JPH04322977A - 連続衝撃作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、高周波数の連続衝撃
力を発生させて作業を行うことができる連続衝撃作業機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、コンクリートブレーカなどに
代表される連続衝撃作業機は、一般的には、円筒状の本
体内に軸方向移動可能に内蔵された撃打ピストンを、圧
搾空気による膨張力、あるいは、原動機の回転出力をク
ランク機構によって変換させられた往復駆動力によって
強制的に往復移動させ、こうした撃打ピストンの往復移
動をもって本体下部に支持した撃打作業体を軸方向に連
続的に叩くように構成される。

【０００３】このような往復駆動式の連続衝撃作業機に
おいては、上記の撃打ピストンを往復駆動させる際の反
力が作業機本体を激しく上下に振動させるという問題が
あり、また、一定の慣性質量をもつ撃打ピストンを強制
的に往復駆動させるために、その衝撃周波数をそれほど
上げることができないという問題があった。このような
往復式の連続衝撃作業機の問題を解決し、振動が少なく
、しかも衝撃周波数を比較的自由に高めることができる
ように構成した回転式の連続衝撃作業機が、すでに、本
願の出願人によって提案されている（たとえば、特開平
１−６７１６５号、特開平３−１１５７２号）。

【０００４】この回転式の連続衝撃作業機は、基本的に
は、本願の図面に示す例と同様の構成を備えている。す
なわち、動力源によって回転させられるとともに、ハウ
ジングの内部に回転可能に支持された回転体を備える一
方、この回転体に、一定質量をもつ撃打体を遊動可能に
保持し、かつ、回転体が回転しているときの上記撃打体
の旋回軌跡の最外周が、上記ハウジングに軸方向往復移
動可能に支持された撃打体の頂部に干渉するようにして
構成されている。

【０００５】このような構成において、上記回転体を回
転させると、この回転体が一回転するたび毎に、これに
遊装保持されている撃打体が、撃打作業体の頂部を叩き
、この撃打力の軸方向分力が撃打作業体をして軸方向に
強烈な力で振動させることになる。上記回転体と、これ
に遊装保持される撃打体との総合的な重心を、回転体の
回転軸心と一致させておけば、上述の往復式の連続衝撃
作業機におけるような往復振動は起こらないし、それゆ
えに、回転体の回転数を自由に上昇させて連続衝撃の周
波数を高めることができるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の回転
式の連続衝撃作業機においては、とりわけ回転体の回転
数を上げて衝撃周波数を高めながら連続的な作業をする
場合に、ハウジング内の温度上昇が著しく、このハウジ
ング内に投入される潤滑剤による潤滑機能が低下してし
まうという問題が発生した。

【０００７】かかるハウジング内の温度上昇のメカニズ
ムを突き止めるべく、発明者らが鋭意検討した結果、次
のような事実が判明した。すなわち、かかる連続衝撃作
業機の衝撃発生機構の設計段階での予測では、回転体が
回転させられてこれが遊装保持する円筒状撃打体は、撃
打作業体の頂面に当たったときこの撃打体には強い遠心
力が作用していることから、即座に撃打作業体の頂面か
ら反発するのではなく、しばらく撃打作業体の頂面を転
動しつつ撃打作業体を軸方向に押し下げるという作用を
行うはずであった。このように撃打体が撃打作業体の頂
面上を少なからず転動するのであれば、これによって撃
打体それ自体にも回転力が与えられ、こうして回転状態
にあるまま上記撃打作業体の頂面に連続的に接触するの
であれば、撃打体の周面と、撃打作業体の頂面との間に
は、それほど相対摩擦が発生しないであろうと考えられ
ていた。

