JP2011073095A - 打込機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ネジを打ち込むと共に回転させて締め込むことができる打込機の提供。
【解決手段】モータ15の回転軸15Aとロッド部33との間には、これらを駆動連結し該モータ15の回転軸15Aの回転を該ロッド部33に伝達することにより該ロッド部33及びビット30を回転させてネジ61を締め込ませるモータ回転伝達機構を備えている。該モータ回転伝達機構は、該ロッド部33の上端部に設けられた被ガイド部32Aと、シリンダ22の拡径部22A内に設けられ該ロッド部30の軸心を中心として回転可能であり該被ガイド部32Aを該ロッド部30の軸方向へ案内可能な筒状ガイド部材25と、該モータ15の回転軸15Aの回転を該ガイド部に伝達する遊星歯車機構35とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明はねじ等の留具を被打込材に打込むと共にねじ込むための打込機に関する。
従来より釘等の留具を被打込材に打込む燃焼式釘打機が知られている。燃焼式釘打機では、燃焼室内において噴射された燃料を含む混合ガスを燃焼し、その混合ガスの体積膨張を動力に転換する。混合ガスの燃焼性能を向上させるため、燃焼室内にファンを設け、このファンにより燃料と空気を攪拌している。ファンはモータにより回転され、ファンにより燃焼室内に乱流を発生させて燃焼を促進する。燃焼室内で爆発的な燃焼を発生させてシリンダ内のピストンを駆動させ、体積膨張を動力に転換して釘を打ち込む。燃焼後にはシリンダ内から排ガスを本体外へ排出するためにファンを回転させて、本体上方から新たな空気を導入するとともに排ガスを本体下方に形成した排気穴から排出してシリンダ内の掃気を行う。このような燃焼式釘打ち機は、たとえば特開2005−329533号公報(特許公報1)に記載されている。
特開2005−329533号公報
しかし、燃焼室内に噴射された燃料を含む混合ガスを燃焼し、その混合ガスの体積膨張を動力に転換する構成の工具としては、上述した釘打機のように釘等の留具をその軸方向へ打ち込むもののみであり、留具を打ち込むと共に回転させて締め込むものは存在しなかった。
そこで、本発明は、ネジを打ち込むと共に回転させて締め込むことができる打込機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、外郭をなすハウジングと、該ハウジングに連結され、ネジを打ち出す射出口を有するノーズと、ネジを収容し該ノーズに供給するマガジンと、被加工物を押圧することにより該ハウジングに対して移動するプッシュレバーと、該ハウジング内において該プッシュレバーの移動に伴って移動する燃焼室枠と、該ハウジングに固定されたシリンダと、該シリンダ内を摺動可能であり、該燃焼室枠の移動と相まって選択的に燃焼室を画成し、該燃焼室内の混合気の爆発膨張により変位するピストンと、該ピストンに連結され、該ピストンの変位によって直線運動してネジを打ち込むビットと、該ハウジング内に配置され、該燃焼室内に配置される攪拌用ファンを回転させるモータと、該モータの回転軸の回転を該ビットに伝達することにより該ビットを回転させてネジを締め込ませるモータ回転伝達機構と、を備えた打込機を提供している。
モータの回転軸の回転をビットに伝達することによりビットを回転させてネジを締め込ませるモータ回転伝達機構を備えているため、ネジの打込みのためのガスの燃焼に際して攪拌用ファンを回転させるモータの回転軸の回転を利用して、ロッド部を回転させネジを回転させてネジを締め込むことができる。
また、モータの回転軸の回転をビットに伝達するような構成としたため、汎用のモータを利用して打込機を構成することができ、打込機の製造に係るコストの低減を図ることができる。また、モータ又はロッド部のいずれか一方が破損した場合にその部分だけを交換すればよいため、修理に係るコストの低減を図ることができる。
