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EP0183981B1 - Batteriebetriebenes Nagel- oder Klammergerät - Google Patents

Batteriebetriebenes Nagel- oder Klammergerät Download PDF

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Publication number
EP0183981B1
EP0183981B1 EP85113750A EP85113750A EP0183981B1 EP 0183981 B1 EP0183981 B1 EP 0183981B1 EP 85113750 A EP85113750 A EP 85113750A EP 85113750 A EP85113750 A EP 85113750A EP 0183981 B1 EP0183981 B1 EP 0183981B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nailing
stapling device
capacitor
switch
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP85113750A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0183981A3 (en
EP0183981A2 (de
Inventor
Manfred Dipl.-Ing. Buck
Peter Jordan
Hermann Möhring
Manfred Ruff
Walter Strohbeck
Karl Dr.-Ing. Wanner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6251753&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0183981(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0183981A2 publication Critical patent/EP0183981A2/de
Publication of EP0183981A3 publication Critical patent/EP0183981A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0183981B1 publication Critical patent/EP0183981B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • 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 invention relates to a nail or stapler according to the preamble of the main claim, nail or stapler as such has long been known, see DE-B-2141776.
  • Known nailing or stapling devices are, however, either hand-operated or are fed from the lighting network. With hand-operated devices, there is the disadvantage that the worker experiences difficulties with the hand muscles over a longer period of operation.
  • electrically operated devices which are connected to the power grid, the energy consumption plays only an insignificant role, since the power grid provides sufficient energy.
  • the switch between the capacitors and the tie rod winding is also advantageously designed as a thyristor, cold cathode thyratron or transistor. There will be no sparks when the switch is closed.
  • the capacitor can be chosen smaller without the stored energy being reduced. If a very high charging voltage is sought for the capacitor, it is appropriate to multiply the voltage z. B. to choose a flyback or forward converter, with the output voltage of the capacitor is charged. This ensures that a high output voltage is achieved with very few and simple circuitry measures, which causes a high charging voltage of the capacitor. The capacitor can then be selected to be particularly small. It is also beneficial to regulate the output voltage of the converter. Even with different battery voltages, this ensures that the same output voltage and thus the same predetermined energy is always available. For this purpose, the output voltage is expediently supplied in whole or in part to a comparator which egg when a predetermined voltage is exceeded. ne switching device into operation, by which further work of the converter is prevented.
  • Known electrical nailing and stapling devices comprise a housing jacket into which a coil winding is installed, the coil body of which has a continuous bore running in the coil axis as a guide for a tie rod. If a current impulse flows through the coil winding, the tie rod is pulled into the coil accelerated. The driver attached to the tie rod encounters a staple, a nail or a clip that projects into the ejection channel, separates it from the staple strip stored in the magazine and accelerates the staple in the direction of the ejection opening. There, the tacking agent is then driven into the material located under the discharge opening. The recoil force acting on the driver from the tacking means and the force of a spring bring the tie rod and driver back to their starting position, so that a new working cycle can take place.
  • An accumulator or battery pack which is accommodated in the area of the device, serves as the energy source for the nailing or stapling device. Since the current through the coil is very large, the accumulator package would also have to be selected very large so that the necessary energy can be provided for the short period of the current surge. However, this leads to bulky, large devices.
  • a resistor 2 is connected to an accumulator or to a battery 1, followed by two capacitors 3 and 4.
  • the capacitors 3 and 4 are connected to the further connection of the battery 1.
  • a line leads from the resistor 2 to a switch 5, which in turn is connected to a tie rod coil 6.
  • Another pole of the battery 1 is also connected to the tie rod coil 6.
  • the capacitor battery with the capacitors 3 and 4 is now charged by the battery 1 via the charging resistor 2 and corresponding energy is stored in the capacitors 3 and 4. If the switch 5 is now closed, the capacitor battery with the capacitors 3 and 4 discharges via the coil 6. After the charging process, the switch is opened again by the operator so that the capacitors 3 and 4 can be recharged.
  • the resistor 2 essentially serves to limit the charging current into the capacitors 3 and 4 after a stapling process, since this would be very high in the beginning.
  • the charging resistance also limits the current during which the operator keeps switch 5 closed, although the stapling process has already been completed. This prevents the battery from being discharged quickly and unused energy is removed from the battery pack.
  • the number of capacitors 3 and 4 and their capacitance value depend on the current consumption of the coil 6. The capacitor battery must supply enough current to produce a sufficiently strong current surge to ensure the forward movement of the tie rod with a certain acceleration.
  • the charging resistor 2 which is followed by a switch 8, is in turn connected to the battery 1.
  • the capacitors 3 and 4 and additionally a resistor 7 are in turn connected in a parallel circuit, which in turn are connected to the further pole of the battery 1.
  • a switch 5 is also connected to the switch 8. The further connection of the switch 5 in turn leads to the tie rod coil 6, which in turn is connected to the further pole of the battery 1.
