JP5062077B2 - 空気圧式ネジ打込み機 - Google Patents

Description

本発明は、打込みネジを打撃し、さらにエアモータでネジ締めした後に、所定のネジ締め込み位置でエアモータを停止させる停止機構を備えた空気圧式ネジ打込み機に関する。

一般に、空気圧式ネジ打込み機は被打込み材に対して打込みネジを軽く打込んだ後にしっかりと締め込むものであり、このような打込みとネジ締め込みの工程に応じ、それぞれ打込みネジを打撃する打撃機構と、打込みネジを回転させるネジ締め込み機構とが設けられている。打撃機構は、打撃シリンダ内に摺動自在に収容された打撃ピストンにドライバビットを一体に結合し、トリガの操作によってメインバルブを作動させ、圧縮エアを貯留するメインエアチャンバを上記打撃シリンダに対して開閉し、圧縮エアを打撃シリンダに対して供給して打撃ピストンを駆動するものである。これに対し、ネジ締め込み機構は、エアモータを利用して上記ドライバビットを回転させるものである。

また、ネジ打込み機には、打込みネジを射出するノーズ部に沿ってコンタクトアームを摺動自在に保持し、上記ノーズ部から打込み方向に突出するように付勢しておき、その先端を被打込み材に押し付けたときに、他端部がコンタクトアームストッパに突き当たってそれ以上は動かないようにロックされるとともに、トリガの操作が有効となるようにする安全装置が知られている。そして、さらに上記コンタクトアームを利用し、トリガを操作して打撃機構が作動するのとほぼ同時にコンタクトアームストッパによるコンタクトアームのロックが解除され、エアモータにより打込みネジが締め込まれ、打込みネジが所定のねじ込みになると、エアモータが自動的に停止させてねじ込みの深さが一定になるように制御する自動停止機構が知られている。

これは２つのバルブを備え、メインエアチャンバに接続するブローバックチャンバの圧力上昇に伴って排気バルブに対する圧縮エアの供給と、コンタクトアームによるストップバルブのバルブステムの外部入力とにより、ネジ頭部が被打込み材と面一になったときにエアモータを停止するように制御するものである（特許文献１参照）。

また、２軸に配置した２つのバルブのほかにＬ字形弁体（Ｌ字形の金属部の先端にゴムを取り付けたもの）を付加した構造のものも知られている（特許文献２参照）
特許第３５７０４９１号

しかしながら、特許文献１のものは、Ｌ字形弁体は板金とゴムという異種材料を組み合わせて使っているので、部品点数が多く、分別廃棄も面倒であるほか、バルブが２軸に配置されているから構造も複雑になり、またバルブのレイアウトも大きくならざるを得ず、コストも高くなるという欠点があった。

本発明は上記問題点を解消し、構造が簡単で、部品点数も削減することができ、レイアウトも小さくすることができる空気圧式ネジ打込み機におけるエアモータの停止機構を備えた空気圧式ネジ打込み機を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、工具本体にはメインエアチャンバ内の圧縮エアを打撃シリンダ内に供給してその内部の打撃ピストンに一体に結合したドライバビットを下方に打込み作動させる打撃機構と、上記圧縮エアで作動するエアモータにより上記ドライバビットを回転駆動させるねじ締め込み機構とを備え、上記打撃機構によりドライバビットが工具本体の先端に設けられたノーズ部内の打込みネジを打撃し、さらにねじ締め込み機構により上記打込みネジを締め込んだ後、上記エアモータを停止させる、空気圧式ネジ打込み機におけるエアモータの停止制御機構において、上記メインエアチャンバとエアモータとの間のエア通路にバルブハウジングを設け、バルブハウジングの内部には上記エア通路を開閉するストップバルブピストンとこのストップバルブピストンを開閉作動させるストップバルブステムとを同軸上に設け、上記ストップバルブステムの下部には、打撃シリンダに通じる第１の管路と第２の管路とを上下に形成し、ストップバルブステムが下死点から上動するときに上記第２の管路と第１の管路とを順に閉じるように配置し、上記打撃シリンダからの圧縮エアは打込み作動時に打撃ピストンが下死点に到達したときにタイマーチャンバを介して上記第１の管路と第２の管路とに供給し、先端が上記ノーズ部から突出して打ち込み方向に摺動自在に設けられたコンタクト部材の基部を上記ストップバルブステムと係合可能に設け、打ち込み作動した後にエアモータによるネジ締め作動に伴って工具本体が打込みネジとともに下降することにより、コンタクト部材が工具本体に対して上動してストップバルブステムを押し上げることにより第２の管路を閉じ、第１の管路から流出しきれない圧縮エアにより上記ストップバルブステムが上動したとき、これに連動してストップバルブピストンを上記エア通路内の圧縮エアにより遮断作動可能にするともに第１の管路を閉じるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、上記タイマーチャンバの一部を上記打撃ピストンを上死点に復帰させるブローバックチャンバに連通させたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、打ち込み作動した後にエアモータによるネジ締め作動に伴って工具本体が打込みネジとともに下降することにより、工具本体に対して相対的にコンタクト部材が上動するので、コンタクト部材がストップバルブステムを押し上げ、コンタクト部材が第２の管路を閉じる。打ち込み作動後に打撃ピストンが下死点に到達すると、打撃シリンダからタイマーチャンバを介して上記第１の管路と第２の管路とに供給された圧縮エアは、第２の管路が閉じたため、第１の管路からしか流出されないが、第１の管路から流出しきれない圧縮エアによりタイマーチャンバ内の圧力と、タイマーチャンバからの圧縮エアが供給されるバルブハウジング内のバルブストップステムの下部の圧力とが高まって上記ストップバルブステムが上動する。このとき、これに連動してストップバルブピストンが遮断作動可能になるので、上記エア通路内の圧縮エアによりストップバルブピストンが作動してエア通路が遮断される。これにより、エアモータは作動を停止する。

