JP5086589B2 - 打ち込み装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲における請求項１の前半部分に記載した打ち込み装置に関する。このような打ち込み装置は、固体、気体、液体燃料、また、圧縮空気または加圧空気によって駆動可能とする。燃焼エネルギー駆動式の打ち込み装置においては、打ち込みピストンは燃焼ガスによって作動する。この打ち込みピストンによって、例えば鋲やピンなどの固定素子を打ち込むことができる。

特許文献１には、打ち込み装置のハウジングスリーブ内で軸線方向に移動可能に配置したピストンガイドにピストンを案内するこの種の打ち込み装置が記載されている。この打ち込み装置では、打ち込み動作を作動させるために打ち込み装置を基礎構造に押し当て、ピストンガイドをハウジングスリーブに押し込む必要がある。誤打ち込みや過剰なエネルギーが発生する際、ピストンエネルギーを弱めるために、ピストンガイドの前方における、ピンガイド側に指向する端部領域に弾性リング体を設け、このリング体によってピストンを受け止める。
独国特許公開第３９３０５９２号明細書

既知の打ち込み装置の欠点は、弾性リング体の磨耗が過大になり、それに気付かなかった場合、主要かつ高価な装置の構造部分が破損する恐れがあることである。更に、弾性リング体の尚早な破壊を避けるため、リング体に打ち当たるピストン衝合部の直径は可能な限り大きい必要があるが、そのために装置の重量が重くなる。また、ピストンはリング体の弾性ゆえに衝突後に後方に反動するが、その結果、特に大きな打ち込みエネルギーの際に意図しない反動打撃を生ずる可能性がある。

本発明の出発点となった特許文献２には、移動案内孔内に配置したピストンを有する爆発力駆動式のピン打ち込み装置（鋲打ち機）が記載されている。ピストンはピストンヘッドおよびピストンシャフトを有し、ピストンヘッドのピストンシャフト側の側面には円錐形の部分を設ける。ピストンのこの円錐形の部分に対向させて、移動案内孔の発射口側の端部に円錐形の収容部を設け、誤打ち込みや過剰なエネルギーの打ち込み動作の際、円錐形の部分はこの収容部に進入することができる。打ち込み方向に対して円錐形の収容部の後方に設けた緩衝板により、ピストンの衝突を減衰する。
独国特許第１９６１７６７１号明細書

このピン打ち込み装置では、特許文献１の打ち込み装置におけるような、弾性緩衝板の大きな磨耗は避けられる。しかし、このピン打ち込み装置においても、やはりピストンが反動し、その結果反動打撃の可能性がある欠点を有する。

特許文献３には、ピストンガイドとピンガイドとの間に、第１剛性リングと弾性リングを順次に配置した打ち込み装置が記載されている。弾性リング内には更にもう１つの剛性リングを設け、この第２剛性リングにより第１剛性リングの移動行程（ストローク）を制限する。第１剛性リングには、打ち込み方向に向かって円錐状に先細にした、ピストンシャフトのための貫通ガイドを設ける。ピストンを第１剛性リング側のピストン衝合面を円錐状にし、その際、円錐形のピストン面および第１剛性リングにおける円錐形の貫通ガイドの輪郭線が互いに補完し合う。
米国特許第４８２４００３号明細書

この打ち込み装置においても、ピストンが反動し、その結果反動打撃の可能性があるという欠点を有する。

本発明の課題は、上述の欠点を回避しピストンの反動速度を最小限に抑える打ち込み装置を得ることにある。

この課題は、本発明特許請求の範囲における請求項１に記載の特徴を持つ打ち込み装置により解決する。本発明によれば、停止素子と連係動作し、停止素子にしっかりと連結した第１ストッパと第２ストッパとの間で打ち込みピストンの長手方向に平行な方向に摺動可能に案内した慣性体を設ける。この場合、打ち込みピストンの長手方向における、第１ストッパと第２ストッパとの間隔を、慣性体の長手方向の長さよりも、所定長さだけ長いものとする。

