JP4815362B2 - 衝撃式作業工具 - Google Patents
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Description
本発明の衝撃式作業工具の好ましい形態によれば、ウェイトと弾性要素をバネマス系モデルとみなした場合の共振周波数が、打撃子によってハンマ作動部材に加えられる打撃周波数の1/2以上となるように構成したことにより、ハンマ作動部材から伝達される反力で後方へと移動されたウェイトを、打撃子による次回の打撃動作が行われる前の時点で元の反力伝達位置まで戻すことができる。このため、打撃子の1打撃ごとにウェイトおよび弾性要素を確実に作動することができることになり、これにより振動低減性能を向上することができる。
ハンマ作業時において、ハンマ作動部材に生ずる跳ね返りによる反力がウェイトに伝達されることで、当該ウェイトには応力波が発生する。本発明によれば、上記のように構成したことにより、ウェイトに生じた応力波を粘弾性部材の変形によって吸収することができる。このため、弾性要素がバネによって構成される場合において、応力波がバネに伝達することによって生ずる当該バネのサージングを防止し、保護することができる。
また本実施の形態によれば、被加工材からの反力を、ハンマビット119およびインパクトボルト145を経て筒状ウェイト163に伝達する構成である。このため、被加工材からの反力が、経路途中で分散することなく筒状ウェイト163に集中的に伝達されることになる。これによって、筒状ウェイト163への反力の伝達効率が高くなり、衝撃吸収機能を高めることができる。
試験結果が図5に示される。図5はウェイト163の質量に対する跳ね返り加速度(反力)の変化を示したものであり、横軸にウェイト163の質量がストライカ143との質量比で示され、縦軸に跳ね返りピーク加速度比がウェイト163およびコイルバネ165なしの場合を100(パーセント)として示されている。試験結果によれば、ウェイト163の質量を、ストライカ143に対する質量比で約4割にした場合に、打撃時の跳ね返りの反力によるピーク加速度値が概ね1割ほど低減し、またウェイト163の質量を、ストライカ143に対する質量比で約8割に設定した場合に、打撃時の跳ね返りの反力によるピーク加速度値が概ね5割ほど低減することが分かった。さらにはウェイト163の質量を、ストライカ143の質量の約2倍(ストライカ143に対する質量比で約20割)に設定したときは、打撃時の跳ね返りの反力によるピーク加速度値が概ね6割ほど低減し、より高い振動低減効果が得られることが分かった。なおこの試験では、さらにこのような大きな振動低減効果が得られる値以上においても、それ程ピーク加速度値が変化せず、優れた振動低減効果が持続することが分かった。
試験の結果、ウェイト163の質量比が0、すなわちウェイト163およびコイルバネ165なしの場合、図6に示すように、加速度は240(m/s2)前後の大きな値を示している。質量比が0.36では、図7に示すように、加速度が170(m/s2)前後まで減少することを確認できた。また質量比が0.79では、図8に示すように、加速度が100(m/s2)前後まで減少することを確認できた。また質量比が2.0では、図9に示すように、加速度が60(m/s2)前後まで減少することが確認できた。
ストライカ143の打撃周波数をf0[HZ]、打撃周期をT0[s]とすると、
f0=1/T0・・・(1)
となる。またウェイト163とコイルバネ165をバネマス系モデルとみなした場合において、ウェイト163の質量がm[kg]、コイルバネ165のバネ定数をk[N/m]とするバネマス系モデルの共振周期をT[s]とすると、当該バネマス系モデルの共振時の角速度ωは、
ω=√(k/m)=2π/T [rad/s]・・・(2)
となる。またバネマス系モデルの共振周期とストライカ143の打撃周期との関係より、
T/2<T0・・・(3)
式(2)よりT=2π√(m/k)を式(3)に代入すると、
π√(m/k)<T0・・・(4)
打撃周期T0、バネ定数k、質量mは、それぞれ正数なので、式(4)を二乗して、
π2m/k<T0 2
k>π2m/T0 2=π2mf0 2・・・(5)
となる。
ゆえに、バネ定数が満たす条件は
k>π2mf0 2・・・(6)
したがって、式(6)を満たすようにコイルバネ165のバネ定数を設定することにより、ウェイト163およびコイルバネ165が正常に機能するように構成することができる。
103 本体部(工具本体)
105 モータハウジング
107 ギアハウジング
109 ハンドグリップ
109a 回動軸
109b 弾性バネ
111 駆動モータ
113 運動変換機構(駆動機構)
115 打撃要素
117 動力伝達機構
119 ハンマビット(ハンマ作動部材)
119a 頭部周縁部
121 駆動ギア
123 被動ギア
125 クランク板
126 偏心軸
127 クランクアーム
128 連結軸
129 ピストン
131 伝達ギア
133 伝達軸
134 小ベベルギア
135 大ベベルギア
137 ツールホルダ
141 シリンダ
141a 空気室
143 ストライカ
145 インパクトボルト(ハンマ作動部材)
145a 大径部
145b 小径部
145c テーパ部
151 位置決め部材
153 ラバーリング
155 前金属座金(介在物)
157 後金属座金
159 スペーサ
163 筒状ウェイト(ウェイト)
164 ゴムリング(粘弾性部材)
165 コイルバネ(弾性要素)
167 バネ受リング
169 ストッパ
Claims (3)
- 工具本体と、
前記工具本体の先端領域に配置されるとともに、長軸方向に直線運動することで被加工材に対して所定のハンマ作業をするハンマ作動部材と、
前記工具本体の長軸方向に直線運動することで前記ハンマ作動部材に打撃作用を加える打撃子と、
前記ハンマ作動部材が前記被加工材にハンマ作業をする際に、前記ハンマ作動部材と直接に当接した状態に置かれるか、または硬質金属製の介在物を介して前記ハンマ作動部材と当接した状態に置かれるところの反力伝達位置において、前記ハンマ作動部材からの反力が伝達されるウェイトと、伝達された反力によって前記反力伝達位置から後方へと移動する前記ウェイトに押されて弾性変形し、これによって当該ウェイトに伝達された反力を吸収する弾性要素と、を有し、
前記ウェイトと前記弾性要素をバネマス系モデルとみなした場合の共振周波数が前記打撃子によって前記ハンマ作動部材に加えられる打撃周波数の1/2以上となるように構成されていることを特徴とする衝撃式作業工具。 - 請求項1に記載の衝撃式作業工具であって、
前記弾性要素は、コイルバネによって構成され、
前記コイルバネのバネ定数kが、円周率をπ、前記ウェイトの質量をm、前記打撃子による前記ハンマ作動部材の打撃周波数をf0としたとき、
k>π2mf0 2の式を満たすように設定されていることを特徴とする衝撃式作業工具。 - 請求項1または2に記載の衝撃式作業工具であって、
前記ウェイトと前記弾性要素との間には、前記ハンマ作動部材の反力が前記ウェイトに伝達されることで当該ウェイトに生じる応力波を吸収する粘弾性部材が配置されていることを特徴とする衝撃式作業工具。
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