JP2016187853A - Reciprocation tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの回転力を先端工具に伝達し、先端工具が往復動する往復動工具に関する。 The present invention relates to a reciprocating tool in which the rotational force of a motor is transmitted to a tip tool and the tip tool reciprocates.
ビットなどの先端工具に打撃力を与え、該ビットによってコンクリート壁やコンクリート床などを破砕したりする往復動工具が知られており、打撃力に加えて先端工具に回転力を与えることで、穴あけ作業を行う往復動工具は一般的にハンマドリルと呼ばれる。 A reciprocating tool is known in which a biting force is applied to a tip tool such as a bit, and a concrete wall or a concrete floor is crushed by the bit. Drilling is performed by applying a rotational force to the tip tool in addition to the hitting force. A reciprocating tool for performing work is generally called a hammer drill.
従来のハンマドリルの多くは少なくとも2つの動作モードを有し、例えば、ビットに打撃力のみが伝達されるハンマモードと、ビットに打撃力及び回転力の双方が伝達されるハンマドリルモードとを有する。このように複数の動作モードを有する従来のハンマドリルでは、作業者によってトリガレバーが操作されると、選択されている動作モードに従って、ビットに必要な動力が伝達される。 Many of the conventional hammer drills have at least two operation modes, for example, a hammer mode in which only the striking force is transmitted to the bit and a hammer drill mode in which both the striking force and the rotational force are transmitted to the bit. In the conventional hammer drill having a plurality of operation modes as described above, when the trigger lever is operated by the operator, the necessary power is transmitted to the bit according to the selected operation mode.
ハンマドリルモードと、ハンマモードとを有するハンマドリルは、ハンマドリルモード時にビットを対象物から抜き取り易くするなどの目的で、ビットの回転を逆転させるためにモータの回転方向の切換えが可能な構成をしている。 The hammer drill having the hammer drill mode and the hammer mode has a configuration capable of switching the rotation direction of the motor in order to reverse the rotation of the bit for the purpose of facilitating extraction of the bit from the object in the hammer drill mode. .
ハンマドリルモード時には、ビットが回転するため、作業者がモータの回転方向を認識することができるが、モータの回転を逆回転に設定した状態でハンマモードで作業を行った際には、モータの回転方向にかかわらずビットに打撃力が伝達されるため、作業者はモータの回転方向を認識することができない。 Since the bit rotates in hammer drill mode, the operator can recognize the direction of motor rotation. However, when working in hammer mode with the motor rotation set to reverse rotation, the motor rotation Since the striking force is transmitted to the bit regardless of the direction, the operator cannot recognize the rotation direction of the motor.
上述したハンマドリルに限らずとも、モータの回転力を先端工具に伝達し、先端工具が往復運動を行うハンマ、ジグソー、セーバソー、バリカンなどの往復動工具においても、先端工具の動作状況からモータの回転方向を認識することができないものであった。 Even in the case of the reciprocating tools such as hammers, jigsaws, saversaws, clippers, etc., in which the rotational force of the motor is transmitted to the tip tool and the tip tool reciprocates, the motor rotation is not limited to the above-described hammer drill. The direction could not be recognized.
このため、モータが、構造上望ましくない回転方向である逆回転の状態で、往復動工具が連続的に使用され、製品寿命などに問題が生じる場合があった。 For this reason, the reciprocating tool is continuously used in a reverse rotation state in which the motor is in an undesired rotational direction because of a structure, and there is a case where a problem occurs in the product life.
本発明の目的は、モータの回転方向又は回転方向切替の状態に応じて適正なモータ制御を行い、寿命向上などを図ることができる往復動工具を提供することである。 An object of the present invention is to provide a reciprocating tool capable of performing appropriate motor control in accordance with the rotation direction of the motor or the state of switching of the rotation direction to improve the life.
上記目的は、モータと、モータの回転力が伝達され、往復動可能な先端工具と、モータの駆動を制御する制御部と、モータをオン・オフさせるために作業者が操作するトリガと、モータの回転方向を正回転、逆回転に切替えるために作業者が操作する回転方向切替手段と、を備えた往復動工具であって、制御部は、モータの回転方向又は前記回転方向切替手段の状態が逆回転であると判断した場合には、モータを制限モードで制御する構成とすることによって達成することができる。 The object is to provide a motor, a tip tool to which the rotational force of the motor is transmitted and reciprocally movable, a control unit for controlling the driving of the motor, a trigger operated by an operator to turn the motor on and off, a motor A reciprocating tool having a rotation direction switching means operated by an operator to switch the rotation direction between forward rotation and reverse rotation, wherein the control unit is a motor rotation direction or a state of the rotation direction switching means Can be achieved by adopting a configuration in which the motor is controlled in the limit mode.
本発明によれば、モータの回転方向に応じて適正なモータ制御を行い、寿命向上などを図ることができる往復動工具を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reciprocating tool which can perform suitable motor control according to the rotation direction of a motor and can aim at lifetime improvement etc. can be provided.
以下、本発明の往復動工具の第1の実施形態について説明する。本実施形態に係る往復動工具は、先端工具の一例であるビットを着脱可能なハンマドリルである。本実施形態に係るハンマドリルの用途は特に限定されないが、コンクリート壁や石材などの対象物に穴を開けたり、対象物を破砕したりする作業に適している。また、本実施形態に係るハンマドリルは、ビットに打撃力が伝達される一方、回転力は伝達されないハンマモードと、ビットに少なくとも回転力が伝達されるドリルモードと、を有する。さらに本実施形態におけるドリルモードでは、回転力に加えて打撃力がビットに伝達される。 Hereinafter, a first embodiment of the reciprocating tool of the present invention will be described. The reciprocating tool according to the present embodiment is a hammer drill that can attach and detach a bit that is an example of a tip tool. Although the use of the hammer drill according to the present embodiment is not particularly limited, it is suitable for an operation of making a hole in an object such as a concrete wall or a stone or crushing the object. In addition, the hammer drill according to the present embodiment has a hammer mode in which a striking force is transmitted to the bit while a rotational force is not transmitted, and a drill mode in which at least the rotational force is transmitted to the bit. Further, in the drill mode in the present embodiment, the striking force is transmitted to the bit in addition to the rotational force.
図1に示されるように、ハンマドリル1は、シリンダハウジング2と、中間ハウジング3と、モータハウジング4と、ハンドル5と、を有し、これらは相互に固定されて一体化している。シリンダハウジング2は全体として円筒形であり、シリンダハウジング2の長手方向一端(後端)とハンドル5との間に、中間ハウジング3及びモータハウジング4が配置されている。中間ハウジング3とモータハウジング4は上下に重なっており、ハンドル5の一端(下端)がモータハウジング4に連結され、ハンドル5の他端(上端)が中間ハウジング3に連結されている。尚、ハンドル5と中間ハウジング3及びモータハウジング4とは防振機構を介してそれぞれ連結されている。 As shown in FIG. 1, the hammer drill 1 includes a cylinder housing 2, an intermediate housing 3, a motor housing 4, and a handle 5, which are fixed and integrated with each other. The cylinder housing 2 has a cylindrical shape as a whole, and an intermediate housing 3 and a motor housing 4 are disposed between one end (rear end) in the longitudinal direction of the cylinder housing 2 and the handle 5. The intermediate housing 3 and the motor housing 4 overlap each other vertically, one end (lower end) of the handle 5 is connected to the motor housing 4, and the other end (upper end) of the handle 5 is connected to the intermediate housing 3. The handle 5, the intermediate housing 3, and the motor housing 4 are connected to each other via a vibration isolation mechanism.
