EP3230012B1 - Setzgerät und verfahren zum betreiben eines setzgeräts - Google Patents

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EP3230012B1
EP3230012B1 EP15807877.4A EP15807877A EP3230012B1 EP 3230012 B1 EP3230012 B1 EP 3230012B1 EP 15807877 A EP15807877 A EP 15807877A EP 3230012 B1 EP3230012 B1 EP 3230012B1
Authority
EP
European Patent Office
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drive
piston
primary
setting tool
operating mode
Prior art date
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Active
Application number
EP15807877.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3230012A1 (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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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
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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 tool for fastening elements, with a driving piston which can be driven with a primary drive, and with a secondary drive.
  • the invention also relates to a method for operating such a setting device, and to a computer program product.
  • a setting device for fastening elements that can be driven via expandable gases is known, with a piston guide in which a drive piston is displaceably mounted and with a piston return device via which the drive piston is moved back into an initial position after a setting process, the piston return device having an electromotive drive means and at least one Has transmission device for transmitting the motorized actuating force to the drive piston.
  • a nailing device with a hammer for driving a nail into a workpiece, with a first magnetic coil and with a second magnetic coil.
  • the first solenoid is switched on first in order to drive the hammer a first time.
  • the second solenoid is then switched on to drive the nail completely into the workpiece.
  • a driving tool is known, with a driving ram and with a drive flywheel which is coupled to the driving ram via a drive coupling to propel the driving ram.
  • an acceleration device is provided which accelerates the driving ram in the direction of the drive flywheel.
  • a driving tool is known with a combustion chamber, with a drive cylinder, with a fan wheel, with a piston and with a drive motor.
  • the fan impeller guides ambient air into the combustion chamber and the cylinder, after which a fuel gas is introduced into the combustion chamber, so that an air / fuel gas mixture is formed in the combustion chamber.
  • the drive motor then conveys the piston to a rear end of the drive cylinder to compress the air / fuel gas mixture. Finally, the compressed air / fuel gas mixture is ignited in order to accelerate the piston again to the front end of the drive cylinder.
  • the object of the invention is to create a light and handy setting tool that enables a large amount of setting energy to be provided.
  • a setting tool for fastening elements with a driving piston that can be driven with a primary drive comprising a combustion chamber, and with a secondary drive for charging the combustion chamber with the aid of the driving piston, in that the setting tool has at least one first operating mode, in which the drive piston is accelerated solely by the primary drive, and has at least one second operating mode in which the drive piston is accelerated by the primary and the secondary drive.
  • the secondary drive is not only, as with the one from the German patent specification DE 103 25 920 B4 known setting device, used to return the drive piston.
  • a preferred embodiment of the setting tool is characterized in that the primary drive is a gas drive.
  • gas drive 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 suddenly, whereby the propulsion piston is accelerated.
  • the secondary drive is an electric motor drive.
  • the electromotive drive is used not only to apply an actuating force to the drive piston, but also particularly advantageously to apply a drive force to the drive piston in order to accelerate it.
  • the electric motor drive can also be used to the To move the driving piston in the direction of a combustion chamber in order to compress expandable gas in the combustion chamber, in particular to pre-compress or charge it.
  • Another preferred embodiment of the setting tool is characterized in that the secondary drive is drivingly connected to a piston rod of the drive piston.
  • the drive connection between the secondary drive and the piston rod of the drive piston can be represented, for example, by intermeshing teeth or by a friction gear.
  • the primary and the secondary drive are connected to a common control unit in terms of control.
  • the primary drive designed as a gas drive, in particular a combustion process in the combustion chamber of the primary drive
  • the common control unit controls the combustion
  • the gas metering and ignition of the expanding gas in the combustion chamber are controlled.
  • the electric motor drive which preferably represents the secondary drive
  • at least one electric motor is connected to the common control unit in terms of control.
  • the control of the two drives via the common control unit is preferably carried out as a function of a current driving energy requirement.
  • Another preferred embodiment of the setting tool is characterized in that the secondary drive is assigned a coupling which enables the secondary drive to be decoupled from the drive piston. This provides the advantage that the secondary drive, in particular the electric motor drive, can be engaged or disengaged as required.
  • the invention also relates to a method for operating a setting tool with a drive piston, a primary drive and a secondary drive, the secondary drive being used to charge a combustion chamber of the primary drive with the aid of the drive piston.
  • the object is achieved in that the drive piston is accelerated in a first operating mode solely by the primary drive and in a second operating mode by the primary and the secondary drive.
