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Bereich der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf den Bereich von Einrichtungen, welche
benutzt werden, um Befestigungselemente in Werkstücke zu treiben,
und speziell auf eine Einrichtung, um Befestigungselemente in Werkstücke einzuschlagen.
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Hintergrund
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Befestigungselemente,
wie z. B. Nägel
und Klammern, werden gewöhnlich
in Projekten benutzt, welche vom Handwerk bis zur Gebäudeerstellung reichen.
Während
das manuelle Eintreiben bzw. Einschlagen derartiger Befestigungselemente
in ein Werkstück
effektiv ist, kann ein Benutzer sehr schnell ermüden, wenn er bei Projekten
involviert ist, welche eine große
Anzahl von Befestigungselementen und/oder von großen Befestigungselementen
erfordert. Außerdem
erfordert das richtige Eintreiben von großen Befestigungselementen in
ein Werkstück häufig mehr
als einen einzelnen Schlag mit einem manuellen Werkzeug.
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In
Antwort auf die Mängel
bei manuellen Eintreib- bzw.
Einschlagwerkzeugen wurden leistungs- bzw. antriebsunterstützte Einrichtungen
entwickelt, um Befestigungselemente in Holz zu treiben bzw. einzuschlagen.
Bauunternehmer und Heimwerker benutzen gewöhnlich derartige Einrichtungen,
um Befestigungselemente, welche von Stiftnägeln, welche in kleinen Projekten
genutzt werden, bis zu gewöhnlichen
Nägeln,
welche bei Balken und anderen Bauprojekten benutzt werden, reichen.
Traditionell wurde Pressluft benutzt, um die Leistung für die antriebsunterstützten Einrichtungen
zu liefern. Spezieller ausgedrückt
wird eine Druckluftquelle benutzt, um einen Zylinder anzutreiben,
welcher einen Nagel in das Werkstück einschlägt. Derartige Systeme erfordern
jedoch einen Luftkompressor, wobei sich die Kosten des Systems erhöhen und
die Transportierbarkeit des Systems begrenzt wird. Zusätzlich behindern
Luftleitungen, welche benutzt werden, um eine Einrichtung an den
Luftkompressor anzuschließen, die
Bewegung und können
sehr mühsam
und gefährlich
bei den Anwendungen sein, wie z. B. beim Dachbau.
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Brennstoffzellen
wurden auch entwickelt, um als eine Leistungs- bzw. Antriebsquelle
für antriebsunterstützte Einrichtungen
zu dienen. Die Brennstoffzelle ist im Allgemeinen in der Form eines
Zylinders vorgesehen, welcher entfernbar an der Einrichtung befestigt
ist. Beim Betrieb wird Brennstoff von dem Zylinder mit Luft gemischt
und entzündet.
Die darauf folgende Expansion des Gases wird benutzt, um den Zylinder
zu treiben und damit ein Befestigungselement in ein Werkstück einzuschlagen.
Diese Systeme sind verhältnismäßig kompliziert,
da sowohl elektrische Systeme als auch Brennstoffsysteme erforderlich
sind, um die Expansion der Gase zu erzeugen. Zusätzlich sind die Brennstoffpatronen
typischerweise nur Patronen für
eine einmalige Benutzung.
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Eine
andere Leistungsquelle, welche bei leistungs- bzw. antriebsunterstützten Einrichtungen benutzt
wurde, ist die elektrische Leistung. Traditionellerweise waren elektrische
Einrichtungen meistens auf den Gebrauch beim Einschlagen kleinerer Befestigungselemente,
wie z. B. von Klammern, Drahtstiften und Stiftnägeln begrenzt. In diesen Einrichtungen
wird eine Spule, die von elektrischer Leistung angetrieben wird,
von einer externen Quelle benutzt, um das Befestigungselement einzuschlagen. Die
Kraft, welche erreicht werden kann, indem man eine Spule benutzt,
ist jedoch durch den physikalischen Aufbau der Spule begrenzt. Speziell
die Anzahl der Amperewin dungen in einer Spule bestimmt die Kraft,
welche durch die Spule erzeugt werden kann. Wenn die Anzahl der
Windungen zunimmt, erhöht
sich jedoch der Widerstand der Feldwicklung, was eine größere Betriebsspannung
notwendig macht. Zusätzlich
verändert
sich die Kraft in einer Spule in Bezug auf den Abstand des Spulenkerns vom
Zentrum der Windungen. Dies grenzt die meisten durch Spulen angetriebenen
Einrichtungen auf kurze Schläge
und kleine Kraftanwendungen ein, wie z. B. bei Klammern oder Stiftnägeln.
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Verschiedene
Vorgehensweisen wurden benutzt, um die Beschränkungen elektrischer Einrichtungen
zu überwinden.
In einigen Systemen werden viele Schläge benutzt. Dieser Ansatz erfordert,
dass das Werkzeug in einer Position für eine verhältnismäßig lange Zeit beibehalten
werden muss, um das Befestigungselement einzuschlagen. Ein anderer
Ansatz besteht in dem Benutzen einer Feder, um Energie zu speichern.
In diesem Ansatz wird die Feder über
einen elektrischen Motor gespannt (oder aktiviert). Sobald ausreichend
Energie innerhalb der Feder gespeichert ist, wird die Energie von
der Feder auf einen Amboss freigegeben, welcher dann das Befestigungselement
in das Substrat einschlägt.
