JP2018034252A

JP2018034252A - 打込機

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Publication number: JP2018034252A
Application number: JP2016169251A
Authority: JP
Inventors: 俊徳安富; Toshinori Yasutomi; 裕太野口; Yuta Noguchi
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: JP6862721B2

Abstract

【課題】使用形態に依存する負荷部材の状態を検出することの可能な打込機を提供することである。【解決手段】打撃子１２を上死点から下死点に向けて移動させて打撃子１２で釘５８を打撃する圧力室１３と、打撃子１２を下死点から上死点に向けて移動させる第２移動機構と、を有する打込機１０であって、打撃子１２が上死点から下死点に向けて移動する際に負荷を受けるバンパ３３及びシール部材７９と、打撃子１２が釘５８を打撃する打撃状態を検出する位置検出センサ７２と、が設けられ、第２移動機構は、電動モータと、電動モータの回転力を打撃子１２の移動力に変換する動力伝達機構１４と、電動モータを制御する制御部と、を有し、制御部は、打撃状態に基づいてバンパ３３及びシール部材７９のメンテナンス時期を推定する。【選択図】図３

Description

本開示は、打撃子を移動させ、打撃子で止具を打撃する打込機に関する。

従来、打撃子を移動させ、打撃子で止具を打撃する打込機が知られており、その打込機が特許文献１に記載されている。特許文献１引記載された打込機は、ハウジングと、ハウジング内に設けたシリンダと、シリンダにより移動可能に支持された打撃子と、打撃子に接続されたベローズと、ベローズ内に形成されたガス蓄圧部と、ハウジング内に設けた駆動部と、を有する。打撃子は、ピストンと、ピストンに取り付けられたドライバブレードと、を有する。

駆動部は、打撃子を移動させることによりガス蓄圧部を圧縮し、かつ、ガス蓄圧部の圧縮を解く。駆動部は、モータと、モータとドライバブレードとの間の動力伝達経路を接続及び遮断するクラッチと、モータに電力を供給するバッテリと、を有する。駆動部は、モータの回転力をドライバブレードに伝達してピストンを下死点から上死点に向けて移動させ、ガス蓄圧部を圧縮する。また、ピストンが上死点に移動した後、駆動部がガス蓄圧部の圧縮を解くと、ガス蓄圧部内で圧縮された気体の圧力によってピストンが上死点から下死点に向けて移動し、ドライバブレードが止具を打撃する。

ハウジング内には、ピストンが上死点から下死点に向けて移動する時の衝撃を和らげる負荷部材としてのバンパが収容されている。バンパは軟質ゴム、またはウレタン等の樹脂製である。上死点から下降するピストンがバンパに衝突してバンパが撓み、ピストンは下死点で停止する。

特許第５８４９９２０号公報

しかし、特許文献１に記載された打込機は、長時間の連続使用等により、弾性部材やシール部材、例えば、止具の余剰エネルギーを吸収するバンパやピストンのシール部材が早期に摩耗、破損することで、ガス蓄圧部のガス漏れが発生する場合があった。

本開示の目的は、使用形態に依存する負荷部材の状態を検出することの可能な打込機を提供することである。

一実施形態の打込機は、打撃子を第１位置から第２位置に向けて移動させて前記打撃子で止具を打撃する第１移動機構と、前記打撃子を前記第２位置から前記第１位置に向けて移動させる第２移動機構と、を有する打込機であって、前記打撃子が前記第１位置から前記第２位置に移動する際に負荷を受ける負荷部材と、前記打撃子が前記止具を打撃する打撃状態を検出する状態検出センサと、が設けられ、前記第２移動機構は、モータと、前記モータの回転力を前記打撃子の移動力に変換する動力伝達機構と、前記モータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記打撃状態に基づいて、前記負荷部材の状態を推定する。

一実施形態の打込機は、負荷部材の状態を検出することが可能である。

本発明の一実施形態である打込機の一部を示す側面断面図である。一実施形態である打込機の一部を示す側面断面図である。一実施形態である打込機の正面断面図である。一実施形態である打込機の制御系統を示すブロック図である。打込機の制御例１を示すフローチャートである。打込機の制御例２を示すフローチャートである。負荷部材の寿命を求める際に用いるマップである。負荷部材の寿命を求める際に用いるマップである。負荷部材の寿命を求める際に用いるマップである。負荷部材の寿命を求める際に用いるマップである。負荷部材の寿命を求める際に用いるマップである。

