JP2011251388A - エアーハンマー工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者に振動が伝わりにくいエアーハンマー工具を提供する。
【解決手段】 エアーハンマー工具１０は、工具本体１１の内部には、流体圧入部１２ａ及び流体排出部１２ｂが設けられている筒状のシリンダ１２を有しているとともに、工具本体１１の外部には打撃伝達体であるチゼル１３が、その端部１３ｅを工具本体１１の内部に挿入してシリンダ１２の一端部に向き合わせたうえで、シリンダ１２の一端部に対して移動不能となるように、固定されて装着されており、シリンダ１２の内部にはハンマー１４がシリンダ１２内を移動可能に装填されており、流体圧入部１２ａを介したシリンダ１２内部への流体の圧入と、流体排出部１２ｂを介したシリンダ１２内部からの流体の排出と、により、シリンダ１２の内部でハンマー１４を往復運動させつつ、ハンマー１４をチゼル１３の端部１３ｅに衝突させることにより打撃力を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば削岩機、コンクリートブレーカー、はつり機、釘打機、リベット打機、杭打ち機、地ならし機、コンパクター、ランマー、タンパー、転圧機、アスファルトやコンクリートの整地機械等のような対象に対して衝撃を与えるべく構成されたエアーハンマー工具に関するものである。

従来、上記のようなエアーハンマー工具は、例えば特許文献１から特許文献４に示されるように、工具本体にシリンダが内蔵されており、該シリンダの内部にはピストンと鉄又は鉄合金からなるハンマーとが摺動自在に収容されている。また工具本体の一端部には、チゼル等の先端具が、その基端部が該工具本体の一端内部に挿入され、かつ該工具本体に対して振動できるようにバネ等の弾性体を介して装着されている。
該エアーハンマー工具の使用時には、シリンダ内に空気などの流体を高圧で送り込むことによってハンマーをシリンダ内で往復動させ、この往復動するハンマーをチゼル等の先端具に衝突させる。すると、該ハンマーの衝突によって運動エネルギーを得た該チゼル等の先端具は、該工具本体から杭のように打ち出され、弾性体による付勢力と相俟って該工具本体に対して強く振動し、該振動による力で岩石やコンクリート等の破砕対象に打ち込まれることにより該破砕対象を破砕する。

特許第４３４００８１号公報 特許第３８２５８０２号公報 特許第２７４６７１２号公報 特開平８−１９７４５８号公報

ところが、上記従来のエアーハンマー工具は、ハンマーの衝突によって運動エネルギーを得たチゼル等の先端具が工具本体に対して強く振動する構成となっているため、その振動による反動で工具本体もまた強く振動する。故に、該エアーハンマー工具が跳ねたり、先端具が破砕対象から位置ずれしたりするのを防止し、先端具の振動による力を破砕対象に有効に伝えるため、破砕作業中の作業者は、常に該工具本体を強い振動に抗しながら押さえつけなければならず、その強い振動が作業者に伝わることで、長期間の使用により作業者の身体に白蝋病などといった重大な障害が発生してしまう可能性が高いことが問題となっていた。
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、作業者に振動が伝わりにくいエアーハンマー工具を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載のエアーハンマー工具の発明は、工具本体の内部には、流体圧入部及び流体排出部が設けられている筒状のシリンダを有しているとともに、該工具本体の外部には打撃伝達体が、その端部を該工具本体の内部に挿入して該シリンダの一端部に向き合わせたうえで、該シリンダの一端部に対して移動不能となるように、固定されて装着されており、該シリンダの内部には、ハンマーが該シリンダ内を移動可能に装填されており、該流体圧入部を介した該シリンダ内部への流体の圧入と、該流体排出部を介した該シリンダ内部からの流体の排出と、により、該シリンダの内部で該ハンマーを往復運動させつつ、該ハンマーを該打撃伝達体の端部に衝突させることにより打撃力を得ることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエアーハンマー工具の発明において、該ハンマーは、超硬合金製の芯材と、該芯材を覆う鉄又はその合金からなる外殻体と、によって構成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のエアーハンマー工具の発明において、該ハンマーは、該打撃伝達体に衝突する部位に合成樹脂製の音軽減部材が取り付けられていることを要旨とする。

