DE602005006103T2

DE602005006103T2 - Gebläsesteuerung für brennkraftbetriebenes werkzeug zum eintreiben von befestigungselementen

Info

Publication number: DE602005006103T2
Application number: DE602005006103T
Authority: DE
Inventors: Larry M. Mundelein MOELLER; Joseph E. Elmwood Park FABIN; James E. Mount Prospect DOHERTY; Kui-Chiu Gurnee Kwok; Yury Glenview Shkolnikov
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2025-02-05
Also published as: AU2005212292B2; BRPI0507421A; DE602005006103D1; US20060225902A1; WO2005077608A1; US7431185B2; NZ548483A; US7497271B2; ATE415248T1; CA2553445A1; CA2553445C; DE602005009014D1; EP1713623A1; ATE392295T1; US20050173485A1; US20070215664A1; EP1713623B1; JP2007521982A; ES2303229T3; ES2317621T3

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein brennkraftbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zu seinem Betrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Solch ein Werkzeug ist aus der EP-A-1 459 850 bekannt. Eine Temperaturerhöhung eines Brennkammerrahmens wird von einem Temperatursensor erfasst. Wenn die erfasste Temperatur eine voreingestellte Temperatur übertrifft, wird die Zündung einer Zündkerze verhindert, eine Anzeige alarmiert den Benutzer über den nicht betriebsbereiten Zustand des Werkzeugs, und es erfolgt ein Kühlen durch Drehen eines Gebläses, bis die Temperatur wieder einen vorbestimmten Wert erreicht.
Brennkraftbetriebene Werkzeuge sind in der Technik zum Eintreiben von Befestigungselementen in Werkstücke bekannt, und Beispiele werden in den eigenen Patenten von Nikolich 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 5 713 313 beschrieben. Ähnliche brennkraftbetriebene Werkzeuge zum Eintreiben von Nägeln und Heftklammern sind unter den Markennamen IMPULSE^® und PASLODE^® von ITW Paslode, Vernon Hills, Illinois im Handel 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 den 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.
Die oben erwähnten Brennkraftwerkzeuge enthalten ein Gebläse in der Brennkammer. Das Gebläse erfüllt viele Funktionen, von denen eine das Kühlen ist. Das Gebläse führt das Kühlen durch Anziehen von Luft durch das Werkzeug zwischen Abschusszyklen durch. Dieses Gebläse wird durch von einer Bord-Batterie zugeführte Energie angetrieben, und um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, wird gemeinhin die Laufzeit des Motors auf ein Minimum reduziert. Des Weiteren wird durch kürzere Gebläselaufzeiten der Verschleiß des Gebläsemotors (Lager und Bürsten) reduziert, Lärmabgabe vom Werkzeug durch Luftstrom begrenzt und vor allem das Eindringen von Schmutz in das Werkzeug begrenzt. Zur Verwaltung der "Ein-Zeit" des Gebläses enthalten Brennkraftwerkzeuge ein Steuerprogramm, das die "Ein-Zeit" des Gebläses auf 10 Sekunden oder weniger begrenzt.
Brennkraftwerkzeuganwendungen, die hohe Zyklusraten erfordern, oder bei denen das Werkzeug unter erhöhten Umgebungstemperaturen arbeiten muss, verursachen oftmals einen Anstieg der Werkzeugkomponententemperaturen. Dies führt zu mehreren Leistungsproblemen. Das häufigste ist ein Überhitzungszustand, der sich dadurch ausdrückt, dass das Werkzeug zwar abschießt, aber kein Befestigungselement angetrieben wird. Dies wird oftmals als ein "Überspringen" oder "Trockenabzug" bezeichnet. Wie zuvor besprochen hängt die Vakuumrückführfunktion eines Kolbens von der Kühlrate der Verbrennungsrestgase ab. Mit ansteigender Komponententemperatur wird die Differenztemperatur zwischen dem Brenngas und den Motorwänden reduziert. Dadurch wird die Dauer des Kolbenrückführzyklus in einem solchen Ausmaß verlängert, dass der Benutzer die Brennkammer öffnen kann, bevor der Kolben zurückkehrt ist, und zwar selbst dann, wenn ein Sperrmechanismus installiert ist. Dies führt dazu, dass der Treiber in dem Mundstück des Werkzeugs bleibt und ein Vorrücken der Befestigungselemente verhindert. Folglich wird durch einen anschließenden Abschussvorgang des Werkzeugs kein Befestigungselement angetrieben.
