JP2000079460A - 打撃装置 - Google Patents

打撃装置

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JP2000079460A
JP2000079460A JP10250530A JP25053098A JP2000079460A JP 2000079460 A JP2000079460 A JP 2000079460A JP 10250530 A JP10250530 A JP 10250530A JP 25053098 A JP25053098 A JP 25053098A JP 2000079460 A JP2000079460 A JP 2000079460A
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striking
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stator
driving
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JP10250530A
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Katsuumi Nakamura
勝海 中村
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UINBERU KK
Original Assignee
UINBERU KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃のタイミング、振動数(駆動周期)、衝
撃力などを精密に制御することのできる打撃装置を提供
する。 【解決手段】 打撃ケース101内に収容された打撃シ
ャフト111の後方には、駆動ケース102内に収容さ
れた駆動シャフト120が配置されている。駆動シャフ
ト120には、対極部120b−N(N極)及び120
b−S(S極)が配列されている。駆動ケース102の
内部には、電磁コイル121と、電磁コイル121の間
に配置された環状の磁極リング122とが設けられてい
る。電磁コイル121及び磁極リング122の内側には
駆動シャフト120の対極部を備えた磁石部120bが
僅かな隙間を隔てて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は打撃装置に係り、特に、
衝撃や振動を与えて鋳造後の鋳砂を除去するためのハン
マー装置として好適な装置構成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鋳造工程において、鋳砂を固めて
形成された鋳型に溶湯を流し込み、冷却させた後、鋳物
から鋳砂を除去する際には、エアハンマーにより鋳型若
しくは鋳物自体に衝撃や振動を与えて、鋳物から鋳砂を
取り離す方法が用いられている。特に、自動車用のエン
ジンなどを鋳造する場合には、鋳物内部に存在する鋳砂
を効率的に排出する必要があるため、エアハンマーなど
によって衝撃や振動を与えて鋳砂を崩壊させる必要があ
る。
【0003】大型の鋳物に対しては、複数のエアハンマ
ーによって複数箇所において同時に若しくはタイミング
をずらして衝撃や振動を加えることがある。この場合、
複数のエアハンマーにて衝撃のタイミングを正確に一致
させたり、衝撃のタイミングを微妙にずらすことによっ
て鋳砂の排出を促進させることができることが判明して
おり、また、衝撃を連続的に与える(振動を与える)場
合にはその振動の周期を最適化することによって鋳砂の
排出を促進させることができることがわかっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のエア
ハンマーにおいては、エア圧によって衝撃力を増減する
ことは可能であるが、衝撃力そのものを精密に制御する
ことができないため、鋳砂の排出が充分に行えなかった
り、鋳物に損傷を与えてしまったりすることがあるとい
う問題点がある。
【0005】また、鋳砂の排出状態を最適化するため
に、複数のエアハンマー間において衝撃のタイミングを
相互に精密に制御することができず、また、振動を与え
る場合の振動数を自由に変更し、制御することができな
いという問題点があった。
【0006】そこで、本発明は、衝撃のタイミング、振
動数(駆動周期)、衝撃力などを精密に制御することの
