JP2010173065A - 空気圧式打撃機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】人間工学的観点から改善した打撃効率を可能にする打撃工具装置を得る。
【解決手段】浮動ピストン13を、打撃面27と、励起ピストン12に最接近する位置との間で周期的に移動させるための駆動部、を備える空気圧式打撃機構において、打撃機構5が打撃作動中に、打撃周波数fを有する場合、浮動ピストン13の質量、空気圧空間の横断面積、空気圧空間の最大長さ、励起ピストン12のストロークH、および反発係数qが、以下の不等式、すなわち
Figure 2010173065

を満たし、ただし、パラメータNの値が少なくとも4とし、pは外気圧力、κは空気圧空間内の気体の等エントロピー係数を表すものとすることにより、打撃エネルギーを増大する。
【選択図】図4

Description

本発明は、工具装置、特に手工具装置、例えばチゼルハンマーのための、空気圧式打撃機構、特に電動の空気圧式打撃機構に関する。
特許文献1(欧州特許出願公開第1779980号)には、空気圧式打撃機構を備えた電気駆動のチゼルハンマーが記載されており、その図6に示される打撃機構501の概略図を、本明細書では図1として示す。
ガイド管530内には、励起ピストン520と工具599の端部との間に浮動ピストン569を設ける。浮動ピストン569および励起ピストン520は、ガイド管の壁と気密に接して、浮動ピストン569と励起ピストン520との間に気密の閉じた空間580を生ずる。以下、この空間580を、空気圧空間580と称する。
励起ピストン520は偏心駆動部522,523,531により駆動し、ガイド管530内を周期的に往復移動する。浮動ピストン569もまた、空気圧空間580を介して励起ピストン520に結合しているため、励起ピストン520と工具599の端部との間で周期的に移動する。
図2には、励起ピストン520および浮動ピストン569の時間tの関数としての変位経過を示す。この変位経過は、例えば特許文献1の図13Aにも示される。縦軸xは、励起ピストンが工具599から最も遠く離れている場合の位置までの間隔を示す。励起ピストン520が、最高速度で工具599の方向に(小さいx値に向かって)移動するとき、励起ピストン520および浮動ピストン569は互いに近接する。このとき、空気圧空間580は強く圧縮され、続いて浮動ピストン569を工具599の方向に加速する。その後、浮動ピストン569は、緩衝されずに工具599の端部を打撃する。このとき、浮動ピストン569の運動エネルギーの一部は、工具に伝えられる。重い打撃体との部分弾性衝突する場合のように、浮動ピストン569は、その移動方向を逆転し、減速して励起ピストン520の方向に移動する。励起ピストン520のストロークH、励起ピストン520の角速度、および、空気圧空間580の最大長さaは、浮動ピストン569の移動が、図示のように、励起ピストン520により共振するように互いに調整する。
チゼル(削岩)ハンマーの消費電力を増やすことなく、チゼルハンマーの打撃作用をさらに高めることが求められる。チゼルハンマーの打撃作用は、実質的に、打撃の際に加工材に放出するエネルギーとして生じる。消費電力は、打撃あたり放出されるエネルギーと打撃周波数(頻度)との積として生じる。したがって、打撃周波数(頻度)は下げなければならない。
打撃あたり放出されるエネルギーは、浮動ピストン569が衝突まで保持する運動エネルギーに依存する。加速動作は、ガイド管530内で加速する励起ピストンによって達成される。励起ピストン520の速度は、励起ピストン520の角速度とストロークHとによって決定される。角速度が増加することは、打撃周波数(頻度)が増すことから好ましくはないが、これにより励起ピストン520のストロークHは高まり得る。ただし、浮動ピストン569の共振励起を保証するためには、空気圧空間580の最大長さaを長くし、よって打撃機構をより長く構成する必要がある。
