特許 5958873 機械工具の制御方法及び機械工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958873

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】機械工具の制御方法及び機械工具

(51)【国際特許分類】

   B25D 13/00 20060101AFI20160719BHJP

   B21J 15/24 20060101ALI20160719BHJP

   B21J 15/22 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   B25D13/00

   B21J15/24 Z

   B21J15/22 Z

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-516544(P2015-516544)

(86)(22)【出願日】2013年5月29日

(65)【公表番号】特表2015-523225(P2015-523225A)

(43)【公表日】2015年8月13日

(86)【国際出願番号】EP2013061042

(87)【国際公開番号】WO2013186050

(87)【国際公開日】20131219

【審査請求日】2015年2月16日

(31)【優先権主張番号】102012210101.2

(32)【優先日】2012年6月15日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591010170

【氏名又は名称】ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103609

【弁理士】

【氏名又は名称】井野 砂里

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162824

【弁理士】

【氏名又は名称】石崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】ブララ ダリオ

【審査官】 須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１６７７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００６５２２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５４４８７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｄ１／００−１７／３２

Ｂ２５Ｃ１／００−１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械工具の制御方法であって、
前記機械工具は、
チゼル工具が移動軸に沿って移動可能であるように、該チゼル工具を支持する工具レセプタクルと、
磁気−空気打撃機構と、を含み、
前記磁気−空気打撃機構は、
前記移動軸の周りに配置され、かつ、第１磁気コイル、永久かつ半径方向に磁化されたリング磁石、及び第２磁気コイルを、打撃方向に順に含む主ドライブと、
前記第１及び第２磁気コイル内の前記移動軸上で前記打撃方向に相互に続く打撃子及びリベット打ちヘッドと、
前記打撃方向に前記打撃子に作用する空気バネと、を含み、
前記制御方法は、
前記打撃方向と反対方向への前記打撃子の移動中に圧力センサによって前記空気バネ内の圧力を測定する段階と、
前記空気バネ内の前記圧力が低下し始めた時にコントローラによって加速段階を開始する段階と、
前記打撃方向への前記加速段階中に前記主ドライブによって前記打撃子を加速する段階と、
を含み、
前記打撃子は、該打撃子の運動エネルギが前記空気バネの選択された圧縮を達成するのに十分になるまで、能動回復段階で、前記打撃方向に対抗して前記主ドライブによって加速され、
前記能動回復段階中に、予測ユニットが、前記主ドライブのサポートなしで達成可能である前記空気バネの圧縮を連続的に推測することを特徴とする制御方法。

【請求項2】

前記第１磁気コイル内に該第１磁気コイルによって発生された第１磁場が、前記加速段階で、前記リング磁石の磁場に、弱め合うように重ね合わされ、
前記第２磁気コイル内に該第２磁気コイルによって発生された第２磁場が、前記加速段階で、前記リング磁石の磁場に、強め合うように重ね合わされることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。

【請求項3】

前記主ドライブが停止される静止段階が、前記能動回復段階に続くことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。

【請求項4】

前記静止段階の持続時間が、前記能動回復段階の持続時間の少なくとも１０％であることを特徴とする請求項３に記載の制御方法。

【請求項5】

前記選択された圧縮での前記空気バネの位置エネルギが、前記打撃子の衝撃エネルギの２５％から４０％までの間のエネルギに相当することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。

【請求項6】

機械工具であって、
前記機械工具は、
チゼル工具が移動軸に沿って移動可能であるように、該チゼル工具を支持する工具レセプタクルと、
磁気―空気打撃機構と、を含み、
前記磁気―空気打撃機構は、
前記移動軸の周りに配置され、かつ、第１磁気コイル、永久かつ半径方向に磁化されたリング磁石、及び第２磁気コイルを、打撃方向の順に含む主ドライブと、
前記第１及び第２磁気コイル内の前記移動軸上で前記打撃方向に相互に続く打撃子及びリベット打ちヘッドと、
前記打撃方向に前記打撃子に作用する空気バネと、を含み、
前記機械工具は、前記空気バネ内の圧力が決定可能である圧力センサを更に含み、
加速段階が、前記空気バネ内の圧力が低下し始めた時に開始され、
前記打撃子は、前記打撃方向への前記加速段階中に前記主ドライブによって加速され、
前記打撃子は、該打撃子の運動エネルギが前記空気バネの選択された圧縮を達成するのに十分になるまで、能動回復段階で、前記打撃方向に対抗して前記主ドライブによって加速され、
予測ユニットを更に含み、
前記予測ユニットは、前記能動回復段階中に、前記主ドライブのサポートなしに達成可能である前記空気バネの圧縮を連続的に予測することを特徴とする機械工具。

【請求項7】

前記第１磁気コイル内に該第１磁気コイルによって発生された第１磁場が、前記加速段階で、前記リング磁石の磁場に、弱め合うように重ね合わされ、
前記第２磁気コイル内に該第２磁気コイルによって発生された第２磁場が、前記加速段階で、前記リング磁石の磁場に、強め合うように重ね合わされることを特徴とする請求項６に記載の機械工具。

