JP2018538155A - 燃料動力型打ち込み装置及び該打ち込み装置を作動する作動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、基盤に固定要素を打ち込む燃料動力型打ち込み工具（１）に関し、該打ち込み工具は、燃料のための少なくとも１つの主燃焼室（６）と、主燃焼室（６）からの膨脹可能ガスによって打ち込み方向（１５）に駆動可能な駆動ピストン（１０）と、点火装置（２６）が割り当てられていて、主燃焼室（６）内で燃料-空気の混合物が点火される前にその内部に主燃焼室（６）に作用する圧力を立ち上げ可能な予室（２５）とを備え、該予室（２５）は制御装置（３０）によって閉鎖可能な少なくとも１つの通路開口（３１，３２）を介して接続されているか又は予室（２５）の周囲に接続可能である。固定要素の打ち込み時、効率及び／又は機能性を改善するために、制御装置（３０）は電子制御ユニット（１００）を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、基盤に固定要素を打ち込む燃焼動力型打ち込み工具に関し、該打ち込み工具は、燃料のための少なくとも１つの主燃焼室と、主燃焼室からの膨脹可能ガスによって打ち込み方向に作動可能な駆動ピストンと、点火装置が割り当てられ、主燃焼室内での燃料-空気の混合物の点火の前に，その内部に主燃焼室に作用する圧力を立ち上げ可能な予室とを備え、該予室は制御装置によって閉鎖可能な少なくとも１つの通路開口によって接続されているか又は予室の周囲に接続可能である。更に、本発明は、このような燃焼動力型打ち込み工具を作動する作動方法に関する。

独国特許出願公開DE 10 32 035 A1は、基盤に固定要素を打ち込む燃焼動力型打ち込み工具を開示しており、該打ち込み工具は、燃料のための少なくとも１つの主燃焼室と、主燃焼室からの膨脹可能ガスによって打ち込み方向に作動可能で且つピストンガイド内に取り付けられた駆動ピスントと、予室とを有する。予室内には、主燃焼室内での燃料-空気の混合物の点火の前に主燃焼室に作用する圧力を立ち上げ可能であり、予室はピストンガイド内でスペースによって形成され、該スペースは駆動ピストンの底に接続している。該底は駆動ピストンの初期位置にて主燃焼室とは反対側にある。そして、予室は少なくとも一時的に通路開口を通じて主燃焼室に接続され、主燃焼室には圧力を検出するための手段が備えられ、該手段は主燃焼室のための点火装置と協働して作動する。

本発明の目的は、燃焼動力型打ち込み工具を使用して固定要素を打ち込むとき、効率及び／又は機能性を改善することにあり、前記打ち込み工具は、燃料のための少なくとも１つの主燃焼室と、主燃焼室からの膨脹可能ガスによって打ち込み方向に作動可能な駆動ピストンと、点火装置が割り当てられ、主燃焼室内での燃料-空気の混合物の点火の前にその内部に主燃焼室に作用する圧力を立ち上げ可能な予室とを備え、該予室は制御装置によって閉鎖可能な少なくとも１つの通路開口によって接続されているか又は予室の周囲に接続可能である。

