JP4658539B2 - ツールの差し込み端部 - Google Patents

Description

本発明は、岩状物、コンクリート、または組積み構造を加工するためのドリル兼用チゼル、チゼル、またはコアドリルのような、少なくとも部分的な回転および／または打撃駆動するツールの差し込み端部に関するものである。

従来、軸線に沿って延在する差し込み端部は、円筒形の案内側面と、遊端に向かって延在する軸線方向に閉じた錠止溝と、軸線方向が開放した回転伝達溝とを有し、ツール収容部に設けた錠止本体が錠止溝に対して半径方向に移動自在に掛合し、ツールの軸線方向移動範囲を制限するのが一般的である。（例えば、特許文献１参照。）
独国特許公開第３９４１６４６号公報

従来の差し込み端部として、遊端まで延在する３個の軸線方向溝を設け、各溝間に周方向のブリッジを設けた差し込み端部がある。（例えば、特許文献２参照。）この差し込み端部は、円筒形の案内側面の直径に関して半径方向内方に位置する回転伝達側面を必要とし、この回転伝達側面は、半径方向に僅かな距離にわたり回転モーメントを伝達するために高い接触表面圧力が加わり、早期に磨滅する欠点がある。丸い差し込み端部に切削加工で形成する溝により、打撃伝達に利用される横断面部分の軸線方向寸法も減少し、このことにより、障害となる反射が生じ、この反射は衝撃伝達効率を低下させる。
独国特許公開第１９６０４２８３号公報

さらに、周方向に対称的に分布させた３個の溝であって、これら溝の軸線方向両側端部で溝を終端させ、これら溝を切削加工なしに、鋳造棒材に対する半径方向の打刻によって形成し、溝の端縁に半径方向の隆起を形成し、この隆起部を回転伝達部として作用する差し込み端部の外径部を増大することができ、特別な３点チャックの異なる直径部として使用できるようにした差し込み端部がある。（例えば、特許文献３参照。）このように、案内側面はもっぱら案内側面に接する溝端縁に形成した隆起部によって構成されるため、この案内側面は、磨耗が激しい高い回転モーメントの伝達用には不向きである。
独国特許公開第３４１３４３２号公報

さらにまた、周方向に対称的に配列し、かつ軸線方向に延在して軸線方向両側端部で溝が終端する３個の溝であって、切削加工せずに鋳造棒材に対する半径方向の打刻により溝を形成し、また半径方向に突出する鋳造部分を形成した差し込み端部がある。（例えば、特許文献３参照。）この差し込み端部における凹部の中心見込み角度は、常に凸部の中心見込み角度より小さい。変形の際に長手方向の膨張を禁止される変形ツールの場合、材料の等しい断面積が半径方向外方に押し出され、したがって、回転伝達に効果のある差し込み端部の外径が増大する。長手方向の膨張が許される場合には、鋳造棒材の外径を相応に大きくする必要がある。幅が半径方向外方に変形する鋳造部分は、変形を許容する材料では、回転伝達効率向上のためには最適には利用されない。
独国実用新案公開第８４３３２７５号公報

したがって、本発明の目的は、磨耗することなく高い回転モーメントを伝達することができるとともに、衝撃抑止を良好に行える回転および／または打撃ツールの差し込み端部を得るにある。さらに、製造の時間と材料の効率がよい差し込み端部を得るにある。

この目的を達成するため、本発明は、回転および／または打撃駆動のツールの軸線に沿って少なくとも部分的に延在する一定の半径方向寸法を有する差し込み端部であり、前記半径方向寸法は、錠止領域の軸線方向両側に軸線方向に延在する、円筒形状に構成した２個の案内側面により画定して、これら２個の案内側面が軸線に沿って一定の半径方向寸法で延在するよう構成した、前記差し込み端部における軸線に沿って少なくとも部分的に延在する前記錠止領域には、軸線に直交する横断面に、０゜、１２０゜、２４０゜の少なくとも３個の位置に半径方向寸法から打刻凹部を設け、これら打刻凹部の軸線方向両側端部で打刻凹部が終端し、互いに隣接する２個の打刻凹部の間に半径方向寸法から突出する少なくとも１個の鋳造凸部を設け、横断面で見て、打刻凹部の半径方向寸法が見込む中心角度の合計が少なくとも１５０゜であるようにしたツールの差し込み端部において、横断面で見て、鋳造凸部の半径方向寸法が見込む中心角度の合計が１５０゜よりも小さく、各中心見込み角度の総和の差が少なくとも１５゜となるようにしたことを特徴とする。

