JP4089633B2

JP4089633B2 - 圧縮空気工具のスロットルバルブ

Info

Publication number: JP4089633B2
Application number: JP2004040454A
Authority: JP
Inventors: 享道星野; 満紀仁深田
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2024-02-17
Also published as: JP2005230935A

Description

本発明は、圧縮空気によってエアモータを回転駆動させて、ネジ締めやボルト締め又は穿孔を行うようにした圧縮空気工具に関し、特に、スロットルレバーの操作によってエアモータに供給する圧縮空気の流量をコントロールする圧縮空気工具のスロットルバルブに関する。

空気圧縮機から供給される圧縮空気によってエアモータを回転駆動させて、このエアモータの回転力によってドライバビットやソケット又はドリルビットを回転してネジやボルト締め又は穴あけの作業を行うようにしたインパクトドライバ等の工具では、一端が圧縮空気供給源に接続されたエアホースの他端を工具に接続し、工具に配設されているスロットルレバーを操作することによってエアホースを介して工具内に供給されている圧縮空気をエアモータへ供給させてエアモータを回転駆動させるようにしている。そして、このようなドライバやレンチ又はドリル等の工具においては、工具を把持している手によって操作されるスロットルレバーの操作量に応じてエアモータへ供給される圧縮空気の流量が可変できるようにスロットルバルブが構成されており、作業者がスロットルレバーの引き操作を加減しながらエアモータの回転をコントロールしてネジ締めや穿孔の作業を行うようにされている。

従来のインパクトドライバ等に採用されているスロットルバルブは、作業者によってスロットルノブが操作されて押し上げ操作される小径のスロットルロッドよって、大きな径のスロットルスリーブを上方へ作動させ、スロットルスリーブ上端に形成されている弁体をブッシュに形成されている弁座から離反させて流路を開かせるようにしている。前記弁体の上面側には圧縮空気供給源から供給されている圧縮空気が供給されており、この圧縮空気が前記弁体の上面側に作用して弁体を閉じる方向に押圧作用させている。従って前記スロットルノブには弁体に作用している圧縮空気の押圧力が作用しており操作荷重が大きくなっている。
特開平１１−５８２６５号公報

従来から使用されている１０ｋｇ／ｃｍ^２以下の常圧域の圧縮空気で駆動させるようにした常圧用工具に加えて、従来の常圧域の圧力よりも高く５０ｋｇ／ｃｍ^２を越えない高圧域の圧縮空気で駆動させるようにした高圧専用の工具が近年使用されるようになっている。このような高圧の工具で駆動させることによって高出力の工具が小型軽量に形成できるので作業性が向上できる。インパクトドライバを高圧域の圧縮空気で駆動させる際に、従来の常圧用のインパクトドライバのスロットルバルブの機構をそのまま採用すると、スロットルバルブの弁体部の端部に高圧の圧縮空気が作用してスロットルロッドを操作するスロットルノブの操作荷重が大きくなってしまう。このためインパクトドライバのようにスロットルノブの操作量に応じて圧縮空気の流量を調整して作業を行うようにした工具では、微妙な操作量の調整が行い辛くなって作業がしづらくなるという問題がある。

本発明は、上記従来技術での問題点を解決して、高圧域の圧縮空気で駆動させても操作加重が大きくなることがなく、エアモータへ供給される圧縮空気量の加減調整が楽に行えるようにしたスロットルバルブを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため本発明の圧縮空気工具のスロットルバルブは、圧縮空気によって駆動されるエアモータを備えるとともに、圧縮空気供給源から供給される圧縮空気をスロットルレバーを介して操作されるスロットルバルブを介してエアモータに供給して、該エアモータを駆動させるようにした圧縮空気工具において、前記スロットルバルブが、圧縮空気供給源から供給される圧縮空気をエアモータへ供給するメイン流路を形成しているバルブハウジングと、前記バルブハウジング内に収容されるとともにスロットルレバーによって摺動操作されるバルブステムを介して前記メイン流路を開閉するように作動されるスリーブバルブを備えて構成され、前記スリーブバルブの両端部を摺動可能に収容しているガイドスリーブの両端を大気に開放させるとともに、前記メイン流路を遮断させるスリーブバルブに装着した第１シール部材と前記ガイドスリーブ内に配置した第２シール部材との間に圧縮空気が作用する有効断面積差を形成し、この有効断面積差の部分に作用する圧縮空気の作用によってスリーブバルブを前記メイン流路を閉鎖させる方向へ押圧させるようにしたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、前記スリーブバルブの一端側を収容しているガイドスリーブの端部側をハウジングの外表面に開口させるとともに、ハウジングの外表面に一端が前記開口に連通されるとともに他端がハウジングの外表面の離れた部位に開口されている凹溝を形成し、このハウジングの外表面をグリップカバーによって覆って該グリップカバーとハウジング外表面間に排気通路を形成したことを特徴とする。

