DE602005005791T2

DE602005005791T2 - Logik und modusanzeige für werkzeug mit wiederholbarem zyklus für brennkraftbetriebenes werkzeug zum eintreiben von befestigungselementen

Info

Publication number: DE602005005791T2
Application number: DE602005005791T
Authority: DE
Inventors: Larry M. Mundelein MOELLER; Joseph E. Elmwood Park FABIN; James E. Barrington DOHERTY
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: EP1713621A1; MXPA06008640A; ATE390991T1; DK1713620T3; AU2005212178A1; NZ548481A; KR20060109508A; DK1713621T3; US7510105B2; WO2005077606A1; DE602005005790D1; CA2553117A1; AU2005212179A1; AU2005212179B2; AU2005212178B2; AU2005212178B8; EP1813394B8; US20050173487A1; JP4673324B2; CA2553117C

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Werkzeuge zum Eintreiben von Befestigungselementen, die zum Eintreiben von Befestigungselementen in Werkstücke verwendet werden, und insbesondere brennkraftbetriebene Werkzeuge zum Eintreiben von Befestigungselementen, die auch als Brennkraftwerkzeuge bezeichnet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein brennkraftbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Werkzeug dieser Art ist aus der US 6 145 724 bekannt.
Brennkraftbetriebene Werkzeuge sind in der Technik bekannt und werden in den US-Reissue-PS 32,452 und US-PS 4 522 162 , 4 483 473 , 4 483 474 , 4 403 722 , 5 197 646 , 5 263 439 und 6 145 724 beschrieben. Ähnliche brennkraftbetriebene Werkzeuge zum Eintreiben von Nägeln und Klammern sind im Handel von Illinois Tool Works mit Sitz in Glenview, Illinois erhältlich.
Solche Werkzeuge enthalten ein allgemein pistolenförmiges Werkzeuggehäuse, das einen kleinen Verbrennungsmotor einschließt. Der Motor wird durch einen Kanister mit druckbeaufschlagtem Brenngas angetrieben, der auch als Brennstoffzelle bezeichnet wird. Eine batteriebetriebene elektronische Energieverteilungseinheit erzeugt einen Funken zur Zündung, und ein in der Verbrennungskammer angeordnetes Gebläse sorgt für eine effiziente Verbrennung in der Kammer und erleichtert ebenfalls Nebenprozesse des Verbrennungsvorgangs der Vorrichtung. Zu solchen Nebenprozessen gehören: Einleiten des Brennstoffs in die Brennkammer, Mischen des Brennstoffs und der Luft in der Kammer und Entfernen oder Ausspülen von Verbrennungsnebenprodukten. Der Motor enthält einen Hubkolben mit einem länglichen, starren Treiber, der in einem Einzylinderkörper angeordnet ist.
Eine Ventilhülse ist um den Zylinder in Axialrichtung hin- und herbewegbar und bewegt sich durch ein Gestänge zum Schließen der Brennkammer, wenn ein Arbeitskontaktelement am Ende des Gestänges gegen ein Werkstück gepresst wird. Dieser Pressvorgang aktiviert auch ein Brennstoffdosierventil dahingehend, ein bestimmtes Brennstoffvolumen in die geschlossene Verbrennungskammer einzuleiten.
Beim Drücken eines Auslöseschalters, was den Funken zum Zünden einer Gasladung in der Brennkammer des Motors verursacht, wird die Kolben- und Treiberkombination nach unten gedrückt, um auf ein positioniertes Befestigungselement aufzutreffen und es in das Werkstück einzutreiben. Dann kehrt der Kolben durch Differenzgasdrücke im Zylinder in seine ursprüngliche oder Vorabschussstellung zurück. Befestigungselemente werden magazinartig in das Mundstück geführt, wo sie in einer ordnungsgemäß positionierten Ausrichtung zum Empfang des Aufpralls des Treibers gehalten werden.
Derzeit auf dem Markt angebotene brennkraftbetriebene Werkzeuge sind sequentiell betätigte Werkzeuge. Das Werkzeug muss gegen das Werkstück gedrückt werden, wobei das Werkstückkontaktelement (WKE) bezüglich des Werkstücks zusammengedrückt wird, bevor der Abzug für das Werkzeug zum Abschießen eines Nagels gedrückt wird. Dies steht Druckluftwerkzeugen gegenüber, die in einem Wiederholungszyklusbetriebsmodus abgeschossen werden können. Mit anderen Worten, diese letzteren Werkzeuge werden durch Pressen des Werkzeugs gegen das Werkstück, wenn der Abzug im niedergedrückten Modus gehalten wird, wiederholt abgeschossen. Diese Unterschiede äußern sich in der Anzahl von Befestigungselementen, die pro Sekunde für das Werkzeug der jeweiligen Art abgeschossen werden können. Der Wiederholungszyklus eines Druckluftwerkzeugs ist wesentlich schneller als der sequentielle Abschussmodus; 4 bis 7 Befestigungselemente können im Wiederholungszyklus pro Sekunde abgeschossen werden, was im Vergleich zu nur 2 bis 3 Befestigungselementen pro Sekunde im sequentiellen Modus steht. Im Vergleich dazu ist der nur sequentielle Zyklus von brennkraftbetriebenen Werkzeugen auf 2–3 Zyklen pro Sekunde beschränkt.
