JP2016049603A - Striking work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力室の圧力を利用して先端工具を打撃する打撃作業機に関する。 The present invention relates to a striking work machine that strikes a tip tool using the pressure of a pressure chamber.
圧力室の圧力を利用して先端工具を打撃する打撃作業機が、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された打撃作業機は、ハウジング内に設けた円筒状のシリンダと、シリンダ内に往復動作可能に収納された動作部材と、シリンダに保持された先端工具と、シリンダ内に往復動作可能に設けられた打撃子と、シリンダ内で先端工具と打撃子との間に配置された中間子と、シリンダ内で動作部材と打撃子との間に形成された圧力室と、を有する。シリンダには、圧力室につながる呼吸孔が形成されている。ハウジング内にモータが設けられており、モータの出力軸の回転力を、動作部材の往復動作力に変換する動力変換機構が設けられている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses a striking work machine that strikes a tip tool using the pressure in a pressure chamber. The hitting machine described in
特許文献1に記載された打撃作業機は、モータの出力軸の回転力が、動作部材の往復動作力に変換される。動作部材が打撃子から離れる向きで動作すると、圧力室の圧力が低下する一方、動作部材が打撃子に近づく向きで動作すると、圧力室の圧力が上昇して、打撃力が中間子を介して先端工具に加えられる。
In the impact working machine described in
特許文献1に記載された打撃作業機は、作業状況に応じた制御が望まれていた。
The hitting machine described in
本発明の目的は、作業状況に応じた制御を実行可能な打撃作業機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a striking work machine capable of executing control according to a work situation.
本発明の打撃作業機は、圧力室の圧力を利用して先端工具を打撃する打撃機構を備えた打撃作業機であって、前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力の検出結果に基づいて、前記打撃機構の状態を判断する第1判断部と、前記第1判断部の判断結果に基づく制御を実行する制御実行部と、を有する。 The striking work machine of the present invention is a striking work machine provided with a striking mechanism that strikes a tip tool using the pressure in the pressure chamber, and includes a pressure detection unit for detecting the pressure in the pressure chamber, and detection of the pressure. Based on a result, it has the 1st judgment part which judges the state of the hitting mechanism, and the control execution part which performs control based on the judgment result of the 1st judgment part.
本発明によれば、作業状況に応じて打撃作業機の制御を実行可能である。 According to the present invention, it is possible to execute the control of the hitting work machine according to the work situation.
以下、本発明の実施の形態である打撃作業機を、図1〜図5に基づいて詳細に説明する。打撃作業機10はハンマであり、打撃作業機10に取り付けられる先端工具11は、対象物を破砕する作業、対象物を突き固める作業に用いられる。破砕される対象物は、コンクリート、アスファルトを含む。突き固められる対象物は、土砂、敷石を含む。打撃作業機10は、筒形状のシリンダ収容ハウジング12を有し、シリンダ収容ハウジング12内に円筒形状のシリンダ13が設けられている。
Hereinafter, the impact working machine which is an embodiment of the invention is explained in detail based on Drawings 1-5. The
シリンダ13は軸線A1を中心として配置されており、シリンダ13と同心状に、円筒形状の工具保持具14が設けられている。シリンダ13及び工具保持具14は、軸線A1に沿った方向に移動しない。工具保持具14は、小径部15と大径部16とを有する。小径部15は、軸線A1に沿った方向で大径部16と異なる位置に配置されている。小径部15は、シリンダ収容ハウジング12の外に配置されている。小径部15の内径は、大径部16の内径よりも小さく、先端工具11は、工具保持具14に対して着脱される。先端工具11は、金属、例えば、鉄で一体成形されている。工具保持具14内に、小径部15の内面と大径部16の内面とをつなぐテーパ面17が形成されている。テーパ面17は、大径部16の内面から小径部15の内面に近づくほど、内径が小さくなる向きで傾斜している。
The
工具保持具14の大径部16内からシリンダ13内に亘って、金属製の打撃力伝達部材18が設けられている。打撃力伝達部材18は、軸線A1に沿った方向に往復動自在である。シリンダ13内には、打撃力伝達部材18を打撃する打撃子19が設けられている。打撃子19は金属製であり、かつ、軸線A1に沿った方向に往復動自在である。また、シリンダ13内にピストン20が配置されており、ピストン20は軸線A1に沿った方向に往復動作可能である。ピストン20の材料は、合成樹脂またはアルミニウムが用いられる。シリンダ13内であって、打撃子19とピストン20との間に圧力室21が形成される。打撃子19は、圧力室21の圧力変化に応じて動作する。また、シリンダ13を径方向に貫通し、かつ、圧力室21につながる呼吸孔22及び排気孔23が設けられている。呼吸孔22と排気孔23とは、軸線A1に沿った方向で異なる位置に配置されている。排気孔23は、軸線A1に沿った方向で、呼吸孔22と工具保持具14との間に配置されている。
A metal striking
打撃子19の外周に取り付け溝24が設けられており、Oリング25が取り付け溝24に取り付けられている。Oリング25は、合成ゴムにより一体成形された密封装置であり、Oリング25がシリンダ13の内周面に接触してシール面を形成する。さらに、ピストン20の外周に取り付け溝26が設けられており、Oリング27が取り付け溝26に取り付けられている。Oリング27は、合成ゴムにより一体成形された密封装置であり、Oリング27がシリンダ13の内周面に接触してシール面を形成する。2個のOリング25,27は、圧力室21を気密にシールする。
An
一方、シリンダ収容ハウジング12に、クランクケース28及びギヤケース29が固定されている。また、クランクケース28上方の開口箇所を覆うカバー30が設けられている。さらに、ギヤケース29にモータハウジング31が取り付けられている。シリンダ収容ハウジング12、クランクケース28、ギヤケース29、モータハウジング31が互いに固定されて、打撃機構収容ケース82が組み立てられている。さらに、モータハウジング31とクランクケース28とをつなぐグリップ32が設けられている。グリップ32にトリガ33が取り付けられ、電力ケーブル34がグリップ32に取り付けられている。
On the other hand, a
モータハウジング31内にブラシレスモータ35が収容されている。このブラシレスモータ35は直流電動モータであり、ブラシレスモータ35は、鉄心にコイルを巻いた筒形状のステータ36と、ステータ36の内側に配置されたロータ37と、を有している。ロータ37は、出力軸38と、出力軸38の外周に固定したロータコア39と、ロータコア39に取り付けた永久磁石と、を有する。
A
