JP5280184B2 - 打ち込み工具 - Google Patents

Description

この発明は、例えば手持ち式の釘打ち機等の打ち込み工具に関する。

例えば、圧縮エア駆動式の打ち込み工具は、圧縮エアにより往復動するピストンを内装した本体部と、本体部の下部に突き出す状態に設けられて、ピストンに取り付けた打撃用のドライバが挿通される打ち込み通路を有する打ち込み部と、本体部の側部から側方へ延びるハンドル部と、打ち込み部に１本ずつ供給される多数本の打ち込み具を装填できるマガジンを備えている。
この種の打ち込み具では、ハンドル部の基部付近に設けたトリガ形式のスイッチレバーを指先で引き操作すると、本体部のシリンダ上室に圧縮エアが供給されてピストンが下動する。ピストンが圧縮エアの推力によって下動すると、ドライバが打ち込み通路内を下動し、その下動途中で１本の打ち込み具が打撃されて、射出口から打ち出される。
打ち込み完了後に、スイッチレバーの引き操作を解除すると、シリンダ上室が排気されるとともに、ピストン下動時に蓄圧されたリターンエアがシリンダ下室に流入し、このリターンエアによってピストンが上動し、最終的に上死点に戻されて一連の打ち込み動作が完了する。
シリンダの下部には、ピストンが下死点に至った際の衝撃を和らげるためにダンパが取り付けられている。また、シリンダの上部には、ピストンが上死点に戻された際の衝撃を和らげるためにダンパが取り付けられている。このダンパについても、従来様々な工夫がなされている。例えば、反発係数の小さな材料を用いてダンパを製作する技術が提供され、また下記の特許文献に開示されているように、ピストンの上面に突部を設ける一方、上死点用ダンパの下面に凹部を設けて、ピストンが上死点に至った段階で突部を凹部に嵌め込んで弾性的に係合させることによりその衝撃を吸収する技術が提供されている。
実公平6-16671号公報

近年、主として屋根材固定用の打ち込み具として頭部が大径（約１０ｍｍ程度）の打ち込み具（釘）を打撃するための打ち込み工具が提供されている。この種の打ち込み工具では、頭部が大径の打ち込み具を安定して打ち込むために打撃用のドライバが打ち込み具の頭部に合わせて通常よりも太く（約１０ｍｍ）設定されており、また圧縮エアの作動圧も通常の０．８３Ｍｐａに比して高圧（約２．２６Ｍｐａ）に設定されている。
このような高圧タイプの打ち込み工具については、従来のダンパによる衝撃吸収構造では不十分であった。特に上死点用のダンパの衝撃吸収能力が低い場合には、ピストンがダンパから受ける反力によって再び打撃側（下死点側）に跳ね返るリバウンドが発生する。跳ね返る距離は、場合によっては例えば１５ｍｍ程度に達する。
ピストンが上死点に至った後にリバウンドすると、ドライバが再び打ち込み通路内を下動するため、場合によっては次の打ち込み具（次に打ち込まれるためにマガジンから打ち込み通路内に供給された打ち込み具）の頭部が打撃される。次の打ち込み具が、いわゆる連結打ち込み具の最後の打ち込み具である場合には、連結途中の打ち込み具のように後ろ側の打ち込み具との間の結合部材によって位置保持されていないため、ピストンリバウンドによりドライバで打撃されると打ち込み通路内から脱落する不具合が発生する。また、次の打ち込み具が連結打ち込み具の連結途中の打ち込み具である場合であっても、ピストンリバウンドにより打撃されると打ち込み通路内において位置ずれし、これがいわゆるジャミング（打ち込み通路内での釘詰まり）の原因になる場合があった。このピストンリバウンドの問題は高圧タイプに限らず、常圧タイプの打ち込み具についても少なからず発生する問題であった。
このように、特に高圧タイプの打ち込み工具においては、ピストンの跳ね返り（リバウンド）を抑制若しくは防止して次の打ち込み具の打ち込み通路内からの脱落、および打ち込み通路内における釘詰まりを防止する必要があり、そのために主として上死点用のダンパについてより高い衝撃吸収能力が要求される。
本発明は、高圧タイプの打ち込み工具としても好適に用いることができ、ピストンの主として上死点側の衝撃吸収能力が高い打ち込み工具を提供することを目的とする。

