EP3323561A1 - Setzgerät und verfahren zum betreiben eines setzgeräts - Google Patents

Setzgerät und verfahren zum betreiben eines setzgeräts Download PDF

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EP3323561A1
EP3323561A1 EP16199459.5A EP16199459A EP3323561A1 EP 3323561 A1 EP3323561 A1 EP 3323561A1 EP 16199459 A EP16199459 A EP 16199459A EP 3323561 A1 EP3323561 A1 EP 3323561A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flywheel
driving element
driving
setting
setting tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16199459.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tilo Dittrich
Raphael Thon
Dominik Schmidt
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Priority to EP16199459.5A priority Critical patent/EP3323561A1/de
Priority to EP17803857.6A priority patent/EP3541579A1/de
Priority to PCT/EP2017/079147 priority patent/WO2018091441A1/de
Priority to US16/461,575 priority patent/US20190366524A1/en
Publication of EP3323561A1 publication Critical patent/EP3323561A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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

Definitions

  • the invention relates to a flywheel-driven setting tool for driving fasteners into a ground, with a drive in a setting direction by a flywheel driving element having a connection region in which the driving element for transmitting a driving force from the flywheel to the driving element with the flywheel is connectable.
  • the invention further relates to a method for operating such a setting device.
  • the object of the invention is the efficiency of driving fasteners into a ground, with a setting device with a drive in a setting direction by flywheel driving element having a connection region in which the driving element for transmitting a driving force from the flywheel to the driving element with the Flywheel is connectable, increase.
  • the object is in a flywheel-driven setting tool for driving fasteners into a ground, with a drive in a setting direction by a flywheel driving element having a connection region in which the driving element for transmitting a driving force from the flywheel to the driving element with the flywheel is connectable , in that the connecting region of the driving element comprises at least one frictionally engaging connecting section for frictional engagement and at least one interlocking connecting section for depicting a positive connection between the flywheel and the driving element.
  • the flywheel-driven setting tool is preferably a hand-held setting tool, which is also referred to as a setting tool.
  • the fasteners are, for example, nails or bolts, which are driven into the ground with the aid of the setting device, which is also referred to as a setting tool.
  • the set energy is advantageously provided by an electric motor and transmitted via the flywheel to the driving element, which is also referred to as setting piston.
  • the flywheel is rotated by the electric motor.
  • the rotational energy of the flywheel is for a setting process on the driving element, in particular the setting piston, which is also abbreviated as piston, transmitted.
  • the driving element in particular of the piston
  • the fastener is driven into the ground.
  • the flywheel for example by means of a suitable coupling device, is initially connected in a frictional engagement with the drive-in element.
  • the driving element between the flywheel and a counter-roller can be arranged.
  • the driving element translationally moving in the setting tool is additionally connected in a form-fitting manner to the flywheel, in particular after cancellation of the frictional connection, in order to ensure a slip-free power transmission.
  • the flywheel is preferably connected directly to the driving element. But it is also possible to arrange at least one further power transmission between the flywheel and the driving element.
  • the efficiency of the setting device can be significantly improved.
  • the function of the power transmission takes place separately with each setting in two ways. After a setting operation, the driving element is released from the flywheel by opening the coupling device. The driving element can then be returned to its starting position by a suitable return device, for example by a spring device.
  • a preferred embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that the flywheel in the ReibBanktellsabites has at least one friction surface which is frictionally connected to a counter-friction surface on the driving element.
  • the frictional engagement can be made in a similar way to conventional setting tools in which the driving element is frictionally connected to the flywheel.
  • the friction surface on the flywheel or the counter-friction surface on the driving element is designed to be particularly abrasion-resistant and / or wear-resistant and / or has an increased coefficient of friction.
  • the desired properties of the friction surface can be realized, for example, by means of a surface treatment, in particular by a thermal spray coating.
  • the special design of the friction surface on the flywheel or the counter friction surface on the driving element advantageously ensures that little or no abrasion occurs during operation of the setting device, which could undesirably impair the function of the positive connection section on the driving element.
  • a further preferred exemplary embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that the flywheel has at least one V-groove in the frictionally engaging connecting section, which is frictionally connectable to a counter-V-groove on the driving element.
  • the friction surface is advantageously increased. This provides the advantage that less slip occurs in the frictional connection between the flywheel and driving element.
  • a further preferred embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that the flywheel in the positive connection connecting portion has at least one positive locking structure, in particular a toothing, which with a complementary form-fitting structure, in particular a counter-toothing, on the driving-in element can be positively connected.
  • the form-fitting structure comprises, for example, an external toothing on the flywheel.
  • the external toothing on the flywheel is for example in engagement with a rack-like toothing on the driving element.
  • a further preferred exemplary embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that the complementary form-fitting structure, in particular the counter-toothing, is arranged in a rear region of the driving-in element which is remote from a setting end.
