JP7047573B2 - 打込み工具 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮された酸化剤と燃料の混合気体を燃焼させ、その燃焼圧で駆動される打込み工具に関する。

圧縮された酸化剤として、圧縮空気を動力源として打撃シリンダでピストンを作動させ、ピストンに結合したドライバを駆動して釘等のファスナーを打ち込むようにした釘打機と称す打込み工具が知られている。

これに対し、空気と燃料の混合気体を燃焼させ、その燃焼圧で打撃シリンダを作動させ、釘等のファスナーを打ち込むようにした打込み工具が知られている。ガス燃焼式の打込み工具では、予め圧力を高めた混合気体を燃焼させることで、より燃焼圧力を高めることができる。しかし、圧力を高めた混合気体を生成するため、燃焼室に圧縮空気を供給すると、混合気体を燃焼させる前に、この圧縮空気の圧力で打撃シリンダが作動してしまう。

そこで、圧縮空気と燃料との混合気体を燃焼させる燃焼室と、打撃シリンダを開閉可能に仕切るヘッドバルブ機構を備えた打込み工具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、燃焼圧で打撃シリンダを作動させる打込み工具では、打撃シリンダのピストンを作動させた後に燃焼室内に残る気体を外部に排気するため、燃焼室に排気口が設けられる。更に、燃焼室と打撃シリンダとの間を仕切る部位に逆止弁を備え、打撃シリンダ内の気体を逆止弁から燃焼室に送り、燃焼室の排気口から排気できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭５１－５８７６８号公報 特許４９３５９７８号公報

燃焼圧で打撃シリンダを作動させる打込み工具では、圧縮空気と燃料との混合気体を燃焼室で燃焼させることで、ヘッドバルブ機構で打撃シリンダと燃焼室との間を開き、燃焼室から高温高圧の気体が打撃シリンダに流入し、燃焼室内の圧力が低下するとヘッドバルブ機構が閉じられる。このため、ピストンが下死点位置から上死点位置に復帰する動作で、打撃シリンダ内の気体を燃焼室に設けた排気口から外部に排気することができず、ピストンを確実に上死点位置に復帰させることが困難である。

そこで、燃焼室と打撃シリンダとの間を仕切る部位に逆止弁を備え、打撃シリンダ内の気体を逆止弁から燃焼室に送ることで、打撃シリンダ内の気体を燃焼室に設けた排気口から外部に排気することができる。しかし、燃焼室と打撃シリンダとの間を仕切る部位に逆止弁を備える構成では、逆止弁を開くためには燃焼室と打撃シリンダとの圧力差が必要である。このため、打撃シリンダ内の気体が逆止弁を通り燃焼室の排気口から外部に排気されることで、打撃シリンダ内の圧力が低下すると、燃焼室内の圧力によっては、打撃シリンダ内の圧力が大気圧に下がるより前に、逆止弁が閉じる場合があり、打撃シリンダ内の残圧でピストンを確実に上死点位置に復帰させることができない。また、逆止弁を備えることで構造が複雑になり、燃焼室の容積を確保するため燃焼室が大型化する。

本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、打撃シリンダ内の気体を燃焼室を介さずに排気可能とした打込み工具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、圧縮された酸化剤と燃料との混合気体を燃焼させ、その燃焼圧で駆動される打込み工具であって、混合気体の燃焼圧で作動し、シリンダ内をピストン上室とピストン下室とで仕切るピストンを有した打撃シリンダと、混合気体を燃焼させる燃焼室と、ピストン上室と燃焼室との間を開閉する弁体と、ピストン上室と打込み工具の外部との間を開閉する打撃シリンダ排気弁と、燃焼室と打込み工具の外部との間を開閉する燃焼室排気弁とを備えた打込み工具である。

本発明では、圧縮された酸化剤と燃料との混合気体を燃焼室で燃焼させ、弁体で打撃シリンダと燃焼室との間を開き、燃焼室から高温高圧の気体が打撃シリンダに流入することで、ピストンが上死点位置から下死点位置へ移動し、打込みが行われる。燃焼室内の圧力が低下することで、弁体で打撃シリンダと燃焼室との間が閉じられると、ピストンが下死点位置から上死点位置に復帰する動作で、打撃シリンダのピストン上室内の気体は、排気弁で打撃シリンダから外部に排気される。

本発明では、打撃シリンダと燃焼室との間が弁体で遮断されても、ピストンが下死点位置から上死点位置に復帰する動作で、打撃シリンダ内の気体を排気弁で外部に排気することができるので、ピストンを確実に上死点位置に復帰させることができる。また、燃焼室と打撃シリンダとの間を仕切る部位に逆止弁を備える必要がなく、燃焼室内の圧力によらず、打撃シリンダ内の気体を外部に排気することができ、ピストンを確実に上死点位置に復帰させることができ、逆止弁を備える必要がないことから、構造を簡素化できると共に、燃焼室の大型化を抑制できる。

本実施の形態の釘打機の一例を示す要部構成図である。 本実施の形態の釘打機の一例を示す全体構成図である。 本実施の形態の釘打機の一例を示す全体構成図である。 本実施の形態の釘打機の一例及び動作例を示す要部構成図である。 本実施の形態の釘打機の一例及び動作例を示す要部構成図である。 本実施の形態の釘打機の一例及び動作例を示す要部構成図である。 本実施の形態の釘打機の一例及び動作例を示す要部構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の打込み工具の一例である釘打機の実施の形態について説明する。

