JPH1037645A - ロータリーパーカッションドリルのドリルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機械が大型化することなく、また使い勝手を損
なうことなく、十分な防音効果を得ることができるロー
タリーパーカッションドリルの低騒音型ドリルヘッドを
提供する。 【解決手段】ドリルヘッドケース１内にハンマサブ６
と、その後方に軸線が一致して配置され、ハンマサブ６
を打撃するハンマスプール７とが設けられたロータリー
パーカッションドリルのドリルヘッドにおいて、ハンマ
スプール７の打撃作用で生じる衝突音の音源から、ドリ
ルヘッドを構成する部材間を伝播する個体音を遮断すべ
く、部材の接合部分に振動絶縁部材３１ａ、３１ｂを設
ける。また、ドリルヘッド内部を伝播する空気音を減衰
させるべく、ドリルヘッドを構成する部材の周囲に振動
減衰部材３２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロータリーパー
カッションドリルのドリルヘッドに関し、さらに詳細に
は、ハンマ作動により発生する騒音の低減化を図ったド
リルヘッドの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーパーカッションドリルは、ド
リルロッドを介してビットに回転力と打撃力を与えて掘
削する機構を有するため、岩盤のみならず掘削が困難な
礫層、転石層でもスピーディな掘削が行えるドリルとし
て知られている。このようなロータリーパーカッション
ドリルにおいて、ドリルロッドが接続されるハンマサブ
をハンマスプールで打撃することによりビットに打撃力
が伝達される。このため、ハンマ作動時には衝突音が発
生し、この衝突音がドリルヘッド外部に伝播して騒音が
発生する。

【０００３】従来、このような騒音の防止対策としてド
リルヘッドに箱形の防音カバーを取付けたものや、ドリ
ルヘッドケースの内部にゴムカバーを設けたものが提案
されている。しかしながら、箱形の防音カバーによるも
のは、機械が大型化し、また稼働部分がカバーで覆われ
ることから、使い勝手が低下するという難点がある。他
方、内部ゴムカバーによるものは、十分な防音効果を得
ることができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。

【０００５】この発明の目的は、機械が大型化すること
なく、また使い勝手を損なうことなく、十分な防音効果
を得ることができるロータリーパーカッションドリルの
低騒音型ドリルヘッドを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の発明者らは、
上記目的を達成するために、ロータリーパーカッション
ドリルの騒音発生メカニズムを詳しく検討した。以下、
この騒音発生メカニズムを図６を参照して説明する。

【０００７】図６はドリルヘッドの軸線方向断面図であ
り、まず全体構造を概略説明する。ドリルヘッドケース
１は複数のケース部材３、４、５からなり、先端部には
ドリルヘッドカバー２が設けられている。このドリルヘ
ッドケース１の内部にハンマサブ６が設けられ、その後
方に軸線が一致してハンマスプール７が配置されてい
る。ハンマスプール７はパーカッションシリンダ８のシ
リンダボディ９に摺動自在に収容され、シリンダ８の作
動により前後に摺動する。

【０００８】ハンマサブ６の外周にはピン１０を介して
スピンドルギヤ１１が相対移動自在に設けられ、このス
ピンドルギヤ１１に油圧モータ１２のピニオン１３が噛
み合っている。また、ハンマサブ６の外周にはスプリン
グガイド１４が設けられ、その外周に皿ばね１５が配置
されている。皿ばね１５によりハンマサブ６は軸線方向
後方に向けて付勢されている。

【０００９】ドリルヘッドケース１のケース部材３、５
はボルト１６によりガイド１７に固定され、掘削時にお
いてドリルヘッドにはガイド１７の走行により給進力が
与えられる。その他、図６において１８はディストリビ
ュータバルブ、１９、２０はアキュムレータを示してい
る。

