(57)【要約】      （修正有）【課題】ピストン引き上げ後の打撃と同時にモータを逆回転させて、打撃の動作と、ねじ込み動作を１つのモータで行うようにしたコードレス式のねじ打機を実現する。【解決手段】バッテリによって駆動されるモータ１１と、打撃スプリング９により移動可能なピストン６と、ねじ５０を打込むためのドライバビット７を有し、打撃スプリングをモータの回転力を利用して圧縮させ、圧縮された打撃スプリングを開放することによってピストンを移動させてねじを打込むねじ打機１において、打撃スプリングを圧縮して前記ピストンを移動させる移動動作と、打撃時にベベルギヤ２９、３３を介してピストンに固定されるドライバビットを回転させる回転動作を行うようにした。移動動作と回転動作は一つのモータで駆動され、これらの駆動の切替えはモータの回転方向を切替えることで行う。【選択図】図３
2015066661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、該バッテリによって駆動されるモータと、該モータを収容するハウジングと、該ハウジング内を移動可能なピストンと、該ピストンを付勢する打撃スプリングと、前記ピストンに取り付けられねじを打込むためのドライバビットを有し、前記打撃スプリングを前記モータの回転力を利用して圧縮させ、圧縮された前記打撃スプリングを開放することによって前記ドライバビットを移動させてねじを打込むねじ打機において、
圧縮された前記打撃スプリングが開放された際に前記モータによって前記ドライバビットを回転させることを特徴とするねじ打機。
【請求項２】
前記モータは１つであり、前記打撃スプリングを圧縮させる移動制御と、前記ドライバビットを回転させる回転制御を切替えながら打込みを行うことを特徴とする請求項１に記載のねじ打機。
【請求項３】
ワンウェイクラッチを介して前記モータの出力を前記打撃スプリングを圧縮させる駆動系と前記ドライバビットを回転させる駆動系に出力し、
前記ドライバビットを回転させるための前記モータの回転方向が、前記打撃スプリングを圧縮させるための前記モータの回転方向と逆方向になるようにし、
前記モータを逆回転させた際には前記ワンウェイクラッチの作用により前記打撃スプリングを圧縮させる駆動系へ動力が伝達されないように構成したことを特徴とする請求項２に記載のねじ打機。
【請求項４】
前記圧縮された前記打撃スプリングが開放される射出タイミングを検出し、
解放されたことを検出したら前記モータの回転方向を反転させることを特徴とする請求項３に記載のねじ打機。
【請求項５】
前記ピストンの移動方向と反対方向に移動可能であって、付勢部材により前記ピストンと反対方向に付勢されるウエイトを設け、
前記打撃スプリングを圧縮させる駆動系を用いて前記ウエイトを前記ピストンの移動方向と反対方向に移動させることを特徴とする請求項２又は３に記載のねじ打機。
【請求項６】
前記モータの出力軸にはベルトを回転させるプーリと、前記ワンウェイクラッチを介して一方向に回転するベベルギヤを有し、
前記ピストンは、前記ベベルギヤによって射出方向を中心軸とした回転する円筒形のスピンドルの中で往復移動し、
前記ピストンと前記スピンドルを相対回転不能に保持し、
前記スピンドルを回転させることにより前記ピストンに取り付けられる前記ドライバビットを回転可能としたことを特徴とする請求項５に記載のねじ打機。
【請求項７】
前記ドライバビットの位置を検出するセンサを設け、
前記センサによって前記ドライバビットの所定位置までの下降を確認したら前記ドライバビットの回転を停止させることを特徴とする請求項６に記載のねじ打機。
【請求項８】
前記打撃スプリングを圧縮させるモータと、前記ドライバビットを回転させるモータを独立してそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のねじ打機。
【請求項９】
バッテリと、該バッテリによって駆動されるモータと、該モータを収容するハウジングと、該ハウジング内を移動可能なピストンと、該ピストンを付勢する打撃スプリングと、前記ピストンに取り付けられねじを打込むためのドライバビットを有し、前記打撃スプリングを前記モータの回転力を利用して圧縮させ、圧縮された前記打撃スプリングを開放することによって前記ドライバビットを移動させてねじを打込むねじ打機において、
前記打撃スプリングを圧縮して前記ピストンを移動させる移動動作の完了後であって、前記ドライバビットの解放時に前記ドライバビットを回転させる回転機構と、
前記回転機構によるねじの締め付け完了を検出するセンサを設け、
前記センサによってねじの締め付け完了を検出したら前記ドライバビットの回転を停止することを特徴とするねじ打機。
【請求項１０】
前記センサは、前記ドライバビットに形成された凹部により作用されるスイッチであることを特徴とする請求項９に記載のねじ打機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気モータを使ってねじを順次打ち込み可能なねじ打機に関し、特にねじの打出しとねじ込み動作を一つの工具で行うことができるねじ打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧縮機から圧縮空気を打込機本体に供給して空気圧を利用する圧縮空気方式や、小形ガスボンベを打込機本体に搭載してボンベの貯蔵ガスを燃焼させるガス燃焼方式の駆動源（動力源）を利用し、マガジンに装填された連結止め具を、ドライバガイドの先端から順次打ち出す可搬形打込機が周知である。これらの従来技術で開示されている打込機のうち、コードレスで使用可能な打込機にガス式の打込機がある。ここで打ち込まれる止め具としてねじを用いるねじ打機として特許文献１に開示される技術が知られている。この技術は動力部にガスの燃焼機構を設けて、さらに電力により駆動するモータの二つの動力源を設け、動力機構としてガスの燃焼エネルギーによりピストンの打出しを行い、別途設けたモータを用いてドライバ軸を回転させることで、ねじの打出しとねじ込み動作を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０７３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の打込機では、ガスの燃焼機構に加えてモータとその電源を設ける必要があるため、本体が大きく重くなる上に、製造コストが上昇するという問題があった。さらに、ねじの打込み毎に、ガスの燃料分の費用が掛かりランニングコストが高くなる上に、ガス燃焼の臭いが出るという課題もあった。
【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、電気モータを用いた電動式のねじ打機を実現し、ねじの打ち込み作業に加えて締め付け作業をもモータにて電気モータで行うようにしたねじ打機を実現することにある。
本発明の他の目的は、１つの電気モータにてねじの打ち込み作業に加えて締め付け作業を実現したねじ打機を実現することにある。
本発明のさらに他の目的は、モータの回転方向を切替えることにより容易にピストンの引き上げ動作とねじ締め動作への動力伝達を切替えるようにしたねじ打機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、バッテリと、バッテリによって駆動されるモータと、モータを収容するハウジングと、ハウジング内を移動可能なピストンと、ピストンを付勢する打撃スプリングと、ピストンに取り付けられねじを打込むためのドライバビットを有し、打撃スプリングをモータの回転力を利用して圧縮させ、圧縮された打撃スプリングを開放することによってドライバビットを移動させてねじを打込むねじ打機において、圧縮された打撃スプリングが開放された際にモータによってドライバビットを回転させるように構成した。使用されるモータは好ましくは１つであり、打撃スプリングを圧縮させる移動制御と、ドライバビットを回転させる回転制御の双方を、モータの出力先を切替えることにより実現した。
【０００７】
本発明の他の特徴によれば、ワンウェイクラッチを介してモータの出力を、打撃スプリングを圧縮させる駆動系とドライバビットを回転させる駆動系に出力し、ドライバビットを回転させるためのモータの回転方向が、打撃スプリングを圧縮させるためのモータの回転方向と逆方向になるようにし、モータを逆回転させた際にはワンウェイクラッチの作用により打撃スプリングを圧縮させる駆動系へ動力が伝達されないように構成した。この回転方向の切り替えとワンウェイクラッチの作用によって、モータの出力先を実施的に切り替えることができ、一つのモータで双方の動力伝達をおこなうことができるようになった。また、圧縮された打撃スプリングが開放される射出タイミングを検出し、解放されたことを検出したらモータの回転方向を反転させるようにした。このように射出タイミングを正確に検出してモータの回転方向を反転させるので、精度の良いモータ制御を行うことができる。さらに、ピストンの移動方向と反対方向に移動可能であって、付勢部材によりピストンと反対方向に付勢されるウエイトを設け、打撃スプリングを圧縮させる駆動系を用いてウエイトをピストンの移動方向と反対方向に移動させるように構成した。このウエイトを用いたことによって、打ち込み時の反動を抑制することができた。
