JP5344246B2 - 打込機 - Google Patents

Description

本発明はねじ等の留具を被打込材に打込むと共にねじ込むための打込機に関する。

従来より釘等の留具を被打込材に打込む燃焼式釘打機が知られている。燃焼式釘打機では、燃焼室内において噴射された燃料を含む混合ガスを燃焼させて、シリンダ内のピストンを駆動することにより、混合ガスの体積膨張を動力に転換して釘を打ち込む。

しかし、燃焼室内に噴射された燃料を含む混合ガスを燃焼し、その混合ガスの体積膨張を動力に転換する構成の工具としては、上述した釘打機のように釘等の留具をその軸方向へ打ち込むもののみであり、留具を打ち込むと共に回転させて締め込むものは存在しなかった。

そこで、本発明は、ネジを打ち込むと共に回転させて締め込むことができる打込機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、外郭をなすハウジングと、該ハウジングに連結され、ネジを打ち出す射出口を有するノーズ部と、ネジを収容して、該ノーズ部に供給するマガジンと、被加工物を押圧することにより該ハウジングに対して移動するプッシュレバーと、該ハウジング内において該プッシュレバーの移動に伴って移動する燃焼室枠と、該ハウジングに固定された第1シリンダ及び第2シリンダと、該第1シリンダ及び第２シリンダのそれぞれに対して摺動可能であり、該燃焼室枠の移動と相まって選択的に燃焼室を画成し、該燃焼室内の混合気の爆発膨張により変位する第1ピストン及び第２ピストンと、該第1ピストンから延び該第1ピストンに回転可能に設けられ反第１ピストン側の端面で該マガジンのネジ締め箇所にあるネジのヘッドと当接するビットと、該第２ピストンから延びラック部を備えたロッドと、一部が該ラック部に係合し他部が該ビットに係合して、該第２ピストンの変位による該ロッドの直線運動を該ビットの回転運動に変換する運動変換機構とを備えたことを特徴とする打込機を提供する。

このような構成によると、燃焼室内の混合気の膨張によって第１ピストン及び第２ピストンを変位させ、第１ピストンによってビットを直線運動させ、第２ピストンによってビットを回転運動させることにより、被加工物にネジを打込みかつ締め込むことができる。さらに、空気式ネジ打ち機に必要な圧縮空気を供給するホースや、電気式ネジ打ち機に必要な電気コードなどが不要であるため、携帯性に優れ、ネジ打ちの作業性が向上する。

上記記載の打込機は、該ラックが該運動変換機構に対して係合を開始するタイミングが、該ビットが所定量被加工物内にネジを打ち込んだ後となるように該ロッドに対して該ラックが配置されていることが好ましい。

このような構成によると、ネジが被加工物に打込まれた後に回転するため、回転しながら被加工物に打込まれる場合と比較するとネジの被加工物への衝撃を軽減することができる。これにより、ネジが打込まれた際の被加工物の飛散を抑制することができる。また、ネジの位置決めを容易に行うことができる。

また打込機は、該燃焼室枠は単一であり、該第1シリンダと該第２シリンダとは、単一の燃焼室枠内に並設配置され、該単一の燃焼室枠は該第1シリンダ及び該第２シリンダによって移動が案内されることが好ましい。

このような構成によると、燃焼室が単一であるため、打込機を軽量化・小型化することができる。さらに、燃焼ガスの使用量を削減できることから、ランニングコストを削減することができる。

また打込機は、該ハウジングは第1ハウジングと該第1ハウジングに連結された第２ハウジングとを有し、該燃焼室枠は該第1ハウジング内に設けられた第1燃焼室枠と、該第２ハウジング内に設けられた第２燃焼室枠とを有し、該第1シリンダは該第1燃焼室枠の移動を案内し、該第２シリンダは該第２燃焼室枠の移動を案内することが好ましい。

このような構成によると、第２ピストンは第２燃焼室内にもうけられており、第２燃焼室での爆発膨張によるエネルギーはすべて第２ピストンに供給される。これにより、大きな回転力を得ることが可能となり、被加工物が硬い材料であったとしても確実にネジを締め込むことができる。

また、打込機は、一端が該プッシュレバーに回動可能に接続され、他端が該第２燃焼室枠に回動可能に接続されたリンクが設けられ、該第1燃焼室枠は該プッシュレバーの移動によって移動し、該第２燃焼室枠は、該プッシュレバーの移動に起因する該リンクの傾動によって移動することが好ましい。

このような構成によると、プッシュレバーに接続されたリンクによって第２燃焼室枠の移動を行うことができるため、部品点数を削減することができ、製造コストの削減及び軽量化を図ることができる。

また打込機は、該ラックが該運動変換機構に対して係合を開始するタイミングが、該ビットが所定量被加工物内にネジを打ち込んだ後となるように、該第1燃焼室枠で規定される第1燃焼室内の点火タイミングが該第２燃焼室枠で規定される第２燃焼室内の点火タイミングよりも早いことが好ましい。

このような構成によると、ネジが被加工物に打込まれた後に回転するため、回転しながら被加工物に打込まれる場合と比較するとネジの被加工物への衝撃を軽減することができる。これにより、ネジが打込まれた際の被加工物の飛散を抑制することができる。また、ネジの位置決めを容易に行うことができる。

そこで、本発明は、ネジを打ち込むと共に回転させて締め込むことができる打込機を提供することを目的とする。

本発明の第１の実施の形態に係る打込機を示す部分断面図。 図１のII−IIに沿った断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る打込機の制御に係るタイムチャート。 本発明の第２の実施の形態に係る打込機を示す部分断面図。 図４のＡ−Ａに沿った要部断面図。 図４のＢ−Ｂに沿った要部断面図。

