| 【発明の名称】 |
油圧−空気圧式工具 |
| 【発明者】 |
【氏名】内藤 恭裕
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| 【要約】 |
【課題】小型軽量で高速且つ高出力の手持ち用工具を提供する。
【解決手段】手持ち式ワイヤ切断機１の作動油タンク４と差動油圧シリンダ３は油圧管路１３，２２によって接続されている。シリンダ３の伸長側ポートへ通じる管路１３に設けた２個の逆止弁１９，２０の間に増圧シリンダ部１６を接続し、増圧シリンダ部のラム１８を空気圧シリンダ部２によって駆動する。早送り用トリガレバー３６を操作すると、作動油タンク４の空気室４ａに空気圧源から圧力空気が導入されて差動油圧シリンダ３のピストン２１が高速で前進し、ピストン２１に取り付けたカッター刃２７が切断対象物に衝突する。増圧用トリガレバー３７を操作すると、空気圧シリンダ部２が起動してラム１８を往復駆動し、作動油が増圧されてピストン２１が高推力で前進し、カッター刃２６，２７がボルトやワイヤ等を切断する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 手持ち用油圧−空気圧式工具であって、前後にポートを有するシリンダにフリーピストンを内蔵し、フリーピストンの前面側に作動油を充填し、ピストン背面側に空気圧管路を接続して作動油を吸排するシリンダ形作動油タンクと、ドライバやカッター刃等のツールが装着される差動油圧シリンダと、油圧増圧用の空気圧シリンダとを有し、作動油タンクの作動油ポートからの油圧管路を分岐して差動油圧シリンダの前後のポートのそれぞれに接続し、作動油タンクと差動油圧シリンダの伸長側ポートとを接続する一方の油圧管路に、作動油タンクへの流れを阻止する２個の逆止弁を直列接続し、２個の逆止弁の間の油圧管路に増圧シリンダ部を接続し、増圧シリンダ部のラムを空気圧シリンダによって駆動するように形成するとともに、作動油タンク並びに空気圧シリンダの２系統の空気圧回路にそれぞれトリガバルブ及びトリガレバーを設け、差動油圧シリンダのピストンの早送り駆動と増圧駆動とができるようにした油圧−空気圧式工具。
【請求項２】 上記２系統の空気圧回路のトリガバルブを操作する一つのトリガレバーを設け、早送り用トリガバルブの動作ストロークよりも増圧用トリガバルブの動作ストロークを長く設定し、トリガレバーを一段階引くことにより早送り用トリガバルブが切換わり、トリガレバーをさらに一段階引くことによって増圧用トリガバルブが切換わるように形成した請求項１記載の油圧−空気圧式工具。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、動力工具に関するものであり、特に、油圧と空気圧とを利用する油圧−空気圧式工具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、釘打ち機等の手持ち動力工具は、空気圧を動力源としたものが一般的である。しかし、空気シリンダで直接ドライバを駆動する釘打ち機等よりも高出力を要求される動力工具（例えば手持ち式ワイヤ切断機等）を空気圧駆動方式で実現する場合は、従来の構成では出力不足であり別種の駆動機構が必要になる。高出力が得られる駆動方式としては、空気圧モータと減速ギヤ機構を利用した構成等が考えられるが、この場合はトルクの増大に伴って空気消費量が増大するとともに動作速度が低下することになる。
【０００３】また、空気圧を使用して油圧ポンプを往復駆動し、高圧の油圧をシリンダ内に供給して高出力の仕事をさせる工具も出現しているが、この種の工具では油圧ポンプが出力する圧力油で油圧シリンダを駆動しているため、動作速度が遅く作業性が悪い。更に、油圧シリンダに取り付けた刃物等が実際に仕事をする行程以外の無負荷行程においても油圧ポンプを連続して駆動しているので、油圧ポンプを駆動するエアコンプレッサの空気消費量が多いという問題を有している。