  • the driving element is in the setting tool preferably translationally to the setting end to and from the setting away back and forth movable.
  • the complementary positive locking structure is preferably arranged in a region of the driving element, in which, during operation of the setting device, a flywheel peripheral speed corresponds to the speed of the translationally moving driving element.
  • the acceleration to the desired common speed is achieved by the frictional engagement between the driving element and the flywheel.
  • a further preferred embodiment of the flywheel-driven setting tool is characterized in that the form-fitting pairing between the flywheel and the driving element is combined with at least one damping element.
  • the damping element is advantageously used to keep the load of the form-fitting structure on the flywheel and the complementary positive locking structure on the driving element in establishing the positive connection within predetermined limits. As a result, undesired wear during the production of positive engagement between the flywheel and the driving element can be further reduced.
  • the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved in that a drive torque provided by a drive motor is frictionally transmitted from one or the flywheel in a first power transmission step and in a second power transmission step to the driving element. Due to the frictional connection, the driving element is accelerated to a desired speed in a first time period by the frictional engagement with the flywheel. Once the desired speed is reached, the driving element is then positively connected to the flywheel.
  • the positive connection ensures in a simple manner that the force or acceleration of the driving element is transmitted without slippage to a fastening element at the setting end of the setting device. As a result, a particularly effective driving of fasteners, especially in hard surfaces, is simplified.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the frictional power transmission decoupled and / or the positive power transmission is initiated when the flywheel has accelerated the driving element to its maximum speed.
  • the acceleration of the driving element to its maximum speed preferably takes place frictionally. As a result, unwanted wear during acceleration of the driving element can be kept small.
  • the invention further relates to a driving element and / or a flywheel for a previously described setting tool.
  • the driving element and the flywheel are separately tradeable.
  • FIGS. 1 and 2 is a flywheel driven setting tool 1 shown simplified with a housing 2.
  • the setting tool 1 is designed as a hand-operated setting tool with a handle 4 and a setting end 5.
  • the setting device or setting tool 1 is used for driving fasteners 24 in a (not shown) underground.
  • a desired number of fasteners 24 is stored in a magazine 6 at the setting end 5. From the magazine 6, the fastening elements 24, preferably automatically, provided individually in a bolt guide 8.
  • the energy required for driving in the fastening elements 24 is provided, for example, in the form of electrical energy in an accumulator 10 at the lower end of the handle 4.
  • the electrical energy stored in the accumulator 10 is converted into rotational energy by means of an electric motor (not shown), which is advantageously integrated in a flywheel 13.
  • the flywheel 13 is rotated about a flywheel rotation axis 15 in rotation, as indicated by an arrow 16 in the FIGS. 1 and 2 is indicated.
  • a trigger or operating knob 12 on the handle 4 is a built-in setting tool 1 clutch, which is designed for example as a helical gear, so concluded that the rotational energy stored in the flywheel 13 is transmitted to a driving-in element 20 for triggering the setting process as translational energy.
  • the driving element 20 represents a setting piston 22, which is shortened referred to as a piston.
  • the setting piston 22 and the driving element 20 is arranged between the flywheel 13 and a counter-roller 17.
  • the counter-roller 17 is rotatable about a counter-roller rotation axis 18, which is arranged parallel to the flywheel rotation axis 15.
  • the counter-rollers 17, with the flywheel 13 and the driving element 20 arranged therebetween, constitute a clutch which, as will be explained below, is actuated by an electromagnet 37.
  • the setting piston 22 has at its in the FIGS. 1 and 2 left end of a piston tip 23, with which the fastener 24 at the setting end 5 of the setting device 1 in the (not shown) underground can be driven.
  • the setting piston 22 and the driving element 20 is in the setting tool 1 by means of at least one piston guide 30 in the axial direction, ie in the FIGS. 1 and 2 to the left and to the right, moved back and forth.
  • the piston guide 30 comprises two guide rollers 31, 32. To drive in the fastening element 24, the setting piston 22 with its piston tip 23 is moved toward the fastening element 24 with great acceleration by the piston guide 30. After a setting process, the setting piston 22 by means of a return spring 34 back into his in the FIGS. 1 and 2 shown starting position moves.
  • the coupling in the setting tool 1 comprises a wedge 35, which is movable with a plunger 36 by the electromagnet 37 to the counter-roller 17 in FIG. 1 to press down against the driving element 20.
  • the setting tool 1 is shown before a clutch release.
  • FIG. 1 shows the setting tool 1 immediately before a setting process.
  • the flywheel 13 has been rotated, for example, by an integrated brushless electric motor and thus has energy in the form of rotational energy, as indicated by the arrow 16 in FIG FIG. 1 is indicated.
  • the driving element 20 comprises on its side facing the flywheel 13 a connecting portion 40.
  • the connecting portion 40 is divided into a frictional engagement portion 41 and a positive connection portion 42.
  • the driving element 20 is purely frictionally connected to the flywheel 13.
