JP3577333B2 - 電動式ファスナ打込機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は電動式のファスナ打込機に関する。より詳細にはファスナ駆動子にはずみ車を結合させる円錐形のクラッチを使うファスナ打込機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機械的に作動するファスナ打込機には、気圧式、電動式、あるいは内燃式など、様々な駆動方法が開発されてきている。今日では、気圧式のファスナ打込機が最も盛んに使用されている。気圧式ファスナ打込機は高度に発展してきたが、コンプレッサその他の付属部品を必要とするため不便もある。圧縮空気源が利用できない現場も多くあり、また、特に狭隘な現場などでは使い勝手が悪い。一方、このような場所でも電源の利用が容易なことが多く、したがって最近では電動式のものが注目されてきている。従来の電動式ファスナ打込機にはファスナの打ち込みをソレノイドに過重負担させているものが多い。一般にこうしたソレノイド型のものは駆動力が弱く、大きな駆動力が要求される場合に使いものにならなかった。そこで従来、これを克服するため考え出されたのが１個または２個以上のはずみ車を利用するものであった。かかる従来技術例としては、米国特許第４，０４２，０３６号、 同第４，１２１，７４５号、 同第４，２０４，６２２号及び同第４，２９８，０７２号、また英国特許第２，０００，７１６号などがある。これらの従来技術をみると、はずみ車を利用したファスナ打込機の開発に多大な時間と努力を費やしていることが分かる。しかしそれにも拘わらずなお多くの課題が残されているのが現状である。例えば２個のはずみ車を用いるものでは各はずみ車に別々のモータを接続しているが、当然、機器を重くし、また嵩高にしてしまうし、またそれらモータを同期させるのが必ずしも容易でない。もう一つの例ではモータシャフトにはずみ車の１個を接続し、ベルト、チェーン、プーリなどを介して接続したもう一つのはずみ車を回転させるものである。しかしこれは装置が複雑となり、調整困難、故障をおこし易いなどの課題がある。別の従来技術として、一方のはずみ車を他方のはずみ車に近づけたり遠ざけたりするものがある。この場合、一方のはずみ車は他方のはずみ車に対して移動可能にされ近づいて作動位置にきたとき、その外縁が固定のはずみ車の外縁から、ファスナ駆動子のほんの僅かの幅以下の最小間隔だけ離れていなければならない。そしてその同じはずみ車は非作動位置へと戻るようにされているが、この移動はずみ車の外縁は固定はずみ車の外縁から最大ではあるがほんの僅かの間隔だけ離れていなければならない。したがって従来、こうした一方を他方に対して移動させる型のものでは扱い難い、複雑なものとなっていた。さらに別の課題は、ファスナ駆動のストローク終了時にファスナ駆動子を常態の非作動位置へ戻すためのファスナ駆動子戻し手段にみられた。この目的を達成する従来技術としてはスプリング、プーリあるいは弾性帯などを使って複雑な装置が開発されている。しかしこうした装置には機内に潤滑剤その他の異物が混入して、破損、汚損、また弾性帯の劣化などが生じ耐久性がないことがわかった。また別の例では、ファスナ駆動のストローク後に常態の非作動位置へ浮動のファスナ駆動子を移動させる爆発力利用の戻しローラおよび遊びローラを使うものがある。しかしこれも満足のいくものではなかった。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