Ein anderer Nachteil der hohen Betriebstemperatur des Werkzeugs besteht darin, dass mit Hitze in Verbindung stehende Belastungen auf die Werkzeugkomponenten wirken. Unter anderem ist die Batterielebensdauer reduziert, und es hat sich herausgestellt, dass inneres Schmieröl bei Werkzeugbetrieb unter verlängerten hohen Temperaturen eine verminderte Schmierleistung hat.
Somit besteht Bedarf an einem brennkraftbetriebenen Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen, das die Einschaltzeit des Gebläses reduziert. Darüber hinaus besteht Bedarf an einem brennkraftbetriebenen Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen, das die Betriebstemperaturen des Werkzeugs innerhalb akzeptabler Grenzen verwaltet, um die Leistungsfähigkeit zu verlängern und eine relativ schnelle Kolbenrückführung in die Vorabschussstellung aufrechtzuerhalten.
KURZDARSTELLUNG
Die oben angeführten Bedürfnisse werden durch das vorliegende brennkraftbetriebene Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zu seinem Betrieb nach Anspruch 14 erfüllt oder übertroffen. Das vorliegende Werkzeug ist mit einem Temperaturerfassungssystem versehen, das die Laufzeit des Gebläses effektiver steuert. Die Gebläselaufzeit wird durch Überwachung der Werkzeugtemperatur und durch Vergleich der Energiequellentemperatur mit der Umgebungstemperatur bestimmt.
Insbesondere enthält ein brennkraftbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen die Merkmale von Anspruch 1.
KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Werkzeugs zum Eintreiben von Befestigungselementen, das das vorliegende Temperatursteuersystem 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;
4A–C sind Arbeitsablaufdiagramme, die ein Steuerprogramm zeigen, in dem die Werkzeugtemperatur zur Gebläseaktivierung, falls erforderlich, überwacht wird; und
4D ist ein Arbeitsablaufdiagramm, das ein Steuerprogramm-Unterprogramm darstellt, in dem die Werkzeugabschussrate zur Gebläseaktivierung überwacht wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nunmehr auf die 1–3 Bezug nehmend, wird ein brennkraftbetriebenes Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen, das das vorliegende Steuersystem enthält, allgemein mit 10 bezeichnet und ist vorzugsweise der in den oben angeführten Patentschriften beschriebenen allgemeinen Art. Ein Gehäuse 12 des Werkzeugs 10 umschließt eine unabhängige innere Energiequelle 14 (2) in einer Gehäusehauptkammer 16. 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 obere Totpunkt- oder 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.
Durch Niederdrücken eines einem (verdeckt gezeigten) Auslöseschalter 27 zugeordneten Abzugs 26 leitet ein Bediener die Verbrennung in der Brennkammer 18 ein, 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 dem Mundstück 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 Vorabschussstellung bewegt. Diese Bewegung überwindet die durch eine (in 1 verdeckt gezeigte) Feder 38 verursachte normalerweise nach unten vorgespannte Ausrichtung des Werkstückkontaktelements 32. Es kommen auch andere Positionen für die Feder 38 in Betracht.
