EP3230012A1 - Setzgerät und verfahren zum betreiben eines setzgeräts - Google Patents

Setzgerät und verfahren zum betreiben eines setzgeräts

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Publication number
EP3230012A1
EP3230012A1 EP15807877.4A EP15807877A EP3230012A1 EP 3230012 A1 EP3230012 A1 EP 3230012A1 EP 15807877 A EP15807877 A EP 15807877A EP 3230012 A1 EP3230012 A1 EP 3230012A1
Authority
EP
European Patent Office
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drive
piston
primary
setting device
setting
Prior art date
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Application number
EP15807877.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3230012B1 (de
Inventor
Tilo Dittrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP3230012A1 publication Critical patent/EP3230012A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3230012B1 publication Critical patent/EP3230012B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B25C1/08—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion 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
    • B25C5/00—Manually operated portable stapling tools; Hand-held power-operated stapling tools; Staple feeding devices therefor
    • B25C5/10—Driving means
    • B25C5/15—Driving means operated by electric power

Definitions

  • the invention relates to a setting device for fastening elements, with a driving piston which can be driven by a primary drive, and with a secondary drive.
  • the invention further relates to a method for operating such a setting device.
  • the object of the invention is to provide a lightweight and handy setting tool which enables the provision of a large setting energy.
  • the object is in a setting device for fasteners, with a driving piston, which is driven by a primary drive, and with a secondary drive, achieved in that the primary drive is combined in a hybrid drive for the drive piston so with the secondary drive that the Drive piston is drivingly driven with both the primary and the secondary drive.
  • the secondary drive is used not only, as in the setting device known from German Patent DE 103 25 920 B4, for returning the drive piston.
  • the secondary drive in the hybrid drive is combined with primary drive, that the secondary drive can also be used in addition, at least supportive, or alone for accelerating the drive piston.
  • a preferred embodiment of the setting device is characterized in that the primary drive is a gas drive.
  • gas drive in connection with the setting tool means that the drive piston is driven by an expandable gas.
  • a defined amount of the expandable gas is preferably ignited in a combustion chamber by a suitable ignition device, such as a spark plug. Then the expandable gas expands abruptly, whereby the driving piston is accelerated.
  • the secondary drive is an electric motor drive.
  • the electromotive drive is used not only for applying a force to the driving piston, but particularly advantageous for applying a driving force to the driving piston in order to accelerate it.
  • the electromotive drive can also be used to move the drive piston in the direction of a combustion chamber to compress expandable gas in the combustion chamber, in particular vorzukomprim Schlieren or recharge.
  • Another preferred embodiment of the setting tool is characterized in that the secondary drive is drivingly connected to a piston rod of the driving piston.
  • the driving connection between the secondary drive and the piston rod of the drive piston can be represented, for example, by intermeshing gears or by a friction gear.
  • a further preferred embodiment of the setting device is characterized in that the primary and the secondary drive are connected in terms of control with a common control unit.
  • the common control unit controls, for example, the primary drive designed as a gas drive, in particular a combustion process in the combustion chamber of the primary drive.
  • the gas metering and ignition of the expanding gas in the combustion chamber are controlled to control the combustion.
  • the electromotive drive which is preferably the secondary drive, for example, at least one electric motor is connected in terms of control with the common control unit.
  • the control of the two drives via the common control unit preferably takes place as a function of a current Einforergie band.
  • a further preferred embodiment of the setting device is characterized in that the secondary drive is associated with a coupling which allows uncoupling of the secondary drive from the driving piston. This provides the advantage that the secondary drive, in particular the electric motor drive, depending on demand on or can be disengaged.
  • the invention also relates to a method for operating a setting device described above.
  • the inventive combination of the two drives in the hybrid drive for the drive piston operating modes of the setting device are possible, which can not be displayed with conventional setting devices. This has a particularly advantageous effect on an optimized with regard to the required energy consumption operation of the setting device, which is controlled in particular depending on the current Einsteinergie band.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the setting device comprises at least a first mode in which the driving piston is accelerated solely by the primary drive, and at least a second mode in which the driving piston is accelerated by the primary and the secondary drive.
  • the first operating mode corresponds to a standard combustion drive.
  • the driving piston can be returned to an initial position by means of a thermal piston recirculation typical for gas appliances and / or by the secondary drive.
  • the second mode is also referred to as hybrid drive.
