EP3801990B1 - Setzgerät - Google Patents

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EP3801990B1
EP3801990B1 EP19726426.0A EP19726426A EP3801990B1 EP 3801990 B1 EP3801990 B1 EP 3801990B1 EP 19726426 A EP19726426 A EP 19726426A EP 3801990 B1 EP3801990 B1 EP 3801990B1
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EP
European Patent Office
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capacitor
setting device
discharge
control unit
current
Prior art date
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Active
Application number
EP19726426.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3801990A1 (de
Inventor
Tilo Dittrich
Norbert Heeb
Kai Friewald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP3801990A1 publication Critical patent/EP3801990A1/de
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Publication of EP3801990B1 publication Critical patent/EP3801990B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/06—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by electric power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C5/00—Manually operated portable stapling tools; Hand-held power-operated stapling tools; Staple feeding devices therefor
    • B25C5/10—Driving means
    • B25C5/15—Driving means operated by electric power

Definitions

  • the present invention relates to a setting tool for driving fasteners into a substrate.
  • Such setting tools usually have a receptacle for a fastener, from which a fastener received therein is conveyed along a setting axis into the ground.
  • a driving element is driven by a drive along the setting axis towards the fastening element.
  • the drive has an electrical capacitor and a coil.
  • the capacitor is discharged via the coil, as a result of which a Lorentz force acts on the driving element, so that the driving element is moved towards a nail.
  • a control device controls a capacitor in such a way that it absorbs and releases electrical energy, which actuates an electromagnetic coil.
  • the control device consists of a charging circuit and a discharging circuit and should be able to actuate a large-capacity electromagnetic coil by supplying a discharge current of a fixed magnitude from the capacitor to the electromagnetic coil despite its compact dimensions.
  • the object of the present invention is to provide a setting tool of the aforementioned type in which high efficiency and/or good setting quality is ensured.
  • a setting tool for driving fasteners into a substrate having a receptacle which is intended to receive a fastener, a driving element which is intended to convey a fastener received in the receptacle along a setting axis into the substrate , a drive which is intended to drive the driving-in element along the setting axis onto the fastening element, the drive having an electrical capacitor, a squirrel-cage rotor arranged on the driving-in element and an exciter coil through which current flows when the capacitor is rapidly discharged, and a Generates a magnetic field, which accelerates the driving element towards the fastening element, and the setting tool has a control unit which is suitable for carrying out a fuse discharge of the capacitor, in which the excitation coil is not flowed through with current will eat.
  • the control unit can be operated in a normal mode and in a backup mode, the control unit being suitable for carrying out a quick discharge in the normal mode and for carrying out the backup discharge in the backup mode.
  • the setting tool has a detection means for detecting a status parameter of the setting device, with the control unit being provided to switch to the safety mode as a function of the detected status parameter. This makes it possible to discharge the capacitor without ejecting a fastener from the setting tool.
  • the setting tool can preferably be used hand-held. Alternatively, the setting tool can be used in a stationary or semi-stationary manner.
  • a capacitor within the meaning of the invention is to be understood as an electrical component which stores electrical charge and the energy associated therewith in an electrical field.
  • a capacitor has two electrically conductive electrodes between which the electric field builds up when the electrodes are electrically charged differently.
  • a fastening element within the meaning of the invention is to be understood, for example, as a nail, a pin, a clamp, a clip, a bolt, in particular a threaded bolt or the like.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the drive has a circuit which includes a discharge switch, the control unit is suitable for closing the discharge switch in normal operation in order to bring about the rapid discharge, and the control unit comprises a safety switch and is suitable for closing the safety switch in the safety operation in order to bring about the safety discharge.
  • the setting tool has a means for detecting a duration during which the capacitor is already electrically charged, the detected state parameter including the detected duration.
  • the control unit preferably has the means for recording the duration.
  • the setting tool has a means for detecting a mechanical load variable of the setting tool, the detected state parameter including the detected load variable of the setting tool.
  • the mechanical load variable recorded is preferably an acceleration of the setting tool, particularly preferably a recoil of the setting tool while a fastening element is being driven into the subsoil.
  • the setting tool has a means for detecting a charging voltage of the capacitor, the detected state parameter including the charging voltage of the capacitor.
  • the control unit is preferably provided to switch to the backup mode when the charging voltage of the capacitor exceeds a predetermined limit voltage.
  • the setting tool has a means for detecting a temperature of an environment and/or of the setting tool, the detected state parameter including the detected temperature.
  • the detected temperature is preferably a temperature of the excitation coil.
  • the setting tool has a means for detecting a removal of a component of the setting tool, the detected state parameter being the absence of the component of the setting tool.
  • the means is preferably suitable for detecting the removal of a housing part or an electric battery of the setting tool.
  • control unit has an electrical resistor through which current flows when the capacitor is discharged as a fuse.
  • the electrical resistance preferably comprises a resistance network.
  • the control unit preferably includes a bidirectional switching converter, which converts a battery current into a capacitor charging current for charging the capacitor and converts a discharging current of the capacitor into a battery charging current for a backup discharge of the capacitor.
  • the bidirectional switching converter particularly preferably comprises one or more rectifier switches which are closed in order to bring about and control the fuse discharge.
  • control unit is suitable for controlling the amount of energy in the current flowing through the excitation coil during the rapid discharge of the capacitor as a function of the detected state parameter.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the capacitor is charged with a charging voltage at the beginning of the rapid discharge, the control unit being suitable for controlling the charging voltage.
  • the capacitor is preferably charged in a charging process before the rapid discharge, the charging process being controlled by the control unit.
  • a hand-held setting tool 10 for driving fasteners into a substrate, not shown, is shown.
  • the setting tool 10 has a receptacle 20 designed as a bolt guide, in which a fastening element 30 designed as a nail is accommodated in order to be driven into the ground along a setting axis A (in 1 to the left).
  • the setting tool 10 includes a magazine 40 for feeding fasteners to the receptacle, in which the fasteners are stored individually or in the form of a fastener strip 50 and are gradually transported into the receptacle 20 .
  • the magazine 40 has a spring-loaded feed element, not designated in any more detail.
  • the setting tool 10 has a driving-in element 60 which includes a piston plate 70 and a piston rod 80 .
  • the driving-in element 60 is intended to convey the fastening element 30 out of the receptacle 20 along the setting axis A into the ground.
  • the driving-in element 60 is guided with its piston plate 70 in a guide cylinder 95 along the setting axis A.
