JP2014104533A - Driving tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、打ち込み具を打ち出す打ち込み工具に関する。 The present invention relates to a driving tool for driving a driving tool.
米国特許第8,079,504号明細書には、打ち込み具を被加工材に打ち込む打ち込み工具が記載されている。当該打ち込み工具は、第1シリンダ内で第1ピストンが圧縮空気を生成し、圧縮空気が第2シリンダに送られる。そして、圧縮空気が第2シリンダ内の第2ピストンを移動させている。第2ピストンの移動により、第2ピストンが打ち込み具を打撃する。これにより、打ち込み具が被加工材に向かって打ち出されるように構成されている。また、当該打ち込み工具は、打ち込み具を打ち込む作動サイクルにおいて第1ピストンの位置を検出するセンサを有している。そして、当該センサに検出された第1ピストンの位置に応じて制御装置がモータへの通電を停止する。 U.S. Pat. No. 8,079,504 describes a driving tool for driving a driving tool into a workpiece. In the driving tool, the first piston generates compressed air in the first cylinder, and the compressed air is sent to the second cylinder. The compressed air moves the second piston in the second cylinder. Due to the movement of the second piston, the second piston strikes the driving tool. Thereby, it is comprised so that a driving tool may be driven out toward a workpiece. The driving tool has a sensor that detects the position of the first piston in an operation cycle in which the driving tool is driven. And a control apparatus stops electricity supply to a motor according to the position of the 1st piston detected by the said sensor.
しかしながら、米国特許第8,079,504号明細書に記載された打ち込み工具においては、制御装置がモータへの通電を停止する構成だけでは、第1ピストンが所定の位置に正確に停止しない場合がある。そこで、本発明は、打ち込み工具におけるピストンの停止に関する更なる改良技術を提供することを目的とする。 However, in the driving tool described in U.S. Pat. No. 8,079,504, the first piston may not stop at a predetermined position accurately only by the configuration in which the controller stops energizing the motor. is there. Then, an object of this invention is to provide the further improvement technique regarding the stop of the piston in a driving tool.
上記課題を解決するため、本発明に係る打ち込み工具の好ましい形態によれば、打ち込み具を射出口から打ち出す打ち込み工具が構成される。当該打ち込み工具は、シリンダと、シリンダ内を摺動可能なピストンと、ピストンを駆動するクランク機構と、クランク機構を駆動するモータと、モータを制御するコントローラ、とを有する。当該打ち込み工具は、ピストンが摺動することによって生じるシリンダ内の空気の圧力変動を利用して打ち込み具が打ち出されるように構成されている。コントローラは、ピストンが打ち込み具を打ち出す側に位置する上死点から、上死点と反対側の下死点に移動する際に、ピストンの速度を低下させるための第1ブレーキ駆動と、第1ブレーキ駆動の後にピストンを下死点に停止させるための第2ブレーキ駆動が行われるようにモータを制御するように構成されている。そして、第1ブレーキ駆動は、第2ブレーキ駆動よりも単位時間当たりのピストンの減速率が大きくなるように構成されている。 In order to solve the above-described problems, according to a preferred embodiment of the driving tool according to the present invention, a driving tool for driving a driving tool out of an injection port is configured. The driving tool includes a cylinder, a piston that can slide in the cylinder, a crank mechanism that drives the piston, a motor that drives the crank mechanism, and a controller that controls the motor. The driving tool is configured so that the driving tool is driven out by using the pressure fluctuation of the air in the cylinder caused by the sliding of the piston. The controller includes a first brake drive for reducing the speed of the piston when the piston moves from a top dead center located on the side where the driving tool is launched to a bottom dead center opposite to the top dead center; It is configured to control the motor so that the second brake drive for stopping the piston at the bottom dead center is performed after the brake drive. And the 1st brake drive is comprised so that the deceleration rate of the piston per unit time may become larger than the 2nd brake drive.
本発明によれば、第1ブレーキ駆動は、第2ブレーキ駆動よりも単位時間当たりのピストンの減速率が大きくなるように構成されているため、第1ブレーキ駆動によってピストンの速度を低下させることができ、第2ブレーキ駆動によってピストンを下死点に正確に停止させることができる。 According to the present invention, the first brake drive is configured such that the rate of reduction of the piston per unit time is larger than that of the second brake drive, and therefore the piston speed can be reduced by the first brake drive. The piston can be accurately stopped at the bottom dead center by the second brake drive.
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、第1ブレーキ駆動は、コントローラがモータに電流を供給するための端子間を短絡させるように制御することでモータの回転速度を低下させるように構成されている。すなわち、第1ブレーキ駆動は、短絡ブレーキとして構成されている。 According to the further form of the driving tool according to the present invention, the first brake drive is controlled so that the controller short-circuits the terminals for supplying current to the motor so as to reduce the rotation speed of the motor. It is configured. That is, the first brake drive is configured as a short circuit brake.
本形態によれば、第1ブレーキ駆動において、端子間を短絡させることによって、減速率を大きくさせることができる。 According to this embodiment, in the first brake drive, the speed reduction rate can be increased by short-circuiting the terminals.
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、第1ブレーキ駆動は、コントローラが、モータが正回転する電流の方向とは逆方向の電流が供給されるように制御することでモータの回転速度を低下させるように構成されている。すなわち、正回転しているモータに対して、モータが逆回転するような電流を供給することで、モータの正回転における回転速度低下させている。 According to the further form of the driving tool which concerns on this invention, a 1st brake drive is a rotation of a motor by controlling so that the controller may supply the electric current of the reverse direction to the direction of the electric current which a motor rotates normally. It is configured to reduce the speed. That is, the rotational speed in the forward rotation of the motor is reduced by supplying a current that causes the motor to rotate in the reverse direction to the motor that is rotating forward.
