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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einheit zur Zuschaltung von
Druckluft für
eine Prägevorrichtung
mit Druckluftzufuhr, gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1, und eine Prägevorrichtung
mit so einer Einheit.
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Aus
der
DE 37 39 539 C2 ,
deren Inhalt durch die Bezugnahme hierin eingeschlossen wird, ist
eine Druckluft-beaufschlagte Prägevorrichtung
zum Einprägen
von Zeichen in eine Gegenstandsoberfläche oder ein Werkstück bekannt.
Eine schematische Darstellung der bekannten Prägevorrichtung gemäß der
DE 37 39 593 C2 ist
in der
1 gezeigt und
umfasst an ihrer Prägeseite
einen mit einer Prägezeichentype versehenen
Prägestempel
1,
der mittels einer Feststellmutter
14 auswechselbar in einem
Prägestempelbolzen
3 festgeschraubt
ist, der in Prägerichtung und
entgegen der Prägerichtung
verschiebbar geführt
ist und der an seiner der Prägeseite
entgegengesetzten Rückseite
eine Aufprallfläche
3' aufweist. Darüber hinaus
weist die bekannte Prägevorrichtung einen
gegenüber
dem Prägestempelbolzen
3 angeordneten
verschiebbaren Schlagbolzen
4 auf, der im "scharfen" Zustand der Prägevorrichtung
mit seiner Schlagfläche
4' von der Aufprallfläche
3' des Prägestempelbolzens
3 beabstandet
ist, wobei der Schlagbolzen
4 eine in Gegenrichtung der
Schlagfläche
4' weisende, zum
Aufschlagen des Schlagbolzens
4 auf die Aufprallfläche
3' des Prägestempelbolzens
3 mit Druckluft
beaufschlagbare Arbeitsfläche
4'' aufweist. Der Schlagbolzen
4 begrenzt
einerseits mit seiner Schlagfläche
4' einen Expansionsraum
6 und
andererseits mit seiner Arbeitsfläche
4'' einen
mit einer Druckluftquelle verbundenen Arbeitsraum
7. Der
Prägestempel
1 und
der Schlagbolzen
4 sind in einem gemeinsamen, mit der Hand
ergreifbaren rohrförmigen
Gehäuse
8 angeordnet,
das den vom Schlagbolzen
4 bis zum Prägestempel
1 verlaufenden
Expansionsraum
6 enthält,
der im "scharfen" Zustand der Vorrichtung
mit Druckluft befüllt
ist und mittels eines im Gehäuse
8 angeordneten,
in der Ruhestellung der Prägevorrichtung
geschlossenen Dichtungsventils
5 zum Auslösen des
Prägevorgangs
entlüftbar
ist, indem das Dichtungsventil
5 durch Verschieben des Gehäuses
8 in
Prägerichtung
bei auf der Gegenstandsoberfläche
aufgesetzter Prägezeichentype
geöffnet
wird, wobei der Expansionsraum
6, der Arbeitsraum
7 und
die Druckluftquelle kontinuierlich miteinander verbunden sind. Eine
Rückstellfeder
11 wird
zwischen dem Schlagbolzen
4 und dem Prägestempelbolzen
3 angeordnet,
die derart ausgebildet ist, dass der Schlagbolzen
4 bei
gleichem Druck im Expansionsraum
6 und Arbeitsraum
7 in
die hintere, in der
1 dargestellten
Grundstellung gedrückt wird.
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Die
Wirkungsweise der bekannten Prägevorrichtung
ist wie folgt. Nach (einmaligem) Anschließen der Druckluft gelangt Luft über den
Spalt 2 zwischen dem Schlagbolzen 4 und dem rohrförmigen Gehäuse 8 aus
dem Arbeitsraum 7 in den Expansionsraum 6 und
drückt
den Prägestempelbolzen 3 mit
der Dichtung des Dichtungsventils 5 gegen das Gehäuse 8. Da
gleicher Druck im Expansionsraum 6 und im Arbeitsraum 7 vorhanden
ist, zwingt die Rückstellfeder 11 den
Schlagbolzen 4 in die hintere, in der 1 dargestellten Grundstellung. Die Prägevorrichtung
ist somit "scharf". Wenn die gesamte
Prägevorrichtung zügig mit
dem Prägestempel 1 gegen
ein Werkstück gedrückt wird,
wird der Prägestempelbolzen 3 zurückgeschoben
und der Druck im Expansionsraum 6 kann sehr schnell durch
das nunmehr geöffnete
Dichtungsventil 5 und durch nicht gezeigte seitliche Bohrungen
im vorderen Kopf 9 der Prägevorrichtung entweichen. Der
Spalt 2 zwischen Schlagbolzen 4 und Gehäuse 8 ist
nur sehr klein, und daher kann die Druckluft nicht schnell genug
am Schlagbolzen 4 vorbei in den Expansionsraum 6 des
Gehäuses 8 gelangen.
