JPS6017669B2 - 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ハンドル装置に係り、特にタィタン
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
り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、タィタンパー、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殻
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、タイタンパ一など
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
振ゴムやばね定数の小さなばね等の介在により、操作が
柔〈なり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、タイタンパー、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わらず、有
害振動をほぼ完全に遮断することにある。 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、本発明の実施例の説明に先立ち、本発明の防振
原理を従来の振動絶縁器の防振腺理と比較しつつ説明す
る。 第１図には、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の、振幅Ｘ，で振動する振
動源である。振動源１には、ばね定数Ｋの片特はり形の
ばね２が連結され、ばね２の自由機部には質量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×とするならば、振幅比×ノ×ｉは
周波数のの関数として次式で表わされる。受（の）＝；
孝三ご ……

【１｝ ここに、岬：ゾ支フ前であり〜ハンドル３の固有振動数
である。 ｛１１式の振動応答曲線は第３図の曲線ａとなる。第３
図のグラフの機軸は、加振周波数のと固有振動数のｎと
の比（周波数比）＾＝めであり、また縦麹は振幅比妾で
ある。○リｎ 曲線ａより明らかなようにへ＾が１より相当に大きくな
いと振幅比×ノ×，が小ミくならない。 つまり、従来の振動絶縁器では「加振周波数■がかなり
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、より低周波城の加振周波数の
の振動に対しても振動減衰効果をもたせる１こ１ま、固
有振動数脇を４「さくする必要があり「Ｊ精を小さくす
るには、さまね２のばね定数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、振動源亀に対するハンドル３の
操作が柔らかくなり振動源川こふらつきが生じ、またＭ
を大きくすると袋層が重くなってしまうことになる。従
って、従釆の振動絶縁器では、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、簾亀図に示す従来の振動絶縁器のば
ね２に質量ｍの衝撃ダンパ型の重り４を取り付けたもの
である。繁りＷま、ケーシング蟹とケーシング５内にば
ね６を介して支承された振動質量体７からなり、振動質
量体？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−シングＳ内壁面と衝突し得るように機成さ
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Ｘｉとの振幅比
Ｘ／Ｘ，は次のようになる。 孝（の） Ｑ客のき Ｑ言の旨−ぬき十の奪十山の旨）の２十−の４ここに、
……（２）Ｑ。 輩＝脇馬，岬」願申＝崎戸，に竿仲袋 である。 ｋ‘ま加振点から重り亀の敬付点までのばね２のぱね定
数であり、Ｑ‘まばね定数比で＆く１の関係にある。 また叫まハンドル３の質量Ｍと重り亀の質量ｍとの質量
比であり、仏〉１（Ｍ＞ｍ）とする。上記【２１式の振
動応答曲線は「 Ｑ＝０．５５，し＝２．５の場合には
、第３図の曲線ｂとなる。 曲線ｂは２個の共振点＾，？〜（入，く＾２）をもって
いる。曲線ａと曲線ｂとの比較より明らかなように入＝
３付近にある共振点＾２ よりも高周波側では曲線ｂの
振動遮断特性は曲線ａに比べ極めて顔れていることがわ
かる。例えば〜入ｉｌｏにおいてト曲線ａの振幅比が約
Ｖ１０Ｏであるのに対しト曲線ｂでは「その約１′１０
の１′１０００に振幅が減少している。ところでも片特
はり形の‘よねの場合には「ばね定数Ｋは、Ｋ＝班１′
１３（Ｅ；ヤング率、革；断面２次モーメント、軍；ば
ねの長さ）となるから、蚊＝０。 ５５（ら（０．８３）３）は重り４の取付点が加振点か
ら０８２ｉの点にあたることになる。 一方、共振点入２ 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、的 払はそれぞれ
０．５＜Ｑ＜０．５ふ ２＜舷く３程度がよいことが見
出された。つまり「（ンドル３の質量Ｍの１′２〜し３
の質量を有する重り４を、加振点から約Ｑ．釘の位魔に
取付ければ「第３図の曲線ものような振動応答特性が得
られる。しかし「重り亀を取り付けることによっても高
周波側に２番目の共振点＾２のピークが現われも振動源
蔓の周波数のが変動して共振点Ｘ２付近の領域に入って
くることがあり、この対策が必要となる。 ハンドル３の共振点入２ は「重り亀の共振点でもあり
「重りＷま共振点ハ２ で激しく振動することになる。
従って「共振点入２付近で、蟹り亀の振動質量体７は激
しく振動し、振動質量体７はケーシング５と繰り返し衝
突することとなる。この振動質量体７とケ−シング５と
の磯突により、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＾２に
おける振動応答曲線ｂのピークは取り除かれる。更に、
共振点＾２以上の周波数城では、重り４の振幅は小さな
ものとなり、薫り４のケーシング５と振動質量体Ｔとは
一体物として振動し、第３図の曲線ｂとほぼ等しくなり
、結局第４図に示〈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。 タィタンバー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
用板であり、突き固め麻板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１０‘こ取り付けられて
いる。 突き固め用板８とは反対例のモータケーシング亀０‘こ
は、板ばね１亀，貴２がそれぞれ取り付けられている。
板ばね竃量のモータケーシング取付基部は複数板の板ば
ねによって構成され、また板ぱね１２はピン１３を介し
