JP2011056613A - 電動式打込機 - Google Patents

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Abstract

【課題】
モータの回転開始から止具が打ち込まれるまでの時間のばらつきを抑制した電動式打込機を提供する。
【解決手段】
モータ7と、ハウジング(2a)内で往復移動することによって止具を打込むプランジャ8と、プランジャ8を止具の打撃方向に付勢するバネ9と、モータ7の回転力によってプランジャ8をバネ9の蓄勢方向に移動させる圧縮解放機構(8c、8d、13、14、15、16)を有し、蓄勢されたバネ9の圧縮力を開放することによってプランジャ8を移動させて止具を打ち込む電動式打込機において、トリガ10を引いてモータ7の駆動を開始する際のプランジャ8の待機位置を、前回打撃時のプランジャの移動状況に応じて可変させるにように構成した。この可変にさせるために、駆動開始から打込みまでのモータの通電時間T1に基づいて、打ち込み後のモータ7の通電時間T2を設定するように構成した。
【選択図】図1

Description

本発明は打込機に関し、特に電気モータによってコイルバネを圧縮し、コイルバネの圧縮状態を開放することによって釘やステープル等の止具を打ち込む電動式打込機に関する。
従来、建築内装の幅木、回り縁等の仕上げ建材等の取り付け部材を取り付けるために、取付部材を接着剤により接着した後に、釘頭の小さい細径の仕上用釘等の止具を用いることが広く行われていた。また、屋根の防水シートや断熱材の固定にステープルを用いることが広く行われている。このような無頭釘やステープルを打込むための打込機は、圧縮空気を動力源としたものが広く用いられていたが、近年では動力源として圧縮空気でなく、電気モータを用いた電動式打込機が提案されている。電動式打込機においては、電気モータの駆動力を用いてバネ付勢させたプランジャをバネ付勢力に抗して移動させる。その後プランジャを開放することによって、プランジャに固定されるブレードによって止具を被打込み材に打込むようにした。このプランジャの移動は、内蔵した電気モータと減速歯車とこれらと作用する機構により実現する。このように電気モータを用いて止具を打ち込む技術は、例えば特許文献1により知られている。
公知の打込機では、止具を一発打ち込む動作(一サイクル)が終了後、電動アクチュエータへの供給電源を遮断する機能を有するものがある。たとえば、プランジャが打ち込み後所定位置に達したことを検知するサイクル終了検出スイッチを設け、サイクル終了検出スイッチがプランジャの復帰を検出してから、あらかじめ設定されている待機時間を計測後、モータ電流をオフするようにしている。また、プランジャを引き上げる機構が所定の回転角になったことを検知する停止スイッチの出力を用いてモータを停止させる方法もある。これらの工具では安価なマイクロスイッチなどの有接点スイッチを用いることが知られている。
実開平7−33575号公報
公知の打込機の動力源は、電池やAC電源が使用される。しかし、電池の場合は打ち込み本数の増加により、電池の残容量や充放電回数により電池電圧が変化する。また、AC電源においては、工事現場のような仮設電源を用いる環境下など電圧変動は大きい状態で稼働させることがあり、打込機に供給される電圧が常に一定であるとは限らない。電動式打込機においては電源電圧が変動すると、モータの回転数が変化して、モータの回転開始から実際の打ち込みまでの時間がばらつくことがある。この時間のばらつきは、連続して打ち込む際の打ち込み間隔のばらつきにつながり、打ち込みフィーリングの低下につながる恐れがある。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、モータの回転開始から止具が打ち込まれるまでの時間のばらつきを抑制した電動式打込機を提供することにある。
本発明の他の目的は、連続して止具を打ち込みする際に、プッシュレバーが押されてから止具が打ち込まれるまでの打ち込み間隔が一定となる電動式打込機を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電源電圧が低下した場合であってもモータの回転開始から止具の打ち込みに至る時間が一定となるように制御する電動式打込機を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、ハウジングと、ハウジング内に収容されるモータと、ハウジング内で往復移動することによって止具を打込むためのプランジャと、プランジャを止具の打撃方向に付勢するバネと、モータの回転力によってプランジャをバネの蓄勢方向に移動させる圧縮解放機構を有し、蓄勢されたバネの圧縮力を開放することによってプランジャを移動させて止具を打ち込む電動式打込機において、トリガを引いてモータの駆動を開始する際のプランジャの待機位置を、打撃時のプランジャの移動状況に応じて可変させるように構成した。プランジャは、バネが最大圧縮された上死点位置と、バネが最大伸張された下死点位置との間で移動可能であり、待機位置は、下死点位置から上死点位置側に移動した位置とするのが好ましい。圧縮解放機構は、モータの回転を減速する減速手段と、減速手段によって回転され側面にピン手段を有するギヤと、ギヤの回転方向を制限するためのワンウェイクラッチ機構を有し、ピンをプランジャに設けられた突起部と当接させることによりプランジャを上死点方向に移動させる。
