DE2630278C3 - Druckluftnagler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftnagler zum Eintreiben von Nägeln, Klammer oder dergleichen mit einer vom Betätigungsventil auslösbaren, im Bereich des oberen Totpunktes liegenden Anfangsbewegung des Arbeitskolbens.

Bekannt ist es, bei Schlaggeräten der eingangs genannten Art die Druckluft aus dem Druckluftvorratsraum über Einlaßöffnungen in den Zylinder einströmen zu lassen, um einen Arbeitshub des Kolbens auszuführen. Die Einlaßöffnungen sind durch Einlaßventile verschließbar. Sie werden durch ein von einem willkürlich betätigbaren Hebel verstellbares Steuerventil gesteuert. Bekannt ist es ferner, die Druckluft über ein deckelartig ausgebildetes Einlaßventil in den Zylinder strömen zu lassen. Neben einem solchen Einlaßventil zeigt die US-Patentschrift 3651740 im Arbeitszylinder im Bereich des Arbeitshubes einen Durchflußspalt zwischen dem Arbeitskolben und dem Arbeitszylinder. Dieser dient aber lediglich dazu, eine zusätzliche Kraft für den Eintreibhub zu erzeugen.

Insbesondere zur Rückführung des Arbeitskolbens nach einem ausgeführten Arbeitshub ist es vielfach üblich, Druckluft zu verwenden, die vom Kolben während des Arbeitshubes in einen Nebenraum des Zylinders gepreßt und dort gespeichert wird.

Allen bisher bekannten Ausführungsformen haftet der Nachteil an, daß die Anordnung der Einlaßventile, die auch vielfach als Hauptventile bezeichnet werden und meist am oberen Ende des Arbeitszylinders sitzen, einen erheblichen technischen Aufwand darstellt und sehr kostenaufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckluftnagler der eingangs erwähnten Art mit einem einfacheren konstruktiven Aufbau zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben über den Bereich des oberen Totpunktes hinweg von der durch das Betätigungsventil gesteuerten Druckluft in den Bereich des Arbeitshubes bringbar und im Arbeitszylinder im Bereich des Arbeitshubes ein Drucklufspalt zwischen dem Arbeitskolben und dem Arbeitszylinder für die den Arbeitshub bewirkende Druckluft vorgesehen ist. Der Arbeitszylinder ist vorteilhafterweise in einen Arbeits-und in einen Führungsbereich unterteilt. Der Arbeitsbereich ist an seinem oberen Ende über einen als Auslaß- und Steuerventil dienenden elastischen Dichtriiig und eine von dem Auslöse- und Steuerventil verschließbare Steuerbohrung mit dem Druckluftvor-■;\tsraum verbunden. Am unteren Ende des Arbeitsbereiches sind Verbindungsöffnungen zum Druckluftvorratsraum angeordnet. Der Arbeitskolben ist an seinem oberen Ende mit zwei übereinander angeord-

neten Dichtringen versehen, wobei dieses Kolbenende in den Arbeitsbereich reicht, während sein unteres Ende, das nur mit einem Dichtring ausgestattet ist, in den Führungsbereich reicht, wobei von den beiden am oberen Ende des Kolbens angeordneten elastisehen Dichtringen der untere durch einen selbsttätig veränderbaren Durchmesser als Rückhubdichtung ausgebildet ist. Die Enden des Kolbens werden durch Druckplatten gebildet, deren obere, in den Arbeitsbereich reicheüde Platte einen größeren Durchmesser aufweist als die in den Führungsbereich reichende untere Druckplatte, so daß die Kolbenrückführung nach einem Arbeitshub sichergestellt ist.

Die Steuerbohrung, die den Druckluftvorratsraum mit dem oberen Zylinderende verbindet, mündet in eine Innennut des Arbeitszylinders und ist von dem als Auslaß- und Steuerventil dienenden Dichtring verschließbar, wobei die Nut mit wenigstens einem, die Kolbenoberseite mit der Steuerbohrung verbindenden Bypass versehen ist, dessen Querschnitt erheblich kleiner ist als die Steuerbohrung selbst.

