CN101239460A - 冲击式作业工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冲击式作业工具，其有利于降低由打击动作后的钻头的反冲而产生的冲击力。本发明的冲击式作业工具(101)具有：工具主体(103)；进行打击动作的锤击动作部件(119、145)；对锤击动作部件(119、145)施加打击作用的打击件(143)；重量部(163)，其在锤击动作部件进行锤击作业时，在反作用力传递位置，传递来自锤击动作部件(119、145)的反作用力；弹性构件(165)，其被基于所传递的反作用力而向后方移动的重量部(163)挤压而发生弹性变形，由此吸收反作用力。其中，重量部(163)的质量设定为打击件的质量的近似40％。

Description

冲击式作业工具

技术领域

本发明涉及一种对被加工材料进行直线锤击作业的冲击式作业工具，其能够缓和在锤击作业时从被加工材料受到的反作用力。

背景技术

在JP特开平8-318342号公报(专利文献1)中公开了一种在锤钻中缓和由于打击动作后钻头的反冲而产生的冲击力的技术。在该专利文献1记载的锤钻中，在作为主体侧部件的气缸的轴向端面和向钻头施加打击的作为中间构件的冲击栓之间存在橡皮圈(缓冲部件)。并且，在钻头的打击动作后，在从该被加工材料受到的反作用力的作用下，钻头反冲，当冲击栓撞击橡皮圈时，通过该橡皮圈的形变来缓和冲击力。另一方面，橡皮圈还起着在锤击作业时相对被加工材料确定锤钻本体位置的定位部件的作用。即，在钻头的打击动作中，通过使用者对锤钻主体施加向前方的推压力，维持钻头的前端压在被加工材料上的状态(将钻头保持在打击位置)，但作为主体侧部件的气缸通过橡皮圈接受此时钻头的推压贴合力。

如上所述，以往的橡皮圈在锤击作业时，同时具有缓和由钻头的反冲带来的冲击力的功能和确定锤钻位置的定位功能。为了缓冲钻头的反冲，优选软的橡皮圈。另一方面，为了更好地确定锤钻的位置，优选硬的橡皮圈。即，以往的橡皮圈的结构中，要求该橡皮圈具有不同的性质，很难设定为能满足两个功能的硬度，也即，在该方面存在改良的空间。

发明内容

鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种在冲击式作业工具中，有利于降低由于打击动作后的钻头的反冲带来的冲击力的技术。

为了达成上述课题，本发明的冲击式作业工具，优选具有：工具主体；锤击动作部件，其被配置在工具主体的前端区域，并且通过在长轴方向上进行直线运动而对被加工材料进行规定的锤击作业；打击件，其通过在工具主体的长轴方向上进行直线运动而对上述锤击动作部件施加打击作用。本发明中的“规定的锤击作业”，不仅是锤击动作部件只进行直线状打击动作的锤击作业，还包括进行直线状打击动作与圆周方向旋转动作的锤钻作业。另外，本发明的“锤击动作部件”，典型地，工具钻头以及以与该工具钻头抵接的状态下传递打击力的冲击栓即属于该“锤击动作部件”。

本发明的冲击式作业工具，具有：重量部，其在锤击动作部件对被加工材料进行锤击作业时，在处于直接与锤击动作部件抵接的状态、或者处于经由硬质金属制的中介物与锤击动作部件抵接的状态时的反作用力传递位置，传递来自锤击动作部件的反作用力；弹性构件，其被基于所传递的反作用力而从反作用力传递位置向后方移动的重量部推压而发生弹性变形，由此吸收被传递到该重量部的反作用力。另外，根据本发明，优选重量部的质量设定为打击件的近似40％以上。另外，本发明的“重量部”，典型地，是由筒状部件形成，但也包括由在圆周方向上互相分离的多个部件形成的方式。另外，“弹性构件”，典型的是采用弹簧，但也可适用橡胶。

在进行锤击作业时，锤击动作部件在打击动作后从被加工材料接受反作用力而发生反冲。根据本发明，锤击动作部件从被加工材料接受的反作用力，在重量部处于直接与锤击动作部件抵接的状态、或者处于经由硬质金属制的中介物与锤击动作部件抵接的状态时的反作用力传递位置，从锤击动作部件向重量部传递，该反作用力几乎100％得以传递。换句话说，在锤击动作部件和重量部之间以交换动量的方式进行反作用力的传递，通过该反作用力的传递，重量部向反作用力的作用方向，即向后方移动。然后，向后方移动的重量部使弹性构件发生弹性变形，从而该反作用力被吸收。即，根据本发明，能够通过重量部向后方移动和由该重量部的移动而带来的弹性构件的弹性变形来吸收在锤击动作部件产生的反冲带来的冲击力，由此，实现冲击式作业工具的低振动化。