本発明の第１の実施の形態に係る打込機１について、図１乃至３に基づいて説明する。打込機１は、ハウジング２と、ハンドル３と、マガジン４と、プッシュレバー５と、運動変換機構６とから主に構成されている。なお、ハンドル３からマガジン４に向かう一方向を下方向と定義し、一方向と反対の方向を上方向と定義する。また、マガジン４に対してプッシュレバー５が設けられている方向を左方向とし、逆を右方向と定義する。

ハウジング２は、第１ハウジング２１と、第２ハウジング２２と、ボンベ収容部２３と、第１ヘッドカバー２４と、第２ヘッドカバー２５とから構成されている。第１ハウジング２１の下部に運動変換機構６が設けられ、さらにその下にプッシュレバー５が装着されている。第２ハウジング２２は第１ハウジング２１の右下に左方向外方に延出するように設けられている。第１ハウジング２１の右側にはボンベ収納部２３が設けられており、ハンドル３がボンベ収納部２３から右方向外方に延出している。

第１ハウジング２１内には、第１シリンダ７と、第１燃焼室枠１２と、ビット９と、第１ファン１０と、第１ファンモータ１１と、第１ヘッドキャップ２７と、が設けられている。

第１シリンダ７は、上側が開口した筒状に構成されており、筒状の軸方向が上下方向と平行になるように第１ハウジング２１内に収容されている。第１シリンダ７において上側の開口周縁部分には、後述の第１燃焼室枠１２の内周面と接触するシール部７Ａが設けられている。第１シリンダ７の下側の壁部分には、ビット９が挿通する孔７ａが形成されている。また第１シリンダ７の下部には後述の第１燃焼室枠１２を下側に付勢する図示せぬバネが設けられている。

第１シリンダ７の下部には第１ハウジング２１に形成された図示せぬ排気口と連通する排気穴７ｂが形成されている。また排気穴７ｂには、第１シリンダ７の内周面より外周面へ向う一方向にのみ排気を流通させる図示せぬ排気逆止弁が設けられている。さらに、排気穴７ｂを覆うように図示せぬ排気カバーが設けられている。

第１シリンダ７の内部には、第１ピストン７１と、バンパ７２とが収容されている。第１ピストン７１は略円板状に形成されており、複数のシール材を介して第１シリンダ７１の内周面に当接して第１シリンダ７１内空間を上室と下室とに区切っている。図１に示す位置が第１ピストン７１の上死点となり、第１ピストン７１の上面は第１シリンダ７の上面と略同一である。第１ピストン７１の下面には軸受け７３が設けられている。

ビット９は、断面が正六角形に形成されると共に先端がネジと係合可能に形状化され、後端部が第１シリンダ７１の下面に接続されるとともに軸受け７３によってビット９の軸芯を中心として回転可能に支承され、先端が孔７ａを貫通して第１シリンダ７の外部に延出している。

バンパ７２は、第１シリンダ７内の第１ピストン７１の下方となる端部に配置されている。よって第１ピストン７１が下方に移動した場合であってもバンパ７２により第１ピストン７１と孔７ａ周辺の壁部とが直接接触することが抑制される。またバンパ７２は後述のネジ４１を打ち込んだ際の第１ピストン７１の衝撃を吸収する。バンパ７２と第１ピストン７１とが当接する第１ピストン７１の位置が第１ピストン７１の下死点となる。

第１ハウジング２１内の第１燃焼室枠１２は、両端が開口した円筒状に構成されており、その円筒内に第１シリンダ７が配置された状態で第１シリンダ７に対して上下動可能に配置されている。第１燃焼室枠１２の下部には後述のプッシュレバー５と接続される図示せぬ第１連結部材が一体に接続されている。第１燃焼室枠１２の内面は、第１燃焼室枠１２が図示せぬバネの付勢力に抗して上昇した場合に、その内周面全体に亘ってシール部７Ａと当接するように構成されている。第１燃焼室枠１２が上昇した場合は、第１燃焼室枠１２の内周面とシール部７Ａとが密着する。

第１ヘッドキャップ２７は、第１燃焼室枠１２の上方に配置されて第１ハウジング２１に固定されて設けられている。第１ヘッドキャップ２７の下面部分には、第１燃焼室枠１２の上端部と当接するシール部２７Ａが設けられており、シール部２７Ａと第１燃焼室枠１２の上端部内周面とが密着することにより第１燃焼室２１ａが形成される。具体的には、第１燃焼室枠１２が上方へ移動して第１燃焼室枠１２の上端部内周面とシール部２７Ａが密着する時、第１ピストン７１の上面と、第１シリンダ７の上面と、第１燃焼室枠１２と、第１ヘッドキャップ２７の下面とで第１燃焼室２１ａが画成される。第１燃焼室２１ａは、シール部２７Ａと第１燃焼室枠１２の上端部内周面との密着及びシール部７Ａと第１燃焼室枠１２との密着により気密性が保たれている。

第１ヘッドキャップ２７には、第１ファンモータ１１と、第１点火プラグ２９とが設けられている。第１ファンモータ１１は、回転軸１１Ａが上下方向と平行となるようにかつその先端が第１燃焼室２１ａ内に突出するように配置されており、第１ヘッドキャップ２７に保持されている。第１ハウジング２１内には、プッシュレバー５が図示せぬ被加工物に押し付けられて第１燃焼室枠１２がストローク上端にあることを検出するための図示せぬファン起動スイッチが設けられている。図示せぬファン起動スイッチはプッシュレバー５が所定位置まで上昇したときにオンとなり、このとき第１ファンモータ１１及び後述の第２ファンモータの回転が開始される。

