JP2000233381A - ロータリーハンマー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンマーの価格及び振動を低減し、ピストン
の材料の熱伝導率に係わる運転中のピストンの発熱に関
係する問題にも対応する。 【解決手段】 ロータリーハンマーが、ツールホルダー
２と、ピストン９と、シリンダー８’内のピストンの往
復動により、ツールホルダー内のツールを打撃するビー
トピース２１とを具備するエアクッションハンマー機構
と、ツールを回転させるためのシリンダーを回転する手
段とを具備する。ピストン９がプラスチック材料から形
成されており、ピストンをシールするために、ピストン
の環状溝２６内に設置される環状シール２７が、溝の半
径方向に外を向く面の径より大きい内径を有しており、
該溝の軸方向の寸法が環状シールのそれより大きいの
で、シリンダーがピストンの周りを回転する場合に（ピ
ストンの往復動なしで）、シールがシリンダーと共に回
転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーハンマ
ーに係り、特には、エアクッションハンマー機構を組み
込むハンマーに関する。

【０００２】

【従来技術】その様なハンマーは、作業対象物に作用す
るためにハンマービット又はチゼルビットを保持できる
ツールホルダーと、ピストン及びシリンダー内に滑動可
能に設置されるので、シリンダー内におけるピストンの
往復動によりビートピースでツールホルダー内にあるビ
ットを打撃するビートピースを具備するエアクッション
ハンマー機構を通常具備する。その様なハンマーは、一
つ以上のモードで運転しても良い。例えば、ハンマー
は、ツールを全く回転させないでビートピースでビット
を打撃するために、ピストンがシリンダー内で往復動す
るハンマーオンリー又は「チゼリング」と呼ばれるモー
ド、あるいはシリンダーがツールホルダーに連結される
スピンドルの一部分を形成し、ピストンの周りを回転
し、それによりツールホルダーに挿入されたビットを回
転させるこれとは別のドリリングオンリーモードで使用
することが出来る。ハンマーはまた、ピストンがシリン
ダーの内で往復動して、ビートピースでビットを打撃
し、その時同時にシリンダーがピストンの軸の周りを回
転し、それによりビットを回転する複合ロータリーハン
マーモードで運転可能であってもよい。

【０００３】例として、その様なハンマーの一つが、Ｗ
Ｏ９８／４７６７０に述べられている。このハンマー
は、ハンマースピンドルの軸に直角にそのアーマーシャ
フトが配置される駆動モータを有し、更に純粋回転、純
粋チゼリング及び回転とチゼリングの複合モード間でハ
ンマーの切り替えが可能な単一のスウィッチィング機構
を有する。電動モーターのアーマーシャフトは、駆動軸
が回転する時に、水平方向を向くシリンダー内でピスト
ンに往復動させるクランクアームの片端が設置される駆
動軸に連結される。ピストンは間隔を持って、やはりシ
リンダー内に設置されるラムに連動するので、ピストン
の往復動によりラムは往復動し、ラムの前に位置するビ
ートピースを打撃し、それによりビートピースはツール
ホルダー内に挿入されるビットの後端部を打撃する。ピ
ストンクランクが駆動軸から切り離され、その代わりに
シリンダーがピストン、ラム及びビートピースの周りを
回転し、それによりツールホルダー内でビットを回転す
るロータリーモードに、運転モードをスウィッチにより
切り替えてもよい。スウィッチを第３の位置に切り替え
ることにより、シリンダーを回転しながらピストンを往
復動することができ、それよりビットをロータリーハン
マリング又はチゼリングモードに設定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】もしその様なハンマー
が金属の代わりにプラスチック材料から形成されるなら
ば、それの価格及び往復動する部分が原因となる振動も
また、低減することが出来るであろう。しかし、金属に
比べプラスチック材料の熱伝導率はかなりより低いの
で、ピストンをその様な材料から形成することは、運転
中のピストンにおける発熱に関係する問題が発生すると
考えられる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明には、ピストンが
プラスチック材料から形成されていて、ピストンの環状
の溝内に設置された環状シールによりシリンダー内でシ
ールされており、環状シールは溝の半径方向に外を向く
面の径より大きい内径を有しており、更にその溝の軸方
向の寸法が環状シールのそれより大きいので、シリンダ
ーがピストンの周りを回転する（ピストンの回転なし
で）場合に、シールはシリンダーと共に回転するという
特徴がある。

