(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動式ファスナ打込み装置（１）であって，電気エネルギ供給手段（20）により駆動される駆動モータ（2; 40）が，打込みエネルギを中間蓄積手段（８）に供給し，該中間蓄積手段（８）が，打込みエネルギを中間蓄積すると共に打込み時に衝撃的に放出してファスナの打込みを行う打込み装置において，該打込み装置（１）が安全機構（25）を具え，該安全機構（25）により電気エネルギ供給手段（20）を打込み装置（１）に結合可能として，電気エネルギ供給手段（20）が打込み装置（１）から分離されているときに中間蓄積手段（８）をエネルギ蓄積モードから所定の停止モードに自動的に移行させ，
前記安全機構（25）がラッチ（18）を具え，該ラッチ（18）は，打込みエネルギを中間蓄積するために中間蓄積手段（８）をエネルギ蓄積モードに保持し，かつ，電気エネルギ供給手段（20）が打込み装置（１）から分離されているときに中間蓄積手段（８）を自動的に解放して中間蓄積手段（８）を停止モードに移行させることを特徴とする打込み装置。
【請求項２】
請求項１に記載の打込み装置において，前記電気エネルギ供給手段（20）が充電式バッテリー（22）を含むことを特徴とする打込み装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の打込み装置において，前記中間蓄積手段（８）が駆動ばね部材（10）を含み，該駆動ばね部材（10）は，前記駆動モータ（2; 40）により緊張させて打込みエネルギを中間蓄積し，かつ，電気エネルギ供給手段（20）が打込み装置（１）から分離されているときに自動的に弛緩させて，中間蓄積された打込みエネルギを制御された状態で消失させることを特徴とする打込み装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の打込み装置において，前記安全機構（25）が電気機械的アクチュエータを具え，該アクチュエータは，電気エネルギ供給手段（20）が打込み装置（１）から分離されているときに，中間蓄積手段（８）をエネルギ蓄積モードに保持するロック手段（16）を自動的に解除することを特徴とする打込み装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の打込み装置において，該打込み装置（１）は，前記中間蓄積手段（８）がエネルギ蓄積モードから停止モードに移行する際に，中間蓄積された打込みエネルギを制御された状態で消失させるためのクラッチ手段及び／又はブレーキ手段（28）を具えることを特徴とする打込み装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の打込み装置において，前記安全機構（25）が少なくとも安全スイッチ（30; 61, 62）を具え，該安全スイッチは，前記中間蓄積手段（８）がエネルギ蓄積モードから停止モードに移行する際に駆動モータ（40）の巻線（41, 42, 43）を短絡させて，中間蓄積された打込みエネルギを制御された状態で消失させることを特徴とする打込み装置。
【請求項７】
請求項６に記載の打込み装置において，前記安全スイッチ（30; 61, 62）が，自己通電型の電子スイッチであることを特徴とする打込み装置。
【請求項８】
請求項７に記載の打込み装置において，前記自己通電型の電子スイッチが、J-FETであることを特徴とする打込み装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の打込み装置において，前記駆動モータ（2; 40）が整流子モータであることを特徴とする打込み装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の打込み装置において，前記駆動モータ（2; 40）が巻線（41, 42, 43）を含み，かつ，ブリッジを介してサプレッサ・ダイオードにより制御され，該サプレッサ・ダイオードは中間蓄積された打込みエネルギの消失に際して生じる電圧を整流することを特徴とする打込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電動式ファスナ打込み装置に関し，特に，電気エネルギ供給手段により駆動される駆動モータが，打込みエネルギを中間蓄積手段に供給し，該中間蓄積手段が，打込みエネルギを中間蓄積すると共に打込み時に衝撃的に放出してファスナを打込む打込み装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において，「電動式ファスナ打込み装置」とは，例えば特開2008-142888号公報（特許文献１）や特開2008-132590号公報（特許文献２）に開示されている手持式打込み装置を指している。例えば後者，すなわち特開2008-132590号公報に開示されている打込み装置は，解除スイッチに加えてエネルギ蓄積手段用の更なるスイッチ手段を具え，このスイッチ手段により，解除スイッチとは無関係にエネルギ蓄積手段を解除位置に移行させている。このような構成により，解除スイッチの作動とは無関係にロック部材を解除位置に移行させ，駆動ばね部材をその弛緩位置まで移行させることでき，これにより，長期の不使用状態における駆動ばね部材の疲労を回避することが可能である。上記の更なるスイッチ手段は，打込み装置のオンオフを切り替えるためのメインスイッチ又はタイマスイッチ手段で構成することができる。したがって，メインスイッチにより打込み装置をオフに切り替える際に，駆動ばね部材はロック手段の作動によって弛緩位置まで自動的に移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-142888号公報
