JP4392197B2 - ツール差し込み端部構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも部分的に回転及び/又は打撃運動するツール、例えば、岩状物、コンクリート又は組積構造に対して作業する直径が150mmにも達することもある、削岩ドリル、チゼル、又はコアドリルのようなツールの差し込み端部構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常、回転及び打撃を行うツールには、丸みのある案内領域と、軸線方向の端部が閉じた錠止溝と、装置側で軸線方向に開口する回転伝達溝とを設け、工具収容部における半径方向に移動自在の錠止体が錠止溝に掛合し、ツールの軸線方向の移動量を制限している。丸い案内領域の直径に関して、半径方向内方の回転伝達面は、半径方向距離が僅かであることにより、回転モーメントを伝達するために必然的に高い面圧が加わり、従って、この回転伝達面を磨耗することになる。また溝を切削加工することにより丸い差し込み端部は、打撃伝達に利用できる横断面が減少する。
【0003】
米国特許第2047125号には、軸線方向に互いにずらし半径方向に突出する複数個の矩形又は台形断面形状の回転伝達面を設けた回転及び打撃ツールのための差し込み端部が記載されている。米国特許第5984596号には、ツール収容部の錠止体と半径方向に掛合するのに適合する錠止溝を設けた回転及び打撃ツールのための差し込み端部が記載されており、直径方向に互いに対向して半径方向に突出させ、菱形に構成した2個の回転伝達面を設けている。このような差し込み端部は、丸い案内領域から回転伝達面への移行部において断面積の急激な変動があり、従って、打撃負荷が加わる際に絶えずパルス状の圧力による反動を生ずるようになり、掘削効率が悪くなる。また、このような差し込み端部を切削加工することは、時間と材料を相当消費することになる。
【0004】
仏国特許第2408716号には、半径方向に突出する回転伝達突起を断面積を一定に保持したまま作成することが記載されており、このような丸い案内領域を有する差し込み端部の変形加工の場合、ツール収容部内で錠止体が軸線方向端面に接触することで軸線方向の移動制限を生ずる。回転伝達突起の半径方向外方に突出する端面に錠止することは、差し込み端部の直径に対して半径方向に厚みのあるツール収容部を必要とする。一方、小さい軸線方向の打撃面を有する打刻加工による鋭角的な溝では錠止体との掛合には不向きである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、半径方向の寸法が小さくても高い回転モーメントを磨耗なく伝達することができるとともに、衝撃に対する挙動が良好な回転及び/又は打撃ツールのための差し込み端部構造を得るにある。更に、差し込み端部を製造するにあたり、時間と材料の効率がよい差し込み端部構造を得るにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、少なくとも2個の軸線方向に互いに離れた案内領域を有して少なくとも部分的に回転及び/又は打撃運動するツールの差し込み端部であり、少なくとも1個の半径方向に突出する回転伝達突起と、前記案内領域間に配置しかつ軸線方向端部が閉じた少なくとも1個の錠止溝とを有し、ツール収容部で半径方向に移動自在の錠止体を前記錠止溝で軸線方向に限定範囲内で移動自在に掛合させたツール差し込み端部構造において、前記案内領域のうちの少なくとも一方の案内寸法(F)、錠止溝の軸線方向領域の断面における回転伝達突起にわたる幅(B)及びこの幅方向に直交する方向の厚さ(D)が、D<F<Bとなるようにしたことを特徴とする。
【0007】
断面で見て案内寸法Fよりも錠止溝の部分の厚さを半径方向に縮小した分、同じだけ回転伝達突起の幅を少なくとも部分的に案内寸法Fよりも大きく側方に突出させることにより、案内領域と錠止溝内の軸線方向領域との間での断面積変動が少なく、衝撃パルス源の好ましくない反動を生ずる音響インピーダンスの変動も少なくなる。それ以外は、錠止溝に対して、回転伝達突起の長さ及び位置は自由に選択することができる。
【0008】
錠止溝と回転伝達突起の長さを同一にし、更に、軸線方向領域の同一長さにわたって延在させると、差し込み端部の長さに沿う断面積変動は一層少なくなって好適である。
【0009】
軸線方向領域及び案内領域は±10%の誤差範囲内で互いにほぼ等しい断面積を有するものとすると、錠止溝の軸線方向領域は断面積がほぼ一定に維持され、長さ方向の変動のない冷間プレスのような加工方法によって大量生産技術で経済的に製造することができて好適である。
【0010】
