JP4935978B2

JP4935978B2 - ガス燃焼式打込み工具における燃焼室のバルブ装置

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Publication number: JP4935978B2
Application number: JP2006216831A
Authority: JP
Inventors: 宏司田中
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: AU2007282578A1; EP2050542A4; CN101500758B; CA2659575A1; KR20090038450A; ATE544564T1; EP2050542B1; EP2050542A1; US20100176177A1; JP2008036800A; CN101500758A; EP2380705A1; WO2008018377A1

Description

本発明は、燃焼によって動力が供給され釘、打ち込みねじ等の留め具を打ち込むガス燃焼式打込み工具において、特に打撃シリンダと上記燃焼室とを仕切る仕切り部を開閉制御するためのバルブ装置に関する。

背景技術とその問題点

ガス燃焼式打込み工具は、燃焼室で可燃性ガスと空気とをファンで撹拌混合して得た混合ガスに点火して爆発的に燃焼させ、この燃焼ガスのガス圧を打撃シリンダ内に供給して打撃ピストンを駆動するものである（特許文献１参照）。

ところで、従来のガス燃焼式打込み工具は、燃焼室と打撃シリンダとが一体として連続している構成であるから、例えば、打ち込み終了後に打撃ピストンが上方に復帰移動するときに何らかの理由で途中までしか戻りきれなかったときに、燃焼室の容積は打撃ピストンの位置まで拡大することになる。容積が拡大しても供給される空気と混合ガスの量は一定であるから、燃料が希薄になり着火できないことがある。この場合は、工具を分解して手で打撃ピストンを戻さなければならないので、このような場合を想定して、燃焼室の容積が拡大した状態でも着火できるように、常に燃料を燃焼に適正な量よりも濃くして供給しなければならない。

また、燃焼室に空気をエアコンプレッサ等により過給して燃焼室の内圧を高めることによって出力をアップする場合、過給圧により打撃ピストンが所定の上死点位置に保持されきれずに下降してしまう可能性がある。したがって、打撃ピストンを強く保持するためには、打撃ピストンを上方に復帰させる力も強くしなければならない。しかし、打撃ピストンの復帰移動は、燃焼室が燃焼後に冷却することによる減圧と打撃ピストンの下面に作用する圧力との差圧によって行われるので、過給された燃焼ガスの燃焼後の減圧はむしろ打撃ピストンの復帰移動にマイナスに作用するおそれがある。
特公平４−４８５８９号公報

本発明は上記問題点を解消し、燃料を適正な濃度にして燃焼室に供給することができるとともに、過給圧によっても打撃ピストンが下降するのを確実に防止することができるガス燃焼式打込み工具における燃焼室のバルブ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、工具本体内に配置された打撃シリンダに打撃ピストンを上下方向に摺動可能に設けるとともに、上記打撃シリンダの上部に設けられた燃焼室を開閉可能とし、上記燃焼室で可燃性ガスと空気の混合ガスに、上記シリンダヘッドに配設された点火プラグにより点火して爆発的に燃焼させ、この高圧のガス圧を上記打撃ピストンに作用させて衝撃的に駆動させ、打撃ピストンの下面側に結合されているドライバにより工具本体の下部に設けられたノーズ部からファスナーを打ち出すガス燃焼式打込み工具において、上記打撃シリンダの上端に、該打撃シリンダと上記燃焼室とを仕切る仕切り部を設けるとともに、この仕切り部には、常時は上記燃焼室と打撃シリンダとを閉じるようにバネ付勢され、上記燃焼室内の内圧が打撃シリンダ内の内圧よりも高いときに上記バネのバネ力に抗して開き作動するシリンダバルブと、常時は上記燃焼室と打撃シリンダとを閉じるようにバネ付勢され、上記打撃シリンダの内圧が燃焼室内の内圧よりも高いときには上記バネ力に抗して開き作動する逆止弁とによって構成されたバルブ機構を設け、上記打撃ピストンの打ち込み時とファスナー打ち込み後の復帰移動時に上記バルブ機構を開閉作動させるとを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、上記バルブ機構が、上記逆止弁に代えて、上記シリンダバルブに係合可能なフック手段と、打込み時には上記フック手段を押圧して上記シリンダバルブに係止させ、打込み後は上記フック手段から離反する押圧手段とを設けたものであることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１において、上記バルブ機構が、常時は燃焼室と打撃シリンダとを開閉するシリンダバルブを、上記燃焼室内の燃焼と上記打撃シリンダの打ちこみ後の復帰移動に連動するように電気的に作動制御するものであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、打撃シリンダの上端に、打撃シリンダと燃焼室とを仕切る仕切り部を設けるとともに、この仕切り部を開閉するバルブ機構を設け、上記打撃ピストンの打ち込み時とファスナー打ち込み後の復帰移動時に上記バルブ機構を開き作動させる構成であるから、打撃ピストンの打ち込み時には燃焼室と打撃シリンダが導通するので、燃焼室内で燃焼したガス圧が打撃シリンダ内に供給されて打撃ピストンを駆動する。また、打ち込み終了後は燃焼室と打撃シリンダが導通するので打撃ピストンは確実に復帰移動することができる。

