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HINTERGRUND
DER ERFIDNUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mit Verbrennungsgas betriebenes
Eintreibwerkzeug für
Nägel oder
Nagelpistole entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches
eine Antriebskraft durch Zündung
einer Brennstoff-Luftmischung erzeugt, um ein Befestigungsmittel
beispielsweise einen Nagel in ein Werkstück einzutreiben. Ein Beispiel
einer derartigen Nagelpistole ist in der
US 44 03 722 beschrieben.
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Die
U.S. Patente Nrn. 4,403,722, 4,483,280 (Re. 32,452), 4,483,473 und
4,483,474 beschreiben mit Verbrennungsgase betriebene Werkzeuganordnungen. 8 zeigt
schematisch den Aufbau einer konventionellen, mit Verbrennungsgas
getriebenen Nagelpistole 100, ähnlich der, wie sie in diesen U.S.-Patenten beschrieben
ist. Die Nagelpistole 100 umfasst ein Gehäuse 114,
an welchem ein Hangriff 111, ein Enddeckel 117,
ein Schubhebel 121 und ein Magazin 113 angeordnet
sind.
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Das
Gehäuse 114 nimmt
darin einen Kopfdeckel 120, einen Verbrennungskammerrahmen 115, einen
Zylinder 104 und einen Kolben 110 auf. Der Verbrennungskammerrahmen 115,
der Kopfdeckel 123 und der Kolben 110 definieren
zusammen eine Verbrennungskammer 105. Ferner unterteilt
der Kolben 110 den Innenraum des Zylinders 104 und
den Verbrennungskammerrahmen 115 in eine obere Kammer S2,
einschließlich
der Verbrennungskammer 105, und eine untere Kammer S1.
Der Kopfdeckel 123 und der Zylinder 104 sind an
dem Gehäuse 114 befestigt.
Der Verbrennungskammerrahmen 115 ist in dem Gehäuse 114 senkrecht
beweglich und wird durch das Gehäuse 114 und
den Zylinder 104 geführt.
Das Oberende der Verbrennungskammer 105 kann auf dem Kopfdeckel 123 aufsitzen,
um die abgedichtete Verbrennungskammer 105 zu bilden. Obwohl
dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, verbindet eine Verbindungsstange
gelenkig den Verbrennungskammerrahmen 115 mit dem Schubhebel 121,
so dass der Verbrennungskammerrahmen 115 und der Schubhebel
sich in einer verriegelten Beziehung zueinander gemeinsam bewegen.
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Ferner
ist eine Feder (nicht dargestellt) vorgesehen, um den Schubhebel 121 nach
unten zu drücken.
Folglich werden der Schubhebel 121 und der Verbrennungskammerrahmen 115 nach
unten gedrückt,
während
keine Kraft gegen die Druckkraft der Feder wirkt. Zu diesem Zeitpunkt
ist, da der Kopfdeckel und der Zylinder 104 festgelegt
sind, ein Einlass (nicht dargestellt) zwischen dem Kopfdeckel 123 und
dem Oberende des Verbrennungskammerrahmens 115 geöffnet, und
ein Auslass (nicht dargestellt) ist zwischen dem oberen äußeren Umfangsabschnitt
des Zylinders 104 und dem Verbrennungskammerrahmen 115 geöffnet. Obwohl
dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, sind am Oberende des
Zylinders 104 ringförmige
Dichtungen zur Herstellung von absoluten dichten Abdichtungen am
Einlass und am Auslass am Unterende des Kopfdeckels 123 vorgesehen.
Ferner ist eine Einlassöffnung
(nicht dargestellt) in dem Oberende des Gehäuses 114 vorgesehen
und eine Auslassöffnung
(nicht dargestellt) ist in dem Unterende des Gehäuses 114 vorgesehen.
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Das
Gehäuse 114 nimmt
ferner einen Motor (nicht dargestellt) und eine Zündkerze 109 in
einem Raum oberhalb des Kopfdeckels 123 auf. Ferner ist ein
Brennstoffkanister 107, welcher einen Brennstoff enthält, in dem
Gehäuse 114 angeordnet.
Eine Ein spritzöffnung
(nicht dargestellt) verbindet den Brennstoffkanister 107 zur
Lieferung eines brennbaren Gases von dem Brennstoffkanister 107 in
die Verbrennungskammer 105. Ein Gebläse 106 ist in der
Verbrennungskammer 105 angeordnet. Das Gebläse 106 ist
an der Antriebswelle des Motors (nicht dargestellt) befestigt und
durch diese gedreht. Elektroden der Zündkerze 109 sind zur
Verbrennungskammer 105 freigelegt. Rippen 124 sind
auf der Innenfläche des
Verbrennungskammerrahmens 115 vorgesehen, um radial nach
innen in die Verbrennungskammer 105 vorzustehen.
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Ein
Dichtring (nicht dargestellt) ist auf einer äußeren Umfangfläche des
Kolbens 110 gehalten, um gleitbar bezüglich des Zylinders 104 beweglich
zu sein. Ein Stoßdämpfer (nicht
dargestellt) ist in dem Zylinder 104 und unter dem Kolben 110 vorgesehen, um überschüssige Energie
des Kolbens 110 nach dem Eintreiben eines Nagels zu absorbieren.
