TW201722643A - 燃氣驅動的打入設備 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種打入設備，包括在氣缸(3)中引導的打入活塞(4)以用於將釘子件打入工件中；以及布置在打入活塞(4)上的燃燒腔(2)，在打入過程中，在燃燒腔中藉由燃燒過程提高壓力，其中，在打入過程之前，藉助活塞保持裝置(10)將打入活塞(4)保持在初始位置中，其中，活塞保持裝置(10)包括壓電致動器(21)。

Description

燃氣驅動的打入設備
本發明關於一種請求項1的前序部分所述的打入設備，尤其是掌上型打入設備。本發明還關於一種請求項10的特徵的用於打入設備的操作方法。
概括地，本發明關於一種打入設備，在打入設備中藉由在燃燒過程的環境下快速膨脹的氣體使打入活塞加速。對此，這種設備的一般結構使用粉末筒或可點燃的燃氣混合物。這種結構的打入設備定期地需要高的打入能量。
EP 1 987 924 A1描述了一種可載入的、燃氣驅動的打入設備，在其中，藉助保持裝置將打入活塞保持在初始位置中。保持裝置包括球頭，球頭沿徑向方向接合到形成在打入活塞上的凹槽中並且受到力的載入。在一個實施方式中，藉由啟動電磁線圈釋放打入活塞。保持裝置用於克服在燃燒腔中的燃氣的增壓壓力來支撐活塞，在點燃之前就已經存在該增壓壓力。
本發明的目的是提供一種打入(驅入)設備，該打入設備實現對打入活塞的可靠保持以及快速釋放。
對於開頭所述類型的打入設備，根據本發明，該目的藉由請求項1的特徵部分的特徵實現。藉由在活塞保持裝 置中設置壓電致動器可在選擇的時間點藉助電壓進行釋放，其中，由於壓電致動器的高的反應速度可幾乎無延遲地釋放。
在本發明的意義中，壓電致動器理解為每種使用藉由在壓電固體上施加電壓而發生長度改變的逆壓電效應的部件。對此，長度改變應用在機械執行器(致動器)的意義中，藉由該執行器改變活塞保持件的狀態。對此，根據機械設計可較佳藉由接通電壓，但是根據需要也可藉由斷開電壓來釋放活塞。通常使用的壓電致動器包括作為起壓電作用的固體的壓電陶瓷並且大多由多個接觸的層構造。
一般理解，根據本發明的打入設備的活塞保持裝置較佳包括兩個或更多個圍繞活塞外周分佈的壓電致動器，以便確保無扭曲並且特別可靠的保持。
在一般較佳的實施方式中，活塞保持裝置包括可藉助壓電致動器操作的鎖止件以用於較佳形狀鎖合地保持打入活塞。尤其與形狀鎖合地保持相結合地，鎖止件允許即使相對於高壓也可靠地保持活塞。對此，特別較佳地設置為，壓電致動器經由傳動裝置作用到鎖止件上。這允許相對於壓電致動器明顯增大的行程並因此匹配由機械和熱造成的普通打入活塞的公差。
傳動裝置尤其理解為槓桿傳動裝置。一般較佳地，傳動裝置提供壓電致動器的長度改變的明顯轉化，較佳以大於二的因數。
一般有利地，壓電致動器克服預緊彈簧的力受到支 撐，由此實現活塞保持件的無間隔並且精確的功能。
在本發明的一個特別較佳的實施方式中，藉助壓電致動器在點燃過程之後以在時間上的延遲釋放打入活塞。這實現了根據已經進行的壓力構建有針對性地釋放打入活塞，由此提高到打入活塞上的能量傳遞並因此提高可實現的安置能量。對此需要高度的在時間上的精確性以及釋放速度並且藉由根據本發明的對壓電致動器的應用來實現。
對此，一般較佳地根據壓力閾值、溫度閾值或定義的時間間隔來進行釋放。此外較佳地，還可藉由調節來改變在時間上的延遲。例如可藉由自動地或手動地預先選擇數值來改變延遲。也可設置為根據完成事先進行的打入過程自動地跟蹤延遲。
總體上，由此實現了對打入過程的優化，從而可實現盡可能高的安置能量及/或可藉由選擇延遲設定安置能量。
在一般有利的實施方式中，可給燃燒腔填充可點燃的燃氣混合物。這種藉由燃氣驅動的打入設備，在具有很小的由於燃燒產物而造成的設備機械污染的同時實現了高的能量。對此，在特別較佳的實施方式中，藉助載入件可在燃燒腔中產生燃氣混合物的過壓。
