Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Setzgerät zum Setzen von Befestigungsmitteln, insbesondere Nägeln, in einen Untergrund, insbesondere aus Beton. Hintergrund der Erfindung

Zum Setzen von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise von Nägeln oder Bolzen, in einen Untergrund ist es bekannt, Setzgeräte zu verwenden, in denen ein Stößel schlag- oder ruckartig vorwärtsgeschoben wird, wobei der Stößel an das Befestigungsmittel angreift und es in den Untergrund eintreibt bzw. einschiebt. Damit der Stößel einen für das Eintreiben des Befestigungsmittels ausreichenden Impuls übertragen kann, muss er einerseits auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden und andererseits mit einer großen Masse versehen oder verbunden sein. Um die hohe Geschwindigkeit zu erreichen, sind unterschiedliche Antriebsarten bekannt, beispielsweise explosionsartige Antriebe, bei denen eine Treibladung gezündet wird. Ebenfalls bekannt sind Geräte, bei denen eine rotierende Schwungmasse mit dem Stößel über eine Kupplung verbunden ist, wie sie beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2009 021 727 A1 beschrieben wird.

Bei allen Arten von Antrieben ist es erforderlich, den Stößel wieder in seine Ausgangsposition zurück zu bewegen, um dann einen neuen Setzvorgang starten zu können. Diese Rückwärtsbewegung kann mithilfe von Federn oder bei explosionsbetriebenen Geräten auch durch Umlenken eines Teils der Antriebsgase verwirklicht werden, bei halbautomatischen Geräten auch manuell von Hand. Ein Setzgerät kann auch als Nagelpistole, Bolzenschubgerät, Bolzensetzgerät oder allgemein als Vorrichtung zum Eintreiben von Befestigungsmitteln bezeichnet werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebslösung für ein Setzgerät anzugeben, die zuverlässig arbeitet und einen kontinuierlichen Betrieb bei hoher Setzenergie ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit dem Setzgerät des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Erfindung beruht auf einem Setzgerät mit einer Antriebsvorrichtung, bei der ein Federweg eines Federelements über eine zwischengeschaltete Seil-Rotationskörper- Kinematik in eine schnelle, lineare Bewegung eines Stößels umgesetzt wird. Dabei kann beispielsweise bei einem Übersetzungsverhältnis von 1 :25 ein Impuls von mehr als 15 Ns erzeugt werden. Die Übersetzung erfolgt durch erste und zweite Wickelseile, die auf einem Rotationskörper bzw. auf dem Stößel auf- und abgewickelt werden. Mit Hilfe einer derartigen Antriebsvorrichtung in einem Setzgerät können Befestigungsmittel, wie Bolzen oder Nägel, auch in harte Materialien, wie zum Beispiel in Beton, eingetrieben bzw. eingeschoben werden. Die Erfindung beansprucht ein Setzgerät zum Setzen von Befestigungsmitteln, insbesondere Nägeln, in einen Untergrund, insbesondere aus Beton, mit einer Antriebsvorrichtung, aufweisend

einen, insbesondere stabförmigen, in einer Längsrichtung bewegbaren Stößel zum Eintreiben eines Befestigungsmittels,

- einen um eine Rotationsachse drehbaren Rotationskörper,

mindestens ein Federelement,

das Federelement und den Rotationskörper verbindende erste Wickelseile, die angeordnet und ausgebildet sind, eine lineare Bewegung des Federelements in eine Drehbewegung des Rotationskörpers umzusetzen, und

- den Rotationskörper und den Stößel verbindende zweite Wickelseile, die angeordnet und ausgebildet sind, eine Drehbewegung des Rotationskörpers um die Rotationsachse in eine Linearbewegung des Stößels in Längsrichtung umzusetzen. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass Befestigungsmittel sicher, schnell und zuverlässig mit minimalem Aufwand gesetzt werden können. Der Stößel kann dabei ein- oder mehrteilig sein. Der Begriff "Seile" umfasst dabei auch ein einziges Seil, also ein einziges erstes Wickelseil oder ein einziges zweites Wickelseil, auch wenn es insbesondere für die ersten Wickelseile bevorzugt ist, mehrere Seile vorzusehen, um die hohen Kräfte symmetrisch zu übertragen.

In einer ersten bevorzugten Variante steht die Rotationsachse des Rotationskörpers im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung, in der der Stößel bewegbar ist. Bei dieser Variante sind die zweiten Wickelseile vorzugsweise ausgebildet, durch eine Drehbewegung des Rotationskörpers die zweiten Wickelseile auf dem Stößel abzuwickeln oder aufzuwickeln, wodurch die Linearbewegung des Stößels erfolgt. Vorzugsweise ist der Stößel in dem Rotationskörper angeordnet, wodurch sich ein kompakter Aufbau ergibt. "In dem Rotationskörper" meint dabei nicht, dass der Stößel über seine komplette Länge innerhalb eines vom Rotationskörper definierten Hüllvolumens angeordnet sein muss, sondern lediglich dass er vom Rotationskörper zumindest abschnittsweise umschlossen wird.

In einer zweiten bevorzugten Variante steht die Rotationsachse des Rotationskörpers im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung, in der der Stößel bewegbar ist. Anders ausgedrückt, ist der Rotationskörper senkrecht zur axialen Richtung des Stößels drehbar angeordnet. Bei dieser Variante sind die zweiten Wickelseile vorzugsweise ausgebildet, durch eine Drehbewegung des Rotationskörpers die zweiten Wickelseile auf dem Rotationskörper abzuwickeln oder aufzuwickeln, wodurch die Linearbewegung des Stößels in axialer Richtung erfolgt.