Die Innenwand des Arbeitszylinders in Höhe der Rückhubdichtung bei in Ruhestellung befindlichem Arbeitskolben ist mit einer weiteren Umlaufnut versehen. Im Bereich der Verbindungsöffnung zum Druckluftvorratsraum ist der Durchmesser des Arbeitsbereichs dem Nenndurchmesser der Rückhubdichtung angepaßt und umgekehrt, während der Durchmesser des oberen Arbeitsbereichs dem maximal veränderbaren Durchmesser der Rückhubdich- so tung entspricht. Die unterschiedlichen Zylinderdurchmesser sind durch eine Ubergangsschräge miteinander verbunden. Die Auslaßöffnung für die beim Rückhub auszuschiebende Druckluftmenge wird durch einen Ringspalt zwischen dem Auslaß- und y_y Steuerventil und einem zentrischen Ansatz gebildet, der den Zylinder nach oben abschließt. Durch eine radiale Verengung des Auslaß- und Steuerventils ist der Auslaßquerschnitt abschließbar.

Für das Anschieben des Kolbens, bis zum Eintauchen seiner Oberseite in die im Arbeitsbereich des Zylinders befindliche Druckluft, ist nur eine ganz geringe Luftmenge erforderlich. Unmittelbar darauf kann die Druckluftmenge die gesamte Kolbenoberseite von allen Seiten voll beaufschlagen, so daß der Arbeitshub von Beginn an mit voller Leistung ausgeführt werden kann. Die Schlagfolge kann unmittelbar aufeinander folgen, ohne daß zwischen den Arbeitshüben Zeit zum Aufbau eines Luftpolsters in einem Nebenraum für die Kolbenrückführung notwendig ist. w

Der Druckluftnagler weist kein mechanisches Haupteinlaßventil in Form von Hub- bzw. Schiebeteilen auf. Damit ist eine erhebliche Kostenersparnis verbunden. Da das Auslaß- bzw. Steuerventil geschlossen wird, bevor die Steuerluft durch den Steuerkanal zum Anschieben des Kolbens in den Zylinder dringt, entstehen keine Leckverluste durch ins Freie strömende Druckluft. Durch die Einsparung eines mechanisch bewegbaren Haupteinlaßventils wird gleichzeitig eine Gewichtsenpr'nis erreicht. Auch ho durch einen Wegfall eines Nebenraumes zum Speichern von Druckluft für den Rückhub des Arbeitskolbens wird das Gerät leichter. Der Gerätbenutzer kann handelsübliche, genormte Dichtringe verwenden, um eventuelle defekte Ringe zu ersetzen. Es bestehen _h-, keine behindernden Querschnitte für das Einströmen der Druckluft auf die Oberseite des Kolbens, so daß eine große Schlagleistung erreicht wird. Außer dem unumgänglichen bewegbaren Arbeitskolben weist das Gerät nur noch ein weiteres mechanisch bewegbares Teil auf, nämlich den Auslösestößel, der über den Abzughebel betätigbar ist.

Da kein zur Speicherung von Druckluft zur Einleitung des Kolbenrückhubes notwendiger Nebenraum vorhanden ist, wird auch die Druckluft besser ausgenutzt, da die bisher erhebliche Druckluftmenge für den Rückhub des Kolbens nicht mehr gespeichert werden muß. Die äußerst geringe Luftmenge zum Anschieben des Kolbens ist weitaus geringer als die Luftmenge, die üblicherweise für die Bewegung eines Hauptventils benötigt wird. Da das Auslaß- und Steuerventil erst dann den Auslaßquerschnitt in die freie Atmosphäre freigibt, wenn die Rückhubdichtung, das ist die untere der beiden oberen am Kolben befindlichen Dichtringe, die Querschnitte für die Druckluftzuführung vom Druckluftvorratsraum in den Zylinder abgedichtet hat, wird nur die Luft ins Freie geleitet, die zum Ausführen eines Arbeitshubes notwendig ist. Dadurch ergibt sich eine Druckluftersparnis von ca. 40 bis 50% gegenüber den bisher bekannten, mit einem Haupteinlaßventil ausgestatteten Geräten, welche über einen Nebenraum zum Rückführen des Kolbens verfügten. Das bedeutet eine erhebliche Energieersparnis bei größeren Betrieben, die eine Vielzahl von Geräten gleichzeitig benutzen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und näher erläutert. Es zeigt

