JP6473819B2 - 設置工具及び設置工具の操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、１次ドライブにより駆動が可能な駆動ピストンと、２次ドライブと、を備えた留め具の設置工具に関する。さらに、本発明はかかる設置工具の操作方法にも関する。

特許文献１は、膨張ガスにより打ち込みが可能な留め具の設置工具を開示している。設置工具は、駆動ピストンを可動に支持することができるピストンガイドと、設置作業後に駆動ピストンを再び開始位置に戻すピストン戻し装置と、を備え、ピストン戻し装置は電気モータにより作動する駆動装置と、モータ動力による位置決め力を駆動ピストンに伝達するための少なくとも１つの伝達装置と、を有する。

独国特許出願公告第１０３２５９２０号明細書

本発明の目的は、大きな設置エネルギーの供給が可能な、軽量で便利な設置工具を提供することである。

この目的は、１次ドライブにより駆動が可能な駆動ピストンと、２次ドライブと、を備えた留め具の設置工具において、駆動ピストンが１次ドライブと２次ドライブの両方により駆動が可能なように、駆動ピストンの打ち込みのためのハイブリッド駆動システムで１次ドライブが２次ドライブと組み合わされることにより達成される。２次ドライブは、特許文献１から知られる設置工具のように、駆動ピストンを戻すためにだけ使用されるのではない。本発明の重要な特徴は、ハイブリッド駆動システムにおいて２次ドライブが１次ドライブと組み合わされて、２次ドライブが駆動ピストンの加速のために追加的、少なくとも２次的、または独自に、使用されることである。

本発明の設置装置の好ましい形態では、１次ドライブはガス動力ドライブである。設置工具と関して「ガス動力ドライブ」という用語は、駆動ピストンが膨張ガスで駆動されることを意味する。規定量の膨張ガスを点火栓等の適切な点火装置により燃焼室で点火することが好ましい。膨張ガスは急速に膨張して、駆動ピストンが加速する。

本発明の設置装置のさらなる好ましい形態では、２次ドライブは電気モータ動力ドライブである。電気モータ動力ドライブは、位置決め力を駆動ピストンに作用させるだけでなく、駆動ピストンに駆動力を作用させて加速する際にも用いられ、そのことに特に優位性がある。この電気モータ動力ドライブは、燃焼領域における膨張ガスの圧縮、特に与圧及び過給のために燃焼領域の方向に駆動ピストンを動かすためにも用いることができる。

本発明の設置装置のさらなる好ましい形態では、２次ドライブが駆動ピストンのピストンロッドに、そのピストンロッドを駆動するように接続される。２次ドライブと駆動ピストンのピストンロッドの駆動連結は、例えば相互嵌合歯又はフリクションギヤにより構成してよい。

本発明の設置装置のさらなる好ましい形態では、１次ドライブと２次ドライブが共通の制御部に制御可能に接続される。例えば、ガス動力ドライブとして構成される１次ドライブは、特に自らの燃焼領域における燃焼プロセスにおいて、この共通の制御部により制御される。燃焼を制御するため、特に燃焼領域におけるガス混合比及び膨張ガスの点火が制御される。２次ドライブを構成するのに好ましい電気モータ動力ドライブを制御するために、少なくとも１つの電気モータが、例えば、共通の制御部に制御可能に接続される。共通の制御部による２つのドライブの制御は、要求される打ち込みエネルギーに応じて実行されることが好ましい。

本発明の設置装置のさらなる好ましい形態では、駆動ピストンからの２次ドライブの切り離しを可能にするクラッチが２次ドライブに備えられている。これにより、２次ドライブ、特に電気モータ動力ドライブの嵌合又は離脱が必要に応じて可能となるので都合がよい。

本発明は上述の設置工具の操作方法にも関する。本発明による駆動ピストンのハイブリッド駆動システムにおける２つのドライブの組み合わせにより、本発明の設置工具では、既存の設置工具では実現できない操作モードが実現されている。設置工具の操作において特に効果があり、設置工具の操作は、必要なエネルギーについて最適化され、特に要求される打ち込みエネルギーに応じて制御される。

本発明の方法のさらなる好ましい形態において、設置工具は、駆動ピストンが１次ドライブのみにより加速される第１の操作モードを少なくとも有し、駆動ピストンが１次ドライブと２次ドライブとにより加速される第２の操作モードを少なくとも有する。第１の操作モードは、標準的な燃焼エンジンに対応する。設置作業後、駆動ピストンは、従来のガス装置である熱ピストン及び／又は２次ドライブにより、再び開始位置に戻され得る。第２の操作モードは、ハイブリッド駆動とも称される。第２の操作モードにおいて、駆動ピストンは、好ましくは１次ドライブが供給する燃焼圧と２次ドライブを構成する電気ドライブにより加速される。