【０００８】しかしながら、実際には、上記回転体の回
転数を上げるほど、円筒状撃打体が撃打作業体の頂面に
衝突するたびことに即座に反発し、この撃打体と撃打作
業体の頂面との間の接触時間がきわめて短いものとなっ
ていることが判明したのである。そのため、撃打体は、
強烈な勢いで撃打作業体の頂面を撃打するけれども、撃
打作業体からの回転力を得るに充分な転動が行われず、
したがって、撃打体が撃打作業体の頂面に衝突するたび
ごとに、これらの間に大きな相対摩擦が発生し、これが
上述のようなハウジング内温度の著しい上昇の主因とな
っていることがわかったのである。

【０００９】したがって、本願発明の目的は、上述の回
転式連続衝撃作業機において、回転体に遊装保持されて
旋回する撃打体と、これが頂面を撃打する撃打作業体と
の間の反発係数を低減させ、高回転数で旋回する撃打体
がハウジングに支持される撃打作業体の頂面に衝突する
際、撃打体が即座に反発するのではなく、しばらく撃打
作業体の頂面上を転動しるうようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を採用した。すなわ
ち、本願発明は、ハウジング内において回転可能に支持
され、動力によって回転駆動される回転体と、円筒状外
周面を有するとともに軸線が上記回転体の回転軸心と平
行となるように配され、かつ上記円筒状外周面の一部が
露出するようにして上記回転体に遊装保持される撃打体
と、上記回転体の軸心に対して平行な平坦状の頂面を有
するとともに、上記ハウジングに軸方向一定距離移動可
能に支持された撃打作業体とを有する連続衝撃作業機に
おいて、上記撃打作業体の頂面に、軸方向の緩衝穴を形
成するとともに、上記撃打作業体の軸方向移動行程の上
端を、上記回転体の回転中における上記撃打体の回転軌
跡の最外周が上記頂面に干渉するように規定したことを
特徴としている。

【００１１】

【発明の作用および効果】本願発明における上記撃打作
業体の頂面の形状は、この撃打作業体が円筒形を呈して
おり、かつ上記緩衝穴が円形穴である場合、ドーナツ状
となり、上記緩衝穴の深さ方向所定距離の横断面もまた
、ドーナツ状となる。換言すれば、本願発明における撃
打作業体の上部は、上に開放した所定肉厚のパイプ状と
なっており、しかも、このパイプ状の撃打作業体上部の
頂面は、回転体の回転軸心に対して平行な平坦面となっ
ているのである。

【００１２】かかる構成の撃打作業体を用いて本願発明
の連続衝撃作業機の作動試験をしたところ、回転体の回
転数を比較的高くしても、ハウジング内の温度上昇は許
容範囲に抑制された。このことは、作動中、撃打体と撃
打作業体の頂面との間の衝突の際に生じる相対摩擦が改
善前に比較して低減させられていることを意味する。そ
してこのことは、作動中、撃打体が、撃打作業体の頂面
に接触することによって回転力が与えられ、かつこの回
転が常時維持されていることを意味する。そしてこのこ
とはさらに、作動中、撃打体が撃打作業体の頂面に衝突
する際、即座に撃打作業体から反発するのではなく、所
定時間撃打作業体の頂面との間の接触を保ちつつ頂面上
を転動していることを意味するのである。

【００１３】このようにして、実験の結果、本願発明に
よれば、上記のごとく撃打体を遊装保持する回転体を回
転駆動させつつ、ハウジングに支持された撃打作業体に
対して上記の撃打体によって繰り返し連続的な衝撃力を
与える形式の、回転式の連続衝撃作業機において、上記
回転体の回転数を比較的高く上げた場合であっても、ハ
ウジング内の温度上昇を許容範囲に抑制することができ
、その結果、改善前におけるように、ハウジング内温度
上昇に起因して、潤滑剤の潤滑機能が悪化して上記の温
度上昇がさらに増進されてしまうといった問題が解消さ
れたのである。

【００１４】なお、上記の効果は、撃打作業体が撃打体
による衝突を受けた際に局部的に弾性変形することと、
作動中上記撃打体が強烈な遠心力によって撃打作業体の
頂面に押しつけられることとの協働作用によるものと考
えられる。このように、本願発明においては、回転体に
遊装保持されつつ高速で旋回する上記の撃打体と、撃打
作業体の頂面との間の反発係数が、上記頂面に軸方向の
緩衝穴を形成するという簡単な構成により、バランスよ
く低減されるにいたったものである。