Durch das Gestänge 34 ist das Werkstückkontaktelement 32 mit der Ventilhülse 36 verbunden und bewegt sich mit ihr hin und her. In der Ruhestellung (2) ist die Brennkammer 18 nicht verschlossen, da ein ringförmiger Spalt 40 besteht, der einen oberen Spalt 40U, welcher die Ventilhülse 36 und einen Zylinderkopf 42, der einen Kammerschalter 44 und eine Zündkerze 46 aufnimmt, trennt, und einen unteren Spalt 40L, der die Ventilhülse 36 und den Zylinder 20 trennt, enthält. Bei der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Werkzeugs 10 ist der Zylinderkopf 42 auch die Montagestelle für mindestens ein Kühlgebläse 48 und den zugehörigen Gebläsemotor 49, der sich in die Brennkammer 18 erstreckt, wie in der Technik bekannt ist und in den oben angeführten Patentschriften beschrieben wird. Darüber hinaus offenbart die US-PS 5 713 313 die Verwendung von mehreren Kühlgebläsen in einem brennkraftbetriebenen Werkzeug. In der in 2 dargestellten Ruhestellung wird das Werkzeug am Abschießen gehindert, weil die Brennkammer 18 oben nicht mit dem Zylinderkopf 42 verschlossen ist und der Kammerschalter 44 geöffnet ist.
Ein Abschießen wird ermöglicht, wenn ein Bediener das Werkstückkontaktelement 32 gegen ein Werkstück drückt. Durch diesen Vorgang wird die Vorspannkraft der Feder 38 überwunden, bewirkt, dass sich die Ventilhülse 36 bezüglich des Gehäuses 12 nach oben bewegt, der Spalt 40 geschlossen, wodurch die Brennkammer 18 verschlossen und 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 bei einem als sequentiellen Betrieb bezeichneten Betriebsmodus die Zündkerze 46 erregt, das Brennstoff- und Luftgemisch in der Brennkammer 18 gezündet und der Kolben 22 und der Treiber 24 nach unten zu dem wartenden Befestigungselement zum Eintritt in das Werkstück gesendet. Wenn sich der Kolben 22 im Zylinder 20 nach unten bewegt, schiebt er einen Luftstrom, der durch mindestens ein Zungen-, Lamellen- 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. Aufgrund innerer Druckdifferenzen im Zylinder 20 wird der Kolben 22 in die in 3 gezeigte Vorabschussstellung zurückgezogen.
Wie oben beschrieben, ist eines der Probleme, mit denen sich die Konstrukteure von brennkraftbetriebenen Werkzeugen dieser Art befassen, das Erfordernis einer schnellen Rückführung des Kolbens 22 in die Vorabschussstellung 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. Im Wiederholungszyklusbetrieb wird die Zündung des Werkzeugs dadurch ausgelöst, dass der Kammerschalter 44 geschlossen wird, wenn die Ventilhülse 36 ihre oberste Position erreicht (3). Solch ein Wiederholungszyklusbetrieb führt oftmals zu erhöhten Betriebstemperaturen des Werkzeugs, wodurch die Kolbenrückkehrzeit verlängert wird.
Um diese Fälle, in denen zyklisches Schalten des Werkzeugs verlängert wird und/oder erhöhte Umgebungstemperaturen zu einer hohen Werkzeugtemperatur führen, zu verwalten, ist vorzugsweise mindestens eine Temperaturerfassungsvorrichtung 60, wie zum Beispiel ein Thermistor (in 1 verdeckt gezeigt) an einem unteren Ende des Zylinders 20 und vorzugsweise so angeordnet, dass er sich in einem Zwangskonvektionsstrom des Werkzeugs 10 oder in einer Wirkbeziehung dazu befindet. Es kommen auch andere Arten von Temperaturerfassungsvorrichtungen in Betracht. Des Weiteren kommen in Abhängigkeit von der Anwendung auch andere Stellen am Werkzeug 10 in Betracht. Die Temperaturerfassungsvorrichtung 60 ist mit einem einer CPU (central processing unit – zentrale Steuereinheit) 67 (in 1 verdeckt gezeigt) zugeordneten Steuerprogramm 66 verbunden und dazu konfiguriert, die Einzeit des mindestens einen Kühlgebläses 48 so lange zu verlängern, bis die Temperatur auf den bevorzugten "normalen" Betriebsbereich gesenkt wird. Als Alternative dazu ist das Programm 66 zum Angestellthalten des Gebläses 48 für eine festgelegte Zeitdauer, zum Beispiel 90 Sekunden, die lange genug ist zu gewährleisten, dass die Brennkammertemperatur auf den "normalen" Betriebsbereich zurückgekehrt ist, konfiguriert. Bei der bevorzugten Ausführungsform befinden sich das Programm 66 und die CPU 67 in einem Griffteil 68 des Werkzeugs 10.
