JP3147502U - エアーハンマー - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】性能の向上と、長期間の性能維持とを図ることができるエアーハンマーを提供する。
【解決手段】エアーハンマー７は、上下方向に延在する筒状のケーシング１１と、このケーシングの中心軸に沿って上下方向に延在して設けられている気体流路用管体１４と、ケーシングの内周面に案内されて上下動するピストン１２とを備えている。ピストンは、その中心軸に沿って上下に貫通する貫通孔２８が形成されて、断面円形の外周面と断面円形の内周面とを有し、気体流路用管体は、ピストンが上下動できるようにピストンの貫通孔に配設され、ピストンの外周面には、ケーシングの内周面と摺動するピストンリング３７が取り付けられている。そして、ピストン上部室２６に供給された高圧気体によりピストンが降下した際に、ケーシングの下端部に上下動可能に取り付けられた被打撃部材６を打撃するように構成されている。
【選択図】図３

Description

本考案は、エアーハンマーに関し、特に、土木用で、掘削ビットや杭などに衝撃力を加えるエアーハンマーに関する。

下記特許文献１などに記載のエアーハンマーは、ピストンがケーシング内を上下動可能に設けられている。このピストンの押圧面の外側に気体流路が形成されており、ピストンの外周面およびケーシングの内周面は真円とすることができない。そのため、ピストンとケーシングとの間に、０．１mm〜０．２mmのクリアランスが形成されている。その結果、新品の時からエアー漏れがある。このクリアランスが磨耗により、０．５mm以上になると打撃力が低下して、掘削効率が低下する。運転条件に左右されるが、約数１００時間の運転で実用に適さない程に低下する。
特開平８−３５３８４号公報

ところで、ピストンやケーシングは、エアーハンマーの主要部品で高価である。そのため、性能を維持するために、頻繁にピストンやケーシングを交換すると、経済的負担が大きくなる。また、性能を維持するために、圧搾空気の量や圧力を増大させて運転すると、消費エネルギーが増大し、エネルギー効率が低下する。

本考案は、以上のような課題を解決するためのもので、性能の向上と、長期間の性能維持とを図ることができるエアーハンマーを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本考案のエアーハンマー（７）は、上下方向に延在する筒状のケーシング（１１）と、このケーシングの中心軸に沿って上下方向に延在して設けられている気体流路用管体（１４）と、ケーシングの内周面に案内されて上下動するピストン（１２）とを備え、
ケーシングには、ピストンの上方に、ピストンを下方に押圧するためのピストン上部室（２６）が形成され、
ピストンは、その中心軸に沿って上下に貫通する貫通孔（２８）が形成されて、断面円形の外周面と断面円形の内周面とを有し、
気体流路用管体は、ピストンが上下動できるようにピストンの貫通孔に配設され、
ピストンの外周面には、ケーシングの内周面と摺動するピストンリング（３７）が取り付けられ、
ピストン上部室に供給された高圧気体によりピストンが降下した際に、ケーシングの下端部に取り付けられた被打撃部材（６）を打撃するように構成されている。

さらに、ピストンの内周面に、気体流路用管体の外周面と摺動するピストンリングが取り付けられていることがある。

また、ケーシングには、ピストンの上方に、ピストンを下方に押圧するためのピストン上部室が形成され、気体流路用管体は、供給された高圧気体を下方に導く給気流路（５４）と、ピストン上部室と連通するピストン上部室連通流路（４８）と、排気流路（５２）とを有しており、ピストンが上昇位置にある際には、給気流路の下端とピストン上部室連通流路の下端とが連通し、供給された高圧気体は、給気流路およびピストン上部室連通流路を介して、ピストン上部室に供給され、ピストンが降下位置にある際には、ピストン上部室連通流路の下端と排気流路の上端とが連通し、ピストン上部室の高圧気体は、ピストン上部室連通流路および排気流路を介して、外部に排気されることがある。

