JP2018069405A - 動力工具 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば回転打撃機構を備えたねじ締め機では、モータ軸線方向の振動が発生する等、電力の一部がねじ締め作業に直接寄与せず、エネルギー損失を生ずる。本発明では、ねじ締め機等の動力工具のエネルギー効率を高めることを目的とする。【解決手段】電磁誘導の原理を利用した電力回生機構３０を備えた動力工具１とする。電力回生機構３０は、外周に回生コイル３３を巻き回した円筒形の回生ケース３１に移動体（磁石）３２を移動可能に収容した構成とする。回生ケース３１の端部には、Ｎ極とＳ極の固定磁石３４Ｎ，３４Ｓが固定されている。固定磁石３４Ｎ，３４Ｓの吸引、反発力を受けて磁石３２が移動することにより回生コイル３３に電流が流れ、これを電力として回生することができる。【選択図】図４

Description

この発明は、例えばねじ締め作業に用いられるねじ締め機等の動力工具に関する。

下記の特許文献には、例えば建築現場等で用いるインパクト式のねじ締め機に関する技術が開示されている。このねじ締め機は、ねじ締め込み方向に打撃を与えるためのインパクト機構を内装するもので、強固なねじ締めを迅速に行うことができる。インパクト機構は、電動モータを駆動源として作動する。電動モータは、例えばバッテリパックを電源として作動する。

特開２０１４−１１３６６４号公報

上記例示したインパクト式のねじ締め機等の電動工具、あるいは電動工具に限らず圧縮エア駆動式の打ち込み工具等を含む動力工具については、ねじ締め方向の回転動力や打ち込み方向の打撃力に寄与しない振動が発生して、エネルギー効率低下の原因となっている。

本発明は、動力工具の出力以外の主として振動等に浪費されるエネルギーを少なくすることにより当該動力工具のエネルギー効率を高めることを目的とする。

上記の課題は、以下の各発明により解決される。第１の発明は、磁石とコイルとの相対移動によりコイルに電流を発生させて電力を回生する電力回生機構を備えた動力工具である。

第１の発明によれば、動力工具の振動等により磁石がコイルの内周側を相対移動すると、コイルに電流が発生する（電磁誘導）。コイルに発生した電流を照明具等の電源として利用することにより電源のエネルギー効率（浪費された電力の回生）を高めることができる。

第２の発明は、第１の発明において、出力軸線回りに間欠的に打撃を与える回転打撃機構を備えた動力工具である。

第２の発明によれば、回転打撃機構により発生する振動により磁石を相対移動させてコイルに電流を発生させることができる。この場合、磁石の移動方向ひいてはコイルの配置については、回転打撃方向に揃えることが望ましい。これにより磁石を効率よく相対移動させてコイルに効率よく電流を発生させることができる。

第３の発明は、第２の発明において、回転打撃機構の周囲を覆うハンマケースを備えた動力工具である。第３の発明では、ハンマケースに電力回生機構を備えた構成となっている。

第３の発明によれば、振動源としての回転打撃機構に接近させて電力回生機構が配置されることから、振動減衰の影響を極力回避しつつ磁石を効率よく相対移動させてコイルに電流を発生させることができる。

第４の発明は、第２の発明において、回転打撃機構の周囲を覆うハンマケースを備えた動力工具である。第４の発明では、ハンマケースの径方向外側に電力回生機構を備えた構成となっている。

第４の発明によれば、ハンマケースの近傍に電力回生機構を設けることで磁石を効率よく相対移動させてコイルに電流を発生させることができる。また、ハンマーケースに電力回生機構を取り付けるための取り付け部を設けることなく、従来のハンマーケース及び回転打撃機構を用いることができる。ここで、ハンマケースの「径方向外側」とは、ハンマケースの軸線方向全長の範囲内においてその側方の意味で用いており、径方向に一部オーバーラップする（径方向で見て重なる）状態を含む意味で用いている。

