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Diese Offenbarung betrifft das Gebiet der elektrischen Werkzeuge und insbesondere Geräte, welche verwendet werden, um Befestigungsmittel in Werkstücke einzutreiben.
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HINTERGRUND
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Befestigungsmittel, wie z. B. Nägel und Klammern, werden im Allgemeinen in Projekten im Bereich von Handwerk bis zur Gebäudekonstruktion verwendet. Während das manuelle Eintreiben solcher Befestigungsmittel in Werkstücke effektiv ist, kann ein Anwender schnell müde werden, wenn er in Projekte involviert ist, welche eine große Anzahl von Befestigungsmitteln und/oder große Befestigungsmittel benötigen, um in ein Werkstück getrieben zu werden. Des Weiteren erfordert ein korrektes Eintreiben von größeren Befestigungsmitteln in Werkstücke häufig mehr als einen Einschlag eines Handwerkzeugs.
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In Antwort auf die Mängel der Handeintreibewerkzeuge wurden energieunterstützte Geräte zum Eintreiben von Befestigungsmitteln in Werkstücke entwickelt. Bauunternehmen und Hauseigentümer verwenden gewöhnlicher Weise solche Geräte zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, welche von Holznägeln, welche in kleinen Projekten verwendet werden, zu gewöhnlichen Nägeln, welche in der Landwirtschaft und anderen Konstruktionsprojekten verwendet werden, reichen. Druckluft wurde traditionell verwendet, um die Energie für die energieunterstützten (pneumatischen) Geräte zur Verfügung zu stellen. Jedoch wurden auch andere Energiequellen, wie z. B. elektrische Motoren, verwendet.
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Verschiedene Sicherheitseinrichtungen wurden in die pneumatisch und anderen elektrischen Nagelgeräten integriert. Eine dieser Einrichtungen wird gewöhnlich als ein Arbeitskontaktelement (WCE) bezeichnet. Ein WCE wird in Nagelpistolenausgestaltungen integriert, um ein ungewolltes Auslösen der Nagelpistole zu verhindern. Ein WCE ist typischerweise ein federgespannter Mechanismus, welcher sich nach vorne vom Abschnitt der Nagelpistole erstreckt, von welchem der Nagel ausgetrieben wird. Im Betrieb wird das WCE gegen ein Werkstück gepresst, in welches ein Nagel getrieben werden soll. Wenn das WCE gegen das Werkstück gepresst wird, drückt das WCE die Feder zusammen und erzeugt eine axiale Bewegung, welche zu einer Auslöseranordnung übertragen wird. Die axiale Bewegung wird verwendet, um eine Sicherheitseinrichtung neu zu konfigurieren, auch als Auslösedeaktivierungsmechanismus bezeichnet, so dass ein Auslösen einer Feuerungssequenz mit dem Auslöser der Nagelpistole ermöglicht wird.
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Bei den früheren Nagelgeräten, welche ein WCE aufwiesen, benötigte der Sicherheitsmechanismus zwei Schalter oder Sensoren, um betrieben zu werden. Der erste Schalter ist mit dem WCE gekoppelt und wird nur geschlossen, wenn das WCE gegen ein Werkstück gepresst wurde. In einigen vorhandenen Nagelgeräten beginnt der elektrische Antrieb des Nagelgeräts in Antwort auf das Schließen des ersten Schalters zu rotieren. Ein zweiter Schalter ist mit einem Auslöser gekoppelt, welchen der Benutzer zieht, um das Nagelgerät auszulösen. Ein Steuermechanismus, gewöhnlicher Weise ein elektronischer Schaltkreis, aktiviert das Nagelgerät in Antwort darauf, dass beide Schalter gleichzeitig geschlossen sind. In einigen Ausführungsformen ist der Steuermechanismus in der Lage, die Reihenfolge, in welcher die zwei Schalter geschlossen werden, zu bestimmen. Wenn der WCE-Schalter geschlossen wird, gefolgt von dem Auslöserschalter, dann wird das Nagelgerät feuern. Aber wenn der Auslöseschalter als erstes geschlossen wird, gefolgt von dem WCE-Schalter, wird das Nagelgerät nicht feuern.
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Existierende Nagelgeräte haben einige Nachteile. Erstens benötigen sie viele Schalter, welche ausgebildet sind, um in verschiedenen Teilen des Nagelgerätes gebraucht zu werden. Dies steigert die Kosten des Materials, die Kosten der Herstellung und reduziert potentiell die Zuverlässigkeit des Nagelgerätes. Zweitens müssen Nagelgeräte, welche einen elektronischen Steuermechanismus verwenden, der elektronischen Steuereinrichtung konstant elektrische Energie zur Verfügung stellen, um festzustellen, wann die verschiedenen Schalter geschlossen wurden, um das Nagelgerät sicher zu betreiben. Drittens kann in Nagelgeräten, in denen ein Runterdrücken des WCEs bewirkt, dass der elektrische Antriebsmotor sich dreht, der Motor für längere Zeit laufen, während der WCE-Schalter gedrückt ist, jedoch der Benutzer eigentlich keine Nagel abfeuert, was zu einer Verschendung von elektrischer Energie führt. In existierenden Handnagelgeräten, welche tragbare Energiequellen wie Batterien verwenden, resultiert die oben genannten Schwächen des Nagelgeräts damit, dass das Nagelgerät aus dem Betrieb rausgenommen wird, um es öfters nachzuladen.