さらに、ピストンの上面の上側押圧面とピストンの下部との間のピストンの外周面に、ピストンを上方に押圧するためのピストン下部室（２７）が形成されていることがある。

そして、ピストンには、内周面とピストン下部室とを連通させる下部室給気連通流路（３４）が形成され、ピストンが降下位置にある際には、気体流路用管体の給気流路の下端と下部室給気連通流路とが連通し、供給された高圧気体が、給気流路および下部室給気連通流路を介して、ピストン下部室に供給されることがある。

また、ピストン下部室とピストン下端とを連通する上下方向に延在する下部連通流路（３６）が設けられ、この下部連通流路はピストンの外周面に上下方向に溝状に形成されていることがある。

本考案のエアーハンマーは、気体流路用管体が、ピストンが上下動できるようにピストンの貫通孔に配設されており、ピストンの外周面の断面を略真円にすることができるため、ピストンの外周面にピストンリングを取り付けることができる。ピストンリングは気密性および耐久性が高いので、エアーハンマーの性能の向上と、長期間の性能維持とを図ることができる。

さらに、ピストンの内周面に、気体流路用管体の外周面と摺動するピストンリングが取り付けられている場合には、ピストンの内周面と気体流路用管体の外周面との間をピストンリングにより気密にすることができる。

性能の向上と、長期間の性能維持とを図ることができるエアーハンマーを提供するという目的を、気体流路用管体を、ピストンが上下動できるようにピストンの貫通孔に配設し、ピストンの外周面に、ケーシングの内周面と摺動するピストンリングを取り付けることで実現した。

次に、本考案におけるエアーハンマーの一実施例を図１ないし図３を用いて説明する。図１は本考案における一実施例のエアーハンマーを装着した掘削装置の側面図である。図２はピストンが降下位置にある際のエアーハンマーの断面図である。図３はピストンが上昇位置にある際のエアーハンマーの断面図である。

まず始めに、掘削装置の全体構成を図１で説明する。
スクリューオーガ掘削装置は、走行車体１と、この走行車体１に立設しているリーダ２と、このリーダ２に上下動可能に取り付けられている電動モータなどの回転駆動装置としての原動機３と、この原動機３に回転駆動されるオーガ４と、このオーガ４の下端に上下動可能に設けられている被打撃部材である掘削ヘッド６と、掘削ヘッド６に打撃力を与えるエアーハンマー７とを備えている。エアーハンマー７はオーガ４の下端部に固定して配置されている。

図２および図３において、エアーハンマー７は、断面円形の筒状のケーシング１１、ケーシング１１の内部に上下動可能に設けられているピストン１２、ピストン１２の上方に配置されケーシング１１に固定されている天井部１３、天井部１３の中心部材から下方に垂下している断面円形の気体流路用管体１４を有している。

ケーシング１１は、円筒状の本体２１の内周面に円筒状のスリーブ２２が取り付けられている。このケーシング１１のスリーブ２２は、ピストン１２の上部の移動範囲に配置されている。

天井部１３とピストン１２との間には、空間がピストン上部室２６として形成されている。また、ピストン１２の外周面には、窪みがリング状に形成され、ピストン１２の外周面とケーシング１１の内周面との間にピストン下部室２７が形成されている。そして、ピストン１２の中心軸線に沿って断面円形の貫通孔２８が形成され、この貫通孔２８に気体流路用管体１４が嵌まる。ピストン１２の内周面には、リング状の上側窪みと下側窪みが形成されて、気体流路用管体１４の外周面との間に各々上側連通用空間３１，下側連通用空間３２が形成されている。この上側連通用空間３１とピストン下部室２７とを連通する下部室給気連通流路３４がピストン１２に形成されている。また、ピストン１２の外周面には、ピストン下部室２７とピストン１２の下面との間に、下部連通流路としての連通溝３６が形成されている。

