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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbesserungen bei tragbaren
verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugen und insbesondere Verbesserungen,
die das Verzögern
des Öffnens
der Verbrennungskammer nach der Verbrennung, damit der Kolben ordnungsgemäß in seine
Startposition zurückkehren
kann, betreffen.
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Tragbare
verbrennungskraftbetriebene Werkzeuge zur Verwendung zum Eintreiben
von Befestigungselementen in Werkstücke werden in der US-Reissue-PS
Nr. 32,452 und der US-PS Nr. 4,552,162 sowie in den europäischen Patenten
Nr. 0 123 717; 0 123 716; 0 056 990 und 0 597 241 beschrieben.
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Ähnliche
verbrennungskraftbetriebene Werkzeuge zum Eintreiben von Nägeln und
Heftklammern sind im Handel von ITW-Paslode mit Sitz in Lincolnshire,
Illinois, unter dem Handelsnahmen IMPULSE® erhältlich.
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Solche
Werkzeuge enthalten ein allgemein pistolenförmiges Werkzeuggehäuse, das
einen kleinen Verbrennungsmotor umschließt. Der Motor wird durch einen
Kanister mit druckbeaufschlagtem Brenngas angetrieben. Eine leistungsstarke,
batteriebetriebene elektronische Energieverteilungseinheit erzeugt
den Funken zur Zündung,
und ein in der Verbrennungskammer angeordnetes Gebläse sorgt für eine effiziente
Verbrennung in der Kammer und erleichtert ebenfalls ein Ausspülen, einschließlich des
Abgases der Verbrennungsnebenprodukte. Der Motor enthält einen
Hubkolben mit einem in Zylinderkörper
angeordneten länglichen,
starren Treiber.
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Eine
Ventilhülse
ist um den Zylinder in Axialrichtung hin- und herbewegbar und bewegt
sich durch ein Gestänge
zum Schließen
der Verbrennungskammer, wenn ein Werkstückkontaktelement am Ende des
Gestänges
gegen ein Werkstück
gepresst wird. Das Werkstückkontaktelement
ist zur Hin- und Herbewegung bezüglich
eines am Gehäuse befestigten
Mundstücks
ausgeführt.
Dieser Pressvorgang aktiviert auch ein Brennstoffdosierventil dahingehend,
ein bestimmtes Brennstoffvolumen in die geschlossene Verbrennungskammer
einzuleiten.
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Beim
Drücken
des Auslöseschalters,
wodurch das Zünden
einer Gasladung in der Verbrennungskammer des Motors verursacht
wird, schießen Kolben
und Treiber nach unten, um auf ein positioniertes Befestigungselement
aufzutreffen und es in das Werkstück einzutreiben. Dann kehrt
der Kolben durch Differenzgasdrücke
im Zylinder in seine ursprüngliche
oder „Bereitschafts"-Position zurück. Befestigungselemente
werden magazinartig in das Mundstück geführt, wo sie in einer ordnungsgemäß positionierten
Ausrichtung zum Empfang des Aufpralls des Treibers gehalten werden.
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Eines
der Designkriterien für
herkömmliche verbrennungskraftbetriebene
Werkzeuge besteht darin, dass der Auslöser erst dann betätigt werden kann,
wenn das Mundstück
gegen das Werkstück
gepresst wird. Dieses Merkmal verzögert die Zündung, bis die Verbrennungskammer
geschlossen wird. Ein geeigneter Auslöser-Sperrmechanismus wird in
dem europäischen
Patent Nr. 0 123 716 offenbart. In diesem Patent verhindert ein
Nocken- und Hebelmechanismus ein Niederdrücken des Auslösers, bis
das Mundstück
gegen das Werkstück
gepresst wird, wodurch die Verbrennungskammer geschlossen wird. Beim
Zünden
kann sich die Verbrennungskammer erst dann öffnen, wenn der Auslöser freigegeben wird.
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Eine
neuere Entwicklung bei verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugen ist
die Schaffung von Hochleistungswerkzeugen, die die Befestigungselemente
mit mehr Kraft in das Werkstück treiben.
Bei einigen solchen Werkzeugen wird die zusätzliche Kraft durch die Verwendung
eines ausgefahrenen Zylinders erhalten, durch den sich der Kolben
bewegt, wodurch dem Kolben ein längerer
Hub verliehen wird. Bei anderen Hochleistungsausführungen wird
das Volumen der Verbrennungskammer vergrößert. Bei diesen Ausführungen
wird angestrebt, die vergrößerte Oberfläche der
Verbrennungskammer zu minimieren, und die Oberfläche des Zylinders kann die
gleiche bleiben. Es ist mehr Verbrennungsenergie vorhanden, aber
nicht eine dementsprechend vergrößerte Oberfläche zum
Kühlen
und Erzeugen des Differenzdrucks, um den Kolben in die Startposition
zurückzuführen. Demgemäß kehrt
der Kolben langsamer zurück.
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Bei
Werkzeugen mit größerer Länge wird
die für
das Rückführen des
Kolbens erforderliche Zeit mit zunehmender Länge des Zylinders verlängert. Es
hat sich herausgestellt, dass der Kolben bei einigen verbrennungskraftbetriebenen
Hochleistungswerkzeugen, deren Entwicklung relativ neu ist, ungefähr doppelt
so lange braucht, um in seine Startposition zurückzukehren, als bei herkömmlichen
verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugen mit einem im Verhältnis kürzeren Hub.
Natürlich
sollte das Werkzeug nicht gezündet
werden, bis der Kolben vollständig
in seine Startposition zurückgeführt worden
ist.
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Wenn
der Auslöseschalter
freigegeben ist und das Werkzeug von dem Werkstück abgehoben wird, bevor der
Kolben in seine Startposition zurückgekehrt ist, gestattet bei
wie oben beschrieben ausgerüsteten
verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugen das Ventilgestänge ein Öffnen der
Verbrennungskammer, wodurch die Differenzgasdrücke zerstört werden, die das aufwärts erfolgende
Rückführen des
Kolbens unterstützen.
