WO2020259870A1 - Handgeführtes setzgerät - Google Patents

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WO2020259870A1
WO2020259870A1 PCT/EP2020/053023 EP2020053023W WO2020259870A1 WO 2020259870 A1 WO2020259870 A1 WO 2020259870A1 EP 2020053023 W EP2020053023 W EP 2020053023W WO 2020259870 A1 WO2020259870 A1 WO 2020259870A1
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piston
drive
setting tool
actuator
hand
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PCT/EP2020/053023
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Arno Mecklenburg
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Rhefor GbR
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Priority to JP2021577400A priority patent/JP7575408B2/ja
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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
    • B25C1/04—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B25C1/047—Mechanical details
    • 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
    • B25C1/06—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by electric power

Definitions

  • the present invention relates to hand-held setting tools for setting a nail or a bolt.
  • Setting devices or nailing devices which store the energy required for the setting process in a pre-tensioned gas spring, are generally known from WO 2009/046076 A1, for example, and are marketed by Senco under the trade name “Fusion TECH” Devices are also offered by HITACHI and should achieve driving energies of 120J.
  • Such nailers are well suited for setting nails in wood, but have various disadvantages compared to internal combustion-powered setting devices, which severely limit their range of applications.
  • gas spring setting tools appear to be unsuitable for driving bolts into solid surfaces such as steel or concrete, on the one hand because of the insufficient driving energy and on the other hand because of the possible kickback.
  • the problem of kickback also exists for setting tools with electrodynamic drives.
  • gas spring setting devices Another disadvantage of known gas spring setting devices can be seen in the fact that the drive-in energy is difficult to set, whereas this is easier, for example, in the case of devices powered by internal combustion Way is possible.
  • the injected fuel quantity can be varied in a setting device driven by the combustion of an ignitable gas-air mixture.
  • cartridges can be loaded with a propellant charge adapted to the application.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems.
  • FIG. 1 shows a hand-held setting tool according to one embodiment.
  • FIG 2 shows an actuator according to an embodiment.
  • FIG 3 shows an actuator according to an embodiment.
  • 4a-4c show an embodiment of a tensioning device.
  • FIG. 5 shows an actuator according to an embodiment.
  • Fig. 6 shows a hand-held setting tool according to a
  • Fig. 7 shows a hand-held setting tool according to a
  • a hand-operated setting device for setting a nail or a bolt in a substrate comprises a drive or a piston drive, preferably a gas spring drive or an electrodynamic drive, which drives an actuator 11.
  • the driven actuator 11 is used to drive the nail or the bolt into the ground.
  • the hand-held setting tool further comprises a decoupling device, which a first movement process of a first movable part or piston III in the actuator 11, driven by the drive, by a second movement process of a second movable part or piston II2 in the actuator 11 for driving the nail or the Bolt at least partially or partially decoupled.
  • the reference numbers here refer only by way of example to features in FIG. 1, which shows a setting device with a gas spring drive.
  • the concept of the decoupling device can, however, also be used for other drives, in particular electrodynamic drives).
  • the decoupling device can advantageously be designed so that kinetic or translational energy (caused by the drive) of the first movable part or piston III is transferred to the second movable part or piston II2 and kinetic or translational energy of the second movable part or piston II2 for driving nail or bolt is used.
  • the drive thus serves to drive an actuator 11, in other words a stroke control element, which in the present case can be designed as a pneumatic actuator.
  • the decoupling device decouples a movement process of the first movable part (e.g. an armature) or the first movable piston III, which is caused by the drive (e.g. a translational movement of the movable part / piston in a cylinder) from a movement process of the second movable part (eg a setting element) or of the second movable piston II2 (eg a setting piston).
  • the drive e.g. a translational movement of the movable part / piston in a cylinder
  • the partial or partial decoupling of the movement processes can e.g. can be achieved in that a translational movement of the first piston does not lead directly or synchronously or simultaneously to a translational movement of the second piston, and vice versa.
  • the movement process of the first piston preferably leads to a movement of the second piston only after a certain time delay. A (direct) kickback is therefore not transmitted directly to the first piston and thus to the drive.
  • the decoupling device can be designed in that the first movable part or the first movable piston III is not rigidly connected to the second movable part or the second movable piston II2 or there is no direct contact between them.
  • first movable part or the first movable piston III is not rigidly connected to the second movable part or the second movable piston II2 or there is no direct contact between them.
  • the decoupling device can be designed in that a compressible fluid, for example a compressible fluid, is located between the first movable part or piston III and the second movable part or piston II2. Air is located.
  • a compressible fluid can at least partially decouple the movement processes of the first and second pistons.
  • a stroke length ("stroke length", distance between a first and second dead center) of the first movable part or piston III is therefore advantageous independent of a stroke length of the second movable part or piston II2. This allows the setting energy of the drive to be independent of a setting stroke of the second movable part or piston II2 can be adjusted.
  • the actuator 11 can furthermore have a cylinder, the first piston III and the second piston II2 being arranged opposite one another in the cylinder and with at least one piston seal being formed in the cylinder.
  • the piston seals can be one or more piston rings and / or a gas dynamic seal.
  • the gas dynamic seal is preferably of the type of a labyrinth piston seal (as will be explained in more detail below).
  • the actuator 11 can furthermore be designed in such a way that a restoring device (eg a spiral compression spring) is designed for the second movable part or the second movable piston II2. After the nail or bolt has been set, the second movable part or the second movable piston can thus be returned to an initial position, largely independently of the first movable part or the first movable piston of the actuator 11.
  • a restoring device eg a spiral compression spring
  • the drive can have a further actuator 10.
  • the actuator 10 is e.g. Part of a gas spring (as will be explained further below) and is coupled to the first movable part or piston 11, so that the driven further actuator 10 leads to the first movement process in the actuator 11.
  • the setting stroke of the second movable part or piston II2 in the actuator 11 is independent of a travel of the further actuator 10, so that the setting energy can be set independently of the setting stroke with which the nail or bolt is driven.
  • Fig. 1 shows schematically the structure of a setting tool according to a further embodiment. Its function is initially explained using the following components and / or assemblies:
  • the hand-held setting tool shown in FIG. 1 is a setting tool with a gas spring drive which, in a further advantageous embodiment, has at least one working gas reservoir 20 with a working gas and wherein the actuator 10 is a pneumatic actuator.
  • the pneumatic actuator 10 has a third piston 10 i which is connected to a piston rod 01.
  • the third piston 10i is in fluid connection with the working gas reservoir 20 and, together with the working gas reservoir 20, forms a gas spring.
  • the pneumatic actuator 10 can be moved between a stroke start position area in which the gas spring is stretched to the maximum and a stroke end position area in which the gas spring is at least partially relaxed.
  • this driven movement of the pneumatic actuator 10 leads to a movement of the movable part or piston III in the actuator 11 (first movement process), but this movement is at least dependent on the movement of the second movable part or piston II2 (second movement process) is partially decoupled.
  • the pneumatic actuator 10 (first actuator), together with the working gas reservoir 20, forms a pretensioned gas spring and thus the gas spring drive.
  • the motor 70 is supplied with electrical power from the energy store 90 (for example an accumulator or a fuel cell) by means of the motor control 80.
  • Motor 70 drives reduction gear 60.
  • Reduction gear 60 drives jig 50.
  • Clamping device 50 translates the rotary movement of reduction gear 60 into a translational one, acts on piston rod 01 of pneumatic actuator 10, and moves its piston to deliver working gas from pneumatic actuator 10 to working gas reservoir 20, i.e. to tension the gas spring.
  • Lock 40 can lock the gas spring in the tensioned state.
  • the lock 40 is unlocked, for example with the aid of an electromagnetic actuator 41. That volume which is displaced by the piston of the pneumatic actuator 10 when the gas spring is tensioned is referred to as the stroke volume. Further optional components of a setting tool according to FIG. 1 are explained below:
  • Reference numeral 30 represents a valve which can connect the working gas reservoir 20 and the pneumatic actuator 10 to one another. It can, for example, like to use a fast electromagnetic actuator 31.
  • DE 10 2009 031 665 A1 plus a spring are positively controlled to pass a gas pulse from the working gas reservoir 20 into the actuator 10 and close it again before the setting process is completed, the valve preferably opening automatically when the pressure in the actuator's displacement 10 exceeds a certain value which is greater than the pressure in the working gas reservoir 20.
  • the kickback of the device when setting it in solid ground can be reduced and the setting energy can be varied by the user by selecting the opening time of the valve; However, this at the expense of the electrical efficiency of the device.
  • Valve 30 can preferably also be formed by the piston of actuator 10, which then serves as a shut-off body or has such a piston, the cylinder of actuator 10 being designed to have a valve seat, with the sealing being carried out with the aid of force from lock 40, which is used to generate force, for example can have a spring or be resilient (this variant will be explained later with reference to FIG. 2).
  • Reference numeral 120 represents a thermocouple with which the temperature in working gas reservoir 20 can be measured.
  • Reference numeral 100 represents a manometer, in particular an electrical or electronic one, with which the static pressure in the working gas reservoir 20 can be measured.
  • Reference number 21 represents a second working gas reservoir, which is normally under excess pressure compared to the working gas reservoir 20, the static pressure of which can be measured, for example, by means of a manometer 101.
  • Working gas reservoir 21 serves the purpose of compensating for any leakage losses in working gas reservoir 20. This can take place via a pressure reducing valve 32.
  • the working gas can be heated or cooled in the working gas reservoir 20, for example by means of a Peltier element 110 (instead of which, for example, a heat pump can also be used), which with the cooling or heating elements 111 and 112 also creates a thermal connection between the working gas in Working gas reservoir 20 and the environment creates.
  • Reference numeral 130 also shows a valve via which working gas reservoir 21 - the "refill reservoir" - can be filled externally with working gas.
  • the piston of the actuator 10 with the piston rod 01 does not itself (directly) act on the nail or bolt 140 in order to drive it in. Rather, actuator 10 acts with its piston rod 01 on a hammer mechanism, with kinetic energy (including parts mechanically connected to it) from actuator 10 from the first piston (e.g. piston III in FIG. 1) to a moving part, e.g. a second piston (e.g. piston II2 in Fig. 1), and the nail or bolt 140 is driven entirely or predominantly with the aid of the kinetic energy of the movable part, the first piston III and the movable part or second piston II2 not being rigidly connected to one another ("Decoupling Device").
  • a first piston III is driven in a further pneumatic actuator 11 ("hammer mechanism", second actuator), which can for example be filled with air (ambient pressure)
  • a second piston II2 is driven in addition to the first piston III.
  • the first piston III can, as explained, be driven by actuator 10 and is, for example, single-acting.
  • the second piston II2 from actuator 11 - by means of a decoupling device from the first Piston III at least partially decoupled - is preferably double-acting and equipped with a restoring device, shown here in the form of a spiral compression spring, for example.
  • the first and second pistons of actuator 11 can be designed in the manner of the pistons of labyrinth piston compressors be, the required - temporary - sealing can thus be achieved gas-dynamically.
  • the piston rod 01 and consequently the piston of actuator 10 and the first piston 11 connected to piston rod 01 of actuator 11 can be accelerated by loosening the lock 40 by means of the pretensioned gas spring.
  • the pressure between the first and second pistons of actuator 11 rises almost exponentially: the gas buffer that forms between the first and second pistons of actuator 11 generates momentum and kinetic energy from the part of the setting device that is directly driven by gas springs (piston 10i of actuator 10, piston rod 01, first piston III of actuator 11) is transferred to the second piston II2 of actuator 11 and consequently also to its piston rod and parts connected to it (for example the return spring).
  • the movable masses must be expertly matched to one another, taking into account any reduced masses.
  • the nail or bolt 140 is thus ultimately set via the piston rod of the second piston II2 of actuator 11. If this second piston II2 of actuator 11 is double-acting, that is, the side of the cylinder of actuator 11 facing the nail is closed sufficiently tightly On the side of the second piston II2 facing the nail, a second fluid or gas cushion resetting the second piston can be built up during a setting process in the cylinder of actuator 11 (as shown in FIG. 1). This prevents the second piston II2 of the actuator 11 from striking the nail or bolt 140 hard.
  • the driving energy mainly comes from the kinetic energy of the second piston of actuator 11 (including its piston rod, etc.).
  • the energy transfer from the first to the second piston of actuator 11 should be as abrupt as possible, which can be achieved in at least two practical ways: ( i) First, one or more ventilation openings can be arranged in the cylinder so that the first piston can start moving and convey gas or air through this opening (s), for example into the device housing, so that initially the movement of the first piston is not blocked leads to a significant pressure increase in the space between the first and the second piston.
  • the second piston II2 of the actuator 11 can be blocked with the help of a mechanism so that it can only start moving after a certain breakaway force has been exceeded.
  • Corresponding mechanisms can function positively or non-positively and are known, for example, from so-called force limiters and from the locks of guns. Both variants can be combined with each other.
  • the setting stroke and the travel by which the gas spring (formed by the actuator 10 and the working gas reservoir 20) is tensioned are largely independent of one another. This simplifies the provision of variable setting energies: only the travel by which the gas spring is tensioned, and thus the stroke volume, have to be set accordingly. This does not change the setting stroke, which is determined by the actuator 11. Further aspects of embodiments with regard to structural features of components of setting devices according to the invention are explained below.
  • FIG. 2 shows a possible further embodiment of a pneumatic actuator 10 (first actuator) from FIG. 1 for the gas spring.
  • the third piston 10a comprises a plurality of piston rings 15a, with cavities 16a being arranged axially, that is to say along the direction of movement of the third piston 10a, between the piston rings 15a or the piston being designed to have such, the cavities 16a are preferably partially, but not completely, filled with an incompressible fluid.
  • piston 10a with piston rod 11a is arranged in cylinder 12a.
  • Cylinder 12a is designed to have a valve seat 13a towards the high pressure side p1, that is towards the working gas reservoir.
  • Piston 10a is designed as an associated shut-off body. If the clamping device 40 from Fig. 1, preferably by a spring, can exert a sufficient contact pressure on the piston 10a in the locked state, the working gas reservoir is additionally in the locked, cocked (ready-to-fire) state through the valve (formed from piston and cylinder as described) sealed. The role of the valve here corresponds to that of valve 30 from FIG. 1.
  • Piston rod 11a from FIG. 2 is identical to piston rod 01 from FIG. 1.
  • piston 10a has, for example, two piston guide rings 14a.
  • piston 10a also has several piston rings 15a, the contact pressure of which can be applied, for example, by O-rings, but also in all other known ways.
  • piston rings 15a are shown, but more or fewer piston rings 15a can be provided.
  • the piston 10a is located between the piston rings 15a further designed to have a plurality of cavities or cavities 16a. These cavities are preferably partially, but not completely, filled with a liquid lubricant.
  • the multiple cavities in the form of a cascade i.e. cavities in a row, so that the effect of each cavity is derived from a previous cavity and acts on a subsequent cavity
  • the contact pressure per seal can be reduced accordingly and consequently the p * v stress on each individual seal can be reduced accordingly.
  • the valve formed by cylinder 12a and piston 10a is closed. In this position, therefore, working gas in order to escape from the working gas reservoir at pressure pl to the low-pressure side pO must first overcome the valve and then the complete cascade of lubricated piston rings and cavities.
  • the leakage from the cascaded, "buffered” and lubricated piston rings (mechanical seals) is determined only during an adjustment process up to the subsequent, complete return of piston 10a to its stroke start position.
  • a sufficiently tough, hard, particularly wear-resistant and highly polishable steel is proposed as the material for the piston 10a and cylinder 12a.
  • Steels such as 1.4108, i.e. cold work steels and, in particular, pressure-stitched steels with a very fine martensitic structure, further characterized by the absence of coarse-grained carbides or carbonitrides, are particularly suitable, whereby under "coarse-grained" a maximum expansion along a direction of more than 20pm and even with cellular precipitated carbides preferably more than 10pm.
  • newer materials that can be processed with the means of so-called additive manufacturing are particularly suitable for pistons and / or cylinders.
  • additive manufacturing e.g. laser sintering
  • very hard powder-metallurgical steels of sufficient toughness e.g. Vibenite 290
  • metallic glasses based on elements of the 4th subgroup are particularly suitable for pistons and / or cylinders.
  • Piston 10a and the running surface of cylinder 12a can, with great preference, be coated with hard material layers or tribological layers.
  • CVD-deposited, predominantly tetrahedrally coordinated carbon (ta-C) is particularly suitable for coating cylinder 12a or its running surface.
  • Ta-C is also suitable as a coating for the piston 10a, but also aC / WC, TiN, TiMoN (as a solid phase solution or MoN / TiN “superlattice”), TiN-MoS2, and the nitrides, carbides and carbonitrides of Cr, Ti , Zr, Hf and also aluminum oxide (and / or aluminum oxynitride) in amorphous form or as nano- or microcrystalline corundum.
  • the running surface v on cylinder 12a to have a low coefficient of sliding friction, if possible not to enter into any noticeable adhesion with that, even to have a relatively high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion.
  • Materials based on carbon are particularly suitable, for example graphite impregnated with antimony.
  • FIG. 2 A professional implementation of an actuator 10 (from Fig. 1) like.
  • Fig. 2 allows with outstandingly high pressures (for example at least 10 bar, more preferably at least 20 bar, more preferably at least 40 bar, more preferably at least 60 bar, more preferably at least 80 bar, more preferably at least 100 bar, and more preferably at least 120 bar) and piston speeds (for example at least 30 m / s, preferably more than 50 m / s) without compromising the tightness of working gas reservoir 20 (from FIG. 1).
  • pressures for example at least 10 bar, more preferably at least 20 bar, more preferably at least 40 bar, more preferably at least 60 bar, more preferably at least 80 bar, more preferably at least 100 bar, and more preferably at least 120 bar
  • piston speeds for example at least 30 m / s, preferably more than 50 m / s
  • FIG. 3 shows a further possible embodiment of a pneumatic actuator 10 (first actuator) from FIG. 1.
  • the pneumatic actuator 10 comprises, in addition to the third piston 10b, a fourth piston 11b, a reservoir 13b being formed between the third piston 10b and the fourth piston 11b, which is filled with an incompressible fluid, which is preferably the one below Has executed properties and is matched to the working gas as explained below.
  • FIG. 3 thus shows a completely different and novel possibility of realizing the seal of a gas spring.
  • the piston 10i connected or even identical to the piston rod 01 of the actuator 10 (from FIG. 1) is provided in FIG. 3 with the reference symbol 11b.