一実施形態の打込機を、図面を参照して説明する。

図１、図２及び図３に打込機１０が示されている。打込機１０は、外殻要素としてのハウジング１１と、ハウジング１１の内部から外部に亘って配置された打撃子１２と、打撃子１２を上死点から下死点に向かう第１方向Ｂ１に移動させる圧力室１３と、打撃子１２を第１方向とは逆の第２方向Ｂ２に移動させる動力伝達機構１４と、ハウジング１１の内部に設けた電動モータ１５と、を有する。

ハウジング１１は、筒形状の本体１６と、本体１６の開口部を閉じたカバー１７と、本体１６に連続するハンドル１８及びモータ収容部１９と、ハンドル１８とモータ収容部１９とを接続する接続部２０と、を有する。蓄圧容器２１及びシリンダ２２がハウジング１１内に設けられ、環状の接続具２３は、蓄圧容器２１とシリンダ２２とを接続している。圧力室１３は蓄圧容器２１内に形成されている。

打撃子１２は、シリンダ２２内に移動可能に配置されたピストン２４と、ピストン２４に固定されたドライバブレード２５と、を有する。ピストン２４は、シリンダ２２の中心線Ａ１方向に移動可能である。中心線Ａ１方向は、第１方向Ｂ１及び第２方向Ｂ２に対して平行である。ピストン２４の外周にシール部材７９が取り付けられており、シール部材７９はシリンダ２２の内面に接触してシール面を形成する。シール部材７９は、圧力室１３を気密に維持する。

シール部材７９は、有機材料製のものを用いることができ、有機材料は、合成ゴム合成樹脂を含む。合成ゴムは、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムを含む。合成樹脂は、四フッ化エチレン樹脂を含む。シール部材７９は、Ｏリングの他、リップパッキンを含む。リップパッキンは、Ｘ形、Ｌ形、Ｕ形の何れでもよい。圧縮性の気体が圧力室１３内に封入されている。圧力室１３に封入する気体は、空気の他、不活性ガス、例えば、窒素ガス、希ガス等を用いることができる。本開示では、圧力室１３に乾燥空気が封入されている例を説明する。

ドライバブレード２５は金属製または樹脂製である。図３に示すように、ドライバブレード２５の長手方向に沿ってラック２６が設けられている。ラック２６は、複数の凸部２６Ａを有する。複数の凸部２６Ａは、中心線Ａ１方向に一定の間隔をおいて配置されている。

図３のように、ホルダ２８が本体１６の内部から外部に亘って配置されている。ホルダ２８は、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製、または、高剛性の合成樹脂製等が好適である。ホルダ２８は、筒形状の荷重受け部２９と、荷重受け部２９に連続したテール部３１と、を有する。テール部３１はモータ収容部１９に連続している。

荷重受け部２９は本体１６内に配置されており、荷重受け部２９は軸孔３２を有する。荷重受け部２９内にバンパ３３が設けられている。バンパ３３は合成ゴム、合成樹脂で一体成形されている。合成ゴムは、軟質ゴムを含み、合成樹脂はウレタン樹脂を含む。バンパ３３は軸孔３４を有する。軸孔３２，３４は、共に中心線Ａ１を中心として配置され、ドライバブレード２５は、軸孔３２，３４内で中心線Ａ１方向に移動可能である。ノーズ部３５がねじ部材７８を用いてテール部３１に固定されており、ノーズ部３５は射出路３６を有する。射出路３６は、空間、若しくは通路であり、ドライバブレード２５は射出路３６内で中心線Ａ１方向に移動可能である。

電動モータ１５はモータ収容部１９内に設けられている。電動モータ１５は、モータ収容部１９に対して回転しないステータ１５Ａと、モータ収容部１９内で回転可能なロータ１５Ｂと、ロータ１５Ｂが取り付けられたモータ軸３７と、を有する。ステータ１５Ａは、通電用のコイルを有し、ロータ１５Ｂは永久磁石を有する。通電用のコイルは、３相、つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３本のコイルを含む。電動モータ１５は、ブラシレスモータである。コイルに通電されて回転磁界が形成され、ロータ１５Ｂが回転する。

モータ軸３７は軸受３８，３９により回転可能に支持されている。モータ軸３７は軸線Ａ２を中心として回転可能である。図２のように、接続部２０に対して着脱可能な蓄電池４０が設けられ、蓄電池４０は、電動モータ１５のステータ１５Ａに電力を供給する。

蓄電池４０は、収容ケース４１と、収容ケース４１内に収容した電池セルとを有する。電池セルは、充電及び放電が可能な二次電池であり、電池セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池の何れかを用いることができる。蓄電池４０は直流電源である。収容ケース４１内に第１端子が設けられ、第１端子は電池セルに接続されている。接続部２０に第２端子が固定され、蓄電池４０を接続部２０に取り付けると、第１端子と第２端子とが通電可能に接続される。