  • the driving-in element 60 is in turn driven by a drive which comprises a squirrel-cage rotor 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 rotor 90 consists of a preferably ring-shaped, particularly preferably circular ring-shaped element with a low electrical resistance, for example made of copper, and is attached to the piston plate 70 on the side of the piston plate 70 facing away from the receptacle 20, for example soldered, welded, glued, clamped or positively connected.
  • the piston plate itself is designed as a squirrel-cage rotor.
  • the switching circuit 200 is intended to bring about a rapid electrical discharge of the previously charged capacitor 300 and to conduct the discharge current thereby flowing 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 electrical 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 eddy currents in the frame 105 are suppressed become.
  • the driving-in element 60 with the piston plate 70 dips into an unspecified annular recess of the frame 105 that the squirrel-cage rotor 90 is arranged at a small distance from the excitation coil 100 .
  • an excitation magnetic field which is generated by a change in an electrical excitation current flowing through the excitation coil, penetrates the squirrel-cage rotor 90 and in turn induces a ring-shaped, circulating electrical secondary current in the squirrel-cage rotor 90 .
  • This building up and thus changing secondary current in turn generates a secondary magnetic field which opposes the excitation magnetic field, as a result of which the squirrel-cage rotor 90 experiences a Lorentz force which is repelled by the excitation coil 100 and drives the driving-in element 60 towards the receptacle 20 and the fastening element 30 received therein .
  • the setting tool 10 further comprises a housing 110, in which the drive is accommodated, a handle 120 with an actuating element 130 designed as a trigger, an electrical energy store 140 designed as an accumulator, a control unit 150, a release switch 160, a pressure switch 170, an temperature sensor 180 arranged on frame 105 for detecting a temperature of exciter coil 100 and electrical connecting lines 141, 161, 171, 181, 201, 301, which connect control unit 150 to electrical energy store 140, release switch 160, pressure switch 170, temperature sensor 180, circuit 200 and capacitor 300 respectively.
  • the setting tool 10 is supplied with electrical energy by means of a mains cable instead of the electrical energy store 140 or in addition to the electrical energy store 140 .
  • the control unit includes electronic components, preferably interconnected on a circuit board to form one or more control circuits, in particular one or more microprocessors.
  • control unit 150 When the setting tool 10 is attached to a substrate (not shown) (in 1 left) is pressed, a non-specified pressing element actuates the pressing switch 170, which thereby transmits a pressing signal to the control unit 150 by means of the connecting line 171. Triggered by this, control unit 150 initiates a capacitor charging process, in which electrical energy is conducted from electrical energy store 140 to control unit 150 by means of connecting line 141 and from control unit 150 to capacitor 300 by means of connecting lines 301 in order to charge capacitor 300 .
  • the control unit 150 comprises a switching converter, not designated in any more detail, which converts the electrical current from the electrical energy store 140 into a suitable charging current for the capacitor 300 .
  • the setting tool 10 When the capacitor 300 is charged and the driving element 60 is in its in 1 is in the ready-to-set position shown, the setting tool 10 is in a ready-to-set state. Since the capacitor 300 is only charged when the setting tool 10 is pressed against the ground, a setting process is only possible to increase the safety of bystanders when the setting tool 10 is pressed against the ground. In the exemplary embodiments that are not shown, the control unit already initiates the capacitor charging process when the setting tool is switched on or when the setting tool is lifted off the ground or when a previous driving-in process is completed.
  • the actuating element 130 If the actuating element 130 is actuated when the setting tool 10 is ready to be set, for example by pulling with the index finger of the hand gripping the handle 120, the actuating element 130 actuates the release switch 160, which thereby transmits a release signal to the control unit 150 via the connecting line 161. Triggered by this, the control unit 150 initiates a capacitor discharge process, in which electrical energy stored in the capacitor 300 is conducted from the capacitor 300 to the exciter coil 100 by means of the circuit 200 by discharging the capacitor 300 .
  • the circuit 200 shown schematically 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.
  • Circuit 200 forms an electrical oscillating circuit with excitation coil 100 and capacitor 300 .
  • This resonant circuit oscillating back and forth and/or negative charging of the capacitor 300 may have a negative effect on the efficiency of the drive, but can be prevented with the aid of a freewheeling diode 240 .
  • Discharge lines 210, 220 are electrically connected to an electrode 310, 320 of capacitor 300, for example by soldering, welding, screwing, clamping or form fit.
  • the discharge switch 230 is preferably suitable for switching a discharge current with a high current intensity and is designed, for example, as a thyristor.
  • the discharge lines 210, 220 are at 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 to form a bus bar and held together with a suitable means, for example a holder or a clamp.
  • the freewheeling diode is electrically connected in parallel with the discharge switch. In other exemplary embodiments that are not shown, no freewheeling diode is provided in the circuit.
  • the control unit 150 closes the discharge switch 230 by means of the connecting line 201, as a result of which a discharge current of the capacitor 300 flows through the excitation coil 100 at a high current intensity.
  • the rapidly increasing discharge current induces an excitation magnetic field which penetrates the squirrel-cage rotor 90 and in turn induces a ring-shaped circulating electrical secondary current in the squirrel-cage rotor 90 .
  • This secondary current builds up again a secondary magnetic field, which opposes the excitation magnetic field, as a result of which the squirrel-cage rotor 90 experiences a Lorentz force repelling the excitation coil 100, which drives the driving-in element 60 towards the receptacle 20 and the fastening element 30 received therein.
  • the fastening element 30 is driven into the ground by the driving-in element 60 .
  • a braking element 85 made of a resilient and/or damping material, for example rubber, in that the driving element 60 moves with the piston plate 70 against the braking element 85 and is braked by the latter until it comes to a standstill.
  • the driving-in element 60 is returned to the ready-to-set position by a resetting device, which is not specified in more detail.
  • 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 therefore arranged axially offset with respect to the drive-in element 60 and radially overlapping with the drive-in element 60 .
  • a short length of the discharge lines 210, 220 can be achieved, as a result of which their resistances can be reduced and the efficiency of the drive can thus be increased.
  • a small distance between a center of gravity of the setting tool 10 and the setting axis A can be implemented. As a result, tilting moments in the event of a recoil of the setting tool 10 during a driving-in process are low.
  • the capacitor is arranged around the drive-in element.