〔作用〕
本発明のエアーハンマー工具は、例えば削岩機やコンクリートブレーカーやはつり機であればチゼル、釘打機やリベット打機や杭打ち機であれば釘やリベットや杭、地ならし機やコンパクターやランマーやタンパーや転圧機や整地機械であれば地面等をならすプレート等といった打撃伝達体を工具本体の外部に、シリンダの一端部に対して移動不能となるように固定したことを特徴としている。つまり、該エアーハンマー工具は、該打撃伝達体を該工具本体に対して動かすことなくシリンダの一端部に対して移動不能としたうえ、該打撃伝達体の先端を岩石やコンクリート等といった破砕対象に接触させたままとすることで、シリンダの内部で往復運動するハンマーが該打撃伝達体に衝突した場合、該打撃伝達体が、謂わば「タガネ」として働くことで、該打撃伝達体を介して該ハンマーの慣性による打撃力を破砕対象等に加える。従って、工具本体に対する先端具の振動による力を破砕対象等に加える従来構成と比較して、エアーハンマー工具が強く振動することがない。
また該エアーハンマー工具のハンマーは、芯材を超硬合金製とした場合、従来構成の鉄又は鉄合金製ハンマーに比べて単位体積当たりの重量、つまり密度の増加を図ることができ、該ハンマーが打撃伝達体に衝突した際の打撃力の増加を図ることができる。このため、従来構成のように、先端具を工具本体に対して所定の速度で振動させなくても、十分な力を対象に与えることができる。さらに超硬合金製の芯材は、鉄又は鉄の合金からなる外殻体によって覆われることで、該ハンマーが該打撃伝達体に衝突した際の破損を抑制することができる。
さらに該ハンマーについて、該打撃伝達体に打撃を加える部位に合成樹脂製の音軽減部材を取り付けた場合、該ハンマーが該打撃伝達体に衝突した際の衝突音を軽減することができ、エアーハンマー工具の使用時に発生する騒音の低減を図ることができる。

〔効果〕
本発明のエアーハンマー工具によれば、対象に破砕力や打撃力等の力を与える打撃伝達体が工具本体に対してほとんど振動しない構成となっているため、作業者に振動を伝わりにくくすることができる。

実施形態のエアーハンマー工具を示す概念図。 実施形態のハンマーを示す断面図。 実施形態における工具本体に対する打撃伝達体の固定手段を示す斜視図。 別形態のハンマーを示す断面図。 別形態における工具本体に対する打撃伝達体の固定手段を示す斜視図。 （ａ）〜（ｄ）は別形態における打撃伝達体の固定手段を示す部分断面図。 別形態のハンマーを示す断面図。

以下、本発明のエアーハンマー工具を具体化した実施形態について説明する。
図１に示すように、エアーハンマー工具１０は、工具本体１１を有している。該工具本体１１は、丸筒状に形成されているとともに、先端部（図１中で左端部）の周壁を内側に肉厚とすることによって形成された装着部１１ａを有している。そして該工具本体１１の内部にはシリンダ１２が、該工具本体１１の基端（図１中で右端）から挿入されて収容されている。
該シリンダ１２は、基端に流体圧入部１２ａが設けられるとともに、先端は開放されている。該シリンダ１２の周壁において中間よりも先端寄りの箇所には、流体排出部１２ｂが設けられている。また該シリンダ１２の基端部には、バルブ１２ｃが内装されている。

前記工具本体１１の外部であって、先端には打撃伝達体としてのチゼル１３が取り付けられている。該チゼル１３は、杭状をなすはつり部１３ａと、該はつり部１３ａの基端に設けられた円板状の抜止部１３ｂと、該抜止部１３ｂの中心から突出して形成された挿入部１３ｃとを備えている。そして該チゼル１３は、該挿入部１３ｃを前記工具本体１１の装着部１１ａに挿入したうえ、該抜止部１３ｂの表面を前記工具本体１１の先端面に当接させることにより、工具本体１１の先端に装着されている。このようにして工具本体１１の先端に装着された該チゼル１３は、該工具本体１１の内部において、挿入部１３ｃの端部１３ｅが装着部１１ａ内からシリンダ１２の先端へ向かって飛び出している。そして挿入部１３ｃの端部１３ｅは、該工具本体１１の内部でシリンダ１２の先端と互いに向き合うように配置されている。

