JP2005169617A - ツールの差し込み端部 - Google Patents

Abstract

【課題】破損の危険性なく高い回転モーメント並びに打撃インパルスを最適に伝達することができるツールの差し込み端部を得る。
【解決手段】回転および打撃駆動されるツール２の軸線Ａに沿って少なくとも部分的に延在する差し込み端部であって、最大案内直径Ｄの範囲内で軸線Ａに沿って延在して端面４側の錠止溝端部３で軸線方向端部が閉じている錠止溝５と、少なくとも１個の接線方向力接触面７を有する溝幅Ｂの回転伝達溝６とを有する差し込み端部１において、少なくとも２個の回転伝達溝６を設け、この回転伝達溝６から錠止溝端部３に至る長さＬを案内直径Ｄの少なくとも３倍とし、回転伝達溝６の接触長さＫを案内直径Ｄの少なくとも１．５倍とし、回転伝達溝の幅を案内直径Ｄの１／５よりも大きい溝幅とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも部分的に回転及び／又は打撃駆動されるツール、例えば、岩状物、コンクリート又は組積構造を加工するためのチゼルドリル、チゼル、又はコアドリルの差し込み端部に関するものである。

通常このような回転及び／又は打撃駆動するツールは、回転及び／又は打撃駆動手工具装置の軸線に沿って延在する差し込み端部を有する。種々のツールパレットのうちから自由に選択して使用できるようにするため、ツールの差し込み端部と手工具装置のツール収容部との間の部分は、少なくとも所定の出力等級に適合するものでなければならない。ドリルハンマーシステムの場合、世界中で最も有用かつ実用的な標準差し込み端部とツール収容部としては、ツール側から端面まで円筒形状の案内面を有し、この案内面に、軸線方向端部が閉じた錠止溝と、軸線方向に開放した台形形状の回転伝達溝とを設け、ツール収容部に配置した半径方向に移動自在の錠止体を錠止溝に掛合させ、ツールがツール収容部において制限された範囲内で軸線方向に移動可能にするものがある。（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）
独国特許公開第２５５１１２５号公報 独国特許公開第３７１６９１５号公報

特許文献１に記載の実用的で標準的な差し込み端部およびツール収容部は、１０ｍｍの案内直径を有し、同一形状の２個の直径方向に対向する錠止溝および回転伝達溝を周方向に対称的に配列している。錠止溝よりも僅かに長い回転伝達溝に対して錠止溝を、ツール側に向かって、差し込み端部のツール側端部に至る案内面に隣接させ、回転モーメントの伝達に使用しないようにしている。この差し込み端部は、本来、１７ｍｍにも達するドリル直径用に設計したもので、したがって、６５０Ｗより低出力の低出力用のハンマードリルに割り当てる。手工具装置、とくに、ハンマードリルは、出力が増大するに従って所定の駆動モードで高い回転モーメントをツールに伝達することが可能になる。ハンマードリルの実際上の用途では、ドリル直径は３０ｍｍまでも拡大することがある。さらに、ツールを加工材から引き離す際に、とくに、ツールが穿孔した孔に食いかみ込んだ場合、ユーザーが補足された手工具装置によって高い回転モーメントをツールに加える。この場合、１７ｍｍ以上ドリル直径は、差し込み端部が錠止溝領域で破損したり、ツール収容部の内部を破壊したりする。このような破損は、ハンマードリル内部に折損した端部が残存してしまい、ハンマードリルの前方部分を分解しなければ、ツール収容部から取り出すことはできないため、なおさら好ましいものではない。より大きなドリル直径で破壊を生ずることなく穿孔する場合でも、差し込み端部が塑性変形し、したがって、ツール収容部が過度に磨耗し、ツールをツール収容部から抜き出すのが困難になる。

