JP2012125920A - 打ち込み機およびこの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打ち込み機の操作性および／またはエネルギー効率を高める。
【解決手段】容積が変化しうる燃焼室１２内で可燃性の混合ガスに点火することを通じて、瞬時に直線的に移動させうるピストン３４を備え、ボルトまたは釘である場合を含むファスナーを被打ち込み材に打ち込むための打ち込み機１において、打ち込み機の操作性および／またはエネルギー効率を高めるため、燃焼室１２の容積を調整する装置およびガスの送給量を計量する計量弁１０と接続されたコントローラ２５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、容積可変の燃焼室内で可燃性の混合ガス（燃料と酸素または空気とが混合されたガス）に点火することにより瞬時に直線移動させうるピストンを備える、被打ち込み材にファスナー（ボルト、釘、鋲等）を打ち込むための打ち込み機に関する。また、本発明は、この打ち込み機の駆動方法にも関する。

特許文献１は、混合ガスを取り込む燃焼室を備え、混合ガスの燃焼時に発生する力によって駆動される手動式の打ち込み機を開示している。ここで、燃焼室の容積は、燃焼室の正面側の壁体が軸方向に移動することにより変化させることができ、このことによって、燃焼室内に存在する混合ガスの量を少なくし又は多くする方向に調整することができるようになっている。また、特許文献２は、ガスの燃焼時に発生する力によって駆動される、開口面積が可変に調整される開口を有する壁体によって隔てられた２つの分室を有する打ち込み機を開示している。

ドイツ国特許第１９９６２６９５号明細書 ドイツ国特許出願公開第１９９６２６９５号明細書

本発明の課題は、請求項１の前提部に記載した打ち込み機の操作性および／またはエネルギー効率を高めることである。

上記の課題は、容積が変化しうる燃焼室内で可燃性の混合ガスに点火することを通じて、瞬時に直線的に移動させうるピストンを備え、ボルト、釘等のファスナーを被打ち込み材に打ち込むための打ち込み機において、前記燃焼室の容積を調整する装置およびガスの送給量を計量する計量弁と制御的に接続されたコントローラを備えていることを特徴とする打ち込み機によって解決される。本発明の打ち込み機は、持ち運び可能で、ガスの燃焼に伴う力で駆動されるものである。ファスナーを打ち込むため、例えばカートリッジ式のガスタンクから供給されるガスは、燃焼室において酸素または空気と混合され、可燃性の混合ガスとなる。可燃性のガスが点火されると、ガスは急激に膨張し、ピストンを推進する。本発明の打ち込み機は、燃焼室の容積を調整する装置と計量弁との組み合わせにより、広範なエネルギー領域に対応しつつ、エネルギーの効率的な利用を図ることができる。その結果、稼働時（特にファスナーの打ち込み時）に打ち込み機に加わる負荷は、最小のエネルギーに対応するもので済み、大幅に軽減される。このため、打ち込み機の耐用年数も延びる。

本発明の好ましい態様によれば、燃焼室の容積を調整する装置は、モータ、特に電動機を備えている。燃焼室の容積を調整するためには、ステッピングモータを用いるのが好ましい。このモータは、コントローラによって制御される。

本発明の他の好ましい態様によれば、モータは、ギヤボックスを介して、燃焼室の移動可能な壁体と連結されている。このギヤボックスは、燃焼室の圧力によって負荷を受けた際には、自ら停止して、壁体をそのときの位置に止まらせるように働くのが好ましい。さらに、ギヤボックスは、燃焼室の圧力がモータの作動に影響を及ぼさないように設計するのが好ましい。一方、モータは、打ち込み機内に緩衝部材とともに収容するのが好ましい。

本発明のさらに他の好ましい態様によれば、コントローラは、打ち込みに係るエネルギーを調整する調整操作器および／または前記エネルギーに関する情報を表示する表示装置と接続されている。作業員は、このような調整操作器の助けを借りて、打ち込みに係る目標エネルギーを容易に設定することができる。また、表示装置の助けを借りて、目標エネルギーを容易に表示することができ、さらに、打ち込みに係る最大・最小の出力可能エネルギーも表示することができる。したがって、打ち込み機の操作は、大幅に楽になる。