  • the drive piston is preferably accelerated by the combustion pressure provided by the primary drive and by the electric drive representing the secondary drive.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the setting device has at least one third mode in which the driving piston is accelerated solely by the secondary drive.
  • This operating mode is also referred to as electric drive.
  • the third mode is particularly advantageous for applications in which a relatively low set energy is needed.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the secondary drive is used to charge a combustion chamber of the primary drive by means of the drive piston.
  • This operating mode is also referred to as a combustion drive with charging.
  • the secondary drive is used to compress expandable gas in the combustion chamber of the primary drive, in particular pre-compress.
  • a subsequent piston acceleration of the drive piston is then carried out by the increased combustion pressure as a result of the charge. As a result, more set energy can be released than with conventional setting tools.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the primary drive, in particular a gas metering and / or an ignition of the primary drive, is controlled by a common control, via which the secondary drive is also controlled.
  • the common control makes it possible in a simple way to optimize the operation of the setting device depending on Einandergie point energetically.
  • the invention further relates to a computer program product with a program code for carrying out the method described above, in particular when the program is executed in the common control of the setting device.
  • the single accompanying figure shows a simplified representation of a setting device according to the invention.
  • a setting device 1 with a housing 2 is shown greatly simplified.
  • the housing 2 comprises a (not shown) handle on which the setting device 1 for driving a fastener 6 can be tacked, which emerges at a setting end 5 of the setting tool 1 and in a (also not shown) is driven in the ground.
  • the fastening elements 6 used are preferably provided via a device-internal (not shown) magazine, which is mounted in the vicinity of the setting end 5 on the setting tool 1. From the magazine, the fastening elements 6, preferably individually, automatically removed and provided in an element guide 4 at the setting end 5. Energy required for driving the fastening elements 6 into the ground is transmitted to the fastening element 6 in the piston guide 3 via a drive piston 7, which is guided in a piston guide 3.
  • a device-internal (not shown) magazine which is mounted in the vicinity of the setting end 5 on the setting tool 1. From the magazine, the fastening elements 6, preferably individually, automatically removed and provided in an element guide 4 at the setting end 5. Energy required for driving the fastening elements 6 into the ground is transmitted to the fastening element 6 in the piston guide 3 via a drive piston 7, which is guided in a piston guide 3.
  • the fuel in the fuel tank 8 is preferably an expandable gas such as LPG. Therefore, the fuel container 8 is also referred to as a gas can or gas cartridge.
  • the fuel container 8 is connected via an adjustable or controllable metering device 10 and a connecting line 1 1 with a combustion chamber or a combustion chamber 12.
  • the metering device 10 is preferably designed as a metering valve.
  • a control or control unit 20 is arranged in the setting device 1. From the controller 20, a control line 16, which is also referred to as ignition cable extends to the ignition device 14 in the combustion chamber 12. About the ignition cable 16, the ignitable mixture is ignited in the combustion chamber 12 by means of the ignition device 14.
  • the metering device I O is connected to the controller 20 via a control line 17.
  • the combustion chamber 12, the ignition device 14 and the metering device 10 with the fuel container 8 represent a primary drive 21 for the drive piston 7.
  • the primary drive 21 is combined in a hybrid drive for the drive piston 7 with a secondary drive 22.
  • the secondary drive 22 is designed as an electric motor drive with an electrical power supply device 23 and an electric motor 24.
  • the electrical power supply device 23 is designed, for example, as a battery or rechargeable battery and connected to the electric motor 24 via a power supply line.
  • the electric motor 24 is connected via a control line 18 in terms of control with the controller 20.
  • the controller 20 provides a common control for the primary drive 21 and the secondary drive 22.
  • the electromotive drive representing the secondary drive 22 is drivingly connected to a piston rod 30 of the drive piston 7 via a coupling device 25.
  • the coupling device 25 comprises a gear wheel 26 which is connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft of the electric motor 24.
  • the gear 26 has an external toothing 27, which is in engagement with a linear toothing 28, which is formed on the piston rod 30 of the driving piston 7.
  • the coupling device 25 may be combined with a coupling (not shown) which allows engagement and disengagement of the electric motor 24.
  • a display of the setting device 1 is indicated.
  • an input device of the setting device 1 is indicated.
  • About the display 34 operation-dependent information of the setting device 1 are displayed externally visible to an operator.
  • About the input device 35 can be made by the operator inputs to the setting device 1.
  • a first position or starting position of the driving piston 7 is indicated by a line 38.