Das Unterscheidungsmerkmal, das brennkraftbetriebene Werkzeuge auf sequentiellen Betrieb beschränkt, ist die manuelle Steuerung der Ventilhülse über einen mit dem Abzug verbundenen Sperrmechanismus durch den Bediener. Dieser Mechanismus hält die Brennkammer so lange geschlossen, bis der Bediener den Abzug freigibt, wobei die relativ langsame muskuläre Reaktionszeit des Bedieners berücksichtigt wird. Mit anderen Worten, das physische Freigeben des Abzugs verbraucht genug Zeit des Abschusszyklus, um eine Rückführung des Kolbens zu gewährleisten. Es ist von Nachteil, die Kammer länger als die Mindestzeit zur Rückführung des Kolbens geschlossen zu halten, da ein Kühlen und Spülen des Werkzeugs verhindert wird.
Somit besteht Bedarf an einem brennkraftbetriebenen Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen, das in einem Wiederholungszyklusmodus betrieben werden kann. Des Weiteren besteht Bedarf an einem brennkraftbetriebenen Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen, das zwischen einem sequentiellen und einem Wiederholungszyklusmodus geschaltet werden kann.
KURZDARSTELLUNG
Die oben aufgeführten Bedürfnisse werden durch das vorliegende brennkraftbetriebene Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen nach Anspruch 1 erfüllt oder übertroffen. Unter anderem ist das vorliegende Werkzeug für wiederholtes Abschießen mit hoher Zyklusrate ausgeführt und bietet dem Bediener die Wahl entweder des Wiederholungszyklus oder sequentiellen Abschießens.
Insbesondere enthält das vorliegende brennkraftbetriebene Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen eine brennkraftbetriebene Energiequelle, ein Werkstückkontaktelement, das bezüglich der Energiequelle zwischen einer Ruhestellung und einer Abschussstellung hin und her beweglich ist, ein der Energiequelle wirkzugeordnetes Steuersystem und einen mit dem Steuersystem verbundenen Abzug, der eine Bedienerschnittstelle mit dem Steuersystem bereitstellt. Das Steuersystem ist so konfiguriert, dass ein Bediener zwischen einem sequentiellen Abschussmodus, in dem der Abzug zwischen Abschüssen freigegeben werden muss, und einem Wiederholungszyklusmodus, in dem der Abzug zwischen Abschüssen kontinuierlich niedergedrückt wird, wählen kann. Der Abzug ist so mit dem Steuersystem verbunden, dass die Frequenz und/oder die Dauer des Drückens des Abzugs den Betriebsmodus von dem sequentiellen Modus zum Wiederholungszyklusmodus umschaltet.
Bei einer anderen Ausführungsform enthält ein brennkraftbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen eine brennkraftbetriebene Energiequelle, ein Werkstückkontaktelement, das bezüglich der Energiequelle zwischen einer Ruhestellung und einer Abschussstellung hin und her beweglich ist, ein der Energiequelle wirkzugeordnetes Steuersystem und einen mit dem Steuersystem verbundenen Abzug, der eine Bedienerschnittstelle mit dem Steuersystem bereitstellt, wobei das Steuersystem so konfiguriert ist, dass ein Bediener zwischen einem sequentiellen Abschussmodus, in dem der Abzug zwischen Abschüssen freigegeben werden muss, und einem Wiederholungszyklusmodus, in dem der Abzug zwischen Abschüssen kontinuierlich niedergedrückt wird, wählen kann. Ein Schalter ist mit dem Steuersystem verbunden, um manuell zwischen dem sequentiellen Abschuss- und dem Wiederholungszyklusmodus zu schalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Werkzeugs zum Eintreiben von Befestigungselementen, das das vorliegende Brennkammersteuersystem enthält;
2 ist ein fragmentarischer Vertikalquerschnitt des Werkzeugs von 1, das in der Ruhestellung gezeigt wird;
3 ist ein fragmentarischer Vertikalquerschnitt des Werkzeugs von 2, das in der Vorabschussstellung gezeigt wird; und
4A–C; 5A–C und 6 sind Arbeitsablaufdiagramme, die das vorliegende Steuerprogramm, das vom Benutzer zwischen einem sequentiellen und einem Wiederholungszyklusmodus geschaltet werden kann, zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nunmehr auf die 1–3 Beug nehmend, wird ein die vorliegende Erfindung enthaltendes brennkraftbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen allgemein mit 10 bezeichnet und ist vorzugsweise der in den oben angeführten Patentschriften ausführlich beschriebenen allgemeinen Art. Ein Gehäuse 12 des Werkzeugs 10 schließt eine unabhängige innere Energiequelle 14 (2) in einer Gehäusehauptkammer 16 ein. Wie bei herkömmlichen Brennkraftwerkzeugen wird die Energiequelle 14 durch innere Verbrennung angetrieben und enthält eine Brennkammer 18, die mit einem Zylinder 20 in Verbindung steht. Ein Kolben 22, der hin- und hergehend in dem Zylinder 20 angeordnet ist, ist mit dem oberen Ende eines Treibers 24 verbunden. Wie in 2 gezeigt, wird eine Obergrenze des Bewegungshubs des Kolbens 22 als eine Vorabschussstellung bezeichnet, zu der es kurz vor dem Abschießen oder vor der Zündung der Verbrennungsgase kommt, wodurch das Abwärtstreiben des Treibers 24 zum Aufprall auf ein (nicht gezeigtes) Befestigungselement, um es in ein Werkstück zu treiben, eingeleitet wird.
Im sequentiellen Modus leitet ein Bediener durch Niederdrücken eines Abzugs 26 Verbrennung in der Brennkammer 18 ein oder im Wiederholungsmodus über den Kammer- oder Kopfschalter 44, wodurch der Treiber 24 durch ein Mundstück 28 (1) kraftvoll nach unten getrieben wird. Das Mundstück 28 führt den Treiber 24, so dass er auf ein Befestigungselement schlägt, das über ein Befestigungselementmagazin 30 in das Mundstück geliefert worden war.