上記の課題は、すでに説明した本発明の打ち込み機に加えて、またはこれに代えて、燃焼室の容積の調整、および燃焼室へ送られる可燃性ガスの計量をコントローラの補助により行うようになっている、本発明に係る打ち込み機の駆動方法によっても達成される。本発明の駆動方法によれば、打ち込み機によってファスナーを打ち込むためのエネルギーの大きさを、きわめて迅速かつ効率的に調整することができる。すなわち、種々のファスナーを、エネルギーを無駄に消費することなく、種々の被打ち込み材に打ち込むことが可能になる。また、燃焼室の容積の調整およびガスの送給量の調整を通じて、燃焼室内におけるガスの混合比を最適なものに調整することもできる。

上記駆動方法の好ましい態様によれば、打ち込み時における燃焼室の実際の容積が計測され、かつ目標の容積と対比されるようになっている。燃焼室の容積の調整に必要なデータは、コントローラに格納させることができる。

上記駆動方法の他の好ましい態様によれば、燃焼室の容積を調整する装置を用いて燃焼室の容積を調整する際の指令値は、打ち込み時における燃焼室の実際の容積と目標の容積とのずれに基づいて決定されるようになっている。燃焼室の目標の容積は、作業員が設定する。また、決定された前記指令値は、燃焼室の容積を調整する際に用いるモータを制御するために使用される。

上記駆動方法のさらに他の好ましい態様によれば、打ち込み機は、作業員の動作によって開始されるリセット機能を備え、このリセット機能により、燃焼室の容積の調整に係るパラメータ値および／または燃焼室へ送られる燃料ガスの計量値が校正されるようになっている。このリセット機能は、例えばアキュムレータまたはガスタンクの取り付けによって開始される。

上記駆動方法のさらに他の好ましい態様によれば、燃焼室の容積を調整する装置は、リセット機能を用いる際、所定の停止位置まで移動するようになっている。リセットを実行する際には、モータを、例えば所定の停止位置に至るまで動かす。モータは、所定の停止位置に到達すると、その位置に止まり、それ以上の調整はブロックされるか、またはモータが停止する。

上記駆動方法のさらに他の好ましい態様によれば、打ち込み時における燃焼室の実際の容積は、センサにより計測される。この場合、燃焼室の目標の容積と対比することにより、モータをどれだけ動かすかが決定される。センサを使用する場合には、モータの位置確定のためのリセット機能を用いないこともできる。

上記駆動方法のさらに他の好ましい態様によれば、計量弁は、通常閉止されており、所定量のガスを燃焼室へ送る際には、コントローラによって、所定の時間だけ開放されるようになっている。ガスは、例えば、打ち込み機に取り外し可能に収容されているカートリッジ式のガスタンクから放出される。ガスの送給量は、計量弁の開放時間を変化させれば、調整される。

上記駆動方法のさらに他の好ましい態様によれば、打ち込みに係る目標エネルギー、ならびに同最大および最小の出力可能エネルギーは、打ち込み機上において表示されるようになっている。これらのエネルギーの大きさは、打ち込み機上の前記表示装置に表示するのが好ましい。

本発明の一施形態に係る打ち込み機の模式的縦断面図である。

上記以外の本発明の好ましい特徴および詳細は、以下に添付図面を参照して行う実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。

以下では、本発明の好ましい複数の実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る、ハウジング２を備える打ち込み機１の縦断面を模式的に示す。ハウジング２は、打ち込み機１を手にもって操作しうるようにするためのグリップ部４を有している。ファスナーは、打ち込み機１から押し付け部５を経由して飛び出し、被打ち込み材に打ち込まれる。

被打ち込み材にファスナーを打ち込むために必要なエネルギーは、打ち込み機１に収容されたカートリッジ式のガスタンク８から与えられる。ガスタンク８は、制御可能な計量弁１０を介して、燃焼室１２と接続しうるようになっている。ガスタンク８から放出されたガスは、燃焼室１２内で空気と混合されて可燃性の混合ガスとなる。この混合ガスは、ボルト、釘等のファスナーを被打ち込み材に打ち込む際に点火される。

燃焼室１２は、ハウジング２内において、シリンダ１４によって区画されている。燃焼室１２の一方の側（シリンダ１４の正面側）は、移動する壁体１５によって密封されている。壁体１５は、モータ１６を駆動させると、ギヤボックス１７を介して、矢印１８で示す方向に移動（前進後退）する。壁体１５が移動すると、燃焼室１２の容積は、簡単な機構を経て、矢印１８の方向に変化する。

