JP2005335064A

JP2005335064A - エアシリンダ式空圧工具

Info

Publication number: JP2005335064A
Application number: JP2005210598A
Authority: JP
Inventors: Takeo Fujiyama; 武男藤山
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】釘打ち機やネジ打ち機などのエアシリンダ式空圧工具においてピストンリターン性能を向上させる。
【解決手段】エアシリンダ式空圧工具の空気回路を、トリガバルブ8のオン位置においてエアチャンバ7と複動エアシリンダ12の前進側空気室とが連通し、トリガバルブのオフ位置においてエアチャンバとエアシリンダの後退側空気室とが連通する構成とする。トリガバルブのオンオフに応じてエアチャンバの圧力空気がエアシリンダの前進側空気室または後退側空気室へ択一的に供給され、ピストン13の後退行程においても前進行程と同じ空気圧で動作し、ピストン及びドライバビット14を確実に初期位置へ戻すことができる。また、ブローバックチャンバを必要としないので、シリンダハウジング4の太さを細身にして小型軽量化できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、釘打ち機やネジ打ち機などのエアシリンダ式空圧工具に関するものであり、特に、ピストンリターン性能の安定化を図ったエアシリンダ式空圧工具に関するものである。

釘打ち機やネジ打ち機などのようにエアシリンダを動力に用いるエアシリンダ式空圧工具は、エアシリンダの下部空気室（ピストン前面側の空気室）に連通するブローバックチャンバをエアシリンダの周囲に形成し、ピストンが起動すると下部空気室の空気がブローバックチャンバへ充填され、釘打ちやネジ締めの完了後には、ブローバックチャンバ内の高圧空気の圧力によってピストンを待機位置へ戻す構造（例えば、特許文献１など）となっている。
特開2001-121438号公報

従来のエアシリンダ式空圧工具は、エアシリンダの周囲に形成したブローバックチャンバ内の圧力空気をピストン復帰のための動力源としており、ブローバックチャンバをエアシリンダの周囲に配置しているので、シリンダハウジングのサイズが太めになっている。

工具の取扱い性については、ボディーが細身の方が良いが、細身にするとブローバックチャンバの容量を確保できなくなり、ピストン及びピストンに連結されたドライバのリターン性能が低下して、ピストンが待機位置へ復帰できないことが起こり得る。

また、エアシリンダのピストンロッドをドライバビットとし、エアモータでドライバビットを回転駆動する構造のネジ打ち機では、ブローバックチャンバの容量が確保されていても、ドライバビットがネジのリセスに固く嵌合してしまった場合は、ブローバックチャンバの空気圧ではピストンが待機位置へ戻らないことがある。

そこで、エアシリンダ式空圧工具のピストンリターン性能を改善して動作を安定化するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、エアシリンダを動力とし、ピストン及びピストンに結合されたドライバを空気圧により駆動して、釘の打込み或いはネジの打込み及びネジ締めなどを行うエアシリンダ式空圧工具において、トリガバルブのオン位置においてエアチャンバとエアシリンダの前進側空気室とが連通し、トリガバルブのオフ位置においてエアチャンバとエアシリンダの後退側空気室とが連通する空気回路を備え、トリガバルブをオンすることによりピストン及びドライバが前進し、トリガバルブをオフすることによりピストン及びドライバが後退して初期位置へ復帰するように構成したことを特徴とするエアシリンダ式空圧工具を提供するものである。

上記の構成においては、トリガバルブのオンオフに応じてエアチャンバの圧力空気がエアシリンダの前進側空気室または後退側空気室へ択一的に供給され、ピストンの後退行程においても前進行程と同じ空気圧で動作する。

本発明のエアシリンダ式空圧工具は、トリガバルブをオフしたときにエアシリンダの後退側空気室とエアチャンバが連通するように空気回路を構成しているので、ブローバックチャンバの空気圧でピストンを初期位置へ戻す従来の構成よりも、ピストンへ高い空気圧が作用することになり、ピストン及びドライバを確実に初期位置へ復帰させることができる。

