JP2844398B2 - 連続衝撃作業機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンを一体に備
えるとともに、このエンジンの出力によって衝撃発生機
構を作動させ、この衝撃発生機構によって生じる衝撃力
を利用して作業を行うように構成された連続衝撃作業機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、コンクリートブレーカなどに
代表される連続衝撃作業機は、一般的には、円筒状の本
体内に軸方向移動可能に内蔵された撃打ピストンを、圧
搾空気による膨張力、あるいは、原動機の回転出力をク
ランク機構によって変換させられた往復駆動力によって
強制的に往復移動させ、このような撃打ピストンの往復
移動をもって本体下部に支持した撃打作業体を軸方向に
連続的に叩くように構成されている。

【０００３】圧搾空気を利用してその膨張力によって撃
打ピストンを駆動させるタイプの連続衝撃作業機は、古
くは広く普及していたが、圧搾空気を発生させるための
コンプレッサを必要とするために、作業現場での小回り
が効かず、またエネルギ効率が悪いなどの理由から、最
近では、小型のエンジンを一体的に搭載したエンジン一
体型の連続衝撃作業機が普及しつつある。

【０００４】さらに、このようなエンジン一体型の連続
衝撃作業機には、上述のごとく、クランク機構によって
往復駆動される撃打ピストンをもって撃打作業体の頂部
を叩くように構成された、いわゆる往復式の衝撃作業機
のほか、たとえば特開平１−６７１６５号公報、あるい
は特開平３−１１５７２号公報に示されてるような、回
転式の連続衝撃作業機が、本願の出願人によって提案さ
れている。

【０００５】上記往復式の連続衝撃装置においては、撃
打ピストンを往復駆動させる際の反力が作業機本体を激
しく上下に振動させることから、本体に一体に搭載され
るエンジンが不調をきたしたり、破壊に至ったりするこ
とを防止するために、衝撃周波数をそれほど上げること
ができなかったのに対し、上記各公報に示されているよ
うな回転式の連続衝撃作業機においては、衝撃発生部自
体が発生させる振動が往復式の衝撃作業機構に比較して
小さいため、衝撃周波数をかなり高めることができると
いう利点をもっている。

【０００６】すなわち、この回転式の連続衝撃作業機の
衝撃発生機構は、基本的には、本願の図面に示す例と同
様の構成を備えており、エンジンによって回転させら
れ、かつ、ハウジングの内部に回転可能に支持された回
転体を備えるとともに、この回転体に、一定質量をもつ
撃打体を遊動可能に保持し、かつ、回転体が回転してい
るときの上記撃打体の旋回軌跡の最外周が、上記ハウジ
ングに軸方向往復移動可能に支持された撃打体の頂部に
干渉するようにして構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の回転式の連続衝
撃作業機の構成において、エンジンを回転させることに
よって上記回転体を回転させると、この回転体が一回転
するたびごとに、これに遊装保持されている撃打体が、
撃打作業体の頂部を叩き、この撃打力の軸方向分力が撃
打作業体をして軸方向に強烈な力で振動させることにな
る。上記回転体と、これに遊装保持される撃打体との総
合的な重心を、回転体の回転軸心と一致させておけば、
上述の往復式の連続衝撃作業機におけるように往復振動
はそれほど起こらないし、それゆえに、回転体の回転数
を比較的自由に上昇させて連続衝撃の周波数を高めるこ
とができるのである。

【０００８】しかしながら、上述のような回転式の連続
衝撃力発生機構の往復振動が上述の往復式の衝撃作業機
の場合に比較して著しく低減されるとはいえ、衝撃周波
数が往復式の衝撃作業機とは比較にならないほど高めら
れることから、作動中に発生する高周波振動の、一体的
に付設させたエンジンに対する影響がやはり問題となっ
てくる。すなわち、衝撃発生機構によって生じる高周波
の振動が、エンジンに対する連結部の寿命を著しく縮め
る等の問題が発生するのである。このような問題を単純
に解決するための一つの方策は、衝撃発生部とエンジン
との連結部の強度を高めるということであるが、軽量化
あるいは小型化が要請されるこの種のエンジン一体式の
連続衝撃作業機においては、単なる強度向上のための方
策は、重量増加を招くし、コスト上昇にもなるので、容
易に採用することができない事情にある。