【０００８】
本発明の他の特徴によれば、モータの出力軸にはベルトを回転させるプーリと、ワンウェイクラッチを介して一方向に回転するベベルギヤを有し、ピストンは、ベベルギヤによって射出方向を中心軸として回転する円筒形のスピンドルの中で往復移動し、ピストンとスピンドルを相対回転不能に保持し、スピンドルを回転させることによりピストンに取り付けられるドライバビットを回転可能とした。この構成によりスピンドル自体を回転させることで、ドライバビットを回転させる機構を実現できた。また、ドライバビットの位置を検出するセンサを設け、センサによってドライバビットの所定位置までの下降を確認したらドライバビットの回転を停止させるようにした。この構成により、ネジを過不足なく適切に締め付けることが可能となった。尚、打撃スプリングを圧縮させるモータと、ドライバビットを回転させるモータを独立してそれぞれ設けるように構成しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のネジ打機では、打撃力だけでねじを最後まで打ち込むのではなく、ドライバビットを回転させながらネジを打ち込むので、打込み力を下げずにねじ打機の長寿命化を図れる。また、ドライバビット７を射出方向に移動させると同時にねじの締め付け方向に回転させることによって、打撃の動作と、ねじ込み動作を１個のモータ１１で行うように構成できた。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係るねじ打機１の全体を示す図であり、主要部分を断面で示した図である。
【図２】本発明の実施例に係るねじ打機１の部分断面図であり、ピストン６の引き上げ時の状態を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るねじ打機１の部分断面図であり、ねじ５０の打ち込み途中の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係るねじ打機１の部分断面図であり、ねじ５０の打ち込み完了時の状態を示す図である。
【図５】図１のウエイト１６の形状を示す斜視図である。
【図６】図１のウエイト１６の押し下げ機構の動作を説明するための図である（その１）。
【図７】図１のウエイト１６の押し下げ機構の動作を説明するための図である（その２）。
【図８】図４のＡ−Ａ部の断面図であり、ウエイト１６と第二プーリ２１の横断面を示す図である。
【図９】図１のねじ給送部４２の構造を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係るねじ打機１の制御回路の簡略ブロック図である。
【図１１】本発明の実施例に係るねじ打機１のモータ１１の回転制御を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施例に係るねじ打機１を用いて連発打ち込みを行う際の状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第二の実施例に係るねじ打機１０１の断面図である。
【図１４】本発明の第二の実施例に係るねじ打機１０１の部分断面図であり、ピストン６の引き上げ時の状態を示す図である。
【図１５】図１４のピストン１０６の引き上げ機構、ウエイト１１６の押し下げ機構の動作を説明するための図である（その１）。
【図１６】図１４のピストン１０６の引き上げ機構、ウエイト１１６の押し下げ機構の動作を説明するための図である（その２）。
【図１７】図１４のＣ−Ｃ部の断面図であり、ウエイト１１６部の横断面を示す図である。
【図１８】本発明の第二の実施例に係るねじ打機１０１の部分断面図であり、ねじ５０の打ち込み途中の状態を示す図である。
【図１９】本発明の第二の実施例に係るねじ打機１０１の部分断面図であり、ねじ５０の打ち込み完了時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の実施例に係るコードレス電動式のねじ打機について説明する。また、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例に係るねじ打機の断面図である。ねじ打機１は駆動源として電気式のモータ１１を用い、止具であるねじ５０を被締付け材である石膏ボードや木材などの被締付け材に打ち込むための電動工具である。ねじ打機１はハウジング２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）と、モータ１１と、ピストン６を引き上げるための駆動機構８と、ウインチ部１４と、打撃部（ピストン６等）と、射出部５と、マガジン部４３を含んで構成される。ピストン６は、打撃スプリング９により付勢されてドライバビット７によってねじ５０を射出方向（下方向）に打撃する打撃子としての機能と、ドライバビット７を回転させることによりねじの締め付けを行う締付子としての機能を果たす。
【００１３】
ハウジング２は、ポリアミド系合成繊維またはポリカーボネイト等の樹脂から構成され、ピストン６が上下方向に動く空間を形成する胴体部２ａと、作業者が把持するハンドル部２ｂと、内部に電気式のモータ１１を内蔵するモータ保持部２ｃと、二次電池を保持するバッテリ保持部２ｄの４つの部分で構成される。ハウジング２は、ピストン６の動く方向を通る面で左右に二分割され、両側のハウジングを合わせて図示しない複数のねじで固定される。ハンドル部２ｂは、胴体部２ａの上側部分から略垂直方向に延在するように設けられ、ハンドル部２ｂの胴体部２ａへの接続部付近にはモータ１１のオンオフ制御を行うトリガ３が設けられる。ハウジング２のモータ保持部２ｃは、胴体部２ａの下端付近に、略円筒形の胴体部２ａと垂直方向であって、ハンドル部２ｂと略平行に延在するように設けられる。ハンドル部２ｂとモータ保持部２ｃであって胴体部２ａと反対側には、それらを連結するようにバッテリ保持部２ｄが形成され、バッテリ保持部２ｄに着脱式のバッテリ１２が装着される。バッテリ１２は、例えばニカド電池やリチウムイオン電池等の２次電池である。
【００１４】
モータ１１は、モータ保持部２ｃの内部に、その回転軸１１ａがねじ５０の打ち込み方向（射出方向。図１では下方向）と直交するように（図１における水平方向に）配置される。回転軸１１ａには、第一プーリ２０が設けられ、第一プーリ２０の回転力は上方へ向けて延出されるベルト１９によって第二プーリ２１に伝達される。第二プーリ２１は、胴体部２ａの上方において、第一プーリ２０と回転軸が平行になるようにベアリングによってハウジング２に支持される。ベルト１９は、例えばＶベルトでありその楕円の長軸方向が胴体部２ａの中心軸方向（ピストン６の移動方向）とほぼ並行になるように配置される。
【００１５】
第二プーリ２１に伝達された回転力は、ギヤ２２、２３からなる減速機構を介して駆動機構８に伝達される。ギヤ２３の回転力は回転体２４に伝達され、カム部２５を介してウインチ部１４に伝達するか、又は遮断するかが制御される。以上の第一プーリ２０から回転体２４までの駆動機構８によってモータ１１の回転数が減じられて回転体２４に伝達されるが、これらの伝達機構や減速機構の構成はこれらに限定されるものではなく、所望のトルク、所望の回転数でウインチ部１４を回転させることができるならば、任意の減速機構や伝達機構を用いても良い。ここで、カム部２５は回転体２４が所定角度（＝ピストン６が上死点まで到達するのに必要な角度）だけ回転するまでは、出力側たるウインチ部１４と回転体２４を接続して同期して回転させるが、所定角度だけ回転した状態ではウインチ部１４と回転体２４の接続状態を遮断させて、出力側に接続されるウインチ部１４を自由に回転可能な状態にする。
【００１６】
ピストン６の引き上げ部（巻き上げ部）は、ウインチ部１４と、ウインチ部１４の外周部に巻き付けられて上方向に引き上げられるワイヤ１５と、ワイヤ１５の先端（下端）に接続されるピストン６から主に構成される。ウインチ部１４は、外周部にワイヤ１５を案内するための溝が形成された略円板状の滑車部材であり、円形のウインチ部１４の接線が、ねじを打込むドライバビット７の軸線と一致するように配置される。ワイヤ１５は両端に抜け止めとしての機能を果たす丸い金属球が固定される。一つの金属球をドラムの内周部に形成された取付穴に係止させ、その金属球から延びるワイヤ１５を、ウインチ部１４の外周部分に形成される溝内に案内させて、ワイヤ１５を貫通させたキャップ３０をピストン６に固定することによって、ウインチ部１４からワイヤ１５が下方向に延びるように取り付けられる。ピストン６は、回転ガイド３１を介してスピンドル３２と上下摺動可能且つ回転方向に相対回転不能に構成される。本実施例ではスピンドル３２を回転可能に構成し、モータ１１の出力軸に設けられるベベルギヤ２９とベベルギヤ３３を介して、モータ１１の回転力をスピンドル３２の回転力に変換するようにした。ベベルギヤ３３とスピンドル３２は、接合部３３ａにより固定される。このように、スピンドル３２を回転させることによってピストン６を回転させ、ピストン６に相対回転不能に固定されるドライバビット７も同期して回転させるように構成した。ベベルギヤ３３とモータ１１の回転軸１１ａの間には、モータ１１の逆回転時に駆動機構８を回転させないためのワンウェイクラッチ３５を設けた。モータ１１を逆回転させた際にはスピンドル３２が回転させてドライバビット７によるねじ締めを行うが、ワンウェイクラッチ３５の作用により駆動機構８側への動力伝達は遮断される（即ちベルト１９は回転しない）ことにより、ピストン６と連結したドライバビット７を、打込み時にねじ込み回転させる構成とした。