  • the two pistons 10b and 11b are not rigidly connected to one another.
  • 12b represents the cylinder of the pneumatic actuator (first actuator 10).
  • a reservoir 13b which is arranged in cylinder 12b between the two pistons and is filled with a fluid (incompressible fluid).
  • This is preferably a liquid lubricant in which polymers or oligomers are dissolved and / or solid Lubricants such as MoS2 and / or hBN and / or graphite are dispersed, possibly with the addition of stabilizers, so that the fluid has pronounced shear thinning properties and possibly also shows thixotropic properties (a thixotropy of the fluid in reservoir 13b can cause locking 40 during unlocking mechanically relieve).
  • Reference number 16b refers to a sealing ring, for example a so-called armored carbon ring. The same applies to the selection of materials with regard to the piston and the cylinder, also with regard to any coatings, as stated above for FIG. 2.
  • this seal is not a decoupling device (as explained above), because the pistons 10b and 11b are not decoupled via the incompressible fluid, but move synchronously with one another. A movement of the piston 10b leads directly to a movement of the piston 11b and vice versa.
  • FIGS. 4a-c show a possible embodiment of the clamping device, symbolized by 50 in FIG. 1, which moves the piston 10 (FIG. 1).
  • 10c denotes the piston rod 01 from Fig. 1, 11c a lifting member of the piston rod, 20c and 30c two toothed wheels with freewheeling devices located thereon from the components 21-23c and 31-33c (designations in Fig. 4b and 4c analogously with additions d and e).
  • the gearwheels can be set in rotation by an electric motor marked 70 in FIG. 1 via a reduction gear 60, it being sufficient to drive one of the two interlocking gearwheels.
  • Particularly suitable as the gear 60 is an epicyclic gear, preferably designed with multiple stages (all stages in two-shaft operation).
  • the rotational movement of the gear 60 and thus also of the gears can be converted into a linear movement.
  • the three images symbolize different operating states of the clamping device.
  • Fig. 4a shows the clamping process in which the piston rod is moved against the working gas (over) pressure pl in the pneumatic actuator 10 (Fig. 1).
  • the travel of the piston and thus the energy stored in the gas spring can be selected: after the desired piston position has been reached, the piston rod is locked against the force of the gas spring with the aid of the locking unit 40 (FIG. 1).
  • the gear wheel 20c with pawl freewheel is driven in a first direction of rotation (by motor 70 via gear 60 from Fig.l), the gear 30c toothed with 20c is thereby moved, but can also be driven by a motor like 20c.
  • Force is transmitted to the piston rod 10c via the pawl freewheel 21c / 22c / 23c or 31c / 32c / 33c.
  • transverse loads on the associated bearings and / or seals on the piston and / or piston rod 10c can be avoided or reduced. In principle, however, a one-sided drive is sufficient, for example only via gear 20c.
  • Fig. 4b shows an opposite direction of rotation in which the piston rod is not driven, since the drive links of the freewheel do not interlock with the lifting links of the piston rod.
  • a position as shown in FIG. 4c can be approached in which any contact between piston rod 10e and freewheel 21-23e / 31-33e on gears 20e / 30e is avoided becomes.
  • the gear wheel position from FIG. 4c can be ensured, for example, by the self-locking of the drive (motor 70 with high gear ratio 60 from FIG. 1); an additional locking is not required.
  • the pawl freewheel consists of drive members 21c, which are rotatably mounted and have a stop or some form of locking, whereby the piston rod 10c is moved in a direction of rotation of 20c when the drive member 21c and lifting member 11c of the piston rod interlock.
  • drive link 21c can be moved largely without resistance via lifting links 11c by moving the drive link around its axis of rotation to such an extent that the lifting link can be moved past. This state is shown in FIG. 4b: drive link 21d gives way to lifting link lld.
  • the drive links are preferably designed as pawls of a pawl freewheel and can be designed to match the corresponding lifting links (e.g. "teeth") on the piston rod, whereby linear loads between the drive and lifting links are avoided and surface loads are aimed at (Stribeck pressure instead of Hertzian Pressing).
  • the freewheel also includes means to move the drive links from an evasive position (as shown in FIG. 4b based on the relative position of 21d and 11d) back into a driving position (as in FIG. 4a). to deliver.
  • This can be, for example, springs 22c with an abutment 23c.
  • Torsion springs leg springs coaxially with the rotatable mounting of the drive links, one spring leg being firmly connected to the drive link and the second leg to the gear 20c.
  • FIG. 5 shows a further alternative embodiment of an actuator, in particular a variant of an actuator 10 (first actuator) from FIG. 1 that is easy to implement. Fig. 2.
  • the pneumatic actuator 10 here comprises a cylinder 12f, the cylinder 12f being designed to have a valve seat 13f, the third piston lOf being designed to act as a shut-off body for this valve seat or to have a corresponding shut-off body so that the third piston lOf and the cylinder 12f together form a valve which can be closed by pressing the third piston lOf and therefore the shut-off body against the valve seat 13f formed by the cylinder 12f or attached to it by means of a sufficient external force.
  • 13f thus shows the valve formed from piston lOf and cylinder 12f
  • 14f and 17f are guide rings (e.g. made of antimony-impregnated graphite)
  • 15f are piston rings e.g. from the sealing materials already discussed above with regard to FIG. 2.
  • Reference symbols 16f represent rings with a U or also double U profile, which form the cavities already explained with regard to FIG. 2, preferably partially filled with lubricant; these rings are literally threaded onto the piston via the piston rod llf.
  • the pressure required for sealing can then be applied with the aid of the force of the pretensioned (plate) spring assembly 18f and a nut 19f.
  • So-called brushless direct current motors are particularly suitable as motor 70, specifically preferably those with axial flux guidance. These achieve the highest power densities with high electrical Efficiency, and their polarization by the permanent magnets causes a sufficient detent torque to - after reduction by gear 60 - a clamping device 50 like.
  • FIGS. 4a-c to be held securely in the state shown in FIG. 4c; the person skilled in the art is therefore not dependent on the self-locking due to the inherent friction of the gear 60 and does not have to provide any additional locking for the tensioning device 50 (for locking 40).
  • the motor 70 can advantageously be designed asymmetrically to have a higher electrical efficiency in the direction of rotation at a rated shaft power in which the gas spring is tensioned (ie, for example, the freewheel device is toothed with the piston rod 01).
  • the motor 70 like the motor control 80, can be actively or passively cooled with air; For particularly demanding applications with particularly high setting frequencies and / or setting energies, evaporative cooling can also be used to cool both assemblies.
  • the operating pressure in the working gas reservoir 20 in the fully tensioned state is preferably at least 10 bar, more preferably at least 20 bar, more preferably at least 40 bar, more preferably at least 60 bar, more preferably at least 80 bar, more preferably at least 100 bar, and more preferably at least 120 bar. Maraging steels are particularly suitable as the material for the working gas reservoir (s).
  • Nitrogen as dry as possible is suitable as the working gas ("as dry as possible” is to be understood here in such a way that the formation of dew can be safely excluded over the entire operating range) (possibly also the risk of hydrogen embrittlement) instead of nitrogen offers the advantage that, due to its high speed of sound, even at comparatively very high piston speeds, gas dynamics play a subordinate role: with heavy gases and high piston speeds, the piston movement initially occurs during a setting process a non-vanishing drop in the working gas pressure felt by the piston crown (the working piston of actuator 10), followed by an increase in pressure (“overshoot") when the piston is suddenly decelerated; this process is associated with irreversibilities, so it reduces the effect degree, and also distributes the force unfavorably over the travel of the gas spring.
  • polyatomic gases and in particular more than diatomic gases such as CF4 have the advantage of having a lower isentropic exponent, which, given the same starting conditions and the same compression ratio, leads to a lower temperature increase in the working gas during compression (i.e. the tensioning of the gas spring) and thus to lower heat losses - and consequently leads to lower irreversibilities than is the case with monatomic gases.
  • Gas mixtures should also be considered.
  • nitrogen CO 2 can be added to increase the isentropic exponent of the gas mixture.
  • the use of CO 2 as the working gas (working medium) also offers the advantage of being able to store working medium with a very high density in a refill reservoir (reference number 21 from FIG. 1) to compensate for leakage losses.
  • the respective working gases can no longer be regarded as ideal gases: cohesive pressure and co-volume do not disappear.
  • the working gas (s) should dissolve in them as little as possible and have the lowest possible diffusivity in them in order to achieve the lowest possible leakage rate to reach.
  • a leak rate is to be considered as low as possible if the setting tool enables at least 10,000 subsidence under all normal ambient conditions and can be stored for at least 5 years without refilling with working gas being necessary.
  • the cylinder and working gas reservoir can be regarded as a piston drive and suffer from a fundamental problem with regard to setting tools with setting pistons:
  • the abrupt movement of the piston mass can lead to a pronounced upward stroke of the setting tool during the setting process and especially when driving the nail or bolt, which affects the quality of the setting can affect.
  • Fig. 6 shows a further preferred embodiment of a hand-held nailing device.
  • the setting piston 610 (e.g. the second movable part or piston II2 (from FIG. 1) when using the decoupling device) here has at most a quarter of the mass of the drive 600.
  • the drive 600 is particularly advantageously arranged so that it can move axially in the setting device, for example on guides 690.
  • the piston drive 600 (e.g. gas spring drive, electrodynamic drive or the like) is designed here in such a way that it has a significantly higher mass than the piston 610 itself, preferably at least four times the mass and particularly preferably more than ten times the mass.
  • the piston drive 600 (in this case, for example (see Fig. 1), motor 70, reduction gear 60, clamping device 50, lock 40, the piston of actuator 10, possibly with valve 30 and working gas reservoir 20) is in or on the setting device along the axis of movement of the piston 610 arranged to be movable, for example with the aid of one or more rails or other guides 690, the extended path of movement of the center of gravity S1 of the piston preferably leading through the center of gravity S2 of the piston drive 600, insofar as this is structurally possible and within the scope of manufacturing accuracy, and the piston drive 600 having at least one stroke start position A and one stroke end position region B.
  • An additional lock 620 fixes the piston drive in a stroke start position A with respect to the remaining parts of the setting device and in particular with respect to its handle 630, provided that no setting process takes place.
  • the lock 620 becomes either active (e.g. with the help of an actuator) or passive (e.g. through the kickback itself), which initially caused the piston drive 600 to return during the setting process a certain travel s' is made possible.
  • the travel s ' is particularly preferably dimensioned so that the driving in of the nail or bolt is completed before the travel is "used up", i.e. before the piston drive 600 has moved backwards by the travel s'.
  • shock absorber 640 e.g.
  • the return energy can also be used in a known manner for "ammunition transport" (cartridges, nails).
  • the handle 630 of the setting tool is rotatably connected, for example by means of a joint 670, to, for example, the housing 680 of the setting tool, in which the piston drive 600 is displaceably arranged.
  • This rotary movement can in turn be dampened and reset, which is just as possible with the aid of polymer dampers as with the aid of one or more hydraulic shock absorbers 641 with resetting spring or springs; a lock 621 analogous to lock 620 is possible and may be advantageous if necessary.
  • This locking if present, preferably unlocks immediately before the still returning piston drive 600 is dampened and in particular after (!) The setting process has been completed. After resetting to the stroke start position by the spring of the second damper 641, for example, the lock 621 closes.
  • the method described not only improves the setting quality but also greatly reduces the biomechanical stress on the worker, in particular with regard to force peaks occurring during the setting process, which can prevent fatigue and injuries.
  • Setting devices designed in accordance with the main claim of this application are characterized by a high setting energy density and can in any case be built lighter than e.g. conventional gas spring setting tools.
  • the piston drives of combustion-powered and especially powder-powered setting devices as well as those based on electrodynamic drives (e.g. Thomson coils) can have very high gravimetric setting energy densities and / or very high rates of force increase on the piston, so that the damping method described above appears particularly useful for such devices too, workers from fatigue and protect injuries. The latter may become even more relevant in the future due to stricter occupational safety regulations.
  • a decoupling device for example designed with the aid of actuator 11 from FIG. 1, is also capable of other setting devices allow as such with gas spring.
  • extremely powerful electrodynamic drives with movable, mutually repelling coils are known, for example from WO 2012/079572 A2 and WO 2014/056487 A2.
  • a setting device can be implemented in which an electrodynamic drive is preferred instead of a gas spring or a gas spring drive.
  • Fig. 2 from WO 2012/079572 A2 is used, with its movable armature together with its exciter coil A serving as the movable "piston".
  • the electrodynamic drives mentioned are not readily suitable as drives for setting tools for the following reasons:
  • a further embodiment of a hand-held setting tool comprises an electromagnetic drive, preferably with a Thomson coil actuator, e.g. according to WO 2018/104406 A1 (see e.g. FIG. 1 therein), ie an electrodynamic drive with a first excitation coil, a soft magnetic frame , and a squirrel-cage rotor mounted movably along an axis or a movably mounted short-circuit winding, the soft magnetic frame having a saturation flux density of at least 1.0 T and / or an effective specific electrical conductivity of at most 10 L 6 S / m.
  • the frame is designed as a "flux concentrator"
  • the first Excitation coil is directly or indirectly counter-supported on the frame and is formed, for example, from fiber-reinforced flat wire.
  • the hand-held setting tool also has the decoupling device explained above, wherein the movably mounted squirrel-cage rotor or the movably mounted short-circuit winding is formed in a (e.g.
  • the movement process of the first movable part or piston is at least partially decoupled from the movement of the second movable part or piston in the actuator for driving of the nail or bolt, which leads to a reduction in recoil when setting in solid ground.
  • a hand-held setting tool comprises an electromagnetic drive according to, for example, WO 2012/079572 A2 or WO 2014/056487 A2 (as explained further below), i.e. an electromagnetic drive with at least a first coil and a second coil, wherein the first coil is formed on or in a flux concentrator and the second coil is a movable coil.
  • the movable coil is formed in or on a movable element (piston, armature) which effects the movement process of the first movable part or piston in the actuator ("striking mechanism").
  • the movement process of the first movable part is or Piston, caused or driven by the moving coil, at least partially decoupled from the movement of the second movable part or piston in the actuator for driving the nail or the bolt, which leads to a reduction in the recoil.
  • the problem (A) is eliminated by the decoupling device.
  • the problem (B) with regard to the electrodynamic drive with moving coils can also be eliminated by the decoupling device, since with a short, limited stroke of the electric drive (compared to the setting stroke) the strands can be much shorter and are accordingly exposed to lower inertia forces during operation ;
  • the supply of electrical power to the movable coil (s) can be released, if necessary, by sliding contacts.
  • the problem (C) can also be solved by the decoupling device, since the armature (“piston”) is now decelerated in a defined manner: the “armature” or piston is felt by the gas cushion that forms between the two pistons of actuator 11 during a setting process e.g. the electric drive does not have a hard stop.
  • the drive can be reset in a simple manner:
  • the coils are at least temporarily supplied with current in opposite directions (particularly preferably with the aid of a capacitor discharge) so that repulsive forces act between the coils.
  • the flow of current in opposite directions preferably also leads to mutual compensation of the electromagnetic far field that is generated, so that fewer requirements have to be placed on the shielding properties of a housing of the setting tool.
  • the coils can be energized in the same direction, so that an attractive (Lorentz) force acts between the coils.
  • FIG. 7 shows, in a further embodiment, an electrodynamic piston drive with moving coils in combination with a decoupling device, for example actuator 11 from FIG. 1.
  • a decoupling device for example actuator 11 from FIG. 1.
  • This is a particularly powerful variant of the electrodynamic drive which, with the help of at least one moving coil, predominantly Non-metallic working piston can accelerate with a very high efficiency, and compared with the prior art by a higher electrical efficiency and a lower device mass with the same setting energy.
  • Fig. 7 symbolically shows the setting tool in the "ready to fire" position.
  • Iron circle also "flux concentrator", ie a body made of soft magnetic material.
  • the iron circle preferably has a saturation flux density of at least IT, preferably at least 1.5T and more preferably at least 1.9T and in particular an effective electrical conductivity of at most 10 6S / m, more preferably at most 10 5S / m and more preferably at most 10 4S / m; various soft magnetic composite materials meet these requirements.
  • a soft magnetic composite material is used for iron circle 701, which may be segmented professionally, a crack of 701. The segmentation thus serves the purpose of preventing the tensile strength (and preferably also the yield point) of the soft magnetic composite material from being locally exceeded during a setting process
  • Drive piston preferably formed entirely or predominantly from a plastic, in particular a glass fiber-filled liquid crystal polymer, which can be designed to have at least one guide axis
  • Base plate made of soft magnetic solid material, in particular a ferritic steel, is used for shielding (EMC, EMC) and as a heat sink
  • tube made of CFRP used in particular to relieve strain on iron circuit 710 and to center 710 and 780
  • Tube made of an aluminum alloy which preferably has the highest possible electrical conductivity, and which in the present case serves to shield alternating electromagnetic fields
  • cylinder for example made of a high-strength steel that can be polished well
  • capacitor CI is first charged via switching converter SMPS (with a battery-operated setting device, of course, with the help of electrical energy from the battery or batteries BAT).
  • the capacitor CI should have the highest possible energy density and the lowest possible electrical series resistance and a particularly high one Have short-circuit strength.
  • Corresponding capacitors are commercially available as film capacitors especially for pulse applications.
  • the thyristor SCR can be ignited to set a nail.
  • Both coils are preferably connected in series in such a way that the current in both coils flows in opposite directions during the setting process, so they repel each other.
  • Cu flat wire is particularly suitable for achieving the highest possible degree of filling with minimal electrical resistance.
  • the feed lines 700 can be guided directly through the piston 720 or its (rear) "guide axis"; the feed lines are very preferably made of an aluminum alloy or copper, in particular in the form of fine, highly flexible strands, and are strain-relieved outside the piston 720, for example with Aid of carbon fibers or carbon fiber fabric: It is essential that the strain relief, which is mechanically connected in parallel with the supply lines, consists of a material with sufficient tensile strength - i.e. does not tear under the given conditions - and has a higher tensile modulus than the electrical supply lines themselves, which it is intended to relieve.
  • the strain relief is preferably dimensioned to protect the electrical conductors from tensile stress (during or as a result of a setting process) that exceeds their yield point or even tensile strength. More preferably, the material of the strain relief should have a high specific strength Tissues can meet these requirements.