Zum Erreichen gleich bleibender Zündungen muss die Größe der Verbrennungskammer
immer die gleiche sein.
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Ein
anderes Designkriterium für
verbrennungskraftbetriebene Werkzeuge dieser Art ist der Wunsch,
dass auf Baustellen arbeitende Bediener eine so genannte „Kontaktauslösungsbetriebsart" ausüben können. Bei
dieser Methode wird das Werkzeug schnell ausgelöst, so dass der Bediener den Rückstoß des Abschießens eines
ersten Befestigungselements verwendet, um das Werkzeug anzuheben
und es schnell in Position für
den nächsten Schuss
anzuordnen. Somit ist die Zeitspanne kürzer, während der das Werkzeug mit
dem Mundstück
und dem Werkstückkontaktelement
gegen das Werkstück gepresst
gehalten wird. Um Fehlschüsse
zu verhindern, muss es dem Werkzeug gestattet werden, sich zwischen
Abschüssen
zu erholen, indem der Kolben vor einer anschließenden Zündung in die Startposition
zurückkehrt.
Für eine
ordnungsgemäße Kolbenrückkehr muss
die Verbrennungskammer so lange abgedichtet bleiben, bis der Kolben
die Startposition erreicht.
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Demgemäß besteht
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines
verbesserten verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs, das den abgedichteten
Zustand in der Verbrennungskammer verlängert, bis der Kolben in seine
Vorverbrennungs-Startposition
zurückgekehrt
ist.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines verbesserten verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs, das einen
Mechanismus aufweist, der die Verbrennungskammer so lange geschlossen
hält, bis
der Kolben in seine Startposition zurückkehrt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines verbesserten verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs, das einen
Sperrmechanismus aufweist, der eine Bewegung des Werkstückkontaktelements
bezüglich
des Mundstücks
vorübergehend
verhindert und somit die Verbrennungskammer so lange in einer geschlossenen
Position hält,
bis der Kolben in die Startposition zurückkehrt.
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Die
EP 913 234 lehrt ein verbrennungskraftbetriebenes
Werkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei
solch einem Werkzeug dieses Stands der Technik ist es jedoch der
Bediener, der die zum Verriegeln der Verbrennungskammer erforderliche Kraft
bereitstellt, indem er den Auslöser
mit einem Finger festhält.
Und wenn der Bediener aus irgendeinem Grunde den Auslöser nicht
sicher festhält
oder den Auslöser
voreilig freigibt, ist die Kammer nicht verriegelt.
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Der
vorliegende Fall soll ein Werkzeug vorschlagen, das diese Unzulänglichkeit
nicht aufweist.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
oben angeführten
Aufgaben werden durch das verbesserte verbrennungskraftbetriebene Werkzeug
zum Eintreiben von Befestigungselementen von Anspruch 1 gelöst oder
sogar mehr als das.
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Der
vorliegende Fall weist die Vorteile einer geringeren Ermüdung des
Bedieners, einer definitiven Sperrung und einer potentiellen Erhöhung der Abschussrate
auf.
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Bei
dem Werkzeug des vorliegenden Falls verhindert das Sperrmittel ein
unerwünschtes,
vorgezogenes Öffnen
der Verbrennungskammer durch Verhindern einer Bewegung des Ventilglieds.
Das Ventilglied wird dadurch kontrolliert, dass das Werkstückkontaktelement
bezüglich
des Mundstücks
vorübergehend
verriegelt wird, bis der Kolben in die Startposition zurückkehrt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine fragmentarische Seitenansicht des verbrennungskraftbetriebenen
Werkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung, die mit geöffneter Verbrennungskammer
und dem Auslöser
in der AUS-Stellung gezeigt wird, wobei das Werkzeug der Übersicht
halber teilweise weggeschnitten ist;
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2 ist
eine fragmentarische Seitenansicht des verbrennungskraftbetriebenen
Werkzeugs zum Eintreiben von Befestigungselementen von 1, das
mit geschlossener Verbrennungskammer und dem Auslöser in der
EIN-Stellung gezeigt wird, wobei das Werkzeug der Übersicht
halber teilweise weggeschnitten ist;
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3 ist
eine fragmentarische Rückansicht eines
Mundstücks
des Werkzeugs der 1 und 2, in dem
eine erste Ausführungsform
des Sperrsystems enthalten ist, wobei das Werkzeug in der Ruheposition
gezeigt wird;
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4 ist
eine Ansicht des in 3 gezeigten Werkzeugs, das in
der Abschussposition gezeigt wird;
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5 ist
eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform
des vorliegenden Sperrsystems;
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6 ist
eine fragmentarische, auseinander gezogene perspektivische Ansicht
des Systems von 5;
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7 ist
ein Vorderaufriss des in 6 gezeigten Gelenkbolzens;
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8 ist
ein Schnitt entlang der Linie 8-8 von 7, der in
der allgemein gezeigten Richtung verläuft;
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9 ist
eine Draufsicht einer äußeren Nockenplatte
des Werkzeugs von 5;
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10 ist
eine Draufsicht einer inneren Nockenplatte des Werkzeugs von 5;
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11 ist
eine Draufsicht eines Treiberverriegelungsglieds des Werkzeugs von 5;
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12A–F
sind schematische Vorderansichten der Abfolge des normalen Betriebs
der Ausführungsform
des vorliegenden Werkzeugs; und
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12G–L
sind schematische Vorderansichten der Abfolge des normalen Betriebs
des Werkzeugs der 12A–F.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nunmehr
auf die 1 und 2 Bezug nehmend,
wird ein verbrennungskraftbetriebenes Werkzeug jener Art, die sich
zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung eignet, allgemein
mit 10 bezeichnet. Das Werkzeug 10 weist ein Gehäuse 12 auf,
das eine Hauptantriebsquellenkammer 14, die zum Einschließen einer
unabhängigen
Verbrennungsmotor-Energiequelle 16 dimensioniert ist, eine Brennstoffzellenkammer 18,
die sich allgemein parallel zur und neben der Hauptkammer 14 erstreckt,
und einen Griffteil 20, der sich von einer Seite der Brennstoffzellenkammer
und gegenüber
der Hauptkammer erstreckt, enthält.