＜本実施の形態の釘打機の構成例＞
図１は、本実施の形態の釘打機の一例を示す要部構成図、図２、図３は、本実施の形態の釘打機の一例を示す全体構成図である。また、図４～図７は、本実施の形態の釘打機の一例及び動作例を示す要部構成図である。

本実施の形態の釘打機１Ａは、本体部１０と、本体部１０から延伸し、手で把持されるハンドル部１１を備える。釘打機１Ａは、本体部１０の一方の側に、ファスナーが打ち出されるノーズ部１２を備える。以下の説明では、釘打機１Ａの使用形態を考慮して、ノーズ部１２が設けられる側を下側、ノーズ部１２が設けられる側の反対を上側とする。また、ハンドル部１１が設けられる側を後側、ハンドル部１１が設けられる側の反対を前側とする。

釘打機１Ａは、燃料が充填された図示しない燃料タンクが着脱可能に取り付けられるタンク取付部１３が、ハンドル部１１の下方に略平行する形態で設けられる。また、釘打機１Ａは、ノーズ部１２にファスナーを共有するマガジン１４が、タンク取付部１３の下方に設けられる。更に、釘打機１Ａは、圧縮された酸化剤として、エアコンプレッサ等の供給源から圧縮空気が供給されるエアホースが接続されるエアプラグ１５が、本例ではタンク取付部１３に設けられる。

また、釘打機１Ａは、釘打機１Ａを作動させる操作トリガ１６がハンドル部１１に設けられ、釘打機１Ａの電源となるバッテリ１７が取り付けられるバッテリ取付部１８がハンドル部１１に設けられる。

釘打機１Ａは、圧縮空気と燃料との混合気体の燃焼圧で作動する打撃シリンダ２と、圧縮空気と燃料との混合気体を燃焼させる燃焼室３と、打撃シリンダ２と燃焼室３との間を開閉するヘッドバルブ４と、ヘッドバルブ４を支持するバルブ支持体５を備える。

打撃シリンダ２は打撃機構の一例で、マガジン１４からノーズ部１２に供給されたファスナーを打ち出すドライバ２０と、ドライバ２０が設けられたピストン２１を備える。打撃シリンダ２は、ピストン２１が摺動可能な円筒形の空間が設けられ、ピストン２１の往復動作で、ドライバ２０がノーズ部１２の延伸方向に沿って移動する。

打撃シリンダ２は、上端の周縁に、上方に向けて径が大きくなるテーパ状に構成されたピストン位置規制部２ａを備える。ピストン２１が上方向に移動すると、ピストン２１の外周面に設けたピストンリング２１ａがピストン位置規制部２ａに係止されることで、ピストン２１の上死点位置が規定される。なお、ピストン位置規制部２ａによるピストン２１の係止は、燃焼圧によりピストン２１が押される力で解除され、ピストン２１が燃焼圧で移動可能である。

また、打撃シリンダ２は、ピストン２１が当てられる緩衝材２２を備える。緩衝材２２は、弾性を有する部材で構成され、打撃シリンダ２の下部に設けられる。打撃シリンダ２では、ファスナーを打ち出す動作で下方向へ移動したピストン２１が緩衝材２２に当たることで、ピストン２１の下死点位置が規定され、ドライバ２０及びピストン２１の移動範囲が規制される。

燃焼室３は、打撃シリンダ２の軸方向であるドライバ２０及びピストン２１の軸方向に沿って打撃シリンダ２の上部に設けられる。打撃シリンダ２と燃焼室３は、仕切り部５０で仕切られ、仕切り部５０に、燃焼した高温高圧の空気が通る打撃シリンダ流入口５１が設けられる。打撃シリンダ流入口５１は打撃機構流入口の一例で、打撃シリンダ２の軸方向であるドライバ２０及びピストン２１の軸上に円形の開口を設けて構成される。

燃焼室３は、打撃シリンダ流入口５１の周囲にバルブ支持体５が設けられ、バルブ支持体５の周囲にリング状の空間が形成される。

ヘッドバルブ４は弁体の一例で、円筒形状の金属の部材で構成される。図６、図７に示すように、ヘッドバルブ４は、円筒の軸方向に沿った下方の端面が閉塞し、円形で平面状のバルブ面４０が形成される。ヘッドバルブ４は、バルブ面４０の直径が、打撃シリンダ流入口５１より大きく構成され、バルブ面４０が仕切り部５０に接した状態では、打撃シリンダ流入口５１が閉塞される。

ヘッドバルブ４は、第１のシール部４１と第２のシール部４２を備える。第１のシール部４１はシール部の一例で、ヘッドバルブ４の移動方向である軸方向に沿ったバルブ面４０の外周に設けられ、第１のシール材４１ａが取り付けられる。第１のシール材４１ａは、ピストンリングと称す金属のリングで構成される。第１のシール部４１は、第１のシール材４１ａが嵌る溝が円周方向に形成され、第１のシール材４１ａが取り付けられると、第１のシール材４１ａが円周面から所定量突出する。第１のシール部４１は、本例では第１のシール材４１ａが、ヘッドバルブ４の軸方向に沿って２本取り付けられる。

