JP2004025439A

JP2004025439A - ツール差し込み端部構造

Info

Publication number: JP2004025439A
Application number: JP2003176760A
Authority: JP
Inventors: Werner Kleine; ヴェルナー　クライネ; Hans-Werner Bongers-Ambrosius; ハンス−ヴェルナー　ボンゲルス−アムブロシウス; Josef Obermeier; ヨゼフ　オベルマイエル; Werner Britten; ヴェルナー　ブリッテン
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: US20040052596A1; EP1375078A1; CA2430516C; CA2430516A1; AU2003204636B2; AU2003204636A1; US7309195B2; JP4392197B2; DE10227897A1

Abstract

【課題】半径方向の寸法が小さくても高い回転モーメントを磨耗なく伝達することができるとともに、衝撃に対する挙動が良好な回転及び／又は打撃ツールのための差し込み端部構造を得る。
【解決手段】少なくとも１個の半径方向に突出する回転伝達突起２と、　軸線方向に互いに離れた案内領域１ａ，１ｂ間に配置しかつ軸線方向端部が閉じた少なくとも１個の錠止溝３とを有し、ツール収容部５で半径方向に移動自在の錠止体４を錠止溝３で軸線方向に限定範囲内で移動自在に掛合させた回転及び／又は打撃運動するツールの差し込み端部構造において、案内領域１ａ，１ｂのうちの少なくとも一方の案内寸法Ｆ、錠止溝３の軸線方向領域Ａの断面における回転伝達突起２にわたる幅Ｂ及びこの幅方向に直交する方向の厚さＤが、Ｄ＜Ｆ＜Ｂとなるようにする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも部分的に回転及び／又は打撃運動するツール、例えば、岩状物、コンクリート又は組積構造に対して作業する直径が１５０ｍｍにも達することもある、削岩ドリル、チゼル、又はコアドリルのようなツールの差し込み端部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、回転及び打撃を行うツールには、丸みのある案内領域と、軸線方向の端部が閉じた錠止溝と、装置側で軸線方向に開口する回転伝達溝とを設け、工具収容部における半径方向に移動自在の錠止体が錠止溝に掛合し、ツールの軸線方向の移動量を制限している。丸い案内領域の直径に関して、半径方向内方の回転伝達面は、半径方向距離が僅かであることにより、回転モーメントを伝達するために必然的に高い面圧が加わり、従って、この回転伝達面を磨耗することになる。また溝を切削加工することにより丸い差し込み端部は、打撃伝達に利用できる横断面が減少する。
【０００３】
米国特許第２０４７１２５号には、軸線方向に互いにずらし半径方向に突出する複数個の矩形又は台形断面形状の回転伝達面を設けた回転及び打撃ツールのための差し込み端部が記載されている。米国特許第５９８４５９６号には、ツール収容部の錠止体と半径方向に掛合するのに適合する錠止溝を設けた回転及び打撃ツールのための差し込み端部が記載されており、直径方向に互いに対向して半径方向に突出させ、菱形に構成した２個の回転伝達面を設けている。このような差し込み端部は、丸い案内領域から回転伝達面への移行部において断面積の急激な変動があり、従って、打撃負荷が加わる際に絶えずパルス状の圧力による反動を生ずるようになり、掘削効率が悪くなる。また、このような差し込み端部を切削加工することは、時間と材料を相当消費することになる。
【０００４】
