EP3578312A1 - Setzgerät - Google Patents

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Publication number
EP3578312A1
EP3578312A1 EP18176197.4A EP18176197A EP3578312A1 EP 3578312 A1 EP3578312 A1 EP 3578312A1 EP 18176197 A EP18176197 A EP 18176197A EP 3578312 A1 EP3578312 A1 EP 3578312A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capacitor
setting
detecting
setting device
tool according
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Withdrawn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
EP18176197.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tilo Dittrich
Chafic Abu Antoun
Thomas Sperrfechter
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 EP18176197.4A priority Critical patent/EP3578312A1/de
Priority to JP2020567810A priority patent/JP7128909B2/ja
Priority to US15/734,084 priority patent/US11813726B2/en
Priority to PCT/EP2019/063924 priority patent/WO2019233843A1/de
Priority to AU2019283296A priority patent/AU2019283296B2/en
Priority to EP19726427.8A priority patent/EP3801991A1/de
Priority to TW108119407A priority patent/TWI835801B/zh
Publication of EP3578312A1 publication Critical patent/EP3578312A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • B25C1/008—Safety devices

Definitions

  • the present invention relates to a setting device for driving fasteners into a substrate.
  • Such setting tools usually have a receptacle for a fastening element, from which a fastener received therein is conveyed along a setting axis into the ground.
  • a driving element is for this purpose driven by a drive along the setting axis to the fastener.
  • the drive has an electrical capacitor and a coil.
  • the capacitor is discharged via the coil, whereby a Lorentz force acts on the driving element, so that the driving element is moved towards a nail.
  • the object of the present invention is to provide a setting device of the aforementioned type, in which a high efficiency and / or a good setting quality is ensured.
  • a setting tool for driving fasteners into a substrate comprising a receptacle, which is intended to receive a fastener, a driving element, which is intended to convey a recorded in the receiving fastener along a setting axis in the ground a drive, which is provided for driving the driving element along the setting axis on the fastening element, wherein the drive comprises an electrical capacitor, arranged on the driving element squirrel cage and an excitation coil, which in a rapid discharge of the capacitor with Current is flowed through and generates a magnetic field which accelerates the driving element to the fastening element, and wherein the setting device comprises a control unit which is adapted to control an amount of energy of the exciting coil flowing through the fast discharge of the capacitor current.
  • the control unit is adapted to infinitely adjust the amount of energy of the current flowing through the exciter coil in the rapid discharge of the capacitor.
  • a capacitor in the sense of the invention is to be understood as meaning an electrical component which stores electrical charge and the energy associated therewith in an electric field.
  • a capacitor has two electrically conductive electrodes, between which the electric field builds up when the electrodes are electrically charged differently.
  • a fastener according to the invention for example, a nail, a pin, a clip, a clip, a bolt, in particular threaded bolt or the like to understand.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the capacitor is charged at the beginning of the fast discharge with a charging voltage, wherein the control unit is adapted to control the charging voltage.
  • the capacitor is charged prior to the fast discharge in a charging process, wherein the charging process is controlled by the control unit.
  • control unit is adapted to control the amount of energy of the current flowing through the excitation coil in the fast discharge of the capacitor in dependence of one or more control variables.
  • the setting device comprises means for detecting a temperature of an environment and / or the setting device, wherein the one or more control variables include the detected temperature.
  • the detected temperature is a temperature of the exciting coil.
  • a charging voltage of the capacitor is set higher in the rapid discharge of the capacitor, the higher the detected temperature. This makes it possible to compensate for an increasing resistance of the excitation coil with increasing temperature.
  • a further particularly advantageous embodiment is characterized in that the setting device has a means for detecting a capacitance of the capacitor, wherein the one or more control variables comprise the detected capacity. This makes it possible to compensate for a decrease in the capacity associated with aging of the capacitor. Alternatively or additionally, it is possible to compensate for production fluctuations in the capacity in the production of capacitors.
  • the setting device has a means for detecting a mechanical load variable of the setting device, wherein the one or more control variables include the detected mechanical load variable.
  • the detected load variable is preferably an acceleration of the setting device. This makes it possible to adjust the set energy at over or under energy of a setting process for subsequent setting operations.
  • a further particularly advantageous embodiment is characterized in that the setting device has a means for detecting a Ein aluminiuiefe of the fastening element in the ground, wherein the one or more control variables include the detected Ein aluminiuiefe.
  • the driving element moves during the transport of the fastener into the ground to a reversing position and then in the opposite direction, wherein the means for detecting the Ein structuriiefe comprises means for detecting the reversing position of the driving element.
  • a further particularly advantageous embodiment is characterized in that the setting device has a means for detecting a speed of the driving element, wherein the one or more control variables comprise the detected speed.
  • the means for detecting a speed of the driving element comprises means for detecting a first time at which the driving element during its movement on the fastening element to a first Position passes, means for detecting a second time at which the driving member passes during its movement on the fastener to a second position, and a means for detecting a time difference between the first time and the second time.
  • a further particularly advantageous embodiment is characterized in that the setting device has a user-adjustable operating element, wherein the one or more control variables comprise an adjustment of the operating element.
  • the control element comprises a dial and / or a slider.
  • a further particularly advantageous embodiment is characterized in that the setting device has a means for detecting a characteristic variable of the fastening element, wherein the one or more control variables comprise the detected characteristic variable.
  • the characteristic variable of the fastening element preferably comprises a type and / or an extension and / or a material of the fastening element.
  • the characteristic variable of the fastening element comprises a length and / or a diameter of the fastening element.
  • Fig. 1 is a hand-held setting tool 10 for driving fasteners shown in a background, not shown.
  • the setting tool 10 has a receptacle 20 designed as a pin guide, in which a fastening element 30 embodied as a nail is received in order to be driven into the underground along a setting axis A (in FIG Fig. 1 to the left).
  • the setting device 10 comprises a magazine 40 in which the fastening elements are accommodated individually or in the form of a fastener element strip 50 and are transported gradually into the receptacle 20.
  • the magazine 40 has for this purpose an unspecified spring-loaded feed element.
  • the setting device 10 has a drive-in element 60, which comprises a piston plate 70 and a piston rod 80.
  • the driving-in element 60 is intended to transport the fastening element 30 out of the receptacle 20 along the setting axis A into the ground.
  • the driving element 60 is guided with its piston plate 70 in a guide cylinder 95 along the setting axis A.
  • the driving element 60 in turn is driven by a drive which comprises a squirrel cage 90 arranged on the piston plate 70, an excitation coil 100, a soft magnetic frame 105, a circuit 200 and a capacitor 300 with an internal resistance of 5 mOhm.
  • the squirrel-cage 90 consists of a preferably annular, particularly preferably annular element with a small electrical resistance, for example made of copper, and is fixed on the side facing away from the receptacle 20 side of the piston plate 70 on the piston plate 70, for example, soldered, welded, glued, clamped or positively connected.