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Darüber hinaus
ist ein Befestigungselementmagazin 22 so angeordnet, dass
es sich von einer Eingriffsstelle mit einem von einem ersten oder
unteren Ende 28 der Hauptkammer 14 herabhängenden Mundstück 26 allgemein
parallel zum Griffteil 20 erstreckt. Eine (nicht gezeigte)
Batterie ist zur Versorgung des Werkzeugs 10 mit Strom
vorgesehen und ist freigebbar in einer (nicht gezeigten) röhrenförmigen Kammer
untergebracht, die auf der gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses 12 bezüglich des
Befestigungselementmagazins 22 angeordnet ist.
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Wie
hier verwendet, werden „untere(s)" und „obere(s)" dazu verwendet,
sich auf das Werkzeug 10 in seiner Betriebsausrichtung
gemäß den Darstellungen
der 1 und 2 zu beziehen; es versteht sich
jedoch, dass diese Erfindung in Abhängigkeit von der Anwendung
in den verschiedensten Ausrichtungen verwendet werden kann. Gegenüber dem
unteren Ende 28 der Hauptkammer befindet sich ein zweites
oder oberes Ende 30, das mit mehreren Lufteinlassöffnungen 32 versehen
ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein (nicht gezeigtes) elektromagnetisches Brennstoffdosier-Magnetventil oder
ein Injektorventil der in der US-PS 5,263,439 beschriebenen Art
vorgesehen, um Brennstoff in die Verbrennungskammer einzuleiten,
wie im Stand der Technik bekannt. Ein druckbeaufschlagter flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff,
wie zum Beispiel MAPP, ist in einer Brennstoffzelle enthalten, die
in der Brennstoffzellenkammer 18 angeordnet ist und durch
ein Treibmittel mit Druck beaufschlagt wird, wie in der Technik
bekannt.
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Erneut
auf die Hauptkammer 14 Bezug nehmend, ist ein Zylinderkopf 34 am
oberen Ende 30 der Hauptkammer angeordnet, definiert ein
oberes Ende einer Verbrennungskammer 36 und bietet einen
Befestigungspunkt für
einen Kopfschalter 38, eine Zündkerze 40, einen
elektrischen Lüftermotor 42 und einen
Dichtungs-O-Ring 44.
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Ein
Verbrennungskammerlüfter 46 ist
an einem Anker 48 des Motors 42 befestigt und
befindet sich in der Verbrennungskammer, um den Verbrennungsprozess
zu verbessern und ein Kühlen
und Spülen
zu erleichtern. Der Lüftermotor 42 wird
durch den Kopfschalter 38 gesteuert, wie in den vorbekannten
Patenten, auf die Bezug genommen wird, ausführlicher offenbart.
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Ein
allgemein zylindrisches, hin- und hergehendes Ventilglied 50 wird
durch ein Werkstückkontaktelement
52 am Mundstück 26 unter
Verwendung eines Gestänges 54 auf
bekannte Weise in der Hauptkammer 14 bewegt. Das Gestänge 54 wird
als Teil des Werkstückkontaktelements 52 angesehen. Das
Ventilglied 50 dient als Gassteuervorrichtung in der Verbrennungskammer 36,
und Seitenwände
der Verbrennungskammer werden durch das Ventilglied definiert, dessen
oberes Ende den O-Ring 44 abdichtend in Eingriff nimmt,
um das obere Ende der Verbrennungskammer abzudichten (am besten
in 2 zu sehen). Ein unterer Teil 56 des
Ventilglieds 50 umschreibt einen allgemein zylindrischen
Zylinderkörper oder
Zylinder 58. Ein oberes Ende des Zylinderkörpers 58 ist
mit einem äußeren O-Ring 60 versehen, der
einen entsprechenden Teil 62 des Ventilglieds 50 in
Eingriff nimmt (am besten in 2 zu sehen),
um ein unteres Ende der Verbrennungskammer 36 abzudichten.
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In
dem Zylinderkörper 58 ist
ein Kolben 64 hin- und hergehend angeordnet, an dem ein
starrer, länglicher
Treiber 66 befestigt ist, der zum Eintreiben von zweckmäßigerweise
in dem Mundstück 26 angeordneten
(nicht gezeigten) Befestigungselementen in ein (nicht gezeigtes)
Werkstück
verwendet wird. Ein unteres Ende des Zylinderkörpers definiert einen Sitz 68 für einen
Puffer 70, der die untere Hubgrenze des Kolbens 64 definiert.
Am gegenüberliegenden
Ende des Zylinderkörpers 58 ist
ein Kolbenanschlaghaltering 72 befestigt, um den Aufwärtshub des
Kolbens 64 zu begrenzen.
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Im
Griffteil 20 des Gehäuses 12 befinden sich
Steuerungen zum Betrieb des Werkzeugs 10. Eine Auslöseschalteranordnung 74 enthält einen Auslöseschalter 76,
einen Auslöser 78 und
ein vorbelastetes Rückstellglied 80,
bei dem es sich bei der bevorzugten Ausführungsform um eine Schraubenfeder handelt.
Eine elektrische Steuereinheit 82 unter der Steuerung des
Auslöseschalters 76 aktiviert
die Zündkerze 40.
