作业工具的制作方法

1.本发明涉及一种作业工具，比如用于将紧固元件驱动到基底中的安装工具。


背景技术：

2.这种作业工具通常具有工作活塞，该工作活塞旨在沿工作轴线移动。工作活塞由驱动器驱动，该驱动器使工作活塞加速。wo 2018/104406 a1描述了一种驱动器，该驱动器具有电容器、布置在工作活塞上的鼠笼式转子、以及励磁线圈，该励磁线圈在电容器快速放电期间有电流流过并且产生使工作活塞加速的磁场。
3.安装工具通常具有用于紧固元件的接收座，接纳在接收座中的紧固元件从该接收座沿工作轴线转移到基底中。为此，工作元件被驱动器沿工作轴线朝向紧固元件驱动。us 6,830,173 b2披露了一种带有驱动器的安装工具，该驱动器具有电容器和线圈。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种上述类型的安装工具，通过该安装工具确保高效率和/或良好的安装质量。
5.该目的通过用于对基底作业的优选手持式作业工具来实现，该作业工具具有定子和工作活塞，该工作活塞旨在沿工作轴线相对于该定子移动；该作业工具还具有驱动器，该驱动器旨在将该工作活塞从起始位置沿该工作轴线驱动到该基底，该驱动器包括布置在该工作活塞上的活塞线圈和布置在该定子上的定子第一线圈，并且该活塞第一线圈旨在在该工作活塞沿该工作轴线相对于该定子运动期间进入该定子第一线圈。
6.有利实施例的特征在于，该活塞线圈具有活塞线圈轴线，并且该定子第一线圈具有定子第一线圈轴线，该定子第一线圈轴线平行于该活塞线圈轴线定向。该定子第一线圈轴线优选地与该活塞线圈轴线重合。还优选的是，该活塞线圈和该定子第一线圈可以被供应相同方向的电流，以便产生相同方向的磁场并且使该活塞线圈加速进入该定子第一线圈。该驱动器特别优选地具有布置在该定子上的定子第二线圈，该定子第二线圈沿该工作轴线相对于该定子第一线圈偏移地布置，并且该定子第二线圈具有平行于该活塞线圈轴线定向的定子第二线圈轴线，其中，该活塞线圈和该定子第二线圈可以被供应相同方向的电流，以便产生相同方向的磁场并且在该活塞线圈已经被加速进入该定子第一线圈后使该活塞线圈加速进入该定子第二线圈。该活塞线圈相对于该定子第一线圈并且相对于该定子第二线圈在相同方向上被加速。
7.有利实施例的特征在于，该活塞线圈和该定子第一线圈可以被供应相反方向的电流，以便产生相反的磁场并且使该活塞线圈加速离开该定子第一线圈。该驱动器优选地具有布置在该定子上的定子第二线圈，该定子第二线圈沿该工作轴线相对于该定子第一线圈偏移地布置，并且该定子第二线圈具有平行于该活塞线圈轴线定向的定子第二线圈轴线，其中，该活塞线圈和该定子第二线圈能够被供应相反方向的电流，以便产生相反的磁场并且在该活塞线圈已经被加速离开该定子第一线圈后使该活塞线圈加速离开该定子第二线
圈。该活塞线圈相对于该定子第一线圈并且相对于该定子第二线圈在相同方向上被加速。该定子第一线圈和该定子第二线圈优选地相对于彼此以相同方向缠绕。
8.有利实施例的特征在于，该驱动器具有第一电容器，该定子第一线圈和/或该活塞线圈可电连接到该电容器，以便在该第一电容器的快速放电期间使电流流过该定子第一线圈和/或该活塞线圈并且产生该磁场。该驱动器优选地具有第二电容器，该定子第二线圈和/或该活塞线圈可电连接到该第二电容器，以便在该第二电容器的快速放电期间使电流流过该定子第二线圈和/或该活塞线圈并且产生该磁场。该作业工具特别优选地包括：检测装置，该检测装置用于检测该工作活塞的位置；以及控制装置，该控制装置用于根据由该检测装置检测到的该工作活塞的位置将电流供应至该定子第二线圈。
