WO2005105386A1

WO2005105386A1 - 作業工具

Info

Publication number: WO2005105386A1
Application number: PCT/JP2005/007929
Authority: WO
Inventors: Hiroki Ikuta
Original assignee: Makita Corporation
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2005-11-10
Also published as: US20080029282A1; EP1779979A1; JP4659737B2; EP1779979B1; US7604071B2; JPWO2005105386A1; EP1779979A4

Abstract

【課題】　作業工具における制振性を一層向上するのに資する技術を提供する。【解決手段】　先端工具と、先端工具を直線状に駆動させ、これによって当該先端工具に所定の加工作業を遂行させる第１の作動機構と、先端工具による加工作業時の制振を行う動吸振器１５１と、を有する作業工具。動吸振器は、複数の弾性要素１５７による付勢力が対向状に作用した状態で直線運動可能に構成されるウェイト１５３を有し、当該ウェイトは、複数の弾性要素のうちの少なくとも一方の弾性要素を機械的に加振する第２の作動機構１１６により、当該弾性要素を介して駆動される。

Description

明細書

作業工具

技術分野

[0001] 本発明は、ハンマゃノ、ンマドリル等のように先端工具を直線状に駆動する作業ェ具における制振技術に関する。

背景技術

[0002] 特開昭 52— 109673号では、制振装置が設けられた電動ハンマの構成が開示されている。この従来の電動ハンマでは、本体ハウジングの下方側であってモータハウジングの前方をなす領域に、当該本体ノ、ウジング (およびモータハウジング）と一体状に防振室を形成するとともに、この防振室内に動吸振器を収容する。そしてハンマ駆動の際に生じるハンマ長軸方向への強い振動が当該動吸振器によって吸振されるように構成される。

[0003] 上記動吸振器は、弾性要素による付勢力が作用した状態で配置されたウェイトが、当該動吸振器に入力される振動量の大きさに応じて駆動されることで制振作用を奏する。すなわち動吸振器は、発生した振動量に応じて制振量が決定されるという受動的な性格を有する。ところで、実際の加工作業においては、作業者が作業工具を被加工材側に強く押圧した状態で作業を行なうといったように、工具ビットに被加工材側からの負荷が相当程度作用するため制振の要請が高いにもかかわらず、動吸振器に入力される振動量が抑制されてしまう場合がある。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 本発明は、力かる点に鑑みてなされたものであり、作業工具における制振性を一層向上するのに資する技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 上記課題は各請求項に記載の発明によって解決される。

本発明によれば、先端工具と、前記先端工具を直線状に駆動させ、これによつて当該先端工具に所定の加工作業を遂行させる第 1の作動機構と、弾性要素による付勢力が作用した状態で直線運動するウェイトを介して、前記先端工具による加工作業時の制振を行う動吸振器と、前記弾性要素を機械的に加振し、これによつて前記ゥイトを強制的に駆動する第 2の作動機構を有することを特徴とする作業工具が構成される。

[0006] 先端工具は、典型的には、被加工材にハンマ加工作業やノヽンマドリル加工作業をカロえるハンマビット、あるいは被加工材に切断加工作業を加える鋸刃等で定義される。

[0007] 本発明では、受動的な制振機構である動吸振器につき、そのウェイトを、第 2の作動機構によって積極的に駆動させる。従って、作業工具に作用する振動の大小によらず、動吸振器を定常的に作動させることが可能となり。この結果、動吸振器に入力される振動量が小さぐ当該動吸振器が十分に作動しないような作業態様においても、十分な制振機能を確保することが可能な作業工具が提供されることとなった。

[0008] 特に本発明によれば、第 2の作動機構が、ウェイトに付勢力を作用する弾性要素を機械的に加振する構成を採用したことにより、加振のタイミングを適宜調整して、ゥェイトの直線動作の位相を自由に設定することができる。従って、ウェイトの駆動タイミングを、先端工具による加工作業時における衝撃力の発生タイミングに対応させ、動吸振器による制振を最適化することができる。

[0009] なお動吸振器においては、単一の弾性要素がウェイトに付勢力を作用してもよい。

また複数の弾性要素がウェイトに付勢力を作用してもよい。後者の場合、少なくとも一つの弾性要素が機械的に加振されれば足りる。

[0010] 動吸振器については、当該動吸振器の動作が安定するような特定の減衰特性を有する構成としてもよい。具体的には、動吸振器は、第 2の作動機構による加振周波数の所定周波数領域においてウェイトの振幅が規定振幅範囲内で変動するとともに、当該所定周波数領域においてウェイトの第 2の作動機構との間の位相差が規定位相差範囲内で変動するような減衰特性が付与される。換言すれば、第 2の作動機構による加振周波数の所定周波数領域にぉ、て、ゥヱイトの振幅及び位相差の変化の度合いが規定範囲内に収まるようにするのが好ましい。そして、加振周波数の所定周波数領域が、往復作動式工具の製造上や使用上のバラツキを考慮した実際の動作周波数領域を包含する場合に、動吸振器による制振が有効となる。このような構成は、特に、動吸振器における弾性要素の弾性係数のバラツキ、ウェイトの質量誤差、動作周波数のノツキ等といった製造上 ·使用上の誤差を適切に丸め込むのに有効である。

発明を実施するための最良の形態

[0011] (第 1の実施形態）

以下、本発明の第 1の実施形態につき、図 1〜図 3を参照しつつ詳細に説明する。本発明の実施の形態では、作業工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。図 1は第 1の実施形態に係るハンマドリルの全体構成を概略的に示す側断面図である。図 1に示すように、本実施の形態に係るハンマドリル 101は、概括的に見て、ハンマドリル 101の外郭を形成する本体部 103、当該本体部 103の先端領域にツールホルダ 137を介して着脱自在に取付けられたハンマビット 119を主体として構成される。ハンマビット 119は、本発明における「先端工具」に対応する。