  • a magnetic device 40 of the driving piston 7 is held in its first position or initial position.
  • the magnetic device 40 includes, for example, two magnets whose north and south poles are indicated by rectangles.
  • the drive piston 7 can be held by friction in its initial position or first position 38.
  • the primary drive 21 and / or the secondary drive 22 of the driving piston 7 can be moved from its first position or starting position 38 in its second position shown in the figure. Due to the associated acceleration of the driving piston 7, the fastening element 6 can be driven at the end 5 of the setting device 1 in the ground.
  • the driving piston 7 can be brought back into its starting position or first position 38 by the thermal piston recirculation typical for gas appliances or by the secondary drive 22 with the electric motor 24 and the coupling device 25.
  • the electromotive drive 22, which represents the secondary drive, can take place via the motor unit 24, which acts mechanically on the piston rod 30, as shown.
  • the electric drive via a (not shown) coil system on the piston guide side and a corresponding counterpart on the piston side, for example in the form of a plunger, done.
  • This type of electric drive is similar to a reciprocating solenoid.
  • the setting device can be operated in five different operating modes.
  • a first operating mode which is also referred to as standard combustion drive
  • the drive piston 7 is accelerated exclusively via the combustion pressure provided with the primary drive 21.
  • the driving piston 7 is located before the combustion in its initial position or first position 38, which is also referred to as the rearmost position.
  • first position 38 which is also referred to as the rearmost position.
  • the driving piston 7 is accelerated both by the combustion pressure provided by the primary drive 21 and by the electric drive which constitutes the secondary drive 22.
  • the combustion process is started in the hybrid drive as well as in the first operating mode.
  • the common control 20 for the two drives 21 and 22 is at the piston acceleration additionally the electric motor 24, which is assigned to the secondary drive 22, switched on.
  • the secondary or electromotive drive 22 which is also referred to as an electric drive, is used for precompression of the combustible mixture in the combustion chamber 12.
  • the piston acceleration is due to the increased combustion pressure due to the charge.
  • the third operating mode is also referred to as a combustion drive with charging.
  • the drive piston 7 is initially in its second position shown in the figure in front of the rear position 38. To achieve a higher oxygen concentration in the combustion chamber 12 of the electric motor drive 22 moves the drive piston 7 to the rear, that is to the combustion chamber 12 to. As a result, the air in the combustion chamber 12 is compressed.
  • the electromotive drive 22 is preferably coupled to the drive piston 7 in the third operating mode only during the charging phase. Subsequently, the driving piston 7 is brought mechanically or electrically controlled out of engagement with the driving piston 7. As a result, an undesirable incorrect load during the working stroke of the driving piston 7 is prevented in a simple manner.
  • the driving piston 7 is additionally accelerated by the electric drive 22 in the working direction.
  • the pre-compression of the air in the combustion chamber 12 is carried out as in the third mode.
  • the electric motor drive 22 is switched on to accelerate the driving piston 7.
  • the fourth mode is also referred to as a hybrid drive with charging.
  • the drive piston 7 is accelerated exclusively by the electromotive drive 22.
  • the fifth mode is also called Electric drive designates.
  • the fifth operating mode with the electric drive is particularly suitable for applications in which only a relatively low setting energy is needed to drive the fastener 6 in the ground.
  • the driving piston 7 is also at the beginning of the electric drive in its first position or starting position 38th
  • the setting device 1 according to the invention with the hybrid drive can be made lighter than a conventional gas appliance and also lighter than a battery-powered setting device. With the setting tool 1 according to the invention higher set energies can be achieved by the hybrid drive than with conventional setting tools.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Setzgerät (1) für Befestigungselemente (6), mit einem Treibkolben (7), der mit einem primären Antrieb (21) antreibbar ist, und mit einem sekundären Antrieb (22). Um ein leichtes und handliches Setzgerät zu schaffen, ist der primäre Antrieb (21) in einem Hybridantrieb für den Treibkolben (7) so mit dem sekundären Antrieb (22) kombiniert, dass der Treibkolben (7) antriebsmäßig sowohl mit dem primären (21) als auch mit dem sekundären (22) Antrieb antreibbar ist.

Description

Setzgerät und Verfahren zum Betreiben eines Setzgeräts
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Setzgerät für Befestigungselemente, mit einem Treibkolben, der mit einem primären Antrieb antreibbar ist, und mit einem sekundären Antrieb. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Setzgeräts.