Ferner ist eine Auspufföffnung
(nicht dargestellt) in dem Zylinder 104 ausgebildet. Ein
Rückschlagventil
(nicht dargestellt) allgemein bekannter Konstruktion ist auf der
Außenseite
des Auspuffloches vorgesehen. Eine Eintreibklinge 116 erstreckt
sich von dem Kolben 110 in Richtung des Enddeckels 117,
um einen Nagel einzutreiben. Eine Abzugfeder 112a ist mit
dem Abzugsschalters 112 verbunden, um den Abzugsschalter 112 in
Richtung seiner "AUS"-Stellung zu drücken.
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Der
Handgriff 111 ist an einem Mittelabschnitt des Gehäuses 114 angebracht.
Ein Abzugsschalter 112 ist an dem Handgriff 111 vorgesehen. Der
Abzugsschalter 112 ist durch eine Abzugsschalterfeder 112a Feder
vorgespannt, um dem Abzugsschalter 112 in Richtung seiner "AUS"-Stellung zu drücken. Jedes
Mal, wenn der Abzugsschalter 112 gezogen wird (eingeschaltet
wird) erzeugt die Zündkerze 109 einen
Zündfunken,
wenn die abgedichtete Verbrennungskammer 105 vorgesehen
ist.
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Das
Magazin 113 und der Enddeckel 117 sind an dem
Unterende des Gehäuses 114 befestigt. Das
Magazin 113 ist mit Nägeln
(nicht dargestellt) gefüllt.
Das Magazin 113 speist die Nägel einzeln zu dem Enddeckel 117.
Der Enddeckel 117 setzt die aus dem Magazin 113 zugeführten Nägel in eine
Position unterhalb der Eintreibklingel 116 und führt die
Bewegung der Nägel,
wenn die Nägel
nach unten durch die Eintreibklinge in ein Werkstück W eingetrieben werden.
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Ein
Mechanismus 200 zur Aufrechterhaltung des Schließzustandes
der Verbrennungskammer 105 ist vorgesehen. Der Mechanismus 200 schließt einen
Abzugsschalterträger 201,
welcher von dem Abzugsschalter 112 ausgeht, eine Stange 202,
die von dem Verbrennungskammerrahmen 115 ausgeht, und einen
Nockenteil 203 ein. Der Abzugsschalterträger 201 weist
ein Unterende auf, welches mit einem Gelenkstift 205 versehen
ist. Der Nockenteil 203 weist eine schlitzförmige Öffnung 206 auf,
die im Eingriff mit dem Gelenkstift 205 steht. Der Nocken 203 ist
verschwenkbar über
eine Schwenkbuchse 207 mit dem Gehäuse 114 verbunden
und weist eine erste Anschlagsfläche 208 auf,
welche wahlweise mit einem Unterende der Stange 202 in
Eingriff gelangen kann. Ferner weist der Nocken 203 eine
zweite Anschlagsfläche 209 auf,
um die Betätigung
des Abzugsschalters 112 zu verhindern.
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Wenn
der Verbrennungskammerrahmen 115 von dem Kopfdeckel 123 durch
die Federkraft der Feder getrennt ist, ist die Stange 202 neben
der zweiten Anschlagsfläche 209 angeordnet,
so dass eine Schwenkbewegung des Nockens 203 entgegen dem Uhrzeigersinn
verhindert ist, wodurch eine Aufwärtsbewegung des Abzugsschalters 112 verhindert
wird. Wenn der Verbrennungskammerrahmen 105 auf dem Kopfdeckel 123 aufsitzt,
wird die Stange 202 von der zweiten Anschlagsfläche 209 wegbewegt, um
eine Bewegung des Nockens 203 entgegen dem Uhrzeigersinn
zu ermöglichen.
In diesem Zustand wird, falls der Abzugsschalter 112 gegen
die Federkraft der Abzugsschalterfeder 112a nach oben gezogen
wird (angeschaltet wird), der Nocken schwenkbar entgegen dem Uhrzeigersinn
bewegt, so dass das Unterende der Stange 202 auf der ersten
Anschlagsfläche 208 aufsitzen
kann. Als Resultat wird eine Abwärtsbewegung
des Verbrennungskammerrahmens 115 durch den Eingriff zwischen
der Stange 202 der ersten Anschlagsfläche 208 verhindert.
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Falls
das Werkzeug 100 von dem Werkstück W wegbewegt wird, und der
Abzugsschalter 112 losgelassen wird, kann der Nocken verschwenkbar
im Uhrzeigersinn durch die Federkraft der Abzugsschalterfeder 112 bewegt
werden, so dass das Unterende der Stange 202 über die
erste Anschlagsfläche 208 gleitet
und neben der zweiten Anschlagsfläche 209 angeordnet
werden kann.
