JP4964623B2 - ねじ打ち込み機 - Google Patents

Description

この発明は、圧縮空気を動力源とするいわゆるエアツールであって、先端にねじをセットしたドライバビットを回転させつつ軸方向に前進させてこのねじをねじ打ち込み材に打ち込む（締め込む）ねじ打ち込み機に関する。

例えば、下地としての木板に上材としての石膏ボードをねじ止めする場合に、多数のねじを連続して締め付けることができるねじ打ち込み機が用いられる。このねじ打ち込み機は、圧縮空気を動力源とするピストンの推力（打ち込み力）とエアモータの回転力（ねじ締め力）によりドライバビットを回転させつつ軸方向に移動させる構成としたもので、係る構成によればドライバビットの移動過程において、多数本のねじを並列に連結したねじ連結帯のねじ頭部にドライバビットの先端を嵌合させて当該ねじをねじ連結帯から離脱させ、そのままこのねじを回転させつつ上材を貫通して下地に打ち込む（締め込む）ことにより上材を下地にねじ止めすることができる。
このねじ打ち込み機に関する技術として従来例えば下記の特許文献に開示された技術が公知になっている。これらの特許文献に開示されているように、一般にこの種のねじ打ち込み機では、ドライバビットを備えたピストンの下動動作（ねじの打ち込み動作）がシリンダ上室へ供給される圧縮空気によりなされ、ピストンの上動動作（戻し動作）が戻し空気室からシリンダ下室に供給される圧縮空気（戻しエア）によりなされる。
戻し空気室は通常シリンダの外周側に沿って設けられており、シリンダの下部側に設けた逆止弁（リターンエアポート）を経て当該シリンダ内周側と連通されている。ピストンが下動時にこの逆止弁を通過すると、シリンダ上室からこの逆止弁を経て戻し空気室に圧縮空気が流入する。戻し空気室に流入した圧縮空気は、シリンダの下端部に設けた戻し孔を経てピストンの下面（シリンダ下室）に作用する。このため、ねじの打ち込み完了後、使用者が起動操作用のトリガレバーを解除操作してシリンダ上室への圧縮空気の供給が遮断されるとともに当該シリンダ上室が大気開放されると、ピストンが戻し孔を経てその下面側に作用する戻し空気室の圧縮空気によって上動し、上死点に戻される。
また、例えば下記の特許文献１に開示されているように、ピストンが下動端近傍に至って戻し空気室に圧縮空気が流入すると、その空気圧により開閉弁が作動してエアモータへの圧縮空気の供給経路が閉じられ、これによりピストンが下動端に至るとともにエアモータが停止されるようになっていた。
特開２０００−６０４０号公報 特許第３７９３２７２号公報

しかしながら、上記従来のねじ打ち込み機では、次のような問題があった。すなわち、戻し空気室に流入した圧縮空気によってピストンを上死点側に戻す構成であり、戻し空気室へ圧縮空気が流入し始めるタイミングは、ピストンが完全に下死点に至る僅かに手前の段階に設定されていた。このため、ピストンが完全に下死点に至った段階では、既に戻し空気室の圧縮空気が当該ピストンの下面に作用し、またエアモータが停止した状況が発生し得る構成となっていた。ピストンが完全に下死点に至ってねじの打ち込みが完了する以前にピストンの下面側（シリンダ下室）に圧縮空気が作用すると、当該ピストンの推力（ねじ打ち込み力）が低下して、ドライバビットの先端がねじの頭部から外れてしまういわゆるカムアウトが発生したり、エアモータの回転出力が停止されることによりねじ締めが不完全になる問題が発生する。
本発明は、この問題に鑑みてなされたもので、ピストンの下面（シリンダ下室）に対して戻し空気が作用するタイミングを適切に設定することにより、従来のカムアウトやねじの締め残しを確実に防止できるようにすることを目的とする。

このため、本発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載した構成のねじ打ち込み機とした。
請求項１記載のねじ打ち込み機によれば、ピストンが下死点に至ると、エアモータに圧縮空気を供給するための流路からシリンダ下室（ピストンの下面側）に圧縮空気が供給され、この圧縮空気によってピストンが上動する。このことから、従来のようにシリンダに逆止弁を設けてピストンがこの逆止弁を通過した時点でシリンダ上室の圧縮空気を戻し空気室に流入させ、この戻し空気室内の圧縮空気をピストン上動用の圧縮空気として用いる必要がなくなる。
また、エアモータ駆動用の圧縮空気がピストン上動用の圧縮空気に転用される構成であるので、エアモータの停止動作とピストンの上動動作をいずれもピストンが下死点に至った後に、両動作を従来よりも時間的に接近させて（同時）に行うことができる。このことから、ピストンの推力を十分に発揮させた後に、エアモータが停止し、またピストンが上動するため、いわゆるカムアウトやねじの締め残しを確実に防止することができる。
請求項２記載のねじ打ち込み機によれば、エアモータの停止とピストン下室への戻し空気の供給が、単一の部材である流路切り換え弁の移動によりなされるため、上記の作用効果を簡易な構成で得ることができ、また誤作動の少ない機構とすることができる。
請求項３記載のねじ打ち込み機によれば、ダンパーに流路切り換え弁としての機能を併せ持たせることができ、構成の簡略化および誤作動の防止を一層図ることができる。
請求項４記載のねじ打ち込み機によれば、ピストンの下死点を規制するダンパーが、シリンダ下室を流路に対して開閉する開閉弁として機能する。単一の部材である流路切り換え弁としてのダンパーが上動すると、ピストン下室が流路から閉じられてピストンの下動（打ち込み推力の発生）がスムーズになされる一方、エアモータへ圧縮空気が供給されて当該エアモータが回転し、これによりねじの打ち込みが確実になされる。
ねじの打ち込みが完了してピストンが下死点に至ると、ダンパーが開かれて流路がエアモータ側に対して閉じられる一方、ピストン下室に対して開放され、これによりエアモータが停止すると同時に、戻し空気が供給される。このように、ねじの打ち込みが完了した後に、エアモータが停止され、また戻し空気がピストン下室に供給されることから、いわゆるカムアウトやねじの締め残しを確実に防止することができる。
請求項５記載のねじ打ち込み機によれば、単一の流路切り換え弁としてのダンパーが圧縮空気の圧力によって上動側に付勢された状態となる。このため、別途ばね等を用いてダンパーを上動側に付勢する必要がなく、この点で構成の簡略化を図ることができる。

