JP2005103728A

JP2005103728A - 圧縮空気ねじ締め機

Info

Publication number: JP2005103728A
Application number: JP2003343294A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Sasaki; 康雄佐々木; Takeshi Kamo; 健加茂; Michio Wakabayashi; 道男若林; Haruhiko Ouchi; 治彦大内
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: US20050072275A1; US7013985B2; JP4089584B2

Abstract

【課題】小形軽量で操作性の良い高速ねじ締め機を実現すること。
【解決手段】回転体６をプラスチック材で成形し、回転体６とメタル５２に各々溝５１と突起５３を設け嵌挿し一体に回転させることにより回転体６の耐熱性を向上することができる。ねじ１８を所定の深さまで打ち込む主ピストン２１及び主ピストン２１内を摺動し打ち込まれたねじ１８を被締結材にねじ込む際にドライバビット１１を前進させる副ピストンによりピストンを構成し、主ピストン２１の下死点到達後は戻し空気室２０に圧縮空気を送るためのピストン穴３９とエアモータ２に圧縮空気を送るための通気口１６間をシールするために主ピストン２１の外周にＯリング４６を装着することにより、回転スライド部材７がプレート部１５に当接するだけでエアモータ２を確実に停止できる。
【選択図】図１

Description

本発明はピストンによる推進力とモータによる回転によりねじを被締結材にねじ込む圧縮空気ねじ締め機に関するものである。

エアモータにより駆動される回転体内に上下動可能に支持された回転スライド部材に上端が係止され、下端部にピストン部及びドライバビット装着部が形成されたシャフト部材と、回転体の下方に設けられ、ピストン部を上下動可能に支持するシリンダと、シャフト部材に装着されるドライバビットとを備え、エアモータ及びピストン部により回転及び軸方向の運動を与えられるドライバビットによってねじをねじ込み、戻し空気室に蓄えられた圧縮空気によりピストン及びドライバビットを初期状態に戻す機構を有する圧縮空気ねじ締め機は、例えば特許文献1等で周知の構成であり、さらに操作性の向上のためになお一層の高速ねじ締め、軽量化が望まれている。

特開平１１−３００６３９号公報

上記した周知構成の圧縮空気ねじ締め機を図６に示す。釘打機並みの高速ねじ締めを実現するためにはエアモータの出力を上げ、ドライバビット７１をより高速回転させる必要があった。

ドライバビット７１は回転体７２と一体に回転するため、回転体７２を高速回転しなければならない。回転体７２と後述するダンパプレート８３の間にスラスト軸受用の含油焼結された摺動材７５を設け、回転体７２の底面７３を摺動材７５上で摺動させていたが、回転体７２の速度が速くなると底面７３と摺動材７５との摩擦による発熱が大きくなり、連続作業を続けると温度上昇値が１５０度にもなるため、耐熱性の問題から、回転体７２はアルミ材に硬質アルマイト処理を施し対処していた。しかし、アルミ材は一般的にプラスチックの約３倍の密度を有し、軽量化に反するばかりではなくエアモータの停止後も回転慣性力で回り過ぎ、ねじが被締結材に必要以上に入り込んでねじ深さがばらついてしまうという不具合があった。

また回転体７２の振れ回りを防ぐために、回転体７２の外周７６を同種の非鉄金属のアルミ材あるいはマグネシウム材からなるボディ７４の内周面で直接的に支承させると互いに凝着、摩耗粉の噛み込みによる傷の発生等が問題となる。このためベアリング７７を用いて回転体７２を遊嵌支承するようにしているがベアリング７７の使用が質量増加の要因ともなっていた。

