DE19755730A1 - Bolzensetzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Setzgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zum Eintreiben von nagelförmigen Befestigungselementen in harte Untergründe wie beispielsweise Beton, Gestein oder Stahl werden heutzutage Setzgeräte verwendet, die beispielsweise mittels Pulverkraft betrieben werden. Ein derartiges Setzgerät ist beispielsweise aus der EP-0 798 084 bekannt. Dieses Setzgerät weist ein Gehäuse, einen Führungszylinder, einen im Führungszylinder angeordneten, axial versetzbaren Treibkolben, eine sich setzrichtungsseitig an den Führungszylinder anschließende Bolzenführung und eine Rückstelleinrichtung auf, die mit der Bolzenführung und dem Treibkolben zusammenwirkt. Die Bolzenführung ist gegenüber dem Gehäuse und dem Führungszylinder entgegen der Setzrichtung gegen die Kraft einer Feder axial versetzbar. Innerhalb des Führungszylinders ist ein hohlzylinderförmiges, einen Schaft des Treib­ kolbens umgebendes, elastisches Element angeordnet das gegen Ende eines Eintreibvorganges den Treibkolben dämpfend auffängt.

Die Rückstellung des Treibkolbens in seine zündbereite Ausgangsstellung innerhalb des Führungszylinders erfolgt in zwei Stufen. In einer ersten Stufe wird ein Teil der von einer gezündeten Kartusche erzeugten Treibgase über einen technisch sehr aufwendig gestalteten Bypasskanal vom Bereich des Kartuschenlagers in einen setzrichtungsseitigen, vorderen Bereich des Führungszylinders abgeleitet und dort von dem sich mit hoher Geschwindigkeit in Setzrichtung bewegenden Treibkolben komprimiert. Nach dem Eintreibvorgang dehnen sich diese Treibgase wieder aus und verschieben den Treibkolben zurück in Richtung Ausgangsstellung. Die endgültige Rückstellung des Treibkolbens in seine zündbereite Ausgangsstellung erfolgt in einer zweiten Stufe während des Anpreßvorganges. Dabei erfolgt eine axiale Verschiebung der Bolzenführung gegenüber dem Gehäuse des Setzgerätes. Die mit der Bolzenführung zusammenwirkende Rückstelleinrichtung wirkt dabei kraftschlüssig mit dem Schaft des Treibkolbens zusammen und verschiebt diesen in seine Ausgangsstellung.

Ein großer Nachteil dieses bekannten Setzgerätes ist die komplizierte und aufwendige Herstellung des für die erste Stufe der Rückstellung notwendigen Bypasskanals, die sich sehr nachteilig auf die Herstellkosten auswirkt. Darüber hinaus ist die ausreichende Funktion dieser treibgasunterstützten Rückstellbewegung nicht in allen Fällen ausreichend sichergestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Setzgerät mit einer sicher funktionierenden Rückstellung des Treibkolbens zu schaffen, das zudem einen einfachen Aufbau aufweist und wirtschaftlich herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Setzgerät, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Setzgerät erfolgt die erste Stufe der Rückstellung des Treibkolbens in Richtung zündbereite Ausgangsstellung mit Hilfe des elastischen Rückstellelementes. Daher können die von der Treibladung erzeugten Treibgase zur Gänze für die Beschleunigung des Treibkolbens verwendet werden.

Um eine gute Führung des Rückstellelementes innerhalb des Führungszylinders erreichen zu können, entspricht die sich senkrecht zur Setzrichtung erstreckende Querschnittsfläche des Rückstellelementes im wesentlichen jener Querschnittsfläche, die sich senkrecht zur Setzrichtung zwischen dem Führungszylinder und dem Schaft des Treibkolbens erstreckt.

