図面 (/)

技術 打撃工具

出願人 株式会社マキタ
発明者 町田吉隆久野太郎
出願日 2019年6月19日 (1年1ヶ月経過) 出願番号 2019-114096
公開日 2020年3月19日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-040199
状態 未査定
技術分野 衝撃工具及びその付属品
主要キーワード 低速回転制御 操作割合 ギア減速機 バッテリ駆動式 加速度センサユニット 最後方位置 回動軸周り 打撃速度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

負荷状態を適切に検出してモータの駆動を制御することが可能な打撃工具を提供する。

解決手段

ハンマドリル1は、モータ2、駆動機構3、本体ハウジング10、ハンドル15、バッテリ装着部171、位置センサコントローラ41を備える。ハンドル15は、把持部16を有し、本体ハウジング10に弾性部材191を介して相対移動可能に連結されている。位置センサは、本体ハウジング10に対するハンドル15の相対位置を検出可能である。コントローラ41は、位置センサの検出結果に基づいて、モータ2の回転速度を制御する。コントローラ41は、ハンドル15が本体ハウジング10に対して最後方位置に配置されている場合、モータ2を第1回転速度で駆動し、ハンドル15が、最後方位置から、最後方位置より前方のオフ位置に相対移動した場合、モータ2を、第1回転速度よりも高速の第2回転速度で駆動する。

概要

背景

先端工具を所定の駆動軸に沿って直線状に駆動することで、被加工物に対する加工作業(例えば、ハツリ作業)を行う打撃工具が知られている。このような打撃工具では、先端工具が被加工物に押し付けられておらず、負荷がかかっていない状態(以下、無負荷状態という)ではモータを低速で駆動し、先端工具が被加工物に押し付けられ、負荷がかかっている状態(以下、負荷状態という)になると、モータをより高速で駆動する制御が行われる場合がある。例えば、特許文献1には、ハウジングに設けられた加速度検出部によって検出された加速度に基づいて、出力軸に負荷がかかっているか否かを判定し、モータの駆動を制御するハンマドリルが開示されている。

概要

負荷状態を適切に検出してモータの駆動を制御することが可能な打撃工具を提供する。ハンマドリル1は、モータ2、駆動機構3、本体ハウジング10、ハンドル15、バッテリ装着部171、位置センサコントローラ41を備える。ハンドル15は、把持部16を有し、本体ハウジング10に弾性部材191を介して相対移動可能に連結されている。位置センサは、本体ハウジング10に対するハンドル15の相対位置を検出可能である。コントローラ41は、位置センサの検出結果に基づいて、モータ2の回転速度を制御する。コントローラ41は、ハンドル15が本体ハウジング10に対して最後方位置に配置されている場合、モータ2を第1回転速度で駆動し、ハンドル15が、最後方位置から、最後方位置より前方のオフ位置に相対移動した場合、モータ2を、第1回転速度よりも高速の第2回転速度で駆動する。

目的

本発明は、負荷状態を適切に検出してモータの駆動を制御することが可能な打撃工具を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

打撃工具であって、モータと、前記モータの動力によって、前記打撃工具の前後方向に延在する駆動軸に沿って先端工具を直線状に駆動する動作を遂行可能に構成された駆動機構と、前記モータおよび前記駆動機構を収容する本体ハウジングと、使用者によって把持される把持部を有し、前記本体ハウジングに弾性部材を介して連結され、前記本体ハウジングに対して相対移動可能なハンドルと、前記モータの電源としてのバッテリ着脱可能なバッテリ装着部と、前記本体ハウジングに対する前記ハンドルの相対位置を検出可能な第1検出部と、前記第1検出部の検出結果に基づいて、前記モータの回転速度を制御するように構成された制御部とを備えることを特徴とする打撃工具。

請求項2

請求項1に記載の打撃工具であって、前記制御部は、前記ハンドルが前記本体ハウジングに対して第1位置に配置されている場合、前記モータを第1回転速度で駆動し、前記ハンドルが、前記第1位置から、前記本体ハウジングに対して前記第1位置よりも前方の第2位置に相対移動した場合、前記モータを、前記第1回転速度よりも高速の第2回転速度で駆動するように構成されていることを特徴とする打撃工具。

請求項3

請求項1または2に記載の打撃工具であって、前記第1検出部は、前記ハンドルに配置されていることを特徴とする打撃工具。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1つに記載の打撃工具であって、前記制御部は、前記ハンドルが前記第1置から前記第2位置に相対移動した場合、前記回転速度を前記第1回転速度から前記第2回転速度に直ちに上昇させることを特徴とする打撃工具。

請求項5

請求項1〜3のいずれか1つに記載の打撃工具であって、前記制御部は、前記ハンドルが前記第1位置から前記第2位置に相対移動した場合、前記回転速度を前記第1回転速度から前記第2回転速度に徐々に上昇させることを特徴とする打撃工具。

請求項6

請求項1〜5のいずれか1つに記載の打撃工具であって、前記第1回転速度は、前記第2回転速度の半分以下であることを特徴とする打撃工具。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1つに記載の打撃工具であって、前記制御部は、前記ハンドルが前記第2位置から前記第1位置へ向けて相対移動した場合、前記第2位置を離れてから所定時間経過後に、前記回転速度を前記第2回転速度から前記第1回転速度に下降させることを特徴とする打撃工具。

請求項8

請求項1〜7のいずれか1つに記載の打撃工具であって、前記駆動機構は、更に、前記モータの前記動力によって、前記先端工具を前記駆動軸周りに回転させる動作を遂行可能に構成されており、前記本体ハウジングの前記駆動軸周りの運動状態を検出可能な第2検出部を更に備え、前記第2検出部は、前記ハンドルに設けられていることを特徴とする打撃工具。

請求項9

請求項1〜8のいずれか1つに記載の打撃工具であって、前記駆動機構は、空打ち動作を防止するように構成された空打ち防止機構を更に備え、前記ハンドルは、前記本体ハウジングに対する前記先端工具の押込みに応じて前記空打ち動作の防止機能解除されるのと同時に、または解除された後、前記第2位置に配置されるように構成されていることを特徴とする打撃工具。

請求項10

請求項1に記載の打撃工具であって、前記先端工具に対する負荷を検出可能な第3検出部を更に備え、前記制御部は、前記第1検出部および前記第3検出部の検出結果に基づいて、前記モータの回転速度を制御するように構成されており、前記制御部は、前記ハンドルが前記本体ハウジングに対して第1位置に配置されており、且つ、前記先端工具に対する前記負荷が閾値を超えない場合、前記モータを第1回転速度で駆動し、前記ハンドルが、前記第1位置から、前記本体ハウジングに対して前記第1位置よりも前方の第2位置に相対移動した場合、または、前記先端工具に対する前記負荷が前記閾値を超えた場合、前記モータを、前記第1回転速度よりも高速の第2回転速度で駆動するように構成されていることを特徴とする打撃工具。

請求項11

請求項10に記載の打撃工具であって、前記第3検出部は、前記負荷として、前記モータの駆動電流を検出するように構成されていることを特徴とする打撃工具。

請求項12

請求項10または11に記載の打撃工具であって、前記モータは、前記第2回転速度よりも高速で駆動可能であって、前記制御部は、前記ハンドルが、前記第1位置から前記第2位置に相対移動し、且つ、前記負荷が前記閾値を超えた場合、前記モータを最高回転速度で駆動するように構成されていることを特徴とする打撃工具。

請求項13

請求項1〜12のいずれか1つに記載の打撃工具であって、前記バッテリ装着部に装着されたバッテリを更に備えたことを特徴とする打撃工具。

技術分野

0001

本発明は、先端工具を直線状に駆動するように構成された打撃工具に関する。

背景技術

0002

先端工具を所定の駆動軸に沿って直線状に駆動することで、被加工物に対する加工作業(例えば、ハツリ作業)を行う打撃工具が知られている。このような打撃工具では、先端工具が被加工物に押し付けられておらず、負荷がかかっていない状態(以下、無負荷状態という)ではモータを低速で駆動し、先端工具が被加工物に押し付けられ、負荷がかかっている状態(以下、負荷状態という)になると、モータをより高速で駆動する制御が行われる場合がある。例えば、特許文献1には、ハウジングに設けられた加速度検出部によって検出された加速度に基づいて、出力軸に負荷がかかっているか否かを判定し、モータの駆動を制御するハンマドリルが開示されている。

先行技術

0003

特開2018—58188号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1のハンマドリルのように、負荷状態にあるか否かの判定が加速度に基づいて行われる場合、先端工具が被加工物に押し付けられていない場合でも、何らかの原因でハウジングが動くことで、負荷状態と認識される可能性がある。