第１ファンモータ１１の回転軸１１Ａの下方には第１ファン１０が設けられており、ファン１０は第１燃焼室２１ａ内に配置されている。第１燃焼室枠１２が第１ヘッドキャップ２７と当接する位置にあるときに、第１ファン１０が回転することにより、空気と可燃性ガスとを攪拌混合させ、点火後に乱流燃焼を生じさせて燃焼を促進させるとともに、可燃性ガスが燃焼した排ガスを第１燃焼室２１ａ内から排出する。

第１点火プラグ２９は、第１燃焼室２１ａの上部に配置され、第１燃焼室２１ａ内に供給された可燃性ガスに点火することが可能となっている。また第１ヘッドキャップ２７においては、図示せぬガスボンベから供給される可燃性ガスを第１燃焼室２１ａ内に導入する第１燃料流路２７ａが形成されている。

第２ハウジング２２内には、第２シリンダ８と、第２燃焼室枠１３と、ロッド１４と、第２ファン３２と、第２ファンモータ３１と、第２ヘッドキャップ２８と、が設けられている。なお、第２ハウジング２２内の構成は、第１ハウジング２１内の構成とほぼ同一であるため、同一の部分については簡単に説明する。

第２シリンダ８の左端部には孔８ａが形成されており、右端部外周面には第２燃焼室枠１３と当接するシール部８Ａが設けられている。第２シリンダ８には排気口８ｂが形成されており、図示せぬ排気逆止弁が設けられている。第２シリンダ８内には第２ピストン８１とバンパ８２とが収容されている。

ロッド１４はその左端部分にラック１４Ａが所定長さ設けられており、ラック１４Ａは運動変換機構６と噛合している。ロッド１４の右端部は第２ピストン８１に同軸的に固定されている。動作時の第２ピストン８１の衝撃を緩和するために、バンパ８２が第２シリンダ８左端部に設けられている。

第２ハウジング２２内の第２燃焼室枠１３は第２シリンダ８に対して左右方向に移動可能に配置されており、その略中央部で第２連結部材１７の一端と接続されている。第２連結部材１７の他端はプッシュレバー５に接続されており、プッシュレバー５の上下方向の動作に連動して第２燃焼室枠１３が左右方向に移動する。また、第２燃焼室枠１３は図示せぬバネにより第２シリンダ８に対して左側に付勢されている。第２燃焼室枠１３と第２シリンダ８とは、シール部８Ａによって密着している。

第２ヘッドキャップ２８は第２燃焼室枠１３の右側に設けられており、その左部にはシール部２８Ａが設けられている。シール部２８Ａと第２燃焼室枠１３との密着及び第２シリンダ８と第２燃焼室枠１３との密着により第２燃焼室２２ａが画成されその気密性が保持される。

第２ヘッドキャップ２８には、第２ファンモータ３１と第２点火プラグ３３とが設けられている。さらに、第２ヘッドキャップ２８には可燃性ガスを導入する第２燃料流路２８ａが形成されている。

ボンベ収容部２３は、第１ハウジング２１の側部に上下方向に沿って併設されており、その内部に図示せぬガスボンベを有している。図示せぬガスボンベは内部に可燃性ガスを貯留しており、可燃性ガスを一定量噴出可能であって、プッシュレバー５の移動に伴って第１ヘッドキャップ２７方向に傾斜可能であるように構成されている。図示せぬガスボンベは、その先端が第１燃料流路２７ａ及び第２燃料流路２８ｂに接続されており、可燃性ガスを第１燃料流路２７ａ及び第２燃料流路２８ａ内に噴出することができる。

第１ヘッドカバー２４は、第１ハウジング２１の上方に設けられており、複数の吸気孔２４ａが形成されている。第１ファン１０の回転により吸気孔２４ａから新鮮な空気を第１燃焼室２１ａ内に取り込むことができる。

第２ヘッドカバー２５は、第２ハウジング２２の右方に設けられており、複数の吸気孔２５ａが形成されている。第２ファン３２の回転により吸気孔２５ａから新鮮な空気を第２燃焼室２２ｂ内に取り込むことができる。

ハンドル３のボンベ収容部２３との接続部分には、トリガー３６が設けられており、トリガー３６は第１点火プラグ２９及び第２点火プラグ３３の点火と連動している。ハンドル３の内部には電池３５が着脱自在に挿入されている。

マガジン４は、ハンドル３の下方であって第２ハウジング２２と上下方向略同一の位置に設けられている。その内部には複数のネジ４１が装填されていて、図示せぬスプリングによってネジ４１が後述のノーズ４０に供給される。

運動変換機構６の下部には、図示せぬ被加工物に対向するノーズ部４０が設けられている。ノーズ部４０には射出口４０ａが形成されており、ロッド９とネジ４１とを案内する。ノーズ部４０には上下方向に動作可能なプッシュレバー５が設けられており、プッシュレバー５は図示せぬ第１連結部材及び第２連結部材１７と接続している。プッシュレバー５と第１連結部材及び第２連結部材１７との間には図示せぬスプリングが介装されており、この図示せぬスプリングによってプッシュレバー５は下方に付勢されている。

図２に示すように、運動変換機構６はピニオン６１と、第１ギヤ６２と、第２ギヤ６３と、フレーム６４と、から構成される。ピニオン６１はロッド１４のラック１４Ａと噛合していて、フレーム６４に回転可能に支承される軸６１Ａを有する。第１ギヤ６２は、軸６１Ａに同軸的に固定されており、第２ギヤ６３と噛合している。第２ギヤ６３はフレーム６４内に回転自在に収納され、その回転中心には六角形の挿入孔６３ａが形成されており、挿入孔６３ａにビット９が挿通されている。ビット９と第２ギヤ６３とは互いに同軸的に回転する。ロッド１４がその軸方向に移動することにより、ラック１４Ａと噛合しているピニオン６１が回転し、直線運動を回転運動に変換する。ピニオン６２の回転力が軸６１Ａを介して同軸上の第１ギヤ６１に伝達され、第１ギヤ６１と噛合している第１ギヤ６３に伝達される。これにより、第２ギヤ６３の挿入孔６３ａに挿通されているビット９に回転力が伝達される。