Damit das Rückstellelement einen Stauchweg erreichen kann, der bis zu 80% der Ausgangslänge entspricht, ist vorzugsweise das Rückstellelement von einem eine überwiegend geschlossene Zellstruktur aufweisenden Formteil gebildet. Die Verwendung eines derartigen Formteiles ermöglicht die Herstellung eines sehr kompakten Setzgerätes mit kurzer Baulänge. Bei Druckbelastung wird zuerst das Volumen der einzelnen Zellen der überwiegend geschlossenen Zellstruktur und dann der Werkstoff selbst gestaucht. Die maximale Stauchung hängt von der Rohdichte des Formteiles ab. Beispielsweise kann die Rohdichte des Formteiles 350 kg/m³ bis 650 kg/m³ und das Volumen aller Zellen bzw. Poren 51% bis 80% des gesamten Volumens des Rückstellelementes in der Ausgangslänge betragen.

Aus Gründen der Festigkeit, der Verformbarkeit und der Recyclingmöglichkeit ist das Formelement zweckmäßigerweise aus einem Polyurethan-Elastomer gebildet.

Die Herstellung der Zellstruktur des erfindungsgemäßen Formteiles erfolgt beispielsweise mittels eines Schäumvorganges. Die einzelnen Zellen bzw. Poren dieser Zellstruktur weisen vorzugsweise einen Durchmesser von höchstens 0,5 mm auf.

Um eine kontrollierte Verformung beim axialen Stauchen erreichen zu können, weist das Formteil vorteilhafterweise wenigstens eine umlaufend ausgebildete Formrille auf. Die Anordnung einer Formrille bewirkt eine Reduzierung des Querschnittes und somit eine geringere axiale Festigkeit des Formteiles im Bereich der Formrille. Dies hat zur Folge, daß das Formteil zuerst im Bereich einer Formrille axial gestaucht wird.

Das Formteil kann beispielsweise mehrere Formrillen aufweisen, die über die gesamte Länge des Formteiles verteilt oder an wenigstens einem der Endbereiche oder der Mitte konzentriert angeordnet sind. Der Abstand der Formrillen voneinander, sowie die Tiefe der Formrillen und die Erstreckung der Formrillen in Längsrichtung des Formteiles kann beispielsweise konstant oder unregelmäßig sein.

Aus herstelltechnischen Gründen ist vorzugsweise die Formrille in einer senkrecht zur Längsachse des Formteiles verlaufenden Ebene angeordnet und der sich in einer durch die Längsachse des Formteiles verlaufenden Ebene erstreckende Querschnitt der Formrille ist im wesentlichen V-förmig ausgebildet.

Die Stirnseiten des Formteiles sind hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Insbesondere auf die dem Treibkolben zugewandte Stirnseite wirken hohe Temperaturen. Um einen entsprechenden Schutz des Formteiles gewährleisten zu können ist vorteilhafterweise an wenigstens einer Stirnseite des Formteiles eine Stützscheibe angeordnet.

Der Schutz des Formteiles durch die Stützscheibe ist nur möglich, wenn die Stützscheibe gegenüber dem Formteil koaxial ausgerichtet ist. Um die notwendige koaxiale Ausrichtung des Formteiles gegenüber der ebenfalls auf den Außendurchmesser des Formteiles angepaßten Stützscheibe erreichen zu können, greifen zweckmäßigerweise das Formteil und die Stützscheibe beispielsweise formschlüssig ineinander.

Es ist beispielsweise auch möglich, das Formteil gegenüber der Kolbenführung koaxial auszurichten, indem an beiden Stirnseiten des Formteiles jeweils eine Stützscheibe angeordnet ist, deren Außendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser der Kolbenführung entspricht. Auch in diesem Falle ist ein formschlüssiges ineinandergreifen von Formteil und Stützscheiben notwendig. Aus verschleißtechnischen Gründen und aus Gründen der guten Dämpfungseigenschaften ist die Stützscheibe beispielsweise aus Gummi gebildet.