しかし、使用者が、チゼルハンマーを作動中に人間工学的に把持することができるようにするには、チゼルハンマーの寸法、つまり打撃機構の寸法を制限しなければならない。
浮動ピストン569の運動エネルギーは、その質量を増やすことでも得られるが、そうすれば、浮動ピストン569が励起ピストン520により加速する際に、使用者に大きな反動が加わる。
欧州特許出願公開第1779980号明細書
したがって、本発明の課題は、人間工学的観点から改善した打撃効率を可能にする打撃工具装置を提供することにある。
空気圧式打撃機構は、打撃軸線に沿って可動である浮動ピストン、浮動ピストンの打撃軸線に沿う打撃方向への移動を制限する打撃面、浮動ピストンの打撃軸線に沿う打撃方向と反対方向への移動を制限する励起ピストン、浮動ピストンと励起ピストンとの間の空気圧空間、および、励起ピストンを、打撃軸線に沿ってストロークで周期的に移動させ、これにより浮動ピストンを、打撃面と、励起ピストンに最接近する位置との間で周期的に移動させるための駆動部、を備える。このとき、打撃機構が打撃作動中に、打撃周波数を有する場合、浮動ピストンの質量、空気圧空間の横断面積、空気圧空間の最大長さ、励起ピストンのストローク、および反発係数が、以下の不等式、すなわち、
Figure 2010173065
を満たし、ただし、
パラメータNの値を少なくとも4とし、pは外気圧力、κは空気圧空間内の気体の等エントロピー係数を表すものとする。
励起ピストンを工具ホルダから離れた位置に、浮動ピストンを打撃面に隣接するように取り付けた場合、空気圧空間の最大長さは、励起ピストンの浮動ピストンに対する間隔である。最大長さは、打撃機構の設計および特性に大きく影響する。通常、空気圧空間が作動中に最大長さを取ることは無い。
反発係数qは、浮動ピストンにおける衝突後速度の衝突前速度に対する速度比を表す。反発係数は、実質的に、浮動ピストンおよび打撃体の質量・形状によってのみ決まる。
打撃機構内での浮動ピストンの移動は、励起ピストンとの最接近位置から打撃まで移動する第1フェーズと、打撃位置から、次の励起ピストンとの最接近位置まで移動する第2フェーズとから構成される。第1フェーズおよび第2フェーズの双方が、励起ピストンの移動時間内に完了する。浮動ピストン、短時間静止するまで制動をかけることで、第2フェーズは長くなり、第1フェーズは短くなる。浮動ピストンは、最接近位置から打撃位置までの間隔を短時間、すなわち早い速度で移動する。
ストロークの寸法と空気圧空間の最大長さを適切に選択すると、浮動ピストンには、第2フェーズ中に制動がかかる。第2フェーズの最初において、励起ピストンが打撃後にさらに打撃方向に移動し、また浮動ピストンが励起ピストンよりも早く打撃方向と反対方向に移動するため、空気圧空間は圧縮される。このとき、空気圧空間内の圧力が高まり、浮動ピストンに制動がかかる。空気圧空間の容積が小さいほど、またはその後に起こる励起ピストンの打撃面方向へのストローク移動が大きいほど、圧力上昇は大きくなる。
実際の打撃機構および数値シミュレーションにより、浮動ピストンの質量、空気圧空間の直径、および作動中の打撃周波数(頻度)に関するパラメータを代表的な値にする場合、上述のアスペクト比1.55により、第2フェーズ中に浮動ピストンが緩慢に移動するため、打撃エネルギーが増加することが判明した。
従属請求項には、打撃機構の実施形態を記載する。
