JP4988575B2 - 燃焼動力式締結具駆動工具用のガス駆動作動供給管 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに締結具を打ち込むための締結具駆動工具に関し、特に、燃焼工具とも称される燃焼動力式締結具駆動工具に関する。

燃焼動力式工具はこの技術分野では公知となっている。そうした工具の１つのタイプが、ニコリッシュ(Nikolich)に付与され本願と共通に譲渡された米国再発行特許第３２４５２号、米国特許第４５２２１６２号、米国特許第４４８３４７３号、米国特許第４４８３４７４号、米国特許第４４０３７２２号、米国特許第５１９７６４６号、米国特許第５２６３４３９号、米国特許第６１４５７２４号に記載されており、また、ワークに締結具を打込むために用いるインパルス(IMPULSE)の商標名の工具として知られている。上記文献の全ての開示を本明細書と一体をなすものとして参照する。同様の燃焼動力式釘打工具およびステープル打工具が、イリノイ州バーロンヒルズ(Verron Hills)所在のＩＴＷパスロード(Paslode)社からインパルス(IMPULSE)、ビルデックス(Buildex)およびパスロード(Paslode)の商標名で市販されている。

こうした工具は、小型の内燃エンジンを包囲する概ねピストル形の工具ハウジングを有している。該エンジンは、燃料セルとも称される加圧された燃料ガスのキャニスターを動力源とする。バッテリー式の電力分配ユニットによって点火用の火花が生成され、燃焼室に配設されたファンによって燃焼室内の燃焼を促進し、また、装置の燃焼に付随する工程を容易にする。こうした付随工程は、燃焼室内への燃料供給、燃焼室内での燃料と空気の混合、燃焼生成物の除去または排気を含む。前記エンジンは単一のシリンダ本体内に配設された往復動ピストンを含み、該ピストンは細長い剛性のブレードを備える。

トリガースイッチが引かれると、火花が生成されて燃焼室内に充填された燃料ガスが点火して、ピストンおよび駆動ブレードが下方に押し出され、位置決めされている締結具に衝当して該締結具をワーク内に駆動する。次いで、ピストンは、ガスの差圧によって初期位置つまり点火前位置へ復帰する。締結具は、マガジン式にノーズ部に供給され、駆動ブレードによる衝当を受けるための適切な位置、配向で保持される。

従来の燃焼動力式締結具駆動工具は、約３０個の締結具を保持する直線状のマガジンを採用している。特に、商業建築事業計画のように短時間で多数の締結具を駆動可能な工具が必要な用途もある。より多数の締結具を収容できるコイルマガジンは、電動式締結具駆動工具またはガス圧式締結具駆動工具では一般的に使用されているが、種々の理由から、こうしたマガジンは燃焼工具では許容されるに至っていない。こうした大容量マガジンが、これらの工具で望ましくない理由には、締結具の重量増加によって作業者が早期に疲労することが含まれ、また、コイルマガジンの締結具前進動作に必要な付加的なエネルギの信頼性が証明されていない。

本願出願人に譲渡された米国特許第５５５８２６４号には、燃焼ガスを流用して、コイルマガジンのようなガス圧式マガジンを駆動するための装置が記載されており、該米国特許第５５５８２６４号を本明細書と一体をなすものとして参照する。この文献において、誘導管路が工具に設けられており、該管路の一端が、ニップル継手を介して、シリンダの上端と下端の間における駆動ピストンの最上位置と排気ポートの間のシリンダ壁に取付けられている。実際上、上記２４６特許は操作目的に合致していない。１つの欠点は、動力源の排気行程によって生成される力が不足し、マガジンの繰出機構を確実に駆動できないことである。

米国再発行特許第３２４５２号明細書 米国特許第４５２２１６２号明細書 米国特許第４４８３４７３号明細書 米国特許第４４８３４７４号明細書 米国特許第４４０３７２２号明細書 米国特許第５１９７６４６号明細書 米国特許第５２６３４３９号明細書 米国特許第６１４５７２４号明細書