ここで、該ビットの軸心と該モータの回転軸とは同軸的な位置関係をなすことが好ましい。ビットの軸心とモータの回転軸とは同軸的な位置関係をなすため、モータの回転軸に直交する方向において打込機の小型化を図ることができる。
また、該ピストン上方には、該シリンダ内を往復動可能であって、下端面側が該ピストンと接続されたロッド部が設けられ、該ロッド部は該モータの回転軸とは別体の回転軸を有し、該モータ回転伝達機構は、該ロッド部の他端部に設けられた被ガイド部と、該ピストン上方でかつ該シリンダ内部に設けられ、該ロッド部の軸心を中心として回転可能であり該被ガイド部を該ロッド部の軸方向へ案内可能なガイド部と、該モータの回転軸の回転を該ガイド部に伝達する歯車機構とを有することが好ましい。
該ピストン上方には、該シリンダ内を往復動可能であって、下端面側が該ピストンと接続されたロッド部が設けられ、該ロッド部は該モータの回転軸とは別体の回転軸を有し、該モータ回転伝達機構は、該ロッド部の他端部に設けられた被ガイド部と、該ピストン上方でかつ該シリンダ内部に設けられ、該ロッド部の軸心を中心として回転可能であり該被ガイド部を該ロッド部の軸方向へ案内可能なガイド部と、該モータの回転軸の回転を該ガイド部に伝達する歯車機構とを有するため、簡単な構成でモータの回転軸の回転をロッド部に伝達することができる。
以上より本発明は、ネジを打ち込むと共に回転させて締め込むことができる打込機を提供することができる。
本発明の実施の形態による打込機を示す部分断面図。 図1のII−II線に沿った要部断面図。
本発明による打込機の実施の形態について図1に基づき説明する。図1に示されるように、燃焼式ネジ打機1はハウジング10を有しており、ハウジング10の上端には開口が形成されている。ハウジング10の当該上端にはヘッドカバー11が取付けられている。ハウジング10とヘッドカバー11とは外枠を構成する。ヘッドカバー11には吸気口11aが形成されており、吸気口11aを通して後述の燃焼室10a内に新鮮な空気を供給可能である。
ハウジング10の側部にはハンドル50が設けられている。ハンドル50には、トリガスイッチ51が設けられており、また、電池52を着脱自在に挿入可能である。ハンドル50にはボンベ室50aが形成されており、ボンベ室50a内には可燃性液化ガスを内含し噴射ロッド71を有するガスボンベ70を着脱自在に収容可能である。また、ハウジング10の一部には、図示せぬ排気口が形成されている。
ハンドル50の下方には、複数のネジ61を装填したマガジン60が設けられている。マガジン60には図示せぬスプリングが設けられており、図示せぬスプリングの付勢力によりネジ61が後述のノーズ12の射出口12aへ搬送され、当該射出口12aにおいて後述のビット30の噛合部30Aがネジ61に当接してネジ61を打ち込むように構成されている。
ハウジング10の下端付近には、被加工物たる図示せぬ被打込材に対向するノーズ12が設けられている。ノーズ12には射出口12aが形成されており、ノーズ12は、後述のビット部30と、図示せぬ被打込材に打込まれるネジ61とを案内する。ノーズ12の下端には、図示せぬ被打込材に当接し被打込材を押圧するプッシュレバー13が図1の上下方向へ往復摺動可能に突出して設けられている。プッシュレバー13の上端部には後述の燃焼室枠21に固定された図示せぬアーム部が接続されている。図示せぬアーム部と後述のシリンダ22との間には、付勢部材である図示せぬスプリングが介装されている。この図示せぬスプリングにより、図示せぬアーム部に連接されたプッシュレバー13が下方へ付勢されている。
ヘッドカバー11よりも下方には、上端開口を覆うシリンダヘッド14が固定されている。後述の燃焼室枠21の上端がシリンダヘッド14に当接した時に、シリンダヘッド14と、後述の燃焼室枠21と、後述のシリンダ22の拡径部22Aと、後述のピストン31上面とにより燃焼室10aが密封された状態で画成される。