凹部の中心見込み角度の総和が凸部の中心見込み角度の総和よりも少なくとも１５゜より大きい場合、鋳造棒材の半径方向寸法に対して少なくとも部分的に錠止領域を変形する際に、半径が反転して材料が押し出され、鋳造凸部が半径方向に増大し、これにより、回転モーメント伝達の際に鋳造凸部の増大した半径方向外方突出部にツールが掛合し、片側の接線方向圧力による少ない接触面圧並びに差し込み端部の磨耗の大幅な減少を生ずることができる。

本発明の好適な実施例においては、少なくとも３個の打刻凹部のそれぞれの中心見込み角度を６０゜よりも大きいものとする。この構成によれば、各打刻凹部において、半径方向に掛合するツール収容部における錠止素子、とくに、錠止ボールが十分深く掛合して錠止掛合することができる。

好適には、各鋳造凸部に対して少なくとも３個の打刻凹部を設ける場合に、前記鋳造凸部の中心見込み角度の合計に対する前記打刻凹部の中心見込み角度の合計の比率を１．２〜２．０の範囲とし、各凸部の中心見込み角度に対する各凹部中心見込み角度の比を１．２〜２．０の範囲の値とする。この構成によれば、最大凸部寸法および最大凹部寸法の和における最小の曲率半径で、打刻凹部の湾曲した横断面輪郭が僅かに凹状になり、回転モーメント伝達の際の鋳造凸部の繰り返しの応力に関して、少ない切欠き数で、切欠きの底部での材料疲労が回避される。

好適には、各鋳造凸部に対して少なくとも３個の打刻凹部を設ける場合、半径方向寸法が決定する最大凸部寸法と最大凹部寸法との比が０．６５〜１．２０の範囲の数値となるようにする。この構成によれば、横断面輪郭が十分大きくなり、打撃伝達のための軸線方向の内部コア直径が相当大きく残ることになる。

本発明の好適な実施例においては、半径方向寸法がなす円形断面積に対する錠止領域の断面積の比が０．９〜１．０の範囲の値となるようにする。この構成によれば、半径寸法を有する鋳造棒材から少なくとも部分的に変形した錠止領域の横断面が差し込み端部に沿ってほぼ同一になるように形成することができ、それゆえに、効率を低下させる衝撃波の反射を誘発する音響的インピーダンス飛躍を回避できる。

好適には、錠止領域の横断面輪郭における打刻凹部と鋳造凸部との各遷移部は滑らかなものとする。この構成によれば、磨耗性のある切削屑が堆積し易い部位、もしくはツール収容部にとって磨耗を引き起こす局部的な応力集中部位を生ずるのを回避する。

好適には、錠止領域の周方向に見て、打刻凹部と鋳造凸部との間に軸線方向に延在する案内側面を設け、この案内側面を円筒形状に構成する。この構成によれば、ツールの回転案内のために、磨耗の少ない滑らかな表面条件を与えることができる。

好適には、差し込み端部の遊端に向かって延在する案内側面の軸線方向長さは、半径方向寸法の少なくとも１．０倍とする。この構成によれば、軸線方向の打撃応力が加わる際に、遊端に対して十分な軸線方向に密度の高い表面を形成することができる。

