JP4123237B2 - 圧縮空気ねじ締め機 - Google Patents

Description

本発明はねじを被締結材にねじ込む圧縮空気ねじ締め機に関するもので、ねじ締め機全体の小形軽量化及び動作の確実性向上を図るようにしたものである。

エアモータによって回転されるドライバビットをピストンによって下降させてねじ込むようにした圧縮空気ねじ締め機は多数提案されており、代表的なものとして、例えば、特開平１−４５５７９号の如くエアモータとドライバビットが共に下降するもの、特開平５−２６１６７６号の如くエアモータは下降しないでドライバビットのみが下降するものとがある。

前者はエアモータを含む移動部の重量が、ねじ締め機の重量の大部分を占めるようになって、ねじ締め時の反動が大きくなる欠点がある。後者は、ねじ締め時の反動を小さくするために、エアモータを固定し、ドライバビットとピストンを一体とした軽量な移動部材のみを下降させてねじ込むものである。

特開平１−４５５７９号 特開平５−２６１６７６号

後者のねじ締め機は、ねじ締め時の反動を小さくできるが、エアモータのロータがシリンダを兼用する構成のため、シリンダの径分だけエアモータのロータが大きくなる、ギヤ等による減速部が設けられていないため、適正な締め付けトルクを得るため、大型のエアモータが必要となり、結果としてエアモータが大きくなるという欠点があった。またピストンの下部にエアモータの回転トルクをドライバビットに伝達する回転伝達部を設けているため、ピストンの上下移動に対し、回転伝達部の上部と下部に合わせて2倍のスペースをとる必要があり全高が高くなる欠点がああり、ねじ締め機全体が大きくなるばかりか、重量も重くなる欠点があった。

更に、ねじ締め付け完了時に、ピストンと一体になった入気弁によりエアモータへの圧縮空気の供給を停止すると共に、ねじ締め完了後のピストンの初期位置への復帰は、ピストン上部から流入してピストン下部室内に蓄積した圧縮空気によって行う構成のため、ピストン上部からピストン下部室への圧縮空気流入が完了しない前に入気弁が閉じてしまい、蓄積空気が不足してピストン戻り不良が発生する恐れがあった。これを改善するにはピストン下部室への通路を大きくし、ピストン下部室内への圧縮空気の流入量を大きくすれば、蓄積空気不足は起こらないが、ねじ込み中に、ピストン下部室の圧力が高くなり推力不足となってねじ込み不良が生じる。

本発明の目的は、ねじ締め完了後のピストンの戻り不良を少なくし、ねじ締め動作の確実性向上を図ることである。

上記目的は、ピストンを案内し、下方に流出孔を有するシリンダと、流出孔から流入するピストン復帰用の圧縮空気を蓄える戻し蓄圧室及びエアモータへ圧縮空気を導く空気通路中に設けられ、戻し蓄圧室内の圧力が所定以上になった時に閉じるストップ弁とを備え、ピストンが下死点に到達した後の戻し蓄圧室内の圧力上昇によりストップ弁を動作させてエアモータの回転を停止させることにより達成される。

以上のように本発明によれば、戻し蓄圧室内の圧力上昇によってエアモータへの圧縮空気供給を停止させるようにしたので、ピストン、ドライバビットの戻り不良が発生することがなくなり、ねじ締め動作の確実性を向上できる等の作用効果を奏し得ることが可能となる。

本発明の一実施形態を図１〜図６を参照して説明する。本体外枠を形成するボディ１内には空気取入口に連通した蓄圧室２があり、また上方に回転可能に支持されたロータ３を有するエアモータ４があり、ロータ３により遊星歯車装置５を介して回転されるシリンダ６が回転可能に支持されている。シリンダ６の側壁には通気孔７が設けられている。通気孔７に面したボディ１には、上下動可能な円筒状の主弁８が下方に付勢されて設けられている。主弁８が上下動する摺動溝９の上方はバルブピストン１０を介して操作弁１１に連通した通路１２が設けられている。主弁８の下端、上側の側面は共にシールされ、中央部には通気孔１３が設けられている。摺動溝９の下方には蓄圧室２に連通する通気孔１４が設けられている。

