JP2018001336A - 打込機 - Google Patents

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JP2018001336A JP2016131094A JP2016131094A JP2018001336A JP 2018001336 A JP2018001336 A JP 2018001336A JP 2016131094 A JP2016131094 A JP 2016131094A JP 2016131094 A JP2016131094 A JP 2016131094A JP 2018001336 A JP2018001336 A JP 2018001336A
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Mizuho Nakamura
瑞穂 中村
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Abstract

【課題】蓄圧室を形成する部材に衝撃が加えられても該部材が変形し難い打込機を実現する。
【解決手段】打込機1は、電動モータ20によって駆動されてシリンダ10内を下死点側から上死点側に移動する一方、空気圧によってシリンダ10内を上死点側から下死点側に移動するピストン11と、ピストン11と一体に移動するドライバブレード30と、シリンダ10の上方に設けられ、シリンダ10と連通する蓄圧室13と、互いに対向するように配置されて蓄圧室13を形成するベース部材60およびヘッド部材70と、蓄圧室13の内部においてベース部材60とヘッド部材70の対向方向に延びる補強部材80と、を有する。そして、補強部材80はシリンダ10を取り囲む領域に設けられる。
【選択図】図1

Description

本発明は、釘やピン等の止具を木材や石膏ボード等の被打込材に打ち込む打込機に関する。
打込機は、シリンダ内に往復動可能に収容されたピストンと、ピストンと一体となったドライバブレードと、を有する。ピストンは、シリンダ内において上死点と下死点との間を往復動し、ドライバブレードはピストンの往復動に伴って往復動する。打込機は、ドライバブレードの移動経路上(射出通路)に止具を供給する供給機構をさらに有している。供給機構は、ピストンの下死点側から上死点側への移動に伴ってドライバブレードが所定位置まで上昇すると、射出通路に止具を供給する。その後、ピストンの上死点側から下死点側への移動に伴ってドライバブレードが降下すると、射出通路内で待機している止具がドライバブレードによって打撃される。打撃された止具は、射出通路の出口である射出口から打ち出され、木材や石膏ボード等に打ち込まれる。
ピストンを上記のように往復動させる手段として、空気圧(ガススプリング)を利用する打込機がある。この種の打込機では、シリンダの上方にシリンダと連通する蓄圧室(チャンバ)が設けられる。シリンダ内のピストンが下死点側から上死点側に移動すると(上昇すると)、シリンダおよび蓄圧室に充填されている圧縮性流体(通常は空気)が圧縮され、シリンダおよび蓄圧室の内圧が高まる。その後、上死点に到達したピストンは、空気圧によって上死点側から下死点側に移動する(降下する)。かかるピストンの降下に伴ってドライバブレードも降下し、ドライバブレードによって止具が打撃される。
特開2014−69289号公報
上記のような打込機では、ピストンが上死点に到達したときのシリンダ内および蓄圧室内の空気圧によって打込み力が決定される。そこで、所望の打込み力が得られるようにシリンダおよび蓄圧室の容積と封入圧力が設計される。
ここで、蓄圧室は、ベース部材とベース部材に被せられたヘッド部材とによって形成されている。より具体的には、ベース部材とヘッド部材とは互いに対向し、両者の間に空間(蓄圧室)を形成している。一方、蓄圧室は打込機の頂部に設けられており、打込機を地面や床などに落してしまった場合、ヘッド部材が地面や床などにぶつかって衝撃を受ける可能性が高い。この際、衝撃によってヘッド部材が変形すると蓄圧室の容積が変化し、所望の空気圧が得られなくなる虞がある。また、ヘッド部材が大きく変形してシリンダに接触すると、ヘッド部材に加えられた衝撃がシリンダにまで及んでシリンダが損傷を受ける虞もある。
本発明は、蓄圧室を形成する部材に衝撃が加えられても該部材が変形し難い打込機を実現することである。