モータハウジング31とグリップ32との間の空間内にモータ制御ユニット40が設けられており、モータハウジング31内にセンサ基板41が設けられている。センサ基板41に軸孔が設けられており、出力軸38は軸孔に通されている。センサ基板41は、ステータ36に取付けられ、ステータ36を介してモータハウジング31内に回転不可能に設けられている。打撃作業機10の正面視で、出力軸38の回転中心である軸線B1は、軸線A1と直交する。さらに、出力軸38は、2個の軸受42,43により回転自在に支持されている。出力軸38の端部はギヤケース29内に配置され、出力軸38のうちギヤケース29内に配置された箇所の外周面に、駆動ギヤ44が設けられている。
A
さらに、打撃作業機10は、出力軸38の回転力を、ピストン20の往復動作力に変換する動力変換機構45を有する。動力変換機構45は、クランク軸46及びコネクティングロッド47を備えている。クランク軸46は、ギヤケース29内からクランクケース28内に亘って配置され、クランク軸46は、2個の軸受48,49により支持されて、軸線C1を中心として回転可能である。軸線C1は軸線B1と平行であり、かつ、軸線A1に対して直交する。
Further, the
クランク軸46は出力軸38と平行であり、クランク軸46に設けた従動ギヤ50が、駆動ギヤ44と噛み合っている。従動ギヤ50の歯数は、駆動ギヤ44の歯数よりも多く、駆動ギヤ44及び従動ギヤ50は、減速機構として機能する。すなわち、出力軸38の回転力がクランク軸46に伝達される場合、クランク軸46の回転速度は出力軸38の回転速度よりも低速となる。クランク軸46には、クランク軸46の回転中心となる軸線C1から偏心したクランクピン51が設けられている。クランクピン51は、クランクケース28内に配置されている。
The
コネクティングロッド47は、シリンダ13内からクランクケース28内に亘って配置されている。コネクティングロッド47の長さ方向の第1端部は、クランクピン51に対して回転可能に連結されている。また、コネクティングロッド47の長さ方向の第2端部は、連結ピン52を介してピストン20に連結されている。コネクティングロッド47は、連結ピン52を中心として揺動可能である。このため、出力軸38の回転力でクランク軸46が回転すると、クランクピン51が軸線C1の周りを公転し、かつ、ピストン20がシリンダ13内で軸線A1に沿って往復動作する。ピストン20がクランク軸46から離れる際の動作力が往動力であり、ピストン20がクランク軸46に近づく際の動作力が復動力である。
The connecting
ピストン20が、軸線A1に沿って動作しクランク軸46に最も近づいた位置を上死点とし、ピストン20がクランク軸46から最も離れた位置を下死点とする。本実施形態では、図5において、ピストン20が上死点にある場合のクランク軸46の回転方向の位相を基準位置G1とする。また、図5においてクランク軸46が反時計回りに回転するものとし、基準位置G1に対するクランク軸46の位置を、回転角度θとして取り扱う。
A position where the
このため、クランク軸46は、基準位置G1を0度として所定方向に1回転する、つまり360度回転すると、ピストン20は、上死点から下死点に向けて動作し、かつ、下死点から上死点に戻る。つまり、ピストン20はシリンダ13内を1往復する。
Therefore, when the
ブラシレスモータ35、動力変換機構45、シリンダ13、ピストン20、打撃子19、打撃力伝達部材18、圧力室21により、打撃機構83が構成されている。
The
図6は、打撃作業機10の制御回路を示すブロック図である。ブラシレスモータ35のロータ37は、交流電源84から供給される電力で回転する。打撃作業機10は、ブラシレスモータ35のロータ37の目標回転数を設定する回転数設定ダイヤル53を備えている。目標回転数は、単位時間あたりにおけるロータ37の回転数である。回転数設定ダイヤル53は、シリンダ収容ハウジング12、モータハウジング31、グリップ32等に設けられている。
FIG. 6 is a block diagram showing a control circuit of the
また、ブラシレスモータ35のステータ36は、U相,V相,W相に対応するコイルU1,V1,W1を備え、ロータ37のロータコア39には円周方向に間隔をおいて、極性が異なる2種類の永久磁石54が4個設けられており、異なる極性の永久磁石54が交互に並べられている。ロータ37の回転位置を検出するために、3相のコイルU1,V1,W1に対応させて、3個の磁気センサ55,56,57が設けられている。磁気センサ55,56,57は、センサ基板41に取り付けられている。各磁気センサ55,56,57は、4個の永久磁石54が発生する磁力をそれぞれ検出し、かつ、磁力を電気信号に変換して出力する非接触のセンサである。磁気センサ55,56,57は、ホールICを用いることができる。
Further, the
打撃作業機10は、各コイルU1,V1,W1に流れる電流の電流値を制御するためのインバータ回路58を有している。インバータ回路58には、交流電源84の交流電流を直流電流に整流するための整流回路59と、整流された直流電流の電圧を昇圧してインバータ回路58に供給するための力率改善回路60と、を介して電力が供給される。力率改善回路60は、電界効果トランジスタで構成されたトランジスタ61に対して、PWM(Pulse Width Modulationの略)信号を出力する集積回路62を有しており、力率改善回路60は、インバータ回路58のスイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える。なお、交流電源84と整流回路59との間には、インバータ回路58で生じたノイズを交流電源84に伝えないようにするために、雑音対策回路63が設けられている。
The
インバータ回路58は、3相フルブリッジインバータ回路であり、直列に接続された2つのスイッチング素子Tr1,Tr2と、直列に接続された2つのスイッチング素子Tr3,Tr4と、直列に接続された2つのスイッチング素子Tr5,Tr6とを有し、3つのスイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5は、力率改善回路60の正極の出力端子に接続され、3つのスイッチング素子Tr2,Tr4,Tr6は、力率改善回路60の負極の出力端子に接続される。
The
力率改善回路60の正極側に接続される3つのスイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5は、ハイサイド側となっており、力率改善回路60の負極側に接続される3つのスイッチング素子Tr2,Tr4,Tr6は、ローサイド側となっている。2つのスイッチング素子Tr1,Tr2の間には、U相のコイルU1の一方の接続端子が接続される。2つのスイッチング素子Tr3,Tr4の間には、V相のコイルV1の一方の接続端子が接続される。2つのスイッチング素子Tr5,Tr6の間には、W相のコイルW1の一方の接続端子が接続される。
The three switching elements Tr1, Tr3, Tr5 connected to the positive side of the power
コイルU1,V1,W1の他方の接続端子は、相互に接続されており、コイルU1,V1,W1はスター結線となっている。なお、コイルU1,V1,W1の結線方式は、デルタ結線でもよい。そして、ハイサイド側のスイッチング素子Tr1と、ロウサイド側のスイッチング素子Tr4のゲートに制御信号が通電されると、U相とV相のコイルU1,V1に電流が供給される。それぞれのスイッチング素子Tr1〜Tr6に供給される制御信号の通電タイミング及び通電割合を調整することにより、コイルU1,V1,W1に供給される電流値が制御される。スイッチング素子Tr1〜Tr6に供給される制御信号の通電割合は、デューティ比と呼ばれる。 The other connection terminals of the coils U1, V1, and W1 are connected to each other, and the coils U1, V1, and W1 are star-connected. In addition, the connection system of the coils U1, V1, and W1 may be delta connection. When a control signal is supplied to the gates of the high-side switching element Tr1 and the low-side switching element Tr4, current is supplied to the U-phase and V-phase coils U1 and V1. By adjusting the energization timing and energization ratio of the control signal supplied to each of the switching elements Tr1 to Tr6, the current value supplied to the coils U1, V1, and W1 is controlled. The energization ratio of the control signal supplied to the switching elements Tr1 to Tr6 is called a duty ratio.