【０００９】したがって、本願発明の目的は、エンジン
一体型の連続衝撃作業機において、重量増加ないしはコ
スト上昇を招くことなく衝撃発生機構によって生じる衝
撃振動が、エンジンに悪影響を及ぼさないように構成す
るとともに、かかる作業機を把持して作業をする作業者
にとっても、防振機能が効果的に働き、使い勝手のよい
ものとすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を採用した。すなわ
ち、本願発明は、操作管の先端に衝撃発生機構を連結す
るとともに、上記操作管の基端にエンジンを連結し、エ
ンジンの回転出力を上記操作管の内部に通挿配置した伝
動軸を介して上記衝撃発生機構に伝達してこれを作動さ
せるように構成された連続衝撃作業機において、上記操
作管を一定長さ伸縮自在に構成するとともに、これを常
時伸長方向に付勢するばねを設ける一方、上記操作管の
基端側に位置する部材に操作ハンドルを設けたことを特
徴としている。

【００１１】

【発明の作用および効果】上記連続衝撃作業機において
は、衝撃発生機構とエンジンとの間に介装される、伝動
軸内挿型の操作管が伸長方向にばねによって付勢されつ
つ所定長さ伸縮自在となっており、かつ、作業者が把持
する操作ハンドルが、上記操作管の基端側、すなわちエ
ンジン側に位置する部材に設けられている。したがっ
て、この操作ハンドルを把持しつつ、作業機全体を、そ
の先端方向に押し付けて衝撃作業を行うとき、上記操作
管は、上記ばねを圧縮しつつ短縮させられ、このとき、
ばねは所定量圧縮された状態でバランスする。したがっ
て、衝撃発生機構が上記操作管の軸方向の振動を発生さ
せたとしても、かかる振動は、上述のように圧縮状態に
おいてバランスしているばねによって吸収され、操作管
の基端側ないしはエンジンに直接伝達されることはな
い。

【００１２】その結果、仮に衝撃発生機構によってこの
衝撃発生機構それ自体が強烈な振動を起こしたとして
も、かかる振動が直接的にエンジンに伝達されて、エン
ジンが破損ないしは破壊するといった事態は効果的に回
避される。本願出願人が先に提案した回転式の衝撃発生
機構を採用する場合において、実質的に、きわめて高周
波数の衝撃を利用する作業機が、本願発明によってエン
ジンに悪影響を及ぼすことのないものとして初めて実現
されることになるのである。

【００１３】

【実施例の説明】以下、本願発明の実施例を図面を参照
しつつ具体的に説明する。本実施例の連続衝撃作業機１
は、図５に示されるように、全体として、地面等を掘削
するに適したショベル作業機としての形態を採用してい
るものである。まず、この連続衝撃作業機１の概略構成
を説明すると、符号２は回転式の衝撃発生機構、符号３
は上記衝撃発生機構２によって発生する衝撃を受けて対
象物に対する作業を行う撃打作業体、符号４は、先端が
上記衝撃発生機構に連結される操作管、符号５は、上記
操作管４の基端に連結されるエンジンをそれぞれ示す。
また、エンジン５のクラッチハウジングには、操作ハン
ドル７が連結されるとともに、上記操作管４の基端側に
は、操作グリップ４４が設けられている。

【００１４】上記エンジン５の回転出力は、操作管４の
内部に通挿された伝動軸９（図１）を介して上記衝撃発
生機構２に伝達され、これを作動させる。上記衝撃発生
機構２は、操作管４の軸線と直交するようにしてこの操
作管４の先端に連結された略樽形のハウジング１０の内
部に組み込まれている。すなわち、図２に示すように、
このハウジング１０の内部には、回転体１１が、その両
端に突出する支軸１２ａ，１２ｂをハウジング１０の両
側壁１０ａ，１０ｂに可回転に支持することにより、上
記ハウジング１０の軸心と同一軸心をもって回転可能に
内装されている。

