(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトな構成でツール機械の中での使用に適したインパクト駆動部を提供する。【解決手段】電気伝導性の、互いに介入し合う二つのコイルスプリング５、６が、端部７、８により支承台に固定され、可動端部２０、２１により電気伝導性のアンカー４に接合され、アンカー４が一次的に移動可能なステムと結び付けられている。コイルスプリング５、６の端部７、８は、接続部９、１０を介して、電流の切り替え可能な電源１１に接続されており、電流は、接続部９からコイルスプリング６を介し第一の方向Ｒ１でアンカー４の方へ、そこから、逆の第二の方向Ｒ２でコイルスプリング５を介して接続部１０へと戻る。電源１１の通電制御によりコイルスプリング５、６の隣接する巻き部１２、１３が反力を発生しインパクト動作をする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次的に移動するツールの為の電磁的なインパクト駆動部であって、以下の特徴：
ａ）  電気伝導性の、かつ互いに介入し合う二つのコイルスプリングが、その両方の固定された端部（７，８）により支承台（１９）に固定されており、そしてその可動端部（２０，２１）により電気伝導性の一つの共通なアンカー（４）に接合されており、アンカーが一次的に移動可能なステム（１５）と結び付けられており；
ｂ）  コイルスプリング（５，６）の可動端部（２１，２２）がアンカー（４）を介して電気伝導的に互いに結び付けられており；
ｃ）  コイルスプリング（５，６）の固定された端部（７，８）は、電気的な接続部（９，１０）を介して、電気的な電流量（Ｉ）の導入目的の切り替え可能な電源（１１）に結び付けられており、電流量は、電気的な一方の接続部からコイルスプリング（５，６）を介して第一の方向（Ｒ１）へアンカー（４）の方へと、そしてそこから、逆の第二の方向（Ｒ２）へ第二のコイルスプリング（５，６）を介して他の電気的な接続部（１０）へと戻り流れるので、両方のコイルスプリング（５，６）の隣接する巻き部（１２，１３）は、閉じられた一つの電気的回路のもと、反発としての逆の方向の力の対にさらされ；
ｄ）  制御装置が、電源（１１）を有する電気的な回路を開き、そして閉じるために形成されている、
という特徴を有するインパクト駆動部。
【請求項２】
一次的に移動可能なステム（１５）がコイルスプリング（５，６）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項１に記載のインパクト駆動部。
【請求項３】
解除の為、予負荷を与えられたコイルスプリング（５，６）のばね力と、コイルスプリング（５，６）の巻き部（１２，１３）の間に作用する電磁的な力が、ステム（１５）に作用する衝撃力へと重ね合わせ可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のインパクト駆動部。
【請求項４】
ステム（１５）が、ツールの収容のための連結部（２２）を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項５】
ステム（１５）を引き出された位置から出発位置へと移行させるための戻り調整装置が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項６】
アンカー（４）に、コイルスプリング（５，６）の同方向の極性の為の接続部が設けられており、これによってコイルスプリング（５，６）の隣接する巻き部（１２，１３）が互いを電磁的に引き寄せることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項７】
アンカー（４）、又はステム（１５）が、その端部位置において緩衝ストッパー（１６）と接触することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項８】
ステム（１５）が、リニア支承部（１７，１８）内に案内されており、これによって一方が緩衝ストッパー（１６）に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項９】
両方のコイルスプリング（５，６）の少なくとも一つが、電気的な絶縁を行うカバーを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１０】
ステム（１５）が、管として形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１１】
コイルスプリング（５，６）及びアンカー（４）が一体かつ材料統一的に形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１２】