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Die
Betätigung
des Auslösers 78 zwischen einer
AUS-Stellung (1)
und einer EIN-Stellung (2) wird durch einen Nockenverriegelungs-
oder Auslösesperrmechanismus
gesteuert, der allgemein mit 84 bezeichnet wird und eine
Betätigung
des Auslösers
so lange verhindert, bis das Werkzeug 10 gegen ein Werkstück gepresst
wird. Durch solch einen Druck wird bewirkt, dass das Mundstück 26 niedergedrückt wird,
wodurch das Gestänge 54 das
Ventilglied 50 nach oben bewegt, um die Verbrennungskammer 36 zu
schließen
und sie gegen die Atmosphäre
abzudichten.
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Insbesondere
und nunmehr auf die 1, 2 Bezug
nehmend, enthält
der Sperrmechanismus 84 eine Auslöserhalterung 86, die
an einem Ende am Auslöser 78 befestigt
ist und am anderen einen abgewinkelten Arm 88 aufweist,
der mit einem Querdrehbolzen 90 versehen ist.
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Am
Bolzen 90 greift ein allgemein dreieckiger Freigabenocken 92 an,
der mit einem ein offenes Ende aufweisenden Schlitz 94 versehen
ist, der dazu dimensioniert ist, den Bolzen 90 verschiebbar
in Eingriff zu nehmen. Des Weiteren sind am Nocken 92 eine
Durchgangsbohrung 96, die mit einer Schwenkbuchse 98 in
Pass-Eingriff steht, und ein Nockenlappen 100 vorgesehen.
Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, nimmt der Nockenlappen 100 ein
Ende einer allgemein U-förmigen
Stange 102 in Eingriff, wenn die Verbrennungskammer 36 zur
Atmosphäre
hin geöffnet
ist. Durch diesen Eingriff wird das Niederdrücken des Auslösers 78 und
somit eine Zündung
verhindert.
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Nunmehr
auf 2 Bezug nehmend, bewegt sich die Stange 102 mit
dem Ventilglied 50 nach oben, da die U-förmige
Stange 102 am Ventilglied 50 befestigt ist, während die
Verbrennungskammer 36 durch das Ventilglied geschlossen
wird, wodurch ein Spielraum zur Bewegung des Freigabenockens 92 an
der Stange vorbei geschaffen wird. Wenn sich der Nocken 92 frei
bewegen kann, kann der Auslöser 78 niedergedrückt werden,
um eine Zündung
zu verursachen.
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Beim
Durchdrücken
des Auslösers 78 wird von
der zentralen elektrischen Verteil- und Steuereinheit 82 ein
Signal erzeugt, um an der Funkenstrecke der Zündkerze 40 eine Entladung
zu verursachen, die den in die Verbrennungskammer 36 eingespritzten
und durch den Lüfter 46 verdampften
oder fragmentierten Brennstoff zündet.
Diese Zündung zwängt den
Kolben 64 und den Treiber 66 im Zylinderkörper 58 nach
unten, bis der Treiber ein Befestigungselement berührt und
es in den Träger
treibt, wie in der Technik wohlbekannt. Dann kehrt der Kolben durch
Differenzgasdrücke
im Zylinder, die teilweise durch den abgedichteten Zustand der Verbrennungskammer
aufrechterhalten werden, in seine ursprüngliche oder „Bereitschafts"-Position zurück. Wenn
die Verbrennungskammer 36 geöffnet wird, bevor der Kolben
in seine in den 1 und 2 gezeigte Startposition
zurückkehrt,
dann wird diese Differenzgasdruckbeziehung zerstört, was die Rückkehr des Kolbens
behindert.
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Es
hat sich herausgestellt, dass bei verbrennungskraftbetriebenen Hochleistungswerkzeugen mit
einem (einer) im Verhältnis
längeren
Zylinderkörper 58 oder
größeren Verbrennungskammer
mehr Zeit erforderlich ist, bis der Kolben 64 in die in
den 1 und 2 dargestellte Startposition
zurückkehrt.
Bei diesen Modellen kann es bei Freigabe des Auslösers 78 dazu
kommen, dass die Verbrennungskammer vorzeitig geöffnet wird. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich,
kann sich die U-förmige
Stange 102 nicht nach unten bewegen, um das Ventilglied 50 aus
einer die Verbrennungskammer abdichtenden Position freizugeben,
solange der Auslöser 78 niedergedrückt ist.
Nachdem der Auslöser 78 jedoch freigegeben
ist, bewegt sich der Nocken 92 jedoch in die Position von 1 und
gestattet es der Stange 102, sich nach unten zu bewegen,
wobei die Verbrennungskammer geöffnet
wird.
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Wie
oben erwähnt,
ist es wichtig, dass die Verbrennungskammer 36 nicht geöffnet wird,
bevor der Kolben in die Startposition zurückgekehrt ist. Somit besteht
ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Verzögerungsvorrichtung
zum Verzögern
des Öffnens
der Verbrennungskammer. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird dies durch Verzögern
der Freigabe des Auslösers 78 aus
seiner niedergedrückten
oder EIN-Stellung, bis der Kolben 64 vollständig zurückgekehrt
ist, erreicht.
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Nunmehr
auf die 3 und 4 Bezug nehmend,
werden vergrößerte fragmentarische Rückansichten
des Mundstückbereichs
des allgemein mit 130 bezeichneten Werkzeugs gezeigt. Bei dieser
Ausführungsform
ist das Mundstück 26 mit
einer axial ausgesparten Spur 132 versehen, die den sich
mit jedem Abschuss hin und her bewegenden Treiber 66 in
Schiebeeingriff nimmt. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal des
Werkzeugs 130 besteht darin, das das Mundstück 26 mit
einer Vorrichtung zur Befestigung des Werkstückkontaktelements 52 bezüglich des
Mundstücks,
bis der Kolben 64 die Startposition erreicht hat, versehen
ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform
nimmt diese Vorrichtung die Form von mindestens einem und vorzugsweise
zwei Nocken 134 an, die schwenkbar am Mundstück 26 angreifen.