Folglich wird der Schlagbolzen 4 gegen die schwache Rückstellfeder 11 nach
vorne gegen den Prägestempelbolzen 3 geschleudert,
wo er wie ein Hammer auf den Prägestempelbolzen 3 trifft,
und die gesamte Schlagenergie wird über den Prägestempel 1 auf das
Werkstück übertragen,
um die Stempelung zu bewirken. Nach dem Rückzug der Prägevorrichtung
vom Werkstück
strömt
weitere Luft durch den Arbeitsraum 7, am Schlagbolzen 4 vorbei,
in den Expansionsraum 6 und drückt den Prägestempelbolzen 3 wieder
gegen den Kopf 9, so dass das Dichtungsventil 5 geschlossen
wird. Hierdurch baut sich im Expansionsraum 6 der selbe
Druck auf wie in dem Arbeitsraum 7, und die Rückstellfeder 11 stellt
den Schlagbolzen 4 wieder in die Ausgangslage der 1 zurück.
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Der
Umstand, dass die Stempelung genau dann erfolgt, wenn die Prägevorrichtung
gegen ein Werkstück
gedrückt
wird, verleiht der Prägevorrichtung
theoretisch eine inhärente
Sicherheit gegen Fehlauslösungen,
die bislang für
ausreichend erachtet wurde.
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Mit
der Zeit hat sich jedoch herausgestellt, dass in der Praxis gefährliche
Situationen auftreten oder sogar Unfälle geschehen können, insbesondere bei
nachlässigem
Umgang mit dem Gerät,
bei unbeabsichtigter, fahrlässiger
oder gar bewusster Missachtung der Betriebanleitung und ihren Sicherheitsanweisungen,
in ungewöhnlichen
Arbeitssituationen, in Schrecksituationen, bei äußeren Ablenkungen und bei Einstellarbeiten,
für die
das Gerät
nicht vollständig
von der Druckluftzufuhr getrennt werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Fehlauslösungen
einer pneumatischen Prägevorrichtung
zuverlässig
zu verhindern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
obige Aufgabe wird durch eine Einheit zur Zuschaltung von Druckluft
gemäß Anspruch
1 und eine Prägevorrichtung
gemäß Anspruch
14 gelöst.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die oben beschriebenen
Sicherheitsprobleme im Zusammenhang mit dem Umstand stehen, dass
bei der bekannten Prägevorrichtung
der "scharfe" druckbeaufschlagte
Zustand bestehen kann, ohne dass die Vorrichtung in die Hand genommen wird.
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Eine
erfindungsgemäß ausgerüstete Prägevorrichtung
verfügt über verbesserte
Betriebssicherheit, da sie nur bewusst und bei sachgemäßer Handhabung
in einen "scharfen" druckbeaufschlagten
Zustand versetzt werden kann.
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Die
Erfindung vermindert nicht nur Risiken, die bei unbewusst falschem
Umgang mit dem Gerät entstehen,
sondern auch Risiken aufgrund von bewusster Missachtung der Betriebsanleitung,
da es weniger Möglichkeiten
gibt, mit dem Gerät "herumzuspielen". Auch bei Einstellarbeiten
(z. B. Wechsel des Prägestempels),
wenn das Gerät
auf andere Weise festgehalten wird als bei Prägearbeiten und hierbei unter
Umständen
nicht von der Druckluftquelle getrennt wird, wodurch bei der herkömmlichen
Bauweise eine Gefahrensituation entsteht, wird diese Gefahrensituation
durch die Erfindung wesentlich reduziert.
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Sicherheitstechnisch
und ergonomisch günstig
ist es, wenn die Ruhestellung (der "unscharfe" Zustand) durch eine vom Gehäuse weg
gerichtete Lage des Handkontaktteils gegeben ist und die Öffnungsstellung
(der "scharfe" Zustand) durch eine zum
Gehäuse
hin gerichtete Lage des Handkontaktteils gegeben ist, und insbesondere
wenn das Ventilbetätigungsglied
ein Hebel ist, der einen vorzugsweise in Längsrichtung am Gehäuse verlaufenden
länglichen
Arm aufweist, der den Handkontaktteil bildet und vorzugsweise quer
zum Gehäuse
beweglich ist.
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Das
Ventilbetätigungsglied
muss aber kein Hebel sein, sondern kann zum Beispiel einen flachen pilzförmigen Kopf
als Handkontaktteil haben, der an einer Stelle, an der die Prägevorrichtung
bei korrekter Handhabung zu ergreifen ist, etwas von dem Gehäuse vorsteht
und beim Hineindrücken
das Ventil betätigt.