コイルスプリング（５，６）とアンカー（４）が、アルミニウム、銅、ニッケル、銀の少なくとも一つの金属から、又は少なくとも一つのそれらの合金から成ることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１３】
コイルスプリング（５，６）とアンカー（４）が、すず・青銅ＣｕＳｎ６から成ることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１４】
コイルスプリング（５，６）とアンカー（４）が、電気的に絶縁するプラスチック製のケーシング内に設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１５】
コイルスプリング（５，６）が、フラットワイヤから製造されており、その際、平坦とされた面が、巻き部（１２，１３）の間に存在することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１６】
ステム（１５）が、戻り保持装置によって内部に入れられた位置においてハウジング（１４）に固定可能であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のインパクト駆動部。
【請求項１７】
戻り保持装置が、解除可能なロックリンクを有することを特徴とする請求項１５に記載のインパクト駆動部。
【請求項１８】
戻り保持装置が、連結部を有し、これが、磁気的、空圧的、液圧的、または機械的な、ステム（１５）とハウジング（１４）の間の力結合に作用することを特徴とする請求項１６に記載のインパクト駆動部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の特徴に従う、一次的に移動するツールの為の電磁的なインパクト駆動部に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象の熱伝播速度に関して大きな面通過速度でもって案内される変形ツール、切断ツール、セットツール、又は接合ツールによる、固体（結晶性の組成、部分結晶性の組成、又は非晶性の組成を有する固体）から成る対象の熱的でないパンチ、穴開け、切断、または接合の為、液圧式、空圧式、火工式、又は内燃機関の作用を活用した駆動部が公知である。通常、変形ツール、切断ツール、セットツール、又は接合ツールのインパクトの為に使用される駆動部は、ある質量、例えば、ハンマー、撃針、又はドライブピストンと称される激突体を加速する。これは、運動学的な衝撃を激突によって、同様に硬い表面を有するツール、または駆動すべき対象の躯体上へと伝達する。
【０００３】
公知の変形ツール、切断ツール、セットツール、又は接合ツール内で使用される、液圧式、空圧式、火工式、又は内燃機関の作用を使用した衝突駆動部（インパクト駆動部、独語：Ｓｃｈｌａｇ−Ａｎｔｒｉｅｂｅ）は、運転圧力下にあり、場合よっては燃焼可能な液体、又はガスの供給、又は、複数の容器に分配された爆発性の燃料の供給と、緩和（開放）されたフルード、又は反応性物質、又は排ガスの排出、又は返還を必要とする。更に、流体機械的、又は火口機械的な変換器、及び内燃機関の制御性、観察性、及び効率は、通常、電磁的なアクチュエータ（これは低い労力・コストでツール機械内で使用されることが可能である）よりも低い。流体機械的、又は火口機械的な変換器に対して、又は内燃機関に対して、電磁的なアクチュエータにおいては、機械的、熱的、及び化学的負荷が低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開公報第２００３／０１３７３７７Ａ１号
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願第６９８３０９１６Ｔ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここから出発して、本発明は、一次的に移動すべきツールの為に、電磁的なインパクト駆動部であって、可能な限りコンパクトな構成でツール機械の中での使用に適しており、そして、高い出力と出力密度を周期的に繰り返される逆進運転の為に可能とするインパクト駆動部を示すことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する電磁的なインパクト駆動部によって解決される。
【０００７】
