JP4539826B2

JP4539826B2 - 打込機

Info

Publication number: JP4539826B2
Application number: JP2004203680A
Authority: JP
Inventors: 禎紀石沢; 宏樹北川; 昌史西田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: TWI318160B; US20060016845A1; TW200626315A; US7322501B2; JP2006021301A

Description

本発明は、圧縮空気を動力源として釘を木材に打込む打込機に関し、特にピストンを上死点で保持する技術とバンパを冷却する技術に関するものである。

バンパは、打込み時のピストンの余剰エネルギを吸収して発熱する。近年、打込機の高出力化に伴って、バンパの耐久性を向上させることが求められている。

特許文献１には次の記載がある。止具を打込んだ後に圧縮空気を大気に放出する排気通路を、シリンダー外周部に接触するように設置することにより、排気通路内で断熱膨張して温度低下した圧縮空気がシリンダーを冷却する。

特許文献２には、戻り空気室とシリンダ内部とを連通させる穴を、シリンダの半径方向に対して水平方向で角度をもって設けることにより、バンパ外周に旋回流が発生し、バンパを冷却する。

また図１０乃び図１１に示すような打込機がある。この打込機の構成は、以下述べるピストン５、Ｏリング７及びシリンダ６の構成以外は、基本的に図１に示す本発明の実施の形態に係る打込機と同様の構成を有する。また各部の名称・符号を共通に使用している。

Ｏリング７の外径をシリンダ６の小径部６ａの内径よりわずかに大きく、Ｏリング７の内径とピストン５の溝５ａの外径は隙間ができるように設計されている。図１０に示すように、空隙に図１に示す戻り室８からの圧縮空気が流入することによってＯリング７は矢印のように外径方向に押圧され、Ａ点及びＣ点でシールする。Ｏリング７全体としては、Ｏリング７中心Ｏから、Ａ点、Ｃ点の中点に向かう矢印Ｄのように力が働く。

シリンダ６は、上端に大径部６ｃが形成され、大径部６ｃから下方に斜面６ｂが延び、小径部６ａに繋がる。大径部６ｃとＯリング７との間の隙間は直径方向で約２．４ｍｍ程度である。ピストン５が図１０に示す位置にある時は、ピストン５と小径部６ａとが接触してシールが形成される。ピストンが５が図１１に示す位置にある時は、ピストン５と大径部６ｃとの間に隙間が生じる。

従って、打込み動作後にピストン５がピストン５の下方からの圧縮空気によって上死点側に戻される時に、ピストン５が図１０に示す位置にある時は、ピストン５とシリンダ６との間から圧縮空気が漏れることがなく、全ての圧縮空気が図１に示すバンパ１７を経由して隙間２６から排気される。ピストンが図１１に示す位置すなわち上死点付近に戻った時は、ピストン５とシリンダ６との間の隙間からも圧縮空気が排気されるため、バンパ１７に当たる空気の流れは小さくなる。

特開２００３−２３６７６８号公報

特開２００２−３２１１６８号公報

特許文献１又は特許文献２に記載された構成は、製造が困難であり実現が難しい。また図１０及び図１１に示す打込機では、バンパ１７の冷却が不十分である。

本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、バンパの耐久性が高い打込機を提供することにある。

外枠部と、該外枠部に収容されるシリンダと、該シリンダ内を上下方向に往復動可能なピストンであって、外周に環状の溝を有するピストンと、該シリンダ内周と摺動可能に該溝に設けられるＯリングと、該ピストンから下方に延びるドライバブレードと、該ピストンが下死点に位置する時に当接するバンパと、該シリンダの外周に設けられる戻り室と、該シリンダ内の該ピストン下方の空間と該戻り室とを連通させる第１の空気通路と、該外枠部から下方に延びる射出部であって、該ドライバブレードを案内する射出部と、該ドライバブレードと該射出口との間の隙間によって形成される第２の空気通路と、を有する打込機において、該シリンダは、該ピストンが上死点に位置する時に該Ｏリングが当接する部分を他の部分よりも大径に形成してなる大径部と、該大径部よりも下方に形成される小径部とを有し、ピストンが上死点から下死点までのいずれの位置にある時でも、該Ｏリング外周と該シリンダ内周との間には締め代を有すると共に、該Ｏリング内周と該溝外周との間には隙間を有するように構成する。

このようにすれば、ピストンが上死点に戻った時に、ピストンとシリンダとの間は確実にシールされ、戻り室の圧縮空気は全てバンパの周囲を通って、第２の通路から排気される。従って、バンパがよく冷却されて耐久性が向上する。またピストンがいずれの位置にある時でも、圧縮空気が隙間に入ってＯリングを押し広げる。よって、シリンダ内周との間の接触力が小さいまま保たれ、Ｏリングとシリンダとの摩擦ロスを小さくすることができる。