  • the piston plate itself is designed as a squirrel-cage rotor.
  • the circuit 200 is intended to cause a rapid electrical discharge of the previously charged capacitor 300 and to guide the discharge current flowing through it through the excitation coil 100, which is embedded in the frame 105.
  • the frame preferably has a saturation flux density of at least 1.0 T and / or an effective specific electric conductivity of at most 10 6 S / m, so that a magnetic field generated by the exciting coil 100 is amplified by the frame 105 and suppress eddy currents in the frame 105 become.
  • This developing and thus changing secondary current in turn generates a secondary magnetic field, which is opposite to the excitation magnetic field, whereby the squirrel cage rotor 90 experiences a repelling of the excitation coil 100 Lorentz force which drives the driving element 60 on the receptacle 20 and the fastener 30 received therein ,
  • the setting tool 10 further comprises a housing 110, in which the drive is received, a handle 120 with a designed as a trigger actuator 130, designed as a battery electric energy storage 140, a control unit 150, a trigger switch 160, a pressure switch 170, as an means for detecting a temperature of the exciter coil 100 and electrical connection lines 141, 161, 171, 181, 201, 301, which are formed by the temperature sensor 180 and which contain the control unit 150 with the electrical energy store 140, the trigger switch 160, the contact pressure switch 170, the temperature sensor 180, the circuit 200 and the capacitor 300 connect.
  • the setting tool 10 is supplied instead of the electrical energy storage 140 or in addition to the electrical energy storage 140 by means of a power cable with electrical energy.
  • the control unit comprises electronic components, preferably interconnected on a circuit board with each other to one or more control circuits, in particular one or more microprocessors.
  • the control unit 150 initiates a capacitor charging process, in which electrical energy is conducted by means of the connecting line 141 from the electrical energy storage 140 to the control unit 150 and by means of the connecting lines 301 from the control unit 150 to the capacitor 300 to charge the capacitor 300 ,
  • the control unit 150 comprises a switching converter (not designated in more detail) which converts the electric current from the electrical energy store 140 into a suitable charging current for the capacitor 300.
  • the control unit initiates the capacitor charging process already when the setting device is switched on or when the setting device is lifted off the ground or at the end of a preceding driving operation.
  • the actuating element 130 If the actuating element 130 is actuated when the setting tool 10 is ready for setting, for example by pulling with the index finger of the hand, which encompasses the handle 120, the actuating element 130 actuates the trigger switch 160, which thereby transmits a triggering signal to the control unit 150 via the connecting line 161. From this, the control unit 150 initiates a capacitor discharging operation in which electrical energy stored in the capacitor 300 is conducted from the capacitor 300 to the exciting coil 100 by means of the switching circuit 200 by discharging the capacitor 300.
  • the in Fig. 1 Schematically illustrated circuit 200 for this purpose comprises two discharge lines 210, 220 which connect the capacitor 300 to the excitation coil 200 and of which at least one discharge line 210 is interrupted by a normally open discharge switch 230.
  • the circuit 200 forms an electrical resonant circuit with the exciter coil 100 and the capacitor 300. A swinging back and forth This resonant circuit and / or a negative charging of the capacitor 300 may have a negative effect on an efficiency of the drive, but can be prevented by means of a freewheeling diode 240.
  • the discharge lines 210, 220 are electrically connected by means of one of the receptacle 20 facing the end face 360 of the capacitor 300 electrical contacts 370, 380 of the capacitor 300, each with an electrode 310, 320 of the capacitor 300, for example by soldering, welding, screwing, jamming or form-fitting.
  • the discharge switch 230 is preferably suitable for switching a discharge current with high current and is designed, for example, as a thyristor.
  • the discharge lines 210, 220 have a small distance from one another, so that a parasitic magnetic field induced by them is as small as possible.
  • the discharge lines 210, 220 are combined into a bus bar and held together by a suitable means, for example a holder or a clamp.
  • the freewheeling diode is electrically connected in parallel to the discharge switch. In further embodiments, not shown, no free-wheeling diode is provided in the circuit.
  • the control unit 150 closes the discharge switch 230 by means of the connection line 201, whereby a discharge current of the capacitor 300 flows through the exciter coil 100 with high current intensity.
  • the rapidly increasing discharge current induces a field magnetic field, which passes through the squirrel-cage rotor 90 and induces in its squirrel-cage rotor 90, in turn, an annular secondary electric current.
  • This secondary current that builds up in turn generates a secondary magnetic field which is opposite to the excitation magnetic field, whereby the squirrel cage rotor 90 experiences a Lorentz force repelling the exciting coil 100, which drives the driving element 60 onto the receptacle 20 and the fastening element 30 received therein.
  • the fastening element 30 is driven by the driving element 60 into the ground. Excess kinetic energy of the driving element 60 is absorbed by a braking element 85 made of a resilient and / or damping material, such as rubber, by the driving element 60 moves with the piston plate 70 against the brake member 85 and is braked by this to a standstill. Thereafter, the driving-in element 60 is returned to the setting position by an unspecified return device.
  • a braking element 85 made of a resilient and / or damping material, such as rubber
  • the capacitor 300 in particular its center of gravity, is arranged on the setting axis A behind the driving element 60, whereas the receptacle 20 is arranged in front of the driving element 60.
  • the capacitor 300 is thus arranged axially offset from the driving-in element 60 and radially overlapping with the driving-in element 60.
  • a short length of the discharge lines 210, 220 can be realized, as a result of which the resistances thereof can be reduced and thus an efficiency of the drive can be increased.
  • a small distance of a center of gravity of the setting device 10 to the setting axis A can be realized. As a result, tilting moments during a recoil of the setting device 10 during a driving operation are low.
  • the capacitor is arranged around the driving element around.
  • the electrodes 310, 320 are arranged on opposite sides on a carrier film 330 wound around a winding axis, for example by metallization of the carrier film 330, in particular vapor-deposited, the winding axis coinciding with the setting axis A.
  • the carrier foil with the electrodes is wound around the winding axis so that a passage remains along the winding axis.
  • the capacitor is arranged for example around the setting axis.
  • the carrier foil 330 has a foil thickness of between 2.5 ⁇ m and 4.8 ⁇ m for a charging voltage of the capacitor 300 of 1500 V, and a foil thickness of, for example, 9.6 ⁇ m for a charging voltage of the capacitor 300 of 3000 V.
  • the carrier film is in turn composed of two or more individual films stacked on top of each other.
  • the electrodes 310, 320 have a sheet resistance of 50 ohm / ⁇ .
  • a surface of the capacitor 300 has the shape of a cylinder, in particular a circular cylinder whose cylinder axis coincides with the setting axis A.
  • a height of this cylinder in the direction of the winding axis is substantially as large as its diameter measured perpendicular to the winding axis.
  • a low internal resistance of the capacitor 300 is also achieved by a large cross-section of the electrodes 310, 320, in particular by a high layer thickness of the electrodes 310, 320, wherein the effects of the layer thickness on a self-healing effect and / or a lifetime of the capacitor 300 are to be considered.