このように、仕切り部によって打撃ピストンの位置に関係なく燃焼室の容積は常に一定となり、燃焼室内の混合ガスを一定の適正濃度に保持することができる。したがって、たとえ打撃ピストンが戻りきれなかったときでも、この打撃ピストンに対して一定の圧力を加えて下死点まで移動させ、冷却時には再び打撃ピストンを上死点に復帰移動させることができる。

また、過給機を用いて燃焼室を過給した場合は、燃焼室内の圧力は高まるが、バルブ機構は開き作動しないから、燃焼室内の圧力を打撃ピストンが受圧することはない。したがって、過給圧によって打撃ピストンが下降するのを確実に防止することができる。

さらに、打撃シリンダと上記燃焼室とを仕切る仕切り部を開閉するバルブ機構が、常時は上記燃焼室と打撃シリンダとを閉じるようにバネ付勢され、上記燃焼室内の内圧が打撃シリンダ内の内圧よりも高いときに上記バネのバネ力に抗して開き作動するシリンダバルブと、常時は上記燃焼室と打撃シリンダとを閉じるようにバネ付勢され、上記打撃シリンダの内圧が燃焼室内の内圧よりも高いときには上記バネ力に抗して開き作動する逆止弁とによって構成されているから、構造が簡単であり、最小限の部品点数で済む。

また、請求項２に係る発明によれば、上記バルブ機構が、常時は燃焼室と打撃シリンダとを閉じるようにバネ付勢され、上記燃焼室内の内圧が打撃シリンダ内の内圧よりも高いときに上記バネのバネ力に抗して開き作動するシリンダバルブと、該シリンダバルブに係合可能なフック手段と、打込み時には上記フック手段を押圧して上記シリンダバルブに係止させ、打込み後は上記フック手段から離反する押圧手段とを設けた構成であるから、打込み時にはフック手段がシリンダバルブに係止し、打込み後は係止が解除される。したがって、シリンダバルブはフック手段により機械的に作動するので、開閉作動を確実に行うことができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、上記バルブ機構が、常時は燃焼室と打撃シリンダとを開閉するシリンダバルブを、上記燃焼室内の燃焼と上記打撃シリンダの打ちこみ後の復帰移動に連動するように電気的に作動制御するものであるから、１つの点火時期から打撃ピストンが１回往復動して上死点に復帰するまでの時間を予め計測して設定しておき、点火時期よりも僅かに遅らせてシリンダバルブを電気的に開き作動させ、点火時期から設定時間だけ経過した時点でシリンダバルブを電気的に閉じ作動させることができる。