上記の課題は、以下の各発明により解決される。
第１の発明は、本体部に内装したシリンダ内を圧縮エアにより往復動するピストンと、ピストンの上死点での衝撃を吸収するためのダンパを備えた打ち込み工具であって、ピストンの上面とダンパの下面の一方にテーパ形の緩衝突部を設け、他方に緩衝突部が嵌り込む緩衝凹部を設け、緩衝凹部の口元内周側の角部を緩衝突部のテーパ面に当接させて、緩衝凹部の口元を拡径方向へ弾性変位させて衝撃を吸収する構成とした打ち込み工具である。
第１の発明によれば、ピストンが上死点に至ると、テーパ形の緩衝突部が緩衝凹部に嵌り込む。テーパ形の緩衝突部が緩衝凹部に嵌り込むと、緩衝突部のテーパ面に緩衝凹部の口元内周側の角部が当接する。口元内周側の角部がテーパ面に当接する結果、当該角部に対して口元を拡径方向に曲げ変形させる外力としてピストンの推力が集中的に付加される。このため、緩衝凹部の口元が効率よく拡径方向に弾性変位することから、ピストンの推力ひいては上死点での衝撃が効率よく吸収される。
このように、緩衝凹部の口元をピストン上動方向に対して直交若しくは交差する方向（拡径方向）に弾性変位させる構成であるので、単に弾性体としてのダンパにピストンの上面を面当たり状態で当接させて当該ダンパをピストン上動方向に押し潰すように弾性変形（座屈）させる構成に比して、緩衝凹部を拡径方向に大きく弾性変位させて当該ピストンのより大きな衝撃を効率よく吸収することができる。このことから、当該衝撃吸収構造によれば、ピストンの上死点でのリバウンドを防止若しくは低減することができるので、次の打ち込み具が打撃されてしまうことを防止することができ、これにより当該次の打ち込み具の打ち込み通路内からの脱落を防止し、また打ち込み通路内での位置ずれを防止していわゆるジャミングの発生を未然に防止することができる。
この明細書において、緩衝凹部の口元が拡径方向（開き方向）に弾性変位するとは、緩衝突部が進入することにより口元が押し拡げられ、緩衝突部が退出すれば元の口径に戻されることを言うものとする。
第２の発明は、第１の発明において、緩衝突部は、ピストンの上面に上側ほど小径となる向きの円錐台形に設けられ、緩衝凹部は、ダンパの下面に円筒形に突き出して設けた衝撃吸収部の内周孔とした打ち込み工具である。
第２の発明によれば、ピストンが上死点に至ると、円錐形の緩衝突部が、ダンパ側の緩衝凹部に嵌り込む。この際に、緩衝突部のテーパ面に、緩衝凹部の口元内周側の角部が線当たり状態で当接し、これにより当該角部にピストンの推力が集中的に付加されて緩衝凹部の口元が拡径方向に弾性的に変位することにより衝撃が吸収される。 ダンパの下面に設けた円筒形の衝撃吸収部の内周孔が緩衝凹部とされていることから、当該衝撃吸収部の肉厚を適切に設定することによりその口元を開き方向に弾性変位させることが容易になる。
第３の発明は、第２の発明において、衝撃吸収部の内周孔が内径が変化しない円柱体形状を有する打ち込み工具である。
第３の発明によれば、ダンパ側の緩衝凹部はテーパ孔ではなく、内径が変化しない円柱体形の孔とされていることから、その口元内周側の角部を、ピストン側の緩衝突部のテーパ面に確実に線当たりさせることができる。
第４の発明は、第１の発明において、緩衝凹部の口元が開き方向に弾性変位した状態で、前記ピストンの上面が前記ダンパの下面に弾性的に押圧されて衝撃吸収される打ち込み工具である。
第４の発明によれば、緩衝凹部の口元を開き方向に弾性変位させることによってピストンが上死点に至った際の衝撃（ピストンの推力）が吸収され、その後推力が吸収された状態でピストンの上面がダンパの下面に弾性押圧されることにより、衝撃がより確実に吸収されて当該ピストンがリバウンドすることなく停止される。