一実施形態において、ストロークは、空気圧室の最大長さとの関係において、浮動ピストンが、打撃面と、次に励起ピストンへの最接近するまでの移動において、少なくとも1回移動方向を変えるように選択する。このためには、好適には、アスペクト比を1.50よりも小さくする。第2フェーズ中に移動方向を転向することで、浮動ピストンが周期的移動にて進む移動距離が長くなる。上述の周期的移動(往復移動)に必要とされる時間の条件を考慮しても、第1フェーズ中の浮動ピストンの速度は速い。
一実施形態において、ストロークは、空気圧空間の最大長さとの関係において、浮動ピストンが、励起ピストンへの最接近を連続して2回する間に、少なくとも2回打撃面に接するように選択する。このためには、好適には、アスペクト比を1.40よりも小さくする。
2回目の打撃により移動方向が逆転すると、第2フェーズの終わりに浮動ピストンの速度が速くなる。このため、浮動ピストンは、励起ピストンにかなり接近することになり、空気圧空間により、その後、打撃面方向へ大きく加速する。
一実施形態において、浮動ピストンの質量が400gよりも大きい場合、アスペクト比は1.55よりも小さく選択し、浮動ピストンの質量が400gよりも小さい場合、アスペクト比を1.40よりも小さく選択する。
一実施形態において、打撃子質量対浮動ピストン質量の比が1.2よりも小さい場合、アスペクト比を1.40よりも小さく選択する。
以下、図面につき本発明の例示的な実施形態を詳述する。
既知の打撃機構の縦断面図である。 既知の打撃機構における浮動ピストンの変位経過である。 打撃手工具装置の一実施形態における説明図である。 打撃機構の一実施形態における縦断面図である。 打撃機構の既知のパラメータに基づく浮動ピストンの変位経過である。 打撃機構の一実施形態における浮動ピストンの変位経過である。 打撃機構を備える他の手工具装置である。 打撃機構を備える他の手工具装置である。 打撃機構を備える他の手工具装置である。
各図中、明示されない限り、同一または機能的に等価な素子は、同一符号で示す。
図3は打撃手工具装置の一実施例としての電気駆動の空気圧式チゼルハンマー1を示す概略図である。他の図示しない実施例としては、ドリルハンマー、コンビハンマーが挙げられる。
装置ハウジング2内には、主駆動部3、駆動軸4、および打撃機構5を有する駆動系統を配設する。主駆動部3と駆動軸4との間の駆動伝達を、伝動装置7により切り替える。好適には、主駆動部3は、電気モータ、例えばユニバーサルモータまたはブラシレスモータとする。駆動軸4は、1Hz〜100Hzの範囲、例えば10Hz〜60Hzの範囲における回転数で回転させる。駆動軸4の回転運動を、打撃機構5によって、打撃軸線8に沿う周期的な打撃運動に変換する。工具ホルダ9に把持される工具は、打撃軸線8に沿う周期的な打撃により、チゼルハンマー1から打撃方向99に駆動される。チゼルハンマー1を加工材に押し付けることで、工具は、打撃方向99とは反対方向にチゼルハンマー1内に戻される。
図4に示すのは、打撃機構5の構造の一例である。
打撃機構5には、打撃軸線8に沿って可動である励起ピストン12および浮動ピストン13を設ける。図示の実施形態において、励起ピストン12および浮動ピストン13を、ガイド管10の壁11内を案内する。
ガイド管10の工具側の端部において、打撃子ガイド21内には打撃子20を配設する。打撃子20の工具側端部22は、工具ホルダ9に把持される工具8と接する。打撃子20の工具と反対側の端部23は、打撃子ガイド21からガイド管10の内部空間内に突入する。打撃作動の際に、打撃子20は、打撃子ガイド21の工具と反対側の端部24に当接する。この位置において、打撃子20の工具と反対側の端部23は、打撃機構5の打撃面27の位置を画定する.
