JP5184763B2 - 打ち込み装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲における請求項１の前段に記載した手持ち式打ち込み装置（鋲打ち機）に関する。このような手持ち式打ち込み装置によれば、移動可能に案内した打ち込みプランジャによって、固定素子を基礎構造に打ち込むことができる。

打ち込みプランジャの駆動源としては、バイアス力発生機構によって緊張可能な機械的ばねを用いる。この場合、機械的ばねは安価であり、それによりこのような打ち込み装置を高品質かつ低コストで製造できるので有利である。更に、機械式ばねは空気ばねと比較して、緊張状態にする際に高温にならない点や、空気ばねは漏損によって徐々に蓄積したエネルギーが減少するのに対して、機械的ばねは長時間エネルギーを蓄積できる点で有利である。

反対に、機械的ばねは急激な緊張解放の際、ばね自身の質量の加速に利用するため、蓄積したエネルギーの相当な量を失う点で、空気ばねと比べて不利である。機械的ばねの質量は空気ばねの質量よりも非常に大きいため、エネルギーの損失も空気ばねと比べて非常に大きくなる。このような打ち込み装置で打撃動作が行われる場合、ばねの極めて急激な緊張解放につながるため、前記の事態が顕著になる。

特許文献１には、この種の打ち込み装置が記載されている。この特許文献１に記載の打ち込み装置は、ばねによって発射口に発射すべき鋲を打ち込むための打撃装置を備える。打撃装置を初期位置へ移動するための制御装置に、電動モータ及び、回転数減速装置を設ける。打撃装置をばねの力に逆らって初期位置へ移動するために、電動モータの回転運動を、回転数減速装置及びこれとかみ合う歯車によって打撃装置のハンマー体に伝達する。この初期位置において、打撃装置は打撃作業の準備が整う。
ドイツ特許公開第４０１３０２２号明細書

既知の打ち込み装置の欠点は、ばねによってハンマー体へ作用する最大打撃エネルギーは約５〜１０ジュールとやや低く、それにより、スチールやコンクリートといった硬い基礎構造への使用には適さないことである。これは上述したように、機械的駆動ばねが蓄積エネルギーの一部をばね質量の加速に用いるため、打撃装置の加速に用いるエネルギーが減少することに起因する。打ち込み装置の打撃エネルギーを増加するためには、より多くのエネルギーを蓄積できる更に強力なばねが必要である。しかし、これによってばね自身の質量も増加し、やはりばね質量を加速するための損失エネルギーも増加する。

これは、打ち込みエネルギーを増加するためには、ばねに蓄積するエネルギーを飛躍的に増加する必要があることを意味する。しかし、ばねに蓄積するエネルギー増大させようとすればするほど、装置の打撃エネルギーは大きく増加せず、ばねの質量だけが増加する。

本発明の課題は、技術的に簡単な方法でより大きな打ち込みエネルギーを、より大きな打ち込み速度において生ずることができ、しかも上述の欠点を回避できる、手持ち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の後段に記載の手法により解決する。本発明によれば、少なくとも１個の駆動ばね素子と打ち込みプランジャとの間に、伝動装置を介在させ、当該伝動装置は、前記駆動ばね素子が伸張運動をする際に、ロープ状またはバンド状の伝動手段を介して前記駆動ばね素子の付勢力を前記打ち込みプランジャに伝達して、当該打ち込みプランジャを打ち込み方向へ移動させる。

これにより、駆動ばね素子の速度が低下し、損失運動エネルギーのばねへの流出が減少する一方で、打ち込みプランジャの速度が増加し、また、加速行程もより一層長くなる。その結果、打ち込み運動においてより大きな打ち込み速度と同時に、より大きな打ち込みエネルギーが得られる。