[0012] 本体部 103は、駆動モータ 111を収容したモータハウジング 105と、第 1運動変換機構 113、動力伝達機構 114および第 2運動変換機構 116を収容したギアハウジング 107と、ストライカ 143およびインパクトボルト 145からなる打撃要素 115を収容したノレル部 117と、ハンドグリップ 109とによって構成されている。駆動モータ 111の回転出力は、第 1運動変換機構 113によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素 115に伝達され、当該打撃要素 115を介してハンマビット 119の長軸方向（図 1における左右方向）への衝撃力を発生する。また駆動モータ 111の回転出力は、動力伝達機構 114によって適宜減速された上でハンマビット 119に伝達され、当該ハンマビット 119が周方向に回転動作される。更に駆動モータ 111の回転出力は、第 2運動変構 116によって直線運動に変換された上で、後述する動吸振器 151に対し当該動吸振器 151を強制加振する駆動力として入力される。上記の第 1運動変構 113は、本発明における「第 1の作動機構」に対応し、第 2運動変換機構 116は、本発明における「第 2の作動機構」に対応する。

[0013] 第 1運動変換機構 113は、駆動モータ 111により水平面内にて回転駆動される駆動ギア 121、当該駆動ギア 121に嚙み合い係合する被動ギア 123、当該被動ギア 1 23と一体に水平面内にて回転するクランク板 125、当該クランク板 125の回転中心から所定距離偏心した位置に一方の端部が偏心軸 126を介して遊嵌状に連接されたクランクアーム 127、当該クランクアーム 127の他端部に連結軸 128を介して取り付けられた駆動子としてのピストン 129を主体として構成される。上記のクランク板 12 5、クランクアーム 127、ピストン 129によってクランク機構が構成され、このクランク機構は本発明における「第 1の駆動機構部」に対応する。

[0014] 一方、動力伝達機構 114は、駆動モータ 111によって駆動される駆動ギア 121、当該駆動ギア 121に嚙み合、係合する伝達ギア 131、当該伝達ギア 131と同軸に配置され、過負荷遮断用の滑りクラッチ 132を介して伝達ギア 131とともに水平面内にて回転される伝達軸 133、当該伝達軸 133に設けられた小べベルギア 134、当該小ベベルギア 134に嚙み合!、係合する大べベルギア 135、当該大べベルギア 135とともに鉛直面内にて回転されるツールホルダ 137を主体として構成される。なおハンマドリル 101は、ハンマビット 119に対し長軸方向への打撃力のみをカ卩えて被力卩ェ材の加工作業を行う、いわゆるハンマカ卩工作業と、長軸方向への打撃力と周方向への回転力とを加えて被加工材の加工作業を行う、いわゆるハンマドリル作業とを適宜切り替えて遂行できるように構成される。

[0015] 打撃要素 115は、ピストン 129とともにシリンダ 141のボア内壁に摺動自在に配置されたストライカ 143と、ツールホルダ 137に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ 143の運動エネルギをハンマビット 119に伝達するインパクトボルト 145を主体として構成される。ストライカ 143は、本発明における「打撃子」に対応する。

[0016] 本実施の形態に係るハンマドリル 101には、図 2および図 3に示すように、本体部 1 03に連接された動吸振器 151が設けられている。図 2および図 3は、動吸振器 151と当該動吸振器 151を強制的に加振する第 2運動変換機構 116を示す平断面図である。動吸振器 151は、本体部 103、具体的にはギアハウジング 107に一体状に形成された筒体 152と、当該筒体 152内に配置されたウェイト 153と、ウェイト 153の左右に配置された付勢パネ 157を主体として構成される。付勢パネ 157は、本発明における「弾性要素」に対応する。付勢パネ 157は、ウェイト 153が筒体 152の長軸方向（ハンマビット 119の長軸方向）に移動する際にウェイト 153に対向状の弹発カを付与する。なお筒体 152内のウェイト 153の左右両側部に形成される作動室 156 (図 2では、左右それぞれの各作動室を 156a, 156bとして示している）は、筒体 152の壁に設けた開口 152aあるいは通気孔 152bを経て動吸振器 151外に連通される構成とされる。

[0017] またウェイト 153には、大径部 154および小径部 155が連接状に形成されており、両者の外形や長軸方向長さ等を選択することにより、ウェイト 153の設計寸法を適宜調整することが可能であり、全体としてウェイト 153のコンパクトイ匕を図ることが可能である。さらにウェイト 153がその移動方向に長尺状に形成されること、および小径部 1 55の外周部が付勢パネ 157の内周に密接状に接することにより、ウェイト 153がハンマビット 119の長軸方向に移動動作する際の動作を安定ィ匕することが可能とされている。

[0018] また動吸振器 151は、ハンマビット 119の移動線を跨いで左右両側に配置されている。なお本実施の形態における動吸振器 151は、その筒体 152が本体部 103 (ギアハウジング 107)に一体状に設けられているが、これを本体部 103から取り外し自在に構成してもよい。

[0019] 第 2運動変構 116は、ウェイト 153を強制的に加振することにより、動吸振器 15 1を積極的に駆動するための手段として備えられる。第 2運動変構 116は、図 2 および図 3に示すように、第 1運動変換機構 113における被動ギア 123 (図 1参照）に形成された偏心軸部 161、当該偏心軸部 161の回転によってハンマビット 119の長軸方向に直線状に往復移動される連接板 163、当該連接板 163とともに直線状に移動して付勢パネ 157に加振力を入力する摺動子 167を主体に構成される。上記の偏心軸部 161および連接板 163によってクランク機構が構成され、このクランク機構は本発明における「第 2の駆動機構部」に対応する。

