EP3541576B1 - Schwungradangetriebenes setzgerät - Google Patents

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EP3541576B1
EP3541576B1 EP17797356.7A EP17797356A EP3541576B1 EP 3541576 B1 EP3541576 B1 EP 3541576B1 EP 17797356 A EP17797356 A EP 17797356A EP 3541576 B1 EP3541576 B1 EP 3541576B1
Authority
EP
European Patent Office
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flywheel
stator
rotor
windings
setting device
Prior art date
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Active
Application number
EP17797356.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3541576A1 (de
Inventor
Dominik Schmidt
Tilo Dittrich
Raphael Thon
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 EP3541576A1 publication Critical patent/EP3541576A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3541576B1 publication Critical patent/EP3541576B1/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

Definitions

  • the invention relates to a flywheel-driven setting tool for driving fastening elements into a substrate, with at least one flywheel that is driven directly by an electric motor.
  • the object of the invention is to create a flywheel-driven setting tool for driving fastening elements into a substrate, with at least one flywheel that is driven directly by an electric motor, which has a high degree of efficiency and a long service life.
  • the object is achieved with a flywheel-driven setting tool according to claim 1.
  • the fastening elements are, for example, nails or bolts that are driven into the ground with the aid of the setting device, which is also referred to as a setting tool.
  • the setting energy is advantageously provided via the electric motor and transmitted via the flywheel to a drive element, which is also referred to as a setting piston.
  • the flywheel is set in rotation by the electric motor.
  • the rotational energy of the flywheel is transferred to the driving element, in particular the setting piston, which is also referred to as the piston for short.
  • the driving element in particular the piston
  • the fastening element is driven into the ground.
  • the flywheel is connected to the drive element in a frictionally engaged manner, for example with the aid of a suitable coupling device.
  • the drive element can be arranged between the flywheel and a counter roller. After a setting process, the drive element is released from the flywheel by opening the coupling device.
  • the driving element can be reset to its starting position by a suitable reset device, for example a spring device.
  • the two internal rotors of the preferably brushless internal rotor motors, together with the stator devices, are advantageously arranged symmetrically with respect to the flywheel. Due to the flywheel drive via two motor units that share the inner rotor, the flywheel drive receives high performance with a low overall weight. Coils or coil windings of the preferably brushless internal rotor motors can advantageously be arranged radially very far outside. This has the advantage that the heat generated in the coils or coil windings during operation can be dissipated directly to the environment. This reliably prevents heat build-up inside the internal rotor motors. Internal mechanically sensitive electromagnets of the internal rotor motors are advantageously protected from undesirably high centrifugal accelerations or strong vibrations.
  • the rotor shaft is preferably rotatably mounted in the axial direction outside of the inner rotors and the stator devices, for example in a stationary support structure of the setting tool with the aid of suitable bearing devices.
  • flywheel-driven setting device is characterized in that the internal rotors comprise permanent magnets which can be rotated radially within the stator devices and interact with stator windings.
  • the permanent magnets on the rotor shaft interact via the stator devices, in particular via the coils or coil windings of the stator devices.
  • Another preferred exemplary embodiment of the flywheel-driven setting device is characterized in that the internal rotors comprise rotor windings which can be rotated radially within permanent magnets of the stator devices. This enables the electric motor to be designed as a direct current motor with permanent magnets in a simple manner.
  • the inner rotors can consist entirely or partially of rotor windings.
  • the stator devices can consist entirely or partially of permanent magnets.
  • flywheel-driven setting device is characterized in that the inner rotors comprise rotor windings which can be rotated radially within stator windings of the stator devices. A magnetic field is built up during operation of the internal rotor motor via the windings or coils formed by the windings. This enables the electric motor to be designed in a simple manner, in particular as a double series motor.
  • Another preferred embodiment of the flywheel-driven setting device is characterized in that air guide elements are provided on the stator devices, on the internal rotors and / or on the flywheel, which serve to generate a flow of cooling air along the windings when the internal rotor motors are in operation.
  • the air guide elements are, for example, fan sheets. The cooling of the internal rotor motors can be significantly improved by the air guide elements.
  • flywheel-driven setting tool is characterized in that a flywheel body is connected to a rotor shaft or to the rotor shaft, forming at least one annular cavity.
