JP2021526085A

JP2021526085A - 固定工具

Info

Publication number: JP2021526085A
Application number: JP2020567914A
Authority: JP
Inventors: ディットリッヒティロ; アブアントゥンチャフィック; フリーヴァルドカイ
Original assignee: ヒルティアクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2021-09-30
Also published as: EP3578307A1; US20210187715A1; AU2019281998A1; WO2019233856A1; TW202000397A; EP3801997A1

Abstract

発明は、留め具を基材に打ち込むための固定工具であって、留め具を収容するために設けられるホルダと、ホルダ内に収容される留め具を固定軸に沿って基材に移送するよう設けられる打込要素と、固定軸に沿って留め具に向けて打込要素を駆動するために設けられる駆動装置と、を備え、駆動装置は、巻回軸の周囲に巻回される担体フィルム上にそれぞれ配置される２つの電極を有する電気コンデンサを有し、巻回軸の場合の方向におけるコンデンサの大きさは、巻回軸と垂直なコンデンサの大きさの最大である、固定工具に関する。

Description

本発明は、留め具を基材（被打ち込み材）に打ち込むための固定工具に関する。

かかる固定工具は、通常留め具のためのホルダを有し、そこに保持される留め具が固定軸に沿って基材に移送される。このため、打込要素は、駆動装置により固定軸に沿って留め具に向かって駆動される。

特許文献１は、打込要素のための駆動装置を有する固定工具を開示している。駆動装置は電気コンデンサ及びコイルを有する。打込要素を駆動するために、コンデンサはコイルを介して放電され、それによってローレンツ力が打込要素に作用し、その結果、打込要素は釘に向かって移動する。

米国特許第６，８３０，１７３号明細書

本発明の目的は、高効率及び／又は良好な取付品質が保証される前記の種類の固定工具を提供することにある。

この目的は、基材（被打ち込み材）に留め具を打ち込むための固定工具、特に手持ち式固定工具であって、留め具を保持するためのホルダと、ホルダに保持される留め具を固定軸に沿って基材に移送するための打込要素と、固定軸に沿って留め具に向けて打込要素を駆動するための駆動装置と、を備え、駆動装置は、巻回軸の周囲に巻回される担体フィルム上にそれぞれ設けられた２つの電極を有する電気コンデンサを備え、巻回軸の方向におけるコンデンサの大きさは、巻回軸と垂直に見た場合のコンデンサの大きさ、特に直径の最大１．４倍である、固定工具によって達成される。これは、同じ電極表面積を有し、その結果、同じ体積及び重量を有するコンデンサの急速放電中に、電荷がコンデンサから流れ易いようにする。コンデンサの内部抵抗が低いほど、駆動効率が高くなる。結果として、状況によっては、例えば電解コンデンサと比較して、フィルムコンデンサの低いエネルギー密度の欠点が過剰に補償される。巻回軸の方向におけるコンデンサの大きさは、巻回軸と垂直に見た場合のコンデンサの大きさの、好ましくは最大１．２倍、特に好ましくは最大である。固定工具は、この場合、手持ち式で用いることができるのが好ましい。代替として、固定工具は固定又は半固定式で用いることができる。

本発明において、コンデンサは、電荷及び関連するエネルギーを電界に蓄積する電気部品を意味するものとして理解されるべきである。特に、コンデンサは２つの導電性電極を有し、電極の帯電が異なるとその間に電界が形成される。本発明において、留め具は、例えば、釘、ピン、クランプ、クリップ、スタッド、特にねじ付きボルト、等を意味するものとして理解されるべきである。

本発明の有利な態様は、担体フィルムが実質的にプラスチックからなることを特徴としている。

有利な態様は、電極がそれぞれ担体フィルムに付着され、特に蒸着されることを特徴としている。

有利な態様は、電極がそれぞれ、少なくとも１０オーム／□及び最大で１００オーム／□のシート抵抗を有することを特徴としている。電極はそれぞれ、少なくとも少なくとも３０オーム／□及び／又は最大６０オーム／□のシート抵抗を有するのが好ましい。