従って、限定されないが、コイルマガジンを含む大容量のマガジンを備え高速動作のできる燃焼動力式締結具駆動工具の必要性がある。また、燃焼サイクルで生じたガスによって、マガジンの繰出機構を確実に駆動できるようにした燃焼動力式締結具駆動工具の必要性がある。

上記の必要性は、燃焼動力式締結具駆動工具用の、本発明の排気またはその他の燃焼生成ガスによって駆動される作動供給管によって充足または突破される。マガジンの繰出し作用を高めるために、管の一端が、燃焼室に連通するように、シリンダに連結される。こうして、マガジンの繰出を駆動するために一層大きな力を利用することが可能となる。本発明の管は、ガス流量を低減すると考えられる特別の継手を用いることなく工具に連結される。更に、管は工具内に配置され、通常の操作や荒い取扱いによって、損傷することが防止される。

より詳細には、マガジンの繰出がガスによって作動するようにした燃焼工具が、シリンダ、該シリンダに関して軸方向に往復動する弁スリーブ、および、ピストンの上面から部分的に形成される燃焼室と、ガス圧式に作動するマガジン締結具繰出機構とを有する。排気駆動作動供給管が、前記燃焼室に連通するように前記シリンダの開口部内に挿入されるように形成された第１の端部、および、前記マガジン締結具繰出機構に連結された第２の端部とを有する。

他の形態では、排気駆動作動管が、シリンダ、該シリンダに関して軸方向に往復動する弁スリーブ、および、ピストンの上面から部分的に形成される燃焼室を有した燃焼工具で用いるように形成されている。燃焼工具は、マガジン繰出用の、ガス作動駆動シリンダを備えている。該管は、長手の中心軸線に関して傾斜して前記シリンダの開口部内に挿入され前記燃焼室に連通する第１の端部と、軸方向に前記第１の端部に隣接したスリーブ部分であって、該スリーブ部分は、前記シリンダの外部と、前記弁スリーブの内部との間に配置され、前記弁スリーブが前記シリンダに対して往復動自在となるようにしたスリーブ部分と、軸方向に前記スリーブ部分に隣接し該工具の排気弁の周囲で「Ｃ」形に形成された排気部分と、軸方向に前記排気部分に隣接し、マガジン締結具繰出機構に連通するように形成された作動部分とを含む。

図１を参照すると、本発明の排気駆動供給管と共に使用するのに適した燃焼動力式締結具駆動工具が全体的に参照番号１０にて指示されており、該工具は、本明細書と一体をなすものとして参照した上記特許の教示内容と好ましく組み合わせられる。然しながら、本発明のシステムは、種々の形態を有した多くのタイプの燃焼動力式締結具駆動工具にも適してと考えられる。主ハウジング１２は、通常、２つの半割部分を含み、全体を参照番号１４で指示する燃焼動力源を包囲している。工具１０の上端１６において、動力源１４にはシリンダヘッド１８が設けられており、該シリンダヘッドは、この技術分野では周知となっているように、点火プラグと、好ましくはファン１９（図５）とを支持する。

上端１６の反対側の下端２０には、動力源１４に固定されたノーズ部２２が設けられており、該ノーズ部は、軸方向に該ノーズ部に対して往復動するワーク接触要素２４を有している。ワーク接触要素２４は、締結具の深さ調節器２６を含む。こうした調節器の種々の形態が、この技術分野では知られており、該工具１０にとって、図示する構成が絶対的なものではない。ノーズ部２２内の駆動ブレード通路２８内に駆動ブレード３０が摺動自在に収容されており、該駆動ブレードは、その上端においてピストン３４に固定されている。駆動ブレード３０は、部分的に中空にて図示されているが、忠実の駆動ブレードであってもよい。駆動ブレード３０の下端は、この技術分野では周知となっているように、マガジン（図示せず）から該ノーズ部２２に供給された締結具（図示せず）に係合し、該締結具をワーク内に打込むように形成されている。