Vorzugsweise ist das Federelement bei dieser zweiten Variante in dem Rotationskörper angeordnet, wodurch sich ein kompakter Aufbau ergibt. "In dem Rotationskörper" meint dabei nicht, dass das Federelement über seine komplette Länge innerhalb eines vom Rotationskörper definierten Hüllvolumens angeordnet sein muss, sondern lediglich, dass es vom Rotationskörper zumindest abschnittsweise umschlossen wird.

In einer Weiterbildung der ersten oder zweiten Variante kann der Rotationskörper einen inneren Rotor und einen darauf drehbar konzentrisch angeordneten äußeren Rotor aufweisen, wobei als Mitnahmeeinrichtung durch einen in einem Langloch, einer Nut oder Aussparung des äußeren Rotors verfahrbar angeordneten Mitnahmebolzen oder Mitnahmevorsprung des inneren Rotors der äußere Rotor mit dem inneren Rotor mitdrehen kann. Die genannte Mitnahmeeinrichtung kann auch umgekehrt am inneren und äußeren Rotor angeordnet sein.

In einer Weiterbildung der ersten oder zweiten Variante kann die Antriebsvorrichtung eine außerhalb des Rotationskörpers angerordnete elektrische Antriebseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, den Rotationskörper zu drehen, wodurch das Federelement gedehnt oder gestaucht und somit vorgespannt wird.

In einer Weiterbildung der zweiten Variante weist die Antriebsanordnung mindestens ein den Rotationskörper mit dem Stößel verbindendes Rückholseil auf, das den Stößel von einer Setzstellung in eine Ausgangsstellung zurückholt, wobei das Rückholseil auf dem Rotationskörper aufgewickelt wird.

Vorzugsweise ist das Federelement parallel, insbesondere koaxial, zur Rotationsachse komprimierbar. "Komprimierbar" meint dabei eine Stauchung des Federelements, umfasst hier aber insbesondere auch eine Längung.

Bevorzugt ist der Rotationskörper längs seiner Rotationsachse im Wesentlichen starr angeordnet, wobei sich "starr" hier in Bezug auf ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse und/oder auf die Längsachse des Stößels bezieht.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Rotationskörper mit dem Federelement mittels der ersten Wickelseile derart verbunden sein, dass in beide Drehrichtungen des Rotationskörpers eine Federkraft auf den Rotationskörper wirkt, und zwar insbesondere derart, dass eine Drehbewegung des Rotationskörpers eine Stauchung des Federelements bewirkt, wodurch die Antriebsvorrichtung vorgespannt ist.

Vorzugsweise ist der Rotationskörper rohrformig. Hierdurch kann ein kompakter Aufbau erreicht werden, bei dem beispielsweise der Stößel oder das Federelement im Rotationskörper angeordnet ist. "Rohrformig" meint dabei auch ringförmig, das heißt, die Ausdehnung längs der Rotationsachse ist im Wesentlichen unerheblich.

Bevorzugt kann das Federelement eine Gasdruckfeder sein. Diese ist robust und sicher im Betrieb. In einer Weiterbildung weist die Gasdruckfeder eine Boden-platte und eine dazu parallel ausgerichtete Deckelplatte auf.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Gasdruckfeder mindestens einen mit Gas füllbaren Metallbalg auf, der zwischen der Deckelplatte und der Bodenplatte angeordnet ist, wobei der Metallbalg insbesondere mit einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff ummantelt sein kann.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die ersten Wickelseile mit einem Ende in der Deckelplatte und mit dem anderen Ende an dem Rotationskörper befestigt.

In einer weiteren Ausführung beträgt in einem gasgefüllten Zustand der Gasdruckfeder der Druck des Gases in dem Metallbalg mindestens 50 bar. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Anordnung zwei aufeinander, spiegelbildlich angeordnete Gasdruckfedern aufweisen, wobei insbesondere die Bodenplatten der zwei Gasdruckfedern aufeinander liegen können.

In einer weiteren Ausgestaltung kann eine Ausgleichsbohrung durch die Bodenplatten ausgebildet sein, um den Gasdruck zwischen den zwei Gasdruckfedern auszugleichen.

In einer Weiterbildung kann die Antriebsvorrichtung mindestens eine den Stößel lagernde, außerhalb des Rotationskörpers angeordnete Haltemembran aufweisen, die ausgebildet ist, den Stößel quer- und drehstabil zu fixieren.

In einer Weiterbildung kann die Antriebsvorrichtung mindestens ein außerhalb des Rotationskörpers angeordnetes Lagerungselement aufweisen, das ausgebildet ist, den Rotationskörper längs- und querstabil zu lagern. In einer Weiterbildung kann die Antriebsvorrichtung eine außerhalb des Rotationskörpers angerordnete elektrische Antriebseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, den Rotationskörper zu drehen, wodurch das Federelement gedehnt oder gestaucht und somit vorgespannt wird. In einer Weiterbildung kann die Antriebsvorrichtung eine zwischen der elektrischen Antriebseinheit und dem Rotationskörper angeordnete Getriebeeinheit aufweisen, die ausgebildet ist, die Drehbewegung der elektrischen Antriebseinheit zu übersetzen. In einer Weiterbildung kann die Antriebsvorrichtung eine zwischen der Getriebeeinheit und dem Rotationskörper angeordnete Kupplungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, eine Linearbewegung des Stößels zu aktivieren.