  • the electrodes 310, 320 are arranged on opposite sides of a carrier film 330 wound around a winding axis, for example by metallization of the carrier film 330, in particular vapor-deposited, with the winding axis coinciding with the setting axis A.
  • the carrier film with the electrodes is wound around the winding axis in such a way that a passage remains along the winding axis.
  • the capacitor is arranged around the setting axis, for example.
  • the carrier film 330 With a charging voltage of the capacitor 300 of 1500 V, the carrier film 330 has a film thickness of between 2.5 ⁇ m and 4.8 ⁇ m, with a charging voltage of the capacitor 300 of 3000 V a film thickness of 9.6 ⁇ m, for example.
  • the carrier film is in turn composed of two or more individual films which are layered on top of one another.
  • the electrodes 310, 320 have a sheet resistance of 50 ohms/ ⁇ .
  • a surface of the capacitor 300 has the shape of a cylinder, in particular a circular cylinder, the cylinder axis of which coincides with the setting axis A.
  • a height of this cylinder in the direction of the winding axis is essentially as great as its diameter measured perpendicularly to the winding axis.
  • a low ratio of the height to the diameter of the cylinder results in a low internal resistance with a relatively high capacitance of the capacitor 300 and last but not least a compact design of the setting tool 10 .
  • a low internal resistance of the capacitor 300 is also achieved by a large line cross section of the electrodes 310, 320, in particular by a high layer thickness of the electrodes 310, 320, with the effects of the layer thickness on a self-healing effect and/or a service life of the capacitor 300 having to be taken into account.
  • the capacitor 300 is mounted on the rest of the setting tool 10 in a damped manner by means of a damping element 350 .
  • the damping element 350 dampens 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 completely covers the end face 360 .
  • the electrical contacts 370, 380 protrude from the end face 360 and penetrate the damping element 350.
  • the damping element 350 has a clearance through which the electrical contacts 370, 380 protrude.
  • the connecting lines 301 each have a relief and/or expansion loop (not shown in detail).
  • a further damping element is arranged on the capacitor, for example on its end face remote from the receptacle.
  • the capacitor is then preferably clamped between two damping elements, that is to say the damping elements are in contact with the capacitor with a bias voltage.
  • the connecting lines have a rigidity which decreases continuously as the distance from the capacitor increases.
  • the setting tool has a housing (not shown), a handle (not shown) with an actuating element, a receptacle (not shown), a magazine (not shown), a driving element (not shown) and a drive for the driving element.
  • the drive comprises a squirrel-cage rotor, not shown, arranged on the driving element, an excitation coil 410, a soft-magnetic frame, not shown, a Circuit 420, a capacitor 430, an electrical energy store 440 embodied as an accumulator, and a control unit 450 with a switching converter 451 embodied, for example, as a DC/DC transformer.
  • the switching converter 451 has an electrical energy store connected electrically to the electrical energy store 440 connected low-voltage side U LV and an electrically connected to the capacitor 430 high-voltage side U HV .
  • the switching circuit 420 is intended to bring about a rapid electrical discharge of the previously charged capacitor 430 and to conduct the discharge current that flows through the excitation coil 410 .
  • the circuit 420 comprises two discharge lines 421, 422, which connect the capacitor 430 to the excitation coil 420 and of which at least one discharge line 421 is interrupted by a normally open discharge switch 423.
  • a freewheeling diode 424 prevents an excessive oscillation of a resonant circuit formed by the circuit 420 with the excitation coil 410 and the capacitor 430 and prevents the capacitor 430 from being charged negatively.
  • 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 store 440 to the switching converter 451 of the control unit 450 and from the switching converter 451 to the capacitor 430 in order to charge the capacitor 430 charge.
  • the switching converter 451 converts the electrical current from the electrical energy store 440 at an electrical voltage of 22 V, for example, 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 process, in which electrical energy stored in the capacitor 430 is routed from the capacitor 430 to the excitation coil 410 by means of the circuit 420 by discharging the capacitor 430 .
  • the control unit 450 closes the discharge switch 423 by means of a control line (not shown), as a result of which a discharge current of the capacitor 430 flows through the exciter coil 410 at a high current intensity.
  • the squirrel-cage rotor experiences a Lorentz force that is repelled by the excitation coil 410 and drives the driving element. Thereafter, the driving element is returned to a ready-to-set position by a resetting device (not shown).
  • An amount of energy of the current flowing through the excitation coil 410 during the rapid discharge of the capacitor 430 is controlled by the control unit 450, in particular in a continuously variable manner, by adjusting a charging voltage (U HV ) present at the capacitor 430 during and/or at the end of the capacitor charging process and before the start of the rapid discharge becomes.
  • Electrical energy stored in the charged capacitor 430 and thus also the amount of energy of the current flowing through the excitation coil 410 during the rapid discharge of the capacitor 430 are proportional to the charging voltage and can therefore be controlled by means of the charging voltage.
  • the capacitor is charged during the capacitor charging process until the charging voltage U HV has reached a target value. Then the charging current is switched off. If the charging voltage decreases before the rapid discharge, for example due to 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 during the rapid discharge of the capacitor 430 as a function of a number of control variables.
  • the setting tool comprises a means designed as a temperature sensor 460 for detecting a temperature of the excitation 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 from a current intensity and an electrical voltage curve of the charging current during the capacitor charging process.
  • the setting tool comprises a means designed as an acceleration sensor 480 for detecting a mechanical load of the setting tool.
  • the setting tool includes a means for detecting a driving depth of the fastener into the ground, which includes an optical, capacitive or inductive proximity sensor 490, for example, which includes a reverse position of the driving element, which is not shown.
  • the setting tool also includes a means for detecting a speed of the driving element, which is a means designed as a first proximity sensor 500 for detecting a first point in time at which the driving element passes a first position during its movement towards the fastening element, a means designed as a second proximity sensor 510 for detecting a second point in time at which the driving-in element passes a second position during its movement towards the fastening element, and a means designed as a calculation program 520 for detecting a time difference between the first point in time and the second point in time.
  • the setting tool comprises an operating element 530 that can be adjusted by a user and a means designed as a barcode reader 540 for detecting a parameter of a fastening element to be driven in.
  • control variables as a function of which control unit 450 controls the amount of energy in the current flowing through excitation coil 410 during the rapid discharge of capacitor 430, include the temperature detected by temperature sensor 460 and/or the capacitance of the capacitor calculated by calculation program 470 and/or the acceleration sensor 480 and/or the driving depth of the fastener detected by proximity sensor 490 and/or the speed of the driving element calculated by calculation program 520 and/or the setting of operating element 530 set by the user and/or that from the bar code reader 540 detected characteristic of the fastener.