Die Temperaturschwelle wird auf Grundlage der Nähe der Temperaturerfassungsvorrichtung 60 zu den Komponenten der Energiequelle 14, des inneren Zwangskonvektionsstroms und der gewünschten Kühlwirkungen gewählt, um störenden Gebläsebetrieb zu vermeiden. Übermäßige Gebläselaufzeit zieht unnötigerweise Verunreinigungen in das Werkzeug 10 und verbraucht Batterieenergie. Andere Nachteile einer übermäßigen Gebläselaufzeit umfassen vorzeitiges Versagen von Gebläsekomponenten und weniger gebläseinduzierter Betriebslärm des Werkzeugs 10. Zum Anfordern von Anwendungen mit hoher Zyklusrate, und/oder wenn erhöhte Umgebungstemperaturen zu Überhitzungsproblemen führen, führt temperaturgesteuerte Zwangskonvektion zu zuverlässigerer brennkraftbetriebener Nagelleistung und reduziert weiterhin Wärmespannungen am Werkzeug.
Nunmehr auf 4A Bezug nehmend und bei Betrachtung eines sequentiellen Abschussmodus, obgleich das vorliegende Programm genauso gut auch auf Wiederholungsabschussmodus angewandt werden kann, wird ein Teil des Steuerprogramms 66, der der Überwachung von Werkzeugtemperatur zugeordnet ist, allgemein mit 70 bezeichnet. Beginnend bei der START-Aufforderung 71 ermittelt das Programm 70 bei 72, ob der Kammerschalter 44 (mit "Kopf" (HERD) bezeichnet) geöffnet ist oder nicht. Ein geschlossener Kopf bedeutet, dass die Brennkammer 18 geschlossen und zur Verbrennung bereit ist. Wenn der Kopf geschlossen ist, wird das Programm zyklisch durchlaufen. Wenn der Kopf geöffnet ist, überprüft das Programm 70 bei 74, ob der Abzug 26 geöffnet ist. Wenn der Abzug 26 bei geöffnetem Kopf geschlossen ist, wird Programm zyklisch durchlaufen. Nachdem der Kopf in Schritt 76 geschlossen ist, wird das Gebläse 48 in Schritt 78 angestellt, das dann Brennstoff und Luft, die in der Brennkammer 18 vermischt werden, zirkuliert.
Als Nächstes überprüft das Programm 70, ob der Zündprozess aktiviert werden soll, indem es bei 80 ermittelt, ob der Abzug 26 geschlossen ist, oder bei 82, ob der Kopf geöffnet ist. Wenn der Abzug 26 nicht geschlossen worden ist und der Kopf 44 wieder geöffnet ist, als ob der Bediener bei der Verwendung des Werkzeugs 10 unterbrochen wurde oder entschieden hat, es unverwendet wegzulegen, überprüft das Programm 70 bei 84, ob das 90-Sekunden-Gebläsesignal an ist. Ist dies nicht der Fall, zeigt dies an, dass das Werkzeug nicht verwendet worden ist und das Gebläse 48 bei 86 für 5 Sekunden angestellt und dann abgestellt worden ist. Wenn das 90-Sekunden-Gebläsesignal angestellt worden ist, kehrt das Programm 70 bei 71 zu START zurück und der verlängerte Kühlzyklus läuft weiter.
