JP4135069B2 - 燃焼式打込み工具 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性ガスと空気とを混合し着火することにより、ピストンを駆動する動力を発生させ、釘等を打込む燃焼式打込み工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の燃焼式打込み工具は、例えば特公平1−34753号,特公平4−48589号,特公平3−25307号,特公平4−11337号,特公昭64−9149号,特公平3−25307646号等記載のものがある。
【0003】
図5に従来の一例を示す。本体枠を形成するハウジング14には、ハンドル11、テールカバー1、プッシュレバー21、マガジン13、トリガスイッチ12が付随しており、またハウジング14内部にはシリンダ4、ピストン10、ファン6、モータ8、プラグ9、噴射口(図示せず)、ガスボンベ7、燃焼室枠15、ヘッドカバー23が設置されている。ハウジング14内において、ハウジング14に対し、シリンダ4とヘッドカバー23は固定されているが、燃焼室枠15はハウジング14とシリンダ4に案内され、ばね(図示せず)により下方に付勢され、ハウジング14の軸方向に移動可能となっている。燃焼室枠15とヘッドカバー23及びピストン10で閉鎖された空間が可燃性ガスと空気の混合ガスが燃焼する燃焼室5を形成する。シリンダ4内には摺動シール部材(図示せず)を介してピストン10が移動可能に設置されている。シリンダ4の下方に排気穴(図示せず)及び排気穴外側の逆止弁(図示せず)が設けられている。燃焼室5には、燃焼室5外でヘッドカバー23上方に設けられたモータ8によって回転可能なファン6、トリガスイッチ12によって点火される点火プラグ9、燃焼室5外に設けた可燃性ガスを内含するガスボンベ7から供給される可燃性ガスを噴射する噴射口、突起状に突き出たリブ24がある。燃焼室枠15はプッシュレバー21と連接しており、また、ロッド202、カム203、トリガブラケット201を介してトリガスイッチ12とも連接している。ハウジング14の下方に釘(図示せず)を充填したマガジン13と、マガジン13が釘を給送し、ピストン10下方にセットし案内するテールカバー1が取り付けられている。三角形状のカム203は、ピボットブッシュ207を回転軸として揺動可能に設けられており、一端には開口したスロット206があり、ブラケット201上のピボットピン205を係止している。もう一端側は、カム突出部208となりロッド202を係止している。
【0004】
図のように、プッシュレバー21を木材27に押付けると、プッシュレバー21と共に燃焼室枠15、ロッド202が上昇する。燃焼室枠15の上昇により外気に対し閉鎖した燃焼室5が形成され、その後連動して燃焼室5内にガスボンベ7内の可燃性ガスが噴射口より噴射され、その後ファン6が回転し、可燃性ガスと空気が混合攪拌される。またロッド202の上昇により、ロッド202の下端とカム203のカム突出部208との間にクリアランスができ、カム203が回転可能になり、カム203に連接したトリガブラケット201が上昇可能となり、従ってトリガスイッチ12が上昇可能すなわちオンすることが可能な状態となる。
【0005】
ここで、トリガスイッチ12をオンすると、点火プラグ9が火花放電をし可燃性ガスと空気との混合気に点火する。ガスの燃焼・膨張によってピストン10が下方へ駆動され、ドライバブレード16によってテールカバー1内の釘を木材27に打込む。ピストン10が下死点近くまで下降すると、シリンダ4の排気穴がピストン10の上室と連通し、逆止弁を通して高温・高圧の燃焼ガスが排気され、燃焼室5内の圧力が低下する。と同時に、燃焼室5やシリンダ4の内壁に燃焼ガスの熱が伝達・吸収されて急冷され、さらに燃焼室5内の圧力が低下する。大気圧まで低下すると、逆止弁が閉鎖し排気しなくなる。この状態で上記急冷が続き、ピストン10の上室は負圧になり(「熱真空」という)、ピストン10の下面は大気圧であるので、差圧でピストン10は上昇し初期の上死点位置に戻される。その後、工具本体を持上げ、プッシュレバー21を木材27から離し、トリガスイッチ12をオフすると、カム203が回転してロッド202や燃焼室枠15も下降して、閉鎖していた燃焼室5が大気に開放される。ファン6は継続して回転しているので、燃焼室5内の残燃焼ガスを掃気して新鮮な空気と入換え、次の釘が打込める初期状態に戻る。
【0006】