【請求項8】

前記主ドライブが停止される静止段階が、前記能動回復段階に続くことを特徴とする請求項６に記載の機械工具。

【請求項9】

前記静止段階の持続時間が、前記能動回復段階の持続時間の少なくとも１０％であることを特徴とする請求項８に記載の機械工具。

【請求項10】

前記選択された圧縮での前記空気バネの位置エネルギが、前記打撃子の衝撃エネルギの２５％から４０％までの間のエネルギに相当することを特徴とする請求項６に記載の機械工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チゼル工具を駆動することができる機械工具の制御方法に関する。
本出願は、２０１３年５月２９日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１３／０６１０４２号、及び２０１２年６月１５日に出願されたドイツ特許明細書１０２０１２ ２１０ １０１．２の優先権を主張し、それらの記載をここに明示的に援用する。

【背景技術】

【0002】

打撃子は、磁気コイルによって直接加速されて工具を打撃する。このタイプの機械工具は、公開特許ＵＳ ２０１０／０２０６５９３から公知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＵＳ ２０１０／０２０６５９３

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

機械工具は、移動軸に沿ってチゼル工具を可動支持するように装備された工具レセプタクルを有する。磁気−空気打撃機構は、移動軸の周りに配置されて打撃方向順に第１磁気コイルと第２磁気コイルを有する主ドライブを含む。打撃機構は、磁気コイル内の移動軸上に打撃方向順に打撃子とリベット打ちヘッドを有する。更に、打撃機構は、打撃方向に打撃子に作用する空気バネを有する。本発明の各制御方法は、打撃と反対方向の打撃子の移動中に、圧力センサが空気バネの支配的な圧力を測定することを提供する。空気バネの圧力が低下し始めた時に、コントローラが加速段階を開始する。主ドライブは、加速段階中に打撃方向に打撃子を加速する。

【0005】

機械工具は、打撃方向に沿って第１磁気コイルと第２磁気コイルの間に例えば複数の永久磁石からなる永久かつ半径方向に磁化されたリング磁石を有することが有利である。制御方法の一実施形態によれば、第１磁気コイルによって第１磁気コイル内に発生された第１磁場は、リング磁石の磁場に、弱め合うように（destructively）重ね合わされ、第２磁気コイルによって第２磁気コイル内に発生された第２磁場は、加速段階中に、リング磁石の磁場に、強め合うように（constructively）重ね合わされる。

【0006】

一実施形態は、能動回復段階において、打撃子の運動エネルギが、打撃子の打撃エネルギの関数として選択された空気バネの圧縮を達成するのに十分になるまで、主ドライブによって打撃方向に対抗して打撃子が加速されることを提供する。空気バネの選択された圧縮に達するまで、能動回復段階の後に、好ましくは、主ドライブが停止する静止段階が続く。主ドライブの停止は、打撃機構の効率を増すのに有利であることが分かっている。主ドライブの効率は、空気バネの圧縮の増加と共に低下するが、その理由は、打撃子が益々完全に第１磁気コイルと重なるからである。例えば、静止段階の持続時間は、能動回復段階の持続時間の少なくとも１０％である。

【0007】

本発明の機械工具は、移動軸に沿ってチゼル工具を可動支持するように装備された工具レセプタクルを有する。磁気−空気打撃機構は、移動軸の周りに配置されて打撃方向に相互に続く順に第１磁気コイル、すなわち、例えば永久磁石からなる永久かつ半径方向に磁化されたリング磁石と第２磁気コイルとを有する主ドライブを有する。打撃機構は、磁気コイル内の移動軸上に打撃方向順に打撃子とリベット打ちヘッドを有する。更に、打撃機構は、打撃方向に打撃子に作用する空気バネを有する。空気バネは、部分的に又は完全に第１磁気コイルの内側に配置することができる。圧力センサが、空気バネの圧力を決定するために与えられる。コントローラは、本発明又はその実施形態による制御方法を実施することができる。

【0008】

以下の説明は、例示的実施形態及び図に基づいて本発明を例示するものである。

【0009】

特に明記しない限り、同じ要素又は同じ機能を有する要素は、図において同じ参照番号で示している。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】電気チゼルを示す図である。

【図2】電気チゼルの打撃機構を示す図である。

【図3】打撃子とリベット打ちヘッドの移動を示す図である。

【図4】ＩＶ−ＩＶ平面の打撃機構の断面を示す図である。

【図5】打撃機構の電気配線を示す図である。

【図6】コントロール図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、チゼル機械工具の例として手持ち式電気チゼル１を示している。磁気−空気打撃機構２は、移動軸３上で案内される打撃子４によって周期的又は非周期的に打撃方向５に打撃を加える。工具レセプタクル６は、移動軸３上の打撃機構２と接触し、チゼル工具７を保持する。工具レセプタクル６のチゼル工具７は、移動軸３に沿って移動可能に案内され、打撃方向５の方向に打撃子によって駆動され、例えば、基材に深く入りこむことができる。ロック８は、工具レセプタクル６のチゼル工具７の軸線方向への移動を制限する。ロック８は、例えば、ピボット回転可能なストラップであり、チゼル工具７を交換可能にするためにいずれの援助がなくても、好ましくは手動でロックを解錠することができる。