仏国特許第２４０８７１６号には、半径方向に突出する回転伝達突起を断面積を一定に保持したまま作成することが記載されており、このような丸い案内領域を有する差し込み端部の変形加工の場合、ツール収容部内で錠止体が軸線方向端面に接触することで軸線方向の移動制限を生ずる。回転伝達突起の半径方向外方に突出する端面に錠止することは、差し込み端部の直径に対して半径方向に厚みのあるツール収容部を必要とする。一方、小さい軸線方向の打撃面を有する打刻加工による鋭角的な溝では錠止体との掛合には不向きである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、半径方向の寸法が小さくても高い回転モーメントを磨耗なく伝達することができるとともに、衝撃に対する挙動が良好な回転及び／又は打撃ツールのための差し込み端部構造を得るにある。更に、差し込み端部を製造するにあたり、時間と材料の効率がよい差し込み端部構造を得るにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、少なくとも２個の軸線方向に互いに離れた案内領域を有して少なくとも部分的に回転及び／又は打撃運動するツールの差し込み端部であり、少なくとも１個の半径方向に突出する回転伝達突起と、前記案内領域間に配置しかつ軸線方向端部が閉じた少なくとも１個の錠止溝とを有し、ツール収容部で半径方向に移動自在の錠止体を前記錠止溝で軸線方向に限定範囲内で移動自在に掛合させたツール差し込み端部構造において、前記案内領域のうちの少なくとも一方の案内寸法（Ｆ）、錠止溝の軸線方向領域の断面における回転伝達突起にわたる幅（Ｂ）及びこの幅方向に直交する方向の厚さ（Ｄ）が、Ｄ＜Ｆ＜Ｂとなるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
断面で見て案内寸法Ｆよりも錠止溝の部分の厚さを半径方向に縮小した分、同じだけ回転伝達突起の幅を少なくとも部分的に案内寸法Ｆよりも大きく側方に突出させることにより、案内領域と錠止溝内の軸線方向領域との間での断面積変動が少なく、衝撃パルス源の好ましくない反動を生ずる音響インピーダンスの変動も少なくなる。それ以外は、錠止溝に対して、回転伝達突起の長さ及び位置は自由に選択することができる。
【０００８】
錠止溝と回転伝達突起の長さを同一にし、更に、軸線方向領域の同一長さにわたって延在させると、差し込み端部の長さに沿う断面積変動は一層少なくなって好適である。
【０００９】
軸線方向領域及び案内領域は±１０％の誤差範囲内で互いにほぼ等しい断面積を有するものとすると、錠止溝の軸線方向領域は断面積がほぼ一定に維持され、長さ方向の変動のない冷間プレスのような加工方法によって大量生産技術で経済的に製造することができて好適である。
【００１０】
錠止溝の少なくとも一方の軸線方向端部を、好適には、双方の軸線方向端部を、球形又はローラ形状の錠止体のために、少なくとも部分的に球面形状又は円筒形状の軸線方向止め面とすると、磨耗の少ない面接触を生ずることができて好適である。
【００１１】
軸線方向領域の断面における前記錠止溝の底面の最大開き角度を、少なくとも１２０゜とすると、錠止体のための軸線方向止め面は十分大きくなって好適である。
【００１２】
軸線方向領域を回転伝達突起の互いに対向する２個の側面の一方の側面と、これら２個の回転伝達突起間に存在する底面とにより作用表面を構成し、これら作用表面を、滑らかに遷移する又は個別的には滑らかであるが角張った好適には、平面状の部分的表面によりツール軸線の方向に湾曲させると、回転伝達突起の側面によって、ツールに対する応力の少ない始動力を伝達することができて好適である。
【００１３】
互いに対角線方向に対向する２個の作用表面を同一形状にする、例えば、対称的なほぼ菱形の断面形状にすると、側面が平坦な錠止体、又は斜めに延在するローラ形状の錠止体を直線的に転動させることができて好適である。
【００１４】
少なくとも一方の案内領域又は好適には、双方の案内領域を円筒形状に構成すると、同一寸法ではあるが、非対称のツール案内をツール収容部に導入することができるようになり、よりよく循環させて使用することができる。更に、このような案内領域はシール面としても適合することができて好適である。
【００１５】
軸線方向領域において２個の回転伝達突起を、好適には、直径方向に互いに対向させて配置すると、ツール収容部から軸線方向の曲げモーメントのない回転モーメントを導入することができて好適である。
【００１６】
軸線方向領域において２個の錠止溝を、好適には、直径方向に互いに対向させて配置すると、ツール収容部における錠止位置が、常にツールの半回転毎に存在することになり、好適である。
【００１７】