Die Kraftliefercharakteristika einer Feder sind jedoch nicht gut
für das
Treiben bzw. Einschlagen von Befestigungselementen geeignet. Wenn
ein Befestigungselement in ein Werkstück getrieben bzw. eingeschlagen
wird, wird mehr Kraft benötigt.
Im Gegensatz dazu, da eine Feder in einen unbelasteten Zustand übergeht,
wird weniger Kraft für
den Amboss geliefert.
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Schwungscheiben
wurden auch benutzt, um Energie für die Anwendung beim Einschlagen
eines Befestigungselementes zu speichern. Die Schwungscheiben werden
benutzt, um einen hämmernden
Amboss anzutreiben, welcher den Nagel einschlägt. Ein Nachteil derartiger
Gestaltungen ist die Art, in welcher die Schwungscheibe mit dem
Treiberamboss gekoppelt ist. Einige De signs beinhalten das Gebrauchen
des Fliehkupplungsmechanismus, welcher sowohl kompliziert und schwer
ist als auch der Abnutzung unterliegt. Andere Designs nutzen eine
kontinuierlich drehende Schwungscheibe, welche an einen Kipphebel-Verbindungsmechanismus gekoppelt
ist, um ein Befestigungselement zu treiben. Derartige Designs sind
durch große
Abmessung, schweres Gewicht, zusätzliche
Komplexität und
Unzuverlässigkeit
beschränkt.
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Es
wird ein System benötigt,
welches benutzt werden kann, eine Einstoßkraft in einer Einrichtung zu
liefern, wobei Niedrigvolt-Energiequellen benutzt werden. Ferner
wird ein System benötigt,
welches weniger komplex, zuverlässiger
und leichtgewichtiger und kompakt ist. Eine weitere Notwendigkeit
besteht für
ein sicheres System, welches die Möglichkeit des sequenziellen
Einschlagens bzw. Einstoßens
liefert.
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Zusammenfassung
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Entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung geliefert, um ein
Befestigungselement einzuschlagen bzw. einzustoßen, welche beinhaltet: einen
Rahmen, einen Motor, welcher an dem Rahmen befestigt ist und einen
Treiberstiel bzw. -welle beinhaltet, welcher eine Treiberwellenachse
definiert, einen Hebelarm, welcher eine Drehachse parallel zu der
Treiberwellenachse beinhaltet, ein Schwungrad, welches drehbar an
dem Hebelarm montiert ist und betriebsfähig mit dem Motor gekoppelt
ist, um die Energie zu speichern, welche von dem Motor empfangen
wurde, einen Treibermechanismus, um ein Befestigungselement einzuschlagen,
und eine Spule, welche so konfiguriert ist, dass sie den Hebelarm
zwischen einer ersten Position, bei welcher das Schwungrad von dem
Treibermechanismus entfernt platziert ist, und einer zweiten Position,
bei welcher das Schwungrad den Treibermechanismus kontaktieren kann,
dreht.
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Entsprechend
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren des Einschlagens des
Befestigungsgliedes geliefert, wobei beinhaltet ist: Speichern der
Energie auf einem Schwungrad, welches über einen Hebelarm gestützt wird,
Energieversorgen einer Spule, Drehen des Hebelarms, wobei die Spule
benutzt wird, Übertragen der
Energie von dem Schwungrad zu einem Treibermechanismus und Einschlagen
eines Befestigungselementes, wobei der Treibermechanismus benutzt wird.
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Entsprechend
einer weiteren Ausführungsform
beinhaltet eine Einrichtung zum Einschlagen eines Befestigungselementes
einen von einer Batterie betriebenen Motor, ein Schwungrad, welches
betriebsfähig
mit dem Motor verbunden ist und durch einen Hebelarm unterstützt wird,
eine Spule, welche so konfiguriert ist, dass sie das Schwungrad
um eine Achse parallel zu dem Motor dreht, und einen Treibermechanismus,
welcher in Richtung einer Position auf einem Treiberpfad unterstützt wird,
wobei das Schwungrad betrieben werden kann, um den Treibermechanismus
entlang des Treiberpfades zu zwingen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt
eine perspektivische Front- bzw. Vorderansicht einer Einrichtung
zum Einschlagen eines Befestigungselements entsprechend den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung dar;
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2 stellt
eine Seitenansicht der Einrichtung zum Einschlagen eines Befestigungselementes der 1 dar,
wobei ein Teil des Gehäuses
entfernt ist;
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3 stellt
eine Querschnittsansicht von oben der Einrichtung zum Einschlagen
eines Befestigungselementes der 1 dar;
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4 stellt
eine Seitenansicht der Einrichtung zum Einschlagen eines Befestigungselementes der 1 dar;
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5 stellt
eine perspektivische Vorderansicht der Hebelarmanordnung der Einrichtung
der 1 dar;
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6 stellt
eine hintere perspektivische Ansicht der Hebelarmanordnung der Einrichtung
der 1 dar;
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7 stellt
