JPH0223831Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は外部から供給された１次圧エアを圧縮
して昇圧させることにより高圧の駆動エアを得る
昇圧器の制御バルブに関する。

（従来技術とその問題点） エアコンプレツサ等の外部エア供給源から供給
された１次圧をより高圧の２次圧に圧縮昇圧する
昇圧器は、例えば強力な打撃力を要するコンクリ
ート釘打用の空気圧作動式釘打機などに内蔵させ
ることにより、大型のエアコンプレツサを用いる
ことなく必要な駆動エアを得ることができるの
で、その開発が望まれており、このような要請に
応えるものとして、第２図に示される昇圧器が提
案されている。

すなわち、この昇圧器A′は、ハウジング６１
内にバルブ室６２と内径の異なるシリンダ６３と
を形成し、バルブ室６２を１次圧側に開口し、シ
リンダ６３を２次内側に開口するとともに、シリ
ンダ６３内に外形の異なる圧縮ピストン６４を嵌
装し、またバルブ室６２内に円筒状切換えタイミ
ングバルブ６５を上記圧縮ピストン６４と同軸上
に嵌挿するもので、上記圧縮ピストン６４のピス
トンロツド６６は、バルブ室６２内に突出する。
ピストンロツド６６の中央には、エア流入孔６７
が貫通形成され、該流入孔６７は中途で分岐して
バルブ室６２に連通する側部開口部６７ａを備え
ている。切換えタイミングバルブ６５は、ピスト
ンロツド６６に嵌合状に配置され、その上端部の
突部６８が上記ロツド６６の係合部６６ａ，６６
ｂに係合したとき、その運動に追従して作動し、
このとき外側面に設けられたシール突部６９が１
次圧エア給排ポート７０の開口部７０ａ上を通過
してシリンダ６３をバルブ室６２又は大気に連通
させる。また、バルブ室６２は、排気ポート７１
によつて大気に通じ、給排ポート７０によつてシ
リンダ大径部６３ａに連通する。上記圧縮ピスト
ン６４は、ピストンロツド６６のエア流入孔６７
の先端開口部６７ａからシリンダ小径部６３ｂ内
ピストン小径部６４ｂの前方部に１次圧エアを連
続して供給する一方、シリンダ大径部６３ａ内ピ
ストン大径部６４ａの後背部に対しては、上記流
入孔６７の側部開口部６７ａ先端から１次圧エア
を供給し、またこのエアを排気ポート７１から排
気することにより、上記小径部６４ｂと大径部６
４ａとに逆転可能に作用する１次圧エアの圧力差
によつて駆動され、切換えタイミングバルブ６５
は上記給排を切換えるものである。

昇圧器A′の動作を簡単に説明すると、圧縮ピ
ストン６４が下死点付近にあるときは、切換えタ
イミングバルブ６５の下方のバルブ室６２と１次
圧エア給排ポート７０とが通じており、シリンダ
大径部６３ａにはバルブ室６２から１次圧エアが
供給されているが、圧縮ピストン６４下降時に上
記ピストンロツド係合部６６ａに切換えタイミン
グバルブ６５の突起６８が係合して上記バルブ６
５を押し下げ、これによつてシール突部６９が給
排ポート開口部７０ａを通過し、上記エア供給路
は遮断されるとともに、１次圧エア給排ポート７
０と排気ポート７１とが連通して１次圧エアの給
排が切換えられ、シリンダ大径部６３ａ内の１次
圧エアは排気され、該シリンダ６３ａは減圧す
る。このため、１次圧は、ピストンロツド６６の
後端とピストン小径部６４ｂに作用することにな
り、両者の受圧有効面積差に基づく圧力差により
圧縮ピストン６４は上昇する。圧縮ピストン６４
が上死点付近に達する直前に、ピストンロツド６
６の下端係合部６６ｂが切換えタイミングバルブ
６５の係合部６８に係合し、該バルブ６５は押し
上げられ、これによつて再びシール突部６９が給
排ポート開口部７０ａを通過し、上記排気路は遮
断し、かわつてバルブ室６２と１次圧エア給排ポ
ート７０が連通して１次圧エアの給排が切換えら
れ、シリンダ大径部６３ａ内に１次圧エアが流入
する。シリンダ大径部６３ａとシリンダ小径部６
３ｂにはほぼ同圧の１次圧エアが供給されるが、
ピストン大径部６４ａの受圧有効面積の方がピス
トン小径部６４ｂの受圧有効面積よりも大きいた
め、圧縮ピストン６４は再び下降する。この際、
シリンダ小径部６３ｂ内の１次圧エアは圧縮され
て昇圧し、高圧の駆動エアとして昇圧器A′の端
部開口７２から外部へ送出される。