9.有利实施例的特征在于，该活塞线圈和该定子第一线圈彼此串联地电连接，并且相对于彼此以相同方向或以相反方向缠绕。
10.有利实施例的特征在于，该活塞线圈具有活塞线圈外径，并且该定子第一线圈的定子线圈内径大于该活塞线圈外径。
11.有利实施例的特征在于，该工作活塞包括软磁材料的磁阻元件，该磁阻元件通过由该定子第一线圈产生的磁场而加速进入该定子第一线圈。该磁阻元件优选地横向于该工作轴线地从该工作活塞的其余部分朝向该定子第一线圈突出。
12.有利实施例的特征在于，该作业工具被设计为用于将紧固元件驱动到该基底中的安装工具，该安装工具具有旨在接纳紧固元件的接收座，该工作活塞或该定子旨在将接纳在该接收座中的紧固元件沿该工作轴线转移到该基底中，并且该驱动器旨在将该工作活塞沿该工作轴线驱动到该紧固元件上。
13.在本发明的上下文中，电容器应理解为是指储存电场中的电荷和相关能量的电气部件。特别地，电容器具有两个导电电极，当电极被不同地充电时，在这两个电极之间建立电场。在本发明的上下文中，紧固元件应理解为是指例如钉子、销、夹钳、夹具、螺柱(尤其是螺纹螺柱)等。
14.在本发明的上下文中的软磁材料应理解为是指这样的材料，该材料具有高饱和磁通量密度并且尤其具有小矫顽磁场强度，并且因此增强了穿透该材料的磁场。特别地，定子框架和/或活塞框架的软磁材料具有至少1.0t、优选至少1.3t、特别优选至少1.5t的饱和通量密度。在本发明的上下文中，导电材料应理解为是指这样的材料，该材料具有高比电导率，使得穿过该材料的磁场在该材料中产生涡流。软磁材料和/或导电材料优选地由铁磁材料组成、特别优选地由铁磁金属(例如铁、钴、镍、或具有一种或多种铁磁金属作为主要成分的合金)组成。
附图说明
15.本发明在附图中以多个示例性实施例呈现，在附图中：
16.图1以纵向截面示出了作业工具，
17.图2以透视纵向截面示出了作业工具的定子/工作活塞单元，
18.图3以纵向截面示出了作业工具的定子/工作活塞单元，
19.图4以纵向截面示出了作业工具的定子/工作活塞单元，以及
20.图5示出了驱动器的电气线路图形。
具体实施方式
21.在图1中，以纵向截面示出了用于对基底(未示出)作业的作业工具10，该作业工具被设计为用于将紧固元件驱动到基底中的手持式安装工具。作业工具10具有接收座20，该接收座被形成为螺柱引导件，并且被形成为钉子的紧固元件30被接纳在该接收座中，以便沿工作轴线a(在图1中向左侧)被驱动到基底中。为了将紧固元件进给到接收座，作业工具10包括仓盒40，紧固元件以紧固元件条带50的形式被单独地或共同地接纳在该仓盒中，并且这些紧固元件被一个接一个地输送到接收座20中。为此，仓盒40具有弹簧加载的进给元件，未具体指示。
22.作业工具10具有工作活塞60，该工作活塞包括活塞板70和活塞杆80。工作活塞60旨在将紧固元件30从接收座20转移出、沿工作轴线a进入基底。在该过程中，工作活塞60通过其活塞板70而在引导筒95中沿工作轴线a被引导。在未示出的示例性实施例中，工作活塞通过两个、三个或更多个引导元件(例如引导杆)沿工作轴线被引导。工作活塞60进而由驱动器65驱动，该驱动器包括开关电路200和电容器300。开关电路200旨在使先前充电的电容器300快速放电，并且馈送放电电流，从而使放电电流流到驱动器65。
