JP2009045570A - 振動減衰機構を有するハンドツール - Google Patents

Abstract

【課題】 前後方向や左右方向への振動が極めて少なく、ハンドツールの操作性の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】 ハンドツール１０は、ケーシング１６ａ，１６ｂ内に往復動可能に支承されたスリーブ部材１１と、駆動源からの力を受けて回転可能にケーシング１６ａ，１６ｂ内に支承された中間回転軸１３と、ケーシング１６ａ，１６ｂ内に往復動可能に支承された錘部材１５とを備え、中間回転軸１３には偏心カム１３ｂ，１３ｃが２箇所に設けられ、２箇所の偏心カムは中心を相互に１８０°異なる対称位置に有し、一方の偏心カム１３ｂとスリーブ部材１１とが第一のリンク部材１２で連結され、他方の偏心カム１３ｃと錘部材１５とが第二のリンク部材１４で連結され、錘部材１５の質量は、中間回転軸１３の前方で往復動する部材の質量と、中間回転軸１３の後方で往復動する部材の質量とがほぼ同じになるように設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、振動減衰機構を有するハンドツールに関する。

研磨や切削を行うためのハンドツールには、圧縮ポンプやモータ等の駆動源からの動力により軸部材を回転させ、この回転を運動変換機構によりシャフト等の往復運動に変換し、シャフトの先端に取り付けた工具を往復動させるものがある。
しかしながら、このようなハンドツールでは、往復運動するシャフトや運動変換機構周りにおいて、前後方向のみならず、左右方向にも振動が発生し、この振動がハンドツールを把持する作業者の手に伝わるため不快であり、また長時間に及ぶ場合には作業効率や作業精度も低くなる傾向がある。

本発明は、上述したような従来技術の問題を解決するものであり、駆動源からの力を受けて駆動する回転軸の回転運動を工具の往復運動へ変換させる構造を備えるものでありながら、前後方向や左右方向への振動が極めて少なく、ハンドツールの操作性の向上を図ることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明では、先端に工具を着脱自在に受理し、ケーシング内に往復動可能に支承されたスリーブ部材と、駆動源からの力を受けて回転可能にケーシング内に支承された中間回転軸と、ケーシング内に往復動可能に支承され前記中間回転軸の後方に設けられた錘部材とを備え、前記中間回転軸には偏心カムが２箇所に設けられ、２箇所の偏心カムは中心を相互に１８０°異なる対称位置に有し、一方の偏心カムと前記スリーブ部材とが第一のリンク部材で連結され、他方の偏心カムと錘部材とが第二のリンク部材で連結され、前記錘部材の質量は、前記中間回転軸の前方で往復動する部材の質量と、中間回転軸の後方で往復動する部材の質量がほぼ同じになるように設定されることにより、前記中間回転軸を回転駆動したときに生じる振動を減衰することを特徴とするハンドツールが提供される。

本発明において、中間回転軸は、圧縮流体を用いる手段又は回転軸や歯車を用いる手段により回転駆動することが可能である。
ここで、圧縮流体を用いる手段としては、中間回転軸にロータ（羽根車）を取付け、ロータまで圧縮流体を導く圧縮流体供給通路を設け、圧縮流体を供給するエアポンプ等の圧縮流体供給手段を圧縮流体供給通路へと接続すれば、圧縮流体供給手段から圧縮流体を送り出し、これを圧縮流体供給通路を通してロータに吹付け、中間回転軸を回転させるように構成することができる。なお、圧縮流体としては、空気等の気体、オイル等の流体、流体ミストを含む気体等の流体を圧縮した圧縮流体が使用可能であるが、ここでは、圧縮空気を使用することが好ましい。
また回転軸や歯車を用いる手段としては、中間回転軸に第一の歯車を取付け、第一の歯車に係合する第二の歯車をシャフトの先端に取付け、シャフトはハンドツールのケーシング内部に回転可能に支承し、シャフトの後端には回転駆動力を受理するための接続部を設け、この接続部にモータ等の回転駆動源を接続するようにすれば、回転駆動源からシャフトを介して中間回転軸まで回転駆動力を伝達するように構成できる。