另外，冲击式作业工具的锤击作业，是通过使用者对工具主体施加向前方的推压力，维持锤击动作部件的前端压在被加工材料上的负载状态(相对于被加工材料对冲击式作业工具进行定位的状态)下而进行的。此时，锤击动作部件，通过驱动机构被保持在被驱动的位置，即，被保持在打击件打击锤击动作部件的打击位置上。本发明的“反作用力传递位置”，是在通过驱动部件驱动锤击动作部件时，不考虑锤击动作部件与重量部是直接抵接或是经由中介物抵接，该锤击动作部件上发生的来自被加工材料的反作用力由锤击动作部件传递至重量部的位置，因此，其与上述的打击位置几乎为同一位置。

本发明人认定，在冲击式作业工具中，具有重量部及弹性构件的情形下，重量部的质量影响反作用力吸收效果，即影响振动降低效果，进而通过进行打击试验，确认了重量部的质量与振动降低效果之间的关系。试验的结果确认，将重量部的质量设定为打击件的质量的约40％时，打击时的反冲的反作用力引起的峰值加速度值降低大约10％左右。

另外，可确认，重量部的质量超过打击件的质量的约40％时，反作用力吸收效果逐渐变高，特别是重量部的质量比为约80％时，打击时的反冲的反作用力引起的峰值加速度值降低大约50％左右，实用上，能够得到非常高的振动降低效果。另外，可确认，相对于打击件的质量，重量部的质量比超过大约80％时，随着质量比增加，反作用力吸收效果也逐渐变高。另外，相对于打击件的质量，重量部的质量比的上限值优选为考虑振动降低效果与作业工具整体重量的平衡而进行设定，实用上优选为直至打击件的质量的约200％。

锤击动作部件进行锤击作业时，如上所述，锤击动作部件上产生的反冲引起的反作用力使重量部向后方移动，伴随着该重量部的移动，弹性构件发生弹性变形，吸收传递至重量部的反作用力。重量部，通过弹性构件的复原力，返回至来自锤击动作部件的反作用力被传递的位置，即，返回至反作用力传递位置。然而，重量部受到反作用力，从反作用力传递位置向后方移动，在返回到原来的位置的中途的区域上，打击件对锤击动作部件进行了下一次的打击动作的情形，重量部及弹性构件不能发挥正常的功能。

根据本发明的冲击式作业工具的进一步的实施方式，将重量部与弹性构件视作弹簧质点模型时的共振频率，设定为通过打击件施加给锤击动作部件的打击频率的1/2以上。通过采用如上述的构成，由于从锤击动作部件传递的反作用力而向后方移动的重量部，能在打击件的下一次打击动作进行前的时刻返回至原先的反作用力传递位置。因此，打击件的每一次打击，都能够确实使重量部及弹性构件动作，因而，由此能够提高振动降低性能。

优选在重量部与弹性构件之间设置有粘弹性部件，该粘弹性部件吸收锤击动作部件的反作用力传递到上述重量部时在该重量部上产生的应力波。

通过上述构成，能够通过粘弹性部件的变形吸收重量部上产生的应力波。由此，在弹性部件由弹簧构成的情形下，能够防止由应力波传至弹簧而产生的对该弹簧的冲击，从而进行保护。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电动式锤钻的整体结构的侧剖面图，是表示锤钻头被压在被加工材料上的负载时的状态。

图2是表示锤钻的主要部位的放大剖面图。

图3是表示锤钻的俯视剖面图，是表示锤钻头被压在被加工材料上的负载时的状态。

图4是表示锤钻的俯视剖面图，是表示重量部及螺旋弹簧的工作的状态。

图5是表示重量部的质量与反冲加速度(反作用力)的关系的图形。

图6是表示加速度波形的图形，是没有重量部及螺旋弹簧的情形。

图7是表示加速度波形的图形，是重量部的质量为50g(相对撞击锤的质量比为0.36)的情形。

图8是表示加速度波形的图形，是重量部的质量为110g(相抵撞击锤的质量比为0.79)的情形。

图9是表示加速度波形的图形，是重量部的质量为280g(相对撞击锤的质量比为2.0)的情形。

其中，符号说明如下

101锤钻(冲击式作业工具)             103主体部(工具主体)

105电机壳                           107齿轮箱

109把手                             109a旋转轴

109b弹性弹簧                        111驱动电机

113运动转换机构(驱动机构)           115打击构件

117动力传递机构                     119锤钻头(锤击动作部件)

