(57)【要約】新規の電気推進システムを採用する打ち込み機（１０）の発明。この打ち込み機は電気コイル（１８）の近傍にピストン（２３）を設けて、コンデンサ（１７）に蓄電した電気エネルギを迅速に放出して電気コイル（１８）にエネルギを供給しローレンツ力の原理でピストン（２３）を推進させる。このシステムはさまざまな打ち込みエネルギを使うことができるもので、従来の推進システムに比しいくつかパフォーマンス上の長所を持つ。例えば単純な構成と操作、製造コストの節減、余分なエネルギを出さない最低限レベルのエネルギでの打ち込みエネルギが調節可能、などを挙げることができる。このシステムは、電気、電池、燃料電池などを広く力源とすることができる。【選択図】図１
2004510590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、
該ピストンに固定された衝撃部材と、
前記ピストン近傍に配置される推進コイルと、
該コイルに電気的に接続されるエネルギ蓄電手段と、
該エネルギ蓄電手段から前記コイルにエネルギを移動させる制御手段と、
を有し、前記コイルが前記ピストンを跳ね返すと、前記衝撃部材が目的材に打ち込むようにしたことを特徴とする打込機。
【請求項２】
前記ピストン、コイル、エネルギ蓄電手段、及び制御手段を内包するハウジングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項３】
前記制御手段を操作するため前記ハウジングに接続されたトリガースイッチをさらに有することを特徴とする請求項２に記載の打込機。
【請求項４】
前記エネルギ蓄電手段にエネルギ供給する電源をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の打込機。
【請求項５】
前記電源を前記ハウジングの外側に配置していることを特徴とする請求項４に記載の打込機。
【請求項６】
前記電源が前記ハウジングの内部に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の打込機。
【請求項７】
前記エネルギ蓄電手段がコンデンサにしたことを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項８】
前記コンデンサをフィルム型のコンデンサにしたことを特徴とする請求項７に記載の打込機。
【請求項９】
前記ピストンが非常に導電性の高い、磁石以外の材料で構成したことを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項１０】
前記推進コイルが断面形状長方形のワイヤを巻回して構成したことを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項１１】
前記ハウジング内に前記推進コイルを保持するためのコイルハウジングをさらに有することを特徴とする請求項２に記載の打込機。
【請求項１２】
前記ピストンが前記推進コイルの発するローレンツ力によって推進コイルで跳ね返されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項１３】
前記制御手段がマイクロプロセッサを含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項１４】
前記制御手段が前記推進コイルにエネルギを移動させるサイリスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項１５】
前記サイリスタがＭＯＳ制御サイリスタとしたことを特徴とする請求項１４に記載の打込機。
【請求項１６】
前記電源を直流電池としたことを特徴とする請求項６に記載の打込機。
【請求項１７】
前記電源を従来の交流電源としたことを特徴とする請求項５に記載の打込機。
【請求項１８】
前記コイルハウジングをプラスチック材で構成したことを特徴とする請求項１１に記載の打込機。
【請求項１９】
ハウジングと、
該ハウジング内に配置されるシリンダスリーブと、
該シリンダスリーブ中をスライド可能に配置されるピストンと、
該ピストンに固定されるファスナ打ち込み部材と、
該ピストンの近傍に配置される推進コイルと、
該推進コイルに電気的に接続される、電気エネルギ蓄電のコンデンサと、
該コンデンサの蓄電エネルギを前記推進コイルに移動させる制御手段と、