23.作业工具10还包括：壳体110，驱动器65被接纳在该壳体中；手柄120，该手柄带有致动元件130，该致动元件被形成为触发器；电能储存器140，该电能储存器被形成为蓄电池；控制单元150；触发开关160；压力开关170；温度传感器180，该温度传感器布置在驱动器65上；以及电连接线141、161、171、181、201、301，这些电连接线将控制单元150连接到电能储存器140、触发开关160、压力开关170、温度传感器180、开关电路200以及电容器300。在未示出的示例性实施例中，代替电能储存器140或者除了电能储存器140之外，通过电力电缆为作业工具10供应电能。控制单元包括电子部件，这些电子部件优选地在印刷电路板上互连以形成一个或多个电控制电路、尤其是一个或多个微处理器。
24.当作业工具10(在图1中向左侧)压靠在未示出的基底上时，接触压力元件(未具体指示)致动接触压力开关170，其结果是通过连接线171将接触压力信号传输到控制单元150。由此触发，控制单元150启动电容器充电过程，在该过程中，电能通过连接线141从电能储存器140传导到控制单元150，并且通过连接线301从控制单元150传导到电容器300，以便对电容器300充电。为此，控制单元150包括开关转换器(未具体指示)，该开关转换器将来自电能储存器140的电流转换成用于电容器300的合适的充电电流。当对电容器300充电并且工作活塞60处于图1中所示的其准备安装位置时，作业工具10处于准备安装状态。由于电容器300的充电仅通过作业工具10压靠在基底上而引起，因此为了增加旁观者的安全性，只有当安装工具10压靠在基底上时才可能进行安装过程。在未示出的示例性实施例中，当作业工具被接通时、或当作业工具被抬离基底时、或当前面的驱动进入过程完成时，控制单元已经启动电容器充电过程。
25.当致动元件130例如通过使用握持手柄120的手的食指拉动而被致动时，在作业工具10处于准备安装状态的情况下，致动元件130致动触发开关160，其结果是通过连接线161将触发信号传输到控制单元150。由此触发，控制单元150通过电容器300被放电来启动电容器放电过程，在该过程中，储存在电容器300中的电能通过开关电路200从电容器300传导到驱动器65。
26.为此，图1中示意性地展示出的开关电路200包括两条放电线210、220，这两条放电
线将电容器300连接到驱动器65，并且这两条放电线中的至少一条放电线210被常开的放电开关230中断。开关电路200与驱动器65和电容器300一起可以形成电振荡电路。该振荡电路的来回振荡和/或电容器300的负向充电可能潜在地对驱动器65的效率具有不利影响，但可以借助于续流二极管240来抑制。放电线210、220在各自情况下通过电容器300的电接触部370、380而电连接到电容器300的布置在载体膜330上的电极310、320，这些电接触部布置在电容器300的面向接收座20的端面360上，例如通过钎焊、焊接、旋拧、夹持或形状配合。放电开关230优选地适用于切换具有高电流强度的放电电流，并且例如形成为晶闸管。另外，放电线210、220彼此相距的距离小，使得由它们感应的寄生磁场尽可能低。例如，放电线210、220被组合以形成母线，并且通过合适的装置(例如保持器或夹具)被保持在一起。在未示出的示例性实施例中，续流二极管与放电开关并联地电连接。在未示出的另外的示例性实施例中，在电路中没有设置续流二极管。
27.为了启动电容器放电过程，控制单元150通过连接线201闭合放电开关230，由此，电容器300的高强度放电电流流过驱动器65，该驱动器将工作活塞60朝向接收座20和接纳在该接收座中的紧固元件30进行驱动。一旦工作活塞60的活塞杆80碰到紧固元件30的头部(未再具体地指示)，紧固元件30就被工作活塞60驱动到基底中。通过工作活塞60在其活塞板70抵靠具有弹簧弹性和/或阻尼材料的制动元件85(例如橡胶或弹性体)的情况下进行移动并且该工作活塞被该制动元件制动直到该工作活塞停止，工作活塞60的过量动能被制动元件85吸收。然后，工作活塞60通过复位设备(未再具体地指示)复位到准备安装位置。
