特許 7449386 作動工具

(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】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】作動工具

(51)【国際特許分類】

   B25C 1/06 20060101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

B25C1/06

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022535973

(86)(22)【出願日】2020-12-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-27

(86)【国際出願番号】 EP2020085440

(87)【国際公開番号】W WO2021122270

(87)【国際公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-06-13

(31)【優先権主張番号】19218901.7

(32)【優先日】2019-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(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

【氏名又は名称原語表記】Ｈｉｌｔｉ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｄｋｉｒｃｈｅｒｓｔｒａｓｓｅ １００，９４９４ Ｓｃｈａａｎ，Ｌｉｅｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100123342

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 承平

(72)【発明者】

【氏名】チャフィック アブ アントゥン

(72)【発明者】

【氏名】フローリアン シュミット

(72)【発明者】

【氏名】アルベルト ビンダー

(72)【発明者】

【氏名】マヌエル グート

【審査官】須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０３５７８３０７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２００５－３２９４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１０１９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９６５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００６０７５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｃ１／００－１３／００

Ｂ２７Ｆ７／１１；７／３６

Ｈ０２Ｋ３３／００－３３／１８

Ｈ０２Ｋ４１／００－４１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材に留め具を打ち込むための取付工具であって、ステータと作動軸に沿って前記ステータに対して移動する作動ピストンとを有し、前記作動ピストンを開始位置から前記作動軸に沿って前記基材まで駆動するようになっている駆動部もまた有し、前記駆動部は、前記作動ピストン上に配置されたピストンコイルと前記ステータ上に配置された第１のステータコイルとを含み、第１のピストンコイルは、前記作動軸に沿った前記ステータに対する前記作動ピストンの移動中に、前記第１のステータコイルに入る、工具。

【請求項2】

前記ピストンコイルはピストンコイル軸を有し、前記第１のステータコイルは、前記ピストンコイル軸に対して平行に方向付けられた、特に、前記ピストンコイル軸に一致する第１のステータコイル軸を有する、請求項１に記載の工具。

【請求項3】

同じ方向の磁場を発生させ、前記第１のステータコイルへと前記ピストンコイルを加速させるために、同じ方向の電流を供給されることができる前記ピストンコイルと前記第１のステータコイルを備える、請求項２に記載の工具。

【請求項4】

前記駆動部は、前記ステータ上に配置された第２のステータコイルを有し、前記第２のステータコイルは、前記作動軸に沿って前記第１のステータコイルに対してオフセットして配置されており、前記ピストンコイル軸に対して平行に方向付けられた第２のステータコイル軸を有し、前記ピストンコイルが前記第１のステータコイルへと加速された後、同じ方向の磁場を発生させ、前記ピストンコイルを前記第２のステータコイルへと加速させるために、前記ピストンコイルと前記第２のステータコイルに同じ方向の電流を供給されることができ、前記ピストンコイルは、前記第１のステータコイルに対して及び前記第２のステータコイルに対して同じ方向に加速される、請求項３に記載の工具。

【請求項5】

反対の磁場を発生させ、前記第１のステータコイルから前記ピストンコイルを加速させるために、前記ピストンコイルと前記第１のステータコイルに反対方向の電流を供給されることができる、請求項２に記載の工具。

【請求項6】

前記駆動部は、前記ステータ上に配置された第２のステータコイルを有し、前記第２のステータコイルは、前記作動軸に沿って前記第１のステータコイルに対してオフセットして配置されており、前記ピストンコイル軸に対して平行に方向付けられた第２のステータコイル軸を有し、前記ピストンコイルが前記第１のステータコイルから加速された後、反対の磁場を発生させ、前記第２のステータコイルから前記ピストンコイルを加速させるために、前記ピストンコイルと前記第２のステータコイルに反対方向の電流を供給されることができ、前記ピストンコイルは、前記第１のステータコイルに対して及び前記第２のステータコイルに対して同じ方向に加速される、請求項５に記載の工具。

【請求項7】

前記第１のステータコイルと前記第２のステータコイルは、互いに同じ方向に巻かれている、請求項４又は６に記載の工具。

【請求項8】

前記駆動部は第１のコンデンサを有し、前記第１のステータコイル及び／又は前記ピストンコイルは、前記第１のコンデンサの急速放電中に前記第１のステータコイル及び／又は前記ピストンコイルに電流を流し前記磁場を発生させるために、前記コンデンサに電気的に接続可能である、請求項３～７のいずれか一項に記載の工具。