【０００６】もし従来のシールされたピストンを、プラ
スチック材料から形成されたものに取り換えたならば、
ピストンがシリンダーの回転なしでシリンダー内で往復
動する純粋のチゼリングモードにおいては極めて満足に
運転できるであろう、しかしハンマーが回転モードで運
転される場合は、ピストン内のシールと、シリンダーの
表面及びピストンに設置されている溝の表面の間の摩擦
により、シール及び／又はピストンにおいて過度の温度
上昇及びそれの劣化を引き起こし、この温度上昇は、ピ
ストンのプラスチック材料が今まで使用されてきた金属
よりかなり低い熱伝導率を有するという事実により、少
なくとも部分的に引き起こされると言うことを我々は発
見した。本発明によるとしかし、シールは「浮いている
状態（ｆｌｏａｔｉｎｇ）」のシールの形である。この
シールはピストンの溝の底部に接触しない、更にもしそ
れが純粋な回転モードにおいてピストンの側壁に接触す
る場合でさえも、ピストンの溝壁に対して力を伝えな
い。この様に純粋な回転モードにおいて、シールはシリ
ンダーと共に回転するが、ピストン内で顕著な摩擦熱は
発生しないであろう。ハンマーが、ピストンは往復動す
るが、シリンダーは回転しないチゼリングモードで運転
される場合、幾らかの摩擦による発熱がシールと金属製
シリンダー間に発生するが、シリンダーにより散逸する
であろう。

【０００７】溝の軸方向の寸法は、シールのそれより
０．５ｍｍの範囲でより大きいことがことが好ましく、
更にシールのそれより０．１から０．３ｍｍまでの範囲
でより大きいことがことがより好ましい。シールの外径
は、ピストンのそれより大きくするべきであるが、シー
ルの変形を軽減するために１ｍｍの以下の範囲であるこ
とがことが好ましい。

【０００８】ハンマーは、上述の如く、シリンダーがピ
ストンの周りを回転し、その時同時にピストンがシリン
ダー内を往復動する複合ロータリーハンマーモードで運
転できるものでもよい。この場合、環状シールは、シリ
ンダーより遅い速度でピストンの周りを回転するように
配置されることが好ましい。これは、ピストンに関して
適切な寸法のシールにより単純に実施されてもよい。こ
の場合、ピストンは、シールとピストン溝の側壁間の摩
擦によりある程度発熱するが、これは、ピストンの溝壁
に関するシールの速度が低減されること、及びピストン
の往復動の方向が交互に替わるので、シールが溝の反対
側に交互に係合することにより制限されるであろう。本
発明によるロータリーハンマーの１つの形態を、以下に
添付する図面を参照することにより、例として説明す
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】添付図面を参照すると、ＷＯ９８
／４７６７０においてより詳細に説明されており、米国
特許第０９／０６０，３９５，号にあり、その開示がこ
こでは参照資料として組み込まれているロータリーハン
マーは、幾つかの要素による通常の方法で形成されてお
り、その後部に把手部３を形成するハンマーハウジング
１を有しており、従って電動モーター６を発停する一般
的なスウィッチ操作機５は、把手部３により後部側に形
成されている把手開口４内に突き出ている。ハンマーハ
ウジング１の後下部に、ロータリーハンマーに電源を接
続する主電線が出ている。