0005

本発明は、負荷状態を適切に検出してモータの駆動を制御することが可能な打撃工具を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様によれば、モータと、駆動機構と、本体ハウジングと、ハンドルと、バッテリ装着部と、第1検出部と、制御部とを備えた打撃工具が提供される。

0007

駆動機構は、モータの動力によって、駆動軸に沿って先端工具を直線状に駆動する動作を遂行可能に構成されている。駆動軸は、打撃工具の前後方向に延在する。本体ハウジングは、モータおよび駆動機構を収容する。ハンドルは、使用者によって把持される把持部を有する。また、ハンドルは、本体ハウジングに弾性部材を介して連結され、本体ハウジングに対して相対移動可能である。バッテリ装着部は、モータの電源としてのバッテリを着脱可能に構成されている。第1検出部は、本体ハウジングに対するハンドルの相対位置を検出可能に構成されている。制御部は、第1検出部の検出結果に基づいて、モータの回転速度を制御するように構成されている。

0008

本態様の打撃工具では、第1検出部の検出結果、つまり、本体ハウジングに対するハンドルの相対位置に基づいて、モータの回転速度が制御される。先端工具が被加工物に押し付けられると、本体ハウジングに弾性連結されたハンドルは、本体ハウジングに対して相対的に前方へ移動する。つまり、無負荷状態から負荷状態への移行は、ハンドルの前方への相対移動に対応する。よって、本態様によれば、第1検出部によって検出されたハンドルの相対位置に基づいて、無負荷状態から負荷状態への移行を適切に検出し、モータの回転速度を制御することができる。

0009

なお、本態様において、第1検出部は、本体ハウジングに対するハンドルの相対位置を検出可能であればよく、本体ハウジングまたはハンドルの任意の位置に配置することができる。なお、第1検出部は、本体ハウジングに対するハンドルの相対移動を的確に検出するという観点からは、弾性部材に隣接して配置することが好ましい。また、第1検出部の検出方式には、任意の公知の方式を採用可能である。例えば、非接触方式磁界検出方式、光学式等)または接触方式等の何れも採用することができる。

0010

本発明の一態様において、制御部は、ハンドルが本体ハウジングに対して第1位置に配置されている場合、モータを第1回転速度で駆動し、ハンドルが第1位置から第2位置に相対移動した場合、モータを第2回転速度で駆動するように構成されていてもよい。第2位置は、本体ハウジングに対して第1位置よりも前方の位置である。第2回転速度は、第1回転速度よりも高速である。本態様によれば、先端工具が被加工物を打撃していないときに、モータが不要に高速で駆動されることを防止して、本体ハウジングの振動を抑えることができる。また、本態様によれば、モータが不要に高速で駆動されることを防止してバッテリの消耗を抑え、バッテリ駆動式の打撃工具で重要となるランタイムの向上も実現することができる。

0011

第1回転速度および第2回転速度は何れも、予め定められた回転速度であってもよい。あるいは、第1回転速度および第2回転速度の両方が、使用者により操作される操作部材を介して設定されてもよいし、何れか一方のみの回転速度が操作部材を介して設定され、それに応じて他方の回転速度が制御部によって設定されてもよい。なお、第1回転速度および第2回転速度には、何れもゼロより大きい値が採用される。

0012

なお、本態様は、ハンドルが第1位置から第2位置に相対移動した場合、制御部が常にモータを第1回転速度よりも大きい第2回転速度で駆動することを要するものではなく、一定条件下で、制御部が、ハンドルが第2位置に相対移動した後も、モータの第1回転速度での駆動を継続することも許容しうるものである。かかる条件として、例えば、操作部材を介して第2回転速度として設定された回転速度が、予め定められた第1回転速度、あるいは操作部材を介して設定された第1回転速度以下である場合が挙げられる。この場合、操作部材を介して第2回転速度として設定された回転速度が、第1回転速度として用いられればよい。

0013

本発明の一態様において、第1検出部は、ハンドルに配置されていてもよい。ハンドルは、本体ハウジングに対して弾性連結されているため、本体ハウジングに生じる振動の伝達が抑制されている。第1検出部は、電子部品を有する。よって、ハンドルに第1検出部を配置することで、第1検出部を振動から保護することができる。

0014

本発明の一態様において、制御部は、ハンドルが第1置から第2位置に相対移動した場合、回転速度を第1回転速度から第2回転速度に直ちに上昇させてもよい。本態様によれば、負荷状態への移行に応じて先端工具による被加工物の打撃速度が直ちに上昇するため、作業効率を向上させることができる。

0015

本発明の一態様において、制御部は、ハンドルが第1位置から第2位置に相対移動した場合、回転速度を第1回転速度から第2回転速度に徐々に上昇させてもよい。本態様によれば、負荷状態への移行に応じて先端工具による被加工物の打撃速度が徐々に上昇するため、使用者に良好な操作感を与えることができる。

0016

本発明の一態様において、第1回転速度は、第2回転速度の半分以下であってもよい。本態様によれば、無負荷状態におけるバッテリの消耗をより効果的に抑えることができる。

0017

本発明の一態様において、制御部は、ハンドルが第2位置から第1位置へ向けて相対移動した場合、第2位置を離れてから所定時間経過後に、モータの回転速度を第2回転速度から第1回転速度に下降させてもよい。なお、所定時間は、ゼロであってもよいし、ゼロより長い時間であってもよい。所定時間は、例えば、工場出荷時に予め設定され、記憶装置に記憶されていてもよいし、操作部材を介して使用者によって設定されてもよい。所定時間がゼロの場合、制御部は、ハンドルが第2位置から第1位置へ向けて相対移動した場合、モータの回転速度を第2回転速度から第1回転速度に直ちに下降させることになる。この場合、使用者による先端工具の被加工物に対する押し付けの解除に対する応答性に優れた制御を実現することができる。一方、ハンドルが本体ハウジングに対して弾性連結されていると、本体ハウジングの振動によってハンドルが相対移動し、一時的に第2位置から第1位置に向けて移動する場合がある。よって、所定時間がゼロより長い時間の場合、このような振動ではなく、先端工具の被加工物に対する押し付けの解除に起因するハンドルの相対移動を適切に判定し、モータの回転速度を下降させることができる。

0018

本発明の一態様において、駆動機構は、更に、モータの動力によって、先端工具を駆動軸周りに回転させる動作を遂行可能に構成されていてもよい。この場合に、打撃工具は、本体ハウジングの駆動軸周りの運動状態を検出可能な第2検出部を更に備えていてもよい。そして、第2検出部は、ハンドルに設けられていてもよい。先端工具が回転駆動される場合、先端工具が被加工物に埋まってしまう等の理由で、本体ハウジングが駆動軸周りに過度に回転してしまう場合がある。第2検出部は、このようないわゆる振り回され状態の検知に用いることができる。第2検出部は、電子部品を有する。よって、本体ハウジングに比べて振動が低減されたハンドルに第2検出部を配置することで、第2検出部を振動から保護することができる。なお、第2検出部は、本体ハウジングの駆動軸周りの運動状態を検出可能であればよく、第2検出部として、例えば、加速度センサを好適に採用可能である。

0019

本発明の一態様において、駆動機構は、空打ち動作を防止するように構成された空打ち防止機構を更に備えていてもよい。この場合に、ハンドルは、本体ハウジングに対する先端工具の押込みに応じて空打ち動作の防止機能が解除されるのと同時に、または解除された後、第2位置に配置されるように構成されていてもよい。なお、ここでいう、空打ち動作の防止とは、無負荷状態において、先端工具を直線状に駆動する動作を防止することであって、例えば、駆動機構の一部の動作を阻害することによって実現されうる。空打ち防止機構として、任意の公知の構成を採用可能である。本態様によれば、モータの回転速度を第2回転速度に上昇させた時点で直ちに先端工具を直線状に駆動する動作を開始させ、良好な作業効率を確保することができる。なお、本態様に係るタイミングの制御は、典型的には、弾性部材の仕様(例えば、バネ定数)の適切な設定によって実現しうるものである。

0020

本発明の一態様において、打撃工具は、先端工具に対する負荷を検出可能な第3検出部を更に備えてもよい。そして、制御部は、第1検出部および第3検出部の検出結果に基づいて、モータの回転速度を制御するように構成されていてもよい。より詳細には、制御部は、ハンドルが本体ハウジングに対して第1位置に配置されており、且つ、先端工具に対する負荷が閾値を超えない場合、モータを第1回転速度で駆動するように構成されていてもよい。更に、制御部は、ハンドルが、第1位置から、本体ハウジングに対して第1位置よりも前方の第2位置に相対移動した場合、または、先端工具に対する負荷が閾値を超えた場合、モータを、第1回転速度よりも高速の第2回転速度で駆動するように構成されていてもよい。

