DE1175352B

DE1175352B - Tragbares Schlagwerkzeug

Info

Publication number: DE1175352B
Application number: DEF38650A
Authority: DE
Inventors: Richard Henry Doyle; Leroy Nicolas Herman; Joseph Spencer Naber
Original assignee: Duo Fast Corp
Current assignee: Duo Fast Corp
Priority date: 1961-12-22
Filing date: 1962-12-22
Publication date: 1964-08-06
Also published as: US3215864A; GB1008414A; GB1008412A; BE626414A; NL287218A; SE305849B; FR1343241A; NL137795C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 k

Deutsche KL: 21 dl - 21

Nummer: 1175 352

Aktenzeichen: F 38650 VIII b / 21 dl

Anmeldetag: 22. Dezember 1962

Auslegetag: 6. August 1964

Die Erfindung betrifft ein tragbares, an einer Wechselspannungsquelle (z. B. Wechselstromnetz) betriebenes Schlagwerkzeug, insbesondere zum Eintreiben von Nägeln oder Klammern, mit einem durch eine Arbeitswicklung betätigten Schlagkolben, wobei 5 alle für die elektrische Betätigung erforderlichen Teile in dem Gehäuse des Schlagwerkzeugs angeordnet sind.

Schon seit langem besteht ein Bedürfnis nach tragbaren Schlagwerkzeugen, beispielsweise für Nagelmaschinen, Nietmaschinen, Stanzmaschinen, Einstiftmaschinen usw. Bei elektrischen Schlagwerkzeugen (im Gegensatz zu pneumatischen Werkzeugen) besteht hierbei die größte Schwierigkeit darin, eine ausreichende Kraft zu erzeugen, ohne das Gewicht der Vorrichtung so zu vergrößern, daß sie nicht mehr mit einer Hand gehalten und betätigt werden kann.

Man hat bereits vorgeschlagen, ein tragbares^ elektrisches Schlagwerkzeug so auszubilden, daß der erforderliche Arbeitsgang in einer Mehrzahl von Schlägen ausgeführt wird, so daß die für jeden einzelnen Schlag erforderliche Energie stark herabgesetzt wird. Abgesehen von dem Nachteil, daß die für den einzelnen Arbeitsgang erforderliche Zeit hierdurch stark erhöht wird, ist es für gewisse Operationen erwünscht, den Arbeitsgang in einem einzigen Schlag durchzuführen. Beispielsweise ist es bedeutend vorteilhafter, einen Nagel mit einem einzigen Schlag in Holz einzutreiben als eine Mehrzahl von Schlägen auf den Kopf des Nagels abzugeben, da im letzteren Fall eine erhöhte Gefahr besteht, daß der Nagel krummgeschlagen wird. Darüber hinaus tritt bei elektrischen Schlagwerkzeugen, die mit einer Mehrzahl von Schlägen arbeiten, infolge der größeren Zeitdauer eine starke Erwärmung und damit das Problem der Wärmeabfuhr auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein tragbares, an einer Wechselstromquelle betriebenes Schlagwerkzeug zu schaffen, welches auch verhältnismäßig große Nägel in einem einzigen Schlag in das Werkstück eintreibt und dabei verhältnismäßig leicht und klein ist, alle zu seinem Betrieb erforderlichen Teile in seinem Gehäuse enthält und keine getrennten Zusatzeinrichtungen benötigt.

Man hat bei einem tragbaren, an einer Wechsel-Spannungsquelle betriebenen Schlagwerkzeug od. dgl., welches mit einer Mehrzahl vor Schlägen arbeitet, bereits vorgeschlagen, die Arbeitswicklung in periodischen Zeitabständen über einen gesteuerten Gleichrichter mit Strom ausgewählter Halbwellen zu speisen. Abgesehen davon, daß es sich bei diesem Vorschlag nicht um eine Vorrichtung zur Abgabe Tragbares Schlagwerkzeug

Anmelder:

Fastener Corporation, Franklin Park, JU.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. W. Schmidt, Patentanwalt,
München 5, Buttermelcherstr. 19

Als Erfinder benannt:

Richard Henry Doyle, Mount Prospect, JIl.,
Leroy Nicolas Herman, St. Charles, JIl.,
Joseph Spencer Naber., Wheeling, JJl (V. Sjt. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1961

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von Einzelschlägen handelt, würde durch diese Anordnung schon deswegen das Problem der Erfindung nicht gelöst werden können, weil der-Zeitpunkt der Einschaltung des Gleichrichters bei der genannten Anordnung vom Zeitpunkt der Betätigung des Handschalters abhängt, also zu jeder beliebigen Zeit erfolgen kann, beispielsweise auch in der Mitte einer Halbperiode der gewünschten Polarität, was zur Folge hätte, daß nur der verbleibende Rest der Halbperiode für die Energieerzeugung zur Verfügung steht. Mit anderen Worten: es können nicht Schläge stets gleicher Stärke erzeugt werden.

