JP2023507722A

JP2023507722A - 設定工具

Info

Publication number: JP2023507722A
Application number: JP2022536474A
Authority: JP
Inventors: アブアントゥンチャフィック; ディットリッヒティロ; ビンダーアルベルト; グートマヌエル; シュミットフローリアン
Original assignee: ヒルティアクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2023-02-27
Also published as: AU2020403765A1; US20230008745A1; TW202128369A; CN114829072A; WO2021122325A1; EP4076854A1; EP3838491A1; EP4076854B1

Abstract

本発明は、下地表面に対して作動するための作動工具、特に手持ち式作動工具、特に留め具を下地表面に挿入するための設定工具に関し、工具はステータと、作動ピストンとを有し、作動ピストンは作動軸に沿ってステータに対して移動するように構成され、工具は駆動部を更に有し、駆動部は作動ピストンを開始位置から作動軸に沿って下地表面に駆動するように構成される。ステータは第１の電気ステータ接点を有し、作動ピストンは第１の電気ピストン接点を有し、第１の電気ピストン接点は第１の電気ステータ接点に接触し、作動軸に対して作動ピストンの径方向外周に配置される。

Description

本発明は、例えば、留め具を基材（被打ち込み材）に挿入するための設定工具などの工具に関する。

このような工具は、多くの場合、作動軸に沿って移動する作動ピストンを有する。作動ピストンは、作動ピストンを加速する駆動部によって駆動される。特許文献１は、電気コンデンサと、作動ピストンに配置されたかご形ローターと、コンデンサの急速放電中に電流が流れる励起コイルであって、作動ピストンを加速する磁場を生成する励起コイルとを有する駆動部を記述している。

設定工具は、通常、留め具のためのレセプタクルを有し、レセプタクル内に保持された留め具は、作動軸に沿ってレセプタクルから基材に移送される。このために、作動要素は、駆動部によって作動軸に沿って留め具に向けて駆動される。特許文献２は、電気コンデンサ及びコイルを有する駆動部を備えた設定工具を開示している。

国際公開第２０１８／１０４４０６号パンフレット米国特許第６，８３０，１７３号明細書

本発明の目的は、高効率及び／又は良好な設定品質が保証される上述の種類の設定工具を提供することである。

目的は、ステータと、作動ピストンとを有し、作動軸に沿ってステータに対して移動することが意図された、基材に対して作動する、好ましくは手持ち式の工具であって、作動ピストンを開始位置から作動軸に沿って基材に駆動する駆動部も有し、ステータは第１の電気ステータ接点を有し、作動ピストンは第１の電気ピストン接点を有し、第１の電気ピストン接点は第１の電気ステータ接点上を摺動し、作動軸に対して作動ピストンの径方向外周に配置される、好ましくは手持ち式の工具を用いて達成される。

本発明の有利な態様は、第１の電気ピストン接点が第１の接触レールを備え、第１の電気ステータ接点が第１の摺動接点を備えることを特徴とする。代替の実施形態は、第１の電気ステータ接点が第１の接触レールを備え、第１の電気ピストン接点が第１の摺動接点を備えることを特徴とする。第１の摺動接点は好ましくは、接触ブラシ又はスリップリングを備える。

本発明の有利な態様は、ステータが第２の電気ステータ接点を有し、作動ピストンが第２の電気ピストン接点を有し、第２の電気ピストン接点が第２の電気ステータ接点上を摺動し、作動軸に対して作動ピストンの径方向外周に配置されることを特徴とする。第２の電気ピストン接点は好ましくは第２の接触レールを備え、第２の電気ステータ接点は第２の摺動接点を備える。代替的には、第２の電気ステータ接点は第２の接触レールを備え、第２の電気ピストン接点は第２の摺動接点を備える。第２の摺動接点は好ましくは接触ブラシ又はスリップリングを備える。

有利な態様では駆動部がコンデンサを有することを特徴とする。駆動部は好ましくはピストンコイルを有し、ピストンコイルは作動ピストンに配置され，第１の電気ステータ接点及び第１の電気ピストン接点によってコンデンサに電気的に接続することができ、それにより、コンデンサの急速放電中、電流を流し、ステータに対して作動ピストンを加速させる磁場を生成する。磁場は特に好ましくはステータに反発する。駆動部は好ましくはステータコイルも有し、ステータコイルはステータに配置され、コンデンサの急速放電中、コンデンサに電気的に接続することができ、それにより、電流を流し、ステータに対して作動ピストンを加速させる磁場を生成する。磁場は特に好ましくはステータに反発する。

