EP1862263B1 - Brennkraftbetriebenes Setzgerät - Google Patents

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EP1862263B1
EP1862263B1 EP07108096A EP07108096A EP1862263B1 EP 1862263 B1 EP1862263 B1 EP 1862263B1 EP 07108096 A EP07108096 A EP 07108096A EP 07108096 A EP07108096 A EP 07108096A EP 1862263 B1 EP1862263 B1 EP 1862263B1
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circuit
combustion
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ignition
circuits
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Iwan Wolf
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Hilti AG
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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
    • B25C1/08—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure

Definitions

  • the present invention relates to a combustion-driven setting tool referred to in the preamble of claim 1. Art.
  • Such setting devices have a combustion chamber in which a portion of liquefied petroleum gas or another vaporizable fuel with an oxidizing agent such. B. ambient air, is combustible.
  • a setting piston displaceably guided in a piston guide is driven in order to drive a fastening element into an article.
  • a combustion-powered setting tool which has an electronic control with a microprocessor for controlling the ignition and the injection.
  • the setting tool in this case has various sensors, inter alia, for measuring the air pressure of the environment and the fuel pressure.
  • the metering and metering of the fuel from the fuel reservoir to the combustor is controlled by the microprocessor based on the data sensed by the sensors, for which purpose the microprocessor cooperates with a control valve for the fuel.
  • a disadvantage of the combined ignition and injection electronics of US Pat. No. 6,123,241 is that it may cause interference by the EMC emission of the spark, which affect the whole combined electronics and so z. B. can also influence a subsequent re-fuel injection.
  • the object of the present invention is to develop a setting tool of the aforementioned type, which avoids the disadvantages mentioned and ensures a low-noise workflow.
  • control electronics on at least two logically separate circuits, which are electrically separable from each other and of which a first circuit controls the metering device and a second circuit, the ignition device.
  • At least one of the two circuits has at least one microprocessor, whereby a fast data processing is ensured, even if a plurality of parameters is present as input values for the control.
  • both the first circuit and the second circuit each have at least one microprocessor.
  • first circuit and the second circuit can each be activated via at least one switching means, wherein the switching means are independent of each other. This allows the injection to occur as early as possible, so that there is sufficient time between the injection and the ignition for the evaporation of the fuel gas available.
  • a single energy source for supplying both circuits with electrical energy is provided, thereby avoiding additional expenditure in the production and a small volume of construction is achieved.
  • the power supply by the power source via a further switching means at the same time from the first circuit and the second circuit is separable or connectable to these.
  • an electrical disconnection of the two circuits is achieved at the same time when switching off the power supply.
  • FIGS. 1 and 2 is an inventive, operable with a liquid or gaseous fuel propellant setting device 10 with a propellant container 20 reproduced.
  • the setting device 10 has a housing 11 with a handle 17 integrally formed thereon, on which there is a trigger switch 18, by means of which a setting process can be triggered.
  • the setting tool 10 also has a setting network, which includes a combustion chamber 12 for combustion of an air-blowing agent mixture and a set in a piston guide 29 displaceably guided setting piston 19 and via a fastener is driven into a workpiece.
  • a propellant container 20 is interchangeably arranged, which is formed in the present embodiment as a gas can and which contains a liquid gas.
  • the propellant container 20 has at one end a valve outlet 23 of a valve 22, such. B. a stem, on, can be output via the propellant from the propellant container 20.
  • a connection element 14 such in the propellant container receptacle 21, a connection element 14, such.
  • the propellant container is then connected via a outgoing from the connection element 14 propellant conduit 15 with the combustion chamber 12, wherein in the propellant conduit 15 is still a metering device 13 is arranged, via which the propellant is influenced to the combustion chamber 12.
  • the metering device 13 includes z. B. an electronically controllable valve and may be formed as a fuel injection device.
  • an ignition device 16 such as, for. B. a spark plug, arranged, via which a combustion process in the combustion chamber 12 can be triggered.
  • the ignition device 16 and the metering device 13 are electronically designated by a total of 30 and in FIG. 2 more precisely controlled control electronics controlled.
  • the control electronics 30 has two logic circuits 33, 34 which are logically separate from one another, of which the first circuit 33 controls the metering device 13 and the second circuit 34 controls the ignition device 16.
  • the first circuit 33 has a first microprocessor 37 which, on the basis of stored data and measurement data of sensor means 41, 42, which are connected to the first circuit 33, determines the necessary for a setting dose of the blowing agent and transmits the control commands to the metering device 13 ,
  • the first circuit 33 is connected to the metering device 13 via a first control line 31.
  • a first sensor means 41 serves to detect the ambient temperature
  • a second sensor means 42 serves to detect the ambient pressure.
  • a first switching means 35 is arranged, the z. B. is designed as a nose switch in the mouth region of the setting device 10. About this switching means 35, the first circuit 33 is independently activated by the second circuit 34, z. B. when the setting tool is pressed against a workpiece or a substrate.
  • the second circuit 32 has a second microprocessor 38 which controls the ignition by the ignition device 16. Via a second control line 32, the second circuit 34 is connected to the ignition device 16.
  • a second switching means 36 is arranged, the z. B. is coupled to the trigger switch or is formed by the trigger switch itself.
  • the second circuit 34 can be activated independently of the first circuit 33, z. B. when the setting device 10 is triggered via the trigger switch 18.
  • the second switching means 36 could be switched only indirectly as a result of actuation of the trigger switch 18.
  • an energy source 40 such. B. one or more batteries or accumulators, provided, which is connected via leads respectively to the first circuit 33 and the second circuit 34 (see Fig. 2 ). About one Further switching means 39, the power source 40 connected to the circuits 33, 34 and these are supplied with electrical energy.
  • the ignition control (34) releases the ignition caused by the discharge of at least one capacitor, the ignition control (34) causes the switch (39) to open, immediately leading to the dosing control (33) being switched off. Ignition is now completed by the energy stored in said capacitor.

