JP2005205580A - 作業工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業工具における動吸振器の強制加振と強制加振解除との切替えを簡便に遂行し得る技術を提供する。
【解決手段】 工具ビット１１９と、打撃子１３１と、シリンダ１２９と、打撃子１３１を介して工具ビット１１９を直線状に駆動させて所定の加工作業を遂行させる作動機構１２５、１２７と、加工作業時の制振を行なう動吸振器１４１を有する作業工具１０１であり、動吸振器１４１は、弾性要素１５３による付勢力が作用した状態で直線運動可能に構成されるとともに、作動機構１２５、１２７の駆動によってクランク室１２１生じた変動圧力を介して駆動されるウェイト１４５を有する。シリンダ１２９は、負荷駆動時には通気孔１６３を閉じる移動してクランク室１２１内の変動圧力によるウェイト１４５の駆動を許容し、無負荷駆動時には通気孔１６３を開く位置に移動してウェイト１４５の駆動を規制する構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ハンマやハンマドリル等のように一定の周期で工具ビットを駆動する作業工具における制振技術に関する。

特開昭５２−１０９６７３号（特許文献１）では、制振装置が設けられたハンマの構成が開示されている。この従来のハンマでは、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、当該本体ハウジング（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。
ところで上記動吸振器は、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。

そこで、本発明者らは、かかる点に鑑み、ハンマを駆動する際、作動機構を収容するクランク室内の圧力が変動することに着目し、当該クランク室内に生じる変動圧力を利用して動吸振器のウェイトを積極駆動させて振動を抑制する、いわゆる強制加振方式の制振技術（以下先願発明という）を特願２００３−９８２９６号として提案した。そして先願発明では、ハンマ作業に伴う負荷が工具ビットに作用する負荷駆動時には、上記ウェイトを積極駆動する、いわゆる動吸振器の強制加振を遂行し、負荷が工具ビットに作用しない無負荷駆動時には、ウェイトの積極駆動を停止して動吸振器の強制加振を解除する構成を採用している。これにより、負荷駆動時における高い制振効果を確保する一方、無負荷駆動時におけるウェイトの積極駆動に伴う無用な振動の発生を回避している。
しかしながら、先願発明として提案された制振技術においても、さらに改良すべき点を有する。
特開昭５２−１０９６７３号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、作業工具における動吸振器の強制加振と強制加振解除との切替えを簡便に遂行し得る技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、各請求項に記載の発明が構成される。
請求項１に記載の発明によれば、駆動モータと、工具ビットと、打撃子と、シリンダと、作動機構と、動吸振器を有する作業工具が構成される。駆動モータによって駆動される作動機構は、シリンダ内に収容された打撃子を駆動する。また打撃子は、工具ビットを直線状に駆動させ、これによって当該工具ビットに所定の加工作業を遂行させる。かかる工具ビットとしては、典型的にはハンマビットがこれに該当する。
本発明における動吸振器は弾性要素による付勢力が作用した状態で直線運動可能に構成されるとともに、作動機構の駆動によりクランク室内に生じた変動圧力によって駆動されるウェイトと、当該ウェイトを収容する本体部を有する。そして作動機構の駆動に伴うクランク室内の変動圧力が、動吸振器の本体部内に導かれ、これによりウェイトが打撃子と対向状に駆動されるように構成する。動吸振器の要素たるウェイトは、少なくとも弾性要素による付勢力が作用すれば足り、さらに減衰要素による減衰力の作用を受ける構成も包含されるものとする。

本発明においては、上記ウェイトは、作動機構の駆動によりクランク室内に生じた変動圧力によって駆動される。動吸振器は、本来的には、外部からの振動入力に基づいてウェイトが駆動され、これによって振動を受動的に抑制する機構である。本発明では、かかる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、工具ビット駆動用の作動機構の駆動に伴うクランク室内の変動圧力によって積極的に駆動させ、いわゆる強制加振を行わせる。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る。このため、例えば作業工具に強い押圧力を作用させながら加工作業を行なう等のように、制振の要請は高いにも拘らず、動吸振器に入力される振動量が小さく、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。

ところで、作動機構の作動状態とクランク室内の容積とは、以下の関係となるのが一般的である。すなわち、打撃子が工具ビットに向かうように作動機構が作動される場合にはクランク室内の容積が増大する。この場合、クランク室内の圧力は、クランク室内の容積が増大する前に比べて相対的に低下する。これとは反対に、打撃子が工具ビットから離間するように作動機構が作動される場合には、クランク室内の容積が減少する。この場合クランク室内の圧力は、クランク室内の容積が減少する前に比べて相対的に増大する。このように打撃子の駆動態様に応じて変動するクランク室内の圧力を動吸振器の本体部内に導くことで、以下の関係を構築することが可能である。

すなわち、打撃子が工具ビットに向かう際には、クランク室内の相対的に低圧とされた状態を利用して、動吸振器のウェイトが工具ビットから離間する方向へと移動するように設定する。例えば、クランク室内の相対的な低圧状態により、工具ビットから離間する方向へとウェイトが吸引作用を受けるといった構成が可能である。一方、打撃子が工具ビットから離間する際には、クランク室内の相対的に高圧とされた状態を利用して、動吸振器のウェイトが工具ビットに近接する方向へと移動するように設定する。例えば、クランク室内の相対的な高圧状態により、工具ビットに近接する方向へとウェイトが押圧作用を受けるといった構成が可能である。なお実際の作業工具においては、打撃子の移動動作のタイミングと、クランク室内の容積の変化のタイミングには若干の時間差が生じることがあるので、作業工具の設計時には、当該時間差を加味してウェイトの積極駆動を行なうよう構成するのが好ましい。