Um die Antriebsvorrichtung sicher gegen ein vom Federelement aufgebrachtes Drehmoment und gegen ungewolltes Auslösen zu halten, schlägt die Erfindung eine Auslösevorrichtung vor, aufweisend

ein erstes Kronenrad mit ersten Zähnen, das mit dem Rotationskörper kraftschlüssig verbunden ist,

ein zum ersten Kronenrad korrespondierendes, relativ zum ersten Kronenrad entlang der Kronenradachse bewegbares, nicht-drehbares zweites Kronenrad, dessen zweite Zähne in die ersten Zähne derart kraftschlüssig in Eingriff bringbar sind, dass der Rotationskörper bis zu einem maximalen Drehmoment gegen eine Drehbewegung fixiert ist, und

ein Entriegelungsmittel, das ausgebildet ist, das zweite Kronenrad aus dem Eingriff mit dem ersten Kronenrad zu bewegen.

Ein Kronenrad ist per Definition ein Zahnrad, dessen Verzahnung auf der Stirnfläche eines Kreiskegels oder Kreiszylinders angebracht ist. Es wird üblicherweise zur Übertragung von Drehbewegungen zwischen zueinander winklig stehenden Wellen eingesetzt. Die Kronenräder können jeweils einen oder mehrere Zahnkränze aufweisen.

"Nicht-drehbar" meint hier, dass das zweite Kronenrad entweder gehäusefest oder fest mit einem Antrieb verbunden ist. In einer Weiterbildung können die Zahnflanken der ersten und zweiten Zähne gegenüber der Kronenradachse geneigt ausgebildet sein. Dadurch wird die erforderliche Haftreibung beim Eingriff sichergestellt.

In einer weiteren Ausgestaltung kann das zweite Kronenrad teilweise aus einem ferromagnetischen Material gebildet sein. In einer weiteren Ausgestaltung kann das Entriegelungsmittel mindestens einen Elektromagnet aufweisen, der ausgebildet ist, bei Stromfluss durch den Elektromagnet das zweite Kronenrad aus dem Eingriff mit dem ersten Kronenrad zu lösen bzw. zu bewegen.

Vorzugsweise weist das Setzgerät ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse auf, in dem die Antriebsvorrichtung angeordnet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Setzgerät einen Auslösetaster auf, der ausgebildet ist, einen Setzvorgang durch Steuerung der elektrischen Antriebseinheit und/oder der Kupplungseinheit zu aktivieren.

In einer Weiterbildung weist das Setzgerät eine Setzöffnung in dem Gehäuse auf, durch die ein Befestigungsmittel austreibbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Setzgerät einen Griffabschnitt in dem Gehäuse auf, der ausgebildet ist, das Setzgerät durch einen Benutzer zu halten.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen zweier Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.

Es zeigen

Fig. 1 : eine räumliche Ansicht der Antriebsvorrichtung eines ersten

Ausführungsbeispiels in einer Ausgangsstellung,

Fig. 2: eine räumliche Ansicht der Antriebsvorrichtung in einer Setzstellung,

Fig. 3: einen Querschnitt eines Setzgeräts mit einer Antriebsvorrichtung,

Fig. 4: eine Schnittansicht durch eine auf dem Rotationskörper der

Antriebsvorrichtung angeordnete Gasdruckfeder als Federelement,

Fig. 5: eine Draufsicht auf eine auf einem Rotationskörper angeordnete

Gasdruckfeder, Fig. 6: eine Draufsicht auf eine auf einem Rotationskörper angeordnete

Gasdruckfeder mit einem um 45 Grad verdrehten Rotationskörper, Fig. 7: eine Schnittansicht durch zwei auf einem Rotationskörper symmetrisch angeordnete Gasdruckfedern,

Fig. 8: eine räumliche Ansicht einer Auslösevorrichtung der Antriebsvorrichtung in einer Sperrposition,

Fig. 9: eine räumliche Ansicht derselben Auslösevorrichtung in einer

Auslöseposition,

Fig. 10: eine seitliche Ansicht der Antriebsvorrichtung eines zweiten

Ausführungsbeispiels in einer Ausgangsstellung,

Fig. 1 1 : eine seitliche Ansicht der Antriebsvorrichtung in einer Setzstellung,

Fig. 12: eine Schnittansicht der Antriebsvorrichtung mit einer Gasdruckfeder als

Federelement,

Fig. 13: eine Seitenansicht eines zweiteiligen Rotationskörpers und

Fig. 14: einen Querschnitt eines Setzgeräts mit einer Antriebsvorrichtung.

Detaillierte Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels

Als Teil des Setzgeräts des ersten Ausführungsbeispiels zeigen Fig. 1 und Fig. 2 jeweils eine räumliche Ansicht der Antriebsvorrichtung in einer Ausgangsstellung (Fig. 1 ) bzw. in einer Setzstellung (Fig. 2). Die Antriebsvorrichtung weist einen ein- oder mehrteiligen Stößel 5 auf, mit dessen einem Ende ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel unmittelbar oder mittelbar in einen nicht dargestellten Untergrund eintreibbar ist. Zum Erzeugen des erforderlichen Impulses wird eine Seil-Rotationspendel-Kinematik bestehend aus einem rohrförmigen Rotationskörper 4, den zweiten Wickelseilen 2, den Federelementen 3 und den ersten Wickelseilen 1 verwendet. Der Stößel 5 ist linear, also translatorisch verschiebbar, wobei er entlang seiner Längsachse C, also in einer Längsrichtung L, geführt wird, dabei aber nicht verdreht werden kann. Über dem Stößel 5 ist der rohrförmige Rotationskörper 4 konzentrisch drehbar gelagert, d.h. der Rotationskörper 4 kann gegenüber dem Stößel 5 rotieren. Die Rotationsachse R steht parallel zur Längsrichtung L. Dazu ist der Rotationskörper 4 hohl und der stabförmige Stößel 5 ragt hindurch. Der Stößel 5 ist also im Rotationskörper 4 angeordnet. Der Rotationskörper 4 ist derart (nicht dargestellt) axial gelagert, dass eine Drehung des Rotationskörpers 4 möglichst reibungsfrei und verlustarm erfolgt und der Rotationskörper längs der Rotationsachse R starr angeordnet ist.

