JP2022018216A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機の大型化や質量の増加を抑制しつつ、作業機に生じる振動及び反動を低減可能な作業機を提供する。
【解決手段】第１方向Ｂ１で直動されて処理を行う打撃部１７と、打撃部１７が第１方向Ｂ１で直動される場合に、第１方向Ｂ１とは逆の第２方向Ｂ２で直動されるスライダ４３と、打撃部１７及びスライダ４３を支持するハウジングと、を有する作業機であって、ハウジングに回転可能に設けられた回転慣性部材４４と、スライダ４３の第２方向Ｂ２の直動エネルギを回転慣性部材４４の回転エネルギに変換する変換機構４５と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、直動可能な第１可動部材と、第１可動部材とは逆向きに直動可能な第２可動部材と、を備えた作業機に関する。

直動可能な第１可動部材と、第１可動部材とは逆向きに直動可能な第２可動部材と、を備えた作業機の一例である打込機が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された打込機は、ハウジング、電動モータ、駆動機構、第１可動部材としての打撃部、第２可動部材としてのウェイト、スプリング、マガジン及び射出部を有する。電動モータ、駆動機構、打撃部、ウェイト及びスプリングは、ハウジング内に設けられている。

ハウジングは、ハンドルを有し、トリガがハンドルに設けられている。射出部は、ハウジングに取り付けられている。接触部材が、射出部に設けられている。マガジンは、射出部及びハウジングによって支持されている。止具がマガジンに収容されており、止具はマガジンから射出部へ供給される。電動モータの回転及び停止を制御する制御基板が、ハウジング内に設けられている。

接触部材が相手材に押し付けられ、かつ、トリガに操作力が付加されると、制御基板は、電動モータを回転させる。電動モータの回転力は、駆動機構によって打撃部に伝達され、打撃部は上昇される。打撃部が上昇すると、ウェイトが下降され、かつ、スプリングが圧縮される。電動モータの回転力が打撃部に伝達されなくなると、打撃部が下降して止具を打撃する。打撃部が下降する際、ウェイトは、スプリングの付勢力で打撃部とは逆向きに直動される。詳細には、スプリングが伸長する際には、スプリングの下端が下方に直動して打撃部を下降させる直動エネルギと、スプリングの上端が上方に直動する直動エネルギが生じる。ウェイトは、スプリングの上端の直動エネルギを吸収しながら上昇する。したがって、ハウジングに対するスプリング上端の直動エネルギの伝達が抑制され、振動及び反動が低減される。

特開２０１８－２０２５０９号公報

本願発明者は、第１可動部材が第１方向に直動するエネルギを増加させようとすると、直動エネルギを吸収するための第２可動部材の質量を増加させる、または、第２可動部材が直動するストロークを増加させる必要がある、という課題を認識した。

本発明の目的は、第２可動部材の質量の増加を抑制し、かつ、第２可動部材が直動するストロークが増加することを抑制することで、作業機の大型化や質量の増加を抑制しつつ、作業機に生じる振動及び反動を低減可能な作業機を提供することにある。

一実施形態の作業機は、第１方向に直動されて処理を行う第１可動部材と、前記第１可動部材が前記第１方向に直動される場合に、前記第１方向とは逆の第２方向に直動される第２可動部材と、前記第１可動部材及び前記第２可動部材を支持するハウジングと、を有する作業機であって、前記ハウジングに回転可能に設けられた回転慣性部材と、前記第２可動部材の前記第２方向の直動エネルギを前記回転慣性部材の回転エネルギに変換する変換機構と、を有する。

一実施形態の作業機は、第２可動部材の質量の増加を抑制し、かつ、第２可動部材が直動するストロークが増加することを抑制することで、作業機の大型化や質量の増加を抑制しつつ、作業機に生じる振動及び反動を低減可能である。

作業機の一実施形態である打込機の左側面断面図である。 （Ａ）は、打込機が有する打撃部及び回転慣性部材であり、打撃部が上死点にある状態の正面図、（Ｂ）は、図２（Ａ）に示された打撃部及び回転慣性部材の左側面図である。 （Ａ）は、図２（Ａ）の背面図、（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った側面断面図である。 打込機が有する打撃部及び回転慣性部材の斜視図である。 （Ａ）は、打撃部及び回転慣性部材であり、打撃部が下死点にある状態の正面図、（Ｂ）は、図５（Ａ）のＶ－Ｖ線に沿った右側面断面図である。 打込機が有する打撃部、回転慣性部材及び増速機構の斜視図である。 図６に示す打撃部、回転慣性部材及び増速機構の側面図である。 打込機が有する回転慣性部材及び巻き掛け伝動装置の斜視図である。 図８に示す回転慣性部材及び巻き掛け伝動装置の側面図である。 打込機が有する打撃部、回転慣性部材及び変換機構の背面図である。 図１０に示す打撃部が、下死点に位置する状態の側面図である。 図１０に示す打撃部が、上死点に位置する状態の側面図である。

次に、作業機に含まれるいくつかの実施形態を、図面を参照して説明する。

図１には、作業機の一実施形態である打込機１０が示されている。打込機１０は、例えば釘打ち機であり、打込機１０は、ハウジング１１、射出部１２、電動モータ１３、減速機１４、歯車伝動装置１５、ガイドフレーム１６、打撃部１７、スプリング１８、振動抑制機構１９、制御回路２０、電池パック２１及びマガジン２２を有する。

