JP4380395B2 - 燃焼式動力工具 - Google Patents

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    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/08Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure

Description

本発明は燃焼式動力工具に関する。
従来、燃焼式動力工具では、燃焼室内に噴射された燃料を含む混合ガスを燃焼し、その混合ガスの体積膨張を動力に転換している。よって、燃焼室内にファンを設け、このファンにより燃焼ガスを攪拌して、混合ガスの燃焼性能を向上させている。
このファンは、モータ等の回転装置により回転される。ファンにより燃焼室内に乱流を発生させて燃焼を促進し、燃焼室内で爆発的な燃焼が発生することにより、体積膨張が起こるとともに、衝撃が発生する。この衝撃は工具全体に伝達するため、ファンを回転するモータ等にも伝達される。
特に燃焼時に、例えば燃焼式打ち込み工具において、体積膨張を動力に転換するピストンにより釘等を打ち込むが、釘を打ち込むのに余剰な運動量は、ピストンの摺動箇所であるシリンダ内に設けられたバンパ等にピストンが衝突することにより消費される。この時に燃焼式打ち込み工具本体には、ピストンがパンパに衝突したときに発生する加速度が加わり、この加速度はモータ等にも伝達される。
しかし、モータ等は精密機械であるため耐震性に劣り、衝撃が繰り返し伝えられることにより強度的損害を受けて性能が低下し、破損に繋がる場合もある。よって、衝撃をモータ等に伝えないために、特許文献1に示すように、モータ等を支持する部材に緩衝材を使用し、燃焼式動力工具本体と縁切りする事により衝撃の伝達を緩和している。
特開平11−239983号公報
具体的には、図6及び図7に示すように、燃焼式打ち込み工具101のハウジング102の端部に設けられてヘッドカバー103で覆われる箇所に設置されるヘッドキャップ111にモータ118が設置される。このモータ118は、外郭となるモータケース118aと、出力軸118bとから構成され、出力軸118bの先にはファン119が固定される。またモータ118近傍には、一端が燃焼室内に突出してヘッドキャップ111に固定されるスパークプラグ112が位置している。
モータケース118a外周には、モータケース118aの軸方向に並んだ2本の溝が、周方向に穿設されている。図6に示すように、この2本の溝にはそれぞれ止輪114が嵌め込まれ、この止輪114の間には、緩衝部材113の構成部材である内リング113aが挟持されている。
緩衝部材113は、図7に示すように、内リング113aと、固定金具113c、及び内リング113aと固定金具113cとに焼付結合されて一体となるゴム部材113bとより構成される。また、固定金具113cは、ヘッドキャップ111に固定されている。よって、モータ118は、ヘッドキャップ111に対して、緩衝部材113により連結される。
この状態で、燃焼式打ち込み工具101に衝撃が生じると、緩衝部材113の固定金具113cには衝撃が伝わるが、ゴム部材113bを介しているため、内リング113a及び内リング113aを狭持して連結されるモータ118に伝わる衝撃は緩和される。
しかし、従来の燃焼式動力工具では、上述の例で示したように、モータを緩衝部材に固定するためには、モータケースに溝の穿設が必要であるため、特殊仕様となって汎用品を用いることができず、高価である。また緩衝部材は、2個の金属のリングがゴム部材を介して焼付結合されて一体化されているが、異材間の接合であるため、焼付結合の信頼性が低く、焼付状態が悪いと分離するおそれがあった。加えて焼付工程の工賃も高価である。
さらに燃焼式動力工具の構造上、モータ取付箇所付近にスパークプラグが位置するため、スパークプラグ取付箇所付近にはゴム部材を連続的に形成できず、ゴム部材はスパークプラグ取付位置付近で分断される。このため緩衝部材がモータにかかる衝撃を均等に緩衝できず、ゴム部材のスパークプラグ取付箇所近傍に引張応力が集中して破損し易いおそれがあった。
