JPS6111165B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、駆動されるフライホイール衝撃装置
用衝撃部材に係り、1977年６月28日出願のＪ―Ｅ
―SmithおよびＣ―Ｔ―Bechtの米国特許出願第
810903号（米国特許第4121745号）「電気機械的衝
撃装置」および1978年２月23日出願のＪ―Ｅ―
SmithおよびＣ―Ｔ―Bechtの米国特許願第
880448号（米国特許第4189080号）「衝撃装置」に
関する。

Ｊ―Ｅ―SmithおよびＪ―Ｄ―Wnninghamの
米国特許第4042036号明細書は、電動機により駆
動される１対の反対方向に回転するフライホイー
ル間にラム即ち衝撃部材が配置される電動衝撃具
を開示している。固定軸心を有する一方のフライ
ホイールに向つて他方のフライホイールを円弧状
に揺動させ、これ等のフライホイール間に衝撃部
材を挾持してこれを作動ストロークに前進させる
装置が設けられている。

前記米国特許第4121745号明細書においては、
反対方向に回転するフライホイールは１個の電動
機によつて駆動され、可動フライホイールは、工
作物に対し工具の尖端部を押圧することによつて
生じるカム工作によつて、前記ラム即ち衝撃部材
の厚さより小さな距離だけ前記固定フライホイー
ルから離間された位置へ運動させられる。前記の
可動フライホイールはこの位置にばねで偏位さ
れ、前記ラムが両フライホイール間に進入する時
対向するばねの作用力に抗して移動させられる。
ラムは工具のトリガーの作用によりフライホイー
ル間に誘入される。

前記米国特許第4189080号明細書においては、
電動機により駆動される固定軸上の１つのフライ
ホイールと、前記米国特許第4121745号明細書に
おけるものと同じ手段によつてラムの肉厚よりも
小さな距離だけ前記フライホイールから離間され
た位置へ運動可能な補助支持装置を有する。前記
ラムは、工具のトリガーの作用によつてフライホ
イールと支持装置間に係合させられる。

前記の米国特許第4189080号明細書において
は、ラムの尖端は、フライホイール間、又はフラ
イホイールと支持装置間へのラムの進入を容易に
するため傾斜形状を呈するが、その後の部分では
ラムは均等な肉厚となつている。

本発明によれば、ラム即ち衝撃部材はテーパ状
をなし、その結果、ラムとフライホイール間の摩
擦係数は、一定厚さのラムの場合にすべり条件を
生じることなく必要とされる摩擦係数よりも小さ
くすることができる。ラムとフライホイールの係
合作用は、ばねおよび慣性によつて及ぼされる直
角の作用力を大きくすることによつて容易にする
ことができ、テーパ形状は直角の係合作用力を最
小限度に抑えながらその後の駆動ストローク時に
は大きな作用力を生じ得、このため係合作用間の
エネルギ損失を最小限度に抑えることができる。
ラムの形状は、直線テーパ状、段付きテーパ状、
又はいかなる湾曲形状のいずれでもよく、いかな
る状況の要件にも駆動特性を調整することができ
るようにその長手方向軸に対し対称形状でも非対
称形状でもよい。

米国特許第4042036号明細書においては、16ペ
ンスの釘を中程度の硬さの木材に打込むことを可
能にするための諸要因の非常に徹底した分析が示
されている。この分析においては、約450Kg
（1000ポンド）のピーク作用力がこの釘の打込み
に必要とされ、約17.28Kgｍ（125フート・ポン
ド）のエネルギが必要なことが判つた。700rpm
の回転数で回転する厚さが約2.5cm（１インチ）、
直径が約7.6cm（３インチ）の中実の真鍮製のフ
ライホイールがこのような要件を満すことが開示
されている。