本発明の目的は、燃料のための少なくとも１つの主燃焼室と、主燃焼室からの膨脹可能ガスによって打ち込み方向に作動可能な駆動ピストンと、点火装置が割り当てられていて、主燃焼室内での燃料-空気の混合物の点火の前にその内部に主燃焼室に作用する圧力を立ち上げ可能な予室とを備え、該予室が制御装置によって閉鎖可能な少なくとも１つの通路開口によって接続されているか又は予室の周囲に接続可能である、基盤に固定要素を打ち込むための燃焼動力型打ち込み工具において、前記制御装置が電子コントローラを含んでいることで達成される。燃焼動力型打ち込み工具の作動中、不所望な摩擦損失は、予室の通路開口を開閉する電子コントローラの使用によって著しく減少可能である。この結果、燃焼動力型打ち込み工具の寿命を延ばすことができる。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、電子コントローラが電動アクチュエータに接続されていることに特徴付けられる。電動アクチュエータを介して、予室の通路開口は簡単且つて迅速に開閉可能となる。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、電動アクチュエータが電動モータを含むことに特徴付けられる。電子コントローラを介して、電動モータは迅速且つ簡単な仕方で作動可能である。例えば電動アクチュエータとしての電動モータがハウジング、特に予室シリンダの外面に取り付けられている。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、電動モータが制御スリーブに機械的に結合されていることに特徴付けられる。電動アクチュエータと制御スリーブとの間の機械的な結合は例えばギヤ型式の機構を含む。例えば、制御スリーブは実質的に円形の円筒ジャケットの形状を有し、ハウジング、特に予室の境界を定める予室シリンダに対して、通路開口を解放即ち開いた開位置と、通路開口が閉じた閉位置との間で移動可能である。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、制御スリーブがラック歯を有し、該ラック歯が歯車を介して電動アクチュエータに結合されていることに特徴付けられる。例えば、ラック歯は歯付きロッドで提供され、制御スリーブの外面に固定されている。好適には、歯付きロッドには歯車が噛み合い、このようにすることで、ギヤ型式の機構は簡単に具体化され、該機構を介して制御スリーブは、電子コントローラによって作動される電動モータを介して移動可能となる。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、制御スリーブが予室の通路開口に対して移動可能で、これにより、予室の通路開口が電子コントローラによる電動アクチュエータの作動制御を介し、制御スリーブにより開閉されることに特徴付けられる。例えば、開位置と閉位置との間の制御スリーブの動きは、予室の境界を定めるハウジング又は予室シリンダにて制御スリーブが案内されることで可能となる。制御スリーブの通路開口と予室の通路開口とが完全に重なり合うと仮定すれば、予室の通路断面積、即ち、出口断面積は最大になる。閉位置において、予室の通路開口は制御スリーブによって完全に閉じられるのが好ましい。電子コントローラは、制御スリーブの任意の中間位置を簡単に提示可能となる。つまり、電子コントローラ及び電動アクチュエータの助けでもって、通路断面積は開位置と閉位置との間で無段階に可変できる。このようにして、打ち込み工具の作動中、パワーの調整又は設定が特に好都合にして可能となる。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、電子コントローラが少なくとも１つのセンサ装置に接続され、該センサ装置が主燃焼室に割り当てられていることに特徴付けられる。センサ装置は例えば圧力センサであって、該圧力センサは主燃焼室の圧力を検出する。圧力センサの信号は制御装置の電子コントローラで処理される。センサ装置は別のセンサを含むことができ、該別のセンサは例えば、打ち込み工具の周囲の圧力、予室の圧力、加速度及び／又は打ち込み工具の位置での温度を検出する。

別の実施形態によれば、制御装置の電子コントローラはユーザインタフェースを有することができる。該ユーザインタフェースを介して、打ち込み工具のユーザはパワーの設定を個々に修正又は調整できる。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、電子コントローラが予室に割り当てられた点火装置に接続されていることに特徴付けられる。この結果、燃焼動力型打ち込み工具の作動中、時間指向の連続制御が簡単にして可能となる。予室の通路開口の開閉は、予室内での点火に続いて所定の時間間隔の経過後、時間制御にて実施可能である。この目的のため、例えば予室内での点火の時間間隔が制御装置の電子コントローラで測定される。以前に設定した時間間隔に従い、制御スリーブの助けでもって予室の通路開口を開くための電動アクチュエータもまた、電子コントローラを介して自動的に作動可能である。

燃焼動力型打ち込み工具の他の好適な実施形態は、主燃焼室に別の点火装置が割り当てられていることに特徴付けられる。前述の打ち込み工具は予室に割り当てられた単一の点火装置のみで作動可能である。予室での点火に続き、予室からの反応ガスは主燃焼室内で膨脹し、広がる火炎面を有する。主燃焼室内に広がる火炎面により、主燃焼室内に含まれる予圧縮の燃料-空気の混合物の点火が主燃焼室内で生じる。しかしながら、主燃焼室内での燃料-空気の混合物の点火は、主燃焼室内の別の点火装置によっても起こり得る。

前述した燃焼動力型打ち込み工具を作動する作動方法において、前述の目的は代替的又は付加的に、予室の通路開口の制御が主燃焼室の圧力により実施されることで達成される。このようにすることで、相当に高いエネルギ密度を有した燃焼動力型又はガス動力型の打ち込み工具が簡単にして実現可能となる。前述の手段は特に簡単にして予室の換気制御を可能にする。この効果のために、使用時の打ち込み工具の不所望な磨耗が低減される。更に、主燃焼室の圧力によって予室の通路開口を制御することで、打ち込み工具の大幅な長寿命化が確実となる。

前記方法の好適な実施形態は、予室の通路開口の制御が点火時間及びセンサの関数として実施されることに特徴付けられる。このようにして、燃焼動力型打ち込み工具の作動時、予室の換気制御が簡単にして実施可能となる。