好適には、３個の打刻凹部の軸線方向両側の端部で凹部を終端させる。この構成によれば、ツール収容部における軸線方向錠止としても利用できる。

好適には、複数個の鋳造凸部を設け、好適には、３個の鋳造凸部を設ける。この構成によれば、磨耗が少なく接触面圧を伝達できる回転モーメントを高くすることができる。

好適には、錠止領域の横断面に３個の打刻凹部および３個の鋳造凸部を設け、打刻凹部に直径方向に対向する位置に鋳造凸部を設ける。この構成によれば、人間工学的に有利となり、ツールを±６０゜回転すれば、常にツール収容部に挿入することができる。

好適には、各鋳造凸部の中心見込み角度を５０゜より小さいものとする。この構成によれば、回転伝達のために許容される磨耗量は、まず差し込み端部における見込み中心角度にわたる狭い範囲で固定された鋳造凸部を経て、ツール収容部における接線方向の接触面圧によって相殺され、できる限り寿命の長いツール収容部の幅広の回転伝達手段が受け持つことになる。

好適には、打刻凹部および鋳造凸部を、それぞれ錠止領域全体にわたり延在させる。この構成によれば、打刻凹部により生ずる変形の際に押し出される材料は、ほぼ鋳造凸部における半径方向に流動することになる。

次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。

図１（ａ），（ｂ）、（ｃ）に示すように、長手方向軸線に沿って遊端まで延在するドリルまたはチゼルの形式の回転および打撃駆動のツール１に、半径方向寸法Ｒを有する差し込み端部２と、軸線方向に関して錠止領域３の両側には、円筒形の案内側面４ａ、４ｂを設け、これら案内側面は一定の半径Ｒを有して軸線Ａに沿って延在し、軸線方向の錠止領域３に３個の刻印凹部５を設け、これら打刻凹部５の軸線方向両側の端部で凹部が終端する。差し込み端部２の遊端にいたる案内側面４ａの軸線方向長さＦは、半径寸法Ｒの２倍よりも大きくする。３個の打刻凹部５は、半径方向寸法Ｒの内側に存在し、これら打刻凹部５に対して周方向に交互に３個の半径方向外方に突出する鋳造凸部６を配置する。錠止領域３におけるＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面で見て、３個の打刻凹部５は、それぞれ正確に０゜、１２０゜，２４０゜の位置に配置し、周方向に交互に配置された凸部５とともに、回転対称形状並びに鏡対称形状を構成する。各鋳造凸部６は、打刻凹部５に対して正確に直径方向に対向させて配置する。打刻凹部５、および鋳造凸部６は、それぞれ長さＶの錠止領域３全体にわたり軸線方向に風する。図面において仮想線で示し、半径方向に移動可能な錠止ボール７を、差し込み端部２の対応位置で、やはり図示しないツール収容部に配置し、錠止領域３の軸線方向両側端部で終端する打刻凹部５に対して半径方向に掛合し、ツール１を軸線方向に錠止し得るようにする。

図２の実施例によれば、とくに高い打撃エネルギ伝達を生ずる差し込み端部用に、小さい鋳造凸部６と偏平な打刻凹部５を設け、これら３個の打刻凹部５のそれぞれは、半径寸法Ｒが見込む中心角度αが７５゜とし、凹部全体として２２５゜にわたり、半径寸法Ｒが見込む３個の鋳造凸部６の中心角度βは、それぞれ４５゜とし、凸部全体として１３５゜にわたるものとする。全体的な角度比率、および個々の中心角度βに対する中心角度αの比率を、約１．６６の数値とする。３個の打刻凹部５および３個の鋳造凸部６の場合、半径方向寸法Ｒに関して決定される最大凸部寸法Ｘａと最大凹部寸法Ｘｅの比率は１．０とする。打刻凹部５の横断面輪郭Ｓは浅い凹面状に湾曲し、この打刻凹面における最小曲率半径Ｋを、この打刻凹部に掛合する錠止ボール７の半径に対応させ、最大凸部寸法Ｘａと最大凹部寸法Ｘｅの和よりも大きくし、錠止ボール７の中心Ｍが鋳造凸部６の包絡線Ｕの外側に位置するようにする。半径寸法Ｒの円形断面πＲ²に対する錠止領域のＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面形状Ｑの比率は、０．９５とする。凹部５からこれに隣接する凸部６への遷移部で、横断面輪郭Ｓには凹状の変節ポイント８を有する。