Auf die Schleife 'Abzug geschlossen 80 – Kopf geöffnet 82' zurückkommend, aktiviert das Programm 70, nachdem der Abzug 26 geschlossen ist, was eine erwünschte Verbrennung anzeigt, bei 90 einen Funken, was auch in Verbindung mit dem Steuerkreis 66 erfolgen kann. Nach der Zündung ermittelt das Programm 70 bei 92, ob der Kopf 44 geöffnet ist, und ist dies nicht der Fall, wird das Programm zyklisch durchlaufen. Wenn der Kopf 44 geöffnet ist, überprüft das Programm 70 bei 94, ob der Abzug 26 geöffnet ist. Ist dies nicht der Fall, wird das Programm 70 zyklisch durchlaufen, bis der Abzug geöffnet wird, zu welchem Zeitpunkt das Programm dann in Abhängigkeit davon, welche der vorliegenden Ausführungsformen eingesetzt wird, bei 96 zu TEMP oder bei 98 zu COMPARE TEMP oder bei 100 zu RATE übergeht. Das TEMP 96-Unterprogramm verwendet einen Temperatursensor 60 zur Überwachung der Werkzeugtemperatur und zum Anstellen des Gebläses 48 in verlängerten Betrieb, was auch als "Overdrive" bekannt ist, wenn die Werkzeugtemperatur einen voreingestellten Wert überschreitet. Das COMPARE TEMP 98-Unterprogramm verwendet einen berechneten Wert auf Grundlage von Messwerten von zwei Temperatursensoren zur Aktivierung des Gebläses 48 in Overdrive, und das RATE 100-Unterprogramm überwacht die Zündrate des Werkzeugs 10 zur Aktivierung des Gebläse-Overdrives.
Nunmehr auf 4B Bezug nehmend, ermittelt das TEMP-Unterprogramm 96 zunächst bei 102, ob der Kopf 44 geöffnet ist. Nachdem festgestellt worden ist, dass der Kopf 44 geöffnet ist, wird der Abzug 26 bei 104 überprüft. Wenn der Abzug 26 geschlossen ist, was anzeigt, dass der Bediener das Werkzeug aktiv verwendet, wird das Programm 70 zyklisch durchlaufen, bis der Abzug geöffnet wird. Zu diesem Zeitpunkt überwacht das Programm 70 im Schritt 106 die Temperatur vom Temperatursensor 60. In Schritt 108 bestimmt das Programm 70, ob die erfasste Temperatur höher als 60°C ist. Wenn die Temperatur bei 108 nicht höher als 60°C ist, ermittelt das Programm 70 bei 110, ob das 90-Sekunden-Gebläsezeitglied aktiviert worden ist, was auch anzeigen würde, dass das Gebläse 48 für diese Zeitdauer aktiviert worden ist. Ist dies nicht der Fall, was anzeigt, dass das Werkzeug 10 nicht übermäßig verwendet worden ist oder die Verwendung beendet worden ist, wird das Gebläse 48 bei 112 für 5 Sekunden angeschaltet und dann abgestellt, wonach das Programm 70 wieder in die START-Routine 71 zurückkehrt.
Wenn die Temperatur bei 108 60°C übersteigt und das 90-Sekunden-Gebläsezeitglied sowie das Gebläse 48 bei 110 angestellt worden sind, dann wird der Temperatursensor 60 bei 114 dahingehend überprüft, ob die überwachte Temperatur kleiner gleich 40°C ist. Ist dies nicht der Fall, was anzeigt, dass das Werkzeug noch auf Betriebstemperatur ist, beginnt das Programm 70 bei 71 mit der START-Routine. Wenn die erfasste Werkzeugtemperatur nach dem Betrieb des 90-Sekunden-Gebläsezeitglieds und des Gebläses 48 auf kleiner gleich 40°C reduziert worden ist, kehrt das 90-Sekunden-Zeitglied auf ein 5-Sekunden-Gebläsezeitglied, das bei 116 angestellt wird, zurück, selbst wenn die 90 Sekunden noch nicht abgelaufen sind. Nach 5 Sekunden werden das Gebläse 48 und eine optionale Anzeige, wie zum Beispiel ein Licht- und/oder ein akustischer Alarm 115 (1), der in Verbindung mit der Aktivierung des 90-Sekunden-Gebläsezeitglieds (unten bei 118 besprochen) angestellt worden war, abgestellt. Als Nächstes geht das Programm 70 bei 71 zu START über.
