JP4930672B2 - ガス燃焼式打込み工具のファスナー送り機構 - Google Patents

Description

本発明は、可燃性ガスと空気とを撹拌混合して得た混合ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室と、燃焼ガス圧により駆動される打撃ピストン・シリンダ機構と、打撃ピストンに結合したドライバを摺動案内してファスナーを打ち出すノーズ部と、ノーズ部にファスナーを送る送りピストン・シリンダ機構とを備えるとともに、上記送りピストン・シリンダ機構の送り爪の退避作動を遅延させるガス燃焼式打込み工具のファスナー送り機構に関する。

ガス燃焼式打込み工具の一例として、ボディ内に密閉された燃焼室内へ可燃性ガスを注入して燃焼室内で可燃性ガスと空気との混合ガスを撹拌し、撹拌された混合ガスを燃焼室内で燃焼させることによって燃焼室内に高圧の燃焼ガスを発生させ、この高圧の燃焼ガスを打撃シリンダ内に収容されている打撃ピストンに作用させて打撃ピストンを打撃シリンダ内で衝撃的に駆動させ、この打撃ピストンの下面側に結合されているドライバによって、ボディの下方のノーズ部に供給された釘を鋼板やコンクリートへ打ち込むようにした燃焼ガス駆動打込み機が知られている。このような燃焼ガス駆動打込み機では可燃性ガスを充填したガスボンベ等の容器を工具内に装着するとともに、可燃性ガスに着火するための電力源であるバッテリーを工具に装着することによって携帯が可能な工具として形成されており、電力や圧縮空気等の動力供給源に拘束されることなく釘やピンの打ち込み作業を行うことが可能にされている。

上記ガス燃焼式打込み工具では、マガジンに収納された連結ファスナーを順次ノーズ部に送り込む送り機構が設けられている。この送り機構としては、鞘状のマガジンに多数のファスナーを真直状に連結してなる連結ファスナーを収容し、この連結ファスナーを定出力バネによって常時ノーズ部側に押圧し、ノーズ部内の射出口に供給されたファスナーが打ち込まれた後は直ちに次位のファスナーがノーズ部内に供給するようにしたものが知られている。

しかしながら、このような直状マガジンでは収容されるファスナーの数は少ないので、多数のファスナーをコイル状にまき回した連結ファスナーを収容できる円筒状のマガジンを取り付けることが求められている。

ところが、円筒状マガジンにおけるファスナーの送り機構としては、送りピストン・シリンダ機構が一般的である。これは、送りシリンダに摺動自在に収容された送りピストンに、マガジンに収納された連結ファスナーに係脱する送り爪を設け、該送り爪をノーズ部側に送る釘送り方向とその反対の退避方向に往復動させるものである。

したがって、上記送りピストン・シリンダ機構とともに円筒状マガジンを採用することができる。この場合、送りピストン・シリンダ機構の送りピストンはバネと燃焼室の燃焼ガスの圧力を利用して往復動させることが考えられる。送りピストンの送りはバネで、退避作動はガス圧で往復動させるものである。

ところが、燃焼室と送りシリンダとをガス管路を介して直結した構成では、燃焼ガスは打撃ピストンと送りピストン（送り爪）の両者にほとんど同時に作用するので、打撃ピストンの打撃作動とほとんど同時に送りピストンも退避作動し、打ち込み時にファスナーが不安定になる。つまり、送りピストンがバネによって送り位置にとどまっていることによりノーズ部内に供給された先頭の釘は送り爪によって押圧されているので、姿勢が安定する。ドライバによってファスナーが打ち出されている間はファスナーの姿勢が安定しているのが好ましい。しかし、燃焼ガスの圧力によって打撃機構が作動し、打撃ピストンとともにドライバが駆動されてファスナーを打撃すると同時に送りピストンが退避作動すると、ファスナーを押圧保持する力が失われてその姿勢が不安定になってしまい、ファスナーを正しい姿勢で確実に打ち込むことができない。

このため、送りピストンの作動タイミングを遅らせる手段として、送り機構の手前に逆止弁を設け、送りピストン手前のガス圧力を保持し、コンタクトアームと連動した排気バルブによってガス管路の密閉制御を行っている。
特開平５−５７２３８０号公報

しかしながら、上記方式では逆止弁を解除する排気バルブが必要になることや、ノーズ部の先端のゴミ等が付着しやすい環境の中で上記バルブのシール性を確保することが困難である。