第２のシール部４２はシール部の一例で、ヘッドバルブ４の軸方向に沿って、第１のシール部４１から所定の距離を開けてヘッドバルブ４の外周に設けられ、第２のシール材４２ａが取り付けられる。第２のシール材４２ａは、ゴム等の弾性体で構成された所謂Ｏリングである。第２のシール部４２は、第２のシール材４２ａが嵌る溝が円周方向に形成され、第２のシール材４２ａが取り付けられると、第２のシール材４２ａが円周面から所定量突出する。

ヘッドバルブ４は、第１のシール部４１及び第２のシール部４２が、ヘッドバルブ４の円周面から外側に突出し、かつ、第１のシール部４１に対して第２のシール部４２の直径が大きく構成される。第２のシール部４２は、第１のシール部４１と対向する側の面が、高温高圧の気体で押される作動面４３となる。作動面４３は、リング状の面である。

ヘッドバルブ４は、バネ４４で仕切り部５０方向に付勢される。バネ４４は付勢部材の一例で、コイルバネで構成され、バネ４４の軸線が、打撃シリンダ２の軸上であるドライバ２０及びピストン２１の軸線上、すなわち、ヘッドバルブ４及び打撃シリンダ流入口５１の同軸上に設けられる。バネ４４は、ヘッドバルブ４の移動方向である軸方向に沿ってヘッドバルブ４に形成された上方が開口した凹部４５に入り込むことで、ヘッドバルブ４とバネ４４の一部が、軸方向に重なって配置される。このような配置をオーバーラップ配置と称す。また、バネ４４がヘッドバルブ４の凹部４５に入り込むようにするため、バネ４４はヘッドバルブ４より小径であり、バネ４４は打撃シリンダ２より小径化できる。

バネ４４によりヘッドバルブ４を押す力は、作動面４３に高温高圧の気体が作用しない状態では、バルブ面４０が仕切り部５０に接した状態を保つ力である。

ヘッドバルブ４は、バルブ支持体５により移動可能に支持される。

バルブ支持体５は弁支持体の一例で、円筒形状の金属の部材で構成される。図６、図７に示すように、バルブ支持体５は、本例では、円筒の軸方向に沿った下部に仕切り部５０が一体に設けられる。バルブ支持体５は、円筒形状の内側の空間にヘッドバルブ４が入れられると、ヘッドバルブ４の第１のシール部４１の第１のシール材４１ａが摺接すると共に、第２のシール部４２の第２のシール材４２ａが摺接する。バルブ支持体５は、ヘッドバルブ４の第１のシール部４１の第１のシール材４１ａが摺接する部位と、第２のシール部４２の第２のシール材４２ａが摺接する部位では、各シール部に合わせて内径が異なる。

バルブ支持体５は、ヘッドバルブ４が入れられると、ヘッドバルブ４の第１のシール部４１及び第２のシール部４２と、バルブ支持体５の内面の間に作動空間５２が形成される。作動空間５２は、環状の空間である。

バルブ支持体５は、燃焼室３と作動空間５２をつなぐヘッドバルブ流入口５３を備える。ヘッドバルブ流入口５３は、ヘッドバルブ４のバルブ面４０が仕切り部５０に接した位置にある状態で、第１のシール部４１の近傍に、バルブ支持体５を貫通する開口を設けて構成される。ヘッドバルブ流入口５３が、バルブ支持体５の側面に形成されることで、燃焼室３と作動空間５２をつなぐ流路が複雑化せず、流入抵抗の増加を防ぐことができる。

ヘッドバルブ流入口５３は、図６に示すように、ヘッドバルブ４のバルブ面４０が仕切り部５０に接した位置にある状態、すなわち、打撃シリンダ流入口５１がヘッドバルブ４で閉じられている状態では、作動空間５２とつながる。

これに対し、ヘッドバルブ４の作動面４３に高温高圧の気体が作用することで、図７に示すように、ヘッドバルブ４が上方に移動すると、打撃シリンダ流入口５１が開き、ヘッドバルブ流入口５３は、打撃シリンダ流入口５１とつながる。

ヘッドバルブ流入口５３を通る空気は、燃焼室３で圧縮空気と燃料との混合気体を燃焼させることで発生させた高温高圧の空気である。高温高圧の気体は、常温常圧の空気に比較して粘性が低いため、ヘッドバルブ流入口５３の開口面積が小さくても、気体の流れに対する抵抗の増加が抑制される。

第１のシール部４１は、外周に第１のシール材４１ａが設けられ、第１のシール材４１ａがバルブ支持体５の内面に接する。第１のシール材４１ａは溝に嵌められているので、作動空間５２に露出する部位は最小限に抑えられる。

第２のシール部４２は、外周に第２のシール材４２ａが設けられ、第２のシール材４２ａがバルブ支持体５の内面に接する。第２のシール材４２ａは溝に嵌められているので、作動空間５２に露出する部位は最小限に抑えられる。

バルブ支持体５は、ヘッドバルブ４が当てられる緩衝材５４を備える。緩衝材５４は、弾性を有する部材で構成され、ヘッドバルブ４の上部に設けられる。バルブ支持体５では、ヘッドバルブ４の作動面４３に高温高圧の気体が作用することで移動したヘッドバルブ４が緩衝材５４に当たることで、ヘッドバルブ４の移動範囲が規制される。なお、緩衝材５４によりヘッドバルブ４の移動範囲が規制されるが、ヘッドバルブ４が緩衝材５４に当たる際、緩衝材５４の弾性変形によって衝撃を吸収するので、ヘッドバルブ流入口５３の高さは、ヘッドバルブ４のストローク以下にしておくことが好ましい。これにより、ヘッドバルブ４が緩衝材５４に当たる位置まで移動した際、ヘッドバルブ流入口５３にヘッドバルブ４が露出しないようにすることができ、ヘッドバルブ流入口５３の全体が開く。このように、ヘッドバルブ流入口５３の開口量を一定にすることで出力を安定させることができる。

