JP2006263877A - 圧縮空気工具用のエアプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】エアモータを駆動する圧縮空気工具等へ充分な量の圧縮空気を圧力降下をすることなく供給する
【解決手段】圧縮空気供給源から供給される圧縮空気を貯留するエアチャンバ８を備えるとともにこのエアチャンバ８の容量が９０ｃｃ以下に設定された圧縮空気工具を圧縮空気供給源と接続するためのソケットとエアプラグとから構成される流体継ぎ手のエアプラグ１５であって、ソケット内に嵌合される前記エアプラグ１５のシール部１９の外径を７．１ｍｍ以下に形成するとともに、ソケット側からエアプラグ１５側へ圧縮空気が流入するエアプラグ１５側の前記シール部１９の中心に形成したエア流路２０を、直径３ｍｍ以上の穴相当の間の流路断面に形成し、このエア流路２０を同一の流路断面で前記シール部１９の端面に開口させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮空気によって駆動される圧縮空気工具と圧縮空気供給源との間を接続するエアホースを圧縮空気工具に接続するためのエアプラグに関する。

シリンダ内のピストンを圧縮空気で駆動してこのピストンに連結されたドライバによって釘打ちを行う圧縮空気駆動釘打機や、圧縮空気によってエアモータを駆動してこのエアモータによってドライバビットを回転させてネジ締めを行うようにした圧縮空気駆動ドライバ等の圧縮空気工具では、コンプレッサ等の圧縮空気供給源と圧縮空気工具とをエアホースを介して接続して、圧縮空気供給源から圧縮空気工具内に供給された圧縮空気を前記打撃シリンダ内へ導入させてピストンを駆動させたり、又は圧縮空気工具内に供給された圧縮空気をエアモータに供給してエアモータを回転駆動させるようにしている。

これらの圧縮空気工具と圧縮空気供給源を接続するエアホースとの間には、圧縮空気工具とエアホース及びエアホースと圧縮空気供給源とを接続するためのソケットとエアプラグとによって構成されている流体継ぎ手が使用されている。一般的にはコンプレッサ等の圧縮空気供給源及び圧縮空気工具に接続されるエアホースの端部には遮断弁が内蔵されているソケットが形成され、圧縮空気供給源と接続されるエアホースの端部及び前記圧縮空気工具には前記ソケットと接続されるエアプラグが形成されている。前記エアホースの一端側に形成されているエアプラグを圧縮空気供給源のソケットに接続し、エアホースの他端側のソケットを前記圧縮空気工具に形成されているエアプラグと接続することによって、圧縮空気供給源から圧縮空気工具へ圧縮空気を供給するようにしている。

シリンダ内へ圧縮空気を供給してピストン駆動して釘打ちを行うエア釘打機においては、従来から使用されている１ＭＰａ以下の常圧域の圧縮空気で駆動させるようにした常圧用工具に加えて、従来の常圧域の圧力よりも高い高圧域の圧縮空気で駆動させるようにした高圧専用の圧縮空気工具が、高出力の工具が小型軽量に形成できるという理由で使用されるようになっている。前記高圧用工具を駆動するための圧縮空気は高圧専用の圧縮空気供給源から供給できるようにしており、この高圧専用の圧縮空気供給源に常圧用工具が接続できないように前記高圧用の工具と高圧の圧縮空気供給源との間を接続する流体継ぎ手は、前記常圧用工具用の流体継ぎ手とは異なった独自の形状に形成されている。

一般的な流体継ぎ手においては、エアプラグをソケットと接続するにはエアプラグの先端のシール部をソケット内に差し込む操作が必要があり、この際にエアプラグのシール部の端面にソケット側の圧縮空気が作用してエアプラグをソケットから離反させるように作用する差込荷重が発生する。例えば常圧用のエアプラグを１ＭＰａ以下の常圧の圧力で使用する場合にはこの差込加重が０．８ＭＰａ以下となるようにエアプラグのシール部の外径が設定されている。一方、図７に示すように、例えば２ＭＰａまでの高圧域の圧縮空気工具で使用される流体継ぎ手のエアプラグ４０では、ソケット側の凹部内に嵌合されるシール部４１の端面に作用する圧縮空気の圧力が高いため装着荷重も大きくなってしまい装着作業性が悪くなるため、差込荷重が従来の常圧用のエアプラグと同じ程度の差込荷重となるようにエアプラグ４０の前記シール部４１の外径寸法ａ１を小さく設定している（直径７．１ｍｍ）。