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Bei
der konventionellen mit Verbrennungsgas betriebenen Nagelpistole
wird der Kolben 110 zu seinem unteren Totpunkt als Resultat
der Verbrennung bewegt und der Kolben 110 in seine Ausgangslage
am oberen Totpunkt durch die Druckdifferenz zwischen der oberen
Kammer S2 und der unteren Kammer S1 zurückgeführt. Nach der Verbrennung wird
der negative Druck in der oberen Kammer S2 erzeugt, da das Hochdruck
aufweisende Verbrennungsgas durch das Auspuffloch und das Rückschlagventil
ausgestoßen
wird, und da die Wärme der
Verbrennungskammer 105 allmählich in den Zylinder 104 und
den Verbrennungskammerrahmen 115 absorbiert wird, um den
Innendruck abzusenken. Dies wird allgemein als "thermisches Vakuum" bezeichnet. Auf der anderen Seite wird
atmosphärischer
Druck in der unteren Kammer S1 aufgebracht. Folglich kann der Kolben 110 zu
seinem oberen Totpunkt bewegt werden.
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Der
Innendruck der oberen Kammer S2 wird jedoch entsprechend der Bewegung
des Kolbens 110 in Richtung seines oberen Totpunktes vergrößert, falls
die Abkühlgeschwindigkeit
nicht den Druckabfall in der oberen Kammer S2 erzeugen kann. Folglich
wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 110 in Richtung
seines oberen Totpunktes gesenkt oder stark verändert, was von der Kühlgeschwindigkeit
(der Druck verringerten Geschwindigkeit) der oberen Kammer S2 abhängt. Folglich
bedarf ein Zyklus mit lediglich einem Schuss einer verlängerten
Zeitspanne, und ein Benutzer kann durch eine derartige Setzarbeit
ermüdet
werden. Dies ist besonders im Falle von Nagelpistolentypen mit wiederholtem
Schuss von Nachteil, bei denen der Abzugsschalter 112 in
seiner "EIN"-Position gehalten wird,
während
nacheinander eine Vielzahl von Nägeln
an unterschiedlichen Orten des Werkstückes B eingetrieben werden,
indem wiederholt der Schubhebel 121 in Richtung des Werkstückes W gedrückt und gelöst wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist folglich ein Gegenstand vorliegender Erfindung ein mit Verbrennungsgas
betriebenes Eintreibwerkzeug für
Nägel oder
Nagelpistole zu schaffen, die die Fähigkeit aufweist, eine schnelle
Kolben-Rückkehrgeschwindigkeit
in Richtung des oberen Totpunktes zu gewährleisten, um dadurch den Wirkungsgrad
beim Nageln zu verbessern und die physische Erschöpfung eines
Arbeiters zu verringern.
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Diese
und andere Gegenstände
der Erfindung werden durch ein mit Verbrennungsgas betriebenes Eintreibwerkzeug
für ein
Befestigungsmittel in ein Werkstück
erreicht, welches ein Gehäuse,
einen Schubhebel, einen Kopfdeckel, einen Zylinder, einen Kolben,
einen Verbrennungskammerrahmen, eine Eintreibklinge, eine Zündkerze,
ein Rückschlagventil, ein
Ventil, ei nen Enddeckel und einen Abschaltmechanismus enthält. Der
Schubhebel ist an einem Unterende des Gehäuses gelagert. Der Kopfdeckel
ist an einem oberen Abschnitt des Gehäuses angeordnet. Der Zylinder
ist fest in dem Gehäuse
angeordnet und mit einem Auspuffloch versehen. Der Kolben ist gleitbar
beweglich in den Zylinder angeordnet und unterteilt den Zylinder
in eine obere Kammer und eine untere Kammer. Der Kolben ist in Richtung
seines unteren Totpunktes und seines oberen Totpunktes beweglich.
Der Verbrennungskammerrahmen ist in dem Gehäuse angeordnet und ist in verriegelter Beziehung
zur Bewegung des Schubhebels beweglich, um mit dem Kopfdeckel in
Berührung
und außer Berührung gebracht
zu werden, um dadurch wahlweise eine Verbrennungskammer in Kombination
mit dem Kopfdeckel und dem Kolben zu definieren. Der Verbrennungskammerrahmen
ist mit einem durchgehenden Loch an einer Position versehen, die
einen Teil der Verbrennungskammer bildet. Die Eintreibklinge erstreckt
sich von dem Kolben in die untere Kammer. Die Zündkerze ist zur Verbrennungskammer freigelegt,
um eine Brennstoff-Luftmischung zu zünden, die in der Verbrennungskammer
vorgesehen wird. Ein Rückschlagventil
ist in dem Auspuffloch angeordnet, um normalerweise das Auspuffloch
zu schließen.
