Bolzengerät und Verfahren zum Betreiben eines Bolzensetzgeräts

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Bolzensetzgerät zum Setzen von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem Trigger (15), der zum Auslösen eines Setzvorgangs durch Aufbringen einer Kraft gegen eine Gegenkraft bewegbar ist.
Um die Bedienung des Bolzensetzgeräts weiter zu verbessern, ist dem Trigger (15) eine Gegenkrafterzeugungseinrichtung (20) mit einem Gegenkraft-Weg-Verlauf zugeordnet, der ein lokales Maximum (34) aufweist.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Bolzensetzgerät zum Setzen von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem Trigger, der zum Auslösen eines Setzvorgangs durch Aufbringen einer Kraft gegen eine Gegenkraft bewegbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bolzensetzgeräts.

Stand der Technik

[0002] Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 000 032 A1 ist ein brennkraftbetriebenes Setzgerät mit einer Treibladung und einer Zündeinheit bekannt, die über einen Triggerschalter an einem Handgriff des Setzgeräts betätigbar ist.

Darstellung der Erfindung

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, die Bedienung eines Bolzensetzgeräts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weiter zu verbessern.

[0004] Die Aufgabe ist bei einem Bolzensetzgerät zum Setzen von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem Trigger, der zum Auslösen eines Setzvorgangs durch Aufbringen einer Kraft gegen eine Gegenkraft bewegbar ist, dadurch gelöst, dass dem Trigger eine Gegenkrafterzeugungseinrichtung mit einem Gegenkraft-Weg-Verlauf zugeordnet ist, der ein lokales Maximum aufweist. Als Trigger wird ein Auslöser oder Abzug des Bolzensetzgeräts bezeichnet. Wenn der Trigger betätigt wird, dann wird zum Beispiel ein Bolzen gesetzt. Vor dem Setzen eines Bolzens wird das Bolzensetzgerät an einen Untergrund angepresst, in den der Bolzen gesetzt werden soll. Durch das Anpressen des Bolzensetzgeräts an den Untergrund kann im Bolzensetzgerät die Durchführung von vorbereitenden Maßnahmen zum Setzen des Bolzens freigegeben werden. Der eigentliche Setzvorgang wird durch das Betätigen, das heißt Ziehen oder Drücken, des Triggers ausgelöst. Durch das lokale Maximum im Gegenkraft-Weg-Verlauf wird eine Gegenkraftspitze bereitgestellt, die ein unbeabsichtigtes Auslösen eines Setzvorgangs sicher verhindert. Darüber hinaus kann durch den erfindungsgemäßen Gegenkraft-Weg-Verlauf die Setzqualität erhöht werden.

[0005] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft vor und/oder nach dem lokalen Maximum linear ansteigt. Die Gegenkraft steigt beim Aufbringen einer Betätigungskraft auf den Trigger vorzugsweise von Null stetig bis zum lokalen Maximum an. Danach fällt die Gegenkraft vorzugsweise schlagartig auf einen geringen Wert ab. Von diesem geringen Wert steigt die Gegenkraft dann vorzugsweise wieder stetig linear an.

[0006] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft nach dem lokalen Maximum ein lokales Minimum aufweist. Der Übergang vom lokalen Maximum zum lokalen Minimum erfolgt schlagartig oder sprungartig, vorzugsweise durch einen Schnappfedereffekt oder Knackfroscheffekt.

[0007] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft vor dem lokalen Maximum steiler ansteigt als nach dem lokalen Maximum beziehungsweise dem lokalen Minimum. Die Gegenkraft steigt vor dem lokalen Maximum vorzugsweise deutlich steiler an als nach dem lokalen Maximum beziehungsweise nach dem lokalen Minimum.

[0008] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft nach dem lokalen Maximum bis zu einem Wegende kleiner als an dem lokalen Maximum bleibt. Am Wegende hat die Gegenkraft vorzugsweise einen Endwert, der kleiner als die Hälfte des lokalen Maximums ist.