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Description

  • 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.
  • Aus der US 6 123 241 ist ein brennkraftbetriebenes Setzgerät bekannt, das eine elektronische Steuerung mit einem Mikroprozessor zur Steuerung der Zündung und der Einspritzung aufweist. Das Setzgerät weist dabei verschiedene Sensoren u. a. zur Messung des Luftdrucks der Umgebung und des Brennstoffdrucks auf. Die Zumessung und Dosierung des Brennstoffes von dem Brennstoffreservoir zur Brennkammer wird von dem Mikroprozessor anhand der von den Sensoren erfassten Daten gesteuert, wozu der Mikroprozessor mit einem Kontrollventil für den Brennstoff zusammenwirkt.
  • Von Nachteil bei der kombinierten Zünd- und Einspritzelektronik der US 6 123 241 ist, dass es durch die EMV-Emission des Zündfunkens zu Störungen kommen kann, die die ganze kombinierte Elektronik betreffen und so z. B. auch eine nachfolgende erneute Brennstoffeinspritzung beeinflussen können.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Setzgerät der vorgenannten Art zu entwickeln, welches die genannten Nachteile vermeidet und einen störungsarmen Arbeitsablauf gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Massnahmen erreicht.
  • Demnach weist die Steuerelektronik wenigstens zwei logisch getrennte Schaltkreise auf, die elektrisch voneinander trennbar sind und von denen ein erster Schaltkreis die Dosiereinrichtung und ein zweiter Schaltkreis die Zündeinrichtung steuert. Durch diese logische Trennung der Steuerung und die elektrische, reversible Trennbarkeit der Schaltkreise wird es ermöglicht, die Steuerung der Dosiereinrichtung, d. h. den ersten Schaltkreis, spätestens beim Auftreten des Zündfunkens vollständig abzuschalten und so sicher zu stellen, dass die durch den Zündfunken bewirkten EMV-Störungen keinen Einfluss auf die Dosiereinrichtung und deren Steuerung haben. Fehldosierungen und Systemfehler der Dosiereinrichtung und des sie steuernden ersten Schaltkreises können demnach zuverlässig vermieden werden. Die Trennung der beiden Schaltkreise voneinander kann auf die logische und elektrische Verbindung der Bauteile beschränkt sein, während die beiden Schaltkreise physisch auf demselben Print ausgeführt sein können.
  • Von Vorteil ist es ferner, wenn wenigstens einer der beiden Schaltkreise wenigstens einen Mikroprozessor aufweist, wodurch eine schnelle Datenverarbeitung gewährleistet wird, auch wenn eine Vielzahl von Parametern als Eingangswerte für die Steuerung vorliegt. Vorzugsweise weisen sowohl der erste Schaltkreis als auch der zweite Schaltkreis jeweils wenigstens einen Mikroprozessor auf.
  • Günstig ist es, wenn der erste Schaltkreis und der zweite Schaltkreis jeweils über wenigstens ein Schaltmittel aktivierbar sind, wobei die Schaltmittel voneinander unabhängig sind. Dies ermöglicht, dass die Einspritzung möglichst früh geschieht, damit zwischen der Einspritzung und der Zündung ausreichend Zeit für die Verdampfung des Brenngases zur Verfügung steht.
  • Vorteilhaft ist eine einzige Energiequelle zur Versorgung beider Schaltkreise mit elektrischer Energie vorgesehen, wodurch ein Mehraufwand bei der Herstellung vermieden und ein geringes Bauvolumen erreicht wird. Vorzugsweise ist die Energieversorgung durch die Energiequelle über ein weiteres Schaltmittel gleichzeitig von dem ersten Schaltkreis und von dem zweiten Schaltkreis trennbar bzw. mit diesen verbindbar. Hierdurch wird bei einem Abschalten der Stromversorgung gleichzeitig eine elektrische Trennung beider Schaltkreise erreicht.
  • 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:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemässes Setzgerät,
    Fig. 2
    ein Detail des Setzgerätes gemäss der Markierung II aus Fig. 1.
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein erfindungsgemässes, mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff als Treibmittel betreibbares Setzgerät 10 mit einem Treibmittelbehälter 20 wiedergegeben. Das Setzgerät 10 weist ein Gehäuse 11 mit einem daran angeformten Handgriff 17 auf, an dem sich ein Auslöseschalter 18 befindet, mittels dessen ein Setzvorgang ausgelöst werden kann. Das Setzgerät 10 weist ferner ein Setzwerk auf, das eine Brennkammer 12 zur Verbrennung eines Luft-Treibmittelgemisches und einen in einer Kolbenführung 29 versetzbar geführten Setzkolben 19 beinhaltet und über den ein Befestigungselement in ein Werkstück eintreibbar ist. In einer Treibmittelbehälteraufnahme 21 des Setzgerätes 10 ist ein Treibmittelbehälter 20 auswechselbar