Demgegenüber besteht das Wesen der Erfindung darin, daß zwecks Abgabe von Einzelschlägen stets gleicher Stärke eine Arbeitswicklung geringer Impedanz durch eine Steuereinheit lediglich für die Dauer der auf die zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgende und beliebig lang andauernde Betätigung eines Handschalters folgenden vollen Halbperioden einer gewünschten Polarität direkt mit der Wedhselspannungsquelle verbunden wird.

Die Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor (Fig. 1 und 2).

F i g. 1 ist ein vertikaler Schnitt durch ein tragbares Schlagwerkzeug nach der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Schaltschema der elektrischen Einrichtungen des Werkzeugs.

409 639/165

F i g. 1 zeigt das tragbare Schlagwerkzeug nach der Erfindung im Schnitt; es handelt sich um eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichneten Nagelmaschine, d. h. eine Vorrichtung zum Eintreiben von Nägeln oder Klammern. Die Nagelmaschine 10 enthält ein nichtmagnetisches Gehäuse 12 mit einem vertikal angeordneten Kopfteil 12 a, welches eine Kammer 14 enthält, und mit einem sich nach hinten erstreckenden Griffteil 12 b, welches eine Kammer 16 enthält. Eine Arbeitswicklung 18 von geringer Impedanz ist im unteren Teil der Kammer 14 angeordnet; sie umgibt einen zylindrischen Hohlraum 20, der im Ruhezustand das untere Ende des magnetischen Schlagkolbens 22 aufnimmt. Der Schlagkolben ist mit einer Eintreibklinge 24 verbunden, die bei Betätigung des Schlagwerkzeugs den vordersten der in einem Magazin 26 befindlichen Nägel erfaßt und in das Werkstück eintreibt. Eine mit dem Gehäuse und dem Schlagkolben verbundene Feder28 zieht den Schlagkolben nach Beendigung des Arbeitshubes in seine Ruhestellung zurück.

Die Stromzuführung für das Schlagwerkzeug 10 erfolgt über ein biegsames Kabel 30 direkt aus einem normalen Wechselstromnetz von beispielsweise 110 Volt und 60 Perioden. In der Kammer 16 des hohlen Griffteiles 12 b ist eine Steuereinheit angeordnet, die mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet ist. Die Steuereinheit 32 ist mit der Arbeitswicklung 18 und einem Schalter 34 verbunden, der ebenfalls in der Kammer 16 angeordnet ist; der Schalter 34 wird durch einen Handhebel 36 betätigt. Wenn der Schalter 34 betätigt wird, wählt die Steuereinheit 32 die auf die Schalterbetätigung folgende vollständige Halbperiode der gewünschten Polarität aus und verbindet die Arbeitswicklung 18 für die Dauer dieser Halbperiode mit der über das Kabel 30 angeschlossenen Stromquelle, so daß für die Dauer dieser Halbperiode ein sehr starker Strom durch die Arbeitswicklung 18 fließt. Infolge der Induktivität der Arbeitswicklung 18 kann die Dauer dieses Stromflusses etwas größer sein als die Dauer der ausgewählten Halbperiode. Die Stromspeisung der Arbeitswicklung 18 durch diesen kurzen Impuls hoher Energie erzeugt ein starkes magnetisches Feld, welches auf den magnetischen Kolben 22 einwirkt und diesen mit der Treibklinge 24 rasch nach unten drückt, so daß ein Nagel oder eine Klammer in das Werkstück eingetrieben wird. Wenn das Magnetfeld nach Beendigung der ausgewählten Halbperiode wieder verschwindet, wird der Kolben 22 mit der Klinge 24 durch die Feder 28 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt.