本発明は前記問題点を解消し、複雑なバルブ機構やシール性の確保を必要とすることなしに単純な構造で確実に送り爪（送りピストン）の復帰を遅らせてドライバとファスナーとの摺り付きを有効に防止することができるガス燃焼式打込み工具のファスナー送り機構を提供することをその課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、可燃性ガスと空気とを撹拌混合して得た混合ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室と、この高圧の燃焼ガスを打撃シリンダ内に収容された打撃ピストンに作用させて打撃ピストンを打撃シリンダ内で衝撃的に駆動させ、この打撃ピストンの下面側に結合されているドライバを摺動案内してファスナーを打ち出すノーズ部と、マガジンに収納された連結ファスナーに係脱する送り爪を上記ノーズ部側に送る釘送り方向とその反対の退避方向に往復動させる送りピストン・シリンダ機構とを備えたガス燃焼式打込み工具において、上記送りピストン・シリンダ機構の送りシリンダの一端に、上記送り爪を備えた送りピストンを常時送り方向に付勢するバネを設けるとともに、上記燃焼室と上記送りシリンダの他端との間にガス管路を設け、このガス管路の中途部に逆止弁を設け、この逆止弁には絞り孔を形成し、上記逆止弁を閉じ方向に付勢し、上記燃焼室からガス管路を通って供給されたガス圧によって上記付勢に抗して開き作動させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、上記逆止弁に絞り孔を形成することに代え、上記送りシリンダを電磁弁によって大気に開くことを特徴とする。

請求項１に係る発明は、燃焼室と上記送りシリンダとの間にガス管路を設け、このガス管路の中途部に逆止弁を設け、この逆止弁には絞り孔を形成した構成であるから、打ち込みが完了すると、燃焼室内の温度が急激に下がるので、打撃ピストンの上方空間は負圧となり、打撃ピストンはリターン移動する。同様に、逆止弁も付勢によって閉じ、送りシリンダに送られたガスも燃焼室に戻るが、ガスは逆止弁の中心の絞り孔を通って戻ることになるため、通過するのに時間がかかり、送りシリンダはすぐには減圧されない。徐々に減圧される。このため、送りピストンのファスナー送り作動は遅延し、ドライバが上死点に復帰移動してノーズ部から後退した後、バネの力によりファスナーの送り方向に移動し、新たな先頭ファスナーがノーズ部に供給される。したがって、打撃ピストンがファスナー送り作動するとき、ドライバに次位の釘が摺り付くことがないから、打撃ピストンは確実に上死点に復帰することができる。

逆止弁はガス管路に設けたので、ゴミ等が付着しやすい環境の中でも十分にシール性を確保することができる。

以上のように、複雑なバルブ機構やシール性の確保を必要とすることなしに単純な構造で確実に送り爪（送りピストン）の復帰を遅らせてドライバとファスナーとの摺り付きを有効に防止することができる。

なお、打ち込み時に燃焼室からのガス圧は逆止弁を押し開いた後に供給され、さらに十分に昇圧するのを待って送りピストンが退避作動することになる。したがって、打ち込み時にファスナーはノーズ部の内壁に押し付けられて姿勢が安定した状態となっているから、確実に打ち出すことができる。

請求項２に係る発明は、電磁弁を用いることにより、高温や低温での環境温度に合わせて、送り爪（送りピストン）の復帰のタイミングを自由に遅らせることができるため、ドライバとファスナーとの摺り付きを確実に防止することができる。

図１および図２において符号１はガス燃焼式釘打機のボディを示す。このボディ１には、グリップ２とマガジン３とが連設されているとともに、打撃ピストン・シリンダ機構４と燃焼室５とノーズ部６と釘送り用の送りピストン・シリンダ機構７とが設けられている。

打撃ピストン・シリンダ機構４は、打撃シリンダ９内に打撃ピストン１０を摺動自在に収容するとともに、打撃ピストン１０の下方にドライバ１１を一体的に結合させたものである。

燃焼室５は、上記打撃ピストン１０の上端面と打撃シリンダ９と上部ハウジング１２の内部に形成された上部壁（シリンダヘッド）１３と両者間に配置されている環状の可動スリーブ１４とによって形成されており、可動スリーブ１４を上方に移動させることにより密閉された燃焼室５が形成され、下方に移動させることにより燃焼室５の上部が大気に連通するように構成されている。

可動スリーブ１４は、リンク部材１９を介してコンタクトアーム１５と連係している。リンク部材１９は、打撃シリンダ９の下方に配置された篭状底部１９ａの端部から打撃シリンダ９の外周部に沿ってリンク部１９ｂを延長形成してなるもので、リンク部１９ｂの上端は上記可動スリーブ１４に連結され、篭状底部１９ａは打撃シリンダ９の下面との間に設けられたバネ８により下方に付勢されている。また、コンタクトアーム１５はノーズ部６に沿って上下に摺動自在に設けられ、その下端１５ａはノーズ部６から突出し、ノーズ部６とともに上記下端１５ａを被打込み材Ｐに押し付けることにより、ノーズ部６に対して相対的に上方に移動するようになっている。そして、リンク部材１９の篭状底部１９ａの下面はコンタクトアーム１５の上端１５ｂに係合している。