次に、本発明の実施形態を図１〜図１６に基づいて説明する。図１及び図２は、本実施形態に係るねじ打ち込み機１の非作動状態（初期状態）を示している。このねじ打ち込み機１は、概ね円柱体形状を有する本体部２と、本体部２の長手方向ほぼ中央から側方へ突き出す状態に設けられたハンドル部３を備えている。ハンドル部３の基部付近には、トリガバルブ４が配置されている。このトリガバルブ４は、使用者が指先で引き操作するトリガ５により開閉操作される。トリガバルブ４自体は従来公知のものと同様で本実施形態において特に変更を要しないので、その構成及び動作についての詳細な説明は省略する。
使用者がトリガ５を引き操作すると本体部２の先端（図１において下端）から１本のねじＳがねじ打ち込み材Ｗに打ち込まれる。ねじ打ち込み材Ｗは、上材Ｗ１と下地Ｗ２の二層構造を有するもので、上材Ｗ１は例えば石膏ボードで、下地Ｗ２は木板若しくは鋼板である。
ハンドル部３の先端には、当該ねじ打ち込み機１の動力源となる圧縮空気を供給するためのエアホース６が接続されている。このエアホース６からハンドル部３の内部の蓄圧室７に圧縮空気が供給される。また、このハンドル部３の内部には、排気管８がその長手方向に沿って取り付けられている。この排気管８の一端側（排気口８ａ）はハンドル部３の先端部で開口されている。排気管８の他端側は、本体部２内に設けた排気室８ｂに連通されている。
本体部２の下部とハンドル部３の先端部との間には、多数本のねじＳ〜Ｓを並列に保持したねじ連結帯（図示省略）を収容するマガジン１１と、マガジン１１から引き出したねじ連結帯を本体部２側へピッチ送りするためのねじ連結帯送り機構１２が装備されている。

本体部２は、図１において上側から順に打撃機構部２０とエアモータ５０と減速機構部７０を備えている。図示するようにハンドル部３に対して上側に打撃機構部２０が配置され、下側にエアモータ５０と減速機構部７０が配置されている。
打撃機構部２０は、シリンダ２１とその内部に収容されたピストン２２を備えている。ピストン２２は、シリンダ２１内を図示上下に往復動可能に収容されている。以下、シリンダ２１内部の空気室であってピストン２２により気密に区画される上側の室をシリンダ上室２４と言い、下側の室をシリンダ下室２５と言う。
シリンダ２２は、保持スリーブ２７の内側に移動不能に保持されている。保持スリーブ２７は、本体部２の本体ハウジング２ａに対して固定されている。
ピストン２２の下面中心には、ドライバビット２３の上端部がその軸回りに回転可能かつ軸方向へは移動不能に結合されている。ドライバビット２３は、ピストン２２の下面中心から下方（ねじ打ち込み方向）に向けて長く延びて本体部２の先端部付近に至っている。
保持スリーブ２７の上部外周側には、円筒形状をなすヘッドバルブ３０が配置されている。このヘッドバルブ３０及びその周辺の詳細が図３に示されている。図３は、図１及び図２に示す初期状態からトリガ５を引き操作し始めてヘッドバルブ３０が開き始め、これによりエアモータ５０が回転し始め、またダンパー２６が上動した状態を示している。これらの初期位置からの動作については後述する。
このヘッドバルブ３０とヘッドハウジング２ｂとの間には圧縮ばね３１〜３１が介装されている。この圧縮ばね３１〜３１によってヘッドバルブ３０は常時下向き（閉じ側）に付勢されている。また、このヘッドバルブ３０の上面側（ヘッドバルブ上室３０ａ）には、トリガバルブ４を経て蓄圧室７の圧縮空気が作用する状態と、大気開放されて圧縮空気が作用しない状態とに切り換えられる。このヘッドバルブ上室３０ａの空気圧作用状態の切り換えがトリガ５の操作及びトリガバルブ４の動作によりなされる。

一方、ヘッドバルブ３０の下部には、それぞれ肉厚を薄くする方向に傾斜した外周側の受圧面３０ｅと内周側の受圧面３０ｆがそれぞれ全周にわたって設けられている。外周側の受圧面３０ｅの下方に区画されたヘッドバルブ下室３０ｄには、常時蓄圧室７の圧縮空気が流入している。このため、受圧面３０ｅには常時圧縮空気の空気圧が作用している。受圧面３０ｅに作用する圧縮空気圧は、ヘッドバルブ３０を上方へ移動させる方向に作用する。
トリガ５の引き操作によりトリガバルブ４がオン作動すると、ヘッドバルブ上室３０ａの圧縮空気が排気されて大気開放される。圧縮ばね３１〜３１の付勢力は、ヘッドバルブ３０の受圧面３０ｅに作用する圧縮空気の圧力よりも小さくなるように設定されている。このため、トリガバルブ４がオン作動すると、ヘッドバルブ３０がその受圧面３０ｅに作用する圧縮空気圧により圧縮ばね３１〜３１に抗して上動する。
ヘッドバルブ３０が上動すると、その下端とバルブ台座部３５の上面との間が開かれ始めた初期の段階（半開きの状態）で内周側の通気室３０ｂが外周側のヘッドバルブ下室３０ｄに連通され、その結果通気室３０ｂ内に圧縮空気が流入する。通気室３０ｂは、通気室３２を経てエアモータ５０に連通されている。このため、ヘッドバルブ３０が開き始めた初期の段階で、先ずエアモータ５０が回転し始める。エアモータ５０の詳細については後述する。
通気室３０ｂ内に流入した圧縮空気は、ヘッドバルブ３０の内周側の受圧面３０ｆに作用するため、その後ヘッドバルブ３０は一気に上動して全開される。ヘッドバルブ３０が全開した状態が図７に示されている。ヘッドバルブ３０が全開すると、保持スリーブ２７の上部外周に装着したシールリング２７ａとの間に通気路が開かれて、ヘッドバルブ３０の内周側の通気室３０ｃが通気室３０ｂに連通され、従ってこの通気室３０ｃに圧縮空気が流入する。通気室３０ｃ内に流入した圧縮空気は、シリンダ２１の上部に装着した流量切り換えバルブ４０を経てシリンダ上室２４内に流入する。こうしてシリンダ上室２４内に圧縮空気が流入されるとピストン２２が下動する。ピストン２２が下動すると、ドライバビット２３が一体でその軸方向に沿って下動する。
ドライバビット２３が下動すると、その先端がマガジン１１から供給されたねじ連結帯の１本のねじＳの頭部に係合され、そのままこのねじＳをねじ連結帯から外した後、ねじ打ち込み材Ｗに打ち込まれる。ドライバビット２３の打ち込み力（ピストン２２の推力）は、以下説明する流量切り換えバルブ４０によりシリンダ上室２４への吸気流量を切り換えることにより大小二段階に切り換えることができる。