  • the drive piston 720 (first piston) is designed to form an actuator 11 with the setting piston 730 (second piston) and cylinder 780, i.e. a decoupling device as explained above (e.g. according to FIG. 1).
  • the invention can be implemented in practice as follows:
  • the drawing, including the circuit diagram, is transferred to an FEM model and the geometry is parameterized, with corresponding (material) properties being assigned to the individual components in the list of reference symbols.
  • Real properties are assumed for the electrical components, i.e. the circuit diagram is shown in the model with a corresponding equivalent circuit diagram.
  • the gas dynamics can also be taken into account.
  • the number of turns of the first flat coil 711 and of the second movable flat coil 721 are preferably the same, so that, as a result of being connected in series, they always generate (almost) the same flux.
  • a parametric optimization is carried out ("parametric sweeps"), whereby constructive, e.g. production-related requirements - for example minimum wall thicknesses, representable (flat) wire thicknesses, etc. - are taken into account; otherwise, (all) geometric parameters and the number of turns are varied and it becomes Looking for a Pareto optimum, also taking into account the prices for parts, components, materials and approval requirements (EMC, EMC, etc.). Based on the optimum found in this way, a mechanical engineering design can then take place, which is already due to questions of assembly and production differ from the initially simple FEM model, be more complicated and possibly contain other components to be taken into account. Based on this construction, a new parametric FEM optimization is carried out.
  • El. Hand-held setting tool for setting nails and / or bolts in a substrate comprising:
  • At least one electrochemical energy store 90 for example an accumulator or a fuel cell
  • At least one motor controller 80 preferably comprising an inverter
  • At least one electric motor 70 preferably a brushless direct current motor, more preferably with axial flux guidance
  • At least one reduction gear 60 preferably a multi-stage epicyclic gear
  • At least one tensioning device 50 preferably comprising a pawl freewheel
  • At least one working gas reservoir 20 containing a working gas which can also be a mixture of different pure gases, as well
  • the pneumatic actuator 10 comprises at least one piston with a piston rod 01, is in fluid connection with the working gas reservoir 20, and forms a gas spring together with the working gas reservoir 20,
  • the actuator 10 has a stroke start position in which the gas spring is stretched to the maximum, and a stroke end position range in which the gas spring is less stretched, characterized in that the working gas reservoir 20 with the gas spring stretched to the maximum under a working gas pressure of more than 10 bar, more preferably more than 20 bar, more preferably more than 40 bar, more preferably more than 60 bar, more preferably more than 80 bar, more preferably more than 100 bar and particularly preferably more than 120 bar, and the volume of the working gas reservoir 20 is at least the same , preferably more than twice the size, further is preferably more than three times as large, and more preferably more than four times as large as the maximum stroke volume of the pneumatic actuator 10, wherein the gas spring is first tensioned to set a nail by the electric motor 70 with the help of motor control 80 with electrical power Energy storage 90 is supplied and controlled to drive via reduction gear 60 clamping device 50, which in turn can convert the torque of reduction gear 60 into a force to move the piston of actuator 10 against the pressure of the working gas, after reaching a desired piston
  • Setting device characterized in that the setting device is dimensioned such that the maximum kinetic energy of the moving parts of actuator 10, expressly including all parts firmly connected to the piston of actuator 10, reaches at least half of the ultimately effective driving energy during an actuating process.
  • Piston for a pneumatic actuator and in particular a gas spring characterized in that it comprises a plurality of piston rings, and that axially, that is, along the direction of movement of the piston, cavities are arranged between the piston rings or the piston is designed to have cavities, which are preferably partially are filled with a lubricant, but not completely.
  • Piston for a pneumatic actuator according to E4 characterized in that the fluid is a liquid lubricant.
  • Piston for a pneumatic actuator according to claim E5 characterized in that the fluid is a non-Newtonian fluid, in particular a shear-thinning fluid, which preferably also has thixotropic properties.
  • Piston for a pneumatic actuator according to E6 characterized in that the non-Newtonian and in particular structurally viscous fluid, which is preferably also thixotropic, is produced by dispersing one or more solid lubricants such as, for example, hBN and / or graphite and / or MoS2 and / or the Dissolving one or more oligomers or polymers in the liquid lubricant is represented.
  • solid lubricants such as, for example, hBN and / or graphite and / or MoS2 and / or the Dissolving one or more oligomers or polymers in the liquid lubricant is represented.
  • Pneumatic actuator comprising a cylinder and a piston according to one or more of the pistons according to E3 to E7, characterized in that the cylinder is designed to have a valve seat, and that the piston is designed to act as a shut-off body for this valve seat or a corresponding shut-off body so that the piston and cylinder together form a valve which can be closed by pressing the piston and thus the shut-off body against the valve seat formed by the cylinder or attached to it by means of a sufficient external force.
  • Impact mechanism for a setting tool characterized in that it transfers kinetic energy of a first piston of a piston drive to a movable part, for example a second piston, and the nail or bolt is driven entirely or predominantly with the aid of the kinetic energy of the movable part, the first Piston and moving part not rigid are connected to one another, whereby the first piston and the movable part are decoupled with respect to their stroke lengths.
  • Impact mechanism for a setting tool comprising at least a first and a second piston and a cylinder, the pistons being arranged opposite one another, i.e. as in opposed piston engines, in the cylinder, with gas-dynamic seals such as labyrinth seals preferably being provided as sealing means instead of piston rings , and wherein the first piston is driven to transmit momentum to the second piston via gas located between the pistons, and, for example via a piston rod, the kinetic energy of the second piston can be used to drive a nail and / or bolt or for hammer drilling can.
  • gas-dynamic seals such as labyrinth seals preferably being provided as sealing means instead of piston rings
  • Hurry. Impact mechanism according to E10 characterized in that a reset device is provided for a second piston.
  • Striking mechanism according to claim E10 or Eil characterized in that the pistons and / or the running surface of the cylinder are hard chrome-plated.
  • Hand-held setting tool comprising at least
  • an axially movable piston drive mounted in or on the setting tool with one or more stroke start positions and a stroke end position area
  • a piston which can be driven by the piston drive and which preferably has at most a quarter of the mass of the piston drive
  • shock absorber such as a hydraulic shock absorber
  • a resetting device for example a resetting spring, which is able to move the piston drive back from its stroke end position range to a stroke start position with respect to the setting tool, characterized in that the lock opens or can be opened during a setting process, so that the Piston drive can move through the kickback felt by it from a stroke start position in the direction of the stroke end position range, this return of the piston drive can be braked by the shock absorber, whereby the piston drive is preferably only braked after a return by a certain return distance from the shock absorber, and the return distance so is dimensioned that the nail or bolt is predominantly or, preferably, fully driven in before the shock absorber becomes effective and brakes the return of the piston drive.
  • Hand-operated setting tool according to E13 or E14, characterized in that the extended path (s) of the center of gravity (s) of the piston or pistons lead or lead through the center of gravity of the piston drive at least during the driving in of the nail or bolt, which in the present case leads to It should be understood that during driving the minimum distance of the said extended path (s) to the center of gravity of the piston drive is always at least five times, but preferably more than ten times less than the minimum distance of those same elongated paths to the center of gravity of the entire setting tool.
  • E16 Hand-operated setting tool according to one or more of E13 to E15, characterized in that the setting tool has at least one handle, and that this handle is rotatably mounted with respect to a part of the setting tool, in or on which a piston drive is axially movably arranged, with at least one mechanical damper , for example a hydraulic shock absorber or a polymer damper, is provided to dampen a rotary movement between the handle and the part to which the handle is rotatably connected, whereby a lock can be provided that such a rotary movement is blocked while none Setting process takes place.
  • Setting device comprising an impact mechanism according to one or more of E9 to E13, the piston drive being an electrodynamic drive and the mass accelerated by the piston drive is to be understood as a piston or comprises the mass of the first movable part of the impact mechanism according to E9.
  • the electrodynamic claim comprises at least one excitation coil and at least one movable second coil or one movable short-circuit winding, which can preferably be arranged on a part made of soft magnetic material that is displaceable along a movement axis, the soft magnetic material preferably having a saturation flux density of has at least 1.5T and more preferably an effective specific electrical conductivity of at most 10 L 6 S / m.
  • Hand-held setting tool for setting a nail or a bolt in a substrate comprising: a drive 600, preferably a gas spring drive or an electrodynamic drive, which drives a setting piston 610 which is used to drive the nail or the bolt into the substrate; characterized in that the setting piston 610 has at most a quarter of the mass of the drive 600.
  • Hand-operated setting tool according to E20, an openable lock 620, which is designed to fix the drive in one or more stroke start positions; a shock absorber 640 such as a hydraulic shock absorber; a restoring device, for example a restoring spring, which is designed to move the drive back from a stroke end position to a stroke start position with respect to the setting tool; being in the course of a Setting process, the lock 620 opens or can be opened, so that the drive 600 can move from a stroke start position A in the direction of the stroke end position area due to the kickback felt by it, whereby this return of the drive 600 can be braked by the shock absorber 640, whereby the drive 600 is preferred is only braked by the shock absorber 640 after a return by a predetermined return distance s', and the return distance is dimensioned so that the nail or bolt is predominantly or, preferably, completely driven in before the shock absorber 640 becomes effective and brakes the return of the drive.
  • a shock absorber 640 such as a hydraulic shock absorber

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Abstract

Ein Handgeführtes Setzgerät zum Setzen eines Nagels oder eines Bolzens in einen Untergrund, umfassend: einen Antrieb, bevorzugt einen Gasfederantrieb oder einen elektrodynamischen Antrieb, der einen Aktor (11) antreibt, welcher zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens in den Untergrund dient; gekennzeichnet durch: eine Entkopplungsvorrichtung, die einen ersten Bewegungsprozess eines ersten beweglichen Teils oder Kolbens (111) in dem Aktor (11), angetrieben durch den Antrieb, von einem zweiten Bewegungsprozess eines zweiten beweglichen Teils oder Kolbens (112) in dem Aktor (11) zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens zumindest teilweise entkoppelt.

Description

Handgeführtes Setzgerät
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft handgeführte Setzgeräte zum Setzen eines Nagels oder eines Bolzens.
Hintergrund
Setzgeräte bzw. Nagelsetzgeräte, welche die für den Setzvorgang erforderliche Energie in einer vorgespannten Gasfeder speichern, sind zum Beispiel aus WO 2009/046076 Al allgemein bekannt und werden von der Fa. Senco unter der Handelsbezeichnung „Fusion Technologie" vermarktet. Nach dem gleichen Prinzip arbeitende Geräte werden auch von der Fa. HITACHI angeboten und sollen Eintreibenergien von 120J erreichen.
Derartige Nagler („Gasfeder-Setzgeräte") sind zum Setzen von Nägeln in Holz gut geeignet, weisen allerdings im Vergleich zu brennkraftgetriebenen Setzgeräten verschiedene Nachteile auf, die ihre Anwendungsbreite stark einschränken.
Beispielsweise erscheinen Gasfeder-Setzgeräte wenig geeignet, Bolzen in feste Untergründe wie Stahl oder Beton einzutreiben, und zwar wegen der zu geringen Eintreibenergie einerseits und andererseits wegen des möglichen Rückschlags. Letzterer kann anhand folgenden Grenzfalls veranschaulicht werden: Ein Nagel der Länge s soll in einen Untergrund eingetrieben werden, doch Untergrund und Nagel geben überhaupt nicht nach. In diesem Fall bildet der Untergrund ein Widerlager für die sich entspannende Gasfeder. Das Entspannen der Gasfeder beschleunigt sodann während des Eintreibens über den Weg s das Gasgerät, wobei die Gasfeder mit ihrer Kraft F eine Arbeit w = J(F*ds) verrichtet. Dies kann bei Eintreibenergien, wie sie zum Setzen in Beton und Stahl benötigt werden, rasch zu für den Nutzer katastrophalen Rückschlagenergien führen. Das Problem des Rückschlags besteht ebenfalls für Setzgeräte mit elektrodynamischem Antrieb.
Ein anderer Mangel bekannter Gasfeder-Setzgeräte besteht in deren vergleichsweise geringen Eintreibenergien sowie in deren, verglichen mit brennkraftgetriebenen Setzgeräten gleicher Eintreibenergie, relativ hohem Gewicht und Volumen. Dieser Mangel ist wesentlich auf die vergleichsweise geringen Betriebsdrücke der Geräte zurückzuführen. Nicht umsonst empfiehlt WO 2009/046076 Al ausdrücklich geringe Betriebsdrücke zwischen lOOpsig und 120psig, also Drücke, welche gewöhnlichen Betriebsdrücken pneumatischer Aktoren entsprechen: Die Anforderungen an die Kolbenringe in Gasfeder-Setzgeräten sind enorm. Sie sollen über die gesamte Lebensdauer des Setzgerätes den leckagebedingten Druckverlust im Arbeitsgasreservoir, d.h. in der Gasfeder, in unerheblichem Rahmen halten, jedoch während eines Setzvorganges für pneumatische Systeme außerordentlich hohen Gleitgeschwindigkeiten standhalten - und außerdem beim Gleiten eine möglichst geringe Reibungskraft verursachen. Würde mit Drücken von beispielsweise l,2kpsig anstelle von 120psig gearbeitet, so müssten an den Dichtungen dementsprechend etwa zehnfach höhere Anpressdrücke zur Abdichtung aufgewendet werden, und es würden bereits bei - für Setzgeräte - moderaten Kolbengeschwindigkeiten in der Größenordnung von 30m/s die pv-Werte aller in der Pneumatik allgemein üblichen Kolbendichtungen bei weitem überschritten. So ist nachvollziehbar, dass die WO 2009/046076 Al von wesentlich höheren Betriebsdrücken als 120psig ausdrücklich weg lehrt.
Die Fa. HILTI hat in DE 10 2007 000 219 B4 vorgeschlagen, das Dichtungsproblem mit Hilfe einer Rollmembran zu lösen; die Lebensdauer einer solchen Membran erscheint angesichts der gewaltigen dynamischen Beanspruchung im Setzgerät allerdings fragwürdig .
Ein weiterer Nachteil bekannter Gasfeder-Setzgeräte ist darin zu sehen, dass sich die Eintreibenergie schlecht einstellen lässt, während dies z.B. bei brennkraftgetriebenen Geräten in einfacher Weise möglich ist. Beispielsweise kann in einem durch die Verbrennung eines zündfähigen Gas-Luft-Gemisches angetriebenen Setzgerät die eingespritzte Kraftstoffmenge variiert werden. Bei Pulvergeräten können Patronen mit einer an die Anwendung angepassten Treibladung geladen werden.
Schließlich ist ein weiterer Nachteil bekannter Setzgeräte, die einen Kolbenantrieb umfassen, darin zu sehen, dass diese einen ausgeprägten Hoch- und Rückschlag aufweisen, was die Setzqualität vermindern und den Anwender physisch beanspruchen kann.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die oben angesprochenen Probleme zu lösen.
Gelöst werden diese Probleme durch ein handgeführtes Setzgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der Gesamtheit der Ansprüche.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt ein handgeführtes Setzgerät gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt einen Aktor gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 3 zeigt einen Aktor gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 4a - 4c zeigen eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung.
Fig. 5 zeigt einen Aktor gemäß einer Ausführungsform. Fig. 6 zeigt ein handgeführtes Setzgerät gemäß einer
Ausführungsform.
Fig. 7 zeigt ein handgeführtes Setzgerät gemäß einer
Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsformen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von weiteren Ausführungsformen und Beispielen beschrieben, und zwar ausgehend von den bekannten Gasfeder-Setzgeräten und Setzgeräten mit einem elektrodynamischen Antrieb. Die Beispiele dienen dem besseren Verständnis der Erfindung: Keinesfalls sind sie als Einschränkungen zu verstehen. Dabei werden in der nachfolgenden Beschreibung gleiche Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Elemente verwendet und eine sich wiederholende Beschreibung weitgehend vermieden.
Ein handgeführtes Setzgerät zum Setzen eines Nagels oder eines Bolzens in einen Untergrund (z.B. Stahl oder Beton) gemäß einer Ausführungsform umfasst einen Antrieb bzw. einen Kolbenantrieb, bevorzugt einen Gasfederantrieb oder einen elektrodynamischen Antrieb, der einen Aktor 11 antreibt. Der angetriebene Aktor 11 dient zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens in den Untergrund. Das handgeführte Setzgerät umfasst ferner eine Entkopplungsvorrichtung, die einen ersten Bewegungsprozess eines ersten beweglichen Teils oder Kolbens lli in dem Aktor 11, angetrieben durch den Antrieb, von einem zweiten Bewegungsprozess eines zweiten beweglichen Teils oder Kolbens II2 in dem Aktor 11 zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens zumindest teilweise bzw. partiell entkoppelt. (Die Bezugszeichen verweisen hier zur Verbesserung des Verständnisses nur beispielhaft auf Merkmale in Fig. 1, die ein Setzgerät mit Gasfederantrieb zeigt. Das Konzept der Entkopplungsvorrichtung kann aber auch für andere Antriebe, insbesondere elektrodynamische Antriebe verwendet werden) . Die Entkopplungsvorrichtung kann vorteilhaft so ausgebildet sein, dass kinetische oder translatorische Energie (hervorgerufen durch den Antrieb) des ersten beweglichen Teils oder Kolbens lli auf das zweite bewegliche Teil oder Kolben II2 übertragen wird und kinetische oder translatorische Energie des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens II2 zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens verwendet wird.
Der Antrieb (Gasfederantrieb oder elektrodynamischer Antrieb, wie im Folgenden noch konkret erläutert) dient somit zum Antrieb eines Aktors 11, mit anderen Worten eines Hubstellelements, der vorliegend als pneumatischer Aktor ausgebildet sein kann.
Die Entkopplungsvorrichtung entkoppelt hier einen Bewegungsprozess des ersten beweglichen Teils (z.B. einen Anker) bzw. des ersten beweglichen Kolbens lli, der durch den Antrieb bewirkt wird (z.B. eine translatorische Bewegung des beweglichen Teils/Kolbens in einem Zylinder) von einem Bewegungsprozess des zweiten beweglichen Teils (z.B. ein Setzelement) bzw. des zweiten beweglichen Kolbens II2 (z.B. ein Setzkolben).