前記ハウジングに設けられる少なくとも１本のファスナを保持するファスナ保持手段と、
を有し、
前記コンデンサに蓄電されたエネルギが前記制御手段によって前記推進コイルに移動させられると、前記ピストンが前記推進コイルによって、前記スリーブ中のコイルが発するローレンツ力により、前記ファスナ打ち込み手段がファスナを打ち込むことができるようにしたことを特徴とする直流推進ファスナ打込機。
【請求項２０】
前記推進コイルを前記ピストン近傍の一定位置に保持する前記ハウジング内に設けられるコイルホルダーをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の打込機。
【請求項２１】
前記コイルホルダーをプラスチックで構成していることを特徴とする請求項２０に記載の打込機。
【請求項２２】
前記コンデンサを薄いフィルム型コンデンサとしたことを特徴とする請求項１９に記載の打込機。
【請求項２３】
前記制御手段がサイリスタを含むことを特徴とする請求項１９に記載の打込機。
【請求項２４】
前記サイリスタをＭＯＳ制御サイリスタとしたことを特徴とする請求項２３に記載の打込機。
【請求項２５】
前記ファスナ保持手段を複数ファスナの塊を保持する弾倉としたことを特徴とする請求項１９に記載の打込機。
【請求項２６】
ファスナをファスナ打込機の駆動路中に設置し、
電源から電気エネルギを蓄電できるようにコンデンサに充電し、
該電気エネルギを該コンデンサから推進コイルに移動させ、
該推進コイルにコイルから電気エネルギを移動させるとき前記推進コイルから打ち込み部材が固定されたピストンを跳ね返し、
該打ち込み部材が前記駆動路中のファスナを打ち込んで打込機からファスナを打ち込む、
以上のステップを有することを特徴とするファスナ打ち込み方法。
【請求項２７】
前記のエネルギ移動させるステップを、前記電源とコンデンサとの間に接続した制御手段によって制御するようにしたことを特徴とする請求項２６に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項２８】
前記制御手段がサイリスタを含むことを特徴とする請求項２６に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項２９】
前記サイリスタをＭＯＳ制御サイリスタとしたことを特徴とする請求項２８に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項３０】
前記電源を打込機に内蔵した直流電池としたことを特徴とする請求項２６に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項３１】
前記電源を打込機の外側の交流電源取出口としたことを特徴とする請求項２６に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項３２】
前記コンデンサをフィルム型コンデンサとしたことを特徴とする請求項２６に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項３３】
前記ピストンを非常に導電性の高い、磁石以外の材料で構成したことを特徴とする請求項３２に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項３４】
前記コイルハウジングをセラミック材で構成したことを特徴とする請求項１１に記載の打込機。
【請求項３５】
前記コイルハウジングをセラミック材で構成したことを特徴とする請求項２０に記載の打込機。
【請求項３６】
前記電源を燃料電池にしたことを特徴とする請求項４に記載の打込機。
【請求項３７】
前記電源を燃料電池にしたことを特徴とする請求項２６に記載のファスナ打ち込み方法。
【請求項３８】
打込機から熱を排除する冷却手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の打込機。
【請求項３９】
前記ハウジングから熱を排除するため該ハウジング内にファンを設けたことを特徴とする請求項１９に記載の打込機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、に係る技術分野に属する。
【０００２】