【0012】

打撃機構２は、機械ハウジング９に配置される。機械ハウジング９上に形成されたハンドル１０によってユーザは電気チゼル１を保持し、作動中に電気チゼルを案内することができる。ユーザが打撃機構２を作動させることができるシステムスイッチ１１は、好ましくはハンドル１０上に取り付けられる。システムスイッチ１１は、例えば、打撃機構２のコントローラ１２を起動させる。

【0013】

図２は、磁気−空気打撃機構２の縦方向断面を示している。打撃機構２は、２つの移動可能構成要素、すなわち、打撃子４とリベット打ちヘッド１３のみを有する。打撃子４とリベット打ちヘッド１３は、共通の移動軸３上に位置する。打撃方向５に打撃子４の後にリベット打ちヘッド１３が続く。打撃子４は、移動軸３上で衝撃点１４と上側反転点１５の間を前後に移動する。

【0014】

衝撃点１４の位置で打撃子４は、リベット打ちヘッド１３を打撃する。軸に沿った衝撃点１４の位置は、リベット打ちヘッド１３によって予め定められている。リベット打ちヘッド１３は、好ましくはその基本位置１６で静止し、好ましくは各打撃の後にこの基本位置１６に戻ってから次回リベット打ちヘッド１３を打撃する。この好ましい作動が、以下の説明において仮定されている。しかし、磁気−空気打撃機構２は、従来の空気打撃機構２とは対照的に、リベット打ちヘッド１３の実際の位置に関して高い許容誤差を有する。リベット打ちヘッドは、１回の打撃で基本位置１６と比較して打撃方向５の位置から外れる可能性がある。従って、基本位置１６は、打撃子４がリベット打ちヘッド１３を打撃することができる打撃方向５に沿った最も早期の位置を示している。

【0015】

打撃ヘッド１３からの打撃子４の距離１７は、上側反転点１５で最も大きく、以後打撃子４の動いた距離をストローク１８と呼ぶ。図３は、３連続打撃時の打撃子４とリベット打ちヘッド１３の移動の概略を時間１９にわたって説明している。

【0016】

静止位置において、通常、打撃子４は、リベット打ちヘッド１３に接触している。打撃するために打撃子４は、打撃方向５の反対方向に後退し、上側反転位置１５に到達した後に打撃方向５の方向に加速される。打撃方向５の打撃子４の移動の最後に、打撃子４は、衝撃点１４の位置でリベット打ちヘッド１３を打撃する。リベット打ちヘッド１３は、打撃子４の運動エネルギの半分よりも遙かに多くを吸収し、打撃方向５へ撓む。リベット打ちヘッド１３は、それと接触しているチゼル工具７を打撃方向５へリベット打ちヘッド自体の前で基材内に前進させる。ユーザは、リベット打ちヘッド１３がその基本位置１６に、好ましくは間接的にチゼル工具７によって押し戻されるように打撃機構２を基材に対して打撃方向５の方へ押す。リベット打ちヘッド１３は、打撃方向５に基本位置でハウジングに取り付けた止め具２０と接触している。例えば、止め具２０は、減衰要素を収容することができる。典型的なリベット打ちヘッド１３は、半径方向に突出したウイング２１を有し、止め具２０と接触させることができる。

【0017】

打撃子４は、磁気主ドライブ２２によって非接触作動で駆動される。主ドライブ２２は、打撃子４を打撃方向５の反対方向に上昇させる。後述するように好ましくは、主ドライブ２２は、打撃子４を上側反転位置１５に上昇させるまでの間僅かに一時的に作動される。上側反転点１５を通り過ぎた後、主ドライブ２２は、打撃子４を衝撃点１４に到達するまで加速する。上側反転点１５を通り過ぎるのとほぼ同時に、主ドライブ２２を作動させることができる。好ましくは、主ドライブ２２は、衝撃まで作動されたままである。打撃子４が上側反転位置から打撃直前まで打撃方向５へ移動中、空気バネ２３は、主ドライブ２２をサポートする。空気バネ２３は、打撃方向５の移動軸３上にある打撃子４の前面に配置され、打撃子４に作用する。

【0018】

打撃子４は、主として円筒形ベース本体から構成され、側面２４が移動軸３と平行になる。前端面２５は、打撃方向５に面する。前端面２５は、平坦で打撃子４の全断面を覆う。後端面２６も好ましくは平坦である。打撃子４は、案内管２７内に挿入される。案内管２７は、移動軸３と同軸で円筒形内壁２８を有する。打撃子４の側面２４は、内壁２８と接触している。打撃子４は、移動軸３上の案内管２７内を力で案内される。打撃子４の横断面と案内管２７の中空断面は、走行のための少しの遊びを除けば正確な装着によって互いに調整されている。打撃子４は、吹き流しシールのように案内管２７を密封する。製造の際の許容誤差を補償するために、ゴム製の密封リング２９を側面２４に挿入することができる。