上述のように、打撃子20は、中間子として、打撃機構5における浮動ピストン13と工具8との間に設けることができる。これにより、特に、装着する工具8の質量に左右されることなく打撃機構5を設計することが可能となる。このために、打撃子20は、工具8の典型的な質量よりも格段に重いものを選択することができる。
他の実施形態では、打撃子20は設けず、浮動ピストン13に、工具8の端面を直接打撃させる。この場合、端面は、打撃面27を構成する。工具8は、工具ホルダ9内で、できるだけ打撃機構5の方向に後退した状態に配置する。この位置において、工具8は打撃面を画定する。
励起ピストン12は、駆動軸4により、打撃軸線14に沿って起こる周期的な移動をする。駆動軸4はその回転軸線30の周りを回転し、この際、回転軸線30に偏心させて取り付けたクランクピン31を動かす。このクランクピン31は、ロッド32により励起ピストン12と連結する。励起ピストン12のストロークHは、励起ピストン12が打撃面27に最も近い場合の位置と、最も遠い場合の位置との間隔として定義される。励起ピストン12のストロークHは、回転軸線30からクランクピン31までの間隔(クランク半径)33により予め決定可能なものであり、これは、クランクピン31のクランク半径33のほぼ2倍に相当する。励起ピストン12の移動は周期的であり、偏心駆動部4の設計に基づいて、この運動は正弦曲線、または正弦曲線に近似した形状を描く。
励起ピストン12および浮動ピストン13は、これらの間にある気密の閉じた空間、即ち空気圧空間19を画定する。空気圧空間19の横断面積Aは、浮動ピストン13および励起ピストン12の横断面積にほぼ等しい。気密封止は、例えばシールリング15,16により達成される。励起ピストン12が打撃面27まで最大距離をとって浮動ピストン13の打撃面27に隣接する際に、空気圧空間19は、最大長さLを有する。
次に、浮動ピストン13の変位経過の簡単なモデルを、従来の打撃機構と本発明打撃機構5の実施形態による例に基づき詳述する。このモデルは、打撃機構5のパラメータを見出すためのものものであり、このモデルにおいて、浮動ピストン13は、打撃面27に対する打撃と、その後に生ずる打撃の励起ピストン12までの最小間隔との間で、少なくとも静止するまで制動されるか、またはその移動方向を転向する。
図5には、従来の長い打撃機構における、時間tの関数とした浮動ピストン13の変位経過100を示す。変位経過100は、アド−イニチオ(ad-initio)シミュレーションにより生成される。打撃機構のパラメータは、打撃周波数(頻度)f=14.5Hz、打撃子の質量m=2.119kg、浮動ピストンの質量m=1.248kg、ストロークH=0.094m;空気圧空間の最大長さL=0.204m、空気圧空間の横断面積A=0.0034m2、反発係数q=0.25、とする。励起ピストン12の変位経過101も同様に示す。図6には、本発明の一実施形態における短い打撃機構5の浮動ピストン13の変位経過200を示す。図5のパラメータと唯一異なるのは、空気圧空間の最大長さLであり、L=0.139mとする。
長い打撃機構の変位経過100は、変位経過100の転向点104,105により2つのフェーズ102,103に分けられる。第1転向点104は、浮動ピストン13から励起ピストン12までの間隔が最小となる際に現れる。第2転向点105は、浮動ピストン13の打撃面27に対する打撃の際に現れる。
第1転向点104付近の変位経過は、浮動ピストン13が移動する励起ピストン12との衝突として説明できる。励起ピストン12は駆動部に固定的に連結されているため、励起ピストン12の有効質量は無限大と見なされる。典型的な共振励起において、第1転向点104は、励起ピストン12の最大速度と一致する。したがって、第1転向点104後における浮動ピストン13の速度vは、ほぼ、次式で表され、v3は、第1転向点104前の速度を表す。
Figure 2010173065
