EP0338257A1 - Impact control for a nail or staple driver - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung für ein elektrisch betriebenes Mehrschlag-Nagel- oder Klammergerät für Befestigungsmittel nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon elektrisch betriebene Nagel- oder Klammergeräte bekannt, bei denen das Befestigungsmittel mit einem an einen Magnetanker befestigten Treiber in das Werkstück eingetrieben wird. Auch sind Geräte bekannt, bei denen für unterschiedlich harte Werkstoffe die Schlagkraft auf das Befestigungsmittel manuell eingestellt werden kann, wobei auch mehrere Schläge zum Eintreiben des Befestigungsmittels möglich sind.The invention is based on a circuit arrangement for an electrically operated multi-blow nailing or stapling device for fasteners according to the preamble of the main claim. Electrically operated nailing or stapling devices are already known in which the fastening means is driven into the workpiece with a driver fastened to a magnet armature. Devices are also known in which the impact force on the fastening means can be set manually for materials of different hardness, wherein several blows for driving in the fastening means are also possible.
Aus der DE-OS 34 06 727 ist bekannt, daß der Treiber so oft auf das Befestigungsmittel schlägt, bis ein Magnetanker im unteren Bewegungstotpunkt eine Schaltvorrichtung berührt, die die Stromimpulse für die Magnetspule abschaltet. Hierbei ist als ungünstig anzusehen, daß die Eintreibtiefe nicht einstellbar, sondern durch die Konstruktion des Stoßkanals und des Magnetankers festgelegt ist. Die Eintreibtiefe des Befestigungsmittels ist daher nicht variabel oder beispielsweise bündig bzw. 1 mm über der Werkstoffoberfläche einstellbar. Auch ist ungünstig, daß bei unterschiedlich harten Werk stoffen wie beispielsweise Kiefernholz bzw. Buchenholz zur Optimierung der Schlagkraft erst Versuche angestellt werden müssen, um die günstigsten Einstellwerte für die Schlagkraft zu ermitteln. Das Nagel- oder Klammergerät muß dann manuell auf diesen Wert mittels eines Einstellknopfes am Gerät eingestellt werden. Weiterhin ist ungünstig, daß diese Versuche auch wiederholt werden müssen, wenn sich die Stärke oder Länge des Befestigungsmittels ändert. Eine Regelung der Schlagstärke, die die Schlagkraft selbsttätig an die Härte des Werkstücks anpaßt, ist nicht vorgesehen. Auch ist als ungünstig anzusehen, daß keine Anzeigemittel vorgesehen sind, die die Beendigung des Eintreibvorganges anzeigen.From DE-OS 34 06 727 it is known that the driver strikes the fastener until a magnet armature touches a switching device in the lower dead center of movement that switches off the current pulses for the magnet coil. It is to be regarded as unfavorable that the driving depth is not adjustable, but is determined by the construction of the shock channel and the magnet armature. The driving depth of the fastener is therefore not variable or adjustable, for example, flush or 1 mm above the material surface. It is also unfavorable that with different hard work materials such as pine wood or beech wood to optimize the impact force, tests must first be carried out in order to determine the most favorable setting values for the impact force. The nail or stapler must then be set manually to this value using a setting button on the device. It is also disadvantageous that these attempts must also be repeated if the strength or length of the fastener changes. There is no provision for controlling the impact strength, which automatically adjusts the impact force to the hardness of the workpiece. It is also considered to be unfavorable that no display means are provided which indicate the end of the driving-in process.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Treibenergie zum Eintreiben des Befestigungsmittels in Abhängigkeit von dessen Vortriebsänderung geregelt wird. Dadurch ist es möglich, die Treibenergie kontinuierlich an die Härte des Werkstückes anzupassen, ohne daß der Bediener spezielle Einstellungen bezüglich der Schlagkraft oder Schlagzahl an dem Nagel- oder Klammergerät durchführen muß. Auch sind Vorversuche nicht erforderlich, da das Nagel- oder Klammergerät selbsttätig die zum Eintreiben notwendige Schlagstärke ermittelt.The circuit arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the driving energy for driving in the fastener is regulated depending on the change in propulsion. This makes it possible to continuously adapt the driving energy to the hardness of the workpiece without the operator having to make any special settings regarding the impact force or number of impacts on the nailing or stapling device. Preliminary tests are also not necessary, since the nailing or stapling device automatically determines the impact strength required for driving in.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. Durch die Ausgestaltung des Treibers mit Markierungen in Form von Strichzeichen oder Bohrungen, die von einer Leseeinrichtung gezählt werden können, wird in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Messung der Eintreibtiefe ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, daß bei Erkennung einer Endmarkierung der Eintreibvorgang beendet wird, bevor die Befestigungsmittel das Werkstück beschädigen. Zur Beendigung des Eintreibvorgangs kann jedoch auch statt einer Endmarkierung die Anzahl der Markierungen bis zu einem vorgegebenen Wert gezählt werden, wodurch sich eine besonders vorteilhafte und einfache Ausgestaltung der Steuerschaltung ergibt.Advantageous further developments and improvements of the circuit arrangement specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. By designing the driver with markings in the form of line characters or bores that can be counted by a reading device, a simple and reliable measurement of the driving depth is advantageously made possible. Another advantage is that upon detection the end of the driving process is ended before the fasteners damage the workpiece. To end the driving-in process, however, the number of markings can also be counted up to a predetermined value instead of an end marking, which results in a particularly advantageous and simple configuration of the control circuit.