【0019】

案内管２７は、打撃方向５の前方端部が閉じられている。例示的な実施形態において、閉鎖器３０をその断面が案内管２７の中空断面に対応する案内管２７へ挿入する。内向きの閉鎖区域３１は、好ましくは平面で移動軸３に対して垂直になる。閉鎖器３０は、基本位置１６の静止リベット打ちヘッド１３から一定距離３２の所に取り付けられる。閉鎖器３０と基本位置１６のリベット打ちヘッド１３間の中空空間が案内管２７の範囲であり、この範囲を移動することができる打撃子４に対してこの範囲が実質的になる。最大ストローク１８は、基本的に打撃子４の長さ３３を引いた距離３２になる。

【0020】

一端が閉じられている案内管２７と打撃子４は、空気チャンバ３４を密封する。空気チャンバ３４の体積は、閉鎖区域３１と打撃子の後端面２６間の距離３５に比例する。体積は、移動軸３に沿って移動可能である打撃子４によって可変である。空気チャンバ３４内の移動によって圧縮又は減圧される空気は、空気バネ２３の効果を提供する。空気チャンバ３４の最大体積は、衝撃点１４の位置にある時、すなわち、打撃子４がリベット打ちヘッド１３を打撃する際である。空気チャンバ３４の圧力は、この時が最も低く、周囲圧力に有利に等しい。空気バネ２３の位置エネルギは、衝撃点１４で定義上ゼロに等しいと仮定する。最小体積は、打撃子４が上側反転点にある時であり、圧力が約１６バールまで上昇することができる。上側反転点１５における目標値に空気チャンバ３４の体積と圧力を調整する制御方法により、打撃子４のストロークは制限される。外部の影響とは関係なく、空気バネ２３の位置エネルギの変動範囲は狭くしなければならない。打撃時のリベット打ちヘッド１３の位置は、上側反転点１５までの打撃子４のフライト時間に大きく影響を及ぼすにもかかわらず、特にこの変動範囲の狭さにより、打撃時のリベット打ちヘッド１３の位置に関して打撃機構２をロバストにする。

【0021】

空気バネ２３の空気量の損失を補償するために、空気バネ２３は、１つ又はそれよりも多くの通気口３６を備えている。空気バネ２３の圧縮中に通気口３６は打撃子４によって閉じられる。空気バネ２３の圧力が周囲圧力と５０％未満の差が生じた時は、打撃子４は、好ましくは衝撃点１４の直前に通気口３６を開放する。例示的な実施形態において、打撃子４が衝撃点からストローク１８の５％を超える距離を進むと、打撃子４は、１つの通気口３６の上を通過する。

【0022】

主ドライブ２２は、打撃子４に作用する磁気抵抗に基づいている。打撃子４のベース本体は、軟質の電磁鋼板で作られている。永久磁石と比較して、打撃子４は、４０００Ａ／ｍ未満、好ましくは２５００Ａ／ｍ未満の低い保持力によって特徴付けられる。この低い磁場強度を有する外部磁場で打撃子４の極性を反転することができる。適用した外部磁場は、磁化可能な打撃子４を極めて高い磁場強度の領域に領域の極性に関係なく引き入れる。

【0023】

主ドライブ２２は、移動軸３に沿って空洞を有し、この空洞に案内管２７を差し入れる。主ドライブ２２はまた、空洞と案内管内部に永久磁場３７と２部切換可能磁場３８とを発生する。磁場３７、３８は、移動軸３に沿った空洞及び案内管２７の有効区域を上側部分３９、中央部分４０、及び下側部分４１に分ける。磁場３７、３８の磁力線は、上側部分３９と下側部分４１では大部分が移動軸３に平行であり、中央部分４０では大部分が移動軸３に対して垂直になる。磁場３７、３８は、打撃方向５に関して磁力線の向きが平行と反平行になっている点で異なる。永久磁場３７の磁力線（点鎖線）の詳細をここで示しているが、磁力線は、案内管２７の上側部分３９では大部分が打撃方向５に反平行であるが、案内管２７の底部分４１では大部分が打撃方向５に平行になっている。打撃機構２の機能を果たすには、下側部分４１の磁力線の向きと比較した永久磁場３７の磁力線の向きの差が重要になる。案内管２７の上側部分３９と下側部分４１の内部では、切換可能磁場３８の磁力線は、１つの位相（点鎖線で示される）中に大部分が打撃方向５に向いており、他の位相（図示せず）中に磁力線は、両方の部分３９と４１の内部で大部分が打撃方向５と反平行になる。従って、永久磁場３７と切換可能磁場３８は、２つの部分の一方で弱め合うように重ね合わされ、部分の他方で強め合うように重ね合わされる。部分のいずれの側で磁場３７、３８が強め合うように重ね合わされるか否かは、コントローラ１２の瞬間的な切換サイクルに依存する。強め合う重ね合わせで打撃子４は、部分３９、４１に引き入れられる。切換可能磁場３８を交互に再分極することで打撃子４を前後に駆動する。