このように、タイマーチャンバ内の圧力が上昇することによってストップバルブステムが作動する構成となっているから、タイマーチャンバの圧力上昇の検出機能を果たす特別のバルブが不要となったので、構造が簡単になり部品点数を削減することができる。

打撃ピストンが下死点に到達して打込みネジを打ち込み、さらにコンタクトアームが上死点に到達して打込みネジの締め込みが終了するが、これらの２つの条件が満足されたとき、ストップバルブステムが作動し、これに連動してストップバルブピストンが作動するようにしたので、コンタクトアームの上死点と打撃ピストンが下死点を１軸に配置された２つのバルブによって検知することができる。したがって、バルブのレイアウトを小さくすることができる。

請求項２に係る発明によれば、タイマーチャンバ内の圧縮エアはブローバックチャンバにも供給されるので、打撃ピストンの上死点への復帰作動を確保することができる。

図１はネジ打込み機の縦断面図を示すものである。このネジ打込み機は工具本体１の内部に打撃機構とねじ締め込み機構とを備えている。打撃機構は打撃シリンダ６と打撃シリンダ６内に摺動自在に設けられた打撃ピストン７と、打撃ピストン７に一体に結合されたドライバビット８とを有し、トリガ２を引き操作することにより、トリガバルブ３を作動し、これに連動してメインバルブ４が上動して開き作動させ、圧縮エアを貯留するメインエアチャンバ５（エア供給源に接続している）から打撃シリンダ６内に圧縮エアを供給してドライバビット８を打込み作動させるものである。また、ねじ締め込み機構（図示せず）は、エアモータ１２の動力によってドライバビット８を締め込み作動させるもので、上記打撃機構の作動開始とほぼ同時に、メインバルブ４が開き作動してメインエアチャンバ５から流入した圧縮空気の一部はエアモータ１２に供給されてドライバビット８に摺動可能に嵌合した回転ギア１３とともにドライバビット８をその軸心のまわりに回転させることにより、ドライバビット８によって打込まれた打込みネジＮをさらに締め込むものである。上述の打撃機構とネジ締め機構は、特開２００１−３５３６７１号公報等により公知の機構である。

なお、上記ネジ打込み機には、安全装置として打込みネジＮを射出するノーズ部１１に沿ってコンタクトアーム（コンタクト部材）１５が摺動可能に配置されている。コンタクトアーム１５は先端はノーズ部１１先端から打込み方向に突出するように付勢され、他端部の一部はトリガ２の近傍に位置し、上記先端を被打込み材Ｐに押し付けたときにのみトリガ２の操作が有効となるように構成されている。

ところで、工具本体１には、ネジ締め機構により上記打込みネジＮを所定のねじ込み深さまで締め込んだ後、上記エアモータ１２は自動的に停止させるように制御する自動停止機構が設けられている。