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Ein
weiteres Problem bei bekannten Prägevorrichtungen besteht darin,
dass nach Auslösung
eines regulären
Schlages der Schlagbolzen 4 vorne ist und im Arbeitsraum 7 und
Expansionsraum 6 voller Systemdruck herrscht. Dieser Systemdruck
muss nach Abtrennen der Druckluftquelle von der Prägevorrichtung
wieder vollständig
abgebaut sein und der Schlagbolzen 4 wieder in der hinteren
Grundstellung der 1 stehen, ehe der sichere Zustand
wiederhergestellt ist. Da aus dem Arbeitsraum 7 nachströmende Druckluft
den Prägestempelbolzen 3 sofort nach
dem Abheben des Prägestempels 1 vom
Werkstück
wieder nach vorne drückt
und den Expansionsraum 6 verschließt, baut sich im Arbeitsraum 7 und im
Expansionsraum 6 wieder der Systemdruck auf, noch ehe die
Druckluftquelle abgetrennt wird. Somit ist die Prägevorrichtung
trotz abgetrennter Druckluftquelle wieder scharf und es müssen Vorkehrungen getroffen
werden, um diesen Druck wieder abzubauen.
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Dieses
Problem wird durch die in den Ansprüchen 7 bis 11 angegebenen Weiterbildungen
der Erfindung gelöst,
die einen schnellen Druckabbau im vorstehend geschilderten Zustand
ermöglichen.
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Wenn
man die Einheit zur Zuschaltung von Druckluft als separates Bauteil
ausbildet, welches an Stelle des bisherigen Luftzufuhrteils mit
einer vorhandenen bekannten Prägevorrichtung
verbunden werden kann, werden bestehende Prägevorrichtungen aus dem Stand
der Technik mit der Erfindung nachrüstbar. Das heißt, man
erhält
die oben geschilderten Sicherheitsmerkmale zur bewussten Druckbeaufschlagung
und zum schnellen Druckabbau in Alleinstellung oder in Kombination,
ohne dass man ein neues Gerät
anschaffen muss.
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Die
oben geschilderten Sicherheitsmerkmale sind besonders relevant bei
Hand-Prägevorrichtungen,
sie können
aber auch bei stationär
eingebauten Prägevorrichtungen
zweckmäßig sein.
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Bei
der Erfindung besteht allerdings folgendes Problem. Der gesamte
Arbeitsraum 7 innerhalb des Gehäuses 8 ist im normalen
Bereitschaftszustand drucklos. Hierdurch ist die Lage des beweglichen
Prägestempelbolzens 3 nicht
eindeutig, sondern hängt
von der Lage der Prägevorrichtung
und den damit gemachten (dynamischen) Bewegungen ab. Die Öffnungsgeschwindigkeit
eines handbetätigten
Ventils ist nicht definiert. Wenn aber die Öffnungsbewegung relativ zügig erfolgt,
tritt derselbe Effekt ein, wie er bei Prägevorrichtungen nach dem Stand der
Technik beim erstmaligen Anschließen der Druckluftzufuhr auftritt
und für
sichere Handhabung zu berücksichtigen
ist: Da vorne im Gehäuse 8 kein Druck
herrscht, hinten aber sehr schnell Druck aufgebaut wird, wird ein
regulärer
Schlag ausgelöst,
unabhängig
davon, ob die Prägevorrichtung
auf ein Werkstück
aufgesetzt ist oder nicht. Da die Lage des Prägestempelbolzens 3 undefiniert
ist, besteht sogar die Möglichkeit,
dass aus dem vorderen Arbeitsraum Luft entweichen kann; hierdurch
wird der Schlag besonders stark.
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Dieses
Problem wird bei einer erfindungsgemäßen Prägevorrichtung mit Druckluftantrieb
dadurch gelöst,
dass man eine Feder vorsieht, die den Prägestempelbolzen dauernd nach
vorne drückt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Wirkungsweise
verschiedener Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben. Die begleitenden Zeichnungen veranschaulichen die vorliegende
Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung weiterhin dazu,
die Grundsätze
der Erfindung zu erklären und
es einem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet zu ermöglichen,
die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer bekannten Prägevorrichtung gemäß der
DE 37 39 539 C2 ;
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2 eine
schematische Ansicht einer Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2A eine Schnittansicht entlang der Ebene
A-A der 2;
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2B eine Schnittansicht entlang der Ebene
B-B der 2;
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2C eine
schematische Ansicht einer Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit einer Abwandlung der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
schematische Ansicht einer Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
schematische Ansicht einer Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
schematische Ansicht einer Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
schematische Ansicht einer Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
schematische Ansicht einer Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 und 9 schematische
Teilansichten von Prägevorrichtungen
in Übereinstimmung
mit einer der Ausführungsformen
eins bis sechs, die jeweils einen federnd vorgespannten Prägestempelbolzen
aufweisen;
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10 eine
schematische Teilansicht einer Prägevorrichtung, die ein Luftzufuhrventil
mit definiert verzögerter Öffnungsgeschwindigkeit
aufweist; und
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11 eine
schematische Teilansicht einer Prägevorrichtung in Übereinstimmung
mit einer der Ausführungsformen
eins bis sechs, die Rückschlagventile
im Kopfbereich des Gehäuses
aufweist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die
2 bis
2B wird eine
erste Ausführungsform
einer Prägevorrichtung mit
verbesserter Sicherheit in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei der vordere Abschnitt
umfassend den Prägestempelbolzen, Prägestempel
und Kopf zur Vereinfachung weggelassen wurde. Der hintere Abschnitt
22 der
Prägevorrichtung
umfassend das rohrförmige
Gehäuse
8,
den Arbeitsraum
7, den Schlagbolzen
4 mit seiner Schlagfläche
4' und seiner
Druckluft-beaufschlagbaren Arbeitsfläche
4'',
den Spalt
2, die Rückstellfeder
11 und
den Expansionsraum
6 (der nur teilweise dargestellt ist)
entspricht dem hinteren Abschnitt der aus der
DE 37 39 539 C2 bekannten
Vorrichtung und wird hier auch nicht weiter erläutert. Auch die Wirkungsweise
der Abschnitte ist ähnlich
der
DE 37 39 539 C2 und
wird daher zur Vermeidung von Wiederholungen weggelassen.