前記シリンダ１２の内部には、ハンマー１４が装填されている。該ハンマー１４は、芯材１４ａと、該芯材１４ａを覆う外殻体１４ｂと、により構成されている（図２参照）。
該芯材１４ａは、超硬合金を材料に用いて円柱状に形成されている。この超硬合金とは、硬質の金属炭化物の粉末を焼結して作られる合金であり、具体例として炭化タングステンとバインダであるコバルトとを混合して焼結したものが挙げられる。該超硬合金は、高温時の硬度低下が少なく、非常に摩耗しにくいことから、ドリル、エンドミル、ホブ、フライス、旋盤、ピニオンカッタ等の金属加工用切削工具の材料として一般的に使用されており、このような金属加工用切削工具の廃品を芯材１４ａの材料に転用することで、資源の有効利用、廃材のリサイクルなどを図ることも可能である。
そして、該超硬合金は、従来のハンマーの材料とされる鉄や、ステンレス鋼等の鉄合金に比べ、密度が非常に高い（鉄の密度が７８７４ｋｇ／ｍ^３に対し、炭化タングステンの密度が１５６００ｋｇ／ｍ^３）という特徴を有している。一方、該超硬合金は、鉄や、ステンレス鋼等の鉄合金に比べて、衝撃が加わった際に割れやすいことから、該芯材１４ａを覆う外殻体１４ｂを鉄製、あるいはステンレス鋼等の鉄合金製とすることで、超硬合金製の芯材１４ａの破損を防止している。またハンマー１４の径は、前記シリンダ１２の内径とほぼ等しくなるように設定されている。
なおハンマー１４の表面にバナジウム-カーバイド系の皮膜を造るＴＤ処理を施すことにより、該ハンマー１４の割れを防ぐとともに、錆の発生を防いでもよい。さらに芯材１４ａを複数のブロックで構成し、使用するブロックの個数で打撃力や重量組成の調整を行ってもよい。

上記のようにして工具本体１１の先端に装着された該チゼル１３は、固定手段を用いることにより、工具本体１１に対して固定されている。
図３に示すように、該固定手段は、略半円筒状をなす一対のカバー体１５，１５によって構成されている。該一対のカバー体１５，１５を合わせた状態では、内径が上記チゼル１３の抜止部１３ｂの径にほぼ等しくなっているが、先端部１５ａの内径が上記チゼル１３のはつり部１３ａの径にほぼ等しくなるように他箇所に比べて小さくされることで、該チゼル１３の挿入部１３ｃが前記工具本体１１の装着部１１ａから抜け出すことを防止している。また該カバー体１５，１５の内周面上には、２つの凸条１５ｂが形成されており、これら凸条１５ｂと対応する位置となるように、該チゼル１３の抜止部１３ｂの周面及び工具本体１１の先端部外周面には凹条１５ｃが形成されている。
そして該凸条１５ｂと該凹条１５ｃを互いに合わせつつ、一対のカバー体１５，１５の間に該チゼル１３の抜止部１３ｂ及び工具本体１１の先端部を挟み込み、一対のカバー体１５，１５をリング１５ｄで縛ることで、工具本体１１の先端に該チゼル１３が固定される（図１参照）。また該工具本体１１の先端に該チゼル１３が固定された状態で、該チゼル１３は、該シリンダ１２の一端部である先端部に対して移動不能となっている。

