JP2018131738A

JP2018131738A - 打撃力発生装置

Info

Publication number: JP2018131738A
Application number: JP2017024018A
Authority: JP
Inventors: 和典鈴木; Kazunori Suzuki
Original assignee: EMUZU KK
Current assignee: EMUZU KK
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-08-23

Abstract

【課題】ハンマと出力軸との合計配設スペースを狭小化できる打撃力発生装置を提供する。【解決手段】ハンマ１８と、出力軸２０と、前記ハンマ１８による打撃力を前記出力軸２０に伝達する回転伝動体１９と、を備える。これにより、ハンマ１８による打撃力が回転伝動体１９を介して出力軸２０へと伝達される。このため、ハンマ１８の作動軸線Ｙと出力軸２０の中心軸線Ｚとを一直線上に配設する必要がない。これにより、ハンマ１８と出力軸２０との合計配設スペースの狭小化に貢献できる。また、回転伝動体１９の具体的構成に変化をつけることにより、ハンマ１８から出力軸２０への打撃力の伝達態様にバリエーションを持たせることができる。これにより、具体的な用途に適した様々な態様の打撃力発生装置を提供することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、削孔装置、杭打ち機、油圧ブレーカ、地質調査機、貫入試験機等の、打撃力の発生・伝達部を有する各種機器に適用して好適な打撃力発生装置に関するものである。

打撃力発生装置の一種として、特許文献１に記載のものが知られている。この装置は、ウエイトハンマと、このウエイトハンマに付勢力を付与するばねと、前記ウエイトハンマへの係止部を有する回転体と、を備える。該回転体は、回転することによって前記係止部にて前記ウエイトハンマに係止し、該ウエイトハンマを原位置から前記ばねの付勢力が増大する方向に移動させる。前記回転体がさらに回転することにより、所定位置で前記係止部による前記ウエイトハンマへの係止が解除される。これにより、前記ウエイトハンマがその重力と前記ばねの付勢力とによって原位置方向に移動し、前記ウエイトハンマの重力と前記ばねの付勢力との加重力により出力軸（被打撃体）を打撃する。前記回転体の連続回転によって前記ウエイトハンマによる前記出力軸の打撃が繰り返される。

特開２００５−２３５５１号公報

前記従来の打撃力発生装置においては、前記ウエイトハンマの作動軸線と前記出力軸の中心軸線とが一致するように両者が配置され、前記ウエイトハンマが前記出力軸を直接打撃する構成となっている。このため、前記ウエイトハンマと前記出力軸との合計配設スペースがそれぞれの軸線に沿う方向に長くなってしまう。前記打撃力発生装置を含む各種の機器の中には、回りが囲まれた狭隘な空間内で使用されるものもあり、打撃力発生装置の前記軸線方向のサイズを少しでも小さくできれば実用上の効果が大きい。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたもので、ハンマと出力軸との合計配設スペースを狭小化できる打撃力発生装置を提供しようとするものである。

前記課題を解決するため、本発明に係る打撃力発生装置は、ハンマと、出力軸と、前記ハンマによる打撃力を前記出力軸に伝達する回転伝動体と、を備えることを特徴とする（請求項１）。

本発明によれば、ハンマによる打撃力が回転伝動体を介して出力軸へと伝達される。このため、ハンマの作動軸線と出力軸の中心軸線とを一直線上に配設する必要がない。これにより、ハンマと出力軸との合計配設スペースの狭小化に貢献できる。また、本発明によれば、回転伝動体の具体的構成を変化させる（内容は後述）ことにより、ハンマから出力軸への打撃力の伝達態様にバリエーションを持たせることができる。これにより、具体的な用途に適した様々な態様の打撃力発生装置を提供することができる。

好適な実施の一形態として、前記回転伝動体が、ボス部と、該ボス部に形成される入力側アームであって前記ハンマによって打撃される打撃受部を有する入力側アームと、前記ボス部に形成される出力側アームであって前記出力軸への当接部を有する出力側アームと、を備える態様を例示する（請求項２）。この場合、ハンマが入力側アームの打撃受部を打撃することによって回転伝動体に回転力が生ずる。そして、この回転力が出力側アームの当接部を介して打撃力として出力軸に出力される。このように、ハンマの打撃力が回転伝動体の打撃受部から当接部を介して最終的に出力軸へと確実に伝達される。

前記回転伝動体の具体的構成の一形態として、前記打撃受部と前記当接部とが前記ボス部の中心から同じ距離に位置する態様を例示する（請求項３）。この場合、ハンマによる打撃力が、回転伝動体を介して出力軸へとそのままの大きさで伝達される。また、ハンマによる打撃スピードも、伝動回転体を介して出力軸へとそのままの速度で伝達される。