  • the additional switch 8 prevents a in the idle state of the nail or stapler Leakage current flows through the capacitors 3 and 4.
  • This switch is expediently actuated when the operator grips the handle of the nailing or stapling device with his hand.
  • the switch is therefore advantageously housed in the handle area of the device.
  • the capacitors 3 and 4 can now charge via the charging resistor 2. If the switch 5 is actuated, the stapling process is triggered in a known manner.
  • Fig. 3 shows an embodiment by which it is ensured that the stapling process can only be initiated with charged capacitors.
  • a switch 15 is connected to one pole of the battery 1 and is in turn connected to a connection of a resistor 9 and a resistor 14.
  • a potentiometer 10 is connected from the resistor 9 to the other connection of the battery 1.
  • a resistor 7 is connected from the resistor 14 to the other connection of the battery.
  • the capacitors 3 and 4 are arranged parallel to the resistor 7.
  • the midpoint between the resistors 14 and 7 is connected to a connection of a comparator 11.
  • the other connection of the comparator 11 is connected to the connection point of the resistors 9 and 10.
  • a thyristor is also connected.
  • the further connection of the thyristor 13 is connected to a connection of the tie rod coil 6.
  • the other connection of the tie rod coil 6 is in turn led to the battery 1.
  • the output of the comparator 11 is connected to an ignition device 12, which is constructed in a known manner and whose output is connected to the ignition connection of the thyristor 13.
  • the operation of the circuit arrangement according to FIG. 3 corresponds essentially to that according to FIG. 2.
  • the switch 15 is closed, the capacitors 3 and 4 are charged via the resistor 14. An actuation of the switch 5 is omitted. If the capacitors 3 and -4 are sufficiently charged, this is recognized by the comparator 11, which in turn triggers the ignition circuit 12. As a result, the thyristor 13 is turned on so that the stapling process can take place.
  • the switch 15 is designed like the switch 5.
  • Impact strength regulation is also possible by means of the potentiometer 10.
  • the value of the potentiometer 10 makes it possible to shift the response threshold of the comparator 11, so that a stapling process takes place when the capacitors 3 and 4 have different charge levels.
  • the impact strength is, however, directly proportional to the state of charge of the capacitors 3 and 4. An ignition takes place when the state of charge of the capacitors 3 and 4 has reached the threshold value set with the potentiometer 10.
  • the high-resistance resistor 7 ensures that the capacitor bank with the capacitors 3 and 4 is discharged in the idle state. In order to increase the energy stored in the capacitors 3 and 4, it may be advisable to connect a voltage multiplier circuit upstream. Since the energy stored in the capacitors 3 and 4 is square with the capacitor voltage, a much higher energy can be supplied to the magnet system.
  • a potentiometer 10 is connected in parallel with the capacitor 4 and can be used to record part of the capacitor voltage or the output voltage of the flyback converter 21.
  • the output signal of the potentiometer 20 is fed to a comparator 11, the output of which is fed via a diode 24 to an input of the flyback converter 21.
  • a timer 22 is connected to the battery connected and also fed via a diode 23 to another input of the flyback converter.
  • the further input of the flyback converter 21 leads to a transistor switch with which it is possible to interrupt the function of the flyback converter.
  • This measure makes it possible to dispense with a manual switch-off process for the battery switch.
  • the comparator 11 causes the converter 21 to be switched off so that it no longer vibrates by itself. A current draw from the battery is then interrupted.
  • the same measure is achieved by the timer 22 if the ignition switch 20 has not been actuated within a predetermined time and a current would thus be drawn from the battery 1 to maintain the charge on the capacitor 4.
  • the timer 22 also causes the flyback converter 21 to be switched off via the diode 23, so that further current consumption is prevented.
  • a voltage is available at the output of flyback converter 21 which essentially corresponds to the peak value of the mains voltage. It is thereby achieved that the coils which have been tried and tested in network staplers can be used as coil 6.
  • the energy supplied to the coil 6 is adjustable not only by the choice of the voltage across the capacitor 4, but also by a premature switch-off of the switch 5, for example if the current consumption of the coil 6 is measured or if it is determined by means of a material selection switch that for a specific one Driving process requires relatively little energy.
  • FIG. 5 shows a battery 1, which is connected to the voltage converter 21.
  • This voltage converter can be designed, for example, as a flyback converter, as in the circuit mentioned above. While one output of flyback converter 21 is grounded, the other output of flyback converter 21 leads to a further selection switch 31.
  • One connection of selection switch 33 is connected to capacitor 3, the other output of the selection switch is connected to capacitor 4.
  • the selection switch 30 makes it possible to connect the switch 5 to either the capacitor 3 or the capacitor 4.
  • the further connection of the switch 5 is connected to the tie rod of the nailing or stapling device.
  • a switching device 32 makes it possible to connect the capacitors 3 and 4 to one another in parallel.