Die teilweise bzw. partielle Entkopplung der Bewegungsprozesse kann z.B. dadurch erreicht werden, dass eine translatorische Bewegung des ersten Kolbens nicht unmittelbar oder synchron oder zeitgleich zu einer translatorischen Bewegung des zweiten Kolbens führt, und umgekehrt. Mit anderen Worten führt der Bewegungsprozess des ersten Kolbens bevorzugt erst mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung zu einer Bewegung des zweiten Kolbens. Ein (unmittelbarer) Rückschlag wird somit nicht direkt auf den ersten Kolben und damit auf den Antrieb übertragen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Entkopplungsvorrichtung dadurch ausgebildet werden, dass das erste bewegliche Teil bzw. der erste bewegliche Kolben lli nicht starr mit dem zweiten beweglichen Teil bzw. dem zweiten beweglichen Kolben II2 verbunden ist oder kein direkter Kontakt dazwischen besteht. Der Fachmann erkennt, dass bei dieser Ausgestaltung eine translatorische Bewegung des ersten Kolbens nicht unmittelbar oder synchron zu einer translatorischen Bewegung des zweiten Kolbens führt .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Entkopplungsvorrichtung dadurch ausgebildet werden, dass sich zwischen dem ersten beweglichen Teil oder Kolben lli und dem zweiten beweglichen Teil oder Kolben II2 ein kompressibles Fluid, z.B. Luft befindet. Im Vergleich zu einem inkompressiblen Fluid, bei dem eine translatorische Bewegung des ersten Kolbens aufgrund des inkompressiblen Fluids, z.B. Schmierstoff, unmittelbar oder synchron zu einer translatorischen Bewegung des zweiten Kolbens führen würde, kann ein kompressibles Fluid die Bewegungsprozesse der ersten und zweiten Kolbens zumindest teilweise entkoppeln. Der Fachmann versteht, dass z.B. erst das Erreichen eines bestimmten geringeren Abstands zwischen dem ersten und zweiten Kolben, verbunden mit einer Verdichtung des kompressiblen Fluids, zu einer Überwindung des Trägheitsmoments des zweiten beweglichen Teils bzw. Kolbens führt, so dass dieser für den Setzprozess bewegt werden kann.
Vorteilhaft ist somit eine Hublänge („stroke length", Weg zwischen einem ersten und zweiten Totpunkt) des ersten beweglichen Teils oder Kolbens lli unabhängig von einer Hublänge des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens II2. Dadurch kann die Setzenergie des Antriebs unabhängig von einem Setzhub des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens II2 eingestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Aktor 11 ferner einen Zylinder aufweisen, wobei der erste Kolben lli und der zweite Kolben II2 einander gegenüber liegend in dem Zylinder angeordnet sind und wobei in dem Zylinder zumindest eine Kolbendichtung ausgebildet ist. Bei den Kolbendichtungen kann es sich um einen oder mehrere Kolbenringe und/oder eine gasdynamische Dichtung handeln. Die gasdynamische Dichtung ist bevorzugt vom Typ einer Labyrinth-Kolbendichtung (wie im Folgenden noch weiter erläutert wird) . In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Aktor 11 ferner so ausgebildet werden, dass für das zweite bewegliche Teil bzw. den zweiten beweglichen Kolben II2 eine Rückstellvorrichtung (z.B. eine Spiraldruckfeder) ausgebildet ist. Nach Setzen des Nagels oder Bolzens kann somit das zweite bewegliche Teil bzw. der zweite bewegliche Kolben in eine Ausgangsstellung zurückgestellt werden, und zwar weitestgehend unabhängig von dem ersten beweglichen Teil bzw. dem ersten beweglichen Kolben des Aktors 11.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Antrieb einen weiteren Aktor 10 aufweisen. Der Aktor 10 ist z.B. Teil einer Gasfeder (wie im Folgenden weiter erläutert wird) und ist mit dem ersten beweglichen Teil oder Kolben lli gekoppelt, so dass der angetriebene weitere Aktor 10 zu dem ersten Bewegungsprozess in dem Aktor 11 führt. In dieser Ausgestaltung ist der Setzhub des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens II2 in dem Aktor 11 unabhängig von einem Stellweg des weiteren Aktors 10, so dass die Stellenergie unabhängig vom Setzhub eingestellt werden kann, mit dem der Nagel oder Bolzen eingetrieben wird.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Setzgerätes gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei wird dessen Funktion zunächst anhand folgender Bauteile und/oder Baugruppen erläutert:
- Aktor 11 mit einem ersten Kolben lli und einem zweiten Kolben II2
- Pneumatischer Aktor 10 mit Kolbenstange 01 und einem dritten Kolben 10i
- Arbeitsgasreservoir 20
- Elektrochemischer Energiespeicher 90
- Motorsteuerung 80
- Motor 70
- Untersetzungsgetriebe 60
- Spannvorrichtung 50
- Verriegelung 40 Das in Fig. 1 gezeigte handgeführte Setzgerät ist ein Setzgerät mit einem Gasfederantrieb, das in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zumindest ein Arbeitsgasreservoir 20 mit einem Arbeitsgas aufweist und wobei der Aktor 10 ein pneumatischer Aktor ist. Der pneumatische Aktor 10 weist einen dritten Kolben 10i auf, der mit einer Kolbenstange 01 verbunden ist. Der dritte Kolben 10i steht mit dem Arbeitsgasreservoir 20 in einer Fluidverbindung und bildet zusammen mit dem Arbeitsgasreservoir 20 eine Gasfeder aus.
Der pneumatische Aktor 10 ist bewegbar zwischen einem Hubanfangslagenbereich, in dem die Gasfeder maximal gespannt ist, sowie einem Hubendlagenbereich, in dem die Gasfeder zumindest teilweise entspannt ist. Der Fachmann erkennt, dass diese angetriebene Bewegung des pneumatischen Aktors 10 zu einer Bewegung des beweglichen Teils oder Kolbens lli in dem Aktor 11 führt (erster Bewegungsprozess), wobei aber diese Bewegung von der Bewegung des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens II2 (zweiter Bewegungsprozess) zumindest teilweise entkoppelt ist.
Mit anderen Worten bildet der pneumatische Aktor 10 (erster Aktor) , zusammen mit Arbeitsgasreservoir 20 eine vorgespannte Gasfeder und somit den Gasfederantrieb. Zum Spannen der Gasfeder wird Motor 70 vermittels der Motorsteuerung 80 mit elektrischer Leistung aus Energiespeicher 90 (beispielsweise ein Akkumulator oder eine Brennstoffzelle) versorgt. Motor 70 treibt Untersetzungsgetriebe 60 an. Untersetzungsgetriebe 60 treibt Spannvorrichtung 50 an. Spannvorrichtung 50 übersetzt die rotatorische Bewegung von Untersetzungsgetriebe 60 in eine translatorische, wirkt auf Kolbenstange 01 des pneumatischen Aktors 10, und bewegt dessen Kolben dahingehend, Arbeitsgas aus dem pneumatischen Aktor 10 in Arbeitsgasreservoir 20 zu fördern, also die Gasfeder zu spannen. Verriegelung 40 kann die Gasfeder in gespanntem Zustand arretieren. Zum Setzen des Nagels oder Bolzens 140 wird Verriegelung 40 entriegelt, beispielsweise mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktors 41. Dasjenige Volumen, welches beim Spannen der Gasfeder vom Kolben des pneumatischen Aktors 10 verdrängt wird, wird als Hubvolumen bezeichnet. Im Folgenden werden weitere fakultative Bestandteile eines Setzgerätes entsprechend Fig. 1 erläutert:
Bezugszeichen 30 stellt ein Ventil dar, welches Arbeitsgasreservoir 20 und pneumatischen Aktor 10 miteinander verbinden kann. Es kann mit einem schnellen elektromagnetischen Aktor 31 bspw. gern. DE 10 2009 031 665 Al zzgl. einer Feder, zwangsgesteuert werden, einen Gasimpuls vom Arbeitsgasreservoir 20 in Aktor 10 zu leiten und wieder zu schließen, bevor der Setzvorgang abgeschlossen ist, wobei das Ventil bevorzugt dann selbstständig öffnet, wenn der Druck im Hubraum von Aktor 10 einen bestimmten Wert überschreitet, der größer ist als der Druck in Arbeitsgasreservoir 20. Der Fachmann versteht, dass auf diesem Wege kann der Rückschlag des Gerätes beim Setzen in feste Untergründe gemindert und die Setzenergie vom Nutzer durch Wählen der Öffnungszeit des Ventils variiert werden kann; dies allerdings zu Lasten des elektrischen Wirkungsgrads des Gerätes. Ventil 30 kann bevorzugt auch vom dann als Absperrkörper dienenden oder einen solchen aufweisenden Kolben von Aktor 10 gebildet werden, wobei der Zylinder von Aktor 10 ausgebildet ist, einen Ventilsitz aufzuweisen, wobei die Abdichtung mit Hilfe von Kraft aus Verriegelung 40 erfolgt, welche zur Krafterzeugung beispielsweise eine Feder aufweisen oder federnd ausgeführt sein kann (diese Variante wird später anhand von Fig. 2 erläutert) .
Bezugszeichen 120 stellt ein Thermoelement dar, mit dem die Temperatur in Arbeitsgasreservoir 20 gemessen werden kann. Bezugszeichen 100 stellt ein Manometer dar, insbesondere ein elektrisches bzw. elektronisches, mit dem der statische Druck in Arbeitsgasreservoir 20 gemessen werden kann. Bezugszeichen 21 stellt ein zweites, normalerweise gegenüber Arbeitsgasreservoir 20 unter Überdruck stehendes Arbeitsgasreservoir dar, dessen statischer Druck z.B. mittels eines Manometers 101 gemessen werden kann. Arbeitsgasreservoir 21 dient dem Zweck, etwaige Leckageverluste in Arbeitsgasreservoir 20 auszugleichen. Dies kann über ein Druckminderungsventil 32 erfolgen. Zur Temperaturkompensation kann das Arbeitsgas in Arbeitsgasreservoir 20 geheizt oder gekühlt werden, und zwar beispielsweise durch Peltierelement 110 (an dessen Stelle auch z.B. eine Wärmepumpe verwendet werden kann), das mit den Kühl- bzw. Heizkörpern 111 und 112 auch eine thermische Verbindung zwischen dem Arbeitsgas in Arbeitsgasreservoir 20 und der Umgebung schafft. Bezugszeichen 130 zeigt ferner ein Ventil, über welches Arbeitsgasreservoir 21 - das „Nachfüllreservoir" - extern mit Arbeitsgas befüllt werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wirkt der Kolben von Aktor 10 mit Kolbenstange 01 nicht selbst (direkt) auf den Nagel oder Bolzen 140, diesen einzutreiben. Vielmehr wirkt Aktor 10 mit seiner Kolbenstange 01 auf ein Schlagwerk, wobei kinetische Energie (einschließlich damit mechanisch verbundener Teile) von Aktor 10 von dem ersten Kolben (z.B. Kolben lli in Fig. 1) auf ein bewegliches Teil, beispielsweise einen zweiten Kolben (z.B. Kolben II2 in Fig. 1), übertragen werden kann, und der Nagel oder Bolzen 140 ganz oder überwiegend mit Hilfe der kinetischen Energie des beweglichen Teils eingetrieben wird, wobei der erste Kolben lli und das bewegliche Teil oder zweite Kolben II2 nicht starr mit einander verbunden sind („Entkopplungsvorrichtung").
Beispielsweise wird mit Hilfe von Aktor 10 (erster Aktor) über Kolbenstange 01 ein erster Kolben lli in einem weiteren pneumatischen Aktor 11 („Schlagwerk", zweiter Aktor) angetrieben, der beispielsweise mit Luft gefüllt sein kann (Umgebungsdruck) . Der pneumatische Aktor 11 weist neben dem ersten Kolben lli einen zweiten Kolben II2 auf, wie in Fig. 1 gezeigt. Der erste Kolben lli kann, wie erläutert, von Aktor 10 angetrieben werden und ist beispielsweise einfachwirkend. Der zweite Kolben II2 von Aktor 11 - mittels Entkopplungsvorrichtung von dem ersten Kolben lli zumindest teilweise entkoppelt - ist bevorzugt doppelwirkend und mit einer Rückstellvorrichtung ausgestattet, hier z.B. in Form einer Spiraldruckfeder dargestellt.
Zur Abdichtung können der erste und der zweite Kolben von Aktor 11 nach Art der Kolben von Labyrinth-Kolbenkompressoren ausgestaltet sein, die erforderliche - temporäre - Abdichtung kann also gasdynamisch bewerkstelligt werden.
Zum Setzen eines Nagels bzw. Bolzens 140 kann durch Lösen von Verriegelung 40 die Kolbenstange 01 und mithin der Kolben von Aktor 10 sowie der mit Kolbenstange 01 verbundene erste Kolben lli von Aktor 11 kraft der vorgespannten Gasfeder beschleunigt werden. Hierdurch steigt der Druck zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben von Aktor 11 nahezu exponentiell an: Es werden durch den sich zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben von Aktor 11 bildenden Gaspuffer Impuls und kinetische Energie vom direkt gasfedergetriebenen Teil des Setzgerätes (Kolben 10i von Aktor 10, Kolbenstange 01, erster Kolben lli von Aktor 11) auf den zweiten Kolben II2 von Aktor 11 und folglich auch auf dessen Kolbenstange und damit verbundene Teile (beispielsweise die Rückstellfeder) übertragen. Hierzu sind die beweglichen Massen unter Berücksichtigung etwaiger reduzierter Massen fachmännisch aufeinander abzustimmen. Das Setzen des Nagels bzw. Bolzens 140 erfolgt somit letztlich über die Kolbenstange des zweiten Kolbens II2 von Aktor 11. Ist dieser zweite Kolben II2 von Aktor 11 doppelwirkend aufgebaut, ist also die dem Nagel zugewandte Seite des Zylinders von Aktor 11 hinreichend dicht geschlossen, so kann auf der dem Nagel zugewandten Seite des zweiten Kolbens II2 während eines Setzvorganges im Zylinder von Aktor 11 ein zweites, den zweiten Kolben rückstellendes Fluid- bzw. Gaspolster aufgebaut werden (wie in Fig . 1 gezeigt) . Dieses verhindert ein hartes Anschlägen des zweiten Kolbens II2 von Aktor 11 auf den Nagel oder Bolzen 140.
Zwischen der den Nagel oder Bolzen 140 eintreibenden Kolbenstange des zweiten Kolbens II2 von Aktor 11 und Nagel 140 selbst sollte ein Spiel vorhanden sein, einen hinreichenden Impulsübertrag (von bevorzugt mindestens 50%) vom ersten auf den zweiten Kolben von Aktor 11 zuzulassen, bevor das Beschleunigen und schließlich das Eintreiben des Nagels überhaupt beginnt: Die Eintreibenergie stammt bevorzugt größtenteils aus der kinetischen Energie des zweiten Kolbens von Aktor 11 (einschließlich seiner Kolbenstange etc . ) .
Um eine kurze Baulänge von Aktor 11 zu erreichen und/oder nur ein geringes Spiel zwischen Kolbenstange und Nagel zu benötigen, sollte die Energieübertragung vom ersten auf den zweiten Kolben von Aktor 11 möglichst abrupt erfolgen, was auf wenigstens zwei praktikablen Wegen erreicht werden kann: (i) Erstens können im Zylinder eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen so angeordnet sein, so dass der erste Kolben sich in Bewegung setzen und Gas bzw. Luft durch diese Öffnung (en) fördern kann, beispielsweise ins Gerätegehäuse, sodass zunächst die Bewegung des ersten Kolbens nicht zu einem nennenswerten Druckanstieg im Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben führt. Erst durch Überstreichen der Entlüftungsöffnungen durch den vom Kolbenantrieb bzw. dessen Aktor 10 beschleunigten ersten Kolben lli im Aktor 11 werden diese (Öffnungen) weitgehend geschlossen, wodurch es im Raum zwischen beiden Kolben des Aktors 11 zu einem weitaus größeren insbesondere steilflankigeren Druckanstieg kommen kann, als es in Abwesenheit der Entlüftungsöffnung (en) der Fall wäre. (ii) Zweitens kann der zweite Kolben II2 von Aktor 11 mit Hilfe eines Mechanismus dahingehend blockiert werden, dass er sich erst nach Überschreiten einer gewissen Losbrechkraft in Bewegung setzen kann. Entsprechende Mechanismen können form- oder kraftschlüssig funktionieren und sind beispielsweise von sog. Kraftbegrenzern sowie von den Verschlüssen von Rohrwaffen bekannt. Beide Varianten können miteinander kombiniert werden.
Durch Aktor 11 sind der Setzhub sowie der Stellweg, um welchen die (von Aktor 10 und Arbeitsgasreservoir 20 gebildete vorgespannte) Gasfeder gespannt wird, voneinander weitgehend unabhängig. Dies vereinfacht die Bereitstellung variabler Setzenergien: Es muss lediglich der Stellweg, um welchen die Gasfeder gespannt wird, und damit das Hubvolumen, entsprechend eingestellt werden. Den Setzhub, der durch den Aktor 11 bestimmt wird, ändert dies nicht. Im Folgenden werden weitere Aspekte von Ausführungsformen bezüglich konstruktiver Merkmale von Komponenten erfindungsgemäßer Setzgeräte erläutert.
Fig. 2 zeigt eine mögliche weitere Ausführungsform eines pneumatischen Aktors 10 (erster Aktor) aus Fig. 1 für die Gasfeder .
Wie im Folgenden detailliert erläutert, umfasst der dritte Kolben 10a eine Vielzahl von Kolbenringen 15a, wobei axial, also entlang der Bewegungsrichtung des dritten Kolbens 10a, zwischen den Kolbenringen 15a Kavitäten 16a angeordnet sind bzw. der Kolben ausgebildet ist, solche aufzuweisen, wobei die Kavitäten 16a bevorzugt teilweise, nicht aber vollständig, mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind.
In Fig. 2 ist Kolben 10a mit Kolbenstange 11a in Zylinder 12a angeordnet. Zylinder 12a ist ausgebildet, zur Hochdruckseite pl hin, also zum Arbeitsgasreservoir hin, einen Ventilsitz 13a aufzuweisen. Kolben 10a ist als zugeordneter Absperrkörper ausgebildet. Sofern Spannvorrichtung 40 aus Fig. 1, bevorzugt durch eine Feder, im verriegelten Zustand eine hinreichende Anpresskraft auf Kolben 10a ausüben kann, so ist das Arbeitsgasreservoir im verriegelten, gespannten (schussbereiten) Zustand durch das (wie beschrieben aus Kolben und Zylinder gebildete) Ventil zusätzlich abgedichtet. Die Rolle des hiesigen Ventils entspricht also der von Ventil 30 aus Fig. 1. Kolbenstange 11a aus Fig. 2 ist mit Kolbenstange 01 aus Fig. 1 identisch.