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Erfindungsgemäß wird eine
allgemein mit Bezugszeichen 20 bezeichnete Einheit bereitgestellt, die
zwischen einem Stutzen 21 für die Druckluftzufuhr und dem
hinteren Abschnitt 22 der Prägevorrichtung zwischengeschaltet
ist. Die Einheit 20, die getrennt vom hinteren Abschnitt 22 ausgebildet
werden kann, ist an der Stelle 46 mit diesem abdichtend
verbunden. Die Einheit 20 umfasst ein Hand-betätigtes Ventil,
das aus einem Stößel 24 und
einer Dichtung 25 gebildet ist und durch einen Hebel 23 betätigt wird. Der
Hebel 23 hat einen ergonomisch geformten Arm 23', der einen
Handkontaktteil darstellt, und ist schwenkbar an einer Achse 26 in
der Einheit 20 gelagert und kann durch einen Hebelschlitz 27 in
der Einheit 20 entlang der Richtung der Gehäuseachse bewegt
werden, um den Stößel 24 mit
einer linearen Bewegung entlang der Gehäuseachse zu beaufschlagen.
Der Stößel 24 wird
von einer ersten Druckfeder 28 gedrückt, so dass in der Ruhestellung
die Dichtung 25 den Ventilsitz 29 abdichtet. Der
Ventilsitz 29 umgibt, wie in der 2A und 2B ersichtlich, mindestens eine Druckluft-Bohrung 30 und
eine Stößel-Bohrung 31,
die in der Einheit 20 gebildet sind. In den 2A und 2B wird
eine weitere Druckluft-Bohrung 30' gezeigt, wobei die Druckluft-Bohrungen 30 und 30' symmetrisch
zum Hebelschlitz 27 angeordnet sind. Für den Fachmann wird jedoch
ohne weiteres verständlich,
dass die Anzahl und die Stellung der Druckluft-Bohrungen in Bezug
auf den Hebelschlitz 27 variieren kann. Die Druckluft-Bohrungen 30 und 30' stellen im
geöffneten
Zustand des Handbetätigten
Ventils einen Durchgang zur Verfügung,
durch den die Druckluft von der Druckluftquelle (nicht dargestellt)
in den Arbeitsraum 7 bzw. den Expansionsraum 6 der
Prägevorrichtung
dringen kann.
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Nach
einem besonders bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
noch ein Entlüftungsventil
bereitgestellt, umfassend eine Entlüftungsdichtung 32 und
eine zweite Druckfeder 33, die zwischen der Entlüftungsdichtung 32 und
einem Vorsprung 34 des Hebels 23 angeordnet ist,
wobei die Entlüftungsdichtung 32 ausgebildet
ist, eine Entlüftungsöffnung 35
im hinteren Abschnitt 22 der Prägevorrichtung abzuschließen. Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Entlüftungsöffnung 35 auch
in der Einheit 20 bereitgestellt werden, wobei dann die
Hebelanordnung dementsprechend kinematisch anzupassen ist. Bei letzterer
Variante wird vermieden, dass das Gehäuse 8 der Prägevorrichtung
im Falle einer Nachrüstung
einer herkömmlichen
Prägevorrichtung
nachträglich aufgebohrt
wird.
