(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルの外周に筒状ピストンを僅かなクリアランスをもって摺動自在に設け、摺動するピストンと当接して打撃を受ける打撃部をスピンドル外周に設け、同打撃部とピストンとスピンドルとの間にピストンを圧縮空気で反対方向に押圧させる二つの空気室をピストン摺動の両端側に形成し、ピストンの摺動位置に応じてスピンドル内の空気給気路をいずれかの空気室に給気するか又は給気停止状態のいずれかに切換わるように空気通路を形成し、給気されている空気室の他の空気室は大気に開放される構造としてピストンを圧縮空気で往復動させてピストンで打撃するバルブレスエアハンマー装置に於いて、ピストンのデッドポイントの位置での二つの空気室の容積に大きな差を設け且つ前記空気通路と二つの空気室とはそれぞれ前記のスピンドル外周とピストンの間の僅かなクリアランスで連通し、容積の差によって二つの空気室における圧縮空気の作用力に差を生じさせてピストンを移動させてピストンのデッドポイントをなくして再起動を確実にできるようにしたことを特徴とするバルブレスエアハンマー装置。
【請求項２】
ピストンの内面に僅か突出させた内突出部を設け、同内突出部の内面とスピンドル外周面との僅かなクリアランスでピストンをスピンドルに摺動させ、ピストンの内突出部以外の内面とスピンドル外周面とのクリアランス及びピストンの先端内面と打撃部外周面との摺動におけるクリアランスを大きくし、ピストンの摺動における焼付けを起しにくいものとした請求項１記載のバルブレスエアハンマー装置。
【請求項３】
スピンドルに取付けた前後２枚のリング板に外周ケーシングを取付け、同外周ケーシングとリング板とで覆われる密閉空間内にピストンを配置し、前記リング板に大気への開放の排気穴を設け、排気音が人体に届きにくくした請求項１又は２記載のバルブレスエアハンマー装置。
【請求項４】
打撃部がスピンドルの外周に嵌装した別部材のサポートリングで構成され、同サポートリングに打撃側のリング板が取付けられ、又サポートリングとスピンドルとの間に雌ネジ付平行ピンを使用して取付けた請求項３記載のバルブレスエアハンマー装置。
【請求項５】
スピンドルの内の空気給気路がスピンドルの軸方向のいずれの側にも給気口を有し、空気給気路の各給気口を閉鎖するプラグが脱着自在に取付けられ、いずれの側からでも給気できるようにした請求項１〜４いずれか記載のバルブレスエアハンマー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、削孔機・掘削機・打撃ハンマー装置・引抜機等に使用され、圧縮空気を用いて且つ空気切換のバルブ機構を使わないでピストンを往復動させて打撃力を発生させるバルブレスエアハンマー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアハンマー装置は、シリンダー内にピストンを設け、ピストンの前後面に圧縮空気をバルブ機構で交代的に給気してピストンを往復動させ、そのピストンをハンマーとして打撃する構造である。又、内部に給気路を有するスピンドルの外周に筒状ピストンを設け、同ピストン内面とスピンドル外周との間に圧縮空気を貯えてピストンを互いに反対方向に押圧する空気室とその空気室への給気が交代的に代わる通気路が形成したタイプのエアハンマー装置も知られている。この従来の前者のエアハンマー装置で水平打ちする場合、使用停止するとピストンがデッドポイントに入って、次の始動が容易でなくなることがしばしば発生していた。
又、後者の装置では、ピストンの一部の内面を突出させ、同突出部分で打撃部で縮径した段差のあるスピンドル外周を摺動させ、又ピストンの先端内周面と打撃部外周とを摺動させるが、スピンドル及び打撃部外周には微小な段差がある。この段差の為に打撃するときにピストンとスピンドル外周又は打撃部外周との間に大きな摩擦が生じ、焼き付きを起す原因となっていた。
又ピストンを駆動した圧縮空気は大気に開放されるが、そのときの排気音が作業者に直接作用して騒音が大きいものであった。
