EP3801998B1

EP3801998B1 - Setzgerät

Info

Publication number: EP3801998B1
Application number: EP19727436.8A
Authority: EP
Inventors: Tilo Dittrich
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2039-06-05
Also published as: TW202000398A; EP3801998A1; EP3578315A1; WO2019234091A1; US20210237245A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund. Aus US 4 573 624 ist bereits ein Setzgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
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 gemäß Anspruch 1, unter anderem 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, einen Führungszylinder, in welchem das Eintreibelement entlang der Setzachse geführt ist, wobei eine Mantelfläche des Führungszylinders eine oder mehrere nicht verschliessbare Öffnungen aufweist. Die Öffnungen gewährleisten eine Belüftung des Führungszylinders, wodurch ein Staudruck vor dem Eintreibelement und/oder ein Saugdruck hinter dem Eintreibelement und ein damit einhergehender Energieverlust reduziert sind. 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 mindestens eine der einen oder mehreren nicht verschliessbaren Öffnungen einen Schlitz aufweist. Bevorzugt ist eine Längsrichtung des Schlitzes parallel zur Setzachse. Alternativ ist eine Längsrichtung des Schlitzes gegenüber der Setzachse geneigt.
Erfindungsgemäß ist eine Ausdehnung mindestens einer der einen oder mehreren Öffnungen in Richtung der Setzachse grösser als quer zur Setzachse.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche mehrere nicht verschliessbare Öffnungen aufweist, welche entlang der Setzachse verteilt sind.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eintreibelement einen Kolbenteller und eine Kolbenstange umfasst, wobei der Kolbenteller in dem Führungszylinder geführt ist. Bevorzugt ist in Richtung der Setzachse die Aufnahme vor der Kolbenstange und der Kolbenteller hinter der Kolbenstange angeordnet.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszylinder auf seiner der Aufnahme zugewandten Seite einen vorderen Endabschnitt aufweist, wobei alle nicht verschliessbaren Öffnungen ausserhalb des vorderen Endabschnitts angeordnet sind, und wobei sich in dem vorderen Endabschnitt ein abgeschlossener vorderer Hohlraum bildet, wenn sich das Eintreibelement, vorzugsweise dessen Kolbenteller, in dem vorderen Endabschnitt befindet. Bevorzugt weist der Führungszylinder ein vorderes Rückschlagventil auf, welches eine Luftströmung in den vorderen Hohlraum hinein erlaubt und eine Luftströmung aus dem vorderen Hohlraum hinaus sperrt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszylinder auf seiner von der Aufnahme abgewandten Seite einen hinteren Endabschnitt aufweist, wobei alle nicht verschliessbaren Öffnungen ausserhalb des hinteren Endabschnitts angeordnet sind, und wobei sich in dem hinteren Endabschnitt ein abgeschlossener hinterer Hohlraum bildet, wenn sich das Eintreibelement, vorzugsweise dessen Kolbenteller, in dem hinteren Endabschnitt befindet. Bevorzugt weist der Führungszylinder ein hinteres Rückschlagventil auf, welches eine Luftströmung in den hinteren Hohlraum hinein erlaubt und eine Luftströmung aus dem hinteren Hohlraum hinaus sperrt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen elektrischen Kondensator, einen an dem Eintreibelement angeordneten Kurzschlussläufer und eine Erregerspule aufweist, welche bei einer Entladung des Kondensators mit Strom durchflossen wird und ein Magnetfeld erzeugt, welches das Eintreibelement auf das Befestigungselement zu beschleunigt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1: ein Setzgerät in einem Längsschnitt,
Fig. 2: ausschnittsweise ein Setzgerät in einem Längsschnitt,
Fig. 3: einen Führungszylinder in einem Längsschnitt,
Fig. 4: ein Eintreibelement in einem Führungszylinder in einem Längsschnitt,
Fig. 5: ein Eintreibelement in einem Führungszylinder in einem Längsschnitt,
Fig. 6: zwei Varianten von Öffnungen in einem Führungszylinder,
Fig. 7: einen Führungszylinder in einem Längsschnitt,
Fig. 8: einen Führungszylinder in einem Querschnitt in zwei verschiedenen axialen Positionen,
Fig. 9: ein Eintreibelement in einem Führungszylinder in einem Längsschnitt,
Fig. 10: ein Eintreibelement in einem Führungszylinder in einem Längsschnitt,
Fig. 11: ein Eintreibelement in einem Führungszylinder in einer Aufsicht und in einem Längsschnitt,
Fig. 12: einen Kolbenteller in einer Aufsicht und
Fig. 13: einen Kolbenteller in einer Aufsicht.