燃焼室１２の容積および／または移動可能な壁体１５の位置は、センサ２０によって検知される。センサ２０は、センサ用ケーブル２１を介して、コントローラ２５と接続されている。一方、コントローラ２５は、モータ１６を制御しうるよう、コントローラ用ケーブル２６を介して、モータ１６と接続されている。コントローラ２５は、アキュムレータ２８（例えばバッテリ）から電気エネルギーを供給される。さらに、コントローラ２５は、計量弁１０を制御しうるよう、コントローラ用ケーブル２９を介して、計量弁１０と制御的に接続されている。

燃焼室１２における壁体１５の他の側は密封されており、特に壁体１５の反対側は、ピストン３４のヘッド部３２によって密封されている。ピストン３４は、一方の側では、シリンダ１４内に位置するヘッド部３２と一体となっており、他方の側（ヘッド部３２の反対側）では、ガイドスリーブ内を案内される。ピストン３４は、ガイドスリーブ内を案内される際には、クッション３８を貫通して延出する。ファスナーを打ち込む際のピストン３４の動きは、ファスナーによる制動に加えて、過大なエネルギーが発生した際にはクッション３８を介しても制動される。

ファスナーの打ち込みは、グリップ部４に位置するトリガー４２を手で握る（たとえば人差し指で引く）ことにより開始する。打ち込み機１は、トリガー４２の外に、操作要素４５を含む操作器４４を備えている。

打ち込み機１は、トリガー４２と補助装置４４の外に、打ち込み機を駆動するエネルギーに係る情報を示す表示装置５５を備えている。表示装置５５は、コントローラ２５と接続されており、モノクロのディスプレイを備えている。ディスプレイには、エネルギーに係る情報が、英数字または図形（例えば記号）を使って表示される。表示装置５５は、このディスプレイに代えて、またはこのディスプレイに加えて、カラースクリーンを備えることもできる。

打ち込み機１を操作する作業員は、前記操作要素４５に対して、打ち込みに係るエネルギーの目標値を入力することができる。入力された目標値、および／または、用途（例えば、低いエネルギー値に対しては「木材」を、中程度のエネルギー値に対しては「コンクリート」を、高いエネルギー値に対して「スチール」を用途とする）は、表示装置５５に表示される。実際に打ち込み機１によって出力され得る、打ち込みに係る最大・最小のエネルギー（出力可能エネルギー）は、表示装置５５を介して表示される。入力された目標値が、前記出力可能エネルギーの上限を超え、もしくは下限を下回った場合には、作業員は、表示装置５５の表示やブザーによって警告を受ける。

打ち込み機１を操作するに当たっては、目標の打ち込みエネルギーを実現するために、コントローラ２５を使い、好ましくは気温や気圧等周囲の状況に係るパラメータを考慮して、望ましい燃焼室の容積、および必要なガスの供給量を推定する。燃焼室の容積を望ましいものに調整するため、コントローラ２５は、モータ１６に信号を与える。

モータ１６は、好ましくはサーボモータとして働き、ギヤボックス１７を介して燃焼室の壁体１５を移動させる。ギヤボックス１７は、壁体１５をギヤボックス１７に向かって動かすように燃焼室の圧力が作用する際には、自ら停止して、壁体１５をそのときの位置に止まらせるように働くのが好ましい。さらに、ギヤボックス１７は、燃焼室の圧力がモータ１６の作動に影響を及ぼさないように構成するのが好ましい。

燃焼室の容積を望ましいものに調整するためのデータは、コントローラ２５に格納されている。作業員が入力したエネルギーの目標値と、これに関連する、コントローラに格納されているかまたはセンサにより推定される壁体１５の位置の値との間にずれがある場合には、ギヤボックス１７を介して燃焼室の容積を調整するモータ１６をどのくらい動かすかの指令値が算出される。

打ち込み機１は、燃焼室の容積の調整をやり直すためのリセット機能を有するのが好ましい。このリセット機能は、例えば作業員の動作により開始される。例えばアキュムレータ２８またはガスタンク８を取り付けることにより、リセットを実行するようにすることができる。リセットの際には、燃焼室の容積の調整機構、例えば、ギヤボックス１７または壁体１５は、ストッパに向かって動かされる。