次に、本発明の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る打ち込み工具１の全体を示している。本実施形態の打ち込み工具１は、ピストンが上死点に至った際の衝撃を吸収するための衝撃吸収構造に特徴を有するもので、その他打ち込み工具としての基本的な構成について特に変更を要しない。
この打ち込み工具１は、いわゆる釘打ち機で、ピストン１０を内装した本体部２と、本体部２の下部から下方へ突き出す状態に設けられた打ち込み部３と、本体部２の側部から側方へ長く延びる状態に設けられたハンドル部４と、ハンドル部４の先端部付近と打ち込み部３との間に掛け渡し状態で取り付けられたマガジン５を備えている。
本体部２のピストン１０は、シリンダ１１に内装されている。ピストン１０には打撃用のドライバ１２が取り付けられている。ドライバ１２は、ピストン１０の下面中心から下方へ長く延びている。ドライバ１２の先端部は、打ち込み部３の打ち込み通路３ａ内に進入している。シリンダ１１の上部には、円筒形のヘッドバルブ２０が配置されている。このヘッドバルブ２０は、シリンダ上室１１ａを蓄圧室８に対して開閉して給排気する機能を有している。このヘッドバルブ２０は、本体部２の上部に内装した概ね円筒形状の本体フレーム９の内側に上下に移動可能に支持されている。この本体フレーム９とヘッドバルブ２０との間に圧縮ばね２１〜２１が介装されている。この圧縮ばね２１〜２１によってヘッドバルブ２０は図示下側であってシリンダ上室１１ａを閉じる方向に付勢されている。

ハンドル部４の先端に、駆動源としての圧縮エア供給用のエアホースが接続される。図では、エアホースを接続するためのカプラ４ａのみが示されている。エアホースを経て供給された圧縮エアは、一旦ハンドル部４内の蓄圧室８に供給される。
ハンドル部４の基部付近には、使用者が指先で引き操作するトリガ形式のスイッチレバー６とこれにより作動するトリガバルブ７が設けられている。スイッチレバー６を引き操作によりトリガバルブ７が作動すると、ヘッドバルブ２０の上室２０ａ側が排気（大気開放）されて当該ヘッドバルブ２０が蓄圧室８の圧縮エアのエア圧により上動して開かれる。ヘッドバルブ２０が開かれるとシリンダ上室１１ａが蓄圧室８に連通されて、シリンダ上室１１ａに圧縮エアが供給される。シリンダ上室１１ａに圧縮エアが供給されることにより、ピストン１０が下動してドライバ１２が打ち込み通路３ａ内を下動し、これにより１本の打ち込み具が打撃されて、打ち込み部３の先端（射出口）から打ち出される。
打ち込み部３には、本体部２の打ち込み動作に連動して打ち込み具が１本ずつ供給される。マガジン５には、多数の打ち込み具が並列に連結された連結打ち込み具が巻き回状態で装填されている。連結打ち込み具の先端側が本体部２の打ち込み動作に連動してピッチ送りされることにより、打ち込み具が１本ずつ打ち込み通路３ａ内に供給される。図では、打ち込み具及び連結打ち込み具は見えていない。

