JP2007038311A - 衝撃工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 中間子内部を伝播する衝撃荷重によるＯリング溝の底部に発生する衝撃応力を低減し、衝撃工具の性能を低減させることなく、高性能、高信頼性な衝撃工具を提供する。
【解決手段】 シリンダ１５内を往復動されるピストン４と、シリンダ１５内を往復動自在に摺動される打撃子３と、打撃子３と先端工具１６の間に配置され、シリンダ１５軸方向に摺動可能に保持された中間子２とを有し、打撃子３の往復動によって中間子２を介して先端工具１６に衝撃を与えるようにした衝撃工具において、中間子２のＯリング溝２ａのシリンダ１５軸方向の一方または両側に、Ｏリング溝２ａとほぼ同等の深さを有し、溝底面２ｄ、２ｆの曲率がＯリング溝２ａの底面の曲率よりも小さな溝を配設する。
【選択図】 図１

Description

本発明はコンクリートなどの被削材に対し、衝撃破砕や穴あけ等の作業を行う衝撃工具の高性能化に関するものである。

衝撃工具はすでに多くの製品が実用に供されているが、その改良に関して数多くの提案がなされている。ひとつの改良の視点は、特許文献１に記載されているように、モータから先端工具へのトルクの切換機構の改善である。

もうひとつの改善の視点は集塵方式である。すなわち穴あけ作業時には粉塵が多く発生するためその粉塵を集塵する構造が不可欠である。

さらに他の視点は、特許文献２記載されているように、先端工具の保持方式である。前述のように、衝撃工具は先端工具を交換することにより異なる種類の作業が行えるがその先端工具の保持装置は操作性と安全性が要求されるため、多くの提案がなされている。

さらに他の改善の視点は、特許文献３に記載されているような空打ち防止機構である。例えばコンクリート等の穴あけ時に、先端工具がロックしてしまった場合に、衝撃工具が反力で振り回される現象を防ぐための一種のスリップ機構である。

このように数多くの発明が提案されているが、衝撃工具の打撃機構部の部品形状に着目し、部品形状の最適化を図ることで、長寿命化もしくは衝撃性能向上を図った発明は今まで提案されていない。

従来の衝撃工具の一例を、図８及び図９を参照しながら説明する。

電動機９の回転により電動機９と固着されている駆動軸８が回転し、駆動軸８の一方の先端に配設されているピニオン７を介してギヤ６が取り付けられたクランクシャフト５が回転する。クランクシャフト５の回転によりクランクシャフト５に取り付けられた連接棒１１、ピストンピン１２を介してピストン４がシリンダ１５内を往復動する。ピストン４の往復動により、ピストン４と打撃子３およびシリンダ１５により構成される空気室１９が空気圧変動し、空気圧変動により打撃子３が往復動する。打撃子３は工具ホルダ１７内にシリンダ軸方向に摺動可能に配設されている中間子２に衝突し、さらに中間子２は工具ホルダ１７にシリンダ軸方向に摺動可能に係合された先端工具１６に衝突する。中間子２は工具ホルダ１７に、軸方向に摺動可能なように係合するため、中間子２の外表面にＯリングを係合するためのＯリング溝２ａを配設し、Ｏリング溝２ａにＯリング３１を係合している。

また、中間子２に係合されたＯリング３１は、衝撃工具本体内の各部に塗布されたグリースなどの潤滑剤の漏れを防止するための役割を果たしている。

さらに衝撃工具は、作業内容に応じて先端工具１６を大径のものや小径のものに交換して使用する必要がある。その交換作業時、中間子２が衝撃工具本体から抜け落ちないように、工具ホルダ１７に配設された下ストッパ４１が中間子２の下傾斜部２１ａと当接し抜け落ちないようになっている。また、作業時に中間子２が必要以上に打撃子３の方向に移動できないように、中間子２の上傾斜部２１ｂはダンパワッシャ５１に当接し、ダンパ５２、ダンパホルダ５３、シリンダ１５に配設されたストッパリング５４を介して移動を制限されている。

このような衝撃工具で、衝撃破砕や穴明けなどの作業を行う際、打撃子３からの打撃を受けた中間子２の内部には衝撃荷重が発生する。そして、中間子２内部の衝撃荷重が先端工具１６との接触面に到達し、中間子２と先端工具１６の打撃が開始する。中間子２からの打撃を受けた先端工具内部には衝撃荷重が発生し、衝撃荷重が先端工具の先端に到着し、先端を被削材（図示せず）方向に変位させ、被削材を打撃し、被削材の破砕を行う。