  • the capacitor 300 is damped by means of a damping element 350 mounted on the other setting tool 10.
  • the damping element 350 damps movements of the capacitor 300 relative to the rest of the setting device 10 along the setting axis A.
  • the damping element 350 is arranged on the end face 360 of the capacitor 300 and covers the end face 360 completely.
  • the electrical contacts 370, 380 protrude from the end face 360 and penetrate the damping element 350.
  • the damping element 350 has for this purpose in each case an exemption, through which the electrical contacts 370, 380 protrude.
  • the connecting lines 301 have to compensate for relative movements between the capacitor 300 and the other setting tool 10 each have a discharge and / or expansion loop, not shown.
  • a further damping element is arranged on the capacitor, for example on its end facing away from the receptacle end face.
  • the capacitor is then clamped between two damping elements, that is, the damping elements are applied to the capacitor with a bias voltage.
  • the connecting lines have a rigidity which decreases continuously with increasing distance from the capacitor.
  • FIG. 2 is an electrical circuit diagram 400 of a not shown setting device for driving fasteners in a substrate, not shown.
  • the setting device has a housing, not shown, a handle, not shown, with an actuating element, a receptacle, not shown, a magazine, not shown, a not shown driving-in element and a drive for the driving element on.
  • the drive comprises a not shown, arranged on the driving element squirrel cage, an exciter coil 410, a soft magnetic frame, not shown, a circuit 420, a capacitor 430, an accumulator designed as an electric energy storage 440 and a control unit 450 with a DC as DC, for example
  • the switching converter 451 has a low-voltage side U LV electrically connected to the electrical energy store 440 and a high-voltage side U HV electrically connected to the capacitor 430.
  • the circuit 420 is provided to cause a rapid electrical discharge of the previously charged capacitor 430 and to guide the discharging current flowing through the exciter coil 410.
  • the circuit 420 comprises for this purpose two discharge lines 421, 422, which connect the capacitor 430 to the excitation coil 420 and of which at least one discharge line 421 from a normally open Discharge switch 423 is interrupted.
  • a freewheeling diode 424 prevents excessive oscillation of a resonant circuit formed by the switching circuit 420 with the excitation coil 410 and the capacitor 430.
  • the control unit 450 When the setting tool is pressed against the ground, the control unit 450 initiates a capacitor charging process in which electrical energy is conducted from the electrical energy storage 440 to the switching converter 451 of the control unit 450 and from the switching converter 451 to the capacitor 430, around the capacitor 430 charge.
  • the switching converter 451 converts the electric current from the electrical energy store 440 at an electrical voltage of, for example, 22 V into a suitable charging current for the capacitor 430 at an electrical voltage of 1500 V, for example.
  • the control unit 450 initiates a capacitor discharge, in which electrical energy stored in the capacitor 430 is conducted by the circuit 420 from the capacitor 430 to the field coil 410 by discharging the capacitor 430.
  • the control unit 450 closes the discharge switch 430, whereby a discharge current of the high-current capacitor 430 flows through the exciting coil 410.
  • the squirrel-cage rotor not shown, experiences a Lorentz force repelling the excitation coil 410, which drives the drive-in element. Thereafter, the driving element is returned by a return device, not shown, in a set ready position.
  • An amount of energy of the current flowing through the excitation coil 410 during rapid discharge of the capacitor 430 is controlled in particular steplessly by the control unit 450 by setting a charging voltage (U HV ) applied to the capacitor 430 during and / or at the end of the capacitor charging process and before the rapid discharge becomes.
  • U HV charging voltage
  • a stored in the charged capacitor 430 electrical energy and thus the amount of energy flowing through the exciter coil 410 in the rapid discharge of the capacitor 430 current are proportional to the charging voltage and thus controllable by means of the charging voltage.
  • the capacitor is charged during the capacitor charging process until the charging voltage U HV has reached a desired value. Then the charging current is switched off. If the charging voltage before fast discharge decreases, for example, by parasitic effects, the charging current is switched on again until the charging voltage U HV has reached the target value again.
  • the control unit 450 controls the amount of energy of the current flowing through the excitation coil 410 in the rapid discharge of the capacitor 430 as a function of a plurality of control variables.
  • the setting device comprises a means configured as a temperature sensor 460 means for detecting a temperature of the exciting coil 410 and a means for detecting a capacitance of the capacitor, which is designed for example as a calculation program 470 and the capacitance of the capacitor of a course of a current and an electrical voltage the charging current during the charging of the capacitor.
  • the setting tool comprises a means configured as an acceleration sensor 480 for detecting a mechanical load variable of the setting device.
  • the setting device comprises a means for detecting a Einitatiiefe of the fastener in the ground, which includes an example, optical, capacitive or inductive proximity sensor 490, which comprises a reversing position of the drive element, not shown.
  • the setting device comprises a means for detecting a speed of the driving element, which comprises a first proximity sensor 500 formed means for detecting a first time at which the driving member passes during its movement on the fastener to a first position, formed as a second approach sensor 510 means for detecting a second time at which the driving element passes to a second position during its movement on the fastener, and a means configured as a calculation program 520 for detecting a time difference between the first time and the second time.
  • the setting device comprises a user-adjustable control element 530 and a barcode reader 540 designed as means for detecting a characteristic of a fastener element to be driven.
  • the control variables in dependence of which the control unit 450 controls the energy amount of the current flowing through the excitation coil 410 during the rapid discharge of the capacitor 430, include the temperature detected by the temperature sensor 460 and / or the capacity of the capacitor calculated by the calculation program 470 and / or the loader size detected by the accelerometer 480 and / or the fastener driving depth detected by the proximity sensor 490 and / or the speed of the driver element calculated by the calculator 520; and / or the user set setting of the operating element 530 and / or the bar code Reader 540 recorded characteristic of the fastener.

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

Abstract

Setzgerät 10 zum Eintreiben von Befestigungselementen 30 in einen Untergrund, aufweisend eine Aufnahme 20, welche dafür vorgesehen ist, ein Befestigungselement aufzunehmen, ein Eintreibelement, welches dafür vorgesehen ist, ein in der Aufnahme aufgenommenes Befestigungselement entlang einer Setzachse A in den Untergrund zu befördern, einen Antrieb, welcher dafür vorgesehen ist, das Eintreibelement entlang der Setzachse auf das Befestigungselement zu anzutreiben, wobei der Antrieb einen elektrischen Kondensator 300 umfasst, welcher auf der Setzachse oder um die Setzachse herum angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund.
  • Derartige Setzgeräte weisen üblicherweise eine Aufnahme für ein Befestigungselement auf, aus welcher heraus ein darin aufgenommenes Befestigungselement entlang einer Setzachse in den Untergrund befördert wird. Ein Eintreibelement wird hierfür von einem Antrieb entlang der Setzachse auf das Befestigungselement zu angetrieben.