Das Magazin ist an dem Unterende des Gehäuses zur Aufnahme einer Vielzahl
von Befestigungsmitteln angeordnet. Der Enddeckel ist an dem Unterende
des Gehäuses
angeordnet und liegt unterhalb der Eintreibklinge. Jedes Befestigungsmittel wird
in den Enddeckel aus dem Magazin eingespeist. Der Abschaltmechanismus
ist an einer Außenseite des
Verbrennungskammerrahmes vorgesehen, um ein Auslassende des durchgehenden
Loches während
einer anfänglichen
Eintreiboperation eines Befestigungsmittels zu schließen, und
um jedoch das durchgehende Loch nur dann zu öffnen, wenn ein Innendruck
der oberen Kammer einen vorbestimmten Druck während der Bewegung des Kolbens
in Richtung des oberen Totpunktes überschreiten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
teilweise geschnittene Ansicht, welche eine mit Verbrennungsgas
betriebene Nagelpistole nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
in einem Anfangszustand zeigt, ehe der Vorgang des Eintreibens des
Nagels durchgeführt wird;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
wesentlichen Teiles des Anfangszustandes bei obiger Ausführungsform;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht, die
den wesentlichen Teil in einem Zustand zeigt, in welchem sich ein
Verbrennungskammerrahmen in seine obere abgedichtete Position bewegt
hat, während
eine Verbrennungskammer teilweise mit einer Außenseite in Verbindung steht;
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4 ein
Blockdiagramm, welches eine elektrische Schaltung der Ausführungsform
zeigt;
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5 ein
Zeitablaufsdiagramm, welche die Operation der verschiedenen Komponenten
der Ausführungsformen
zeigt;
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6 eine
grafische Darstellung, welche eine Änderung der Kolbenverschiebung
und eine Änderung
des Innendruckes eines oberen Raumes S2 über der Zeit bei der Ausführungsform
zeigt;
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7 eine
grafische Darstellung, welche eine Änderung der Kolbenverschiebung
und eine Änderung
des Innendruckes eines oberen Raumes S2 über derzeit bei einer konventionellen
mit Verbrennungsgas betriebenen Nagelpistole zeigt, wie in 8 dargestellt
ist; und
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8 eine
teilweise geschnittene Ansicht, welche die konventionelle, mit Verbrennungsgas
betriebene Nagelpistole in einem Zustand zeigt, nachdem ein Schubhebel
gegen ein Werkstück
gedrückt wurde.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
mit Verbrennungsgas betriebene Nagelpistole nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Ein
Aufbau einer mit Verbrennungsgas betriebenen Nagelpistole 1 ist
nahezu der gleiche, wie bei der konventionellen Nagelpistole 100,
die in 8 gezeigt ist. Die Nagelpistole 1 enthält ein Gehäuse 40,
einen Kopfdeckel 23, einen Verbrennungskammerrahmen 15,
Rippen 24, einen Zylinder 4, einen Kolben 10,
eine Eintreibklinge 16, einen Handgriff 11, einen
Abzugsschalter 12, ein Magazin 13, einen Enddeckel 17,
einen Schubhebel 21, ein Gebläse 6, einen Motor 8,
eine Zündkerze 9 und
einen Brennstoffkanister 10, wobei diese Teile ähnlich denen
der konventionellen Nagelpistole 100 gemäß 8 sind.
Der Verbrennungskammerrahmen 15, der Kopfdeckel 23 und
der Kolben 10 definieren zusammen eine Verbrennungskammer 5.
Ferner unterteilt der Kolben 10 den Zylinder 4 in
eine untere Kammer S1 und eine obere Kammer S2 einschließlich der Verbrennungskammer 5.
Der Verbrennungskammerrahmen 15 ist mit dem Schubhebel 21 durch
eine Verbindungsstange (nicht dargestellt) verbunden, um eine verriegelte
Bewegung dieser beiden Teile zu erzeugen. Gelegentlich wird atmosphärischer
Druck zur unteren Kammer S1 geleitet.
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Eine
Feder (nicht dargestellt) ist vorgesehen, um den Schubhebel 21 nach
unten zu drücken.
Folglich werden der Schubhebel 21 und der Verbrennungskammerrahmen 15 nach
unten gedrückt,
wenn keine Kraft gegen die Druckkraft der Feder wirkt, wie dies
in 1 gezeigt ist. In diesem Zustand ist ein Einlassdurchlass 30 zwischen
dem Kopfdeckel 23 und dem oberen Endabschnitt des Verbrennungskammerrahmens 15 vorgesehen
und ein Auslassdurchlass 25 ist zwischen dem Zylinder 4 und
dem unteren Abschnitt des Verbrennungskammerrahmens 15 vorgesehen.
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Ein
ringförmiges
Dichtungsteil 29 ist an dem Kopfdeckel 23 angeordnet,
welches in dichtender Berührung
mit dem oberen Teil des Verbrennungskammerrahmens 15 stehen
kann, um den Einlassdurchlass 30 zu schließen, wenn
der Schubhebel 21 gegen ein Werkstück W gedrückt wird. Ferner ist ein ringförmiges Dichtungsteil 28 an
einem oberen äußeren Umfangsabschnitt
des Zylinders 4 angeordnet, welches in dichtender Berührung mit
dem unteren Teil des Verbrennungskammerrahmens 15 stehen kann,
um den Auslassdurchlass 25 zu schließen, wenn der Schubhebel 21 gegen
das Werkstück
W gedrückt
ist. Ferner ist eine Einlassöffnung
(nicht dargestellt) in dem Oberende des Gehäuses 14 und eine Auslassöffnung (nicht
dargestellt) in dem Unterende des Gehäuses 14 vorgesehen.