有利な態様は、巻回軸が固定軸と平行に配向されることを特徴としている。巻回軸は、固定軸と一致することが好ましい。

有利な態様は、駆動装置が、コンデンサから離れて導き、ホルダに面するコンデンサの端部側面上のコンデンサの電極に、電気的に接続される、少なくとも１つの電気ラインを備えることを特徴としている。電気ラインは、電極にはんだ付け、溶接、又はねじ留めされることが好ましい。

有利な態様は、コンデンサが８ｍオーム未満の内部抵抗を有することを特徴としている。コンデンサは、６ｍオーム未満、特に好ましくは４ｍオーム未満の内部抵抗を有することが好ましい。

有利な態様は、コンデンサが、１０００Ｖ〜３０００Ｖの間の充電電圧で充電されるために設けられることを特徴としている。

有利な態様は、駆動装置が、打込要素上に配置されるかご形回転子と、コンデンサの放電中、電流が流れ、打込要素を留め具に向けて加速する磁場を生成する励磁コイルとを有することを特徴としている。

本発明は、図面に示された実施例により説明される。

固定工具の縦断面図である。

図１は、図示しない基材に留め具を打ち込むための手持ち式固定工具１０を示している。固定工具１０は、釘として形成される留め具３０を固定軸Ａに沿って（図１の左側の）基材（被打ち込み材）に打ち込むために保持する、スタッドガイドとして形成されるホルダ２０を有する。留め具をホルダに供給するため、固定工具１０は、留め具を個別に又は留め具ストリップ５０の形態で保管し、ホルダ２０に１つずつ移送するマガジン４０を備える。この目的を達成するために、マガジン４０は、特に示さないが、ばね式の送り要素を有する。固定工具１０は、ピストンプレート７０及びピストンロッド８０を備える打込要素６０を有する。打込要素６０は、留め具３０をホルダ２０から出て固定軸Ａに沿って基材に移送するために設けられている。そのプロセスで、打込要素６０は、そのピストンプレート７０により、固定軸Ａに沿ってガイドシリンダ９５で案内される。

打込要素６０は、その一部が、ピストンプレート７０上に配置されるかご形回転子９０、励磁コイル１００、軟磁性フレーム１０５、スイッチング回路２００、及び５ｍオームの内部抵抗を有するコンデンサ３００を備える駆動装置によって駆動される。かご形回転子９０は、好ましくはリング状、特に好ましくは円形リング状の、例えば銅製の低電気抵抗を有する要素からなり、ホルダ２０とは離れて面するピストンプレート７０の側面でピストンプレート７０に締結され、例えば、はんだ付け、溶接、接着接合、クランプ、又は形状に適合する方法で接続されている。図示しない実施例において、ピストンプレート自体はかご形回転子として形成されている。スイッチング回路２００は、前もって充電されるコンデンサ３００の急速放電を生じ、それによって流れる放電電流をフレーム１０５に埋め込まれた励磁コイル１００を介して伝導するために設けられている。フレームは、好ましくは、少なくとも１．０Ｔの飽和磁束密度及び／又は最大１０^６Ｓ／ｍの実効比導電率を有し、そのため、励磁コイル１００によって生成される磁場はフレーム１０５によって増強され、フレーム１０５内の渦電流は抑制される。

打込要素６０の準備完了位置（図１）において、打込要素６０は、ピストンプレート７０と共に、かご形回転子９０が励磁コイル１００から僅かな距離に配置されるように、フレーム１０５の特に示さないリング状凹みに進入する。その結果、励磁コイルを流れる電気励起電流の変化によって生成される励起磁場は、かご形回転子９０を通過し、その一部では、かご形回転子９０内にリング状に循環する二次電流を誘導する。この二次電流は、蓄積し、従って変化し、結果として、励起磁場に対抗する二次磁場を生成し、その結果、かご形回転子９０は、励磁コイル１００によって反発され、打込要素６０をホルダ２０及びその中に保持される留め具３０に向けて駆動するローレンツ力を受ける。