【００１５】

【実施例の説明】以下、本願発明の実施例を図面を参照
しつつ具体的に説明する。図に示す連続衝撃作業機１は
、図５に示されるように、動力源としてのエンジン２を
一体に備え、かつ、撃打作業体３としてショベル形態の
ものが採用され、しかも、全体としても、ショベルとし
ての使用方法が好適なように構成された例である。

【００１６】基端が上記エンジン２に連結されて延びる
操作管４の先端部には、この操作管の軸心と直交する軸
心をもつ略樽形のハウジング５が連結されている。図２
に示すように、このハウジング５の内部には、回転体６
が、その両端に突出する支軸７ａ，７ｂをハウジング５
の両側壁５ａ，５ｂに可回転に支持することにより、上
記ハウジング５の軸心と同一軸心をもって回転可能に内
装されている。

【００１７】また、この回転体６の一方の支軸７ａには
ベベルギヤ８が固定されており、このベベルギヤ８は、
上記操作管４の内部に通挿されてエンジン２の回転出力
を伝達する伝動軸９の先端のベベルギヤ１０に噛合させ
られている。これにより、エンジンの回転数が増加して
遠心クラッチが連結されて上記伝動軸９が回転させられ
ると、この回転力は、上記ベベルギヤ８，１０を介して
回転体６に伝達され、この回転体６が回転駆動させられ
ることになる。

【００１８】上記回転体６は、図２に示されているよう
に、上記各支軸７ａ，７ｂがそれぞれ側面から突出させ
られる左右一対のフランジ部６ａ，６ｂ間を、バランス
ウエイトの機能をもたせた円柱状の連結部６ｃによって
一体化した形態をもっている。もちろん、連結部６ｂの
軸心は、回転体６の回転軸心に対して変位させられてい
る。

【００１９】図４によって表れているように、上記回転
体の各フランジ部６ａ，６ｂには、回転体６の回転軸心
を挟んで上記連結部６ｂと反対側に、保持穴１１，１１
がそれぞれ形成されている。そして、この保持穴１１，
１１には、円柱形をした撃打体１２が両端部が遊装保持
されている。すなわち、上記保持穴１１，１１の形状は
、上記撃打体１２が遊び動しうるように形成されるので
あるが、本実施例においてこの保持穴１１，１１は、そ
の内面の最小曲率をほぼ撃打体１２の円周の曲率と一致
させた長円形にしてある。したがって、撃打体１２は、
保持穴１１，１１に両端が拘束された状態で、回転可能
であるし、また保持穴の内面との隙間が許容する範囲で
軸直角方向に遊び動しうる。

【００２０】上記ハウジング５の左右両側壁５ａ，５ｂ
の内面には、ドーナツ円板形のガイド板１３，１３が添
設されており、これが作動中における上記撃打体１２の
軸方向への移動を規制している。上記ハウジング５の上
記操作管４と反対側には、撃打作業体３のシャンク部１
４をその軸方向一定行程を往復移動可能に保持するホル
ダ部１５が形成されている。このホルダ部１５の軸心は
、上記操作管４の軸心と平行であり、かつ上記回転体６
の厚み方向中央部に配置されるとともに、さらには、図
４に表れているように、正面視において上記操作管４の
軸線に対して所定量側方に変位させられている。

【００２１】本実施例において撃打作業体３のシャンク
部１４は、軸転可能に保持される第一部分１４ａと軸転
不能に支持される第二部分１４ｂとに分割させられてい
る。上記第一部分１４ａは、ハウジング５の外周壁５ｃ
を貫通するようにしてこのハウジング５に連結固定され
たボス状の第一ホルダ部１５ａに嵌合保持されている。 また、シャンク部１４の第二部分１４ｂは、上記第一ホ
ルダ部１５ａに対して連結されたボス状の第二ホルダ部
１５ｂに嵌合保持されている。