軸線方向領域において同一形状であり、直径方向に対向する２個の錠止溝に対して直交する方向に同一形状の２個の回転伝達突起を配置すると、技術的に構成簡単であり、２部分構成で対称的な差し込み端部及びツール収容部として構成することができて好適である。
【００１８】
差し込み端部に、案内寸法Ｆ、幅Ｂ＝１．２Ｆ〜１．４Ｆ、厚さＤ＝０．６Ｆ〜０．８Ｆを有する案内領域を設けると、応力に関して最適な差し込み端部の寸法決めをすることができて好適である。
【００１９】
案内領域の軸線方向長さを５ｍｍ以上、好適には、２０ｍｍより小さい、最適には１０ｍｍとすると、短い差し込み端部で十分な案内を得ることができて好適である。
【００２０】
差し込み端部に直径が１０ｍｍの円筒形外面の２個の案内領域を設け、これら２個の案内領域間に錠止溝の軸線方向領域を配置し、回転伝達突起にわたる幅を１２ｍｍ、この幅方向に直交する方向の厚さを６．５ｍｍとすると、特に、直径が３ｍｍ〜２８ｍｍのハンマードリルを磨耗なく駆動することができて好適である。
【００２１】
更に、代案として、差し込み端部に直径が１０ｍｍの円筒形外面の２個の案内領域を設け、これら２個の案内領域間に錠止溝の軸線方向領域を配置し、回転伝達突起にわたる幅を１４ｍｍ、この幅方向に直交する方向の厚さを６．０ｍｍとすると、特に、直径が１２ｍｍ〜４０ｍｍのハンマードリルを磨耗なく駆動することができて好適である。
【００２２】
更に、差し込み端部に直径が１０ｍｍの円筒形外面の２個の案内領域を設け、ツールセットの第１ツールに関して、錠止溝の軸線方向領域が回転伝達突起にわたる幅を１２ｍｍ、この幅方向に直交する方向の厚さを６．５ｍｍとし、第２ツールに関して回転伝達突起にわたる幅を１４ｍｍ、この幅方向に直交する方向の厚さを６．０ｍｍとすると、第１ツールは厚さ／幅の比がより大きいコンパクトな断面によって、第２ツール用に設けたツール収容部に対して適合させることができ、これらツールを異なる定格マシンに配置して駆動することができ、マシン装備の負担を軽減することができる。
【００２３】
複数個の軸線方向領域を軸線方向に離して設け、互いに平行ではあるが９０゜又は鋭角の角度をなすようずらして配置すると、回転により軸線方向の曲げ剛性が同一となって好適である。
【００２４】
複数個の軸線方向領域間に第３の案内領域を設け、また好適には、前記錠止溝と回転伝達突起との間に更に他の部分的な案内領域を設けると、曲げ振動を抑制し、ツールの回転がスムーズになる。
【００２５】
差し込み端部を有するツールの収容部においては、案内寸法Ｆのための案内内面を、ツール長手方向軸線に向かって案内寸法の半分Ｆ／２よりも小さくし、半径方向に移動自在の錠止体を少なくとも１個、回転伝達手段に沿って移動自在に設け、この錠止体の半径方向寸法は、ツール長手方向軸線から測って、案内寸法の半分Ｆ／２よりも大きいものとしたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２７】
図１の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に、少なくとも部分的に回転及び／又は打撃運動するツールの差し込み端部を示し、この差し込み端部には、ツール軸線Ｌにほぼ同軸状でありかつ軸線方向に互いに離れた少なくとも２つの案内領域１ａ，１ｂと、２個の直径方向に対向しかつ半径方向に突出する回転伝達突起２と、２個の案内領域１ａ，１ｂ間で回転伝達突起に直交する位置で互いに対向して回転伝達突起と同じ長さを有し、かつ軸線方向端部が閉じた２個の錠止溝３とを有する。この錠止溝３において、破線で示しかつ互いに離れた案内内面及び回転伝達手段５を有するツール収容部で半径方向に移動自在の錠止体４が、軸線方向に限定された範囲内で移動自在に掛合し、この場合に、双方の案内領域１ａ，１ｂは半径方向の所定案内寸法Ｆを有し、錠止溝３の軸線方向領域Ａは回転伝達突起２にわたる所定の幅Ｂとこの方向に直交する方向の厚さＤを有し、Ｄ＜Ｆ＜Ｂとなる。図１の（ｃ）に明示するように、軸線方向領域Ａの断面及び円筒形の案内領域１ａ，１ｂは等しい断面積の２個の対称形状部分を有する。錠止溝３は、軸線方向両側の端部を、球形の錠止体４のための球面形状又は円筒形状の軸線方向止め面６とする。軸線方向領域Ａの断面で見て錠止溝３の底面の最大開き角度αを１８０゜とする。
【００２８】