燃焼室３は、ヘッド部３０で上部の開口が密閉される。ヘッド部３０は、点火装置３１が設けられる。また、ヘッド部３０は、図示しない燃料の供給口及び圧縮空気の供給口が設けられる。更に、ヘッド部３０に接するように緩衝材５４が設けられることで、ヘッド部３０に加わる衝撃が緩衝され、部品の耐久性向上、ヘッド部３０を燃焼室３に取り付けるボルトの緩み防止、電気ノイズの低減などの効果が得られる。

釘打機１Ａは、打撃シリンダ２のドライバ２０及びピストン２１を復帰させる気体を溜めるブローバックチャンバ６を備える。ブローバックチャンバ６は、打撃シリンダ２の周囲に設けられ、緩衝材２２の近傍に設けられた流入排出口６０で打撃シリンダ２内とつながる。

釘打機１Ａは、打撃シリンダ２及び燃焼室３内の気体を排気させる排気バルブ７を備える。排気バルブ７は排気弁の一例で、ハンドル部１１の延伸方向に対して打撃シリンダ２の一方の側部に設けられ、ブローバックチャンバ６に流入した気体で押される排気ピストン７１と、打撃シリンダ２に形成された打撃シリンダ排気口２３を開閉する第１の排気バルブ７２と、燃焼室３に形成された燃焼室排気口３２を開閉する第２の排気バルブ７３と、排気ピストン７１、第１の排気バルブ７２及び第２の排気バルブ７３を連結したバルブロッド７４を備える。

排気バルブ７は、排気ピストン７１と、第１の排気バルブ７２と、第２の排気バルブ７３と、バルブロッド７４が、金属材で一体的に構成される。排気バルブ７は、排気ピストン７１の動きがバルブロッド７４を介して第１の排気バルブ７２と第２の排気バルブ７３に伝達され、第１の排気バルブ７２と第２の排気バルブ７３が連動して移動する。

また、排気バルブ７は、ブローバックチャンバ６とつながる排気シリンダ７５と、打撃シリンダ排気口２３及び燃焼室排気口３２とつながる排気流路形成シリンダ７６を備える。排気シリンダ７５は、排気ピストン７１が摺動可能な円筒形の空間が、ハンドル部１１の延伸方向に対して打撃シリンダ２の一方の側部に設けられ、排気ピストン７１の往復動作で、排気バルブ７がバルブロッド７４の延伸方向に沿って移動する。

排気流路形成シリンダ７６は、第１の排気バルブ７２及び第２の排気バルブ７３が摺動可能な円筒形の空間が、ハンドル部１１の延伸方向に対して打撃シリンダ２の一方の側部に設けられ、ピストン２１の移動方向に沿って延在する。

打撃シリンダ排気口２３は排気口の一例で、排気流路形成シリンダ７６と外部との間を貫通した外開口２３ａと、排気流路形成シリンダ７６と打撃シリンダ２との間を貫通した内開口２３ｂで構成され、外部と打撃シリンダ２内を排気流路形成シリンダ７６を介して連通させる。

打撃シリンダ排気口２３は、ピストン２１が下死点位置から上死点位置へ復帰する動作で、打撃シリンダ２内の気体を外部に排気できるようにするため、内開口２３ｂがピストン２１の上死点位置に対向して設けられる。また、打撃シリンダ排気口２３は、外開口２３ａが打撃シリンダ２の側方に向かって開口し、外開口２３ａと内開口２３ｂが一直線上に配置される。

燃焼室排気口３２は排気口の一例で、排気流路形成シリンダ７６と外部との間を貫通した外開口３２ａと、排気流路形成シリンダ７６と燃焼室３との間を貫通した内開口３２ｂで構成され、外部と燃焼室３内を排気流路形成シリンダ７６を介して連通させる。排気流路形成シリンダ７６と燃焼室３との間は、内開口３２ｂが設けられている部位以外が壁部７６ａで仕切られる。

燃焼室排気口３２は、外開口３２ａが打撃シリンダ２の側方に向かって開口し、外開口３２ａと内開口３２ｂが、第２の排気バルブ７３の移動方向に沿って上下にオフセットされて配置される。

第１の排気バルブ７２は打撃シリンダ排気弁の一例で、排気流路形成シリンダ７６の内周面に合わせた略円柱形状で、排気流路形成シリンダ７６の内面と摺接可能な直径を有した一対の封止部７２ａ、７２ｂと、一対の封止部７２ａ、７２ｂの間に設けられ、封止部７２ａ、７２ｂより小径の略円柱形状で、排気流路形成シリンダ７６の内面との間に空間が形成される流路形成部７２ｃを備える。

第２の排気バルブ７３は燃焼室排気弁の一例で、排気流路形成シリンダ７６の内周面に合わせた略円板形状で、外周面に封止部材７３ａを備える。封止部材７３ａは、例えばＯリングで構成され、封止部材７３ａが排気流路形成シリンダ７６の内周面に摺接する。