本発明の打込機は、電動モータによって駆動されてシリンダ内を下死点側から上死点側に移動する一方、空気圧によってシリンダ内を上死点側から下死点側に移動するピストンと、前記ピストンと一体に移動するドライバブレードと、前記シリンダの上方に設けられ、前記シリンダと連通する蓄圧室と、互いに対向するように配置されて前記蓄圧室を形成するベース部材およびヘッド部材と、前記蓄圧室の内部において前記ベース部材と前記ヘッド部材の対向方向に延びる補強部材と、を有する。そして、前記補強部材は、前記シリンダを取り囲む領域に設けられる。
本発明によれば、蓄圧室を形成する部材に衝撃が加えられても該部材が変形し難い打込機が実現される。
打込機の断面図である。 蓄圧室の構造の一例を示す部分拡大断面図である。 ヘッド部材の内面を示す拡大斜視図である。 蓄圧室の構造の他の一例を示す部分拡大断面図である。 蓄圧室の構造の他の一例を示す部分拡大断面図である。 蓄圧室の構造の他の一例を示す部分拡大断面図である。
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明中で参照する各図面において、同一または実質的に同一の部材には同一の符号が付されている。
図1に示される打込機1はハウジング2を有する。ハウジング2は、シリンダケース3,モータケース4およびハンドル5を備えており、シリンダケース3にはシリンダ10が収容され、モータケース4には電動モータ20が収容されている。モータケース4およびハンドル5は、シリンダケース3から互いに略平行に延びており、モータケース4の端部とハンドル5の端部とは、連結部6によって互いに連結されている。ハウジング2は、ナイロンやポリカーボネート等の合成樹脂によって成形された2つのハウジング半体を有し、これら2つのハウジング半体を突き合わせることによってハウジング2が組み立てられている。
シリンダ10内にはピストン11が往復動可能に収容されている。ピストン11は、シリンダ10の内部において、シリンダ10の軸方向に沿って上死点と下死点との間を往復動する。換言すれば、ピストン11は、シリンダ10内において上死点側から下死点側に移動し、また、下死点側から上死点側に移動する。シリンダ10内には、シリンダ10の内周面とピストン11の上面とによって、ピストン11の往復動に伴って容積が増減するピストン室12が区画されている。
一方、ピストン11の下面にはドライバブレード30が連結されている。ドライバブレード30はピストン11と一体であり、ピストン11と共に往復動する。具体的には、シリンダケース3の先にはノーズ部7が設けられており、ノーズ部7の内側には射出通路が設けられている。ドライバブレード30は、ピストン11の往復動に伴って射出通路内で往復動する。以下の説明では、図1中におけるピストン11およびドライバブレード30の往復動方向を上下方向と定義する。つまり、図1の紙面上下方向を上下方向と定義する。
ハウジング2には、多数の止具を収容するマガジン8が取り付けられている。マガジン8に収容されている止具は、マガジン8が備える供給機構によって、1本ずつ射出通路に供給される。ドライバブレード30は、射出通路に順次供給される止具の頭部を打撃する。頭部が打撃された止具は、射出通路を通過し、射出通路の出口である射出口から打ち出され、木材や石膏ボード等の被打込材に打ち込まれる。
ここで、図1に示されているピストン11は上死点に位置しており、ドライバブレード30の先端は上限位置にある。換言すれば、上限位置とは、ピストン11が上死点にあるときのドライバブレード30の先端の位置である。図1に示されているピストン11が下死点まで移動すると、これに伴ってドライバブレード30も降下し、ドライバブレード30の先端は下限位置に移動する。換言すれば、下限位置とは、ピストン11が下死点にあるときのドライバブレード30の先端の位置である。尚、以下の説明では、ドライバブレード30の先端を“ブレード先端”と呼ぶ場合がある。
シリンダ10の底部には、ゴム製またはウレタン製のダンパ15が設けられている。ダンパ15は、下死点に到達したピストン11を受け止め、ピストン11とシリンダ10との衝突を回避する。ピストン11から下方に向かって延びているドライバブレード30は、ダンパ15を貫通し、シリンダ10の底部に設けられている貫通孔を通ってシリンダ10から突出している。