図２の（ａ）及び（ｂ）に示す実施例においては、錠止溝３の軸線方向領域の断面で見て直径方向に対向する２個の回転伝達突起２の側面及び錠止溝底面に、２個の作用表面７ａ，７ｂを設ける。図２の（ａ）に示す実施例では、作用表面７ａ，７ｂは同一形状とし、対角線方向に互いに対向して幾何学的に滑らかにツール軸線に向かって湾曲させる。図２の（ｂ）に示す実施例では、作用表面７ａ及び７ｂは互いに異なる形状とし、個別的には滑らかであるが角張った、部分的平面又は丸溝形状を有するものとする。
【００２９】
図３の（ａ）及び（ｂ）に示す実施例では、２個の軸線方向領域Ａ、Ａ′を軸線方向に互いに離して並列的に設ける。双方の軸線方向領域Ａ，Ａ′間に第３の案内領域１ｃを設ける。
【００３０】
図４の（ａ）及び（ｂ）に示す実施例では、２個の軸線方向領域Ａ，Ａ′を軸線方向に互いに離して９０゜ずらして設ける。双方の軸線方向領域Ａ，Ａ′間に案内寸法Ｆを有する第３の案内領域１ｃを設ける。軸線方向領域Ａ，Ａ′では、周方向に錠止溝３及び回転伝達突起２間に、案内寸法Ｆを有する４個の円筒形案内領域１ｄが分布する。錠止溝３はそれぞれ円形溝として構成する。
【００３１】
図５の（ａ）及び（ｂ）の実施例では、２個の軸線方向領域Ａ，Ａ′を互いに軸線方向に離し、かつ鋭角の角度β例えば、約６０゜の角度ずらして配置する。軸線方向領域Ａ，Ａ′の断面はほぼ菱形形状をなし、これによって、斜めに延在するローラ形状でありかつ半径方向に移動自在の錠止体４が直線的に転動できるようにする。
【００３２】
案内寸法Ｆ、幅Ｂ＝１．２Ｆ〜１．４Ｆ、厚さＤ＝０．６Ｆ〜０．８Ｆを有する案内領域を設けた差し込み端部の好適な寸法関係に関して、２通つ実施例がある。
【００３３】
Ｉ）直径領域３ｍｍ〜２８ｍｍのハンマードリル
１０ｍｍの案内寸法を有する双方の案内領域の軸線方向長さを１０ｍｍとし、これら案内領域間に設けた錠止溝の軸線方向領域長さを３０ｍｍとし、回転伝達突起にわたる幅を１２ｍｍとし、この幅方向に直交する方向の厚さを６．５ｍｍとし、直径領域が３ｍｍ〜２８ｍｍの直径領域を有するハンマードリルを磨耗少なく駆動することができる。
【００３４】
ＩＩ）１２ｍｍ〜４０ｍｍの直径領域を有するハンマードリル、チゼル又はコアドリル
双方の案内領域の軸線方向長さを２０ｍｍとし、これら案内領域間の錠止溝の軸線方向領域長さを５０ｍｍとし、回転伝達突起にわたる幅を１４ｍｍとし、この幅方向に直交する方向の厚さＤを６．０ｍｍとする。
【００３５】
厚さ（Ｄ）／幅（Ｂ）の比を大きくすればするほどコンパクトになる錠止溝の軸線方向領域における断面によって、実施例Ｉのツールを実施例ＩＩのためのツール収容部に配置することができる一方向の互換性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、ツール収容部に配置するツールの差し込み端部の２つの角度方向からの側面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＩｃ‐Ｉｃ線上の断面図である。
【図２】案内溝の軸線方向領域に関する異なる２つの実施例における断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ他の実施例の差し込み端部の異なる角度から見た側面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ差し込み端部の更に他の実施例の側面図及び断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ差し込み端部の更なる他の実施例の側面図及び断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ　案内領域
２　回転伝達突起
３　錠止溝
４　錠止体
５　回転伝達手段
６　軸線方向止め面
７ａ，７ｂ　作用表面

Claims

少なくとも２個の軸線方向に互いに離れた案内領域（１ａ，１ｂ）を有して少なくとも部分的に回転及び／又は打撃運動するツールの差し込み端部であり、少なくとも１個の半径方向に突出する回転伝達突起（２）と、前記案内領域（１ａ，１ｂ）間に配置しかつ軸線方向端部が閉じた少なくとも１個の錠止溝（３）とを有し、ツール収容部（５）で半径方向に移動自在の錠止体（４）を前記錠止溝（３）で軸線方向に限定範囲内で移動自在に掛合させたツール差し込み端部構造において、前記案内領域（１ａ，１ｂ）のうちの少なくとも一方の案内寸法（Ｆ）、前記錠止溝（３）の軸線方向領域（Ａ）の断面における回転伝達突起（２）にわたる幅（Ｂ）及びこの幅方向に直交する方向の厚さ（Ｄ）が、Ｄ＜Ｆ＜Ｂとなるようにしたことを特徴とするツール差し込み端部構造。