第１の排気バルブ７２は、図１に示すように、流路形成部７２ｃが打撃シリンダ排気口２３の外開口２３ａ及び内開口２３ｂと対向する位置に移動すると、打撃シリンダ排気口２３の外開口２３ａと内開口２３ｂが、排気流路形成シリンダ７６の内面と流路形成部７２ｃとの間に形成される空間で連通し、打撃シリンダ排気口２３が開く。

また、流路形成部７２ｃが打撃シリンダ排気口２３の外開口２３ａ及び内開口２３ｂと対向する位置に移動すると、流路形成部７２ｃの上側の排気流路形成シリンダ７６が一方の封止部７２ａで封止され、下側の排気流路形成シリンダ７６が他方の封止部７２ｂで封止される。

封止部７２ａ、７２ｂは金属で構成され、Ｏリング等の封止部材を備えていないが、封止部７２ａ、７２ｂの外径と排気流路形成シリンダ７６の内径の寸法により、封止構造を実現している。

第２の排気バルブ７３は、第１の排気バルブ７２が打撃シリンダ排気口２３を開いた状態では、図１に示すように、燃焼室排気口３２の内開口３２ｂの上側に移動することで、燃焼室排気口３２の内開口３２ｂと外開口３２ａの間が排気流路形成シリンダ７６で連通し、燃焼室排気口３２が開く。

また、第２の排気バルブ７３が燃焼室排気口３２の内開口３２ｂの上側に移動した状態で、燃焼室排気口３２の外開口３２ａの下側に、第１の排気バルブ７２の封止部７２ａが位置し、打撃シリンダ排気口２３と燃焼室排気口３２の間が第１の排気バルブ７２の封止部７２ａで封止される。

以上により、第１の排気バルブ７２と打撃シリンダ排気口２３及び排気流路形成シリンダ７６で排気弁が構成され、第２の排気バルブ７３と燃焼室排気口３２及び排気流路形成シリンダ７６で燃焼室排気弁が構成される。

また、第１の排気バルブ７２と打撃シリンダ排気口２３及び排気流路形成シリンダ７６は、打撃シリンダ２の一方の側部に設けられ、打撃シリンダ排気口２３が打撃シリンダ２の側方を向く。更に、第２の排気バルブ７３と燃焼室排気口３２及び排気流路形成シリンダ７６が、燃焼室３の一方の側部に設けられ、燃焼室排気口３２が燃焼室３の側方を向く。

また、排気バルブ７は、排気ピストン７１が当てられる緩衝材７７を備える。緩衝材７７は、弾性を有する部材で構成される。排気バルブ７は、排気ピストン７１が緩衝材７７に当たることで、移動範囲が規制される。

また、排気バルブ７は、第１の排気バルブ７２が打撃シリンダ排気口２３を閉じ、第２の排気バルブ７３が燃焼室排気口３２を閉じる方向にバルブロッド７４を付勢するバネ７９を備える。バネ７９は付勢部材の一例で、本例では圧縮コイルバネで構成され、打撃シリンダ２の側面に構成されたバネ受け部２４と、バルブロッド７４に取り付けられたばね押さえ７４ａとの間に入れられる。

バネ押さえ７４ａは、バルブロッド７４と一体で移動し、バネ押さえ７４ａでバネ７９を圧縮する方向へバルブロッド７４が移動すると、第１の排気バルブ７２が打撃シリンダ排気口２３を開き、第２の排気バルブ７３が燃焼室排気口３２を開く。また、バネ７９が延びる方向へバルブロッド７４が移動すると、第１の排気バルブ７２が打撃シリンダ排気口２３を閉じ、第２の排気バルブ７３が燃焼室排気口３２を閉じる。

釘打機１Ａは、ノーズ部１２にコンタクト部材８を備える。コンタクト部材８は、ノーズ部１２の延伸方向に沿って移動可能に設けられ、バネ８０でノーズ部１２から突出する方向に付勢される。コンタクト部材８は、リンク８１を介して排気バルブ７と連結される。リンク８１は、軸８１ｄを支点として回転可能に打撃シリンダ２の側面に取り付けられ、一端側がコンタクト部材８と連結される。リンク８１は、引っ張りコイルバネで構成されるバネ８０で付勢されることで、コンタクト部材８がノーズ部１２から突出する方向に回転する。

また、リンク８１は、他端側がバルブロッド７４に形成された長穴部７８を介して排気バルブ７と連結される。長穴部７８は、バルブロッド７４の移動方向に沿って延在する開口で構成され、コンタクト部材８によりリンク８１の位置が固定された状態で、バルブロッド７４が移動可能に構成される。

これにより、コンタクト部材８の動きと連動してリンク８１が回転し、排気バルブ７が作動する。また、リンク８１と長穴部７８の形状で、コンタクト部材８によりリンク８１の位置が固定された状態で、リンク８１とバルブロッド７４の連結が切り離され、ブローバックチャンバ６に流入した気体で排気バルブ７が作動する。

＜本実施の形態の釘打機の動作例＞
次に、各図を参照して本実施の形態の釘打機１Ａの動作について説明する。初期状態では、操作トリガ１６が引かれておらず、また、コンタクト部材８が被打込材に押しけられておらず、バネ８０で付勢されてノーズ部１２から突出した初期位置にある。

