JPH0234751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、岩石、コンクリート等の破砕、舗装
道路の改修工事等に使用する鏨の撃打装置に関
し、詳しくは、破砕対象が岩石等の非常に硬質の
もの、或いは軟弱地盤のように比較的軟質のもの
である場合のいずれの場合においても最適の撃打
タイミングで作業を遂行することが可能であり、
機体の振動を低く抑えることが可能であり、空打
ちを行つても機体に全く悪影響を及ぼさず、しか
も破砕対象物に突き刺さつた鏨を極めて容易に引
き抜くことが可能となるように構成した鏨の撃打
装置に関する。

一般にこの種の撃打装置は、外側シリンダー内
に、内部に自由ピストンを摺動可能に嵌挿した可
動シリンダーを往復摺動可能に嵌挿し、この可動
シリンダーを往復駆動することにより前記自由ピ
ストンを高速で往復運動させ、この自由ピストン
の高速落下時に機体の先端部に支持した鏨を撃打
し、所望の衝撃破砕力を得るように構成されてい
る。可動シリンダー内は自由ピストンによつて上
下２個の空圧室に仕切られており、この空圧室の
空気が可動シリンダーが往復動する際の自由ピス
トンの慣性おくれにより交互に弾性膨張及び弾性
圧縮を繰り返すため、この空気弾発力が自由ピス
トンに対する附加的な駆動力となつて、自由ピス
トンを可動シリンダーの駆動速度より高速で下動
若しくは上動させるのである。従つて、斯かる二
重シリンダーを用いた撃打装置は、クランク機構
のみを用いて鏨を撃打するより高出力が得られ、
且つ、空気弾発力による緩衝作用による機体保護
機能を有するという基本的な特性を有している。

しかしながら、斯かる基本構成のみを有する撃
打装置においては、高出力を得るために、自由ピ
ストンが最高速で落下している時に鏨に撃突し、
この撃突をもつて自由ピストンの落下下端が規定
されるように各部材の寸法形状が定められている
ため、例えば、無負荷時、即ち、鏨が負荷時より
下方に位置している場合に装置を駆動した場合、
前記自由ピストンが高速で可動シリンダーの下端
内壁に撃突し、装置が破壊してしまうという懸念
がある。

このような問題点を解決した公知例として例え
ば特開昭54−100580に記載された衝撃工具があ
る。これは、機体先端部と鏨とをコイルスプリン
グにより連結し、鏨を常時機体内方に突入するよ
うに附勢してある。しかしながらこの公知例は、
上記の如き自由ピストンの撃突は予防し得ても、
鏨の破砕力が前記コイルスプリングの弾力分低下
することと、破砕対象物に突き刺さつた鏨を抜き
取ることが非常に困難になるという新たな欠点を
生ずる。

又、上記の基本構成のみを有する撃打装置にお
いては、自由ピストンが直接鏨を撃打するため、
例えば岩石等の硬質の破砕対象物を撃打する場合
と、軟弱な対象物を撃打する場合とでは、鏨を介
して自由ピストンに伝達される撃打反発力が場合
によつて種々異なるため、自由ピストンの上方復
帰タイミングがずれて常時一定の撃打タイミング
乃至は出力が得られないという問題がある。

この問題を解決した公知例として例えば実開昭
50−101に記載された鏨の撃打装置がある。この
撃打装置は、上記基本構成を有する撃打装置にお
いて、自由ピストンと、鏨との間に中間ピストン
を上下摺動自在に配して構成されている。この構
成に依れば、厳密には、鏨が硬質、軟質のいかな
る対象物に接していようとも、略静止状態にある
中間ピストンが先ず自由ピストンにより撃打さ
れ、自由ピストンの運動量を受け継いだ中間ピス
トンが鏨を撃打するという作用を営むため、前記
自由ピストンに中間ピストンから伝達される衝撃
反発力は場合によらず常時略一定となり、機体の
撃打タイミング乃至は出力は一定となるのであ
る。