この流量切り換えバルブ４０の詳細は図１０〜１６にも示されている。この流量切り換えバルブ４０は、シリンダ２１の上端部を気密に塞ぐ状態に固定した概ね円板形のバルブ台座部４１と、バルブ本体４２と、両者の相対位置を変更する切り換えレバー４３を備えている。
バルブ台座部４１は、すり鉢形に開いたシリンダ２１の上端部に嵌め込まれ、かつ当該シリンダ２１の上端部とヘッドハウジング２ｂとの間に気密に挟み込まれた状態で軸方向移動不能かつ軸回りに回転不能な状態に固定されている。このバルブ台座部４１は、適度な弾性を有しており、ピストン２２の上動端（上死点）を規制するとともに、その上動時の衝撃を吸収するダンパー（クッション体）としての機能をも有している。このバルブ台座部４１には、その板厚方向に貫通する基準通気孔４１ａ〜４１ａが設けられている。本実施形態では、３つの基準通気孔４１ａ〜４１ａが周方向三等分位置（１２０°間隔）に配置されている。図１２及び図１５に示すように各基準通気孔４１ａは扇形に開口されており、その開口面積は比較的大きくなっている。
バルブ本体４２は、バルブ台座部４１の上面に対向するほぼ円板形状を有するもので、その上面中心には支軸部４２ｃが一体に設けられている。この支軸部４２ｃを介してバルブ本体４２は、その軸心回りに回転可能かつ軸線方向に一定の範囲で平行移動可能な状態でヘッドハウジング２ｂに支持されている。支軸部４２ｃは、ヘッドハウジング２ｂを貫通して、当該ヘッドハウジング２ｂの外面に設けた凹部２ｃ内に突き出されている。この突き出し部分に切り換えレバー４３が取り付けられている。切り換えレバー４３は、支軸部４２ｃの先端にビス４５で固定されている。バルブ本体４２の支軸部４２ｃ回りの位置は、この切り換えレバー４３の回動操作によって外部から簡単に切り換えることができる。図１０及び図１３に示すように、ヘッドハウジング２ｂの凹部２ｃは、平面的に見て約６０°に開く扇形に形成されている。切り換えレバー４３は、この凹部２ｂ内からほぼはみ出さない状態に収容されている。このため、切り換えレバー４３は約６０°の範囲で傾動操作される。切り換えレバー４３を約６０°だけ傾動操作することによりバルブ本体４２が約６０°の範囲で回転操作される。

バルブ本体４２には、三つの大通気孔４２ａ〜４２ａと三つの小通気孔４２ｂ〜４２ｂがそれぞれ板厚方向に貫通して設けられている。三つの大通気孔４２ａ〜４２ａは、支軸部４２ｃを中心とする周方向三等分位置に配置されている。本実施形態では各大通気孔４２ａは、上記バルブ台座部４１側の基準通気孔４１ａと同じ大きさの扇形に形成されている。三つの小通気孔４２ｂ〜４２ｂも、支軸部４２ｃを中心とする周方向三等分位置に配置されている。各小通気孔４２ｂは、周方向に隣接する２つの大通気孔４２ａ，４２ａ間の中央に配置されている。従って、三つの大通気孔４２ａ〜４２ａと三つの小通気孔４２ｂ〜４２ｂがほぼ同一円周上に６０°間隔で交互に配置されている。このため、切り換えレバー４３を約６０°の範囲で傾動操作すると、バルブ台座部４１の三つの基準通気孔４１ａ〜４１ａのそれぞれに対して、大通気孔４２ａが位置合わせされた状態（図１２に示す状態）と、小通気孔４２ｂが位置合わせされた状態（図１５に示す状態）とに切り換えられる。
バルブ台座部４１の基準通気孔４１ａ〜４１ａに対して大通気孔４２ａ〜４２ａが位置合わせされた状態と、小通気孔４２ｂ〜４２ｂが位置合わせされた状態とでは、ヘッドバルブ３０の内周側の通気室３０ｃと、シリンダ上室２４との間の流路面積が大きく異なる。前者の場合よりも後者の場合の方が、流路面積は小さくなる。前者の場合は三つの大通気孔４２ａ〜４２ａの合計面積（本実施形態の場合、三つの基準通気孔４１ａ〜４１ａの合計面積にほぼ等しい）が流路面積となり、後者の場合は三つの小通気孔４２ｂ〜４２ｂの合計面積が流路面積となる。
このため、前者の場合には、シリンダ上室２４に流入する単位時間当たりの圧縮空気の流入量が大きくなってピストン２２の推力が大きくなり、従ってねじＳの打ち込み力が大きくなる。後述するようにこの場合は、下地Ｗ２が鋼板である場合（鋼板モード）に適している。