できる打撃装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、環状の磁極部を軸線方向に複
数備えたステータと、該ステータの内側に配置され、前
記磁極部に対応するとともに前記磁極部との間において
磁力を発生させ得る対極部を軸線方向に複数備えた駆動
部材と、前記ステータ若しくは前記駆動部材に電流を供
給する給電手段とを備え、前記給電手段から供給される
電流により前記ステータと前記駆動部材との間に磁力を
発生させ、前記駆動部材を軸線方向に移動可能に構成さ
れていることを特徴とする打撃装置である。
【0008】この手段によれば、ステータの磁極部と駆
動部材の対極部との間に発生する磁力によって駆動部材
が軸線方向に移動するように構成されているので、従来
のエアハンマーとは異なり、駆動部材の駆動タイミング
や動作周期、駆動力などを給電手段の電流供給状態によ
って高精度に制御することができるため、ワークに与え
る打撃状態を詳細に設定し、打撃状態の最適化を図るこ
とができる。
【0009】請求項1において、前記駆動部材に対して
軸線方向に隣接配置され、軸線方向に可動に構成された
打撃部材を設け、前記駆動部材が前記打撃部材に衝突
し、前記打撃部材が移動するように構成されていること
が好ましい。駆動部材の移動によって打撃部材に衝突
し、打撃部材が外部に衝撃力をもたらすように構成され
ているため、例えば、打撃部材を予めワークに接触させ
ておくことによってワーク表面に衝突時の不要な損傷を
与えなくて済むなど、種々の用い方が可能になる。
【0010】請求項2において、前記打撃部材は、前記
駆動部材の移動時に受ける磁力よりも弱い弾性力を備え
た弾性部材によって前記駆動部材側に付勢されているこ
とが望ましい。打撃部材が弾性力によって駆動部材側に
付勢されていることにより、打撃部材の位置が保持され
るため、駆動部材と打撃部材との衝突位置を一定にする
ことができるなどの理由により、常に安定した動作を行
うことができる。
【0011】請求項1から請求項3までのいずれか1項
において、前記ステータ又は前記駆動部材には、前記駆
動部材を取り巻く周回方向又は前記ステータの内側にて
周回する周回方向に巻回された電磁コイル部を軸線方向
に複数配列させ、該電磁コイル部の軸線方向の端部が前
記磁極部又は前記対極部として作用するように構成され
ていることが好ましい。電磁コイル部が軸線周りに巻回
されているため、コイル構造が簡略化され、製造コスト
を低減することができる。この場合、ステータに電磁コ
イル部を設け、当該電磁コイル部を軸線周りに、すなわ
ち駆動部材を取り巻くように巻回させて構成することが
装置構成上より望ましく、このとき、駆動部材の外周面
には電磁コイル部によって発生する磁極に対応する対極
部を永久磁石によって構成することが好ましい。
【0012】請求項1から請求項4までのいずれか1項
において、前記給電手段は、電力供給の無い状態におけ
る前記駆動部材の原位置に対して、前記駆動部材を打撃
方向とは逆方向に待避させる第1ステップと、前記駆動
部材を前記打撃方向に前記原位置を越えて移動させる第
2ステップとを順次に実行する動作周期を設けるように
構成されていることが好ましい。第1ステップによりバ
ックスイングを行い、第2ステップにて駆動部材を打撃
方向に移動させることによって、打撃部材の出力する衝
撃力をより高めることができる。このとき、原位置に対
して第1ステップで軸線方向の磁気構造周期のほぼ1/
4周期だけ逆方向に駆動部材を移動させ、第2ステップ
で軸線方向の磁気構造周期のほぼ1/2周期だけ順方向
(打撃方向)に駆動部材を移動させることによって最大
の駆動力を得ることができる。
【0013】請求項5において、前記動作周期には、前
記第2ステップの後に前記駆動部材を前記原位置に復帰
させる第3ステップが設けられていることが望ましい。
第2ステップの後に第3ステップが設けられ、駆動部材
が原位置に復帰するようになっていることによって、特
に繰り返し動作を行う場合に駆動部材の動作安定性を高
めることができる。なお、請求項5や請求項6において
は、前記第1ステップから前記第2ステップ又は前記第
3ステップまでの動作周期を繰り返し実行するように構
成されていことが望ましい。
【0014】請求項6において、前記第3ステップの期
間を変更することによって前記動作周期を変更可能に構
成されていることが望ましい。第3ステップの期間を伸
縮させることによって、他の動作条件を変更することな
く、動作周期を変えることができる。
【0015】なお、上記各手段においては、鋳造品の鋳