【００１０】掘削時にはハンマサブ６にロッドサブ、ド
リルロッド（いずれも図示せず）が接続され、ドリルヘ
ッドが前進するとともに、ハンマサブ６が油圧モータ１
２の駆動により回転する。また、パーカッションシリン
ダ８の作動によりハンマスプール７が作動し、ハンマサ
ブ６の後端を打撃する。この打撃作用により衝突音が発
生し、衝突音がドリルヘッドを構成する部材を伝播し
て、大気中に騒音として放出される。この衝突音の音源
は次の２つである。

【００１１】Ａ：ハンマ作動時のハンマスプール７とハ
ンマサブ６との衝突音 Ｂ：バックハンマ作動時（ドリルヘッド後退時）のハン
マサブ６とスプリングガイド１４との衝突音 なお、音源Ｂは皿ばね１５の緩衝作用があるので、音源
Ａに比べてパワーレベルは低いものと推定され、音源Ａ
に対して無視できる可能性もある。その他、ギヤ鳴り、
油圧モータ１２の駆動音、ディストリビュータバルブ１
８の作動音などは、主音源である音源Ａより５０ｄＢ以
上低いと推定されるため、考慮する必要がない。

【００１２】この音源Ａ，Ｂにおける衝突音が騒音とし
て大気中に放出される伝播経路は次の通りである。 １．衝突部周辺の空間を空気音→ドリルヘッドケース
１（ケース部材５）を透過する個体音→空気音とし
て大気に放出 ２．ハンマスプール７内を伝播する個体音→シリンダ
ボディ９を透過する個体音→空気音として大気に放
出 ３．ハンマスプール７内を伝播する個体音→ハンマス
プール７の後端面から放出される空気音→アッパフラ
ンジ２１を透過して空気音として大気に放出 ４．ハンマサブ６内を伝播する個体音´→スピンドル
ギヤ１１を透過する個体音´→ドリルヘッドケース１
（ケース部材３）を透過する個体音´→空気音´と
して大気に放出 ５．ハンマサブ６内を伝播する個体音´→ロッドサ
ブ、ドリルロッドから空気音´として大気に放出 ６．スプリングガイド１４からドリルヘッドカバー２を
透過する個体音´→空気音´として大気に放出 上記の６つが衝突音の主な伝播経路として考えられる。
衝突音は、５．以外の伝播経路では金属内部もしくは空
気中を疎密波として伝播し、複数の振動伝達媒体を経て
大気に放出されることが理解される。

【００１３】この発明は、上記のようにドリルヘッドに
おける騒音の発生メカニズムすなわち衝突音の伝播経路
を詳細に検討した結果完成されたものであって、次のよ
うな手段を採用している。

【００１４】すなわちこの発明は、ドリルヘッドケース
内にハンマサブと、その後方に軸線が一致して配置さ
れ、前記ハンマサブを打撃するハンマスプールとが設け
られたロータリーパーカッションドリルのドリルヘッド
において、前記ハンマスプールの打撃作用で生じる衝突
音の音源から、前記ドリルヘッドを構成する部材間を伝
播する個体音を遮断すべく、前記部材の接合部分に振動
絶縁部材を設けたことを特徴とするロータリーパーカッ
ションドリルのドリルヘッドにある。

【００１５】またこの発明は、前記振動絶縁部材が、制
振鋼板成形品又は鉛シートであることを特徴とするロー
タリーパーカッションドリルのドリルヘッドにある。

【００１６】さらにこの発明は、ドリルヘッドケース内
にハンマサブと、その後方に軸線が一致して配置され、
前記ハンマサブを打撃するハンマスプールとが設けられ
たロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにお
いて、前記ハンマスプールの打撃作用で生じる衝突音の
音源から、前記ドリルヘッド内部を伝播する空気音を減
衰させるべく、前記ドリルヘッドを構成する部材の周囲
に振動減衰部材を設けたことを特徴とするロータリーパ
ーカッションドリルのドリルヘッドにある。