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Die
Wirkungsweise der Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung ist wie folgt. Im Ruhezustand ist das Handbetätigte Ventil
geschlossen, so dass die Druckluft nicht in den Arbeitsraum 7 der
Vorrichtung dringen kann. Wenn die Prägevorrichtung durch einen Benutzer
in die Hand genommen wird, muss dieser, um die Druckluftzufuhr zuzuschalten, den
Hebel 23 manuell in Richtung des Gehäuses 8 drücken, um
den Stößel 24 gegen
den Druck der ersten Druckfeder 28 in Richtung des Stutzens 21 zu
bewegen und um die mit dem Stößel 24 verbundene Dichtung 25 vom
Ventilsitz 29 zu trennen. Somit wird der Weg für die Druckluft
durch die Druckluft-Bohrungen 30 und 30' in den Arbeitsraum 7 der
Prägevorrichtung
freigegeben und diese wird, wie in Verbindung mit dem Stand der
Technik beschrieben, "scharf" gemacht. Somit kann
der "scharfe" druckbeaufschlagte
Zustand vermieden werden, wenn die Vorrichtung in die Hand genommen
wird, ohne bewusst in einen "scharfen" druckbeaufschlagten
Zustand versetzt zu werden. Nach Wegnahme des manuellen Drucks vom
Hebel 23 kehrt dieser unter Einwirkung der ersten Druckfeder 28 in
seine in der 2 dargestellten Ruhestellung,
weg vom Gehäuse 8,
zurück.
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Für den Fall,
dass das Entlüftungsventil
vorhanden ist, arbeitet dieses antizyklisch zum Hand-betätigten Ventil,
sodass das Entlüftungsventil geschlossen
wird, wenn der Hebel 23 in Richtung des Gehäuses 8 gedrückt wird,
um das Hand-betätigte Ventil
zu öffnen,
und geöffnet
wird, um einen schnellen Druckabbau im Arbeitsraum 7 bzw.
in der Einheit 20 (falls die Entlüftungsöffnung in dieser vorhanden ist)
sicherzustellen, wenn der Hebel 23 in seine Ruhestellung
der 2, weg vom Gehäuse 8,
zurückkehrt.
Somit kann erfindungsgemäß die Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit wieder vollständig rasch "unscharf" gemacht werden, wenn die Druckluftzufuhr
durch den Benutzer bewusst abgeschaltet wird.
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Eine
Abwandlung der ersten Ausführungsform
der 2 wird in 2C dargestellt,
wobei als einziger Unterschied zu dieser Ausführungsform die Entlüftungsdichtung 32 und
die zweite Druckfeder 33 zu einem Teil zusammengefasst
werden, dessen Elastizität
als "Federweg" ausreicht. Auch
in dieser Abwandlung kann vorteilhaft für den Fall der Nachrüstung von
herkömmlichen
Prägevorrichtungen
die Entlüftungsöffnung 35 in
der Einheit 20 bereitgestellt werden, wobei dann die Hebelanordnung
dementsprechend kinematisch anzupassen ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 wird eine zweite Ausführungsform
der Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit erläutert.
Grundsätzlich ähnelt die
zweite Ausführungsform
der ersten Ausführungsform.
Daher werden nur die von der ersten Ausführungsform abweichenden Merkmale
beschrieben und mit unterschiedlichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In
der zweiten Ausführungsform
wird ein Schieberventil 40 eingesetzt, das in der Einheit 20 in einer
entsprechenden Bohrung 43 senkrecht zur Gehäuseachse
beweglich ist. Das Schieberventil 40 wird analog zum Ventil
der ersten Ausführungsform durch
die dritte Druckfeder 44 in seine Ruhestellung, wie in
der 3 gezeigt, gedrückt, so dass die Druckluftzufuhr
vom Stutzen 21 zum Arbeitsraum 7 unterbrochen
wird. Wenn durch manuellen Druck auf den Arm 23' der Hebel 23 in
Richtung des Gehäuses 8 um
die Achse 41 geschwenkt wird und das Schieberventil 40 eine
untere Stellung in der Bohrung 43 einnimmt, kann Druckluft
an der Auskehlung 42 vorbei in den Arbeitsraum 7 hinein
strömen.
Der Hebel 23 kehrt durch die Einwirkung der dritten Druckfeder 44 in
seine Ruhestellung zurück,
wenn der manuelle Druck weggenommen wird. Das Entlüftungsventil
arbeitet antizyklisch analog zum Entlüftungsventil zur ersten Ausführungsform.
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Unter
Bezugnahme auf die 4 wird eine dritte Ausführungsform
der Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit der Erfindung erläutert. Grundsätzlich ähnelt die
dritte Ausführungsform
der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
abgesehen davon, dass das Entlüftungsventil
weggelassen wurde.
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Unter
Bezugnahme auf die 5 wird eine vierte Ausführungsform
der Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit erläutert.