本発明の特徴として、シリンダは、工具ビットを保持するツールホルダに近接する第１の位置と当該第１の位置よりもツールホルダから離間する第２の位置との間で移動可能とされている。そして加工作業に伴う負荷が工具ビットに作用する負荷駆動時には、シリンダが第２の位置へ移動することで変動圧力によるウェイトの駆動を許容する構成とされる。一方、加工作業に伴う負荷が工具ビットに作用しない無負荷駆動時には、シリンダが第１の位置へ移動することで変動圧力によるウェイトの駆動を規制する構成とされる。従って、制振の必要性が高い負荷駆動時には、作動機構において生じた変動圧力を利用し、動吸振器のウェイトを積極駆動することによって作業工具の効果的な制振を図り、その一方において、制振の必要性がそれ程高くない無負荷駆動時には、動吸振器におけるウェイトの積極駆動を規制することにより、かえってウェイトが作業工具における振動源となるのを未然に防止することが可能とされる。

本発明では、上記のような負荷駆動時に動吸振器のウェイトを積極的に駆動する強制加振と、無負荷駆動時にウェイトの積極駆動を停止する強制加振解除との切替えを、シリンダの第１の位置と第２の位置との間での移動によって遂行する構成としている。シリンダは、打撃子を収容する部材として備えられる作業工具の既存部品であり、このため、動吸振器における強制加振と強制加振解除の切替えを遂行するために別途に部品を設ける場合に比べて、部品点数が削減されることになり、構造の簡素化が達成される。ここで「クランク室内の変動圧力によるウェイトの駆動を許容する」とは、当該クランク室内の変動圧力を動吸振器の本体部内に導入する態様をいう。一方、「ウェイトの駆動を規制する」とは、典型的にはクランク室内の圧力を変動させない態様がこれに該当するが、クランク室内の変動圧力を動吸振器の本体部内に導入させない態様も好適に包含する。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作業工具におけるシリンダは、作動機構によって圧縮される空気バネの作用を介して打撃子を直線運動させる空気バネ室を有する構成とされる。そして当該シリンダは、加工作業に伴う負荷が工具ビットに作用する負荷駆動時には、第２の位置へ移動することで空気バネ室の空気バネ作用による打撃子の駆動を許容し、加工作業に伴う負荷が工具ビットに作用しない無負荷駆動時には、第１の位置へ移動することで空気バネ室の空気バネ作用による打撃子の駆動を規制する構成とされる。なお「空気バネ作用による打撃子の駆動を許容する」とは、空気バネ室に空気バネ作用を生じさせ、当該空気バネ作用により打撃子を直線運動させる態様をいう。また「空気バネ作用による打撃子の駆動を規制する」とは、空気バネ室に空気バネ作用を生じることを回避し、これにより打撃子による工具ビットの駆動を遂行しない、いわゆる空打ち防止状態を得ることをいう。
請求項２に記載の発明によれば、シリンダの移動を利用して、動吸振器の強制加振とその解除の切換えに加え、工具ビットの空打ち防止とその解除の切替えを単一のシリンダを用いて遂行することができる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の作業工具において、負荷駆動時において、クランク室内の変動圧力によるウェイトの駆動を許容するタイミングが、空気バネ室の空気バネ作用による打撃子の駆動を許容するタイミングよりも遅れるように設定された構成とされる。作業工具の実際の負荷駆動時においては、作動機構の駆動による空気バネ室内の空気の圧縮作用を開始するタイミングに対し、圧縮された圧力によって打撃子が移動を開始するまでの時間、（すなわち実際に打撃子に空気バネが作用するのに必要な圧縮時間）あるいは打撃子の慣性力等のために、当該打撃子が工具ビットに向って直線運動を開始するタイミングが若干遅れることになる。従って、請求項３に記載の発明によれば、いわゆる動吸振器の強制加振の開始時期を、工具ビットの空打ち防止の解除時期よりも遅らせ、これにより実質的には動吸振器におけるウェイトにつき、打撃子の移動動作と対抗して直線運動を開始させるようにタイミングを調整し、好適な制振効果を得ることが可能となる。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の作業工具において、クランク室を外部に連通可能な通気孔が備えられた構成とされる。なお「外部」とは、当該クランク室以外の外部を意味するものであり、従って「クランク室を外部に連通可能」とは、クランク室内の圧力を当該クランク室の室外へ流通させることができる態様であればよく、クランク室を直接大気に連通する態様、あるいはクランク室を作業工具内に形成されている実質的に大気に通じている空間領域に連通する態様のいずれをも好適に包含する。そして当該通気孔は、シリンダの第２の位置への移動により閉止されてウェイトの駆動を許容する。一方、シリンダの第１の位置へ移動により開放されてウェイトの駆動を規制する構成とされる。このように、シリンダの移動によって通気孔を開閉する構成とすることにより、シリンダと当該シリンダが摺動する円周部をシール面として設定することができる。その結果、良好なシール性が確保されることになり、負荷駆動時における動吸振器の強制加振効果を向上することが可能となる。また無負荷駆動時にクランク室を外部に連通する構成とすることで、当該クランク室の圧力の変動が抑えられ、特に圧力を増大することによる抵抗が回避されることになり、無駄にエネルギを消費することがない。