これによりもたらされる質量分散によって、打ち込みピストンと停止素子との最初の接触の際、停止素子と慣性体の全質量による慣性力ではなく、停止素子によって生じる一部の慣性力のみが打ち込みピストンを停止させる反力として作用する。これにより、衝突の際生じる力の最大値は減少し、打ち込みピストンにかかる負荷は軽減する。更に、打ち込みピストンの多段階にもわたる制動により、同一回数の緩衝ストロークを生じ、このことは、打ち込みピストンおよびピストンガイドの耐用年数を確実に増大させる。また、停止素子は緩衝素子の反動の際、打ち込み方向と逆方向への方向転換後、自身の質量による慣性力ゆえ所定長さの範囲内で打ち込み方向へ移動し続ける慣性体の第２ストッパへの衝突によって短い間運動を妨げられる。その結果、打ち込みピストンの反動速度が低く、激しいものでなくなる点で有利である。

好適には、慣性体を少なくとも部分的にリング状に形成し、慣性体を停止素子の周方向に備えた摺動面上で移動可能に案内する。これにより、慣性体の傾き及びそれに伴う活動の停止を防止できる。代案として、摺動面を、ピストンガイドに配置することもできる。

所定長さを０.２ｍｍ〜３ｍｍ、特に０.２５ｍｍ〜２ｍｍとすると慣性体の作用が最適となり、有利である。

有利な実施例においては、慣性体を細長く構成し、かつピンガイド側とは反対側に停止素子から突出させ、慣性体に設けたカラーによって停止素子を包囲する構成とする。このようにすることによって、慣性体の質量を更に増加し、したがって、打ち込みピストンの反動速度を更に減少させることができる。

本発明のその他の利点及び構成は、特許請求の範囲の従属項、以下の説明及び図面から明らかになるであろう。図面において、本発明をいくつかの実施例によって示す。

図１および図２に示すように、手動式の打ち込み装置１０には、ピストン停止装置３０を設ける。打ち込み装置１０は、更に、１個または複数の部材から構成するハウジング１１に配置したピストンガイド１３を設ける。ピストンガイド１３の中空空間１４に打ち込みピストン２０を移動可能に配置し、この打ち込みピストン２０を、駆動源またはその反応生成物、例えば燃焼ガスなどによって駆動する。打ち込みピストン２０はピストンシャフト２１を有し、このピストンシャフト２１を打ち込み装置１０の打ち込み方向４０側でピストンヘッド２３に連結する。ピストン衝合部２２をピストンヘッド２３から離してピストンシャフト２１に設け、このピストン衝合部２２は、ピストン停止装置３０側に対向止め面２４を有し、図示の実施例においてはこの対向止め面２４を円錐形とする。図示の実施例とは別に、ピストン衝合部２２をピストンヘッド２３の打ち込み方向４０側の部分に直接配置することもできる。ピストンガイド１３をスリーブ状に構成したハウジング１１に移動可能に配置し、ばね素子１９によって弾性的に支持する。ピストンガイド１３の打ち込み方向４０と反対側の端部には例えばカートリッジや弾薬、ブリスターパッケージ形状の駆動装薬を収容するカートリッジ支持部２５を設ける。

打ち込み装置１０による打ち込み作業は、打ち込み方向に見てピストンガイド１３よりも前方に設けたピンガイド１２を、図示しない基礎構造に押し当てたときのみ行われる。ピンガイド１２を、例えば図示の実施例においてねじで構成したインタフェース２６でピストンガイド１３に連結する。打ち込み動作を開始させるために、打ち込み装置１０には更にトリガスイッチ１８を設ける。

