(57)【要約】【課題】打撃部が止具に加える打撃力を調整可能な打込機を提供する。【解決手段】第１位置Ｐ０と第２位置Ｐ５との間で往復移動可能な打撃部１２と、打撃部１２を圧縮流体の圧力で第１方向Ｄ１に移動させて、打撃部１２で止具を打撃させる圧力室２６と、打撃部１２を第１方向Ｄ１とは逆の第２方向Ｄ２に移動させて圧力室２６の圧力を上昇させる圧縮機構１５，５０と、圧縮機構１５，５０が打撃部１２を第２方向Ｄ２に移動させる際に、打撃部１２を圧力室２６の圧力に抗して待機位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で停止させる位置設定部５３と、を有する、打込機１０であって、圧縮機構１５，５０は、打撃部１２を待機位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から第２方向Ｄ２に移動させる速度を、圧力室２６において圧縮流体の実質的な断熱圧縮が行なわれる速度とすることで、打撃部１２が第１位置Ｐ０にある際における圧力室２６の圧力を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１位置と第２位置との間で往復移動可能な打撃部と、
前記打撃部を圧縮流体の圧力で前記第１位置から第２位置まで第１方向に移動させて、前記打撃部で止具を打撃させる圧力室と、
前記打撃部を前記第１方向とは逆の第２方向に移動させて前記圧力室の圧力を上昇させる圧縮機構と、
前記圧縮機構が前記打撃部を前記第２方向に移動させる際に、前記打撃部を前記圧力室の圧力に抗して待機位置で停止させる位置設定部と、
を有する、打込機であって、
前記圧縮機構は、前記打撃部を前記待機位置から前記第２方向に移動させる速度を、前記圧力室において前記圧縮流体の実質的な断熱圧縮が行なわれる速度とすることで、前記打撃部が前記第１位置にある際における前記圧力室の圧力を制御する、打込機。
【請求項２】
前記位置設定部は、前記打撃部を停止させる前記待機位置として、前記打撃部の移動方向における位置が互いに異なる第１の待機位置及び第２の待機位置を少なくとも設定可能であり、
前記第１の待機位置に停止している前記打撃部を前記第２方向に移動させ、かつ、前記打撃部を前記第１位置から前記第２位置まで前記第１方向に移動させる際に前記打撃部が前記止具に加える打撃力と、
前記第２の待機位置に停止している前記打撃部を前記第２方向に移動させ、かつ、前記打撃部を前記第１位置から前記第２位置まで前記第１方向に移動させる際に前記打撃部が前記止具に加える打撃力と、
が異なる、請求項１記載の打込機。
【請求項３】
前記打撃部が前記止具に加える打撃力の目標を選択するためにユーザが操作する打撃力選択部が更に設けられ、
前記位置設定部は、ユーザが前記打撃力選択部を操作して選択した打撃力に基づいて、前記打撃部の前記待機位置を設定する、請求項２記載の打込機。
【請求項４】
前記打撃部を前記第１方向及び前記第２方向に移動可能に支持する筒形状のシリンダと、
前記シリンダに取り付けられた蓄圧容器と、
前記打撃部が前記止具を打撃した後に衝突するバンパと、
が設けられ、
前記圧力室は、前記シリンダの内部から前記蓄圧容器の内部に亘って形成され、
前記第１位置は、前記打撃部の移動方向で前記バンパから最も離れている位置であり、
前記第２位置は、前記打撃部が前記バンパに接触している位置である、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の打込機。
【請求項５】
前記圧縮機構は、
電動モータと、
前記電動モータの回転力で回転し、かつ、回転方向に配置した複数の第１係合部を有する回転要素と、
前記打撃部に移動方向に沿って設けられ、かつ、前記複数の第１係合部に係合可能及び解放可能な複数の第２係合部と、
を有する、請求項１乃至４の何れか１項記載の打込機。
【請求項６】
前記位置設定部は、前記打撃部の前記待機位置として、前記第１位置、または前記第１位置と前記第２位置との間、または前記第２位置のうち、何れかを設定する、請求項１乃至５の何れか１項記載の打込機。
【請求項７】
前記打撃力選択部を操作して選択可能な目標の打撃力は、
第１打撃力と、
前記第１打撃力よりも高い第２打撃力と、
を含み、
前記位置設定部は、前記打撃部の前記待機位置として、前記第１位置と前記第２位置との間、または前記第２位置の何れかを設定し、
前記圧縮機構は、前記第１打撃力が選択されている際に前記打撃部を前記待機位置から前記第１位置に移動させる速度を、前記第２打撃力が設定されている際に前記打撃部を前記待機位置から前記第１位置に移動させる速度よりも高速とする、請求項３記載の打込機。
【請求項８】
前記圧力室の圧力を推定する圧力推定部が設けられ、
前記位置設定部は、前記圧力室の圧力に基づいて、前記打撃部の前記待機位置を設定可能である、請求項１乃至７の何れか１項記載の打込機。
【請求項９】
前記電動モータに電力を供給する電源部と、
前記電源部の電圧を推定する電圧推定部と、
が設けられ、
前記位置設定部は、前記電源部の電圧に基づいて、前記打撃部の前記待機位置を設定可能である、請求項５記載の打込機。
【請求項１０】
第１位置と第２位置との間で往復移動可能な打撃部と、
前記打撃部を圧縮流体の圧力で前記第１位置から第２位置まで第１方向に移動させて、前記打撃部で止具を打撃させる圧力室と、
前記打撃部を前記第１方向とは逆の第２方向に移動させて前記圧力室の圧力を上昇させる圧縮機構と、
前記打撃部が前記圧力室の圧力で前記止具を打撃する前に、前記打撃部を前記圧力室の圧力に抗して待機位置で停止させる位置設定部と、
を有する、打込機であって、
前記位置設定部は、前記打撃部を停止させる前記待機位置として、前記打撃部の移動方向における位置が互いに異なる第１の待機位置及び第２の待機位置を少なくとも設定可能であり、
前記位置設定部が前記第１の待機位置に設定された場合について、前記第１位置から前記第２位置まで前記第１方向に移動されて前記止具に加える打撃力と、