對此，燃氣混合物的過壓理解為用於提高打入能量的提高的壓力。在傳統的、未載入的設備中，燃氣混合物的壓力大多處於略高於環境壓力，因為處於壓力下的燃氣被加入在燃燒腔中的處於大氣壓力下的空氣中。對此僅涉及很小的壓力提高。在本發明意義中的過壓較佳是超過大氣 壓力至少100mbar，特別較佳至少200mbar。
本發明的目的還藉由一種用於操作打入設備的方法來實現，該方法包括下列步驟。
a. 藉助活塞保持裝置將打入活塞保持在初始位置中。
b. 在燃燒腔中引起燃燒過程，從而提高作用到打入活塞的壓力。
c. 在已經出現定義的壓力提升之後，藉助給活塞保持裝置的電訊號釋放打入活塞。
藉由延遲地釋放活塞保持裝置，可有針對性地改變得到的打入能量並且尤其實現了高的最大打入能量。
較佳地，藉助前述的根據本發明的打入設備執行根據本發明的方法。
本發明的其他優點和特徵從下文的實施例中以及從附屬項中得出。
1‧‧‧殼體
2‧‧‧燃燒腔
3‧‧‧氣缸
4‧‧‧打入活塞
5‧‧‧打入推桿
6‧‧‧燃氣儲存器
7‧‧‧載入件
8‧‧‧蓄電池
9‧‧‧計量閥
10‧‧‧活塞保持裝置
11‧‧‧觸發器
12‧‧‧彈倉
13‧‧‧排出口
14‧‧‧火花塞
15‧‧‧止擋緩衝器
16‧‧‧上止擋
17‧‧‧保持元件
18‧‧‧鎖止件
18a‧‧‧斜面
19‧‧‧彈簧
20‧‧‧殼體
21‧‧‧壓電致動器
22‧‧‧傳動裝置
23‧‧‧轉動點
24‧‧‧槓桿
25‧‧‧電源
下文描述本發明的實施例並且根據圖式詳細闡述。
圖1顯示根據本發明的打入設備的示意性的剖視圖。
圖2顯示在藉由閉合的活塞保持裝置觸發打入過程之前在圖1中的打入設備的示意性的細節圖。
圖3顯示在圖2中的活塞保持裝置的示意性的細節圖。
圖4顯示在打開狀態中的在圖3中的活塞保持裝置。
在圖1中的打入設備是掌上型設備，包括殼體1和容納在殼體中的燃燒腔2，燃燒腔具有燃燒腔壁。具有在其 中引導的打入活塞4的氣缸3鄰接在燃燒腔2上。打入活塞4包括打入推桿5以用於將釘子件(未示出)打入工件中。
在此，藉助燃氣儲存器6將可點燃的燃氣混合物引入燃燒腔2中。對此，藉助載入件7將燃氣混合物壓縮成過壓。載入件構造成電驅動的並且經由蓄電池8供電的壓縮機。在其他的實施方式中也可藉助打入活塞4的經驅動的重定或其他方式來載入。
經由計量閥9將燃氣從燃氣儲存器6引入燃燒腔2的空氣中。根據要求將燃氣注射到還未壓縮的、部分壓縮的或完全壓縮的空氣中。
藉由活塞保持件10克服在燃氣腔中的過壓將打入活塞4保持在完全重定的狀態(參見圖1)中。
在經載入的燃氣腔中，此時可經由手動操作的觸發器11藉由火花塞14觸發燃氣混合物的點燃，從而向前推進打入活塞4並且經由打入推桿5將釘子件(未示出)從彈倉12打入工件。點燃的並且膨脹的燃氣的廢氣可在打入活塞的路徑終端處經由排出口13進入外部空間。打入活塞在其路徑終端處碰到止擋緩衝器15(在圖2中示出)上。在活塞重定時，活塞的路徑藉由在燃燒腔2的出口處的上止擋16限定。
在點燃燃氣之前的初始狀態中，藉助活塞保持件10將打入活塞4保持在其初始位置中。活塞保持件10包括多個在此為兩個同樣構造的保持元件17，保持元件圍繞氣缸3的外周分散地布置。保持元件中的每一個具有相對於氣 缸可基本沿徑向運動的鎖止件18。
鎖止件18在與所保持的活塞相背離的一側上分別具有斜面18a。在復位時，打入活塞藉由駛過斜面而克服彈簧19的力將鎖止件18壓回。在駛過之後，鎖止件18分別沿徑向卡回到氣缸3中，從而鎖止件18的未傾斜的一側克服在燃燒腔2中的壓力將打入活塞形狀鎖合地保持在初始位置。
保持元件17分別包括殼體20，鎖止件18可移動地設置在殼體中。此外，壓電致動器21容納在殼體中，壓電致動器經由傳動裝置22以機械方式與鎖止件18聯接。
傳動裝置22在此示意性地示出為支承在轉動點23中的槓桿24。槓桿24的第一端部作用在鎖止件18上並且槓桿24的相對的第二端部支撐在壓電致動器21上以及彈簧19上。對此，彈簧19使槓桿24壓到壓電致動器上並且朝鎖止件18的閉合運動的方向擠壓。
藉助電源25可為壓電致動器21載入電壓。電源25主要藉由蓄電池8供能，但也生成足夠高的電壓用於壓電致動器21的偏移。打入設備的電零件、例如如蓄電池8和電源25與打入設備的電子控制單元(未示出)連接。