電磁的なインパクト駆動部は、一次的に移動するツールのために設けられており、そして特に、対象のパンチ、穴開け、切断及び接合の為のツールで使用可能である。インパクト駆動部は、二つの電気的な伝導性の、互いに介入し合うコイルスプリングを有している。これらは、其々、その固定された端部において支承台に指示されており、そして其々その可動端部が、電気伝導性のアンカーに接合されている。アンカーは、一次的に可動に支承されるステムと結び付けられている。コイルスプリングの可動端部は、その際、アンカーを介して電気伝導性に互いに結び付けられている。コイルスプリングの固定された端部は、電気的な接続部を設けられている。これらは、電気的な電流量の導入の目的の切り替え可能な電源に接続するためのものである。電気的な電流量は、電気的な接続部を介して一方の圧縮コイルスプリングから第一の方向へアンカーへ向かって、そしてアンカーから反対の第二の方向へ、第二のコイルスプリングを介して他方の電気的な接続部へと戻り案内されるので、両方の圧縮コイルスプリングの隣接する巻き部は、閉じられた電気的回路において、反対方向に向けられた力を発生する。この力が、コイルスプリングを伸ばし、そしてその可動端部（可動端部）をアンカーとともに加速する。更に、制御装置は、電源を有する電気的な回路を開き、そして閉じるよう形成されている。
【０００８】
発明に係るインパクト駆動部は、二つの作用原理を重ね合わせている。一方で、機械的な力がコイルの電気から作用し、そして他方で、互いに介入し合う二つのコイルスプリングの形式の、電気的な電流量を通される二つの導体が設けられている。これらは、端部において短絡ブリッジ（アンカー）によって互いに電気伝導的に結びつけられている。このアンカーと称される短絡ブリッジは、一次的に移動可能である。コイルスプリングの、反対方向に電気的な電流量を通される巻き部は、電気的な電流量によって発生する磁場によって互いに反発しあう。これによって、コイルスプリングの隣接する巻き部の間の間隔は大きくなり、そして、可動端部はアンカーとともに制限された調整経路にわたって加速される。ツール機械内での所望の適用ケースの為には、特に薄板のパンチの為に少ない調整経路で十分足りる。発明に係るインパクト駆動部は、極めてコンパクトに構成され、そして特に、電気的な回路が制御装置によって開かれ、及び／又は切り替えられるので、電気的な電流量が、固定された端部における電気的な接続部から、同じ方向へコイルスプリングを介してアンカーにおける第三の接続部へと案内されることによって逆進的である。電気的な電流量を同じ方向へ流されるコイルスプリングの巻き部は、電流量によって誘導される磁場によって互いに引っ張り合う。これによって、巻き部の間の間隔は小さくなる。運転は、摩耗が少なく、良好に電気で制御可能であり、そして監視可能である。電気的な直流電圧、又は交流電圧のユニバーサル式の運転が可能である。更に、発明に係るインパクト駆動部は、制限された調整経路を有する他の電磁的な一次的駆動部に対して、大きな電気機械的な効率を有する。出力密度は、同様に大きく、これによって空間要求が低くなる。別のメリットとして、より低い、機械的、熱的、及び化学的交番負荷、及びピーク負荷が生じることが挙げられよう。
【０００９】
コイルスプリングとアンカーから成る構成グループが、電気供給の為の接点ピースと共に、一体式に、型鋳造ピース、粉末焼結ピース、型を用いない（３Ｄ）レーザー焼結ピース、又は溶融塗布ピースとして形成される可能性も、切削的（独語：ｓｐａｎａｂｔｒａｇｅｎｄ）造形により製造される３Ｄ切削部材として形成される可能性も存在する。この構成グループの材料として、高い電気伝導性、高い機械的引張強度、及び可能な限りゼロの長期にわたる磁化特性を有する金属が適している。好ましい適した材料には、アルミ、銅、ニッケル、又は銀、及びそれらの合金といった金属が属する。軽構造上の理由から、ステムは、好ましくは複数の部材から、又は異なる材料から成る。ステムは同時に、電磁的なインパクト駆動部の一次的な案内の機能を担う。ステムは、好ましくは、ツール、例えばパンチの収容の為の連結部を有する。
【００１０】
電磁的なインパクト駆動部は、原理的には切断ツールの他に、他の処理方法（例えばボルトのセット、釘打ち、又はびょう留めのようなもの）にも使用されることができる。ワークピースの製造の為に使用されない、又は間接的にのみ使用されることも可能である（例えばストローク激突試験台のため）。
【００１１】
特にスペース節約的には、一次的に移動可能なステムは、コイルスプリングによって画成される内部空間の中でのみ使用されることが可能である。ステムとコイルスプリングの同軸の配置は、偏心したステム（アンカーに対して平行に配置されている）と異なり曲げモーメントの発生を最小とする。ステムは、アンカーを好ましくは中央で貫通している。アンカーの両側に機能的部分を有する分割されたステムであることも可能である。ステムは、特に、複数のリニア支承部内に案内されているよう構成されている。これら支承部のうち一つが緩衝ストッパーに隣接して配置されている。アンカー、又はステムは、引き出された位置において緩衝ストッパーに接触する。これは、調整経路を画成するために必要である。特に、電気的な電流量によって引き起こされる磁場の力無しに、緩衝ストッパーに対して押圧されるコイルスプリングにおいて、安全上の理由のみから、衝撃吸収する端部ストッパーを設けることは目的に適っている。