  • the annular cavity is represented, for example, by webs and / or spoke-like connections between the flywheel body and the rotor shaft.
  • a large part of the flywheel mass can advantageously be shifted into radially outer areas through the annular cavity. This improves the efficiency of the flywheel.
  • the weight of the flywheel can be reduced compared to a flywheel without an annular cavity. This in turn can advantageously reduce the total weight of the flywheel-driven setting tool.
  • flywheel-driven setting tool is characterized in that a flywheel body is connected to a rotor shaft or to the rotor shaft via a drive plate.
  • the drive plate has the shape of an annular disk, for example.
  • the flywheel body advantageously extends radially outside the stator devices in opposite axial directions. As a result, a relatively large flywheel mass can be represented in a simple manner.
  • the internal rotor motor of the flywheel-driven setting device is equipped with Hall sensors for detecting a flywheel position and / or flywheel speed.
  • the information recorded by the Hall sensors can be used to electronically control individual windings, depending on the position of the inner rotor, in order to drive the inner rotor motors.
  • FIG. 1 a flywheel-driven setting tool 1 with a housing 2 is shown in simplified form.
  • the housing 2 has a handle 4 with a trigger 5.
  • the setting device 1 is therefore also referred to as a hand-held setting device or setting tool.
  • An accumulator 6 for storing electrical energy is integrated into the lower free end of the handle 4 of the setting tool 1.
  • the electrical energy of the accumulator 6 is used to drive an electric motor or an electric motor arrangement 8.
  • the electric motor arrangement 8 advantageously comprises two internal rotor motors.
  • the flywheel 9 is advantageously driven directly with the two internal rotor motors.
  • the flywheel 9 can be set in rotation quickly and with a high torque via the two internal rotor motors.
  • the setting tool 1 further comprises a driving element 10 with a setting piston 12, which is also referred to as a piston for short.
  • the driving element 10 or the setting piston 12 is arranged between the flywheel 9 and a counter roller 11. Contrary to what is shown, the counter roller 11 with the flywheel 9 and the driving element 10 arranged between them can also be designed as a helical clutch.
  • the setting piston 12 has at its in Figure 1 left end a piston tip 13 with which a fastening element 14 at the setting end 15 of the setting tool 1 can be driven into a (not shown) substrate.
  • the fastening elements 14 are, for example, bolts or nails that are attached to the setting end 15 of the setting tool 1 via a magazine 16 are preferably provided automatically.
  • Fastening element 14 arranged at the top in magazine 16 is guided in a bolt guide 18.
  • the setting piston 12 or the driving element 10 is in the setting tool 1 with the aid of at least one piston guide 20 in the axial direction, that is, in Figure 1 guided to the left and to the right, movable back and forth.
  • the piston guide 20 comprises two guide rollers 21, 22.
  • the setting piston 12 with its piston tip 13 is moved towards the fastening element 14 with great acceleration by the piston guide 20.
  • the setting piston 12 is returned to its position with the aid of a return spring 24 Figure 1 starting position shown moved.
  • the setting tool 1 further comprises a wedge 25, which can be moved with a plunger 26 by an electromagnet 27 in order to rotate the counter roller 11 in Figure 1 to press down against the driving element 10.
  • flywheel drives 40; 80 shown each having an electric motor arrangement with two internal rotor motors 71, 72; 111, 112 include.
  • flywheel drive 40; 80 with the two internal rotor motors 71, 72; 111, 112 with a reduced installation space, a sufficiently large setting energy can be provided very quickly and in a simple manner, which is transferred via the flywheel 9 to a driving element 50; 90 can be transmitted, which the driving element 10 in Figure 1 is equivalent to.
  • the illustrated flywheel drive 40 comprises two inner rotors 41, 42, which are rotatable together about an axis of rotation 43.
  • a flywheel 9 in Figure 2 corresponds to the flywheel 9 in Figure 1 .
  • the flywheel 9 comprises a flywheel body 44.
  • the flywheel body 44 has two annular grooves 45, 46 radially on the outside, in which V-ribs 47, 48 engage.
  • the wedge ribs 47, 48 are formed on an underside of the driving element 50.
  • the flywheel body 44 is non-rotatably connected to a rotor shaft 54 via webs 51, 52 shown by way of example.
