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Title:
SETTING TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/011149
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a setting tool (10) for driving securing elements into a supporting surface, comprising a housing (11), a work machine (12) arranged therein which generates a setting or percussive impulse, and a detection device (20, 120) for detecting the setting or percussive impulse. The detection device has an electronic processing unit (130), a sensor (140) which generates an electric signal in the event of a setting or percussive impulse, a signal transmission device (150) which transmits the electric signal from the sensor to the electronic processing unit, a battery (160) which supplies electric energy to the electronic processing unit, and a printed circuit board (100) on which the electronic processing unit, the sensor, and the battery are arranged. The invention is characterized in that the printed circuit board is provided with a potting compound (210) which covers the electronic processing unit, the sensor, and the battery.

Inventors:
SPRENGER, Markus (Bannriet 24, 9493 Mauren, 9493, LI)
ROTH, Peter (Hochhausstrasse 20, 9472 Grabs, 9472, CH)
SCHMIDT, Peer (Am Rehberg 27, Lindau, 88131, DE)
Application Number:
EP2017/067289
Publication Date:
January 18, 2018
Filing Date:
July 10, 2017
Export Citation:
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Assignee:
HILTI AKTIENGESELLSCHAFT (Feldkircherstr. 100, 9494 Schaan, 9494, LI)
International Classes:
B25F5/00; B25C1/00; B25C1/08
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1 . Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, umfassend ein Gehäuse, ein darin angeordnetes Setz- oder Schlagimpulse erzeugendes Arbeitswerk und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Setz- oder Schlagimpulse, wobei die Erfassungseinrichtung eine elektronische Verarbeitungseinheit, einen Sensor, welcher bei Auftreten eines Setz- oder Schlagimpulses ein elektrisches Signal erzeugt, eine Signalübertragungsvorrichtung, welche das elektrische Signal von dem Sensor auf die elektronische Verarbeitungseinheit überträgt, eine Batterie, welche die elektronische Verarbeitungseinheit mit elektrischer Energie versorgt, und eine Platine, an welcher die elektronische Verarbeitungseinheit, der Sensor und die Batterie angeordnet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine mit einer Vergussmasse versehen ist, welche die elektronische Verarbeitungseinheit, den Sensor und die Batterie bedeckt.

2. Setzgerät nach Anspruch 1 , wobei die Vergussmasse die elektronische Verarbeitungseinheit, den Sensor und die Batterie vollständig überdeckt.

3. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergussmasse die Signalübertragungsvorrichtung bedeckt, insbesondere vollständig überdeckt, und wobei die Signalübertragungsvorrichtung insbesondere an der Platine angeordnet ist.

4. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor als unidirektionaler Beschleunigungssensor ausgebildet ist.

5. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor ein Piezoelement zur Erzeugung des elektrischen Signals bei Auftreten eines Setz- oder Schlagimpulses umfasst.

6. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung eine oder mehrere Schnittstellen zur Datenkommunikation nach dem Bluetooth-Low- Energy-Standard umfasst.

7. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung eine oder mehrere Schnittstellen zur Datenkommunikation nach dem RFID-Standard umfasst.

8. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung eine passive Anzeige umfasst.

9. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung ein Eingabeelement umfasst.

10. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronische Verarbeitungseinheit einen oder mehrere Mikroprozessoren und/oder -Speicher umfasst.

1 1 . Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung einen Speicher umfasst, welcher dafür vorgesehen ist, gleichzeitig mehrere verschiedene Anzahlen von Setz- oder Schlagimpulsen zu speichern.

12. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse eine abtrennbare Baugruppe aufweist, in welche die Erfassungseinrichtung eingesetzt ist.

13. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie die einzige elektrische Energiequelle des Setzgeräts ist, welche zur Versorgung der Erfassungseinrichtung vorgesehen ist.

14. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie eine oder mehrere nichtwiederaufladbare Primärzellen umfasst.

15. Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie eine oder mehrere wiederaufladbare Sekundärzellen umfasst.