更に、給気ホースの給気口は一側に定まっているため、給気ホースの接続が難しくなったり、又は給気ホースが作業・他部材の配装の支障となることがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、ピストンのデッドポイントにおける再起動が迅速且つ確実に行えるバルブレスエアハンマー装置の提供にある。又本発明の他の課題は、ピストン・スピンドル等のピストン摺動に伴う焼き付きを少なくし、排気音の騒音を緩げ、給気方向を反対側からでも可能にし、又リフティングプラグやアダプタなどを取り付けない状態で分解しない構造とすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  スピンドルの外周に筒状ピストンを僅かなクリアランスをもって摺動自在に設け、摺動するピストンと当接して打撃を受ける打撃部をスピンドル外周に設け、同打撃部とピストンとスピンドルとの間にピストンを圧縮空気で反対方向に押圧させる二つの空気室をピストン摺動の両端側に形成し、ピストンの摺動位置に応じてスピンドル内の空気給気路をいずれかの空気室に給気するか又は給気停止状態のいずれかに切換わるように空気通路を形成し、給気されている空気室の他の空気室は大気に開放される構造としてピストンを圧縮空気で往復動させてピストンで打撃するバルブレスエアハンマー装置に於いて、ピストンのデッドポイントの位置での二つの空気室の容積に大きな差を設け且つ前記空気通路と二つの空気室とはそれぞれ前記のスピンドル外周とピストンの間の僅かなクリアランスで連通し、容積の差によって二つの空気室における圧縮空気の作用力に差を生じさせてピストンを移動させてピストンのデッドポイントをなくして再起動を確実にできるようにしたことを特徴とするバルブレスエアハンマー装置
２）  ピストンの内面に僅か突出させた内突出部を設け、同内突出部の内面とスピンドル外周面との僅かなクリアランスでピストンをスピンドルに摺動させ、ピストンの内突出部以外の内面とスピンドル外周面とのクリアランス及びピストンの先端内面と打撃部外周面との摺動におけるクリアランスを大きくし、ピストンの摺動における焼付けを起しにくいものとした前記１）記載のバルブレスエアハンマー装置
３）  スピンドルに取付けた前後２枚のリング板に外周ケーシングを取付け、同外周ケーシングとリング板とで覆われる密閉空間内にピストンを配置し、前記リング板に大気への開放の排気穴を設け、排気音が人体に届きにくくした前記１）又は２）記載のバルブレスエアハンマー装置
４）  打撃部がスピンドルの外周に嵌装した別部材のサポートリングで構成され、同サポートリングに打撃側のリング板が取付けられ、又サポートリングとスピンドルとの間に雌ネジ付平行ピンを使用して取付けた前記３）記載のバルブレスエアハンマー装置
５）  スピンドルの内の空気給気路がスピンドルの軸方向のいずれの側にも給気口を有し、空気給気路の各給気口を閉鎖するプラグが脱着自在に取付けられ、いずれの側からでも給気できるようにした前記１）〜４）いずれか記載のバルブレスエアハンマー装置
にある。
【０００５】
【作用】
本発明は、使用停止した状態のピストンが二つの空気室が略密閉される中間のデッドポイントにあっても、空気給気路の圧縮空気はピストンとスピンドルとの間の僅かなクリアランスから二つの空気室へ空気が流入する。本発明ではデッドポイントにおける二つの空気室の容積に大きな差を設けることで二つの空気室への圧縮空気の充填する時間が変わり、小さい空気室の方が速く充填して空気圧のバランスが崩れ、圧縮空気によるピストン押圧を早く開始し、ピストンが始動されることとなる。その充填までの空気室の充填時間差は０．２１〜０．０６ｓｅｃのオーダーであり、ほとんど待ち時間はなく確実に作動する。
本発明でピストンをその内突出部の内面で僅かなクリアランスでスピンドルと摺動させ、ピストンの他の内面とスピンドル・打撃部材外周との間ではクリアランスを大きくし、摩擦が発生しないようにしたものでは焼き付けが少なくできる。
本発明でリング板と外周ケーシングとでピストンを略密閉した空間に収容し、リング板に排気穴を設けたものでは騒音の放散を少なくし、騒音による影響を大きく低減する。
本発明でスピンドル内の空気給気路が両方に給気口を有し、それを閉鎖するプラグを脱着自在に取付けたものは給気ホースの接続が両方で接続でき、使い易いものとなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明でのピストンの内突出部の内面とスピンドルの外周面の摺動の僅かなクリアランスとは０．０４〜０．０７７ｍｍ程であり、ピストンの他の内面とスピンドル外周面・打撃部外周面との摺動のクリアランスは０．１３〜０．１７ｍｍ程である。