また、該Ｏリング外径を、該Ｏリングと該大径部との間の隙間が直径方向で０ｍｍより大きく１．２ｍｍ以下となり、且つ該小径部内径が該Ｏリング外径よりも小さくなるように構成し、該ピストンが上死点から下死点までのいずれの位置にある時でも該Ｏリング内周と該溝外周との間には隙間を有するように構成してもよい。なお、この隙間は大径部６ｃ内径とＯリング７外径との差として計算する。

このようにすれば、ピストンが上死点に戻った時に、戻り室からの圧縮空気の圧力が小さくなるとピストンとシリンダとの間に隙間が生ずるものの、戻り室からの圧縮空気の圧力が大きい間は、ピストンとシリンダとの間がシールされ、戻り室の圧縮空気は全てバンパの周囲を通って、第２の通路から排気される。従って、バンパがよく冷却されて耐久性が向上する。またピストンがいずれの位置にある時でも、圧縮空気が隙間に入ってＯリングを押し広げる。よって、シリンダ内周との間の接触力が小さいまま保たれ、Ｏリングとシリンダとの摩擦ロスを小さくすることができる。

請求項１記載の発明によれば、バンパの耐久性が高い打込機を提供することができる。

打込機１の構成について、図１乃至図９を参照しながら説明する。

図１に示すように、木材２等の被打込材に打撃して釘３を打ち込むためのドライバブレード４と、圧縮空気の圧力を受けて上下に摺動するピストン５が設けられ、ドライバブレード４と一体に連結されている。ピストン５外周にはシリンダ６とピストン５をシールするためのゴム製のＯリング７が冠着されている。

Ｏリング７の外径はシリンダ６の小径部６ａの内径よりわずかに大きいように（すなわち締め代をもつように）設定される。また図２に示すように、Ｏリング７の内径とピストン５の溝５ａの外径は空隙ができるように設計されている。戻り室８からの圧縮空気が空隙に流入することによってＯリング７には矢印のように圧力が加わる。これにより、Ｏリング７中心Ｏから、Ａ点とＣ点との中点に向かう矢印Ｅの方向に力が働き、Ａ点及びＣ点でシールする。

外枠部であるボデー９のほぼ中心に、図示せぬコンプレッサー等からの圧縮空気を貯溜する蓄圧室１０と、シリンダ６下方外周にピストン５を下死点から上死点へ復帰させるための圧縮空気を貯溜する戻り室８を備えている。シリンダ６には蓄圧室１０からシリンダ６に流入した圧縮空気が戻り室８方向にのみ流入するように、ゴム等の可とう性材料からなる逆止弁１１を備えた空気通路１２と、シリンダ６内のピストン５下側と戻り室８を連通してピストン５を上死点に復帰させるための第１の空気通路である空気通路１３が設けられている。

シリンダ６の上端には内径が大きい大径部６ｃが設けられている。大径部６ｃの内径はＯリング７の外径よりも小さく設定される。すなわち、大径部６ｃとＯリング７との間に締め代を有する。大径部６ｃの下方には小径部６ａが設けられ、大径部６ｃと小径部６ａとの間は緩やかな斜面６ｂでつながっている。

また、打込機１の打ち込みエネルギーは木材２の硬さが変化しても釘３を面一に打ち込めるように余裕がある。ピストン５下死点にはドライバブレード４で釘３を打ち込んだ後の余剰エネルギーを吸収するためのゴム等の弾性体からなるバンパ１７が設けてある。バンパ１７は変形することによって運動エネルギーを熱エネルギー、音、ピストンの変形、他に変換している。熱はバンパ１７の外周にある空気通路１３を通過する圧縮空気によって冷却されながら、ノーズ１８及びボデー９を経て、ボデー９表面から大気に放出される。

射出部であるノーズ１８は、ドライバブレード４、釘３を案内している。図４に示すように、ノーズ１８とドライバブレード４との間には小さな隙間と、その上方に大きな隙間２６が設けられる。ピストン５が上死点付近に位置するときに、ドライバブレード４先端が隙間２６下端よりも上方に位置するように設定されている。ドライバブレード４とノーズ１８との間の小さな隙間及び大きな隙間２６によって第２の空気通路が形成される。

上記構成の打込機１による打込み動作について、図１乃至図９を参照しながら説明する。

図１は、打込機１本体に図示せぬコンプレッサー及びエアホースをつないで圧縮空気を貯溜した状態を示す。圧縮空気は蓄圧室１０に蓄積されている。

トリガ１９の引き操作およびプッシュレバー２０の木材２への押し当て操作の両方を行ない、トリガバルブ２１をＯＮにすると、メインバルブ２２が上死点側に移動し、蓄圧室１０とシリンダ６内のピストン５上側が連通する。また、蓄圧室１０と空気通路２３が遮断される。