Description:
Setzgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund.

Derartige Setzgeräte werden üblicherweise mit festen, gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen oder auch mit Druck- oder Pressluft oder elektrischem Strom betrieben. Bei den verbrennungsgetriebenen Setzgeräten wird ein Setzkolben über die Verbrennungsgase angetrieben, über den dann Befestigungselemente in einen Untergrund eingetrieben werden können. Es ist bekannt, die Setzungen eines Setzgerätes mit Hilfe eines Beschleunigungssensors zu erfassen. Der Beschleunigungssensor ist Teil einer Erfassungseinrichtung, welche neben dem Beschleunigungssensor weitere elektronische Bauteile umfasst. Insbesondere bei hohen Setzenergien wirken hohe Beschleunigungen auf die elektronischen Bauteile, welche sich daher im Laufe der Zeit lockern und unter Umständen beschädigt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Setzgerät mit einer robusten Erfassungseinrichtung zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe ist gelöst bei einem Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, welches ein Gehäuse, ein darin angeordnetes Setz- oder Schlagimpulse erzeugendes Arbeitswerk und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Setz- oder Schlagimpulse umfasst. Die Erfassungseinrichtung weist eine elektronische Verarbeitungseinheit, einen Sensor, welcher bei Auftreten eines Setz- oder Schlagimpulses ein elektrisches Signal erzeugt, eine Signalübertragungsvorrichtung, welche das elektrische Signal von dem Sensor auf die elektronische Verarbeitungseinheit überträgt, eine Batterie, welche die elektronische Verarbeitungseinheit mit elektrischer Energie versorgt, und eine Platine auf, wobei die elektronische Verarbeitungseinheit, der Sensor, die Batterie und bevorzugt die Signalübertragungsvorrichtung an der Platine angeordnet sind. Die Platine ist mit einer Vergussmasse versehen, welche die elektronische Verarbeitungseinheit, den Sensor, die Batterie und gegebenenfalls die Signalübertragungsvorrichtung bedeckt. Bevorzugt überdeckt die Vergussmasse die elektronische Verarbeitungseinheit, den Sensor, die Batterie und gegebenenfalls die Signalübertragungsvorrichtung vollständig. Mit der Vergussmasse werden die von ihr bedeckten oder vollständig überdeckten Elemente in ihrer Position gehalten und gegenüber unter Umständen hohen Beschleunigungen während der Setzungen des Setzgeräts gedämpft gelagert.

Die Signalübertragungsvorrichtung überträgt das elektrische Signal von dem Sensor auf die elektronische Verarbeitungseinheit beispielsweise drahtgebunden und umfasst dazu eine insbesondere kabeiförmige Signalleitung, oder drahtlos und umfasst dazu einen Sender und einen Empfänger, welche insbesondere nach dem Bluetooth-Low-Energy- oder nach dem Near-Field-Communication-Standard arbeiten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als unidirektionaler Beschleunigungssensor ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst der Sensor ein Piezoelement zur Erzeugung des elektrischen Signals bei Auftreten eines Setz- oder Schlagimpulses. Besonders bevorzugt ist eine Schaltschwelle, das heisst ein Schwellwert für die Beschleunigung, ab welchem ein Setz- oder Schlagimpuls als solcher erfasst wird, elektronisch, insbesondere von der elektronischen Verarbeitungseinheit einstellbar.