これに対して、後者の場合には、流路面積が絞られてシリンダ上室２４への単位時間当たりの圧縮空気の流入量が小さくなり、その結果ピストン２２の推力が前者の場合よりも小さくなるため、ねじＳの打ち込み力が小さくなる。この場合は、下地Ｗ２が木板である場合（木板モード）に適している。
このように、本実施形態のねじ打ち込み機１は、ねじＳの打ち込み力を調整するための流量切り換えバルブ４０を備えている。この流量切り換えバルブ４０によれば、シリンダ上室２４への圧縮空気の流入量を二段階で切り換えることができ、これによりいわゆる鋼板打ちの場合と木板打ちの場合のいずれにも最適な打ち込み力で打ち込み作業を行うことができるようになっている。図１０は、切り換えレバー４３を鋼板打ちに適した鋼板モードに切り換えた状態を示し、図１１は、切り換えレバー４３を木板打ちに適した木板モードに切り換えた状態を示している。
凹部２ｃの底部には、切り換えレバー４３を鋼板モード位置と木板モード位置にそれぞれ保持するための、位置保持凸部２ｄ，２ｅが設けられている。一方、バルブ本体４２はヘッドハウジング２ｂとの間に介装した圧縮ばね４４によりバルブ台座部４１に押し付けられる方向（図において下向き）に付勢されている。このため、バルブ本体４２の支軸部４２ｃに一体に取り付けたレバー４３は、この圧縮ばね４４の付勢力によって凹部２ｃの位置保持凸部２ｄ，２ｅに押し付けられる方向に付勢された状態となっている。この圧縮ばね４４の付勢力によってレバー４３の位置保持凸部２ｄ，２ｅに対する弾性係合状態が保持されて適度な移動抵抗が与えられる。この移動抵抗が与えられることにより、切り換えレバー４３がそれぞれの位置に弾性的に保持されてその不用意な移動が防止されるようになっている。

次に、バルブ本体４２は、上記圧縮ばね４４によって、バルブ台座部４１に押し付けられる方向に付勢されている。上記鋼板モードの場合には、バルブ台座部４１の三つの基準通気孔４１ａ〜４１ａに対してそれぞれほぼ同じ開口面積の大通気孔４２ａ〜４２ａが位置合わせされているため、ピストン２２の上動時におけるシリンダ上室２４内の圧縮空気圧はバルブ本体４２にはほとんど作用しない。このため、鋼板モードにおけるピストン上動時にはバルブ本体４２はバルブ台座部４１の上面に押し付けられた状態に維持され、従ってシリンダ上室２４内への圧縮空気の流入及びシリンダ上室２４内からの排気がいずれも三つの基準通気孔４１ａ〜４１ａの合計面積を流路面積としてなされる。
これに対して、図１３〜図１６に示す木板モードの場合には、バルブ台座部４１の三つの基準通気孔４１ａ〜４１ａに対してそれぞれこれよりも十分に小さな開口面積の小通気孔４２ｂ〜４２ｂが位置合わせされている。このため、図１４に示すように各基準通気孔４１ａにおいて、バルブ本体４２の下面がシリンダ上室２４内に露出された状態となっている。この露出された部分が、ピストン上動時におけるシリンダ上室２４内の圧縮空気圧を受ける受圧面４２ｄとして作用することから、シリンダ上室２４内の圧縮空気圧がバルブ本体４２に作用する。この場合、シリンダ上室２４内の圧縮空気圧は、バルブ本体４２を圧縮ばね４４に抗して上動させる方向に作用する。圧縮ばね４４の付勢力は、ピストン２２が上動する際におけるシリンダ上室２４内の圧縮空気圧によって当該バルブ本体４２が上動し得るよう適切に設定されている。
図１６に示すようにバルブ本体４２が圧縮ばね４４に抗して上動すると、当該バルブ本体４２がバルブ台座部４１の上面から離間して両者間に隙間４２ｅが発生する。この隙間４２ｅを経てピストン上室２４がバルブ本体４２の三つの小通気孔４２ｂ〜４２ｂに加えて三つの大通気孔４２ａ〜４２ａとも連通される。
このように図１０〜図１２に示す鋼板モードの場合には、バルブ台座部４１の基準通気孔４１ａ〜４１ａのそれぞれに対してバルブ本体４２の大通気孔４２ａが位置合わせされているため、ピストン下動時におけるシリンダ上室２４への単位時間当たりの吸気流量が多くなって大きな打ち込み力が得られるとともに、ピストン上動時におけるシリンダ上室２４からの単位時間当たりの排気量が十分な量だけ確保され、これにより高い排気効率を確保してピストン２２のスムーズな上動動作を得ることができる。
これに対して、図１３〜図１６に示す木板モードの場合には、ピストン下動時におけるシリンダ上室２４への単位時間当たりの吸気流量が絞られて木板打ちに適した弱い打ち込み力を得ることができる一方、ピストン上動時にはバルブ本体４２が圧縮ばね４４に抗して移動することにより、流路面積が自動的に広げられて高い排気効率が確保され、従ってこの場合にもピストン２２のスムーズな上動動作が確保されるようになっている。

排気は、流量切り換えバルブ４０を経てヘッドバルブ３０の内周側の通気室３０ｃに戻される。この場合、ヘッドバルブ３０は下動して保持スリーブ２７に対して閉じているため、通気室３０ｃは通気室３０ｂ及びヘッドバルブ下室３０ｄから気密に遮断された状態となっている。このため、排気は、ヘッドバルブ３０に設けた排気孔３０ｇ〜３０ｇを経て当該ヘッドバルブ３０の外周側の排気室３０ｈに排気される。排気室３０ｈは、図示省略した排気路を経て排気室８ｂに連通され、従ってハンドル部３内の排気管８に連通されている。排気管８に流入した排気（圧縮空気）は、排気口８ａを経て大気に排気される。
また、シリンダ２１の上部側の周面には複数の排気孔２１ａ〜２１ａが設けられている。この排気孔２１ａ〜２１ａは外周側に装着したシールリング２８によって一方向（吸気側）にのみ気密に塞がれている（逆止弁）。このため、ピストン上動時におけるシリンダ上室２４の排気は、上記流量切り換えバルブ４０の他、この排気孔２１ａ〜２１ａによってもなされる。排気孔２１ａ〜２１ａから排気された圧縮空気は、流量切り換えバルブ４０を経た排気と同じく通気室３０ｃ内に流入し、その後排気孔３０ｇ〜３０ｇを経て排気室３０ｈに排気される。
ピストン下動時におけるシリンダ下室２５の排気は、シリンダ２１の下部側の周面に設けた複数の戻し孔２１ｂ〜２１ｂを経てなされる。この戻し孔２１ｂ〜２１ｂは、シリンダ２１と保持スリーブ２７との間で気密に区画された戻し空気室２９に開口されている。後述するようにこの戻し空気室２９には、ピストン２２が下死点に至ってダンパー２６が開かれた段階で戻し孔２１ｂ〜２１ｂを経て通気室３３から圧縮空気が流入する。この戻し空気室２９内に流入した圧縮空気は、ピストン２２の上動時に再び戻し孔２１ｂを経てシリンダ下室２５内に戻されて、ピストン２２を上動させるための作動源として利用される。