シリンダ６の外形は円形をなし内部に断面形状がほぼ楕円形状の内壁を有し、内壁の一部には軸方向に延びた少なくとも一対の回転伝達部１５が設けられている。シリンダ６内には、シリンダ６内壁とほぼ同じ断面形状のピストン１７が軸方向に移動可能な如く設けられ、ピストン１７には、回転伝達部１５に嵌挿される少なくとも一対の回転受け部１６を有すると共に、外周にはシール部材４０が装着され、シリンダ６とピストン１７の間をシールしている。ピストン１７の下方内部には図示を省略したドライバビット装着部が設けられ、ドライバビット２３が装着される。

シリンダ６の下端には流出孔２６、流入孔２７が設けられ、ボディ１の下方とシリンダ６外周の間には戻し蓄圧室２８が形成されている。流出孔２６は、ピストン１７が下死点の時、ピストン上部の圧縮空気が戻し蓄圧室２８に流出するような位置に設けられている。

ボディ１には上下動可能なストップ弁１９が上方に付勢されて設けられ、ストップ弁１９の下方は戻し蓄圧室２８に連通し、ストップ弁１９の上方は通気孔３２及び空気通路２４を介して夫々通気孔１４及びエアモータ４の入気孔２５に連通している。ボディ１の下方には、マガジン２９内の連結バンド３０で連結された連結ねじ３１を自動的に供給する図示しないねじ送り部が設けられている。

以上のように構成された本発明圧縮空気ねじ締め機の動作について以下説明する。先ず作業開始直前の動作状態を説明する。蓄圧室２に図示しないコンプレッサから圧縮空気を供給すると、従来の空気釘打機において周知の如く、バルブピストン１０が上昇し、蓄圧室２内の圧縮空気が通路１２を介して主弁８の摺動溝９上方に供給されて主弁８を押し下げ、主弁８の下端面をシール状態にして蓄圧室２とシリンダ６、通気孔３２との間を遮断し、エアモータ４及びピストン１７に圧縮空気が供給されないようにしている。

次に上述の状態からねじ締め作業に入った時の動作を図３〜図６の動作原理図を用い、その流れに沿って順次説明する。太線矢印は圧縮空気の流れ方向を示す。

〔動作１〕（操作弁１１を開く）→（主弁８が開く）→（ピストン１７上方、空気通路２４に圧縮空気供給）
図３に示すようにトリガレバーを引き操作弁１１の開操作を行うと、空気釘打機において周知の如く、バルブピストン１０が下降し、空気通路１２が矢印の如く大気に連通し、摺動溝９上方の圧縮空気が排出され、主弁８が押し上げられて通気孔１４を開く。蓄圧室２の圧縮空気は通気孔１４から矢印の様に直接ピストン１７の上方に供給される。通気孔３２から流入した圧縮空気はストップ弁１９を押し下げ、空気通路２４に供給される。

〔動作２〕（ピストン１７下降、エアモータ４回転）→（ドライバビット２３先端がねじ３１の十字穴に嵌合、シリンダ６回転）→（ドライバビット２３回転）→（ねじ締め開始）
図４に示す如く、圧縮空気がシリンダ６内に供給されると、ピストン１７上部に圧力が加わり、ピストン１７が下降し始める。同時に空気通路２４を介してエアモータ４に圧縮空気が供給され、エアモータ４が回転を始める。更にピストン１７が下降するとドライバビット２３先端がねじ３１の十字穴に嵌合し、エアモータ４の回転によって遊星歯車装置５を介してシリンダ６が回転する。シリンダ６内壁の回転伝達部１５からピストン１７の回転受け部１６を介して、ピストン１７が回転され、ドライバビット２３が回転する。ねじ３１の十字穴にドライバビット２３が嵌合すると共にピストン１７により推力が与えられているため、ドライバビット２３の回転に従いねじ締めが開始される。