実用新案登録第２５４９５７８号公報 特開平１０−２２５８７９号公報 特開２００１−１７９６５７号公報

上記の従来の衝撃工具が有する課題について、図８乃至図１０を用いて説明する。

打撃子３と中間子２が衝突した場合、打撃子３と中間子２の衝突面から中間子２内部を先端工具１６に向かって衝撃荷重が発生し、衝撃荷重は、初めは中間子３の小径部内部を伝わり（図１０ａ）、大径部に移動する際、外形側に拡がって伝わる（図１０ｂ）。その後、衝撃荷重は、Ｏリング溝２ａの底部２ｂを通過し、その時、底部２ｂには過大な衝撃応力の集中が発生する（図１０ｃ）。

さらに、中間子２と先端工具１６の衝突面から衝撃荷重が先端工具１６に伝わり、先端工具１６からの反力が再び中間子２内部を打撃子３方向に衝撃荷重として伝わる。この時、衝撃荷重は、再びＯリング溝２ａの底部２ｂを通過する（図１０ｄ）。Ｏリング溝２ａは、通常Ｏリング３１の寸法に合わせて形成されるため、Ｏリング溝の底部２ｂは、曲率が大きく応力の集中しやすい形状となっている。

この打撃子３、中間子２、先端工具１６の衝突によって発生し、中間子２内部を伝播する衝撃荷重によって発生する衝撃応力が、中間子２の材料強度を超えると中間子２が破損し、製品の信頼性を損ねる結果となる。しかし、衝撃応力が中間子２の材料強度を超えないように打撃子３の打撃エネルギを低く設定すると、作業性能の低い衝撃工具となってしまう。

特に最近では、小型高出力の衝撃工具が市場で望まれており、打撃子３の運動エネルギが大きくなるように設定されているため、中間子２の破損の問題が深刻化してきている。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、作業性能が高く、長寿命な衝撃工具を提供することにある。

上記目的は、中間子のＯリング溝の中間子軸方向の一方または両側に、Ｏリング溝とほぼ同等の深さを有し、溝底面の曲率がＯリング溝の底面の曲率よりも小さな溝を配設することで達成される。

本発明によれば、先端工具によりコンクリート等の被削材の破壊作業を行う衝撃工具において、中間子のＯリング溝の一方または両側に溝を配設しているため、Ｏリング溝の底面の衝撃応力を低減することが可能になる。これにより、打撃性能を落とすことなく中間子の信頼性を向上することが可能になる。さらに、配設した溝は潤滑剤を保持することが可能になり、中間子とシリンダ間のかじりや摩耗を防止することができ、より信頼性の高い衝撃工具を提供することができる。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態にかかる衝撃工具について図１乃至図４を参照しながら説明する。なお以下で説明する部分以外の構造については、図８乃至図１０に示した従来の衝撃工具と、同様の構造である。

衝撃工具の中間子２は、ピストン４側の小径部と先端工具１６側の大径部からなり、大径部にはＯリング溝２ａが配設されている。中間子２の打撃子３側の大径部には、Ｏリング溝２ａとほぼ同等の深さを有し、溝底面の曲率がＯリング溝２ａの底面部２ｂの曲率よりも小さな底面部２ｄを有する上部溝２ｃを配設している。

本実施の形態によると、図３に示すように、打撃子３と中間子２の衝突面から中間子２内部を先端工具１６に向かって伝搬する衝撃荷重は、上部溝２ｃによってその衝撃荷重の流れが中間子２の軸方向に変えられ、Ｏリング溝２ａへ伝播する衝撃荷重を低減させる。その結果、Ｏリング溝２ａの衝撃応力は、上部溝２ｃが無い状態に比べて非常に低い応力となる。なお、上部溝２ｃを配設することで、上部溝２ｃの底面部２ｄにも衝撃応力が発生するが、上部溝２ｃの底面部２ｄの曲率を小さくしてあるため、衝撃応力はＯリング溝２ａと同等の大きさとすることが出来る。