  • the structure and the mode of operation of the setting tool essentially correspond to the in 1 shown setting tool 10 match.
  • the setting tool has a driving element and a drive for the driving element.
  • the drive comprises a squirrel-cage rotor (not shown) arranged on the drive-in element, an excitation coil 610, a soft-magnetic frame (not shown), a circuit 620 with a discharge switch 623 and a freewheeling diode 624, a capacitor 630, an electrical energy store (not shown) and a control unit 650 with a Switching converter 651 embodied, for example, as a DC-DC transformer.
  • Switching converter 651 has a low-voltage side 652 electrically connected to the electrical energy store and a high-voltage side 653 electrically connected to capacitor 630 with a plurality of, for example four, rectifier diodes 654.
  • the control unit 650 can be operated in a normal mode and in a backup mode. If the setting tool is pressed against the ground while control unit 650 is being operated in normal operation, control unit 650 initiates a capacitor charging process in which electrical energy is supplied from the electrical energy store to switching converter 651 of control unit 650 and from switching converter 651 to the capacitor 630 to charge the capacitor 630. In order to accelerate the driver towards a fastener, the control unit 650 initiates a fast capacitor discharge process in which the electrical energy stored in the capacitor 630 is routed from the capacitor 630 to the excitation coil 610 by means of the circuit 620 by discharging the capacitor 630 becomes. To the Initiation of the capacitor discharge process, the control unit 650 closes the discharge switch 623 by means of a control line, not shown.
  • the control unit 650 When the control unit 650 switches to the safety mode, the control unit 650 initiates a safety discharge of the capacitor 630, during which no current flows through the excitation coil 610, so that no fastening element is ejected from the setting tool.
  • the control unit 650 in particular the switching converter 651, has a resistor 655 designed as a resistance network and a safety switch 656 connected in series with the resistor 655.
  • the resistor 655 and the fuse switch 656 form a fuse circuit with the capacitor 630 .
  • the control unit 650 closes the fuse switch 656 by means of a control line (not shown). This closes the fuse circuit so that a fuse discharge current flows from the capacitor 630 through the resistor 655 .
  • the electrical energy stored in the charged capacitor is then dissipated in resistor 655, causing resistor 655 to heat up.
  • the control unit 650 switches to the backup mode depending on a number of status parameters.
  • the setting tool comprises a means designed as a temperature sensor 660 for detecting a temperature of the excitation coil 610 and a means for detecting a charging voltage of the capacitor 630, which is designed as a voltmeter 670, for example.
  • the setting tool comprises a means designed as an acceleration sensor 680 for detecting a mechanical load of the setting tool.
  • the setting tool, in particular the control unit 650 includes a means for detecting a duration during which the capacitor 630 is already electrically charged, the means for detecting the duration being designed as a calculation program 690.
  • the setting tool comprises a means designed as a contact sensor 695 for detecting a removal of a housing part or the electric battery of the setting tool.
  • a means for detecting a removal of the electric battery is designed as a voltmeter, which measures an electric voltage of the battery. As soon as the measured voltage falls to 0 V, this is recorded as a removal of the battery.
  • the state parameters include the temperature detected by temperature sensor 660 and/or the charging voltage of the device detected by voltmeter 670 capacitor 630 and/or the load magnitude of the setting tool detected by acceleration sensor 680 and/or the duration calculated by calculation program 690 during which capacitor 630 is already electrically charged, and/or a removal of a housing part or the battery detected by contact sensor 695 .
  • Control unit 650 is provided, for example, to switch to backup mode if the temperature measured by temperature sensor 660 exceeds a specified maximum temperature value and/or the charging voltage of capacitor 660 detected by voltmeter 670 exceeds a specified limit voltage and/or that of acceleration sensor 680 detected acceleration exceeds a specified maximum acceleration value and/or the duration calculated by calculation program 690 during which capacitor 630 is already electrically charged exceeds a specified maximum duration and/or a removal of a housing part or the battery is detected by contact sensor 695.
  • the structure and the mode of operation of the setting tool essentially correspond to the in 1 and or 2 shown setting tool.
  • the setting tool has a driving element and a drive for the driving element.
  • the drive comprises an excitation coil 710, a circuit 720 with a discharge switch 723 and a freewheeling diode 724, a capacitor 730, a control unit 750 with a switching converter 751.
  • the switching converter 751 has a low-voltage side 752 and a high-voltage side 753 with a plurality, for example four, rectifier switches 754, a resistor 755, a safety switch 756 and a charging switch 757.
  • the control unit 750 In order to rectify the charging current for the capacitor 730, the control unit 750 opens and closes the rectifier switches 754 crosswise in pairs when the charging switch 757 is closed. As soon as the capacitor 730 is charged, the control unit 750 opens the charging switch 757 so that the capacitor does not discharge via the switching converter 751.
  • the structure and the mode of operation of the setting tool essentially correspond to the in 1 and or 2 and or 3 shown setting tool.
  • FIG 5 Another electrical circuit diagram 800 of a setting tool, not shown, for driving fasteners into a substrate, not shown, is shown.
  • the setting tool has a driving element and a drive for the driving element.
  • the drive comprises an excitation coil 810, a circuit 820 with a discharge switch 823 and a freewheeling diode 824, a capacitor 830, a control unit 850 with a switching converter 851.
  • the switching converter 851 has a low-voltage side 852 and a high-voltage side 853 with four rectifier switches 854, a resistor 855 and a charging switch 857.
  • control unit 850 When control unit 850 switches to backup mode, control unit 850 initiates a backup discharge of capacitor 830, during which control unit 850 closes at least two of the rectifier switches 854, which are connected in series, preferably all rectifier switches 854, by means of control lines (not shown). As a result, a fuse circuit formed by the capacitor 830, the resistor 855 and the rectifier switches 854 is closed, so that a fuse discharge current flows from the capacitor 830 through the resistor 855. The rectifier switches 854 thus form a safety switch.
  • the charging switch 857 which is connected in parallel with the resistor 855, remains open in the process. The electrical energy stored in the charged capacitor is then dissipated in resistor 855.
  • the structure and the mode of operation of the setting tool essentially correspond to the in 1 and or 2 and or 3 and or 4 shown setting tool.