シリンダハウジング2の内部には、円筒形のシリンダ10及びリテーナスリーブ11が収容されている。シリンダ10及びリテーナスリーブ11は同心であり、リテーナスリーブ11の一部はシリンダハウジング2の先端から突出している。シリンダ10及びリテーナスリーブ11は相対回転不能に係合しており、シリンダ10に回転力が伝達されると、シリンダ10及びリテーナスリーブ11が中心軸を回転軸として一体回転する。また、不図示のビットの一部がリテーナスリーブ11に挿入される。リテーナスリーブ11に挿入されたビットは、リテーナスリーブ11に対して、回転方向には移動不能、かつ、軸方向には所定範囲で移動可能に係合する。よって、シリンダ10及びリテーナスリーブ11が回転すると、ビットに回転力が伝達され、ビットが回転する。また、ビットに打撃力が伝達されると、ビットは軸方向に所定範囲で往復動する。シリンダ10,リテーナスリーブ11及びビットの動きの詳細については後述する。 A cylindrical cylinder 10 and a retainer sleeve 11 are accommodated in the cylinder housing 2. The cylinder 10 and the retainer sleeve 11 are concentric, and a part of the retainer sleeve 11 protrudes from the tip of the cylinder housing 2. The cylinder 10 and the retainer sleeve 11 are engaged so as not to rotate relative to each other. When a rotational force is transmitted to the cylinder 10, the cylinder 10 and the retainer sleeve 11 rotate integrally with the central axis as a rotation axis. A part of the bit (not shown) is inserted into the retainer sleeve 11. The bit inserted into the retainer sleeve 11 engages with the retainer sleeve 11 so as not to move in the rotational direction and to move within a predetermined range in the axial direction. Therefore, when the cylinder 10 and the retainer sleeve 11 rotate, the rotational force is transmitted to the bit, and the bit rotates. Further, when the impact force is transmitted to the bit, the bit reciprocates within a predetermined range in the axial direction. Details of the movement of the cylinder 10, the retainer sleeve 11, and the bit will be described later.
シリンダ10内にはピストン20及び打撃子21が往復動可能に収容されている。また、シリンダ10とリテーナスリーブ11とに跨って中間子22が往復動可能に収容されている。これらピストン20,打撃子21及び中間子22は、シリンダ10の後方から前方に向かってこの順で一列に並んでいる。さらに、シリンダ10内であってピストン20と打撃子21との間には空気室23が設けられている。 A piston 20 and a striker 21 are accommodated in the cylinder 10 so as to be able to reciprocate. Further, the intermediate element 22 is accommodated so as to be able to reciprocate across the cylinder 10 and the retainer sleeve 11. The piston 20, the striker 21 and the intermediate element 22 are arranged in a line in this order from the rear to the front of the cylinder 10. Further, an air chamber 23 is provided in the cylinder 10 between the piston 20 and the striker 21.
モータハウジング4内には、動力源であるモータ30が収容されている。モータ30は、インナーロータ型のブラシレスモータであって、筒形状のステータ31と、ステータ31の内側に配置されたロータ32と、ロータ32の内側に配置された出力軸33と、を有する。出力軸33はロータ32に固定されており、ロータ32を貫通して上下に伸びている。出力軸33の中心軸とシリンダ10及びリテーナスリーブ11の中心軸とは直交している。 A motor 30 as a power source is accommodated in the motor housing 4. The motor 30 is an inner rotor type brushless motor, and includes a cylindrical stator 31, a rotor 32 disposed inside the stator 31, and an output shaft 33 disposed inside the rotor 32. The output shaft 33 is fixed to the rotor 32 and extends vertically through the rotor 32. The central axis of the output shaft 33 and the central axes of the cylinder 10 and the retainer sleeve 11 are orthogonal to each other.
ロータ32から突出している出力軸33の上部は、モータハウジング4と中間ハウジング3との間の隔壁を貫通して中間ハウジング3の内側に進入している。中間ハウジング3内に突出している出力軸33の上端にはピニオンギヤ34が設けられている。 The upper part of the output shaft 33 protruding from the rotor 32 penetrates the partition wall between the motor housing 4 and the intermediate housing 3 and enters the inside of the intermediate housing 3. A pinion gear 34 is provided at the upper end of the output shaft 33 protruding into the intermediate housing 3.
ロータ32には、ステータ31よりも図示上方に位置するファン35が一体回転するよう取付けられている。ファン35は図4に示すように、複数の羽根36を有する構成をしており、ブラシレスモータが正回転する状態、すなわちロータ32が正回転する際には、ファン35は図示反時計回り方向に回転する。羽根36は、その形状が、径方向外側に向かうに従って放射方向に対して徐々に時計回り方向に離間する傾斜形状を有しており、ロータ32が正回転する際に、効果的にモータハウジング4内にファン風を発生させる。 A fan 35 located above the stator 31 is attached to the rotor 32 so as to rotate integrally. As shown in FIG. 4, the fan 35 has a plurality of blades 36. When the brushless motor rotates normally, that is, when the rotor 32 rotates normally, the fan 35 rotates in the counterclockwise direction shown in the figure. Rotate. The blade 36 has an inclined shape in which the blade shape gradually separates in the clockwise direction with respect to the radial direction as it goes radially outward, and the motor housing 4 is effectively effective when the rotor 32 rotates forward. A fan wind is generated inside.
ファン35が回転することにより発生するファン風は、モータハウジング4下側からモータハウジング4内に流入し、ロータ32とステータ31周辺を通り、ファン35の径方向外側から外部に排出される。また、ファン風は後述する制御基板100付近も通過して、ファン35の内側まで流れ、ファン35の径方向外側から外部に排出される流れも有する。 The fan wind generated by the rotation of the fan 35 flows into the motor housing 4 from the lower side of the motor housing 4, passes through the periphery of the rotor 32 and the stator 31, and is discharged to the outside from the radially outer side of the fan 35. Further, the fan wind also passes through the vicinity of the control board 100 described later, flows to the inside of the fan 35, and also flows to the outside from the radially outer side of the fan 35.
このように、ファン35が回転することによって発生するファン風によって、ブラシレスモータ30及びブラシレスモータ30の駆動を制御する制御基板100が冷却される。 As described above, the fanless air generated by the rotation of the fan 35 cools the brushless motor 30 and the control board 100 that controls the driving of the brushless motor 30.
ファン35は、ロータ32が逆回転する際にも、ファン風を発生させるが、上述したように、羽根36が正回転時に効果的にファン風を発生させる形状をしており、ロータ32が逆回転する際には、ファン風の流れが逆になりモータハウジング4下側からモータハウジング4内のファン風が排出される、または、ファン風の流れ方向は維持されたままファン風の流量が低下される。 The fan 35 generates a fan wind even when the rotor 32 rotates in the reverse direction. However, as described above, the fan 35 has a shape that effectively generates the fan wind during the normal rotation, and the rotor 32 is reversed. When rotating, the fan air flow is reversed and the fan air in the motor housing 4 is discharged from the lower side of the motor housing 4, or the fan air flow rate decreases while the fan air flow direction is maintained. Is done.
中間ハウジング3内であって、出力軸33の近傍には、第1駆動軸40が回転自在に配置され、第1駆動軸40の近傍には第2駆動軸50が回転自在に配置されている。これら出力軸33,第1駆動軸40及び第2駆動軸50は互いに平行である。 In the intermediate housing 3, the first drive shaft 40 is rotatably disposed in the vicinity of the output shaft 33, and the second drive shaft 50 is rotatably disposed in the vicinity of the first drive shaft 40. . The output shaft 33, the first drive shaft 40, and the second drive shaft 50 are parallel to each other.
第1駆動軸40の下部にはピニオンギヤ34と噛合う第1ギヤ41が設けられており、第1駆動軸40の上部には偏心ピン42が設けられおり、この偏心ピン42がコンロッド43を介してピストン20に連結されている。 A first gear 41 that meshes with the pinion gear 34 is provided at the lower portion of the first drive shaft 40, and an eccentric pin 42 is provided at the upper portion of the first drive shaft 40, and the eccentric pin 42 is connected via a connecting rod 43. Are connected to the piston 20.
ピニオンギヤ34及び第1ギヤ41の歯部は、図5、図6に示すように、出力軸33、第1駆動軸40に対して傾斜する形状をしている。このように、歯部を傾斜形状とすることにより、歯部同士の接触面積を大きくすることができ、ピニオンギヤ34及び第1ギヤ41の長寿命化を図っている。 The teeth of the pinion gear 34 and the first gear 41 are inclined with respect to the output shaft 33 and the first drive shaft 40 as shown in FIGS. Thus, by making the tooth part into the inclined shape, the contact area between the tooth parts can be increased, and the life of the pinion gear 34 and the first gear 41 is extended.