更に、シリンダ内に供給された圧縮空気によってピストン駆動して釘打ちを行う圧縮空気駆動の釘打機では、釘打機のシリンダと隣接して大容量（１４０〜２００ｃｃ）のエアチャンバを形成しており、圧縮空気源から供給された圧縮空気をこのエアチャンバ内に貯留するようにしている。そしてこのエアチャンバ内の大量の圧縮空気をシリンダ内へ瞬時に供給してシリンダ内のピストンを衝撃的に駆動させるようにしている。このように圧縮空気駆動工具内に大きな容量のエアチャンバが形成されていると、工具から圧縮空気供給源に接続しているエアホースを外したときに、エアチャンバに溜められていた多量の圧縮空気がエアプラグから噴き出して騒音を発生したり又は圧縮空気の噴出しの反動による機械のふられが発生する。このため、高圧域の圧力の圧縮空気で駆動するようにした釘打機に装着されている従来のエアプラグでは、図７に示すように、エアプラグ４０のシール部４１の中心に形成されているエア流路４２の直径ｃ１を３ｍｍ程度に設定するとともに、このエア流路４２の端部に直径ｂ１が２ｍｍ程度の小穴４３を形成することによって、エアプラグ４０から噴出される圧縮空気による騒音と反動力を従来の常圧工具とほぼ同じとなるようにしている。
特公第３１３７２２９号公報

圧縮空気によって駆動されるエアモータを内蔵し、このエアモータに圧縮空気を供給してエアモータに連結されたドライバビットを回転させて、このドライバビットを介してネジ締めを行うようにしたインパクトドライバのような圧縮空気工具においても、常圧用工具はあるが、高圧域の圧力の圧縮空気で駆動駆動させるようにした高圧用工具がなかった。このようなエアモータを駆動させるために大量の圧縮空気を連続してエアモータへ供給するようにした工具では、先端に小径の穴４３を形成した前述の高圧用のエアプラグ４０を介して高圧の圧縮空気供給源と接続した場合に、先端の小穴４３が絞り作用となってエアモータへ充分な圧縮空気が供給できず、エアモータへ供給される圧縮空気の圧力が低下してしまいエアモータの出力が低下して、ネジ締めの作業性を低下させてしまうという問題が発生してしまう。

本発明は、上記従来技術における問題点を解決して、エアモータを駆動する圧縮空気工具等へ充分な量の圧縮空気を圧力降下をすることなく供給することができる圧縮空気工具用のエアプラグを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため本発明の圧縮空気工具用のエアプラグは、圧縮空気供給源から供給される圧縮空気を貯留するエアチャンバを備えるとともにこのエアチャンバの容量が９０ｃｃ以下に設定された圧縮空気工具を圧縮空気供給源と接続するためのソケットとエアプラグとから構成される流体継ぎ手のエアプラグであって、ソケット内に嵌合される前記エアプラグのシール部の外径を７．１ｍｍ以下に形成するとともに、圧縮空気がソケット側からエアプラグ側へ流入するエアプラグ側の前記シール部の中心に形成したエア流路を直径３ｍｍ以上の穴相当の間の流路断面に形成し、このエア流路を同一流路断面で前記シール部の端面に開口させたことを特徴とする。