第５の発明は、第２の発明において、駆動源としての電動モータを備え、電動モータの径方向外側に電力回生機構を備えた動力工具である。

第５の発明によれば、ハンマケースよりも小径である電動モータの周囲（径方向外側）に電力回生機構を配置することにより、当該動力工具の径方向のコンパクト化を図ることができる。ここで、電動モータの「径方向外側」とは、電動モータの軸線方向全長の範囲内においてその側部若しくは側方の意味で用いており、径方向に一部オーバーラップする（径方向で見て重なる）状態を含む意味で用いている。

第６の発明は、第１〜第５の何れか一つの発明において、磁石はコイルの内周側を軸線方向に相対移動する構成とした動力工具である。

第６の発明によれば、コイルに効率よく電流を発生させて回生効率を高めることができる。

第７の発明は、制振用コイルと、磁石と、制振用コイルに電力供給して磁石を、振動方向とは逆方向に移動させる制御部を有する制振機構を備えた動力工具である。

第７の発明によれば、制御部により制振用コイルに電力が供給されることにより、磁石が振動方向とは逆方向に移動して振動が吸収（制振）される。磁石が振動方向とは逆方向に移動して制振がなされることにより、当該動力工具の作業性（使い勝手）を高めることができる。第６の発明では、制振用コイルに電流が流れることにより発生する電磁力により、磁石が軸線方向に変位する現象（電磁誘導）が利用される。振動方向に合わせて制振用コイルに供給される電流の流れる方向を制御部により適切に制御することにより、磁石を振動方向とは逆方向に変位させることができる。

第８の発明は、第７の発明において、制振用コイルに加えて電力回生用コイルを備え、制振用コイルに電流を流して磁石を振動方向とは逆に移動させるとともに、当該磁石の移動により電力回生用コイルに電流を発生させる構成とした動力工具である。

第８の発明によれば、電力回生機能と制振機能を併せ持たった動力工具とすることができる。制振用コイルに電力供給して発生する電磁石により磁石を当該動力工具の振動方向とは逆方向に移動させて当該動力工具の振動を吸収する（制振機能）とともに、当該磁石の移動により電力回生用コイルに電流が発生して、駆動力に直接寄与せず浪費された電力（エネルギー）が回生される（電力回生機能）。

本発明の実施形態に係る動力工具の全体斜視図である。本図では、動力工具の一例として充電式のインパクトドライバが示されている。 動力工具の工具本体部の縦断面図である。 第１実施形態に係る電力回生機構の側面図である。 第１実施形態に係る電力回生機構の縦断面図である。 第２実施形態に係る電力回生機構の動作状態を示す側面図である。本図では、移動体が中立位置に位置する状態を示している。 第２実施形態に係る電力回生機構の動作状態を示す側面図である。本図では、移動体が前側へ移動する状態を示している。 第２実施形態に係る電力回生機構の動作状態を示す側面図である。本図では、移動体が後側へ移動する状態を示している。 工具本体部の縦断面図であって、第２実施形態に係る制振機構について、ハンマ位置検知用の磁気センサ及びその周辺の断面図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１に示すように本実施形態では、動力工具１の一例として、充電式のインパクトドライバ（ねじ締め工具）を例示する。この動力工具１は、駆動源としての電動モータを内装した工具本体部２と、工具本体部２の側部から下方へ延びるグリップ部３と、グリップ部３の下部に側方へ張り出すように設けられた電源部４を備えている。電源部４の下面側にスライド取り付け形式のバッテリパック５が取り付けられている。使用者は動力工具１の後ろ側に位置して片手でグリップ部３を把持して当該動力工具１を用いることができる。部材及び構成の左右方向についてはグリップ部３を把持した使用者を基準にして用いる。

工具本体部２の詳細が図２に示されている。工具本体部２は、概ね円筒形の本体ケース１０を備えている。本体ケース１０の後面側は、後部ケース１１で塞がれている。後部ケース１１は２本のねじ１１ａによって本体ケース１０の後面側を塞ぐ状態にねじ止めされている。本体ケース１０内には、後ろ側から順に駆動源としての電動モータ２０、減速ギヤ列２１、回転打撃機構２２が内装されている。電動モータ２０はモータ軸線Ｊ方向（前後方向）にコンパクトで出力が大きなＤＣブラシレスモータが用いられている。電動モータ２０は、本体ケース１０側に固定された固定子２０ａと、固定子２０ａの内周側に回転自在に支持された回転子２０ｂを備えている。固定子２０ａの前面にセンサ基板２０ｃが結合されている。センサ基板２０ｃの後面側に取り付けた磁気センサにより回転子２０ｂの回転位置が検出される。回転子２０ｂを回転自在に支持するモータ軸２０ｄの後部側には冷却ファン２０ｅが取り付けられている。