0021

本態様によれば、先端工具が被加工物を打撃していないときに、モータが不要に高速で駆動されることを防止して、本体ハウジングの振動を抑えることができる。また、本態様によれば、モータが不要に高速で駆動されることを防止してバッテリの消耗を抑え、バッテリ駆動式の打撃工具で重要となるランタイムの向上も実現することができる。また、ハンドルの相対位置に加え、第3検出部によって別途検出された負荷も利用することで、異なる作業状態においても無負荷状態から負荷状態への移行をより確実に検出することが可能となる。

0022

なお、本態様においても、第1回転速度および第2回転速度は何れも、予め定められた回転速度であってもよい。あるいは、第1回転速度および第2回転速度の両方が、使用者により操作される操作部材を介して設定されてもよいし、何れか一方のみの回転速度が操作部材を介して設定され、それに応じて他方の回転速度が制御部によって設定されてもよい。なお、第1回転速度および第2回転速度には、何れもゼロより大きい値が採用される。また、ハンドルが第1位置から第2位置に相対移動した場合、制御部が常にモータを第1回転速度よりも大きい第2回転速度で駆動することを要するものではなく、一定条件下で、制御部が、ハンドルが第2位置に相対移動した後も、モータの第1回転速度での駆動を継続することも許容しうるものである。

0023

本発明の一態様において、第3検出部は、先端工具に対する負荷として、モータの駆動電流を検出するように構成されていてもよい。モータの駆動電流は、先端工具に対する負荷の増加に伴い上昇することが知られている。本態様によれば、簡便な構成で、先端工具に対する負荷として、ハンドルの相対位置とは種類が異なる情報を検出し、利用することができる。

0024

本発明の一態様において、モータは、第2回転速度よりも高速で駆動可能であってもよい。そして、制御部は、ハンドルが、第1位置から第2位置に相対移動し、且つ、負荷が閾値を超えた場合、モータを最高回転速度で駆動するように構成されていてもよい。本態様によれば、第1検出部の検出結果および第3検出部の検出結果から、負荷状態であることがより確実な場合、最大限の作業効率を発揮することができる。

0025

本発明の一態様において、打撃工具は、バッテリ装着部に装着されたバッテリを更に備えていてもよい。

図面の簡単な説明

0026

ハンマドリルの右側面図である。
ハンマドリルの断面図である。
バッテリが装着された状態のハンドルの右側面図である。
バッテリが装着された状態のハンドルの断面図である。
図4のV−V線における断面図である。
図2のVI−VI線における断面図である。
図6のVII−VII線における断面図であって、ハンドルが最後方位置にあるときのハンマドリルを示す。
図7に対応する断面図であって、ハンドルが最前方位置にあるときのハンマドリルを示す。
図2のIX−IX線における断面図である。
ハンマドリルの電気的構成を示すブロック図である。

実施例

0027

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、先端工具91を駆動することで加工作業を行うように構成された作業工具の一例として、ハンマドリル1を例示する。ハンマドリル1は、ツールホルダ39に装着された先端工具91を所定の駆動軸A1に沿って直線状に往復動させる動作(以下、ハンマ動作という)と、先端工具91を駆動軸A1周りに回転駆動する動作(以下、ドリル動作という)とを実行可能に構成されている。

0028

まず、ハンマドリル1の概略構成について説明する。図1および図2に示すように、ハンマドリル1の外郭は、主として本体ハウジング10と、ハンドル15とによって形成されている。

0029

本体ハウジング10は、主に、駆動機構3を収容する駆動機構収容部11と、モータ2を収容するモータ収容部12の2つの部分を含み、全体としては側面視略L字状に形成されている。

0030

駆動機構収容部11は、長尺箱状体として形成されており、駆動軸A1に沿って延在している。駆動機構収容部11の駆動軸A1方向における一端部内には、先端工具91を着脱可能なツールホルダ39が配置されている。ツールホルダ39は、駆動軸A1周りに回転可能に駆動機構収容部11に支持されている。また、ツールホルダ39は、先端工具91を回転不能、且つ、駆動軸A1方向に直線状に移動可能に保持するように構成されている。なお、駆動機構収容部11のうち、ツールホルダ39が収容されている一端部は、概ね円筒状に形成されている。この円筒状部分の外周部には、補助ハンドル95を着脱可能である。

0031

モータ収容部12は、駆動機構収容部11の駆動軸A1方向におけるもう一方の端部において、駆動機構収容部11に対して相対移動不能に連結固定され、駆動軸A1に交差して、駆動軸A1から離れる方向に突出している。モータ2は、モータシャフト25の回転軸が駆動軸A1に交差する方向(詳細には、駆動軸A1に対して斜め方向)に延在するように、モータ収容部12内に配置されている。

0032

なお、以下の説明では、便宜上、駆動軸A1の延在方向をハンマドリル1の前後方向と規定し、ツールホルダ39が設けられている一端部側をハンマドリル1の前側(先端領域側ともいう)、反対側を後側と規定する。また、駆動軸A1に直交する方向であって、モータシャフト25の回転軸の延在方向に対応する方向をハンマドリル1の上下方向と規定し、駆動機構収容部11からモータ収容部12が突出する方向を下方向、反対方向を上方向と規定する。更に、前後方向および上下方向に直交する方向を、左右方向と規定する。

0033

ハンドル15は、全体としては側面視略C字状に形成されており、両端部が本体ハウジング10に連結されている。ハンドル15は、使用者によって把持される把持部16を有する。把持部16は、本体ハウジング10の後方に離間して配置され、駆動軸A1に交差するように、概ね上下方向に延在している。把持部16の上端部の前部には、使用者による押圧操作引き操作)が可能なトリガ161が設けられている。把持部16の下側には、モータ2等の電源としての充電式バッテリバッテリパック)93を着脱可能なバッテリ装着部171が設けられている。ハンマドリル1では、トリガ161が引き操作されると、モータ2が駆動され、ハンマ動作やドリル動作が行われる。

0034

以下、ハンマドリル1の詳細構成について説明する。

0035

まず、本体ハウジング10(駆動機構収容部11およびモータ収容部12)の内部構造について説明する。

0036

図2に示すように、駆動機構収容部11は、上述の通り、本体ハウジング10のうち、駆動軸A1に沿って前後方向に延在する部分である。駆動機構収容部11には、モータ2の動力によって先端工具91を駆動するように構成された駆動機構3が収容されている。本実施形態では、駆動機構3は、運動変換機構30と、打撃要素36と、回転伝達機構37とを含む。運動変換機構30および打撃要素36は、先端工具91を駆動軸A1に沿って直線状に駆動するハンマ動作を行うように構成された機構である。回転伝達機構37は、先端工具91を駆動軸A1周りに回転駆動するドリル動作を行うように構成された機構である。なお、運動変換機構30、打撃要素36、および回転伝達機構37の構成については周知であるため、以下では簡単に説明する。

0037

運動変換機構30は、モータ2の回転運動直線運動に変換して打撃要素36に伝達するように構成されている。本実施形態では、揺動部材33を用いた運動変換機構30が採用されている。運動変換機構30は、中間シャフト31と、回転体32と、揺動部材33と、ピストンシリンダ35とを含む。中間シャフト31は、駆動軸A1の下側で、駆動軸A1と平行に(前後方向に)延在している。回転体32は、中間シャフト31の外周部に取り付けられている。揺動部材33は、回転体32の外周部に取り付けられ、回転体32の回転に伴って前後方向に揺動される。ピストンシリンダ35は、有底円筒状に形成され、円筒状のスリーブ34内に前後方向に移動可能に支持されている。ピストンシリンダ35は、揺動部材33の揺動に伴って前後方向に往復動される。なお、スリーブ34は、ツールホルダ39の後側に同軸状に連結され、一体化されている。一体化されたツールホルダ39およびスリーブ34は、駆動軸A1周りに回転可能に支持されている。

0038

打撃要素36は、直線状に動作して先端工具91を打撃することで、先端工具91を駆動軸A1に沿って直線状に駆動するように構成されている。本実施形態では、打撃要素36は、打撃子としてのストライカ361と、中間子としてのインパクトボルト363とを含む。ストライカ361は、ピストンシリンダ35内に、駆動軸A1方向に摺動可能に配置されている。ストライカ361の後方のピストンシリンダ35内部の空間は、空気バネとして機能する空気室として規定されている。インパクトボルト363は、ツールホルダ39内に、駆動軸A1方向に摺動可能に配置されている。

0039

モータ2が駆動され、ピストンシリンダ35が前方に向けて移動されると、空気室の空気が圧縮されて内圧が上昇する。このため、ストライカ361は、高速に前方に押し出されてインパクトボルト363に衝突し、運動エネルギを先端工具91に伝達する。これにより、先端工具91は駆動軸A1に沿って直線状に駆動され、被加工物を打撃する。一方、ピストンシリンダ35が後方へ移動されると、空気室の空気が膨張して内圧が低下し、ストライカ361が後方へ引き込まれる。先端工具91は、被加工物への押し付けにより、後方へ移動する。運動変換機構30および打撃要素36は、このような動作を繰り返すことで、ハンマ動作を行う。