Die ersten Wickelseile 1 verbinden die Federelemente 3 mit dem Rotationskörper 4, so dass beim Drehen des Rotationskörpers 4 die Federelemente 3 gespannt werden, wobei sich die Wickelseile 1 zumindest teilweise um den Rotationskörper 4 wickeln bzw. zum Rotationskörper 4 schräg stellen. Der Rotationskörper 4 ist derart mit den ersten Wickelseilen 1 verbunden, dass in beide Drehrichtungen des Rotationskörpers 4 eine Federkraft auf den Rotationskörper 4 wirkt.

Die zweiten Wickelseile 2 verbinden den Rotationskörper 4 mit dem Stößel 5, wobei durch Drehung des Rotationskörpers 4 in Drehrichtung B um die Rotationsachse R die zweiten Wickelseile 2 den Stößel 5 umschlingen und durch die dadurch erfolgte „scheinbare Seilverkürzung" in eine lineare Bewegung in Richtung A, also in Längsrichtung L, versetzen.

Durch Drehen des Rotationskörpers 4 wird das Rotationspendel vorgespannt, die Federelemente 3 werden über die ersten Wickelseile 1 gespannt oder gestaucht und speichern somit Energie, die bei Freilassen des Rotationsköpers 4 schlagartig in eine Drehbewegung des Rotationskörpers 4 und somit in eine Linearbewegung des Stößels 5 umgewandelt wird. Durch die Wahl der Durchmesser von Rotationskörper 4 und Stößel 5 kann das Übersetzungsverhältnis festgelegt werden, das den Federweg der Federelemente 3 in einen Weg des Stößels 5 umsetzt.

Fig. 3 zeigt stark vereinfacht das Setzgerät des ersten Ausführungsbeispiels mit einer Antriebsvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 in einem Gehäuse 1 1 . Das Gehäuse 1 1 weist ein vorderes Ende auf, in dem eine Setzöffnung 14 für ein zu setzendes Befestigungsmittel, wie Bolzen oder Nagel, angeordnet ist. Das Gehäuse 1 1 weist einen Griffabschnitt 12 auf, an dem ein Benutzer angreifen und das Setzgerät halten kann. Am oberen Ende des Griffabschnitts 12 ist eine Auslösetaste 13 angeordnet, mit deren Hilfe der Benutzer einen Setzvorgang auslösen und damit durchführen kann. Im Griffabschnitt 12 kann ein Akku, eine Batterie oder ein Netzadapter zur Stromversorgung des Setzgeräts angebracht sein.

Die Antriebsvorrichtung weist den Stößel 5 auf, der ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel durch die Setzöffnung 14 austreibt. Die lineare, schlagartige Bewegung des Stößels 5 erfolgt durch die in der Fig. 1 und Fig. 2 beschriebene Kinematik, wobei ein vorgespanntes Federelement 3 seine Energie über die ersten Wickelseile 1 in eine Drehbewegung in Drehrichtung B des rohrförmigen Rotationskörpers 4 umsetzt, der wiederum seine Drehbewegung B über die zweiten Wickelseile 2 in die Linearbewegung in Richtung A des Stößels 5 umsetzt. Dadurch kann ein kleiner Federweg schlagartig in eine große lineare Bewegung des Stößels 5 umgesetzt werden. Der Rotationskörper 4 ist in den Lagerungselementen 10 drehbar gelagert, wobei er in longitudinaler Richtung nicht verschiebbar ist. Hierdurch ist der Rotationskörper 4 längs der Rotationsachse R starr gegenüber dem Gehäuse 1 1 angeordnet

Der Stößel 5 muss gegen Verdrehen sicher gelagert sein. Dazu dient eine dreh- und quersteife Haltemembran 6 an dem der Setzöffnung 14 abgewandten Ende des Stößels 5, alternativ auch an dem anderen Ende. Dadurch ist sichergestellt, dass der Stößel 5 die Drehbewegung des Rotationskörpers 4 ausschließlich in eine Linearbewegung umsetzt.

Zum„Laden" bzw.„Aufziehen" des Setzgeräts, dient die elektrische Antriebseinheit 7, die über eine Getriebeeinheit 8 und eine Kupplungseinheit 9 den Rotationskörper 4 in Drehung versetzt und dadurch die Federelemente 3 vorspannt. Mit der Kupplungseinheit 9 kann der Rotationskörper 4 auch in einer gespannten Lage gehalten werden, die durch den Auslösetaster 13 freigegeben wird. Alternativ kann die elektrische Antriebseinheit 7 bei maximalem Ladezustand weggeschaltet werden und dadurch der Setzvorgang ohne zwischenzeitliches Halten der Federspannung ausgelöst werden. Durch die gewählte Übersetzung und durch die Kinematik der zweiten Wickelseile 2 muss zum Setzen von Befestigungsmitteln der Rotationskörper 4 lediglich eine Drehbewegung um etwa +/- 45 Grad ausführen können. Als Federelemente 3 dienen Gasdruckfedern 15. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Gasdruckfeder 15, die aus zwei konzentrisch angeordneten Metallbälgen 16 besteht, die, durch eine gemeinsame Bodenplatte 18 und eine Deckelplatte 17 verschlossen, ein hermetisch dichtes Behältnis für ein Gas bilden. Durch ein in die Deckelplatte 17 angebrachtes, nicht dargestelltes Ventil kann das Behältnis mit Gas gefüllt werden. Die effektiven Radien der beiden Metallbälge 16 sind so bemessen, dass sich beispielsweise bei einem Gasdruck von 50 bar eine Kraft auf die Boden- bzw. Deckelplatte 17, 18 von etwa 20 kN ergibt.