図5に示すように、ブラシレスモータ30が正回転、すなわちロータ32が正回転する際には、ピニオンギヤ34の歯部と第1ギヤ41の歯部との係合によって、ピニオンギヤ34を有する出力軸33には、図示点線矢印で示すように上側に荷重が働くこととなり、図6に示すように第1ギヤ41及び第1駆動軸40には反対方向の図示点線矢印で示すように下側に荷重が働くこととなる。図5、図6の実線矢印はロータ32が正回転、逆回転した際のピニオンギヤ34、第1ギヤ41の回転方向を示し、点線矢印はロータ32が正回転、逆回転した際に働く荷重の方向を示す。 As shown in FIG. 5, when the brushless motor 30 is rotated forward, that is, when the rotor 32 is rotated forward, the output shaft having the pinion gear 34 is engaged by the engagement of the tooth portion of the pinion gear 34 and the tooth portion of the first gear 41. 33, the load acts on the upper side as shown by the dotted arrow in the figure, and the first gear 41 and the first drive shaft 40 are on the lower side as shown by the dotted arrow in the opposite direction as shown in FIG. The load will work. 5 and 6 indicate the rotation direction of the pinion gear 34 and the first gear 41 when the rotor 32 rotates forward and backward, and the dotted arrow indicates the load acting when the rotor 32 rotates forward and reverse. Indicates direction.
ロータ32が逆回転する際には、正回転時とは逆に、出力軸33には下側、第1ギヤ41及び第1駆動軸40には上側の荷重が働くこととなる。 When the rotor 32 rotates in the reverse direction, the load on the lower side is applied to the output shaft 33 and the upper load is applied to the first gear 41 and the first drive shaft 40, contrary to the case of normal rotation.
第2駆動軸50の下部には第1ギヤ41と噛合う第2ギヤ51が設けられており、第2駆動軸50の上部にはベベルギヤ52が設けられており、このベベルギヤ52がシリンダの周囲に配置されているリングギヤ53と噛合っている。リングギヤ53は滑り軸受(メタル)を介してシリンダ10の外周面に装着されており、シリンダ10に対して自由に回転する。 A second gear 51 that meshes with the first gear 41 is provided at the lower portion of the second drive shaft 50, and a bevel gear 52 is provided at the upper portion of the second drive shaft 50. The bevel gear 52 is disposed around the cylinder. Is engaged with a ring gear 53 disposed on the surface. The ring gear 53 is mounted on the outer peripheral surface of the cylinder 10 via a sliding bearing (metal) and rotates freely with respect to the cylinder 10.
シリンダ10の外周面には、リングギヤ53に加えてスリーブ54が設けられている。スリーブ54は、シリンダ10と一体回転し、かつ、単独でシリンダ10の軸方向に往復スライドする。スリーブ54はスプリング55によってリングギヤ53に近接する方向に常に付勢されている。 In addition to the ring gear 53, a sleeve 54 is provided on the outer peripheral surface of the cylinder 10. The sleeve 54 rotates integrally with the cylinder 10 and slides back and forth in the axial direction of the cylinder 10 alone. The sleeve 54 is always biased by the spring 55 in the direction approaching the ring gear 53.
中間ハウジング3の上面にはモード切替ダイヤル60が設けられている。モード切替ダイヤル60の回転操作によってハンマモードとハンマドリルモードとが切り替えられる。換言すれば、モード切替ダイヤル60の回転操作によって、ビットに打撃力のみが伝達される動力伝達経路と、ビットに打撃力及び回転力が伝達される動力伝達経路と、が選択的に形成される。動力伝達経路の詳細については後述する。 A mode switching dial 60 is provided on the upper surface of the intermediate housing 3. The hammer mode and the hammer drill mode are switched by rotating the mode switching dial 60. In other words, a rotational transmission operation of the mode switching dial 60 selectively forms a power transmission path for transmitting only the striking force to the bit and a power transmission path for transmitting the striking force and the rotational force to the bit. . Details of the power transmission path will be described later.
図1に示されているモード切替ダイヤル60を第1方向に180度回転させると、図2に示されるように、操作アーム61がシリンダ10の軸方向前方に移動する。すると、前進する操作アーム61によってスリーブ54が押され、スリーブ54がスプリングの付勢に抗して前方にスライドする。この結果、リングギヤ53とスリーブ54との係合が解除される。このようにしてリングギヤ53とスリーブ54との係合が解除されると、シリンダ10への回転力の伝達が遮断される。 When the mode switching dial 60 shown in FIG. 1 is rotated 180 degrees in the first direction, the operation arm 61 moves forward in the axial direction of the cylinder 10 as shown in FIG. Then, the sleeve 54 is pushed by the operating arm 61 that moves forward, and the sleeve 54 slides forward against the bias of the spring. As a result, the engagement between the ring gear 53 and the sleeve 54 is released. When the engagement between the ring gear 53 and the sleeve 54 is released in this way, the transmission of the rotational force to the cylinder 10 is interrupted.
一方、図2に示されているモード切替ダイヤル60を第2方向に180度回転させると、図1に示されるように操作アーム61が後退する。すると、操作アーム61とスリーブ54との接触が解除され、スリーブ54がスプリングの付勢によって後方にスライドする。この結果、リングギヤ53とスリーブ54とが係合する。このようにしてリングギヤ53とスリーブ54とが係合すると、シリンダ10に回転力が伝達される。 On the other hand, when the mode switching dial 60 shown in FIG. 2 is rotated 180 degrees in the second direction, the operation arm 61 moves backward as shown in FIG. Then, the contact between the operation arm 61 and the sleeve 54 is released, and the sleeve 54 slides backward by the bias of the spring. As a result, the ring gear 53 and the sleeve 54 are engaged. When the ring gear 53 and the sleeve 54 are engaged in this manner, a rotational force is transmitted to the cylinder 10.
図1,図2に示されるように、ハンドル5には作業者によって操作されるトリガレバー70と、作業者によって操作される回転方向切替ボタン80とが設けられている。回転方向切替ボタン80が、本発明の回転方向切替手段に相当する。また、ハンドル5の内部には、トリガレバー70の操作に基づいてオン・オフされるトリガスイッチ71が設けられている。回転方向切替ボタン80には、回転方向切替ボタン80によってブラシレスモータ30の回転方向が逆回転となっている際に、点灯する点灯部81(本実施形態ではLED)が内蔵されている。さらに、ハンドル5には、速度設定ボタンや複数のLEDを含む操作パネル90も設けられている。操作パネル90上の速度設定ボタンが押されると、その回数に応じてブラシレスモータ30の速度が段階的に切り替わる。また、設定された速度に応じて点灯するLEDの数が変化し、設定された速度が報知される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the handle 5 is provided with a trigger lever 70 operated by an operator and a rotation direction switching button 80 operated by the operator. The rotation direction switching button 80 corresponds to the rotation direction switching means of the present invention. In addition, a trigger switch 71 that is turned on / off based on an operation of the trigger lever 70 is provided inside the handle 5. The rotation direction switching button 80 incorporates a lighting unit 81 (LED in the present embodiment) that is lit when the rotation direction of the brushless motor 30 is reversed by the rotation direction switching button 80. Further, the handle 5 is also provided with an operation panel 90 including a speed setting button and a plurality of LEDs. When the speed setting button on the operation panel 90 is pressed, the speed of the brushless motor 30 is switched stepwise according to the number of times. In addition, the number of LEDs that are lit changes according to the set speed, and the set speed is notified.
次に、ハンマドリル1における動力伝達経路について説明する。図1,図2に示されるブラシレスモータ30が作動すると、出力軸33の回転がピニオンギヤ34及び第1ギヤ41を介して第1駆動軸40に伝達され、第1駆動軸40が回転する。また、出力軸33の回転がピニオンギヤ34,第1ギヤ41及び第2ギヤ51を介して第2駆動軸50に伝達され、第2駆動軸50が回転する。 Next, the power transmission path in the hammer drill 1 will be described. When the brushless motor 30 shown in FIGS. 1 and 2 operates, the rotation of the output shaft 33 is transmitted to the first drive shaft 40 via the pinion gear 34 and the first gear 41, and the first drive shaft 40 rotates. The rotation of the output shaft 33 is transmitted to the second drive shaft 50 via the pinion gear 34, the first gear 41, and the second gear 51, and the second drive shaft 50 rotates.
