JPS5856778A - 振動遮断型ハンドル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は振ｖＩＩｔＪ遮断型ノ・ンドル装置に係シ、特
にタイタンパー、ハンマードリルなどの手持式の振動性
機械に装着され、それら機械に生ずる有害振動がハンド
ル部たる握シ部材に伝達されるのを十分に遮断すること
ができる振動遮断型ハンドル装置に関する。

従来、タイタンノや一１電動ドリルなどの手持式の振動
性機械の防振対策は、主に振動性機械の振動源とハンド
ルとの間に、防振ゴムやばね等の弾性乃至弾発部材を介
設して振動を絶縁するというものであった。

しかしながら、このような方法では、タイタン・（−な
どのように、比較的に高周波数の激しい振動に対する振
動絶縁効果を期待できず、白ろう病などの振動災害を引
き起す有害振動の防止は困難であった。また、ある程度
の振動絶縁効果が得られたとしても、防振ゴムやぼね定
数の小さなばね等の介在によシ、操作が柔くなシ振動性
機械がふらついて適確な操作ができないという問題があ
った。

本発明は以上のような従来の問題点を有効に解決すべく
創案されたものである。

本発明の目的は、タイタンパ−１・・ンマードリル等の
振動性機械に実質上剛体的に連結されるにも拘わらず、
有害振動をほぼ完全に遮断することができる振動遮断型
ハンドル装置を提供することにある。

まず、本発明に係る装置の防振作用の理解を容易にする
ために、本発明の詳細な説明に先立ち、本発明の防振原
理を従来の振動絶縁器の防振原理と比較しつつ説明する
。

第１−には、従来の振動絶縁器の振動系の原理図を示す
。図中、１は上下方向に周波数ω、振幅Ｘ１で振動する
振動源である。振動源１には、ばね定数にの片持はり形
のばね２が連結され、ばね２の自由端部には質量Ｍのハ
ンドル３が設けられている。

振動源１が振動すると、この振動はばね２を介してハン
ドル３に伝えられ、ハンドル３は加振される。ハンドル
３の振幅をＸとするならば、振幅比Ｘ／Ｘ　ｉは周波数
ωの関数として次式で表わされる。

ここに、ω。＝〆［習であシ、）・ンドル３の固有振１
ｔｌＪ数である。（１）式の振動応答曲線は第３図の曲
線ａとなる。第３囚のグラフの横軸は、加振周波数ωと
固有振動数ω。との比（周波数比）λ＝−でωｎ 曲線ａよシ明らかなように、λが１より相当に大きくな
いと振幅比Ｘ／Ｘｉが小さくならない。つまシ、従来の
振動絶縁器では、加振周波数ωがかなシ高周波のものに
しか振動減衰効果が得られない。

また従来の振動絶縁器において、よシ低周波域のＫを小
さくするか、またはハンドル３の質量Ｍを大きくしなけ
ればならない。しかし、Ｋを小さくすると、振動源１に
対するハンドル３の操作が柔らかぐなシ、振動源１にふ
らつきが生じ、またＭを大きくすると装置が重くなって
しまうことになる。従って、従来の振動絶縁器では、防
振性と操作性とを兼ね備えることは不可能であることが
わかる。

次に本発明の振動系の原理図を第２図に示す。

本発明の振動系は、第１図に示す従来の振動絶縁器のば
ね２に質量ｍの衝撃グラフｅ型の重り４を取シ付けたも
のである。重シ４は、ケーシング５とケーシング５内に
ばね６を介して支承された振動質量体７からなシ、振動
質量体１はケーシング５のある周波数以上の振動で激し
く振動し、ケーシング５内壁面と衝突し得るように構成
されている。

第２図の本発明の振動系においては、質量Ｍのハンドル
３の振幅Ｘと加振点での振幅Ｘ４との振幅比Ｘ／Ｘｉは
次のようになる。

ｋは加振点から重シ４の取付点までのばね２のばね定数
であり、αはばね定数比でαく１の関係にある。またμ
はハンドル３の質量Ｍと重シ４の質ｆｍとの質量比であ
シ、μ＞ｌ（Ｍ＞ｍ）とする。

上記（２）式の振動応答曲線は、α＝０．５５．μ＝２
．５の場合には、第３図の曲線すとなる。曲線すは２個
の共振点λｌ、λ２（λｌ〈λ２）をもっている。曲線
ａと曲線すとの比較より明らかなように、λ＝３付近に
ある共振点λ２よりも高周波側では曲線すの振１ｎ遮断
特性は曲＃ａに比べ極めて優れていることがわかる。例
えば、λ＝１０において、曲線ａの振幅比が約１／１０
０であるのに対し、曲、＠ｂでは、その約１／１０のｌ
／１０００に振幅が減少している。