Durch die Gasdruckfeder 15 verläuft konzentrisch angeordnet der Rotationskörper 4 der Seil-Rotationspendel-Kinematik wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt. Erste Wickelseile 1 , die die Vorspannkraft auf die Seil-Rotationspendel-Kinematik übertragen, sind mit einem Ende an der Deckelplatte 17 der Gasdruckfeder 15 eingehängt, mit dem anderen Ende am Rotationskörper 4. Die ersten Wickelseile 1 werden im drucklosen Zustand der Gasdruckfeder 15 so eingebaut, dass sie nach dem Einhängen gestrafft und leicht vorgespannt sind. Die ersten Wickelseile 1 sind nach dem Einhängen in die Deckelplatte 17 der Gasdruckfeder 15 und in den Rotationskörper 4 der Seil-Rotationspendel- Kinematik bei Draufsicht auf die Deckelplatte 17 radial ausgerichtet, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Für die Beschreibung der Fig. 5 und Fig. 6 sei nochmals erwähnt, dass der Rotationskörper 4 durch ein geeignetes Lager daran gehindert wird, sich in Richtung der Längsachse C zu bewegen. Der Rotationskörper 4 vermag vielmehr nur eine Rotation um die Längsachse C auszuführen, die konzentrisch mit der Rotationsachse R ist. Wird die Gasdruckfeder 15 mit Gas gefüllt, so baut sich ein Druck auf, der auf die Deckelplatte 17 in Richtung der Längsachse C wirkt und damit eine Zugkraft auf die ersten Wickelseile 1 ausübt.

Wird der Rotationskörper 4 durch ein entsprechendes Mittel (nicht dargestellt, z.B. Motor) um einen vorgebbaren Winkel aus der ursprünglichen Position gedreht, wie in Fig. 6 dargestellt, so erzeugt die unter Druck stehende Gasdruckfeder 15 eine Kraft auf die ersten Wickelseile 1 , die an den Einhängepunkten der ersten Wickelseile 1 ein Drehmoment erzeugen, das der tangentialen Komponente der durch die ersten Wickelseile 1 auf den Rotationskörper 4 übertragenen Kraft, multipliziert mit dem Radius des Einhängepunkts am Rotationskörper 4, entspricht. Mit den zweiten Wickelseilen 2 kann der im Inneren des Rotationskörpers 4 befindliche Stößel 5 in eine Längsbewegung gemäß der Fig. 1 und Fig. 2 versetzt werden.

Eine beispielhafte Auslegung liefert bei einem Druck von 50 bar bei einer Verdrehung des Rotationskörpers 4 von 45 Grad um die Längsachse C ein Anfangsdrehmoment von 300 Nm, das über den Rotationskörper 4 auf die Seil-Rotationspendel-Kinematik wirkt. Da die Seillänge sich im dynamischen Betrieb nicht verändert, wird durch die Verdrehung die Deckelplatte 17 nach unten in Richtung Bodenplatte 18 gezogen (Fig. 4) und somit die Gasdruckfeder 15 gestaucht. Dies führt zu einer leichten Modulation des Gasdrucks aufgrund der Pendelbewegung des Rotationskörpers 4. Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 würde auf ein Lager zur Unterdrückung einer Bewegung des Rotationskörpers 4 in axialer Richtung eine resultierende, erhebliche Kraft einwirken, sobald die Gasdruckfeder 15 auf ihren Nenndruck aufgepumpt wird. Im Beispiel beträgt der Nenndruck 50 bar, woraus sich bei der vorgegebenen Geometrie der Gasdruckfeder 15 eine Kraft auf das Lager (nicht dargestellt) von etwa 20 kN ergibt.

Ein solches, hohen Kräften ausgesetztes Lager, kann vollständig vermieden werden, wenn eine symmetrische Anordnung realisiert wird, wie in Fig. 7 gezeigt. Wie der Darstellung entnommen werden kann, gibt es zwei Gasdruckfedern 15, deren Kraftrichtung bei Druckbeaufschlagung entgegengesetzt ist, sowie zwei symmetrische Anordnungen erster Wickelseile 1 , die nachfolgend als "untere und obere Wickelseilanordnung" bezeichnet werden. Bei gleicher Dimensionierung der beiden Gasdruckfedern 15 und bei gleichem Gasdruck sind die Kräfte, welche die beiden Gasdruckfedern 15 auf die jeweiligen Deckelplatten 17 über die ersten Wickelseile 1 auf den Rotationskörper 4 ausüben, entgegengesetzt gleich und heben sich daher auf. Ein Lager zur Kompensation axialer Kräfte ist damit nicht mehr erforderlich. Hingegen wirken die Drehmomente von unterer und oberer Wickelseilanordnung in die gleiche Richtung, d.h. sie addieren sich.

Um eine Gleichstellung der Drücke in beiden Gasdruckfedern 15 herzustellen, kann ggf. eine Ausgleichsbohrung 19 vorgesehen werden, durch die ein Druckausgleich stattfindet. Die Ausgleichsbohrung 19 kann zur Unterdrückung von Druckschwingungen zwischen den beiden Gasfedern 15 eine Strömungsdrossel (nicht dargestellt) aufweisen.