モータ軸２０ｄの前部に駆動ギヤ２１ａが取り付けられている。減速ギヤ列２１は遊星歯車列で、駆動ギヤ２１ａはその太陽ギヤに該当する。駆動ギヤ２１ａには２つの遊星ギヤ２１ｂが噛み合わされている。２つの遊星ギヤ２１ｂは、インターナルギヤ２１ｃに噛み合わされている。２つの遊星ギヤ２１ｂを回転支持するキャリア２１ｄは、軸受１３を介してモータ軸と同軸で回転可能に支持されている。軸受１３は、アルミニウム鋳物製のハンマケース１２の後部を閉塞するケース蓋１６に保持されている。ケース蓋１６は、ハンマケース１２の後部開口に設けた雌ねじ部にねじ結合されて一体化されている。インターナルギヤ２１ｃは、ハンマケース１２とケース蓋１６との間でモータ軸線Ｊ方向に挟み込まれて固定されている。ハンマケース１２とケース蓋１６は、本体ケース１０の前部側に同軸に結合されている。

キャリア２１ｄの前面中心には、駆動軸２２ａが同軸かつ一体に設けられている。駆動軸２２ａを介して減速ギヤ列２１の前側に回転打撃機構２２が連結されている。駆動軸２２ａ上にはハンマ２２ｂが軸方向移動かつ軸回りに回転可能に支持されている。ハンマ２２ｂとキャリア２１ｄとの間に圧縮ばね２２ｃが介装されている。圧縮ばね２２ｃによりハンマ２２ｂは前方へ付勢されている。図では省略されているが駆動軸２２ａの外周面とハンマ２２ｂの内周面との間には、カム溝と鋼球が介装されている。カム溝は駆動軸２２ａの外周面に軸線（モータ軸線Ｊ）に対して傾斜する方向に沿って設けられている。このカム溝内に一つの鋼球が転動可能に嵌め込まれている。カム溝内を変位する鋼球により、ハンマ２２ｂは駆動軸２２ａ上を軸線方向（モータ軸線Ｊ方向）に変位しつつ軸線回りに回転する。ハンマ２２ｂの前側にアンビル２２ｄが駆動軸２２ａと同軸かつ相対回転可能に支持されている。アンビル２２ｄには、径方向に張り出す係合アームが設けられている。

ハンマ２２ｂが駆動軸２２ａ上を進退しつつ回転することによりアンビル２２ｄがねじ締め方向に間欠的に打撃される。アンビル２２ｄの前面中心に、出力軸２３が同軸かつ一体に設けられている。出力軸２３は軸受２４を介してハンマケース１２の前部に回転可能に支持されている。出力軸２３の前部は、ハンマケース１２の前部から前方へ突き出されている。出力軸２３の前面には、ねじ締めビット２６を差し込むためのビット装着孔２３ａが設けられている。ビット装着孔２３ａの周囲であって出力軸２３の突き出し部分にビット脱着用の操作スリーブ２５が設けられている。

電動モータ２０の回転動力が減速ギヤ列２１で減速されて回転打撃機構２２の駆動軸２２ａに伝達される。ねじ締め抵抗が小さきねじ締め初期の段階では、ハンマ２２ｂとアンビル２２ｄが駆動軸２２ａに噛み合って一体で回転して、駆動軸２２ａの回転動力が出力軸２３にそのまま出力される。ねじ締め抵抗が大きくなったねじ締め最終段階では、出力軸２３に大きな外部トルク（ねじ締め抵抗）が付加されるため、ハンマ２２ｂが圧縮ばね２２ｃに抗して駆動軸２２ａ上を進退しつつアンビル２２ｄをねじ締め方向に間欠的に打撃する。アンビル２２ｄがねじ締め方向に間欠的に打撃されることにより、強固なねじ締め（増し締め）がなされる。