そこで、本発明は、容易に製作可能であって破損等し難い緩衝部材を備えた燃焼式動力工具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、ハウジングと、該ハウジングの一端近傍に設けられたヘッド部と、該ハウジング内に固定して設けられたシリンダと、該シリンダ端部から反ヘッド部方向に延設されるノーズと、該ノーズに沿って設けられ工作物への押圧時に移動可能なプッシュレバーと、該シリンダの軸方向に該シリンダに対して往復摺動可能なピストンと、該ハウジング内において移動可能に案内され、燃焼室を画成する燃焼室枠と、該ヘッド部の反燃焼室側に位置するモータケースと、該モータケースより延び該燃焼室内に突出する出力軸とを有するモータと、該モータケースを該ヘッド部に支持する弾性変形可能な緩衝部材と、該燃焼室内に配置され該出力軸に固定されるファンとを備えた燃焼式動力工具において、該緩衝部材は、全体が同一の弾性材料により構成され、該モータケースが挿入される格納部と、該格納部と一体に形成されて該ヘッド部に固定される緩衝鍔と、を備え、該格納部には、該モータケースの出力軸側が当接する底部と、該モータケースが挿入脱可能な開口部と、を備え、該開口部には、該モータを挿入脱不能に保持する閉塞手段を備えた燃焼式動力工具を提供する。また、該格納部の弾性係数は、該緩衝鍔の弾性係数より大きくてもよい。このような構成によると、緩衝鍔の方が、格納部に比べて振動し易くなる。
また、該開口部は該底部の反対側に開口され、該モータケースは、該底部と、該開口部間で該格納部内に保持されていてもよい。また、該開口部には、該モータを挿入脱不能に開口面積に保持する閉塞部材を備えていてもよい。
また、該緩衝鍔は、少なくとも2以上設けられるとともに、略同一形状であり、かつ該格納部周縁に均等割付に配置されていてもよい。このような構成によると、緩衝鍔に均等に荷重がかかる。
また、該緩衝鍔は、該ヘッド部に固定される固定部と、該固定部と該格納部とを連結する該固定部の厚さより薄い揺動部と、より構成されていてもよい。
本発明の請求項1記載の燃焼式動力工具によれば、緩衝部材を一体として成型できるため、緩衝部材の製造が容易となる。また、一体成型であるため、分離せず、強度、耐久性等の品質面の信頼性が向上する。またモータを特に加工等することなく保持することが可能となり、汎用品のモータを使用することが可能となる。また燃焼式動力工具を使用している際に、格納部に保持されているモータが、格納部より外れることが無く、またメンテナンス時などにおいては、容易に脱着することが可能となる。
請求項2記載の燃焼式動力工具によれば、緩衝鍔が伸縮して衝撃吸収性が良くなると共に、格納部自体があまり伸縮しないため内部に格納されたモータが暴れず、良好に保持することが可能となる。
請求項3記載の燃焼式動力工具によれば、モータを特に加工等することなく保持することが可能となり、汎用品のモータを使用することが可能となる。
請求項4記載の燃焼式動力工具によれば、燃焼式動力工具を使用している際に、格納部に保持されているモータが、格納部より外れることが無く、またメンテナンス時などにおいては、容易に脱着することが可能となる。
請求項5記載の燃焼式動力工具によれば、緩衝鍔が格納部に対して対称かつ均等に配してあるのでモータにかかる衝撃が、バランスが良く緩衝される。また緩衝部材に掛かる応力が均等となり緩衝部材が破損しにくくなる。
請求項6記載の燃焼式動力工具によれば、緩衝鍔に比較的厚い固定部を設け、当該固定部で固定することにより、より確実な固定が可能となり、かつ固定部より薄い揺動部で、固定部と格納部とを連結することにより、揺動部の衝撃吸収性能を向上させる。よって、緩衝鍔全体として、固定性能および衝撃吸収性能をあわせて向上させることが可能となる。
