JP2009248302A - 燃焼力駆動式打込み機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定素子を加工体に打込むための燃焼力駆動式打込み機において、磨耗が少なく、確実なピストンの戻し動作を実現することにある。
【解決手段】少なくとも１個の燃焼室１１と、ピストンヘッド１１５を有する、ピストンガイド１７内に摺動可能にガイドした駆動ピストン１５とを備え、駆動ピストン１５は、燃焼室１１からの膨張可能なガスによって駆動可能であり、ピストンヘッド１１５の両側空間における差圧によって駆動ピストン１５を初期位置に戻すための復帰装置を備えた打込み機１０において、駆動ピストン１５を戻すための復帰装置に、燃焼室１１と連結した、吸引流を発生させる電動吸引ポンプ２０を設け、さらにセンサ手段が算出したデータに基づいてポンプ２０を制御する制御ユニット３０を設ける。
【選択図】図１

Description

本願発明は、請求項１の前段に記載する燃焼力駆動式打込み機に関する。

この種の打込み機は、燃焼室内で燃焼され、固定素子のための駆動ピストンを駆動する、ガス燃料または揮発性液体燃料により作動するものである。打込み作業が完了すると、駆動ピストンは再びその燃焼室近くの初期位置に戻され、打込み機は次の打込み作業を行える状態に移行する。

特許文献１（独国特許出願公開第１９５０９７６３号）は、ピストンガイドに摺動可能にガイドした駆動ピストンを備えた燃焼力駆動式打込み機を記載する。この駆動ピストンは、高圧ガスによって駆動され、そのピストンシャフトで固定手段を基礎構造に打込む。

この後、駆動ピストンは、弾性押圧ばね、または弾性牽引ばねによって、その初期位置に復帰させる。

しかし、この既知の技術は、一方では、弾性ばねは磨耗しやすく、ある程度磨耗した段階においては、もはや駆動ピストンはその初期位置に完全に復帰しなくなり、このため利用可能な打込みエネルギーのロスが生じるという点において問題を残している。また、他方では弾性ばねから粉塵が発生し、機能障害を引き起こすことがある点において問題がある

特許文献２（欧州特許出願公開第００５６９８９号明細書）は、ピストンガイドに摺動可能にガイドした駆動ピストンを備えた、さらに他の燃焼力駆動式打込み機を記載している。この打込み機においては、駆動ピストンは、駆動ピストンの燃焼室とは反対側に作用する外部圧力と、燃焼室に現れる圧力との圧力差（または差圧）によって、その初期位置に復帰する。

この既知の技術は、例えば駆動ピストンの摩擦が汚染により高まり、駆動ピストンがもはやその初期位置に完全には復帰しない場合、または周囲温度と装置温度との温度差が小さすぎるために圧力差が駆動ピストンを完全に復帰させるには不足している場合に、ピストンが適正に動作しない恐れがある点に問題を残す。

独国特許出願公開第１９５０９７６３号明細書 欧州特許出願公開第００５６９８９号明細書

したがって、本発明の課題は、上述の打込み機において、磨耗が少なく、確実なピストンの復帰動作を実現することにある。

この課題は、請求項１に記載する特徴を備えた打込み機によって解決される。これによれば、打込み機は、駆動ピストンを復帰させるための復帰装置に、ポンプを設ける。このポンプは、ピストンを復帰させるための差圧を発生し、または少なくとも増強する。この特徴により、一方では、常にピストンを完全に復帰させることが可能であり、他方では、ピストンを素早く復帰させることができるため、高頻度で打込み作業を行うことが可能となる。このポンプは、差圧の唯一の発生源としても良いし、熱により発生する差圧を増強するためのものとしても良い。

好適には、ポンプは、燃焼室と連結した、吸引流を発生させるための電動吸引ポンプとして構成する。この構成により、燃焼室内で負圧が発生するので、ピストンヘッドの、燃焼室とは反対側における外部圧力が駆動ピストンをその初期位置に復帰させる。

さらに好適には、ポンプのための制御ユニットを設け、この制御ユニットは、センサ手段が算出したデータに基づいてポンプを制御するものとする。この構成により、効率的かつ省エネルギーにポンプを駆動することができる。

このとき好適には、センサ手段にピストンセンサを設け、このセンサにより駆動ピストンの位置を検知することで、駆動ピストンが戻ったこと検知可能とし、制御ユニットは、駆動ピストンが戻るとポンプをオフにすることができる構成とする。