【００１７】さらにこの発明は、前記振動減衰部材が高
ヒステリシスの弾性材料からなることを特徴とするロー
タリーパーカッションドリルのドリルヘッドにある。

【００１８】さらにこの発明は、ドリルヘッドケース内
にハンマサブと、その後方に軸線が一致して配置され、
前記ハンマサブを打撃するハンマスプールとが設けられ
たロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにお
いて、前記ドリルヘッドケースの外面を含む前記ドリル
ヘッドの外面に制振塗料を塗布したことを特徴とするロ
ータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにある。

【００１９】さらにこの発明は、前記ドリルヘッドケー
スの内面に制振塗料を塗布したことを特徴とするロータ
リーパーカッションドリルのドリルヘッドにある。

【００２０】さらにこの発明は、ドリルヘッドケース内
にハンマサブと、その後方に軸線が一致して配置され、
前記ハンマサブを打撃するハンマスプールとが設けられ
たロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにお
いて、前記ハンマスプールが中空円筒形のハンマスプー
ルボディと、このハンマスプールボディ内に挿入された
ロッド状ウェイトと、前記ハンマスプールボディの後端
に設けられたキャップとを備え、前記ロッド状ウェイト
の先端部と前記ハンマスプールボディの内面との間、前
記ロッド状ウェイトの後端部と前記キャップとの間に制
振部材を設けたことを特徴とするロータリーパーカッシ
ョンドリルのドリルヘッドにある。

【００２１】さらにこの発明は、前記制振部材が鉛成形
品からなることを特徴とするロータリーパーカッション
ドリルのドリルヘッドにある。

【００２２】さらにこの発明は、ドリルヘッドケース内
にハンマサブと、その後方に軸線が一致して配置され、
前記ハンマサブを打撃するハンマスプールとが設けられ
たロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにお
いて、前記ドリルヘッドケースの外面を含む前記ドリル
ヘッドの外面に振動吸収機構を取付けたことを特徴とす
るロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにあ
る。

【００２３】さらにこの発明は、前記振動吸収機構が前
記ドリルヘッドの外面に固定されたケースと、このケー
ス内に収容された鉛粉とを備えてなることを特徴とする
ロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにあ
る。

【００２４】さらにこの発明は、前記振動吸収機構が前
記ドリルヘッドの外面に固定されたケースと、このケー
ス内面と前記ドリルヘッド外面との間に配置されたスプ
リングと、このスプリングの中間部に取付けられたバラ
ンサとを備えてなることを特徴とするロータリーパーカ
ッションドリルのドリルヘッドにある。

【００２５】さらにこの発明は、ドリルヘッドケース内
にハンマサブと、その後方に軸線が一致して配置され、
前記ハンマサブを打撃するハンマスプールとが設けられ
たロータリーパーカッションドリルのドリルヘッドにお
いて、前記ハンマスプールの打撃作用で生じる衝突音の
振動媒体となる、前記ドリルヘッドを構成する部材が振
動減衰材料からなることを特徴とするロータリーパーカ
ッションドリルのドリルヘッドにある。

【００２６】この発明によれば、上記のように複数の手
段が採用されている。いずれの手段によっても、機械が
大型化せずに、また使い勝手が損なわれずに、十分な防
音あるいは防振効果が得られる。これらの手段は全部を
採用することも可能であり、一部を選択的に採用しても
よい。全部の手段を採用することにより騒音の防止効果
は最大限に発揮される。各手段で用いられる振動絶縁部
材、振動減衰部材、制振部材、振動吸収機構等は、防音
あるいは防振機能に関し、一義的な単一の機能のみを有
するものではなく、複合的な機能を合わせ持つものであ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を用
いて以下に説明する。図１は、この発明の実施の形態を
示す軸線方向断面図、図２はパーカッションシリンダを
拡大して示す軸線方向断面図である。図１においては、
この発明の理解を容易にするために、防音あるいは防振
に関する部材以外は、ハッチングを付すのを省略してあ
る。また、図６で説明した部材と同一の部材には、同一
符号を付してある。