次に、ピストン２２の下動端位置（下死点）は、ダンパー２６により規制される。このダンパー２６及びその周辺の構成の詳細が図４及び図９に示されている。このダンパー２６はシリンダ２１の下端部を気密に塞ぐ弾性体で、本実施形態では一定の範囲でピストン移動方向（図４において上下方向）に変位可能に支持されている。このダンパー２６の中心には挿通孔２６ａが貫通して設けられている。この挿通孔２６ａ内にドライバビット２３がその軸方向に移動可能に挿通されている。
このダンパー２６は、概ね円錐台形状の本体部２６ｂと、本体部２６ｂの下面中心から下方に延びる支軸部２６ｃを備えている。本体部２６ｂの上部は、その周面が上側に至るほど小径となる向きに傾斜する円錐台形状に形成されている。この本体部２６ｂの周面がシリンダ２１の下側開口部に形成した傾斜面２１ｃに押圧されることにより、シリンダ下室２５が後述する通気室３３から気密にシールされる。
このダンパー２６の支軸部２６ｃは、本体ハウジング２ａに固定した第１枠体６１の挿通孔６１ａを経て、その下側において同じく本体ハウジング２ａに固定した第２枠体６０の支持孔６０ａに軸方向移動可能な状態で挿入支持されている。この第２枠体６０には、軸受け５３を介して後述するエアモータ５０の上側の回転軸部５１が回転可能に支持されている。
このダンパー２６は、図９に示すようにピストン２２が下動端位置に至った際の衝撃を吸収しつつ、当該ピストン２２の推力により下側に変位する。本実施形態では、この下側に変位した位置がダンパー２６の初期位置とされている。後述するようにピストン２２が下死点に至ってダンパー２６が下側に変位することによりシリンダ下室２５が通気室３３に連通され、これによりシリンダ下室２５に通気室３３から圧縮空気が供給され、これが戻し孔２１ｂを経て戻し空気室２９内に流入する。
本体部２６ｂの下面であって支軸部２６ｃの周囲には、断面半円形状の凸部２６ｄが全周にわたって設けられている。この凸部２６ｄの下方には、上記第１枠体６１の上面６１ｂが位置している。トリガ５の引き操作により図４に示すように当該ダンパー２６が上側に変位することにより、その凸部２６ｄが第１枠体６１の上面６１ｂから離間した状態となる。この状態では、凸部２６ｄの外周側の通気室３３と、挿通孔６１ａ内が連通された状態となる。後述するように通気室３３は通気室３２を経てヘッドバルブ内周側の通気室３０ｂに連通されている。このため、ヘッドバルブ３０が開かれると開き始めた初期の段階で、通気室３３に圧縮空気が供給されることから、ダンパー２６が初期位置から上動した状態では、蓄圧室７からエアモータ５０へ圧縮空気が供給され、これによりエアモータ５０が回転し始める。
これに対して、図９に示すようにダンパー２６が下側に変位すると、凸部２６ｄが第１枠体６１の上面６１ｂに押し付けられた状態となる。この状態では、上記したように通気室３３とシリンダ下室２５が連通された状態となる一方、通気室３３が挿通孔６１ａ、通気室３４、モータ通気口５２に対して気密にシールされた状態となる。後述するようにこのシール状態では蓄圧室７からエアモータ５０への圧縮空気の供給が遮断された状態となってエアモータ５０が停止した状態となる。

次に、エアモータ５０は、トリガ５の引き操作によりヘッドバルブ３０が開かれると、その開き始めの初期段階で回転し始める。ヘッドバルブ３０の下部内周側の通気室３０ｂは、通気室３２，３３，３４を経てエアモータ５０の吸気口５２に連通される。このため、図３に示すようにヘッドバルブ３０がバルブ台座部３５に対して閉じられた状態では、通気室３０ｂが蓄圧室７から遮断されているためモータ吸気口５２への圧縮空気の供給がなされず、従ってエアモータ５０は停止した状態となる。
トリガ５の引き操作によりヘッドバルブ上室３０ａが大気開放されてヘッドバルブ３０が開き始めると、ヘッドバルブ３０の外周側のヘッドバルブ下室３０ｄが内周側の通気室３０ｂに連通され、これにより通気室３０ｂに圧縮空気が供給される。通気室３０ｂへの圧縮空気の供給は、ヘッドバルブ３０が上動してシールリング２７ａとヘッドバルブ３０の内周面との間に隙間が発生し、これにより当該通気室３０ｂがヘッドバルブ内周側の通気室３０ｃに連通される前の段階、すなわち通気室３０ｃに圧縮空気が供給されてピストン２２が下動し始める前（開き始めの初期段階）から開始される。上記したように通気室３０ｂは、通気室３２を経て通気室３３に連通されているため、通気室３０ｂに圧縮空気が流入するとこれが通気室３３に流入する。通気室３３に流入した圧縮空気は、下側へ変位したダンパー２６を上動させる作用をする。すなわち、初期状態において、下側に位置するダンパー２６の本体部２６ｂの下面であって凸部２６ｄの外周側に通気室３３の圧縮空気が上側へ変位させる方向に作用するため、この段階で当該ダンパー２６がその初期位置から上動する。ダンパー２６が上動すると、シリンダ下室２５と通気室３３との間が気密に遮断されるとともに、通気室３３が通気室３４に連通される。このため、通気室３０ｂに流入した圧縮空気が通気室３４及びモータ吸気口５２を経てエアモータ５０に供給され、これによりエアモータ５０が回転し始める。すなわち、ヘッドバルブ３０が開き始めた直後から先ずエアモータ５０が回転し始める。
エアモータ５０の回転軸部５１には、断面円形のビット挿通孔５１ａがその全長にわたって貫通する状態に設けられている。ドライバビット２３はこのビット挿通孔５１ａに軸回りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能な状態に挿通されている。
なお、エアモータ５０自体は、従来公知のいわゆるベーンモータであるので、その構成等については詳細な説明を省略する。
エアモータ５０の下側の回転軸部５３は、本体ハウジング２ａの先端部に取り付けた第３枠体６３に軸受け５４を介して回転可能に支持されている。この第３枠体６３と前記第２枠体６０との間にエアモータ５０が構成されている。