Jeder Nocken 134 weist einen ersten oder äußeren Lappen 136 zur
Ineingriffnahme des Werkstückkontaktelements 52 und
einen zweiten oder inneren Lappen 138 zur Ineingriffnahme
des Treibers 66 auf. Beide Nocken 134 sind durch
Stifte 140 frei schwenkbar am Mundstück 26 angebracht.
Beide Nocken 134 müssen
so bemessen sein, dass sie breit genug sind, die Lappen 136, 138 in
Eingriff mit der entsprechenden Komponente 52, 66 anzuordnen.
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Ein
anderes Unterscheidungsmerkmal des Werkzeugs 130 besteht
darin, dass das Werkstückkontaktelement 52 mit
mindestens einer und vorzugsweise einem Paar Nasen 142 versehen
ist, die zur derartigen Ineingriffnahme der Lappen 136 konfiguriert
sind, dass sich das Kontaktelement 52 bei Eingriff bezüglich des
Mundstücks 26 bewegen
kann, bis die Lappen 136 aus den Nasen 142 ausrücken. Da
das Kontaktierelement 52 durch das Gestänge 54 mit dem Ventilglied 50 verbunden
ist, verhindert dieser Eingriff, dass sich das Ventilglied 50 öffnet, bis der
Kolben 64 die Startposition erreicht.
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Insbesondere
weisen die Nasen 142 jeweils einen abgewinkelten Vorderrand 144 auf,
der mit einer gegenüberliegenden
Fläche 146 der
Lappen 136 verschachtelt ist. Die Lappenabmessungen sind
ausreichend abgerundet, um die relative Gleitwirkung zwischen den
Nasen 142 und den Lappen bei Freigabe durch das Passieren
des Treibers 66 zu verbessern. Die Nocken 134 sind
so konfiguriert, dass nach Angriff der Nasen 142 an den
Lappenflächen 146 bei Abwärtsbewegung
des Treibers 66 entlang der Spur 132 und seinem
Eingriff mit den Lappen 138 eine verkeilte Anordnung erzeugt
wird, wodurch die Nocken 134 verhindern, dass sich das
Werkstückkontaktelement 52 bewegt
und das Ventilglied 50 die Verbrennungskammer öffnet, bis
sich der Treiber zurückgezogen
hat und an den Nocken 134 vorbei aufgestiegen ist.
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Im
Betrieb ist in einer in 3 dargestellten Ruheposition
das Werkstückkontaktelement 52 in
einer bezüglich
des Mundstücks 26 ausgefahrenen
Position angeordnet, was bedeutet, dass die Verbrennungskammer 36 geöffnet ist,
weil das Ventilglied 50 über das Gestänge 54 mit
dem ausgefahrenen Element 52 verbunden ist. Darüber hinaus
befindet sich der Treiber 66 in einer ganz zurückgezogenen
Position, weil sich der Kolben 64 in seiner Startposition
befindet. Es versteht sich, dass die Nasen 142 unter den
Nocken 134 angeordnet sind, die in dieser Position nicht
von den Nasen 142 oder dem Treiber 66 in Eingriff
genommen sind und frei schwenken.
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Nunmehr
auf 4 Bezug nehmend, hat der Bediener als Vorbereitung
für den
Abschuss das Werkzeug 130 gegen das Werkstück 147 gepresst. Somit
berührt
ein unteres Ende 148 des Werkstückkontaktelements 52 das
Werkstück 147,
und ein unteres Ende 150 des Mundstücks 26 befindet sich
neben dem Ende 148. Dies bedeutet, dass das Gestänge 54 bewirkt
hat, dass sich das Ventilglied 50 bezüglich des Gehäuses 12 nach
oben bewegt hat, wodurch die Verbrennungskammer 36 geschlossen wird.
Gleichzeitig haben sich die Nasen 142 am Werkstückkontaktelement 52 aus
einer Position unter den Nocken 134 (am besten in 3 zu
sehen) in eine Position über
den Nockenlappen 136, 138 (am besten in 4 zu
sehen) bewegt. Dann kann das Werkzeug 130 abgeschossen
werden, wie oben in Bezug auf das Werkzeug 10 beschrieben.
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Beim
Abschießen
wird der Kolben 64 nach unten gedrückt, wodurch bewirkt wird,
dass die Ränder
des Treibers 66 die inneren Lappen 138 in Gleiteingriff
nehmen. Durch diesen Eingriff wird eine verkeilte Beziehung zwischen
dem Treiber 66, den Nocken 134 und den Nasen 142 erzeugt,
wodurch der abgewinkelte Vorderrand 144 der Nase 142 in
festen Eingriff mit der Nockenfläche 146 gezwungen
wird. In dieser Position kann das Ventilglied 50 die Verbrennungskammer 36 nicht öffnen, wenn
das Werkzeug 130 vom Werkstück 147 abgehoben wird,
wie es bei der Kontaktauslösungsbetriebsart
vorkommt, weil sich das Werkstückkontaktelement 52 überhaupt nicht
bewegen kann. Dieser Sperrzustand hält die Verbrennungskammer 36 so
lange abgedichtet, bis der Kolben 64 aufgrund der im Werkzeug
erzeugten Differenzgasdrücke
in die Startposition zurückkehren kann.
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Nach
Rückkehr
des Kolbens in die Startposition, die durch die oberste Position
des Treibers 66 dargestellt wird, steht der Treiber nicht
länger
mit den inneren Lappen 138 in Eingriff, und die Schwenknocken 134 können sich
frei von den Nasen 142 am Werkstückkontaktelement 52 weg
bewegen. Das in die geöffnete
Position federvorbelastete Ventilglied 50 drückt dann
die äußeren Lappen 136 nach
innen, wodurch sich das Ventilglied öffnen kann, so dass die Verbrennungskammer 36 von
Abgasen gereinigt und für
einen weiteren Abschuss vorbereitet werden kann.