ガス燃焼式打込み工具では点火やファンを回転させるためにバッテリを必要とするので、このバッテリを利用してシリンダバルブを電気的に作動制御することができる。このため、別電源を設ける必要がないから、全体をコンパクトにまとめることができる。また、モータ、ピニオン等は工具本体の内部に収納配置されているので、作業時に生じたごみなどの影響を受けることがないので、故障が発生しにくい。

［実施形態１］
図１において符号１はガス燃焼式打ち込み工具（釘打機）の工具本体を示す。この工具本体１にはグリップ２とマガジン３とが連接されているとともに、内部には打撃ピストン・シリンダ機構が設けられている。工具本体１の下方にはファスナーを打ち出すノーズ部４が設けられている。

打撃ピストン・シリンダ機構は、打撃シリンダ５内に打撃ピストン６を摺動自在に収容するとともに、打撃ピストン６の下方にドライバ７を一体的に結合させたものである。

打撃シリンダ５の上部と工具本体１の上部の内部に配置されたシリンダヘッド８との間には円筒状の可動スリーブ１０が上下動可能に配置されている。そして、可動スリーブ１０が上動してシリンダヘッド８の下面に当接することにより、可動スリーブ１０の間に上部がシリンダヘッド８によって閉鎖され、下部が打撃シリンダ５と打撃ピストン６によって閉鎖された密閉された燃焼室９が構成されるようになっている。

シリンダヘッド８には、ガス容器１１に連通する噴射ノズル１２と、混合ガスに点火して燃焼させるための点火プラグ１３が配置されている。また、工具本体１の上部には、燃焼室９内に噴射された可燃性ガスを燃焼室９内の空気と撹拌させて燃焼室９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１４が設けられている。１５はファン用モータである。

ところで、打撃シリンダ５の上端には、該打撃シリンダ５と上記燃焼室９とを仕切る仕切り部１６と仕切り部１６を開閉するバルブ機構とが設けられている。

上記バルブ機構は、常時は上記燃焼室９と打撃シリンダ５とを閉じるようにバネ１７で付勢され、上記燃焼室９内の内圧が打撃シリンダ５内の内圧よりも高いときに上記バネ１７のバネ力に抗して開き作動するシリンダバルブ１８と、常時は上記燃焼室９と打撃シリンダ５とを閉じるように付勢され、上記打撃シリンダ５の内圧が燃焼室９内の内圧よりも高いときにのみ開く逆止弁２０とによって構成されている。

すなわち、シリンダバルブ１８は環状に形成され、打撃シリンダ５の上端側部に一定の間隔に形成された開口部２１を開閉するように、上記開口部２１を含む打撃シリンダ５の外側面に沿って上下動可能に配置されている。そして、シリンダバルブ１８は、バネ１７によって常時上記開口部２１を閉じる方向に付勢されている。上記バネ１７のバネ力は燃焼室９の内圧が燃焼により高くなったときにはシリンダバルブ１８を閉じ状態に保持できない程度に設定されている。

また、仕切り部１６には上部開口部２２が形成され、この上部開口部２２には板バネによる逆止弁２０が配置されている。この逆止弁２０により、上部開口部２２は常時は燃焼室９と打撃シリンダ５とを閉じるようにバネ付勢され、上記打撃シリンダ５の内圧が燃焼室９内の内圧よりも高いときにのみ開くようになっている。

なお、ノーズ部４に沿って釘打ち込み方向に摺動可能はコンタクト部材２３が配置されている。コンタクト部材２３の先端２３ａは常時は上記ノーズ部４から突出するようにバネ１９で付勢されている。上記コンタクト部材２３の上部はリンク部材（図示せず）を介して可動スリーブ１０の下端に連結されている。