  • the combination according to the invention of the two drives for the driving piston enables operating modes of the setting tool that cannot be represented with conventional setting tools. This has a particularly beneficial effect on one in terms of what is needed Energy demand optimized operation of the setting device, which is controlled in particular depending on the current driving energy demand.
  • the first operating mode corresponds to a standard combustion engine. After a setting process, the drive piston can be returned to its initial position by a thermal piston return, which is common in gas devices, and / or by the secondary drive.
  • the second operating mode is also known as a hybrid drive. In the second operating mode, the drive piston is preferably accelerated by the combustion pressure provided by the primary drive and by the electric drive, which represents the secondary drive.
  • the setting device has at least one third operating mode in which the drive piston is accelerated solely by the secondary drive.
  • This operating mode is also known as an electric drive.
  • the third operating mode is particularly suitable for areas of application in which relatively low setting energy is required.
  • Another preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the secondary drive is used to charge a combustion chamber of the primary drive with the aid of the drive piston.
  • This operating mode is also known as a combustion engine with supercharging.
  • the secondary drive is used to compress, in particular precompress, expandable gas in the combustion chamber of the primary drive.
  • a subsequent piston acceleration of the drive piston then takes place due to the increased combustion pressure as a result of the supercharging. This means that more setting energy can be released than with conventional setting tools.
  • Another preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the primary drive, in particular gas metering and / or ignition of the primary drive, is controlled via a common control, via which the secondary drive is also controlled.
  • the common control enables the operation of the setting device to be optimized in terms of energy in a simple manner, depending on the driving energy requirement.
  • the invention further relates to a computer program product with a program code for performing the method described above, the program being executed in the joint control of the setting device.
  • the only attached figure shows a simplified representation of a setting tool according to the invention.
  • a setting tool 1 with a housing 2 is shown in a greatly simplified manner.
  • the housing 2 comprises a handle (not shown) on which the setting tool 1 can be gripped for driving in a fastening element 6 which emerges from the setting tool 1 at a setting end 5 and can be driven into a substrate (also not shown).
  • the fastening elements 6 used are preferably provided via a device-internal magazine (not shown) which is attached to the setting device 1 in the vicinity of the setting end 5.
  • the fastening elements 6 are automatically removed from the magazine, preferably individually, and made available in an element guide 4 at the setting end 5.
  • the energy required to drive the fastening elements 6 into the ground is transmitted to the fastening element 6 in the piston guide 3 via a driving piston 7, which is guided in a piston guide 3.
  • the energy required to drive the fastening elements 6 into the ground is provided, for example, in a fuel container 8 inside the setting tool 1.
  • the fuel in the fuel container 8 is preferably an expandable gas, such as liquid gas.
  • the fuel container 8 is therefore also referred to as a gas can or gas cartridge.
  • the fuel container 8 can be connected to a combustion chamber or a combustion chamber 12 via an adjustable or controllable metering device 10 and a connecting line 11.
  • the metering device 10 is preferably designed as a metering valve.
  • fuel i.e. gas
  • air is mixed with air to form a combustible mixture that is ignited by an ignition device 14 to attach a fastening element 6, such as a bolt or a nail, from the element guide 4 Drive the setting 5 into the ground.
  • a trigger of the setting tool 1 is actuated, the energy required for driving is transferred from the combustion chamber 12 to the fastening element 6 at the setting end 5 via the driving piston 7.
  • a control or control unit 20 is arranged in the setting device 1.
  • the ignitable mixture in the combustion chamber 12 is ignited via the ignition cable 16 with the aid of the ignition device 14.
  • the metering device 10 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 with a secondary drive 22 in a hybrid drive for the drive piston 7.
  • the secondary drive 22 is designed as an electric motor drive with an electrical energy supply device 23 and an electric motor 24.
  • the electrical energy supply device 23 is designed, for example, as a battery or accumulator and is connected to the electric motor 24 via an energy supply line.
  • the electric motor 24 is connected in terms of control to the controller 20 via a control line 18.
  • the controller 20 thus represents a common controller 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 that is non-rotatably connected to a drive shaft of the electric motor 24.
  • the gear wheel 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 drive piston 7.
  • the coupling device 25 can be combined with a coupling (not shown) which enables coupling and decoupling of the electric motor 24.
  • a display of the setting device 1 is indicated by a rectangle 34 connected to the controller 20.