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 handgeführtes Setzgerät 410 zum Eintreiben von Befestigungselementen entlang einer Setzachse A₁ (in Fig. 2 nach links) in einen nicht gezeigten Untergrund ausschnittsweise dargestellt. Das Setzgerät 410 weist ein Eintreibelement 460 auf, welches einen Kolbenteller 470 und eine Kolbenstange 480 umfasst. Das Eintreibelement 460 ist mit seinem Kolbenteller 470 in einem Führungszylinder 495 entlang der Setzachse A₁ geführt. Das Eintreibelement 460 wird seinerseits von einem Antrieb angetrieben, welcher einen an dem Kolbenteller 470 angeordneten Kurzschlussläufer 490, eine Erregerspule 500, einen weichmagnetischen Rahmen 505, einen nicht gezeigten Schaltkreislauf und einen ebenfalls nicht gezeigten Kondensator umfasst. Das Setzgerät 410 umfasst weiterhin ein Gehäuse 510, in welchem der Antrieb aufgenommen ist. Weitere Elemente sowie die Funktionsweise des Setzgeräts 410 entsprechen im Wesentlichen denjenigen des in Fig. 1 gezeigten Setzgeräts 10.
Der Führungszylinder 495 ist kreiszylindrisch ausgebildet und umfasst eine kreissymmetrisch um die Setzachse A₁ angeordnete Mantelfläche, welche mehrere nicht verschliessbare Öffnungen 496 aufweist, welche entlang der Setzachse A₁ verteilt sind. Während einer Bewegung des Eintreibelements 460 entlang der Setzachse A₁ gewährleisten die Öffnungen 496 eine Belüftung des Führungszylinders 495 vor und hinter dem Eintreibelement 460, wodurch ein Staudruck vor dem Eintreibelement 460 und ein Saugdruck hinter dem Eintreibelement 460 reduziert sind. Zwischen den Öffnungen 496 und dem Gehäuse 510 befindet sich ein Zwischenraum, in welchen die Luft entweichen kann. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen weist das Gehäuse weitere Öffnungen auf, welche mit den Öffnungen des Führungszylinders mittels eines Zwischenraums, mittels eines Strömungskanals oder unmittelbar kommunizieren.
Der Führungszylinder 495 weist einen vorderen Endabschnitt 497 und einen hinteren Endabschnitt 498 auf. Sämtliche Öffnungen 496 sind ausserhalb des hinteren Endabschnitts 498 angeordnet, so dass sich in dem hinteren Endabschnitt 498 ein abgeschlossener hinterer Hohlraum 499 bildet, wenn sich das Eintreibelement 460, insbesondere der Kolbenteller 470, in dem hinteren Endabschnitt 498 befindet. Der Führungszylinder 495 weist weiterhin ein hinteres Rückschlagventil 520 auf, welches eine Luftströmung in den hinteren Hohlraum 499 hinein erlaubt und eine Luftströmung aus dem hinteren Hohlraum 499 heraus sperrt. Dadurch wird das Eintreibelement 460 bei einer Rückwärtsbewegung gebremst, bei einer Vorwärtsbewegung jedoch nicht wesentlich. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Führungszylinder ein vorderes Rückschlagventil auf, welches eine Luftströmung in den vorderen Hohlraum hinein erlaubt und eine Luftströmung aus dem vorderen Hohlraum heraus sperrt.
Der Führungszylinder 495 ist beispielsweise mittels eines Urformverfahrens, insbesondere Spritzgussverfahrens hergestellt. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen werden die Öffnungen in eine ebene Kunststofffolie gestanzt und anschliessend die Kunststofffolie zur Herstellung des Führungszylinders in eine Zylinderform gerollt, beispielsweise durch Warmwalzen. Die Öffnungen werden dabei vorzugsweise von einer späteren ZylinderInnenseite in Richtung einer späteren Zylinder-Aussenseite gestanzt, so dass keine Stanzkanten in den Führungszylinder hineinragen. Als Kunststoffmaterial wird insbesondere PA mit beispielsweise 30% Kohlefasern und/oder 15% PTFE eingesetzt.