【請求項9】

前記駆動部は第２のコンデンサを有し、前記第２のステータコイル及び／又は前記ピストンコイルは、前記第２のコンデンサの急速放電中に前記第２のステータコイル及び／又は前記ピストンコイルに電流を流し前記磁場を発生させるために、前記第２のコンデンサに電気的に接続可能である、請求項４、６及び７のいずれか一項に記載の工具。

【請求項10】

前記作動ピストンの位置を検出するための検出デバイスと、前記検出デバイスによって検出された前記作動ピストンの位置に基づいて前記第２のステータコイルに電流を供給するための制御デバイスとを含む、請求項４、６、７及び９のいずれか一項に記載の工具。

【請求項11】

前記ピストンコイルと前記第１のステータコイルは互いに直列に電気的に接続されており、互いに同じ方向又は反対方向に巻かれている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の工具。

【請求項12】

前記ピストンコイルはピストンコイル外径を有し、前記第１のステータコイルは前記ピストンコイル外径よりも大きいステータコイル内径を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の工具。

【請求項13】

前記作動ピストンは軟磁性材料のリラクタンス要素を含み、前記リラクタンス要素は、前記第１のステータコイルによって発生した前記磁場によって前記第１のステータコイルへと加速する、請求項３～７のいずれか一項に記載の工具。

【請求項14】

前記リラクタンス要素は、前記作動ピストンの残り部分から前記第１のステータコイルに向かって、前記作動軸を横断する方向に突出する、請求項１３に記載の工具。

【請求項15】

留め具を受け入れるように受け部を有し、前記作動ピストン又は前記ステータは、前記受け部に受け入れられた留め具を前記作動軸に沿って前記基材に移動させる、請求項１～１４のいずれか一項に記載の工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、基材（被打ち込み材）に留め具を打ち込むための取付工具などの作動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

このような工具は、多くの場合、作動軸に沿って移動する作動ピストンを有する。作動ピストンは駆動部によって駆動され、駆動部は作動ピストンを加速させる。特許文献１は、電気コンデンサと、作動ピストンに配置されたかご形ロータと、コンデンサの急速放電中に電流が流れ、作動ピストンを加速させる磁場を生成する励起コイルとを有する駆動部を記述している。

【0003】

取付工具は、通常、留め具のための受け部を有し、受け部内に受け入れられた留め具は、受け部から作動軸に沿って基材に移動される。それに対し、動作要素は、駆動部により作動軸に沿って留め具に向けて駆動される。特許文献２は、電気コンデンサ及びコイルを有する駆動部を備えた取付工具を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１８／１０４４０６号パンフレット

【文献】米国特許第６，８３０，１７３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、高効率及び／又は良好な取付品質が保証される上記の種類の取付工具を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

目的は、基材を加工するための好ましくは手持ち式工具であって、ステータと作動軸に沿ってステータに対して移動する作動ピストンとを有し、また、作動ピストンを開始位置から作動軸に沿って基材まで駆動する駆動部を有し、駆動部は、作動ピストン上に配置されたピストンコイルとステータ上に配置された第１のステータコイルとを含み、第１のピストンコイルは、作動軸に沿ったステータに対する作動ピストンの移動中に、第１のステータコイルに入る、手持ち式工具によって達成される。

【0007】

本発明の有利な態様では、ピストンコイルはピストンコイル軸を有し、第１のステータコイルは、ピストンコイル軸に対して平行に方向付けられた第１のステータコイル軸を有することを特徴とする。第１のステータコイル軸は、好ましくはピストンコイル軸に一致する。また、同じ方向の磁場を発生させ、第１のステータコイルへとピストンコイルを加速させるために、ピストンコイルと第１のステータコイルに同じ方向の電流が供給され得ることが好ましい。駆動部は、特に好ましくは、ステータ上に配置された第２のステータコイルを有し、第２のステータコイルは、作動軸に沿って第１のステータコイルに対してオフセットして配置されており、ピストンコイル軸に対して平行に方向付けられた第２のステータコイル軸を有し、ピストンコイルが第１のステータコイルへと加速された後、同じ方向の磁場を発生させ、ピストンコイルを第２のステータコイルへと加速させるために、ピストンコイルと第２のステータコイルに同じ方向の電流が供給され得る。ピストンコイルは、第１のステータコイルに対して及び第２のステータコイルに対して同じ方向に加速される。