Insbesondere das Vergiessen der Batterie ist mit dem Nachteil verbunden, dass die Batterie nicht oder nur mit grossem Aufwand auswechselbar ist. Dies gilt besonders dann, wenn die Batterie die einzige elektrische Energiequelle des Setzgeräts ist, welche zur elektrischen Versorgung der Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, oder wenn die Batterie nur eine oder mehrere nichtwiederaufladbare Primärzellen umfasst, und keine wiederaufladbaren Sekundärzellen. Die Erfassungseinrichtung ist daher vorteilhaft mit verbrauchsarmen Komponenten ausgestattet. Bevorzugt umfasst die Erfassungseinrichtung eine Schnittstelle zur Datenkommunikation nach dem Bluetooth-Low-Energy-Standard. Ebenfalls bevorzugt umfasst die Erfassungseinrichtung eine Schnittstelle zur Datenkommunikation nach dem RFID-Standard. Ebenfalls bevorzugt umfasst die Erfassungseinrichtung eine passive, das heisst nichtleuchtende Anzeige. Ebenfalls bevorzugt umfasst die Erfassungseinrichtung ein Eingabeelement. Ebenfalls bevorzugt umfasst die elektronische Verarbeitungseinheit einen Mikroprozessor.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung einen Speicher umfasst, welcher dafür vorgesehen ist, gleichzeitig mehrere verschiedene Anzahlen von Setz- oder Schlagimpulsen zu speichern. Gespeichert werden beispielsweise die Anzahl aller Setzungen, die Anzahl verbleibender Setzungen bis zu einer nächsten Reinigung und/oder die Anzahl verbleibender Setzungen bis zu einer nächsten Wartung. Bevorzugt werden bestimmte Ereignisse, wie beispielsweise ein Zurücksetzen einer der genannten Setzzahlen oder das Auftreten einer leeren Batterie, erfasst und besonders bevorzugt in einem in den Speicher integrierten Tagebuch gespeichert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine abtrennbare Baugruppe, insbesondere Kappe aufweist, in welche die Erfassungseinrichtung eingesetzt ist. Bevorzugt ist die Erfassungseinrichtung nur an der abtrennbaren Baugruppe befestigt. Die abtrennbare Baugruppe ist dann an dem übrigen Gehäuse befestigt, beispielsweise festgeschraubt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine oder mehrere nichtwiederaufladbare Primärzellen umfasst. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine oder mehrere insbesondere drahtlos wiederaufladbare Sekundärzellen umfasst. Beispielsweise umfasst das Setzgerät eine Solarzelle zum Aufladen der Sekundärzellen.

Weitere Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Setzgerät in teilweiser Schnittansicht,

Fig. 2 eine Erfassungseinrichtung in teilweiser Schnittansicht und

Fig. 3 die Erfassungseinrichtung aus Fig. 2 in einer weiteren teilweisen Schnittansicht.

In Fig. 1 ist ein Setzgerät 10 in einer teilweisen Schnittansicht dargestellt. Das Setzgerät 10 weist ein Gehäuse 1 1 sowie ein darin angeordnetes, als Schlagwerk ausgebildetes Arbeitswerk 12 auf, das einen in einer Kolbenführung 14 versetzbar geführten Kolben 15 umfasst, der über ein hier nicht zeichnerisch dargestelltes Treibmittel angetrieben wird, wenn ein am Setzgerät 10, insbesondere an einem Griffteil 16 angeordneter Auslöseschalter 13 und gegebenenfalls weitere Sicherheitsschalter betätigt werden. Der in einem Setzvorgang nach vorne eilende Kolben 15 wird dazu genutzt, ein vor dem Kolben liegendes Befestigungselement in einen Untergrund einzutreiben.

Bei einem derartigen Setzvorgang wirkt in dem Setzgerät 10 ein Setzimpuls, zu dessen Erfassung das Setzgerät 10 eine Erfassungseinrichtung 20 mit einer passiven Anzeige 25 in Form von elektronischem Papier und einem als Druckknopf ausgebildeten Eingabeelement 30 aufweist. Das Gehäuse 1 1 weist eine als Kappe ausgebildete abtrennbare Baugruppe 35 auf, in welche die Erfassungseinrichtung 20 eingesetzt ist. Die Erfassungseinrichtung 20 ist nur an der abtrennbaren Baugruppe 35 befestigt, beispielsweise festgeschraubt. Die abtrennbare Baugruppe 35 ist ihrerseits an dem übrigen Gehäuse 1 1 befestigt, beispielsweise festgeschraubt. Dadurch ist die Erfassungseinrichtung 20 zusammen mit der abtrennbaren Baugruppe 35 leicht austauschbar. Die abtrennbare Baugruppe weist eine Ausnehmung auf, durch welche hindurch die Anzeige 25 sichtbar und das Eingabeelement 30 erreichbar ist.