コンタクト部材８が初期位置にある状態では、リンク８１がバネ８０で付勢されてバルブロッド７４の長穴部７８を押し、バルブロッド７４がバネ７９を圧縮する方向に移動する。排気バルブ７は、図１に示すように、第１の排気バルブ７２の流路形成部７２ｃが打撃シリンダ排気口２３の外開口２３ａ及び内開口２３ｂと対向する位置に移動し、打撃シリンダ排気口２３が開く。また、第２の排気バルブ７３は、第１の排気バルブ７２と連動し、燃焼室排気口３２の内開口３２ｂの上側に移動することで、燃焼室排気口３２の内開口３２ｂと外開口３２ａの間が排気流路形成シリンダ７６で連通し、燃焼室排気口３２が開く。これにより、打撃シリンダ２及び燃焼室３が大気に開放された状態である。

また、ヘッドバルブ４は、バネ４４で押圧されてバルブ面４０が仕切り部５０に接した位置にある状態、すなわち、打撃シリンダ流入口５１がヘッドバルブ４で閉じられている状態である。この状態では、ヘッドバルブ流入口５３は作動空間５２とつながる。

コンタクト部材８が被打込材に押し付けられると、バネ８０を伸ばす方向にリンク８１が回転することで、リンク８１の回転に追従してバネ７９が延びる方向へバルブロッド７４が移動し、コンタクト部材８の動きがリンク８１で排気バルブ７に伝達される。

排気バルブ７は、図４に示すように、第１の排気バルブ７２の封止部７２ａが打撃シリンダ排気口２３の外開口２３ａ及び内開口２３ｂと対向する位置に移動し、打撃シリンダ排気口２３が閉じる。また、第１の排気バルブ７２と連動して、第２の排気バルブ７３は、燃焼室排気口３２の外開口３２ａと内開口３２ｂの間に移動し、燃焼室排気口３２が閉じる。これにより、打撃シリンダ２及び燃焼室３が密閉された状態になる。

また、コンタクト部材８と操作トリガ１６の操作に連動して、図示しない空気弁と燃料弁が開き、燃焼室３に気化した燃料と圧縮空気が供給される。例えば、コンタクト部材８が被打込材に押し付けられると、図示しない燃料弁を開き、操作トリガ１６が操作されると、図示しない空気弁を開く。なお、コンタクト部材８が被打込材に押し付けられ、操作トリガ１６が操作されると、図示しない空気弁と燃料弁を所定のタイミングで開くようにしても良い。また、コンタクト部材８が被打込材に押し付けられると、図示しない空気弁と燃料弁を所定のタイミングで開くようにしても良い。

燃焼室３に圧縮空気が供給されると、燃焼室３内の圧力が上がる。但し、圧縮空気による燃焼室３内の圧力上昇では、ヘッドバルブ４は、バネ４４で押圧されてバルブ面４０が仕切り部５０に接した状態を保ち、打撃シリンダ流入口５１がヘッドバルブ４で閉じられる。よって、圧縮空気の供給で燃焼室３内が圧力上昇しても、打撃シリンダ２内では圧力上昇が発生せず、ピストン２１は作動しない。

コンタクト部材８が被打込材に押し付けられ、操作トリガ１６が操作されることで図示しない空気弁と燃料弁が開いた後、所定のタイミングで点火装置３１が作動すると、燃焼室３内の圧縮空気と燃料との混合気体が燃焼する。燃焼室３内で混合気体が燃焼すると、燃焼室３内の圧力が上がり、バルブ支持体５のヘッドバルブ流入口５３から作動空間５２に高温高圧の気体が流入する。

作動空間５２内の圧力が上がると、ヘッドバルブ４の作動面４３に高温高圧の気体が作用することで、ヘッドバルブ４がバネ４４を圧縮しながら上方に移動する。ここで、作動空間５２内の圧力が上がると、第１のシール部４１の作動空間５２と対向する面にも圧力が掛かる。但し作動面４３の方が面積が大きいので、ヘッドバルブ４がバネ４４を圧縮しながら上昇する。

図７に示すように、ヘッドバルブ４が上方に移動すると、打撃シリンダ流入口５１が開き、ヘッドバルブ流入口５３は、打撃シリンダ流入口５１とつながる。これにより、高温高圧の気体が、燃焼室３から打撃シリンダ流入口５１を通り打撃シリンダ２に流入し、打撃シリンダ２の圧力が上がる。

打撃シリンダ２の圧力が上がると、ピストン２１が押され、ピストン２１及びドライバ２０がファスナーを打ち出す方向に移動し、ファスナーの打ち込み動作が行われる。ピストン２１及びドライバ２０がファスナーを打ち出す方向に移動すると、ピストン２１で仕切られた打撃シリンダ２内の一方の室であるピストン下室２５ａの気体（空気）が、流入排出口６０からブローバックチャンバ６に流入する。更に、ピストン２１が緩衝材２２を圧縮変形させながら流入排出口６０を通過するため、ブローバックチャンバ６には、ピストン２１を駆動させた高温高圧の気体の一部が流入する。

打撃シリンダ２内の気体（空気）がブローバックチャンバ６に流入し、ブローバックチャンバ６内の圧力が上がると、図５に示すように、排気バルブ７の排気ピストン７１が押される。排気バルブ７とリンク８１は、バルブロッド７４に形成された長穴部７８を介して連結されており、コンタクト部材８によりリンク８１の位置が固定された状態で、リンク８１とバルブロッド７４の連結が切り離されて、排気バルブ７は緩衝材７７に衝突する位置まで移動することが可能である。緩衝材７７によって排気バルブ７の移動量を規制しているので、排気バルブ７の耐久性が向上する。