また、ブローバックチャンバを必要としないので、シリンダハウジングの太さを細身にして小型軽量化することができ、工具としての取扱い性も向上する。

本発明は、エアシリンダを動力とし、ピストン及びピストンに結合されたドライバを空気圧により駆動して、釘の打込み或いはネジの打込み及びネジ締めなどを行うエアシリンダ式空圧工具において、トリガバルブのオン位置においてエアチャンバとエアシリンダの前進側空気室とが連通し、トリガバルブのオフ位置においてエアチャンバとエアシリンダの後退側空気室とが連通する空気回路を設けたことにより、ブローバックチャンバの空気圧によりピストン及びドライバを初期位置へ戻す従来の構成よりもピストンへより強い復帰圧力をかけることができてリターン性能が向上し、リターン動作の安定性を改善するという目的を達成した。

以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図１はエアシリンダ式空圧工具の一例としてエアインパクトドライバ1を示し、上からエアモータハウジング2、クラッチハウジング3、シリンダハウジング4、固定ノーズ5を一列に連結し、クラッチハウジング3から直角方向へ延びるグリップ6を取付けた筐体構造となっている。

図示は省略するが、一般の空気圧工具と同様にグリップ6の端部にエアプラグが取付けられており、エアプラグへエアホースを接続してエアコンプレッサからグリップ6内のエアチャンバ7へ高圧空気を供給する。

グリップ6の基部にはトリガバルブ8及びトリガレバー9が設けられていて、トリガレバー9を操作してトリガバルブ8を開閉することにより、エアインパクトドライバ1の起動及び停止を行うことは従来の空気圧工具と同様である。

固定ノーズ5の背面（図において右）にはバネオフセットエアシリンダ10とそのピストンロッドに連結された送り爪11からなる公知の連結ネジ送り装置が設けられており、エアインパクトドライバ1の１サイクルの動作に連動して送り爪11が後退及び前進することにより連結ネジマガジン（図示せず）内の連結ネジを固定ノーズ5内へ送り込む。

尚、図中右上のA部はトリガバルブ部分を右から見た断面図、左下のB部は固定ノーズ5に装備されるコンタクトノーズ部分を左から見た断面図であり、空気配管は鎖線で示している。

シリンダハウジング4に内蔵した複動エアシリンダ12のピストン13は、前面（図において下）にドライバビット14が取付けられており、背面（図において上）に六角シャフト15が取付けられている。

クラッチハウジング3内の遠心噛合いクラッチ機構の中心に配置されている従動回転体16（以下、アンビルという）に、六角シャフト15と摺動対偶をなす六角孔17を形成して六角シャフト15を六角孔17へ挿入している。

エアモータのロータ18には六角シャフト15よりも径の大きい中心孔19を設けてあり、六角シャフト15の上部は六角孔17を貫通してロータ18の中心孔19へ進入している。ピストン13とドライバビット14と六角シャフト15は、遠心噛合いクラッチ機構のアンビル16とともに軸回りに回転し、且つ複動エアシリンダ内を昇降自在となっている。

エアモータと遠心噛合いクラッチ機構によるインパクト動作は周知のものであり、エアモータのロータ18と遠心噛合いクラッチ機構のアウターロータ20とは一体に回転する。

図２に示すように、アウターロータ20には揺動式クラッチ爪21が取付けられていて、アウターロータ20の起動時にクラッチ爪21は静止慣性によって回転方向前側の爪が回転中心方向へ回って蝶型断面のアンビル16の凸部16aに衝突し、アンビル16に回転方向の打撃を加える。そして、打撃の反動によりアウターロータ20の回転速度が低下し、クラッチ爪21の回転方向前側の爪は運動慣性により起動時とは逆に外周方向へ移動してアンビル16の凸部16aから外れる。これにより直ちにアウターロータ20の回転速度が上がるため、再び起動時のようにクラッチ爪21はアンビル16に係合して打撃を加える。このように、係合と離脱動作を高速で反復してアンビルに回転方向の打撃を連続して加え、六角シャフト17及びピストン13とドライバビット14とを回転させる。

図１に示すトリガバルブ8は、バルブボディ22にパイロットポペット23及びステム24を内蔵した直動形スライドバルブである。上下中間の入力ポート25はエアチャンバ7に通じており、上部ポート26にエアモータへの配管27と複動エアシリンダ12の前進側空気室（上）への配管28が接続され、下部ポート29には複動エアシリンダ12の後退側空気室（下）への配管30が接続されている。