前記位置設定部が前記第２の待機位置に設定された場合について、前記第１位置から前記第２位置まで前記第１方向に移動されて前記止具に加える打撃力と、
が異なる、打込機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、止具を打撃する打撃部を備えた打込機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、止具を打撃する打撃部を備えた打込機は、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された打込機は、ハウジング、モータ、電池、コントローラ、トリガスイッチ、プッシュスイッチ、コイルスプリング、打撃部、ノーズ、マガジン及びギヤを有する。モータ、コントローラ、コイルスプリング及びギヤは、ハウジング内に設けられている、打撃部は、プランジャ及びブレードを有する。電池はハウジングに着脱される。マガジンからステープルがノーズに送られる。ギヤは、モータの回転力で回転し、ギヤは、伝達ピンを有する。プランジャは延出部を有する。
【０００３】
トリガスイッチがオフし、かつ、プッシュスイッチがオフしていると、コントローラは、モータを停止させている。打撃部はコイルスプリングの力で付勢され、下死点で停止している。トリガスイッチがオンし、かつ、プッシュスイッチがオンしていると、コントローラは、モータを回転させる。ギヤがモータの回転力で回転し、伝達ピンが延出部に係合すると、打撃部は下死点から上死点に向けて移動する。打撃部が上死点に到達すると、伝達ピンが延出部から解放される。すると、打撃部はコイルスプリングの付勢力で下死点に向けて移動し、ブレードはステープルを打撃する。なお、止具を打撃する打撃部を備えた打込機は、特許文献２にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５６６１３号公報
【特許文献２】特開２０１３−７５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者は、打撃部が止具に加える打撃力について、改善の余地があることを認識した。
【０００６】
本発明の目的は、打撃部が止具に加える打撃力を調整可能な打込機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態の打込機は、第１位置と第２位置との間で往復移動可能な打撃部と、前記打撃部を圧縮流体の圧力で前記第１位置から第２位置まで第１方向に移動させて、前記打撃部で止具を打撃させる圧力室と、前記打撃部を前記第１方向とは逆の第２方向に移動させて前記圧力室の圧力を上昇させる圧縮機構と、前記圧縮機構が前記打撃部を前記第２方向に移動させる際に、前記打撃部を前記圧力室の圧力に抗して待機位置で停止させる位置設定部と、を有する、打込機であって、前記圧縮機構は、前記打撃部を前記待機位置から前記第２方向に移動させる速度を、前記圧力室において前記圧縮流体の実質的な断熱圧縮が行なわれる速度とすることで、前記打撃部が前記第１位置にある際における前記圧力室の圧力を制御する。
【０００８】
他の実施形態の打込機は、第１位置と第２位置との間で往復移動可能な打撃部と、前記打撃部を圧縮流体の圧力で前記第１位置から第２位置まで第１方向に移動させて、前記打撃部で止具を打撃させる圧力室と、前記打撃部を前記第１方向とは逆の第２方向に移動させて前記圧力室の圧力を上昇させる圧縮機構と、前記打撃部が前記圧力室の圧力で前記止具を打撃する前に、前記打撃部を前記圧力室の圧力に抗して待機位置で停止させる位置設定部と、を有する、打込機であって、前記位置設定部は、前記打撃部を停止させる前記待機位置として、前記打撃部の移動方向における位置が互いに異なる第１の待機位置及び第２の待機位置を少なくとも設定可能であり、前記第１の待機位置に停止している前記打撃部が、前記第１位置から前記第２位置まで前記第１方向に移動されて前記止具に加える打撃力と、前記第２の待機位置に停止している前記打撃部が、前記第１位置から前記第２位置まで前記第１方向に移動されて前記止具に加える打撃力と、が異なる。
【発明の効果】
【０００９】
一実施形態の打込機は、打撃部が止具に加える打撃力を調整可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に含まれる打込機の一実施形態を示す側面断面図である。
【図２】打込機の一部を示す側面断面図である。
【図３】打込機の内部構造を示す側面断面図である。
【図４】打込機が有する変換機構の模式図である。
【図５】打込機の制御系統を示すブロック図である。
【図６】打撃部の待機位置と打撃力との関係の例を示す線図である。
【図７】打撃部の待機位置と、空気の圧縮に必要なエネルギと、空気の温度との関係の例を示す線図である。
【図８】打込機の制御例を含むフローチャートである。
【図９】打込機の制御例を含む他のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に含まれる打込機のいくつかの実施形態のうち、代表的な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１及び図２に示す打込機１０は、ハウジング１１、打撃部１２、ノーズ部１３、電源部１４、電動モータ１５、減速機構１６、変換部１７及び蓄圧容器１８を有する。ハウジング１１は、打込機１０の外殻要素であり、ハウジング１１は、シリンダケース１９と、シリンダケース１９に接続されたハンドル２０と、シリンダケース１９に接続されたモータケース２１と、ハンドル２０及びモータケース２１に接続された装着部２２と、を有する。
【００１３】