[0009] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Maximum vor mindestens einer Wegmarke angeordnet ist, bei deren Erreichen eine definierte Funktion des Bolzensetzgeräts ausgelöst wird. Das lokale Maximum ist vorzugsweise vor mehreren Wegmarken angeordnet, bei deren Erreichen jeweils eine definierte Funktion des Bolzensetzgeräts ausgelöst wird. Nach dem sprungartigen oder schlagartigen Abfallen der Gegenkraft wird der Trigger vorzugsweise mit einer relativ großen Betätigungskraft weiter bewegt, die benötigt wurde, um das lokale Gegenkraftmaximum zu überwinden. Dadurch wird der Trigger besonders vorteilhaft schnell bis zum Wegende bewegt, wodurch alle definierten Funktionen des Bolzensetzgeräts sicher ausgelöst werden.

[0010] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Maximum vor einer Wegmarke angeordnet ist, bei deren Erreichen ein Setzvorgang ausgelöst wird. Durch den erfindungsgemäßen Gegenkraft-Weg-Verlauf kann ein verspätetes Austreten des Bolzens aus dem Setzgerät verhindert werden.

[0011] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkrafterzeugungseinrichtung eine Gegenkraftfeder umfasst. Die Gegenkraftfeder ist vorzugsweise ähnlich oder genauso ausgeführt wie eine Knackfroschfeder, wie sie als Spielzeug bekannt ist. Eine Knackfroschfeder ist zum Beispiel aus einem Streifen Federstahl gebildet, der so geformt beziehungsweise geprägt ist, dass er beim Aufbringen einer Kraft plötzlich schlagartig umspringt, wobei ein Knackgeräusch auftritt.

[0012] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraftfeder als Blattfeder mit einer Wölbung ausgeführt ist. Durch die Wölbung wird beim Aufbringen einer Betätigungskraft ein sprungartiger Wechsel, insbesondere eine sprungartige, stetige Abnahme, der von der Feder bewirkten Gegenkraft von einem lokalen Gegenkraftmaximum auf ein lokales Gegenkraftminimum erreicht.

[0013] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraftfeder zwei Lagerstellen und eine Krafteinleitungsstelle aufweist. Die Krafteinleitungsstelle ist vorzugsweise im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Lagerstellen an den Enden der Blattfeder angeordnet. Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Bolzensetzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraftfeder genau eine Lagerstelle und eine Krafteinleitungsstelle aufweist.

[0014] Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Bolzensetzgeräts ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass beim Aufbringen einer Kraft auf den Trigger eine Gegenkraftspitze überwunden werden muss, bevor ein Setzvorgang ausgelöst wird. Die Gegenkraftspitze entspricht dem lokalen Maximum im Gegenkraft-Weg-Verlauf und wird daher auch als Gegenkraftmaximum bezeichnet. Nach dem Überwinden der Kraftspitze zieht oder drückt ein Benutzer den Trigger automatisch bis zum Wegende durch. Dadurch wird sichergestellt, dass alle definierten Funktionen innerhalb kurzer Zeit ausgelöst werden.

[0015] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1

eine vereinfachte Darstellung eines Bolzensetzgeräts mit einer Gegenkrafterzeugungseinrichtung in einem nicht angepressten und entspannten Zustand;

Figur 2

das Bolzensetzgerät aus Figur 1 im angepressten Zustand;

Figur 3

das Bolzensetzgerät aus Figur 2 mit betätigtem Trigger;

Figur 4

ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer Kennlinie, die einen erfindungsgemäßen Gegenkraft-Weg-Verlauf darstellt;

Figur 5

eine perspektivische Darstellung einer Gegenkraftfeder, mit der ein Gegenkraft-Weg-Verlauf, wie er in Figur 4 gezeigt ist, dargestellt werden kann;

Figur 6

eine Vorderansicht der Gegenkraftfeder aus Figur 5;

Figur 7

die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VII-VII in Figur 6 und

Figur 8

eine perspektivische Darstellung eines geöffneten Gehäuses eines Bolzensetzgeräts mit Blick auf einen Trigger und eine Gegenkraftfeder, wie sie in den Figuren 5 bis 7 dargestellt ist.