燃焼式動力工具を燃焼式打込み工具に適用した実施の形態について図1〜図7を参照して説明する。図1の断面図に示す燃焼式打込み工具1は、外枠体を構成するハウジング2を有する。ハウジング2の上部には、図示せぬ吸気口が形成されたヘッドカバー3が取付けられている。ハウジング2の側部からはハンドル4が延設される。ハンドル4には、トリガスイッチ5を備え、電池4Aが着脱可能に挿入されている。ハウジング2内のハンドル4が延設される箇所にはボンベ室29が形成され、ボンベ室29内には可燃焼液化ガスを内含するガスボンベ30が着脱自在に収容される。ハンドル4の下方には、図示しない釘を装填したマガジン6が設けられている。
ハウジング2の下端付近からは、後述のシリンダ20と一体成形されて、その先端部分が工作物28に対向するノーズ7が延設されている。ノーズ7は後述のドライバブレード23Aの摺動と、図示せぬ釘が工作物28に打込まれるのをガイドする。ノーズ7の下端7aには、工作物28に当接するプッシュレバー9が往復摺動可能に突出して支持され、プッシュレバー9の上端部で後述する燃焼室枠10に固定されたアーム部8と連接されている。アーム部8とシリンダ20との間には、付勢部材であるスプリング22が介装されている。よって、アーム部8に連接されたプッシュレバー9が下方に付勢される。
ハウジング2の上端にはその上端開口を覆うためのヘッド部たるヘッドキャップ11が固定されている。図3に示すように、ヘッドキャップ11の、後述する燃焼室26反対側にモータ18が位置しており、このモータ18の近傍には、点火位置が燃焼室26内に面している点火プラグ12が設けられている。
モータ18は、外郭となるモータケース18aと出力軸18bとより構成されて、該モータケース18aを包有して底部より出力軸18bが突出可能な格納部14を備えた緩衝部材13により担持されている。この格納部14は、図4に示すように、底部と相対する位置にモータ18の径より小径の開口部14aを備えており、開口部14aには、4カ所の切れ目14bが形成されている。格納部14及び後述の緩衝鍔15を含む緩衝部材13は、ゴム等の弾性体で形成されており、開口部14aには切れ目14bが形成されているため、開口部14a周辺を引き延ばして、容易にその開口面積を広げることが可能であり、開口部14aより大径であるモータ18を挿入脱する事が可能となる。また開口部14aの外周には、一連の溝が穿設してあり、モータ18を挿入した状態で、この溝にCリング状の閉塞リング17を嵌入する事により、開口部14aは拡がらず、モータ18が格納部14より脱することはない。
格納部14の外周からは、図4に示すように、略等間隔で放射状に、略同一形状の3片の緩衝鍔15が格納部14と一体として延出されている。これら緩衝鍔15の端部である固定部15Aには、固定孔15aが穿設されている。固定部15Aと格納部14との間は、固定部15Aに比べて薄膜状に形成される揺動部15Bが設けられる。また、各緩衝鍔15の間は、格納部14より延出される鍔部分の延出量が小さく形成されている。
ヘッドキャップ11に取り付けられて緩衝鍔15を固定するプレート16は、図5に示すように、略正三角形の平板から形成され、各頂点付近には、緩衝鍔15の固定孔15aと対応する位置に、プレート16をヘッドキャップ11に取り付ける固定孔16aが穿設されている。また、プレート16の中央部分には、格納部14を挿入して、なおかつ格納部14との間に隙間が形成される径の孔16bが形成されており、孔16bの内周はプレート16の略三角形の一辺に開口部16cを形成している。よって、プレート16は、図2に示すように、ヘッドキャップ11に取り付けられた際に、格納部14と干渉することはない。また、点火プラグ12は、プレート16の開口部16cに位置するため、同じくプレート16がヘッドキャップ11に取り付けられた際に干渉することはない。