ワーク接触要素２４には、該接触要素の軸方向動作を弁スリーブ３８に伝達するためのリンク機構（図示せず）が連結されている。弁スリーブが、工具１０に固定されているシリンダ４０を囲繞する。燃焼および締結具の駆動に先立って、工具１０をワークに対して押付けることによって、ワーク接触要素２４が、付勢力に対抗してノーズ部２２に対して軸方向に移動する。リンク機構が上動すると、弁スリーブ３８の上端４２が、シリンダヘッド１８に係合し燃焼室４４が閉じられる。燃焼室４４は、ピストン３４が点火前位置（図３に破線にて部分的に示され、また、図５の従来の形態にも示されている）にあるとき、その下端部分がシリンダ４０の上端部分４６およびピストン３４の上面４８により形成される。

図１、３を参照すると、環状の停止部５０によって、ピストン３４の上動行程が限定さえる。また、弁スリーブ３８は、Ｏリング５２または同様の環状シール部材によってシリンダ４０に対して摺動し、かつ、工具１０がワークに対して押下げられると、該Ｏリングまたは同様の環状シール部材は、弁スリーブの下方内側リム５４に係合するようになっている。燃焼室４４は、シリンダヘッド１８、弁スリーブ３８、シリンダ４０の上端部分４６およびピストン３４の上面４８によって形成される。

図１を参照すると、該工具１０は、米国特許第５５５８２６４号に開示されたのと同様の、マガジン締結具繰出機構を装備したマガジン（図示せず）を備えている。こうしたマガジン締結具繰出機構は、締結具供給前進シリンダ５６を用いてガス圧式に作動し、該締結具供給前進シリンダは、本願では、マガジン締結具繰出機構を代表している。シリンダ５６は、好ましくは、ノーズ部２２に連結されており、かつ、内部通路５８に連通している。この技術分野では周知となっているように、シリンダ５６内のピストン（図示せず）は、バネ（図示せず）によってシリンダ内の第１の位置へ付勢されている。該ピストンは、マガジンに関連したトッグルリンク機構（図示せず）に連結されている。前記バネの付勢作用に打勝つ、シリンダ５６内のピストンに作用し、該ピストン第２の位置へ移動させるガスの力によって、トッグルリンク機構が作動し、打込むべき締結具がノーズ部２２内へ供給される。

図１〜図３を参照すると、該工具１０の１つの特徴はガス駆動作動供給管(gas-driven actuation feed tube)６０である。該供給管は、ノーズ部２２内への締結具の前進を開始して、該ノーズ部が次の燃焼サイクルに対して準備できるように、燃焼室４４からマガジンの締結具繰出シリンダ５６へ燃焼生成ガス、好ましくは排気ガスを輸送する。従来技術の構成に対して、管６０の利点は、該管６０がハウジング１２内に配設されており、米国特許第５５５８２６４号に開示されている管の場合のように、損傷したり分離したりしないことを含む。他の利点は、管６０を工具１０に接続するために必要な特定のニップル継手、ネジ付コネクタ或いはエルボ継手が存在しない点である。該管６０の更に他の利点は、工具を用いずに、各接続点に固定可能な点である。更に他の利点は、少なくとも燃焼室４４内に連通する、すなわちピストン３４の行程の終端であるシリンダ４０の底部に連通するようガス供給管６０を配置することによって、繰返可能で確実な締結具供給システムが可能となる。他の材料でもよいが、管６０はステンレス鋼、特に、１１ゲージ３０４ステンレス鋼から形成される。然しながら、他の等価な耐熱材料でもよい。

より詳細には、図２を参照すると、管６０は、シリンダ４０の上端４６に設けられた燃焼室４４に連通する開口部６４（図３参照）に挿入するように形成された第１の端部６２と、マガジン駆動機構、特にシリンダ５６に連結される第２の端部６６とを有している。管６０の第１の端部６２は、管の長手の中心軸線に関して角度αを持って傾斜している。好ましい実施形態では、該角度は、工具の通常の動作を容易にするために管の長手の中心軸線に関して約１０°となっているが、他の角度であってもよい。

図３を参照すると、角度αは、端部６２がＯリング５２の内側でピストン３４の上面４８の上側の開口部６４内に装着可能なように設けられる。同時に、管６０が工具１０内に配置されることから、該管が正しい位置に保持された状態で、弁スリーブ３８がシリンダ４０に対して摺動可能となっている。