【００１０】図１のロータリーハンマーの上部に、ハー
フシェル（半殻）形状のアルミニウム鋳物又は類似品か
ら製造される内部ハウジング１’が設置されており、そ
れはロータリーハンマーハウジング１から前に伸長して
おり、その中にハンマースピンドル８が回転可能に収納
されている。後者の後端は、空気抜き用開口を有する既
知の形態で形成される空圧式又はエアクッションハンマ
ー機構のための案内管又はシリンダー８’を形成してお
り、その前端部に一般的なツールホルダー２が保持され
る。ハンマー機構は、シリンダー内での滑動を補助する
ために少量のポリテトラフルオロエチレンを含有出来る
ナイロン４，６又はナイロン６，６等のエンジニアリン
グプラスチック材料から形成されるピストン９を含む。
ピストン９は、それの中に収容されるトラニオン１１と
クランクアーム１２を経由して、駆動軸１３の上部の板
形状の端部１４に偏心して設置されるクランクピン１５
に連結される。ピストンの動きに対応する様にシリンダ
ー８’内にあるラム１０を駆動するために、ピストン９
の往復動によりそれの前で負圧と圧力上昇が交互に発生
するので、これによりビートピース２１に衝撃を伝達
し、ツールホルダー２内に挿入されており、図に表示さ
れていないハンマービット又はチゼルビットの後端まで
それらを駆動する。空圧式又はエアクッションハンマー
機構のこの運転モード及び構造は、既に述べたようなも
のであり、それ自体は既知である。

【００１１】電動モーター６は、そのアーマーシャフト
７がハンマースピンドル８とツールホルダー２の長手方
向の軸に垂直に伸長する様な状態で、ハンマーハウジン
グ１に配置されており、アーマーシャフト７の長手方向
の軸は、ハンマースピンドル８とツールホルダー２の長
手方向の軸と同一の平面に在ることが好ましい。図１の
アーマーシャフト７の上端部に、ピニオン７’が形成さ
れており、ハンマー機構のための駆動軸１３に回転可能
に設置されている歯車１８に噛み合っている。ピニオン
７’はまた、駆動軸１３の反対側に向き合うようにアー
マーシャフト７の横に配置されており、ハウジング１’
内に回転可能に収容される軸２２に回転しないように固
定される歯車２３と噛み合っている。軸２２の上端部に
形成されるベベルギアは、概略的に表示している摩擦軸
受けを経由して回転可能であるが、ハンマースピンドル
８上又はハンマー機構のために案内管８’を形成するそ
の後部上では軸方向に移動しない状態で設置される駆動
スリーブ１６のベベル歯１６’と噛み合う。接続スリー
ブ１７は、軸方向に移動可能だが、ハンマースピンドル
８の外面のスプライン付部分と係合するので回転できな
い状態であり、駆動スリーブ１６の前のハンマースピン
ドル８に配置される。この接続スリーブ１７は、その後
端に形成される歯又は突起部を経由して、駆動スリーブ
１６の前端の対応する歯又は突起部とそれが確実に係合
する位置と、それと駆動スリーブ１６間の係合が起こら
ない前方向に移動した位置の間で移動できる。はすば
（ヘリカル）ばね３０’は、接続スリーブ１７に対し駆
動スリーブ１６の方向に荷重をかける。このばねによる
荷重の結果として、駆動スリーブ１６と確実な係合する
方向への接続スリーブ１７の動きと、駆動スリーブ１６
の突起部又は歯の端面に対する接続スリーブ１７の突起
部又は歯の端面の接合による確実な係合の付随的な妨害
に関して、接続スリーブ１７と駆動スリーブ１６の相対
的なねじれがある場合に、言わば軸２２が駆動スリーブ
１６を回転することにより、確実な係合がその後自動的
に確立する。

【００１２】図示するように、歯車２３と軸２２のベベ
ル歯を経由するアーマーシャフト７の回転により、駆動
スリーブ１６が回転し、これと接続スリーブ１７間に確
実な係合がある場合に、ハンマースピンドル８とツール
ホルダー２も回転する。従って、駆動スリーブ１６と接
続スリーブ１７間に確実な係合がない場合は、ハンマー
スピンドル８は、駆動スリーブ１６が回転しても回転し
ない。もしむしろ、前端区域に設置されており、半径方
向に外へ突き出るその突出部を有する接続スリーブ１７
が、ハウジングに固定された区域２４内の対応する収納
部と確実な係合をするならば、その結果として接続スリ
ーブ１７の位置が決められ、更にツールホルダー２を含
みハンマースピンドル８も同様になり、それにより回転
を止める。接続スリーブ１７のこの運転モードは既知で
ある。