電源部１４は装着部２２に対して取り付け及び取り外しが可能である。電動モータ１５はモータケース２１内に配置されている。蓄圧容器１８は、キャップ２３と、キャップ２３が取り付けられるホルダ２４と、を有する。キャップ２３及びホルダ２４は、共に金属製、例えば、アルムミニウム製または鉄製などの熱伝導性の高い材質である。ヘッドカバー２５がシリンダケース１９に取り付けられており、蓄圧容器１８は、シリンダケース１９内及びヘッドカバー２５内に亘って配置されている。ハウジング１１及びヘッドカバー２５は、キャップ２３やホルダ２４、シリンダ２７よりも熱伝導性の低い材質、例えば樹脂やエラストマなどで構成される。ハウジング１１及びヘッドカバー２５と、キャップ２３やホルダ２４、シリンダ２７と、の間には必要に応じて熱交換が行われる空間が形成される。
【００１４】
シリンダ２７がシリンダケース１９内に収容されている。シリンダ２７は金属製、例えば、アルミニウム製または鉄製などの熱伝導性の高い材質である。シリンダ２７はシリンダケース１９に対して中心線Ａ１方向及び径方向に位置決めされている。圧力室２６は、蓄圧容器１８内及びシリンダ２７内に亘って形成される。圧力室２６に圧縮流体が充填されている。圧縮流体は、空気の他、不活性ガスを用いることができる。不活性ガスは、一例として、窒素ガス、希ガスを含む。本開示では、圧力室２６に空気が充填されている例を説明する。
【００１５】
ホルダ２４は環状であり、ホルダ２４は、シリンダ２７の外周面に取り付けられている。ホルダ２４はバルブ１０３を有する。バルブ１０３の機能により、圧力室２６の基準圧力を調整可能である。圧力室２６基準圧力は後述する。
【００１６】
打撃部１２は、ハウジング１１の内部から外部に亘って配置されている。打撃部１２は、ピストン２８及びドライバブレード２９を有する。ピストン２８は、シリンダ２７内で中心線Ａ１方向に往復移動可能である。図３のように、ピストン２８の外周面にシール部材１０１が取り付けられている。シール部材１０１の外周面は、シリンダ２７の内周面に接触してシール面を形成する。
【００１７】
ドライバブレード２９は、金属製である。ピストン２８とドライバブレード２９とが別部材で設けられ、ピストン２８とドライバブレード２９とが接続されている。打撃部１２は、中心線Ａ１方向に移動可能である。
【００１８】
ノーズ部１３は、シリンダケース１９の内外に亘って配置されている。シリンダケース１９内にホルダ３０が設けられている。ホルダ３０は、弾性部材、例えば合成ゴムを介してノーズ部１３を支持している。つまり、ノーズ部１３は、シリンダケース１９に対して中心線Ａ１方向に位置決めされ、かつ、シリンダ２７の径方向に位置決めされている。
【００１９】
ノーズ部１３は、バンパ支持部３１、射出部３２及び筒部３３を有する。バンパ支持部３１は筒形状であり、かつ、ガイド孔３４を有する。ガイド孔３４は中心線Ａ１を中心として配置されている。ドライバブレード２９はガイド孔３４内で中心線Ａ１方向に移動可能である。
【００２０】
バンパ支持部３１内にバンパ３５が配置されている。バンパ３５は合成ゴム製、シリコンゴム製の何れでもよい。バンパ３５は環状であり、バンパ３５はガイド孔３６を有する。ガイド孔３６は中心線Ａ１を中心として設けられている。ドライバブレード２９はガイド孔３６内で中心線Ａ１方向に移動可能である。バンパ３５は、ピストン２８の移動荷重を受けて弾性変形する。また、バンパ３５は、ピストン２８が射出部３２に近づく向きで移動する場合に、ピストン２８が中心線Ａ１方向に移動する範囲を規制するストッパとしての役割を持つ。
【００２１】
射出部３２はバンパ支持部３１に接続され、かつ、バンパ支持部３１から中心線Ａ１方向に突出している。射出部３２は射出路３７を有し、射出路３７は中心線Ａ１に沿って設けられている。ドライバブレード２９は、射出路３７内で中心線Ａ１方向に移動可能である。
【００２２】
モータケース２１内にモータ収容室３８が設けられ、電動モータ１５は、モータ収容室３８に配置されている。電動モータ１５は、ロータ３９及びステータ４０を有する。ステータ４０は、モータケース２１に取り付けられている。ロータ３９はロータ軸４１に取り付けられ、ロータ軸４１の第１端部は、軸受４２を介してモータケース２１により回転可能に支持されている。ステータ４０は、ステータコアに導電線を巻いたものである。電動モータ１５は、ブラシレスモータであり、ロータ３９は正回転及び逆回転可能である。
【００２３】
モータケース２１内にギヤケース４３が設けられている。ギヤケース４３は筒形状であり、中心線Ａ２を中心として配置されている。減速機構１６はギヤケース４３内に設けられている。減速機構１６は、複数組のプラネタリギヤ機構を備えている。
【００２４】
減速機構１６の入力要素は動力伝達軸４４を介してロータ軸４１に連結されている。動力伝達軸４４は、軸受４５により回転可能に支持されている。回転軸４６が筒部３３内に設けられている。回転軸４６は軸受４８，４９により回転可能に支持されている。ロータ軸４１、動力伝達軸４４、減速機構１６及び回転軸４６は、中心線Ａ２を中心として同心状に配置されている。減速機構１６の出力要素は回転軸４６と一体回転するように連結されている。減速機構１６は、電動モータ１５から回転軸４６に至る動力伝達経路に配置されている。
【００２５】
変換部１７は筒部３３内に配置されている。変換部１７は、回転軸４６の回転力を、ドライバブレード２９の移動力に変換する。変換部１７は、図４に示すように、回転軸４６に固定されたピンホイール５０と、ピンホイール５０に設けたピニオンピン５１と、ドライバブレード２９に設けた凸部５２と、を備えている。ピニオンピン５１は、ピンホイール５０の回転方向に間隔をおいて複数配置されている。
【００２６】
凸部５２は、ドライバブレード２９の移動方向に間隔をおいて複数配置されている。ピニオンピン５１は、凸部５２に対して係合可能及び解放可能である。ピンホイール５０が図４で反時計回りに回転してピニオンピン５１が凸部５２に係合すると、ドライバブレード２９は、ピンホイール５０の回転力で第２方向Ｄ２で移動する。ピニオンピン５１が凸部５２から解放されると、ピンホイール５０の回転力はドライバブレード２９に伝達されない。ピニオンピン５１及びドライバブレード２９は、ラック・アンド・ピニオン機構を構成している。
【００２７】
