JP4826710B2 - 打込機 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ内に移動可能に収容されたピストンを圧縮空気圧で下死点方向に駆動すると共に駆動されたピストンを圧縮空気圧により上死点位置に復帰作動させて上死点位置に停止させ、更にピストンを上死点位置に保持可能とした打込機に関するものである。

上記した構成の打込機は特許文献１に開示されている。

この打込機は、ピストンストップに筒状部とこの筒状部の内側に凹部を形成し、凹部内にピストンのボス部を収容して、シリンダ内に流入される圧縮空気の圧力で筒状部を径方向内側に変形させることによりボス部を保持させるようにし、更に、筒状部の底が打撃ピストンの上面の一部と密着シールすることによりピストンの外周部と内側とを区画してシリンダへ流入された圧縮空気がピストン上面に作用する面積を小さく限定し、圧縮空気圧が充分に高くなるまでピストンを上死点位置に確実に保持し、ピストンを充分に高い圧縮空気圧力で駆動させると共に安定したエネルギ値でピストンを駆動させるようにしている。

特に、特許文献１に開示されている打込機のように、シリンダの周囲にエアチャンバが形成されておらず、エアチャンバとシリンダ内とを開閉する開口面積の大きなヘッドバルブ機構を採用していない打込機では、シリンダ内へ圧縮空気を流入するためのメインバルブの作動スピードが変動することによりシリンダ内に流入される圧縮空気の圧力上昇速度が変動してしまい、これに伴ってピストンの駆動エネルギ値が変動してしまうため、このような釘打機ではシリンダ内に流入された圧縮空気の圧力が充分に高くなるまでピストンを上死点位置に確実に保持させる打撃ピストン保持機構が必要であった。

また、ピストンストップの上端部外周面には外径方向に突出した環状の膨出部が形成され、この膨出部をシリンダの上端縁に形成されている肩部と係合させることにより、ピストンストップがシリンダとシリンダキャップとの間に係止させていた。

特開２００３−１４５４４２号公報

上記特許文献１記載の打込機においては、ピストンの上方に突出形成したボス部に外形方向に突出させた凸部を形成し、更に、ピストンストップに筒状部及び筒状部の内側に凹部を形成して凹部内にピストンのボス部を収容し、シリンダ内に流入される圧縮空気の圧力で筒状部を径方向内側に変形させることによりボス部を保持させ、更に、筒状部がピストンの上面の一部に密着シールすることでピストンの外周部と内側とを区画してシリンダへ流入された圧縮空気がピストン上面に作用する面積を小さく限定しようとしている。しかし、圧縮空気圧が流入すると、先に比較的大きな面積を有するピストンの上面外周側に圧縮空気の圧力が加わってしまい、結果として、筒状部とピストン上面との密着シールの間に圧縮空気が入り込み、圧縮空気圧が充分に高くなるまでピストンを上死点位置に確実に保持することが出来ない恐れがあった。このため、シリンダ内に流入される圧縮空気の圧力が低い状態でピストンが移動してしまい、ピストンに大きな駆動エネルギを与えることができず、メインバルブの作動速度の変動によって圧縮空気の流入スピードに変動があると、駆動エネルギにばらつきが発生するという問題を有していた。上記不具合は、特に２０気圧以上の高圧の圧縮空気を使用した場合などで発生し、ピストンを安定したエネルギで駆動出来ず、止具等を打込んだ時に浮き沈みが発生し、確実に打込むことが出来なかった。また、ピストンのボス部は、上死点位置に保持するため、ピストン上面よりも不必要に突出した形状で構成する必要があり、コストが高くなり、かつドライバと一体となったピストン全体の質量もボス部の分重くなることで、打込機本体が重くなり、かつ打込み時の打込機本体の反動は、ピストンの質量に比例するため、打込機本体の反動が大きくなる原因ともなっていた。

また、特許文献１記載の打込機においては、シリンダ内への圧縮空気の流入を、シリンダの上部に設けた開口部を介して行っているが、この開口部は、シリンダにドリルなどで円形にまたは長丸に機械加工などで形成している場合が多く、加工やバリ取りなどに手間がかかり、コストの高いものとなっており、更に、ピストンストップの環状の膨出部を、シリンダの上端縁に形成されている肩部と係合し、ピストンストップをシリンダとシリンダキャップとの間に係止しているため、打込機本体の全高も高くなるという欠点を有していた。