eine teilweise perspektivische Ansicht der Einrichtung der 1 dar,
wobei ein Trigger, ein Trigger-Sensorschalter und ein Eingriffsteil eines
Hebelarms gezeigt werden, welcher die Drehung des Triggers verhindern
kann;
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8 stellt
ein Schema eines Steuersystems dar, welches benutzt wird, um die
Einrichtung der 1 entsprechend den Prinzipien
der Erfindung zu steuern;
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9 stellt
eine teilweise Querschnittsansicht der Triggeranordnung der Einrichtung
der 1 dar, wenn der Aktivierungsmechanismus, wie dies
in 2 gezeigt wird, positioniert ist;
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10 stellt
eine teilweise Querschnittsansicht der Triggeranordnung der Einrichtung
der 1 dar, wenn das Arbeitskontaktelement gegen ein Werkstück gepresst
wurde und der Trigger oder der manuelle Schalter durch einen Benutzer
repositioniert wurde;
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11 stellt
eine Teilquerschnittsansicht der Einrichtung zum Einschlagen eines
Befestigungselementes der 1 dar, wobei
der Hebelarm so gedreht wurde, dass er ein Treiberglied mit dem Schwungrad
in Eingriff bringt;
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12 stellt
eine Teilquerschnittsansicht der Einrichtung zum Einschlagen eines
Befestigungselementes der 1 dar, wobei
diese, nachdem das Energieversorgen der Spule den Dreharm in Berührung mit
einem Treibermechanismus dreht und der Treibermechanismus über einen
vollen Arbeitstakt bewegt wurde, entsprechend den Grundzügen der
Erfindung;
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13 stellt
eine Teilquerschnittsansicht eines von einer Feder geladenen Schalters
dar, welcher durch das kombinierte Positionieren des Betätigungsmechanismus
und des manuellen Schalters der Einrichtung der 1 so
aktiviert wurde, dass er mit einer Sensoranordnung wechselwirkt;
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14 stellt
eine Seitenansicht des Kolbens und des Stiels des federbelasteten
Schalters der 13 dar;
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15 stellt
eine Teilquerschnittsansicht einer Einrichtung zum Einschlagen eines
Befestigungselementes dar, welche ein Spulenmechanismus mit einem
Kniegelenk beinhaltet, um einen mechanischen Vorteil für das Drehen
einer Hebelarmanordnung zu liefern;
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16 stellt
eine Teilquerschnittsansicht einer Einrichtung mit einem über eine
Spule aktivierten Hebelarm dar, welcher positioniert wird, indem
ein Schlitten, welcher auf einer Oberfläche gleitet, positioniert wird;
und
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17 zeigt
eine Teilquerschnittsansicht eines über eine Spule aktivierten
Hebelarmes, welcher positioniert wird, indem ein Schlitten benutzt
wird, welcher mit Rädern
ausgestattet ist, welche auf einer Oberfläche laufen.
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Beschreibung
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Für das Anpreisen
und das Verstehen der Prinzipien der Erfindung wird nun auf die
Ausführungsformen
Bezug genommen, welche in den Zeichnungen dargestellt werden und
in der folgenden geschriebenen Spezifikation beschrieben werden.
Es ist davon auszugehen, dass damit keine Eingrenzung für den Umfang
der Erfindung beabsichtigt wird. Es ist ferner davon auszugehen,
dass die vorliegende Erfindung irgendwelche Änderungen und Modifikationen
für die
dargestellten Ausführungsformen
beinhaltet und ferner Anwendungen der Prinzipien der Erfindung beinhaltet,
wie sie normalerweise bei Fachleuten auftreten, auf welche sich
die Erfindung bezieht.
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1 stellt
eine Einschlageinrichtung 100 für ein Befestigungselement dar,
welches ein Gehäuse 102 und
eine Befestigungselementpatrone 104 beinhaltet. Das Gehäuse 102 definiert
ein Handgriffteil 106, ein Batterieaufnahmeteil 108 und
einen Treiberbereich 110. Die Befestigungselementpatrone 104 ist
in dieser Ausführungsform
federunterstützt, um
auf die Befestigungselemente einzuwirken, wie z. B. auf Nägel oder
Klammern, seriell auf eines nach dem anderen, zu einer Ladeposition,
benachbart zum Treiberbereich 110. Mit weiterem Bezug auf 2,
wobei ein Teil des Gehäuses 102 entfernt
ist, ist das Gehäuse 102 auf
einem zweiteiligen Rahmen 112 montiert, welcher einen Gleichstrommotor 114 unterstützt bzw.
aufnimmt. Zwei Federn 116 und 118, welche deutlicher
in 3 gezeigt werden, sind jeweils über Führungselemente 120 bzw. 122 positioniert.
Eine Spule 124 ist unterhalb der Führungselemente 120 und 122 platziert.
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Der
Motor 114, welcher fest an dem Rahmen 112 angebracht
ist, unterstützt
drehbar eine Hebelarmanordnung 126 über ein Auflager 128,
welches in 4 gezeigt wird. Zusätzlich mit
Bezug auf 5 und 6 beinhaltet
die Hebelarmanordnung 126 eine Schwungscheibe 130 und
ein Schwungscheiben-Antriebsrad 132,
welches drehbar auf einer Achse 134 unterstützt wird.