  • an annular cavity 55 is shown in an advantageous manner.
  • the annular cavity 55 is delimited radially on the outside by the flywheel body 44.
  • the cavity 55 is delimited radially on the inside by a rotor shaft 54.
  • the annular cavity 55 is delimited by the webs 51, 52 in axial directions.
  • the internal rotors 41, 42 of the internal rotor motors 71, 72 are also connected to the rotor shaft 54 in a rotationally fixed manner.
  • An arrow 56 indicates a rotational movement of the rotor shaft 54 together with the flywheel body 44 and the inner rotors 41, 42.
  • the rotor shaft 54 is on the outside in the axial direction, that is to say in Figure 2 left and right, rotatably supported by bearing devices 58, 59.
  • the bearing devices 58, 59 are preferably arranged fixed to the housing in the setting tool.
  • the inner rotor 41 is rotatably arranged in a stator device 61 of the inner rotor motor 71. In the axial direction, the stator device 61 and the inner rotor 41 are arranged between the bearing device 58 and the flywheel 9.
  • the inner rotor 42 is rotatably arranged in a stator device 62 of the inner rotor motor 72. In the axial direction, the stator device 62 and the inner rotor 42 are arranged between the flywheel 9 and the bearing device 59.
  • the stator devices 61, 62 are arranged and designed symmetrically together with the inner rotors 41, 42.
  • stator devices 61, 62 are equipped with coil windings 63, 64, which are also referred to as stator windings.
  • the inner rotors 41, 42 are equipped with permanent magnets 65, 66 which interact with one another and with the stator windings 63, 64.
  • the two inner rotors 41, 42 of the inner rotor motors 71, 72 are non-rotatably connected to one another and to the flywheel 9 via the common rotor shaft 54.
  • the common rotor shaft 54 is rotatably mounted in the housing of the setting tool by the bearing devices 58, 59.
  • the stator devices 61, 62 are fixedly mounted in the housing of the setting tool and do not rotate.
  • stator windings 63, 64 of the stator devices 61, 62 are controlled synchronously, the rotor shaft 54 is set in rotation due to an interaction between the stator windings 63, 64 and the permanent magnets 65, 66. This rotary movement is transmitted to the flywheel body 44 of the flywheel 9 via the webs 51, 52.
  • the coupling device By coupling the coupling device, the rotary movement of the flywheel 9 for driving in a fastening element is transmitted to the driving element 50. Due to the enormous power consumption when accelerating the flywheel 9, the stator windings 63, 64 become very hot. The waste heat that occurs when the flywheel 9 is accelerated can, however, simply be given off to the environment, for example via a fan on the rotor shaft 54.
  • the illustrated flywheel drive 80 with the two internal rotor motors 111, 112 comprises two internal rotors 81, 82 which are rotatable about an axis of rotation 83.
  • a flywheel 9 that corresponds to the flywheel 9 in Figure 1 corresponds to, comprises a flywheel body 84, which has two annular grooves 85, 86 radially on the outside.
  • V-ribs 87, 88 which are provided on an underside of a driving element 90, engage in the annular grooves 85, 86.
  • the driving element 90 corresponds to the driving element 50 in FIG Figure 2 .
  • the flywheel body 84 of the flywheel 9 is different from that in FIG Figure 2
  • the illustrated flywheel body 44 is non-rotatably connected to a rotor shaft 94 by a drive plate 91.
  • the rotor shaft 94 is connected to the inner rotors 81, 82 and the drive plate 91 with the flywheel body 84 of the flywheel 9 in FIG Figure 3 rotatably mounted on the left and right in the housing of the setting tool with the help of bearing devices 98, 99.
  • a rotary movement of the rotor shaft 94 with the inner rotors 81, 82 and the flywheel 9 is indicated by an arrow 100.
  • the inner rotors 81, 82 are in the same manner as in that of FIG Figure 2 illustrated flywheel drive 40 radially within stator devices 101, 102 rotatably arranged.
  • the stator devices 101, 102 are fixedly arranged in the housing of the setting tool and are provided with stator windings 103, 104.
  • the stator windings 103, 104 interact with permanent magnets 105, 106, which represent the inner rotors 81, 82.