Ausführungsbeispiele

[0016] In den Figuren 1 bis 3 ist ein Bolzensetzgerät 1 in verschiedenen Zuständen dargestellt. Das Bolzensetzgerät 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Zylinder 3 und einem Handgriff 4. An dem Handgriff 4 ist das Bolzensetzgerät 1 zum Eintreiben eines Befestigungselements anpackbar, das an einem Bolzensetzende 5 aus einer Bolzenführung 6 austritt.

[0017] Zum Eintreiben der Befestigungselemente in einen Untergrund wird Energie benötigt, die zum Beispiel in einer Gaskartusche im Inneren des Bolzensetzgeräts bereitgestellt werden kann. Die Gaskartusche kann über ein Dosierventil mit einem Brennraum in einer Brennraumhülse 8 verbunden werden. In dem Brennraum wird Gas aus der Gaskartusche mit Luft zu einem brennfähigen Gemisch vermischt, das gezündet wird, um die zum Eintreiben des Bolzens in den Untergrund benötigte Energie bereitzustellen.

[0018] Vor einem Bolzensetzvorgang muss das Bolzensetzgerät 1 am Untergrund angepresst werden, um in einen setzbereiten Zustand versetzt zu werden. Beim Anpressen des Bolzensetzgeräts 1 wird ein Anpressgestänge 10 gegen die Vorspannkraft einer Druckfeder 12 in das Bolzensetzgerät 1 hinein bewegt, bis das Bolzensetzende 5 bündig am Untergrund anliegt.

[0019] Nach dem Anpressen des Bolzensetzgeräts 1 in den Untergrund wird der Setzvorgang durch einen Trigger 15 ausgelöst. Der Trigger 15 wirkt mit einer Schalteinrichtung 18 zusammen, die zum Beispiel ein Signal zum Setzen eines Bolzens an eine Steuerung übermittelt, die wiederum das Zünden des zündfähigen Gemischs im Brennraum in der Brennraumhülse 8 auslöst. Dabei kann der Trigger 15 sowohl steuernde als auch signalgebende Funktionen haben.

[0020] Beim Betätigen, das heißt Ziehen oder Drücken, des Triggers 15, wird dieser gegen eine Gegenkraft einer Gegenkrafterzeugungseinrichtung 20 auf die Schalteinrichtung 18 zu bewegt. Die Gegenkrafterzeugungseinrichtung 20 umfasst vorzugsweise eine Gegenkraftfeder, wie sie in den Figuren 5 bis 7 dargestellt ist. Die Gegenkraftfeder hat vorzugsweise einen Gegenkraft-Weg-Verlauf, wie er in Figur 4 dargestellt ist.

[0021] An den Trigger 15 ist ein Bügel 24 angelenkt, der in einer speziell ausgebildeten Lagerung 25 in einer Gehäusewand des Gehäuses 2 im Handgriff 4 des Bolzensetzgeräts 1 geführt ist. In dem in Figur 1 dargestellten entspannten Gerätezustand liegt der Bügel 24 an der Brennraumhülse 8 an, wodurch er in Kombination mit seiner Lagerung 25 das Betätigen des Triggers 15 blockiert.

[0022] Sobald das Bolzensetzgerät vollständig angepresst ist, wie es in Figur 2 gezeigt ist, wird der Bügel 24 und damit der Trigger 15 von der Brennraumhülse 8 freigegeben. In Figur 3 sieht man, dass beim Ziehen des freigegebenen Triggers 15 die Schalteinrichtung 18 betätigt wird, so dass ein Signal generiert wird. Gleichzeitig führt der Bügel 24 aufgrund seiner Lagerung 25 eine Schwenkbewegung an einen Absatz oder in eine konkave Geometrie der Brennraumhülse 8 aus, so dass diese in axialer Richtung durch den Bügel 24 blockiert wird. Im Hinblick auf die beim Setzvorgang ablaufenden Funktionen ist es vorteilhaft, dass der Trigger 15 zwischen den einzelnen Funktionen, steuernd und/oder signalgebend, einen möglichst großen Betätigungsweg zurücklegt. Dadurch wird eine gewünschte Reihenfolge der Funktionen sichergestellt. Zudem wird der Einfluss von Teiletoleranzen minimiert. Bei einer langsamen Setzfrequenz wird das Bolzensetzgerät zudem unempfindlicher gegen unterschiedliche Benutzerverhalten.