メイン流路を開閉させるスリーブバルブの両端部を摺動可能に収容しているガイドスリーブの両端を大気に開放させるとともに、前記メイン流路を遮断させるスリーブバルブに装着した第１シール部材と前記ガイドスリーブ内に配置した第２シール部材との間に圧縮空気が作用する有効断面積差を形成し、この有効断面積差の部分に作用する圧縮空気の作用によってスリーブバルブを前記メイン流路を閉鎖させる方向へ押圧させるようにしているので、圧縮空気によってスリーブバルブを閉じる方向に作用する荷重を小さく設定できるので、高圧の圧縮空気で作動させるようにした工具でのスロットルレバーによるスロットルバルブの流量の微妙な調整が容易に行えるようになって作業性が向上する。

更に、請求項２の発明では、スリーブバルブの一端側を収容しているガイドスリーブの端部側をハウジングの外表面に開口させるとともに、ハウジングの外表面に一端が前記開口に連通されるとともに他端がハウジングの外表面の離れた部位に開口されている凹溝を形成し、このハウジングの外表面をグリップカバーによって覆って該グリップカバーとハウジング外表面間に排気通路を形成しているので、グリップカバーによって開口を閉鎖してしまうことが無く、スロットルバルブの一端側が確実に大気に開放でき、スリーブバルブの操作を常に軽快に行わせることができる。

本発明は、高圧域の圧縮空気で駆動させても操作加重が大きくなることがなく、エアモータへ供給される圧縮空気量の加減調整を楽に行えるようにするという目的を、メイン流路を開閉させるスリーブバルブの両端部を摺動可能に収容しているガイドスリーブの両端を大気に開放させるとともに、前記メイン流路を遮断させるスリーブバルブに装着した第１シール部材と前記ガイドスリーブ内に配置した第２シール部材との間に圧縮空気が作用する有効断面積差を形成し、この有効断面積差の部分に作用する圧縮空気の作用によってスリーブバルブを前記メイン流路を閉鎖させる方向へ押圧させることによって実現したものであり、更に具体的な実施例を以下に説明する。

図１は本発明のスロットルバルブを実施した圧縮空気工具の一例としてのインパクトドライバを示す縦断側面図であり、該インパクトドライバ１は、作業時にインパクトドライバ１を把持するためのハンドル部２が一体に形成されたハウジング３を備えており、このハウジング３内の一端側にはインパクトドライバ１内へ供給される圧縮空気によって回転駆動されるエアモータ４が配置されており、ハウジング３内の他端側には前記エアモータ４によって駆動されるインパクト機構６が収容配置されている。エアモータ４の出力軸５がインパクト機構６のインパクトハンマ７を回転させるようにインパクト機構６に連結されており、エアモータ４を介してインパクトハンマ７が回転駆動されることによってアンビル８が打撃されてアンビル８に衝撃的な回転力が伝達される。該アンビル８の先端部は前記ハウジング３の他端側の端部からハウジング３の外方に突出させて配置されており、このアンビル８の先端部にはドライバビットを着脱自在に装着させるチャック部９が形成されている。

前記ハンドル部２は中空状に形成されておりこのハンドル部２の中空内部には、エアモータ４へ供給される圧縮空気が貯留されるエアチャンバ１０と、エアモータ４を駆動した後のエアモータ４から排気される排気空気を貯留させる排気チャンバ１１が並列して形成されている。前記エアチャンバ１０の後端部には一端側が圧縮空気供給源に接続されたエアホースの他端側に装着されているソケットにインパクトドライバを１を接続するためのプラグ１２が取り付けられており、このプラグ１２を介して圧縮空気が前記エアチャンバ１０へ供給されている。