下死点へ駆動されたピストンが戻し空気室に溜まった圧縮空気により上死点へ復帰された時には、ピストン下面側に残った戻し空気室２３の圧縮空気が、シリンダの開口部より排気されるが、ピストンとシリンダ間をシールするピストンのＯリングが圧縮空気により開口部側へ寄せられるため、排気性が悪くなり、ピストンの戻った後の排気が悪く、連続打ちした場合などでは、ピストンが完全に戻らないことがあった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、安定した所定エネルギで駆動が可能で、小形化が図れる打込機を安価に提供できるようにすることである。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の打込機は、底部中央にピストン上面外周部の一部が嵌合可能な凹部を有し、弾性材からなるピストンストッパをハウジングとシリンダとの間に設けたことを特徴としている。

かかる構成の打込機によれば、シリンダ上端近傍に流入された圧縮空気の圧力が所定値以上になるまでピストンが確実に保持されるようになり、安定したエネルギでピストンすなわちドライバを駆動できるようになる。

請求項２記載の打込機は、ピストンストッパの凹部を形成する筒状部間の間隙を介して圧縮空気を流入することを特徴としている。

請求項３記載の打込機は、筒状部に径方向内側が小径となる傾斜部を設け、ピストン復帰時にピストンがピストンストッパに容易に保持できるようにしたことを特徴としている。
請求項４記載の打込機は、筒状部にシリンダ上端外周に嵌合するリップ部を設け、ピストンストッパをハウジングとシリンダ間で挟持していることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、ピストンが安定した所定エネルギで駆動されるので、打ち込まれた釘の浮き沈みが無くなり仕上げ状態が改善される。

請求項２記載の発明によれば、シリンダに開口部を設ける必要がなくなるので、小形化が可能な打込機を安価に提供できるようになる。

請求項３記載の発明によれば、ピストン復帰時にピストンがピストンストッパに容易に保持できるようになるので、打込機の動作の信頼性が向上する。

請求項４記載の発明によれば、ピストンストッパが確実に保持されるようになり、ピストンが更に安定したエネルギで駆動されるようになる。

本発明の打込機の一実施形態を図１〜図５を用いて説明する。
図１に示すように、打込機は、中空状のハウジング１内にシリンダ２が配置され、シリンダ２内には図示しない釘を打撃するためのドライバ３を下面に結合または一体と形成されたピストン４が移動可能に収容されている。シリンダ２の上部はハウジング１の一部を形成しているキャップ５で覆われ、キャップ５の内側に配置されたゴム等の弾性材料で形成されたピストンストップ６がピストン４を上死点位置で受け止めるように設けられている。ハウジング１の内周面とシリンダ２の外周面との間には、ピストン４を駆動するためにシリンダ２内に流入される圧縮空気の流路７が形成され、流路７がエア通路８を介して起動バルブ機構１０に連通されている。ハウジング１と一体に中空に形成されたグリップ部１ａの内部は図示しない圧縮空気源から供給される圧縮空気を貯留するエアチャンバ９として形成されている。

起動バルブ機構１０は、シリンダ２内をエアチャンバ９と排気路１１とに選択的に接続するメインバルブ１２と、メインバルブ１２を作動させるためのバルブステム１３とで構成されており、通常時にはメインバルブ１２はエア通路８とエアチャンバ９との間を遮断すると共にエア通路８を排気路１１と連通させている。周知の如く、トリガレバーとコンタクトアームの操作によってバルブステム１３が上昇されるとメインバルブ１２が作動してシリンダ２とエアチャンバ９とを連通させて圧縮空気をシリンダ２内へ流入する。この時シリンダ２と排気路１１間は遮断される。

図２に詳細に示すように、シリンダ２の上端部には、シリンダ２の上全面を覆うようにゴム等の弾性材料で形成されているピストンストップ６が、キャップ５との間に狭持されて配置されている。ピストンストップ６はシリンダ２とキャップ５の間で狭持され、周方向に沿って断続的に設けられた複数（実施形態では４個）の筒状部１４を有し、筒状部１４の下端には下方に延びた筒状のリップ部１８が設けられ、シリンダ２の上部外周の一部を覆うと共にシリンダ２上端部に嵌合している。ピストンストップ６の筒状部１４の内側には凹部１５が形成され、凹部１５内の下面側の入口には円周上に緩いテーパ面２０を有し、奥部には環状シール面１７を形成している。ピストンストップ６の中心部にはピストンストップ６の上下面を貫通した排気口２４が形成されており、ピストンストップ６の上下面への空気の流通を可能にしている。