モータ制御ユニット40は、インバータ回路58を制御する制御信号を演算して出力する。モータ制御ユニット40は、コントローラ64、制御信号出力回路65、ロータ位置検出回路66、モータ回転数検出回路67、モータ電流検出回路68、操作スイッチ検出回路69を備えている。磁気センサ55,56,57の検出信号はロータ位置検出回路66に送られる。ロータ位置検出回路66は、ロータ37の回転位置を表す信号を処理する。ロータ位置検出回路66から出力された信号は、コントローラ64及びモータ回転数検出回路67に送られる。モータ回転数検出回路67は、ロータ37の回転数、つまり、モータ回転数を検出し、モータ回転数検出回路67から出力された信号は、コントローラ64に入力される。
The
交流電源84からインバータ回路58に電力を供給する電気回路E1に電流検出抵抗70が設けられている。モータ電流検出回路68は、電流検出抵抗70の電圧降下から、ステータ36のコイルU1,V1,W1に供給される電流値を検出し、検出結果に応じた信号をコントローラ64へ出力する。
A
コントローラ64は、制御信号を処理するマイクロプロセッサと、メモリとを備え、メモリには、制御プログラム、演算式、データが格納されている。コントローラ64は、モータ回転数検出回路67から入力される信号を処理して、ロータ37の実回転速度及び単位時間当たりの実回転数を演算する。
The
また、コントローラ64は、ロータ位置検出回路66から入力される信号を処理して、クランク軸46の回転角度θを推定することも可能である。前記のように、出力軸38とクランク軸46とは、駆動ギヤ44及び従動ギヤ50を介して動力伝達可能に接続されている。そして、駆動ギヤ44及び従動ギヤ50により構成される減速機構の減速比は一定であるから、コントローラ64は、ロータ37の回転位置、減速機構の減速比に基づいて、クランク軸46の回転角度θを推定可能である。コントローラ64から出力された信号は制御信号出力回路65に入力され、インバータ回路58は、制御信号出力回路65から出力される制御信号により、スイッチング素子Tr1〜Tr6のデューティ比を制御する。
The
トリガ33の操作を検出するトリガスイッチ71が設けられており、トリガスイッチ71から出力される信号は、操作スイッチ検出回路69に入力される。作業者がトリガ33を操作して、トリガスイッチ71がオンまたはオフされると、操作スイッチ検出回路69から出力されたオン信号またはオフ信号が、コントローラ64に送られる。コントローラ64にオン信号が入力されると、制御信号出力回路65から出力される制御信号がインバータ回路58に入力されてコイルU1,V1,W1に電流が流れ、ロータ37が回転する。ロータ37の回転方向は一方向であり、逆回転はしない。
A
コントローラ64は、ロータ37の実回転数を目標回転数に近づける制御を実行する。ロータ37の実回転数は、各コイルU1,V1,W1に印加される電圧を調整することで制御される。具体的には、インバータ回路58の各スイッチング素子Tr1〜Tr6のゲートに印加される通電割合であるデューティ比を制御することにより行われ、コントローラ64はロータ37の実回転数と目標回転数との差分に応じてデューティ比を増減させることで、実回転数と目標回転数に近づける制御を実行する。
The
さらに、クランクケース28にクランク位置検出センサ72が取り付けられている。クランク位置検出センサ72は、クランク軸46に接触しない非接触センサである。クランク位置検出センサ72から出力される信号は、信号線を介してコントローラ64に入力され、コントローラ64は、クランク位置検出センサ72の信号に基づいて、クランク軸46の回転角度θを検出する。具体的に説明すると、コントローラ64は、ピストン20が上死点にある際のクランク軸46の回転方向の位相を基準位置G1とし、その基準位置G1に対するクランク軸46の回転角度θを検出可能である。
Further, a crank
また、コントローラ64は、クランク位置検出センサ72の信号に基づいて、クランク軸46の単位時間当たりの回転角度θを検出可能である。クランク位置検出センサ72としては、例えば、磁気式ポテンショメータ、磁気式ロータリエンコーダを用いることが可能である。
Further, the
さらに、圧力室21の圧力を検出する圧力センサ73が設けられており、圧力センサ73から出力された信号は、信号線を介してコントローラ64に入力される。圧力センサ73としては、ダイヤフラム式センサ、ピエゾ抵抗式センサを用いることができる。ピストン20に対する圧力センサ73の取り付け例を、図2、図7を参照して説明する。圧力センサ73は、ピストン20に取り付けられている。
Further, a
ピストン20の材料が合成樹脂である場合、圧力センサ73は図7(A)のようにピストン20に取り付けられる。
When the material of the
ピストン20にセンサ収容部74が設けられており、圧力センサ73はセンサ収容部74に収容されている。ピストン20は、圧力室21の圧力を受ける端面20Aを備え、センサ収容部74は端面20Aに開口した窪みである。ピストン20に抜け止め75が設けられ、抜け止め75は、圧力センサ73の突出部76に掛かることで、圧力センサ73がセンサ収容部74から出ることを防止する。
A
一方、ピストン20の材料がアルミニウムである場合、圧力センサ73は図7(B)のようにピストン20に取り付けられる。ピストン20に、センサ収容部77と、センサ収容部77につながる雌ねじ孔78と、が設けられている。圧力センサ73は、雄ねじ軸79を備えており、雄ねじ軸79は、雌ねじ孔78にねじ込まれており、圧力センサ73は、センサ収容部77に収容された状態で、ピストン20に固定されている。センサ収容部77は端面20Aに開口した窪みである。圧力センサ73を、図7(A)または図7(B)の何れの方法によりピストン20に取り付ける場合も、圧力センサ73から出力された信号をコントローラ64に送る信号線は、ピストン20が動作しても断線しない長さ及び可撓性を備えている。
On the other hand, when the material of the
さらに、軸線A1に沿った方向で打撃子19の位置を検出する打撃子センサ80が設けられている。打撃子センサ80は、シリンダ13に取り付けられており、打撃子センサ80から出力された信号は、信号線を介してコントローラ64に入力される。打撃子センサ80としては、磁気を利用した近接センサ、光電センサを用いることができる。
Further, a
さらに、シリンダ収容ハウジング12またはカバー30またはグリップ32に出力部81が設けられている。出力部81は、液晶ディスプレイ、スピーカ、ランプを含む。出力部81は、打撃作業機10の状態を出力して作業者に告知する。打撃作業機10の状態は、目標回転数、実回転数、異常等を含む。
Further, an
打撃作業機10の使用例を説明する。作業者が先端工具11を対象物に押し付けると、打撃力伝達部材18は先端工具11に押されて、図1及び図2のように、打撃力伝達部材18はテーパ面17から離れる。また、打撃子19は打撃力伝達部材18により押され、軸線A1に沿った方向の第1所定位置で停止する。第1所定位置とは、図3及び図4のように、排気孔23が開放される、軸線A1に沿った方向における打撃子19の位置である。
An example of using the
そして、電力ケーブル34が交流電源84に接続されており、かつ、作業者がトリガ33に操作力を加えると、トリガスイッチ71がオンされる。すると、制御信号出力回路65から出力される信号により、インバータ回路58のスイッチング素子Tr1〜Tr6がオン・オフされる。その結果、ブラシレスモータ35に電力が供給され、ロータ37が回転する。モータ制御ユニット40は、回転数設定ダイヤル53の操作で設定された目標回転数に基づいて、インバータ回路58におけるデューティ比を設定する。
When the
ブラシレスモータ35の出力軸38の回転力は、駆動ギヤ44及び従動ギヤ50を経由してクランク軸46に伝達される。クランク軸46の回転力は、コネクティングロッド47によりピストン20の往復動作力に変換され、ピストン20は軸線A1に沿って往復動作する。
The rotational force of the
ピストン20がクランク軸46に近づく向きで動作すると、呼吸孔22から圧力室21に空気が吸い込まれ、かつ、圧力室21内の圧力が低下し、打撃子19が打撃力伝達部材18から離れる向きで移動する。そして、ピストン20が上死点に到達した後、ピストン20が上死点から下死点に向けて移動すると、圧力室21内の圧力が上昇する。そして、圧力室21の圧力で打撃子19がクランク軸46から離れる向きで移動し、打撃力伝達部材18を打撃する。
When the
また、圧力室21内の空気の一部は、呼吸孔22を通り圧力室21の外部へ排出される。打撃力伝達部材18に加えられた打撃力は、先端工具11を介して対象物に伝達される。以後、ブラシレスモータ35の出力軸38が回転している間、ピストン20はシリンダ13内を往復動作し、かつ、打撃子19は打撃力伝達部材18に対して間欠的に打撃力を加える。