In der Nähe des Mundstücks 28 ist ein Werkstückkontaktelement 32 enthalten, das über ein Gestänge 34 mit einer hin und her gehenden Ventilhülse 36 verbunden ist, von der ein oberes Ende teilweise die Brennkammer 18 definiert. Durch Niederdrücken des Werkzeuggehäuses 12 gegen das Werkstückkontaktelement 32 in Abwärtsrichtung, wie in 1 zu sehen (wie in der Technik bekannt ist, kommen auch andere Betätigungsausrichtungen in Betracht), wird bewirkt, dass sich das Werkstückkontaktelement aus einer Ruhestellung in eine Abschussstellung bewegt. Diese Bewegung überwindet die durch eine (in 1 verdeckt gezeigte) Feder 38 verursachte normalerweise nach unten vorgespannte Ausrichtung des Werkstückkontaktelements 32.
Durch das Gestänge 34 ist das Werkstückkontaktelement 32 mit der Ventilhülse 36 verbunden und beweglich mit ihr hin und her. In der Ruhestellung (2) ist die Brennkammer 18 nicht verschlossen, da ringförmige Spalte 40, insbesondere ein oberer Spalt 40U, der die Ventilhülse 36 und einen Zylinderkopf 42 trennt, und ein unterer Spalt 40L, der die Ventilhülse 36 und den Zylinder 20, der eine Zündkerze 46 aufnimmt, trennt, vorhanden sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Werkzeugs 10 ist der Zylinderkopf 42 auch die Montagestelle für ein Kühlgebläse 48 und einen zugehörigen Gebläsemotor 49, der das Kühlgebläse antreibt. Das Gebläse und mindestens ein Teil des Motors erstrecken sich in die Brennkammer 18, wie in der Technik bekannt ist und in den oben angeführten Patentschriften beschrieben wird. In der in 2 dargestellten Ruhestellung ist das Werkzeug 10 gegen ein Abschießen gesperrt, weil die Ventilhülse 36 nicht mit dem Zylinderkopf 42 oder mit dem Zylinder 20 verschlossen ist und der Kammerschalter 44 geöffnet ist.
Ein Abschießen wird ermöglicht, wenn ein Bediener das Werkstückkontaktelement 32 gegen ein Werkstück drückt. Dieser Vorgang überwindet die Vorspannkraft der Feder 38, bewirkt, dass sich die Ventilhülse 36 bezüglich des Gehäuses 12 nach oben bewegt, wobei die Spalte 40U und 40L geschlossen werden und die Brennkammer 18 verschlossen wird, bis der Kammerschalter 44 aktiviert wird. Des Weiteren wird durch diesen Vorgang auch die Abgabe einer dosierten Brennstoffmenge aus dem (fragmentarisch gezeigten) Brennstoffkanister 50 in die Brennkammer 18 eingeleitet.
Bei Durchdrücken des Abzugs 26 wird die Zündkerze 46 erregt und zündet das Brennstoff- und Luftgemisch in der Brennkammer 18 und sendet den Kolben 22 und den Treiber 24 nach unten zu dem wartenden Befestigungselement zum Eintritt in das Werkstück. Wenn sich der Kolben 22 im Zylinder nach unten bewegt, schiebt er einen Luftstrom, der durch mindestens ein Zungen- oder Rückschlagventil 52 und mindestens ein hinter der Kolbenverschiebung angeordnetes Lüftungsloch 53 (2) abgelassen wird. Am unteren Ende des Kolbenhubs oder am maximalen Kolbenhubweg trifft der Kolben 22 auf einen elastischen Puffer 54, wie in der Technik bekannt ist. Wenn sich der Kolben 22 hinter dem Auslassrückschlagventil 52 befindet, werden Hochdruckgase aus dem Zylinder 20 entlüftet, bis Naheatmosphärendruckbedingungen erhalten werden und sich das Rückschlagventil 52 schließt. Aufgrund der inneren Druckdifferenzen im Zylinder 20 wird der Kolben 22 in die in 3 gezeigte Vorabschussstellung zurückgeführt.
Wie oben beschrieben, ist eines der Probleme, mit denen sich die Konstrukteure von brennkraftbetriebenen Werkzeugen dieser Art befassen, das Erfordernis einer gleichförmigen Rückführung des Kolbens 22 in die Vorabschussstellung und einer verbesserten Steuerung der Kammer 18 vor dem nächsten Zyklus. Dieses Erfordernis ist besonders kritisch, wenn das Werkzeug in einem Wiederholungszyklusmodus abgeschossen werden soll, in dem es jedes Mal zu einer Zündung kommt, wenn das Werkstückkontaktelement 32 zurückgezogen wird, wobei während dieser Zeit der Abzug 26 fortgesetzt in der durchgezogenen oder gedrückten Position gehalten wird.
