-
Aufgabe der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
-
Derartige
Setzgeräte
weisen eine Brennkammer auf, in der eine Portion Flüssiggas
oder ein anderer verdampfbarer Brennstoff mit einem Oxidationsmittel,
wie z. B. Umgebungsluft, verbrennbar ist.
-
Mittels
der Verbrennungsenergie wird ein, in einer Kolbenführung versetzbar
geführter
Setzkolben angetrieben um ein Befestigungselement in einen Gegenstand
einzutreiben. Nach erfolgtem Eintreibvorgang wird der Setzkolben
wieder in seine Ausgangsstellung an der Brennkammer zurückgefahren. Bei
brennkraftbetriebenen Setzgeräten
der oben genannten Art mit thermischer Rückführung des Setzkolbens muss
die Brennkammer verriegelt werden, bis der Setzkolben in seine Ausgangsstellung
zurückgefahren
ist. Diese Verriegelung ist mechanisch aufgebaut und an den Abzug
des Setzgerätes
gekoppelt.
-
Aus
der
US 5 909 836 ist
ein derartiges gattungsgemässes
brennkraftbetriebenes Setzgerät
bekannt, das eine Brennkammer und eine sich an diese anschliessende
Kolbenführung
mit einem darin versetzbar geführten
Setzkolben aufweist. Die Brennkammer wird in axialer Richtung einerseits
vom Setzkolben begrenzt und andererseits von einem Zylinderkopf.
Eine axial verschiebliche Hülse
bildet die Seitenwände
der Brennkammer und fungiert gleichzeitig als Ventilmittel, das
mit dem Zylinderkopf zusammenwirkt und über das Belüftungsöffnungen der Brennkammer geöffnet und
geschlossen werden können.
Die Hülse
ist dazu mit einem Anpressfühler verbunden
und wird bei einem Anpressen des Setzgerätes an einen Gegenstand mit
diesem in axialer Richtung versetzt. Durch eine Betätigung eines
an dem Setzgerät
vorhandenen Abzugs oder Triggers wird ein Schalter geschlossen und
ein elektrischer Funke erzeugt, der ein in der Brennkammer befindliches
Gasgemisch, wie z. B. ein Luft-Brenngasgemisch, zündet und
somit den Verbrennungsprozess startet. Der Setzkolben wird dann
beschleunigt und treibt ein Befestigungselement in den Gegenstand ein.
Die Rückführung des
Setzkolbens in seine Ausgangsstellung erfolgt über einen in der Brennkammer nach
Beendigung des Verbrennungsvorgangs vorherrschenden Unterdruck.
Die Brennkammer muss dabei solange geschlossen bleiben, bis der
Setzkolben vollständig
zurückgeführt ist,
wozu die Hülse bzw.
das Ventilmittel, das die Brennkammer verschliesst, bei gezogenem
Abzug bzw. Trigger verriegelt wird noch bevor der Schalter die Zündung auslöst. Damit
die Brennkammer nach dem Loslassen des Triggers nicht zu schnell
geöffnet
wird, sieht die
US 5 909 836 eine
Verzögerung
der Triggerbewegung vor, welche für das Entriegeln der Hülse bzw. des
Ventilmittels verantwortlich ist.
-
Hierbei
ist es von Nachteil, dass es theoretisch möglich ist, das Setzgerät an einen
Untergrund anzupressen, das Ventilmittel über den Trigger zu verriegeln,
ohne das Setzgerät
auszulösen
und das Setzgerät
dann wieder vom Untergrund abzuheben und durch weiteres Ziehen des
Triggers auszulösen.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Setzgerät der vorgenannten
Art zu entwickeln, bei dem ein Auslösen des Setzgerätes in abgehobenem
Zustand bei geschlossener bzw. abgedichteter Brennkammer nicht möglich ist.
-
Die
erfindungsgemässe
Aufgabe wird durch ein Setzgerät
mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demnach ist eine elektronische
Steuereinheit und wenigstens ein mit dieser verbundener Initialisierungsschalter
vorgesehen, wobei die Steuereinheit die elektronischen Gerätefunktionen,
wie z. B. die Zündung,
steuert. Der Initialisierungsschalter ist dabei noch vor der Verriegelung
betätigbar.