前記回転伝動体の具体的構成の他の形態として、前記打撃受部と前記当接部とが前記ボス部の中心から異なる距離に位置する態様を例示する（請求項４）。一例として、前記ボス部の中心から前記打撃受部までの距離が前記ボス部の中心から前記当接部までの距離よりも大きい場合には、ハンマによる打撃力が増大されて出力軸へと伝達される。その一方で、ハンマによる打撃スピードは減速されて出力軸へと伝達される。逆に、前記ボス部の中心から前記打撃受部までの距離が前記ボス部の中心から前記当接部までの距離よりも小さい場合には、ハンマによる打撃力が減少されて出力軸へと伝達される。その一方で、ハンマによる打撃スピードは増速されて出力軸へと伝達される。

このように、回転伝動体において、打撃受部と当接部とをボス部の中心から異なる距離に配置することにより、ハンマによる打撃力を一定としたままで、出力軸へと伝達される打撃エネルギーをコントロールすることが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る打撃力発生装置を搭載した作業機の一例としての削孔装置の側面図である。本発明の実施の一形態に係る打撃力発生装置の内部構成を示す断面図である。本発明の他の実施の形態の簡略説明図である。本発明の他の実施の形態の簡略説明図である。本発明の他の実施の形態の簡略説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係る打撃力発生装置は、削孔装置、杭打ち機、油圧ブレーカ、地質調査機、貫入試験機等の、打撃力を生ずる打撃部と、この打撃部で発生した打撃力を出力する出力部とを有する、それ自体公知の各種機器に適用することができる。

例えば、地面又は壁面に孔を形成するための削孔装置について適用する場合には、図１に示すような構成とすることができる。同図に示す削孔装置１は、ベースマシン２上に起倒自在なリーダ３を備え、このリーダ３に沿って移動自在に打撃力発生装置４が配設される。図１の例では、ベースマシン２として定置式のものを示しているが、移動可能なクローラタイプのベースマシンであってもよい。ベースマシン２上には、パワーユニットやコントロールボックス（いずれも図示省略）等が配設される。

前記リーダ３は、リーダベース５を介してリフトシリンダ６とチルトシリンダ７とによって支持される。リーダ３は、リフトシリンダ６の作動によって昇降自在であり、チルトシリンダ７の作動によって水平姿勢と垂直姿勢との間を傾動自在である。リーダ３は、リーダベース５に沿って移動自在であり、この移動は、リーダベース５とリーダ３との間に架設されるスライドシリンダ８によって駆動される。

前記リーダ３には推進ベース９が摺動自在に設けられ、この推進ベース９に前記打撃力発生装置４が固定される。推進ベース９はリーダ３に沿って移動自在であり、図１の例では、推進ベース９の送り装置として、チェーン式送り装置１０が示されている。このチェーン式送り装置１０は、両端を推進ベース９に固着してリーダ３に沿って無端状態に架設されるチェーン１１と、このチェーン１１を正逆両回転方向に駆動するモータ１２と、を備える。リーダ３に沿って推進ベース９が移動することで、打撃力発生装置４もリーダ３に沿って移動する。チェーン式送り装置１０に代えて、シリンダ式のものを採用することもできる。

打撃力発生装置４には、連結部材１３を介して削孔ロッド１４が結合される。したがって、削孔面に対して削孔ロッド１４が直角となるようにリーダ３の姿勢を定め、チェーン式送り装置１０によって削孔ロッド１４を削孔面に押し付けながら打撃力発生装置４を駆動させることで、地面又は壁面に削孔を行うことができる。地面に削孔を行う場合には、図１に一点鎖線Ｘで示すようにリーダ３及び削孔ロッド１４を地面に垂直に立てて打撃力発生装置４を駆動させればよい。リーダ３は水平姿勢と垂直姿勢との間を９０度傾動可能であるので、作業現場の状況に応じた多様な削孔作業を行うことができる。

次に、打撃力発生装置４について詳細に説明する。図１に示すように、打撃力発生装置４は、打撃部１５と、打撃力伝達部１６と、出力部１７と、を備える。打撃部１５で発生した打撃力が打撃力伝達部１６を介して出力部１７へと出力される。

図２に示すように、打撃部１５にはハンマ１８が内蔵され、打撃力伝達部１６には回転伝動体１９が内蔵され、出力部１７には出力軸２０が内蔵される。ハンマ１８の作動軸線Ｙと出力軸２０の中心軸線Ｚは同一軸線上にはない。ハンマ１８の打撃力は、回転伝動体１９によって作用方向を変更されて出力軸２０へと出力される。