エアモータ５０の下側の回転軸部５５は、減速機構部７０に結合されている。本実施形態ではこの減速機構部７０に遊星歯車機構が用いられている。回転軸部５５に太陽ギヤ７１が取り付けられている。この太陽ギヤ７１には２つの遊星ギヤ７２，７２が噛み合わされている。２つの遊星ギヤ７２，７２は、本体ハウジング２ａに固定したインターナルギヤ７５に噛み合わされている。この２つの遊星ギヤ７２，７２は、キャリア７３に支持されている。キャリア７３は軸受け７４を介して本体ハウジング２ａの先端に回転可能に支持されている。
キャリア７３の中心には、ドライバビット２３を挿通するための挿通孔７３ａがその中心軸線に沿って貫通する状態に形成されている。この挿通孔７３ａにドライバビット２３が軸方向相対移動可能で、軸回りには相対回転不能に一体化された状態で挿通されている。
キャリア７３の挿通孔７３ａは、断面小判形を有している。これに対してドライバビット２３の軸方向下側ほぼ半分の範囲には、上記挿通孔７３ａの断面小判形に対応して相互に平行でそれぞれ平坦な二面幅部２３ａ，２３ａが軸方向に沿った長い範囲に設けられている。当該ドライバビット２３がその軸方向に移動する全範囲において挿通孔７３ａ内に常時二面幅部２３ａ，２３ａが位置するように当該二面幅部２３ａ，２３ａが軸線方向に長い範囲で設けられている。このようにキャリア７３の挿通孔７３ａに常時二面幅部２３ａ，２３ａが位置していることにより、キャリヤ７３に対してドライバビット２３がその軸心回りの回転について一体化され、これによりキャリヤ７３を経て出力されるエアモータ５０の回転トルクがドライバビット２３に伝達される。
このように、エアモータ５０の回転出力が減速機構部７０により減速されてドライバビット２３に伝達されるのであり、エアモータ５０及び減速機構部７０が本体部２の先端部であってねじＳの打ち込み部位に最も近い部位において回転トルクがドライバビット２３に伝達されることから、当該ドライバビット２３の捩りを極力発生することなく回転トルク（ねじ締めトルク）を効率よくねじＳに付加することができる。
本体部２の下端には、円筒形の打ち込み筒部１３が設けられている。この打ち込み筒部１３の内周側をドライバビット２３が回転しながら往復動する。この打ち込み筒部１３の長手方向中途位置には、前記ねじ連結帯送り機構１２が接続されている。このねじ連結帯送り機構１２によりねじ連結帯が１ピッチづつ送られて打ち込み筒部１３内にねじＳが本体部２側の打ち込み動作に連動して１本ずつ供給される。
打ち込み筒部１３の先端部には、ねじ打ち込み材Ｗの傷つきを防止するため弾性シート１４ａを取り付けたブラケット１４が取り付けられている。このブラケット１４を介して打ち込み筒部１３がねじ打ち込み材Ｗに突き当てられ、この状態でねじＳのねじ打ち込み材Ｗへの打ち込み（締め付け）がなされる。

以上のように構成した本実施形態のねじ打ち込み機１によれば、蓄圧室７に圧縮空気を供給した状態でトリガ５を引き操作すると、ヘッドバルブ上室３０ａが大気開放されてヘッドバルブ３０が上動する。ヘッドバルブ３０が上動すると、その開き始めの初期段階で先ず通気室３０ｂに圧縮空気が供給され、これが通気室３２を経て通気室３３に流入する。通気室３３に圧縮空気が供給されると、その圧力によりダンパー２６が初期位置から上動し、これによりシリンダ下室２５が閉じられるとともに、通気室３３が通気室３４に連通された状態となる。こうして、蓄圧室７が通気室３０ｂ，３２，３３，３４に連通されることによりエアモータ５０に圧縮空気が供給され、これによりエアモータ５０が回転し始める。エアモータ５０が回転することによりドライバビット２３がねじ締め方向に回転する。
また、ヘッドバルブ３０が十分に開かれると、通気室３０ｂを経て通気室３０ｃに圧縮空気が供給され、これが流量切り換えバルブ４０を経てシリンダ上室２４内に供給され、これによりピストン２２が下動する。ピストン２２が下動すればドライバビット２３が一体で下動する。従って、ドライバビット２３は、エアモータ５０によりねじ締め方向に回転しつつピストン２２によりねじ打ち込み方向に下動し、これにより打ち込み筒部１３内に供給された１本のねじＳがドライバビット２３によりねじ打ち込み材Ｗに打ち込まれながら締め付けられる。
ピストン２２が下動する過程では、シリンダ下室２５の圧縮空気の一部がドライバビット２３の周囲であってダンパー２６の挿通孔２６ａ等を経て大気開放され、残余の部分が戻し孔２１ｂ〜２１ｂを経て戻し空気室２９内に流入して蓄圧されることによりピストン２２がスムーズに下動する。ピストン２２がスムーズに下動することによりねじＳがドライバビット２３によってねじ打ち込み材Ｗに打ち込まれる。
図９に示すようにピストン２２がダンパー２６に当接して下動端（下死点）に至ると、ねじＳの打ち込み（締め込み）が完了する。図示するようにピストン２２が下動端に至ってダンパー２６に弾性的に当接することによってその衝撃が吸収される。また、ピストン２２が当接すること（ピストン２２の推力）によってダンパー２６が下側に変位する。
ダンパー２６が下側に変位すると、その本体部２６ｂがシリンダ２１の下側開口部から外れ、その結果ダンパー２６と傾斜面２１ｃとの間の全周にわたって隙間２６ｅが発生し、この隙間２６ｅを経てシリンダ下室２５が通気室３３に連通された状態となる。トリガ５を引き操作したままの状態では、通気室３３には圧縮空気が供給された状態に維持されるため、この隙間２６ｅ、シリンダ下室２５、戻し孔２１ｂを経て戻し空気室２９内には通気室３３からピストン戻し用の十分な圧縮空気が供給される。
また、ピストン２２の推力によってダンパー２６が下側の初期位置に変位すると、その本体部２６ｂの凸部２６ｄが第１枠体６１の上面に押し付けられて通気室３３と通気室３４との間の連通状態が遮断されるため、モータ吸気口５２への圧縮空気の供給が遮断され、従ってエアモータ５０の回転が自動的に停止される。このため、トリガ５を引き操作した状態のままであっても、ピストン２２の下動端への到達タイミングとエアモータ５０の停止タイミングが同期される（ほぼ同時に行われる）ことからねじＳのねじ打ち込み材Ｗへの締め過ぎが防止される。