【００１７】
スピンドル３２の外周側であってハウジング２との間にはウエイト１６が上下方向に移動可能なように保持される。ウエイト１６はある程度の重さ有する円筒状の質量体であって、ピストン６と反対方向に移動させることにより打撃の際の衝撃力を打ち消す方向に作用する。ウエイト１６はハウジング２の胴体部２ａの下方にスプリング等の付勢部材１７を介して保持される。ピストン６は、被締付け材にねじを打ち込むためのドライバビット７を保持し、打撃スプリング９による弾発力をドライバビット７に伝達する作用を果たす。ピストン６は、上側の内部に円筒状の内部空間が形成され、ワイヤ１５の下端側の金属球が内部空間に位置するように、キャップ３０によってピストン６に固定され、打撃スプリング９の下方側の端部に配置される。ピストン６は主に合成樹脂の一体成形にて製造され、その内部に後述する回転ガイド３１が鋳込まれ、下側にはドライバビット７を装着するための取付部６ａ（図２参照）が形成される。取付部６ａにおいてピストン６とドライバビット７を着脱可能と構成するか、着脱不能に構成するかは任意である。
【００１８】
ピストン６の上側には、打撃スプリング９に当接する動力伝達機構３７が取り付けられている。動力伝達機構３７は、上面及び下面が円環状のベアリング部材であって、スピンドル３２を回転させたときにピストン６も同期してスムーズに回転できるように構成されるもので、ピストン６と打撃スプリング９との相対回転をスムーズにさせるスラスト軸受で実現できる。ピストン６の外周部には回転ガイド３１が突出する。回転ガイド３１は、スピンドル３２の内壁又は内壁に形成され射出方向と並行なガイド溝３２ａ（図８にて後述）と当接し、ピストン６がスピンドル３２の内壁と直接接触することによる摩耗を防止する。また、スピンドル３２の内周側に形成され断面が凹状のガイド溝によって、ピストン６が軸方向（射出方向）に移動しながらスピンドル３２と同期して回転可能なように構成される。ここでは、スピンドル３２とピストン６がハウジング２に対して相対回転するものであって、スピンドル３２とピストン６の間は相対回転しない。ピストン６が最下位位置（下死点）に到達すると、軟質ゴム、又はウレタン等の樹脂製のピストンバンパ１０に当接することによりその衝撃力が吸収される。
【００１９】
ドライバビット７は射出部５から軸方向に移動してねじを打撃すると共に軸心周りに回転してねじ５０を締結するものであって、軸方向（図１でみたら上下方向）の中間部分には、モータ停止スイッチ３６に対して作用させるための径が細くなった凹部７ａが形成される。凹部７ａは円周方向に連続して形成される溝部または細径部であり、ドライバビット７の凹部７ａと対応する位置にはモータ停止スイッチ３６が設けられる。モータ停止スイッチ３６はプッシュスイッチであり、プランジャ部分を押している際にスイッチがオンとなりモータ１１を通電状態とし、プランジャ部分の押圧状況が解除されてプランジャが元の位置に戻った際には、モータ１１への回路を遮断してモータ１１の回転を停止させるもので、本実施例では打ち込み作業が完了した際の動作完了検知スイッチとして機能する。図１におけるドライバビット７の位置は打撃完了後の位置であって凹部７ａがモータ停止スイッチ３６と対向する位置にあり、ドライバビット７の先端のねじ部７ｂが締め付け完了後のねじ頭に嵌合する位置にある。
【００２０】
ハウジングの下方には、ねじ５０を打ち出す射出孔を有する射出部５と、射出部５に連結され、複数のねじ５０を収容してドライバビット７の軸方向下方に１本ずつ給送するねじ給送部４２が設けられる。ねじ給送部４２はドライバビット７の引き上げ動作に連動して、ドライバビット７の先端の下側に打ち込まれるねじ５０を１本ずつ給送する。図１においてはねじ給送部４２の詳細構造についてまで図示していないが、マガジン部４３に設けたスプリングによる付勢手段や、ソレノイド等による電磁力で、送りスプリングに抗して、送りピストンを移動させて、送り爪でねじ５０の軸部または、連結体５１を係合することで、ねじの締付け毎に射出部５の射出口内に順次１本ずつ装填する。
【００２１】
上記のねじ打機１による打ち込み動作は以下のようになる。プッシュレバー１３を被締付け材に押しつけて、トリガ３を引きトリガスイッチ４が起動すると、モータ１１が回転を開始してピストン６に接続したワイヤ１５をウインチ部１４で巻き取りを開始する。この際、ピストン６は打撃スプリング９を圧縮し、所定の打撃開始位置に到達した際に、ウインチ部１４のカム部２５がウインチ部１４と回転体の接続を解除するため、ウインチ部１４の回転が解放されるため、ピストン６が打撃スプリング９に付勢されて急激に下降し、ねじ５０の打撃を開始する。このウインチ部１４の回転解放と同時に、モータ１１の回転を制御する制御回路はモータ１１を正回転から逆回転に切替えて、モータ１１の回転力をワンウェイクラッチ３５を介して連動するベベルギヤ２９に伝達し、ベベルギヤ２９と係合するベベルギヤ３３を回転させることによりスピンドル３２が回転する。尚、モータ１１の逆回転時には、ベベルギヤ２９は回転するがワンウェイクラッチ３５によってベルト１９側への動力伝達が遮断されるので、駆動機構８は動作しない。スピンドル３２が回転すると、回転ガイド３１を介してドライバビット７と連結したピストン６が回転させられるので、ドライバビット７も回転することになる。このように、打込み時にねじ込み動作をも行うように構成したので、使い勝手の良いねじ打機１を実現できた。また、打ち込み動作と締め付け動作を１個のモータ１１で行うことで、バッテリ１２の動力のみでねじ込み打撃を可能なねじ締機を実現できた。
【００２２】
図２は、ワイヤ１５を上方向に引き上げることにより、打撃スプリング９を圧縮しながらピストン６を上方向に移動させる際の状況を示す部分縦断面図である。本明細書では、ピストン６の下端がピストンバンパ１０と当接して圧縮させ、最下位に到達した位置をピストン６の下死点と呼び、ピストン６が最も上方に移動した位置を上死点と呼ぶことにする。作業者がねじ打機１を持って被締付け材６０にプッシュレバー１３を押しつけ、プッシュレバースイッチ２７が起動した後に作業者が、トリガ３を引くことによってモータ１１によるピストン６の巻き上げ動作が開始される。モータ１１の回転によって駆動機構８が所定位置まで回転すると、カム部２５とウインチ部１４の係合状態が解除される。この係合状態が解除される直前の状態を示すのが図２である。図２の状態では、ワイヤ１５がウインチ部１４で巻き取られるため、ピストン６が打撃スプリング９の付勢力に抗しながら上方に移動し上死点に到達している。ピストン６が上死点に位置すると、ピストン６に連結されるドライバビット７も上方に移動させられるので、ドライバビット７の先端たるねじ部７ｂが、打ち込まれる次のねじ５０よりも上方側に位置することになる。そこで、次に打ち込まれるねじ５０がねじ給送部４２によってドライバビット７と同軸上に送られる。このようにして打込のための準備が完了する。尚、本実施例ではピストン６の引き上げ動作と同時に、第二プーリ２１の回転力を利用してウエイト１６を付勢部材１７の付勢力に抗しながら下方に移動させるが、その動作については図６及び図７にて後述する。
【００２３】
図３は、ねじ５０の打ち込み途中の状態を示す部分縦断面図であって、図２の状態からさらにモータ１１の回転によって第二プーリ２１が回転して射出位置に到達すると、カム部２５とウインチ部１４の係合状態が解除され、打撃スプリング９に蓄えられた圧縮エネルギーによりピストン６が下方に向けて急激に押し下げられる。同時に、下方に押し下げられたウエイト１６と第二プーリ２１との係合状態が解除されるため、付勢部材１７の圧縮エネルギーによってウエイト１６が上方に移動する。つまりピストン６の打撃のための移動と、ウエイト１６のピストン６とは反対方向への移動が同時に発生する。このようにピストン６の下方（＝射出方向）への移動とウエイト１６の上方（＝反射出方向）への移動が逆方向であるため、打込み時にねじ打機１の本体に発生する反発力を効果的に低減することが可能となり、反動により本体が浮いてしまってカムアウトが発生する等の不具合を効果的に防止することができ、また、ねじ打込の仕上がりを良くすることができる。
