JP2007237369A - チゼル - Google Patents

Abstract

【課題】外周面に質量が付加されている構造でも、応力波の散乱による騒音増大や性能低下が抑制されているチゼルを提供する。
【解決手段】破砕対象に当接される先端部３１１からブレーカ装置に保持される末端部３１２まで中間部３１３が連続している。中間部３１３の少なくとも一部に、軸心方向と直交する断面の形状および寸法が一様な一様部分が形成されている。中間部３１３と別体に形成されているウエイト部材３２０が一様部分の外面に密着状態で固定されている。従って、チゼル本体３１０の外面にウエイト部材３２０が付加されているが、このウエイト部材３２０はチゼル本体３１０と別体なので、チゼル３００の末端から先端まで伝搬される応力波が散乱されない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブレーカ装置に着脱自在に装着されて破砕作業に利用されるチゼルに関し、特に、作業時に無視できない騒音を発生するチゼルに関する。

現在、コンクリートの破砕作業などにブレーカ装置が利用されている。このようなブレーカ装置の一従来例を図６および図７を参照して以下に説明する。なお、ここでは説明を簡単とするため、図示するように、上下方向を規定する。

ブレーカ装置１００は、図６に示すように、円筒状の装置本体１０１を有している。この装置本体１０１の内部には、上下方向にスライド自在なピストン部材と、このピストン部材を往復移動させる駆動機構と、が内蔵されている(図示せず)。

ブレーカ装置１００の装置本体１０１の下端には、チゼル１１０が交換自在に装着される。チゼル１１０は、高硬度の鋼材などにより軸状に形成されている。チゼル１１０は、上下方向に変位自在な状態で、その上端である末端にピストン部材が当接するように、装置本体１０１に支持される。

ブレーカ装置１００は、図７に示すように、例えば、油圧パワーショベル等の建設車両１２０の可動アーム１２１にブラケット１２２により装着される。

建設車両１２０がチゼル１１０の下端である先端を破砕対象に当接させた状態で、ブレーカ装置１００が駆動される。すると、上下方向に往復移動されるピストン部材がチゼル１１０の上端を繰り返し打撃する。

これでチゼル１１０の末端から先端まで圧縮の応力波が縦波として伝播する。そこで、このチゼル１１０の先端が圧接されている破砕対象が破砕される。

現在、上述のようなチゼルの各種の提案がある(例えば、特許文献１〜３参照)。
実開昭５８−４０３８２号 特開２００２−１０３２４７号 特開２００２−３３１４７２号

上述のようなブレーカ装置１００は、先端が破砕対象に圧接されているチゼル１１０の末端を打撃することにより、チゼル１１０の末端から先端まで伝搬する応力波で破砕対象を破砕する。

しかし、前述した特許文献１，２のチゼル(図示せず)などは、様々な理由により、チゼルの外周面に質量が付加されている。このため、特許文献１，２のチゼルは、末端から先端までの、軸心方向と直交する断面の形状および寸法が一様ではない。

このようなチゼルでは、末端から先端まで伝搬する応力波が、断面の形状や寸法が変化している位置で散乱される。この場合、応力波が音波に変化されて外部に放射されるので、チゼルの騒音が増大する。さらに、チゼルの先端から破砕対象に伝搬される応力波が減少するので、その破砕性能が低下する。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、外周面に質量が付加されている構造でも、応力波の散乱による騒音増大や性能低下が抑制されているチゼルを提供するものである。

本発明のチゼルは、ブレーカ装置に装着されて破砕作業に利用される軸状のチゼルであって、破砕対象に当接される先端部と、ブレーカ装置に保持される末端部と、先端部から末端部まで連続していて軸心方向と直交する断面の形状および寸法が一様な一様部分が少なくとも一部に形成されている中間部と、中間部と別体に形成されていて一様部分の外面に密着状態で固定されているウエイト部材と、を有しているチゼル。

従って、本発明のチゼルでは、中間部の外面にウエイト部材が付加されているが、このウエイト部材は中間部と別体なので、末端から先端まで伝搬される応力波が散乱されない。

なお、本発明で云うチゼルとは、ブレーカ装置に装着されて破砕作業に利用される軸状の工具を意味しており、例えば、ウエッジ、アッシ、等と呼称されているものも内包している。

また、本発明で云う各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が１個の部材として形成されていること、１つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でよい。

本発明のチゼルでは、中間部の外面に別体のウエイト部材が密着状態で固定されていることにより、末端から先端まで伝搬される応力波が散乱されないので、外面に質量が付加されている構造でありながらも、発生する騒音の増大や破砕性能の低下を抑制することができる。

本発明の実施の一形態を、図１ないし図３を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。

また、本実施の形態では図示するように上下方向を規定して説明する。ただし、これは説明を簡単とするために便宜的に規定するものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

