JP2007253320A - 燃焼力駆動式打ち込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用場所に依存せずに駆動でき、かつ電池セルの取替えや充電の必要がない燃焼力駆動式打ち込み装置を得る。
【解決手段】くぎ、ボルト、鋲などの固定素子を基礎構造に打ち込むための打ち込み装置１０に、酸化剤−燃料混合物のための燃焼室１４、電動モータ１８によって駆動するベンチレータ１６、電源２４を備え、電動モータ１８を、電気エネルギーを発生する発電装置３０の一部として構成する。発電装置３０に、電動モータ１８をモータ動作状態と発電動作状態との間で切り替える制御装置３１を設ける。電動モータ１８には、フリーホイール４７によって電動モータ１８のロータシャフト１７に連結するように構成した発電シャフト３７を備える。発電シャフト３７を牽引ロープ３６によって燃焼エネルギー駆動式の駆動装置４０に連結し、この駆動装置４０によって発電シャフト３７を回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求の範囲における請求項１の前半部分に記載した燃焼力駆動式打ち込み装置（鋲打ち機）に関する。このような打ち込み装置は、例えば気体もしくは、揮発性液体の燃料によって駆動できる。燃焼力駆動式打ち込み装置では、打ち込み動作の際、燃焼ガスによって打ち込みピストンを駆動する。この打ち込みピストンによって、固定素子を基礎構造に打ち込むことができる。

この種の打ち込み装置の大部分は、例えば電気的に制御可能なバルブや点火装置、ベンチレータ、センサなどの電気的構成部材を有する。これらの構成部材と、その制御装置に対する給電は公衆配電網に依存することなく行えることが望ましい。

特許文献１には、燃焼室内部における空気と燃焼ガスとの混合物を、点火前に電動のベンチレータによって均質化するガス駆動式打ち込み装置が記載されている。ベンチレータおよびその制御装置に対する給電は電池セルによって行う。
米国特許第４４０３７２２号明細書

この既知の打ち込み装置の欠点は、電池セルを放電後に取り替えたり、外部エネルギー供給装置で充電しなければならないことである。このために電池セルを打ち込み装置から取り出すことは、使用者にとって比較的面倒である。

本発明の課題は、使用場所に依存せずに駆動でき、かつ上述の欠点を回避する燃焼力駆動式打ち込み装置を得ることにある。

この課題は、本発明特許請求の範囲における請求項１に記載の措置により解決する。

本発明打ち込み装置によれば、ベンチレータのための電動モータを、電気的エネルギーを発生する発電装置の一部として構成し、特に燃焼エネルギーから電気的エネルギーへの転換を行えるようにしたことを特徴とする。

これによって燃焼プロセスからエネルギーを容易かつ低コストに発生し、例えば１個もしくは複数個の、電池または蓄電池などの電源を再充電できる。

発電装置に、モータ動作状態と発電動作状態との間で電動モータを切り替える制御装置を設けると有利である。この制御装置は、モータ動作状態では電動モータの作動電流を制御し、発電動作状態では電源のための充電電流となる、電動モータの発電電流を制御する。モータ動作状態から発電動作状態へは、打ち込み動作を開始するために打ち込み装置のトリガスイッチまたは作動スイッチを操作するとき、トリガシグナルが発生することにより生ずる。これに対し、モータ動作は、打ち込み装置を加工材に新たに押し当てる際に、再びモータ動作状態に切り替わるようにすると好適である。

好適には、電動モータに発電シャフトを設け、この発電シャフトを、燃焼エネルギー駆動式の駆動装置によって回転し、またフリーホイールによって電動モータのロータシャフトに連結できるように構成する。これにより容易に、電動モータが一方の回転方向のみに回転するように、電動モータを燃焼力駆動式の駆動装置に連結できる。この回転方向はベンチレータの駆動回転方向に特に適しているため、発電するために電動モータを駆動装置によって回転すると、ベンチレータも同時に駆動する。