上記構成において、釘を打ち込むときは、図２のようにコンタクト部材２３を被打ち込み材Ｐに強く押し付けることに伴ってコンタクト部材２３とリンク部材が工具本体１に対して相対的に上動するから、可動スリーブ１０がシリンダヘッド８に当たるまで上方に移動して密閉した燃焼室９が形成される。同時に、燃焼室９内に噴射ノズル１２から可燃性ガスが噴射され、回転ファン１４が回転して可燃性ガスと空気とを撹拌混合した後、トリガ２９を引いて点火プラグ１３で点火して爆発的に燃焼させる。これにより、燃焼室９内の内圧が急激に高くなるから、シリンダバルブ１８はバネ１７のバネ力に抗して下降し、高圧のガス圧が開口部２１から打撃シリンダ５内に供給され、打撃ピストン６が駆動される。

これに対し、打ち込み終了後は燃焼ガスが冷却して打撃ピストン６の上部は減圧するから、図３に示されるように、シリンダバルブ１８は上動し、開口部２１が閉じられる。同時に、仕切り部１６の上下間の差圧によって逆止弁２０が開くから、打撃ピストン６が上方に復帰移動する。打撃シリンダ５内の圧力は上部開口部２２から燃焼室９内に開放されるから、打撃ピストン６は確実に上死点に復帰移動することができる。その後、コンタクト部材２３を被打ち込み材から離すことにより、図１に示されるように、コンタクト部材２３とリンク部材は相対的に工具本体１に対して下動するから、可動スリーブ１０も下方に移動して燃焼室９が開放され、上部からは新鮮な空気が入り込み、下部からは燃焼ガスが排気され、次の打ち込みが準備される。

上述のように、打撃シリンダ５と上記燃焼室９とを仕切る仕切り部１６を設けるとともに、この仕切り部１６を開閉するバルブ機構は、常時は上記燃焼室９と打撃シリンダ５とを閉じるように付勢され、上記燃焼室９内の内圧が打撃シリンダ５内の内圧よりも高いときにバネ１７のバネ力に抗して開き作動するシリンダバルブ１８と、常時は上記燃焼室９と打撃シリンダ５とを閉じるようにバネ付勢され、上記打撃シリンダ５の内圧が燃焼室９内の内圧よりも高いときには上記バネ力に抗して開き作動する逆止弁２０とによって構成されているから、打撃ピストンの位置に関係なく燃焼室９の容積は常に一定となり、燃焼室９内の混合ガスを一定の適正濃度に保持することができる。したがって、たとえ打撃ピストン６が戻りきれなかったときでも、この打撃ピストン６に対して一定の圧力を加えて下死点まで移動させ、冷却時には再び打撃ピストン６を上死点に復帰移動させることができる。

また、過給機を用いて燃焼室９を過給した場合は、燃焼室９内の圧力は高まるが、その程度ではシリンダバルブ１８は開かないので、燃焼室９内の圧力を打撃ピストン６が受圧することはない。したがって、過給圧によって打撃ピストン６が下降するのを確実に防止することができる。

さらに、構造が簡単なので、最小限の部品点数で済む。

［実施形態２］
図４〜図８はバルブ装置の別のバルブ機構の実施形態を示すもので、上図において実施形態１と同じ部材は同じ符号で示す。

このバルブ機構は、上述に示したシリンダバルブ１８と、打撃シリンダ５の外側に設けられたフック手段２４と、コンタクト部材２３と連動するロックアウトバー２５等から構成されている。

フック手段２４はフックベース２６とフック２７とを弦巻バネ２８を介して連結したもので、工具本体１に設けられた同じ支軸３０に回動自在に支持されている。また、フックベース２６はコイルバネ３７により上部が後方に倒れるように付勢されている。フックベース２６とフック２７は上記弦巻バネ２８により一体に作動するようになっているから、フック手段２４は常時は上部が後傾するようになっている。

ロックアウトバー２５はコンタクト部材２３と一体に作動するもので、その上端は可動スリーブ１０の下端に連結している。ロックアウトバー２５の中間部のフック手段２４側には押圧手段として突部３１が形成されている。したがって、上記突部３１はロックアウトバー２５とともに上下方向に移動し、上方に移動するときにフックベース２６の背面を押圧して係合するように形成されている。