このプラグ１２は図２に詳細に示すように、高圧域の圧縮空気の供給システムで使用されている高圧専用のプラグ形状に形成されている。内部に高圧の圧縮空気を貯留する大きな容量のエアチャンバが形成された例えば圧縮空気作動の釘打機のような工具に使用されている従来の高圧専用のプラグでは、エアホースを外した際に逆流したエアチャンバ内の圧縮空気がプラグの先端から放射状に噴出されるように先端の穴が小さく且つ放射状に形成されている。このため、エアモータのように常時エアを流した状態で作動させる工具の場合には、この穴が絞りの作用を奏して圧縮空気の流動抵抗となってしまいエアモータ４の直前での圧縮空気の圧力が低下して出力が低下してしまう。

本実施例によれば図３（ａ）に示すように、プラグ１２の先端１４に圧縮空気を流通させる大きい穴径の供給口１４ａと先端１４の外周に形成した小径の供給口１４ｂを形成することによって高圧の圧縮空気が流動する有効面積を大きく形成している。これによって、プラグ１２を介しての圧縮空気の流量が増え、エアモータ４の直前の圧縮空気の圧力が高いまま維持できエアモータ４の出力が低下してしまうことがない。更に、図３（ｂ）に示すように、プラグ１２の先端１４に放射状のスリット１５を形成して、先端方向の供給口の開口面積を大きく形成してもよい。このように、プラグ１２を介しての高圧の圧縮空気の供給性能を改善することによって、ネジ１本当たりの締め込み時間が短縮でき、またこの結果ねじを締め込む際のエア消費量が減少し追従性が向上する。インパクトドライバ１では内部に釘打機のような大きなエアチャンバが形成されていないため、プラグ１２の先端方向に向けた大面積の供給口１４ａ、１５を形成しても、プラグ１２をホースから外した際にプラグ１２の先端１４から噴出される圧縮空気の量が少ないため吹き出し音が大きくなることがない。

エアモータ４を作動させた圧縮空気は排気チャンバ１１を経てハンドル部２の後端部に形成されている排気部１３から大気に排出される。図４に詳細に示すように、この排気部１３には大気へ排気される圧縮空気の流速を減少させて作業現場の埃や木屑を吹き上げてしまうことを防ぐために排気フィルタが形成されている。排気フィルタは筒状に形成されたフィルタケース１６とこのフィルタケース１６内に収容されているフィルタ材１７によって構成されている。高圧の圧縮空気を使用する場合にはこの排気部１３から大気へ排出される圧縮空気の量が多くなるため、排気の流速を減少させるために従来の常圧用工具で使用されているフィルタ装置よりもフィルタケース１６に形成されている排気口１８の開口面積を大きく形成している。更にフィルタ材１７として図５に示すように、目の細かい金網を渦巻き状に巻回して筒状に巻いたフィルタ材を円筒状のフィルタケース１６内に収容させて排気フィルタを構成している。このようにフィルタ材１７として金網を巻回して使用しているため、フィルタ材１７が排気口１８から外側へ吹き出されるのを防止するためにフィルタケース１６の内周面に金網を配置する必要がなくコストダウンが可能となる。

なお、図１中の１９は圧縮空気供給源から供給されているエアチャンバ１０内の圧縮空気の圧力がインパクトドライバ１を駆動させる圧力より高くなったときにエアチャンバ１０内の圧縮空気を大気へ排出させてエアチャンバ１０内の圧力を所定の駆動圧力より高くならないようにするためのリリーフバルブである。