本発明のハンドツールでは、駆動源からの力を受けて回転する中間回転軸の２箇所に偏心カムが設けられ、これら２箇所の偏心カムは、中間回転軸の軸心を挟んだ点対称な位置にそれぞれの中心が設けられ、一方の偏心カムに第一のリンク部材を介して連結されたスリーブ部材と、他方の偏心カムに第二のリンク部材を介して連結された錘部材とは、中間回転軸を挟んだ前後でそれぞれ反対方向に運動する。そして、これら反対方向に運動する複数の部材の質量は、中間回転軸の前後でほぼ同じに設定されるため、ハンドツールを使用して先端の工具で研磨作業や切削作業を行ったときにも、ハンドツールの前後方向への振動は極めて少なく抑制される。また２箇所の偏心カム、及びこれらに係合される第一及び第二のリンク部材は常に逆向きの運動ベクトルを有するものであるため、ハンドツールにおける中間回転軸の左右方向における振動も極めて少なく抑制される。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
図１は本発明の一実施形態であるハンドツール１０を示す断面図であり、これを部分的に拡大したものが図２である。ハンドツール１０は、図１及び図２に示したように、工具（図示せず）を着脱自在に受理して往復動するスリーブ部材１１が、第一のリンク部材１２を介して中間回転軸１３に連結され、この中間回転軸１３の後方には第二のリンク部材１４を介して錘部材１５が往復動可能なように連結され、これらの構成がケーシング１６ａ，１６ｂ内に設けられたものである。また工具、スリーブ部材１１及び第一のリンク部材１２の質量合計は、第二のリンク部材１４及び錘部材１５の質量合計とほぼ同じになるように設定される。

前記中間回転軸１３は、図３（ａ）（ｂ）に示したように、駆動軸１３ａの中間部の２箇所にほぼ同じ外径、同じ厚さの偏心カム１３ｂ，１３ｃが形成されたものである。これら偏心カム１３ｂ，１３ｃの円心Ａ２，Ａ３は、駆動軸１３ａの回転中心Ａ１を挟んだ１８０°対称位置にそれぞれ配置される。
ケーシング１６ａ内には、中間回転軸１３を回転可能に支承するため、ベアリング１７の外輪を固定する固定部材１８が設けられ、これに固定されたベアリング１７が中間回転軸１３の上下に取付けられる。また中間回転軸１３にはロータ１９が取り付けられ、このロータ１９は固定部材１８により囲まれた内部空間に収容される。この固定部材１８の所定位置にはノズル１８ａが穿設され、このノズル１８ａを通してロータ１９に圧縮空気が吹付けられ、中間回転軸１３が回転駆動される。

前記スリーブ部材１１は、工具を受理するための工具挿入孔１１ａを有し、ここに挿入された工具を固定するための工具固定具１１ｂが先端付近に設けられる。スリーブ部材１１は、ケーシング１６ａの先端に挿入されて往復動可能なように軸受け部材２０により支承される。スリーブ部材１１は後端付近の外周に溝１１ｃが形成され、この溝１１ｃにピン２１ａが係合され、これによりスリーブ部材１１の往復運動をガイドする効果と、回転方向に掛かる力を抑える効果が得られる。
またスリーブ部材１１の後端には、第一のリンク部材１２の先端を係合させるための受け部１１ｄが形成され、この受け部１１ｄに挿入した第一のリンク部材１２の先端を連結ピン２２で枢着する。そして、この連結ピン２２と第一のリンク部材１２の先端との係合部にはベアリング２３が介挿される。一方、第一のリンク部材１２の後端は、ベアリング２４を介して中間回転軸１３の偏心カム１３ｂに枢着される。
以上のようにして、スリーブ部材１１は、第一のリンク部材１２を介して中間回転軸１３の偏心カム１３ｂに連結され、この偏心カム１３ｂにより、スリーブ部材１１は往復動することが可能になる。

次に、図４は、図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した錘部材１５周りの断面図であり、図５は錘部材１５の上面図及び断面図である。
前記錘部材１５は、中間回転軸１３の前方において往復動する、スリーブ部材１１及び第一のリンク部材１２等により生じる振動を減衰するために、振動減衰器として機能するものである。この錘部材１５は、図５に示したように、質量部１５ａの端部に設けられた受け部１５ｂにピン挿着孔１５ｃが形成される。この錘部材１５の受け部１５ｂに第二のリンク部材１４の後端が挿入されて連結ピン２５で枢着され、この連結ピン２５と第二のリンク部材１４との係合部にベアリング２６が介挿される。一方、第二のリンク部材１４の先端は、ベアリング２７を介して中間回転軸１３の偏心カム１３ｃに枢着される。
以上のようにして、錘部材１５は、第二のリンク部材１４を介して中間回転軸１３の偏心カム１３ｃに連結され、この偏心カム１３ｂから錘部材１５は力が伝達されて往復動することが可能になる。

