JP7321478B1 - エアシリンダ型打撃工具 - Google Patents

Abstract

【課題】水中での使用中に空気の放出を抑制でき、使用者の視界を十分に確保し得るエアシリンダ型打撃工具を提案する。【解決手段】圧縮空気が流入される内部空域２５と内部空域２５に連通する前端連通孔部２６とを有するシリンダ部１１と、前端連通孔部２６に挿通されて前方へ突出するチゼル部４と、シリンダ部１１に取り付けられて密閉内空域４３を形成する取付筐体部３とを備え、取付筐体部３が、チゼル部４を挿通させる挿通孔部４４と排気管部４６が連結された排気口部４５とを備えた構成である。圧縮空気を流入する作動状態では、前端連通孔部２６から密閉内空域４３に流入した圧縮空気が、排気管部４６を介して水上へ排出される一方、非作動状態では、チゼル部４の閉鎖部３３により前端連通孔部２６が閉鎖されて、密閉内空域４３へ圧縮空気が流入不能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮空気の流入により先端工具部を振動させるエアシリンダ型打撃工具に関する。

圧縮空気を駆動源とするエアーハンマー工具が、従来から知られている。エアーハンマー工具は、シリンダ内に移動可能に配されたピストンを圧縮空気の流入により往復作動させて、該ピストンの前方に配置したチゼル部に繰り返し衝突させることにより、該チゼル部を介してワークに衝撃を与えるものである。こうした工具として、例えば特許文献１の構成が提案されている。

特開２００４－２９１１２５号公報

ところで、前述したエアーハンマー工具は、水中で使用される場合もあるが、水中での使用では、シリンダ内に供給された空気が水中に放出されることによって、当該工具を使用する使用者の視界を妨げるという問題がある。ここで、エアーハンマー工具には、その本体部に空気の排気口を備えたものもあり、かかる構成では、該排気口に排出管などを接続する等の対策を行うことによって、水中での空気の放出を抑制できる。
しかし、一般的なエアーハンマー工具は、本体部の前端部にチゼルを挿通した挿通口が設けられており、該挿通口とチゼルとの隙間から空気が放出されてしまう。この隙間からの空気の放出は、チゼルの前端側から生ずるため、使用者の視界が妨げられ易く、該使用者が水中で作業を行い難くなっていた。そのため、前記排気口に対策をしたとしても、前述した使用者の視界を妨げるという問題を十分に解決できていなかった。

本発明は、水中への空気の放出を抑制でき、使用者の視界を十分に確保し得るエアシリンダ型打撃工具を提案するものである。

本発明は、前後方向に沿う内部空域と、前方へ開口され且つ該内部空域に連通された前端連通孔部とを有するシリンダ部と、前記シリンダ部の内部空域に圧縮空気を流入する圧縮空気流入手段と、前記シリンダ部の内部空域に前記前後方向へ摺動可能に配設され、前記圧縮空気流入手段により該内部空域に流入される圧縮空気によって、該前後方向へ往復作動するピストン部と、前記シリンダ部の内部空域の、前記ピストン部の前方に移動可能に配置されて、該ピストン部が衝突する衝撃受部と、該衝撃受部に連成されて前記前端連通孔部を介して前記シリンダ部の前方へ突出される突出杆部とを有する先端工具部とを備えたエアシリンダ型打撃工具において、前記シリンダ部に取り付けられ、該シリンダ部の前方に、前記前端連通孔部と連通する密閉状の密閉内空域を形成する取付筐体部と、前記取付筐体部の密閉内空域に配され、前記先端工具部を後方へ付勢する先端工具付勢手段とを備え、前記先端工具部の突出杆部は、前記取付筐体部の密閉内空域に配置され、前記シリンダ部の前端連通孔部の孔縁に当接されることによって該前端連通孔部を閉鎖する閉鎖部を備え、前記取付筐体部は、前記シリンダ部の前端連通孔部と対向状に形成され、前記先端工具部の突出杆部を気密状に挿通させた挿通孔部と、前記密閉内空域に連通され、水中で使用された状態で該密閉内空域の空気を水上へ排出する排気管部とを備えてなり、前記圧縮空気流入手段により圧縮空気を流入させる作動状態では、前記内部空域から密閉内空域へ流出した圧縮空気が前記排気管部を通じて水上へ排出される一方、前記圧縮空気流入手段により圧縮空気を流入させない非作動状態では、前記先端工具部の閉鎖部により前記前端連通孔部が閉鎖されて、前記内部空域から密閉内空域へ圧縮空気が流出不能となるものであることを特徴とするエアシリンダ型打撃工具である。