図１のように、ギヤケース４２がテール部３１内に設けられ、減速機４３がギヤケース４２内に設けられている。減速機４３は、入力部材４４、出力部材４５及び３組の遊星歯車機構を有する。入力部材４４は、モータ軸３７に固定されている。入力部材４４及び出力部材４５は、軸線Ａ２を中心として回転可能である。モータ軸３７の回転力は、入力部材４４を経由して出力部材４５に伝達される。減速機４３は、入力部材４４に対する出力部材４５の回転速度を低速とする。

動力伝達機構１４は、本体１６内に設けられている。動力伝達機構１４は、ピンホイール軸４８と、ピンホイール軸４８に固定されたピンホイール４９と、ピンホイール４９に設けたピニオン７７と、を有する。ピンホイール軸４８は、軸受４６，４７により回転可能に支持されている。ピニオン７７は、ピンホイール４９の円周方向に間隔をおいて配置された複数のピン７７Ａを有する。ラック２６を構成する凸部２６Ａの数と、ピニオン７７を構成するピン７７Ａの数とは同一である。動力伝達機構１４は、ピンホイール４９の回転力を、打撃子１２の移動力に変換する。

回転制御機構５１がギヤケース４２内に設けられている。回転制御機構５１は、減速機４３とピンホイール４９との間の動力伝達経路に配置されている。回転制御機構５１は、出力部材４５の回転方向に関わりなく、出力部材４５の回転力をピンホイール軸４８に伝達する。また、回転制御機構５１は、ピンホイール軸４８がドライバブレード２５から伝達される力で回転することを防止する。

また、釘５８を収容するマガジン５９が設けられ、マガジン５９はノーズ部３５及び接続部２０により支持されている。マガジン５９は、釘５８を射出路３６に供給する送り機構を有する。

モータ基板６０がモータ収容部１９内に設けられ、図４に示すインバータ回路６１及び温度検出センサ８０が、モータ基板６０に設けられている。温度検出センサ８０としてはサーミスタを用いることが可能である。インバータ回路６１は、複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子は、それぞれ単独でオン及びオフが可能である。スイッチング素子としては、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor ）または、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor )等を用いることが好適である。

図２のように、制御基板６２が接続部２０内に設けられ、制御基板６２に、図４に示すマイクロコンピュータ６３が設けられている。マイクロコンピュータ６３は、入力ポート、出力ポート、中央演算処理装置、記憶装置及びタイマを有する。マイクロコンピュータ６３は、第２端子及びインバータ回路６１に接続されている。

図４に示すメインスイッチ８１がハウジング１１に設けられている。メインスイッチ８１は、接続部２０またはハンドル１８に設けられている。作業者がメインスイッチ８１を操作する。蓄電池４０が接続部２０に取り付けられている状態で、作業者がメインスイッチ８１をオンすると、蓄電池４０の電圧がマイクロコンピュータ６３に印加され、マイクロコンピュータ６３が起動する。作業者がメインスイッチ８１をオフすると、マイクロコンピュータ６３が停止する。マイクロコンピュータ６３は、メインスイッチ８１がオンされた後、作業者の打込み動作が一定時間検出されない場合、つまり、トリガスイッチ６７及びプッシュスイッチ６９からの信号が一定時間検出されない場合は、自動的にメインスイッチ８１をオフする。

図１に示すように、ハンドル１８にトリガ６６が設けられている。トリガ６６は作業者により操作される。トリガスイッチ６７がハンドル１８内に設けられており、トリガスイッチ６７は、トリガ６６に操作力が加えられるとオンし、かつ、トリガ６６に加えられた操作力が解除されるとオフする。

プッシュレバー６８がノーズ部３５に取り付けられている。プッシュレバー６８はノーズ部３５に対して中心線Ａ１方向に移動可能である。図１のように、プッシュレバー６８を中心線Ａ１方向に付勢する弾性部材７４が設けられている。弾性部材７４は金属製の圧縮コイルバネであり、弾性部材７４は、プッシュレバー６８をバンパ３３から離れる向きで付勢する。ノーズ部３５にストッパ８６が設けられ、弾性部材７４で付勢されるプッシュレバー６８はストッパ８６に接触して停止する。

図４に示すプッシュスイッチ６９がノーズ部３５に設けられている。プッシュスイッチ６９は、プッシュレバー６８が被打込材７０に押し付けられるとオンする。プッシュスイッチ６９は、プッシュレバー６８が被打込材７０から離れるとオフする。

ピンホイール４９の回転状態、つまり、回転角度を検出する位置検出センサ７２が設けられている。位置検出センサ７２はテール部３１に設けられている。また、永久磁石８２がピンホイール４９に取り付けられている。位置検出センサ７２は永久磁石８２が形成する磁界の強度に応じた信号を出力する。位置検出センサ７２は永久磁石８２から離れている。位置検出センサ７２は、非接触形の磁気センサである。