本発明の他の特徴によれば、モータへの電源供給ラインに、スイッチング素子を直列に接続し、スイッチング素子を制御する制御部を設け、モータへの電源供給は、制御部によってスイッチング素子を用いてトリガスイッチと非連動に制御するように構成した。制御部は、モータが回転を開始して打撃するまでの通電時間(T1)を計測し、通電時間(T1)に基づいて打撃後にモータを停止させるまでの通電時間(T2)を決定し、通電時間(T2)が経過したらスイッチング素子を用いてモータへの電力供給を遮断させるように構成した。また制御部は、通電時間(T1)があらかじめ決められた値より大きいときには、通電時間(T2)を前回の値より大きくし、通電時間(T1)があらかじめ決められた値より小さいときには、通電時間(T2)を前回の値より小さくする。さらに、制御部は、通電時間(T1)及び通電時間(T2)の関係を格納する記憶手段を有し、記憶手段に格納されたデータと実際の打ち込み時の通電時間(T1)に基づいて、通電時間(T2)を設定する
本発明のさらに他の特徴によれば、ハウジングと、ハウジング内に収容されるモータと、モータを駆動する電池と、ハウジング内で往復移動することによって止具を打込むためのプランジャと、プランジャを止具の打撃方向に付勢するバネと、モータの回転力によってプランジャをバネの蓄勢方向に移動させて所定位置でプランジャを開放する圧縮解放機構を有し、蓄勢されたバネの圧縮力を開放することによってプランジャを移動させて止具を打ち込む電動式打込機において、トリガを引いてモータを駆動させる際のプランジャの待機位置を、電池の残容量に応じて変更するように構成した。例えば、電池の残容量が減少するにつれ待機位置を上死点側に近づけると好ましい。電池の残量は直接電池の電圧を測定することにより直接検出しても良いし、モータが回転を開始して打撃するまでの通電時間を計測することによって間接的に残量を検出するようにしても良い。
請求項1の発明によれば、トリガを引いてモータの駆動を開始する際のプランジャの待機位置を、前回打撃時のプランジャの移動状況に応じて可変させるので、たとえば、電源電圧が低下した場合や、打ち込み機構の経年変化により機械損が変化した場合でも、打撃前のモータの通電時間を一定に保つことが可能になり、打ち込みフィーリングの向上をはかることができる。特に、トリガを引きながら連続打ち込みを行う場合に、プッシュレバーが押されてから打撃までの時間を各打撃の際に一定に保つことができるので、プッシュレバーが押されてから打撃音が発するまで時間が一定となり、作業者は違和感を覚えずに作業を続けることができる。
請求項2の発明によれば、プランジャは、バネが最大圧縮された上死点位置と、バネが最大伸張された下死点位置との間で移動可能であり、待機位置は、下死点位置から上死点位置側に移動した位置であるので、待機位置を調整することにより、モータの回転開始から打撃までの時間間隔を調整することができる。
請求項3の発明によれば、圧縮解放機構のピンが、プランジャに設けられた突起部と当接させることによりプランジャを上死点方向に移動させるので、シンプルな機構でプランジャを上死点方向に移動させることができる。また、プランジャの上死点付近で自動的にピンとプランジャの突起部の当接状態が解除されるように構成すれば、打撃の実行を自動的に行うことができる。
請求項4の発明によれば、モータへの電源供給は、制御部によってスイッチング素子を用いてトリガスイッチと非連動に制御されるので、作業者が打撃終了後に直ちにトリガを離したような場合であっても、モータの回転を継続させてプランジャを確実に待機位置まで移動させることができる。
請求項5の発明によれば、通電時間(T2)が経過したらスイッチング素子を用いてモータへの電力供給を遮断させるので、プランジャを確実に下死点から待機位置まで移動させることができる。また、通電時間(T1)に基づいて打撃後にモータを停止させるまでの通電時間(T2)を決定するので、次回のモータの回転開始から打撃までの時間を一定に保つように調整できる。
請求項6の発明によれば、制御部は、通電時間(T1)があらかじめ決められた値より大きいときには、通電時間(T2)を前回の値より大きくし、通電時間(T1)があらかじめ決められた値より小さいときには、通電時間(T2)を前回の値より小さくするので、容易にモータの回転開始から打撃までの時間を一定に保つように調整できる。
請求項7の発明によれば、制御部は、通電時間(T1)及び通電時間(T2)の関係を格納する記憶手段を有し、記憶手段に格納されたデータと実際の打ち込み時の通電時間(T1)に基づいて、通電時間(T2)を設定するので、あらかじめ設定されたパラメータ、計算式等によって通電時間(T2)を設定することができる。
請求項8の発明によれば、蓄勢されたバネの圧縮力を開放することによってプランジャを移動させて止具を打ち込む電動式打込機において、トリガを引いてモータを駆動させる際のプランジャの待機位置を、電池の残容量に応じて変更するので、電池の残量が減って電圧降下が生じたとしても、モータの回転開始から打ち込みまでの時間を一定に保つことができ、打ち込みフィーリングの向上をはかることができる。
請求項9の発明によれば、電池の残容量が減少するにつれ待機位置を上死点側に近づけるので、モータの回転開始から上死点(打撃の行われる位置)に達するまでの時間間隔を一定に保つことができる。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