【００１３】ハンマー機構を運転するために、アーマー
シャフト７のピニオン７’により駆動される歯車１８
は、ＷＯ９８／４７６７０で詳しく説明される方法で軸
１３に連結されるので、クランクピン１５は、クランク
アーム１２を経由して、ハンマー機構の案内管８’内で
ピストン９を往復動させる円運動を行なう。このタイプ
の駆動も、駆動モーター６のアーマーシャフト７がハン
マースピンドル８とツールホルダー２の長手軸に垂直に
設置されるロータリーハンマーにおいて知られている。

【００１４】ロータリーハンマーの個別の運転モードを
切り換えるために、ハンマーはＷＯ９８／４７６７０に
記述されるように作動する単一のスウィッチ要素（図示
されていない）を有する。ピストン９については、図２
においてより詳しく図示しており、デュポン（ＤｕＰｏ
ｎｔ）が販売する商品名「バイトン（Ｖｉｔｏｎ）」の
ような比較的耐熱性のエラストマー（弾性高分子物質）
から製造されるＯリング形状の環状シール２７が中に設
置されている周囲の溝２６を具備する。シール２７は、
歪みのない状態で、溝のベースの径より約０．５ｍｍ大
きい内径、及びピストンの径よりやはり約０．５ｍｍ大
きい外径を有する。溝２６は、シール２７のそれより約
０．１から０．３ｍｍの範囲で大きい軸方向の寸法を有
する。シール２７と溝２６の寸法の相違は、図２では大
げさな表現になっている。ハンマーがドリリングオンリ
ーモードで運転される場合、これらの寸法により溝壁に
対するシールの摩擦による発熱なしで、シールはピスト
ン９の周りを回る。シリンダーの回転なしで、ピストン
９がシリンダー内で往復運動を行うチゼリングモードで
ハンマーが運転される場合、シールはピストン９とラム
１０間の間隔における空気の圧力上昇及び圧力低下に対
して十分なシールを提供するであろう、しかしシール２
７とピストン９の間で全く回転運動が生じないと考えら
れるので、それはピストン９内に摩擦による発熱は起こ
さないであろう。各サイクルにおいてピストンの動く方
向が変わる時にシールするために、シール２７は、約
０．５ｍｍ過大な寸法であり、即ちピストンより外径が
約０．５ｍｍ大きい。ピストン９がシリンダー８’内で
往復動し、シリンダーがピストンの周りを回転する複合
ロータリーハンマーモードでハンマーが運転される場
合、シール２７はシリンダーより低速でピストンの周り
を回転すると考えられる、従ってピストン内における発
熱はより少ない。

【００１５】図２においてより詳しく図示する様に、摩
擦を低減してラム１０とシリンダー８’の内面間のシー
ルを提供するために、ラム１０は、その後端の収納部３
１内に設置されるシール３０を具備する。シール３０は
一般的に環状の形状であり、ピストン９とラム１０間の
領域における圧力上昇に対して両者をシールするため
に、その環は実質的に「Ｌ」字形状の断面、即ち収納部
の周囲表面に対して位置決めできる一般的に筒状の環状
部分３６と、前の角部（ハンマーの使用方向において）
でそれに曲がって接続されるので、ラム表面に対して鋭
角でラム１０とシリンダー８’間に伸長する第２の一般
的に切頭円錘形の環状部分３８とを有する（以下「Ｌ」
リングシールとして説明する）。シールは比較的弾性の
ある変形しにくい材料（この場合はポリテトラフルオロ
エチレン）から形成されるので、それはラムの溝に設置
できないが、ラムの後端を越して収納部内へ滑り込ませ
なければならない。シール３０がラム１０から滑り出る
ことを防止するために、収納部はその後端部に小さな突
き出た尾根部４０を具備してもよい。収納部３１と
「Ｌ」字形状断面のシール３０の存在の観点において、
ラムの後面は平面ではない。この観点において、ピスト
ン９の前方を向く面は、その周囲領域の周りに伸長する
前方を向く尾根部３２を具備するので、ピストンの前面
３３はラム１０の後方を向く端面３４の形状を一般的に
補充する。ピストンの面３３とラムの面３４の補充する
形状は、ラムに対しピストンが最も近づいた地点におい
て、ピストン９とラム１０間の隙間の体積を最小にし、
空気圧力を最大にできる。このことは、ピストンとラム
がお互いに接触しないで、エアクッションによりピスト
ン９からラム１０への最大の推進力の伝達を可能にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ロータリーハンマーの部分的に切断さ
れた断面図を示す。