【００２２】上記第一部分１４ａの下端には、大径フラ
ンジ１６が形成されており、この大径フランジ１６が、
上記第一ホルダ部１５ａと第二ホルダ部１５ｂとの連結
部に形成される大径穴１７の上下の段部１７ａ，１７ｂ
に規制されることにより、その軸方向の移動行程が一定
距離に規制されている。また、シャンク部１４の第二部
分１４ｂは、その側面に軸方向所定長さにわたって凹部
１８を形成するとともに、この凹部１８を通過するスト
ッパピン１９を第二ホルダ部１５ｂに通挿保持させるこ
とにより、その回転が規制されるとともに、軸方向の移
動行程を一定距離に規制されている。また、上記凹部１
８とストッパピン１９とによる回転および移動行程規制
手段は、シャンクの第二部分１４ｂの抜け止め機能をも
果たしている。

【００２３】上記シャンク部１４の第一部分１４ａの頂
面２０は、図４に示されるように、回転体６の回転軸心
と平行な平坦面、本例の場合これを換言すると、第一部
分１４ａの軸心に対して直交する平面状の平坦面として
形成されている。さらに、この頂面２０には、軸方向の
緩衝穴２１が所定深さに形成されている。さらにこのシ
ャンク部の第一部分１４ａの移動可能行程の上端位置は
、シャンク部１４の軸心が上述のようにして正面視にお
いて操作管４の軸心に対して変位させられていることと
あいまって、次のように規定される。

【００２４】すなわち、図４に示すように、この第一部
分１４ａがその移動可能行程の上端にあるとき、上記平
坦な頂面２０が、回転体６の回転に伴う円筒状撃打体１
２の旋回軌跡の最外周と干渉するように規定されるので
ある。図４に示される状態が、最も効果的に上記撃打体
１２の旋回軌跡の最外周が頂面２０に干渉するようにな
っている。すなわち、仮に第一部分１４ａの位置が図４
に示す位置よりさらに上方にあれば、撃打体１２の周面
は、シャンクの第一部分１４ａの頂面２０ではなく、こ
の頂面２０と側面との角部に衝突する不具合が生じる。 また、この第一部分１４ａの位置が図４に示す位置より
も下位にあると、撃打体１２の周面が、上記頂面２０に
縁から内方に入った部位において初めて衝突し、この衝
突および遠心力によって第一部分１４ａを下方に衝撃力
をもって押し下げる力が不足する。

【００２５】上述から明らかなように、シャンク部１４
の軸心を操作管４の軸心に対して正面視において変位さ
せる理由は、図４に示すようにして撃打体１２が上記シ
ャンク部の第一部分１４ａの頂面２０の外周部に当接し
た後、さらに回転体６が矢印方向に回転して撃打体１２
がほぼその下死点にいたるまでの間、充分にシャンク部
１４を押し下げることができるようにするためである。

【００２６】なお、ハウジング５の内部には、上記回転
体６のための軸受け部の潤滑、ホルダ部１５における撃
打作業体３のシャンク部１４の軸方向振動摺動のための
潤滑、シャンク部１４の頂面２０と撃打体１２との接触
部における潤滑、および、回転体６の保持穴１１，１１
の内周面に対する円柱形撃打体１２の摺動潤滑を行うた
めの潤滑剤が適当量投入されている。

【００２７】なお、図５において符号２２は、上記操作
管４とエンジン２との連結部に構成される遠心クラッチ
用クラッチハウジング２３の両側部にそれぞれ連結固定
されつつエンジン２を挟むようにして互いに拡開しつつ
上方に延びる一対のアーム部の間を軸状グリップ部材に
よって連結してなる後部ハンドルを示し、符号２４は、
操作管４の外周に嵌合された取付け環とこの取付け環か
ら側方に延びるように突出形成されたグリップ部とから
なるグリップハンドルを示す。さらに符号２５は、エン
ジン２の回転をコントロールするためのスロットル操作
レバーである。