【０００４】そこで、空気の消費量が少なく、動作速度が高速の高出力工具を提供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、手持ち用油圧−空気圧式工具であって、前後にポートを有するシリンダにフリーピストンを内蔵し、フリーピストンの前面側に作動油を充填し、ピストン背面側に空気圧管路を接続して作動油を吸排するシリンダ形作動油タンクと、ドライバやカッター刃等のツールが装着される差動油圧シリンダと、油圧増圧用の空気圧シリンダとを有し、作動油タンクの作動油ポートからの油圧管路を分岐して差動油圧シリンダの前後のポートのそれぞれに接続し、作動油タンクと差動油圧シリンダの伸長側ポートとを接続する一方の油圧管路に、作動油タンクへの流れを阻止する２個の逆止弁を直列接続し、２個の逆止弁の間の油圧管路に増圧シリンダ部を接続し、増圧シリンダ部のラムを空気圧シリンダによって駆動するように形成するとともに、作動油タンク並びに空気圧シリンダの２系統の空気圧回路にそれぞれトリガバルブ及びトリガレバーを設け、差動油圧シリンダのピストンの早送り駆動と増圧駆動とができるようにした油圧−空気圧式工具を提供するものである。
【０００６】また、上記２系統の空気圧回路のトリガバルブを操作する一つのトリガレバーを設け、早送り用トリガバルブの動作ストロークよりも増圧用トリガバルブの動作ストロークを長く設定し、トリガレバーを一段階引くことにより早送り用トリガバルブが切換わり、トリガレバーをさらに一段階引くことによって増圧用トリガバルブが切換わるように形成した油圧−空気圧式工具を提供するものである。
【０００７】
【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は油圧−空気圧式工具の一例として、ボルトやワイヤを切断するための手持ち式ワイヤ切断機１を示し、空気圧シリンダ部２の前部に差動油圧シリンダ３を連結し、差動油圧シリンダ３へ作動油を供給するための作動油タンク４は、空気圧シリンダ部２の前部から横へ突出するグリップ部５に内蔵している。
【０００８】グリップ部５の端部にはエアホースコネクタ取付け用のネジ穴６が形成され、エアホース（図示せず）を通じてエアコンプレッサから供給される圧縮空気は、グリップ部５内の空気圧主管路７を通じて空気圧シリンダ部２のシリンダチューブ８と、シリンダチューブ８を覆う外筒９との間のエアチャンバ１０へ供給される。また、図１においてグリップ部５の背面側下部には、空気圧主管路７から作動油タンク４の底部ポートへ通じる空気圧管路１１が形成され、この空気圧管路１１の途中にパイロット操作式の早送り用切換弁（図示せず）が設けられている。
【０００９】作動油タンク４内にはフリーピストン１２が挿入されており、フリーピストン１２の下面側空気室４ａに圧力空気を供給すると、フリーピストン１２が上昇してフリーピストン１２の上面側油室４ｂに充填されている作動油が油圧主管路１３へ排出される。
【００１０】作動油タンク４と差動油圧シリンダ３を接続する油圧主管路１３は、グリップ部５に設けた上下二つのトリガバルブ１４，１５の背面側を通り、空気圧シリンダ部２の前部に形成した小径の増圧シリンダ部１６と交差している。油圧主管路１３に連通する増圧シリンダ部１６には空気圧ピストン１７に連結したラム１８が挿入されており、作動油は増圧シリンダ部１６を通って流れる。また、油圧主管路１３には、作動油タンク４側からみて増圧シリンダ部１６の上流と下流とにそれぞれ作動油タンク４への流れを阻止する逆止弁１９，２０が挿入されている。
【００１１】差動油圧シリンダ３の内径は、ヘッド側端部から中間部までの後半部３ａが油圧ピストン２１に合致する寸法で、中間部から先端部までの前半部３ｂの径はピストン径よりも大径となっており、油圧主管路１３の逆止弁１９よりもタンク側上流から分岐した油圧管路２２を差動油圧シリンダ３の前半部３ｂに接続して差動油圧回路を構成している。
【００１２】油圧ピストン２１には前後に貫通する通路２１ａが形成され、通路２１ａ中にバネオフセット式常時開放形のポペットバルブ２３が挿入されている。また、油圧ピストン２１は差動油圧シリンダ３に内蔵した圧縮コイルバネ２４によって収縮方向へ付勢されている。
【００１３】差動油圧シリンダ３の前端部に設けたノーズ部２５には凹形の固定カッター刃２６を取付け、油圧ピストン２１のロッドの先端に取付けたカッター刃２７が前方へ駆動されて固定カッター刃２６の凹部を横断し、凹部内に挿入されたボルトやワイヤ等を剪断する。