  • the selection switches 31 and 30 are advantageously mechanically coupled to one another, so that when the switch 32 is open, one capacitor 3 is connected to the switch 5 while the other capacitor 4 is being recharged.
  • the nailing or stapling device is thus ready for operation, so that a wrapping process can be carried out while the other capacitor is being charged. If the full energy is required, the switch 32 is closed so that both capacitors are in parallel.
  • the circuit arrangement is characterized by the fact that there is a shorter recovery time or a smaller construction of the voltage converter if one assumes that the full impact energy is not normally required.
  • capacitors 3 and 4 By changing the voltage or by connecting one or more capacitors, it is possible to make the impact strength variable within wide limits.
  • capacitors 3 and 4 instead of capacitors 3 and 4, it is conceivable to use further capacitors which can be connected in parallel with one another via switching devices 32. Depending on the desired impact strength, one to n capacitors can be connected in parallel, while the capacitors that are not required are charged or kept in the charged state. Using a simple switching device, it is then possible to select the impact strength as desired within wide limits.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Nagel- oder Klammergerät nach der Gattung des Hauptanspruchs, Nagel- oder Klammergeräte sind als solche bereits seit langem bekannt, siehe DE-B-2141776. Bekannte Nagel- oder Klammergeräte sind jedoch entweder handbetrieben oder aber werden aus dem Lichtnetz gespeist. Bei handbetriebenen Geräten besteht der Nachteil, daß der Arbeitende bei längerer Betriebsdauer Schwierigkeiten mit der Handmuskulatur erhält. Bei elektrisch betriebenen Geräten, die an das Stromnetz angeschlossen sind, spielt die Energieaufnahme nur eine unbedeutende Rolle, da durch das Stromnetz eine hinreichende Energie zur Verfügung gestellt wird.
  • Das erfindungsgemäße Nagel- oder Klammergerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auch mit relativ kleinen Batterien hinreichend Energie für den Zuganker des Gerätes zur Verfügung steht. Als weitere Vorteile sind anzusehen, daß die Batterie durch den starken Stromstoß, der beim Betätigen des Zugankers auftritt, keinen Schaden nimmt bzw. durch einen Speicher, z. B. einen Kondensator, unterstützt wird und daß die Spannungszufuhr zum Kondensator unterbrochen wird, wenn während einer vorgegebenen Zeit kein weiterer Eintreibvorgang erfolgt. In diesem Falle wird ein unnötiger Stromverbrauch durch Leckströme des Kondensators bzw. durch Verluste in den Wandlern vermieden. Das erfindungsgemäße Nagel- oder Klammergerät ist daher leicht und klein aufbaubar und betriebssicher.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Gerätes möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Kondensatoren über einen Widerstand mit der Batterie zu verbinden. Dadurch wird erreicht, daß der Batteriestrom auch bei völlig entladenen Kondensatoren einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Günstig ist es ebenfalls, zwischen Batterie und Kondensatoren einen weiteren Schalter anzubringen. Dadurch wird verhindert, daß die Batterie auch bei längerem Nichtbenützen des Gerätes durch die Leckströme der Kondensatoren entladen wird. Vorteilhaft ist es dabei, wenn dieser Schalter beim Aufheben oder Aufnehmen des Gerätes einschaltbar ist, vorteilhafterweise durch einen im Handgriff des Gerätes angebrachten Schalter. Günstig ist es ebenfalls, parallel zu den Kondensatoren einen Widerstand anzuordnen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß bei ausgeschaltetem Gerät die Kondensatoren entladen werden können. Da dieser Widerstand hochohmig ist, treten nennenswerte zusätzliche Ströme nicht auf. Der Schalter zwischen Kondensatoren und Zugankerwicklung ist auch vorteilhaft als Thyristor, Kaltkathodenthyratron oder Transistor auszubilden. Irgendwelche Funken beim Schließen des Schalters treten dann nicht auf.
  • Besonders vorteilhaft ist es auch, eine Spannungsmeßvorrichtung vorzusehen, die den Ladezustand des Kondensators ermittelt und beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes den Schalter schließt. Dadurch wird erreicht, daß der Schalter nur dann geschlossen werden kann, wenn die Kondensatoren vollständig aufgeladen sind. Dadurch wird das Gerät besonders betriebssicher, da Fehlanwendungen durch nicht vollständig aufgeladene Kondensatoren vermieden werden. Dadurch wird auch erreicht, daß mit einer schwachen Batterie ein Betrieb des Gerätes möglich ist, auch wenn die Aufladezeit der Kondensatoren länger als gewohnt ist. Durch die Veränderung des vorgegebenen Wertes läßt sich vorteilhafterweise erreichen, daß die Schlagstärke des Gerätes in weiten Grenzen änderbar ist und gleichzeitig dabei Batterieenergie gespart wird. Je nach gewünschter Nagelstärke kann daher die Anzugskraft auf den Zuganker verändert werden.
