JPS5946749B2 - 振動遮断型ハンドル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は振動遮断型ノ・ンドル装置に係り、特に手持電
気グラインダ、電気ドリル、チェーンソー等の手持式振
動工具に生ずる振動がそのハンドル部に伝達されるのを
充分に遮断できると共に、これら振動工具の操作性を向
上し得る振動遮断型ハンドル装置に関する。

従来、電気ドリル、チェーンソー等の手持式振動工具の
ハンドルの防振対策としては、主に振動工具の振動源と
ハンドルとの間に防振ゴムを介設し、防振ゴムにより振
動を絶縁するという方法が採用されている。

しかしながら、防振ゴムを用いた場合には、振動速度に
比例する力がノ・ンドルに伝達されてしまい、白ろう病
などの労働災害を引き起こす有害振動を遮断することは
困難である。

更に、防振ゴムのような弾性部材を用いると、ハンドル
の操作が柔らかくなってしまい、この種振動工具に対し
て適確な操作ができず、また作業上、危険を伴うなどの
問題がある。

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り、本発明の目的は、ハンドル部を
形成する握り部材が実質上剛体的に振動体に連結される
にも拘わらず、有害振動をほぼ遮断し得、しかも極めて
軽量に作製できる振動゛遮断−・・ンドル装置を提供す
ることにある。

本発明は、ばねと重りとから成る多自由度振動系が励振
された際に、１個または複数個の振動の節、すなわち、
振幅がＯまたは極小となる点が存在することに着目し、
振動の節にハンドルの握り中心を位置させるよ□うに構
成して本発明を完成するに至ったものである。

本発明は、従来の防振ノ・ンドルの原理と異なる新しい
原理に基づいて案出されたものであるので、本発明の実
施例に先立ち、この発明の原理を、従来の防振理論と比
較しつつ説明する。

第１図は従来の防振方法の原理図である。

図中、１は振幅Ｕ’％周波数ωで振動する振動体であり
、振動体１と質量Ｍのハンドル２との間には、ばね定数
に′のばね３と減衰係数Ｃのダンパ４とが並列に介設さ
れている。

ここで、ばね３とダンパ４とは防振ゴムに相当するもの
である。

振動体１が撮動すると、この振動は、ばね３゜ダンパ４
を介してハンドル２に伝達されハンドル２は加振される
。

このときのハンドル２の振幅をＫ′とするならば、振幅
比Ｘ／Ｕ′の周波数特性は概略第２図の如くなる。

Ｘ’／Ｕ’が１より小さければ振動体１の振動は減衰さ
れてハンドル２に伝達されたこととなる。

従ってこの防振方法が有効な周波数領域は、ハンドル２
の固有振動数限定される。

逆に言えば、この防振方法によってを小さくするには、
Ｋ′を小さくするか、またはＭ′を大きくする必要があ
り、Ｋ′を小さくするとハンドル２の振動体１に対する
操作が柔らかくなってしまい、Ｍ′を大きくすればハン
ドル２０重量が重くなってしまうことになる。

このように上記従来の防振ハンドルにおいては、有効に
防振し得る周波数領域を低周波数まで拡大させることと
、ハンドルの軽量化及びその操作性の向上とは相反して
しまい、防振効果が高く、操作性に優れ且つ軽量な防振
ハンドルを作り出すことは、このような防振方法では本
質的に不可能であることがわかる。

次に、本発明の防振作用の原理を第３図乃至第５図に基
づいて説明する。

第３図には本発明に係る装置と同等な振動系が示されて
いる。

この振動系は、図中矢印で示す方向（上下方向）に振動
する振動体５に連結され振動方向に直交する方向（水平
方向）に張り出されたばね６と、その先端に取り付けら
れた重り７と、この重り７から上記ばね６の延長上に張
り出されたばね８と、その先端に取り付けられた重り９
とからなっている。

ばね６，８の上下方向のばね定数はそれぞれに、にであ
り、また重り７．９の質量はそれぞれ、Ｍ、ｍであると
する。

（なお、厳密には各重りがばねに及ぼす曲げモーメント
効果が存在するが、原理設問を簡明にするために、以下
ではこれを省略している。

）振動体５の型動変位Ｕをｕ＝ＵｓｉｎωＬとし、ばね
８上の任意の点における振動変位Ｘをｘ＝Ｘ ｓ ｉ
ｎ（ωＬ＋ψ）とすれば（ψは位相角）、これらの振幅
比Ｘ／Ｕは周波数ωの関数として次式で表わされる。