造後の離型作業を行う場合の離型のためのインパクター
(衝撃印加装置)として用いることができ、特に、衝撃
力や動作周期を調整することによって離型のための衝撃
状態の最適化を図ることが好ましい。また、複数の打撃
装置をワークに接触させて同時に或いは異なるタイミン
グで、さらに同じ動作周期で或いは異なる動作周期で、
衝撃を与えることが好ましい。さらにまた、上記打撃部
材をワークに接触させた状態で、打撃装置とワークとの
間の応力が所定値を越えた場合には打撃方向とは逆方向
へ自由に離反するように、打撃装置が打撃方向に移動自
在に支持されていることが好ましい。例えば、打撃装置
をワーク上において打撃部材をワークに接触させた状態
とし、打撃装置の支持機構としては、打撃装置の上下方
向への移動を拘束しないように支持する構造を備えたも
のとするものである。この場合には、打撃装置の自重に
よって打撃部材はワークに当接しているが、衝撃を発生
した場合には、打撃装置の自重と衝撃加速度とによって
定まる応力値以上の応力がワークに加わることがないた
め、ワークの損傷を防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態につ
いて詳細に説明する。図1は本発明に係る打撃装置の実
施形態の構造を示す一部断面図である。本実施形態の打
撃装置であるリニアハンマー100は全体として円筒形
状に構成される。先端側には打撃ケース101が設けら
れ、この打撃ケース101の後方に円筒状の駆動ケース
102が接続され、駆動ケース102のさらに後方に後
端部ケース103が接続されている。
【0017】打撃ケース101の内部には打撃シャフト
111が収容されている。打撃シャフト111は全体と
して丸棒状であり、中央よりやや先端部111a寄りに
外周部が張り出したフランジ部111bが形成されてい
る。フランジ部111bは打撃ケース101の内部に固
定ピン116にて固定された内筒部材112の先端開口
縁に当接している。内筒部材112の内側には摩擦抵抗
の少ない材質で形成されたガイドブッシュ113が装着
され、打撃シャフト111を軸線方向に案内している。
打撃部材111の後端部には固定リング115が装着さ
れ、固定リング115と内筒部材112の後端との間に
はコイルバネからなる弾性部材114がやや圧縮状態で
収容されている。なお、打撃ケース101の外周面にお
ける固定ピン116が挿入される部分には環状溝が形成
され、この環状溝に合成ゴムなどからなる環状の保持ベ
ルト117が装着され、この保持ベルト117が固定ピ
ン116を保持している。
【0018】打撃ケース101の後端部には内径が縮径
した軸支部101aが形成され、この軸支部101aは
駆動シャフト120の先端部を案内している。駆動シャ
フト120は、丸棒状の先端部120aと、軸線方向に
複数の着磁された対極部120b−N(N極)及び12
0b−S(S極)を配列させた円筒状の磁石部120b
と、円筒状の後端部120cとから構成される。各対極
部120b−N,120b−Sはそれぞれ別個の円筒状
の磁石を駆動シャフト120の表面に接着剤などによっ
て固着させることによって形成されている。なお、隣接
する対極部のうち、同極性の部分を一体のものとして形
成し、取り付けてもよい。これらの対極部120b−
N,120b−Sは、表面に図示の極性の磁極が形成さ
れ、内面に逆極性の磁極が形成されたものである。
【0019】駆動ケース102の内部には、軸線方向に
複数配列された環状の電磁コイル121と、電磁コイル
121の間に配置された、断面T字形の環状の磁極リン
グ122とが設けられている。電磁コイル121は、合
成樹脂などからなるボビン121aと、ボビン121a
に巻回されたコイル線121bとから構成される。電磁
コイル121及び磁極リング122の内側には、上記駆
動シャフト120の磁石部120bが僅かな隙間を隔て
て配置されている。駆動ケース102には、電磁コイル
121に接続された配線を挿通するための壁孔102a
と、壁孔102aから引き出された配線を後方へ導くた
めの表面溝102bとが形成されている。
【0020】後端部ケース103には、駆動シャフト1
20の後端部120cを軸支する軸支部103aが形成
されており、また、後端部ケース103の後端部には図
示しない制御装置に接続されるコネクタ104が取り付
けられている。さらに、後端部ケース103の内部に
は、駆動シャフト120の後端に当接して止めるための
合成ゴムなどからなる円筒形のストッパ105が挿入固