回転体７２の内壁に設けられた一対の凹部７８に係合する凸部７９を外壁に有する回転スライド部材８０は、摺動性、コスト面及び軽量化のためプラスチック材で成形されているが、ねじ締め終了時にエアモータへ通じる圧縮空気通路である通気口８７を塞ぐために、回転スライド部材８０の中央部にはウレタン等の弾性体からなるエア遮断面８１を有するリング状のダンパ９３が嵌着され、エア遮断面８１をシリンダ８２上部のダンパプレート８３と当接させることによりシリンダ８２上部をシールすると共に通気口８７を塞ぎエアモータを停止させていた。

回転スライド部材８０のエア遮断面８１はシール性を考慮して弾性体により形成され、突当り時の衝撃緩和の役割をも持たせ、回転スライド部材８０を保護している。回転スライド部材８０は高速で回転するため慣性力によりダンパプレート８３に突き当ると同時に回転停止することができず、エア遮断面８１はダンパプレート８３に接しながら回転滑り状態となるため摩耗し、ダンパ９３は摩耗の進行により終いには切れてしまうことがあった。

またダンパ９３は回転スライド部材８０との間でも回転滑り状態となり、相互の摺動摩擦により熱が発生し、回転スライド部材８０の溶融、摩耗、ダンパ９３の摩耗によりシール性が落ち、確実なエアモータの停止が困難な状態にあった。さらには、回転スライド部材８０の通気孔８５から圧縮空気が常に供給されているので、ねじ締め終了時にはシリンダ８２室内の圧縮空気をエアモータへの通気口８７に送り込まないようにするのが回転スライド部材８０に装着されるＯリング８６の役割である。Ｏリング８６はシリンダ８２の内周上端側をシールするが、回転スライド部材８０は軽量化のためプラスチックで成形され寸法精度的には高くなく、シャフト部材８４とは隙間を持たせてピン結合され、ガタのある状態で装着されているためにシリンダ８２に対し片寄り、傾いたままシリンダ８２内に入りこむことがあり、Ｏリング８６がシリンダ８２に噛み込みしばしば早期に摩耗、破損することもあった。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の圧縮空気ねじ締め機は、回転体の底面に摺動材を嵌装し、摺動材を静止固定部上を回転摺動させることを特徴としている。

かかる構成の圧縮空気ねじ締め機によれば、回転体と摺動材は一体となって回転して回転体及び摺動材の発熱が少なくなるので、回転体を重いアルミ材で形成する必要がなくなる。

請求項２記載の圧縮空気ねじ締め機は、請求項１記載の特徴に加えて、回転体をプラスチック材で形成すると共に回転体の外周をボディによって遊嵌把持させたことを特徴としている。

請求項３記載の圧縮空気ねじ締め機は、請求項１記載の特徴に加えて、回転体及び摺動材の対向面に凹凸部を設け、凹凸部を介して摺動材を回転体に嵌挿させ、回転体の底面と摺動材との間で熱が発生しないよう両者間に相対速度が生じないようにしたことを特徴としている。

請求項４記載の圧縮空気ねじ締め機は、請求項１記載のピストンを主ピストン及び副ピストンにより構成すると共に、回転スライド部材をエアモータへの圧縮空気供給通路を遮断するダンパを含めて弾性体により一体に形成したことを特徴としている。

請求項５記載の圧縮空気ねじ締め機は、請求項４記載の特徴に加えて、主ピストンが下死点到達後及びねじ締め終了後にエアモータへの圧縮空気供給を確実に停止することを特徴としている。

請求項１、請求項２記載による本発明の圧縮空気ねじ締め機は、プラスチック材からなる回転体の底面及び摺動材の対向面に凹凸部を介在させ摺動材を凹凸部を介して嵌挿させたので、回転体と摺動材との間に相対速度が発生しなくなり、これらの発熱が小さくなる。静止固定部であるシリンダと摺動材間で発熱する熱の大部分は大きな表面積を有するシリンダを介して外部に逃げ、間接的に回転体に熱が伝わるものの温度上昇は５０度以下で何ら問題はなくなる。併せて回転体外周面とボディ内周面との回転摺動は材質が異なり遊嵌状態であるため、温度上昇、凝着は起きず摩耗を抑止し確かなねじ締めが可能となる。