【００１５】また、この回転体１１の一方の支軸１２ａ
にはベベルギヤ１３が固定されており、このベベルギヤ
１３は、上記操作管４の内部に通挿されている伝動軸９
の先端のベベルギヤ１４に噛合させられている。これに
より、エンジン５の回転出力は、伝動軸９、ベベルギヤ
１３，１４を介して回転体１１に伝達され、この回転体
１１が回転駆動させられることになる。

【００１６】上記回転体１１は、図２に示されているよ
うに、上記各支軸１２ａ，１２ｂがそれぞれ側面から突
出させられる左右一対のフランジ部１１ａ，１１ｂ間を
バランスウエイトの機能を持たせた円柱状の連結部１１
ｃによって一体化した形態をもっている。

【００１７】上記回転体１１の各フランジ部１１ａ，１
１ｂには、回転体１１の回転軸心を挟んで上記連結部１
１ｃと反対側に、保持穴１５，１５がそれぞれ形成され
ている。そして、この保持穴１５，１５には、円柱形を
した撃打体１６の両端部が遊装保持されている。すなわ
ち、上記保持穴１５，１５の形状は、上記撃打体１６が
遊び動しうるように形成されるであるが、本実施例にお
いてこの保持穴１５，１５はその内面の最小曲率をほぼ
撃打体１６の円周の曲率と一致させた長円形にしてあ
る。したがって、撃打体１６は、保持穴１５，１５に両
端が拘束された状態で回転可能であるし、また保持穴１
５，１５の内面とのすきまが許容する範囲で軸直角方向
に遊び動しうる。

【００１８】上記ハウジング１０の左右両側壁１０ａ，
１０ｂの内面には、ドーナツ円板形のガイド板１７，１
７が添設されており、これが作動中における上記撃打体
１６の軸方向への移動を規制している。上記ハウジング
１０の上記操作管４と反対側には、撃打作業体３のシャ
ンク部１８をその軸方向一定行程を往復移動可能に保持
するホルダ部１９が形成されている。このホルダ部１９
の軸心は、上記操作管４の軸心と平行であり、かつ上記
回転体１１の厚み方向中央部に配置されるとともに、さ
らには、図４に表れているように、正面視において上記
操作管４の軸線に対して所定量側方に変位させられてい
る。

【００１９】本実施例において撃打作業体３のシャンク
部１８は、軸転可能に保持される第一部分１８ａと、軸
転不能に支持される第二部分１８ｂとに分割されてい
る。上記第一部分１８ａは、ハウジング１０の外周壁１
０ｃを貫通するようにしてこのハウジング１０に連結固
定されたボス状の第一のホルダ部１９ａに嵌合保持され
ている。また、シャンク部１８の第二部分１８ｂには、
上記第一ホルダ部１９ａに対して連結されたボス状の第
二ホルダ１９ｂに嵌合保持されている。

【００２０】上記第一部分１８ａの下端には、大径フラ
ンジ２０が形成されており、この大径フランジ２０が上
記第一ホルダ部１９ａと第二ホルダ部１９ｂとの連結部
に形成される大径穴２１の上下の段部２１ａ，２１ｂに
規制されることにより、その軸方向の移動行程が一定距
離に規制されている。また、シャンク部１８の第二部分
１８ｂは、その側面に軸方向所定長さにわたって凹部２
２を形成するとともに、この凹部２２を通過するストッ
パピン２３を第二ホルダ部１９ｂに通挿保持させること
により、その回転を規制されるとともに、軸方向の移動
行程を一定距離に規制されている。また、上記凹部２２
とストッパピン２３とによる回転および移動行程規制手
段は、シャンク部１８の第二部分１８ｂの抜け止め機能
をもはたしている。

【００２１】上記シャンク部１８の第一部分１８ａの頂
面２４は、図４に示されるように、回転体１１の回転軸
心と平行な平坦面、本例の場合これを換言すると、上記
第一部分１８ａの軸心に対して直交する平面状の平坦面
として形成されている。

【００２２】上記シャンク部の第一部分１８ａの移動可
能行程の上端位置は、シャンク部１８の軸心が上述のよ
うにして正面視において操作管４の軸心に対し変位させ
られていることとあいまって、次のように規定される。
すなわち、図４に示すように、この第一部分１８ａがそ
の移動可能行程の上端にあるとき、上記平坦な頂面２４
が、回転体１１の回転に伴う撃打体１６の旋回軌跡の最
外周と干渉するように規定されるのである。図４に示さ
れる状態が最も効果的に撃打体１６の回転軌跡の最外周
が上記頂面２４に干渉するようになっている。