ただし、 である。

また、αは、第３図に示すように、重り９からの距離を
重り７と重り９との間の距離で規格化した距離であり、
αの範囲はＯ〈αく１となる。

上式において、Ω。

、ω０はそれぞれ重り７，９の固有振動数を、μは重り
７と重り９との質量比ｍ／Ｍである。

を振動体５の励振周波数ωに一致させれば（１）式の分
子は零となり、ばね８上の１点（図中、Ｂ点）における
振幅Ｘを零にすることができ、Ｂ点には振動の節が形成
されることになる。

第５図には、ω＝ωｄにおけるこの振動系の振動形態の
一例が概略的に描かれている。

（１）式の周波数特性の概要は第４図の実線に示すよう
になり、ωｄをほぼその中心として広い周波数領域Ａに
わたってＸ／Ｕが１以下となることがわかる。

本発明は、この振動の節にハンドルの握り中心を一致さ
せるものである。

一方、従来の動的吸振器においては、重り７がハンドル
であり、 ”、 （（，１）式においてα＝１）、重り
７に補助的に動的吸振器としてのばね８、重り９を付加
するもので、Ωζω 、μ（１に諸量を選定して重り７
を振動体５の振動から遮断しようとするものである。

しかしながら、この場合Ｘ／Ｕ〈１なる周波数領域が狭
く、しかも、振動体５の励振周波数ωがω。

から少し変動してしまうと防振効果が著しく低下してし
まう。

また、これを防（すなわちｍを大きくすれば）ハンドル
全体が重くなってしまうという欠点を有する。

本発明は、上記、従来の動的吸振器の概念を越えて進展
させたもので、その特色はＯ〈α〈１゜斑〉ω。

１μｍ１に、つまりＭ−ｍ、Ｋ＞ｋに選定することにあ
る。

このように選定すると、第４図に示すように、Ｘ／Ｕの
ωｄ近傍の変化は緩慢なものとなり、しかもＡで表わさ
れた領域が広くなるので、たとえ振動体５の励振周波数
ωにωｄからかなりの変動があっても充分にその振動を
遮断することができる。

またＭ＝ｍであるからハンドルを軽量化でき、更に、Ｋ
の値も大きくとれるので重り７を剛体的に振動体５に連
結できることになる。

次に、以上の原理に基づいてこれを具体化した本発明の
好適一実施例を第６図に従って述べる。

図において、１０は、上下方向に振動する振動工具のケ
ーシング等の振動源たる振動体であり、振動体１０にそ
の一端が埋め込まれ溶接されて堅固に連結されると共に
、他端の自由端を水平方向に張り出して第１の片持はり
形ばね１１が設けられている。

このばね１１の先端には円柱状の第１の質量体１２が設
けられ、さらに、この質量体１２から上記ばね１１の延
長線上になるように伸張させて第２の片持はり形ばね１
３が設げられている。

第２の片持はり形ばね１３の先端には円筒状の第２の質
量体１４が設けられ、質量体１４はばね１３に沿ってス
ライド可能に構成されている。

また、第１の質量体１２から延出され、第２の片持はり
形ばね１３及び第２の質量体１４から離間しつつ、これ
らを覆う有底筒体状の握り部材１５が設げられている。

次に本実施例の作用について述べる。

振動体１０が振動すると、その振動は第１の片持はり形
ばね１１を介して第１の質量体１２に伝達され質量体１
２が振動する。

さらに、第１の質量体１２の振動は、第２の片持はり形
ばね１３を介して第２の質量体１４に伝達されて質量体
１４が振動する。

また第１の質量体１２の振動は握り部材１５へも伝達さ
れる。

ところで、本実施例では、第１の片持はり形ばね１１の
上下方向のばね定数は、第２の片持はり形ばね１３のそ
れよりも相当に大きく形成されており、第１の質量体１
２は振動体１０に実質上剛体的に連結されているとみな
せる。

また、第１の質量体１２の質量と第２の質量体１４の質
量とは、はぼ等しく設定され、握り部材１５の質量はそ
れらより可成り軽量に作製されている。

従って、本実施例を上記第３図の振動系と比較すると、
本実施例の片持はり形ばね１１．１３は上記ばね６゜８
に、また本実施例の質量体１２．１４は上記重り７．９
にほぼ相当することがわかる。

従って、第２の片持はり形ばね１３上のある点には、第
３図のＢ点に相当する振動の節が形成され、軽量に作製
された握り部材１５中央部の握り中心１５ａか、はぼこ
の振動の節と一致することとなり、上述した原理的な説
明からも明らかなように、握り部材１５の握り中心１５
ａには振動体１０からの振動は、はとんど遮断されるこ
とになる。