好適な実施例では、駆動装置を牽引ロープによって発電シャフトに連結することにより、燃焼によって発生した、駆動装置の運動エネルギーを発電シャフトに伝達するようにする。さらに牽引ロープは、打ち込み装置内部において容易に案内および方向転換できるため、駆動装置と発電シャフトとの連結が技術的に容易になる点で有利である。

さらに好適には、駆動装置に、燃焼室に連動し、内部にピストンを案内した少なくとも１個のシリンダを設け、このピストンを発電シャフトに連結する。この場合、例えばガイドシリンダに案内した、打ち込み装置の打ち込みピストンまたは、別個に設けたシリンダに案内したピストンを用いることができる。別個に設けたシリンダは、ガイドシリンダの一部分の大きさのみを有すればよい。このシリンダ／ピストンユニットによって燃焼エネルギーを容易に運動エネルギーに変換し、発電シャフトに伝達することができる。

さらに、牽引ロープを、一方ではピストンに固定し、他方では発電シャフトに巻き付けると、牽引ロープを引張する際、ピストンによって発電シャフトに容易にスピンがかかり、パルス状の回転モーメントが発生する点で有利である。牽引ロープによって発生する回転パルスが停止した後も、フリーホイールによって、ベンチレータを備えた発電シャフトは回転し続ける。

好適には、発電シャフトをばね素子に連結することにより、牽引ロープによる発電シャフトの回転が終了した後も、ばね素子によって反対の回転方向に回転できるため、牽引ロープが発電シャフトに再びある分量だけ巻き付く。

本発明のその他の利点及び構成は、特許請求の範囲の従属項、以下の説明及び図面から明らかになるであろう。以下、図面につき、本発明の好適な実施例を説明する。

図１から図４には、本発明の打ち込み装置を示す。打ち込み装置１０は、打ち込み機構を備えた、単一構造または複数の部分から構成したハウジング１１を有する。打ち込み装置１０のピンガイド１５を加工材Ｗに押し当て、打ち込み装置１０を作動させると、打ち込み機構によってくぎやボルトなどの固定素子を加工材Ｗに打ち込むことができる。

打ち込み機構を特に、燃焼室１４と、打ち込みピストン１３を軸線方向に摺動可能に配置したガイドシリンダ１２と、ピンガイド１５によって構成する。このピンガイド１５によって固定素子を案内し、また、打ち込み動作の際は、前方へ変位する打ち込みピストン１３、もしくは打ち込みピストン１３のピストンロッドの打ち込み方向側の端部によって固定素子が摺動し、加工材Ｗに打ち込まれる。この際、ピンガイド１５は、ガイドシリンダ１２に対して打ち込み方向に隣接する。また、固定素子は、例えば、打ち込み装置１０に設けたマガジン２０に収納できる。図１では、打ち込み装置１０を加工材Ｗに押し当てているため、燃焼室１４がすでに閉鎖している。この場合、燃焼室１４を燃焼室スリーブ２９内に設け、ガイドシリンダ１２および打ち込みピストン１３の双方の軸線方向端部、並びに、燃焼室後壁１９によって画定する。さらに、図１から明らかなように、打ち込み装置１０のグリップ２１に作動スイッチ２２を設ける。打ち込み装置１０を加工物Ｗに押し当てた際にこの作動スイッチ２２を操作すると、燃焼室後壁１９に設けた、例えば点火プラグなどの点火装置２３が作動する。

上述の実施例における打ち込み装置１０は、燃焼ガスまたは揮発性液体燃料によって駆動することができ、これら燃焼ガスまたは揮発性液体燃料は、図示しない燃料容器、例えば燃料缶、燃料タンク等に保存する。燃料容器から導出する燃料導管（同様に図示していない）によって、燃料容器を燃焼室１４に接続する。

燃焼室１４に配置したベンチレータ１６（図１並びに図４参照）によって、閉鎖状態の燃焼室１４内に存在する酸化剤−燃料混合物の渦流を発生するとともに、打ち込み動作後に開放状態の燃焼室１４を新鮮な空気でフラッシュ洗浄する。このベンチレータ１６を、電動モータ１８のロータシャフト１７における延長部分に設け、この電動モータ１８によって駆動する。