本発明の圧縮空気工具用のエアプラグによれば、圧縮空気供給源から供給される圧縮空気を貯留するエアチャンバを備えるとともにこのエアチャンバの容量が９０ｃｃ以下に設定された圧縮空気工具を圧縮空気供給源と接続するためのソケットとエアプラグとから構成される流体継ぎ手のエアプラグであって、ソケット内に嵌合される前記エアプラグのシール部の外径を７．１ｍｍ以下に形成するとともに、圧縮空気がソケット側からエアプラグ側へ流入するエアプラグ側の前記シール部の中心に形成したエア流路を直径３ｍｍ以上の穴相当の間の流路断面に形成し、このエア流路を同一流路断面で前記シール部の端面に開口させているので、インパクトドライバ等のチャンバ容量が９０ｃｃ以下の圧縮空気工具において、エアプラグの流路径を大きく形成してもエアプラグからソケットを外した時にエアプラグの先端から噴き出す圧縮空気の量が少ないため、発生音と反力は小さく常圧の圧縮空気工具とほぼ同等の操作性を発揮させることができる。また、エアプラグの最小の流路断面を直径３ｍｍの穴相当以上に大きくすることで流量特性の向上が図れ、エアモータへ充分な圧縮空気が供給できてエアモータ直前での圧力降下を小さくできエアモータを高出力で駆動することが可能となる。

本発明は、エアモータを駆動する圧縮空気工具等へ充分な量の圧縮空気を圧力降下をすることなく供給するという目的を、圧縮空気供給源から供給される圧縮空気を貯留するエアチャンバを備えるとともにこのエアチャンバの容量が９０ｃｃ以下に設定された圧縮空気工具を圧縮空気供給源と接続するためのソケットとエアプラグとから構成される流体継ぎ手のエアプラグであって、ソケット内に嵌合される前記エアプラグのシール部の外径を７．１ｍｍ以下に形成するとともに、圧縮空気がソケット側からエアプラグ側へ流入するエアプラグ側の前記シール部の中心に形成したエア流路を直径３ｍｍ以上の穴相当の間の流路断面に形成し、このエア流路を同一流路断面で前記シール部の端面に開口させることによって実現したものであり、更に具体的な実施例を以下に説明する。

図１は本発明の高圧用のエアプラグを装着した高圧域の圧力の圧縮空気で作動するようにした圧縮空気工具の一例としてのインパクトドライバを示す側面図であり、その一部を断面にして示しているものである。インパクトドライバ１は、作業時にインパクトドライバ１を把持するためのグリップ部３が一体に形成されたハウジング２を備えており、このハウジング２内にはインパクトドライバ１内へ供給される高圧域の圧縮空気によって回転駆動されるエアモータ４が収容されている。更にハウジング２内には前記エアモータ４によって駆動されるインパクト機構が収容配置されており、このインパクト機構によって回転駆動される駆動シャフト５が前記ハウジング２の先端から突出させて配置されており、この駆動シャフト５の先端部にはドライバビット７を着脱自在に装着させるチャック部６が形成されている。

ハウジング２と一体に形成されている前記グリップ部３は中空状に形成されておりこのグリップ部３の中空内部には、圧縮空気を前記エアモータ４へ供給するための供給流路８と、前記エアモータ４を駆動した後にエアモータ４から排気される排気空気を大気へ排出させるための排気流路９が並列して形成されている。前記グリップ部３の基部には、供給流路８に供給されている圧縮空気をエアモータ４へ供給させるためのスロットルバルブ１０が形成されており、グリップ部３の基部に回動可能に支持されているスロットルレバー１１をグリップ部３を把持している手の指によって操作することによって、前記スロットルバルブ１０を介して前記供給流路８に供給されている圧縮空気をエアモータ４へ供給してエアモータ４を回転駆動させるようにしている。

エアモータ４へ供給されてエアモータ４を駆動した圧縮空気は、エアモータから排気されて前記排気流路９へ導入され、この排気流路９の後端部に形成されている排気部１２から大気へ排出される。この排気部１２にはエアモータ４から排気される排気空気の流速を減少させて排気空気が埃や木屑を吹き上げてしまうことを防ぐとともに排気音を小さくさせるための排気フィルタ１３が形成されており、エアモータ４から排気される排気空気が前記排気流路９によって誘導されて前記排気フィルタ１３を通過して排気部１２に形成された排気口１４から大気中へ排出されるようにされている。