0040

なお、本実施形態では、ツールホルダ39内には、空打ち動作を防止するように構成された空打ち防止機構38が配置されている。ここでいう空打ち動作の防止とは、先端工具91がツールホルダ39に装着されていない場合や、先端工具91が被加工物に押し付けられていない場合、つまり、負荷がかかっていない状態(以下、無負荷状態という)において、ストライカ361の往復動作を防止することである。

0041

本実施形態の空打ち防止機構38は、保持部材381と、Oリング383とを含む。保持部材381は、ストライカ361の周囲に配置された弾性部材である。Oリング383は、保持部材381の後端部内に配置されている。詳細な図示は省略するが、先端工具91が被加工物に押し付けられ、負荷がかかっている状態(以下、負荷状態という)になると、後端位置まで押し込まれたインパクトボルト363の後端部は、Oリング383内に配置される。無負荷状態となってもモータ2の駆動が継続されると、図2に示すように、前方へ押し出されたストライカ361の前端部がOリング383に嵌まり込み、Oリング383によって把持され、最前方位置で保持される。これにより、空打ち動作が防止される。Oリング383によるストライカ361の把持(つまり、空打ち動作の防止機能)は、先端工具91の本体ハウジング10への押込みに伴って、インパクトボルト363が後端位置まで押し込まれることで解除される。

0042

回転伝達機構37は、モータシャフト25の回転運動をツールホルダ39に伝達するように構成されている。本実施形態では、回転伝達機構37は、複数のギアを含むギア減速機構として構成されており、モータ2の回転は、適宜減速された上でツールホルダ39に伝達される。

0043

本実施形態のハンマドリル1は、駆動機構収容部11の左側部に設けられたモード切替ダイヤル(図示略)の操作により、ハンマドリルモードハンマモード、およびドリルモードの3つの動作モードのうち1つを選択可能に構成されている。ハンマドリルモードは、運動変換機構30および回転伝達機構37が駆動されることで、ハンマ動作およびドリル動作が行われる動作モードである。ハンマモードは、回転伝達機構37における動力の伝達が遮断され、運動変換機構30のみが駆動されることで、ハンマ動作のみが行われる動作モードである。ドリルモードは、運動変換機構30における動力の伝達が遮断され、回転伝達機構37のみが駆動されることで、ドリル動作のみが行われる動作モードである。本体ハウジング10内(詳細には、駆動機構収容部11内)には、モード切替ダイヤルに接続され、モード切替ダイヤルで選択された動作モードに応じて運動変換機構30および回転伝達機構37を伝達状態遮断状態との間で切り替えモード切替機構が設けられている。かかるモード切替機構の構成については周知であるため、ここでの詳細な説明および図示は省略する。

0044

図2に示すように、モータ収容部12は、本体ハウジング10のうち、駆動機構収容部11の後端部に接続して下方に延びる部分である。モータ収容部12の上側部分には、モータ2が収容されている。本実施形態では、小型で高出力であることから、モータ2として、直流ブラシレスモータが採用されている。

0045

モータ2は、ステータ21とロータ23とを含むモータ本体部20と、ロータ23から延設されてロータ23と一体的に回転するモータシャフト25とを備えている。モータシャフト25の回転軸は、駆動軸A1に対して斜め下前方に延在している。モータシャフト25の上端部は、駆動機構収容部11内に突出しており、この部分に小ベベルギア26が形成されている。小ベベルギア26は、中間シャフト31の後端部に固定された大ベベルギア311に噛合している。

0046

また、モータ収容部12の下側部分(つまり、モータ2よりも下側の領域)の後部内には、ハンドル15の一部(詳細には、下側連結部18)が配置されている。

0047

次に、ハンドル15の詳細構成およびその内部構造について説明する。

0048

図3および図4に示すように、ハンドル15は、把持部16と、コントローラ収容部17と、下側連結部18と、上側連結部19とを含む。なお、本実施形態では、ハンドル15は、後述する内部部品が組み付けられた状態で、左右に分割された半割体複数箇所においてネジで連結されることで構成されている。

0049

把持部16は、上述のように、上下方向に延在するように配置されており、上端部の前部には、トリガ161が設けられている。なお、トリガ161は、駆動軸A1上に位置する(図2参照)。把持部16は、長尺の筒状に形成されており、その内部にはスイッチ163が収容されている。スイッチ163は、常時にはオフ状態で維持され、トリガ161の引き操作に応じてオン状態とされる。スイッチ163は、図示しない配線によって後述のコントローラ41に接続されており、オン状態またはオフ状態を示す信号を、コントローラ41に出力する。

0050

コントローラ収容部17は、把持部16の下端部の下側に接続している。コントローラ収容部17は、矩形箱状に形成されており、把持部16よりも前方に延在している。コントローラ収容部17には、コントローラ41と、変速ダイヤルユニット43が収容されている。

0051

詳細な図示は省略するが、コントローラ41は、制御回路と、三相インバータと、これらが搭載された基板とを含む。制御回路は、CPU、ROM、RAM、タイマ等を含むマイクロコンピュータで構成されている。三相インバータは、6つの半導体スイッチング素子を用いた三相ブリッジ回路を備え、制御回路から出力される制御信号が示すデューティ比に従って三相ブリッジ回路の各スイッチング素子スイッチング動作させることで、モータ2を駆動する。詳細は後述するが、本実施形態では、コントローラ41は、スイッチ163のオン・オフ状態および後述する各種センサ等の検出結果に基づいて、モータ2の駆動を制御する。

0052

変速ダイヤルユニット43は、使用者による外部操作に応じてモータ2の回転速度の設定を受け付けるための機器である。詳細な図示は省略するが、変速ダイヤルユニット43は、使用者がコントローラ収容部17の外部から回動操作可能な操作部材としてのダイヤルと、ダイヤルの回動位置に応じた抵抗値を出力する可変抵抗器と、可変抵抗器が搭載された回路基板とを含む。変速ダイヤルユニット43は、図示しない配線によってコントローラ41に接続されており、ダイヤルの回動操作に応じた抵抗値(つまり、設定された回転速度)を示す信号をコントローラ41に出力する。詳細は後述するが、本実施形態では、変速ダイヤルユニット43で設定された回転速度は、負荷時のモータ2の回転速度として使用される。

0053

コントローラ収容部17の下端部(コントローラ41の下方)は、バッテリ93を着脱可能なバッテリ装着部171として構成されている。本実施形態では、バッテリ装着部171は、バッテリ93が後側から前方へ向けて装着されるように構成されており、図5に示すように、バッテリ93とスライド係合可能な一対のガイドレール172を備えている。一対のガイドレール172は、コントローラ収容部17の左右の側壁部の下端から内側へ突出し、前後方向に延在している。一方、概ね直方体形状のバッテリ93の一対の側面には、夫々、バッテリ93の長手方向に延在するガイド溝932が設けられている。バッテリ93は、ガイドレール172がガイド溝932に係合した状態で、バッテリ装着部171に対して後側から前方へ向けてスライドされ、装着される。

0054

また、図4に示すように、バッテリ93上部には、常時には上方へ付勢されて上面から突出し、押圧に応じて上面よりも下方に退避するフック933が設けられている。バッテリ装着部171の下面には、上方に凹む凹部173が設けられている。フック933は、バッテリ93がスライドされる間は下方に退避しており、凹部173に対向する位置に達すると上方に付勢されて凹部173に係合する。このように、バッテリ93は、フック933と凹部173の係合によって前後方向に位置決めされた状態で、上下方向においてガイドレール172によって保持される。なお、詳細な図示は省略するが、バッテリ93がバッテリ装着部171に装着されるのとあわせて、バッテリ93およびバッテリ装着部171の端子電気的に接続される。

0055

なお、バッテリ装着部171に着脱可能なバッテリは、バッテリ93のみならず、容量やサイズが異なる複数種類が存在する。図1には、バッテリ装着部171に着脱可能なバッテリのうち、最大サイズのバッテリ930が一点鎖線で示されている。なお、本体ハウジング10は、バッテリ930がバッテリ装着部171に装着された場合に、バッテリ930の下面と、本体ハウジング10(モータ収容部12)の下面が面一となるように構成されている。

0056

図3および図4に示すように、下側連結部18は、ハンドル15のうち、コントローラ収容部17の前端部に接続して概ね下方に延在する部分である。上側連結部19は、ハンドル15のうち、把持部16の上端部に接続して前方に延在する部分である。本実施形態では、ハンドル15は、下側連結部18および上側連結部19を介して、本体ハウジング10に対して相対移動可能に連結されている。以下、下側連結部18および上側連結部19と、本体ハウジング10との連結構造の詳細について説明する。