図４に上部溝２ｃの深さと各溝部の応力の関係を示す。なお図４においては、上部溝２ｃが無いときのＯリング溝２ａの応力を１とした。これより、上部溝２ｃを配設することでＯリング溝２ａの応力は低減され、Ｏリング溝２ａの深さに対する上部溝２ｃの深さの比をＡとし、Ａがほぼ等しい時（最適には１．１）に、両溝の応力はほぼ等しくなり、応力のバランスが良くなる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態にかかる衝撃工具について、図５乃至図７を参照しながら説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、Ｏリング溝２ａの先端工具１６側にも溝底面の曲率がＯリング溝２ａの底面部２ｂの曲率よりも小さな底面部２ｆを有する下部溝２ｅを配設している。

本実施の形態によると、打撃子３と中間子２の衝突面から中間子２の内部を先端工具１６に向かって伝播する衝撃荷重の低減効果は第１の実施の形態と同等である（図６ａ）。しかし、下部溝２ｅの効果により、さらに応力を低減することが可能になる。先端工具１６と中間子２の打撃により、中間子２内部を打撃子３の方向に伝播する衝撃荷重は、下部溝２ｅによってその衝撃荷重の流れが中間子２の軸方向に変えられ、Ｏリング溝２ａの底面部２ｂへ伝播する衝撃荷重は低減される。その結果、底面部２ｂの衝撃応力の集中は低減される（図６ｂ）。なお、下部溝２ｅの底面部２ｆの衝撃応力は、底面部２ｆの曲率がＯリング溝２ａの底面部２ｂの曲率よりも小さいため、底面部２ｂの衝撃応力と同等の大きさとなり、下部溝２ｅが無い状態に比べて小さな値となる。

図７に下部溝２ｅの深さと各溝部の応力の関係を示す。なお、図７においては上部溝２ｃが無い場合のＯリング溝部２ａの応力を１とし、Ｏリング溝２ａの深さに対する上部溝２ｃの深さの比Ａが1．1の場合を示している。

これより、中間子２に下部溝２ｅを配設することで上部溝２ｃの応力及びＯリング溝部２ａの応力が、ともに低減される。

さらに、中間子２に配設された上部溝２ｃ及び下部溝２ｅには、潤滑剤を保持する効果もあり、中間子２とシリンダ１５の間のかじりや摩耗を防止することが可能になる。これにより、より信頼性の高い衝撃工具を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態にかかる衝撃工具を示す全体構造断面図 図１の中間子のみを示す外観図 図２の中間子内部で応力波が伝播する様子を示す模式図 図２の中間子において上部溝深さと応力の関係を示すグラフ 本発明の第２の実施の形態にかかる中間子を示す外観図 図５の中間子内部で応力波が伝播する様子を示す模式図 図５の中間子において下部溝深さと応力の関係を示すグラフ 従来の衝撃工具を示す全体構造断面図 図８の中間子のみを示す外観図 図９の中間子内部で応力波が伝播する様子を示す模式図

符号の説明

２ 中間子 ２ａ Ｏリング溝 ２ｂ Ｏリング溝の底面部 ２ｃ 上部溝
２ｄ 上部溝の底面部 ２ｅ 下部溝 ２ｆ 下部溝の底面部
３ 打撃子 ４ ピストン ５ クランクシャフト ６ ギヤ ７ ピニオン
８ 駆動軸 ９ 電動機 １１ 連接棒 １２ ピストンピン １５ シリンダ
１６ 先端工具 １７ 工具ホルダ １９ 空気室 ３１ Ｏリング
４１ 下ストッパ ５１ ダンパワッシャ ５２ ダンパ ５３ ダンパホルダ
５４ ストッパリング

Claims (1)

1. 本体ハウジング内に配設されたシリンダ内を往復動されるピストンと、該シリンダ内を往復動自在に摺動される打撃子と、該打撃子と先端工具の間に配置され、該シリンダ軸方向に摺動可能に保持された中間子とを有し、該打撃子の往復動によって該中間子を介して該先端工具に衝撃を与えるようにした衝撃工具において、
   該中間子に形成されたＯリング溝の該シリンダ軸方向の一方または両側に、該Ｏリング溝とほぼ同等の深さを有し、溝底面の曲率が該Ｏリング溝の底面の曲率よりも小さな溝を有することを特徴とする衝撃工具。