Die mechanische Ausbildung des Schlagwerkzeugs 10 im einzelnen kann von irgendeiner an sich bekannten Konstruktion sein. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ermöglicht es, die Steuereinheit 32 direkt in dem Gehäuse 12 des Schlagwerkzeugs unterzubringen, so daß ein alle notwendigen Elemente in sich enthaltendes tragbares Schlagwerkzeug geschaffen wird, welches die nötige Energie entwickelt, um einen Nagel mit einem Schlag einzutreiben. Die äußere Form der Steuereinheit 32 kann verschieden sein; vorzugsweise enthält sie ein geeignetes Gehäuse, in welchem die Einzelelemente untergebracht und in einer geeigneten Vergußmasse eingebettet sind. Um eine leichte und schnelle Reparatur zu ermöglichen, ist die Steuereinheit 32 so in dem Gehäuse 12 angeordnet, daß sie mit wenigen Handgriffen ausgewechselt werden kann. Die obere Wand des Griffteilesl26 hat eine Aussparung 14, die durch einen abnehmbaren Deckel 38 verschlossen werden kann. Wird der Deckel 38 abgenommen, so kann die Steuereinheit 32 durch die Öffnung 40 hindurch herausgenommen und durch eine neue Steuereinheit ersetzt werden. Die Auswechselung der Steuereinheit wird durch leicht lösbare elektrische Anschlüsse erleichtert, welche die Steuereinheit 32 mit den übrigen Teilen des Werkzeugs 10 verbinden.

Im einzelnen ist hierbei die Ausbildung folgendermaßen. Die Steuereinheit 32 enthält eine Mehrzahl von Ausleitungen oder Anschlußstiften 42, die mit den entsprechenden Elementen der Steuereinheit verbunden sind. Das Gehäuse 12 des Werkzeugs 10 ebenso wie das Gehäuse des Schalters 34 hat eine Mehrzahl von Anschlußstücken 44, die gegenüber dem Gehäuse 12 isoliert sind. Die beiden Stifte 42 am rechten Ende (Fig. 1) der Steuereinheit 32 werden mit zwei Anschlußstücken 44 verbunden, die ihrerseits mit dem Kabel 30 verbunden sind. Die beiden Anschlußstücke 44 des Schalters 34 werden mit den beiden Stiften 42 am linken Ende der Steuereinheit 32 verbunden, um den Schalter 34 mit der Steuereinheit zu verbinden; die übrigen beiden Stifte 42 der Steuereinheit 32 werden mit Anschlußstücken 44 verbunden, die ihrerseits mit dem Kabel 46 verbunden sind, welches zur Arbeitswicklung 18 führt. Die Stifte 42 und die Anschlußstücke 44 ermöglichen es, die Steuereinheit 32 leicht und schnell auszuwechseln.

Die Steuereinheit 32 steuert die Leitfähigkeit eines elektronischen Schalters, beispielsweise eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 60, welcher die Arbeitswicklung 18 für die Dauer der auf die Betätigung des Handschalters 34 folgenden ersten positiven Halbperiode über die Leiter des Kabels 30 direkt mit der Wechselspannungsquelle verbindet. Ein Regelwiderstand 62, der in Reihe mit einem der Leiter des Kabels 30 geschaltet ist, dient dazu, den durch die Arbeitswicklung 18 fließenden Strom zu begrenzen, wodurch die dem Werkzeug 10 während der ausgewählten Halbperiode zugeführte Energie auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Der Widerstand 62 kann direkt im Griffteil 12b des Gehäuses 12 (Fig. 1) angeordnet sein; er enthält einen mit einer Skala versehenen Drehknopf 64 (Fig. 1) zur Einstellung des Widerstandes 62. Der Widerstand 62 ist mit einem der Anschlußstücke 44 und mit einem der Leiter des Kabels 30 verbunden.

Im Ruhezustand der Steuereinheit 32 fließt während einer jeden positiven Halbperiode Strom über einen Spannungsteiler, welcher den Widerstand 66, die Diode 68 und den Widerstand 70 enthält. Die an den Enden des Widerstandes 70 auftretende Spannung wird dazu benutzt, um über eine zweite Diode 72 einen Kondensator 74 aufzuladen, zu welchem ein Widerstand 76 parallel geschaltet ist. Dieses Potential wird über den normalerweise geschlossenen Kontakt 34a des Schalters 34 außerdem auf einen zweiten Kondensator 77 gegeben, um diesen aufzuladen. Die Kondensatoren 74 und 77 werden daher im Ruhezustand der Steuereinheit auf ein Potential aufgeladen, welches von den Werten der Widerstände 66 und 70 des Spannungsteilers abhängt. Während der negativen Halbperiode der Wechselspannungsquelle werden die Kondensatoren 74 und 77 ein wenig entladen, und zwar über den Widerstand 76

und den Kollektor-Emitter-Kreis eines Transistors 78, dessen Vorspannung etwas oberhalb des Punktes liegt, an welchem er nichtleitend wird. Jedesmal jedoch, wenn die Ladung der Kondensatoren 74 und 77 unter den gewünschten Wert fällt, werden sie während der nächstfolgenden positiven Halbperiode wieder über die Diode 72 aufgeladen.