その後、使用者がトリガ５の引き操作を止めると、トリガバルブ４を経てヘッドバルブ上室３０ａに圧縮空気が供給され、従ってヘッドバルブ３０が下動する。ヘッドバルブ３０が下動して、その下端部がバルブ台座部３５に気密に当接した状態となると、シールリング２７ａにより通気室３０ｃが通気室３０ｂから遮断され、また通気室３０ｂがヘッドバルブ下室３０ｄから遮断された状態となる。このため、シリンダ上室２４への圧縮空気の供給が遮断される。シリンダ上室２４への圧縮空気の供給が遮断されると、当該シリンダ上室２４内の圧縮空気は、流量切り換えバルブ４０、排気孔２１ａ〜２１ａ、ヘッドバルブ３０の排気孔３０ｇ〜３０ｇ、排気室３０ｈ及び排気管８を経て大気開放され得る状態（ピストン２２に対して下動方向の推力を発生させない状態）となる。
こうしてヘッドバルブ３０が閉じられてシリンダ上室２４への圧縮空気の供給が遮断される一方、当該シリンダ上室２４が大気開放可能な状態となると、戻し空気室２９内に蓄圧された圧縮空気によりピストン２２が上死点まで戻される。
また、ヘッドバルブ３０が閉じられた状態では、通気室３３への圧縮空気の供給が遮断されていることから、ダンパー２６は下側へ変位した状態（ダンパー２６の初期位置）に維持される。

以上説明したように本実施形態のねじ打ち込み機１によれば、ピストン２２が下死点に至るとその推力によりダンパー２６が通気室３３の圧縮空気圧に抗して下側に変位（下動）する。ダンパー２６が下動すると、当該ダンパー２６とシリンダ２１の傾斜面２１ｃとの間に隙間２６ｅが発生するため、シリンダ下室２５が通気室３３に連通され、従って当該シリンダ下室２５内に通気室３３から圧縮空気が流入する。この圧縮空気がピストン２２を上動させるための戻し空気として利用される。このため、従来シリンダの下部側に設けられていた、シリンダ上室２４と戻し空気室２９を連通するための逆止弁は本実施形態に係るねじ打ち込み機１では省略されている。
また、ダンパー２６が下動すると、その凸部２６ｄが第１枠体６１の上面に押し付けられて通気室３３と通気室３４が遮断され、その結果エアモータ５０への圧縮空気の供給が停止され、従ってエアモータ５０が停止する。
以上のことから、ピストン２２が下死点に至ってねじＳの打ち込みが完了した後に、ピストン２２の下面に戻し空気が作用し、かつエアモータ５０が停止される。このため、従来のいわゆるカムアウトやねじＳの締め残しを確実に防止することができる。
また、エアモータ５０へ圧縮空気を供給するための流路である通気室３３の圧縮空気をピストン上動用の戻し空気として利用する構成であるので、基本的に従来の逆止弁及び戻し空気室が不要になる。本実施形態では、戻し空気室２９及び戻し孔２１ｂ〜２１ｂが補助的に設けられている。
さらに、単一の部材であるダンパー２６を流路切り換え弁として機能させる構成であることから、簡易な構成を維持しつつ確実なねじ打ち込み動作を行う（誤作動がない）ねじ打ち込み機１とすることができる。

以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、ダンパー２６を単一の流路切り換え弁として利用する構成を例示したが、これとは別の部材を別途設け、この別部材をピストンが下死点に至った時に移動させてエアモータ５０用の圧縮空気をピストン２２の下面に作用させる構成としてもよい。また、この場合、エアモータ５０へ圧縮空気を供給する流路をさらに別部材を用いて遮断する構成としてもよい。すなわち、例示した実施形態では、シリンダ下室２５の通気室３３への開放動作と、エアモータ５０への圧縮空気の遮断動作が単一部材であるダンパー２６の移動によってほぼ同時に行われる構成となっているが、両動作はピストン２２が下死点に至った後であれば必ずしも同時に行われる必要はない。
また、別途圧縮ばねを用いてダンパー２６を上動側に付勢する構成としてもよい。この場合には、凸部２６を省略して、当該ダンパー２６の下面側に通気室３３の圧力を作用させて当該ダンパー２６を初期位置から上動させる構成とする必要はなくなる。

