JP4865395B2 - ドリルもしくはチゼルハンマー装置 - Google Patents

Description

本発明は、打撃軸線に沿って往復案内し、ならびに打撃ピンに作用する打撃手段を設けた打撃装置を有するドリルもしくはチゼルハンマーであって、前記打撃ピンと打撃手段との間に、打撃接点および対向打撃接点を設けたドリルもしくはチゼルハンマー装置に関するものである

打撃装置を有するドリルもしくはチゼルハンマーでは、打撃軸線に沿って往復案内する打撃手段により、アンビルと称される打撃ピンを介して、ドリルもしくはチゼルハンマーのツールチャック内部に固定したツールのシャンク（差込端部）に、打撃による衝撃を伝達する。

例えば、打撃手段を、打撃による衝撃伝達のため、打撃手段に対向する側の打撃ピンの端部を打撃するモータ駆動の駆動ピストンとして構成し、このとき、打撃接点と対向打撃接点は互いに衝突する。

空気圧駆動式の打撃ピストンを備えた打撃装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、円筒形状の案内管の内部に、モータ駆動する起動もしくは駆動ピストン、およびフライピストンとも称される打撃ピストンを設け、このとき、駆動ピストンと打撃ピストンの間に空気クッションを形成する。駆動ピストンが往復運動することによって、打撃ピストンは位相がずれた同様の往復運動をし、このとき打撃ピストンは打撃ピンに対して作用して、打撃接点と対向打撃接点が互いに接触する。電動モータによって駆動ピストンの往復運動を起動する場合、この打撃装置は電気‐空気式の打撃装置とみなせる。電気‐空気式の打撃装置は広く使われており、様々な出力等級のドリルもしくはチゼルハンマーで使用されている。
独国特許公開第３１２１６１６号明細書

この既知の装置には、加工した基盤をツールが貫通した際、または、ツールを基盤から引き離した際、打撃ピストン及び打撃ピンが後打撃もしくは空打撃を生じるという欠点がある。この場合、ドリルもしくはチゼルハンマーのツールが基盤に接触している活動状態では、案内管内において打撃ピストンおよび打撃ボルトが短い復帰行程で復帰移動するが、ドリルもしくはチゼルハンマーのツールが基盤を貫通した場合、またはツールを基盤から引き上げた非活動状態では、打撃ピストンおよび打撃ピンが活動状態にある場合の復帰行程に比べて２０倍の復帰行程をガイド管内で復帰移動する点に留意すべきである。

打撃ピストン、打撃ピン、及び従ってドリルもしくはチゼルハンマー内に配置したツールのいわゆる後打撃もしくは空打撃を回避または少なくとも制限するためには、空気圧式の打撃装置の場合、少なくとも打撃ピストンおよび打撃ピンのための空（アイドリング）行程を設ける。特許文献１では、この目的のために通気孔を案内管に設けている。ツールを基盤から引き離したときに、打撃ピストンにおける密封手段が通気孔を通過するようにし、さらなる打撃がツールに生じることがないように、打撃ピストンと駆動ピストンとの間の空気クッションを排除する。

高出力のドリルもしくはチゼルハンマーは、基本的に低い出力レベルの装置よりも後打撃もしくは空打撃がより強い傾向にあるので、打撃毎の打撃エネルギーが高いドリルもしくはチゼルハンマーの場合、後打撃もしくは空打撃を回避するためには発生する打撃エネルギーに比例してより長い空行程を設けなければならない。これに対応して、ドリルもしくはチゼルハンマーが長い形状となり、このことは、人間工学的な理由から、たとえばドリルもしくはチゼルハンマーの重量が重たくなるもしくは取り扱いが困難になる点で望ましくない。

通気孔を用いるのと同時に、打撃手段、打撃ピン、及び従ってツールの運動エネルギーを、案内管内部でのそれらの摩擦によって減少させる。この場合、理想的には、これらの構造部分のエネルギーをできるだけ減少させて、空気クッションが排気される休止ポジションから打撃ピストンが、それ以上移動することなく、通気孔が新たに閉じるようにする。すでに上述したように、設計上および人間工学上の理由から、通常、摩擦によって運動エネルギーを減少させるのに十分な行程は得られない。

それゆえ、打撃毎に非常に高い打撃エネルギーを生じるドリルもしくはチゼルハンマーの場合、後打撃もしくは空打撃を回避するには、打撃装置において、例えば、打撃ピンブレーキ、打撃ピストンブレーキ、または捕捉装置を設け、付加的な及び構造上またコストのかかる対策を施す必要がある。例えば、これによって、制動をかけることができる可撓性のクランプリングにより、非活動状態の打撃ピンを、作用を及ぼさない位置に保持する打撃ピンブレーキが既知である。（例えば、特許文献２参照。）
独国特許公開第１２８３７９６号明細書

しかし、この既知の解決策の欠点は、このような装置は構造が複雑であり、例えば汚損や摩滅によって故障を引き起し易く、これが、ドリルもしくはチゼルハンマーの耐用寿命を決定的に減少させてしまう点である。