本発明の方法のさらなる好ましい形態において、設置工具は、駆動ピストンが２次ドライブのみにより加速される第３の操作モードを少なくとも有する。この操作モードは、電気駆動とも称される。第３の操作モードは、必要とされる設置エネルギーが比較的少ない用途の分野に特に適している。

本発明の方法のさらなる好ましい形態においては、駆動ピストンの動作に伴い１次ドライブの燃焼領域を過給するために２次ドライブが用いられる。この操作モードは、過給を伴う燃焼エンジンとも称される。この場合、２次ドライブは、１次ドライブの燃焼領域における膨張ガスの圧縮、特に与圧に用いられる。続く駆動ピストンの加速が、過給の結果として増加する燃焼圧によって発生する。このように、既存の設置工具よりも多くの設置エネルギーを放出することができる。

本発明の方法のさらなる好ましい形態において、１次ドライブの制御、特に１次ドライブのガス混合比及び／又は点火の制御が、２次ドライブも制御する共通制御により行われる。共通制御により、要求される打ち込みエネルギーに応じて、エネルギー面における設置工具の操作の最適化が容易に可能となる。

さらに、本発明は、特に設置装置のコントローラでプログラムを実行する際に、前述の方法を実行するプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品にも関する。

本発明のさらなる優位性、特徴、及び詳細は、図面を参照して記述される本発明の様々な実施例に関する以下の記載から明らかになる。

簡素化された本発明の設置工具を示す図である。

図はハウジング２を有する設置工具１を極めて簡素に示している。ハウジング２は非表示のハンドルを備え、留め具６に打ち込むために設置工具１をそのハンドルに装着することができ、留め具６は設置端部５で設置工具１から外に延びており、同じく非表示の基板（被打ち込み材）に打ち込むことができる。

使用する留め具６は、非表示のマガジンにより供給されるのが好ましく、マガジンは装置の内部に位置し、設置工具１の設置端部５の近傍に装着される。留め具６は、好ましくは個別に、自動的にマガジンから取り外され、設置端部５で留め具ガイド４に配置される。

基板に留め具６を打ち込むために必要なエネルギーは、ピストンガイド３へと案内されている駆動ピストン７により、ピストンガイド３の留め具６に伝達される。

基板に留め具６を打ち込むために必要なエネルギーは、例えば、設置工具１の内部の燃料タンク８に供給される。燃料タンク８内の燃料は、液体ガス等の膨張ガスであることが好ましい。そのため、燃料タンク８はガスキャニスタ又はガスカートリッジとも呼ばれる。

燃料タンク８は、調整可能又は調節可能な計量装置１０及び接続ライン１１によって、燃焼室すなわち燃焼領域１２に接続される。計量装置１０は、計量弁として構成されることが好ましい。

燃焼領域すなわち燃焼室１２において、設置端部５で留め具ガイド４からボルト又はネイル等の留め具６を基板に打ち込むため、燃料タンク８からのガス等の燃料は空気と混合されて燃焼混合物が生成され、点火装置１４により点火される。設置工具１のトリガが作動した時、打ち込みに必要なエネルギーは、駆動ピストン７によって燃焼室１２から設置端部５の留め具６へと伝達される。

コントローラすなわち制御部２０は、制御を目的として設置工具１に配置されている。点火ケーブルとも呼ばれる制御ライン１６は、コントローラ２０から燃焼領域１２の点火装置１４へと延びている。点火装置１４が作動して、点火ケーブル１６により燃焼領域１２の点火可能な混合物が点火される。計量装置１０は、制御ライン１７によりコントローラ２０に制御のために接続される。

燃焼室１２、点火装置１４、及び燃料タンク８を有する計量装置１０は、駆動ピストン７の１次ドライブ２１を構成する。１次ドライブ２１は２次ドライブ２２と組み合わされて駆動ピストン７のハイブリッド駆動システムを構成する。

２次ドライブ２２は、電源装置２３と電気モータ２４とを有する電気モータ動力ドライブとして構成される。電源装置２３は、例えば、バッテリ又はアキュムレータとして構成され、電力供給ラインによって電気モータ２４に接続される。