Wenn die überwachte Werkzeugtemperatur bei 108 größer gleich 60°C ist, dann werden das Gebläse 48, das Gebläsezeitglied sowie die optionale Anzeige 115 bei 118 für 90 Sekunden angestellt, dann werden beide abgestellt, wonach das Programm 70 bei 71 zu START übergeht. Es wird bevorzugt, dass ein Gebläselauf von 90 Sekunden dazu ausreicht, das Werkzeug 10 im Betrieb zu kühlen und eine Überhitzung zu verhindern. Es versteht sich jedoch, dass die hier besprochenen Temperaturhöhen und Gebläselaufzeiten modifiziert werden können, um der bestimmten Anwendung gerecht zu werden.
Nunmehr auf 4C Bezug nehmend, wird das COMPARE TEMP-Unterprogramm 98 bereitgestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das Werkzeug 10 mit einem ersten Temperatursensor 60 in der Nähe der Energiequelle 14, wie zum Beispiel dem Zylinder 20 oder der Brennkammer 18, versehen. Des Weiteren befindet sich ein zweiter Temperatursensor 120 (in 1 verdeckt gezeigt) am Werkzeug 10, aber weiter von der Energiequelle 14 entfernt, so dass es von der Energiequelle 14 nicht stark beeinflusst wird. Eine mögliche Stelle ist am Werkzeuggehäuse 12 im Griffteil 68, jedoch kommen auch andere Stellen in Betracht.
Anfangs ermittelt das Programm 70 in Schritt 124 den Umgebungs- oder Naheumgebungsbezugstemperaturwert aus dem Messwert des zweiten Temperatursensors 120. Als Nächstes ermittelt das Programm 70 in Schritt 126 die Werkzeugbezugstemperatur von dem ersten Temperatursensor 60, der näher an der Energiequelle 14 angeordnet ist. In Schritt 128 werden die Messwerte von den Sensoren 120 und 60 verglichen, und es wird ein ΔT-Wert erhalten. In Schritt 130 wird die sich ergebende Differenz ΔT mit einem vorbestimmten Wert, wie zum Beispiel einer herkömmlichen "Nachschlage"-Tabelle, die gemäß der Anwendung erzeugt worden ist, verglichen. Wenn die sich ergebende Differenz größer als der vorbestimmte Wert ist, dann wird in Schritt 132 das Gebläse 48 für 90 Sekunden angeschaltet, dann abgeschaltet. Wenn die sich ergebende Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist, dann wird das Gebläse 48 in Schritt 134 für 5 Sekunden angeschaltet, dann abgeschaltet. Weiterhin kommt in Betracht, dass das Unterprogramm 98 so konfiguriert werden kann, dass je größer die Differenz ΔT, desto länger die Gebläselaufzeit. Nach Beendigung einer der beiden Aktivierungen des Gebläses kehrt das Programm bei 71 zu START zurück. Des Weiteren kommt in Betracht, dass die ΔT mit der Umgebungsbezugstemperatur vergleichen werden kann, um die Gebläselaufzeit zu bestimmen.
Nunmehr auf 4D Bezug nehmend, wird das RATE-Unterprogramm 100 beschrieben. Eine Werkzeugzyklusrate oder die Anzahl von Abschüssen pro Minute oder die Anzahl von Verbrennungen oder Zündungen der Zylinderkerze 46 über die Zeit wird in Schritt 136 durch das Programm 70 ermittelt, und dann wird dieser Wert in Schritt 138, wie in einer "Nachschlage"-Tabelle, mit einer vorbestimmten Rate verglichen. Diese Daten werden vorzugsweise durch die CPU 67 überwacht. In Abhängigkeit von der Anwendung wird eine Schwellabschussrate erstellt und dem Programm 70 hinzugefügt, die als dazu ausreichend angesehen wird, eine zu hohe Werkzeugtemperatur, zum Beispiel 60°C, zu erzeugen. Das Programm 70 überprüft dann in Schritt 140, ob die Abschussrate die vorbestimmte Rate überschreitet, und ist dies der Fall, wird das Werkzeug 10 wahrscheinlich überhitzt oder weist eine erhöhte Betriebstemperatur auf. Somit wird in Schritt 142 das Gebläse für 90 Sekunden angestellt und dann abgestellt. Wenn das Werkzeug 10 so ausgestattet ist, dann wird die Anzeige 115 vorübergehend aktiviert, wie oben in Verbindung mit 4B beschrieben. Wenn die berechnete Abschussrate kleiner als die vorbestimmte Rate ist, was anzeigt, dass die Werkzeugtemperatur akzeptabel ist, dann wird das Gebläse 48 in Schritt 144 für 5 Sekunden angestellt, dann abgestellt, wieder wahlweise mit periodischer Aktivierung der Anzeige 115. Bei Durchführung eines der Schritte 142 oder 144 kehrt das Programm 70 bei 71 zu Start zurück.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Programm 70 so konfiguriert sein kann, dass GO TO TEMP 96, GO TO COMPARE TEMP 98 und GO TO RATE 100 in Kombination miteinander verwendet werden können und nicht ausschließlich als Gebläsesteuerung verwendet werden müssen.