【0024】

永久磁場３７は、複数の永久磁石４３からなる半径方向に磁化されたリング磁石４２によって発生される。図４は、平面ＩＶ−ＩＶの断面のリング磁石４２を示している。例として示される永久磁石４３は、好ましくは棒磁石である。永久磁石４３は、半径方向に向けられる。それらの磁場軸４４、すなわち、南極から北極までの軸は、移動軸３に直交している。永久磁石４３は、全て同じように向けられ、すなわち、その北極をここで示される例の移動軸３の方へ向け、その南極を移動軸３から離れる方向へ向ける。周方向に間隙又は磁化不能材料４５、例えば、プラスチックを永久磁石４３の間に設けることができる。リング磁石４２は、閉鎖区域３１とリベット打ちヘッド１３の間に移動軸３に沿って配置される。リング磁石４２は、好ましくは非対称に、特にリベット打ちヘッド１３よりも閉鎖区域３１の近くに配置される。リング磁石４２の位置は、移動軸３に沿った案内管２７を打撃方向５のリング磁石４２の前方にある上側部分３９と、打撃方向５のリング磁石４２の後方にある下側部分４１に分ける。下側部分４１の磁力線と比較すると、上側部分３９の磁力線は、大部分が反対方向に向いている。永久磁石４３は、好ましくはネオジム合金を含む。永久磁石４３の両極の磁場強度は、好ましくは１テスラを超え、例えば、２テスラである。

【0025】

切換可能磁場３８は、上側磁気コイル４６と下側磁気コイル４７によって発生される。上側磁気コイル４６は、打撃方向５のリング磁石４２の前にあり、好ましくはリング磁石４２と直接接触する。上側磁気コイル４６は、案内管２７の上側部分３９を取り囲む。下側磁気コイル４７は、打撃方向５のリング磁石４２の後に配置され、好ましくはリング磁石４２と接触して下側部分４１を取り囲む。２つの磁気コイル４６、４７には、移動軸３周りの同じ周辺方向にコイル中を流れている電流４８がある。上側磁気コイル４６によって発生された磁場４９と磁気コイル４７によって発生された磁場５０は、大部分が移動軸３と平行であり、両方とも移動軸３に沿って同じ向きに向けられ、すなわち、２つの磁場４９、５０の磁力線は、案内管２７内部で打撃方向５の向きになるか、又は打撃方向５の反対向きのいずれかになる。電流４８は、制御可能な電流源５１から磁気コイル４６、４７に供給される。２つの磁気コイル４６、４７及び電流源５１は、好ましくは直列に接続される（図５）。

【0026】

長さ５２、すなわち、下側磁気コイル４７の移動軸３に沿った寸法は、好ましくは上側磁気コイル４６の長さ５３よりも大きく、長さ比率が１．７５：１から２．２５：１までの範囲になる。案内管２７内部の上側磁場４９の磁場強度、及び／又は下側磁場５０の磁場強度に対する磁気コイル４６、４７のそれぞれの磁場強度は、好ましくは同じである。上側磁気コイル４６の巻き数の下側磁気コイル４７の巻き数に対する比率は、長さ比率に対応することができる。半径方向寸法５４と電流の面積密度は、好ましくは両方の磁気コイル４６、４７共に同じである（打撃機構の他の構成要素は含まない）。

【0027】

磁気ヨーク５５は、案内管２７の外側磁場３７、３８を伝えることができる。例えば、ヨーク５５は、移動軸３に沿って延びる複数のリブからなる中空円筒又はケージを有し、２つの磁気コイル４６、４７と永久磁石４３のリング磁石４２を取り囲む。ヨーク５５のリング状上側閉鎖器５６は、打撃方向５の反対側の方向に上側磁気コイル４６を覆う。リング状下側シール５７は、リベット打ちヘッド１３の高さで案内管２７と隣接している。下側シール５７は、打撃方向５の下側磁気コイル４７を覆う。磁場３７、３８は、上側部分３９と下側部分下４１において移動軸３に平行又は反平行に案内される。磁場３７、３８は、ヨーク５５、特にリング状シール５６、５７によって半径方向に供給される。半径方向の戻りが、下側部分４１、大部分リベット打ちヘッド１３内部で起こる。従って、磁力線は、好ましくは打撃子４の端面２６とリベット打ちヘッド１３の打撃区域５８に垂直になる。上側部分３９の半径方向の戻りは案内されず、すなわち、空気を通ってヨーク５５へ向けることができる。

【0028】

磁気ヨーク５５は、磁化可能な材料、好ましくは電気メッキで作られる。案内管２７は磁化できない。案内管２７に適する材料は、クロム鋼又はアルミニウム又はこれに代えてプラスチックが含まれる。案内管２７の閉鎖器３０は、好ましくは磁化不能な材料で作られる。

【0029】

打撃子４は、２つの磁気コイル４６、４７と好ましくは磁気コイルそれぞれの位置で重なる。打撃子４がリベット打ちヘッド１３と接触しているか、又は少なくともリング磁石４２の方へ突出する場合に、特に後端面２６は、上側磁気コイル４６の方へ突出する。後端面２６は、少なくともリング磁石４２の軸中心を超えて突出する。空気チャンバ３４の通気口３６は、リング磁石４２に面する上側磁気コイル４６の端面の軸線方向高さに配置される。リング磁石４２からの距離は、好ましくは１ｃｍ未満である。

