DE2122775C3 - Pneumatisch betätigte Kolbenrückführeinrichtung an einem Druckluftnagler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betätigte Kolbenrückführeinrichtung an einem Druckluftnagler, dessen Arbeitszylinder mit einem oberen totpunktseitigen Flansch einen zwischen Arbeitszylinder und Naglergehäuse angeordneten Speicherraum begrenzt, der einerseits über mindestens eine durch das Einlaßventil des Arbeitshubraums überwachte Belüftungsöffnung des Flansches mit dem Vorratsraum des Naglers verbindbar, andererseits über mindestens eine im Bereich des unteren Totpunkts des Arbeitskolbens angeordnete öffnung im Arbeitszylinder mit dessen Rückhubraum verbunden ist, ferner mit einem den Arbcitskolben umschließenden Dichtring, der ständig dicht an der Zylinderwand anliegt.

Eine derartige pneumatisch betätigte Kolbcnrückführdnriditung ist bereits aus der USA.-Patentschrift Mi?i 517 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung isl in dem oberen Flansch eine Belüftungsbohrimg angeordnet, welche unmittelbar vom Einlaßventil des Arbeitsluibraiims überwacht wild. Dadurch, da 1.1 die Hdüflnngshohriing verhältnismäßig eng ist, kann nach dem öffnen des Einlaßventils in dem Speicherraum bzw. in dem Rückhubraum der Druck nicht se schnell ansteigen, daß er die nach unten gerichtete Bewegung des Arbeitskolbens behindern könnte. Dei Druckanstieg erfolgt vielmehr mit einer gewisser Verzögerung, nachdem der Arbcitskolben bereits seinen unteren Totpunkt erreicht hat. Wenn jetzt die Druckluftzufuhr zum Arbeitshubraum unierbrochen wird, wobei jedoch das Einlaßventil noch geöffnel

ίο ist, so wird der Arbeitskolben infolge des in dem Rückhubraum herrschenden Überdrucks in seine obere Totpunktlage zurückgeführt, während gleichzeitig die Luft durch die Entlüftungsbohrung über den Arbeitshubraum entweichen kann. Infolge der Tatsache, daß die Belüftungsbohrung in zwei Richtungen durchströmt werden kann, ist es denkbar, daS der Druck im Speicherraum zu rasch abfällt, so daß der Arbeitskolben nicht vollständig in seine obere Totpunktlage zurückgeführt wird. Dieser Effekt wird

ao noch verstärkt, wenn der den Arbeitskolben umschließende Dichtring infolge natürlicher Abnutzung seine Dichtfähigkeit verliert, so daß die in dem Rückhubraum befindliche Luft an dem Dichtring vorbei entweichen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch betätigte Kolbenrückführeinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, deren Funktionsfähigkeit vom Verschleiß der Kolbendichtungen weniger beeinträchtigt und deren Belüftungs-

öffnung zum Speicherraum des Rückhubraums nicht unmittelbar vom Einlaßventil des Arbeitshubraums überwacht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Belüftungsöffnung des Flansches von einem zum Speicherraum hin öffnenden Rückschlagventil überwacht ist und der Dichtring des Arbeitskolbens rückhubraumseitig angeordnet ist, während ein arbeitshubraumseitiger Dichtring im Bereich des oberen Totpunktes des Arbeitskolbens in eine Erwei-

terung des Zylinders eintauchend, Entlüftungsöffnungen mindestens eines im Arbeitskolben angeordneten und in den Rückhubraum mündenden Entlüftungskanals zur Entlüftungsleitung freigibt.