ピストン１２の外周面（ピストン１２の上部で、ピストン１２の上面とピストン下部室２７との間）および内周面（ピストン１２の上面と上側連通用空間３１との間、上側連通用空間３１と下側連通用空間３２との間および、下側連通用空間３２の下側の計３か所）には、ピストンリング３７が取り付けられている。そして、このピストンリング３７により、ピストン上部室２６とピストン下部室２７との間、ピストン上部室２６と上側連通用空間３１との間、上側連通用空間３１と下側連通用空間３２との間、および、下側連通用空間３２とピストン１２の貫通孔２８の下部との間を、ピストン１２の外周面や内周面に沿って空気が流通することを阻止し、気密となっている。この気密な状態を保ちながら、ピストン１２の外周面に取り付けられたピストンリング３７がケーシング１１のスリーブ２２の内周面と摺動して、ピストン１２は上下動する。このスリーブ２２は少なくともピストン１２の外周面に取り付けられたピストンリング３７の移動範囲に設けられている。また、ピストン１２の上下動の際には、ピストン１２の内周面に取り付けられたピストンリング３７は、気体流路用管体１４の外周面と摺動する。

天井部１３は、上部材１３ａおよび下部材１３ｂで構成され、気体流路用管体１４に高圧気体である圧搾空気を供給する給気流路４１および、ピストン上部室２６と連通するピストン上部室連通流路４２が形成されている。

気体流路用管体１４の上部は、インナーチューブ４６とアウターチューブ４７との二重構造となっている。インナーチューブ４６の貫通した内部空間はピストン上部室連通流路４８で、天井部１３のピストン上部室連通流路４２を介して、ピストン上部室２６と連通している。アウターチューブ４７はインナーチューブ４６よりも長く、インナーチューブ４６よりも下方に閉塞部４９が設けられ、この閉塞部４９よりも上方が、天井部１３のピストン上部室連通流路４２およびインナーチューブ４６のピストン上部室連通流路４８を介してピストン上部室２６と連通するピストン上部室連通流路５１となり、閉塞部４９よりも下方が排気流路５２となっている。インナーチューブ４６とアウターチューブ４７との間の空間が給気流路５４で、天井部１３の給気流路４１と連通している。インナーチューブ４６の下端はアウターチューブ４７の内周面に気密に密着している。そして、アウターチューブ４７には、給気流路５４の下端のポートとして給気ポート５６が、ピストン上部室連通流路５１のポートとして上部室連通ポート５７が、排気流路５２の上側のポートとして排気ポート５８が上から順に開口している。

ケーシング１１の下端部には、掘削ヘッド６の上部が上下にスライド可能に嵌まり込んでいる。この掘削ヘッド６とピストン１２との間の空間が、底部室６１となる。掘削ヘッド６は、中心軸線に沿って貫通孔６２が形成されている。貫通孔６２の上端部には円筒状のフートバルブ６３が設けられている。このフートバルブ６３は、掘削ヘッド６の上端から突出しており、ピストン１２が降下位置にある際には、図２に図示するように、ピストン１２の貫通孔２８の下端部が嵌まり込む。そして、この降下位置のピストン１２が、底部室６１と掘削ヘッド６の貫通孔６２との連通を遮断する。一方、ピストン１２が上昇位置にある際には、図３に図示するように、ピストン１２の貫通孔２８の下端部は、フートバルブ６３の上端から離れ、底部室６１と掘削ヘッド６の貫通孔６２とが連通する。この様にして、フートバルブ６３は、ピストン１２の上下動により、底部室６１と掘削ヘッド６の貫通孔６２との連通を開閉する。

この様に構成されている掘削装置のエアーハンマー７で、掘削ヘッド６に打撃力を与える際には、オーガ４の上端から圧搾空気を供給する。圧搾空気を供給する前は、ピストン１２は自重により、図２に図示する降下位置ある。