【0030】

打撃機構２のコントローラ１２は、電流源５１をトリガする。電流源５１は、電流源によって出力される電流４８を目標値６０に設定するが、この目標値は、制御信号５９でコントローラ１２によって予め定められている。電流源５１は、好ましくは目標値６０に出力電流４８を安定させるためのコントロール回路６１を含む。ピックアップが、実際の電流６２を測定する。差動増幅器６３は、実際の電流４８と目標値６０から操作変数６４を形成し、電流源５１へ送り、電流の供給をトリガする。電流源５１は、電源６５、例えば、電源又はバッテリパックによって供給される。

【0031】

コントローラ１２は、打撃子４の前後の移動中に目標値６０と間接的に電流４８とを切換える。図６は、繰返し切換パターンの例を時間１９にわたって示している。切換パターンは、基本的に３つの異なる段階に分けられる。サイクルは。能動回復段階６６から始まる。能動回復段階６６中に衝撃点から始まって打撃子４は、打撃方向５の反対側の方向に加速される。能動回復段階６６は、空気バネ２３が予め定められた位置エネルギを達成した時に終了する。回復段階６６の後に直ちに静止段階６７が続き、打撃子４が上側反転点１５に達した時に終了する。加速段階６８は、打撃子４が上側反転点１５を通過中又は通り過ぎた後に開始される。加速段階６８中に打撃子４は、好ましくは打撃子４がリベット打ちヘッド１３を打撃するまで連続的に打撃方向５へ加速される。望ましい打撃の頻度次第で、加速段階６８の後と次の能動回復段階６６が開始される前に休止６９を挿入することができる。

【0032】

コントローラ１２は、能動回復段階６６で新規な打撃を開始する。コントローラ１２は、調整電流源５１のための目標値６０として第１の値７０を設定する。第１の値７０の表示は、上側磁気コイル４６の磁場４９が案内管２７の上側部分３９の永久磁場３７に強め合うように重ね合わされるように電流４８が磁気コイル内を循環することを示している。次に、打撃子４は、上側部分３９内の打撃方向５と反対向きかつ空気バネ２３の力と反対向きに加速される。打撃子４の運動エネルギは、連続的に増加する。逆転移動に起因して、空気バネ２３は同時に圧縮され、空気バネに溜まる位置エネルギは、費やした体積仕事のために増加する。

【0033】

電流４８は、両方の磁気コイル４６、４７の中を好ましくは流れる。磁場３７、３８は、好ましくは、下側部分４１で弱め合うように重ね合わされる。第１の値７０の数量は、下側磁気コイル４７によって発生された磁場５０が永久磁石４３の永久磁場３７を弱め合って相殺するように選択することができる。下側部分４１の磁気強度は、好ましくはゼロに、又は上側部分３９の磁気強度の１０％未満にまで低減される。電流源５１と磁気コイル４６、４７は、第１の値７０のアンペア数電流４８に設定される。第１の値７０は、能動回復段階６６中は一定に保つことができる。

【0034】

コントローラ１２は、上側反転点１５の空気バネ２３の位置エネルギ予測に基づいて能動回復段階６６を終了させる。例えば、主ドライブ２２による更なるサポートもなく位置エネルギが目標値に達することになる時に、主ドライブ２２は停止される。これは、主ドライブ２２を停止した時間７１の時点で、位置エネルギが目標値の一部を既に達成し、上側反転点１５までの打撃子４の支配的な運動エネルギをこれまで欠けていた目標値の一部に転換するという事実を考慮に入れている。この転換損失は、コントローラ１２に格納されたテーブル７２によって考慮することができる。目標値は、例えば、打撃子４の打撃エネルギの２５％から４０％の範囲、少なくとも３０％、高々３７％である。

【0035】

予測ユニット７３は、打撃機構２の作動状態を連続的に比較する。予測の例は、圧力測定に基づくものである。予測ユニット７３は、圧力センサ７４の信号を受信する。測定圧力は、閾値と比較される。圧力が閾値を超えると、予測ユニット７３は、コントローラ１２に制御信号５９を出力する。制御信号５９は、主ドライブ２２を直ちに停止すると位置エネルギが目標値に達することになることを信号で伝える。コントローラ１２は、能動回復段階６６を終了する。

【0036】

予測ユニット７３は、好ましくは保存したルックアップテーブル７２から閾値を読み取る。ルックアップテーブル７２は、まさしく１つの閾値を含むことができるが、好ましくは異なる作動状態に対して決定された複数の閾値を予め格納している。例えば、空気チャンバ３４の異なる温度の閾値を格納することができる。圧力センサ７４の信号に加えて、予測ユニット７３は、温度センサ７５の信号も受信する。閾値は、後者の関数として選択される。