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Eine
Einspritzöffnung 22 ist
zur Verbrennungskammer 5 offen, und medienführend mit
dem Kanister 7 verbunden. Ein Dichtungsring 10a ist
an einer äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 10 gehalten, derart, dass er bezüglich des
Zylinders 4 gleitend beweglich ist. In dem Zylinder 4 ist
ein Stoßdämpfer 2 unterhalb
des Kolbens 10 vorgesehen, um überschüssige Energie des Kolbens 10 nach
dem Vorgang des Eintreibens eines Nagels zu absorbieren. Ferner
sind Auspufflöcher 3 in
dem Zylinder 4 vorgesehen und Rückschlagventile 31 sind
auf der Außenseite der
Auspufflöcher 3 angeordnet.
Ferner ist ein Anschlagring 40 in einer oberen inneren
Umfangsfläche
des Zylinders 4 eingesetzt, sodass der Kolben 10 gegen
den Anschlagring 40 anschlagen kann, um eine zu große Bewegung
während
des Rückhubes des
Kolbens 10 zu verhindern. An dem Gehäuse 14 ist eine Anzeige 75,
beispielsweise ein LED, sichtbar vorgesehen, um den Antriebszustand
oder den antreibbaren Zustand der Nagelpistole 1 anzuzeigen.
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Ein
Solenoid 51 ist an der Außenfläche des Gehäuses 14 befestigt.
Das Solenoid 51 weist einen Stößel 52 auf, welcher
in Richtung des Verbrennungskammerrahmens 15 und von diesem
weg beweglich ist und mit dem Verbrennungskammerrahmen 15 in
Eingriff gelangen kann und von diesem gelöst werden kann. Das Solenoid 51 ist
geeignet, um zu verhindern, dass sich der Verbrennungskammerrahmen 15 von
dem Kopfdeckel 23 wegbewegt, um dadurch das thermische
Vakuum in dem oberen Raum S2 aufrechtzuerhalten.
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Ein
Kopfschalter 80 (4) ist in
dem Gehäuse 4 vorgesehen,
um eine zeitliche Abstimmung zu erfassen, in welcher der Verbrennungskammerrahmens 15 seine
Position des oberen Hubendes erreicht, nachdem der Schubhebel 21 gegen
das Werkstück
W gedrückt
ist, um den Schubhebel 21 in Richtung des Kopfdeckels 23 zu
bewegen. Wie in den 2 und 3 gezeigt,
ist der Verbrennungskammerrahmen 15 mit einem durchgehenden
Loch 71 versehen und ein Rückschlagventil 72 ist
verschwenkbar beweglich an dem Verbrennungskammerrahmen 15 angebracht,
um dadurch wahlweise das durchgehende Loch 71 zu schließen. Ein
Solenoid 74 ist an der Außenfläche des Verbrennungskammerrahmens 15 befestigt.
Das Solenoid 74 weist einen Stößel 73 und eine Stößelfeder
(nicht dargestellt) auf, welche den Stößel 73 in Richtung
seiner vorstehenden Position drückt,
wie sie in 2 gezeigt ist. Der Stößel 73 hält seiner
vorstehen den Position durch die Federkraft der Stößelfeder
bei Entregung des Solenoids 74 aufrecht, um das durchgehende Loch 71 durch
das Rückschlagventil 72 zu
schließen, worauf
eine medienführende
Verbindung zwischen der Innenseite und Außenseite des Raumes 52 durch das
durchgehende Loch 71 verhindert wird. Der Stößel 73 kann,
wie in 3 gezeigt, bei Erregung des Solenoids 74 zurückgezogen
werden, um dadurch die Federkraft der Stößelfeder 73 aufzuheben,
um das Rückschlagventil 72 vom
Stößel 73 zu
lösen,
so dass das durchgehende Loch 71 geöffnet werden kann, worauf die
medienführende
Verbindung durch das durchgehende Loch 71 erzeugt werden
kann.
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4 zeigt
eine elektrische Schaltung, welche bei der Nagelpistole 1 vorgesehen
ist. Der Abzugsschalter 12 und der Kopfschalter 80 sind
mit einem ersten ODER-Gatter 81 verbunden, welches mit einem
zweiten ODER-Gatter 82 verbunden ist. Eine Gebläseantriebsschaltung 83,
die mit dem Motor verbunden ist, ist mit dem zweiten ODER-Gatter 82 verbunden.
Folglich kann die Drehung des Gebläses 8 beim Einschalten
mindestens des Abzugsschalters 12 oder des Kopfschalters 80 in
Gang gesetzt werden.
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Ein
Gebläsezeitgeber 84 ist
zwischen dem Ausgangsanschluss des ersten ODER-Gatters 81 und
dem Eingangsanschluss des zweiten ODER-Gatters 82 angeschlossen.
