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Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Eintreibgeräte mit einem Federspeicher und einem Elektromotor bekannt, bei denen die verwendeten Federspeicher eine unveränderlich vorgegebene Auslegung aufweisen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Eintreibgerät anzugeben, das eine hohe Genauigkeit bei einem Eintriebvorgang aufweist.
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Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Eintreibvorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die veränderbare Position des Widerlagers mittels des Stellglieds und die hierdurch veränderbare Energieaufnahme des Federglieds lässt sich die letztlich an das Befestigungselement abgegebene Bewegungsenergie beeinflussen und genauer definieren. Hierdurch wird eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Eintreibvorgangs ermöglicht.
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Eine solche Einstellung des Federspeichers bezüglich seiner Energieaufnahme kann in verschiedenem Zusammenhang erfolgen. Zum einen kann die Einstellung im Zuge einer Erstmontage des Gerätes erfolgen, um ursprünglichen Toleranzen der Bauteile zu begegnen. Zudem kann eine Einstellung eines bereits genutzten Gerätes zu Wartungszwecken erfolgen, etwa um Effekte von gesetzten oder teilweise verschlissenen Bauteilen, zum Beispiel schwächer gewordenen Federn, zu kompensieren. Letztlich kann es alternativ oder ergänzend hierzu auch vorgesehen sein, die Setzenergie durch eine erfindungsgemäße Einstellung des Federspeichers im normalen Betrieb zu verändern.
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Unter einem Federspeicher ist im Sinne der Erfindung jedes Bauelement zu verstehen, das mittels eines Federgliedes mechanische Energie aufnehmen und zwischenspeichern kann.
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Bei dem Federglied kann es sich um eine Gasfeder oder ein elastisch verformbares Element handeln. Unter einem elastisch verformbaren Element sind unter anderem Schraubenfedern, Spiralfedern, Tellerfedern, Drehstabfedern, elastische Bänder aus einem Elastomer oder Ähnliches zu verstehen.
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Das in der Position veränderbare Widerlager des Federglieds kann entweder ein bezüglich des Gehäuses ortsfestes Widerlager oder ein im Zuge der Energieübertragung mit dem Federglied bewegtes Widerlager sein. Dabei ist die Variante eines ortsfesten Widerlagers im Interesse einer einfachen mechanischen Realisierung bevorzugt.
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Unter einem Befestigungselement im Sinne der Erfindung wird jeder eintreibbare Nagel, Bolzen, Klammer oder auch eine Schraube verstanden.
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Das Energieübertragungselement und die Antriebsvorrichtung können auf beliebige, von Eintreibgeräten bekannte Weise ausgebildet sein. Zum Beispiel kann es sich um einen Kolben als Energieübertragungselement handeln. Die Antriebsvorrichtung kann zum Beispiel eine drehbare Spindel zur Spannung des Federspeichers umfassen. Bei solchen Geräten erfolgt meist ein Spannen des Federgliedes durch Drehen der Spindel mittels eines elektrischen Motors bis zu einem gespannten Zustand. Nach einem Auslösen wird der Kolben durch das Federglied beschleunigt, so dass ein Stempel auf das Befestigungselement trifft und dieses in ein Werkstück einreibt. Die erfindungsgemäße Eintreibvorrichtung kann auch einen anderen als einen elektrischen Antrieb haben, zum Beispiel einen Brenngasantrieb, einen Pulverantrieb oder einen Druckluftantrieb.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Federglied in einem entlasteten Zustand eine Vorspannung, wobei die Vorspannung über die Position des Widerlagers veränderbar ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Änderung der Energieaufnahme, da ein stärker vorgespanntes Federglied bei gleichem Hub im Allgemeinen eine höhere Energie aufnimmt. Wenn das Federglied dem Hook’schen Gesetz folgt, so resultiert bei gegebenem Hub Änderung der Energie, die proportional zum Weg der Vorspannung ist.
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Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stellglied ein auswechselbares Distanzstück, um die Position des Widerlagers einzustellen. Eine solche Auslegung ist zum Beispiel geeignet, die Setzenergie im Zuge einer Wartung nachzujustieren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stellglied in einem regulären Betrieb der Eintreibvorrichtung veränderbar, um die auf das Befestigungselement übertragene Energie zu verändern. Dies erfolgt bevorzugt ohne eine Demontage des Gerätes und kann durch eine Bedienperson durchgeführt werden. Hierdurch kann die Setzenergie je nach gegebenem Einsatzzweck bezüglich Befestigungselement und Werkstück verändert werden.