さらに好適には、センサ手段に温度センサを設け、制御ユニットがポンプを、装置または燃焼室と外部と温度差が一定値を下回るときにのみオフにするようにすることで、ピストンを確実かつ完全に復帰させる。この特徴により、ピストンを復帰させるための復帰装置のエネルギー効率をさらに良くすることができる。

同じく好適には、ポンプと燃焼室との間に電気制御可能な遮断弁を設け、この遮断弁を制御ユニットにより制御する。この遮断弁は、駆動ピストンが再びその初期位置にあるとき、制御ユニットにより遮断を行う。この構成により、打込み作業において燃焼室内で発生した衝撃波がポンプにまで到達してポンプを傷つけることを防ぐことができる。さらに、制御ユニットは、例えばピストンセンサにより検知する、または時間制御で算出される打込み作業の終了時に、遮断弁の開放をうながし、これによりポンプが燃焼室と連通してガスを燃焼室から吸引し、燃焼室に負圧を発生させる。

以下図面につき、本発明の実施形態を詳述する。

本発明打込み機の一部断面とする側面図である。

図１に示す打込み機１０は、燃焼ガスまたは揮発性液体燃料により駆動可能であり、そのハウジング１３内には打込み機構を設ける。打込み機１０を、そのピンガイド１６をもって加工体Ｗに押付けて作動させるとき、この打込み機構により、くぎ、ピンなどの固定素子を、加工体Ｗに打込む。打込み作業を作動させるために、少なくとも１個の押圧スイッチの形態とした安全スイッチの他に、打込み機のグリップ部に、トリガスイッチ４２を設ける。

打込み機構には、とくに、燃焼室１１、駆動ピストン１５を摺動可能に配置したピストンガイド１７、および固定素子をガイド可能なピンガイド１６を設ける。固定素子は、前方へと動く駆動ピストンの打込み方向側の端部により、このピンガイド内を移動して、加工体Ｗに打込まれる。このとき、ピンガイド１６は、ピストンガイド１７のその打込み方向側に連結する。駆動ピストン１５は、その燃焼室１１側の端部にピストンリングとして構成したピストンヘッド１１５を有し、このピストンヘッド１１５は、ピストンガイド１７の内面に密にガイドし、ピストンにより画定される軸線方向にピストンガイド１７を第１空間および第２空間に分離する。

上述の実施例において、燃焼室１１内にはさらに、例えば点火プラグなどの点火装置１４を、打込み作業のために燃焼室１１に供給する酸化剤と燃料との混合物を点火するために設ける。このとき、燃料は、燃料タンク１２または燃料源から燃料供給管１９を介して、燃焼空間または燃焼室１１に供給する。図示の実施形態において、燃料供給管１９には、例えば機械的または電子的な調量弁などの調量装置１８を設ける。この調量装置１８によって、燃焼室１１への燃料供給は、例えばここには描写しない機械的または電子的制御装置によって調節可能となる。

打込み作業において、トリガスイッチ４２によって、点火装置１４による点火を生じ、燃焼室１１内の空気と燃料の混合物が点火される。膨張可能なガスによって、駆動ピストン１５は、打込み方向４０、つまりピンガイド１６方向に移動する。このとき、ピストンヘッド１１５と、ピストンガイド１７のピンガイド１６と反対側の端部との間における第１空間内において駆動ピストン１５に押しのけられた空気を、排気口４１を経て排出することができる。燃焼室１１からの膨張可能な燃焼ガスも、ピストンヘッド１１５が排気口を通過して、この排気口がピストンヘッド１１５と燃焼室１１との間における第２空間に連通すると、やはり排気口４１を経て排出することができる。燃焼ガスが排気され、排気管が閉じると、燃焼室１１の冷却によって、既に、ピストンヘッド１１５の燃焼室１１側とは反対側の第１空間と、ピストンヘッド１１５の燃焼室１１側の第２空間との間に差圧が発生する。

図示する打込み機１０には、さらに、駆動ピストン１５を戻すための装置にポンプ２０を設ける。このポンプ２０は、例えば吸引ポンプとして構成し、電気駆動源２１により駆動される、シリンダ２３内に配置したピストン２２を有する。ピストン２２は、連接棒２４を介して、電気駆動源２１と機械的に連結する。電気駆動源２１のための電力は、打込み機１０に設けた電源３２から供給する。この電源３２は、例えば蓄電池やバッテリとして構成する。ポンプ２０は、導管２７を介して燃焼室１１と連通し、導管２７内には遮断弁２８を介在させる。ポンプ２０を制御する制御ユニット３０は、この遮断弁２８も電気的に制御する。このように、遮断弁２８は、図示する遮断状態において導管２７を閉じ、図示しない開放状態において、燃焼室１１とポンプ２０との圧力連通を可能にする。