Der Gebläsezeitgeber 84 wird
eingeschaltet, wenn sowohl der Abzugsschalter 12 als auch
der Kopfschalter 80 in "AUS"-Zuständen sind
(T17 in 5). Die Drehung des Gebläses 8 wird
beendet, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne seit der "EIN"-Zeiteinstellung des
Gebläsezeitgebers 84 verstrichen
ist. Eine Anzeigeschaltung 85 ist an den Ausgangsanschluss des
ersten ODER-Gatters 81 angeschlossen, und die Anzeige 75 ist
an die Anzeigeschaltung 85 angeschlossen. Die Anzeigeschaltung 85 wird
eingeschaltet, wenn mindestens der Abzugschalter 12 oder
der Kopfschalter 80 eingeschaltet sind.
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Ein
UND-Gatter 86 ist an den Abzugsschalter 12 und
den Kopfschalter 80 angeschlossen und eine Zündkerzen-Antriebsschaltung 87 ist
mit dem UND-Gatter 86 verbunden. Die Zündkerze 9 ist an die
Zündkerzen-Antriebsschaltung 87 angeschlossen.
Folglich zündet
die Zündkerze 9,
wenn der Kopfschalter 80 und der Abzugsschalter 12 beide
eingeschaltet sind.
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Ein
erster Solenoid-Zeitgeber 88 ist an einen Ausgangsanschluss
des UND-Gatters 86 angeschlossen. Der erste Solenoid-Zeitgeber 88 ist
eingeschaltet, wenn sowohl der Kopfschalter 80 als auch der
Abzugsschalter 12 eingeschaltet sind und wird nach einer
vorbestimmten Zeitspanne ausgeschaltet (von T10 bis TX in 5).
Ein zweiter Solenoid-Zeitgeber 89 ist an den ersten Solenoid-Zeitgeber 88 angeschlossen.
Der zweite Solenoid-Zeitgeber 89 wird beim Abschalten des
ersten Solenoid-Zeitgebers 88 eingeschaltet und wird nach
Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne ausgeschaltet (von TX
bis TY in 5). Das Solenoid 74 ist
an die Solenoid-Treiberschaltung 90 angeschlossen.
Das Solenoid 74 wird während
des EIN-Zustands des zweiten Solenoids-Zeitgebers 89 erregt.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der Nagelpistole 1 beschrieben. 1 zeigt
die mit Verbrennungsgas betriebene Nagelpistole 1 mit dem
Verbrennungskammerrahmen 15 in seinem am weitesten unten
liegenden Zustand, ehe der Vorgang des Eintreibens eines Nagels
durchgeführt
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schubhebel 21 durch
die Feder (nicht dargestellt) nach unten gedrückt. Der Verbrennungskammerrahmen 15 ist
ebenfalls in seiner am weitesten unten liegenden Position, so dass
der Einlass 30 zwischen dem Verbrennungskammerrahmen 15 und dem
Kopfdeckel 23 offen ist und der Auslass 25 ist zwischen
dem Verbrennungskammerrahmen 15 und dem Zylinder 4 offen.
Ferner ist der Kolben 10 an seiner oberen Totpunktsposition,
ehe der Vorgang des Eintreibens eines Nagels beginnt.
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Um
das Eintreiben eines Nagels in ein Werkstück W zu beginnen, greift der
Benutzer den Handgriff 11 und drückt den Schubhebel 21 gegen
das Werkstück
W. Als Resultat steigt der Schubhebel gegen die Druckkraft der Feder
nach oben und der Verbrennungskammerrahmen 15 der mit dem
Schubhebel 21 verbunden ist, bewegt sich nach oben. Wenn sich
der Verbrennungskammerrahmen 15 auf diese weise nach oben
bewegt, schließen
der Einlass 30 und der Auslass 25 um die Verbrennungskammer 5 mit
den Dichtringen 29 und 28 dichtend zu schließen. Ferner
erfasst der Kopfschalter 80 den Verbrennungskammerrahmen 15,
um die Drehung des Gebläses 6 zu
beginnen.
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Als
Resultat einer Aufwärtsbewegung
des Verbrennungskammerrahmens 15 wird der Brennstoffkanister 7 gedrückt, und
liefert verbrennbares Gas zur Einspritzöffnung 22, welche
das verbrennbare Gas in die Verbrennungskammer 5 einspritzt.
Das eingespritzte verbrennbare Gas und die Luft in der Verbrennungskammer 5 werden
durch Drehung des Gebläses
in der abgedichteten Verbrennungskammer 5 und die Wirkung
der Rippen 24, welche in die Verbrennungskammer 5 vorstehen,
erregt und vermischt.
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Anschließend zieht
der Benutzer den Abzugschalter 12 an dem Handgriff 11 um
einen Funken an der Zündkerze 9 zu
erzeugen. Der Funken zündet und
die Brennstoff/Luftmischung in der Verbrennungskammer 5 explodiert.
Die Verbrennung, Explosion und Expansion der Brennstoff/Luftmischung treibt
den Kolben 10 und die Eintreibklinge 16 nach unten,
um den Nagel der in dem Enddeckel 17 eingesetzt ist, in
das Werkstück
B einzutreiben.