0057

図2および図6に示すように、下側連結部18は、モータ収容部12の下後端部内に突出するように配置され、本体ハウジング10の下後端部(詳細には、モータ収容部12)に対し、左右方向に延在する回動軸A2周りに相対回動可能に連結される部分である。なお、上述のように、モータ収容部12の上側部分にはモータ2が配置されているものの、モータ2の下方には空き領域が存在する。よって、本実施形態では、この空き領域を利用して下側連結部18が配置され、ハンドル15とモータ収容部12とが連結されている。

0058

本実施形態では、回動軸A2は、下側連結部18において、バッテリ装着部171(より詳細には、ガイドレール172(図5参照))よりも下方に設定されている。また、図4に示すように、回動軸A2は、バッテリ装着部171にバッテリ93が装着された状態のハンドル15の重心Gよりも下方に設定されている。なお、バッテリ93が装着された状態のハンドル15の重心Gは、上下方向において、ガイドレール172と概ね同じ位置にある。上述のように、ハンマドリル1には、バッテリ93よりも大きいサイズのバッテリを装着可能である。より大きいバッテリが装着された状態のハンドル15の重心は、重心Gよりも若干下方になるが、回動軸A2は、図1に示す最大サイズのバッテリ930が装着された状態のハンドル15の重心(図示略)よりも下方に設定されている。バッテリ装着部171にバッテリ93、または他のサイズのバッテリが装着されている場合、回動軸A2は、バッテリ93の前側に配置される。また、回動軸A2は、モータ本体部20よりも下方、且つ、後方に設定されている。更に、回動軸A2は、上側連結部19(詳細には、後述の長穴193の中央部)の真下に設定されている。

0059

図6に示すように、下側連結部18には、回動軸A2を中心軸として、左右の側壁部の間を左右方向に延在するシャフト部181が設けられている。ハンドル15を構成する左右の半割体には、夫々、回動軸A2に沿って右方および左方に延びる2つの突出部が設けられている。そして、これらの突出部がネジで連結されることにより、シャフト部181が形成されている。下側連結部18の左右の側壁部の外面側には、夫々、シャフト部181の両端部に対応する位置に、凹部183が設けられている。凹部183は、回動軸A2を中心とする円形の断面を有する凹部として構成されている。凹部183内には、環状の弾性部材185が嵌めこまれている。

0060

一方、モータ収容部12の左右の側壁部の内面側には、右方および左方に夫々突出する突出部121が設けられている。突出部121は、概ね円筒状に形成されており、夫々の軸線が、左右方向に延在する一直線上に位置するように配置されている。これらの突出部121の先端部が、凹部183内の弾性部材185に嵌め込まれることで、下側連結部18とモータ収容部12の下後端部とが、弾性部材185を介して連結されている。このような弾性部材185を介した凹凸係合により、下側連結部18は、モータ収容部12に対して回動軸A2周りに相対回動可能に連結されている。また、下側連結部18は、弾性部材185によって、モータ収容部12に対し、前後、左右、上下の全方向に相対移動可能とされている。

0061

図2に示すように、上側連結部19は、駆動機構収容部11の後端部内に突出するように配置され、弾性部材191を介して、本体ハウジング10の上後端部(詳細には、駆動機構収容部11)に対して相対移動可能に連結されている。本実施形態では、弾性部材191として、圧縮コイルバネが採用されている。弾性部材191の後端部は、上側連結部19の前端部に設けられたバネ受け部190(図4参照)に嵌め込まれている。弾性部材191の前端は、駆動機構収容部11の後端部内に配置された支持壁111の後面に当接している。つまり、弾性部材191は、その弾発力の作用方向が、ハンマ動作時の支配的な振動方向である前後方向と概ね一致するように配置されている。

0062

また、図4に示すように、上側連結部19は、バネ受け部190の後側に形成された長穴193を有する。長穴193は、左右方向に上側連結部19を貫通する貫通孔であって、上下方向よりも前後方向に長い。一方、図2および図7に示すように、駆動機構収容部11の内部には、ストッパ部113が設けられている。ストッパ部113は、駆動機構収容部11の左右の側壁部の間を左右方向に延在する柱状部であって、長穴193に挿通されている。

0063

上側連結部19は、無負荷状態では、弾性部材191によって、前後方向において本体ハウジング10から離れる方向(つまり、後方)に付勢され、ストッパ部113が長穴193の前端に当接して上側連結部19の後方への移動を規制する位置で保持されている。このときの本体ハウジング10に対する上側連結部19(ハンドル15)の相対位置を、最後方位置という。一方、ハンドル15が回動軸A2周りに前方へ相対回動されると、上側連結部19の長穴193内において、本体ハウジング10のストッパ部113が相対的に後方へ移動して長穴193の前端から離間するため、ストッパ部113に対する長穴193の前後方向および上下方向の相対移動が可能となる。上側連結部19は、弾性部材191の付勢力に抗して、図8に示すように、ストッパ部113が長穴193の後端に当接して上側連結部19の前方への移動を規制する位置まで前方へ相対移動することができる。このときの本体ハウジング10に対する上側連結部19(ハンドル15)の相対位置を、最前方位置という。

0064

以下、下側連結部18および上側連結部19の内部構造の詳細について説明する。

0065

図4に示すように、下側連結部18には、加速度センサユニット47が収容されるとともに、無線アダプタ49を着脱可能なアダプタ装着部490が設けられている。なお、加速度センサユニット47は、シャフト部181の前側で、下側連結部18の下端部に配置されており、アダプタ装着部490は、加速度センサユニット47の前側で、下側連結部18の前端部に配置されている。

0066

本実施形態では、加速度センサユニット47は、周知の構成を有する加速度センサと、CPU、ROM、RAM等を含むマイクロコンピュータと、これらが搭載された基板とを含む。詳細は後述するが、本実施形態では、本体ハウジング10の駆動軸A1周りの過度な回転が生じた場合に、モータ2の駆動が停止される。そこで、本体ハウジング10の駆動軸A1周りの回転に対応する情報(物理量、指標)としての加速度が、加速度センサによって検出される。マイクロコンピュータは、加速度センサによって検出された加速度を適宜演算処理し、本体ハウジング10の駆動軸A1周りの回転が所定の限界値を超えているか否かを判断する。そして、本体ハウジング10の駆動軸A1周りの回転が所定の限界値を超えている場合には、特定の信号(エラー信号)をコントローラ41に対して出力する。

0067

なお、本体ハウジング10の駆動軸A1周りの回転が所定の限界値を超えた場合とは、本体ハウジング10が過度に駆動軸A1周りに回転してしまった状態に対応する。このような状態は、典型的には、先端工具91が被加工物に埋まってしまう等の理由で、ツールホルダ39が回転不能な状態(ロック状態ブロッキング状態ともいう)に陥り、本体ハウジング10に過大な反動トルクが作用している場合に発生するものである。

0068

なお、加速度センサユニット47は、マイクロコンピュータを備えず、加速度センサの検出結果を示す信号をそのままコントローラ41に出力し、コントローラ41が上述の判断を行ってもよい。加速度センサユニット47から出力された信号に基づくモータ2の駆動制御については、後で詳述する。

0069

図9に示すように、アダプタ装着部490は、無線アダプタ49が収容される収容部491と、収容部491に無線アダプタ49を挿抜するための差込口492と、コネクタ(図示略)とを含む。差込口492は、下側連結部18の右壁部に形成された開口である。なお、差込口492は、通常は、取り外し可能な防塵用キャップ493によって閉塞されている。無線アダプタ49は、差込口492を通じて収容部491に対して左方に挿入される。無線アダプタ49が収容部491の所定位置まで挿入されると、アダプタ装着部490のコネクタと無線アダプタ49のコネクタとが電気的に接続する。なお、上述のように、下側連結部18は、モータ収容部12の下後端部内に配置されている。そこで、図1および図9に示すように、モータ収容部12の右壁部において、収容部491(差込口492)に対向する位置には、差込口492よりも一回り大きい開口部123が設けられている。使用者は、必要に応じて、無線アダプタ49を、開口部123を通じて、モータ収容部12の外部から下側連結部18の収容部491内へ容易に挿入することができる。

0070

アダプタ装着部490に着脱可能な無線アダプタ49は、外部機器との無線通信が可能に構成されている。詳細な図示は省略するが、本実施形態では、無線アダプタ49は、CPU、ROM、RAM等を含むマイクロコンピュータと、アンテナと、コネクタとを備えた周知の構成を有する。無線アダプタ49は、アダプタ装着部490に装着されると、コネクタを介してコントローラ41に電気的に接続される。そして、コントローラ41からの制御信号に従って、ハンマドリル1とは別個定置式集塵機に対し、所定の周波数帯電波を使って所定の連動信号無線送信するように構成されている。