In Fig. 2 weist Kolben 10a beispielsweise zwei Kolbenführungsringe 14a auf. Kennzeichnend für bevorzugte Kolben nach Fig. 2 ist dahingegen, dass Kolben 10a ferner mehrere Kolbenringe 15a aufweist, deren Anpressdruck beispielsweise durch O-Ringe, aber auch nach allen anderen bekannten Arten und Weisen aufgebracht werden kann. In der Fig. 2 sind vier Kolbenringe 15a gezeigt, es können aber mehr oder weniger Kolbenringe 15a bereitgestellt werden. Zwischen den Kolbenringen 15a ist der Kolben 10a jeweils ferner ausgebildet, mehrere Hohlräume bzw. Kavitäten 16a aufzuweisen. Bevorzugt sind diese Hohlräume teilweise, nicht jedoch vollständig, mit einem flüssigen Schmierstoff gefüllt.
Die mehreren Hohlräume in der Form einer Kaskade (d.h. Hohlräume in einer Reihe, so dass der Effekt jedes Hohlraums von einem vorhergehenden Hohlraum abgeleitet ist und auf einen nachfolgenden Hohlraum einwirkt) ermöglichen neben einer zuverlässigen Schmierung auch die gleichmäßige Verteilung des abzudichtenden Druckes auf die verschiedenen Dichtungen. Der Anpressdruck pro Dichtung kann entsprechend reduziert und mithin die p*v- Beanspruchung jeder einzelnen Dichtung entsprechend vermindert werden. In der in Fig. 2 gezeigten Hubanfangslage ist das von Zylinder 12a und Kolben 10a gebildete Ventil geschlossen. In dieser Position muss also Arbeitsgas, um aus dem Arbeitsgasreservoir mit Druck pl zur Niederdruckseite pO hin zu entweichen, zunächst das Ventil und sodann die komplette Kaskade geschmierter Kolbenringe und Hohlräume überwinden. Nur während eines Stellvorganges bis zur anschließenden, vollständigen Rückstellung von Kolben 10a in seine Hubanfangslage wird die Leckage von den kaskadierten, „gepufferten" und geschmierten Kolbenringen (Gleitringdichtungen) bestimmt.
Für Kolben 10a und Zylinder 12a wird als Werkstoff ein hinreichend zäher, harter, besonders verschleißfester und hochgradig polierbarer Stahl vorgeschlagen. Herausragend geeignet sind Stähle wie 1.4108, also Kaltarbeitsstähle und insbesondere druckaufgestickte Stähle mit sehr feinem martensitischen Gefüge, weiter gekennzeichnet durch die Abwesenheit grobkörniger Carbide oder Carbonitride, wobei unter „grobkörnig" auch bei zellenförmig ausgeschiedenen Carbiden eine maximale Ausdehnung entlang einer Richtung von mehr als 20pm und bevorzugt mehr als 10pm verstanden wird .
Bevorzugt wird bei Verwendung von Stahl 1.4108 (Werkstoffnummer) für Kolben 10a und Zylinder 12a durch eine entsprechende Anlassbehandlung bei Zylinder 12a eine etwas höhere Rockwell-Härte eingestellt als bei Kolben 10a (bspw. 56-58HRC für den Kolben, 58- 60HRC für den Zylinder bzw. dessen Lauffläche).
Für Kolben und/oder Zylinder besonders geeignet sind neben den genannten Kaltarbeitsstählen auch neuere Werkstoffe, welche mit Mitteln der sog. Additiven Fertigung (z.B. Lasersintern) endkontournah verarbeitet werden können. Hier zu nennen sind insbesondere sehr harte pulvermetallurgische Stähle hinreichender Zähigkeit (z.B. Vibenite 290) sowie metallische Gläser auf Basis von Elementen der 4. Nebengruppe .
Kolben 10a und die Lauffläche von Zylinder 12a können stark bevorzugt mit Hartstoffschichten bzw. tribologischen Schichten beschichtet sein. Für die Beschichtung von Zylinder 12a bzw. dessen Lauffläche ist CVD-abgeschiedener, überwiegend tetraedrisch koordinierter Kohlenstoff (ta-C) besonders gut geeignet. Als Beschichtung für den Kolben 10a eignet sich ebenfalls ta-C, aber auch a-C/WC, TiN, TiMoN (als Festphasenlösung oder MoN/TiN- „Superlattice" ) , TiN-MoS2, sowie die Nitride, Carbide und Carbonitride von Cr, Ti, Zr, Hf und auch Aluminiumoxid (und/oder Aluminiumoxynitrid) in amorpher Form oder als nano- oder mikrokristalliner Korund. Für die Kolbenringe besonders geeignet sind fachmännisch ausgewählte, besonders temperaturbeständige und abriebfeste Kunststoffe aus der Gruppe der Polyetheretherketone (PEEK) und/oder Polyimide (PI), und/oder Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) , und/oder flüssigkristallines Polyethylentherephtalat, bevorzugt gefüllt mit festen Schmierstoffen wie PTFE und/oder Graphit und/oder hexagonalem Bornitrid (hBN) und/oder MoS2 und ggf. (insb. keramisch) verstärkt, insbesondere mit Glasfaser, Kohlenstoff-Kurzfaser, Pyrogener Kieselsäure; weiter bevorzugt wird der Kolbenringwerkstoff auch danach ausgewählt, mit dem Reibpartner, also der Lauffläche von Zylinder 12a, einen geringen Gleitreibungskoeffizienten zu besitzen, möglichst mit eben jenem keine merkliche Adhäsion einzugehen, selbst eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit und einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufzuweisen. Für die Führungsringe kommen Werkstoffe auf Basis von Kohlenstoff besonders infrage, bspw. mit Antimon imprägnierter Graphit.
Eine fachmännische Umsetzung eines Aktors 10 (aus Fig. 1) gern. Fig. 2 ermöglicht ohne weiteres, mit herausragend hohen Drücken (z.B. zumindest 10 bar, weiter bevorzugt mindestens 20 bar, weiter bevorzugt mindestens 40 bar, weiter bevorzugt mindestens 60 bar, weiter bevorzugt mindestens 80 bar, weiter bevorzugt mindestens 100 bar, und weiter bevorzugt mindestens 120 bar) und Kolbengeschwindigkeiten (z.B. mindestens 30 m/s, bevorzugt mehr als 50 m/s) zu arbeiten, ohne die Dichtigkeit von Arbeitsgasreservoir 20 (aus Fig. 1) zu kompromittieren.
Fig. 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines pneumatischen Aktors 10 (erster Aktor) aus Fig. 1.
Wie im Folgenden detailliert erläutert, umfasst der pneumatische Aktor 10 neben dem dritten Kolben 10b einen vierten Kolben 11b, wobei zwischen dem dritten Kolben 10b und dem vierten Kolben 11b ein Reservoir 13b ausgebildet ist, das mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt ist, welches bevorzugt die unten ausgeführten Eigenschaften aufweist und wie unten erläutert auf das Arbeitsgas abgestimmt ist.
Diese Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeigt damit eine gänzlich andere und neuartige Möglichkeit, die Dichtung einer Gasfeder zu realisieren. Der mit der Kolbenstange 01 von Aktor 10 (aus Fig. 1) verbundene oder sogar identische Kolben 10i ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 11b versehen. Daneben existiert ein zweiter Kolben 10b, der beispielsweise zwei Führungsringe 14b aufweist und zum Beispiel einen Kolbenring 15b. Die beiden Kolben 10b und 11b sind nicht starr miteinander verbunden. 12b stellt den Zylinder des pneumatischen Aktors (erster Aktor 10) dar. Hinzugekommen ist ein in Zylinder 12b zwischen den beiden Kolben angeordnetes Reservoir 13b, welches mit einem Fluid (inkompressiblen Fluid) gefüllt ist. Bevorzugt handelt es sich hierbei um einen flüssigen Schmierstoff, in welchem Polymere oder Oligomere gelöst und/oder feste Schmierstoffe wie MoS2 und/oder hBN und/oder Graphit dahingehend dispergiert sind, ggf. unter Zusatz von Stabilisatoren, dass das Fluid ausgeprägt scherverdünnende Eigenschaften aufweist und ggf. zudem thixotrope Eigenschaften zeigt (eine Thixotropie des Fluids in Reservoir 13b kann Verriegelung 40 während des Entriegelns mechanisch entlasten) . Bezugszeichen 16b verweist auf einen Dichtring, beispielsweise einen sog. Panzerkohlering. Für die Werkstoffauswahl bezüglich der Kolben und des Zylinders, auch betreffend etwaige Beschichtungen, gilt das gleiche wie oben zu Fig. 2 ausgeführt. Der Fachmann erkennt, dass es sich bei dieser Dichtung nicht um eine Entkopplungsvorrichtung (wie oben erläutert) handelt, denn über das inkompressible Fluid sind die Kolben 10b und 11b gerade nicht entkoppelt sondern bewegen sich synchron zueinander. Eine Bewegung des Kolbens 10b führt dabei unmittelbar zu einer Bewegung des Kolbens 11b und umgekehrt.
Fig. 4a-c zeigen eine mögliche Ausführung der in Fig. 1 mit 50 symbolisierten Spannvorrichtung, die den Kolben 10 (Fig. 1) bewegt. In Fig. 4a bezeichnet 10c die Kolbenstange 01 aus Fig. 1, 11c ein Hebeglied der Kolbenstange, 20c und 30c zwei miteinander verzahnte Zahnräder mit darauf befindlichen Freilaufeinrichtungen aus den Komponenten 21-23c, bzw. 31-33c (Bezeichnungen in Fig. 4b und 4c analog mit den Zusätzen d und e) .
Die Zahnräder können durch einen in Fig. 1 mit 70 gekennzeichneten elektrischen Motor über ein Untersetzungsgetriebe 60 in Rotation versetzt werden, wobei genügt, eines der beiden miteinander verzahnten Zahnräder anzutreiben. Als Getriebe 60 besonders geeignet ist ein, bevorzugt mehrstufig ausgeführtes, Umlaufrädergetriebe (alle Stufen im Zweiwellenbetrieb) . Durch den Eingriff der Freilaufeinrichtung in die Kolbenstange kann die Rotationsbewegung von Getriebe 60 und damit auch der Zahnräder in eine lineare Bewegung gewandelt werden. Mit den drei Abbildungen werden verschiedene Betriebszustände der Spannvorrichtung symbolisiert . Fig. 4a zeigt den Spannvorgang, bei der die Kolbenstange gegen den Arbeitsgas (über) druck pl im pneumatischen Aktor 10 (Fig. 1) bewegt wird. Hierbei ist der Stellweg des Kolbens und damit die in der Gasfeder gespeicherte Energie wählbar: Die Kolbenstange wird nach Erreichen der gewünschten Kolbenposition mit Hilfe von Verriegelungseinheit 40 (Fig. 1) entgegen der Kraft der Gasfeder arretiert. Das Zahnrad 20c mit Klinkenfreilauf wird in einer ersten Drehrichtung angetrieben (durch Motor 70 über Getriebe 60 aus Fig.l), das mit 20c verzahnte Rad 30c wird dadurch mitbewegt, kann aber auch wie 20c von einem Motor angetrieben werden. Über den Klinkenfreilauf 21c/22c/23c bzw. 31c/32c/33c wird Kraft auf die Kolbenstange 10c übertragen. Bei der gezeigten beidseitigen Kraftübertragung können Querbelastungen der zugehörigen Lager und/oder Dichtungen an Kolben und/oder Kolbenstange 10c vermieden oder gemindert werden. Prinzipiell genügt aber ein einseitiger Antrieb, bspw. nur über Zahnrad 20c.
Fig. 4b zeigt eine entgegengesetzte Drehrichtung, bei der die Kolbenstange nicht angetrieben wird, da die Treibglieder des Freilaufs nicht mit den Hebegliedern der Kolbenstange verzahnen. So kann durch gegensinnigen Betrieb des elektrischen Motors 70 über die Zwischenposition aus Fig. 4b eine Position wie in Fig. 4c dargestellt angefahren werden, in der jedweder Kontakt zwischen Kolbenstange lOe und Freilauf 21-23e/31-33e auf den Zahnrädern 20e/30e vermieden wird. Während eines Setzvorganges, also einer abrupten axialen Bewegung der Kolbenstange lOe in Pfeilrichtung, wird so eine Berührung der Treib- und Hebeglieder ausgeschlossen. Die Zahnradposition aus Fig. 4c kann beispielsweise durch die Selbsthemmung des Antriebs (Motor 70 mit hoher Übersetzung 60 aus Fig. 1) sichergestellt werden, eine zusätzliche Verriegelung ist nicht erforderlich.
Der Klinkenfreilauf besteht aus Treibgliedern 21c, die drehbar gelagert sind und einen Anschlag oder irgendeine Form der Feststellung aufweisen, wodurch in einer Drehrichtung von 20c die Kolbenstange 10c mitbewegt wird, wenn Treibglied 21c und Hebeglied 11c der Kolbenstange verzahnen. In der entgegengesetzten Drehrichtung von 20c aber, kann Treibglied 21c weitgehend widerstandsfrei über die Hebeglieder 11c bewegt werden, indem das Treibglied soweit um seine Drehachse bewegt wird, dass das Hebeglied vorbeigeführt werden kann. Diesen Zustand zeigt Fig. 4b: Treibglied 21d weicht Hebeglied lld aus.
Die Treibglieder sind hierbei bevorzugt als Klinken eines Klinkenfreilaufs ausgebildet und können passend zu den korrespondierenden Hebegliedern (z.B. "Zähnen") an der Kolbenstange ausgebildet sein, wobei möglichst Linienbelastungen zwischen Treib- und Hebegliedern vermieden werden und auf Flächenbelastungen hingezielt wird ( Stribeck-Pressung statt Hertzscher Pressung) .
Zum Freilauf gehören neben den Treibgliedern und ihrer drehbaren Lagerung mit Anschlag/Feststellvorrichtung auch Mittel, um die Treibglieder von einer Ausweichposition (wie Fig. 4b anhand der relativen Position von 21d und lld zeigt) zurück in eine antreibende Position (wie in Fig. 4a) zu stellen. Das können beispielsweise Federn 22c mit einem Widerlager 23c sein. Eine Ausführungsmöglichkeit wären z.B. Torsionsfedern (Schenkelfedern) koaxial mit der drehbaren Lagerung der Treibglieder, wobei ein Federschenkel mit dem Treibglied und der zweite Schenkel mit dem Zahnrad 20c fest verbunden ist.
Durch Aktor 11 (zweiter Aktor) aus Fig. 1 kann nun die Eintreibenergie unabhängig vom Setzhub einfach durch den Stellweg und damit das Hubvolumen eingestellt werden, um welchen die Gasfeder vorgespannt wird. Bevorzugt weist Kolbenstange 01 eine Versteifung auf senkrecht zu den Hebegliedern, mit denen die Treibglieder von Spannvorrichtung 50 verzahnen bzw. an denen diese angreifen. Diese Versteifung dient der Erhöhung der Knickkraft, welcher Kolbenstange 01 sicher widerstehen kann; sie kann zugleich ausgebildet sein, Rastelemente aufzuweisen, an denen Verriegelung 40 angreifen kann. Als zusätzliches Mittel zur Versteifung kann die Kolbenstange ausgebildet sein, Versteifungsringe aufzuweisen. Fig. 5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines Aktors, insbesondere eine einfach umzusetzende Variante eines Aktors 10 (erster Aktor) aus Fig. 1 gern. Fig. 2.
Wie im Folgenden detailliert erläutert umfasst der pneumatische Aktor 10 hier einen Zylinder 12f, wobei der Zylinder 12f ausgebildet ist, einen Ventilsitz 13f aufzuweisen, wobei der dritte Kolben lOf dahingehend ausgebildet ist, für diesen Ventilsitz als Absperrkörper zu wirken oder einen entsprechenden Absperrkörper aufzuweisen, sodass der dritte Kolben lOf und der Zylinder 12f zusammen ein Ventil bilden, welches geschlossen werden kann, indem mittels einer hinreichenden äußeren Kraft der dritte Kolben lOf und mithin der Absperrkörper gegen den vom dem Zylinder 12f gebildeten oder an diesem befestigten Ventilsitz 13f gepresst wird.
In Fig. 5 zeigt 13f somit das aus Kolben lOf und Zylinder 12f gebildete Ventil, 14f und 17f sind Führungsringe (z.B. aus antimonimprägniertem Graphit), 15f sind Kolbenringe z.B. aus den oben bzgl. Fig. 2 bereits diskutierten Dichtungswerkstoffen. Bezugszeichen 16f stellen Ringe mit einem U- bzw. auch Doppel-U- Profil dar, welche die bzgl. Fig. 2 bereits erläuterten, bevorzugt teilweise mit Schmierstoff gefüllten Kavitäten bilden; diese Ringe werden über Kolbenstange llf auf den Kolben regelrecht aufgefädelt. Der zur Abdichtung erforderliche Druck kann sodann mit Hilfe der Kraft des vorgespannten (Teller- ) Federpakets 18f und einer Mutter 19f aufgebracht werden. Bevorzugt befindet sich im Gewinde von Mutter 19f ein Schraubensicherungslack, der mit Metallpulver gefüllt sein kann.
Im Folgenden werden weitere Aspekte zu den Ausführungsformen der Erfindung erläutert, die dem Fachmann eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung erleichtern:
Als Motor 70 sind sog. bürstenlose Gleichstrommotoren besonders geeignet, und zwar bevorzugt solche mit axialer Flussführung. Diese erreichen höchste Leistungsdichten bei hohen elektrischen Wirkungsgraden, und ihre Polarisierung durch die Permanentmagnete bewirkt ein hinreichendes Rastmoment, um - nach Untersetzung durch Getriebe 60 - eine Spannvorrichtung 50 gern. Fig. 4a-c sicher im in Fig. 4c gezeigten Zustande zu halten; damit ist der Fachmann nicht auf die Selbsthemmung durch die Eigenreibung von Getriebe 60 angewiesen und muss auch keine (zu Verriegelung 40) zusätzliche Verriegelung für die Spannvorrichtung 50 vorsehen. Der Motor 70 kann vorteilhaft asymmetrisch ausgebildet sein, in demjenigen Drehsinn bei einer Bemessungs-Wellenleistung einen höheren elektrischen Wirkungsgrad aufzuweisen, in dem die Gasfeder gespannt wird (d.h. bspw. die Freilaufeinrichtung mit Kolbenstange 01 verzahnt) . Der Motor 70 kann wie auch Motorsteuerung 80 aktiv oder passiv mit Luft gekühlt werden; für besonders anspruchsvolle Anwendungen mit besonders hohen Setzfrequenzen und/oder Setzenergien kann zur Kühlung beider Baugruppen auch eine Siedekühlung verwendet werden.