本発明では、少なくとも１個の駆動ばね素子の一方の端部をハウジングに固定して支持し、他方の端部をばね被駆動素子に連結するものとし、このばね被駆動素子によって駆動ばね素子を伝動装置に連結する。ばね被駆動素子を考慮に入れる事により、ばね素子を様々な伝動装置に連結することができる。例えば、滑車伝動装置、レバー伝動装置、歯車または遊星歯車伝動装置、油圧作動式の圧力伝動装置などである。伝動装置との連結を可能にするためには、ばね被駆動素子を適合する構成にする必要がある。それに反して、駆動ばね素子に融通性は必要ない。この場合、駆動ばね素子を例えば、らせんばね、葉状ばね、板ばね、腕木ばね、ねじりばねによって構成することができる。

伝動装置の伝達比を少なくとも１：１，５となるようにすると、駆動ばね素子を最善に利用した、打ち込み装置のよい設計を達成できる。

より好適には、伝動装置の伝達比を１：２〜１：４となるようにすると、打ち込みプランジャにおいて、装置によって加えられる質量と増加する速度との、よい妥協点が達成可能である。

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。図面において、本発明を実施例によって示す。

図１および図２に示す打ち込み装置１０には、ハウジング１１と、打ち込みプランジャ１３のための駆動装置３０とを設け、この打ち込みプランジャ１３は案内１２内で移動可能に案内する。打ち込みプランジャ１３には、打ち込み部分１４及びヘッド部分１５を設ける。

案内１２の打ち込み方向２７側の端部には、案内１２に対して同軸状に延びるピン案内１７を隣接させる。ピン案内１７の側面に配置する固定素子マガジン６１に固定素子６０を収納する。

駆動装置３０は駆動ばね素子３１有し、この駆動ばね素子３１は伝動装置３２を介して打ち込みプランジャ１３のヘッド部分１５に作動する。図示の実施例では、駆動ばね素子３１をらせんばねにより構成する。実施例において伝動装置３２を、図１及び図２に示す実施例では、ロープ引張力伝動装置により構成する。駆動ばね素子３１をハウジングに固定した支持素子３６とばね被駆動素子３５との間に配置する。環状のばね被駆動素子３５には、駆動ばね素子３１の反対側に２個の互いに対向するローラ手段３４を回転可能に配置する。ロープ状またはバンド状の伝動手段３３を、第１端部４２及び第２端部４３において支持素子３６に固定し、ローラ手段３４を介してばね被駆動素子３５の周囲に案内する。同時に伝動手段３３によって打ち込みプランジャ１３のヘッド部分１５における遊端の周囲に案内する。

図１に示す打ち込みプランジャ１３の初期位置２２において、打ち込みプランジャ１３は、伝動装置３２を介して、駆動ばね素子３１の弾性的バイアスを受けまた、この打ち込みプランジャ１３のヘッド部分１５及びこのヘッド部分１５の周囲に案内した伝動手段３３は円筒状の案内空間３７内に進入し、この案内空間３７を、ばね被駆動素子３５、駆動ばね素子３１及び支持素子３６によって画定する。ヘッド部分１５がこれらの素子の内部、とりわけ駆動ばね素子３１の内部である案内空間３７へ進入可能であることは、構造をコンパクトにできる点で有利である。

初期位置２２において打ち込みプランジャ１３を、つめ５１を有する係止装置５０によって固定する。このつめ５１は、係止位置５４（図１参照）において、打ち込みプランジャ１３の突出部５８の係止面５３に掛合し、駆動ばね素子３１からのバイアス力に対して保持する。つめ５１を調整モータ５２に配置し、後述するように、この調整モータ５２によってつめ５１を図２に示す解除位置５５へ移行可能とする。調整モータ５２を電気的な第１制御導線５６により制御ユニット２３に接続する。

更に、打ち込み装置１０にグリップ２０を設け、このグリップ２０には打ち込み装置１０による打ち込み作業を開始するための作動スイッチ１９を配置する。グリップ２０には更に給電装置２１を設け、これにより打ち込み装置１０に電気的エネルギーを供給する。給電装置２１は、例えば、図示の実施例において少なくとも１個の蓄電池を有するものとする。給電装置２１は給電用導線２４によって制御ユニット２３及び作動スイッチ１９に接続する。更に、制御ユニット２３をスイッチ用導線５７によって作動スイッチ１９に接続する。