ピストン４の上面外周部１６は、従来周知の圧縮空気打込機のピストン形状に類似しており、ピストン４のリング溝４ａ内に装着されたＯリング２２等のシール部材を装填可能とし、かつ、圧縮空気によりリング溝４ａ上へのはみ出し等を防止する壁として形成されている。打撃ピストン４の上面外周部１６の一部は、ピストンストップ６の凹部１５内に嵌合可能となっており、ピストン４が上死点位置に復帰される際に、ピストン４の上面外周部１６がテーパ面２０を乗り越え、凹部１５内に収容され、上面外周部１６と前記環状シール面１７の間で密着シール可能となっている。これにより、ピストン４がシリンダ２内の上死点位置に配置される時は、メインバルブ１２からエア通路８をへて圧縮空気がシリンダ２内に流入する際、ピストン４の上面外周部１６と環状シール面１７が密着シールし、ピストンストップ６の凹部１５内のピストン４の外周面側から上面にかけて圧縮空気の流入を阻止することが可能となっている。

起動バルブ機構１０から供給される圧縮空気が、流路７からシリンダ２内への流入のため、流路７と連続した開口１９が筒状部１４間に形成され、開口１９は、ピストンストップ６の筒状部１４の下面側に型等で一体に形成されている。

ピストン４がシリンダ２内の上死点位置に配置されている時、シリンダ２内に流入された圧縮空気は、ピストンストップ６の筒状部１４の外周面と環状シール面１７によって区画されたピストン４の上面外周部１６の外周側に作用する。筒状部１４の外周面に作用する圧縮空気は筒状部１４を外側から径方向内側に変形させ、凹部１５内に収容されているピストン４の上面外周部１６を凹部１５内に挟持する。

シリンダ２の上端部分には内径が若干拡径された拡径部２１が形成され、ピストン４に装着されたＯリング２２が拡径部２１に収容されて、Ｏリング２２が拡径部２１の下端の肩部２１ａに引っかかることによって、ピストン４が下死点方向に移動することを阻止する係止構造が形成されている。このシリンダ２とピストン４のＯリング２２間に形成されている係止構造は、シリンダ２内に圧縮空気が供給されていない状態でピストン４が下死点方向へ移動するのを阻止するように機能する。

以下、上記実施形態の作動を説明する。起動バルブ機構１０が操作されていない状態では、ピストン４はシリンダ２内の上死点位置に配置されており、ピストン４の上面外周部１６がピストンストップ６の凹部１５に収容され、環状シール面１７に密着した状態に待機している。この状態でのピストン４の主たる保持力はシリンダ２上端部の拡径部２１とこの拡径部２１の肩部２１ａに係止されているＯリング２２によっている。

起動バルブ機構１０が上記の如く操作されて、メインバルブ１２がシリンダ２内とエアチャンバ９間を連通させると、エア通路８及び流路７を介してエアチャンバ９内の圧縮空気がシリンダ２内に開口１９を介して流入される。シリンダ２内に流入した圧縮空気はピストンストップ６の筒状部１４の外周面に作用して筒状部１４を径方向内側に押圧変形させ、筒状部１４の内側に形成されている凹部１５を径方向に縮むように力が加わり、凹部１５内に収容されているピストン４の上面外周部１６を強力に挟持して保持する。この時、圧縮空気はピストン４の上面に流入しようとするが、上面外周部１６の一部が環状シール面１７に密着しているので、圧縮空気はこの環状シール面１７から上面側には流入しないため、ピストン４には上面には直接圧縮空気による力は発生せず、Ｏリング２２の外周側のみに作用することになる。従って、圧縮空気が流入する初期の状態において、ピストン４への受圧面積は最小限に小さくなり、シリンダ２内に流入した圧縮空気圧が充分に高くない状態では、凹部１５による上面外周部１６の保持力の方がＯリング２２外周部に作用する駆動力より大きく、ピストン４はぎりぎりまで上死点位置に保持される。

シリンダ２内に流入された圧縮空気圧が高くなると、Ｏリング２２外周部に作用する下死点方向に作動させようとする力が大きくなり、凹部１５による上面外周部１６を保持している保持力にうち勝ってピストン４がシリンダ２内を下死点方向に駆動させる。この結果上面外周部１６と環状シール面１７とが離れて、圧縮空気圧が打撃ピストン４の上面全面に作用することになり、充分に高くなった圧縮空気圧が一気にピストン４の上面全面に作用するるため、ピストン４には初期状態で十分な駆動エネルギが与えられ、釘等を浮き沈みなしに打ち込むことが可能となる。