しかしながら、上記構成においては、１次圧エ
アの給排時に、切換えタイミングバルブ６５が上
下動してバルブ室６２内壁に開口した１次圧エア
給排ポート７０の開口部７０ａを通過するので、
このときに上記バルブ６５のシール突部６９が前
記開口部７０ａを瞬時的に閉塞する現象が発生す
る。この結果、圧縮行程中においては圧縮ピスト
ン６４を駆動する１次圧エアの供給路が遮断さ
れ、また復帰行程中には圧縮ピストン６４に作用
したエアを大気へ排出する排気路が遮断され、何
れの場合においても圧縮ピストン６４の駆動側シ
リンダ６３ａ内が密閉状態となるため、圧縮ピス
トンの両端に作用する力がバランス状態となり圧
縮ピストンが駆動されない状態となる。したがつ
て、昇圧器の安定な作動の障害となつていた。

これに対し、安定的に作動する昇圧器も試みら
れたが、構造が複雑となり、大型にならざるを得
ないという問題があつた。

（考案が解決しようとする課題） 本考案は上記問題点を解決し、安定的に作動す
るとともに、小型、軽量化を計ることができる昇
圧器の制御バルブを提案することをその技術的課
題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本考案に係る昇圧器
の制御バルブは、昇圧シリンダ中に摺動自在に収
容された小さい受圧有効面積の昇圧ピストンと、
上記昇圧シリンダに連続する駆動シリンダ中に摺
動自在に収容されるとともに前記昇圧ピストンに
一体的に結合された受圧有効面積の大きい駆動ピ
ストンとを備え、１次圧エア源からの１次圧エア
を逆止弁を介して常時前記昇圧シリンダ内に供給
するとともに、前記駆動シリンダに対する一次圧
エアの導入、排出を繰り返すことによつて前記昇
圧シリンダ中の１次圧エアをこれより高い圧力に
昇圧せしめる昇圧器において、上記駆動シリンダ
の軸線方向の延長上にバルブ室を形成し、該バル
ブ室内には前記昇圧ピストンと駆動ピストンに共
通のピストンロツドを延長配置するとともに、前
記両ピストンの上下の死点近傍で前記ピストンロ
ツドによつて作動して上記バルブ室内を１次圧エ
ア源と大気とに選択接続するタイミングバルブを
摺動自在に収容する一方、上記タイミングバルブ
の外周側には別の環状のバルブ室を同心的に形成
し、該バルブ室内には上記タイミングバルブによ
る選択接続に応じて作動して前記駆動シリンダ内
を１次圧エア源と大気とに選択接続する切換えバ
ルブを摺動自在に収容することを特徴とする。

（考案の効果） 上述のように、本考案によれば、駆動シリンダ
内に対する１次圧エアの導入、排出の制御は、直
接には切換えバルブによつて行なわれるが、この
切換えバルブの切換え作動はタイミングバルブの
動作に基づいて行なわれる。タイミングバルブの
動作は前記両ピストンの上下死点近傍で行なわ
れ、このとき駆動シリンダ内に対するエアの導
入、排出は限界に近い状態となつているから、タ
イミングバルブの動作によつて切換えバルブによ
る１次圧エアの導入、排出の制御はほとんど影響
を受けない。したがつて、前記両ピストンの作動
は安定且つ円滑に行なわれる。

