JP2007168035A

JP2007168035A - 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

Info

Publication number: JP2007168035A
Application number: JP2005370539A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kosuge; 誠小菅; Masami Haruta; 雅己春田
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】構造が簡単で、エアを無駄に消費しない。
【解決手段】バルブハウジング１２の上端をエアチャンバ５に開口させ、側壁の導通口１４をエアモータ６に開口させ、バルブハウジング１２には、筒状の補助バルブ１６を打撃ピストン２が駆動されたときに昇圧した圧縮エアによって下方に移動するように配置し、補助バルブ１６の下にはストップバルブ２２を上下動可能に配置し、ストップバルブ２２の内部に収容したバルブステム２８の下部をバルブハウジング１２の下方に突出させ、打撃ピストン２が駆動されたときに補助バルブ１６が下方に移動してストップバルブ２２を押し下げるとともに、打込みネジ７が所定のねじ込み深さまで締め込まれてバルブステム２８の下端が押し上げられたときに、補助バルブ１６とバルブステム２８とが協働してストップバルブ２２を導通口１４の閉じ位置に移動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気圧式ネジ打込み機において、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制御機構が知られている。

これはストップバルブと排気バルブとから主に構成され、エアチャンバに接続するタイマー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。
特開２００２−２６４０３２公報

しかしながら、上記技術では、エアチャンバからタイマーチャンバを経て排気バルブには圧縮エアが送られ、排気バルブに設けた排気孔からエアが大気に垂れ流し状態になっており、打込みネジの締め込みとともに移動するコンタクトアームがストップバルブのステムを一定量押すことで上記排気孔が塞がれるまで、排気バルブステムのタイマーチャンバからのエアは大気に放出されることになる。このため、被打込み材が硬いときなど、コンタクトアームの移動が遅くなり、ストップバルブステムが作動するまでに時間を要するようなときは、その間ずっと連続してタイマーチャンバに蓄えられた圧縮エアを大気に放出することになり、エア消費量の増加を招いてしまうという問題があった。

また、ストップバルブと排気バルブという２本のバルブを要するので、構造が複雑で部品点数が多く、重量の増加やコストアップの要因となっていた。

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、しかもエアを無駄に消費することのない、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、エアチャンバに貯留された圧縮エアによってエアモータ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、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ように制御する、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、上記エアチャンバとエアモータとの間にバルブハウジングを設け、該バルブハウジングの上端を上記エアチャンバに開口させ、バルブハウジングの側壁に形成した導通口をエアモータに開口させ、上記バルブハウジング内部の上部には、筒状の補助バルブを上下動可能に配置し、該補助バルブを上記打撃ピストンが駆動されたときに昇圧した圧縮エアによって下方に移動するものとし、上記補助バルブの下には上記導通口を開閉可能な筒状のストップバルブを上下動可能に配置するとともに、該ストップバルブの内部にはバルブステムを上下動可能に収容し、該バルブステムの下部をバルブハウジングの下部の開口部から下方に突出させ、上記打撃ピストンが駆動されたときに補助バルブが下方に移動して上記ストップバルブを押し下げるとともに、上記打込みネジが所定のねじ込み深さまで締め込まれて上記バルブステムの下端が押し上げられたときに、上記補助バルブとバルブステムとが協働して上記ストップバルブを上記導通口の閉じ位置に移動させることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、１つのバルブハウジング内に補助バルブとストップバルブとバルブステムとを収容配置しただけの簡単な構造であるから、バルブ機構が小型化でき、軽量になるとともに、部品点数が削減されるのでコストダウンを図ることができる。

また補助バルブは、打撃ピストンが駆動されたときに昇圧した圧縮エアによって下方に移動するのであり、圧縮エアはさらに移動した状態を保持するから、大気に放出されることはない。したがって、バルブステムが押し上げられてストップバルブが作動するまでの間、圧縮エアはすべてエアモータを回転するために費やされる。このように、圧縮エアは無駄に消費されることはないから、その消費効率は大幅に改善する。