  • Aus der US 6,830,173 B2 ist ein Setzgerät mit einem Antrieb für ein Eintreibelement bekannt. Der Antrieb weist einen elektrischen Kondensator und eine Spule auf. Zum Antreiben des Eintreibelements wird der Kondensator über die Spule entladen, wodurch eine Lorentz-Kraft auf das Eintreibelement wirkt, so dass das Eintreibelement auf einen Nagel zu bewegt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Setzgerät der vorgenannten Art bereitzustellen, bei dem ein hoher Wirkungsgrad und/oder eine gute Setzqualität gewährleistet ist.
  • Die Aufgabe ist gelöst bei einem Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, aufweisend eine Aufnahme, welche dafür vorgesehen ist, ein Befestigungselement aufzunehmen, ein Eintreibelement, welches dafür vorgesehen ist, ein in der Aufnahme aufgenommenes Befestigungselement entlang einer Setzachse in den Untergrund zu befördern, einen Antrieb, welcher dafür vorgesehen ist, das Eintreibelement entlang der Setzachse auf das Befestigungselement zu anzutreiben, wobei der Antrieb einen elektrischen Kondensator, einen an dem Eintreibelement angeordneten Kurzschlussläufer und eine Erregerspule aufweist, welche bei einer Schnellentladung des Kondensators mit Strom durchflossen wird und ein Magnetfeld erzeugt, welches das Eintreibelement auf das Befestigungselement zu beschleunigt, und wobei das Setzgerät eine Steuereinheit aufweist, welche dazu geeignet ist, einen Energiebetrag des die Erregerspule bei der Schnellentladung des Kondensators durchfliessenden Stroms zu steuern. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu geeignet, den Energiebetrag des die Erregerspule bei der Schnellentladung des Kondensators durchfliessenden Stroms stufenlos einzustellen.
  • Unter einem Kondensator im Sinne der Erfindung ist ein elektrisches Bauelement zu verstehen, welches elektrische Ladung und die damit verbundene Energie in einem elektrischen Feld speichert. Insbesondere weist ein Kondensator zwei elektrisch leitende Elektroden auf, zwischen denen sich das elektrische Feld aufbaut, wenn die Elektroden elektrisch unterschiedlich geladen werden. Unter einem Befestigungselement im Sinne der Erfindung ist beispielsweise ein Nagel, ein Stift, eine Klammer, ein Clip, ein Bolzen, insbesondere Gewindebolzen oder dergleichen zu verstehen.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator zu Beginn der Schnellentladung mit einer Ladespannung aufgeladen ist, wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, die Ladespannung zu steuern. Bevorzugt wird der Kondensator vor der Schnellentladung in einem Ladevorgang aufgeladen, wobei der Ladevorgang von der Steuereinheit gesteuert wird.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu geeignet ist, den Energiebetrag des die Erregerspule bei der Schnellentladung des Kondensators durchfliessenden Stroms in Abhängigkeit einer oder mehrerer Steuergrössen zu steuern.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Temperatur einer Umgebung und/oder des Setzgeräts aufweist, wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Temperatur umfassen. Bevorzugt ist die erfasste Temperatur eine Temperatur der Erregerspule. Ebenfalls bevorzugt wird eine Ladespannung des Kondensators bei der Schnellentladung des Kondensators umso höher eingestellt, je höher die erfasste Temperatur ist. Dadurch wird ermöglicht, einen mit steigender Temperatur steigenden Ohmschen Widerstand der Erregerspule auszugleichen.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Kapazität des Kondensators aufweist, wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Kapazität umfassen. Dadurch wird ermöglicht, eine mit einer Alterung des Kondensators einhergehende Abnahme der Kapazität auszugleichen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Produktionsschwankungen der Kapazität bei der Herstellung von Kondensatoren auszugleichen.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer mechanischen Belastungsgrösse des Setzgeräts aufweist, wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste mechanische Belastungsgrösse umfassen. Bevorzugt ist die erfasste Belastungsgrösse eine Beschleunigung des Setzgeräts. Dadurch ist es ermöglicht, die Setzenergie bei Über- oder Unterenergie eines Setzvorgangs für nachfolgende Setzvorgänge nachzuregeln.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Eintreibtiefe des Befestigungselements in den Untergrund aufweist, wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Eintreibtiefe umfassen. Dadurch ist es ermöglicht, die Setztiefe bei Über- oder Unterenergie eines Setzvorgangs für nachfolgende Setzvorgänge nachzuregeln. Bevorzugt bewegt sich das Eintreibelement während der Beförderung des Befestigungselements in den Untergrund bis zu einer Umkehrposition und danach in die Gegenrichtung, wobei das Mittel zur Erfassung der Eintreibtiefe ein Mittel zur Erfassung der Umkehrposition des Eintreibelements umfasst.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Geschwindigkeit des Eintreibelements aufweist, wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Geschwindigkeit umfassen. Dadurch ist es ermöglicht, die Setzenergie bei Über- oder Unterenergie eines Setzvorgangs für nachfolgende Setzvorgänge nachzuregeln.Bevorzugt umfasst das Mittel zur Erfassung einer Geschwindigkeit des Eintreibelements ein Mittel zur Erfassung eines ersten Zeitpunkts, zu dem das Eintreibelement während seiner Bewegung auf das Befestigungselement zu eine erste Position passiert, ein Mittel zur Erfassung eines zweiten Zeitpunkts, zu dem das Eintreibelement während seiner Bewegung auf das Befestigungselement zu eine zweite Position passiert, und ein Mittel zur Erfassung einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein von einem Benutzer einstellbares Bedienelement aufweist, wobei die eine oder mehreren Steuergrössen eine Einstellung des Bedienelements umfassen. Bevorzugt umfasst das Bedienelement ein Einstellrad und/oder einen Schieberegler.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Kenngrösse des Befestigungselements aufweist, wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Kenngrösse umfassen. Dadurch ist es ermöglicht, die Setzenergie an die Anforderungen des jeweiligen Befestigungselements anzupassen. Bevorzugt umfasst die Kenngrösse des Befestigungselements einen Typ und/oder eine Ausdehnung und/oder ein Material des Befestigungselements. Besonders bevorzugt umfasst die Kenngrösse des Befestigungselements eine Länge und/oder einen Durchmesser des Befestigungselements.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Setzgerät in einem Längsschnitt und
    Fig. 2
    ein Schaltdiagramm eines Setzgeräts.