シリンダ１１の下部には、ピストン下死点における衝撃吸収用のダンパ２２が取り付けられている。打ち込み動作によりピストン１０が下死点に至った段階で、ピストン１０がこのダンパ２２に当接して弾性変形させることによりその衝撃が緩和される。
一方、本体フレーム９の下面中心には、ピストン上死点における衝撃吸収用のダンパ３０が取り付けられている。打ち込み動作完了によりピストン１０が上死点に戻された段階で、ピストン１０がこのダンパ３０に当接することによりその衝撃が緩和される。本実施形態は、この上死点用ダンパ３０に対するピストン１０の衝撃吸収構造に特徴を有している。この上死点用ダンパ３０の周辺の構成が図２に示されている。
ピストン１０の上面には、円形の台座部１０ａが一体に設けられている。この台座部１０ａの上面には円錐台形状の緩衝突部１０ｂが一体に設けられている。緩衝突部１０ｂは、その上側（先端側）程小径となる方向のテーパ形を有している。

一方、ダンパ３０の下面中心には、円筒形の緩衝吸収部３１が一体に設けられている。ダンパ３０と緩衝吸収部３１は、適度な弾性を有する素材で一体成形されている。この緩衝吸収部３１の内周孔が緩衝凹部３１ａとされている。この緩衝凹部３１ａは、径が変化しない円柱体形を有しており、その内径ｄは適切に設定されている。緩衝凹部３１ａの内径ｄは、ピストン１０側の緩衝突部１０ｂの最小径よりも大きく、最大径よりも小さい径に設定されている。
このため、図示するようにピストン１０がその上死点に至る直前において、緩衝突部１０ｂの先端部が緩衝凹部３１ａ内に進入し、その後当該緩衝凹部３１ａの口元内周角部３１ｂが先ず緩衝突部１０ｂのテーパ面１０ｃに当接する。しかも、口元内周角部３１ｂはその全周にわたってテーパ面１０ｃに線当たり状態で当接する。このため、図３に示すように口元内周角部３１ｂには、その全周にわたって均一かつ集中的に、ピストン１０の推力Ｐが当該緩衝吸収部３１を拡径方向に曲げ変形させる（撓ませる）外力（曲げ力Ｍ）として作用する。この曲げ変形が適切になされるように、当該緩衝吸収部３１の肉厚ｔが設定されている。このように、衝撃吸収部３１を押し潰す方向（座屈方向）へ圧縮変形させるのではなく、拡径方向へ曲げ変形させる構成であるので、ピストン１０の上死点に至る際の衝撃をより効果的に吸収することができ、従ってピストン１０に対するダンパ３０の反発を小さくすることができる。ダンパ３０の反発を小さくしてピストン１０の跳ね返りを防止若しくは従来よりも大幅に低減することができるので、次の打ち込み具に対する打撃を防止することができ、これにより当該次の打ち込み具の打ち込み通路内からの脱落を防止し、また打ち込み通路内での位置ずれを防止してジャミングの発生を未然に防止することができる。
ピストン１０は、緩衝突部１０ｂを緩衝凹部３１ａ内に進入させることにより緩衝吸収部３１をその口元から押し広げつつ上動し、最終的に衝撃吸収部３１の下面に台座部１０ａの上面を当接させてその上死点に至る。衝撃吸収部３１の下面に台座部１０ａの上面を当接させ、これにより当該衝撃吸収部３１を座屈方向に圧縮させることによってもピストン１０の衝撃（推力Ｐ）が吸収される。