【特許文献２】特開2008-132590号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は，冒頭に記載した形式の電動式ファスナ打込み装置の使用時における安全性を更に高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため，本発明は，電気エネルギ供給手段により駆動される駆動モータが，打込みエネルギを中間蓄積手段に供給し，該中間蓄積手段が，打込みエネルギを中間蓄積すると共に打込み時に衝撃的に放出してファスナの打込みを行う打込み装置において，該打込み装置が安全機構を具え，該安全機構により電気エネルギ供給手段を打込み装置に結合可能として，電気エネルギ供給手段が打込み装置から分離されているときに中間蓄積手段をエネルギ蓄積モードから所定の停止モードに自動的に移行させることを特徴とする。本発明によれば，電気エネルギの供給が使用者により意図的に，又は故障により遮断されているときでも，安全機構によって中間蓄積手段が停止モードに移行する。すなわち，中間蓄積手段の停止モードへの移行が，本発明では安全機構によって自動的に達成されるものである。また，安全機構はラッチを具えるものとし，該ラッチは，打込みエネルギを中間蓄積するために中間蓄積手段をエネルギ蓄積モードに保持し，かつ，電気エネルギ供給手段が打込み装置から分離されているときに中間蓄積手段を自動的に解放して停止モードに移行させる。本発明におけるラッチは，既知の打込み装置におけるロック手段に適用される従来のラッチで構成することができるが，付加的なラッチで構成することもできる。重要な点は，ラッチが安全機構の一部を構成することである。ラッチは，電気エネルギ供給手段が取り外されるときにラッチが解放位置まで自動的に変位するよう，電気エネルギ供給手段に対して機械的に結合するのが望ましい。
【０００６】
本発明の好適な実施形態において，電気エネルギ供給手段は充電式バッテリー，例えばリチウムイオン電池を含む構成とすることができる。本発明に係る電動式打込み装置は充電式バッテリーにより効果的に駆動することが可能である。
【０００７】
本発明の好適な実施形態において，中間蓄積手段は駆動ばね部材を含むものとし，該駆動ばね部材は，駆動モータにより緊張させて打込みエネルギを中間蓄積し，かつ，電気エネルギ供給手段が打込み装置から分離されているときに自動的に弛緩させて，中間蓄積された打込みエネルギを制御された状態で消失させることかできる。駆動ばね部材は，例えばねじスピンドルと，同ねじスピンドル上において回り止め状態でガイドされるスピンドルナットとによって緊張させることができる。この場合，駆動モータにより生じさせたねじスピンドルの回転運動は，スピンドルナットの直線運動又は並進運動に変換される。代替的又は付加的に，中間蓄積手段としてガス蓄圧器及び／又はフライホイールを使用することもできる。
【０００９】
本発明の好適な実施形態において，安全機構は電気機械的アクチュエータを具えるものとし，該アクチュエータは，電気エネルギ供給手段が打込み装置から分離されているときに，中間蓄積手段をエネルギ蓄積モードに保持するロック手段を自動的に解除する構成とすることができる。電気機械的アクチュエータは，例えば，磁石やラップスプリングを含んでいる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態において，打込み装置は，中間蓄積手段がエネルギ蓄積モードから停止モードに移行する際に，中間蓄積された打込みエネルギを制御された状態で消失させるためのクラッチ手段又はブレーキ手段を具える構成とすることができる。クラッチ手段又はブレーキ手段としては，例えば，スプロケットに作用するクラッチディスク又はブレーキディスクや，遠心クラッチ及び／又はブレーキを使用することができる。
【００１１】
本発明の好適な実施形態において，安全機構は少なくとも安全スイッチを具えるものとし，該安全スイッチは，中間蓄積手段がエネルギ蓄積モードから停止モードに移行する際に駆動モータの巻線を短絡させて，中間蓄積された打込みエネルギを，制御された状態で消失させる構成とすることができる。駆動モータの巻線を短絡させることにより，駆動モータには誘導電圧が発生する。その結果，巻線に電流が流れて磁界を発生させ,中間蓄積された打込みエネルギの消失に際して加速を抑制することが可能である。
【００１２】
本発明の好適な実施形態において，安全スイッチは自己通電型電子スイッチ，好適にはJ-FETで構成することができる。自己通電型電子スイッチにより，無通電状態でも駆動モータの巻線を短絡させることができる。その利点は，中間蓄積手段が停止モードに移行する際，格別の操作を必要とせず，安全スイッチが電子的に作動することである。安全スイッチは，打込み装置の起動に際して内蔵電源により電子的に開放して打込み装置の通常運転を可能とするものである。なお，電子スイッチの代わりに機械的リレーを使用することも可能である。