（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の作業工具において、空気バネ室を外部に連通可能な通気孔を有し、当該通気孔は、シリンダの第２の位置への移動により閉止され、シリンダの第１の位置への移動により開放される構成としている。通気孔が開放されたときは、空気バネ室が外部と連通され、これにより作動機構が駆動されても空気バネ室の圧力が変動しない。このため、作動機構が、いわゆる空転することになり、工具ビットの空打ち動作が防止される。一方、通気孔が閉じられると、空気バネ室の外部に対する連通が遮断され、空気バネ室の圧力変動が許容される。これによって空打ち防止が解除され、空気バネを介しての打撃子の駆動が可能とされる。ここで本発明における「外部」とは、空気バネ室以外の外部を意味するものである。従って「空気バネ室を外部に連通可能」とは、空気バネ室内の圧力を当該空気バネ室の外へ流通させることができる態様であればよく、空気バネ室を直接大気に連通する態様、あるいは作業工具内に形成されている実質的に大気に通じている空間領域に連通する態様のいずれをも好適に包含する。
請求項５に記載の発明によれば、１つのシリンダの移動を利用して、いわゆる動吸振器の強制加振とその解除、および工具ビットの空打ち防止とその解除、の各切替えを遂行できるため、より簡便な制御システムを構築されることになる。

本発明によれば、作業工具における動吸振器の強制加振と強制加振解除との切替えを簡便に遂行し得る技術が提供されることとなった。

（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を用いて説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１は、概括的に見て、電動ハンマ１０１の外郭を形成する本体部１０３、当該本体部１０３の先端領域に接続されるツールホルダ１１７、当該ツールホルダ１１７に着脱自在に取付けられたハンマビット１１９（図３参照）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「工具ビット」に対応する。

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、運動変換機構１１３および打撃要素１１５を収容したギアハウジング１０７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。なお電動ハンマ１０１は、適宜作業者が操作することにより、ハンマビット１１９の長軸方向へのハンマ動作および周方向へのドリル動作を同時に行なうハンマドリルモードへ切り替え可能に構成してもよい。

本実施の形態に係る電動ハンマ１０１のうち、運動変換機構１１３、打撃機構１１５の詳細な構成が図２および図３に示される。運動変換機構１１３は、図２および図３では図示されない駆動モータ１１１（図１参照）により水平面内にて回転駆動される駆動ギア１２２と、当該駆動ギア１２２の回転中心からシフトして配置されるとともに、駆動ギア１２２に噛み合う従動ギア１２４を有する偏心軸１２３と、一端側が偏心軸１２３に遊嵌状に取り付けられるとともに他端側が駆動子（ピストン）１２７に遊嵌状に取り付けられたクランクアーム１２５を有する。駆動ギア１２２、偏心軸１２３およびクランクアーム１２５は、クランク室１２１内に配置される。クランク室１２１内は、特に図示しないシール構造により概ね外部と非連通状態とされるとともに、その実効容積は、クランクアーム１２５による駆動子１２７の移動動作に応じて増減するように構成されている。上記のクランクアーム１２５と駆動子１２７とによって本発明における「作動機構」が構成されている。

一方、打撃機構１１５は、駆動子１２７とともに円筒状のシリンダ１２９のボア内壁に摺動自在に配置されたストライカ１３１と、ツールホルダ１１７に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１３１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１３３を主体として構成される。ストライカ１３１は、本発明における「打撃子」に対応し、インパクトボルト１３３は、「中間子」を構成する。

本実施の形態に係る電動ハンマ１０１には、図２および図３に示すように、本体部１０３に連接された動吸振器１４１が設けられている。動吸振器１４１は、本体部１０３に隣接状に配置された筒体１４３と、当該筒体１４３内に配置されたウェイト１４５と、ウェイト１４５の左右に配置された付勢バネ１５３を主体として構成される。付勢バネ１５３は、ウェイト１４５が筒体１４３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１４５に対向状の弾発力を付与する。また筒体１４３内のウェイト１４５の左右両側部には、それぞれ第１作動室１５１および第２作動室１５２が形成される。第１作動室１５１は、第１連通部１５５を介して常時にクランク室１２１に連通されている。また第２作動室１５２は、第２連通部１５７を通じて常時に動吸振器１４１外（大気）に連通されている。

ウェイト１４５には、大径部１４７および小径部１４９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適宜選択することにより、ウェイト１４５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１４５のコンパクト化を図ることが可能である。さらにウェイト１４５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１４９の外周部が付勢バネ１５３の内周に密接状に接することにより、ウェイト１４５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化することが可能とされている。

なお本実施の形態における動吸振器１４１は、その筒体１４３が本体部１０３（ギアハウジング１０７）に固定状に連接されて電動ハンマ１０１に一体的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。

駆動子１２７およびストライカ１３１を摺動自在に収容するシリンダ１２９は、ギアハウジング１０７におけるバレル部１０８の内部に嵌着された円筒状のシリンダガイド１３５を介して長軸方向（ハンマビット１１９の長軸方向）に移動可能とされている。シリンダ１２９は、当該シリンダ１２９の外周部において、シリンダガイド１３５の前端とシリンダ１２９の外周に設けられたバネ受け１３８との間に介在された加圧バネ１３７により常時にツールホルダ１１７側に移動するように付勢されている。