0071

なお、このようなシステム自体は公知であるため、簡単に説明すると、コントローラ41は、トリガ161が引き操作され、スイッチ163がオン状態とされている間、無線アダプタ49に連動信号を送信させる。集塵機のコントローラは、無線アダプタ49から送信された連動信号を受信している間、集塵機のモータを駆動するように構成されている。つまり、ハンマドリル1の使用者は、トリガ161の引き操作をするだけで、集塵機をハンマドリル1に連動して動作させることができる。なお、無線アダプタ49は、集塵機に対して連動信号を送信するものに限られず、その他の外部機器(例えば、携帯端末)と無線通信を行うように構成されていてもよい。

0072

図6および図7に示すように、上側連結部19には、本体ハウジング10に対するハンドル15の相対位置を検出するための位置センサ45が設けられている。本実施形態では、位置センサ45として、ホール素子を備えたホールセンサが採用されている。位置センサ45は、基板450に搭載され、本体ハウジング10(駆動機構収容部11)の左側壁部に対向するように、上側連結部19の左前端部に固定されている。より詳細には、位置センサ45は、前後方向において、弾性部材191の後端部と概ね同じ位置に配置されている。本体ハウジング10の左側壁部の内面側には、磁石46が固定されている。位置センサ45は、何れも図示しない配線を介してコントローラ41に電気的に接続されており、磁石46が所定の検出範囲内に配置されている場合、特定の信号(オン信号)をコントローラ41へ出力するように構成されている。

0073

本実施形態では、図7に示すように、本体ハウジング10に対してハンドル15が最後方位置(初期位置)にあるときには、磁石46は位置センサ45の検出範囲内に配置されており、位置センサ45は、オン信号を出力する。本体ハウジング10に対してハンドル15が最後方位置から前方へ移動して、所定位置に達すると、磁石46は位置センサ45の検出範囲から離脱し、位置センサ45は、オン信号の出力を停止する。なお、この所定位置(以下、オフ位置という)は、図8に示す最前方位置に対して若干後方に設定されており、ハンドル15がオフ位置から最前方位置の間にあるときには、位置センサ45はオン信号を出力しない。詳細は後述するが、位置センサ45の検出結果は、コントローラ41によるモータ2の回転速度の制御に使用される。

0074

以上に説明したように、ハンドル15は、その下端側が本体ハウジング10の下後端部に回動軸A2周りに回動可能に連結される一方、上端側が本体ハウジング10の上後端部に弾性部材191を介して弾性連結されている。そして、回動軸A2の位置が、バッテリ装着部171(詳細には、ガイドレール172)よりも下方に設定されている。これにより、モータ2および駆動機構3の駆動に伴って本体ハウジング10に生じる振動がハンドル15(特に把持部16)に伝達されるのを効果的に抑制することができる。

0075

具体的には、駆動機構3の駆動により、本体ハウジング10には、前後方向および上下方向の振動が発生する。これに対し、回動軸A2を中心とするハンドル15の相対回動によって前後方向の振動に対応しつつ、特に、先端工具91の往復駆動に伴って生じる駆動軸A1方向(前後方向)の支配的な振動を、弾性部材191によって吸収することができる。また、本実施形態では、回動軸A2をバッテリ装着部171よりも下方に配置することで、弾性部材191と回動軸A2との離間距離ができるだけ大きく確保されている。これにより、弾性部材191は、本体ハウジング10に対する振幅が大きい位置で振動を効率的に吸収することができるため、把持部16への振動伝達を効果的に抑制することができる。

0076

特に、本実施形態では、回動軸A2は、上側連結部19の真下(詳細には、弾性部材191の後端部の概ね真下)に設定されている。つまり、回動の支点弾性連結部分が、駆動軸A1方向に関して、概ね同じ位置に設定されている。また、弾性部材191は、駆動軸A1に平行に伸縮可能に配置されている。このため、前後方向の振動を効率よく低減することができる。

0077

また、回動軸A2の位置は、バッテリ装着部171にバッテリ93が装着された状態のハンドルの重心Gよりも下方に設定されている。本体ハウジング10に対し、上端部が弾性連結され、下端部が回動可能に連結されたハンドル15では、回動軸A2が重心Gよりも上方に位置すると、ハンドル15が回動軸A2周りに回動しにくくなる。これに対し、本実施形態では、回動軸A2を重心Gよりも下方に配置することで、本体ハウジング10の振動に対してハンドル15を回動軸A2周りに相対回動しやすくし、把持部への振動抑制効果を高めている。

0078

更に、本実施形態では、下側連結部18の凹部183に対し、モータ収容部12の突出部121が環状の弾性部材185を介して嵌合されている。よって、本体ハウジング10に発生した前後方向および上下方向の振動がハンドル15に伝達することを、環状の弾性部材185によっても抑制することができる。

0079

また、ハンマドリル1は、コントローラ41、変速ダイヤルユニット43、位置センサ45、加速度センサユニット47、無線アダプタ49およびアダプタ装着部490を備えている。これらは何れも、電子部品を備えており、振動からの保護が望まれる。よって、これらをハンドル15に配置することで、振動からの適切な保護が実現されている。なお、本実施形態では、下側連結部18は、モータ収容部12との連結のみならず、モータ収容部12においてモータ2の下方に存在する空き領域を利用して、加速度センサユニット47および無線アダプタ49を振動から保護しつつ配置するための機能も発揮している。また、弾性部材191に隣接して上側連結部19に位置センサ45を配置することで、本体ハウジング10に対するハンドル15の前後方向の相対移動を検出するための最適な配置が実現されている。

0080

以下、コントローラ41によるモータ2の駆動制御について説明する。

0081

本実施形態では、コントローラ41(より詳細には、コントローラ41のCPU)によって、いわゆるソフトノーロード制御が行われる。ソフトノーロード制御とは、スイッチ163がオン状態にある場合、無負荷状態ではモータ2を低速で駆動し、負荷状態となると回転速度を上昇させるモータ2の駆動制御手法であって、無負荷低速回転制御とも称されるものである。なお、以下では、無負荷状態におけるモータ2の回転速度を第1回転速度といい、負荷状態におけるモータ2の回転速度を第2回転速度という。本実施形態では、コントローラ41は、変速ダイヤルユニット43で設定された回転速度を第2回転速度とし、第2回転速度の二分の一の回転速度を、第1回転速度として設定する。そして、第1回転速度または第2回転速度に応じたデューティ比を設定し、三相インバータに制御信号を出力することで、モータ2を駆動する。

0082

本実施形態では、ソフトノーロード制御における無負荷状態と負荷状態の判別に、位置センサ45の検出結果が用いられる。上述のように、位置センサ45は、本体ハウジング10に対するハンドル15の相対位置を検出するものである。無負荷状態では、弾性部材191の付勢力により、上側連結部19は最後方位置に配置されており(図2および図7参照)、位置センサ45は磁石46を検出して、オン信号を出力している。コントローラ41は、位置センサ45からの出力がオンの場合、モータ2は無負荷状態にあると判定し、スイッチ163がオフ状態からオン状態とされると、第1回転速度でモータ2の駆動を開始する。モータ2の駆動に伴い、モード切替ダイヤル(図示略)を介して選択された動作モードに応じて駆動機構3が駆動され、ハンマ動作およびドリル動作のうち少なくとも一方が遂行される。

0083

使用者が把持部16を把持した状態で、先端工具91を被加工物に押し付けると、ハンドル15が回動軸A2周りに相対的に前方へ回動し、上側連結部19が弾性部材191を圧縮しつつ、最後方位置から前方へ移動する。上側連結部19がオフ位置へ到達すると、位置センサ45はオン信号の出力を停止する。コントローラ41は、位置センサ45からの出力のオンからオフへの変化を、無負荷状態から負荷状態への移行と認識する。コントローラ41は、第1回転速度でのモータ2駆動中に、負荷状態への移行を認識すると、モータ2の回転速度を第2回転速度に上昇させる。このとき、コントローラ41は、モータ2の回転速度を直ちに第2回転速度に上昇させてもよいし、徐々に上昇させてもよい。回転速度を直ちに上昇させる場合には、先端工具91の往復動または回転の速度が直ちに上昇するため、作業効率を向上させることができる。一方、回転速度を徐々に上昇させる場合には、先端工具91の往復動または回転の速度が徐々に上昇するため、使用者に良好な操作感を与えることができる。なお、位置センサ45からの出力がオフの状態でスイッチ163がオン状態にされた場合には、コントローラ41は、第2回転速度でモータ2の駆動を開始する。この場合も、コントローラ41は、モータ2の回転速度を直ちに第2回転速度に上昇させてもよいし、徐々に上昇させてもよい。