本発明の目的は、打撃手段、打撃ピン、およびツールの後打撃もしくは空打撃を、たとえドリルもしくはチゼルハンマーの打撃毎の打撃エネルギーが高い場合でも、構造簡単かつ低コストで回避することができる打撃装置を有するドリルもしくはチゼルハンマーを得ることにある。

この目的は、独立項に示した特徴によって解決する。好適な実施例を従属項に示す。

本発明ドリルもしくはチゼルハンマー装置は、打撃接点を、打撃に曝されるよう突出させ、かつこの打撃接点を打撃軸線から外れる位置に配置したことを特徴とする。

本発明ドリルもしくはチゼルハンマー装置によれば、対向打撃接点に対して空間的に隣接配置し、かつ偏心させて配置した打撃接点によって、ドリルもしくはチゼルハンマーの動作時に、横方向成分の力が、打撃ピンおよび打撃手段に作用し、この横方向成分の力は、案内管と双方の構造部分との間において高まった摩擦力で、中心に打撃接点がある打撃ピンに比べてエネルギーが僅かに減少することにより、有益な影響を与える。打撃ピンおよび打撃手段が活動状態にあるか非活動状態にあるかの異なる復帰行程に基づいて、ドリルもしくはチゼルハンマーの衝撃伝達、および従って作業効率には、微細な影響があるのみである。

打撃接点を点状に突出させかつ偏心させることによって、上述の高い出力等級のドリルもしくはチゼルハンマーでも、見分けが付くほど短い空行程で後打撃が回避される。また、ハンマードリルないしチッピングハンマーをより短い構成にすることができ、これに応じて見分けが付くほど総重量を減少することができる。たとえ、案内管内で、打撃ピンまたは打撃手段が磨耗しても、簡単な構造によって、これらの部分、および従ってドリルもしくはチゼルハンマーの機能は、その使用寿命にわたって保証される。本発明によれば、実現化のために付加的な構造部分やコストが掛かる製造工程が必要ないので、全体として非常に低コストである。

このような打撃装置の場合でも、チゼルハンマーが非活動状態であるときに、空気クッションを排気するための通気孔を案内管に設けると好適である。

打撃接点および対向打撃接点は、本明細書の文脈においては、数学的な意味の点ではなく接触領域として理解すべきものであり、この接触領域は、打撃手段が打撃ピンに衝突する際に形成される曲面に対応する。「外れる位置」という意味は、打撃接点のその中心に関して偏心ないし打撃軸線に対するオフセット配置として理解すべきであり、このとき、打撃軸線までの距離は、通常の製造公差よりも大きい値に相当する。このとき、打撃接点の領域、すなわち打撃手段の打撃ピンとの接触面の一部が、打撃軸線を通過すると考えることもできる。

ドリルもしくはチゼルハンマー装置の好適な実施形態においては、打撃接点を、打撃手段に対向する側の打撃ピンの端部に設ける。打撃接点の形成のために、打撃ピンに、例えば、その打撃手段に対向する打撃ピンの端部において、打撃手段に向かって凸をなす突起部を設け、突起部の頂点は、打撃ピンの周端縁が存在する平面から突出させ、打撃軸線から外れる位置に配置する。突起部は、例えば、一次近似したパラボラ曲線とする。その変更例においては、打撃接点を、打撃ピンの周端縁が存在する平面を超えて前に突き出た立体、例えば円柱の一部として構成する。

ドリルもしくはチゼルハンマー装置の他の好適な実施形態においては、打撃接点を、その打撃ピンに対向する側の打撃手段の端面に設ける。打撃接点の形成のために、打撃手段における打撃ピンに対向する側の端面を、例えば凸状に構成し、このとき、凸状部の頂点を、打撃手段における打撃ピンに対向する側の端面の周端縁が存在する平面から突出させ、打撃軸線から外れる位置に配置する。凸状部は、同様に任意の形にすることができ、例えば一次近似したパラボラ曲線や前方に突き出た直方体の一部として形成する。

他の実施の形態においては、打撃接点に加えて対向打撃接点を打撃に曝されるよう突出させかつ打撃軸線から外れる位置に配置することができ、このとき、対向打撃接点の形態は、必ずしも打撃接点に対応させる必要はない。

打撃接点を、打撃軸線に対して、打撃ピンの軸線方向長さの０．００３〜０．０５倍に相当する距離外れる位置に配置すると好適であり、これによって、打撃手段が打撃ピンの中心に打撃を加える打撃装置に比べて運動エネルギーがほんの少ししか低下しないが、打撃手段もしくは打撃ピンと、それぞれに対応する案内部との間に、増大した摩擦力を発生する。打撃軸線から外れる距離が打撃ピンの軸線方向長さの０．００５〜０．０３倍に相当するようにすると、生ずる運動エネルギー減少、衝撃伝達の阻害及び案内部の摩滅の関係に関連してとりわけ好適であることが分かった。