本発明は、すぐれた道具特性と、安全性、それに有効性をもち、簡単な構成でできる新しい推進力システムを提供することを目的とする。本発明の推進力システムがもたらす利便として言えることは、幅広い駆動エネルギ、小さいエネルギ変化、エネルギレベルの敏感な調節性である。本発明の駆動装置は、従来の電気コンセントに接続した電気コード、あるいはバッテリとか燃料電池などを電源として簡単に使うことができる。
【０００３】
【従来の技術】本発明の動力付ファスナ打込機は、ピストンまたはドライバを推進させるもので、推進されたピストンまたはドライバが目的材にファスナ（クギ）を打ち付ける構造になっているので、いわば間接的動作の締結機である。一方、直接的動作の機器はピストンとかドライバを介しないでファスナを直接に打ち付ける方式である。直接的機器は必要な動力エネルギを得るのに高速度を必要とするため、取り扱い上危険を伴う。本発明の機器は手作業方式のものを想定している。もっとも本発明の機器といえども高度に自動システムな、あるいは半自動の、もしくはロボット方式のものにも適用可能である。また、本発明の機器はクギやステープルを打ち付ける目的で主として使われる。打ち付けなど、なんらかの方法で固定されるファスナ側のバリエーションとしては、波板ファスナ、スクリュ、ホッグリング、クリップ、無頭釘、ピンなどある。
【０００４】
現在市販されている動力付ファスナ打込機の典型的方式は圧縮空気式のものである。連結されるべき材（目的材）は通常、木材や、ファブリック、プラスチック、フェルト、ライトゲージメタルなどの付属品がある木製品である。ファスナは普通、クギまたはステープルである。こうした機器ではピストンは機器内に埋め込まれた容器に溜めた圧縮空気で推進されるもので複数個の弁を介して放出される。ピストンは弾倉からファスナを取り出して目的材に打ち付ける。圧縮空気源が必要で、機器内の容器に圧縮空気を充填するためホースで圧縮空気源に接続している。圧縮空気方式の手持機器の動力エネルギは、取り扱い上大きすぎることがないよう、１２０ジュール程度までに限定されている。エネルギ変化は供給される空気圧の変化に影響されるが、エネルギレベルの調節は空気圧の調節では十分にできない。推進エネルギは、空気圧調節をするのではなく、過度のエネルギを吸収する中間的ドライバストップを利用することで機械的に行う。
【０００５】
動力（推進力）作動のファスナ打込機は、締結すべき材にファスナを貫通させ、さらにコンクリート、石、スチール等の硬材中に打ち込むのに使われている。このタイプの打込機の大半がファスナを１本づつ打ち込む方式である。つまり１本のファスナを１個のカートリッジとともに打込機の銃身に手で挿入する方式である。ファスナを打ち込んだ後は、別のファスナとカートリッジの双方を銃身に挿入して次の打ち込みの準備をする。この方式の例は米国特許第４８３０２５４号、第４５９８８５１号、第４５７７７９３号に記載されている。別の動力付打込機は、従来の圧縮空気方式に類似のもので、複数本のファスナを連続的にドライバ室に自動供給する弾倉を有し、ファスナを打ち込むための推進片が連続的に動作する。このタイプの例は米国特許第４８２１９３８号、第４６５５３８０号に記載されている。動力付打込機は間欠的に再充填され続けなければならない高価なカートリッジを必要とする。このタイプのエネルギレベルは通常２００ジュール以上と高い。従来の燃焼方式は、抑制されたエネルギレベルでは容易に作動させることができない。抑制方法が最適の燃焼パラメータに悪影響するからである。しかも打ち込みエネルギの変化はエネルギ抑制が加わるにつれて大きくなる。
【０００６】
もう一つの従来技術としての打込機は、ピストンを打ち込むのにガス燃焼方式を採用するものである。燃焼ガスを打込機に取り付けた使捨缶に充填しておき、弁で燃焼室中にメーターで計りながら入れるのである。電気火花で点火されたガスが拡大燃焼してピストンを動かし、弾倉からファスナを選び取って目的材にファスナを打ち込む。実作業的エネルギレベルは、これも大きすぎると手持ちができないので圧縮空気方式のものと同じ程度の最大１２０ジュールである。動力付打込機と同様に、公知の燃焼工程はこれ以下のエネルギレベルでは作動させることができない。このようにエネルギ調節をするにはエネルギレベルを減少させるには機械的ストップ手段が使われる。このタイプの公知技術としては例えば米国特許第４４０３７２２号がある。
【０００７】