  • In Fig. 1 ist ein handgeführtes Setzgerät 10 zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen nicht gezeigten Untergrund dargestellt. Das Setzgerät 10 weist eine als Bolzenführung ausgebildete Aufnahme 20 auf, in welcher ein als Nagel ausgebildetes Befestigungselement 30 aufgenommen ist, um entlang einer Setzachse A in den Untergrund eingetrieben zu werden (in Fig. 1 nach links). Für eine Zuführung von Befestigungselementen zu der Aufnahme umfasst das Setzgerät 10 ein Magazin 40, in welchem die Befestigungselemente einzeln oder in Form eines Befestigungselementestreifens 50 magaziniert aufgenommen sind und nach und nach in die Aufnahme 20 transportiert werden. Das Magazin 40 weist dafür ein nicht näher bezeichnetes federbeaufschlagtes Vorschubelement auf. Das Setzgerät 10 weist ein Eintreibelement 60 auf, welches einen Kolbenteller 70 und eine Kolbenstange 80 umfasst. Das Eintreibelement 60 ist dafür vorgesehen, das Befestigungselement 30 aus der Aufnahme 20 heraus entlang der Setzachse A in den Untergrund zu befördern. Hierbei ist das Eintreibelement 60 mit seinem Kolbenteller 70 in einem Führungszylinder 95 entlang der Setzachse A geführt.
  • Das Eintreibelement 60 wird seinerseits von einem Antrieb angetrieben, welcher einen an dem Kolbenteller 70 angeordneten Kurzschlussläufer 90, eine Erregerspule 100, einen weichmagnetischen Rahmen 105, einen Schaltkreislauf 200 und einen Kondensator 300 mit einem Innenwiderstand von 5 mOhm umfasst. Der Kurzschlussläufer 90 besteht aus einem bevorzugt ringförmigen, besonders bevorzugt kreisringförmigen Element mit einem geringen elektrischen Widerstand, beispielsweise aus Kupfer, und ist auf der von der Aufnahme 20 abgewandten Seite des Kolbentellers 70 an dem Kolbenteller 70 befestigt, beispielsweise verlötet, verschweisst, verklebt, geklemmt oder formschlüssig verbunden. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Kolbenteller selbst als Kurzschlussläufer ausgebildet. Der Schaltkreislauf 200 ist dafür vorgesehen, eine elektrische Schnellentladung des zuvor aufgeladenen Kondensators 300 herbeizuführen und den dabei fliessenden Entladestrom durch die Erregerspule 100 zu leiten, welche in dem Rahmen 105 eingebettet ist. Der Rahmen weist bevorzugt eine Sättigungsflussdichte von mindestens 1,0 T und/oder eine effektive spezifische elektrische Leitfähigkeit von höchstens 106 S/m auf, so dass ein von der Erregerspule 100 erzeugtes Magnetfeld von dem Rahmen 105 verstärkt und Wirbelströme in dem Rahmen 105 unterdrückt werden.
  • In einer setzbereiten Position des Eintreibelements 60 (Fig. 1) taucht das Eintreibelement 60 mit dem Kolbenteller 70 so in eine nicht näher bezeichnete ringförmige Vertiefung des Rahmens 105 ein, dass der Kurzschlussläufer 90 in geringem Abstand gegenüber der Erregerspule 100 angeordnet ist. Dadurch durchsetzt ein Erregermagnetfeld, welches durch eine Änderung eines durch die Erregerspule fliessenden elektrischen Erregerstroms erzeugt wird, den Kurzschlussläufer 90 und induziert in dem Kurzschlussläufer 90 seinerseits einen ringförmig umlaufenden elektrischen Sekundärstrom. Dieser sich aufbauende und damit sich ändernde Sekundärstrom erzeugt wiederum ein Sekundärmagnetfeld, welches dem Erregermagnetfeld entgegengesetzt ist, wodurch der Kurzschlussläufer 90 eine von der Erregerspule 100 abstossende Lorentz-Kraft erfährt, welche das Eintreibelement 60 auf die Aufnahme 20 sowie das darin aufgenommene Befestigungselement 30 zu antreibt.
  • Das Setzgerät 10 umfasst weiterhin ein Gehäuse 110, in welchem der Antrieb aufgenommen ist, einen Griff 120 mit einem als Abzug ausgebildeten Betätigungselement 130, einen als Akkumulator ausgebildeten elektrischen Energiespeicher 140, eine Steuereinheit 150, einen Auslöseschalter 160, einen Anpressschalter 170, ein als an dem Rahmen 105 angeordneter Temperatursensor 180 ausgebildetes Mittel zur Erfassung einer Temperatur der Erregerspule 100 und elektrische Verbindungsleitungen 141, 161, 171, 181, 201, 301, welche die Steuereinheit 150 mit dem elektrischen Energiespeicher 140, dem Auslöseschalter 160, dem Anpressschalter 170, dem Temperatursensor 180, dem Schaltkreislauf 200 beziehungsweise dem Kondensator 300 verbinden. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen wird das Setzgerät 10 anstelle des elektrischen Energiespeichers 140 oder zusätzlich zu dem elektrischen Energiespeicher 140 mittels eines Netzkabels mit elektrischer Energie versorgt. Die Steuereinheit umfasst elektronische Bauteile, vorzugsweise auf einer Platine miteinander zu einem oder mehreren Steuerstromkreisen verschaltet, insbesondere einen oder mehrere Mikroprozessoren.
  • Wenn das Setzgerät 10 an einen nicht gezeigten Untergrund (in Fig. 1 links) angepresst wird, betätigt ein nicht näher bezeichnetes Anpresselement den Anpressschalter 170, welcher dadurch mittels der Verbindungsleitung 171 ein Anpresssignal an die Steuereinheit 150 überträgt. Davon ausgelöst leitet die Steuereinheit 150 einen Kondensator-Aufladevorgang ein, bei welchem elektrische Energie mittels der Verbindungsleitung 141 von dem elektrischen Energiespeicher 140 zu der Steuereinheit 150 und mittels der Verbindungsleitungen 301 von der Steuereinheit 150 zu dem Kondensator 300 geleitet wird, um den Kondensator 300 aufzuladen. Die Steuereinheit 150 umfasst hierzu einen nicht näher bezeichneten Schaltwandler, welcher den elektrischen Strom aus dem elektrischen Energiespeicher 140 in einen geeigneten Ladestrom für den Kondensator 300 umwandelt. Wenn der Kondensator 300 aufgeladen und das Eintreibelement 60 in seiner in Fig. 1 dargestellten setzbereiten Position ist, befindet sich das Setzgerät 10 in einem setzbereiten Zustand. Dadurch, dass die Aufladung des Kondensators 300 erst durch das Anpressen des Setzgeräts 10 an den Untergrund bewirkt wird, ist zur Erhöhung der Sicherheit von umstehenden Personen ein Setzvorgang nur dann ermöglicht, wenn das Setzgerät 10 an den Untergrund angepresst ist. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen leitet die Steuereinheit den Kondensator-Aufladevorgang bereits bei einem Einschalten des Setzgeräts oder bei einem Abheben des Setzgeräts von dem Untergrund oder bei Beendigung eines vorausgegangenen Eintreibvorgangs ein.