Die Tiefenregelung des Eintreibvorgangs läßt sich dadurch vorteilhaft einstellen, daß die Leseeinrichtung in Schlagrichtung verschiebbar ist. Durch Verschieben der Leseeinrichtung kann dann auf einfache Weise die Eintreibtiefe des Befestigungsmittels exakt eingestellt werden.The depth control of the driving-in process can advantageously be adjusted in that the reading device can be displaced in the direction of impact. By moving the reading device, the driving depth of the fastener can then be adjusted in a simple manner.
Besonders vorteilhaft ist auch, daß die Schlagkraft für den Treiber von einer Impulselektronik geregelt wird, wodurch sowohl bei einem harten wie auch weichem Werkstück ein optimierter Eintreibvorgang gewährleistet ist.It is also particularly advantageous that the impact force for the driver is regulated by pulse electronics, which ensures an optimized driving-in process both for a hard and a soft workpiece.
Durch die Änderung des Stromflußwinkels eines gesteuerten Halbleiterschalters wird auf einfache Weise eine vorteilhafte Änderung der Schlagkraft des Treibers erreicht. Auch das Aufleuchten einer Anzeige nach Beendigung des Eintreibvorganges ist für den Bediener vorteilhaft, weil er hierdurch das Nagel- oder Klammergerät ohne Zeitverlust umsetzen und dadurch zügig arbeiten kann. Sollte sich ein Befestigungsmittel im Ausstoßkanal verklemmen, dann schaltet in vorteilhafter Weise eine Automatik beispielsweise Zeit- oder Schlagzählautomatik, den Eintreibvorgang ab. Auch verhindert der Treiber ein Nachrücken des nächsten Befestigungsmittels in den Ausstoßkanal in vorteilhafter Weise solange, bis der Eintreibvorgang beendet ist. Dadurch werden Störungen während des Arbeitens verhindert und ein zügiges Weiterarbeiten mit dem Nagel- oder Klammergerät gewährleistet.By changing the current flow angle of a controlled semiconductor switch, an advantageous change in the impact force of the driver is achieved in a simple manner. The lighting up of a display after the end of the driving-in process is also advantageous for the operator, because in this way he can implement the nailing or stapling device without wasting time and can therefore work quickly. If a fastener jams in the ejection channel, then an automatic system, for example automatic time or impact counter, advantageously switches off the driving-in process. The driver also advantageously prevents the next fastening means from advancing into the ejection channel until the driving-in process has ended. This prevents malfunctions while working and ensures that you can continue working quickly with the nail or stapler.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer optischen Lichtschranke und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Reflexionslichtschranke.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a first embodiment with an optical light barrier and FIG. 2 shows a second embodiment with a reflection light barrier.