ハウジング１１は、金属および合成樹脂で構成されており、ハウジング１１は、筒形状の本体部２３と、本体部２３に接続されたハンドル２４と、本体部２３に接続されたモータケース２５と、を有する。ハンドル２４は、本体部２３から中心線Ａ２に対して交差する方向に延ばされている。中心線Ａ２の意味は、後述する。装着部２６がハンドル２４及びモータケース２５に接続されている。

射出部１２は本体部２３の外に設けられ、射出部１２は本体部２３に固定されている。射出部１２は、射出路２７を有する。マガジン２２は、ハウジング１１及び射出部１２により支持されている。マガジン２２は、複数の止具２８を１列に並べた状態で収容する。止具２８は、例えば棒形状の釘である。マガジン２２はフィーダを有する。フィーダは、マガジン２２に収容された止具２８を射出路２７へ送る。

プッシュレバー２９が射出部１２に取り付けられている。ユーザは、ハンドル２４を手で握り、プッシュレバー２９の先端を相手材Ｗ１に接触されること、及びプッシュレバー２９の先端を相手材Ｗ１から離間させることが可能である。

電動モータ１３はモータケース２５内に設けられ、電動モータ１３は、ステータ３０及びロータ３１を有する。ロータ３１はモータ軸３２に取り付けられている。減速機１４は、モータケース２５内に設けられ、減速機１４は入力要素３３、出力要素３４及び遊星歯車機構３５を有する。入力要素３３は、モータ軸３２に連結されている。モータ軸３２の回転力が入力要素３３に伝達されると、入力要素３３の回転速度に対する出力要素３４の回転速度が低速になる。電動モータ１３及び減速機１４は、中心線Ａ１を中心として同心状に配置されている。中心線Ａ１は、モータ軸３２の回転中心を示す仮想線である。

トップホルダ３６及びボトムホルダ３７が、ハウジング１１内、例えば、本体部２３内に設けられている。トップホルダ３６とボトムホルダ３７とは、間隔を置いて本体部２３内に固定されている。また、ガイドフレーム１６は、本体部２３内に複数個、例えば、２個設けられている。２個のガイドフレーム１６は、図２（Ａ）、図３及び図４に示すように共に棒形状であり、２個のガイドフレーム１６は、平行に設けられている。ガイドフレーム１６の長さ方向の両端部は、トップホルダ３６及びボトムホルダ３７に固定されている。さらに、ガイドシャフト３８が、トップホルダ３６とボトムホルダ３７との間に設けられ、ガイドシャフト３８の長さ方向の両端部は、トップホルダ３６及びボトムホルダ３７に固定されている。

打撃部１７は、本体部２３の内外に亘って設けられている。打撃部１７は、本体部２３内に配置されたプランジャ３９と、プランジャ３９に固定されたドライバブレード４０と、を有する。プランジャ３９及びドライバブレード４０は、共に鋼製である。プランジャ３９は、ガイドシャフト３８に取り付けられており、プランジャ３９は係合部４２を有する。プランジャ３９は、ガイドシャフト３８に沿って、トップホルダ３６とボトムホルダ３７との間で往復作動が可能である。

つまり、打撃部１７は、ガイドシャフト３８の中心線Ａ２に沿った方向に直動が可能である。また、ガイドフレーム１６は、プランジャ３９が中心線Ａ２に対して交差する方向に移動しないように、プランジャ３９をガイドする。中心線Ａ２は、ガイドシャフト３８の中心を通る仮想線である。図１に示す打込機１０は、中心線Ａ１と中心線Ａ２とが交差して配置、一例として略９０度の角度で交差して配置された例である。ボトムホルダ３７は、中心線Ａ２に沿った方向でトップホルダ３６と射出部１２との間に設けられている。

図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）において、プランジャ３９がボトムホルダ３７に接近するように打撃部１７が直動することを、打撃部１７が第１方向Ｂ１で作動、または打撃部１７が下降と定義可能である。プランジャ３９がボトムホルダ３７から離間するように、打撃部１７が直動することを、打撃部１７が第２方向Ｂ２で作動、または打撃部１７が上昇と定義可能である。

振動抑制機構１９は、スライダ４３、回転慣性部材４４及び変換機構４５を有する。スライダ４３は、ガイドシャフト３８に取り付けられており、スライダ４３は、係合部４６を有する。スライダ４３は、中心線Ａ２に沿った方向で、トップホルダ３６とプランジャ３９との間に設けられている。スライダ４３は、ガイドシャフト３８に沿って、トップホルダ３６とプランジャ３９との間で往復作動が可能である。

つまり、スライダ４３は、ガイドシャフト３８の中心線Ａ２に沿った方向に直動が可能である。スライダ４３が、トップホルダ３６から離間するように直動することを、スライダ４３が第１方向Ｂ１で作動、またはスライダ４３が下降と定義可能である。スライダ４３が、トップホルダ３６に接近するように直動することを、スライダ４３が第２方向Ｂ２で作動、またはスライダ４３が上昇と定義可能である。また、ガイドフレーム１６は、スライダ４３が中心線Ａ２に対して交差する方向に移動しないようにガイドする。なお、回転慣性部材４４及び変換機構４５については後述する。