図４に示す位相検出センサ８３が、モータ収容部１９内に設けられている。位相検出センサ８３は、モータ軸３７の回転方向の位置、つまり、位相を検出して信号を出力する。モータ軸３７に永久磁石が取り付けられている。位相検出センサ８３は磁気センサである。位相検出センサ８３は、永久磁石が形成する磁界の強度に応じた信号を出力する。

さらに、図４に示す振動検出センサ８４がハウジング１１内に設けられている。振動検出センサ８４は、中心線Ａ１方向におけるハウジング１１の振動を検出して信号を出力する。振動検出センサ８４としては、加速度センサ、速度センサを用いることができる。振動検出センサ８４は、本体１６の内面、接続部２０の内面、モータ収容部１９の内面、ハンドル１８の内面等に取り付けることができる。

図２のように、接続部２０に表示パネル７１が設けられている。表示パネル７１は、例えば、液晶パネル、ＬＥＤディスプレイを含む。表示パネル７１は、打込機１０の状態、例えば、負荷部材の状態、蓄電池４０の電圧を表示する。負荷部材の状態は、後述する。表示パネル７１は接続部２０の外部に露出しており、作業者は表示パネル７１を目視可能である。なお、メインスイッチ８１は、表示パネル７１に設けられていてもよい。

図４に示す送信部８５がハウジング１１内に設けられている。送信部８５は、例えば、制御基板６２に取り付けられている。マイクロコンピュータ６３から出力される信号は、送信部８５に入力される。送信部８５は情報を信号化して出力する。また、送信部８５から出力された信号をマイクロコンピュータ６３に入力することも可能である。

図４に示すように、打込機１０とは別に設備８６が設けられていると、送信部８５は情報を信号化して設備８６へ送信可能である。また、設備８６から送信部８５に対して情報を送信することも可能である。設備８６は、ハウジング１１の外部に配置され、かつ、打込機１０とは別体である。送信部８５と設備８６とを接続するシステムは、有線システムまたは無線システムの何れでもよい。有線システム及び無線システムは、インターネットを含む。設備８６は、移動可能な携帯端末器、固定設置された受信設備の何れでもよい。

固定型の設備は、打込機１０の販売店に設置された装置、打込機１０の修理店に設置された装置、カスタマーセンターに設置された装置を含む。移動可能な設備８６は、携帯電話、タブレットを含む。

（制御例１）
打込機１０で行われる制御例１は、図５のフローチャートに示されている。作業者はステップＳ１０で蓄電池４０を接続部２０に取り付ける。また、作業者がメインスイッチ８１をオンするとマイクロコンピュータ６３が起動し、マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ１２で釘５８を打撃する条件が成立しているか否かを判断する。

マイクロコンピュータ６３は、トリガスイッチ６７がオフされていること、または、プッシュスイッチ６９がオフされていることのうち、少なくとも一方が検出されると、ステップＳ１２で釘５８を打撃する条件が不成立であると判断し、ステップＳ１３の処理を行い、ステップＳ１１に進む。マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ１３においてインバータ回路６１のスイッチング素子を全てオフする。つまり、蓄電池４０の電力は電動モータ１５に供給されず、電動モータ１５は停止している。

また、ステップＳ１３の処理が行われていると、図３のように、ピニオン７７のピン７７Ａと、ラック２６の凸部２６Ａとが係合しており、ピストン２４はバンパ３３から離れて停止している。つまり、ピストン２４は待機位置で停止している。待機位置は、中心線Ａ１方向で上死点と下死点との間にある。ピストン２４の上死点は、図１及び図３において、中心線Ａ１方向でピストン２４が圧力室１３に最も近づいた位置である。ピストン２４の下死点は、図１のようにピストン２４がバンパ３３に押し付けられた位置である。

ピストン２４が図３のように待機位置で停止していると、ドライバブレード２５の先端２５Ａは、中心線Ａ１方向で、釘５８の頭部５８Ａとノーズ部３５の先端３５Ａとの間に位置する。ピストン２４が待機位置で停止し、かつ、プッシュレバー６８が被打込材７０から離れていると、プッシュレバー６８はストッパ８６に接触して停止している。

マイクロコンピュータ６３は、位置検出センサ７２から出力される信号に基づいて、ピストン２４が待機位置にあることを検出し、マイクロコンピュータ６３は電動モータ１５を停止している。電動モータ１５が停止していると、回転制御機構５１が、ピストン２４を待機位置に保持する。

