EP2524770B1 - Eintreibgerät - Google Patents

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EP2524770B1
EP2524770B1 EP12164425.6A EP12164425A EP2524770B1 EP 2524770 B1 EP2524770 B1 EP 2524770B1 EP 12164425 A EP12164425 A EP 12164425A EP 2524770 B1 EP2524770 B1 EP 2524770B1
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EP
European Patent Office
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driving tool
gas
spindle
motor
tool according
Prior art date
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EP12164425.6A
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EP2524770A2 (de
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Karl Franz
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/06—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by electric power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/04—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/04—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B25C1/047—Mechanical details

Definitions

  • the invention relates to a tacker, in particular a hand-held tacker, according to the preamble of claim 1.
  • DE 196 29 762 A1 describes a driving tool for driving a nail into a workpiece in which a gas spring is biased by an electric motor to drive in a setting piston.
  • the tension of the spring can be done in different variants by a spindle, a lever or a cable.
  • the elastically compressible gas volume in the sense of the invention is understood to mean a volume whose pressure rises in the course of the tension of the gas spring.
  • the motor is particularly preferably an electric motor, so that in an advantageous detailed design only one passage of electrical supply lines to the gas volume must be sealed.
  • the clamping mechanism comprises a spindle, preferably a ball screw.
  • a ball screw provides a low-friction possibility of a strongly translated transformation of a rotary movement into a linear clamping movement.
  • the spindle is arranged within the gas volume, whereby forces are easily transferred from the spindle to the spring and a compact design of the tacker is possible.
  • the motor and the spindle are directly connected, wherein preferably the spindle extends on a rotation axis of the motor.
  • the spindle extends on a rotation axis of the motor.
  • no gear between engine and spindle is provided.
  • a ball nut of the spindle may be directly connected to a rotor of the motor and run around the axis of rotation of the motor.
  • such an arrangement is completely integrated into the gas volume.
  • the motor and the spindle are connected via a gear member.
  • This can be a gear stage, a belt drive, for example a toothed belt drive, simply and inexpensively, whereby at the same time a desired gear ratio can be provided. Space-saving advantageous while the engine can be arranged next to the spindle.
  • the gas spring in the relaxed state has a gas pressure of greater than 1 bar.
  • the compression ratio is reduced compared to a gas spring with low pressure and thus increases the energy density and possibly reduces the heating by compression.
  • the gas spring in the relaxed state a gas pressure of greater than 3 bar, more preferably greater than 10 bar.
  • the gas spring in the relaxed state a gas pressure of greater than 30 bar, preferably greater than 50 bar, on.
  • the tacker has a temperature sensor for measuring the temperature of the gas of the gas spring.
  • the temperature sensor is disposed within the gas volume.
  • the tacker has a control which regulates a clamping stroke of the gas spring in dependence on a temperature measured by the temperature sensor.
  • a decompression movement of the gas spring can be braked with the aid of the engine.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of an embodiment of the invention with arranged in the gas volume engine.
  • the tacker of the embodiment according to Fig. 1 comprises an outer housing 1 with a handle shell 2 and an actuator 3 arranged thereon for an operator.
  • a nail magazine 4 is arranged at a workpiece-side end, wherein nails from the nail magazine 4 can be driven by means of a setting piston 5 through an outlet 6 in a workpiece.
  • the gas spring 8 comprises a closed gas volume 9 encompassed by a housing wall 8a, 8b.
  • the air in the gas volume 9 is in accordance with the displacement of the setting piston 5 Fig. 1 elastically compressible to the right.
  • a tensioning mechanism 10 for tensioning the gas spring is partially arranged.
  • the tensioning mechanism 10 comprises a spindle, in the present ball screw, with a threaded shaft 11 and a ball nut 12.
  • the ball nut 12 is rotatably mounted stationary, being rotatably driven via a likewise arranged in the gas volume 9 gear member in the form of a belt drive 13.
  • One pulley of the belt drive 13 is non-rotatably connected to the ball nut 12, and the other pulley is seated on a shaft 14 which passes through the wall 8b of the gas volume. At this point, the shaft 14 is mounted and sealed in particular by means of a seal 15.
  • the shaft 14 leads to an outside of the gas volume arranged electric motor 16, by means of which ultimately the ball nut 12 of the spindle 11 is driven via the stepping belt drive 13.
  • the electric motor is connected via an electronic control unit 18 to an energy store 19.
  • the control unit is also in communication with the actuator 3 as a switch.
  • the spindle 11 is connected at its front end via a coupling 17 releasably connected to the set piston 5.