angeordnet, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Gasdose ausgebildet ist und der ein Flüssiggas enthält. Der Treibmittelbehälter 20 weist an einem Ende einen Ventilauslass 23 eines Ventils 22, wie z. B. einen Stem, auf, über den Treibmittel aus dem Treibmittelbehälter 20 ausgegeben werden kann. Dazu ist in der Treibmittelbehälteraufnahme 21 ein Anschlusselement 14, wie z. B. ein Anschlussstutzen, angeordnet, der mit dem Ventilauslass 23 verbunden ist, wenn der Treibmittelbehälter 20 vollständig in die Treibmittelbehälteraufnahme 21 eingesteckt ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der Treibmittelbehälter ist dann über eine von dem Anschlusselement 14 abgehende Treibmittelleitung 15 mit der Brennkammer 12 verbindbar, wobei in der Treibmittelleitung 15 noch eine Dosiereinrichtung 13 angeordnet ist, über die der Treibmittelzufluss zur Brennkammer 12 beeinflusst ist. Die Dosiereinrichtung 13 umfasst dazu z. B. ein elektronisch steuerbares Ventil und kann als Brennstoff-Einspritzeinrichtung ausgebildet sein.
  • In der Brennkammer 12 ist eine Zündeinrichtung 16 wie, z. B. eine Zündkerze, angeordnet, über die ein Verbrennungsvorgang in der Brennkammer 12 auslösbar ist.
  • Die Zündeinrichtung 16 und die Dosiereinrichtung 13 sind elektronisch über eine insgesamt mit 30 bezeichnete und in Figur 2 genauer wiedergegebene Steuerelektronik gesteuert. Die Steuerelektronik 30 weist zwei logisch von einander getrennte Schaltkreise 33, 34 auf, von denen der erste Schaltkreis 33 die Dosiereinrichtung 13 und der zweite Schaltkreis 34 die Zündeinrichtung 16 steuert.
  • Der erste Schaltkreis 33 weist einen ersten Mikroprozessor 37 auf, der anhand von gespeicherten Daten und Messdaten von Sensormitteln 41, 42, die mit dem ersten Schaltkreis 33 verbunden sind, die für einen Setzvorgang notwendige Dosiermenge des Treibmittels bestimmt und die Steuerbefehle an die Dosiereinrichtung 13 übermittelt. Über eine erste Steuerleitung 31 ist der erste Schaltkreis 33 dazu mit der Dosiereinrichtung 13 verbunden. Ein erstes Sensormittel 41 dient der Erfassung der Umgebungstemperatur, während ein zweites Sensormittel 42 der Erfassung des Umgebungsdrucks dient. An dem Setzgerät 10 ist ein erstes Schaltmittel 35 angeordnet, das z. B. als Nasenschalter im Mündungsbereich des Setzgerätes 10 ausgebildet ist. Über dieses Schaltmittel 35 ist der erste Schaltkreis 33 unabhängig vom zweiten Schaltkreis 34 aktivierbar, z. B. wenn das Setzgerät an ein Werkstück bzw. einen Untergrund angepresst wird.
  • Der zweite Schaltkreis 32 weist einen zweiten Mikroprozessor 38 auf, der die Zündung durch die Zündeinrichtung 16 steuert. Über eine zweite Steuerleitung 32 ist der zweite Schaltkreis 34 dazu mit der Zündeinrichtung 16 verbunden. An dem Setzgerät 10 ist ein zweites Schaltmittel 36 angeordnet, das z. B. mit dem Auslöseschalter gekoppelt ist oder durch den Auslöseschalter selbst gebildet wird. Über dieses zweite Schaltmittel 36 ist der zweite Schaltkreis 34 unabhängig vom ersten Schaltkreis 33 aktivierbar, z. B. wenn das Setzgerät 10 über den Auslöseschalter 18 ausgelöst wird. Alternativ könnte das zweite Schaltmittel 36 auch nur indirekt in Folge einer Betätigung des Auslöseschalters 18 geschaltet werden.
  • Durch die logische Trennung des ersten Schaltkreises 33, der die Dosiereinrichtung 13 steuert, von dem zweiten Schaltkreis 34, der die Zündeinrichtung 16 steuert, wird ermöglicht, die Steuerung der Dosiereinrichtung 13, d. h. den ersten Schaltkreis 33, spätestens beim Erzeugen des Zündfunkens vollständig abzuschalten, so dass bei der Zündung durch die Zündeinrichtung 16 ggf. entstehende EMV-Störungen keinen Einfluss auf die Steuerung der Dosiereinrichtung 13 haben können.
  • Zur Versorgung mit elektrischer Energie ist eine Energiequelle 40, wie z. B. eine oder mehrere Batterien oder Akkumulatoren, vorgesehen, die über Zuleitungen jeweils mit dem ersten Schaltkreis 33 und dem zweiten Schaltkreis 34 verbunden ist (Siehe Fig. 2). Über ein weiteres Schaltmittel 39 kann die Energiequelle 40 mit den Schaltkreisen 33, 34 verbunden und diese mit elektrischer Energie versorgt werden. Wenn die Zündsteuerung (34) die Zündung freigibt, welche durch die Entladung mindestens eines Kondensators erfolgt, bewirkt die Zündsteuerung (34) ein Öffnen des Schalters (39), was sofort zum Ausschalten der Dosiersteuerung (33) führt. Die Zündung wird nun durch die in besagtem Kondensator gespeicherte Energie abgeschlossen.
  • Anstelle einer einzelnen Energiequelle 40 können auch für jeden der Schaltkreise separate Energiequellen vorgesehen werden.