  • the driving element 20 is connected in a purely positive fit with the flywheel 13.
  • FIGS. 3 and 4 is a section of FIG. 2 represented with the driving element 20 and the flywheel 13 alone in two different views.
  • a friction surface 51 of the flywheel 13 is frictionally connected to a counter friction surface 52 of the driving element 20.
  • the counter friction surface 52 extends over the frictionally engaged portion 41 on the driving member 20.
  • the driving element 20 has teeth 61, 62.
  • the teeth 61, 62 constitute a positive locking structure 64 on the driving element 20.
  • the flywheel 13 comprises a complementary positive locking structure 65
  • FIG. 4 is the complementary form-fitting structure 65 arranged below.
  • FIGS. 3 and 4 was the trigger (12 in the FIGS. 1 and 2 ) of the setting device 1 and the setting piston 22 is finally pressed on the flywheel 13 via the electromagnet 37 and the counter-roller 17.
  • the connection between the flywheel 13 and setting piston 22 is exclusively frictionally engaged.
  • the setting piston 22 is rotated by the flywheel 13 in the linear direction (in FIG. 3 to the left).
  • the flywheel 13 is connected by a positive connection 60 with the driving element 20.
  • the teeth 61, 62 of the form-fitting structure 64 are positively connected to the in FIG. 6 connected above complementary complementary form-locking structure 65.
  • FIG. 5 shows the flywheel 13 and the driving element 20 just before the setting piston 22 has reached its bottom dead center position.
  • the frictional connection is in the in the FIGS. 5 and 6 repealed piston position shown.
  • the friction surface 51 on the flywheel 13 does not touch the counter friction surface 52 on the driving element 20.
  • FIGS. 7 and 8 the flywheel 13 and the driving element 20 are shown in sectional view.
  • FIG. 7 is schematically indicated on the flywheel 13 a tooth flank contour, which represents a form-fitting structure 70.
  • the interlocking structure 70 is used together with the teeth 61, 62 for producing the positive connection at the end of the piston stroke.
  • FIG. 9 a Cartesian coordinate diagram is shown with an x-axis 75 and a y-axis 76. On the x-axis 75 a time is plotted in a suitable time unit. On the y-axis 76, a force is applied in a suitable power unit.
  • a solid line 81 a ReibBankkraftverlauf a frictional power transmission between the flywheel 13 and the driving element 20 is shown.
  • a dashed line 82 a positive connection force course of a positive power transmission between the flywheel 13 and the driving element 20 is shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schwungradangetriebenes Setzgerät (1) zum Eintreiben von Befestigungselementen (24) in einen Untergrund, mit einem in einer Setzrichtung durch ein Schwungrad (13) antreibbaren Eintreibelement (20), das einen Verbindungsbereich (40) aufweist, in welchem das Eintreibelement (20) zur Übertragung einer Antriebskraft von dem Schwungrad (13) auf das Eintreibelement (20) mit dem Schwungrad (13) verbindbar ist. Um den Wirkungsgrad beim Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit dem Setzgerät (1), zu erhöhen, umfasst der Verbindungsbereich (40) des Eintreibelements (20) mindestens einen Reibschlussverbindungsabschnitt (41) zur Darstellung eines Reibschlusses und mindestens einen Formschlussverbindungsabschnitt (42) zur Darstellung eines Formschlusses zwischen dem Schwungrad (13) und dem Eintreibelement (20).

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein schwungradangetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem in einer Setzrichtung durch ein Schwungrad antreibbaren Eintreibelement, das einen Verbindungsbereich aufweist, in welchem das Eintreibelement zur Übertragung einer Antriebskraft von dem Schwungrad auf das Eintreibelement mit dem Schwungrad verbindbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Setzgeräts.
    • Stand der Technik
  • Aus den europäischen Offenlegungsschriften EP 2 716 409 A2 , EP 2 711 135 A2 und EP 2 433 752 A2 sind verschiedene Setzwerkzeuge bekannt, die bei einem Setzvorgang eine reibschlüssige Verbindung zwischen einem Kolben und einem Schwungrad erzeugen, um Rotationsenergie des Schwungrads auf den Kolben zu übertragen. Aus der amerikanischen Offenlegungsschrift US 2009/0032566 A1 ist ein Setzgerät mit einem Übertragungsmechanismus bekannt, der eine Verzahnung zwischen einem rotierenden Zahnrad und einem Setzkolben umfasst.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad beim Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem Setzgerät mit einem in einer Setzrichtung durch Schwungrad antreibbaren Eintreibelement, das einen Verbindungsbereich aufweist, in welchem das Eintreibelement zur Übertragung einer Antriebskraft von dem Schwungrad auf das Eintreibelement mit dem Schwungrad verbindbar ist, zu erhöhen.