Obgleich hierin eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Temperaturüberwachung für die Gebläsesteuerung 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.
Schlüssel zu den Figuren

4A

71: START
72: Kopf geöffnet
74: Abzug geöffnet
76: Kopf geschlossen
Yes: Ja
No: Nein
78: Gebläse an
80: Abzug geschlossen
82: Kopf geöffnet
90: Funken aktiviert
92: Kopf geöffnet
94: Abzug geöffnet
96: GOTO TEMP
98: GOTO COMPARE TEMP
100: GOTO RATE
OR: ODER
82: Kopf geöffnet
84: Ist 90-s-Gebläse an
86: Gebläse an 5s, dann AUS
71: GOTO START

4B

96: TEMP
102: Kopf geöffnet
104: Abzug geöffnet
106: Werkzeugbezugstemperaturwert holen
108: Werkzeugbezugstemp. > 60°C
118: Gebläse an, Licht an 90 s, dann AUS
71: GOTO START
Yes: Ja
No: Nein
116: Gebläse an 5 s, dann AUS, Licht AUS
110: Ist 90-s-Gebläse an
112: Gebläse an 5 s, dann AUS
114: Werkzeugbezugstemperatur ≤ 40°C

4C

98: COMPARE TEMP
124: Umgebungstemperaturwert holen
126: Werkzeugbezugstemperaturwert holen
128: Umgebungstemp. & Werkzeugbezugstemp. vergleichen
130: Vergleich > vorbestimmter Wert
Yes: Ja
No: Nein
132: Gebläse an 90 s, dann AUS
134: Gebläse an 5 s, dann AUS
71: GOTO START

4D

100: RATE
136: Werkzeugzyklusrate berechnen
138: Rate mit Tabelle vergleichen
142: Gebläse an 90 s, dann AUS
140: Ist Werkzeugzyklusrate > vorbestimmte Rate
Yes: Ja
No: Nein
144: Gebläse an 5 s, dann AUS
71: GOTO START

Claims

Brennkraftbetriebenes Werkzeug (10) zum Eintreiben von Befestigungselementen, das Folgendes umfasst: eine brennkraftbetriebene Energiequelle (14); mindestens ein der Energiequelle (14) zugeordnetes Gebläse (48); mindestens eine Temperaturerfassungsvorrichtung (60) in Betriebsnähe zur Energiequelle mit einer ersten Temperaturerfassungsvorrichtung (60) und einer zweiten Temperaturerfassungsvorrichtung (120); und ein Steuersystem (66, 67), das der Energiequelle (14) wirkzugeordnet und mit dem mindestens einen Gebläse (48) und den Temperaturerfassungsvorrichtungen (60, 120) verbunden ist, um die Zeitdauer zum Aktivieren des mindestens einen Gebläses (48) als Funktion der durch die Temperaturerfassungsvorrichtungen (60, 120) erfassten Temperatur der Energiequelle einzustellen; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperaturerfassungsvorrichtung (120) am Werkzeug (10) von der Energiequelle (14) entfernt angeordnet ist und die Umgebungstemperatur misst und das Steuersystem (66, 67) zum Vergleichen der Messwerte der ersten und der zweiten Temperaturerfassungsvorrichtung (60, 120) zum Berechnen einer Temperaturdifferenz (ΔT) und Einstellen der Zeitdauer zum Aktivieren des mindestens einen Gebläses (48) als Funktion der Temperaturdifferenz (ΔT) konfiguriert ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem (66, 67) dazu konfiguriert ist, die ΔT und die zweite Temperaturerfassungsvorrichtung (120) zum Einstellen der Zeitdauer zum Aktivieren des mindestens einen Gebläses (48) in Beziehung zu setzen.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem (66, 67) so konfiguriert ist, dass das Gebläse (48) für eine Zeitspanne aktiviert wird, die sich proportional zu ΔT vergrößert.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die Temperaturerfassungsvorrichtung (60) mindestens einen Thermistor enthält.