定されている。後端部ケース103には、上記駆動ケー
ス102の表面溝102bに連通する表面溝103b
と、この表面溝103b内からケース内部に貫通する壁
孔103cとが形成されている。
【0021】本実施形態では、電磁コイル121に通電
しない状態では、図3に示すように、磁極リング122
が駆動シャフトの対極部120b−Nと120b−Sと
の間に対向する位置に、駆動シャフト120が静止す
る。この状態で、電磁コイル121に電流を供給し、図
示右端の電磁コイル121の図示左側がN極、図示右側
がS極になるようにし、その電磁コイルより図示左側の
複数の電磁コイルを順次、交互に逆方向の磁極特性を有
するように励磁すると、3つの磁極リング122のう
ち、図示右端と左端の磁極リング122はN極となり、
図示中央の磁極リング122はS極となるため、磁極リ
ング122と対極部120b−N,120b−Sとの間
の磁気反発力と磁気吸引力とによって図1に示すように
駆動シャフト120は図示左側に移動する。このとき、
駆動シャフト120の後端部はストッパ105に当接
し、駆動シャフト120がそれ以上図示左側へ移動しな
いように停止させる。
【0022】一方、図3の初期状態から、図示右端の電
磁コイル121の図示右側がN極、図示左側がS極とな
るように通電し、その電磁コイルより図示左側の複数の
電磁コイルを順次、交互に逆方向の磁極特性を有するよ
うに励磁すると、図示右端と左端の磁極リング122は
S極、図示中央の磁気リング122はN極となるため、
図2に示すように、駆動シャフト120は図示右側に移
動し、打撃ケース101内に収容されている打撃シャフ
ト111の後端に当接する。このとき、打撃シャフト1
11は弾性部材114によって軽く引き込み方向(図示
左方向)に付勢されているが、駆動シャフト120の当
接によって衝撃を受け、瞬間的に打撃ケース101から
外側(図示右側)に突出する。
【0023】次に、上記構成のリニアハンマー100の
駆動方法の実施例について説明する。本実施形態のリニ
アハンマー100においては、電磁コイル121に電流
を流さない状態(以下、単に「無入力状態」という。)
と、電磁コイル121に電流は流すが、図1に示すよう
に駆動シャフト120が図示左方向へ移動する状態(以
下、単に「バックスイング状態」という。)と、電磁コ
イル121に電流を流し、図2に示すように駆動シャフ
ト120が図示右方向へ移動し、打撃シャフト111に
衝突する状態(以下、単に「インパクト状態」とい
う。)との3つの状態に制御される。無入力状態では電
磁コイル121へは電力供給がなされず、バックスイン
グ状態では例えば正の駆動電圧が電磁コイル121に印
加され、インパクト状態では負の駆動電圧が電磁コイル
121に印加される。
【0024】図4は、上記の3つの状態を繰り返すこと
によってリニアハンマー100を駆動する方法を示すも
のである。この方法では、無入力状態、バックスイ
ング状態、インパクト状態、無入力状態の順に制御
駆動し、この〜までの状態を繰り返し行う。このと
きの電磁コイル121への印加電圧の波形及び電磁コイ
ル121に流れる電流を図5に示す。図示の周期Tは駆
動信号の繰り返し周期であり、この1周期T内に上記の
〜までの各状態が含まれる。
【0025】上記のような駆動方法によれば、無入力状
態からバックスイング状態とし、図1に示すように駆動
シャフト120を後端側に移動させてから、図2に示す
ように駆動シャフト120を先端方向へと移動させるた
め、駆動シャフト120に充分な磁力を加え、十分な加
速距離を与えることができるから、インパクト状態にお
ける衝撃力を増強することができ、打撃シャフト111
から外部のワークなどに高い衝撃を加えることが可能に
なっている。
【0026】また、この実施形態では、インパクト状態
における印加電圧を高めることによって駆動シャフト1
20の加速及び慣性モーメントを高めることができるの
で、打撃シャフト111から出力される衝撃力を容易に
制御することができる。さらに、打撃の周期Tは、無入
力状態及びの数を増減させることによって容易に行
うことができる。例えば無入力状態及びを一方のみ
とするか或いは双方共に無くすことによって周期Tを短
縮し、連続打撃を行うことができ、無入力状態及び
を追加することによって周期Tを長くすることができ
る。さらに、無入力状態又はを設ける場合には、イ
ンパクト後の不要な振動の発生を防止し、周期Tを短く
しても安定した駆動を実現することができるという利点
がある。
【0027】本実施形態のリニアハンマー100におい