この従来の一つの特徴は、トリガスイッチ12をオフするまで燃焼室5の大気への開放ができないことである。今、図5の状態から工具本体を持上げて、プッシュレバー21と木材27とが接触しないようにした場合でも、トリガスイッチ12をオンしたままであると、ロッド202の下端にカム突出部208が突当たりロッド202の下降が不可能となる。すなわち、ロッド202に連接した燃焼室枠15の下降が不可能となり、燃焼室5は図5と同様密閉状態を保持する。このトリガスイッチ12をオンしている間に、ピストン10が初期の上死点位置に戻る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の工具のピストン10の実際の変位を見ると、図6中のAとなり、その時のピストン10上室の圧力はBとなる。ピストン10は燃焼ガスの膨張(爆発)により、一気に時刻T1で下死点に達しバウンドする。その後、燃焼ガスが冷却されて負圧になるまですなわち時刻T1〜T2の間ピストン10は下死点に止まる。時刻T2を過ぎ冷却が進みピストン10上室が負圧になるとピストン10が戻り(上昇)始める。しかしピストン10が戻る(上昇する)時、密閉されているピストン10の上室の容積が圧縮されて圧力上昇し、このピストン10の上室内の残留燃焼ガスの冷却による圧力低下がそれに追い付かないので、負圧量は徐々に小さくなり、時刻T3を過ぎると正圧になってしまう。燃焼ガスの冷却も続くので、前記正圧も徐々に小さくなり、時刻T6を過ぎるとまた負圧となる。そして上記のような現象を繰り返して時刻T8でピストン10が上死点に戻る。この間、特に時刻T3〜T6の圧力正圧域付近の時刻T4〜T7でピストン10の変位が顕著に停滞気味になることが分かった。
【0008】
上記のようなピストン10の動きでは、釘打ちの作業効率アップのため速打ちをする時にあまり速くできないという欠点があった。特に、トリガスイッチ12をオンしたまま木材27へのプッシュレバー21の押付け・離しの繰り返しで打ち付けるいわゆる「連発打ち」で速打ちを可能とした燃焼式打込み工具の場合、問題となり作業効率向上が図れないという欠点があった。
【0009】
本発明の目的は、上記した欠点をなくし、ピストンの戻り速度を速くし、速打ちを可能として釘打ちの作業効率をアップし、ひいては作業者の疲労の軽減を図り、操作性の向上を図ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、燃焼室枠に開口穴と開口穴開放抑止材を設け、打込み初期には開口穴を閉鎖し、ピストンが駆動され下死点到達後の初期位置に戻る工程で、ピストンの上室の容積縮小によりピストンの上室が大気圧より上昇した時のみ、開放抑止材を駆動させて燃焼室枠の開口穴を大気に開放するすることにより達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を示す図1〜図4を参照して説明する。
図1に操作前の初期状態を示す。基本的構成は図5の従来例とほぼ同じであり、燃焼から掃気までの動作もほぼ同じであるので簡単に説明する(ただし、図5は工具本体を木材27に押付けて燃焼室5を閉鎖した状態である)。図1において、本体枠を形成するハウジング14内に固定されたシリンダ4とヘッドカバー23があり、その中間位置にプッシュレバー21と連接している燃焼室枠15がばねにより下方に付勢されて上下動可能に取り付いている。シリンダ4の上方とヘッドカバー23下方にシール部28、29があるが、流路25、30が外気と連通しており、燃焼室5は密閉されていない。シリンダ4内には、ドライバブレード16のついたピストン10が上下動可能に案内されており、シリンダ4の下方に逆止弁31が設けられた排気穴3がある。燃焼室5内には、モータ8によって回転されるファン6、ガスボンベ7からの可燃性ガスを噴射する噴射口22、点火プラグ9の点火部、突起状のリブ24がある。ハウジング4のハンドル11にはトリガスイッチ12、またハウジング4内には工具本体が木材27に押付けられて燃焼室枠15がストローク上端にあることを検出するヘッドスイッチ(図示せず)がある。特徴的なのは、燃焼室枠15に開口穴71、逆止弁72、ソレノイド74が設けられていることである。この部分の拡大図を図2に示す。打込み初期には、ソレノイド74の軸73が出ている状態で逆止弁72を押圧し、開口穴71を閉鎖しており該開口穴71を通しての空気・ガス等の出入りはできない。図4に制御回路のブロック図を示す。ソレノイドタイマ(排気)とソレノイド駆動回路(排気)により、ソレノイド74を制御する。なお励磁されて突出する軸52により燃焼室枠15が下降すなわち燃焼室5が大気に開放するのを阻止するソレノイド51がハウジング14の外側に設けられている。
【0012】
この状態でプッシュレバー21を木材27に押付けると、燃焼室枠15が上昇し、流路25、30はシール部28、29により閉鎖されて、燃焼室5は大気に対し密閉された空間となり、燃焼室5内にガスボンベ7内の可燃性ガスが噴射口22より噴射され、ファン6が回転し可燃性ガスと空気が混合攪拌される。次に、トリガスイッチ12をオンすると、点火回路(図示せず)により点火プラグ9が点火され、混合気の燃焼・膨張によりピストン10を下方に駆動し、釘を木材27に打込む。ピストン10が排気穴3より下方に下がると、ピストン10上室の燃焼ガスを排気穴3より排気する。ピストン10上室が大気圧まで低下すると、逆止弁31が閉鎖し、その後の残留燃焼ガスの伝熱、吸収による急冷で、ピストン10上室の圧力は更に低下して負圧となり、ピストン10を上昇させ初期位置に戻す。ピストン10が初期位置に戻るまで、ソレノイド51、軸52により燃焼室枠15を上昇した位置すなわちピストン10の上室を密閉した位置で係止して、上記熱真空を保持しておく。