請求項３、請求項４記載による本発明の圧縮空気ねじ締め機は、回転スライド部材とエアモータへの圧縮空気供給通路を遮断するダンパを弾性体で一体に成形することにより質量をほとんど変えることなく、しかもシール性が向上しエアモータを確実に停止できるようになる。また、ねじを所定の深さまで打ち込む主ピストンと主ピストン内を摺動し打ち込まれたねじを被締結材にねじ込む際、ドライバビットを前進させる副ピストンの２段構造とし、主ピストンの第１連通穴とエアモータへの圧縮空気通路の間に位置するように主ピストンの外周にＯリングを装着したので、圧縮空気は回転スライド部材と回転体の隙間からのみ圧縮空気通路を通ってエアモータへ送られ、戻し空気室とは圧縮空気の経路を別にするので、ねじ締め終了時に回転スライド部材がプレート部に当接するだけでエアモータを確実に停止できる。そのため回転スライド部材のOリングは不要となる。またシリンダは主ピストンの一部を常時ガイドしているのでＯリングの痛みも少ない。

小形軽量を維持したまま高速のねじ締めを実現するとの目的を、回転体と摺動材との構成、回転スライダ部材の構成、ピストンを主ピストン及び副ピストンにより構成すると共にこれらの構成を工夫することにより実現した。

本体１の外枠を形成するボディ５内には圧縮空気取入口３５に連通した蓄圧室４、トリガレバー３３により開閉される操作弁３０、操作弁３０により開閉される主弁２８が設けられ、上方にあるエアモータ２、遊星歯車装置３を介して回転される円筒状のプラスチック材からなる回転体６の下方の底面５０には２個の溝５１が設けられ、溝５１には含油焼結材からなるメタル５２の突起５３が嵌挿され、メタル５２の底面には鋼材ワッシャ５４が装着される（図４参照）。回転体６の外周面は例えばマグネシウム材からなるボディ５の内周面５５に遊嵌状態で回転可能に支持されている。回転体６の内壁には軸方向に延びた一対の凹部１０が設けられている。凹部１０に嵌挿する一対の凸部８を上方に有するウレタン等の弾性体からなる回転スライド部材７が軸方向に移動可能な如く回転体６内に設けられている。回転スライド部材７にはエア遮断面１４が設けられている。上端が回転スライド部材７に圧入固着されたシャフト部材９の上端部と中央付近には後述するピストン部１３に圧縮空気を供給するための空気供給穴３８及び小径穴３７が設けられている。シャフト部材９の下端部には、ドライバビット１１を装着するドライバビット装着部４０、その上方外周部にピストン部１３、その下方に後述する主ピストン２１の中空部２２の下部内径より小さい径の鍔部２５が設けられている。空気供給穴３８は回転スライド部材７上面に設けられた穴を介して回転体６内と連通している。小径穴３７はシャフト部材９外側と空気供給穴３８を連通するもので、本発明第２連通穴を構成する。またシャフト部材９は本発明副ピストンを構成する。

主ピストン２１は、回転スライド部材７の下方でシャフト部材９を内包し、シリンダ１２内に摺動可能に設けられている。主ピストン２１の中空部２２は上部がシャフト部材９の外径より大きくかつピストン部１３の外径より小さく、下部はピストン部１３が摺動可能な如く上部より大径に形成される。主ピストン２１の外周下端部と中央付近にはＯリング４５、４６が設けられ、Ｏリング４５、４６の間にはピストン部１３より上方の位置にピストン穴３９が設けられている。Ｏリング４６は主ピストン２１の下死点到達時に、前記ピストン穴３９とエアモータ２への圧縮空気通路部分の間に位置するように配置される。すなわちＯリング４６は、主ピストン２１が下死点に到達した後は、空気供給穴３８、小径穴３７、ピストン穴３９を介して後述する通気口１６に圧縮空気が供給されるのを阻止している。ピストン穴３９は主ピストン２１の内外を連通させるためのもので、本発明第１連通穴を構成する。