てモ−タケーシング】川こ連結されている。また〜板ば
ね１１，】２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、袴体亀４の両端部側に設けられ
たブラケツト１６，翼６にピン１１９ ３８を介してそ
れぞれ連結されている。また柊体１４の一端部にはハン
ドル部たる握り部材１９が逸穀されている。一方、板ば
ね１１のピン翼７寄りの位置には〜鋼製のケーシング２
０が設けられている。 ケーシング２０‘ま第６図に拡大示すように、筒状体を
なし「その両端関口部は蓋部２８ａ，２８ａによって覆
われている。ケーシング多０内には、鋼製円柱状の振動
質量体２１が設けられ、質量体２１はらその両端部と蓋
部２０ａ，２Ｑａとの間にそれぞれ圧縮状態で介設され
たコイル‘まね２２，２２の押圧力により支持されてい
る。更に振動質量体２貫の両端部には、ばね受け部２１
ａ，２亀ａがまたこれらと対向する菱部２８ａ，２０ａ
にもばね受け部２８ｂ，２８ｂ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、わずかな間
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
２０ｃと衝突し得るように様成されている。 またケーシング２０外側には、これを板ばね１１に取り
付けるための取付金具２３，２３が設けられており、ボ
ルト２亀？ ２４により取付け金具２３，２３と縦付け
板２５との間に板ばね１１を挟み付けてケ−シング２０
を板ばね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
ることにより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１亀，１２を
介して榛体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１Ｗこ取り付け
られているため「駆動モータ９からの振動エネルギーの
大部分は板ばね１１に伝達され、板ばね１２先端部は、
ほとんど振動せず、榛体１４及び握り部材１９はピン１
８乃至榛体ｇ４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
図に示す振動系とを比較すると、駆動モータ９が振動源
“こ、また、板ばね１翼がばね２にそれぞれ相当し、更
に、握り部材１９がハンドル３に相当し、ケーシング２
０「振動質量体２３、コイル‘まね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２８、振動質量体２１、コイルばね
２２等の総質量と、ケーシング２０の板さまね１１上の
取り付け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図の曲線ｂ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‘ま振動しケーシング２０と衝突を
繰り返すため「騒動モータ９からの原振動のうち握り部
材１９の共振周波数に当る振動エネルギーは、振動質量
体２１とケーシング２８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２０１こ熱ヱネルギー（
発熱）として散逸される。従って、有害な原振動は纏り
部村１９に伝達されることなく〜綾終的には、第４図に
示すような極めて優れた振動遮断特性を得ることができ
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
剛状体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２
１の形状に応じてどのように変更してもよく、更に密閉
状でなく適宜に閥口を設けてもよい。またコイルばね２
２を板ばねに変えるなど自由である。以下には、第５図
に示すタィタンパーを用いて行なった本発明菱直の振動
実験の結果を第７図Ａ，Ｂに示す。 第７図Ａはｔ従来のように板ばね１１に何も取り付けな
い場合に握り都材１９に伝達される振動加速度を示し、
また第７図Ｂ‘ま「第５図のようにケーシング２０等を
取り付けた場合の振動加速度を示している。図より明ら
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、有害な原振動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、タィタンパー、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、ハンドル部たる握り部村への伝達は
極めて微弱となり〜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、従釆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図は従釆の振
動絶縁器の振動応答曲線及びそれに一体物の重りを付加
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０鰯応答曲線を示すグラフ、第５図
はタィタンパ−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図のケーシング部の矢視拡
大断面図、第７図Ａ，Ｂ‘ま、タィタンパ−の纏り都材
に伝達される振動加速度を、従釆の場合と「本夕発明の
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。 図中、１，９は振動源（９は騒動モータ）ト２，亀１は
連結部材（２はばね、１１は板ばね）、３，１９は纏り
部材（３はハンドル）も６９０２８‘まケーシング、Ｔ
，２川ま振動質量体〜 ６，２２は磯発部材（６はばね
、２蜜はコイルままね）、である。 第１図 第２図 第７図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 振動源に連結されこれより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り部材と、上記連結
   部材に、上記握り部材と振動源との間に位置させて取り
   付けられたケーシングと、該ケーシングに内に設けられ
   、ケーシングの振動により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有し、上
   記ケーシングの取付位置を上記振動源から上記連結部材
   全長のばね定数のほぼ倍のばね定数となる位置にすると
   共にケーシング、振動質量体および弾発部材の質量を上
   記握り部材の質量の１／２〜１／３に設定したことを特
   徴とする振動遮断型ハンドル装置。