  • the in Figure 3 The illustrated flywheel drive 80 with the two internal rotor motors 111, 112 provides, inter alia, the advantage that it is out of comparison with the flywheel drive Figure 2 more compact.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein schwungradangetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad, das direkt durch einen Elektromotor angetrieben ist.
    • Stand der Technik
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 000 077 A1 ist ein elektrisch betriebenes Eintreibgerät für Befestigungselemente bekannt, mit einer Antriebsordnung für einen in einer Führung versetzbar gelagerten Eintreibstößel, die wenigstens ein über einen Elektromotor in Rotation versetzbares Antriebsschwungrad aufweist, und mit einer Rückstelleinrichtung, über die der Eintreibstößel in eine Ausgangsstellung überführbar ist. Aus der europäischen Patentschrift EP 2 127 819 B1 ist ein Befestigungsmittel-Eintreibwerkzeug bekannt, eingerichtet zum Eintreiben von Befestigungsmitteln in ein Werkstück, umfassend mindestens einen Elektromotor mit einem mittleren Stator und einem äußeren Rotor, der eingerichtet ist, um sich um den Stator herum zu drehen, wobei mindestens ein Teil des Rotors das Schwungrad umfasst. EP 2 979 821 A1 offenbart ein Setzgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein schwungradangetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad, das direkt durch einen Elektromotor angetrieben ist, zu schaffen, das einen guten Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer aufweist.
  • Die Aufgabe ist mit einem schwungradangetriebenen Setzgerät nach Anspruch 1 gelöst. 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 den Elektromotor bereitgestellt und über das Schwungrad auf ein Eintreibelement, das auch als Setzkolben bezeichnet wird, übertragen. Zu diesem Zweck wird das Schwungrad durch 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, reibschlüssig mit dem Eintreibelement verbunden. Zu diesem Zweck kann das Eintreibelement zwischen dem Schwungrad und einer Gegenrolle angeordnet sein. Nach einem Setzvorgang wird durch Öffnen der Kupplungseinrichtung das Eintreibelement von dem Schwungrad gelöst. Das Eintreibelement kann durch eine geeignete Rückstelleinrichtung, zum Beispiel eine Federeinrichtung, in seine Ausgangslage zurückgestellt werden. Durch die Ausführung des Schwungradantriebs mit zwei als Innenläufermotoren können vorteilhaft schnell große Drehmomente für das Schwungrad bereitgestellt werden. Der relativ kleine Schwungradantrieb kann leicht in ein handgeführtes Setzgerät integriert werden. Der Direktantrieb des Schwungrads durch die Innenläufermotoren hat den Vorteil, dass unerwünschte Wirkungsgradverluste vermieden werden.
  • Die beiden Innenrotoren der vorzugsweise bürstenlosen Innenläufermotoren sind zusammen mit den Statoreinrichtungen, bezogen auf das Schwungrad, vorteilhaft symmetrisch angeordnet. Durch den Schwungradantrieb über zwei Motoreinheiten, welche sich den Innenrotor teilen, erhält der Schwungradantrieb eine hohe Leistung bei kleinem Gesamtgewicht. Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen der vorzugsweise bürstenlosen Innenläufermotoren können vorteilhaft radial sehr weit außen angeordnet werden. Das liefert den Vorteil, dass in den Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen im Betrieb entstehende Wärme direkt an die Umgebung abgeführt werden kann. Dadurch wird ein Wärmestau im Inneren der Innenläufermotoren sicher verhindert. Innenliegende mechanisch empfindliche Elektromagnete der Innenläufermotoren sind vorteilhaft vor unerwünscht hohen Zentrifugalbeschleunigungen beziehungsweise vor starken Erschütterungen geschützt.