Eine Vielzahl von Rillen 136 ist auf der äußeren Peripherie
der Schwungscheibe 130 gebildet. Ein Riemen 138 erstreckt
sich zwischen dem Schwungscheiben-Antriebsrad 132 und einem Antriebsrad 140,
welches an der Ausgangswelle 142 des Motors 114 befestigt
ist. Die Hebelarmanordnung 126 beinhaltet zwei Federbohrlöcher 144 und 146, welche
jeweils Federn 148 bzw. 150 aufnehmen. Eine Aushöhlung 152 zur
Aufnahme eines Stiftes, welcher am besten in 4 zu sehen
ist, ist auf der unteren Oberfläche
einer Zunge bzw. einem Ausleger 154 platziert.
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Fortfahrend
mit 3 und 4 ist ein frei laufendes Rollglied 156 fest
an dem Rahmen 112 über
ein Bohrloch 158 an einer Stelle oberhalb eines Treiberglieds 160 montiert.
Das Treiberglied 160 beinhaltet einen Amboss 162 an
einem Ende und einen Führungsstangenflansch 164 am
gegenüberliegenden
Ende. Ein Permanentmagnet 166 ist auch auf dem Treiberglied 160 platziert.
Das Treiberglied 160 ist zwischen einem vorderen Prellbock 168,
welcher am vorderen Endteil der Führungen 120 und 122 platziert
ist, und einem Paar von hinteren Prellböcken 170 und 172,
welche an den gegenüberliegenden Enden
der Führungselemente 120 und 122 platziert sind,
bewegbar. Der vordere Prellblock 168 definiert eine Zentralbohrung 174,
welche sich zu einem Eintreibkanal 176 in der Befestigungselementpatrone 104 öffnet. Ein
Hall-Effekt-Sensor 178 ist in Vorwärtsrichtung der Freilaufrolle 156 platziert.
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Mit
Bezug auf 2 beinhaltet ein Antriebs- bzw.
Betätigungsmechanismus 180 einen
Gleitstab 182, welcher an ei nem Ende mit einem Arbeitskontaktelement
(WCE) 184 und an dem gegenüberliegenden Ende mit einem
Dreharm 186 verbunden ist. Eine Feder 188 spannt
den Gleitstab 182 in Richtung dem WCE 184 vor.
Der Dreharm 186 dreht sich um eine Achse 190 und
beinhaltet ein Eingriffsteil 192, welches in 7 gezeigt
wird. Das Eingriffsteil 192 ist so gestaltet, dass es in
einen Stoppschlitz 194 eines Triggers 196 passt.
Der Trigger 196 dreht sich um eine Drehwelle 198 und
ist so justiert, dass er einen federgespannten Schalter 200 aktiviert.
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Der
von einer Feder gespannte Schalter 200 wird benutzt, um
ein Eingangssignal für
eine Steuerschaltung 210 zu liefern, welche in 8 gezeigt wird.
Die Steuerschaltung 210 beinhaltet einen Prozessor 212,
welcher den Betrieb des Motors 114 und der Spule 124 steuert.
Die Leistung bzw. Spannungsversorgung der Schaltung 210 ebenso
wie des Motors 114 und der Spule 124 wird durch
eine Batterie 214 geliefert, welche mit dem Batterieaufnahmeteil 108 gekoppelt
ist (siehe 1). Der Prozessor 212 empfängt ein
Eingangssignal von dem von einer Feder gespannten Schalter 200,
dem Hall-Effekt-Sensor 178 und einem Schwungscheiben-Geschwindigkeitssensor 220.
Die Steuerschaltung 210 beinhaltet ferner ein Zeitglied 222,
welches ein Eingangssignal für
den Prozessor 212 liefert. Ein Speicher 224 ist
mit Befehlinstruktionen programmiert, welche, wenn sie von dem Prozessor 212 ausgeführt werden,
das Durchführen
verschiedener Steuerfunktionen liefern, welche hier beschrieben
werden. In einer Ausführungsform
sind der Prozessor 212 und der Speicher 224 auf
einem Mikrocontroller untergebracht.
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Ein
weiteres Detail und der Betrieb der Einschlageinrichtung 100 für ein Befestigungselement wird
mit dem Anfangsbezug auf 1 bis 8 beschrieben.
Wenn die Batterie 214 in das Batterieaufnahmegehäuse 108 eingesetzt
wird, wird Leistung bzw. Spannungsversorgung an die Steuerschaltung 210 angelegt.
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Als
Nächstes
drückt
der Bediener d Arbeitskontaktelement 184 gegen ein Werkstück, wobei
das Arbeitskontaktelement 184 in die Richtung des Pfeils 234 drückt, welcher
in 2 gezeigt wird. Die Bewegung des Arbeitskontaktelements 184 bewirkt,
das die Gleitschiene 182 des Betätigungsmechanismus 180 die
Feder 188 zusammenpresst und den Dreharm 186 um
den Drehstift 190 dreht. Mit Bezug auf 9 und 10,
wenn der Dreharm 186 sich um den Drehstift 190 in
Richtung des Pfeils 236 dreht, dreht sich das Eingriffsteil 192 des
Dreharmes 186 in Richtung des Pfeils 236 aus dem
Anschlagschlitz 194 heraus. Dies gestattet, dass der Trigger 196 in
Richtung des Pfeils 238 zu der Position, welche in 10 gezeigt
wird, gedreht wird. In 10 wird der Trigger 196 gegen
den federgespannten Schalter 200 gedrückt.