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Was gebraucht wird, ist eine Befestigungsgerät mit einem Sicherheitsmechanismus, welcher ein WCE aufweist, das sicher arbeitet, jedoch mit weniger Teilen als herkömmliche Nagelgeräte hergestellt werden kann. Was ferner gebraucht wird, ist ein Befestigungsgerät, welches weniger elektrische Energie verbraucht, durch das Betreiben eines elektrischen Antriebmotors und eines elektronischen Steuermechanismus nur für eine minimale Zeit, welche benötigt wird, um ein Befestigungsmittel korrekt abzufeuern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Befestigungswerkzeug beinhaltet eine Antriebsanordnung, welche ausgebildet ist, ein Befestigungsmittel aus dem Befestigungswerkzeug zu treiben, ein Arbeitskontaktelement, welches zwischen einer ausgestreckten Position und einer gedrückten Position beweglich ist, einen Auslöser, welcher zwischen einer gelösten Position und einer Feuerposition beweglich ist, eine elektrische Energiequelle, eine elektronische Steuereinheit, welche ausgebildet ist, elektrische Energie von der Energiequelle zu der Antriebsanordnung zu liefern, und einen einzelnen elektrischen Schalter, welcher mit der elektronischen Steuereinheit gekoppelt ist, und ausgebildet ist, um anzuzeigen, dass das Arbeitskontaktelement in der gedrückten Position ist und der Auslöser in der Feuerposition ist.
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Ein Befestigungswerkzeug zum Treiben von Befestigungsmitteln, wobei das Befestigungswerkzeug eine Antriebsanordnung, welche ausgebildet ist, ein Befestigungsmittel aus dem Befestigungswerkzeug zu treiben, ein Arbeitskontaktelement, welches zwischen einer ausgestreckten Position und einer gedrückten Position beweglich ist, einen Auslöser, welcher zwischen einer gelösten Position und einer Feuerposition beweglich ist, eine elektrische Energiequelle, eine elektronische Steuereinheit, welche ausgebildet ist, um zu steuern, wann die Antriebsanordnung ein Befestigungsmittel aus dem Befestigungswerkzeug treibt, und einen elektrischen Schalter, welcher mit der elektronischen Steuereinheit gekoppelt ist, und ausgebildet ist, um anzuzeigen, dass das Arbeitskontaktelement in der gedrückten Position ist und der Auslöser in der Feuerposition ist, beinhaltet.
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Ein Befestigungswerkzeug zum Treiben einer Vielzahl von Befestigungsmitteln, wobei das Befestigungswerkzeug eine Batterie, welche ausgebildet ist, um elektrische Energie zu liefern, eine Befestigungsmittelantriebsanordnung, welche einen elektrischen Motor und einen Antriebsaktuator aufweist, welcher ausgebildet ist, sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu bewegen, wobei die Befestigungsmittelantriebsanordnung ausgebildet ist, eines der Vielzahl von Befestigungsmitteln aus dem Befestigungswerkzeug zu treiben, wenn der Antriebaktuator in der zweiten Position ist, ein Arbeitskontaktelement, welches zwischen einer ausgestreckten Position und einer gedrückten Position beweglich ist, einen Auslöser, welcher zischen einer gelösten Position und einer Feuerposition beweglich ist, eine elektronische Steuereinheit, welche ausgebildet ist, elektrische Energie von der Batterie zu dem elektrischen Motor und zu dem Antriebsaktuator zu liefern, und einen elektrischen Schalter, beinhaltet. Der elektrische Schalter ist zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position beweglich, wobei der elektrische Schalter ausgebildet ist, um sich in die geschlossene Position zu bewegen, wenn das Arbeitskontaktelement in der gedrückten Position ist und der Auslöser in der Feuerposition ist, und der elektrische Schalter ausgebildet ist, um sich in die geöffnete Position zu bewegen, wenn das Arbeitskontraktelement in der ausgestreckten Position ist oder der Auslöser in der Feuerposition ist, und elektrische Energie nur zu dem elektrischen Motor und zu dem Antriebaktuator geliefert wird, wenn der elektrische Schalter in der geschlossenen Position ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 stellt eine äußere perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Befestigungsmittelantriebs dar, welcher ein WCE und einen einzelnen Sicherheitsschaltermechanismus verwendet;
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2 stellt einen Ausschnitt einer Seitenansicht der Nasenanordnung des Befestigungsmittelantriebs der 1 dar, mit einem Arbeitskontaktelement in einer ausgestreckten Position;
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3 stellt einen Ausschnitt einer Seitenansicht der Nasenanordnung des Befestigungsmittelantriebs der 1 dar, mit dem Arbeitskontaktelement in einer gedrückten/zurückgezogenen Position;
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4 stellt eine perspektivische Ansicht einer Arbeitskontaktelementanordnung dar, welche von den anderen Elementen der 2 isoliert ist;
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5 stellt eine Auslöseranordnung im Inneren des Befestigungsmittelantriebs der 1 dar, wenn das WCE ausgestreckt ist und der äußere Auslöser in einer entspannten Position ist;
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6 stellt eine Auslöseranordnung im Inneren des Befestigungsmittelantriebs der 1 dar, wenn das WCE gedrückt ist und der äußere Auslöser in einer entspannten Position ist;
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7 stellt eine Auslöseranordnung im Inneren des Befestigungsmittelantriebs der 1 dar, wenn das WCE gedrückt ist und der äußere Auslöser nachfolgend in der gezogenen Position platziert ist;
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8 stellt eine Auslöseranordnung im Inneren des Befestigungsmittelantriebs der 1 dar, wenn das WCE ausgestreckt ist und der äußere Auslöser in einer angezogenen Position ist;
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9 stellt eine Auslöseranordnung im Inneren des Befestigungsmittelantriebs der 1 dar, wenn das WCE gedrückt ist während der äußere Auslöser in der angezogenen Position ist;
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10 stellt einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines Motors und einer Schwungscheibenanordnung dar, welche in dem Befestigungsmittelantrieb angeordnet ist und die Position des WCEs bezüglich der Auslöseranordnung darstellt;
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11 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Steuersystems und des Antriebsmechanismus, welcher einen einzelnen Schalter verwendet, um den Befestigungsmittelantrieb zu steuern; und
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12 ist ein schematisches Diagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform des elektronischen Steuersystems der 11 darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Zum Zwecke des Förderns des Verständnisses der Prinzipien der hierin enthaltenen Ausführungsformen, wird nun Bezug genommen auf die Zeichnungen und den Beschreibungen in der folgenden schriftlichen Spezifikation. Es sollte verstanden werden, dass keine Einschränkungen zu dem Bereich des Gegenstandes dadurch beabsichtigt ist. Es sollte ferner verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung jegliche Alternativen und Modifikationen zu den dargestellten Ausführungsformen beinhaltet und weitere Anwendungen der Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen beinhaltet, wie sie normalerweise einem Fachmann offensichtlich sind, an welchen diese Offenbarung gerichtet ist.