ピストンコイルは好ましくはピストンコイル軸を有し、ステータコイルはステータコイル軸を有し、ステータコイル軸はピストンコイル軸に平行して向けられる。ステータコイル軸は特に好ましくはピストンコイルと軸と一致する。ピストンコイル及びステータコイルには特に好ましくは、コンデンサの急速放電中、逆方向に電流が流れて、逆磁場を生成する。

有利な態様では、ステータが溝を有し、作動ピストンが開始位置において溝に差し込まれ、作動ピストンの開始位置においてステータコイルが好ましくは部分的又は完全に溝内に配置されることを特徴とする。作動ピストンの開始位置において、第１の電気ピストン接点は好ましくは溝の外部に配置される。

有利な態様では、第１の電気ピストン接点が、作動軸に対してピストンコイルの外周の径方向外側に配置されることを特徴とする。更なる有利な態様は、第１の電気ピストン接点が、ピストンコイルの軸方向前部且つ／又は作動軸に対してステータの前部に配置されることを特徴とする。

有利な態様では、駆動部が第１のバネを有し、第１のバネが、第１のステータ接点を第１のピストン接点に向けて又は第１のピストン接点を第１のステータ接点に向けて荷重することを特徴とする。更なる有利な態様は、駆動部が第２のバネを有し、第２のバネが、第１のステータ接点を第２のピストン接点に向けて又は第２のピストン接点を第２のステータ接点に向けて荷重することを特徴とする。

有利な態様では、工具が、留め具を保持するために提供されるレセプタクルを含む、留め具を基材に挿入するための設定工具として構成され、作動ピストン又はステータが、レセプタクルに保持された留め具を作動軸に沿って基材に移送させ、駆動部が、作動軸に沿って作動ピストンを留め具に駆動することを特徴とする。

本発明に於いて、コンデンサは、電荷及び付随するエネルギーを電場に蓄積する電気素子を意味するものと理解されたい。特に、コンデンサは、２つの導電性電極を有し、電極が異なって帯電された場合、それらの間に電場が生じる。本発明に関連して、留め具は、例えば釘、ピン、クランプ、クリップ、鋲、特にねじ付きスタッド等を意味するものと理解されたい。

本発明に於いて、軟磁性材料は、高飽和磁束密度、特に小保磁力を有し、それ故、材料に侵入する磁場を補強する材料と意味するものと理解されたい。特に、ステータフレーム及び／又はピストンフレームの軟磁性材料の飽和磁束密度は、少なくとも１．０Ｔ、好ましくは少なくとも１．３Ｔ、特に好ましくは少なくとも１．５Ｔである。本発明に於いて、導電材料は、高い比導電率を有するため、材料を通過する磁場が材料内で渦電流を生成させる材料を意味するものと理解されたい。軟磁性導電材料及び／又は導電材料は、好ましくは、強磁性材料、特に好ましくは強磁性金属、例えば鉄、コバルト、ニッケル、又は１種類以上の強磁性金属を主成分とする合金からなる。

本発明は、図面におけるいくつかの実施例で表される。

縦方向断面における工具を示す図である。工具の駆動／作動ピストンユニットを示す図である。工具の駆動部を示す図である。駆動力の経時プロットを示す図である。作動ピストンによって覆われる距離にわたる駆動力のプロットを示す図である。工具の駆動部を示す縦方向断面である。図６の駆動部を示す平面図である。

図１において、留め具を基材に挿入するための手持ち式設定工具として設計された基材（図示せず）に対して作動する工具１０が縦方向断面で示されている。工具１０は、釘として形成される留め具３０を作動軸Ａに沿って（図１の左側へ）基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レセプタクル２０を有する。留め具をレセプタクルに供給するために、工具１０はマガジン４０を備え、留め具は、マガジン４０内で個々に又は留め具ストリップ５０の形態で集合的に保持され、１つずつレセプタクル２０に輸送される。この目的のため、マガジン４０は、具体的に示さないばね式供給要素を有する。

工具１０は、ピストンプレート７０及びピストンロッド８０を含む作動ピストン６０を有する。作動ピストン６０は、留め具３０をレセプタクル２０から作動軸Ａに沿って基材に移送することを意図する。プロセスにおいて、作動ピストン６０はガイドシリンダ９５内でそのピストンプレート７０によって作動軸Ａに沿ってガイドされる。図示されていない実施例では、作動ピストンは、２つ、３つ、又は４つ以上のガイド要素、例えばガイドロッドによって作動軸に沿ってガイドされる。そして作動ピストン６０は駆動部６５によって駆動され、駆動部６５はスイッチング回路２００と、コンデンサ３００とを備える。スイッチング回路２００は、先に充電されたコンデンサ３００の急速放電を生じさせ、それによって放電電流を駆動部６５に供給することを意図する。