このようにこれまで、種々の大きさのファスナ、特にフレーム組立作業などに要求される頑丈な大きなサイズのファスナを効果的に駆動することができる、信頼性の高い軽量で簡単な電動式ファスナ打込機はなかった。しかしこうした課題に対しては摩擦係合するクラッチ装置を利用するものが開発されてきている。もっともクラッチ装置はファスナ打込機以外の機器には普通に使われているものであって、例えば米国特許第２，２９１，１５１号、 同第４，０３０，５８１号、 同第４，４１６，３５９０号、 同第４，５２６，０５２号及び同第４，５４５，４６９号などは１機構から別の機構へとエネルギを伝導させるクラッチ装置について開示している。こうしたエネルギ伝導を実現するには種々の方法が考えられよう。いずれにせよ、ファスナ打込機にこうしたクラッチ機構を導入することによって上述した様々な課題を解消することができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のファスナ打込機が採用する手段は、請求項１に記載のように、ハウジングと、
該ハウジングに取り付けられたファスナ充填用の弾倉と、
同ハウジング内に設けられた駆動源と、
該駆動源に機械的に結合されたはずみ車と、
該はずみ車と同一軸上で摩擦係合する位置に移動可能に取り付けられたドラムと、
上記ハウジング内に設けられたファスナ駆動子と、
該ファスナ駆動子の駆動路を限定する、上記ハウジングに固定されるガイドと、
上記ファスナ駆動子を移動させる、上記ドラム回りに巻き付け可能な、一端をファスナ駆動子に、他端を上記ドラムに結合させた、ケーブルと、
一端を上記ドラムに、他端を本体に結合させた、作動の１ストローク終了時に上記ドラムを常態の非動作位置へと戻すトーションスプリングと、
上記ドラムを上記はずみ車に摩擦係合するように移動させる、上記駆動子を非作動位置から作動位置へと上記結合手段によって移動させる、ドラム移動手段と、
を有することを特徴とする。

【０００５】
【作用】
本発明の電動式ファスナ打込機は、簡単に言えば、１個のはずみ車をクラッチ部に接続したもので、円錐形のはずみ車を、これに対応する同じ円錐形のドラムに移動可能に配置し、該ドラムにケーブルを介してファスナ駆動子を取り付けたものである。このような本発明のファスナ打込機を作動させると、クラッチ部がドラムを回転しているはずみ車に近づけ摩擦係合させて、ドラムに一端を固定されたケーブルを介してファスナ駆動子を強力に引っ張り弾倉からファスナを打ち込む。ファスナ駆動子の戻しは同じドラムに固定してあるトーションスプリングによって行われる。すなわちドラムの回転中に蓄積されたトーションスプリングの力によって行われる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の電動式ファスナ打込機の１実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【０００７】
図１および図２は同一実施例の側面図と正面図である。ファスナ打込機１は本体２、ハンドル４、ガイド６および弾倉８を有している。本体２は、モータ及びはずみ車を内包するハウジング１０と、該はずみ車と後述のクラッチアクチュエータを保持するシャフトの端部を保持するシャフトのハウジング１２とを有する。
【０００８】
ハンドル４にはトリガ１４が取り付けられ、電源コード１６がこのハンドル４の尾部から伸びている。弾倉８の先端に取り付けられたガイド６は、ファスナ打込機１のファスナ駆動子を通す駆動路１７を有している。上記モータへの電流供給を制御するスイッチ１８もハンドル４に設けられている。
【０００９】
このタイプのファスナ打込機には通常、安全装置が取り付けられている。安全装置の典型的なものとしては図１に示したように、ガイド６の鼻がワークピースに当てられると、安全装置１９がワークピースに対して上方に押しやられるものである。安全装置１９は、トリガ１４が作動位置にないときはワークピースに押し当てられたガイド６の鼻で動かなくするもので、こうしてトリガ１４と安全装置１９とが共に作動させられなければファスナ打込機１を作動しないという通常のものが取り付けられている。