前記供給流路８の端部はグリップ部３の後端に向けた開口部が形成されており、この開口部には一端側が圧縮空気供給源に接続されたエアホースを着脱自在に接続するためのエアプラグ１５が取り付けられ、このエアプラグ１５に接続されるエアホースを介して圧縮空気供給源から圧縮空気がグリップ部３内に形成されている前記供給流路８内へ供給されている。尚、この実施例のインパクトドライバ１は、１ＭＰａ以下の常圧域の圧力よりも高い高圧域の圧縮空気によって作動させるように設定しており、従って前記エアプラグ１５は高圧域の圧縮空気供給システムにのみ接続できる高圧システム専用の形状に形成されている。上記エアプラグ１５の下流側から前記スロットルバルブ１０までの間の供給流路８内は容積が１４ｃｃ程度の小さい容量のエアチャンバを形成しており、前記エアプラグ１５を介して供給される圧縮空気がこの供給流路８によって形成されているエアチャンバ内に溜められている。

図２に示すように、この実施例にかかるエアプラグ１５は、インパクトドライバ１等の工具にエアプラグ１５を取り付けるための取付部１６と、このエアプラグ１５にエアホースの一端に取り付けたソケットを接続する接続部１７と、これらの間に配置されて互いに傾斜した２つの平面に沿って前記取付部１６と接続部１７をそれぞれ回動可能に接続させている中間部１８によって構成されており、各々の回動接続部を独自に回転させることによってエアプラグ１５の接続部１７を取付部１６に対して任意の方向に自在に向けることができるようにしたものである。前記取付部１６にはインパクトドライバ１のグリップ部の端部にエアプラグ１５を取り付けるための雄ネジ２２が形成されるとともにこの雄ネジ２２を螺合操作するための工具を係合させる係合部２３が形成されている。

前記接続部１７には、エアホースの一端側に取り付けられているソケットに形成されている凹部内へ挿入される中空筒状のシール部１９が形成されており、このシール部１９をソケットの凹部に装着する際にソケット側の圧縮空気がシール部１９の端面に作用して差込荷重が発生するが、圧縮空気による差込荷重が所定値以上にならないようにシール部１９の外径寸法ａ２は従来技術のエアプラグと同様に７．１ｍｍに形成されている。このシール部１９の外径寸法ａ２は、既存の高圧専用の圧縮空気供給システムとして使用されているエアプラグに共通の寸法であって、既存の高圧の圧縮空気供給システムから圧縮空気の供給を受ける場合にはこの寸法は変更することはできない。

前記エアプラグ１５の接続部１７の中心にはエアホースに取り付けられているソケット側から流入する圧縮空気を取付部１６を経てグリップ部３内の供給流路８内へ誘導するエア流路２０が形成されている。このエア流路２０は前記シール部１９の中心軸に沿って前記接続部１７のシール部１９の端面に開口２１して形成されている。更に、前記シール部１９の先端部に近接した外周面には放射方向に向けた複数の開口２４が円周方向に等間隔に形成されており、この開口２４を経てソケット側の圧縮空気が前記エア流路２０内へ流通するようにしている。

前記シール部１９の外径寸法は前述したように７．１ｍｍに規定されているので、このシール部１９の中心に形成されている前記エア流路２０の穴径を大きくすることは接続部１７の先端部の強度を低下させてしまうことになる。図３に示すグラフは接続部１７の先端に斜め４５度の方向からインパクトドライバ１の重量と同じ荷重を作用させたときの前記シール部１９に発生する応力をエア流路２０の穴径に対応して示すもので、このグラフからエア流路２０の穴径が２．０乃至４．１ｍｍまでは応力が大きく変化することがなく、例えば工具を落下させた場合でもシール部１９を損傷してしまうことがないことが解った。従って強度的にはシール部１９に形成するエア流路２０の穴径を直径４．１ｍｍまで大きくすることが可能である。