Elektrisch betriebene Nagel- oder Klammergeräte weisen üblicherweise ein Gehäuse auf, in das eine Spulenwicklung eingebaut ist und deren Spulenkörper eine in Spulenachse verlaufende durchgehende Bohrung als Führung für einen Zuganker besitzt. Wird die Spulenwicklung von einem Stromstoß durchflossen, so wird der Zuganker in dem Führungsbereich beschleunigt. Dabei trifft der am Zuganker befestigte Treiber auf ein in den Ausstoßkanal hineinragendes Befestigungsmittel, beispielsweise einen Nagel oder eine Klammer, trennt dieses vom im Magazin eingelagerten Befestigungsmittelstreifen und beschleunigt das Befestigungsmittel in Richtung der Ausstoßöffnung. Dort wird dann das Befestigungsmittel in den unter der Ausstoßöffnung befindlichen Werkstoff eingetrieben. Die vom Befestigungsmittel auf den Treiber wirkende Rückstoßkraft einer Feder bringen den Zuganker samt Treiber wieder in ihre Ausgangslage zurück, so daß ein neues Arbeitsspiel erfolgen kann. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis entweder der Treiber in seinem unteren Bewegungstotpunkt eine Schaltvorrichtung zum Abschalten des Schlagvorganges betätigt oder der Bediener das Gerät mit dem Hauptschalter ausschaltet.Electrically operated nailing or stapling devices usually have a housing in which a coil winding is installed and the coil body of which has a continuous bore running in the coil axis as a guide for a tie rod. If a current impulse flows through the coil winding, the tie rod is accelerated in the guide area. The driver fastened to the tie rod encounters a fastener projecting into the ejection channel, for example a nail or a clamp, separates this from the fastener strip stored in the magazine and accelerates the fastener in the direction of the ejection opening. There the fastener is then driven into the material located under the discharge opening. The recoil force of a spring acting on the driver from the fastening means brings the tie rod and driver back into their starting position, so that a new work cycle can take place. This process is repeated until either the driver actuates a switching device in his lower dead center of movement to switch off the impact process or the operator switches the device off with the main switch.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels, bei dem von einer bekannten Magnetspule 4 mit einem Zuganker 3 und einem Treiber 1 ausgegangen wird. Der Treiber 1 dient zum Heraus stoßen eines nicht dargestellten Befestigungsmittels durch einen ebenfalls nicht dargestellten Ausstoßkanal. Auf dem Treiber 1 sind parallel zur Schlagrichtung äquidistante Bohrungen angebracht. Der Treiber 1 ist mit seinen Bohrungen zu einer Leseeinrichtung 15 so justiert, daß ein Geber 5 jeweils durch eine Bohrung 2 sein Licht auf den Empfänger 6 werfen kann. Der Empfänger 6 wandelt das Lichtsignal um in ein elektrisches Signal, das von dem Verstärker 20 verstärkt wird und dem Zähler 11 zugeleitet wird. Der Zähler 11 ist mit einem Komparator 17 verbunden, der die gezählten Impulse mit einem Maximalwert vergleicht, den er von der Grenzwertvorgabe 19 erhält. Der Komparator 17 ist mit einem Differenzbildner 18 verbunden, dessen Ausgang auf eine Impulselektronik 13 einwirkt. Weiterhin ist ein zweiter Ausgang des Komparators 17 mit einer Schaltlogik 21 verbunden, die einerseits auf die Impulselektronik 13 einwirkt und andererseits mit einer Anzeige 14 verbunden ist. Der Ausgang der Impulselektronik 13 ist mit einem Leistungsschalter verbunden, dessen Ausgang über einen Hauptschalter 23 mit der Magnetspule 4 verbunden ist.FIG. 1 shows a block diagram of a first exemplary embodiment, in which a known magnet coil 4 with a
Alternativ zur Grenzwertvorgabe 19 ist eine Endmarkierung 24 auf dem Treiber 1 vorsehbar, die beispielsweie mit einem zweiten Sensor abgetastet wird und nach Beendigung des Eintreibvorganges einen "Resetimpuls" auslöst, der das Nagel- oder Klammergerät für den nächsten Eintreibvorgang vorbereitet.As an alternative to the limit value specification 19, an end marking 24 can be provided on the