前記特許は、ラムを挾むフライホイール間の係
合作用力がラムにおいて必要とされれる作用力の
約３倍となることを更に教示する。このラム係合
作用力は、ラムに対し直角であり、作用位置にあ
る時フライホイールの中心を貫通する線の周囲に
枢着されたアーム上に可動フライホイールを取付
けることによつて得られる。この可動フライホイ
ールは、作用位置へ枢着させられ、ラムと係合し
てこれを固定軸のフライホイールに対して押圧す
る時、その回転方向はラムを更に係合方向に送り
込もうとし、これによりラムに及ぼす圧力を増大
する如き方向である。

この構成は第１図に略示されるが、同図におい
て、固定軸上で回転するフライホイールは１０で
示され、可動フライホイールは１１で示される。
フライホイール１１は、１３で枢着されたアーム
１２上に取付けられる。フライホイール１０と１
１は矢印で示される方向に回転し、このフライホ
イール間に挾持され釘１５を打込む衝撃部材すな
わちラム１４を駆動する。前記特許によれば、フ
ライホイールとラム間のすべりを防止するため、
フライホイール１１とラム１４間の摩擦係数は値
θと等しいかあるいはこれより大きくなければな
らないことが教示される。但し、θとは、可動フ
ライホイールの回転軸とその枢動運動軸により画
成される１つの面と、ラムの運動方向と直角な第
２の面の交叉する鋭角である。

この装置の動力学的分析によれば、所要の駆動
力における迅速な変化の補償のためには、懸架軸
の周囲の枢動運動を生じるフライホイール組立体
が大きな角加速度を有することを必要とすること
が明らかになる。駆動ストロークが１ミリ秒程度
でありかつフライホイールの慣性が比較的大きな
ことを念頭におけば、必要な摩擦力を生じるフラ
イホイール組立体の角加速度に必要な力は大きな
釘の打込みに必要とされるものより大きい程度で
よいことが判る。換言すれば、懸架軸周囲のフラ
イホイールの慣性は、第１図の構成におけるクラ
ツチ動作再生作用を禁止するものである。

前記の米国特許第4121745号および同米国特許
第4189080号の装置は第２図に示される。第２図
から判るように、可動フライホイール１１ａは、
Ｕリンク１６とばね板１８間で作用するカム１７
の作用によつてフライホイール１０ａに関して接
近離反する方向に運動させられるＵリンク１６に
取付けられている。ばね装置１９は、通常は、そ
のＵリンク１６上のフライホイール１１ａをフラ
イホイール１０ａから離れる方向に偏位する。第
１図および第２図の装置を比較すれば、米国特許
第4121745号又は米国特許第4189080号と米国特許
第4042036号明細書の差異が判る。米国特許第
4042036号明細書を示す第１図の装置において
は、始動位置のラム１４は、作動ストロークを開
始するためその間にラムを挾持するフライホイー
ル間にある。前記の米国特許第4121745号又は米
国特許第4189080号を示す第２図の装置において
は、ラム１４ａは最初フライホイールの噛合い位
置より上方にある。カム１７はフライホイール１
１ａをフライホイール１０ａに向つてフライホイ
ール間の間隙がラムの肉厚よりも小さい位置に移
動させる。次に、ラムは近接位置で回転するフラ
イホイール間に導入され、ばね板１８はフライホ
イール間へのラムの進入を許容するよう変形す
る。フライホイールの慣性はラムの導入と同時に
その分離に抵抗し、従つて、フライホイールとラ
ムの有効な係合作用を補佐することになる。

米国特許第4042036号明細書および米国特許第
4121745号又は米国特許第4189080号におけるラム
は、前記の特許出願ではフライホイール間のラム
の進入を容易にする傾斜尖端を開示するも、一定
の肉厚のものであることに注目すべきである。こ
の尖端部より元のラム部は一定の肉厚である。