前記軸線方向領域（Ａ）及び案内領域（１ａ，１ｂ）は±１０％の誤差範囲内で互いにほぼ等しい断面積を有するものとした請求項１記載のツール差し込み端部構造。
錠止溝（３）の少なくとも一方の軸線方向端部を、好適には、双方の軸線方向端部を、球形又はローラ形状の錠止体（４）のために、少なくとも部分的に球面形状又は円筒形状の軸線方向止め面（６）とした請求項１又は２記載のツール差し込み端部構造。
前記軸線方向領域（Ａ）の断面における前記錠止溝（３）の底面の最大開き角度（α）を少なくとも１２０゜とした請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
軸線方向領域（Ａ）を回転伝達突起（２）の互いに対向する２個の側面の一方の側面と、これら２個の回転伝達突起間に存在する底面とにより作用表面（７ａ，７ｂ）を構成し、これら作用表面を、滑らかに遷移する又は個別的には滑らかであるが角張った、好適には、平面状の部分的表面によりツール軸線の方向に湾曲させた請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
互いに対角線方向に対向する２個の作用表面（７ａ，７ｂ）を同一形状にした請求項５記載のツール差し込み端部構造。
少なくとも一方の案内領域（１ａ）又は好適には、双方の案内領域（１ａ，１ｂ）を円筒形状に構成した請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
軸線方向領域（Ａ）において２個の回転伝達突起（２）を、好適には、直径方向に互いに対向させて配置した請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
軸線方向領域（Ａ）において２個の錠止溝（３）を、好適には、直径方向に互いに対向させて配置した請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
軸線方向領域（Ａ）において同一形状であり、直径方向に対向する２個の錠止溝（３）に対して直交する方向に同一形状の２個の回転伝達突起（２）を配置した請求項９記載のツール差し込み端部構造。
差し込み端部に、案内寸法Ｆ、幅Ｂ＝１．２Ｆ〜１．４Ｆ、厚さＤ＝０．６Ｆ〜０．８Ｆを有する案内領域（１ａ，１ｂ）を設けた請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
複数個の軸線方向領域（Ａ）を軸線方向に離して設け、互いに平行ではあるが、９０゜の角度又は鋭角の角度（β）をなすようずらして配置した請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
複数個の軸線方向領域（Ａ，Ａ′）間に第３の案内領域（１ｃ）を設け、また好適には、前記錠止溝（３）と回転伝達突起（２）との間に更に他の部分的な案内領域（１ｄ）を設けた請求項１２記載のツール差し込み端部構造。
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の差し込み端部を有するツール装置において、同一の案内寸法（Ｆ）を有するツールセットの第１ツールの厚さ（Ｄ）／幅（Ｂ）比が、第２ツールの部分の厚さ（Ｄ）／幅（Ｂ）比より大きいものとしたことを特徴とするツール装置。
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の差し込み端部を有するツールの収容部（５）において、案内寸法（Ｆ）のための案内内面を、ツール長手方向軸線（Ｌ）に向かって案内寸法の半分（Ｆ／２）よりも小さくし、半径方向に移動自在の錠止体（４）を少なくとも１個、回転伝達手段（５）に沿って移動自在に設け、この錠止体の半径方向寸法は、ツール長手方向軸線（Ｌ）から測って、案内寸法の半分（Ｆ／２）よりも大きいものとしたことを特徴とするツール収容部。