【００１０】
ファスナ打込機１には、電動のモータ２０が本体２内に設置されており、このモータ２０の出力シャフト２０ａに駆動ギヤ２５が固定されている。一方、円錐形のはずみ車２６が、シャフト２８に回転可能に取り付けられている。シャフト２８はブラケット２９ａ、２９ｂを介して本体２内に固定されている。該シャフト２８には同じく円錐形をしたドラム３０およびクラッチアクチュエータ３２が取り付けられる。はずみ車２６の円錐形の外周面は、ドラム３０の円錐形をした内周面と協動するように形成されている。ドラム３０の内周面には摩擦ライニング３４が張設されている。ドラム３０の外周面にはケーブル３６が巻つけられている。ケーブル３６は、平坦な形状の丈夫なメッシュ構造にされるか、または１枚の平坦なケーブルを形成するように構成された連続する複数の鋼ケーブルで構成され、その１端をドラム３０に接続され、他端を取付台４０を介してファスナ駆動子３８に接続されている。取付台４０は駆動用フレーム４２内に設置され、駆動用フレーム４２の頭部の非作動位置と駆動用フレーム４２の底部の非作動位置との間をスライド移動可能にされている。弾性体のストッパ４４が駆動用フレーム４２の底部に設置され、ファスナ駆動子３８の曲部がストッパ４４を衝打すると、その駆動ストロークの終了時に残っているエネルギを吸収する。また駆動用フレーム４２にはドラム用に一対のストッパ４４ａ、４４ｂが設けられている（図１２）。
【００１１】
図９、図１０において、はずみ車２６は、はずみ車２６の凹部５２中に埋設したボールベアリング５０、およびローラベアリング５３を介してシャフト２８に回転可能に設置されている。さらにギヤ５４がはずみ車２６にネジ５６によってしっかりと固着されている。はずみ車２６のギヤ５４はモータ２０の駆動ギヤ２５とかみあわされ、モータ２０が回転するとはずみ車２６が協動して回転する。
【００１２】
ドラム３０も、ドラム３０中に埋設したブッシング５７を介してシャフト２８に回転可能に設置されている。ドラム３０の内周面は円錐形に形成され、そこに摩擦ライニング３４が張設されている。ドラム３０をはずみ車２６から遠ざけるブッシング５７とスペーサ５９間に設けたスプリング５８で、ドラム３０ははずみ車２６に対してシャフト２８上を移動可能にされている。ドラム３０の外周面に窪み６０が設けられ、ケーブル３６がドラム３０のこの窪み６０内に巻き付けて収められるようにされている。ドラム３０はまた、ストッパラグ６１を外方に突出させている。さらにトーションスプリング６２が、一端を本体２に当接させてドラム３０に組付けられている。
【００１３】
本発明のクラッチアクチュエータ部は、シャフト２８に回転可能に取り付けられたプッシャ板６６と、歯付ホイール６８とを主要部に構成されている。プッシャ板６６と歯付ホイール６８との間には薄い金属製またはプラスチック製のディスク７０が設置されている。このディスク７０には等間隔に３個の穴７０ａが穿設されており、３個のボールベアリング７２がこれらディスク７０ａ中に収められてプッシャ板６６と歯付ホイール６８間に設置されている。歯付ホイール６８はまた、プッシャ板６６側へ突出する等間隔に３個のラグ７３が設けられている。
【００１４】
プッシャ板６６はドラム３０の外周面上の４個の凹部３０ａ（図１２）に嵌合する４個の対応する突起７４によってドラム３０に接続され回転させられる。さらにプッシャ板６６の外縁７６（図１３）には平面部７５が設けられている。
【００１５】