しかしながら、この公知例においても、無負荷
状態、即ち、鏨が自重により、その摺動ストロー
クの最下端に位置するとき、自由ピストンはその
軸部の衝突対象を失つて可動シリンダーの底壁を
破砕するか、又は、鏨に設けられた抜け止め用鍔
部乃至は中間ピストンが機体の先端部に内方から
直接的な衝撃を与え、機体先端部を破砕してしま
うという懸念を有するのである。

本発明は、以上に述べたような公知例における
種々の問題点を解決し、破砕対象の軟硬にかかわ
らず常時一定の撃打タイミングを有し、空打ちを
行つても機体に全く悪影響を及ぼさない機構を有
し、しかもこの機構によつては出力低下すること
がなく、一定の防振機能を有し、更に、破砕対象
物に突き刺さつた鏨を引き抜くことが容易な鏨の
撃打装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明は、外側シリンダーに、可動シリ
ンダーを摺動自在に嵌挿するとともに、該可動シ
リンダー内に、自由ピストンを摺動自在に嵌挿
し、前記可動シリンダーをクランク機構を用いて
往復運動することにより、前記自由ピストンの撃
打軸が機体の先端部に支持された鏨の内端部を連
続的に撃打するように構成した鏨の撃打装置にお
いて、前記外側シリンダーと機体先端の鏨支持部
との間に室を設け、この室に、前記自由ピストン
の撃打軸に対して上部において当接し且つ前記鏨
の内端部に対して下部において当接し得る中間ピ
ストンを上下方向摺動自在に嵌装する一方、前記
室の上端と前記中間ピストンとの間に第１圧縮コ
イルバネを設け、前記中間ピストンと前記室の下
端との間に第２圧縮コイルバネを設け、且つ、該
第２圧縮コイルバネは、通常作業時、弛緩してお
り、これの上端と前記中間ピストンとの間に一定
の隙間が生じるように形成したことを特徴とす
る。

本発明は、自由ピストンの撃打軸と、機体先端
部に支持された鏨との間に上下摺動可能な中間ピ
ストンを配するという基本構成を採用することに
より、破砕対象の軟硬にかかわらず、常に自由ピ
ストンの撃打後の衝撃反発力を一定にして常時最
適の撃打タイミングを得て高出力を維持すると共
に、中間ピストンを押下する第１圧縮バネを設け
ることにより、撃打後反発して上方に跳ね上がつ
た中間ピストンを次の撃打ストロークに備えて速
やかに所定位置に復帰させるようにして、機の最
高回転数を上昇せしめてパワーアツプを図り、中
間ピストンの下方に第２圧縮コイルバネを設け且
つこの第２圧縮コイルバネの上端は通常作業時中
間ピストンの下面との間に一定の間隙を生じるよ
うに形成することにより、この第２圧縮コイルバ
ネが通常作業時中間ピストンのエネルギーを吸収
しないようにすると共に、空打ち時、この第２圧
縮コイルバネにより中間ピストンのエネルギーを
吸収して機の先端部の破壊を未然に防止し得るよ
うにし、更に、鏨を機の先端部において上下摺動
距離を一定に規制しつつ支持することにより、破
砕対象物に突き刺さつた鏨を機体を上方に持ち上
げることにより容易に抜き取るようにしたもので
あり、上記従来公知例の種々の問題点は一挙解決
されたのである。

以下、本発明の最も好ましい実施例を図面を参
照しつつ説明する。

機体１は、上部にクランク機構２が内装された
室３と、外側シリンダー４と、下部に中間ピスト
ン５を内装するための室６及び鏨７の支持部８を
有する。

クランク機構２は、外側シリンダー４の軸方向
と直角を成すように支持されたクランク軸９に嵌
着した円板１０に偏心突軸１１を設け、この偏心
突軸１１と、可動シリンダー１２の上端部とをク
ランクロツド１３を介してピン接合することによ
り構成される。前記クランク軸９は、機体１に直
接取り付けた原動機（図示略）又は電動機（図示
略）或いは可撓性伝動軸（図示略）を介して外部
の原動機（図示略）又は電動機（図示略）に連携
されており、適宜のスロツトル（図示略）又はス
イツチ類（図示略）により回転駆動乃至は制御さ
れるようになつている。