【００１３】
本発明の好適な実施形態において，駆動モータは整流子モータで構成することができる。整流子モータとしては，例えばブラシレス直流モータを使用することができる。
【００１４】
本発明の好適な実施形態において，駆動モータは巻線を含み，かつ，ブリッジ（６極ブリッジ，Ｂ６ブリッジ，３相モータ用ブリッジ回路を含む）を介してサプレッサ・ダイオードにより制御され，該サプレッサ・ダイオードは，中間蓄積された打込みエネルギの消失に際して生じる電圧を整流する構成とすることができる。ブリッジは，並列接続された６個の半導体素子（トランジスタ又はサプレッサ・ダイオード）を含む構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る打込み装置の略線図である。
【図２】図１の打込み装置における駆動モータの電気回路図である。
【図３】図２の駆動モータの変形例を示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。
【００１７】
本発明に係るファスナ打込み装置は，例えば，前述した特許文献1, 2に記載され，かつ，図示された手持式打込み装置と同様な基本構造を有している。
【００１８】
図１は，そのような打込み装置１についての各種実施形態を示す略線図である。打込み装置１は，駆動ばね部材としてのばね10を含んでおり，それ故に「ばね式釘打ち機」とも称されている。
【００１９】
ばね10は，中間蓄積手段８を構成しており，電子制御回路３で制御される電気的な駆動モータ２によって緊張させるものである。駆動モータ２は，動力伝達ベルト５を介してねじスピンドル14を駆動する。ねじスピンドル14上にはスピンドルナット12が回り止め状態でガイドされており，したがって，ねじスピンドル14の回転運動をスピンドルナット12の直線運動に変換する構成とされている。
【００２０】
ばね10は，スピンドルナッツ12の直線運動により緊張されるものである。緊張変位の終点に達すると，スピンドルナット12は，ロック手段16のラッチ18により係止されて緊張位置に保持される。他方，ロック手段16のラッチ18によるロックが解除されると，スピンドルナット12は，駆動モータ２を逆転させつつ初期位置まで復帰する。ばね10は，使用者が解除スイッチを押圧してラッチ18を開放し，これによりファスナの打込みを開始するまで，ラッチ18により緊張位置に保持される。ファスナの打込みが完了すると，ばね10は駆動モータ２により再び緊張される。
【００２１】
ばね10が緊張・弛緩する間に，スピンドルナット12はねじスピンドル14上で往復運動する。したがって，駆動モータ２は所定時間だけ一方向に正転させ，引き続いて逆転させることとなる。駆動モータ２に対する給電は電子制御回路３により制御されている。すなわち，電子制御回路３は，スピンドルナット12が終点に達した際，例えばラッチ18を超えた際に制御信号が発生されるまで，駆動モータ２を正転させるための給電を持続する。その制御信号により電子制御回路３は，終点に達したことを検知する。これに基づいて，電子制御回路３により駆動モータ２に対する給電を遮断し，又は駆動モータ２を逆転させるための給電に切り替えることができる。
【００２２】
図１に示すファスナ打込み装置１においては，電気エネルギの供給用としてブロックで表示したエネルギ供給手段20を使用し，これは充電式バッテリー22で構成することができる。充電式バッテリー22は，打込み装置１から取り外されたときにばね10が自動的に弛緩させるように，安全機構25を介して中間蓄積手段８に接続する。
【００２３】
説明の便宜のため，図１は，安全機構25に関する三通りの実施形態を一括して示すものである。これらの実施形態は，打込み装置１に単独で適用できることは勿論，任意の組み合わせで適用することも可能である。
【００２４】
参照数字26で示すように，ロック手段16におけるラッチ18は，ラッチ18が図示のロック位置から解放位置まで自動的に変位できるように，充電式バッテリー22に対して機械的に結合されている。充電式バッテリー22の取り外しによりラッチ18が解放位置まで変位すると，ばね10は，弛緩しながらスピンドルナット12，ねじスピンドル14及び動力伝達ベルト５を介して駆動モータ２を駆動する。
【００２５】
駆動モータ２は，ロータ及び永久磁石を有するブラシレス直流モータ（BLDCモータ）として構成されている。ばね10が弛緩すると，駆動モータ２のロータが回転する。その際，ロータの永久磁石が加速され，駆動モータ２のステータに電圧が誘起される。この誘導電圧は，駆動モータ２の巻線を短絡させることにより吸収することができる。
【００２６】
その結果，電流が巻線に流れ，加速を抑制する磁界が駆動モータ２に発生する。これにより，ばね10の弛緩に際してばね力に対抗して過大な加速を防止する抵抗力が駆動モータ２により発生される。したがって，上述した簡単な技術的手段により，ばね10の弛緩に際してばねエネルギを，駆動モータ２により自動的に徐々に消失させることが可能である。
【００２７】