In Fig. 3 ist ein Führungszylinder 600 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts in einem Längsschnitt dargestellt. Eine Mantelfläche des Führungszylinders 600 weist eine Vielzahl von Öffnungen 610 auf, welche sowohl entlang einer nicht gezeigten Setzachse als auch entlang eines Umfangs um die Setzachse angeordnet sind. Der Führungszylinder 600 weist einen vorderen Endabschnitt 620 und einen hinteren Endabschnitt 630 auf. Sämtliche Öffnungen 610 sind ausserhalb des hinteren Endabschnitts 630 angeordnet, so dass sich in dem hinteren Endabschnitt 630 ein abgeschlossener hinterer Hohlraum bildet, wenn sich ein nicht gezeigtes Eintreibelement in dem hinteren Endabschnitt 630 befindet.
In den Fig. 4 und 5 ist ein Eintreibelement 640 in einem Führungszylinder 650 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts in einem Längsschnitt dargestellt. Das Eintreibelement 640 umfasst einen Kolbenteller 641 und eine Kolbenstange 642. Eine Mantelfläche des Führungszylinders 650 weist eine Vielzahl von Öffnungen 660 auf, welche sowohl entlang einer nicht gezeigten Setzachse als auch entlang eines Umfangs um die Setzachse angeordnet sind. Der Führungszylinder 650 weist einen vorderen Endabschnitt 670 und einen hinteren Endabschnitt 680 auf. In dem Führungszylinder 650, insbesondere in dem vorderen Endabschnitt 670, ist ein Bremselement 690 für das Eintreibelement 640 angeordnet. Sämtliche Öffnungen 660 sind ausserhalb des vorderen Endabschnitts 670 angeordnet.
Während einer Bewegung des Eintreibelements 640 entlang der Setzachse gewährleisten die Öffnungen 660 eine Entlüftung 665 des Führungszylinders 650 vor dem Kolbenteller 641 und eine Belüftung hinter dem Eintreibelement 640, wodurch ein Staudruck vor dem Eintreibelement 640 und ein Saugdruck hinter dem Eintreibelement 640 reduziert sind. Das Bremselement 690 ist vollständig in dem vorderen Endabschnitt 670 angeordnet, so dass der Kolbenteller 641 in den vorderen Endabschnitt 670 eintauchen kann, bevor das Eintreibelement 640, insbesondere der Kolbenteller 641, auf das Bremselement 690 auftrifft. Sobald sich das Eintreibelement 640 in dem vorderen Endabschnitt 670 befindet, bildet sich in dem vorderen Endabschnitt 670 ein abgeschlossener vorderer Hohlraum 675, welcher von dem Eintreibelement 640, insbesondere dem Kolbenteller 641, komprimiert wird und nach Art einer Gasfeder die Bewegung des Eintreibelements 640 abbremst. Das Bremselement 690 ist aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, gefertigt und bremst die Bewegung des Eintreibelements 640, sobald das Eintreibelement 640, insbesondere der Kolbenteller 641, auf das Bremselement 690 auftrifft, ebenfalls.
In Fig. 6 sind beispielhaft verschiedene Formen von Öffnungen 700, 710 in einem nicht weiter gezeigten Führungszylinder eines ebenfalls nicht weiter gezeigten Setzgeräts dargestellt. Die Öffnungen 700 (in Fig. 6 oben) haben eine kreisrunde Querschnittsfläche und sind in mehreren Reihen entlang einer Setzachse A₂ angeordnet. Eine Ausdehnung jeder der Öffnungen 700 in Richtung der Setzachse A₂ ist daher gleich gross wie quer zur Setzachse A₂.
Die Öffnungen 710 (in Fig. 6 unten) sind schlitzförmig ausgebildet und sind in mehreren Reihen entlang einer Setzachse A₃ angeordnet. Eine Längsrichtung des jeweiligen Schlitzes ist gegenüber der Setzachse A₃ geneigt. Dieser Neigungswinkel ist kleiner als 45°, beispielsweise 25°, so dass eine Ausdehnung jeder der Öffnungen 710 in Richtung der Setzachse A₃ grösser ist als quer zur Setzachse.