Fig. I die Gesamtansicht eines Druckluftnagler z. T. im Schnitt,

Fig. 2 den Bereich des Arbeitszylinders des Arbeitsgerätes gemäß Fig. 1 im Schnitt mit dem Arbeitskolben in Ruhestellung,

Fig. 3 die Ausführung gemäß Fig. 2 mit einem Arbeitskolben bei beginnendem Arbeitshub,

Fig. 4 den Kolben bei beendigtem Arbeitshub, Fig. 5 den Kolben bei begonnenem Rückhub, und

Fig. 6 den Arbeitskolben bei fortgeschrittenem Rückhub.

Das Gerät 1 besteht aus einem Gehäuseteil 2 zur Aufnahme des Arbeitszylinders 3 und aus dem Handgriff 4 mit dem daran befindlichen Druckluftvorratsraum 5. Das mit 6 bezeichnete Vorratsmagazin für Befestigungselemente wie Klammern, Nägel u. dgl. ist an seinem vorderen Ende vom Mündungsstück 7 abgeschlossen, in dessen Führungskanal ein Eintreibstößel 8 des Arbeitskolbens 9 geführt ist. Der Arbeitszylinder 3 besteht aus einem oberen Arbeitsbereich 3a und einem unteren ansatzförmigen Führungsbereich 3b zur Führung des unteren Kolbenteils 9b, während das obere Kolbenteil 9« des stufenförmig ausgebildeten Kolbens 9 im Arbeitsbereich 3a des Zylinders 3 entlanggleiten kann. Der Zylinder 3 ruht an seinem unteren Ende auf einem elastischen Puffer 10, der gleichzeitig den Arbeitshub in seiner Endlage elastisch abbremst. Der Puffer 10 ist mit einer Ausgleichsöffnung 11 für die beim Arbeitshub auszuschiebende Luft bzw. für den Wiedereintritt der Umgebungsluft während des Rückhubs versehen. Über Verbindungsöffnungen 12 kann der obere Teil des Zylinders 3 mit der im Druckluftvorratsraum 5 befindlichen Druckluft ausgefüllt werden. Während der untere Teil des Zylinders Seinen konstanten Durchmesser hat, weist der obere Bereich 3a unterschiedliche Innendurchmesser auf, die mit 13a und 13b bezeichnet sind. Eine Ubergangsschräge 14 sorgt für einen allmählichen

Übergang, dem die untere der beiden am oberen Kolbenende 9o sitzende Dichtung folgen kann. Diese Dichtung ist als Rückhubdichtung 15 ausgebildet. Die darüber befindliche Dichtung 16 dient allein der Abdichtung des oberen Teils des Arbeitszylinders, um das Durchströmen der Druckluft vom Druckluftteil 3a des Zylinders nach außen zu verhindern.