[0020] 偏心軸部 161は、被動ギア 123の回転中心に対して所定距離偏心した位置を中心とする円形状に形成されている。連接板 163は、偏心軸部 161に長円孔 162を介して係合するとともに、ギアハウジング 107に設けられた複数本のガイドピン 165によつて直線状に移動するよう案内される。また連接板 163の移動方向と交差する方向の両側面には、それぞれ側方に突出する連係部 164が設けられており、各連係部 164 は、動吸振器 151の筒体 152の壁に設けた開口 152aを通して筒体 152内に突入されるとともに、当該筒体 152内に配置された摺動子 167の係合凹部 168に係合されている。摺動子 167は、一方の付勢パネ 157の一端 (筒体側端部）を支持するとともに、筒体 152の長軸方向に摺動自在に収容されている。

[0021] 上記のように構成されるハンマドリル 101の作用について説明する。図 1に示す駆動モータ 111が通電駆動されると、その回転出力により、駆動ギア 121が水平面内にて回動動作する。すると、駆動ギア 121に嚙み合い係合される被動ギア 123を介してクランク板 125が水平面内を周回動作し、これによつてクランクアーム 127が同じく水平面内を揺動しつつハンマビット 119の長軸方向に移動し、当該クランクアーム 127 の先端に取り付けられたピストン 129がシリンダ 141内を直線状に摺動動作される。ピストン 129の摺動動作に伴うシリンダ 141内の空気パネの作用により、ストライカ 14 3はピストン 129の直線動作速度よりも高速でシリンダ 141内を直線運動する。ストライカ 143は、インパクトボルト 145に衝突することで、その運動エネルギをノヽンマビット 119へと伝達する。ハンマドリル 101がハンマドリルモードで駆動されるときは、駆動モータ 111の回転出力によって回転される駆動ギア 121に嚙み合い係合する伝達ギァ 131、伝達軸 133および小べベルギア 134がー体状に水平面内にて回転動作する。すると、小べベルギア 134に嚙み合い係合する大べベルギア 135が鉛直面内にて回転し、この大べベルギア 135とともにツールホルダ 137およびこのツールホルダ 137にて保持されるハンマビット 119がー体状に回転される。力べして、ハンマドリルモードでの駆動時には、ハンマビット 119が長軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行ヽ、被加工材にハンマドリル加工作業を遂行する。

[0022] なおハンマドリル 101がハンマモードで駆動されるときは、動力伝達系の途中、具体的には、大べベルギア 135とツールホルダ 137間に設けられるクラッチ機構 136が遮断される。すなわち、ハンマモードでの駆動時には、ハンマビット 119が長軸方向

ヽ、被加工材にハンマ加工作業を遂行する。

[0023] 上記のようにハンマビット 119が駆動される際に発生する衝撃的かつ周期的な振動に対しては、本体部 103に設けられた動吸振器 151が制振機能を奏する。すなわち、ハンマドリル 101の本体部 103を、所定の外力（振動）が作用する制振対象体として見立てた場合、当該制振対象体である本体部 103に対して、動吸振器 151における制振要素であるウェイト 153および付勢パネ 157が協働して受動的な制振を行なう

[0024] 本実施の形態では、ハンマドリル 101の駆動時において、被動ギア 123の偏心軸部 161が水平面内にて回転動作を行うことに伴、、当該偏心軸部 161に係合して、る連接板 163がハンマビット 119の長軸方向に直線状に往復駆動される。そして一方向への移動時 (本実施の形態では、ハンマビット 119に近づく方向への移動時）に、摺動子 167を移動させて付勢パネ 157を加圧し、これによつてウェイト 153を当該付勢パネ 157の加圧方向へと移動させる。すなわち、動吸振器 151のウェイト 153を積極的に駆動する。

[0025] 本実施の形態では、偏心軸部 161と連接板 163とによって構成されるクランク機構を介してパネ受部材としての摺動子 167を駆動し、ウェイト 153を強制加振する構成としている。このため、ストライカ 143がインパクトボルト 145に衝突して衝撃力をノヽンマビット 119に作用させるように直線運動する際、動吸振器 151のウェイト 153が、実際の設計上においては、ストライカ 143に対向して反対方向へ直線運動するように、当該ウェイト 153の駆動タイミング、すなわち、クランクの位相を調整することができる。このため、ハンマドリル 101に生じる振動を効率的に抑制することができる。

[0026] なお本実施の形態では、ピストン 129がストライカ 143に向力つて移動動作するタイミングに対し、空気パネが作用するのに必要な圧縮時間あるいはストライカ 143の慣性力等のため、当該ストライカ 143が実際にインパクトボルト 145に向力つて直線運動を開始するタイミングが若干遅れることとなる。従って、動吸振器 151のウェイト 153 を強制加振するべぐ摺動子 167によって付勢パネ 157を加圧するタイミング、すなわちウェイト 153に対し加振力を入力する時期については、上記のような遅れを十分に考慮した上で設定することが好まし、。

[0027] また本実施の形態では、作動室 156が定常的に外部と連通し空気が自由に流出入できる構成のため、ウェイト 153がストライカ 143と対向するように直線運動するに際し、当該ウェイト 153の直線運動が妨げられることがない。

[0028] 本実施の形態によれば、振動を受動的に抑制する機構である動吸振器 151にっき、当該ウェイト 153を、第 2運動変換機構 116によってストライカ 143の直線運動と対向するように積極的に直線運動させる。従って、ハンマドリル 101に作用する振動の大小によらず、動吸振器 151を定常的に作動させることが可能となる。換言すれば、動吸振器 151のウェイト 153にっき、あた力も運動変換機構によって能動的に駆動動作されるカウンタウェイトのように用いることが可能とされる。

[0029] 特に、ウェイト 153に付勢力を作用する付勢パネ 157を、第 2運動変構 116によって機械的に加振する構成のため、ウェイト 153の駆動タイミングの設定、すなわち位相設定を自由に行うことができる。このため、ハンマビット 119によるハンマカ卩工作業あるいはハンマドリルカ卩工作業時における衝撃力の発生タイミングに対向してゥェイト 153を直線状に移動させ、これにより、ウェイト 153による制振作用を最適な形態で遂行することが可能となる。