また、本考案においては、駆動シリンダの延長
上にバルブ室を形成し、このバルブ室内に昇圧ピ
ストン・駆動ピストンと共通のピストンロツドを
延長配設するとともに、タイミングバルブを設
け、さらに上記バルブ室の外周側に同心的に環状
の切換えバルブ室を配置する構造であり、昇圧ピ
ストン、駆動ピストン、タイミングバルブ及び切
換えバルブは同一軸上に配置されるから、軽量、
小型な昇圧器を構成することができ、したがつて
昇圧器を内蔵する工具の軽量小型化が可能とな
る。

（実施例） 以下、本考案に係る昇圧器の制御バルブの実施
例を空気圧式釘打機に内蔵させたものについて第
１図ａ，ｂ及びｃによつて説明する。

同図において符号Ｎは昇圧器を内蔵した空気圧
式釘打機を示す。この空気圧式釘打機Ｎは、エア
コンプレツサ等の１次圧エア源（図示せず）から
のエアをエア導入孔１０から供給し、これを昇圧
器Ａにおいて昇圧し、得られた高圧の２次圧エア
を高圧エア貯留室７に貯留しておき、所要に応じ
て打撃部Ｂの打撃ピストン４０に作用させて該ピ
ストン４０を駆動するものである。

昇圧器Ａは内径の大きな駆動シリンダ１ａと内
径の小さな昇圧シリンダ１ｂとを一体に形成して
なるシリンダ１と、上記駆動シリンダ１ａと昇圧
シリンダ１ｂにそれぞれ摺動自在に収容された受
圧有効面積の大きい駆動ピストン３ａと受圧有効
面積の小さい昇圧ピストン３ｂとを一体に結合し
てなるピストン３と、上記駆動シリンダ３ａの軸
心方向の延長上に設けられたタイミングバルブ室
２ａとその外周側に同心的に設けられた環状の切
換えバルブ室２ｂと、上記バルブ室２ａ，２ｂ内
にそれぞれ摺動自在に収容されたタイミングバル
ブ４と切換えバルブ５と、上記駆動ピストン３ａ
と昇圧ピストン３ｂに共通に設けられて上記タイ
ミングバルブ室２ａ内に配置されたピストンロツ
ド６とから構成されている。

バルブ室２ａ，２ｂは、上記シリンダ１の上部
にそれぞれ該シリンダ１と同軸上に設けられ、上
部の送排ポート２４及び下部の供給ポート４１を
介して互いに連通するタイミングバルブ室２ａと
切換えバルブ室２ｂとから構成されている。

タイミングバルブ室２ａは１次圧エア導入部１
０ａに連通するとともに、その中央部にはピスト
ンロツド６が配置され、その外周にはタイミング
バルブ４が収容されている。

ピストンロツド６には上下部に係合部１６，１
７が突出形成され、中心部にはエア流入孔１１が
貫通形成されている。エア流入孔１１の中途部に
は側孔１１ａが分岐形成され、先端には逆止弁２
９が設けられている。したがつて、上記エア導入
部１０ａ内の１次圧エアは上記エア流入孔１１を
介して逆止弁２９から常時昇圧シリンダ１ｂ内に
供給されている。

タイミングバルブ４はピストン３の上下死点近
傍でピストンロツド６の係合部１６，１７に係合
する係合突部１５が形成されているとともに、上
記外周にシール突部１４が形成されている。そし
て、上記係合により作動してシール突部１４が送
排ポート２４を通過する際に切換えバルブ室２ｂ
の上室４８をタイミングバルブ室２ａと大気に通
じる吸排ポート１９とに選択接続する。

次に、切換えバルブ室２ｂは排気ポート２５、
排気口２５ａを通じて大気に連通する一方、給排
ポート２７を介してシリンダ１に連通している。
上記切換えバルブ室２ｂの内部には円筒状の切換
えバルブ５が上下摺動自在に収容されている。