選択的には、本発明は、特にプログラムが打ち込み工具の制御にて実施されるなら、前述の方法を実施するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品にも関する。

更に、本発明は、前述の打ち込み工具のための制御装置、特に、電子コントローラ、電動アクチュエータ及び／又は制御スリーブに関する。上述のパーツは選択的且つ分離して譲渡可能である。

本発明の更なる利点、特徴及び詳細は、図面に基づいて異なる実施形態を記載した以下の説明から明らかになる。

予室での点火前の状態にて、制御装置を含む燃焼動力型打ち込み工具を簡略化して示す縦断面図である。 予室での点火直前の状態にて、異なる制御装置を有する図１と同様な打ち込み工具の縦断面図である。

図１，２は、異なる作動状態の打ち込み工具１を簡略化して示した縦断面である。図１，２に示された打ち込み工具１は、燃焼ガス又は気化可能な液状燃料によって作動可能である。打ち込み工具１はハウジング３を含む。該ハウジング３は主シリンダ５を有し、該主シリンダ５は主燃焼室６の境界を定めている。主燃焼室６には入口装置８を介してガス及び／又は空気が供給可能である。

図１，２において、打ち込み工具１のハウジング３内には駆動ピストン１０が昇降方向に往復動可能にして案内されている。駆動ピストン１０はピストンロッド１１を含み、該ピストンロッド１１はピストンヘッド１２から延出している。ピストンヘッド１２とは反対側のピストンロッド１１の打ち込み端１４はボルトガイド（図示しない）内に位置付けられ、該ボルトガイドは固定要素を案内するのに役立つ。また、固定要素はボルトとしても参照される。

また、その内部に駆動ピストン１０のピストンロッド１１を含むボルトガイドは打ち込み機構として参照される。該打ち込み機構を介して、爪やボルト等の固定要素が基盤（図示しない）に打ち込み可能である。固定要素の打ち込み前に、打ち込み工具１は基盤に対し、そのボルトガイドによって押し付けられて、作動される。例えば、打ち込み手順を起こすのにトリガスイッチとして参照されるスイッチ（図示しない）が役立つ。該スイッチは例えば、打ち込み工具１のハンドルバー（また、図示せず）に備えられている。

図１，２において、打ち込み方向は矢印１５によって示されている。固定要素を打ち込むとき、駆動ピストン１０はピストンロッド１１によって打ち込み方向１５に大きく加速され、基盤に固定要素を打ち込む。打ち込み手順中、駆動ピストン１０は上死点に相当する図１，２に示された初期位置から下死点に相当する端位置まで移動される。

図１，２での上昇方向の駆動ピストン１０の動きはピストン止め１６によって制限され、該ピストン止め１６はシリンダに固定して結合されている。ピストン止め１６は駆動ピストン１０の上死点を規定する。ピストン止め１６は磁石装置１７と組み合わすことができる。例えば、磁石装置１７は図１，２に示された初期位置に所定の保持力によって駆動ピストン１０を保持するのに役立つ。

下降方向への駆動ピストン１０の動きは、１つ又は複数の止め及び／又は減衰要素２８，２９によって制限される。止め及び／又は減衰要素２８，２９は例えば緩衝器として構成されている。

ピストンヘッド１２は第１ピストン面２１を含み、該第１ピストン面２１は主燃焼室６に面している。主燃焼室６とは反対側のピストンヘッド１２の第２ピストン面２２は予室シリンダ２４内にて予室２５の境界を定める。予室シリンダ２４は打ち込み工具１におけるハウジング３の一部である。

予室２５は予燃室を意味し、予室２５には点火装置２６及び入口装置２７が割り当てられている。更に、止め及び／又は減衰要素２８，２９は予室２５内に位置付けられている。入口装置２７を介して予室又は予燃室２５に燃料-空気の混合物が供給され、混合物は予室２５内にて点火装置２６の助けで点火される。

予室シリンダ２４は２つの通路開口３１，３２を含み、これら通路開口３１，３２は例えば、予室２５からの排ガスの排出を可能にする。通路開口３１，３２は要求に応じて制御装置３０により閉鎖可能である。制御装置３０は制御スリーブ３４を含み、該制御スリーブ３４は２つの通路開口３７，３８を有する。