【0008】

有利な態様では、反対の磁場を発生させ、第１のステータコイルからピストンコイルを加速させるために、ピストンコイルと第１のステータコイルに反対方向の電流が供給され得ることを特徴とする。駆動部は、好ましくは、ステータ上に配置された第２のステータコイルを有し、第２のステータコイルは、作動軸に沿って第１のステータコイルに対してオフセットして配置されており、ピストンコイル軸に対して平行に方向付けられた第２のステータコイル軸を有し、ピストンコイルが第１のステータコイルから加速された後、反対の磁場を発生させ、第２のステータコイルからピストンコイルを加速させるために、ピストンコイルと第２のステータコイルに反対方向の電流が供給され得る。ピストンコイルは、第１のステータコイルに対して及び第２のステータコイルに対して同じ方向に加速される。第１のステータコイルと第２のステータコイルは、好ましくは互いに同じ方向に巻かれている。

【0009】

有利な態様では、駆動部は第１のコンデンサを有し、第１のステータコイル及び／又はピストンコイルは、第１のコンデンサの急速放電中に第１のステータコイル及び／又はピストンコイルに電流を流し、磁場を発生させるために、コンデンサに電気的に接続可能であることを特徴とする。駆動部は、好ましくは、第２のコンデンサを有し、第２のステータコイル及び／又はピストンコイルは、第２のコンデンサの急速放電中に第２のステータコイル及び／又はピストンコイルに電流を流し、磁場を発生させるために、第２のコンデンサに電気的に接続可能である。工具は、特に好ましくは、作動ピストンの位置を検出するための検出デバイスと、検出デバイスによって検出された作動ピストンの位置に基づいて第２のステータコイルに電流を供給するための制御デバイスとを含む。

【0010】

有利な態様では、ピストンコイルと第１のステータコイルは互いに直列に電気的に接続されており、互いに同じ方向又は反対方向に巻かれていることを特徴とする。

【0011】

有利な態様では、ピストンコイルはピストンコイル外径を有し、第１のステータコイルはピストンコイル外径よりも大きいステータコイル内径を有することを特徴とする。

【0012】

有利な態様では、作動ピストンは軟磁性材料のリラクタンス要素を含み、リラクタンス要素は、第１のステータコイルによって発生した磁場によって第１のステータコイルへと加速することを特徴とする。リラクタンス要素は、好ましくは、作動ピストンの残り部分から第１のステータコイルに向かって、作動軸を横断する方向に突出する。

【0013】

有利な態様では、工具は、基材に留め具を打ち込むための取付デバイスとして構成されており、留め具を受け入れるように受け部を有し、作動ピストン又はステータは、受け部に受け入れられた留め具を作動軸に沿って基材に移動させ、駆動部は、作動ピストンを作動軸に沿って留め具に駆動する、ことを特徴とする。

【0014】

本発明に於いて、コンデンサは、電荷及び付随するエネルギーを電場に蓄積する電気部品を意味するものと理解されたい。特に、コンデンサは、２つの導電性電極を有し、電極が異なるように帯電された場合、それらの間に電場が生じる。本発明に関連して、留め具は、例えば釘、ピン、クランプ、クリップ、スタッド、特にねじ付きスタッド等を意味するものと理解されたい。

【0015】

本発明に於いて、軟磁性材料は、高い磁気飽和磁束密度、特に、小さい保磁力を有し、したがって、材料を貫通する磁場を強化する材料を意味するものと理解されたい。特に、ステータフレーム及び／又はピストンフレームの軟磁性材料の飽和磁束密度は、少なくとも１．０Ｔ、好ましくは少なくとも１．３Ｔ、特に好ましくは少なくとも１．５Ｔである。本発明に於いて、導電材料は、高い比導電率を有するため、材料を通過する磁場が材料中で渦電流を生成する材料を意味するものと理解されたい。軟磁性及び／又は導電材料は、好ましくは、強磁性材料、特に好ましくは強磁性金属、例えば鉄、コバルト、ニッケル、又は１種以上の強磁性金属材料を主成分とする合金からなる。

【0016】

本発明は、図面中のいくつかの実施例で説明される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】工具を示す長手方向断面図である。