かかる構成にあっては、先端工具部が突出するシリンダ部の前端連通孔部を取付筐体部によって密閉状に覆うと共に、該取付筐体部の密閉内空域から水上へ排気する排気管部を設けたことから、該前端連通孔部から流出する空気が水中へ放出されることを抑制できる。このように先端工具部の前端側から空気が放出されることを抑制できるため、水中での作業中に、使用者が先端工具部とワークとが衝突する部位を視認し易くなる。したがって、本発明の構成によれば、水中での作業性を飛躍的に向上できる。

さらに、本構成では、先端工具付勢手段によって先端工具部が後方へ付勢されていることから、圧縮空気の流入を停止している場合には、該先端工具部の閉鎖部がシリンダ部の前端連通孔部を閉鎖した状態で保持され得る。これにより、作動の停止中に、シリンダ部から取付筐体の密閉内空域へ空気が流出することを防止できるため、作業進行状態の確認や先端工具部の位置合わせ等を行い易く、水中での作業性を一層向上できる。

前述した本発明のエアシリンダ型打撃工具にあって、先端工具付勢手段は、互いに弾性係数が異なる第一のコイルスプリングと第二のコイルスプリングとを備え、前記第二のコイルスプリングは、後端部がシリンダ部に連結されて、取付筐体部の密閉内空域に配設されており、前記第一のコイルスプリングは、前記第二のコイルスプリングの内部に配設され、前端が該第二のコイルスプリングの前端部に支持され且つ後端が先端工具部の突出杆部に支持されている構成が提案される。

かかる構成にあっては、先端工具部が、弾性係数の異なる第一のコイルスプリングと第二コイルスプリングとによってシリンダ部に支持されていることから、先端工具部の往復作動により生ずる振動を、これら二個のコイルスプリングの伸縮によって吸収でき、この振動を吸収する効果に優れる。したがって、本構成によれば、圧縮空気を流入する作動時に生ずる騒音とシリンダ部や取付筐体部に伝わる振動とを低減でき、水中で使用し易くできる。

本発明のエアシリンダ型打撃工具によれば、水中での使用中に先端工具部の前端側からの空気の放出を抑制できるため、水中での作業性を飛躍的に向上できる。

本発明のエアシリンダ型打撃工具１の、一部分を切り欠いて示す側面図である。 エアシリンダ型打撃工具１の前側部分を示す拡大断面図である。 圧縮空気の流入による作動中の態様を示す説明図である。 前記作動中における空気の流れを示す説明図である。 爪圧迫検査の検査方法を示す説明図である。 検査結果を示す説明図である。

本発明にかかる実施形態を添付図面に従って以下に説明する。
本実施例のエアシリンダ型打撃工具１は、図１に示すように、圧縮空気によって打撃力を発生させる工具であって、工具本体２と、該工具本体２に取り付けられた取付筐体部３とを有する。

工具本体２は、前後方向に沿って設けられたシリンダ部１１と、外部から圧縮空気を該シリンダ部１１へ供給する操作が行われる操作ハンドル部１２と、該シリンダ部１１への圧縮空気の流入を制御する圧縮空気制御機構（図示せず）とを備える。

操作ハンドル部１２は、使用者が握るグリップ部２１と、該使用者により操作されるトリガー部２２とを備え、該使用者がトリガー部２２を操作することによって、外部からの圧縮空気の供給を制御できるようになっている。さらに、操作ハンドル部１２には、圧縮空気が供給される供給口（図示せず）と、前記圧縮空気制御機構により前記シリンダ部１１から流出される圧縮空気を外部へ排出するための排出口（図示せず）とが設けられている。この供給口には、図示しない圧縮空気供給装置（コンプレッサー等）から圧縮空気を供給する供給管（図示せず）が接続される。尚、トリガー部２２の構成や、該トリガー部２２の操作により圧縮空気の供給を制御する構成などは、従来から公知のものが適用できることから、詳細を省略する。