工具１０は、駆動部６５が保持される筐体１１０、トリガーとして形成された動作要素１３０を有するハンドル１２０、再充電可能電池として形成された電気エネルギー蓄積部１４０、制御ユニット１５０、トリガースイッチ１６０、接触圧スイッチ１７０、駆動部６５に配置された温度センサ１８０、及び電気接続線１４１、１６１、１７１、１８１、２０１、３０１も備え、電気接続線１４１、１６１、１７１、１８１、２０１、３０１は、制御ユニット１５０を電気エネルギー蓄積部１４０、トリガースイッチ１６０、接触圧スイッチ１７０、温度センサ１８０、スイッチング回路２００及びコンデンサに３００に接続する。図示されていない実施例では、工具１０には、電気エネルギー蓄積部１４０の代わりに、又は電気エネルギー蓄積部１４０に加えて、電力ケーブルによって電気エネルギーが供給される。制御ユニットは、印刷回路基板上で好ましくは互接続されて１つ以上の電気制御回路、特に１つ以上マイクロプロセッサを形成する電子構成部品を含む。

図示しない（図１の左側の）基材に工具１０が押圧された場合、特に表記しない接触圧要素が接触圧スイッチ１７０を動作させ、その結果、接続線１７１を介して接触圧信号を制御ユニット１５０に送信する。これによってトリガーされて、制御ユニット１５０はコンデンサ充電プロセスを開始し、コンデンサ充電プロセスでは、電気エネルギーが接続線１４１によって電気エネルギー蓄積部１４０から制御ユニット１５０に伝導し、そして接続線３０１によって制御ユニット１５０からコンデンサ３００に伝導して、コンデンサ３００を電気的に充電する。この目的のため、制御ユニット１５０は、電気エネルギー蓄積部１４０からの電流をコンデンサ３００向けに適当な充電電流に変換する、特に表記しないスイッチングコンバータを含む。コンデンサ３００が充電されて、作動ピストン６０が、図１に示す設定準備完了位置にある場合、工具１０は、設定準備完了状態にある。コンデンサ３００の充電は、基材に押圧された工具１０のみによって行われるため、この領域内の人々の安全を高めるため、工具１０が基材に押し付けられる場合にのみ設定プロセスが可能である。図示しない実施例において、工具がオンにされるか、工具が基材から持ち上げられるか、又は先行挿入プロセスが完了している場合、制御ユニットは、既にコンデンサ充電プロセスを開始している。

工具１０が設定準備完了している状態で、動作要素１３０が、例えばハンドル１２０を保持する手の人さし指を用いて引っ張ることによって動作された場合、動作要素１３０は、トリガースイッチ１６０を動作させ、その結果、接続線１６１を介してトリガー信号を制御ユニット１５０に送信する。これによってトリガーされて、制御ユニット１５０は、コンデンサ放電プロセスを開始し、ここで、コンデンサ３００に貯蔵された電気エネルギーは、コンデンサ３００が放電されることによって、スイッチング回路２００を用いてコンデンサ３００から駆動部６５に伝導する。

この目的のため、図１に概略的に示すスイッチング回路２００は、コンデンサ３００を駆動部６５に接続する２つの放電線２１０、２２０を含み、少なくとも１つの放電線２１０は常開放電スイッチ２３０によって中断される。スイッチング回路２００は駆動部６５及びコンデンサ３００と共に電気発振回路を形成し得る。この発振回路の往復振動及び／又はコンデンサ３００の負の充電は、潜在的に駆動部６５の効率に悪影響を及ぼし得るが、フリーホイーリングダイオード２４０を利用して抑制され得る。放電線２１０、２２０は、例えば半田付け、溶接、ねじ、把持、又は型嵌めにより、レセプタクル２０に面するコンデンサ３００の端面３６０に配置されたコンデンサ３００の電気接点３７０、３８０によってキャリアフィルム３３０に配置されたコンデンサ３００の電極３１０、３２０に電気的に各々接続される。放電スイッチ２３０は、好ましくは、高い電流強度を有する放電電流を切り替えるのに適しており、例えばサイリスタとして形成される。加えて、放電線２１０、２２０は、互いに近距離にあるため、それによって誘導される寄生磁場は、極力低く抑えられる。例えば、放電線２１０、２２０が組み合わされて母線を形成し、適当な手段、例えばホルダ又はクリップによってまとめて保持される。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、放電スイッチと並列に電気的に接続される。図示しない更なる実施例において、回路にフリーホイーリングダイオードが設けられていない。