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Nunmehr
auf die 5 und 6 Bezug nehmend,
wird noch eine weitere alternative Ausführungsform des Werkzeugs 10 allgemein
mit 160 bezeichnet, wobei gemeinsame Komponenten mit den gleichen
Bezugszahlen bezeichnet werden. Im Allgemeinen enthält das Werkzeug 160 insofern
das gleiche Merkmal der Werkzeuge 10 und 130,
als sich die Verbrennungskammer 36 erst dann öffnen kann, wenn
der Kolben 64 in die Startposition zurückkehrt. Wie das Werkzeug 130 erreicht
das Werkzeug 160 dieses Ziel dadurch, dass das Werkstückkontaktelement
bezüglich
des Mundstücks 26 befestigt
wird, bis der Treiber 66 ganz zurückgezogen worden ist.
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Insbesondere
ist das Werkstückkontaktelement 162 zu
einem 90°-Winkel
ausgebildet worden und weist eine erste Platte 164, an
der das Ventilgestänge 166 angebracht
ist, und eine zweite Platte 168, die mit einer Sperrnase 170 mit
einem abgewinkelten oberen Teil 172 versehen ist, auf.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist das untere Ende 148 des Werkstückkontaktelements 162 an
der ersten Platte 164 angeordnet, es kommt aber auch in
Betracht, dass das Element 162 so konfiguriert werden könnte, dass
das untere Ende 148 an der zweiten Platte 168 angeordnet
ist.
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Eine
Montageplatte 174 ist so konfiguriert, dass sie an einem
unteren Ende des Gehäuses 12 angebracht
werden kann und weist mindestens vier herabhängende, beabstandete Ösen 176 auf.
Die Ösen 176 weisen
jeweils eine Durchgangsbohrung 178 auf, und die Durchgangsbohrungen
stehen alle miteinander in Deckung. Ein (am besten in den 7 und 8)
zu sehender Verbindungsschaft 180 weist einen nicht kreisförmigen Querschnitt
auf und ist so konfiguriert, dass er in jeder der Durchgangsbohrungen 178 drehbar
aufgenommen wird. Mit dem Schaft 180 ist ein allgemein
planares (in 11 am besten zu sehendes) Treiberverriegelungsglied 182 verbunden,
das ein erstes Ende 184 mit einer nicht kreisförmigen Durchgangsbohrung 186,
die zum drehfesten Passeingriff mit dem Schaft 180 konfiguriert
ist, und ein zweites, gegenüberliegendes
Ineingriffnahme des Treibers 66 aufweist. Das Treiberverriegelungsglied 182 befindet
sich vorzugsweise zwischen einem Paar Ösen 176, so dass die
aufgeweitete Ausbildung 190 bei Abwärtsbewegung des Treibers 66 zur
Ineingriffnahme eines Befestigungselements durch den Treiber in
Eingriff genommen und auf den (und mit dem) Schaft 180 von
dem Treiber weg geschwenkt wird, wie durch den Pfeil 192 (5)
dargestellt.
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Nunmehr
auf die 5, 6, 8, 9 und 10 Bezug
nehmend, ist eine Nasenverriegelung 194 zwischen einem
zweiten Paar Ösen 176 angeordnet
und greift am Schaft 180 an, um sich mit dem Schaft zu
bewegen, wenn das Treiberverriegelungsglied 182 von dem
Treiber 66 in Eingriff genommen ist. Vier Hauptkomponenten
bilden die Nasenverriegelung 194: ein Paar identischer äußerer Nockenplatten 196, 198,
eine innere Nockenplatte 200 und eine Schraubenfeder 202.
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Jede
der (am besten in 9 zu sehenden) äußeren Nockenplatten 196, 198 ist
allgemein dreieckig und weist eine nicht kreisförmige Durchgangsbohrung 204,
die zum Passeingriff mit dem Schaft 180 konfiguriert ist,
eine bogenförmige
Federöffnung 206 und
eine Federbefestigungsöse 208 auf.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
ragt die Federbefestigungsöse 208 lateral
entlang einer Seite der Platte allgemein entlang dem durch die bogenförmige Federöffnung 206 definierten
Bogen, es kommen jedoch in Abhängigkeit
von der Anwendung auch andere Konfigurationen in Betracht. Die innere
Nockenplatte 200 ähnelt
in ihrer Gesamtkonfiguration den äußeren Nockenplatten 196, 198,
unterscheidet sich aber in zwei Hauptbereichen von ihnen. Erstens
ist eine Durchgangsbohrung 210 kreisförmig und dreht sich somit unabhängig von
dem Schaft 180, den sie in Eingriff nimmt. Zweitens weist
die innere Nockenplatte 200 statt einer Federbefestigungsöse 208 einen
Ansatz 212 auf, der sich von dem gegenüberliegenden Seitenrand der
Platte bezüglich
der Öse 208 erstreckt.
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Eine
Federöffnung 206 ist
auch an der inneren Nockenplatte 200 vorgesehen. Die Feder 202 ist so
in der Federöffnung 206 der
inneren Nockenplatte angeordnet, dass Enden 214 der Feder
die Ränder 216 der Öffnung 206 in
Eingriff nehmen. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die Feder 202 einen
Durchmesser auf, der so dimensioniert ist, dass die Feder in die
jeweilige Federöffnung 206 beider äußerer Nockenplatten
ragt, wenn die Platten 196, 198 und 200 in
Sandwichform (am besten in 5 zu sehen)
zusammengefügt
sind, wobei die innere Nockenplatte zwischen den beiden äußeren Nockenplatten
angeordnet ist. In ihrer entspannten Position erstreckt sich die
Feder 202 im Grunde von Ende zu Ende in jeder der Öffnungen 206,
um die innere Nockenplatte 200 und insbesondere den Ansatz 212 zur Sperrnase 170 vorzubelasten.