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Wenn
der Trigger 196 gegen den federgespannten Schalter 200 drückt, wird
ein Signal erzeugt und an den Prozessor 212 geschickt.
In Antwort auf das Signal veranlasst der Prozessor 212,
dass Energie von der Batterie 214 an den Motor 114 geliefert wird,
was die Ausgangs- bzw. Antriebswelle 142 des Motors 114 veranlasst,
sich in Richtung des Pfeils 230 der 5 zu drehen.
Entsprechend dreht sich das Antriebsrad 140, welches fest
mit der Antriebswelle 142 verbunden ist, auch in Richtung
des Pfeils 230. Diese Rotationsenergie wird auf das Schwungscheiben-Antriebsrad 132 über den
Riemen 138 übertragen.
Die Drehung des Schwungscheiben-Antriebsrades 132 veranlasst
die Achse 134 und die Schwungscheibe 130, sich
in Richtung des Pfeils 232 zu drehen.
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Die
Drehung der Schwungscheibe 130 wird durch den Schwungscheiben-Geschwindigkeitssensor 220 abgetastet,
und ein Signal, welches indikativ für die Drehgeschwindigkeit der
Schwungscheibe 130 ist, wird an den Prozessor 212 geführt. Der
Prozessor 212 steuert den Motor 114, um die Drehgeschwindigkeit
der Schwungscheibe 130 zu erhöhen, bis das Signal von dem Schwungscheiben-Geschwindigkeitssensor 220 anzeigt,
dass ein ausreichender Betrag an kinetischer Energie in der Schwungscheibe 130 gespeichert
wurde.
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In
Antwort auf das Erreichen eines ausreichenden Betrages an kinetischer
Energie veranlasst der Prozessor 212, dass die Lieferung
von Energie für
den Motor 114 unterbrochen wird, weil dem Motor 114 gestattet
wird, dass er sich frei durch Energie dreht, welche in der drehenden
Schwungscheibe 130 gespeichert ist. Der Prozessor 212 startet
ferner das Zeitglied 222 und steuert die Spule 124 in
einen Spannungsversorgungszustand, wobei ein Stift 264 auswärts von
der Spule 124 in Richtung des Pfeils 266, welcher
in 4 gezeigt wird, gezwungen wird, und gegen die
Aufnahmeaussparung 152 des Stiftes. Der Stift 264 zwingt
somit die Federn 148 und 150, dass diese innerhalb
der Federbohrlöcher 144 und 146 zusammengedrückt werden.
Wenn die Federn 148 und 150 durch das Ausstoßen des
Stiftes 264 zusammengedrückt werden, dreht sich der
Hebelarm 126 um den Motor 114 in Richtung des
Pfeils 266 der 6, da der Hebelarm 126 drehbar
mit dem Rahmen 112 über
den Motor 114 und das Kugellager 128 verbunden
ist.
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Die
Drehung des Hebelarmes 126 zwingt die Rillen 136 der
Schwungscheibe 130 in die komplimentären Rillen 268 des
Treibergliedes 160, welches in 11 gezeigt
wird. Dementsprechend wird das Treiberglied 160 zwischen
die frei laufende Laufrolle 156 und die Schwungscheibe 130 geklemmt.
Die Schwungscheibe 130 überträgt Energie
an das Treiberglied 160 und den Flansch 164, welcher
so konfiguriert ist, dass er an die Federn 116 und 118 angrenzt,
gegen die Federn 116 und 118 drückt, wobei die
Vorspannung der Federn 116 und 118 überwunden
wird und wobei das Treiberglied 160 in Richtung des Prellbocks 168 gezwungen
wird. Während
die Ausführungsform
der 11 Federn beinhaltet, können andere Ausführungsformen
andere rückstellfähigen Glieder
anstatt oder zusätzlich
zu den Federn 116 und 118 aufweisen. Solche rückstellfähigen Glieder
können
Zugfedern oder elastomere Materialien, wie z. B. Bungee-Bänder oder Gummibänder, beinhalten.
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Die
Bewegung des Treibergliedes 160 entlang des Treiberpfades
bewegt den Amboss 162 in den Treiberkanal 176 durch
die Zentralbohrung 174 des vorderen Prellbocks 168,
um so ein Befestigungsglied, welches benachbart zu dem Treiberabschnitt 110 platziert
ist, anzustoßen.
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Die
Bewegung des Treibergliedes 160 hält an, bis entweder ein voller
Arbeitstakt vollendet wurde oder bis das Zeitglied 222 abgelaufen
ist. Spezieller ausgedrückt,
wenn ein vollkommener Einschlag vollendet ist, wie in 12 gezeigt,
wird der Permanentmagnet 166 benachbart zu dem Hall-Effekt-Sensor 178 platziert.
Der Sensor 178 tastet damit die Gegenwart des Magneten 166 ab
und erzeugt ein Signal, welches vom Prozessor 212 empfangen
wird. In Antwort auf das erste Signal des Sensors 178 oder der
Ablaufzeit des Zeitgliedes 222 wird der Prozessor 212 programmiert,
um die Leistungs- bzw. Energiezufuhr für die Spule 124 zu
unterbrechen.