コンデンサ放電プロセスを開始するために、制御ユニット１５０は、接続線２０１によって放電スイッチ２３０を閉じ、それにより、コンデンサ３００の高強度放電電流は駆動部６５を流れ、駆動部６５は作動ピストン６０をレセプタクル２０及びそこに保持された留め具３０に向けて駆動させる。作動ピストン６０のピストンロッド８０が留め具３０の特に表記しないヘッドに当接すると直ちに、留め具３０は、作動ピストン６０によって基材に挿入される。作動ピストン６０の過剰な運動エネルギーは、ピストンプレート７０と共に制動要素８５に向かって移動し、停止するまで後者によって制動される作動ピストン６０を用いて、バネ弾性及び／又は減衰材料、例えばゴム又はエラストマー製の制動要素８５によって吸収される。作動ピストン６０は、次いで、特に表記しない再設定装置によって設定準備完了位置に再設定される。

図２において、工具、例えば図１に示す工具１０の駆動／作動ピストンユニット４００を示す。駆動／作動ピストンユニット４００は、作動軸４０１に沿って切り欠かれて示されており、部分的に示された駆動部４１０、作動ピストン４２０、及びステータ４３０を含む。作動ピストン４２０は、ピストンプレート４２１及びピストンロッド４２２を有し、作動軸４０１に沿ってステータ４３０に対して移動する。駆動部４１０は、作動軸４０１に沿って作動ピストン４２０を駆動する。この目的のために、駆動部４１０は、ピストンコイルコンデンサ（図示せず）及び作動ピストン４２０に配置されたピストンコイル４４０を含む。ピストンコイル４４０はピストンコイルコンデンサに電気的に接続することができ、それにより、ピストンコイルコンデンサの急速放電中、電流が流れ、ピストンコイル４４０とステータ４３０との間に反発力を生じさせ、ステータ４３０に対して作動ピストン４２０を加速させる磁場を生成する。ピストンコイル４４０とステータ４３０との間の反発力は、例えばピストンコイル４４０によって生成された磁場がステータ４３０を通り、ステータ４３０に電流を誘導し、そしてこれが、ピストンコイル４４０によって生成される磁場と逆の磁場を生成することによって生じる。この目的のために、ステータ４３０は、環状に作動軸を囲繞する導電材料、例えば銅、鉄、又はそれらの合金からなる。図示していない実施例において、ステータはフレーム及びリング導体を有し、リング導体はフレームに配置され、好ましくはフレームに固定され、高導電性を有し、環状に作動軸を囲繞する。

加えて、駆動部４１０は、ステータコイルコンデンサ（図示せず）及び作動ピストン４２０に配置されるステータコイル４５０を含む。ステータコイル４５０はステータコイルコンデンサに電気的に接続することができ、それにより、ピストンコイルコンデンサの急速放電中、電流が流れ、ステータコイル４５０と作動ピストン４２０との間に反発力を生じさせ、作動ピストン４２０をステータ４３０から離れて加速させる磁場を生成する。ステータコイル４５０と作動ピストンとの間の反発力は、例えばステータコイル４５０によって生成される磁場がピストンコイル４４０によって生成される磁場の逆であることによって生じる。この目的のために、電流は、好ましくは、ピストンコイル４４０及びステータコイル４５０に逆方向に重複した時間で、特に同時に、ピストンコイルコンデンサ及びステータコイルコンデンサがそれに対応するタイミングで、調整されて、例えば図示されていない制御ユニットによって制御されて放電することによって印加される。ピストンコイル４４０及びステータコイル４５０はそれぞれピストンコイル軸及びステータコイル軸を有し、ピストンコイル軸及びステータコイル軸は作動軸４０１と一致し、したがって、互いに平行して向けられる。作動ピストン４２０を図２に示す開始位置に戻すために、電流は、好ましくは、ピストンコイル４４０及びステータコイル４５０に同じ方向に重複する時間で、特に同時に印加され、それにより、ステータコイル４５０によって生成される磁場及びピストンコイル４４０によって生成される磁場が同じ方向になる。これは、ステータコイル４５０と作動ピストン４２０との間に引力を生じさせ、作動ピストン４２０はステータ４３０に向かって加速される。