Aus herstelltechnischen Gründen ist das Rückstellelement vorteilhafterweise mehrteilig ausgebildet.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes, nicht angepreßtes Setzgerät in vereinfachter Darstellung, teilweise geschnitten; der Treib­ kolben befindet sich gegenüber dem Führungszylinder in einer Zwischenstellung;

Fig. 2 das Setzgerät gemäß Fig. 1 in einer angepreßten Stellung; der Treibkolben befindet sich in einer zündbereiten Ausgangsstellung;

Fig. 3 das Setzgerät gemäß Fig. 1 in der angepreßten Stellung; der Treibkolben befindet sich in einer gezündeten End­ stellung.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte pulverkraftbetriebene Setzgerät weist ein Gehäuse 1, einen einstückig mit dem Gehäuse 1 verbundenen Handgriff 5 und einen das Gehäuse 1 und den Handgriff 5 durchsetzenden Führungskanal 2 für ein nicht dargestelltes, streifenförmiges Kartuschenmagazin mit mehreren Kartuschen auf. Im Übergangsbereich zwischen dem Gehäuse 1 und dem Handgriff 5 ist ein Betätigungsschalter 4 angeordnet, der dem Auslösen eines nicht dargestellten Zündmechanismus dient. Der setzrichtungsseitige Endbereich des Gehäuses 1 wird überragt von einer Bolzenführung 6, die zusammen mit einem sich an die Bolzenführung 6 anschließenden Führungs­ zylinder 7 gegenüber dem Gehäuse 1 axial versetzbar ist.

Der Führungszylinder 7 weist an einem der Setzrichtung entgegengesetzten Endbereich ein Kartuschenlager 71 auf, in dem jeweils eine nicht dargestellte Kartusche Aufnahme findet, wenn der gesamte Führungszylinder 7 bei einem Anpreßvorgang gegenüber dem Gehäuse 1 gegen die Kraft einer Feder 3 entgegen der Setzrichtung in eine angepreßte Stellung gemäß Fig. 2 versetzt wird.

Im Innenraum des Führungszylinders 7 befindet sich ein Treibkolben 8, der sich aus einem Schaft 82 und einem entgegen der Setzrichtung an den Schaft 82 anschließenden Kopfteil 81 zusammensetzt, wobei das Kopfteil 81 den Schaft 82 radial überragt. Die Querschnittsfläche des Kopfteiles 81 entspricht im wesentlichen der lichten Weite des Innenraumes des Führungszylinders 7. Der Schaft 82 weist einen konstanten Durchmesser auf. Der Treibkolben 7 ist im Innenraum des Führungszylinders 7 axial ver­ setzbar angeordnet. Eine am Umfang des Führungszylinders 7 angeordnete Auslaßöffnung 72 dient der Spülung des Innenraumes des Führungszylinders 7. Das Gehäuse 1 weist einen radial nach innen ragenden, ringförmigen Anschlag 11 auf, an dem sich ein mit der Bolzenführung 6 zusammenwirkendes Federelement 10 abstützt und eine setzrichtungsseitige Stirnfläche des Führungszylinders 7 anliegt, wenn sich das Setzgerät in einer wie in Fig. 1 gezeigten, nicht angepreßten Stellung befindet.

Zwischen einer Anschlagfläche 73 des Führungszylinders 7 und einer in Setzrichtung weisenden Stirnfläche 83 des Treibkolbens 8 ist ein elastisches Rückstellelement 9 angeordnet, das nach einem erfolgten Eintreibvorgang der Rücksetzung des Treibkolbens 7 von einer Endstellung gemäß Fig. 3 in eine Ruhestellung gemäß Fig. 1 dient. Wie insbesondere die Fig. 1 zeigt, besitzt das Rückstellelement 9 eine Ausgangslänge L und setzt sich aus mehreren ringförmigen Abschnitten zusammen. Ein Abschnitt ist mit einer umlaufend ausgebildeten Formrille 91 versehen, die dem Rückstellelement 9 insgesamt eine große Formänderung verleiht. Zwischen der setzrichtungsseitigen Stirnfläche 83 des Treibkolbens 8 und dem elastischen Rückstellelement 9 befindet sich eine mit dem Rückstellelement 9 zusammenwirkende Stützscheibe 92, die beispielsweise aus Gummi gebildet ist.