ピストン２４及びドライバブレード２５は、圧力室１３の空気圧に応じた付勢力を受けており、ドライバブレード２５が受けた付勢力は、ピンホイール４９を介してピンホイール軸４８に伝達される。ピンホイール軸４８が図３で時計方向の回転力を受けると、回転制御機構５１が回転力を受け止め、ピンホイール軸４８の回転を防止する。このように、ステップＳ１２の処理が行われるとピンホイール４９が停止し、ピストン２４が図３の待機位置で停止している。

マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ１２の判断時点で、トリガスイッチ６７がオンされ、かつ、プッシュスイッチ６９がオンされていると、釘５８を打撃する条件が成立していると判断し、ステップＳ１４に進む。マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ１４において、インバータ回路６１のスイッチング素子をオン及びオフする制御を繰り返し、蓄電池４０の電力を電動モータ１５に供給する。すると、電動モータ１５モータ軸３７が回転する。モータ軸３７の回転力は、減速機４３を経由してピンホイール軸４８に伝達される。

モータ軸３７及び出力部材４５の回転方向は同一であり、出力部材４５が回転すると、出力部材４５の回転力はピンホイール４９に伝達され、ピンホイール４９は、図３で反時計方向に回転する。ピンホイール４９が図３で反時計方向に回転すると、ピンホイール４９の回転力が、ドライバブレード２５及びピストン２４に伝達され、ピストン２４が中心線Ａ１方向で圧力室１３に近づく向きで移動する。つまり、ピストン２４は、圧力室１３の空気圧に抗して、待機位置から上死点に向けて移動する。ピストン２４が待機位置から上死点に向けて移動すると、圧力室１３の空気圧が上昇する。

ピストン２４が上死点に到達すると、ドライバブレード２５の先端２５Ａは、釘５８の頭部５８Ａよりも上に位置する。また、ピストン２４が上死点に到達すると、ピニオン７７のピン７７Ａが、ラック２６の凸部２６Ａから解放される。このため、ピストン２４及びドライバブレード２５は、圧力室１３の空気圧で下死点に向けて移動する。ドライバブレード２５は、ステップＳ１５で射出路３６にある釘５８の頭部５８Ａを打撃し、釘５８は被打込材７０に打ち込まれる。

また、釘５８の全体が被打込材７０に食い込んで釘５８が停止すると、その反力でドライバブレード２５の先端２５Ａが釘５８の頭部５８Ａから離れる。また、ピストン２４はバンパ３３に衝突し、バンパ３３が弾性変形することで、ピストン２４及びドライバブレード２５の運動エネルギを吸収する。

また、電動モータ１５のモータ軸３７は、ドライバブレード２５が釘５８を打撃した後も回転する。そして、ピニオン７７のピン７７Ａがラック２６の凸部２６Ａに係合すると、ピンホイール４９の回転力でピストン２４が、図１において再度上昇する。マイクロコンピュータ６３は、釘５８の打ち込み後もステップＳ１６でピンホイール４９の位置を検出している。マイクロコンピュータ６３は、ピンホイール４９の位置から、ピストン２４が図３の待機位置に到達したことを検出すると、ステップＳ１３に進み、電動モータ１５を停止する。つまり、ピンホイール４９が停止し、回転制御機構５１がピストン２４を待機位置に保持する。

また、マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ１６でピンホイール４９の位置を検出することに加え、その他の情報、つまり、ハウジング１１の振動、ハウジング１１内の温度を検出する。さらに、マイクロコンピュータ６３が起動している間、ステップＳ１６の処理は常時行われ、マイクロコンピュータ６３は、起動中に検出した情報を、打込機１０の使用履歴として記憶する。なお、ステップＳ１１においてメインスイッチ８１がオフされていると、マイクロコンピュータ６３が停止し、図５の制御を終了する。

（制御例２）
打込機１０で行われる制御例２は、図６のフローチャートに示されている。制御例２は、マイクロコンピュータ６３が起動している間に行うサブルーチンである。マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ２０で位置検出センサの信号、温度検出センサの信号、振動検出センサの信号を処理する。ステップＳ２０の処理は、マイクロコンピュータ６３に記憶されている打込機１０の使用履歴を読み込むものである。マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ２０で行った信号の処理結果に基づいて、ステップＳ２１で負荷部材の状態である実際の寿命Ｎ１を推定する。

負荷部材は、バンパ３３及びシール部材７９である。圧力室１３を気密にシールするシール部材７９は、ピストン２４が移動するとシリンダ２２の内周面に対して擦れ、摩耗及び変形する。また、バンパ３３は中心線Ａ１方向の圧縮荷重を受けて変形する。バンパ３３及びシール部材７９は、打込機１０を連続使用した場合に温度が上昇する。