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1 stellt eine perspektivische Seitenansicht des Gerätes 100 dar, welches zum Eintreiben eines Befestigungsmittels verwendet wird, welches ein Antriebsgehäuse 102 und ein Befestigungsmittellager und eine Zuführeinrichtung 104 aufweist. Der Ausdruck „Magazin” wird hierin verwendet, um sich auf jedes Befestigungsmittellager und jede Zuführeinrichtung zu beziehen. Der hierin offenbarte Befestigungsmittelantrieb kann mit einer großen Anzahl verschiedener Befestigungsmittel verwendet werden, welche in dem Baugewerbe gefunden werden kann, beinhaltend Nägel oder Klammern von verschiedenen Größen und Arten. Das Antriebsgehäuse 102 definiert einen Handgriffabschnitt 106, von welchem sich ein Auslöser 108, ein Behälterbereich 110 und eine Antriebssektion 112 erstreckt. Die Befestigungsmittelführung 104 in dieser Ausführungsform ist federbeaufschlagt, um Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Nägel oder Klammern, welche in einer Patrone oder einem Klammer gehalten werden, seriell nacheinander in eine geladene Position neben der Antriebssektion 112 zu zwingen. Der Behälterbereich 110 kann verwendet werden, um eine Druckluftquelle oder eine andere Energiequelle (wie zum Beispiel eine Batterie) mit dem Gerät 100 zu verbinden.
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Neben dem Antriebsabschnitt 112 und dem Magazin 104 ist eine Nasenanordnung 114 angeordnet. 2 zeigt eine Ausschnittsansicht der Nasenanordnung 114, des unteren Teils des Antriebsabschnitts 112 und eines Endabschnitts des Magazins 104. Die Nasenanordnung 114 beinhaltet ein Arbeitskontaktelement (WCE) 120, welches ausgebildet ist, um entlang des Nasenrahmens 118, welcher sich auswärts von dem Gehäuse 102 erstreckt, zu gleiten. Das WCE 102 ist ausgebildet, um bezüglich des Gehäuses 102 und des Nasenrahmens 118 zwischen einer ausgestreckten Position, wie in 2 dargestellt, und einer zurückgezogenen/gedrückten Position, wie in 3 dargestellt, zu gleiten.
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Das WCE 120 in der Ausführungsform der 2 und 3 ist in 4 isoliert dargestellt. Das WCE 120 ist Teil einer WCE-Anordnung 121, welche drei separate Teile beinhaltet, welche steif miteinander verbunden sind. Insbesondere beinhaltet die WCE-Anordnung 121 ein WCE 120, einen WCE-Arm 130 und einen WCE-Verlängerungsarm 132. Das WCE 120 ist in einer Drahtform 126 zur Verfügung gestellt, welche in eine Form gebogen ist, so dass eine abgestumpfte Kontaktspitze 122 an der Basis der Drahtform ausgebildet ist. Die abgestumpfte Kontaktspitze 122 erstreckt sich raus aus dem Gehäuse 102 und ist ausgebildet, um mit einem Werkstück einen Kontakt im Betrieb herzustellen. Die Drahtform 126 ist zu einem WCE-Arm 130 verbunden und der WCE-Arm 130 ist wiederum zu einem WCE-Verlängerungsarm 132 verbunden, um die WCE-Anordnung 121 auszubilden. Obwohl 4 eine Ausführungsform eines WCEs darstellt, sollte es bemerkt werden, dass der Ausdruck WCE, wie er hier verwendet wird, gedacht ist, um zu jeglichen verschiedenen Befestigungsmittelsicherheitseinrichtungen bezogen zu sein, ungeachtet des Namens, welcher gedacht ist, um ein Werkstück zu kontaktieren und sich zwischen einer ausgestreckten Position und einer zurückgezogenen Position zu bewegen. Zum Beispiel ist der Ausdruck „Kontaktauslöser” ein Beispiel für einen Ausdruck, welcher sich auf ein WCE bezieht. Das WCE, welches hierin gezeigt wird, ist nur ein Beispiel einer Ausführungsform einer Sicherheitseinrichtung, welche dem Befestigungsgerät erlaubt nur auszulösen, wenn es gegen ein Werkstück gesichert ist. Man kann sich vorstellen, dass alternative Sicherheitsmechanismen, welche sichern, dass das Befestigungsgerät nur ausgelöst wird, wenn es in Kontakt mit einem Werkstück angeordnet ist, auch verwendet werden kann.