前記可動シリンダー１２は、外側シリンダー４
内に上下方向摺動自在に嵌挿されており、内部
に、シリンダー室１４を、下端部に孔１５を有す
る。該可動シリンダー１２の内部シリンダー室１
４には、先端部に撃打軸１６を有する自由ピスト
ン１７を上下方向摺動自在に密嵌挿する。この自
由ピストン１７の撃打軸１６は可動シリンダー１
２の前記下端孔１５から突出しており、更には後
に詳説する室６に至つている。又、該自由ピスト
ン１７のピストン部１７ａの外周には、Ｏリング
等のシール材を嵌め込んでおけば可動シリンダー
１２内において該ピストン部１７ａによつて区分
される上下空圧室１８，１９の気密性が保持され
るので好都合である。又、同様の理由から、自由
ピストン１７の撃打軸１６と前記下端孔１５との
嵌合関係は精密嵌合とすべきである。

図において、符号２０及び２１は、可動シリン
ダー１２の内部シリンダー室１４において、上空
圧室１８と外気圧とを、及び下空圧室１９と外気
圧とを夫々連通し得るように穿設した上下透孔を
示す。上透孔２０は自由ピストン１７がある程度
降下した時点において、上空圧室と外気圧とを連
通せしめ、上空圧室１８が負圧になつて自由ピス
トン１７の落下速度が低下するのを防止し、下透
孔２１は、自由ピストン１７が撃打後上昇しよう
とするときに下空圧室１９と外気圧とを連通さ
せ、自由ピストン１７が速やかに上空圧室１８の
圧縮過程に移行せしめんとし、或いは熱により膨
張した上下空圧室の空気をその膨張分外気に逃が
すためのものである。この上下透孔は必要に応じ
て設ければよいのであり、この透孔を有すること
が本発明の必須要件となるものではないことは無
論である。

符号２２は、外側シリンダー４の内壁に設けた
軸方向の溝を示し、該外側シリンダー４の前記可
動シリンダー１２より上の部分と下の部分とを連
通して、該外側シリンダー４内の各部の圧力を一
定に維持し、可動シリンダー１２が上下往復動す
るに際して外側シリンダーの上下の空気が圧縮又
は膨張し、前記可動シリンダーの円滑な往復動を
阻害することのないようにしたものである。

機体１の上記外側シリンダー４の下方に位置す
る部位には、所定の軸方向長さを有する略円筒形
状の室６を設ける。この室６と前記外側シリンダ
ー４とは環状突筋２３により区分し、前記可動シ
リンダー１２が下降しているとき、前記自由ピス
トン１７の撃打軸１６がこの環状突筋２３により
規定される外側シリンダー４と該室６との境界よ
り、該室６内に突入し得るように構成する。

前記室６内には、中間ピストン５を上下往復摺
動自在に嵌装する。図示例において、この中間ピ
ストン５は、下方の円筒部５ａから突軸５ｂを上
方に向け突設した形状を呈しており、この突軸５
ｂと前記自由ピストン１７の撃打軸１６が同一軸
線上で当接するよになつている。斯くすれば、硬
化のための熱処理部分を最小ににすることができ
るのであるが、該中間ピストン５の形状は、上記
形状に限定されるものではないことは無論であ
る。