A part of the air in the
本実施形態において、モータ制御ユニット40は、コントローラ64に入力される信号及び、コントローラ64のメモリに予め記憶されているデータに基づいて打撃作業機10の状態を判断し、判断結果に基づいて各種の制御を実行可能である。以下、打撃作業機10で実行可能な制御例を、順次説明する。
In the present embodiment, the
(制御例1)
図8は、制御例1を説明するフローチャートである。図8のフローチャートは、電力ケーブル34が交流電源84に接続され、モータ制御ユニット40が起動すると開始される。まず、モータ制御ユニット40は、ステップS1において、圧力室21の圧力が負圧であるか否かを判断する。例えば、打撃作業機10を高温環境で使用した場合の圧力室21の圧力は、通常温度の環境で使用した場合の圧力室21の圧力よりも高くなる。すると、圧力室21の空気は、シール面から圧力室21の外部に漏れる。その後、使用環境の温度が低下して打撃機構収容ケース82の内部、特に、圧力室21が負圧となる現象が起きる。
(Control example 1)
FIG. 8 is a flowchart for explaining the control example 1. The flowchart of FIG. 8 is started when the
圧力室21が負圧になると、ピストン20が上死点に向けて移動する行程で、打撃子19がピストン20に追従して移動する応答性が低下する現象が起きる。打撃子19が移動する応答性が低下すると、打撃子19に加えられる打撃力が低下する。そこで、モータ制御ユニット40は、ステップS1でYesと判断すると、ステップS2に進み、出力部81で異常を表示する制御を実行し、ステップS1に戻る。例えば、液晶ディスプレイで「異常」の表示を行うことができる。または、ランプを点灯させたり、スピーカからの音声出力により、異常を作業者に告知する。
When the
作業者は、出力部81で異常が表示されると、カバー30を取り外すことで、打撃機構収容ケース82内部の負圧状態を解除することができる。その後に、カバー30を閉じて打撃作業を行う場合に、打撃子19がクランク軸46に向けて移動する応答性を向上できる。
When an abnormality is displayed on the
一方、モータ制御ユニット40は、ステップS1でNoと判断すると、ステップS3に進み、トリガスイッチ71がオンされたか否かを判断する。モータ制御ユニット40は、ステップS3でNoと判断するとステップS1に戻り、ステップS3でYesと判断すると、ステップS4に進み、交流電源84の電流をコイルU1,V1,W1に流してブラシレスモータ35を回転させる。ステップS4でブラシレスモータ35を回転する場合に用いる設定回転数は、回転数設定ダイヤル53の操作で設定された目標回転数よりも低い。例えば、目標回転数が3,000rpmである場合、ステップS4で用いる設定回転数は、目標回転数よりも低い2,700rpmである。
On the other hand, if the
モータ制御ユニット40は、ステップS4に次ぐステップS5において、圧力室21の圧力が2サイクル連続して閾値以下であるか否かを判断する。ここで、本実施形態におけるサイクルは、ピストン20の位置、または、クランク軸46の回転角度θである。ピストン20の1サイクルは、ピストン20が上死点を初期位置として下死点に向けて動作し、かつ、下死点を経て上死点に戻るまでの行程である。クランク軸46の1サイクルは、ピストン20の上死点に対応するクランク軸46の基準位置G1からの回転角度θで表される。つまり、クランク軸46の回転角度0度から、ピストン20が下死点に向けで動作し、かつ、下死点を経て上死点に戻るまでの間に相当する回転角度θ、つまり、360度が、1サイクルである。制御例1では、クランク軸46のサイクルを用いて説明する。
In step S5 following step S4, the
ピストン20のサイクル、または、クランク軸46のサイクルは、共にクランク位置検出センサ72またはロータ位置検出回路66の信号から検出される。また、閾値は、打撃作業機10の状態が、負荷状態または無負荷状態のいずれであるかを判断するための基準値である。ステップS5で用いる閾値は、実験、シミュレーションにより求められ、かつ、コントローラ64のメモリに記憶されている。
Both the cycle of the
先端工具11が対象物に押し付けられていると、打撃力伝達部材18はテーパ面17から離れる。このため、打撃子19に取り付けられたOリング25は、図1及び図2のように、排気孔23と呼吸孔22との間に位置し、圧力室21と排気孔23とが遮断されている。本実施形態では、先端工具11が対象物に押し付けられて、図1及び図2のように、Oリング25が圧力室21と排気孔23を遮断している状態を、負荷状態と呼ぶ。
When the
これに対して、軸線A1が鉛直線に対して交差し、かつ、打撃力伝達部材18が先端工具11よりも上にある状態で、先端工具11を対象物へ押付ける力がなくなり、先端工具11が自重で移動すると、打撃力伝達部材18は自重でテーパ面17に接触して停止し、かつ、打撃子19も自重で打撃力伝達部材18に接触して停止する。このため、打撃子19に取り付けられたOリング25は、図1及び図2のように、排気孔23と工具保持具14との間に位置し、圧力室21と排気孔23とがつながる。本実施形態では、先端工具11を対象物へ押付ける力がなくなり、図3及び図4のように、圧力室21と排気孔23とがつながっている状態を、無負荷状態と呼ぶ。
On the other hand, in the state where the axis A1 intersects the vertical line and the striking
打撃作業機10が負荷状態にあると、ピストン20が上死点から下死点に向けて動作し、かつ、打撃作業を行う場合に、圧力室21の空気は呼吸孔22から排出され、排気孔23から排出されない。このため、圧力室21の最大圧力は、閾値を超える圧力となる。これに対して、打撃作業機10が無負荷状態にあると、ピストン20が上死点から下死点に向けて動作する場合に、圧力室21の空気は、呼吸孔22及び排気孔23から排出される。このため、圧力室21の最大圧力は、閾値以下となる。
When the
そして、モータ制御ユニット40は、ステップS5でYesと判断すると、ステップS6に進み、ブラシレスモータ35の設定回転数を2,700rpmに維持する。これに対して、モータ制御ユニット40は、ステップS5でNoと判断すると、ステップS7に進み、ブラシレスモータ35の設定回転数を3,000rpmにする制御を行う。
If the
モータ制御ユニット40は、ステップS6またはステップS7を実行してステップS8に進み、トリガスイッチ71がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット40は、ステップS8でYesと判断するとステップS5に戻り、ステップS8でNoと判断すると、ステップS9に進んでブラシレスモータ35を停止し、図8のフローチャートを終了する。
The
図9は、図8のフローチャートに対応するタイムチャートの例である。図9のタイムチャートは、横軸にクランク軸46の回転角度及び時間が示され、縦軸に圧力室21の圧力及びブラシレスモータ35の回転数が示されている。クランク軸46の連続した第1サイクル及び第2サイクルにおいて、圧力室21の圧力は、共に閾値Pa1以下である。このため、ブラシレスモータ35の設定回転数は、2,700rpmである。
FIG. 9 is an example of a time chart corresponding to the flowchart of FIG. In the time chart of FIG. 9, the horizontal axis indicates the rotation angle and time of the
次いで、クランク軸46の連続した第3サイクルの途中である時刻t1、及び第4サイクルの途中である時刻t2で、連続して閾値Pa1を超える圧力が検出されている。すると、第4サイクルの途中である時刻t3において、ブラシレスモータ35の設定回転数は、2,700rpmから3,000rpmに変更される。また、時刻t3以降も、連続する第5サイクル及び第6サイクルの間において、閾値Pa1を超える圧力が検出されており、ブラシレスモータ35の設定回転数は、3,000rpmに維持される。なお、図9のタイムチャートは、便宜上、ブラシレスモータ35の回転数に関わりなく、回転角度の変化割合を一定としてある。