【００２３】また、シャンク部１８の軸心を操作管４の
軸心に対して正面視において上述のように変位させる理
由は、図４に示すようにして撃打体１６が上記第一部分
１８ａの上面２４の外周部に当接した後、さらに回転体
１１が矢印方向に回転して撃打体１６がほぼその下死点
にいたるまでの間、充分にシャンク部１４を押し下げる
ことができるようにするためである。

【００２４】なお、ハウジング１０の内部には、上記回
転体１１のための軸受け部の潤滑、ホルダ部１９におけ
る撃打作業体３の軸方向摺動支持のための潤滑、シャン
ク部１８の頂面と撃打体１６との接触部における潤滑、
および回転体１１の保持穴１５，１５の内周面に対する
撃打体１６の摺動潤滑を行うための潤滑剤が適当量投入
されている。

【００２５】本願発明においては、上記操作管４を、一
定長さ伸縮自在に構成するのであるが、図面に示す実施
例では、これを次のように構成している。すなわち、図
１に示すように、衝撃発生機構２を内蔵するハウジング
１０の側部に一体的に形成された連結ボス２５に対し、
操作管４の先端部を構成する第一管部材２６が挿入状態
において連結されている。上記連結ボス２５には、その
端部から軸方向のスリット２７が設けられるとともに、
このスリット２７を挟む部分に対向する一対の耳片２
８，２８を設け、この耳片２８，２８同士の間隔を、ね
じ手段２９によって縮小できるようになっている。した
がって、上記第一管部材２６は、連結ボス２５に挿入さ
れた状態において、上記ねじ手段２９を締めつけること
によって固定される。

【００２６】上記第一管部材２６は、上記連結ボス２５
の端面に当接するフランジ部３０より先が縮径させられ
ており、この縮径部３１の外周に、操作管４のエンジン
側基端部を構成する第二管部材３２が軸方向一定距離摺
動可能に外嵌されている。この第二管部材３２は、クラ
ッチハウジング６の先端ボス部３３に挿入された状態で
これに固定されている。このボス部３３と、第二管部材
３２との固定方法は、上記第一管部材２６の上記連結ボ
ス２５に対する連結方法と同様、スリット３４を挟むよ
うに対向形成させられた一対の耳片３５，３５間の間隔
を、これら耳片３５，３５に連通挿させたねじ手段３６
によって縮小させることにより行われている。

【００２７】上記第一管部材２６とこれに外嵌される第
二管部材３２との間の相対摺動可能距離を規定するため
の構成としては、第一管部材２６の先端部に形成した厚
肉部外周に軸方向に延びる凹部３７を形成するととも
に、この凹部３７を横方向に通過するようにして第二管
部材３２ないしはクラッチハウジング６のボス部３３に
横方向に通挿支持されたストッパピン３８を設けること
により、達成している。上記凹部３７の操作管の軸方向
の長さに対して、この凹部３７を横方向に通るようにし
て固定されているストッパピン３８の直径の方が寸法的
に短くしてあり、したがって、上記凹部３７の軸方向長
さと、上記ストッパピン３８の直径の差分、第一管部材
２６と、第二管部材３２は、軸方向に相対摺動しうる。

【００２８】さらにまた、上記のようにして、操作管４
の長さが変化しても、問題なくエンジン５の出力が伝動
軸９を介して上記衝撃発生機構２に伝達されるように構
成されている。すなわち、クラッチハウジング６の内部
においてベアリング３９を介して可回転に支持されるク
ラッチドラム軸４０に、軸方向のスプライン穴４１を形
成しておくとともに、このスプライン穴４１に、上記伝
動軸９の基端部に所定長さにわたって形成したスプライ
ン軸を相互係合状態において、しかも軸方向相対摺動可
能に挿入している。したがって、操作管４の長さが変化
しても上記スプライン穴４１とスプライン軸４２とが互
いに係合関係を維持しているかぎりにおいて、エンジン
５の回転は、問題なく、伝動軸９を介して衝撃発生機構
２に伝達される。