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In
alternativen Ausführungsformen
kann der Hall-Effekt-Sensor
durch einen anderen Sensor ersetzt werden. Zum Beispiel können ein
optischer Sensor, ein induktiver/Näherungssensor, ein Grenzschaltersensor
oder ein Drucksensor benutzt werden, um ein Signal für den Prozessor 212 zu
liefern, so dass das Treiberglied 160 einen vollen Arbeitstakt erreicht
hat. Abhängig
von verschiedenen Betrachtungen kann der Ort des Sensors modifiziert
werden. Zum Beispiel kann ein Druckschalter in dem vorderen Prellbock 168 eingearbeitet
sein. In ähnlicher
Weise kann das Bauteil des Treibergliedes 160, welches
abgetastet wird, wie z. B. der Magnet 166, an verschiedenen
Orten an dem Treiberglied positioniert werden. Zusätzlich kann
der Sensor so konfiguriert werden, dass er ver schiedene Komponenten
des Treibergliedes 160, wie z. B. den Flansch 164 oder
den Amboss 162, abtastet.
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Das
Entmagnetisieren der Spule 124 gestattet, dass sich der
Stift 264 innerhalb der Spule 124 zurückbewegt,
da die Energie, die innerhalb der Federn 148 und 150 gespeichert
ist, die Federn 148 und 150 veranlasst, zu expandieren,
wodurch der Hebelarm 126 in Richtung der entgegengesetzten
Richtung des Pfeils 266 (siehe 6) gedreht
wird. Die Schwungscheibe 130 wird so von dem Treiberglied 160 wegbewegt.
Wenn die Bewegung des Treibergliedes 160 nicht länger durch
die Schwungscheibe 130 beeinflusst wird, veranlasst die
Vorspannung, welche durch die Federn 116 und 118 gegen
den Flansch 164 geliefert wird, dass sich das Treiberglied 160 in
eine Richtung der hinteren Prellböcke 170 und 172 bewegt.
Die Rückwärtsbewegung
des Treibergliedes 160 wird durch die Anschläge 170 und 172 aufgehalten.
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Die
Spule 124 und der Hebelarm 126 werden so zu dem
Zustand, welcher in 4 gezeigt wird, zurückgeführt. Entsprechend
vor dem Wieder-mit-Energie-Versorgen des Motors 114, um
eine andere Einschlagreihenfolge zu initiieren, muss das Signal
von dem Triggerschalter 200 durch Freigeben des Triggers 196 unterbrochen
werden.
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Im
Falle, dass die Einschlageinrichtung 100 für ein Befestigungselement
von dem Werkstück wegbewegt
wird, nachdem ein Befestigungsglied eingestoßen wurde und der Trigger 196 freigegeben wurde,
zwingt die Feder 188 den Betätigungsmechanismus 180,
in die Position zurückzukehren,
welche in 2 gezeigt wird. In dieser Position
wird das Eingriffsteil 192 des Dreharmes 186 innerhalb
des Stoppschlitzes 194 des Triggers 196 positioniert,
wie dies in 7 gezeigt wird. In der Konfiguration
der 7 verhindert das Eingriffsteil 192 die
Drehung des Triggers 196 in Richtung des Pfeils 238 der 9.
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Entsprechend
kann ein Befestigungsglied nicht eingestoßen werden, bevor zuerst das
WCE 184 gegen das Werkstück gedrückt wird, um den Betrieb in
der oben beschriebenen Weise zu gestatten.
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In
alternativen Ausführungsformen
kann der Prozessor 212 ein Trigger-Eingangssignal akzeptieren,
welches zu dem Trigger 196 gehört, und ein WCE-Eingangssignal,
welches zu dem WCE 184 gehört. Das Trigger-Eingangssignal
und das WCE-Eingangssignal
können
durch Schalter, Sensoren oder eine Kombination von Schaltern und
Sensoren geliefert werden. In einer Ausführungsform muss das WCE 184 nicht
länger
mit dem Trigger 196 über
einen Betätigungsmechanismus 180 zusammenwirken,
welcher einen Dreharm und ein Eingriffsteil 192 beinhaltet.
Vielmehr wechselwirkt das WCE 184 mit einem Schalter (nicht
gezeigt), welcher ein Signal an den Prozessor 212 sendet,
welches anzeigt, wenn das WCE 184 niedergedrückt wurde.
Das WCE 184 kann auch so konfiguriert werden, dass es eher
abgetastet bzw. erfasst wird als dass es mit einem Schalter in Eingriff
steht. Der Sensor (nicht gezeigt) kann ein optischer Sensor, ein
induktiver/Näherungssensor,
ein Grenzschaltsensor oder ein Drucksensor sein.
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In
dieser alternativen Ausführungsform
kann der Triggerschalter einen Sensor beinhalten, welcher die Position
des Triggers detektiert, z. B. der Sensor 216, welcher
in 13 gezeigt wird. Wenn der Trigger 196 rückpositioniert
wird, wird eine Feder 250 in dem federgespannten Schalter 200 zusammengedrückt, und
ein Stift 252 bewegt sich von dem federgespannten Schalter 200 nach
außen.
Der Triggersensor 216 wird positioniert, um die Bewegung
des Stifts 252 zu detektieren.