本形態によれば、第1ブレーキ駆動において、モータが逆回転するような電流を供給することによって、減速率を大きくさせることができる。 According to this embodiment, in the first brake drive, the deceleration rate can be increased by supplying a current that causes the motor to rotate in the reverse direction.
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、第2ブレーキ駆動は、コントローラがモータをパルス駆動制御することで回転速度を低下させるように構成されている。すなわち、第2ブレーキ駆動は、PWM(Pulse Width Modulation)制御によるブレーキ駆動として構成されている。 According to the further form of the driving tool which concerns on this invention, the 2nd brake drive is comprised so that a rotational speed may be reduced because a controller carries out pulse drive control of the motor. That is, the second brake drive is configured as a brake drive by PWM (Pulse Width Modulation) control.
本形態によれば、第2ブレーキ駆動において、パルス駆動制御することによって、減速率を適切に設定することができる。すなわち、短絡ブレーキにおいては、減速率を調整することができないが、パルス駆動制御によって減速率を調節することができる。さらに、パルス幅を変更することで減速率を適宜変更することができる。 According to this embodiment, the deceleration rate can be appropriately set by performing pulse drive control in the second brake drive. That is, in the short-circuit brake, the deceleration rate cannot be adjusted, but the deceleration rate can be adjusted by pulse drive control. Furthermore, the deceleration rate can be changed as appropriate by changing the pulse width.
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、回転速度を検出するためのセンサを有する。そして、コントローラは、センサによって検出された回転速度が所定の閾値以上である場合には、第1ブレーキ駆動が行われるようにモータを制御するように構成されている。一方、コントローラは、センサによって検出された回転速度が閾値未満である場合には、第2ブレーキ駆動が行われるようにモータを制御するように構成されている。「回転速度を検出するためのセンサ」としては、モータの電流を検出する電流センサ、モータの電圧を検出する電圧センサ、モータ軸の位置を検出する位置センサ、モータ軸の回転速度を検出する速度センサ、クランク機構の角速度を検出する角速度センサ、クランク機構の角加速度を検出する角加速度センサ、クランク機構の位置を検出する位置センサを好適に包含する。 According to the further form of the driving tool which concerns on this invention, it has a sensor for detecting a rotational speed. The controller is configured to control the motor so that the first brake drive is performed when the rotational speed detected by the sensor is equal to or greater than a predetermined threshold. On the other hand, the controller is configured to control the motor such that the second brake drive is performed when the rotational speed detected by the sensor is less than the threshold value. The "sensor for detecting the rotational speed" includes a current sensor for detecting the motor current, a voltage sensor for detecting the motor voltage, a position sensor for detecting the position of the motor shaft, and a speed for detecting the rotational speed of the motor shaft. The sensor preferably includes an angular velocity sensor that detects an angular velocity of the crank mechanism, an angular acceleration sensor that detects an angular acceleration of the crank mechanism, and a position sensor that detects the position of the crank mechanism.
本形態によれば、モータの回転速度に応じて第1ブレーキ駆動と第2ブレーキ駆動を切り替えることができる。すなわち、ブレーキ駆動に関して合理的な制御を行うことができる。 According to this embodiment, the first brake drive and the second brake drive can be switched according to the rotational speed of the motor. That is, it is possible to perform rational control regarding brake driving.
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、コントローラは、第1ブレーキ駆動によって所定時間モータを制御した後、第2ブレーキ駆動に切り替えてモータを制御するように構成されている。 According to the further form of the driving tool according to the present invention, the controller is configured to control the motor by switching to the second brake drive after controlling the motor for a predetermined time by the first brake drive.
本形態によれば、経過時間に応じて第1ブレーキ駆動と第2ブレーキ駆動を切り替えることができる。すなわち、第1ブレーキ駆動と第2ブレーキ駆動を切り替える制御をより簡潔にすることができる。 According to the present embodiment, the first brake drive and the second brake drive can be switched according to the elapsed time. That is, the control for switching between the first brake drive and the second brake drive can be simplified.
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、バッテリは打ち込み工具に対して着脱可能に構成されている According to the further form of the driving tool which concerns on this invention, the battery is comprised so that attachment or detachment with respect to the driving tool is possible.
本形態によれば、バッテリ残量に応じて適宜バッテリを交換することができる。 According to this embodiment, the battery can be appropriately replaced according to the remaining battery level.