【００２９】上記第二管部材３２におけるクラッチハウ
ジング６のボス部前端に隣接する部位には、環状のブラ
ケット４３が嵌合されるとともに、このブラケット４３
から側方に延びる操作グリップ４４が設けられている。
このグリップ４４の先端には、図示しないねじが設けら
れおり、これにより、操作グリップ４４をねじ締めつけ
方向に回転すると、上記環状ブラケット４３に設けたス
リットが縮小して、このブラケット４３ないし操作グリ
ップ４４が上記第二管部材３２に対して回転不能に固定
される一方、操作グリップ４４をねじ解除方向に回転さ
せると、上記ブラケット４３に設けたスリットが拡開し
て第二管部材３２に対する締めつけ力がゆるみ、操作グ
リップ４４を作業者の操作しやすい方向に突出するよう
に回転調整することができるようになっている。こうし
て操作グリップ４４の操作管軸心回りの回転位置の調整
後は、再び操作グリップ４４をねじ締めつけ方向に回転
させると、その状態においてこの操作グリップ４４が固
定される。

【００３０】さらに、上記第一管部材２６の縮径部３１
における外部露出部分には、一端が第一管部材２６の上
記フランジ部３０に、他端が第二管部材３２の先端に設
けたフランジ部に、それぞれ弾支されるようにして、圧
縮コイルばね４５を套嵌することにより、第一管部材２
６と第二管部材３２とからなる操作管４は、常時伸長方
向に付勢されている。

【００３１】さらに、クラッチハウジング６に取付けら
れる上記操作ハンドル７は、クラッチハウジング６の両
側面に基端が固定され、エンジン５を挟むようにして互
いに拡開しつつ後方に延びる、板ばね状の一対のアーム
７ａ，７ｂと、これらのアーム７ａ，７ｂの後端部同士
を連結するハンドル部７ｃとによって構成されている。
上記アーム７ａ，７ｂが板ばね状となっていることか
ら、エンジン５の振動がハンドル部７ｃを握持する作業
者の手に直接的に伝達されることを緩和している。ま
た、図５において符号４６は、エンジン５の回転を制御
するためのスロットル操作レバーである。

【００３２】次に、上記の構成を備える連続衝撃作業機
１の作動を説明する。本例の作業機１は、全体としてシ
ョベル形態となっており、したがって、作業者は、たと
えば右手で上記後部の操作ハンドル７を把持し、左手で
上記操作グリップ４４を把持することによって作業機全
体を支持し、たとえばショベル状の撃打作業体３の先端
を掘り起こすべき地面に向けて突き当てるようにする。

【００３３】こうして作業体３を対象物に突き当てるべ
く、操作ハンドル７あるいは操作グリップ４４に対して
対象物に向けた力を加えると、操作管４は、その第二管
部材３２が圧縮コイルばね４５を押し縮めるようにして
前進することにより、その長さが縮小し、圧縮コイルば
ね４５は、所定量圧縮された状態でバランスする。

【００３４】また、こうして撃打作業体３を対象物に突
き当てた状態においてはこの撃打作業体３のシャンク部
１８の第一部分１８ａは、図４に表れているように、そ
の移動行程の最上端に位置することになる。この状態に
おいてスロットル操作レバー４６を操作してエンジン５
の回転数を次第に上げていくと、やがて遠心クラッチが
作動してエンジンの回転出力が伝動軸９を介して衝撃発
生機構２における回転体１１に伝達され、この回転体１
１は高速回転を開始する。この回転体１１の回転に伴
い、これが遊装保持する撃打体１６は、その一回の旋回
毎に、上記シャンクの第一部分１８ａの頂面２４に衝突
し、その衝突による衝撃の軸方向分力および高速旋回す
るがゆえに撃打体１６に作用する遠心力によって、シャ
ンク部１８にはその軸方向の衝撃力が繰り返し連続的に
作用する。