In Fig. 7 ist ein Führungszylinder 800 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts in einem Längsschnitt dargestellt. Eine Mantelfläche des Führungszylinders 800 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 810 auf, welche in einer Reihe entlang eines Umfangs um die Setzachse angeordnet sind. Während einer Bewegung eines nicht gezeigten Eintreibelements entlang einer Zylinderachse des Führungszylinders 800 gewährleisten die Öffnungen 810 eine Belüftung des Führungszylinders 800 vor und/oder hinter dem Eintreibelement. Die Öffnungen 810 sind schlitzförmig ausgebildet, wobei eine Längsrichtung des jeweiligen Schlitzes parallel zur Setzachse ausgerichtet ist. Die Öffnungen 810 erstrecken sich von einem vorderen Endabschnitt 820 des Führungszylinders 800 bis zu einem hinteren Endabschnitt 830 des Führungszylinders 800. Zwischen den Öffnungen 810 sind Stege 840 ausgebildet, an denen das Eintreibelement, insbesondere ein Kolbenteller des Eintreibelements, entlang gleitend geführt ist. Der vorliegende Führungszylinder weist vier Öffnungen 810 und vier Stege 840 auf, welche in einer umlaufenden Reihe abwechselnd angeordnet sind. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sind mehr als vier, drei, zwei oder nur eine Öffnung vorgesehen, welche entlang der Setzachse oder zur Setzachse geneigt in ein, zwei oder mehr umlaufenden Reihen angeordnet sind. Um eine ausreichende Führung des Eintreibelements zu gewährleisten, sollten sich die einzelnen Öffnungen nicht über einen Umfangswinkel von mehr als 180° erstrecken. Bei weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Öffnungen durchgehend ausgebildet, so dass die Stege voneinander separiert sind und als einzelne Führungsstangen für den Kolbenteller wirken.
In Fig. 8 ist der in Fig. 7 gezeigte Führungszylinder 800 zwei Mal in einer Querschnittsansicht dargestellt. Die Schnittebene der in Fig. 8 linken Ansicht liegt dabei im Bereich des vorderen Endabschnitts 820 oder im Bereich des hinteren Endabschnitts 830, wo jeweils keine Öffnungen angeordnet sind. Die Schnittebene der in Fig. 8 rechten Ansicht liegt dagegen im Bereich der Öffnungen 810 und Stege 840.
In Fig. 9 ist ein Kolbenteller 870 eines nicht weiter gezeigten Eintreibelements in einem Führungszylinder 850 eines ebenfalls nicht weiter gezeigten Setzgeräts in einem Längsschnitt schematisch dargestellt. Das Eintreibelement ist dafür vorgesehen, entlang einer Setzachse A₄ bewegt zu werden, um ein nicht gezeigtes Befestigungselement in einen ebenfalls nicht gezeigten Untergrund (in Fig. 9 nach unten) einzutreiben. Der Kolbenteller 870 weist eine Vorderseite 871 und eine Rückseite 872 sowie zwei oder mehr von der Vorderseite 871 zur Rückseite 872 führende Durchlasskanäle 880 auf. Die Durchlasskanäle 880 verlaufen jeweils von der Vorderseite 871 bis zur Rückseite 872 geradlinig und sind als Bohrungen ausgebildet.
Jeder Durchlasskanal 880 mündet mit einer vorderen Mündung 881 in die Vorderseite 871 und mit einer hinteren Mündung 882 in die Rückseite 872. In einem Bereich der hinteren Mündung 882 definiert der Durchlasskanal 880 eine Strömungsachse S für einen Luftstrom, welcher den Durchlasskanal 880 durch die hintere Mündung 882 verlässt. Die Strömungsachse S verläuft parallel zur Setzachse A₄. Der Durchlasskanal 880 lässt einen Luftstrom von der vorderen Mündung 881 zu der hinteren Mündung 882 und umgekehrt durch und gewährleistet einen Druckausgleich zwischen der Vorderseite 871 und der Rückseite 872. Dadurch sind ein Staudruck vor dem Kolbenteller 870 und/oder ein Saugdruck hinter dem Kolbenteller 870 und ein damit einhergehender Energieverlust reduziert.
In Fig. 10 ist ein Eintreibelement 910 in einem Führungszylinder 900 eines nicht weiter gezeigten Setzgeräts schematisch dargestellt. Das Eintreibelement 910 umfasst einen Kolbenteller 911 und eine Kolbenstange 912. Der Führungszylinder 900 weist einen vorderen Endabschnitt 920 auf. In dem Führungszylinder 900, insbesondere in dem vorderen Endabschnitt 920, ist ein Bremselement 930 für das Eintreibelement 910 angeordnet. Das Eintreibelement 910 ist dafür vorgesehen, entlang einer Setzachse A₅ bewegt zu werden, um ein nicht gezeigtes Befestigungselement in einen ebenfalls nicht gezeigten Untergrund (in Fig. 10 nach unten) einzutreiben. Der Kolbenteller 911 weist eine Vorderseite 921 und eine Rückseite 922 sowie zwei oder mehr von der Vorderseite 921 zur Rückseite 922 führende Durchlasskanäle 940 auf. Jeder Durchlasskanal 940 mündet mit einer vorderen Mündung 941 in die Vorderseite 921 und mit einer hinteren Mündung 942 in die Rückseite 922.