  • the setting tool has a driving element and a drive for the driving element.
  • the drive comprises an excitation coil 910, a circuit 920 with a discharge switch 923 and a freewheeling diode 924, a capacitor 930, a control unit 950 with a switching converter 951.
  • the switching converter 951 has a low-voltage side 952 and a high-voltage side 953 with four rectifier switches 954 and a charging switch 957 on.
  • the control unit 950 When the control unit 950 switches to the backup mode, the control unit 950 initiates a backup discharge of the capacitor 930, during which the control unit 950 closes the rectifier switches 954 and the charging switch 957 by means of control lines (not shown). As a result, a fuse circuit formed by the capacitor 930, the charging switch 957 and the rectifier switches 954 is closed, so that a fuse discharge current flows from the capacitor 930 through the charging switch 957 and the rectifier switches 954.
  • the charging switch 957 thus forms a safety switch. In a first embodiment, all of the rectifier switches 954 are closed simultaneously. The electrical energy stored in the charged capacitor 930 is then dissipated in the rectifier switches 954 and the charging switch 957.
  • a duration of the discharging process can preferably be set by correspondingly controlling the rectifier switch 954 by the control unit 950.
  • the rectifier switches 954 are alternately cross-closed in pairs such that the fuse discharge current from the switching converter 951 is converted to a battery charging current on the low voltage side 952 .
  • An electric battery connected to the low voltage side 952 is then energized and charged.
  • the electrical energy stored in the charged capacitor 930 is therefore stored in the battery and can be reused in further operation of the setting tool.
  • the switching converter 951 is designed as a bidirectional switching converter.
  • the structure and the mode of operation of the setting tool essentially correspond to the in 1 and or 2 and or 3 and or 4 and or figure 5 shown setting tool.

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.
  • Aus der WO 2012/118220 A2 ist ein Elektrowerkzeug bekannt, in dem ein Mikrocomputer über einen Antriebsschaltkreis einen Feldemissionstransistor schaltet. Dadurch kann elektrische Energie aus einem aufgeladenen Kondensator durch den Feldemissionstransistor in eine Sekundärbatterie geleitet werden.
  • Aus der DE 2 330 958 A1 ist ein von Kondensatoren angetriebenes Elektrowerkzeug bekannt, in dem eine Steuereinrichtung einen Kondensator derart steuert, dass er elektrische Energie aufnimmt und wieder abgibt, welche eine Elektromagnetspule betätigt. Die Steuereinrichtung besteht aus einem Ladestromkreis und einem Entladestromkreis und soll durch Zufuhr eines Entladestroms festliegender Grösse vom Kondensator zur Elektromagnetspule trotz kompakter Abmessungen in der Lage sein, eine Elektromagnetspule grosser Kapazität zu betätigen.
  • 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, eine Sicherungsentladung des Kondensators durchzuführen, bei welcher die Erregerspule nicht mit Strom durchflossen wird. Die Steuereinheit ist in einem Normalbetrieb und in einem Sicherungsbetrieb betreibbar, wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, in dem Normalbetrieb eine Schnellentladung durchzuführen und in dem Sicherungsbetrieb die Sicherungsentladung durchzuführen. Das Setzgerät weist ein Erfassungsmittel für eine Erfassung eines Zustandsparameters des Setzgeräts auf, wobei die Steuereinheit dafür vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem erfassten Zustandsparameter in den Sicherungsbetrieb überzugehen. Dadurch ist es möglich, den Kondensator zu entladen, ohne ein Befestigungselement aus dem Setzgerät auszustossen. Das Setzgerät ist dabei bevorzugt handgeführt einsetzbar. Alternativ ist das Setzgerät stationär oder halbstationär einsetzbar.
  • 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 Antrieb einen Schaltkreislauf aufweist, welcher einen Entladeschalter umfasst, wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, in dem Normalbetrieb den Entladeschalter zu schliessen, um die Schnellentladung herbeizuführen, und wobei die Steuereinheit einen Sicherungsschalter umfasst und dazu geeignet ist, in dem Sicherungsbetrieb den Sicherungsschalter zu schliessen, um die Sicherungsentladung herbeizuführen.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Dauer, während der der Kondensator bereits elektrisch aufgeladen ist, aufweist, wobei der erfasste Zustandsparameter die erfasste Dauer umfasst. Bevorzugt weist die Steuereinheit das Mittel zur Erfassung der Dauer auf.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer mechanischen Belastungsgrösse des Setzgeräts aufweist, wobei der erfasste Zustandsparameter die erfasste Belastungsgrösse des Setzgeräts umfasst. Bevorzugt ist die erfasste mechanische Belastungsgrösse eine Beschleunigung des Setzgeräts, besonders bevorzugt ein Rückstoss des Setzgeräts, während ein Befestigungselement in den Untergrund eingetrieben wird.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Ladespannung des Kondensators aufweist, wobei der erfasste Zustandsparameter die Ladespannung des Kondensators umfasst. Bevorzugt ist die Steuereinheit dafür vorgesehen, in den Sicherungsbetrieb überzugehen, wenn die Ladespannung des Kondensators eine vorgegebene Grenzspannung überschreitet.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung einer Temperatur einer Umgebung und/oder des Setzgeräts aufweist, wobei der erfasste Zustandsparameter die erfasste Temperatur umfasst. Bevorzugt ist die erfasste Temperatur eine Temperatur der Erregerspule.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät ein Mittel zur Erfassung eines Entfernens einer Komponente des Setzgeräts aufweist, wobei der erfasste Zustandsparameter die Abwesenheit der Komponente des Setzgeräts ist. Bevorzugt eignet sich das Mittel zur Erfassung eines Entfernens eines Gehäuseteils oder einer elektrischen Batterie des Setzgeräts.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen elektrischen Widerstand aufweist, welcher bei der Sicherungsentladung des Kondensators mit Strom durchflossen wird. Bevorzugt umfasst der elektrische Widerstand ein Widerstandsnetzwerk.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät eine elektrische Batterie aufweist, welche bei der Sicherungsentladung des Kondensators mit Strom durchflossen und aufgeladen wird. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit einen bidirektionalen Schaltwandler, welcher für ein Laden des Kondensators einen Batteriestrom in einen Kondensatorladestrom umwandelt und für eine Sicherungsentladung des Kondensators einen Entladestrom des Kondensators in einen Batterieladestrom umwandelt. Besonders bevorzugt umfasst der bidirektionale Schaltwandler einen oder mehrere Gleichrichterschalter, welche geschlossen werden, um die Sicherungsentladung herbeizuführen und zu steuern.
