(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアモータと遠心噛合いクラッチ機構とエアシリンダとからなり、エアシリンダのピストンの前面にドライバビットを装着し、背面にスプライン軸を装着し、スプライン軸と遠心噛合いクラッチ機構の従動回転体とをスプライン嵌合させ、エアモータとエアシリンダを駆動することにより、スプライン軸とピストンとドライバビットとが一体に回転しつつ前進してネジを締めこむように構成したエアインパクトドライバにおいて、
トリガ操作量に応じて通路断面積が段階的あるいは連続的に変化するトリガバルブを設け、前記トリガバルブによってエアモータ並びにエアシリンダの駆動回路の開閉を行うように構成し、エアモータとエアシリンダの動作速度を手動制御できるようにしたことを特徴とするエアインパクトドライバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エアインパクトドライバに関するものであり、特に、トリガの操作量に応じて動作速度を制御できるようにしたエアインパクトドライバに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の連結形ネジ用のエアインパクトドライバは、ドライバビットを装備した本体の先端部にスライドノーズが装着されていて、スライドノーズにネジ送りガイド及びネジ送り機構が取付けられており、スライドノーズをネジ締め対象物に押付けてネジ締めを行うように構成されているので全長が長く、取扱いにくいという問題がある。
【０００３】
本願出願人は、上記の問題を解決するものとしてエアモータとエアシリンダとを組合わせ、ドライバビットをエアシリンダにより前進駆動すると同時にエアモータにより回転駆動してネジ締めを行う構成のエアインパクトドライバを提案している。このエアインパクトドライバは、従来のストロークの長いスライドノーズ及びそのスライド機構が省かれることにより小型軽量化できるが、トリガ動作に関しては新たな問題が生じる。即ち、通常のトリガ機構を装備した場合は、トリガレバーを引くと同時にドライバビットが高速回転並びに高速前進してネジに衝突するので、ドライバビットがネジのリセスを破壊してしまうことがある。
【０００４】
そこで、ネジの損傷を防止して安定した作業を可能にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、エアモータと遠心噛合いクラッチ機構とエアシリンダとからなり、エアシリンダのピストンの前面にドライバビットを装着し、背面にスプライン軸を装着し、スプライン軸と遠心噛合いクラッチ機構の従動回転体とをスプライン嵌合させ、エアモータとエアシリンダを駆動することにより、スプライン軸とピストンとドライバビットとが一体に回転しつつ前進してネジを締めこむように構成したエアインパクトドライバにおいて、
トリガ操作量に応じて通路断面積が段階的あるいは連続的に変化するトリガバルブを設け、前記トリガバルブによってエアモータ並びにエアシリンダの駆動回路の開閉を行うように構成し、エアモータとエアシリンダの動作速度を手動制御できるようにしたことを特徴とするエアインパクトドライバを提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図１はエアインパクトドライバ1を示し、上からエアモータハウジング2、クラッチハウジング3、シリンダハウジング4、固定ノーズ5を一列に連結し、クラッチハウジング3から直角方向へ延びるグリップ6を取付けた筐体構造となっている。
【０００７】
図示は省略するが、一般の空気圧工具と同様にグリップ6の端部にエアプラグが取付けられており、エアプラグへエアホースを接続してエアコンプレッサからグリップ6内のエアチャンバ7へ高圧空気を供給する。
【０００８】
グリップ6の基部にはトリガバルブ8及びトリガレバー9が設けられていて、トリガレバー9を操作してトリガバルブ8を開閉することにより、エアインパクトドライバ1の起動及び停止を行うことは従来の空気圧工具と同様である。
【０００９】
固定ノーズ5の背面（図において右）にはバネオフセットエアシリンダ10とそのピストンロッドに連結された送り爪11からなる公知の連結ネジ送り装置が設けられており、エアインパクトドライバ1の１サイクルの動作に連動して送り爪11が後退及び前進することにより連結ネジマガジン（図示せず）内の連結ネジを固定ノーズ5内へ送り込む。
【００１０】
尚、図中右上のA部はトリガバルブ部分を右から見た断面図、左下のB部は固定ノーズ5に装備されるコンタクトノーズ部分を左から見た断面図であり、空気配管は鎖線で示している。
【００１１】
シリンダハウジング4に内蔵した複動エアシリンダ12のピストン13は、前面（図において下）にドライバビット14が取付けられており、背面（図において上）に六角シャフト15が取付けられている。
【００１２】
クラッチハウジング3内の遠心噛合いクラッチ機構の中心に配置されている従動回転体16（以下、アンビルという）に、六角シャフト15と摺動対偶をなす六角孔17を形成して六角シャフト15を六角孔17へ挿入している。
【００１３】