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Ａ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１と打撃シリンダ１内に摺動自在に設けられた打撃ピストン２と、打撃ピストン２に一体に結合されたドライバビット３とを有し、トリガ１９を引き操作することにより、メインバルブ４を開き作動させ、圧縮エアを貯留するエアチャンバ（エア供給源に接続している）５から打撃シリンダ１内に圧縮エアを供給してドライバビット３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６の動力によってドライバビット３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６に供給されてドライバビット３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３によって打込まれた打込みネジを締め込むものである。上述の打撃機構とねじ締め込み機構は、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７を射出するノーズ部８に沿ってコンタクトアーム１０が摺動可能に配置されている。コンタクトアーム１０は先端が打込み方向に突出するように付勢され、他端部の一部１０ａはトリガ１９の近傍に位置し、上記先端を被打込み材に押し付けたときにのみトリガ１９の操作が有効となるように構成されている。また、コンタクトアーム１０は、押し付け時に図示しないコンタクトストッパに一時的に係合してロックされ、打撃機構が作動してコンタクトストッパが移動することによって再び打ち込み方向に突出することができるように構成されている。

ところで、ねじ締め込み機構により上記打込みネジ７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６は自動的に停止させるように制御する停止制御機構が設けられている。

エアモータ６の停止制御機構は、図２および図３に示されるように、エアチャンバ５とエアモータ６との間に設けられたバルブ機構によって構成されている。すなわち、エアチャンバ５からエアモータ６に通じるエア通路の中途部にはバルブハウジング１２が設けられている。このバルブハウジング１２の上端には上記エアチャンバ５に通じるエア通路Ｐ１に開口する開口部１３が形成されている。また、バルブハウジング１２の側壁にはエアモータ６に通じるエア通路Ｐ２に開口する導通口１４が形成されている。また、バルブハウジング１２の下部にも大気に開口する短筒状の筒孔１５が形成されている。

バルブハウジング１２の内部には、上部に筒状の補助バルブ１６が上下動可能に配置されている。補助バルブ１６が配置されている部分の側壁の上下部には連通孔が形成されている。上部連通孔１７は、上記打撃ピストン２が駆動されたときに昇圧するタイマーチャンバ２０に連通している。このタイマーチャンバ２０は通常は下方に駆動された打撃ピストン２を上昇復帰させるためのブローバックチャンバと呼ばれ、打撃ピストン２が下死点まで駆動されたときに、打撃シリンダ１の下部の貫通孔９から圧縮エアの供給を受けるチャンバである。タイマーチャンバとして前掲特許文献１に示されるような特別のチャンバは不要である。

これに対し、下部連通孔１８は大気に導通している。補助バルブ１６は通常はエアチャンバ５からバルブハウジング１２内に供給されたエア圧によって上方に付勢されて上昇位置にあり、上記打撃ピストン２が駆動されたときに昇圧した圧縮エアによって上記上部連通孔１７からバルブ上室２１に圧縮エアが供給されたときには、上下面の差圧により下方に移動し、エアチャンバ５からのエア圧が減圧すると再び差圧が逆転するので上動する。

なお、上記下部連通孔１８は単に補助バルブ１６の上下動時に変化するエア圧を調整するためのものである。したがって、タイマーチャンバ２０からバルブ上室２１に供給された圧縮エアは、バルブ上室２１に留まり、大気に排気されることはない。

次に、上記補助バルブ１６の下には、その同軸上に、上記導通口１４を開閉可能な筒状のストップバルブ２２が上下動可能に配置されている。ストップバルブ２２の上下部にはそれぞれＯリング２３、２４が取り付けられ、上部Ｏリング２３は、上記導通口１４の上方に形成されたストップバルブ２２の絞り部２５の内面に当接離反することにより、上記導通口１４を開閉するように構成されている。また、ストップバルブ２２の上端面には複数の切欠き２６が形成され、補助バルブ１６の下端が当接したときに、圧縮エアの通路がふさがれないように形成されている。さらに、ストップバルブ２２はバネ２７によって常時上方に移動して導通口１４を開くように付勢されている。

上記ストップバルブ２２の内部には、バルブステム２８が上下動可能に収容されている。バルブステム２８は中央部が上下両端部に比べて大径で、この大径部の上下にもＯリング３０、３１が取り付けられている。また、バルブステム２８の下部３２はバルブハウジング１２の下部の筒孔１５から下方に突出可能となっており、通常はストップバルブ２２との間に設けられたバネ３３によって下方に移動し、上記下部がバルブハウジング１２の下方に突出するように付勢されている。