  • Die Rotorwelle ist in axialer Richtung vorzugsweise außerhalb der Innenrotoren und der Statoreinrichtungen zum Beispiel in einer feststehenden Tragstruktur des Setzgeräts mit Hilfe von geeigneten Lagereinrichtungen drehbar gelagert.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren Permanentmagnete umfassen, die radial innerhalb der Statoreinrichtungen drehbar sind und mit Statorwicklungen zusammenwirken. Die Permanentmagnete auf der Rotorwelle wechselwirken über die Statoreinrichtungen, insbesondere über die Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen der Statoreinrichtungen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Permanentmagneten der Statoreinrichtungen drehbar sind. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Ausführung des Elektromotors als Gleichstrommotor mit Permanentmagneten ermöglicht. Die Innenrotoren können ganz oder teilweise aus Läuferwicklungen bestehen. Die Statoreinrichtungen können ganz oder teilweise aus Permanentmagneten bestehen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Statorwicklungen der Statoreinrichtungen drehbar sind. Ein magnetisches Feld wird im Betrieb des Innenläufermotors über die Wicklungen beziehungsweise von den Wicklungen gebildete Spulen aufgebaut. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Ausführung des Elektromotors als insbesondere doppelter Reihenschlussmotor ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Statoreinrichtungen, an den Innenrotoren und/oder an dem Schwungrad Luftleitelemente vorgesehen sind, die im Betrieb der Innenläufermotoren dazu dienen, einen Kühlluftstrom entlang den Wicklungen zu erzeugen. Bei den Luftleitelementen handelt es sich zum Beispiel um Lüfterbleche. Durch die Luftleitelemente kann die Kühlung der Innenläufermotoren deutlich verbessert werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper unter Ausbildung mindestens eines Ringhohlraums mit einer beziehungsweise der Rotorwelle verbunden ist. Der Ringhohlraum wird zum Beispiel durch Stege und/oder speichenartige Verbindungen zwischen dem Schwungradkörper und der Rotorwelle dargestellt. Durch den Ringhohlraum kann ein großer Teil der Schwungradmasse vorteilhaft in radial außenliegende Bereiche verlagert werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Schwungrads verbessert. Darüber hinaus kann das Gewicht des Schwungrads zum Vergleich zu einem Schwungrad ohne Ringhohlraum reduziert werden. Dadurch wiederum kann das Gesamtgewicht des schwungradangetriebenen Setzgeräts vorteilhaft reduziert werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des schwungradangetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper über eine Mitnehmerscheibe mit einer beziehungsweise der Rotorwelle verbunden ist. Die Mitnehmerscheibe hat zum Beispiel die Gestalt einer Kreisringscheibe. Der Schwungradkörper erstreckt sich vorteilhaft radial außerhalb der Statoreinrichtungen in entgegengesetzte axiale Richtungen. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine relativ große Schwungradmasse dargestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Innenläufermotor des schwungradangetriebenen Setzgeräts mit Hallsensoren zur Erfassung einer Schwungradposition und/oder Schwungraddrehzahl ausgestattet. Über die mit den Hallsensoren erfassten Informationen können einzelne Wicklungen in Abhängigkeit von der Innenrotorstellung elektronisch angesteuert werden, um die Innenläufermotoren anzutreiben.
  • 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 Schwungradantrieb, der eine Elektromotoranordnung mit zwei Innenläufermotoren umfasst;
    • Figur 2 eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Schwungradantriebs mit zwei Innenläufermotoren im Längsschnitt; und
    • Figur 3 einen ähnlichen Schwungradantrieb wie in Figur 2 mit einem kompakteren Aufbau der Innenläufermotoren.
    Ausführungsbeispiele
  • In Figur 1 ist ein schwungradangetriebenes Setzgerät 1 mit einem Gehäuse 2 vereinfacht dargestellt. Das Gehäuse 2 weist einen Handgriff 4 mit einem Trigger 5 auf. Daher wird das Setzgerät 1 auch als handgeführtes Setzgerät oder Setzwerkzeug bezeichnet.
  • In ein in Figur 1 unteres freies Ende des Handgriffs 4 des Setzgeräts 1 ist ein Akkumulator 6 zum Speichern von elektrischer Energie integriert. Die elektrische Energie des Akkumulators 6 dient zum Antreiben eines Elektromotors beziehungsweise einer Elektromotoranordnung 8. Die Elektromotoranordnung 8 umfasst vorteilhaft zwei Innenläufermotoren. Mit den beiden Innenläufermotoren wird das Schwungrad 9 vorteilhaft direkt angetrieben. Über die beiden Innenläufermotoren kann das Schwungrad 9 schnell und mit einem hohen Drehmoment in Rotation versetzt werden.