Next, at time t1 during the third continuous cycle of the
このように、モータ制御ユニット40は、制御例1を実行し、圧力室21の圧力の検出結果に基づいて、打撃作業機10が無負荷状態または負荷状態のいずれにあるかを判断する。そして、モータ制御ユニット40は、打撃作業機10が無負荷状態である場合に設定されるブラシレスモータ35の回転数、つまり、回転速度を、打撃作業機10が負荷状態である場合に設定されるブラシレスモータ35の回転数、つまり、回転速度よりも低くする。したがって、打撃作業機10が無負荷状態である際の振動、騒音を低減できるとともに、電力の消費量を低減できる。
As described above, the
次に、打撃作業機10の状態を圧力室21の圧力から判断する制御例1と、打撃作業機の状態をブラシレスモータに流れる電流値で判断する比較例と、を比べる。すると、制御例1は、ブラシレスモータ35に印加される電圧の変化の影響を受けることなく、打撃作業機10の状態を判断できるメリットがある。
Next, the control example 1 that determines the state of the
なお、ステップS5の判断に用いるサイクル数は、3サイクル以上であってもよい。また、ステップS5の判断内容は、「所定時間内に検出される圧力室21の圧力の最大値が、閾値以下であるか否か」としてもよい。モータ制御ユニット40は、この判断内容のステップS5でYesと判断すると、ステップS6に進み、ステップS5でNoと判断するとステップS7に進む。さらに、ブラシレスモータ35の設定回転数は、2,700rpm及び3,000rpmに限定されることはなく、ステップS6で用いる設定回転数が、ステップS7で用いる設定回転数よりも低ければよい。
Note that the number of cycles used for the determination in step S5 may be three or more. Further, the determination content of step S5 may be “whether or not the maximum value of the pressure in the
(制御例2)
図10は、制御例2を説明するフローチャートである。図10のフローチャートは、トリガスイッチ71がオンされると開始される。モータ制御ユニット40は、ステップS11において、回転数設定ダイヤル53の操作に応じた設定回転数、例えば、3,000rpmでブラシレスモータ35を回転させる。また、モータ制御ユニット40は、ステップS12において、ピストン20の動作負荷が最大値F−Maxとなるクランク軸46の位置を検出する。制御例2においても、クランク軸46の回転位置は、基準位置G1に対する回転角度θで表す。
(Control example 2)
FIG. 10 is a flowchart for explaining the control example 2. The flowchart of FIG. 10 is started when the
ピストン20がシリンダ13内を軸線A1に沿って動作すると、圧力室21内の圧力が変化する。圧力室21の圧力は、ピストン20が動作する場合の抵抗、つまり、動作負荷となる。ピストン20の動作負荷は、ピストン20が軸線A1に沿って動作する向き、軸線A1に沿った方向におけるピストン20の位置により異なる。ピストン20の動作負荷は、ピストン20が上死点から下死点に向けて動作する行程において、圧力室21の圧力で打撃子19を打撃する直前に最大となる。本実施形態におけるピストン20の動作負荷は、打撃作業機10の単体では、通常、クランク軸46の回転角度が90度の周辺において、最大値F−Maxとなる。
When the
しかし、ピストン20の動作負荷が最大値F−Maxとなるクランク軸46の実際の回転角度は一定ではない。例えば、ピストン20の動作負荷が最大値F−Maxとなるクランク軸46の実際の回転角度は、打撃作業機10を使用する環境の温度、対象物の硬度等の作業条件によりバラつきが生じる。
However, the actual rotation angle of the
モータ制御ユニット40は、ステップS13において、ピストン20の動作負荷が最大値F−Maxとなるクランク軸46の回転角度が、10サイクル連続して120度以上であるか否かを判断する。モータ制御ユニット40が、ステップS13でYesと判断するということは、ピストン20が下死点から上死点に向けて移動する動作に対して、打撃子19の追従動作が、通常の追従速度よりも遅い、または、通常の追従開始タイミングよりも遅い、という現象が発生していることになる。例えば、対象物の硬度が基準となる硬度よりも低い場合、打撃時の反発力が基準値よりも弱くなり、上記の現象が発生する。
In step S13, the
そこで、モータ制御ユニット40は、ステップS13でYesと判断すると、ステップS14に進み、ブラシレスモータ35の設定回転数を、現在の設定回転数から500rpm減算する処理を行う。次いで、モータ制御ユニット40は、ステップS15において、「ステップS14の減算処理を行った後の設定回転数が1,500rpm以下であるか否か」を判断する。モータ制御ユニット40は、ステップS15でNoと判断すると、ステップS14の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ35を制御する。また、ステップS16において、「ステップS14の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ35の制御を開始した時点から5秒経過したか否か」を判断する。
Therefore, if the
モータ制御ユニット40は、ステップS16でNoと判断すると、ステップS16の判断を繰り返す。モータ制御ユニット40は、ステップS16でYesと判断すると、ステップS17に進み、トリガスイッチ71がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット40は、ステップS17でYesと判断すると、ステップS12に戻り、ステップS17でNoと判断すると、ステップS18に進んでブラシレスモータ35を停止させ、図10のフローチャートを終了する。
If the
モータ制御ユニット40は、ステップS15でYesと判断すると、ステップS19に進み、「ステップS14の減算処理を実行する前の設定回転数を維持する制御」を実行する。モータ制御ユニット40は、ステップS19に次ぐステップS20において、トリガスイッチ71がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット40は、ステップS20でYesと判断すると、ステップS19に戻り、ステップS20でNoと判断すると、ステップS18に進む。
If the
なお、モータ制御ユニット40は、ステップS13でNoと判断すると、ステップS19に進み、「ステップS13の判断前に用いていた設定回転数を維持する制御」を行う。
If the
図11は、図10のフローチャートに対応するタイムチャートの例である。図11のタイムチャートは、ピストン20の動作負荷の最大値F−Maxを、圧力室21の圧力に置換して表してある。時刻t1以前の設定回転数は、3,000rpmである。時刻t1以前にピストン20の動作負荷が最大値F−Max以上となるクランク軸46の回転角度が、10サイクル以上連続して120度以上であると、時刻t1で設定回転数が、3,000rpmから2,500rpmに変更される。このように、ブラシレスモータ35の回転速度は、時刻t1以前の回転速度よりも、時刻t1から時刻t2における回転速度の方が低く、時刻t2以降の回転速度は、時刻t1から時刻t2における回転速度よりも低い。
FIG. 11 is an example of a time chart corresponding to the flowchart of FIG. In the time chart of FIG. 11, the maximum value F-Max of the operating load of the
また、時刻t1以降に、ピストン20の動作負荷が最大値F−Max以上となるクランク軸46の回転角度が、10サイクル以上連続して120度以上であると、時刻t2で設定回転数が、2,500rpmから2,000rpmに変更される。なお、図11のタイムチャートは、便宜上、ブラシレスモータ35の回転数に関わりなく、クランク軸46の回転角度の変化割合を一定としてある。
Further, if the rotation angle of the