シリンダ１２の上部には、回転スライド部材７が所定距離降下した時に回転スライド部材７のエア遮断面１４と当接するプレート部１５が設けられ、プレート部１５の下方には通気口１６が設けられている。通気口１６は図示しないエア通路を介してエアモータ２の図示しない入気口に連通する。

ボディ５の下方とシリンダ１２の外周の間には、空気釘打機等において周知構成の戻し空気室２０が形成され、シリンダ１２下方には戻し空気室２０に圧縮空気を供給する圧縮空気流出穴２３が設けられている。その外周には逆止弁の働きをするゴムリング４７が装着され、戻し空気室２０内の圧縮空気がシリンダ１２内へ流入するのを防止している。圧縮空気流出穴２３の下方には戻し空気室２０とシリンダ１２内を繋ぐ圧縮空気流入穴２４が複数個設けられている。シリンダ１２の下方には主ピストン２１が下死点に到達した時に主ピストン２１の底面及びシャフト部材９の鍔部２５が当接するピストンダンパ３１が設けられている。ボディ５の下方には、ねじ１８、ドライバビット１１が通過する孔を有し、釘打機において周知構成のノーズ部３６が設けられ、また図示しない連結バンドにより連結され、マガジン１７内に装填され連結されたねじ１８の先頭をノーズ部３６に自動供給するねじ送り部１９がノーズ部３６近傍に設けられている。ねじ送り部１９の下方には操作弁３０と連接したプッシュレバー２６が設けられている。

以上のように構成された本発明圧縮空気ねじ締め機の動作について以下説明する。
本発明の圧縮空気ねじ締め機は、図1の状態から操作弁３０とプッシュレバー２６を共に操作して駆動を開始するものであるが、プッシュレバー２６を図示しない被締結材に押し当てた後操作弁３０を引いても、または操作弁３０を引きながらプッシュレバー２６を被締結材に押し当ててもねじ締めが可能である。圧縮空気取入口３５を図示しないコンプレッサに接続すると、圧縮空気は蓄圧室４、操作弁３０内に流入する。プッシュレバー２６を被締結材に押し当てて操作弁３０を作動させると主弁２８が開き、圧縮空気は図示しないエア通路を介して回転体６内に流入し、主ピストン２１の上面に空気圧が加わる。また、シャフト部材９のピストン部１３の上面にも、空気供給穴３８及び小径穴３７を通過した圧縮空気とピストン穴３９を通過した圧縮空気の空気圧が加わり、主ピストン２１、シャフト部材９は下方に押し下げられる。ピストン部１３すなわちシャフト部材９がねじ１８を連結バンドから外す抵抗により下降速度が減速されると、主ピストン２１はねじ１８先端が被締結材に打ち込まれる前にピストン部１３に追い付き、主ピストン２１とシャフト部材９は一体となって下降し、ドライバビット１１によりねじ１８を被締結材に打ち込む。

主ピストン２１が下死点に到達する直前、Ｏリング４５が圧縮空気流出穴２３を通過すると、空気供給穴３８、小径穴３７、ピストン穴３９、空気流出穴２３を介して戻し空気室２０に圧縮空気が供給され始める。一方、回転体６内に供給された圧縮空気は通気口１６を介してエアモータ２に供給されエアモータ２は回転する。エアモータ２の回転は遊星歯車装置３を介して回転体６と回転スライド部材７に伝達されるので、図２に示すように主ピストン２１が下死点に到達した後は、ピストン部１３すなわちシャフト部材９だけの推力によりドライバビット１１は下降し、ねじ１８を被締結材にねじ込む。ねじ１８が所定の深さまで締められると、図３に示すように、回転スライド部材７のエア遮断面１４はプレート部１５に突き当たり下降を停止すると共に通気口１６が閉じエアモータ２が停止してねじ締めが完了する。