これによりシリンダ１２９は、電動ハンマ１０１が被加工材に押し付けられていない状態、すなわちハンマ作業に伴う負荷がハンマビット１１９に作用していない無負荷駆動時には、ツールホルダ１１７に近接する前方位置へと移動される。この無負荷状態では、図２に示すように緩衝部材としてのクッションラバー１３９を介してツールホルダ１１７の段差面１１７ｂに当接して保持される。

一方、電動ハンマ１０１を被加工材に押し付けた状態、すなわちハンマ作業に伴う負荷がハンマビット１１９に作用する負荷駆動時には、当該ハンマビット１１９の後退動作（図示右方への移動）により、シリンダ１２９は、インパクトボルト１３３およびクッションラバー１３９を介してツールホルダ１１７から離間する後方位置へと後退動作され、シリンダガイド１３５の軸方向後端部に設けたストッパ１３５ａに当接して後方位置に保持される。すなわち、シリンダ１２９は、ツールホルダ１１７に近接する前方位置と、ツールホルダ１１７から離間する後方位置との間で移動可能とされている。上記の前方位置が本発明における「第１の位置」に対応し、後方位置が本発明における「第２の位置」に対応する。

シリンダ１２９における駆動子１２７とストライカ１３１との間に形成される空気圧縮空間、すなわち空気バネ室１２９ａは、当該シリンダ１２９に設けた空打ち防止用としての通気孔１６１を介して外部に連通可能とされている。通気孔１６１は、シリンダ１２９がツールホルダ１１７に近接する前方位置へ移動された無負荷駆動時には、空気バネ室１２９ａを外部（大気）に連通するべく開放され、当該シリンダ１２９がツールホルダ１１７から離間する後方位置へ移動された負荷駆動時には、シリンダ１２９の外周に配置されたシリンダガイド１３５によって閉じられ、空気バネ室１２９ａの外部との連通を遮断する構成とされる。

クランク室１２１は、バレル部１０８およびシリンダガイド１３５に設けられた動吸振器１４１の強制加振とその解除を制御するための通気孔１６３を介して外部と連通可能とされている。通気孔１６３は、シリンダ１２９がツールホルダ１１７に近接する前方位置に移動された無負荷駆動時には、クランク室１２１を外部に連通するべく開放され、当該シリンダ１２９がツールホルダ１１７から離間する後方位置へ移動された負荷駆動時には、当該シリンダ１２９によって閉じられ、クランク室１２１の外部との連通を遮断する構成とされる。

次に、上記のように構成される電動ハンマ１０１の作用について説明する。まず、電動ハンマ１０１によって被加工材（特に図示しない）にハンマ作業を行うべく、作業者が電動ハンマ１０１を被加工材に押圧することにより、被加工材側からの負荷がハンマビット１１９に作用する負荷駆動時につき説明する。

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１２２が水平面内にて回動動作する。すると、駆動ギア１２２と噛み合う従動ギア１２４を備えた偏心軸１２３が水平面内を周回動作し、これによってクランクアーム１２５が同じく水平面内を揺動し、当該クランクアーム１２５の先端に取り付けられた駆動子１２７がシリンダ１２９内を直線状に摺動動作される。

上記の駆動状態において、電動ハンマ１０１を被加工材に押し付けると、ハンマビット１１９が被加工材によって後退動作されることに伴い、インパクトボルト１３３およびクッションラバー１３９を介してシリンダ１２９が加圧バネ１３７に抗しつつツールホルダ１１７から離間する後方位置へと移動される。このシリンダ１２９の後方位置への移動により、図３に示すように、当該シリンダ１２９の通気孔１６１がシリンダガイド１３５によって閉じられ、一方、クランク室１２１の通気孔１６３も当該シリンダ１２９によって閉じられる。すると、駆動子１２７の前方への摺動動作によって空気バネ室１２９ａ内の空気が圧縮され、この圧縮に伴う空気バネの作用により、ストライカ１３１は駆動子１２７の直線動作速度よりも高速でシリンダ１２９内を直線運動する。ストライカ１３１は、インパクトボルト１３３に衝突することで、その運動エネルギをハンマビット１１９へと伝達し、これによってハンマビット１１９が被加工材にハンマ加工作業を行なう。

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１４１が制振機能を奏する。すなわち、電動ハンマ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１４１における制振要素であるウェイト１４７および付勢バネ１５３が協働して受動的な制振を行なう。これにより本実施の形態における電動ハンマ１０１の振動が効果的に抑制されることとなる。なお動吸振器による受動的な制振原理自体は公知の事項ゆえ詳細な説明を省略する。

本実施の形態では、駆動子１２７がシリンダ１２９内をハンマビット１１９の長軸方向（図において左右方向）に直線状に摺動動作するのに伴い、クランク室１２１内の容積が変化する。例えば駆動子１２７がハンマビット１１９側（前方）へ移動されたときは、駆動子１２７とストライカ１３１間の空気バネの作用により、ストライカ１３１にはハンマビット１１９方向へと向かう力が作用する。
この時、駆動子１２７がハンマビット１１９側へ摺動動作した分、クランク室１２１内の容積が増大するとともに、当該クランク室１２１内の圧力が減少する。この減少圧力は、第１連通部１５５を通じて動吸振器１４１の第１作動室１５１に作用する。これによりウェイト１４５にはハンマビット１１９から離間する側への力が作用する。

