JP2005246600A - 固定素子打ち込み装置及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基盤に対して釘等の固定素子を打ち込むための電磁駆動型打ち込み装置を改良し，技術的に簡単な手段でより高い打撃エネルギを達成する。
【解決手段】本発明に係る電磁駆動型打ち込み装置は，ハウジング（１１）内に励磁コイル（１２）が配置され，ガイド（１３）内で変位可能に配置されたアーマチュア（１４）が，励磁コイル（１２）により初期位置（３０）から終端位置（３２）まで変位可能とされている。固定素子の打ち込み動作の第１段階で加速手段（１５）を，励磁コイル（１２）により初期位置（３０）から中間位置（３１）まで加速手段（１５）に向けて変位させたアーマチュア（１４）に作用させ，打ち込み動作の第２段階では加速手段（１５）によりアーマチュア（１４）を，中間位置（３１）から終端位置（３２）まで逆向きに加速する。
【選択図】図１

Description

本発明は基盤に対して固定素子を打ち込むための電磁駆動型打ち込み装置，特に，ハウジングと，該ハウジング内に配置された励磁コイルと，ガイド内で変位可能に配置されたアーマチュアとが設けられており，該アーマチュアが，励磁コイルにより初期位置から終端位置まで変位可能とされている打ち込み装置に関するものである。本発明は，更に，かかる固定素子打ち込み装置の作動方法に関するものでもある。

上述した形式の電磁駆動型打ち込み装置において，磁性アーマチュアとして構成されたピストンは励磁コイルにより加速される。固定素子を打ち込むための打撃エネルギは，制約された加速経路及びコイルの大きさに依存するものであるが，約７ジュールである。

電磁駆動型の打ち込み装置は，例えばドイツ特許出願公開第３９３７７９４号公報（特許文献１）に記載されている。この既知の打ち込み装置においては，ハウジングに励磁コイルと，励磁コイルで駆動可能とされたアーマチュアとが内蔵されている。この場合に励磁コイルは，衝撃ダンパとして機能するばねを介して，打ち込み方向とは反対側に位置するハウジングの後端部により支持されている。ハウジングの後端部とアーマチュアとの間で作用する引っ張りばねによりアーマチュアを，次の打ち込みのために初期位置まで復帰させる。
ドイツ特許出願公開第３９３７７９４号公報

既知の電磁駆動型打ち込み装置の欠点は，打撃エネルギが低いため，例えば釘等の固定素子を硬質基盤に打ち込むのが困難又は不可能なことである。

したがって，本発明の課題は，電磁駆動型打ち込み装置における前記欠点を排除し，技術的に簡単な手段でより高い打撃エネルギを達成可能とすることである。

上記の課題を解決するため，本発明は，請求項１に記載した電磁駆動型打ち込み装置と，請求項７に記載した電磁駆動型打ち込み装置の作動方法を要旨とするものである。

すなわち，本発明に係る電磁駆動型打ち込み装置は，本文冒頭に記載した形式の装置において，加速手段を付加的に配設し，打ち込み動作の第１段階で該加速手段を，励磁コイルにより初期位置から中間位置まで加速手段に向けて変位させたアーマチュアに作用させ，打ち込み動作の第２段階で加速手段によりアーマチュアを，中間位置から終端位置まで逆向きに，すなわち打ち込み方向に向けて加速可能としたことを特徴とする。本発明によれば，アーマチュアとして構成されるピストンを，励磁コイルに通電することにより加速手段に向けて変位させることによりアーマチュアに加速手段を作用させ，引き続いて励磁コイルの極性を反転させて発生させた磁界のみならず，加速手段によってもアーマチュアを打ち込み方向に加速して，従来技術では達成が不可能又は困難とされていた十分な打撃エネルギを発生させるものである。

本発明を実施するにあたり，制御手段を付加的に配設し，打ち込み動作の第１段階で制御手段により励磁コイルを，アーマチュアを加速手段に向けて加速する第１の極性に切り替え，打ち込み動作の第２段階で制御手段により励磁コイルを，アーマチュアを中間位置から終端位置まで逆向きに加速する第２の極性に切り替えるのが好適である。このような制御手段を，例えばマイクロプロセッサを含む電子回路で構成すれば，アーマチュアをミリ秒オーダで精密に制御することができ，各打ち込み動作の所要時間を大幅に短縮することが可能である。

加速手段を圧縮ばねで構成し，その一端をハウジングに対して固定し，他端をアーマチュアに対向させて配置するのが好適である。この場合には，圧縮ばねの自由端をアーマチュアに対して直接接触させることができ，更なる機械的接触や摩擦面に基づくエネルギ損失を回避することが可能である。