図３に示す実施例は、とくに高い回転モーメントを伝達するための、深い打刻凹部５と細身の鋳造凸部６を有する実施例であり、Ｉｃ‐Ｉｃ線上の横断面輪郭Ｓにおける打刻凹部５から鋳造凸部６への遷移部は、数学的に滑らかで、変節ポイントがないものとする。３個の打刻凹部５のそれぞれは、半径寸法Ｒが見込む中心角度αが７７゜とし、凹部全体として２３１゜にわたり、半径寸法Ｒが見込む３個の鋳造凸部６の中心角度βは、それぞれ４３゜とし、凸部全体として１２９゜にわたるものとする。全体的な角度比率、および個々の中心角度βに対する中心角度αの比率を、約１．７９の数値とする。３個の打刻凹部５および３個の鋳造凸部６の場合、それぞれ半径方向寸法Ｒに関して決定される最大凸部寸法Ｘａと最大凹部寸法Ｘｅの比率は１．０とする。打刻凹部５の横断面輪郭Ｓの凹面の大部分にわたり曲率半径が錠止ボール７の半径に対応し、最大凸部寸法Ｘａと最大凹部寸法Ｘｅの和よりも小さく、錠止ボール７の中心Ｍが鋳造凸部６の包絡線Ｕの内側に位置する。

図４に示す実施例は、断面で見て直線的な辺９よりなる角張った凹部５の横断面輪郭Ｓに凹状の変節ポイント８を有する実施例である。

図５に示す実施例は、互いに等間隔離れた、すなわち、０゜、１２０゜、２４０゜離れた３個の打刻凹部５を有し、各打刻凹部５の中心見込み角度αが５５゜とし、回転対称でも、鏡対称でもない形状の実施例である。半径方向寸法Ｒに関して決定される最大凸部寸法Ｘａと最大凹部寸法Ｘｅの比率は１．２とする。

図６に示す実施例は、それぞれ中心見込み角度αが５５゜である２個の幅広の打刻凹部５と、それぞれ中心見込み角度αが３０゜である２個の幅狭の凹部５を周方向に分布させた実施例であり、回転対称でも、鏡対称でもない形状の実施例である。２個の鋳造凸部６のうちの一方を幅狭の打刻凹部５と幅広の打刻凹部５との間に配置し、この一方の鋳造凸部６と隣接する幅広の打刻凹部５との間に、半径Ｒで軸線方向に延在する円筒形の案内側面４ｃを設ける。横断面輪郭Ｓには、案内側面４ｃから鋳造凸部６への遷移部に凹状の変節ポイント８を設ける。２個の鋳造凸部６は、鈍角の稜角１０を有する平坦な横断面輪郭Ｓを有するものとして構成する。

本発明ツール差し込み端部の第１実施例説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は１ｂ‐１ｂ線上の縦断面図、（ｃ）はＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面図である。 本発明ツール差し込み端部の第２実施例におけるＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面図である。 本発明ツール差し込み端部の第３実施例におけるＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面図である。 本発明ツール差し込み端部の第４実施例におけるＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面図である。 本発明ツール差し込み端部の第５実施例におけるＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面図である。 本発明ツール差し込み端部の第６実施例におけるＩｃ‐Ｉｃ線上の横断面図である。

符号の説明

１ ツール
２ 差し込み端部
３ 錠止領域
4a,4b 案内側面
５ 打刻凹部
６ 鋳造凸部
７ 錠止ボール
８ 変節ポイント
９ 直線的な辺
１０ 稜角

Claims (13)