シリンダヘッド14の燃焼室10aとは反対の側にはモータ15が設けられており、モータ15の近傍には、点火位置が燃焼室10a内にある点火プラグ17が設けられている。シリンダヘッド14よりも上に位置するヘッドカバー11内の空間はヘッドカバー側空間をなし、シリンダヘッド14よりも下に位置するハウジング10内の空間は燃焼室側空間をなす。シリンダヘッド14は、ハウジング10とヘッドカバー11とからなる外枠内をヘッドカバー側空間と燃焼室側空間とに区画する。
モータ15は、シリンダヘッド14に固定され中空円筒状をなすモータ保持筒16に保持されている。従って、モータ15はモータ保持筒16を介してシリンダヘッド14に支持され、その上部はヘッドカバー側空間内に配置されている。また、ハウジング10内には、打込機1が図示せぬ被打込材に押し付けられて、後述の燃焼室枠21がストローク上端にあることを検出するための図示せぬスイッチが設けられている。図示せぬスイッチは、プッシュレバー13が所定位置まで上昇した時にオンとなり、このときモータ15の回転が開始される。
モータ15の出力軸たる回転軸15Aの下方には攪拌用ファンを構成するファン19が取付けられており、ファン19は燃焼室10a内に配置されている。燃焼室枠21がシリンダヘッド14と当接する位置にあるときに、ファン19が回転することにより、空気と可燃性ガスとを攪拌混合させ、点火後に乱流燃焼を生じさせて燃焼を促進させる。また、ファン19が回転することにより、後述の燃焼室枠21がシリンダヘッド14から離間して後述の第一の流路10d、第二の流路10eが生じた時、燃焼室10a内の燃焼ガスを掃気すると共にシリンダ22を冷却する。ファン19はトリガスイッチ51がONの状態のとき、及びONの状態からOFFにした後一定時間内回転するように構成されている。
シリンダヘッド14のハンドル50側内には燃料通路10bが形成されている。燃料通路10bの一端はシリンダヘッド14の下端面に開口し、他端側はガスボンベ70と接続されるガスボンベ接続部10cをなす。
ハウジング10内には、ハウジング10の長手方向たる図1の上下方向に移動可能で、上端がシリンダヘッド14の下端面に当接可能な略円筒形状をした燃焼室枠21が設けられている。燃焼室枠21は、チャンバ21Aとチャンバヘッド21Bとにより構成されている。燃焼室枠21には、図示せぬアーム部が連結固定されており、このため、プッシュレバー13の上下移動に伴って燃焼室枠21も上下移動する。
ハウジング10内であって燃焼室10aの下方には、燃焼室枠21の内周面に当接して燃焼室枠21の移動を案内するシリンダ22が、ハウジング10に固定されて設けられている。シリンダ22は略円筒状をしており、図1の上下方向へ軸心が指向して配置されている。シリンダ22の上半分は径の大きな拡径部22Aをなし、下半分は径の小さな縮径部22Bをなしている。シリンダ22の下部には排気穴22aが形成されており、排気穴22aには当該排気穴22aを選択的に塞ぐ図示せぬ逆止弁が設けられている。また、シリンダ22の下端部には、ゴム等の弾性体により構成されるバンパ24が配置されている。後述のピストン31が下方に移動してゆくと、ピストン31は下死点でバンパ24に衝突するように構成されている。
シリンダ22の拡径部22A内には外径が拡径部22Aの内径に略一致する筒状ガイド部材25が設けられている。筒状ガイド部材25は、拡径部22Aと同軸的な位置関係でシリンダ22の拡径部22A内に設けられており、拡径部22A内においてシリンダ22の軸心を中心として回転可能、且つシリンダ22の軸方向へ移動不能に拡径部22Aに支持されている。筒状ガイド部材25の内周面には、筒状ガイド部材25の軸方向へ延びる一対の溝25a、25aが形成されている。
また、シリンダ22の縮径部22B内には、縮径部22Bに対して往復摺動可能なピストン31が設けられており、ピストン31はシリンダ22内をピストン上室とピストン下室に区画する。ピストン31側のロッド33の下端部には角孔が形成されており、ビット30が角孔で回転不能に取付けられる。