本発明の実施例による電動式打込機の全体構造を示す図であり、左右分割式のハウジングの片側を外した状態を示す。また、一部を断面図で示した図である。 図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である(その1)。 図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である(その2)。 図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である(その3)。 図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である(その4)。 図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である(その5)。 図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である(その6)。 図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である(その7)。 図1のコントローラ100の回路構成を示すブロック図である。 図1のコントローラ100の動作タイムチャートである(その1)。 図1のコントローラ100の動作タイムチャートである(その2)。 図1のコントローラ100の動作タイムチャートである(その3)。
以下、本発明の実施例に係る電動式打込機について図面を参照して説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、電動式打込機の前後、上下の方向は図1に図示した方向であるとして説明する。
図1は本発明の実施例による電動式打込機の全体構造を示す図であり、左右分割式のハウジング2の片側を外した状態を示す。また、一部を断面図で表示している。打込機1は、電池4により動作する電気式のモータ7を駆動源とし、止具であるステープルを被打込材である木材や石膏ボードなどの被打込材(図示せず)に打ち込む。モータ7の回転は、減速機構11を介してギヤ14に伝えられ、ギヤ14に設けられた第一動力伝達ピン15、第二動力伝達ピン16によってプランジャ8を移動させる。プランジャ8は、コイル式のバネ9により付勢されて、作業者がトリガ10を引くことによってモータ7の回転が開始され、バネ9が所定の位置まで圧縮されたらプランジャ8とギヤ14の動力伝達ピンとの当接状態が解除され、プランジャ8がバネ9の力によって移動することにより、プランジャ8に固定されるブレード3によって、ノーズ5の前端の射出口からステープル(図示せず)を射出方向(前方向)に射出させる。
ハウジング2は、ポリアミド系合成繊維またはポリカーボネイト等の樹脂から構成され、プランジャ8が前後方向に動く移動空間を形成する胴体部2aと、作業者が把持するためのハンドル部2bと、内部に電気式のモータ7を内蔵するモータ保持部2cと、蓄電池を保持する電池保持部2dの4つの部分で一体に構成される。ハウジング2は、プランジャ8の動く方向を通る面で二分割された左右分割式のハウジングである。ハンドル部2bは、胴体部2aの後側部分から垂直に延在するように設けられ、ハンドル部2bの胴体部2aへの接続部付近にはモータ7のオン/オフ制御を行うトリガ10が設けられる。ハウジング2のモータ保持部2cは、胴体部2aの前端付近から垂直に延在し、ハンドル部2bと略平行に位置するように設けられる。ハンドル部2bとモータ保持部2cに対して、胴体部2aと反対側には、それらを連結するように電池保持部2dが形成され、電池保持部2dに着脱式の電池4が設けられる。電池4は、例えばニカド電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。
モータ7は、モータ保持部2cの内部に、ステープルの打ち込み方向(前方向)と直交するように鉛直に配置され、電池4から供給された電力により回転する。減速機構11は、モータ7の回転軸に取り付けられる太陽ギヤと、複数の遊星ギヤと、遊星ギヤの外周側にある固定式の内歯車を有し、複数の遊星ギヤの回転軸を固定する遊星キャリア11aを回転させる。本実施例においては、減速機構11によってモータ7のトルクを増幅できるため、小型のモータ7をバネ9の圧縮解放機構に用いている。また減速機構11の遊星キャリア11aには、ワンウェイクラッチ26が取り付けられ、モータ7の出力軸の逆回転を防止する。従って、遊星キャリア11aと噛合するギヤ14、一方向にのみ回転可能であり、逆方向への回転はできない。ギヤ14の回転面の2箇所には、第一動力伝達ピン15、第二動力伝達ピン16が設けられる。
プランジャ8は、ギヤ24に対向する側(下側)に2つの突出である第一延出部8cと第二延出部8dを有し、バネ9の先端(前端)に固定される。プランジャ8は、ハウジング2の移動通路内で上死点側(最後端位置)と下死点側(最前端位置)との間で移動可能である。プランジャ8にはさらに、ステープルを打ち込むためのブレード3を保持するブレード保持部8aを有し、ブレード3の先端はノーズ5内に形成された通路位置まで延びる。また、プランジャ8の内周側はバネ9の前端部と係合するバネ係合部8bが設けられ、プランジャ8はバネ9に固定される。プランジャ8が上死点方向に移動するのに連動して、マガジン6からステープルがノーズ5内の通路に配置され、ブレード保持部8aが下死点側に急激に移動する際に、ブレード3の先端(下端)によってステープルがノーズ5の先端から押し出され、図示しない被打込部材に打ち込まれる。バネ9は、プランジャ8とハウジング2の胴体部2aの内壁の間に設置される。