  • Die Aufgabe ist bei einem schwungradangetriebenen Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem in einer Setzrichtung durch ein Schwungrad antreibbaren Eintreibelement, das einen Verbindungsbereich aufweist, in welchem das Eintreibelement zur Übertragung einer Antriebskraft von dem Schwungrad auf das Eintreibelement mit dem Schwungrad verbindbar ist, dadurch gelöst, dass der Verbindungsbereich des Eintreibelements mindestens einen Reibschlussverbindungsabschnitt zur Darstellung eines Reibschlusses und mindestens einen Formschlussverbindungsabschnitt zur Darstellung eines Formschlusses zwischen dem Schwungrad und dem Eintreibelement umfasst. Bei dem schwungradangetriebenen Setzgerät handelt es sich vorzugsweise um ein handgeführtes Setzgerät, das auch als Setzwerkzeug bezeichnet wird. Bei den Befestigungselementen handelt es sich zum Beispiel um Nägel oder Bolzen, die mit Hilfe des Setzgeräts, das auch als Setzwerkzeug bezeichnet wird, in den Untergrund eingetrieben werden. Die Setzenergie wird vorteilhaft über einen Elektromotor bereitgestellt und über das Schwungrad auf das Eintreibelement, das auch als Setzkolben bezeichnet wird, übertragen. Zu diesem Zweck wird das Schwungrad über den Elektromotor in Rotation versetzt. Die Rotationsenergie des Schwungrads wird für einen Setzvorgang auf das Eintreibelement, insbesondere den Setzkolben, der verkürzt auch als Kolben bezeichnet wird, übertragen. Mit Hilfe des Eintreibelements, insbesondere des Kolbens, wird das Befestigungselement in den Untergrund eingetrieben. Zum Übertragen der Rotationsenergie von dem Schwungrad auf das Eintreibelement wird das Schwungrad, zum Beispiel mit Hilfe einer geeigneten Kupplungseinrichtung, zunächst reibschlüssig mit dem Eintreibelement verbunden. Zu diesem Zweck kann das Eintreibelement zwischen dem Schwungrad und einer Gegenrolle angeordnet sein. Bei herkömmlichen Setzgeräten hat es sich im Betrieb als nachteilig erwiesen, dass durch einen unerwünschten Schlupf, der während des Eintreibvorgangs auftreten kann, Energie in Form von Reibung vernichtet wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Setzgeräts verringert. Darüber hinaus wird das Eintreiben von Befestigungselementen in harte Untergründe durch den auftretenden Schlupf erschwert, gegebenenfalls verhindert. Deshalb wird das sich translatorisch in dem Setzgerät bewegende Eintreibelement zusätzlich, insbesondere nach Aufhebung des Reibschlusses, formschlüssig mit dem Schwungrad verbunden, um eine schlupffreie Kraftübertragung sicherzustellen. Das Schwungrad ist vorzugsweise direkt mit dem Eintreibelement verbunden. Es ist aber auch möglich, mindestens ein weiteres Kraftübertragungsrad zwischen dem Schwungrad und dem Eintreibelement anzuordnen. Durch die zunächst reibschlüssige und anschließend formschlüssige Verbindung zwischen dem Schwungrad und dem Eintreibelement während des Eintreibvorgangs wird vorteilhaft sichergestellt, dass kein oder nur sehr wenig Schlupf auftritt. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Setzgeräts, insbesondere bei Setzungen auf einem harten Untergrund, deutlich verbessert werden. Die Funktion der Kraftübertragung erfolgt bei jeder Setzung auf zwei Arten getrennt voneinander. Nach einem Setzvorgang wird durch Öffnen der Kupplungseinrichtung das Eintreibelement von dem Schwungrad gelöst. Das Eintreibelement kann dann durch eine geeignete Rückstelleinrichtung, zum Beispiel durch eine Federeinrichtung, in seine Ausgangslage zurückgestellt werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad in dem Reibschlussverbindungsabschnitt mindestens eine Reibfläche aufweist, die mit einer Gegenreibfläche an dem Eintreibelement reibschlüssig verbindbar ist. Der Reibschluss kann so oder so ähnlich hergestellt werden, wie bei herkömmlichen Setzgeräten, bei denen das Eintreibelement reibschlüssig mit dem Schwungrad verbunden wird.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche an dem Schwungrad oder die Gegenreibfläche an dem Eintreibelement besonders abriebfest und/oder verschleißfest ausgeführt ist und/oder einen erhöhten Reibkoeffizienten aufweist. Die gewünschten Eigenschaften der Reibfläche können zum Beispiel mit Hilfe einer Oberflächenbehandlung, insbesondere durch eine thermische Spritzschicht, realisiert werden. Durch die besondere Ausführung der Reibfläche an dem Schwungrad oder der Gegenreibfläche an dem Eintreibelement wird vorteilhaft sichergestellt, dass im Betrieb des Setzgeräts kein oder nur wenig Abrieb auftritt, der die Funktion des Formschlussverbindungsabschnitts an dem Eintreibelement in unerwünschter Art und Weise beeinträchtigen könnte.