【００２８】次に、上記の構成を備える連続衝撃作業機
１の作動を説明する。本例の作業機１は、全体としてシ
ョベル形態となっており、したがって、作業者は、たと
えば右手で上記後部ハンドル２２を把持し、左手で上記
グリップハンドル２４を把持することによって作業機１
全体を支持し、たとえばショベル状の撃打作業体３の先
端を穴を掘るべき地面に突き当てるようにする。こうし
て撃打作業体３を対象物に突き当てた状態においては、
この撃打作業体３のシャンク部１４、より詳しくはその
第一部分１４ａは図４に表れているように、その移動行
程の最上端に位置することになる。この状態においてス
ロットル操作レバー２５を操作してエンジン２の回転数
を次第に上げていくと、やがて遠心クラッチが作動して
エンジンの回転出力が伝動軸９を介して回転体６に伝達
され、回転体６は高速回転を開始する。この回転体６の
回転に伴い、撃打体１２は、その一回の旋回ごとに、上
記シャンクの第一部分１４ａの頂面２０に衝突し、その
衝突による衝撃の軸方向分力および高速旋回するがゆえ
に撃打体１２に作用する遠心力によって、シャンク部１
４にはその軸方向の衝撃力が繰り返し連続的に作用する
。

【００２９】本願発明においては、上記シャンクの第一
部分１４ａの頂面２０に、特に軸方向緩衝穴２１が開け
られていることから、上記のごとく頂面２０と撃打体１
２との衝突時における相互の反発力が緩和され、撃打体
１２が上記頂面２０に衝突すると同時に反発して頂面か
ら離れるのではなく、所定の短い時間ではあるが上記頂
面２０との接触状態を維持しつつ転動することになる。 こうして上記撃打体１２には、矢印方向の回転が確実に
与えられ、この回転は、保持穴１１，１１との間に潤滑
が行われていることが有効に機能して再びシャンク部１
４の頂面に衝突するまで継続する。したがって、撃打体
１２とシャンク部１４の頂面２０との衝突の際、その接
触面同士の相互摩擦は大きく緩和され、これらの間に摩
擦による熱が発生して、ハウジング５内の温度が上昇す
ることを緩和する。

【００３０】このようにして、回転体６の回転に伴う撃
打体１２の上記シャンク部１４の頂面２０への繰り返し
連続的な衝突および撃打体１２と上記頂面２０とが接触
している間に作用する撃打体１２の旋回遠心力により、
撃打作業体３には強力かつ高周波数の連続的な軸方向の
衝撃力が与えられる。上記の作動状態を維持しつつ、作
業機全体を先端方に向けてわずかに押すだけで、ショベ
ル状の撃打作業体３は、すみやかに土中にもぐり込む。 そして、これに続けて土を掘り起こすためには、通常の
ショベルの操作するのと同様にして、スロットル操作レ
バー２５を解除した後、作業機１全体を倒すようにすれ
ばよいのである。

【００３１】一方、撃打作業体３を対象物に突き当てな
い場合には、撃打作業体３のシャンク部１４は、その移
動可能行程の下端に位置して係止され、この場合には、
シャンクの第一部分１４ａの頂面２０は、撃打体１２の
旋回軌跡最外周の外に位置するようになり、この撃打作
業体３には、なんら衝撃力が作用しなくなる。上述した
ように、回転体６は、バランスウエイトとしての機能を
もつ連結部６ｃを備えているので、回転状態における重
心は回転軸心とほぼ一致しており、したがって仮にスロ
ットルレバー２５によってエンジン２を高速回転させて
いても、撃打作業体３が対象物に突き当てられていない
かぎり、ハウジング内の回転体の回転によってはほとん
ど振動を発生しない。以上のように、本願発明の連続衝
撃作業機１は、初めて、回転式の衝撃力発生機構を高速
回転させる場合の潤滑の問題を解決して、実施を可能と
したのである。