本発明のデッドポイントでの二つの空気室の容積の比率は約１：３．６程であり、その圧縮空気の充填時間を０．２１〜０．０６秒程の差をつけるのが普通である。
本発明の空気室・空気通路の形成は、ピストンの内側，スピンドルの外周を陥凹・溝等の外形を整形して形成させるのが一般的である。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、実施例の縦断面図である。
図２は、実施例のスピンドルとクリアランスを示す説明図である。
図３は、実施例の打撃側空気室と打撃部を示す説明図である。
図４は、実施例のプラグ取付状態を示す説明図である。
図５は、実施例のリング板と排気穴を示す説明図である。
図６は、実施例のサポートリングの取付構造を示す説明図である。
図７は、実施例のピストンの打撃工程を示す動作説明図である。
【０００８】
図中、１はスピンドル、２はピストン、３はスピンドル１の外周に別部材として嵌装した筒状のサポートリング、４はスピンドル１にリング板５を介して取付けられ、ピストン２を略密閉状に覆う筒状外周ケーシング、５は同外周ケーシング４の打撃側を支持するサポートリング３を介して取付けられるリング板、６は外周ケーシング４を支持するスピンドル１に直接取付けられるリング板、７はスピンドル１内の空気給気路１ａの一端を閉鎖する外周にねじを形成した六角穴付Ｏリングプラグ、８はアダプタ、９はアダプタ８のねじがゆるんでもハンマーが自己分解しない為の雌ネジ付並行ピンである。１ａはスピンドル１内の空気給気路、１ｂは同空気給気路の給気口、１ｃは給気吐出口、１ｄは六角穴付Ｏリングプラグ７のゆるみ止めのスナップリング、２ａはピストン２の左右両方に設けた内突出部、２ｂは空気通路Ｃを形成する浅溝、３ａは打撃部のサポートリング３の打撃受面、５ａはリング板５の抜け止め用スナップリング、６ａはリング板６に開口した排気穴、６ｂはリング板６の抜け止め用スナップリングである。
【０００９】
又Ａは打撃側のピストン２と打撃部のサポートリング３とスピンドル１によって形成される一方の空気室、Ｂはピストン２とスピンドル１によって形成される他方の空気室、Ｃは給気吐出口１ｃからの圧縮空気を空気室Ａ又は空気室Ｂへ送るピストン２とスピンドル１との間に形成される空気通路、Ｄ，Ｅはピストン２の反対側への移動によって形成される排気路である。
ｄ1，ｄ2はピストン２の内突出部２ａの内面とスピンドル外周面との間の僅かな０．０４〜０．０７７ｍｍ程のクリアランス、ｄ3 はピストン２の浅溝２ｂの底面とスピンドル１の外周面との間のクリアランスであって、クリアランスｄ1，ｄ2より大きい５ｍｍ程のクリアランス、ｄ4 は打撃部であるサポートリング３の外周とピストン２の先端部内面との間のクリアランスであって、クリアランスｄ1，ｄ2より大きい空隙である。
【００１０】
この実施例では、圧縮空気はアダプタ８内の空気路を介して六角穴付Ｏリングプラグ７のない給気口１ｂから導入され、空気給気路１ａを通って中間の給気吐出口１ｃから吐出され、ピストン２の内面の浅溝２ｂで形成されたクリアランスｄ3 の空気通路Ｃを介して空気室Ｂに流入し、その圧縮空気の空気圧でピストン２を押圧してピストン２を打撃部材のサポートリング３の方へ移動させる。ピストン２はその押圧力で加速されピストン２の内突出部前面が打撃部のサポートリング３の打撃受面３ａに当ってサポートリング３を打撃し、これを固定させたスピンドル１を右方向へ移動させる力を発生させる（図７(ａ），（ｂ）参照）。
ピストン２がサポートリング３を打撃する前に空気室Ａの空気は排気され、空気室Ａから排気された空気は外周ケーシング４とピストン２との間の空間を経てリング板６の排気穴６ａから大気に排出される。又ピストン２の右方向への移動が進んだ時点で空気通路Ｃは空気室Ａに連通し、空気室Ａに圧縮空気の流入が始まる。右側の空気室Ａへ圧縮空気が送られ、空気室Ａの空気がピストン２を左方向に押圧してピストンを左方向に移動させる。このとき空気室Ｂの空気は排気される。