次に、バルブハウジング１２の下部には筒部３４ａの上に縁付きフランジ３４ｂを備えた保持部材３４が配置され、保持部材３４の筒部３４ａには押し込み部材３６が上下動可能に保持され、バネ３５により常時下方に付勢されている。押し込み部材３６はコンタクトアーム１０の一部と係合可能に配置されている。コンタクトアーム１０は、被打込み材に押し付けたときにコンタクトアームストッパによってロックされるが、打撃機構が作動すると、ロックが解除されて打込みネジに係合して一体に動く。打込みネジ７が所定のねじ込み深さに達する直前でコンタクトアーム１０の他の一部１０ｂは押し込み部材３６に係合し、さらに押し込み部材３６がバルブステム２８を押し上げるように設定されている。

上記構成において、通常は図３に示されるように、エアチャンバ５から圧縮エアが供給され、そのエア圧により補助バルブ１６は上端位置にある。ストップバルブ２２とバルブステム２８との間には隙間が形成されているので、この隙間からバルブ下室３７に上記圧縮エアが供給される。このエア圧とバネ３３のバネ力とによりストップバルブ２２は上端位置（補助バルブ１６の下端に係合する位置）にある。バルブステム２８の下端はバルブハウジング１２の下方に突出している。これにより、ストップバルブ２２は、エアチャンバ５に通じる通路Ｐ１とエアモータ６に通じる通路Ｐ２とを導通させている。

次に、エアモータ６の停止制御機構の作動態様について説明する。コンタクトアーム１０を被打込み材に押し付け、トリガ１９を引くとメインバルブ４が開いて打撃機構が作動し、打撃ピストン２が駆動されるから、打撃ピストン２により圧縮され、また打撃シリンダ１から供給された圧縮エアはタイマーチャンバ２０に蓄えられ、さらに図４に示されるように、バルブハウジング１２の上部連通孔１７から補助バルブ１６の上室２１内に供給され、補助バルブ１６は下方に移動してストップバルブ２２を押し下げる。ストップバルブ２２が押し下げられると、相対的にバルブステム２８がストップバルブ２２内により深く入り込むため、その上部Ｏリング３０はストップバルブ２２の内面に当接し、バルブ下室３７がシールされる。

次に、打撃機構の作動とほぼ同時にエアモータ６が作動して打込みネジ７が締め込まれる。打込みネジ７が被打込み材内に締め込まれていくと、コンタクトアーム１０は相対的に上方に移動していき、押し込み部材３６に係合するから、押し込み部材３６も押し上げられ、打込みネジ７が所定のねじ込み深さまで締め込まれると、図５のように押し込み部材３６がストップバルブ２２のバルブステム２８を上端まで押し上げる。これにより、バルブステム２８の下部Ｏリング３１が筒孔１５の上縁から外れるので、バルブ下室３７に供給されていた圧縮エアは筒孔１５とバルブステム２８との間の隙間から外部に排出される。このため、バルブ下室３７が減圧するので、図６のようにストップバルブ２２はその上端面に作用するエア圧によりバネ２７に抗して下方に移動する。同時に、バルブステム２８もストップバルブ２２内に深く入り込むので、上部Ｏリング３０はストップバルブ２２の内部を閉じる。そして、ストップバルブ２２の上部Ｏリング２３がバルブハウジング１２の絞り部２５の内面に当接して閉じる。このため、エアモータ６に対する導通口１４は閉じられるから、エア通路Ｐ２からのエア供給は止まり、エアモータ６は停止する。

ネジの締め込み作業が完了した後、トリガ１９を離すと、打撃ピストン２が原位置に復帰移動し、補助バルブ１６のバルブ上室２１に対する圧縮エアもタイマーチャンバ２０に戻り、さらに排気されるから、補助バルブ１６は上端位置に復帰移動する。ほぼ同時に、コンタクトアーム１０の押し付け操作も解除されるので、バルブステム２８も下方に移動してその下部Ｏリング３１が筒孔１５をシールするので、エアチャンバ５内の圧縮エアが再びストップバルブ２２の内部からバルブ下室３７に供給され、ストップバルブ２２が上方に移動して図２の初期状態となる。