119a头部周缘部                      121驱动齿轮

123从动齿轮                         125曲柄板

126偏心轴                           127曲柄臂

128连接轴                        129活塞

131传递齿轮                      133传动轴

134小锥齿轮                      135大锥齿轮

137刀夹                          141气缸

141a空气室                       143撞击锤

145冲击栓(锤击动作部件)          145a大直径部

145b小直径部                     145c锥部

151位置决定部件                  153橡皮圈

155前金属垫圈                    157后金属垫圈

159隔离物                        163筒状重量部(重量部)

164橡胶环(粘弹性部件)            165螺旋弹簧(弹性构件)

167弹簧接受环                    169停止器

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式，参照图1～图9进行详细地说明。本实施方式使用电动式锤钻作为冲击式作业工具的一个例子进行说明。图1是表示本实施方式的电动式锤钻的整体结构的侧剖图，是表示锤钻头被压在被加工材料上的负载时的状态。如图1所示，从总体来看，本实施方式涉及的锤钻101的主体结构包括：形成锤钻101的外部轮廓的主体部103、经由刀夹137装卸自由地被安装在该主体部103的前端区域(图示左侧)的锤钻头119、与主体部103的锤钻头119的相反侧相连接的、操作人员握住的把手109。主体部103对应于本发明的“工具主体”。锤钻头119通过刀夹137保持着在其长轴方向能相对往返运动、且在其圆周方向的相对旋转被限制了的状态。另外，为了方便说明，将锤钻头119侧称为前，将把手109侧称为后。

主体部103包括：容纳了驱动电机111的电机壳105；容纳了作为驱动机构的运动转换机构113、打击构件115以及动力传递机构117的齿轮箱107。驱动电机111的旋转输出通过运动转换机构113适当地转换为直线运动后传递到打击构件115上，经由该打击构件115，产生沿锤钻头119的长轴方向(图1中的左右方向)的冲击力。另外，驱动电机111的旋转输出通过动力传递机构117适当地被减速后传递到锤钻头119，使该锤钻头119在圆周方向进行旋转动作。把手109从侧面看近似为コ形，并且下端侧经由旋转轴109a以在前后方向可转动的方式连接在电机壳105的后端下部，上端侧经由振动吸收用的弹性弹簧109b连接到电机壳105的后端上部。由此，降低从主体部103向把手109的振动的传递。

在图2中以剖面图来表示锤钻101的主要部扩大了的状态。运动转换机构113的主体结构包括：由驱动电机111在水平面内旋转驱动的驱动齿轮121、与该驱动齿轮121相互啮合而配合的从动齿轮123、与该从动齿轮123一体地在水平面内旋转的曲柄板125、一方的端部通过偏心轴126松动嵌入状地连接在从该曲柄板125的旋转中心偏离规定距离的位置的曲柄臂127、通过连接轴128安装在该曲柄臂127的另一端的作为驱动构件的活塞129。由上述的曲柄板125、曲柄臂127、活塞129构成曲柄机构。

另一方面，动力传递机构117的主体结构包括：由驱动电机111被驱动的驱动齿轮121、与该驱动齿轮121啮合而配合的传递齿轮131、与该传递齿轮131一起在水平面内旋转的传动轴133、设置在该传动轴133的小锥齿轮134、与该小锥齿轮134相互啮合而配合的大锥齿轮135、与该大锥齿轮135同时在铅垂面内旋转的刀夹137。另外，锤钻101以能够适当地在锤击加工作业与锤钻作业之间进行切换的方式构成，其中，所谓锤击加工作业执行对锤钻头119仅沿长轴方向施加打击力来对被加工材料进行加工作业，所谓锤钻作业施加长轴方向的打击力和在圆周方向的旋转力来对被加工材料进行加工作业，但是，该事实与本发明没有直接的关系，故省略其说明。为了方便说明，省略了被加工材料的图示。

打击构件115以与活塞129一起滑动自由地被配置在气缸141的孔内壁的作为打击构件的撞击锤143为主体而构成。撞击锤143经由随着活塞129的滑动动作而滑动的气缸141的空气室141a的空气弹簧而被驱动，撞击(打击)在自由滑动地配置在刀夹137上作为中间构件的冲击栓145，经由该冲击栓145将打击力传递到锤钻头119。冲击栓145及锤钻头119对应于本发明的“锤击动作部件”。另外，冲击栓145是由沿轴向紧密嵌合在刀夹137的筒孔内周面上的大直径部145a，和在与刀夹137的筒孔内周面之间具有规定大小的空间的小直径部145b、在这两个径部145a、145b的境界区域形成的锥部145c构成，以大直径部145a为前侧，小直径部145b为后侧的方式被配置在刀夹137内。