ハウジング2のハンドル部2b内であって、トリガ10と隣接する位置にはトリガスイッチ24が設けられ、トリガ10と連動して動作する。コントローラ100はハウジング2の電池保持部2d内に設置され、電池4は電池保持部2dに着脱可能に取り付けられる。コントローラ100は、図示しない回路基板上に配置された電子回路によって実現でき、マイクロコンピュータ、各種検知回路、半導体スイッチング素子等を含んで構成される。電池4の出力は、ハンドル部2b内に配された図示せぬ配線により、コントローラ100を介してモータ7に接続される。また、コントローラ100内で用いられる制御用の電源電圧を製造する電源回路もコントローラ100に設けられる。
マガジン6は、モータ保持部2cの側部に沿ってノーズ5に接続するように設けられる。ノーズ5からはプッシュレバー20が突出するように設けられ、図示せぬバネにより前方向へ付勢される。プッシュレバー20の後端20aはプッシュスイッチ105を押す構成となっており、被打込み部材にノーズ5を押しつけた状態になると、プッシュレバー20が図示せぬバネの付勢力に反して後方に移動し、後端20aはプッシュスイッチ105を押す状態となる。プッシュスイッチ105は、トリガスイッチ24と直列に接続され、プッシュスイッチ105が押されていない状態では、トリガスイッチ24を引いてもモータ7に電力が供給されないように構成される。従って、ノーズ5が被打込み部材に押しつけられていない状態ではトリガ10を引いてもステープルは射出されないことになる。
マガジン6内には、帯状に連結された複数のステープル(図示せず)が収容され、ノーズ5の通路内にステープルを順次供給する。ノーズ5内の通路(ステープルの射出路)の距離は、ステープルの長さより大きく確保されて、ステープルが被打込み部材と接触するまでにステープルを加速するための助走通路(助走区間)を構成している。
次に、本実施例のバネ9の圧縮開放機構の構成を、図1、図2を用いて説明する。バネ9の圧縮開放機構は、モータ7の動力を変換してプランジャ8をバネ9の力に抗して圧縮させるための動力変換手段である。本実施例では圧縮開放機構は、減速機構11、ギヤホルダ13、ギア14、第一動力伝達ピン15、第二動力伝達ピン16、プランジャ8の第一延出部8cと第二延出部8d、スイッチプレート17、バネ18、停止スイッチ25から主に構成される。
図2は、圧縮開放機構を上方から見た図(図1のA−A部付近から見た図)である。図2は、プランジャ8が下死点にある状態である。ギヤホルダ13には、ギヤ14の回転軸が固定されことによりギヤ14が回転可能に取り付けられる。ギヤ14は遊星キャリア11a(図2では図示せず)の回転軸によってドラム14が矢印の方向に回転する。ギヤ14の回転面の二箇所には、第一動力伝達ピン15、第二動力伝達ピン16が取り付けられる。第一動力伝達ピン15、第二動力伝達ピン16は中心軸がギヤ14に固着され、中心軸に対して回転可能な略円筒形のローラが取り付けられる。ギヤ14の他面(後面側)には、周縁に円周形状よりも小さい径を有し、円周方向に約180度に渡って配置され、回転の軸方向下方に延出する延出部14aが設けられる。延出部14aはその位置によって停止スイッチ25のオン/オフを制御するための案内機構を構成する。
図2において第一動力伝達ピン15は下死点にあり、この際のギヤ14の状態をギヤの回転角度が0度とする。ギヤホルダ13の上方の端部には、停止スイッチ25が取り付けられる。停止スイッチ25は、回転するモータ7を停止させるスイッチであり、停止スイッチ25がオフになると、回転中のモータ7への電力供給が停止されてモータ7の回転が停止する(但し、停止スイッチ25の遮断をモータ7の回転停止に反映させるのに遅延回路を設けるため、停止スイッチ25がオフになると直ちにモータ7への電力供給が停止される訳ではない。詳細については後述する)。さらにギヤホルダ13にはスイッチプレート17が回転軸19を中心に揺動可能にとりつけられ、ねじり式のバネ18でスイッチプレート17の押圧面17aがギヤ14側へ付勢される。
スイッチプレート17は、側面から形状が略L字状の板金部材であり、押圧面17aと直交してギヤ14側に延在する突出部17bを有する。また、突出部17bは、ギヤ14とギヤホルダ13の間隙内へ伸びており、突出部17bの外郭部がギヤ14の回転とともにギヤ14の延出部14aと接触する。突出部17bの形状は図2の方向から見ると、即ち上から見ると略R字状のような形状であって、延出部14aとスムーズに当接する形状となっている。延出部14aと突出部17bが当接するとスイッチプレート17の押圧面17aは停止スイッチ25側へ揺動し(後述する図3の状態)、押圧面17aが停止スイッチ25のボタンを押す構成となる。停止スイッチ25はボタンを押すことにより、接点が開閉する。
一方、ギヤ14はプランジャ8の第一延出部8cと第二延出部8dが接近するように配置される。図2で示す下死点位置においては、プランジャ8から延在する第一延出部8cと第二延出部8dが、ピン15、16に対して図2で示す位置となる。ここで、ギヤ14に取り付けられた第一動力伝達ピン15のギヤ14からの突出高さ(図1での上方向への突出量)は、第二動力伝達ピン16より低くなっていて、プランジャ8の第一延出部8cとは当接するが、第二延出部8dとは当接しないように構成される。これに対して突出高さが高い第二動力伝達ピン16は、第一延出部8c及び第二延出部8dの双方に当接可能である。