Das Arbeitsgasreservoir 20 schließt bevorzugt ein Volumen Va ein, für das bezüglich des maximalen Hubvolumens Vh von Aktor 10 aus Fig. 1 gilt: Es ist bevorzugt Va >= Vh, weiter bevorzugt Va >= 2*Vh, weiter bevorzugt Va >= 3* Vh und weiter bevorzugt Va >= 4*Vh. Bevorzugt beträgt der Betriebsdruck in Arbeitsgasreservoir 20 im voll gespannten Zustand zumindest 10 bar, weiter bevorzugt mindestens 20 bar, weiter bevorzugt mindestens 40 bar, weiter bevorzugt mindestens 60 bar, weiter bevorzugt mindestens 80 bar, weiter bevorzugt mindestens 100 bar, und weiter bevorzugt mindestens 120 bar. Als Werkstoff für die Arbeitsgasreservoir (e ) kommen insbesondere Maraging-Stähle infrage. Unter diesen sind besonders korrosionsbeständige (umgangssprachlich „rostfreie") Typen vorzuziehen, oder es ist auf anderem Wege für einen entsprechenden Korrosionsschutz zu sorgen. Alternativ kommen anstelle von Stahl insbesondere auch faserverstärkte Kunststoffe infrage, die außerdem zur Vermeidung von Diffusionsverlusten mit einer oder mehreren Diffusionsbarrieren bildenden Schichten versehen sein können. Als Werkstoffe für die Arbeitsgasreservoire grundsätzlich ebenfalls gut geeignet sind aushärtbare Aluminium- Knetlegierungen wie bspw. Aluminium 7068 und Titanlegierungen wie Ti-6A1-V4.
Als Arbeitsgas ist möglichst trockener Stickstoff geeignet („Möglichst trocken" ist vorliegend so zu verstehen, dass über den gesamten Betriebsbereich Taubildung sicher ausgeschlossen werden kann) . Die Verwendung von Leichtgasen (also de facto Helium, da Wasserstoff wegen seiner Reaktivität kaum infrage kommt (Brennbarkeit, ggf. auch Gefahr der Wasserstoffversprödung) anstelle von Stickstoff bietet den Vorteil, dass wegen deren hoher Schallgeschwindigkeit auch bei vergleichsweise sehr hohen Kolbengeschwindigkeiten die Gasdynamik eine untergeordnete Rolle spielt: Bei schweren Gasen und hohen Kolbengeschwindigkeiten kommt es nämlich während eines Setzvorganges infolge der Kolbenbewegung zunächst zu einem nicht-verschwindenden Abfall des vom Kolbenboden (des Arbeitskolbens von Aktor 10) gespürten Arbeitsgasdruckes, gefolgt von einem Druckanstieg („Überschwingen") beim folgenden abruptem Verzögern des Kolbens; dieser Vorgang ist mit Irreversibilitäten verbunden, schmälert also den Wirkungsgrad, und verteilt die Kraft zudem ungünstig über den Stellweg der Gasfeder.
Andererseits bieten mehratomige Gase und insbesondere mehr als zweiatomige Gase wie beispielsweise CF4 den Vorteil, einen geringeren Isentropenexponenten aufzuweisen, was bei gleichen Ausgangsbedingungen und gleichem Verdichtungsverhältnis zu einer geringeren Temperaturerhöhung des Arbeitsgases beim Verdichten (also dem Spannen der Gasfeder) und damit zu geringeren Wärmeverlusten - und mithin zu geringeren Irreversibilitäten - führt, als dies bei einatomigen Gasen der Fall ist. Gasmischungen sind ebenfalls in Betracht zu ziehen. Beispielsweise kann Stickstoff C02 beigemischt werden, um den Isentropenexponent des Gasgemisches zu erhöhen. Die Verwendung von C02 als Arbeitsgas (Arbeitsmedium) bietet zudem den Vorteil, mit sehr hoher Dichte in einem Nachfüllreservoir (Bezugszeichen 21 aus Fig. 1) Arbeitsmedium zum Ausgleichen von Leckageverlusten speichern zu können. Angesichts der erfindungsgemäß hohen Betriebsdrücke ist bei der Auslegung der Gasfeder vorzugsweise zu berücksichtigen, dass die jeweiligen Arbeitsgase nicht länger als ideale Gase betrachtet werden können: Kohäsionsdruck und Kovolumen verschwinden nicht. In jedem Fall ist vorzuziehen, das Arbeitsgas (ob ein reines Gas oder ein Gemisch) mit Kolbenringen und Schmierstoffen abzustimmen: Das oder die Arbeitsgase sollten sich möglichst wenig in diesen lösen und eine möglichst geringe Diffusivität in diesen aufweisen, um so eine möglichst geringe Leckrate zu erreichen. Eine Leckrate ist vorliegend als möglichst gering zu betrachten, wenn das Setzgerät unter allen üblichen Umgebungsbedingungen zumindest 10.000 Setzungen ermöglicht und wenigstens 5 Jahre gelagert werden kann, ohne dass ein Nachfüllen von Arbeitsgas erforderlich wird.
Zylinder und Arbeitsgasreservoir können als Kolbenantrieb aufgefasst werden und leiden unter einem grundsätzlichen Problem betreffend Setzgeräte mit Setzkolben: Die abrupte Bewegung der Kolbenmasse kann zu einem ausgeprägten Hochschlag des Setzgerätes während des Setzvorganges und insbesondere während des Eintreibens des Nagels oder Bolzens führen, was die Qualität der Setzung beeinträchtigen kann.
Bezüglich der Befestigungsqualität ist dieses Problem auch allgemein bekannt und bereits adressiert worden, siehe z.B. WO 2019/121016 Al.
Zudem führen der starke Hoch- und Rückschlag zu einer hohen physischen Belastung des Arbeiters. Ursächlich für den Hochschlag ist einerseits, dass die verlängerte Bewegungsbahn des Schwerpunktes des Kolbens üblicherweise nicht den Schwerpunkt des Setzgerätes trifft. Andererseits ist durch das Festhalten des Setzgerätes an einem Griff, welcher ebenfalls neben der Bewegungsbahn des Schwerpunkts des Kolbens liegt, ein Drehpunkt Dl gegeben (Zwangsbedingung) . Bekanntes Ergebnis ist, dass das Setzgerät während eines Setzvorganges hart hoch- und zurückschlägt, und zwar auch während des Eintreibens. Die vorliegende Erfindung ist von diesem Problem nicht ausgenommen. Das beschriebene Problem kann allerdings zumindest weitgehend behoben werden, wie im Folgenden beispielhaft gezeigt wird, wobei wiederum das Beispiel keinesfalls einschränkend zu verstehen ist:
Fig. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines handgeführten Nagelsetzgeräts.
Der Setzkolben 610 (z.B. der zweite bewegliche Teil oder Kolben II2 (aus Fig .1 ) bei Verwendung der Entkopplungsvorrichtung) weist hier höchstens ein Viertel der Masse des Antriebs 600 auf. Besonders vorteilhaft ist der Antrieb 600 in dem Setzgerät axial beweglich angeordnet, zum Beispiel auf Führungen 690.
Der Kolbenantrieb 600 (z.B. Gasfederantrieb, elektrodynamischer Antrieb o.ä.) wird hier also derart ausgestaltet, dass er einerseits eine wesentlich höhere Masse aufweist als der Kolben 610 selbst, und zwar vorzugsweise mindestens die vierfache Masse und besonders bevorzugt mehr als die zehnfache Masse.
Der Kolbenantrieb 600 (vorliegend können hierzu beispielsweise (s. Fig. 1) Motor 70, Untersetzungsgetriebe 60, Spannvorrichtung 50, Verriegelung 40, der Kolben von Aktor 10 ggf. mit Ventil 30 und Arbeitsgasreservoir 20 gehören) wird im oder am Setzgerät entlang der Bewegungsachse des Kolbens 610 beweglich angeordnet, zum Beispiel mit Hilfe einer oder mehrerer Schienen oder anderer Führungen 690, wobei bevorzugt die verlängerte Bewegungsbahn des Schwerpunkts S1 des Kolbens durch den Schwerpunkt S2 des Kolbenantriebs 600 führt, soweit dies konstruktiv und im Rahmen der Fertigungsgenauigkeit möglich ist, und wobei der Kolbenantrieb 600 zumindest eine Hubanfangslage A sowie einen Hubendlagenbereich B aufweist. Eine zusätzliche Verriegelung 620 fixiert, sofern kein Setzvorgang stattfindet, den Kolbenantrieb in einer Hubanfangslage A bezüglich der übrigen Teile des Setzgerätes und insbesondere bezüglich dessen Griffs 630. Während eines Setzvorganges wird Verriegelung 620 entweder aktiv (z.B. mit Hilfe eines Aktors) oder passiv (z.B. durch den Rückschlag selbst) gelöst, wodurch während des Setzvorganges zunächst ein Rücklauf von Kolbenantrieb 600 um einen gewissen Stellweg s' ermöglicht wird. Der Stellweg s' wird besonders bevorzugt so bemessen, dass das Eintreiben des Nagels oder Bolzens abgeschlossen ist, bevor der Stellweg „aufgebraucht ist", also bevor Kolbenantrieb 600 sich um Stellweg s' rückwärts bewegt hat. Sodann beginnt Stoßdämpfer 640 (z.B. hydraulischer Dämpfer mit Elastomer-Anschlag 650 und Rückstellfeder 660) wirksam zu werden, und den Kolbenantrieb 600 (der beispielsweise über flexible Litzen mit Motorsteuerung 80 aus Fig. 1 verbunden sein kann) über einen Dämpfungsweg s'' abzubremsen. Bevorzugt wird Stoßdämpfer 640 am aperiodischen Grenzfall betrieben. Die beschriebene Anordnung macht eine Rückstellvorrichtung erforderlich, Kolbenantrieb 600 nach einem Setzvorgang in eine Hubanfangslage zurück zu befördern und dort mit Hilfe von Verriegelung 620 zu arretieren. Am einfachsten kann dies durch eine Feder geschehen, insbesondere eine Spiraldruck- oder Wellringfeder, analog zu den sog. Schießfedern selbstladender Schusswaffen. Bei Setzgeräten mit Treibladung kann die Rücklaufenergie auch teilweise in bekannter Weise zum „Munitionstransport" (Kartuschen, Nägel) verwendet werden. Während der Dämpfung des Rücklaufs von Kolbenantrieb 600 erfährt der Anwender ein Drehmoment am Griff 630 des Setzgerätes, welches u.a. sein Handgelenk mechanisch beansprucht. Auch dieses Drehmoment kann dem Betrage nach zum Nutzen des Arbeiters reduziert werden, indem der Griff 630 des Setzgerätes bspw. mittels eines Gelenks 670 drehbeweglich mit bspw. dem Gehäuse 680 des Setzgerätes verbunden ist, in welchem Kolbenantrieb 600 verschieblich angeordnet ist. Diese Drehbewegung kann wiederum gedämpft und zurückgestellt werden, was unter Zuhilfenahme von Polymerdämpfern ebenso möglich ist wie unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer hydraulischer Stoßdämpfer 641 mit rückstellender Feder oder Federn; eine Verriegelung 621 in Analogie zu Verriegelung 620 ist möglich und kann ggf. vorteilhaft sein. Diese Verriegelung, falls vorhanden, entriegelt bevorzugt unmittelbar, bevor der noch rücklaufende Kolbenantrieb 600 gedämpft wird und insbesondere nachdem (!) der Setzvorgang abgeschlossen ist. Nach Rückstellung in die Hubanfangslage durch z.B. die Feder des zweiten Dämpfers 641 schließt Verriegelung 621. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird durch das beschriebene Verfahren nicht nur die Setzqualität verbessert sondern zugleich die biomechanische Beanspruchung des Arbeiters stark reduziert, insbesondere bezüglich während des Setzvorganges auftretender Kraftspitzen, was Ermüdung und Verletzungen Vorbeugen kann.
Selbstverständlich ist ein Setzgerät, welches mit der vorstehenden Methode gedämpft wird, infolge der zur Ausführung dieser Methode notwendigen Komponenten schwerer als ein ungedämpftes. Überschlägig dürfte sich das zusätzliche Gewicht allerdings im Bereich von 3...10% typischer Setzgeräte bewegen. Gemäß dem Hauptanspruch dieser Anmeldung ausgeführte Setzgeräte sind durch eine hohe Setzenergiedichte gekennzeichnet und können ohnehin leichter gebaut werden als z.B. herkömmliche Gasfeder-Setzgeräte. Die Kolbenantriebe brennkraftgetriebener und insbesondere pulvergetriebener Setzgeräte sowie solche auf Basis elektrodynamischer Antriebe (z.B. Thomson-Spulen) können sehr hohe gravimetrische Setzenergiedichten und/oder sehr hohe Kraftanstiegsraten am Kolben aufweisen, sodass auch für solche Geräte das vorstehend beschriebene Dämpfungsverfahren besonders nützlich erscheint, Arbeiter vor Ermüdung und Verletzungen zu schützen. Letzteres mag künftig durch strenger werdende Arbeitsschutzvorschriften noch relevanter werden.
Durch Reibung und ggf. die Kraft von beispielsweise einer Rückstellfeder 660 wird sich durch das Festhalten des Griffes 630 und den dadurch gegebenen, bei Gelenk 670 liegenden Drehpunkt Dl immer noch ein gewisser, geringer Hochschlag ergeben; diesen weiter zu vermindern, kann konstruktiv die verlängerte Bahn des Schwerpunkts S1 von Kolben 610 nicht genau durch den Schwerpunkt von Kolbenantrieb 600 geführt werden sondern vielmehr parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens ein wenig in Richtung von Drehpunkt Dl verschoben werden.
Eine Entkopplungsvorrichtung, wie beispielsweise mit Hilfe von Aktor 11 aus Fig .1 ausgebildet, vermag auch andere Setzgeräte zu ermöglichen als solche mit Gasfeder. Beispielsweise sind außerordentlich leistungsfähige elektrodynamische Antriebe mit beweglichen, einander abstoßenden Spulen bekannt, z.B. aus WO 2012/079572 A2 und WO 2014/056487 A2. Zum Beispiel kann ein Setzgerät realisiert werden, bei dem anstelle einer Gasfeder bzw. eines Gasfederantriebs ein elektrodynamischer Antrieb gern. Fig. 2 aus WO 2012/079572 A2 eingesetzt wird, wobei als beweglicher „Kolben" dessen beweglicher Anker mitsamt seiner Erregerspule A dient. Die genannten elektrodynamischen Antriebe sind jedoch aus den folgenden Gründen nicht ohne weiteres als Antriebe für Setzgeräte geeignet:
(A) für Hübe entsprechend der Setzhübe von Nagelsetzgeräten ausgelegt ergeben sich prohibitiv hohe Massen für den Antrieb;
(B) die in Setzgeräten erforderlichen Kolbengeschwindigkeiten führen zu hohen dynamischen Belastungen der flexiblen Litzen, über welche der Antrieb mit elektrischer Leistung versorgt wird;
(C) bei der Verwendung von Pulververbundwerkstoffen („SMC") für den Anker („Kolben"), die besonders hohe elektrische Wirkungsgrade ermöglicht, besteht bei einem unkontrollierten Verzögern des Ankers (z.B. beim Setzen in einen festen Untergrund oder einer Fehlsetzung) die Gefahr, dass dieser bricht.
Vor diesem Hintergrund umfasst eine weitere Ausführungsform eines handgeführten Setzgeräts einen elektromagnetischen Antrieb, bevorzugt mit einem Thomson-Spulen-Aktuator z.B. gemäß WO 2018/104406 Al (siehe z.B. Fig. 1 darin), d.h. einen elektrodynamischen Antrieb mit einer ersten Erregerspule, einem weichmagnetischen Rahmen, und einem entlang einer Achse beweglich gelagerten Kurzschlussläufer bzw. einer beweglich gelagerte Kurzschlusswindung, wobei der weichmagnetische Rahmen eine Sättigungsflussdichte von mindestens 1,0 T und/oder eine effektive spezifische elektrische Leitfähigkeit von höchstens 10L6 S/m aufweist. Bei diesem elektromagnetischen Antrieb ist der Rahmen als ein „Flusskonzentrator" ausgebildet, wobei die erste Erregerspule an dem Rahmen direkt oder indirekt widergelagert ist und beispielsweise aus faserverstärktem Flachdraht gebildet wird. In dieser Ausführungsform weist das handgeführten Setzgeräts ferner die oben erläuterte Entkopplungsvorrichtung auf, wobei der bewegliche gelagerte Kurzschlussläufer bzw. die beweglich gelagerte Kurzschlusswindung in einem (z.B. gleitend gelagerten) beweglichen Element (Kolben, Anker) ausgebildet ist, das den Bewegungsprozess des ersten beweglichen Teils oder Kolbens in dem Aktor („Schlagwerk") bewirkt. Wie oben erläutert ist der Bewegungsprozess des ersten beweglichen Teils oder Kolbens, bewirkt bzw. angetrieben durch den bewegten Kurzschlussläufer, zumindest teilweise entkoppelt von der Bewegung des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens in dem Aktor zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens, was beim Setzen in feste Untergründe zu einer Reduzierung des Rückstoßes führt.
Eine weitere alternative Ausführungsform eines handgeführten Setzgeräts umfasst einen elektromagnetischen Antrieb gemäß beispielsweise WO 2012/079572 A2 oder WO 2014/056487 A2 (wie im Folgenden weiter erläutert), d.h. einen elektromagnetischen Antrieb mit zumindest einer erste Spule und einer zweiten Spule, wobei die erste Spule an oder in einem Flusskonzentrator ausgebildet ist und die zweite Spule eine bewegliche Spule ist. Die bewegliche Spule ist in dieser Ausführungsform in oder an einem beweglichen Element (Kolben, Anker) ausgebildet, das den Bewegungsprozess des ersten beweglichen Teils oder Kolbens in dem Aktor („Schlagwerk") bewirkt. Wie oben erläutert ist der Bewegungsprozess des ersten beweglichen Teils oder Kolbens, bewirkt bzw. angetrieben durch die bewegte Spule, zumindest teilweise entkoppelt von der Bewegung des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens in dem Aktor zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens, was zu einer Reduzierung des Rückstoßes führt.