これにより、排気バルブ７の排気ピストン７１が押されると、第１の排気バルブ７２は、流路形成部７２ｃが打撃シリンダ排気口２３の外開口２３ａ及び内開口２３ｂと対向する位置に移動し、打撃シリンダ排気口２３が開く。また、第２の排気バルブ７３は、第１の排気バルブ７２と連動し、燃焼室排気口３２の内開口３２ｂの上側に移動することで、燃焼室排気口３２の内開口３２ｂと外開口３２ａの間が排気流路形成シリンダ７６で連通し、燃焼室排気口３２が開く。

よって、打撃シリンダ２及び燃焼室３が大気に開放された状態になり、燃焼室３内の気体は、燃焼室排気口３２から外部に排気される。また、燃焼室３から高温高圧の気体が打撃シリンダ流入口５１を通り打撃シリンダ２に流入して、燃焼室３内の圧力が低下することで、ヘッドバルブ４は、バネ４４で押圧されてバルブ面４０が仕切り部５０に接した位置に移動し、打撃シリンダ流入口５１がヘッドバルブ４で閉じられる。

更に、ピストン２１及びドライバ２０がファスナーを打ち出す方向に移動し、ピストン２１が下死点まで移動して緩衝材２２に当たると、緩衝材２２の弾性でピストン２１及びドライバ２０が上方に移動しようとする。ピストン２１が流入排出口６０を通過して、流入排出口６０の上側に移動すると、圧力が高まっているブローバックチャンバ６内の気体（空気）が打撃シリンダ２内に流入し、ピストン２１を押す。ピストン２１が押されると、ピストン２１で仕切られた打撃シリンダ２内の他方の室であるピストン上室２５ｂの気体が打撃シリンダ排気口２３から外部に排気され、ピストン２１及びドライバ２０が上死点に復帰する。

コンタクト部材８が被打込材から離れると、リンク８１がバネ８０で付勢されてバルブロッド７４の長穴部７８を押し、バルブロッド７４がバネ７９を圧縮する方向に移動する。これにより、図１に示すように、第１の排気バルブ７２が打撃シリンダ排気口２３を開き、第２の排気バルブ７３が燃焼室排気口３２を開いた状態が維持される。

＜本実施の形態の釘打機の作用効果例＞
本実施の形態の釘打機１Ａでは、圧縮空気と燃料を燃焼室３に供給し、混合気体を燃焼させることで高圧の気体を発生させ、この高圧の気体で打撃シリンダ２のピストン２１を押すことで、ピストン２１及びドライバ２０でファスナーを押す力が強くなる。

これにより、常圧の気体を使用した従来のガス燃焼式釘打機と比較して、ファスナーを打ち込むための出力を高めることができる。

また、燃焼室３と打撃シリンダ２との間の打撃シリンダ流入口５１を開閉するヘッドバルブ４を備えることで、燃焼室３に圧縮空気を供給しただけでは、打撃シリンダ２を作動しないようにすることができる。更に、ヘッドバルブ４を混合気体の燃焼圧で作動させることで、ヘッドバルブ４を駆動するための別途の動力源が不要である。これにより、ヘッドバルブ４及びその駆動機構の構造が簡略化でき、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

さて、ヘッドバルブ４を混合気体の燃焼圧で作動させる構成では、燃焼室３から高温高圧の気体が打撃シリンダ流入口５１を通り打撃シリンダ２に流入することで、燃焼室３内の圧力が低下すると、打撃シリンダ流入口５１がヘッドバルブ４で閉じられる。このため、ピストン２１が下死点位置から上死点位置に復帰する動作で、打撃シリンダ２内の気体を燃焼室３から外部に排気することができない。

そこで、打撃シリンダ２と外部を連通させる打撃シリンダ排気口２３と、打撃シリンダ排気口２３を開閉する第１の排気バルブ７２を備える。打撃シリンダ排気口２３は、ピストン２１の上死点位置に対向して設けられる。

これにより、打撃シリンダ流入口５１がヘッドバルブ４で閉じられ、打撃シリンダ２と燃焼室３の間が遮断されても、ピストン２１が下死点位置から上死点位置に復帰する動作で、打撃シリンダ２内の気体を打撃シリンダ排気口２３から外部に排気することができる。従って、ピストン２１を確実に上死点位置に復帰させることができる。

また、燃焼室３と外部を連通させる燃焼室排気口３２と、燃焼室排気口３２を開閉する第２の排気バルブ７３を備えることで、打撃シリンダ２のピストン２１を作動させた後に燃焼室３内に残る気体を外部に排気することができる。

更に、排気バルブ７は、打撃シリンダ排気口２３を開閉する第１の排気バルブ７２と、燃焼室３に設けた燃焼室排気口３２を開閉する第２の排気バルブ７３が連動することで、所定のタイミングで打撃シリンダ排気口２３と燃焼室排気口３２を開くことができる。本例では、第１の排気バルブ７２と第２の排気バルブ７３がバルブロッド７４で一体に連結されることで、第１の排気バルブ７２と第２の排気バルブ７３との間で作動するタイミングが遅延することなく、打撃シリンダ排気口２３と燃焼室排気口３２を開くことができる。