  • 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 des erfassten Zustandsparameters zu steuern.
  • 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.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Setzgerät in einem Längsschnitt,
    • Fig. 2 ein Schaltdiagramm eines Setzgeräts,
    • Fig. 3 ein weiteres Schaltdiagramm eines Setzgeräts,
    • Fig. 4 ein weiteres Schaltdiagramm eines Setzgeräts,
    • Fig. 5 ein weiteres Schaltdiagramm eines Setzgeräts und
    • Fig. 6 ein weiteres 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 sowie ein negatives Aufladen des Kondensators 430.
  • 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 423 mittels einer nicht gezeigten Steuerleitung, 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.
  • Im Übrigen stimmen der Aufbau und die Funktionsweise des Setzgeräts im Wesentlichen mit dem in Fig. 1 gezeigten Setzgerät 10 überein.
  • In Fig. 3 ist ein weiteres elektrisches Schaltdiagramm 600 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen nicht gezeigten Untergrund dargestellt. Das Setzgerät weist ein Eintreibelement und einen Antrieb für das Eintreibelement auf. Der Antrieb umfasst einen nicht gezeigten, an dem Eintreibelement angeordneten Kurzschlussläufer, eine Erregerspule 610, einen nicht gezeigten weichmagnetischen Rahmen, einen Schaltkreislauf 620 mit einem Entladeschalter 623 und einer Freilaufdiode 624, einen Kondensator 630, einen nicht gezeigten elektrischen Energiespeicher und eine Steuereinheit 650 mit einem beispielsweise als Gleichstrom-Gleichstrom-Transformator ausgebildeten Schaltwandler 651. Der Schaltwandler 651 weist eine elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher verbundene Niederspannungsseite 652 und eine elektrisch mit dem Kondensator 630 verbundene Hochspannungsseite 653 mit mehreren, beispielsweise vier Gleichrichterdioden 654 auf.
  • Die Steuereinheit 650 ist in einem Normalbetrieb und in einem Sicherungsbetrieb betreibbar. Wenn das Setzgerät an den Untergrund angepresst wird, während die Steuereinheit 650 in dem Normalbetrieb betrieben wird, leitet die Steuereinheit 650 einen Kondensator-Aufladevorgang ein, bei welchem elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher zu dem Schaltwandler 651 der Steuereinheit 650 und von dem Schaltwandler 651 zu dem Kondensator 630 geleitet wird, um den Kondensator 630 aufzuladen. Um das Eintreibelement auf ein Befestigungselement zu zu beschleunigen, leitet die Steuereinheit 650 einen Kondensator-Schnellentladevorgang ein, bei dem die in dem Kondensator 630 gespeicherte elektrische Energie mittels des Schaltkreislaufs 620 von dem Kondensator 630 zu der Erregerspule 610 geleitet wird, indem der Kondensator 630 entladen wird. Zur Einleitung des Kondensator-Entladevorgangs schliesst die Steuereinheit 650 den Entladeschalter 623 mittels einer nicht gezeigten Steuerleitung.
  • Wenn die Steuereinheit 650 in den Sicherungsbetrieb übergeht, leitet die Steuereinheit 650 eine Sicherungsentladung des Kondensators 630 ein, bei welcher die Erregerspule 610 nicht mit Strom durchflossen wird, so dass kein Befestigungselement aus dem Setzgerät ausgestossen wird. Zu diesem Zweck weist die Steuereinheit 650, insbesondere der Schaltwandler 651, einen als Widerstandsnetzwerk ausgebildeten Widerstand 655 und einen mit dem Widerstand 655 in Serie geschalteten Sicherungsschalter 656 auf. Der Widerstand 655 und der Sicherungsschalter 656 bilden mit dem Kondensator 630 einen Sicherungsstromkreis. Zur Einleitung der Sicherungsentladung schliesst die Steuereinheit 650 den Sicherungsschalter 656 mittels einer nicht gezeigten Steuerleitung. Dadurch wird der Sicherungsstromkreis geschlossen, so dass ein Sicherungsentladestrom aus dem Kondensator 630 durch den Widerstand 655 fliesst. Die in dem aufgeladenen Kondensator gespeicherte elektrische Energie wird dann in dem Widerstand 655 dissipiert, wobei sich der Widerstand 655 erwärmt.
  • Die Steuereinheit 650 geht in Abhängigkeit mehrerer Zustandsparameter in den Sicherungsbetrieb über. Zu diesem Zweck umfasst das Setzgerät ein als Temperatursensor 660 ausgebildetes Mittel zur Erfassung einer Temperatur der Erregerspule 610 und ein Mittel zur Erfassung einer Ladespannung des Kondensators 630, welches beispielsweise als Spannungsmesser 670 ausgebildet ist. Weiterhin umfasst das Setzgerät ein als Beschleunigungssensor 680 ausgebildetes Mittel zur Erfassung einer mechanischen Belastungsgrösse des Setzgeräts. Weiterhin umfasst das Setzgerät, insbesondere die Steuereinheit 650, ein Mittel zur Erfassung einer Dauer, während der der Kondensator 630 bereits elektrisch aufgeladen ist, wobei das Mittel zur Erfassung der Dauer als Berechnungsprogramm 690 ausgebildet ist. Weiterhin umfasst das Setzgerät ein als Kontaktsensor 695 ausgebildetes Mittel zur Erfassung eines Entfernens eines Gehäuseteils oder der elektrischen Batterie des Setzgeräts. Dadurch wird beispielsweise erkannt, wenn das Gehäuse des Setzgeräts geöffnet wird. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist ein Mittel zur Erfassung eines Entfernens der elektrischen Batterie als Spannungsmesser ausgebildet, welcher eine elektrische Spannung der Batterie misst. Sobald die gemessene Spannung auf 0 V fällt, wird dies als Entfernen der Batterie erfasst.