28.在图2中，展示了作业工具(例如图1中所示的作业工具10)的定子/工作活塞单元400。驱动器/工作活塞单元400被沿工作轴线401剖切地示出，并且包括部分示出的驱动器410、工作活塞420以及定子430。工作活塞420具有活塞体421和活塞杆422，并且旨在沿工作轴线401相对于定子430移动。驱动器410旨在沿工作轴线401驱动工作活塞420。为此目的，驱动器410包括活塞线圈电容器(未示出)和一个或多个定子线圈电容器(未示出)、以及布置在工作活塞420上的活塞线圈440和布置在定子上的多个定子线圈450。
29.活塞线圈440可以电连接到活塞线圈电容器，以便在该活塞线圈电容器的快速放电期间使电流流过该活塞线圈并且产生第一磁场。定子线圈450可以电连接到定子线圈电容器，以便在该定子线圈电容器的快速放电期间在各情况下都使电流流过定子线圈，并且产生与第一磁场相互作用的第二磁场，并且在各自情况下在活塞线圈440与定子线圈450之一之间产生定时排斥力，并且使工作活塞420沿工作轴线401加速离开定子430。活塞线圈440与相应的定子线圈450之间的排斥力例如通过由相应的定子线圈450产生的磁场引起，该磁场与活塞线圈440产生的磁场相反。为此目的，活塞线圈440和定子线圈450优选地通过以相应的定时方式(例如由未示出的控制单元控制)对活塞线圈电容器和定子线圈电容器放电而以相反方向且一个接一个地被供应电流。活塞线圈440和定子线圈450分别具有活塞线圈轴线和定子线圈轴线，活塞线圈轴线和定子线圈轴线与工作轴线401重合并且因此彼此平行定向。
30.在图3中，展示了作业工具(例如图1中所示的作业工具10)的驱动器510。驱动器510沿工作轴线501被剖切地示出，并且旨在沿工作轴线501驱动具有活塞体和活塞杆(未示出)的工作活塞520并且使该工作活塞相对于定子530移动。驱动器510包括布置在工作活塞520上的活塞线圈541、布置在定子530上的定子第一线圈551、布置在定子530上的定子第二
线圈552和布置在定子530上的定子第三线圈553。活塞线圈541可以电连接到活塞线圈电容器(未示出)，以便在该电容器的快速放电期间使电流流过该活塞线圈。流过活塞线圈541的电流产生第一磁场。定子线圈551、552、553可以在各自情况下电连接到定子线圈电容器(未示出)，以便在相应的定子线圈电容器的快速放电期间使电流流过这些定子线圈。流过定子线圈551、552、553的电流产生第二磁场。
31.活塞线圈541和定子线圈551、552、553分别具有活塞线圈轴线和定子线圈轴线，活塞线圈轴线和定子线圈轴线与工作轴线501重合并且因此彼此平行定向。活塞线圈541和定子线圈551、552、553以相同方向缠绕。在未示出的示例性实施例中，活塞线圈相对于定子线圈以相反方向缠绕。活塞线圈541和定子线圈551、552、553优选地在各自情况下具有相同的线圈匝数，使得由线圈541、551、552、553产生的磁场强度基本相同。
32.活塞520优选地由软磁材料组成，该软磁材料比如是铁或其合金(例如钢)。定子530具有定子框架535，该定子框架优选地由软磁材料组成，该软磁材料比如是铁或其合金(例如钢)。定子框架535围绕定子线圈551、552、553，并且相对于工作轴线501沿周向方向延伸。因此，由定子线圈551、552、553产生的磁场在活塞线圈541的区域中增强，并且定子530与工作活塞520之间的加速力增大。