切換えバルブ５は上部の大径部５ａとそれより
も小さい下部の小径部５ｃとを有している。そし
て、切換えバルブ室２ｂを上方に摺動することに
よつて１次圧供給ポート４１と給排ポート２７と
を連通させて１次圧エアをタイミングバルブ室２
ａから駆動シリンダ３ａへのエア供給路ａを開く
とともに、排気ポート２５と給排ポート２７とに
通じ、駆動シリンダ１ａと大気とに通じる排気路
ｂを閉じる。また下方に摺動することによつて上
記排気路ａを閉じる一方、上記排気路ｂを開く。
すなわち、切換えバルブ５は駆動シリンダ１ａを
１次圧エアと大気とに選択接続するものである。

上記切換えバルブ５の切換え作動は、後述のよ
うにタイミングバルブ４による上記選択接続作動
に基づいて行なわれる。

次に、４５はストツパピストンで、このストツ
パピストン４５は昇圧器Ａの上方に形成されたシ
リンダ４３に上下動自在に収容され、下部にはス
トツパ部４５ａを有し、中心部には貫通孔４４が
形成されている。ストツパ部４５ａは、昇圧器Ａ
のピストン３の同軸延長上に下向きに配置され、
ピストン３が上死点に達する手前でピストンロツ
ド６の先端に当たるように設定されている。

次に、上記構成の昇圧器Ａの作動について説明
する。

ピストン３が第１図ａのように下死点にあると
きは、駆動シリンダ１ａには１次圧エアが充満し
ているが、ピストン３が下降する際、ピストンロ
ツド６の上部係合部１６は、下死点付近でタイミ
ングバルブ室４の係合突部１５に係合し、これを
下降作動させる。このとき、タイミングバルブ４
は、送排ポート２４を通過して切換えバルブ室上
室４８と吸排ポート１９とを連通し、該上室４８
内のエアは吸排ポート１９を通つて大気に排気さ
れるから、上室４８の内圧は減圧する。これに対
応して、切換えバルブ５の下端に作用する駆動シ
リンダ１ａのエア圧により、切換えバルブ５は押
し上げられる（第１図ｂ）。

切換えバルブ５が上昇すると、シリンダ１への
供給路ａが遮断するのに対し、駆動シリンダ１ａ
内エアの排気路ｂが開かれるので、上記駆動シリ
ンダ１ａに作用する１次圧は解除される。このた
め、１次側の１次圧はピストンロツド６の先端部
に作用するにすぎない。一方、昇圧シリンダ１ｂ
内には、ピストンロツド６のエア流入孔１１の先
端開口部から１次圧エアが流入してピストン昇圧
ピストン３ｂの先端部に作用している。両先端部
の受圧有効面積は、昇圧ピストン３ｂの方が大き
いので、この面積差によりピストン３は戻り行程
に移行する。

ピストン３の上昇途中においてピストンロツド
６の上端部はストツパピストン４５に当り、その
抵抗によつてピストン３の上昇は一時的に止まる
ので、復帰は遅延する。停止中に１次圧エアが充
分に供給され、昇圧シリンダ１ｂの内圧は増大
し、十分に１次圧エアの元圧近くまで達すること
ができる。

シリンダ小径部の内圧が１次圧エアの元圧に近
くなると、ピストン３はストツパピストン４５の
押し下げ力に抗して再び上昇を続け、上死点に到
達する。ピストン３の再上昇時にピストンロツド
の係合部１７はタイミングバルブ４の係合突部１
５に係合し、該バルブ４を上昇させる。タイミン
グバルブ４は、上昇するときに送排ポート２４を
通過し、これによつて切換えバルブ室上室４８と
吸排ポート１９との連通が遮断され、同時に１次
圧エアが上記上室４８内に導入される。切換えバ
ルブ室上室４８に１次圧エアが入ると、切換えバ
ルブ５の上下端部の受圧有効面積差（大径部５ａ
の方が中小径部５ｂ，５ｃよりも大きい）によ
り、切換えバルブ５の押し下げ力が勝り、該バル
ブ５は下降する。切換えバルブ５が下がると、エ
アの供給路ａが開く一方、排気路ｂが遮断し、エ
アの送排の切換えが行なわれる（第１図ｃ参照）。