駆動子１２７がハンマビット１１９側へと更に摺動動作して圧縮側死点（前進端）に至る。このときストライカ１３１は、継続的に作用する空気バネの作用を介し、ハンマビット１１９側へと移動し、インパクトボルト１３３に衝突し、これによって衝撃的な打撃力がハンマビット１１９に伝達され、当該ハンマビット１１９はツールホルダ１１７内を摺動動作してハンマ作業を遂行する。

この時、クランク室１２１内の容積が増大することに起因する当該クランク室１２１内の減少圧力が、第１作動室１５１内に継続的に作用し、これによりウェイト１４５には、ハンマビット１１９から離間する側への力（吸引力）が継続的に作用するため、ウェイト１４５は付勢バネ１５３の付勢力に抗しつつ、後方（図中右側）へと摺動動作する。このように、電動ハンマ１０１の負荷駆動時には、動吸振器１４１は、受動的な制振機構として作用することに加え、上述したクランク室１２１内の圧力変動を利用してウェイト１４５を積極駆動する、強制加振による能動的な制振機構として作用し、ハンマ作業時に本体部１０３に生ずる振動を効果的に抑制すことができる。

なお本実施の形態では、駆動子１２７がストライカ１３１に向って移動動作するタイミングに対し、空気バネが作用するのに必要な圧縮時間あるいはストライカ１３１の慣性力等のため、当該ストライカ１３１が実際にインパクトボルト１３３に向っ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１４１におけるウェイト１４５につき、ストライカ１３１の移動動作と対抗するように直線運動を開始させるタイミングについては、例えば付勢バネ１５３の付勢力を調整する等して適宜に設定することが好ましい。

また本実施の形態では、ウェイト１４５がストライカ１３１と対向するように直線運動するに際し、第２作動室１５２に形成された第２連通部１５７を通じて外部の空気が当該第２作動室１５２内に導かれるため、ウェイト１４５の図中右方向ヘの移動に伴い、第２作動室１５２内の空間が外部との空気の流通を絶たれた状態で膨張してしまい（断熱膨張）、ウェイト１４５の直線運動の妨げとなるといった事態が効果的に防止されている。

さらにウェイト１４５が図中右側に直線運動するのに伴い、第１作動室１５１内の容積が減少し、第１連通部１５５を介してクランク室１２１内の圧力が増加することになるが、当該圧力の増加が実用上無視できる程度にクランク室１２１の実効容積を大きくする構成を採用してもよい。あるいは、かかる圧力増加によりウェイト１４５の移動動作に対するブレーキ作用を生ぜしめ、直線運動するウェイト１４５が第１作動室１５１端部に衝突しないように設定する構成を採用してもよい。

駆動子１２７が圧縮側死点（前進端）に位置する状態から、さらに駆動ギア１２２が回転駆動されることで、駆動子１２７はハンマビット１１９から離間する側へと移動する。このとき、膨張側に作用する空気バネにより、ストライカ１３１には、ハンマビット１１９から離間する方向への力（吸引力）が作用する。一方、この動作に際してクランク室１２１内の容積が減少して圧力が増加するのに伴い、第１連通部１５５を通じて第１作動室１５１内に導かれた変動圧力により、動吸振器１４１のウェイト１４５には、ハンマビット１１９に向かう方向（図中左側）への力（押圧力）が作用する。上述のように、空気バネの作動に必要な時間、ストライカ１３１の慣性力等のため、駆動子１２７がハンマビット１１９から離間する側へ移動動作を開始するタイミングに対し、ストライカ１３１の直線運動が開始されるタイミングが若干遅れる。この結果、駆動子１２７が、非圧縮側死点（後退端）へ至る過程において、ストライカ１３１がハンマビット１１９から離間する側へと直線運動を開始し、これに伴って動吸振器１４１のウェイト１４５が当該ストライカ１３１と対向状に直線運動を開始する。この結果、ストライカ１３１が後退動作する場合においても、ウェイト１４５を積極的に駆動した制振機構が効果的に働くこととなる。

なお上記と同様、ウェイト１４５が図中左側に直線運動する際、第２連通部１５７を通じて外部の空気が当該第２作動室１５２内に導かれるため、ウェイト１４５の図中左方向ヘの移動に伴い、第２作動室１５２内の空間が外部との空気の流通を絶たれた状態で圧縮され（断熱圧縮）、ウェイト１４５の直線運動の妨げとなることが効果的に防止されている。

次に被加工材側からの負荷がハンマビット１１９に作用しない状態、すなわち電動ハンマ１０１（ハンマビット１１９）が被加工材に押し付けられていない無負荷駆動時につき説明する。このとき、シリンダ１２９は、加圧バネ１３７によってツールホルダ１１７に近接する前方位置に移動されており、空気バネ室１２９ａの通気孔１６１およびクランク室１２１の通気孔１６３がそれぞれ開放されている。