固定工具１０は、更に、駆動装置が保持されるハウジング１１０と、トリガとして形成される操作要素１３０を有するハンドル１２０と、充電式バッテリとして形成される電気エネルギー蓄積装置１４０と、制御ユニット１５０と、トリッピングスイッチ１６０と、接触圧スイッチ１７０と、フレーム１０５上に配置される温度センサ１８０として形成される励磁コイル１００の温度を検出するための手段と、制御ユニット１５０を電気エネルギー蓄積装置１４０、トリッピングスイッチ１６０、接触圧スイッチ１７０、温度センサ１８０、スイッチング回路２００、及びそれぞれコンデンサ３００に接続する電気接続ライン１４１、１６１、１７１、１８１、２０１、３０１とを備えている。図示しない実施例において、固定工具１０は、電気エネルギー蓄積装置１４０の代わりに、又は電気エネルギー蓄積装置１４０に加えて、電力ケーブルによって電気エネルギーを供給される。制御ユニットは、好ましくはプリント回路基板上で相互接続されて１つ以上の電気制御回路、特に１つ以上のマイクロプロセッサを形成する電子部品を備えている。

固定工具１０が図示しない基材（図１の左側）に圧接される場合、特に示さない接触圧要素が接触圧スイッチ１７０を操作し、その結果、接続ライン１７１によって制御ユニット１５０へ接触圧信号を送信する。これは、制御ユニット１５０を作動させて、コンデンサ３００を充電するために、接続ライン１４１によって電気エネルギー蓄積装置１４０から制御ユニット１５０に、そして接続ライン３０１によって制御ユニット１５０からコンデンサ３００に電気エネルギーを伝導するコンデンサ充電プロセスを開始する。この目的を達成するために、制御ユニット１５０は、電気エネルギー蓄積装置１４０からの電流をコンデンサ３００のための適切な充電電流に変換する、特に示さないスイッチングコンバータを備える。コンデンサ３００が充電され、打込要素６０が図１に示すその準備完了位置にある場合、固定工具１０は準備完了状態にある。コンデンサ３００の充電は、その領域の人々の安全性を高めるため、基材に圧接している固定工具１０によってのみ実施されるため、取付プロセスは、固定工具１０を基材に圧接する場合にのみ可能となる。図示しない実施例において、制御ユニットは、固定工具が電源オンにされる場合、又は固定工具が基材から持ち上げられる場合、又は先行する打込プロセスが完了する場合、コンデンサ充電プロセスを既に開始している。

操作要素１３０が、例えば、固定工具１０が準備完了状態で、ハンドル１２０を保持している手の人差し指を用いて引っ張られることによって操作される場合、操作要素１３０は、トリッピングスイッチ１６０を操作し、その結果、接続ライン１６１によってトリッピング信号を制御ユニット１５０に送信する。これは、制御ユニット１５０を作動させて、コンデンサ３００が放電されることによって、コンデンサ３００に蓄積された電気エネルギーをスイッチング回路２００によってコンデンサ３００から励磁コイル１００に伝導するコンデンサ放電プロセスを開始する。

このために、図１に略図的に示すスイッチング回路２００は、コンデンサ３００を励磁コイル２００に接続する２つの放電ライン２１０、２２０を備え、その少なくとも１つの放電ライン２１０は、通常開いている放電スイッチ２３０によって遮断される。スイッチング回路２００は、励磁コイル１００及びコンデンサ３００と電気発振回路を形成する。この発振回路の前後の振動及び／又はコンデンサ３００の負帯電は、駆動装置の効率に悪影響を及ぼす可能性があるが、フリーホイーリングダイオード２４０の助けにより抑制することができる。放電ライン２１０、２２０は、例えば、はんだ付け、溶接、ねじ込み、クランプ、又は形状適合接続によって、いずれの場合にも、ホルダ２０に面するコンデンサ３００の端部側面３６０に配置されるコンデンサ３００の電気接点３７０、３８０によって、コンデンサ３００の１つの電極３１０、３２０に電気的に接続される。放電スイッチ２３０は、高電流強度の放電電流を切り替えるのに適しているのが好ましく、例えば、サイリスタとして形成される。加えて、放電ライン２１０、２２０は、互いに小さな距離にあるので、それらによって誘発される寄生磁場は可能な限り低くなる。例えば、放電ライン２１０、２２０は、組み合わされてバスバーを形成し、適切な手段、例えば、保持装置又はクランプによって共に保持される。図示しない実施例において、フリーホイーリングダイオードは、放電スイッチと電気的に並列に接続されている。図示しない更なる実施例において、回路内に設けられているフリーホイーリングダイオードはない。