[0030] 動吸振器 151において、ウェイト 153に付勢力を作用させる付勢パネ 157を直線状に駆動される摺動子 167によって強制加振する場合、摺動子 167の強制加振周波数力〔ΐΖ(2 π ) · (2k/m)^1/2] (Hz)付近であれば、偏心軸部 161の偏心量に対してウェイト 153の移動量が非常に大きくなる。ここで (k)は付勢パネ 157のパネ定数、（m)はウェイト 153の質量である。この性質を利用して、ハンマビット 119を駆動するストライカ 143に対向してウェイト 153が移動するように偏心軸部 161の位相を調整し、また付勢パネ 157のパネ定数、ウェイト 153の質量、偏心軸部 161の偏心量を調整することによって、少ない偏心量でウェイト 153を大きく動かし、最適な振動低減を行うことができる。また付勢パネ 157に加振力を入力するべく直線状に駆動される摺動子 167の移動量を小さくできるため、当該摺動子 167を駆動する第 2運動変構 1 16の配置スペースが少なくて済み、ハンマドリル 101のコンパクトィ匕を図る上で有効となる。

[0031] 動吸振器 151をノヽンマビット 119の移動線の片側に配置した場合、当該動吸振器 151のウェイト 153の駆動に伴いハンマビット 119の移動線に直交する鉛直方向の軸線回りにモーメントが発生することになる。本実施の形態によれば、動吸振器 151をハンマビット 119の移動線を跨いで同一水平面内の両側に配置したので、ウェイト 15 3が移動することによって発生する、ハンマビット 119の移動線に直交する鉛直方向の軸線回りのモーメントが、互いに打ち消し合うように作用する。この結果、動吸振器 151の設置に伴いモーメントが無用に発生することが抑えられる。

[0032] (動吸振器における減衰特性について）

動吸振器 151の筒体 152の構成に関し、通気孔 152bは、ウェイト 153の往復動作時に、第 2作動室 156bにおいて加圧された加圧空気の流出を規制することによって、ウェイト 153に対し減衰力を強制的に付与する構成を有する。ここで、図 4を参照しながら、本実施の形態の動吸振器 151の構成に対応した、「減衰のある強制加振のモデル」を説明する。

[0033] 図 4に示すモデルは、本実施の形態の動吸振器 151の構成を模式的に示すものであり、減衰要素 (通気孔 152b)、付勢パネ 157、ウェイト 153、付勢パネ 157、第 2運動変構 1 16 (摺動子 167)を用いたものである。この構成において、いま図中右側の付勢パネ 157に、第 2運動変換機構 1 16 (摺動子 167)力も加振力 F - cos ( _W t

0

+ Δ )が入力されたとする。このときの力学に関する式は、図 4中の（1)〜(4)式によつて示され、ウェイト 153の応答に関しては、（5)〜（7)式を得る。とりわけ式（5)から、本モデルにおけるウェイト 153の動作に関しては、第 2運動変換機構 1 16の加振に対し、理論上、振幅が p倍され、第 2運動変構 1 16との間の位相差が Θであることが判る。

[0034] 一方、動吸振器 151を実際に使用する場合、例えば付勢パネ 157のパネ定数のバラツキ、ウェイト 153の質量誤差、ハンマドリル 101使用時の動作周波数のバラツキ等が発生する場合がある。このような場合には、最適な振動低減を行うべくハンマドリル 101使用時の動作周波数に対応させて第 2運動変換機構 1 16の加振周波数を設定したとしても、上記バラツキによって、振幅や位相差に変動が生じるため、実際の制振性を確実なものとするのに限界がある。そこで、本発明では、特にウェイト 153の減衰特性を調節することによって、広ヽ加振周波数領域に対応して振幅及び位相差のいずれも安定ィ匕させ、これによつて動吸振器 151の動作を安定ィ匕させている。

[0035] ここで、広い加振周波数領域に対応して振幅や位相差を安定化させるのに有効な、ウェイト 153の減衰特性を得る具体的なステップを説明する。

[0036] (第 1のステップ）

第 1のステップとして、図 4中の式（1)〜（7)に基づいて、第 2運動変換機構 1 16の加振周波数 f (Hz)に対するウェイト 153の振幅に係る係数 p (—）の関係、及び加振周波数 f (Hz)に対するウェイト 153の加振入力との間の位相差 0 (° )の関係を導出する。更に、この第 1のステップでは、減衰係数 cのみを変化させた場合の、係数 p及び位相差 Θについて検討し、係数 p及び位相差 Θが安定化する場合の所望の減衰係数 cを導出する。

[0037] 上記第 1のステップの具体例を、図 5及び図 6を参照しながら説明する。ここで、図 5 は、加振周波数 f (Hz)に対するウェイト 153の振幅に係る係数 p (—）の関係、及び加振周波数 f (Hz)に対するウェイト 153の加振入力との間の位相差 Θ (° )の関係を示す「実施例」のグラフであり、図 6は、図 5の「実施例」に対する「比較例」のグラフである。

[0038] 図 6に示す「比較例」では、加振周波数 fに対し p及び Θのいずれもが安定ィヒする領域、すなわち図中において p及び Θが同時に水平となる領域が殆ど見られず、製造上や使用上におけるバラツキが発生した場合には、理論上の設定に対する実際の制振性が異なることとなる。なお、このときの具体的な設定に関しては、ウェイト 153 の質量 mを 64 (g)、付勢パネ 157 (2本分）のパネ定数 kを 7. 5 (N/mm)、減衰係数 cを 0. l (NZm)としている。

