DE2510858C2 - Device for intercepting the impact piston of a pneumatically operated driving tool - Google Patents
Device for intercepting the impact piston of a pneumatically operated driving toolInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Abfangen des in einem Zylinder axial verschiebbar geführten Schlagkolbens eines pneumatisch betätigbaren Eintreibwerkzeugs mit einem ringförmigen Prellpuffer aus elastischem Material, der sich an der Bodenplatte des Zylinders abstützt und eine von dem mit dem Schlagkolben verbundenen Treiberplättchen durchsetzte zentrale Öffnung mit abgerundeter Oberkante aufweist, sowie mit einem an der Unterkante des Schlagkolbens zentral angeordneten, nach unten ragenden kegelförmigen Ansatz und mit einem an der Oberseite der Bodenplatte des Zylinders zentral angeordneten, sich nach oben verjüngenden kegelförmigen Ansatz, wobei der größte Durchmesser des oberen und unteren Ansatzes jeweils größer ist als der Durchmesser der zentralen Öffnung des Prellpuffers und wobei die zentrale Öffnung des Prellpuffers so bemessen ist, daß der Schlagkolben beim Abfangen mit seinem kegelförmigen Ansatz in die Öffnung des Prellpuffers eindringt und diese aufweitet.The invention relates to a device for intercepting the impact piston of a pneumatically actuated driving tool, which is guided axially displaceably in a cylinder, with an annular impact buffer made of elastic material, which is supported on the base plate of the cylinder and has a central opening with a rounded upper edge through which the driver plate connected to the impact piston passes, as well as with a conical extension arranged centrally on the lower edge of the impact piston and projecting downwards and with a conical extension arranged centrally on the top of the base plate of the cylinder and tapering upwards, wherein the largest diameter of the upper and lower extensions is each larger than the diameter of the central opening of the impact buffer and wherein the central opening of the impact buffer is dimensioned such that the impact piston penetrates into the opening of the impact buffer with its conical extension when intercepted and widens it.
Eine Einrichtung dieser Art ist in der DE-OS 16 03 733 beschrieben. Bei dieser bekannten Einrichtung bildet der nach oben ragende kegelförmige Absatz die Bodenplatte des Zylinders, und der Prellpuffer hat eine komplementär ausgebildete kegelförmige Unterseite, mit der er vollflächig auf dem nach oben ragenden Ansatz aufliegt. Im Gegensatz zur Oberkante ist die Unterkante der zentralen Öffnung des Prellpuffers nicht abgerundet.A device of this type is described in DE-OS 16 03 733. In this known device, the upwardly projecting conical shoulder forms the base plate of the cylinder, and the buffer has a complementary conical underside, with which it rests completely on the upwardly projecting shoulder. In contrast to the upper edge, the lower edge of the central opening of the buffer is not rounded.
Bei einem in der DE-OS 20 37 815 gezeigten Prellpuffer für ein pneumatisches Eintreibwerkzeug ist die Unterkante der zentralen Öffnung zwar abgerundet, aber auch hier liegt der Prellpuffer mit einer verhältnismäßig großen Ringfläche unmittelbar auf der Bodenplatte des Zylinders auf.In a buffer for a pneumatic driving tool shown in DE-OS 20 37 815, the lower edge of the central opening is rounded, but here too the buffer rests directly on the base plate of the cylinder with a relatively large annular surface.
Bei diesen bekannten Abfangeinrichtungen erfolgt die Energievernichtung ausschließlich durch eine Volumenkompression des Prellpuffers in axialer Richtung. Dies wirkt sich aber nachteilig auf die Lebensdauer des Prellpuffers aus, da durch die Volumenkompression eine hohe innere Wärme des Materials entsteht, die den Puffer vorzeitig zerstört.In these known interception devices, the energy is dissipated exclusively by volume compression of the buffer in the axial direction. However, this has a detrimental effect on the service life of the buffer, as the volume compression creates a high internal heat in the material, which destroys the buffer prematurely.
Aufgrund der in jüngster Zeit ergangenen Bestimmungen auf dem Gebiet des Arbeitsschutzes ergab sich ein gesteigertes Bedürfnis an einer Verminderung der Schallentwicklung derartiger pneumatisch betätigbarer Eintreibwerkzeuge.Due to the recent regulations in the field of occupational health and safety, there has been an increased need to reduce the noise generated by such pneumatically operated driving tools.