以上のように補助バルブ１６とバルブステム２８とが協働して上記ストップバルブ２２を上記導通口１４の閉じ位置に移動させる。

なお、上述の実施形態においては、エアモータ６の停止は、まず補助バルブ１６が下方に移動し、その後にバルブステム２８が押し込まれるという順序で行なわれたが、その反対に、図７に示されるように、まずコンタクトアーム１０と押し込み部材３６が上方に移動してバルブステム２８が上方に押し込まれた後に補助バルブ１６が下方に移動するということも考えられる。この場合は、バルブステム２８はストップバルブ２２の内部をシールしないので、エアチャンバ５からの圧縮エアはストップバルブ２２の内部、バルブ下室３７を経て筒孔１５から大気に放出される。しかし、補助バルブ１６が下方に移動してストップバルブ２２を押し下げると、バルブステム２８はストップバルブ２２の内部をシールするので、図６の状態となり、上述と同様に補助バルブ１６とバルブステム２８とが協働して導通口１４が閉じられ、エアモータ６は停止する。

このように、バルブステム２８の方が補助バルブ１６よりも先に押し込まれると、エアチャンバ５内の圧縮エアが直接に筒孔１５から放出される状態となるが、これは短時間の一時的現象である。また、バルブステム２８の方が補助バルブ１６よりも先に押し込まれるのは、コンタクトアーム１０を大きな力で急激に押し付けるというような、通常ではありえないようなやり方で操作した場合に限られるから、現実的には圧縮エアの無駄な消費を懸念する必要はほとんどない。

上述のように、上記エアモータ６の停止制御機構は、バルブハウジング１２内に補助バルブ１６とストップバルブ２２とバルブステム２８とを収容配置しただけの簡単な構造によって構成されるものであるから、バルブ機構が小型化でき、軽量になるとともに、部品点数が削減されるのでコストダウンを図ることができる。

また、特許文献に示された技術では、コンタクトアーム１０からの入力がない状態では、タイマーチャンバ２０からの圧縮エアが無駄に大気に放出されていたが、上記ストップバルブ２２では、タイマーチャンバ２０からの圧縮エアは補助バルブ１６を下動させ、その状態を保持するのに使用されるだけであり、ねじ締め込み作業が終了した後はタイマーチャンバ２０に戻るから、コンタクトアーム１０がストップバルブ２２のバルブステム２８を押し上げるまでの間、大気に放出されることはない。したがって、被打込み材が硬いときなどのように、ストップバルブ２２ステムが作動するまでに時間を要するようなことがあっても、補助バルブ１６を作動させる圧縮エアはバルブ上室２１に留まり、大気に放出されることはないので、その間圧縮エアはすべてエアモータ６を回転するために費やされる。このように、圧縮エアを無駄に消費することはないから、その消費効率は大幅に改善する。

なお、バルブハウジング１２は上下に配置されているが、横に配置される構成であってもよい。

ネジ打込み機の縦断面図である。エアモータの停止制御機構の縦断面図である。エアモータが回転している状態の上記停止制御機構の縦断面図である。補助バルブが作動したときの上記停止制御機構の縦断面図である。補助バルブが作動するとともに、バルブステムが押し上げられた状態の上記停止制御機構の縦断面図である。ストップバルブがエアモータに対する導通口を閉じた状態の上記停止制御機構の縦断面図である。補助バルブよりも先にバルブステムが作動したときの上記停止制御機構の縦断面図である。

符号の説明

２打撃ピストン
５エアチャンバ
６エアモータ
１２バルブハウジング
１４導通口
１６補助バルブ
２２ストップバルブ
２８バルブステム

Claims

エアチャンバに貯留された圧縮エアによってエアモータ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、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ように制御する、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、
上記エアチャンバとエアモータとの間にバルブハウジングを設け、該バルブハウジングの上端を上記エアチャンバに開口させ、バルブハウジングの側壁に形成した導通口をエアモータに開口させ、
上記バルブハウジング内部の上部には、筒状の補助バルブを上下動可能に配置し、該補助バルブを上記打撃ピストンが駆動されたときに昇圧した圧縮エアによって下方に移動するものとし、
上記補助バルブの下には上記導通口を開閉可能な筒状のストップバルブを上下動可能に配置するとともに、
該ストップバルブの内部にはバルブステムを上下動可能に収容し、該バルブステムの下部をバルブハウジングの下部の開口部から下方に突出させ、
上記打撃ピストンが駆動されたときに補助バルブが下方に移動して上記ストップバルブを押し下げるとともに、上記打込みネジが所定のねじ込み深さまで締め込まれて上記バルブステムの下端が押し上げられたときに、上記補助バルブとバルブステムとが協働して上記ストップバルブを上記導通口の閉じ位置に移動させる
ことを特徴とす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。