JP5758841B2 - 打ち込み工具 - Google Patents

Description

本発明は、打ち込み具を打ち出す打ち込み工具に関する。

米国特許第８，０７９，５０４号明細書には、打ち込み具を被加工材に打ち込む打ち込み工具が記載されている。当該打ち込み工具は、第１シリンダ内で第１ピストンが圧縮空気を生成し、圧縮空気が第２シリンダに送られる。そして、圧縮空気が第２シリンダ内の第２ピストンを移動させている。第２ピストンの移動により、第２ピストンが打ち込み具を打撃する。これにより、打ち込み具が被加工材に向かって打ち出されるように構成されている。また、当該打ち込み工具は、打ち込み具を打ち込む作動サイクルにおいて第１ピストンの位置を検出するセンサを有している。そして、当該センサに検出された第１ピストンの位置に応じて制御装置がモータへの通電を停止する。これにより、第１ピストンを次の作動サイクルのために適切な位置に停止させている。

米国特許第８，０７９，５０４号明細書

しかしながら、米国特許第８，０７９，５０４号明細書に記載された打ち込み工具は、第１ピストンが所定の位置に停止しなかった場合には、次の作動サイクルにおいて、空気の圧縮が不足したり、空気を圧縮しすぎたりして打ち込み具の打ち出し動作に不具合が生じる可能性がある。そこで、本発明は、打ち込み工具において、打ち込み具の打ち出し動作に関する更なる改良技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る打ち込み工具の好ましい形態によれば、第１シリンダと、第１シリンダ内に摺動可能に収容された第１ピストンと、第１ピストンを駆動させる駆動機構と、第１シリンダに連通された第２シリンダと、第２シリンダ内に摺動可能に収容された第２ピストンと、第１シリンダと前記第２シリンダが連通する領域に設けられた弁部材と、第１ピストンの位置を検出するセンサと、を有する打ち込み工具が構成される。第１シリンダは、弁部材が閉じられた状態で、第１ピストンの摺動によって圧縮空気が生成される構成である。また、第２ピストンは、弁部材が開かれて、第１シリンダ内の圧縮空気が第２シリンダに供給されることで、当該圧縮空気によって移動される構成である。また、打ち込み具は、圧縮空気による第２ピストンの移動によって、射出口から打ち出される構成である。そして、打ち込み具の打ち出し動作を開始する前に、センサに検出された第１ピストンの位置が当該第１ピストンの下死点以外の位置である場合には、第１ピストンを下死点に移動させる復帰動作を行う構成である。

本発明によれば、打ち出し動作を開始する前において、第１ピストンは下死点に位置させるため、打ち出し動作において、空気に対して第１ピストンが圧縮する圧縮量を一定にすることができる。これにより、打ち出し動作において、打ち出される打ち込み具を所定のスピードで打ち出すことができる。とりわけ、打ち込み工具においては、打ち込み具の打ち出し動作中に、バッテリ切れやバッテリが外れる等により駆動機構が突然停止することや、打ち出し動作時のトラブルなどによって、第１ピストンが下死点に停止していない場合が起きる可能性がある。第１ピストンが下死点に停止していない場合でも、打ち出し動作を開始する前に、第１ピストンを下死点に移動させるため、第１ピストンが圧縮する空気に対する圧縮量を一定にすることができる。

本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、駆動機構が、モータと、モータに駆動されるクランク部材を有しており、センサは、モータの回転軸の回転方向における位置、またはクランク部材の位置、または第１ピストンの位置を検出する構成であることが好ましい。

本形態によれば、センサが、駆動機構の位置を測定することにより、第１ピストンの位置を検出する構成においては、第１ピストンの位置を直接測定する必要がない。すなわち、第１ピストンの位置を直接測定することなく、容易に第１ピストンの位置を検出できる。また一方で、第１ピストンの位置を直接測定してもよいことは言うまでもない。

本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、センサが第１ピストンの位置を検知すると同時に復帰動作を開始する構成である。

本形態によれば、センサが第１ピストンの位置を検知すると同時に復帰動作を開始するため、検知した第１ピストンの位置を記憶する記憶装置等の部品を設ける必要がない。

本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、打ち出し動作を制御するトリガを有する。さらに、トリガに対する１度の操作毎に１つの打ち込み具が射出口から打ち出される単発打ち出しモードと、トリガが１度操作された状態で複数の打ち込み具が射出口から打ち出される連続打ち出しモードとを有する。そして、連続打ち出しモードにおける最初の打ち出し動作と単発打ち出しモードにおける打ち出し動作を開始する前に、センサに検出された第１ピストンの位置が下死点以外の位置である場合には、第１ピストンを下死点に移動させる復帰動作を行う構成である。

本形態によれば、連続打ち出しモードにおいては、最初の打ち出し動作の前にのみ復帰動作が行われるため、一連の打ち出し動作中には復帰動作が行われない。すなわち、連続打ち出しモードの各打ち出し動作ごとに復帰動作を行う必要がなく、連続する打ち出し動作をスムーズに行うことができる。

本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、駆動機構を駆動させるバッテリを着脱可能に構成されている。そして、当該打ち込み工具は、バッテリを装着した際に、復帰動作を行う構成である。

本形態によれば、バッテリを装着した際に、復帰動作を行うため、打ち出し動作を行う前に、第１ピストンを下死点に位置させることができる。とりわけ、バッテリが外される際には、バッテリ切れが生じていたり、バッテリが意図せず外されてしまったりする場合がある。すなわち、バッテリが外される場合には、第１ピストンが下死点に位置していない可能性がある。そのため、本形態においては、バッテリを装着した際に、常に第１ピストンを下死点に移動させる。これにより、打ち出し動作において、第１ピストンが圧縮する空気に対する圧縮量を一定にすることができる。