Dadurch, daß die Belüftungsöffnung des Flansches von einem zum Speicherraum hin öffnenden Rückschlagventil überwacht wird, ist gewährleistet, daß der Überdruck in dem Speicherraum und in dem Rückhubraum immer ausreichend groß ist, um den Arbeitskolben vollständig in seine obere Totpunktlage zurückzuführen. Erst wenn der Arbe^:tskolben diese Stellung erreicht hat, kann sein arbeitshubraumseitiger Dichtring radial aufgeweitet werden und in die in dem Zylinder angeordnete Erweiterung eintreten, um den in dem Arbeitskolben angeordneten und in den Rückhubraum mündenden Entlüftungskanal freizugeben, so daß die in dem Speicherund Rückhubraum befindliche Luft entweichen kann. Er, wird daher eine äußerst zuverlässige Kolbenrückführeinrichtung geschaffen, deren Funktionsfähigkeit auch vom Verschleiß der Kolbendichtungen kaum beeinträchtigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Druckluftnagler (Ruhestellung),

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Druckluftnagler n;ich Fig. I (KolbcnantriebsstellunjO.

An einem Druckluftnagler 10 ist mit dem Bezugszeichen 12 ein Kopfteil und mit 14 ein seitlich vom Kopfteil angeordneter Handgriff bezeichnet. Der Kopfteil weist einen Verschlußkopf 16. ein Nasenteil 18, ein Heftklammermagazin 20 und eine Ventilanordnung 22 auf.

Der Kopfteil 12 ist von rohrförmiger Gestalt, wobei das obere Ende offen ist, während das untere Ende mittels einer relativ dicken Bodenwand 24 verschlossen ist. Der Kopfteil 12 umgibt einen dünnwandigen hülsenartigen Arbeitszylinder 26, in dem zur vertikalen Hin- und Herbewegung ein Arbeitskolben 28 angeordnet ist. der einen Treiber 30 für in dem Magazin 20 angeordnete Heftklammern 5 trägt. Das obere Ende des Treibers ist mittels eines Stiftes 32 in einem in dem Kolben ausgebildeten Schlitz befestigt, und das untere Ende ist in einem Schlitz 34 geführt, der in dem Nasenteil 18 ausgebildet ist. Der untere Randabschnitt des Kopfteils 12 ist mit einem ringförmigen Stoßpolster 36 versehen, das zum Auffangen des Kolbens 28 bestimmt ist, wenn dieser seinen unteren Totpunkt erreicht.

Der obere Rand des Zylinders 26 endet eben mit dem oberen Rand des Kopfteils 12 und ist mit einem verdickten Flansch 44 versehen, der mit einer durchgehenden Ringnut 46 zur Aufnahme eines besonders gestalteten Dichtungs-O-Ringes 48 ausgebildet ist, der als in einer Richtung wirkendes Rückschlagventil dient und mittels dessen der Zylinder 26 gegen die innere Wandoberfläche des Kopfteils 12 zu einem noch zu beschreibenden Zweck abgedichtet wird. Der untere Rand des Zylinders 26 stützt sich auf einer Ringschulter des Kopfteils 12 ab.

Die Wand des Zylinders 26 ist von der Wand des Kopfteils 12 im Abstand angeordnet, und die beiden Wände verlaufen im wesentlichen koaxial, so daß sie zwischen sich einen ringförmigen Speicherraum 50 begrenzer, der die gesamte Zylinderhöhe aufweist. Eine Reihe von öffnungen 52 sind in dem Bereich des Zylinders 26 vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen dem Inneren des Zylinders 26 und dem Speicherraum 50 schaffen. Die öffnungen 52 «ind gleich groß und in Umfangsrichtung um die Zylinderwand herum im Abstand angeordnet, und sie befinden sich unterhalb des unteren Totpunkts des Kolbens 28.

Der Abschnitt der Zylinderkammer unterhalb des Kolbens bildet einen Rückhubraum 54 mit veränderlichem Volumen, während der Speicherraum 50 eine zusätzliche Ausdehnungskammer mit festem VoIumen bildet, deren Funktion darin besteht, die Kapazität des Rückhubraums 54 so zu erhöhen, daß eine größere Menge komprimierter Luft für den Rückführhub des Kolbens 28 zur Verfugung steht.