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Allgemein vorteilhaft umfasst das Stellglied ein Gewinde. Hierdurch kann eine genaue, insbesondere stufenlose Einstellung der Position des Widerlagers erfolgen. Zudem können bei entsprechender Auslegung des Gewindes hohe Stützkräfte überwunden werden. Das Gewinde kann bevorzugt von außen und ohne eine Demontage des Gerätes betätigt werden, um zum Beispiel die einfache Einstellung durch eine Bedienperson zu ermöglichen.
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Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform hat das Stellglied eine Keilfläche, mittels der eine Positionsänderung des Widerlagers einstellbar ist. Durch Verschieben eines aufliegenden Gleiters oder der Verschiebung zweier Elemente mit Keilfläche zueinander kann auf einfache Weise eine Einstellung der Widerlagerposition erreicht werden.
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Mögliche Detailgestaltung von Keilflächen umfassen verzahnte Scheiben oder auch Ringe bzw. Hülsen mit mehreren, an jeweils eine Keilflächen angrenzenden Raststufen, wie sie zum Beispiel zur einstellbaren Vorspannung von Federn bei Stoßdämpfern von Motorrädern und PKW bekannt sind.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Federglied zumindest eine Schraubenfeder. Solche Federn sind langlebig und können hohe Energien aufnehmen.
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Bei einer weiteren Alternative umfasst das Federglied zumindest eine Gasfeder. Gasfedern sind raumsparend und effektiv. Bei einer Gasfeder ist das Widerlager im Sinne der Erfindung als eine verstellbare Wand bzw. ein Boden ausgebildet, der ein eingeschlossenes Gasvolumen in einer Richtung begrenzt. Durch Verstellen des Bodens kann das Gasvolumen bei gleichbleibender Menge des eingeschlossenen Gases verändert werden, so dass der Gasdruck als Vorspannung der Gasfeder verändert wird.
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Weiterhin alternativ kann das Federglied aus einem Elastomer ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich dabei um eines oder mehrere Zugbänder aus einem elastomeren Material wie Naturgummi oder Kunstgummi handeln. Als verstellbares Widerlager kann dabei zum Beispiel ein ortsfester Anbindungspunkt des Zugbandes ausgebildet sein, der über ein Gewinde oder andere Maßnahmen verstellbar ist.
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Allgemein vorteilhaft beträgt eine auf das Befestigungselement übertragene Setzenergie wenigstens 60 Joule. Besonders bevorzugt kann die Setzenergie auch mehr als 80 Joule, insbesondere bis zu mindestens 120 Joule, betragen. Solche Energiebereiche werden regelmäßig nicht von Geräten mit Federspeicher erreicht, wobei die erfindungsgemäße Möglichkeit der Einstellung der Setzenergie bei solch hohen Energiebereichen besonders vorteilhaft ist.
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In allgemein bevorzugter Ausführung ist ein elektrischer Motor zur Spannung des Federspeichers vorgesehen. Elektrische Antriebe eignen sich besonders gut für die Kombination mit einem Federspeicher, da zumeist eine nur moderate Leistung in Verbindung mit hohen Drehmomenten und hohen Standfestigkeiten und Dauerbelastbarkeiten vorliegt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt eine seitliche, teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Eintreibvorrichtung.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Variante eines Federspeichers der Eintreibvorrichtung aus 1.
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3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Variante eines Federspeichers der Eintreibvorrichtung aus 1.
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4 zeigt eine weitere Variante eines Federspeichers einer erfindungsgemäßen Eintreibvorrichtung mit einem Federglied aus einem Elastomer.
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5 zeigt eine weitere Variante eines Federspeichers einer erfindungsgemäßen Eintreibvorrichtung mit einer Gasfeder als Federglied.
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Die erfindungsgemäße Eintreibvorrichtung aus 1 umfasst ein handgeführtes Gehäuse 1, in dem ein Energieübertragungselement mit einer Antriebseinrichtung 7 aufgenommen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine elektrisch angetriebene Eintreibvorrichtung.
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Das Energieübertragungselement umfasst ein Treibglied 4 in Form eines im Wesentlichen zylindrischen Stößels aus besonders verschleißarmem Material und ist bevorzugt als das Treibglied 4 ausgebildet. In einem vorderen Bauelement 5 des Eintreibgerätes ist ein gedämpfter Anschlag für das Energieübertragungselement angeordnet.
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Befestigungselemente sind in einem Magazin 9 aufgenommen. Durch eine Zufuhrmechanik wird jeweils ein Befestigungselement in eine Kammer 10 des Bauelements 5 transportiert, von wo es durch Einwirkung des Treibglieds 4 beschleunigt und durch ein hülsenförmiges Mündungsteil 11 hindurch in ein Werkstück (nicht dargestellt) eingetrieben wird.