Nunmehr auf die 2 und 3 Bezug nehmend, enthält das vorliegende Werkzeug 10 zur Berücksichtigung dieser Konstruktionsprobleme eine Brennkammersteuervorrichtung, die allgemein mit 60 bezeichnet wird und dazu konfiguriert ist, das Hin- und Hergehen der Ventilhülse 36 aus der geschlossenen oder Abschussstellung so lange zu verhindern, bis der Kolben 22 in die Vorabschussstellung zurückkehrt. Diese Halte- oder Sperrfunktion der Steuervorrichtung 60 wirkt über eine bestimmte Zeitdauer, die der Kolben 22 braucht, um in die Vorabschussstellung zurückzukehren. Somit kann der das Werkzeug 10 in einem Wiederholungszyklusmodus verwendende Bediener das Werkzeug von dem Werkstück, in das gerade ein Befestigungselement getrieben wurde, abheben und damit beginnen, das Werkzeug für den nächsten Abschusszyklus neu zu positionieren. Aufgrund der kürzeren Abschusszykluszeiten, die mit dem Wiederholungszyklusmodus einhergehen, gewährleistet die Sperrvorrichtung 60, dass die Brennkammer 18 verschlossen bleibt und die Differenzgasdrücke aufrechterhalten werden, so dass der Kolben 22 vor einem verfrühten Öffnen der Kammer 18, was normalerweise die Kolbenrückführung unterbrechen würde, zurückgeführt wird. Obgleich unten eine bevorzugte Ausführungsform einer Sperrsteuervorrichtung 60 beschrieben wird, versteht sich, dass auch andere Arten von Sperrsteuervorrichtungen, seien sie elektronisch oder mechanisch, zum Verzögern des Öffnens der Brennkammer 18 für eine bestimmte Zeitdauer, die für eine gleichförmige Kolbenrückführung als angemessen betrachtet wird, vorgesehen werden können. Solche Sperr- oder Verzögerungsvorrichtungen sind für Werkzeuge erforderlich, die mit einem Wiederholungszyklus betrieben werden können, in dem der Bediener die Möglichkeit hat, herkömmliche Kolbenrückführzyklusmechanismen durch Entfernen des Werkzeugs von dem Werkstück zwischen Verbrennungszündungen außer Kraft zu setzen, bevor der Kolben in die Vorabschussstellung zurückkehren kann.
Insbesondere und unter Bezugnahme auf 3, enthält die Brennkammersteuervorrichtung 60 einen Elektromagneten 62, der dazu konfiguriert ist, ein Rastverriegelungsglied 64 in Eingriff zu nehmen, das sich bezüglich der Ventilhülse 36 in Querrichtung hin und her bewegt, um die Bewegung der Ventilhülse für eine bestimmte Zeitdauer zu verhindern. Diese Zeitdauer wird durch ein Steuerprogramm 66 (4A–6C) gesteuert, das in einer zentralen Verarbeitungseinheit oder in einem Steuermodul 67 (verdeckt gezeigt), die bzw. das in der Regel in einem Griffteil 68 (1) des Gehäuses 12 untergebracht ist, enthalten ist. Das Steuerprogramm 66, die CPU 67 und die zugehörige(n) Verdrahtung und Komponenten werden gemeinsam als das Steuersystem bezeichnet. Obgleich auch andere Ausrichtungen in Betracht kommen, ist der Elektromagnet 62 bei der bevorzugten Ausführungsform mit dem Gleitrastverriegelungsglied 64 verbunden, so dass die Achse der Spule des Elektromagneten und des Rastverriegelungsglieds quer zur Antriebsbewegung des Werkzeugs 10 verläuft. Die Vorrichtung 60 ist in Wirkbeziehung zu einem oberen Teil 70 des Zylinders 20 angebracht, so dass sich Gleitschenkel oder -nocken 72 des Rastverriegelungsglieds 64 mit abgewinkelten Enden 74 durch Öffnungen 76 in einer Halterung 78 und dem Gehäuse 16 erstrecken und so in eine Aussparung 80 in der Ventilhülse 36 eingreifen, nachdem sie die Abschussstellung erreicht hat. Das Rastverriegelungsglied 64 ist durch eine Feder 82 in die verriegelte Position vorgespannt und wird durch den Elektromagneten 62 für eine bestimmte Zeitdauer gehalten.
Für den ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkammersteuervorrichtung 60 muss das Steuerprogramm 66 so konfiguriert sein, dass der Elektromagnet 62 für die ordnungsgemäße Zeitdauer erregt wird, um dem Kolben 22 zu gestatten, im Anschluss an das Abschießen in die Vorabschussstellung zurückzukehren. Wenn der Bediener das Werkzeug 10 gegen das Werkstück drückt und die Brennkammer 18 verschlossen ist, wird das Rastverriegelungsglied 64 gegen die Verschleißplatte 83 vorgespannt und streckt die Schenkel 72 aus. Wenn insbesondere das durch eine Betriebsfolge von (nicht gezeigten) Schaltern ausgelöste Steuerprogramm 66 anzeigt, dass die Bedingungen zufriedenstellend sind, um einen Funken an die Brennkammer 18 zu liefern, wird der Elektromagnet 62 für ungefähr 100 ms erregt. Während dieses Vorgangs wird das Rastverriegelungsglied 64 in Position gehalten, wodurch ein Öffnen der Kammer 18 verhindert wird. Die Erregungszeitdauer des Elektromagneten 62 würde so sein, dass genügend Verweilzeit bereitgestellt wird, um alle Betriebsbedingungen für eine vollständige Rückkehr des Kolbens zu erfüllen. Diese Zeitdauer kann zur Entsprechung der Anwendung variieren.
Das Steuerprogramm 66 ist so konfiguriert, dass nach Rückkehr des Kolbens 22 in die Vorabschussstellung der Elektromagnet 62 entregt wird, wodurch die in Querrichtung ausgerichtete Kraft auf die Schenkel 72 reduziert wird. Wie bekannt ist, muss die Ventilhülse 36 nach unten bewegt werden, um die Kammer 18 zum Austausch von Gasen in der Brennkammer und zur Vorbereitung der nächsten Verbrennung zu öffnen. Obgleich in den 1–3 der Elektromagnet 62 an einem Vorderteil des Gehäuses 12 gezeigt wird, kommt auch in Betracht, dass er wie gewünscht an anderer Stelle am Werkzeug 10 angeordnet werden kann.