第１バンパ４７が、中心線Ａ１に沿った方向でプランジャ３９とボトムホルダ３７との間に設けられている。第２バンパ４８が、中心線Ａ１に沿った方向でスライダ４３とトップホルダ３６との間に設けられている。第１バンパ４７及び第２バンパ４８は、共に合成ゴム製である。

スプリング１８は、本体部２３内に設けられている。スプリング１８は、固定スプリング、例えば、金属製の圧縮コイルスプリングであり、スプリング１８は、中心線Ａ２に沿った方向でプランジャ３９とスライダ４３との間に設けられている。スプリング１８は、中心線Ａ２に沿った方向に伸縮が可能である。スプリング１８の中心線Ａ２に沿った方向の第１端部は、直接または間接にプランジャ３９に接触されている。スプリング１８の中心線Ａ２に沿った方向の第２端部は、直接または間接にスライダ４３に接触されている。スプリング１８は、スライダ４３及びプランジャ３９から、中心線Ａ２に沿った方向の圧縮荷重を常に受けている。スプリング１８は、スライダ４３及びプランジャ３９に対して、中心線Ａ２に沿った方向の付勢力を加える共通の要素である。

歯車伝動装置１５は、減速機１４の出力要素３４の回転力を、打撃部１７の作動力及びスライダ４３の作動力に変換する。歯車伝動装置１５は、図２（Ｂ）、図（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４のように、第１ギヤ４９、第２ギヤ５０及び第３ギヤ５１を有する。第１ギヤ４９、第２ギヤ５０及び第３ギヤ５１の材質は、金属、非鉄金属、鋼の何れでもよい。第１ギヤ４９は、出力要素３４に取り付けられており、出力要素３４は、保持プレート５２によって回転可能に支持されている。第２ギヤ５０は、支持軸５３及び保持プレート５２によって回転可能に支持されている。第３ギヤ５１は、支持軸５４及び保持プレート５２によって回転可能に支持されている。保持プレート５２は、ハウジング１１に固定されている。中心線Ａ２に沿った方向で、１２射出部からトップホルダ３６に近づくように、第１ギヤ４９、第２ギヤ５０及び第３ギヤ５１の順序で設けられている。

第２ギヤ５０は、軸線Ｃ２を中心として回転可能である。第３ギヤ５１は、軸線Ｃ３を中心として回転可能である。第１ギヤ４９の外径及び第２ギヤ５０の外径及び第３ギヤ５１の外径は同一である。第２ギヤ５０は、第１ギヤ４９及び第３ギヤ５１に噛み合っている。第１ギヤ４９は、カムローラ５５を有し、第２ギヤ５０はカムローラ５６を有し、第３ギヤ５１はカムローラ５７を有する。

また、モータケース２５内に回転規制機構９０が設けられている。回転規制機構９０は、電動モータ１３から伝達される回転力によって出力要素３４が回転されることを許容し、第１ギヤ４９から伝達される回転力によって出力要素３４が回転されることを阻止する。

電池パック２１は、装着部２６に対して取り付け及び取り外しが可能である。電池パック２１は、直流電源であり、電池パック２１は、収容ケース９１と、収容ケース９１内に収容された電池セル５８と、を有する。電池セル５８は、充電および放電が可能な二次電池であり、電池セル５８は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池の何れかを用いることができる。電池パック２１の電力は、電動モータ１３に供給可能である。

トリガ５９が、ハンドル２４に設けられ、トリガスイッチ６０がハンドル２４内に設けられている。トリガスイッチ６０は、トリガ５９に操作力が付加されていること、トリガ５９に付加された操作力が解除されていること、をそれぞれ検出して信号を出力する。プッシュレバースイッチ６１が、例えばマガジン２２に設けられている。プッシュレバースイッチ６１は、プッシュレバー２９が相手材Ｗ１に接触されていること、プッシュレバー２９が相手材Ｗ１から離間されていること、をそれぞれ検出して信号を出力する。スライダ検出スイッチ６２が、本体部２３内に設けられている。スライダ検出スイッチ６２は、中心線Ａ２に沿った方向におけるスライダ４３の位置を検出して信号を出力する。なお、図示はされていないが、モータ軸３２の回転方向における位置を検出する位相検出センサが、モータケース２５内に設けられている。インバータ回路６３が、モータケース２５内に設けられている。インバータ回路６３は、複数のスイッチング素子を有し、電池パック２１と電動モータ１３のステータ３０との間の電気回路を接続及び遮断する。

制御回路２０は、ハウジング１１内、例えば装着部２６内に設けられている。制御回路２０は、入力ポート、出力ポート、中央演算処理装置、記憶装置などを有するマイクロコンピュータである。制御回路２０は、トリガスイッチ６０の信号、プッシュレバースイッチ６１の信号、スライダ検出スイッチ６２の信号、位相検出センサの信号を処理してインバータ回路６３を制御する。つまり、制御回路２０は、電動モータ１３の回転、停止、回転速度を制御する。制御回路２０は、位相検出センサの信号及びスライダ検出スイッチ６２の信号を処理することにより、中心線Ａ２に沿った方向における打撃部１７の位置を推定する。