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In
dieser Ausführungsform
beinhaltet der Triggersensor 216 eine Lichtquelle 256 und
einen Fotosensor 258. Die Lichtquelle 256 und
der Fotosensor 258 sind so positioniert, dass, wenn der
Stift 252 in der Position ist, welche in 13 gezeigt
wird, ein Endstück 260 (siehe 14)
des Stiftes 252 das Licht von der Lichtquelle 256 vom
Erreichen des Fotosensors 258 abblockt. Wenn der Stift 252 nach rechts
von der Position aus, welche in 13 gezeigt wird,
bewegt wird, gestattet jedoch ein Fenster 262, dass das
Licht von der Lichtquelle 256 den Fotosensor 258 erreicht.
Der Fotosensor 258 detektiert das Licht und liefert ein
Signal an den Prozessor 212, welches anzeigt, dass der
federgespannte Schalter 200 rückpositioniert wurde.
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Diese
alternative Ausführungsform
kann in zwei unterschiedlichen Abfeuermoden arbeiten, welche vom
Benutzer über
einen Modus-Auswahlschalter auswählbar
sind (nicht gezeigt). In einem sequenziellen Betriebsmodus verursacht
das Zusammendrücken
des WCE 184, dass ein WCE-Signal basierend auf einem Schalter
oder einem Sensor erzeugt wird. In Antwort führt der Prozessor 212 Programminstruktionen
aus, welche veranlassen, dass die Batterieleistung an den Motor 114 geliefert
wird. Der Prozessor 212 kann auch den Sensor 216 basierend
auf dem WCE-Signal
mit Energie versorgen. Wenn der Schwungscheiben-Geschwindigkeitssensor 220 anzeigt,
dass ein gewünschter
Betrag an kinetischer Energie in der Schwungscheibe 130 gespeichert wurde,
dann steuert der Prozessor 212 den Motor 114,
so dass dieser die Drehgeschwindigkeit der Schwungscheibe beibehält, welche
der gewünschten kinetischen
Energie entspricht.
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Falls
gewünscht,
kann ein Bediener auf den Status der verfügbaren kinetischen Energie
aufmerksam gemacht werden. Anhand eines Beispiels kann der Prozessor 212 veranlassen,
dass ein rotes Licht (nicht gezeigt) mit Energie versorgt wird,
wenn die Drehgeschwindigkeit der Schwungscheibe 130 geringer
ist als die gewünschte
Geschwindigkeit, und der Prozessor 212 kann veranlassen,
dass ein grünes
Licht (nicht gezeigt) mit Energie versorgt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit
der Schwungscheibe 130 bei oder oberhalb der gewünschten
Geschwindigkeit ist.
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Zusätzlich zum
Veranlassen, dass Energie für
den Motor 114 beim Niederdrücken des WCE 184 geliefert
wird, startet der Prozessor 212 ein Zeitglied, wenn die
Batterieleistung an den Motor 114 angelegt wird. Falls
ein Triggersignal nicht detektiert wird, bevor das Zeitglied ausläuft, wird
die Batterieleistung von dem Motor 114 entfernt, und die
Abfolge muss neu gestartet werden. Das Zeitglied 222 kann
benutzt werden, um ein Zeittaktsignal zu liefern. Alternativ kann
ein getrenntes Zeitglied vorgesehen werden.
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Falls
jedoch der Trigger 196 bedient wird, empfängt der
Prozessor 212 ein Triggersignal von dem Triggerschalter
oder Triggersensor 216. Der Prozessor 212 kann
dann veranlassen, dass das Zuliefern der Energie zu dem Motor 114 unterbrochen wird,
so lange die kinetische Energie in der Schwungscheibe 130 ausreichend
ist, wobei dem Motor 114 gestattet wird, dass er sich durch
gespeicherte Energie in der drehenden Schwungscheibe 130 frei
dreht. Der Prozessor 212 startet ferner das erste Zeitglied 222 und
steuert die Spule 124 in einen Energieversorgungszustand.
In Antwort auf das erste Signal von dem Treiberblocksensor 178 oder
dem zeitlichen Beenden des Zeitgliedes 222 ist der Prozessor 212 programmiert,
um die Leistungsversorgung für
die Spule 124 zu unterbrechen. Sowohl der WCE-Schalter/Sensor
als auch der Triggerschalter oder Triggersensor 216 müssen zurückgesetzt
werden, bevor ein anderer Zyklus vollendet werden kann.
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Alternativ
kann ein Bediener einen Schlagbetriebsmodus auswählen, wobei der Modus-Auswahlschalter
benutzt wird. In Ausführungsformen, welche
einen Triggersensor beinhalten, veranlasst das Positionieren des
Auswahlschalters in der Schlagmoduseinstellung, dass der Triggersensor
mit Energie versorgt wird. In diesem Betriebsmodus wird der Prozessor 212 Batterieleistung
zu dem Motor 114 in Antwort auf entweder das WCE-Schalt-/Sensor-Signal
oder das Triggerschalt-/Sensorsignal liefern. Beim Empfang des verbleibenden
Eingangssignals verifiziert der Prozessor 212, dass die
gewünschte
kinetische Energie in der Schwungsscheibe 130 gespeichert
ist, und veranlasst dann, dass die Leistungslieferung für den Motor 114 unterbrochen
wird und die Batterieleistung der Spule geliefert wird. In Antwort
auf das erste Signal von dem Treiberblocksensor 178 oder
das Auslaufen des Zeitgliedes 222 wird der Prozessor 212 programmiert,
die Leistungs- bzw. Spannungsversorgung für die Spule 124 zu
unterbrechen.