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5 zeigt einen äußeren Auslöser 308, einen inneren Auslöser 320, einen elektrischen Schalter 304, und einen WCE-Verlängerungsarm 132 im Inneren des Befestigungsmittelantriebs der 1, wenn die WCE-Anordnung 121 ausgestreckt ist und der äußere Auslöser in einer entspannten Position ist. Ein elektrischer Schalter 304 hat eine verformbare Plastikzunge 306, welche den Schalter in Antwort auf Druck von einer Blattfeder 328 schließt, wenn die Blattfeder gegen die Zunge gepresst wird. Der elektrische Schalter 304 ist ein mechanischer-taktiler Schalter, welcher eine rückwärtige Rückführungskraft gegen den Druck zur Verfügung stellt, welcher angewendet wird um den Schalter zu schließen. Eine allgemeine Form eines taktilen Schalters ist ein Drucktastenschalter. Der elektrische Schalter 304 ist standardmäßig offen gespannt, wobei in einer Ausführungsform eine Feder in dem Schalter (nicht dargestellt) verwendet wird, um die Plastikzunge 306 in eine offene Position zu spannen. Der äußere Auslöser 308 erstreckt sich von dem Gehäuse 102 und ist drehbar an dem äußeren Auslöserdrehpunkt 312 gelagert, was dem äußeren Auslöser ermöglicht, sich in die Richtung 314 zu drehen. Der äußere Auslöserdrehpunkt 312 kann unter der Verwendung einer Feder gespannt sein, um den äußeren Auslöser 308 in der entspannten Position der 5 zu halten, wenn keine Ziehkraft auf den Auslöser angewendet wird. Die Position des äußeren Auslösers, welcher sich von dem Gehäuse 102 erstreckt, erlaubt einen Finger eines Benutzers den äußeren Auslöser zu greifen. Der innere Auslöser 320 weist die Blattfeder 328 auf, welche an dem inneren Auslöserarm 322 befestigt ist. Der innere Auslöserarm 322 ist drehbar zu dem inneren Auslöserdrehpunkt 324 befestigt, um den inneren Auslöserarm zu ermöglichen sich entlang des Pfades 326 zu drehen. Der innere Auslöserdrehpunkt 324 ist an dem äußeren Auslöser 308 verankert, um der gesamten inneren Auslöseranordnung 320 zu ermöglichen, sich mit dem äußeren Auslöser zu bewegen, wenn der äußere Auslöser um den Drehpunkt 312 gedreht wird. Der äußere Auslöserdrehpunkt 312 spannt außerdem den inneren Auslöserarm, um in Kontakt mit dem äußeren Auslöser an einer Lippe 316 zu bleiben. In 5 wird der WCE-verlängerungsarm 132 dargestellt in einer ausgestreckten Position, und ist schiebbar beweglich in der Richtung 336, wenn die Nase des Befestigungsmittelantriebs auf ein Werkstück gepresst wird.
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Fortfahrend mit Bezug auf 5 ist die Auslöseranordnung dargestellt in einem ersten Zustand, bei dem der WCE-Verlängerungsarm 132 in einer ausgestreckten Position ist, und der äußere Auslöser 308 in einer entspannten Position ist, wobei kein Druck von einem Benutzer aufgebracht wird. Dies entspricht einem Betriebszustand, bei dem die Nase des Befestigungsgerätes frei ist von jeglichen Werkstück, und der Benutzer den äußeren Auslöser nicht zieht. Der innere Auslöserarm 322 ist von dem WCE-Verlängerungsarm 132 losgelöst. Die Blattfeder 328 des inneren Arms ist vom Kontakt mit der Plastikzunge 306 des elektrischen Schalters 304 entfernt.
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6 stellt dieselbe Auslöseranordnung 300 der 5 in einem zweiten Zustand dar, bei dem die WCE-Anordnung 121 gedrückt ist und der äußere Auslöser 308 in einer entspannten Position ist. In diesem Zustand ist das WCE auf ein Werkstück gepresst, wobei der WCE-Verlängerungsarm 132 in die Position dargestellt in 6 bewegt wird, wobei der innere Auslöser 320 den inneren Auslöserarm 322 ergreift, und die Spannung überwindet, welche von dem äußeren Auslöserdrehpunkt 312 aufgebracht wird, und den inneren Auslöser um seinen Drehpunkt 324 dreht. Die Blattfeder 328 des inneren Auslösers ist nun in einer zweiten Position bezüglich der Plastikzunge 306 des elektrischen Schalters 304, ist jedoch immer noch vom direkten Kontakt mit der Plastikzunge entfernt. Das WCE greift vollständig ein, und wenn die Nase des Befestigungsgerätes entfernt wird vom Kontakt mit einem Werkstück, wird das WCE federgespannt, um in die Richtung 337 zu gleiten, um in die ausgestreckte Position der 5 zurückzukehren. In dem zweiten Zustand wird der äußere Auslöserdrehpunkt 312 gespannt, um den inneren Auslöserarm 322 und die Blattfeder 328 entlang des Pfades 327 zu drehen, wenn der WCE-Verlängerungsarm 132 losgelöst wird von dem inneren Auslöserarm. Der äußere Auslöser 308 ist in derselben Position wie in 6 dargestellt.
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7 stellt dieselbe Auslöseranordnung 300 der 6 in einem dritten Zustand dar, wenn der äußere Auslöser 308 gezogen wird nachdem der WCE-Verlängerungsarm 132 den inneren Auslöserarm 322 ergreift. Wenn der Benutzer den äußeren Auslöser zieht, dreht sich der äußere Auslöser um den äußeren Auslöserdrehpunkt 312 in Richtung 314 (siehe 6), und kommt in der Position der 7 an. Die innere Auslöseranordnung 320 ist in dem äußeren Auslöser verankert und dreht sich entlang mit dem äußeren Auslöser. Die Kombination der Rotation des inneren Auslöserarms, welche bewirkt wird durch den WCE-Verlängerungsarm 132 (siehe 6), kombiniert mit der Rotation, welche bewirkt wird durch den äußeren Auslöser, drückt die Blattfeder 328, welche zu dem inneren Auslöserarm befestigt ist, in die Plastikzunge 306, welche sich verformt wodurch der elektrische Schalter 304 geschlossen wird.
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Der dritte Zustand der Auslöseranordnung, welcher in 7 dargestellt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Feuerzustand. In dem dritten Zustand vervollständigt der geschlossene elektrische Schalter 304 einen elektrischen Schaltkreis, welcher optional eine elektronische Steuereinheit 964 mit Energie versorgt. Die elektronische Steuereinheit steuert den Fluss der elektrischen Energie zu dem elektrischen Antriebsmotor 202 in Antwort auf das Schließen des elektrischen Schalters 304. Der elektrische Schalter 304 kann auch als Operationsschalter bezeichnet werden, da die elektronische Steuereinheit und der Antriebsmechanismus nur betrieben werden, wenn der Schalter anzeigt, dass die Auslöseranordnung in dem dritten Zustand ist.