打撃部１２は、圧力室２６の圧力で第１方向Ｄ１に常に付勢されている。打撃部１２が図１で第２方向Ｄ２で移動することを上昇と定義する。第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２は中心線Ａ１と平行であり、かつ、第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１とは逆向きである。打撃部１２は、圧力室２６の圧力に抗して第２方向Ｄ２で移動する。打撃部１２が圧力室２６の圧力で第１方向Ｄ１で移動することを下降と定義する。
【００２８】
回転規制機構５３が設けられている。回転規制機構５３は、ロックリング１０４及び係合部材１０５を有する。ロックリング１０４は、筒部３３内に固定されている。回転規制機構５３は、電動モータ１５が正回転した際の回転力で、回転軸４６が図４において反時計回りに回転すること、電動モータ１５が逆回転した際の回転力で、回転軸４６が時計回りに回転すること、を許容する。回転規制機構５３は、ドライバブレード２９の第１方向Ｄ１の力がピンホイール５０に伝達されると、係合部材１０５が回転軸４６とロックリング１０４との間に食い込み、図４で回転軸４６が時計回りに回転することを防止する。
【００２９】
図１に示すように、トリガ５４及びトリガセンサ５７が、ハンドル２０に設けられている。トリガセンサ５７は、トリガ５４に加わる操作力の有無を検出し、かつ、検出結果に応じた信号を出力する。
【００３０】
電源部１４は、収容ケース５８と、収容ケース５８内に収容した複数の電池セルとを有する。電池セルは、充電及び放電が可能な二次電池であり、電池セルは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池等、公知の電池セルを任意に用いることができる。
【００３１】
また、図１のように、釘５９を収容するマガジン６０が設けられ、マガジン６０は射出部３２及び装着部２２により支持されている。釘５９は、頭部の有るもの、または頭部の無いもの、の何れでもよい。マガジン６０内に釘５９が複数本収容される。マガジン６０はフィーダを有し、フィーダは、マガジン６０内の釘５９を射出部３２へ送る。
【００３２】
射出部３２は、金属製または合成樹脂製である。射出部３２にプッシュレバー６４が取り付けられている。プッシュレバー６４は、射出部３２に対して中心線Ａ１方向の所定範囲内で移動可能である。プッシュレバー６４を中心線Ａ１方向に付勢する弾性部材６６が設けられている。弾性部材６６は圧縮バネであり、弾性部材６６は、プッシュレバー６４をバンパ支持部３１から離れる向きで付勢する。プッシュレバー６４はストッパに接触して停止する。
【００３３】
図２に示すように、制御部６７が装着部２２内に設けられている。制御部６７は、基板１０６に取り付けられたマイクロプロセッサを有する。マイクロプロセッサは、入出力インタフェース、制御回路、演算処理部及び記憶部を有する。
【００３４】
図５のように、電源部１４及び電動モータ１５に対して電気的に接続されるインバータ回路６８が設けられている。インバータ回路６８は、電動モータ１５のステータ４０と電源部１４とを接続及び遮断する。インバータ回路６８は、複数のスイッチング素子を備え、複数のスイッチング素子は単独でオン・オフが可能である。制御部６７は、インバータ回路６８を制御することにより、電動モータ１５の回転及び停止、電動モータ１５の回転数、電動モータ１５の回転方向を制御する。
【００３５】
また、プッシュセンサ６９、位置検出センサ７０、ハウジング１１に設けられている。プッシュセンサ６９は、プッシュレバー６４が被打込材Ｗ１に押し付けられているか否かを検出して信号を出力する。位置検出センサ７０は、ピンホイール５０の状態を検出して信号を出力する。さらに、電動モータ１５のロータ３９の回転速度を検出する速度センサ７１、ロータ３９の回転方向の位相を検出する位相センサ７２が設けられている。さらに、図５に示す温度検出センサ６３が、ハウジング１１内に設けられている。温度検出センサ６３は、基板１０６の温度、ハウジング１１内の温度及び圧力室２６の温度のうち、少なくとも１つを検出する。温度検出センサ６３は、単数または複数の何れでもよい。電圧検出センサ１０８が、ハウジング１１内に設けられている。電圧検出センサ１０８は、電源部１４から電動モータ１５に印加される電圧を検出する。圧力室２６の圧力を検出する圧力検出センサ１０９が、ハウジング１１内に設けられている。
【００３６】
図５に示す表示部７３及び打撃力選択部１０７が、ハウジング１１に設けられている。表示部７３及び打撃力選択部１０７は、例えば、ハンドル２０またはモータケース２１の外面に露出して設けられる。
【００３７】
打撃力選択部１０７は、ユーザが操作するダイヤルまたはスイッチを含む。ユーザは、打撃力選択部１０７を操作して、打撃部１２が釘５９に加える打撃力の目標を選択する。表示部７３は、液晶ディスプレイ、ランプを含む。ユーザは表示部７３を目視可能である。表示部７３は、ユーザが設定した打撃力、電源部１４の電圧等を表示する。
【００３８】
トリガセンサ５７、温度検出センサ６３、プッシュセンサ６９、位置検出センサ７０、速度センサ７１、位相センサ７２、打撃力選択部１０７、電圧検出センサ１０８及び圧力検出センサ１０９から出力される信号は、制御部６７に入力される。制御部６７は、入力される信号を処理して、インバータ回路６８及び表示部７３を制御する。このように、制御部６７は、電動モータ１５の停止、回転、回転方向および回転速度を制御する。
【００３９】
次に、打込機１０の使用例を説明する。制御部６７は、トリガ５４に操作力が加えられていないこと、またはプッシュレバー６４が被打込材Ｗ１に押し付けられていないこと、のうち、少なくとも一方を検出すると、インバータ回路６８を制御して、電動モータ１５に対する電力の供給を停止する。このため、電動モータ１５は停止している。
【００４０】
打撃部１２の待機位置は、ピストン２８が下死点にある状態、ピストン２８が下死点と上死点との間にある状態、ピストン２８が上死点にある状態、の何れかに設定可能である。