本発明によれば、打ち込み工具におけるピストンの停止位置に関する更なる改良技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the further improvement technique regarding the stop position of the piston in a driving tool can be provided.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態につき、図1〜図10を参照しつつ詳細に説明する。第1実施形態は、打ち込み工具の一例として電気−空圧式釘打機を用いて説明する。図1及び図2に示すように、釘打機100は、概括的に見て、本体ハウジング101と、マガジン105を主体として構成される。本体ハウジング101は、工具本体を構成しており、釘打機100の外郭を形成している。マガジン105には、被加工材に打ち込まれる釘(図示省略)が装填されている。本体ハウジング101は、ほぼ対称形の1対のハウジングを合わせて結合して形成されている。当該本体ハウジング101は、ハンドル部103、打ち込み機構収容部101A、圧縮装置収容部101B、モータ収容部101Cを一体に備えている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The first embodiment will be described using an electro-pneumatic nailer as an example of a driving tool. As shown in FIGS. 1 and 2, the
ハンドル部103、打ち込み機構収容部101A、圧縮装置収容部101B及びモータ収容部101Cは、概ね矩形状に配置されている。ハンドル部103は、所定長さで延在する長尺状の部材である。ハンドル部103の一端側が打ち込み機構収容部101Aの一端側に連接され、ハンドル部103の他端側がモータ収容部101Cの一端側が連接されている。一方、圧縮装置収容部101Bは、ハンドル部103に対して概ね平行に延在するように配置されている。圧縮装置収容部101Bの一端側が打ち込み機構収容部101Aの他端側に連接され、圧縮装置収容部101Bの他端側がモータ収容部101Cの他端側に連接されている。これにより釘打機100は、ハンドル部103、打ち込み機構収容部101A、圧縮装置収容部101B及びモータ収容部101Cによって囲まれた空間Sを形成している。
The
図1に示すように、釘打機100は、先端部(図1の右端)にドライバガイド141とLED107が配置されている。図1において右方向が釘の打ち出し方向である。なお、説明の便宜上、釘打機100の先端側(図1の右側)を前側又は前方、その反対側(図1の左側)を後側又は後方という。また、釘打機100におけるハンドル部103の打ち込み機構収容部101Aとの連接側(図1の上側)を上側又は上方、ハンドル部103のモータ収容部101Cとの連接側(図1の下側)を下側又は下方という。
As shown in FIG. 1, the nailing
図3に示すように、打ち込み機構収容部101Aは、釘打ち込み機構120を収容している。釘打ち込み機構120は、打ち込みシリンダ121及び打ち込みピストン123を主体として構成される。
As shown in FIG. 3, the driving
打ち込みシリンダ121は、釘を打込む打ち込みピストン123を前後方向(長軸方向)に摺動可能に収容している。打ち込みピストン123は、ピストン本体部124とドライバ125を有する。ピストン本体部124は、打ち込みシリンダ121内に摺動可能に収容されている。ドライバ125は、長尺状の部材である。このドライバ125は、ピストン本体部124に一体状に設けられており、前方へと延在するように配置されている。ピストン本体部124とドライバ125は、シリンダ室121aに供給される圧縮空気によって打ち込みシリンダ121の長軸方向に直線状に移動可能に構成されている。これにより、ドライバ125がドライバガイド141の打ち込み通路141a内を前方に移動することで釘を打ち出すように構成されている。打ち込みシリンダ室121aは、打ち込みシリンダ121の内壁面とピストン本体部124の後側の面とにより囲まれる空間として形成されている。ドライバガイド141は、打ち込みシリンダ121の先端部に配置され、先端に釘の射出口を有する打ち込み通路141aを備えている。
The driving
図1に示すように、マガジン105は、本体ハウジング101の先端側、すなわち、圧縮装置収容部101Bの前方に配置されている。このマガジン105は、釘を収容している。また、マガジン105は、ドライバガイド141に連結されており、打ち込み通路141aに対して、釘を供給するよう構成されている。なお、図3に示すように、マガジン105には、釘を供給方向(図3の上方)に押すためのプッシャプレート105aが設けられている。このプッシャプレート105aによって釘がドライバガイド141の打ち込み通路141aに打ち込み方向と交差する方向から1本ずつ供給される。
As shown in FIG. 1, the
図3に示すように、圧縮装置収容部101Bは、圧縮装置130を収容している。圧縮装置130は、圧縮シリンダ131と、圧縮ピストン133と、クランク機構115を主体として構成される。圧縮ピストン133は、圧縮シリンダ131内を上下方向に摺動自在に配置されている。この圧縮ピストン133が、本発明における「ピストン」に対応する実施構成例である。
As shown in FIG. 3, the compression
圧縮シリンダ131は、マガジン105に沿って配置され、圧縮シリンダ131の上端側は打ち込みシリンダ121の前側端部に連接されている。そして、圧縮ピストン133がマガジン105に沿って上下方向に摺動動作するように配置されている。この圧縮ピストン133の動作方向は、打ち込みピストン123の動作方向と概ね直交している。圧縮ピストン133が上下方向に摺動動作することで、圧縮シリンダ131の内部空間である圧縮室131aの容積が変化する。すなわち、圧縮ピストン133が圧縮室131aの容積を減少する上方側へと移動することで圧縮室131aの空気を圧縮する。この圧縮室131aは、打ち込みシリンダ121と近接する上部側に形成されている。また、圧縮シリンダ131は、大気解放バルブ(図示省略)を備えており、圧縮室131aを大気に解放可能に構成されている。大気開放バルブは、常時は閉状態に保持されている。
The
図3に示すように、モータ収容部101Cは、電動モータ111を収容している。電動モータ111は、モータ軸の回転軸線が打ち込みシリンダ121の長軸線に対して概ね平行となるように配置されている。従って、電動モータ111の回転軸線は、圧縮ピストン133の動作方向に対して直交している。なお、モータ収容部101Cの下部側には、バッテリ装着領域が形成されており、電動モータ111に電流を供給する充電式のバッテリパック110が着脱可能に装着される。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、電動モータ111の回転出力は、遊星歯車式の減速機構113によって適宜減速された後、クランク機構115に伝達される。そして、電動モータ111の回転出力は、クランク機構115によって直線運動に変換されて圧縮ピストン133に伝達される。減速機構113及びクランク機構115は、内側ハウジング102に収容されている。この内側ハウジング102は、圧縮装置収容部101Bとモータ収容部101Cの間に配置されている。この電動モータ111が、本発明における「モータ」に対応する実施構成例である。
As shown in FIG. 3, the rotational output of the