前記室６内には更に、前記環状突筋２３と前記
中間ピストン５との間に、第１圧縮コイルバネ２
４を介装し、前記中間ピストン５と前記室６の下
端部６ｂとの間に第２圧縮コイルバネ２５を介装
する。第１圧縮コイルバネ２４は、撃打作業時、
常時、若干圧縮されており、この圧縮弾力によ
り、撃打反力により上方に跳ね上がらんとする、
或いは跳ね上がつた中間ピストン５を次の撃打に
備えて速やかに所定位置に復帰させ、機の最高回
転数を従来例に比して上昇させることを可能とす
る役割を果たす。一方第２圧縮コイルバネ２５
は、撃打作業時第１図に示すように、その上端部
２５ａと中間ピストン５の底部とに間隙が生じる
よう形成する。該第２圧縮コイルバネ２５は通常
の撃打時は前記中間ピストン５に対して何ら作用
を行なわないが、無負荷時、即ち、第２図に示す
ように鏨７が下方に降りているときには、自由ピ
ストン１７により撃打されて大きな運動量を与え
られた中間ピストン５が前記室６の下端乃至は、
鏨７を撃打するのを防止すると共に、前記中間ピ
ストン５の運動エネルギーを吸収する役割を果た
す。

上記室６の形状、第１圧縮コイルバネ２４及び
第２圧縮コイルバネ２５の介装方法は、第１図に
示す実施例に示すものに限定されないことは無論
であり、要は、第１圧縮コイルバネ２４は中間ピ
ストン５を弾性的に押下し得るように介装し、第
２圧縮コイルバネ２５は、通常作業時、その上端
部と中間ピストン５との間に若干の間隙を生じる
ように介装すればよいのである。

鏨７は、機体１の下部において、軸方向に若干
距離摺動自由に支持され、且つ、その内端部は、
前記室６の下端に穿設した支持孔２６から、前記
室６内に突入している。又、該鏨７の摺動可能距
離を規定する手段としては、機体１の下端に鏨７
の中間軸部が挿通し得る孔２７を有するストツパ
ー部材２８を設けると共に、鏨には、前記支持孔
２６とストツパー部材２８との中間に位置する鍔
２９を設けて構成するとよい。尚、鏨７の軸方向
長さ及び前記鍔２９の位置は、該鏨７が前記摺動
可能距離の上端に位置する始動時、第１図に示す
ように、該鏨７の上端は、前記第２圧縮コイルバ
ネ２５の上端２５ａより上方に位置するようにす
る。一方、該鏨７が前記摺動可能距離の下端に位
置する空打ち時、第２図に示すように、該鏨７の
上端は、前記圧縮コイルバネ２５の上端２５ａよ
り下方に位置するように構成すべきであること
は、前記したような第１圧縮コイルバネ２４及び
第２圧縮コイルバネ２５の役割に鑑みて当然であ
る。

第３図は、本発明の他の実施例を示すもので、
中間ピストン５の形状を変更し、該中間ピストン
５が前記室６内をを正確に上下摺動し得るよう
に、鏨７を挿通するための支持孔２６に内方に延
びるボス部２６ａを設け、このボス部に中間ピス
トン５の下方軸部５ｃの一部が嵌合するように構
成してある。即ち、中間ピストン５は前記ボス部
２６ａにガイドされて上下摺動する。斯くすれば
第１図に示す例のように、中間ピストン５のピス
トン部５ａをガイドすべく前記室６の内面を精密
加工する必要がなるので好都合である。

次に本発明に係る鏨の撃打装置の作用効果につ
いて説明する。

先ず、通常作業時、鏨７の先端部は、対象物Ａ
に当接しているため、該鏨７は、その摺動可能距
離の上端に位置している。喚言すれば、該鏨７
は、機体１の室６内に最大限突入している（第１
図）。これは、機体１の自重或いは、作業者が機
体１を対象物Ａに対して押し付ける力による。こ
のとき、第１圧縮コイルスプリング２４は、中間
ピストン５と環状突筋２３とに当接しており、且
つ若干圧縮されている。