【００４１】
ピストン２８の上死点は、図１に二点鎖線で示すように、中心線Ａ１方向でバンパ３５から最も離れた位置である。ピストン２８の下死点は、図１に実線で示すように、中心線Ａ１方向でバンパ３５に接触した位置である。
【００４２】
圧力室２６の圧力は、常に打撃部１２に加わっており、打撃部１２は第１方向Ｄ１に付勢されている。打撃部１２の待機位置が、ピストン２８が下死点に位置する状態であると、ピストン２８がバンパ３５に押し付けられて打撃部１２は停止する。
【００４３】
打撃部１２の待機位置が、ピストン２８が下死点と上死点との間に位置する状態、または、ピストン２８が上死点に位置する状態であると、打撃部１２は、次の作用で待機位置に停止する。ピニオンピン５１と凸部５２とが係合し、打撃部１２が圧力室２６から受ける付勢力は、ピンホイール５０に伝達され、ピンホイール５０は図４で時計方向の回転力を受ける。回転規制機構５３は、回転軸４６の回転を防止し、打撃部１２は待機位置で停止している。
【００４４】
制御部６７は、トリガ５４に操作力が加えられていること、及びプッシュレバー６４が被打込材Ｗ１に押し付けられていること、を検出すると、インバータ回路６８を制御して電源部１４の電力を電動モータ１５に供給し、電動モータ１５が正回転する。電動モータ１５の回転力は、減速機構１６を経由して回転軸４６に伝達される。すると、回転軸４６及びピンホイール５０は、図４で反時計回りに回転する。減速機構１６は、ピンホイール５０の回転速度を、電動モータ１５の回転速度よりも低速にする。
【００４５】
ピンホイール５０の回転力は、打撃部１２に伝達され、打撃部１２が図１で上昇する。打撃部１２が上昇すると圧力室２６の圧力が上昇する。ピストン２８が上死点に到達すると、全てのピニオンピン５１が凸部５２から解放される。打撃部１２は、圧力室２６の圧力で図１において下降する。打撃部１２が下降すると、ドライバブレード２９は、射出路３７に有る釘５９を打撃し、釘５９は被打込材Ｗ１に打ち込まれる。
【００４６】
また、ピストン２８は、釘５９が被打込材Ｗ１に打ち込まれた後、バンパ３５に衝突する。バンパ３５は中心線Ａ１方向の荷重を受けて弾性変形し、バンパ３５は打撃部１２の運動エネルギの一部を吸収する。
【００４７】
制御部６７は、打撃部１２の位置検出センサ７０の信号を処理して、中心線Ａ１方向における打撃部１２の位置を検出し、かつ、打撃部１２が待機位置に到達したか否かを検出する。制御部６７は、打撃部１２が待機位置に到達すると、電動モータ１５を停止する。
【００４８】
打撃部１２の待機位置として、ピストン２８が下死点にある状態が設定されていると、ドライバブレード２９が釘５９を打撃した後、ピニオンピン５１が凸部５２に噛み合う前に、制御部６７は電動モータ１５を停止する。
【００４９】
打撃部１２の待機位置として、ピストン２８が下死点と上死点との間にある状態、または、ピストン２８が上死点にある状態が設定されていると、制御部６７は、ドライバブレード２９が釘５９を打撃した後も電動モータ１５を回転させる。そして、ピニオンピン５１が凸部５２に噛み合うと、ピストン２８が下死点から上死点に向けて移動する。制御部６７は、打撃部１２が待機位置に到達した時点で、電動モータ１５を停止する。
【００５０】
ユーザは、打撃力選択部１０７を操作することにより、打撃部１２が釘５９に加える打撃力を選択する。ユーザは、一例として、被打込材Ｗ１の材質、または、釘５９の長さに基づいて、打撃力を選択する。打撃部１２が釘５９に加える打撃力は、釘５９が被打込材Ｗ１に打ち込まれる打ち込み力として定義することも可能である。打撃力選択部１０７は、複数段階、一例として打撃力Ｆ１、打撃力Ｆ２、打撃力Ｆ３及び打撃力Ｆ４の４段階で打撃力を選択可能である。ここでは、打撃力Ｆ２は打撃力Ｆ１よりも高く、打撃力Ｆ３は打撃力Ｆ２よりも高く、打撃力Ｆ４は打撃力Ｆ３よりも高いものとする。
【００５１】
図１のように、打撃力Ｆ１に対応する待機位置Ｐ１は、一例として、上死点Ｐ０と下死点Ｐ５との間に設定可能である。また、打撃力Ｆ２に対応する待機位置Ｐ２は、待機位置Ｐ１と下死点Ｐ５との間にある。また、打撃力Ｆ３に対応する待機位置Ｐ３は、待機位置Ｐ２と下死点Ｐ５との間にある。打撃力Ｆ４に対応する待機位置Ｐ４は、待機位置Ｐ３と下死点Ｐ５との間にある。上死点Ｐ０、下死点Ｐ５、待機位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、打撃部１２の移動方向、つまり、中心線Ａ１方向における位置が互いに異なる。
【００５２】
打撃部１２が釘５９に加える打撃力、すなわち、打込みのバネ定数は、圧力室２６の圧力に応じて変化する。例えば、打撃部１２が上死点にある際において、圧力室２６が第１圧力である場合と、第１圧力よりも高い第２圧力である場合とを比べる。圧力室２６が第１圧力である際に打撃部１２が釘５９に加える打撃力よりも、圧力室２６がより高い第２圧力であるときの打撃部１２が釘５９に加える打撃力のほうが高くなる。
【００５３】
そして、圧力室２６と、圧力室２６の外部との間における熱の出入りが無視できる場合、ピストン２８の上昇に伴い圧力室２６の空気は断熱圧縮される。つまり、圧力室２６の空気が圧縮されて体積が減少すると、空気の温度が上昇することに伴い空気が膨張する。このため、ピストン２８が移動したことによる圧力室２６の体積減少分の圧力増加に加えて、空気の温度が上昇した分も圧力室２６の圧力は上昇する。つまり、断熱圧縮が可能な系においては、打撃部１２が、待機位置から上死点Ｐ０に移動する間の移動量に応じて、圧力室２６の体積の変化と、空気の温度の変化という、二つのパラメータに従って、圧力室２６の圧力が変化する。
【００５４】
そして、打撃部１２が第１移動量を移動した際の断熱圧縮による空気の温度の上昇量及び圧力の上昇量と、第１移動量よりも大きい第２移動量を移動した際の空気の温度の上昇量及び圧力の上昇量と、を比較する。すると、温度の上昇量及び圧力の上昇量は、打撃部１２の第１移動量の場合よりも、打撃部１２の第２移動量の場合に大きくなるため、結果として、打撃部１２が第２移動量を移動した際の圧力室２６の圧力は、打撃部１２が第１移動量を移動した際の圧力室２６の圧力よりも高くなる。