Stand der Technik
Aus der deutschen Patentschrift DE 103 25 920 B4 ist ein über expandierbare Gase antreibbares Setzgerät für Befestigungselemente bekannt, mit einer Kolbenführung, in der ein Treibkolben versetzbar gelagert ist und mit einer Kolbenrückführeinrichtung, über die der Treibkolben nach einem Setzvorgang wieder in eine Ausgangsstellung bewegt wird, wobei die Kolbenrückführeinrichtung ein elektromotorisches Antriebsmittel und wenigstens eine Transmissionseinrichtung zur Übertragung der motorischen Stellkraft auf den Treibkolben aufweist.
Darstellung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein leichtes und handliches Setzgerät zu schaffen, das die Bereitstellung einer großen Setzenergie ermöglicht.
Die Aufgabe ist bei einem Setzgerät für Befestigungselemente, mit einem Treibkolben, der mit einem primären Antrieb antreibbar ist, und mit einem sekundären Antrieb, dadurch gelöst, dass der primäre Antrieb in einem Hybridantrieb für den Treibkolben so mit dem sekundären Antrieb kombiniert ist, dass der Treibkolben antriebsmäßig sowohl mit dem primären als auch mit dem sekundären Antrieb antreibbar ist. Der sekundäre Antrieb wird nicht nur, wie bei dem aus der deutschen Patentschrift DE 103 25 920 B4 bekannten Setzgerät, zur Rückführung des Treibkolbens verwendet. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der sekundäre Antrieb in dem Hybridantrieb so mit primären Antrieb kombiniert, dass der sekundäre Antrieb auch zusätzlich, zumindest unterstützend, oder alleine zum Beschleunigen des Treibkolbens verwendet werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb ein Gasantrieb ist. Der Begriff Gasantrieb bedeutet in Zusammenhang mit dem Setzgerät, dass der Treibkolben über ein expandierbares Gas angetrieben wird. Eine definierte Menge des expandierbaren Gases wird vorzugsweise in einer Brennkammer durch eine geeignete Zündeinrichtung, wie eine Zündkerze, gezündet. Dann expandiert das expandierbare Gas schlagartig, wodurch der Treibkolben beschleunigt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb ein elektromotorischer Antrieb ist. Der elektromotorische Antrieb wird nicht nur zum Aufbringen einer Stellkraft auf den Treibkolben verwendet, sondern besonders vorteilhaft zum Aufbringen einer Antriebskraft auf den Treibkolben, um diesen zu beschleunigen. Der elektromotorische Antrieb kann aber auch dazu verwendet werden, den Treibkolben in Richtung eines Brennraums zu bewegen, um expandierbares Gas in dem Brennraum zu komprimieren, insbesondere vorzukomprimieren oder aufzuladen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb antriebsmäßig mit einer Kolbenstange des Treibkolbens verbunden ist. Die antriebsmäßige Verbindung zwischen dem sekundären Antrieb und der Kolbenstange des Treibkolbens kann zum Beispiel durch ineinandergreifende Verzahnungen oder durch ein Reibradgetriebe dargestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass der primäre und der sekundäre Antrieb steuerungsmäßig mit einer gemeinsamen Steuereinheit verbunden sind. Über die gemeinsame Steuereinheit wird zum Beispiel der als Gasantrieb ausgeführte primäre Antrieb, insbesondere ein Verbrennungsvorgang in dem Brennraum des primären Antriebs, gesteuert. Zur Steuerung der Verbrennung wird insbesondere die Gasdosierung und Zündung des expandieren Gases in dem Brennraum gesteuert. Zur Steuerung des elektromotorischen Antriebs, der vorzugsweise den sekundären Antrieb darstellt, ist zum Beispiel mindestens ein Elektromotor steuerungsmäßig mit der gemeinsamen Steuereinheit verbunden. Die Steuerung der beiden Antriebe über die gemeinsame Steuereinheit erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem aktuellen Eintreibenergiebedarf. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass dem sekundären Antrieb eine Kupplung zugeordnet ist, die ein Abkoppeln des sekundären Antriebs von dem Treibkolben ermöglicht. Das liefert den Vorteil, dass der sekundäre Antrieb, insbesondere der elektromotorische Antrieb, bedarfsabhängig ein- oder ausgekuppelt werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Setzgeräts. Durch die erfindungsgemäße Kombination der beiden Antriebe in dem Hybridantrieb für den Treibkolben werden Betriebsarten des Setzgeräts ermöglicht, die mit herkömmlichen Setzgeräten nicht darstellbar sind. Das wirkt sich besonders vorteilhaft auf einen im Hinblick auf den benötigten Energiebedarf optimierten Betrieb des Setzgeräts aus, der insbesondere in Abhängigkeit vom aktuellen Eintreibenergiebedarf gesteuert wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät mindestens eine erste Betriebsart, in welcher der Treibkolben alleine durch den primären Antrieb beschleunigt wird, und mindestens eine zweite Betriebsart aufweist, in welcher der Treibkolben durch den primären und den sekundären Antrieb beschleunigt wird. Die erste Betriebsart entspricht einem Standard-Verbrennungsantrieb. Nach einem Setzvorgang kann der Treibkolben durch eine bei Gasgeräten übliche thermische Kolbenrückführung und/oder durch den sekundären Antrieb wieder in eine Ausgangslage zurückgestellt werden. Die zweite Betriebsart wird auch als Hybridantrieb bezeichnet. In der zweiten Betriebsart wird der Treibkolben vorzugsweise durch den vom primären Antrieb bereitgestellten Verbrennungsdruck und durch den elektrischen Antrieb, der den sekundären Antrieb darstellt, beschleunigt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät mindestens eine dritte Betriebsart aufweist, in welcher der Treibkolben alleine durch den sekundären Antrieb beschleunigt wird. Diese Betriebsart wird auch als Elektroantrieb bezeichnet. Die dritte Betriebsart eignet sich besonders vorteilhaft für Anwendungsbereiche, in denen eine relativ geringe Setzenergie benötigt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb verwendet wird, um einen Brennraum des primären Antriebs mit Hilfe des Treibkolbens aufzuladen. Diese Betriebsart wird auch als Verbrennungsantrieb mit Aufladung bezeichnet. Der sekundäre Antrieb wird dabei verwendet, um expandierbares Gas in dem Brennraum des primären Antriebs zu komprimieren, insbesondere vorzukomprimieren. Eine anschließende Kolbenbeschleunigung des Treibkolbens erfolgt dann durch den in Folge der Aufladung erhöhten Verbrennungsdruck. Dadurch kann mehr Setzenergie freigesetzt werden als mit herkömmlichen Setzgeräten.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb, insbesondere eine Gasdosierung und/oder eine Zündung des primären Antriebs, über eine gemeinsame Steuerung gesteuert wird, über die auch der sekundäre Antrieb gesteuert wird. Die gemeinsame Steuerung ermöglicht auf einfache Art und Weise den Betrieb des Setzgeräts in Abhängigkeit vom Eintreibenergiebedarf energetisch zu optimieren. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen des vorab beschriebenen Verfahrens, insbesondere, wenn das Programm in der gemeinsamen Steuerung des Setzgeräts ausgeführt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Die einzige beiliegende Figur zeigt eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Setzgeräts.
Ausführungsbeispiele
In der beiliegenden Figur ist ein Setzgerät 1 mit einem Gehäuse 2 stark vereinfacht dargestellt. Das Gehäuse 2 umfasst einen (nicht dargestellten) Handgriff, an dem das Setzgerät 1 zum Eintreiben eines Befestigungselements 6 anpackbar ist, das an einem Setzende 5 aus dem Setzgerät 1 austritt und in einen (ebenfalls nicht dargestellten) Untergrund eintreibbar ist.
Die verwendeten Befestigungselemente 6 werden vorzugsweise über ein geräteinternes (nicht dargestelltes) Magazin bereitgestellt, das in der Nähe des Setzendes 5 an dem Setzgerät 1 angebracht ist. Aus dem Magazin werden die Befestigungselemente 6, vorzugsweise einzeln, automatisch entnommen und in einer Elementführung 4 am Setzende 5 bereitgestellt. Zum Eintreiben der Befestigungselemente 6 in den Untergrund benötigte Energie wird über einen Treibkolben 7, der in einer Kolbenführung 3 geführt ist, auf das Befestigungselement 6 in der Kolbenführung 3 übertragen.
Zum Eintreiben der Befestigungselemente 6 in den Untergrund benötigte Energie wird zum Beispiel in einem Brennstoffbehälter 8 im Inneren des Setzgeräts 1 bereitgestellt. Bei dem Brennstoff in dem Brennstoffbehälter 8 handelt es sich vorzugsweise um ein expandierbares Gas, wie Flüssiggas. Daher wird der Brennstoffbehälter 8 auch als Gasdose oder Gaskartusche bezeichnet.