図３に示すように、ステム24の上部が挿入されているシリンダ部31の内径は、下部がステム24のOリングの直径とほぼ等しく、上部はやや径が大きくなっている段つき形状であり、ステム24が下降した待機位置(a)にあるときは、入力ポート25と上部ポート26は遮断されている。

(a)から(f)に至るステム24の上昇行程において、(d)以降はステム24のOリングがシリンダ部31の大径部分に進んでOリングの周囲に間隙が生じ、入力ポート25と上部ポート26が連通するが、(d)から(e)まではステム24の上端部の絞りディスク32がシリンダ部31内にある絞り位置であり、(e)以降が全開となる。

待機位置(a)においては、エアチャンバ7からパイロットポペット23の中心穴を通じてパイロットポペット23の下面に圧力空気が供給され、パイロットポペット23が上昇してエアチャンバ7と下部ポート29が連通している。

トリガレバー9を操作してステム24を押すと、(b)に示すようにパイロットポペット23の中心穴が塞がれてパイロットポペット23の下面への圧力空気供給が停止する。続いて、(c)に示すようにバルブボディ22とステム24との間隙を通じてパイロットポペット23の下面側の圧力空気が排気され、パイロットポペット23の上下両面に作用する圧力差により、パイロットポペット23が下降する。これにより、エアチャンバ7と下部ポート29とが遮断され、下部ポート29の圧力空気は通気口を通じてトリガバルブ8の下面側へ排出される。

ステム24が(d)に示す位置へ上昇すると、エアチャンバ7と上部ポート26が連通するが、ステム24の上端部の絞りディスク32がシリンダ部31内にあるため、上部ポート26へ供給される空気流量が絞られて圧力損失を生じる。そして、バルブステム24が(e)に示す位置を過ぎると、絞りディスク32がシリンダ部31から外へ出て圧力損失が殆どなくなり、上部ポート26へ高圧空気が供給される。

次に、エアインパクトドライバ1の動作行程を説明する。図１は待機状態を示し、トリガバルブ8のステム24はバネにより閉位置に下降していて、パイロットポペット23はバネと下面に作用する空気圧によって上昇している。

エアモータの吸気ポート33は切換え弁34へ接続されていて、遅延回路である絞り35とパイロット弁36が切換え弁34の下部パイロットポート34aに接続されている。

トリガバルブ8が閉位置のときは、エアチャンバ7内の高圧空気がトリガバルブ8の下部ポート29から複動エアシリンダ12の後退側空気室に供給され、ピストン13を上部待機位置へ押し上げている。

トリガレバー9を引いた直後にパイロットポペット23が下降し、複動エアシリンダ12の後退側空気室の空気がトリガバルブ8を通じて大気へ排出されるとともに、トリガバルブ8の上部ポート26とエアチャンバ7が連通する。前述したように、トリガレバー9の操作量によってトリガバルブ8の通路断面積を制御でき、バルブストロークの初期段階（図２(d)）を維持していれば、上部ポート26へ供給される空気流量が絞られて比較的低圧の圧力空気が複動エアシリンダ12へ供給され、ピストン13が低速で下降を開始する。

また、絞り35を通じてパイロット弁36の上部制御ポート36aへ圧力空気が供給されるが、絞り35の減速作用により複動エアシリンダ12の起動後もある時間はパイロット弁36が閉位置を維持しており、エアモータの切換え弁34は閉じている。

そして、ある時間後に絞り35の下流の空気圧が上昇したときに、図４に示すようにパイロット弁36のスプールが下降し、シリンダハウジング4の下端部の中継ポート37からパイロット弁36を通じて切換え弁34の下部パイロットポート34aへ圧力空気が供給される。これにより、切換え弁34のスプールが上昇し、エアチャンバ7の圧力空気がエアモータハウジング2内へ供給されてロータ18が起動し、ドライバビット14が回転する。

このように、トリガレバー9の操作量によってエアシリンダとエアモータの動作速度を制御でき、絞り35によるエアモータ起動遅延作用と相俟ってネジのリセスの破損を防止できる。

ロータ18が起動すると、前述したように遠心噛合いクラッチ機構のアンビル16に嵌合している六角シャフト15及びピストン13、ドライバビット14が一体に回転し、微視的には間歇的な回転とクラッチが外れて回転トルクがかからない状態での下降動作とが連続的に繰り返され、ネジがネジ締め対象物に締結される。