図２を参照すると、管６０は、また、軸方向に第１の端部６２に隣接したスリーブ部分６８を含んでいる。該スリーブ部分は、弁スリーブがシリンダに対して往復動作自在となるように、シリンダ４０の外部７０（図３）と、弁スリーブ３８の下方の内側リム５４との間に配置されるように形成されている。スリーブ部分６８は、管６０の長手の中心軸線に概ね沿うように、つまり該中心軸線を規定するように形成されている。スリーブ部分６８には、該スリーブ部分６８に軸方向に隣接した排気部分７２が連結されており、４つのエルボー部分によって、該工具の排気弁組立体７４（図１）の周囲で概ね「Ｃ」形に形成されている。排気部分７２の特定の形状は限定的ではなく、管６０の長手の中心軸線からオフセットされ排気弁組立体７４の周囲に隙間を提供する他の如何なる形状であってもよい。こうした工具では周知となっているように、排気弁組立体７４は、シリンダ４０内に配置され、該シリンダ内から外部へ一方向にガスが流通できるようにする。

排気部分７２は、前記スリーブ部分に概ね平行で２つの端部７８、８０を有した主部７６を含んでいる。端部７８、８０の各々は、端部７８がスリーブ部分６８への遷移部分となり、端部８０が作動部分８２への遷移部分となるように丸く形成されている。端部７８、８０の丸くした形態は、ガスの流れを阻害する屈曲部の可能性を低減し自由なガスの流れを促進して、締結具供給繰出シリンダ５６の性能を高める。更に、丸くした端部７８、８０によって、工具や他の連結継手を用いることなく管６０の工具１０内での保持が容易になる。

作動部分８２は、軸方向に排気部分７２に隣接しており、締結具供給繰出シリンダ５６と連通している。更に、作動部分８２の先端は、管６０の第２の端部６２となっており、したがって、締結具繰出シリンダ５６への連結点となっている。図１に示すように、作動部分８２の小さな部分８４を除いて、管６０の全体が工具１０内に配置されている。

第１の端部６２を開口部６４内に挿入し、かつ、第１の端部６６を通路５８内に配置することによって許容できる結果を得ることができるが、適当な熱シーラント、熱接着剤、それら均等物の混合物を含む化学接着剤８６を、端部６２、６６各々と関連する受容部６４、５８との接合部に配設することによって、より良好な結果が達成された。シール品質を備えた特に適当な化学接着剤８６は、コネチカット州ロッキーヒル所在のヘンケル社(Henkel Corporation)製造のロックタイト(Loctite)である。

管６０は、種々の排気量を有した工具１０内に配置され、締結具供給繰出シリンダ５６を確実に駆動するのに十分なガスの力を提供した。３２０ｃｍ³（19.5in³）のエンジンサイズを有した第１の工具は、内径約２．０〜２．５ｍｍ（0.077〜0.100in）、長さ約２８４ｍｍ（11.18in）の管６０を有していた。この管は、比較的直線的であり、排気部分７２のエルボー屈曲部を備えていない。第２の工具は、２７５ｃｍ³（16.8in³）のエンジンサイズを有し、内径約２．０〜２．５ｍｍ（0.077〜0.100in）、長さ約２８１ｍｍ（11.063in）で、４つのエルボー屈曲部を備えた管６０を有していた。第３の工具は、１２９ｃｍ³（7.9in³）のエンジンサイズを有し、内径約２．５〜４．１ｍｍ（0.100〜0.160in）、長さ約２６７ｍｍ（10.5in）の管６０を有していた。第１の工具の場合と同様に、第３の工具も比較的直線的であった。管の容積を決定するために、シリンダの容積を求める式V=πｒ²ｈに上記値を適用し、これをエンジンの排気量に対して比較すると、管の容積がエンジンの排気量の約０．２５〜１．０５％の間にあるとき好ましい結果が得られることがわかった。該管６０は、種々の排気量を有した工具に設けることができ、確実にマガジンの繰出を提供することができる。