1. 回転および／または打撃駆動のツール（１）の軸線（Ａ）に沿って少なくとも部分的に延在する一定の半径方向寸法（Ｒ）を有する差し込み端部であり、前記半径方向寸法（Ｒ）は、錠止領域（３）の軸線方向両側に軸線方向に延在する、円筒形状に構成した２個の案内側面（４ａ，４ｂ）により画定して、これら２個の案内側面（４ａ，４ｂ）が軸線（Ａ）に沿って一定の半径方向寸法（Ｒ）で延在するよう構成した、前記差し込み端部における軸線（Ａ）に沿って少なくとも部分的に延在する前記錠止領域（３）には、軸線（Ａ）に直交する横断面（Ｉｃ‐Ｉｃ）に、０゜、１２０゜、２４０゜の少なくとも３個の位置に半径方向寸法（Ｒ）から打刻凹部（５）を設け、各打刻凹部の軸線方向両側端部で打刻凹部が終端し、互いに隣接する２個の打刻凹部（５）の間に半径方向寸法（Ｒ）から突出する少なくとも１個の鋳造凸部（６）を設け、横断面（Ｉｃ‐Ｉｃ）で見て、打刻凹部（５）の半径方向寸法（Ｒ）が見込む中心角度（α）の合計が少なくとも１５０゜であるようにしたツールの差し込み端部において、横断面（Ｉｃ‐Ｉｃ）で見て、鋳造凸部（６）の半径方向寸法（Ｒ）が見込む中心角度（β）の合計が１５０゜よりも小さく、各中心見込み角度の総和の差が少なくとも１５゜となるようにしたことを特徴とするツールの差し込み端部。
2. 少なくとも３個の打刻凹部（５）の各中心見込み角度（α）を６０゜よりも大きいものとした請求項１記載のツールの差し込み端部。
3. 少なくとも３個の打刻凹部を設ける場合に、前記鋳造凸部の中心見込み角度（β）の合計に対する前記打刻凹部の中心見込み角度（α）の合計の比率を１．２〜２．０の範囲とし、各凸部の中心見込み角度（β）に対する各凹部中心見込み角度（α）の比を１．２〜２．０の範囲の値とした請求項１記載のツールの差し込み端部。
4. 少なくとも３個の打刻凹部を設ける場合、半径方向寸法（Ｒ）が決定する最大凸部寸法（Ｘａ）と最大凹部寸法（Ｘｅ）との比が０．６５〜１．２０の範囲の数値となるようにした請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
5. 半径方向寸法（Ｒ）がなす円形断面積に対する錠止領域の断面積（Ｑ）の比が０．９〜１．０の範囲の値となるようにした請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
6. 錠止領域の横断面輪郭における打刻凹部（５）と鋳造凸部（６）との各遷移部は滑らかなものとした請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
7. 錠止領域（３）の周方向に見て、打刻凹部（５）と鋳造凸部（６）との間に軸線方向に延在する案内側面（４ｃ）を設け、この案内側面（４ｃ）を円筒形状に構成した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
8. 差し込み端部の遊端に向かって延在する案内側面（４ａ）の軸線方向長さ（Ｆ）は、半径方向寸法（Ｒ）の少なくとも１．０倍とした請求項１記載のツールの差し込み端部。
9. ３個の打刻凹部（５）の軸線方向両側の端部で凹部を終端させ、これら３個の打刻凹部（５）を周方向に対称的に分布させた請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
10. 複数個の鋳造凸部（６）を設け、好適には、３個の鋳造凸部を設けた請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
11. 錠止領域の横断面（Ｉｃ‐Ｉｃ）に３個の打刻凹部および３個の鋳造凸部を設け、打刻凹部（５）に直径方向に対向する位置に鋳造凸部（６）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の差し込み端部。
12. 各鋳造凸部（６）の中心見込み角度（β）を５０゜より小さいものとした請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。
13. 前記打刻凹部（５）および鋳造凸部（６）を、それぞれ錠止領域（３）全体にわたり延在させた請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載のツールの差し込み端部。

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