シリンダ10から突出しているドライバブレード30の軸部の近傍にはホイール50が設けられている。ホイール50は、本実施形態では一方向のみに回転自在に支持されている駆動軸51に固定されており、ホイール50には複数のピンがその周方向に沿って間隔を隔てて取り付けられている。一方、ドライバブレード30の軸部には、その軸方向に沿って複数のラックが設けられている。
モータケース4には、ホイール50の駆動源である電動モータ20が収容されており、電動モータ20の出力軸21は、遊星歯車式の減速機構を介してホイール50の駆動軸51に接続されている。電動モータ20は、ハウジング2の連結部6に装着されたバッテリ9から供給される電力によって作動する。つまり、バッテリ9は電動モータ20の電源である。
連結部6の内部には制御基板40が収容されており、この制御基板40にはコントローラが搭載されている。コントローラは、CPU,ROM,RAM等によって構成されるマイクロコンピュータである。本実施形態では電動モータ20をPWM(Pulse Width Modulation)方式で制御している。
図1に示されるように、シリンダ10の上方には、シリンダ10と連通する蓄圧室13が設けられている。より厳密には、蓄圧室13はピストン室12と連通している。ピストン室12および蓄圧室13には、圧縮性流体(本実施形態では圧縮された空気)が予め充填されている。下死点にあるピストン11を上死点(図1に示される位置)に移動させるときには、コントローラの制御の下で電動モータ20が作動し、ホイール50が回転する。ホイール50が回転すると、ホイール50に設けられている複数のピンとドライバブレード30に設けられている複数のラックとが順次係合し、ドライバブレード30が次第に押し上げられ、ピストン11が下死点側から上死点側に向かって移動する。つまり、ドライバブレード30およびピストン11が上昇する。その後、ホイール50の回転方向において最も下流側にあるピンとドライバブレード30の移動方向において最も下側にあるラックとが係合するまでホイール50が回転すると、ピストン11が上死点に到達し、ブレード先端が上限位置に到達する。
上記のようにピストン11が移動(上昇)する過程で、ピストン室12の空気が蓄圧室13に送り込まれ、圧縮される。その後、ピンとラックとの係合が解除されると、ピストン室12および蓄圧室13内の圧縮空気の圧力(空気圧)によってピストン11が上死点側から下死点側に移動し、ドライバブレード30が降下する。
ここで、ノーズ部7にはプッシュレバー(プッシュスイッチ)7aが設けられている。プッシュレバー7aは、上下方向に移動可能に保持されている一方、コイルばねによって常に下方に向けて付勢されている。プッシュレバー7aは、その先端が被打込部材に押し付けられると、コイルばねの付勢に抗して上方に移動する。また、ハンドル5にはトリガ5aが設けられている。プッシュレバー7aがコイルばねの付勢に抗して上方に移動し、かつ、トリガ5aが操作されると、電動モータ20が始動し、ホイール50が回転する。
以上が本実施形態に係る打込機1の基本的な動作である。つまり、所定条件が満たされると、コントローラの制御の下で電動モータ20が作動してホイール50が回転する。ピストン11が下死点近傍の待機位置に位置する場合は、ホイール50に設けられている複数のピンとドライバブレード30に設けられている複数のラックとが順次係合し、ドライバブレード30が押し上げられる。同時に、シリンダ10内でピストン11が下死点側から上死点側に向かって移動する。また、下死点近傍以外の待機位置(下死点と上死点の間の位置)にピストン11が位置する場合は、待機位置を起点として、上死点側に向けて、ドライバブレード30が押し上げられ、ピストン11が移動する。その後、ピストン11が上死点に到達し、ピンとラックとの係合が解除されると、空気圧(ガススプリング)によってピストン11が上死点側から下死点側に向かって移動し、ドライバブレード30が降下し、止具が打ち出される。以後、所定条件が満たされている限り上記動作が繰り返される一方、所定条件が満たされなくなると待機位置にて上記動作が停止される。すなわち、打込み動作を終了する際には、それが単発打ちの場合であっても、連続打ちの場合であっても、ブレード先端を待機位置に移動させて次回の打込み動作に備えた状態で上記動作が停止される。
図1に示されるように、蓄圧室13は、互いに対向するように配置されたベース部材60とヘッド部材70とによって形成されている。ベース部材60およびヘッド部材70は金属製である。軽量化を実現するため、本実施形態におけるベース部材60およびヘッド部材70はアルミニウム鋳材等によって成形されている。また、ヘッド部材70は、ナイロンやポリカーボネート等の合成樹脂によって成形されたヘッドカバー14によって覆われている。