Mittels dieser Ausführungsformen ist die Problematik (A) durch die Entkopplungsvorrichtung beseitigt . Die Problematik (B) kann bzgl. des elektrodynamischen Antriebs mit bewegten Spulen ebenfalls durch die Entkopplungsvorrichtung behoben werden, da bei kurzem, begrenzten Hub des elektrischen Antriebs (im Vergleich zum Setzhub) die Litzen weitaus kürzer ausfallen können und dementsprechend im Betrieb geringeren Trägheitskräften ausgesetzt werden; außerdem kann die Versorgung der beweglichen Spule (n) mit elektrischer Leistung bedarfsweise durch Gleitkontakte gelöst werden.
Die Problematik (C) kann ebenfalls durch die Entkopplungsvorrichtung gelöst werden, da das Verzögern des Ankers („Kolben") nun definiert erfolgt: Durch das zwischen den beiden Kolben von Aktor 11 sich während eines Setzvorgangs ausbildende Gaspolster spürt der „Anker" bzw. Kolben z.B. des elektrischen Antriebs keinen harten Anschlag.
In weiteren Ausführungsformen elektrodynamischer Antriebe mit bewegten Spulen kann die Rückstellung des Antriebs in einfacher Weise erreicht werden: Zum Setzen werden die Spulen zumindest zeitweise gegensinnig bestromt (besonders bevorzugt mit Hilfe einer Kondensatorentladung) , sodass repulsive Kräfte zwischen den Spulen wirken. Die gegensinnige Bestromung führt vorzugsweise auch zu einer gegenseitigen Kompensation des entstehenden elektromagnetischen Fernfelds, so dass geringere Anforderungen an die Abschirmeigenschaften eines Gehäuses des Setzgerätes gestellt werden müssen. Zum Rückstellen können die Spulen dagegen gleichsinnig bestromt werden, sodass zwischen den Spulen eine attraktive (Lorentz-) Kraft wirkt.
Fig. 7 zeigt in einer weiteren Ausführungsform einen elektrodynamischen Kolbenantrieb mit bewegten Spulen in Kombination mit einer Entkopplungsvorrichtung, z.B. Aktor 11 aus Fig. 1. Dabei handelt es sich um eine besonders leistungsfähige Variante des elektrodynamischen Antriebs, die mit Hilfe zumindest einer beweglichen Spule einen überwiegend nicht-metallischen Arbeitskolben mit sehr hohem Wirkungsgrad beschleunigen kann, und die im Vergleich mit dem Stand der Technik durch einen höheren elektrischen Wirkungsgrad und eine bei gleicher Setzenergie geringere Gerätemasse gekennzeichnet ist. Die nachfolgenden Ausführungen sind wiederum keinesfalls als Einschränkungen zu verstehen. Fig . 7 zeigt symbolisch das Setzgerät in „schussbereiter" Position.
Die Bezugszeichen in Fig. 7 stellen dar:
700: Zuleitungen (hochflexible Litzen)
710: Eisenkreis (auch „Flusskonzentrator"), also ein Körper aus weichmagnetischem Material. Stark bevorzugt weist der Eisenkreis eine Sättigungsflussdichte von zumindest IT, bevorzugt zumindest 1,5T und weiter bevorzugt mindestens 1, 9T auf sowie insbesondere eine effektive elektrische Leitfähigkeit von höchstens 10 6S/m, weiter bevorzugt höchstens 10 5S/m und weiter bevorzugt höchstens 10 4S/m; verschiedene weichmagnetische Kompositwerkstoffe erfüllen diese Voraussetzungen. Wegen deren Sprödigkeit muss, wird ein weichmagnetischer Kompositwerkstoff für Eisenkreis 701 verwendet, dieser ggf. fachmännisch segmentiert werden, ein Reißen von 701 zu vermeiden. Die Segmentierung dient also dem Zweck, ein lokales Überschreiten der Zugfestigkeit (und bevorzugt auch der Streckgrenze) des weichmagnetischen Kompositwerkstoffs während eines Setzvorgangs zu unterbinden
711: Am Eisenkreis befestigte erste Flachspule („Stützspule")
720: Antriebskolben, bevorzugt ganz oder überwiegend aus einem Kunststoff gebildet, insbesondere einem glasfasergefüllten Flüssigkristallpolymer, der ausgebildet sein kann, wenigstens eine Führungsachse aufzuweisen
721: Am Antriebskolben befestigte oder in diesen vergossene oder mit dessen Material umspritzte zweite, bewegliche Flachspule („Schubspule" ) 730: Setzkolben mit Kolbenstange. Es wird Eintreibenergie über die Kolbenstange von Setzkolben 730 auf den Nagel übertragen
740: Bodenplatte aus weichmagnetischem Vollmaterial, insbesondere einem ferritischen Stahl, dient der Abschirmung (EMV, EMVU) und als Wärmesenke
750: Rohr aus CFK, dient insb. der Zugentlastung von Eisenkreis 710 sowie der Zentrierung von 710 und 780
760: Rohr aus einer Aluminiumlegierung, welche bevorzugt eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, und die vorliegend der Abschirmung elektromagnetischer Wechselfelder dient
761: Rohrförmig ausgebildetes weichmagnetischem Material hoher Sättigungsflussdichte, insbesondere ferritischem Stahl. Dient der Abschirmung elektromagnetischer Gleichfelder. Nebenstehend ist Rohr 761 in der Draufsicht dargestellt mit um den Umfang verteilten diskreten Luftspalten 762, die vorliegend als Schlitze der Verminderung von Wirbelströmen dienen können
770: Gerätegehäuse
780: Zylinder, beispielsweise aus einem hochfesten, gut polierbaren Stahl
790: Panzerkohle oder anderer Führungsring für die Kolbenstange des Setzkolbens 730
Um mit der in Fig . 7 symbolisch dargestellten Anordnung einen Nagel oder Bolzen in einen Untergrund zu setzen, wird zunächst Kondensator CI über Schaltwandler SMPS aufgeladen (bei einem akkubetriebenen Setzgerät natürlich mit Hilfe elektrischer Energie aus dem oder den Akkumulatoren BAT) . Der Kondensator CI sollte eine möglichst hohe Energiedichte und einen möglichst geringen elektrischen Reihenwiderstand sowie eine besonders hohe Kurzschlussfestigkeit aufweisen. Entsprechende Kondensatoren sind als Folienkondensatoren speziell für Impulsanwendungen kommerziell verfügbar .
Nach Erreichen der gewünschten Ladespannung über CI kann zum Setzen eines Nagels der Thyristor SCR gezündet werden. Nun fließt Strom über die Zuleitungen 700 in die ( Flach- ) Spulen . Beide Spulen sind bevorzugt in Reihe geschaltet, und zwar so, dass der Strom in beiden Spulen beim Setzvorgang gegensinnig fließt, sie stoßen sich also ab. Für die Spulen kommt zum Erreichen eines möglichst hohen Füllgrads bei minimalem elektrischen Widerstand Cu-Flachdraht besonders infrage.
Die Zuleitungen 700 können hierbei direkt durch Kolben 720 bzw. dessen (hintere) „Führungsachse" geführt werden; stark bevorzugt bestehen die Zuleitungen aus einer Aluminiumlegierung oder Kupfer, insbesondere in Gestalt feiner, hochflexibler Litzen, und sind außerhalb des Kolbens 720 zugentlastet, beispielsweise mit Hilfe von Kohlefasern bzw. Kohlefasergewebe: Maßgeblich ist, dass die mit den Zuleitungen mechanisch parallel geschaltete Zugentlastung aus einem Material hinreichender Zugfestigkeit besteht - also unter den gegebenen Bedingungen nicht reißt - und ein höheres Zugmodul aufweist als die elektrischen Zuleitungen selbst, die es entlasten soll. Die Zugentlastung wird dabei vorzugsweise bemessen, die elektrischen Leiter vor einer Zugbeanspruchung (während oder infolge eines Setzvorgangs) zu schützen, die deren Streckgrenze oder gar Zugfestigkeit überschreitet. Weiter bevorzugt soll das Material der Zugentlastung eine hohe spezifische Festigkeit aufweisen. Kohlefasern sowie deren Gewebe können diese Voraussetzungen erfüllen. Der Antriebskolben 720 (erster Kolben) ist dahingehend ausgebildet, mit Setzkolben 730 (zweiter Kolben) und Zylinder 780 einen Aktor 11 also eine Entkopplungsvorrichtung wie oben erläutert (z.B. gemäß Fig. 1) zu bilden .
Die vorzugsweise gasdynamische Dichtung nach Art der Kolben von Labyrinth-Kolben-Verdichtern ist in Fig. 7 ebenso wenig eingezeichnet wie etwaig erforderliche Führungselemente und ähnliche Details. Ebenfalls nicht mit abgebildet sind Vorrichtungen zur Rückstellung der Kolben.
Die Erfindung kann wie folgt praktisch umgesetzt werden: Die Zeichnung wird, inklusive Schaltplan, in ein FEM-Modell überführt und die Geometrie wird parametrisiert, wobei den einzelnen Bauteilen der Bezugszeichenliste entsprechende (Material- ) Eigenschaften zugewiesen wurden. Für die elektrischen Bauelemente werden reale Eigenschaften angenommen, der Schaltplan also im Modell mit einem entsprechenden Ersatzschaltbild abgebildet. Für die Gasräume wird zumindest die Van-der-Waals-Gleichung angesetzt und gelöst, um die entsprechenden Gaskräfte auf die Flächen zu approximieren; ggf. kann auch die Gasdynamik berücksichtigt werden. Bevorzugt sind die Windungszahlen der ersten Flachspule 711 sowie der zweiten beweglichen Flachspule 721 gleich groß, sodass sie infolge ihrer Reihenschaltung stets (nahezu) gleiche Durchflutungen erzeugen. Sodann wird eine parametrische Optimierung durchgeführt („parametric sweeps"), wobei konstruktive, z.B. fertigungsbedingte Anforderungen - beispielsweise Mindestwandstärken, darstellbare (Flach- ) drahtstärken etc. - mit berücksichtigt werden; ansonsten werden (sämtliche) geometrische Parameter sowie die Windungszahlen variiert und es wird, auch unter der Berücksichtigung der Preise für Bauteile, Komponenten, Werkstoffe sowie Zulassungsanforderungen (EMV, EMVU etc.), nach einem Pareto- Optimum gesucht. Vom dieserart gefundenen Optimum ausgehend kann anschließend eine maschinenbauliche Konstruktion erfolgen, die schon wegen Fragen der Montierbarkeit und Fertigung vom zunächst einfachen FEM-Modell abweichen, komplizierter sein und ggf. weitere zu berücksichtigende Bauteile enthalten wird. Sodann wird ausgehend von dieser Konstruktion eine erneute parametrische FEM- Optimierung vorgenommen. Dieser Prozess ergibt, fachmännisch durchgeführt, bereits nach wenigen Iterationen ein außerordentlich leistungsfähiges Setzgerät. Beispielsweise können bereits Antriebe mit einem Eisenkreis, dessen Durchmesser lediglich d = 60mm beträgt, ohne weiteres Eintreibenergien von über 500J erreichen mit Wirkungsgraden im Bereich von 50%. Dieser Energiebereich ist bisher brennkraftbetriebenen Setzgeräten Vorbehalten, insbesondere Pulvergeräten .
Weitere Ausführungsformen sind gegeben durch:
El. Handgeführtes Setzgerät zum Setzen von Nägeln und/oder Bolzen in einen Untergrund, umfassend:
zumindest einen elektrochemischen Energiespeicher 90, beispielsweise einen Akkumulator oder eine Brennstoffzelle
zumindest eine Motorsteuerung 80, bevorzugt umfassend einen Wechselrichter
zumindest einen elektrischen Motor 70, bevorzugt einen bürstenlosen Gleichstrommotor, weiter bevorzugt mit axialer Flussführung
zumindest ein Untersetzungsgetriebe 60, bevorzugt ein mehrstufiges Umlaufrädergetriebe
- zumindest eine Spannvorrichtung 50, bevorzugt umfassend einen Klinkenfreilauf
- zumindest eine Verriegelung 40
- zumindest ein Arbeitsgasreservoir 20 enthaltend ein Arbeitsgas, das auch ein Gemisch verschiedener reiner Gase sein kann, sowie
- zumindest einen pneumatischen Aktor 10, wobei
der pneumatische Aktor 10 zumindest einen Kolben mit einer Kolbenstange 01 umfasst, mit Arbeitsgasreservoir 20 in Fluidverbindung steht, und zusammen mit Arbeitsgasreservoir 20 eine Gasfeder bildet,
wobei Aktor 10 eine Hubanfangslage aufweist, in der die Gasfeder maximal gespannt ist, sowie einen Hubendlagenbereich, in welchem die Gasfeder weniger stark gespannt ist, gekennzeichnet dadurch, dass das Arbeitsgasreservoir 20 bei maximal gespannter Gasfeder unter einem Arbeitsgasdruck von mehr als 10 bar, weiter bevorzugt mehr als 20 bar, weiter bevorzugt mehr als 40 bar, weiter bevorzugt mehr als 60 bar, weiter bevorzugt mehr als 80bar, weiter bevorzugt mehr als 100 bar und besonders bevorzugt mehr als 120 bar beträgt, und wobei das Volumen des Arbeitsgasreservoirs 20 zumindest gleich groß, bevorzugt mehr als doppelt so groß, weiter bevorzugt mehr als dreimal so groß, und weiter bevorzugt mehr als viermal so groß ist wie das maximale Hubvolumen des pneumatischen Aktors 10, wobei zum Setzen eines Nagels zuerst die Gasfeder gespannt wird, indem der elektrische Motor 70 mit Hilfe von Motorsteuerung 80 mit elektrischer Leistung aus Energiespeicher 90 versorgt und angesteuert wird, über Untersetzungsgetriebe 60 Spannvorrichtung 50 anzutreiben, welche ihrerseits das Drehmoment von Untersetzungsgetriebe 60 in eine Kraft umsetzen kann, den Kolben von Aktor 10 entgegen dem Druck des Arbeitsgases zu verschieben, wobei nach Erreichen einer gewünschten Kolbenposition Aktor 10 mittels Verriegelung 40 arretiert wird, die Gasfeder aus Aktor 10 und Arbeitsgasreservoir 20 also in einem höher gespannten Zustand gehalten wird, und zum Setzen eines Nagels Verriegelung 40 gelöst wird, sodass die Gasfeder sich entspannt, Aktor 10 sich also in Bewegung setzt, und sodann kinetische Energie der beweglichen Teile von Aktor 10, umfassend dessen Kolben, genutzt wird, den Nagel einzutreiben, und zwar entweder direkt oder mit Hilfe eines zusätzlichen Schlagwerks 11.
E2. Setzgerät nach El gekennzeichnet dadurch, dass das Setzgerät dahingehend bemessen ist, dass während eines Stellvorganges die maximale kinetische Energie der beweglichen Teile von Aktor 10, ausdrücklich umfassend alle mit dem Kolben von Aktor 10 fest verbundenen Teile, zumindest die Hälfte der letztlich wirkenden Eintreibenergie erreicht.
E3. Kolben für einen pneumatischen Aktor und insbesondere eine Gasfeder gekennzeichnet dadurch, dass er eine Mehrzahl von Kolbenringen umfasst, und dass axial, also entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens, zwischen den Kolbenringen Kavitäten angeordnet sind bzw. der Kolben ausgebildet ist, solche aufzuweisen, welche bevorzugt teilweise, nicht aber vollständig, mit einem Schmierstoff gefüllt sind.
E4. Kolben für einen pneumatischen Aktor und insbesondere eine Gasfeder gekennzeichnet dadurch, dass er mehrere, beispielsweise zwei, nicht starr mit einander verbundene Kolben umfasst, zwischen denen sich ein Fluid befindet.
E5. Kolben für einen pneumatischen Aktor gemäß E4 gekennzeichnet dadurch, dass das Fluid ein flüssiger Schmierstoff ist.
E6. Kolben für einen pneumatischen Aktor gemäß Anspruch E5 gekennzeichnet dadurch, dass das Fluid ein nicht-Newtonsches Fluid ist, und zwar insbesondere ein scherverdünnendes, welches bevorzugt zudem thixotrope Eigenschaften aufweist.
E7. Kolben für einen pneumatischen Aktor gemäß E6, gekennzeichnet dadurch, dass das nicht-Newtonsche und insbesondere strukturviskose Fluid, welches bevorzugt zudem thixotrop ist, durch Dispergieren eines oder mehrerer fester Schmierstoffe wie bspw. hBN und/oder Graphit und/oder MoS2 und/oder dem Lösen eines oder mehrerer Oligomere oder Polymere in dem flüssigen Schmierstoff dargestellt wird.
E8. Pneumatischer Aktor umfassend einen Zylinder sowie einen Kolben gemäß einem oder mehrerer der Kolben entsprechend E3 bis E7 gekennzeichnet dadurch, dass der Zylinder ausgebildet ist, einen Ventilsitz aufzuweisen, und dass der Kolben dahingehend ausgebildet ist, für diesen Ventilsitz als Absperrkörper zu wirken oder einen entsprechenden Absperrkörper aufweist, sodass Kolben und Zylinder zusammen ein Ventil bilden, welches geschlossen werden kann, indem mittels einer hinreichenden äußeren Kraft der Kolben und mithin der Absperrkörper gegen den vom Zylinder gebildeten oder an diesem befestigten Ventilsitz gepresst wird.
E9. Schlagwerk für ein Setzgerät gekennzeichnet dadurch, dass es kinetische Energie eines ersten Kolbens eines Kolbenantriebs auf ein bewegliches Teil, beispielsweise einen zweiten Kolben, überträgt, und der Nagel oder Bolzen ganz oder überwiegend mit Hilfe der kinetischen Energie des beweglichen Teils eingetrieben wird, wobei der erste Kolben und das bewegliche Teil nicht starr miteinander verbunden sind, wodurch der erste Kolben und das bewegliche Teil bezüglich ihrer Hublängen entkoppelt sind.