図１に示すように、本実施の形態のブレーカ装置２００は、装置本体２１０とチゼル３００とを有しており、装置本体２１０に軸状のチゼル３００が装着されている。ブレーカ装置２００の装置本体２１０には、下端が開口した円柱状の開口穴２１４が形成されており、この開口穴２１４にチゼル３００が下方から挿入されている。

装置本体２１０の開口穴２１４の内周面には、円環状の凸部からなるストッパ部２１５が形成されている。このストッパ部２１５にチゼル３００の末端部３１２が当接することにより、チゼル３００は装置本体２１０に位置決めされる。

装置本体２１０の内部下方には、上述のように開口穴２１４に挿入されたチゼル３００を交換自在に保持するシャンク機構２１１が形成されている。装置本体２１０の内部上方には、シャンク機構２１１に保持されたチゼル３００の末端に接離する位置に、ピストン部材２１２が上下方向にスライド自在に挿入されている。

ブレーカ装置２００の装置本体２１０には駆動機構(図示せず)も内蔵されており、この駆動機構がピストン部材２１２を上下方向に往復移動させる。また、本実施の形態のブレーカ装置２００は、防音ブラケット２２０も有しており、この防音ブラケット２２０の内部に装置本体２１０が収容されている。

本実施の形態のチゼル３００は、図１ないし図３に示すように、チゼル本体３１０と、質量であるウエイト部材３２０からなる。チゼル本体３１０は、クロムモリブデン鋼などの鋼材により円柱形の軸状に形成されている。

チゼル本体３１０の下端近傍は、破砕作業に使用されて摩滅する先端部３１１となっている。チゼル本体３１０の上端近傍は、シャンク機構２１１により保持される末端部３１２となっている。

そして、チゼル本体３１０の先端部３１１から末端部３１２まで中間部３１３が連続している。この中間部３１３は、軸心方向と直交する断面の形状および寸法が末端から先端まで一様な軸状に形成されている。

ただし、チゼル本体３１０の末端部３１２は、図２に示すように、軸心方向に細長い凹部３１５が外周面に形成されている。そこで、チゼル本体３１０は、図１に示すように、末端部３１２の凹部３１５によりシャンク機構２１１にスライド自在に保持される。

ウエイト部材３２０は、例えば、チゼル本体３１０と同一の材質であるクロムモリブデン鋼により円環状に形成されている。ウエイト部材３２０は、チゼル本体３１０とは別体に形成されており、その中間部３１３の外周面に別体のまま密着状態で装着されている。

ウエイト部材３２０は、チゼル本体３１０に別体でありながらも相対移動しないように強固に装着されている必要がある。このため、図３に示すように、ウエイト部材３２０の内径Ｄと、チゼル本体３１０の内径ｄとは、

Ｄ＜ｄ
の関係を満足している。

そこで、ウエイト部材３２０は、チゼル本体３１０に、圧入、焼きばめ、等で装着されている。なお、円環状のウエイト部材３２０の重心は、円柱形の軸状のチゼル本体３１０の軸心上に位置している。

本実施の形態のチゼル３００は、例えば、２０００Hz以上８０００Hz以下の特定周波数帯である快音周波数帯内にある特定の振動モードの固有周波数の振幅低下が極小となる位置に、ウエイト部材３２０が付加されている。より具体的には、本実施の形態のチゼル３００は、二次曲げと三次曲げとの固有周波数の振幅低下の合計が極小となる位置にウエイト部材３２０が付加されている。

上述の快音周波数帯とは、その周波数帯内に統計的に人間が不快でないと感じる固有周波数が離散的に分布している周波数帯を意味しており、実際にチゼルの騒音を複数の被験者に試聴させて多数決により特定される。

そして、本発明者が実際にチゼル本体３１０を試作して各種の振動モードを調査したところ、主要な振動モードとしては、一次曲げ、二次曲げ、三次曲げ、伸縮、があった。

一次曲げの固有周波数は約１０００Hzなので、その固有周波数に音圧のピークが発生している。同様に、二次曲げの固有周波数は約３２００Hz、三次曲げの固有周波数は約５６００Hz、伸縮の固有周波数は約７０００Hz、なので、これらの固有周波数に音圧のピークが発生している。

そして、被験者の試聴により、騒音の音質には二次曲げと三次曲げとの固有周波数が支配的であることが確認された。

そこで、本発明者は、快音周波数帯を３２００Hz付近から５６００Hz付近と特定した。そして、本実施の形態のチゼル３００では、上述の快音周波数帯にある二次曲げと三次曲げとの固有周波数の振幅低下の合計が極小となるチゼル本体３１０の位置に、ウエイト部材３２０が付加されている。