Bei einem Anpreßvorgang drückt die Bolzenführung 6 das als Druckfeder ausgebildete Federelement 10 axial zusammen. Der entgegen der Setzrichtung weisende Endbereich der Bolzenführung 6 ist mit einer Rückstelleinrichtung versehen, die mehrere Kugeln 62 und einen radial aufweitbaren, elastischen Federring 61 mit einer auf die Kugeln 62 einwirkenden Innenkontur 64 aufweist, die sich entgegen der Setzrichtung konisch erweitert. Mit Hilfe dieser Rückstelleinrichtung wird eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Bolzenführung 6 und dem Schaft 82 des Treibkolbens 8 geschaffen, wenn die Bolzenführung 6 beim Anpreßvorgang entgegen der Setzrichtung verschoben wird. Aufnahme finden die Kugeln 62 in radial verlaufenden Ausnehmungen 65 der Bolzenführung 6, wobei die Axialerstreckung jeder Ausnehmung 65 den Durchmesser einer Kugel 62 übersteigt. Die Ausnehmungen 65 sind mittels einer hülsenförmigen Abdeckung 63 verschlossen, die ihrerseits mittels einer Gewindeverbindung mit der Bolzenführung 6 in Verbindung steht.

Im Folgenden wird ein Setzvorgang mit diesem erfindungsgemäßen Setzgerät beschrieben:

Zu Beginn eines, Setzvorganges, wenn das Setzgerät noch nicht gegen einen nicht dargestellten Untergrund gedrückt wird, befindet sich das Setzgerät in seiner Ruhe­ stellung gemäß Fig. 1. In dieser Ruhestellung liegt das Kopfteil 81 mit einer setzrichtungsseitigen Stirnfläche 83 an dem entgegen der Setzrichtung weisenden freien Ende des elastischen Rückstellelementes 9 an. Die seitlich in den Führungszylinder 7 mündende Auslaßöffnung 72 wird von dem Kopfteil 81 des Treibkolbens 8 nicht abgedeckt und dient der Belüftung bzw. Kühlung des Innenraumes des Führungszylinders 7.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird vor einem Eintreibvorgang ein Befestigungselement B in den setzrichtungsseitigen Endbereich der Bolzenführung 6 geschoben. Anschließend wird das Setzgerät in eine angepreßte Stellung gemäß Fig. 2 gebracht, indem das gesamte Setzgerät gegen einen Untergrund U gedrückt wird. Dabei verschiebt sich die Bolzenführung 6 um den Betrag S und der Führungszylinder 7 gegenüber dem Gehäuse 1 entgegen der Setzrichtung. Das mit der Bolzenführung 6 zusammenwirkende Federelement 10 wird axial zusammengedrückt und der Treibkolben 8 mit Hilfe der Rückstelleinrichtung entgegen der Setzrichtung in seine zündbereite Ausgangsstellung verschoben, in der sein Kopfteil 81 an einem in Setzrichtung weisenden Endbereich des Führungszylinders 7 im Bereich des Kartuschenlagers 71 an liegt. Die setzrichtungsseitige Stirnfläche 83 des Treibkolbens 8 ist im Abstand A von der Anschlagfläche 73 des Führungszylinders 7 angeordnet. Die Mitnahme des Treibkolbens 8 entgegen der Setzrichtung erfolgt mit Hilfe der an der Bolzenführung 6 angeordneten Rückstelleinrichtung, die kraftschlüssig, insbesondere reibschlüssig mit dem Schaft 82 des Treibkolbens 8 zusammenwirkt.