0084

なお、本実施形態では、ハンドル15は、本体ハウジング10に対する先端工具91の押込みに応じて空打ち防止機構38による空打ち防止機能が解除されるのと同時、または解除された後、オフ位置に配置されるように構成されている。つまり、インパクトボルト363が後端位置まで押し込まれ、ストライカ361がOリング383から離脱するのと同時かその後で、ハンドル15がオフ位置に到達する。このために、弾性部材191の仕様(例えば、バネ定数)が適切に設定されている。このようなタイミングの制御により、モータ2の回転速度を第2回転速度に上昇させた時点で速やかにストライカ361の往復動作を開始させ、良好な作業効率を確保することができる。

0085

また、コントローラ41は、スイッチ163がオン状態で、位置センサ45からの出力のオフからオンへの変化(つまり、上側連結部19のオフ位置から最後方位置へ向かう後方への移動)を認識したときには、タイマにより、オン状態の継続時間監視する。そして、所定時間(本実施形態では、ゼロより長い時間)に亘ってオン状態が継続した場合に限り、モータ2の回転速度を第1回転速度に戻す。これは、加工作業に伴って本体ハウジング10が振動しているときの一時的なオン状態への変化と、負荷状態から無負荷状態への変化とを確実に区別するためである。具体的には、上側連結部19は、本体ハウジング10の前後方向の振動により、本体ハウジング10に対して前後方向に往復移動する。この場合、位置センサ45からの出力は、短い周期でオンとオフの間で切り替わる。これに対し、先端工具91の押し付けが解除され、無負荷状態に移行した場合には、位置センサ45からの出力がオフからオンに切り替わった後、所定時間に亘ってオン状態が継続する。よって、本実施形態では、上述のような制御が採用されている。

0086

モータ2が第1回転速度で駆動されている場合、第2回転速度で駆動されている場合の何れにおいても、トリガ161の引き操作が解除され、スイッチ163がオフ状態となると、コントローラ41はモータ2の駆動を停止する。

0087

更に、本実施形態では、ソフトノーロード制御に加え、加速度センサユニット47の検出結果に基づく制御も行われる。より詳細には、モータ2が第1回転速度で駆動されている場合、第2回転速度で駆動されている場合の何れにおいても、コントローラ41は、加速度センサユニット47から出力されたエラー信号を認識した場合、モータ2の駆動を停止する。上述のように、エラー信号は、本体ハウジング10の駆動軸A1周りの過度な回転を示すものである。よって、この過度な回転が、ツールホルダ39のロック状態に起因するものである場合に、それ以上の回転を防止するためである。なお、コントローラ41は、エラー信号に加え、他の情報(例えば、先端工具91に作用しているトルク、モータ2の駆動電流)に基づいて、過度な回転が生じているか否かを判断してもよい。また、コントローラ41は、モータ2への通電を停止するのみならず、ロータ23の慣性でモータシャフト25の回転が継続するのを防止するために、モータ2を電気的に制動することが好ましい。

0088

以上に説明したように、本実施形態のモータ2の駆動制御によれば、位置センサ45によって検出されたハンドル15の相対位置に基づいて、無負荷状態から負荷状態への移行を適切に検出し、モータ2の回転速度を上昇させることができる。これにより、先端工具91が被加工物を打撃していないときに、モータ2が不要に高速で駆動されることを防止し、本体ハウジング10の振動を抑えるとともに、バッテリ93の消耗を抑えることができる。特に、本実施形態では、無負荷時の第1回転速度が、負荷時の第2回転速度の二分の一とされるため、無負荷状態におけるバッテリ93の消耗をより効果的に抑えることができる。

0089

ところで、上述のように、ハンドル15の前方への相対移動は、先端工具91が被加工物に押し付けられていない無負荷状態から、先端工具91が被加工物に押し付けられている負荷状態への移行に相当する。しかしながら、加工作業の種類によっては、無負荷状態から負荷状態への移行時に、ハンドル15が僅かしか前方へ相対移動しない場合がある。例えば、被覆材(例えば、タイル)の剥離作業時のように、先端工具91と被加工材とのなす角が小さい場合、先端工具91が本体ハウジング10に対して後方に強く押圧されるわけではないため、ハンドル15の前方への相対移動量微小である。このような場合、位置センサ45の検出結果のみでは、無負荷状態から負荷状態への移行を正確に判定できない可能性が生じる。そこで、コントローラ41は、本体ハウジング10に対するハンドル15の相対位置と、先端工具91に対する負荷に対応する別の情報(物理量、指標)とに基づいて、モータ2の回転速度制御(ソフトノーロード制御)を行ってもよい。先端工具91に対する負荷に対応する別の情報(物理量、指標)としては、例えば、モータ2の電流値、本体ハウジング10の振動(加速度)、バッテリ93の温度が挙げられる。

0090

以下に、モータ2の駆動電流が採用される変形例について、具体的に説明する。

0091

図10は、モータ2の駆動電流が採用される場合のハンマドリル1の電気的構成を示している。図10に示すように、コントローラ41には、三相インバータ421と、ホールセンサ423と、電流検出アンプ425とが電気的に接続されている。コントローラ41は、ホールセンサ423から入力されたロータ回転角を示す信号に基づいて、上述のように三相インバータ421のスイッチング素子を介してモータ2への通電を制御することで、モータ2の回転速度を制御する。電流検出アンプ425は、モータ2の駆動電流を検出するように構成されている。より詳細には、電流検出アンプ425は、モータ2の駆動電流をシャント抵抗によって電圧に変換し、更にアンプによって増幅した信号をコントローラ41に出力するように構成されている。また、上述のように、コントローラ41には、スイッチ163、変速ダイヤルユニット43、位置センサ45および加速度センサユニット47が電気的に接続されている。

0092

本変形例では、コントローラ41は、位置センサ45の検出結果および電流検出アンプ425の検出結果の両方が無負荷状態を示す場合には、モータ2を低速で駆動し、位置センサ45の検出結果および電流検出アンプ425の検出結果のうち少なくとも一方が負荷状態を示す場合には、モータ2をより高速で駆動するように構成されている。

0093

より詳細には、位置センサ45からの出力がオンであり、且つ、電流検出アンプ425の出力信号に基づいて算出される駆動電流値が所定の閾値を超えない場合には、位置センサ45の検出結果および電流検出アンプ425の検出結果の両方が無負荷状態を示しているといえる。この場合、コントローラ41は、上記実施形態と同様、第1回転速度でモータ2を駆動する。一方、位置センサ45からの出力がオフである場合、または、算出される駆動電流値が閾値を超える場合には、位置センサ45の検出結果および電流検出アンプ425の検出結果のうち一方が負荷状態を示しているといえる。この場合、コントローラ41は、上記実施形態と同様、第2回転速度でモータ2を駆動する。なお、本変形例では、変速ダイヤルユニット43で設定可能な速度の上限は、モータ2の最高回転速度よりも低く設定されている。そこで、コントローラ41は、位置センサ45からの出力がオフであり、且つ、算出される駆動電流値が閾値を超える場合(つまり、位置センサ45の検出結果および電流検出アンプ425の検出結果の両方が負荷状態を示す場合)には、モータ2を最高回転速度で(つまり、第2回転速度よりも高速で)駆動する。

0094

このように、本変形例のハンマドリル1は、先端工具91に対する負荷を示す情報を複数種類用いることで、異なる作業状態においても無負荷状態から負荷状態への移行をより確実に検出することができる。また、モータ2の駆動電流を採用することで、簡便な構成で、先端工具91に対する負荷として、ハンドル15の相対位置とは種類が異なる情報を検出し、利用することができる。更に、ハンドル15の相対位置およびモータ2の駆動電流値から、負荷状態であることがより確実な場合、モータ2が最高回転速度で駆動されるため、最大限の作業効率を発揮することができる。

0095

なお、上述のように、先端工具91に対する負荷に対応する別の情報(物理量、指標)として、本体ハウジング10の振動(加速度)が採用される場合には、コントローラ41は、位置センサ45の検出結果および加速度センサユニット47の検出結果に基づき、同様の制御を行えばよい。また、先端工具91に対する負荷に対応する別の情報(物理量、指標)として、バッテリ93の温度が採用される場合には、例えば、バッテリ93装着部の近傍に温度センサが設けられ、コントローラ41は、位置センサ45の検出結果および温度センサの検出結果に基づき、同様の制御を行えばよい。

0096

なお、上記実施形態は単なる例示であり、本発明に係る打撃工具は、例示されたハンマドリル1の構成に限定されるものではない。例えば、下記に例示される変更を加えることができる。なお、これらの変更は、これらのうちいずれか1つのみ、あるいは複数が、実施形態に示すハンマドリル1、あるいは各請求項に記載された発明と組み合わされて採用されうる。