上部ハウジング１２には、ガス容器に連通する噴射ノズル１７と、混合ガスに添加して燃焼させるための点火プラグ１８が配置されている。また、上部ハウジング１２には、燃焼室５内に噴射された可燃性ガスを燃焼室５内の空気と撹拌させて燃焼室５内で所定の空燃比の混合ガスを生成するための回転ファン２０が設けられている。

ノーズ部６は上記ドライバ１１の摺動を案内するとともに、マガジン３に開口している。

送りピストン・シリンダ機構７は、図７（ａ）（ｂ）に示されるように、送りシリンダ２１内に摺動自在に収容された送りピストン２２に送り爪２３を連結させ、送りピストン２２とともに送り爪２３をマガジン３に収納された連結釘Ｎに係脱させて、上記ノーズ部６側に送る釘送り方向とその反対の退避方向に往復動させるものである。送りピストン２２が送り方向の移動端まで移動したときは、連結釘Ｎの先頭釘Ｎ１はノーズ部６の射出口２４内に押し込まれる。したがって、送りピストン２２が上記送り方向の移動端位置にある状態では、連結釘Ｎも動かないので、先頭釘Ｎ１は射出口２４内に保持される。

次に、上記送りピストン・シリンダ機構７の送りシリンダ２１には、常時送りピストン２２を送り方向に付勢するバネ２５が設けられている。これに対し、送りシリンダ２１の上記バネ２５と反対側には開口部が形成され、この開口部と上記燃焼室とはガス管路２６を介して連結している。

そして、ガス管路２６の中途部には、図３に詳しく記載されているように弁口３０が形成され、その内部には逆止弁３１が配置されている。逆止弁３１はバネ３２によって常時燃焼室側に移動して弁口３０を閉じるように付勢され、燃焼室５からのガス圧によって上記バネ３２に抗して作動したときに弁口３０を開くように構成されている。

また、上記逆止弁３１の中心部には小径の絞り孔３３が形成されている。

次に、上記作動遅延機構の作動態様について説明すると、まず、釘の打ち込みにあたり、図４及び図５に示されるように、ノーズ部６を被打込み材Ｐに強く押し付け、コンタクトアーム１５を相対的に上動させることにより、可動スリーブ１４も上動して密閉した燃焼室５が形成されるともに、燃焼室５内に噴射ノズル１７から可燃性ガスが噴射され、回転ファン２０が回転して可燃ガスと空気とを撹拌混合する。次に、トリガ１６を引くと、点火プラグ１８が混合ガスに点火し、混合ガスは燃焼して爆発的に膨張する。この燃焼ガスの圧力が打撃ピストン１０の上面に作用して下方に駆動するので、ドライバ１１がノーズ部６の射出口２４内に供給されている先頭釘Ｎ１を打撃し、被打込み材Ｐ中に打ち込む。

同時に、燃焼室５の燃焼ガスはガス管路２６を通るから、そのときのガス圧により逆止弁３１がバネ３２に抗して押し出され、弁口３０が開き、ガスはさらにここを通過して上記送りシリンダ２１に供給されるので、送りピストン２２が退避方向に移動する。

つまり、燃焼室５から送りシリンダ２１に対するガス圧の供給は、バネ３２によって閉じられた逆止弁３１を押し開いた後に行なわれ、さらに送りピストン２２を退避させるのに十分に昇圧するのを待って送りピストン２２は退避作動することになる。したがって、十分な昇圧に達するまでの時間だけ上記退避作動を遅れさせることができる。

このように、燃焼室５の燃焼に伴って打撃ピストン１０が打ち込み作動し、その後送りピストン２２が退避作動することになるから、打撃ピストン１０の打ち込み作動によりノーズ部６内の先頭釘Ｎ１がドライバ１１に打撃されて打ち出されるまでは送りピストン２２の送り爪２３が作動しないので、上記先頭釘はノーズ部６の射出口２４に押し込まれて姿勢が安定した状態となっているから、正しい姿勢で確実に打ち出すことができる。

打ち込みが完了すると、燃焼室５内の温度が急激に下がるので、打撃シリンダ９まで拡大した打撃ピストン１０の上方空間は負圧となり、下からの大気圧との差圧によって元の容積に戻ろうとするので、図６に示されるように、打撃ピストン１０は上死点にリターン移動する。同様に、送りシリンダ２１に送られたガスも燃焼室５に戻るので、逆止弁３１はバネ３２によって閉じ作動する。このため、ガスは逆止弁３１の中心の絞り孔３３を通って戻ることになるが、絞り孔３３を通過するのに時間がかかるので、送りシリンダ２１はすぐには減圧されない。徐々に減圧される。このため、送りピストン２２の釘送り作動は遅延し、ドライバ１１が上死点に復帰移動してノーズ部６から後退した後、図１に示されるように、バネ２５の力により釘送り方向に復帰移動し、新たな先頭釘がノーズ部６内に供給される。したがって、打撃ピストン１０が復帰移動するとき、ドライバ１１に次位の釘が摺り付くことがないから、打撃ピストンは確実に上死点に復帰することができる。