次に、打込機１の動作について図１〜３に基づいて説明する。非動作状態では、図１に示すように図示せぬスプリングの付勢力によりプッシュレバー５は下方に付勢されてノーズ４０より下方に突出している。第１燃焼室枠１２の上端は第１ヘッドキャップ２７のシール部２７Ａから離間している。このときに、第１燃焼室枠１２の上端部と第１ヘッドキャップ２７との間に第１通気孔２１ｂが形成される。第１ピストン７１は上死点に位置している。また、図１に示す状態において、シール部７Ａと第１燃焼室枠１２との間には、図示せぬ第２通気孔が形成されている。第２燃焼室枠１３の右端は第２ヘッドキャップ２８から離間している。第２燃焼室枠１３の上端部と第２ヘッドキャップ２８との間に第３通気孔２２ｂが形成される。このとき、第２ピストン８１は上死点に位置している。また、図１に示す状態においては、シール部８Ａと第２燃焼室枠１３との間には、図示せぬ第４通気孔が形成されている。

この状態でハンドル３を把持し、プッシュレバー５を図示せぬ被加工物に押付けると、プッシュレバー５が図示せぬスプリングの付勢力に抗して上昇し、図示せぬ第１連結部材を介してプッシュレバー５と連接した第１燃焼室枠１２が上昇する。そして第１燃焼室枠１２の上端が第１ヘッドキャップ２７に当接することにより、第１燃焼室２１ａが密封された状態で画成される。同時に、第２連結部材１７を介してプッシュレバー５と連接した第２燃焼室枠１３も右方向に移動する。そして第２燃焼室枠１３の右端が第２ヘッドキャップ２８に当接することにより、第２燃焼室２２ａが密封された状態で画成される。

またプッシュレバー５の移動によって、図示せぬガスボンベが第１ヘッドキャップ２７の方向に傾斜し、図示せぬガスボンベ内の可燃性液化ガスが第１燃料流路２７ａ及び第２燃料流路２８ｂを通して第１燃焼室２１ａ及び第２燃焼室２２ａ内にそれぞれ１回だけ噴射される。

図３に示すように、プッシュレバー５の移動に伴って第１燃焼室枠１２及び第２燃焼室枠１３がストローク端まで移動すると、図示せぬファン起動スイッチがオンとなって第１ファンモータ１１及び第２ファンモータ３１に電力が供給され、第１ファン１０及び第２ファン３２の回転が開始する。これにより、噴射された可燃性ガスが各燃焼室内の空気と攪拌混合される。

この状態でハンドル３のトリガー３６をオンにすると、まず第１燃焼室２１ａ内にある第１点火プラグ２９がスパークし、混合ガスに着火して燃焼・膨張する。この燃焼・膨張した混合ガスは第１ピストン７１をビット９と共に下方へ移動させ、第１ピストン７１が第１シリンダ７内のバンパ７２に当接するまでノーズ４０内のネジ４１を図示せぬ被加工物に打込む。

そして、図３に示す遅延時間Ｔが経過した後に第２燃焼室２２ａ内にある第２点火プラグ３３がスパークし、第２ピストン８１が第２シリンダ８内のバンパ８２に当接するまで第２ピストン８をロッド１４とともに左方向に移動させる。これにより、ロッド１４の直線運動がピニオン６１に伝達されて回転運動に変換される。この回転力が、第１ギヤ６２及び第２ギヤ６３を介してビット９に伝達される。ビット９が回転するとともにその先端に当接しているネジ４１も回転し、ネジ４１が図示せぬ被加工物に締め込まれる。

第１ピストン７１がバンパ７２に当接した後に、燃焼ガスは排気穴７ｂより第１シリンダ７外部へ放出される。燃焼ガスが第１シリンダ７外部へ放出され、第１シリンダ７及び第１燃焼室２１ａ内部が大気圧になった時点で排気穴７ｂの図示せぬ逆止弁は閉じられる。第２燃焼室においても同様に、排気口８ｂを介して燃焼ガスが第２シリンダ８外部へ放出され、第２シリンダ８及び第２燃焼室２２ａ内部が大気圧になった時点で図示せぬ逆止弁が閉じられる。

第１シリンダ７及び第２シリンダ８並びに第１燃焼室２１ａ及び第２燃焼室２２ａ内部に残った燃焼ガスは、燃焼後であるため高温であり、その燃焼熱が第１シリンダ７及び第２シリンダ８の内壁、第１燃焼室枠１２及び第２燃焼室２２ａの内壁から吸収され、第１シリンダ７及び第２シリンダ８等は高温になる。この吸収された熱は、第１シリンダ７及び第２シリンダ８、並びに第１燃焼室枠２１ａ及び第２燃焼室２２ａの外壁表面から大気中に放散される。

この第１シリンダ７に燃焼ガスの燃焼熱が吸収されることにより燃焼ガスが急冷され、燃焼ガスの体積が減少して第１ピストン７１上室の圧力が低下し、大気圧以下になる熱真空の状態となり、第１ピストン７１を初期の上死点位置に引き戻す。第２燃焼室２２ａにおいても同様となる。