クランク機構115は、クランク軸115aと偏心ピン115bと連接ロッド115cを主体として構成されている。クランク軸115aは、遊星歯車式の減速機構113に連接している。すなわち、クランク軸115aは、減速機構113で減速回転された電動モータ111の回転出力によって回転駆動される。偏心ピン115bは、クランク軸115aの回転中心から偏心した位置に設けられている。連接ロッド115cは、一端が偏心ピン115bに相対回動可能に連接され、他端が圧縮ピストン133に相対回動可能に連接されている。このクランク機構115は、圧縮シリンダ131の下方に配置されている。以上の構成により、圧縮装置130として、圧縮シリンダ131、圧縮ピストン133及びクランク機構115を主体としたレシプロ式の圧縮装置が構成されている。このクランク機構115が、本発明における「クランク機構」に対応する実施構成例である。
The
ハンドル部103には、トリガ103aとトリガスイッチ103bが設けられている。そして、電動モータ111は、ハンドル部103に設けられたトリガ103aと本体ハウジング101の先端領域に設けられたドライバガイド141の操作に応じて、制御装置109によって制御されるように構成されている。トリガ103aが引き操作されることでトリガスイッチ103bがオン状態となる。一方、トリガ103aの引き操作が解除されることでトリガスイッチ103bがオフ状態となる。
The
また、コンタクトアームとしてのドライバガイド141は、釘打機100の前後方向に移動可能に本体ハウジング101の先端領域に配置されている。図6に示すように、ドライバガイド141は、付勢ばね142により前方に向かって付勢されている。ドライバガイド141が前方に位置するときには、コンタクトアームスイッチ143がオフ状態となる。一方、ドライバガイド141が本体ハウジング101側に移動されたときには、コンタクトアームスイッチ143がオン状態となる。さらに、図3に示すように、クランク機構115の下方には制御装置109が配置されている。そして、電動モータ111は、ハンドル部103に設けられたトリガ103aと本体ハウジング101の先端領域に設けられたドライバガイド141の操作に応じて、制御装置109によって制御されるように構成されている。すなわち、電動モータ111は、トリガスイッチ103bとコンタクトアームスイッチ143が共にオン状態に切替えられたときに通電駆動され、いずれか一方がオフ状態に切替えられたときに停止される。
Further, the
図5に示すように、釘打機100は、圧縮シリンダ131の圧縮室131aと打ち込みシリンダ121のシリンダ室121aとを連通する空気通路135およびバルブ室137aを備えている。空気通路135は、連通ポート135a、連通ポート135b、連通路135c、環状溝121cおよびバルブ室137aを主体として構成されている。図4に示すように、連通ポート135aは、圧縮シリンダ131のシリンダヘッド131bに形成されている。この連通ポート135aは、圧縮室131aに連通している。また、図5に示すように、連通ポート135bは、打ち込み用シリンダ121のシリンダヘッド121bに形成されている。この連通ポート135bは、バルブ室137aに連通している。連通路135cは、連通ポート135aと連通ポート135bを連通させている。この連通路135cは、打ち込みシリンダ121に沿って前後方向に直線状に延在している。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、連通ポート135bは、バルブ室137aの周面に形成された環状溝121cに連通している。この環状溝121cは、バルブ室137aに連通している。さらに、バルブ室137aは、シリンダ室121aに連通している。これにより、連通ポート135bは、環状溝121cおよびバルブ室137aを介してシリンダ室121aに連通している。バルブ室137aには、空気通路135を開閉する電磁バルブ137が収容されている。
As shown in FIG. 5, the communication port 135b communicates with an
電磁バルブ137は、打ち込みピストン123のピストン本体部124とほぼ同じ直径を有する円柱状部材である。電磁バルブ137は、バルブ室137a内を前後方向に移動可能に配置されている。電磁バルブ137の後方には、電磁石138が配置されている。そして、電磁石138に対する通電を切り替えることで、電磁バルブ137は前後方向に移動する。電磁バルブ137の外周には、前後方向に所定間隔で2個のOリング139a,139bが配置されている。電磁バルブ137は、後方へ移動することで環状溝121cを開放し、前方へ移動することで環状溝121cを閉じる。
The
具体的には、図6に示すように、前側のOリング139aは、環状溝121cの前方においてバルブ室137aの内壁面と接触することで、環状溝121cとシリンダ室121aとの連通を遮断する。また、図7に示すように、Oリング139aが、環状溝121cの領域内へ移動すると、環状溝121cがシリンダ室121aと連通する。なお、後側のOリング139bは、圧縮空気が連通ポート135bから外側へ漏れ出ることを防止する。すなわち、Oリング139bは、環状溝121cの開閉には関与しない。このように、空気通路135を開閉する電磁バルブ137は、空気通路135のうち、打ち込みシリンダ121のシリンダ室121aとの接続側に設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 6, the front O-
電磁バルブ137は、図6に示すように、常時には電磁石138によって環状溝121cを閉じる前方に配置されている。また、ストッパ136は、電磁バルブ137の前方に配置され、電磁バルブ137の前方への移動を規制している。このストッパ136は、シリンダ室121a内に径方向に突出するフランジ状の部材によって形成されている。さらに、ストッパ136は、後方へ移動する打ち込みピストン123の後端位置を規定している。
As shown in FIG. 6, the
次に、釘打機100の動作について説明する。釘打機100は、図3に示すように、打ち込みピストン123が最後端位置(図3の左端位置)に位置し、かつ圧縮ピストン133が最下端位置(下死点)に位置した状態が初期位置として定められている。すなわち、クランク角度0度(下死点)のときを初期状態としている。
Next, the operation of the nailing
具体的には、図3に示すように、釘打機100は、磁気センサ150を備えている。磁気センサ150は、磁石151、ホール素子152を主体として構成されている。磁石150は、クランク軸115aに設けられている。一方、ホール素子152は、圧縮装置収容部101Bの磁石151と対向する位置に設けられている。ホール素子152は、バッテリパック110と電気的に接続されており、さらに、制御装置109に接続されている。ホール素子152がクランク軸115aの位置を検出し、制御装置109は、圧縮ピストン133が下死点に位置している状態を初期状態と規定している。この制御装置109が、本発明における「コントローラ」に対応する実施構成例である。
Specifically, as shown in FIG. 3, the nailing
図9および図10に示すように、制御装置109にはスイッチング回路155が接続されている。スイッチング回路155は、スイッチ素子155a〜155dが設けられている。制御装置109がスイッチング回路155を制御することで、電動モータ111の駆動が制御される。すなわち、制御装置109が、スイッチ素子155a,155dをONにして、スイッチ素子155b,155cをOFFにすることで、電動モータ111が正回転するように駆動される。なお、図10においては、制御装置109、バッテリパック110、電動モータ111、スイッチング回路155、電圧センサ160および電流センサ161以外の構成要素については、図示を省略している。