浮動ピストン13が打撃子20または工具と衝突する際、浮動ピストン13の衝突後の速度vは、衝突前の速度vよりも小さい。これは、浮動ピストン12の運動エネルギーの一部が、打撃子20に伝達されるためである。速度v/vの速度比k(反発係数q)は、浮動ピストン13の質量m、打撃子20の質量m、および打撃要素の形状因子eにより、次式のように予め決定される。
Figure 2010173065
形状因子eの値は、0〜1の範囲における値、詳しくは、短く構成された打撃要素においては1に近い値、比較的長く構成された打撃要素においては0に近い値とする。速度比k(反発係数q)の値は、例えば0.05〜0.35である。例えば、打撃子の質量(m)対浮動ピストン(13)の質量(m)の比率m/mが1.2よりも大きい場合、反発係数(q)は例えば0.22としてもよく、他の場合には、反発係数(q)は0.12としてもよい。
第1フェーズ102および第2フェーズ103中に、空気圧空間19の容積Vは変化する。これに従って、空気圧空間19内の圧力pも変化する。外気圧(約1bar)と空気圧空間19内の圧力pとの圧力差に起因する力が浮動ピストン13に付加される。これにしたがって、浮動ピストン13は、双方の転向点104,105間で加速し、その速度v,vが上昇または低下する。
圧力pは、断熱特性曲線により見積もることができ、ここで、(p・V)κは一定であり、κ(カッパ)は比熱比(予想圧力領域が0.5〜10barである空気においては約1.4)を、Vは空気圧空間19の容積を表す。空気圧空間19内の圧力pが外気圧の通常圧力p(約1bar)にほぼ相当する場合の平均容積Vは、空気圧空間19の最大長さの半分に相応する、つまり浮動ピストン13から励起ピストン12までの間隔xは、x=L/2で表されることが理解される。
長い打撃機構では、空気圧空間の容積は、第1および第2フェーズ102,103で、容積Vと比較してごく僅かに変化する。これは、部分的には、最大長さLと比較してストロークHが短いことに起因する。それゆえ、外気圧pから最小限相違するのみであり、浮動ピストン13には僅かな力のみが付加する。長い打撃機構における、空気圧空間19の浮動ピストン13の運動への影響は、無視できるものである。第1フェーズ102中は速度vに、第2フェーズ103中は速度vに、ほぼ一定に保たれる。
同様に、浮動ピストン13および励起ピストン12は、第1転向点14に対して接するが、打撃面27から間隔x=L−(1/2)H+b離れて接する。ただし、bは、浮動ピストン13の長さとする。一周期、つまり時間f−1内において、浮動ピストン13が、距離L−(1/2)Hを、一回は第1速度vで、他の一回は第2速度vで移動するという極限条件下では、第1速度は次式で表される。すなわち、
Figure 2010173065
短い打撃機構5においてもまた、変位経過200は転向点204,205の双方を有し、これらは、励起ピストン13への最接近、およびこれに続く打撃面27に対する打撃として現れる。
第1フェーズ202中、浮動ピストン13は、長い打撃機構における場合と同様に第1転向点204から第2転向点205まで移動する。速度vは、ほぼ一定であり、およそv=2π・H・f+vと表せる。ここで、vは、第1転向点204直前の速度を表す。速度v=2f・(α−(1/2)H)の見積もりに関しては、打撃面27から第1転向点204までの移動が、およそ半周期((1/2)f−1)に起こることが分かる。
一方、短い打撃機構5の第2フェーズ203は、長い打撃機構の第2フェーズ103とは異なる態様を示す。浮動ピストン13の速度は0にまで制動され、図示の実施形態においては、浮動ピストン13の移動方向が逆転する。制動するよう作用する力は、浮動ピストン13と励起ピストン12との空気圧空間19を介した強い結合により生じる。
続いて、第2転向点205後の浮動ピストン13の速度vが、少なくとも0にまで制動されるような打撃機構5のパラメータを考察する。
制動力は、空気圧空間19の横断面積Aに作用する、空気圧空間19の外気圧に対する超過圧(p−p)から生じる。浮動ピストン13が励起ピストン12方向に移動することで、空気圧空間19の容積Vは減少し、これに伴い超過圧(p−p)が高まる。この圧力変化は、断熱変化特性曲線p・Vκ=p・V κに基づいて決定され得る。