0097

上記実施形態では、先端工具91を直線状に駆動させるように構成された打撃工具として、ハンマドリル1を例示したが、本発明は、その他の打撃工具(例えば、電動ハンマ)にも適用可能である。打撃工具に応じて、モータ2、駆動機構3、モータ2および駆動機構3を収容する本体ハウジング、把持部16を有するハンドル15の構成や配置関係も適宜変更されうる。

0098

例えば、本体ハウジング10とハンドル15の弾性連結構造は、適宜、変更されてもよい。例えば、ハンドル15の上端部および下端部の夫々が、1または複数の弾性部材を介して駆動軸A1方向(前後方向)に相対移動可能に本体ハウジング10に連結されていてもよい。あるいは、ハンドル15の上端部のみが片持ち状に本体ハウジング10に弾性連結されてもよい。なお、弾性部材としては、圧縮コイルバネのほか、各種バネゴム合成樹脂を採用することができる。位置センサ45は、ハンドル15の上端部または下端部において、弾性部材の近傍に設けられていると好ましいが、その他の位置に設けられてもよい。また、位置センサ45は、本体ハウジング10側に設けられてもよい。

0099

バッテリ装着部171は、ハンドル15に設けられる代わりに、本体ハウジング10に設けられていてもよい。また、複数のバッテリが装着可能であってもよい。

0100

本体ハウジング10に対するハンドル15の相対位置を検出可能である限りにおいて、位置センサ45は、他の検出機構に変更可能である。例えば、磁界検出式以外の非接触方式(例えば、光学式)のセンサが採用されてもよいし、接触方式の検出機構(例えば、機械式のスイッチ)が採用されてもよい。

0101

加速度センサユニット47は、省略されてもよい。また、その配置位置も、ハンドル15ではなく、本体ハウジング10内であってもよい。なお、駆動軸A1周りの運動状態の適切な検出のためには、加速度センサユニット47は、できるだけ駆動軸A1から離れた位置に配置されることが好ましい。

0102

上記実施形態で例示したソフトノーロード制御の内容は、適宜、変更されてもよい。例えば、第2回転速度に対する第1回転速度の比の値は、二分の一以外の値とされてもよい。また、第1回転速度と第2回転速度の両方が、予め定められていてもよいし、第1回転速度と第2回転速度の両方が、変速ダイヤルユニット43またはその他の操作部材を介して設定可能であってもよい。

0103

また、コントローラ41は、予め設定された回転速度(無負荷時回転速度という)を第1回転速度として用い、変速ダイヤルユニット43によって設定された回転速度を第2回転速度として用いてもよい。変速ダイヤルユニット43で設定された回転速度が、無負荷時回転速度以下である場合、コントローラ41は、変速ダイヤルユニット43で設定された回転速度を第1回転速度として、ハンドル15の相対位置にかかわらず、スイッチ163がオン状態の間、第1回転速度での駆動を継続してもよい。また、コントローラ41は、変速ダイヤルユニット43によって設定された回転速度を、トリガ161の最大引き操作量に対応する回転速度として用い、トリガ161の操作量(操作割合)に応じて回転速度を変更してもよい。この場合も、コントローラ41は、無負荷時には、操作量に応じた回転速度が無負荷時回転速度以下の場合、操作量に応じた回転速度でモータ2を駆動し、無負荷時回転速度を超えている場合、無負荷時回転速度でモータ2を駆動すればよい。つまり、何れの場合も、コントローラ41は、モータ2の回転速度を、無負荷時には無負荷時回転速度を超えないように制御すればよい。

0104

さらに、上記実施形態では、コントローラ41は、上側連結部19がオフ位置から最後方位置へ向けて後方へ移動した場合、所定時間(ゼロより長い時間)の経過後に、モータ2の回転速度を第1回転速度に戻す。しかしながら、コントローラ41は、上側連結部19がオフ位置から最後方位置へ向けて後方へ移動した場合、モータ2の回転速度を直ちに第1回転速度に戻してもよい。つまり、所定時間は、ゼロであってもよい。この場合、使用者による先端工具の被加工物に対する押し付けの解除に対する応答性に優れた制御を実現することができる。なお、所定時間は、工場出荷時に予め設定され、ROMまたは他の不揮発性メモリに記憶されていてもよいし、何らかの操作部材を介して使用者によって設定されてもよい。

0105

上記実施形態では、コントローラ41は、CPU等を含むマイクロコンピュータによって構成される例が挙げられているが、例えば、ASIC(Application Specific IntegratedCircuits)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブルロジックデバイスで構成されていてもよい。上記実施形態および変形例の打込み制御処理は、複数の制御回路で分散処理されてもよい。

0106

上記実施形態および変形例の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。ハンマドリル1は、本発明の「打撃工具」の一例である。モータ2は、本発明の「モータ」の一例である。駆動機構3は、本発明の「駆動機構」の一例である。駆動軸A1は、本発明の「駆動軸」の一例である。先端工具91は、本発明の「先端工具」の一例である。本体ハウジング10は、本発明の「本体ハウジング」の一例である。ハンドル15、把持部16、弾性部材191は、夫々、本発明の「ハンドル」、「把持部」、「弾性部材」の一例である。バッテリ装着部171、バッテリ93は、夫々、本発明の「バッテリ装着部」、「バッテリ」の一例である。位置センサ45は、本発明の「第1センサ」の一例である。コントローラ(CPU)41は、本発明の「制御部」の一例である。ハンドル15の最後方位置は、本発明の「第1位置」の一例である。ハンドル15のオフ位置は、本発明の「第2位置」の一例である。加速度センサユニット47は、本発明の「第2センサ」の一例である。空打ち防止機構38は、本発明の「空打ち防止機構」の一例である。電流検出アンプ425は、本発明の「第3検出部」の一例である。

0107

更に、本発明および上記実施形態の趣旨に鑑み、以下の態様が構築される。以下の態様は、実施形態に示すハンマドリル1および上述の変形例、または各請求項に記載された発明と組み合わされて採用されうる。
[態様1]
前記ハンドルの上端部は、弾性部材を介して、前記本体ハウジングの後端部に対して相対移動可能に連結されており、
前記ハンドルの下端部は、前記本体ハウジングの前記後端部に対して、左右方向に延在する回動軸周りに相対回動可能に連結されており、
前記第1検出部は、前記ハンドルの前記上端部に配置されている。
[態様2]
前記第1検出部は、前記弾性部材に近傍に配置されている。
[態様3]
前記バッテリ装着部は、前記ハンドルに設けられている。

0108

1:ハンマドリル
10:本体ハウジング
11:駆動機構収容部
111:支持壁
113:ストッパ部
12:モータ収容部
121:突出部
123:開口部
15:ハンドル
16:把持部
161:トリガ
163:スイッチ
17:コントローラ収容部
171:バッテリ装着部
172:ガイドレール
173:凹部
18:下側連結部
181:シャフト部
183:凹部
185:弾性部材
19:上側連結部
190:バネ受け部
191:弾性部材
193:長穴
2:モータ
20:モータ本体部
21:ステータ
23:ロータ
25:モータシャフト
26:小ベベルギア
3:駆動機構
30:運動変換機構
31:中間シャフト
311:大ベベルギア
32:回転体
33:揺動部材
34:スリーブ
35:ピストンシリンダ
36:打撃要素
361:ストライカ
363:インパクトボルト
37:回転伝達機構
38:空打ち防止機構
381:保持部材
383:Oリング
39:ツールホルダ
41:コントローラ
421:三相インバータ
423:ホールセンサ
425:電流検出アンプ
43:変速ダイヤルユニット
45:位置センサ
450:基板
46:磁石
47:加速度センサユニット
49:無線アダプタ
490:アダプタ装着部
491:収容部
492:差込口
493:キャップ
91:先端工具
93:バッテリ
930:バッテリ
932:ガイド溝
933:フック
95:補助ハンドル
A1:駆動軸
A2:回動軸
G:重心

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社テイサクの「 流体圧式打撃装置」が 公開されました。( 2020/06/04)

    【課題】第1室内でのキャビテーションの発生を抑制することのできる流体圧式打撃装置を提供する。【解決手段】流体圧式打撃装置1であって、筒状のシリンダ2と、シリンダ2の内部に嵌装されて当該シリンダ2の軸方... 詳細

  • バキュームモールド工業株式会社の「 叩き出し工具」が 公開されました。( 2020/06/04)

    【課題】 通常は人の手で把握したハンマーの振り下ろしによって行われる叩き出しと称呼する修正作業を簡易的、且つ正確に行わせるようにした専用工具の提供。【解決手段】 片手で持ち運び易くするハンドグリッ... 詳細

  • 株式会社マキタの「 電動工具」が 公開されました。( 2020/05/21)

    【課題】震動切替部材を含む震動切替手段ひいては全体が前後方向においてコンパクトである電動工具を提供する。【解決手段】電動工具の一例である電動震動ドライバドリルは、モータと、モータにより回転可能なスピン... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