【図2】工具のステータ／作動ピストンユニットを示す斜視長手方向断面図である。

【図3】工具のステータ／作動ピストンユニットを示す長手方向断面図である。

【図4】工具のステータ／作動ピストンユニットを示す長手方向断面図である。

【図5】駆動部の電気回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１に、基材（図示せず）を加工するための工具１０が長手方向断面図で示されている。工具１０は、基材に留め具を打ち込むための手持ち式取付デバイスとして構成されている。工具１０は、スタッドガイドとして形成された受け部２０を有し、釘として形成された留め具３０が、作動軸Ａに沿って（図１の左側の）基材に打ち込むために、受け部２０内に受け入れられる。留め具を受け部に供給するために、工具１０はマガジン４０を含み、マガジン４０内に、留め具が留め具ストリップ５０の形態で個々に又は集合的に受け入れられ、受け部２０に１つずつ搬送される。このために、マガジン４０は、ばね装填式供給要素（具体的に図示されない）を有する。

【0019】

工具１０は、ピストンプレート７０とピストンロッド８０とを含む作動ピストン６０を有する。作動ピストン６０は、留め具３０を受け部２０から作動軸Ａに沿って基材に移動することを意図している。このプロセスにおいて、作動ピストン６０は、ガイドシリンダ９５内のそのピストンプレート７０により作動軸Ａに沿って案内される。図示しない実施例では、作動ピストンは、２つ、３つ又はそれより多いガイド要素、例えばガイドロッドにより作動軸に沿って案内される。作動ピストン６０は更に、駆動部６５によって駆動される。駆動部６５は、スイッチング回路２００及びコンデンサ３００を含む。スイッチング回路２００は、予め充電されたコンデンサ３００の急速放電を生じさせ、それにより、駆動部６５に流れる放電電流を供給する。

【0020】

工具１０また、駆動部６５が受け入れられるハウジング１１０と、トリガーとして形成された作動要素１３０を有するハンドル１２０と、蓄電池として形成された電気エネルギー貯蔵部１４０と、制御ユニット１５０と、トリガースイッチ１６０と、圧力スイッチ１７０と、駆動部６５に配置された温度センサ１８０と、制御ユニット１５０を電気エネルギー貯蔵部１４０とトリガースイッチ１６０と圧力スイッチ１７０と温度センサ１８０とスイッチング回路２００とコンデンサ３００とに接続する電気接続線１４１、１６１、１７１、１８１、２０１、３０１とを含む。図示しない実施例において、工具１０は、電気エネルギー貯蔵部１４０の代わりに又は電気エネルギー貯蔵部１４０に加えて、電力ケーブルにより電気エネルギーを供給される。制御ユニットは、プリント回路基板上で好ましくは相互接続されて１つ以上の電気制御回路、特に１つ以上のマイクロプロセッサを形成する電子部品を含む。

【0021】

工具１０が（図１の左側の）基材（図示しない）に押し付けられると、接触圧力要素（具体的に示されない）が接触圧力スイッチ１７０を作動し、その結果、接続線１７１によって制御ユニット１５０に接触圧力信号を送信する。これによりトリガーされて、制御ユニット１５０はコンデンサ充電プロセスを開始する。コンデンサ充電プロセスでは、コンデンサ３００を充電するために、接続線１４１によって電気エネルギー貯蔵部１４０から制御ユニット１５０に、及び接続線３０１によって制御ユニット１５０からコンデンサ３００に電気エネルギーが伝導される。この目的のために、制御ユニット１５０は、電気エネルギー貯蔵部１４０からの電流をコンデンサ３００のための適切な充電電流に変換するスイッチングコンバータ（具体的に示さない）を含む。コンデンサ３００が充電されて、作動ピストン６０が図１に示されるその取付準備完了位置にあるとき、工具１０は取付準備完了状態にある。コンデンサ３００の充電は、工具１０を基材に押し付けることによってのみ行われるので、周囲の人の安全性を高めるために、取付プロセスは、取付工具１０が基材に押し付けられたときにのみ実行可能になる。図示しない実施例では、制御ユニットは、工具がオンにされるときに、又は工具が基材から持ち上げられるときに、又は先行する打ち込みプロセスが完了するときに、コンデンサ充電プロセスを既に開始している。

【0022】

工具１０が取付準備完了状態にある状態で、作動要素１３０が、例えばハンドル１２０を保持する手の人差し指を用いて引っ張られることにより作動されると、作動要素１３０はトリガースイッチ１６０を作動させ、その結果、接続線１６１を介して制御ユニット１５０にトリガー信号を送信する。これによりトリガーされて、制御ユニット１５０はコンデンサ放電プロセスを開始する。ここで、コンデンサ３００に貯蔵された電気エネルギーはスイッチング回路２００を介してコンデンサ３００から駆動部６５に伝導され、コンデンサ３００は放電される。