Die überwiegende Anzahl der derzeit bekannten pneumatisch betätigbaren Eintreibwerkzeuge liegen mit ihrer Schallpegelspitze, insbesondere in den gefährlichen gehörschädigenden Frequenzbereichen von 2000-8000 Hz, bis zu 10 dba über der von den Berufsgenossenschaften angesetzten Gehörschädlichkeitsgrenze. Es stellt sich daher die Forderung, die Schallentwicklung derartiger Eintreibwerkzeuge zu vermindern bzw. so zu dämpfen, daß die Schallpegelspitzen zu einem niedrigeren Frequenzbereich, der weniger gefährlich ist, verschoben werden, oder aber den Schallpegelwert möglichst überhaupt zu verringern.The majority of currently known pneumatic driving tools have a peak noise level, particularly in the dangerous frequency ranges of 2000-8000 Hz, which are harmful to hearing, that is up to 10 dBA above the hearing damage limit set by the professional associations. This means that the noise generated by such driving tools needs to be reduced or dampened so that the peak noise levels are shifted to a lower frequency range that is less dangerous, or the noise level should be reduced altogether if possible.
Der bei pneumatischen Nagel- und Klammergeräten auftretende Lärm ist im wesentlichen ein bei jedem Arbeitszyklus entstehender Impulsschall, der durch das Auftreffen des Schlagkolbens auf den Prellpuffer entsteht. Bekanntlich wird die Eintreibleistung pneumatischer Nagelgeräte mittels der durch hohe Beschleunigung des Schlagkolbens erzielten kinetischen Energie erreicht, die jedoch von dem einzutreibenden Befestigungsbauteil nur in geringem Maße aufgezehrt wird. Die Restenergie muß von dem am unteren Ende des Zylinders angeordneten Prellpuffer aufgenommen werden, der den Schlagkolben in der Regel bei einer Einfederung von ca. 1 mm auf Stillstand abbremsen muß. Im Augenblick des Auftreffens des Schlagkolbens auf den Prellpuffer entsteht der hohen Spitzenschallpegel, der wiederum abhängig ist von der Geschwindigkeit des Schlagkolbens, d. h. vom Luftdruck, mit dem das Gerät betrieben wird, von der Länge und der Dicke des Eintreibbauteils, d. h. von der Energie, die von dem Eintreibbauteil aufgezehrt wird, und von der Härte des Prellpuffers, d. h. von der Länge des Bremsweges, der zur Verzögerung der Kolbengeschwindigkeit auf Null durch Verformung des Prellpuffers zur Verfügung steht. Schlägt der Kolben auf einen weichen Prellpuffer auf, der einen längeren Bremsweg gestattet, so ist die Schallentwicklung wesentlich geringer. Eine Verwendung von Prellpuffern aus einem Material mit einer geringeren Härte als 80 Shore ist jedoch deshalb nicht möglich, weil deren Lebensdauer auf ein wirtschaftlich nicht vertretbares Maß absinkt. Natürlich könnte auch bei einem entsprechend langen Puffer aus härterem Material ein längerer Bremsweg und damit ein besseres Ergebnis erzielt werden, diese Maßnahme würde jedoch die Gesamtgröße des Gerätes als handgeführtes Gerät nachteilig beeinflussen.The noise generated by pneumatic nailing and staplers is essentially an impulse sound that is generated during each working cycle and is caused by the impact of the impact piston on the buffer. As is well known, the driving power of pneumatic nailers is achieved by means of the kinetic energy generated by the high acceleration of the impact piston, which is, however, only consumed to a small extent by the fastening component to be driven. The remaining energy must be absorbed by the buffer arranged at the lower end of the cylinder, which usually prevents the impact piston from being compressed. of approx. 1 mm to a standstill. The moment the impact piston hits the buffer, the high peak noise level is generated, which in turn depends on the speed of the impact piston, i.e. the air pressure with which the device is operated, the length and thickness of the driving component, i.e. the energy consumed by the driving component, and the hardness of the buffer, i.e. the length of the braking distance available to slow the piston speed to zero by deforming the buffer. If the piston hits a soft buffer, which allows a longer braking distance, the noise generated is much lower. However, the use of buffers made of a material with a hardness of less than 80 Shore is not possible because their service life would be reduced to an economically unjustifiable level. Of course, a longer braking distance and thus a better result could be achieved with a correspondingly long buffer made of harder material, but this measure would have a negative impact on the overall size of the device as a hand-held device.