  • An input device of the setting device 1 is indicated by a rectangle 35 also connected to the controller 20. Operation-dependent information of the setting device 1 is shown externally for an operator via the display 34. The operator can make entries on the setting device 1 via the input device 35.
  • a line 38 indicates a first position or starting position of the drive piston 7.
  • the driving piston 7 is held in its first position or starting position by a magnetic device 40.
  • the magnet device 40 comprises, for example, two magnets, the north and south poles of which are indicated by rectangles.
  • the drive piston 7 can be held in its starting position or first position 38 by friction.
  • the drive piston 7 By means of the primary drive 21 and / or the secondary drive 22, the drive piston 7 can be moved from its first position or starting position 38 into its second position shown in the figure. As a result of the associated acceleration of the driving piston 7, the fastening element 6 at the end 5 of the setting tool 1 can be driven into the ground.
  • the driving piston 7 can be brought back into its starting position or first position 38 by the thermal piston return, which is customary in gas devices, or by the secondary drive 22 with the electric motor 24 and the coupling device 25.
  • the electromotive drive 22 representing the secondary drive can, as shown, take place via the motor unit 24 mechanically acting on the piston rod 30.
  • the electric drive can be via a coil system (not shown) on the piston guide side and a corresponding counterpart on the Piston side, for example in the form of a plunger, take place.
  • This type of electric drive is similar to a reciprocating piston magnet.
  • the setting tool according to the invention can be operated in five different operating modes.
  • a first operating mode which is also referred to as the standard combustion drive
  • the drive piston 7 is accelerated exclusively via the combustion pressure provided by the primary drive 21.
  • the driving piston 7 is in its starting position or first position 38, which is also referred to as the rearmost position, before the combustion.
  • first position 38 which is also referred to as the rearmost position
  • the driving piston 7 is suddenly moved into the second position shown in the figure, the driving piston 7 being accelerated.
  • a second operating mode which is also referred to as a hybrid drive
  • the drive piston is accelerated both by the combustion pressure provided by the primary drive 21 and by the electric drive that represents the secondary drive 22.
  • the combustion process in the hybrid drive is started in the same way as in the first operating mode.
  • the electric motor 24, which is assigned to the secondary drive 22 is additionally switched on when the piston is accelerated.
  • the secondary or electromotive drive 22 which is also referred to as an electric drive, is used to precompress the combustible mixture in the combustion chamber 12.
  • the piston is accelerated by the increased combustion pressure as a result of the supercharging.
  • the third operating mode is also known as a combustion engine with supercharging.
  • 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, the electromotive drive 22 moves the drive piston 7 backwards, that is, towards the combustion chamber 12. This compresses the air in the combustion chamber 12.
  • the gas is injected from the fuel tank 8 via the metering device 10 into the combustion chamber 12. Then, the ignition takes place via the ignition device 14. The subsequent combustion with the pressure build-up accelerates the piston and moves the piston 7 from its starting position 38 back to its second position position shown in the figure.
  • the electromotive drive 22 is preferably only coupled to the drive piston 7 during the charging phase.
  • the drive piston 7 is then brought out of engagement with the drive piston 7 in a mechanically or electrically controlled manner. In this way, undesired incorrect loading during the working stroke of the drive piston 7 is prevented in a simple manner.
  • the drive piston 7 is also accelerated in the working direction by the electric drive 22.
  • the pre-compression of the air in the combustion chamber 12 takes place as in the third operating mode.
  • the electromotive drive 22 is also switched on to accelerate the drive piston 7.
  • the fourth operating mode is also known as a hybrid drive with supercharging.
  • the drive piston 7 is accelerated exclusively by the electric motor drive 22.
  • the fifth operating mode is also known as an electric drive.
  • the fifth operating mode with the electric drive is particularly suitable for applications in which only a relatively low setting energy is required to drive the fastening element 6 into the ground.
  • the drive piston 7 is also in its first position or starting position 38 at the beginning of the electric drive.
  • the setting device 1 according to the invention with the hybrid drive can be made lighter than a conventional gas device and also lighter than a battery-operated setting device. With the setting tool 1 according to the invention, higher setting energies can be achieved through the hybrid drive than with conventional setting tools.
  • the various options for combining the individual drives 21 and 22 allow a very large variation in the setting energy. With reduced setting energy, gas or battery capacity can be saved compared to standard energy settings such as piston advance adjustment.

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Description

    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, und ein Computerprogrammprodukt.
    • 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.