锤钻101具有位置决定部件151，该位置决定部件151在使用者对主体部103施加向前方的推压力而使锤钻头119处于压贴在被加工材料上负载状态，与锤钻头119一起被推向后方(活塞129侧)而与冲击栓145抵接，由此，相对于被加工材料来定位主体部103。位置决定部件151是由形成为环状的橡胶制的橡皮圈153、粘合在该橡皮圈153的轴向前面侧的硬质的前金属垫圈155、以及粘合在该橡皮圈153的轴向后面侧的硬质的后金属垫圈157构成的单元部件，呈松动嵌入状地嵌合在冲击栓145的小直径部145b。

位置决定部件151在冲击栓145被压向后方时，冲击栓145的锥部145c与位置决定部件151的前金属垫圈155抵接，后金属垫圈157抵接气缸141的前端部。由此，位置决定部件151的橡皮圈153呈反弹状使冲击栓145连接在固定地被安装在齿轮箱107上的气缸141。另外，前金属垫圈155，其内径部形成为锥状，在冲击栓145被推向后方时，其锥状内径部与该冲击栓145的锥部145c紧密地抵接。另外，后金属垫圈157是由与冲击栓145的小直径部145b嵌合的规定长度的筒部、和从该筒部向外径方向伸出的凸缘部构成，剖面近似呈帽形，凸缘部的后面经由隔离物159与气缸141的轴向前端抵接。

本实施方式涉及的锤钻101，在对被加工材料进行锤击作业时，为了吸收由打击动作后的锤钻头119的反冲带来的冲击力(反作用力)，在锤钻头的长轴方向，具有经由前金属垫圈155而与冲击栓145抵接的硬质金属制的筒状重量部163以及总是向冲击栓145侧(前方)加载该筒状重量部163的螺旋弹簧165。另外，由筒状重量部163及螺旋弹簧165构成的冲击吸收机构，也称为冲击阻尼器。筒状重量部163对应于本发明的“重量部”，螺旋弹簧165对应于本发明的“弹性构件”，前金属垫圈155对应于本发明的“中介物”。另外，在筒状重量部163和螺旋弹簧165之间具有吸收筒状重量部163的应力波的橡胶环164。橡胶环164对应于本发明的“粘弹性部件”。

筒状重量部163被配置在位置决定部件151的外周面和刀夹137的内周面之间的空间，可以在锤钻头的长轴方向移动，同时，通过该刀夹137的内周面导向移动。即，筒状重量部163相对于位置决定部件151，在径向并列地配置在锤钻头119的长轴方向的相同位置。筒状重量部163从位置决定部件151的外周区域进一步向后方延伸而达到气缸141的外周前侧区域，橡胶环164配置在其后端部，并且，在橡胶环164和刀夹137之间，螺旋弹簧165在挂有规定的初期负载的状态下呈反弹状介于它们之间。由此，筒状重量部163向前方被加载的同时，其前端时常与在刀夹137形成的作为限制装置的阶梯状的位置限制用停止器169抵接，从而制止了其越过冲击位置向前方移动的动作。即，对筒状重量部163向前方加载的螺旋弹簧165的加载力(弹力)被限制，以使得该加载里不会越过该筒状重量部163的打击位置而实质上作用于前方。另外，所谓打击位置是指撞击锤143撞击(打击)冲击栓145的位置，该位置也是来自冲击栓145的反作用力传递到筒状重量部163的位置。该位置对应本发明的“反作用力传递位置”。

筒状重量部163在冲击栓145与锤钻头119一起被压向后方的负载状态，其轴向前端以面抵接状态与位置决定部件151的前金属垫圈155的外周侧后面抵接。即，筒状重量部163处于通过前金属垫圈155与冲击栓145抵接的状态。由此，在打击动作后，锤钻头119及冲击栓145接受来自被加工材料的反作用力而反冲时，来自冲击栓145的反作用力以前金属垫圈155作为中介物被传递到处于与该冲击栓145抵接的状态的筒状重量部163。即，前金属垫圈155为构成反作用力传递部件的构件，形成的直径大于橡皮圈153的外径，在相比该前金属垫圈155的橡皮圈153外周面的外侧区域与筒状重量部163的轴向前端抵接。介于筒状重量部163与螺旋弹簧165之间的橡胶环164，由于冲击栓145传递至筒状重量部163的应力波而发生弹性形变(挠性变形)，由此吸收应力波抑制向螺旋弹簧165的传递。即，橡胶环164，主要是作为吸收应力波的部件。另一方面，螺旋弹簧165，在接受了来自冲击栓145的反作用力的筒状重量部163向后方移动时，通过橡胶环164被该筒状重量部163挤压而发生弹性变形，由此吸收反作用力。另外，螺旋弹簧165的轴向一端与筒状重量部163的轴向后端面抵接，其轴向另一端与固定在刀夹137的弹簧接受环167抵接。