本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、復帰動作において、第１ピストンは、第１シリンダ内の空気を圧縮させないように、下死点に移動される構成である。例えば、駆動機構が第１ピストンを下死点から上死点に移動させる途中の位置に、第１ピストンが位置している場合には、駆動機構を打ち出し動作時と逆方向に駆動させることにより、第１ピストンを下死点に移動させる。一方、駆動機構が第１ピストンを上死点から下死点に移動させる途中の位置に、第１ピストンが位置している場合には、駆動機構を打ち出し動作時と同じ方向に駆動させることにより、第１ピストンを下死点に移動させる。

本形態によれば、第１ピストンが上死点を通過することなく、第１ピストンを下死点に移動させることができる。これにより、第１シリンダを下死点に移動させる際に、第１シリンダ内の空気を圧縮することがない。したがって、第１シリンダを下死点に移動させる際に、意図せず打ち込み具が打ち出されることを防止することができる。

本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、復帰動作を報知するための報知手段を有している。報知手段としては、復帰動作が行われていることをユーザに知らせるための、発光手段、振動発生手段、音生成手段等が用いられることが好ましい。発光手段としては、典型的には、ＬＥＤやレーザー照射装置などが用いられる。振動発生手段としては、典型的には、モータを備え、モータの回転によって振動を発生する手段が用いられる。また、音生成手段としては、典型的には、スピーカを備え、記憶された音源を当該スピーカから出力する手段が用いられる。

本形態によれば、報知手段によって、復帰動作が行われていることをユーザに知らせることができる。

本発明によれば、打ち込み工具において、打ち込み具の打ち出し動作に関する更なる改良技術を提供することができる。

電気−空気式の釘打機の全体構成を示す外観図である。 図１のＡ矢視図である。 釘打機の内部機構の全体構成を示す断面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 図２のV−V線断面図である。 図３のVI−VI線断面図であり、バルブが閉止された状態を示す。 図６において、バルブが開放され、打ち込みピストンが前方へと移動された釘打ち状態を示す。 図６において、バルブの開放状態が維持され、打ち込みピストンが後方の初期位置近くに戻された状態を示す。

以下、本発明の実施形態につき、図１〜図８を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は、打ち込み工具の一例として電気−空気式釘打機を用いて説明する。図１及び図２に示すように、釘打機１００は、概括的に見て、本体ハウジング１０１と、マガジン１０５を主体として構成される。本体ハウジング１０１は、工具本体して規定されており、釘打機１００の外郭を形成している。マガジン１０５には、被加工材に打ち込まれる釘（図示省略）が装填されている。本体ハウジング１０１は、ほぼ対称形の１対のハウジングを合わせて結合して形成されている。当該本体ハウジング１０１は、ハンドル１０３、打ち込み機構収容部１０１Ａ、圧縮装置収容部１０１Ｂ、モータ収容部１０１Ｃを一体に備えている。

ハンドル部１０３、打ち込み機構収容部１０１Ａ、圧縮装置収容部１０１Ｂ及びモータ収容部１０１Ｃは、概ね方形状に配置されている。ハンドル部１０３は、所定長さで延在する長尺状の部材であり、その延在方向一端側が打ち込み機構収容部１０１Ａの一端側に連接され、延在方向他端側がモータ収容部１０１Ｃの一端側が連接されている。一方、圧縮装置収容部１０１Ｂは、ハンドル部１０３に対して概ね並行状に延在され、その延在方向の一端部が打ち込み機構収容部１０１Ａの他端側に連接され、延在方向他端側がモータ収容部１０１Ｃの他端側に連接されている。これにより釘打機１００は、ハンドル部１０３、打ち込み機構収容部１０１Ａ、圧縮装置収容部１０１Ｂ及びモータ収容部１０１Ｃによって囲まれた空間Ｓを形成している。

図１に示すように、釘打機１００は、先端部（図１の右端）にドライバガイド１４１とＬＥＤ１０７が配置されている。図１において右方向が釘の打ち出し方向である。なお、説明の便宜上、釘打機１００の先端側（図１の右側）を前側又は前方、その反対側（図１の左側）を後側又は後方という。また、釘打機１００におけるハンドル部１０３の打ち込み機構収容部１０１Ａとの連接側（図１の上側）を上側又は上方、ハンドル部１０３のモータ収容部１０１Ｃとの連接側（図１の下側）を下側又は下方という。

図３に示すように、打ち込み機構収容部１０１Ａは、釘打ち込み機構１２０収容している。釘打ち込み機構１２０は、打ち込みシリンダ１２１及び打ち込みピストン１２３を主体として構成される。この打ち込みシリンダ１２１が、本発明における「第２シリンダ」に対応し、打ち込みピストン１２３が、本発明における「第２ピストン」に対応する実施構成例である。

打ち込みシリンダ１２１内には、釘を打込む打ち込みピストン１２３が前後方向（長軸方向）に摺動自在に収容されている。打ち込みピストン１２３は、打ち込みシリンダ１２１内に摺動自在に収容されたピストン本体部１２４と、当該ピストン本体部１２４に一体状に設けられて前方へと延在する釘打ち込み用の長尺状のドライバ１２５とから構成されている。ピストン本体部１２４とドライバ１２５は、シリンダ室１２１ａに供給される圧縮空気によって打ち込みシリンダ１２１の長軸方向に直線状に移動可能に構成されている。これにより、ドライバ１２５がドライバガイド１４１の打ち込み通路１４１ａ内を前方に移動することで釘を打ち出すように構成されている。打ち込みシリンダ室１２１ａは、打ち込みシリンダ１２１の内壁面とピストン本体部１２４の後側の面とにより囲まれる空間として形成されている。ドライバガイド１４１は、打ち込みシリンダ１２１の先端部に配置され、先端に釘の射出口を有する打ち込み通路１４１ａを備えている。