  • Das Setzgerät 1 umfasst des Weiteren ein Eintreibelement 10 mit einem Setzkolben 12, der verkürzt auch als Kolben bezeichnet wird. Das Eintreibelement 10 beziehungsweise der Setzkolben 12 ist zwischen dem Schwungrad 9 und einer Gegenrolle 11 angeordnet. Die Gegenrolle 11 kann mit dem Schwungrad 9 und dem dazwischen angeordneten Eintreibelement 10, anders als dargestellt, auch als Schrägradkupplung ausgeführt sein.
  • Der Setzkolben 12 weist an seinem in Figur 1 linken Ende eine Kolbenspitze 13 auf, mit der ein Befestigungselement 14 am Setzende 15 des Setzgeräts 1 in einen (nicht dargestellten) Untergrund eintreibbar ist. Bei den Befestigungselementen 14 handelt es sich zum Beispiel um Bolzen oder Nägel, die über ein Magazin 16 am Setzende 15 des Setzgeräts 1 vorzugsweise automatisch bereitgestellt werden. Da in Figur 1 oben in dem Magazin 16 angeordnete Befestigungselement 14 ist in einer Bolzenführung 18 geführt.
  • Der Setzkolben 12 beziehungsweise das Eintreibelement 10 ist in dem Setzgerät 1 mit Hilfe mindestens einer Kolbenführung 20 in axialer Richtung, also in Figur 1 nach links und nach rechts, hin und her bewegbar geführt. Die Kolbenführung 20 umfasst zwei Führungsrollen 21, 22. Zum Eintreiben des Befestigungselements wird der Setzkolben 12 mit seiner Kolbenspitze 13 mit großer Beschleunigung durch die Kolbenführung 20 auf das Befestigungselement 14 zu bewegt. Nach einem Setzvorgang wird der Setzkolben 12 mit Hilfe einer Rückstellfeder 24 wieder zurück in seine in Figur 1 dargestellte Ausgangslage bewegt.
  • Das Setzgerät 1 umfasst des Weiteren einen Keil 25, der mit einem Stößel 26 durch einen Elektromagneten 27 bewegbar ist, um die Gegenrolle 11 in Figur 1 nach unten gegen das Eintreibelement 10 zu drücken. Dadurch wird eine Art Kupplung dargestellt, die dazu dient, das Eintreibelement 10 reibschlüssig mit dem Schwungrad 9 zu verbinden.
  • Sobald der Reibschluss hergestellt ist, wird eine Drehbewegung des Schwungrads 9, die in Figur 1 durch einen Pfeil 30 angedeutet ist, auf das Eintreibelement 10 übertragen, so dass dieses in einer ebenfalls durch einen Pfeil 32 angedeuteten Setzrichtung in Figur 1 nach links auf das Befestigungselement 14 in der Bolzenführung 18 zu bewegt wird. Sobald das Eintreibelement 10 mit der Kolbenspitze 13 auf das Befestigungselement 14 trifft, wird dieses am Setzende 15 des Setzgeräts 1 in den Untergrund eingetrieben.
  • In den Figuren 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele von Schwungradantrieben 40; 80 dargestellt, die jeweils eine Elektromotoranordnung mit zwei Innenläufermotoren 71, 72; 111, 112 umfassen. Durch den Schwungradantrieb 40; 80 mit den beiden Innenläufermotoren 71, 72; 111, 112 kann bei reduziertem Bauraum auf einfache Art und Weise sehr schnell eine ausreichend große Setzenergie bereitgestellt werden, die über das Schwungrad 9 auf ein Eintreibelement 50; 90 übertragen werden kann, das dem Eintreibelement 10 in Figur 1 entspricht.
  • Der in Figur 2 dargestellte Schwungradantrieb 40 umfasst zwei Innenrotoren 41, 42, die gemeinsam um eine Drehachse 43 drehbar sind. Ein Schwungrad 9 in Figur 2 entspricht dem Schwungrad 9 in Figur 1.
  • Das Schwungrad 9 umfasst einen Schwungradkörper 44. Der Schwungradkörper 44 weist radial außen zwei Ringnuten 45, 46 auf, in welche Keilrippen 47, 48 eingreifen. Die Keilrippen 47, 48 sind an einer Unterseite des Eintreibelements 50 ausgebildet. Durch die mit den Ringnuten 45, 46 in Eingriff bringbaren Keilrippen 47, 48 wird die Herstellung eines Reibschlusses zwischen dem Eintreibelement 50 und dem Schwungrad 9 vereinfacht beziehungsweise verbessert.