その後、トリガー３６をＯＦＦし、本体を持ち上げ、プッシュレバー５を図示せぬ被加工材から離すと、プッシュレバー５と第１燃焼室枠１２及び第２燃焼室枠１３が図示せぬスプリングの付勢により図１に示す位置へ戻る。トリガー３６をＯＦＦした後、所定時間経過後にファン起動スイッチが切れるが、第１ファン１０及び第２ファン３２は一定時間回転し続けている。このとき第１燃焼室枠１２の上方の第１通気孔２１ｂ及び第２燃焼室枠１３の右方の第３通気孔２２ｂを通じて、第１ファン１０及び第２ファン３２により空気の流れを発生させることで第１ヘッドカバー２４及び第２ヘッドカバーにそれぞれ設けられた吸気孔２４ａ、吸気孔２５ａからきれいな空気を取り込み、ハウジング２の図示せぬ排気口から燃焼後の空気を吐き出すことで、第１燃焼室２１ａ及び第２燃焼室２２ａ内の空気を掃気する。その後第１ファン１０及び第２ファン３２が停止し初期の静止状態となる。静止状態になった後、上記過程を再度繰り返すことにより、再びネジ４１を打ち込むことができる。

このような構成によると、第１燃焼室２１ａ及び第２燃焼室２２ａ内の混合気の膨張によって第１ピストン７１及び第２ピストン８１を変位させ、第１ピストン７１によってビット９を直線運動させ、第２ピストン８１によってビット９を回転運動させることにより、図示せぬ被加工物にネジ４１を打込みかつ締め込むことができる。また、空気式ネジ打ち機に必要な圧縮空気を供給するホースや、電気式ネジ打ち機に必要な電気コードなどが不要であるため、携帯性に優れ、ネジ打ちの作業性が向上する。

さらに、第１点火プラグ２９の点火と第２点火プラグ３３の点火との間に遅延時間Ｔを設けている。これによって、ネジ４１は第１燃焼室２１ａの燃焼によってビット９がネジ４１を図示せぬ被加工物に打込まれた後に第２燃焼室２２ａの燃焼によってビット９が回転しネジ４１回転して図示せぬ被加工物に締め込まれるため、回転しながら図示せぬ被加工物に打込まれる場合と比較するとネジの図示せぬ被加工物への衝撃を軽減することができる。これにより、ネジ４１が打込まれた際の図示せぬ被加工物の飛散を抑制することができる。また、ネジの位置決めを容易に行うことができる。

さらに、第２ピストン８１は第２燃焼室２２ａ内にもうけられており、第２燃焼室２２ａでの爆発膨張によるエネルギーはすべて第２ピストン８１に供給される。これによって、ビット９に大きな回転力を付与することが可能となり、図示せぬ被加工物が硬い材料であったとしても確実にネジ４１を締め込むことができる。

さらに、プッシュレバー５の移動により第２連結部材１７を介して第２燃焼室枠１３の移動を行うことができるため、部品点数を削減することができ、製造コストの削減及び軽量化を図ることができる。

本発明の第２の実施の形態による打込機２０１について図４乃至５に基づき説明する。第１実施例と同一の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。打込機２０１は、ハウジング２０２と、ハンドル３と、マガジン４と、プッシュレバー５と、運動変換機構２０６から主に構成されている。なお、ハンドル３からマガジン４に向かう一方向を下方向と定義し、一方向と反対の方向を上方向と定義する。また、マガジン４に対してプッシュレバー５が設けられている方向を左方向とし、逆を右方向と定義する。

ハウジング２０２はヘッドカバー２２４と、ボンべ収容部２３とから構成されている。ハウジング２０２の下部に運動変換機構２０６が設けられ、さらにその下部にノーズ部４０が装着されている。ヘッドカバー２２４は、ハウジング２０２の上部に設けられている。

ハウジング２０２内には、シリンダ２０７と、燃焼室枠２１２と、ファン２１０と、ファンモータ２１１と、ヘッドキャップ２２７と、が設けられている。

シリンダ２０７は、略筒状に構成されており、その内部に円柱形状の第１シリンダ室２０７ａ、及び円柱形状の第２シリンダ室２０７ｂが形成されている。シリンダ２０７の上部には燃焼室枠２１２の内周面と接触するシール部２０７Ａが設けられている。またシリンダ２０７の下部には燃焼室枠２１２を下死点側に付勢する図示せぬバネが設けられている。第１シリンダ室２０７ａ及び第２シリンダ室２０７ｂのいずれもその軸方向が上下方向と平行になるように形成される。図４に示すように、第１シリンダ室２０７ａのほうが第２シリンダ室２０７ｂよりも体積が大きい。第１シリンダ室２０７ａの下面の孔２０７ｃは外部と連通しており、ビット２０９が挿通されている。第２シリンダ室２０７ｂの下面の孔２０７ｄは外部と連通しており、ロッド２１４が挿通されている。

第１シリンダ室２０７ａには第１ピストン２７１と、バンパ２７２と、支持部材２７４とビット２０９とが配置されている。第１ピストン２７１の上死点に位置するときに、第１ピストン２７１はその上端部がシリンダ２０７と上面を揃えて配置されている。第１ピストン２７１は略円板状に形成されており、複数のシール材を介して第１シリンダ室２０７ａの内周面に当接して第１シリンダ室２０７ａ内空間を上室と下室とに区切っている。

ビット２０９は、断面が正六角形に形成されると共に下端部がネジと係合可能に形状化され、上端部がシリンダ下面に接続されるとともに支持部材２７４によってビット９の軸周りに回転可能に支承され、先端が孔２０７ｃを貫通して第１シリンダ室２０７ａの外部に延出している。