【００１２】
推進力・押出力をステムに及ぼすコイルスプリングは、予負荷を与えられていることが可能である。戻り調整装置によって、ステムは引き出された位置から出発位置へと移動させられることが可能である。出発位置から始まって、ステムは強く加速される。その際、予負荷を与えられたコイルスプリングのばね力と、隣接する巻き部の間に作用する電磁的な力は、生じる衝撃力に重ね合わせられる。戻り調整装置は、この関係で、一次的な駆動部（例えば戻りピストンを有する空圧シリンダーである）であることが可能である。これは、直接ステムに結び付けられているか、又は連結部によってステムに結びつけられている。
【００１３】
本発明の枠内において、アンカーにコイルスプリングの同じ方向の極性（又は分極、独語：Ｐｏｌｕｎｇ）の為の接続部を設け、これによって、コイルスプリングをひき戻す為、そしてひいてはステムの引き戻しを行うために、隣接する巻き部を互いに引き寄せ合うことも可能である。
【００１４】
この機能方式のために、コイルスプリングの巻き部の間に短絡が生じないことが重要である。よってコイルスプリングは巻き部の領域において電気的に絶縁されている。この為、両方のコイルスプリングの少なくとも一方が、電気的に絶縁を行うカバーを有する。好ましくは、両方のコイルスプリングが電気的に絶縁を行うカバーを有する。コイルスプリングの間の唯一の電気伝導性の結びつきはアンカーである。
【００１５】
コイルスプリングとアンカーは、好ましくはプラスチックから成る電気的に絶縁性のケーシング内に配置されている。プラスチックから成るケーシングは、絶縁・隔離の為にのみ使用される。緩衝ストッパーは、ステムによって及ぼされる押出力・推進力を受け入れる。この為、追加的なハウジング（同時にインパクト駆動部の外側のケーシングとして使用される）が、支承台と、ステムの自由な端部の間に配置されていることが可能である。
【００１６】
構造空間を節約するために、コイルスプリングがフラットワイヤから製造されていることが可能である。その際、より大きな縁部長を有する平坦とされた面が、巻き部の間に存在している。これによって隣接する巻き部は、互いに平面平行な方向に向けられていることが可能である。また、その巻き部が、三角形の、又は円形の断面を有するコイルスプリング、又はより小さな縁部長を有する平らにされた面が巻き部の間に存在するコイルスプリングの使用の際よりも、より大きな巻き部数量と構造空間に関するより高い磁束密度も可能である。
【００１７】
ステムは、両方のコイルスプリングの一方における戻り調整装置によるひき戻しの後、又は、電流流れ方向の転極の後、戻り保持装置によって出発位置にロックされることが可能である。戻り保持装置は、解除可能なロックリンク（これはステムのロック突出部と係合状態にすることが可能である）を有するか、又は、連結部（これは、磁気的、空圧的、油圧的、又は機械的な力結合をステムと外側のケーシングの間に引き起こすことができり）を有する。インパクト駆動部の解除は、戻り保持装置の解除によって行われることが可能である。
【００１８】
本発明を簡略図中に表された実施例に基づいて以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】「レイルガン」原理の簡略図
【図２】発明に係る電磁的なインパクト駆動部の駆動原理の簡略図
【図３】パンチを有するインパクト駆動部の実践的な実施例の極めて簡略して表された図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、電気的に電動性の平行な二つのレール１，２を示す。これらは電源１１に接続されている。両方のレール１，２は、回転子３を介して電気伝導的に短絡されている。回転子３は、レール１，２に対して矢印Ｐ１の方向に移動可能に支承されている。電気的な電流量Ｉが、レール１，２及び回転子３にわたって案内されると、レール１，２と回転子３は、磁束密度Ｂに取り囲まれる。ローレンツ力によって、回転子３は、電気的な電流量の方向に対して垂直に生じる磁場によって、矢印Ｐ１の方向へ移動する。回転子３は、その際、強く加速される。これが「レイルガン」原理である。
【００２１】