Der Kolben 28 hat im wesentlichen zylindrische Gestalt, und seine Seitenwand is* mit einem Paar Ringnuten 56 und 58 in seinem oberen Bereich versehen, und in diesen sind ringförmige Dichtungen oder O-Ringe 60 bzw. 62 angeordnet. Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens wirkt der Dichtring 60 als Abdichtung für den Kolben 28 gegen die Zylinderwand 26 beim Arbeitshub und zum Verhindern des Rückatrömens von Luft um den Kolben herum während de, Rückführhubes des Kolbens unter dem Einfluß del sich ausdehnenden Luft in den Räumen 50 und 54. Die Dichtringe 60 und 62 bestehen aus elastischem Material, wie z.B. Gummi.

Der Dichtring 60 steht ständig in Dichtbcrührunu mit der Wand des Zylinders 26. Der Dichtring 62 steht gleichfalls ständig in Berührung mit der Wand des Zylinders 26, außer dünn, wenn sich der Kolben 28 etwa in der Lage gemäß F i g. 1 befindet, d. h. in der oberen Tatpunktlage, da zu diesem Zeitpunkt die Rückführluft im Speicher- und Rückhubraum 50 und 54 den Dichtring 62 von den Entlüftungsöffnungen

64 abhebt und in die in dem Zylinder 26 angeordnete Erweiterung 71 hineindrückt, um zu ermöglichen,

ίο daß die Rückführluft aus dem Speicher- und Rückhubraum 50 und 54 abströmt. Die Entlüftungsöffnungen 64 stehen in Verbindung mit den Räumen 50 und 54 über eine Radialbohrung 66, die wiederum mit einer Axialbohrung 68 in Verbindung steht, die am Ende des Kolbens 28 in eine Abströmöffnung 70 mündet. Es ist verständlich, daß der Stift 32 auf geeignete Weise mit einer öffnung versehen ist, so daß er die Axialbohrung 68 nicht blockiert.

Es wird daher ersichtlich sein, daß Rückführluft in so die öffnungen 64 von oberhalb des Kolbens nicht eintreten kann infolge des Dicl^sitzes zwischen dem Dichtring 62 und den Entlüftuwgsöffnungen 64. Wenn jedoch der Kolben in die Lage gemäß F i g. 1 zurückkehrt, so ermöglicht die Erweiterung 71 des Zylinders 26, daß die Ausdehnungsluft den Ring 62 ausreichend nach außen aufweitet, um ihren Austritt durch die öffnungen 64 und nach oben zu ermöglichen, so daß sie unter dem Verschlußkopf in der noch zu beschreibenden Weise abströmt. Der Verschlußkopf 16 ist am oberen Ende des Körperabschnitts 12 befestigt. Eine Dichtung 72 ist zwischen den Verschlußkopf und den oberen Rand des Körperabschnitts eingesetzt. Das äußere Ende des fest angeformten hohlen Handgriffs 14 ist über einen Stutzen 74 an eine flexible Leitung 76 angeschlossen, die zu einer Druckluftquelle führt, welche somit mit einer Druckkammer 80 verbunden werden kann, die oberhalb des oberen Randes de·; Kopf teils 12 und unter dem Verschlußkopf 16 angeordnet ist. Die Druckkammer 80 versorgt den Kolben 28 für seinen Arbeitshub und den Speicher- und Rückhubraum 50 und 54 über eine Dichtungsöffnung 82 mit Luft. Wenn Luft von einer Vorratskammer 92 im Handgriff in einer noch zu beschreibenden Weise zu der Druckkammer 80 gelangt, so dient sie sowohl zum Absenken des Kolbens 28 als auch zum Füllen des Speicher- und Rückhubraums 50 und 54 über ein von dem Dichtring 48 gebildetes Rückschlagventil.

Der Dichtring 48 bildet also ein Rückschlagventil, und er ist mit einer Reihe von Quernuten 94 an seinem unteren Rand versehen, die Luftströmungskanclc für den Abwärtsstrom von Luft zwischen der Wand des Kopfteils 12 und dem Zvlinder 26 bilden, um die Räume 50 und 54 zu füllen, wenn der Druckkammer 80 Druckluft zugeführt wild. Bei dem Rückführ- oder Aufwärtshub des Kolbens 28 berührt der Ring 48 dichtend die Wand des Kopfteils 12, um den Durchtritt von Rückführluft zu verhindern. Somit ist ersichtlich, daß der Dichtring 48 als Rückschlagventil in einer Richtung wirkt, indem er nur den Zustrom von Druckluft in den Speicherraum 50 hinein gestattet und einen Rückstrom verhindert.