エアモータのロータ18には六角シャフト15よりも径の大きい中心孔19を設けてあり、六角シャフト15の上部は六角孔17を貫通してロータ18の中心孔19へ進入している。ピストン13とドライバビット14と六角シャフト15は、遠心噛合いクラッチ機構のアンビル16とともに軸回りに回転し、且つ複動エアシリンダ内を昇降自在となっている。
【００１４】
エアモータと遠心噛合いクラッチ機構によるインパクト動作は周知のものであり、エアモータのロータ18と遠心噛合いクラッチ機構のアウターロータ20とは一体に回転する。
【００１５】
図２に示すように、アウターロータ20には揺動式クラッチ爪21が取付けられていて、アウターロータ20の起動時にクラッチ爪21は静止慣性によって回転方向前側の爪が回転中心方向へ回って蝶型断面のアンビル16の凸部16aに衝突し、アンビル16に回転方向の打撃を加える。そして、打撃の反動によりアウターロータ20の回転速度が低下し、クラッチ爪21の回転方向前側の爪は運動慣性により起動時とは逆に外周方向へ移動してアンビル16の凸部16aから外れる。これにより直ちにアウターロータ20の回転速度が上がるため、再び起動時のようにクラッチ爪21はアンビル16に係合して打撃を加える。このように、係合と離脱動作を高速で反復してアンビルに回転方向の打撃を連続して加え、六角シャフト17及びピストン13とドライバビット14とを回転させる。
【００１６】
図１に示すトリガバルブ8は、バルブボディ22にパイロットポペット23及びステム24を内蔵した直動形スライドバルブである。上下中間の入力ポート25はエアチャンバ7に通じており、上部ポート26にエアモータへの配管27と複動エアシリンダ12の前進側空気室（上）への配管28が接続され、下部ポート29には複動エアシリンダ12の後退側空気室（下）への配管30が接続されている。
【００１７】
図３に示すように、ステム24の上部が挿入されているシリンダ部31の内径は、下部がステム24のOリングの直径とほぼ等しく、上部はやや径が大きくなっている段つき形状であり、ステム24が下降した待機位置(a)にあるときは、入力ポート25と上部ポート26は遮断されている。
【００１８】
(a)から(f)に至るステム24の上昇行程において、(d)以降はステム24のOリングがシリンダ部31の大径部分に進んでOリングの周囲に間隙が生じ、入力ポート25と上部ポート26が連通するが、(d)から(e)まではステム24の上端部の絞りディスク32がシリンダ部31内にある絞り位置であり、(e)以降が全開となる。
【００１９】
待機位置(a)においては、エアチャンバ7からパイロットポペット23の中心穴を通じてパイロットポペット23の下面に圧力空気が供給され、パイロットポペット23が上昇してエアチャンバ7と下部ポート29が連通している。
【００２０】
トリガレバー9を操作してステム24を押すと、(b)に示すようにパイロットポペット23の中心穴が塞がれてパイロットポペット23の下面への圧力空気供給が停止する。続いて、(c)に示すようにバルブボディ22とステム24との間隙を通じてパイロットポペット23の下面側の圧力空気が排気され、パイロットポペット23の上下両面に作用する圧力差により、パイロットポペット23が下降する。これにより、エアチャンバ7と下部ポート29とが遮断され、下部ポート29の圧力空気は通気口を通じてトリガバルブ8の下面側へ排出される。
【００２１】
ステム24が(d)に示す位置へ上昇すると、エアチャンバ7と上部ポート26が連通するが、ステム24の上端部の絞りディスク32がシリンダ部31内にあるため、上部ポート26へ供給される空気流量が絞られて圧力損失を生じる。そして、バルブステム24が(e)に示す位置を過ぎると、絞りディスク32がシリンダ部31から外へ出て圧力損失が殆どなくなり、上部ポート26へ高圧空気が供給される。
【００２２】
次に、エアインパクトドライバ1の動作行程を説明する。図１は待機状態を示し、トリガバルブ8のステム24はバネにより閉位置に下降していて、パイロットポペット23はバネと下面に作用する空気圧によって上昇している。
【００２３】
エアモータの吸気ポート33は切換え弁34へ接続されていて、遅延回路である絞り35とパイロット弁36が切換え弁34の下部パイロットポート34aに接続されている。
【００２４】
トリガバルブ8が閉位置のときは、エアチャンバ7内の高圧空気がトリガバルブ8の下部ポート29から複動エアシリンダ12の後退側空気室に供給され、ピストン13を上部待機位置へ押し上げている。
【００２５】
トリガレバー9を引いた直後にパイロットポペット23が下降し、複動エアシリンダ12の後退側空気室の空気がトリガバルブ8を通じて大気へ排出されるとともに、トリガバルブ8の上部ポート26とエアチャンバ7が連通する。前述したように、トリガレバー9の操作量によってトリガバルブ8の通路断面積を制御でき、バルブストロークの初期段階（図２(d)）を維持していれば、上部ポート26へ供給される空気流量が絞られて比較的低圧の圧力空気が複動エアシリンダ12へ供給され、ピストン13が低速で下降を開始する。
【００２６】
また、絞り35を通じてパイロット弁36の上部制御ポート36aへ圧力空気が供給されるが、絞り35の減速作用により複動エアシリンダ12の起動後もある時間はパイロット弁36が閉位置を維持しており、エアモータの切換え弁34は閉じている。