また、排気バルブ７は、ハンドル部１１の延在方向に対して打撃シリンダ２の一方の側部に設けられる。これにより、排気バルブ７を打撃シリンダ２の後側である打撃シリンダ２とハンドル部１１との間に設ける構成と比較して、打撃シリンダ２とハンドル部１１の距離を近づけることができる。従って、打撃シリンダ２のドライバセンタＰ１と、操作トリガ１６の操作位置Ｐ２との距離Ｌ１を短くすることで、操作性が向上する。また、排気バルブ７を打撃シリンダ２の前側に設ける構成と比較して、本体部１０の前面Ｐ３と打撃シリンダ２のドライバセンタＰ１との距離Ｌ２を短くすることができ、壁面の近く等、狭い場所に打ち込むことが可能になり、隅打ち性能が向上する。

なお、本実施の形態では、打撃シリンダ排気口２３及び燃焼室排気口３２を開閉する排気バルブ７は、ブローバックチャンバ６に供給された気体で作動する。これに対し、排気バルブ７の駆動源は、気体による作動に限定されるものではない。また、本実施の形態では、酸化剤として空気を用い、圧縮された酸化剤として圧縮空気と燃料の混合気体で作動する構成としたが、燃料の燃焼に必要な酸素を含んでいれば、圧縮空気に限らず、他の酸化剤を用いても良い。例えば空気の代わりに酸素、オゾン、一酸化窒素等を用いても良い。

１Ａ・・・釘打機、１０・・・本体部、１１・・・ハンドル部、１２・・・ノーズ部、１３・・・タンク取付部、１４・・・マガジン、１５・・・エアプラグ、１６・・・操作トリガ、１７・・・バッテリ、１８・・・バッテリ取付部、２・・・打撃シリンダ（打撃機構）、２ａ・・・ピストン位置規制部、２０・・・ドライバ、２１・・・ピストン、２１ａ・・・ピストンリング、２２・・・緩衝材、２３・・・打撃シリンダ排気口（排気口）、２３ａ・・・外開口、２３ｂ・・・内開口、２４・・・バネ受け部、２５ａ・・・ピストン下室（一方の室）、２５ｂ・・・ピストン上室、３・・・燃焼室、３０・・・ヘッド部、３１・・・点火装置、３２・・・燃焼室排気口（排気口）、３２ａ・・・外開口、３２ｂ・・・内開口、４・・・ヘッドバルブ（弁体）、４０・・・バルブ面、４１・・・第１のシール部、４１ａ・・・第１のシール材、４２・・・第２のシール部、４２ａ・・・第２のシール材、４３・・・作動面、４４・・・バネ、４５・・・凹部、５・・・バルブ支持体、５０・・・仕切り部、５１・・・打撃シリンダ流入口、５２・・・作動空間、５３・・・ヘッドバルブ流入口、５４・・・緩衝材、６・・・ブローバックチャンバ、６０・・・流入排出口、７・・・排気バルブ（排気弁）、７１・・・排気ピストン、７２・・・第１の排気バルブ（打撃シリンダ排気弁）、７２ａ・・・封止部、７２ｂ・・・封止部、７２ｃ・・・流路形成部、７３・・・第２の排気バルブ（燃焼室排気弁）、７３ａ・・・封止部材、７４・・・バルブロッド、７４ａ・・・バネ押さえ、７５・・・排気シリンダ、７６・・・排気流路形成シリンダ、７６ａ・・・壁部、７７・・・緩衝材、７８・・・長穴部、７９・・・バネ、８・・・コンタクト部材、８０・・・バネ、８１・・・リンク

Claims (8)

1. 圧縮された酸化剤と燃料との混合気体を燃焼させ、その燃焼圧で駆動される打込み工具であって、
   前記混合気体の燃焼圧で作動し、シリンダ内をピストン上室とピストン下室とで仕切るピストンを有した打撃シリンダと、
   前記混合気体を燃焼させる燃焼室と、
   前記ピストン上室と前記燃焼室との間を開閉する弁体と、
   前記ピストン上室と前記打込み工具の外部との間を開閉する打撃シリンダ排気弁と、
   前記燃焼室と前記打込み工具の外部との間を開閉する燃焼室排気弁と
   を備えた打込み工具。
2. 前記打撃シリンダ排気弁の開閉と前記燃焼室排気弁の開閉を連動させた
   請求項１に記載の打込み工具。
3. 前記打撃シリンダ排気弁と前記燃焼室排気弁を一体とした
   請求項１または２に記載の打込み工具。
4. 前記打撃シリンダ及び前記燃焼室を有した本体部と、
   前記本体部から延伸したハンドル部とを備え、
   前記打撃シリンダ排気弁は、前記ハンドル部の延伸方向及び前記打撃シリンダのドライバセンタに略直交する前記打撃シリンダの一方の側部に設けられる
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載の打込み工具。
5. 前記打撃シリンダ排気弁は、前記打撃シリンダの軸方向に沿った移動で作動する
   請求項４に記載の打込み工具。
6. 前記燃焼室排気弁は、前記ハンドル部の延伸方向及び前記打撃シリンダのドライバセンタに略直交する前記燃焼室の一方の側部に設けられる
   請求項４または５に記載の打込み工具。
7. 前記燃焼室排気弁は、前記打撃シリンダの軸方向に沿った移動で作動する
   請求項６に記載の打込み工具。
8. 前記打撃シリンダは、前記ピストンの上死点位置に対向し、前記打込み工具の外部と前記打撃シリンダ内を連通させる打撃シリンダ排気口を備え、
   前記打撃シリンダ排気弁は、前記打撃シリンダ排気口を開閉する
   請求項１～請求項７の何れか１項に記載の打込み工具。

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