ところで、片持はシ形のばねの場合には、ばね定数には
、Ｋ＝　３Ｆ）／ｌ’　（Ｅ　：ヤング率、■：断面２
次モーメント、ｔ：ばねの長さ）となるから、α＝０．
５５（夕（０，８３）’）は重＃）４の取付点が加振点
から０．８２ｔの点にあたることになる。一方、共振点
λ２ができるだけ低周波側になるような最適値を数値計
算により求めた結果、α、μはそれぞれ０．５＜α（０
，５５，２（μく３程度がよいことが見出された。つま
り、ハンドル３の質量Ｍの１／２〜１／３の質量を有す
る重シ４を、加振点から約０，８ｔの位置に取り付けれ
ば、第３０の曲線すのような振動応答特性が得られる。

しかし、重シ４を取シ付けることによって、高周波側に
第２番目の共振点λ２のピークが現われ、振動源１の周
波数ωが変動して共振点λ２付近の領域に入ってくるこ
メがあシ、この対策が必要となる。ハンドル３の共振点
λ２は、重シ４の共振点でもあシ、重シ４は共振点λ２
で激しく振動することになる。従って、共振点λ２付近
で、重り４の振動質量体７は激しく振動し、振動質量体
７はケーシング５と繰シ返し衝突することとなる。

この振動質量体７とケーシング５との衝突によ広振動源
１からの振動エネルギーは、熱エネルギー（発熱）に変
換されて吸収され、共振点λ２における振動応答曲線す
のピークは取シ除かれる。更に、共振点２２以上の周波
数域では、重り４の振幅は小さなものとなシ、重り４の
ケーシング５と振動質量体７とは一体物として振動し、
第３図の曲線すとほぼ等しくなり、結局第４図に示すよ
うな優れた振動遮断特性を得ることができる。

以下には、本発明を、保線作業用として枕木の下の砂利
を突き固めるための振動機械であるタイタン・ぐ−に適
用した実施例を示す。

第５図において、８はその振動により砂利を突き固める
ための突き固め用板であシ、突き固め用板８は、これに
振動を与える駆動モータ９のモータケーシング１ｏに取
り付けられている。突き固め用板８とは反対側のモータ
ケーシング１ｏには、板ばね１１．１２がそれぞれ取Ｑ
付けられてｂる。

板はね１１のモータケーシング１ｏ取付基部は複数板の
板ばねによって構成され、また板ばね１２ハヒン１３を
介してモータケーシングｉｏに連結されている。また、
板ばね１１．１２は駆動モータ９からの振動を減衰させ
るべく、図示するように適宜に湾曲させて形成され、板
ばね１１．１２の先端部は、棒体１４の両端部側に設け
られたプラタン）１５．１６にビン１７．１８を介して
それぞれ連結されている。また棒体１４の一端部にはハ
ンドル部たる握シ部材１９が連設されている。

一方、板ばね１１のビン１７寄シの位置には、鋼製のケ
ーシング２ｏが設けられている。ケーシング２０は第６
図に拡大示するように、筒体状をなし、その両端開口部
は蓋部２０ｍ、２０ａにょつて覆われている。クー７７
グ２ｏ内には、鋼、製置柱状の振動質量体２１が設けら
れ、質量体２１は、その両端部と蓋部２０ｍ、２０″ａ
との間にそれぞれ圧縮状態で介設されたコイルばね２２
．２２の押圧力によシ支持されている。更に振動質量体
２１の両端部には、ばね受は部２１ｍ、２１ｍがまたこ
れらと対向する蓋Ｆｉ５２０＆、２０ｍにもばね受は物
２０ｂ、２０ｂがそれぞれ形成されている。

ケーシング２０と振動質量体２１とは、わずがな間隙を
隔てて離間しているが、ケーシング２０がある周波数以
上で振動すると、コイルばね２２の押圧力に打ち勝って
振動質量体２１は振動し、ケーシング２０の内壁面２０
ｃと衝突し得るように構成されている。

またケーシング２０外側には、これを板ばね１１に取シ
付けるための取付金具２３．２３が設けられておシ、ポ
ル）２４．２４によシ取付は金具２３．２３と締付は板
２５との間に板ばね１１を挾み付けてケーシング２０を
板はね１１に固定するようになっている。