Ein anderes Merkmal des vorliegenden Werkzeugs 10 ist, dass die Dauer der Haltezeit des Elektromagneten 62 unter Verwendung mindestens einer Temperaturerfassungsvorrichtung 106, wie zum Beispiel mindestens eines Thermistors, der vorzugsweise an einem unteren Ende des Zylinders 20 in der Nähe der (in 1 verdeckt gezeigten) Feder 38 angeordnet ist, mit der Temperatur des Antriebsquellenmotors in Beziehung gesetzt und dadurch gesteuert werden kann. Je nach Anwendung kommen auch andere Stellen am Werkzeug 10 und andere Arten von Temperaturerfassungsvorrichtungen in Betracht. Bei erhöhten Werkzeugkörpertemperaturen erfolgt eine vakuuminduzierte Rückkehr des Kolbens langsamer und die Brennkammer 18 muss für eine vollständige Kolbenrückkehr länger geschlossen gehalten werden. Umgekehrt erfolgt die Kolbenrückkehr bei niedrigeren Werkzeugkörpertemperaturen schneller und die erforderliche Kammerschließzeit ist kürzer.
Nunmehr auf die 4A–6 Bezug nehmend, enthält das vorliegende Werkzeug 10 ein Merkmal, das es einem Bediener gestattet, das Werkzeug zwischen dem sequentiellen Abschuss- und Wiederholungszyklusmodus zu schalten. Dies wird durch Verwendung eines Steuerprogramms oder -systems 120 implementiert, das getrennt oder in das Steuerprogramm 66, das die Funktionen des Werkzeugs 10 steuert und überwacht, integriert sein kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform und insbesondere auf 4A Bezug nehmend, funktioniert das die Wiederholungszyklusmöglichkeit enthaltende Werkzeug 10 wie folgt: Das Werkzeug wird standardmäßig so eingestellt, dass es im sequentiellen Abschussmodus betrieben wird und so funktioniert, wie gemeinhin in der Technik bekannt ist.
Der Betriebszyklus beginnt mit der START-Position 122, wobei sich die Ventilhülse 36 und das Werkstückkontaktelement in der Ruhestellung befinden und der Abzug 26 freigegeben ist. Wie in 4A gezeigt, sind in der START-Position 122 die Parameter A, MODE, X, Y, Z noch auf 0, ein Zeitglied für eine elektromechanische Sperrvorrichtung, ein 500-ms-Zeitglied, ein 5-s-Zeitglied und das Gebläse 48 sind aus, die Steuervorrichtung 60 ist entregt und der durch die CPU 67 gesteuerte Funken ist entregt. Für die Zwecke dieser Anmeldung ist in den Ablaufdiagrammen "0" gleich "nein" und "≥ 1" ist gleich "ja". Des Weiteren betreffen die Parameter X, Y und Z Parameter, die auf Werkzeugbedingungen basieren, die in die CPU 67 eingegeben werden. Um das Werkzeug 10 in einen Abschussmodus (entweder in den sequentiellen oder Wiederholungszyklus) zu schalten, überprüft das Programm 120 zunächst bei Punkt 124, ob der Abzug 26 geöffnet ist. Wenn der Abzug 26 geöffnet oder nicht durchgedrückt ist, dann wird bei Punkt 126 als Nächstes der Brennkammerschalter 44, der in den Diagrammen und in der folgenden Besprechung als "Kopf" bezeichnet wird, überprüft, um zu sehen, ob die Brennkammer 18 geschlossen ist. Wenn der Kopf 44 geschlossen ist, erfolgt bei Start des Betriebszyklus keine Aktion, bis sich die Ventilhülse 36 in der Ruhestellung befindet. Wenn der Kopf 44 jedoch geöffnet ist, geht das Programm 120 bei 128 in ein CHECK-Unterprogramm (Überprüfungs-Unterprogramm) über. Zur Vereinfachung kann angenommen werden, dass die Brennkammer 18 verschlossen ist, wenn der Kopf 44 geschlossen ist.
Nunmehr auf 4B Bezug nehmend, ist der Parameter A im CHECK-Unterprogramm 128 bei 130 immer noch 0. Wenn der Kopf 44 bei 132 geöffnet ist, dann wird der Abzug 26 bei 134 überprüft. Wenn der Kopf 44 geschlossen ist, dann geht das Programm 120 bei 136 zu SEQFIRE (sequentiellen Abschuss) über (5A, später besprochen). Wenn der Abzug 26 bei 134 geöffnet ist, dann geht das Unterprogramm 128 zu dem bei 132 geöffneten Kopf 44 zurück und das Programm wiederholt sich zyklisch, um die Schalteraktivität zu überwachen. Wenn der Kopf 44 bei 132 geöffnet ist und der Abzug 26 geschlossen oder durchgedrückt ist, dann geht das Programm 120 bei 138 zu CHKBUMP über.
Nunmehr auf 4C Bezug nehmend, stellt dieses Unterprogramm bei CHKBUMP 138 die Position des Abzugs 26 (durchgedrückt oder nicht) dar, da es wichtig ist, dass der Abzug 26 niedergedrückt oder durchgedrückt bleibt, um den Wiederholungszyklusmodus. aufrechtzuerhalten, nachdem der Modus ausgewählt worden ist. In 4C muss der Abzug 26 vollständig geschlossen (von 4B Nr. 134), vollständig freigeben und wieder vollständig geschlossen werden, wieder alles innerhalb von 500 ms, um das Werkzeug 10 in den Wiederholungszyklusmodus einzustellen.