[0039] そこで、本実施の形態では、ウェイト 153の減衰特性を規定する係数、すなわち図 4 中の（1)式における減衰係数 cを好適に設定することによって、図 5に示す「実施例」のように、加振周波数 fに対し p及び Θのいずれもが安定化する領域を作り出すようにしている。具体的には、ウェイト 153の質量 m及び付勢パネ 157 (2本分）のバネ定数 kは、図 6に示す「比較例」と同じ値を用い、減衰係数 cのみを 0. l (NZm)から 1 ( N/m)に変更している。これにより、加振周波数 fに対し p及び Θのいずれもが安定化する周波数帯 Aや周波数帯 Bが得られることとなる。このとき、加振周波数 fの所定周波数領域である周波数帯 Aや周波数帯 Bが、ハンマドリル 101の製造上や使用上のバラツキを考慮した実際の動作周波数領域を包含する場合に、動吸振器 151による制振が有効となる。

[0040] なお、本実施の形態では、 p及び Θが安定ィ匕して、る力否かの判定に際しては、加振周波数 fの所定変化に対し、振幅に係る係数 pが規定係数範囲 (例えば、図 5 中の Δ p (Α)や Δ ρ (Β) )内で変動する場合に ρ及び 0が安定ィ匕していると判定することができる。本実施の形態では、図 5中の周波数帯 Αや周波数帯 Βにおいては、加振周波数 fの所定周波数変化に対し、振幅に係る係数 pが規定係数範囲 (例えば、図 5中の規定係数範囲 Δ p (A)及び Δ p (B) )内で変動し、ウェイト 153の加振入力との間の位相差 Θが規定位相差範囲 (例えば、図 5中の規定位相差範囲 Δ θ (A )及び Δ θ (B) )内で変動していることから、 p及び 0が安定ィ匕していると判定する。なお、このときのウェイト 153の振幅に係る係数 pの規定係数範囲 Δ p (A)及び Δ P (B)や、ウェイト 153の加振入力との間の位相差 0の規定位相差範囲 Δ θ (A)及び Δ θ (B)は、ハンマドリル 101の仕様等、必要に応じて適宜設定することができる。ここでいう周波数帯 Aや周波数帯 Bが、本発明における「所定周波数領域」に相当し、規定係数範囲 Δ p (A)及び Δ p (B)に対応した振幅範囲 (式 (5)中の（_P 'F ) )が

0

、本発明における「規定振幅範囲」に相当し、規定位相差範囲 Δ θ (A)及び Δ θ (B )が、本発明における「規定位相差範囲」に相当する。また、このときの周波数帯 Aや周波数帯 Bは、製造上や使用上におけるバラツキ (典型的には 5%程度のバラツキ）を勘案したうえで、当該バラツキの範囲を包含することが可能な幅を有するように設定されるのが好ましい。力べして、第 1のステップによって、 p及び Θが安定化する所望の減衰係数 cが得られることとなる。

[0041] (第 2のステップ）

次に、第 2のステップでは、上記第 1のステップによって決定された減衰係数 cに対応して、ハンマドリル 101の実際の設計を行う。具体的には、動吸振器 151の筒体 15 2に設ける通気孔 152bの通気径、すなわち通気孔 152bにおける単位時間当たりの通気量を、第 1のステップによって決定された所望の減衰係数 cが得られるように設定する。典型的には、この通気孔 152bの通気径を 1. O (mm)程度とする。

[0042] 本実施の形態では、これら第 1のステップ及び第 2のステップによって得られた設計条件が、ハンマドリル 101における通気孔 152bの構成に反映されている。本実施の形態のハンマドリル 101によれば、広い加振周波数領域に対応して p及び Θのいずれも安定化させることができ、製造上や使用上におけるバラツキが発生した場合であつても、動吸振器 151の動作を安定ィ匕させ、これによつてハンマドリル 101における制振性を確実なものとすることができる。また、本実施の形態では、所望の減衰係数 c に対応して通気孔 152bの通気径を設定するため、ハンマドリル 101の構成及び設計ステップを簡素化するのに有効である。

[0043] (第 2の実施形態）

次に本発明の第 2の実施形態につき、図 7〜図 12を参照して説明する。図 7は第 2 の実施形態に係るハンマドリルの全体構成を概略的に示す側断面図である。図 7〖こ示すように、この実施の形態に係るハンマドリル 201は、概括的に見て、ハンマドリル 201の外郭を形成する本体部 203、当該本体部 203の先端領域にツールホルダ 23 7を介して着脱自在に取付けられたノヽンマビット 219を主体として構成される。ハンマビット 219は、本発明における「先端工具」に対応する。

[0044] 本体部 203は、駆動モータ 211を収容したモータハウジング 205と、第 1運動変換機構 213、動力伝達機構 214および第 2運動変換機構 216 (図 8〜図 12参照)を収容したギアハウジング 207と、打撃要素 215を収容したバレル部 217と、ハンドグリツプ 209とによって構成されている。駆動モータ 211の回転出力は、第 1運動変構 213によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素 215に伝達され、当該打撃要素 215を介してハンマビット 219の長軸方向（図 7における左右方向）への衝撃力を発生する。また駆動モータ 211の回転出力は、動力伝達機構 214によって適宜減速された上でノ、ンマビット 219に伝達され、当該ハンマビット 219が周方向に回転動作される。更に駆動モータ 211の回転出力は、第 2運動変構 216によって直線運動に変換された上で、後述する動吸振器 251に対し当該動吸振器 251を強制加振する駆動力として入力される。上記の第 1運動変浦構 213は、本発明における「第 1の作動機構」に対応し、第 2運動変浦構 216は、本発明における「第 2の作動機構」に対応する。