なお、ガス管路２６からは燃焼室５で（打込みピストンの上部で）燃焼した燃焼ガスの圧力が送りピストン・シリンダ機構に送られるので、十分に高い圧力を供給することができる。

次に、図８（ａ）は、逆止弁３１に絞り孔を形成することに代え、ガス管路２６の逆止弁３１と送りシリンダ２１との間に電磁弁３４を配置した構成を示すもので、電磁弁３４は打ち込み完了後に逆止弁３１が閉じた後に開くように設定されている。送りシリンダ２１を電磁弁３４によって大気に開く
上記構成によれば、打ち込み時には上述の実施形態と同様に、燃焼室５から送りシリンダ２１に対するガス圧の供給は、上図のように逆止弁３１を押し開いた後に行なわれ、送りピストン２２（送り爪２３）を退避作動させるので、先頭釘がノーズ部６の射出口２４に押し込まれて姿勢が安定した状態となっている正しい姿勢で確実に打ち出すことができる。

打ち込みが完了すると、燃焼室内の温度が急激に下がるので、打撃ピストンは上死点にリターン移動する。同様に、送りシリンダ２１に送られたガスも燃焼室に戻るので、逆止弁３１はバネ３２によって閉じ作動する。ドライバ１１が上死点に復帰移動してノーズ部６から後退した後に同図（ｂ）のように電磁弁３４が開き、送りシリンダ内の圧縮空気が排気されるので、送りピストン２２はバネ２５の力により釘送り方向に復帰移動し、新たな先頭釘がノーズ部６内に供給される。したがって、打撃ピストンが復帰移動するとき、ドライバ１１に次位の釘が摺り付くことがないから、打撃ピストンは確実に上死点に復帰することができる。

このように、電磁弁３４を用いることにより、高温や低温での環境温度に合わせて、送り爪（送りピストン）の復帰のタイミングを自由に遅らせることができるため、ドライバ１１と釘との摺り付きを確実に防止することができる。

なお、本発明に係る打込み工具は、釘打機に限定されない。燃焼によって動力が伝達され、連結された頭付き棒材（釘、ネジ）や頭無し棒材（平行ピン）等のファスナーを送る打込み工具に適用することができる。

ガス燃焼式釘打機の非作動時の要部を示す縦断面図である。 図１のＸ−Ｘ線上の縦断面図である。 逆止弁部分の拡大図である。 上記釘打機の打ち込み開始時の状態を示す縦断面図である。 打ち込み開始時の状態を図２と同じ断面で示した縦断面図である。 打ち込み直後の状態を示す縦断面図である。 （ａ）（ｂ）は送りピストン・シリンダ機構の説明図である。 （ａ）（ｂ）はガス燃焼式打込み工具の他のファスナー送り機構の作動態様説明図である。

符号の説明

５ 燃焼室
７ 送りピストン・シリンダ機構
２６ ガス管路
３１ 逆止弁
３３ 絞り孔
３４ 電磁弁

Claims (2)

1. 可燃性ガスと空気とを撹拌混合して得た混合ガスを爆発的に燃焼させる燃焼室と、この高圧の燃焼ガスを打撃シリンダ内に収容された打撃ピストンに作用させて打撃ピストンを打撃シリンダ内で衝撃的に駆動させ、この打撃ピストンの下面側に結合されているドライバを摺動案内してファスナーを打ち出すノーズ部と、マガジンに収納された連結ファスナーに係脱する送り爪を上記ノーズ部側に送る釘送り方向とその反対の退避方向に往復動させる送りピストン・シリンダ機構とを備えたガス燃焼式打込み工具において、
   上記送りピストン・シリンダ機構の送りシリンダの一端に、上記送り爪を備えた送りピストンを常時送り方向に付勢するバネを設けるとともに、
   上記燃焼室と上記送りシリンダの他端との間にガス管路を設け、このガス管路の中途部に逆止弁を設け、この逆止弁には絞り孔を形成し、上記逆止弁を閉じ方向に付勢し、上記燃焼室からガス管路を通って供給されたガス圧によって上記付勢に抗して開き作動させる
   ことを特徴とするガス燃焼式打込み工具のファスナー送り機構。
2. 上記逆止弁に絞り孔を形成することに代え、上記送りシリンダを電磁弁によって大気に開くことを特徴とする、請求項１記載のガス燃焼式打込み工具のファスナー送り機構。

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