このように、制御例2は、打撃子19がピストン20に追従する動作が、通常の追従速度よりも遅れるか、または、通常の追従タイミングよりも遅れていると、ブラシレスモータ35の制御に用いる設定回転数を低下させる。このため、打撃子19がピストン20に追従する速度、追従タイミングを、通常の追従速度、通常の追従タイミングに近づけることができる。つまり、ピストン20の動作負荷が最大値F−Maxとなるクランク軸46の実際の回転角度θを、回転角度90度に近づけることができ、効率的な動作状況とすることができる。
As described above, the control example 2 is used for controlling the
また、図10のフローチャートのステップS16において、「ステップS14の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ35を制御を開始した時点から5秒経過したか否か」を判断する理由は、「ステップS14の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ35を制御を開始」しても、ピストン20の動作負荷が最大値F−Maxとなるクランク軸46の回転角度θが、即座に変化する訳ではないからである。
Also, in step S16 of the flowchart of FIG. 10, the reason for determining “whether or not 5 seconds have elapsed since the start of control of the
さらに、図10のフローチャートにおいて、ステップS16でNoと判断された場合に、トリガスイッチ71がオンされているか否かを判断する新たなステップを加え、新たなステップでYesであれば、ステップS16に戻り、新たなステップでNoと判断されると、ステップS18に進むルーチンを採用してもよい。
Furthermore, in the flowchart of FIG. 10, when it is determined No in step S16, a new step for determining whether or not the
また、制御例2では、ステップS11で用いる設定回転数として3,000rpmを例示しているが、他の回転数でもよい。また、ステップS13の判断に10サイクルを用いているが、他のサイクル数でもよい。さらに、ステップS14で減算する回転数は、500rpm以外の回転数でもよい。 In the control example 2, 3,000 rpm is exemplified as the set rotational speed used in step S11, but other rotational speeds may be used. Further, although 10 cycles are used for the determination in step S13, other numbers of cycles may be used. Furthermore, the rotation speed to be subtracted in step S14 may be a rotation speed other than 500 rpm.
(制御例3)
図12は、打撃作業機10で実行される制御例3を説明するフローチャートである。まず、モータ制御ユニット40は、トリガスイッチ71がオンされると図12のフローチャートを開始し、ステップS21でコイルU1,V1,W1に電流を流して、ブラシレスモータ35を回転させる。ステップS21の制御時点で、先端工具11が対象物に押し付けられ、かつ、打撃子19が第2所定位置で停止しているか、または、第1所定位置で移動していれば、ピストン20の往復動作により打撃子19が打撃力伝達部材18を打撃し、その打撃力は先端工具11に伝達される。ここで、第2所定位置とは、Oリング25が排気孔23を開放することとなる、軸線A1方向の打撃子19の範囲である。
(Control example 3)
FIG. 12 is a flowchart for explaining a control example 3 executed by the
モータ制御ユニット40は、ステップS22において、打撃子19が第1所定位置にあることを、打撃子センサ80で検出したか否かを判断する。ステップS22の判断は、打撃作業機10が無負荷状態にあるか否かを、打撃子19の位置から判断するために行われる。ここで、「打撃子19が第1所定位置にある」は、図3及び図4のように、「圧力室21と排気孔23とがつながるような位置に、打撃子19が位置する」ことを意味する。つまり、打撃子19が第1所定位置にあると、Oリング25が、軸線A1に沿った方向で、排気孔23と工具保持具14との間に位置する。なお、「打撃子19が第1所定位置にある」は、「打撃子19が第1所定位置に停止している」ではない。
In step S22, the
モータ制御ユニット40がステップS22でYesと判断するということは、モータ制御ユニット40が、ステップS21の制御を実行して打撃作業を行った後、作業者が、先端工具11を対象物へ押付ける力を一旦解除したことになる。つまり、打撃作業機10は無負荷状態にある。
The fact that the
そこで、モータ制御ユニット40は、ステップS22でYesと判断するとステップS23に進み、クランク軸46の連続した50サイクルの動作中に、圧力室21の圧力が第2閾値以上となることが、50サイクルの全てで検出されたか否かを判断する。ステップS23の判断に用いる第2閾値は、作業者が、先端工具11を対象物から離している状態で、ピストン20が往復動作して空打ちが行われているという状況を、圧力室21の圧力から間接的に判断するための値である。第2閾値は、コントローラ64のメモリに記憶されている。第2閾値と、図8のステップS5で用いる第1閾値とを比べると、第1閾値の方が第2閾値よりも大きい方が望ましい。
Therefore, if the
モータ制御ユニット40は、ステップS23でYesと判断すると、ステップS24に進み、「ステップS23でYesと判断した後において、クランク軸46の動作で2サイクル以内に、打撃子19が第1所定位置にあることを検出したか否か」を判断する。モータ制御ユニット40がステップS24でYesと判断するということは、打撃作業機10は空打ちを行っている状況が、所定時間継続されていることを意味する。空打ちは、打撃力伝達部材18がテーパ面17に接触している状態でピストン20が往復動作し、かつ、打撃子19が打撃力伝達部材18を打撃することである。上記のように、打撃子19が第1所定位置にあっても、ピストン20が動作すれば打撃力は発生し、打撃子19が打撃力伝達部材18を打撃して、その反発力で打撃子19はピストン20に近づく向きで移動し、空打ち現象が起きる。
If the
そこで、モータ制御ユニット40は、ステップS24でYesと判断すると、ステップS25に進んでブラシレスモータ35を停止させ、図12のフローチャートを終了する。打撃作業機10で空打ちが行われると、打撃力伝達部材18に加えられた打撃力は、工具保持具14を介してシリンダ収容ハウジング12に伝達される。これに対して、本実施形態においては、打撃作業機10で空打ちが行われると、ブラシレスモータ35を停止するため空打ちを回避でき、打撃作業機10の長寿命化を図ることができる。
Therefore, if the
一方、モータ制御ユニット40はステップS24でNoと判断すると、ステップS26に進んでトリガスイッチ71がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット40は、ステップS26でYesと判断するとステップS22に戻る。つまり、ブラシレスモータ35は回転した状態に維持される。これに対して、モータ制御ユニット40は、ステップS26でNoと判断すると、ステップS25に進む。また、ステップS22でNoと判断した場合は、ステップS26に進む。
On the other hand, if the
また、モータ制御ユニット40は、ステップS23でNoと判断した場合、ステップS26に進む。つまり、打撃作業機10で空打ちが行われたとしても、先端工具11が対象物から離れている時間が短く、クランク軸46のサイクルに換算して50サイクル未満であれば、トリガスイッチ71がオンされている限り、ブラシレスモータ35は停止されない。このため、作業者が先端工具11を対象物から一時的に離した場合でも、トリガスイッチ71がオンされていれば、ブラシレスモータ35は停止されず、次回に、先端工具11を対象物に押し付けた場合に、ブラシレスモータ35を再起動させる必要がなく、打撃作業性の低下を抑制できる。特に、打撃作業機10が、トリガスイッチ71をオン状態にロックするオンロック機構が設けられている製品であれば、大きな利点がある。
If the