バンパ２７２は、第１シリンダ室２０７ａの下部に配置されている。よって第１ピストン２７１が下方に移動した場合であってもバンパ２７２により第１ピストン２７１と孔２０７ｃ周辺の壁部とが直接接触することが抑制される。またバンパ２７２は後述のネジ１Ａを打ち込んだ際の第１ピストン２７１の衝撃を吸収する。バンパ２７２と第１ピストン２７１とが当接する位置が第１ピストン２７１の下死点となる。

第１シリンダ室２０７ａの下部にはハウジング２０２の図示せぬ排気口と連通する排気穴２０７ｅが形成されている。また排気穴２０７ｅには、第１シリンダ室２０７ａの内周面より外周面へ向う一方向にのみ排気を流通させる図示せぬ排気逆止弁が設けられている。さらに、排気穴２０７ｅを覆うように図示せぬ排気カバーが設けられている。

第２シリンダ室２０７ｂには第２ピストン２８１と、バンパ２８２と、ロッド２１４とが配置されている。第２ピストン２８１はその上端部がシリンダ２０７の上面と揃えて配置されていて、この位置が第２ピストン２８１の上死点となる。図５（ａ）に示すように、第２ピストン２８１の上面の面積は第１ピストン２７１の上面の面積に比べて小さい。この面積に比によって、ネジ４１を下方に打込む力とネジ４１を回転させる力の比を適切に設定することができる。本実施例においては、第１ピストン２７１の上面の面積を大きくすることで、強いネジを下方に打込む力を大きくしている。第２ピストン２８１は略円板状に形成されており、複数のシール材を介して第２シリンダ室２０７ｂの内周面に当接して第２シリンダ室２０７ｂ内空間を上室と下室とに区切っている。ロッド２１４は、その下部にラック２１４Ａが所定長さ形成され、上端部が第２ピストン２８１の下面に接続され、ロッド２１４の一部が孔２０７ｄを貫通して第２シリンダ室２０７ｂの外部に延出している。ラック２１４Ａは後述の運動変換機構２０６と噛合可能となっている。

バンパ２８２は、第２シリンダ室２０７ｂの下部に配置されている。よって第２ピストン２８１が下方に移動した場合であってもバンパ２８２により第２ピストン２８１と孔２０７ｄ周辺の壁部とが直接接触することが抑制される。またバンパ２８２は後述のネジ４１を打ち込んだ際の第２ピストン２１５の衝撃を吸収する。バンパ２８２と第２ピストン２８１とが当接する第２ピストン２８１の位置が第２ピストン２８１の下死点となる。

また、第２シリンダ室２０７ｂの下部にはハウジング２の図示せぬ排気口と連通する図示せぬ排気穴が形成されている。また図示せぬ排気穴には、第２シリンダ室２０７ｂの内周面より外周面へ向う一方向にのみ排気を流通させる図示せぬ排気逆止弁が設けられている。さらに、図示せぬ排気穴を覆うように図示せぬ排気カバーが設けられている。

ハウジング２０２内の燃焼室枠２１２は、両端が開口した円筒状に構成されており、その円筒内にシリンダ２０７が配置された状態でシリンダ２０７に対して上下動可能に配置されている。燃焼室枠２１２の下部には後述のプッシュレバー５と接続される図示せぬ連結部材が一体に接続されている。燃焼室枠２１２及び図示せぬ連結部材は、図示せぬバネによりシリンダ２０７に対して下側への付勢力が付加されている。燃焼室枠２１２の内面は、燃焼室枠２１２が図示せぬバネの付勢力に抗して上昇した場合に、その内周面全体に亘ってシール部２０７Ａと当接するように構成されている。この当接により、燃焼室枠２１２が上昇した場合は、燃焼室枠２１２の内周面とシール部７Ａとの密着により気密性が保たれる。

ヘッドキャップ２２７は、燃焼室枠２１２の上方に配置されてハウジング２０２に固定されて設けられている。ヘッドキャップ２２７の下面部分には、燃焼室枠２１２の上端部と当接するシール部２２７Ａが設けられており、シール部２２７Ａと燃焼室枠２１２の上端部内周面とが密着することにより燃焼室２２１ａが形成される。具体的には、燃焼室枠２１２が上方へ移動して燃焼室枠２１２の上端部内周面とシール部２２７Ａとが密着する時、第１ピストン２７１の上面と、第２ピストン２１５の上面と、シリンダ２０７の上面と、燃焼室枠２１２と、ヘッドキャップ２２７の下面とで燃焼室２２１ａが画成される。燃焼室２２１ａは、シール部２２７Ａと燃焼室枠２１２の上端部内周面との密着及びシール部２０７Ａと燃焼室枠２１２との密着により気密性が保たれている。

ヘッドキャップ２２７には、ファンモータ２１１と、点火プラグ２２９とが設けられている。ファンモータ２１１は、回転軸２１１Ａが上下方向と平行となるようにかつその先端が燃焼室２２１ａ内に突出するように配置されており、ヘッドキャップ２２７に保持されている。ハウジング２内には、プッシュレバー５が図示せぬ被加工物に押し付けられて燃焼室枠２１２がストローク上端にあることを検出するための図示せぬファン起動スイッチが設けられている。図示せぬファン起動スイッチはプッシュレバー５が所定位置まで上昇したときにオンとなり、このときファンモータ２１１の回転が開始される。

ファンモータ２１１の回転軸２１１Ａの下方にはファン２１０が設けられており、ファン２０は燃焼室２２１ａ内に配置されている。燃焼室枠２１２がヘッドキャップ２２７と当接する位置にあるときに、ファン２１０が回転することにより、空気と可燃性ガスとを攪拌混合させ、点火後に乱流燃焼を生じさせて燃焼を促進させるとともに、可燃性ガスが燃焼した排ガスを燃焼室２２１ａ内から好適に排出する。