さらに電気モータ２４は、制御ライン１８によりコントローラ２０に制御可能なように接続される。そのため、コントローラ２０は、１次ドライブ２１と２次ドライブ２２の共通コントローラを構成する。

２次ドライブ２２を構成する電気モータ動力ドライブは、結合装置２５によって、駆動ピストン７のピストンロッド３０を駆動できるように接続される。結合装置２５はギア２６を備え、そのギア２６は結合回転のため電気モータ２４の駆動軸に接続される。

ギア２６は外部歯部２７を有し、駆動ピストン７のピストンロッド３０に形成された直線歯部２８と嵌合する。結合装置２５は、電気モータ２４の嵌合及び離脱を可能にする非表示のクラッチと組み合わせることができる。

設置工具１のディスプレイはコントローラ２０に接続され、参照符号３４で示される。設置工具１の入力装置はコントローラ２０に同様に接続され、参照符号３５で示される。設置工具１の操作についての情報は、ディスプレイ３４から外部に見えるように操作者に示される。操作者は入力装置３５により設置工具１に入力することができる。

図において、ライン３８は駆動ピストン７の第１の位置すなわち開始位置を示す。駆動ピストン７は、磁石装置４０によって、その第１の位置すなわち開始位置に保持される。磁石装置４０は、例えば、長方形のＮ極及びＳ極を有する２つの磁石を備える。その代わり又はそれに加えて、駆動ピストン７を摩擦係合によりその第１の位置すなわち開始位置３８に保持することができる。

駆動ピストン７は、図面が示すように、１次ドライブ２１及び／又は２次ドライブ２２によって、その第１の位置すなわち開始位置３８から第２の位置へと移動することができる。留め具６は、連動する駆動ピストン７の加速により、設置工具１の端部５で基板に打ち込むことができる。

設置作業後、駆動ピストン７は、従来のガス装置である熱ピストンにより又は電気モータ２４及び結合装置２５を有する２次ドライブ２２により、その第１の位置すなわち開始位置３８に再び戻される。

２次ドライブを構成する電気モータ動力ドライブ２２は、図に示すように、ピストンロッド３０に機械的に嵌合するモータ部２４を備える。その代わり又はそれに加えて、ピストンガイド側に非表示のコイルシステムで電気ドライブを構築し、ピストン側には対応するドライブを、例えばソレノイドプランジャの形態で、構築することができる。この種の電気ドライブは、往復動ピストンの磁石に類似する。

本発明の設置工具は、５つの異なる操作モードで操作が可能である。標準燃焼とも称される第１の操作モードにおいて、駆動ピストン７は、１次ドライブ２１が供給する燃焼圧のみにより加速される。

燃焼前に駆動ピストン７は、最後部の位置である、その第１の位置すなわち開始位置３８に位置する。点火装置１４の作動による燃焼室１２での燃焼混合物の点火により駆動ピストン７が加速され、駆動ピストン７は、図に示すように直ちに第２の位置へと移動する。

ハイブリッド駆動とも称される第２の操作モードにおいては、駆動ピストンは、１次ドライブ２１が供給する燃焼圧と２次ドライブ２２を構成する電気ドライブとの両方により加速される。この場合、このハイブリッド駆動システムでは燃焼プロセスが第１の操作モードのように開始される。ピストンの加速中に、２つのドライブ２１、２２の共通の制御部２０により２次ドライブ２２と連動する電気モータ２４のスイッチがオンになる。

第３の操作モードにおいては、電気ドライブとも呼ばれる２次すなわち電気モータ動力ドライブ２２が、燃焼領域１２における燃焼混合物の予圧に用いられる。過給の結果として増加する燃焼圧によって、ピストンは加速される。第３の操作モードは、過給に伴う燃焼とも称される。

駆動ピストン７は、図示の通り、最初は後方位置３８の前の第２の位置に位置している。燃焼室１２の酸素濃度を増加させるために、電気モータ動力ドライブ２２で駆動ピストン７を後ろ側に、具体的には燃焼室１２に向けて移動させる。このようにして、燃焼室１２の空気が圧縮される。

同時に、計量装置１０によって、燃料タンク８からのガスが燃焼室１２へと注入される。次に点火装置１４によって点火する。圧力上昇に伴うその後の燃焼がピストンを加速し、ピストン７はその開始位置３８から図示のようにその第２の位置へと移動させられる。