下面，对如上所述构成的锤钻101的作用进行说明。当图1所示的驱动电机111被通电驱动时，通过其旋转输出，驱动齿轮121在水平面内做旋转动作。这样，曲柄板125通过与驱动齿轮121啮合而配合的从动齿轮123、在水平面内做周转动作，由此，通过曲柄臂127，活塞129在气缸141内做直线滑动动作。通过伴随活塞129的滑动动作的气缸141内的空气弹簧的作用，撞击锤143在气缸141内作直线运动，撞击(打击)到冲击栓145，从而将其运动能量传递到锤钻头119。由此，锤钻头119做长轴方向的打击动作，对被加工材料执行锤击作业。

锤钻101在以锤钻模式被驱动时，与利用驱动电机111的旋转输出而旋转的驱动齿轮121相互啮合而配合的传递齿轮131、传动轴133及小锥齿轮134一体地在水平面内做旋转动作。这样，与小锥齿轮134啮合而配合的大锥齿轮135在铅垂面内旋转，刀夹137及在该刀夹137保持的锤钻头119与该大锥齿轮135一起一体地旋转。这样，在通过锤钻模式进行驱动时，锤钻头119进行长轴方向的打击动作和圆周方向的旋转动作，对被加工材料执行锤击作业。

这样，上述作业是锤钻头119被压在被加工材料上并且锤钻头119及刀夹137被压向后方的状态下进行的。图1～图3中均表示出了该状态。通过向后方压入刀夹137，冲击栓145被压向后方，与位置决定部件151的前金属垫圈155抵接，同时，后金属垫圈157与气缸141的前端部抵接。即，锤钻头119的压入力由作为主体部103侧部件的气缸141所接受，由此，决定主体部103对被加工材料的位置，在该状态下，进行锤击作业或是锤钻作业。此时，如上所述，筒状重量部163的前端面与位置决定部件151的前金属垫圈155的后面抵接。

然后，锤钻头119对被加工材料进行打击动作后，由于来自被加工材料的反作用力，在该锤钻头119产生反冲力。通过该反冲力，对冲击栓145作用向后方的反作用力。此时，筒状重量部163通过位置决定部件151的前金属垫圈155抵接冲击栓145。由此，冲击栓145的反作用力通过与该前金属垫圈155的抵接状态传递到筒状重量部163。换句话说，在冲击栓145和筒状重量部163之间进行动量交换。通过这样的反作用力的传递，冲击栓145在打击位置处于几乎静止的状态，另一方面，筒状重量部163向作为反作用力的作用方向后方的移动。然后，向后方移动的筒状重量部163的反作用力通过该筒状重量部163使螺旋弹簧165发生弹性变形而被吸收。该状态如图4所示。

此时，冲击栓145的反作用力当然也作用于处于相对冲击栓145经由前金属垫圈155而抵接的状态的橡皮圈153。但是，力的传递与处于抵接状态的物体的杨氏模量对应，传递率也变高。根据本实施方式，筒状重量部163为硬质的金属制品，杨氏模量高(大)。另一方面，橡皮圈153为橡胶制品，杨氏模量低。由此，冲击栓145的反作用力的大部分经由硬质的前金属垫圈155传递到与金属制的冲击栓145处于抵接状态的、杨氏模量高的筒状重量部163。这样，产生在锤钻头119及冲击栓145上的由反冲而产生的冲击力，通过筒状重量部163向后方的移动和通过该筒状重量部163的移动而使螺旋弹簧165发生弹性变形，能够被有效地吸收，从而实现锤钻101的低振动化。此时，介于筒状重量部163与螺旋弹簧165之间的橡胶环164，通过其挠变而吸收由冲击栓145传递到筒状重量部163的应力波，从而抑制筒状重量部163的应力波传递到螺旋弹簧165。由此，能够防止、保护螺旋弹簧165的冲击。

这样，根据本实施方式，在打击动作后，锤钻头119及冲击栓145接受的来自被加工材料的反作用力，其大部分从该冲击栓145被传递到筒状重量部163，因此，从打击位置来看该冲击栓145处于近似静止状态。由此，作用在橡皮圈153上的反作用力变小，由该反作用力产生的橡皮圈153的弹性变形量变得非常小，也降低其之后的反发力。另外，筒状重量部163及螺旋弹簧165能够吸收冲击栓145的反作用力的结果是可以形成硬的橡皮圈153。其结果是通过该橡皮圈153能够实现主体部103对被加工材料的位置决定的合理化。