【００２４】
さらに本実施例ではピストンが上死点から矢印４０ａに示すように下方に移動する際に、モータ１１によってピストン６を矢印４０ｂのように回転させる。この回転は、モータ１１を引き上げ時とは逆回転させることによってベベルギヤ２９を回転させ、ベベルギヤ２９と噛合するベベルギヤ３３を回転させる。ベベルギヤ３３はスピンドル３２と固定されているため、スピンドル３２が矢印４０ｂのように回転する。一方、ピストン６はスピンドル３２に対して射出方向には相対移動可能であって、回転方向（矢印４０ｂで示す方向）に対しては相対移動不能に固定されるため、スピンドル３２の回転によってピストン６も回転し、ピストン６に固定されるドライバビット７も矢印４０ｂの方向に回転する。このようにカム部２５とウインチ部１４の係合状態が解除されたあとの射出時の動作において、ドライバビット７を射出方向（矢印４０ａの方向）に移動させつつ、ねじ５０の締め付け方向（矢印４０ｂの方向）に回転させるために、ドライバビット７の先端たるねじ部７ｂによってねじ５０を被締付け材６０に打ち込むと同時に、締め付け動作を行うことができる。
【００２５】
本実施例によるねじ打機１で想定される代表的な使用状況では、被締付け材６０として、木材６２の上に石膏ボード６１を張ったものであり、石膏ボード６１は打撃だけでねじ５０が容易に貫通するが、木材６２は打撃だけでは完全に貫通しないこともあるので、ドライバビット７を回転させながら打撃することによりねじ５０を完全に被締付け材６０に締め込むことができる。
【００２６】
図４は、ピストン６が下死点まで移動した際の状態を示す部分縦断面図であって、図３の状態からさらにドライバビット７を射出方向に移動した状況を示す図である。ここではドライバビット７の先端たるねじ部７ｂが、ねじ５０の締め付け完了位置、即ちねじ頭５０ａが被締付け材６０の表面と一致する位置に到達した状態を示しており、この状態においてはドライバビット７の軸方向中央付近に形成された凹部７ａがモータ停止スイッチ３６に対向する位置に到達する。凹部７ａがモータ停止スイッチ３６に対向すると、モータ停止スイッチ３６の内部に押し込まれていたプランジャが飛び出す形となり、その結果モータ停止スイッチ３６がオンとなって、その出力によってモータ１１の逆回転が停止する。以上説明したように、バッテリ１２の電気と１つの動力源（モータ１１）だけを使用して、打ち込みとねじ締めを同時に行えるため、ねじ打機の本体を小型・軽量に構成することができ、コードレスでねじ打合せ作業を行うことが可能となった。また、バッテリ１２で駆動するために、燃料となるガスセルや、高圧エアの準備が不要となり、コストが掛からない上に取り扱いがきわめて容易な打込み機を実現できた。
【００２７】
次に図５〜図７を用いてウエイト１６の形状とその移動方法について説明する。図５はウエイト１６の形状を示す斜視図である。ウエイト１６は円筒形のスピンドル３２の外周側且つハウジング２の胴体部２ａの内周側において上下動する金属の一体成形品であって略円筒形の形状を有し、径方向外側に突出する２段の係合部が形成される。また、軸方向に見て、第一係合部１６ａから第二係合部１６ｂにかけて切り欠き部１６ｃが形成される。第一段目の切り欠き部１６ｃの片側には径方向に突出する第一係合部１６ａが形成される。第二段目には第二係合部１６ｂが形成される。第二段目は切り欠き部１６ｃの下辺部に沿って形成され、第二係合部１６ｂは接線方向に連続するように長めに形成される。切り欠き部１６ｃは図１でみて後方側に開口して、第二プーリ２１に対向するように配置される。第一係合部１６ａと第二係合部１６ｂは、その近傍で回転する第二プーリ２１に設けられる２つのローラカムによって射出方向に移動される。
【００２８】
図６〜図７は、ウエイト１６の押し下げ機構の動作を説明するための図である。図６は、図１において前方から後方向きに見た際の側面図であって、ウエイト１６の後方側に第二プーリ２１が回転する。その回転方向は、ピストン６が上死点まで引き上げられるために矢印の方向に第二プーリ２１が回転する。第二プーリ２１の円周方向の２カ所には第一ローラカム１８ａと第二ローラカム１８ｂが設けられる。第一ローラカム１８ａと第二ローラカム１８ｂは、中心側に固定軸が設けられ、固定軸の周りでローラが回転可能に保持される。第一ローラカム１８ａと第二ローラカム１８ｂが回転しながらウエイト１６の第一係合部１６ａと第二係合部１６ｂと当接するため、その回転力にて付勢部材１７の付勢力に抗してウエイト１６を下方に移動させる。図６（１）はピストン６が下死点にあるときの状態であり、第二プーリ２１の初期位置でもある。この状態からモータ１１を正回転方向に回転させると、ベルト１９が回転するため第二プーリ２１も矢印の方向に回転を開始する。すると図６（１）の位置から（２）の状態にまで第二プーリ２１が回転し、それに伴い回転した第一ローラカム１８ａが第二係合部１６ｂと最初に当接する。図６（２）から（３）の状態のようにさらに第二プーリ２１が回転すると、次に第二ローラカム１８ｂが第一係合部１６ａに当接するために、ウエイト１６をさらに下方に移動させる。この後の状態を示すのが図７（１）である。図７（１）がウエイト１６がほぼ最下位に位置する状態を示す図であって、この際にピストン６が上死点付近に位置する。さらに第二プーリ２１が矢印方向に回転して（２）のようになると、第二ローラカム１８ｂと第一係合部１６ａの当接状態が解除されるため、ウエイト１６を下方に押しやる力が失われ、付勢部材１７の反発力によってウエイト１６は急激に上方に移動する。この移動のタイミングがピストン６の下降するタイミングと同時になるように構成すれば、双方の移動方向が逆方向になるために、ウエイト１６がバランサーとしての役割をして、ピストン６によるねじ打込みの反動を低減させることができる。尚、第一ローラカム１８ａと第二ローラカム１８ｂの軸方向長さは互いに異なり、第一ローラカム１８ａは軸方向に長くてウエイト１６により接近する状態にある。一方、第二ローラカム１８ｂは軸方向に短くてウエイト１６との距離があり第一係合部１６ａには当接するが第二係合部１６ｂには当接しない。これらの第一ローラカム１８ａと第二ローラカム１８ｂの軸方向の長さやウエイト１６との位置関係は図４にて理解できるであろう。
【００２９】
図８は図４のＡ−Ａ部の断面図であり、ウエイト１６と第二プーリ２１の横断面を示す図である。図８から理解できるようにピストン６は回転可能なスピンドル３２の内部に配置され、軸方向に並行に形成されるガイド溝３２ａが２本形成される。ピストン６の上側には二点鎖線で示す位置に打撃スプリング９が配置される。一方、ピストン６には十字状に配置された回転ガイド３１が設けられる。４つある回転ガイド３１の端部はピストン６よりも径方向外側に突出し、うち２つの端部がガイド溝３２ａの内部に位置するように構成される。スピンドル３２は外形がウエイト１６の内径とほぼ等しい円柱形とされ、内径はピストン６が軸方向に抵抗なく動くように軸方向と略垂直な断面が四角形に近くなるように形成され、ピストン６の外周側の４カ所にて隙間３４が生ずるように構成される。
【００３０】
ウエイト１６は切り欠き部１６ｃが第二プーリ２１に対向するように配置され、第一係合部１６ａと第二係合部１６ｂが第二プーリ２１に取り付けられる第一ローラカム１８ａと第二ローラカム１８ｂに作用するような位置関係とされる。ここで、第一ローラカム１８ａの第二プーリ２１から前方への突出長は第二ローラカム１８ｂの第二プーリ２１から前方への突出長よりも長くなるように構成される。この結果、第一ローラカム１８ａは第一係合部１６ａと第二係合部１６ｂの双方に当接するが、第二ローラカム１８ｂは第一係合部１６ａに係合するものの第二係合部１６ｂとは所定の隙間を有するため接触しない。このようにローラカムの位置と長さ、ウエイト１６の形状を構成することによってベルト１９を回転させるための第二プーリ２１を用いてウエイト１６をピストン６の移動に同期させて反対方向に移動させることができる。
【００３１】
図９は図１のねじ給送部４２の構造を示す図である。ねじ５０の給送機構は公知の構成により実現できるが、本実施例では電源がバッテリ１２であるため、電動式の駆動手段によって動作させると好ましい。本実施例ではバッテリ１２の電力によって動作するソレノイド４５を圧縮バネ４６に抗して移動させることによってフィードピストン４７を給送方向（後ろから前方向）に往復移動させ、レールガイド４９にて摺動可能に保持されるフィーダー４８を駆動させてねじ５０（図１参照）を給送する。このようにねじ給送部の動力源として電力を用いるようにしたので、１つのバッテリ１２によってねじ打機１のすべての動力を稼働させることができる。尚、本実施例ではソレノイド４５を用いた給送機構の例を説明したが、この構成だけに限らずにバッテリ１２を動力源とするその他の給送機構や、もしくはバッテリ１２以外の動力源を用いないで打込反力を用いるような給送機構を用いて実現しても良い。
【００３２】