ピストンガイド１３の、ピンガイド１２側の端部に、上述のピストン停止装置３０を設け、このピストン停止装置３０をピンガイド１２における収容部１６の底面１５に支持する。例えば、図示の実施例においてピストン停止装置３０は、エラストマー（ゴム状弾性体）のリングによって形成する緩衝素子３１および、金属製のスリーブ部材または押圧部材によって構成する停止素子３２を有する。停止素子３２が緩衝素子３１を介し間接的および弾性的に緩衝するようストッパをなす底面１５に支持するために、緩衝素子３１を停止素子３２上に加硫付けまたは取り付けることができる。停止素子３２にリング状の慣性体３３を設け、この慣性体３３は停止装置３２の周方向に設けた、第１ストッパ３５および第２ストッパ３６の間の摺動面３７で摺動可能に案内する。第１ストッパ３５を、停止装置３２の周方向に延在する突出部によって構成する一方、第２ストッパ３６を、例えばはんだで停止装置３２にしっかり固定した保持リング３４によって構成する。摺動面３７の軸線方向の長さは、慣性体３３の軸線方向の幅よりも所定長さ３８の分だけ長くする。所定長さ３８の長さは０.２ｍｍ〜３ｍｍであるものとし、好適には、０.２５ｍｍ〜２ｍｍとする。

停止装置３２の、ピンガイド１２と反対の側には更に停止面１７を設け、図示の実施例ではこの停止面１７を円錐面により構成し、この停止面１７に打ち込みピストン２０のピストン衝合部２２の対向止め面２４が衝突できるようにし、打ち込み失敗や過大な推進力のために打ち込みピストン２０が停止装置３２に到達するまで前へ移動した際、ピストン停止装置３０によって制動を加える。対向止め面２４を停止面１７に相補的な形状に、すなわち図示の実施例においては円錐面により構成する。更に、停止素子３２に円柱状の貫通ガイド３９を設け、この貫通ガイド３９によってピストン本体２１を案内する。

打ち込みピストン２０が停止素子３２に対して打ち込み方向４０へに衝突する際、停止素子３２は矢印４１の方向に弾性緩衝素子３１に圧着し、緩衝素子３１を押しつぶす。打ち込みピストン２０と停止素子３２との最初の接触の際、停止素子３２と慣性体３３の質量全体の慣性力ではなく、質量分散により、停止素子３２によって生起する一部の慣性力のみが打ち込みピストン２０を制動させるための反力として作用する。点火の際、慣性体３３は慣性力によって図２に示した初期位置から押圧される。それにより、衝突で発生する力の最大値が減少し、打ち込みピストン２０の負荷は軽減される。

打ち込みピストン２０は、所定長さ３８の長さにわたり矢印４１の方向に停止素子３２と共に移動するが、このとき慣性体３３を連行しない。所定長さ３８を通過後、移動中の停止素子３２の第１ストッパ３５が慣性体３３に衝突し、慣性体３３の質量が停止素子３２の質量に切り替わり、慣性体３３が矢印４２の方向に移動する。その際、打ち込みピストン２０には新たな制動力が加わる。また、緩衝素子３１を介したピンガイド１２の収容部１６における停止素子３２の緩衝ストロークは、軸線方向に移動可能な慣性体がない停止素子の場合よりも小さくなる。打ち込みピストンの多段制動や、緩衝ストロークの減少によって、打ち込みピストン２０およびピンガイド１２の耐用年数を増加できる。

停止素子３２が最大緩衝ストロークに達すると、停止素子３２の質量系内における速度がゼロとなる。この瞬間、停止素子３２と慣性体３３との間の解離が再び生じる。停止素子３２は、緩衝素子３１の復元ストロークの際、矢印４１とは反対方向への運動方向転換後、自身の質量による慣性力で所定長さ３８の範囲内を矢印４２の方向へ移動し続ける慣性体３３が第２ストッパ３６に衝突することにより、短い間運動を妨げられる。これにより、打ち込みピストンの反動速度は低く、激しいものではなくなる。