[0045] 第 1運動変換機構 213は、駆動モータ 211により鉛直面内にて回転駆動される駆動ギア 221、当該駆動ギア 221に嚙み合い係合する被動ギア 223、当該被動ギア 2 23と被動軸 225を介して一体回転する回転体 227、回転体 227の回転によってハンマビット 219の長軸方向に揺動される揺動リング 229、揺動リング 229の揺動によって直線状に往復移動するシリンダ 241を主体として構成される。被動軸 225はハンマビット 219の長軸方向に平行 (水平）に配置され、当該被動軸 225に取り付けられた回転体 227の外周面が被動軸 225の軸線に対し所定の傾斜角度で傾斜状に形成されている。揺動リング 229は、回転体 227の傾斜外周面に軸受 226を介して相対回転可能に取り付けられ、当該回転体 227の回転動作に伴ってハンマビット 219の長軸方向に揺動される。また揺動リング 229は、上方 (放射方向）に一体に突設された揺動ロッド 228を有し、当該揺動ロッド 228がシリンダ 241の後端部に設けた係合部材 2 24に遊嵌状に係合されている。上記の回転体 227、揺動リング 229、シリンダ 241〖こよって揺動機構が構成され、この揺動機構が本発明における「第 1の駆動機構部」に対応する。

[0046] 動力伝達機構 214は、駆動モータ 211から駆動ギア 221および被動軸 225を介して鉛直面内にて回転駆動される第 1伝達ギア 231、当該第 1伝達ギア 231に嚙み合い係合する第 2伝達ギア 233、当該第 2伝達ギア 233とともに回転されるスリーブ 235 、当該スリーブ 235とともに鉛直面内にて回転されるツールホルダ 237を主体として構成される。なお第 2の実施形態に係るハンマドリル 201は、ハンマビット 219に対し常時に長軸方向への打撃力と周方向への回転力とをカ卩えて被力卩ェ材のハンマドリル作業を行う構成である。

[0047] 打撃要素 215は、シリンダ 241のボア内壁に摺動自在に配置されたストライカ 243 と、ツールホルダ 237に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ 243の運動エネルギをノヽンマビット 219に伝達するインパクトボルト 245を主体として構成される。ストライカ 243は、本発明における「打撃子」に対応する。

[0048] 図 8〜図 12には、動吸振器 251と当該動吸振器 251を強制加振する第 2運動変更機構 216が示されている。動吸振器 251は、ハンマビット 219の移動線を跨いで左右両側に配置される（図 11参照)。図 8〜図 10に示すように、動吸振器 251は、本体部 203 (図 7参照）、具体的にはギアハウジング 207に一体状に形成された筒体 252と、当該筒体 252内に配置されたゥヱイト 253と、ゥヱイト 253の両側に配置された付勢パネ 257を主体として構成される。付勢パネ 257は、本発明における「弾性要素」に対応する。付勢パネ 257は、ウェイト 253が筒体 252の長軸方向（ノヽンマビット 219の長軸方向）に移動する際にウェイト 253に対向状の弹発カを付与する。 [0049] なお本実施の形態における動吸振器 251は、その筒体 252が本体部 203 (ギアハウジング 207)に一体状に設けられている力これを本体部 203から取り外し自在に構成してちょい。

[0050] 第 2運動変構 216は、動吸振器 251のウェイト 253を積極的に駆動させて強制加振するための加振力の入力手段として備えられる。第 2運動変換機構 216は、第 1 運動変構 213における揺動リング 229の揺動ロッド 228、当該揺動ロッド 228とともに揺動する揺動部材 261、揺動部材 261に設けられた作動片 263、当該作動片 2 63によって直線状に移動して動吸振器 251の一方の付勢パネ 257を機械的に加振する摺動子 267を主体に構成される。上記の揺動リング 229、揺動部材 261および作動片 263によって揺動機構が構成され、この揺動機構が本発明における「第 2の駆動機構部」に対応する。

[0051] 揺動部材 261は、図 9に示すように概ね半円弧状に形成され、揺動リング 229の上面側を跨ぐように配置されるとともに、周方向の中央部 261bが揺動ロッド 228に対し当該揺動ロッド 228の軸線回りに相対回動可能に嵌合されている。また揺動部材 26 1の各端部には、円形の軸部 261aが形成されており、この軸部 261aが被動軸 225 の軸線と直交する水平軸線を中心として回動可能にホルダー 265によって支持されている。従って、揺動リング 229が揺動されるとき、揺動部材 261は、軸部 261aを中心にしてハンマビット 219の長軸方向に揺動される。

[0052] 動吸振器 251の摺動子 267は、筒体 252内に当該筒体 252の長軸方向（ハンマビット 219の長軸方向）に摺動自在に嵌合され、一方の付勢パネ 257の一端を支持している。揺動部材 261の各端部は、各摺動子 267に対向する位置にそれぞれ配置されており、当該各端部にはそれぞれ作動片 263が設けられている。各作動片 263は、先端が摺動子 267のパネ支持面の背面に当接され、揺動部材 261とともに揺動することで付勢パネ 257を加圧する方向に摺動子 267を移動させる構成とされる。

[0053] なお動吸振器 251における筒体 252内のゥヱイト 253の左右両側部に形成される作動室 256は、筒体 252の壁に設けた通気孔 252aあるいは摺動子 267に設けた通気孔 267aを経て動吸振器 251外に連通される構成とされる。すなわち、作動室 256 が定常的に外部と連通し空気が自由に出入できる構成のため、ウェイト 253がストライカ 243と対向するように直線運動するに際し、当該ウェイト 253の直線運動が妨げられることがない。

[0054] また摺動子 267は、移動方向の一端が塞がれた筒状に形成されるとともに、移動方向に長尺状に形成されている。このため、筒体 252の長軸方向の長さ寸法を増大することなく摺動子 267の摺接面積を広く取ることができ、当該摺動子 267が長軸方向に移動動作するときの安定ィ匕を図ることができる。

[0055] 上記のように構成される第 2の実施形態に係るハンマドリル 201の作用について説明する。図 7に示す駆動モータ 211が通電駆動されると、その回転出力により、駆動ギア 221が鉛直面内にて回動動作する。すると、駆動ギア 221に嚙み合い係合される被動ギア 223、被動軸 225を介して回転体 227が鉛直面内にて回転動作される。そして揺動リング 229および揺動ロッド 228がハンマビット 219の長軸方向に揺動する。揺動ロッド 228の揺動によってシリンダ 241が直線状に摺動動作され、それに伴うシリンダ 241内の空気パネの作用により、ストライカ 243はシリンダ 241の直線動作速度よりも高速でシリンダ 241内を直線運動する。ストライカ 243は、インパクトボルト 24 5に衝突することで、その運動エネルギをノヽンマビット 219へと伝達する。