ハンマケース１２の外面であって、本体ケース１０の前部から張り出す範囲には、樹脂製のハンマケースカバー１４が装着されている。ハンマケースカバー１４の前部は、衝撃吸収用のゴム製のバンパ１５が装着されている。

グリップ部３は、使用者が当該動力工具１を使用する際に把持する部分であり、図１に示すようにその前面上部には使用者が指先で引き操作するトリガ形式のスイッチレバー６が設けられている。このスイッチレバー６を引き操作するとグリップ部３内に収容したメインスイッチがオンして駆動源としての電動モータ２０が起動する。スイッチレバー６の上側には、照明具７が配置されている。照明具７の光は、ねじ締めビット２６の先端部に向けられている。この照明具７が点灯してねじ締め部位が明るく照らされることにより、暗所等でのねじ締め作業を効率よく行うことができる。

グリップ部３の下部には、当該動力工具１の電源としてのバッテリパック５を装着するための電源部４が設けられている。この電源部４は、グリップ部３の下部から主として前方（図１において右側）へ張り出す状態に設けられている。この電源部４の下面側にバッテリパック５が装着される。電源部４の上面には、当該動力工具１の動作状態（例えば打撃力の切り替え状態、動作モード等）を視覚的に報知するための表示部８が設けられている。表示部８には、上記照明具７を点灯、消灯するための照明スイッチ８ａやモード切替スイッチが設けられており、操作パネルとしても機能する。

電源部４の下面に対してバッテリパック５を前側から後ろ側へスライドさせることにより当該バッテリパック５を電源部４に取り付けることができる。バッテリパック５は、出力（公称）電圧１８Ｖ仕様のリチウムイオンバッテリで、取り外して別途用意した充電器で充電することにより繰り返し使用することができる。

電源部４には、電源回路及び電動モータの動作を制御するための制御回路を含むコントローラ９が内装されている。コントローラ９は、底浅のケースに制御基板を収容して樹脂モールドしたもので、概ね矩形平板形状を有している。電源部４の張り出し方向に、その面方向を沿わせた水平姿勢でコントローラ９が収容されている。図では示されていないが、コントローラ９の制御基板には、蓄電用のコンデンサが搭載されている。

工具本体部２の右側部であって電動モータ２０の側方には、電力回生機構３０が設けられている。電力回生機構３０は、電磁誘導の原理を利用して電力を発生（回生）する機能を有している。図３及び図４に本実施形態の電力回生機構３０が示されている。電力回生機構３０は、樹脂製で円筒形の回生ケース３１と、回生ケース３１内で軸線方向（モータ軸線Ｊ方向）に平行移動可能に収容された移動体３２と、回生ケース３１の外面に巻き回された回生コイル３３を備えている。

図３に示すように回生ケース３１は、その軸線方向をモータ軸線Ｊ方向（前後方向）に一致させた状態で本体ケース１０の右側部に埋め込まれている。回生ケース３１の両端側はそれぞれキャップ３１ａで塞がれている。回生ケース３１の後側には、磁石のＮ極（固定磁石３４Ｎ）が固定されている。回生ケース３１の前側には、磁石のＳ極（固定磁石３４Ｓ）が固定されている。移動体３２は、それぞれ円板形を有する磁石のＮ極とＳ極を相互に結合した円柱体形状を有している。移動体３２のＮ極側３２Ｎは、後側（固定磁石３４Ｎ側）に向けられている。移動体３２のＳ極側３２Ｓは、前側（固定磁石３４Ｓ側）に向けられている。

回生コイル３３は、回生ケース３１の軸線方向中央において外周面に５回程度巻き回されている。回生コイル３３の前側の接続部３３ａと後側の接続部３３ｂは、リード線を経て後述するＡＣ／ＤＣ変換回路に接続されている。回生コイル３３に発生した電流は、ＡＣ／ＤＣ変換回路により交流から直流に変換される。直流に変換された後に、前記照明具７に電力として供給される。