Im Hinblick auf die Dämpfung des Spitzenschallpegels, der beim Auftreffen des Schlagkolbens auf den Prellpuffer entsteht, ergibt sich daher das Problem, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein weicheres Aufschlagen des Kolbens und damit eine geringere Schallentwicklung gewährleistet, ohne daß dadurch die Größe des Eintreibwerkzeugs oder dessen Lebensdauer nachteilig beeinflußt wird.With regard to the damping of the peak sound level which occurs when the impact piston hits the impact buffer, the problem therefore arises of creating a device of the type mentioned at the beginning which ensures a softer impact of the piston and thus a lower noise development, without adversely affecting the size of the driving tool or its service life.
Gemäß der Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Unterkante der zentralen Öffnung des Prellpuffers ebenfalls abgerundet ist und die untere Fläche des Prellpuffers nicht parallel zu der Kegelfläche des unteren Ansatzes ist, und daß der Durchmesser der zentralen Öffnung so bemessen ist, daß sich der Prellpuffer im unbelasteten Zustand nur im Bereich der abgerundeten Unterkante auf dem an der Oberseite der Bodenplatte angeordneten kegelförmigen Ansatz abstützt und sich mindestens 3 bis 4 mm über der ebenen Fläche der Bodenplatte befindet.According to the invention, this problem is solved in that the lower edge of the central opening of the buffer is also rounded and the lower surface of the buffer is not parallel to the conical surface of the lower extension, and that the diameter of the central opening is dimensioned such that the buffer in the unloaded state is supported only in the region of the rounded lower edge on the conical extension arranged on the upper side of the base plate and is located at least 3 to 4 mm above the flat surface of the base plate.
Durch diese Maßnahmen wird der Bremsweg von der ersten Berührung des Schlagkolbens mit dem Prellpuffer bis zum endgültigen Stillstand des Schlagkolbens gegenüber den bekannten Abfangeinrichtungen der gattungsgemäßen Art verlängert und damit eine beträchtliche Reduzierung des Spitzen-Schallpegels erzielt, ohne daß dadurch die Lebensdauer des Prellpuffers verringert wird.These measures extend the braking distance from the first contact of the impact piston with the buffer to the final stop of the impact piston compared to the known interception devices of the generic type and thus achieve a considerable reduction in the peak noise level without reducing the service life of the buffer.
Bei der erfindungsgemäßen Abfangeinrichtung liegt der Prellpuffer nicht auf der Bodenfläche auf, sondern er ist auf den kegelförmigen Ansatz der Bodenfläche aufgesetzt. Die Berührungspunkte zwischen der Unterseite des Prellpuffers und der Oberseite des kegelförmigen Ansatzes bilden daher lediglich eine Ringlinie. Dies ist besonders wichtig, um eine Körperschall- und Schwingungsübertragung zu vermeiden. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, daß Schall und Schwingungen durch größere Berührungsflächen stärker übertragen werden als durch kleinere Flächen. Da dem Prellpuffer ein Freiraum zu einer axialen Verschiebung zur Verfügung steht, erfolgt die Vernichtung der kinetischen Energie des Schlagkolbens nicht nur durch eine radiale Aufweitung des Puffers, sondern auch durch eine axiale Verschiebung seines Außenrandes gegenüber dem Zylinder.In the interception device according to the invention, the impact buffer does not rest on the floor surface, but is placed on the conical extension of the floor surface. The contact points between the underside of the impact buffer and the top of the conical extension therefore only form a ring line. This is particularly important in order to avoid the transmission of structure-borne noise and vibrations. In practice, it has been shown that sound and vibrations are transmitted more strongly through larger contact surfaces than through smaller surfaces. Since the impact buffer has space available for axial displacement, the kinetic energy of the impact piston is destroyed not only by a radial expansion of the buffer, but also by an axial displacement of its outer edge relative to the cylinder.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Appropriate further developments of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to a preferred embodiment shown in the drawings. It shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein mit der erfindungsgemäßen Abfangeinrichtung versehenes pneumatisch betätigbares Eintreibwerkzeug, wobei sich der Schlagkolben im oberen Totpunkt befindet; und Fig. 1 is a longitudinal section through a pneumatically actuated driving tool provided with the interception device according to the invention, with the impact piston in the top dead center position; and