また、上記シール部１９のエア流路２０の径を大きく形成することは、圧縮空気供給源に接続されているエアホースをエアプラグ１５から外したときときに、エアプラグ１５から噴出する圧縮空気による噴出音が大きくなることが想定できる。図４に示すグラフは、エア流路２０の穴径を４．１ｍｍに設定したエアプラグ１５と、先端に直径２．０ｍｍの穴を形成した従来の高圧用のエアプラグの各々を、所定容量のエアチャンバに接続して該エアチャンバ内の圧縮空気をそれぞれのエアプラグから噴出させたときの発生音の大きさをチャンバ容量と対応させて示すものであり、このグラフから、エア流路２０の穴径を４．１と大きくしたエアプラグ１５でもエアチャンバの容量が９０ｃｃ以下であれば、発生音は既存の高圧用のエアプラグを装着した工具の発生音とほぼ同等であって実用上間題無い範囲であることが計測できた。特に本実施例のインパクトドライバ１等のエアモータを駆動する工具のように、エアチャンバ容量が１４ｃｃとごく小さい揚合には全く作業性を損なうことがないことが理解できる。

更に、上記シール部１９のエア流路２０の径を大きく形成することによって、エアプラグ１５から噴出する圧縮空気による反力が大きくなることが想定できる。図５に示すグラフは、エア流路２０の穴径を４．１ｍｍに設定したエアプラグ１５と、先端に直径２．０ｍｍの穴を形成した従来の高圧用のエアプラグの各々を、所定容量のエアチャンバに接続して該エアチャンバ内の圧縮空気をそれぞれのエアプラグから噴出させたときの反力の大きさをチャンバ容量と対応させて示すものであり、このグラフから、エア流路２０の穴径を４．１と大きくしたエアプラグでもエアチャンバの容量が１１０ｃｃ以下であれば、反力は既存の高圧用のエアプラグを装着した工具の反力と同等以下になっており、実用上間題無いと考えられる。特に、インパクトドライバ等のエアモータを駆動する工具のように、エアチャンバ容積が１４ｃｃ以下とごく小さい揚合には全く作業性を損なうことがない程度である。

上記のように、チャンバの容積が９０ｃｃより小さい例えば１４ｃｃ程の容積のチャンバを形成したインパクトドライバ等の圧縮空気工具において、エアプラグ１５のエア流路２０の穴径を直径４．１ｍｍまで大きく形成しても、エアプラグ１５から圧縮空気供給源に接続されているエアホースを外したときに、エアプラグ１５から噴出す圧縮空気量が少ない為、その発生音と反力を既存のエアプラグを使用している大きな容量のチャンバを備えた圧縮空気工具と同等以下に以下にすることができ、高圧域の圧縮空気で駆動する圧縮空気工具を使用しての作業性が改善される。

更に、図６に示すグラフは、エア流路２０の穴径を４．１ｍｍに設定したエアプラグ１５と、先端に直径２．０ｍｍの穴を形成した従来の高圧用のエアプラグの各々による高圧の圧縮空気の流量特性を示すもので、このグラフから、先端に直径２．０ｍｍの穴を形成した従来の高圧用のエアプラグでは、流量の増加とともにエアプラグより下流側である二次圧力の低下が大きく、１０００ｌ／ｍｉｎ時には二次圧が１．５Ｍｐａ（低下率１７％）と大きく低下してしまうが、一方エア流路２０の穴径を４．１ｍｍに設定したエアプラグ１５では二次圧の低下が少なく、１０００ｌ／ｍｉｎ時でも二次圧が１．７Ｍｐａ（低下率６％）と高い圧力が維持されることが解った。このように、エアプラグでの流量特性の改善が図れることによって、エアモータを高圧域の圧縮空気の圧力を高く維持させて高出力で駆動させることができる。