〔動作３〕（ピストン１７下死点で、戻し蓄圧室２８へ圧縮空気供給）→（ストップ弁１９が空気通路２４遮断）→（エアモータ４の回転停止）
図５に示す如く、ねじ３１が被締結材の面と同一面まで締められると、ピストン１７が下死点まで到達する。ピストン１７が下死点に到達すると流出孔２６から圧縮空気が戻し蓄圧室２８に供給される。圧縮空気が戻し蓄圧室２８に供給されると、ストップ弁１９を押し上げ、ストップ弁１９の上面が通気孔３２を遮断して、空気通路２４内への圧縮空気の供給を停止する。その結果エアモータ４は回転を停止する。

〔動作４〕（操作弁１１を閉じる）→（主弁８が閉じる）→（ピストン１７上部の圧縮空気排出）→（ピストン１７、ドライバビット２３が上昇）→（次のねじ３１供給）
図６において、トリガレバーを放して操作弁１１の閉操作を行うと、バルブピストン１０が上昇して図１と同様に空気通路１２を介して主弁８の摺動溝９上部に圧縮空気が供給され、主弁８が押し下げられて下端面をシール状態にし、蓄圧室２とシリンダ６との通気孔１４間が遮断される。同時にピストン１７上方の圧縮空気が排出される。

ピストン１７上方の圧縮空気が排出されると、戻し蓄圧室２８の圧縮空気が流入孔２７からピストン１７下部に加わり、ピストン１７及びドライバビット２３が上昇し、次いで図示しないフィードピストンの動作により、次のねじ３１が供給される。以上の一連の動作でねじ締めが完了する。

次に本発明の他の実施形態について説明する。上記実施形態においては、シリンダ６の内壁の断面形状をほぼ楕円形状としたが、図７の如き矩形形状、または図８の如き三角形状の如く、少なくとも一対の回転伝達部を有すればよく、その形状は任意に設定できるものである。

本発明ねじ締め機の一実施形態であって、初期状態を示す模式図。 図１のＡ−Ａ線断面図 図１の状態から操作弁を開操作した状態を示す模式図。 図３の状態からドライバビットが下降・回転を開始した状態を示す模式図。 ねじ締め完了状態を示す模式図。 図５の状態から操作弁を放した状態及びドライバビットが上昇復帰する状態を示す模式図。 シリンダ部の他の実施形態を示す断面図。 シリンダ部の更に他の実施形態を示す断面図。

符号の説明

４はエアモータ、５は遊星歯車、６はシリンダ、１５は回転伝達部、１６は回転受け部、１７はピストン、１９はストップ弁、２３はドライバビット、２６は流出孔、２８は戻し蓄圧室、４０はシール部材である。

Claims (2)

1. 圧縮空気を動力源として回転するエアモータと、エアモータへ圧縮空気を導く空気通路と、エアモータにより回転されると共に圧縮空気により下降されるピストンと、ピストンの先端に装着されてねじ締めを行うドライバビットと、ピストンを案内し、下方に圧縮空気流出孔及び圧縮空気流入孔を有するシリンダと、前記流出孔からの圧縮空気を蓄え、蓄えた圧縮空気でピストンとドライバビットを上昇復帰させる戻し蓄圧室とを備えた圧縮空気ねじ締め機であって、前記戻し蓄圧室の圧力により動作されて前記空気通路を開閉するストップ弁を設け、戻し蓄圧室の圧力上昇によりストップ弁を動作させて空気通路を閉じ、エアモータの回転を停止させるようにしたこと特徴とする圧縮空気ねじ締め機。
2. 前記圧縮空気流出孔を、ピストンがほぼ下死点位置に下降した時、ピストンの上部と前記戻り蓄圧室が連通する位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の圧縮空気ねじ締め機。
   

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