よって、図3に示すように、プレート16とヘッドキャップ11との間に緩衝鍔15の固定部15Aを挟み、プレート16の固定孔16a及び固定部15Aの固定孔15aにネジを通してプレート16が固定されるとともに、緩衝鍔15が狭持される。この時に、図2に示すように、プレート16の孔16b内周と、格納部14との間には隙間aができるため、緩衝鍔15の揺動部15Bは、プレート16とヘッドキャップ11との間に狭持されることなく、伸縮することが可能となる。また、格納部14は、緩衝鍔15、特に揺動部15Bに比べて部材全体として弾性係数が大きく、かつ内周がモータ18に密着しているため、過度に伸縮することはない。また、緩衝部材13と点火プラグ12との位置関係は、一の緩衝鍔15と他の緩衝鍔15との間に、点火プラグ12が位置するようになる。一の緩衝鍔15と他の緩衝鍔15との間では、鍔の延出量が小さいため、この位置に設けられる点火プラグ12と緩衝部材13とは、互いに干渉することがない。
またハウジング2内には、燃焼式打込み工具1が工作物28に押し付けられて、後述の燃焼室枠10が、ストローク上端にあることを検出するための図示せぬヘッドスイッチが設けられている。プッシュレバー9が所定位置まで上昇したときに、ヘッドスイッチがオン動作して、モータ18の回転が開始される。
ヘッドキャップ11のハンドル4側内には燃料通路25が形成され、燃料通路25の一端はヘッドキャップ11の下端面に開口し、他端側はガスボンベ30と接続されるガスボンベ接続部25Aを形成する。
ハウジング2内には、ハウジング2の長手方向に移動可能で、上端がヘッドキャップ11の下端面に当接可能な燃焼室枠10が設けられる。この燃焼室枠10には、アーム部8が連結固定されているため、プッシュレバー9の移動に伴って燃焼室枠10も移動する。そして燃焼室枠10の内周面に当接して燃焼室枠10の移動を案内するシリンダ20が、ハウジング2に固定されている。シリンダ20の軸方向中央部付近には排気穴21が形成されている。この排気穴21には図示せぬ逆止弁が選択的に塞ぐように設けられる。
図1に示すように、シリンダ20内には、シリンダ20に対して往復摺動可能なピストン23が設けられ、ピストン23はシリンダ20内をピストン23上室とピストン23下室に画成する。このピストン23の下面からドライバブレード23Aがノーズ7位置まで延出され、このドライバブレード23Aの先端が図示せぬ釘を打撃する箇所となる。また、シリンダ20内の下面には、弾性体より構成されるバンパ24が配置されている。よって、ピストン23が下方に移動した場合に、下死点でバンパ24に衝突することになる。
そして燃焼室枠10の上端がヘッドキャップ11に当接したときに、ヘッドキャップ11、燃焼室枠10、ピストン23上室、とにより燃焼室26が画成される。燃焼室枠10がヘッドキャップ11から離間したときは、ヘッドキャップ11と燃焼室枠10の上端との間に外気と通じる第1流路が生じ、また燃焼室枠10の上端部とシリンダ20の上端部との間に第1流路に続く第2流路が生じる。これら流路は、シリンダ20の外周面側に燃焼ガスや新たな空気を通過させ、この通過した燃焼ガス等はハウジング2の排気口2aから排出される。また、上述した吸気口は燃焼室26内に空気を供給するために形成され、排気穴21からは、燃焼室26の燃焼ガスを排出する。
ファン19は全て燃焼室26内に配置されている。ファン19はその回転により、燃焼室枠10がヘッドキャップ11と当接位置にあるときに空気と可燃性ガスとを攪拌混合させ、点火後に乱流燃焼を生じせしめて燃焼を促進させ、燃焼室枠10がヘッドキャップ11から離間して、第1流路、第2流路が生じたとき、燃焼室26内の燃焼ガスを掃気すると共にシリンダ20を冷却するという3つの機能を果たす。
次に燃焼式打込み工具1の動作について説明する。非作動の状態では、スプリング22の付勢力により、プッシュレバー9は下方に付勢されてノーズ7下端より突出している。このとき燃焼室枠10はアーム部8を介してプッシュレバー9に連接されているので、燃焼室枠10の上端はヘッドキャップ11と離間し、また燃焼室枠10の燃焼室26を画成する部分と、シリンダ20の上端部とも離間して、第1流路、第2流路が提供される。このときピストン23は、シリンダ20内の上死点位置に停止している。
この状態でハンドル4を把持し、プッシュレバー9を工作物28に押し付けると、プッシュレバー9がスプリング22の付勢力に抗して上昇し、同様にアーム部8を介してプッシュレバー9と連接した燃焼室枠10も上昇し、上述した第1流路が閉じられて、燃焼室26が密封される。