  • Wenn bei setzbereitem Setzgerät 10 das Betätigungselement 130 betätigt wird, beispielsweise durch Ziehen mit dem Zeigefinger der Hand, welche den Griff 120 umgreift, betätigt das Betätigungselement 130 den Auslöseschalter 160, welcher dadurch mittels der Verbindungsleitung 161 ein Auslösesignal an die Steuereinheit 150 überträgt. Davon ausgelöst leitet die Steuereinheit 150 einen Kondensator-Entladevorgang ein, bei dem in dem Kondensator 300 gespeicherte elektrische Energie mittels des Schaltkreislaufs 200 von dem Kondensator 300 zu der Erregerspule 100 geleitet wird, indem der Kondensator 300 entladen wird.
  • Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Schaltkreislauf 200 umfasst hierzu zwei Entladeleitungen 210, 220, welche den Kondensator 300 mit der Erregerspule 200 verbinden und von denen zumindest eine Entladeleitung 210 von einem normalerweise geöffneten Entladeschalter 230 unterbrochen ist. Der Schaltkreislauf 200 bildet mit der Erregerspule 100 und dem Kondensator 300 einen elektrischen Schwingkreis. Ein Hin- und Herschwingen dieses Schwingkreises und/oder ein negatives Aufladen des Kondensators 300 wirkt sich unter Umständen negativ auf einen Wirkungsgrad des Antriebs aus, lässt sich aber mit Hilfe einer Freilaufdiode 240 unterbinden. Die Entladeleitungen 210, 220 sind mittels an einer der Aufnahme 20 zugewandten Stirnseite 360 des Kondensators 300 angeordneter elektrischer Kontakte 370, 380 des Kondensators 300 elektrisch mit jeweils einer Elektrode 310, 320 des Kondensators 300 verbunden, beispielsweise durch Verlöten, Verschweissen, Verschrauben, Verklemmen oder Formschluss. Der Entladeschalter 230 eignet sich vorzugsweise zum Schalten eines Entladestroms mit hoher Stromstärke und ist beispielsweise als Thyristor ausgebildet. Ausserdem haben die Entladeleitungen 210, 220 einen geringen Abstand zueinander, damit ein von ihnen induziertes parasitäres Magnetfeld möglichst gering ist. Beispielsweise sind die Entladeleitungen 210, 220 zu einer Sammelschiene ("Bus Bar") zusammengefasst und mit einem geeigneten Mittel, beispielsweise einem Halter oder einer Klammer, zusammengehalten. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Freilaufdiode elektrisch parallel zu dem Entladeschalter geschaltet. Bei weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist keine Freilaufdiode in dem Schaltkreis vorgesehen.
  • Zur Einleitung des Kondensator-Entladevorgangs schliesst die Steuereinheit 150 mittels der Verbindungsleitung 201 den Entladeschalter 230, wodurch ein Entladestrom des Kondensators 300 mit hoher Stromstärke durch die Erregerspule 100 fliesst. Der schnell ansteigende Entladestrom induziert ein Erregermagnetfeld, welches den Kurzschlussläufer 90 durchsetzt und in dem Kurzschlussläufer 90 seinerseits einen ringförmig umlaufenden elektrischen Sekundärstrom induziert. Dieser sich aufbauende Sekundärstrom erzeugt wiederum ein Sekundärmagnetfeld, welches dem Erregermagnetfeld entgegengesetzt ist, wodurch der Kurzschlussläufer 90 eine von der Erregerspule 100 abstossende Lorentz-Kraft erfährt, welche das Eintreibelement 60 auf die Aufnahme 20 sowie das darin aufgenommene Befestigungselement 30 zu antreibt. Sobald die Kolbenstange 80 des Eintreibelements 60 auf einen nicht näher bezeichneten Kopf des Befestigungselements 30 trifft, wird das Befestigungselement 30 von dem Eintreibelement 60 in den Untergrund eingetrieben. Überschüssige Bewegungsenergie des Eintreibelements 60 wird von einem Bremselement 85 aus einem federelastischen und/oder dämpfenden Material, beispielsweise Gummi, aufgenommen, indem sich das Eintreibelement 60 mit dem Kolbenteller 70 gegen das Bremselement 85 bewegt und von diesem bis zu einem Stillstand abgebremst wird. Danach wird das Eintreibelement 60 von einer nicht näher bezeichneten Rückstellvorrichtung in die setzbereite Position zurückgestellt.
  • Der Kondensator 300, insbesondere sein Schwerpunkt, ist auf der Setzachse A hinter dem Eintreibelement 60 angeordnet, wohingegen die Aufnahme 20 vor dem Eintreibelement 60 angeordnet ist. In Bezug auf die Setzachse A ist der Kondensator 300 also axial versetzt zu dem Eintreibelement 60 und radial überlappend mit dem Eintreibelement 60 angeordnet. Dadurch lässt sich einerseits eine geringe Länge der Entladeleitungen 210, 220 verwirklichen, wodurch sich deren Widerstände reduzieren und damit ein Wirkungsgrad des Antriebs erhöhen lässt. Andererseits lässt sich ein geringer Abstand eines Schwerpunkts des Setzgeräts 10 zur Setzachse A verwirklichen. Dadurch sind Kippmomente bei einem Rückstoss des Setzgeräts 10 während eines Eintreibvorgangs gering. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kondensator um das Eintreibelement herum angeordnet.
  • Die Elektroden 310, 320 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten an einer um eine Wickelachse aufgewickelten Trägerfolie 330 angeordnet, beispielsweise durch Metallisierung der Trägerfolie 330, insbesondere aufgedampft, wobei die Wickelachse mit der Setzachse A zusammenfällt. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Trägerfolie mit den Elektroden so um die Wickelachse gewickelt, dass ein Durchlass entlang der Wickelachse verbleibt. Insbesondere in diesem Fall ist der Kondensator beispielsweise um die Setzachse herum angeordnet. Die Trägerfolie 330 weist bei einer Ladespannung des Kondensators 300 von 1500 V eine Foliendicke zwischen 2,5 µm und 4,8 µm, bei einer Ladespannung des Kondensators 300 von 3000 V eine Foliendicke von beispielesweise 9,6 µm auf. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Trägerfolie ihrerseits aus zwei oder mehr übereinandergeschichteten Einzelfolien zusammengesetzt. Die Elektroden 310, 320 weisen einen Schichtwiderstand von 50 Ohm/□ auf.
  • Eine Oberfläche des Kondensators 300 hat die Form eines Zylinders, insbesondere Kreiszylinders, dessen Zylinderachse mit der Setzachse A zusammenfällt. Eine Höhe dieses Zylinders in Richtung der Wickelachse ist im Wesentlichen so gross wie sein senkrecht zur Wickelachse gemessener Durchmesser. Durch ein geringes Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Zylinders werden ein geringer Innenwiderstand bei relativ hoher Kapazität des Kondensators 300 und nicht zuletzt eine kompakte Bauweise des Setzgeräts 10 erreicht. Ein geringer Innenwiderstand des Kondensators 300 wird auch durch einen grossen Leitungsquerschnitt der Elektroden 310, 320 erreicht, insbesondere durch eine hohe Schichtdicke der Elektroden 310, 320, wobei die Auswirkungen der Schichtdicke auf einen Selbstheilungseffekt und/oder eine Lebensdauer des Kondensators 300 zu berücksichtigen sind.