この状態では、駆動モータ１１１が通電駆動され、駆動ギア１２２、従動ギア１２４、偏心軸１２３、クランクアーム１２５を介して駆動子１２７が前方へ移動しても、空気バネ室１２９ａが通気孔１６１を介して外部に連通されているため、当該空気バネ室１２９ａ内における空気の圧縮作用が行われない。この結果、ストライカ１３１が駆動されない。すなわち、駆動子１２７の駆動は、いわゆる空転となり、ハンマビット１１９の空打ち動作が防止されることとなる。またクランク室１２１も通気孔１６３を介して外部に連通されているため、駆動子１２７が前進しても当該クランク室１２１内の圧力が変動しない。このため、クランク室１２１内の圧力変動を利用したウェイト１４５の積極駆動による強制加振が行われず、動吸振器１４１は、ウェイト１４５と付勢バネ１５３とによる受動的な制振機構としてのみ作用する。このことにより、制振の必要性が比較的低い無負荷駆動時において、ウェイト１４５を強制加振した場合に起こり得る、当該ウェイト１４５が振動源となることを防止できる。

本実施の形態によれば、本来的には、外部側（電動ハンマ１０１側）からの振動入力に基づいてウェイト１４５が駆動され、これによって振動を受動的に抑制する機構である動吸振器１４１につき、当該ウェイト１４５を、駆動子１２７の駆動動作に伴うクランク室１２１内の圧力変動を利用して、ストライカ１３１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、電動ハンマ１０１に作用する振動の大小によらず、動吸振器１４１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１４１のウェイト１４５につき、あたか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。この結果、例えば作業者が電動ハンマ１０１に強い押圧力を作用させながらハンマ作業を行なう等のように、制振の要請は高いにも拘らず、当該押圧力のため動吸振器１４１に入力される振動量が小さくなってしまい、当該動吸振器１４１が十分に作動しないような作業態様においても、ウェイト１４５を積極的に駆動動作させ、十分な制振機能を確保することが可能となる。

また本実施の形態によれば、負荷駆動時と無負荷駆動時に応じて、動吸振器１４１を強制加振状態と強制加振解除状態とに切替え制御することによって、電動ハンマ１０１の駆動状態に応じた制振作用を遂行することができる。そして強制加振状態あるいは強制加振解除状態との切替え制御を、電動ハンマ１０１の構成部材である既存のシリンダ１２９の移動によって行う構成とすることで、別途に可動部材を備える構成の場合に比べて、部品点数を少なくして構造の簡素化を実現することができる。
特に本実施の形態では、１つのシリンダ１２９の移動動作のみを利用して、いわゆる動吸振器１４１の強制加振とその解除の切替え、およびハンマビット１１９の空打ち防止とその解除の切替えを遂行できるため、より簡便な構造の電動ハンマ１０１を提供することができる。

また本実施の形態では、シリンダ１２９によってクランク室１２１の通気孔１６３を開閉する構成とすることにより、シリンダ１２９と当該シリンダ１２９が摺動する円周部をシール面として設定することができる。その結果、良好なシール性が確保されることになり、負荷駆動時における動吸振器１４１の強制加振効果を向上することが可能となる。また無負荷駆動時にクランク室１２１を外部に連通する構成とすることで、当該クランク室１２１の圧力の変動、特に圧力を増大することによる抵抗が回避されることになり、エネルギの無駄な消費を防止する上で効果がある。

（本発明の第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態につき、図４〜図６を参照しつつ説明する。第２の実施形態では、電動ハンマ１０１の無負荷駆動状態から負荷駆動状態への切替え時において、空打ち防止が解除された後、所定の時間差を置いて動吸振器１４１の強制加振（ウェイト１４５の積極的な駆動）が遂行される構成としている。

この実施形態では、前述した第１の実施形態で説明した構成に加え、シリンダ１２９の外周に配置されて空気バネ室１２９ａの通気孔１６１を開閉する可動リング１６５と、当該可動リング１６５を挟んでシリンダガイド１３５の反対側に配置されたスリーブ１６７とを備えている。スリーブ１６７は、シリンダ１２９の前側（ハンマビット１１９側）外周に相対移動可能に配置され、長軸方向（ハンマビット１１９の長軸方向）の一端がクッションラバー１３９に当接あるいは固定されている。シリンダガイド１３５とスリーブ１６７との間には、加圧バネ１３７が介在されており、当該加圧バネ１３７は、可動リング１６５をスリーブ１６７側、すなわち前方へ移動するべく作用している。また加圧バネ１３７の付勢力は、可動リング１６５を介してシリンダ１２９の外周に固着されたストッパ１６９を押圧し、当該シリンダ１２９を前方へ移動するべく作用している。

図４はハンマビット１１９が被加工材に押し付けられていない無負荷状態が示されている。この無負荷状態では、可動リング１６５は、加圧バネ１３７によってツールホルダ１１７に近接する前方位置へと移動され、スリーブ１６７およびクッションラバー１３９を介してツールホルダ１１７の段差面１１７ｂに当接されている。またシリンダ１２９も同様に、加圧バネ１３７によって可動リング１６５およびストッパ１６９を介してツールホルダ１１７に近接する前方位置へと移動されている。このとき、前方位置へ移動されたシリンダ１２９の前端部が、スリーブ１６７の前端部に形成された環状のシリンダ受部１６７ａに対して所定の隙間Ｃ（図４参照）を置いて対向する構成とされる。そして可動リング１６５の前方位置への移動により、空気バネ室１２９ａの通気孔１６１が開放されて当該空気バネ室１２９ａが外部と連通され、またシリンダ１２９の前方位置への移動により、クランク室１２１の通気孔１６３が開放されて当該クランク室１２１が外部に連通される構成とされる。