In den Fig. 2 und 3 ist eine Erfassungseinrichtung 120 jeweils in einer teilweisen Schnittansicht dargestellt, und zwar aus zwei verschiedenen Blickrichtungen. Die Erfassungseinrichtung 120 weist eine Platine 100 auf, auf welcher eine als Mikroprozessor ausgebildete elek-tronische Verarbeitungseinheit 130, ein Sensor 140, welcher bei Auftreten eines Setz- oder Schlagimpulses ein elektrisches Signal erzeugt, eine als kabeiförmige Signalleitung ausgebildete Signalübertragungsvorrichtung 150, welche das elektrische Signal von dem Sensor 140 auf die elektronische Verarbeitungseinheit 130 überträgt, und eine Batterie 160, welche die elektronische Verarbeitungseinheit 130 mit elektrischer Energie versorgt, befestigt sind.

Der Sensor 140 ist als unidirektionaler Beschleunigungssensor ausgebildet und umfasst ein Piezoelement zur Erzeugung des elektrischen Signals bei Auftreten eines Setz- oder Schlagimpulses nur in der Setzrichtung. Beschleunigungen in anderen Richtungen werden dagegen nicht erfasst. Der Sensor 140 ist an einem um einen rechten Winkel abgeknickten Bereich der Platine 100 angeordnet, wobei die Platine 100 insbesondere L-förmig oder T- förmig, beispielsweise mittels Flexprints, ausgebildet ist. Eine Schaltschwelle des Sensors 140 wird von der elektronischen Verarbeitungseinheit 130 elektronisch über die Signalübertragungsvorrichtung 150 eingestellt. Beispielsweise sind vier verschiedene Schaltschwellen vorgesehen, nämlich je eine für hohe, mittlere und niedrige Setzenergien sowie für sogenannte Leersetzungen, bei denen sich kein Nagel vor dem Kolben befindet. Die Erfassungseinrichtung 120 ist mit verbrauchsarmen Komponenten ausgestattet, so dass die Batterie 160 eine lange Lebensdauer hat. Auf der Platine 100 befestigt sind eine Schnittstelle 170 zur Datenkommunikation nach dem Bluetooth-Low-Energy-Standard, ein mehrfach beschreibbarer, passiver RFID-Transponder 190 und eine passive Anzeige 200. Weiterhin umfasst die Erfassungseinrichtung 120 ein als Druckknopf ausgebildetes Eingabeelement 180. Die Platine 100 ist mit einer Vergussmasse 210 versehen, welche die elektronische Verarbeitungseinheit 130, den Sensor 140, die Signalübertragungsvorrichtung 150, die Batterie 160, die Schnittstelle 170 und den RFID-Transponder 190 vollständig überdeckt. Dadurch sind diese Elemente in ihrer Position festgehalten und darüber hinaus gegenüber grossen Beschleunigungen gedämpft gelagert.

Weiterhin umfasst die Erfassungseinrichtung 120 einen in die elektronische Verarbeitungseinheit 130 integrierten Speicher, welcher dafür vorgesehen ist, gleichzeitig die Anzahl aller Setzungen, die Anzahl verbleibender Setzungen bis zu einer nächsten Reinigung und die Anzahl verbleibender Setzungen bis zu einer nächsten Wartung zu speichern. Bestimmte Ereignisse, wie beispielsweise ein Zurücksetzen einer der genannten Setzzahlen oder das Auftreten einer leeren Batterie 160, werden ebenfalls erfasst und in einem in den Speicher integrierten Tagebuch gespeichert. Insbesondere wird jede erfasste Setzung mit einem Zeitstempel, beispielsweise mit Hilfe einer Echtzeituhr, versehen und gespeichert, so dass durch Auslesen der erfassten Daten nachvollziehbar ist, wann das Setzgerät wie oft benutzt worden ist.