移動途中から空気通路Ｃは空気室Ｂの方へ連通して空気室Ｂへ圧縮空気が流入し、圧縮空気が空気室Ｂに充填すると前記の如くピストン２を右方向に押圧して移動するようになる（図７（ｃ），（ａ）参照）。以下これらのピストン２の左右動を繰り返してサポートリング３を繰り返し打撃するものである。このピストンの往復動は何ら特別なバルブ機構を必要としていない簡単な通路切換構造によってなされている。
この実施例のバルブレスエアハンマー装置の給気を停止してピストン２がデッドポイントの位置にあって、空気通路Ｃがいずれの空気室Ａ，Ｂともに連通せず、内突出部３の内面とスピンドル１の外周面とに僅かなクリアランスｄ1，ｄ2がある状態にあった場合、再始動のため空気給気路１ａに圧縮空気が送られると、この僅かなクリアランスｄ1，ｄ2を介して圧縮空気が空気室Ａ，Ｂいずれの方へも流入する。
しかしながら、空気室Ａ，Ｂの密閉されたときの空間の容積には大小の差を設けている。空気室Ａには圧縮空気が充満するまで０．０３〜０．０６秒、空気室Ｂには圧縮空気が充満するまで０．１２〜０．２４秒程かかる程度に空気室Ｂを空気室Ａに比べ容積を大きく設定している。そのため、ピストン２がデッドポイントにあっても空気室Ａの方が早く圧縮空気が充填してピストン２を左方向に押圧し、ピストン２を左方向に動かし、ピストン２の往復動作を開始させる。
本実施例でピストン２とスピンドル１とはいずれか又は両方の内突出部２ａでの僅かな０．０４〜０．７７ｍｍのクリアランスを介して常時摺動するので、ピストンとスピンドル１との間で段差の如き半径方向の径変動がないので焼き付けが少ない。
又、ピストン２の先端内面と打撃部のサポートリング３外周面とは大きいクリアランスｄ4 があり、又ピストン２の他方の端部内面とスピンドル１外周面にも大きな５ｍｍ程のクリアランスがあり、スムーズに摺動でき、焼き付けを少なくしている。
本実施例のプラグには六角穴付Ｏリングプラグ７のプラグを採用し、スナップリング１ｄを取付けることでプラグの飛び出しが防止でき、又安全に取付け・取外しが行えるようになった。
本実施例の排気穴６ａはリング板６に取付けることで、排気音が直接人体に届きにくいようになっている。
本実施例でサポートリング３は雌ネジ付平行ピン９によってスピンドル１に取付けられることで、リフティングプラグやアダプタ８等を取付けない状態で分解しない構造とした。
【００１１】
【発明の効果】
以上の様に、本発明によればピストンがデッドポイントにあるときの二つの空気室の容積に大小の差を設けることでピストンの始動を確実にできるようにした。これによってデッドポイントに入り易い水平打ちを容易とした。
又、ピストンの内突出部以外でのピストンとスピンドル・打撃部外周との摺動面のクリアランスを大きいものとしたことでこれらの個所での焼き付けを少なくして円滑な摺動を可能とした。
本発明で使用した圧縮空気を外周ケーシングとリング板内の空間に放出し、リング板の排気穴から大気へ開放させたことで排気音が人体に直接届かないようにしてその影響を低減せしめた。
本発明で打撃部を別部材とし、雌ネジ付平行ピンを使用したことでリフティングプラグやアダプタなどを取付けない状態で分解しない構造とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の縦断面図である。
【図２】実施例のスピンドルとクリアランスを示す説明図である。
【図３】実施例の打撃側空気室と打撃部を示す説明図である。
【図４】実施例のプラグ取付状態を示す説明図である。
【図５】実施例のリング板と排気穴を示す説明図である。
【図６】実施例のサポートリングの取付構造を示す説明図である。
【図７】実施例のピストンの打撃工程を示す動作説明図である。
【符号の説明】
１  スピンドル
１ａ  空気給気路
１ｂ  給気口
１ｃ  給気吐出口
１ｄ  スナップリング
２  ピストン
２ａ  内突出部
２ｂ  浅溝
３  サポートリング
３ａ  打撃受面
４  外周ケーシング
５  リング板
５ａ  スナップリング
６  リング板
６ａ  排気穴
７  六角穴付Ｏリングプラグ
８  アダプタ
９  雌ネジ付平行ピン
Ａ，Ｂ  空気室
Ｃ  空気通路
Ｄ，Ｅ  排気路
ｄ1，ｄ2  僅かなクリアランス
ｄ3，ｄ4  クリアランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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