ユーザが打込機１０を使用する例は、次の通りである。制御回路２０は、トリガ５９に対する操作力が解除されていること、プッシュレバー２９が相手材Ｗ１から離間されていること、の少なくとも一方を検出すると、電動モータ１３に対する電力の供給を停止させている。このため、電動モータ１３のモータ軸３２は停止されている。電動モータ１３が停止されていると、打撃部１７は、待機位置で停止されている。打撃部１７の待機位置は、プランジャ３９が第１バンパ４７から離間された状態における打撃部１７の位置である。

第１ギヤ４９のカムローラ５５は、係合部４２から解放され、第２ギヤ５０のカムローラ５６は、係合部４２に係合されている。プランジャ３９は、スプリング１８から第１方向Ｂ１の付勢力を受けている。プランジャ３９が受けた付勢力は、係合部４２及びカムローラ５６を介して第２ギヤ５０に伝達され、第２ギヤ５０は回転力を受ける。第２ギヤ５０が受けた回転力は、第１ギヤ４９を経由して出力要素３４に伝達される。回転規制機構９０は、第１ギヤ４９から出力要素３４に伝達される回転力により、出力要素３４が回転されることを阻止する。このようにして、打撃部１７が待機位置で停止されている。

また、打撃部１７が待機位置で停止されていると、第３ギヤ５１のカムローラ５７は、係合部４６に係合されている。スライダ４３は、スプリング１８によって第２方向Ｂ２で付勢されている。スライダ４３が受けた付勢力は、係合部４６及びカムローラ５７を介して第３ギヤ５１に伝達され、第３ギヤ５１は回転力を受ける。第３ギヤ５１が受けた回転力は、第２ギヤ５０及び第１ギヤ４９を介して出力要素３４に伝達される。出力要素３４は、回転規制機構９０によって回転が阻止されている。このため、スライダ４３は、第２バンパ４８から離間された待機位置で停止されている。

制御回路２０は、トリガ５９に操作力が付加されていること、及びプッシュレバー２９が相手材Ｗ１に接触されたこと、の両方を検出すると、電池パック２１から電動モータ１３に電力を供給する。電動モータ１３のモータ軸３２が回転されると、モータ軸３２の回転力が減速機１４を介して第１ギヤ４９に伝達される。

すると、第２ギヤ５０の回転によって打撃部１７が第２方向Ｂ２で作動される。また、第３ギヤ５１の回転によってスライダ４３が第１方向Ｂ１で作動される。そして、第２ギヤ５０のカムローラ５６が係合部４２から解放されると、打撃部１７は、スプリング１８の付勢力で第１方向Ｂ１で作動される。打撃部１７が第１方向Ｂ１で作動されると、ドライバブレード４０は、射出路２７の止具２８を打撃する。打撃された止具２８は、相手材Ｗ１に打ち込まれる。

ドライバブレード４０が止具２８を打撃後、プランジャ３９が第１バンパ４７に衝突する。第１バンパ４７は、打撃部１７の直動エネルギの一部を吸収する。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）のように、プランジャ３９が第１バンパ４７に接触した状態における打撃部１７の位置は、下死点である。なお、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）のように、プランジャ３９が第１バンパ４７から最も離間した状態における打撃部１７の位置は、上死点である。

また、第３ギヤ５１のカムローラ５７が係合部４６から解放されると、スライダ４３は、スプリング１８の付勢力により第２方向Ｂ２で作動される。そして、スライダ４３は、第２バンパ４８に衝突する。第２バンパ４８は、スライダ４３の直動エネルギの一部を吸収する。

さらに、止具２８を相手材Ｗ１へ完全に打ち込んだ反動により、プッシュレバー２９の先端が相手材Ｗ１から離間される。しかし、制御回路２０は、電動モータ１３の回転を継続させる。このため、第１ギヤ４９のカムローラ５５が、係合部４２に係合され、打撃部１７が下死点から第２方向Ｂ２で作動される。また、第３ギヤ５１のカムローラ５７が、係合部４６に係合され、スライダ４３が第１方向Ｂ１で作動される。また、第１ギヤ４９のカムローラ５５が係合部４２から解放される前に、第２ギヤ５０のカムローラ５６が係合部４２に係合される。

そして、第２ギヤ５０のカムローラ５５が係合部４２から解放され、かつ、打撃部１７が待機位置に到達すると、制御回路２０は、電動モータ１３を停止させる。したがって、打撃部１７は、回転規制機構９０により待機位置に保持される。また、スライダ４３は、第２バンパ４８から離間された位置で停止される。

振動抑制機構１９は、スプリング１８が伸長してスプリング１８の下端部が第１方向Ｂ１に直動する。打撃部１７が第１方向Ｂ１で直動されるときに、スプリング１８の上端が第２方向Ｂ２へ直動する直動エネルギがハウジング１１に伝達されることで、ハウジング１１が振動することを抑制する。振動抑制機構１９は、ハウジング１１の内部に設けられている。スライダ４３は、係合部４６の他に腕部６４を有する。腕部６４は、複数、例えば２個設けられている。２個の腕部６４は、中心線Ａ１に対して垂直な平面内において、略Ｌ字形である。２個の腕部６４は、中心線Ａ１に対して垂直な平面内で、中心線Ａ２を隔てて線対称に設けられている。２個の腕部６４は、ラック６５をそれぞれ有する。ラック６５は、中心線Ａ２に沿った方向の所定範囲に亘って設けられている。