点火プラグ２２９は、燃焼室２２１ａの上部に位置するように配置されている。よって燃焼室２２１ａ内に供給された可燃性ガスに点火することが可能となっている。またヘッドキャップ２２７においては、図示せぬガスボンベから供給される可燃性ガスを燃焼室２２１ａ内に導入する燃料流路２２７ａが形成されている。

ヘッドカバー２２４は、ハウジング２の上方に設けられており、複数の吸気孔２２４ａが形成されている。ファン２１０の回転により吸気孔２２４ａから新鮮な空気を燃焼室２２１ａ内に取り込むことができる。

図５（ｂ）に示すように、運動変換機構２０６は第１かさ歯車２６１と、第２かさ歯車２６２とから構成される。第１かさ歯車はハウジング２０２に回転可能に支承され、軸部２６１Ａを有する。軸部２６１Ａには、ピニオン２６１Ｂが設けられており、ロッド２１４のラック２１４Ａと噛合可能である。これにより、ロッド２１４Ａの直線運動を第１かさ歯車２６１の回転運動に変換する。第１かさ歯車２６１は第２かさ歯車２６２と噛合している。これにより、第１かさ歯車２６１の回転を第１かさ歯車の回転軸と直交する回転軸を有する第２かさ歯車２６２に伝達する。第２かさ歯車２６２はハウジング２により回転可能に支承されている。第２かさ歯車２６２の回転中心には六角形の孔２６２ａが形成され、ビット２０９が挿通されている。ビット２０９と第２かさ歯車２６２とは同軸的に回転する。ロッド２１４が上下方向に移動することにより、ラック２１４Ａと噛合しているピニオン２６１Ｂが回転する。これに伴い、第１かさ歯車２６１が回転しその回転力が噛合している第２かさ歯車２６２に伝達される。これにより、第２かさ歯車２６２の中心に挿通されているビット２０９にも回転力が伝達される。

次に、打込機２０１の動作について説明する。非動作状態では、燃焼室枠２１２は図示せぬ連結部材を介してプッシュレバー５に接続されているので、図４に示すように燃焼室枠２１２の上端は第１ヘッドキャップ２２７から離間している。このときに、燃焼室枠２１２の上端部とヘッドキャップ２２７との間に第１通気孔２２１ｂが形成される。また、第１ピストン２７１及び第２ピストン２８１は上死点に位置している。また、図４に示す状態においては、シール部２０７Ａと燃焼室枠２１２との間には、図示せぬ第２通気孔が形成されている。

この状態でハンドル３を把持し、プッシュレバー５を図示せぬ被加工物に押付けると、図示せぬ連結部材を介してプッシュレバー５と連接した燃焼室枠２１２が上昇する。そして燃焼室枠２１２の上端が第１ヘッドキャップ２２７に当接することにより、燃焼室２２１ａが密封された状態で画成される。

またプッシュレバー５の移動に伴って、図示せぬガスボンベがヘッドキャップ２２７の方向に傾斜することにより、図示せぬガスボンベ内の可燃性液化ガスが燃料流路２２７ａを通して燃焼室２２１ａ内にそれぞれ１回だけ噴射される。

プッシュレバー５の移動に伴って燃焼室枠２１２がストローク端まで上昇すると、図示せぬファン起動スイッチがオンとなってファンモータ２１１に電力が供給され、ファン２１０の回転が開始する。これにより、噴射された可燃性ガスが各燃焼室内の空気と攪拌混合される。

この状態でトリガー３６をオンにすると、燃焼室内２２１ａ内にある点火プラグ２２９がスパークし、混合ガスに着火して燃焼・膨張する。この燃焼・膨張した混合ガスは第１ピストン２７１をビット２０９と共に下方へ移動させると同時に、第２ピストン２８１をロッド２１４と共に下方へ移動させる。ビット２０９が下に移動するとともに、ロッド２１４も下降を始めるが、ラック２１４Ａは図４に示すようにピニオン２６１Ｂと噛合する位置から所定距離上方に形成されているので、ロッド２１４が下降してから所定時間経過後にラック２１４Ａとピニオン２６１Ｂとは噛合を始める。具体的には、ラック２１４Ａはネジ４１が被加工物に接触した後にラック２１４Ａとピニオン２６１Ｂが噛合を始めるような位置に形成されている。つまり、ビット２０９はネジ４１が被加工物に接触した後に運動変換機構２０６によって回転力が付与される。これによって、ネジ４１が被加工物に締め込まれる。

シリンダ２０７及び燃焼室２２１ａ内部に残った燃焼ガスは、燃焼後であるため高温であり、その燃焼熱がシリンダ２０７の内壁、燃焼室枠２１２の内壁から吸収され、シリンダ２０７等は高温になる。この吸収された熱は、シリンダ２０７及び燃焼室枠２２１ａの外壁表面から大気中に放散される。

この第１シリンダ２０７に燃焼ガスの燃焼熱が吸収されることにより燃焼ガスが急冷され、燃焼ガスの体積が減少して第１ピストン２７１上室の圧力が低下し、大気圧以下になる熱真空の状態となり、第１ピストン２７１を初期の上死点位置に引き戻す。第２ピストン室２０７ｂにおいても同様となる。

その後、トリガー３６をＯＦＦし、本体を持ち上げ、プッシュレバー５を図示せぬ被加工材から離すと、プッシュレバー５と燃焼室枠２１２が図示せぬスプリングの付勢により図４に示す位置へ戻る。トリガー３６をＯＦＦした後、所定時間経過後にファン起動スイッチが切れるが、ファン２１０は一定時間回転し続けている。このとき燃焼室枠２１２の上方の通気孔２２１ｂを通じて、ファン２１０により空気の流れを発生させることで吸気孔２２４ａからきれいな空気を取り込み、ハウジング２０２の図示せぬ排気口から燃焼後の空気を吐き出すことで、燃焼室２２１ａ内の空気を掃気する。その後ファン２１０が停止し初期の静止状態となる。静止状態になった後、上記過程を再度繰り返すことにより、再びネジ４１を打ち込むことができる。