図１０は本発明の実施例に係るねじ打機の制御回路の簡略ブロック図である。これらの制御回路５３ａは、ハウジング２のバッテリ保持部２ｄ内の制御回路基板５３（図１参照）に搭載される。本実施例ではマイコン５４によってモータ１１の回転及び停止制御が行われる。作業者がねじ打機１にバッテリ１２を装着し、電源スイッチ５８を押すことにより電源ＳＷ（スイッチ）検知回路５９がその状態を検出して制御回路５３ａに搭載されている各種機器に電源が供給されて、マイコン５４が起動し動作完了の状態（メインスイッチオンの状態）となる。作業者が作業を終えて電源スイッチ５８を再び押すことにより、電源スイッチ検知回路５９が電源スイッチ５８をオフにすることにより、制御回路５３ａに搭載されている各種機器への電源が遮断される。本実施例ではさらに１５分タイマ７９が設けられ、１５分タイマ７９が非稼働時間のカウントを行い、作業を行わずに１５分経過すると１５分タイマ７９が、オフ信号を電源スイッチ検知回路５９に送出することにより電源スイッチ検知回路５９がコントローラ電源スイッチ５５をオフにすることにより制御回路５３ａの電源が遮断される。１５分タイマ７９によるカウントは、マイコン５４が打込作業実行時にカウントリセット信号を出力するので、電源オンから又は前回作業実行時から１５分以内に作業を行うと、カウントリセットされ再びゼロからのカウントが開始される。
【００３３】
コントローラ電源スイッチ５５がオンになるとマイコン５４は、各種センサ手段（又はスイッチ手段）からの出力を入力してモータ１１の回転制御を行う。打込検知スイッチ５７は、図１のウインチ部１４とカム部２５の接続状態が解除された状態を検出するためのスイッチであり、カム部２５の近傍に設けられる。モータ停止スイッチ３６はドライバビット７が所定の位置まで到達したときに出力されるセンサであり、ドライバビット７の凹部７ａがモータ停止スイッチ３６の位置に到達したときにオン信号がマイコン５４に出力される。プッシュレバースイッチ１３ａは、射出部５の先端に位置するプッシュレバー１３が被締付け材に適切に押し当てられたときにオン信号がマイコン５４に出力される。トリガスイッチ４は、作業者がトリガ３を引いたときにオン信号を出力する。モードスイッチ３９は、後述する“単発モード”と“連発モード”を切替えるためのスイッチである。ここで、プッシュレバースイッチ１３ａとトリガスイッチ４の出力は論理回路５６に入力され、論理回路５６の演算結果に応じて第一ＦＥＴ駆動回路７４を駆動することによりＦＥＴ７５のオン又はオフの制御を行う。ＦＥＴ７５は、バッテリ１２からインバータ回路７３への回路に直列に挿入される半導体スイッチング素子であり、論理回路５６をＡＮＤ回路にて実現すれば、プッシュレバースイッチ１３ａが押し当てられた状態でトリガスイッチ４が引かれない限り、モータ１１に電源が供給しないように構成でき、安全回路として機能する。
【００３４】
マイコン５４にはさらに、バッテリ電圧検知回路７１の出力信号が入力される。マイコン５４はバッテリ電圧が所定の値以下になった際には表示回路７８によって電池残量警告を出して、それ以上のねじ打ち動作を実行しないように制御する。本実施例のモータ１１としては、ブラシレスＤＣモータを用いることができ、マイコン５４がインバータ回路７３を用いてモータ１１のコイルに順次与える駆動電流を制御することによってモータ１１の回転方向、回転速度、停止制御等をきめ細かく行う。制御信号出力回路７２はマイコン５４からの指示によりインバータ回路７３に含まれるＦＥＴ等の半導体スイッチング素子へのゲート信号を出力するための回路である。インバータ回路７３は、例えば６つのＦＥＴを含む回路を公知のインバータ回路を用いることができる。第二ＦＥＴ駆動回路７６は、第２のＦＥＴ７７をオン又はオフ制御するためのものであり、マイコン５４の制御によりモータ１１を停止させるときに使用できる。尚、第２のＦＥＴ７７の機能はインバータ回路７３を制御することによっても実現できるので、第二ＦＥＴ駆動回路７６と第２のＦＥＴ７７を省略しても良い。表示回路７８は、電源スイッチのオン状態を表示するＬＥＤ、電池残量を表示するため又は電池残量が少ないことを表示するためのＬＥＤ、モードスイッチ３９が単発モードにあるか連発モードにあるかを表示するためＬＥＤを含み、作業者に現在の動作状況を表示する。
【００３５】
図１１は本発明の実施例に係るねじ打機のモータ１１の回転制御を説明するための図である。図１１（１）〜（６）において横軸は時間であり、それぞれの横軸が同じとなるように図示している。図１１（１）はトリガスイッチ４のオン又はオフの状態を示すグラフで、作業者がプッシュレバー１３を被締付け材６０に押し当てた後に時刻ｔ１にてトリガ３を引いたとする。すると（２）のモータ回転数８２に示すようにモータ１１が正方向に回転を開始し、矢印８２ａに示すように一定速度にて正回転をすることによりピストン６の引き上げ動作を行う。この際、モータ１１に流れる電流は（３）のモータ電流８３となり、矢印８３ａに示すように起動後に高くなりその後矢印８３ｂまで徐々に低下する。このモータ１１の回転によって（４）に示すようにピストン位置８４は、初期位置（下死点よりもわずかに上方）から矢印８４ａで示す上死点まで移動する。モータ１１の回転が継続して、ウインチ部１４（図１参照）の回転が所定位置まで到達すると、時刻ｔ２にてカム部２５とウインチ部１４の接合状態が解除されることにより、（４）にて示すようにピストン６が矢印８４ａの上死点から矢印８４ｂのように急速に下降して、矢印８４ｃの下死点にまで到達する。ここで、（５）に示すように打込検知スイッチ５７が打込動作、つまりカム部２５とウインチ部１４の接合状態が解除された状態を検出して打込検知信号８５のオン信号を出力する。ここで、ウインチ部の巻上げが完了すると、カム部２５に設けられた衝突部（図示せず）により打込検知スイッチ５７がオン状態となり、その後、衝突部が離脱するため（５）のようにパルス波が出現する。つまり、時刻ｔ２においてカム部２５に設けられた衝突部が打込検知スイッチ５７をオン状態とする。マイコン５４は矢印８５ａのように打込検知信号８５の立ち上がりを検出したら、（２）に示すようにモータ１１を逆方向に回転させるように制御する。
【００３６】
モータ１１を逆回転させると、ワンウェイクラッチ３５の作用によってベベルギヤ２９は回転するものの第一プーリ２０は回転しないので、モータ１１の回転により引き上げ動作をおこなうことなく、スピンドル３２だけを回転させることができる。このモータ１１の逆回転により（３）の矢印８３ｃに示すように、モータ電流が増加する。次に、（６）に示すようにドライバビット７がねじ締め完了位置まで到達したら、モータ停止スイッチ３６の出力信号８６がオンになるため、マイコン５４によってモータ１１の逆回転が停止される。このように時刻ｔ２〜ｔ３においてドライバビット７の打込動作と回転動作が同時に行われる。ここで打込動作は打撃スプリング９に蓄えられた圧縮エネルギーにて行われるため、時刻ｔ２〜ｔ３ではモータ１１によって打撃のためのエネルギーを供給する必要は無い。そこで本実施例では、時刻ｔ２〜ｔ３においてモータ１１をドライバビット７の回転動作に用いることによってねじの打ち込みと締め付け作業を同時に行うようにした。
【００３７】
時刻ｔ３で打込動作が完了したら、マイコン５４はモータ１１を（２）の矢印８２ｃに示すように正方向に回転させることによってピストン６の位置を初期位置にまで戻す“後巻上げ”動作を行い、ドライバビット７の凹部７ａがモータ停止スイッチ３６と対向しない位置にまで引き上げる。この後巻上げ動作が終わると作業者は、時刻ｔ５にてトリガ３を離すことにより打込動作が終了する。ここで、時刻ｔ３〜ｔ４の時間は短いため、仮に作業者がトリガ３を離すタイミングがｔ４よりも前、即ちｔ３〜ｔ４の間になったとしてもマイコン５４はその時点でモータ１１を停止させずに、後巻上げ動作を完了させてからモータ１１を停止させる。
【００３８】
以上、本実施例ではピストン６の引き上げ後の打撃と同時にモータ１１を逆回転させてねじ込み動作を行い、これらを１個のモータ１１で駆動するように構成したので、バッテリ１２のみの動力源で駆動可能な小型軽量のねじ打機を実現できた。特にピストン６の引き上げ動作制御と、ピストン６の締め付け回転制御の制御モードの切替えをモータの回転方向の切替えに連動させるようにして実現したので、一つのモータの回転方向を切替えるだけで、容易に引き上げ動作と締め付け回転動作を行うことができる。また、スピンドル３２の外周には、ピストン６の打撃方向とは反対方向に移動可能なウエイト１６を設けて打込み時の反発を打ち消す構成としたので、１つのモータ１１にてウエイト１６の移動まで行うことができるので、打込時の反動が少なくて使いやすいねじ打機を実現できた。尚、ピストン６の引き上げ動作制御と回転制御の切替えは、モータの回転方向によって行うのではなく、その他の方法によって切替えを行うようにしても良い。例えば、クラッチ機構を介してモータから引き上げ動作部又は締め付け回転制御部への動力伝達を任意のタイミングで切替えるように構成しても良い。