Luft zum Treiben des Kolbens wird der Druckkammer 80 (und den Räumen 50 und 54) von der

Kammer 92 her durch die Ventilanordnung 22 ζιιμο führt. Das Ableiten der Luft erfolgt ebenfalls clinch die Ventilanor<'nung 22. Die Ventilanordnung ist als Baueinheit ausgebildet und in der Nähv di> kopfteiis

12 in einer entsprechend abgestuften Bohrung 102 angeordnet, die in dem Gehäuse des Druckluftnagler* 10 ausgebildet ist.

Die Ventilanordnung 22 ist über einen Teil ihrer axialen Länge von einer im wesentlichen zylindrischen Hülse 104 umgeben, die einen Dichtung 106 trägt, der in die Bohrung 102 eingesetzt ist. Der Dichtring 106 berührt die Bohrung 102 dichtend. Die Hülse 104 begrenzt eine schncnförmigt Nut 108, die mit der Bohrung 102 zur Verhinderung einer Axialbewegung verkeilt ist. und einen sehnenförmigen Schlitz 110 in der Nähe ihres Unterteils. Das Verkeilen der Hülse 104 mit der Brhrung wird erzielt durch Eintreiben eines Stiftes, beispielsweise eines gerollten Stiftes 109, durch eine Bohrung, die durch die Seitenwändc des Gehäuses und in die abgestufte Bohrung 102 hindurchgeht. Der sehnenförmige Schlitz 110 schafft eine Verbindung mit einer Entlüftungsleitung 112. die in die Atmosphäre mündet.

Ein Vcntilschiebcr 114 ist koaxial in der Hülse 104 angeordnet, um sich aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung in die in F i g. 2 gezeigte Stellung zu bewegen. In F i g. 2 stehen die Druckkammer 80 und die Vorratskammer 92 über eine Drucköffnung 116 in Verbindung, um den Kolben anzutreiben und die Räume 50. 54 mit Rückführluft zu füllen.

In der geschlossenen Stellung gemäß Fig.! ist die Drucköffnung 116 von der Verbindung mit der Druckluftqucllc durch die Dichtberührung zwischen einem ringförmigen Flansch 118 und der Dichtung 72 abgeschlossen. Der Flansch 118 wird in seiner oberen Lage durch die unter hohem Druck stehende Luft gehalten, die auf eine untere Fläche 120 des Ventilschiebers wirkt, und durch eine Druckfeder 121. die gegen diese untere Fläche 120 nach oben drückt. DiQ Summe dieser Kräfte übersteigt die gegen eine Fläche 122 des Ventilschiebers ausgeübte Kraft, und somit ist die normale Lage des Ventilschiebers 114 die obere oder geschlossene Lage gemäß Fig. 1. Die Druckfeder 121 hat eine zusätzliche Funktion, und zwar wirkt sie als Sicherhcitselement, um ein Auslösen des Werkzeugs zu verhindern, wenn dieses zuerst an eine Druckluftquelle angeschlossen wird. Die durch die Feder ausgeübte Kraft reicht aus, um das Aufrechterhalten der geschlossenen Lage gemäß F i g. 1 zu jeder Zeit sicherzustellen, außer wenn der Auslöser zur Betätigung des Werkzeugs betätigt wird.