【００３５】このようにして、回転体１１の回転に伴う
撃打体１６の上記シャンク部１８の頂面２４への繰り返
し連続的な衝突および撃打体１６と上記頂面２４とが接
触している間に作用する撃打体１６の旋回遠心力によ
り、撃打作業体３には強力かつ高周波数の連続的かつ軸
方向の衝撃力が与えられる。この作動状態を維持しつ
つ、作業機全体を先端に向けて押すだけで、ショベル状
の撃打作業体３は、速やかに土中にもぐり込む。そし
て、これに続けて土を掘り起こすためには、通常のショ
ベルを操作するのと同様にして、スロットル操作レバー
４６を解除した後、作業機全体を所定方向に倒すように
すればよいのである。

【００３６】上記の作動において、回転体１１にはバラ
ンスが与えられているとはいえ、撃打体１６が撃打作業
体３のシャンク部を叩く瞬間において上記バランスが崩
れる。したがって、撃打体１６がシャンクを繰り返し連
続的に撃打する作動状態においては、衝撃発生機構２に
は回転体１１の軸直角方向の高周波振動が発生する。こ
の高周波振動は、ハウジング１０を介して操作管４の第
一管部材２６までは伝達されるが、第一管部材２６と、
第二管部材３２との間には圧縮バランス状態にある上記
圧縮コイルばね４５が介在しているため、上記の高周波
振動は、操作管４の第二管部材３２ないしはこれと一体
的なクラッチハウジング１０さらにはエンジン５にその
まま伝達されることはない。

【００３７】したがって、本願発明の連続衝撃作業機に
おいては、とりわけ回転式の衝撃発生機構２を採用する
場合、衝撃周波数を高度に上げることができるがゆえに
発生する高周波振動のエンジン５への直接伝達を回避す
ることができるため、振動そのものによるエンジンに対
する悪影響を回避することができるとともに、エンジン
の取付け部分での疲労破壊ないしは衝撃破壊といった問
題も回避することができ、装置全体の軽量化を達成しつ
つも、その性能を長期にわたって維持することができ、
さらには寿命も延長されるのである。

【００３８】もちろんこの発明の範囲は上述の実施例に
限定されるものではない。衝撃発生機構２の形式は、実
施例の回転式のものに限定されない。したがって、たと
えば、操作管４の先端部に、クランク機構などを用いて
ハンマ体を軸方向往復駆動させることによって装置先端
に支持した撃打作業体３に連続衝撃力を与えるようにし
ても、かかる衝撃発生機構と、エンジンとの間を、伝動
軸９を内装する操作管４で連結する構造をとるかぎりに
おいて同様に本願発明を適用することができるのであ
る。

【００３９】また撃打作業体３として、実施例では、シ
ョベルの形態のものを示しているが、たとえば、コンク
リートブレーカのチゼルのように形成してもよいし、船
体の外壁に付着した貝殻や汚れあるいは錆などを落とす
錆落とし機として構成する場合には、撃打作業体３の先
端部は、へら状の構成とすればよい。

【００４０】また、撃打作業体３に関し、実施例におい
ては、ショベルの形態とする必要から、軸回り回転不能
とするために、作業体のシャンク部を、軸転可能な第一
部分と、軸転不能な第二部分とに分割構成したが、作業
体全体が軸転しても差し支えないたとえばコンクリート
ブレーカのチゼルのような形態とする場合には、このシ
ャンク部を実施例のように二分割にする必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図５に示す例の要部を示す縦断面図である。

【図２】図５に示す例の衝撃発生機構の詳細を示す縦断
面図である。

【図３】図１のIII 方向矢視図である。

【図４】図２のIV−IV線断面図である。

【図５】本願発明の一実施例の全体斜視図である。

【符号の説明】

１ 連続衝撃作業機 ２ 衝撃発生機構 ４ 操作管 ５ エンジン ７ 操作ハンドル ４５ 圧縮コイルばね

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作管の先端に衝撃発生機構を連結する
   とともに、上記操作管の基端にエンジンを連結し、エン
   ジンの回転出力を上記操作管の内部に通挿配置した伝動
   軸を介して上記衝撃発生機構に伝達してこれを作動させ
   るように構成された連続衝撃作業機において、上記操作
   管を一定長さ伸縮自在に構成するとともに、これを常時
   伸長方向に付勢するばねを設ける一方、上記操作管の基
   端側に位置する部材に操作ハンドルを設けたことを特徴
   とする、連続衝撃作業機。