【0023】

この目的のため、図１に概略的に示されるスイッチング回路２００は、コンデンサ３００を駆動部６５に接続する２つの放電線２１０、２２０を含み、このうちの少なくとも１つの放電線２１０は、常時開の放電スイッチ２３０によって遮断される。スイッチング回路２００は駆動部６５及びコンデンサ３００と共に、電気発振回路を形成し得る。この発振回路の往復振動及び／又はコンデンサ３００の負の充電は、潜在的に駆動部６５の効率に悪影響を及ぼし得るが、フリーホイーリングダイオード２４０を利用して抑制され得る。放電線２１０、２２０は、いずれの場合においても、例えば、はんだ付け、溶接、ねじ止め、クランピング又はフォームフィットによって、受け部２０に面したコンデンサ３００の端面３６０上に配置されたコンデンサ３００の電気接点３７０、３８０を介して、キャリアフィルム３３０上に配置されたコンデンサ３００の電極３１０、３２０に電気的に接続されている。放電スイッチ２３０は、好ましくは、高い電流強度を有する放電電流を切り替えるのに適しており、例えばサイリスタとして形成されている。加えて、放電線２１０、２２０は、互いに近距離にあるため、それによって誘導される寄生磁場は、極力低く抑えられる。例えば、放電線２１０、２２０は組み合わされて母線を形成し、適当な手段、例えばホルダ又はクリップによってまとめて保持される。図示しない実施例において、フリーホイーリングダイオードは、放電スイッチと並列に電気的に接続されている。図示しない更なる実施例においては、回路にフリーホイーリングダイオードは設けられていない。

【0024】

コンデンサ放電プロセスを開始するために、制御ユニット１５０は接続線２０１によって放電スイッチ２３０を閉じ、それによりコンデンサ３００の高強度放電電流が駆動部６５を通って流れ、作動ピストン６０を受け部２０及びその中に受け入れられた留め具３０に向けて駆動する。作動ピストン６０のピストンロッド８０が留め具３０のヘッド（これ以上は具体的に示さない）に接触すると直ちに、留め具３０は作動ピストン６０によって基材に打ち込まれる。作動ピストン６０の余分な運動エネルギーは、作動ピストン６０がそのピストンプレート７０と共に制動要素８５に対して移動し、停止するまで制動要素８５によって制動されることにより、ばね弾性及び／又は減衰材料、例えば、ゴム又はエラストマーの制動要素８５によって吸収される。その後、作動ピストン６０は、リセットデバイス（これ以上は具体的に示さない）によって取付準備完了位置にリセットされる。

【0025】

図２に、工具、例えば図１に示される工具１０のステータ／作動ピストンユニット４００を示す。駆動部／作動ピストンユニット４００は、作動軸４０１に沿って切り開かれて示され、部分的に示される駆動部４１０と、作動ピストン４２０と、ステータ４３０とを含む。作動ピストン４２０は、ピストン本体４２１とピストンロッド４２２とを有し、作動軸４０１に沿ってステータ４３０に対して移動する。駆動部４１０は、作動ピストン４２０を作動軸４０１に沿って駆動する。この目的のために、駆動部４１０は、ピストンコイルコンデンサ（図示せず）及び１つ以上のステータコイルコンデンサ（図示せず）及び作動ピストン４２０上に配置されたピストンコイル４４０及びステータ上に配置されたいくつかのステータコイル４５０を含む。

【0026】

ピストンコイル４４０は、ピストンコイルコンデンサの急速放電中に、ピストンコイル４４０に電流を流し、第１の磁場を発生させるために、ピストンコイルコンデンサに電気的に接続され得る。ステータコイル４５０は、ステータコイルコンデンサの急速放電中に、いずれの場合においてもステータコイル４５０に電流を流し、いずれの場合においても、第１の磁場と相互作用し、ピストンコイル４４０とステータコイル４５０のうちの１つとの間に時限的な斥力を生じさせる第２の磁場を発生させ、作動軸４０１に沿ってステータ４３０から出る作動ピストン４２０を加速させるために、ステータコイルコンデンサに電気的に接続され得る。ピストンコイル４４０と各々のステータコイル４５０との間の斥力は、例えば、各々のステータコイル４５０によって発生する磁場がピストンコイル４４０によって発生する磁場と逆であることによって生じる。この目的のために、ピストンコイルコンデンサ及びステータコイルコンデンサを例えば図示しない制御ユニットによって制御される対応する時限的な手法で放電することによって、ピストンコイル４４０とステータコイル４５０に反対方向の電流が交互に供給されることが好ましい。ピストンコイル４４０及びステータコイル４５０はそれぞれ、ピストンコイル軸及びステータコイル軸を有する。ピストンコイル軸及びステータコイル軸は作動軸４０１に一致し、したがって、互いに平行に方向付けられている。