エアモータ１２の自動停止機構は、メインエアチャンバ５とエアモータ１２との間に設けられたストップバルブによって構成されている。すなわち、図２に示されるように、メインエアチャンバ５からエアモータ１２に通じるエア通路１６の中途部にはバルブハウジング１７が設けられている。このバルブハウジング１７の上端はメインエアチャンバ５に通じるエア通路１６に開口している。なお、エア通路１６はメインバルブ４を介してメインエアチャンバ５に通じている。

バルブハウジング１７は中間の隔壁部１８で上下に分割され、上部ハウジング１７ａにはストップバルブピストン２０が、下部ハウジング１７ｂにはストップバルブステム２１がそれぞれ同軸上に摺動自在に配置されている。上部ハウジング１７ａの上端部は少し拡径して大径部２２をなし、また、下部ハウジング１７ｂの下部は絞られて小径部２３となっている。

ストップバルブピストン２０は管状に形成され、その上下端にはＯリング１９、２４が取り付けられ、上部Ｏリング１９は上部ハウジング１７ａの大径部２２の内径よりも小さいが、その下の部分よりも大きい。したがって、ストップバルブピストン２０は上部Ｏリング１９が大径部２２の内側で摺動できる範囲内で下動可能で、上動時にはエア通路１６を開き、下動時にはエア通路１６を閉じるように作動する。なお、ストップバルブピストン２０は、バルブハウジング１７のバルブ下室２５に設けられた第１のバネ２６により上方に付勢されている。付勢された状態でストップバルブピストン２０は図２のようにエア通路１６を開いている。

ストップバルブステム２１は杆状部２７とピストン部２８とから形成され、杆状部２７はストップバルブピストン２０の中央孔３０に遊びをもって挿入され、中間上部３１はやや大径に形成され、隔壁部１８の中央孔に摺動自在に挿通され、さらに下端にやや大径の膨突部３２が形成されている。中間上部３１の上下部とピストン部２８と膨突部３２にはそれぞれＯリング３３、３４、３５が取り付けられている。ストップバルブステム２１は第２のバネ３６により常時下方に付勢されている。また、下部ハウジング１７ｂのピストン部２８の上室２９にはエア流出孔３７が形成されている。

下部ハウジング１７ｂの下部には、打撃シリンダ６に通じる第１の管路４０と第２の管路４１とが上下に形成されている。第１の管路４０は小径部２３に貫通形成されている。第２の管路４１は小径部２３の下方に開口している。ストップバルブステム２１が下死点から上動するときに上記第２の管路４１と第１の管路４０とを順に閉じるように配置されている。

なお、バルブハウジング１７の下部は開放され、その下方には台座３８が設けられ、台座３８にはプッシャ４２が上下に摺動可能に配置されている。プッシャ４２の上面はストップバルブステム２１の下端に向き合うように形成され、また下面は上記コンタクトアーム１５の上端基部１５ａと係合可能に配置されている。

次に、上記打撃シリンダ６の側壁下部には２つの***４３が貫通形成されている。この***４３は、打撃ピストン７が下死点に到達したときに打撃シリンダ６に開口するように形成されている。

また、打撃シリンダ６の外周には小容積のタイマーチャンバ４４が形成され、タイマーチャンバ４４の外周にはブローバックチャンバ４５が形成されている。打撃シリンダ６の***４３はタイマーチャンバ４４に開口し、またタイマーチャンバ４４の上部とブローバックチャンバ４５とは連通孔４６を介して連通している。

タイマーチャンバ４４と下部ハウジング１７ｂとの間にはエア連通路４７が形成されている。エア連通路４７のタイマーチャンバ４４側の端部は上記***４３の近傍に開口し、バルブハウジング１７側の端部はバルブハウジング１７の小径部２３に開口している。