操作弁３０を戻すと回転体６内の圧縮空気が大気中に排気され、戻し空気室２０内の圧縮空気は圧縮空気流入穴２４を通りピストンダンパ３１の当接面に比べ若干大きな径を有する主ピストン２１を押し上げ、主ピストン２１は初期位置に戻る。同時に、主ピストン２１が移動したことで主ピストン２１とピストンダンパ３１による空気の遮断がなくなりピストン部１３の下部にも戻し空気室２０内の圧縮空気が流入し、ピストン部１３、ドライバビット１１も初期位置に戻る。同時にねじ送り部１９により次のねじ１８がドライバビット１１軸上に送られて初期状態に戻る。

上記実施形態によれば、回転体６の底面においてはプラスチック材からなる回転体６とメタル５２を一体に回転させるので回転体６の発熱は抑えられる。一方回転体６の外周面においては回転体６の外周面５５を遊嵌するベアリングが不要になり、軽量化できねじ締め深さも安定する。すなわち、回転体６の外周面とボディ５内周面とが摺動する問題においては、回転体６がプラスチックであるために非鉄金属同士の凝着は起きないし、軟質の回転体６が摩耗するだけであるので摩耗紛による傷も発生しない。また回転体６とボディ５とは常時接触しているのではなく遊嵌状態にあるため極端な発熱がない。回転体６底面と回転体６外周面との摩擦摺動という点において、底面には回転体６の一対の凹部１０に回転スライド部材７の凸部８が係合しトルクを受けながら回転スライド部材７が下降するため、凹部１０と凸部８の摩擦力による下向きの大きな押付け力が働き、より発熱し易い状態にあり外周面とは大きく異なる点でもある。

また回転スライダ部材７を凸部８、遮断面１４等と共に弾性体で一体に成形することにより、シール性が向上しエアモータ２を確実に停止できる。更に、ねじ１８を所定の深さまで打ち込む主ピストン２１及び主ピストン２１内を摺動し打ち込まれたねじ１８を被締結材にねじ込む際にドライバビット１１を前進させるピストン部１３を有する副ピストンの２段構造とし、主ピストン２１が下死点に到達した後はピストン穴３９とエアモータ２への通気口１６の間に位置するように主ピストン２１の外周にＯリング４６を装着したので、圧縮空気は回転スライド部材７と回転体６の隙間からのみ通気口１６を通ってエアモータ２へ送られる。一方戻し空気室２０には、シャフト部材９の空気供給穴３８、小径穴３７、主ピストン２１の中空部２２、ピストン穴３９を経由して圧縮空気流出穴２３から供給される。

以上のように圧縮空気はエアモータ２へ回転スライド部材７と回転体６の隙間からのみ通気口１６を通って送られるため回転スライド部材７がプレート部１５に当接するだけでエアモータ２を確実に停止できるようになる。

前記回転体６とメタル５２の関係を、上記実施形態においては、ピストンを主ピストン２１と副ピストンにより構成した圧縮空気ねじ締め機に採用するとしたが、図６に示すピストン８８が１個の従来の圧縮空気ねじ締め機にも採用できることは明らかである。

また回転スライド部材７の凸部８も、摩耗を防ぐため鋼材、アルミ材あるいは硬質のプラスチック材等の別ピースで製作してもよい。

本発明圧縮空気ねじ締め機の一実施形態で初期状態を示す一部断面側面図。図１からねじ締めが進んだ状態を示す一部断面側面図。ねじ締め終了状態を示す一部断面側面図。回転体と摺動材との関連を示す斜視図。回転スライド部材の他の実施形態を示す一部省略斜視図。従来の圧縮空気ねじ締め機の一例を示す一部断面側面図。