本発明によれば、ラムは第３図に示す如きテー
パ状を呈している。第３図乃至第９図はラムの尖
端縁部を示す図であるが、この各図はその縮尺形
状が誇張されている。米国特許4042036号明細書
の装置におけるテーパ状のラムを用いれば、懸架
軸１３（第１図）の周囲のフライホイールの慣性
は有効でクラツチ作用を増加させる。この場合、
フライホイールは、ミリ秒単位の駆動時間反対方
向に加速しなければならない。フライホイール懸
架装置の角加速度の故に、この時ラムには直角の
大きな作用力が作用し、その結果ラムとフライホ
イール間の摩擦係数はすべり状態を生じることな
く値θよりも小さくすることさえ可能となる。ラ
ムに対するフライホイールの直角の作用力はこの
駆動期間中増大する。この増加した作用力のため
初期の係合作用が補佐され、係合のための通常の
力を最小限度に抑えながらその後の駆動点におけ
る作用力を増加させて、係合作用におけるエネル
ギー損失を最小限度に抑制することができる。

同様に、前記の米国特許第4121745号又は米国
特許第4189080号の装置（第２図）においては、
共に駆動時の摩擦作用を維持する上で有効である
慣性力およびばね作用力は、第３図に示す如く、
テーパ状のラムの使用によつて強化される。

第４図乃至第６図、第７図乃至第９図に示され
る如く、ラムのテーパ形状は変更可能である。第
４図においては、テーパは階段状である。第５図
においては、そのテーパ形状は湾曲に沿つてやゝ
急に増大し、第６図では一部が正一部が負の更に
複雑なテーパ形状が示される。第４図乃至第６図
は非対称形状のラムのテーパ形状を示す。無論、
ラムのテーパ形状は、第７図乃至第９図に示され
る如くラムの長手方向軸心に沿つて対称形状とし
てもよい。

第４図乃至第９図に提示する如くテーパ形状を
変化させることによつて、異なる目的に応じてラ
ムの運動中に生じる直角方向力を調整し、即ち、
換言すれば、ラムの位置の関数としてこの直角作
用力を調整することが可能である。

本発明の主旨から逸脱することなく種々の変更
が可能であることは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国特許第4042036号明細書による工
具を示す断面正面図、第２図は本文に記載した米
国特許第4121745号明細書又は同第4189080号明細
書のいずれかによる工具を示す類似図、および第
３図乃至第９図は本発明によるラムのいくつかの
可能な形状を示す部分図である。 １０…固定軸フライホイール、１１…可動フラ
イホイール、１２…アーム、１４…ラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに反対方向に回転駆動される一対のフラ
   イホイールの対向する外周面間に衝撃部材を挟持
   し、この衝撃部材を上記フライホイールの回転力
   により接線方向に往復運動させるようにした駆動
   されるフライホイール衝撃装置用衝撃部材におい
   て、両者のフライホイールに挟持される衝撃部材
   の肉厚を長手方向に沿つて変化させるようにした
   ことを特徴とする駆動されるフライホイール衝撃
   装置用衝撃部材。 ２ 衝撃部材の肉厚がその長手方向にわたつて直
   線状に増大することを特徴とする特許請求の範囲
   １項記載の駆動されるフライホイール衝撃装置用
   衝撃部材。 ３ 衝撃部材の肉厚が少くとも１つの段部を含む
   形状で段階状に増大することを特徴とする特許請
   求の範囲１項記載の駆動されるフライホイール衝
   撃装置用衝撃部材。 ４ 衝撃部材の肉厚が少くとも１つの湾曲を含む
   形状で変化することを特徴とする特許請求の範囲
   １項記載の駆動されるフライホイール衝撃装置用
   衝撃部材。 ５ 衝撃部材の肉厚が複合曲線の形状で変化する
   ことを特徴とする特許請求の範囲１項記載の駆動
   されるフライホイール衝撃装置用衝撃部材。 ６ 衝撃部材の肉厚がその長手方向軸心に沿つて
   対称形状に変化することを特徴とする特許請求の
   範囲１項記載の駆動されるフライホイール衝撃装
   置用衝撃部材。 ７ 衝撃部材の肉厚がその長手方向軸心に沿つて
   非対称形状に変化することを特徴とする特許請求
   の範囲１項記載の駆動されるフライホイール衝撃
   装置用衝撃部材。