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Nach dem Eintreten in den dritten Zustand der 7, muss der innere Auslöser 320 gelöst werden von dem elektrischen Schalter bevor das nächste Befestigungsmittel abgefeuert wird. Wenn der Benutzer die WCE-Anordnung 121 loslässt, dreht sich die innere Auslöseranordnung um den inneren Auslöserdrehpunkt 324 entlang des Pfades 327. Wenn der Benutzer den äußeren Auslöser 308 loslässt, dreht sich der äußere Auslöser um den Drehpunkt 312 entlang des Pfades 315 und kehrt in eine entspannte Position zurück. Wenn der Benutzer nur den äußeren Auslöser loslässt, während er die WCE-Anordnung 121 in Eingriff lässt, kehrt der innere Auslöser 320 in die zweite Position dargestellt in 6 zurück. Durch das nochmalige Ziehen des äußeren Auslösers, kehrt die Auslöseranordnung in dem dritten Zustand der 7 zurück und das Befestigungsgerät feuert. Dies kann auftreten, wenn ein Benutzer den WCE in Eingriff bringt, den Auslöser zieht, um ein erstes Befestigungsmittel zu feuern und dann die Nase des Befestigungsgerätes über ein Werkstück zieht, während der WCE im Eingriff bleibt, und den Auslöser ein zweites Mal zieht.
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8 stellt dieselbe Auslöseranordnung 300 der 5 in einem vierten Zustand dar, wenn das WCE ausgestreckt ist, und der äußere Auslöser in einer gezogenen Position ist, und sich um den äußeren Auslöserdrehpunkt 321 entlang des Pfades 314 dreht. Der vierte Zustand wird erreicht nachdem die innere Auslöseranordnung 320 mit dem äußeren Auslöser 308 sich dreht, was bewirkt, dass der innere Auslöserarm 322 und die Blattfeder 328 sich in eine Position bewegen, welche nicht-fluchtend ist mit entweder dem WCE-Verlängerungsarm 132 oder der Plastikzunge 306, welche zu dem elektrischen Schalter 304 gekoppelt ist. Wenn der äußere Auslöser losgelassen wird, dreht er sich um den Drehpunkt 312 entlang des Pfades 315 und kehrt zurück in die Position des ersten Zustandes der 5.
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Die Auslöseranordnung in dem vierten Zustand der 8 stellt dar, wie der elektrische Schalter 304 offen gespannt bleibt, wenn das WCE 120 nicht in Eingriff ist. Wenn der Befestigungsmittelantrieb nicht in Eingriff mit einem Werkstück ist, dann wird ein Benutzer, der versehentlicher Weise den äußeren Auslöser zieht, nicht bewirken, dass das Befestigungsgerät feuert.
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9 stellt dieselbe Auslöseranordnung 300 der 8 auch in dem vierten Zustand dar, bei dem das WCE 120 mit einem Werkstück in Eingriff ist, während der äußere Auslöser 308 gezogen wurde. Der WCE-Verlängerungsarm 132 besetzt dieselbe gedrückte Position wie in den zweiten und dritten oben beschriebenen Zuständen. Dennoch, da der äußere Auslöser 308 bereits gezogen wurde, wurde der innere Auslöserarm 322 in eine entfernte Position bewegt, in der er nicht mit dem WCE-Verlängerungsarm 132 in Eingriff ist. Die innere Auslöseranordnung bleibt in dem vierten Zustand, welcher in 8 dargestellt ist, wenn das WCE gedrückt ist, nachdem der äußere Auslöser gezogen wurde.
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9 stellt einen weiteren Vorteil einer Ausführungsform des augenblicklichen Befestigungsgerätes dar. In dieser Ausführungsform feuert der Befestigungsmittelantrieb nicht wenn der Auslöser den vierten Zustand einnimmt, sogar wenn die WCE-Anordnung 121 und der äußere Auslöser 308 alle gleichzeitig im Eingriff sind. Stattdessen muss das WCE als erstes ein Werkstück ergreifen, gefolgt von einem Ziehen des äußeren Auslösers, um ein Befestigungsmittel abzufeuern. Wenn die Auslöseranordnung in dem vierten Zustand ist, muss der Benutzer das WCE lösen und dann den äußeren Auslöser loslassen, bevor das WCE wieder eingreift und der Auslöser gezogen wird, um ein Befestigungsmittel abzufeuern.
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5–9 stellen die Betriebespositionen eines möglichen Auslösers und einer Schalteranordnung dar. Die spezifischen Komponenten, welche dargestellt werden, schließen nicht die Verwendung von anderen Komponenten in alternativen Ausführungsformen aus. Zum Beispiel ist es vorstellbar, dass der elektro-mechanische Drucktastenschalter 304 ersetzt werden kann durch einen nicht mechanischen Schalter, wie zum Beispiel einen Halbleiterschalter, welcher zu einem optisch elektrischen Sensor gekoppelt ist, bei dem die Auslöseranordnung den elektrischen Schalter schließen kann durch eine Unterbrechung eines Lichtstrahls in dem optisch elektrischen Sensor. Jeglicher alternativer Schaltmechanismus, welcher den Befestigungsmittelantrieb deaktiviert, wenn der Schalter nicht in Eingriff ist, kann ersetzt werden. Zusätzlich sind alternative Ausgestaltungen des WCEs und der Auslöseranordnung vorstellbar, welche auch verhindern, dass der elektrische Schalter geschlossen wird sofern der Auslöser nicht geschlossen wird, während das WCE im Eingriff ist. Nur eine vorstellbare alternative Ausführungsform der möglichen Auslöser und Schalteranordnungen werden hierin beschrieben.