一方、被動軸 225とともに第 1伝達ギア 231が回転されると、第 1伝達ギア 231に嚙み合い係合される第 2伝達ギア 233を介してスリーブ 235が鉛直面内にて回転され、更にスリーブ 235とともにツールホルダ 237およびこのツールホルダ 237にて保持されるハンマビット 219がー体状に回転される。力くして、ハンマビット 219が長軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行、、被加工材にハンマドリル加工作業を遂行する。

[0056] 上記のようにハンマビット 219が駆動される際に発生する衝撃的かつ周期的な振動に対しては、本体部 203に設けられた動吸振器 251が制振機能を奏する。ハンマドリル 201の駆動時において、揺動リング 229の揺動に伴って、揺動部材 261がハンマビット 219の長軸方向に揺動する。そして揺動部材 261に設けた作動片 263が上下方向に揺動し、一方向への揺動時 (本実施の形態では、下方への揺動時）に、動吸振器 251の摺動子 267を直線状に移動させて付勢パネ 257を加圧し、これによつてウェイト 253を当該付勢パネ 257の加圧方向へと移動させる。すなわちウェイト 253を積極的に駆動して強制加振することができる。このため、前述した第 1の実施の形態と同様、ハンマドリル 201に作用する振動の大小によらず、動吸振器 251を定常的に作動させることが可能となる。

[0057] また第 2運動変換機構 216によって、付勢パネ 257を機械的に加振する構成のため、第 1の実施形態と同様、ウェイト 253の駆動タイミングの設定、すなわち位相設定を自由に行うことができ、これにより、ウェイト 253による制振作用を最適な形態で遂行することが可能となる。

[0058] なお第 1の実施例における、通気孔 152bを用いた減衰機構の構成および設計技術は、第 2の実施形態においてもそのまま適用することができる。

[0059] 第 1および第 2の実施の形態では、作業工具としてハンマドリル 101, 201を例にとつて説明しているが、ハンマドリル 101, 201に限らず、ハンマにも適用可能である。さらに先端工具を直線状に動作させて被加工材の加工作業を遂行する作業工具に対し適用可能である。例えば、鋸刃を直線状に往復動作させて被加工材の切断作業を行うジグソ一あるいはレシプロソ一等に好適に用いることができる。

[0060] (弾性要素に関する変更例）

上記した第 1および第 2の実施形態では、ウェイト 153, 253の左右に付勢パネ 157 , 257が配置される構成とされている。この点、図 13および図 14に示すように、各実施形態につき、ウェイト 153, 253の右側に形成される作動室 156a, 256aに付勢バネ 157a, 257aを配置し、右側に形成される作動室 156b, 256bには付勢パネを配置しない構成としてもよい。この場合、ウェイト 153, 253が安定して摺動可能なように、ウェイト 153, 253が筒体 152, 252の内周面に面接触するように構成するのが好ましい。このような変更例によれば、動吸振器の構成 151, 251を一層簡素化することが可能になる。

図面の簡単な説明

[0061] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係る電動式のハンマドリルの全体構成を概略的に示す側断面図である。

[図 2]本発明の第 1の実施形態に係る動吸振器と当該動吸振器を強制加振する第 2 運動変換機構を示す平断面図であり、付勢パネの加圧状態を示す。 [図 3]同じく動吸振器と当該動吸振器を強制加振する第 2運動変換機構を示す平断面図であり、付勢パネの加圧解除状態を示す。

[図 4]減衰要素のある強制加振のモデルを説明する図である。

[図 5]加振周波数 f (Hz)に対するウェイト 153の振幅に係る係数 p (-)の関係、及び加振周波数 f (Hz)に対するウェイト 153の加振入力との間の位相差 Θ (° )の関係を示す「実施例」のグラフである。

[図 6]図 5の「実施例」に対する「比較例」のグラフである。

[図 7]本発明の第 2の実施形態に係る電動式のハンマドリルの全体構成を概略的に示す側断面図である。

[図 8]同じく第 2の実施形態に係る動吸振器と当該動吸振器を強制加振する第 2運動変換機構を示す図であり、付勢パネの最大加圧状態を示す。

[図 9]同じく第 2の実施形態に係る動吸振器と当該動吸振器を強制加振する第 2運動変換機構を示す図であり、付勢パネの中間加圧状態を示す。

[図 10]同じく第 2の実施形態に係る動吸振器と当該動吸振器を強制加振する第 2運動変換機構を示す図であり、付勢パネの非加圧状態を示す。

[図 11]図 9の ΠΧ— ΠΧ線断面図である。

[図 12]図 9の IX— IX線断面図である。

[図 13]上記第 1の実施形態の変更例の構成を示す模式図である。

[図 14]上記第 2の実施形態の変更例の構成を示す模式図である。

符号の説明

101 ハンマドリル（作業工具）

103 本体部

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

111 駆動モータ

113 第 1運動変換機構 (第 1の作動機構）

114 動力伝達機構 115 打撃要素

116 第 2運動変棚構 (第 2の作動機構)

