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研究生:王榮欲
論文名稱:交流式電動打釘機效能提升之研究
論文名稱(外文):Performance Enhancement for Portable AC Electric Nails
指導教授:曾憲中曾憲中引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:建國科技大學
系所名稱:自動化工程系暨機電光系統研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:48
中文關鍵詞:電動打釘機線圈打擊機構電氣安全
外文關鍵詞:Electric nailerscoilgunstrike mechanismsafe requirement
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本論文最主要之目的是研究與探討手提交流式電動打釘機的效能提升。電動打釘機主要是以線圈驅動打擊機構作為動力來源,以撞擊釘子,完成電動打釘的目的。本論文內容將針對整個影響打釘機衝力設計的參數加以探討與研究,包括:磁路設計、驅動電路設計以及機械結構相關設計。
本研究之手提交流式電動打釘機,主要結構是由一線圈、一驅動線路、一打擊機構、一儲釘送釘釘槽及一條電源線所構成,外表再以一金屬或塑膠的外殼予以固定和絕緣保護。其電氣安全和機構安全皆需依銷售區域來設計,要完全符合IEC 60745-1、UL 60745-1、EN 60745-1 的安全指令。最主要的銷售對象是一般 DIY消費者,可用於一般家庭地毯、防水布、家用家具之修補固定裝訂使用。
目前市場上所販售之以線圈驅動打擊的手提交流式電動打釘機,其缺點為:線圈持續使用一段時間後溫度會升到很高、無法使用較長延長線工作、反作用力大單手操作不易以及打擊力道裝訂力不強…等等,其技術不易突破。因為本人已從事此類手提式電動釘槍十多年開發工作,總想開發一支可與氣動釘槍相互比擬的交流式電動釘槍,於是藉此研究,由系統工程的角度研究線圈、驅動線路及打擊機構基本設計原理,找到他們之間關聯性,設計一支操作舒適,符合需求的交流電動打釘機為主要研究方向。
最後,本研究之實驗與模擬結果確認,不同的線圈繞線方式以及打擊機構相對位置的改變,皆影響打釘機效能。並證實線圈繞線的漆包線線徑與繞線匝數,為影響交流式電動打釘機消耗電流的最主要因素,也是影響打釘力道最主要原因。
In this dissertation, influence factors of enhancement performance are researched and analyzed for portable AC electric nailers. In these nailers, the coils actuate the projectiles to hit the nails into the goal objects. The influence factors of actuated structure design of these nailers are analyzed including: magnetic circuit design, driving circuit design, and mechanical structure design.
The main structure of the portable AC electric nailer is assembled by a coil, a driving circuit, a projectile, a nail trough and a power line. The outer cover of this nailer is mode up by metal or plastic to construct the protection and the insulation. Next, the design of this nailer must conform to safe requirements of electrical and structure (IEC 60745-1、UL 60745-1、EN 60745-1) according to selling regions. Main users are the DIY consumers for these nailers. They are used to fix general rugs, waterproof clothes, and furniture.
The disadvantages of the portable AC electric nailers of present market include: 1. The temperature will rise to very high when the coil of the nailer is used for the period of time. 2. The long power line cannot be used to the nailer. 3. The reaction forces are too big such that the one-handed operation is not easy. 4. The hitting forces are not enough. The goal of this dissertation is to research and develop a AC electric nailer with the good performance of pneumatic nailer by redesigning the coil, driving circuit, and projectile position.
Finally, the experimental and simulated results are used to analysis the performance of the nailer for the different structure of coil and the different relative position of projectile. The experimental results show that the biggest influence factors are cross-section area of coil and number of turns.
誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目 錄 iv
圖 目 錄 vi
表 目 錄 vii
符 號 說 明 ii
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 文獻探討 3
1-3研究目的 4
1-4論文架構 5
第二章 交流式電動打釘機設計原理及設計限制 7
2-1 交流式電動打釘機之分類: 7
2-2交流式電動打釘機系統簡介 8
2-3 交流式電動打釘機的安全規定及設計限制 11
2-4 相關研究 14
第三章 電動打釘機磁路系統有限元素分析 18
3-1 磁路系統研究規劃 18
3-2 FEMM—線圈模型建立 18
3-3 FEMM—中空圓柱體衝桿 20
3.4 FEMM—衝桿的工作長度 21
3.5 FEMM—線圈直徑 23
3-6 FEMM—線圈電流 24
第四章 研究成果與討論 27
4.1 中空圓柱體衝桿 27
4-2衝桿工作長度 29
4-3線圈直徑 31
4-4線圈電流 33
4.5行程變更 38
4-6 交流式電動打釘機反彈力量的改善 41
第五章 結論與未來展望 45
5.1 結論 45
5.2 未來發展 45
參考文獻 47


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[4] UL 60745-1 ,“Hand-Held Motor-Operated Electric Tools - Safety - Part 1: General Requirements”,2003 年。
[5] EN 60745-1,“Hand-Held Motor-Operated Electric Tools - Safety - Part 1: General Requirements”,2003 年。
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