なお、シリンダバルブ１８の下部にはＵ字形のロックバー３２が取り付けられている。

上記構成において、釘を打ち込むときは、図５に示されるように、コンタクト部材２３を被打ち込み材Ｐに強く押し付けることに伴って可動スリーブ１０をシリンダヘッド８に当たるまで上方に移動させる。これにより、密閉した燃焼室９が形成されるとともに、燃焼室９内に噴射ノズル１２から可燃性ガスが噴射され、回転ファン１４が回転して可燃ガスと空気とを撹拌混合する。同時に、コンタクト部材２３とともにロックアウトバー２５が上方に移動するから、その突部３１がフック手段２４のフックベース２６の背面に係合するからフック手段２４が支軸３０を中心に打撃シリンダ５側に回動する。

次に、図６に示すようにトリガ２９を引いて燃焼室９内の混合ガスを爆発的に燃焼させることにより、燃焼室９内の内圧が急激に高くなるから、シリンダバルブ１８はバネ１７のバネ力に抗して下降し、高圧のガス圧が開口部２１から打撃シリンダ５内に供給され、打撃ピストン６が駆動される。シリンダバルブ１８が下降すると、Ｕ字形のロックバー３２も下方に移動してフック２７の傾斜面２７ａに当たるので、フック２７は押しのけられた後、図７のようにロックバー３２が通過した後、弦巻バネ２８により再び戻ってロックバー３２に係止する。これにより、シリンダバルブ１８は下死点にロックされ、開口部２１は開いた状態に保持される。

打ち込み終了後は、燃焼ガスが冷却して打撃ピストン６の上部は減圧し、シリンダバルブ１８は開いたままであるから、打撃ピストン６は確実に上死点に復帰移動することができる。そして、コンタクト部材２３を被打ち込み材から離すことにより、コンタクト部材２３は工具本体１に対して相対的に下動し、突部３１も下方に移動する。このため、図８に示されるように、フックベース２６に対する押圧力は解除され、フック手段２４はコイルバネ３７により後傾状態となり、フック２７もロックバー３２から外れるので、シリンダバルブ１８はバネ１７により上動して開口部２１を閉じる。そして、燃焼室９には新鮮な空気が入り込み、下部からは燃焼ガスが排気され、次の打ち込みが準備される。

上述のように、このバルブ機構は、常時は上記ノーズ部４から突出し、打ち込み時には被打ち込み材に押し付けることにより相対的に工具本体１に対して上動するコンタクト部材２３と連動するフック手段２４を設け、コンタクト部材２３が上動したときは開き作動したシリンダバルブ１８に上記フック手段２４を係止させて開き状態に保持し、上記コンタクト部材２３が下動したときは上記フック手段２４とシリンダバルブ１８との係止を解除させる構成であるから、シリンダバルブ１８はフック手段２４により機械的に作動するので、開閉作動を確実に行うことができる。

なお、上記実施形態においては、コンタクト部材に連動するロックアウトバー２５と突起３１（押圧手段）で説明したが、ロックアウトバーをトリガに連動させ、トリガを引くことでフック手段を押圧作動させる機構でもよい。

［実施形態３］
図９及び図１０はバルブ装置のさらに別のバルブ機構の実施形態を示すもので、上図において実施形態１、２と同じ部材は同じ符号で示す。

このバルブ機構は、常時は燃焼室９と打撃シリンダ５とを開閉するシリンダバルブ１８を、燃焼室９内の燃焼と打撃シリンダ５の打ちこみ後の復帰移動に連動するように電気的に作動制御するものであり、工具本体１の内部には、打撃シリンダ５の前部には電動モータ３３が設けられている。この電動モータ３３の出力軸は伝動ベルト３４を介してピニオン３５に作動連結され、ピニオン３５はラック３６に噛合している。ラック３６はシリンダバルブ１８の下方に延長形成されている。