ポンプ２０のシリンダ２３は、導管２７が合流する吸気口３６、および外部に通じる排気口３５を備え、この排気口３５によって、吸引されたガスは、燃焼室１１から外部に放出される。吸気口３６には、ガスのシリンダ２３内への進入を可能とする弁手段２６を設ける。この弁手段２６は、反対方向において遮断し、空気またはガスがシリンダ２３から燃焼室１１内に逆流するのを阻止する。これに対し排気口３５には、空気もしくはガスがシリンダ２３から外部に流出するのを可能とする弁手段２５を設ける。この弁手段２５は、反対方向において遮断し、外部の空気がシリンダ２３内に流入するのを阻止する。

制御ユニット３０は、センサ手段に接続する。このセンサ手段は、少なくとも１個のピストン位置を把握するためのピストンセンサ３１、および好適には１個の温度センサ３３を、装置または燃焼空間と外部との温度差を算出するために設ける。制御ユニット３０は、ピストンセンサ３１および温度センサ３３の測定データに基づいて、ポンプ２０および遮断弁２８を制御する。このようにして、温度センサから外部温度を算出し、算出した燃焼空間温度と外部温度との温度差が設定された値を下回るほどにこの外部温度が十分高く、ピストンセンサ３１が、駆動ピストン１５がその初期位置にないことを検知すると、制御ユニット３０はポンプ２０を始動する。すると、さらに制御ユニット３０は、遮断弁２８を開放状態に移行させ、燃焼室１１とポンプ２０との連通を生ずる。ポンプ２０により発生した、燃焼室１１からの吸引流により、ピストンヘッド１１５を挟む両空間の差圧は高まり、駆動ピストン１５は、その初期位置に復帰する。駆動ピストン１５は、いわば、燃焼室に向かって「吸い寄せられる」ことになる。ピストンセンサ３１が、駆動ピストン１５が再びその初期位置にあることを検知すると、制御ユニット３０は、ポンプ２０をオフにし、遮断弁２８をその図示の遮断状態に移行させる。

１０ 打込み機
１１ 燃焼室
１２ 燃料タンク
１３ ハウジング
１４ 点火装置
１５ 駆動ピストン
１６ ピンガイド
１７ ピストンガイド
１８ 調量装置
１９ 燃料供給管
２０ ポンプ
２１ 電気駆動源
２２ ピストン
２３ シリンダ
２４ 連接棒
２５ 弁手段
２６ 弁手段
２７ 導管
２８ 遮断弁
３０ 制御ユニット
３１ ピストンセンサ
３２ 電力源
３３ 温度センサ
３５ 排気口
３６ 吸気口
４０ 打込み方向
４１ 排気口
４２ トリガスイッチ
１１５ ピストンヘッド
Ｗ 加工体

Claims (6)

1. 固定素子を加工体に打込むための燃焼力駆動式打込み機（１０）であって、
   燃料を受容する少なくとも１個の燃焼室（１１）と、ピストンヘッド（１１５）を有する、ピストンガイド（１７）内に摺動可能にガイドした駆動ピストン（１５）とを備え、前記駆動ピストン（１５）は、前記燃焼室（１１）からの膨張可能なガスによって駆動可能であり、また
   前記ピストンヘッド（１１５）の両側空間における差圧によって前記駆動ピストン（１５）を初期位置に復帰させるための復帰装置を備えた該打込み機において、
   駆動ピストン（１５）を戻すための前記復帰装置に、ポンプ（２０）を設けたことを特徴とする打込み機。
2. 請求項１記載の打込み機において、前記ポンプ（２０）は、前記燃焼室（１１）に接続した、吸引流を発生させる電動吸引ポンプとして構成した打込み機。
3. 請求項１または２に記載の打込み機において、ポンプ（２０）のための制御ユニット（３０）を設け、この制御ユニット（３０）は、センサ手段が算出したデータに基づいてポンプ（２０）を制御するものとした打込み機。
4. 請求項３記載の打込み機において、前記センサ手段に、前記駆動ピストン（１５）の位置を検知するピストンセンサ（３１）を設けた打込み機。
5. 請求項４記載の打込み機において、前記センサ手段に、温度センサ（３３）を設けた打込み機。
6. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の打込み機において、前記ポンプ（２０）と前記燃焼室（１１）との間に、電気制御可能な遮断弁（２８）を設け、この遮断弁（２８）を制御ユニット（３０）により制御する打込み機。

Images