次に本実施例の作用について述べる。

駆動モータ９の作動により突き固め用板８は激しく振動
し、砂利の中に、この振動する突き固め用板８を挿入す
ることによシ砂利は突き固められる。一方、駆動モータ
９の激しい振動は板ばね１１．１２を介して棒体１４に
伝達されるが、板ばね１１の基部は複数板の板ばねによ
ってモータケーシング１０に取シ付けられているため、
駆蛎モータ９からの振動エネルギーの大部分は板はね１
１に伝達され、板ばね１２先端部は、はとんど振動せず
、棒体１４及び握シ部材１９はピン１８乃至棒体１４先
端部を支点として上下に加振されることになる。

ところで、ここで、本実施例の振動系と第２図に、握り
部材１９がハンドル３に相当し、ケーシング２０、振動
質量体２１、コイルばね２２等が重り４に相当すること
がわかる。

従って、ケーシング２０、振動質量体２１、コイルばね
２２等の総質量と、ケーシング２０の板ばね１１上の取
シ付は位置とを上述した原理的説明における最適値に設
定するならば、第３因の曲線すの如き振動遮断特性が得
られる。更にケーシング２０の高周波数の振動に対して
、振動質量体２１は振動しケーシング２０と衝突を繰り
返すため、駆動モータ９からの原振部のうち握り部材１
９の共振周波数に当る振動エネルギーは、振動質量体２
１とケーシング２０との衝突による衝撃力によって振動
質量体２１及びケーシング２０に熱エネルギー（発熱）
として散逸される。従って、有害な原振部は握９部材１
９に伝達されることなく、最終的には、第４図に示すよ
うな極めて優れた振動遮断効果を得ることができること
となる。

なお、上記実施例においては、振動質量体２１は円柱状
であったが、これに限定されることなく剛体状の大きな
密度を有するものならばどのような形状でもよく、また
、ケーシング２０の形状も振動質量体２１の形状に応じ
てどのように変更してもよく、更に密閉状でなく適宜に
開口を設けてもよい。またコイルばね２２を板ばねに変
えるなど自由である。

以下には、第５図に示すタイタンパ−を用いて行なった
本発明装置の振動実験の結果を第７図（Ａ）。

（Ｂ）　Ｋ示す。第７（２）（Ａ）は、従来のように板
ばね１１に何も取ｐ付けない場合に握シ部材１９に伝達
される振動加速度を示し、また第７図（Ｂ）は、第５図
のようにケーシング２０等を取シ付けた場合の振動加速
度を示している。図より６明らかなように、本発明装置
による優れた振動遮断効果が見られ、有害な原振部はほ
とんど完全に遮断できることが確認された。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、タイ
タン・り−、ハンマードリル等の振動性機械に実質上剛
体的に連結されるにも拘らず、有害振動をほぼ完全に遮
断でき、／・ンドル部たる握り部材への伝達は極めて微
弱となシ、白ろう病などの振動災害を確実に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の振動絶縁器の振動系を示す原理図、第
２図は本発明の振動系を示す原理図、第３図は従来の振
動絶縁器の振動応答曲線及びそれに一体物の重シを付加
したときの振動応答曲線を示すグラフ、第４図は本発明
と等価な振動系の振動応答曲線を示すグラフ、第５図は
タイタ／−９−に本発明に係る装置を適用した一実施例
を示す正面図、第６図は第５図のＭ−Ｍ線矢視拡大断面
図、第７図（８，■）は、タイタンノｅ−の握シ部材に
伝達される振動加速度を、従来の場合と、本発明の実施
例の場合においてそれぞれ測定した測定結果を示すグラ
フである０図中、１．９は振動源（９は駆動モータ）、
２．１１は連結部材（２はばね、１１は板ばね）、３．
１９は握り部材（３は）・ンドル）　、５．２０はケー
シング、７，２１は振動質量体、６．２２は弾発部材（
６はばね、２２はコイルばね）である。 特許出願人南舘　　誠（ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 振動源に連結されこれよシ延出された連結部材と、該連
   結部材の先端部に設けられた握９部材と、上記連結部材
   に、上記握シ部材と振動源との間に位置させて介設され
   たケーシングと、該ケーシング内・Ｋ設けられ、ケーシ
   ングの振動によシケーシング内壁面と当接可能に弾発部
   材を介して支承された振動質量体とを備えたことを特徴
   とする振動遮断型ハンドル装置。