図１に示すように、マガジン１０５は、本体ハウジング１０１の先端側、すなわち、圧縮装置収容部１０１Ｂの前方に配置されている。このマガジン１０５は、釘を収容している。また、マガジン１０５は、ドライバガイド１４１に連結されており、打ち込み通路１４１ａに対して、釘を供給するよう構成されている。なお、図３に示すように、マガジン１０５には、釘を供給方向（図３の上方）に押すためのプッシャプレート１０５ａが設けられている。このプッシャプレート１０５ａによって釘がドライバガイド１４１の打ち込み通路１４１ａに打ち込み方向と交差する方向から１本ずつ供給される。

図３に示すように、圧縮装置収容部１０１Ｂは、圧縮装置１３０を収容している。圧縮装置１３０は、圧縮シリンダ１３１と、圧縮ピストン１３３と、クランク機構１１５を主体として構成される。圧縮ピストン１３３は、圧縮シリンダ１３１内を上下方向に摺動自在に配置されている。この圧縮シリンダ１３１が、本発明における「第１シリンダ」に対応し、圧縮ピストン１３３が、本発明における「第１ピストン」に対応する実施構成例である。

圧縮シリンダ１３１は、マガジン１０５に沿って配置され、その上端側が打ち込みシリンダ１２１の前側端部に連接されている。そして、圧縮ピストン１３３がマガジン１０５に沿って上下方向に摺動動作するように配置されている。この圧縮ピストン１３３の動作方向は、打ち込みピストン１２３の動作方向と概ね直交している。圧縮ピストン１３３が上下方向に摺動動作することで、圧縮シリンダ１３１の内部空間である圧縮室１３１ａの容積が変化する。すなわち、圧縮ピストン１３３が圧縮室１３１ａの容積を減少する上方側へと移動することで圧縮室１３１ａの空気を圧縮する。この圧縮室１３１ａは、打ち込みシリンダ１２１と近接する上部側に形成されている。また、圧縮シリンダ１３１は、大気解放バルブ（図示省略）を備えており、圧縮室１３１ａを大気に解放可能に構成されている。大気開放バルブは、常時は閉状態に保持されている。

図３に示すように、モータ収容部１０１Ｃは、電動モータ１１１を収容している。電動モータ１１１は、その回転軸線が打ち込みシリンダ１２１の長軸線に対して概ね平行となるように配置されている。従って、電動モータ１１１の回転軸線は、圧縮ピストン１３３の動作方向に対しては直交している。なお、モータ収容部１０１Ｃの下部側には、バッテリ装着領域が形成されており、電動モータ１１１に電力を供給する充電式のバッテリパック１１０が着脱可能に装着される。このバッテリパック１１０が、本発明における「バッテリ」に対応する実施構成例である。

図３に示すように、電動モータ１１１の回転出力は、遊星歯車式の減速機構１１３によって適宜減速された後、クランク機構１１５に伝達される。そして、電動モータ１１１の回転出力は、クランク機構１１５によって直線運動に変換されて圧縮ピストン１３３に伝達される。減速機構１１３及びクランク機構１１５は、圧縮装置収容部１０１Ｂの後方領域とモータ収容部１０１Ｃの前方領域にわたって配置された内側ハウジング１０２内に収容されている。

クランク機構１１５は、クランク軸１１５ａと偏心ピン１１５ｂと連接ロッド１１５ｃを主体として構成されている。クランク軸１１５ａは、遊星歯車式の減速機構１１３に連接し、減速機構１１３で減速回転された電動モータ１１１の回転出力によって回転駆動される。偏心ピン１１５ｂは、クランク軸１１５ａの回転中心から偏心した位置に設けられている。連接ロッド１１５ｃは、一端が偏心ピン１１５ｂに相対回動自在に連接され、他端が圧縮ピストン１３３に相対回動自在に連接されている。このクランク機構１１５は、圧縮シリンダ１３１の下方に配置されている。以上の構成により、圧縮装置１３０として、圧縮シリンダ１３１、圧縮ピストン１３３及びクランク機構１１５を主体としたレシプロ式の圧縮装置が構成されている。このクランク機構１５０と電動モータ１１１をあわせた構成が、本発明における「駆動機構」に対応する実施構成例である。また、クランク軸１１５ａ、電動モータ１１１がそれぞれ、本発明における「クランク部材」、「モータ」に対応する実施構成例である。

ハンドル部１０３には、トリガ１０３ａとトリガスイッチ１０３ｂと制御装置１０９が設けられている。そして、電動モータ１１１は、ハンドル部１０３に設けられたトリガ１０３ａと本体ハウジング１０１の先端領域に設けられたドライバガイド１４１の操作に応じて、制御装置１０９によって駆動と停止が制御される。すなわち、トリガ１０３ａが引き操作されることでトリガスイッチ１０３ｂがオン状態となる。一方、トリガ１０３ａの引き操作が解除されることでトリガスイッチ１０３ｂがオフ状態となる。なお、トリガ１０３ａは、ハンドル部１０３、打ち込み機構収容部１０１Ａ、圧縮装置収容部１０１Ｂ及びモータ収容部１０１Ｃによって囲まれる空間Ｓに向かって突出して配置されている。

他方、コンタクトアームとしてのドライバガイド１４１は、釘打機１００の前後方向に移動可能に本体ハウジング１０１の先端領域に配置されている。図６に示すように、ドライバガイド１４１は、付勢ばね１４２により前方に向かって付勢されている。ドライバガイド１４１が前方に位置するときには、コンタクトアームスイッチ１４３がオフ状態となる。一方、ドライバガイド１４１が本体ハウジング１０７側に移動されたときには、コンタクトアームスイッチ１４３がオン状態となる。そして、電動モータ１１１は、トリガスイッチ１０３ｂとコンタクトアームスイッチ１４３が共にオン状態に切替えられたときに通電駆動され、いずれか一方がオフ状態に切替えられたときに停止される。