【００３９】
図１２は、本実施例のねじ打機１における“連発モード”での動作を説明するための図である。“連発モード”はモードスイッチ３９を操作することによりモードを切替えることができる。連発モードは、複数のねじ５０を連続して順次打ち込みを行うもので、トリガ３を引きながら（矢印丸１）、プッシュレバー１３を被締付け材６０に押しつけることによって（矢印丸２）、ねじ打ち動作が開始される。本実施例のねじ打機１においては、プッシュレバー１３の被締付け材６０の押しつけと、トリガ３の引き動作が同時におこなわれた状態でないとモータ１１が起動しないように構成される。この機構を利用した“連発モード”では、プッシュレバー１３を被締付け材６０に押しつけることをねじ打ちのきっかけとすることができる。打込動作が終わって、一旦プッシュレバー１３を被締付け材６０への押しつけが解除され、次の被締付け材６０への押しつけが行われたら次の打込動作を行うことができるが、この際トリガ３は引きっぱなしで良く、打撃ごとにトリガ３を一々解除する必要が無いので、大量のねじを連続して打ち込む場合には作業効率が良くなる。
【実施例２】
【００４０】
次に図１３から図１９を用いて本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例のねじ打機１０１は、ピストン１０６の駆動機構が異なるものの、駆動源としてバッテリ１２により駆動されるモータ１１を用いること、マガジン部４３を含んで構成されること、トリガ３と共にプッシュレバー１３が設けられる点は第１の実施例のねじ打機１と同様であり、ピストンの引き上げ動作機構とウエイトの移動機構、及び、ドライバビットの回転機構が異なる。ハウジング１０２は、ピストン１０６が上下方向に動く空間を形成する胴体部１０２ａと、作業者が把持するハンドル部１０２ｂと、モータ１１を内蔵するモータ保持部１０２ｃと、二次電池を保持するバッテリ保持部１０２ｄの４つの部分で主に構成される。ハウジング１０２は、ピストン１０６の動く方向を通る面で二分割され、両側のハウジングを合わせて図示しないねじで固定される。トリガ３はモータ１１のオンオフ制御を行うもので、プッシュレバー１３の先端が被締付け材６０に押しつけられている場合にトリガ３が引かれるとモータ１１がオンになる。
【００４１】
モータ１１はその回転軸１１ａがハウジング２の後方側から前方側に延びるように配置され、その出力の一方はピストン１０６とウエイト１１６を動かすための移動機構の動力源となり、もう一方は打込時におけるドライバビット１０７を回転させる回転機構の動力源となる。ここで、ピストン１０６とウエイト１１６を動かす動作の終了後に、モータ１１の回転方向を正転方向から逆転方向に切替え、打込み時にドライバビット１０７をねじ締め方向に回転させる。
【００４２】
ピストン１０６は胴体部２ａの内部で上下に往復移動するように保持され、その下端にドライバビット１０７が取り付けられる。ドライバビット１０７の軸方向に垂直な断面形状は六角形であり、ピストンバンパ１１０の下側にドライバビット１０７をねじ締めのために回転させるための回転体１３３が配置される。回転体１３３は外周側にベベルギヤが形成され、ベベルギヤ１２９と噛合するものであり、ハウジング１０２に軸受１３７を介して回転可能なように保持される。図１３の状態は、ピストン１０６がほぼ下死点に位置する状態を示す図であり、ピストン１０６の下端面がピストンバンパ１１０に当接し、ウエイト１１６の上端面がウエイトダンパ１２８に当接している。
【００４３】
図１４はピストン１０６の引き上げ動作を行い、射出直前の状態を示すねじ打機１０１の部分断面図である。第一ギヤ１２０側に伝達されたモータ１１の出力は、ピストン１０６を上方向に動かす引き上げ動作と、ウエイト１１６を下方向に動かす移動動作のために用いられる。ピストン１０６はウエイト１１６の内周側に収容されるものであって、ピストン１０６の上部には打撃スプリング１０９が配置される。打撃スプリング１０９の上端はスプリングダンパ１４１を介してウエイト１１６の上部内壁側にて保持される。ピストン１０６は、ハウジング１０２に対しては相対回転不能に保持され上下方向にだけ移動可能とされる。ピストン１０６にはドライバビット１０７がピストン１０６に対して相対回転可能なように軸支される。ドライバビット１０７のほぼ中央付近には凹部１０７ａが形成され、凹部１０７ａがモータ停止スイッチ１３６に対向する位置に到達したら制御回路はモータ１１の逆回転を停止させる。
【００４４】
モータ１１の回転軸１１ａには、ピニオンギヤ１３０が設けられ、遊星歯車減速機構によって減速された後にその出力の一方を第一ギヤ１２０に、もう一方をベベルギヤ１２９に伝達される。第一ギヤ１２０の上側には第二ギヤ１２１がそれぞれの外周部に形成された歯が噛合するように配置される。図１４では第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１を用いてピストン１０６を上死点まで移動させると同時に、ウエイト１１６を下死点まで移動させた状態を示している。このようにピストン１０６だけでなくウエイト１１６を反対方向に移動させ、これらによって挟持される打撃スプリング１０９を大きく圧縮させるようにした。ピストン１０６が上死点に位置する際には、先端のねじ部１０７ｂが打ち込まれるねじ５０の頭よりも上側に位置するように引き上げられ、ねじ給送部４２（図１３参照）によってねじ部１０７ｂの下側に打ち込まれるねじ５０が給送される。
【００４５】
モータ１１の先端には遊星歯車を用いた減速機構が設けられ、回転軸１１ａにはサンギヤとなるピニオンギヤ１３０が設けられ、ピニオンギヤ１３０の周囲を複数のプラネタリーギヤ１１８が回転し、プラネタリーギヤ１１８の外周部にはリングギヤ１２３が配置される。プラネタリーギヤ１１８の回転軸は遊星キャリヤー１１７によって軸支される。遊星キャリヤー１１７の先端側には回転軸１１７ａが形成され、回転軸１１７ａが減速された回転の出力軸となる。回転軸１１７ａはワンウェイクラッチを有する２つの回転ギヤ１３５ａ、１３５ｂが設けられる。回転ギヤ１３５ａは上側にて第一ギヤ１２０の外周側に配置された歯に噛合し、回転ギヤ１３５ｂは下側にてベベルギヤ１２９の平ギヤ部１２９ａに噛合する。ここで、回転ギヤ１３５ａと回転ギヤ１３５ｂの回転伝達方向は反対になるように設定され、モータ１１が正方向に回転している際には、回転ギヤ１３５ａが第一ギヤ１２０に動力を伝達して、回転ギヤ１３５ｂによりベベルギヤ１２９への動力伝達は遮断される。一方、モータ１１が逆方向に回転している際には、回転ギヤ１３５ａにより第一ギヤ１２０に動力を遮断して、回転ギヤ１３５ｂがベベルギヤ１２９へ動力を伝達する。
【００４６】
第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１は外周に歯を有する平ギヤであって、同一の径と歯車数を有する。第一ギヤ１２０の円周方向の一部に第一ローラカム１２０ａが設けられ、第二ギヤ１２１の円周方向の一部に第二ローラカム１２１ａが設けられる。第一ローラカム１２０ａと第二ローラカム１２１ａは、第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１に回転に伴い、回転軸１１９、１２２を中心に所定の回転半径の軌跡を描くように移動し、ピストン１０６の第一係合部１０６ａ、第二係合部１０６ｂ、又は、ウエイト１１６の係合部１１６ａ（図１５で後述）と当接することによって、第一ギヤ１２０、第二ギヤ１２１の回転力を上下方向の移動エネルギーに変換する。図１４の状態では第二ローラカム１２１ａが第一係合部１０６ａの下面と当接しており、第一ローラカム１２０ａがウエイト１１６の係合部１１６ａ（図１４では図示されない）に当接している。図１４の状態からわずかに第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１が回転すると、第二ローラカム１２１ａと第一係合部１０６ａの当接関係が解除され、同時に、第一ローラカム１２０ａとウエイト１１６の係合部の当接関係が解除されるため、打撃スプリング１０９の作用によりピストン１０６とウエイト１１６を保持していた力がなくなるため、打ち込み動作が開始される。
【００４７】
ピストン１０６の下面より上方には内周側円筒部１０６ｃと外周側円筒部１０６ｄが形成され、これらの間の空間に打撃スプリング１０９の下端部が固定される。ピストン１０６とドライバビット１０７は相対回転可能なように軸支される。回転体１３３は上側がメタル１２４により、下側が軸受１３７によってハウジング２に軸支され、ドライバビット１０７の長手方向を中心軸に回転可能なように構成される。回転体１３３の中央付近には径方向に広がる円盤部が形成され、円盤部の外周部が円錐状であって歯車が形成されたベベルギヤとなっている。回転体１３３は軸方向にドライバビット１０７と摺動可能なように保持するための貫通穴１３３ａが形成される。この貫通穴１３３ａの軸方向に垂直な断面形状は、ドライバビット１０７の外径とほぼ同様の六角形に形成される。ノーズ１３８にはモータ１１の回転を停止させるためのモータ停止スイッチ１３６が設けられる。尚、ベベルギヤ１２９と回転体１３３の外周部は傘歯車であるが、ハイポイドギヤ、ウォームギヤ、ラックアンドピニオン、マイタ歯車などその他の歯車式伝達機構で実現しても良い。さらには、回転体に永久磁石を組み込んでその外周側にステータコイルを設けて電気モータとして、又は超音波モータとして回転体を回転させるように構成しても良い。
