JP2000218570A - 往復動工具の防振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】第１、第２フリーピストンの受圧面積と、質量
を略等しく形成することにより往復動によって生じる振
動を、互いの運動によって打ち消しあうことで工具の振
動を低減する。 【解決手段】シリンダ内部に第１及び第２フリーピスト
ン８、９を軸方向に隣接して配置し、シリンダ内にシリ
ンダ室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を区画し、前部シリンダ室Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３にエアを選択的に導入できる流路を形成
し、エアが中部シリンダ室に導入された時には、第１、
第２フリーピストンが互いに離れる方向に移動し、エア
が第２フリーピストンの前部シリンダ室および第１フリ
ーピストンの後部シリンダ室に導入された時は第１、第
２フリーピストンが同時に接近する方向に移動し、工具
保持シャフト１４を往復動させてワークに加工を行う往
復動工具であって、第１フリーピストンと第２フリーピ
ストンとの質量を略等しく、かつ、エア圧が作用する受
圧面積とを等しくさせたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、圧縮空気により駆
動されるハンドタイプの往復動式工具に好適な振動防止
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気を駆動源とするハンディタイプの切
削工具や研削工具としては従来より種々のものが提案さ
れているが、こうした工具は電動モータを使用している
ため工具が大型化するとともに重量が増大し取扱いの点
で満足できるものではなかった。このような点を改善す
るために、本出願人は、駆動源を圧縮空気とした往復動
式の工具を提案している（実公平４−２７８１号公報参
照）。

【０００３】この工具の作動を図２を参照して説明する
と、図２は同工具の断面図である。この空気圧往復動式
工具は、グリップを兼ねたハウジング１０１の内部にシ
リンダ１０２が挿入されており、前記シリンダ１０２の
外周に当接するハウジング１０１内周面には、空気導入
通路と空気排出通路とが形成されている。前記シリンダ
１０２の内部には第１及び第２フリーピストン１０５、
１０６が軸方向に隣接されて前後動自在に挿嵌されてお
り、前記ハウジング１０１の前後部は一端を第２フリー
ピストン１０６に固定された工具１０７の支持シャフト
１０８を前後動自在に支承する先端部材１０３と操作レ
バー１１０によって圧搾空気の供給路を開閉するバルブ
１０９を具えた後端部材１０４とで各々閉塞されてい
る。また前記シリンダ内には、第１、第２フリーピスト
ンによって前部、中部、および後部のシリンダ室Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３が区画され、前記前部シリンダ室Ｒ１には作
動時には第２フリーピストンに形成した通路１１１を通
して、また中部シリンダ室Ｒ２には作動時には第１、第
２フリーピストン１０５、１０６に形成した通路１１
２、１１４を通して、さらに後部シリンダ室Ｒ３には第
１フリーピストン１０５に形成した通路１１５を通して
シリンダ１０１の内周面に形成した圧縮空気導入通路を
介して圧縮空気を導入することができるようになってお
り、圧縮空気を供給したときには第１および第２にフリ
ーピストン１０５、１０６が各々逆方向に作動するよう
に構成されている。

【０００４】したがって、この空気圧往復動式工具で
は、第１、第２フリーピストン１０５、１０６の間に形
成された中部シリンダ室Ｒ２に空気導入通路を介して圧
縮空気を導入し、第１、第２フリーピストン１０５、１
０６の前後に形成された前部シリンダ室Ｒ１、後部シリ
ンダ室Ｒ３を空気排出通路に連通すると、両ピストン１
０５、１０６が離なれる方向に移動し、また前部シリン
ダ室Ｒ１と、後部シリンダ室Ｒ３に第１、第２フリーピ
ストンに形成した連絡通路１１１、１１５を介して同時
に圧縮空気を導入し、第１、第２フリーピストンの間に
形成された中部シリンダ室Ｒ２を空気排出通路に連通す
ると両ピストン１０５、１０６が接近する方向に移動す
る。この時第１、第２フリーピストン１０５、１０６の
往復動と両ピストン間に発生する瞬発力によって第２フ
リーピストン１０６に設けた切削具や研削具１０７が高
速度かつ、安定的して往復動を行い、ワークを加工する
ことができる。なお、前部、中部、後部シリンダ室に圧
縮空気を導入したり、同シリンダ室から圧縮空気を排気
する通路の切換作動についての詳細は前述した公報に述
べてあるのでここでは説明を省略する。