符号の説明

１は本体、５はボディ、６は回転体、７は回転スライド部材、９はシャフト部材、１１はドライバビット、１２はシリンダ、１３はピストン部、１５はプレート部、１６は通気口、２０は戻し空気室、２１は主ピストン、２３は圧縮空気流出穴、２４は圧縮空気流入穴、４６はOリング、５２はメタルである。

Claims

エアモータと、エアモータによって回転され、内壁に回転伝達部が設けられた筒状の回転体と、回転体内に上下動可能に支持された回転スライド部材と、上端が回転スライド部材に装着され、下端部にドライバビット装着部及びピストン部を有するシャフト部材と、シャフト部材のピストン部を案内し、下方に圧縮空気流出穴及び圧縮空気流入穴を有するシリンダと、シャフト部材のドライバビット装着部に装着されたドライバビットと、シリンダの外周に設けられ、圧縮空気流出穴からの圧縮空気を蓄え、蓄えた圧縮空気を圧縮空気流入穴からシリンダ内に供給してドライバビット、シャフト部材、回転スライド部材を上昇させる戻し空気室と、シリンダの上方に設けられ、回転スライド部材によって閉じられるエアモータへの圧縮空気通路とを備え、ドライバビットを下降させることによりねじを締め、ねじ締め終了時にエアモータの回転を停止させると共に戻し空気室の圧縮空気によりシャフト部材等を初期位置に戻すようにした圧縮空気ねじ締め機であって、
前記回転体の底面に摺動材を嵌装し、摺動材を静止固定部に回転摺動させることを特徴とした圧縮空気ねじ締め機。
前記回転体をプラスチック材で形成し、外周を直接ボディによって遊嵌把持させたことを特徴とする請求項１記載の圧縮空気ねじ締め機。
前記回転体及び摺動材の対向面に凹凸部を設け、凹凸部を介して摺動材を回転体に嵌挿したことを特徴とする請求項１記載の圧縮空気ねじ締め機。
エアモータと、エアモータによって回転され、内壁に回転伝達部が設けられた筒状の回転体と、回転体内に上下動可能に支持された回転スライド部材と、上端が回転スライド部材に装着され、下端部にドライバビット装着部及びピストン部を有し、回転体室に連通する空気供給穴及び空気供給穴を外周外側と連通させる第２連通穴が上部に設けられ、副ピストンを構成するシャフト部材と、シャフト部材のピストン部を案内し、下方に圧縮空気流出穴及び圧縮空気流入穴を有するシリンダと、シャフト部材のドライバビット装着部に装着されたドライバビットと、シリンダの外周に設けられ、圧縮空気流出穴からの圧縮空気を蓄え、蓄えた圧縮空気を圧縮空気流入穴からシリンダ内に供給してドライバビット、シャフト部材、回転スライド部材を上昇させる戻し空気室と、シリンダの上方に設けられ、回転スライド部材のダンパ部がシリンダに突き当ることにより閉じられるエアモータへの圧縮空気通路と、長手方向中間位置に内外を連通する第１連通穴を有し、シャフト部材に上下動可能に支持されると共にシリンダ内を摺動する如く設けられた円筒状の主ピストンとを備え、
前記回転スライド部材を弾性体で一体に形成するかまたは回転体の回転伝達部と係合する凸部を別ピースにしたことを特徴とした圧縮空気ねじ締め機。
前記主ピストンが下死点到達直前から、副ピストン及び主ピストンを通った圧縮空気が前記圧縮空気流出穴を介して前記戻し空気室に供給し始め、主ピストンが下死点到達時には、主ピストンと前記ピストンダンパの当接により副ピストンの底面と圧縮空気流入穴間の連通を遮断すると共にエアモータへの圧縮空気通路と主ピストンの第１連通穴間を塞ぐＯリングを主ピストン外周に装着したことを特徴とする請求項４記載の圧縮空気ねじ締め機。