前記ハンドル部２の基部には、エアチャンバ１０内に供給されている圧縮空気をエアモータ４へ供給させるためのスロットルバルブ２０が形成されており、ハンドル部２の基部に回動可能に支持されているスロットルレバー２１をハンドル部２を把持している手の指によって操作することによって、前記スロットルバルブ２０が操作されて圧縮空気をエアモータ４へ供給してエアモータ４を回転駆動させるようにしている。図１及び図６に示すように、前記スロットルバルブ２０は、ハンドル部２の前記排気チャンバ１１を貫通して先端部がエアチャンバ１０内に達するように配置されている中空のバルブハウジング２２を備えており、このバルブハウジング２２の上部の外周壁にはバルブハウジング２２の中空内をエアチャンバ１０内と連通させる開口２３が形成されており、この開口２３の下流側にエアチャンバ１０内の圧縮空気をバルブハウジング２２の中空内を経由させてエアモータ４へ供給させるメイン流路２４が形成されている。

前記バルブハウジング２２の中空内には、前記メイン流路２４を開閉する中空状のスリーブバルブ２５が収容されており、このスリーブバルブ２５の中途部には外径が拡大された鍔部２６が一体に形成されており、この鍔部２６の基部に装着されている第１シール部材としての第１Ｏリング２７が前記バルブハウジング２２のメイン流路２４内に嵌合されることによって前記メイン流路２４が閉鎖され、第１Ｏリング２７がメイン流路２４から逸脱することによってメイン流路２４が開かれて圧縮空気がバルブハウジング２２の中空内を経由してエアモータ４へ供給される。このスリーブバルブ２５は前記鍔部２６に作用しているバネ２８によって前記第１Ｏリング２７がメイン流路２４内に嵌合される方向に付勢されている。なお、第１Ｏリング２７がメイン流路２４内に嵌合した状態で前記鍔部２６がメイン流路２４の上流側に形成されている肩部２９に係合されることによりスリーブバルブ２５の作動位置が決められている。

前記スリーブバルブ２５の図中左端側の外周面にはシール部材としての第２Ｏリング２９が装着されており、この第２Ｏリング２９が前記バルブハウジング２２内に配置されている中空のガイドスリーブ３０内に摺動可能に収容されており、また、スリーブバルブ２２の図中右端側には第２シール部材としての第３Ｏリング３１が装着されており、この第３Ｏリング３１が前記バルブハウジング２２の端部によってハウジング３に保持されているガイドスリーブ３２内に摺動可能に収容されている。前記スリーブバルブ２５の両端部を収容しているガイドスリーブ３０、３２の内径は同一に形成されており従って前記第２Ｏリング２９と第３Ｏリング３１の外径が同一に形成されている。更に、前記スリーブバルブ２５の両端部を収容しているガイドスリーブ３０、３２の端部側は大気に開放されており、スリーブバルブ２５の両端部に圧縮空気が作用しないようにしている。

更に、前記スリーブバルブ２５に形成されている鍔部２６の近傍の周壁には、中空に形成されているスリーブバルブ２５の中空内とエアチャンバ１０間を連通させる開口３３が形成されており、更にスリーブバルブ２５の中空内と前記エアチャンバ１０を連通させるテーパー状に形成されているサブ流路３４が形成されている。このテーパー状に形成されたサブ流路３４にはバネ３５によって付勢されたボール弁３６が配置されており、このボール弁３６がテーパー状に形成されているサブ流路３４の奥部に密着することによってエアチャンバ１０からの圧縮空気がスリーブバルブ２５の中空内へ流入することが遮断されている。また、このボール弁３６がバネ３５の付勢力に抗してサブ流路３４の奥部から離反されることによって圧縮空気がスリーブバルブ２５内へ進入して、スリーブバルブ２５の周壁に形成されている開口３７を経由してエアモータ４へ供給されるようにしている。前記ボール弁３６がテーパー状に形成されているサブ流路３４の奥部から図中右方向へ移動するに従ってボール弁３６とサブ流路３４の内周面との隙間が大きくなってそれに従って圧縮空気がエアモータ４へ流れる流量が変化するようにされている。