Über einen Auslösehebel 17 kann ein Auslösestößel 18 betätigt werden, dessen oberes Ende mit einer Dichtung 19 in eine Bohrung 20 reicht. Je nach Stellung des Auslösehebels 17 wird eine Steuerbohrung 21 mit dem Druckluftvorratsraum 5 verbunden bzw. gegen diesen abgeschlossen. Die Steuerbohrung 21 mündet in eine Nut 22 am oberen Zylinderende und ist durch einen Dichtring 23, der eine Doppelfunktion '⁵ hat, abgedichtet. Dieser Dichtring 23 dient als Auslöse- und Steuerventil, da sein Durchmesser in Abhängigkeit von der Druckluftbeaufschlagung variabel ist. Die Verbindungsöffnung zur umgebenden Atmosphäre ist mit 24 bezeichnet. Durch einen in den oberen Teil des Zylinders reichenden zentrischen Ansatz 25 wird ein Spalt 26 für die ins Freie strömende Druckluft gebildet. Dieser Spalt kann durch den Dichtring 23 abgedichtet werden. Die Nut 22 ist mit wenigstens einem Bypass 27 ausgerüstet, der bei der Anlage des Auslaß- und Steuerventils 23 an dem zentrischen Ansatz 25 das Kolbenoberteil mit dem Steuerkanal 21 verbindet. Unterhalb der Umlaufnut 22 befindet sich eine weitere umlaufende Nut 28 des Zylinders 3, die in Höhe der Rückhubdichtung 15 liegt, sofern sich der Kolben 9 in seiner Ausgangsstellung (oberer Totpunkt 32) befindet. Über Dichtringe 29 und 30 ist der Arbeitszylinder 3 wie üblich im Gehäuse des Arbeitsgerätes gehalten. Über Anschlußstutzen 31 kann das Gerät mit Druckluft versorgt werden.

In Ruhestellung gemäß Fig. 2 befindet sich der Arbeitskolben 9 in seiner oberen Endlage. Der Auslösehebel 17 nimmt dabei seine untere Endlage ein, so daß der Auslösestößel 18 mit seiner Dichtung 19 den Steuerkanal 21 gegen den Druckluftvorratsraum 5 abschließt. An seiner inneren öffnung wird der Steuerkanal 21 durch den Auslaß- und Steuerventildichtring verschlossen. Der Öffnungsspalt 26 ist offen und verbindet die Kolbenoberseite über die Auslaßbohrung 24 mit der freien Atmosphäre. Die der Nut 28 gegenüberliegende Rückhubdichtung 15 des Kolbens 9 liegt am Kolben an, das heißt, der Dichtring hat seinen Nenndurchmesser. Die Kolbennut, in der sich der Dichtring 15 befindet, ist größer als der Quer- so schnitt des Dichtringes, se daß er sich ohrse Schwierigkeiten radial dehnen läßt. Dabei muß die Kolbennut, in der sich der Dichtring 15 befindet, so bemessen sein, daß zwischen diesem und den Nutwänden ein Spalt besteht, durch den es der Druckluft ermöglicht wird, hinter den Dichtring zu strömen.

Nach Betätigung des Auslösehebels 17 wird der Auslösestößel 18 nach oben geschoben, so daß die Dichtung 19 den Steuerkanal 21 freigibt und Druckluft aus dem Druckluf tvorratsraum 5 des Gerätes einströmen kann. Durch die Druckluft in dem Kanal 21 wird der Dichtring 23, der das Auslaß- und Steuerventil bildet, gegen den zentrischen Gehäuseansatz 25 gepreßt und die Verbindung zwischen dem Zylinderinnenraum und der freien Atmosphäre unterbrochen. e>5 Dabei verformt sich der Dichtring 23 so, daß die durch den Steuerkanal 21 einströmende Druckluft nur über die Bypassöffnung 27 in den Zylinderinnenraum strömen kann. Die Bypassöffnung, es können auch mehrere sein, hat einen so geringen Querschnitt im Verhältnis zum Querschnitt des Steuerkanals 21, daß der Druck in diesem nicht abfallen kann, sondern die Dichtung 23 nach wie vor gegen den Ansatz 25 gepreßt hält. Die über den Bypass 27 einströmende geringe Druckluftmenge genügt, um den Kolben 9 so weit anzuschieben, bis seine Oberseite in den Bereich der Nut 28 gelangt. Durch die plötzliche Durchmesservergrößerung hat der Kolben mit seinem oberen Ende, d. h. mit den Dichtungen 15 und 16 keinen Kontakt mehr zu den Zylinderwänden. Somit kann die über die Verbindungsöffnungen 12 aus dem Druckluftvorratsraum 5 eingeströmte Druckluft am Kolben seitlich nach oben vorbeiströmen und auf die Kolbenoberseite drücken. Der Kolben wirkt während des Arbeitshubes als Scheibenkolben und nur während des Rückhubes als Stufenkolben.