グリップ部３を把持してスイッチレバー６を引き操作すると、電動モータ２０が起動して出力軸２３がねじ締め方向に回転する。ねじ締めが進行して出力軸２３にねじ締め抵抗が負荷されると、ハンマ２２ｂが圧縮ばね２２ｃに抗して後退する。ハンマ２２ｂが後退してアンビル２２ｄに対する係合状態が解除されると、ハンマ２２ｂは圧縮ばね２２ｃの付勢力により前進しつつねじ締め方向に回転してアンビル２２ｄがねじ締め方向に打撃される。このことから、回転打撃機構２２による打撃動作では、ハンマ２２ｂがモータ軸線Ｊ方向に進退することによる同方向の振動が発生する。

回転打撃動作に伴うモータ軸線Ｊ方向の振動により、電力回生機構３０において移動体３２が前後に移動する。移動体３２のＮ極側３２Ｎが後側の固定磁石３４Ｎに対向し、Ｓ極側３２Ｓが前側の固定磁石３４Ｓに対向して配置されている。このため、回転打撃動作に伴うモータ軸線Ｊ方向の振動により、移動体３２は固定磁石３４Ｎ及び固定磁石３４Ｓの反発を受けて前後に往復動する。

こうして移動体３２が回生コイル３３の内周側をモータ軸線Ｊ方向（前後方向）に往復動することにより、回生コイル３３に電流が流れる（電磁誘導）。回生コイル３３に発生した電流は、その前側の接続部３３ａと後側の接続部３３ｂにリード線を経て接続された照明具７に電力として供給される。このように電力回生機構３０における電磁誘導により回生コイル３３に発生した電流が照明具７に電力として供給され、これにより照明具７が点灯してねじ締め部位が明るく照らされる。

電磁誘導により回生コイル３３に発生した電流は、交流を直流に変換する変換回路（ＡＣ／ＤＣ変換回路）により直流電流に変換された後に、照明具７に電力として供給される。変換回路は、電源部４に収容したコントローラ９の制御回路に含まれている。電力回生装置３０により回生された電力は、変換回路で直流に変換された後、一旦コンデンサに蓄電される。コンデンサは、コントローラ９に設けられていてよい。

ねじ締め最終段階において回転打撃機構２２の動作により当該動力工具１にモータ軸線Ｊ方向の振動が発生する。係るモータ軸線Ｊ方向の振動は、ねじ締め方向の回転打撃力に直接寄与しない無駄なエネルギー消費と捉えることができる。本実施形態の電力回生機構３０によれば、ねじ締めに直接寄与せずモータ軸線Ｊ方向の振動に消費されるエネルギー（電力）を回生して照明具７を点灯させるエネルギーとして有効活用することができる。このことから、電力回生機構３０により、当該動力工具１のエネルギー効率（省エネ効果）を高めることができる。

以上説明した電力回生機構３０では、回生した電力を照明具７の電力として用いる構成を例示したが、照明具７に代えて若しくは加えて例えば表示パネルや警報音等のその他の電気デバイスの電力として利用する構成としてもよい。

また、本体ケース１０の右側部に電力回生機構３０を配置する構成を例示したが、右側部に代えて若しくは加えて左側部や上部であって、当該本体ケース１０の周囲複数個所にに同様の電力回生機構３０を配置する構成としてもよい。さらに、本体ケース１０に限らず、ハンマケース１２あるいはグリップ部３や電源部４に電力回生機構を配置することもできる。また、工具本体部２の右側部であって電動モータ２０の側方に、電力回生機構３０を配置した構成を例示したが、工具本体部２の内部であって電動モータ２０と回転打撃機構２２との間に電力回生機構を組み込む構成としてもよい。

また、モータ軸線Ｊ方向の振動により移動体３２を移動させて電力を回生する構成を例示したが、モータ軸線Ｊ回りの振動であって例えばハンマ２２ｂによる回転打撃動作によるモータ軸線Ｊ回りの振動により移動体を移動させて電力を回生する構成としてもよい。

さらに、円筒形の回生ケース３１に移動体３２を収容したユニット形の電力回生機構３０を例示したが、例えばハンマ２２ｂの外面複数個所に移動体（Ｎ極とＳ極）を取り付け、ハンマケース１２の内面にコイルを配置して、ハンマ２２ｂのモータ軸線Ｊ方向の進退動作（回転打撃動作）によりコイルに電流を発生させて電力を回生する構成とすることもできる。