前記スリーブバルブ２５の中空内には、スリーブバルブ２５と前記ボール弁３６とを作動させるバルブステム３８が摺動可能に配置されている。前記バルブステム３８の図中左端側はバルブハウジング２２の端部から突出されて前記スロットルレバー２１と対向するように配置されており、スロットルレバー２１を回動操作することによってバルブステム３８を摺動操作できるようにしている。該バルブステム３８の図中右端は前記ボール弁３６と対向して配置されており、スロットルレバー２１を操作してバルブステム３８が所定のストローク摺動操作されたときに、バルブステムの先端によってボール弁３６をサブ流路３４の奥部から離反させるように操作する。更に、このバルブステム３８の図中左端側には外径を大きく形成した鍔部３９が形成されており、スロットルレバー２１の操作によって更にバルブステム３８を摺動操作したときに、この鍔部３９が前記スリーブバルブ２５の端面に係合してスリーブバルブ２５を図中右方向へ摺動作動させて、前記メイン流路２４を遮断している第１Ｏリング２７をメイン流路２４から逸脱させてメイン流路２４を開放させるようにしている。

前記第１Ｏリング２７の径は前記第２Ｏリング２９及び第３Ｏリング３１の径よりも若干大きく形成されており、第１Ｏリング２７と両Ｏリング２９、３１間に圧縮空気が作用する有効断面積差を形成している。従ってバルブハウジング２２に形成した前記開口２３を介してスリーブバルブ２５の第１Ｏリング２７と第３Ｏリング３１の間に進入した圧縮空気が上記有効断面積差部に作用してスリーブバルブ２５を有効断面積差の分だけ前記メイン流路２４を閉じる方向へ押圧させるようにしている。これによって前記スリーブバルブ２５をバルブステム３８によって開放させる際の荷重を小さくすることができる。

前記スリーブバルブ２５の一端側を摺動可能に収容しているガイドスリーブ３２の図中右方端はハウジング３の外表面に開口されており、このハウジング３の外表面にはこの開口に連続されている凹溝４０が形成されており、このハウジング３の外表面を覆うように装着されているゴム製のグリップカバー４１との間に通気路が形成されている。この凹溝によって形成された通気路の端部はグリップカバー４１が装着されていない部分にまで連続されており、これによって、ハウジングの外表面に装着したグリップカバー４１によってスリーブバルブ２５の一端側が閉鎖されてしまい、スリーブバルブの操作荷重が重くなることが防止できる。

以下図６〜図９によりスロットルバルブの作動状態を説明する。図６に示すように、スロットルレバー２１を操作していない非作動時には、バルブハウジング２２に形成した開口２３を介してスリーブバルブ２５へ供給された圧縮空気が、第１Ｏリング２７と第３Ｏリング３１との間に作用しており、この第１Ｏリング２７と第３Ｏリング３１との間に形成されている有効断面積差に作用する圧縮空気圧とスリーブバルブ２５を押圧付勢させているバネ２８の付勢力によってスリーブバルブ２５の第１Ｏリング２７がメイン流路２４内に嵌合されてメイン流路２４を閉じている。また、ボール弁３６にも圧縮空気が作用しておりボール弁３６はこの圧縮空気の作用とバネ２５による付勢力によってテーパー状に形成されたサブ流路３４の奥部に嵌合されておりサブ流路３４を閉じている。

ハンドル部２を把持している手の指によってスロットルレバー２１を回動操作してバルブステム３８を摺動操作すると、図７に示すように、バルブステム３８が図中右方向へ摺動作動されてバルブステム３８の先端部がボール弁３６に当接してボール弁３６を該ボール弁３６に作用している圧縮空気による押圧力と該ボール弁３６を押圧付勢させているバネ３５の付勢力に抗してテーパー状のサブ流路３４の奥部から離反させてサブ流路３４を開放させる。これによって、プラグ１２を介してエアチャンバ１０へ供給される圧縮空気が中空状に形成されているスリーブバルブ２５の中空内へ流入して、このスリーブバルブ２５の周壁に形成されている開口３７を経て供給路４２を経由してエアモータ４へ供給されてエアモータ４が回転駆動される。

図８に示すように、スロットルレバー２１の回動操作量を加減調整することによってバルブステム３８を介してのボール弁３６の移動位置を調整することができ、これによってテーパー状に形成されているサブ流路３４の内周面とボール弁３６の外周面間に形成されるエア流通面積が可変調整されてエアモータ４へ供給されるエア量が調整されエアモータ４の回転数が適宜調整できる。このようにボール弁３６を調整操作している間は、圧縮空気は径の細いバルブステム３８に作用するだけなのでスロットルレバー２１にはこのバルブステム３８に作用する圧縮空気の押圧力とボール弁３６を付勢させているバネ３５の付勢力のみとなり、軽い作用力でスロットルレバー２１を介してエアモータ４の回転を調整操作することができる。