蓄圧室１０からシリンダ６内のピストン５上側に流入した圧縮空気によってピストン５は急激に下死点側に移動しながら釘３を打ち込む。シリンダ６内のピストン５下側の空気は、空気通路１３を介して戻り室８に流入し、ピストン５が空気通路１２を通過すると、ピストン５上側の圧縮空気の一部が空気通路１２を介して戻り室８に流入する。ピストン５は下死点でバンパ１７に接触、変形し、余剰エネルギーが吸収される。

トリガ１９を戻すかプッシュレバー２０の木材２への押し当て操作をやめて、トリガバルブ２１をＯＦＦにすると、メインバルブ２２が下死点側に移動する。

メインバルブ２２が閉じ、蓄圧室１０とシリンダ６内のピストン５上側が遮断され、エキゾーストラバー２４によって、シリンダ６内のピストン５上側と大気が連通し、ピストン５上側の圧縮空気は空気通路２３を介して排気穴２５から大気に排気される。ピストン５の上面と下面とで圧力差が生じ、戻り室８に蓄積された圧縮空気によってピストン５下側が押圧され、ピストン５は急激に上死点側に移動する。

ピストン５が上死点に復帰する直前の状態について、図２を参照しながら説明する。

戻り室８からの圧縮空気がピストン５のピストン５の溝５a内に流入し、矢印のようにＯリング７を矢印Eの方向に押圧し、シリンダ６とはＡ点でシールし、ピストン５とはＣ点でシールしている。ドライバブレード４とノーズ１８の間の隙間２６は図４の状態にあり、まだ開いていない。

Ｏリング７が斜面６ｂを通過している時の状態について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３に示すように、戻り室８からの圧縮空気がピストンの溝５a内に流入し、矢印F方向にＯリング７を押圧し、シリンダ６とはＡ点でシールし、ピストン５とはＣ点でシールしている。また図４に示すように、ピストン５がまだ上死点に戻っていないので、ドライバブレード４とノーズ１８の間の隙間２６はまだ開いていない。

Ｏリング７が上死点に戻り、戻り室８からの圧縮空気が大気圧よりも高い時の状態について、図５を参照しながら説明する。

図２と同様に、戻り室８からの圧縮空気がピストンの溝５a内に流入し、矢印G方向にＯリング７を押圧し、シリンダ６とはＡ点でシールし、ピストン５とはＣ点でシールしている。従来の図１１及び図１２に示す打込機とは異なり、大径部６ｃとＯリング７との間に締め代を持たせている。これにより、大径部６ｃとＯリング７外径の間には、隙間１４が生じず、戻り室８の余剰圧縮空気は排出されない。また、図６に示すように、ドライバブレード４とノーズ１８の間の隙間２６が開き、戻り室８の余剰圧縮空気は全て空気通路１３を介してバンパ１７外周及び内側を経て、隙間２６から排気される。従って、全ての圧縮空気がバンパ１７の冷却に用いられる。

Ｏリング７が上死点に戻り、戻り室８の余剰な圧縮空気が排出され、大気圧程度になった時の状態について、図７を参照しながら説明する。

Ｏリング７の外周側への圧縮空気による押圧力がなくなっている。しかし、Ｏリング７外径は、小径部６ａ内径より大きいのでＯリング７が斜面６ｂに掛止する。従って、ピストン５が自重で下死点方向に落下することはない。

以上が、１本の釘３を木材２に打ち込む行程である。

Ｏリング７が摩耗した時の状態について、図９を参照しながら説明する。

図９は、Ｏリング７が上死点に戻り、戻り室８の余剰な圧縮空気が、隙間２６から排出され、大気圧になったときの摩耗したＯリング７の状態を示している。Ｏリング７の外周側への圧縮空気による押圧力がなくなり、破線形状から実線形状に縮小する。Ｏリング７外径が図９に示す程度まで摩耗していると、Ｏリング７外径が小径部６ａ内径よりも小さくなり、もはやピストン５は上死点で保持されず、ピストン５の自重によって下死点方向に移動する。これにより、作業者はＯリング７が使用できる限界よりも摩耗したことを知ることができる。なお、この程度の摩耗量ではまだ、Ｏリング７が圧縮空気によって押し広げられた状態では、ピストン５を小径部６ａに直接接触しない程度に案内することはできる。従って、ピストン５が自重で落下するようになった時点では、ピストン５及び小径部６ａが傷つけ合うことはないので、この時点でＯリング７を新品と交換すれば、被害が拡大する前に打込機を良好な状態に戻すことができる。