歯付ホイール６８の片側はボールベアリング７２に対応して等間隔に３個のランプ６８ａが設けられ（図１４）、これらランプ６８ａ各々の一端にボールベアリング７２を受け止める半球形のポケット６８ｂが形成されている。一方、プッシャ板６６の裏面にも同様に３個のランプ６６ａが等間隔に形成され、これらランプ６６ａ各々の一端にボールベアリング７２を受け止める半球形のポケット６６ｂが、歯付ホイール６８の上記ランプ６８ａおよびポケット６８ｂに対応して形成されている。また、プッシャ板６６および歯付ホイール６８には各々、対応箇所にベアリングのためのレース６６ｃ，６８ｃが設けられ、シャフト２８を中心とする半径上にランプおよびポケットを接続するようにしている。
【００１６】
駆動ストローク中に歯付ホイール６８を定位置に確保するためロックリング８０が設けられている。ロックリング８０の内周面には歯付ホイール６８の外周に設けられた歯に対応して歯が形成されている。
【００１７】
ランプ６８ａがある反対側の歯付ホイール６８に設けられた凹部にベアリング８２が埋設されている。ベアリング８２は、スペーサ８４、８６および８８と協動してクラッチ部３２をシャフト２８上に正しく位置付ける。クラッチアクチュエータ部３２は、スプリング９０、ワッシャ９２、ナット９４でシャフト２８に取り付けられている。ここでスプリング９０はドラム３０の反対方向にクラッチ部３２の横方向の微動を許容する。シャフト２８の反対側にもワッシャ９６、ナット９８が取り付けられ、上記の全部品をシャフト２８上に保持している。
【００１８】
図５に基づきファスナ打込機１の動作を説明すると、前述したように、まずトリガ１４と安全装置１９が共に操作されると、トリガ１４はスイッチ１００に接続されているから、電流をソレノイド１０２へ印加する。するとソレノイド１０２のプランジャ１０２ａが歯付ホイール６８の歯に当接する位置にくるので、ソレノイド１０２が作動されるとプランジャ１０２ａは歯付ホイール６８を図５に示すように右回りに回転させる。本実施例ではソレノイド１０２が１回動くと歯付ホイール６８を３５度ないし４０度回転させる。
【００１９】
さらにラチェット止爪１０４が、ソレノイド１０２のプランジャ１０２ａの反対側の歯付ホイール６８の歯に当接するように配置されていて、歯付ホイール６８が右回りにだけ回転することを確保している。次にレバーアーム１０６がロックリング８０に隣接して本体２内に設けられており、歯付ホイール６８が回転して次の位置へくるとき歯付ホイール６８を確実に停止させるよう歯付ホイール６８のラグ７３と協動する（図１４）。ラグ１０６ａがレバーアーム１０６の最先端の側面で突出し、レバーアーム１０６はスプリング１０８によって常態へと付勢されている。
【００２０】
本発明のファスナ打込機の使い方を以下に説明する。まず電源コード１６を電源につなぎ、弾倉８にファスナの束を装填する。フィーダ（図示せず）がこの弾倉８内でファスナの束を前方へ押し出し、ファスナ束の最先端がガイド６中のファスナ駆動子１７にくるようにする。これで準備完了である。ハンドルをもってスイッチ１８をオンにしてモータ２０の出力シャフト２０ａを回転させる。シャフト２０ａにしっかり固定された駆動ギヤ２５は、モータ２０と同期して回転する。そして駆動ギヤ２５は常にはずみ車２６のギヤ５４とかみあっているから、はずみ車２６のギヤ５４とはずみ車２６も本体２内に不動に固定されているシャフト２８を中心にして回転する。
【００２１】
ワークピースにファスナを打ち込むときは、ガイド６の先端にある安全装置１９をワークピースに押し当ててトリガ１４を指で引くと、ソレノイド１０２に接続しているスイッチ１００が作動し、ソレノイドのプランジャ１０２ａが前方へ動き、クラッチアクチュエータ部３２の歯付ホイール６８をシャフト２８回りに回転させる。
【００２２】