シリンダ部１１は、図１～３に示すように、内部に前後方向に沿う内部空域２５が設けられており、該内部空域２５に前後方向へ摺動可能なピストン部１６が挿入されている。このピストン部１６は、内部空域２５への圧縮空気の流入と該内部空域２５からの圧縮空気の流出とによって、内部空域２５で前後方向へ往復作動する。シリンダ部１１への圧縮空域の流入と流出とは、前記トリガー部２２の操作に従って前記した圧縮空気制御機構が実行制御する。尚、圧縮空気制御機構は、従来から公知の構成が適用できることから、詳細を省略する。

本実施例のシリンダ部１１は、円筒状の取付筒部１１ａと、該取付筒部１１ａに比して外径が小さい円筒状の連結筒部１１ｂとを有しており、取付筒部１１ａに後述する取付筐体部３が取り付けられると共に、連結筒部１１ｂに後述する第二のコイルスプリング３６が連結される。さらに、シリンダ部１１の連結筒部１１ｂには、その前端部に、前記内部空域２５に連通する前端連通孔部２６が前方へ開口されている。前端連通孔部２６は、前記ピストン部１６に比して小径で形成されており、該ピストン部１６が挿通不能となっている。また、この前端連通孔部２６には、チゼル部（先端工具部）４が挿通されている。

チゼル部４は、シリンダ部１１の前端連通孔部２６に前方から挿通されて内部空域２５に挿入される衝撃受部３１と、該前端連通孔部２６の前方へ突出された長尺状の突出杆部３２とを備え、該突出杆部３２の衝撃受部３１寄り部位には、該前端連通孔部２６に比して大径の閉鎖部３３が設けられている。この閉鎖部３３は、前端連通孔部２６を挿通不能であると共に、該前端連通孔部２６の孔縁に当接した状態で該前端連通孔部２６を閉鎖する。

こうしたチゼル部４は、二個のコイルスプリング３５，３６によって後方へ付勢されており、シリンダ部１１の内部空域２５に圧縮空気が流入しない状態（以下、非作動状態という）で、該コイルスプリング３５，３６の付勢力によって閉鎖部３３が前端連通孔部２６の孔縁に当接されたままで保持される。チゼル部４の突出杆部３２には、第一のコイルスプリング（以下、第一コイルスプリングという）３５が外嵌されており、該第一コイルスプリング３５の後端が閉鎖部３３に支持される。この第一コイルスプリング３５を覆って第二のコイルスプリング（以下、第二コイルスプリングという）３６が配設されており、該第二コイルスプリング３６の後端部がシリンダ部１１の連結筒部１１ｂに連結されると共に、該第二コイルスプリング３６の前端部に第一コイルスプリング３５の前端が支持されている。これらコイルスプリング３５，３６は、互いに弾性係数が異なるものであり、本実施例にあっては、第二コイルスプリング３６の弾性係数が、第一コイルスプリング３５に比して高い。

ここで、第二コイルスプリング３６は、直円筒状の円筒コイル部３６ａと、該円筒コイル部３６ａから前方へ連成された円錐状の円錐コイル部３６ｂとにより構成されており、円錐コイル部３６ｂの前端内径が、チゼル部４の突出杆部３２の外径よりも大きく且つ第一コイルスプリング３５の外径よりも小さくなっている。これにより、チゼル部４の突出杆部３２が、第二コイルスプリング３６の前端から前方へ突出すると共に、第一コイルスプリング３５の前端が該第二コイルスプリング３６の前端部に支持されている。尚、本実施例の第一コイルスプリング３５は、直円筒状のものである。