  • Der Kondensator 300 ist mittels eines Dämpfelements 350 gedämpft an dem übrigen Setzgerät 10 gelagert. Das Dämpfelement 350 dämpft Bewegungen des Kondensators 300 relativ zum übrigen Setzgerät 10 entlang der Setzachse A. Das Dämpfelement 350 ist an der Stirnseite 360 des Kondensators 300 angeordnet und bedeckt die Stirnseite 360 vollständig. Dadurch werden die einzelnen Wicklungen der Trägerfolie 330 von einem Rückstoss des Setzgeräts 10 gleichmässig belastet. Die elektrischen Kontakte 370, 380 ragen dabei von der Stirnfläche 360 ab und durchdringen das Dämpfelement 350. Das Dämpfelement 350 weist zu diesem Zweck jeweils eine Freistellung auf, durch welche die elektrischen Kontakte 370, 380 hindurchragen. Die Verbindungsleitungen 301 weisen zum Ausgleich von Relativbewegungen zwischen dem Kondensator 300 und dem übrigen Setzgerät 10 jeweils eine nicht näher dargestellte Entlastungs- und/oder Dehnungsschlaufe auf. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist ein weiteres Dämpfelement an dem Kondensator angeordnet, beispielsweise an dessen von der Aufnahme abgewandten Stirnseite. Bevorzugt ist der Kondensator dann zwischen zwei Dämpfelementen eingespannt, dass heisst die Dämpfelemente liegen mit einer Vorspannung an dem Kondensator an. Bei weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Verbindungsleitungen eine Steifigkeit auf, welche mit zunehmendem Abstand vom Kondensator kontinuierlich abnimmt.
  • In Fig. 2 ist ein elektrisches Schaltdiagramm 400 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen nicht gezeigten Untergrund dargestellt. Das Setzgerät weist ein nicht gezeigtes Gehäuse, einen nicht gezeigten Griff mit einem Betätigungselement, eine nicht gezeigte Aufnahme, ein nicht gezeigtes Magazin, ein nicht gezeigtes Eintreibelement und einen Antrieb für das Eintreibelement auf. Der Antrieb umfasst einen nicht gezeigten, an dem Eintreibelement angeordneten Kurzschlussläufer, eine Erregerspule 410, einen nicht gezeigten weichmagnetischen Rahmen, einen Schaltkreislauf 420, einen Kondensator 430, einen als Akkumulator ausgebildeten elektrischen Energiespeicher 440 und eine Steuereinheit 450 mit einem beispielsweise als Gleichstrom-Gleichstrom-Transformator (englisch «DC/DC converter») ausgebildeten Schaltwandler 451. Der Schaltwandler 451 weist eine elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher 440 verbundene Niederspannungsseite ULV und eine elektrisch mit dem Kondensator 430 verbundene Hochspannungsseite UHV auf.
  • Der Schaltkreislauf 420 ist dafür vorgesehen, eine elektrische Schnellentladung des zuvor aufgeladenen Kondensators 430 herbeizuführen und den dabei fliessenden Entladestrom durch die Erregerspule 410 zu leiten. Der Schaltkreislauf 420 umfasst hierzu zwei Entladeleitungen 421, 422, welche den Kondensator 430 mit der Erregerspule 420 verbinden und von denen zumindest eine Entladeleitung 421 von einem normalerweise geöffneten Entladeschalter 423 unterbrochen ist. Eine Freilaufdiode 424 unterbindet ein übermässiges Hin- und Herschwingen eines von dem Schaltkreislauf 420 mit der Erregerspule 410 und dem Kondensator 430 gebildeten Schwingkreises.
  • Wenn das Setzgerät an den Untergrund angepresst wird, leitet die Steuereinheit 450 einen Kondensator-Aufladevorgang ein, bei welchem elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher 440 zu dem Schaltwandler 451 der Steuereinheit 450 und von dem Schaltwandler 451 zu dem Kondensator 430 geleitet wird, um den Kondensator 430 aufzuladen. Der Schaltwandler 451 wandelt dabei den elektrischen Strom aus dem elektrischen Energiespeicher 440 bei einer elektrischen Spannung von beispielsweise 22 V in einen geeigneten Ladestrom für den Kondensator 430 bei einer elektrischen Spannung von beispielsweise 1500 V um.
  • Von einer Betätigung des nicht gezeigten Betätigungselements ausgelöst leitet die Steuereinheit 450 einen Kondensator-Entladevorgang ein, bei dem in dem Kondensator 430 gespeicherte elektrische Energie mittels des Schaltkreislaufs 420 von dem Kondensator 430 zu der Erregerspule 410 geleitet wird, indem der Kondensator 430 entladen wird. Zur Einleitung des Kondensator-Entladevorgangs schliesst die Steuereinheit 450 den Entladeschalter 430, wodurch ein Entladestrom des Kondensators 430 mit hoher Stromstärke durch die Erregerspule 410 fliesst. Dadurch erfährt der nicht gezeigte Kurzschlussläufer eine von der Erregerspule 410 abstossende Lorentz-Kraft, welche das Eintreibelement antreibt. Danach wird das Eintreibelement von einer nicht gezeigten Rückstellvorrichtung in eine setzbereite Position zurückgestellt.
  • Ein Energiebetrag des die Erregerspule 410 bei der Schnellentladung des Kondensators 430 durchfliessenden Stroms wird von der Steuereinheit 450 insbesondere stufenlos gesteuert, indem eine am Kondensator 430 anliegende Ladespannung (UHV) während und/oder am Ende des Kondensator-Aufladevorgangs und vor Beginn der Schnellentladung eingestellt wird. Eine in dem geladenen Kondensator 430 gespeicherte elektrische Energie und damit auch der Energiebetrag des die Erregerspule 410 bei der Schnellentladung des Kondensators 430 durchfliessenden Stroms sind proportional zur Ladespannung und damit mittels der Ladespannung steuerbar. Der Kondensator wird während des Kondensator-Aufladevorgangs so lange geladen, bis die Ladespannung UHV einen Sollwert erreicht hat. Dann wird der Ladestrom abgeschaltet. Wenn die Ladespannung vor der Schnellentladung abnimmt, beispielsweise durch parasitäre Effekte, wird der Ladestrom wieder zugeschaltet, bis die Ladespannung UHV den Sollwert wieder erreicht hat.