歯付ホイール６８が回転すればディスク７０内のボールベアリング７２が歯付ホイール６８のランプ６８ａおよびプッシャ板６６のランプ６６ａに接触する。歯付ホイール６８が回転していくうちにランプ６６ａ、６８ａに接触しているボールベアリング７２が作用してプッシャ板６６および歯付ホイール６８を遠ざける方向へ動かす（図１０）。プッシャ板６６が歯付ホイール６８から遠ざけられれば、突起７４がドラム３０を押すから、ドラム３０をはずみ車２６へと近づける。ドラム３０がほんの僅か（本実施例では約１ｍｍ強）動けば、摩擦ライニング３４が、回転するはずみ車２６の外周面に接触し、ドラム３０とはずみ車２６とをくっつけて一緒に回転させる。歯付ホイール６８がラチェット止爪１０４（図５）でその右回りの回転を停止されると、ボールベアリング７２がはずみ車２６に蓄積されたエネルギの力でランプの別箇所へと昇るから、プッシャ板６６と歯付ホイール６８とをさらに遠ざけ、スプリング９０を圧縮してクラッチを作動させるに十分な力を供給する。
【００２３】
するとドラム３０に固定されているケーブル３６がドラム３０の外周面に形成されている窪み６０内に、ドラム３０の回転につれて巻き付き始める。ファスナ駆動子３８に固定されているケーブル３６の他端が、ファスナ駆動子３８を駆動用フレーム４２内において下方に引っ張るから、ファスナ駆動子３８は駆動路１７中を強制的に動かされ、ファスナの最先端をその駆動路１７からワークピースへ向けて打ち込むことになる。歯付ホイール６８がプッシャ板６６から離されると、歯付ホイール６８の歯はロックリング８０の内周面に形成された対応する歯にかみ合い、歯付ホイール６８をロックリング８０内に静止させ（図１０）、打ち込みストローク中プッシャ板６６と歯付ホイール６８とは離されている。
【００２４】
打ち込みストローク終了時には、ファスナ駆動子３８の曲部がストッパ４４（図１２）に突き当たり、また、ドラム３０のストッパラグ６１が一方のストッパ４４ａに止められるので、確実に打ち込み動作が停止する。これとほぼ同時に、ボールベアリング７２がプッシャ板６６のポケット６６ｂ、および歯付ホイール６８のポケット６８ｂ中に落ちるから回転しているはずみ車２６と摩擦係合するようドラム３０を押し付けていた力を解除する。ドラム３０をはずみ車２６に摩擦係合するよう押し付けていたスプリング５８は、今度はドラム３０をはずみ車２６から遠ざける方向に作用し、ドラム３０をはずみ車２６から離しクラッチアクチュエータ部３２側へ押しやる。また、ボールベアリング７２が歯付ホイール６８のポケット６８ｂ中に落ちるので、圧縮されたスプリング９０に蓄積された力が歯付ホイール６８をロックリング８０との嵌合から外し、非作動位置へと戻す（図９）。
【００２５】
ドラム３０がはずみ車２６から離されると、ドラム３０に固着され、ドラム３０がはずみ車２６と摩擦係合して回転している間に付勢されたトーションスプリング６２が、もう一方のストッパ４４ｂにストッパラグ６１が突き当たるまで、ドラム３０をはずみ車２６とは逆方向へ回転させる。ドラム３０がトーションスプリング６２の力で回転すると、ケーブル３６がドラム３０の外周面から巻き戻され、ファスナ駆動子３８をその打ち込み作動位置から常態の非作動位置へと戻す。
【００２６】
図１４において、ドラム３０が非作動位置へと回転すると、ドラム３０の凹部３０ａに嵌合しているプッシャ板６６の突起７４の作用で、プッシャ板６６が同期的に回転する。すると、ポケット６６ｂ，６８ｂ中のボールベアリング７２によってプッシャ板６６に回転可能に当接している歯付ホイール６８も同方向へ回転する。歯付ホイール６８が非作動位置へ到達すると、歯付ホイール６８から突出するラグ７３の１個にレバーアーム１０６が突き当たり、それ以上回転しなくなる。
【００２７】
歯付ホイール６８は打ち込み作動の１ストロークごとで２４０度回転することが必要だから、レバーアーム１０６は逆回転をする間、上記１個以外のラグ７３すべてを通過させなければならないが、これはプッシャ板６６に設けられた平面部７５で達成される。歯付ホイール６８が非作動位置へ回転し始めると、第１番目のラグ７３が通過すれば、プッシャ板６６の外縁７６はラグ１０６ａと係合してレバーアーム１０６を歯付ホイール６８から遠ざける方向へ移動させる。プッシャ板６６の平面部７５はラグ１０６ａが次のラグ７３に突き当たって歯付ホイール６８の回転を停止させる位置まで動くままにさせる。