33.驱动器510旨在驱动工作活塞520从图3中所示的起始位置沿工作轴线501朝向基底向前(在图3中向左侧)。在起始位置中，活塞线圈541部分地伸入定子第一线圈551中，并且相对于定子第一线圈向前偏移地布置。在图3中，线圈541、551设置有圆圈符号，圆圈中的点表示流出该图的平面的电流，圆圈中的叉表示流入该图的平面的电流。活塞线圈541和定子第一线圈551被供应相反方向的电流，且因此产生相反的磁场，使得活塞线圈541被向前加速离开定子第一线圈551。一旦活塞线圈541已经完全进入定子第二线圈552，活塞线圈541和定子第二线圈552被供应相反方向的电流，使得在活塞线圈541已经被加速离开定子第一线圈551后活塞线圈541甚至被进一步向前加速离开定子第二线圈552。一旦活塞线圈541已经完全进入定子第三线圈553，活塞线圈541和定子第三线圈553被供应相反方向的电流，使得在活塞线圈541已经加速离开定子第二线圈552后活塞线圈541被进一步向前加速离开定子第三线圈553。
34.总之，活塞线圈541连续向前加速三次。在未示出的示例性实施例中，在起始位置中活塞线圈相对于定子第一线圈向后偏移地布置，并且活塞线圈和定子第一线圈被供应相同方向的电流，使得活塞线圈被加速进入定子第一线圈。活塞线圈541的活塞线圈外径大于定子第一线圈551的定子线圈内径。随着工作活塞520向前移动，活塞线圈541进入定子第二线圈552，并且完全穿过定子第二线圈552以及穿过定子第三线圈553。
35.工作活塞520具有两个软磁材料的磁阻元件525，这两个磁阻元件形成为工作活塞520的周向突出部。在图3中所示的工作活塞520的起始位置中，磁阻元件525在各自情况下通过由定子线圈551、552、553中的一个产生的磁场而加速进入相应的定子线圈551、552、553。这样增加了工作活塞520的整体向前加速。
36.由于活塞线圈541、542、543彼此进入，功率传输发生在由工作活塞520覆盖的相对长的时间和/或相对长的距离上，使得对于足够的能量传输需要相对小的最大力。这样减少了驱动器510的所有部件上的机械负载。此外，需要相对小的最大电流。此外，产生的废热分布在几个线圈上，这有利于驱动器519的冷却。
37.在图4中，工作活塞520和定子530被展示处于工作活塞520沿工作轴线501的第一端部位置。活塞线圈541沿工作轴线501相对于定子第三线圈553向前偏移地布置。通过沿相同方向将电流供应至活塞第一线圈541和定子第三线圈553，可以使工作活塞520向后加速，以便使该工作活塞移动到起始位置中。这样需要极性反转或单独激励的活塞线圈541或定子第三线圈553。
38.在图5中，展示了图3中所示的驱动器510的电气线路图。驱动器510包括：第一电容器561；第二电容器562；第三电容器563；开关电路570，其具有三个续流二极管590、第一开关571、第二开关572和第三开关573；布置在工作活塞上的活塞线圈541；布置在定子上的定子第一线圈551；布置在定子上的定子第二线圈552；和布置在定子上的定子第三线圈553。活塞线圈541可以电连接到每个电容器561、562、563，以便在相应的电容器561、562、563的快速放电期间使电流流过活塞线圈，使得电容器561、562、563中的每一个代表活塞线圈电容器。定子线圈551、552、553也可以在各自情况下电连接到电容器561、562、563中的一个，以便在相应的电容器561、562、563的快速放电期间使电流流过这些定子线圈，使得电容器561、562、563中的每一个也代表定子线圈电容器。