Grundsätzlich ähnelt die
vierte Ausführungsform
der zweiten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass das Entlüftungsventil im
Schieberventil 40 implementiert wird. Insbesondere bilden
die Durchgänge 47 und 48 in
Verbindung mit dem unteren Teil 49 des Schieberventils 40 ein Entlüftungsventil,
das antizyklisch zum Schieberventil arbeitet, wobei der Pfad vom
Arbeitsraum 7 nach außen über die
Durchgänge 47 und 48 durch
den unteren Teil des Schieberventils 40 versperrt wird,
wenn sich das Schieberventil 40 durch Drücken des
Hebels 23 nach unten in Richtung des Gehäuses 8 öffnet. Hingegen
wird der Pfad vom Arbeitsraum 7 nach außen über die Durchgänge 47 und 48 geöffnet, wenn das
Schieberventil 40 in seine Ruhestellung zurückkehrt.
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Unter
Bezugnahme auf die 6 wird eine fünfte Ausführungsform
der Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit der Erfindung erläutert. Grundsätzlich ähnelt die
fünfte
Ausführungsform
der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform
der 4, abgesehen davon, dass zur Entlüftung des
Arbeitsraums 7 mindestens eine Öffnung 50 im ringförmigen Gehäuse 8 in
der Höhe
des Schlagbolzens 4 in der hinteren Grundstellung der 1 vorgesehen ist.
Die Öffnung 50 ist
einerseits unter Berücksichtigung
des Spalts 2 so dimensioniert, dass im "scharfen" druckbeaufschlagten Zustand der Prägevorrichtung
eine relativ geringe Menge an Druckluft entweichen kann und dass
der Druckabfall im Arbeitsraum 7 und Expansionsraum 6 leicht
ausgeglichen werden kann. Andererseits ist die Öffnung 50 so bemessen, dass
nach Auslösen
des Prägevorgangs,
wenn der Schlagbolzen 4 nach vorne geschleudert wird, die Druckluft
aus dem Arbeitsraum 7 in einigen Sekunden entweichen kann,
um den sicheren Zustand schnell wiederherzustellen. Weiterhin wird
durch die Öffnung 50 nach
außen
die ungewollte Schlagauslösung
bereits beim Betätigen
des Ventils 40 für
den Druckluft-Einlass auf folgende Weise gehemmt: Sobald sich der
Schlagbolzen 4 etwas nach vorne bewegt, gibt er die Öffnung 50 nach
außen
frei und die einströmende
Luft kann aus dem Arbeitsraum 7 entweichen. Diese Funktion
ist um so wirksamer, je langsamer die Druckluft einströmt. Da sich über den
Spalt 2 auch im Expansionsraum 6 allmählich der
Systemdruck aufbaut, kommt der Schlagbolzen 4 wieder in die
hintere Grundstellung zurück
und "verschließt" die Öffnung 50 wieder.
Die Prägevorrichtung
ist jetzt bei manuell betätigtem
Ventil scharf. Der Lösungsansatz
mit der Öffnung 50 kann
auch in Verbindung mit der ersten Ausführungsform der 2 eingesetzt werden,
und zwar durch das Weglassen der Entlüftungsdichtung 32 und
der zweiten Druckfeder 33.
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Unter
Bezugnahme auf die 7 wird eine sechste Ausführungsform
der Prägevorrichtung
mit verbesserter Sicherheit erläutert.
Die sechste Ausführungsform ähnelt der
dritten Ausführungsform
von 4, jedoch hat der Hebel 23 zwei Arme 23', 23'' auf entgegengesetzten Seiten der
Achse 41',
nämlich
einen Arm 23',
der den Handkontaktteil darstellt, und einen Arm 23'', der mit einem Schieberventil 40' verbunden ist,
das sich in einer dazu passenden Bohrung im hinteren Abschnitt 22' der Prägevorrichtung erstreckt,
die quer zur Längsrichtung
der Prägevorrichtung
bis zu der Luftzufuhröffnung 21' reicht. Der Hebel 23 wird
durch eine nicht gezeigte Feder normalerweise in einer vom Gehäuse 8 beabstandeten Ruhestellung
gehalten, in der die Luftzufuhröffnung 21' durch das Schieberventil 40' verschlossen
ist. Bei niedergedrücktem
Arm 23' ist
das Schieberventil 40' geöffnet. Diese
Ausführungsform
würde zwar
besondere Dichtungen für
das Schieberventil 40' erfordern, soll
aber nur die prinzipielle Ausführbarkeit
so einer Variante zeigen.
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Ebenso
wie in 6 ist auch in 7 eine Öffnung 50' im Gehäuse 8 in
Höhe der
Position der hinteren Grundstellung des Schlagbolzens 4 vorgesehen,
die nach dem Schlag und dem immer erst danach erfolgten Verschluss
des Druckluft-Anschlusses durch
Loslassen des Handhebels den im Innenraum der Prägevorrichtung weiterhin herrschenden
Systemdruck nach außen
entweichen lässt,
damit die Prägevorrichtung
nicht länger "scharf" ist. Auch wenn der
Schlagbolzen 4 die Öffnung 50' verdeckt, besteht wegen
des Spaltes 2 kein vollständiger Verschluss der Öffnung 50', aber diese
Leckage ist wegen des sehr kleinen Spaltmaßes äußerst gering und dauert ohnehin
nur bis zur Schlagauslösung
an, kann also vom Luftverbrauch her außer Betracht gelassen werden.