上述のような構成において、本実施の形態のブレーカ装置２００も、従来のブレーカ装置１００と同様に、チゼル３００の先端を破砕対象(図示せず)に圧接させた状態で、チゼル３００の末端をピストン部材２１２で打撃する。

これでチゼル３００の末端から先端まで応力波が縦波として伝搬するので、その応力波により破砕対象が破砕される。なお、チゼル３００の末端は装置本体２１０のストッパ部２１５に当接しているので、破砕対象に圧接されるチゼル３００が装置本体２１０に圧入されるようなことはない。

本実施の形態のチゼル３００では、チゼル本体３１０の断面の形状および寸法が先端から末端まで略一様である。このチゼル本体３１０の外周面にはウエイト部材３２０が装着されているが、チゼル本体３１０とウエイト部材３２０とは別体である。

このため、チゼル本体３１０の末端から先端まで伝搬される応力波がウエイト部材３２０の位置で散乱されることがない。従って、本実施の形態のチゼル３００では、応力波の散乱による騒音の増大と破砕性能の低下とが防止されている。

しかも、本実施の形態のチゼル３００は、快音周波数帯にある二次曲げと三次曲げとの固有周波数の振幅低下の合計が極小となるチゼル本体３１０の位置にウエイト部材３２０が付加されている。このため、本実施の形態のチゼル３００は、人間にとって快適な周波数の騒音を発生することができる。

換言すると、本実施の形態のチゼル３００は、発生する騒音を快音とするためにチゼル本体３１０にウエイト部材３２０が装着されている。しかし、このウエイト部材３２０がチゼル本体３１０とは別体に形成されており、チゼル本体３１０は末端から先端まで断面の形状および寸法が略一様なので、応力波の散乱による騒音の増大と破砕性能の低下とが防止されている。

なお、チゼル３００は、チゼル本体３１０の末端部３１２の外周面に縦長の凹部３１５が形成されている。このため、チゼル本体３１０の断面形状は厳密には一様ではない。しかし、凹部３１５は応力波の伝搬への悪影響が最小となる形状および寸法に形成されている。

しかも、本実施の形態のチゼル３００では、チゼル本体３１０とウエイト部材３２０とが同一の材質で形成されている。このため、チゼル本体３１０とウエイト部材３２０とを共通の設備(図示せず)で製造することができる。

なお、前述した特許文献１〜３には、チゼル本体の外周面に別体の部材が装着されているチゼルが開示されている(図示せず)。しかし、上述のようにチゼルの騒音の音質を改善する位置を特定して質量を付加することは、特許文献１〜３には示唆すら記載されていない。

このため、特許文献１〜３のチゼルでは、その騒音を快音とすることができない。しかも、特許文献１，２のチゼルは、断面の形状および寸法が一様ではないので、応力波が散乱して騒音が増大しているとともに破砕性能が低下している。

また、特許文献３には、軸状のチゼルに装着した円環状のシール部材により、チゼルとブレーカ装置との接合部をシールすることが開示されている。しかし、シール部材はブレーカ装置の開口部を密閉することが目的である。

このため、シール部材はブレーカ装置には固定されるが、ブレーカ装置に対して上下方向に振動するチゼルには固定されない。従って、シール部材は、チゼルに対して相対移動しない質量として機能することはない。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態ではチゼル３００の騒音を低減するため、特定周波数帯内にある特定の振動モードの固有周波数の振幅低下が極小となるチゼル本体３１０の位置にウエイト部材３２０が付加されていることを例示した。

しかし、使用初期長Ｌｌでの特定の振動モードの固有周波数ｆlnと、使用限界長Ｌｓでの同一の振動モードの固有周波数ｆsnとが、特定周波数帯内となる特定の位置にウエイト部材が付加されていることも可能である(図示せず)。

なお、使用初期長Ｌｌとは、例えば、使用される以前の新品のチゼル３００の全長であり、使用限界長Ｌｓとは、例えば、使用できる限界まで摩滅したチゼル３００の全長である。

このようなチゼルは、人間にとって不快な周波数の騒音を発生することを抑制でき、このことを破砕作業とともに全長が使用初期長Ｌｌから使用限界長Ｌｓまで摩滅する過程で維持することができる。

また、上記形態ではチゼル本体３１０とウエイト部材３２０とが同一の材質で形成されていることを例示した。しかし、チゼル本体３１０とウエイト部材３２０とを別個の材質で形成して物性を相違させることも可能である。

この場合、チゼル本体３１０からウエイト部材３２０に応力波が伝搬されることを、より良好に防止することができる。このため、チゼル３００の騒音増加および性能低下を、さらに良好に抑制することができる。

また、上記形態ではチゼル３００のチゼル本体３１０の末端が装置本体２１０の開口穴２１４のストッパ部２１５に当接することにより、チゼル３００がブレーカ装置２００に位置決めされることを例示した。