Wenn der Ansatz 212 mit einer Last beaufschlagt wird, wie
unten beschrieben, die ein Schwenken der inneren Nockenplatte 200 bezüglich der äußeren Nockenplatten 196, 198 in
Richtung zum Treiber 66 bewirkt, wird die Feder 202 komprimiert
und drückt
die innere Nockenplatte, damit sie bei Abbau der Last in ihre Ausgangsposition
zurückkehrt.
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Eine
(am besten in 12A zu sehende) Rückstellfeder 218 ist
an einem ersten Ende mit beiden der Federbefestigungsösen 208 und
an einem anderen Ende mit einem von der Montageplatte 174 herabhängenden
Stift 220 verbunden. Die Feder 218 ist dazu konfiguriert,
die Nockenplatten 196, 198, 200, die
bei Zurückziehen
des Treibers 66, nachdem der Kolben die Startposition erreicht,
aus der Sperrnase 170 am Werkstückkontaktelement 162 ausgerückt werden,
in ihre „Ruhe"-Position zurückzuführen.
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Im
Betrieb und unter Bezugnahme auf die 12A–F wird
das Werkzeug 160 zunächst
in der Startposition gezeigt (12A),
wobei der Treiber 66 zurückgezogen ist und sich der
(nicht gezeigte) Kolben in der Startposition befindet. Die Rückstellfeder 218 zieht
die Nasenverriegelung 194, einschließlich der Platten 196, 198, 200,
außer
Eingriff mit der Sperrnase 170, und die Feder 202 hält die Platten 196, 198, 200 in
Deckung miteinander oder in allgemeiner Ausrichtung aufeinander.
Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die Sperrnase 170 unter dem
Ansatz 212 an der inneren Nockenplatte 200 gezeigt
wird, was bedeutet, dass sich das Werkstückkontaktelement 162 in
der ausgefahrenen Position befindet, wodurch angezeigt wird, dass
die Verbrennungskammer 36 geöffnet ist.
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Bei
der Anordnung der Montageplatte 174 werden das Treiberverriegelungsglied 182 und
die Nasenverriegelung 194 bezüglich einander so angeordnet,
dass das Treiberverriegelungsglied 182 von dem Treiber 66 in
Eingriff genommen werden kann, und die Nasenverriegelung 194 kann
mit der Sperrnase 170 in Eingriff gebracht werden. Nunmehr
auf 12B Bezug nehmend, hat der Bediener
das Werkzeug 160 gegen das Werkstück gedrückt, so dass sich das Werkstückkontaktelement
nach oben bewegt hat (siehe neue Position der Nase 170),
und die Verbrennungskammer 36 ist durch das Ventilglied 50 abgedichtet
worden. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Nase 170 vollständig über dem
Ansatz 212 befindet. Das Werkzeug 160 ist nun
abschussbereit.
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Nunmehr
auf 12C Bezug nehmend, ist das Werkzeug 160 abgeschossen
worden und der Treiber 66 hat sich zur Ineingriffnahme
eines Befestigungselements nach unten bewegt. Bei seiner Abwärtsbewegung
hat der Treiber 66 die aufgeweitete Ausbildung 190 des
Treiberverriegelungsglieds 182 in Eingriff genommen und
zur Seite geschoben und demgemäß eine Drehung
des Glieds 182, des Schafts 180 und der Nasenverriegelung 194 im
Uhrzeigersinn bewirkt, wie durch den Pfeil 222 gezeigt. Diese
Positionen werden als die verschobene oder gedrehte Position des
Glieds 182 und der Verriegelung 194 bezeichnet.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Ansatz 212 der Nasenverriegelung 194 jegliche
Abwärtsbewegung
der Sperrnase 170 blockiert.
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Nunmehr
auf 12D Bezug nehmend, hat der Bediener
nun das Werkzeug 160 mit einer so genannten „Kontaktauslösungs"-Bewegung von der Werkstückoberfläche angehoben,
um das Werkzeug schnell in die nächste
Abschussposition zu bewegen. Somit wird das Werkstückkontaktelement 162 nicht mehr
durch das Werkstück
behindert und versucht, in die Ruheposition von 12A zurückzukehren.
Der Ansatz 212 verhindert diese Bewegung jedoch, indem
er einen Rand 213 der Sperrnase 170 in Eingriff nimmt,
wodurch des Weiteren die Verbrennungskammer 36 abgedichtet
gehalten wird, indem eine unerwünschte
Bewegung des Ventilglieds 50 verhindert wird.
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In 12E ist der Treiber 66 ganz zurückgezogen
und das Treiberverriegelungsglied 182 wird dann durch die
Rückstellfeder 218 in
seine Startposition zurückgeführt, die
durch Bewegung der Nasenverriegelung 194 über den Schaft 180 auch
das Treiberverriegelungsglied bewegt. Als Nächstes kann sich nun das Werkstückkontaktelement 162 nach
unten bewegen, wodurch die Verbrennungskammer 36 geöffnet wird,
um ein Ausspülen
von Verbrennungsgasen aus der Verbrennungskammer zu gestatten (12F). Die 12A und 12F sind identisch, und das Werkzeug 160 ist
nur für
einen weiteren Abschuss bereit.
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Nunmehr
auf die 12G–12L Bezug nehmend,
ist zu sehen, dass das Werkzeug 160 dazu ausgeführt ist,
durch Betätigung
der Nasenverriegelung 194 ein Blockieren zu verhindern.