案内直径が１８ｍｍであり、同様に実用上の標準的な差し込み端部およびツール収容部であって、直径方向に互いに対向する同一形状の２個の錠止溝を設け、これら２個の錠止溝間の中間にそれぞれ対称的に回転伝達溝を配置したものがある。（例えば、特許文献３参照。）この差し込み端部は、高出力の大型ハンマードリル用であり、より大きい回転モーメントを伝達するよう設計したもので、先の段落で明らかになった高出力又は高回転モーメントにおける問題点は依然として生ずる。１８ｍｍの案内直径を有し、１４ｍｍより小さいドリル直径を有するツールは、打撃インパルス伝達効率がよくない。さらに、このような異形形状のツールは製造上、不経済である。
独国特許公開第３７１６９１５号公報

このようにツールに加わる負荷としては以下のような負荷が累積する。すなわち、ハンマードリルの打撃エネルギによって差し込み端部に生ずる負荷、切り刃に生ずる回転モーメントで決まるツール収容部の回転伝達爪によるねじれ負荷があり、このねじれ負荷は、差し込み端部の回転伝達溝に伝達される。この回転モーメント負荷は、補強材のある部分に切り刃が食い込む際に特に、高くなる。さらに、追加される負荷としては、補強材に突き当たった際に生ずる追加される負荷としては、錠止溝の軸線方向端部に錠止体が作用する負荷があり、錠止溝の内部断面に損傷を与える危険性がある。長年の経験によれば、複数個の軸線方向に関連する負荷が、とくに、軸線方向に延在する錠止溝端部の断面に損傷を与えることが分かっている。この破損のメカニズムは、軸線方向に延在する錠止溝の端部に対して局部的にあらゆる方向から応力が加わり、この応力集中によってこの部分に亀裂を生じ、差し込み端部の耐久性に制限を生ずることになる。

ツール収容部に収容するため、差し込み端部に小さい案内直径部分を設け、差し込み端部のより大きい案内直径部分に深い回転伝達溝および錠止溝をさらに設けた差し込み端部がある。（例えば、特許文献４参照。）しかし、この場合、この軸線方向領域は、横断面が矮小化され、打撃インパルス伝達効率を低下させ、破壊に対する強度も低下する。
独国特許第４３３８８１８号明細書

したがって、本発明の目的は、破損の危険性なく高い回転モーメント並びに打撃インパルスを最適に伝達することができるツールの差し込み端部を得るにある。

この目的を達成するため、本発明は、回転および打撃駆動されるツールの軸線に沿って少なくとも部分的に延在する差し込み端部であって、最大案内直径の範囲内で軸線に沿って延在して端面側の錠止溝端部で軸線方向端部が閉じている錠止溝と、少なくとも１個の接線方向力接触面を有する溝幅の回転伝達溝とを有する差し込み端部において、少なくとも２個の回転伝達溝を設け、この回転伝達溝から錠止溝端部に至る長さを案内直径の少なくとも３倍とし、回転伝達溝の接触長さを案内直径の少なくとも１．５倍とし、回転伝達溝の幅を案内直径の１／５よりも大きい溝幅としたことを特徴とする。

本発明によれば、接線方向力が加わる接触面の大部分が、軸線方向に延在する錠止溝端部よりもツール側前方に位置する回転伝達溝に存在することによって、回転モーメントの大部分は、軸線方向錠止溝端部を除いてツール側の回転伝達溝に加わる。したがって、多方向から力が加わって破壊メカニズムを生ずる危険性のある軸線方向領域として、錠止溝端部には僅かな負荷しか加わらず、所定の耐久強度の範囲内で高い回転モーメントを伝達することができる。とくに、より小さい案内直径の場合、破損の危険性がなく高い回転モーメントを加えることができ、小さいドリル直径による打撃インパルス伝達特性が向上する。

本発明の好適な実施例においては、案内直径を有するツール側案内端部と、少なくとも２個の前記回転伝達溝のツール側溝端部１３との間の案内長さを、案内直径の１．５倍より小さい寸法とする。この構成によれば、差し込み端部のツール側端部に近いほど回転モーメントが多く加わるようにすることができる。

本発明の好適な実施例においては、回転伝達溝のツール側溝端部は、錠止溝側端部に至るまで案内直径の少なくとも１．５倍にわたり軸線方向に延在するものとする。この構成によれば、軸線方向のこの領域における横断面は、錠止溝によって矮小化されず、ねじれ強度が向上し、また磨耗なく高い回転モーメントを加えることができる。