コンデンサ放電プロセスを開始する目的のため、制御ユニット１５０は、接続ライン２０１によって放電スイッチ２３０を閉じ、その結果、高電流強度のコンデンサ３００の放電電流が励磁コイル１００を通って流れる。急速に上昇する放電電流は、かご形回転子９０を通過する励起磁場を誘導し、その一部は、かご形回転子９０内に、リング状に循環する二次電流を誘導する。この二次電流は、蓄積し、結果として、励起磁場に対抗する二次磁場を生成し、その結果、かご形回転子９０は、励磁コイル１００によって反発され、打込要素６０をホルダ２０及びその中に保持される留め具３０に向けて駆動するローレンツ力を受ける。打込要素６０のピストンロッド８０が、留め具３０の特に示さないヘッドに衝突するとすぐに、留め具３０は、打込要素６０によって基材に打ち込まれる。打込要素６０の過剰な運動エネルギーは、ばね弾性及び／又は減衰材料、例えばゴムで作られた制動要素８５により、制動要素８５に対抗してピストンプレート７０と共に移動し、それが停止するまで後者によって制動される打込要素６０によって吸収される。打込要素６０は、次いで、特に示さないリセット装置によって準備完了位置にリセットされる。

コンデンサ３００、特にその重心は、固定軸Ａ上の打込要素６０の後方に配置される一方で、ホルダ２０は打込要素６０の前方に配置される。従って、固定軸Ａに関して、コンデンサ３００は、打込要素６０に対して軸方向にオフセットされるように及び打込要素６０と径方向に重なるように配置される。その結果、一方では、短い長さの放電ライン２１０、２２０を実現することができ、その結果、それらの抵抗を低減することができ、従って、駆動効率を高めることができる。一方、固定工具１０の重心と固定軸Ａとの間の僅かな距離を実現することができる。その結果、打込プロセス中に固定工具１０が反動した場合の傾動モーメントは小さい。図示しない実施例において、コンデンサは打込要素の周囲に配置される。

電極３１０、３２０は、例えば、担体フィルム３３０の金属化によって、特に蒸着されることによって、巻回軸の周囲に巻回される担体フィルム３３０の反対側に配置され、ここで、巻回軸は固定軸Ａと一致する。図示しない例示的な実施形態において、電極を有する担体フィルムは、巻回軸に沿った通路が残るように巻回軸の周囲に巻回されている。特に、この場合、コンデンサは、例えば、固定軸の周囲に配置される。担体フィルム３３０は、１５００Ｖのコンデンサ３００の充電電圧において、２．５μｍ〜４．８μｍの間の膜厚を有し、３０００Ｖのコンデンサ３００の充電電圧において、例えば、９．６μｍの膜厚を有する。図示しない例示的な実施形態において、担体フィルムは、その一部が、層として上下に配置される２つ以上の個別のフィルムから構成される。電極３１０、３２０は、５０オーム／□のシート抵抗を有する。