更に、第１の質量体１２と第２の質量体１４との質量は
ほぼ等しくてよいため、本発明に係るハンドル装置は極
めて軽量に作製できる。

また、第２の質量体１４を第２の片持はり形ばね１３に
沿ってスライドさせることにより、振動の節の位置を調
整することができる。

なお、上記実施例において、握り部材１５の形状は第２
の質量体１４が振動しても接触ないし価突しないように
離間されていればよく、適宜箇所に開口部を設けてもよ
い。

また、第１の片持はり形ばね１１と振動体１０あるいは
第１の質量体１２との連結部等の連結手段としては溶接
に限らず、ねじ止め等でも勿論よい。

また尚、第２の片持はり形ばね１３及び握り部材１５は
振動体１０に対して水平な平面上に屈曲させて形成して
もよい。

具体的な実症例として、試作した本発明のハンドルを市
販されている２種類の手持電気グライダに取り付けて実
癩した振動実験の結果を第７図及び第８図に示す。

この試作されたハンドルは、上記実施例において、第１
の片持はり形ばね１１に直径６ｍｍのピアノ線（その有
効長さ１０朋）を、第２の片持はり形ばね１３に直径４
．５ｍｒｎｃｒｖピアノ線（その有効長さ６０ｍｍ）を
用い、且つ第１及び第２の質量体１２．１４の質量をも
とに１００ｇとして作製したものである。

第７図には、手持電気グラインダとして、商品名東芝製
ＤＧ−１２５８型、第８図には商品名ミタケ製ＡＧ−１
８ＯＡを採用した例が示され、それら手持電気グライン
ダに従来の標準のバンドルと本発明のバンドルとを取り
付けたときに伝達される振動の加速度信号がそれぞれ示
されている。

実験条件としては、すべて空転時に測定したもので、ま
た測定点はバンドル先端より１０ｃｍ内側の点であり、
第７図ａ、第８図ａにはバンドルの左右動方向の加速度
振動を、また第７図ｂ、第８図すにはバンドルの上下動
方向の加速度振動が示されている。

第７図、第８図中、横軸は時間、縦軸は加速度であり、
Ｇは重力加速度である。

どちらの場合にも、図示するように本発明のバンドルに
よる顕著な振動遮断効果が見られ、上下動方向、左右動
方向のどちらに対しても本発明のバンドルによって加速
度振幅が１１５程度に軽減されていることがわかる。

以上の説明から明らかなように本発明によればバンドル
部たる握り部材が実質上剛体的に手持式振動工具等の振
動体に連結されるにも拘わらず、白ろう病などを引き起
こす有害振動をほぼ完全に遮断でき、さらに振動体の振
動数に変動があってもかなりの範囲てわたって振動遮断
効果があり、しかも軽量且つ小型に作製できる等の優れ
た効果も発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の防振方法に係る振動モデルを示す図、第
２図は第１図の振動モデルにおいて、振動体の振幅とバ
ンドルの振幅との振幅比の周波数特性を示すグラフ、第
３図は本発明に係る装置の振動系とほぼ等価な振動系を
示す図、第４図は第３図の振動系において、振動体の振
幅とばね８上の１点における振幅との振幅比の周波数特
性を示すグラフ、第５図は第３図の振動系において、振
動体の周波数がω−ωｄのときの振動形態の一例を示す
図、第６図は本発明に係る装置の一実施例を示す概略縦
断面図、第７図、第８図は市販の２種類の手持電気グラ
インダに本発明のバンドルと従来の標準のバンドルとを
それぞれ取り付けたときにバンドルに伝達される振動加
速度を示すグラフである。 図中、１０は振動体、１１は第１の片持はり形ばね、１
２は第１の質量体、１３は第２の片持はり形ばね、１４
は第２の質量体、１５は握り部材である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 振動体に連結され振動体の振動方向に対して直交す
   る方向に延出された第１の片持はり形ばねと、該片持は
   り形ばねの先端部に設けられた第１の質量体と、該質量
   体に連結され上記振動体の振動方向に対して直交する方
   向に延出された第２０片持はり形ばねと、該第２の片持
   はり形ばねの先端部に設けられた第２の質量体と、上記
   第１の質量体から延出され上記第２０片持はり形ばねと
   離間しつつこれを覆うように設けられた握り部材とを有
   し、上記第１の片持はり形ばねの上記振動体の振動方向
   に対するばね定数を上記第２の片持はり形ばねのそれよ
   りも大きく設定し、且つ上記第１の質量体と第２の質量
   体との質量をほぼ等しく設定したことを特徴とする振動
   遮断型ハンドル装置。