  • Die Zustandsparameter, in deren Abhängigkeit die Steuereinheit 650 in den Sicherungsbetrieb übergeht, umfassen die von dem Temperatursensor 660 erfasste Temperatur und/oder die von dem Spannungsmesser 670 erfasste Ladespannung des Kondensators 630 und/oder die von dem Beschleunigungssensor 680 erfasste Belastungsgrösse des Setzgeräts und/oder die von dem Berechnungsprogramm 690 berechnete Dauer, während der der Kondensator 630 bereits elektrisch aufgeladen ist, und/oder ein von dem Kontaktsensor 695 erfasstes Entfernen eines Gehäuseteils oder der Batterie. Die Steuereinheit 650 ist beispielsweise dafür vorgesehen, in den Sicherungsbetrieb überzugehen, wenn die von dem Temperatursensor 660 gemessene Temperatur einen vorgegebenen Temperaturhöchstwert überschreitet und/oder die von dem Spannungsmesser 670 erfasste Ladespannung des Kondensators 660 eine vorgegebene Grenzspannung überschreitet und/oder die von dem Beschleunigungssensor 680 erfasste Beschleunigung einen vorgegebenen Beschleunigungshöchstwert überschreitet und/oder die von dem Berechnungsprogramm 690 berechnete Dauer, während der der Kondensator 630 bereits elektrisch aufgeladen ist, eine vorgegebene Höchstdauer überschreitet und/oder ein Entfernen eines Gehäuseteils oder der Batterie von dem Kontaktsensor 695 erfasst wird.
  • Im Übrigen stimmen der Aufbau und die Funktionsweise des Setzgeräts im Wesentlichen mit dem in Fig. 1 und/oder Fig. 2 gezeigten Setzgerät überein.
  • In Fig. 4 ist ein weiteres elektrisches Schaltdiagramm 700 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen nicht gezeigten Untergrund dargestellt. Das Setzgerät weist ein Eintreibelement und einen Antrieb für das Eintreibelement auf. Der Antrieb umfasst eine Erregerspule 710, einen Schaltkreislauf 720 mit einem Entladeschalter 723 und einer Freilaufdiode 724, einen Kondensator 730, eine Steuereinheit 750 mit einem Schaltwandler 751. Der Schaltwandler 751 weist eine Niederspannungsseite 752 und eine Hochspannungsseite 753 mit mehreren, beispielsweise vier Gleichrichterschaltern 754, einem Widerstand 755, einem Sicherungsschalter 756 sowie einem Ladeschalter 757 auf. Um den Ladestrom für den Kondensator 730 gleichzurichten, öffnet und schliesst die Steuereinheit 750 bei geschlossenem Ladeschalter 757 die Gleichrichterschalter 754 paarweise über Kreuz. Sobald der Kondensator 730 aufgeladen ist, öffnet die Steuereinheit 750 den Ladeschalter 757, so dass sich der Kondensator nicht über den Schaltwandler 751 entlädt.
  • Im Übrigen stimmen der Aufbau und die Funktionsweise des Setzgeräts im Wesentlichen mit dem in Fig. 1 und/oder Fig. 2 und/oder Fig. 3 gezeigten Setzgerät überein.
  • In Fig. 5 ist ein weiteres elektrisches Schaltdiagramm 800 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen nicht gezeigten Untergrund dargestellt. Das Setzgerät weist ein Eintreibelement und einen Antrieb für das Eintreibelement auf. Der Antrieb umfasst eine Erregerspule 810, einen Schaltkreislauf 820 mit einem Entladeschalter 823 und einer Freilaufdiode 824, einen Kondensator 830, eine Steuereinheit 850 mit einem Schaltwandler 851. Der Schaltwandler 851 weist eine Niederspannungsseite 852 und eine Hochspannungsseite 853 mit vier Gleichrichterschaltern 854, einem Widerstand 855 sowie einem Ladeschalter 857 auf.
  • Wenn die Steuereinheit 850 in den Sicherungsbetrieb übergeht, leitet die Steuereinheit 850 eine Sicherungsentladung des Kondensators 830 ein, bei welcher die Steuereinheit 850 zumindest zwei der Gleichrichterschalter 854, welche in Serie geschaltet sind, bevorzugt alle Gleichrichterschalter 854, mittels nicht gezeigten Steuerleitungen schliesst. Dadurch wird ein von dem Kondensator 830, dem Widerstand 855 und den Gleichrichterschaltern 854 gebildeter Sicherungsstromkreis geschlossen, so dass ein Sicherungsentladestrom aus dem Kondensator 830 durch den Widerstand 855 fliesst. Die Gleichrichterschalter 854 bilden damit einen Sicherungsschalter. Der zu dem Widerstand 855 parallel geschaltete Ladeschalter 857 bleibt dabei geöffnet. Die in dem aufgeladenen Kondensator gespeicherte elektrische Energie wird dann in dem Widerstand 855 dissipiert.
  • Im Übrigen stimmen der Aufbau und die Funktionsweise des Setzgeräts im Wesentlichen mit dem in Fig. 1 und/oder Fig. 2 und/oder Fig. 3 und/oder Fig. 4 gezeigten Setzgerät überein.
  • In Fig. 6 ist ein weiteres elektrisches Schaltdiagramm 900 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen nicht gezeigten Untergrund dargestellt. Das Setzgerät weist ein Eintreibelement und einen Antrieb für das Eintreibelement auf. Der Antrieb umfasst eine Erregerspule 910, einen Schaltkreislauf 920 mit einem Entladeschalter 923 und einer Freilaufdiode 924, einen Kondensator 930, eine Steuereinheit 950 mit einem Schaltwandler 951. Der Schaltwandler 951 weist eine Niederspannungsseite 952 und eine Hochspannungsseite 953 mit vier Gleichrichterschaltern 954 sowie einem Ladeschalter 957 auf.
  • Wenn die Steuereinheit 950 in den Sicherungsbetrieb übergeht, leitet die Steuereinheit 950 eine Sicherungsentladung des Kondensators 930 ein, bei welcher die Steuereinheit 950 die Gleichrichterschalter 954 und den Ladeschalter 957 mittels nicht gezeigten Steuerleitungen schliesst. Dadurch wird ein von dem Kondensator 930, dem Ladeschalter 957 und den Gleichrichterschaltern 954 gebildeter Sicherungsstromkreis geschlossen, so dass ein Sicherungsentladestrom aus dem Kondensator 930 durch den Ladeschalter 957 und die Gleichrichterschalter 954 fliesst. Der Ladeschalter 957 bildet damit einen Sicherungsschalter. In einer ersten Ausführungsform werden alle Gleichrichterschalter 954 gleichzeitig geschlossen. Die in dem aufgeladenen Kondensator 930 gespeicherte elektrische Energie wird dann in den Gleichrichterschaltern 954 und dem Ladeschalter 957 dissipiert. Eine Dauer des Entladevorgangs ist dabei bevorzugt durch entsprechende Ansteuerung der Gleichrichterschalter 954 durch die Steuereinheit 950 einstellbar. In einer weiteren Ausführungsform werden die Gleichrichterschalter 954 abwechselnd paarweise über Kreuz geschlossen, so dass der Sicherungsentladestrom von dem Schaltwandler 951 in einen Batterieladestrom auf der Niederspannungsseite 952 umgewandelt wird. Eine an die Niederspannungsseite 952 angeschlossene elektrische Batterie wird dann mit Strom durchflossen und aufgeladen. Die in dem aufgeladenen Kondensator 930 gespeicherte elektrische Energie wird also in der Batterie gespeichert und kann in einem weiteren Betrieb des Setzgeräts wiederverwendet werden. Der Schaltwandler 951 ist zu diesem Zweck als bidirektionaler Schaltwandler ausgebildet.