このように、制御例3は、打撃子19が第1所定位置にあることが検出され、かつ、クランク軸46が連続して50サイクル動作する間、圧力室21の圧力の第2閾値であると、ブラシレスモータ35を停止する。このため、制御例3は、打撃子19の位置の検出結果のみに基づいて、打撃作業機10で空打ちを防止する制御に比べて、打撃作業を実行中、先端工具11を一時的に対象物から離し、次回に先端工具11を対象物に押し付けて打撃作業を実行する場合に、先端工具11を対象物から離す都度、ブラシレスモータ35が停止されることを抑制でき、打撃作業性が向上する。
As described above, the control example 3 is the second threshold value of the pressure in the
なお、ステップS23またはステップS24の判断では、クランク軸46の動作サイクル数を用いることに代えて、経過時間を計測してもよい。例えば、経過時間が所定時間以上である場合に、ステップS23またはステップS24でYesと判断し、経過時間が所定時間未満である場合に、ステップS23またはステップS24でNoと判断すればよい。なお、ステップS23の判断に用いる所定時間は、ステップS24の判断に用いる所定時間よりも長い。
In step S23 or step S24, the elapsed time may be measured instead of using the number of operation cycles of the
(制御例4)
打撃作業機10で実行可能な制御例4を説明する。モータ制御ユニット40は、トリガスイッチ71がオンされると、回転数設定ダイヤル53で設定された設定回転数により、ブラシレスモータ35の回転数を制御する。また、モータ制御ユニット40は、図10のステップS12の処理と同様に、動作負荷が最大値F−Maxとなるピストン20の位置を検出する。ピストン20の位置は、クランク位置検出センサ72の信号から推定可能である。
(Control example 4)
A control example 4 that can be executed by the
次に、モータ制御ユニット40は、動作負荷が最大値F−Maxとなるピストン20の位置を検出した後における、ピストン20の動作サイクルにおいて、ピストン20の位置が、動作負荷が最大値F−Maxとなる位置に到達する前に、ブラシレスモータ35の回転数を設定回転数よりも高くする制御を行う。さらに、モータ制御ユニット40は、ピストン20の位置が、動作負荷が最大値F−Maxとなる位置を過ぎると、ブラシレスモータ35の回転数を低下させて、設定回転数に戻す。
Next, after the
このように、ブラシレスモータ35は、圧力室21の圧力が最大となる位置を含む第1範囲をピストン20が動作する場合におけるブラシレスモータ35の回転速度を、第1範囲以外の第2範囲をピストン20が動作する場合におけるブラシレスモータ35の回転速度よりも高速とする制御を実行する。したがって、ピストン20の動作速度の低下により打撃力が低下することを抑制できる。
As described above, the
本実施形態の構成と本発明の構成との対応関係を説明すると、圧力室21が、本発明の圧力室に相当し、先端工具11が、本発明の先端工具に相当する。また、シリンダ13、打撃力伝達部材18、打撃子19、ピストン20、圧力室21、動力変換機構45、ブラシレスモータ35が、本発明の打撃機構83に含まれる。クランク軸46、コネクティングロッド47が、本発明の動力変換機構に相当する。圧力センサ73が、本発明の圧力検出部に相当し、コントローラ64が、本発明の第1判断部に相当し、モータ制御ユニット40が、本発明の制御実行部に相当する。コイルu1,V1,W1に供給される電流の電流値及び印加電圧、ブラシレスモータ35の回転数、回転速度が、本発明のモータの出力に含まれる。図5の基準位置G1が、本発明の基準位置に相当し、図5を参照して説明した90度が、本発明の基準角度に相当し、図8のステップS5で用いる閾値が、本発明の第1所定値に相当し、図12のステップS23で用いる閾値が、本発明の第2所定値に相当する。クランク位置検出センサ72が、本発明の角度検出部に相当し、打撃子センサ80及びコントローラ64が、本発明の第2判断部に相当し、出力部81が、本発明の出力部に相当する。
The correspondence between the configuration of the present embodiment and the configuration of the present invention will be described. The
本発明は前記実施の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、本発明の打撃作業機は、ハウジングに直流電源としての電池パックが取り付けられ、その電池パックの電力をブラシレスモータに供給する打撃作業機を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the impact working machine of the present invention includes an impact working machine in which a battery pack as a DC power source is attached to a housing and the electric power of the battery pack is supplied to a brushless motor.
本発明の打撃作業機は、先端工具に軸線方向の打撃力を加えるハンマの他、先端工具に軸線方向の打撃力及び回転力を加えることの可能なハンマドライバまたはハンマドリルを含む。本発明の打撃作業機に用いられる電動モータは、ブラシレスモータの他、ブラシ付きモータでもよい。ブラシ付きモータは、ロータの回転位置を検出する磁気センサが設けられていない可能性がある。この場合、モータ制御ユニットは、クランク位置検出信号から動作部材の位置を検出する。本発明のモータは、電動モータの他、エンジン、油圧モータ、空気圧モータを含む。本発明の圧力センサは、シリンダにおいて圧力室の圧力が作用し、かつ、ピストン及び打撃子に接触しない箇所に取り付けることも可能である。本発明の動力変換機構は、クランク軸及びコネクティングロッドを有する構造の他、カム機構を有する構造を含む。 The striking work machine of the present invention includes a hammer driver or a hammer drill capable of applying a striking force and a rotational force in the axial direction to the tip tool, in addition to a hammer that imparts a striking force in the axial direction to the tip tool. The electric motor used in the striking work machine of the present invention may be a brushed motor in addition to a brushless motor. The brushed motor may not be provided with a magnetic sensor for detecting the rotational position of the rotor. In this case, the motor control unit detects the position of the operating member from the crank position detection signal. The motor of the present invention includes an engine, a hydraulic motor, and a pneumatic motor in addition to the electric motor. The pressure sensor of the present invention can be attached to a location where the pressure of the pressure chamber acts on the cylinder and does not contact the piston and the striker. The power conversion mechanism of the present invention includes a structure having a cam mechanism in addition to a structure having a crankshaft and a connecting rod.