上述した実施例の変更例として、慣性体３３を２個の部材、例えば２個の半円形の部材から構成してもよい。この変更例は組み立てに関して、保持リング３４が不要な点、そして第２ストッパ３６を停止素子３２に直接設けられる点において有利である。組み立ての際、２個の部材により構成した慣性体３３を第１ストッパ３５と第２ストッパ３６との間に配置し、停止素子３２の組み立て後、ピストンガイド１３の端部に、このピストンガイド１３によって、停止素子３２の摺動面３７上の位置に保持する。

図３に示す第２実施例の打ち込み装置１０は、ピストン停止装置３０に、細長いスリーブ状であり、バヨネット連結によって停止素子３２に取り付けた慣性体３３を設ける点で上述の打ち込み装置１０と異なる。停止素子３２はバヨネット凹所４３を有し、このバヨネット凹所４３に慣性体３３のバヨネットネット突起４４を通過させ、慣性体３３を捻ることにより停止素子３２に固定することができる。慣性体３３には、ピストンシャフト２１に直交する方向に指向するカラー４５を設け、このカラー４５によりピンガイド１２側とは反対側の停止素子３２の端部を包囲する。慣性体３３のこの構造により、慣性体３３の質量を一層増加することができ、それによって打ち込みピストン２０の反動速度を更に減少できる。また、ピストンガイドにおける大きな案内面積によって、ピストンをよりよく案内できる。

本発明の第１実施例における停止素子付き打ち込み装置の、一部を縦断面で示した側面図である。 図１に示す打ち込み装置における符号IIの部分に関する詳細な一部縦断面で示す側面図である。 本発明の第２実施例における打ち込み装置の詳細を示す一部縦断面で示した側面図である。

符号の説明

１０ 打ち込み装置
１２ ピンガイド
１３ ピストンガイド
１４ 中空空間
１５ 底面
１６ 収容部
１７ 停止面
１８ トリガスイッチ
１９ ばね素子
２０ 打ち込みピストン
２１ ピストンシャフト
２２ ピストン衝合部
２３ ピストンヘッド
２４ 対向止め面
２６ インタフェース
３０ ピストン停止装置
３１ 緩衝素子
３２ 停止素子
３３ 慣性体
３４ 保持リング
３５ 第１ストッパ
３６ 第２ストッパ
３７ 摺動面
３８ 所定長さ
３９ 貫通ガイド
４０ 打ち込み方向
４３ バヨネット凹所
４４ バヨネット突起
４５ カラー

Claims (4)

1. 固定素子を基礎構造に打ち込むための打ち込み装置であって、中空空間を有するピストンガイドを設け、その中空空間に打ち込みピストンを軸線方向に移動可能に配置し、この打ち込みピストンはピストンヘッドおよびピストンシャフトを有するものとし、前記ピストンガイドに連結したピンガイドを設け、さらに
   打ち込みピストンのためのピストン停止装置を中空空間のピンガイド側の端部に設け、ピストン停止装置は、底面に支持した緩衝素子およびこの緩衝素子に中空空間方向に隣接させた打ち込みピストンのための停止素子を設けた該打ち込み装置において、
   前記停止素子と連係動作し、停止素子にしっかり連結した第１ストッパと第２ストッパとの間で打ち込みピストンの長手方向に平行な方向に摺動可能に案内した慣性体を設け、第１ストッパと第２ストッパとの打ち込みピストンの長手方向における間隔を、慣性体の長手方向の長さよりも、所定長さだけ長いものとしたことを特徴とする打ち込み装置。
2. 請求項１記載の装置において、慣性体を少なくとも部分的にリング状に構成し、前記慣性体を停止素子の周方向に設けた摺動面上で移動可能に案内するものとした打ち込み装置。
3. 請求項１又は２のいずれか一項に記載の装置において、所定長さを０.２ｍｍ〜３ｍｍとした打ち込み装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置において、慣性体を細長く構成し、かつピンガイド側とは反対側に停止素子から突出させ、カラーによりこの停止素子を包囲する構成とした打ち込み装置。

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