【００１４】図２の油圧−空気圧回路図に示すように、グリップ部５の上側に配置した増圧用トリガバルブ１４は、空気圧シリンダ部２の主切換弁２８を制御し、下側の早送り用トリガバルブ１５は、前述したグリップ部５の下部の早送り用切換弁２９を制御するように構成している。
【００１５】空気圧シリンダ部２の基本的構成は従来の空気釘打ち機とほぼ同様であり、図３に拡大して示すように、シリンダチューブ８の外周にリング形の複切換弁３０が装着され、エアチャンバ１０内にリング形の主切換弁２８が配置されている。
【００１６】エアチャンバ１０は主切換弁２８によって前後２室に隔てられ、主切換弁２８の背面側（図３において右側）のエアチャンバは、パイロット管路３１を通じて増圧用トリガバルブ１４に接続している。図３において、主切換弁２８は起動状態である開放位置にあり、待機状態では同図に示す開放位置から前進して前方のシート３２に圧接し、シリンダチューブ８とエアチャンバ１０との間の空気通路を遮断する。
【００１７】増圧用トリガバルブ１４を操作すると、主切換弁２８の背面に作用している圧力空気が増圧用トリガバルブ１４を通じて大気に排出され、図３に示すように主切換弁２８が後退してエアチャンバ１０の高圧空気がシリンダチューブ８内に流入し、空気圧ピストン１７が前進駆動される。
【００１８】そして、図４に示すように、空気圧ピストン１７から後方へ延びるピストンロッド３３の後端部外周面に装着したＯリング３４が、シリンダチューブ８に形成した通気口８ａの位置に達すると、複切換弁３０の背面に作用している圧力空気が大気に排出されて、図５に示すように複切換弁３０が後退する。これにより、空気圧ピストン１７の背面に作用している圧力空気がシリンダチューブ８の通気口８ｂと複切換弁３０を通じて大気に排出され、空気圧ピストン１７は圧縮コイルバネ３５の弾発力により後退する。
【００１９】そして、図６に示すように、ピストンロッド３３が初期位置に戻ると、シリンダチューブ８の通路８ａを通じて複切換弁３０の背面に圧力空気が導入され、複切換弁３０が図３に示す位置へ前進し、再びエアチャンバ１０からシリンダチューブ８へ圧力空気が供給されて空気圧ピストン１７が前進を開始し、増圧用トリガバルブ１４の操作を解除するまで空気圧ピストン１７が高速で往復運動する。
【００２０】次に、ワイヤ切断機１の全体的な動作を説明する。図１に示す早送り用トリガレバー３６を操作すると早送り用トリガバルブ１５が開き、図２に示した早送り用切換弁２９が開位置に切換わり、作動油タンク４の空気室４ａに高圧空気が導入されて油室４ｂから作動油が排出される。そして、油圧ピストン２１の前後の受圧面積の差によって、作動油タンク４からの吐出油と差動油圧シリンダ３のピストンロッド側の油が、逆止弁１９，２０を通じて油圧ピストン２１の背面側に供給され、油圧ピストン２１が高速で前進する。
【００２１】そして、図１に示す増圧用トリガレバー３７を操作すると、増圧用トリガバルブ１４が開いて空気圧シリンダ部２の主切換弁２８が開位置に切換わり、シリンダチューブ８に高圧空気が供給されてラム１８が前進し、増圧シリンダ部１６内の作動油を圧縮する。増圧シリンダ部１６内の作動油は、増圧シリンダ部１６の上流に配置した逆止弁１９の作用によって差動油圧シリンダ３へ圧送され、続くラム１８の後退行程においては作動油タンク４から逆止弁１９を通じて増圧シリンダ部１６内に作動油が吸入される。そして、空気圧シリンダ２の駆動推力によって生じる油圧は、ラム１８の断面積と油圧ピストン２１の受圧面積との比率に従って増圧され、油圧ピストン２１を高推力で前進させる。
【００２２】また、ラム１８の往復行程を通じて、作動油は作動油タンク４のフリーピストン１２によって加圧されているので、ラム１８が後退する作動油吸入行程において作動油にキャビテーションが発生することもない。
【００２３】そして、油圧ピストン２１が差動油圧シリンダ３の前半部３ｂに達すると、前半部３ｂは油圧ピストン２１よりも大径であるから、油圧ピストン２１の前後の油室が連通して前後両面の油圧が平衡し、油圧ピストン２１が停止する。
【００２４】増圧用トリガレバー３７の操作を解除すると、空気圧シリンダ部２の主切換弁２８が閉位置に切換わって、空気圧ピストン１７は初期位置に後退して停止する。早送り用トリガレバー３６の操作を解除すると、早送り用切換弁２９が閉位置に切換わって作動油タンク４の空気室４ａに供給されている圧縮空気が大気に排出され、圧縮コイルバネ２６によって油圧ピストン２１が収縮方向へ押され、油圧ピストン２１のポペットバルブ２５が開いて背面側の作動油が前面側へ流れ、油圧ピストン２１が初期位置に後退して停止する。