另外，在本实施方式中，通过停止器169限制螺旋弹簧165的加载力，限制螺旋弹簧165的加载力使其不越过打击位置实质上作用于前方。由此，在打击动作中，在对主体部103施加向前方的按压力，将锤钻头119及冲击栓145保持在打击位置时，具备用于吸收反作用力的螺旋弹簧165，同时能够防止对保持该锤钻头119及冲击栓145没有用的力的产生。因此，不同于像空打防止机构那样的在打击作业中总是对锤钻头119及冲击栓145作用向前方的反弹力的机构，虽然能够吸收反作用力，但能够实现降低由于反作用力的吸收而产生的弹力不良影响的合理性机构。

另外，根据本实施方式，通过停止器169对筒状重量部163的前方的位置进行机械性限制，又通过使由螺旋弹簧165产生的加载力作用于筒状重量部163，可以限制该筒状重量部163，使其不会越过打击位置进行移动。由此，变得易于进行螺旋弹簧165的加载力的设定、或筒状重量部163的重量的设定等用于吸收反作用力的条件设定。

另外，根据本实施方式，来自被加工材料的反作用力经由锤钻头119及冲击栓145传递到筒状重量部163。由此，来自被加工材料的反作用力不会在途中分散，而会集中地传递到筒状重量部163。因此，可以提高向筒状重量部163传递反作用力的效率，提高撞击吸收功能。

另外，在本实施方式中，筒状重量部163和位置决定部件151在径向并列地配置在锤钻头119的长轴上的相同位置而构成。由此，可以实现在谋求节省空间化的基础上可以实现合理的配置结构。另外，筒状重量部163和橡皮圈153与冲击栓145的连接是经由共用的硬质金属板的前金属垫圈155而进行的。因此，通过共同的前金属垫圈155，可以使冲击栓145的反作用力从该冲击栓145的一个地方经由筒状重量部163和橡皮圈153两条路径进行传递，同时，可简化结构。

本发明人推测，在锤钻101中，在具有筒状重量部(以下，仅称之为重量部)163及螺旋弹簧165的情形下，重量部163的质量影响反作用力吸收效果，即影响振动降低效果，并通过打击试验，确认了重量部163的质量与振动降低效果之间的关系。该打击试验的试验条件为：试验装置质量5.85kg；试验装置压力100N；撞击锤质量140g；撞击锤速度9.65m/s(平均值)；使用工具钻头直径φ20；低通滤波器1kHz。另外，准备多个质量不同的在20g～560g的范围内的重量部163，对于各质量的重量部163进行多次打击试验。

试验结果示于图5。图5是表示重量部163的质量与反冲加速度(反作用力)的变化的图形，横轴表示重量部163与撞击锤143的质量比，纵轴表示以没有重量部163及螺旋弹簧165的情形为100(百分数)时的反冲峰值加速度比。根据试验结果，将重量部163的质量设定为相对撞击锤143的质量比约为40％时，打击时的反冲的反作用力引起的峰值加速度值降低大约10％左右。另外，可确认，重量部163的质量设定为相对撞击锤143的质量比约为80％时，打击时的反冲的反作用力引起的峰值加速度值降低大约50％左右。进一步地，可确认，将重量部163的质量设定为撞击锤143的质量的约2倍(相对撞击锤143的质量比约为200％)时，打击时的反冲的反作用力引起的峰值加速度值降低大约60％左右，能得到更高的振动降低效果。另外，可知，在该试验中，即使在能得到上述的大的振动降低效果的值以上，峰值加速度值也不会发生相应程度的变化，能够持续优异的振动降低效果。

用于证实上述的重量部163的质量比与峰值加速度值的降低效果的更具体的试验的结果示于图6～图9。图6～图9是表示重量部163的每一种质量比的加速度波形的图形，图6是没有重量部163及螺旋弹簧165的情形，图7是重量部163的质量为50g(相对撞击锤143的质量比为0.36，即36％)的情形，图8是重量部163的质量为110g(相对撞击锤143的质量比为0.79，即79％)的情形，图9是重量部163的质量为280g(相对撞击锤143的质量比为2.0，即200％)的情形。

试验的结果是，如图6所示，在重量部163的质量比为0，即没有重量部163及螺旋弹簧165的情形，显示出了加速度为240m/s²左右的大的值。如图7所示，在质量比为0.36的情形，显示出了加速度减少至170m/s²左右的值。另外，如图8所示，在质量比为0.79的情形，显示出了加速度减少至100m/s²左右的值。如图9所示，在质量比为2.0的情形，显示出了加速度减少至60m/s²左右的值。