典型的には、制動は、第2転向点205後の周期(T=(1/4)f−1)の1/4以内に起こる。この時間Tの期間中、励起ピストン12はゆっくりと動く。空気圧空間19内の圧力変化は、時間Tの期間中、浮動ピストン13の移動に左右される。時間Tの後、励起ピストン12は、浮動ピストン13の速度vよりも明らかに早い速度に達する。相対間隔は急速に大きくなり、すぐに(1/2)Lよりも大きくなる、このため浮動ピストン13は再び励起ピストン12の方向に加速する。
時間Tの期間中、励起ピストン12の位置x1は、ほぼ一定に、打撃面27に対して取り得る最小間隔(x1=L−H)と同じく、定数に近似すると推測される。時間Tの期間中における空気圧空間Vの容積は、V=A(L−H−v・t)と表すことができ、このとき速度vは、容積Vの算出において一定とされる。
時間Tにわたる制動力の積分が、第2転向点204後の浮動ピストン13の運動量(力積)、つまりv2・m が次式を満たすとき、浮動ピストン13は停止する。すなわち、
Figure 2010173065
上述の関係および、時間あたり一次まで展開すると、T=(Nf)−1とした場合、次式となる。すなわち、
Figure 2010173065
この不等式から分かるのは、横断面積A、ストロークH、の増大、および/または、浮動ピストン13の質量m、空気圧空間19の最大長さL、打撃周波数(頻度)fの減少は、打撃機構5を、浮動ピストン13の移動が静止状態になるまで制動しようとする傾向にある。
制動は、周期の1/4、すなわちT=(1/4)f−1内で生ずるという仮定すると、パラメータNは、好適には4より大きいものとする。
実施に際しては、打撃周波数(頻度)fおよび浮動ピストン13の質量mの選択は、狭い範囲で課するものとする。空気圧空間19の横断面積Aは、浮動ピストン13の形状および打撃特性と厳密に相関させる。しかし、他の外的条件により、空気圧空間19の最大長さLおよび励起ピストン13のストロークHを広く自由に選択することができる。
質量mが400gより大きい浮動ピストン13を備えた重量のある打撃機構5に関しては、そのほかの点においては典型的な、例えば大きい反発係数(q>0.2)などのパラメータは、例えば最大長さL対ストロークHの比をL/H<1.55となるように選択すると好適であり、質量mが400gよりも小さい軽量の打撃機構5の場合、上述の比はL/H<1.40となるように選択すると好適である。
打撃機構5は、好適には、第1転向点204と励起ピストン12の最高速度とが一致する、即ち、各時点における差が周期長さ(T=f−1)の2%よりも小さくなると、共振励起される。
共振励起に際しては、シミュレーションおよびプロトタイプの調査に裏付けされ、完全な制動は、第1転向点204後の時間T=(3/8)f−1内に起こることが示されている。時間Tの経過後、励起ピストンの速度はその最高値の70%にまで高まり、これにより、制動作用を行う超過圧力の加速作用を行う負圧への急激な減少を生ずる。
励起ピストン12は、打撃面27までの移動に、約、(1/8)f−1から(1/4)f−1の時間を必要とする。制動による制止は、(1/8)f−1から(1/4)f−1までの時間内に起こるため、Nの値は、少なくとも4、好適には6または8とする。共振励起のためには、打撃機構5のパラメータは、選択されたNと共に、上述の不等式に従って選定することができる。
さらに他の実施形態において、打撃機構5のパラメータは、打撃機構5内の浮動ピストン13が、第2転向点205の後で、浮動ピストン13が第1転向点204まで浮動する前に、さらにもう一回打撃面27に接触する(点206)ように選択することができる。また、浮動ピストン13の変位経過を長くすることで、打撃周波数(頻度)fを維持しながら速度を高めることが出来る。
浮動ピストン13が打撃面27まで戻されるためには、制動による抑制は制止するまで早期に行わなければならない。その後、浮動ピストンを打撃面27の方向に加速させるためには、十分長い時間にわたり、空気圧空間19内の超過圧は優勢でなければならない。た、これは、(2/6)f−1より小さい時間Tで達成されることが研究から判明している。励起ピストン12の速度は、時間T内には、その最大速度の50%にしか達しない。打撃機構5は、上記の不等式に沿って設計し、Nは5より大きく、好適には、8または10よりも大きく選択するものとする。パラメータNは、浮動ピストンの周期的移動(往復移動)中に2回目の打撃を行うために、8よりも大きく選択してもよい。