さらに、打撃作業機は、シリンダ内に円筒形状のピストンが往復動作可能に配置され、そのピストン内に、打撃子が配置されていてもよい。ピストンは、本発明の動作部材に相当する。また、ピストンの軸線方向の端部は蓋により閉じられており、蓋と打撃子との間に圧力室が設けられる。この構成の打撃作業機は、動作部材が動作する軸線と、モータの出力軸の軸線とが、同軸または平行に配置される。 Further, in the striking work machine, a cylindrical piston may be disposed in a cylinder so as to be able to reciprocate, and a striking element may be disposed in the piston. The piston corresponds to the operating member of the present invention. Further, the end of the piston in the axial direction is closed by a lid, and a pressure chamber is provided between the lid and the striker. In the hitting work machine having this configuration, the axis on which the operating member operates and the axis of the output shaft of the motor are arranged coaxially or in parallel.
10…打撃作業機、11…先端工具、13…シリンダ、18…打撃力伝達部材、19…打撃子、20…ピストン、21…圧力室、35…ブラシレスモータ、40…モータ制御ユニット、45…動力変換機構、46…クランク軸、47…コネクティングロッド、64…コントローラ、72…クランク位置検出センサ、73…圧力センサ、80…打撃子センサ、81…出力部、83…打撃機構。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力の検出結果に基づいて、前記打撃機構の状態を判断する第1判断部と、
前記第1判断部の判断結果に基づく制御を実行する制御実行部と、
を有する、打撃作業機。 A striking work machine equipped with a striking mechanism for striking a tip tool using the pressure in the pressure chamber,
A pressure detector for detecting the pressure in the pressure chamber;
A first determination unit for determining a state of the striking mechanism based on the detection result of the pressure;
A control execution unit that executes control based on a determination result of the first determination unit;
Having a striking work machine.
前記圧力室の圧力変化により往復動作し、かつ、前記先端工具を打撃する打撃子と、
前記打撃子との間に前記圧力室を形成し、かつ、往復動作可能に設けたピストンと、
回転力を発生するモータと、
前記モータの回転力を前記ピストンの往復動作力に変換する動力変換機構と、
を備える、請求項1に記載の打撃作業機。 The striking mechanism is
An impactor that reciprocates due to a pressure change in the pressure chamber and that strikes the tip tool;
A piston provided between the striking element and the pressure chamber, and provided so as to be capable of reciprocating;
A motor that generates rotational force;
A power conversion mechanism that converts the rotational force of the motor into the reciprocating force of the piston;
The striking work machine according to claim 1, comprising:
前記制御実行部は、前記打撃子の追従動作が通常よりも遅い場合における前記モータの回転数を、前記打撃子の追従動作が通常である場合における前記モータの回転数よりも低くする、請求項3に記載の打撃作業機。 The state of the striking mechanism determined by the first determining unit is whether or not the follower movement of the striking element with respect to the operation of the piston is slower than normal.
The control execution unit lowers the rotational speed of the motor when the follower movement of the striker is slower than normal, lower than the rotational speed of the motor when the follower movement of the striker is normal. 3. The hitting work machine according to 3.
前記制御実行部は、前記圧力が第1所定値以下である場合における前記モータの回転数を、前記圧力が第1所定値を超えている場合における前記モータの回転数よりも低くする、請求項3に記載の打撃作業機。 The state of the impact mechanism determined by the first determination unit is whether or not the pressure is a first predetermined value or less,
The said control execution part makes the rotation speed of the said motor in case the said pressure is below 1st predetermined value lower than the rotation speed of the said motor in case the said pressure exceeds 1st predetermined value. 3. The hitting work machine according to 3.
前記制御実行部は、前記圧力室の圧力が最大となる位置を含む第1範囲を前記ピストンが動作する場合における前記モータの回転速度を、前記第1範囲以外の第2範囲を前記ピストンが動作する場合における前記モータの回転速度よりも高速とする、請求項2に記載の打撃作業機。 The state of the impact mechanism determined by the first determination unit is the position of the piston when the pressure in the pressure chamber is maximum,
The control execution unit controls the rotation speed of the motor when the piston operates in a first range including a position where the pressure in the pressure chamber becomes maximum, and the piston operates in a second range other than the first range. The striking work machine according to claim 2, wherein the hammering speed is higher than the rotational speed of the motor in the case of performing.
前記クランク軸の基準位置に対する前記クランク軸の回転角度を検出する角度検出部が設けられ、
前記第1判断部が判断する前記打撃機構の状態は、前記圧力室の圧力が最大となる際の前記クランク軸の回転角度が、予め定められた基準角度よりも大きいか否かであり、
前記制御実行部は、前記クランク軸の回転角度が前記基準角度よりも大きい場合における前記モータの回転速度を、前記クランク軸の回転角度が前記基準角度以下である場合における前記モータの回転速度よりも低くする、請求項3に記載の打撃作業機。 The power conversion mechanism has a crankshaft that rotates when the rotational force of the motor is transmitted and converts the rotational force into a reciprocating force of the piston,
An angle detector for detecting a rotation angle of the crankshaft relative to a reference position of the crankshaft is provided;
The state of the striking mechanism determined by the first determination unit is whether or not a rotation angle of the crankshaft when the pressure in the pressure chamber becomes maximum is larger than a predetermined reference angle,
The control execution unit is configured such that the rotation speed of the motor when the rotation angle of the crankshaft is larger than the reference angle is greater than the rotation speed of the motor when the rotation angle of the crankshaft is equal to or less than the reference angle. The hitting work machine according to claim 3, wherein the hitting work machine is lowered.
前記制御実行部は、前記先端工具が対象物に押し付けられておらず、かつ、前記圧力室の圧力が第2所定値以下であると前記モータを停止する、請求項5に記載の打撃作業機。 A second determination unit for determining whether or not the tip tool is pressed against the object;
The striking work machine according to claim 5, wherein the control execution unit stops the motor when the tip tool is not pressed against an object and the pressure in the pressure chamber is equal to or lower than a second predetermined value. .
前記制御実行部により実行される制御は、前記第1判断部により判断される前記打撃機構の状態を、前記出力部で告知させる制御である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の打撃作業機。 An output unit is provided to notify the operator of the state of the striking mechanism,
The control executed by the control execution unit is control that causes the output unit to notify the state of the hitting mechanism determined by the first determination unit. Blow work machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014176483A JP2016049603A (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Striking work machine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018221107A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | 工機ホールディングス株式会社 | Impact work machine |
JP2019126898A (en) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 工機ホールディングス株式会社 | Striking work machine |
-
2014
- 2014-08-29 JP JP2014176483A patent/JP2016049603A/en active Pending
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JPWO2018221107A1 (en) * | 2017-05-31 | 2020-03-19 | 工機ホールディングス株式会社 | Hitting machine |
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