コンデンサ３００の表面は、シリンダ状、特に円柱状を有し、そのシリンダ軸は固定軸Ａと一致している。このシリンダの巻回軸方向における高さは、巻回軸に対して垂直に測定されるその直径と略同じ大きさである。シリンダの直径に対する高さの比率が小さいため、コンデンサ３００の比較的高い静電容量に対する低い内部抵抗、及びとりわけ、固定工具１０のコンパクトな構造が達成される。コンデンサ３００の低い内部抵抗はまた、電極３１０、３２０の大きな線断面積によって、特に電極３１０、３２０の高い層厚によっても達成され、ここで、自己回復効果への及び／又はコンデンサ３００の耐用年数への層厚の影響を考慮すべきである。

コンデンサ３００は、減衰要素３５０によって減衰されるように固定工具１０の残りの部分に取り付けられる。減衰要素３５０は、固定軸Ａに沿った固定工具１０の残りの部分に対するコンデンサ３００の動きを減衰させる。減衰要素３５０は、コンデンサ３００の端部側面３６０に配置され、端部側面３６０を完全に覆う。結果として、担体フィルム３３０の個々の巻線は、固定工具１０の反動によって均一な負荷を受ける。この場合、電気接点３７０、３８０は、端面３６０から突出し、減衰要素３５０を通過する。このために、それぞれの場合の減衰要素３５０は、電気接点３７０、３８０が突出する間隙を有する。接続ライン３０１はそれぞれ、コンデンサ３００と固定工具１０の残りの部分との間の相対的な動きを補償するための、いずれか詳細には示さない張力緩和及び／又は拡張ループを有する。図示しない実施例において、更なる減衰要素が、コンデンサ上に、例えば、ホルダとは離れて面するコンデンサの端部側面に配置される。コンデンサは、次いで、好ましくは、２つの減衰要素間にクランプされ、すなわち、減衰要素は、プレストレスによりコンデンサを支える。図示しない更なる実施例において、接続ラインは、コンデンサからの距離が増加するにつれて連続的に減少する剛性を有する。

本発明を、図面に示す一連の実施例及び図示していない実施例を用いて説明してきた。様々な実施例の個々の特徴は、それらが矛盾しないことを条件として、個別に又は互いとの任意の所望の組み合わせで適用可能である。本発明による固定工具は、他の用途にも用いることができることに留意されたい。

Claims

基材（被打ち込み材）に留め具を打ち込むための固定工具、特に手持ち式固定工具であって、留め具を保持するために設けられるホルダと、前記ホルダに保持される留め具を固定軸に沿って前記基材に移送するために設けられる打込要素と、前記固定軸に沿って前記留め具に向けて前記打込要素を駆動するために設けられる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、巻回軸の周囲に巻回される担体フィルム上にそれぞれ配置される２つの電極を有する電気コンデンサを備え、前記巻回軸の方向における前記コンデンサの大きさは、前記巻回軸と垂直に前記コンデンサの大きさ、特に直径の最大１．４倍、特に最大１．２倍、特に最大に大きい、固定工具。
前記担体フィルムは実質的にプラスチックからなる、請求項１に記載の固定工具。
前記電極はそれぞれ前記担体フィルムに適用され、特に蒸着される、請求項１又は２に記載の固定工具。
前記電極はそれぞれ、少なくとも１０オーム／□、特に少なくとも３０オーム／□、及び／又は最大１００オーム／□、特に最大６０オーム／□のシート抵抗を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固定工具。
前記巻回軸は、前記固定軸と平行に配向され、特に、前記固定軸と一致する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固定工具。
前記駆動装置は、前記コンデンサから離れて導き、前記ホルダに面する前記コンデンサの端部側面上の前記コンデンサの電極に、電気的に接続され、特に半田付け、溶接、又はねじ留めされる、少なくとも１つの電気ラインを備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の固定工具。
前記コンデンサは、８ｍオーム未満、特に６ｍオーム未満、特に４ｍオーム未満の内部抵抗を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の固定工具。
前記コンデンサは、１０００Ｖ〜３０００Ｖの間の充電電圧で充電されるために設けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の固定工具。
前記駆動装置は、前記打込要素上に配置されるかご形回転子と、前記コンデンサの放電中、電流が流れ、前記打込要素を前記留め具に向けて加速する磁場を生成する励磁コイルとを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の固定工具。