従って、無負荷状態で駆動モータ１１１が通電駆動されたときは、空気バネ室１２９ａが通気孔１６１を介して外部に連通しているため、駆動ギア１２２、従動ギア１２４、偏心軸１２３、クランクアーム１２５を介して駆動子１２７が前方（ハンマビット１１９側）へ移動しても空気バネ室１２９ａ内で空気の圧縮作用が行われない。このため、ストライカ１３１には空気バネが作用することはなく、当該ストライカ１３１が駆動されない。すなわち、ハンマビット１１９の空打ち動作が防止される。

またクランク室１２１も通気孔１６３を介して外部に連通されているため、駆動子１２７が前方へ移動しても当該クランク室１２１内の圧力が変動しない。このため、クランク室１２１内の圧力変動を利用したウェイト１４５の積極駆動による強制加振が行われず、動吸振器１４１は、ウェイト１４５と付勢バネ１５３とによる受動的な制振機構としてのみ作用する。このことにより、制振の必要性が比較的低い無負荷駆動時において、ウェイト１４５を強制加振した場合に起こり得る、当該ウェイと１４５が振動源となることを防止できる。

一方、ハンマ作業に伴う負荷がハンマビット１１９に作用する負荷駆動時においては、当該ハンマビット１１９の被加工材への押し付けによる後退動作（図示右方への移動）により、インパクトボルト１１３、クッションラバー１３９およびスリーブ１６７を介して可動リング１６５が加圧バネ１３７に抗してツールホルダ１１７から離間する後方位置へと移動される。そして図５に示すように、可動リング１６５の後方位置への移動途中において、当該可動リング１６５により空気バネ室１２９ａの通気孔１６１が閉じられて当該空気バネ室１２９ａの外部に対する連通が遮断され、いわゆる空打ち防止が解除される。と同時にスリーブ１６７のシリンダ受部１６７ａがシリンダ１２９の前端部に当接する構成とされる。すなわち、この時点ではクランク室１２１の連通孔１６３は、開放されたままであり、可動リング１６５による空打ち防止解除が先行して行われる。

その後、可動リング１６５が、さらに後方へと移動されるが、このとき図６に示すように、シリンダ１２９は、当該可動リング１６５の後方への移動と共にスリーブ１６７のシリンダ受部１６７ａにより押されてツールホルダ１１７から離間する後方位置へと移動される。このとき、可動リング１６５とシリンダ１２９は一体となって移動するため、空気バネ室１２９ａの通気孔１６１の閉鎖状態が継続される。そしてシリンダ１２９の後方位置への移動によりクランク室１２１の通気孔１６３が当該シリンダ１２９により閉じられて当該クランク室１２１の外部に対する連通が遮断され、クランク室１２１内の圧力変動が許容されることとなる。その結果、動吸振器１４１のウェイト１４５がクランク室１２１内の変動圧力によって積極駆動される、いわゆる強制加振状態へと切替えられる。後方へ移動されたシリンダ１２９は、シリンダガイド１３５のストッパ１３５ａに当接することで後方位置に停止される。なお動吸振器１４１の強制加振による制振作用については、前述した第１の実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

可動リング１６５とシリンダ１２９は、上述の如くハンマビット１１９に近接する前方位置と、ハンマビット１１９から離間する後方位置との間で所定の時間差をもって移動可能とされており、上記の前方位置が本発明における「第１の位置」に対応し、後方位置が本発明における「第２の位置」に対応する。

以上のように、第２の実施形態によれば、負荷駆動時において、空打ち防止の解除動作が動吸振器１４１の強制加振動作に先行して行なわれる構成、換言すれば、空打ち防止の解除後、所定の時間差をおいて動吸振器１４１の強制加振動作が遂行される構成としたものである。
電動ハンマ１０１の駆動時においては、駆動子１２７が前進することによる空気バネ室１２９ａ内の圧縮作用を開始するタイミングに対し、圧縮された圧力によってストライカ１３１が前進動作を開始するまでの時間、（すなわち実際にストライカ１３１に空気バネが作用するのに必要な圧縮時間）あるいはストライカ１３１の慣性力等のために、当該ストライカ１３１がハンマビット１１９に向って直線運動を開始するタイミングが若干遅れることになる。

第２の実施形態によれば、動吸振器１４１の強制加振の開始時期を、ハンマビット１１９の空打ち防止の解除時期よりも遅らせる構成としたことにより、実質的には動吸振器１４１におけるウェイト１４５につき、ストライカ１３１の移動動作と対抗して直線運動を開始させるようにタイミングを調整することができる。換言すれば、ストライカ１３１の打撃作用による振動発生タイミングに対してウェイト１４５の強制加振による制振タイミングを同調させることができることになり、これにより制振効果を向上することが可能とされる。なお第２の実施形態の他の構成に関しては、上記第１の実施形態の構成と実質的に同等とされているため、同一符号を付して説明を省略する。