図５に示すように、釘打機１００は、圧縮シリンダ１３１の圧縮室１３１ａと打ち込みシリンダ１２１のシリンダ室１２１ａとを連通する空気通路１３５およびバルブ室１３７ａを備えている。

図５に示すように、空気通路１３５は、連通ポート１３５ａ、連通ポート１３５ｂ、連通路１３５ｃ、環状溝１２１ｃおよびバルブ室１３７ａを主体として構成されている。図４に示すように、連通ポート１３５ａは、圧縮シリンダ１３１のシリンダヘッド１３１ｂに形成されている。この連通ポート１３５ａは、圧縮室１３１ａに連通している。また、図５に示すように、連通ポート１３５ｂは、打ち込み用シリンダ１２１のシリンダヘッド１２１ｂに形成されている。この連通ポート１３５ｂは、バルブ室１３７ａに連通している。連通路１３５ｃは、連通ポート１３５ａと連通ポート１３５ｂを連通させている。この連通路１３５ｃは、パイプ状部材により形成され、打ち込みシリンダ１２１に沿って前後方向に直線状に延在している。

図５に示すように、打ち込み連通ポート１３５ｂは、バルブ室１３７ａの周面に形成された環状溝１２１ｃに連通している。この環状溝１２１ｃは、バルブ室１３７ａに連通している。さらに、バルブ室１３７ａは、シリンダ室１２１ａに連通している。これにより、連通ポート１３５ｂは、環状溝１２１ｃおよびバルブ室１３７ａを介してシリンダ室１２１ａに連通している。バルブ室１３７ａには、空気通路１３５を開放及び閉鎖する電磁バルブ１３７が収容されている。この電磁バルブ１３７が、本発明における「弁部材」に対応する実施構成例である。

電磁バルブ１３７は、打ち込みピストン１２３のピストン本体部１２４とほぼ同じ直径を有する円柱状部材である。電磁バルブ１３７は、バルブ室１３７ａ内を前後方向に移動可能に配置されている。電磁バルブ１３７の後方には、電磁石１３８が配置されている。そして、電磁石１３８に対する通電を切り替えることで、電磁バルブ１３７は前後方向に移動する。電磁バルブ１３７の外周には、前後方向に所定間隔で２個のＯリング１３９ａ，１３９ｂが配置されている。電磁バルブ１３７は、後方へ移動することで環状溝１２１ｃを開放し、前方へ移動することで環状溝１２１ｃを閉じる。

具体的には、図６に示すように、前側のＯリング１３９ａは、環状溝１２１ｃの前方においてバルブ室１３７ａの内壁面と接触することで、環状溝１２１ｃとシリンダ室１２１ａとの連通を遮断する。また、図７に示すように、Ｏリング１３９ａが、環状溝１２１ｃの領域内へ移動すると、環状溝１２１ｃがシリンダ室１２１ａと連通する。なお、後側のＯリング１３９ｂは、圧縮空気が連通ポート１３５ｂから外側へ漏れ出ることを防止するためものであり、環状溝１２１ｃの開閉には関与しない。このように、空気通路１３５を開閉する電磁バルブ１３７は、空気通路１３５のうち、打ち込みシリンダ１２１のシリンダ室１２１ａとの接続側に設けられている。

電磁バルブ１３７は、図６に示すように、常時には電磁石１３８によって環状溝１２１ｃを閉じる前方に配置されている。また、ストッパ１３６は、電磁バルブ１３７の前方に配置され、電磁バルブ１３７の前方への移動を規制している。このストッパ１３６は、シリンダ室１２１ａ内に径方向に突出するフランジ状の部材によって形成されている。さらに、ストッパ１３６は、後方へ移動する打ち込みピストン１２３の後端位置を規定している。

次に、釘打機１００の作用および使用方法について説明する。釘打機１００は、図３に示すように、打ち込みピストン１２３が最後端位置（図３の左端位置）に位置し、かつ圧縮ピストン１３３が最下端位置（下死点）に位置した状態が初期位置として定められている。すなわち、クランク角度が０度（下死点）のときを初期状態としている。

図３に示す初期状態において、ドライバガイド１４１が被加工材に押し当てられてコンタクトアームスイッチ１４３（図６参照）がオン状態とされるとともに、トリガ１０３ａが引き操作されてトリガスイッチ１０３ｂがオン状態に切替えられると、電動モータ１１１が通電駆動される。これによって減速機構１１３を介してクランク機構１１５が駆動され、圧縮ピストン１３３が上方へと移動する。このとき、電磁バルブ１３７は、空気通路１３５を閉鎖しているため、圧縮ピストン１３３の移動によって、圧縮室１３１ａ内に閉じ込められた空気が圧縮される。

クランク角度が１８０度である圧縮ピストン１３３が最上端位置（上死点）に達したとき、すなわち、圧縮室１３１ａ内の圧縮空気が最大圧縮状態とされたとき、電磁石１３８によって、電磁バルブ１３７が後方へ移動される。これにより、環状溝１２１ｃがシリンダ室１２１ａに連通する。これにより、圧縮室１３１ａ内の圧縮空気が空気通路１３５を経てシリンダ室１２１ａ内へと供給される。シリンダ室１２１ａ内に圧縮空気が供給されると、当該圧縮空気による空気ばねの作用によって、図７に示すように、打ち込みピストン１２３が前方へ移動される。そして、前方へと移動された打ち込みピストン１２３のドライバ１２５がドライバガイド１４１の打ち込み通路１４１ａに待機している釘を打撃する。これにより、釘が打ち出される、いわゆる打ち出し動作が行われ、打ち出された釘が被加工材に打込まれる。