Die Steuereinheit gibt eine Zündung
in der Brennkammer nur dann frei, wenn ein Zeitraum zwischen einem
Schalten des Initialisierungsschalters und einem Schalten des mit
der Steuereinheit verbundenen Auslöseschalters nicht länger als
eine vorgegebene Sollzeit ist. Hierdurch wird verhindert, dass das
Setzgerät noch
ausgelöst
werden kann, wenn es an einen Untergrund angepresst und durch teilweise
Betätigung des
Abzugs verriegelt wurde. Das durch die Sollzeit definierte Zeitfenster
für ein
Auslösen
der Zündung ist
dabei so kurz gewählt,
dass ein normales Durchziehen des Abzugs zum Verriegeln der Einlass-/Auslasseinrichtung
und zum Auslösen
der Zündung durch
den direkt oder indirekt über
den Abzug angesprochenen Auslöseschalter
möglich
ist, ein zeitverzögertes
Auslösen
nach einem erneuten Abheben vom Untergrund bei teilweise betätigtem Abzug
jedoch nicht.
-
Günstig ist
es ferner, wenn die Steuereinheit ein Zeitcomparatormittel zum Vergleichen
des Zeitraums zwischen dem Schalten des Initialisierungsschalters
und des Auslöseschalters
mit der Sollzeit beinhaltet. Eine Überwachung des Zeitraums zwischen
dem Schalten des Initialisierungsschalters und des Auslöseschalters
ist so leicht möglich.
Das Zeitcomparatormittel kann dabei z. B. als Kondensatorschaltung
ausgebildet sein, wobei die Sollzeit über die Entladedauer von Kondensatoren
vorgegeben sein kann. Das Zeitcomparatormittel könnte aber auch als ein in einem
Mikroprozessor ablaufendes Programm ausgebildet sein, wobei die
Sollzeit in einem Speicher hinterlegt und dort zum Vergleich mit den
gemessenen Zeiten abrufbar ist.
-
Von
Vorteil ist es dabei, wenn der Initialisierungsschalter als Abzugsschalter
ausgebildet ist, der in Abhängigkeit
von der Lage des Abzugs schaltbar ist. Der Abzugsschalter muss dazu
nicht direkt vom Abzug betätigt
werden, sondern kann auch mittelbar von diesem angesprochen werden,
z. B. unter Zwischenschaltung weiterer mechanischer oder elektronischer
Elemente. Durch diese Massnahme kann direkt die Zeitdauer mit der
Sollzeit verglichen werden, die der Anwender benötigt, um den Abzug vollständig durchzuziehen,
wodurch eine sehr hohe Sicherheit erreicht wird. Die Sollzeit liegt
hierbei vorzugsweise im Bereich von ca. 300 ms bis ca. 1000 ms.
-
Alternativ
könnte
der Initialisierungsschalter auch als Anpressschalter ausgebildet
sein, der über einen
im Bereich einer Bolzenführung
versetzbar geführten
Anpressfühler
schaltbar ist. Hier ist die Sollzeit etwas länger zu bemessen sein, da die
Zeit für das
Anpressen des Setzgerätes
an den Untergrund bzw. das Werkstück noch mit eingerechnet sein muss.
-
In
einer technisch einfach auszuführenden Ausgestaltung
der Erfindung weist der Abzug ein Schaltelement auf, das einen ersten
Schaltarm für den
Abzugsschalter, einen zweiten Schaltarm für den Auslöseschalter und ein Sperrelement
der Verriegelungseinrichtung beinhaltet.
-
Weitere
Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung
in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
-
Es
zeigen:
-
1 ein
erfindungsgemässes
Setzgerät
in der Ausgangsstellung im Längsschnitt,
-
2 das
Setzgerät
aus 1 in angepresster Stellung,
-
3 das
Setzgerät
aus 1 in angepresster Stellung mit dem Abzug in einer
ersten betätigten
Stellung,
-
4 das
Setzgerät
aus 1 in angepresster Stellung mit dem Abzug in einer
zweiten betätigten
Stellung,
-
5 das
Setzgerät
aus 1 in angepresster Stellung mit dem Abzug in vollständig betätigter Stellung.