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Die Antriebseinrichtung 7 umfasst vorliegend einen Elektromotor 7a, ein Getriebe 7b mit daran anschließender Drehspindel (nicht dargestellt) und einen Federspeicher 8 zur Zwischenspeicherung von mechanischer Energie. Eine Energiequelle wird durch einen am Gehäuse gehaltenen Akkumulator 6 bereitgestellt. Vor einem Auslösen eines Eintreibvorgangs erfolgt ein Spannen eines Federgliedes 12 des Federspeichers 8 auf bekannte Weise. In diesem Betriebszustand kann ein Auslösen des Eintreibvorgangs erfolgen, sofern weitere Sicherheitskriterien erfüllt sind.
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Nach einem Auslösen des Eintreibvorgangs beschleunigt der Federspeicher 8 über ein Übersetzungsgetriebe 2 das Energieübertragungselement in Richtung des Anschlags im Bauteil 5. Dabei wird das Treibglied 4 gegen das Befestigungselement geschlagen, so dass dieses in das Werkstück eingetrieben wird.
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Das Federglied 12 ist im Beispiel nach 1 als Schraubenfeder aus Stahl ausgebildet. Das Eintreibgerät nach 1 ist für Setzenergien von mehr als 60 Joule, je nach Anforderungen auch bis zu 120 Joule, ausgelegt, was eine entsprechend dimensionierte Schraubenfeder voraussetzt.
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Die schematische Detaildarstellung des Federspeichers in 2 zeigt, dass das Federglied 12 in einem Gehäuse 8a des Federglieds aufgenommen ist. Das Gehäuse 8a ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeformt und umgibt die Schraubenfeder 12. Ein Ende der Schraubenfeder 12 ist gegen einen Absatz des Gehäuses 8a abgestützt, wobei das Ende der Schraubenfeder auf einem Widerlager 3 in Form einer Scheibe aufliegt.
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Zwischen dem Absatz des Gehäuses 8a und dem Widerlager 3 befindet sich ein ringförmiges Distanzstück 3a, das eine ausgewählte Länge in der Kompressionsrichtung der Schraubenfeder 12 aufweist. Durch Auswechseln des Distanzstückes 3a kann eine Vorspannung des Federgliedes 12 eingestellt werden, so dass bei gegebenem Hub beim Spannen des Federglieds 12 eine je nach Vorspannung unterschiedliche Energieaufnahme resultiert. Das Distanzstück stellt daher ein Stellglied für die Position des Widerlagers dar.
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Die Auswahl des Distanzstücks 3a bzw. seiner Länge kann bei einer Erstmontage des Gerätes erfolgen. Zudem kann bei einer Wartung des Gerätes ein Austausch gegen ein Distanzstück anderer Länge erfolgen, um die Setzenergie des Gerätes bei zum Beispiel nachlassender Federkonstante nachzujustieren.
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Eine regelmäßige Änderung der Setzenergie bei normalem Betrieb ist durch das Distanzstück nicht vorgesehen. Allerdings kann das Distanzstück als zusätzliche Maßnahme zu nachfolgend beschriebenen Möglichkeiten einer Einstellung der Setzenergie im Normalbetrieb vorgesehen sein.
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3 zeigt eine Variante des Federspeichers aus 2, bei dem an Stelle eines Distanzstückes mit gegebener Länge ein über Keilflächen veränderbares Stellglied 3b zwischen der Schraubenfeder 12 und dem Absatz des Gehäuses 8a angeordnet ist. Das Stellglied 3b kann auch zusätzlich zu dem Distanzstück des vorhergehenden Ausführungsbeispiels vorgesehen sein.
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Das Stellglied 3b umfasst eine erste Stellgliedhälfte 13 und eine in der Kompressionsrichtung darauf aufliegende, zweite Stellgliedhälfte 14. Die Stellgliedhälften liegen dabei über Keilflächen 13a, 14a aneinander an, wobei die Keilflächen 13a, 14a eine Neigung gegenüber einer Senkrechten zur Kompressionsachse der Feder 12 aufweisen. Werden die Stellgliedhälften nun relativ zueinander verschoben, zum Beispiel durch Versatz senkrecht zur Kompressionsrichtung und/oder durch Drehung relativ zueinander, so ergibt sich eine Änderung einer Länge des Stellgliedes 3b in der Kompressionsrichtung.
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Das das Stellglied 3b einerseits an der Feder 12 und andererseits an dem Absatz des Gehäuses 8a anliegt, bildet die in der Zeichnung rechte Auflagefläche der zweiten Stellgliedhälfte 14 ein in der Position verstellbares Widerlager des Federglieds aus. Bei anderen Detailgestaltungen kann das Widerlager aber auch wie im ersten Ausführungsbeispiel als eine Scheibe ausgeformt sein, deren Position wiederum durch Verstellen des zwischen Scheibe und Gehäuse 8a angeordneten Stellgliedes veränderbar ist.