図３において、工具、例えば図１に示す工具１０の駆動部５１０を示す。駆動部５１０は作動軸５０１に沿って切り欠かれて示されており、作動ピストン５２０をピストンプレート５２１及びピストンロッド５２２と共に作動軸５０１に沿って駆動し、ステータ５３０に対して移動させる。駆動部５１０は、コンデンサ５６０、スイッチ５７１を有するスイッチング回路５７０、作動ピストン５２０に配置されるピストンコイル５４０、及びステータ５３０に配置されるステータコイル５５０を含む。ピストンコイル５４０はコンデンサ５６０に電気的に接続することができ、それにより、コンデンサ５６０の急速放電中、電流が流れ、それにより、コンデンサ５６０はピストンコイルコンデンサを表す。ピストンコイル５４０を通る電流は第１の磁場を生成する。ステータコイル５５０もコンデンサ５６０に電気的に接続することができ、それにより、コンデンサ５６０の急速放電中、電流が流れ、それにより、コンデンサ５６０はステータコイルコンデンサも表す。ステータコイル５５０を通る電流は第２の磁場を生成する。

コンデンサ５６０の一方の電極は、スイッチ５７１の入力に電気的に接続され、第１の接地電位５７２、例えば電気再充電可能電池又は電池の負端子に電気的に接続されるコンデンサ５６０の相手方電極に対して充電することができる。スイッチ５７１の出力は、ステータコイル５５０の内側にあるステータコイル５５０の入力に電気的に接続され、好ましくは永続的に配線される。ステータコイル５５０の外側にあるステータコイル５５０の出力は、接点ブラシとして形成され、ステータ５３０が有する第１の電気ステータ接点５３１に電気的に接続され、好ましくは永続的に配線される。ピストンコイル５４０の外側にあるピストンコイル５４０の入力は、接触レールとして形成され、作動ピストン５２０が有する第１のピストン接点５４１と電気的に接続され、好ましくは永続的に配線される。第１のピストン接点５４１は、作動ピストン５２０が作動軸５０１に沿って移動するとき、第１のステータ接点５３１に沿って導電的に摺動する。第１のバネ（図示せず）は、第１のステータ接点５３１を第１のピストン接点５４１に向けて荷重する。図示していない実施例において、バネは追加又は代替として第１のピストン接点を第１のステータ接点に向けて荷重する。

ピストンコイル５４０の内側にあるピストンコイル５４０の出力は、接触レールとして形成され、作動ピストン５２０が有する第２のピストン接点５４２に電気的に接続され、好ましくは永続的に配線される。第２のピストン接点５４２は、作動ピストン５２０が作動軸５０１に沿って移動するとき、第２のステータ接点５３２に沿って導電的に摺動する。ステータ５３０は第２のステータ接点５３２を有し、第２のステータ接点５３２は接点ブラシとして形成され、第２の接地電位５７３に電気的に接続され、第２の接地電位５７３は好ましくは第１の接地電位５７２と同一である。第２のバネ（図示せず）は、第２のステータ接点５３２を第２のピストン接点５４２に向けて荷重する。図示されない実施例において、バネは追加又は代替として第２のピストン接点を第２のステータ接点に向けて荷重する。ピストン接点５４１、５４２は、作動ピストンの全体移動中、必ずしもステータ接点５３１、５３２に接触する必要はない。幾つかの用途において、最初の０．５ｍｓ～１ｍｓ中、特に最初の０．６ｍｓの接触で十分である。ピストン接点５４１、５４２は、作動軸５０１の方向において長さを有し、これは、幾つかの用途分野では、概ね１０ｍｍ～３０ｍｍである。

ピストン接点５４１、５４２は、作動ピストン５２０の残りの部分に剛性接続され、作動ピストン５２０の残りの部分と共に移動する。図示していない実施例において、第１及び／又は第２のステータ接点はスリップリングとして形成される。図示していない更なる実施例において、第１及び／又は第２のステータ接点は接触レールとして形成され、第１又は第２のピストン接点は接点ブラシ又はスリップリングとして形成される。第２のピストン接点５４２及び第２のステータ接点５３２は、作動軸５０１に対してステータコイル５５０及びピストンコイル５４０の径方向内部に配置される。図示していない実施例において、第１のピストン接点及び第１のステータ接点は追加又は代替として、ステータコイル及び／又はピストンコイルの径方向内部に配置される。

ピストンコイル５４０及びステータコイル５５０を介したコンデンサ５６０の急速放電は、コンデンサ５６０が電気的に充電されているとき、スイッチ５７１が閉じられ、ピストンコイル５４０及びステータコイル５５０がコンデンサ５６０に電気的に接続されることにより、スイッチング回路５７０によってトリガーすることができる。次いで電流はコンデンサ５６０からスイッチ５７１を通り、内側から外側にステータコイル５５０を通り、第１のステータ接点５３１そして第１のピストン接点５４１を通り、外側から内側にピストンコイル５４０を通り、そして最後に第２のピストン接点５４２及び第２のステータ接点５３２を通って第２の接地電位５７３に流れる。