Während des Arbeitshubes wird der Kolben mil seinem unteren Teil 9b im Führungsbereich 3 b des Zylinders 3 geführt. Die unterhalb des Kolbens 96 befindliche Luft wird über die öffnung 11 im Puffer 10 bzw. im Gehäuseteil 2 nach außen geschoben. Während des Rückhubes strömt hierdurch Luft nach oben in den unteren Bereich des Zylinders, so daß sich in diesem kein Unterdruck bilden kann.

Sobald, wie in Fig. 4 dargestellt ist, der Arbeitskolben 9 so weit nach unten gelangt ist, bis der Rückhubdichtring 15 wieder an der Innenwand des Arbeitszylinders zur Anlage kommt, wird der durch die öffnungen 12 einströmenden Druckluft der weitere Weg auf die Kolbenoberseite verwehrt. Bis zum Ende des Arbeitshubes bleibt der Dichtring des Auslaß- und Steuerventils 23 an seiner inneren Anlage, da nach wie vor Druck über den Steuerkanal 21 aus dem Druckluftvorratsraum 5 ansteht. Erst durch das Lösen des Auslösehebels 17 und das damit verbundene Umsteuern des Auslösestößels 18 wird der Druckluft aus dem Druckluftvorratsraum 5 der weitere Weg zum Steuerkanal 21 versperrt. Die bis zu diesem Moment im Arbeitszylinder oberhalb des Kolbens 9 befindliche Druckluft und die Elastizität des Dichtringes bewirkt sodann, daß der Dichtring 23 gegen seine radial äußere Anlage in der Nut 22 und damit gegen die Mündung des Steuerkanals 21 gepreßt ist. Dadurch wird der Weg aus dem Zylinder 3 durch den Ringspall 26 und die Austrittsöffnungen 24 in die Umgebungsluft frei. Die durch die öffnungen 12 des Zylinders 3 einströmende Druckluft kann den Kolben 9 wiedei nach oben drücken, da die resultierende Kraft der aul die Kolbenoberfläche einwirkenden Drücke nach oben gerichtet ist. Sobald der Rückhubdichtring 15 aus dem Bereich 13b des Zylinders 3 die Übergangsschräge 14, die in den Bereich 13a des Zylinders überleitet, eintritt, wird er radial gedehnt, so daß er dichtend an der Zylinderinnenwand anliegt, bis er die Nut 28 erreicht hat (Fig. S und 6). Die radiale Dehnung des Rückhubdichtringes 15 wird durch Druckluft bewirkt, die durch den Ringspalt zwischen der Zylinderwand und dem Kolbenumfang hindurchtritt und der Ring, der lose in der Kolbenringnut sitzt, etwas anhebt und anschließend durch den freiwerdenden Spall auf die Innenseite des Dichtringes strömt. Dadurch ergibt sich eine radial nach außen gerichtete Kraftkomponente, die den Rückhubdichtring 15 so weit dehnt, daß er auch im Bereich 13a des Zylinders ar der Zylinderinnenwand dichtend anliegt. In Fig. 6 ist zur Verdeutlichung dieses Steuervorganges dei