次に、本実施例の打込機1による打込み動作について、図2から図8を用いて説明する。図2〜図8は、図1のプランジャ8の圧縮解放機構の動作を説明する図である。まず、プランジャ8は、作業者がトリガ10を操作する前に、下死点位置ではなく待機位置に移動しておく必要がある。この待機位置(初期位置)は、作業者がトリガ10を引いた際にモータ7によって移動開始する初期位置となるものである。この待機位置を示すのが図5の位置であるが、待機位置に移動させるためには、図2の下死点の状態からギヤ14を回転させる事によってプランジャ8を移動しておかねばならない。本実施例の打込機においては、モータ7が回転すると、その回転力は減速機構11を介してギヤ14へ伝達され、ギヤ14は図2の下死点の位置から図2の矢印の方向に回転する。尚、プランジャ8の下死点位置においては停止スイッチ25の状態はオフである。
図3は、ギヤ14が図2の状態から約35度時計方向に回転した状態を示すもので、図3の状態においてもプランジャ9の位置は下死点のままである。図3の状態までギヤ14が回転すると初めて、第一動力伝達ピン15と第一延出部8cが当接する。従って、モータ7が図3の状態からさらに回転すると、第一動力伝達ピン15によって第一延出部8cが図3の左方向に移動するので、プランジャ9が下死点から上死点側に移動を開始することになる。尚、図3の位置では停止スイッチ25の状態はオフである。
図4は、図3の状態から更にギヤ14を回転させて、図2の状態から約42度回転した状態を示す図である。図4では図3の状態に比べて第一動力伝達ピン15と第一延出部8cが当接して、第一延出部8cを僅かならが左方向に移動させている。そして、ギヤ14の延出部14aがスイッチプレート17の突出部17bと当接して、スイッチプレート17の押圧面17aが停止スイッチを25のプランジャ25aを押すため、停止スイッチ25がオン状態になる。
図5は、図4の状態からさらにギヤ14を回転させて、図2の状態から約120度回転した状態を示し、この位置が、作業者がトリガ10を引く際の待機位置となる。打込機1によって、作業を開始するためには予めプランジャ9の位置を図5の状態(ギヤ14の回転角約120度)にしておく必要があるが、図2の状態から図5の状態へのギヤ14の回転は、本実施例では、前回の打撃の終了時に回転させておくように構成した。即ち、打撃が行われた際にギヤ14を図2の位置で止めないで図5の位置まで回転させてから止めるように構成した。さらに、本実施例においては、待機位置は図5の位置に固定とするのではなく、前回の打撃時に要した待機位置から打撃までの時間に応じて待機位置を上死点に近づける、あるいは、遠ざけるように調整するようにした。例えば、電池電圧が低下してモータ7の回転数が低下した際には、プランジャ8が待機位置から上死点まで移動する時間が多くなるため、あらかじめ待機位置を上死点に近づける位置に設定することにより、作業者がトリガを引いてからの打撃までの時間がほぼ一定となるようにした。
図5の状態において、作業者が、打込機1のノーズ5を被打込材に押し付けて、トリガ10を引くと、コントローラ100の制御により電池4からモータ7へと電力が供給され、モータ7の回転が開始する。モータ7が回転するとギヤ14が時計回りに回転することにより、第一動力伝達ピン15が第一延出部8cを図中左方向に移動させるため、プランジャ9が上死点側への移動を開始する。
図6は、ギヤ14をさらに回転させて、図2の状態から約145度回転した状態を示す図である。ここまで、第一動力伝達ピン15と第一延出部8cが当接していたが、ここではさらに、第二動力伝達ピン16と第二延出部8dが当接し始めることにより、2つのピンによってバネ9を圧縮させつつプランジャ8を上死点側に移動させる。このとき、延出部14aと突出部17bとの当接状態から、停止スイッチ25はオン状態のままである。
図7は、ギヤ14をさらに回転させて、図2の状態から約255度回転させた状態を示す図である。この状態では第一動力伝達ピン15と第一延出部8cの当接状態は解消しているが、第二動力伝達ピン16と第二延出部8dは当接している。この状態がプランジャ8の上死点位置であり、このとき、ギヤ14の延出部14aとスイッチプレート17の突出部17bとの当接が解除され、バネ18の作用によりスイッチプレート17の押圧面17aがギヤ14側へ揺動して停止スイッチ25を開放し、停止スイッチ25がオフ状態になる。
図8は、ギヤ14をさらに回転させて、図2の状態から約282度回転させた状態を示す図である。ここまで、第二動力伝達ピン16と第二延出部8dが当接していたため、プランジャ8を上方に移動させていたが、図8の状態において第二動力伝達ピン16と第二延出部8dの当接状態が自動的にはずれて、プランジャ8はバネ9の作用により下死点方向に移動を開始するため、第二延出部8dも矢印方向に急激に移動する。第一延出部8cと第二延出部8dの移動方向には、第一動力伝達ピン15及び第二動力伝達ピン16ともに位置しないため、第一延出部8cと第二延出部8dの移動が妨げられることがない。そのため、プランジャ8はバネ9の力によって急激に移動可能であり、このプランジャ9の移動によって、ステープルが打ち込まれる。尚、この際、停止スイッチ25はオフ状態のままである。停止スイッチ25がオフになったらモータ7の回転を直ちに停止させることも考えられるが、本実施例ではコントローラ100の制御により、停止スイッチ25がオフになってからモータ7を停止させるまでの時間を調整し、ギヤ14が図8の状態から図2の状態に戻り、図3、図4の状態を経て図5の待機位置に至るまでギヤ14を回転させるようにした。さらに、コントローラ100は、電池電圧の変化や、打ち込み機構の経年変化等を考慮して待機位置を調整するように制御した。