制御スリーブ３４の通路開口３７，３８が通路開口３１，３２と重なり合うように位置付けられたなら、通路開口３１，３２は開く。図１，２において、通路開口３１，３２は制御スリーブ３４によって閉じられている。制御スリーブ３４は実質的に真っ直ぐな円形の円筒ジャケットの形状を有し、図１，２では昇降方向に移動可能である。

予室２４と主燃焼室６との間には２つ又は複数の流出開口４１，４２が設けられている。流出開口４１，４２には１つの弁装置４３，４４がそれぞれ割り当てられている。例えば、弁装置４３，４４はフラップ弁であって、予室２５から主燃焼室６への燃料-空気の混合物の通過を圧力の関数として可能にする。図１，２において、弁装置４３，４４は閉じられている。

図１，２に示された打ち込み工具１;１２１の実施形態は、制御装置３０を表す電子コントローラ１００を含む。制御の点からみて、制御ライン１０２は電子コントローラ１００を電動アクチュエータ１０４に接続している。電動アクチュエータ１０４は電動モータ１０５を含み、該電動モータ１０５は軸１０６を有する。電動モータ１０５とは反対側の軸１０６の端に歯車１０８が示されており、該歯車１０８は電動モータ１０５によって回転される。

歯車１０８はラック歯(toothing)１１０に噛み合い、該ラック歯１１は真っ直ぐな歯列として構成されている。例えば、ラック歯１１０は制御スリーブ３４の外面に設けられた歯付きロッドとして構成されている。歯車１０８が反時計方向に回転するとき、制御スリーブ３４は図１，２にて下方、つまり、打ち込み方向に動く。歯車１０８が時計方向に回転するとき、制御スリーブ３４は図１，２に、上昇方向、つまり、打ち込み方向１５とは逆に動く。

電動アクチュエータ１０４の電動モータ１０５は例えばリニアモータである。電動モータ１０５の代わりに、電動アクチュエータ１０４は異なるアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータを含むことができる。図示とは異なり、予室２５の通路開口３１，３２を開閉する制御スリーブ３４の動きは例えば回転のように異なるものであってもよい。制御スリーブ３４の動きは電圧の印加によって任意の方式で起こすことができる。

図１に示された打ち込み工具１のために、主燃焼室６にはセンサ装置１１２が割り当てられている。センサ装置１１２は制御の点からみて制御装置３０の電子コントローラに制御ライン１０１を介して接続されている。センサ装置１１２は圧力センサを含み、該圧力センサによって主燃焼室６の圧力が検出される。打ち込み工具１を作動するとき、センサ装置１１２は信号を出力し、該信号は電子コントローラ１００で処理される。

電子コントローラ１００は別のセンサ入力部を含み、これらセンサ入力部は別のセンサ装置（図示しない）に接続されている。別のセンサ装置は例えば、周囲の圧力又は予室２５の圧力を検出可能である。代替的又は付加的に、別のセンサ装置は、打ち込み工具１の作動中、異なる位置での加速及び／又は温度を検出可能である。

更に、電子コントローラはユーザインタフェースを含んでいるのが好都合である。該ユーザインタフェースを介して、打ち込み工具１のユーザは打ち込み工具１を作動させるための所望のパワーを個々に設定できる。電子コントローラ１００の助けにて、特にセンサデータ及びユーザデータに基づき、打ち込み工具１の作動中、次のプロセス、即ち、投与量(a dosing amount)の電子制御や、予室２５の点火装置２６及び／又は主燃焼室６に割り当てられた別の点火装置（図１に図示せず）の制御が実施される。更にまた、燃焼前の混合物の形成及び／又は洗浄(flushing)をなすための図示しない換気装置が燃焼後つ電子コントローラ１００によって制御される。

電動アクチュエータ１０４の助けでもって、予室２５の通路開口３１，３２の有効通路断面積が制御スリーブ３４を介して簡単な仕方でもって無段階に調整可能である。特に、ユーザによるパワー設定又はパワー調整が通路断面積のフレキシブルな制御で可能になることは好都合である。打ち込み工具１のユーザが低パワーの打ち込みを選択すれば、予室の換気口は部分的にして且つ後でのみに開くか、又は全く開くことがない。このことは、打ち込み工具１が作動するとき、予室２５内にエアクッション又は燃焼ガスのクッションを作り出す結果となる。このようなクッションは、駆動ピストン１０が予室２５の止め及び又は減衰要素２８，２９に衝突することで、駆動ピストン１０を突然に減速させるよりも、駆動ピストン１０の著しく且つより緩やかな減速を可能にする。この結果、工具の摩耗が低減でき、工具の寿命を長くすることができる。