本発明の好適な実施例においては、接線方向力接触面は軸線に対して平行に延在するとともに、この軸線に直交する方向に延在して少なくとも接触長さにわたって存在するものとする。この構成によれば、接線方向力接触面の法線は正確に接線方向に指向し、回転モーメントが加わることによる磨耗を誘引する剪断力を減少することができる。

本発明の好適な実施例においては、各回転伝達溝の半径方向溝深さは、少なくとも接触長さにわたり溝幅の０．５倍〜１．０倍の範囲の寸法とする。この構成によれば、ほぼ横断面の矮小化がなく、回転伝達溝に掛合するようツール収容部に設けた回転伝達突条の十分な曲げ強度によって高い回転モーメントを加えることができる。

本発明の好適な実施例においては、少なくとも３個の回転伝達溝を設け、これら回転伝達溝を鏡対称的に配列する。この実施例によれば、高い回転モーメントを加えることができる。

好適には、直径方向に対向する２個の錠止溝を設ける。この構成によれば、１８０゜向きを変えてもツールの差し込み端部をツール収容部に挿入できるためエルゴノミクス的に都合がよい。

本発明の好適な実施例においては、錠止溝をツール側で回転伝達溝に合流させる。この構成によれば、横断面の矮小化を少なくすることができる。

本発明の好適な実施例においては、回転伝達溝を錠止溝からツール側に軸線方向に距離をおいて設ける。この構成によれば、それぞれの機能領域が互いに分離され、技術的に製造が簡単になる。

本発明の好適な実施例においては、回転伝達溝を錠止溝に対して周方向にずらして配置し、かつ周方向に対称的に配置する。この構成によれば、ツール収容部に配置する回転伝達手段および錠止手段のための自由空間を大きくすることができる。

本発明の好適な実施例においては、回転伝達溝を装置側端面で開口させる。この構成によれば、回転伝達手段を差し込み端部の端面から回転伝達溝内に挿入することができるようになる。

次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。

本発明の第１実施例である図１ａ及び図１ｂに示す差し込み端部１には、回転及び打撃駆動されツール２の軸線Ａに沿って最大案内直径Ｄで延在し、端面４側の錠止溝端部３で軸線方向の端部が閉じており、直径方向に互いに対向して設けた２個の錠止溝５と、軸線Ａに平行な方向並びに軸線Ａに直交する方向に延在する接線方向力接触面７を有する回転伝達溝６とを設ける。案内直径Ｄを有するツール側案内端部１２と双方の回転伝達溝６のツール側溝端部１３との間における軸線方向の案内長さＦは、案内直径Ｄの半分の大きさの寸法とする。回転伝達溝６は、ツール側溝端部１３から錠止側端部１４に至るまで案内直径Ｄの２倍以上の長さにわたって延在する。案内直径Ｄの２倍の接触長さＫにわたり、双方の回転伝達溝６は案内直径Ｄの１／３の寸法である一定溝幅Ｂを有して延在し、この回転伝達溝６に対して、案内直径Ｄの３倍の長さのＬに至るまで、軸線方向錠止端部３が隣接して延在する。錠止溝５は、ツール側に回転伝達溝６まで達し、各回転伝達溝６の半径方向溝深さＴは、接触長さＫ全体にわたり溝幅Ｂの半分の寸法とする。

本発明の第２実施例である図２に示す差し込み端部においては、案内直径Ｄの１／３の寸法の溝幅Ｂを有する回転伝達溝６は、直径方向に互いに対向する双方の錠止溝５に対してツール側に隣接し、かつ９０゜周方向にずれた位置をとる。案内長さＦは、案内直径Ｄの半分、接触長さＫは案内直径Ｄの２倍、長さＬは案内直径Ｄの３．５倍である。