打ち込み装置１０の発射口６２にスイッチ手段２９を配置し、このスイッチ手段２９をスイッチ手段用導線２８により制御ユニット２３に電気的に接続する。図２に示すように、打ち込み装置１０を基礎構造Ｕに押し当てるとスイッチ手段２９は電気信号を制御ユニット２３に送り、適正に基礎構造Ｕに押し当てた時のみ打ち込み装置１０が作動することを確実にする。

更に打ち込み装置１０には、バイアス力発生装置７０を配置する。このバイアス力発生装置７０にモータ７１を設け、これにより駆動ローラ７２を駆動可能にする。モータ７１を第２制御導線７４により制御ユニット２３に電気的に接続し、これにより、例えば打ち込みプランジャ１３が打ち込み方向２７側の終止位置にあるとき、もしくは打ち込み装置を基礎構造から離脱するとき、制御ユニット２３によって作動する。モータ７１は駆動ホイールとしての駆動手段７５を設け、この駆動手段は駆動ローラ７２に圧着可能である。加えて、駆動ローラ７２を、ソレノイドとして構成した制御手段７６の、長さ調節可能な制御アーム７８に配置する。制御手段７６は、制御手段用導線７７によって制御ユニット２３に接続する。作動中は、駆動ローラ７２は破線の矢印７３の方向に回転する。

打ち込み装置１０を、図示しない主スイッチで始動すると、打ち込みプランジャ１３が図１に示す初期位置２２にあることを制御ユニット２３によって確実にする。そうでなければ、制御手段７６によって駆動ローラ７２を、すでにモータ７１によって回転を開始している駆動手段７５に近づけ、圧着する。同時に駆動ローラ７２を打ち込みプランジャ１３に圧着させ、これにより、打ち込みプランジャ１３を、矢印７３の方向に回転する駆動ローラ７２によって駆動装置３０の方向に移動する。その際、駆動装置３０の駆動ばね素子３１が緊張する。打ち込みプランジャ１３が初期位置２２に到達すると、係止装置５０のつめ５１を打ち込みプランジャ１３の係止面５３へ落ち込ませ、打ち込みプランジャを初期位置２２において保持する。モータ７１を制御ユニット２３によって静止し、制御手段７６によって、同じく制御ユニット２３に制御される駆動ローラ７２を、駆動手段７５、及び打ち込みプランジャ１３に圧着した位置から、圧着を切り離した位置に移動する（図２参照）。

図２に示すように打ち込み装置１０を基礎構造Ｕに押し当てると、スイッチ手段２９により制御ユニット２３が作動可能な状態になる。作動スイッチ１９を押すと制御ユニット２３により係止装置５０が解除位置５５へ移動し、その際つめ５１が調整モータ５２によって打ち込みプランジャ１３の係止面５３から離脱する。そのため、つめ５１は打ち込みプランジャ１３の方向へばね負荷することができる。

その結果、打ち込みプランジャ１３は駆動装置３０の駆動ばね素子３１によって打ち込み方向２７へ移動し、その際固定素子６０が基礎構造Ｕに打ち込まれる。駆動ばね素子３１の伸張行程（矢印４５）について、打ち込みプランジャ１３の加速行程（矢印４４）がこの伸張行程（矢印４５）よりも長いように、伝動装置３２によって伝動される点が有利である。実施例においては、伝動装置３２の伝達比を１：２とする。

打ち込み装置１０を基礎構造Ｕから外すと、打ち込みプランジャの復帰及び駆動ばね素子３１の緊張のために、打ち込み作業の終了時にバイアス力発生装置７０を制御ユニット２３によって作動する。その際、スイッチ手段２９は制御ユニット２３へ信号を送る。バイアス力発生装置７０により、打ち込みプランジャ１３を前述の通り駆動装置３０における駆動ばね素子３１の方へ移動し、つめ５１が打ち込みプランジャ１３の係止面５３における係止位置５４にはまるまで、駆動ばね素子３１を緊張させる。