ピストンコイル５４０及びステータコイル５５０はそれぞれピストンコイル軸及びステータコイル軸を有し、ピストンコイル軸及びステータコイル軸は作動軸５０１と一致し、したがって、互いと平行に向けられる。ピストンコイル５４０及びステータコイル５５０は同じ方向に巻かれ、電流はそれらを逆に流れ、したがって、第１の磁場及び第２の磁場は互いと逆になる。図示していない実施例において、コイルは逆方向に巻かれ、電流はそれらを同じ方向に流れる。これは、ステータコイル５５０とピストンコイル５４０との間、ひいてはステータ５３０と作動ピストン５２０との間に反発力を生じさせ、したがって、作動ピストン５２０はステータ５３０に向けて加速される。ピストンコイル５４０及びステータコイル５５０は互いと直列に電気的に接続され、即ち、電流はそれらのコイルを同時に流れ、コイル５４０及び５５０を通って流れる電流の電流強度は、ピストンコイル５４０及びステータコイル５５０と同じである。加えて、ピストンコイル５４０及びステータコイル５５０は、好ましくは、同数のコイル巻数を有し、したがって、コイル５４０、５５０によって生成される磁場は等しい強さを有する。

作動ピストン５２０はピストンフレーム５２５を有し、ピストンフレーム５２５は、好ましくは、例えば鉄又はその合金、例えば鋼等の軟磁性材料からなる。ピストンフレーム５２５はピストンコイル５４０を囲繞し、作動軸５０１に対して周方向に延びる。その結果、ピストンコイル５４０によって生成される第２の磁場は、ステータコイル５５０のエリアにおいて強められ、ステータ５３０と作動ピストン５２０との間の反発力は増加する。ピストンプレート５２１は、好ましくは軟磁性材料からなり、特に好ましくはピストンフレームを形成する。ピストンロッド５２２も好ましくは軟磁性材料からなり、特に好ましくは一体的にピストンプレート５２１に接続され、それにより、作動ピストン５２０の剛性及び／又は機械的堅牢性を増加させ得る。ステータ５３０はステータフレーム５３５を有し、ステータフレーム５３５は、好ましくは、例えば鉄又はその合金、例えば鋼等の軟磁性材料からなる。ステータフレーム５３５はステータコイル５５０を囲繞し、作動軸５０１に対して周方向に延びる。その結果、ステータコイル５５０によって生成される第２の磁場は、ピストンコイル５４０のエリアにおいて強められ、ステータ５３０と作動ピストン５２０との間の反発力は増加する。

図４は、駆動部から作動ピストンに経時的に伝達される駆動力のプロット６００を示す。力プロファイル６１０はピストンコイルを有する駆動部に対応し、ピストンコイルは作動ピストンに配置され、ステータ又は好ましくは短絡ステータコイルに逆磁場を誘導する磁場を生成する。力は比較的短時間で伝達される。それにも関わらず作動ピストンの所望速度を達成するためには、比較的大きな最大力を伝達しなければならない。力プロファイル６２０は、作動ピストンに配置され、第１の磁場を生成するピストンコイルと、ステータに配置され、第１の磁場の逆方向の第２の磁場を生成するステータコイルとを有する駆動部に対応する。力は比較的長時間にわたって伝達される。作動ピストンの所望速度を達成するためには、比較的小さな最大力で十分である。力プロファイル６１０、６２０の曲線下にある表面積は、作動ピストンのインパルスの尺度である。インパルスが同じ場合、ひいては同じピストン質量、作動ピストンの同じ速度、即ち作動ピストンの同じ運動エネルギーも仮定すると、両方の曲線下にある表面積は同じである。最大力が小さいほど、駆動部及び駆動部を有する工具への負荷が低下するという利点がある。

図５は、作動軸に沿って作動ピストンによってカバーされる距離にわたり駆動部から作動ピストンに伝達される駆動力のプロット７００を示す。力プロファイル７１０はピストンコイルを有する駆動部に対応し、ピストンコイルは作動ピストンに配置され、ステータにおいて逆方向の磁場を誘導する磁場を生成する。力は比較的短時間で伝達される。それにも関わらず作動ピストンの所望運動エネルギーを達成するためには、比較的大きな最大力を伝達しなければならない。力プロファイル７２０は、作動ピストンに配置され、第１の磁場を生成するピストンコイルと、ステータに配置され、第１の磁場の逆方向の第２の磁場を生成するステータコイルとを有する駆動部に対応する。力は比較的長距離にわたって伝達される。作動ピストンの所望運動エネルギーを達成するためには、比較的小さな最大力で十分である。力プロファイル７１０、７２０の曲線下にある表面積は、作動ピストンの運動エネルギーの尺度である。したがって、作動ピストンの運動エネルギーが同じ場合、両方の曲線下にある表面積は同じである。