次に、上記構成の自動停止機構の作動について説明すると、図３に示される初期状態ではノーズ部１１内に打込みネジＮが供給されている。ストップバルブのストップバルブピストン２０は上死点位置にあり、ストップバルブステム２１は下死点位置にある。そこで、トリガ２を操作すると、図４のように、メインバルブ４が開き作動してメインエアチャンバ５内の圧縮エアが打撃シリンダ６内に供給され、ドライバビット８が打込みネジＮを打ち込む。このとき、打込みネジＮの頭部はまだ被打ち込み材Ｐの表面から浮いた状態になっており、打撃ピストン７も下死点よりも上方にあり、圧縮エアにより下方に付勢されている。ところで、メインバルブ４が開くと、圧縮エアは打撃シリンダ６だけでなく、エアモータ１２に通じるエア通路１６にも供給される。このときストップバルブピストン２０は開いているので、図５に示されるように、圧縮エアはエアモータ１２に供給されるから、エアモータ１２が回転し、この回転力はドライバビット８に伝達され、ドライバビット８が回転しながら打込みネジＮを締め込んでいく。そして、ドライバビット８が回転しながら下降し、打撃ピストン７が下死点に到達すると、打撃シリンダ６内の圧縮エアは、打撃シリンダ６に貫通した***４３からタイマーチャンバ４４に流入し、タイマーチャンバ４４の圧力は上昇する。なお、タイマーチャンバ４４内の圧縮エアの一部はブローバックチャンバ４５に供給され、また他の一部は、エア連通路４７を通って下部ハウジング１７ｂに供給される。このとき、ストップバルブステム２１は下死点にあり、最下部の膨突部３２とバルブハウジング１７の小径部２３との間には隙間が形成されているから、上記エア連通路４７に流入した圧縮エアは第１の管路４０と第２の管路４１から大気に流出していく。

なお、エアモータ１２に通じるエア通路１６が開くと、圧縮エアの一部はストップバルブピストン２０の中央孔３０とストップバルブステム２１の上部との間の隙間を通ってバルブ下室２５に供給されるから、該バルブ下室２５の圧力は上昇する。このため、エア通路１６内を通る圧縮エアによってストップバルブピストン２０が下降することがなく、上記エア通路１６を開放状態に確実に保持する。

さらに、図６に示されるように、工具本体１が打込みネジＮの締め込みに伴って下降し、その頭部が被打ち込み材Ｐの表面まで到達すると、工具本体１と相対的に上昇したコンタクトアーム１５が上死点位置に到達するので、その途中でプッシャ４２を押し上げ、プッシャ４２が第２のバネ３６のバネ力に抗してストップバルブステム２１の下面に係合して押し上げるから、膨突部３２のＯリング３５が小径部２３に当接し、第２の管路４１は遮断されてしまう。これにより、ストップバルブステム２１の中間上部３１の上部Ｏリング３３が隙間を塞ぐ。また、上記打撃シリンダ６内の圧縮エアは上記第１の管路４０のみから漏れ出して大気に開放されるが、第１の管路４０からだけでは流出し切れないので、タイマーチャンバ４４内の圧力は上昇し、タイマーチャンバ４４からの圧縮エアが供給されるストップバルブステム２１のピストン部２８の下方に対する圧力も高くなり、図７のように、ストップバルブステム２１がさらに上昇し、第１の管路４０も遮断する。また、ストップバルブステム２１の上昇により、中間上部の下部Ｏリング３４と上部ハウジング１７ａのバルブ下室２５とのシールが外れ、バルブ下室２５内の圧縮エアは下部ハウジング１７ｂのエア流出孔３７から大気に流出する。このため、バルブ下室２５は大気圧に減圧する。

バルブ下室２５が大気圧になると、ストップバルブピストン２０を上方に付勢するのが第１のバネ２６のみになるので、図８に示されるように、エアモータ１２に通じるエア通路１６内のエア圧により、ストップバルブピストン２０は下降し、エア通路１６を遮断する。これにより、エアモータ１２への圧縮エアの供給が断たれるので、エアモータ１２は停止する。

エアモータ１２の停止後、トリガ２を操作してメインバルブ４をメインエアチャンバ５に対して閉じ、排気口に開くように作動させると、打撃シリンダ６内の圧縮エアは排気されて打撃ピストン７が上死点に復帰作動し、エア通路１６内の圧縮エアも排気されるので、ストップバルブピストン２０とストップバルブステム２１も第１のバネ２６と第２のバネ３６とにより初期位置に復帰し、次の打ち込み作動が準備される。

上述のように、打ち込み作動した後にエアモータ１２によるネジ締め作動に伴って工具本体１が打込みネジＮとともに下降することにより、工具本体１に対して相対的にコンタクト部材が上動するので、コンタクト部材がストップバルブステム２１を押し上げ、コンタクト部材が第２の管路４１を閉じる。打ち込み作動後に打撃ピストン７が下死点に到達すると、打撃シリンダ６からタイマーチャンバ４４を介して上記第１の管路４０と第２の管路４１とに供給された圧縮エアは、第２の管路４１が閉じたため、第１の管路４０からしか流出されないが、第１の管路４０から流出しきれない圧縮エアによりタイマーチャンバ４４内の圧力と、タイマーチャンバ４４からの圧縮エアが供給されるバルブハウジング１７内のストップバルブステム２１の下部の圧力とが高まって上記ストップバルブステム２１が上動する。このとき、これに連動してストップバルブピストン２０が遮断作動可能になるので、上記エア通路１６内の圧縮エアによりストップバルブピストン２０が作動してエア通路１６が遮断される。これにより、エアモータ１２は作動を停止する。