Die Anzahl der ersten Wickelseile 1 , wie sie in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigt ist, muss nicht notwendigerweise vier betragen. Aus Gründen der Stabilität gegenüber Ausknicken der Metallbälge 16 sollten aber mindestens drei erste Wickelseile 1 je Gasdruckfeder 15 in Winkelabständen von 120° eingesetzt werden. Ansonsten kann - natürlich unter Beachtung einer sinnvollen Konstruktion - eine beliebige Zahl n an Seilen eingesetzt werden, wobei deren Winkelabstand zueinander gegeben ist durch: φ = 3607η.

Zur Unterdrückung von Longitudinal- oder Biegeschwingungen der Metallbälge 16 können diese mit einer CFK-Ummantelung umgeben werden. Aufgrund der Eigenschaften des Faser-Kunstharz-Vergusses werden Schwingungen gedämpft. Außerdem kann dies einen Schutz gegen die hohen dynamischen Belastungen darstellen, welche bei den extrem kurzen Schaltzeiten der Seil-Rotationspendel- Kinematik im Material der Metallbälge 16 auf-treten.

Die Gasdruckfeder 15, die aus Metallbälgen 16 aufgebaut ist, hat gegenüber anderen Federn einen gravierenden Vorteil. Der Druck des Gases in der durch die Metallbälge 16, der Boden-platte 18 und der Deckelplatte 17 gebildeten Gasdruckfeder 15 folgt der bekannten Beziehung für ideale Gase: p ^* V = const. , (1 ) wobei p der Druck und V das Volumen ist.

Wie beispielsweise Simulationsrechnungen und Versuche ergeben haben, haben Schwingungen der Metallbälge 16 keinen nennenswerten Einfluss auf das Volumen V der Metallbälge 16 der Gasdruckfedern 15 und damit auch nicht auf den Druck als Ursache für das über die ersten Wickelseile 1 auf den Rotationskörper 4 wirkende Drehmoment. Damit sind Störungen durch unvermeidliche Resonanzen wirkungsvoll abgekoppelt.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die konzentrische Anordnung der Gasdruckfedern 15 um den Rotationskörper 4. Dies erlaubt eine kompakte Bauweise dieser zentralen Antriebseinheit. Zur Fixierung des Rotationskörpers 4 gegen eine Drehung im gespannten Zustand gegen ein durch die Federelemente 3 aufgebrachtes maximales Drehmoment wird eine Auslösevorrichtung 20 als Kupplungseinheit 9 gemäß Fig. 8 und Fig. 9 eingesetzt.

Fig. 8 und Fig. 9 zeigen eine räumliche Ansicht der Auslösevorrichtung 20, die zum Fixieren (Fig. 8) gegen Drehung und Auslösen (Fig. 9) einer Drehbewegung des Rotationskörpers 4 eingesetzt wird. Dazu weist die Auslösevorrichtung 20 ein stirnflächig mit dem Rotationskörper 4 starr verbundenes erstes Kronenrad 21 auf, dessen erste Zähne 22 zumindest einseitig angeschrägt sind, d.h. die Zahnflanken sind gegenüber der Kronenradachse K geneigt. Die Kronenradachse K fällt mit der Rotationsachse R des Rotationskörpers 4 zusammen. Das erste Kronenrad 21 kann alternativ auch an einer Stelle der Mantelfläche des Rotationskörpers 4 angeordnet sein. Zum Fixieren des ersten Kronenrads 21 dient das spiegelbildlich angeordnete, nicht drehbare zweite Kronenrad 23, dessen zweite Zähne 24 mit den ersten Zähnen 22 derartig in Eingriff treten können, dass das erste Kronenrad 21 gegen Drehung gesichert ist. Durch geeignete Wahl der Schräge der Zahnflanken wird sichergestellt, dass durch Haftreibung zwischen den schrägen Zahnflanken eine genügend große Gegenkraft gegen die durch das Drehmoment wirkende tangentiale Kraftkomponente aufgebracht wird, so dass das zweite Kronenrad 23 nicht selbstständig aus dem Eingriff rutscht. Bevorzugt sind die Kronenräder 21 , 23 aus Stahl gefertigt.

Zum Lösen des Eingriffs dient das Entriegelungsmittel 25, das bevorzugt als Elektromagnet ausgebildet ist, und bei Stromfluss durch die Spule oder Spulen des

Elektromagneten eine Kraft in Richtung der Kronenradachse K und in Richtung des

Entriegelungsmittels 25 ausübt, die das zweite Kronenrad 23 gegen die Haftreibung bzw.

Gleitreibung aus dem Eingriff mit dem ersten Kronenrad 21 zieht. Dadurch wird eine

Drehbewegung des ersten Kronenrads 21 und somit des Rotationskörpers 4 freigegeben. Bei entsprechender Dimensionierung und Anordnung des Elektromagneten kann diese Auslösung schlagartig und in sehr kurzer Zeit (wenige Millisekunden) erfolgen.

Eine Rückführung des zweiten Kronenrads 23 in den Eingriff mit dem ersten Kronenrad 21 kann durch beliebige (nicht dargestellte) Stellmittel erfolgen. Detaillierte Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels

Als Teil des Setzgeräts des zweiten Ausführungsbeispiels zeigen Fig. 10 und Fig. 1 1 jeweils eine seitliche Ansicht der Antriebsvorrichtung in einer Ausgangsstellung (Fig. 10) bzw. in einer Setzstellung (Fig. 1 1 ). Für sich entsprechende Bauteile werden für das zweite Ausführungsbeispiel die gleichen Bezeichnungen und Bezugsziffern verwendet wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Die Antriebsvorrichtung weist einen ein- oder mehrteiligen Stößel 5 auf, mit dessen einem Ende ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel unmittelbar oder mittelbar in einen ebenfalls nicht dargestellten Untergrund eintreibbar ist. Zum Erzeugen des erforderlichen Impulses wird eine Seil-Rotationskörper-Kinematik - bestehend aus einem rohrförmigen Rotationskörper 4, einem zweiten Wickelseil 2, einem Federelement 3 und ersten Wickelseilen 1 - verwendet.