上記エアーハンマー工具１０を使用する際には、チゼル１３の先端が岩石やコンクリートブロックなどといった破砕対象に押し当てられたうえで、流体圧入部１２ａからシリンダ１２の内部へ流体である圧縮空気が圧入される。圧縮空気は、バルブ１２ｃによって流体圧入部１２ａへの逆流を防止されつつ、その圧力でハンマー１４をシリンダ１２の先端へ向かって押し出す。シリンダ１２の先端へ向かって押し出されたハンマー１４は、チゼル１３の挿入部１３ｃの端部１３ｅに衝突し、該チゼル１３を介して破砕対象に打撃力を加える。またシリンダ１２の内部へ圧入された圧縮空気は、流体排出部１２ｂの入口をハンマー１４が通過し、該流体排出部１２ｂが開放されることによってシリンダ１２の外部へ排出される。
チゼル１３の挿入部１３ｃの端部１３ｅに衝突したハンマー１４は、該チゼル１３が工具本体１１に対して固定されることでシリンダ１２に対して移動不能となっていることから、衝突時の衝撃でシリンダ１２の基端へ向かって跳ね返り、流体排出部１２ｂの入口を塞ぐ。そして、該ハンマー１４は、流体排出部１２ｂが塞がれることで圧縮空気によるシリンダ１２の内部の圧力が再び高まるため、該圧力でシリンダ１２の先端へ向かって押し出され、上記の動作が繰り返されることで、シリンダ１２内部を往復運動し、往復運動している間、チゼル１３を介して破砕対象に打撃力を加え続ける。
上記したように、エアーハンマー工具１０の使用時においてチゼル１３は、シリンダ１２に対して一切動いておらず、また該シリンダ１２を収容する工具本体１１に対して動いておらず、ハンマー１４が衝突した際に生じた打撃力を破砕対象に伝達するに留まる。従って、当該エアーハンマー工具１０は、ハンマー１４がシリンダ１２内を往復運動する際の慣性によって若干の振動は生じるが、従来構成のチゼルが振動するエアーハンマー工具に比べればその振動は遙かに軽微なものであり、該エアーハンマー工具１０を使用する作業者に強い振動が伝わることがない。その結果、従来構成のエアーハンマー工具を使用することによって作業者に生じていた白蝋病などといった重大な障害の発生を抑制することができる。

なお、本発明のエアーハンマー工具１０は、上記の実施形態の構成に限定されず、以下のように変更して具体化することも可能である。
図４に示すように、ハンマー１４において、チゼル１３の挿入部１３ｃの端部１３ｅと衝突する部位に合成樹脂製の音軽減部材１６を取り付けてもよい。このようにハンマー１４に音軽減部材１６を取り付けた場合には、チゼル１３とハンマー１４との衝突音を軽減することができ、エアーハンマー工具１０の使用時における騒音の低減を図ることができる。また図７に示すように、音軽減部材１６と芯材１４ａとの間にバネ２１などの付勢部材を介装することで、騒音のさらなる低減を図ってもよい。他に、ハンマーは、超硬合金製の芯材と鉄等からなる外殻体とによって構成されることに限らず、鉄又は鉄の合金を用いて一体的に形成してもよい。また鉄等で一体的に形成したハンマーは、超硬合金製の芯材を用いたハンマー１４と同等の重量とするために、例えば超硬合金製の芯材を用いたハンマー１４に比べてシリンダ１２の軸方向に長くする等してサイズや形状を変更してもよい。
打撃伝達体であるチゼル１３の固定手段は、上記の実施形態の構成に限らず、例えば図５に示すように、丸蓋状のキャップ体１７とし、該キャップ体１７でチゼル１３の抜止部１３ｂと工具本体１１の先端部とを覆い、該キャップ体１７を介してピン１８を工具本体１１に差し込む構成としてもよい。あるいは、チゼル１３の挿入部１３ｃを工具本体１１の装着部１１ａに挿入した状態で、該装着部１１ａと挿入部１３ｃとを貫通するようにしてピンを差し込んでもよい。またチゼル１３の挿入部１３ｃと工具本体１１の装着部１１ａのそれぞれにネジ溝を形成し、ネジ止めしてもよい。
上記チゼル１３の固定手段として他に、例えば図６（ａ）〜（ｄ）に示すような、打撃伝達体であるチゼル１３を一動作（ワンタッチ）で固定可能な構造としてもよい。すなわち、該チゼル１３は、杭状をなすはつり部１３ａと挿入部１３ｃとの間にチャック体２２が設けられている。該チャック体２２は、はつり部１３ａに固定された固定部２３と、該固定部２３に対して接近及び離隔できるように挿入部１３ｃの周面上に移動自在に支持されたリング状の移動部２４と、これら固定部２３と移動部２４との間に挟まれることによって該移動部２４を該固定部２３から離隔する方向へ付勢するスプリング２５と、から構成されている。また該移動部２４の端面には２つの回り止め爪２６が１８０度おきの間隔で突設されており、該挿入部１３ｃの周面上には、２つの抜止爪２７が、該回り止め爪２６と９０度ずれた位置関係となるように突設されている。一方、工具本体１１の先端面には、該回り止め爪２６が係合される２つの回り止め凹部２８が凹設されており、工具本体１１の先端部内周面で２つの回り止め凹部２８の間には、抜止爪２７が係合される抜止溝２９が凹設されている。該チゼル１３の装着は、まず抜止爪２７を回り止め凹部２８に位置合わせしながら、回り止め爪２６が工具本体１１の先端面に当たるまで、挿入部１３ｃを工具本体１１の先端部に挿入する（図６（ｂ）参照）。この状態からさらに、スプリング２５による付勢力に抗して固定部２３が移動部２４に接近するように挿入部１３ｃを工具本体１１の先端部に押し込みながら９０度回転させる（図６（ｃ）参照）。すると抜止爪２７が抜止溝２９に入り込むことで工具本体１１に対してチゼル１３が抜け止めされ、さらにスプリング２５の付勢力で固定部２３から移動部２４が離隔し、回り止め凹部２８に回り止め爪２６が入り込むことで工具本体１１に対してチゼル１３が回り止めされて、工具本体１１にチゼル１３が固定される。なおチゼル１３を取り外すときは、スプリング２５による付勢力に抗して移動部２４を固定部２３に接近させることで回り止め凹部２８から回り止め爪２６を抜き、このまま９０度回転させつつ挿入部１３ｃを工具本体１１の先端部から抜き出す。
上記実施形態では打撃伝達体をチゼル１３としたが、該打撃伝達体を釘やリベットや杭、あるいは地面等をならすプレート等としてもよい。
シリンダ１２内に圧入される流体は、圧縮空気に限らず、油や水などといった液体、あるいは不活性ガスなどの気体としてもよい。