最大力が小さいほど、駆動部及び駆動部を有する工具への負荷が低下するという利点がある。加えて、最大電流強度は低下し、したがって、コイルの相互接続により安価な電子構成要素を使用できることがあり得る。更に、工具のユーザの電磁露出が低下し、したがって、軽量且つ／又は安価なシールドで十分であり得る。加えて、ピストンコイル及びステータコイルを有する駆動部の効率は、１つのコイルのみを有する駆動部よりも高い値であり得、したがって、放散する廃熱も低下する。加えて、伝達される力が非常に小さくなる場合、例えば短絡によってコイルを通る電流をオフにすることが有利である。その結果、互いに対して摺動する電気接点間の望ましくない電気的フラッシュオーバ及び／又はスパークを低減又は回避し得る。

図６及び図７において、工具、例えば図１に示した工具１０の駆動部８１０を示す。図６は作動軸８０１に斜視縦断面を示し、図７は作動軸８０１の方向における（図６の左側からの）平面図を示す。駆動部８１０は、ピストンプレート８２１及びピストンロッド８２２と共に作動ピストン８２０を作動軸８０１に沿って駆動し、ステータ８３０に対して移動させることを意図する。駆動部８１０は、作動ピストン８２０に配置されたピストンコイル８４０と、ステータ８３０に配置されたステータコイル８５０とを含む。ピストンコイル８４０及びステータコイル５５０はコンデンサ（図示せず）に電気的に接続することができ、それによりコンデンサが急速放電されるとき、コイルに電流を流す。

この目的のために、ステータコイル８５０は、作動軸８０１に対してステータコイル８５０の径方向内周に入力８５１を有する。作動軸８０１に対してステータコイル８５０の径方向外周にあるステータコイル８５０の出力８５２は、接触レールとして形成され、ステータ８３０が有する第１の電気ステータ接点８３１に電気的に接続されている。作動軸８０１に対してピストンコイル８４０の径方向外周にあるピストンコイル８４０の入力８４３は、接点ブラシとして形成され、作動ピストン８２０が作動軸８０１に対して径方向外周に有する第１のピストン接点８４１に電気的に接続される。第１の電気ピストン接点８４１は、作動軸８０１に対してピストンコイル８４０の外周の径方向外側且つピストンコイル８４０の軸方向前部且つ／又はステータ８３０の前部に配置される。第１のピストン接点８４１は、作動ピストン８２０が作動軸８０１に沿って移動するとき、第１のステータ接点８３１に沿って導電的に摺動する。幾つかの第１のバネ８３３が、第１のステータ接点８３１を第１のピストン接点８４１に向けて荷重する。

作動軸８０１に対してピストンコイル８４０の径方向内周にあるピストンコイル８４０の出力８４４は、接触レールとして形成され、作動ピストン８２０が作動軸８０１に対して径方向外周に有する第２のピストン接点８４２に電気的に接続される。第２のピストン接点８４２は、作動ピストン８２０が作動軸８０１に沿って移動するとき、第２のステータ接点８３２に沿って導電的に摺動する。ステータ８３０は第２のステータ接点８３２を有し、第２のステータ接点８３２は接点ブラシとして形成され、接地電位（図示せず）に電気的に接続される。幾つかの第２のばね８３４が、第２のステータ接点８３２を第２のピストン接点８４２に向けて荷重する。ピストン接点８４１、８４２は、作動ピストン８２０の全体移動中、ステータ接点８３１、８３２に接触する。ピストン接点８４１、８４２は作動ピストン８２０の残りの部分に剛性接続され、作動ピストン８２０の残りの部分と共に移動する。

作動ピストン８２０はピストンフレーム８２５を有し、ピストンフレーム８２５は、好ましくは、例えば鉄又はその合金、例えば鋼等の軟磁性材料からなる。ピストンフレーム８２５はピストンコイル８４０を囲繞し、作動軸８０１に対して周方向に延びる。ピストンプレート８２１は、好ましくは、軟磁性材料からなる。ステータ８３０はステータフレーム８３５を有し、ステータフレーム８３５は、好ましくは、例えば鉄又はその合金、例えば鋼等の軟磁性材料からなる。ステータフレーム８３５はステータコイル８５０を囲繞し、作動軸８０１に対して周方向に延びる。

ステータ８３０及びステータフレーム８３５は溝８９０を有し、作動ピストン８２０は図６に示される開始位置において溝８９０に差し込まれる。作動ピストン８２０の開始位置において、ステータコイル８５０は完全に溝８９０内に配置される。作動ピストン８２０の開始位置において、作動ピストン８２０の全体移動中、ピストン接点８４１、８４２は溝８９０の外部、好ましくは作動軸８０１の方向におけるステータ８３０の前部に配置される。ピストン接点８４１、８４２が配置される作動ピストン８２０の径方向外周は、ピストンコイル８４０の径方向外周よりも大きく且つ／又は作動軸８０１に対してステータ８３０又はステータフレーム８３５の径方向外周よりも小さい。

本発明について、図面に示す一連の実施例及び図示しない実施例を用いて記述してきた。各種の実施例の個々の特徴は、互いに矛盾しない限り、個々に又は互いの所望の組み合わせで適用することができる。本発明による工具は、例えばハンマードリル等として他の用途に使用できることが指摘されている。

Claims

ステータと、作動ピストンとを有し、前記作動ピストンは作動軸に沿って前記ステータに対して移動する、基材に対して作動する工具、特に手持ち工具、特に留め具を前記基材に挿入する設定工具であって、前記作動ピストンを開始位置から前記作動軸に沿って前記基材に駆動する駆動部も有し、前記ステータは第１の電気ステータ接点を有し、前記作動ピストンは第１の電気ピストン接点を有し、前記第１の電気ピストン接点は前記第１の電気ステータ接点上を摺動し、前記作動軸に対して前記作動ピストンの径方向外周に配置される、工具。
前記ステータは第２の電気ステータ接点を有し、前記作動ピストンは第２の電気ピストン接点を有し、前記第２の電気ピストン接点は、前記第２の電気ステータ接点上を摺動し、前記作動軸に対して前記作動ピストンの径方向外周に配置される、請求項１に記載の工具。
前記駆動部はコンデンサを有する、請求項１又は２に記載の工具。
前記駆動部はピストンコイルを有し、前記ピストンコイルは前記作動ピストンに配置され、前記第１の電気ステータ接点及び前記第１の電気ピストン接点によって前記コンデンサに電気的に接続することができ、それにより、前記コンデンサの急速放電中、電流を流し、前記ステータに対して前記作動ピストンを加速させ、特に前記ステータに反発する磁場を生成する、請求項１～３のいずれか１項に記載の工具。
前記駆動部はステータコイルを有し、前記ステータコイルは前記ステータに配置され、前記コンデンサの急速放電中、前記コンデンサに電気的に接続することができ、それにより、電流を流し、前記ステータに対して前記作動ピストンを加速させ、特に前記作動ピストンに反発する磁場を生成する、請求項１～４のいずれか１項に記載の工具。
前記ピストンコイルはピストンコイル軸を有し、前記ステータコイルはステータコイル軸を有し、前記ステータコイル軸は前記ピストンコイル軸に平行して向けられ、特に前記ピストンコイルと軸と一致する、請求項４又は５に記載の工具。
前記ピストンコイル及び前記ステータコイルには、前記コンデンサの前記急速放電中、逆方向に電流が流れて、逆磁場を生成する、請求項６に記載の工具。
前記ステータは溝を有し、前記作動ピストンは前記開始位置において前記溝に差し込まれ、前記作動ピストンの前記開始位置において前記ステータコイルは部分的又は完全に前記溝内に配置される、請求項１～７のいずれか１項に記載の工具。
前記作動ピストンの前記開始位置において、前記第１の電気ピストン接点は前記溝の外部に配置される、請求項８に記載の工具。
前記第１の電気ピストン接点は、前記作動軸に対して前記ピストンコイルの外周の径方向外側に配置される、請求項１～９のいずれか１項に記載の工具。
前記第１の電気ピストン接点は、前記ピストンコイルの軸方向前部且つ／又は前記作動軸に対して前記ステータの前部に配置される、請求項１～１０のいずれか１項に記載の工具。
前記駆動部は第１のバネを有し、前記第１のバネは、前記第１のステータ接点を前記第１のピストン接点に向けて又は前記第１のピストン接点を前記第１のステータ接点に向けて荷重する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の工具。
前記駆動部は第２のバネを有し、前記第２のバネは、前記第２のステータ接点を前記第２のピストン接点に向けて又は前記第２のピストン接点を前記第２のステータ接点に向けて荷重する、請求項１～１２のいずれか１項に記載の工具。
留め具を受けるレセプタクルを有し、前記作動ピストン又は前記ステータは、前記レセプタクルで受けた留め具を前記作動軸に沿って前記基材に移送する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の工具。