圖3示出了其中一個保持元件17處於閉合位置中，在該閉合位置中鎖止件18駛出超過氣缸3的壁並且固定保持打入活塞4。在該位置中，不給壓電致動器21施加電壓並且相應地縮短壓電致動器。
圖4示出了在藉由電源25施加電壓時的保持元件 17。壓電致動器21由於逆壓電效應而變得更長並且克服彈簧19擠壓槓桿24。相應於槓桿24的偏轉作用，鎖止件18被拉回到氣缸3的壁之後(外)並且釋放打入活塞4。
本發明按如下方式工作。
在打入活塞4的形狀鎖合地被保持的初始位置中，壓電致動器21為無電壓的。燃燒腔裝載有燃氣並且相應地可點燃。一旦操作觸發器11並且滿足其他的安全參數，例如將設備安放到工件上，藉助在火花塞上的電火花觸發點燃。這定義了計時器的起始時間點。
在經過預先規定的時間段之後，如此長時間地進行燃燒過程，亦即，在燃燒腔2中已經構建明顯較高的壓力。對此，通常還未結束燃燒過程，因為這又意味著過高的壓力。
在經過預先規定的時間段之後，給壓電致動器21接通電壓並且活塞保持裝置在非常短的時間段之內釋放打入活塞。之後藉助存在的壓力以及由於繼續的燃燒過程而進一步的壓力提高而使打入活塞加速。
但是原則上，可在沒有限定的壓力提升的情況下有利地使用根據本發明的活塞保持裝置，從而也可在點燃燃氣混合物的同時釋放活塞。
在該示例中，藉由選擇預先規定的時間段或延遲來限定壓力提升，這意味著相應的近似並且以燃燒過程的充分可重複性為前提。在其他的實施方式中，以感知方式檢測的變數如在燃燒腔2中的壓力及/或溫度也可用作釋放活 塞保持裝置的標準。預先規定的時間段及/或相應的測量值閾值可在有意義的範圍中變化，以便根據需要改變打入能量。
2‧‧‧燃燒腔
3‧‧‧氣缸
4‧‧‧打入活塞
10‧‧‧活塞保持裝置
14‧‧‧火花塞
15‧‧‧止擋緩衝器
16‧‧‧上止擋
17‧‧‧保持元件
18‧‧‧鎖止件
25‧‧‧電源

Claims (10)

  1. 一種打入設備，包括在氣缸(3)中引導的打入活塞(4)，以用於將釘子件打入工件中；以及布置在該打入活塞(4)上的燃燒腔(2)，在打入過程中，在該燃燒腔(2)中藉由燃燒過程提高壓力，其中，在該打入過程之前，藉助活塞保持裝置(10)將該打入活塞(4)保持在初始位置中；其中該活塞保持裝置(10)包括壓電致動器(21)。
  2. 如請求項1所記載之打入設備，其中該活塞保持裝置(10)包括能藉助該壓電致動器(21)操作的鎖止件(18)，以形狀鎖合地保持該打入活塞(4)。
  3. 如請求項2所記載之打入設備，其中該壓電致動器(21)經由傳動裝置(22)作用到該鎖止件(18)上。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之打入設備，其中該壓電致動器(21)克服預緊彈簧(19)的力受到支撐。
  5. 如前述請求項中任一項所記載之打入設備，其中藉助該壓電致動器(21)在點燃過程之後以時間上的延遲釋放該打入活塞(4)。
  6. 如請求項5所記載之打入設備，其中根據壓力閾值、溫度閾值或定義的時間間隔來進行釋放。
  7. 如請求項5或6所記載之打入設備，其中能調節地改變該時間上的延遲。
  8. 如前述請求項中任一項所記載之打入設備，其中能用 能點燃的燃氣混合物填充該燃燒腔(2)。
  9. 如請求項8所記載之打入設備，其中藉助載入件(7)能在該燃燒腔(2)中產生燃氣混合物的過壓。
  10. 一種用於操作打入設備的方法，該打入設備尤其是如前述請求項中任一項所記載之打入設備，該方法包括以下步驟：a. 藉助活塞保持裝置(10)將打入活塞(4)保持在初始位置中；b. 在燃燒腔(2)中引起燃燒過程，從而提高作用到該打入活塞(4)的壓力；以及c. 在已經出現定義的壓力提升之後，藉助給該活塞保持裝置(10)的電訊號釋放該打入活塞(4)。
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