  • Aus der US 2004/0084503 A1 ist ein Nagelgerät bekannt, mit einem Hammer zum Einschlagen eines Nagels in ein Werkstück, mit einer ersten Magnetspule und mit einer zweiten Magnetspule. Im Betrieb wird zunächst die erste Magnetspule eingeschaltet, um den Hammer ein erstes Mal anzutreiben. Danach wird die zweite Magnetspule eingeschaltet, um den Nagel vollständig in das Werkstück einzutreiben.
  • Aus der DE 10 2005 000 062 A1 ist ein Eintreibgerät bekannt, mit einem Eintreibstössel und mit einem Antriebsschwungrad, welches zum Vortrieb des Eintreibstössels über eine Antriebskupplung mit dem Eintreibstössel gekuppelt wird. Zur Verminderung des Schlupfs beim Einkuppeln des Eintreibstössels ist eine Beschleunigungseinrichtung vorgesehen, welche den Eintreibstössel in Richtung auf das Antriebsschwungrad zu beschleunigt.
  • Aus der WO 2009/140728 A1 ist ein Eintreibwerkzeug bekannt, mit einer Brennkammer, mit einem Antriebszylinder, mit einem Lüfterrad, mit einem Kolben und mit einem Antriebsmotor. Im Betrieb, wenn der Kolben an einem vorderen Ende des Antriebszylinders angeordnet ist, führt das Lüfterrad Umgebungsluft in die Brennkammer und den Zylinder, wonach ein Brenngas in die Brennkammer eingeleitet wird, so dass sich in der Brennkammer ein Luft/Brenngas-Gemisch bildet. Danach befördert der Antriebsmotor den Kolben zu einem hinteren Ende des Antriebszylinders, um das Luft/Brenngas-Gemisch zu komprimieren. Schliesslich wird das komprimierte Luft/Brenngasgemisch entzündet, um den Kolben wieder zu dem vorderen Ende des Antriebszylinders zu beschleunigen.
    • 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 einen Brennraum umfassenden primären Antrieb antreibbar ist, und mit einem sekundären Antrieb für ein Aufladen des Brennraums mit Hilfe des Treibkolbens, dadurch gelöst, 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. 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.
  • 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 Setzgeräts mit einem Treibkolben, einem primären Antrieb und einem sekundären Antrieb, wobei der sekundäre Antrieb verwendet wird, um einen Brennraum des primären Antriebs mit Hilfe des Treibkolbens aufzuladen. Hierbei ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Treibkolben in einer ersten Betriebsart alleine durch den primären Antrieb und in einer zweiten Betriebsart durch den primären und den sekundären Antrieb beschleunigt wird. Durch die erfindungsgemäße Kombination der beiden Antriebe 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.
  • 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, wobei 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 11 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 Dosiereinrichtung10 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 (10)

  1. Setzgerät (1) für Befestigungselemente (6), mit einem Treibkolben (7), der mit einem einen Brennraum (12) umfassenden primären Antrieb (21) antreibbar ist, und mit einem sekundären Antrieb (22) für ein Aufladen des Brennraums (12) mit Hilfe des Treibkolbens (7), wobei das Setzgerät (1) mindestens eine erste Betriebsart aufweist, in welcher der Treibkolben (7) alleine durch den primären Antrieb (21) beschleunigt wird, und dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät mindestens eine zweite Betriebsart aufweist, in welcher der Treibkolben (7) durch den primären (21) und den sekundären (22) Antrieb beschleunigt wird.
  2. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Antrieb (21) ein Gasantrieb ist.
  3. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb (22) ein elektromotorischer Antrieb ist.
  4. Setzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb (22) antriebsmäßig mit einer Kolbenstange (30) des Treibkolbens (7) verbunden ist.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Verfahren zum Betreiben eines Setzgeräts (1) mit einem Treibkolben (7), einem primären Antrieb (21) und einem sekundären Antrieb (22), wobei der sekundäre Antrieb (22) verwendet wird, um einen Brennraum (12) des primären Antriebs (21) mit Hilfe des Treibkolbens (7) aufzuladen, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkolben (7) in einer ersten Betriebsart alleine durch den primären Antrieb (21) und in einer zweiten Betriebsart durch den primären (21) und den sekundären (22) Antrieb beschleunigt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkolben (7) in einer dritten Betriebsart alleine durch den sekundären Antrieb (22) beschleunigt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, 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.
  10. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 9, wobei das Programm in der gemeinsamen Steuerung (20) ausführbar ist.
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