【００２５】実際にワイヤ切断機１を使用する際は、ノーズ部の固定カッター刃２６の凹部内にワイヤ等を挿入し、早送り用トリガレバー３６を操作すれば、差動油圧シリンダ３に装着した可動カッター刃２７が高速で前進してワイヤ等に突き当たって停止する。続いて、増圧用トリガレバー３７を操作すれば可動カッター刃２７が低速高推力で前進してワイヤ等が剪断される。
【００２６】図７は請求項２記載の発明の実施形態を示し、早送り用トリガバルブ１５と増圧用トリガバルブ１４を一つのトリガレバー３８で操作するように構成したものである。
【００２７】トリガレバー３８は二つのトリガバルブ１４，１５の上方部位に枢着されて先端部は下方に垂下し、トリガレバー３８の背面に二つのトリガバルブ１４，１５のステム１４ａ，１５ａが位置している。上側の増圧用トリガバルブ１４のステム１４ａは、下側の早送り用トリガバルブ１５のステム１５ａよりも突出長が短く、図７に示す待機状態からトリガレバー３８を操作したときに、図８に示すように、先ず早送り用トリガバルブ１５が開き、さらにトリガレバー３８を引くと、図９に示すように、早送り用トリガバルブ１５に遅れて増圧用トリガバルブ１４が開くように形成している。したがって、前述したカッター刃の早送り操作と、増圧による剪断操作とが一つのトリガレバー３８で操作でき、操作性が極めて良好である。
【００２８】また、図示は省略するが、２個のトリガバルブを直列接続した形状の１軸２回路のトリガバルブであって２回路の動作ストロークをそれぞれ相違させたトリガバルブを設け、このトリガバルブと一つのトリガレバーにより、上記の例と同様に早送り用トリガバルブ１５と増圧用トリガバルブ１４を段階的に操作できるように構成してもよい。
【００２９】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。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の油圧−空気圧式工具は、トリガレバーの操作により作動油タンクへ圧力空気を供給すれば、差動油圧シリンダの増速作用によりピストンが高速で前進し、ピストンロッドに装着したドライバやカッター刃等のツールが加工対象物に達するまでの時間を短縮できるとともに、減速機構を介した空気圧機器や、油圧ポンプを空気圧で駆動する構成の油圧機器よりも圧力空気の消費量が少なく能率的である。また、増圧用空気圧シリンダへ圧力空気を供給すれば、空気圧源の圧力がより高圧の油圧に変換されて従来の空気圧式工具では不可能であった高出力が得られる。
【００３１】また、油圧ポンプの吸入回路等のように回路の一部に負圧が発生する油圧回路においては、負圧により発生するキャビテーションが問題になる場合が多いが、本発明の油圧−空気圧式工具は、作動時に作動油が常時空気圧により加圧されているため、キャビテーションが発生することもなく、油圧工具等よりも小型軽量で取り扱いが容易な高出力工具を実現でき、種々の高出力工具の分野に適用することができる。
【００３２】また、請求項２記載の発明は、一つのトリガレバーで油圧シリンダのピストンの早送り駆動と増圧駆動とを操作できるので、操作性が極めて良好である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６３０１
【氏名又は名称】マックス株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】林 孝吉
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２４５１７７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月１４日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−５１６５８ |
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