Zur Steuerung des gesteuerten Gleichrichters 60 ist eine Schaltung vorgesehen, welche den Kondensator 80 und den Widerstand 82 enthält. Die Vorderkante und die Hinterkante der positiven, im wesentlichen rechteckigen Halbwelle, die an den Enden des Widerstandes 70 erscheint, werden durch die Schaltung 80, 82 differenziert und in positive bzw. negative Impulse umgewandelt, welche direkt auf die Basis des Transistors 78 gegeben werden. Die positiven Impulse entsprechen den Vorderkanten der Reckteckwellen, welche zu Beginn einer jeden positiven Halbwelle der Wechselspannungsquelle auftreten; sie erhöhen die Leitfähigkeit des Transistors 78. Dieser Transistor arbeitet in Emitter-Folgeschaltung mit Stromverstärkung, so daß jeder auf seine Basis gegebene positive Eingangsimpuls einen positiven Ausgangsimpuls am Emitterwiderstand 84 hervorruft. Dieser positive Ausgangsimpuls hat die Tendenz, einen Steuerstrom auf die Steuerelektrode eines elektronischen Schalters, beispielsweise eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 86, zu geben, dessen Anode mit den Kondensatoren 74 und 77 verbunden ist. Da die Kathode dieses Gleichrichters jedoch mit dem normalerweise geöffneten Kontakt 34 b des Schalters 34 verbunden ist, kann der Gleichrichter 86 im Ruhezustand der Steuereinheit 32 keinen Strom leiten. Die Steuereinheit verbleibt daher in diesem Zustand, bis der Schalter 34 betätigt wird.

Wenn das Schlagwerkzeug betätigt werden soll, wird der Hebel 36 gedruckt und dadurch der Handschalter 34 betätigt. Hierbei wird der normalerweise geöffnete Kontakt 34 b geschlossen und der normalerweise geschlossene Kontakt 34 a geöffnet. Das Öffnen des Kontakts 34 a unterbricht den Ladestromkreis des Kondensators 77 und schaltet den Kollektor des Transistors 78 und die Anode des Gleichrichters 86 von allen Potentialquellen außer von dem geladenen Kondensator 77 ab. Das Schließen des Kontakts 34 b verbindet die Kathode des gesteuerten Gleichrichters 86 mit der Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters 60. Der Gleichrichter 86 wird jedoch erst dann leitend, wenn die mit dem Kabel 30 verbundene Wechselspannungsquelle in den Beginn einer positiven Halbperiode eintritt, denn nur zu dieser Zeit wird ein Eingangssignal auf die Basis des Transistors 78 gegeben.

Wenn die positive Halbperiode beginnt, erzeugt die aus dem Kondensator 80 und dem Widerstand 82 bestehende Differenzierschaltung einen positiven Impuls, der auf die Basis des Transistors 78 gegeben wird, so daß dieser stark leitend wird und an den Enden des Emitterwiderstandes 84 einen positiv gerichteten Potentialabfall erzeugt. Dieser Potentialabfall an den Enden des Widerstandes 84 macht die Steuerelektrode des Gleichrichters 86 positiv gegenüber ihrer Kathode, wodurch der Gleichrichter 86 leitend wid, so daß der Kondensator 77 jetzt über den leitenden Transistor 78 und den Gleichrichter 86 sowie über den geschlossenen Kontakt 34 b in die Steuerelektrode des Gleichrichters 60 entladen wird. Hierdurch wird der Gleichrichter 60 leitend, so daß die Arbeitswicklung 18 über den Regelwiderstand 62 direkt mit den Leitern des Kabels 30 und damit mit der Wechselspannungsquelle verbunden wird. Die Arbeitswicklung 18 wird daher stark erregt und das Schlagwerkzeug betätigt.