また錘部材１５を往復動可能に支承するため、ケーシング１６ａ内には内設部材２８が設けられてピン２１ｂにより固定される。内設部材２８は、図２に示したように、錘部材１５を挿着するための貫通孔２８ａと、圧縮空気を通過させるための給気通路２８ｂとが形成され、前方の固定部材１８との相対位置がダボ部材２８ｃ等によって固定される。ここで、貫通孔２８ａには軸受け２９が挿着され、その内部に錘部材１５の質量部１５ａが挿入されて往復動可能に支承される。また内設部材２８の給気通路２８ｂの前端は、固定部材１８のノズル１８ａに連通するように配置される。

内設部材２８の後方には有孔部材３０ａ，３０ｂが設けられ、これにより内設部材２８の給気通路２８ｂまで連通する給気通路３１が形成される。有孔部材３０ａはケーシング１６ｂに係合され、有孔部材３０ｂは後端固定部材３２に取付けられ、この後端固定部材３１がピン２１ｃによりケーシング１６ｂに固定される。さらに、後端固定部材３１の後方には給気パイプ（図示せず）等を接続するための接続端部３３が設けられる。
なお、給気通路３１が形成されれば、これを構成する部材は、上述した有孔部材３０ａ，３０ｂ等に限定されるものではない。
また給気通路３１，２８ｂを介して供給された圧縮空気を排出する排気通路は、詳細に図示しないが、これは、固定部材１８、内設部材２８、有孔部材３０ａ、後端固定部材３２等に形成することができる。

次に、ハンドツール１０における作用について説明する。
ポンプ等の圧縮空気供給装置が稼動されると、給気パイプ等を介して圧縮空気が給気通路３１に供給される。この圧縮空気は、さらに内設部材２８の給気通路２８ｂから固定部材１８のノズル１８ａを通過し、ロータ１９に吹付けられ、これにより、中間回転軸１３が回転駆動する。この中間回転軸１３が回転駆動することにより、偏心カム１３ｂが第一のリンク部材１２を介してスリーブ部材１１を往復運動させ、一方、偏心カム１３ｃは第二のリンク部材１４を介して錘部材１５を往復運動させる。
このとき、中間回転軸１３は、偏心カム１３ｂ，１３ｃの各円心Ａ２，Ａ３が、駆動軸１３ａの回転中心Ａ１を挟んだ１８０°対称位置に在るため、第一及び第二のリンク部材１２，１３における偏心カム１３ｂ，１３ｃとの係合部は、それぞれ逆位相で動くことになり、これら係合部における左右方向（図１における紙面に直交する方向）への振動は相互に打ち消され、振動は極めて少なくなる。
またスリーブ部材１１及び錘部材１５も、それぞれ第一及び第二のリンク部材１２，１３により往復運動されるものであり、一方が前方に向けて動くとき、他方は後方に向けて動き、両部材１１，１５は全く逆方向に往復運動するものである。しかも、逆方向に往復運動する部材の各質量合計、すなわち、工具とスリーブ部材１１と第一のリンク部材１２との質量合計は、第二のリンク部材１４と錘部材１５との質量合計と、ほぼ同じに設定されるため、ハンドツール１０の前後方向への振動も相互に打ち消され、振動は極めて少なくなる。

本発明の一実施形態の断面図である。 図１を部分的に拡大した断面図である。 （ａ）は中間回転軸の上面図であり、（ｂ）は中間回転軸の側面図である。 図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した錘部材周りの断面図である。 （ａ）は錘部材の上面図であり、（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１０ ハンドツール
１１ スリーブ部材
１２ 第一のリンク部材
１３ 中間回転軸
１３ａ 駆動軸
１３ｂ 偏心カム
１３ｃ 偏心カム
１４ 第二のリンク部材
１５ 錘部材
１６ａ ケーシング
１６ｂ ケーシング

Claims (1)

1. 先端に工具を着脱自在に受理し、ケーシング内に往復動可能に支承されたスリーブ部材と、駆動源からの力を受けて回転可能にケーシング内に支承された中間回転軸と、ケーシング内に往復動可能に支承され前記中間回転軸の後方に設けられた錘部材とを備え、
   前記中間回転軸には偏心カムが２箇所に設けられ、２箇所の偏心カムは中心を相互に１８０°異なる対称位置に有し、一方の偏心カムと前記スリーブ部材とが第一のリンク部材で連結され、他方の偏心カムと錘部材とが第二のリンク部材で連結され、前記錘部材の質量は、前記中間回転軸の前方で往復動する部材の質量と、中間回転軸の後方で往復動する部材の質量がほぼ同じになるように設定されることにより、前記中間回転軸を回転駆動したときに生じる振動を減衰することを特徴とするハンドツール。

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