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad in dem Reibschlussverbindungsabschnitt mindestens eine V-Nut aufweist, die mit einer Gegen-V-Nut an dem Eintreibelement reibschlüssig verbindbar ist. Dadurch wird die Reibfläche vorteilhaft vergrößert. Das liefert den Vorteil, dass bei der reibschlüssigen Verbindung zwischen Schwungrad und Eintreibelement weniger Schlupf auftritt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad in dem Formschlussverbindungsabschnitt mindestens eine Formschlussstruktur, insbesondere eine Verzahnung, aufweist, die mit einer komplementären Formschlussstruktur, insbesondere einer Gegenverzahnung, an dem Eintreibelement formschlüssig verbindbar ist. Die Formschlussstruktur umfasst zum Beispiel eine Außenverzahnung an dem Schwungrad. Die Außenverzahnung an dem Schwungrad befindet sich zum Beispiel in Eingriff mit einer zahnstangenartigen Verzahnung an dem Eintreibelement.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die komplementäre Formschlussstruktur, insbesondere die Gegenverzahnung, in einem hinteren, von einem Setzende entfernten Bereich des Eintreibelements angeordnet ist. Das Eintreibelement ist in dem Setzgerät vorzugsweise translatorisch auf das Setzende zu und von dem Setzende weg hin und her bewegbar. Die komplementäre Formschlussstruktur ist vorzugsweise in einem Bereich des Eintreibelements angeordnet, in welchem im Betrieb des Setzgeräts eine Schwungradumfangsgeschwindigkeit der Geschwindigkeit des sich translatorisch bewegenden Eintreibelements entspricht. Die Beschleunigung auf die gewünschte gemeinsame Geschwindigkeit wird durch den Reibschluss zwischen Eintreibelement und Schwungrad erreicht. Durch die gleiche Geschwindigkeit wird das Herstellen des Formschlusses zwischen Schwungrad und Eintreibelement erheblich vereinfacht. Dabei wird insbesondere ein unerwünschter Verschleiß beim Herstellen des Formschlusses zwischen Schwungrad und Eintreibelement verringert.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusspaarung zwischen dem Schwungrad und dem Eintreibelement mit mindestens einem Dämpfungselement kombiniert ist. Das Dämpfungselement dient vorteilhaft dazu, die Belastung der Formschlussstruktur an dem Schwungrad und der komplementären Formschlussstruktur an dem Eintreibelement beim Herstellen des Formschlusses in vorgegebenen Grenzen zu halten. Dadurch kann ein unerwünschter Verschleiß beim Herstellen des Formschlusses zwischen Schwungrad und Eintreibelement weiter reduziert werden.
  • Bei einem Verfahren zum Betreiben eines schwungradangetriebenen Setzgeräts zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem in einer Setzrichtung durch ein Schwungrad antreibbaren Eintreibelement, das einen Verbindungsbereich aufweist, in welchem das Eintreibelement zur Übertragung einer Antriebskraft von dem Schwungrad auf das Eintreibelement mit dem Schwungrad verbindbar ist, insbesondere eines vorab beschriebenen Setzgeräts, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass ein von einem Antriebsmotor bereitgestelltes Antriebsmoment von einem beziehungsweise dem Schwungrad in einem ersten Kraftübertragungsschritt reibschlüssig und in einem zweiten Kraftübertragungsschritt formschlüssig auf das Eintreibelement übertragen wird. Durch die reibschlüssige Verbindung wird das Eintreibelement in einer ersten Zeitdauer durch den Reibschluss mit dem Schwungrad auf eine gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt. Sobald die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist, wird das Eintreibelement dann formschlüssig mit dem Schwungrad verbunden. Durch die formschlüssige Verbindung wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass die Kraft beziehungsweise Beschleunigung des Eintreibelements schlupffrei auf ein Befestigungselement am Setzende des Setzgeräts übertragen wird. Dadurch wird ein besonders effektives Eintreiben von Befestigungselementen, insbesondere in harte Untergründe, vereinfacht.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die reibschlüssige Kraftübertragung entkoppelt und/oder die formschlüssige Kraftübertragung eingeleitet wird, wenn das Schwungrad das Eintreibelement auf seine Maximalgeschwindigkeit beschleunigt hat. Das Beschleunigen des Eintreibelements auf seine Maximalgeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise reibschlüssig. Dadurch kann ein unerwünschter Verschleiß beim Beschleunigen des Eintreibelements klein gehalten werden.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Eintreibelement und/oder ein Schwungrad für ein vorab beschriebenes Setzgerät. Das Eintreibelement und das Schwungrad sind separat handelbar.