またプッシュレバー9の移動に伴って、ガスボンベ30をヘッドキャップ11方向に傾斜させ、ガスボンベ30の噴射ロッド30Aがヘッドキャップ11のガスボンベ接続部25Aに押し付けられて燃焼室26内にガスボンベ30の液化ガスが燃料通路25の噴射口より1回だけ噴射される。
更に、プッシュレバー9の移動に伴って燃焼室枠10がストローク端まで上昇すると、ヘッドスイッチがオンとなってモータ18に電力が供給され、ファン19の回転が開始する。ファン19が密封空間となった燃焼室26内で回転することにより、噴射された可燃性ガスが燃焼室26内の空気と攪拌混合される。
かかる状態でハンドル4のトリガスイッチ5をオンすると、点火プラグ12がスパークし、混合ガスに着火して燃焼・膨張する。この燃焼・膨張した混合ガスはピストン23を下方へ移動させ、ピストン23がシリンダ20内のバンパ24に衝接するまでノーズ7内の釘はドライバブレード23Aを介して工作物28に打ち込まれる。
打ち込み後、ピストン23はバンパ24と接し、燃焼ガスは排気穴21よりシリンダ20外部へ放出される。排気穴21には逆止弁(図示せず)が付随しており、燃焼ガスがシリンダ20外部へ放出され、シリンダ20及び燃焼室26内部が大気圧になった時点で逆止弁は閉じられる。
混合ガスが燃焼・膨張することにより、ファン19は背圧により衝撃を受け、ファン19に連なるモータ18に加速度が加えられる。また、ピストン23はバンパ24に衝突する事により、釘の打ち込みに用いられるエネルギー以外の余剰なピストン23の運動エネルギーを消費する。この時に、燃焼式打ち込み工具1全体に余剰なエネルギーによる加速度が加わり、これはモータ18にも加わる。よって、モータ18には多大な加速度が加わることになるが、モータ18は燃焼式打ち込み工具1本体に対して、弾性体である緩衝鍔15のみを介して固定されているため、この緩衝鍔15、特に薄膜状個所である揺動部15Bが伸縮することにより、その加速度によってモータ18にかかるエネルギーを消費し、モータ18自体には加速度による過度の衝撃が伝えられることはない。
また、固定部15Aは、揺動部15Bに比べて厚いため、揺動部15Bが伸縮した場合でも、固定部15Aの伸縮は抑制され、固定部15Aの位置ずれは発生し難い。よって、緩衝鍔15により衝撃を吸収した場合に、その衝撃の吸収の前後で、衝鍔15によりヘッドカバー3及びハウジング2内に弾性的に支持されているモータ18等の位置ずれは抑制される。
モータ18を保持している格納部14は、モータケース18aにほぼ密着した状態でモータ18を担持しており、かつその厚さも肉厚であるため、モータ18が内部であばれる事はない。またその弾性係数の違い等から衝撃発生時においては、格納部14は殆ど伸縮することなく緩衝鍔15のみが伸縮することになる。更に格納部14には開口部14aが形成されているが、閉塞リング17が嵌入されているため、衝撃等により開口部が開くことはなく、衝撃発生時にモータ18が開口部14aより格納部14外部に出ることはない。
シリンダ20及び燃焼室26内部に残った燃焼ガスは燃焼後であるため高温であり、その燃焼熱がシリンダ20の内壁、燃焼室枠10の内壁から吸収され、シリンダ20等は高温になる。この吸収された熱は、シリンダ20、燃焼室枠10の外壁表面から大気中に放散される。
このシリンダ20等に燃焼ガスの燃焼熱が吸収されることにより燃焼ガスが急冷され、燃焼ガスの体積が減少してピストン23上部の閉じられた空間の圧力が低下し大気圧以下になり(熱真空という)、ピストン23を初期の上死点位置に引き戻す。
その後、トリガスイッチ5をOFFし、本体を持ち上げ、プッシュレバー9を工作物28から離すと、プッシュレバー9と燃焼室枠10がスプリング22の付勢により下方へ戻る。この時、ファン19はトリガスイッチ5をOFFしても、制御部(図示せず)により一定時間、回転を継続している。図1に示す状態では燃焼室枠10の上方に第1流路、第2流路を生じさせ、ファン19により流れを発生させることでヘッドカバーに設けられた吸気口(図示せず)からきれいな空気を取り込み、排気口2aから燃焼後の空気を吐き出すことで、燃焼室内の空気を掃気する。その後ファン19が停止し初期の静止状態となる。静止状態になった後、上記過程を再度繰り返すことにより、再び釘を打ち込むことが可能となる。