このように、タイマーチャンバ４４内の圧力が上昇することによってストップバルブステム２１が作動する構成によって、タイマーチャンバ４４の圧力上昇の検出機能を果たす特別のバルブが不要となったので、構造が簡単になり部品点数を削減することができる。

打撃ピストン７が下死点に到達して打込みネジＮを打ち込み、さらにコンタクトアーム１５が上死点に到達して打込みネジＮの締め込みが終了するが、これらの２つの条件が満足されたとき、ストップバルブステム２１が作動し、これに連動してストップバルブピストン２０が作動するようにしたので、コンタクトアーム１５の上死点と打撃ピストン７が下死点を１軸に配置された２つのバルブによって検知することができる。したがって、バルブのレイアウトを小さくすることができる。

なお、タイマーチャンバ４４内の圧縮エアはブローバックチャンバ４５にも供給されるので、打撃ピストン７の上死点への復帰作動を確保することができる。

ネジ打込み機の縦断面図 エアモータの自動停止機構の縦断面図 初期状態のネジ打込み機の縦断面図 打ち込み作動時のネジ打込み機の縦断面図 打撃ピストンが下死点に到達した状態のネジ打込み機の縦断面図 ネジの締め込みが終了した状態のネジ打込み機の縦断面図 ネジの締め込み終了直後の状態のネジ打込み機の縦断面図 エアモータへの圧縮エアの供給が遮断された状態のネジ打込み機の縦断面図

符号の説明

５ メインエアチャンバ
６ 打撃シリンダ
７ 打撃ピストン
１２ エアモータ
１６ エア通路
１７ バルブハウジング
２０ ストップバルブピストン
２１ ストップバルブステム
４０ 第１の管路
４２ 第２の管路
４４ タイマーチャンバ

Claims (2)

1. 工具本体にはメインエアチャンバ内の圧縮エアを打撃シリンダ内に供給してその内部の打撃ピストンに一体に結合したドライバビットを下方に打込み作動させる打撃機構と、上記圧縮エアで作動するエアモータにより上記ドライバビットを回転駆動させるねじ締め込み機構とを備え、上記打撃機構によりドライバビットが工具本体の先端に設けられたノーズ部内の打込みネジを打撃し、さらにねじ締め込み機構により上記打込みネジを締め込んだ後、上記エアモータを停止させる、空気圧式ネジ打込み機におけるエアモータの停止制御機構において、
   上記メインエアチャンバとエアモータとの間のエア通路にバルブハウジングを設け、バルブハウジングの内部には上記エア通路を開閉するストップバルブピストンとこのストップバルブピストンを開閉作動させるストップバルブステムとを同軸上に設け、
   上記ストップバルブステムの下部には、打撃シリンダに通じる第１の管路と第２の管路とを上下に形成し、ストップバルブステムが下死点から上動するときに上記第２の管路と第１の管路とを順に閉じるように配置し、
   上記打撃シリンダからの圧縮エアは打込み作動時に打撃ピストンが下死点に到達したときにタイマーチャンバを介して上記第１の管路と第２の管路とに供給し、
   先端が上記ノーズ部から突出して打ち込み方向に摺動自在に設けられたコンタクト部材の基部を上記ストップバルブステムと係合可能に設け、
   打ち込み作動した後にエアモータによるネジ締め作動に伴って工具本体が打込みネジとともに下降することにより、コンタクト部材が工具本体に対して上動してストップバルブステムを押し上げることにより第２の管路を閉じ、第１の管路から流出しきれない圧縮エアにより上記ストップバルブステムが上動したとき、これに連動してストップバルブピストンを上記エア通路内の圧縮エアにより遮断作動可能にするともに第１の管路を閉じるようにした
   ことを特徴とする空気圧式ネジ打込み機。
2. 上記タイマーチャンバの一部を上記打撃ピストンを上死点に復帰させるブローバックチャンバに連通させたことを特徴とする、請求項１に記載の空気圧式ネジ打込み機。

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