なお第２の実施形態において、負荷駆動時に動吸振器１４１の強制加振の開始時期をハンマビット１１９の空打ち防止の解除時期よりも遅くするという技術については、前述した第１の実施形態において、例えば空気バネ室１２９ａの通気孔１６１と、クランク室１２１の通気孔１６３との設定位置を調整することで適用することが可能となる。
また第１および第２の実施形態においては、電動ハンマ１０１の無負荷駆動時には、クランク室１２１を外部に連通することにより当該クランク室１２１の圧力が変動しない構成とし、これにより動吸振器１４１の強制加振を解除する構成としたが、この構成に変えて、例えばクランク室１２１と動吸振器１４１の第１作動室１５１との連通を遮断することで、クランク室１２１内の圧力変動を動吸振器１４１に実質的に作用させない構成としてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る電動ハンマの全体構成を概略的に示す側断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る電動ハンマの主要部を示す側断面図であり、無負荷駆動状態が示される。 同じく第１の実施形態に係る電動ハンマの主要部を示す側断面図であり、負荷駆動状態が示される。 本発明の第２の実施形態に係る電動ハンマの主要部を示す側断面図であり、無負荷駆動状態が示される。 同じく第２の実施形態に係る電動ハンマの主要部を示す側断面図であり、負荷駆動時における空打ち防止の解除状態が示される。 同じく第２の実施形態に係る電動ハンマの主要部を示す側断面図であり、負荷駆動状態が示される。

符号の説明

１０１ 電動ハンマ（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
１０８ バレル部
１０９ ハンドグリップ
１１１ 駆動モータ
１１３ 運動変換機構
１１５ 打撃機構
１１７ ツールホルダ
１１７ｂ 段差面
１１９ ハンマビット（工具ビット）
１２１ クランク室
１２２ 駆動ギア
１２３ 偏心軸
１２４ 従動ギア
１２５ クランクアーム（作動機構）
１２７ 駆動子（作動機構）
１２９ シリンダ
１２９ａ 空気バネ室
１３１ ストライカ（打撃子）
１３３ インパクトボルト
１３５ シリンダガイド
１３５ａ ストッパ
１３７ 加圧バネ
１３８ バネ受
１３９ クッションラバー
１４１ 動吸振器
１４３ 筒体（本体部）
１４５ ウェイト
１４７ 大径部
１４９ 小径部
１５１ 第１作動室
１５２ 第２作動室
１５３ 付勢バネ（弾性要素）
１５５ 第１連通部
１５７ 第２連通部
１６１ 通気孔
１６３ 通気孔
１６５ 可動リング
１６７ スリーブ
１６７ａ シリンダ受部
１６９ ストッパ

Claims (5)

1. 駆動モータと、
   工具ビットと、
   前記工具ビットの長軸方向に直線運動し、これによって当該工具ビットに所定の加工作業を遂行させる打撃子と、
   前記打撃子が直線運動するように当該打撃子を摺動可能に収容するシリンダと、
   クランク室に収容されるとともに、前記駆動モータの回転出力を直線運動に変換して前記打撃子を駆動する作動機構と、
   前記工具ビットによる加工作業時の制振を行う動吸振器と、を有し、
   前記動吸振器は、弾性要素による付勢力が作用した状態で直線運動可能に構成されるとともに、前記作動機構の駆動により前記クランク室内に生じた変動圧力を介して駆動されるウェイトと、当該ウェイトを収容する本体部とを有し、前記作動機構の駆動に伴う前記クランク室内の圧力変動が、前記動吸振器の本体部内に導かれ、これにより前記ウェイトが前記打撃子と対向状に駆動される作業工具であって、
   前記シリンダは、前記工具ビットを保持するツールホルダーに近接する第１の位置と当該第１の位置よりもツールホルダーから離間する第２の位置との間で移動可能とされ、前記加工作業に伴う負荷が前記工具ビットに作用する負荷駆動時には、前記第２の位置へ移動することで前記クランク室内の変動圧力による前記ウェイトの駆動を許容し、前記加工作業に伴う負荷が前記工具ビットに作用しない無負荷駆動時には、前記第１の位置へ移動することで前記ウェイトの駆動を規制する構成としたことを特徴とする作業工具。
2. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記シリンダは、前記作動機構の駆動によって圧縮される空気バネの作用を介して前記打撃子を直線運動させる空気バネ室を有するとともに、前記負荷駆動時には前記第２の位置へ移動することで前記空気バネ室の空気バネ作用による前記打撃子の駆動を許容し、前記無負荷駆動時には、前記第１の位置へ移動することで前記空気バネ室の空気バネ作用による前記打撃子の駆動を規制する構成としたことを特徴とする作業工具。
3. 請求項２に記載の作業工具であって、
   前記負荷駆動時において、前記クランク室内の変動圧力による前記ウェイトの駆動を許容するタイミングが、前記空気バネ室の空気バネ作用による前記打撃子の駆動を許容するタイミングよりも遅れるように設定されていることを特徴とする作業工具。
4. 請求項１に記載の作業工具であって、
   前記クランク室を外部に連通可能な通気孔が備えられ、当該通気孔は、前記シリンダの前記第２の位置への移動により閉止されて前記ウェイトの駆動を許容し、前記シリンダの前記第１の位置へ移動により開放されて前記ウェイトの駆動を規制する構成としたことを特徴とする作業工具。
5. 請求項３に記載の作業工具であって、
   前記空気バネ室を外部に連通可能な通気孔を有し、当該通気孔は、前記シリンダの前記第２の位置への移動により閉止され、前記シリンダの前記第１の位置への移動により開放される構成としたことを特徴とする作業工具。

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