【００３２】もちろんこの発明の範囲は上述の実施例に
限定されるものではない。本願発明のポイントは、ハウ
ジング内に回転可能に支持された回転体６、この回転体
に遊装保持される撃打体２、ならびにハウジング５に軸
方向摺動可能に保持される撃打作業体３を有し、回転体
６の回転に伴う撃打体１２による撃打作業体シャンク部
頂面への衝突によって衝撃力を得るように構成された回
転式の連続衝撃発生機構において、ハウジング内の温度
上昇ないしは潤滑の問題を解消するべく、撃打作業体の
シャンク部の頂面に、緩衝穴２１を形成した構成にある
。

【００３３】したがって、上記ハウジング２内に装備す
る回転体６を回転駆動させるための具体的手段はなんら
問われるものではない。また、撃打作業体３の具体的構
成も、そのシャンク部がハウジングに支持されているこ
と以外は、なんら問われない。すなわち、実施例におい
ては撃打作業体３の先端はショベルの形態となっている
が、たとえばコンクリートブレーカのチゼルのように形
成してもよいし、あるいは、杭打ち機として用いる場合
には、シャンク部の下端に木製の杭の頂部を嵌合する下
開放状のキャップを連結した形態としてもよいのである
。また、さらに、たとえば船体の外壁に付着した貝類や
汚れあるいはさびなどを落とすさび落とし機として構成
する場合には、撃打作業体３の先端部は、へら状のもの
となるのである。

【００３４】さらに、上記撃打作業体３に関し、本実施
例においてはショベルの形態とする必要から、軸回り回
転不能とする必要があるため、この作業体３のシャンク
部を、軸転可能な第一部分と、軸転不能な第二部分とに
分割構成したが、作業体全体が軸転しても差し支えない
たとえばコンクリートブレーカのチゼルのような形態と
する場合には、特にこのシャンク部を実施例のように二
分割する必要がなく、一体のシャンク部を軸方向移動行
程を規定しつつハウジング５に形成したホルダ部に対し
支持すればよいのである。

【００３５】さらには、本実施例においては、ハウジン
グ５ないしはその内部の回転体６あるいは撃打作業体３
の上端シャンク部１４をコンパクト化しつつも、効率的
なシャンク部への衝撃力伝達を達成するために、シャン
ク部１４の軸心を、正面視において操作管４の軸心に対
して変位させる構成をとったが、シャンク部１４の外径
が充分に大きいような場合には、特に撃打作業体のシャ
ンク部１４の軸心を上述のように変位させる必要はない
。

【図面の簡単な説明】

【図１】図５に示す作業機の操作管の内部構造を示す縦
断面図である。

【図２】図５に示す作業機の衝撃発生部の具体的構成を
示す縦断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ　方向矢視図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】本願発明の一実施例の全体斜視図である。

【符号の説明】

１　　連続衝撃作業機 ３　　撃打作業体 ５　　ハウジング ６　　回転体 １２　　撃打体 ２０　　（撃打作業体の）頂面 ２１　　緩衝穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ハウジング内において回転可能に支持
   され、動力によって回転駆動される回転体と、円筒状外
   周面を有するとともに軸線が上記回転体の回転軸心と平
   行となるように配され、かつ上記円筒状外周面の一部が
   露出するようにして上記回転体に遊装保持される撃打体
   と、上記回転体の軸心に対して平行な平坦状の頂面を有
   するとともに、上記ハウジングに軸方向一定距離移動可
   能に支持された撃打作業体とを有する連続衝撃作業機に
   おいて、上記撃打作業体の頂面に、軸方向の緩衝穴を形
   成するとともに、上記撃打作業体の軸方向移動行程の上
   端を、上記回転体の回転中における上記撃打体の回転軌
   跡の最外周が上記頂面に干渉するように規定したことを
   特徴とする、連続衝撃作業機。