-
In
den 1 bis 5 ist ein erfindungsgemässes handgeführtes, brennkraftbetriebenes
Setzgerät 10 wiedergegeben,
das mit einem verdampfbaren flüssigen
oder gasförmigen
Brennstoff betreibbar ist, der z. B. in einem nicht zeichnerisch
dargestellten Brennstoffreservoir bevorratet ist.
-
Das
Setzgerät 10 weist
ein Gehäuse 11 auf, in
dem ein Setzwerk angeordnet ist, mittels dessen ein Befestigungselement,
wie ein Nagel, Bolzen oder dgl., in einen Untergrund U eintreibbar
ist, wenn das Setzgerät 10 an
den Untergrund U bzw. einen Gegenstand angepresst und über einen
am Handgriff 36 des Setzgerätes 10 befindlichen
Abzug 30 ausgelöst wird. Über den
Abzug 30 ist dabei eine hier nicht zeichnerisch dargestellte
Zündeinrichtung
auslösbar, über die
ein in der Brennkammer 13 enthaltenes Luft-Brennstoffgemisch
zündbar
ist. Der Abzug 30 wirkt dazu über ein Schaltelement 31,
wie z. B. einer Schaltwippe, mit einem als Abzugsschalter 21 ausgebildeten
Initialschalter und einem Auslöseschalter 22 zusammen,
die ihrerseits mit einer Steuereinheit 20 über in den
Figuren nicht wiedergegebene Leitungen verbunden sind. Das Schaltelement 31 ist
dabei z. b. an einer Lagerstelle 35 schwenkbar gehalten. Eine
Quelle für
elektrische Energie, wie z. B. eine oder mehrere Batterien, ist
ebenfalls vorgesehen, in den Figuren aber nicht dargestellt.
-
Zum
Setzwerk gehören
u. a. eine in einer Brennkammerhülse 12 aufspannbare
Brennkammer 13, eine Kolbenführung 17, in der ein
Setzkolben 16 verschieblich geführt ist und eine Bolzenführung 18 zur
Führung
eines Befestigungselementes, welches bei einem Setzvorgang über das
sich nach vorne bewegende setzrichtungsseitige Ende des Setzkolbens 16 in
einen Untergrund eingetrieben wird. Die Brennkammerhülse 12,
die Kolbenführung 17 und
die Bolzenführung 18 sind
dabei vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. An dem der Bolzenführung 18 zugewandten
Ende der Kolbenführung 17 liegen Auspufföffnungen 26, über die
ein Teil der Abgase aus der Kolbenführung 17 ausströmen kann,
wenn der Setzkolben 16 sich in seiner der Brennkammer 13 abgewandten
Endstellung befindet.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Brennkammerhülse 12 gegenüber der
Kolbenführung 17 verschieblich
gelagert und wird über
wenigstens ein, in den Zeichnungen nicht sichtbares, Federelement
in Richtung auf die Bolzenführung 18 bzw. auf
die kollabierte Stellung der Brennkammer 13 elastisch beaufschlagt.
Ein Anpressstrang 25 greift an einem Ende an der Brennkammerhülse 12 an, während sein
gegenüberliegendes
Ende an einem Anpressfühler 28 festgelegt
ist, der verschieblich auf der Bolzenführung 18 angeordnet
ist, und der die Bolzenführung 18 in
der in 1 dargestellten Ausgangsstellung des Setzgerätes 10 überragt. Über den
Anpressfühler 28 ist
ein als Anpressschalter 23 ausgebildeter weiterer Initialschalter
betätigbar,
der im Bereich der Bolzenführung 18 am
Setzgerät 10 angeordnet
ist, und der über
in den Zeichnungen nicht dargestellte Leitungen mit der Steuereinheit 20 verbunden
ist. Die Brennkammerhülse 12 weist
an ihrem der Kolbenführung 17 abgewandten
Ende eine Brennkammerrückwand 14 auf.