Fig. 2 eine Darstellung ähnlich wie Fig. 1, wobei sich der Schlagkolben jedoch im unteren Totpunkt befindet. Fig. 2 is a view similar to Fig. 1, but with the impact piston at bottom dead center.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines pneumatisch betätigbaren Eintreibwerkzeugs, das einen gestuften Zylinder 1 besitzt, in dem ein als Differentialkolben ausgebildeter Schlagkolben 2, dessen oberer Flansch 2 a einen größeren Durchmesser aufweist als sein unterer Flansch 2 b, axial verschiebbar geführt ist. Mit dem Schlagkolben 2 ist ein Treiberplättchen 12 verbunden, das in dem Zylinder 1 nach unten ragt, um ein (nicht gezeigtes) Befestigungsbauteil, beispielsweise einen Nagel in ein Werkstück einzutreiben. Die Zylinderwand 1 ist im oberen Bereich mit Bohrungen 10 versehen, die den Innenraum des Zylinders mit einem von dem Werkzeuggehäuse begrenzten Druckluftvorratsraum 13 verbinden. Wenn das Eintreibwerkzeug an eine (nicht gezeigte) Druckluftquelle angeschlossen wird, so werden der von dem Werkzeuggehäuse 11 begrenzte Druckluftvorratsraum 13 sowie der Ringraum 14 zwischen den beiden Kolbenflanschen 2 a und 2 b mit Druckluft gefüllt, so daß der Schlagkolben 2 in seine obere Totpunktstellung belastet ist. Fig. 1 shows a longitudinal section of a pneumatically actuated driving tool which has a stepped cylinder 1 in which a percussion piston 2 designed as a differential piston, the upper flange 2a of which has a larger diameter than its lower flange 2b , is guided so as to be axially displaceable. A driver plate 12 is connected to the percussion piston 2 and projects downwards in the cylinder 1 in order to drive a fastening component (not shown), for example a nail, into a workpiece. The cylinder wall 1 is provided in the upper area with bores 10 which connect the interior of the cylinder to a compressed air reservoir 13 delimited by the tool housing. When the driving tool is connected to a compressed air source (not shown), the compressed air storage chamber 13 delimited by the tool housing 11 and the annular space 14 between the two piston flanges 2 a and 2 b are filled with compressed air, so that the impact piston 2 is loaded into its top dead center position.
Wird durch Öffnen eines (nicht gezeigten) Ventils die Oberseite des Kolbenflansches 2 a schlagartig mit Druckluft beaufschlagt, so wird der Schlagkolben 2 zusammen mit dem Treiberplättchen 12 nach unten getrieben, um einen Arbeitshub auszuführen. In einem bestimmten Abstand vom unteren Totpunkt des Schlagkolbens 2 gelangt dessen unterer Flansch 2 b mit einem ringförmigen Prellpuffer 6 in Eingriff, der sich an einer Bodenplatte 3 des Zylinders 1 abstützt. Das hat zur Folge, daß der Schlagkolben 2 unter elastischer Verformung des Prellpuffers 6 bis zum Stillstand abgebremst wird.If the top of the piston flange 2 a is suddenly subjected to compressed air by opening a valve (not shown), the impact piston 2 is driven downwards together with the driver plate 12 in order to carry out a working stroke. At a certain distance from the bottom dead center of the impact piston 2 , its lower flange 2 b engages with an annular buffer 6 which is supported on a base plate 3 of the cylinder 1. This results in the impact piston 2 being braked to a standstill with elastic deformation of the buffer 6 .
Im Zentrum des unteren Kolbenflansches 2 b ist ein nach unten ragender kegelförmiger Ansatz 4 angeordnet, dessen Kegelwinkel vorzugsweise 60° beträgt, und der mit einer Rundung 5 in die flache Unterseite des Flansches 2 b übergeht. Ein ähnlich ausgebildeter kegelförmiger Ansatz 7 ist im Zentrum der Bodenplatte 3 des Zylinders 1 angeordnet, der von dieser nach oben ragt.In the center of the lower piston flange 2b there is a downwardly projecting conical projection 4 , the cone angle of which is preferably 60°, and which merges into the flat underside of the flange 2b with a curve 5. A similarly designed conical projection 7 is arranged in the center of the base plate 3 of the cylinder 1 , which projects upwards from it.