負荷部材の寿命Ｎ１は、打ち込み本数Ｎ、釘の打ち込み動作同士の間隔Δｔの回数、ハウジング１１内や負荷部材の温度、ハウジング１１の振動状態、釘の打ち込み時間の合計ｔ等の要因から求める。ハウジング１１の振動状態は、単位時間当たりにおけるハウジング１１の加速度から推定される。ここで、ハウジング１１の加速度は、釘５８の長さや被打込み材の硬度等に依存する。釘５８が短い程、ハウジング１１に生じる加速度は大きい。また、負荷部材の温度は、打込み回数とその連続時間、ハウジング１１内やモータ、スイッチング素子などの検出温度から推定可能である。負荷部材の寿命は、これらの要因に基づいて変化する。

マイクロコンピュータ６３は、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃのマップ、図８Ａ，図８Ｂのマップを記憶している。これらのマップは、実機試験または解析の結果から作成されている。マイクロコンピュータ６３は、これらのマップを用いて、実際の寿命Ｎ１を求める。図７Ａのマップは、寿命係数βと、単位時間（／秒）当たりにおける釘の打ち込み本数との関係を示す。打ち込み本数が１本である場合の寿命係数βは、打ち込み本数が２本以上である場合の寿命係数βよりも大きい。図７Ｂのマップは、寿命係数βと、単位時間（／秒）当たりにおける打ち込み動作同士の間隔Δｔの回数との関係を示す。間隔Δｔの回数が１回である場合の寿命係数βは、間隔Δｔの回数２回以上である場合の寿命係数βよりも大きい。なお、打ち込み動作の回数は、打撃子１２の動作回数であり、釘５８の有無に関わりなくカウントされる。

図７Ｃのマップは、寿命係数βと、打込機１０を使用する作業の１回あたりの連続作業時間との関係を示す。連続作業時間は、メインスイッチ８１が押されてマイクロコンピュータ６３が起動した時点から、再びメインスイッチ８１が押され、マイクロコンピュータ６３が停止するまでの時間である。連続作業時間が少ない場合の寿命係数βは、連続作業時間が長い場合の寿命係数βよりも大きい。寿命係数βが大きい程、寿命が長いことを意味する。

図８Ａのマップは、寿命係数αと温度との関係を示す。温度１５℃〜４０℃の範囲における寿命係数αは、これ以外の温度範囲における寿命係数αよりも大きい。寿命係数αが大きい程、実際の寿命Ｎ１が長くなる。バンパ３３は合成ゴムで一体成形されており、シール部材７９は、合成ゴムまたは合成樹脂で一体成形されている。バンパ３３が低温で硬化すると、振動吸収性が低下する。シール部材７９が低温で硬化すると、シリンダ２２の内面に対する密着性が低下し、シール性が低下する。シリンダ２２とシール部材７９とでは、熱膨張係数が異なり、高温ではシール部材７９のシール性が低下する。

図８Ｂのマップは、寿命係数γと、ハウジング１１の振動との関係を示す。ハウジング１１が振動する際の加速度が小さい範囲における寿命係数γは、これよりも加速度が大きい範囲における寿命係数γよりも大きい。寿命係数γが大きい程、寿命が長くなる。なお、図７Ａ，図７Ｂのマップ及び図８Ａ，図８Ｂのマップに示す各種の値は、単位時間あたりの平均値を用いる。

バンパ３３とシール部材７９とは役割が異なり、かつ、材質が異なり、かつ、受ける負荷も異なる。したがって、バンパ３３の寿命と、シール部材７９の寿命とは異なる。しかし、実機において一方の寿命が到来した場合は、バンパ３３及びシール部材７９を同時期に交換する方が作業効率が良い。このため、本実施形態では、バンパ３３及びシール部材７９のうち、早期に寿命となるバンパ３３を基準として、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃのマップ、図８Ａ，図８Ｂのマップが作成されている。

マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ２２で負荷部材をメンテナンスする時期であるか否かを判断する。実際の寿命Ｎ１が目標寿命Ｎ２未満であると、負荷部材のメンテナンス時期であると判断するマイクロコンピュータ６３は、実際の寿命Ｎ１が目標寿命Ｎ２以上であると、負荷部材のメンテナンス時期では無いと判断する。

マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ２２で負荷部材のメンテナンス時期であると判断すると、ステップＳ２３で負荷部材のメンテナンス時期であることを表示パネル７１で出力する。マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ２２で負荷部材をメンテナンスする時期では無いと判断すると、ステップＳ２０に進む。