Am Ende der positiven Halbperiode hat der Gleichrichter 86 zwischen Kathode und Anode kein ausreichendes Potential mehr, so daß der Gleichrichter 60 nichtleitend wird. Wenn der Schalter 34 bei Beginn der nächsten positiven Halbperiode der Wechselspannungsquelle noch eingeschaltet ist, erhält die Basis des Transistors 78 wieder einen positiven Impuls. Dieser positive Impuls ist jedoch nicht imstande, den gesteuerten Gleichrichter 60 wieder leitend zu machen, da die Ladung des Kondensators 77 erschöpft ist und die Teile 78 und 86 kein Kollektor- und Anodenpotential mehr haben. Wird der Schalter 34 wieder ausgeschaltet, wobei der Kontakt 34 α schließt und der Kontakt 34 b öffnet, so wird jeder weitere Stromfluß durch den Gleichrichter 86 infolge der Öffnung des Kontaktes 34 b verhindert und der Ladestromkreis für den Kondensator 77 wieder beim Kontakt 34 α geschlossen, so daß dieser Kondensator wieder vom Kondensator 74 und der Wechselspannungsquelle aufgeladen wird. Die Steuereinheit 32 ist jetzt bereit, einen neuen 'Arbeitsgang einzuleiten.

Die beschriebene Ausbildung der Steuereinheit 32 ermöglicht die Schaffung eines tragbaren Schlagwerkzeugs 10. welches elektrisch betätigt wird, alle notwendigen Elemente in seinem Gehäuse enthält und lediglich einen Anschluß an ein normales Wechselstromnetz benötigt. Infolge der Tatsache, daß der gesteuerte Gleichrichter 60 nur für die Dauer einer positiven Halbperiode der Wechselspannungsquelle leitend wird, nachdem der Schalter 34 betätigt wurde, wird sowohl eine zu starke Erhitzung der Arbeitswicklung 18 und des Werkzeugs 10 vermieden als auch genügend Energie zur Betätigung der Treibklinge 24 zur Verfügung gestellt.

Claims

Patentansprüche:

1. Tragbares, an einer Wechselspannungsquelle (Wechselstromnetz oder Quelle pulsierenden Gleichstroms) betriebenes Schlagwerkzeug, insbesondere zum Eintreiben von Nägeln oder Klammern, mit einem Schlagkolben, dessen Arbeitswicklung über einen gesteuerten Gleichrichter mit Strom ausgewählter Halbwellen gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Abgabe von Einzelschlägen stets gleicher Stärke eine Arbeitswicklung (18) geringer Impedanz durch eine Steuereinheit (32) lediglich für die Dauer der auf die zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgende und beliebig lang andauernde Betätigung eines Handschalters (34) folgenden vollen Halbperiode einer ausgewählten Polarität direkt mit der Wechselspannungsquelle verbunden wird.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32) mit elektronischer Steuerung und elektronischen Schaltern ausgerüstet und im Gehäuse (12) des Werkzeugs untergebracht ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32) auswechselbar im Griffteil (12 a) des Gehäuses angeordnet ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32) mit Kontaktstiften (42) versehen ist, die eine rasche Verbindung mit den zugehörigen Teilen des Werkzeugs (10) gestatten.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffteil (12 α) des Gehäuses eine durch einen abnehmbaren Deckel (38) verschlossene Öffnung (40) hat, die ein rasches Auswechseln der Steuereinheit ermöglicht.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit einen ersten elektronischen Schalter (60) enthält, der die Verbindung der Arbeitswicklung (18) mit der Wechselspannungsquelle (30) bewirkt.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit einen zweiten elektronischen Schalter (86) enthält, der den ersten elektronischen Schalter (60) über einen Kontakt (34 b) des Handschalters (34) steuert.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite elektronische Schalter (86) durch einen Transistor (78) gesteuert wird.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (78) durch eine Schaltung (80, 82) gesteuert wird, die zu Beginn der ausgewählten Halbperiode einen Steuerimpuls einer ersten Polarität und am Ende dieser Halbperiode einen Steuerimpuls der entgegengesetzten Polarität erzeugt.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32) derart ausgebildet ist, daß sie die Arbeitswicklung (18) nur für die Dauer der ersten, auf die Betätigung des Handschalters (34) folgenden Halbperiode mit der Wechselspannungsquelle verbindet.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Einrichtungen (78, 86), welche den ersten elektronischen Schalter (60) steuern, ihre Betriebsspannung über einen Kondensator (77) erhalten, der durch den Handschalter (34) bei dessen Betätigung von dem Ladestromkreis abgeschaltet wird, so daß er sich während der ausgewählten Halbperiode entlädt und dadurch, solange der Handschalter (34) betätigt bleibt, eine erneute Einschaltung des ersten elektronischen Schalters (60) während der folgenden Halbperiode unmöglich macht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 902 641;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1133 022.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen