JP4556485B2

JP4556485B2 - バッテリ式瞬間作動工具

Info

Publication number: JP4556485B2
Application number: JP2004148366A
Authority: JP
Inventors: 茂篠原
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005329481A

Description

本発明はバッテリで駆動されるソレノイドコイル（以下単にコイルという）を利用して釘を打ち込む電気釘打機、破壊工具等の瞬間的な打撃力を必要とするバッテリ式瞬間作動工具に関するものである。以下瞬間作動工具を電気釘打機（以下単に釘打機という）として説明する。

コイルに交流電源の半サイクルの電流が流しコイルを駆動して打ち込む釘打機は周知である。また２個に分割したコイルを打撃方向に沿って並べて設け、打撃方向上方のコイルを駆動した後に下方コイルを交流電源の半サイクルだけ駆動して打ち込む釘打機を特許文献１により提案した。

かかる釘打機は構成が簡単で操作も容易であるため製品化され現在も使用されている。しかし交流電源により駆動されるためコードが必要で電源が近くに無いと使用できないという欠点がある。

バッテリの発達は最近目覚しくかかる釘打機のコードレス化が要望されてきている。このため電気モータを使用したコードレス釘打機が特許文献２等で提案されている。この釘打機は電源の位置に関係無く使用できるようになったが、構成が複雑であると共に単位時間当りの打ち込み本数を多くすることができないという欠点があった。

構成が簡単で打ち込み本数を多くすることが可能な特許文献１のようなコイルを使用し、コイルをバッテリにより直接駆動するようにした釘打機は開発されていない。コイルを使用したコードレス釘打機としては、一旦コンデンサに充電し、コンデンサに充電された充電電荷によりコイルを駆動するものが特許文献３により提案されている。

特公昭５６−２３７５８号公報

特公平７−１００３０６号公報特開昭６１−１３６７７７号公報

上記した特許文献３の釘打機においては、十分なエネルギーを蓄積する大容量のコンデンサを必要とし、結果としてコンデンサの容積すなわち釘打機が大きくなってしまうという欠点があった。

上記したように特許文献１のコードレス化が望まれるが、コイルをバッテリにより直接駆動するようにした釘打機は現在まで開発されていない。かかる釘打機が開発提案されていない理由としては次のことが考えられる。
コイルのリアクタンスＬが大きく電流の立ち上がりが遅く打ち込みに必要なエネルギーが得られないことである。交流駆動の場合は電源電圧が１００Ｖのため電流の立ち上がりを速くでき打ち込みエネルギーを大きくすることが可能であるが、現在のバッテリの電圧は高々２０Ｖ程度で電流の立ち上がりを速くすることはほとんど無理で打ち込みエネルギーを大きくすることが困難である。

本発明の目的は、上記した従来の欠点を解消し、コイルをバッテリにより直接駆動できるようにし、小形軽量で使い勝手の良いバッテリ式瞬間作動工具を提供することである。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載のバッテリ式瞬間作動工具は、バッテリとコイルとの間に挿入されたスイッチング手段のオン時間を制御してソレノイドの通電時間を制御することを特徴としている。

かかる構成のバッテリ式瞬間作動工具によればコイルをバッテリで直接駆動することが可能となり、構成が簡単で操作が容易なバッテリ式瞬間作動工具を提供できるようになる。

請求項２記載のバッテリ式瞬間作動工具は、請求項１記載の特徴に加えて、コイルの通電時間を任意に設定できるようにしたことを特徴としている。

請求項３記載のバッテリ式瞬間作動工具は、コイルを２個以上に分割し、分割したコイルを同時に通電駆動することを特徴としている。

請求項４記載のバッテリ式瞬間作動工具は、コイルを２個以上に分割すると共に２個のコイルの１組として並列接続してスイッチング手段に接続し、１組のコイルとスイッチング手段の対を並列に接続し、これらコイルを所定シーケンスで駆動することを特徴としている。

請求項５記載のバッテリ式瞬間作動工具は、請求項４記載の複数組のコイルを上方から下方に向かって順に駆動することを特徴としている。

請求項６記載のバッテリ式瞬間作動工具は、請求項４の複数組のコイルを上方から２組すなわち４個のコイルを順に駆動することを特徴としている。

請求項７記載のバッテリ式瞬間作動工具は、コイルを２個以上に分割し、打撃方向上から２個のコイルを並列接続して１組のコイルとし、各組のコイルを直列に接続すると共に各組のコイルに直列接続されたスイッチング手段を並列に接続し、各スイッチング手段を所定シーケンスで所定時間オンさせてコイルを駆動することを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、バッテリによりコイルを所定時間直接駆動するようにしたので、構成が簡単で操作が容易なコードレス瞬間作動工具を提供できるようになる。

請求項２記載の発明によれば、コイルの通電時間を任意に設定できるようにしたので、バッテリのエネルギーを効果的に活用できるようになる。

請求項３記載の発明によれば、電流の立ち上がりが速くなり、所望の駆動エネルギーを得ることが可能となると共に複数のコイルを同時に駆動するのでエネルギーを更に大きくすることが可能となる。

請求項４、５記載の発明によれば、１組２個のコイルを順に駆動するようにしたので、工具を効率よく駆動できるようになる。

請求項６記載の発明によれば、２組４個のコイルを駆動するようにしたので、得られるエネルギーを更に大きくできる。

請求項７記載の発明によれば、スイッチング手段は同時にオンさせることができるので、各オン時間だけを設定すればよく制御が簡単になる。

本発明バッテリ式釘打機の一実施形態を図１〜図２を用いて説明する。バッテリ式釘打機１０は、ハウジング１１、ハウジング１１の上部に嵌め合い被冠したカバー１２、ハウジング１１に連結したハンドル１３およびハウジング１１の下部に連結したマガジン１４等から構成される。コイル１５ａ〜１５ｃはハウジング１１内に間隙を有し、鉛直方向上下すなわち打撃方向に沿って並べられ、合成樹脂から成る１個のヨーク１６で固められ、その中央に鉛直方向に延びた貫通孔１７が設けられている。カバー１２および貫通孔１７内を鉛直方向に往復動するプランジャ１８の先端に釘打ち込み用ブレード１９が取付けられている。プランジャ１８の上端に螺合したダンパ２０は、プランジャ１８が初期位置へ復帰しカバー１２と衝突する時の衝撃を小さくするためにゴム等の弾性体で形成されている。ヨーク１６上面とダンバ２０との間に介在された復帰用スプリング２１は打ち込み終了後にブレード１９およびプランジャ１８を初期位置に復帰させるためのものである。

バッテリ式瞬間作動工具１０を駆動するための起動手段２２はハンドル１３内に収納され、トリガ２３によりその接点が開閉される。ＦＥＴ等からなる半導体スイッチング手段（以下単にスイッチング手段という）２４ａ、ドライブ手段２４ｄ、マイコン等から構成される通電制御手段２４ｅ、通電時間設定手段２４ｆから構成されるソレノイド制御手段２４は各回路部品がパッケージされ一体となってハンドル１３内に収納されている。ソレノイド制御手段２４は、起動手段２２の信号を契機として、通電制御手段２４ｅからスイッチング手段２４ａを制御する信号をドライブ手段２４ｄに出力する。通電時間設定手段２４ｆはスイッチング手段２４ａのオン時間すなわちコイル１５ａ〜１５ｃを駆動する時間を設定するもので、例えば可変抵抗等から構成される。これにより、コイル１５ａ〜１５ｃはバッテリ２５より所定の時間給電され、プランジャ１８、ブレード１９を駆動する。なお、通電時間を変えれば作業対象となる材料への瞬間的な打撃力を変えることが可能となるので、使用される釘の長さや打ち込まれる材料に対応して最適な打ち込みエネルギーとすることができると共にバッテリ２５のエネルギーを効果的に活用することができる。ここで、ハウジング１１とコイル１５ａ〜１５ｃとの間の間隙は、貫通孔１７内に存在していた空気をプランジャ１８の下降中に圧縮した後排出するための排出路となるもので、この結果コイル１５ａ〜１５ｃが冷却される。なお図１においてコイル１５は６個に分割され、１５ａ〜１５ｃの３個に分割するものと一致しないが、図１は後述する図３以降のコイル分割を想定して記載したためである。また各コイル１５ａ〜１５Ｃを構成する各コイルの線径は、流す電流を大きくするために、特許文献１等の交流駆動のコイルの線径よりはかなり太くされている。

上記実施形態によれば、コイル１５ａ〜１５ｃは３個に分割され、３個のコイルは並列に接続されているので、リアクタンスは小さくなり、電流の立ち上がりは速くなる。この結果、必要な打ち込み力を得ることが可能となる。

図３はコイルを６個のコイル１５ａ〜１５ｆに分割すると共にこれら６個のコイル１５ａ〜１５ｆを打撃方向に沿って並べて設け、更に上からコイルを２個づつ並列に接続し、２個のコイルを１組として３個のスイッチング手段２４ａ〜２４ｃにより上から順に駆動するようにしたものである。すなわち、コイル１５ａ、１５ｂが最初に駆動され、その後コイル１５ｃ、１５ｄが駆動され、更にその後１５ｅ、１５ｆが駆動される。図４はかかる駆動を行うためのタイムチャートを示し、各スイッチング手段２４ａ〜２４ｃのゲートに加えられる電圧を示す。ゲートに加えられる電圧ＶＧ１〜ＶＧ３の幅すなわちスイッチング手段２４ａ〜２４ｃのオン時間を制御することにより、プランジャ１８の駆動力を増すようにすると共にコイル１５ａ〜１５ｆの駆動を効率良く行うようにしたものである。

図５は、図３の構成において２組のコイルが同時に駆動されるようにしたスイッチング手段２４ａ〜２４ｃの駆動タイミングを示す。この駆動法によれば２組のコイルすなわち４個のコイルによってプランジャ１８、ブレード１９を駆動させるようにしたので、駆動エネルギーを大きくすることが可能となる。

図６はコイル１５ａ〜１５ｆを６個に分割し、上から２個づつのコイル１５ａおよび１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄ、１５ｅおよび１５ｆを並列に接続すると共にコイル１５ａ、１５ｃ、１５ｅおよび１５ｂ、１５ｄ、１５ｆを直列に接続し、各組のコイルをスイッチング素子２４ａ〜２４ｃをオンさせることにより駆動するようにしたものである。すなわちスイッチング素子２４ａ〜２４Ｃを図７のタイムチャートに示すようにオンさせると、最初第１組のコイル１５ａ、１５ｂが駆動され、その後第１組と第２組のコイル１５ｃ、１５ｄが駆動され、最後に総てのコイル１５ａ〜１５ｆが駆動されるようになる。

上記実施形態においては、コイルを３個又は６個に分割するとしたが、コイル分割数は、打ち込む釘の長さ、所定時間当りの打ち込み本数又は釘打機の大きさ等によって決定されるものであり、任意に変更することができる。

本発明バッテリ式釘打機の一実施形態の構成を示す断面図。本発明バッテリ式釘打機の回路構成の一実施形態を示すブロック図。本発明バッテリ式釘打機の回路構成の他の実施形態を示すブロック図。図３の釘打機の駆動法の一実施形態を示すタイムチャート。図３の釘打機の駆動法の他の実施形態を示すタイムチャート。本発明バッテリ式釘打機の回路構成の他の実施形態を示すブロック図。図６の釘打機の駆動法の一実施形態を示すタイムチャート。

符号の説明

１５、１５ａ〜１５ｆはコイル、１８はプランジャ、２４はソレノイド制御手段、２４ａはスイッチング手段、２４ｄはドライブ手段、２４ｅは通電制御手段、２５はバッテリである。

Claims

バッテリにより駆動されるソレノイドコイルと、ソレノイドコイルの中央孔内を摺動するように設けられ、下端に打撃用ブレードを取付けた打撃用プランジャと、バッテリとソレノイドコイルとの間に挿入されたスイッチング手段と、スイッチング手段のオン時間を制御してソレノイドコイルへの通電時間を制御するソレノイド制御手段とを備え、前記ソレノイドコイルを２個以上に分割すると共に分割したソレノイドコイルを打撃方向に沿って並べ、打撃方向上から２個のソレノイドコイルの１組を並列接続してスイッチング手段に接続し、１組のソレノイドコイルとスイッチング手段の対の組を並列に接続し、前記複数組のソレノイドコイルを上方から下方に向かって順に駆動するようにしたことを特徴とするバッテリ式瞬間作動工具。
前記ソレノイド制御手段に通電時間を設定する通電時間設定手段を設け、通電時間を任意に設定できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のバッテリ式瞬間作動工具。
バッテリにより駆動されるソレノイドコイルと、ソレノイドコイルの中央孔内を摺動するように設けられ、下端に打撃用ブレードを取付けた打撃用プランジャと、バッテリとソレノイドコイルとの間に挿入されたスイッチング手段と、スイッチング手段のオン時間を制御してソレノイドコイルへの通電時間を制御するソレノイド制御手段とを備え、前記ソレノイドコイルを２個以上に分割すると共に分割したソレノイドコイルを打撃方向に沿って並べ、打撃方向上から２個のソレノイドコイルの１組を並列接続してスイッチング手段に接続し、１組のソレノイドコイルとスイッチング手段の対の組を並列に接続し、前記複数組のソレノイドコイルのうち上方から２組すなわち４個のソレノイドコイルを順に駆動するようにしたことを特徴とするバッテリ式瞬間作動工具。
バッテリにより駆動されるソレノイドコイルと、ソレノイドコイルの中央孔内を摺動するように設けられ、下端に打撃用ブレードを取付けた打撃用プランジャと、バッテリとソレノイドコイルとの間に挿入されたスイッチング手段と、スイッチング手段のオン時間を制御してソレノイドコイルへの通電時間を制御するソレノイド制御手段とを備え、前記ソレノイドコイルを２個以上に分割すると共に分割したソレノイドコイルを打撃方向に沿って並べ、打撃方向上から２個のソレノイドコイルを並列接続して１組のソレノイドコイルとし、各組のソレノイドコイルを直列に接続すると共に各組のソレノイドコイルに直列接続されたスイッチング手段を並列に接続し、各スイッチング手段を所定シーケンスおよび所定時間オンさせてソレノイドコイルを駆動するようにしたことを特徴とするバッテリ式瞬間作動工具。