以上のように構成した本実施形態の打ち込み工具１によれば、ピストン１０が上死点に戻される段階で、先ず緩衝突部１０ｂが緩衝凹部３１ａ内に進入してそのテーパ面１０ｃに当該緩衝凹部３１ａの口元内周角部３１ｂが当接され、この当接状態によりピストン１０の推量Ｐが当該口元を拡径方向に押し広げる曲げ力Ｍとして作用する。このように衝撃吸収部３１の緩衝凹部３１ａの口元を座屈させる（押し潰す）のではなく、曲げ変形させることにより衝撃が吸収される構成であるので、より効率よくピストン１０の衝撃を吸収することができ、これによりピストン１０のダンパ４０の反発力による跳ね返りを防止若しくは低減することができる。これにより、次の打ち込み具に対する打撃を防止してその打ち込み通路内からの脱落を防止し、また打ち込み通路内での位置ずれを防止してジャミングの発生を未然に防止することができる。
また、ピストン１０の上死点での衝撃を従来よりも効率よく低減することができるので、当該衝撃吸収構造を特に高圧タイプの打ち込み工具１に好適に適用することができる。
ここで、図５に示すように、上記例示した緩衝突部１０ｂ及び緩衝凹部３１ａを有しない従来公知の衝撃吸収構造について考えると、この場合にはピストン５０が上死点に至ってダンパ６０の下面に当接すると、ピストンＰの推力がそのままダンパ６０の下面に直角に作用して当該ダンパ６０を座屈させる（押し潰す）ための外力（座屈力Ｚ）として作用する。このため、上記例示したように緩衝凹部３１ａの口元を拡径方向に曲げ変形させる場合に比してダンパ６０から受ける反発力が大きくなり、その結果ピストン５０の跳ね返りが大きくなる。

以上のことから、例示した実施形態において、ピストン１０が上死点に至る段階で緩衝突部１０ｂのテーパ面１０ｃに、緩衝凹部３１ａの口元内周角部３１ｂを線当たりさせる構成として例示したが、ここに言う線当たりとは口元内周角部３１ｂがいわゆるピン角若しくはＲ面であるため厳密に線当たり状態である他、口元内周角部３１ｂがいわゆるＣ面であってテーパ面に対して一定の幅で面当たりする場合も含むものとする。要は、図５に示すように上動するピストン５０の推力Ｐのほとんどがダンパ５０に対して座屈力Ｚとして作用する構成ではなく、当該推力Ｐの一部若しくは大部分について緩衝凹部３１ａの口元を拡径方向に変位させる曲げ力Ｍとして作用する構成とすることにより上記の作用効果を得ることができる。

以上説明した実施形態には、種々変更を加えることができる。例えば、径が変化しない円柱体形の緩衝凹部３１ａを例示したが、図４に示すように径が変化する円錐台形の緩衝凹部４１ａとしてもよい。この第２実施形態に係る緩衝凹部４１ａは、第１実施形態に係る緩衝凹部３１ａと同じく、上死点用ダンパ４０の下面に設けた衝撃吸収部４１の内周側に設けられている。この緩衝凹部４１ａの内周面は、口元側が大径で底部側が小径となる方向に傾斜したテーパ面を有している。口元側から底部側に至って当該緩衝凹部４１ａの直径は途中大きくなることなく連続的に小さくなっている。
ピストン１０側の緩衝突部１０ｂは、第１実施形態と同様先端側程小径となる方向に傾斜した円錐台形状を有している。但し、緩衝突部１０ｂのテーパ面の台座部１０ａの上面に対する傾斜角度は、緩衝凹部４１ａのテーパ面よりも小さくなっている（大径と小径の差が大きい）。このため、緩衝突部１０が緩衝凹部４１ａ内に進入すると、緩衝凹部４１ａの口元内周角部４１ｂが確実に緩衝突部１０ｂのテーパ面に当接する。このため、この第２実施形態によっても、緩衝凹部４１ａの口元に対して拡径方向の曲げ力Ｍが確実に付加される。
この第２実施形態に係る衝撃吸収構造によっても、ピストン１０が上死点に戻される段階で、先ず緩衝突部１０ｂが緩衝凹部４１ａ内に進入してそのテーパ面１０ｃに緩衝凹部４１ａの口元内周角部４１ｂが当接され、この当接状態でピストン１０の推力が当該口元に拡径方向の曲げ力Ｍとして作用する。このため、ピストン１０が上死点に至る際の衝撃が、緩衝凹部４１ａの口元が開く方向に弾性変位することによって効率よく吸収され、これによりダンパ４０の反発力によるピストン１０の跳ね返りを防止若しくは大幅に低減して次の打ち込み具に対する打撃を回避してその打ち込み通路内からの脱落を防止し、また打ち込み通路内での位置ずれを防止していわゆるジャミングの発生を未然に防止することができる。
また、ピストンに緩衝突部を設け、ダンパに緩衝凹部を設ける構成を例示したが、これとは逆にピストンの上面に緩衝凹部を設け、ダンパの下面に円錐台形の緩衝突部を設ける構成としてもよい。後者の場合であっても、ピストンが上死点に戻される段階で、ダンパ側の緩衝突部がピストン側の緩衝凹部に進入し、その口元内周側の角部が緩衝突部のテーパ面に当接することにより緩衝凹部の口元を拡径方向に弾性変位させて衝撃を効率よく吸収することができる。
以上例示した種々形態の衝撃吸収構造は、高圧タイプの打ち込み具に限らず、常圧タイプ（例えば０．８３Ｍｐａ）の打ち込み具に適用できることは言うまでもない。