ここで、停止スイッチ25の動作をまとめて説明すると、図2の位置では、ギヤ14の延出部14aとスイッチプレート17により停止スイッチ25はオフ状態であり、図4の位置で停止スイッチ25はオンし、打ち込み開始時にはオンした状態である。停止スイッチ25がオン状態を維持したまま、ギヤ14が約255度まで回転すると、ギヤ14の延出部14aと停止スイッチ25の係合が外れて停止スイッチ25はオフ状態となる。さらに281度まで回転して、第二動力伝達ピン16と第二延出部8dの係合がはずれて、打ち込み動作を行う。その後のモータ7の駆動及び/又は回転惰性により、ギヤ14はさらに回転して図4の状態で停止スイッチ25がオンして、待機位置まで回転する。
次に、コントローラ100の構成について、図9を用いて説明する。図9は、本発明の実施例によるコントローラ100の回路構成図である。電池4は、モータ7と第一FET(Field effect transistor:電解効果トランジスタ)101と第二FET102を介して接続されており、第一FET101と第二FET102は直列に接続される。コントローラ用の電源103は、トリガスイッチ24またはプッシュスイッチ105の出力によりオンされ、コントローラ100内の各部に電源を供給する。
コントローラ100における制御の中心はマイコン106である。マイコン106は、例えば16ビット又は32ビットの市販のマイクロプロセッサを用いることができ、マイコン106には、演算手段に加えて記憶手段116を含んで構成される。マイコン106への入力は、電池電圧を検知する電池電圧検出回路107、トリガスイッチ24の出力を検知するトリガスイッチ検知回路109、ノーズ5の動作を検知するプッシュスイッチ105の出力を検知するプッシュスイッチ検知回路108、ファイナルギヤ14の動作によりオンオフする停止スイッチ25などがある。マイコン106は、前記入力により、止具残量検知回路112へ出力を行うことにより、第一FET101をオンオフしてモータ7を適切に制御する。
止具残量検知回路112は、マイコン106からの駆動指示信号に基づいて第一FET101のオンオフ制御をする回路であり、基本にマイコン106の指示に応じて動作する。しかしながら、止具残量検知回路112には、止具残量検知回路113を含み、マガジン6内のステープルの残量が少なくなったことを検知するとマイコン106からの指示に拘わらず第一FET101がオンしないように制御する。これによりステープルの残量が少なくなったときに打込み動作をする、いわゆる空打ちを防止することができる。
マイコン106とは別に設けられたスイッチ検知回路111は、トリガスイッチ54、プッシュスイッチ105のいずれかの入力がある場合には、15分タイマ回路110にカウントリセット信号を出力する。15分タイマ回路110は、コントローラ電源103が入ると同時に自動的にカウントを開始して、打ち込み動作がされないまま15分経過するとコントローラ電源103へ電源オフ信号を出力してコントローラ電源103を切るように構成されている。これによりトリガスイッチ24又はプッシュスイッチ105の入力のない非動作状態で15分以上経過すると自動的にコントローラ100の電源を停止させ、安全にかつ無駄な電力消費を抑制できる。
さらにスイッチ検知回路111は、トリガスイッチ54、プッシュスイッチ105の両方がオン状態の場合には、第二FET102をオンさせる。また、スイッチ検知回路111は、図示せぬ遅延回路を内蔵しておりトリガスイッチ54、プッシュスイッチ105の両方オン状態からどちらかがオフ状態になった場合に、所定時間遅延させて第二FET102をオフさせる。この遅延時間を設けたのは、ギヤ14の回転を、図7で示した状態から図8、図2、そして図3の状態を経て、待機状態である図4の状態になるように制御するためである。
次に、コントローラ100の動作を図10を用いて説明する。初期状態においてギヤ14は、図5に示すように基準状態から約120度回転した状態で止まっている。この状態で、停止スイッチ25はオンしている。連発打ちの動作においては、作業者はトリガ10を引きながらプッシュレバー20を被打込み材に押しつけることによって打ち込みを行うので、図10に示すように最初にトリガスイッチ24がオンになり、次に時刻t1においてプッシュスイッチ105がオンになる。時刻t1においてトリガスイッチ24とプッシュスイッチ105がオンになることにより第二FET102がオンになる。一方、マイコン106もトリガスイッチ24とプッシュスイッチ105のオンを検知して、止具残量検知回路112を介して第一FET101をオンさせる。