そして、オーガ４の上端から圧搾空気が供給されると、供給された圧搾空気は、図２の実線の矢印で示すように、天井部１３の給気流路４１から、気体流路用管体１４の給気流路５４、給気ポート５６および、ピストン１２の下部室給気連通流路３４を介してピストン下部室２７に供給され、ピストン下部室２７の気圧が上昇する。また、このピストン下部室２７の高圧の気体は、ピストン１２の連通溝３６を介して底部室６１に流入し、底部室６１の気圧を上昇させる。そして、この高圧のピストン下部室２７および底部室６１の圧力で、ピストン１２が上昇する。この図２に図示するピストン１２が降下した状態では、フートバルブ６３は閉じており、底部室６１と掘削ヘッド６の貫通孔６２との間の連通を遮断しており、空気の移動は不能となっている。

一方、ピストン上部室２６の空気は、図２の破線の矢印で示すように、天井部１３のピストン上部室連通流路４２、気体流路用管体１４のピストン上部室連通流路４８，５１、上部室連通ポート５７、下側連通用空間３２、排気ポート５８、気体流路用管体１４の排気流路５２、ピストン１２の貫通孔２８、フートバルブ６３および、掘削ヘッド６の貫通孔６２を介して、掘削ヘッド６の下端から外部に排気される。したがって、ピストン１２はピストン上部室２６の空気を外部に排気しながら上昇する。

ピストン１２の上昇にともなって、給気ポート５６および排気ポート５８が略同時に閉じて、給気流路４１からピストン下部室２７や底部室６１への圧搾空気の供給が停止するとともに、ピストン上部室２６からの排気も停止するが、ピストン１２は慣性で上昇し、ピストン上部室２６の空気を圧縮して、図３に図示する上昇位置の状態となる。

この図３に図示する状態では、フートバルブ６３は開き、底部室６１と掘削ヘッド６の貫通孔６２とを連通させる。したがって、高圧のピストン下部室２７や底部室６１の気体は、図３の破線の矢印で図示するように、ピストン１２の連通溝３６、フートバルブ６３および、掘削ヘッド６の貫通孔６２を介して、掘削ヘッド６の下端から外部に排気される。その結果、ピストン下部室２７および底部室６１は減圧される。

一方、天井部１３の給気流路４１からの圧搾空気は、図３の実線の矢印で図示するように、気体流路用管体１４の給気流路５４、給気ポート５６、下側連通用空間３２、上部室連通ポート５７、気体流路用管体１４のピストン上部室連通流路４８および、天井部１３のピストン上部室連通流路４２を介してピストン上部室２６に供給され、ピストン上部室２６の気圧が上昇する。そして、この高圧のピストン上部室２６の圧力およびピストン１２の自重で、ピストン１２が図２に図示する降下位置まで、急降下し、掘削ヘッド６を打撃する。すると、流路が初期の状態に切り換わり、圧搾空気がピストン下部室２７および底部室６１に供給されて、再度、ピストン１２が上昇する。この様にして、ピストン１２が上下動を繰り返し、ピストン１２が急降下した際に、掘削ヘッド６を打撃する。

以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は、前記実施例に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲に記載された本考案の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本考案の変更例を下記に例示する。
（１）被打撃部材は必ずしも、掘削ヘッドに限定されない。たとえば、ピストンの打撃力を杭などに加えることも可能である。ただし、実施例の掘削ヘッド６と同様な、ケーシング１１の内周面に摺動する外周面と、中心軸線に沿って設けられた貫通孔とを備えた被打撃部材としての取付部材が必要で、この取付部材の上端部をケーシングの下端の空洞に上下動可能に嵌め込み、この取付部材に杭などの上端部を取り付ける。
（２）ピストン１２の外周面には、ピストンリング３７が３個設けられているが、その個数は適宜変更可能である。