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Die Verstellung des Stellgliedes erfolgt vorliegend mittels einer Madenschraube mit einem Gewinde 15, die in der einen Stellgliedhälfte 14 in einem Innengewinde aufgenommen und mit ihrer Spitze gegen die andere Stellgliedhälfte abgestützt ist. In 3 ist zudem ein in der Madenschraube 15 eingesteckter Stellschlüssel 16 abgebildet, der im Betrieb nicht eingesetzt ist. Über den Stellschlüssel 16 kann somit die Vorspannung der Feder 12 bzw. die Setzenergie in einem bestimmten Bereich eingestellt werden. Das Gehäuse der Eintriebvorrichtung kann so gestaltet sein, dass der Stellschlüssel 16 durch eine Öffnung von außen eingeführt werden kann, ohne dass das Gerät demontiert werden muss. Weiterhin kann eine Anzeigevorrichtung, zum Beispiel in Form eines Sichtfensters, vorgesehen sein, mittels dessen die Einstellung überprüfbar ist.
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Insgesamt kann hierdurch die auf das Befestigungselement übertragene Setzenergie durch eine Bedienperson bei einem regulären Betrieb des Gerätes vorgewählt bzw. verändert werden.
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Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform kann das Stellglied auch auf einfache Weise als ein Bodenstück mit einem Außengewinde ausgebildet sein, das in ein Innengewinde an dem Gehäuse 8a in der Kompressionsrichtung der Feder einschraubbar ist. Die Feder 12 ist dann mittelbar oder unmittelbar gegen das Bodenstück abgestützt. Je nach Einschraubtiefe des Bodenstücks liegt dann eine unterschiedliche Vorspannung der Feder 12 vor.
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Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Federglied 12 nicht als Schraubenfeder ausgebildet, sondern als eine Gruppe von auf Zug belastbaren Bändern aus einem Elastomer, zum Beispiel Gummi, Silikon oder Ähnliches.
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Die Zugbänder 12 sind jeweils mit einem Ende 17 an einem Energieübertragungselement 2 befestigt. Mit ihrem jeweilig anderen Ende sind sie an Widerlagern 3c festgelegt, die ihrerseits über Gewinde 18 in gehäusefesten Aufnahmen 19 gehalten sind. Durch Drehung der Widerlager mit ihren Gewinden in den Aufnahmen 19 kann die Position der Widerlager 3c in der Spannrichtung der Zugbänder verändert werden. Mit einer Erhöhung einer Vorspannung der Zugbänder 12 wird bei gegebenem Hub im Zuge eines Setzvorgangs die Setzenergie entsprechend erhöht.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Federglied 12 als Gasfeder ausgebildet ist. Die Gasfeder 12 umfasst ein veränderbares Volumen 20, das mit einer definierten Menge eines Gases gefüllt ist. Ein Energieübertragungselement 2 umfasst einen Eintreibstößel mit einem endseitigen Kolben 2a, der über Dichtringe gegenüber einem ortsfesten Gehäuse 8a des Federspeichers 8 abgestützt ist.
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Ein Teil des Gehäuses 8a des Federspeichers wird durch einen Boden 21 ausgebildet, der über ein Gewinde 22 mit dem übrigen Gehäuse 8a verbunden ist. Zwischen dem Boden 21 und dem übrigen Gehäuse 8a befinden sich zudem Dichtringe 23, die einen gasdichten Abschluss des Volumens 20 sicherstellen. Durch Drehung des Bodens 21 in dem Gewinde 22 kann der Boden in seiner Position relativ zu dem übrigen Gehäuse 8a und dem Volumen 18 verstellt werden. Der schraubbare Boden 21 bildet daher zugleich ein Stellglied zur Verstellung seiner Position mittels eines Gewindes aus. Je weiter der Boden 21 in das Gehäuse 8a eingeschraubt ist, desto kleiner ist das Volumen 20. Das Gas in dem Volumen 20 drückt einerseits gegen den Kolben 2a und andererseits gegen den Boden 21. Zudem dient das Gas als elastische Energie aufnehmendes Federglied 12 des Federspeichers 8. Der Boden 21 ist daher als in seiner Position verstellbares Widerlager für das vorliegend gasförmige Federglied 12 ausgebildet.
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Der Boden 21 hat eine Aufnahme 21a für einen Verstellschlüssel, mittels dessen er in seiner Position verstellt werden kann. Analog zu dem Beispiel nach 3 kann diese Aufnahme als von außen zugänglich ausgebildet sein, um eine Verstellung der Setzenergie im regulären Betrieb zu ermöglichen.
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Es versteht sich, dass die einzelnen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele je nach Anforderungen miteinander kombiniert werden können.