また、本実施例のエアシリンダ型打撃工具１には、前記コイルスプリング３５，３６を収容する取付筐体部３が前記シリンダ部１１に取り付けられている。取付筐体部３は、略円盤状の閉盤部４１と該閉盤部４１の外周縁から後方へ延出された略円筒状の側周部４２とにより構成されており、該側周部４２の後端部がシリンダ部１１の取付筒部１１ａに螺合されることによって該シリンダ部１１に取り付けられている。このようにシリンダ部１１に取り付けられた状態で、取付筐体部３の内部には、密閉内空域４３が形成され、該密閉内空域４３に前記コイルスプリング３５，３６が収容される。

取付筐体部３の閉盤部４１には、シリンダ部１１の前端連通孔部２６に対向する位置に、前記チゼル部４の突出杆部３２が挿通される挿通孔部４４が形成されている。チゼル部４の突出杆部３２は、この挿通孔部４４を挿通して取付筐体部３の前方へ突出されている。さらに、取付筐体部３の側周部４２には、排気口部４５が開口形成されており、該排気口部４５に排気管部４６の一端部が連結されている。この排気管部４６によって、密閉内空域４３が外部に連通している。エアシリンダ型打撃工具１が水中で使用される際には、この排気管部４６の他端部が水上に置かれる。

こうした取付筐体部３は、側周部４２の後端部とシリンダ部１１の取付筒部１１ａとの間に介在されたＯリング４８によって、該取付筒部１１ａに密接されると共に、閉盤部４１の挿通孔部４４に配設されたＯリング４９によって、チゼル部４の突出杆部３２に密接されている。これにより、密閉内空域４３は、外部から密閉状に保たれており、前記した排気口部４５（および排気管部４６）を介して外部に連通している。

次に、本実施例のエアシリンダ型打撃工具１の使用態様について説明する。
エアシリンダ型打撃工具１のグリップ部２１に設けられた供給口には、圧縮空気供給装置から圧縮空気を供給する供給管が接続されると共に、該グリップ部２１の排出口には排出管（図示せず）の一端部が接続される。そして、エアシリンダ型打撃工具１が水中で使用される際に、前記排出管の他端部が水上に置かれる。同様に、前記した排気管部４６の他端部が水上に置かれる。

水中で、エアシリンダ型打撃工具１のトリガー部２２が使用者により操作されると、前記圧縮空気供給装置から圧縮空気が供給され、圧縮空気制御機構によって、シリンダ部１１の内部空域２５への圧縮空気の流入と該内部空域２５からの流出とが制御される。これにより、シリンダ部１１の内部空域２５でピストン部１６が前後方向へ往復作動し、該ピストン部１６がチゼル部４の衝撃受部３１に繰り返し衝突する。チゼル部４は、この衝突に伴って前後方向へ振動する。

ここで、チゼル部４の作動を詳述すると、該チゼル部４は、衝撃受部３１にピストン部１６が衝突する毎に、この衝撃力に従って前方へ移動する（図３参照）。この前方への移動によって、第一コイルスプリング３５が弾縮し且つ第二コイルスプリング３６が伸長した後に、これらコイルスプリング３５，３６の弾性力によって、チゼル部４が後方へ移動する（図２参照）。こうしてチゼル部４は前後方向へ振動する。本実施例では、相互に異なる弾性係数を有する二個のコイルスプリング３５，３６によりチゼル部４が支持されていることから、該チゼル部４の振動がシリンダ部１１に伝わることを抑制できる。これにより、シリンダ部１１の内部空域２５へ圧縮空気を供給している状態（以下、作動状態という）でエアシリンダ型打撃工具１に発生する振動を抑制できると共に、該振動による騒音の発生も抑制できる。

さらに、前記した作動状態（チゼル部４が振動している状態）では、図４に示すように、シリンダ部１１の内部空域２５と取付筐体部３の密閉内空域４３とが該シリンダ部１１の前端連通孔部２６とを介して連通する。そのため、内部空域２５から密閉内空域４３へ圧縮空気が流出する。本実施例の構成では、密閉内空域４３が前記Ｏリング４８，４９によって密閉状に保たれていることから、該密閉内空域４３に流出した圧縮空気は、排気管部４６を介して水上へ排出される。これにより、水中での前記作動状態でエアシリンダ型打撃工具１の前端側から空気が排出されることを抑制できるため、水中に排出された空気による泡の発生を抑制できる。