  • Im Übrigen stimmen der Aufbau und die Funktionsweise des Setzgeräts im Wesentlichen mit dem in Fig. 1 und/oder Fig. 2 und/oder Fig. 3 und/oder Fig. 4 und/oder Fig. 5 gezeigten Setzgerät überein.
  • Die Erfindung wurde anhand einer Reihe von in den Zeichnungen dargestellten und nicht dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Setzgerät auch für andere Anwendungen einsetzbar ist.

Claims (13)

  1. Setzgerät (10) zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, insbesondere handgeführtes Setzgerät, aufweisend eine Aufnahme (20), welche dafür vorgesehen ist, ein Befestigungselement (30) aufzunehmen, ein Eintreibelement (60), welches dafür vorgesehen ist, ein in der Aufnahme (20) aufgenommenes Befestigungselement (30) entlang einer Setzachse (A) in den Untergrund zu befördern, einen Antrieb, welcher dafür vorgesehen ist, das Eintreibelement (60) entlang der Setzachse (A) auf das Befestigungselement (30) zu anzutreiben, wobei der Antrieb einen elektrischen Kondensator (300), einen an dem Eintreibelement (60) angeordneten Kurzschlussläufer (90) und eine Erregerspule (100) aufweist, welche bei einer Schnellentladung des Kondensators (300) mit Strom durchflossen wird und ein Magnetfeld erzeugt, welches das Eintreibelement (60) auf das Befestigungselement (30) zu beschleunigt, und wobei das Setzgerät (10) eine Steuereinheit (150) aufweist, welche in einem Normalbetrieb und in einem Sicherungsbetrieb betreibbar und dazu geeignet ist, in dem Normalbetrieb eine Schnellentladung durchzuführen und in dem Sicherungsbetrieb eine Sicherungsentladung des Kondensators (300) durchzuführen, bei welcher die Erregerspule (100) nicht mit Strom durchflossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät (10) ein Erfassungsmittel für eine Erfassung eines Zustandsparameters des Setzgeräts (10) aufweist, wobei die Steuereinheit (150) dafür vorgesehen ist, in Abhängigkeit von dem erfassten Zustandsparameter in den Sicherungsbetrieb überzugehen.
  2. Setzgerät nach Anspruch 1, wobei der Antrieb einen Schaltkreislauf (200) aufweist, welcher einen Entladeschalter (230) umfasst, wobei die Steuereinheit (150) dazu geeignet ist, in dem Normalbetrieb den Entladeschalter (230) zu schliessen, um die Schnellentladung herbeizuführen, und wobei die Steuereinheit (150) einen Sicherungsschalter (656) umfasst und dazu geeignet ist, in dem Sicherungsbetrieb den Sicherungsschalter (656) zu schliessen, um die Sicherungsentladung herbeizuführen.
  3. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Setzgerät (10), insbesondere die Steuereinheit (150), ein Mittel zur Erfassung einer Dauer, während der der Kondensator (300) bereits elektrisch aufgeladen ist, aufweist, und wobei der erfasste Zustandsparameter die erfasste Dauer umfasst.
  4. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Setzgerät (10) ein Mittel zur Erfassung einer mechanischen Belastungsgrösse, insbesondere einer Beschleunigung, des Setzgeräts aufweist, und wobei der erfasste Zustandsparameter die erfasste Belastungsgrösse, insbesondere eine Beschleunigung, des Setzgeräts umfasst.
  5. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Setzgerät (10) ein Mittel zur Erfassung einer Ladespannung des Kondensators (300) aufweist, und wobei der erfasste Zustandsparameter die Ladespannung des Kondensators umfasst.
  6. Setzgerät nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (150) dafür vorgesehen ist, in den Sicherungsbetrieb überzugehen, wenn die Ladespannung des Kondensators (300) eine vorgegebene Grenzspannung überschreitet.
  7. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Setzgerät (10) ein Mittel zur Erfassung einer Temperatur einer Umgebung und/oder des Setzgeräts (10), insbesondere der Erregerspule (100), aufweist, wobei der erfasste Zustandsparameter die erfasste Temperatur umfasst.
  8. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Setzgerät (10) ein Mittel zur Erfassung eines Entfernens einer Komponente des Setzgeräts (10), insbesondere eines Gehäuseteils oder einer elektrischen Batterie, aufweist, wobei der erfasste Zustandsparameter die Abwesenheit der Komponente des Setzgeräts (10) ist.
  9. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (150) einen elektrischen Widerstand (655) aufweist, welcher bei der Sicherungsentladung des Kondensators (300) mit Strom durchflossen wird.
  10. Setzgerät nach Anspruch 9, wobei der elektrische Widerstand (655) ein Widerstandsnetzwerk umfasst.
  11. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Setzgerät (10) eine elektrische Batterie aufweist, welche bei der Sicherungsentladung des Kondensators (300) mit Strom durchflossen und aufgeladen wird.
  12. Setzgerät nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (150) einen bidirektionalen Schaltwandler (751) umfasst, welcher für ein Laden des Kondensators (300) einen Batteriestrom in einen Kondensatorladestrom umwandelt und für eine Sicherungsentladung des Kondensators (300) einen Entladestrom des Kondensators (300) in einen Batterieladestrom umwandelt.
  13. Setzgerät nach Anspruch 12, wobei der bidirektionale Schaltwandler (751) einen oder mehrere Gleichrichterschalter (754) umfasst, welche geschlossen werden, um die Sicherungsentladung herbeizuführen.
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