図４を参照すると、図１の燃焼動力式締結駆動工具の代替実施形態が示されており、全体が参照番号１００にて指示されている。工具１００は、工具１０と多くの構成要素を共通に備えており、それらは同じ参照番号にて指示されている。工具の上述した作用は、工具１００にも概ね適用可能である。工具１００の主要な相違点は、排気駆動作動供給管(exhaust driven actuation feed tube)６０が、シリンダ４０の下端において環状棚部１０４に配置されたガス供給管１０２により置換されている点である。棚部１０４は軸方向に形成した開口部１０６を有し、該開口部を通じて駆動ブレード３０が往復動作する。棚部１０４には、また、ガス供給管ポート１０８が形成されており、該ポートは供給管１０２の上端１１０を摩擦収容する寸法にて形成されている。管６０の場合と同様に、化学接着剤またはシーラントを適用して、端部１１０をいっそう確実に正しい位置に保持するようにしてもよい。

ガス管ポート１０８における上端１１０の該位置によって、管１０２はシリンダ４０と連通する。こうした工具で典型的なように、ピストン復帰バンパー１１２が環状棚部１０４の上面１１４に配設されているが、バンパー１１２とシリンダ４０のとの間には十分な間隔があり、ピストン３４によって燃焼後に前方に押しやられるガスは、管１０２内に流入して締結具供給繰出シリンダ５６を作動させるのに十分な体積および圧力を有している。排気弁７４の存在は、十分なガス力を生成するのに欠点とはならない。こうして、工具１０のシリンダ５６が排気ガスによって直接作動するのに対して、工具１００の管１０２は、排気ガスによって間接的に作動する。と言うのは、排気ガスはピストンをシリンダ４０の下方へ押下げる力を生成する機能を有しており、それによって、シリンダ５６を駆動するための力が生成されるからである。上端１１０は、シリンダ４０の下端の他の領域に配置しても、シリンダ５６を作動するのに十分なガス圧力、体積を達成することもできよう。

ガス供給管１０２の反対側の端部１１６は、工具１００の内部に配置され内部通路５８に連通する管部分１２０のニップル１１８に固定されている。この位置での連結は、管６０の第２の端部６６と同様であり、端部１１２が通路５８内に収容される。ニップル１１８と端部１１０の間において、供給管１０２は、シリンダ４０の下リップ部１２６によって画成される工具１００の内部空洞１２４を通過する。管１０２を柔軟なプラスチック製管により形成し、部分１２０を比較的剛性の金属から形成することが好ましいが、部分１０２、１２０を同じ材料から、柔軟な管であれ剛性の管であれ、管の適切な配置および連結のために、適切な屈曲するようにして一体的に形成してもよい。

図５を参照すると、米国特許第５５５８２６４号の従来のシステムが示されている。この工具は、全体が参照番号１３０により指示されており、工具１０の多くの特徴、そうした特徴の従前の変形であるが、を備えている。然しながら、説明を容易にするために、同様の特徴を表す構成要素には同じ参照番号が付されている。工具１３０は、コイルマガジン（図示せず）およびシリンダ５６（図５）によって代表されるマガジンの繰出機構を備えるように設計されている。繰出機構を作動させるために、シリンダ５６とシリンダ４０との間に管路１３２が連結されている。管路１３２は、工具１３０の外部に配置されている。管路１３２の入口端１３４がニップル継手１３６に連結され、該ニップル継手がシリンダ４０に連通するように取付けられている。工具ハウジング１２および弁スリーブ３８に形成された開口部１３８、１４０に管路１３２が通される。

作用において、管路１３２は、シリンダ４０から締結供給繰出シリンダ５６内に燃焼ガスが導かれ、供給機構が前進さられると共に、駆動ブレード３０によって打出される締結具が繰出される。米国特許第５５５８２６４号に開示されたシステムでは、上述したように、典型的な工具の操作環境で使用した場合に、信頼性が低くなる問題がある。更に、管路１３２の燃焼室４４に対する配置およびピストン３４の行程が、締結具供給繰出シリンダ５６への空気の量を制限し、これが、従来技術の締結具供給システムの信頼性を低下させていた要因となっている。

燃焼動力式締結具駆動工具用の本発明の排気駆動作動供給管の特定の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明のより広い特徴から逸脱することなく、変形と修正とが可能であることは当業者の当然とするところである。