打撃機構の素子の配置は、多様な方法で成し得る。図7〜図9に示すのは、他の実施形態である。図4に示す打撃機構の設計に関して上述した規則や規定は、これらの打撃機構タイプに適用可能である。
1 チゼルハンマー
2 装置ハウジング
3 主駆動部
4 駆動軸
5 打撃機構
7 伝動装置
8 打撃軸線
9 工具ホルダ
10 ガイド管
11 壁
12 励起ピストン
13 浮動ピストン
19 空気圧空間
20 打撃子
21 打撃子ガイド
23 端部
24 端部
27 打撃面
30 回転軸線
31 クランクピン
32 ロッド
99 打撃方向
100 浮動ピストンの変位経過
101 励起ピストンの変位経過
102 フェーズ
103 フェーズ
104 第1転向点
105 第2転向点
200 浮動ピストンの変位経過
520 励起ピストン
522 偏心駆動部
523 偏心駆動部
530 ガイド管
531 偏心駆動部
569 浮動ピストン
580 空気圧空間
599 工具599
A 横断面積
H ストローク
L 最大長さ
t 時間

Claims (6)

  1. 打撃軸線(8)に沿って可動である浮動ピストン(13)、
    前記浮動ピストン(13)の前記打撃軸線(8)に沿う打撃方向(99)への移動を制限する打撃面(27)、
    前記浮動ピストン(13)の前記打撃軸線(8)に沿う前記打撃方向(99)と反対方向への移動を制限する励起ピストン(12)、
    前記浮動ピストン(13)と前記励起ピストン(12)との間の空気圧空間(19)、および、
    前記励起ピストン(12)を、前記打撃軸線(8)に沿ってストローク(H)で周期的に移動させ、これにより前記浮動ピストン(13)を、前記打撃面(27)と、前記励起ピストン(12)に最接近する位置との間で周期的に移動させるための駆動部(3)、
    を備える空気圧式打撃機構において、
    前記打撃機構が打撃作動中に、打撃周波数(f)を有する場合、前記浮動ピストン(13)の質量(m)、前記空気圧空間の横断面積(A)、前記空気圧空間の最大長さ(L)、前記励起ピストン(12)のストローク(H)、および反発係数(q)が、以下の不等式、すなわち
    Figure 2010173065
    を満たし、ただし 前記パラメータNの値を少なくとも4とし、pは外気圧力、κは空気圧空間(19)内の気体の等エントロピー係数を表すものとしたことを特徴とした、空気圧式打撃機構。
  2. 請求項1記載の空気圧式打撃機構において、前記最大長さ(L)対前記ストローク(H)のアスペクト比を1.55よりも小さく選択したことを特徴とする空気圧式打撃機構。
  3. 請求項1記載の空気圧式打撃機構において、前記浮動ピストン(13)の前記質量(m)が400gよりも大きい場合、前記アスペクト比は1.55よりも小さく選択し、浮動ピストン(13)の前記質量(m)が400gよりも小さい場合、前記アスペクト比を1.40よりも小さく選択したことを特徴とする空気圧式打撃機構。
  4. 請求項1記載の空気圧式打撃機構において、前記打撃子の質量(m)対前記浮動ピストン(13)の質量(m)の比m/mが、1.2よりも小さい場合、アスペクト比を1.40よりも小さく選択することを特徴とする空気圧式打撃機構。
  5. 請求項4記載の空気圧式打撃機構において、前記打撃子の質量(m)対前記浮動ピストン(13)の質量(m)の比m/mが、1.2よりも大きい場合、前記反発係数(q)を0.22と選択し、他の場合には、前記反発係数(q)は0.12と選択することを特徴とする空気圧式打撃機構。
  6. 請求項4または5記載の空気圧式打撃機構において、前記パラメータNを5よりも大きく選択したことを特徴とする空気圧式打撃機構。
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