【００５５】
移動量Ｌ１は、待機位置Ｐ１に対応し、移動量Ｌ２は、待機位置Ｐ２に対応し、移動量Ｌ３は、待機位置Ｐ３に対応し、移動量Ｌ４は、待機位置Ｐ４に対応し、移動量Ｌ５は、下死点Ｐ５に対応する。移動量Ｌ２は、移動量Ｌ１よりも大きく、移動量Ｌ３は、移動量Ｌ２よりも大きく、移動量Ｌ４は、移動量Ｌ３よりも大きい。したがって、打撃部１２から釘５９に加わる打撃力は、図６に示すように、待機位置が下死点に近い程、高くなる。
【００５６】
また、図７に示すように、待機位置が下死点に近い程、打撃部１２を上昇させることで生まれる空気の圧縮エネルギは大きくなる。待機位置が下死点に近い程、打撃部１２を上昇させた際に圧力室２６の空気の最高温度が高くなる。
【００５７】
実際の打込機１０においては、理想的な断熱圧縮状態とは異なり、打撃部１２が待機位置から上死点に移動する間に、圧力室２６の空気の熱が圧力室２６を形成する密閉構造から放熱される。しかしながら、この放熱は低速度な温度変化であり、打込機１０の通常の使用、すなわち、ユーザがトリガ５４を操作して打撃動作を開始してから、釘５９が被打込材Ｗ１に打込まれる一連の動作において、圧力室２６から外部への放熱の速度は無視できる。この場合には、実質的に断熱圧縮の系と見なすことができる。つまり、実際の打込機１０においては、通常の使用時に、圧力室２６の空気の温度が上昇するように、つまり、圧力室２６からの放熱が無視できるように、打撃部１２の上昇速度を制御することが可能である。
【００５８】
上記の特性を利用して、圧力室２６の構成部材から外部への放熱速度と、打撃部１２の待機位置と、が一定である場合を想定する。打撃部１２が上死点に到達した時の状態において、放熱の温度変化が十分に反映される低速度な第１速度で巻き上げた際の非断熱圧縮状態での空気温度上昇速度と、第１速度よりも高い第２速度で巻き上げた断熱圧縮状態での空気温度上昇速度を比較する。打撃部１２が第２速度で上昇する場合は、打撃部１２が第１速度で上昇する場合に比べて、空気温度上昇速度が速く、かつ、到達温度も高い。第２速度は、打込機１０の通常の使用時における打撃部１２の上昇速度である。よって、打撃部１２を第１速度で上昇させた場合よりも、打撃部１２を第２速度で上昇させた場合のほうが、空気の膨張量が大きく、かつ圧力室２６の圧力が高い状態、つまり、打撃部１２が釘５９に加える打撃力が高い状態を作り出すことができる。
【００５９】
また、圧力室２６を形成する要素からの放熱速度と、打撃部１２の移動速度が、一定である場合を想定する。打撃部１２を上死点に近い第１の位置から、上死点に向けて移動させた場合と、打撃部１２を下死点に近い第２の位置から、上死点に向けて移動させた場合とを比べる。圧力室２６における空気の圧縮状態が断熱圧縮と見なせる場合では、打撃部１２を、第１の位置から移動させた際の気体圧縮による空気の温度上昇量よりも、打撃部１２を、第２の位置から移動させた際の気体圧縮による空気の温度上昇量の方が大きい。
【００６０】
一方、打撃部１２の移動速度を十分に低速にし、圧力室２６において非断熱圧縮状態で空気を圧縮する場合における打撃部１２の制御を想定する。圧力室２６からの放熱速度を、気体圧縮に伴う空気の温度が上昇する速度と同等以下、あるいは、空気の温度上昇に十分に影響を与えることができる程度とすることにより、打撃部１２の待機位置を、第１の位置と第２の位置とで変更した場合に、空気温度の上昇量を抑制、あるいは空気温度の上昇量を無視できる程度の量、すなわち、打撃力の変化を抑制あるいは実質的に無視できる程度とすることができる。
【００６１】
制御部６７は、電動モータ１５の回転速度を制御して、打撃部１２の上昇速度を制御する。圧力室２６を形成する要素は、キャップ２３、ホルダ２４及びシリンダ２７である。さらに、圧力室２６の空気の熱が圧力室２６を形成する要素から放熱されることを抑制できるとは、空気の断熱圧縮を行うという意味である。
【００６２】
打込機１０の制御を含む使用例は、図８のフローチャートに示されている。ユーザは、ステップＳ１において、打撃力選択部１０７を操作して打撃力を選択する。制御部６７は、ステップＳ２において打撃力選択部１０７の信号を処理し、設定されている打撃力を検知する。制御部６７は、ステップＳ３において、設定されている打撃力に応じて待機位置を決定し、打撃部１２を待機位置で停止させる。制御部６７は、ステップＳ４において打撃部１２を待機位置から上昇させる。打撃部１２が上死点に到達した後に下降し、打撃部１２が釘５９を打ち込むと、図８のフローチャートが終了する。
【００６３】
このように、ユーザが打撃力選択部を操作して選択した打撃力に基づいて打撃部１２の待機位置を変更し、打撃部１２から釘５９に加わる打撃力を設定可能である。
【００６４】
打込機１０の制御を含む他の使用例は、図９のフローチャートに示されている。ユーザは、ステップＳ１１において、打撃力選択部１０７を操作して打撃力を選択する。制御部６７は、ステップＳ１２において打撃力選択部１０７の信号を処理し、設定されている打撃力を検知する。制御部６７は、ステップＳ１３で温度検出センサ６３の信号を処理し、例えば、ハウジング１１内の温度を検出する。制御部６７は、ステップＳ１４で電圧検出センサ１０８の信号を処理し、電源部１４の電圧を検出する。制御部６７は、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４の処理を行う順序を変えること、または、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４の処理を全て同時に行うことも可能である。
【００６５】
制御部６７は、ステップＳ１５において打撃部１２の待機位置を設定し、打撃部１２を待機位置で停止させる。制御部６７は、ステップＳ１５において、打撃力選択部１０７の操作に加え、ステップＳ１３の検出結果、またはステップＳ１４の検出結果のうち、少なくとも一方の検出結果に基づいて、待機位置を決定する。