  • the spindle has a lock 19, which can lock in the tensioned state with a counterpart 20 releasably.
  • the counterpart 20 is arranged at the end of a narrow, cylindrical extension 21 of the housing wall 8b.
  • the setting piston can be released by releasing the clutch 17, whereby it is accelerated to the left and drives a nail into the workpiece via the driving rod 7.
  • the coupling may be released in any known manner, for example by advancing the spindle 11 from a cocked position against a triggering stop or the like.
  • the solution of the coupling can be initiated by an actuation of the actuator 3. After triggering or driving the spindle is moved back to its original position and the clutch 17 is locked with the setting piston 5.
  • the tacker has a temperature sensor 22 for measuring the temperature of the gas of the gas spring 8, which is arranged within the gas volume 9.
  • a controller not shown, controls a clamping stroke of the gas spring 8 in response to the temperature of the gas measured by the temperature sensor.
  • FIG. 2 In the embodiment shown, reference signs with the same meaning are used identically.
  • the electric motor 16 is disposed within the gas volume 9.
  • Fig. 2 shown is not the entire input device, but only the mechanics with gas spring 8, setting piston 5, 7 and tensioning mechanism 10. Shown is a strained state with maximally moved to the right setting piston 5.
  • the clamping mechanism 10, the spindle 11, 12, a spindle bearing 12a and the clutch 17 is completely disposed in the gas volume 9 in this example.
  • the ball nut 12 is directly connected to a rotor 16 a of the electric motor 16.
  • the spindle 11 extends through the center of the motor 16 and is co-linear with its rotary shaft.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, insbesondere ein handgeführtes Eintreibgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • DE 196 29 762 A1 beschreibt ein Eintreibgerät zum Eintreiben eines Nagels in ein Werkstück, bei dem eine Gasfeder durch einen Elektromotor vorgespannt wird, um einen Setzkolben einzutreiben. Die Spannung der Feder kann in verschiedenen Varianten durch eine Spindel, einen Hebel oder einen Seilzug erfolgen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Eintreibgerät anzugeben, das einen günstigen Bauraum aufweist.
  • Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Eintreibgerät erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung zumindest eines Teils der Spannmechanik und des Motors in dem Gasvolumen ist die Möglichkeit einer erheblichen Bauraumreduzierung gegeben. Unter dem elastisch komprimierbaren Gasvolumen im Sinne der Erfindung wird ein Volumen verstanden, dessen Druck im Zuge der Spannung der Gasfeder ansteigt.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist der Motor besonders bevorzugt ein Elektromotor, so dass in vorteilhafter Detailgestaltung nur eine Durchführung von elektrischen Zuleitungen zu dem Gasvolumen abgedichtet werden muss.
  • Allgemein vorteilhaft ist es vorgesehen, dass die Spannmechanik eine Spindel, bevorzugt eine Kugelumlaufspindel, umfasst. Eine Kugelumlaufspindel stellt eine reibungsarme Möglichkeit einer stark übersetzten Umformung einer Drehbewegung in eine lineare Spannbewegung bereit. In vorteilhafter Detailgestaltung ist dabei die Spindel innerhalb des Gasvolumens angeordnet, wodurch Kräfte einfach von der Spindel auf die Feder übertragbar sind und eine kompakte Bauweise des Eintreibgeräts ermöglicht wird.
  • Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform sind der Motor und die Spindel unmittelbar verbunden, wobei bevorzugt die Spindel auf einer Drehachse des Motors verläuft. Unter einer unmittelbaren Verbindung ist dabei zu verstehen, dass kein Getriebe zwischen Motor und Spindel vorgesehen ist. Zum Beispiel kann eine Kugelumlaufmutter der Spindel unmittelbar mit einem Rotor des Motors verbunden sein und um die Drehachse des Motors laufen. Bevorzugt, aber nicht notwendig ist eine solche Anordnung vollständig in das Gasvolumen integriert.