（３）ケーシング１１の本体２１の内周面にスリーブ２２が設けられているが、必ずしもスリーブ２２は必要ではない。ただし、ケーシング１１の内周面の断面を極力真円とするためには、スリーブを設けることが好ましい。
（４）被打撃部材は、ケーシングに上下動可能に取り付けられることも可能であるし、ケーシングに上下動不能（すなわち固定して）取り付けられていることも可能である。

ピストンの性能の向上と、長期間の性能維持とを図ることができるため、掘削ヘッドなどの被打撃部材に打撃を効率よくあたえるエアーハンマーに適用することが最適である。

図１は本考案における一実施例のエアーハンマーを装着した掘削装置の側面図である。 図２はピストンが降下位置にある際のエアーハンマーの断面図である。 図３はピストンが上昇位置にある際のエアーハンマーの断面図である。

符号の説明

６ 掘削ヘッド（被打撃部材）
７ エアーハンマー
１１ ケーシング
１２ ピストン
１４ 気体流路用管体
２６ ピストン上部室
２７ ピストン下部室
２８ ピストンの貫通孔
３４ 下部室給気連通流路
３６ 連通溝（下部連通流路）
３７ ピストンリング
４８ 気体流路用管体のピストン上部室連通流路
５２ 気体流路用管体の排気流路
５４ 気体流路用管体の給気流路

Claims (6)

1. 上下方向に延在する筒状のケーシングと、
   このケーシングの中心軸に沿って上下方向に延在して設けられている気体流路用管体と、
   前記ケーシングの内周面に案内されて上下動するピストンとを備え、
   前記ケーシングには、前記ピストンの上方に、ピストンを下方に押圧するためのピストン上部室が形成され、
   前記ピストンは、その中心軸に沿って上下に貫通する貫通孔が形成されて、断面円形の外周面と断面円形の内周面とを有し、
   前記気体流路用管体は、前記ピストンが上下動できるように前記ピストンの貫通孔に配設され、
   前記ピストンの外周面には、前記ケーシングの内周面と摺動するピストンリングが取り付けられ、
   前記ピストン上部室に供給された高圧気体によりピストンが降下した際に、前記ケーシングの下端部に取り付けられた被打撃部材を、降下したピストンが打撃するように構成されていることを特徴とするエアーハンマー。
2. 前記ピストンの内周面に、前記気体流路用管体の外周面と摺動するピストンリングが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のエアーハンマー。
3. 前記気体流路用管体は、供給された高圧気体を下方に導く供給流路と、前記ピストン上部室と連通するピストン上部室連通流路と、排気流路とを有しており、
   ピストンが上昇位置にある際には、供給流路の下端とピストン上部室連通流路の下端とが連通し、供給された高圧気体は、供給流路およびピストン上部室連通流路を介して、ピストン上部室に供給され、
   ピストンが降下位置にある際には、ピストン上部室連通流路の下端と排気流路の上端とが連通し、ピストン上部室の高圧気体は、ピストン上部室連通流路および排気流路を介して、外部に排気されることを特徴とする請求項１または２記載のエアーハンマー。
4. 前記ピストンの上面の上側押圧面とピストンの下部との間のピストンの外周面に、ピストンを上方に押圧するためのピストン下部室が形成されていることを特徴とする請求項１，２または３記載のエアーハンマー。
5. 前記ピストンには、内周面とピストン下部室とを連通させる下部室給気連通流路が形成され、
   ピストンが降下位置にある際には、気体流路用管体の供給流路の下端と下部室給気連通流路とが連通し、供給された高圧気体が、供給流路および下部室給気連通流路を介して、ピストン下部室に供給されることを特徴とする請求項４記載のエアーハンマー。
6. 前記ピストン下部室とピストン下端とを連通する上下方向に延在する下部連通流路が設けられ、
   この下部連通流路はピストンの外周面に上下方向に溝状に形成されていることを特徴とする請求項４または５記載のエアーハンマー。

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