ロッド部33は、略円柱状をした棒状をなしており、その軸心がシリンダ22の軸心及びモータ15の回転軸15Aと同軸的な位置関係をなしてシリンダ22内に配置されている。ロッド部33の長手方向の下端側にピストン31が配置されている。ロッド部33の角孔においてビット30は、ロッド部33に設けられたボール31Aにより抜け止めされており、このことによりピストン31に対してビット30は回転不能であるが、ビット30の軸方向においてビット30はピストン31に対して移動不能であり同方向においてビット30はピストン31と一体で移動可能とされている。
ビット30の下端部は、十字状に突出して形成された噛合部30Aを有しており、噛合部30Aは、後述のようにノーズ12の射出口12aにあるネジ61のヘッドと当接し回転することにより、ネジ61を図示せぬ被打込材に対して締め込むように構成されている。
ロッド部33の上端部には被ガイドフランジ部32が設けられている。被ガイドフランジ部32は、ロッド部33の上端部に略フランジ状をなして設けられており、その周縁部には筒状ガイド部材25の溝25a、25aにそれぞれ係合する被ガイド部32A、32Aが設けられている。ロッド部33及びピストン31と一体で被ガイドフランジ部32は、被ガイド部32Aが筒状ガイド部材25の溝25aに係合した状態で溝25a内を筒状ガイド部材25の軸方向へ移動することにより、シリンダ22内をシリンダ22の軸心位置においてシリンダ22の軸方向へ移動可能である。また、後述のように筒状ガイド部材25はモータ15の回転軸15Aが回転することによりシリンダ22の軸心及びロッド部33の軸心を中心として回転する。ロッド部33、ピストン31、及び被ガイドフランジ部32がロッド部33の軸方向へ移動している最中に筒状ガイド部材25が回転することで、ロッド部33及びビット30はその軸方向へ移動しながらロッド部33の軸心を中心として回転することができるように構成されている。
筒状ガイド部材25の上方且つシリンダ22の上方には遊星歯車機構35が設けられている。遊星歯車機構35はリングギア35Aと複数の遊星歯車35B、35Bと太陽歯車35Cとを有している。リングギヤ35Aは、その軸心がシリンダ22の軸心位置に一致した位置関係でシリンダ22に固定されている。
遊星歯車35Bは、それぞれリングギヤ35Aと平行に指向する軸心を有しており、リングギヤ35Aの内周面側に配置されてリングギヤ35Aと噛合し、リングギヤ35A内をリングギヤ35Aの軸心の周りを自転しながら公転可能である。リングギヤ35Aの軸心に平行な連結棒35Dが遊星歯車35Bの軸となっており、連結棒35Dの下部は、筒状ガイド部材25の上端部に接続され固定されている。従って、遊星歯車35Bがリングギヤ35Aの軸心の周りを公転、即ち、後述の太陽歯車35Cの周りを公転することにより、連結棒35Dと一体で筒状ガイド部材25が回転する。
太陽歯車35Cは、その軸心がリングギヤ35Aの軸心と一致した位置関係をなしており、遊星歯車35Bと噛合している。太陽歯車35Cの軸心位置には、モータ15の回転軸15Aの下端部が固定されており、太陽歯車35Cはファン19と一体で回転可能である。遊星歯車機構35、被ガイドフランジ部32、被ガイド部32A、及び筒状ガイド部材25はモータ回転伝達機構に相当する。
遊星歯車機構35の下方であって被ガイドフランジ部32の上端面に対向する位置には、ゴム等の弾性体により構成されるフランジ部当接バンパ36が設けられている。ロッド部33及びビット30が下方へ移動してネジ61の打込み及び締め込みを終えた後にロッド部33が上昇してきたときに、被ガイドフランジ部32の上端面がフランジ部当接バンパ36に当接するように構成されている。