本発明の第３実施例である図３ａ及び図３ｂに示す差し込み端部１は、ツール側で半径方向内方に突出する回転伝達突条９の形式の回転伝達手段を有するツール収容部８、および錠止ボール１０の形式の半径方向に移動自在である錠止手段とに案内する。このため、回転伝達溝６は、案内直径Ｄの１／５の寸法である一定幅溝Ｂで、装置側の遊端４まで延在して、遊端４に開口する。鏡対称的に配列した３個の回転伝達溝６は、直径方向に互いに対向する錠止溝５の対称軸線に対して周方向に鏡対称となるよう配列する。案内長さＦは案内直径Ｄに等しく、接触長さＫは案内直径Ｄの４倍、長さＬは案内直径Ｄの３．５倍とし、錠止溝５のツール側端部から回転伝達溝の錠止側端部１４に至るまでの寸法は、案内直径Ｄの２倍である。

本発明の第１実施例の差し込み端部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はIb‐Ib線上の拡大横断面図である。 本発明の第２実施例の差し込み端部の側面図である。 本発明の第３実施例の差し込み端部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はIIIb‐IIIb線上の拡大横断面図である。

符号の説明

１ 差し込み端部
２ ツール
３ 錠止溝端部
４ 端面
５ 錠止溝
６ 回転伝達溝
７ 接線方向力接触面
８ ツール収容部
９ 回転伝達突条
１０ 錠止ボール
１２ 案内端部
１３ 回転伝達溝のツール側溝端部
１４ 回転伝達溝の錠止側端部

Claims (11)

1. 回転および打撃駆動されるツール（２）の軸線（Ａ）に沿って少なくとも部分的に延在する差し込み端部であって、最大案内直径（Ｄ）の範囲内で軸線（Ａ）に沿って延在して端面（４）側の錠止溝端部（３）で軸線方向端部が閉じている錠止溝（５）と、少なくとも１個の接線方向力接触面（７）を有する溝幅（Ｂ）の回転伝達溝（６）とを有する差し込み端部において、少なくとも２個の回転伝達溝（６）を設け、この回転伝達溝（６）から錠止溝端部（３）に至る長さ（Ｌ）を案内直径（Ｄ）の少なくとも３倍とし、回転伝達溝（６）の接触長さ（Ｋ）を案内直径（Ｄ）の少なくとも１．５倍とし、回転伝達溝の幅を案内直径（Ｄ）の１／５よりも大きい溝幅としたことを特徴とするツールの差し込み端部。
2. 案内直径（Ｄ）を有するツール側案内端部（１２）と、少なくとも２個の前記回転伝達溝（６）のツール側溝端部１３との間の案内長さ（Ｆ）を、案内直径（Ｄ）の１．５倍より小さい寸法とした請求項１記載のツールの差し込み端部。
3. 前記回転伝達溝のツール側溝端部（１３）は、錠止溝側端部（１４）に至るまで案内直径（Ｄ）の少なくとも１．５倍にわたり軸線方向に延在するものとした請求項１又は２記載のツールの差し込み端部。
4. 前記接線方向力接触面（７）は軸線（Ａ）に対して平行に延在するとともに、この軸線（Ａ）に直交する方向に延在して少なくとも接触長さ（Ｋ）にわたって存在するものとした請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
5. 各回転伝達溝（６）の半径方向溝深さ（Ｔ）は、少なくとも接触長さ（Ｋ）にわたり溝幅（Ｂ）の０．５倍〜１．０倍の範囲の寸法とした請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
6. 少なくとも３個の回転伝達溝（６）を設け、これら回転伝達溝を鏡対称的に配列した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
7. 直径方向に対向する２個の錠止溝（５）を設けた請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
8. 錠止溝（５）をツール側で回転伝達溝（６）に合流させた請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
9. 回転伝達溝（６）を前記錠止溝（５）からツール側に軸線方向に距離をおいて設けた請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
10. 回転伝達溝（６）を前記錠止溝（５）に対して周方向にずらして配置し、かつ周方向に対称的に配置した請求項１乃至７のうちのいずれか一項に、又は９に記載のツールの差し込み端部。
11. 回転伝達溝（６）を装置側端面で開口させた請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。

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