As shown in FIGS. 9 and 10, a
図3に示す初期状態において、ドライバガイド141が被加工材に押し当てられてコンタクトアームスイッチ143(図6参照)がオン状態とされるとともに、トリガ103aが引き操作されてトリガスイッチ103bがオン状態に切替えられると、電動モータ111が駆動される。これによって減速機構113を介してクランク機構115が駆動され、圧縮ピストン133が上方へと移動する。このとき、電磁バルブ137は、空気通路135を閉鎖しているため、圧縮ピストン133の移動によって、圧縮室131a内の空気が圧縮される。
In the initial state shown in FIG. 3, the
磁気センサ150が、圧縮ピストン133の位置がクランク角度180度である最上端位置(上死点)であることを検出すると、制御装置109は、電磁石138を制御し、電磁バルブ137を後方に移動させる。すなわち、圧縮室131a内の圧縮空気が最大圧縮状態とされたとき、電磁バルブ137が開弁される。これにより、環状溝121cがシリンダ室121aに連通し、圧縮室131a内の圧縮空気が空気通路135を経てシリンダ室121a内へと供給される。シリンダ室121a内に圧縮空気が供給されると、当該圧縮空気による空気ばねの作用によって、図7に示すように、打ち込みピストン123が前方へ移動される。そして、前方へと移動された打ち込みピストン123のドライバ125が打ち込み通路141a(図3参照)に待機している釘を打撃する。これにより、釘を打ち出す打ち出し動作が行われる。
When the
打ち出し動作後、圧縮ピストン133は下死点へ向かって移動する。そのとき、圧縮室131aの容積が増加されて当該圧縮室131a内の空気が大気圧よりも低い負圧となる。圧縮室131a内に発生した負圧は、空気通路135及びシリンダ室121aを通じて打ち込みピストン123に作用する。これにより、図8に示すように、打ち込みピストン123が吸引されて後方へと移動される。そして、打ち込みピストン123は、ストッパ136と当接して初期位置に位置する。磁気センサ150が、圧縮ピストン133の位置がクランク角度0度である下死点であることを検出すると、制御装置109は、電磁石138を制御し、電磁バルブ137を前方に移動させる。これにより、空気通路135を閉じる。なお、圧縮ピストン133が初期位置に復帰すると、トリガスイッチ103b及びコンタクトアームスイッチ143がオン状態に維持されていても、電動モータ111に対する通電が遮断され、電動モータ111が停止される。このように、打ち出し動作の1サイクルが終了する。なお、打ち出し動作中には、LED107が、ドライバガイド141の先端領域を照射している。
After the punching operation, the
以上の釘打機100においては、圧縮ピストン133を下死点に正確に停止させる必要がある。例えば、圧縮ピストン133が下死点に停止していない場合において、打ち出し動作を開始すると、打ち出し動作開始時の圧縮ピストン133の位置によって、圧縮ピストン133が生成する圧縮空気の圧縮量が異なる。そのため、打ち出し動作毎に打ち出される釘のスピードが一定とならず、被加工材に対する釘の打ち込み量が異なってしまう。
In the nailing
そこで、第1実施形態においては、図9および図10に示すように、電動モータ111の電流を検出する電流センサ161と、バッテリパック110の電圧を検出する電圧センサ160が設けられている。電動モータ111の電流、電圧および回転速度の関係は、電動モータ111の駆動特性として電動モータ111の構成によって一義的に決まる。したがって、制御装置109は、電圧センサ160および電流センサ161によって検出された電圧値、電流値から電動モータ111の回転速度を算出することができる。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, a
図10に示すように、制御装置109は、スイッチング回路155を制御することで、電動モータ111の駆動を制御して電動モータ111の回転を停止させる。これにより、圧縮ピストン133を下死点に停止させる。
As illustrated in FIG. 10, the
まず、圧縮ピストン133が上死点から下死点に向かう際に、制御装置109が、スイッチ素子155a,155cをONにして、スイッチ素子155b,155dをOFFにすることで、電動モータ111の端子間を短絡させる。これにより、電動モータ111は短絡制動されて、電動モータ111の回転速度が低下する。すなわち、電動モータ111の回転にブレーキがかけられる。なお、制御装置109が電動モータ111の端子間を短絡させるタイミングは、圧縮ピストン133が上死点(クランク角度180度)を通過した直後でもよく、圧縮ピストン133が上死点を通過して所定のクランク角度(例えば270度)になった時でもよい。この短絡制動が、本発明における「第1ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
First, when the
その後、電圧センサ160および電流センサ161によって検出された電圧値、電流値から算出された電動モータ111の回転速度が所定の閾値を下回ると、制御装置109は、スイッチング回路155に所定の時間幅を有するパルスを入力して制御する。すなわち、スイッチ素子155a,155cをONにして、スイッチ素子155b,155dをOFFにする第1制御と、スイッチ素子155a,155dをONにして、スイッチ素子155b,155cをOFFにする第2制御を所定の周期で繰り返すように、制御装置109がスイッチング回路155をパルス制御する。換言すると、制御装置109がPWM(Pulse Width Modulation)制御を行う。これにより、電動モータ111の駆動を停止させて、圧縮ピストン133を下死点に停止させる。このパルス制御が、本発明における「第2ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
After that, when the rotation speed of the
パルス制御では、第1制御において、電動モータ111が短絡制動される。一方、第2制御において、電動モータ111が回生制動される。これにより、パルス制御による第2ブレーキ駆動は、短絡制御による第1ブレーキ駆動よりも単位時間当たりの電動モータ111の回転速度の減速率が小さくなる。すなわち、パルス制御によるブレーキは、短絡制御によるブレーキよりブレーキ力が小さくなる。
In the pulse control, the
以上の第1実施形態によれば、短絡制御によるブレーキにより電動モータ111の回転速度を大幅に低下させた状態で、パルス制御によるブレーキを用いることで、回転速度が低下した電動モータ111を適切なタイミングで停止させることができる。すなわち、圧縮ピストン133を正確に下死点に停止させることができる。
According to the first embodiment described above, the
以上の第1実施形態においては、第1ブレーキ駆動として、スイッチ素子155a,155cをOFFにして、スイッチ素子155b,155dをONにすることで、電動モータ111の端子間を短絡させてもよい。この場合、第2ブレーキ駆動として、スイッチ素子155a,155cをOFFにして、スイッチ素子155b,155dをONにする第1制御と、スイッチ素子155a,155dをONにして、スイッチ素子155b,155cをOFFにする第2制御を所定の周期で繰り返すように、制御装置109がスイッチング回路155をパルス制御する。