ファスナを目的材に打ち込むための、さらに別の推進方法として、電動モータと、エネルギ貯蔵をするはずみ車と、数個の放出手段とを利用する打込機がある。１例として挙げればエネルギはモータからはずみ車の貯蔵手段へ移される。はずみ車が必要とされる回転速度に達しエネルギが十分になったら、ドライバをはずみ車とアイドラローラ間に接線方向に差し込むと、これら双方間に挟んで締め付けられて急速に促進される。するとドライバは弾倉からファスナを拾い上げ、運動エネルギの移動によってファスナを目的材に打ち込む。このタイプの例は米国特許第４３２３１２７号に記載されている。
【０００８】
電動モータを使う別の例として、エネルギをはずみ車に溜めてから、付設したケーブルを介してドライバを推進させる円錐形のクラッチでエネルギを放出させる打込機がある。ファスナを打ち込む方法は他の電気モータ方式のものと同様である。このタイプの例として米国特許第５３２０２７０号がある。これら推進系の電動モータ方式は双方とも非常に複雑で実用化するには困難な上、手持ち道具としての重さを一定に維持することも困難である。モータスピードをコントロールすることによって得られるエネルギレベルの制御は優れている。得ることができるエネルギレンジは圧縮空気方式のものよりいくぶん大きいが、手持ちの打込機としての限界がある。
【０００９】
手持ち打込機を使ってファスナを打ち込むもう一つの例は、ソレノイドを利用するものである。この方式ではドライバはソレノイド棒として機能し、コイル中に引き込まれて推進力を発揮する。ドライバはファスナに衝突して目的材中に打ち込む。このタイプの例は多数ある。１例としてシアーズ社のカタログに掲載の第９−２７２３５号品がある。別のタイプのソレノイド方式打込機には多層コイルを使うものである。この方式ではソレノイド棒が第１コイルに引き込まれると、第２コイルを作動させるスイッチが作動するようになっている。このタイプの打込機には中国特許第２３２１５９４号がある。しかしこの推進方式にもいくつかの限界がある。第１にソレノイドは鉄芯と銅コイルというともに重量のある部品を含む。そしてソレノイドの往復運動はコイルの電界に限定されるから、打ち込まれるファスナの長さを左右する。また、ソレノイドはエネルギ効率の良いデバイスではないから、エネルギレベルは３０ジュール程度に限定されてしまう。
【００１０】
【発明の目的】以上の次第であるから、従来の燃焼（ガスまたは推進燃料による）や、電気モータ、ソレノイドあるいは圧縮空気による打込機に代わる直流電気推進の打込機に対する需要が見込まれている。
【００１１】
広くさまざまな種類のファスナを打ち込むことができるファスナ打込機を提供することが本発明の１目的である。
【００１２】
耐久性及び整備容易性の両観点から工業的及び建築的な環境に最適の素朴で堅牢な打込機を提供することも本発明の１目的である。
【００１３】
さまざまなファスナの使用に適合するように調節可能な適切な打込みエネルギを発揮する打込みエネルギ減速手段を提供することも本発明の１目的である。
【００１４】
【実施の形態】図１は本発明の原理を採用した道具の断面図である。図１において、道具１０は、道具の各運動要素を収納するハウジング１１を有する。電源１２が道具１０に接続される。この電源１２はバッテリ、燃料電池、その他従来の交流電気電源である。電源１２は電源／制御板１３にハウジング１１内で接続されている。バッテリの電源にとって、電源／制御板１３はバッテリの低電圧直流電流を適切なより高い電圧に変える。交流電源（ＡＣ）にとって、電源／制御板１３はＡＣを整流して妥当なより高い電圧に変える。電源／制御板１３はね電源／制御板１３に一対のコンダクタ１５、１６で接続したスイッチ１４を制御するように作動する。スイッチ１４は、一対のコンダクタ１９、２０経由で流れる電流で、キャパシタ１７と推進コイル１８間のエネルギ流れを制御する。スイッチ１４はキャパシタ１７の充電と、同キャパシタ１７にためられたエネルギの放出の双方を制御する。道具の動作を制御するユーザが作動するトリガー２２が電源／制御板１３に電気的に接続されて、ハウジング１１から突出している。
【００１５】
道具１０は、ハウジング１１内のシリンダスリーブ２４中にピストン２３をスライド可能に入れている。ピストン２３には金板２５が取り付けられ、ピストン２３からハウジング１１内の駆動路２９中にスライドして出入りする駆動棒２７がシリンダスリーブ２４中に伸びるようにされ、ピストン２３がファスナ（クギ）３１に接触して目的材３３にファスナ３１を打ち込むことができるようにしている。
【００１６】