錠止溝の少なくとも一方の軸線方向端部を、好適には、双方の軸線方向端部を、球形又はローラ形状の錠止体のために、少なくとも部分的に球面形状又は円筒形状の軸線方向止め面とすると、磨耗の少ない面接触を生ずることができて好適である。
【0011】
軸線方向領域の断面における前記錠止溝の底面の最大開き角度を、少なくとも120゜とすると、錠止体のための軸線方向止め面は十分大きくなって好適である。
【0012】
軸線方向領域を回転伝達突起の互いに対向する2個の側面の一方の側面と、これら2個の回転伝達突起間に存在する底面とにより作用表面を構成し、これら作用表面を、滑らかに遷移する又は個別的には滑らかであるが角張った好適には、平面状の部分的表面によりツール軸線の方向に湾曲させると、回転伝達突起の側面によって、ツールに対する応力の少ない始動力を伝達することができて好適である。
【0013】
互いに対角線方向に対向する2個の作用表面を同一形状にする、例えば、対称的なほぼ菱形の断面形状にすると、側面が平坦な錠止体、又は斜めに延在するローラ形状の錠止体を直線的に転動させることができて好適である。
【0014】
少なくとも一方の案内領域又は好適には、双方の案内領域を円筒形状に構成すると、同一寸法ではあるが、非対称のツール案内をツール収容部に導入することができるようになり、よりよく循環させて使用することができる。更に、このような案内領域はシール面としても適合することができて好適である。
【0015】
軸線方向領域において2個の回転伝達突起を、好適には、直径方向に互いに対向させて配置すると、ツール収容部から軸線方向の曲げモーメントのない回転モーメントを導入することができて好適である。
【0016】
軸線方向領域において2個の錠止溝を、好適には、直径方向に互いに対向させて配置すると、ツール収容部における錠止位置が、常にツールの半回転毎に存在することになり、好適である。
【0017】
軸線方向領域において同一形状であり、直径方向に対向する2個の錠止溝に対して直交する方向に同一形状の2個の回転伝達突起を配置すると、技術的に構成簡単であり、2部分構成で対称的な差し込み端部及びツール収容部として構成することができて好適である。
【0018】
差し込み端部に、案内寸法F、幅B=1.2F〜1.4F、厚さD=0.6F〜0.8Fを有する案内領域を設けると、応力に関して最適な差し込み端部の寸法決めをすることができて好適である。
【0019】
案内領域の軸線方向長さを5mm以上、好適には、20mmより小さい、最適には10mmとすると、短い差し込み端部で十分な案内を得ることができて好適である。
【0020】
差し込み端部に直径が10mmの円筒形外面の2個の案内領域を設け、これら2個の案内領域間に錠止溝の軸線方向領域を配置し、回転伝達突起にわたる幅を12mm、この幅方向に直交する方向の厚さを6.5mmとすると、特に、直径が3mm〜28mmのハンマードリルを磨耗なく駆動することができて好適である。
【0021】
更に、代案として、差し込み端部に直径が10mmの円筒形外面の2個の案内領域を設け、これら2個の案内領域間に錠止溝の軸線方向領域を配置し、回転伝達突起にわたる幅を14mm、この幅方向に直交する方向の厚さを6.0mmとすると、特に、直径が12mm〜40mmのハンマードリルを磨耗なく駆動することができて好適である。
【0022】
更に、差し込み端部に直径が10mmの円筒形外面の2個の案内領域を設け、ツールセットの第1ツールに関して、錠止溝の軸線方向領域が回転伝達突起にわたる幅を12mm、この幅方向に直交する方向の厚さを6.5mmとし、第2ツールに関して回転伝達突起にわたる幅を14mm、この幅方向に直交する方向の厚さを6.0mmとすると、第1ツールは厚さ/幅の比がより大きいコンパクトな断面によって、第2ツール用に設けたツール収容部に対して適合させることができ、これらツールを異なる定格マシンに配置して駆動することができ、マシン装備の負担を軽減することができる。
【0023】
複数個の軸線方向領域を軸線方向に離して設け、互いに平行ではあるが90゜又は鋭角の角度をなすようずらして配置すると、回転により軸線方向の曲げ剛性が同一となって好適である。
【0024】
複数個の軸線方向領域間に第3の案内領域を設け、また好適には、前記錠止溝と回転伝達突起との間に更に他の部分的な案内領域を設けると、曲げ振動を抑制し、ツールの回転がスムーズになる。
【0025】
差し込み端部を有するツールの収容部においては、案内寸法Fのための案内内面を、ツール長手方向軸線に向かって案内寸法の半分F/2よりも小さくし、半径方向に移動自在の錠止体を少なくとも1個、回転伝達手段に沿って移動自在に設け、この錠止体の半径方向寸法は、ツール長手方向軸線から測って、案内寸法の半分F/2よりも大きいものとしたことを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【0027】