【００４８】
次に、図１５及び図１６を用いてピストン１０６の上昇移動と、ウエイト１１６の下降移動を行う駆動機構の動作について説明する。図１５及び図１６は図１３のＢ−Ｂ部の断面位置からみた図あり、説明のために一部構成を省略して図示している。本実施例では同径であって外周側に歯を有する第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１を噛合するように配置し、それらの側面の一点に設けられた第一ローラカム１２０ａと第二ローラカム１２１ａをピストン１０６に形成された第一係合部１０６ａと第二係合部１０６ｂに順に当接させながら第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１を回転させることによって、ピストン１０６を上方に移動させる上昇移動を実現したものである。この際のモータ１１の回転方向は正方向である。同様にして、第一ローラカム１２０ａをウエイト１１６の係合部１１６ａに当接させることによって、ウエイト１１６をピストン１０６の動く方向と反対方向（ここでは射出方向）に下降移動させるものである。図１５（１）は初期位置にあるときの第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１の状態を示すものである。ここでは、第一ローラカム１２０ａと第二ローラカム１２１ａはいずれの係合部（１０６ａ、１０６ｂ、１１６ａ）とも接触しておらず、打撃スプリング１０９の付勢力によりピストン１０６は下端側に位置し、ウエイト１１６は上端側に位置している。（１）の状態からモータ１１が起動して第一ギヤ１２０が矢印の方向に回転すると、それと噛合する第二ギヤ１２１が反対方向に回転を始める。（２）は第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１が回転開始後の状態を示すもので、この際、第一ローラカム１２０ａが第一係合部１０６ａを下側から当接して、第一係合部１０６ａを上側に移動させる。ここで、第一ローラカム１２０ａと第二ローラカム１２１ａは、第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１に固定される回転軸の周りに回転可能なローラが設けられ。よって第一係合部１０６ａと第一ローラカム１２０ａの当接位置が左右方向にずれても良好に摺動可能であり、第二係合部１０６ｂを上側にスムーズに移動させることができる。（２）の状態から（３）の状態にまで第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１がさらに回転させると、第一ローラカム１２０ａは第一係合部１０６ａを上方にさらに移動させるが、ピストン１０６が上方に移動しはじめているがウエイト１１６はまだ移動を開始していない。そして第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１が更に回転して（４）の位置まで来ると、第一ローラカム１２０ａと第一係合部１０６ａとの当接状況が解除されるが、その解除の直前に第二ローラカム１２１ａが第二係合部１０６ｂの下側に当接するので、第二ギヤ１２１の回転によって引き続きピストン１０６は上方に移動し続けることになる。
【００４９】
図１６は、図５（４）の状態から更に回転した際のピストン１０６とウエイト１１６の状態を示す図である。図１６（１）においては、第一ローラカム１２０ａが上側から係合部１１６ａに当接するので、ウエイト１１６を下方に押し下げるように作用をする。この際、第二ローラカム１２１ａと第二係合部１０６ｂが当接している状態なので、第一ギヤ１２０と第二ギヤ１２１の回転によってピストン１０６も引き続き上方に移動を続ける。このようにしてピストン１０６が上死点まで移動し、ウエイト１１６が下死点まで移動した状態を示すのが図１６（２）である。ここでは第二ローラカム１２１ａが第二係合部１０６ｂとの当接状態が解除される直前の状態を示している。ピストン１０６には第一係合部１０６ａと第二係合部１０６ｂが設けられるが、水平方向（左右方向）にみて非係合領域ａがあるため、この領域内に第二ローラカム１２１ａが到達した際には、ピストン１０６を支えることができなくなるため、ピストン１０６は打撃スプリング１０９の作用によって射出方向に急激に押し出される。尚、この第二ローラカム１２１ａと第一係合部１０６ａの係合状況の解除と共に、第一ローラカム１２０ａが係合部１１６ａの非係合領域ｂ（（３）参照）に到達するため、ウエイト１１６を下方に押さえる力が消失するので、ウエイト１１６が打撃スプリング１０９の作用によって上方に急激に移動される。このピストン１０６の射出方向の移動とウエイト１１６の反射出方向の移動が同時に行われるように構成すれば、打撃スプリング１０９を１つ設けるだけでウエイト１１６をピストン１０６と反対方向に移動させることができ、打ち込み時の反発防止を図り、反動が少なくて使い勝手の良いねじ打機を実現できた。
【００５０】
図１７は図１４のＣ−Ｃ部の断面図であり、ピストン１０６、ウエイト１１６と第二ギヤ１２１の横断面を示す図である。図１４から理解できるようにピストン１０６は移動可能なウエイト１１６の内部に配置される。ピストン１０６の上側には打撃スプリング１０９が配置される。ウエイト１１６の外側であってハウジング１０２の胴体部１０２ａの内側には金属製のガイド部材１３２が設けられ、ウエイト１１６が軸方向に良好に移動できように案内する。第二ギヤ１２１は回転軸１２２を中心に回転可能なように軸支され、第二ギヤ１２１の円周上には第二ローラカム１２１ａが設けられる。ピストン１０６から第二ギヤ１２１側には２つの突出する第一係合部１０６ａと第二係合部１０６ｂが形成される。
【００５１】
図１８は本発明の第二の実施例に係るねじ打機１０１の断面図であり、ねじの打ち込み途中の状態を示す図である。図１６（３）の状態においては、第一ローラカム１２０ａと第二ローラカム１２１ａは共に係合部との係合状態が解除されるため、図１６（３）の時点でモータ１１を止めることにより、第一ギヤ１２０への回転力の伝達を遮断することができる。しかしながら本実施例では図１６（３）の状態になったら、すぐさまモータ１１を逆方向に回転させるように制御し、その逆回転力を回転ギヤ１３５ｂ、ベベルギヤ１２９を介して、ドライバビット１０７を回転させる回転体１３３を回転させることにした。この際、ワンウェイクラッチを有する回転ギヤ１３５ａ、１３５ｂの作用により、モータ１１の逆回転出力はベベルギヤ１２９には伝達されるが、第一ギヤ１２０には伝達されない。この結果、ドライバビット１０７は矢印１５５のように下方に移動しながら矢印１５６のようにねじを締め付けるように回転するので、ねじ５０を打撃しながら締め付けることができる。尚、モータ１１を正回転から逆回転に切替える制御は、第１の実施例と同様に制御すれば良く、その場合は図１０で示した打込検知スイッチ５７として第一ギヤ１２０又は第二ギヤ１２１の回転位置を何らかのセンサで検出するか、その他の方法にて打込み状態を検出すれば良い。
【００５２】
図１９は、打ち込み完了時におけるねじ打機１０１の断面図である。打ち込み完了時には、ドライバビット１０７のねじ部１０７ｂが図示の位置まで到達することにより、凹部１０７ａがモータ停止スイッチ１３６に到達するため、モータ停止スイッチ１３６の出力がマイコン５４に伝達されることにより、マイコン５４はモータ１１の逆回転を停止させる。
【００５３】
以上のように第２の実施例では第１の実施例のようなベルト１９、ウインチ部１４、ワイヤ１５を用いずにピストン１０６の移動機構（引き上げ機構、押し下げ機構）を実現した上に、ウエイト用のスプリングを用いることなく打ち込み時の反動が低減させるバランサー機構を実現したので、軽量で耐久性が高いねじ打機を実現できた。また、ドライバビット１０７の断面形状を非円形として、打ち込み方向に相対移動可能な回転体１３３によってドライバビット１０７に回転力を付加するように構成したので、ねじの打ち込みと同時に効果的に締め付け作業を行うことができるようになった。さらに、ピストン１０６には回転方向に捩る方向の力が作用しないので、ピストン１０６の寿命を長くすることができる。