上記構成によれば、電動モータ３３を正逆回転させることにより、シリンダバルブ１８は図９のように閉じたり、図１０のように開いたりすることができる。したがって、１つの点火時期から打撃ピストン６が１回往復動して上死点に復帰するまでの時間を予め計測して設定しておき、電動モータ３３を点火時期よりも僅かに遅らせて作動させてシリンダバルブ１８を開き作動させ、点火時期から設定時間だけ経過した時点で電動モータ３３を逆転させてシリンダバルブ１８を閉じ作動させることができる。

ガス燃焼式打込み工具では点火やファンを回転させるためにバッテリを必要とするので、このバッテリを利用して電動モータ３３を作動制御することができる。このため、別電源を設ける必要がないから、全体をコンパクトにまとめることができる。また、モータ３３、ピニオン３５等は工具本体１の内部に収納配置されているので、作業時に生じたごみなどの影響を受けることがないので、故障が発生しにくい。

なお、電動モータ３３の代わりにソレノイドを使用し、磁力によってシリンダバルブ１８の開閉を制御するようにしてもよい。

ガス燃焼式釘打機の縦断面図上記ガス燃焼式釘打機の打ち込み時の要部を示す縦断面図上記ガス燃焼式釘打機の打ち込み終了後の作動態様を示す縦断面図バルブ装置の別のバルブ機構の実施形態の初期状態を示す縦断面図コンタクト部材を被打ち込み材に押し込んだ状態の要部の縦断面図打ち込み時の要部の縦断面図打ち込み終了時の要部の縦断面図打ち込み終了後の作動態様を示す要部の縦断面図バルブ装置の別のバルブ機構の実施形態の初期状態を示す縦断面図打ち込み時の要部の縦断面図

４ノーズ部
５打撃シリンダ
６打撃ピストン
９燃焼室
８シリンダヘッド
１０可動スリーブ
１６仕切り部
１８シリンダバルブ
２０逆止弁

Claims

工具本体内に配置された打撃シリンダに打撃ピストンを上下方向に摺動可能に設けるとともに、上記打撃シリンダの上部に設けられた燃焼室を開閉可能とし、上記燃焼室で可燃性ガスと空気の混合ガスに、上記シリンダヘッドに配設された点火プラグにより点火して爆発的に燃焼させ、この高圧のガス圧を上記打撃ピストンに作用させて衝撃的に駆動させ、打撃ピストンの下面側に結合されているドライバにより工具本体の下部に設けられたノーズ部からファスナーを打ち出すガス燃焼式打込み工具において、
上記打撃シリンダの上端に、該打撃シリンダと上記燃焼室とを仕切る仕切り部を設けるとともに、この仕切り部には、常時は上記燃焼室と打撃シリンダとを閉じるようにバネ付勢され、上記燃焼室内の内圧が打撃シリンダ内の内圧よりも高いときに上記バネのバネ力に抗して開き作動するシリンダバルブと、常時は上記燃焼室と打撃シリンダとを閉じるようにバネ付勢され、上記打撃シリンダの内圧が燃焼室内の内圧よりも高いときには上記バネ力に抗して開き作動する逆止弁とによって構成されたバルブ機構を設け、上記打撃ピストンの打ち込み時とファスナー打ち込み後の復帰移動時に上記バルブ機構を開閉作動させる
ことを特徴とするガス燃焼式打込み工具における燃焼室のバルブ装置。
上記バルブ機構が、上記逆止弁に代えて、上記シリンダバルブに係合可能なフック手段と、打込み時には上記フック手段を押圧して上記シリンダバルブに係止させ、打込み後は上記フック手段から離反する押圧手段とを設けたものであることを特徴とする、請求項１に記載のガス燃焼式打込み工具における燃焼室のバルブ装置。
上記バルブ機構が、常時は燃焼室と打撃シリンダとを開閉するシリンダバルブを、上記燃焼室内の燃焼と上記打撃シリンダの打ちこみ後の復帰移動に連動するように電気的に作動制御するものである、請求項１又は２に記載のガス燃焼式打込み工具における燃焼室のバルブ装置。