支持軸６６が、２個のガイドフレーム１６にそれぞれ設けられている。支持軸６６は、ガイドフレーム１６に対して、中心線Ａ２に沿った方向、中心線Ａ２に対して交差する方向の何れにも移動しないように設けられている。回転慣性部材４４は、２個の支持軸６６にそれぞれ取り付けられている。回転慣性部材４４は、支持軸６６を中心としてそれぞれ回転可能である。

回転慣性部材４４の少なくとも一部を構成する材料の密度は、スライダ４３の少なくとも一部を構成する材料の密度より高い。スライダ４３の少なくとも一部を構成する材料は、例えば鋼製である。回転慣性部材４４の少なくとも一部を構成する材料は、例えば、鉛製または銅製である。また、回転慣性部材４４の回転中心線Ｄ１に沿った方向の厚さは、内側部４４Ａの厚さＴ１より、外側部４４Ｂの厚さＴ２が大である。回転慣性部材４４の径方向で、外側部４４Ｂは、内側部４４Ａより外に位置する。スライダ４３の質量は、回転慣性部材４４の質量より小さい。スライダ４３の質量は、打撃部１７の質量より小さい。回転慣性部材４４の質量は、打撃部１７の質量より大きい。

回転慣性部材４４は、共に円板形状のフライホイールまたはウェイトと定義可能である。ピニオンギヤ６７が回転慣性部材４４と同心状に設けられている。ピニオンギヤ６７は、回転慣性部材４４と一体で支持軸６６を中心として回転可能である。ピニオンギヤ６７は、ラック６５に噛み合っている。変換機構４５は、スライダ４３の直動力を回転慣性部材４４の回転力に変換する機構である。変換機構４５は、ラック６５及びピニオンギヤ６７によって構成されている。中心線Ａ１に対して垂直な平面内で、２個のガイドフレーム１６は、２個の回転慣性部材４４の間に設けられ、スプリング１８は、２個のガイドフレーム１６の間に設けられている。また、中心線Ａ２に沿った方向で、第２ギヤ５０と支持軸６６との間に、第３ギヤ５１が設けられている。

振動抑制機構１９は、次のようにしてハウジング１１の振動を抑制する。スライダ４３がスプリング１８の付勢力によって第２方向Ｂ２で直動されると、スライダ４３の直動力は、ラック６５及びピニオンギヤ６７によって回転慣性部材４４の回転力に変換される。回転慣性部材４４は、図１で時計回りのモーメントＦ２によって回転される。つまり、スライダ４３の直動エネルギの一部は、回転慣性部材４４の回転エネルギに変換される。このように、振動抑制機構１９は、打撃部１７が第１方向Ｂ１で作動するときに、スプリング１８の上端部が第２方向Ｂ２で作動する直動エネルギを回転エネルギに変換して吸収することで、スプリング１８の上端部の直動エネルギを受ける。したがって、ハウジング１１が振動することを抑制可能である。

また、回転慣性部材４４は、支持軸６６を中心として回転する。しかし、回転慣性部材４４は、中心線Ａ２に沿った方向には作動しない。つまり、スライダ４３が中心線Ａ２に沿った方向に作動するストローク量の増加を抑制できる。したがって、打込機１０が中心線Ａ２に沿った方向に大型化することを抑制できる。

さらに、回転慣性部材４４の回転方向における慣性モーメントが増加するほど、スライダ４３の作動エネルギを回転慣性部材４４で吸収し易くなる。また、回転慣性部材４４の回転方向における慣性モーメントは、回転慣性部材４４の外径の二乗に比例する。このため、回転慣性部材４４の質量増加を抑制できる。したがって、打込機１０の全体の重量が増加すること抑制できる。

また、ハウジング１１は、打撃部１７が第１方向Ｂ１で作動して止具２８を相手材Ｗ１に打ち込む反力により、図１に示す重心Ｑ１を中心として反時計回りの回転モーメントＦ１を受ける。重心Ｑ１は、中心線Ａ１及び中心線Ａ２を含む平面内において、例えば、トリガ５９の配置範囲内に位置する。重心Ｑ１は、中心線Ａ２に沿った方向において、回転慣性部材４４とプッシュレバー２９との間に位置する。

これに対して、回転慣性部材４４は、打撃部１７が第１方向Ｂ１で作動する場合に、図１で時計回りの回転モーメントを受ける。このため、回転慣性部材４４の回転モーメントが、ハウジング１１の回転モーメントの一部を打ち消す。したがって、打撃部１７が止具２８を相手材Ｗ１に打ち込む反力により、ハウジング１１が重心Ｑ１を中心として反時計回りの回転モーメントＦ１により回転される量の増加を抑制できる。したがって、止具２８が相手材Ｗ１に完全に打ち込まれる前に、プッシュレバー２９の先端が相手材Ｗ１から離間されることを抑制できる。