Die Brennkammerhülse 12 ist
vorliegend einteilig mit der Brennkammerwand 14 ausgeführt. Die
Brennkammerhülse 12 kann
aber auch gegenüber
der Brennkammerrückwand 14 versetzbar
sein, wobei die Brennkammerrückwand 14 dann
vorzugsweise gehäusefest
angeordnet ist.
-
Das
Einbringen von Luft in die Brennkammer 13 erfolgt über wenigstens
eine erste Öffnung 15 einer
Einlass-/Auslassanordnung 40 in der Brennkammerrückwand 14.
Das Ausbringen von Abgasen aus der Brennkammer 13 erfolgt
durch wenigstens eine zweite Öffnung 19 Einlass-/Auslassanordnung 40 die zwischen
der Brennkammerhülse 12 und
dem brennkammerseitigen Ende der Kolbenführung 17 ausgebildet
ist. Um eine Luftströmung
von der ersten Öffnung 15 zur
zweiten Öffnung 19 zum
Spülen
der Brennkammer 13 zu erzeugen, können an dem Setzgerät 10 weitere
Mittel, wie etwa ein in den Figuren nicht dargestellter Ventilator,
vorgesehen sein. Zu der Einlass-/Auslassanordnung 40 gehört in dem
hier dargestellten Ausführungsbeispiel
auch die als Ventilmittel fungierende Brennkammerhülse 12, über die das Öffnen und
Schliessen der Öffnungen 15, 19 gesteuert
wird, wie nachfolgend noch erläutert
werden wird.
-
In 1 ist
das Setzgerät
in seiner Ruhe- oder Ausgangsstellung dargestellt, in der die Brennkammer 13 auf
minimale Grösse
reduziert ist und in der sich der Setzkolben 16 mit seinem
Kolbenkopf an dem der Brennkammer 13 zugewandten Ende der Kolbenführung 17 befindet.
Der Anpressschalter 23, der Abzugsschalter 21 und
der Auslöseschalter 22 am
Abzug 30 sind unbetätigt.
Die Einlass-/Auslassanordnung 40 befindet sich in ihrer
ersten Stellung, in der die Öffnungen 15, 19 offen
sind.
-
Beim
Anpressen des Setzgerätes 10 an
einen Untergrund U (vgl. 2) wird der Anpressfühler in
Richtung des Pfeils 50 versetzt. Diese Bewegung wird über den
Anpressstrang 25 auf die Brennkammerhülse 12 mit der Brennkammerrückwand 14 übertragen,
so dass diese von der Kolbenführung 17 wegbewegt
werden, wobei die Brennkammer 13 aufgespannt wird, wie
aus 2 ersichtlich ist. Durch die Öffnungen 15 der Einlass-/Auslassanordnung 40 strömt Luft
in die Brennkammer 13 ein bis die ersten Öffnungen 15 über Dichtungselemente 29 an
dem Gehäuse 11 in
der aufgespannten Stellung der Brennkammer 13 verschlossen
werden. Die zweite Öffnung 19 zwischen
der Brennkammerhülse 12 und der
Kolbenführung 17 wird
in dieser aufgespannten Stellung der Brennkammer 13 über einen,
z. B. als O-Ring ausgebildeten, Dichtungskörper 27 an der Brennkammerhülse 12 verschlossen.
Der Anpressschalter 23 wird von der Anpresshülse 28 überfahren und
wird von dieser betätigt.
Dabei gibt er zu einem Zeitpunkt t0 ein Schaltsignal an die Steuereinheit 20 ab.
Das Schaltsignal kann dabei z. B. durch das Schliessen eines Stromkreises
erzeugt sein. Die Steuereinheit 20 wird daraufhin eingeschaltet.
Während
des Aufspannvorganges der Brennkammer 13 strömt ferner
Brennstoff über
eine in den Figuren nicht wiedergegebene Brennstoffzuleitung aus
einem Brennstoffreservoir in die Brennkammer 13 ein, wobei
dieses elektronisch oder mechanisch gesteuert erfolgen kann.