この状態から動力源（図示略）を起動してクラ
ンク機構２を回転させると、可動シリンダー１２
は、外側シリンダー４内を上下に往復動する。可
動シリンダー１２が第１図に示す状態から上昇過
程に入ると、自由ピストン１７の慣性おくれによ
り下空圧室１９が圧縮される。可動シリンダー１
２が最上位置、即ち所謂上死点に至る若干前にお
いて、自由ピストン１７は、前記下空圧室１９の
空気弾発力により、該可動シリンダー１２に対し
て相対的に上方に移行する。この自由ピストン１
７の上昇により、上空圧室１８が圧縮されるので
あるが、図示する例においては、可動シリンダー
１２に穿設した上透孔２０がピストンストローク
に対して相対的に下方に設けてあるので、圧縮比
が相当大となり得る。この圧縮比は自由ピストン
１７の上昇時における慣性エネルギーの大小に依
存する。斯かる上空圧室１８の圧縮は、可動シリ
ンダー１２が上死点を過ぎて若干下降し始めると
きまで続く。このとき下空圧室１９は、下透孔２
１により外気圧と連通しているので、該下空圧室
１９が弾性的に膨張して前記自由ピストン１７が
前記上空圧室１８を圧縮するのを阻害することは
ない。

可動シリンダー１２が上死点から若干下降した
あたりから、自由ピストン１７は、最大限に圧縮
された上空圧室１８の弾発力により、可動シリン
ダー１２に対して相対的に高速で落下する。この
ときの自由ピストン１７の落下速度は、機体１に
対して相対的に極めて高速であり、従つて極めて
大きな運動エネルギーを有している。下透孔２１
は、自由ピストン１７が第１図に示す位置に到達
したときに外気圧と遮断されるので、自由ピスト
ン１７が下降を開始してから第１図に示す撃打位
置に到達するまでに該自由ピストン１７の加速を
阻害する要因は全くない。このことは、自由ピス
トン１７は、常時最高速で中間ピストン５に撃突
することを意味する。自由ピストン１７が中間ピ
ストン５に撃突し、且つ可動シリンダー１２が下
死点を通過してからは上記した過程を繰り返す。

自由ピストン１７が中間ピストン５に撃突して
運動量を伝達し、この中間ピストン５が更に鏨７
を撃打することにより、該鏨７が対象物Ａを破砕
するのであるが、機体１が定常運転状態に移行す
ると、前記第１圧縮コイルバネ２４の弾力と、自
由ピストン１７の連続撃打力との和が機体１の総
重量とバランスして機体１が第１図に示す状態か
ら若干浮き上がる。即ち、鏨７の鍔２９は、始動
時支持孔２６付近に当接しているが、定常運転に
移行すると、この鍔２９は前記支持孔２６から相
対的に若干下方に離れた位置において上下に振動
する如くなる。

定常運転時の撃打作用を更に厳密に説明すると
次のようになる。

自由ピストン１７により撃打された中間ピスト
ン５は同時に鏨７を撃打するのではなく、自由ピ
ストン１７が中間ピストン５に撃突したとき、該
中間ピストン５は、前の撃打による衝撃反発によ
り鏨７から離れているため、該中間ピストン５は
一担自由ピストン１７の運動量を受け継いだ後、
若干おくれて鏨７に撃突するのである。従つて前
記中間ピストン５も、室６内において、振動して
いる。但し、前記中間ピストン５が鏨７に撃突し
た後衝撃反力により上方に跳ね上がつても前記第
１圧縮コイルバネ２４により直ちに下方に復帰さ
せられるので、中間ピストン５は、上方に跳ね上
がる途中において自由ピストン１７により撃打さ
れることはなく、エネルギーのロスが少なくなる
上に、機体１の高速回転が可能となる。

このように、本発明の撃打装置は、自由ピスト
ンが直接的に鏨を撃打するのではなく、一担中間
ピストンを撃打した後この中間ピストン５が鏨７
を撃打するように構成されており、且つ中間ピス
トン５は第１圧縮コイルバネ２４の作用により常
に適正な位置に復帰されるように構成されている
から、撃打対象物の軟硬によつてその衝撃反発力
の差異による影響が自由ピストン１７に伝達され
ることはなく、常に最適な撃打タイミングを得る
ことができるのである。