図２は、図１の「レイルガン」原理と異なり、発明に係るインパクト駆動部において、アンカー４が電気伝導性の二つのコイルスプリング５，６に結び付けられていることを示す。その際、コイルスプリング５，６は互いに介入し合っている。コイルスプリング５，６は、同じ長さと同じ直径を有しており、そして図２に原理的に示されているように、その全長に渡って互いに介入し合っている。コイルスプリング５，６の固定された端部７，８は、図中、左に存在する。これらは、電気的な接続部によって、接続可能な電源１１に結び付けられている。これによって電気的な電流量Ｉは、矢印Ｐ２の方向で両方のコイルスプリング６の一方へと導かれる。電気的な電流量Ｉは、アンカー４を介して第二の圧縮コイルスプリング５へと流れ、そしてそこから、固定された端部７を介して電源１１の他方の電気的接続部１０へと流れる。電気的な電流量１１によって、又は移動する電荷によって、巻き部１２，１３が磁束密度Ｂにより取り囲まれる。磁場は、電気的パスに従い、よって巻き部１２，１３のように、ねじ線形状を形成する。巻き部１２，１３、又はコイルスプリング５，６は、反対に方向Ｒ１及びＲ２へと電流量Ｉを流されるので、誘導される磁場もまた、磁束密度Ｂによって反対の向きに向けられ、そして互いに反発しあう。この効果は、矢印Ｐ３によって図解される。これは、コイルスプリング５，６の中央長手方向軸上に合力として記入されている。反発力が合わされるので、コイルスプリング５，６は反発力の影響のもと弾性的に変形されることが可能である。アンカー４は、圧縮コイルスプリング５，６の可動端部２０，２１によって、可動端部２０，２１と共に矢印Ｐ４の方向へと図中右に向かって移動する。アンカー４は、図１の「レイルガン」原理においてと異なり、コイルスプリング５，６に結び付けられている。電源１１により電気的な電流量が中断されると、磁場も合わせて崩壊し、そしてコイルスプリング５，６は、静止位置からの電気的な変更による調整力のみにさらされる。
【００２２】
コイル５，６は、特に平らにされた圧縮コイルスプリングであることが可能である。これらは、詳説はしない出発位置において予負荷を与えられているので、インパクト装置の解除（起動、独語：Ａｕｓｌｏｅｓｕｎｇ）の際に、コイルスプリング５，６の機械的なばね力と、電磁的な力が統一的な作用のもと重なり合うので、アンカー４は、最短時間で極めて強く加速される。これによってインパクトの加速の為のストローク経路は極めて小さい。装置はこれにより極めてコンパクトである。
【００２３】
構造的な実施例が、図３に示されている。
【００２４】
図３は、電気的に絶縁されたハウジング１４内のアンカー４を示す。これは、電気伝導的に、二つのコイルスプリング５，６と結び付けられている。このコイルスプリング５，６の電気的な接続形態は、図２のそれに対応している。コイルスプリング５，６は、ステム（タペット、プランジャー、独語：Ｓｔｏｅｓｓｅｌ）１５を取り巻いている。これは、一次的に、ハウジング１４の内部を移動可能に支承されている。アンカー４は、力伝達のため、コイルスプリング６の可動端部２１、図３では見て取ることのできないコイルスプリング５の可動端部、及びステム１５と連結されている。ステム１５は、その引き出された位置で緩衝ストッパー１６と接触する。緩衝ストッパー１６に隣接して、アンカー４と反対側の面上にリニア支承部１７が存在している。これを介して、ステム１５はハウジング１４に対して支承されている。第二のリニア支承部１８が、表されたコイルスプリング５，６の固定された端部７に隣接して存在している。そこではリニア支承部１８が、支承台１９に保持されている。これを介して、インパクト駆動部によって及ぼされる衝撃力が矢印Ｐ５の方向において受け止められ、そしてハウジング１４内へと導かれることが可能である。支承台１９と反対側の面上には、電気的な接続部９，１０が設けられている。これらを介して電気的な電流量Ｉが制御装置によって提供されることが可能である。コイルスプリング５，６及びアンカー４にわたる電気的な開ろを開き、又は閉じるためである。ステム１５の端部には、パンチ２３の収容の為の連結部２２が設けられている。そのようなインパクト駆動部は、特に断熱的な切断のための方法に適している。
【符号の説明】
【００２５】
１  −    レール
２  −    レール
３  −    １および２の回転子（「短絡回転子」）
４  −    ５および６のアンカー（「磁石アンカー」）
５  −    コイルスプリング
６  −    コイルスプリング
７  −    ５の固定された端部
８  −    ６の固定された端部
９  −    電気的接続部
１０  −  電気的接続部
１１  −  電源
１２  −  巻き部
１３  −  巻き部
１４  −  ハウジング
１５  −  ステム
１６  −  緩衝ストッパー
１７  −  リニア支承部
１８  −  リニア支承部
１９  −  支承台
２０  −  ５の可動端部
２１  −  ６の可動端部
２２  −  連結部
２３  −  パンチ
Ｂ  −    磁束密度
Ｉ  −    電気的な電流量
Ｐ１  −  矢印
Ｐ２  −  矢印
Ｐ３  −  矢印
Ｐ４  −  矢印
Ｐ５  −  矢印
Ｒ１  −  Ｉの方向
Ｒ２  −  Ｉの方向
【図１】
2018137434.tif 000003
【図２】
2018137434.tif 000004
【図３】
2018137434.tif 000005