Um beispielsweise überschüssige Bewegungsenergie des Eintreibelements 910 abzubauen, wird das Eintreibelement 910 von dem Bremselement 930 gebremst. Fig. 10 zeigt das Eintreibelement 910 zu dem Zeitpunkt, in dem der Kolbenteller 911 auf das Bremselement 930 auftrifft. Der Kolbenteller 911 weist eine die Setzachse A₅ ringförmig umschliessende Kontaktfläche 915 auf, welche das Bremselement 930 berührt. Der Kolbenteller 911 ist zu diesem Zeitpunkt in dem vorderen Endabschnitt 920 angeordnet. Die vordere Mündung 941 jedes Durchlasskanals 940 ist bezüglich der Setzachse A₅ radial innerhalb der Kontaktfläche 915 angeordnet, so dass sich in dem vorderen Endabschnitt 920 radial ausserhalb des Bremselements 930 ein abgeschlossener vorderer Hohlraum 935 bildet, welcher von dem Eintreibelement 910, insbesondere dem Kolbenteller 911, komprimiert wird und nach Art einer Gasfeder die Bewegung des Eintreibelements 910 zusätzlich abbremst. Das Bremselement 930 ist insbesondere aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, gefertigt.
In Fig. 11 ist ein Kolbenteller 970 eines nicht weiter gezeigten Eintreibelements in einem Führungszylinder 950 eines ebenfalls nicht weiter gezeigten Setzgeräts in einem Längsschnitt schematisch dargestellt. Das Eintreibelement ist dafür vorgesehen, entlang einer Setzachse A₆ bewegt zu werden, um ein nicht gezeigtes Befestigungselement in einen ebenfalls nicht gezeigten Untergrund (in Fig. 11 nach unten) einzutreiben. Der Kolbenteller 970 weist eine Vorderseite 971 und eine Rückseite 972 sowie zwei oder mehr von der Vorderseite 971 zur Rückseite 972 führende Durchlasskanäle 980 auf.
Jeder Durchlasskanal 980 mündet mit einer vorderen Mündung 981 in die Vorderseite 971 und mit einer hinteren Mündung 982 in die Rückseite 972. In einem Bereich der hinteren Mündung 982 definiert der Durchlasskanal 980 eine Strömungsachse S` für einen Luftstrom, welcher den Durchlasskanal 980 durch die hintere Mündung 982 verlässt. Die Strömungsachse S` verläuft geneigt zur Setzachse A₆, so dass der Luftstrom auf eine Mantelfläche des Führungszylinders 950 gerichtet ist. Ein Schnittpunkt P der Strömungsachse S` mit der Setzachse A₆ ist vor dem Kolbenteller 970 angeordnet.
In Fig. 12 ist ein Kolbenteller 990 eines nicht weiter gezeigten Eintreibelements in einer Aufsicht dargestellt. Der Kolbenteller 990 weist eine nicht sichtbare Vorderseite und eine Rückseite 992 sowie vier von der Vorderseite zur Rückseite 992 führende Durchlasskanäle 995 auf. Jeder der vier Durchlasskanäle 995 mündet mit einer vorderen Mündung 996 in die Vorderseite und mit einer hinteren Mündung 997 in die Rückseite 992. In einem Bereich der hinteren Mündung 997 definiert jeder Durchlasskanal 995 eine nicht in der Zeichenebene von Fig. 12 liegende Strömungsachse für einen Luftstrom, welcher den Durchlasskanal 995 durch die hintere Mündung 997 verlässt. Die Strömungsachse und eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Setzachse sind zueinander windschief. Durch die in Fig. 12 gezeigte Anordnung und Ausrichtung der Durchlasskanäle 995 wird ein um die Setzachse rotierender Luftstrom erzeugt, wodurch eine Kühlung eines nicht gezeigten Führungszylinders verbessert ist. Unter Umständen wird eine Rotation des Kolbentellers 990 hervorgerufen, so dass ein Abrieb einer Aussenkante 999 des Kolbentellers 990 vergleichmässigt und ein Verschleiss des Kolbentellers 990 vermindert ist.