図2に示されるように、ベース部材60とヘッド部材70とは互いに対向するように突き合されている。具体的には、ベース部材60には、その全周に亘って嵌合溝60aが形成されており、この嵌合溝60aにヘッド部材70の縁70aが嵌合している。さらに、ベース部材60とヘッド部材70との嵌合部にはシール部材としてのOリング61が介在している。
ベース部材60には開口部62が設けられており、開口部62の近傍にはバルブ63が取り付けられている。このバルブ63を介してピストン室12および蓄圧室13に圧縮空気が充填され、または、ピストン室12および蓄圧室13に充填されている圧縮空気が排気される。
ベース部材60の開口部62にはシリンダ10の上部が挿入されており、開口部62の内周面とシリンダ10の外周面との間には、シール部材としてのOリング62aが介在している。また、開口部62に挿入されたシリンダ上部の一部は、ベース部材60を貫通して蓄圧室13の内部に突出している。以下の説明では、ベース部材60の上面を越えて蓄圧室13の内部に突出しているシリンダ上部の一部を“突出部10a”と呼ぶ場合がある。
蓄圧室13の内部に進入しているシリンダ10の突出部10aの外周面にはねじが形成されており、このねじにナット64がねじ結合されている。ここで、開口部62の内径はシリンダ10の外形よりも大きく、シリンダ10の外周面にねじ結合されたナット64は、開口部62の内周面とシリンダ10の外周面との間に収められている。より具体的には、ナット64は、開口部62の内周面と突出部10aの外周面との間に収められている。また、ベース部材60の上面とナット64の上面とは、面一または略面一となっている。より厳密には、ベース部材60の上面のうち、開口部62の周囲の領域とナット64の上面とが、面一または略面一となっている。一方、シリンダ10には、径方向外側に拡がるフランジ部10bが一体成形されている。
ナット64の底面は、ベース部材60の上面に当接しており、フランジ部10bの上面は、ベース部材60の底面に当接している。つまり、ベース部材60がナット64とフランジ部10bとの間に挟まれている。換言すれば、シリンダ10は、ナット64によってベース部材60に固定されている。つまり、ナット64の締め込みに伴ってシリンダ10が上方に引き上げられ、フランジ部10bの上面がベース部材60の底面に圧接されている。
図2,図3に示されるように、ヘッド部材70はドーム形であって、4つのねじ穴71が周方向に沿って形成されている。これらねじ穴71に挿入されたねじによってベース部材60とヘッド部材70とが固定される。
図3に示されるように、ヘッド部材70の内面(天井面)には筒状の補強部材80が一体成形されている。図2に示されるように、補強部材80はヘッド部材70からベース部材60に向かって延びている。具体的には、補強部材80はヘッド部材70からナット64およびベース部材60に向かって延びている。つまり、補強部材80の端面81は、ナット64の上面とその周囲のベース部材60の上面とに跨っている。もっとも、補強部材80の端面81とナット64およびベース部材60の上面との間には僅かな隙間82が存在しており、補強部材80の端面81はナット64およびベース部材60に接触していない。
ここで、隙間82の寸法、つまりナット64およびベース部材60の上面から補強部材80の端面81までの距離(D)は、ナット64とシリンダ10との結合長(L)よりも短い。
もっとも、隙間82は、ベース部材60とヘッド部材70とを隙間なく突き合わせるために設けられているものである。つまり、ベース部材60,ヘッド部材70および補強部材80には、それぞれ公差が存在する。よって、ベース部材60とヘッド部材70とを突き合わせる際、補強部材80が先行してベース部材60に突き当たり、ベース部材60の嵌合溝60aとヘッド部材70の縁70aとの嵌合が不十分になる虞がある。そこで、補強部材80の長さは公差を吸収可能な長さに設定されており、その結果、隙間82が生じている。
図3に示されるように、本実施形態における補強部材80は円筒形状を有する。また、図2に示されるように、補強部材80はシリンダ10よりも大径であって、シリンダ10を取り囲んでいる。つまり、シリンダ10の直上に円筒形状の補強部材80が設けられており、この補強部材80によってシリンダ10の上部が取り囲まれている。