実施の形態に係る燃焼式打ち込み工具の側面断面図。 実施の形態に係る燃焼式打ち込み工具の平面断面図。 実施の形態に係る燃焼式打ち込み工具の図2におけるA−A`断面のヘッドキャップ周辺を表す断面詳細図。 実施の形態に係る燃焼式打ち込み工具の緩衝部材を表す平面図。 実施の形態に係る燃焼式打ち込み工具のプレートを表す平面図。 従来の燃焼式打ち込み工具のヘッドキャップ周辺を表す側面断面図。 従来の燃焼式打ち込み工具のヘッドキャップ周辺を表す平面断面図。
符号の説明
1 燃焼式打ち込み工具 2 ハウジング 2a 排気口 3 ヘッドカバー
4 ハンドル 4A 電池 5 トリガスイッチ 6 マガジン 7 ノーズ
7a 下端 8 アーム部 9 プッシュレバー 10 燃焼室枠
11 ヘッドキャップ 12 点火プラグ 13 緩衝部材 14 格納部
14a 開口部 14b 切れ目 15 緩衝鍔 15A 固定部
15B 揺動部 15a 固定孔 16 プレート 16a 固定孔
16b 孔 16c 開口部 17 閉塞リング 18 モータ
18a モータケース 18b 出力軸 19 ファン 20 シリンダ
21 排気穴 22 スプリング 23 ピストン 23A ドライバブレード
24 バンパ 25 燃料通路 25A ガスボンベ接続部 26 燃焼室
28 工作物 29 ボンベ室 30 ガスボンベ 30A 噴射ロッド

Claims (6)

  1. ハウジングと、
    該ハウジングの一端近傍に設けられたヘッド部と、
    該ハウジング内に固定して設けられたシリンダと、
    該シリンダ端部から反ヘッド部方向に延設されるノーズと、
    該ノーズに沿って設けられ工作物への押圧時に移動可能なプッシュレバーと、
    該シリンダの軸方向に該シリンダに対して往復摺動可能ピストンと、
    該ハウジング内において移動可能に案内され、燃焼室を画成する燃焼室枠と、
    該ヘッド部の反燃焼室側に位置するモータケースと、
    モータケースより延び該燃焼室内に突出する出力軸とを有するモータと、
    モータケースを該ヘッド部に支持する弾性変形可能な緩衝部材と、
    該燃焼室内に配置され該出力軸に固定されるファンとを備えた燃焼式動力工具において、
    該緩衝部材は、全体が弾性材料により構成され、該モータケースが挿入される格納部と、該格納部と一体に形成されて該ヘッド部に固定される緩衝鍔と、を備え
    該格納部には、該モータケースの出力軸側が当接する底部と、該モータケースが挿入脱可能な開口部と、を備え、該開口部には、該モータを挿入脱不能に保持する閉塞手段を備えたことを特徴とする燃焼式動力工具。
  2. 該格納部の弾性係数は、該緩衝鍔の弾性係数より大きいことを特徴とする請求項1に記載の燃焼式動力工具。
  3. 該開口部は該底部の反対側に開口され、該モータケースは、該底部と、該開口部間で該格納部内に保持されることを特徴とする請求項1または請求項2いずれかに記載の燃焼式動力工具。
  4. 該開口部には、該モータを挿入脱不能に保持する閉塞部材を備えたことを特徴とする請求項3に記載の燃焼式動力工具。
  5. 該緩衝鍔は、少なくとも2以上設けられるとともに、略同一形状であり、かつ該格納部周縁に均等割付に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか一に記載の燃焼式動力工具。
  6. 該緩衝鍔は、該ヘッド部に固定される固定部と、該固定部と該格納部とを連結する該固定部の厚さより薄い揺動部と、より構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一に記載の燃焼式動力工具。
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