Utilisation de l'appareil selon au moins l'une des revendications 1 à 22 pour fixer un élément (5) à la surface d'une base d'appui (6) au moyen d'un élément de fixation (4),
caractérisée en ce
que l'élément à fixer (5) est amené à la surface de la base d'appui (6), que l'appareil est amené avec sa douille de guidage de tige (16) en butée sur l'élément à fixer (5), le piston de travail (3) se trouvant en position de repos, et que le piston de travail (3) est entraîné jusqu'à ce qu'il atteigne sa position de fin de course pour placer l'élément de fixation (4) à travers l'élément (5) dans la base d'appui (6).

Zeichnung