また、２個のガイドフレーム１６、２個の支持軸６６、２個の回転慣性部材４４、及び２個のピニオンギヤ６７は、中心線Ａ２を隔てて線対称、つまり、左右対称に配置されている。したがって、中心線Ａ２を中心とする打込機１０の質量バランスが安定する。

図６及び図７は、スライダ４３と回転慣性部材４４との間の動力伝達経路に増速機構７６が設けられた例を示す。増速機構７６は、２個のガイドフレーム１６にそれぞれ設けられている。増速機構７６は、ガイドフレーム１６に取り付けられた支持軸６８と、支持軸６８によって回転可能に支持された中間ギヤ６９と、を有する。中間ギヤ６９は、ラック６５及びピニオンギヤ６７に噛み合っている。また、中間ギヤ６９の外径は、ピニオンギヤ６７の外径より大きい。つまり、中間ギヤ６９の歯数は、ピニオンギヤ６７の歯数より多い。変換機構４５は、ラック６５、中間ギヤ６９及びピニオンギヤ６７によって構成されている。

スライダ４３が第２方向Ｂ２で直動されると、スライダ４３の直動力は、中間ギヤ６９の回転力に変換され、中間ギヤ６９の回転力は、ピニオンギヤ６７及び回転慣性部材４４に伝達される。したがって、ハウジング１１の振動を抑制可能である。

また、増速機構７６は、ピニオンギヤ６７の回転速度を、中間ギヤ６９の回転速度よりも高くする。このため、ピニオンギヤ６７を回転させるために必要なトルクは、中間ギヤ６９がある場合のトルクが、中間ギヤ６９が無い場合のトルクより高い。したがって、スライダ４３の直動エネルギが同じであると仮定すると、中間ギヤ６９がある場合の回転慣性部材４４の外径は、中間ギヤ６９が無い場合の回転慣性部材４４の外径より小さい。したがって、振動抑制機構１９の大型化を抑制可能である。

図８及び図９には、スライダ４３と回転慣性部材との間の動力伝達経路に、巻きかけ伝動装置７１を設けた例が示されている。巻きかけ伝動装置７１は、第１プーリ７２、第２プーリ７３及びベルト７５を有する。第１プーリ７２は、ピニオンギヤ６７と同心状に設けられ、かつ、第１プーリ７２及びピニオンギヤ６７は、支持軸６６を中心として一体で回転される。支持軸６６は、ガイドフレーム１６にそれぞれ設けられている。

第２プーリ７３は、回転慣性部材である。第２プーリ７３は、ガイドフレーム１６に設けた支持軸７７によって回転可能に支持されている。第２プーリ７３は、中心線Ａ２に沿った方向で第１プーリ７２から間隔をおいて設けられている。第２プーリ７３は、中心線Ａ２に沿った方向で、第１プーリ７２と第１バンパ４７との間に設けられている。ベルト７５は環状、つまり、無端状であり、ベルト７５が第１プーリ７２及び第２プーリ７３に巻き掛けられている。第２プーリ７３を構成する材料の少なくとも一部の密度は、スライダ４３を構成する材料の少なくとも一部の密度より高い。第２プーリ７３の少なくとも一部の材料は、鉛製、または銅製である。また、第２プーリ７３の回転中心線に沿った方向の厚さは、内側部７３Ａの厚さＴ３より、外側部７３Ｂの厚さＴ４が大である。第２プーリ７３の径方向で、外側部７３Ｂは、内側部７３Ａより外に位置する。変換機構４５は、ラック６５、ピニオンギヤ６７、第１プーリ７２及びベルト７５によって構成されている。

スライダ４３の中心線Ａ２方向における直動エネルギの一部は、ピニオンギヤ６７及び第１プーリ７２の回転エネルギに変換され、第１プーリ７２の回転エネルギは、ベルト７５を経由して第２プーリ７３に伝達される。このようにして、スライダ４３の直動エネルギの一部は、第２プーリ７３の回転エネルギに変換される。したがって、ハウジング１１の振動を抑制可能である。また、第１プーリ７２と第２プーリ７３とを、ベルト７５によって動力伝達可能に接続しているため、中心線Ａ２に沿った方向における第２プーリ７３の配置位置の設計自由度を高めることができる。

なお、第１プーリ７２の外径は、第２プーリ７３の外径より大きくてもよいし、第１プーリ７２の外径と、第２プーリ７３の外径とが同じでもよいし、第１プーリ７２の外径は、第２プーリ７３の外径より小さくてもよい。

図１０、図１１及び図１２には、変換機構４５の他の例が示されている。変換機構４５は、ピン７８，８９及びリンク８０を有する。ピン７８は、スライダ４３に設けられている。ピン７９は、回転慣性部材４４に設けられている。リンク８０は、ピン７８とピン７９とを連結している。ガイドフレーム１６にガイド孔８１が設けられている。スライダ４３が中心線Ａ２に沿った方向に直動されると、ピン７８は、ガイド孔８１内で中心線Ａ２に沿った方向に移動する。ピン７９は、回転慣性部材４４に設けられ、かつ、支持軸６６から偏心した位置に設けられている。