【００６６】
例えば、ハウジング１１内の温度が低い程、打撃力選択部１０７の操作により設定されている待機位置を、下死点Ｐ５に近づける特性の補正を行う。これは、ハウジング１１内の温度が低い程、打撃部１２を上昇させた際に圧力室２６の温度が上昇しにくいからである。
【００６７】
また、電動モータ１５の回転速度は電源部１４の電圧に依存するため、電源部１４の電圧が低い場合における打撃部１２の上昇速度は、電源部１４の電圧が高い場合における打撃部１２の上昇速度に比べて、低速となりやすい。一方、前述のとおり、打撃部１２が待機位置から上死点に向けて上昇する際、打撃部１２の上昇速度が高速である場合の方が、打撃部１２の上昇速度が低速である場合に比べて、圧力室２６からの放熱の影響が抑制され、より断熱圧縮状態に近い状態となる。つまり、打撃部１２の上昇速度が低速である場合は、圧力室２６からの放熱が加味される。したがって、打撃部１２の上昇速度が低速である場合における、空気の温度上昇量及び空気の圧力は、打撃部１２の上昇速度が高速である場合における、空気の温度上昇量よりも小さく、かつ、空気の圧力は低い。
【００６８】
このため、制御部６７は、電源部１４の電圧の低下に伴うみなし圧力の減少を補正するために、圧力増加を伴う待機位置の変更を適用することもできる。すなわち、電源部１４の電圧が低い程、打撃力選択部１０７の操作により設定されている待機位置を、打撃力選択部１０７で設定されている打撃力に対応する待機位置よりも下死点Ｐ５側に近づける制御を、ステップＳ１５で行うことが可能である。
【００６９】
さらに、制御部６７は、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４の処理を全て行った後、ステップＳ１５において、第１制御または第２制御の何れかを行うことも可能である。第１制御は、電源部１４の電圧が不足しており、打撃力選択部１０７の操作に応じた待機位置に打撃部１２を停止することが不適切であること、を表示部７３で表示することである。
【００７０】
第２制御は、選択されている打撃力よりも低い打撃力を選択すること、を表示部７３で表示することである。制御部６７は、ユーザが打撃力を選択し直した場合は、その打撃力に応じた待機位置を、最終的な待機位置として決定し、打撃部１２を待機位置に停止させる。
【００７１】
そして、制御部６７は、ステップＳ１６において、電動モータ１５を回転させて打撃部１２を待機位置から上昇させる。打撃部１２は上死点から下降して釘５９を被打込材Ｗ１に打ち込み、図９のフローチャートを終了する。
【００７２】
図９のフローチャートでは、図８のフローチャートと同様の効果を得ることができる他に、打撃部１２の待機位置を、ユーザが打撃力選択部１０７を操作して選択した打撃力の他、ハウジング１１内の温度または電源部１４の電圧のうち、少なくとも一方に基づいて設定可能である。
【００７３】
このため、打撃部１２から釘５９に加わる打撃力を、打込機１０の使用環境に応じて制御可能である。例えば、打撃部１２が釘５９に加える打撃力を、ユーザが打撃力選択部１０７を操作して選択した打撃力に応じて設定可能である。また、ユーザが打撃力選択部１０７を操作して選択した打撃力と、打撃部１２が釘５９に加える打撃力とを、圧力室２６の温度に関わり無く整合させることが可能である。より具体的に説明すると、選択された打撃力が同じであると、圧力室２６の温度が変化しても、打撃部１２が釘５９に加える打撃力が変化することを抑制可能である。さらに、打撃部１２が釘５９に加える打撃力を、電源部１４の電圧に応じて設定可能である。
【００７４】
さらに、打撃部１２が待機位置に停止している際に、ユーザが打撃力選択部１０７を操作して打撃力を変更すると、制御部６７は打撃部１２の待機位置を変更可能である。まず、変更後の打撃力を、変更前の打撃力よりも低くする際は、打撃部１２を第２方向Ｄ２で移動させて待機位置を変更する。この場合、制御部６７は電動モータ１５を正回転させ、ピンホイール５０を図４で反時計回りに回転させる。
【００７５】
また、打撃部１２を第２方向Ｄ２に移動させて、打撃部１２が変更後の待機位置に停止した時点から、打撃部１２で釘５９を打撃することを許可するまでの待機時間を、通常よりも長く設定可能である。通常の待機時間は、打撃部１２の待機位置を変更することなく、打撃部１２が待機位置に停止した時点から、打撃部１２で釘５９を打撃することを許可するまでの待機時間である。
【００７６】
さらに、打撃部１２を変更後の待機位置に上昇する際における打撃部１２の移動速度を低速度に設定可能である。打撃部１２の低速度は、打撃部１２の高速度よりも低い。打撃部１２を低速度で移動させると、圧力室２６において空気の断熱圧縮は行われない。打撃部１２を高速度で移動させると、圧力室２６において空気の断熱圧縮が行なわれる。
【００７７】
これに対して、変更後の打撃力を、変更前の打撃力よりも高くする際は、打撃部１２を第１方向Ｄ１に移動させて待機位置を変更する。この場合、制御部６７は電動モータ１５を逆回転し、ピンホイール５０を図４で時計回りに回転させる。この場合、打撃部１２は、圧力室２６の圧力で第１方向Ｄ１で下降する。また、待機位置を変更するために打撃部１２を第１方向Ｄ１に移動させる場合、打撃部１２が釘５９を打撃した後、次回に打撃部１２が釘５９を打撃する前に、打撃部１２を変更後の待機位置に停止させることも可能である。
【００７８】
また、制御部６７は、打撃部１２の待機位置として待機位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の何れかを設定可能である他、待機位置として、上死点Ｐ０または下死点Ｐ５を設定することも可能である。
【００７９】
さらに、ユーザがバルブ１０３を介して圧力室２６に充填する空気量を調整すると、圧力室２６の基準圧力を調整可能である。圧力室２６基準圧力は、打撃部１２が下死点Ｐ５で停止している状態における圧力室２６の圧力である。