図1の(a),(b)及び(c)に、少なくとも部分的に回転及び/又は打撃運動するツールの差し込み端部を示し、この差し込み端部には、ツール軸線Lにほぼ同軸状でありかつ軸線方向に互いに離れた少なくとも2つの案内領域1a,1bと、2個の直径方向に対向しかつ半径方向に突出する回転伝達突起2と、2個の案内領域1a,1b間で回転伝達突起に直交する位置で互いに対向して回転伝達突起と同じ長さを有し、かつ軸線方向端部が閉じた2個の錠止溝3とを有する。この錠止溝3において、破線で示しかつ互いに離れた案内内面及び回転伝達手段5を有するツール収容部で半径方向に移動自在の錠止体4が、軸線方向に限定された範囲内で移動自在に掛合し、この場合に、双方の案内領域1a,1bは半径方向の所定案内寸法Fを有し、錠止溝3の軸線方向領域Aは回転伝達突起2にわたる所定の幅Bとこの方向に直交する方向の厚さDを有し、D<F<Bとなる。図1の(c)に明示するように、軸線方向領域Aの断面及び円筒形の案内領域1a,1bは等しい断面積の2個の対称形状部分を有する。錠止溝3は、軸線方向両側の端部を、球形の錠止体4のための球面形状又は円筒形状の軸線方向止め面6とする。軸線方向領域Aの断面で見て錠止溝3の底面の最大開き角度αを180゜とする。
【0028】
図2の(a)及び(b)に示す実施例においては、錠止溝3の軸線方向領域の断面で見て直径方向に対向する2個の回転伝達突起2の側面及び錠止溝底面に、2個の作用表面7a,7bを設ける。図2の(a)に示す実施例では、作用表面7a,7bは同一形状とし、対角線方向に互いに対向して幾何学的に滑らかにツール軸線に向かって湾曲させる。図2の(b)に示す実施例では、作用表面7a及び7bは互いに異なる形状とし、個別的には滑らかであるが角張った、部分的平面又は丸溝形状を有するものとする。
【0029】
図3の(a)及び(b)に示す実施例では、2個の軸線方向領域A、A′を軸線方向に互いに離して並列的に設ける。双方の軸線方向領域A,A′間に第3の案内領域1cを設ける。
【0030】
図4の(a)及び(b)に示す実施例では、2個の軸線方向領域A,A′を軸線方向に互いに離して90゜ずらして設ける。双方の軸線方向領域A,A′間に案内寸法Fを有する第3の案内領域1cを設ける。軸線方向領域A,A′では、周方向に錠止溝3及び回転伝達突起2間に、案内寸法Fを有する4個の円筒形案内領域1dが分布する。錠止溝3はそれぞれ円形溝として構成する。
【0031】
図5の(a)及び(b)の実施例では、2個の軸線方向領域A,A′を互いに軸線方向に離し、かつ鋭角の角度β例えば、約60゜の角度ずらして配置する。軸線方向領域A,A′の断面はほぼ菱形形状をなし、これによって、斜めに延在するローラ形状でありかつ半径方向に移動自在の錠止体4が直線的に転動できるようにする。
【0032】
案内寸法F、幅B=1.2F〜1.4F、厚さD=0.6F〜0.8Fを有する案内領域を設けた差し込み端部の好適な寸法関係に関して、2通つ実施例がある。
【0033】
I)直径領域3mm〜28mmのハンマードリル
10mmの案内寸法を有する双方の案内領域の軸線方向長さを10mmとし、これら案内領域間に設けた錠止溝の軸線方向領域長さを30mmとし、回転伝達突起にわたる幅を12mmとし、この幅方向に直交する方向の厚さを6.5mmとし、直径領域が3mm〜28mmの直径領域を有するハンマードリルを磨耗少なく駆動することができる。
【0034】
II)12mm〜40mmの直径領域を有するハンマードリル、チゼル又はコアドリル
双方の案内領域の軸線方向長さを20mmとし、これら案内領域間の錠止溝の軸線方向領域長さを50mmとし、回転伝達突起にわたる幅を14mmとし、この幅方向に直交する方向の厚さDを6.0mmとする。
【0035】
厚さ(D)/幅(B)の比を大きくすればするほどコンパクトになる錠止溝の軸線方向領域における断面によって、実施例Iのツールを実施例IIのためのツール収容部に配置することができる一方向の互換性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)及び(b)は、ツール収容部に配置するツールの差し込み端部の2つの角度方向からの側面図であり、(c)は(b)のIc‐Ic線上の断面図である。
【図2】 案内溝の軸線方向領域に関する異なる2つの実施例における断面図である。
【図3】 (a)及び(b)は、それぞれ他の実施例の差し込み端部の異なる角度から見た側面図である。
【図4】 (a)及び(b)は、それぞれ差し込み端部の更に他の実施例の側面図及び断面図である。
【図5】 (a)及び(b)は、それぞれ差し込み端部の更なる他の実施例の側面図及び断面図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c 案内領域