第一FET101と第二FET102がオンになったため、モータ7には電池4から電流が流れるので、モータ7は回転を開始して前述の圧縮解放機構の動作によりギヤ14が回転し、プランジャ9の移動を開始する。ギヤ14がさらに回転すると、時刻t2において第二動力伝達ピン16と第二延出部8dが当接し始める(t2)。このとき、所定時間以内に停止スイッチ25がオンしない場合には、モータ7を停止させる。このモータ7を停止させる制御については後述する。
さらにギヤ14が約255度回転した状態で打ち込み直前に停止スイッチ25がオフする(時刻t3)。打ち込みの直前に停止スイッチ25をオフにするのは、打ち込みの際の振動が停止スイッチ25に伝達するのを防止するためであり、このように構成することによって停止スイッチ25の寿命を延ばすことができる。このとき、第一FET51および第二FET52はオン状態である。そして、ここまでのモータ7の通電時間T1(時刻t1〜t3)までの時間をマイコン106のタイマ機能を用いて計測する。そして、通電時間T1に基づいて、これ以降のモータ7の通電時間T2(時刻t3からt5に至る時間)を決定する。
ギヤ14が図2の位置から約282度回転すると、プランジャ8が開放されてステープルを打込む(t4)。停止スイッチ25がオフしてから、T2時間経過後にマイコン106は第一FET101をオフし、モータ7を停止させる(時刻t5)。モータ7は、時刻t5で通電が停止されても回転慣性により回転し、バネ9を圧縮しながらプランジャ8を移動させる。そして、ギヤ14が図2の位置から約42度回転すると、停止スイッチ25がオンする(時刻t6)。モータ7の回転速度が0になると、バネ9の付勢力によりギヤ19を介してモータ8を逆転させる方向に回そうとするが、ワンウェイクラッチ26によりプランジャ8を引っ張った状態で停止保持させることができ、ギヤ14を図5で示す待機状態を保持する。そして、作業者が打込機1を被打込み材から離すことによりプッシュスイッチ105がオフになって(時刻t7)、さらにオフ遅延時間経過後(時刻t8)に第二FETをオフにする。ここで、第二FETをオフにするタイミングを、時刻t7とせずに遅延時間を設けるのは、打撃完了後にプッシュスイッチ55を素早く被打込み材から離してしまう場合があるため、プッシュスイッチ55をオフにするタイミングに拘わらず安定して動作させるためである。尚、第二FETをオフにするタイミングを時刻t7としても良い。
本実施例においては、計時した通電時間T1に基づいて通電時間T2を決定するようにした。その方法は、通電時間T1があらかじめ決めた所定時間範囲内であれば、前回の通電時間T2をそのまま使う。そして、通電時間T1があらかじめ決めた所定時間より長ければ、前回の通電時間T2をΔTだけ伸ばす。また、通電時間T1があらかじめ決めた所定時間より短ければ前回の通電時間T2をΔTだけ短くする。これにより、たとえば、図11に示すように、通電時間T1が長い場合には、通電時間T2を長くすることにより、待機位置を変更させて、下死点からのギヤ14の回転角度を大きくして、次の打撃に至るまでの通電時間T1が短く済むようにした。このように通電時間T1に基づいて、通電時間T2を調整することにより、次の打撃時の通電時間T1を調整することができ、例えば連発打ちの際に、打撃間の時間の間隔を一定に保つことが可能となり打ち込みフィーリングを安定させることができる。
さらに、他の一例として、電池電圧と前回の動作のT2および前回の動作の第一FET101がオフしてから停止スイッチ25がオンするまでの時間T3に基づいてT2を設定することができる。この場合、電池電圧はモータの駆動力を、T3は駆動系の機械損を代表しており、これらを加味することでより正確にT2を設定することができる。電池電圧はモータを駆動する前の電圧を検知するのが望ましい。具体的な方法としては、電池電圧を元にT2aを設定しそれに対して、前回の動作時に測定したT2、T3に基づいた補正値をT2aに加算または減算してT2を設定する。なお、通電時間T2に上限を設定することによって、プランジャの停止位置の上限を設定することもできる。
図10の時刻t2において所定時間以内に停止スイッチ25がオンしない場合には、モータ7を停止させるが、このモータ7を停止させる制御について図12を用いて説明する。前述のように、最初にトリガスイッチ24が、次にプッシュスイッチ105がオンする(t21)と、第二FET102はオンする。一方、マイコン106もトリガスイッチ24とプッシュスイッチ105のオンを検知して、止具残量検知回路112を介して第一FET101をオンさせる。するとモータ7には電池4から電流が流れるので、モータ7は回転を開始して前述の圧縮解放機構の動作によりギヤ14も回転しバネ9を圧縮し始める。もし停止スイッチ25が故障していてオンしない場合、所定時間T41以内に停止スイッチ25がオンしない場合には、モータを停止させる。(t22)。このとき、プッシュスイッチ105をオフして、再びオンさせると(t24)、再び、モータ7を駆動させる。しかし、モータを停止させる時間T42はT41よりも短く設定する。
さらに停止スイッチ25が故障していてオンしない場合に、プッシュスイッチ105をオフして再びオンさせた場合には(時刻t27)は、モータ7を駆動させるが、モータを停止させる時間T43はT42よりもさらに短く設定する。なお、正常に打ち込み動作を行った場合には、このモータを停止させる時間を初期設定に戻す。これにより、停止スイッチ25が故障していてオンしない場合において繰り返し駆動させた場合においても、設定時間T4を徐々に短くしていくので、打ち込みを行うことはない。