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10 zeigt eine Seitenansicht des Gerätes 100, wenn die WCE-Anordnung 121 von der ausgestreckten Position der 2 zu der gedrückten Position der 3 bewegt wird. Wie in 10 dargestellt, weist das Gerät 100 eine Antriebsanordnung 200, welche einen elektrischen Motor 202 beinhaltet, eine Schwungscheibe 204, einen Antriebsblock 206, und eine Antriebsschneide 208 auf. Die Schwungscheibe 204 ist auf einer drehbaren Lagerung 210 angeordnet (umrandet von gestrichelten Linien in 10) und ist ausgebildet, um sich um die Drehachse 211 zu drehen. Das Lager 210 ist wiederum ausgebildet, um sich um einen Drehpunkt 212 zu drehen.
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Bezogen auf die 7 und 10 in Kombination, wenn ein Benutzer den äußeren Auslöser 308 zieht, während das WCE gedrückt ist, greift die Blattfeder 328 des inneren Auslösers in die Plastikzunge 306 ein, wobei der elektrische Schalter 304 geschlossen wird und der Gleichstrommotor 202 und eine elektronische Steuereinheit (nicht dargestellt) mit Energie versorgt werden. Der Gleichstrommotor greift über einen Antriebsgürtel in die Schwungscheibe 204 ein. Wenn eine vorherbestimmte Schwungscheibengeschwindigkeit erreicht wurde, versorgt die elektronische Steuereinheit eine Spule 214 mit Energie, was bewirkt, dass ein Kolben 214 sich in den Kontakt mit dem Lager 210 bewegt. Die elektronische Steuereinheit entzieht dem Gleichstrommotor elektrische Energie, wenn die vorherbestimmte Schwungradgeschwindigkeit erreicht wurde, um den Energieverbrauch des Befestigungsgerätes zu verringern. Der Kolben 216 zwingt das Lager 210 und die sich drehende Schwungscheibe 204 um sich hin zu dem Antriebsblock 206 zu drehen. Wenn die sich drehende Schwungscheibe 204 in Kontakt mit dem Antriebsblock 206 kommt, wird der Antriebsblock und die damit verbundene Antriebsschneide 208 hin zu der Nase angetrieben. Wenn der Antriebsblock 208 und die Schneide 208 gefeuert werden, trifft die Antriebsschneide 208 auf das Befestigungsmittel, welches an dem Ende des Magazins 104 angeordnet ist und treibt das Befestigungsmittel aus dem Gerät 100. Eine ähnliche Anordnung ist in der US-Patentanmeldung Nr. 12/191,960 offenbart, wobei der Inhalt dieser hierin in seiner Gesamtheit eingebunden ist. Des Weiteren, wenngleich die Antriebsanordnung der 10 einen Gleichstrommotor und eine Schwungscheibe beinhaltet, sollte es bemerkt werden, dass jegliche andere Antriebsanordnungen möglich sind.
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11 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuereinheit 964 und einer Antriebsanordnung 952 für ein Befestigungsgerät. In einer möglichen Ausführungsform, wenn der Schalter 970 geschlossen ist, wird ein elektrischer Schaltkreis von der elektrischen Energiequelle 978 zu dem Mikrocontroller 968 und dem Antriebsmotorsteuerschaltkreis 972 geschlossen. In alternativen Ausführungsformen sind die elektrische Energiequelle und der Mikrocontroller immer verbunden und der Schalter schließt sich, um den Mikrocontroller zu signalisieren, dass der Mikrocontroller eine Feuerungssequenz auslösen soll. In beiden Ausführungsformen zeigt der Schalter 970 der elektronischen Steuereinheit 964 an, dass der WCE-Schalter gedrückt ist und der Auslöser gezogen worden ist. Der Mikrocontroller 968 ist im Allgemeinen ein integrierter Schaltkreis und kann eins eines Mikroprozessors, eines FPGA, oder eines anwendungsbezogenen integrierten Schaltkreis (ASIC) sein. Die Antriebsmotorsteuerung 972 ist im Allgemeinen ein Schaltkreis, welcher geöffnet oder geschlossen wird über Signale, welche von dem Mikrocontroller erzeugt wurden. Ein Beispiel ist ein Leistungs-MOSFET-Schaltkreis mit einem Gate, welches zu dem Mikrocontroller gekoppelt ist, welches es dem Mikrocontroller ermöglicht, den Leistungs-MOSFET-Schaltkreis zu schließen und elektrische Energie zu dem Antriebsmotor 958 zu liefern oder um den Leistungs-MOSFET-Schaltkreis zu öffnen, um elektrische Energie von dem Antriebsmotor wegzunehmen. Die Spulensteuerung 974 ist im Allgemeinen ein Schaltkreis, welcher über Signale geöffnet oder geschlossen werden kann, welche von dem Mikrocontroller erzeugt werden. Die Spulensteuerung hat eine ähnliche Ausgestaltung wie die Antriebsmotorsteuerung, und beinhaltet einen Leistungs-MOSFET-Schaltkreis, welcher zu dem Mikrocontroller 968 gekoppelt ist. Der Mikrocontroller kann dann steuern, ob oder nicht die Spule elektrische Energie durch ein Öffnen oder Schließen der Spulensteuerung 974 erhält.
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Die Antriebsanordnung 952 beinhaltet einen elektrischen Antriebsmotor 958, welcher elektrisch mit der elektrischen Energiequelle 978 gekoppelt ist, und zu dem Antriebsmotorsteuerschaltkreis 972 gekoppelt ist. Der Motor ist physisch zu der Schwungscheibe 956 über einen Antriebsgürtel gekoppelt. Die Schwungscheibe ist auf einem drehbaren Lagerungsarm befestigt. Die Spule 966 ist elektrisch mit der elektrischen Energiequelle 978 sowie mit dem Spulensteuerschaltkreis 974 gekoppelt.