【００８０】
さらに、図８または図９のフローチャートにおいて、圧力検出センサ１０９で圧力室２６の圧力を検出し、その検出結果と、ユーザが打撃力選択部１０７を操作して選択する打撃力とに基づき、打撃部１２の待機位置を制御することも可能である。図９のステップＳ１３において、圧力室２６の圧力を検出し、ステップＳ１５では、ステップＳ１３で検出した圧力室２６の圧力に基づいて、打撃部１２の待機位置を設定することも可能である。
【００８１】
打込機１０の実施形態で開示した事項と、請求項に記載されている事項との関係の一例は、次のとおりである。打撃部１２は打撃部の一例であり、圧力室２６は圧力室の一例である。第１方向Ｄ１は第１方向の一例であり、第２方向Ｄ２は第２方向の一例である。回転規制機構５３は位置設定部の一例である。電動モータ１５、ピンホイール５０、制御部６７及びインバータ回路６８は、圧縮機構の一例である。打撃力選択部１０７は、打撃力選択部の一例である。シリンダ２７は、シリンダの一例である。蓄圧容器１８は、蓄圧容器の一例である。バンパ３５は、バンパの一例であり、ピンホイール５０は、回転要素の一例である。ピニオンピン５１は、第１係合部の一例であり、凸部５２は、第２係合部の一例である。
【００８２】
上死点Ｐ０は第１位置の一例であり、下死点Ｐ５は第２位置の一例である。上死点Ｐ０、待機位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４及び下死点Ｐ５は、待機位置の一例、第１の待機位置の一例、第２の待機位置の一例である。電圧検出センサ１０８、温度検出センサ６３、制御部６７は、圧力推定部の一例である。電動モータ１５は、電動モータの一例であり、電源部１４は、電源部の一例である。電圧検出センサ１０８、制御部６７は、電圧推定部の一例である。釘５９は止具の一例である。
【００８３】
打撃力同士の定義として、打撃力Ｆ４を第１打撃力と定義し、打撃力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を第２打撃力と定義することが可能である。また、打撃力Ｆ３を第１打撃力と定義し、打撃力Ｆ１，Ｆ２を第２打撃力と定義することが可能である。さらに、打撃力Ｆ２を第１打撃力と定義し、打撃力Ｆ１を第２打撃力と定義することが可能である。
【００８４】
打込機は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、回転規制機構５３を設けることなく、電動モータ１５を停止して打撃部１２を待機位置、例えば、上死点、または、上死点と下死点との間で停止させることも可能である。この場合、電動モータ１５は、位置設定部の一例である。さらに、打撃部１２の待機位置が下死点である場合、電動モータ１５及びバンパ３５は位置設定部の一例である。
【００８５】
打撃力選択部は、ダイヤル、レバー、ボタン、液晶パネル等を含む。打撃力選択部は、目標の打撃力を最強打撃力と最弱打撃力との間で段階的に設定するもの、目標の打撃力を最強打撃力と最弱打撃力との間で無段階、つまり、連続的に設定するもの、の何れでもよい。
【００８６】
制御部６７は、プロセッサ、制御回路、記憶装置、モジュール及びユニット等のうち、少なくとも１つの要素により実現可能である。制御部６７が打撃部１２の待機位置を設定する際、第１位置と第２位置との間で設定する。目標の打撃力が最強打撃力と最弱打撃力との間で段階的に設定される場合、打撃部１２の待機位置は段階的に設定される。目標の打撃力が最強打撃力と最弱打撃力との間で無段階に設定される場合、打撃部１２の待機位置は無段階、つまり、連続的に設定される。
【００８７】
打撃部１２を第２方向に移動させるモータは、電動モータ１５の他、油圧モータ、空気圧モータを含む。電動モータ１５は、ブラシ付きモータまたはブラシレスモータの何れでもよい。電動モータ１５の電源部１４は、直流電源または交流電源のいずれでもよい。電源部１４は、ハウジング１１に対して着脱可能なものと、ハウジング１１に対して電力ケーブルを介して接続されるものと、を含む。電源部は二次電池に替えて一次電池でもよい。
【００８８】
打込機１０は、中心線Ａ１を鉛直線に対して平行にして使用すること、中心線Ａ１を鉛直線に対して交差にして使用すること、の何れでもよい。第１係合部と第２係合部とは、互いに係合可能及び解放可能であればよい。例えば、第１係合部が凸部であり、第２係合部が凹部でもよい。さらに、第１係合部がローラであり、第２係合部が凸部でもよい。さらにまた、第１係合部及び第２係合部が、共にギヤであってもよい。
【００８９】
変換部１７は、ラック・アンド・ピニオン機構の他、牽引機構、カム機構を含む。牽引機構は、モータの回転力をケーブルを介して打撃部１２に伝え、打撃部１２を牽引して第２方向に移動させる。カム機構は、モータの回転力で回転する回転要素に、外径が緩やかに変化する環状のカム面を形成したものである。モータの回転力を伝達する回転要素は、ギヤ、プーリ、ローラ、遊星歯車機構のキャリヤ、円板部材を含む。被打込材は、床、壁、天井、柱、屋根を含む。被打込材の材質は、木材、コンクリート、石膏を含む。
【符号の説明】
【００９０】
１０…打込機、１４…電源部、１５…電動モータ、１８…蓄圧容器、２６…圧力室、２７…シリンダ、３５…バンパ、５０…ピンホイール、５１…ピニオンピン、５２…凸部、５３…回転規制機構、６３…温度検出センサ、６７…制御部、６８…インバータ回路、１０７…打撃力選択部、１０８…電圧検出センサ、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｐ０…上死点、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…待機位置、Ｐ５…下死点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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