In 12G wird der Treiber 66 in der Startposition
gezeigt, aber das Werkstückkontaktelement 162 hat
noch nicht die ganz zurückgezogene
oder geschlossene Position erreicht, so dass der Ansatz 212 eine
Seitenfläche 224 der
Sperrnase 170 in Eingriff genommen hat. Wie in 12H zu sehen, ist das Werkzeug 160 abgeschossen
worden, obgleich die Verbrennungskammer 36 nicht ganz geschlossen
ist, wodurch bewirkt wird, dass der Treiber 66 das Treiberverriegelungsglied 182 aus
dem Weg schiebt und auch die Nasenverriegelung 194 durch
die Verbindung über
den Schaft 180 im Uhrzeigersinn bewegt. Der Eingriff des Ansatzes 212 mit
der Fläche 224 verhindert
jedoch, dass die Nasenverriegelung ihre vollständige Verschiebung im Uhrzeigersinn
erreicht. Gäbe
es keinen Freigabemechanismus, würde
der Treiber daran gehindert werden, sich frei nach unten zu bewegen,
um das Befestigungselement anzutreiben, und nicht ordnungsgemäß in die
Startposition zurückkehren.
Um dieser Situation abzuhelfen, ist die innere Nockenplatte 200 aufgrund
ihrer (am besten in 10 zu sehenden) kreisförmigen Durchgangsbohrung 210 somit
bezüglich
der äußeren Nockenplatten 196, 198 beweglich.
Des Weiteren wird die Feder 202 komprimiert, wodurch es
dem Treiber 66 gestattet wird, sich ordnungsgemäße von dem
Verriegelungsglied 182 weg zu bewegen.
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Ein
verwandtes Problem wird in 12 gezeigt,
dass aufgrund des Mangels an einer vollständig geschlossenen Verbrennungskammer
während des
Abschießens
das Differential von Gasdrücken, die
es dem Kolben normalerweise gestatten, in die Startposition zurückzukehren,
nicht ausreicht oder gar nicht vorhanden ist. Durch das in 12H gezeigte Komprimieren der Feder 202 ist
die Sperrnase 170 in der Lage, den Ansatz 212 zu
passieren und sich nach unten zu bewegen, wobei diese Bewegung durch
den abgewinkelten oberen Teil 172 der Nase 170 erleichtert
wird.
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Nunmehr
auf die 12J und 12K Bezug
nehmend, kann das Werkzeug 160 nicht erneut abgeschossen
werden, da sich der Treiber 66 bereits in der abgesenkten
Position befindet. Um das Werkzeug, das nicht blockiert ist, dessen
Teile sich aber lediglich nicht in ihrer ordnungsgemäßen Position
befinden, zurückzustellen,
drückt
der Bediener das Mundstück 26 und
das Werkstückkontaktelement 162 gegen
das Werkstück 147.
Durch diesen Vorgang wird das Werkstückkontaktelement 162 nach oben
geschoben, aber da sich der Treiber 66 unten befindet,
befindet sich die Nasenverriegelung 194 immer noch in der
verschobenen oder gedrehten Position, und das Werkstückkontaktelement
kann sich nicht um seine volle Strecke nach oben bewegen.
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Um
es dem Element 162 zu gestatten, den Ansatz 212 zu
passieren, beginnt der abgewinkelte Teil 172 der Sperrnase 170 mit
einem Eingriffsvorgang, der die Feder 202 komprimiert.
Bei zusätzlichem
Abwärtsdruck
durch den Bediener komprimiert die Sperrnase 170 die Feder 202 genug,
um den Ansatz 212 und die innere Nockenplatte 200 entgegen dem
Uhrzeigersinn zu bewegen, bis ausreichend Spielraum bereitgestellt
wird, um es dem Werkstückkontaktelement 162 zu
gestatten, den Ansatz 212 zu passieren.
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Nunmehr
auf 12L Bezug nehmend, ist zu sehen,
dass sich die Nase 170 des Werkstückkontaktelements 162 von
dem Ansatz 212 weg bewegt hat, und das Ventilglied 50 die
Startposition erreicht hat, in der die Verbrennungskammer 36 in
der Regel geschlossen ist. Die Kammer ist in diesem Beispiel jedoch
nicht geschlossen, da sich der Kolben 64 immer noch in
seiner untersten oder abgeschossenen Position befindet und aufgrund
der geöffneten
Verbrennungskammer nicht in die Startposition zurückgekehrt
ist.
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Da
der Treiber 66 niedergedrückt ist, befinden sich das
Treiberverriegelungsglied 182 und die Nasenverriegelung 194 noch
immer in der gedrehten oder verschobenen Position. Um das Werkzeug 160 zum
Abschießen
vorzubereiten, stellt der Bediener den Treiber 66 mit einem
Schraubendreher oder einem ähnlichen
Werkzeug zurück,
indem er den Treiber nach oben in das Gehäuse 12 schiebt, bis
er die (am besten in 12A zu sehende) Startposition
erreicht. Zu diesem Zeitpunkt werden das Verriegelungsglied 182 und
die Nasenverriegelung 194 durch die Rückstellfeder 218 in
die Position von 12A gezogen. Das Werkzeug 160 kann
dann neu abgeschossen werden, nachdem es auf das Werkstück 147 angeordnet
und niedergedrückt
worden ist, um die Verbrennungskammer zu schließen, wie in 12B gezeigt.
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Somit
ist zu sehen, dass der vorliegende Verzögerungsmechanismus in Form
der Auslöserverzögerung 104,
der Schwenknocken 134 oder der Kombination aus dem Treiberverriegelungsglied 182 und der
Nasenverriegelung 194 letztendlich das Öffnen der Verbrennungskammer 36 so
lange verzögert,
bis der Kolben 64 die Startposition erreicht. Somit wird ein
zuverlässigerer
Betrieb des Werkzeugs erreicht und der Bediener kann, falls gewünscht, das
Werkzeug durch die Kontaktauslösungsbetriebsart
effizienter bedienen.