【0037】

これに加えて、予測ユニット７３は、圧力変化に基づいて打撃子４の速度を推測することができる。ルックアップテーブル７２は、異なる速度に対する支配的な圧力の様々な閾値を含むことができる。より速い打撃子４ほどより大きく空気バネ２３を圧縮する傾向があるので、より速い速度の閾値は、より低い速度の閾値よりも低い。速度又は圧力変化の関数としての閾値の選択により、目標値の再現性を改良することができる。

【0038】

能動回復段階６６の終了と同時に静止段階６７が始まる。コントローラ１２は、電流４８の目標値６０をゼロに設定する。切換可能磁場３８は閉鎖され、主ドライブ２２は停止する。永久磁場３７は、打撃子４に作用するが、永久磁場３７は、移動軸３に沿って基本的に一定の磁場強度を有するので、打撃子４にはほとんど又は全く力を加えない。

【0039】

電流４８を０に下げずに、目標値６０に関して静止段階６７中に電流４８を負の値に設定することができる。それによって打撃子４の残留磁気が消える。逆転移動に干渉しないように目標値６０の電流量と比較すると電流量４８は低く、例えば、目標値６０の１０％未満である。静止段階６７中に打撃子４は、空気バネ２３によって減速されて停止する。打撃子４が停止する前、すなわち、上側反転点１５では、空気バネ２３の位置エネルギは、打撃子４の運動エネルギの一部分によって増加する。

【0040】

能動回復段階６６と静止段階６７のシーケンスは、試験が行われた打撃機構の上部構造において、特に能動回復段階６６の終了後に電流４８を０にして終了した時にエネルギ効率が著しく高いことを証明した。主ドライブ２２の効率は、上側反転点１５から打撃子４までの距離３５の減少と共に低くなる。主ドライブ２２が効率よく作動している限り、打撃子４は高速に加速される。主ドライブ２２なしで打撃子４が望ましい上側反転点１５に到達することになると予測が示せば、益々非効率的になる主ドライブ２２を停止させることになる。１つの代わりとして、電流４８をゼロまで連続的に下げるか、又はいくつかの区分で下げる。上側反転点に達する打撃子４の軌跡の適応調節は、効率を犠牲にすればここで実行することができる。この代替において、好ましくは上側反転点に達する前に静止段階６７が続く。

【0041】

能動回復段階６６の持続時間は予測に由来する。持続時間は、作動により又は１つの打撃から次の打撃によって結果的に異なる場合がある。例えば、リベット打ちヘッド１３が打撃の前にその基本位置１６に達しないと、打撃子４は、次の打撃のためにより大きい距離を進まなければならない。能動回復段階６６の持続時間が一定な場合に、その結果として打撃子４に吸収される運動エネルギは、空気バネ２３の力に対抗して望ましい上側反転点１５に達するには不十分になるであろう。

【0042】

上側反転点１５への到達に基づいて、コントローラ１２は、静止段階６７を終了させる。加速段階６８は、静止段階６７の終了と共に始まる。打撃子４の戻りの移動に基づいて、コントローラ１２は、加速段階６８の開始をトリガする。位置センサ又は移動センサは、直接打撃子４の逆転する移動を検出することができる。逆転移動の検出は、間接的な空気チャンバ３４の圧力の変化に基づいている。

【0043】

圧力センサ７４は、空気チャンバ３４に接続している。例えば、圧力センサ７４は、ピエゾ抵抗圧力センサ７４である。圧力センサ７４は、空気チャンバ３４に配置するか、又は空気ダクトを通して空気チャンバ３４に接続することができる。

【0044】

圧力センサ７４は、好ましくは閉鎖器３０内部又はその上に配置される。評価ユニット７６は、好ましくは圧力センサ７４に割り当てられる。評価ユニット７６は、空気チャンバ３４の圧力変化をモニタする。圧力変化が負の値であり、すなわち、圧力が減少していると直ちに、評価ユニット７６は、コントローラ１２に打撃子４が上側反転点１５に達したことを示す制御信号７７を送出する。

【0045】

上側反転点１５に達したか又はより正確には越したかを検出する処理に起因して、圧力変化の解析は、必然的に軽微な遅延をもたらす。圧力は絶対値によっても検出することができ、閾値と比較することができる。圧力が閾値に達すると、制御信号７７の出力がトリガされる。空気チャンバ３４の圧力は、上側反転点１５で測定することができ、評価ユニット７６内のテーブル内の閾値として保存することができる。閾値は、様々な作動状態、特に空気チャンバ３４の温度の関数として格納することができる。評価ユニット７６は、例えば、温度センサを測定して支配的な作動状態を決定し、テーブルからそれぞれの閾値を読み取る。これらの２つの方法は、冗長性を得るために組合せて、互い別々に制御信号７７を出力することができる。

【0046】

制御信号７７を受け取ると、コントローラ１２は加速段階６８を開始する。コントローラ１２は、電流４８の目標値６０を第２の値７８に設定する。下側磁気コイル４７の下側磁場５０が案内管２７内部の永久磁場３７に強め合うように重ね合わされるように、第２の値７８の信号を選択する。従って、結果として案内管２７の下側部分４１は、高い磁場強度になる。加速段階６８中に電流４８は、下側磁気コイル４７に、好ましくは上側磁気コイル４６に流される。上側部分３９の永久磁石３７は、好ましくは弱めるか、又は案内管２７内部の上側磁気コイル４６の磁場３８によって完全に打ち消し合う方法で相殺される。打撃子４は、下側部分４１のより強い磁場に引き寄せられる。打撃子４は、加速段階６８中に常に打撃方向５に加速される。衝撃点１４までに達成された運動エネルギは、ほぼ打撃子４の打撃エネルギになる。