次に打込機1の動作について説明する。非作動の状態では、図1に示されるように、図示せぬスプリングの付勢力によりプッシュレバー13は下方に付勢されてノーズ12下端より突出している。この時燃焼室枠21は図示せぬアーム部を介してプッシュレバー13に接続されているので、燃焼室枠21の上端はシリンダヘッド14から離間し、また燃焼室枠21の燃焼室10aを画成する部分と、シリンダ22の上方シール凸部22Cとはそれぞれ離間する。このことにより、シリンダヘッド14と燃焼室枠21の上端との間に外気と通じる第一の流路10dが形成され、また、燃焼室枠21の内周とシリンダ22の外周との間に第一の流路10dに続く第二の流路10eが形成される。この時ピストン31は、シリンダ22の縮径部22Bの上死点位置に停止している。
この状態でハンドル50を把持し、プッシュレバー13を図示せぬ被打込材に押し付けると、プッシュレバー13が図示せぬスプリングの付勢力に抗して上昇し、図示せぬアーム部を介してプッシュレバー13と連接した燃焼室枠21も上昇する。そして燃焼室枠21の上端がシリンダヘッド14に当接した時に、燃焼室10aが密封された状態で画成される。
またプッシュレバー13の移動に伴って、ガスボンベ70をシリンダヘッド14の方向に傾斜させることにより、ガスボンベ70の図示せぬ噴射ロッド71がシリンダヘッド14のガスボンベ接続部10cに押し付けられ、ガスボンベ70内の可燃性液化ガスが燃料通路10bを通して燃焼室10a内に1回だけ噴射される。
更に、プッシュレバー13の移動に伴って燃焼室枠21がストローク端まで上昇すると、図示せぬスイッチがオンとなってモータ15に電力が供給され、ファン19の回転が開始する。ファン19が密封空間となった燃焼室10a内で回転することにより、噴射された可燃性ガスが燃焼室10a内の空気と攪拌混合される。このとき、ファン19の回転に伴い、モータ15の回転軸15Aの回転が遊星歯車機構35を介して筒状ガイド部材25に伝達され、筒状ガイド部材25が回転する。すると、筒状ガイド部材25の溝25aに被ガイド部32Aが係合しているため、被ガイドフランジ部32が筒状ガイド部材25と一体で回転しロッド部33及びビット30が回転する。
この状態でハンドル50のトリガスイッチ51をオンにすると、図示せぬ点火プラグがスパークし、混合ガスに着火して燃焼・膨張する。この燃焼・膨張した混合ガスはピストン31をロッド部33及びビット30と共に下方へ移動させ、ピストン31がシリンダ22内のバンパ24に当接するまでノーズ12内のネジ61は図示せぬ被打込材に打ち込まれると共に回転により締め込まれる。
ピストン31がバンパ24に当接した後に、燃焼ガスは排気穴22aよりシリンダ22外部へ放出される。燃焼ガスがシリンダ22外部へ放出され、シリンダ22及び燃焼室10a内部が大気圧になった時点で排気穴22aの図示せぬ逆止弁は閉じられる。
シリンダ22及び燃焼室10a内部に残った燃焼ガスは、燃焼後であるため高温であり、その燃焼熱がシリンダ22の内壁、燃焼室枠21の内壁から吸収され、シリンダ22等は高温になる。この吸収された熱は、シリンダ22、燃焼室枠21の外壁表面から大気中に放散される。
このシリンダ22等に燃焼ガスの燃焼熱が吸収されることにより燃焼ガスが急冷され、燃焼ガスの体積が減少してピストン31上室の圧力が低下し、大気圧以下になる熱真空の状態となり、ピストン31を初期の上死点位置に引き戻す。
その後、トリガスイッチ51をOFFし、本体を持ち上げ、プッシュレバー13を図示せぬ被打込材から離すと、プッシュレバー13と燃焼室枠21が図示せぬスプリングの付勢により下方へ戻る。トリガスイッチ51をOFFした後、ファン19は一定時間回転し続けている。このとき燃焼室枠21の上方に前述の第一の流路10d、第二の流路10eを生じさせ、ファン19により空気の流れを発生させることでヘッドカバー11に設けられた吸気口11aからきれいな空気を取り込み、ハウジング10の図示せぬ排気口から燃焼後の空気を吐き出すことで、燃焼室10a内の空気を掃気する。その後ファン19が停止し初期の静止状態となる。静止状態になった後、上記過程を再度繰り返すことにより、再びネジ61を打ち込むことができる。