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Die elektronische Steuereinheit 964 ist ferner zu einem Rotationsgeschwindigkeitssensor 960 gekoppelt. Der Rotationsgeschwindigkeitssensor ist ausgebildet, um ein Signal zu erzeugen, welches die Rotationsrate einer Schwungscheibe 956 darstellt, und der Mikrocontroller 968 ist ausgebildet, um dieses Signal zu interpretieren und es mit einem oder mehreren Grenzwerten zu vergleichen. Ein Beispiel eines Rotationsgeschwindigkeitssensors ist ein Hall-Effektsensor. Bei der Verwendung eines Hall-Effektsensors wird ein Ringmagnet auf der Schwungscheibe 956 befestigt, und wenn die Schwungscheibe sich dreht, ist der Hall-Effektsensor positioniert, so dass die Rotation der Magnete bewirkt, dass der Hall-Effektsensor eine Impulsfolge in Antwort auf die Rotationsgeschwindigkeit der Magnete erzeugt. Die Frequenz dieser Impulse steigt mit der Rotationsrate der Schwungscheibe, und der Mikrocontroller ist ausgebildet, um diese Frequenz abzutasten. Bei der Verwendung einer bekannten Frequenz als einen Grenzwert, wenn die abgetastete Frequenz diesen Grenzwert erreicht, unternimmt der Mikrocontroller 968 der vorliegenden Ausführungsform zwei Aktivitäten. Erstens öffnet der Mikrocontroller den Antriebsmotorsteuerschaltkreis 972, und entzieht dem Antriebsmotor 958 elektrische Energie. Zweitens schließt der Mikrocontroller den Spulensteuerschaltkreis 974, und erregt die Spule 966. Es ist vorstellbar, dass der Mikrocontroller in verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Aktionen in Antwort auf die Eingabe von dem Geschwindigkeitssensor vornimmt. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der elektrische Motor in Bewegung bleiben, wenn die Spule erregt wird.
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Die Spule 966 ist derart positioniert, dass sie einen Kolben 216 (10) in das drehbare Lager zwingt, welches die Schwungscheibe 956 hält, wenn sie erregt wird. Die Schwungscheibe dreht sich in den Kontakt mit einem Antriebsblock 954 und treibt den Antriebsblock und die daran befestigte Antriebsschneide 208 zu der Nase 114. Das Befestigungsmittel ist in dem Pfad der Antriebsschneide angeordnet und die Kraft treibt das Befestigungsmittel in das Werkstück. Nachdem die Spule 966 erregt wurde, ist der Mikrocontroller 968 ausgebildet, um den Spulensteuerschaltkreis 974 zu öffnen und den Antriebsmotorsteuerschaltkreis 972 zu öffnen, für die verbleibende Zeit, dass der Schalter 970 geschlossen bleibt. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass das Befestigungsgerät exakt einmal für jede Zeit, in der der Schalter geschlossen wird, abfeuert.
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12 ist ein schematisches Diagramm, welches einen beispielhaften elektrischen Schaltkreis darstellt, welcher verwendet werden kann, um in der elektrischen Steuereinheit 964 implementiert zu werden, und um die Antriebsanordnung 952 der 11 zu steuern. Die elektrische Energiequelle 978 ist hier dargestellt als eine Batterie, welche eine gewöhnliche Energiequelle für kabellose Befestigungsgeräte ist. Alternativen könnten Standard-Wandsteckdosen, Brennstoffzellen, Ultrakondensatoren oder andere Einrichtungen, welche genügend elektrische Energie beinhalten, um die Befestigungseinrichtung zu betreiben, beinhalten. In 12 ist der elektrische Schalter 970 in Reihe mit dem Schaltkreis angeornet, welcher die elektrische Energiequelle 978 mit dem Mikrocontroller 968 verbindet. Diese Anordnung hat einige Vorteile. Zum Beispiel wird der Mikrocontroller 968 und der Rest der elektronischen Steuereinheit 964 nur elektrische Energie verwenden, wenn der Schalter 970 geschlossen ist. Dennoch sind alternative Ausführungsformen, bei denen der elektrische Schalter nicht den elektrischen Schaltkreis komplettiert, welcher die elektronische Steuereinheit mit Energie versorgt, jedoch eher als ein Eingang für den Mikrocontroller 968 wirkt, möglich. Zusätzlich ermöglicht ein zweiter Schaltkreis 979 (auch als VB in dem Schema bezeichnet) der Batterie um gekoppelt zu werden mit anderen Komponenten in der Befestigungseinrichtung, wenn der elektrische Schalter nicht geschlossen ist.
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Fortfahrend mit Bezug auf 12 weist die Mikrocontrollereinheit 968 der dargestellten Ausführungsform einen integrierten Schaltkreis 980 und einen optionalen Joint Test Action Group(JTAG)-Verbinder 982 auf, welcher verwendet wird, um die Steuerung von einer externen Quelle aus zu programmieren. Es gibt viele mögliche alternative Ausführungsformen zu dem Mikrocontroller, welcher bei 980 gezeigt wird. Diese beinhalten digitale Mikro-Prozessoren, feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) oder jegliche logische Schaltkreise, welche fähig sind, einen Eingang von einer Rotationsgeschwindigkeitssensorschnittstelle 961 zu verarbeiten und die Antriebsmotorsteuerung 972 und die Spulensteuerung 974 zu steuern. Die Rotationsgeschwindigkeitssensorschnittstelle 961 beinhaltet Schaltkreise, welche die Implusfolge, welche von dem Rotationsgeschwindigkeitssensor 960 (11) erzeugt wird, derart anzupassen, dass der Mikrocontroller 961 diese Signale interpretieren kann, um zu bestimmen, wie schnell sich die Schwungscheibe dreht. Der Mikrocontroller 968 aktiviert den elektrischen Antriebsmotor über eine Antriebsmotorsteuerung 972, unter der Verwendung eines MOSFET-Treibers 988. Wenn die Geschwindigkeit der Schwungscheibe 956 einen vorher bestimmten Grenzwert erreicht, erregt der Mikrocontroller die Spule über die Spulensteuerung 974.