本発明の排気駆動作動供給管を組込むのに適した燃焼動力式締結具駆動工具の部分正面縦断面図である。 本発明の排気駆動作動供給管の正面図である。 図１の工具の部分拡大断面図である。 締結具の繰出を駆動するためのガス供給管の代替実施形態を組込むのに適した燃焼動力式締結具駆動工具の部分正面縦断面図である。 マガジンの繰出を駆動するために排気ガスを用いた従来技術のシステムを備えた燃焼動力式締結具駆動工具の部分正面縦断面図である。

符号の説明

１０ 燃焼動力式締結具駆動工具
１２ 主ハウジング
１４ 燃焼動力源
１８ シリンダヘッド
２２ ノーズ部
２４ ワーク接触要素
２８ 駆動ブレード通路
３０ 駆動ブレード
３４ ピストン
３８ 弁スリーブ
４０ シリンダ
４４ 燃焼室
５６ 締結具供給前進シリンダ
６０ ガス圧駆動式の作動供給管
６２ 第１の端部
６６ 第２の端部
６８ スリーブ部分
７２ 排気部分

Claims (10)

1. マガジンの繰出がガスによって作動するようにした燃焼工具において、
   シリンダ（４０）、シリンダヘッド（１８）、前記シリンダに関して軸方向に往復動して前記シリンダヘッドに係合、離反する弁スリーブ（３８）であって、該弁スリーブが前記シリンダヘッドに係合したときに、該弁スリーブの下端部に形成されたリムが前記シリンダの上端に係合、シールするようにした弁スリーブ、および、ピストン（３４）の上面から部分的に形成される燃焼室（４４）と、
   前記シリンダ、シリンダヘッドおよび弁スリーブを包囲するハウジング（１２）と、
   ガス圧式に作動するマガジン締結具繰出機構と、
   前記ハウジング内に延設され、前記燃焼室に連通するように前記シリンダの開口部（６４）内に挿入されるように形成された第１の端部（６２）、および、前記マガジン締結具繰出機構に連結された第２の端部（６６）とを有した排気駆動作動供給管（６０）とを具備し、
   前記管が、軸方向に前記第１の端部に隣接したスリーブ部分（６８）を含み、該スリーブ部分は、前記シリンダの外部と、前記弁スリーブの前記リムの内側との間に配置されており、前記弁スリーブが前記シリンダに対して往復動自在となるようにしたことを特徴とした燃焼工具。
2. 前記管（６０）の第１の端部（６２）は、前記ピストン（３４）の上面（４８）の上方で前記燃焼室（４４）に連結されている請求項１に記載の工具。
3. 前記管（６０）が、軸方向に前記スリーブ部分（６８）に隣接し該工具の排気弁の周囲で「Ｃ」形に形成された排気部分（７２）を更に含む請求項１に記載の工具。
4. 前記管（６０）が、軸方向に前記排気部分（７２）に隣接した作動部分（８２）を更に含み、該作動部分は、排気作動マガジン締結具繰出機構に連通するように形成されている請求項３に記載の工具。
5. 前記作動部分（８２）の端部は、前記管（６０）の第２の端部（６６）内に配設されており、前記第１と第２の端部（６２、６６）の少なくとも一方が、化学接着剤（８６）によって前記工具内に気密に固定されている請求項４に記載の工具。
6. 前記排気部分（７２）が主要部分を含み、該主要部分が、前記スリーブ部分（６８）に概ね平行で、かつ、２つの端部を有しており、該２つの端部は丸く形成されて、前記スリーブ部分（６８）および作動部分（８２）への遷移部分となるようにした請求項４または５に記載の工具。
7. 前記管（６０）は、工具を用いることなく、前記工具内に配設される請求項１〜６の何れか１項に記載の工具。
8. 前記管（６０）は、少なくともニップル継手、エルボー継手、ネジ連結具の何れか１つを用いることなく、前記工具内に配設される請求項１に記載の工具。
9. 前記管（６０）が、エンジン排気量の約０．２５〜１．０５％の範囲の容積を有している請求項１に記載の工具。
10. 前記第１の端部（６２）が、前記スリーブ部分に関して約１０°の角度で配置されている請求項１〜９の何れか１項に記載の工具。

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