次に道具１０の運動について説明する。ユーザは道具１０を目的材３３に向けて、ハウジング１１から突出しているトリガー２２を引く。トリガー２２が作動すると、電源／制御板１３がスイッチ１４を作動し、キャパシタ１７にためていたエネルギを放出する。電流が推進コイル１８に流れると、渦電流がピストン２３中に引き起こされる。ローレンツの法則によって渦電流はピストン２３を推進コイル１８から跳ね返し、シリンダスリーブ２４中を下方に推進する。ピストン２３の駆動棒２７がファスナ３１に当たって目的材３３中に打ち込む。
【００１７】
この実施例ではピストン２３は真空機構スプリング４０で戻され、コイル１８に当たって接触したまま維持される。図４において真空機構スプリング４０は、真空ピストン４６をガイドする、封鎖端４４をもつ管形シリンダ４２を有する。この管形シリンダ４２の内部４８は真空にされる。真空ピストン４６は連結棒５０を介してピストン２３に接続されている。この実施例では連結棒５０がピストン２３に接続しているが、ケーブルで接続する実施例も考えられる。ピストン２３が推進すると、真空が真空ピストン４６に逆方向に力を作用する。こうしてピストン２３がその打ち込みサイクル中に運動エネルギを移動させた後は、真空機構スプリング４０がピストン２３を元の位置に戻して推進コイル１８に隣接させる。図５に示すように推進コイル１８はコイルハウジング５４で囲まれている。本発明における推進コイル１８を形成するワイヤは、好ましくは断面を長方形にしている。そうすればピストンを打ち込む力が効率的に発揮され、また過熱も軽減できる。
【００１８】
ファスナが打ち込まれている間はコンデンサ電圧が低下するが、電源／制御板１３は電源１２からのエネルギを使ってコンデンサ１７に再充電するようにする。コンデンサ１７の電圧が必要とする電圧までになったら、ファスナ駆動サイクルを繰り返すことができる。
【００１９】
ピストン２３は金属部材２５と棒材２７とからなる。棒材２７は従来技術と同様にピストン２３に伝達されてきた運動エネルギを打ち込むべきファスナ３１に移動させる。しかしピストン２３は従来技術にない構成となっている。ピストン２３は高い導電性を有し、かつ、磁石ではない。また、効率をよくして銃の跳ね返りを少なくするため、ピストン２３全体は最小限に小さくしている。導電性の高い金属は、合金などの通常の冶金技術や鍛造技術が結晶構造中の電子通路に干渉するので、弱い材となるのが通例である。したがってこうした高い導電性の材は純粋なアルミニウムとか銅といった、鍛造がほとんどされていない純粋な金属である。しかし推進コイル１８が作り出す磁界は２０００ｐｓｉの圧力に等しいほど高いものとすることができる。したがってピストンの金属部材２５は通常の高い導電性金属より強いものでなければならない。このため本発明では金属部材２５を２部から構成している。１例として高い導電性部材から形成される頂部２５ａと、強い跳返力に耐えて棒材２７が受けるエネルギを伝達することができるカップ部２５ｂとである。図５を参照されたい。カップ部２５ｂの材料は、チタニウム合金またはアルミニウム合金などの、磁石でなく、かつ、重力耐性の高いものがよい。あるいは、金属部材２５と棒材２７とが一体に形成された一体型であってもよい。
【００２０】
コイルが創り出する強い電磁界はその周囲の打込機の各部に選択すべき材料に影響する。例えばコイルハウジング５４、ピストン２３の管形シリンダ４２、ピストン２３を真空ピストン４６に接続する連結棒５０などである。ピストン２３の推進力を効率よくするため、上記部材の材料は非導電性のものでなければならない。例えば、もしコイルハウジング５４がアルミニウムなどの導電材で形成されたとするなら、電磁界はコイルにまで分散してしまい、ピストン２３の推進力は減殺されてしまうだろう。また、コイルハウジング５４中に発生する電流が無駄な抵抗熱をもたらすことにもなる。こうした種類の効果がコイルの周辺にある部材に出るのである。また、コイルに流れる大電流とピストン２３に引き起こされるものは抵抗熱を双方にもたらす。したがってコイルとピストン２３に接する部材は、これらの部材から発生する熱に耐え、熱を逃がすことができる材料とすることが必要である。さらに、ピストン２３の跳ね返りに対する応力がコイルハウジング５４にかかるので、コイルハウジング５４の材料は衝撃に耐える丈夫な材質でなければならない。コイル周囲の部材の材料としては、プラスチック、セラミックなどが考えられる。プラスチックとしてはエポキシ、フェノール、ポリエステルなどの熱硬化性樹脂、またはポリエステル、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂、その他のプラスチック及びプラスチックアロイなど、一般にエンジニアリングプラスチックと呼ばれる樹脂が含まれる。こうしたプラスチックは、熱伝導率を改善するため炭素や黒鉛などを添加したり、強さ丈夫さを改善するためファイバを混ぜて変性することができる。セラミック材としては、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素、セラミックアロイ、その他の複合材料などがある。セラミックの熱パフォーマンスも又、熱伝導材を添加することで改善することができる。