【００２７】
そして、ある時間後に絞り35の下流の空気圧が上昇したときに、図４に示すようにパイロット弁36のスプールが下降し、シリンダハウジング4の下端部の中継ポート37からパイロット弁36を通じて切換え弁34の下部パイロットポート34aへ圧力空気が供給される。これにより、切換え弁34のスプールが上昇し、エアチャンバ7の圧力空気がエアモータハウジング2内へ供給されてロータ18が起動し、ドライバビット14が回転する。
【００２８】
このように、トリガレバー9の操作量によってエアシリンダとエアモータの動作速度を制御でき、絞り35によるエアモータ起動遅延作用と相俟ってネジのリセスの破損を防止できる。
【００２９】
ロータ18が起動すると、前述したように遠心噛合いクラッチ機構のアンビル16に嵌合している六角シャフト15及びピストン13、ドライバビット14が一体に回転し、微視的には間歇的な回転とクラッチが外れて回転トルクがかからない状態での下降動作とが連続的に繰り返され、ネジがネジ締め対象物に締結される。
【００３０】
ここでは、エアシリンダの伸長力とエアモータの回転トルクのバランスが一定であることが重要であり、エアモータの回転トルクに比較してエアシリンダの伸長力が低下すると、ドライバビットをネジに押付ける力が相対的に低下することにより、ドライバビットの先端がネジのリセスから外れるカムアウト現象が発生する。
【００３１】
本発明のエアインパクトドライバは、エアモータとエアシリンダとを個別のパイロット弁にて制御するものとは異なり、圧力空気をひとつのトリガバルブ8からエアシリンダとエアモータとに供給するので、エアチャンバ圧やトリガバルブの操作量にかかわらずエアシリンダとエアモータへの供給圧力のバランスは一定に維持されてカムアウトが生じることはない。
【００３２】
図５はピストン13が可動範囲の下端に達した状態を示し、シリンダハウジング4の底部のポペット弁38が複動エアシリンダ12内の可動バンパー39に押されて開き、これによりパイロット弁36を通じて切換え弁34の下部パイロットポート34aへ作用している空気圧が低下し、複動エアシリンダ12の上部通気口40から切換え弁34の上部パイロットポート34bへ供給されている空気圧によりスプールが下降し、切換え弁34が閉じてロータ18が停止する。
【００３３】
ネジ締め完了後にトリガレバー9をオフすると、トリガバルブ8のステム24が初期位置へ下降し、エアチャンバ7からパイロットポペット23の下面に圧力空気が供給されてパイロットポペット23が上昇し、エアチャンバ7からトリガバルブ8の下部ポート29を通じて複動エアシリンダ12の後退側空気室へ圧力空気が供給され、ピストン13が上昇して待機位置へ戻る。
【００３４】
従来の空気圧釘打ち機においては、エアシリンダの下部空気室に連通するブローバックチャンバをエアシリンダの周囲に形成し、ピストン下降時にブローバックチャンバに充填された圧縮空気の圧力によってピストンを待機位置へ戻す構造となっている。エアインパクトドライバにこの従来構造を採用した場合は、ドライバビットがネジのリセスに固く嵌合したときなどにブローバックチャンバの空気圧が不足してピストンが待機位置へ戻らないことが起こりうるが、本実施例のエアインパクトドライバは、複動エアシリンダ12の後退側空気室へエアチャンバ7の高圧空気を供給してピストン13を上昇させるようにしているので、確実にピストン13を待機位置へ戻すことができる。
【００３５】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエアインパクトドライバは、トリガバルブの操作量に応じてエアモータとエアシリンダの動作速度を制御できるように構成したので、起動時におけるドライバビットの前進速度及び回転速度を手操作により調節してネジのリセスの破損を防止できるとともに操作性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、エアインパクトドライバの待機状態を示す断面図。
【図２】遠心噛合いクラッチ機構の横断面図。
【図３】  (a)乃至(f)はトリガバルブの動作行程を示す断面図。
【図４】エアインパクトドライバの作動時の断面図。
【図５】ネジ締め完了時のエアインパクトドライバの断面図。
【符号の説明】
1      エアインパクトドライバ
2      エアモータハウジング
3      クラッチハウジング
4      シリンダハウジング
5      固定ノーズ
6      グリップ
8      トリガバルブ
9      トリガレバー
12     エアシリンダ
13     ピストン
14     ドライバビット
15     六角シャフト
16     アンビル
17     六角孔
18     ロータ
19     中心孔
20     アウターロータ
21     クラッチ爪
22     バルブボディ
23     パイロットポペット
24     ステム
31     シリンダ部
32     絞りディスク
【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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