Der Stößel 5 ist linear, also translatorisch in der linearen Bewegungsrichtung A verschiebbar, wobei der Stößel 5 entlang seiner Längsachse C in einer Längsrichtung L geführt wird. Oberhalb des Stößels 5 ist der rohrförmige Rotationskörper 4 um die Drehrichtung B drehbar gelagert, wobei die Rotationsachse R des Rotationskörpers 4 (siehe auch Fig. 12) senkrecht zur linearen Bewegungsrichtung A, also auch senkrecht zur Längsrichtung L, ausgerichtet ist. Der Rotationskörper 4 ist hohl und derart (nicht dargestellt) gelagert, dass eine Drehung des Rotationskörpers 4 möglichst reibungsfrei und verlustarm erfolgt. Die ersten Wickelseile 1 verbinden die im Inneren des Rotationskörpers 4 angeordneten Federelemente 3 mit dem Rotationskörper 4, so dass beim Drehen des Rotationskörpers 4 die Federelemente 3 gespannt werden, wobei die ersten Wickelseile 1 ihren Winkel zum Rotationskörper 4 ändern bzw. sich schräg stellen. Durch Drehen des Rotationskörpers 4 wird das zweite Wickelseil 2 auf dem Rotationskörper 4 aufgewickelt. Das zweite Wickelseil 2 verbindet die Außenseite des Rotationskörpers 4 mit dem Stößel 5, wobei durch Drehung des Rotationskörpers 4 in Drehrichtung B das zweite Wickelseil 2 den Stößel 5 entlang der linearen Bewegungsrichtung A bewegt. Durch diese „scheinbare Seilverkürzung" versetzt die Rotationsbewegung des Rotationskörpers 4 in Drehrichtung B den Stößel 5 in eine axiale Bewegung entlang der linearen Bewegungsrichtung A. Durch Drehen des Rotationskörpers 4 wird die Seil-Rotationskörper-Kinematik vorgespannt, die Federelemente 3 werden über die ersten Wickelseile 1 gespannt und speichern somit Energie, die bei "Freilassen" des Rotationsköpers 4 schlagartig in eine Drehbewegung des Rotationskörpers 4 und somit in eine Linearbewegung des Stößels 5 umgewandelt wird.

Durch die Wahl des Innendurchmessers des Rotationskörpers 4 und die Lage der Aufhängpunkte der ersten und zweiten Wickelseile 1 , 2 kann das Übersetzungsverhältnis festgelegt werden, das den Federweg der Federelemente 3 in einen Weg des Stößels 5 umsetzt. Mit Hilfe eines Rückholseils 26 kann der Stößel 5 in seine Ausgangstellung zurückgeholt werden. Das Rückholseil 26 ist außen am Rotationskörper 4 und mit seinem anderen Ende am Stößel 5 befestigt. Mit Hilfe einer Umlenkrolle 29 wird das Rückholseil 26 in die axiale Richtung A umgelenkt.

Alternativ könnte die Funktion des Rückholseils 26 mit dem zweiten Wickelseil 2 getauscht sein. Dann würde die schlagartige Bewegung des Stößels 5 in die umgekehrte Richtung (in der Fig. 10 nach links) erfolgen, also Fig. 10 die Setzstellung zeigen. Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht der Antriebsvorrichtung mit einer Gasdruckfeder 15 als Federelement 3. Die ersten und zweiten Wickelseile 1 , 2 sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Im Inneren des Rotationskörpers 4 sitzt eine Gasdruckfeder 15, die mittels der ersten Wickelseile 1 bei Rotation des Rotationskörpers 4 gestaucht werden kann. Die ersten Wickelseile 1 sind mit den Stirnflächen der Gasdruckfeder 15 und der Innenseite des Rotationskörpers 4 verbunden. Zu erkennen ist der Stößel 5 sowie die Umlenkrolle 29 für das nicht dargestellte Rückholseil 26. Der Rotationskörper 4 samt Gasdruckfeder 15 befindet sich in einem Aufnahmegehäuse 32.

Bezüglich des Aufbaus, inklusive der symmetrischen Anordnung zweier Gasdruckfedern 15, und der Wirkungsweise wird auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verweisen.

Bei Entspannen der Gasdruckfeder 15 wird - wie zu den Fig. 10 und Fig. 1 1 beschrieben - mit Hilfe des zweiten Wickelseils 2 der Stößel 5 durch Rotation des Rotationskörpers 4 translatorisch bewegt. Fig. 13 zeigt den rohrförmigen Rotationskörper 4 in einer zweiteiligen Ausführung, wobei ein innerer Rotor 27 konzentrisch in einem äußeren Rotor 28 zueinander verdrehbar gelagert ist. Damit sich der äußere Rotor 28 mit dem inneren Rotor 27 und umgekehrt mitdrehen kann, ist als Mitnahmeeinrichtung in dem äußeren Rotor 28 auf der Mantelseite ein Langloch 30 ausgebildet. In das Langloch 30 greift ein auf dem inneren Rotor 27 angeordneter Mitnahmebolzen 31 ein und kann so bei Anschlag den äußeren Rotor 28„mitschleppen". Alternativ könnte beispielsweise statt einem Langloch 30 auf der Mantelseite eine Nut auf einer Stirnseite vorgesehen sein, in die ein am inneren Rotor 27 angeordneter Mitnahmevorsprung statt des Mitnahmebolzens 31 eingreift (nicht dargestellt). Auch könnte die Mitnahmeeinrichtung umgekehrt am inneren und äußeren Rotor 27, 28 angeordnet sein (nicht dargestellt).