ては、打撃シャフト111を弾性部材114によって引
き込み方向に付勢しているので、打撃時の反動によって
打撃シャフト111がワークとの間で振動することを防
止することができ、また、打撃シャフト111が常に打
撃ケース101内の一定位置に引き込まれていることに
より駆動シャフト120が打撃シャフト111に確実に
衝突するようになっている。
【0028】本実施形態のリニアハンマー100により
ワークに衝撃を与える場合には、好ましくは、打撃シャ
フト111の先端部(チゼル)をワークの表面に接触さ
せるようにし、さらに可能ならば、リニアハンマー10
0本体がワークから離れる方向に移動可能な状態にし
て、駆動する。このようにすることによって、ワークに
充分な衝撃を与える一方、必要以上の機械的応力をワー
クに与えず、ワークの損傷を防止することができる。も
ちろん、このような使用方法に限らず、種々任意の方法
で種々の物品に衝撃を与えることができることは言うま
でもない。
【0029】図6は、上記実施形態を、鋳造完了後の鋳
物から鋳砂を取り離し、排出させるためのインパクター
として用いる場合の装置構成を示す模式的な説明図であ
る。リニアハンマー100の後端部にはボルトなどによ
って支持板11が固定される。リニアハンマー100
は、支持板11に係合する円筒状などの形状を備えた支
持アーム12aを備えた支持機構12によって支持され
るようになっている。すなわち、支持機構12によって
支持アーム12aを支持板11に係合させた状態(図示
点線)で上方へ引き上げることができるようになってい
る。リニアハンマー100をワーク13の表面に向けて
降下させ、やがて打撃シャフト111の先端がワーク1
3の表面に当接すると、支持機構12は支持アーム12
aを僅かに下方に移動させて、支持アーム12を支持板
11から離反させる。すると、図示のように、リニアハ
ンマー100はワーク13の表面に当接した状態で自重
をワーク13に預けた状態となる。
【0030】この状態で、リニアハンマー100を稼働
させると、ワーク13は打撃シャフト111から衝撃を
受けるが、リニアハンマー100自体は機械的に固定さ
れていないため、打撃シャフト111の加速度とリニア
ハンマー100の自重との関係で定まる衝撃力以上の衝
撃力をワーク13に加えることがないから、ワーク13
の損傷を防止することができる。この場合、衝撃力の大
きさは、打撃シャフト111の加速度を調節することに
よって調整することができる。リニアハンマー100自
体の重量はケース体の重量を変えたり、錘体を取り付け
たりすることによって変更することができる。
【0031】このとき、ワーク13には複数のリニアハ
ンマー100を図6と同様に設置し、互いに同期して衝
撃を与えたり、異なるタイミング、異なる周期で衝撃を
与えたりすることができる。また、連続稼働によって上
記の周期Tの振動を連続的に与えることもできる。ワー
ク13の構造や鋳砂の特性によっては、複数のリニアハ
ンマー100によって同期して同一タイミングで衝撃を
与えることによって効率的に鋳砂を取り除くことができ
る場合もあり、また、複数のリニアハンマー100の衝
撃のタイミングをずらしたり、或いは、異なる周期Tで
衝撃を与える方が効率的に鋳砂を除去できる場合もあ
る。
【0032】本実施形態の利点のひとつは、エアハンマ
ーとは異なり、衝撃を与える周期Tと衝撃力とを独立し
て制御できるという点にある。本実施形態では、周期T
は印加電圧の周期により制御でき、衝撃力は印加電圧の
値によって制御できるから、互いに他の条件に影響され
ずに設定を変えることができ、ワークに合わせて衝撃の
特性を最適化することができる。
【0033】本実施形態では、駆動部材である駆動シャ
フト120を取り巻くように巻回された電磁コイル12
1の端部に磁極リング122を設け、この磁極リング1
22と駆動シャフト120の対極部120b−N,12
0b−Sとの間の磁力によって駆動シャフト120を軸
線方向に駆動するようにしているので、通常のリニアモ
ータの構造や回転モータのように複雑な形状の電磁コイ
ルを設けることなく簡素な構造で確実に駆動させること
ができるようになっている。
【0034】上記の説明では、基本的に鋳物から鋳砂を
排出させるための衝撃を与えるインパクターとして用い
るリニアハンマーについて記述したが、本発明に係る打
撃装置はこのような用途に限らず、種々の物品に衝撃や
振動を与えるための種々の装置として構成することがで