尚、本実施例では、前述したように、圧縮空気制御機構によって内部空域２５から流出する圧縮空気はグリップ部２１に接続された排出管を介して水上へ排気される。これにより、本実施例の構成は、その全体からの空気の排出を抑制でき、水中での前記作動状状態で泡が発生することを一層抑制できる。

また、トリガー部２２の操作が解除された非作動状態では、図２に示すように、ピストン部１６が作動停止していることから、チゼル部４が第一コイルスプリング３５と第二コイルスプリング３６との付勢力によって後方へ付勢されて、該チゼル部４の閉鎖部３３がシリンダ部１１の前端連通孔部２６の孔縁に当接された状態で保たれる。これにより、非作動状態では、シリンダ部１１の内部空域２５と取付筐体部３の密閉内空域４３とが遮断されることから、該密閉内空域４３へ空気が流出しない。そのため、水中での非作動状態であっても、水中への空気の排出を抑制できる。

このように本実施例のエアシリンダ型打撃工具１は、水中における作動状態でチゼル部４の前端側から空気の排出を抑制できるため、使用者の視界が妨げられ難く、作業を行い易い。さらに、水中における非作動状態であっても、チゼル部４の前端側から空気が排出されることを抑制できるため、作業の進行状態を確認し易いと共にワークにチゼル部４を合わせ易いという優れた利点もある。また、本実施例の構成は、前述したように振動や騒音が抑制されることから、水中で作業を行い易いと共に、該振動や騒音などによって水中で生ずる波の伝搬を抑制できるため、該水中での作業性を一層向上できる。

本実施例の構成は、当然ながら、水中に限定されずに使用可能である。このように水中以外で使用される場合にあっても、二個のコイルスプリングによって振動と騒音とを抑制するという作用効果が発揮される。尚、水中以外で使用される場合には、排出管や排気管部４６などを接続させる必要が無い。

こうした実施例の構成にあって、トリガー部２２と圧縮空気制御機構とが、本発明にかかる圧縮空気流入手段に相当する。

本発明にあっては、前述した実施例に限定されるものではなく、上述した実施例以外であっても本発明の趣旨の範囲内で適宜変更した構成を実施可能である。例えば、各構成の寸法形状は適宜変更可能である。

以下に、本発明にかかる参考情報「エアシリンダ型打撃工具の生態影響実験結果」を記載する。

振動工具による生態影響については古くからその障害が指摘されており、これまで医学、工学の分野では様々な評価、対策が行われてきた。その結果、チェーンソー使用影響に代表される振動障害は減少した。
しかし、近年、水中振動工具による振動障害労災事例の存在が明らかとなり、これは水中ハンマーでは振動障害はおきないと言われてきた学会の概念を大きく覆すものであった。
そこで今回、株式会社アピュアン（本発明の発明者）は、振動ならびに水中でのエアーが極めて少ない新たな振動工具を開発した。
我々は本振動工具の有用性について、実際に生態の抹消循環障害低減に資する医学的データをここに報告する。

（ａ）目的
新たなエアシリンダ型打撃工具による生態影響の低減を証明する。
（ｂ）対象
現役の職業性潜水士（工業潜水士およびインストラクターダイバー）１０名
（ｃ）実験期間と場所
令和５年３月５日 沖縄県恩納村漁業協同組合 荷捌き棟２階
（ｄ）方法
打撃工具使用前、使用直後に爪圧迫検査を行う。
１）打撃工具使用前の第２，３，４指の爪圧迫試験を施行
２）エアシリンダ型打撃工具を用い、１分間連続して市販のコンクリートブロックを斫る
３）斫り終了直後、爪圧迫検査を行う（第２，３，４指、工具を把持した手）
４）３０分以上の間隔を開け、市販の打撃工具を用い、１分間連続して市販のコンクリートブロックを斫る
５）斫り終了直後、爪圧迫検査を行う（左右第２，３，４指、工具を把持した手）
（ｅ）解析結果
使用前、エアシリンダ型打撃工具使用直後、市販打撃工具使用直後の３群間でＳＰＰ Ｖｅｒｓｉｏｎ２４を用い、Ｗｉｌｃｏｘｏｎの符号付き順位検定を行った（有意水準＜０．０５）