打撃部１５は、打撃部ハウジング２１と、この打撃部ハウジング２１内に往復摺動自在に支持されるハンマ１８と、このハンマを連続的に往復駆動するハンマ駆動装置２４と、を備える。ハンマ１８は棒状の部材であり、打撃部ハウジング２１内において、自身の軸線Ｙ方向に往復動自在となるように軸受２２，２３によって支持されている。

図２の例では、ハンマ１８の駆動形式がばね式のものとされている。すなわち、図２のハンマ駆動装置２４は、ハンマ１８を打撃方向へ向けて常時付勢するばね２５と、ハンマ１８への係止爪２６，２６を有するロータ２７と、このロータ２７を回転駆動するモータ２８と、を備える。ロータ２７は、モータ２８によって回転させられて前記係止爪２６，２６にてハンマ１８の段部２９に係止し、ハンマ１８を図２に示す原位置からばね２５の付勢力が増大する方向に移動させる。ロータ２７がさらに回転することにより、所定位置で係止爪２６によるハンマ１８への係止が解除される。これにより、ハンマ１８がばね２５の付勢力によって原位置方向に移動し、回転伝動体１９を打撃する。ロータ２７の連続回転によってハンマ１８による回転伝動体１９の打撃が繰り返される。

図２の例では、前記ばね２５の一例として圧縮コイルばねが使用されているが、これに限定されないことはもちろんである。また、図２のロータ２７は、モータ２８の回転軸３０に固定されるボス部３１と、このボス部３１から互いに逆方向に延びる二本の係止爪２６，２６とを備える。したがって、図２の例では、ロータ２７の一回転によってハンマ１８が二回の打撃運動を行う。係止爪２６の配設本数を三本又は四本等に増やすことにより、ロータ２７の一回転によるハンマ１８の打撃回数を増やすことができる。ハンマ１８の作動ストロークＳは、係止爪２６の長さによって定まる。

なお、図２の例では、ハンマ１８の駆動形式として、ばね２５による蓄力式のものを例示してある。しかし、これには限定されず、油圧によってハンマ１８を往復駆動するものを採用することもできる。

打撃力伝達部１６は、伝達部ハウジング３２と、この伝達部ハウジング３２内に回動自在に支持される回転伝動体１９と、を備える。伝達部ハウジング３２は前記打撃部ハウジング２１に固定される。伝達部ハウジング３２内には、支軸３３が固定される。

回転伝動体１９は、前記支軸３３に対して回動自在に装着されるボス部３４と、該ボス部３４に形成される入力側アーム３５及び出力側アーム３６と、を備える。入力側アーム３５と出力側アーム３６は、ボス部３４から互いに異なる方向に延びている。入力側アーム３５は、ハンマ１８によって打撃される打撃受部３７を有し、出力側アーム３６は、出力軸２０への当接部３８を有する。そして、入力側アーム３５の打撃受部３７がハンマ１８によって打撃されることにより、その打撃力が出力側アーム３６の当接部３８を介して出力軸２０へと伝達される。ハンマ１８の打撃力が出力軸２０へと出力されるまでの間に、回転伝動体１９によって打撃力の作用方向が変更される。

図２の回転伝動体１９においては、打撃受部３７と当接部３８とがボス部３４の中心Ｃから同じ距離に位置している。この場合、ハンマ１８による打撃力が、回転伝動体１９を介して出力軸２０へとそのままの大きさで伝達される。また、ハンマ１８による打撃スピードも、回転伝動体１９を介して出力軸２０へとそのままの速度で伝達される。

出力部１７は、出力部ハウジング３９と、この出力部ハウジング３９内に軸受４２，４３によって回転自在且つ軸線方向に所定量だけ移動可能に支持される出力軸２０と、この出力軸２０に回転力を付与する回転駆動装置４０と、出力軸２０を打撃待機位置へ向けて付勢する皿ばね４６と、を備える。出力部ハウジング３９は前記伝達部ハウジング３２に固定される。出力軸２０は棒状の部材であり、一端が前記回転伝動体１９の前記当接部３８に当接し、他端が他の部材への連結部４１となっている。この連結部４１は例えば雄ねじ式のものとされる。連結部４１には、前記連結部材１３（図１参照）等を介して、打撃力の伝達先となる削孔ロッド１４等の出力部材が連結される。