駆動シリンダ１ａ内に１次エアが流入すると、
駆動ピストン３ａの後背部と昇圧ピストン３ｂの
前方部にエア圧が作用するが、その受圧面積差に
より、有効面積の大きい駆動ピストン３ａ（大受
圧部）に作用する圧力の方が昇圧ピストン３ｂ
（小受圧部）に作用する圧力に勝つて圧縮ピスト
ン３は押し下げられ、再び第１図ａに示した位置
に戻る。このとき、昇圧シリンダ１ａ内のエアは
圧縮されて昇圧する。ピストンロツド６のエア流
入孔１１の先端開口部にの逆止弁２９により昇圧
した高圧の２次圧エアは上記流入孔１１を逆流す
ることができないので、昇圧ピストン３ｂの下部
に開口している２次圧エア送出口３０から高圧エ
ア貯留室７に送出される。上記圧縮ピストン３下
降時に、下死点付近で係合部１６をタイミングバ
ルブ４の係合突状１５に係合させて該バルブ４を
下げ、下死点に達したときに、再び第１図ａに示
したように切換えバルブ５による１次圧エアの送
排の切換えが促される。

上記構成の昇圧器Ａから高圧エア貯留室７に供
給された高圧の２次圧エアは、所要に応じて釘打
ち用の駆動エアとして用いられる。次に、これを
簡単に説明する。

まず、駆動前においてはヘツドバルブ上室５６
には起動バルブ機構５４を介して高圧エア貯留室
７内の高圧エアが導入されており、この高圧エア
圧力の作用によつてヘツドバルブ５５を図面上で
下方向に偏倚させる。又、該ヘツドバルブ５５の
下端面の一部は前記高圧エア貯留室７内に露出さ
れており貯留室の高圧エアの作用により上方向へ
偏倚力を生じているが、ヘツドバルブ５５の各々
の高圧エアの作用する有効面積の差により下方位
置に静止されている。ヘツドバルブの位置におい
てはシリンダ５８は大気に開放されると共に前記
高圧エア貯留室７に連絡されている駆動エア供給
口５７が遮断されている。又、打撃ピストン４０
は上死点位置にありこれに連設されたドライバ５
９は上方位置に退避している。

次に、釘５２を本体下方部分にある射出口内に
装填した後、射出口を被打込材表面にコンタクト
させ、更にトリガー５３を引くと前記起動バルブ
機構５４が作動され、こによつてヘツドバルブ上
室５６への高圧エアの供給を遮断すると同時に該
室５６を大気に開放する。このことによつてヘツ
ドバルブ５５は、その上面に作用していた下方に
向けての偏倚力が無くなるため下面に作用する貯
留室７内の高圧エアの作用によつて上動され、こ
のヘツドバルブ５５の上動によりシリンダ５８と
高圧エア貯留室７間に形成されている駆動エア供
給口５７が開口されると同時にシリンダ５８は大
気と遮断される。該供給口５７から貯留室７内の
高圧エアが瞬時に且つ大量にシリンダ５８内に供
給され、この高圧エアによつて打込み打撃ピスト
ン４０が駆動し、打撃ピストン４０に設けられた
ドライバ５９により釘５２が射出口内より打出さ
れて被打込み材に打込まれる。

上記打撃ピストン４０の下降する際、シリンダ
５８内の打撃ピストン４０の下面側にある大気は
打撃ピストン４０の下降とともに排除され、一部
はシリンダ５８の壁に形成された大径の孔６１を
介してピストン吹戻しエア貯め６０内に導入され
て貯留される。更に打撃ピストン４０が下死点位
置に達した後は、小径の孔６２を介して打撃ピス
トン４０の上面側の高圧エアが直接ピストン吹戻
し用エア貯め６０内に導入されて貯留される。