  • Die Steuereinheit 450 steuert den Energiebetrag des die Erregerspule 410 bei der Schnellentladung des Kondensators 430 durchfliessenden Stroms in Abhängigkeit mehrerer Steuergrössen. Zu diesem Zweck umfasst das Setzgerät ein als Temperatursensor 460 ausgebildetes Mittel zur Erfassung einer Temperatur der Erregerspule 410 und ein Mittel zur Erfassung einer Kapazität des Kondensators, welches beispielsweise als Berechnungsprogramm 470 ausgebildet ist und die Kapazität des Kondensators aus einem Verlauf einer Stromstärke und einer elektrischen Spannung des Ladestroms während des Kondensator-Aufladevorgangs berechnet. Weiterhin umfasst das Setzgerät ein als Beschleunigungssensor 480 ausgebildetes Mittel zur Erfassung einer mechanischen Belastungsgrösse des Setzgeräts. Weiterhin umfasst das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Eintreibtiefe des Befestigungselements in den Untergrund, welches einen beispielsweise optischen, kapazitiven oder induktiven Annäherungssensor 490 umfasst, welcher eine Umkehrposition des nicht gezeigten Eintreibelements umfasst. Weiterhin umfasst das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Geschwindigkeit des Eintreibelements, welches ein als erster Annäherungssensor 500 ausgebildetes Mittel zur Erfassung eines ersten Zeitpunkts, zu dem das Eintreibelement während seiner Bewegung auf das Befestigungselement zu eine erste Position passiert, ein als zweiter Annäherungssensor 510 ausgebildetes Mittel zur Erfassung eines zweiten Zeitpunkts, zu dem das Eintreibelement während seiner Bewegung auf das Befestigungselement zu eine zweite Position passiert, und ein als Berechnungsprogramm 520 ausgebildetes Mittel zur Erfassung einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt aufweist. Weiterhin umfasst das Setzgerät ein von einem Benutzer einstellbares Bedienelement 530 und ein als Strichcode-Leser 540 ausgebildetes Mittel zur Erfassung einer Kenngrösse eines einzutreibenden Befestigungselements.
  • Die Steuergrössen, in deren Abhängigkeit die Steuereinheit 450 den Energiebetrag des die Erregerspule 410 bei der Schnellentladung des Kondensators 430 durchfliessenden Stroms steuert, umfassen die von dem Temperatursensor 460 erfasste Temperatur und/oder die von dem Berechnungsprogramm 470 berechnete Kapazität des Kondensators und/oder die von dem Beschleunigungssensor 480 erfasste Belastungsgrösse des Setzgeräts und/oder die von dem Annäherungssensor 490 erfasste Eintreibtiefe des Befestigungselements und/oder die von dem Berechnungsprogramm 520 berechnete Geschwindigkeit des Eintreibelements und/oder die von dem Benutzer eingestellte Einstellung des Bedienelements 530 und/oder die von dem Strichcode-Leser 540 erfasste Kenngrösse des Befestigungselements.
  • Die Erfindung wurde anhand einer Reihe von in den Zeichnungen dargestellten und nicht dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Die einzelnen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander anwendbar, soweit sie sich nicht widersprechen. Es wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Setzgerät auch für andere Anwendungen einsetzbar ist.

Claims (15)

  1. Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, insbesondere handgeführtes Setzgerät, aufweisend eine Aufnahme, welche dafür vorgesehen ist, ein Befestigungselement aufzunehmen, ein Eintreibelement, welches dafür vorgesehen ist, ein in der Aufnahme aufgenommenes Befestigungselement entlang einer Setzachse in den Untergrund zu befördern, einen Antrieb, welcher dafür vorgesehen ist, das Eintreibelement entlang der Setzachse auf das Befestigungselement zu anzutreiben, wobei der Antrieb einen elektrischen Kondensator, einen an dem Eintreibelement angeordneten Kurzschlussläufer und eine Erregerspule aufweist, welche bei einer Schnellentladung des Kondensators mit Strom durchflossen wird und ein Magnetfeld erzeugt, welches das Eintreibelement auf das Befestigungselement zu beschleunigt, und wobei das Setzgerät eine Steuereinheit aufweist, welche dazu geeignet ist, einen Energiebetrag des die Erregerspule bei der Schnellentladung des Kondensators durchfliessenden Stroms zu steuern.
  2. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kondensator zu Beginn der Schnellentladung mit einer Ladespannung aufgeladen ist, und wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, die Ladespannung zu steuern.
  3. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, den Energiebetrag des die Erregerspule bei der Schnellentladung des Kondensators durchfliessenden Stroms in Abhängigkeit einer oder mehrerer Steuergrössen zu steuern.
  4. Setzgerät nach Anspruch 3, wobei das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Temperatur einer Umgebung und/oder des Setzgeräts, insbesondere der Erregerspule, aufweist, und wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Temperatur umfassen.
  5. Setzgerät nach Anspruch 4, wobei eine Ladespannung des Kondensators umso höher ist, je höher die erfasste Temperatur ist.
  6. Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Kapazität des Kondensators aufweist, und wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Kapazität umfassen.
  7. Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer mechanischen Belastungsgrösse des Setzgeräts, insbesondere einer Beschleunigung des Setzgeräts, aufweist, und wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste mechanische Belastungsgrösse umfassen.
  8. Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Eintreibtiefe des Befestigungselements in den Untergrund aufweist, und wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Eintreibtiefe umfassen.
  9. Setzgerät nach Anspruch 8, wobei sich das Eintreibelement während der Beförderung des Befestigungselements in den Untergrund bis zu einer Umkehrposition und danach in die Gegenrichtung bewegt, und wobei das Mittel zur Erfassung der Eintreibtiefe ein Mittel zur Erfassung der Umkehrposition des Eintreibelements umfasst.
  10. Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Geschwindigkeit des Eintreibelements aufweist, und wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Geschwindigkeit umfassen.
  11. Setzgerät nach Anspruch 10, wobei das Mittel zur Erfassung einer Geschwindigkeit des Eintreibelements ein Mittel zur Erfassung eines ersten Zeitpunkts, zu dem das Eintreibelement während seiner Bewegung auf das Befestigungselement zu eine erste Position passiert, ein Mittel zur Erfassung eines zweiten Zeitpunkts, zu dem das Eintreibelement während seiner Bewegung auf das Befestigungselement zu eine zweite Position passiert, und ein Mittel zur Erfassung einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt umfasst.
  12. Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei das Setzgerät ein von einem Benutzer einstellbares Bedienelement aufweist, und wobei die eine oder mehreren Steuergrössen eine Einstellung des Bedienelements umfassen.
  13. Setzgerät nach Anspruch 12, wobei das Bedienelement ein Einstellrad und/oder einen Schieberegler umfasst.
  14. Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Kenngrösse des Befestigungselements aufweist, und wobei die eine oder mehreren Steuergrössen die erfasste Kenngrösse umfassen.
  15. Setzgerät nach Anspruch 14, wobei die Kenngrösse des Befestigungselements einen Typ und/oder eine Ausdehnung, insbesondere eine Länge und/oder einen Durchmesser, und/oder ein Material des Befestigungselements umfasst.
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