In the first embodiment described above, the terminals of the
(第2実施形態)
次に、図11、図12を参照して、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態とは、ブラシレスモータ211およびスイッチング回路255が異なる。なお、第2実施形態では、第1実施形態と同一の構成については、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The second embodiment differs from the first embodiment in the
図11に示すように、第2実施形態においては、モータとして三相ブラシレスモータ211が用いられている。ブラシレスモータ211は、ステータにステータコイル211U,211V,211Wを有している。また、ブラシレスモータ211のロータの外側には、ロータの位置を検出するための位置センサ260が、ロータの周方向において所定の位置に3か所配置されている。この位置センサ260は、例えばロータの周方向における120度毎に配置されている。
As shown in FIG. 11, in the second embodiment, a three-
図12に示すように、制御装置109は、位置センサ260によって検出されたロータの位置に応じて、スイッチング回路255を制御して、各ステータコイル211U,211V,211Wに通電させることで、ブラシレスモータ211の駆動を制御している。すなわち、制御装置109は、以下の通り各スイッチ素子のON/OFFを切り替えることで、電動モータ211を駆動する。スイッチ素子255a,255dのみをONにすることで、ステータコイル211Uからステータコイル211Vに電流を供給する。スイッチ素子255a,255fのみをONにすることで、ステータコイル211Uからステータコイル211Wに電流を供給する。スイッチ素子255c,255fのみをONにすることで、ステータコイル211Vからステータコイル211Wに電流を供給する。スイッチ素子255c,255bのみをONにすることで、ステータコイル211Vからステータコイル211Uに電流を供給する。スイッチ素子255e,255bのみをONにすることで、ステータコイル211Wからステータコイル211Uに電流を供給する。スイッチ素子255e,255dのみをONにすることで、ステータコイル211Wからステータコイル211Vに電流を供給する。なお、図11、図12においては、位置センサ260を簡易的に図示している。また、図10においては、制御装置109、バッテリパック110、ブラシレスモータ211、スイッチング回路255、および位置センサ260以外の構成要素については、図示を省略している。
As shown in FIG. 12, the
また、第1実施形態と同様に、制御装置109は、スイッチング回路255を制御することで、ブラシレスモータ211の駆動を制御してブラシレスモータ211の回転を停止させる。これにより、圧縮ピストン133を下死点に停止させる。
Similarly to the first embodiment, the
まず、圧縮ピストン133が上死点から下死点に向かう際に、制御装置109が、スイッチ素子255a,255c,255eをONにして、スイッチ素子255b,255d,255fをOFFにすることで、ブラシレスモータ211の端子間を短絡させる。これにより、ブラシレスモータ211は短絡制動されて、ブラシレスモータ211の回転速度が低下する。すなわち、ブラシレスモータ211の回転にブレーキがかけられる。なお、制御装置109がブラシレスモータ211の端子間を短絡させるタイミングは、圧縮ピストン133が上死点(クランク角度180度)を通過した直後でもよく、圧縮ピストン133が上死点を通過して所定のクランク角度(例えば270度)になった時でもよい。この短絡制動が、本発明における「第1ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
First, when the
その後、位置センサ260によって検出されたロータの位置および経過時間から算出されたブラシレスモータ211の回転速度が所定の閾値を下回ると、制御装置109は、スイッチング回路255に所定の時間幅を有するパルスを入力して制御する。以下においては、ブラシレスモータ211の駆動において、ステータコイル211Uからステータコイル211Vに電流が供給されている状態を一例として、パルス制御について説明する。すなわち、ステータコイル211Uからステータコイル211Vに電流が供給されている状態で駆動しているブラシレスモータ211に対して、スイッチ素子255a,255cのみをONにする第1制御と、スイッチ素子255a,255dのみをONにする第2制御とを所定の周期で切り替えるように、制御装置109がスイッチング回路255をパルス制御する。換言すると、スイッチ素子255cをONにして、スイッチ素子255dをOFFにする制御と、スイッチ素子255cをOFFにして、スイッチ素子255dをONにする制御を交互に切り替える。これにより、制御装置109がPWM(Pulse Width Modulation)制御を行う。これにより、ブラシレスモータ211の駆動を停止させて、圧縮ピストン133を下死点に停止させる。このパルス制御が、本発明における「第2ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
After that, when the rotational speed of the
パルス制御では、第1制御において、ブラシレスモータ211が短絡制動される。一方、第2制御において、ブラシレスモータ211が回生制動される。これにより、パルス制御による第2ブレーキ駆動は、短絡制御による第1ブレーキ駆動よりも単位時間当たりのブラシレスモータ211の回転速度の減速率が小さくなる。すなわち、パルス制御によるブレーキは、短絡制御によるブレーキよりブレーキ力が小さくなる。
In the pulse control, the
以上の第2実施形態によれば、短絡制御によるブレーキによりブラシレスモータ211の回転速度を大幅に低下させた状態で、パルス制御によるブレーキを用いることで、回転速度が低下したブラシレスモータ211を適切なタイミングで停止させることができる。すなわち、圧縮ピストン133を正確に下死点に停止させることができる。
According to the second embodiment described above, the
以上の第2実施形態においては、第1ブレーキ駆動として、スイッチ素子255a,255c,255eをOFFにして、スイッチ素子255b,255d,255fをONにすることで、ブラシレスモータ211の端子間を短絡させてもよい。この場合、ステータコイル211Uからステータコイル211Vに電流が供給されている状態を一例として、第2ブレーキ駆動として、スイッチ素子255aをONにして、スイッチ素子255bをOFFにする制御と、スイッチ素子255aをOFFにして、スイッチ素子255bをONにする制御を交互に切り替える。
In the above second embodiment, as the first brake drive, the
以上の第1実施形態および第2実施形態においては、制御装置109がPWM制御するため、回生電流がバッテリパック111に流れる。回生電流がバッテリパック111に流れることで、バッテリパック111の寿命が短くなるおそれがある。特に、モータの回転速度が高い場合には、回生電流も大きくなる。とりわけ、大きな回生電流は、バッテリパック111に対して悪影響を与える。そのため、第1実施形態および第2実施形態においては、短絡制動によって圧縮ピストン133を減速させた後にPWM制御により圧縮ピストンを停止させている。したがって、大きな回生電流が発生することを抑制することができる。さらに、上死点を通過した圧縮ピストン133をPWM制御によって減速させて停止させる構成に比べて、PWM制御する時間が短くなる。すなわち、バッテリパック111に回生電流が流れる時間を短くすることができる。したがって、バッテリパック111の寿命に対する回生電流の悪影響を低減させることができる。