第1駆動軸40が回転すると、第1駆動軸40の上端に設けられている偏心ピン42が第1駆動軸40の中心軸を回転軸として回転する。すなわち、第1駆動軸40の中心軸の周囲を偏心ピン42が旋回する。この結果、コンロッド43を介して偏心ピン42と連結されているピストン20がシリンダ10内で往復動する。ピストン20が打撃子21から離反する方向に移動すると、つまりピストン20が後退すると、空気室23内の圧力が低下し、打撃子21が後退する。一方、ピストン20が打撃子21に近接する方向に移動すると、つまりピストン20が前進すると、空気室23内の圧力が上昇し、打撃子21が前進する。打撃子21が前進すると、該打撃子21によって中間子22が打撃され、中間子22によってビット(不図示)が打撃される。このようにしてビットに断続的に打撃力が伝達される。 When the first drive shaft 40 rotates, the eccentric pin 42 provided at the upper end of the first drive shaft 40 rotates with the central axis of the first drive shaft 40 as the rotation axis. That is, the eccentric pin 42 turns around the central axis of the first drive shaft 40. As a result, the piston 20 connected to the eccentric pin 42 via the connecting rod 43 reciprocates in the cylinder 10. When the piston 20 moves in a direction away from the striker 21, that is, when the piston 20 moves backward, the pressure in the air chamber 23 decreases and the striker 21 moves backward. On the other hand, when the piston 20 moves in the direction approaching the striker 21, that is, when the piston 20 moves forward, the pressure in the air chamber 23 rises and the striker 21 moves forward. When the striker 21 moves forward, the intermediate piece 22 is hit by the striker 21 and a bit (not shown) is hit by the intermediate piece 22. In this way, the striking force is intermittently transmitted to the bit.
第2駆動軸50が回転すると、第2駆動軸50の上端に設けられているベベルギヤ52が回転し、ベベルギヤ52と噛合っているリングギヤ53が回転する。このとき、モード切替ダイヤル60の回転操作によってハンマモードが選択されていると、すなわち、図2に示されるように、リングギヤ53とスリーブ54との係合が解除されていると、リングギヤ53の回転はシリンダ10に伝達されず、リングギヤ53はシリンダ10上で空転する。よって、ビットに回転力は伝達されず、打撃力のみが伝達される。 When the second drive shaft 50 rotates, the bevel gear 52 provided at the upper end of the second drive shaft 50 rotates, and the ring gear 53 engaged with the bevel gear 52 rotates. At this time, if the hammer mode is selected by rotating the mode switching dial 60, that is, as shown in FIG. 2, if the engagement between the ring gear 53 and the sleeve 54 is released, the rotation of the ring gear 53 is performed. Is not transmitted to the cylinder 10, and the ring gear 53 idles on the cylinder 10. Therefore, the rotational force is not transmitted to the bit, and only the striking force is transmitted.
一方、モード切替ダイヤル60の回転操作によってハンマドリルモードが選択されていると、すなわち、図1に示されるように、リングギヤ53とスリーブ54とが係合していると、リングギヤ53の回転がスリーブ54を介してシリンダ10に伝達され、シリンダ10及びリテーナスリーブ11が一体回転する。よって、リテーナスリーブ11に保持されているビットには、断続的に打撃力が伝達され、かつ、連続的に回転力が伝達される。 On the other hand, when the hammer drill mode is selected by rotating the mode switching dial 60, that is, as shown in FIG. 1, when the ring gear 53 and the sleeve 54 are engaged, the ring gear 53 is rotated. The cylinder 10 and the retainer sleeve 11 rotate integrally. Therefore, the impact force is intermittently transmitted to the bit held by the retainer sleeve 11 and the rotational force is continuously transmitted.
次に、本実施形態に係るハンマドリル1が備える各種回路やブラシレスモータ30の回路構成などについて図3を参照しながら説明する。図1,図2に示されるように、ブラシレスモータ30とハンドル5との間に制御基板100が設けられている。図3に示されるように、上記ブラシレスモータ30,トリガスイッチ71,回転方向切替ボタン80,点灯部81,操作パネル90等は制御基板100と電気的に接続されている。また、制御基板100には、後述するスイッチング回路102,整流回路103,力率改善回路104,コントローラ106等を含むモータ制御ユニット105が搭載されている。 Next, various circuits included in the hammer drill 1 according to the present embodiment, the circuit configuration of the brushless motor 30, and the like will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, a control board 100 is provided between the brushless motor 30 and the handle 5. As shown in FIG. 3, the brushless motor 30, the trigger switch 71, the rotation direction switching button 80, the lighting unit 81, the operation panel 90 and the like are electrically connected to the control board 100. In addition, a motor control unit 105 including a switching circuit 102, a rectifier circuit 103, a power factor correction circuit 104, a controller 106, and the like, which will be described later, is mounted on the control board 100.
図3に示されるように、ブラシレスモータ30(図1,図2)のステータ31は、U相,V相,W相に対応するコイルU1,V1,W1を備えている。一方、ブラシレスモータ30のロータ32(図1,図2)には、極性が異なる2種類の永久磁石が4つ設けられている。これら4つの永久磁石は、ロータ32の回転方向に沿って等間隔で配置されている。図3に示されるように、ロータ32の近傍には3つの磁気センサS1,S2,S3が配置されている。これら磁気センサS1,S2,S3は、ロータ32の回転に伴う磁力変化を検出して電気信号をロータ位置検出回路101に出力する。本実施形態における磁気センサS1,S2,S3にはホール素子が用いられている。 As shown in FIG. 3, the stator 31 of the brushless motor 30 (FIGS. 1 and 2) includes coils U1, V1, and W1 corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. On the other hand, the rotor 32 (FIGS. 1 and 2) of the brushless motor 30 is provided with four types of two permanent magnets having different polarities. These four permanent magnets are arranged at equal intervals along the rotation direction of the rotor 32. As shown in FIG. 3, in the vicinity of the rotor 32, three magnetic sensors S1, S2, S3 are arranged. These magnetic sensors S 1, S 2, S 3 detect a change in magnetic force accompanying the rotation of the rotor 32 and output an electrical signal to the rotor position detection circuit 101. Hall elements are used for the magnetic sensors S1, S2, and S3 in the present embodiment.
図3に示されるスイッチング回路102は、ステータ31のコイルU1,V1,W1への通電を制御する。スイッチング回路102の手前には、交流電流を直流電流に変換する整流回路103と、整流回路103から出力される直流電流の電圧を昇圧してスイッチング回路102に供給する力率改善回路104と、が配置されている。整流回路103は、4つのダイオード素子が互いに接続されたブリッジ回路である。力率改善回路104は、電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタに対してPWM(Pulse Width Modulation)制御信号を出力する集積回路と、コンデンサと、を有し、スイッチング回路102において発生する高周波電流を制限値以下に抑制する。 The switching circuit 102 shown in FIG. 3 controls energization to the coils U1, V1, W1 of the stator 31. In front of the switching circuit 102, there are a rectifier circuit 103 that converts alternating current into direct current, and a power factor improvement circuit 104 that boosts the voltage of the direct current output from the rectifier circuit 103 and supplies the boosted voltage to the switching circuit 102. Has been placed. The rectifier circuit 103 is a bridge circuit in which four diode elements are connected to each other. The power factor correction circuit 104 includes a field effect transistor, an integrated circuit that outputs a PWM (Pulse Width Modulation) control signal to the field effect transistor, and a capacitor, and limits the high-frequency current generated in the switching circuit 102. Suppress below the value.
スイッチング回路102は、3相フルブリッジインバータ回路であり、並列接続された2つのスイッチング素子Tr1,Tr2と、並列接続された2つのスイッチング素子Tr3,Tr4と、並列接続された2つのスイッチング素子Tr5,Tr6と、を有する。それぞれのスイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)である。スイッチング素子Tr1,Tr2はコイルU1に接続され、コイルU1に供給される電流を制御する。スイッチング素子Tr3,Tr4はコイルVIに接続され、コイルV1に供給される電流を制御する。スイッチング素子Tr5,Tr6はコイルWIに接続され、コイルW1に供給される電流を制御する。 The switching circuit 102 is a three-phase full-bridge inverter circuit, and includes two switching elements Tr1 and Tr2 connected in parallel, two switching elements Tr3 and Tr4 connected in parallel, and two switching elements Tr5 and 5 connected in parallel. Tr6. Each switching element is an insulated gate bipolar transistor (IGBT). The switching elements Tr1 and Tr2 are connected to the coil U1 and control the current supplied to the coil U1. The switching elements Tr3 and Tr4 are connected to the coil VI and control the current supplied to the coil V1. The switching elements Tr5 and Tr6 are connected to the coil WI and control the current supplied to the coil W1.
スイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5は、力率改善回路104の正極側出力端子に接続されており、スイッチング素子Tr2,Tr4,Tr6は、力率改善回路104の負極側出力端子に接続されている。すなわち、スイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5はハイサイド側であり、スイッチング素子Tr2,Tr4,Tr6はローサイド側である。 The switching elements Tr1, Tr3, Tr5 are connected to the positive output terminal of the power factor correction circuit 104, and the switching elements Tr2, Tr4, Tr6 are connected to the negative output terminal of the power factor improvement circuit 104. That is, the switching elements Tr1, Tr3, Tr5 are on the high side, and the switching elements Tr2, Tr4, Tr6 are on the low side.
尚、本実施形態では、コイルU1,V1,W1がスター結線されている。しかし、コイルU1,V1,W1の結線方式はスター結線に限られず、例えば、デルタ結線であってもよい。 In the present embodiment, the coils U1, V1, W1 are star-connected. However, the connection method of the coils U1, V1, and W1 is not limited to star connection, and may be, for example, delta connection.
図3に示されているモータ制御ユニット105は、制御部としてのコントローラ106と、制御信号出力回路107と、ロータ位置検出回路101と、モータ回転数検出回路108と、を含んでいる。コントローラ106は、ブラシレスモータ30を制御するための信号を演算し、出力する。コントローラ106から出力される制御信号は、制御信号出力回路107を経てスイッチング回路102に入力される。ロータ位置検出回路101は、磁気センサS1,S2,S3から出力される電気信号に基づいてロータ32(図1,図2)の回転位置を検出し、ロータ32の回転位置を示す信号を出力する。ロータ位置検出回路101から出力される位置検出信号は、コントローラ106及びモータ回転数検出回路108に入力される。モータ回転数検出回路108は、ロータ32の回転数つまりモータ回転数を検出し、モータ回転数を示す信号を出力する。モータ回転数検出回路108から出力される回転数検出信号は、コントローラ106に入力される。コントローラ106は、モータ回転数が目標回転数に維持されるように、回転数検出信号に基づくフィードバック制御を実行する。 The motor control unit 105 shown in FIG. 3 includes a controller 106 as a control unit, a control signal output circuit 107, a rotor position detection circuit 101, and a motor rotation speed detection circuit 108. The controller 106 calculates and outputs a signal for controlling the brushless motor 30. A control signal output from the controller 106 is input to the switching circuit 102 via the control signal output circuit 107. The rotor position detection circuit 101 detects the rotational position of the rotor 32 (FIGS. 1 and 2) based on the electrical signals output from the magnetic sensors S1, S2, and S3, and outputs a signal indicating the rotational position of the rotor 32. . A position detection signal output from the rotor position detection circuit 101 is input to the controller 106 and the motor rotation speed detection circuit 108. The motor rotation speed detection circuit 108 detects the rotation speed of the rotor 32, that is, the motor rotation speed, and outputs a signal indicating the motor rotation speed. A rotation speed detection signal output from the motor rotation speed detection circuit 108 is input to the controller 106. The controller 106 performs feedback control based on the rotation speed detection signal so that the motor rotation speed is maintained at the target rotation speed.
図3に示されるコントローラ106には、図1,図2に示されるトリガレバー70の操作に伴ってトリガスイッチ71から出力されるオン信号及びオフ信号が入力される。図1,図2に示されるトリガレバー70が作業者によって操作されると、その操作に応じてトリガスイッチ71からオン信号又はオフ信号が出力される。具体的には、トリガレバー70が引かれるとトリガスイッチ71からオン信号が出力され、トリガレバー70の引きが解除されるとトリガスイッチ71からオフ信号が出力され、又はオン信号の出力が停止される。コントローラ106は、トリガスイッチ71から出力されたオン信号を受信すると、トリガスイッチ71がオンされたと判断する。一方、コントローラ106は、トリガスイッチ71から出力されたオフ信号を受信するか、又はオン信号の受信が途絶えると、トリガスイッチ71がオフされたと判断する。 The controller 106 shown in FIG. 3 receives an ON signal and an OFF signal output from the trigger switch 71 in accordance with the operation of the trigger lever 70 shown in FIGS. When the trigger lever 70 shown in FIGS. 1 and 2 is operated by an operator, an on signal or an off signal is output from the trigger switch 71 according to the operation. Specifically, when the trigger lever 70 is pulled, an on signal is output from the trigger switch 71, and when the trigger lever 70 is released, an off signal is output from the trigger switch 71, or the output of the on signal is stopped. The When the controller 106 receives the ON signal output from the trigger switch 71, the controller 106 determines that the trigger switch 71 is turned ON. On the other hand, the controller 106 determines that the trigger switch 71 is turned off when the off signal output from the trigger switch 71 is received or the reception of the on signal is interrupted.
図3に示されるコントローラ106には、図1,図2に示される回転方向切替ボタン80から出力される回転方向切替信号が入力される。本実施形態における回転方向切替ボタン80は、操作される度に信号を出力(送信)するタクタイルスイッチである。よって、図3に示されるコントローラ106には、回転方向切替ボタン80が操作される度に回転方向切替信号が入力される。言い換えれば、コントローラ106は、回転方向切替ボタン80が押される度に回転方向切替信号を受信する。 The rotation direction switching signal output from the rotation direction switching button 80 shown in FIGS. 1 and 2 is input to the controller 106 shown in FIG. The rotation direction switching button 80 in the present embodiment is a tactile switch that outputs (transmits) a signal each time it is operated. Therefore, a rotation direction switching signal is input to the controller 106 shown in FIG. 3 every time the rotation direction switching button 80 is operated. In other words, the controller 106 receives a rotation direction switching signal every time the rotation direction switching button 80 is pressed.
再び図1,図2を参照する。中間ハウジング3には、モード検出部としてのセンサ62が設けられている。このセンサ62は、モード切替ダイヤル60が所定位置に回転操作されると電気信号(モード検出信号)を出力(送信)する。センサ62から出力されたモード検出信号は、図3に示されるコントローラ106に入力される。図1,図2に示されるモード切替ダイヤル60には永久磁石60aが内蔵されている。モード切替ダイヤル60が図2に示される位置に回転操作されると、つまりハンマモードが選択されると、モード切替ダイヤル60に内蔵されている永久磁石60aがセンサ62の近傍(本実施形態では、センサ62の真上)に位置する。すると、永久磁石60aの磁力がセンサ62によって検出され、センサ62からモード検出信号が出力される。一方、モード切替ダイヤル60が図1に示される位置に回転操作されると、つまりハンマドリルモードが選択されると、モード切替ダイヤル60に内蔵されている永久磁石60aがセンサ62から離反する。すると、永久磁石60aの磁力がセンサ62によって検出されなくなり、センサ62からのモード検出信号の出力が途絶える。よって、図3に示されるコントローラ106は、モード検出信号の入力の有無によって、選択されている動作モードがハンマモードであるか否かを判別することができる。
(第1の制御フロー)
次に、図3に示されるコントローラ106によって実行されるブラシレスモータ30の制御(オン・オフ制御)の一例について主に図1、2、3、7を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、ブラシレスモータ30を“モータ30”と略称する。
Reference is again made to FIGS. The intermediate housing 3 is provided with a sensor 62 as a mode detection unit. The sensor 62 outputs (transmits) an electrical signal (mode detection signal) when the mode switching dial 60 is rotated to a predetermined position. The mode detection signal output from the sensor 62 is input to the controller 106 shown in FIG. The mode switching dial 60 shown in FIGS. 1 and 2 includes a permanent magnet 60a. When the mode switching dial 60 is rotated to the position shown in FIG. 2, that is, when the hammer mode is selected, the permanent magnet 60a built in the mode switching dial 60 is located near the sensor 62 (in this embodiment, Located just above the sensor 62). Then, the magnetic force of the permanent magnet 60a is detected by the sensor 62, and a mode detection signal is output from the sensor 62. On the other hand, when the mode switching dial 60 is rotated to the position shown in FIG. 1, that is, when the hammer drill mode is selected, the permanent magnet 60 a built in the mode switching dial 60 is separated from the sensor 62. Then, the magnetic force of the permanent magnet 60a is not detected by the sensor 62, and the output of the mode detection signal from the sensor 62 is interrupted. Therefore, the controller 106 shown in FIG. 3 can determine whether or not the selected operation mode is the hammer mode based on whether or not the mode detection signal is input.