第３の操作モードでは、電気モータ動力ドライブ２２は駆動ピストン７と過給段階のみにおいて連結されていることが好ましい。続いて、駆動ピストン７は機械的又は電気的に制御され、駆動ピストン７から離脱する。結果として、駆動ピストン７の作動ストローク中の望ましくない不正な荷重は、容易に防止される。

さらに、第４の操作モードでは、駆動ピストン７が電気ドライブ２２により作業方向でも加速される。燃焼領域１２での空気の与圧は、第３の操作モードと同様に発生する。しかし、駆動ピストン７の加速中には、駆動ピストン７の加速のために電気モータ動力ドライブ２２のスイッチもオンとなる。第４の操作モードは、過給を伴うハイブリッド駆動とも称される。

第５の操作モードでは、駆動ピストン７が電気モータ動力ドライブ２２のみにより加速される。第５の操作モードは、電気駆動とも称される。電気駆動が用いられる第５の操作モードは、基板に留め具６を打ち込むために必要なエネルギーが比較的少ない用途に特に適している。電気駆動の開始時には、駆動ピストン７がその第１の位置すなわち開始位置３８に位置する。

ハイブリッド駆動システムを備えた本発明の設置工具１は、既存のガス装置やバッテリ駆動の設置工具よりも軽量にすることができる。本発明の設置工具１では、ハイブリッド駆動システムで得られる設置エネルギーは既存の設置工具よりも高い。

個別のドライブ２１、２２を様々な形態で組み合わせることができる可能性があるため、設置エネルギーに非常に幅広い多様性を持たせることができる。少ないエネルギーの設定においては、標準エネルギー設定と比べて、エネルギー、ガス又はアキュムレータの容量を、例えばピストンの前方位置調整等により節約することができる。

Claims (9)

1. 燃焼室の燃焼領域（１２）の膨張ガスで駆動される１次ドライブ（２１）による駆動が可能な駆動ピストン（７）と２次ドライブ（２２）とを備えた留め具（６）の設置工具（１）であって、
   前記１次ドライブ（２１）と前記２次ドライブ（２２）とが組み合わされた前記駆動ピストン（７）のためのハイブリッド駆動システムを備え、当該ハイブリッド駆動システムは、選択的に、
   前記１次ドライブ（２１）のみにより、または
   前記１次ドライブ（２１）と前記２次ドライブ（２２）の両方により、
   前記駆動ピストン（７）に駆動力を作用させて留め具（６）を基盤に打ち込むために加速させることが可能であり、さらに
   前記２次ドライブ（２２）は、駆動ピストン（７）を前記燃焼室の燃焼領域（１２）の方向に動かすことにより、前記１次ドライブ（２１）の前記燃焼室の燃焼領域（１２）を過給するために用いられる
   ことを特徴とする設置工具。
2. 前記２次ドライブ（２２）は電気モータ動力ドライブである、ことを特徴とする、請求項１に記載の設置工具。
3. 前記２次ドライブ（２２）が前記駆動ピストン（７）のピストンロッド（３０）に駆動可能に接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の設置工具。
4. 前記１次ドライブ（２１）と前記２次ドライブ（２２）が共通の制御部（２０）に制御可能なように接続される、ことを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも１つに記載の設置工具。
5. 前記駆動ピストン（７）から前記２次ドライブ（２２）を切り離すことのできるクラッチが前記２次ドライブ（２２）に備えられている、ことを特徴とする、請求項１乃至４の少なくとも１つに記載の設置工具。
6. 請求項１乃至５の少なくとも１つに記載の設置工具の操作方法であって、前記設置工具（１）は、前記燃焼室の燃焼領域（１２）の前記膨張ガスで駆動される前記１次ドライブ（２１）のみにより前記駆動ピストン（７）に駆動力を作用させ前記留め具（６）を基盤に打ち込むために加速させる第１の操作モードを少なくとも有し、前記１次ドライブ（２１）と前記２次ドライブ（２２）の両方により駆動力を前記駆動ピストン（７）に作用させ前記留め具（６）を基盤に打ち込むために加速させる第２の操作モードを少なくとも有する、ことを特徴とする方法。
7. 前記設置工具（１）は、前記駆動ピストン（７）が前記２次ドライブ（２２）のみにより加速される第３の操作モードを少なくとも有する、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記１次ドライブ（２１）のガス混合比及び／又は点火の制御は、前記２次ドライブ（２２）をも制御する共通コントローラ（２０）により行われる、ことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
9. 前記設置工具（１）の前記共通コントローラ（２０）でプログラムを実行する際に、請求項６乃至８の少なくとも１つに記載の方法を実行するプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品。

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