【００２８】（１）振動絶縁部材 振動絶縁部材３１ａ、３１ｂは、ドリルヘッドを構成す
る部材間を伝播する個体音を遮断するための部材であ
る。振動絶縁部材として、この実施の形態では制振鋼板
成形品３１ａ、鉛シート３１ｂが用いられている。振動
絶縁部材３１ａ、３１ｂはドリルヘッドを構成する部材
の接合面やはめ合い部分等の接合部分に設けられ、大気
と接触している部材への振動伝達を遮断する。

【００２９】制振鋼板成形品３１ａは、例えば、ハンマ
サブ６の後端部とスピンドルギヤ１１との間、スピンド
ルギヤ１１とそのベアリングレース２３との間、皿ばね
１５とスプリングガイド１４との間等のはめ合い面に設
けられている。鉛シート３１ｂは、例えば、ドリルヘッ
ドケース１の各ケース部材３、４間、ケース部材３とド
リルヘッドカバー２との間、ケース部材５とガイド１７
との間、シリンダボディ９とアッパフランジ２１との間
等の接合面に設けられている。

【００３０】（２）振動減衰部材 振動減衰部材３２はドリルヘッド内部を伝播する空気音
を減衰させるための部材である。振動減衰部材３２とし
て、この実施の形態では高ヒステリシスのゴム（例えば
ニトリルゴム（ＮＢＲ））成形品が用いられている。ゴ
ム成形品３２は、例えば、ハンマサブ６とハンマスプー
ル７との衝突部分の周囲の空間に充填されている。な
お、この部分のゴム成形品３２とケース部材５との間に
は、前記制振鋼板成形品３１ａが設けられている。ゴム
成形品３２はスピンドルギヤ１１のフランジ部周囲、皿
ばね１５の押えリング２９周囲にも設けられている。

【００３１】パーカッションシリンダ８は、図２に示す
ように、シリンダボディ９の内部にシリンダライナ２４
を有し、ハンマスプール７はシリンダライナ２４の内部
を摺動する。シリンダボディ９とシリンダライナ２４と
の間に形成される空間に、ゴム成形品３２が充填されて
いる。ゴム成形品３２は、さらに、アッパフランジ１３
の内部空間に設けられている。

【００３２】（３）制振塗料 再び図１を参照し、ドリルヘッドケース１の内外面には
制振塗料３３が塗布されている。この制振塗料３３はド
リルヘッドケース１以外の部分、油圧モータ１２、アキ
ュムレータ１９、２０等にも塗布され、ドリルヘッド全
体の外面に塗布されている。制振塗料３３の塗布厚は５
〜１０ｍｍであり、このような塗布を施すことにより、
個体音が減衰し、大気への空気音放出が低減する。制振
塗料としては、アクリル系一液型水性エマルジョン塗料
等を用いることができる。

【００３３】（４）制振構造ハンマスプール 図３はハンマスプール７の軸線方向断面図である。ハン
マスプール７は中空円筒状のハンマスプールボディ３５
と、ロッド状の超硬ウェイト３６と、キャップ３７とを
備えている。ウェイト３６はハンマスプールボディ３５
内に挿入され、ハンマスプールボディ３５の後端部にキ
ャップ３７がねじ３８により固定されている。

【００３４】ウェイト３６の先端部と、ハンマスプール
ボディ３５の先端部内面に形成された段部３９との間に
は、環状の制振部材である鉛成形品４０が設けられてい
る。また、ウェイト３６の後端部とキャップ３７との間
にも同様の鉛成形品４０が設けられている。このよう
に、ハンマスプール７を制振構造とすることにより、ハ
ンマ作動時に発生する個体音のレベルが低減する。