(First control flow)
Next, an example of control (on / off control) of the brushless motor 30 executed by the controller 106 shown in FIG. 3 will be described with reference mainly to FIGS. In the following description, the brushless motor 30 is abbreviated as “motor 30”.
電源ケーブルが電源に接続されると、コントローラ106による制御が開始される。コントローラ106は、まずモータ30の回転方向を正回転にセットする(S1)。次いで、回転方向切替ボタン80が操作されたか否か、すなわち回転方向切替ボタン80から切替信号を受信したか否かを判断する(S2)。回転方向切替ボタン80から切替信号を受信していなければ、トリガスイッチ71がオンされているか否かを判別する(S3)。すなわち、トリガレバー70(図1,図2)が引かれているか否かを判別する。 When the power cable is connected to the power source, control by the controller 106 is started. First, the controller 106 sets the rotation direction of the motor 30 to the normal rotation (S1). Next, it is determined whether or not the rotation direction switching button 80 has been operated, that is, whether or not a switching signal has been received from the rotation direction switching button 80 (S2). If no switching signal is received from the rotation direction switching button 80, it is determined whether or not the trigger switch 71 is turned on (S3). That is, it is determined whether or not the trigger lever 70 (FIGS. 1 and 2) is pulled.
トリガスイッチ71がオンされている場合(S3:Yes)、コントローラ106は、モータ30をオンする(S4)。 When the trigger switch 71 is turned on (S3: Yes), the controller 106 turns on the motor 30 (S4).
トリガスイッチ71がオンされていない場合(S3:No)、コントローラ106は、ステップS2、S3を繰り返し、この間に、回転方向切替ボタン80が操作され切替信号を受信すると(S2:Yes)、コントローラ106は、回転方向を逆回転にセットし(S4)、LED81を点灯させる(S5)。 When the trigger switch 71 is not turned on (S3: No), the controller 106 repeats steps S2 and S3. During this time, when the rotation direction switching button 80 is operated and a switching signal is received (S2: Yes), the controller 106 Sets the rotation direction to reverse rotation (S4) and turns on the LED 81 (S5).
トリガスイッチ71がオンされると(S3:Yes)、モータ30をオンし(S6)、モータ30の回転方向が正回転である場合(S7:Yes)、操作パネル90上の速度設定ボタンによって設定された速度に応じて図8に示すように目標回転数を設定し、コントローラ106は目標回転数でロータ32が回転するよう定速度制御を行う(S8)。この速度制御を、トリガスイッチ71がオフされるまで継続し(S9:Yes)、トリガスイッチ71がオフされると(S9:No)、モータ30をオフする(S10)。この後、再びステップS2で回転方向切替ボタン80が操作されるか否かを判断する。 When the trigger switch 71 is turned on (S3: Yes), the motor 30 is turned on (S6). When the rotation direction of the motor 30 is normal rotation (S7: Yes), the speed setting button on the operation panel 90 is used. The target rotational speed is set as shown in FIG. 8 according to the speed thus set, and the controller 106 performs constant speed control so that the rotor 32 rotates at the target rotational speed (S8). This speed control is continued until the trigger switch 71 is turned off (S9: Yes). When the trigger switch 71 is turned off (S9: No), the motor 30 is turned off (S10). Thereafter, it is determined again in step S2 whether or not the rotation direction switching button 80 is operated.
トリガスイッチ71がオンされ(S3:Yes)、モータ30をオンし(S6)、モータ30の回転方向が逆回転である場合(S7:No)、通電時間のカウントをスタートし(S11)、速度設定ボタンによって設定された速度に応じて図8に示すように目標回転数を設定し、コントローラ106は目標回転数でロータ32が回転するよう定速度制御を行う(S12)。逆回転での作業状態が、10秒以上継続する前に(S13:No)、トリガスイッチ71がオフされると(S14:No)、モータ30をオフし(S15)、通電時間のカウントを終了し(S16)、LED81をオフし(S17)、更に回転方向を正回転にセットする(S18)。この後、再びステップS2で回転方向切替ボタン80が操作されるか否かを判断する。 When the trigger switch 71 is turned on (S3: Yes), the motor 30 is turned on (S6), and when the rotation direction of the motor 30 is reverse (S7: No), energization time counting is started (S11), and the speed The target rotational speed is set as shown in FIG. 8 according to the speed set by the setting button, and the controller 106 performs constant speed control so that the rotor 32 rotates at the target rotational speed (S12). If the trigger switch 71 is turned off (S14: No) before the work state in the reverse rotation continues for 10 seconds or longer (S13: No), the motor 30 is turned off (S15), and the energization time count is finished. Then, the LED 81 is turned off (S17), and the rotation direction is set to the normal rotation (S18). Thereafter, it is determined again in step S2 whether or not the rotation direction switching button 80 is operated.
逆回転での作業状態が10秒以上継続したと判断した時には(S13:Yes)、LED81を点滅させる(S19)。その後、逆回転での作業状態が15秒以上継続したか否か判断し(S20)、15秒以上継続したと判断した場合には(S20:Yes)、モータ30をオフして(S21)、トリガスイッチ71がオン状態を維持する間、LED81の点滅を維持する。ステップS22で、トリガスイッチ71がオフされたと判断すると、ステップS16に移行し、通電時間のカウントを終了し、その後LED81をオフし(S17)、更に回転方向を正回転にセットする(S18)。 When it is determined that the work state in the reverse rotation has continued for 10 seconds or longer (S13: Yes), the LED 81 is blinked (S19). Thereafter, it is determined whether or not the work state in the reverse rotation has continued for 15 seconds or more (S20). If it is determined that the work state has continued for 15 seconds or more (S20: Yes), the motor 30 is turned off (S21), While the trigger switch 71 is kept on, the LED 81 is kept blinking. If it is determined in step S22 that the trigger switch 71 has been turned off, the process proceeds to step S16, the energization time is counted, the LED 81 is then turned off (S17), and the rotation direction is further set to normal rotation (S18).
図1〜図7に示す往復動工具では、次の特徴、効果がある。
(1)逆回転が設定されていること並びに逆回転での作業中は、LED81を点灯させることで、作業者に逆回転する状態にあること、逆回転で駆動していることを認識させることができ、無用に逆回転状態で作業が行われることが抑制できる。
The reciprocating tool shown in FIGS. 1 to 7 has the following characteristics and effects.
(1) When reverse rotation is set and during work in reverse rotation, the LED 81 is turned on so that the operator can recognize that it is in reverse rotation and that it is driven in reverse rotation. It is possible to prevent the work from being performed unnecessarily in the reverse rotation state.
なお、LED81に代わって他の点灯手段であっても良く、音、振動などで作業者に報知する構造であっても良い。
(2)基本的には、モータ30を正回転させた作業が行われる往復動工具において、正回転を基準にファン35を設計することで、ファン35の小型化などを図ることができるが、この構成において、ファン35を逆回転させる状態では、ファン35による冷却効果が低くなる。従って逆回転状態では、モータ30の回転数を正回転時よりも小さく制限してモータの駆動エネルギーを小さくする制限モードとなることで、発熱量が高い高速回転での駆動が避けられ、無用にファン35を大型化することや工具自体の耐熱性向上などを考慮しなくとも良くなる。
In addition, it may replace with LED81 and may be another lighting means, and the structure which alert | reports to an operator by a sound, a vibration, etc. may be sufficient.
(2) Basically, in the reciprocating tool in which the operation of rotating the motor 30 in the forward direction is performed, the fan 35 can be designed on the basis of the forward rotation, so that the fan 35 can be downsized. In this configuration, when the fan 35 is rotated in the reverse direction, the cooling effect by the fan 35 is reduced. Therefore, in the reverse rotation state, the motor 30 can be driven at a high speed with a large amount of heat generated by limiting the number of rotations of the motor 30 to be smaller than that in the normal rotation to reduce the drive energy of the motor. There is no need to consider increasing the size of the fan 35 or improving the heat resistance of the tool itself.