図５に爪圧迫検査の検査方法を示し、図６に検査結果を示す。この結果、以下の結論が得られた。
市販打撃工具はエアシリンダ型打撃工具と比較し、１分間のコンクリート斫り作業直後の爪圧迫試験において、工具把持側第２，３，４指に有意な異常が見られた。
これはエアシリンダ型打撃工具が、従来の市販型打撃工具よりも、指先の循環障害を起こしにくいことを示している。
したがって、エアシリンダ型工具を用いることで、振動障害発症率の低下につながると思われる。

１ エアシリンダ型打撃工具
２ 工具本体
３ 取付筐体部
４ チゼル部（先端工具部）
１１ シリンダ部
１１ａ 取付筒部
１１ｂ 連結筒部
１２ 操作ハンドル部
１６ ピストン部
２１ グリップ部
２２ トリガー部
２５ 内部空域
２６ 前端連通孔部
３１ 衝撃受部
３２ 突出杆部
３３ 閉鎖部
３５ 第一コイルスプリング（第一のコイルスプリング）
３６ 第二コイルスプリング（第二のコイルスプリング）
３６ａ 円筒コイル部
３６ｂ 円錐コイル部
４１ 閉盤部
４２ 側周部
４３ 密閉内空域
４４ 挿通孔部
４５ 排気口部
４６ 排気管部
４８，４９ Ｏリング

Claims (2)

1. 前後方向に沿う内部空域と、前方へ開口され且つ該内部空域に連通された前端連通孔部とを有するシリンダ部と、
   前記シリンダ部の内部空域に圧縮空気を流入する圧縮空気流入手段と、
   前記シリンダ部の内部空域に前記前後方向へ摺動可能に配設され、前記圧縮空気流入手段により該内部空域に流入される圧縮空気によって、該前後方向へ往復作動するピストン部と、
   前記シリンダ部の内部空域の、前記ピストン部の前方に移動可能に配置されて、該ピストン部が衝突する衝撃受部と、該衝撃受部に連成されて前記前端連通孔部を介して前記シリンダ部の前方へ突出される突出杆部とを有する先端工具部と
   を備えたエアシリンダ型打撃工具において、
   前記シリンダ部に取り付けられ、該シリンダ部の前方に、前記前端連通孔部と連通する密閉状の密閉内空域を形成する取付筐体部と、
   前記取付筐体部の密閉内空域に配され、前記先端工具部を後方へ付勢する先端工具付勢手段と
   を備え、
   前記先端工具部の突出杆部は、
   前記取付筐体部の密閉内空域に配置され、前記シリンダ部の前端連通孔部の孔縁に当接されることによって該前端連通孔部を閉鎖する閉鎖部を備え、
   前記取付筐体部は、
   前記シリンダ部の前端連通孔部と対向状に形成され、前記先端工具部の突出杆部を気密状に挿通させた挿通孔部と、
   前記密閉内空域に連通され、水中で使用された状態で該密閉内空域の空気を水上へ排出する排気管部と
   を備えてなり、
   前記圧縮空気流入手段により圧縮空気を流入させる作動状態では、前記内部空域から前端連通孔部を介して密閉内空域へ流出した圧縮空気が前記排気管部を通じて水上へ排出される一方、前記圧縮空気流入手段により圧縮空気を流入させない非作動状態では、前記先端工具部の閉鎖部により前記前端連通孔部が閉鎖されて、前記内部空域から密閉内空域へ圧縮空気が流出不能となるものであることを特徴とするエアシリンダ型打撃工具。
2. 先端工具付勢手段は、互いに弾性係数が異なる第一のコイルスプリングと第二のコイルスプリングとを備え、
   前記第二のコイルスプリングは、後端部がシリンダ部に連結されて、取付筐体部の密閉内空域に配設されており、
   前記第一のコイルスプリングは、
   前記第二のコイルスプリングの内部に配設され、前端が該第二のコイルスプリングの前端部に支持され且つ後端が先端工具部の突出杆部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のエアシリンダ型打撃工具。
   
   

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