【０００５】特にこの工具では、工具作動時において略
同質量の第１、第２フリーピストンを対称的に運動させ
ているため、（即ち、第１、第２フリーピストンが互い
に接近する方向の運動と、互いに離間する方向の運動と
を、同時にかつ交互に連続的に行わせる）ようにしてい
るため、第２フリーピストンの往復運動を第１フリーピ
ストンの逆作用の往復運動によって相殺することがで
き、ワーク加工時に発生する第２フリーピストンによる
振動を極めて効果的に防止できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た工具では、第１フリーピストン１０５の図中右側の受
圧面積Ａ１は、第２フリーピストン１０６の左側の受圧
面積Ａ２よりも工具を取りつける支持シャフト１０８の
断面積分Ｂだけ大きくなっており、この結果、第１フリ
ーピストン１０５の図中右側の受圧面積Ａ１と第２フリ
ーピストン１０６の左側の受圧面積Ａ２とに差が生じる
ことになる。このため、両フリーピストン１０５、１０
６が互いに接近する方向に移動する際には、両フリーピ
ストンに作用する力に差が発生し、第２フリーピストン
１０６の往復運動を第１フリーピストン１０５の逆作用
の往復運動によって完全に相殺することができず振動値
を下げるには限界があった。

【０００７】そこで、本発明は、前述した従来工具の第
１フリーピストン側の図中右側に、第２フリーピストン
に設けてある支持シャフト１０８の断面積分Ｂと同じ断
面積を有する調圧シャフトを設けることにより、第１フ
リーピストンの図中右側の受圧面積と第２フリーピスト
ンの左側の受圧面積とを等しくし、第２フリーピストン
の往復運動を第１フリーピストンの逆作用の往復運動に
よって完全に振動が相殺できる新しい往復動工具を提案
することにより、上述の問題点を解決することを目的と
する。

【０００８】本発明は、第１、第２フリーピストンの略
質量が同じであり、かつ、第１、第２フリーピストンを
互いに接近させる方向の受圧面積と、第１、第２フリー
ピストンが互いに離なれる方向の受圧面積とをそれぞれ
等しく形成してあるため、第１、第２フリーピストンの
往復動によって生じる振動は、互いの運動によって理論
上では完全に打ち消されることになり、工具の振動を確
実に抑制することができる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明が採用
した技術解決手段は、シリンダ内部に第１及び第２フリ
ーピストンを軸方向に隣接して前後動自在に配置し、前
記シリンダ内に前記第１、第２フリーピストンによって
前部、中部、および後部のシリンダ室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３
を区画し、前記前部シリンダ室Ｒ１、中部シリンダ室Ｒ
２および後部シリンダ室Ｒ３にエア源からのエアを選択
的に導入できる流路を形成し、エア源からのエアが第１
フリーピストンと第２フリーピストンとの間の中部シリ
ンダ室に導入された時には、第１、第２フリーピストン
が互いに離れる方向に移動し、エア源からのエアが第２
フリーピストンの前部シリンダ室および第１フリーピス
トンの後部シリンダ室に導入された時は第１、第２フリ
ーピストンが同時に接近する方向に移動し、こうした第
２フリーピストンの往復移動によって前記第２フリーピ
ストンの前方に設けられた工具保持シャフトを往復動さ
せて同シャフトに取りつけた工具によってワークに加工
を行う往復動工具であって、前記第１フリーピストンの
後方には前記工具保持シャフトとほぼ同径のシャフト部
を設け、前記第１フリーピストンと第２フリーピストン
との質量を略等しく、かつ、エア源からのエア圧が第１
フリーピストン、第２フリーピストンに同時に作用する
受圧面積とを等しくさせたことを特徴とする往復動工具
の防振構造である。