Es folgen die bevorzugten ausführlichen Schritte zur Anordnung des Werkzeugs in den Wiederholungszyklusmodus. Zuerst wird der Abzug 26 vollständig geschlossen (von 4B Nr. 134). Ein 500-ms-Zeitglied wird bei 140 gestartet. Die 500 ms sind bei 142 noch nicht abgelaufen, A ist bei 148 nicht gleich 1, und der Abzug 26 ist bei 154 nicht geöffnet (der Abzug ist von 4B bei 134 immer noch geschlossen). Das 500-ms-Zeitglied wird bei 142 erneut überprüft. Die 500 ms sind immer noch nicht abgelaufen. A ist bei 148 noch nicht gleich 1.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Abzug 26 freigegeben. A wird nun bei 156 auf 1 gestellt. Das 500-ms-Zeitglied wird bei 142 erneut überprüft. Die 500 ms sind noch nicht abgelaufen. Weil A bei 148 nun gleich 1 ist, wird der Abzug bei 150 überprüft. Als Nächstes wird der Abzug 26 geschlossen. Das Werkzeug wird nun bei 152 in den Wiederholungszyklusmodus eingestellt. Wenn der Abzug 26 nicht vollständig geschlossen (von 4B Nr. 134), vollständig freigegeben und wieder vollständig geschlossen, alles innerhalb von 500 ms, wird, endet die Sequenz bei 146 bei GOTO CHECK (zu Überprüfen übergehen).
Nunmehr auf 5A Bezug nehmend, beginnt das SEQFIRE- oder Sequenzabschuss-Unterprogramm 136 bei 158 mit dem MODE-Parameter auf 0. Der Status des Abzugs 26 wird bei 160 wieder überprüft. Wenn er geschlossen ist, geht das Programm 120 bei 161 zu dem Unterprogramm CHECK 128 über. Als Nächstes wird der Status des Kopfs 44 bei 162 überprüft. Wenn er geöffnet ist (akzeptabel für den sequentiellen Modus) geht das Programm 120 bei 164 auf das CYCLE-Unterprogramm (ZYKLUS-Unterprogramm) (unter Bezugnahme auf 5B ausführlich besprochen) über. Wenn der Kopf 44 geschlossen ist, wird der Parameter X bei 166 auf 1 gestellt, ein 5-Sekunden-Zeitglied wird bei 168 aktiviert und ein Gebläse 48 wird bei 170 erregt. Wenn der Abzug 26, der bei 172 überprüft wird, geöffnet ist, wird bei 173 wieder das CYCLE-Unterprogramm 164 verfolgt. Wenn der Abzug 26 geschlossen ist, wird der CPU 67 gemeldet, bei 174 einen Funken durch die Zündkerze 46 zu erregen, wodurch die Verbrennung eingeleitet wird. Dann wird das ELECTRO-Unterprogramm bei 178 aktiviert (unter Bezugnahme auf 5C besprochen).
5B zeigt das CYCLE-Unterprogramm 164. Anfangs ist in diesem Unterprogramm der X-Parameter bei 180 = 1, was von SEQFIRE bei 136 anzeigt, dass der Abzug 26 geöffnet und der Kopf 44 geschlossen ist. Wenn X nicht gleich 1 ist, dann überprüft das Programm 120, ob bei 182 MODE = 0, und der Betriebsmodus wird bestimmt. Wenn positiv, wird bei 184 das SEQFIRE-Unterprogramm 136 aktiviert. Wenn negativ, wird bei 186 das BUMPFIRE-Unterprogramm (Wiederholungszyklus-Unterprogramm) aktiviert. Zu Schritt 180 zurückkehrend, wenn X = 1 und 5 Sekunden bei 188 abgelaufen sind, was ein Fehlen von Zündung anzeigt, wird das Gebläse 48 bei 190 abgeschaltet und X bei 192 wieder auf 0 zurückgesetzt. Als Nächstes wird bei 196 das CHECK-Unterprogramm 128 aktiviert. Wenn bei Schritt 188 das Zeitglied nicht abgelaufen ist, überprüft das Programm bei 182 MODE = 0 und der Betriebsmodus wird bestimmt.
Nunmehr auf 5C Bezug nehmend, das das ELECTRO-Unterprogramm 178 darstellt, aktiviert die Sequenz die Steuervorrichtung 60. Diese Beschreibung umfasst das optionale Merkmal der Erregung des Elektromagneten 62 als Funktion der Werkzeugtemperatur. Zuerst erhält das Programm 120 bei 201 die Werkzeugbezugstemperatur von dem Temperatursensor 106. Als Nächstes bestimmt das Programm bei Schritt 202 durch Verwendung einer "Nachschlage"-Tabelle eine gewünschte Zeitdauer zur Erregung des Elektromagneten 62. Wie oben beschrieben sind bei höheren Werkzeugtemperaturen längere Erregungsdauern für den Elektromagneten erforderlich, um eine Rückkehr des Kolbens zu VORABSCHUSS zu gewährleisten. Danach wird bei Schritt 203 ein elektromechanisches Zeitglied aktiviert. Als Nächstes wird bei 204 der Elektromagnet 62 erregt. Wie oben beschrieben dauert die Erregung eine voreingestellte Zeitdauer, die so vorgesehen ist, dass der Kolben 22 zu VORABSCHUSS zurückkehren kann. Die Dauer des Zeitglieds wird bei 206 überprüft. Wenn die voreingestellte Zeit nicht abgelaufen ist, geht das System zu dem Punkt zurück. Nach dem Ablauf wird der Elektromagnet bei 208 entregt. Dann fährt das Programm 120 fort, wenn der Kopf 44 bei 210 geöffnet ist und überprüft dann bei 212, ob MODE gleich 0. Wenn MODE nicht gleich 0, dann wird bei 214 das BUMPFIRE-Unterprogramm 152 aktiviert. Wenn MODE gleich 0, dann aktiviert das Programm 120 bei 216 das SEQFIRE-Unterprogramm 136.