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Bezugnehmend auf die Antriebsmotorsteuerung 972 ist der VB-Schaltkreis 979 direkt mit dem Motoranschluss 973 verbunden. Dennoch wird keine elektrische Energie geliefert, solange ein Leistungs-MOSFET 990 im geschlossenen Zustand ist. Wenn der Mikrocontroller 968 der vorliegenden Ausführungsform von der elektrischen Energiequelle 978 getrennt ist, ist der Leistungs-MOSFET 900 in einem offenen Zustand und es fließt keine elektrische Energie zu dem Antriebsmotor 978. Ähnlich hat die Spulensteuerung 974 einen Anschluss 975, welcher zu der Spule 966 und dem VB 979 verbunden ist, jedoch fließt kein elektrischer Strom solange der Leistungs-MOSFET 986 im geschlossenen Zustand ist. Wenn der Mikrocontroller 968 der vorliegenden Erfindung getrennt ist von der elektrischen Energiequelle 978, ist der Leistungs-MOSFET 986 in einem offenen Zustand und es fließt keine elektrische Energie zu der Spule 966.
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In einem Betriebsmodus platziert der Benutzer die Nase des Befestigungsgerätes in Kontakt mit einem Werkstück und presst es herunter, wobei das WCE heruntergedrückt wird und in den inneren Auslöser eingreift. Als Nächstes zieht der Benutzer den äußeren Auslöser, welcher den inneren Auslöser in Kontakt mit dem Schalter drückt, wodurch der Schalter geschlossen wird. Der Schalter schließt den elektrischen Leistungsschaltkreis und versorgt die elektrische Steuerung mit Energie, welche dann den elektrischen Motor aktiviert und die Schwungscheibe rotiert, bis die abgetastete Schwungscheibengeschwindigkeit einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat. Die elektronische Steuereinheit nimmt dann Energie von dem elektrischen Motor und erregt einen Spulenaktuator, welcher einen Kolben in die Antriebsanordnung treibt, was bewirkt, dass die Anordnung die Schwungscheibe in den Kontakt mit dem Antriebsblock dreht. Der Antriebsblock wird dann zu der Nase gezwungen, welches eine Antriebsschneide in ein Befestigungsmittel antreibt, welches in ein Werkstück getrieben wird. Wenn der Benutzer das Befestigungsgerät nicht in der oben beschriebenen Weise betreibt, wird der innere Auslöser den Schalter nicht schließen und das Befestigungsgerät wird nicht feuern.
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In einer weiteren Betriebsart platziert ein Benutzer die Nase des Befestigungsgerätes in Kontakt mit einem Werkstück und drückt dieses runter, wobei das WCE heruntergedrückt wird, welches in den inneren Auslöser eingreift. Als Nächstes zieht der Benutzer den äußeren Auslöser, welcher den inneren Auslöser in Kontakt mit dem Schalter drückt, wobei der Schalter geschlossen wird. Das Befestigungsgerät feuert in der Weise, die oben beschrieben wurde, und dann lässt der Benutzer den äußeren Auslöser los. Als Nächstes schiebt der Benutzer die Nase des Befestigungsgerätes über das Werkstück, wobei das WCE heruntergedrückt bleibt, wenn das Befestigungsgerät gleitet. Der Benutzer zieht dann den äußeren Auslöser ein zweites Mal und das Befestigungsgerät feuert noch mal. Der Benutzer feuert das Befestigungsgerät zusätzliche Male durch ein Ziehen und Loslassen des Auslösers, während das WCE in der heruntergedrückten Position bleibt, während es in Kontakt mit dem Arbeitswerkstück ist. Die elektronische Steuereinheit ist ausgebildet, um den Antriebsmechanismus für jedes Ziehen des Auslösers in diesem Betriebsmodus zu betreiben.
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In einem sicheren Betriebsmodus feuert das Befestigungsgerät nicht, wenn der WCE-Schalter und der Auslöser in einer anderen Weise manipuliert werden, wie oben beschrieben wurde. Wenn das WCE in seiner ausgestreckten Position ist, dann ergreift der innere Auslöserarm nicht den Schalter, wenn der äußere Auslöser gezogen wird und das Befestigungsgerät feuert nicht. Zusätzlich, wenn der Benutzer den Auslöser zieht und dann das WCE herunterdrückt, während der Auslöser gezogen ist, greift der WCE-Verlängerungsarm nicht in den inneren Auslöserarm ein. Der innere Auslöser bleibt außerhalb des Eingriffs mit dem Schalter und das Befestigungsgerät wird nicht feuern. Wenn der Benutzer den Auslöser zieht, ohne dass das WCE heruntergedrückt ist, muss der Auslöser erst losgelassen werden und dann muss das WCE eingreifen bevor nachfolgend ein Auslöserzug bewirkt, dass das Befestigungsgerät feuert.
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Die Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, haben einige Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Zum Beispiel ist der elektrische Schalter 304 der einzige Schalter, der gebraucht wird, um den Befestigungsantrieb sicher zu betreiben, während die Befestigungsgeräte im Stand der Technik viele Schalter oder Sensoren benötigt haben, um sicher betrieben zu werden. Ein weiteres Beispiel dafür, dass das offenbarte Befestigungsgerät effizienter ist als die Ausführungsformen im Stand der Technik, ist, weil es elektrische Energie von dem Antriebsmotor wegnimmt, nachdem der Motor die Schwungscheibe zu der Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt hat und da eine Ausführungsform ermöglicht, dass die elektrische Steuereinheit getrennt wird von der elektrischen Energie, wenn der elektrische Schalter offen ist.
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Während die Erfindung illustriert und im Detail beschrieben wurde in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung, sollte dieselbige als illustrativ und nicht beschränkend angesehen werden. Es sollte verstanden werden, dass nur bevorzugte Ausführungsformen präsentiert wurden und dass alle Änderungen, Modifikationen und weitere Anwendungsgebiete, welche im Geist der Erfindung sind, geschützt werden sollten.