[0023] Bei einer schnellen Setzfrequenz allerdings kann ein großer Betätigungsweg den Einfluss des Benutzerverhaltens erhöhen. Es kann zum Beispiel vorkommen, dass das Bolzensetzgerät 1 schon wieder etwas vom Untergrund abgehoben ist, ehe der Trigger 15 voll durchgezogen wird. Aufgrund der Massenträgheit verharrt das Bolzensetzgerät nach einem Abheben vom Untergrund kurzzeitig im angepressten Zustand, so dass der Trigger 15 gezogen werden kann. Dann kann es passieren, dass ein Bolzen verspätet aus dem Bolzensetzgerät austritt, was zu einer schlechten Setzqualität führt, da die Bolzenführung 6, die den Bolzen führt, nicht mehr mit dem Untergrund verbunden ist.

[0024] Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung hat die Gegenkrafterzeugungseinrichtung 20 einen speziellen Gegenkraft-Weg-Verlauf, der in Figur 4 durch eine Kennlinie 30 in einem kartesischen Koordinatendiagramm dargestellt ist. Das kartesische Koordinatendiagramm umfasst eine x-Achse 31 und eine y-Achse 32. Auf der y-Achse 32 ist die Gegenkraft, die von der Gegenkrafterzeugungseinrichtung 20 erzeugt wird, in Newton aufgetragen. Auf der x-Achse 31 ist der zugehörige Weg des Triggers 15 in Millimeter aufgetragen. Durch die Kennlinie 30 können die signalgebenden und/oder steuernden Funktionen des Triggers 15 auf einfache Art und Weise sicher erfüllt werden. Dadurch kann auch bei einer schnellen Setzfrequenz eine hohe Setzqualität sichergestellt werden.

[0025] Die Kennlinie 30 der Gegenkrafterzeugungseinrichtung 20 steigt zunächst von Null auf ein lokales Maximum 34 an. Das lokale Maximum entspricht einer Gegenkraftspitze, die dem Trigger 15 ein klares Druckpunktverhalten verleiht. Dabei ist die erfindungsgemäße Gegenkrafterzeugungseinrichtung 20 so ausgeführt, dass die Gegenkraft nach dem lokalen Maximum 34 schlagartig oder sprungartig auf ein lokales Minimum 35 abfällt. Nach dem lokalen Minimum 35 steigt die Kennlinie 30 linear an, doch mit einer deutlich geringeren Steigung als vor dem lokalen Maximum 34.

[0026] Nach dem Durchlaufen des lokalen Maximums 34 und des lokalen Minimums 35 werden signalgebende und/oder steuernde Funktionen 35, 37, 38 ausgelöst. Der Benutzer kann nach dem Abfallen der Gegenkraft von dem lokalen Maximum 34 auf das lokale Minimum 35 nicht so schnell reagieren und drückt daher weiterhin mit einer relativ hohen anfänglichen Betätigungskraft, die größer als das lokale Maximum 34 sein muss, auf den Trigger 15. Als Folge davon wird der Trigger 15 sehr schnell bis zu einem Anschlag am Wegende 39 des Triggers 15 durchgezogen oder durchgedrückt, wodurch alle Funktionen 36 bis 38 sicher ausgelöst werden. Dadurch wird der Einfluss des Benutzerverhaltens reduziert.

[0027] Zwischen den einzelnen Funktionen 36 bis 38 des Triggers 15 kann genügend Spiel eingebaut werden. Dadurch kann der Einfluss von Teiletoleranzen reduziert werden. Ein verspätetes Austreten eines Bolzens nach einem Abheben des Bolzensetzgeräts 1 vom Untergrund ist nicht mehr möglich, da gezündet wird, solange das Bolzensetzgerät mit dem Bolzensetzende 5 noch am Untergrund angepresst ist. Das führt einerseits zu einer besseren Setzqualität und andererseits zu einer Erhöhung der Sicherheit.