  • 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. Es zeigen:
    • Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines schwungradangetriebenen Setzgeräts mit einem Schwungrad, das vor einer Kupplungsauslösung weder reibschlüssig noch formschlüssig mit einem Eintreibelement verbunden ist;
    • Figur 2 das Setzgerät aus Figur 1, wobei das Eintreibelement reibschlüssig mit dem Schwungrad verbunden ist;
    • Figur 3 einen Ausschnitt aus Figur 1 mit dem Schwungrad und dem damit reibschlüssig verbundenen Eintreibelement;
    • Figur 4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Figur 3;
    • Figur 5 den gleichen Ausschnitt wie in Figur 3, wobei das Eintreibelement formschlüssig mit dem Schwungrad verbunden ist;
    • Figur 6 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VI-VI in Figur 5;
    • Figur 7 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VII-VII in Figur 8, wobei das Schwungrad mit einer Außenverzahnung versehen ist;
    • Figur 8 die Ansicht eines Schnitts durch das Schwungrad aus Figur 7 und
    • Figur 9 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem ein Reibschlusskraftverlauf und ein Formschlusskraftverlauf über der Zeit aufgetragen sind.
    Ausführungsbeispiele
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein schwungradangetriebenes Setzgerät 1 mit einem Gehäuse 2 vereinfacht dargestellt. Das Setzgerät 1 ist als handbetriebenes Setzgerät mit einem Handgriff 4 und einem Setzende 5 ausgeführt.
  • Das Setzgerät oder Setzwerkzeug 1 dient zum Eintreiben von Befestigungselementen 24 in einen (nicht dargestellten) Untergrund. Eine gewünschte Anzahl von Befestigungselementen 24 ist in einem Magazin 6 am Setzende 5 aufbewahrt. Aus dem Magazin 6 werden die Befestigungselemente 24, vorzugsweise automatisch, einzeln in einer Bolzenführung 8 bereitgestellt.
  • Die zum Eintreiben der Befestigungselemente 24 benötigte Energie wird zum Beispiel in Form von elektrischer Energie in einem Akkumulator 10 am unteren Ende des Handgriffs 4 bereitgestellt. Die in dem Akkumulator 10 gespeicherte elektrische Energie wird mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Elektromotors, der vorteilhaft in ein Schwungrad 13 integriert ist, in Rotationsenergie umgewandelt.
  • Durch diese Rotationsenergie wird das Schwungrad 13 um eine Schwungraddrehachse 15 in Drehung versetzt, wie durch einen Pfeil 16 in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist. Bei einer Betätigung eines Triggers oder Betätigungsknopfs 12 an dem Handgriff 4 wird eine in das Setzgerät 1 integrierte Kupplung, die zum Beispiel als Schrägradkupplung ausgeführt ist, so geschlossen, dass die in dem Schwungrad 13 gespeicherte Rotationsenergie zum Auslösen des Setzvorgangs als Translationsenergie auf ein Eintreibelement 20 übertragen wird.
  • Das Eintreibelement 20 stellt einen Setzkolben 22 dar, der verkürzt auch als Kolben bezeichnet wird. Der Setzkolben 22 beziehungsweise das Eintreibelement 20 ist zwischen dem Schwungrad 13 und einer Gegenrolle 17 angeordnet.
  • Die Gegenrolle 17 ist um eine Gegenrollendrehachse 18 drehbar, die parallel zur Schwungraddrehachse 15 angeordnet ist. Die Gegenrollen 17 stellt mit dem Schwungrad 13 und dem dazwischen angeordneten Eintreibelement 20 eine Kupplung dar, die, wie im Folgenden noch erläutert wird, über einen Elektromagneten 37 betätigt wird.
  • Der Setzkolben 22 weist an seinem in den Figuren 1 und 2 linken Ende eine Kolbenspitze 23 auf, mit der das Befestigungselement 24 am Setzende 5 des Setzgeräts 1 in den (nicht dargestellten) Untergrund eintreibbar ist. Der Setzkolben 22 beziehungsweise das Eintreibelement 20 ist in dem Setzgerät 1 mit Hilfe mindestens einer Kolbenführung 30 in axialer Richtung, also in den Figuren 1 und 2 nach links und nach rechts, hin und her bewegbar geführt.
  • Die Kolbenführung 30 umfasst zwei Führungsrollen 31, 32. Zum Eintreiben des Befestigungselements 24 wird der Setzkolben 22 mit seiner Kolbenspitze 23 mit großer Beschleunigung durch die Kolbenführung 30 auf das Befestigungselement 24 zu bewegt. Nach einem Setzvorgang wird der Setzkolben 22 mit Hilfe einer Rückstellfeder 34 wieder zurück in seine in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausgangslage bewegt.
  • Die Kupplung in dem Setzgerät 1 umfasst einen Keil 35, der mit einem Stößel 36 durch den Elektromagneten 37 bewegbar ist, um die Gegenrolle 17 in Figur 1 nach unten gegen das Eintreibelement 20 zu drücken. In Figur 1 ist das Setzgerät 1 vor einer Kupplungsauslösung dargestellt.