【0047】

上側反転点１５達成の代わりの又は追加の決定は、打撃子４の移動に基づいて上側磁気コイル４６に案内された電圧の変化に基づいている。打撃子４は、上側反転点に達する前でも、既に上側ヨークリング５６と重なっている場合がある。上側領域３９において、磁場４９は、空隙のないほぼ閉回路で打撃子４を超えて上側ヨークリング５６へ流れる。磁場５０は、大きな空隙を超えて下側領域４１の下側ヨークリング５７へ流れる。反転点１５までの打撃子４の移動中に、下側領域４１で空隙が更に増加するので上側領域の磁束が比例して増加する。打撃子４が反転点１５で逆転すると直ちに、上側領域３９の磁束の比率は低下する。磁束の変化は、上側磁気コイル４６に電圧を誘導する。誘導電圧の変化の兆候は、反転点１５の特徴である。反転点１５に達する前に電流源５１は、好ましくは静止段階６７を維持するために電流４８を調節してゼロにする。制御ループは、誘導電圧に対して電流４８をゼロに保つために操作変数６４を連続的に適応させる。制御ループ６２は、誘導電圧の変化の兆候に対して、明らかにより大きい操作変数６４で応答する。従って、制御信号７７は、例えば、閾値を超えると操作変数６４によってトリガすることができる。

【0048】

上側磁場４９は、破壊的に永久磁場３７と相殺するか、又はその磁場強度の少なくとも１０％にまで減少するように第２の値７８の量は好ましくは調節される。磁気コイル４６、４７の電流４８は、加速段階６８の開始時に目標値６０へ増加する。１つの切換フランクは、例えば、磁気コイル４６、４７のインダクタンスと打撃子のフィードバック効果に基づいて得られる時定数のみで定義される。コントローラ１２は、加速段階６８中に目標値６０を好ましくは連続的に第２の値７８に保つ。

【0049】

空気バネ２３は、打撃方向５の打撃子４の加速をサポートする。その際に空気バネ２３に保存された位置エネルギの大部分は、打撃子４の運動エネルギに変換される。衝撃点１４で空気バネ２３は、好ましくは完全に緩和される。衝撃点１４の近くで通気口３６は、打撃子４によって開放される。通気口３６は、結果として空気バネ２３を弱めるが、打撃子４に対するその影響を完全に低減してゼロになることはない。しかし、この時点で、既に空気バネ２３は９０％を超えるその位置エネルギを打撃子４に移している。

【0050】

電流源５１によって供給される下側磁気コイル４７の電流４８及び／又は電流４８の増加７９に基づいて、コントローラ１２は、加速段階６８の終了をトリガする。打撃子４が移動中に、これは、結果として下側磁気コイル４７を通じた電磁誘導に起因して電圧を低下させ、電流源５１は、この電圧低下に対して電流４８を供給する。電圧低下は、打撃及び打撃子４の静止と共に急に消える。調節した電流源５１が電流４８を目標値６０に再び調節するまで、電流４８は、短時間増加する。

【0051】

電流センサ８０は、下側磁気コイル４７を循環する電流４８を検出することができる。それぞれの弁別器８１は、測定電流４８を閾値と比較し、閾値を超えると終了信号８２を出力する。終了信号８２は、コントローラ１２に打撃子４がリベット打ちヘッド１３を打撃したことを通知する。閾値は、例えば、第２の値７８、すなわち、加速段階６８の目標値６０の関数として選択される。閾値は、第２の値７８よりも５％から１０％大きくすることができる。絶対電流４８を検出することに代えて又はこれに加えて、電流４８の変化率を電流センサ８０で検出し、弁別器８１によって変化率の閾値と比較することができる。

【0052】

コントロール回路６１の電流源５１は、回路８３の電流４８の増加７９を弱める。操作変数６４は、この処理中に変化する。電流４８の変化の代わりに又はそれに加えて、操作変数６４をモニタすることができる。絶対値に好ましくは操作変数６４の変化率を加えたものは、閾値と比較することができ、これに応答して終了信号８２を出力することができる。

【0053】

終了信号８２を受信すると、コントローラ１２は、加速段階６８を終了する。目標値６０はゼロに設定される。従って、電流源５１の電流の送出は、電流４８をゼロにまで減少する。打撃子４は、打撃方向５へ更に加速されない。

【0054】

コントローラ１２は、次に、加速段階６８の直後又は休止の後に次の能動回復段階６６を開始することができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 手持ち式電気チゼル
２ 磁気−空気打撃機構
３ 移動軸
４ 打撃子
５ 打撃方向

【図1】

【図2】

【図3.6】

【図4】

【図5】