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Die 8 und 9 zeigen
ergänzende Maßnahmen
im Kopfbereich des Gehäuses 8,
die bei allen oben beschrieben Ausführungsformen getroffen werden
können,
um auch unter besonderen Umständen
wie z.B. dynamischen Bewegungen der Prägevorrichtung eine unerwünschte Schlagauslösung zu
verhindern.
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In
der 8 wird der Prägestempelbolzen 3 durch
eine Schraubenfeder 60, die sich zwischen dem Kopf 9 der
Prägevorrichtung
und einer Feststellmutter 14 für den Prägestempel 1 um den
Prägestempelbolzen 3 herum
erstreckt, nach vorne getrieben, d.h. in Längsrichtung des Gehäuses 8 nach
außen,
so dass der Expansionsraum 6 durch die nicht eingezeichnete
Dichtung am Prägestempelbolzen 3 sicher
abgedichtet ist und stets erst geöffnet wird, wenn die Prägevorrichtung
gegen ein Werkstück
gedrückt
wird.
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In
der 9 wird die Funktion der Schraubenfeder 60 von
einer Rückstellfeder 11' für den Schlagbolzen 4 übernommen,
welche vorne verjüngt ist,
um hinten am Prägestempelbolzen 3 anzugreifen und
diesen nach vorne zu treiben. Die Rückstellfeder 11' der 9 kann
auch in Alleinstellung ohne das Hand-betätigte Ventil oder das Schieberventil
in Prägevorrichtung
eingebaut werden, in denen das Sperren und Freigeben der Druckluftzufuhr
aus sonstigen Erwägungen
(z B. aufgrund von weiteren mechanischen Sicherheitsvorkehrungen)
nicht erforderlich ist.
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Die
in den 8 und 9 gezeigten konstruktiven Ergänzungen
haben zur Folge, dass der Expansionsraum 6 auch in beliebiger
Arbeitslage der Prägevorrichtung
sicher abgedichtet wird (insbesondere Einbaugeräte werden oft senkrecht nach
oben schlagend eingebaut). Wenn jetzt die Druckluft durch ein handbetätigtes Ventil
von hinten zugeschaltet wird, wird zwar der Schlagbolzen 4 zunächst nach vorne
gedrückt,
muss dabei aber die Luft im Expansionsraum 6 komprimieren
und wird hierdurch gebremst. Wenn der Druck vorne den Systemdruck
erreicht hat, überwiegt
dann die Kraft der Rückstellfeder 60 bzw. 11' für den Schlagbolzen 4.
Die Arbeitsraum-Volumina vorne und hinten, der Spalt 2 des Schlagbolzens 4 zum
rohrförmigen
Gehäuse 8,
die freien Weglängen
vorne und hinten und die Charakteristik der Rückstellfeder 60 bzw. 11' werden so aufeinander
abgestimmt, dass im gesamten Arbeitsdruck-Bereich bis 6 bar, bei
beliebiger Lage der Prägevorrichtung
zur Schwerkraft und für
beliebig schnelles Zuschalten der Druckluft der Schlagbolzen 4 unter
keinen Umständen
bis zum Prägestempelbolzen 3 nach
vorne bewegt werden kann.
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Dieser
vordere, lageunabhängige
Verschluss des Arbeitsraumes hat insbesondere auch bei Einbaugeräten den
Vorteil, das die Systeme unempfindlich werden gegen langsamen Druckaufbau beim
erstmaligen Einschalten. Dies kommt relativ häufig vor, weil bei Einbaugeräten oft
lange Installationsleitungen mit mehreren Geräten und/oder anderen Verbrauchern
vorkommen. Bei einem solchen relativ langsamen Druckanstieg schließt der Prägestempelbolzen 3 nämlich nicht,
wie bei einem schnellen Anstieg, sondern es entsteht sehr oft eine
geräuschvolle
Schwingung (Vibration des Prägestempelbolzens 3 direkt
vor der Auslassöffnung)
ganz ähnlich
wie bei einem Blasinstrument mit Rohrblatt.
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In
der Ausführungsform
von 8 hängt
die auf diese Weise gewonnene zusätzliche Sicherheit von der
zusätzlichen
Rückstellfeder 60 ab,
die den Prägestempelbolzen 3 nach
vorne drückt.
Wenn diese Feder jedoch versagt (bricht), ist die „normale" Funktion des Gerätes noch
nicht gestört,
und der Federbruch wird nicht bemerkt.