Der Brennstoffbehälter 8 ist über eine verstellbare beziehungsweise regelbare Dosiereinrichtung 10 und eine Verbindungsleitung 1 1 mit einer Brennkammer oder einem Brennraum 12 verbindbar. Die Dosiereinrichtung 10 ist vorzugsweise als Dosierventil ausgeführt.
In dem Brennraum beziehungsweise der Brennkammer 12 wird Brennstoff, also Gas, aus dem Brennstoffbehälter 8 mit Luft zu einem brennfähigen Gemisch vermischt, das durch eine Zündeinrichtung 14 gezündet wird, um ein Befestigungselement 6, wie einen Bolzen oder einen Nagel, aus der Elementführung 4 am Setzende 5 in den Untergrund einzutreiben. Die zum Eintreiben benötigte Energie wird beim Betätigen eines Abzugs oder Triggers des Setzgeräts 1 über den Treibkolben 7 von der Brennkammer 12 auf das Befestigungselement 6 am Setzende 5 übertragen. Zu Steuerungszwecken ist in dem Setzgerät 1 eine Steuerung oder Steuerungseinheit 20 angeordnet. Von der Steuerung 20 erstreckt sich eine Steuerleitung 16, die auch als Zündkabel bezeichnet wird, zu der Zündeinrichtung 14 im Brennraum 12. Über das Zündkabel 16 wird das zündfähige Gemisch im Brennraum 12 mit Hilfe der Zündeinrichtung 14 gezündet. Über eine Steuerleitung 17 ist die DosiereinrichtungI O steuerungsmäßig mit der Steuerung 20 verbunden.
Die Brennkammer 12, die Zündeinrichtung 14 und die Dosiereinrichtung 10 mit dem Brennstoffbehälter 8 stellen einen primären Antrieb 21 für den Treibkolben 7 dar. Der primäre Antrieb 21 ist in einem Hybridantrieb für den Treibkolben 7 mit einem sekundären Antrieb 22 kombiniert. Der sekundäre Antrieb 22 ist als elektromotorischer Antrieb mit einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung 23 und einem Elektromotor 24 ausgeführt. Die elektrische Energieversorgungseinrichtung 23 ist zum Beispiel als Batterie beziehungsweise Akkumulator ausgeführt und über eine Energieversorgungsleitung an dem Elektromotor 24 angeschlossen.
Darüber hinaus ist der Elektromotor 24 über eine Steuerleitung 18 steuerungsmäßig mit der Steuerung 20 verbunden. Somit stellt die Steuerung 20 eine gemeinsame Steuerung für den primären Antrieb 21 und den sekundären Antrieb 22 dar.
Der den sekundären Antrieb 22 darstellende elektromotorische Antrieb ist über eine Kopplungseinrichtung 25 antriebsmäßig mit einer Kolbenstange 30 des Treibkolbens 7 verbunden. Die Kopplungseinrichtung 25 umfasst ein drehfest mit einer Antriebswelle des Elektromotors 24 verbundenes Zahnrad 26.
Das Zahnrad 26 hat eine Außenverzahnung 27, die sich mit einer linearen Verzahnung 28 in Eingriff befindet, die an der Kolbenstange 30 des Treibkolbens 7 ausgebildet ist. Die Kopplungseinrichtung 25 kann mit einer (nicht dargestellten) Kupplung kombiniert sein, die ein Einkuppeln und Auskuppeln des Elektromotors 24 ermöglicht.
Durch ein mit der Steuerung 20 verbundenes Rechteck 34 ist ein Display des Setzgeräts 1 angedeutet. Durch ein ebenfalls mit der Steuerung 20 verbundenes Rechteck 35 ist eine Eingabeeinrichtung des Setzgeräts 1 angedeutet. Über das Display 34 werden betriebsabhängige Informationen des Setzgeräts 1 außen für eine Bedienperson sichtbar dargestellt. Über die Eingabeeinrichtung 35 können von der Bedienperson Eingaben an dem Setzgerät 1 getätigt werden.