回転駆動装置４０は、出力軸２０に回転力を付与することで、出力軸２０に伝達される打撃力が地盤等に対してより大きな掘削効果をもたらすようにするためのものである。削孔作業中には、回転駆動装置４０のはたらきによって出力軸２０が自身の中心軸線Ｚを中心として回転駆動される。そして、回転中の出力軸２０に対してハンマ１８の打撃力が伝達される。これにより、非回転の出力軸２０に打撃力を付加する場合よりもより大きな掘削効果が奏される。出力軸２０の回転が不要な場合には、回転駆動装置４０のスイッチをオフにしておけばよい。

回転駆動装置４０は、出力軸２０の外周に軸方向摺動自在に設けられる複数のスピンドル４４と、これらのスピンドル４４の外周にスプライン結合によって相対移動自在に設けられるスピンドルギア４５と、このスピンドルギア４５に噛合する駆動ギア（図示省略）と、この駆動ギアを回転駆動するモータ（図示省略）と、を備える。したがって、モータによる回転駆動力が駆動ギア、スピンドルギア４５及びスピンドル４４を介して出力軸２０に伝達され、これによって出力軸２０が自身の中心軸線Ｚを中心として回転駆動される。前記構成においてスピンドル４４を省略し、出力軸の外周にスピンドルギア４５をスプライン結合して設けるようにしてもよい。

本実施の形態に係る打撃力発生装置４によれば、ハンマ１８による打撃力が回転伝動体１９を介して出力軸２０へと伝達される。このため、ハンマ１８の作動軸線Ｙと出力軸２０の中心軸線Ｚとを一直線上に配設する必要がない。これにより、ハンマ１８と出力軸２０との合計配設スペースの狭小化に貢献できる。また、後で具体例を挙げて説明するように、回転伝動体１９の具体的構成を変化させることにより、ハンマ１８から出力軸２０への打撃力の伝達態様にバリエーションを持たせることができる。これにより、具体的な用途に適した様々な態様の打撃力発生装置を提供することができる。

次に、図３〜図５を参照して、回転伝動体１９の種々の変形例について具体的に説明する。

図３には、回転伝動体１９の第一の変形例が示されている。図３の例は、回転伝動体１９の出力側アーム３６に対する入力側アーム３５の配設角度位置の許容範囲を示すものである。図３に示すように、入力側アーム３５は、出力側アーム３６に対して１８０度程度の角度位置（図３（ａ））から９０度程度の角度位置（図３（ｃ））まで様々な角度位置に設けることができる。

図４及び図５には、回転伝動体１９の第二及び第三の変形例が示されている。既に述べたように、図２の回転伝動体１９は、打撃受部３７と当接部３８とがボス部３４の中心Ｃから同じ距離に位置する態様である。これに対し、図４及び図５の例は、打撃受部３７と当接部３８とがボス部３４の中心Ｃから異なる距離に位置する態様である。図４及び図５の例によれば、ハンマ１８による打撃力を一定としたままで、出力軸２０へと伝達（出力）される打撃エネルギーをコントロールすることが可能となる。

すなわち、図４の回転伝動体１９においては、ボス部３４の中心Ｃから打撃受部３７までの距離Ｄ１がボス部３４の中心Ｃから当接部３８までの距離Ｄ２よりも大きい。この場合、ハンマ１８による打撃力が増大されて出力軸２０へと伝達される。その一方で、ハンマ１８による打撃スピードは減速されて出力軸２０へと伝達される。

逆に、図５の回転伝動体１９においては、ボス部３４の中心Ｃから打撃受部３７までの距離Ｄ１がボス部３４の中心Ｃから当接部３８までの距離Ｄ２よりも小さい。この場合、ハンマ１８による打撃力が減少されて出力軸２０へと伝達される。その一方で、ハンマ１８による打撃スピードは増速されて出力軸２０へと伝達される。

１８ハンマ
１９回転伝動体
２０出力軸
３４ボス部
３５入力側アーム
３６出力側アーム
３７打撃受部
３８当接部
Ｃボス部の中心

Claims

ハンマと、出力軸と、前記ハンマによる打撃力を前記出力軸に伝達する回転伝動体と、を備える、打撃力発生装置。
前記回転伝動体が、ボス部と、該ボス部に形成される入力側アームであって前記ハンマによって打撃される打撃受部を有する入力側アームと、前記ボス部に形成される出力側アームであって前記出力軸への当接部を有する出力側アームと、を備える、請求項１に記載の打撃力発生装置。
前記回転伝動体において、前記打撃受部と前記当接部とが前記ボス部の中心から同じ距離に位置する、請求項２に記載の打撃力発生装置。
前記回転伝動体において、前記打撃受部と前記当接部とが前記ボス部の中心から異なる距離に位置する、請求項２に記載の打撃力発生装置。