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Im
Schlagbetriebsmodus muss nur eines der zwei Eingangssignale zurückgesetzt
werden. Der Prozessor 212 wird Batterieleistung für den Motor 114 liefern,
sofort nachdem die Spulenleistung entfernt ist, so lange bis wenigstens
eines der Eingangssignale aktiviert bleibt, wenn das andere Eingangssignal
zurückgesetzt
ist. Wenn das rückgesetzte
Eingangssignal wieder ein Signal an den Prozessor 212 liefert,
wird die oben beschriebene Reihenfolge wiederum initiiert.
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Eine
alternative Spulenanordnung wird in 15 gezeigt.
Die Spulenanordnung 280 kann in einer Einschlageinrichtung
für ein
Befestigungselement benutzt werden, welche im Wesentlichen die gleiche
ist wie die Einschlageinrichtung 100 für ein Befestigungsglied. Die
Spulenanordnung 280 beinhaltet eine Spule 282,
welche mit einem Stift 284 ausgerichtet ist, welcher sich
entlang einer Achse etwas parallel zu der Zunge bzw. Ausleger 286 auf
einer Hebelarmanordnung (nicht in anderer Weise gezeigt) bewegt,
welche ähnlich
konfiguriert ist wie die Hebelarmanordnung 126. Der Stift 284 ist
mit einem Kniegelenk 290 über eine Achse bzw. Welle 292 und
einen Stift 294 verbunden. Das Kniegelenk 290 beinhaltet
einen oberen Arm 296, welcher drehbar mit der Zunge 286 über einen
Stift 298 verbun den ist, und einen niedrigeren Arm 300,
welcher drehbar mit einem Rahmenteil 302 über einen
Stift 304 verbunden ist. Ein Anschlag 306 ist
auf dem niedrigeren Arm 300 platziert.
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Das
Betreiben einer Einschlageinrichtung für ein Befestigungsglied mit
der Spulenanordnung 208 ist im Wesentlichen das gleiche
wie das Betreiben der Einschlageinrichtung 100 für ein Befestigungsglied.
Der Hauptunterschied besteht darin, dass, wenn die Spule 282 in
einen Leistungs- bzw. Spannungsversorgungszustand gesteuert wird,
der Stift 284 in die Spule 282 gezogen wird, wodurch
ausgelost wird, dass die Welle 292 sich in Richtung des Pfeils 308 bewegt,
welcher in 15 gezeigt wird. Die Welle 292 zieht
das Kniegelenk 290 in die Richtung des Pfeils 308.
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Da
der obere Arm 296 des Kniegelenks 290 drehbar
mit der Zunge 286 über
den Stift 298 verbunden ist und der untere Arm 300 des
Kniegelenks 290 drehbar mit dem Rahmenteil 302 über den
Stift 304 verbunden ist, wird das Kniegelenk 290 in
einen ausgestreckten Zustand gezwungen. Mit anderen Worten, der
obere Arm 296 dreht in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn
um den Stift 298, während
der untere Arm 300 sich in einer Richtung im Uhrzeigersinn um
den Stift 304 dreht. Die Ausstreckung des Kniegelenks 290 veranlasst
die Drehung der Hebelarmanordnung 288 um eine Drehachse
in einer Weise ähnlich
der Drehung der Hebelarmanordnung 126.
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Ein
alternativer Spulenmechanismus wird in 16 dargestellt.
Der Spulenmechanismus 310 beinhaltet eine Spule 312 mit
einem Spulenstift 314. Der Spulenstift 314 ist
operativ mit einem Schlitten 316 verbunden, welcher auf
einer Gleichschiene 318 positioniert ist. Ein Arm 320 ist
drehbar auf dem Schlitten 316 an einem Ende und an dem
Hebelarm 322 an dem anderen Ende angeschlossen.
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Der
Spulenmechanismus 310 arbeitet in einer Einschlageinrichtung
für ein
Befestigungsglied im Wesentlichen in der gleichen Weise wie der
Spulenmechanismus 280. Der Hauptunterschied besteht darin,
dass anstatt eines Kniegelenks, wie z. B. das Kniegelenk 290,
der Spulenmechanismus 310 den Schlitten 316 beinhaltet.
Entsprechend veranlasst die Energieversorgung der Spule 312,
dass sich der Schlitten 316 entlang der Gleitschiene 318 bewegt, wobei
dadurch der Hebelarm 322 gezwungen wird, sich zu drehen.
In einer weiteren Ausführungsform werden
die Reibungskräfte
reduziert, indem ein Schlitten 330 mit Rädern 232,
wie dies in 17 gezeigt wird, vorgesehen
wird.
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Während die
Erfindung dargestellt und im Detail in den Zeichnungen und der vorausgehenden Beschreibung
beschrieben wurde, sollte das Gleiche als erläuternd und im Charakter nicht
einschränkend betrachtet
werden. Es ist davon auszugehen, dass nur die bevorzugten Ausführungsformen
präsentiert wurden
und dass alle Veränderungen,
Modifikationen und weitere Anwendungen, welche innerhalb des Geistes
der Erfindung liegen, geschützt
werden sollen.