打ち出し動作後、圧縮ピストン１３３は下死点へ向かって移動する。すると、圧縮室１３１ａの容積が増加されて当該圧縮室１３１ａ内の空気が大気圧よりも低い負圧となる。圧縮室１３１ａ内に発生した負圧は、空気通路１３５及びシリンダ室１２１ａを通じて打ち込みピストン１２３に作用する。これにより、図８に示すように、打ち込みピストン１２３が吸引されて後方へと移動される。そして、打ち込みピストン１２３は、ストッパ１３６と当接して初期位置に位置する。電磁バルブ１３７は、打ち込みピストン１２３が初期位置に移動されるまでは、空気通路１３５の開放状態を維持する。打ち込みピストン１２３が初期位置に位置すると、電磁バルブ１３７が前方に移動され、空気通路１３５を閉じる。なお、圧縮ピストン１３３が初期位置に復帰すると、トリガスイッチ１０３ｂ及びコンタクトアームスイッチ１４３がオン状態に維持されていても、電動モータ１１１に対する通電が遮断され、電動モータ１１１が停止される。このように、打ち出し動作の１サイクルが終了する。なお、打ち出し動作中には、ＬＥＤ１０７が、ドライバガイド１４１の先端領域を照射している。

以上の釘打機１００においては、釘の打ち出し動作中に、バッテリパック１１０の充電切れやバッテリパック１１０が意図せず外れること等により電動モータ１１１に対して通電が停止されることがある。また、その他の打ち出し動作時のトラブルなどが生じる可能性がある。上記の場合において、圧縮ピストン１３３が下死点に停止していない場合がある。圧縮ピストン１３３が下死点に停止していない場合において、打ち出し動作を開始すると、打ち出し動作開始時の圧縮ピストン１３３の位置によって、圧縮ピストン１３３が生成する圧縮空気の圧縮量が異なる。そのため、打ち出し動作毎に打ち出される釘のスピードが一定とならず、被加工材に対する釘の打ち込み量が異なってしまう。そのため、本実施形態においては、打ち出し動作を行う前に、圧縮ピストン１３３が下死点に位置してない場合には、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる復帰動作が行われる。なお、復帰動作は、圧縮シリンダ１３１に形成された大気解放バルブを開いて、圧縮室１３１ａを大気に解放した状態で行われる。

具体的には、図３に示すように、釘打機１００は、磁気センサ１５０を備えている。磁気センサ１５０は、磁石１５１、ホール素子１５２を主体として構成されている。磁石１５０は、クランク軸１１５ａに設けられている。一方、ホール素子１５１は、圧縮装置収容部１０１Ｂの磁石１５０と対向する位置に設けられている。ホール素子１５１は、バッテリパック１１０と電気的に接続されており、さらに、制御装置１０９に接続されている。この磁気センサ１５０が、本発明における「センサ」に対応する実施構成例である。

磁気センサ１５０は、打ち出し動作を行う前に、磁石１５１の磁界によってホール素子１５２に生じるホール効果に基づいて、クランク軸１１５ａの位置を測定している。すなわち、磁石１５０の位置によって磁束密度が異なるため、磁束密度に応じたホール素子１５１の出力電圧に基づいて、制御装置１０９がクランク軸１１５ａの位置を測定している。これにより、クランク軸１１５ａに連接された圧縮ピストン１３３の位置を検出している。

磁気センサ１５０が、圧縮ピストン１３３の位置を検出するタイミングは、打ち出し動作を行う前である。具体的には、以下の各タイミングで、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定している。
タイミング１：バッテリパック１１０がバッテリ装着領域に装着された時
タイミング２：トリガ１０３ａが操作された時
タイミング３：ドライバガイド１４１が被加工材に押し当てられた時

磁気センサ１５０は、タイミング１〜３の少なくとも１つのタイミングにおいて、クランク軸１１５ａの位置を測定する。すなわち、タイミング１〜３のうち選択されたタイミングにおいて、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定するように構成されている。磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定するタイミングは、制御装置１０９に予め設定されている。

例えば、打ち込み具の打ち出し動作中に、バッテリパック１１０の充電切れや、意図せずバッテリパック１１０が外れることによって、圧縮ピストン１３３が下死点以外の位置で停止してしまうことがある。そこで、タイミング１において、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定することで、圧縮ピストン１３３の位置を検出する。そして、圧縮ピストン１３３が下死点以外の位置に位置している場合には、制御装置１０９が電動１１１モータを駆動させて、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる。

また一方で、釘打機１００は、１回の打ち出し動作が終了すると、圧縮ピストン１３３は上死点から下死点に移動し、下死点に停止するよう構成されている。しかしながら、圧縮ピストン１３３の移動によって生じる慣性力によって、圧縮ピストン１３３が正確に下死点に停止しない場合がある。また、打ち出し動作開始後に、トリガ１０３ａの操作を中止したり、ドライバガイド１４１の押し当てが解除されたりした場合には、打ち出し動作を途中で圧縮ピストン１３３が停止することになる。そこで、タイミング２において、打ち出し動作を開始しようとして、ユーザがトリガ１０３ａを操作した際に、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定する。この場合は、タイミング２において磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定することなく、タイミング３において、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定してもよい。クランク軸１１５ａの位置を測定することで、圧縮ピストン１３３の位置を検出する。そして、圧縮ピストン１３３が下死点以外の位置に位置している場合には、制御装置１０９が電動１１１モータを駆動させて、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる。