【００１０】

【実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明に係わ
る往復動工具を説明すると、図１は本実施の形態として
の往復動工具の断面図、図２は工具保持シャフト部の拡
大Ａ−Ａ断面図、図３（イ）はバルブの流路が閉となっ
た状態の拡大Ｂ−Ｂ断面図、（ロ）はバルブの流路が開
となった状態の拡大Ｂ−Ｂ断面図、図４はバルブリング
とホースニップル部との拡大Ｃ−Ｃ断面図である。なお
図中左方、即ち、工具取りつけ側を前方、図中右方、即
ち、圧縮空気の供給側を後方として説明する。

【００１１】図において、１はハウジング、２はハウジ
ング１の外周に接着、溶着または密着状態に取りつけら
れる冷感防止用のゴム状チューブ、３はシリンダ、４は
シリンダ３の外周に取りつけられ、かつ、圧縮空気の導
入通路、排気通路を形成するパーテーションである。前
記パーテーション４の内周面には、前述した従来の工具
と同様の空気導入通路４ａ、空気排出通路４ｂが形成さ
れており、その空気導入通路４ａの周囲とシリンダ３と
の当接部には通路の気密性を保持するＯリング５が軸方
向に配置されている。

【００１２】シリンダ３の図中左方端にはフロントエン
ドキャップ６が、また図中右方端にはリヤエンドキャッ
プ７が取りつけられており、両エンドキャップの間のシ
リンダ３内には、第１及び第２フリーピストン８、９を
軸方向に隣接して前後動自在に配置し、第１、第２フリ
ーピストン８、９によって先述した公知例と同様にシリ
ンダ３内に前部、中部、および後部のシリンダ室Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３を区画する。

【００１３】前記フロントエンドキャップ６の外周には
パーテーション４の端部と当接させるとともにゴム状チ
ューブ２を挿着したハウジング１を固定する先端部材１
０が配置されている。先端部材１０の中心部に配置した
軸受１２およびフロントエンドキャップ６の中心部に配
置した軸受１３によって第２フリーピストン９に固定さ
れた工具保持シャフト１４が摺動自在に軸支されてお
り、工具保持シャフト１４は先端部材１０に対して軸方
向に摺動が可能でありながら相対回転ができぬように、
工具保持シャフト１４の外形は図２に示すように四角形
に形成されている。また、先端には工具固定手段１４ａ
が設けられている。なお、工具保持シャフト１４の外径
は四角形に限らず相対回転が禁止できる形状であればど
のような形状でもよい。さらに、先端部材１０に配置し
た軸受１２は止めネジ１２ａによって先端部材１０に対
して回転が禁止されストップリング１１によって抜け防
止された状態で保持されている。前記工具保持シャフト
１４はその端部が第２フリーピストン９の中心孔内に嵌
合し、ネジ１５によって第２フリーピストン９に固定さ
れている。

【００１４】リヤエンドキャップ７の図中右方側の中心
部にはバルブ１６が回転自在に嵌合しており、該バルブ
１６の図中右方端にはホースニップル１７が一体に形成
されている。バルブ１６の周囲には図４に示すようにバ
ルブリング１８が相対回転不能に嵌合しており、このバ
ルブリング１８はハウジング１の外周に回転可能に嵌合
して延長しており、端部はゴム状チューブ２の端部と当
接するように配置されている。このためバルブリング１
８を回転するとバルブ１６も回転し、バルブ１６の流路
を開閉できるよになっている。

【００１５】バルブ１６の中心部には圧縮空気の通路１
６ａが形成されており、この通路１６ａはバルブ１６の
遠心方向に形成した一対の通路１６ｂに連通しており、
この一対の通路１６ｂはバルブ１６が回転するとリアエ
ンドキャップ７に形成した通路７ａを経由してパーテー
ション４に形成した圧縮空気導入路４ａに連通状態（図
２（ロ））となったり、非連通状態（図２（イ））とな
ったりする。パーテーション４に形成した圧縮空気導入
路４ａは先述したようにシリンダ３の外周と協働して通
路を形成するようになっており、通路の周囲はＯリング
５によって気密性が保持されている。