リセットは、次の２つの方法で行うことができる。１つは、モータ１６（ステッピングモータ）を、ギヤボックス１７または壁体１５が所定の位置に復帰するのに十分に大きなステップ（回転角度）分回転するものである。ギヤボックス１７または壁体１５が所定の位置に復帰しても、モータ１６には、給電が続けられるが、ギヤボックス１７または壁体１５はそれ以上動かない。このため、モータ１６の回転角度は変化しない。もう１つは、モータ１６の電流−電圧特性を予め計測しておき、ついで、ギヤボックス１７または壁体１５が所定の停止位置に復帰して、この電流−電圧特性に変化が生じたら、モータ１６を停止させるというものである。

本発明の他の実施形態によれば、実際の燃焼室の容積は、センサ２０によって計測される。燃焼室の目標の容積と対比した結果、壁体１５の位置について調整が必要な場合には、モータ１６を動かし、ギヤボックス１７を経て行うことができる。センサ２０を使用する場合には、前述の位置確定のためのリセット機能を用いないこともできる。

計量弁１０は、電気的に作動し、閉止位置には圧力を加えなくても止まるようになっている。打ち込み機１を操作する場合には、計量弁１０は、コントローラ２５によって制御され、所定の時間にわたって開放される。計量弁１０が開放している間、燃料としてのガスは、ガスタンク８から燃焼室１２へ流れる。計量弁１０の開放時間を変化させれば、ガスの送給量を調整することができる。

Claims (12)

1. 容積が変化しうる燃焼室（１２）内で可燃性の混合ガスに点火することを通じて、瞬時に直線的に移動させうるピストン（３４）を備え、ボルトまたは釘である場合を含むファスナーを被打ち込み材に打ち込むための打ち込み機（１）において、
   前記燃焼室（１２）の容積を調整する装置およびガスの送給量を計量する計量弁（１０）と制御的に接続されたコントローラ（２５）を備えていることを特徴とする打ち込み機。
2. 前記燃焼室の容積を調整する装置は、モータ（１６）、特に電動機を備えていることを特徴とする請求項１に記載の打ち込み機。
3. 前記モータ（１６）は、ギヤボックス（１７）を介して、燃焼室（１２）の移動可能な壁体（１５）と連結されていることを特徴とする請求項２に記載の打ち込み機。
4. 前記コントローラ（２５）は、打ち込みに係るエネルギーを調整する調整操作器（４４）および／または前記エネルギーに関する情報を表示する表示装置（５５）と接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の打ち込み機。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の打ち込み機を駆動する方法において、燃焼室の容積の調整、および燃焼室へ送られる可燃性ガスの計量を、前記コントローラ（２５）の補助により行う、打ち込み機の駆動方法。
6. 燃焼室の実際の容積を計測し、かつ目標の容積と対比することを特徴とする請求項５に記載の打ち込み機駆動方法。
7. 燃焼室の容積を調整する装置へ与える、燃焼室の容積の調整ための指令値を、燃焼室の実際の容積と目標の容積とのずれに基づいて決定することを特徴とする請求項６に記載の打ち込み機の駆動方法。
8. 打ち込み機（１）には作業員によって作動されるリセット機能が設けられていて、このリセット機能により、燃焼室の容積の設定値および／または燃焼室（１２）へ送られる燃料ガスの計量値を設定し直すことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の打ち込み機の駆動方法。
9. 前記燃焼室の容積を調整する装置を、前記リセット機能を用いる際、所定のストッパまで移動させることを特徴とする請求項８に記載の打ち込み機の駆動方法。
10. 打ち込み時における燃焼室の実際の容積を、センサ（２０）により計測することを特徴とする請求項８または９に記載の打ち込み機の駆動方法。
11. 通常は前記計量弁（１０）を閉止し、所定量のガスを燃焼室（１２）へ送る際には、コントローラ（２５）によって、所定の時間だけ開放することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の打ち込み機の駆動方法。
12. 打ち込みに係る目標のエネルギー、ならびに同最大および最小の出力可能エネルギーを、打ち込み機（１）上において表示することを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに記載の打ち込み機の駆動方法。

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