【００２８】
ファスナ駆動子３８が、戻り動作中、ガイド６の駆動路１７から外へ出たときは、フィーダ（図示せず）がファスナの束中の次の最先端のファスナが駆動路１７内にくるように確保する。ここでファスナ打込機１は１ストロークを完了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動式ファスナ打込機の１実施例の側面図である。
【図２】図１の実施例の正面図である。
【図３】図２の３−３における断面図で、ファスナ駆動子が非作動位置にある状態を示す。
【図４】図２の３−３における断面図で、ファスナ駆動子が作動位置にある状態を示す。
【図５】図２の４−４における断面図である。
【図６】図１の５−５における断面図で、ファスナ駆動子が非作動位置にある状態を示す。
【図７】図１の５−５における断面図で、ファスナ駆動子が作動位置にある状態を示す。
【図８】図１の６−６における断面図である。
【図９】図１の７−７における一部拡大断面図で、ファスナ駆動子が非作動位置にある状態を示す。
【図１０】図１の７−７における一部拡大断面図で、ファスナ駆動子が作動位置にある状態を示す。
【図１１】本発明のはずみ車、ドラム、クラッチ部の斜視分解図である。
【図１２】図７の９−９における一部拡大断面図である。
【図１３】本発明のプッシャ板の斜視図である。
【図１４】本発明の歯付ホイールの斜視図である。
【符号の説明】
４ ハンドル
６ ガイド
８ 弾倉
１０ ハウジング
１２ シャフトのハウジング
１４ トリガ
１７ 駆動路
１８ スイッチ
１９ 安全装置
２０ モータ
２５ 駆動ギヤ
２６ はずみ車
２８ シャフト
３０ ドラム、 ３０ａ 凹部
３２ クラッチ部
３４ 摩擦ライニング
３６ ケーブル
３８ ファスナ駆動子
４０ 取付台
４２ 駆動用フレーム
４４ ストッパ
５０ ボールベアリング
５４ はずみ車のギヤ
５８ スプリング
６０ 窪み
６１ ストッパラグ
６２ トーションスプリング
６６ プッシャ板、 ６６ａ ランプ、６６ｂ ポケット、６６ｃ レース
６８ 歯付ホイール、６８ａ ランプ、６８ｂ ポケット、６６ｃ レース
７０ ディスク ７０ａ 穴
７２ ボールベアリング
７３ ラグ
７４ 突起
７５ 平面部
７６ 外縁
８０ ロックリング
９０ スプリング
１００ スイッチ
１０２ ソレノイド、１０２ａ プランジャ
１０４ ラチェット止爪
１０６ レバーアーム、１０６ａ ラグ
１０８ スプリング

Claims (1)

1. ハウジングと、
   該ハウジングに取り付けられたファスナ充填用の弾倉と、
   同ハウジング内に設けられた駆動源と、
   該駆動源に機械的に結合されたはずみ車と、
   該はずみ車と同一軸上で摩擦係合する位置に移動可能に取り付けられたドラムと、
   上記ハウジング内に設けられたファスナ駆動子と、
   該ファスナ駆動子の駆動路を限定する、上記ハウジングに固定されるガイドと、
   上記ファスナ駆動子を移動させる、上記ドラム回りに巻き付け可能な、一端をファスナ駆動子に、他端を上記ドラムに結合させた、ケーブルと、
   一端を上記ドラムに、他端を本体に結合させた、作動の１ストローク終了時に上記ドラムを常態の非動作位置へと戻すトーションスプリングと、
   上記ドラムを上記はずみ車に摩擦係合するように移動させる、上記駆動子を非作動位置から作動位置へと上記結合手段によって移動させる、ドラム移動手段と、
   を有することを特徴とする電動式ファスナ打込機。

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