また、釘打機１００においては、複数の釘を任意の時間間隔で連続して打ち出す連発動作が行われることがある。すなわち、１回の打ち出し動作の後、トリガ１０３ａを引いた状態で、被加工材に押し当てられたドライバガイド１４１の押し当てを解除し、被加工材における他の部分に再度ドライバガイド１４１を押し当てることによって、次の釘の打ち出し動作を行う連発動作が行われる。言い換えると、通常の打ち出し動作においては、トリガ１０３ａに対する１度の操作毎に１つの釘が打ち出されるが、連発動作においては、トリガ１０３ａが１度操作された状態で、複数の釘が打ち出される。この連発動作においては、タイミング２において、最初に打ち出し動作を開始しようとして、ユーザがトリガ１０３ａを操作した際に、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定する。これにより、複数の打ち出し動作のうち、最初の打ち出し動作の開始前にのみ、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定する。なお、連発動作を行う場合に、各打ち出し動作の前のドライバガイド１４１が押し当てられたタイミング３において、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定してもよい。また、連発動作においては、タイミング２とタイミング３において、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定してもよい。クランク軸１１５ａの位置を測定することで、圧縮ピストン１３３の位置を検出する。そして、圧縮ピストン１３３が下死点以外の位置に位置している場合には、制御装置１０９が電動１１１モータを駆動させて、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる。

圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる復帰動作においては、圧縮室１３１ａ内の空気を圧縮しないように、制御装置１０９は、圧縮ピストン１３３を移動させる。すなわち、圧縮ピストン１３３は、上死点を通過することなく、下死点まで移動される。

具体的には、磁気センサ１５０が、クランク軸１１５ａがクランク角度０度から１８０度の間に位置していることを測定した場合、言い換えると、打ち出し動作における下死点から上死点に向かう途中の位置に圧縮ピストン１３３が位置していると検出された場合には、制御装置１０９は、電動モータ１１１を逆回転させて圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる。

一方、磁気センサ１５０が、クランク軸１１５ａがクランク角度１８０度から３６０度の間に位置していることを測定した場合、言い換えると、打ち出し動作における上死点から下死点に向かう途中の位置に圧縮ピストン１３３が位置していると検出された場合には、制御装置１０９は、電動モータ１１１を正回転させて圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる。以上のように電動モータ１１１を制御することで、圧縮ピストン１３３は、上死点を通過することなく、下死点まで移動される。

以上の復帰動作は、圧縮ピストン１３３を下死点まで一度に移動させる第１復帰動作と、圧縮ピストン１３３を下死点まで移動させる間に圧縮ピストン１３３を間欠的に移動させる第２復帰動作を選択するように構成されている。すなわち、第１復帰動作においては、圧縮ピストン１３３は、加速された後、等速移動し、その後減速されて下死点で停止する。一方、第２復帰動作においては、圧縮ピストン１３３は、等速移動と停止とを繰り返して、最終的に下死点で停止される。したがって、第２復帰動作においては、圧縮ピストン１３３は、間欠的に移動される。

ユーザが打ち出し動作を開始する際に、圧縮ピストン１３３が下死点以外に位置することが検出された場合には、第１復帰動作によって、圧縮ピストン１３３が下死点に移動される。すなわち、タイミング２あるいはタイミング３における復帰動作は、第１復帰動作によって行われる。ユーザが打ち出し動作を開始する際には、素早く圧縮ピストン１３３を下死点に移動させる必要があり、第１復帰動作によって圧縮ピストン１３３を下死点に移動させることが合理的である。

一方、バッテリパック１１０が装着された際に、圧縮ピストン１３３が下死点以外に位置することが検出された場合には、第２復帰動作によって、圧縮ピストン１３３が下死点に移動される。すなわち、タイミング１における復帰動作は、第２復帰動作によって行われる。バッテリパック１１０が装着されただけでは、ユーザが即時に打ち出し動作を開始するか否かが不明である。そのため、バッテリパック１１０が装着された際には、第２復帰動作によって、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させることにより復帰動作を行う。これにより、圧縮ピストン１３３の間欠移動によって生じる振動によって、ユーザに復帰動作が行われていることを報知する。この第２復帰動作が、本発明における「報知手段」に対応する実施構成例である。

また、ＬＥＤ１０７は、打ち出し動作の際には、ドライバガイド１４１の先端領域を照射している。一方、復帰動作の際には、制御装置１０９は、ＬＥＤ１０７を点滅させる。これにより、ユーザに対して、復帰動作が行われていることを報知する。なお、ＬＥＤ１０７が点滅する構成に限られず、ＬＥＤ１０７が照射する光の色を打ち出し動作と復帰動作とで変えるように構成してもよい。このＬＥＤ１０７が、本発明における「報知手段」に対応する実施構成例である。

本実施形態によれば、打ち出し動作を開始する前に、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させているため、打ち出し動作において、空気に対して圧縮ピストン１３３が圧縮する圧縮量を一定にすることができる。これにより、打ち出し動作毎における、打ち出される打ち込み具を所定のスピードで打ち出すことができる。

また、本実施形態によれば、磁気センサ１５０は、圧縮ピストン１３３を直接測定する必要がない。すなわち、圧縮ピストン１３３のように圧縮シリンダ１３１などで囲まれた部材の位置を直接測定する必要がない。したがって、クランク軸１１５ａや電動モータ１１１のモータ軸の位置を測定することで、容易に圧縮ピストン１３３の位置を検出することができる。

また、本実施形態によれば、バッテリパック１１０を装着した際に、復帰動作を行うため、打ち出し動作を行う前に、圧縮ピストン１３３を下死点に位置させることができる。特に、バッテリパック１１０が外される際には、バッテリパック１１０の充電切れが生じていたり、バッテリパック１１０が意図せず外されてしまったりする場合がある。そのような場合であっても、バッテリパック１１０を装着した際に、常に圧縮ピストン１３３を下死点に移動させることができる。