電動アクチュエータ１０４の助けでもって、予室２５の通路開口３１，３２の開閉は、周囲の空気温度や周囲圧力の関数として、電子コントローラ１００を介して簡単に制御可能である。このような両パラメータのため、空気又は燃料-空気の混合物の密度は予室２５及び主燃焼室６内での燃焼の前に変化する。このことは、主燃焼室６内の燃焼室圧に影響を及ぼす。通路開口３１，３２の有効な通路断面積は一定のパワーを簡単にして確保するために適合可能である。

図２に示された打ち込み工具１２１のために、主燃焼室６には別の点火装置１２６が割り当て可能となっている。該別の点火装置１２６を介して、予室２５内で点火が既に起きたかどうかとは独立し、主燃焼室６内でガス混合物の点火が可能である。この場合、打ち込み工具１２１の別の作動モードが可能となる。

図１に示された打ち込み工具１とは異なり、図２に示された打ち込み工具１２１のために制御ライン１４１が備えられ、該制御ライン１４１は制御装置３０の電子コントローラ１００を予室２５の点火装置２６に接続している。この結果、予室の換気に関して、時間指向の連続制御が簡単に可能となる。この場合、例えば制御スリーブ３４による予室２５の通路開口３１，３２の開閉は、予室での点火後、所定の時間の経過後に起こされる。

例えば、電子コントローラ１００は、予室での点火の時間間隔を測定する。以前に設定された時間間隔が経過した後、予室２５の通路開口３１，３２は電動アクチュエータ１０４を介して制御スリーブ３４により解放、即ち、開かれる。特に、このことはセンサ装置（図１の参照符号１１２）の省略が可能となる利点を有する。

Claims (10)

1. 基盤に固定要素を打ち込む燃焼動力型打ち込み工具（１;1２１）であって、
   燃料のための少なくとも１つの主燃焼室（６）と、
   前記主燃焼室（６）からの膨脹可能ガスによって打ち込み方向（１５）に作動可能な駆動ピストン（１０）と、
   点火装置（２６）が割り当てられていて、前記主燃焼室（６）での燃料-空気の混合物の点火の前に、その内部に前記主燃焼室（６）に作用する圧力を立ち上げ可能な予室（２５）であって、制御装置（３０）によって閉鎖可能な少なくとも１つの通路開口（３１，３２）によって接続されているか又は予室（２５）の周囲に接続可能な予室（２６）と
   を備え、
   前記制御装置（３０）が電子コントローラ（１００）を含むことを特徴する、燃焼動力型打ち込み工具。
2. 前記電子コントローラ（１００）は電動アクチュエータ（１０４）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼動力型打ち込み工具。
3. 前記電動アクチュエータ（１０４）は電動モータ（１０５）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の燃焼動力型打ち込み工具。
4. 前記電動アクチュエータ（１０４）は制御スリーブ（３４）に機械的に結合されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の燃焼動力型打ち込み工具。
5. 前記制御スリーブ（３４）はラック歯（１１０）を有し、該歯ラック歯は歯車（１０８）を介して前記電動アクチュエータ（１０４）に結合されていることを特徴とする、請求項４に記載の燃焼動力型打ち込み工具。
6. 前記制御スリーブ（３４）は、前記予室（２５）の前記通路開口（３１，３２）に対して移動可能であり、前記予室（２５）の前記通路開口（３１，３２）が前記電子コントローラ（１００）により前記電動アクチュエータ（１０４）を介して作動される前記制御スリーブ（３４）によって開閉されるべく構成されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の燃焼動力型打ち込み工具。
7. 前記電子コントローラ（１００）は少なくとも１つのセンサ装置（１１２）に接続され、該センサ装置が前記主燃焼室（６）に割り当てられていることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の燃焼動力型打ち込み工具。
8. 前記電子コントローラ（１００）は前記点火装置（２６）に接続され、該点火装置（２６）が前記予室（２５）に割り当てられていることを特徴とする、請求項２〜６の何れかに記載の燃焼動力型打ち込み工具。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の燃焼動力型打ち込み工具（１;1２１）を作動させる作動方法であって、前記予室（２５）の前記通路開口（３１，３２）の制御が点火時間及び／又はセンサの関数として実施されることを特徴とする、作動方法。
10. 請求項１〜８の何れかに記載の燃焼動力型打ち込み工具（１;1２１）のための制御装置（３０）、特に電動アクチュエータ（１０４）及び／又は制御スリーブ（３４）。

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