以上説明したように本実施例によれば、通電時間T1に基づいて打ち込み後の通電時間T2を可変させることにより、モータ7の駆動開始から打ち込みまでの時間を所定値近辺に収束させることができ、打ち込みフィーリングを向上させることができる。特に、電池4の電圧変動の大きい場合や、機械損のばらつきや変動が大きい場合に、打ち込み時間を一定に保つことが可能であり、打ち込みフィーリングのよい電動式打込機を提供できる。
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えばモータを制御するコントローラ100の回路は本実施例で示したものに限らず、同様の作用効果を得られるものであれば他の構成で実現しても良い。また、プランジャ9の待機位置を調整するために、打ち込み後の通電時間T2を可変させることにより実現したが、通電時間T2だけの制御だけでなく、その他の手段や、機械機構の工夫によりプランジャ9の待機位置を調整できるように構成しても良い。
1 打込機 2 ハウジング 2a 胴体部
2b ハンドル部 2c モータ保持部 2d 電池保持部
3 ブレード 4 電池
5 ノーズ 6 マガジン 7 モータ 8 プランジャ
8a ブレード保持部 8b バネ係合部 8c 第一延出部
8d 第二延出部 9 バネ 10 トリガ 11 減速機構
11a 遊星キャリア
12 ダンパ 13 ドラム 14 ギヤ 15 第一動力伝達ピン
16 第二動力伝達ピン 17 スイッチプレート 17a 押圧面
17b 突出部 18 バネ 20 プッシュレバー
20 (プッシュレバーの)後端
24 トリガスイッチ 25 停止スイッチ
100 コントローラ 105 プッシュスイッチ

Claims (9)

  1. ハウジングと、該ハウジング内に収容されるモータと、
    前記ハウジング内で往復移動することによって止具を打込むためのプランジャと、
    前記プランジャを止具の打撃方向に付勢するバネと、
    前記モータの回転力によって前記プランジャを前記バネの蓄勢方向に移動させる圧縮解放機構を有し、
    蓄勢された前記バネの圧縮力を開放することによって前記プランジャを移動させて前記止具を打ち込む電動式打込機において、
    トリガを引いて前記モータの駆動を開始する際の前記プランジャの待機位置を、打撃時のプランジャの移動状況に応じて可変させることを特徴とする電動式打込機。
  2. 前記プランジャは、前記バネが最大圧縮された上死点位置と、前記バネが最大伸張された下死点位置との間で移動可能であり、
    前記待機位置は、前記下死点位置から前記上死点位置側に移動した位置であることを特徴とする請求項1に記載の電動式打込機。
  3. 前記圧縮解放機構は、前記モータの回転を減速する減速手段と、
    該減速手段によって回転され、側面にピンを有するギヤと、
    前記ギヤの回転方向を制限するためのワンウェイクラッチ機構を有し、
    前記ピンを前記プランジャに設けられた突起部と当接させることにより前記プランジャを上死点方向に移動させることを特徴とする請求項2に記載の電動式打込機。
  4. 前記モータへの電源供給ラインに直列にスイッチング素子を接続し、
    前記スイッチング素子を制御する制御部を設け、
    前記モータへの電源供給は、前記制御部によって前記スイッチング素子を用いてトリガスイッチと非連動に制御されることを特徴とする請求項3に記載の電動式打込機。
  5. 前記制御部は、
    前記モータが回転を開始して打撃するまでの通電時間(T1)を計測し、
    前記通電時間(T1)に基づいて打撃後に前記モータを停止させるまでの通電時間(T2)を決定し、
    前記通電時間(T2)が経過したら前記スイッチング素子を用いて前記モータへの電力供給を遮断させることを特徴とする請求項4に記載の電動式打込機。
  6. 前記制御部は、前記通電時間(T1)があらかじめ決められた値より大きいときには、前記通電時間(T2)を前回の値より大きくし、前記通電時間(T1)があらかじめ決められた値より小さいときには、前記通電時間(T2)を前回の値より小さくすることを特徴とする請求項5に記載の電動式打込機。
  7. 前記制御部は、前記通電時間(T1)及び通電時間(T2)の関係を格納する記憶手段を有し、前記記憶手段に格納されたデータと実際の打ち込み時の通電時間(T1)に基づいて、前記通電時間(T2)を設定することを特徴とする請求項6に記載の電動式打込機。
  8. ハウジングと、該ハウジング内に収容されるモータと、該モータを駆動する電池と、
    前記ハウジング内で往復移動することによって止具を打込むためのプランジャと、
    前記プランジャを止具の打撃方向に付勢するバネと、
    前記モータの回転力によって前記プランジャを前記バネの蓄勢方向に移動させて所定位置で前記プランジャを開放する圧縮解放機構を有し、
    蓄勢された前記バネの圧縮力を開放することによって前記プランジャを移動させて前記止具を打ち込む電動式打込機において、
    トリガを引いて前記モータを駆動させる際の前記プランジャの待機位置を、前記電池の残容量に応じて変更することを特徴とする電動式打込機。
  9. 前記電池の残容量が減少するにつれ前記待機位置を前記上死点側に近づけることを特徴とする請求項8に記載の電動式打込機。
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