Druckluft (von der Kammer 92) wird normalerweise der unteren Fläche 120 durch eine Axialbohrung 124 zugeführt, die sich durch den Ventilschieber 114 von der Fläche 122 bis zu einem ringförmigen Raum 126 erstreckt. Dieser ringförmige Raum Ϊ26 wird durch einen Hauptkörperabschnitt 128 des Ventilschiebers 114 und einen komplementären eingeschraubten Einsatz 130 (der die untere Fläche 120 bildet) begrenzt, der durch eine entsprechende Dichtung 132 dichtend daran befestigt ist, und außerdem durch ein konzentrisches, innen aufgenommenes unteres Ventilelement 134. Das untere Ventilelement 134 begrenzt ein Paar diametrale Öffnungen 136, die mit dem Raum 126 in Verbindung stehen und nach innen zu einer Federkammer 138 münden, in der ein nachgiebiges Kugelventil 140 angeordnet ist. Wenn das nachgiebige Kugelventil 140 sich in der unteren Lage gemäß F i g. 1 befindet, wird Druckluft von der Federkammer 138 über die obere Fläche des Kugelventil 140 (und unter einem oberen konkaven Kugclsitz 142 hindurch), durch öffnungen 144 und dann unter der unteren Fläche 120 hindurchtreten.

So wird Druckluft normalerweise zur unteren Fläche 120 geleitet, um den Ventilschieber in seiner Ti oberen Lage gemäß F i g. 1 zu halten.

Die auf die Fläche 120 wirkende Hochdruckluft drückt gegen eine Dichtung 146 und legt sie an das Ende 148 der abgestuften Bohrung 102 an. Da das untere Ventilelement 134 eine Schulter 150 bildet,

ίο auf der der innere Rand der Dichtung 146 ruht, wird die Hochdruckluft das untere Ventilelement in der festen untersten Lage gemäß F i g. 1 halten.

Der Vcntilschieber 114 ist axial relativ zu dem konzentrischen unteren Ventilelement 134 bewegbar, um Luft zu der Druckkammer 80 zu leiten. Diese Bewegung wird eingeleitet durch die Schwenkbewegung eines Auslösers 152 aus der Lage gemäß F ig. 1 (der Ruhelage) in die Lage gemäß Fig.2, die die Lage für den Arbeitshub darstellt. Der Auslöser 152 hebt eine Auslöserstange 154, die das Kugelventil 140 von einem konkaven unteren Sitz 156 in Dichtberührung mit dem oberen konkaven Ventilsitz 142 hebt. Das führt zu einem Abschneiden der Zufuhr von .Hochdruckluft zu der unteren Fläche 120, wodurch "in Ungleichgewicht in den Kräften entsteht, die den Ventilschieber 114 in seiner oberen Lage halten. Das ist der Fall, da die ringförmige Fläche 122 einen ausreichend größeren Bereich hat als der Flansch 118 und da auch ύπ gegen sie ausgeübte

Druck gegen die aufwärts drückende Kraft der Druckfeder 121 versetzt ist. Infolgedessen treibt die Hochdruckluft den Ventilschieber nach unten gegen das relativ feststehende Ventilelement 134, und der Ventilschieber bewegt sich daher unmittelbar in die Lage gemäß F i g. 2.

Der Ventilschieber ist durch mehrere O-Ringe geführt, die von ihm und von dem unteren Ventilelement 134 getragen werden. Diese Dichtringe dienen zusätzlich zum Führen des Ventilschiebers bei seiner Bewegung dazu, die gegenüberliegenden zyÜD-drischen Oberflächen dichtend zu berühren, an denen sie sich entlangbewegen.

Wenn sich der Ventilschieber in die Lage gemäß Fig. 2 bewegt, treten mehrere Dinge ein. Einerseits

kann Hochdruckluft von der Kammer 92 zu der Druckkammer 80 gelangen, um den Arbeitshub zum Treiben des Kolbens 28 in seine unterste Stellung zu beginnen und um den Speicher- und Rückhubraum 50 und 54 zu füllen. Weiterhin wird die Entlüftungs-

leitung 112 von ihrer Verbindung mit einer Austrittsbohrung 160 im Ventilschieber 114 abgeschnitten. Wie es in F i g. 2 zu sehen ist, wird eine konische Oberfläche 164 der Austrittsbohrung 160 in Dichtberührung mit einem Dichtring 162 gebracht, die von

dem unteren Ventilelement 134 getragen wird. Das verhindert den Durchtritt von Hochdruckluft nach unten durch die Austrittsbohrung 160. Natürlich wirkt die Hochdruckluft weiterhin auf die ringförmige Fläche 122 und auch auf die oberste Fläche des unteren Ventilelementes 134 und hält dadurch das untere Ventilelement in seiner Lage am Ende der abgestuften Bohrung 102.