【００３５】（５）振動吸収機構 図４は鉛粉体式の振動吸収機構を示す断面図である。こ
の振動吸収機構５０はドリルヘッドケース１の外面に取
付けられている。振動吸収機構５０はケース５１を有
し、ケース５１はゴム等の弾性シート５２を介して、ボ
ルト５３によりドリルヘッドケース１に固定されてい
る。ケース５１内には鉛粉５４が収容されている。この
ような振動吸収機構５０によれば、ドリルヘッドケース
１に伝わる振動が鉛粉５４の運動により吸収消費され、
振動の減衰効果が得られる。この形式の振動吸収機構５
０は、振動加速度が大きく、高さ方向の制限がある部分
に設置される。

【００３６】図５はスプリング式の振動吸収機構を示す
軸線方向断面図である。この振動吸収機構５５はアッパ
フランジ１３に取付けられている。振動吸収機構５５は
アッパフランジ１３の後端部に、ねじ５６により固定さ
れたケース５７を有している。アッパフランジ１３の後
端面と、これに対向するケース５７の内面との間にはコ
イルスプリング５８が配置されている。このコイルスプ
リング５８の中間部には、ガイド６０に嵌合された環状
のバランサ５９が取付けられている。

【００３７】このような振動吸収機構５５によれば、ア
ッパフランジ１３に伝わる振動がバランサ５９の運動に
より吸収消費され、振動の減衰効果が得られる。この形
式の振動吸収機構５５は、面積的な制限がある部分に設
置される。振動吸収機構５０、５５は、ドリルヘッドケ
ース１やアッパフランジ１３以外のドリルヘッド外面に
取付けてもよい。

【００３８】（６）その他 衝突音の振動媒体となるドリルヘッドの構成部材に、振
動減衰材料が使用される。例えば、ドリルヘッドケース
などの素材に、減衰係数の高い防振合金や高減衰能鋳鉄
等の高減衰金属材料が使用される。また、軸受などの素
材に高減衰樹脂材料が使用される。これにより、音源か
ら伝播してきた疎密波は部材内部で減衰する。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば機械が
大型化することなく、また使い勝手を損なうことなく、
十分な防音効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の実施の形態を示す軸線方向断
面図である。