マイクロコンピュータ６３が行うステップＳ２３の処理は、負荷部材のメンテナンス時期であることを、送信部８５から設備８６に送信する処理を含む。つまり、マイクロコンピュータ６３は、ステップＳ２３において、負荷部材のメンテナンス時期であることを、表示パネル７１に表示する処理、または、設備８６に送信する処理のうち、少なくとも一方を行う。

作業者は、表示パネル７１から出力されるメンテナンス時期を目視して、バンパ３３及びシール部材７９を交換できる。特に、打込機１０毎の状態、例えば、釘５８の打ち込み本数、ハウジング１１内の温度、釘５８打ち込み動作同士の間隔の回数、釘５８の長さ等に応じて、適切な時期にメンテナンスを行うことができる。したがって、バンパ３３及びシール部材７９の性能が正常な状態で、打込機１０を使用できる。

なお、ステップＳ２３で行う処理は、負荷部材のメンテナンス時期であることを出力する処理に代えて、現時点から、負荷部材のメンテナンス時期に到達するまでの期間、釘の打ち込み本数を予測し、予測した期間、釘の打ち込み本数を出力してもよい。

また、マイクロコンピュータ６３は、負荷部材の負荷状態を求める機能の他、打撃子１２を下死点から上死点に移動させる電動モータ１５の制御を行う機能を備えている。このため、負荷部材の負荷状態を検出するために、専用の制御部を設けずに済む。したがって、打込機１０の部品点数の増加を抑制でき、打込機１０の質量の増加を抑制でき、製造コストの上昇を抑制できる。

また、ピンホイール４９の位置を検出する位置検出センサ７２は、打撃子１２の位置を検出する機能を備えている。したがって、負荷部材の負荷状態を検出するために、専用の負荷検出センサを設けずに済む。打込機１０の部品点数の増加を抑制でき、打込機１０の質量の増加を抑制でき、製造コストの上昇を抑制できる。

実施形態で説明した事項の意味を説明する。釘５８の打ち込み本数、打ち込み動作同士の間隔の回数、打ち込み時間の合計、ハウジング１１内の温度、ハウジング１１の振動は、打撃子が止具を打撃する打撃状態に相当する。上死点は第１位置であり、下死点は第２位置であり、圧力室１３は第１移動機構であり、マイクロコンピュータ６３、インバータ回路６１、電動モータ１５、ピンホイール４９、ピニオン７７及びラック２６は、第２移動機構である。

バンパ３３及びシール部材７９は、負荷部材であり、釘５８は止具である。位置検出センサ７２、温度検出センサ８０及び振動検出センサ８４は、状態検出センサである。インバータ回路６１及びマイクロコンピュータ６３は、制御部である。ピンホイール４９は回転部材であり、蓄電池４０は電源部であり、バンパ３３は緩衝部材であり、表示パネル７１及び送信部８５は出力部である。

上記実施形態では、ピストン２４を基準として上死点、下死点、待機位置及び調整位置をそれぞれ説明しているが、ドライバブレード２５について、上死点、下死点、待機位置及び調整位置を把握することも可能である。

打込機は、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、ベローズとピストンとを接続し、ベローズ内に圧力室を形成することも可能である。ベローズを用いる場合、打撃子の移動をガイドするガイド部材は、シリンダに代えてレールを用いればよい。

制御部は、プロセッサ、回路、記憶装置、モジュール及びユニットを含む。打撃子を第２位置から第１位置に向けて移動させるモータは、電動モータの他、油圧モータ、空気圧モータを含む。電動モータは、ブラシ付きモータまたはブラシレスモータの何れでもよい。電動モータの電源部は、直流電源または交流電源のいずれでもよい。電源部は、ハウジングに対して着脱可能なものと、ハウジングに対して電力ケーブルを介して接続されるものと、を含む。

打込機の使用形態は、釘５８の打ち込み本数、打込機１０の連続作業時間、ハウジング１１内の温度、ハウジング１１の振動状態、釘５８の打ち込み動作同士の間隔等を含む。

動力変換機構は、ラックアンドピニオン機構の他、カム機構を含む。回転要素はモータから回転力が伝達される要素であり、回転要素は、ピンホイール４９の他、ギヤ、プーリ、回転軸を含む。出力部は、ＬＥＤランプの点灯及び点滅、ＬＥＤランプによる色別の出力、スピーカによる音声出力を含む。つまり、実施形態において、出力部が行うメンテナンス時期の出力は、人間が目視可能な出力と、人間が聴覚可能な出力と、を含む。

また、図４に示す設備８６は、近距離無線通信または有線の出力端子を介して、データの送信が可能な外部機器を含む。近距離無線通信は、Wi-Fi（登録商標）またはBluetooth （登録商標）等を含む。有線の出力端子は、専用端子、または、既存の端子を通信用に兼用するものを含む。逆に、外部機器から、負荷部材の寿命を求める際に用いるマップに必要なデータを送信部８５に送り、マイクロコンピュータ６３がデータの更新を行うことも可能である。