2 回転伝達突起
3 錠止溝
4 錠止体
5 回転伝達手段
6 軸線方向止め面
7a,7b 作用表面
Claims (15)
- 少なくとも2個の軸線方向に互いに離れた案内領域(1a,1b)を有して少なくとも部分的に回転及び/又は打撃運動するツールの差し込み端部であり、少なくとも1個の半径方向に突出する回転伝達突起(2)と、前記案内領域(1a,1b)間に配置しかつ軸線方向端部が閉じた少なくとも1個の錠止溝(3)とを有し、ツール収容部(5)で半径方向に移動自在の錠止体(4)を前記錠止溝(3)で軸線方向に限定範囲内で移動自在に掛合させたツール差し込み端部構造において、前記案内領域(1a,1b)のうちの少なくとも一方の案内寸法(F)、前記錠止溝(3)の軸線方向領域(A)の断面における回転伝達突起(2)にわたる幅(B)及びこの幅方向に直交する方向の厚さ(D)が、D<F<Bとなるようにしたことを特徴とするツール差し込み端部構造。
- 前記軸線方向領域(A)及び案内領域(1a,1b)は±10%の誤差範囲内で互いにほぼ等しい断面積を有するものとした請求項1記載のツール差し込み端部構造。
- 錠止溝(3)の一方の軸線方向端部又は双方の軸線方向端部を、球形又はローラ形状の錠止体(4)のために、少なくとも部分的に球面形状又は円筒形状の軸線方向止め面(6)とした請求項1又は2記載のツール差し込み端部構造。
- 前記軸線方向領域(A)の断面における前記錠止溝(3)の底面の最大開き角度(α)を少なくとも120゜とした請求項1乃至3のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
- 軸線方向領域(A)を回転伝達突起(2)の互いに対向する2個の側面の一方の側面と、これら2個の回転伝達突起間に存在する底面とにより作用表面(7a,7b)を構成し、これら作用表面を、滑らかに遷移する又は個別的には滑らかであるが角張った部分的表面によりツール軸線の方向に湾曲させた請求項1乃至4のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
- 互いに対角線方向に対向する2個の作用表面(7a,7b)を同一形状にした請求項5記載のツール差し込み端部構造。
- 一方の案内領域(1a)又は双方の案内領域(1a,1b)を円筒形状に構成した請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
- 軸線方向領域(A)において2個の回転伝達突起(2)を、直径方向に互いに対向させて配置した請求項1乃至7のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
- 軸線方向領域(A)において2個の錠止溝(3)を、直径方向に互いに対向させて配置した請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
- 軸線方向領域(A)において同一形状であり、直径方向に対向する2個の錠止溝(3)に対して直交する方向に同一形状の2個の回転伝達突起(2)を配置した請求項9記載のツール差し込み端部構造。
- 差し込み端部に、案内寸法F、幅B=1.2F〜1.4F、厚さD=0.6F〜0.8Fを有する案内領域(1a,1b)を設けた請求項1乃至10のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
- 複数個の軸線方向領域(A)を軸線方向に離して設け、互いに平行ではあるが、90゜の角度又は鋭角の角度(β)をなすようずらして配置した請求項1乃至11のうちのいずれか一項に記載のツール差し込み端部構造。
- 複数個の軸線方向領域(A,A′)間に第3の案内領域(1c)を設け、また、前記錠止溝(3)と回転伝達突起(2)との間に更に他の部分的な案内領域(1d)を設けた請求項12記載のツール差し込み端部構造。
- 請求項1乃至13のうちのいずれか一項に記載の差し込み端部を有するツール装置において、同一の案内寸法(F)を有するツールセットの第1ツールの厚さ(D)/幅(B)比が、第2ツールの部分の厚さ(D)/幅(B)比より大きいものとしたことを特徴とするツール装置。
- 請求項1乃至13のうちのいずれか一項に記載の差し込み端部を有するツールの収容部(5)において、案内寸法(F)のための案内内面を、ツール長手方向軸線(L)に向かって案内寸法の半分(F/2)よりも小さくし、半径方向に移動自在の錠止体(4)を少なくとも1個、回転伝達手段(5)に沿って移動自在に設け、この錠止体の半径方向寸法は、ツール長手方向軸線(L)から測って、案内寸法の半分(F/2)よりも大きいものとしたことを特徴とするツール収容部。
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