  • Vorteilhaft ist es auch, zwischen der Batterie und dem Kondensator eine Spannungsvervielfacherschaltung zu schalten. Dadurch wird erreicht, daß der Kondensator kleiner gewählt werden kann, ohne daß die gespeicherte Energie verringert wird. Wird eine sehr hohe Ladespannung für den Kondensator angestrebt, so ist es zweckmäßig, zur Spannungsvervielfachung z. B. einen Sperr- oder Durchflußwandler zu wählen, mit dessen Ausgangsspannung der Kondensator geladen wird. Dadurch wird erreicht, daß mit sehr wenigen und einfachen schaltungstechnischen Maßnahmen eine hohe Ausgangsspannung erzielt wird, die eine hohe Ladespannung des Kondensators bewirkt. Der Kondensator ist dann besonders klein wählbar. Günstig ist es auch, die Ausgangsspannung des Wandlers zu regeln. Auch bei unterschiedlicher Batteriespannung ist dadurch gewährleistet, daß immer die gleiche Ausgangsspannung und damit eine gleiche vorgegebene Energie zur Verfügung steht. Die Ausgangsspannung wird dazu zweckmäßigerweise ganz oder teilweise einem Komparator zugeführt, der beim Überschreiten einer vorgegebenen Spannung ei- . ne Schaltvorrichtung in Betrieb setzt, durch die ein weiteres Arbeiten des Wandlers unterbunden wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, Einrichtungen vorzusehen, die die Stromzufuhr zur Zugankerspule unterbrechen, sobald eine vorgegebene oder gemessene Energie in die Zugankerspule geflossen ist. Auch diese Maßnahme trägt zu einem geringen Batterieverbrauch bei, da die Energieaufnahme der Zugankerspule dem einzutreibenden Material anzupassen ist.
  • Sind zwei oder mehrere Kondensatoren vorgesehen, so ist es vorteilhaft, jeweils einen Teil über einen Auswahlschalter mit der Zugankerspule zu verbinden. Dadurch ist es möglich, aus einem Teil der Kondensatoren Energie zu entnehmen, während der andere Teil der Kondensatoren für einen weiteren Schlag in Bereitschaft gehalten wird. Vorteilhaft ist es dabei, diesen anderen Teil gleichzeitig aufzuladen. Dadurch ist es möglich, in relativ kurzer Folge das Nagel- und Klammergerät zu betreiben. Ist eine solche kurze Folge nicht unbedingt nötig, ist andererseits die Möglichkeit geboten, die Spannungsversorgungsschaltung zum Laden der Kondensatoren einfacher auszuführen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gegeben, daß der Auswahlschalter schnell während eines Arbeitsvorganges umschaltbar ist. Dadurch ist es möglich, einen Doppelschlag auszulösen, indem einmal zuerst ein Teil der Kondensatoren und dann der andere Teil der Kondensatoren entladen wird. Dies ist beispielsweise zum vollständigen Eintreiben einer Klammer in Hartholz wünschenswert. Wird eine höhere Energie benötigt, ist es beispielsweise auch vorteilhaft, die im Augenblick getrennt betriebenen Kondensatoren parallel zu schalten, so daß die Schlagkraft erhöht werden kann. Dieser Grundgedanke ist vorteilhafterweise auch dazu anwendbar, um ein Nagel- und Klammergerät aufzubauen, dessen Einschlagstärke einstellbar ist. Die Zahl der pro Schlag verwendeten Kondensatoren bestimmt in diesem Fall die Schlagstärke. So ist es beispielsweise möglich, durch das Hinzuschalten von ein, zwei oder mehreren Kondensatoren beliebige Schlagstärken zu gestalten, wobei durch das Nagel- und Klammergerät nur die Energie verbraucht wird, die für den Eintreibvorgang benötigt wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel;
    • Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel;
    • Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel;
    • Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel;
    • Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bekannte elektrische Nagel- und Klammergeräte umfassen einen Gehäusemantel, in den eine Spulenwicklung eingebaut ist, deren Spulenkörper eine in Spulenachse verlaufende durchgehende Bohrung als Führung für einen Zuganker besitzt. Wird die Spulenwicklung von einem Stromstoß durchflossen, so wird der Zuganker in die Spule beschleunigt angezogen. Dabei trifft der am Zuganker befestigte Treiber auf ein in den Ausstoßkanal hineinragendes Heftmittel, ein Nagel oder eine Klammer, trennt dieses vom im Magazin eingelagerten Heftmittelstreifen und beschleunigt das Heftmittel in Richtung der Ausstoßöffnung. Dort wird dann das Heftmittel in den unter der Ausstoßöffnung befindlichen Werkstoff eingetrieben. Die vom Heftmittel auf den Treiber wirkende Rückstoßkraft und die Kraft einer Feder bringen den Zuganker samt Treiber wieder in ihre Ausgangslage zurück, so daß ein neues Arbeitsspiel erfolgen kann.