打撃部１７は、図１２のように上死点へ作動した後に第１方向Ｂ１に作動され、打撃部１７は、図１１のように下死点に至る。打撃部１７が第１方向に作動される場合に、スライダ４３が第２方向Ｂ２で直動されると、スライダ４３の回転力は、リンク８０によって回転慣性部材４４に伝達され、回転慣性部材４４が回転される。つまり、スライダ４３の直動エネルギは、回転慣性部材４４の回転エネルギに変換される。したがって、振動抑制機構１９は、打撃部１７が第１方向Ｂ１で作動する反力によってハウジング１１が振動することを抑制可能である。

本実施形態に開示された事項の技術的意味の一例は、次の通りである。打込機１０は、作業機の一例である。第１方向Ｂ１は、第１方向の一例である。第２方向Ｂ２は、第２方向の一例である。打撃部１７は、第１可動部材及び打撃部の一例である。打撃部１７が第１方向Ｂ１で直動されて止具２８を打撃することが、第１可動部材が行う処理の一例である。スライダ４３は、第２可動部材の一例である。ハウジング１１は、ハウジングの一例である。スプリング１８は、弾性部材の一例である回転慣性部材４４は、回転慣性部材の一例である。

変換機構４５は、変換機構の一例である。ラック６５は、ラックの一例である。ピニオンギヤ６７は、ピニオンの一例である。中間ギヤ６９は、補助回転部材の一例である。増速機構７６は、増速機構の一例である。第１プーリ７２は、第１慣性部材の一例であり、第２プーリ７３は、第２慣性部材の一例であり、ベルト７５は、巻き掛け伝動部材の一例である。ガイドフレーム１６は、支持部材の一例である。射出部１２は、射出部の一例である。マガジン２２は、マガジンの一例である。電動モータ１３及び歯車伝動装置１５は、駆動部の一例である。

係合部４２，４６、カムローラ５５，５６，５７は、クラッチ機構の一例である。係合部４２及びカムローラ５５，５６は、第１経路の一例である。カムローラ５５，５６の少なくとも一方が係合部４２に係合されることが、第１経路の接続である。カムローラ５５，５６が共に係合部４２から解放されることが、第１経路の遮断である。係合部４６及びカムローラ５７は、第２経路の一例である。カムローラ５７が係合部４６に係合されることが、第２経路の接続である。カムローラ５７が係合部４６から解放されることが、第２経路の遮断である。

作業機は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、回転慣性部材は、ハウジングによって回転可能に支持されていてもよい。また、回転慣性部材にフィンまたは羽根を設けることも可能である。回転慣性部材にフィンまたは羽根が設けられていると、回転慣性部材が回転される場合の空気抵抗が増加する。したがって、スライダの作動エネルギの一部を、回転慣性部材体が吸収する効果が増加する。

第１可動部材が第１方向に直動を開始する第１タイミングと、第２可動部材が第２方向に直動を開始する第２タイミングとは、同じであってもよいし異なっていてもよい。第１タイミング及び第２タイミングを変更する構成の一例は、第２ギヤの回転方向におけるカムローラの位置、及び第３ギヤの回転方向におけるカムローラの位置を変更することである。

また、クラッチ機構が第２経路を遮断しても第２可動部材がすぐに第２方向に直動しないようにロックし、第１可動部材が第１方向に直動を開始するタイミングと同期して、第２可動部材のロックを解除するロック機構を設けることも可能である。

さらに、スライダと回転慣性部材との間の動力伝達経路を接続及び遮断する一方向クラッチを設けてもよい。一方向クラッチは、スライダが第２方向に直動する場合に動力伝達経路を接続する。一方向クラッチは、スライダが第１方向に作動する場合に動力伝達経路を遮断する。このため、スライダが第１方向に直動するエネルギの一部が、回転慣性部材の回転エネルギに変換されることを防止できる。つまり、打撃部が第２方向に直動される場合に、電動モータの負荷を軽減可能である。

第１慣性部材及び第２慣性部材は、第１スプロケット及び第２スプロケットとし、巻き掛け伝動部材は、第１スプロケット及び第２スプロケットに巻き掛けられるチェーンとしてもよい。増速機構は、外径が異なる複数のギヤに代えて、外径が異なる複数のローラを用いることも可能である。変換機構は、ラック・アンド・ピニオン機構に代えて、リンク機構、クランク機構、カム機構の何れかを用いることも可能である。弾性部材として用いる固体スプリングは、金属製のスプリングの他、合成ゴムを含む。また、弾性部材は、固体スプリング及びガススプリングを含む。本実施形態に開示されている回転部材は、係合力で回転力を伝達するギヤ列、摩擦力で回転力を伝達するローラ列を含む。

打込機における止具は、棒形状の釘の他、アーチ形状のタッカ、鋲を含む。打込機は、釘打ち機、ステープラ、鋲打ち機の何れでもよい。打撃部の待機位置は、下死点でもよい。この場合、プランジャは第２バンパに接触して停止されている。電動モータに電力を供給する電源は、直流電源または交流電源の何れでもよい。

本実施形態には、次の打込機も開示されている。

第１の打込機は、
野第１方向に直動されて止具を打撃する打撃部と、
前記打撃部を支持するハウジングと、
前記打撃部が前記第１方向に直動される場合に、前記ハウジングの振動を抑制する振動抑制機構と、
を有する打込機であって、
前記振動抑制機構は、
前記ハウジングに設けられ、かつ、前記打撃部が前記第１方向に直動される場合に、前記第１方向とは逆の第２方向に直動される可動部材と、
前記ハウジングに回転可能に設けられた回転慣性部材と、
前記可動部材が前記第２方向に直動される直動エネルギを前記回転慣性部材の回転エネルギに変換する変換機構と、
を含む。