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Dichtring in seiner Innenanlage in unterbrochener einwirken, so daß er infolge seiner Elastizität seinen Strichführung im Grunde der Kolbenringnut ange- Nenndurchmesser und damit seinen Sitz im Nutendeutet, grund des Kolbens einnimmt. In diesem Moment hat Sobald der Rückhubdichtring 15 in den Bereich der der Kolben 9 seine Endlage im oberen Totpunkt 32 Zylindernut 28 gelangt, kann Druckluft an seiner Au- 5 erreicht, und das Gerät befindet sich wieder in Arßenseite vorbeiströmen und auf seine Außenfläche beitsbereitschaft.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Druckluftnagler zum Eintreiben von Nägeln, Klammern, od. dgl. mit einer vom Betätigungs- * ventil auslösbaren, im Bereich des oberen Totpunkts liegenden Anfangsbewegung des Arbeitskolbens, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Arbeitskolben (9) über diesen Bereich des oberen Totpunkts (32) hinweg von der 'o durch das Betätigungsventil (18,19, 23) gesteuerten Druckluft in den Bereich des Arbeitshubes bringbar und

b) im Arbeitszylinder (3) im Bereich des Arbeitshubes (3a) ein Durchflußspalt (33) zwisehen dem Arbeitskolben und dem Arbeitszylinder für die den Arbeitshub bewirkende Druckluft vorgesehen ist.

2. Druckluftnagler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (3) in ei- ^o nen Arbeitsbereich (3a) und einen Führungsbereich (3b) unterteilt ist, daß der Arbeitsbereich an seinem oberen Ende über eine verschließbare Steuerbohrung (21) mit dem Druckluftvorratsraum (5) verbunden ist und an seinem unteren « Ende Verbindungsöffnungen (12) zum Druckluftvorratsraum (5) angeordnet sind, wobei der Arbeitskolben (9) nur mit seinem oberen, zwei Dichtringe (15, 16) tragenden Ende in den Arbeitsbereich, mit seinem unteren, einen Dichtring jo tragenden Ende in den Führungsbereich reicht, und daß von den beiden am oberen Kolbenende sitzenden Dichtringen der untere (15) durch einen veränderbaren Durchmesser als Rückhubdichtungen ausgebildet ist. r>

3. Druckluftnagler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (9) zwei mit Abstand voneinander angeordnete, die Kolbenenden bildende Druckplatten aufweist, deren obere, in den Arbeitsbereich (3a) reichende w Druckplatte (9a) einen größeren Durchmeser hat als die untere, in den Führungsbereich (36) reichende Druckplatte (9b).

4. Druckluftnagler nach den Ansprüchen 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 4^r> Steuerbohrung (21) in eine Innennut (22) am oberen Ende des Areitszylinders (3) mündet und von einem als Auslaß- und Steuerventil dienenden Dichtring (23) verschließbar ist, wobei die Nut (22) mit wenigstens einem die Kolbenoberseite >o mit der Steuerbohrung (21) verbindenen Bypass

(27) versehen ist, dessen Querschnitt erheblich kleiner ist als der der Steuerbohrung.

5. Druckluftnagler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand v, des Arbeitszylinders in Höhe der Rückhubdichtung (15) des in Ruhestellung befindlichen Arbeitskolbens (9) mit einer weiteren Umlaufnut

(28) versehen ist, und der untere Durchmesser (13fc) des Zylinders im Bereich der Verbindungs- m> öffnungen (12) zum Druckluftvorratsraum (5) dem Nenndurchmesser der Rückhubdichtung (15) und der obere Durchmesser (13a) des Zylinders dem maximal veränderbaren Durchmesser der Rückhubdichtung (15) entspricht. tv>

6. Druckluftnagler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Zylinderdurchmesser durch eine

Übergangsschräge (14) ineinander übergehen.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz für den Dichtring (23) während des Arbeitshubes zur Absperrung der Druckluft von der freien Atmosphäre durch einen in den Arbeitszylinder reichenden zentrischen Ansatz (25) gebildet ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dichtringes (15) geringfügig kleiner gehalten ist als die ihn aufnehmende Kolbenringnut.