In Fig. 13 ist ein Kolbenteller 1090 eines nicht weiter gezeigten Eintreibelements in einer Aufsicht dargestellt. Der Kolbenteller 1090 weist eine nicht sichtbare Vorderseite und eine Rückseite 1092 sowie vier von der Vorderseite zur Rückseite 1092 führende Durchlasskanäle 1095 auf. Jeder der vier Durchlasskanäle 1095 ist durch eine Aussparung an einer Aussenkante 1099 des Kolbentellers 1090 gebildet. Durch eine windschiefe Ausrichtung der Durchlasskanäle 1095 wie bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein um die Setzachse rotierender Luftstrom erzeugt, wodurch eine Kühlung eines nicht gezeigten Führungszylinders verbessert ist. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sind die durch Aussparungen gebildeten Durchlasskanäle parallel zueinander und/oder zu einer Setzachse ausgerichtet.
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

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, 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, einen Führungszylinder (95), in welchem das Eintreibelement entlang der Setzachse geführt ist, wobei eine Mantelfläche des Führungszylinders eine oder mehrere nicht verschliessbare Öffnungen (496) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausdehnung mindestens einer der einen oder mehreren Öffnungen in Richtung der Setzachse grösser ist als quer zur Setzachse.
Setzgerät (10) nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der einen oder mehreren nicht verschliessbaren Öffnungen einen Schlitz (710) aufweist.
Setzgerät (10) nach Anspruch 2, wobei eine Längsrichtung des Schlitzes (710) parallel zur Setzachse ist.
Setzgerät (10) nach Anspruch 2, wobei eine Längsrichtung des Schlitzes (710) gegenüber der Setzachse geneigt ist.
Setzgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausdehnung aller Öffnungen in Richtung der Setzachse grösser ist als quer zur Setzachse.
Setzgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mantelfläche mehrere nicht verschliessbare Öffnungen aufweist, welche entlang der Setzachse verteilt sind.
Setzgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Eintreibelement einen Kolbenteller (70) und eine Kolbenstange (80) umfasst, wobei der Kolbenteller in dem Führungszylinder geführt ist.
Setzgerät (10) nach Anspruch 7, wobei in Richtung der Setzachse die Aufnahme vor der Kolbenstange und der Kolbenteller hinter der Kolbenstange angeordnet ist.
Setzgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Führungszylinder auf seiner der Aufnahme zugewandten Seite einen vorderen Endabschnitt (498) aufweist, wobei alle nicht verschliessbaren Öffnungen ausserhalb des vorderen Endabschnitts angeordnet sind, und wobei sich in dem vorderen Endabschnitt ein abgeschlossener vorderer Hohlraum bildet, wenn sich das Eintreibelement, insbesondere dessen Kolbenteller, in dem vorderen Endabschnitt befindet.
Setzgerät (10) nach Anspruch 9, wobei der Führungszylinder ein vorderes Rückschlagventil aufweist, welches eine Luftströmung in den vorderen Hohlraum hinein erlaubt und eine Luftströmung aus dem vorderen Hohlraum hinaus sperrt.
Setzgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Führungszylinder auf seiner von der Aufnahme abgewandten Seite einen hinteren Endabschnitt aufweist, wobei alle nicht verschliessbaren Öffnungen ausserhalb des hinteren Endabschnitts angeordnet sind, und wobei sich in dem hinteren Endabschnitt ein abgeschlossener hinterer Hohlraum bildet, wenn sich das Eintreibelement, insbesondere dessen Kolbenteller, in dem hinteren Endabschnitt befindet.
Setzgerät (10) nach Anspruch 11, wobei der Führungszylinder ein hinteres Rückschlagventil (520) aufweist, welches eine Luftströmung in den hinteren Hohlraum hinein erlaubt und eine Luftströmung aus dem hinteren Hohlraum hinaus sperrt.
Setzgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb einer elektrischen Kondensator (300), einen an dem Eintreibelement angeordneten Kurzschlussläufer (90) und eine Erregerspule (100) aufweist, welche bei einer Entladung des Kondensators mit Strom durchflossen wird und ein Magnetfeld erzeugt, welches das Eintreibelement auf das Befestigungselement zu beschleunigt.