【0013】
ピストン10の変位とピストン10上室の圧力の関係を図7に示す。図7中Aがピストン10の変位、Bがピストン10上室の圧力を示す。ピストン10の戻り工程において、図7に示す時刻T12〜T13間に、図3に示すようにソレノイド74を駆動させて、軸73を図2の初期状態から引き込ませて逆止弁72の押圧を解き、逆止弁72が動けるようにする。この時刻T12〜T13間では、ピストン10の上室は大気圧より低い(負圧である)ので、ソレノイド74の押圧がなくても逆止弁72は開口穴71を閉鎖し続け負圧を保つ。更にピストン10が上昇し続け、ピストン10の上室の容積が圧縮されることによりピストン10の上室の圧力が上昇し、時刻T13で大気圧より高く(正圧に)なろうとする。しかし、この時逆止弁72はフリーとなっているので、図3に示すように逆止弁72は開口穴71を開放し、開口穴71から圧力を逃がしピストン10の上室が大気圧より高くなることはない。更にピストン10が上昇を続けても時刻T13〜T14間のようにピストン10上室の圧力は0気圧(ゲージ圧)を保ち、ピストン10の変位停滞域がなく、ピストン10が従来よりスムーズに速く上昇する。時刻T14〜T16間にソレノイド74を駆動して軸73、逆止弁72を初期状態すなわち開口穴71を閉鎖状態とすると、ピストン10は上昇する。その後、ピストン10上室の残留燃焼ガスの冷却により時刻T14を過ぎるとピストン10上室の圧力が低下して負圧となり、ピストン10が上死点に戻って、ピストン10の戻りが完了する。
【0014】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ピストンの下死点到達後の初期位置への戻りを速くスムーズにしたので、釘打ち動作の1サイクルを速くすることができ、釘打ち作業の効率をアップでき、ひいては作業者の疲労の軽減を図り、操作性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明燃焼式打込み工具の初期状態を示す部分断面図。
【図2】図1の主要部を示す拡大部分断面図。
【図3】図2の動作時を示す主要部の拡大部分断面図。
【図4】本発明燃焼式打込み工具の制御回路の一例を示すブロック図。
【図5】従来の燃焼式打込み工具の動作時を示す部分断面図。
【図6】従来の燃焼式打込み工具の動作説明グラフ。
【図7】本発明燃焼式打込み工具の動作説明グラフ。
【符号の説明】
4はシリンダ、5は燃焼室、6はファン、7はガスボンベ、8はモータ、9は点火プラグ、10はピストン、15は燃焼室枠、71は開口穴、72は逆止弁、74はソレノイドである。

Claims (2)

  1. 工具本体を形成するハウジングと、
    該本体下方に設けられたプッシュレバーと連接し、上下動可能に前記ハウジング内に支持された燃焼室枠と、
    該燃焼室枠の上下動に応じて、大気に連通する流路を開閉する手段と、
    前記燃焼室枠が外気と遮断されたときに形成される燃焼室に噴射されるガスに点火する点火プラグと、
    前記ハウジング内に配置されるシリンダと、
    該シリンダ内に配置され、上死点と下死点との間を上下動可能なピストンと、
    該ピストンに接続され、締結具を被加工物に打込むドライバブレードとを備えた燃焼式打込み工具であって、
    前記燃焼室枠に、大気に連通する開口部を設けると共に、該開口部に逆止弁を設け、前記ピストンが下死点から上死点に移動するときのピストン上室の圧力が、大気圧より大きくなったときに該逆止弁を動作させて、前記ピストン上室を大気と連通させることを特徴とした燃焼式打込み工具。
  2. 工具本体を形成するハウジングと、
    該本体下方に設けられたプッシュレバーと連接し、上下動可能に前記ハウジング内に支持された燃焼室枠と、
    該燃焼室枠の上下動に応じて、大気に連通する流路を開閉する手段と、
    前記燃焼室枠が外気と遮断されたときに形成される燃焼室に噴射されるガスに点火する点火プラグと、
    前記ハウジング内に配置されるシリンダと、
    該シリンダ内に配置され、上死点と下死点との間を上下動可能なピストンと、
    該ピストンに接続され、締結具を被加工物に打込むドライバブレードとを備えた燃焼式打込み工具であって、
    前記燃焼室枠に、大気に連通する開口部を設け、該開口部に逆止弁を設けると共に、前記逆止弁を動作するためのソレノイドと、該ソレノイドを制御する回路手段を設け、該回路手段は前記ピストンが下死点から上死点に移動するときに前記ソレノイドを動作させて前記逆止弁の押圧を解き、前記ピストン上室の圧力が大気圧より大きくなったときに前記逆止弁を動作させて前記ピストン上室を大気と連通させることを特徴とする燃焼式打込み工具。
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