点火装置２３や電動モータ１８など打ち込み装置１０における、エネルギー消費部には、公衆配電網に依存しない少なくとも１個の蓄電池で構成した電源２４によって給電し、この蓄電池には、発電装置３０で充電することができる。この蓄電池は、打ち込み装置１０に交換可能に配置することができる。

発電装置３０を、発電機としても動作可能な電動モータ１８、ならびに、電動モータ１８をモータ動作状態と発電動作状態との間で切り替える制御装置３１によって構成する。制御装置３１は、モータ動作状態においては電動モータの作動電流を制御し、発電動作状態においては電源２４のための充電電流として機能する電動モータ１８の発電電流を制御する。モータ動作状態から発電動作状態への切り替えは、打ち込み動作を開始するために打ち込み装置１０の作動スイッチ２２を操作するとき、トリガシグナルにより生ずる。これに対して、モータ動作状態は、とくに、打ち込み装置１０を加工材Ｗに新たに押し当てる際に再び切り替わる。制御装置３１を、第１導線２５によって電源２４に、第２導線２６によってトリガスイッチ２２に、第３導線２７によって電動モータ１８にそれぞれ接続する。さらに、制御装置３１を第４導線２８によって、加工材Ｗに打ち込み装置１０を押し当てたことを検知するスイッチ５０に接続する。

発電装置３０はさらに、電動モータ１８のための駆動装置４０を有する。この駆動装置４０を、燃焼室後壁１９の、燃焼室１４とは反対側に備えた２個のシリンダ３２によって構成する。シリンダ３２を導管３４によって燃焼室１４に接続する。シリンダ３２内にはピストン３３を摺動可能に案内し、このピストン３３にはそれぞれ、牽引ロープ３６を固定し、この牽引ロープ３６は、シリンダ３２の貫通口から導出させ、転向ホイール３５を経て発電シャフト３７に案内する。特に図４に示すように、発電シャフト３７は、フリーホイール４７を介して電動モータのロータシャフト１７に連結し、第１軸受４８を介して支持ハンガ４１に支持する。フリーホイール４７を保持するロータシャフト１７の連結部分自体は、電動モータ１８の第２軸受４９を介して支持する。２個の転向ホイール３５をそれぞれ、支持軸３９に回転可能に支持する。これらの支持軸３９自体は、支持ハンガ４１の支持アーム４２に固定する。

牽引ロープ３６を発電シャフト３７の周りに複数回巻き付け、これにより、双方のピストン３３から牽引ロープ３６に引張荷重が加わる際、パルス状の回転モーメントが発生する。ゼンマイばねとして構成したばね素子３８の一方の端部を発電シャフト３７に固定し、他方の端部を支持ハンガ４１に固定する。これにより牽引ロープ３６による回転動作終了後、発電シャフト３７がばね素子３８によって反対方向に回転するため、牽引ロープ３６が再びある分量だけ発電シャフト３７に巻き付く。

打ち込み装置１０を加工物Ｗに押し当てると、図１に示すように、スイッチ５０が閉じ、電動モータ１８が始動する。これにより、ベンチレータ１６が電動モータ１８によって第４矢印５１の方向に回転する。この時点における駆動装置４０のピストン３０の位置を、図２に示す。

作動スイッチ２２を操作することにより、点火装置２３によって点火が起こり、また、制御装置３１によって電動モータ１８への給電が停止する（電動モータ１８のモータ作動状態の終了）。この場合、ロータシャフト１７の慣性によりベンチレータは回転し続ける。給電の停止と同時に、または場合によってはその直後に制御装置３１が電動モータ１８を発電動作状態に切り替え、電動モータ１８による発電を生ずる。燃焼室１４において酸化剤−燃料混合物、もしくは空気−燃料混合物が燃焼することにより打ち込みピストン１３を駆動し、同様に、燃焼ガスが増大して、導管３４を通じて燃焼室１４からシリンダ３２に流れ込むため（図３参照）シリンダ３２内の２個のピストン３３が第１矢印４４の方向に変位する。ピストン３３よりも下部の空気は通気口４３から排出される。上述したように、ピストン３３の運動を牽引ロープ３６によって発電シャフト３７に伝達することにより、発電シャフト３７が第２矢印４５の方向に回転する。発電シャフト３７の回転がフリーホイールによって電動モータ１８のロータシャフト１７に伝達することにより、減衰していたロータシャフト１７の回転数が再び増加する。牽引ロープ３６の変位に伴い転向ホイール３５が支持軸３９において第３矢印４６の方向に回転する。ばね素子３８は発電シャフト３７の回転によって巻かれて緊張し、燃焼工程終了後は発電シャフト３７を回転して初期位置に戻す。これにより、牽引ロープ３６が発電シャフト３７に再びある分量だけ巻き付く。同様に、シリンダ３２におけるピストン３３も図２に示す開始位置に復位する。