【００２１】
図２は本発明の打込機の完成した全体を示す。図１に描かなかった部材をいくつか追加的に描いてある。冷却ファン６０、ファンモータ６２、弾倉６４、安全装置６５などである。冷却ファン６０とファンモータ６２は、必要に応じてコイル１８の加熱を分散させる目的で設けてある。弾倉６４は並ぶクギを保持するためのものである。冷却ファン６０は最悪の事態発生のときに備えて加熱を逃がすに十分な大きさにされている。打込機１０は電池で動かすことが理想的なので、できる限り大量の電気エネルギを保持できるようにされていることが肝心である。したがって電気消耗を最小にするため必要な分しか冷却ファン６０を回さないことが望ましい。冷却ファン６０のオンオフは感熱制御のスイッチを使うことができる。電源／制御板１３がこの機能を提供してもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】図３は、打込機１０の電気回路をブロックダイヤグラムで示す。図１に示した打込機１０にいくつかのエレメントを追加している。安全装置６５（図２）に対応する仕事部材が目的材３３に適当なしきい値以上の力で押し付けられなければ、安全スイッチ６６が打込機１０の作動を起こさない。電源レベル調節６８は、ユーザに広範囲の種類のファスナを使うことができるよう、駆動エネルギ調節ができるようにする。さらにマイクロプロセッサ６９を電源／制御板１３に付設している。マイクロプロセッサ６９は電源／制御板１３の運転を制御することを主目的とし、そのほか打込機１０をモニターし、打込機１０のさまざまな運転を制御し、その安全性および機能性を向上させることもする。マイクロプロセッサ６９は上記のほかにも、例えば、電源／制御板１３に付設したさまざまな部品の動作を制御したり、打込機１０の加熱状態をモニターして冷却ファン６を作動させたり、電源電圧をモニターして不足電圧になったり過電圧になったりしたときには打込機１０を停止したり、空打ちを防止するためドライブトラック２９中のファスナの有無を感知したり、ファスナ片上のバーコードを読んでファスナサイズやゲージを識別して打ち込み力を適切な程度に調節したり、媒体の質量を識別してその媒体中にファスナを打ち込むのに適切な力のエネルギレベルを調節したり、といったことが可能である。
【００２３】
図６及び図７は本発明の打込機１０を運転する電気回路の１実施例を示す。図６において、電源／制御板１３は、１２０ＶＡＣ、燃料電池または直流電池で運転され、コンデンサ１７を使って電源／制御板１３と並列に推進コイル１８に接続されている。推進コイル１８の片側はスイッチ回路１４経由でコンデンサ１７に接続されている。このスイッチ回路１４は、開閉可能で常態開放にされたスイッチ７０と、該スイッチ７０に並列に逆方向に接続されたダイオード７２とから構成される。推進コイル１８の反対側はコンデンサ１７の無い方で、電源１２のマイナス側に接続される。
【００２４】
コンデンサの放電回路は、サイリスタのように、高い電流容量と、高速のターンオン時間（ｄＩ／ｄｔ）と、低い挿入インダクタンスをもつフィードフォーワードスイッチであることを必要とする。スイッチ７０は本実施例ではＭＯＳ制御のサイリスタ（ＭＣＴ）としている。ＭＣＴは好ましくははんだ付けできるダイス中で用いられ、順電流はそのダイス中で上昇した熱によってのみ限定される。サイズ６のダイス（約１ｃｍ２）は本発明の打込機に十分な電流容量を有する。はんだ付けができるダイスによるパッケージはプリント回路基板上にＭＣＴを直接挿入することを可能にするから、全体の大きさと、挿入インダクタンスと、組み立て費を著しく節約する。迅速にターンオンするダイオードもはんだ付けできるダイスに使うことができ、ＭＣＴ同様にプリント回路基板に組み込むことができる。高速スイッチのＭＣＴ技術とはんだ付けできるダイスとを組合せることでパルスのスイッチイングオーダーを従来のパッケージシステムに基づく同等サイリスタより小さいものにすることができる。