ここでは、エアシリンダの伸長力とエアモータの回転トルクのバランスが一定であることが重要であり、エアモータの回転トルクに比較してエアシリンダの伸長力が低下すると、ドライバビットをネジに押付ける力が相対的に低下することにより、ドライバビットの先端がネジのリセスから外れるカムアウト現象が発生する。

本発明のエアインパクトドライバは、エアモータとエアシリンダとを個別のパイロット弁にて制御するものとは異なり、圧力空気をひとつのトリガバルブ8からエアシリンダとエアモータとに供給するので、エアチャンバ圧やトリガバルブの操作量にかかわらずエアシリンダとエアモータへの供給圧力のバランスは一定に維持されてカムアウトが生じることはない。

図５はピストン13が可動範囲の下端に達した状態を示し、シリンダハウジング4の底部のポペット弁38が複動エアシリンダ12内の可動バンパー39に押されて開き、これによりパイロット弁36を通じて切換え弁34の下部パイロットポート34aへ作用している空気圧が低下し、複動エアシリンダ12の上部通気口40から切換え弁34の上部パイロットポート34bへ供給されている空気圧によりスプールが下降し、切換え弁34が閉じてロータ18が停止する。

ネジ締め完了後にトリガレバー9をオフすると、トリガバルブ8のステム24が初期位置へ下降し、エアチャンバ7からパイロットポペット23の下面に圧力空気が供給されてパイロットポペット23が上昇し、エアチャンバ7からトリガバルブ8の下部ポート29を通じて複動エアシリンダ12の後退側空気室へ圧力空気が供給され、ピストン13が上昇して待機位置へ戻る。

従来のエアシリンダ式空圧工具においては、エアシリンダの下部空気室に連通するブローバックチャンバをエアシリンダの周囲に形成し、ピストン下降時にブローバックチャンバに充填された圧縮空気の圧力によってピストンを待機位置へ戻す構造となっている。特に、回転トルクが強力なエアインパクトドライバにこの従来構造を採用した場合は、ドライバビットがネジのリセスに固く嵌合して、ブローバックチャンバの空気圧ではピストンが待機位置へ戻らない虞があることは前述したが、本実施例のエアインパクトドライバは、複動エアシリンダ12の後退側空気室へエアチャンバ7の高圧空気を供給してピストン13を上昇させるようにしているので、確実にピストン13を待機位置へ戻すことができる。

尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、空圧釘打ち機やギヤによりドライバを回転駆動する形式のネジ打ち機など他の形式のエアシリンダ式空圧工具にも適用でき、また、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の実施の一形態を示し、エアインパクトドライバの待機状態を示す断面図。遠心噛合いクラッチ機構の横断面図。 (a)乃至(f)はトリガバルブの動作行程を示す断面図。エアインパクトドライバの作動時の断面図。エアインパクトドライバのネジ締め完了時の断面図。

符号の説明

1 エアインパクトドライバ
2 エアモータハウジング
3 クラッチハウジン
4 シリンダハウジング
5 固定ノーズ
6 グリップ
7 エアチャンバ
8 トリガバルブ
9 トリガレバー
12 複動エアシリンダ
13 ピストン
14 ドライバビット
15 六角シャフト
16 アンビル
17 六角孔
18 ロータ
19 中心孔
20 アウターロータ
21 クラッチ爪
22 バルブボディ
23 パイロットポペット
24 ステム
31 シリンダ部
32 絞りディスク

Claims

エアシリンダを動力とし、ピストン及びピストンに結合されたドライバを空気圧により駆動して、釘の打込み或いはネジの打込み及びネジ締めなどを行うエアシリンダ式空圧工具において、
トリガバルブのオン位置においてエアチャンバとエアシリンダの前進側空気室とが連通し、トリガバルブのオフ位置においてエアチャンバとエアシリンダの後退側空気室とが連通する空気回路を備え、トリガバルブをオンすることによりピストン及びドライバが前進し、トリガバルブをオフすることによりピストン及びドライバが後退して初期位置へ復帰するように構成したことを特徴とするエアシリンダ式空圧工具。