Claims (5)

  1. Brennkraftbetriebenes Setzgerät, mit einer Brennkammer (12) für ein brennbares Treibmittel,
    mit einer Zündeinrichtung (16) zur Erzeugung eines Zündfunkens in der Brennkammer (12), mit einer Dosiereinrichtung (13) für das Treibmittel
    und mit einer Steuerelektronik (30) für die Zündeinrichtung (16) und die Dosiereinrichtung (13),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuerelektronik (30) wenigstens zwei logisch getrennte Schaltkreise (33, 34) aufweist, die elektrisch voneinander trennbar sind und von denen ein erster Schaltkreis (33) die Dosiereinrichtung (13) und ein zweiter Schaltkreis (34) die Zündeinrichtung (16) steuert.
  2. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Schaltkreise (33, 34) wenigstens einen Mikroprozessor (37, 38) aufweist.
  3. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltkreis (33) und der zweite Schaltkreis (34) jeweils über wenigstens ein Schaltmittel (35, 36) aktivierbar sind, wobei die Schaltmittel (35, 36) voneinander unabhängig sind.
  4. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schaltkreise (33, 34) über eine Energiequelle (40) mit elektrischer Energie versorgt werden.
  5. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung über die Energiequelle (40) über ein weiteres Schaltmittel (39) von dem ersten Schaltkreis (33) und von dem zweiten Schaltkreis (34) trennbar ist.
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