  • Als Energiequelle dient für das Nagel- oder Klammergerät ein Akkumulator oder Batteriepaket, das im Bereich des Gerätes untergebracht ist. Da der Strom durch die Spule sehr groß ist, müßte das Akkumulatorpaket ebenfalls sehr groß gewählt werden, damit die nötige Energie für den kurzen Zeitraum des Stromstoßes bereitgestellt werden kann. Dies führt jedoch zu unhandlichen, großen Geräten.
  • Fig. 1 zeigt die Möglichkeit, wie der notwendige Energiebedarf für die Spule bereitgestellt werden kann. An einen Akkumulator oder an eine Batterie 1 ist ein Widerstand 2 angeschlossen, dem zwei Kondensatoren 3 und 4 folgen. Die Kondensatoren 3 und 4 sind an den weiteren Anschluß der Batterie 1 angeschlossen. Des weiteren führt vom Widerstand 2 eine Leitung an einen Schalter 5, der seinerseits mit einer Zugankerspule 6 verbunden ist. An die Zugankerspule 6 ist weiterhin ein weiterer Pol der Batterie 1 angeschlossen.
  • Über den Ladewiderstand 2 wird nunmehr die Kondensatorbatterie mit den Kondensatoren 3 und 4 von der Batterie 1 geladen und entsprechende Energie in den Kondensatoren 3 und 4 gespeichert. Wird nun der Schalter 5 geschlossen, so entlädt sich die Kondensatorbatterie mit den Kondensatoren 3 und 4 über die Spule 6. Nach dem Ladevorgang wird der Schalter von der Bedienungsperson wieder geöffnet, so daß die Kondensatoren 3 und 4 wieder geladen werden können. Der Widerstand 2 dient im wesentlichen dazu, den Ladestrom in die Kondensatoren 3 und 4 nach einem Heftvorgang zu begrenzen, da dieser in der Anfangszeit sehr hoch wäre. Gleichzeitig begrenzt der Ladewiderstand auch den Strom in der Zeit, in dem die Bedienungsperson den Schalter 5 geschlossen hält, obwohl der Heftvorgang bereits abgeschlossen ist. Dadurch wird ein schnelles Entladen des Akkus und eine ungenutzte Energieentnahme aus dem Akkumulatorpaket verhindert. Die Zahl der Kondensatoren 3 und 4 sowie ihr Kapazitätswert richtet sich nach der Stromaufnahme der Spule 6. Die Kondensatorbatterie muß genügend Strom abgeben, um einen hinreichend starken Stromstoß hervorzurufen, um die Vorwärtsbewegung des Zugankers mit einer gewissen Beschleunigung sicherzustellen.
  • Durch die Pufferung mittels der Kondensatoren 3 und 4 wird bewirkt, daß der Akkumulator 1 relativ klein gehalten werden kann, da der Stromstoß nur eine sehr kurze Zeit wirkt, während der er allerdings sehr hoch ist. Die Kondensatoren verhindern nun, daß aufgrund des inneren Widerstandes der Batterie die Spannung zusammenbrechen würde. Weiterhin wird durch den Ladewiderstand die ungenutzte Stromentnahme verhindert, da der Schalter 5 üblicherweise sehr viel länger geschlossen ist, als für den Heftvorgang erforderlich ist.
  • Weitere Verluste, die sich durch die dauernd fließenden Leckströme der Kondensatoren 3 und 4 ergeben könnten, werden durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 verhindert. An der Batterie 1 ist wiederum der Ladewiderstand 2 angeschlossen, dem ein Schalter 8 folgt. Vom Schalter 8 ausgehend sind wiederum in einer Parallelschaltung die Kondensatoren 3 und 4 und zusätzlich ein Widerstand 7 geschaltet, die ihrerseits mit dem weiteren Pol der Batterie 1 verbunden sind. An den Schalter 8 ist des weiteren ein Schalter 5 angeschlossen. Der weitere Anschluß des Schalters 5 führt wiederum zur Zugankerspule 6, die ihrerseits mit dem weiteren Pol der Batterie 1 verbunden ist.
  • Der zusätzliche Schalter 8 verhindert, daß im Ruhezustand des Nagel- oder Klammergerätes ein Leckstrom durch die Kondensatoren 3 und 4 fließt. Dieser Schalter wird zweckmäßigerweise dann betätigt, wenn der Bedienende den Griff des Nagel- oder Klammergerätes mit der Hand umfaßt. Der Schalter ist daher vorteilhafterweise im Griffbereich des Gerätes untergebracht. Die Kondensatoren 3 und 4 können sich nun über den Ladewiderstand 2 aufladen. Wird der Schalter 5 betätigt, so wird in bekannter Weise der Heftvorgang ausgelöst.