In der beiliegenden Figur ist durch eine Linie 38 eine erste Position oder Ausgangslage des Treibkolbens 7 angedeutet. Durch eine Magneteinrichtung 40 wird der Treibkolben 7 in seiner ersten Position oder Ausgangslage gehalten. Die Magneteinrichtung 40 umfasst zum Beispiel zwei Magnete, deren Nord- und Südpole durch Rechtecke angedeutet sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Treibkolben 7 durch Reibung in seiner Ausgangslage oder ersten Position 38 gehalten werden. Durch den primären Antrieb 21 und/oder den sekundären Antrieb 22 kann der Treibkolben 7 aus seiner ersten Position oder Ausgangslage 38 in seine in der Figur dargestellte zweite Position bewegt werden. Durch die damit verbundene Beschleunigung des Treibkolbens 7 kann das Befestigungselement 6 am Ende 5 des Setzgeräts 1 in den Untergrund eingetrieben werden.
Nach dem Setzvorgang kann der Treibkolben 7 durch die bei Gasgeräten übliche thermische Kolbenrückführung oder durch den sekundären Antrieb 22 mit dem Elektromotor 24 und der Kopplungseinrichtung 25 wieder in seine Ausgangslage oder erste Position 38 gebracht werden.
Der den sekundären Antrieb darstellende elektromotorische Antrieb 22 kann, wie dargestellt, über die an der Kolbenstange 30 mechanisch angreifende Motoreinheit 24 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können der elektrische Antrieb über ein (nicht dargestelltes) Spulensystem auf der Kolbenführungsseite und einen entsprechenden Gegenpart auf der Kolbenseite, zum Beispiel in Form eines Tauchankers, erfolgen. Diese Art des elektrischen Antriebs ähnelt einem Hubkolbenmagnet.
Das erfindungsgemäße Setzgerät kann in fünf verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. In einer ersten Betriebsart, die auch Standard-Verbrennungsantrieb bezeichnet wird, wird der Treibkolben 7 ausschließlich über den mit dem primären Antrieb 21 bereitgestellten Verbrennungsdruck beschleunigt. Der Treibkolben 7 befindet sich vor der Verbrennung in seiner Ausgangslage oder ersten Position 38, die auch als hinterste Position bezeichnet wird. Durch das Zünden des brennfähigen Gemischs in der Brennkammer 12 mit Hilfe der Zündeinrichtung 14 wird der Treibkolben 7 schlagartig in die in der Figur dargestellte zweite Position bewegt, wobei der Treibkolben 7 beschleunigt wird. In einer zweiten Betriebsart, die auch als Hybridantrieb bezeichnet wird, wird der Treibkolben sowohl durch den mit dem primären Antrieb 21 bereitgestellten Verbrennungsdruck als auch durch den elektrischen Antrieb beschleunigt, der den sekundären Antrieb 22 darstellt. Dabei wird der Verbrennungsprozess im Hybridantrieb genauso wie in der ersten Betriebsart gestartet. Durch die gemeinsame Steuerung 20 für die beiden Antriebe 21 und 22 wird bei der Kolbenbeschleunigung zusätzlich der Elektromotor 24, der dem sekundären Antrieb 22 zugeordnet ist, zugeschaltet.
In einer dritten Betriebsart wird der sekundäre oder elektromotorische Antrieb 22, der auch als elektrischer Antrieb bezeichnet wird, zur Vorkompression des brennfähigen Gemischs im Brennraum 12 verwendet. Die Kolbenbeschleunigung erfolgt durch den in Folge der Aufladung erhöhten Verbrennungsdruck. Die dritte Betriebsart wird auch als Verbrennungsantrieb mit Aufladung bezeichnet.
Der Treibkolben 7 befindet sich anfänglich in seiner in der Figur dargestellten zweiten Position vor der hinteren Stellung 38. Zum Erreichen einer höheren Sauerstoffkonzentration in der Brennkammer 12 bewegt der elektromotorische Antrieb 22 den Treibkolben 7 nach hinten, das heißt auf die Brennkammer 12 zu. Dadurch wird die Luft im Brennraum 12 komprimiert.
Gleichzeitig erfolgt die Einspritzung des Gases aus dem Brennstoffbehälter 8 über die Dosiereinrichtung 10 in den Brennraum 12. Dann erfolgt die Zündung durch die Zündeinrichtung 14. Die anschließende Verbrennung mit dem Druckaufbau beschleunigt den Kolben und bewegt den Kolben 7 aus seiner Ausgangslage 38 wieder in seine zweite in der Figur dargestellte Position.