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Während der
Bewegung des Kolbens 10 in Richtung seines unteren Totpunktes
bewegt sich der Kolben 10 an dem Auspuffloch 3 vorbei,
so dass das Verbrennungsgas in dem oberen Raum 2 zur Außenseite
des Zylinders 4 durch das Auspuffloch 3 und das
Rückschlagventil 31 ausgestoßen wird,
bis der Druck in dem oberen Raum S2 atmosphärischen Druck erreicht, wonach
sich das Rückschlagventil 31 in
dem Auspuffloch 3 schließt. Letztlich schlägt der Kolben 10 gegen
den Stoßdämpfer 2,
wonach der Kolben 10 als Resultat des Auftreffens auf den
Stoßdämpfer 2 aufspringt
(siehe T11 in 6).
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Während dieser
Zeit absorbieren die Innenoberfläche
des Zylinders 4 und die Innenoberfläche des Verbrennungskammerrahmens 15 Wärme des verbrannten
Gases, so dass sich das verbrannte Gas schnell abkühlt und
zusammenzieht. Folglich nimmt nach Schließen des Rückschlagventils 31 der
Druck in der oberen Kammer S2 unter den atmosphärischen Druck ab. Dies wird
als thermisches Vakuum bezeichnet. Dieses thermische Vakuum zieht
den Kolben 10 wegen der Druckdifferenz zwischen der oberen
Kammer S2 und der unteren Kammer S1 zurück zur oberen Totpunktposition.
Der Stößel 52 des Solenoids 51 hält die Rückzugsposition
aufrecht, um den Verbrennungskammerrahmen 15 zum Halten des
Verbrennungskammerrahmens 15 in dessen abgedichteter Position
zu halten, um dadurch das thermische Vakuum in der oberen Kammer
S2 aufrechtzuerhalten bis der Kolben 10 in seine anfängliche obere
Totpunktsposition zurückkehrt.
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Nachdem
der Nagel in das Werkstück
W eingetrieben ist, lässt
der Benutzer den Abzugsschalter 2 los, und hebt die Nagelpistole 1 nach
oben weg von dem Werkstück
W. Wenn der Schubhebel 21 sich von dem Werkstück W trennt,
drückt
die Feder (nicht dargestellt) den Schubhebel 21 und den
Verbrennungskammerrahmen 15 zurück in die in 1 gezeigten Positionen.
Selbst nachdem der Abzugschalter 12 freigelassen und abgeschaltet
ist, setzt das Gebläse 6 seine
Drehung für
eine feststehende Zeitspanne fort, um das Verbrennungsgas in der
Verbrennungskammer 5 auszuspülen. Das heißt, in dem
in 1 gezeigten Zustand sind der Einlass 30 und
der Auslass 25 oberhalb und unterhalb des Verbrennungskammerrahmens 15 geöffnet. Das
verbrannte Gas in der Verbrennungskammer 5 wird durch Drehung
des Gebläses 6 ausgespült, wodurch
eine Luftströmung erzeugt
wird, die saubere Luft durch die Einlassöffnung (nicht dargestellt)
ansaugt, und verbranntes Gas aus der Auslassöffnung (nicht dargestellt)
ausstößt. Nach
dem Spülvorgang
wird das Gebläse 6 angehalten.
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Die
Betätigung
des Solenoids 74 wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschrieben.
In 6 bezeichnet "U" den oberen Totpunkt
des Kolbens 10, "L" den unteren Totpunkt
des Kolbens 10, "P1" den Einwegehub des
Kolbens 10 in Richtung des unteren Totpunktes, "P2" die Zeitspanne in
der der Kolben 10 am oder nahe dem unteren Totpunkt verweilt, "P3" den Rückhub des
Kolbens 10 und "P4" die Druckabbauperiode
durch das Rückschlagventil 72.
Ferner bezeichnet eine Kurve "A" die Verschiebung
des Kolbens 10 und eine Kurve "B" den
Innendruck der oberen Kammer S2.
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Während des
Rückhubs
des Kolbens 10 ist das Solenoid 74 von derzeit
Tx bis Ty erregt,
um die Druckkraft der Stößelfeder
(nicht dargestellt) aufzuheben, sodass der Stößel 73 zurückziehbar
wird und das Rückschlagventil 72 beweglich
wird. Wie in 6 gezeigt, wird, da der negative
Druck in der oberen Kammer S2 von der Zeit T12 bis T13 erzeugt wird,
das Rückschlagventil
in seine Schließposition durch
den negativen Druck unabhängig
von dem fehlenden Druck durch den Stößel 73 gedrückt.