  • Zweckmäßig ist es auch, durch geeignete Maßnahmen zu verhindern, daß der Schalter 5 betätigt werden kann, wenn der Schalter 8 nicht oder nur kurzfristig betätigt worden ist. Diese Wegsperre stellt sicher, daß die Kondensatoren 3 und 4 aufgeladen sind, wenn der Bedienende das Arbeitsspiel des Zugankers mit dem Schalter 5 auslösen möchte. Erreicht wird dies dadurch, daß eine Klinke den Schalter 5 erst dann freigibt, wenn der Schalter 8 ganz heruntergedrückt worden ist. Schließt dann der Schalter 8 bereits zu einem früheren Zeitpunkt, so wird durch diese Maßnahme erreicht, daß die Kondensatoren 3 und 4 bereits aufgeladen sind, wenn es möglich ist, den Schalter 5 zu betätigen. Der Widerstand 7 dient dazu, im Ruhezustand des Gerätes die Kondensatoren 3 und 4 zu entladen. Dadurch ist es möglich, in jedem Betriebsfall definierte Ausgangsbedingungen zu schaffen.
  • Bei den zuvor genannten Schaltungsanordnungen muß entweder ein dauernd fließender Leckstrom in Kauf genommen werden, oder aber es sind zwei Schalter zu bedienen. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, durch das sichergestellt ist, daß nur mit geladenen Kondensatoren der Heftvorgang einzuleiten ist.
  • An den einen Pol der Batterie 1 ist ein Schalter 15 angeschlossen der seinerseits jeweils mit einem Anschluß eines Widerstandes 9 und eines Widerstandes 14 verbunden ist. Vom Widerstand 9 ist ein Potentiometer 10 zum anderen Anschluß der Batterie 1 geschaltet. Vom Widerstand 14 ist ein Widerstand 7 zum anderen Anschluß der Batterie geschaltet. Parallel zum Widerstand 7 sind die Kondensatoren 3 und 4 angeordnet. Gleichzeitig steht der Mittelpunkt zwischen den Widerständen 14 und 7 mit einem Anschluß eines Komparators 11 in Verbindung. Der andere Anschluß des Komparators 11 steht mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 9 und 10 in Verbindung. Vom Widerstand 14 ausgehend ist des weiteren ein Thyristor geschaltet. Der weitere Anschluß des Thyristors 13 steht mit einem Anschluß der Zugankerspule 6 in Verbindung. Der andere Anschluß der Zugankerspule 6 ist wiederum zur Batterie 1 geführt. Der Ausgang des Komparators 11 steht mit einem Zündgerät 12 in Verbindung, das in bekannter Weise aufgebaut ist und dessen Ausgang mit dem Zündanschluß des Thyristors 13 verbunden ist.
  • Die Wirkungsweise der Schaltungsanordriung nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 2. Nach dem Schließen des Schalters 15 werden über den Widerstand 14 die Kondensatoren 3 und 4 aufgeladen. Eine Betätigung des Schalters 5 entfällt aber. Sind nämlich die Kondensatoren 3 und-4 hinreichend geladen, so wird dies durch den Komparator 11 erkannt, der seinerseits den Zündkreis 12 triggert. Dadurch wird der Thyristor 13 leitend geschaltet, so daß der Heftvorgang stattfinden kann. Der Schalter 15 ist dabei wie der Schalter 5 ausgebildet.
  • Mittels des Potentiometers 10 ist zudem eine Schlagstärkeregulierung möglich. Durch den Wert des Potentiometers 10 ist es möglich, die Ansprechschwelle des Komparators 11 zu verschieben, so daß ein Heftvorgang bei unterschiedlichem Ladezustand der Kondensatoren 3 und 4 erfolgt. Die Schlagstärke ist jedoch direkt proportional zum Ladezustand der Kondensatoren 3 und 4. Eine Zündung erfolgt, wenn der Ladezustand der Kondensatoren 3 und 4 den mit dem Potentiometer 10 eingestellten Schwellwert erreicht hat.
  • Der hochohmige Widerstand 7 stellt sicher, daß die Kondensatorbatterie mit den Kondensatoren 3 und 4 im Ruhezustand entladen ist. Zur Erhöhung der in den Kondensatoren 3 und 4 gespeicherten Energie ist es unter Umständen zweckmäßig, eine Spannungsvervielfacherschaltung vorzuschalten. Da die in den Kondensatoren 3 und 4 gespeicherte Energie quadratisch mit der Kondensatorspannung eingeht, ist dadurch dem Magnetsystem eine vielfach höhere Energie zuführbar.
  • Die Schalter 5, 8 und 15 sind allgemein ebenfalls durch Thyristoren, Kaltkathodenthyratron, Transistor oder andere Halbleiterschaltungen zu ersetzen. Ein eventuell auftretendes Funkenziehen ist dadurch einfach und sicher zu vermeiden.
  • Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei dem der Gedanke der Spannungsvervielfachung mittels eines Sperr- oder Durchflußwandlers realisiert ist. An die Batterie 1 ist ein Sperr- oder Durchflußwandler 21 angeschlossen, mit dem es möglich ist, die Batteriespannung hochzutransformieren. Die Ausgangsspannung des Sperrwandlers oder Durchflußwandlers 21 ist in weiten Grenzen beliebig und kann beispielsweise so gewählt werden, daß als Spule 6 solche Spulen verwendet werden können, die bei handelsüblichen, netzgebundenen Tackern gebräuchlich sind. Jedoch sind auch höhere oder niedrigere Spannungen einstellbar. An den Ausgangsklemmen des Wandlers 21 ist wiederum der Kondensator 4 angeschlossen, der mit der Ausgangsspannung aufgeladen wird. Der Kondensator 4 steht über einen Schalter 5 mit der Zugankerspule 6 in Verbindung. Der Schalter 5 ist als Kaltkathodenthyratron ausgebildet, dessen Steuerelektrode mit einer Zündschaltung 20 verbunden ist. Kaltkathodenthyratrons sind als solche allgemein bekannt und eignen sich neben Thyristoren, Kaltkathodenthyratron oder Transistor hervorragend als elektrische Schalter.
  • Parallel zum Kondensator 4 ist ein Potentiometer 10 geschaltet, mit dem ein Teil der Kondensatorspannung oder der Ausgangsspannung des Sperrwandlers 21 aufnehmbar ist. Das Ausgangssignal des Potentiometers 20 ist einem Komparator 11 zugeführt, dessen Ausgang über eine Diode 24 einem Eingang des Sperrwandlers 21 zugeführt ist. Des weiteren ist ein Zeitglied 22 an die Batterie angeschlossen und ebenfalls über eine Diode 23 einem weiteren Eingang des Sperrwandlers zugeführt.
  • Der weitere Eingang des Sperrwandlers 21 führt zu einem Transistorschalter, mit dem es möglich ist, die Funktion des Sperrwandlers zu unterbrechen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auf einen manuellen Abschaltvorgang beim Batterieschalter zu verzichten. Beim Erreichen der Ladespannung wird mittels des Komparators 11 bewirkt, daß der Wandler 21 abgeschaltet wird, so daß er nicht mehr von selbst schwingt. Eine Stromentnahme aus der Batterie ist dann unterbrochen. Die gleiche Maßnahme wird durch das Zeitglied 22 erreicht, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit nicht der Zündschalter 20 betätigt worden ist und damit eine Stromentnahme aus der Batterie 1 zur Erhaltung der Ladung des Kondensators 4 erfolgen würde. Nach einer vorgegebenen Zeit bewirkt das Zeitglied 22 über die Diode 23 ebenfalls ein Abschalten des Sperrwandlers 21, so daß eine weitere Stromaufnahme verhindert wird. Die Dioden 23 und 24 dienen lediglich zur Entkopplung der Schaltausgänge des Komparators 11 und des Zeitgliedes 22. Ein neuerliches Starten des Wandlers 21 wird entweder durch einen Schalter erreicht, der in dem Batteriestromkreis angeordnet ist, oder durch einen mit der Zündschaltung verbundenen Drucktaster, der durch ein kurzzeitiges Drücken den Wandler zum Anschwingen veranlaßt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn am Ausgang des Sperrwandlers 21 eine Spannung zur Verfügung steht, die im wesentlichen dem Spitzenwert der Netzspannung entspricht. Dadurch wird erreicht, daß als Spule 6 die bei Netztackern bewährten Spulen verwendbar sind. Die der Spule 6 zugeführte Energie ist nicht nur durch die Wahl der Spannung am Kondensator 4, sondern auch durch ein vorzeitiges Abschalten des Schalters 5 einstellbar, wenn beispielsweise die Stromaufnahme der Spule 6 gemessen wird oder wenn mittels eines Materialwahlschalters festgelegt ist, daß für einen bestimmten Eintreibvorgang relativ wenig Energie benötigt wird.
  • In Fig. 5 ist wiederum eine Batterie 1 aufgezeigt, die an den Spannungswandler 21 angeschlossen wird. Dieser Spannungswandler kann beispielsweise als Sperrwandler, wie bei der zuvor genannten Schaltung, ausgebildet sein. Während der eine Ausgang des Sperrwandlers 21 an Masse geführt wird, führt der andere Ausgang des Sperrwandlers 21 zu einem weiteren Auswahlschalter 31. Der eine Anschluß des Auswahlschalters 33 steht mit dem Kondensator 3, der andere Ausgang des Auswahlschalters mit dem Kondensator 4 in Verbindung. Der Auswahlschalter 30 ermöglicht es, den Schalter 5 entweder mit dem Kondensator 3 oder dem Kondensator 4 zu verbinden. Der weitere Anschluß des Schalters 5 steht mit dem Zuganker des Nagel- oder Klammergerätes in Verbindung. Eine Schaltvorrichtung 32 ermöglicht es, die Kondensatoren 3 und 4 zu einer Parallelschaltung miteinander zu verbinden.