Der RFID-Transponder 190 dient der Speicherung der oben genannten Setzzahlen sowie von Gerätedaten des Setzgeräts. Bei jeder Betätigung des Eingabeelementes 180 werden von der elektronischen Verarbeitungseinheit 130 einerseits die Gerätedaten aus dem RFID- Transponder 190 ausgelesen und andererseits die aktuellen Setzzahlen aus dem in die elektronische Verarbeitungseinheit 130 integrierten Speicher auf dem RFID-Transponder 190 gespeichert. Es genügt daher, bei der Herstellung die Gerätedaten nur auf dem RFID- Transponder 190 zu speichern. Ausserdem werden alle in dem in die elektronische Verarbeitungseinheit 130 integrierten Speicher gespeicherten Daten auf dem RFID- Transponder 190 gespeichert, wenn der Ladezustand der Batterie 160 unter einen vorgegebenen Schwellwert sinkt, so dass die Daten bei einem Ausfall der Batterie nicht verlorengehen, oder wenn das Eingabeelement 30 betätigt wird. Die elektronische Verarbeitungseinheit 130 wird durch das Betätigen des Eingabeelements 30 oder in vorbestimmten Intervallen mittels einer Echtzeituhr aus einem Tiefschlafmodus geweckt, um die Anzeige 25 zu aktualisieren, um danach wieder in den Tiefschlafmodus überzugehen. Die gespeicherten Daten umfassen beispielsweise je eine Maximalzahl von Setzungen für eine Reinigung und eine Wartung, den Zeitpunkt der letzten Reinigung, den Zeitpunkt der letzten Wartung, einen Ladezustand der Batterie, das Vorhandensein eines Fehlers und gegebenenfalls einen Fehlercode, einen oder mehrere Zeitstempel, einen aktuellen Betriebsmodus, die Anzahl unterstützter Betriebsmodus und dergleichen.

Darüber hinaus wird bei der Betätigung des Eingabeelements 180 die Schnittstelle 170 aktiviert, so dass die elektronische Verarbeitungseinheit 130 mit einer Gegenstelle über Funk in Kontakt treten kann. Somit kann die Gegenstelle das Setzgerät, bevorzugt mehrere Setzgeräte, identifizieren und überwachen. Insbesondere kann mit der Gegenstelle die Benutzung der Setzgeräte nachverfolgt und hinsichtlich Reinigung und Wartung geplant werden. Dadurch ist es möglich, Stillstandszeiten zu reduzieren. Weiterhin ist es möglich, den Verbrauch von Verbrauchsmaterial zu steuern und rechtzeitig Nachschub zu bestellen.

Die Anzeige 200 übermittelt einem Benutzer eine Vielzahl von Informationen, beispielsweise den insbesondere durch Spannungsmessung erfassten Ladezustand der Batterie 160, die Gesamtzahl von mit dem Setzgerät getätigten Setzungen, die Zahl der bis zur nächsten Wartung verbleibenden Setzungen, die Zahl der bis zur nächsten Reinigung verbleibenden Setzungen oder die Information darüber, ob die Schnittstelle 170 aktiv ist. Die Zahl der bis zur nächsten Wartung verbleibenden Setzungen kann sinnvollerweise nur von Wartungspersonal auf null zurückgestellt werden, die Zahl der bis zur nächsten Reinigung verbleibenden Setzungen dagegen von jedem Nutzer, wenn er das Setzgerät gereinigt hat.

Die Erfassungseinrichtung ist vorteilhaft an einem Rahmen befestigt, welcher Schlagimpulse teilweise an der Erfassungseinrichtung mechanisch vorbeileitet, so dass sämtliche Beschleunigungen (schädliche und zu erfassende) nur vermindert auf die Erfassungseinrichtung und damit auch auf den Beschleunigungssensor wirken. Dies bewirkt einen mechanischen Schutz für die Erfassungseinrichtung, wobei die Schaltschwelle des Beschleunigungssensors entsprechend angepasst ist.