第１実施形態の衝撃吸収構造を備えた打ち込み工具の全体の縦断面図である。 第１実施形態の衝撃吸収構造を示す図であり、ダンパ周辺の縦断面図である。本図では、ダンパ側の口元内周角部が緩衝突部のテーパ面に当接した段階の様子が示されている。 第１実施形態の衝撃吸収構造の側面図である。本図では、緩衝突部によって緩衝凹部の口元が押し広げられる様子が示されている。 第２実施形態の衝撃吸収構造の側面図である。本図では、緩衝突部によって緩衝凹部の口元が押し広げられる様子が示されている。 従来の衝撃吸収構造であって、上死点用ダンパ及びピストンの側面図である。

符号の説明

１…打ち込み工具（高圧エア式釘打ち機）
２…本体部
３…打ち込み部、３ａ…打ち込み通路
４…ハンドル部、４ａ…カプラ
５…マガジン
８…蓄圧室
９…本体フレーム
１０…ピストン、１０ａ…台座部、１０ｂ…緩衝突部、１０ｃ…テーパ面
１１…シリンダ、１１ａ…シリンダ上室
１２…ドライバ
２０…ヘッドバルブ、２０ａ…上室
２１…圧縮ばね
２２…ダンパ（下死点用）
３０…ダンパ（上死点用）
３１…衝撃吸収部、３１ａ…緩衝凹部、３１ｂ…口元内周角部
ｔ…衝撃吸収部の肉厚
ｄ…緩衝凹部の直径
Ｍ…緩衝凹部の口元に対する曲げ力
Ｐ…ピストン上動時の推力
Ｚ…ダンパに対する座屈力（押し潰し力）
４０…ダンパ（第２実施形態）
４１…衝撃吸収部、４１ａ…緩衝凹部
５０…ピストン（従来）
６０…ダンパ（従来）

Claims (4)

1. 本体部に内装したシリンダ内を圧縮エアにより往復動するピストンと、該ピストンの上死点での衝撃を吸収するためのダンパを備えた打ち込み工具であって、前記ピストンの上面と前記ダンパの下面の一方にテーパ形の緩衝突部を設け、他方に該緩衝突部が嵌り込む緩衝凹部を設け、前記緩衝凹部の口元内周側の角部を前記緩衝突部のテーパ面に線当たり状態で当接させて、該緩衝凹部の口元を拡径方向へ弾性変位させて前記衝撃を吸収する構成とした打ち込み工具。
2. 請求項１記載の打ち込み工具であって、前記緩衝突部は、前記ピストンの上面に上側ほど小径となる向きの円錐台形に設けられ、前記緩衝凹部は、前記ダンパの下面に円筒形に突き出して設けた衝撃吸収部の内周孔とした打ち込み工具。
3. 請求項２記載の打ち込み工具であって、前記緩衝凹部は、前記衝撃吸収部の内周孔の内径が軸方向に変化しない円柱体形状を有する打ち込み工具。
4. 請求項１記載の打ち込み工具であって、前記緩衝凹部の口元が開き方向に弾性変位した状態で、前記ピストンの上面が前記ダンパの下面に弾性的に押圧されて衝撃吸収される打ち込み工具。

Images