また、回生コイル３３の内周側に移動体３２を配置する構成に限らず、回生コイルの側方（外周側）に移動体を配置して軸線方向に移動させることにより、回生コイルに電流を発生させて回生する構成としてもよい。

さらに、回生電力を蓄電するためのコンデンサとしては、コントローラ９のコンデンサを用いる構成とする他、例えばグリップ部３に別途専用かつ大容量のコンデンサを内装する構成としてもよい。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路についても、コントローラ９の制御基板に含める構成とする他、グリップ部３等に当該変換回路を有する専用の制御基板を内装する構成としてもよい。

以上例示した第１実施形態の電力回生機構３０は、モータ軸線Ｊ方向の振動により電力を回生する機能のみを備えるものであるが、以下説明する第２実施形態の電力回生機構４０は、振動エネルギーを電力に回生する機能に加えて、当該動力工具１の振動を吸収する機能（制振機構５０）を併せ持った構成となっている。

図５〜図７に示すように、第２実施形態の電力回生機構４０は、樹脂製円筒形の回生ケース４１に、移動体４３をモータ軸線Ｊ方向に移動可能に内装した構成を備えている。回生ケース４１の一端側（図では左側）にはＮ極の固定磁石４２Ｎが固定されている。回生ケース４１の他端側（図では右側）にはＳ極の固定磁石４２Ｓが固定されている。回生ケース４１の両端はキャップ４１ａで塞がれている。

移動体４３は、それぞれ円板形を有する磁石のＮ極とＳ極を相互に結合した円柱体形状を有している。移動体４３のＮ極側４３Ｎは、固定磁石４２Ｎ側に向けられている。移動体４３のＳ極側４３Ｓは、固定磁石４２Ｓ側に向けられている。

回生ケース４１の外周には、１つの回生コイル４４と２つの制振コイル４５，４６が巻き回されている。回生ケース４１の中央に巻き回された１つの回生コイル４４は電力回生用のコイルで、第１実施形態と同じく５回程度巻き回されている。回生コイル４４の両端部は接続部４４ａ，４４ｂにそれぞれ電気的に接続されている。

回生ケース４１の後側に巻き回された制振コイル４５と、回生ケース４１の前側に巻き回された制振コイル４６は、制振機構５０を構成するもので、それぞれ５回程度巻き回されている。後側の制振コイル４５の前端部は接続部４５ｂに電気的に接続されている。後側の制振コイル４５の後端部は接続部４５ａに電気的に接続されている。前側の制振コイル４６の前端部は接続部４６ａに電気的に接続されている。前側の制振コイル４６の後端部は接続部４６ｂに電気的に接続されている。

回生コイル４４の両端部は、接続部４４ａ，４４ｂを経てコントローラ９のＡＣ／ＤＣ変換回路に接続されている。直流に変換された回生電流はコンデンサに蓄電される。前後の制振コイル４６，４５は、接続部４６ａ，４６ｂ，４５ａ，４５ｂを経て制振コントローラ５１に接続されている。制振コントローラ５１は、コントローラ９と一体とされていてよい。制振コントローラ５１を経て前側の制振コイル４６と後側の制振コイル４５に電力が供給される。前側の制振コイル４６と後側の制振コイル４５には、コントローラ９の電源回路からバッテリパック５の電力が供給される。

図６に示すように制振コントローラ５１を経て前側の制振コイル４６に後ろ向きの電流が流されることにより、当該前側の制振コイル４６の後端部がＮ極に帯磁する。また、制振コントローラ５１を経て後側の制振コイル４５に前向きの電流が流されると、当該後側の制振コイル４５の前端部がＮ極に帯磁する。移動体４３の前部がＳ極であることから、この場合移動体４３と前側の制振コイル４６との間に吸引力が発生する。また、移動体の４３の後部がＮ極であることから、移動体４３と後側の制振コイル４５との間に反発力が発生する。このため、移動体が４３が前側へ変位する。移動体４３が前側へ変位することにより、回生コイル４４に電流が流れる。