また、補強部材80の周壁には、補強部材80の内外に連通する複数の連通口83が設けられている。本実施形態では、略矩形の連通口83が等間隔で3つ設けられている。よって、補強部材80によって蓄圧室13の内圧の均衡が妨げられることはない。もっとも、連通口83の数や配置間隔に制限はない。
以上のように、本実施形態では、蓄圧室13の内部にベース部材60とヘッド部材70の対向方向に延びる補強部材80が設けられている。よって、ヘッド部材70が衝撃を受けてもヘッド部材70が変形し難く、ヘッド部材70の変形による蓄圧室13の容積変化が防止される。さらに、補強部材80はシリンダ10の直上に設けられ、シリンダ10の上部を取り囲んでいる。よって、ヘッド部材70が変形したとしても、その変形部分がシリンダ10に接触することが防止される。特に、打込機1を地面や床に落下させた場合、ヘッド部材70の角が地面や床にぶつかって変形する(潰れる)可能性が高い。しかし、図2から明らかなように、ヘッド部材70の角とシリンダ10の上部との間に補強部材80が介在しているので、ヘッド部材70の角が変形しても、その変形部分がシリンダ10の上部に接触することが防止される。つまり、補強部材80は、ヘッド部材70を補強するのみでなく、シリンダ10を保護する防護壁としても機能する。
(実施形態2)
以下、本発明の実施形態の他の一例について説明する。もっとも、本実施形態に係る打込機の基本構成は、実施形態1に係る打込機1と共通である。そこで、実施形態1に係る打込機1との相違点についてのみ以下に説明し、共通する構成についての説明は省略する。
図4に示されるように、本実施形態では、補強部材80がベース部材60に一体成形されている。補強部材80は、ベース部材60に設けられている開口部62の周囲からヘッド部材70の天井面に向かって延びている。補強部材80は、図3に示されている補強部材80と同じく円筒形状を有し、その内周面は開口部62の内周面と連続している。さらに、補強部材80の端面81とヘッド部材70との間には隙間82が設けられており、その隙間82の寸法、つまりヘッド部材70の天井面から補強部材80の端面81までの距離(D)は、ナット64とシリンダ10との結合長(L)よりも短い。
本実施形態における補強部材80は、実施形態1における補強部材80と同じく、ベース部材60とヘッド部材70の対向方向に延びており、シリンダ10の上部を取り囲んでいる。よって、本実施形態における補強部材80は、実施形態1における補強部材80と同様の機能を果たす。つまり、補強部材80は、ヘッド部材70の変形を防止するとともに、シリンダ10を保護する。
(実施形態3)
以下、本発明の実施形態の他の一例について説明する。もっとも、本実施形態に係る打込機の基本構成は、実施形態1に係る打込機1と共通である。そこで、実施形態1に係る打込機1との相違点についてのみ以下に説明し、共通する構成についての説明は省略する。
本実施形態に係る打込機は、シリンダ10とベース部材60との固定構造において実施形態1に係る打込機1と相違する。図5に示されるように、本実施形態では、フランジ部10bがシリンダ10の上端に設けられており、フランジ部10bは蓄圧室13の内部に配置されている。よって、フランジ部10bが蓄圧室13の内圧によってベース部材60に押し付けられ、これによってシリンダ10とベース部材60とが固定される。
本実施形態における補強部材80は、図3に示されている補強部材80と同じく円筒形状を有する。また、補強部材80は、ヘッド部材70からベース部材60に向かって延びており、その端面81は、シリンダ10の端面であるフランジ部10bの上面と対向している。もっとも、補強部材80の端面81とフランジ部10bの上面との間には隙間82が設けられており、補強部材80の端面81はフランジ部10bの上面に接触していない。
隙間82の寸法、つまりフランジ部10bの上面から補強部材80の端面81までの距離(D)は、Oリング62aからベース部材60の上面までの距離(d)よりも短い。よって、シリンダ10が何らかの理由によって軸方向(上方)に変位したとしても、Oリング62aが開口部62の外に出る前に、フランジ部10bの上面が補強部材80の端面81に突き当たる。つまり、隙間82の寸法は、その範囲内でシリンダ10が軸方向に変位しても、開口部62の内周面とシリンダ10の外周面との間の気密が保持される寸法に設定されている。換言すれば、補強部材80は、シリンダ10の軸方向への変位を所定範囲内に規制するストッパとしての機能を果たす。