なお、上記実施例では、取付部１６と接続部１７をそれぞれ回動可能に接続させている中間部１８によって構成され、接続部１６を取付部に対して任意の方向に自由に向けることができる用にしたエアプラグ１５に基づいて説明したが、本発明はこのようなものに限定されるものではなく、一端側にインパクトドライバ１にエアプラグを取り付けるための雄ネジが形成されるとともにこの雄ネジを螺合操作するための工具を係合させる係合部が形成され、更に、他端側にエアホースに取り付けられているソケットに形成されている凹部内へ挿入される中空筒状のシール部が一体に形成されたエアプラグにおいても同様に実施することが可能である。また、エア流路２０の形状は、穴形状には限らない。同軸でない穴に類似の形状でもよく、また四角穴等の多角形状でもよい。

上記実施例のエアプラグ１５によれば、圧縮空気の供給源から供給される圧縮空気を貯留するエアチャンバの容量が９０ｃｃ以下に設定された高圧域の圧縮空気で作動する圧縮空気工具を圧縮空気供給源と接続するソケットとエアプラグとから構成される流体継ぎ手のエアプラグ１５であって、ソケットに形成されている凹部内に嵌合されるエアプラグ１５のシール部１９の外径を既存のエアプラグと同一の７．１ｍｍに形成するとともに、ソケット側からエアプラグ１５側へ流入する圧縮空気を流通させるエアプラグ１５のシール部１９の中心に形成したエア流路２０を、直径３ｍｍ以上の穴相当の流路断面に形成するとともに、このエア流路２０を同一の流路断面でシール部１９の端面に開口させているので、エアプラグ１５からエアホースを外した時にエアチャンバから噴出す圧縮空気の量が少ないため発生音と反力は常圧の圧縮空気工具とほぼ同等の操作性を発揮させることができる。

また、前記エア流路２０を直径３ｍｍ以上の穴相当の流路断面に形成するとともに、このエア流路２０を同一の流路断面でシール部１９の端面に開口させているので、従来のエアプラグより流量特性の向上が図れ、エアモータへ充分な量の圧縮空気を供給できるとともに、エアモータ直前での圧力降下を小さくできエアモータを高出力で駆動することが可能となる。例えば、エア流路２０の有効断面積を直径３．８ｍｍの穴相当にしたインパクトドライバを、１．８Ｍｐａの圧力の圧縮空気で作動させたときに、エアモータの出力が約１１％向上し、ネジ１本あたりの締込時間が１５％短縮され、ネジ締め作業の作業効率の改善が図れた。

本発明のエアプラグを装着した圧縮空気工具の一例としてのインパクトドライバを示す一部を断面で示す側面図 図１のエアプラグの縦断側面図 本発明のエアプラグによるエア流路の穴径と応力の関係を示すグラフ図 本発明のエアプラグによるチャンバ容量と排気音の対応関係を示すグラフ図 本発明のエアプラグによるチャンバ容量と反力の対応関係を示すグラフ図 本発明のエアプラグと従来のエアプラグとの流量特性を示すグラフ図 従来の高圧用のエアプラグを示す縦断側面図

符号の説明

１ インパクトドライバ（圧縮空気工具）
８ 供給流路（エアチャンバ）
１５ エアプラグ
１６ 取付部
１７ 接続部
１８ 中間部
１９ シール部
２０ エア流路
２１ 開口

Claims (1)

1. 圧縮空気供給源から供給される圧縮空気を貯留するエアチャンバを備えるとともにこのエアチャンバの容量が９０ｃｃ以下に設定された圧縮空気工具を圧縮空気供給源と接続するためのソケットとエアプラグとから構成される流体継ぎ手のエアプラグであって、ソケット内に嵌合される前記エアプラグのシール部の外径を７．１ｍｍ以下に形成するとともに、圧縮空気がソケット側からエアプラグ側へ流入するエアプラグ側の前記シール部の中心に形成したエア流路を直径３ｍｍ以上の流路断面に形成し、このエア流路を同一流路断面で前記シール部の端面に開口させたことを特徴とする圧縮空気工具用のエアプラグ。
   

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