Im folgenden wird die Wirkungsweise dieser Schaltung beschrieben. Bei Betätigung des Hauptschalters 23 wird zunächst die Magnetspule 4 erregt, so daß durch den Zuganker 3 der Treiber 1 in Schlagrichtung bewegt wird. Ein im nicht gezeichneten Ausstoßkanal befindliches Befestigungsmittel wird nun durch den Treiber 1 ein Stück in das unter dem Ausstoßkanal befindliche Werkstück eingetrieben. Durch diese Stoßbewegung laufen nun einige Bohrungen 2 durch die Leseein richtung 15, die von dem Empfänger 6 erfaßt und als elektrische Impulse vom Zähler 11 gezählt werden. Die Anzahl der Impulse, die ein Maß für die Eintreibtiefe beispielsweise eines Schlages ist, wird auf den Eingang des Komparators 17 gegeben, der sie mit einem eingestellten Grenzwert der Grenzwertvorgabe 19 vergleicht. Wird dieser Grenzwert erreicht, was gleichbedeutend ist mit Erreichen der vorgegebenen Eintreibtiefe des Befestigungsmittels, dann wird über eine Schaltlogik 21 ein Stopsignal ausgelöst, das in der Impulselektronik 13 ein erneutes Auslösen eines Stromimpulses zum Antreiben der Magnetspule 4 verhindert. Gleichzeitig wird die Anzeige 14 eingeschaltet, um dem Bediener anzuzeigen, daß der Eintreibvorgang beendet ist. Ist die vorgegebene maximale Pulszahl noch nicht erreicht, dann wird das Zählersignal auf einen Differenzbildner 18 geleitet, der feststellt, welche Tiefenänderung sich nach dem letzten Schlag eingestellt hat. Ist die Tiefenänderung zu klein gewesen, weil beispielsweise das Werkstück besonders hart war, dann bewirkt der Differenzbildner 18, daß die angeschlossene Impulselektronik 13 den Stromflußwinkel für den steuerbaren Halbleiterschalter 16 vergrößert. Dadurch wird die Schlagkraft erhöht. War dagegen die Tiefenänderung nach dem letzten Schlag zu groß, dann wird von der Impulselektronik 13 der Stromflußwinkel zurückgenommen, so daß schließlich die Schlagkraft verringert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend, bis entweder die vorgegebene maximale Pulszahl der Grenzwertvorgabe 19 oder die Endmarkierung 24 des Treibers 1 erreicht ist. Als Schutzmaßnahme ist ein Zeitglied 25 vorgesehen, das nach Ablauf einer festeingestellten maximalen Schlagdauer auf den Leistungsschalter 16 einwirkt und den Eintreibvorgang automatisch beendet. Anstelle des Zeitgliedes 25 ist als Schutzvorrichtung auch ein Schlagzahlbegrenzer einsetzbar. Das ist dann erforderlich, wenn das Befestigungsmittel nicht mehr eingetrieben werden kann, weil es sich beispielsweise verbogen hat und als Folge dessen mit dem Zähler 11 ein tieferes Eindringen des Befestigungsmittels in das Werkstück nicht mehr registriert werden kann.The operation of this circuit is described below. When the
Zur Feinjustierung der Eintreibtiefe des Befestigungsmittels ist vorgesehen, daß der Empfänger 6 und der Geber 5 in Schlagrichtung verschiebbar angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, das Eintreiben des Befestigungsmittels so zu regulieren, daß es entweder bündig mit der Werkstückoberfläche ist oder aus ihr ein Stück herausragt.For fine adjustment of the driving depth of the fastener it is provided that the receiver 6 and the transmitter 5 are arranged displaceably in the direction of impact. This makes it possible to regulate the driving of the fastener so that it is either flush with the workpiece surface or protrudes a bit from it.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. Anstelle der Lichtschranke 15 ist hier eine Reflexionslichtschranke 22 so angeordnet, daß sie Strichmarkierungen auf dem Treiber 1 lesen kann. Das Ausgangssignal dieser Reflexionslichtschranke wird mit der Steuerelektronik 8 verbunden, die die gleiche Wirkungsweise wie in Figur 1 aufweist, so daß sich eine weitere Beschreibung der Funktion erübrigt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch denkbar, anstelle der Reflexionslichtschranke mehrere lichtempfindliche Sensoren oder magnetempfindliche Sensoren übereinander anzuordnen, die eine festgelegte Position haben und bei Aktivierung ein genaues Positionssignal an die Steuerelektronik 8 abgeben. Die Regelung der Schlagkraft, die von der Impulselektronik eingestellt wird, ist nach einem Erfahrungswert fest eingestellt. Es ist aber auch vorsehbar, daß für besondere Fälle die Impulskraft regelbar eingestellt wird, um die Schlagkraft für besonders empfindliche Materialien oder besonders harte Materialien variabel zu gestalten.Another embodiment of the invention is shown in Figure 2. Instead of the
Um einen möglichst einfachen und zuverlässigen Aufbau zu erreichen, kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung derart ausgestaltet werden, daß der Komparator 17, der Differenzbildner 18 und die Grenzwertvorgabe 19 durch einen maskenprogrammierbaren Speicher ersetzt werden. Der maskenprogrammierbare Speicher enthält für jede Änderung der Eintreibtiefe an seinem Ausgang entsprechende Informationen bereit, mit denen die Schlagstärke geregelt wird.In order to achieve a construction that is as simple and reliable as possible, the circuit arrangement according to the invention can be designed in such a way that the
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