なお、図３を参照する説明において、ピンホイール４９が反時計方向に回転することを記載している。これは、図３で打込機１０を正面視した状態で、ピンホイール４９の回転方向を説明するために、便宜的に行った定義付けである。被打込材７０は、床、壁、天井、柱、屋根を含む。被打込材７０の材質は、木材、コンクリート、石膏を含む。

１０…打込機、１１…ハウジング、１２…打撃子、１３…圧力室、１５…電動モータ、２４…ピストン、２５…ドライバブレード、２６…ラック、３３…バンパ、４０…蓄電池、４９…ピンホイール、５８…釘、６１…インバータ回路、６３…マイクロコンピュータ、７１…表示パネル、７２…位置検出センサ、７７…ピニオン、７９…シール部材、８０…温度検出センサ、８４…振動検出センサ。

Claims

打撃子を第１位置から第２位置に向けて移動させて前記打撃子で止具を打撃する第１移動機構と、前記打撃子を前記第２位置から前記第１位置に向けて移動させる第２移動機構と、を有する打込機であって、
前記打撃子が前記第１位置から前記第２位置に移動する際に負荷を受ける負荷部材と、
前記打撃子が前記止具を打撃する打撃状態を検出する状態検出センサと、
が設けられ、
前記第２移動機構は、
モータと、
前記モータの回転力を前記打撃子の移動力に変換する動力伝達機構と、
前記モータを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記打撃状態に基づいて、前記負荷部材の状態を推定する、打込機。
前記第１移動機構は、空気圧で前記打撃子を移動させる圧力室を含み、
前記動力伝達機構は、
前記モータの回転力で回転する回転部材と、
前記回転部材の回転方向に沿って設けられたピニオンと、
前記打撃子に設けられ、かつ、前記ピニオンに係合及び解放が可能なラックと、
を有し、
前記打撃子は、前記ピニオンと前記ラックとが解放されると、前記第１移動機構により前記１位置から前記第２位置に移動され、
前記打撃子は、前記ピニオンと前記ラックとが係合されると、前記第２移動機構により前記第２位置から前記第１位置に移動される、請求項１記載の打込機。
前記モータは電動モータであり、
前記電動モータに電力を供給する電源部と、
前記電源部から電動モータに供給する電力を制御するインバータ回路と、
が設けられ、
前記制御部は、前記インバータ回路を制御する、請求項２記載の打込機。
前記打撃子は、
シリンダ内に移動可能に配置され、かつ、前記圧力室の空気圧を受けるピストンと、
前記ピストンに設けられ、かつ、前記止具を打撃するドライバブレードと、
前記ピストンに取り付けられ、かつ、前記シリンダの内面に接触して圧力室を気密に維持するシール部材と、
を有し、
前記負荷部材は、前記シール部材である、請求項２または３記載の打込機。
前記第１位置から前記第２位置に移動する前記打撃子が衝突し、かつ、前記打撃子が移動するエネルギを吸収する緩衝部材が設けられ、
前記負荷部材は、前記緩衝部材である、請求項２乃至４の何れか１項記載の打込機。
前記モータ及び前記制御部を収容するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、かつ、前記負荷部材の状態を出力する出力部と、
を備えている、請求項１乃至５の何れか１項記載の打込機。
前記出力部は、前記ハウジングとは別体で構成され、かつ、前記ハウジングの外部に設けられた設備に対して、前記負荷部材の状態を送信可能である、請求項６記載の打込機。
前記負荷部材の状態は、前記負荷部材のメンテナンス時期を含む、請求項１乃至７の何れか１項記載の打込機。
前記状態検出センサが検出する前記打撃状態は、前記止具が打撃された数を含む、請求項１乃至８の何れか１項記載の打込機。
前記状態検出センサが検出する前記打撃状態は、前記ハウジング内の温度を含む、請求項６または７記載の打込機。
前記状態検出センサが検出する前記打撃状態は、前記ハウジングの振動を含む、請求項６、７、１０の何れか１項記載の打込機。
前記状態検出センサが検出する前記打撃状態は、前記打撃子が前記止具を打撃した時間の合計を含む、請求項１乃至１１の何れか１項記載の打込機。
前記状態検出センサが検出する前記打撃状態は、前記打撃子が前記止具を打撃した動作同士の間隔の回数を含む、請求項１乃至１２の何れか１項記載の打込機。
前記状態検出センサは、前記回転部材の回転状態を検出する位置検出センサを含む、請求項２乃至５の何れか１項記載の打込機。