【0027】

図３に、工具、例えば図１に示される工具１０の駆動部５１０を示す。駆動部５１０は、作動軸５０１に沿って切り開かれて示され、ピストン本体とピストンロッド（図示せず）とを有する作動ピストン５２０を作動軸５０１に沿って駆動し、ステータ５３０に対して移動させる。駆動部５１０は、作動ピストン５２０上に配置されたピストンコイル５４１と、ステータ５３０上に配置された第１のステータコイル５５１と、ステータ５３０上に配置された第２のステータコイル５５２と、ステータ５３０上に配置された第３のステータコイル５５３とを含む。ピストンコイル５４１は、コンデンサの急速放電中にピストンコイル５４１に電流を流すために、ピストンコイルコンデンサ（図示せず）に電気的に接続され得る。ピストンコイル５４１内を流れる電流は、第１の磁場を発生させる。ステータコイル５５１、５５２、５５３は、各々のステータコイルコンデンサの急速放電中にステータコイル５５１、５５２、５５３に電流を流すために、いずれの場合においてもステータコイルコンデンサ（図示せず）に電気的に接続され得る。ステータコイル５５１、５５２、５５３内を流れる電流は、第２の磁場を発生させる。

【0028】

ピストンコイル５４１及びステータコイル５５１、５５２、５５３はそれぞれ、ピストンコイル軸及びステータコイル軸を有する。ピストンコイル軸及びステータコイル軸は作動軸５０１に一致し、したがって、互いに平行に方向付けられている。ピストンコイル５４１及びステータコイル５５１、５５２、５５３は同じ方向に巻かれている。図示しない実施例では、ピストンコイルは、ステータコイルに対して反対方向に巻かれている。コイル５４１、５５１、５５２、５５３によって発生する磁場が本質的に等しく強いように、ピストンコイル５４１及びステータコイル５５１、５５２、５５３は、いずれの場合においても同じコイルターン数を有することが好ましい。

【0029】

ピストン５２０は、例えば鉄又はその合金、例えば鋼などの軟磁性材料からなることが好ましい。ステータ５３０はステータフレーム５３５を有する。ステータフレームは、例えば鉄又はその合金、例えば鋼などの軟磁性材料からなることが好ましい。ステータフレーム５３５はステータコイル５５１、５５２、５５３を取り囲み、作動軸５０１に対して周方向に延びる。その結果、ステータコイル５５１、５５２、５５３によって発生する磁場はピストンコイル５４１の領域内で強まり、ステータ５３０と作動ピストン５２０との間の加速力は増す。

【0030】

駆動部５１０は、作動ピストン５２０を、作動軸５０１に沿って、図３に示される開始位置から前方に、（図３の左側の）基材に向かって駆動するように。開始位置において、ピストンコイル５４１は第１のステータコイル５５１内に部分的に突出しており、第１のステータコイルに対して前方にオフセットして配置されている。図３において、コイル５４１、５５１は円形の記号を備え、円内の点は、図面の平面から流出する電流を表し、円内の十字は、図面の平面に流入する電流を表す。ピストンコイル５４１と第１のステータコイル５５１には反対方向の電流が供給され、したがって、反対の磁場を発生させる。そのため、ピストンコイル５４１は第１のステータコイル５５１から前方に加速する。ピストンコイル５４１が第２のステータコイル５５２に完全に入ると直ちに、ピストンコイル５４１と第２のステータコイル５５２に反対方向の電流が供給され、そのため、ピストンコイル５４１が第１のステータコイル５５１から加速した後、ピストンコイル５４１は第２のステータコイル５５２から更に一層前方に加速する。ピストンコイル５４１が第３のステータコイル５５３に完全に入ると直ちに、ピストンコイル５４１と第３のステータコイル５５３に反対方向の電流が供給され、そのため、ピストンコイル５４１が第２のステータコイル５５２から加速した後、ピストンコイル５４１は第３のステータコイル５５３から更に前方に加速する。