In the first embodiment and the second embodiment described above, since the
以上においては、第1ブレーキ駆動として、短絡制動について説明したが、これには限られない。例えば、第1ブレーキ駆動として、正回転している電動モータ111あるいはブラシレスモータ211に対して、制御装置109が、モータ111,211に供給される電流の方向を逆転するように制御して、モータ111,211の回転速度を低下するように構成されていてもよい。
In the above description, short-circuit braking has been described as the first brake drive, but is not limited thereto. For example, as the first brake drive, the
また、以上においては、モータ111,211の回転速度に基づいて、制御装置109が第1ブレーキ駆動から第2ブレーキ駆動に切り替えるように構成されていたが、これには限られない。例えば、圧縮ピストン133が上死点を通過してから所定時間経過したときに、制御装置109が第1ブレーキ駆動から第2ブレーキ駆動に切り替えるように構成されていてもよい。
In the above description, the
また、以上においては、PWM制御において所定のパルス幅で制御するように構成されていたが、これには限られない。例えば、圧縮ピストン133が下死点付近で、パルス幅を変化させることで、ブレーキ力が高くなるように構成されていてもよい。また、圧縮ピストン133が下死点に近づくにつれて、パルス幅を徐々に変化させるように構成されていてもよい。換言すると、PWM周期に対するデューティ比を調整するように構成されていてもよい。
In the above, the PWM control is configured to control with a predetermined pulse width, but the present invention is not limited to this. For example, the
また、以上においては、モータ111,211の回転速度を検出するためのセンサとして、電圧センサ160、電流センサ161、および位置センサ260が用いられていたが、これには限られない。モータ軸の回転速度を直接検出する速度センサや、クランク機構の角速度、角加速度、または位置を検出するセンサを用いて、モータの回転速度を算出するように構成されていてもよい。
In the above description, the
以上の発明の趣旨に鑑み、本発明に係る打ち込み工具は、下記の態様が構成可能である。
(態様1)
「請求項1に記載の打ち込み工具であって、
前記第1ブレーキ駆動は、前記モータに電流を供給するための端子間を短絡させることによる短絡制動であることを特徴とする打ち込み工具。」
In view of the gist of the above invention, the driving tool according to the present invention can be configured as follows.
(Aspect 1)
“The driving tool according to claim 1,
The driving tool according to claim 1, wherein the first brake drive is short-circuit braking by short-circuiting terminals for supplying current to the motor. "
(態様2)
「請求項1または態様1に記載の打ち込み工具であって、
前記第2ブレーキ駆動は、前記コントローラが前記モータをPWM制御する制動であることを特徴とする打ち込み工具。」
(Aspect 2)
"The driving tool according to claim 1 or aspect 1,
The driving tool according to claim 2, wherein the second brake driving is braking in which the controller performs PWM control on the motor. "
(態様3)
「態様2に記載の打ち込み工具であって、
前記PWM制御において、PWM周期に対するデューティ比を調整するように構成されている打ち込み工具。」
(Aspect 3)
“A driving tool according to aspect 2,
A driving tool configured to adjust a duty ratio with respect to a PWM cycle in the PWM control. "
(本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係)
本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下の通りである。なお、本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものであり、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。
釘打機100は、本発明の「打ち込み工具」に対応する構成の一例である。
制御装置109は、本発明の「コントローラ」に対応する構成の一例である。
バッテリパック110は、本発明の「バッテリ」に対応する構成の一例である。
電動モータ111は、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
クランク機構115は、本発明の「クランク機構」に対応する構成の一例である。
圧縮シリンダ131は、本発明の「シリンダ」に対応する構成の一例である。
圧縮ピストン133は、本発明の「ピストン」に対応する構成の一例である。
電圧センサ160は、本発明の「センサ」に対応する構成の一例である。
電流センサ161は、本発明の「センサ」に対応する構成の一例である。
ブラシレスモータ211は、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
位置センサ260は、本発明の「センサ」に対応する構成の一例である。
(Correspondence between each component of this embodiment and each component of the present invention)
The correspondence between each component of the present embodiment and each component of the present invention is as follows. In addition, this embodiment shows an example of the form for implementing this invention, and this invention is not limited to the structure of this embodiment.