これに対して図７に示すように制振コントローラ５１を経て前側の制振コイル４６に前向きの電流が流されることにより、当該前側の制振コイル４６の後端部がＳ極に帯磁する。また、制振コントローラ５１を経て後側の制振コイル４５に後ろ向きの電流が流されると、当該後側の制振コイル４５の前端部がＳ極に帯磁する。移動体４３の前部がＳ極であることから、この場合は移動体４３と前側の制振コイル４６との間に反発力が発生する。また、移動体４３の後部がＮ極であることから、移動体４３と後側の制振コイル４５との間に吸引力が発生する。このため、移動体４３が後側へ変位する。移動体４３が後側へ変位することによりことにより、回生コイル４４に電流が流れる。

制振コントローラ５１を経て前側の制振コイル４６と後側の制振コイル４５に相互に向きが反対の電流を流すことにより、移動体４３を前側若しくは後側に変位させることができる。移動体４３の移動方向は、制振コントローラ５１から供給される電流の向きを変更することにより任意に制御することができる。また、第１実施形態と同じく、移動体４３が回生ケース４１内を移動することにより回生コイル４４に電流が流れて電力が回生される。

制振コントローラ５１から供給される電力により、前側の制振コイル４６と後側の制振コイル４５に流される電流の向きは、当該動力工具１の振動方向に合わせて適切に制御される。第２実施形態では、回転打撃機構２２のハンマ２２ｂのモータ軸線Ｊ方向への移動に伴って発生する振動に合わせて電流の向きが制御される。ハンマ２２ｂのモータ軸線Ｊ方向の位置が位置検知センサにより検知される。第２実施形態では、磁気センサを用いてハンマ２２ｂのモータ軸線Ｊ方向の位置が検知される。磁気センサは、ハンマ２２ｂの側方であって本体ケース１０の内面に配置されている。

図８に示すように第２実施形態では、モータ軸線Ｊ方向に沿って３個の磁気センサ５２，５３，５４が配置されている。３個の磁気センサ５２，５３，５４によりハンマ２２ｂの位置が検知される順序により、ハンマ２２ｂの移動方向が判定される。磁気センサ５２によりハンマ２２ｂの位置が検知された状態（オン状態）で、その後磁気センサ５３、磁気センサ５４の順序で検知（オン）されると、ハンマ２２ｂの移動方向は後ろ向き（後退）と判定される。３つの磁気センサ５２，５３，５４がいずれもオン状態でハンマ２２ｂが図中二点鎖線で示すように後退端に位置することが検知された状態で、その後磁気センサ５４、磁気センサ５３の順序でハンマ２２ｂの位置が検知されない状態（オフ）に変化した場合に、ハンマ２２ｂの移動方向は前向き（前進）と判定される。磁気センサ５２，５３，５４のオンオフ信号は制振コントローラ５１に入力される。

制振コントローラ５１では、３つの磁気センサ５２，５３，５４のオンオフ状態に基づいて制振機構５０の前側の制振コイル４６と後側の制振コイル４５に対する電力供給（供給される電流の向き）が制御される。ハンマ２２ｂが後退する段階では、図６に示すように前側の制振コイル４６に後向きの電流が流され、後側の制振コイル４５に前向きの電流が流されて移動体４３が前側に移動するよう制御される。逆に、ハンマ２２ｂが前進する段階では、図７に示すように前側の制振コイル４６に前向きの電流が流され、後側の制振コイル４５に後ろ向きの電流が流されて移動体４３が後側に移動するよう制御される。

このように、回転打撃動作に伴うハンマ２２ｂの移動方向とは逆方向に移動体４３が移動して当該移動体４３がカウンタウエイトとして機能することにより、当該動力工具１のモータ軸線Ｊ方向の振動が吸収される。また、この振動吸収機能に加えて、回生コイル４４に対して移動体４３が移動することにより、回生コイル４４に電流が発生し（電磁誘導）、これがコントローラ９のＡＣ／ＤＣ変換回路で直流に変換された後、コンデンサに蓄電される。蓄電された回生電力は、照明具７等の電力として利用される。

以上のように構成した第２実施形態の電力回生機構４０によっても、移動体４３の移動により電力が回生されることから、ねじ締めに直接寄与しない消費エネルギー（電力）を回生して有効活用することができ、これにより当該動力工具１のエネルギー効率（省エネ効果）を高めることができる。