きるものである。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
テータの磁極部と駆動部材の対極部との間に発生する磁
力によって駆動部材が軸線方向に移動するように構成さ
れているので、従来のエアハンマーとは異なり、駆動部
材の駆動タイミングや動作周期、駆動力などを給電手段
の電流供給状態によって高精度に制御することができる
ため、ワークに与える打撃状態を詳細に設定し、打撃状
態の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る打撃装置の実施形態であるリニア
ハンマーの構造(バックスイング状態)を示す部分断面
図である。
【図2】同実施形態のインパクト状態を示す部分断面図
である。
【図3】同実施形態の無入力状態を示す部分断面図(中
心線より片側のみを示す。)である。
【図4】同実施形態の稼働時のサイクルを示す動作説明
図である。
【図5】同実施形態の駆動信号を示すタイミングチャー
トである。
【図6】同実施形態をインパクターとして用いる方法を
示す説明図である。
【符号の説明】
11 支持板 12 支持機構 12a 支持アーム 13 ワーク 100 リニアハンマー 101 打撃ケース 102 駆動ケース 103 後端部ケース 105 ストッパ 111 打撃シャフト 114 弾性部材 120 駆動シャフト 120b−N,120b−S 対極部 121 電磁コイル 121a ボビン 121b コイル線 122 磁極リング

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状の磁極部を軸線方向に複数備えたス
    テータと、該ステータの内側に配置され、前記磁極部に
    対応するとともに前記磁極部との間において磁力を発生
    させ得る対極部を軸線方向に複数備えた駆動部材と、前
    記ステータ若しくは前記駆動部材に電流を供給する給電
    手段とを備え、前記給電手段から供給される電流により
    前記ステータと前記駆動部材との間に磁力を発生させ、
    前記駆動部材を軸線方向に移動可能に構成されているこ
    とを特徴とする打撃装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記駆動部材に対し
    て軸線方向に隣接配置され、軸線方向に可動に構成され
    た打撃部材を設け、前記駆動部材が前記打撃部材に衝突
    し、前記打撃部材が移動するように構成されていること
    を特徴とする打撃装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記打撃部材は、前
    記駆動部材の移動時に受ける磁力よりも弱い弾性力を備
    えた弾性部材によって前記駆動部材側に付勢されている
    ことを特徴とする打撃装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれか1
    項において、前記ステータ又は前記駆動部材には、前記
    駆動部材を取り巻く周回方向又は前記ステータの内側に
    て周回する周回方向に巻回された電磁コイル部を軸線方
    向に複数配列させ、該電磁コイル部の軸線方向の端部が
    前記磁極部又は前記対極部として作用するように構成さ
    れていることを特徴とする打撃装置。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4までのいずれか1
    項において、前記給電手段は、電力供給の無い状態にお
    ける前記駆動部材の原位置に対して、前記駆動部材を打
    撃方向とは逆方向に待避させる第1ステップと、前記駆
    動部材を前記打撃方向に前記原位置を越えて移動させる
    第2ステップとを順次に実行する動作周期を設けるよう
    に構成されていることを特徴とする打撃装置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、前記動作周期には、
    前記第2ステップの後に前記駆動部材を前記原位置に復
    帰させる第3ステップが設けられていることを特徴とす
    る打撃装置。
  7. 【請求項7】 請求項6において、前記第3ステップの
    期間を変更することによって前記動作周期を変更可能に
    構成されていることを特徴とする打撃装置。
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