The nailing
The
The
The
The
The
The
The
The
The
The
100 釘打機
101 本体ハウジング
101A 打ち込み機構収容部
101B 圧縮装置収容部
101C モータ収容部
102 内側ハウジング
103 ハンドル部
103a トリガ
103b トリガスイッチ
105 マガジン
105a プッシャプレート
107 LED
108 LED
109 制御装置
110 バッテリパック
111 電動モータ
113 遊星歯車式減速機構
115 クランク機構
115a クランク軸
115b 偏心ピン
115c 連接ロッド
120 釘打ち込み機構
121 打ち込みシリンダ
121a シリンダ室
121b シリンダヘッド
121c 環状溝
123 打ち込みピストン
124 ピストン本体部
125 ドライバ
130 圧縮装置
131 圧縮シリンダ
131a 圧縮室
131b シリンダヘッド
133 圧縮ピストン
135 空気通路
135a 連通ポート
135b 連通ポート
135c 連通路
136 ストッパ
137 電磁バルブ
137a バルブ室
138 電磁石
139a Oリング
139b Oリング
141 ドライバガイド
141a 打ち込み通路
142 付勢ばね
143 コンタクトアームスイッチ
150 磁気センサ
151 磁石
152 ホール素子
155 スイッチング回路
155a〜155d スイッチ素子
160 電圧センサ
161 電流センサ
211 ブラシレスモータ
255 スイッチング回路
255a〜255f スイッチ素子
260 位置センサ
DESCRIPTION OF
108 LED
109
Claims (7)
シリンダと、
前記シリンダ内を摺動可能なピストンと、
前記ピストンを駆動するクランク機構と、
バッテリから電流が供給され、前記クランク機構を駆動するモータと、
前記モータを制御するコントローラ、とを有し、
前記ピストンが摺動することによって生じる前記シリンダ内の空気の圧力変動を利用して前記打ち込み具が打ち出されるように構成されており、
前記コントローラは、前記ピストンが前記打ち込み具を打ち出す側に位置する上死点から前記上死点と反対側の下死点に移動する際に、前記ピストンの速度を低下させるための第1ブレーキ駆動と、前記第1ブレーキ駆動の後に前記ピストンを前記下死点に停止させるための第2ブレーキ駆動が行われるように前記モータを制御するように構成されており、
前記第1ブレーキ駆動は、前記第2ブレーキ駆動よりも単位時間当たりの前記ピストンの減速率が大きくなるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。 A driving tool for driving a driving tool from an injection port,
A cylinder,
A piston slidable in the cylinder;
A crank mechanism for driving the piston;
A motor supplied with current from the battery and driving the crank mechanism;
A controller for controlling the motor,
The driving tool is configured to be driven out using a pressure fluctuation of air in the cylinder caused by sliding of the piston,
The controller is configured to drive a first brake for reducing a speed of the piston when the piston moves from a top dead center located on a side where the driving tool is ejected to a bottom dead center opposite to the top dead center. And the second brake drive for stopping the piston at the bottom dead center after the first brake drive is configured to control the motor,
The driving tool according to claim 1, wherein the first brake drive is configured such that a deceleration rate of the piston per unit time is larger than that of the second brake drive.
前記第1ブレーキ駆動は、前記コントローラが前記モータに電流を供給するための端子間を短絡させるように制御することで前記モータの回転速度を低下させるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。 The driving tool according to claim 1,
The first brake drive is configured to reduce the rotational speed of the motor by controlling the controller to short-circuit between terminals for supplying current to the motor. tool.
前記第1ブレーキ駆動は、前記コントローラが、前記モータが正回転する電流の方向とは逆方向の電流が供給されるように制御することで前記モータの回転速度を低下させるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。 The driving tool according to claim 1,
The first brake drive is configured such that the controller reduces the rotation speed of the motor by controlling the controller so that a current in a direction opposite to the direction of the current in which the motor rotates forward is supplied. A driving tool characterized by that.
前記第2ブレーキ駆動は、前記コントローラが前記モータをパルス駆動制御することで前記回転速度を低下させるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。 The driving tool according to any one of claims 1 to 3,
The driving tool according to claim 2, wherein the second brake drive is configured such that the controller reduces the rotation speed by performing pulse drive control of the motor.
前記回転速度を検出するためのセンサを有し、
前記コントローラは、前記センサによって検出された前記回転速度が所定の閾値以上である場合には、前記第1ブレーキ駆動が行われるように前記モータを制御し、
前記コントローラは、前記センサによって検出された前記回転速度が前記閾値未満である場合には、前記第2ブレーキ駆動が行われるように前記モータを制御するように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。 The driving tool according to claim 4,
A sensor for detecting the rotational speed;
The controller controls the motor so that the first brake drive is performed when the rotation speed detected by the sensor is equal to or greater than a predetermined threshold;
The controller is configured to control the motor so that the second brake drive is performed when the rotational speed detected by the sensor is less than the threshold value. tool.
前記コントローラは、前記第1ブレーキ駆動によって所定時間前記モータを制御した後、前記第2ブレーキ駆動に切り替えて前記モータを制御するように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。 The driving tool according to claim 4,
The controller is configured to control the motor by switching to the second brake drive after controlling the motor for a predetermined time by the first brake drive.
前記バッテリは当該打ち込み工具に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする打ち込み工具。 The driving tool according to any one of claims 1 to 6,
The driving tool, wherein the battery is configured to be detachable from the driving tool.
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