【００５４】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では、ピストンとウエイトの移動機構と、ドライバビットの回転機構を１つのモータの駆動力で実現したが、モータを２つ用いてそれぞれを別々に駆動するように構成しても良い。この場合は、ドライバビットの位置などに応じて２つのモータの回転速度を変えるように制御する。例えば、打込開始もしくはその前後のタイミングを検出したときに、ピストン引き上げ側のモータの回転を停止し又は減速し、ドライバビット回転側のモータの回転を開始するように制御する。また、２つのモータを利用する場合は、スプリングが解放される前にドライバビットを回転させるなど、２つのモータを異なるタイミングで回転数を切替えても良い。
【００５５】
さらに、本実施例ではピストンの上昇とウエイトの下降の移動機構の動作をモータの正回転で行い、ドライバビットの回転機構はモータの逆回転で行うようにして、モータの回転方向の切替えでこれらの機構を選択して駆動しているが、モータを逆回転させずに、いずれの動作時にも正回転にて実現するように構成しても良い。この場合は、ピストンとウエイトの引き上げ動作時にはモータの低速回転で、ドライバビットの回転時には高速回転にて実現するように構成し、移動機構と回転機構への動力伝達の切替えを、遠心クラッチやその他の動力切替え機構を用いて実現しても良い。例えば、ピストンの引き上げ機構を遠心クラッチを介してモータと接続し、スプリングの開放まではモータを高速で回転させ、スプリングの解放後はモータを低速で回転させてドライバビットの回転にのみモータの回転力を伝達するように構成することができる。また、モータの駆動方法の変換（例えば、逆回転の開始）は、必ずしもバネの開放と同時に限られず、その直前または直後のタイミングにすることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  ねじ打機                          ２  ハウジング
２ａ  胴体部                          ２ｂ  ハンドル部
２ｃ  モータ保持部                    ２ｄ  バッテリ保持部
３  トリガ                            ４  トリガスイッチ
５  射出部                            ６  ピストン
６ａ  取付部                          ７  ドライバビット
７ａ  凹部                            ７ｂ  ねじ部
８  駆動機構                          ９  打撃スプリング
１０  ピストンバンパ                  １１  モータ
１１ａ  回転軸                        １２  バッテリ
１３  プッシュレバー                  １３ａ  プッシュレバースイッチ
１４  ウインチ部                      １５  ワイヤ
１６  ウエイト                        １６ａ  第一係合部
１６ｂ  第二係合部                    １６ｃ  切り欠き部
１７  付勢部材                        １８ａ  第一ローラカム
１８ｂ  第二ローラカム                １９  ベルト
２０  第一プーリ                      ２１  第二プーリ
２２、２３  ギヤ                      ２４  回転体
２５  カム部                          ２７  プッシュレバースイッチ
２８  ウエイトバンパ                  ２９  ベベルギヤ
３０  キャップ                        ３１  回転ガイド
３２  スピンドル                      ３２ａ  ガイド溝
３３  ベベルギヤ                      ３３ａ  接合部
３４  隙間                            ３５  ワンウェイクラッチ
３６  モータ停止スイッチ              ３７  動力伝達機構
３８  ノーズ                          ３９  モードスイッチ
４２  ねじ給送部                      ４３  マガジン部
４４  マガジンカバー                  ４５  ソレノイド
４６  圧縮バネ                        ４７  フィードピストン
４８  フィーダー                      ４９  レールガイド
５０  ねじ                            ５０ａ  ねじ頭
５１  連結体                          ５３  制御回路基板
５３ａ  制御回路                      ５４  マイコン
５５  コントローラ電源スイッチ        ５６  論理回路
５７  打込検知スイッチ                ５８  電源スイッチ
５９  電源スイッチ検知回路            ６０  被締付け材
６１  石膏ボード                      ６２  木材
７１  バッテリ電圧検知回路            ７２  制御信号出力回路
７３  インバータ回路                  ７４  第一ＦＥＴ駆動回路
７５  ＦＥＴ                          ７６  第二ＦＥＴ駆動回路
７７  ＦＥＴ                          ７８  表示回路
７９  １５分タイマ                    ８１  トリガ信号
８２  モータ回転数                    ８３  モータ電流
８４  ピストン位置                    ８５  打込検知信号
８６  出力信号                        １０１  ねじ打機
１０２  ハウジング                    １０２ａ  胴体部
１０２ｂ  ハンドル部                  １０２ｃ  モータ保持部
１０２ｄ  バッテリ保持部              １０６  ピストン
１０６ａ  第一係合部                  １０６ｂ  第二係合部
１０６ｃ  内周側円筒部                １０６ｄ  外周側円筒部
１０７  ドライバビット                １０７ａ  凹部
１０７ｂ  ねじ部                      １０９  打撃スプリング
１１０  ピストンバンパ                １１６  ウエイト
１１６ａ  係合部                      １１７  遊星キャリヤー
１１７ａ  回転軸                      １１８  プラネタリーギヤ
１１９  回転軸                        １２０  第一ギヤ
１２０ａ  第一ローラカム              １２１  第二ギヤ
１２１ａ  第二ローラカム              １２２  回転軸
１２３  リングギヤ                    １２４  メタル
１２８  ウエイトダンパ                １２９  ベベルギヤ
１２９ａ  平ギヤ部                    １３０  ピニオンギヤ
１３２  ガイド部材                    １３３  回転体
１３３ａ  貫通穴                      １３５ａ、１３５ｂ  回転ギヤ
１３６  モータ停止スイッチ            １３７  軸受
１３８  ノーズ                        １４１  スプリングダンパ
【図１】
2015066661.tif 000003
【図２】
2015066661.tif 000004
【図３】
2015066661.tif 000005
【図４】
2015066661.tif 000006
【図５】
2015066661.tif 000007
【図６】
2015066661.tif 000008
【図７】
2015066661.tif 000009
【図８】
2015066661.tif 000010
【図９】
2015066661.tif 000011
【図１０】
2015066661.tif 000012
【図１１】
2015066661.tif 000013
【図１２】
2015066661.tif 000014
【図１３】
2015066661.tif 000015
【図１４】
2015066661.tif 000016
【図１５】
2015066661.tif 000017
【図１６】
2015066661.tif 000018
【図１７】
2015066661.tif 000019
【図１８】
2015066661.tif 000020
【図１９】
2015066661.tif 000021