【００１６】また、リヤエンドキャップ７の中心部には
前記工具保持シャフト１４とほぼ同径のシャフト部１９
が摺動自在に嵌合しておりこのシャフト部１９は第１フ
リーピストン８の中心部に一体に形成されている。この
シャフト部１９はネジ等で第１フリーピストン８に固定
してもよい。第１フリーピストン８のシャフト部１９の
嵌合部には遠心方向の孔２１が形成されており、この孔
２１はパーテーション４とシリンダ３の外周との間に形
成した排気通路４ｂに連通している。

【００１７】第１フリーピストン８の外周には二つの円
周溝２３、２４が形成されており、図中左方側の溝は第
１フリーピストン８内に形成した通路２５を介して第１
フリーピストン８とリヤエンドキャップ７との間に区画
されている後部シリンダ室Ｒ３に連通しており、図中右
方側の溝２３は第１フリーピストン８内に形成した通路
２６を介して第１フリーピストン８と第２フリーピスト
ン９との間に区画されている中部シリンダ室Ｒ２に連通
している。

【００１８】二つの溝２３、２４は第１フリーピストン
８がシリンダ３内を軸方向に移動してシリンダ３に形成
した孔２７と位置が合うとその孔から圧縮空気を中部シ
リンダ室Ｒ２あるいは前部シリンダ室Ｒ１に導入し、他
側のシリンダ室の圧縮空気を空気排出通路４ｂを介して
大気に開放できるようになっている。このため、第１フ
リーピストン８がシリンダ３内を軸方向に移動して二つ
の溝のうち左側の溝２４がシリンダ３に形成した圧縮空
気を導入する孔２７と合うと、パーテーション４とシリ
ンダ３とによって形成した圧縮空気導入路４ａから圧縮
空気がその孔２７、溝２４、第１フリーピストン８内に
形成した通路２５を介して第１フリーピストン８とリヤ
エンドキャップ７との間の後部シリンダ室Ｒ３に導入さ
れ、第１フリーピストン８を図中左方に移動する。この
とき、中央の中部シリンダ室Ｒ２は図示せぬ排気孔を介
してパーテーション４とシリンダ３とによって形成した
圧縮空気排出路４ｂを介して大気側に連通する。

【００１９】また、第１フリーピストン８がシリンダ３
内を軸方向に移動して二つの溝のうち右側の溝２３がシ
リンダ３に形成した孔２７と合うとパーテーション４と
シリンダ３とによって形成した圧縮空気導入路４ａから
圧縮空気がその孔２７を介して第１フリーピストン８に
形成した通路２６に導入され、さらに圧縮空気は中部シ
リンダ室Ｒ２に導入され、一方、後部シリンダ室Ｒ３は
排気孔３ａを介してパーテーション４とシリンダ３とに
よって形成した圧縮空気排出路４ｂから大気に開放され
るようになっている。

【００２０】また、第２フリーピストン９の外周にも、
第１フリーピストン８と同様に二つの円周溝２８、２９
が形成されており、図中右方側の溝２９は第２フリーピ
ストン９内に形成した通路３１を介して第２フリーピス
トン９とフロントエンドキャップ６との間の前部シリン
ダ室Ｒ１に連通し、また図中左方側の溝２８は第２フリ
ーピストン９内に形成した通路３２を介して第１フリー
ピストン８と第２フリーピストン９との間の中部シリン
ダ室Ｒ２に連通している。

【００２１】二つの溝２８、２９は第２フリーピストン
９がシリンダ３内を軸方向に移動してシリンダ３に形成
した孔３０と位置が合うとその孔から圧縮空気を中部シ
リンダ室Ｒ２あるいは前部シリンダ室Ｒ１に圧縮空気を
導入し、他側のシリンダ室から空気排出通路４ｂを介し
て大気に開放する。このため、第２フリーピストン９が
シリンダ３内を軸方向に移動して二つの溝のうち右側の
溝２９がシリンダ３に形成した圧縮空気導入孔３０と合
うと、パーテーション４とシリンダ３とによって形成し
た圧縮空気導入路４ａから圧縮空気がその孔３０、溝２
９、第２フリーピストン９内に形成した通路３１を介し
て第２フリーピストン９とフロントエンドキャップ６と
の間の前部シリンダ室Ｒ１に導入され、第２フリーピス
トンを図中右方に移動する。このとき、中央の中部シリ
ンダ室Ｒ２は排気孔３ｂを介してパーテーション４とシ
リンダ３とによって形成した圧縮空気排出路４ｂを介し
て大気側に連通する。