E10. Schlagwerk für ein Setzgerät, umfassend wenigstens einen ersten und einen zweiten Kolben sowie einen Zylinder, wobei die Kolben einander gegenüber liegend, also wie in Gegenkolbenmotoren, im Zylinder angeordnet sind, wobei als Dichtmittel anstelle von Kolbenringen bevorzugt gasdynamische Dichtungen wie bspw. Labyrinthdichtungen vorgesehen sein können, und wobei der erste Kolben angetrieben wird, über zwischen den Kolben sich befindendes Gas Impuls auf den zweiten Kolben zu übertragen, und, beispielsweise über eine Kolbenstange, die kinetische Energie des zweiten Kolbens zum Eintreiben eines Nagels und/oder Bolzens oder zum Schlagbohren genutzt werden kann.
Eil. Schlagwerk nach E10 gekennzeichnet dadurch, dass für einen zweiten Kolben eine Rückstellvorrichtung vorgesehen ist.
E12. Schlagwerk nach Anspruch E10 oder Eil gekennzeichnet dadurch, dass die Kolben und/oder die Lauffläche des Zylinders hartverchromt sind.
E13. Handgeführtes Setzgerät umfassend zumindest
einen axial beweglich im oder am Setzgerät angebrachten Kolbenantrieb mit einer oder mehreren Hubanfangslagen und einem Hubendlagenbereich
- einen vom Kolbenantrieb antreibbaren Kolben, welcher bevorzugt höchstens ein Viertel der Masse des Kolbenantriebs aufweist
- eine öffenbare Verriegelung, welche den Kolbenantrieb in einer oder mehrerer Hubanfangslagen zu fixieren vermag
einen Stoßdämpfer, beispielsweise einen hydraulischen Stoßdämpfer
- eine Rückstellvorrichtung, beispielsweise eine Rückstellfeder, welche den Kolbenantrieb gegenüber dem Setzgerät aus seinem Hubendlagenbereich in eine Hubanfangslage zurück zu befördern vermag, gekennzeichnet dadurch, dass im Zuge eines Setzvorganges die Verriegelung öffnet oder geöffnet werden kann, sodass der Kolbenantrieb durch den von ihm gespürten Rückschlag aus einer Hubanfangslage in Richtung des Hubendlagenbereichs sich bewegen kann, wobei dieser Rücklauf des Kolbenantriebs vom Stoßdämpfer gebremst werden kann, wobei bevorzugt der Kolbenantrieb erst nach einem Rücklauf um eine gewisse Rücklaufstrecke vom Stoßdämpfer gebremst wird, und die Rücklaufstrecke so bemessen ist, dass der Nagel oder Bolzen überwiegend oder, bevorzugt, vollständig eingetrieben ist, bevor der Stoßdämpfer wirksam wird und den Rücklauf des Kolbenantriebs bremst.
E14. Handgeführtes Setzgerät nach E13 gekennzeichnet dadurch, dass im Bezugssystem des Setzgerätes die verlängerten Bahnen der Schwerpunkte des oder der Kolben parallel zur verlängerten Bewegungsbahn eines beweglichen Kolbenantriebs ist bzw. sind.
E15. Handgeführtes Setzgerät nach E13 oder E14 gekennzeichnet dadurch, dass die verlängerte ( n) Bahn(en) des oder der Schwerpunkte des Kolbens oder der Kolben zumindest während des Eintreibens von Nagel oder Bolzen durch den Schwerpunkt des Kolbenantriebs führen bzw. führt, was vorliegend so zu verstehen ist, dass während des Eintreibens der minimale Abstand der genannten verlängerten Bahn(en) zum Schwerpunkt des Kolbenantriebs immer zumindest ums Fünffache, bevorzugt aber um mehr als das Zehnfache geringer ist als der minimale Abstand eben jener verlängerter Bahnen zum Schwerpunkt des gesamten Setzgerätes.
E16. Handgeführtes Setzgerät gemäß einem oder mehreren von E13 bis E15 gekennzeichnet dadurch, dass das Setzgerät zumindest einen Griff aufweist, und dass dieser Griff gegenüber einem Teil des Setzgerätes drehbeweglich gelagert ist, in oder an dem ein Kolbenantrieb axial beweglich angeordnet ist, wobei zumindest ein mechanischer Dämpfer, beispielsweise ein hydraulischer Stoßdämpfer oder ein Polymerdämpfer, vorgesehen ist, eine Drehbewegung zwischen dem Griff und dem Teil, mit dem der Griff drehbeweglich gelagert verbunden ist, zu dämpfen, wobei eine Verriegelung dahingehen vorgesehen werden kann, dass eine solche Drehbewegung blockiert wird, während kein Setzvorgang stattfindet. E17. Setzgerät umfassend ein Schlagwerk gemäß einem oder mehreren der E9 bis E13, wobei der Kolbenantrieb ein elektrodynamischer Antrieb ist und die vom Kolbenantrieb beschleunigte Masse als Kolben aufzufassen ist bzw. die Masse des ersten beweglichen Teils des Schlagwerks gemäß E9 umfasst.
E18. Setzgerät gemäß E17 gekennzeichnet dadurch, dass der elektrodynamische Anspruch zumindest eine Erregerspule sowie zumindest eine bewegliche zweite Spule oder eine bewegliche Kurzschlusswindung umfasst, welche bevorzugt auf einem entlang einer Bewegungsachse verschieblich angeordneten Teil aus weichmagnetischem Material angeordnet sein kann, wobei das weichmagnetische Material bevorzugt eine Sättigungsflussdichte von wenigsten 1,5T sowie weiter bevorzugt eine effektive spezifische elektrische Leitfähigkeit von höchstens 10L6 S/m aufweist.
E19. Handgeführtes Setzgerät zum Setzen eines Nagels oder eines Bolzens in einen Untergrund, umfassend: einen Antrieb 600, bevorzugt einen Gasfederantrieb oder einen elektrodynamischen Antrieb, der einen Setzkolben 610 antreibt, der zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens in den Untergrund dient; dadurch gekennzeichnet, dass der Setzkolben 610 höchstens ein Viertel der Masse des Antriebs 600 aufweist .
E20. Handgeführtes Setzgerät nach E19, wobei Antrieb 600 in dem Setzgerät axial beweglich angeordnet ist, bevorzugt auf Führungselementen 690.
E21. Handgeführtes Setzgerät nach E20, eine öffenbare Verriegelung 620, die ausgebildet ist, den Antrieb in einer oder mehreren Hubanfangslagen zu fixieren; einen Stoßdämpfer 640, beispielsweise einen hydraulischen Stoßdämpfer; eine Rückstellvorrichtung, beispielsweise eine Rückstellfeder, die ausgebildet ist, den Antrieb gegenüber dem Setzgerät aus einem Hubendlagenbereich in eine Hubanfangslage zurück zu befördern; wobei im Zuge eines Setzvorganges die Verriegelung 620 öffnet oder geöffnet werden kann, sodass der Antrieb 600 durch den von ihm gespürten Rückschlag aus einer Hubanfangslage A in Richtung des Hubendlagenbereichs sich bewegen kann, wobei dieser Rücklauf des Antriebs 600 vom Stoßdämpfer 640 gebremst werden kann, wobei bevorzugt der Antrieb 600 erst nach einem Rücklauf um eine vorgegebene Rücklaufstrecke s' vom Stoßdämpfer 640 gebremst wird, und die Rücklaufstrecke so bemessen ist, dass der Nagel oder Bolzen überwiegend oder, bevorzugt, vollständig eingetrieben ist, bevor der Stoßdämpfer 640 wirksam wird und den Rücklauf des Antriebs bremst.

Claims

Ansprüche
1. Handgeführtes Setzgerät zum Setzen eines Nagels oder eines Bolzens in einen Untergrund, umfassend: einen Antrieb, bevorzugt einen Gasfederantrieb oder einen elektrodynamischen Antrieb, der einen Aktor (11) antreibt, welcher zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens in den Untergrund dient; gekennzeichnet durch: eine Entkopplungsvorrichtung, die einen ersten
Bewegungsprozess eines ersten beweglichen Teils oder Kolbens (lli) in dem Aktor (11), angetrieben durch den Antrieb, von einem zweiten Bewegungsprozess eines zweiten beweglichen Teils oder Kolbens (II2) in dem Aktor (11) zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens zumindest teilweise entkoppelt.
2. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 1, wobei die
Entkopplungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass kinetische Energie des ersten beweglichen Teils oder Kolbens (lli) auf das zweite bewegliche Teil oder Kolben (H2) übertragen wird, und kinetische Energie des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens (H2) zum Eintreiben des Nagels oder des Bolzens verwendet wird.
3. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 2, wobei das erste bewegliche Teil oder Kolben (lli) nicht starr mit dem zweiten beweglichen Teil oder Kolben (II2) verbunden ist.
4. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei sich zwischen dem ersten beweglichen Teil oder Kolben (lli) und dem zweiten beweglichen Teil oder Kolben (H2) ein kompressibles Fluid, bevorzugt Luft, befindet.
5. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das erste beweglichen Teil oder Kolben (lli) eine erste
Hublänge aufweist und das zweite beweglichen Teil oder Kolben ( 112 ) eine zweite Hublänge aufweist, wobei die erste und zweite Hublänge entkoppelt sind.
6. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei der Aktor (11) ferner einen Zylinder aufweist, wobei der erste Kolben (lli) und der zweite Kolben (H2) einander gegenüber liegend in dem Zylinder angeordnet sind, und wobei in dem Zylinder zumindest eine Kolbendichtung ausgebildet ist .
7. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 6, wobei die
Kolbendichtung zumindest aufweist: ein oder mehrere Kolbenringe und/oder
eine gasdynamische Dichtung, bevorzugt vom Labyrinth-
Kolben-Verdichter-Typ .
8. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei für das zweite bewegliche Teil oder Kolben (H2) eine
Rückstellvorrichtung ausgebildet ist.
9. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei das erste bewegliche Teil oder Kolben (lli), das zweite bewegliche Teil oder Kolben (H2) und/oder eine Zylinder- Lauffläche hartverchromt sind.
10. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 9, ferner mit einem weiteren Aktor (10) in dem Antrieb, wobei der weitere Aktor (10) den ersten Bewegungsprozess in dem Aktor (11) bewirkt.
11. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 10, wobei ein Setzhub des zweiten beweglichen Teils oder Kolbens (II2) in dem Aktor (11) von einem Stellweg des weiteren Aktors (10) unabhängig voneinander sind.
12. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 10 - 11, wobei der Antrieb ein Gasfederantrieb ist, ferner umfassend: zumindest ein Arbeitsgasreservoir (20) mit einem Arbeitsgas, wobei der weitere Aktor (10) ein pneumatischen Aktor (10) ist, wobei der pneumatische Aktor (10) einen dritten Kolben (10i) mit einer Kolbenstange (01) umfasst, wobei der dritte Kolben (10i) mit dem Arbeitsgasreservoir (20) in Fluidverbindung steht, und zusammen mit dem Arbeitsgasreservoir (20) eine Gasfeder bildet, wobei der pneumatische Aktor (10) bewegbar ist zwischen einem Hubanfangslagenbereich, in dem die Gasfeder maximal gespannt ist, sowie einem Hubendlagenbereich, in dem die Gasfeder zumindest teilweise entspannt ist.
13. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 12, wobei der dritte
Kolben (10i, 10a) eine Vielzahl von Kolbenringen (15a) umfasst, und wobei axial, also entlang der Bewegungsrichtung des dritten Kolbens (10i, 10a), zwischen den Kolbenringen
(15a) Kavitäten (16a) angeordnet sind bzw. der Kolben ausgebildet ist, solche aufzuweisen, wobei die Kavitäten (16a) bevorzugt teilweise, nicht aber vollständig, mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind.
14. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 12, wobei der pneumatische Aktor (10) neben dem dritten Kolben (10i, 11b) einen vierten Kolben (10b) aufweist, wobei zwischen dem dritten Kolben (10i, 11b) und dem vierten Kolben (10b) ein Reservoir (13b) ausgebildet ist, das mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt ist.
15. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 13 oder 14, wobei das inkompressible Fluid ein flüssiger Schmierstoff ist.
16. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 13 oder 14, wobei das inkompressible Fluid ein nicht-Newtonsches Fluid ist, bevorzugt ein scherverdünnendes Fluid und/oder ein Fluid mit thixotropen Eigenschaften.
17. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 16, wobei das nicht-
Newtonsche und insbesondere strukturviskose Fluid, welches bevorzugt zudem thixotrop ist, durch Dispergieren eines oder mehrerer fester Schmierstoffe, bevorzugt hexagonales Bornitrid und/oder Graphit und/oder MoS2 und/oder Lösen eines oder mehrerer Oligomere oder Polymere in einem flüssigen Schmierstoff gebildet wird.
18. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 12 - 17, wobei der pneumatischer Aktor (10) einen Zylinder (12a, 12f) umfasst, wobei der Zylinder (12a, 12f) ausgebildet ist, einen
Ventilsitz aufzuweisen, und wobei der dritte Kolben (10i, 10a) dahingehend ausgebildet ist, für diesen Ventilsitz als Absperrkörper wirken zu können oder einen entsprechenden Absperrkörper aufzuweisen, sodass der dritte Kolben (10i, 10a) und der Zylinder zusammen ein Ventil bilden, welches geschlossen werden kann, indem mittels einer hinreichenden äußeren Kraft der dritte Kolben (10i, 10a) und mithin der
Absperrkörper gegen den vom dem Zylinder (12a, 12f) gebildeten oder an diesem befestigten Ventilsitz gepresst wird .
19. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 11, wobei der Antrieb ein elektrodynamischer Antrieb ist, umfassend : eine erste Erregerspule; einen weichmagnetischen Rahmen, und einen entlang einer Achse beweglich gelagerten
Kurzschlussläufer bzw . beweglich gelagerte
Kurzschlusswindung, der bzw. die in einem beweglichen Element ausgebildet ist, das den Bewegungsprozess des ersten beweglichen Teils oder Kolbens (lli) in dem Aktor (11) bewirkt, wobei der weichmagnetische Rahmen eine Sättigungsflussdichte von mindestens 1,0 T und/oder eine effektive spezifische elektrische Leitfähigkeit von höchstens 10L6 S/m aufweist.
20. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 11, wobei der Antrieb ein elektrodynamischer Antrieb ist, der zumindest eine erste Spule (711) und eine zweite Spule (721) aufweist, wobei die erste Spule (711) an und/oder in einem Flusskonzentrator (710) ausgebildet ist und die zweite Spule (721) eine bewegliche Spule ist, die in oder an einem beweglichen Element (720) ausgebildet ist, das den
Bewegungsprozess des ersten beweglichen Teils oder Kolbens (lli) in dem Aktor (11) bewirkt.
21. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 20, wobei während eines Setzprozesses zumindest zeitweise ein elektrischer Stromfluss in der ersten Spule (711) entgegengesetzt einem elektrischen Stromfluss in der zweiten Spule (721) ist, wodurch die beiden Spulen einander abstoßen.
22. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 21, wobei das zweite bewegliche Teil oder Kolben (H2) als
Setzkolben (610) höchstens ein Viertel der Masse des Antriebs (600) aufweist.
23. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 22, wobei der Antrieb (600) in dem Setzgerät axial beweglich angeordnet ist .
24. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 23, ferner umfassend eine öffenbare Verriegelung (620), die ausgebildet ist, den Antrieb in einer oder mehrerer Hubanfangslagen zu fixieren; einen Stoßdämpfer (640), beispielsweise einen hydraulischen Stoßdämpfer eine Rückstellvorrichtung, beispielsweise eine
Rückstellfeder, die ausgebildet ist, den Antrieb gegenüber dem Setzgerät aus einem Hubendlagenbereich in eine Hubanfangslage zurück zu befördern; wobei im Zuge eines Setzvorganges die Verriegelung (620) öffnet oder geöffnet werden kann, sodass der Antrieb (600) durch den von ihm gespürten Rückschlag aus einer Hubanfangslage (A) in Richtung des Hubendlagenbereichs sich bewegen kann, wobei dieser Rücklauf des Antriebs (600) vom Stoßdämpfer (640) gebremst werden kann, wobei bevorzugt der Antrieb (600) erst nach einem Rücklauf um eine vorgegebene Rücklaufstrecke (s') vom Stoßdämpfer (640) gebremst wird, und die Rücklaufstrecke so bemessen ist, dass der Nagel oder Bolzen überwiegend oder, bevorzugt, vollständig eingetrieben ist, bevor der Stoßdämpfer (640) wirksam wird und den
Rücklauf des Antriebs bremst.
25. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 24, wobei im Bezugssystem des Setzgerätes eine verlängerte Bahn des Schwerpunkts (Sl) des zweiten bewegliche Teils oder Kolben (H2, 610) parallel zur verlängerten Bewegungsbahn eines beweglichen Antriebs ist.
26. Handgeführtes Setzgerät nach Anspruch 25, wobei die verlängerte Bahn des Schwerpunkts (Sl) des zweiten bewegliche Teils oder Kolbens (H2, 610) zumindest während des
Eintreibens des Nagels oder Bolzens möglichst nahe durch den Schwerpunkt (S2) des Antriebs führt, wobei während des Eintreibens ein minimaler Abstand der verlängerten Bahn (Sl) zum Schwerpunkt (S2) des Antriebs immer zumindest um ein Fünffaches, bevorzugt aber um mehr als ein Zehnfaches geringer ist als der minimale Abstand der verlängerten Bahn zum Schwerpunkt des gesamten Setzgerätes.
27. Handgeführtes Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 - 26, wobei das Setzgerät zumindest einen Griff (630) aufweist, und wobei der Griff (630) gegenüber einem Teil des Setzgerätes drehbeweglich gelagert ist, wobei in oder an dem Setzgerät ein axial beweglicher Antrieb angeordnet ist, wobei zumindest ein mechanischer Dämpfer (641), beispielsweise ein hydraulischer Stoßdämpfer oder ein Polymerdämpfer, vorgesehen ist, eine Drehbewegung zwischen dem Griff (630) und dem Teil, mit dem der Griff drehbeweglich gelagert verbunden ist, zu dämpfen, wobei zumindest eine Einrichtung (621) dahingehen vorgesehen ist, eine Drehbewegung zu blockieren, während kein Setzvorgang stattfindet.
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