Nunmehr auf 6 Bezug nehmend, wird das BUMPFIRE-Unterprogramm 152 gezeigt und stellt dann bei 218 MODE gleich 1. Das System 120 überprüft bei 220, ob der Abzug 26 geschlossen ist. Ist dies nicht der Fall, dann wird bei 222 ermittelt, ob der Parameter X gleich 1. Wenn ja, dann wird bei 224 das CYCLE-Unterprogramm 164 aktiviert, und wenn nein, dann wird bei 226 das CHECK-Unterprogramm 128 aktiviert. Wenn der Abzug 26 geschlossen ist, dann wird bei 228 der Parameter X auf 1 gestellt, bei 230 das 5-Sekunden-Zeitglied aktiviert und bei 232 das Gebläse 48 eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird bei 234 überprüft, ob der Kopf 44 geöffnet ist. Wenn nicht, dann wird bei 236 das CYCLE-Unterprogramm 164 aktiviert. Wenn der Kopf 44 geschlossen ist, kann Verbrennung erfolgen, und der Funken wird bei 238 aktiviert, der Y-Parameter wird bei 240 auf 1 gestellt und das ELECTRO-Unterprogramm 178 wird bei 242 eingeleitet, um den Sperrmechanismus 60 zu aktivieren.
Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, ist neben dem Programm 120 das Werkzeug 10 wahlweise mit einem manuellen Schalter 244 versehen, der mit dem Steuersystem verbunden ist, um manuell zwischen dem sequentiellen Abschuss- und Wiederholungszyklusmodus zu schalten. Der Schalter 244 ist in der Darstellung an dem Gehäuse 12 angeordnet, aber die spezielle Position an dem Gehäuse kann gemäß der Anwendung variieren. Bei der bevorzugten Version dieser Ausführungsform ist der Schalter 244 mit der CPU 67 und insbesondere mit dem Steuerprogramm 66 und einem Teil des Programms 120 verbunden. Funktional wählt der Schalter 244 zwischen SEQFIRE 136 (5A) und BUMPFIRE 152 (6), wobei das CHECK-Unterprogramm 128 umgangen wird. Eine optische oder akustische Anzeige 246 kann vorgesehen sein, um dem Benutzer den Modus mitzuteilen, in dem sich das Werkzeug 10 derzeit befindet. Es kommt in Betracht, dass das Werkzeug 10 noch andere oben beschriebene Merkmale enthält, einschließlich dem Temperatursensor 106, wenn der Schalter 244 vorgesehen ist.
Es ist zu sehen, dass das oben beschriebene Programm 120 Wiederholungszyklusabschuss oder sequentiellen Abschuss gestattet und die jeweiligen Betriebstechniken in erster Linie aus der Sequenz der Abzugsposition (geöffnet oder geschlossen) und dem Zylinderkopfschalter/Brennkammerzustand (geöffnet oder geschlossen) bestimmt werden. Das Steuersystem, das das Programm 120 enthält, ist mit dem Abzug 26 verbunden, so dass die Frequenz und/oder die Dauer des Durchdrückens des Abzugs bestimmt, ob sich das Werkzeug 10 in dem sequentiellen Modus oder in dem Wiederholungszyklusmodus befindet.
Des Weiteren ist, wie oben beschrieben, das Steuersystem 120 so konfiguriert, dass der Abzug 26 sequentiell durchgedrückt wird, um den Wiederholungszyklusmodus zu gestatten, und die sequentiellen Durchdrückvorgänge werden vorzugsweise durchgeführt, während sich das Werkstückkontaktelement 32 in einer Ruhestellung befindet (am besten in 1 zu sehen). Bei Wahl des Wiederholungszyklusmodus wird bei Drücken des Werkzeugs 10 gegen das Werkstück, so dass sich das Werkstückkontaktelement 32 in die Abschussstellung bewegt, das Werkzeug abgeschossen und wird beim Abschießen wiederholt jedes Mal dann erneut abschießen, wenn sich das Werkstückkontaktelement 32 in die Abschussstellung bewegt, bis entweder der Abzug 26 freigegeben wird oder eine voreingestellte Zeitdauer abläuft. Bei Erreichen der Freigabe des Abzugs 26 oder Ablauf der voreingestellten Zeitdauer kehrt das Werkzeug in den sequentiellen Abschussmodus zurück.
Darüber hinaus wird der Abzug 26 bei mindestens einem anfänglichen Abschießen im sequentiellen Modus von dem Bediener gehalten, und das Werkzeug 10 kehrt in den Wiederholungszyklusmodus zurück und ist abschussbereit, wenn das Werkstückkontaktelement 32 die Abschussstellung erreicht. Im Grunde wird im sequentiellen Abschussmodus durch das Schließen des Abzugs 26 ein Abschießen/eine Verbrennung eingeleitet. Im Wiederholungszyklusmodus wird, wenn der Benutzer den Abzug 26 kontinuierlich niederdrückt, durch das Schließen des Kammerschalters 44 das Abschießen/die Verbrennung eingeleitet.