Der Kolben 28 bleibt in seiner untersten Lage, nachdem er eine Heftklammer herausgetrieben hat,

und der Ventilschieber 114 bleibt in seiner untersten Lage (gemäß F i g. 2), bis der Auslöser 152 losgelassen wird. Nach dem Loslassen wird die Auslöserstange 154 mittels einer Druckfeder 170 durch das

Kugelventil 140 nach unten gedruckt. Dann gelangt Luft unter den konkaven oberen Kugelsitz 142 und wirkt gegen die untere Fläche 120, um zu verursachen, daß sich der Ventilschieber 114 in die Lage hebt, in der der ringförmige Flansch 118 gegen die S Dichtung 72 abgedichtet ist. Damit wird die Verbindung der Druckluftquellc mit der Druckkammer 80 unterbrochen, wobei gleichzeitig die komprimierte Luft, die in den Räumen 50 und 54 gespeichert ist, sich pusdchnt, um den Kolben 28 in seine oberste Lage zurückzuführen. Die Druckluft, die in der Druckkammer 80 eingeschlossen ist, während sich der ringförmige Flansch 118 an die Dichtung 72 anlegt, wird durch die Austrittsbohrung 160 an der ko nischcn Oberfläche 164 entlang durch mehrere Ab Strömöffnungen 172 in eine ringförmige Kamme 174 nach unten durch den sehnenförmigen Schiit; 110 und in die Entlüftungsleitung 112 abgeleitet Wenn der Kolben vollständig in seine obere Lage gc maß F i g. 1 zurückkehrt, so weitet die Rückführ oder Ausdehnungsluft den O-Ring 62 ausreichem auf, um zu ermöglichen, daß die Rückführluft durcl die Axialbohrung 68, die Radialbohrung 66, die Ent lüftungsöffnungen 64, die Dichtungsöffnung 82 um die Austrittsbohrung 160 abströmen und sodani durch die Entlüftungsleitung 112 entweichen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 409 607/1

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pneumatisch betätigte Kolbenrückführeinrichtung an einem Druckluftnagler, dessen Arbeitszylinder mit einem oberen totpunktseitigen Flansch einen zwischen Arbeitszylinder und Naglergehäuse angeordneten Speicherraum begrenzt, der einerseits über mindestens eine durch das Einlaßventil des Arbeitshubraums überwachte Belüftungsöffnung des Flansches mit dem •Vorratsraum des Naglers verbindbar, andererseits über mindestens eine im Bereich des unteren Totpunkts des Arbeitskolbens angeordnete öffnung im Arbeitszylinder mit dessen Rückhubraum verbunden ist, ferner mit einem den Arbeitskolben umschließenden Dichtring, der ständig dicht an der Zylinderwand anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsöffnung des Flansches (44) von einem zum Speicherraum (50) hin öffnenden Rückschlagventil (48) überwacht ist und der Dichtring (60) des Arbeitskolbens (28) rückhubraumseitig angeordnet ist, während ein arbeitshubraumseitiger Dichtring (62), im Bereich des oberen Totpunktes des Arbeitskolbens in eine Erweiterung (71) des Zylinders eintauchend, Entlüftungsöffnungen (64) mindestens eines im Arbeitskolben angeordneten und in den Rückhubrai.m mündenden Entlüftungskanals (66, 68) zur Entlüftungsleitung (112) freigibt.

2. Vorrichtung nach Ans^ mch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d^r arbeitshubraumseitige Dichtring (62) einen kreisfojmigen Querschnitt aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der arbeitshubraumseitige Dichtring (62) mit geeigneter Vorspannung in eine Ringnut (58) des Arbeitskolbens (28) eingesetzt ist, in welche eine Radialbohrung (66) einmündet, die über eine Axialbohrung (68) mit dem Rückhubraum (54) verbunden ist.