駆動モータ２の巻線は，参照数字31で示すように充電式バッテリー22に接続された安全スイッチ30により短絡させるものである。充電式バッテリー22を取り外すと，安全スイッチ30が自動的に閉じて駆動モータ２の巻線を短絡させる。充電式バッテリー22を装着すると，安全スイッチ30は再び開く。図１は，安全スイッチ30が開いている状態を示すものである。
【００２８】
代替的又は付加的に，安全機構25は，参照数字29で示すように充電式バッテリー22に接続されて，動力伝達ベルト５のベルトディスクと協働するクラッチ手段及び／又はブレーキ手段28を具える構成とすることができる。より具体的には，クラッチ手段及び／又はブレーキ手段28は，充電式バッテリー22を取り外した後にばね10が自動的に弛緩する際，動力伝達ベルト５を介してねじスピンドル14を制動するように充電式バッテリー22に接続するものである。打込み装置１の通常作動の間，クラッチ手段及び／又はブレーキ手段28は制動作用を行わない。これは，充電式バッテリー22を装着すると，クラッチ手段及び／又はブレーキ手段28が動力伝達ベルト５から自動的に分離されるためである。
【００２９】
図２は，駆動モータ40を説明する電気回路図である。この駆動モータ40は，図1に示した駆動モータ２に対応するものである。駆動モータ40は，ブラシレス直流モータ（BLDCモータ）で構成することができる。
【００３０】
駆動モータ40は，永久磁石を有するロータと，３本の巻線41, 42, 43を有するステータとを具える。巻線41, 42, 43は，それぞれ導線44, 45, 46を介して電子制御回路50に接続されている。参照数字48は，大地を表わすものである。また，矢印49は，充電式バッテリー（図１の充電式バッテリー20）における正極を表わす。
【００３１】
電子制御回路50は，６個の半導体素子51〜56を含むブリッジ回路として構成されている。各半導体素子はトランジスタ，好適には電界効果トランジスタと，これに対して並列接続され，特にトランジスタ内に一体化されたサプレッサ・ダイオードとを含んでいる。半導体素子51〜56により巻線41〜43をロータの位置に応じて制御して，回転磁界を発生させる。その際にロータの位置は，例えばホール素子で構成されたセンサを使用して，又はセンサを使用しない適宜の方法により検出するものである。
【００３２】
モータ40の通常作動時には，図２における上側列の半導体素子51, 53, 55のトランジスタと，下側列の半導体素子52, 54, 56のトランジスタが導通するので，電流が常に２本の巻線に流れる。この場合，３本目の巻線は無電流状態である。ロータに含まれる永久磁石の交番作用によって磁束が発生し，したがってトルクが発生する。
【００３３】
本発明の他の実施形態では，図１に示したばね10に対応するばねの弛緩に際してモータ40に発生する電圧を，制動のために使用する。その際，モータに発生した電圧は回転速度に比例し，ブリッジ回路のサプレッサ・ダイオードにより整流される。発生した電圧は，回転速度が比較的低い場合でも電子制御回路50に給電するに十分であるため，電子制御回路50は上側列又は下側列の電界効果トランジスタの導通により駆動モータ40を制動することができる。
【００３４】
図３は，図２の実施形態と類似する駆動モータ用の電子制御回路60を示すものである。この電子制御回路60は，２個の電子的な安全スイッチ61, 62を付加したものである。なお，所要の制動力に応じて，単一の安全スイッチでも十分な場合も想定される。
【００３５】
安全スイッチ61は，導線44, 45の２つの接続点の間に接続されている。また，安全スイッチ62は，導線45, 46の２つの接続点の間に接続されている。両安全スイッチ61, 62は，自己導通型の電子スイッチ，例えばJ-FETとして構成されている。
【００３６】
このような自己導通型の電子スイッチの特異性は，格別の制御を行わなくとも安全スイッチ61, 62が電子的に導通することである。その結果，駆動モータの巻線（図２に示した巻線41, 42, 43に対応する。）を無電流状態においても短絡させることができ，更に，通常作動時における対応する制御によって短絡状態を解消することが可能である。なお，電子的な安全スイッチ61, 62は，機械的なリレーと置換することも可能である。
【００３７】
安全スイッチ61, 62により駆動モータの巻線を短絡させることにより，ロータに含まれる永久磁石の加速により誘導される電圧を消失させることが可能である。その結果として，巻線に電流が流れて駆動モータに磁界が発生するが，その磁界はばねの弛緩に対する抗力となる。この抗力により，中間蓄積されたばねの打込みエネルギを，徐々に消失させることが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  打込み装置
2; 40  駆動モータ
3, 50, 60  電子制御回路
８  中間蓄積手段
10  駆動ばね部材
18  ラッチ
20  電気エネルギ供給手段
25  安全機構
28  クラッチ手段及び／又はブレーキ手段
30; 61, 62  安全スイッチ
41〜43  巻線
51〜56  半導体素子
【図１】
0005788720.tif 000002
【図２】
0005788720.tif 000003
【図３】
0005788720.tif 000004