釘５２の打込みを終えた後、トリガー５３を離
すことによつて上記起動バルブ機構５４を介して
ヘツドバルブ上室５６内へ高圧エア貯留室７内の
高圧エアが再び導入され、この高圧エアがヘツド
バルブ上端面作用する偏倚力によつてヘツドバル
ブ５５は下降し、駆動エア供給口５７を塞ぐとと
もにシリンダ５８を大気に開放する。打撃ピスト
ン４０は前記ピストン吹戻し用エア貯め６０内の
エア圧力をその下面に受けることにより上死点位
置に復帰し次の打込みが準備される。なお、打込
み作業による高圧エアの消費に基づく貯留室内圧
力の低下により、前述の昇圧器Ａは自動始動し貯
留室７内圧力を所期圧力に維持する。

上述のように、昇圧器Ａによれば、１次圧エア
導入孔１０から駆動シリンダ１ａへの供給及び該
シリンダ１ａからの排気の切換え制御は、タイミ
ングバルブ４と切換えバルブ５との共働によつて
行なわれ、タイミングバルブ４は、１次圧エアの
給排切換えのタイミングである圧縮ピストン３の
上下死点付近で動作を開始し、切換えバルブ５の
切換え作動させる。１次圧エア給排の直接の切換
えは、切換えバルブ５によつて瞬時に且つ確実に
行なわれ、タイミングバルブ室４が送排ポート２
４上を通過し、該ポート２４を閉塞することによ
つてなんら損なわれない。すなわち、タイミング
バルブ４が送排ポート２４を通過するのは、切換
えバルブ５が上端又は下端にあつてエアの供給路
ａ又は排気路ｂが最大に開かれているときである
から、送排ポート２４が一時的に閉じてもエアの
給排はなんら影響を受けない。したがつて、圧縮
ピストン３の往復動は安定且つ円滑に行なわれ
る。

また、上記図示例においては、タイミングバル
ブと切換えバルブとが圧縮ピストンと同軸上に設
けられているので、昇圧器を軽量且つコンパクト
に構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ及びｃは、それぞれ本考案に係る
昇圧器のタイミングバルブ及び切換えバルブの例
を空気圧式釘打機に取付けた場合の断面図及びそ
の作動状態を示す一部拡大断面図であり、第２図
は従来の昇圧器の断面図である。 符号Ａ……昇圧器、１……シリンダ、１ａ……
駆動シリンダ、１ｂ……昇圧シリンダ、２ａ……
タイミングバルブ室、２ｂ……切換えバルブ室、
３……ピストン、３ａ……駆動ピストン、３ｂ…
…昇圧ピストン、４……タイミングバルブ、５…
…切換えバルブ、６……ピストンロツド、２９…
…逆止弁、４８……上室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 昇圧シリンダ中に摺動自在に収容された小さい
   受圧有効面積の昇圧ピストンと、上記昇圧シリン
   ダに連続する駆動シリンダ中に摺動自在に収容さ
   れるとともに前記昇圧ピストンに一体的に結合さ
   れた受圧有効面積の大きい駆動ピストンとを備
   え、１次圧エア源からの１次圧エアを逆止弁を介
   して常時前記昇圧シリンダ内に供給するととも
   に、前記駆動シリンダに対する一次圧エアの導
   入、排出を繰り返すことによつて前記昇圧シリン
   ダ中の１次圧エアをこれより高い圧力に昇圧せし
   める昇圧器において、 上記駆動シリンダの軸線方向の延長上にバルブ
   室を形成し、該バルブ室内には前記昇圧ピストン
   と駆動ピストンに共通のピストンロツドを延長配
   置するとともに、前記両ピストンの上下の死点近
   傍で前記ピストンロツドによつて作動して上記バ
   ルブ室内を１次圧エア源と大気とに選択接続する
   タイミングバルブを摺動自在に収容する一方、上
   記タイミングバルブの外周側には別の環状のバル
   ブ室を同心的に形成し、該バルブ室内には上記タ
   イミングバルブによる選択接続に応じて作動して
   前記駆動シリンダ内を１次圧エア源と大気とに選
   択接続する切換えバルブを摺動自在に収容するこ
   とを特徴とする昇圧器の制御バルブ。