電動モータ１８は、牽引ロープ３６によって回転し、またそれに引き続いてロータシャフト１７が回転する際に発電し、電源２４を十分に充電する。さらにその間、ロータシャフト１７と共に回転するベンチレータ１６によって燃焼室１４を空気で十分に換気する。

本発明による打ち込み装置の、一部を縦断面で示した側面図である。 図１に示す打ち込み装置のII‐II線上の断面図である。 図２に示す打ち込み装置の打ち込み動作における断面図である。 本発明による打ち込み装置の一部における詳細を、一部縦断面で示す側面図である。

符号の説明

１０ 打ち込み装置
１１ ハウジング
１２ ガイドシリンダ
１３ 打ち込みピストン
１４ 燃焼室
１５ ピンガイド
１６ ベンチレータ
１７ ロータシャフト
１８ 電動モータ
１９ 燃焼室後壁
２０ マガジン
２１ グリップ
２２ 作動スイッチ
２３ 点火装置
２４ 電源
２５ 第１導線
２６ 第２導線
２７ 第３導線
２８ 第４導線
２９ 燃焼室スリーブ
３０ 発電装置
３１ 制御装置
３２ シリンダ
３３ ピストン
３４ 導管
３５ 転向ホイール
３６ 牽引ロープ
３７ 発電シャフト
３８ ばね素子
３９ 支持軸
４０ 駆動装置
４１ 支持ハンガ
４２ 支持アーム
４３ 通気口
４４ 第１矢印
４５ 第２矢印
４６ 第３矢印
４７ フリーホイール
４８ 第１軸受
５０スイッチ
５１ 第４矢印
Ｗ 加工材

Claims (7)

1. くぎ、ボルト、鋲などの固定素子を基礎構造に打ち込むための燃焼力駆動式打ち込み装置であって、
   酸化剤−燃料混合物のための燃焼室（１４）と、
   電動モータ（１８）によって駆動するベンチレータ（１６）と、
   電源（２４）と
   を備えた該打ち込み装置において、
   電動モータ（１８）を、電気エネルギーを発生する発電装置（３０）の一部として構成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、発電装置（３０）に、電動モータ（１８）をモータ動作状態と発電動作状態との間で切り替える制御装置（３１）を設けた打ち込み装置。
3. 請求項１または２に記載の装置において、電動モータ（１８）に発電シャフト（３７）を備え、この発電シャフト（３７）を、燃焼エネルギー駆動式の駆動装置（４０）によって回転し、また、フリーホイール（４７）によって電動モータ（１８）のロータシャフト（１７）に連結できるように構成した打ち込み装置。
4. 請求項３記載の装置において、駆動装置（４０）を牽引ロープ（３６）によって発電シャフト（３７）に連結した打ち込み装置。
5. 請求項３〜４のいずれか一項に記載の装置において、駆動装置（４０）に、燃焼室（１４）に連動し、内部にピストン（３３）を案内した少なくとも１個のシリンダ（３２）を設け、前記ピストン（３３）を発電シャフト（３７）に連結した打ち込み装置。
6. 請求項４または５に記載の装置において、牽引ロープ（３６）を、一方ではピストン（３３）に固定し、他方では発電シャフト（３７）に巻き付けた打ち込み装置。
7. 請求項３〜６のいずれか一項に記載の装置において、発電シャフト（３７）をばね素子（３８）に連結した打ち込み装置。

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