起動バルブ機構１０から供給される圧縮空気が、流路７からシリンダ２内への流入のため、流路７と連続した開口１９がピストンストッパ６に形成されているが、開口１９は、シリンダ２の上端部を覆う弾性を有したピストンストップ６の筒状部１４の下面側に型等で一体に形成され、シリンダ２の上端部に弾性を利用して嵌合しているため、がた等の発生はなく、また機械加工等でシリンダに設けているわけではないので、無加工化が可能となり、バリ等の仕上げ工程の手間が省け、コストダウンが可能である。また、シリンダ２に穴で開口するわけではなく筒状部１４を直接挟持できるため従来のように特別な挟持を必要としないため、打込機本体の全高を低くすることが可能で有り、さらに、シリンダ２に穴を明けるよりも、比較的容易にシリンダ２の断面積に対して、３０％以上の有効開口面積を得ることが出来る。

圧縮空気が一気にシリンダ２内に流入する時でも、シリンダ２の上部外周の一部を覆うように該ピストンストップ６に下向きに形成された断続した筒状のリップ部１８を有するため、圧縮空気圧に押されて、ピストンストップ６がシリンダ２内に入り込み、動作不良を起こすことはない。万が一、ピストンストップ６背面に圧縮空気が入っても、シリンダ２内に圧縮空気が逃げるように、排気口２４が開口している。

下死点へ駆動されたピストン４が戻し空気室２３に溜まった圧縮空気により、上死点へ復帰される時には、シリンダ２内の圧縮空気が排気路１１を介して排気され、ピストンストップ６の筒状部１４の外周面と内周面には同じ圧力が作用しているので、筒状部１４が力が加わり変形することはなく、更に凹部１５下面には入口にテーパ面２０を有しているため、ピストン４の上面外周部１６がピストンストップ６に対し、多少中心がずれても抵抗無く容易に凹部１５内に収容される。そして、ピストン４はシリンダ２の上端部の拡径部２１とこの拡径部２１の肩部２１ａに係止されるＯリング２２によって上死点位置に再度保持され、ピストン４下面側に残った戻し空気室２３の圧縮空気は、テーパ面２０に当ったＯリング２２が内側へ寄せられるため、その空いた隙間より、スムースに開口部１９をへて排気路１１を介して排気される。このため、ピストン４の戻った後の排気がよくなり、連続打ちした場合などでもピストン４は常に完全に戻ることが可能となる。

本発明釘打機の一実施形態を示す断面図。 図１のシリンダ上端部を示す拡大断面図。 ピストンストップの下部方向からの斜視図。 圧縮空気が流入した状態を示す図２の要部拡大断面図。 図４のピストン復帰後の状態を示す断面図。

符号の説明

１はハウジング、２はシリンダ、３はドライバ、４はピストン、５はキャップ、６はピストンストップ、１４は筒状部、１５は凹部、１６は上面外周部、１７は環状シール面、１８はリップ部、１９は開口部。

Claims (3)

1. ハウジングと、前記ハウジング内に収容されたシリンダと、前記シリンダ内に移動可能に収容され、外周面にシール部材を収容するリング溝を有するピストンと、前記ハウジングと前記シリンダとの間に設けられ、弾性材からなるピストンストッパとを有し、前記ピストンを、前記シリンダの上端近傍より前記シリンダ内に流入した圧縮空気により駆動させ、前記ピストンと一体となったドライバにより釘を打ち込む打込機であって、
   前記ピストンストッパは底部中央に前記ピストンの上面外周部の一部が嵌合可能な凹部を有し、前記凹部を形成する筒状部をシリンダ側に延ばすと共に前記筒状部を周方向に沿って断続的に設け、前記筒状部間の間隙を介して圧縮空気を前記シリンダの上端近傍に流入させたことを特徴とする打込機。
2. 前記ピストンの上面外周部が嵌合する筒状部に径方向内側が小径となる傾斜部を設けたことを特徴とする請求項１記載の打込機。
3. 前記筒状部にシリンダの上端外周に嵌合するリップ部を設けたことを特徴とする請求項２記載の打込機。

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