【００２５】
運転にあたっては、電源１３から供給される電気エネルギをコンデンサ充電回路を介してコンデンサ１７に溜める。コンデンサ１７が十分に充電されたらスイッチ７０を作動してコンデンサ１７から放電させ推進コイル１８にエネルギを移動させる。スイッチ７０は順電流を通すが、ダイオード７２は逆電流をコンデンサ１７に戻す。この回路は最初にコンデンサに蓄電したエネルギをコイル１８から流させ、ピストン２３を跳ね返して推進させる。ダイオード７２はコイル１８中に残る未使用のエネルギをコンデンサ１７に戻してコンデンサ１７が少しでも充電されるようにする。これは当然、電源１３のエネルギ消費を節約することになる。この回路は、（１） 全体からのエネルギ効率を向上させ（電池使用のときの有利な点である）、（２） コイル１８におけるエネルギ消失を抑制して、コイルの加熱も抑制し、（３） 電源からの供給される電力を節約して加熱を抑制する、という長所を有する。
【００２６】
図７は別の実施例の回路を示す。図７においてダイオード７２は陰極を電源／制御板１３の陽極と接続してコンデンサ１７に並列に接続している。スイッチ７０もダイオード７２の陰極側に接続されている。この回路ではスイッチ７２が閉じるとコンデンサ１７からエネルギはコイル１８に移動する。効率的にダイオード７２はコイル１８中のエネルギをとらえてピストンを作動させる。コンデンサ１７から全部放電されて、当初コンデンサ１７に蓄積されたエネルギ全部がピストンを作動するのに使われる、つまり回路各部に消失する。しかしより低い効率もこの回路から得られる。
【００２７】
コンデンサ１７の充電システムは簡単なフライバックブースト電源からのものである。１１０ＶＡＣの入力電圧を整流して５０ＶＡＣバスを供給するようにフィルタする。コンデンサ１７は単一の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチと、変圧器と、出力ダイオードとがあるフライバック回路を使ってＤＣバスから充電する。コンデンサの充電範囲は通常１５００ＶＤＣだが、コンデンサや出力スイッチの等級次第で０から幾つまでも選択できる。ＦＥＴは電流モード制御される。ＦＥＴがターンオンすると電流が変圧器の１次回路で上がる。基準電流に達するとＦＥＴがターンオフして変圧器に蓄電されたエネルギが２次回路に移動され、ダイオードからコンデンサ１７へ出力される。ＦＥＴは通常２００ＫＨＺの時計制御でスイッチされる。スイッチオンするごとにコンデンサ１７の電圧が上がる結果、コンデンサ１７にエネルギを微増させる。この方式の制御はパルス電流モジュレーション（ＰＣＭ）と呼ばれる。
【００２８】
基準電流の信号はマイクロプロセッサ６９から供給される。マイクロプロセッサ６９はコンデンサ１７の電圧をモニターして、基準電流が所望の充電速度になるよう調節する。目標とする充電電圧に達したら基準電流をゼロに落として充電を終了する。この方法なら充電電圧はもちろん、充電速度をも制御できる。マイクロプロセッサ６９と組合せたＰＣＭ制御は故障のときでも回路を保護する。出力が途絶されたときは、マイクロプロセッサー６９が電圧の上がってないことを感知して（出力の短絡には遅く、オープン出力には速く）電源を遮断する。
【００２９】
打込機はコード付きでもコードレスでも可能である。コード付きタイプの場合、交流電力はフライバック電源を供給するために制御板１３に１５０ＶＤＣに変換する入力整流器を設置しておく。交流の供給は整流器に直接１５０ＶＤＣを供給する電池で代えてもよい。整流器は直流電圧を直流バスに直接供給して、打込機が通常の方法で動作できるようにする。高い電圧の直流電池は１５０ＶＤＣを直接出力する直列接続の電池で構成するか、あるいは低電圧電池（例えば１８ＶＤＣ）とブースト変換器で出力１５０ＶＤＣにするよう構成する。
【００３０】
ブースト変換器を打込機に内蔵させておけば、低電圧電池から直接運転することも可能である。１２０ＶＡＣでの運転は、交流電圧をブースト変換器とコンパチブルな低電圧の直流に落とすアダプタを必要とする。
【００３１】
コンデンサ１７は本実施例では好ましくはフィルムタイプのものがよい。今日ではさまざまなフィルムタイプのものが製造されている。高密度エネルギで、大量生産経済効果のある、打込機という苛酷な環境条件下で使用されるものに相応しい丈夫な構造の、フィルム型コンデンサがよい。フィルム型コンデンサは今日では最も高密度のエネルギを有するので、フィルム型コンデンサが本発明にとっては最適である。