由此可知，通过将重量部163的质量设定为以撞击锤143的近似40％作为下限值、以撞击锤143的约2倍作为上限值的范围内，能够发挥振动降低功能。特别是，通过将其设定为撞击锤143的质量的近似80％，能够更加提高振动降低效果；通过将其设定为撞击锤143的质量的约2倍，能够在实用上最大限度的发挥振动降低效果。另外，即使进一步增大重量部163的质量，也能够持续上述振动降低效果。但是，从与锤钻101的全体重量的平衡方面来看，在实用上优选最高为约2倍。

然而，在通过锤钻头119进行锤击作业时，如上所述，在冲击栓145上产生的反冲引起的反作用力，使重量部163向后方移动，伴随着该重量部163的移动，螺旋弹簧165发生弹性变形，吸收反作用力。重量部163，通过螺旋弹簧165的复原力，返回至来自冲击栓145的反作用力被传递的位置。然而，重量部163受到反作用力，向后方移动，在返回到反作用力的传递的位置的中途的区域上，撞击锤143对冲击栓145进行了下一次的打击动作的情形，重量部163及螺旋弹簧165不能发挥正常的功能。

根据本实施方式，把重量部163与螺旋弹簧165视作弹簧质点模型时的共振频率，为通过撞击锤143施加给冲击栓145的打击频率的1/2以上。换言之，设定螺旋弹簧165的弹簧特性系数，使把重量部163与螺旋弹簧165视作弹簧质点模型时的共振频率为通过撞击锤143施加给冲击栓145的打击频率的1/2以上。通过采用如上述的构成，能够使重量部163与螺旋弹簧165正常地发挥功能。即，撞击锤143的每一次打击中，重量部163与螺旋弹簧165都能够确实地吸收冲击。

下面通过计算，求出为了满足重量部163与螺旋弹簧165能够确实地吸收撞击锤143的每一次打击的螺旋弹簧165的弹簧特性系数。

设撞击锤143的打击频率为f₀[Hz]，打击周期为T₀[s]，则

f₀＝1/T₀         (1)

把重量部163与螺旋弹簧165视作弹簧质点模型时，设重量部163质量为m[kg]、螺旋弹簧165的弹簧特性系数为k[N/m]时的弹簧质点模型的共振周期为T[s]，则该弹簧质点模型的共振时的角速度ω满足下式(2)：

ω＝(k/m)＝2π/T[rad/s]            (2)

另外，根据弹簧质点模型的共振周期与撞击锤143的打击周期的关系，则得出下式(3)：

T/2＜T₀                   (3)

将由式(2)得出的T＝2π(m/k)代入式(3)，则得出下式(4)：

π(m/k)＜T₀             (4)

由于打击周期T₀、弹簧特性系数k、质量为m均为正数，因此，对式(4)两边平方，则得出下式(5)：

π²m/k＜T₀ ²

k＞π²m/T₀ ²＝π²mf₀ ²               (5)

因此，弹簧特性系数需满足的条件为下式(6)：

k＞π²mf₀ ²                 (6)。

因此，通过设定螺旋弹簧165的弹簧特性系数使其满足式(6)，能够使重量部163与螺旋弹簧165正常地发挥功能。

本实施方式中，在筒状重量部163与螺旋弹簧165之间设置作为粘弹性部件的橡胶环164，其吸收筒状重量部163上产生的应力波。橡胶环164的质量与筒状重量部163的质量相比极其小。另外，橡胶环164在受到筒状重量部163上产生的应力波时发生形变，此时的变形量，相对于螺旋弹簧165的变形量极其小。因此，对于上述螺旋弹簧165的弹簧特性系数的设定，也可将橡胶环164视作重量部163的一部分，在实用上并没有大的不利影响。

另外，本实施方式的锤钻101中，在主体部103上安装有动吸振器(为了方便而省略其图示)，其可与由重量部163及螺旋弹簧165构成的冲击吸收机构并用。锤钻101具有动吸振器时，在锤击作业时，对在主体部103上产生的主体部长轴方向的周期性的振动进行从动的制止振动作用，由此，能够有效地降低主体部103的振动。另外，收容曲柄机构的曲柄室内的压力，随着锤钻101的驱动而变动，因而，将该变动压力导入动吸振器的内部，积极地驱动作为动吸振器的构成部件的重量部，即也可采用强制加振方式。采用上述构成时，动吸振器作为因重量部的强制加振而进行动作的能动的制止振动机构作用，在锤击作业时能够更有效地抑制在主体部103上产生的振动。