【図２】図２は、図１のハンマーの一部分の詳細図を示
す。

【符号の説明】

１…ハンマーハウジング ２…ツールホルダー ６…電動モーター ８…ハンマースピンドル ８’…シリンダー ９…ピストン １０…ラム １３…駆動軸 ２１…ビートピース ２６…溝 ２７…シール ３０…シール ３１…収納部 ３２…尾根部（リッジ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルチン ラウテルバルト ドイツ連邦共和国，デー65510 フエンス タエッテン−ゴエルスロス，イム ラング ツァール 22 (72)発明者 ブルノ マインホルフ ルエトネルス ドイツ連邦共和国，デー65520 バト カ ンベルク，ビーセンシュトラーセ ７ (72)発明者 トマス ミハエル シュタンケ ドイツ連邦共和国，デー65510 イドスタ イン，ブヒェンベク ６

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツールホルダー（２）と、 ピストン（９）と、シリンダー（８’）内に滑動可能に
   設置されるので、シリンダー内のピストンの往復動によ
   り、ビートピースでツールホルダー内に設置されるツー
   ルを打撃するビートピース（２１）とを具備するエアク
   ッションハンマー機構と、 ツールホルダー内に設置されたツールを回転させるため
   に、ピストンの往復動に加えて又は代わりにシリンダー
   を回転する手段とを具備するロータリーハンマーにおい
   て、 ピストン（９）が、プラスチック材料から形成されてお
   り、ピストン内の環状溝（２６）内に設置される環状シ
   ール（２７）によりシリンダー内でシールされており、
   環状シールが溝の半径方向に外を向く面の径より大きい
   内径を有しており、更に溝の軸方向の寸法が環状シール
   のそれより大きいので、シリンダーがピストンの周りを
   回転する場合に（ピストンの往復動なしで）、シール
   （２６）がシリンダー（８’）と共に回転するロータリ
   ーハンマー。
2. 【請求項２】 溝（２６）の軸方向の寸法が、シール
   （２７）のそれより０．５ｍｍまでの範囲でより大きい
   請求項１に記載のハンマー。
3. 【請求項３】 溝（２６）の軸方向の寸法が、シール
   （２７）のそれより０．１ｍｍから０．３ｍｍまでの範
   囲でより大きい請求項２に記載のハンマー。
4. 【請求項４】 環状シール（２７）の外径が、ピストン
   （９）のそれより大きい請求項１から３までのいづれか
   一項に記載のハンマー。
5. 【請求項５】 環状シール（２７）の外径が、１ｍｍ以
   下の範囲でピストン（９）の径より大きい請求項４に記
   載のハンマー。
6. 【請求項６】 シリンダー（８’）がピストン（９）の
   周りで回転し、ピストンがシリンダー内で往復動する場
   合に、環状シール（２７）がピストンの周りを回転する
   が、シリンダーより遅い速度である請求項１から５まで
   のいづれか一項に記載のハンマー。
7. 【請求項７】 ハンマーが、ピストン（９）とビートピ
   ース（２１）間でシリンダー（８’）内に設置されるラ
   ム（１０）を含み、該ラムがピストンに最も近いその端
   部に環状の収納部（３１）を有し、該収納部が環状シー
   ル（３０）を収納し、更にピストンが、ラムを向く面
   （３３）であって、ピストンの方向を向くラムの端部の
   外形を補充する形状を有する面（３３）を具備する請求
   項１から６までのいづれか一項に記載のハンマー。
8. 【請求項８】 ラム上の環状シール（３０）が、ラムと
   シリンダー間に伸長する１つの部分を有する実質的に
   「Ｌ」字形状の断面を有する請求項７に記載のハンマ
   ー。