また、本実施形態によれば、圧縮ピストン１３３が上死点を通過することなく、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させることができる。これにより、圧縮ピストン１３３を移動させる際に、圧縮シリンダ１３１内の空気を圧縮することがない。したがって、圧縮ピストン１３３を移動させる際に、意図せず釘が打ち出されることを防止できる。

また、本実施形態によれば、報知手段であるＬＥＤ１０７や復帰動作のうち第２復帰動作等が設けられているため、ユーザに復帰動作が行われていることを知らせることができる。

以上の本実施形態においては、空気通路１３５を開閉させるための弁部材として、電磁バルブ１３７を用いて説明したが、機械的に動作するメカニカルバルブを用いてもよい。

また、本実施形態においては、第２復帰動作は、圧縮ピストン１３３を間欠的に移動させる構成であるが、第１復帰動作と異なる動作であれば、圧縮ピストン１３３の間欠的な移動には限定されない。例えば、第２復帰動作は、圧縮ピストン１３３が加速と減速を繰り返して下死点まで移動する構成であってもよい。

また、本実施形態においては、第２復帰動作における圧縮ピストン１３３の間欠移動によって生じる振動や、ＬＥＤ１０７による光の照射によって、復帰動作が行われていることをユーザに報知していたが、これには限られない。例えば、釘打機１００の後方に設けられたＬＥＤ１０８が光を照射することで、復帰動作が行われていることをユーザに報知してもよい。また、報知手段として、スピーカを備えた音源発生装置が釘打機１００に搭載されていてもよい。

また、本実施形態においては、バッテリパック１１０の装着や、トリガ１０３ａおよびドライバガイド１４１の操作によって、磁気センサ１５０が、クランク軸１１５ａの位置を測定するように構成されていたが、これには限られない。例えば、磁気センサ１５０がクランク軸１１５ａの位置を測定するための、ユーザが操作可能なリセットスイッチが設けられていてもよい。

また、本実施形態においては、磁気センサ１５０は、クランク軸１１５ａの位置を測定していたが、これには限られない。例えば、電動モータ１１１のモータ軸に磁石１５１が取り付けられており、磁気センサ１５０は、当該モータ軸の回転位置を測定することで、圧縮ピストン１３３の位置を検出してもよい。また、磁気センサ１５０が圧縮ピストン１３３の位置を測定するように構成されていてもよい。また、センサとしては、磁気センサの他に、受光部と発光部を備えたフォトインタラプタなどを用いてもよい。

また、本実施形態においては、磁気センサ１５０が圧縮ピストン１３３の位置を検出すると同時に圧縮ピストン１３３を下死点に移動させているが、これには限られない。例えば、バッテリパック１１０が装着された時や、打ち出し動作終了後の所定時間経過した時に、予め磁気センサ１５０が圧縮ピストン１３３の位置を検出しておき、ユーザが打ち出し動作を開始しようとしてトリガ１０３ａを操作した時に、圧縮ピストン１３３を下死点に移動させるように構成されていてもよい。この場合には、釘打機１００は、圧縮ピストン１３３の位置を記憶する記憶装置を備えていることが好ましい。

なお、本実施形態は、打ち込み工具として釘打機１００を例にして説明したが、釘打機以外のタッカー、ステープラーと呼ばれる打ち込み工具に適用してもよい。また、打ち込み工具としてバッテリパック１１０が装着される工具に限られず、電源コードから電力が供給される工具であってもよい。また、駆動機構として、電動モータ１１１以外にもエンジン等を用いてもよい。

以上の発明の趣旨に鑑み、本発明に係る打ち込み工具は、下記の態様が構成可能である。
（態様１）
「請求項１に記載の打ち込み工具であって、
前記復帰動作は、前記第１ピストンが前記下死点まで一度に移動する第１復帰動作と、前記第１ピストンを間欠的に移動させて前記下死点まで移動させる第２の復帰動作を有することを特徴とする打ち込み工具。」

（態様２）
「請求項７に記載の打ち込み工具であって、
前記駆動機構は、モータを有し、
前記センサが、前記第１シリンダが前記下死点と上死点の間の当該上死点に向かう位置に位置することを検出した場合には、
前記モータが逆回転されて、前記第１シリンダを前記下死点に移動させることを特徴とする打ち込み工具。」

（態様３）
「態様２に記載の打ち込み工具であって、
前記センサが、前記第１シリンダが前記下死点と前記上死点の間の当該下死点に向かう位置に位置することを検出した場合には、
前記モータは正回転されて、前記第１シリンダを前記下死点に移動させることを特徴とする打ち込み工具。」

（態様４）
「請求項８に記載の打ち込み工具であって、
前記報知手段は、発光手段であることを特徴とする打ち込み工具。」

（態様５）
「態様４に記載の打ち込み工具であって、
前記発光手段は、前記打ち込み具を打ち出す際には、前記打ち込み具が打ち出される領域を照射する第１照射態様で光を照射し、
前記復帰動作を行う際には、前記第１照射態様とは異なる第２照射態様で光を照射する構成であることを特徴とする打ち込み工具。」