  • Der Schwungradkörper 44 ist über beispielhaft dargestellte Stege 51, 52 drehfest mit einer Rotorwelle 54 verbunden. Dadurch wird auf vorteilhafte Art und Weise ein Ringhohlraum 55 dargestellt. Der Ringhohlraum 55 wird radial außen von dem Schwungradkörper 44 begrenzt. Radial innen wird der Hohlraum 55 von einer Rotorwelle 54 begrenzt. In axialen Richtungen wird der Ringhohlraum 55 von den Stegen 51, 52 begrenzt.
  • Die Innenrotoren 41, 42 der Innenläufermotoren 71, 72 sind ebenfalls drehfest mit der Rotorwelle 54 verbunden. Durch einen Pfeil 56 ist eine Drehbewegung der Rotorwelle 54 zusammen mit dem Schwungradkörper 44 und den Innenrotoren 41, 42 angedeutet. Die Rotorwelle 54 ist in axialer Richtung außen, also in Figur 2 links und rechts, durch Lagereinrichtungen 58, 59 drehbar gelagert. Die Lagereinrichtungen 58, 59 sind vorzugsweise gehäusefest in dem Setzgerät angeordnet.
  • Der Innenrotor 41 ist drehbar in einer Statoreinrichtung 61 des Innenläufermotors 71 angeordnet. In axialer Richtung sind die Statoreinrichtung 61 und der Innenrotor 41 zwischen der Lagereinrichtung 58 und dem Schwungrad 9 angeordnet.
  • Der Innenrotor 42 ist in einer Statoreinrichtung 62 des Innenläufermotors 72 drehbar angeordnet. In axialer Richtung sind die Statoreinrichtung 62 und der Innenrotor 42 zwischen dem Schwungrad 9 und der Lagereinrichtung 59 angeordnet.
  • Die Statoreinrichtungen 61, 62 sind zusammen mit den Innenrotoren 41, 42 symmetrisch angeordnet und ausgeführt. Eine Mittelachse des Schwungrads 9, die senkrecht zur Drehachse 43 ist, stellt im dargestellten Längsschnitt die Symmetrieachse dar.
  • Zur Darstellung der Innenläufermotoren 71, 72 sind die Statoreinrichtungen 61, 62 mit Spulenwicklungen 63, 64 ausgestattet, die auch als Statorwicklungen bezeichnet werden. Die Innenrotoren 41, 42 sind mit Permanentmagneten 65, 66 ausgestattet, die miteinander und mit den Statorwicklungen 63, 64 zusammenwirken.
  • Die beiden Innenrotoren 41, 42 der Innenläufermotoren 71, 72 sind über die gemeinsame Rotorwelle 54 drehfest miteinander und mit dem Schwungrad 9 verbunden. Die gemeinsame Rotorwelle 54 ist durch die Lagereinrichtungen 58, 59 drehbar im Gehäuse des Setzgeräts gelagert. Die Statoreinrichtungen 61, 62 sind feststehend in dem Gehäuse des Setzgeräts gelagert und drehen sich nicht.
  • Wenn die Statorwicklungen 63, 64 der Statoreinrichtungen 61, 62 synchron angesteuert werden, wird die Rotorwelle 54 aufgrund einer Wechselwirkung zwischen den Statorwicklungen 63, 64 und den Permanentmagneten 65, 66 in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird über die Stege 51, 52 auf den Schwungradkörper 44 des Schwungrads 9 übertragen.
  • Durch Einkuppeln der Kupplungseinrichtung wird die Drehbewegung des Schwungrads 9 zum Eintreiben eines Befestigungselements auf das Eintreibelement 50 übertragen. Durch die enorme Leistungsaufnahme beim Beschleunigen des Schwungrads 9 werden die Statorwicklungen 63, 64 sehr heiß. Die beim Beschleunigen des Schwungrads 9 auftretende Abwärme kann jedoch einfach, zum Beispiel über einen Fan auf der Rotorwelle 54, an die Umgebung abgegeben werden.