【図２】図２はパーカッションシリンダを拡大して示す
軸線方向断面図である。

【図３】図３は制振構造としたハンマスプールを示す軸
線方向断面図である。

【図４】図４は鉛粉体式の振動吸収機構を示す断面図で
ある。

【図５】図５はスプリング式の振動吸収機構を示す軸線
方向断面図である。

【図６】図６は従来のドリルヘッドにおける騒音発生メ
カニズムを説明するための軸線方向断面図である。

【符号の説明】

１…ドリルヘッドケース ６…ハンマサブ ７…ハンマスプール ８…パーカッションシリンダ ９…シリンダボディ １１…スピンドルギヤ １２…油圧モータ １３…ピニオン １５…皿ばね １７…ガイド ２１…アッパフランジ ３１ａ…制振鋼板成形品 ３１ｂ…鉛シート ３２…ゴム成形品 ３３…制振塗料 ３５…ハンマスプールボディ ３６…ウェイト ３７…キャップ ４０…鉛成形品 ５０…振動吸収機構 ５１…ケース ５４…鉛粉 ５５…振動吸収機構 ５７…ケース ５８…コイルスプリング ５９…バランサ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドリルヘッドケース内にハンマサブと、そ
   の後方に軸線が一致して配置され、前記ハンマサブを打
   撃するハンマスプールとが設けられたロータリーパーカ
   ッションドリルのドリルヘッドにおいて、 前記ハンマスプールの打撃作用で生じる衝突音の音源か
   ら、前記ドリルヘッドを構成する部材間を伝播する個体
   音を遮断すべく、前記部材の接合部分に振動絶縁部材を
   設けたことを特徴とするロータリーパーカッションドリ
   ルのドリルヘッド。
2. 【請求項２】前記振動絶縁部材が、制振鋼板成形品又は
   鉛シートであることを特徴とする請求項１記載のロータ
   リーパーカッションドリルのドリルヘッド。
3. 【請求項３】ドリルヘッドケース内にハンマサブと、そ
   の後方に軸線が一致して配置され、前記ハンマサブを打
   撃するハンマスプールとが設けられたロータリーパーカ
   ッションドリルのドリルヘッドにおいて、 前記ハンマスプールの打撃作用で生じる衝突音の音源か
   ら、前記ドリルヘッド内部を伝播する空気音を減衰させ
   るべく、前記ドリルヘッドを構成する部材の周囲に振動
   減衰部材を設けたことを特徴とするロータリーパーカッ
   ションドリルのドリルヘッド。
4. 【請求項４】前記振動減衰部材が高ヒステリシスの弾性
   材料からなることを特徴とする請求項３記載のロータリ
   ーパーカッションドリルのドリルヘッド。
5. 【請求項５】ドリルヘッドケース内にハンマサブと、そ
   の後方に軸線が一致して配置され、前記ハンマサブを打
   撃するハンマスプールとが設けられたロータリーパーカ
   ッションドリルのドリルヘッドにおいて、 前記ドリルヘッドケースの外面を含む前記ドリルヘッド
   の外面に制振塗料を塗布したことを特徴とするロータリ
   ーパーカッションドリルのドリルヘッド。
6. 【請求項６】前記ドリルヘッドケースの内面に制振塗料
   を塗布したことを特徴とする請求項５記載のロータリー
   パーカッションドリルのドリルヘッド。
7. 【請求項７】ドリルヘッドケース内にハンマサブと、そ
   の後方に軸線が一致して配置され、前記ハンマサブを打
   撃するハンマスプールとが設けられたロータリーパーカ
   ッションドリルのドリルヘッドにおいて、 前記ハンマスプールが中空円筒形のハンマスプールボデ
   ィと、このハンマスプールボディ内に挿入されたロッド
   状ウェイトと、前記ハンマスプールボディの後端に設け
   られたキャップとを備え、 前記ロッド状ウェイトの先端部と前記ハンマスプールボ
   ディの内面との間、前記ロッド状ウェイトの後端部と前
   記キャップとの間に制振部材を設けたことを特徴とする
   ロータリーパーカッションドリルのドリルヘッド。
8. 【請求項８】前記制振部材が鉛成形品からなることを特
   徴とする請求項７記載のロータリーパーカッションドリ
   ルのドリルヘッド。
9. 【請求項９】ドリルヘッドケース内にハンマサブと、そ
   の後方に軸線が一致して配置され、前記ハンマサブを打
   撃するハンマスプールとが設けられたロータリーパーカ
   ッションドリルのドリルヘッドにおいて、 前記ドリルヘッドケースの外面を含む前記ドリルヘッド
   の外面に振動吸収機構を取付けたことを特徴とするロー
   タリーパーカッションドリルのドリルヘッド。
10. 【請求項１０】前記振動吸収機構が前記ドリルヘッドの
    外面に固定されたケースと、このケース内に収容された
    鉛粉とを備えてなることを特徴とする請求項９記載のロ
    ータリーパーカッションドリルのドリルヘッド。
11. 【請求項１１】前記振動吸収機構が前記ドリルヘッドの
    外面に固定されたケースと、このケース内面と前記ドリ
    ルヘッド外面との間に配置されたスプリングと、このス
    プリングの中間部に取付けられたバランサとを備えてな
    ることを特徴とする請求項９記載のロータリーパーカッ
    ションドリルのドリルヘッド。
12. 【請求項１２】ドリルヘッドケース内にハンマサブと、
    その後方に軸線が一致して配置され、前記ハンマサブを
    打撃するハンマスプールとが設けられたロータリーパー
    カッションドリルのドリルヘッドにおいて、 前記ハンマスプールの打撃作用で生じる衝突音の振動媒
    体となる、前記ドリルヘッドを構成する部材が振動減衰
    材料からなることを特徴とするロータリーパーカッショ
    ンドリルのドリルヘッド。