【0031】

総じて、ピストンコイル５４１は３回連続して前方に加速する。図示しない実施例では、開始位置におけるピストンコイルは、第１のステータコイルに対して後方にオフセットして配置されており、ピストンコイルと第１のステータコイルには同じ方向の電流が供給され、そのため、ピストンコイルは第１のステータコイルへと加速する。ピストンコイル５４１は、第１のステータコイル５５１のステータコイル内径よりも大きいピストンコイル外径を有する。作動ピストン５２０が前方に移動すると、ピストンコイル５４１は第２のステータコイル５５２に入り、第２のステータコイル５５２及び第３のステータコイル５５３を完全に通過する。

【0032】

作動ピストン５２０は、作動ピストン５２０の周方向突起として形成された、軟磁性材料の２つのリラクタンス要素５２５を有する。図３に示される作動ピストン５２０の開始位置において、リラクタンス要素５２５は、いずれの場合においてもステータコイル５５１、５５２、５５３のうちの１つによって発生する磁場によって各々のステータコイル５５１、５５２、５５３へと加速する。これにより、作動ピストン５２０の全体的な前方加速が増す。

【0033】

ピストンコイル５４１、５４２、５４３が互いに入ることにより、作動ピストン５２０によってカバーされる比較的長時間及び／又は比較的長距離にわたって送電が行われる。そのため、十分なエネルギー伝達のために比較的小さい最大力しか必要とされない。これにより、駆動部５１０の全ての構成要素に対する機械負荷が減少する。加えて、比較的小さい最大電流が必要とされる。加えて、生じる廃熱はいくつかのコイルにわたって分配され、駆動部５１９の冷却を容易にする。

【0034】

図４において、作動ピストン５２０及びステータ５３０は、作動軸５０１に沿った作動ピストン５２０の第１の終端位置に示される。ピストンコイル５４１は、作動軸５０１に沿って、第３のステータコイル５５３に対して前方にオフセットして配置されている。第１のピストンコイル５４１と第３のステータコイル５５３に同じ方向の電流を供給することにより、作動ピストン５２０を開始位置に移動させるために後方に加速させることが可能である。これには、ピストンコイル５４１又は第３のステータコイル５５３の極性反転又は別々の通電を必要とする。

【0035】

図５に、図３に示される駆動部５１０の電気回路図が示されている。駆動部５１０は、第１のコンデンサ５６１と、第２のコンデンサ５６２と、第３のコンデンサ５６３と、３つのフリーホイーリングダイオード５９０を有するスイッチング回路５７０と、第１のスイッチ５７１と、第２のスイッチ５７２と、第３のスイッチ５７３と、作動ピストン上に配置されたピストンコイル５４１と、ステータ上に配置された第１のステータコイル５５１と、ステータ上に配置された第２のステータコイル５５２と、ステータ上に配置された第３のステータコイル５５３とを含む。ピストンコイル５４１は、各コンデンサ５６１、５６２、５６３がピストンコイルコンデンサとなるように、各々のコンデンサ５６１、５６２、５６３の急速放電中にピストンコイル５４１に電流を流すために、各コンデンサ５６１、５６２、５６３に電気的に接続され得る。ステータコイル５５１、５５２、５５３はまた、各コンデンサ５６１、５６２、５６３がまた、ステータコイルコンデンサとなるように、各々のコンデンサ５６１、５６２、５６３の急速放電中にステータコイル５５１、５５２、５５３に電流を流すために、いずれの場合においてもコンデンサ５６１、５６２、５６３のうちの１つに電気的に接続され得る。

【0036】

第１のコンデンサ５６１は、第１のスイッチ５７１の入力に電気的に接続されている。第１のスイッチ５７１の出力は、第１のステータコイル５５１の入力に電気的に接続される、好ましくは永久的に接続されている。第１のステータコイル５５１の出力は、コンタクトブラシとして形成された第１の電気ステータ接点５３１に電気的に接続されている、好ましくは永久的に接続されている。第２のコンデンサ５６２は、第２のスイッチ５７２の入力に電気的に接続されている。第２のスイッチ５７２の出力は、第２のステータコイル５５２の入力に電気的に接続されている、好ましくは永久的に接続されている。第２のステータコイル５５２の出力は、コンタクトブラシとして形成された第２の電気ステータ接点５３３に電気的に接続されている、好ましくは永久的に接続されている。第３のコンデンサ５６３は、第３のスイッチ５７３の入力に電気的に接続されている。第３のスイッチ５７３の出力は、第３のステータコイル５５３の入力に電気的に接続されている、好ましくは永久的に接続されている。第３のステータコイル５５３の出力は、コンタクトブラシとして形成された第３の電気ステータ接点５３４に電気的に接続されている、好ましくは永久的に接続されている。