次に空打ち時の作用効果について説明する。

空打ち時においては、鏨７は、その摺動可能距
離の最下端に位置している（第２図参照）。この
状態において動力源を起動し、クランク機構２を
駆動すると、自由ピストン１７は、第２圧縮コイ
ルバネ２５上に載つた状態で静止している中間ピ
ストン５に撃突する。この撃突により自由ピスト
ン１７の運動エネルギーは中間ピストン５に伝達
されるので自由ピストン５が最高落下速度のまま
可動シリンダー１２の下端に撃突して該可動シリ
ンダー１２を破壊することはない。更に前記の撃
突により自由ピストン１７からエネルギーを受け
継いだ中間ピストン５は、前記第２圧縮コイルス
プリング２５を圧縮しつつ降下するが（第２図参
照）、この圧縮によりエネルギーを吸収されるの
で、該中間ピストン５が高速で鏨７に撃突し、鏨
７の鍔２９がストツパー部材２８を破壊したりす
ることはない。又、前記中間ピストン５が室６の
底部に撃突して機体１の下部が破壊されることも
ない。このように、本発明に係る撃打装置におい
ては、中間ピストン５及び第２圧縮コイルバネ２
５が空打ち時、二重に機体１を破壊から保護する
のである。尚、この第２圧縮コイルバネ２５は、
通常作業時、その上端部と中間ピストン５の下面
との間に所定の間隙が生ずるように形成してある
ので、この第２圧縮コイルバネ２５が通常時中間
ピストン５のエネルギーを奪い、撃打効率に悪影
響を及ぼすようなことは一切ない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は、通
常運転時における縦断面図、第２図は空打時にお
ける縦断面図、第３図は他の実施例を示す要部断
面図である。 １……機体、２……クランク機構、３……外側
シリンダー、５……中間ピストン、６……室、７
……鏨、１２……可動シリンダー、１６……撃打
軸、１７……自由ピストン、２４……第１圧縮コ
イルバネ、２５……第２圧縮コイルバネ、２８…
…ストツパー部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側シリダー４内に、可動シリンダー１２を
   摺動自在に嵌挿するとともに、該可動シリンダー
   １２内に、自由ピストン１７を摺動自在に嵌挿
   し、前記可動シリンダー１２をクランク機構２を
   用いて往復運動することにより、前記自由ピスト
   ン１７の撃打軸１６が機体１の先端部に指示され
   た鏨７の内端部を連続的に撃打するように構成し
   た鏨７の撃打装置において、 前記外側シリンダー４と機体先端の鏨支持部と
   の間に室６を設け、この室６に、前記自由ピスト
   ン１７の撃打軸１６に対して上部において当接し
   且つ前記鏨７の内端部に対して下部において当接
   し得る中間ピストン５を上下方向摺動可能に嵌装
   する一方、前記室６の上端と前記中間ピストン５
   との間に第１圧縮コイルバネ２４を設け、前記中
   間ピストン５と前記室６の下端との間に第２圧縮
   コイルバネ２５を設け、且つ、該第２圧縮コイル
   バネ２５は、通常作業時、弛緩しており、これの
   上端と前記中間ピストン５との間に一定の隙間が
   生じるように形成したことを特徴とする、鏨の撃
   打装置。 ２ 前記鏨７は、ストツパー部材２８により、上
   下摺動距離を一定に規制されて支持された特許請
   求の範囲第１項に記載の鏨の撃打装置。 ３ 前記鏨７が機体１に対して最奥に突入してい
   る始動時、前記第１圧縮コイルバネ２４が若干圧
   縮された状態となるように構成した特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の鏨の撃打装置。 ４ 前記鏨７が機体に対して最大限突出した状態
   にあるとき、該鏨７の内端部は、前記第２圧縮コ
   イルバネ２５の上端より相当下方に位置するよう
   に、前記鏨７の上下摺動可能距離を定めた特許請
   求の範囲第１項、第２項又は第３項に記載の鏨の
   撃打装置。