Durch eine derartige Konstruktion kann beispielsweise der äußere Rotor 28 unabhängig vom inneren Rotor 27 entsprechend der Länge des Langlochs 30 infolge seiner Trägheit drehen, solange bis der Mitnahmebolzen 31 am anderen Ende des Langlochs 30 anschlägt. Somit kann der Impuls eines mit dem äußeren Rotor 28 über das zweite Wickelseil 2 verbundenen Stößels 5 kontinuierlich abnehmen. Beim Erreichen des Anschlags wird der äußere Rotor 28 durch das in Fig 13 nicht dargestellte Federelement 3 wieder abgebremst. Dadurch kann überschüssige Energie, die durch den Setzvorgang nicht aufgebraucht wird, von dem Federelement 3 aufgenommen werden. Dies ist vor allem beim Fehlen eines Befestigungsmittels zum Eintreiben erforderlich.

Fig. 14 zeigt stark vereinfacht ein Setzgerät mit einer Antriebsvorrichtung nach Fig. 10 bis Fig. 13 in einem Gehäuse 1 1 . Das Gehäuse 1 1 weist ein vorderes Ende auf, in dem eine Setzöffnung 14 für ein zu setzendes Befestigungsmittel, wie Bolzen oder Nagel (nicht dargestellt), angeordnet ist. Das Gehäuse 1 1 weist einen Griffabschnitt 12 auf, an dem ein Benutzer angreifen und das Setzgerät halten kann. Am oberen Ende des Griffabschnitts 12 ist eine Auslösetaste 13 angeordnet, mit deren Hilfe der Benutzer einen Setzvorgang auslösen und damit durchführen kann. Im Griffabschnitt 12 kann ein Akku, eine Batterie oder ein Netzadapter angebracht sein.

Die Antriebsvorrichtung weist den Stößel 5 auf, der ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel durch die Setzöffnung 14 austreibt. Die lineare, schlagartige Bewegung des Stößels 5 erfolgt durch die in den Fig. 10 bis Fig. 13 beschriebene Kinematik, wobei eine vorgespannte Gasdruckfeder 15 seine Energie über die ersten Wickelseile 1 in eine Drehbewegung in Richtung B des Rotationskörpers 4 umsetzt, der wiederum seine Drehbewegung in Richtung B über das zweite Wickelseil 2 in die Linearbewegung in Richtung A des Stößels 5 umsetzt. Dadurch kann ein kleiner Federweg schlagartig in eine große lineare Bewegung des Stößels 5 umgesetzt werden. Mit Hilfe des Rückholseils 26 kann der Stößel 5 wieder in seine Ausgangsposition zurückgeholt werden.

Zum„Laden" bzw.„Aufziehen" des Setzgeräts dient die elektrische Antriebseinheit 7, die den Rotationskörper 4 in Drehung versetzt und dadurch die Gasdruckfeder 15 mit Hilfe der ersten Wickelseile 1 vorspannt. Durch den Auslösetaster 13 wird ein Setzvorgang freigegeben, indem die elektrische Antriebseinheit 7 zugeschaltet, der Rotationskörper 4 in Drehung versetzt und die elektrische Antriebseinheit 7 bei einem maximalen Ladezustand weggeschaltet wird, wodurch der Setzvorgang ohne zwischenzeitliches Halten der Federspannung ausgelöst werden kann. Bevorzugt erfolgt dies durch ein Kupplungselement, wie die zum ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Kupplungseinheit 9, das bei Erreichen des Ladezustands die form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Rotationskörper 4 und der Antriebseinheit 7 löst. Dies kann beispielsweise eine Verzahnung sein, die über eine Feder die Verzahnungspartner schließt und bei Erreichen eines vorgebbaren Winkels des Rotationskörpers 4 über ein Formelement (z.B. eine Feder) die Verzahnung öffnet, so wie dies anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläutert wurde.

Durch die gewählte Übersetzung und durch die Kinematik der ersten Wickelseile 1 und des zweiten Wickelseils 2 muss zum Setzen von Befestigungsmitteln der Rotationskörper 4 lediglich eine Drehbewegung um etwa +/- 45 Grad ausführen können.

Bei der Ausführungsform mit einem inneren und einem äußeren Rotor 27, 28 (Fig. 13) wird zum Beschleunigen der innere Rotor 27 beispielsweise um lediglich 20 Grad gedreht, wobei restliche 50 Grad des äußeren Rotors 28 rein ballistisch (Langloch 30!) sind, und bei 70 Grad fährt der äußere Rotor 28 gemeinsam mit dem inneren Rotor 27 wieder in das Federelement 3 und wird so gebremst.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. USU

Bezugszeichenliste

Setzgerät erstes Wickelseil

zweites Wickelseil

Federelement

Rotationskörper

Stößel

Haltemembran

Elektrische Antriebseinheit

Getriebeeinheit

Kupplungseinheit

Lagerungselement

Gehäuse

Griffabschnitt

Auslösetaster

Setzöffnung

Gasdruckfeder

Metallbalg

Deckelplatte

Bodenplatte

Ausgleichsbohrung

Auslösevorrichtung

erstes Kronenrad

erste Zähne

zweites Kronenrad

zweite Zähne

Entriegelungsmittel

Rückholseil

innerer Rotor

äußerer Rotor _2Q

29 Umlenkrolle

30 Langloch

31 Mitnahmebolzen

32 Aufnahmegehäuse

A Lineare Bewegungsrichtung

B Drehrichtung

C Längsachse des Stößels 5

K Kronenradachse

L Längsrichtung

R Rotationsachse