【００２２】また、第２フリーピストン９がシリンダ３
内を軸方向に移動して二つの溝のうち左側の溝２８がシ
リンダ３に形成した孔３０と合うと、パーテーション４
とシリンダ３とによって形成した圧縮空気導入路４ａか
ら圧縮空気がその孔３０を介して第２フリーピストン９
に形成した通路３２に導入され、さらに圧縮空気は中部
シリンダ室Ｒ２に導入され、一方、前部シリンダ室Ｒ１
は排気孔３ｃを介してパーテーション４とシリンダ３と
によって形成した圧縮空気排出路４ｂから大気に開放さ
れるようになっている。

【００２３】前記第１フリーピストン８と第２フリーピ
ストン９は略等しい質量として形成され、さらに第１フ
リーピストン８と第２フリーピストン９の図中左右端の
それぞれの受圧面積は等しく形成されている。即ち、工
具保持シャフト１４の径とシャフト部１９とはほぼ同じ
径として形成されている。また第１フリーピストン８と
第２フリーピストン９との間には両者を離す方向に付勢
するスプリング３３が配置されている。

【００２４】この往復動工具の作動を説明する。バルブ
リング１８を回転操作して図３中（ロ）に示すようにバ
ルブ１６に形成した通路１６ｂとリヤエンドキャップ７
に形成した通路７ａを連通すると、圧縮エアはバルブ内
の通路１６ｂからリヤエンドキャップ７に形成した通路
７ａに入りシリンダ３に形成した孔４ａを通ってシリン
ダ３の外周とパーテーション４とによって形成した通路
４ａに流入する。この状態の時に、シリンダ３に形成し
た孔２７、３０と第１、第２フリーピストン８、９に形
成した溝２４、２９が連通すると第１、第２フリーピス
トン８、９に形成した通路２５、３１を介して圧縮空気
が前部シリンダ室Ｒ１、後部シリンダ室Ｒ３に流入し、
第１フリーピストン８、第２フリーピストン９を中央に
向けて互いに接近する方向に移動する。

【００２５】第１フリーピストン８、第２フリーピスト
ン９が中央側移動終端にくると、今度はシリンダ３に形
成した孔２７、３０が第１、第２フリーピストン８、９
に形成した溝２３、２８と連通し、第１、第２フリーピ
ストン８、９に形成した通路２６、３２を介して中部シ
リンダ室Ｒ２に圧縮空気を導入し、今度は第１フリーピ
ストン８と第２フリーピストン９とを互いに離れる方向
に移動する。そして左右側移動終端にくると、再び圧縮
空気はシリンダ３に形成した孔２７、３０から第１フリ
ーピストン８、第２フリーピストン９に形成した溝２
４、２９、通路２５、３１を介して、前部シリンダ室Ｒ
１、後部シリンダ室Ｒ３に導入され、第１フリーピスト
ン８、第２フリーピストン９を中央に向けて移動する。
このとき各フリーピストンが移動する方向のシリンダ室
は空気排出通路４ｂに連通し、シリンダ室のエアはこの
排気通路から排気される。なお、上記シリンダ室への圧
縮空気の導入、排気の流路の切換え作動は前述した従来
の工具と同様である。

【００２６】以上のような作動を繰り返すことにより第
１フリーピストン８と第２フリーピストン９とは互いに
逆方向に往復動し、第２フリーピストン９に取りつけた
工具保持シャフト１４が軸方向に往復動し、これによっ
てシャフトに保持した工具がワークを加工する。また、
第２フリーピストン９の往復動に対して第１フリーピス
トン８も逆の往復動をするため、両者の振動を打ち消し
あうことができ、振動を大幅に低減することができる。