Der elektromotorische Antrieb 22 ist in der dritten Betriebsart vorzugsweise nur während der Aufladungsphase mit dem Treibkolben 7 gekoppelt. Anschließend wird der Treibkolben 7 mechanisch oder elektrisch gesteuert außer Eingriff mit dem Treibkolben 7 gebracht. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine unerwünschte Fehlbelastung während des Arbeitshubs des Treibkolbens 7 verhindert.
In einer vierten Betriebsart wird der Treibkolben 7 zusätzlich durch den elektrischen Antrieb 22 auch in Arbeitsrichtung beschleunigt. Das Vorkomprimieren der Luft in dem Brennraum 12 erfolgt wie in der dritten Betriebsart. Bei der Beschleunigung des Treibkolbens 7 wird aber zusätzlich der elektromotorische Antrieb 22 zum Beschleunigen des Treibkolbens 7 zugeschaltet. Die vierte Betriebsart wird auch als Hybridantrieb mit Aufladung bezeichnet.
In einer fünften Betriebsart wird der Treibkolben 7 ausschließlich durch den elektromotorischen Antrieb 22 beschleunigt. Die fünfte Betriebsart wird auch als Elektroantrieb bezeichnet. Die fünfte Betriebsart mit dem Elektroantrieb eignet sich besonders für Anwendungsfälle, in denen nur eine relativ geringe Setzenergie benötigt wird, um das Befestigungselement 6 in den Untergrund einzutreiben. Der Treibkolben 7 befindet sich zu Beginn des Elektroantriebs ebenfalls in seiner ersten Position oder Ausgangslage 38.
Das erfindungsgemäße Setzgerät 1 mit dem Hybridantrieb kann leichter als ein herkömmliches Gasgerät und auch leichter als ein batteriebetriebenes Setzgerät ausgeführt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Setzgerät 1 können durch den Hybridantrieb höhere Setzenergien erreicht werden als mit herkömmlichen Setzgeräten.
Die verschiedenen Möglichkeiten zum Kombinieren der einzelnen Antriebe 21 und 22 ermöglicht eine sehr große Variation der Setzenergie. Bei reduzierter Setzenergie kann gegenüber Standardenergieeinstellungen, wie zum Beispiel einer Kolbenvorlaufverstellung, Gas beziehungsweise Akkukapazität eingespart werden.

Claims

PATENTANSPRUECHE
Setzgerät (1 ) für Befestigungselemente (6), mit einem Treibkolben (7), der mit einem primären Antrieb (21 ) antreibbar ist, und mit einem sekundären Antrieb (22), dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb (21 ) in einem Hybridantrieb für den Treibkolben (7) so mit dem sekundären Antrieb (22) kombiniert ist, dass der Treibkolben (7) antriebsmäßig sowohl mit dem primären (21 ) als auch mit dem sekundären (22) Antrieb antreibbar ist.
Setzgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb (21 ) ein Gasantrieb ist.
Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb (22) ein elektromotorischer Antrieb ist.
Setzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb (22) antriebsmäßig mit einer Kolbenstange (30) des Treibkolbens (7) verbunden ist.
Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre (21 ) und der sekundäre (22) Antrieb steuerungsmäßig mit einer gemeinsamen Steuereinheit (20) verbunden sind.
Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem sekundären Antrieb (22) eine Kupplung zugeordnet ist, die ein Abkoppeln des sekundären Antriebs (22) von dem Treibkolben (7) ermöglicht.
Verfahren zum Betreiben eines Setzgeräts (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät (1 ) mindestens eine erste Betriebsart, in welcher der Treibkolben (7) alleine durch den primären Antrieb (21 ) beschleunigt wird, und mindestens eine zweite Betriebsart aufweist, in welcher der Treibkolben (7) durch den primären (21 ) und den sekundären (22) Antrieb beschleunigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät (1 ) mindestens eine dritte Betriebsart aufweist, in welcher der Treibkolben (7) alleine durch den sekundären Antrieb (22) beschleunigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb (22) verwendet wird, um einen Brennraum (12) des primären Antriebs (21 ) mit
Hilfe des Treibkolbens (7) aufzuladen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb (21 ), insbesondere eine Gasdosierung und/oder eine Zündung des primären Antriebs (21 ), über eine gemeinsame Steuerung (20) gesteuert wird, über die auch der sekundäre Antrieb (22) gesteuert wird.
1 1 . Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10, insbesondere, wenn das Programm in der gemeinsamen Steuerung (20) des Setzgeräts (1 ) ausgeführt wird.
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