以下の詳細な説明及び特許請求の範囲全体から、発明のさらなる好適な実施形態及び特徴の組み合わせを得ることができるであろう。

以下、本発明を、図面に示す２個の実施例に基づいてより詳しく説明する。基本的に、図面において、同一部分には同一の参照符号を付して説明する。

図１および図１Ａに示すチゼルハンマー１１はハウジング１２を備え、その内部に、電気‐空気圧式の打撃装置２１およびモータ／駆動ユニット１４を設ける。部分的にのみ図示したツールチャック１５内で、これ以上図示しないチゼルのようなツールのシャンク１６をチゼルハンマー１１に保持する。打撃装置２１には、打撃軸線２２に沿って、モータ／駆動ユニット１４によって作動するカム装置１３を用いて、案内管１７の内部で往復案内される駆動ピストン２３を設ける。駆動ピストン２３の往復運動によって、打撃手段２４として機能する打撃ピストン２５は、位相がシフトした状態で、同様に往復運動に変化し、このとき、この打撃ピストン２５の打撃にさらされるよう突出しかつ打撃軸線２２から外れる位置に配置した打撃接点２７を有する打撃ピン２６に対して対向打撃接点２８を介して打撃ピストン２５が作用する。打撃ピン２６は、打撃装置２１によって発生する衝撃を、ツールのシャンク１６に伝達する。案内管１７には、駆動ピストン２３と打撃ピストン２５の間の空気クッションの排気のために、通気孔１８を設ける。

特に図２に明示するように、打撃接点２７は、打撃軸線２２から外れる位置に配置する。打撃接点２７は、打撃軸線２２に対して、打撃ピン２６の軸線方向長さＬの０．０２倍に相当する距離Ｄ離れる位置に配置する。打撃ピン２６の軸線方向長さＬが例えば１００ｍｍであれば、距離Ｄは２ｍｍにする。

図３に示す実施例のチゼルハンマー３１は基本的にチゼルハンマー１１に類似した構成であり、打撃装置４１の形態のみが異なるだけである。打撃装置４１は、打撃装置２１とは対照的に、駆動ピストン４３から作用を受けて打撃手段４４として機能する打撃ピストン４５を有し、このとき、この打撃ピストン４５に、打撃ピン４６に対向する側の端面において打撃接点４７を設け、この打撃接点４７は、対向打撃接点４８を介して打撃ピン４６に作用する。打撃接点４７は、打撃にさらされるよう突出しかつ打撃軸線４２から外れる位置に配置する。打撃接点４７は、打撃軸線４２に対して、打撃ピン４６の軸線方向長さｌの０．０３倍に相当する距離ｄ離れる位置に配置する。打撃ピン４６の軸線方向長さｌが例えば８０ｍｍであれば、距離ｄは２．４ｍｍにする。

本発明によるチゼルハンマーの第１実施例における前方領域の線図的縦断面図である。 図１における領域ＩＡの拡大図である。 打撃ピンの側面図である。 本発明によるチゼルハンマーの第２実施例における前方領域の線図的縦断面図である。

符号の説明

１１，３１ チゼルハンマー
１２ ハウジング
１３ カム装置
１４ モータ／駆動ユニット
１５ ツールチャック
１６ シャンク
１７ 案内管
１８ 通気孔
２１，４１ 打撃装置
２２，４２ 打撃軸線
２３，４３ 駆動ピストン
２４，４４ 打撃手段
２５，４５ 打撃ピストン
２６，４６ 打撃ピン
２７，４７ 打撃接点
２８，４８ 対向打撃接点
Ｌ，ｌ 軸線方向長さ
Ｄ，ｄ 距離

Claims (5)

1. 打撃軸線（２２；４２）に沿って往復案内し、ならびに打撃ピン（２６；４６）に作用する打撃手段（２４；４４）を設けた打撃装置（２１；４１）を有するドリルもしくはチゼルハンマーであって、前記打撃ピン（２６；４６）と打撃手段（２４；４４）との間に、打撃接点（２７；４７）および対向打撃接点（２８；４８）を設けたドリルもしくはチゼルハンマー装置において、
   前記打撃接点（２７；４７）を、打撃に曝されるよう突出させ、かつこの打撃接点を打撃軸線（２２；４２）から外れる位置に配置したことを特徴とするドリルもしくはチゼルハンマー装置。
2. 前記打撃接点（２７）を、その打撃手段（２４）に対向する側の前記打撃ピン（２６）の端部に設けた請求項１記載のドリルもしくはチゼルハンマー装置。
3. 前記打撃接点（４７）を、その打撃ピン（４６）に対向する側の前記打撃手段（４４）の端面に設けた請求項１記載のドリルもしくはチゼルハンマー装置。
4. 前記打撃接点（２７；４７）を、前記打撃軸線（２２；４２）に対して、前記打撃ピン（２６；４６）の軸線方向長さ（Ｌ；ｌ）の０．００３〜０．０５倍に相当する距離（Ｄ；ｄ）外れる位置に配置した請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のドリルもしくはチゼルハンマー装置。
5. 前記打撃軸線（２２；４２）から外れる前記距離（Ｄ；ｄ）を、前記打撃ピン（２６；４６）の前記軸線方向長さ（Ｌ；ｌ）の０．００５〜０．０３倍に相当する距離とした請求項４記載のハンマードリルないしチッピングハンマーツール装置。

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