  • Bei einer hierzu alternativen Ausführungsform sind der Motor und die Spindel über ein Getriebeglied verbunden. Einfach und kostengünstig kann dies eine Zahnradstufe, ein Riemenantrieb, zum Beispiel Zahnriemenantrieb, sein, wodurch zugleich eine gewünschte Übersetzung bereitgestellt werden kann. Raumsparend vorteilhaft kann dabei der Motor neben der Spindel angeordnet sein.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung weist die Gasfeder im entspannten Zustand einen Gasdruck von grösser als 1 bar auf. Bei einer solchen Hochdruckgasfeder ist gegenüber einer Gasfeder mit niedrigem Druck das Kompressionsverhältnis reduziert und somit die Energiedichte erhöht und unter Umständen die Erwärmung durch Kompression reduziert. Bevorzugt weist die Gasfeder im entspannten Zustand einen Gasdruck von grösser als 3 bar, besonders bevorzugt grösser als 10 bar auf. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Gasfeder im entspannten Zustand einen Gasdruck von grösser als 30 bar, bevorzugt grösser als 50 bar, auf.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung weist das Eintreibgerät einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Gases der Gasfeder auf. Bevorzugt ist der Temperatursensor innerhalb des Gasvolumens angeordnet ist. Besonders bevorzugt weist das Eintreibgerät eine Steuerung auf, welche einen Spannhub der Gasfeder in Abhängigkeit von einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur regelt.
  • Dadurch können unerwünschte Temperaturschwankungen des Gases, beispielsweise durch Abwärme des Motors, ausgeglichen werden, welche ansonsten die Eintreibenergie beeinflussen.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist eine Entspannbewegung der Gasfeder mit Hilfe des Motors abbremsbar.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels. Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit im Gasvolumen angeordnetem Motor.
  • Das Eintreibgerät der Ausführungsform nach Fig. 1 umfasst ein Außengehäuse 1 mit einer Griffschale 2 und einem daran angeordneten Betätigungsglied 3 für eine Bedienperson. Ein Nagelmagazin 4 ist an einem werkstückseitigen Ende angeordnet, wobei Nägel aus dem Nagelmagazin 4 mittels eines Setzkolbens 5 durch einen Austritt 6 in ein Werkstück eintreibbar sind.
  • An dem Setzkolben 5 ist eine Eintreibstange 7 angeordnet, wobei der Setzkolben 5 mittels einer Dichtung 5a, gegen die Innenwand eines zylindrischen Abschnitts 8a einer Gasfeder 8 abgedichtet ist. Die Gasfeder 8 umfasst ein von einer Gehäusewand 8a, 8b umfangenes, geschlossenes Gasvolumen 9. Die in dem Gasvolumen 9 befindliche Luft ist durch Auslenkung des Setzkolbens 5 gemäß Fig. 1 nach rechts elastisch komprimierbar.
  • In dem Gasvolumen 9 ist eine Spannmechanik 10 zur Spannung der Gasfeder teilweise angeordnet. Die Spannmechanik 10 umfasst eine Spindel, vorliegend Kugelumlaufspindel, mit einem Gewindeschaft 11 und einer Kugelumlaufmutter 12. Die Kugelumlaufmutter 12 ist ortsfest drehbar gelagert, wobei sie über einen ebenfalls in dem Gasvolumen 9 angeordnetes Getriebeglied in Form eines Riemenantriebs 13 angetrieben drehbar ist.
  • Eine Scheibe des Riemenantriebs 13 ist drehfest mit der Kugelumlaufmutter 12 verbunden, und die andere Scheibe sitzt auf einer Welle 14, die durch die Wand 8b des Gasvolumens durchtritt. An dieser Stelle ist die Welle 14 gelagert und insbesondere mittels einer Dichtung 15 abgedichtet.
  • Die Welle 14 führt zu einem außerhalb des Gasvolumens angeordneten Elektromotor 16, mittels dessen letztlich die Kugelumlaufmutter 12 der Spindel 11 über den untersetzenden Riemenantrieb 13 angetrieben wird. Der Elektromotor ist über eine elektronische Steuereinheit 18 mit einem Energiespeicher 19 verbunden. Die Steuereinheit steht zudem mit dem Betätigungsglied 3 als Schalter in Verbindung.
  • Ferner ist die Spindel 11 an ihrem vorderen Ende über eine Kupplung 17 lösbar mit dem Setzkolben 5 verbunden. An einem hinteren, entgegen gesetzten Ende hat die Spindel ein Schloss 19, das im gespannten Zustand mit einem Gegenstück 20 lösbar verrasten kann. Das Gegenstück 20 ist am Ende eines schmalen, zylindrischen Fortsatzes 21 der Gehäusewand 8b angeordnet. Beim Spannen der Gasfeder 8 wird der Setzkolben 5 zusammen mit der daran angekoppelten Spindel 11 unter Komprimierung des Gases in dem Gasvolumen 9 nach rechts bewegt, wobei die Spindel in den Fortsatz 21 einfährt. Am Ende der Spannbewegung rastet das Schloss 19 an dem Gegenstück 20 ein, so dass die Spindel gehalten wird.