  • Die Auswahlschalter 31 und 30 sind vorteilhaft mechanisch miteinander verkoppelt, so daß bei geöffnetem Schalter 32 der eine Kondensator 3 mit dem Schalter 5 in Verbindung steht, während der andere Kondensator 4 wieder aufgeladen wird. Das Nagel- oder Klammergerät ist dadurch betriebsbereit, so daß ein Einschlagvorgang vorgenommen werden kann, während der andere Kondensator aufgeladen wird. Wird die volle Energie benötigt, so wird der Schalter 32 geschlossen, so daß beide Kondensatoren parallel liegen. Die Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß eine kürzere Wiederbereitschaftszeit oder eine kleinere Bauweise des Spannungswandlers gegeben ist, wenn man voraussetzt, daß im Regelfall nicht die volle Schlagenergie benötigt wird.
  • Läßt man die vorausgesetzte starre mechanische Kopplung zwischen den Schaltern 30 und 31, so kann durch eine geeignete Steuerung durch rasches Umschalten des Auswahlschalters 30 und gleichzeitigem Drücken des Schalters 5 ein Doppelschlag ausgelöst werden, welcher beispielsweise zum vollständigen Eintreiben einer Klammer in Hartholz nötig sein könnte. Diese Maßnahme läßt sich anderweitig nicht realisieren, da der Spannungswandler üblicherweise nicht in der Lage ist, schnell genug die notwendige Energie zum Aufladen eines einzigen Kondensators aufzubringen.
  • Durch Veränderung der Spannung bzw. durch Zuschalten von einem oder mehreren Kondensatoren ist es möglich, die Schlagstärke in weiten Grenzen variabel zu gestalten. So ist es beispielsweise denkbar, statt den Kondensatoren 3 und 4 weitere Kondensatoren einzusetzen, die über Schaltvorrichtungen 32 miteinander parallel schaltbar sind. Je nach der gewünschten Schlagstärke können dabei ein bis n Kondensatoren parallel geschaltet werden, während die nicht benötigten Kondensatoren geladen oder im geladenen Zustand gehalten werden. Mittels einer einfachen Schaltvorrichtung ist es dann möglich, die Schlagstärke in weiten Grenzen beliebig zu wählen.

Claims (19)

1. Nagel- oder Klammergerät mit einer Zugankerspule für die Nagel- oder Klammervorrichtung und einem durch eine Spannungsquelle aufladbaren Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Batterie vorhanden ist, die mindestens einen Kondensator (3, 4) auflädt, daß der Kondensator (3,4) über einen Schalter (5) mit der Zugankerspule (6) verbindbar ist und daß die Spannungszufuhr zum Kondensator (3, 4) unterbrochen wird, wenn während einer vorgegebenen Zeit kein weiterer Eintreibvorgang erfolgt.
2. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (3, 4) über einen Widerstand (2) mit der Batterie (1) verbunden ist.
3. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Batterie (1) und Kondensator (3, 4) ein weiterer Schalter (8) eingebracht ist.
4. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Schalter (8) beim Aufnehmen des Gerätes schaltbar ist.
5. Nagel- oder Klammergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (3, 4) ein Widerstand (7) geschaltet ist.
6. Nagel- oder Klammergerät nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (5) als Thyristor, Kaltkathodenthyrator oder Halbleiterschalter (13) ausgebildet ist.
7. Nagel- oder Klammergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsmeßvorrichtung (11) vorgesehen ist, die den Ladezustand des Kondensators (3,4) ermittelt und beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes den Schalter (5) schließt.
8. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Wert veränderbar ist.
9. Nagel- oder Klammergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Batterie (1) und dem Kondensator (3, 4) eine Spannungsvervielfacherschaltung geschaltet ist.
10. Nagel- oder Klammergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Batteriespannung vorgesehen ist.
11. Nagel- oder Klammergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterie (1) ein Sperr- oder Durchflußwandler (21) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangsspannung den Kondensator (4) lädt.
12. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Wandlers (21) geregelt ist.
13. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Wandlers (21) abgegriffen und einem Komparator (11) zugeführt ist, der mittels einer Schaltvorrichtung den Wandler (21) beim Erreichen einer vorgegebenen Spannung abschaltet.
14. Nagel- oder Klammergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zur Zugankerspule (6) nach einer vorgegebenen und/oder gemessenen Energieaufnahme unterbrochen wird.
15. Batteriebetriebenes Nagel- oder Klammergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kondensatoren (3, 4) vorgesehen sind, von denen jeweils ein Teil über einen Auswahlschalter (30) mit der Zugankerspule (6) verbindbar ist.
16. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils andere Teil der Kondensatoren (3, 4) über einen weiteren Auswahlschalter (31) mit der Spannungsversorgung (1,21) verbindbar ist.
17. Nagel- oder Klammergerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswahlschalter (31) schnell während eines Arbeitsvorganges umschaltbar ist.
18. Nagel- oder Klammergerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (3, 4) parallel schaltbar sind.
19. Nagel- oder Klammergerät nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der pro Schlag verwendeten Kondensatoren die Schlagstärke bestimmt.
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