【0037】

ピストンコイル５４１の入力は、コンタクトレールとして形成され、作動ピストンが有する第１のピストン接点５４４に電気的に接続されている、好ましくは永久的に接続されている。作動ピストンが作動軸に沿って移動すると、第１のピストン接点５４４は、ステータ接点５３１、５３３、５４３に沿って電気的に伝導性の状態で摺動する。１つ以上の第１のばね（図示せず）が第１のピストン接点５４４に向かってステータ接点５３１、５３３、５３４に荷重をかける。図示しない実施例では、追加的に又は代替的に、ばねは第１のステータ接点に向かって第１のピストン接点に荷重をかける。ピストンコイル５４１の出力は、コンタクトレールとして形成され、作動ピストンが有する第２のピストン接点５４５に電気的に接続されている、好ましくは永久的に接続されている。作動ピストンが作動軸に沿って移動すると、第２のピストン接点５４５は、接地接点５３２に沿って電気的に伝導性の状態で摺動する。ステータ５３０は接地接点５３２を有し、接地接点５３２は、コンタクトブラシとして形成され、コンデンサ５６１、５６２、５６３もまた電気的に接続される地電位（図示せず）に電気的に接続される。第２のばね（図示せず）は、第２のピストン接点５４５に向かって接地接点５３２に荷重をかける。図示しない実施例では、追加的に又は代替的に、ばねは、接地接点に向かって第２のピストン接点に荷重をかける。ピストン接点５４４、５４５は、作動ピストンの残り部分に強固に接続されており、作動ピストンの残り部分と共に移動する。図示しない実施例では、第１及び／又は第２のステータ接点はスリップリングとして形成されている。

【0038】

ピストンコイル５４１及びステータコイル５５１、５５２、５５３によるコンデンサ５６１、５６２、５６３の各々の急速放電は、スイッチング回路５７０によって、第１に、第１のコンデンサ５６１が充電されると第１のスイッチ５７１が閉じられ、第１のステータコイル５５１及びピストンコイル５４１が第１のコンデンサ５６１に電気的に接続されることにより起動され得る。その後、電流が第１のコンデンサ５６１から第１のスイッチ５７１を通り、第１のステータコイル５５１を通り、第１のステータ接点５３１及び第１のピストン接点５４４を通り、ピストンコイル５４１を通り、最後に第２のピストン接点５４５及び接地接点５３２を通って第１のコンデンサ５６１に流れる。第１のコンデンサ５６２が充電されると、ピストンコイル５４１が第２のステータコイル５５２に完全に入ると直ちに第２のスイッチ５７２は閉じられ、第２のステータコイル５５２及びピストンコイル５４１は第２のコンデンサ５６２に電気的に接続される。その後、電流が第２のコンデンサ５６２から第２のスイッチ５７２を通り、第２のステータコイル５５２を通り、第２のステータ接点５３３及び第１のピストン接点５４４を通り、ピストンコイル５４１を通り、最後に第２のピストン接点５４５及び接地接点５３２を通って第２のコンデンサ５６２に流れる。第３のコンデンサ５６３が充電されると、ピストンコイル５４１が第３のステータコイル５５３に完全に入ると直ちに第３のスイッチ５７３は閉じられ、第３のステータコイル５５３及びピストンコイル５４１は第３のコンデンサ５６３に電気的に接続される。その後、電流が第３のコンデンサ５６３から第３のスイッチ５７３を通り、第３のステータコイル５５３を通り、第３のステータ接点５３４及び第１のピストン接点５４４を通り、ピストンコイル５４１を通り、最後に第２のピストン接点５４５及び接地接点５３２を通って第３のコンデンサ５６３に流れる。

【0039】

本発明について、図面に示す一連の実施例及び図示しない実施例を用いて記述してきた。各種の実施例の個々の特徴は、互いに矛盾しない限り、個々に又は互いの所望の組み合わせで適用され得る。本発明による工具はまた、例えばハンマードリルなどの他の用途に使用され得ることに留意されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】