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Falls
sich der Kolben 10 weiter in Richtung seines oberen Totpunktes
bewegt, wird der Innendruck der oberen Kammer 52 fortlaufend
aufgrund der Verringerung des Volumens der oberen Kammer S2 vergrößert, und
der Innendruck der oberen Kammer S2 erreicht den atmosphärischen
Druck zum Zeitpunkt T13. Zu diesem Moment jedoch kann, da das Rückschlagventil 72 nicht
durch den Stößel 73 belastet
wird, das Rückschlagventil 72 geöffnet werden,
um eine medienführende
Verbindung zwischen der oberen Kammer S2 und der Außenseite
durch das durchgehende Loch 71, wie es in 3 gezeigt ist,
herzustellen. Folglich wird der erhöhte Druck durch das durchgehende
Loch 71 entlastet. Als Resultat überschreitet der Innendruck
der oberen Kammer S2 nicht den atmosphärischen Druck (Eichdruck) während der
Zeitspanne T13 bis T14. Wegen der oben beschriebenen Innendruckänderung
in der oberen Kammer S2 behält
der Kolben 10 seine Bewegung zum oberen Totpunkt, ohne
irgendwelche zeitliche Verzögerungen
oder ein Anhalten, wie dies in 6 gezeigt
ist. Folglich kann der gesamte Rückhub
des Kolbens in einer verkürzten
Zeitspanne durchgeführt
werden.
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Das
Solenoid 74 wird zum Zeitpunkt TY entregt,
um den Stößel 73 in
seiner vorstehenden Position zu bewegen, wie sie in 2 gezeigt
ist. Folglich wird der obere Raum S2 vollständig abgedichtet, um das thermische
Vakuum nach dem Zeitpunkt T14 zu unterstützen. Als Resultat wird der
Kolben 10 gezwungen sich zu seinem oberen Totpunkt zu bewegen.
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7 zeigt
Vergleichsdaten bezüglich
der konventionellen Nagelpistole 100 gemäß 8. Nach 7 springt
der Kolben 110 zum Zeitpunkt T1 wegen des Anschlags des
Kolbens 110 auf dem Stoßdämpfer auf, ähnlich dem Zeitpunkt T11 in 6.
Danach bleibt der Kolben 110 an seiner unteren Todpunktposition
von derzeit T1 bis T2 ähnlich derzeit
T11 bis T12 in 6 bis das thermische Vakuum
in der oberen Kammer S2 erzeugt ist. Wenn die obere Kammer S2 einen
negativen Druck erreicht, bewegt sich der Kolben 110 in
Richtung des oberen Todpunktes zum Zeitpunkt T2 ähnlich dem Zeitpunkt T12 in 6.
In dem Bereich P5 vom Zeitpunkt T3 bis T6 (entsprechen dem Zeitablauf
von T13 bis T16 in 6) wird ein positiver Druck
in der oberen Kammer S2 erzeugt, da das innere Volumen der oberen Kammer
S2 durch die Aufwärtsbewegung
des Kolbens 110 komprimiert wird, und die Kühlgeschwindigkeit
nicht die Druckverringerung in der oberen Kammer S2 erzeugen kann
und hauptsächlich,
da Komponenten die dem Solenoid 74, dem Stößel 73 und dem Rückschlagventil 72 entsprechen
nicht vorgesehen sind, und der Verbrennungskammerrahmen 115 nicht
mit dem durchgehenden Loch 71 versehen ist. Folglich ist
die Verschiebegeschwindigkeit des Kolbens 110 vom Zeitpunkt
T4 bis T7 gebremst, wie dies in einem Bereich P6 gezeigt ist.
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Nach
dem Zeitpunkt T6 wird erneut negativer Druck der oberen Kammer S2
als Resultat des Abkühlens
erzeugt, so dass die Bewegung des Kolbens 110 in Richtung
des oberen Totpunktes beschleunigt werden kann und der Kolben 110 erreicht
seinen oberen Totpunkt zum Zeitpunkt T8. Bei der vorliegenden Ausführungsform
erreicht der Kolben 10 seinen oberen Totpunkt zum Zeitpunkt
T16 (entsprechend dem Zeitpunkt T6 in 7). Folglich
ist offensichtlich, dass die Nagelpistole nach der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Schusszyklus mit verringerter Zeit
im Vergleich mit der konventionellen Nagelpistole 100 gewährleistet.
Dies ist im Falle einer wiederholten Schussfolge von besonderem
Vorteil.
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Obwohl
die Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen
derselben beschrieben wurde, ist es dem Fachmann auf diesem Gebiet
offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen
durchgeführt
werden können,
ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise
ist bei der dargestellten Ausführungsform
der vorstehende Zustand und der zurückgezogene Zustand des Stößels 73 bei
Entregung beziehungsweise Erregung des Solenoids 74 vorgesehen.
Dies ist hinsichtlich der Energieersparnis von Vorteil, so lange
die geschlossene Zeitspanne des Rückschlagventils 72 länger als
dessen geöffnete Zeitspanne
ist. Der vorstehende Zustand und der zurückgezogene Zustand des Stößels 73 jedoch
können
bei Erregung beziehungsweise Entregung des Solenoids vorgesehen
sein. Ferner kann der Mechanismus 200 zur Aufrechterhaltung
des geschlossenen Zustandes der Verbrennungskammer, wie sie in 8 gezeigt
ist, in der oben beschriebenen Ausführungsform anstelle des Solenoids 51 und
des Stößels 52 eingebaut
sein.