なお、上記実施形態では、目標回転数を制限する構成としたが、例えば固定のDutyでモータ30の回転を制御する制御方法で、逆回転状態では、正回転時よりもDutyを制限する構成であっても良く、スイッチング素子の導通角を制限する構成でも良い。
(3)ギヤの歯部を軸に対して傾斜させることで、歯部同士の接触面積を大きくしてギヤの寿命を向上させた構成とした場合、ギヤ及びギヤと一体の軸又はギヤを受ける軸には軸方向の荷重が加わることになり、正逆回転可能な往復動工具の場合には、両方向の荷重を考慮した設計とする必要があるが、過度に逆回転を意識した設計、例えば、軸を受ける軸受の耐荷重を両側とも強固にする必要などがなく、設計の自由度が増す。
(4)モータ30の効率を向上させる目的で、機械的な進角構造を採用することがある。ブラシレスモータ30を搭載した上記実施形態においては、スイッチング回路のスイッチングのタイミングを制御することで進角制御が可能であるが、タイミングを制御せずとも、ロータ32と磁気センサS1〜S3の位置を僅かにずらすことで機械的な進角構造とすることができる。ブラシ付のモータを搭載した構造においては、ブラシの取付け角度を僅かにずらすことで機械的な進角構造とすることができる。このような機械的な進角構造は通常、正回転でモータ30の効率が向上するよう設計されており、逆回転では一転効率が低下してしまうものである。本発明では、このような機械的な進角構造を採用した往復動工具において、効率の悪い逆回転状態での継続作業やより効率の悪くなる高速回転での作業を制限することができ、製品の長寿命化を図ることができる。
(5)逆回転での作業終了後は、自動的に回転方向を正回転にセットし直す制御とすることで、逆回転の作業が連続的に行われることが防止できる。なお、これに併せ、逆回転する状態にあること、逆回転で駆動していることを点灯部が報知する構成とすることにより、作業者が回転方向を誤認することも抑制できる。
(6)回転方向切替ボタン80の操作により、回転方向の切替えを許容する期間をトリガスイッチ71がオフされている期間、すなわちトリガレバー70が操作されていないときのみとすることで、作業中に不意に回転方向切替ボタン80が操作されて不意に回転が切替わることを抑制し、作業に支障をきたしたり、製品寿命が低下するなどの不具合を抑制できる。
(7)所定時間以上継続して逆転作業が行われた際に、点灯部が点滅して、警告することで、逆転作業状態が継続して行われ、製品寿命などに問題が生じることを抑制できる。
(第2の制御フロー)
次に、図3に示されるコントローラ106によって実行されるブラシレスモータ30の制御(オン・オフ制御)の他の一例について主に図1,2,3,9を参照しながら説明する。
In the above embodiment, the target rotational speed is limited. However, for example, in a control method for controlling the rotation of the motor 30 with a fixed duty, the duty is more limited in the reverse rotation state than in the normal rotation. There may be a configuration in which the conduction angle of the switching element is limited.
(3) When the gear tooth portion is inclined with respect to the shaft to increase the contact area between the tooth portions to improve the life of the gear, the gear and the shaft integral with the gear or the gear are received. An axial load is applied to the shaft, and in the case of a reciprocating tool that can rotate forward and reverse, it is necessary to design in consideration of the load in both directions. There is no need to increase the load resistance of the bearing that receives the shaft on both sides, increasing the degree of freedom in design.
(4) For the purpose of improving the efficiency of the motor 30, a mechanical advance structure may be employed. In the embodiment in which the brushless motor 30 is mounted, the advance angle control is possible by controlling the switching timing of the switching circuit. However, the positions of the rotor 32 and the magnetic sensors S1 to S3 can be controlled without controlling the timing. A mechanical advance structure can be obtained by slightly shifting. In a structure in which a motor with a brush is mounted, a mechanical advance structure can be obtained by slightly shifting the mounting angle of the brush. Such a mechanical advance structure is usually designed so that the efficiency of the motor 30 is improved by forward rotation, and the rotation efficiency is lowered by reverse rotation. In the present invention, in a reciprocating tool adopting such a mechanical advance structure, it is possible to limit continuous work in a reverse rotation state with low efficiency and work at high speed rotation with lower efficiency, It is possible to extend the service life.
(5) After the operation in the reverse rotation is completed, the reverse rotation operation can be prevented from being continuously performed by automatically setting the rotation direction to the normal rotation. In addition to this, it is possible to prevent the operator from misidentifying the rotation direction by adopting a configuration in which the lighting unit notifies that the vehicle is in the reverse rotation state and is driven in the reverse rotation.
(6) By operating the rotation direction switching button 80, the period during which the rotation direction is switched is set to the period when the trigger switch 71 is turned off, that is, only when the trigger lever 70 is not operated. It is possible to prevent the rotation direction switching button 80 from being operated unexpectedly and to prevent the rotation from being switched unexpectedly, thereby preventing problems such as troubles in work and a reduction in product life.
(7) When the reverse rotation work is performed continuously for a predetermined time or longer, the lighting part blinks and warns, so that the reverse rotation work state is continuously performed and problems such as product life are suppressed. it can.
(Second control flow)
Next, another example of the control (on / off control) of the brushless motor 30 executed by the controller 106 shown in FIG. 3 will be described with reference mainly to FIGS.
電源ケーブルが電源に接続されると、コントローラ106による制御が開始される。コントローラ106は、トリガレバー70が引かれて、トリガスイッチ71がオンされているか否かを判別する(S1)。トリガスイッチ71がオンされると(S1:Yes)、コントローラ106は、モータ30の回転方向が正回転であるか否かを判断し(S2)、正回転である場合(S2:Yes)、モータ30をオンし(S3)、図8に示すような正回転の回転数制御を行う(S4)。トリガスイッチ71がオンである場合、S2〜S5を繰り返し、トリガスイッチ71がオフされると(S5:No)、モータ30をオフする(S6)。 When the power cable is connected to the power source, control by the controller 106 is started. The controller 106 determines whether or not the trigger lever 70 is pulled and the trigger switch 71 is turned on (S1). When the trigger switch 71 is turned on (S1: Yes), the controller 106 determines whether or not the rotation direction of the motor 30 is normal rotation (S2), and if it is normal rotation (S2: Yes), the motor 30 is turned on (S3), and the rotational speed control of the forward rotation as shown in FIG. When the trigger switch 71 is on, S2 to S5 are repeated, and when the trigger switch 71 is turned off (S5: No), the motor 30 is turned off (S6).
ステップ2において、モータ30の回転方向が逆回転であると判断した場合(S2:No)、次いでハンマモードであるか否かを判断する(S7)。ハンマモードではなくハンマドリルモードであると判断した場合には(S7:No)、モータ30をオンし(S8)、図8に示すような逆回転の回転数制御を行い、LED81を点灯させる(S10)。トリガスイッチ71がオンである場合、S2,S7〜S11を繰り返し、トリガスイッチ71がオフされると(S11:No)、モータ30をオフし(S12)、LED81をオフする(S13)。 In Step 2, when it is determined that the rotation direction of the motor 30 is reverse rotation (S2: No), it is then determined whether or not the hammer mode is set (S7). When it is determined that the hammer drill mode is selected instead of the hammer mode (S7: No), the motor 30 is turned on (S8), the reverse rotation speed control as shown in FIG. 8 is performed, and the LED 81 is lit (S10). ). When the trigger switch 71 is on, steps S2 and S7 to S11 are repeated. When the trigger switch 71 is turned off (S11: No), the motor 30 is turned off (S12), and the LED 81 is turned off (S13).
ステップS7において、ハンマモードと判断した場合には、モータ30を起動させずに、LED81を点滅させる(S14)。このLED81の点滅は、トリガスイッチ71がオフされるまで継続する(S15)。 When it is determined in step S7 that the hammer mode is selected, the LED 81 is blinked without starting the motor 30 (S14). The blinking of the LED 81 continues until the trigger switch 71 is turned off (S15).
図9に示す制御方法を搭載した往復動工具では、次の特徴、効果がある。 The reciprocating tool equipped with the control method shown in FIG. 9 has the following characteristics and effects.