【００２７】以上のように本発明は第１、第２フリーピ
ストン８、９の質量を略同じとし、さらに、第１、第２
フリーピストン８、９を互いに接近させる方向に作用す
る受圧面積と、第１、第２フリーピストン８、９が互い
に離なれる方向の受圧面積とをそれぞれ等しく形成して
あるため、第１、第２フリーピストン８、９の往復動に
よって生じる振動は、互いの運動によって理論上では完
全に打ち消されることになり、工具の振動を大幅に低減
することができる。

【００２８】なお、上記実施形態ではエア導入のバルブ
は回転式であるが、必ずしも回転式に限ることなく、従
来と同様のバルブを使用することができる。また、本発
明はその精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の
色々な形で実施することができ、また、前述の実施例は
あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈しては
ならない。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に述べた如く本発明によれば、
第１、第２フリーピストンの質量が同じであり、かつ、
第１、第２フリーピストンを互いに接近させる方向の受
圧面積と、第１、第２フリーピストンが互いに離なれる
方向の受圧面積とをそれぞれ等しく形成してあるため、
第１、第２フリーピストンの往復動によって生じる振動
は、互いの運動によって理論上では完全に打ち消される
ことになり、工具の振動を大幅に低減することができる
という優れた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態としての往復動工具の断面図であ
る。

【図２】工具保持シャフト部の拡大Ａ−Ａ断面図であ
る。

【図３】（イ）はバルブの流路が閉となった状態の拡大
Ｂ−Ｂ断面図、（ロ）はバルブの流路が開となった状態
の拡大Ｂ−Ｂ断面図である。

【図４】バルブリングとホースニップル部との拡大Ｃ−
Ｃ断面図である。

【図５】従来の往復動工具の側断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ ゴム状チューブ ３ シリンダ ４ パーテーション ５ Ｏリング ６ フロントエンドキャップ ７ リヤエンドキャップ ８ 第１フリーピストン ９ 第２フリーピストン １０ 先端部材 １１ ストップリング １２、１３ 軸受 １４ 工具保持シャフト １５ ネジ １６ バルブ １７ ホースニップル １８ バルブリング １９ シャフト部 ２０ ネジ ２１ 孔 ２３、２４ 溝 ２５、２６ 通路 ２７ 孔 ２８、２９ 溝 ３１、３２ 通路 Ｒ１ 前部シリンダ室 Ｒ２ 中部シリンダ室 Ｒ３ 後部シリンダ室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内部に第１及び第２フリーピスト
   ンを軸方向に隣接して前後動自在に配置し、前記シリン
   ダ内に前記第１、第２フリーピストンによって前部、中
   部、および後部のシリンダ室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を区画
   し、前記前部シリンダ室Ｒ１、中部シリンダ室Ｒ２およ
   び後部シリンダ室Ｒ３にエア源からのエアを選択的に導
   入できる流路を形成し、エア源からのエアが第１フリー
   ピストンと第２フリーピストンとの間の中部シリンダ室
   に導入された時には、第１、第２フリーピストンが互い
   に離れる方向に移動し、エア源からのエアが第２フリー
   ピストンの前部シリンダ室および第１フリーピストンの
   後部シリンダ室に導入された時は第１、第２フリーピス
   トンが同時に接近する方向に移動し、こうした第２フリ
   ーピストンの往復移動によって前記第２フリーピストン
   の前方に設けられた工具保持シャフトを往復動させて同
   シャフトに取りつけた工具によってワークに加工を行う
   往復動工具であって、 前記第１フリーピストンの後方には前記工具保持シャフ
   トとほぼ同径のシャフト部を設け、前記第１フリーピス
   トンと第２フリーピストンとの質量を略等しく、かつ、
   エア源からのエア圧が第１フリーピストン、第２フリー
   ピストンに同時に作用する受圧面積とを等しくさせたこ
   とを特徴とする往復動工具の防振構造。