-
In
der aus 3 ersichtlichen Stellung wurde der
Abzug 30 ein Stück
weit in Richtung des Pfeils 51 gedrückt. Der erste Abzugsschalter 21 wurde
dabei über
den zweiten Arm 33 des Schaltelements 31 betätigt und
gibt zu einem Zeitpunkt t1 ein Schaltsignal an die Steuereinheit 20 ab,
wodurch die Zündelektronik
der Steuereinheit 20 in Bereitschaft versetzt wird.
-
Nach
einer weiteren aus 4 ersichtlichen Bewegung des
Abzugs in Richtung des Pfeils 52, wird ein zu einer insgesamt
mit 37 bezeichneten Verriegelungseinrichtung gehöriges Sperrelement 34 am Schaltelement 31 zu
einem Zeitpunkt t2 in eine Sperrstellung 54 an der Brennkammerhülse 13 bewegt.
Die Einlass-/Auslasseinrichtung 40 wird hierdurch in ihrer
zweiten Stellung, in der die Brennkammer 13 abgedichtet
ist, verriegelt.
-
In
der aus 5 ersichtlichen Stellung wurde der
Abzug 30 weiter in Richtung des Pfeils 53 gedrückt und
vollständig
betätigt.
Der Auslöseschalter 22 wurde
nun über
den ersten Arm 32 des Schaltelements 31 betätigt. Das
Sperrelement 34 des Schaltelements 31 bleibt dabei
weiterhin in der Sperrstellung 54 gegenüber der Brennkammerhülse 12.
Die Steuereinheit 20 erhält nun zu einem Zeitpunkt t3
ein Schaltsignal zum Auslösen
einer Zündung 24 durch die
Zündeinrichtung.
-
Die
Zündung 24 wird
von der Steuereinheit 20 aber nur freigegeben und ein Setzvorgang
ausgelöst,
wenn eine der folgende Bedingungen durch die eingegangenen Schaltsignale
des Anpressschalters 23 und des Auslöseschalters 22 oder
des Abzugsschalters 21 und des Auslöseschalters 22 erfüllt werden:
t3 – t0 kleiner
gleich tmax1 oder t3 – t1
kleiner gleich tmax2.
-
Hierbei
sind tmax1 und tmax2 in der Steuereinheit 20 hinterlegte
bzw. gespeicherte Werte für Sollzeiten,
die zwischen den Zeitpunkten t3 und t0 bzw. t3 und t1 vergangen
sein dürfen,
damit die Steuereinheit 20 noch eine Zündung 24 auslöst. Für die Überprüfung der
ersten Sollzeit tmax1 und der zweiten Sollzeit tmax2 mit den zwischen
t3 und t0 bzw. t3 und t1 liegenden Zeitspannen beinhaltet die Steuereinheit 20 ein
Zeitcomparatormittel 120. Stellt das Zeitcomparatormittel 120 also
fest, dass die Bedingungen t3 – t0
kleiner gleich tmax1 oder t3 – t1
kleiner gleich tmax2 nicht erfüllt
sind, dann wird von der Steuereinheit 20 keine Zündung 24 ausgelöst. Hierdurch
kann verhindert werden, dass ein Anwender nach dem Verriegeln der
als Ventilmittel ausgebildeten Brennkammerhülse 12 das Setzgerät 10 abhebt und
noch auslösen
kann.
-
Es
könnte
an dem Setzgerät
auch nur ein Initialisierungsschalter vorgesehen sein und dabei
im Setzgerät
nur die Überprüfung einer
Sollzeit vorgenommen werden.
-
Das
Zeitcomparatormittel 120 kann z. B. durch eine Kondensatorschaltung
gebildet sein, bei der die Sollzeit über die Entlade- oder Aufladezeit von
Kondensatoren der Schaltung festgelegt bzw. hinterlegt sind.
-
Das
Zeitcomparatormittel 120 könnte aber auch als ein in einem
Mikroprozessor ablaufendes Programm ausgebildet sein, wobei die
Sollzeit in einem Speicher hinterlegt und dort zum Vergleich mit den
gemessenen Zeiten abrufbar ist.