In der angepreßten Stellung gemäß Fig. 2 kann eine nicht dargestellte Kartusche gezündet werden, sofern eine nicht dargestellte Anpreßeinrichtung einen ebenfalls nicht dargestellten Zündmechanismus zur Zündung freigegeben hat. Nach einem erfolgten Zündvorgang wird der Treibkolben 8 sehr schnell in Setzrichtung beschleunigt. Das in der Bolzenführung 6 angeordnete, bolzenförmige Befestigungselement B wird dabei von dem Treibkolben 8 erfaßt und in den Untergrund U getrieben.

Während der Beschleunigung des Treibkolbens 8 in Setzrichtung wird das elastische Rückstellelement 9 von dem Kopfteil 81 des Treibkolbens 8 axial zusammengedrückt. Nach dem Eintreiben des Befestigungselementes B in den Untergrund U und beim anschließenden, Abheben des Setzgerätes von dem Untergrund U wird die Bolzenführung 6 von dem Federelement 10 gegenüber dem Führungszylinder 7 in Setz­ richtung und der Treibkolben 8 von dem elastischen Rückstellelement 9 entgegen der Setzrichtung in eine Ruhestellung verschoben, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

Claims (8)

1. Mittels hochgespannter Gase betätigbares Setzgerät, mit einem Führungszylinder (7), einer setzrichtungsseitig an den Führungszylinder (7) anschließenden Bolzenführung (6) einem in dem Führungszylinder (7) axial versetzbaren, einen Schaft (82) und ein Kopfteil (81) aufweisenden Treibkolben (8), sowie einem den Schaft (82) umgebenden, zwischen einem entgegen der Setzrichtung weisenden Anschlag (73) des Führungszylinders (7) und der setzrichtungsseitigen Stirnfläche (83) des Kopfteiles (81) angeordneten, elastischen Rückstellelement (9) dessen axiale Ausgangslänge (L) kleiner ist als der größtmögliche Abstand (A) zwischen dem Anschlag (73) und der setzrichtungsseitigen Stirnfläche (83), wobei die Bolzenführung (6) gegenüber dem Führungszylinder (7) sowie gegen die Kraft eines Federelementes (10) entgegen der Setzrichtung um einen Betrag (S) versetzbar ist und mit einer mit dem Treibkolben (8) zusammenwirkenden Rückstelleinrichtung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Rückstellelement (9) vorgesehen ist, dessen Ausgangslänge (L) mindestens dem größten Abstand (A) zwischen dem Anschlag (73) des Führungszylinders (7) und der Stirnfläche (83) des Kopfteiles (81), reduziert um den Betrag (S) der größten Versetzung der Bolzenführung (6), entspricht.

2. Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich senkrecht zur Setzrichtung erstreckende Querschnittsfläche des Rückstellelementes (9) im wesentlichen jener Querschnittsfläche entspricht, die sich senkrecht zur Setzrichtung zwischen dem Führungszylinder (7) und dem Schaft (82) des Treibkolbens (8) erstreckt.

3. Setzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (9) von einem eine überwiegend geschlossene Zellstruktur aufweisenden Formteil gebildet ist.

4. Setzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der einzelnen Zellen der Zellstruktur des Formteiles höchstens 0,5 mm beträgt.

5. Setzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil wenigstens eine umlaufend ausgebildete Formrille (91) aufweist.

6. Setzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formrille (91) in einer senkrecht zur Längsachse des Formteiles verlaufenden Ebene angeordnet ist und daß der sich in einer, durch die Längsachse des Formteiles verlaufenden Ebene erstreckende Querschnitt der Formrille (91) im wesentlichen V-förmig ausgebildet ist.

7. Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Stirnseite des Formteiles eine Stützscheibe (92) angeordnet ist.

8. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (9) mehrteilig ausgebildet ist.