另外，上述实施方式是以锤钻101作为冲击式作业工具为例进行的说明，但是，不限于锤钻101，当然可以适用于锤。另外，上述的实施方式中，关于到筒状重量部163的反作用力的传递路径，为从冲击栓145传递到筒状重量部163的方式，但也可变为从锤钻头119传递到筒状重量部163的方式。另外，筒状重量部163也可以为筒状以外的形状。

另外，在上述实施方式中，说明了为了直线驱动锤钻头119，使用曲柄机构作为将驱动电机111的旋转输出转换为直线运动的运动转换机构113，但是，作为运动转换机构，不限定于曲柄机构，例如，可利用在轴向进行摇动运动的斜板(swash plate)来用作运动转换结构。另外，上述实施方式中，通过停止器169限制向筒状重量部163的前方移动，限制螺旋弹簧165的加载力，从而限制该螺旋弹簧165的加载力而不会越过打击位置对前方进行实质性的作用，也可改变停止器169的限制，例如，可变更为使螺旋弹簧165处于没有初期负载的自由状态。另外，从缓和锤击作业时从被加工材料受到的反作用力方面来看，也可将橡胶环164配置于螺旋弹簧165与弹簧接受环167之间。

Claims (8)

1.一种冲击式作业工具，其特征在于，具有：

工具主体；

锤击动作部件，其配置在上述工具主体的前端区域，并且通过在长轴方向上进行直线运动而对被加工材料进行规定的锤击作业；

打击件，其通过在上述工具主体的长轴方向上进行直线运动而对上述锤击动作部件施加打击作用；

重量部，其在上述锤击动作部件对上述被加工材料进行锤击作业时，在处于直接与上述锤击动作部件抵接的状态、或者处于经由硬质金属制的中介物与上述锤击动作部件抵接的状态时的反作用力传递位置，传递来自上述锤击动作部件的反作用力；

弹性构件，其被基于所传递的反作用力而从上述反作用力传递位置向后方移动的上述重量部推压而发生弹性变形，由此吸收被传递到该重量部的反作用力，

上述重量部的质量设定为上述打击件的质量的近似40％以上。

2.如权利要求1所记载的冲击式作业工具，其特征在于，

上述重量部的质量在上述打击件的质量的近似40％～近似200％的范围内选择。

3.如权利要求1所记载的冲击式作业工具，其特征在于，

上述重量部的质量在上述打击件的质量的近似80％～近似200％的范围内选择。

4.如权利要求1所记载的冲击式作业工具，其特征在于，

将上述重量部与上述弹性构件视作弹簧质点模型时的共振频率，为由上述打击件施加给上述锤击动作部件的打击频率的1/2以上。

5.如权利要求4所记载的冲击式作业工具，其特征在于，

上述弹性构件由螺旋弹簧构成，

设圆周率为π、上述重量部的质量为m、上述打击件对上述锤击动作部件施加的打击频率为f₀时，上述螺旋弹簧的弹簧特性系数k满足下式：

k＞π²mf₀ ²。

6.如权利要求4所记载的冲击式作业工具，其特征在于，

在上述重量部与上述弹性构件之间设置有粘弹性部件，该粘弹性部件用于对上述锤击动作部件的反作用力传递到上述重量部时在该重量部上产生的应力波进行吸收。

7.如权利要求1所记载的冲击式作业工具，其特征在于，

在上述重量部与上述弹性构件之间设置有粘弹性部件，该粘弹性部件用于对上述锤击动作部件的反作用力传递到上述重量部时在该重量部上产生的应力波进行吸收。

8.一种冲击式作业工具，其特征在于，具有：

工具主体；

锤击动作部件，其配置在上述工具主体的前端区域，并且通过在长轴方向上进行直线运动而对被加工材料进行规定的锤击作业；

打击件，其通过在上述工具主体的长轴方向上进行直线运动而对上述锤击动作部件施加打击作用；

重量部，其在上述锤击动作部件对上述被加工材料进行锤击作业时，在处于直接与上述锤击动作部件抵接的状态、或者处于经由硬质金属制的中介物与上述锤击动作部件抵接的状态时的反作用力传递位置，传递来自上述锤击动作部件的反作用力；

弹性构件，其被基于所传递的反作用力而从上述反作用力传递位置向后方移动的上述重量部推压而发生弹性变形，由此吸收被传递到该重量部的反作用力，

将上述重量部与上述弹性构件视作弹簧质点模型时的共振频率，为由上述打击件施加给上述锤击动作部件的打击频率的1/2以上。

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