アーマチュアを，その初期位置で，励磁コイルにより包囲されるガイドの領域内に位置させるのが好適である。この場合には，一方では加速手段と，アーマチュアにおける加速手段に対向する端部との間に十分な移動経路を確保することができ，他方ではガイドに対する固定素子マガジンの開口部を確保することができるので，固定素子を初期位置にあるガイド内に的確に供給することが可能である。励磁コイルによる最大の附勢力を加速手段に向けて変位する前にアーマチュアに作用可能とするためにラッチ等の機械的な保持手段を設け，励磁コイルが最大磁界強度に達した時点で初めてアーマチュアを釈放する構成とすることができる。

なお，上記の実施形態に代えて，アーマチュアを，その初期位置で，加速手段に対向するガイドの領域内に位置させることも可能である。

アーマチュアを打ち込みピストンとして構成するのが好適である。この場合にはアーマチュアから，エネルギ損失につながる中間部材を介在させずに，固定素子に対して直接的に打撃エネルギを作用させることが可能である。

アーマチュアを復帰手段により初期位置まで復帰させるのが好適である。この場合には，アーマチュアの初期位置を簡単に確定させることができる。復帰手段は，例えば引っ張りばねで構成することができる。

上述した構成の電磁駆動型打ち込み装置を作動させるための本発明に係る作動方法は，励磁コイルの第１通電段階でアーマチュアを加速手段に向けて変位させることにより加速手段をアーマチュアに作用させ，励磁コイルの第２通電段階で磁界の極性を反転させると共に加速手段によりアーマチュアを逆向きに加速することを特徴とする。この作動方法によれば，アーマチュアを第１段階において打ち込み方向とは逆向きに加速手段に向けて変位させ，第２段階で打ち込み方向に向けて加速するため，固定素子に対する打撃エネルギ又は打ち込みエネルギを容易に高めることが可能である。

以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。

図１〜図３に示すように，本発明に係る電磁駆動型の打ち込み装置１０は，ハウジング１１と，ハウジング１１内に配設された少なくとも１個の励磁コイル１２とを具える。ハウジング１１内にはガイド１３が更に配設され，ガイド１３内には例えばピストンとして構成されたアーマチュア１４が軸線方向に変位可能に支持されている。ガイド１３は，少なくとも一部が励磁コイル１２を軸線方向に貫通している。打ち込み方向側に位置するガイド１３の前端領域には，ガイド１３から側方に向けて突出する固定素子マガジン４１が配置されており，固定素子マガジン４１内には一連の固定素子４０が収められている。ガイド１３の後端領域内には，加速手段として圧縮ばね１５が配置されている。圧縮ばね１５の後端１６はガイド１３の後端でハウジング１１に対して固定され，前端１７は自由端として構成されている。

打ち込み装置１０はグリップ２７を更に具え，グリップ２７には打ち込み装置１０による打ち込み動作を開始させるためのトリガースイッチ２６が設けられている。グリップ２７には打ち込み装置１０に電気エネルギを供給するための電源回路２２が収められている。図示の実施形態において，電源回路２２は，バッテリーケース２４に収められた充電可能なバッテリー２３で構成する。バッテリー２３は導線２５により制御手段２０に接続され，制御手段２０は導線２１により励磁コイル１２や，電力を供給すべきその他の回路部品又はスイッチ等に接続されている。電気エネルギを供給するための手段を，商用電源で構成しても良いことは言うまでもない。

図１に示す打ち込み装置１０の初期状態で，アーマチュア１４は励磁コイル１２の領域内でガイド１３のほぼ中央に相当する初期位置３０を占めており，引っ張りばねとして構成した復帰手段１８により当該位置３０に保持されている。アーマチュア１４は，励磁コイル１２により初期位置３０まで復帰させ，又は初期位置３０に位置決めすることも可能である。

使用者が打ち込み装置１０を図２に示すように基盤Ｕに対して押圧し，かつ，トリガースイッチ２６を押し込むと，打ち込み動作の第１段階として，制御手段２０から導線２１を介して励磁コイル１２に第１の電圧が印加され，励磁コイル１２が第１極性の磁界を発生させることにより，アーマチュア１４に矢印３３で示す方向に加速力を作用させる。その結果，アーマチュア１４に矢印３４で示すように加速手段１５に抗して加速され，その際に加速手段１５としての圧縮ばねを圧縮させる。