本発明の第１実施例における打ち込み装置の初期位置における縦断面図である。 図１に示す打ち込み装置の作動位置における図である。

１０ 打ち込み装置
１１ ハウジング
１２ 案内
１３ 打ち込みプランジャ
１４ 打ち込み部分
１５ ヘッド部分
１７ ピン案内
１８ プランジャ案内
１９ 作動スイッチ
２０ グリップ
２１ 給電装置
２２ 初期位置
２３ 制御ユニット
２４ 給電用導線
２７ 打ち込み方向
２８ スイッチ手段用導線
２９ スイッチ手段
３０ 駆動装置
３１ 駆動ばね素子
３２ 伝動装置
３３ 伝動手段
３４ ローラ手段
３５ ばね被駆動素子
３６ 支持素子
３７ 案内空間
４２ 端部
４３ 端部
４４ 矢印
４５ 矢印
５０ 係止装置
５１ つめ
５２ 調整モータ
５３ 係止面
５４ 係止位置
５５ 解除位置
５６ 制御導線
５７ スイッチ用導線
５８ 突出部
６０ 固定素子
６１ 固定素子マガジン
６２ 発射口
７０ バイアス力発生装置
７１ モータ
７２ 駆動ローラ
７３ 矢印
７４ 制御導線
７５ 駆動手段
７６ 制御手段
７７ 制御手段用導線
７８ 制御アーム
Ｕ 基礎構造

Claims (6)

1. 案内（１２）に移動可能に設けた打ち込みプランジャ（１３）のための駆動装置（３０）を有する固定素子用手持ち式の打ち込み装置であって、少なくとも１個の、バイアス力発生装置（７０）によって緊張可能な駆動ばね素子（３１）を備える該打ち込み装置において、
   少なくとも１個の駆動ばね素子（３１）と打ち込みプランジャ（１３）の間に伝動装置（３２）を介在させ、
   前記伝動装置（３２）は、前記駆動ばね素子（３１）が伸張運動をする際に、ロープ状またはバンド状の伝動手段を介して前記駆動ばね素子（３１）の付勢力を前記打ち込みプランジャ（１３）に伝達して、当該打ち込みプランジャ（１３）を打ち込み方向へ移動させる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、少なくとも１個の駆動ばね素子（３１）の一方の端部をハウジング（１１）に固定して支持し、他方の端部をばね被駆動素子（３５）に連結し、このばね被駆動素子（３５）を介して駆動ばね素子（３１）を伝動装置（３２）に連結した打ち込み装置。
3. 請求項１または２に記載の装置において、伝動装置（３２）の伝達比を少なくとも１：１，５とした打ち込み装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置において、伝動装置（３２）の伝達比を１：２から１：４の間の値とした打ち込み装置。
5. 請求項２に記載の装置において、
   前記伝動装置（３２）が、ロープ状またはバンド状の前記伝動手段（３３）と、前記ばね被駆動素子（３５）における前記駆動ばね素子（３１）とは反対側の端部に回転可能に配置された２個のローラ手段（３４）とを有し、
   前記伝動手段（３３）の両端部（４２、４３）を、前記ハウジング（１１）に固定し、
   前記伝動手段（３３）を、前記ローラ手段（３４）を介して前記ばね被駆動素子（３５）の周囲に案内するとともに、前記打ち込みプランジャ（１３）の端部の周囲に案内した打ち込み装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、
   前記打ち込みプランジャ（１３）が初期位置（２２）にあるとき、当該打ち込みプランジャ（１３）の一部分（１５）が前記駆動ばね素子（３１）の内部に位置し、
   前記初期位置（２２）では、前記バイアス力発生装置（７０）によって前記駆動ばね素子（３１）を緊張させている打ち込み装置。

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