Der aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummi, bestehende Prellpuffer 6 besitzt eine beidseitig abgerundete zentrale Öffnung 8, mit der er auf den kegelförmigen Ansatz 7 der Bodenplatte 3 aufgesetzt ist. Der Durchmesser dieser abgerundeten zentralen Öffnung 8 ist dabei so bemessen, daß sich der Prellpuffer im unbelasteten Zustand mindestens 3 bis 4 mm über der ebenen Fläche der Bodenplatte 3 des Zylinders 1 befindet. Die Ober- und die Unterseite des Prellpuffers 6 ist kegelförmig ausgebildet, so daß die Dicke des Prellpuffers zu seinem Außenumfang hin abnimmt. Im Bereich eines mittleren Durchmessers ist der Prellpuffer 6 mit einem mehrere axiale Bohrungen 9 umfassenden Lochkreis versehen. Der Außendurchmesser des Prellpuffers 6 ist dabei etwas größer als der Innendurchmesser des Zylinders 1, so daß der Prellpuffer mit Vorspannung an der Zylinderwand anliegt.The buffer 6 , which is made of an elastic material such as rubber, has a central opening 8 rounded on both sides, with which it is placed on the conical projection 7 of the base plate 3. The diameter of this rounded central opening 8 is dimensioned such that the buffer is at least 3 to 4 mm above the flat surface of the base plate 3 of the cylinder 1 when not under load. The top and bottom of the buffer 6 are conical, so that the thickness of the buffer decreases towards its outer circumference. In the area of a medium diameter, the buffer 6 is provided with a hole circle comprising several axial holes 9. The outer diameter of the buffer 6 is slightly larger than the inner diameter of the cylinder 1 , so that the buffer rests against the cylinder wall with preload.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der unter dem Einfluß der Druckluft mit hoher Geschwindigkeit nach unten getriebene Schlagkolben 2 nicht mit der ebenen Fläche seines unteren Flansches 2 b auf den Prellpuffer 6 aufschlägt, sondern zunächst mit seinem kegelförmigen Ansatz 4 in die Öffnung 8 des Prellpuffers 6 eindringt. Im weiteren Verlauf der Abwärtsbewegung des Schlagkolbens 2 wird die Öffnung 8 des Prellpuffers 6 infolge der Keilwirkung des in diese zunehmend tiefer eindringenden oberen und unteren kegelförmigen Ansatzes 4 und 7 aufgeweitet. Die Bohrungen 9 nehmen dabei einen Teil der radialen Verformung des Prellpuffers 6 auf, der mit zunehmender Kraft gegen die Innenfläche des Zylinders 1 gepreßt wird, wodurch der Bewegung des Prellpuffers, der von dem Schlagkolben in seiner Gesamtheit nach unten verschoben wird, ein zunehmender Reibungswiderstand entgegengesetzt wird.This arrangement ensures that the compressed air flows at high speed The impact piston 2 , which is driven downwards, does not strike the impact buffer 6 with the flat surface of its lower flange 2 b , but first penetrates into the opening 8 of the impact buffer 6 with its conical extension 4. As the downward movement of the impact piston 2 continues, the opening 8 of the impact buffer 6 is widened as a result of the wedge effect of the upper and lower conical extensions 4 and 7 penetrating it increasingly deeper. The bores 9 absorb part of the radial deformation of the impact buffer 6 , which is pressed against the inner surface of the cylinder 1 with increasing force, whereby an increasing frictional resistance is opposed to the movement of the impact buffer, which is displaced downwards in its entirety by the impact piston.
In Fig. 2 ist der Schlagkolben 2 nach erfolgter Abbremsung bis zum Stillstand gezeigt, wobei auch die Verformung des Prellpuffers 6 ersichtlich ist. Die Kegelwinkel der beiden kegelförmigen Ansätze 4 und 7 sind hinreichend stumpf, damit der radial verformte Prellpuffer 6 infolge seiner Eigenelastizität in die in Fig. 1 gezeigte entspannte Ausgangslage zurückkehrt, sobald der Schlagkolben 2 nach Umsteuern des (nicht gezeigten) Ventils unter dem Einfluß der in dem Ringraum 14 enthaltenen Druckluft nach oben bewegt wird.In Fig. 2, the impact piston 2 is shown after braking to a standstill, whereby the deformation of the impact buffer 6 is also visible. The cone angles of the two conical projections 4 and 7 are sufficiently blunt so that the radially deformed impact buffer 6 returns to the relaxed starting position shown in Fig. 1 due to its own elasticity as soon as the impact piston 2 is moved upwards after reversing the valve (not shown) under the influence of the compressed air contained in the annular space 14 .
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D2 | Grant after examination | ||
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