117 ノレル部

119 ハンマビット (先端工具）

121 駆動ギア

123 被動ギア

125 クランク板

126 偏心軸 (第 1の駆動機構部）

128 クランクアーム (第 1の駆動機構部）

128 連結軸

129 ピストン (第 1の駆動機構部）

131 伝達ギア

132 滑りクラッチ

133 達軸

134 小べベルギア

135 大べベルギア

136 クラッチ機構

137 ツールホルダ

141 シリンダ

143 ストライカ

145 インパクトボルト

151 動吸振器

152 筒体

153 ウェイ卜

154 大径部

155 小径部

156 作動室

157 付勢パネ (弾性要素） 161 偏心軸部 (第 2の駆動機構部) 162 長円孔

163 連接板 (第 2の駆動機構部） 164 連係部

165 ガイドピン

167 パネ受部材

168 係合凹部

Claims

請求の範囲

[1] 先端工具と、

前記先端工具を直線状に駆動させ、これによつて当該先端工具に所定の加工作業を遂行させる第 1の作動機構と、

弾性要素による付勢力が作用した状態で直線運動するウェイトを介して、前記先端工具による加工作業時の制振を行う動吸振器と、

前記弾性要素を機械的に加振し、これによつて前記ウェイトを強制的に駆動する第

2の作動機構を有することを特徴とする作業工具。

[2] 前記弾性要素は、前記ウェイトを作業工具本体に接続する複数の弾性要素として定義され、前記第 2の作動機構は、当該複数の弾性要素の少なくとも一つを機械的に加振するように構成されて!ヽることを特徴とする作業工具。

[3] 請求項 1または 2に記載の作業工具であって、さらに駆動モータを有し、

前記先端工具は、被加工材に対し直線状の衝撃力を作用させて作業を行うハンマビットとして構成され、

前記第 1の作動機構は、前記駆動モータの回転出力を前記先端工具の長軸方向への直線運動に変換する第 1の駆動機構部と、当該第 1の駆動機構部によって直線運動し、これによつて前記先端工具を駆動する打撃子と、を有し、

前記第 2の作動機構は、前記駆動モータの回転出力を前記先端工具の長軸方向への直線運動に変換する第 2の駆動機構部と、当該第 2の駆動機構部によって直線往復運動され、これによつて前記弾性要素を加振する摺動子と、を有することを特徴とする作業工具。

[4] 請求項 1または 2に記載の作業工具であって、さらに駆動モータを有し、

前記先端工具は、直線往復運動を行うことによって被加工材を切断作業する鋸刃として構成され、

前記第 1の作動機構は、前記駆動モータの回転出力を前記先端工具の長軸方向への直線運動に変換する第 1の駆動機構部と、前記鋸刃に連携するとともに前記第 1の駆動機構部によって直線往復運動され、これによつて前記鋸刃を直線状に往復動作させるスライダーと、を有し、前記第 2の作動機構は、前記駆動モータの回転出力を直線運動に変換する第 2の駆動機構部と、当該第 2の駆動機構部によって直線往復運動され、これによつて前記弾性要素を加振する摺動子と、を有することを特徴とする作業工具。

[5] 請求項 1〜4のいずれかに記載の作業工具であって、

前記動吸振器は、前記先端工具の移動線を挟んで両側に配置されて、ることを特徴とする作業工具。

[6] 請求項 1〜5のいずれかに記載に作業工具であって、

前記動吸振器は、前記第 2の作動機構によって前記弾性要素を加振する場合に、加振周波数の所定周波数領域において前記ウェイトの振幅が規定振幅範囲内で変動し、且つ当該所定周波数領域において前記ウェイトと前記第 2の作動機構との間の位相差が規定位相差範囲内で変動するような減衰特性を有する構成であり、これによって前記動吸振器の動作が安定ィ匕することを特徴とする作業工具。

[7] 請求項 6に記載の作業工具であって、

前記動吸振器は、前記ウェイトを摺動自在に収容するハウジングと、前記ハウジングに形成され、当該ハウジングの内部領域と外部領域とを連通することでこれら両領域間における空気の移動を許容する通気部を備え、前記通気部における単位時間当たりの通気量が、前記減衰特性に対応して設定されていることを特徴とする作業ェ具。

[8] 先端工具と、

前記先端工具を往復直線状に駆動させることで当該先端工具に所定の加工作業を遂行させる第 1の作動機構と、

弾性要素および当該弾性要素による付勢力が作用した状態で直線運動可能なゥエイトを有する動吸振器と、

前記ウェイトを強制加振して駆動する第 2の作動機構を備える作業工具であって、前記動吸振器は、前記第 2の作動機構による加振周波数の所定周波数領域において前記ウェイトの振幅が規定振幅範囲内で変動するとともに、当該所定周波数領域において前記ウェイトの前記第 2の作動機構との間の位相差が規定位相差範囲内で変動するような減衰特性を有し、これによつて前記動吸振器の動作が安定ィ匕することを特徴とする作業工具。

[9] 請求項 8に記載の作業工具であって、

[10] 請求項 1から 9の、ずれか記載の作業工具であって、

前記動吸振器における弾性要素の弾性定数を kとし、ウェイトの質量を mとした場合に、前記加振周波数を、実質的に ΐΖ (2 π ) · (2kZm) ^1/2ヘルツとし、これによつて前記ウェイトの直線運動量が増大するように設定されて!ヽることを特徴とする作業ェ具。

[11] 請求項 1から 10のいずれか記載の作業工具であって、さらに駆動モータを有し、前記第 2の作動機構は、前記駆動モータの回転出力を前記先端工具の長軸方向への直線運動に変換するクランク機構部を有することを特徴とする作業工具。

[12] 請求項 1から 10のいずれか記載の作業工具であって、さらに駆動モータを有し、前記第 1の作動機構は、前記駆動モータの回転出力を直線運動に変換するべく前記先端工具の長軸方向に揺動する揺動機構部を有し、

前記第 2の作動機構は、前記揺動機構部の揺動動作のうち前記先端工具の長軸方向への動作成分によって前記弾性要素を機械的に加振するべぐ前記揺動機構部と前記弾性要素の双方に連接される作動片を有することを特徴とする作業工具。

[13] 請求項 12に記載の作業工具であって、

前記作動片は、前記揺動機構部の揺動動作のうち前記先端工具の長軸方向への動作成分を弾性要素に伝達するカム要素として機能することを特徴とする作業工具