本実施形態に係るねじ打ち込み機の全体の縦断面図である。本図は、その初期状態を示している。 本実施形態に係る打ち込み機の本体部の縦断面図である。本図は、本体部の初期状態を示している。 図２の一部拡大図であってヘッドバルブ及びシリンダ上部周辺の縦断面図である。本図は、図２と同じく本体部の初期状態におけるヘッドバルブの全閉状態を示している。 シリンダ下部及びダンパー周辺の縦断面図である。本図は、ダンパーが下側の初期位置から上動してエアモータが回転し始めた段階を示している。 本実施形態に係るねじ打ち込み機の本体部の縦断面図である。本図は、ヘッドバルブの半開状態であってエアモータが回転し始めた段階を示している。この段階では、ピストンが未だ上死点に位置している。 本実施形態に係るねじ打ち込み機の本体部の縦断面図である。本図は、ヘッドバルブの全開状態であって、エアモータが回転し、またピストンが下動し始めた段階を示している。 図６の一部拡大図であって、全開したヘッドバルブ及びシリンダ上部周辺の縦断面図である。本図では、ヘッドバルブが全開して下動し始めたピストンが示されている。 本実施形態に係るねじ打ち込み機の本体部の縦断面図である。本図は、ピストンが下死点に至り、その結果エアモータが停止してねじの打ち込みが完了した段階を示している。 図８の一部拡大図であって、下死点に至ったピストン及びダンパー周辺の拡大図である。本図では、ダンパーがピストンに押されて下動した結果、エアモータ用の通気路が閉じられた状態を示している。 本体部を図１における矢印(10)方向から見た後面図である。本図では、レバーが鋼板打ち用の鋼板モード位置に切り換えられた状態を示している。 図１０の(11)-(11)線断面矢視図である。本図は、ヘッドバルブ周辺の内部構造を縦断面で示している。 図１１の(12)-(12)線断面矢視図である。本図では、切り換えバルブのバルブ台座部及びヘッドバルブが横断面で示されている。 本体部の後面図である。本図では、レバーが木板打ち用の木板モード位置に切り換えられた状態を示している。 図１３の(14)-(14)線断面矢視図である。本図では、切り換えバルブのバルブ台座部及びヘッドバルブが横断面で示されている。 図１４の(15)-(15)線断面矢視図である。本図では、切り換えバルブのバルブ台座部及びヘッドバルブが横断面で示されている。 本体部の上部であって流量切り換えバルブ周辺の縦断面図である。本図は、ピストン上動時における流量切り換えバルブを示しており、バルブ台座部に対してバルブ本体が圧縮ばねに抗して上動し、その結果バルブ台座部とバルブ本体との間に発生する隙間を経て排気がなされる状態を示している。

符号の説明

１…ねじ打ち込み機
２…本体部
２ａ…本体ハウジング、２ｂ…ヘッドハウジング、２ｃ…凹部
２ｄ…位置保持凸部（鋼板モード用）、２ｅ…位置保持凸部（木板モード用）
３…ハンドル部
４…トリガバルブ
５…トリガ
Ｓ…ねじ
Ｗ…ねじ打ち込み材
Ｗ１…上材（石膏ボード）
Ｗ２…下地（鋼板又は木板）
６…エアホース
７…蓄圧室
８…排気管、８ａ…排気口、８ｂ…排気室
１１…マガジン
１２…ねじ連結帯送り機構
１３…打ち込み筒部
１４…ブラケット、１４ａ…弾性シート
２０…打撃機構部
２１…シリンダ
２１ａ…排気孔、２１ｂ…戻し孔、２１ｃ…傾斜面
２２…ピストン
２３…ドライバビット、２３ａ…二面幅部
２４…シリンダ上室
２５…シリンダ下室
２６…ダンパー（下死点側）
２６ａ…挿通孔、２６ｂ…本体部、２６ｃ…支軸部、２６ｄ…凸部、２６ｅ…隙間
２７…保持スリーブ、２７ａ…シールリング
２８…シールリング
２９…戻し空気室
３０…ヘッドバルブ
３０ａ…ヘッドバルブ上室、３０ｂ…通気室、３０ｃ…通気室
３０ｄ…ヘッドバルブ下室、３０ｅ…受圧面（外周側）、３０ｆ…受圧面（内周側）
３０ｇ…排気孔、３０ｈ…排気室
３１…圧縮ばね
３２…通気室
３３…通気室
３４…通気室
３５…バルブ台座部
４０…流量切り換えバルブ
４１…バルブ台座部、４１ａ…基準通気孔
４２…バルブ本体
４２ａ…大通気孔、４２ｂ…小通気孔、４２ｃ…支軸部、４２ｄ…受圧面、４２ｅ…隙間
４３…切り換えレバー
４４…圧縮ばね
５０…エアモータ
５１…回転軸部、５１ａ…ビット挿通孔
５２…モータ通気口
５３…軸受け
５４…軸受け
５５…回転軸部
６０…第２枠体、６０ａ…支持孔
６１…第１枠体、６１ａ…挿通孔、６１ｂ…上面
６３…第３枠体
７０…減速機構部
７１…太陽ギヤ
７２…遊星ギヤ
７３…キャリア、７３ａ…挿通孔
７４…軸受け
７５…インターナルギヤ

Claims (5)

1. ねじ打ち込み用のドライバビットをねじ締め方向に回転させるエアモータと、前記ドライバビットをねじ打ち込み方向に移動させるピストンを備えたねじ打ち込み機であって、前記ピストンが下死点に至ると、前記エアモータを作動させる圧縮空気を供給するための通気室から前記ピストンの下面側に圧縮空気を供給して該ピストンを上動させるねじ打ち込み機。
2. 請求項１記載のねじ打ち込み機であって、前記ピストンが下死点に至ると前記通気室の連通先を切り換える流路切り換え弁を備え、該流路切り換え弁の作動により前記エアモータへの圧縮空気の供給が停止されるとともに、前記ピストンの下面側に圧縮空気が供給されるねじ打ち込み機。
3. 請求項２記載のねじ打ち込み機であって、前記流路切り換え弁として、前記ピストンの下死点を規制するダンパーを用いたねじ打ち込み機。
4. 請求項３記載のねじ打ち込み機であって、前記ダンパーは、前記ピストンを収容するシリンダの下端部に対して前記ドライバビットの移動方向に沿って上下に移動可能に設けられており、該ダンパーが上動すると前記シリンダの下端部を気密に閉塞する一方、前記エアモータに圧縮空気を供給する通気室を該エアモータに対して開放し、
   前記ピストンが下死点に至ると該ピストンの推力により下動して、前記エアモータに圧縮空気を供給する通気室を該エアモータに対して閉じる一方、該通気室を前記ピストンの下面側に開放するねじ打ち込み機。
5. 請求項４記載のねじ打ち込み機であって、前記ダンパーの下面に前記通気室の圧縮空気を作用させて、該ダンパーを上動側に付勢したねじ打ち込み機。
   
   

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