[0028] Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Benutzer eine eindeutige taktile Rückmeldung darüber bekommt, dass er den Trigger 15 betätigt hat. So kann er besser erkennen, wann das Bolzensetzgerät auslöst. Das ist vor allem dann hilfreich, wenn ein sehr genauer Setzpunkt gefordert ist. Der Benutzer kann, solange er mit dem Bolzensetzende 5 zielt, einen Finger auf dem Trigger 15 liegen lassen, ohne befürchten zu müssen, dass er mit einer relativ geringen Auflagekraft das Gegenkraftmaximum überwindet und eine unerwünschte Setzung auslöst.

[0029] In den Figuren 5 bis 7 ist die Gegenkraftfeder 40 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Gegenkraftfeder 40 ist als gewölbte Blattfeder ausgeführt, die an zwei Lagerstellen 41, 42 an ihren Enden im Handgriff des Bolzensetzgeräts gelagert ist. Durch die gewölbte Form der Blattfeder 40 entsteht ein Knackfroscheffekt, wobei der Benutzer auf den ersten Millimetern der Durchbiegung der Blattfeder eine Kraftspitze in Form des lokalen Maximums 34 in Figur 4 überwinden muss. Nach dem lokalen Maximum 34 fällt die von der Blattfeder 40 ausgeübte Gegenkraft rasch auf das lokale Minimum 35 ab und bleibt für den Rest des Betätigungswegs gering. Durch einen Pfeil 45 ist in Figur 7 angedeutet, dass die Kraft durch den Trigger 15 etwa in der Mitte auf der konvexen Seite der Wölbung der Blattfeder 40 aufgebracht wird.

[0030] In Figur 8 ist ein Ausführungsbeispiel eines Bolzensetzgeräts 51 mit geöffnetem Gehäuse perspektivisch dargestellt. In einem Handgriff 54 des Bolzensetzgeräts 51 ist eine Gegenkraftfeder 40, wie sie in den Figuren 5 bis 7 dargestellt ist, zwischen einem Trigger 55, der dem Trigger 15 in den Figuren 1 bis 3 entspricht, und einer Schalteinrichtung 58 eingespannt, die der Schalteinrichtung 18 in den Figuren 1 bis 3 entspricht.

Ansprüche

1. Bolzensetzgerät zum Setzen von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit einem Trigger (15;55), der zum Auslösen eines Setzvorgangs durch Aufbringen einer Kraft gegen eine Gegenkraft bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trigger (15;55) eine Gegenkrafterzeugungseinrichtung (20) mit einem Gegenkraft-Weg-Verlauf zugeordnet ist, der ein lokales Maximum (34) aufweist.

2. Bolzensetzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft vor und/oder nach dem lokalen Maximum (34) zu dem lokalen Maximum (34) hin linear ansteigt.

3. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft nach dem lokalen Maximum (34) ein lokales Minimum (35) aufweist.

4. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft vor dem lokalen Maximum (34) steiler ansteigt als nach dem lokalen Maximum (34).

5. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft nach dem lokalen Maximum (34) bis zu einem Wegende kleiner als an dem lokalen Maximum (34) bleibt.

6. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Maximum (34) vor mindestens einer Wegmarke (36,37,38) angeordnet ist, bei deren Erreichen eine definierte Funktion des Bolzensetzgeräts (1;51) ausgelöst wird.

7. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Maximum (34) vor einer Wegmarke (36) angeordnet ist, bei deren Erreichen ein Setzvorgang ausgelöst wird.

8. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkrafterzeugungseinrichtung (20) eine Gegenkraftfeder (40) umfasst.

9. Bolzensetzgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraftfeder (40) als Blattfeder mit einer Wölbung ausgeführt ist.

10. Bolzensetzgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraftfeder (40) zwischen dem Trigger (15;55) und einer Schalteinrichtung (18;58) angeordnet ist.

11. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraftfeder (40) zwei Lagerstellen (41,42) und eine Krafteinleitungsstelle (45) aufweist.

12. Bolzensetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraftfeder (40) genau eine Lagerstelle (41) und eine Krafteinleitungsstelle (45) aufweist.

13. Verfahren zum Betreiben eines Bolzensetzgeräts (1;51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen einer Kraft auf den Trigger (15;55) eine Gegenkraftspitze (34) überwunden werden muss, bevor ein Setzvorgang ausgelöst wird.

Zeichnung