しかし、図４に示すように、チゼル３３０のチゼル本体３１０に装着されているウエイト部材３２０がブレーカ装置２００の装置本体２１０と当接することもできる。この場合、ウエイト部材３２０が装置本体２１０と当接することにより、チゼル３３０がブレーカ装置２００に位置決めされる。

さらに、図５に示すように、ブレーカ装置２００の装置本体２１０とウエイト部材３２０とに当接するスペーサ部材３４１をチゼル３４０のチゼル本体３１０に装着することもできる。この場合、ウエイト部材３２０が装置本体２１０と当接することにより、チゼル３４０がブレーカ装置２００に位置決めされる。

上述のようなチゼル３３０，３４０では、ブレーカ装置２００のストッパ部２１５からチゼル本体３１０の末端を遊離させることができる。このため、例えば、ストッパ部２１５を廃止することにより、ブレーカ装置２００を生産性が良好な構造とすることができる。

なお、上述のようなチゼル本体３１０、ウエイト部材３２０、スペーサ部材３４１は、その全部ないし一部を、同一の材質で形成することもでき、相違する材質で形成して物性を相違させることもできる。

同一の材質で形成する場合、製造設備を共用できるので、生産性が良好な構成とすることができる。材質を相違させる場合、応力波の伝搬を良好に抑制できるので、騒音増加および性能低下を良好に抑制することができる。

また、上記形態ではチゼル本体３１０の外周面に凹部３１５が形成されており、その断面形状が完全には一様でないことを例示した。しかし、先端から末端まで断面の形状および寸法が完全に一様なチゼル本体(図示せず)を形成することもできる。

さらに、上記形態ではチゼル本体３１０に一個のウエイト部材３２０が装着されていることを例示したが、これを二個以上とすることもできる(図示せず)。

また、上記形態ではウエイト部材３２０がチゼル本体３１０に圧入や焼きばめにより強固に装着されていることを例示した。しかし、チゼル本体にウエイト部材がボルトで固定されていてもよく、チゼル本体の外周面に形成した凸部とウエイト部材の内周面に形成した凹部とを係合させてもよい(ともに図示せず)。

本発明の実施の形態のチゼルがブレーカ装置に装着されている状態を示す縦断正面図である。 チゼルの全体形状を示す正面図である。 チゼルとウエイト部材との関係を示す縦断正面図である。 一変形例のチゼルがブレーカ装置に装着されている状態を示す縦断正面図である。 他の変形例のチゼルがブレーカ装置に装着されている状態を示す縦断正面図である。 一従来例のブレーカ装置を示す側面図である。 ブレーカ装置が装着されている重機を示す側面図である。

符号の説明

２００ ブレーカ装置
３００，３３０，３４０ チゼル
３１０ チゼル本体
３２０ ウエイト部材
３４１ スペーサ部材

Claims (12)

1. ブレーカ装置に装着されて破砕作業に利用される軸状のチゼルであって、
   破砕対象に当接される先端部と、
   前記ブレーカ装置に保持される末端部と、
   前記先端部から前記末端部まで連続していて軸心方向と直交する断面の形状および寸法が一様な一様部分が少なくとも一部に形成されている中間部と、
   前記中間部と別体に形成されていて前記一様部分の外面に密着状態で固定されているウエイト部材と、
   を有しているチゼル。
2. 前記ウエイト部材が前記ブレーカ装置と当接する位置に配置されている請求項１に記載のチゼル。
3. 前記ウエイト部材と少なくとも前記中間部との物性が相違している請求項１または２に記載のチゼル。
4. 前記ウエイト部材と少なくとも前記中間部とが同一の材質で形成されている請求項１または２に記載のチゼル。
5. 前記ウエイト部材と前記ブレーカ装置とに当接するスペーサ部材が前記中間部に装着されている請求項１ないし４の何れか一項に記載のチゼル。
6. 前記スペーサ部材と少なくとも前記中間部との物性が相違している請求項５に記載のチゼル。
7. 前記スペーサ部材と前記ウエイト部材との物性が相違している請求項５に記載のチゼル。
8. 前記スペーサ部材と少なくとも前記中間部とが同一の材質で形成されている請求項５に記載のチゼル。
9. 前記スペーサ部材と前記ウエイト部材とが同一の材質で形成されている請求項５に記載のチゼル。
10. 前記ウエイト部材の重心が前記一様部分の軸心上に位置している請求項１ないし９の何れか一項に記載のチゼル。
11. 前記一様部分は、円柱状に形成されており、
    前記ウエイト部材は、円環状に形成されている請求項１０に記載のチゼル。
12. チゼルが交換自在に装着されているブレーカ装置であって、
    請求項１ないし１１の何れか一項に記載のチゼルが装着されているブレーカ装置。

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