本発明のエアーハンマー工具は、対象に打撃力を加える打撃伝達体が工具本体に固定されており、強く振動しないため、該エアーハンマー工具を使用する作業者に振動が伝わりにくいから、産業上利用可能である。

１０ エアーハンマー工具
１１ 工具本体
１１ａ 装着部
１２ シリンダ
１２ａ 流体圧入部
１２ｂ 流体排出部
１２ｃ バルブ
１３ チゼル
１３ａ はつり部
１３ｂ 抜止部
１３ｃ 挿入部
１３ｅ 端部
１４ ハンマー
１４ａ 芯材
１４ｂ 外殻体
１５ カバー体
１５ａ 先端部
１５ｂ 凸条
１５ｃ 凹条
１５ｄ リング
１６ 音軽減部材

Claims (3)

1. 工具本体の内部には、流体圧入部及び流体排出部が設けられている筒状のシリンダを有しているとともに、
   該工具本体の外部には打撃伝達体が、その端部を該工具本体の内部に挿入して該シリンダの一端部に向き合わせたうえで、該シリンダの一端部に対して移動不能となるように、固定されて装着されており、
   該シリンダの内部には、ハンマーが該シリンダ内を移動可能に装填されており、
   該流体圧入部を介した該シリンダ内部への流体の圧入と、該流体排出部を介した該シリンダ内部からの流体の排出と、により、該シリンダの内部で該ハンマーを往復運動させつつ、該ハンマーを該打撃伝達体の端部に衝突させることにより打撃力を得る
   ことを特徴とするエアーハンマー工具。
2. 該ハンマーは、超硬合金製の芯材と、該芯材を覆う鉄又はその合金からなる外殻体と、によって構成されている
   請求項１に記載のエアーハンマー工具。
3. 該ハンマーは、該打撃伝達体に衝突する部位に合成樹脂製の音軽減部材が取り付けられている
   請求項１又は請求項２に記載のエアーハンマー工具。