Darüber hinaus wird die Temperatur des Werkzeugs 10 durch die Temperaturerfassungsvorrichtung 106 überwacht, die dem Programm 120 Daten zur Einstellung des Werkzeugbetriebs, wie zum Beispiel die durch die Brennkammersteuervorrichtung 60 bereitgestellte Verzögerung, bereitstellt. Das Programm 120 enthält auch ein inneres Zeitglied, das so konfiguriert ist, dass unabhängig von dem eingesetzten Modus (sequentieller oder Wiederholungszyklus) das Werkzeug 10 nach einer bestimmten Zeitdauer ohne Zündung in den standardmäßigen sequentiellen Modus zurückkehrt und schließlich in die Ruhe- oder Startstellung 122 zurückkehrt.
Obgleich eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Wiederholungszykluswerkzeuglogik und der Modusanzeige für ein brennkraftbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen beschrieben worden ist, liegt für den Fachmann auf der Hand, dass hieran Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne von der in den folgenden Ansprüchen dargelegten Erfindung abzuweichen.

Claims

Brennkraftbetriebenes Werkzeug (10) zum Eintreiben von Befestigungselementen, das Folgendes umfasst: eine brennkraftbetriebene Energiequelle (14); ein Werkstückkontaktelement (32), das bezüglich der Energiequelle (14) zwischen einer Ruhestellung und einer Abschussstellung hin und her beweglich ist; ein der Energiequelle (14) wirkzugeordnetes Steuersystem (66, 67, 120); und einen mit dem Steuersystem (66, 67, 120) verbundenen Abzug (26), der eine Bedienerschnittstelle mit dem Steuersystem (66, 67, 120) bereitstellt; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass ein Bediener zwischen einem sequentiellen Abschussmodus, in dem der Abzug (26) zwischen Abschüssen freigegeben werden muss, und einem Wiederholungszyklusmodus, in dem der Abzug (26) zwischen Abschüssen kontinuierlich niedergedrückt wird, wählen kann.
Werkzeug (10) nach Anspruch 1, wobei der Abzug (26) so mit dem Steuersystem (66, 67, 120) verbunden ist, dass die Frequenz und/oder die Dauer des Drückens des Abzugs (26) den Betriebsmodus von dem sequentiellen Modus zum Wiederholungszyklusmodus umschaltet.
Werkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass der Abzug (26) sequentiell gedrückt wird, um den Wiederholungszyklusmodus einzuleiten.
Werkzeug (10) nach Anspruch 3, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass die sequentiellen Druckvorgänge durchgeführt werden, während sich das Werkstückkontaktelement (32) in der Ruhestellung befindet.
Werkzeug (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass der Abzug (26) vollständig geschlossen, vollständig freigegeben und wieder vollständig geschlossen werden muss, alles innerhalb von 500 ms, um das Werkzeug (10) in den Wiederholungszyklusmodus zu schalten.
Werkzeug (10) nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass bei Wahl des Wiederholungszyklusmodus beim Drücken des Werkzeugs (10) gegen das Werkstück, so dass sich das Werkstückkontaktelement (32) in die Abschussstellung bewegt, das Werkzeug (10) abschießt und bei dem Abschießen jedes Mal dann wiederholt abschießt, wenn sich das Werkstückkontaktelement (32) in die Abschussstellung bewegt, bis entweder der Abzug (26) freigegeben wird oder eine voreingestellte Zeitdauer abläuft.
Werkzeug (10) nach Anspruch 6, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass bei Erreichen der Freigabe des Abzugs (26) oder Ablauf der voreingestellten Zeitdauer das Werkzeug (10) wieder in den sequentiellen Abschussmodus zurückkehrt.
Werkzeug (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass bei mindestens einem anfänglichen Abschießen im sequentiellen Modus der Abzug (26) durch den Bediener gehalten wird und das Werkzeug (10) in den Wiederholungszyklusmodus zurückkehrt und abschießbar ist, wenn das Werkstückkontaktelement (32) die Abschussstellung erreicht und einen Kopfschalter schließt.
Werkzeug (10) nach Anspruch 8, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass bei Wahl des Wiederholungszyklusmodus das Werkzeug (10) jedes Mal dann wiederholt abschießt, wenn sich das Werkstückkontaktelement (32) in die Abschussstellung bewegt, bis der Abzug (26) freigegeben wird oder eine voreingestellte Zeitdauer abläuft.
Werkzeug (10) nach Anspruch 9, wobei das Steuersystem (66, 67, 120) so konfiguriert ist, dass bei Erreichen der Freigabe des Abzugs (26) oder Ablauf der voreingestellten Zeitdauer das Werkzeug (10) wieder in den sequentiellen Abschussmodus zurückkehrt.
Werkzeug (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin mit einer mit dem Steuersystem (66, 67, 120) verbundenen Anzeige zum Anzeigen für den Bediener, ob sich das Werkzeug (10) im Wiederholungszyklusmodus oder im sequentiellen Modus befindet.
Werkzeug (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, weiterhin mit einer Brennkammersteuervorrichtung (60), die zum Verzögern des Öffnens einer mit dem Werkstückkontaktelement (32) verbundenen Ventilhülse (36) aus der Abschussstellung, bis ein Kolben (22) in der Energiequelle (14) in eine Vorabschussstellung zurückkehrt, konfiguriert ist.
Werkzeug (10) nach Anspruch 12, weiterhin mit mindestens einer mit dem Steuersystem (66, 67, 120) verbundenen Temperaturerfassungsvorrichtung (106), die die Erregungsdauer der Brennkammersteuervorrichtung (60) als Funktion der Temperatur der Energiequelle (14) einstellt.
Werkzeug (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, weiterhin mit einem Schalter (244), der mit dem Steuersystem (66, 67, 120) verbunden ist, um manuell zwischen dem sequentiellen Abschuss- und dem Wiederholungszyklusmodus zu schalten.