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Thermistor (60) vorzugsweise in unmittelbarer Betriebsnähe zur Energiequelle (14) angeordnet ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug (10) einen Auslöseschalter (27) und einen Kopfschalter enthält, die beide zum Einleiten von Verbrennung und somit zur Anzeige von aktivem Betrieb des Werkzeugs konfiguriert sind, und das Steuersystem (66, 67) dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, ob das Werkzeug in aktivem Betrieb steht, und wenn dies der Fall ist, die Temperatur des Werkzeugs zu überwachen und zu bestimmen, ob die Temperatur des Werkzeugs einen vorbestimmten Wert übertrifft, und wenn dies der Fall ist, das mindestens eine Gebläse (48) zu aktivieren.
Werkzeug nach Anspruch 6, wobei das mindestens eine Gebläse (48) entweder nach einer vorbestimmten Zeitdauer, oder wenn die überwachte Werkzeugtemperatur unter einen vorbestimmten Wert fällt, deaktiviert wird.
Werkzeug nach Anspruch 7, wobei das mindestens eine Gebläse (48) aktiviert wird, wenn die überwachte Werkzeugtemperatur 60°C übertrifft, das mindestens eine Gebläse für 90 Sekunden aktiviert wird oder bis die überwachte Werkzeugtemperatur kleiner gleich 40°C ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem (66, 67) des Weiteren zum Aktivieren des mindestens einen Gebläses (48) als Funktion der Werkzeugabschussrate konfiguriert ist.
Werkzeug nach Anspruch 9, wobei die Aktivierungszeit des mindestens einen Gebläses (48) proportional zur Abschussrate des Werkzeugs ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem (66, 67) zum Aktivieren des mindestens einen Gebläses (48), bis die Temperaturerfassungsvorrichtung (60) eine vorbestimmte akzeptable Temperatur der Energiequelle (14) erfasst, konfiguriert ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem (66, 67) zum Aktivieren mindestens eines Gebläses (48) für eine festgelegte Zeitspanne konfiguriert ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Temperaturerfassungsvorrichtung (60) in einem Zwangskonvektionsflussstrom des Werkzeugs (10) positioniert ist.
Verfahren zum Betreiben eines brennkraftbetriebenen Werkzeugs (10) mit einer Brennkammer (18) und mindestens einem Gebläse (48), das in Betriebsbeziehung zur Brennkammer angeordnet ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen, ob das Werkzeug (10) in Betrieb ist; Überwachen der Werkzeugtemperatur bei Bestimmung, dass das Werkzeug in Betrieb ist; und Aktivieren des mindestens einen Gebläses (48) für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn die Werkzeugtemperatur einen vorbestimmten Wert übertrifft, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin Folgendes umfasst: Vergleichen der Messwerte einer ersten und einer zweiten Temperaturerfassungsvorrichtung (60, 120) zum Berechnen einer Temperaturdifferenz und Einstellen der Zeitdauer zum Aktivieren des mindestens einen Gebläses (48) als Funktion der Temperaturdifferenz.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner den Schritt des Deaktivierens des mindestens einen Gebläses (48) beinhaltet, wenn die vorbestimmte Zeitdauer noch nicht abgelaufen ist und die Werkzeugtemperatur unter einen vorbestimmten niedrigen Wert fällt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der vorbestimmte Wert ungefähr 60°C beträgt und die vorbestimmte Zeitdauer für die Gebläseaktivierung ungefähr 90 Sekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der vorbestimmte niedrige Wert ungefähr 40°C beträgt.