（態様６）
「請求項８に記載の打ち込み工具であって、
前記報知手段は、前記打ち込み工具を振動させる振動発生手段であることを特徴とする打ち込み工具。」

（本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係）
本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下の通りである。なお、本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものであり、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。
圧縮シリンダ１３１は、本発明の「第１シリンダ」に対応する構成の一例である。
圧縮ピストン１３３は、本発明の「第１ピストン」に対応する構成の一例である。
打ち込みシリンダ１２１は、本発明の「第２シリンダ」に対応する構成の一例である。
打ち込みピストン１２３は、本発明の「第２ピストン」に対応する構成の一例である。
電磁バルブ１３７は、本発明の「弁部材」に対応する構成の一例である。
磁気センサ１５０は、本発明の「センサ」に対応する構成の一例である。
クランク機構１１５は、本発明の「駆動機構」に対応する構成の一例である。
クランク軸１１５ａは、本発明の「クランク部材」に対応する構成の一例である。
電動モータ１１１は、本発明の「駆動機構」に対応する構成の一例である。
電動モータ１１１は、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
バッテリパック１１０は、本発明の「バッテリ」に対応する構成の一例である。
ＬＥＤ１０７は、本発明の「報知手段」に対応する構成の一例である。
第２復帰動作は、本発明の「報知手段」に対応する構成の一例である。

１００ 釘打機
１０１ 本体ハウジング
１０１Ａ 打ち込み機構収容部
１０１Ｂ 圧縮装置収容部
１０１Ｃ モータ収容部
１０２ 内側ハウジング
１０３ ハンドル部
１０３ａ トリガ
１０３ｂ トリガスイッチ
１０５ マガジン
１０５ａ プッシャプレート
１０７ ＬＥＤ
１０８ ＬＥＤ
１０９ 制御装置
１１０ バッテリパック
１１１ 電動モータ
１１３ 遊星歯車式減速機構
１１５ クランク機構
１１５ａ クランク軸
１１５ｂ 偏心ピン
１１５ｃ 連接ロッド
１２０ 釘打ち込み機構
１２１ 打ち込みシリンダ
１２１ａ シリンダ室
１２１ｂ シリンダヘッド
１２１ｃ 環状溝
１２３ 打ち込みピストン
１２４ ピストン本体部
１２５ ドライバ
１３０ 圧縮装置
１３１ 圧縮シリンダ
１３１ａ 圧縮室
１３１ｂ シリンダヘッド
１３３ 圧縮ピストン
１３５ 空気通路
１３５ａ 連通ポート
１３５ｂ 連通ポート
１３５ｃ 連通路
１３６ ストッパ
１３７ 電磁バルブ
１３７ａ バルブ室
１３８ 電磁石
１３９ａ Ｏリング
１３９ｂ Ｏリング
１４１ ドライバガイド
１４１ａ 打ち込み通路
１４２ 付勢ばね
１４３ コンタクトアームスイッチ
１５０ 磁気センサ
１５１ 磁石
１５２ ホール素子

Claims (8)

1. 打ち込み具を射出口から打ち出す打ち込み工具であって、
   第１シリンダと、
   前記第１シリンダ内に摺動可能に収容された第１ピストンと、
   前記第１ピストンを駆動させる駆動機構と、
   前記第１シリンダに連通された第２シリンダと、
   前記第２シリンダ内に摺動可能に収容された第２ピストンと、
   前記第１シリンダと前記第２シリンダが連通する領域に設けられた弁部材と、
   前記第１ピストンの位置を検出するセンサと、を有し、
   前記第１シリンダは、前記弁部材が閉じられた状態で、前記第１ピストンの摺動によって圧縮空気が生成される構成であり、
   前記第２ピストンは、前記弁部材が開かれて、前記第１シリンダ内の前記圧縮空気が前記第２シリンダに供給されることで、当該圧縮空気によって移動される構成であり、
   前記打ち込み具は、前記圧縮空気による前記第２ピストンの移動によって、前記射出口から打ち出される構成であり、
   前記打ち込み具の打ち出し動作を開始する前に、前記センサに検出された前記第１ピストンの位置が当該第１ピストンの下死点以外の位置である場合には、前記第１ピストンを前記下死点に移動させる復帰動作を行う構成であることを特徴とする打ち込み工具。
2. 請求項１に記載の打ち込み工具であって、
   前記駆動機構は、モータと、当該モータに駆動されるクランク部材を有しており、
   前記センサは、前記モータの回転軸の回転方向における位置、または前記クランク部材の位置、または前記第１ピストンの位置を検出する構成であることを特徴とする打ち込み工具。
3. 請求項１または２に記載の打ち込み工具であって、
   前記センサが前記第１ピストンの位置を検知すると同時に前記復帰動作を開始する構成であることを特徴とする打ち込み工具。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
   前記打ち出し動作を制御するトリガを有し、
   前記トリガに対する１度の操作毎に１つの前記打ち込み具が前記射出口から打ち出される単発打ち出しモードと、
   前記トリガが１度操作された状態で複数の前記打ち込み具が前記射出口から打ち出される連続打ち出しモードと、を有し、
   前記連続打ち出しモードにおける最初の前記打ち出し動作と前記単発打ち出しモードにおける前記打ち出し動作を開始する前に、前記センサに検出された前記第１ピストンの位置が前記下死点以外の位置である場合には、前記第１ピストンを前記下死点に移動させる復帰動作を行う構成であることを特徴とする打ち込み工具。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
   前記駆動機構を駆動させるバッテリを着脱可能に構成されており、
   前記バッテリを装着した際に、前記復帰動作を行う構成であることを特徴とする打ち込み工具。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
   前記復帰動作において、前記第１ピストンは、前記第１シリンダ内の空気を圧縮させないように、前記下死点に移動される構成であることを特徴とする打ち込み工具。
7. 請求項６に記載の打ち込み工具であって、
   前記センサが、前記第１シリンダが前記下死点と上死点の間の当該上死点に向かう位置に位置することを検出した場合には、
   前記駆動機構が打ち出し動作とは逆方向に駆動されて、前記第１シリンダを前記下死点に移動させることを特徴とする打ち込み工具。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
   前記復帰動作を報知するための報知手段を有することを特徴とする打ち込み工具。

Images