第２の打込機は、第１の打込機の構成に加え、
前記打撃部及び前記可動部材を直動可能に支持する支持部材と、
前記打撃部と前記可動部材との間に設けられ、かつ、前記打撃部及び前記可動部材に付勢力を加えることにより、前記打撃部及び前記可動部材を直動させる共通の弾性部材と、
を更に有する。

本実施形態の作業機は、打込機に限らず、特開２０１３－２１２５４３号公報に開示されているハンマドリルまたはハンマドライバであってもよい。ハンマドリルまたはハンマドライバが有するハンマは、第１可動部材の一例である。ハンマまたはハンマドリルに振動低減機構として設けられる慣性質量対は、第２可動部材の一例である。さらに、ハンマが相手材を打撃、破砕、破断の少なくとも何れかを行うことは、第１可動部材が行う処理の一例である。

１０…打込機、１１…ハウジング、１２…射出部、１３…電動モータ、１５…歯車伝動装置、１６…ガイドフレーム、１７…打撃部、１８…スプリング、２２…マガジン、４２，４６…係合部、４３…スライダ、４４…回転慣性部材、４５…変換機構、５５，５６，５７…カムローラ、６５…ラック、６７…ピニオンギヤ、６９…中間ギヤ、７２…第１プーリ、７３…第２プーリ、７５…ベルト、７６…増速機構、Ｂ１…第１方向、Ｂ２…第２方向

Claims (10)

1. 第１方向に直動されて処理を行う第１可動部材と、
   前記第１可動部材が前記第１方向に直動される場合に、前記第１方向とは逆の第２方向に直動される第２可動部材と、
   前記第１可動部材及び前記第２可動部材を支持するハウジングと、
   を有する作業機であって、
   前記ハウジングに回転可能に設けられた回転慣性部材と、
   前記第２可動部材の前記第２方向の直動エネルギを前記回転慣性部材の回転エネルギに変換する変換機構と、
   を有する、作業機。
2. 前記第１可動部材を前記第１方向に直動させ、かつ、前記第２可動部材を前記第２方向に直動させる弾性部材が、更に設けられている、請求項１記載の作業機。
3. 前記回転慣性部材の少なくとも一部を構成する材料の密度は、前記第２可動部材の少なくとも一部を構成する材料の密度より高い、請求項１または２記載の作業機。
4. 前記変換機構は、
   前記第２可動部材に設けられたラックと、
   前記ラックに噛み合わされ、かつ、前記回転慣性部材に接続されたピニオンと、
   を含む、請求項１乃至３の何れか１項記載の作業機。
5. 前記変換機構は、
   前記第２可動部材から直動エネルギが伝達されて回転され、かつ、回転エネルギを前記回転慣性部材に伝達する補助回転部材と、
   前記回転慣性部材の回転速度を前記補助回転部材の回転速度より高くする増速機構と、
   を含む、請求項１乃至４の何れか１項記載の作業機。
6. 前記回転慣性部材は、
   前記第２可動部材の直動エネルギが伝達されて回転される第１慣性部材と、
   前記第１慣性部材の回転エネルギが伝達されて回転される第２慣性部材と、
   前記第１慣性部材及び前記第２慣性部材に巻き掛けられる巻き掛け伝動部材と、
   を含む、請求項１乃至４の何れか１項記載の作業機。
7. 前記第１可動部材及び前記第２可動部材を前記ハウジングに対して直動可能に支持する支持部材が、更に設けられ、
   前記回転慣性部材及び前記変換機構は、前記支持部材によって支持されている、請求項１乃至６の何れか１項記載の作業機。
8. 前記ハウジングに設けられた射出部と、
   前記ハウジングに設けられ、かつ、前記射出部へ供給する止具を収容するマガジンと、
   前記第１可動部材を前記第２方向に直動させる駆動部と、
   が更に設けられ、
   前記第１可動部材は、前記第１方向に直動されることにより、前記射出部へ供給された前記止具を打撃する打撃部である、請求項１乃至６の何れか１項記載の作業機。
9. 前記駆動部は、
   電動モータと、
   前記電動モータの動力で回転される歯車伝動装置と、
   を有する、請求項８記載の作業機。
10. 前記駆動部の動力を前記第１可動部材に伝達する第１経路を接続及び遮断可能でありかつ、前記駆動部の動力を前記第２可動部材に伝達する第２経路を接続及び遮断可能なクラッチ機構が更に設けられ、
    前記第１可動部材は、前記クラッチ機構が前記第１経路を接続すると、前記第２方向に直動され、かつ、前記クラッチ機構が前記第１経路を遮断すると、前記第１方向に直動可能とされ、
    前記第２可動部材は、前記クラッチ機構が前記第２経路を接続すると、前記第１方向に直動され、かつ、前記クラッチ機構が前記第２経路を遮断すると、前記第２方向に直動可能とされる、請求項８または９記載の作業機。

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