  • Aus diesem gespannten Zustand heraus kann der Setzkolben durch Lösen der Kupplung 17 freigegeben werden, wodurch er nach links beschleunigt wird und über die Eintreibstange 7 einen Nagel in das Werkstück treibt. Die Kupplung kann auf jede bekannte Weise gelöst werden, zum Beispiel durch Weiterbewegen der Spindel 11 aus einer gespannten Position gegen einen auslösenden Anschlag oder Ähnliches. Die Lösung der Kupplung kann durch eine Betätigung des Betätigungsglieds 3 eingeleitet werden. Nach dem Auslösen bzw. Eintreiben wird die Spindel wieder in ihre Ursprungsposition verfahren und die Kupplung 17 mit dem Setzkolben 5 verrastet.
  • Weiterhin weist das Eintreibgerät einen Temperatursensor 22 zur Messung der Temperatur des Gases der Gasfeder 8 auf, welcher innerhalb des Gasvolumens 9 angeordnet ist. Eine nicht dargestellte Steuerung regelt einen Spannhub der Gasfeder 8 in Abhängigkeit von der von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur des Gases regelt.
  • Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden Bezugszeichen mit gleicher Bedeutung identisch verwendet. Im Unterschied zum Beispiel nach Fig. 1 ist nicht nur die Spindel 11, sondern auch der Elektromotor 16 innerhalb des Gasvolumens 9 angeordnet. In Fig. 2 dargestellt ist nicht das gesamte Eintriebgerät, sondern nur die Mechanik mit Gasfeder 8, Setzkolben 5, 7 und Spannmechanik 10. Dargestellt ist ein gespannter Zustand mit maximal nach rechts verfahrenem Setzkolben 5. Die Spannmechanik 10, die Spindel 11, 12, ein Spindellager 12a und die Kupplung 17 umfasst, ist bei diesem Beispiel vollständig in dem Gasvolumen 9 angeordnet.
  • Die Kugelumlaufmutter 12 ist unmittelbar mit einem Rotor 16a des Elektromotors 16 verbunden. Die Spindel 11 erstreckt sich durch die Mitte des Motors 16 und verläuft kolinear mit dessen Drehwelle.
  • Bei dieser Ausführungsform ist keine Abdichtung eines bewegten mechanischen Teils gegenüber dem Gehäuse 8a, 8b des Gasvolumens 9 erforderlich. Allenfalls die gasdichte Durchführung von elektrischen Zuleitungen muss vorgesehen werden (nicht dargestellt).

Claims (10)

  1. Eintreibgerät, umfassend
    einen rotierenden Motor (16), insbesondere Elektromotor,
    eine Gasfeder (8) mit einem elastisch komprimierbaren Gasvolumen (9), und
    einen Setzkolben (5),
    wobei die Gasfeder (8) über eine Spannmechanik (10) durch den Motor gespannt werden kann, um nach einer Freigabe aus dem gespannten Zustand den Setzkolben (5) in eine Setzrichtung zu beschleunigen,
    wobei zumindest ein Teil der Spannmechanik (10) innerhalb des Gasvolumens der Gasfeder (8) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass auch der Motor (16) innerhalb des Gasvolumens (9) der Gasfeder (8) angeordnet ist.
  2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmechanik (10) eine Spindel (11, 12), insbesondere eine Kugelumlaufspindel, umfasst.
  3. Eintreibgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (11, 12) innerhalb des Gasvolumens (9) angeordnet ist.
  4. Eintreibgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (16) und die Spindel (11, 12) unmittelbar verbunden sind, wobei insbesondere die Spindel (11, 12) auf einer Drehachse des Motors verläuft.
  5. Eintreibgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (16) und die Spindel (11, 12) über ein Getriebeglied (13), insbesondere eine Zahnradstufe oder einen Riemenantrieb, verbunden sind, wobei insbesondere der Motor (16) neben der Spindel (11, 12) angeordnet ist.
  6. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfeder im entspannten Zustand einen Gasdruck von grösser als 1 bar, insbesondere grösser als 3 bar, insbesondere grösser als 10 bar, insbesondere grösser als 30 bar aufweist.
  7. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eintreibgerät einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Gases der Gasfeder aufweist.
  8. Eintreibgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor innerhalb des Gasvolumens angeordnet ist.
  9. Eintreibgerät nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Eintreibgerät eine Steuerung aufweist, welche einen Spannhub der Gasfeder in Abhängigkeit von einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur regelt.
  10. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entspannbewegung der Gasfeder mit Hilfe des Motors abbremsbar ist.
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