先端工具が往復動作のみを行うハンマモードにおいては、モータ30を正転で駆動しても、逆転で駆動しても作業者は先端工具を見てモータ30の回転方向を認識することができない。本実施形態においては、このようなハンマモードにおいては、トリガスイッチ71がオンされたとしてもモータ30を駆動させない、すなわちモータ30を駆動させるエネルギーをゼロとする制限モードとなることで、モータ30が逆転した状態で往復動工具が動作することを防止することができ、製品の長寿命化を図ることができる。また、LED81を点滅させることで、製品の故障などではなく、異常状態と判別してモータ30が駆動しない状態を作業者に報知することで、回転方向の切替えを作業者に促すことができる。 In the hammer mode in which the tip tool only reciprocates, the operator cannot recognize the rotation direction of the motor 30 by looking at the tip tool, regardless of whether the motor 30 is driven forward or reversely. In the present embodiment, in such a hammer mode, even if the trigger switch 71 is turned on, the motor 30 is not driven, that is, the motor 30 is in a limit mode in which the energy for driving the motor 30 is zero. It is possible to prevent the reciprocating tool from operating in the reverse state, and to extend the life of the product. Further, by blinking the LED 81, it is possible to prompt the operator to switch the rotation direction by notifying the worker that the motor 30 is not driven by determining that the state is abnormal, not a product failure or the like.
なお、ハンマモード時に逆回転状態で、モータ30を超低速で駆動させるよう制限するものとしても良い。 Note that the motor 30 may be limited to be driven at an ultra-low speed in the reverse rotation state in the hammer mode.
また、モータ30をブラシレスモータ30の代わりにブラシ付モータとすると共に、回転方向切替ボタン80の代わりにモータへの通電回路を切替える切替スイッチを設けた構成としても良く、このような構成の場合には、トリガレバー70を操作した際に、コントローラ106の制御にかかわらずモータ30に正逆回転方向の電力が供給される構成となる。このような構成では、実際にモータが駆動した後に電流の方向を確認してステップS2における回転方向の判断を行うこととなり、逆転状態で且つハンマモードであると判断した後にモータをオフする制御となる。なお、上記したモータへの通電回路を切替える切替スイッチは、正回転位置、逆回転位置の状態を維持する構成である。
(第3の制御フロー)
次に、第2の制御フローの変形例である第3実施形態について図10を参照しながら説明する。
Further, the motor 30 may be a brush motor instead of the brushless motor 30 and may be provided with a changeover switch for changing over the energization circuit to the motor instead of the rotation direction changeover button 80. When the trigger lever 70 is operated, the electric power in the forward / reverse rotation direction is supplied to the motor 30 regardless of the control of the controller 106. In such a configuration, after the motor is actually driven, the direction of the current is confirmed and the rotation direction is determined in step S2, and the motor is turned off after it is determined that the motor is in the reverse rotation state and the hammer mode. Become. Note that the changeover switch for switching the energization circuit to the motor is configured to maintain the state of the forward rotation position and the reverse rotation position.
(Third control flow)
Next, a third embodiment, which is a modification of the second control flow, will be described with reference to FIG.
図9の実施形態との相違点は、ハンマモードが選択され、且つ逆回転が選択されている状態で、トリガレバー70が操作された際の制御である。 The difference from the embodiment of FIG. 9 is the control when the trigger lever 70 is operated in the state where the hammer mode is selected and the reverse rotation is selected.
本実施形態では、逆回転が選択されており、ステップS7においてハンマモードであると判別された際に(S7:Yes)、回転方向の選択状況にかかわらず正回転でモータを駆動する(S3,S4)。 In the present embodiment, when reverse rotation is selected and it is determined in step S7 that the hammer mode is selected (S7: Yes), the motor is driven in the normal rotation regardless of the selection state of the rotation direction (S3, S3). S4).
このような制御とすることにより、ハンマモードにおいて、確実にモータ30を逆転させず、且つトリガレバー70の再操作を必要としない、作業性の良い往復動工具とすることができる。 By adopting such control, it is possible to provide a reciprocating tool with good workability that does not reliably reverse the motor 30 and does not require re-operation of the trigger lever 70 in the hammer mode.
本実施形態は、制御部であるコントローラ106がスイッチング素子のスイッチングを切替えることで、モータ30を駆動する構成をしたブラシレスモータ30を搭載した往復動工具であるために、容易に実現できるものであり、トリガレバー70を操作した際に、コントローラ106の制御にかかわらずモータ30に正逆回転方向の電力が供給される構成であるブラシ付モータでは実現が難しいものである。 The present embodiment is a reciprocating tool equipped with the brushless motor 30 configured to drive the motor 30 by switching the switching of the switching element by the controller 106 as a control unit, and therefore can be easily realized. When the trigger lever 70 is operated, it is difficult to realize with a brushed motor that is configured to supply electric power in the forward / reverse rotation direction to the motor 30 regardless of the control of the controller 106.
本発明は上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、本発明は、偏心カム等によってモータの回転運動がピストンの往復運動に変換される往復動工具にも適用可能であり、モータの回転力を先端工具に伝達し、先端工具が往復運動を行うハンマ、ジグソー、セーバソー、バリカンなどの往復動工具に適用可能である。特に、ジグソー、セーバソー、バリカンなどの切断工具において、正回転での作業時に先端工具が食い込んだ状態になったのを解除する目的で逆回転させる機能を設けた往復動工具に最適である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the present invention can be applied to a reciprocating tool in which the rotational motion of the motor is converted into the reciprocating motion of the piston by an eccentric cam or the like, and the rotational force of the motor is transmitted to the tip tool, and the tip tool performs the reciprocating motion. It can be applied to reciprocating tools such as hammers, jigsaws, saversaws and clippers. In particular, in a cutting tool such as a jigsaw, saver saw, clipper, etc., it is most suitable for a reciprocating tool provided with a function of reversely rotating for the purpose of releasing the state that the tip tool has been bitten during the forward rotation.
1 ハンマドリル
2 シリンダハウジング
3 中間ハウジング
4 モータハウジング
5 ハンドル
10 シリンダ
20 ピストン
30 ブラシレスモータ(モータ)
60 モード切替ダイヤル
62 センサ
70 トリガレバー
71 メインスイッチ
80 回転方向切替ボタン
81 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hammer drill 2 Cylinder housing 3 Intermediate housing 4 Motor housing 5 Handle 10 Cylinder 20 Piston 30 Brushless motor (motor)
60 Mode switching dial 62 Sensor 70 Trigger lever 71 Main switch 80 Rotation direction switching button 81 LED
Claims (10)
前記モータの回転力が伝達され、往復動可能な先端工具と、
前記モータの駆動を制御する制御部と、
前記モータをオン・オフさせるために作業者が操作するトリガと、
前記モータの回転方向を正回転、逆回転に切替えるために作業者が操作する回転方向切替手段と、を備えた往復動工具であって、
前記制御部は、前記モータの回転方向が逆回転に設定されている場合には、前記モータを制限モードで制御することを特徴とする往復動工具。 A motor,
A tip tool to which the rotational force of the motor is transmitted and reciprocally movable;
A control unit for controlling the driving of the motor;
A trigger operated by an operator to turn on and off the motor;
A reciprocating tool comprising rotation direction switching means operated by an operator to switch the rotation direction of the motor to forward rotation and reverse rotation,
The reciprocating tool, wherein the control unit controls the motor in a restriction mode when the rotation direction of the motor is set to reverse rotation.
前記制御部は、前記制限モードにおいて、前記ハンマモードである場合に、前記ドリルモード又は前記ハンマドリルモードである場合と異なる制限を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の往復動工具。 A hammer mode for transmitting the rotational force of the motor as a striking force to the tip tool and reciprocating the tip tool, and a drill for transmitting the rotational force of the motor as a rotational force to the tip tool and rotating at least the tip tool A configuration capable of switching to at least two operation modes of a mode or a hammer drill mode;
The said control part performs the restriction | limiting different from the case where it is the said drill mode or the said hammer drill mode, when it is the said hammer mode in the said restriction | limiting mode. Reciprocating tool.
前記ファンは、前記モータが正回転する場合の冷却性能が、逆回転する場合の冷却性能よりも優れている形状を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の往復動工具。 A fan that rotates by rotation of the motor and generates cooling air that cools the motor;
The reciprocating motion according to any one of claims 1 to 8, wherein the fan has a shape in which a cooling performance when the motor rotates forward is superior to a cooling performance when the motor rotates reversely. tool.
スイチング素子を備え、前記スイッチング素子のスイッチング動作を行うことにより、電力を前記ブラシレスモータに供給するインバータ回路を備え、
前記制御部は、前記スイッチング動作を制御することを特徴とする請求項1〜9記載の往復動工具。
The motor is a brushless motor;
A switching element, and an inverter circuit that supplies power to the brushless motor by performing a switching operation of the switching element;
The reciprocating tool according to claim 1, wherein the control unit controls the switching operation.
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