第２の実施の形態について、図８を参照しながら説明する。

図８は、Ｏリング７が上死点に戻り、戻り室８の余剰な圧縮空気が、隙間２６から排出され、大気圧になったときの状態を示している。この実施の形態では、Ｏリング７外径を、圧縮空気がない状態でＯリング７と大径部６ｃとの間の隙間が直径方向で０ｍｍより大きく１．２ｍｍ以下とし、且つ小径部６ａ内径がＯリング７外径よりも小さくなるように構成する。従来の隙間が２．４ｍｍ程度であったのに対して、隙間を小さく設定してある。なお、この隙間は大径部６ｃ内径とＯリング７外径との差として計算する。圧縮空気の圧力が高いうちは、Ｏリング７が押し広げられて、図８の破線に示すでシールが形成される。この時、第１の実施の形態と同様に、圧縮空気が隙間２６を経て排気され、バンパ１７の冷却に用いられる。圧縮空気の圧力が小さくなると、Ｏリング７は図８の破線でしめす形状から実線で示す形状に縮小し、大径部６ｃとＯリング７との間には隙間１４が生ずる。この状態になると、隙間２６に加えて隙間１４からも圧縮空気が排気される。なお、Ｏリング７外径は小径部６ａ内径より大きいので、圧縮空気の圧力が小さくなった時でも、Ｏリング７が斜面６ｂに掛止する。従って、ピストン５が自重で下死点方向に落下することはない。

第１の実施の形態ではピストン５が上死点付近にある時に、ピストン５とシリンダ７との間は常にシールされているのに対して、第２の実施の形態では圧縮空気の圧力がある程度高い時にはシールされており、圧縮空気が排気されるに従って圧力が小さくなると、隙間が生ずる。従って、第１の実施の形態に比べればバンパ１７を冷却する作用がわずかに劣るが、従来のピストン５が上死点付近にある時には圧力の大きさに関わらず常に隙間が生じていた構成と比べれば、バンパ１７を冷却する作用が優れている。

本発明の実施の形態に係る打込機の全体構造図本発明の実施の形態に係る打込機において、Ｏリングがシリンダの小径部と摺動している状態を示すＡ部拡大図本発明の実施の形態に係る打込機において、Ｏリングがシリンダの斜面と摺動している状態を示すＡ部拡大図本発明の実施の形態に係る打込機において、ピストンが上死点に戻る前のドライバブレードの位置を示すＢ部拡大図本発明の実施の形態に係る打込機において、Ｏリングがシリンダの大径部と摺動している状態を示すＡ部拡大図本発明の実施の形態に係る打込機において、ピストンが上死点に戻った時のドライバブレードの位置を示すＢ部拡大図本発明の実施の形態に係る打込機において、Ｏリングがシリンダの斜面と係合している状態を示すＡ部拡大図本発明の第２の実施の形態に係る打込機において、Ｏリングとシリンダの大径部との間で隙間が生じた状態を示すＡ部拡大図本発明の実施の形態に係る打込機において、Ｏリングが摩耗した状態を示すＡ部拡大図従来の打込機において、Ｏリングがシリンダの小径部と摺動している状態を示す要部拡大図従来の打込機において、Ｏリングが上死点に戻った状態を示す要部拡大図

符号の説明

１打込機
２木材
３釘
４ドライバブレード
５ピストン
５ａ溝
６シリンダ
６a 小径部６ｂ斜面６ｃ大径部
７Ｏリング
８戻り室
９ボデー
１０蓄圧室
１１逆止弁
１２空気通路
１３空気通路
１４隙間
１７バンパ
１８ノーズ
１９トリガ
２０プッシュレバー
２１トリガバルブ
２２メインバルブ
２３空気通路
２４エキゾーストラバー
２５排気穴
２６隙間

Claims

外枠部と、
該外枠部に収容されるシリンダと、
該シリンダ内を上下方向に往復動可能なピストンであって、外周に環状の溝を有するピストンと、
該シリンダ内周と摺動可能に該溝に設けられるＯリングと、
該ピストンから下方に延びるドライバブレードと、
該ピストンが下死点に位置する時に当接するバンパと、
該シリンダの外周に設けられる戻り室と、
該シリンダ内の該ピストン下方の空間と該戻り室とを連通させる第１の空気通路と、
該外枠部から下方に延びる射出部であって、該ドライバブレードを案内する射出部と、
該ドライバブレードと該射出口との間の隙間によって形成される第２の空気通路と、
を有する打込機において、
該シリンダは、該ピストンが上死点に位置する時に該Ｏリングが当接する部分を他の部分よりも大径に形成してなる大径部と、該大径部よりも下方に形成される小径部とを有し、ピストンが上死点から下死点までのいずれの位置にある時でも、該Ｏリング外周と該シリンダ内周との間には締め代を有すると共に、該Ｏリング内周と該溝外周との間には隙間を有することを特徴とする打込機。