【００３２】
一般にフィルム型のコンデンサは、ハンドタオルのロールのように非常に薄いフィルムをロールに巻いて作る。しかしこのフィルムは第１層を導体、第２層を絶縁体／誘電体でできている。したがってロールに巻かれると導体と誘電体の層が交互になる。巻き終ってから、誘電体として使った材料次第では、液状に染み込む誘電体をコンデンサの電気特性を促進するようロール中に導入することが行われる。あるいは誘電体液を使わないドライタイプのコンデンサがいくつかの理由からして本発明では好ましいものかもしれない。すなわちより大きな耐久性、漏電の危険がないこと、廃棄しても環境汚染しない長所などの理由がある。また、直接打込機にコンデンサを内蔵させてウエイトバランスを向上させつつデザイン的に改良したものを作れるなど、このタイプのコンデンサには広い用途が期待できる。
【００３３】
他のコンポーネントもそうだが、機械仕掛けのものか電気仕掛けのものかを問わず、反復使用はコンポーネントのパフォーマンスを劣化させざるを得ない。本発明のようなエネルギ蓄電型コンデンサでは、反復使用による充電・放電・再充電の過程を介して劣化する。そして劣化は一定の充電電圧におけるエネルギ蓄電容量が小さくなるという形で現れる。打ち込まれるファスナの深さが直接この蓄電されているエネルギに関係するから、コンデンサの劣化は打込機のパフォーマンスを許容できない程度にまで落とすことになる。適切な制御をすれば、コンデンサの充電電圧を適切に上げることで打込機の寿命にまさるコンデンサの劣化を補償することができ、合格条件を満たす打ち込みエネルギを維持することができる。模範的な打込機は、コンデンサの劣化をモニターし、劣化に対する充電電圧の補償をするコントロールシステムをもつマイクロプロセッサを採用する。充電電源からコンデンサへ蓄電されるエネルギを常にモニターし測定することによって、マイクロプロセッサ６９はあらかじめセットしたレベルの蓄電エネルギを正確かつ自動的に制御することができる。
【００３４】
図８〜図１１は、本発明に係るピストンに関係する巻き方のコイル１８のさまざまな実施例を示す。図８はコイル１８ａが、丸い、平らな（テーパのついた）導体のピストン２５に電流を引き起こすように使われる「パンケーキ」型のものを示している。ピストン２５に引き起こされる電流のパターンは、コイル１８電流のミラーイメージになるようにされ、そうすることでピストンの根元に相対的に均質な磁力を作用させるようにしている。図９はコイル１８ｂが従来のソレノイドと同様の方法でピストンを囲むものを示す。図１０はコイル１８ｃがコップ状に巻かれたものを示す。これはピストン２５とより密接に関係して強い磁力が期待される。しかしこれは図８のものに比しより多数回巻線されなければならず、それだけ長いワイヤを必要とするから、高抵抗となるだろう。図１１は図１０のコイルの変形のコイル１８ｄで、図８のものより優れた効率とパフォーマンスをもつものと期待される。
【００３５】
本発明につき好ましい実施例として説明してきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の原理および精神に則りこれら実施例から変形したものまで広く本発明の権利が及ぶものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクギを打込むための打込機の断面側面図である。
【図２】本発明に係るクギを打込むための打込機の断面側面図である。
【図３】図１の打込機に使う電気回路のブロックダイヤグラムである。
【図４】本発明に係る戻しシステムの断面側面図である。
【図５】本発明に係るピストンの断面側面図である。
【図６】本発明の１実施の形態の電気回路である。
【図７】本発明の他の１実施の形態の電気回路である。
【図８】本発明に係る推進コイルの１実施の形態の断面図である。
【図９】本発明に係る推進コイルの１実施の形態の断面図である。
【図１０】本発明に係る推進コイルの１実施の形態の断面図である。
【図１１】本発明に係る推進コイルの１実施の形態の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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