このような構成によると、燃焼室２２１ａ内の混合気の膨張によって第１ピストン２７１及び第２ピストン２８１を変位させ、第１ピストン２７１によってビット２０９を直線運動させ、第２ピストン２８１によってビット２０９を回転運動させることにより、図示せぬ被加工物にネジ４１を打込むことができる。さらに、空気式ネジ打ち機に必要な圧縮空気を供給するホースや、電気式ネジ打ち機に必要な電気コードなどが不要であるため、携帯性に優れ、ネジ打ちの作業性が向上する。

さらに、ラック２１４Ａはロッド２１４が下降してから所定時間経過後にピニオン２６１Ｂと噛合を始める。これによって、ネジ４１はビット２０９がネジ４１を図示せぬ被加工物に打込んだ後にロッド２１４の下降によってビット２０９が回転しネジ４１回転して図示せぬ被加工物に締め込まれるため、回転しながら図示せぬ被加工物に打込まれる場合と比較するとネジの図示せぬ被加工物への衝撃を軽減することができる。これにより、ネジ４１が打込まれた際の図示せぬ被加工物の飛散を抑制することができる。また、ネジの位置決めを容易に行うことができる。

さらに、燃焼室２２１ａを単一とし、シリンダ２０７内に第１ピストン２７１と第２ピストン２８１とを設けた。このような構成によると、打込機を軽量化・小型化することができる。さらに、燃焼室が２つ以上ある打込機と比べて燃焼ガスの使用量を削減できることから、ランニングコストを削減することができる。

本発明の打込機は、圧縮空気を供給するためのホース等が接続されないネジ打ち機であって、ねじ等の留具を強い打込み力及び締め込み力で被打込材に打込む分野において特に有用である。

１：打込機、 ２：ハウジング、 ４：マガジン、 ５：プッシュレバー、 ６：運動変換機構、 ７：第１シリンダ、 ８：第２シリンダ、 ９：ビット、 １２：第１燃焼室枠、 １３：第２燃焼室枠、 １４：ロッド、 １７：第２連接部材、 ２１：第１ハウジング、 ２２：第２ハウジング、 ７１：第１ピストン、 ８１：第２ピストン、 Ｔ：遅延時間、 ２０１：打込機、 ２０２：ハウジング、 ２０６：運動変換機構、 ２０７：第１シリンダ、２０８：第２シリンダ、 ２０９：ビット、 ２１２：第１燃焼室枠、 ２１３：第２燃焼室枠、 ２１４：ロッド、 ２１７：第２連接部材、 ２７１：第１ピストン、 ２８１：第２ピストン

Claims (6)

1. 外郭をなすハウジングと、
   ハウジングに連結され、ネジを収容してねじ締め箇所にガイドするマガジンと、
   被加工物を押圧することにより該ハウジングに対して移動するプッシュレバーと、
   該ハウジング内において該プッシュレバーの移動に伴って移動する燃焼室枠と、
   該ハウジングに固定された第1シリンダ及び第2シリンダと、
   該第1シリンダ及び第２シリンダのそれぞれに対して摺動可能であり、該燃焼室枠の移動と相まって選択的に燃焼室を画成し、該燃焼室内の混合気の爆発膨張により変位する第1ピストン及び第２ピストンと、
   該第1ピストンから延び該第1ピストンに回転可能に設けられ反第１ピストン側の端面で該マガジンのネジ締め箇所にあるネジのヘッドと当接するビットと、
   該第２ピストンから延びラック部を備えたロッドと、
   一部が該ラック部に係合し他部が該ビットに係合して、該第２ピストンの変位による該ロッドの直線運動を該ビットの回転運動に変換する運動変換機構とを備えたことを特徴とする打込機。
2. 該ラックが該運動変換機構に対して係合を開始するタイミングが、該ビットが所定量被加工物内にネジを打ち込んだ後となるように該ロッドに対して該ラックが配置されていることを特徴とする請求項１記載の打込機。
3. 該燃焼室枠は単一であり、該第1シリンダと該第２シリンダとは、単一の燃焼室枠内に並設配置され、該単一の燃焼室枠は該第1シリンダ及び該第２シリンダによって移動が案内されることを特徴とする請求項１記載の打込機。
4. 該ハウジングは第1ハウジングと該第1ハウジングに連結された第２ハウジングとを有し、
   該燃焼室枠は該第1ハウジング内に設けられた第1燃焼室枠と、該第２ハウジング内に設けられた第２燃焼室枠とを有し、
   該第1シリンダは該第1燃焼室枠の移動を案内し、該第２シリンダは該第２燃焼室枠の移動を案内することを特徴とする請求項１記載の打込機。
5. 一端が該プッシュレバーに回動可能に接続され、他端が該第２燃焼室枠に回動可能に接続されたリンクが設けられ、該第1燃焼室枠は該プッシュレバーの移動によって移動し、該第２燃焼室枠は、該プッシュレバーの移動に起因する該リンクの傾動によって移動することを特徴とする請求項４に記載の打込機。
6. 該ラックが該運動変換機構に対して係合を開始するタイミングが、該ビットが所定量被加工物内にネジを打ち込んだ後となるように、該第1燃焼室枠で規定される第1燃焼室内の点火タイミングが該第２燃焼室枠で規定される第２燃焼室内の点火タイミングよりも早いことを特徴とする請求項４に記載の打込機。

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