図２に示すように，打ち込み装置１０はアーマチュア１４が中間位置３１を占め，その中間位置３１では加速手段１５としての圧縮ばねが完全に圧縮されており，最大エネルギを蓄えている。この中間位置が達成された時点で，励磁コイル１２に印加する電圧の極性を切り替え，励磁コイル１２の発生する磁界の極性を反転させる。この過程は，制御回路により所定の時間間隔で実行することができ，また，ガイド１３に設けたセンサ又は近接スイッチでアーマチュア１４の位置を検出した時点で実行しても良い。

励磁コイル１２の発生する磁界の極性が反転すると，図３に示すように，アーマチュア１４に対して矢印３５で示す打ち込み方向に加速力が作用する。この加速力に加えて，加速手段１５による加速力が同一方向３７に向けて作用し，アーマチュア１４をより高エネルギで固定素子４０の方向３６に向けて加速する。その結果，固定素子４０を硬質基盤Ｕに打ち込むことが可能である。打ち込みが完了すると，制御手段２０により励磁コイルに対する通電を止め，アーマチュア１４を復帰手段１８により図３に示す終端位置３２から図１に示す所期位置まで復帰させる。

本発明に係る打ち込み装置をピストンの初期状態で示す断面図である。 図１の打ち込み装置をピストンの中間位置で示す断面図である。 図１の打ち込み装置をピストンの終端位置で示す断面図である。

符号の説明

１０ 打ち込み装置
１１ ハウジング
１２ 励磁コイル
１３ ガイド
１４ アーマチュア（ピストン）
１５ 加速手段（圧縮ばね）
１６，１７ 圧縮ばねの端部
１８ 復帰手段（引っ張りばね）
２０ 制御手段
３０ 初期位置
３１ 中間位置
３２ 終端位置
４０ 固定素子
Ｕ 基盤

Claims (7)

1. 基盤に対して固定素子を打ち込むための電磁駆動型打ち込み装置（１０）であって，ハウジング（１１）と，該ハウジング（１１）内に配置された励磁コイル（１２）と，ガイド（１３）内で変位可能に配置されたアーマチュア（１４）とが設けられており，該アーマチュア（１４）が，励磁コイル（１２）により初期位置（３０）から終端位置（３２）まで変位可能とされている打ち込み装置において，加速手段（１５）を具え，打ち込み動作の第１段階で該加速手段（１５）を，励磁コイル（１２）により初期位置（３０）から中間位置（３１）まで加速手段（１５）に向けて変位させたアーマチュア（１４）に作用させ，打ち込み動作の第２段階で加速手段（１５）によりアーマチュア（１４）を，中間位置（３１）から終端位置（３２）まで逆向きに加速可能としたことを特徴とする打ち込み装置。
2. 請求項１記載の装置において，制御手段（２０）を具え，打ち込み動作の第１段階で制御手段（２０）により励磁コイル（１２）を，アーマチュア（１４）を加速手段（１５）に向けて加速する第１の極性に切り替え，打ち込み動作の第２段階で制御手段（２０）により励磁コイル（１２）を，アーマチュア（１４）を中間位置（３１）から終端位置（３２）まで逆向きに加速する第２の極性に切り替えることを特徴とする打ち込み装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において，加速手段（１５）を圧縮ばねで構成し，その一端（１６）をハウジング（１１）に対して固定し，他端（１７）をアーマチュア（１４）に対向させて配置したことを特徴とする打ち込み装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の装置において，アーマチュア（１４）を，その初期位置（３０）で，励磁コイル（１２）により包囲されるガイド（１３）の領域内に位置させることを特徴とする打ち込み装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の装置において，アーマチュア（１４）を打ち込みピストンとして構成したことを特徴とする打ち込み装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の装置において，アーマチュア（１４）を復帰手段（１８），好適には引っ張りばねにより初期位置（３０）まで復帰させることを特徴とする打ち込み装置。
7. 基盤に対して固定素子を打ち込むための打ち込み装置（１０），特に，ハウジング（１１）に励磁コイル（１２）が内蔵され，ガイド（１３）内で変位可能に配置されたアーマチュア（１４）が励磁コイル（１２）により初期位置から終端位置まで変位可能とされている電磁駆動型打ち込み装置の作動方法であって，励磁コイル（１２）の第１通電段階でアーマチュア（１４）を加速手段（１５）に向けて変位させることにより加速手段（１５）をアーマチュア（１４）に作用させ，励磁コイル（１２）の第２通電段階で磁界の極性を反転させると共に加速手段（１５）によりアーマチュア（１４）を逆向きに加速することを特徴とする作動方法。

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