尚、本実施形態における補強部材80もベース部材60とヘッド部材70の対向方向に延びており、シリンダ10の上部を取り囲んでいる。よって、本実施形態における補強部材80もヘッド部材70の変形を防止するとともに、シリンダ10を保護する機能を果たす。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、補強部材80は、ベース部材60またはヘッド部材70のいずれか一方から他方に向かって延びるものに限定されない。例えば、図6に示されるように、ヘッド部材70からベース部材60に向かって延びる第1補強部材91と、ベース部材60からヘッド部材70に向かって延びる第2補強部材92と、によって補強部材80が構成される実施形態もある。かかる実施形態では、第1補強部材91の端面と第2補強部材92の端面とは、隙間なく、または、隙間を介して対向する。
また、補強部材80はシリンダ10を取り囲む領域に設けられればよく、その形状は筒状に限られない。
1 打込機
2 ハウジング
3 シリンダケース
4 モータケース
5 ハンドル
5a トリガ
6 連結部
7 ノーズ部
7a プッシュレバー(プッシュスイッチ)
8 マガジン
9 バッテリ
10 シリンダ
10a 突出部
10b フランジ部
11 ピストン
12 ピストン室
13 蓄圧室
14 ヘッドカバー
15 ダンパ
20 電動モータ
21 出力軸
30 ドライバブレード
40 制御基板
50 ホイール
51 駆動軸
60 ベース部材
60a 嵌合溝
61,62a Oリング
62 開口部
63 バルブ
64 ナット
70 ヘッド部材
70a 縁
71 ねじ穴
80 補強部材
81 端面
82 隙間
83 連通口
91 第1補強部材
92 第2補強部材

Claims (7)

  1. 電動モータによって駆動されてシリンダ内を下死点側から上死点側に移動する一方、空気圧によってシリンダ内を上死点側から下死点側に移動するピストンと、
    前記ピストンと一体に移動するドライバブレードと、
    前記シリンダの上方に設けられ、前記シリンダと連通する蓄圧室と、を備える打込機であって、
    互いに対向するように配置されて前記蓄圧室を形成するベース部材およびヘッド部材と、
    前記蓄圧室の内部において前記ベース部材と前記ヘッド部材の対向方向に延びる補強部材と、を有し、
    前記補強部材は、前記シリンダを取り囲む領域に設けられる、
    打込機。
  2. 前記ベース部材には、前記シリンダの上部が挿入された開口部が設けられ、
    前記補強部材は、前記ヘッド部材から前記シリンダの前記上部の周囲に向かって延びている、
    請求項1に記載の打込機。
  3. 前記シリンダの前記上部の外周面にねじ結合され、前記開口部の内周面と前記シリンダの外周面との間に収められたナットと、
    前記シリンダに設けられたフランジ部と、を有し、
    前記ベース部材は、前記ナットと前記フランジ部との間に挟まれ、
    前記補強部材は、前記ナット、または前記ナットおよび前記ベース部材に向かって延びている、
    請求項2に記載の打込機。
  4. 前記ベース部材には、前記シリンダの上部が挿入された開口部が設けられ、
    前記補強部材は、前記ヘッド部材から前記シリンダに向かって延びており、
    前記補強部材の端面と前記シリンダの端面とは隙間を介して対向し、
    前記隙間の寸法は、その範囲内で前記シリンダが軸方向に変位しても、前記開口部の内周面と前記シリンダの外周面との間の気密が保持される寸法である、
    請求項1に記載の打込機。
  5. 前記ベース部材には、前記シリンダの上部が挿入された開口部が設けられ、
    前記補強部材は、前記開口部の周囲から前記ヘッド部材に向かって延びている、
    請求項1に記載の打込機。
  6. 前記補強部材は、前記ヘッド部材から前記ベース部材に向かって延びる第1補強部材と、前記ベース部材から前記ヘッド部材に向かって延びる第2補強部材と、から構成され、
    前記第1補強部材の端面と前記第2補強部材の端面とは、互いに対向している、
    請求項1に記載の打込機。
  7. 前記補強部材には、その内外に連通する連通口が設けられている、
    請求項1〜6のいずれか一項に記載の打込機。
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