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In
der Ausführungsform
von 9 ist die Rückstellfeder
für den
Prägestempelbolzen 3 nicht als
separate Feder, sondern in Form einer Verjüngung der ohnehin vorhandenen
Rückstellfeder 11' für das Rückstellen
des Schlagbolzens 4 ausgeführt. Diese Variante hat den
Vorteil, dass ein Federbruch fast immer auch die normale Arbeitsfunktion
beeinträchtigt
und somit sofort bemerkt wird.
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Als
Alternative zu den Ausführungsformen von 8 und 9 oder
zusätzlich
kann man ein Ventil 24, 25 oder 40 und/oder
Ventilbetätigungsglied 23 einsetzen,
das bzw. die eine definiert verzögerte Öffnungsgeschwindigkeit
ergeben, indem die Ventilöffnung
nicht unmittelbar bewirkt, sondern durch eine andere Energiequelle
freigegeben wird. Zum Beispiel kann man die Öffnungsgeschwindigkeit durch
geeignete Dämpfungsmaßnahmen
begrenzen, etwa durch ein über
eine kleine Düse
entweichendes Luftvolumen. Die andere Energiequelle zur Betätigung kann beispielsweise
eine vorgespannte Feder oder die Druckluftversorgung selbst sein.
Bei diesem Konstruktionsprinzip wird über das konstruktiv erzwungene
allmähliche Öffnen der
Druckluftzufuhr des Arbeitsraums 7 erreicht, dass sich über den
Spalt 2 der Druck auch im Expansionsraum 6 mit
aufbaut und der Schlagbolzen 4 nur noch eine geringe Beschleunigung
erfährt
bzw. Bewegung ausführt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
für eine
derart verzögerte
Ventilöffnung
ist in der 10 gezeigt. Diese Ausführungsform ähnelt der
dritten Ausführungsform von 4,
jedoch mit einem Schieberventil 40'',
das mit einer Dichtung 62 im wesentlichen luftdicht in
der Öffnung 43 sitzt.
Außerdem
wirkt der Hebel 23 hier nicht direkt auf das Schieberventil 40'', sondern über eine Feder 63.
Bei Betätigung
des Hebels 23 wird das Schieberventil 40'' in den mehr oder weniger geschlossenen,
als Sackloch ausgebildeten Raum 64 unter dem Schieberventil 40'' gedrückt. Eine sehr kleine Entlüftungsbohrung 65 des
Raumes 64 lässt dennoch
etwas Luft nach außen
entweichen, wobei die Auskehlung 42' im oberen Teil des Schieberventils 40'' den Luftzugang in den Arbeitsraum 7 nur
allmählich
und nicht schlagartig freigibt, unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit
des Hebels 23. Eine Rückstellfeder 66 im
Sackloch bringt das Schieberventil 40'' wieder
in die Ausgangslage zurück, wenn
der Hebel 23 losgelassen wird, da die Feder 63 so
kurz ist, dass sie bei losgelassenem Hebel 23 nicht mehr
wirkt. Alternativ zu der Entlüftungsbohrung 65 könnte auch
die Passung zwischen Schieberventil 40'' und Öffnung 43 so
dimensioniert werden, dass hierdurch die Luft allmählich entweicht. Dies
erübrigt
die Dichtung 62, erfordert aber höhere Fertigungsgenauigkeit.
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Um
eine schnellere Wiederherstellung des sicheren Zustandes der Prägevorrichtung
zu bewirken, kann man im Kopfbereich eine oder mehrere (sehr kleine)
Bohrungen anbringen. Hierdurch kann während des Rückhubs des Schlagbolzens 4 Luft eintreten,
und die Rückstell-Geschwindigkeit
wird weniger stark durch die Strömungsgeschwindigkeit im
Spalt 2 limitiert. Nachteilig ist hierbei allerdings, dass
die Bremswirkung des Luftpolsters im Expansionsraum 6 gegen
einen ungewollten Schlag bei Betätigung
des Handventils zum Druckaufbau ebenfalls stark reduziert wird.
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Daher
ist es zweckmäßig, derartige
Luftdurchlässe
im Kopfbereich des Gehäuses 8 als Rückschlag-Ventile 70 auszuführen, wie
in der 11 gezeigt. Durch die Rückschlag-Ventile 70 kann
beim Rückhub
des Schlagbolzens 4 jederzeit Luft in das Gehäuse 8 einströmen, jedoch
schließen sie
beim Vorwärtshub
des Schlagbolzens 4, so dass sich das den Erstschlag hemmende
Luftpolster trotzdem aufbauen kann.
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Wenn
in irgendeinem der Ansprüche
erwähnte
technische Merkmale mit einem Bezugszeichen versehen sind, wurden
diese Bezugszeichen lediglich eingeschlossen, um die Verständlichkeit
der Ansprüche
zu erhöhen.
Entsprechend haben diese Bezugszeichen keine einschränkende Auswirkung auf
den Schutzumfang eines jeden Elements, das exemplarisch durch solche
Bezugszeichen bezeichnet wird.