更にスロットルレバー２１を回動操作すると、図９に示すように、バルブステム２１が更に図中右方向へ摺動されてバルブステム２１の外周に形成されている鍔部３９がスリーブバルブ２５の左端部と係合し、バルブステム２１とともにスリーブバルブ２５を図中右方向へ移動させる。このようにスリーブバルブ２５が摺動移動されることによって前記第１Ｏリング２７がバルブハウジング２２に形成されているメイン流路２４内から逸脱されてメイン流路２４が開放されて、圧縮空気がこのメイン流路２４を経由してスリーブバルブ２５の外周面側に供給されてエアモータ４へ供給されてエアモータ４が回転駆動される。前記スリーブバルブ２５には前記メイン流路２４を閉鎖している第１Ｏリング２７とスリーブバルブ２５の右端側に装着されている第３Ｏリング３１との間に有効断面積差が形成されており、この両Ｏリング間に作用する圧縮空気の圧力によってスリーブバルブ２５を前記第１Ｏリング２７がメイン流路２４を閉鎖させる方向に圧力が作用しているが、この有効断面積差は小さく形成されているので高圧の圧縮空気が作用してもスリーブバルブ２５をバルブステム３８を介して前記スロットルレバー２１によって開放させる荷重が小さくなっている。従ってスロットルレバー２１を介してのスロットルバルブ２０の操作を楽に行うことができる。

本発明の実施例にかかるインパクトドライバの縦断側面図エアプラグ部を示す詳細断面図（ａ）と（ｂ）はそれぞれ異なった形状のプラグの端部を示す斜視図排気部を示す詳細断面図排気フィルタを示す斜視図図１のインパクトドライバにおけるスロットルバルブ部の詳細断面図ボール弁を開放させた作動状態を示す図６と同じスロットルバルブの縦断側面図ボール弁を更に広く開放させた作動状態を示す図６と同じスロットルバルブの縦断側面図スリーブバルブを作動させてメイン流路を開いた作動状態を示す図６と同じスロットルバルブの縦断側面図

符号の説明

１インパクトドライバ（圧縮空気工具）
２０スロットルバルブ
２１スロットルレバー
２２バルブハウジング
２４メイン流路
２５スリーブバルブ
２７第１Ｏリング（第１シール部材）
３１第３Ｏリング（第２シール部材）
３４サブ流路
３６ボール弁
３８バルブステム

Claims

圧縮空気によって駆動されるエアモータを備えるとともに、圧縮空気供給源から供給される圧縮空気をスロットルレバーを介して操作されるスロットルバルブを介してエアモータに供給して、該エアモータを駆動させるようにした圧縮空気工具において、前記スロットルバルブが、圧縮空気供給源から供給される圧縮空気をエアモータへ供給するメイン流路を形成しているバルブハウジングと、前記バルブハウジング内に収容されるとともにスロットルレバーによって摺動操作されるバルブステムを介して前記メイン流路を開閉するように作動されるスリーブバルブを備えて構成され、前記スリーブバルブの両端部を摺動可能に収容しているガイドスリーブの両端を大気に開放させるとともに、前記メイン流路を遮断させるスリーブバルブに装着した第１シール部材と前記ガイドスリーブ内に配置した第２シール部材との間に圧縮空気が作用する有効断面積差を形成し、この有効断面積差の部分に作用する圧縮空気の作用によってスリーブバルブを前記メイン流路を閉鎖させる方向へ押圧させるようにしたことを特徴とする圧縮空気工具のスロットルバルブ。
前記スリーブバルブの一端側を収容しているガイドスリーブの端部側をハウジングの外表面に開口させるとともに、ハウジングの外表面に一端が前記開口に連通されるとともに他端がハウジングの外表面の離れた部位に開口されている凹溝を形成し、このハウジングの外表面をグリップカバーによって覆って該グリップカバーとハウジング外表面間に排気通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気工具のスロットルバルブ。