39.第一电容器561电连接到第一开关571的输入端。第一开关571的输出端电连接、优选永久性地接线到定子第一线圈551的输入端。定子第一线圈551的输出端电连接、优选永久性地接线到定子第一电接触部531，该定子第一电接触部被形成为接触刷。第二电容器562电连接到第二开关572的输入端。第二开关572的输出端电连接、优选永久性地接线到定子第二线圈552的输入端。定子第二线圈552的输出端电连接、优选永久性地接线到定子第二电接触部533，该定子第二电接触部被形成为接触刷。第三电容器563电连接到第三开关573的输入端。第三开关573的输出端电连接、优选永久性地接线到定子第三线圈553的输入端。定子第三线圈553的输出端电连接、优选永久性地接线到定子第三电接触部534，该定子第三电接触部被形成为接触刷。
40.活塞线圈541的输入端电连接、优选永久性地接线到活塞第一接触部544，该活塞第一接触部被形成为接触轨并且工作活塞具有该活塞第一接触部。当工作活塞沿工作轴线移动时，活塞第一接触部544以导电的方式沿定子接触部531、533、543滑动。一个或多个第一弹簧(未示出)朝向活塞第一接触部544加载定子接触部531、533、534。在未示出的示例性实施例中，弹簧附加地或替代地朝向定子第一接触部加载活塞第一接触部。活塞线圈541的输出端电连接、优选永久性地接线到活塞第二接触部545，该活塞第二接触部被形成为接触轨并且工作活塞具有该活塞第二接触部。当工作活塞沿工作轴线移动时，活塞第二接触部545以导电方式沿接地接触部532滑动。定子530具有接地接触部532，该接地接触部被形成为接触刷并且电连接到地电位(未示出)，电容器561、562、563也电连接到该地电位。第二弹簧(未示出)朝向活塞第二接触部545加载接地接触部532。在未示出的示例性实施例中，弹簧附加地或替代地朝向接地接触部加载活塞第二接触部。活塞接触部544、545刚性地连接到工作活塞的其余部分，并且与工作活塞的其余部分一起移动。在未示出的示例性实施例中，定子第一接触部和/或定子第二接触部形成为滑环。
41.电容器561、562、563经由活塞线圈541和定子线圈551、552、553的相应的快速放电可以借助于开关电路570来触发，首先是通过在第一电容器561被充电时闭合第一开关571、以及将定子第一线圈551和活塞线圈541电连接到第一电容器561。然后，电流从第一电容器
561流过第一开关571、流过定子第一线圈551、流过定子第一接触部531和活塞第一接触部544、流过活塞线圈541，且最后流过活塞第二接触部545和接地接触部532，到达第一电容器561。一旦活塞线圈541已经完全进入定子第二线圈552，就在第一电容器562被充电时闭合第二开关572、以及将定子第二线圈552和活塞线圈541电连接到第二电容器562。然后，电流从第二电容器562流过第二开关572、流过定子第二线圈552、流过定子第二接触部533和活塞第一接触部544、流过活塞线圈541，且最后流过活塞第二接触部545和接地接触部532，到达第二电容器562。一旦活塞线圈541已经完全进入定子第三线圈553，就在第三电容器563被充电时闭合第三开关573、以及将定子第三线圈553和活塞线圈541电连接到第三电容器563。然后，电流从第三电容器563流过第三开关573、流过定子第三线圈553、流过定子第三接触部534和活塞第一接触部544、流过活塞线圈541，且最后流过活塞第二接触部545和接地接触部532，到达第三电容器563。
42.已经使用附图中展示的一系列示例性实施例和未展示的示例性实施例描述了本发明。各种示例性实施例的各个特征可单独应用或以任何期望的方式彼此组合应用，只要它们不矛盾。要指出的是，根据本发明的作业工具也可以用于其他应用，例如用作锤钻等。