  • Figur 1 zeigt das Setzgerät 1 unmittelbar vor einem Setzvorgang. Das Schwungrad 13 wurde zum Beispiel durch einen integrierten bürstenlosen Elektromotor in Rotation versetzt und besitzt somit eine Energie in Form von Rotationsenergie, wie durch den Pfeil 16 in Figur 1 angedeutet ist.
  • In Figur 2 ist die Kupplung über den Elektromagneten 37 so betätigt, dass das Eintreibelement durch die Gegenrolle 17 nach unten gegen das Schwungrad 13 gedrückt wird. Dadurch wird ein Reibschluss zwischen dem Schwungrad 13 und dem Eintreibelement 20 hergestellt.
  • Der Reibschluss bewirkt, dass die durch den Pfeil 16 angedeutete Drehbewegung des Schwungrads 13 auf das Eintreibelement 20 übertragen wird, so dass dieses in einer durch einen Pfeil 45 angedeuteten Setzrichtung in Figur 2 nach links auf das Befestigungselement 24 in der Bolzenführung 8 zu bewegt wird. Sobald das Eintreibelement 20 mit der Kolbenspitze 23 auf das Befestigungselement 24 trifft, wird dieses am Setzende 5 des Setzgeräts 1 in den Untergrund eingetrieben.
  • Das Eintreibelement 20 umfasst auf seiner dem Schwungrad 13 zugewandten Seite einen Verbindungsbereich 40. Der Verbindungsbereich 40 ist in einen Reibschlussverbindungsabschnitt 41 und einen Formschlussverbindungsabschnitt 42 unterteilt. In dem Reibschlussverbindungsabschnitt 41 wird das Eintreibelement 20 rein reibschlüssig mit dem Schwungrad 13 verbunden. In dem Formschlussverbindungsabschnitt 42 wird das Eintreibelement 20 rein formschlüssig mit dem Schwungrad 13 verbunden.
  • In den Figuren 3 und 4 ist ein Ausschnitt aus Figur 2 mit dem Eintreibelement 20 und dem Schwungrad 13 alleine in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Zur Darstellung eines Reibschlusses 50 zwischen dem Schwungrad 13 und dem Eintreibelement 20 wird eine Reibfläche 51 des Schwungrads 13 reibschlüssig mit einer Gegenreibfläche 52 des Eintreibelements 20 verbunden. Die Gegenreibfläche 52 erstreckt sich über den Reibschlussverbindungsabschnitt 41 an dem Eintreibelement 20.
  • In dem Formschlussverbindungsabschnitt 42 weist das Eintreibelement 20 Zähne 61, 62 auf. Die Zähne 61, 62 stellen eine Formschlussstruktur 64 an dem Eintreibelement 20 dar. Das Schwungrad 13 umfasst eine komplementäre Formschlussstruktur 65. In Figur 4 ist die komplementäre Formschlussstruktur 65 unten angeordnet.
  • In den Figuren 3 und 4 wurde der Trigger (12 in den Figuren 1 und 2) des Setzgeräts 1 betätigt und der Setzkolben 22 wird letztendlich über den Elektromagneten 37 und die Gegenrolle 17 auf das Schwungrad 13 gedrückt. Die Verbindung zwischen Schwungrad 13 und Setzkolben 22 ist ausschließlich reibschlüssig. Der Setzkolben 22 wird durch das Schwungrad 13 in linearer Richtung (in Figur 3 nach links) beschleunigt.
  • In den Figuren 5 und 6 ist das Schwungrad 13 durch einen Formschluss 60 mit dem Eintreibelement 20 verbunden. Die Zähne 61, 62 der Formschlussstruktur 64 sind formschlüssig mit der in Figur 6 oben angeordneten komplementären Formschlussstruktur 65 verbunden.
  • Figur 5 zeigt das Schwungrad 13 und das Eintreibelement 20 kurz bevor der Setzkolben 22 in seiner unteren Totpunktposition angelangt ist. Durch den Formschluss 60 können große Kräfte übertragen werden. Die reibschlüssige Verbindung ist in der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Kolbenstellung aufgehoben. Die Reibfläche 51 am Schwungrad 13 berührt die Gegenreibfläche 52 am Eintreibelement 20 nicht.
  • In den Figuren 7 und 8 sind das Schwungrad 13 und das Eintreibelement 20 in Schnittansicht dargestellt. In Figur 7 ist am Schwungrad 13 schematisch eine Zahnflankenkontur angedeutet, die eine Formschlussstruktur 70 darstellt. Die Formschlussstruktur 70 dient zusammen mit den Zähnen 61, 62 zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung am Ende des Kolbenweges.
  • In Figur 9 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 75 und einer y-Achse 76 dargestellt. Auf der x-Achse 75 ist eine Zeit in einer geeigneten Zeiteinheit aufgetragen. Auf der y-Achse 76 ist eine Kraft in einer geeigneten Krafteinheit aufgetragen. Durch eine durchgezogene Linie 81 ist ein Reibschlusskraftverlauf einer reibschlüssigen Kraftübertragung zwischen dem Schwungrad 13 und dem Eintreibelement 20 dargestellt. Durch eine gestrichelte Linie 82 ist ein Formschlusskraftverlauf einer formschlüssigen Kraftübertragung zwischen dem Schwungrad 13 und dem Eintreibelement 20 dargestellt.