  • Der in Figur 3 dargestellte Schwungradantrieb 80 mit den beiden Innenläufermotoren 111, 112 umfasst zwei Innenrotoren 81, 82, die um eine Drehachse 83 drehbar sind. Ein Schwungrad 9, das dem Schwungrad 9 in Figur 1 entspricht, umfasst einen Schwungradkörper 84, der radial außen zwei Ringnuten 85, 86 aufweist. In die Ringnuten 85, 86 greifen Keilrippen 87, 88 ein, die an einer Unterseite eines Eintreibelements 90 vorgesehen sind. Das Eintreibelement 90 entspricht dem Eintreibelement 50 in Figur 2.
  • Der Schwungradkörper 84 des Schwungrads 9 ist im Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Schwungradkörper 44 durch eine Mitnehmerscheibe 91 drehfest mit einer Rotorwelle 94 verbunden. Die Rotorwelle 94 ist mit den Innenrotoren 81, 82 und der Mitnehmerscheibe 91 mit dem Schwungradkörper 84 des Schwungrads 9 in Figur 3 links und rechts mit Hilfe von Lagereinrichtungen 98, 99 im Gehäuse des Setzgeräts drehbar gelagert. Durch einen Pfeil 100 ist eine Drehbewegung der Rotorwelle 94 mit den Innenrotoren 81, 82 und dem Schwungrad 9 angedeutet.
  • Die Innenrotoren 81, 82 sind in der gleichen Art und Weise wie bei dem in Figur 2 dargestellten Schwungradantrieb 40 radial innerhalb von Statoreinrichtungen 101, 102 drehbar angeordnet. Die Statoreinrichtungen 101, 102 sind feststehend in dem Gehäuse des Setzgeräts angeordnet und mit Statorwicklungen 103, 104 versehen.
  • Die Statorwicklungen 103, 104 stehen in Wechselwirkung mit Permanentmagneten 105, 106, welche die Innenrotoren 81, 82 darstellen. Der in Figur 3 dargestellte Schwungradantrieb 80 mit den beiden Innenläufermotoren 111, 112 liefert unter anderem den Vorteil, dass er im Vergleich zu dem Schwungradantrieb aus Figur 2 kompakter baut.

Claims (7)

  1. Schwungradangetriebenes Setzgerät (1) zum Eintreiben von Befestigungselementen (14) in einen Untergrund, mit mindestens einem Schwungrad (9), das direkt durch einen Elektromotor (8) angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungradantrieb (40;80) zwei Innenläufermotoren (71,72;111,112) umfasst, wobei der Schwungradantrieb (40;80) zwei Innenrotoren (41,42;81,82) umfasst, die jeweils in einer Statoreinrichtung (61,62; 101,102) drehbar angeordnet und drehfest mit einer Rotorwelle (54,94) verbunden sind, die sich durch die Statoreinrichtungen (61,62;101,102) hindurch erstreckt, und wobei die Statoreinrichtungen (61,62;101,102) symmetrisch zu einer Mittelachse des Schwungsrads (9) angeordnet sind, das in axialer Richtung zwischen den Statoreinrichtungen (61,62;101,102) drehfest mit der Rotorwelle (54;94) verbunden ist.
  2. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren (41,42;81,82) Permanentmagnete (65,66;105,106) umfassen, die radial innerhalb der Statoreinrichtungen (61,62; 101,102) drehbar sind und mit Statorwicklungen (63,64;103,104) zusammenwirken.
  3. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren (41,42;81,82) Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Permanentmagneten der Statoreinrichtungen (61,62; 101,102) drehbar sind.
  4. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrotoren (41,42;81,82) Läuferwicklungen umfassen, die radial innerhalb von Statorwicklungen der Statoreinrichtungen (61,62;101,102) drehbar sind.
  5. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Statoreinrichtungen (61,62;101,102), an den Innenrotoren (41,42;81,82) und/oder an dem Schwungrad (9) Luftleitelemente vorgesehen sind, die im Betrieb der Innenläufermotoren (71,72;111,112) dazu dienen, einen Kühlluftstrom entlang den Wicklungen zu erzeugen.
  6. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper (44) unter Ausbildung mindestens eines Ringhohlraums (55) mit einer beziehungsweise der Rotorwelle (54) verbunden ist.
  7. Schwungradangetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungradkörper (84) über eine Mitnehmerscheibe (91) mit einer beziehungsweise der Rotorwelle (94) verbunden ist.
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