モータ15の回転軸15Aとロッド部33とを駆動連結しモータ15の回転軸15Aの回転をロッド部33に伝達することによりロッド部33及びビット30を回転させてネジ61を締め込ませるモータ回転伝達機構を備えているため、ネジ61の打込みのためのガスの燃焼に際してファン19を回転させるモータ15の回転軸15Aの回転を利用して、ビット30を回転させネジ61を回転させて締め込むことができる。ここで駆動連結とは、モータ15の回転軸15Aが回転することによりロッド部33が駆動して回転するように、モータ回転伝達機構を介して連結されていることを言う。即ち、一つのモータ15でネジ61を打込み、締め込むことができる。
また、ロッド部33とモータ15の回転軸15Aとを別体で構成したため、汎用のモータ15を利用して打込機1を構成することができ、打込機1の製造に係るコストの低減を図ることができる。また、モータ15又はロッド部33が破損した場合にその部分だけを交換すればよいため、修理に係るコストの低減を図ることができる。
また、ピストン31は、ロッド部33にロッド部33と一体でロッド部33の軸方向へ移動可能に設けられ、モータ回転伝達機構は、筒状ガイド部材25と、被ガイドフランジ部32と、被ガイド部32Aと、遊星歯車機構35とを有するため、簡単な構成でモータ15の回転軸15Aの回転をビット30に伝達することができる。
また、ビット30の軸心とモータ15の回転軸15Aとは同軸的な位置関係をなすため、モータ15の回転軸15Aに直交する方向において打込機1の小型化を図ることができる。
本発明の打込機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、モータ回転伝達機構は本実施の形態の構成に限定されない。
本発明の打込機は、圧縮空気を供給するためのホース等が接続されないネジ打ち機であって、ネジ等の留具を強い打込み力及び締め込み力で被打込材に打込む分野において特に有用である。
1・・・打込機 10・・・ハウジング 10a・・・燃焼室 12・・・ノーズ 12a・・・射出口 13・・・プッシュレバー 15・・・モータ 21・・・燃焼室枠 22・・・シリンダ 25・・・筒状ガイド部材 30・・・ビット30A・・・噛合部 31・・・ピストン 32・・・被ガイドフランジ部 32A・・・被ガイド部 35・・・遊星歯車機構 60・・・マガジン 61・・・ネジ

Claims (3)

  1. 外郭をなすハウジングと、
    該ハウジングに連結され、ネジを打ち出す射出口を有するノーズと、
    ネジを収容し該ノーズに供給するマガジンと、
    被加工物を押圧することにより該ハウジングに対して移動するプッシュレバーと、
    該ハウジング内において該プッシュレバーの移動に伴って移動する燃焼室枠と、
    該ハウジングに固定されたシリンダと、
    該シリンダ内を摺動可能であり、該燃焼室枠の移動と相まって選択的に燃焼室を画成し、該燃焼室内の混合気の爆発膨張により変位するピストンと、
    該ピストンに連結され、該ピストンの変位によって直線運動してネジを打ち込むビットと、
    該ハウジング内に配置され、該燃焼室内に配置される攪拌用ファンを回転させるモータと、
    該モータの回転軸の回転を該ビットに伝達することにより該ビットを回転させてネジを締め込ませるモータ回転伝達機構と、を備えたことを特徴とする打込機。
  2. 該ビットの軸心と該モータの回転軸とは同軸的な位置関係をなすことを特徴とする請求項1記載の打込機。
  3. 該ピストン上方には、該シリンダ内を往復動可能であって、下端面側が該ピストンと接続されたロッド部が設けられ、該ロッド部は該モータの回転軸とは別体の回転軸を有し、
    該モータ回転伝達機構は、該ロッド部の他端部に設けられた被ガイド部と、該ピストン上方でかつ該シリンダ内部に設けられ、該ロッド部の軸心を中心として回転可能であり該被ガイド部を該ロッド部の軸方向へ案内可能なガイド部と、該モータの回転軸の回転を該ガイド部に伝達する歯車機構とを有することを特徴とする請求項1記載の打込機。
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