  • Zunächst findet keinerlei Kraftübertragung zwischen dem Schwungrad 13 und dem Eintreibelement 20 statt. Die Kupplung ist noch nicht betätigt. Nach der Betätigung der Kupplung, also dem Anpressen der Gegenrolle 17 an das Eintreibelement 20, wird die Kraft beziehungsweise das Moment des Schwungrads 13 reibschlüssig auf das Eintreibelement 20 beziehungsweise den Setzkolben 22 oder Kolben übertragen, und zwar ab einem Zeitpunkt 78 in Figur 9.
  • Da zunächst Schlupf auftritt, steigt die Reibkraftübertragung 81 über einen gewissen Gradienten an. Nachdem der Setzkolben 22 oder Kolben einen Großteil seines Kolbenwegs zurückgelegt hat, findet bei einem Zeitpunkt 79 ein Übergang vom Reibschluss 50 zum Formschluss 60 statt. Der Reibschluss 50 wird vollständig aufgehoben und der Formschluss 60 kommt, zum Beispiel in einem Zeitpunkt 80, alleine zum Tragen.

Claims (10)

  1. Schwungradangetriebenes Setzgerät (1) zum Eintreiben von Befestigungselementen (24) in einen Untergrund, mit einem in einer Setzrichtung durch ein Schwungrad (13) antreibbaren Eintreibelement (20), das einen Verbindungsbereich (40) aufweist, in welchem das Eintreibelement (20) zur Übertragung einer Antriebskraft von dem Schwungrad (13) auf das Eintreibelement (20) mit dem Schwungrad (13) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (40) des Eintreibelements (20) mindestens einen Reibschlussverbindungsabschnitt (41) zur Darstellung eines Reibschlusses (50) und mindestens einen Formschlussverbindungsabschnitt (42) zur Darstellung eines Formschlusses (60) zwischen dem Schwungrad (13) und dem Eintreibelement (20) umfasst.
  2. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (13) in dem Reibschlussverbindungsabschnitt (41) mindestens eine Reibfläche (51) aufweist, die mit einer Gegenreibfläche (52) an dem Eintreibelement (20) reibschlüssig verbindbar ist.
  3. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (51) an dem Schwungrad (13) oder die Gegenreibfläche (52) an dem Eintreibelement (20) besonders abriebfest und/oder verschleißfest ausgeführt ist und/oder einen erhöhten Reibkoeffizienten aufweist.
  4. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (13) in dem Reibschlussverbindungsabschnitt (51) mindestens eine V-Nut aufweist, die mit einer Gegen-V-Nut an dem Eintreibelement (20) reibschlüssig verbindbar ist.
  5. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (13) in dem Formschlussverbindungsabschnitt (41) mindestens eine Formschlussstruktur (64), insbesondere eine Verzahnung (70), aufweist, die mit einer komplementären Formschlussstruktur (65), insbesondere einer Gegenverzahnung (61,62), an dem Eintreibelement (20) formschlüssig verbindbar ist.
  6. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementäre Formschlussstruktur (65), insbesondere die Gegenverzahnung (61,62), in einem hinteren, von einem Setzende (5) entfernten Bereich des Eintreibelements (20) angeordnet ist.
  7. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusspaarung zwischen dem Schwungrad (13) und dem Eintreibelement (20) mit mindestens einem Dämpfungselement kombiniert ist.
  8. Verfahren zum Betreiben eines schwungradangetriebenen Setzgeräts (1) zum Eintreiben von Befestigungselementen (24) in einen Untergrund, mit einem in einer Setzrichtung durch ein Schwungrad (13) antreibbaren Eintreibelement (20), das einen Verbindungsbereich (40) aufweist, in welchem das Eintreibelement (20) zur Übertragung einer Antriebskraft von dem Schwungrad (13) auf das Eintreibelement (20) mit dem Schwungrad (13) verbindbar ist, insbesondere eines schwungradangetriebenen Setzgeräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem Antriebsmotor bereitgestelltes Antriebsmoment von einem beziehungsweise dem Schwungrad (13) in einem ersten Kraftübertragungsschritt reibschlüssig und in einem zweiten Kraftübertragungsschrift formschlüssig auf das Eintreibelement (20) übertragen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die reibschlüssige Kraftübertragung entkoppelt und/oder die formschlüssige Kraftübertragung eingeleitet wird, wenn das Schwungrad (13) das Eintreibelement (20) auf seine Maximalgeschwindigkeit beschleunigt hat.
  10. Eintreibelement (20) und/oder Schwungrad (13) für ein Setzgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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