また、第２実施形態の場合、制振機構５０によりモータ軸線Ｊ方向の振動が吸収されて当該動力工具の作業性（使い勝手）が高められる。特に第２実施形態の場合、前側の制振コイル４６と後側の制振コイル４５により移動体４３が強制的に移動させられることから、モータ軸線Ｊ方向の振動を抑制しつつ、電力の回生を効率よく行うことができる。

以上説明した第２実施形態についても種々変更を加えることができる。例えば、ハンマ２２ｂの位置を検知する磁気センサ５２，５３，５４を本体ケース１０に設けた構成を例示したが、ハンマケース１２に設ける構成としてもよい。ハンマ位置検知用の磁気センサをハンマ２２ｂにより接近させて配置することにより、その検知感度をより高めることができる。

磁気センサを複数設けることにより、ハンマ２２ｂの位置を正確に検知できるため、制振コイルに対する電力供給の制御を適確に行うことで効率よく振動を減衰することができる。

また、３つの磁気センサ５２，５３，５４によりハンマ２２ｂの移動方向を検知する構成を例示したが、１つまたは２つの磁気センサにより検知する構成としてもよい。例えば、ハンマ２２ｂの後方であって電動モータ２０のセンサ基板２０ｃの前面に設けた１つの磁気センサにより当該ハンマ２２ｂの移動方向を検知することができる。さらに、ハンマ２２ｂの移動方向を検知するための磁気センサは、ハンマ２２ｂの前方であってバンパ１５や照明具７の基板に設ける構成としてもよい。

以上説明した実施形態では、公称電圧１８Ｖのバッテリパック５を電源とする動力工具１を例示したが、公称電圧１０．８Ｖあるいは公称電圧１４．４Ｖのバッテリパックを電源として取り付け可能な動力工具についても例示した電力回生機構を適用することができる。

また、動力工具１としてねじ締め機（インパクトドライバ）を例示したが、レシプロソー等の往復動切断機、あるいは電動工具に限らず、圧縮エア式駆動式の釘打ち機等の動力工具について、例示した電力回生機構３０，４０を広く適用することができる。

１…動力工具（インパクトドライバ）
２…工具本体部
３…グリップ部
４…電源部
５…バッテリパック
６…スイッチレバー
７…照明具
８…表示部
９…コントローラ
１０…本体ケース
１１…後部ケース、１１ａ…ねじ
１２…ハンマケース
１３…軸受
１４…ハンマケースカバー
１５…バンパ
１６…ケース蓋
２０…電動モータ
２０ａ…固定子、２０ｂ…回転子、２０ｃ…センサ基板、２０ｄ…モータ軸
２０ｅ…冷却ファン
Ｊ…モータ軸線
２１…減速ギヤ列
２１ａ…駆動ギヤ、２１ｂ…遊星ギヤ、２１ｃ…インターナルギヤ、２１ｄ…キャリア
２２…回転打撃機構
２２ａ…駆動軸、２２ｂ…ハンマ、２２ｃ…圧縮ばね、２２ｄ…アンビル
２３…出力軸、２３ａ…ビット装着孔
２４…軸受
２５…操作スリーブ
２６…ねじ締めビット
３０…電力回生機構（第１実施形態）
３１…回生ケース
３２…移動体、３２Ｎ…Ｎ極側、３２Ｓ…Ｓ極側
３３…回生コイル、３３ａ，３３ｂ…接続部
３４Ｎ…固定磁石（Ｎ極）
３４Ｓ…固定磁石（Ｓ極）
４０…電力回生機構（第２実施形態）
４１…回生ケース、４１ａ…キャップ
４２Ｎ…固定磁石（Ｎ極）
４２Ｓ…固定磁石（Ｓ極）
４３…移動体、４３Ｎ…Ｎ極側、４３Ｓ…Ｓ極側
４４…回生コイル、４４ａ，４４ｂ…接続部
４５…制振コイル（後側）、４５ａ，４５ｂ…接続部
４６…制振コイル（前側）、４６ａ，４６ｂ…接続部
５０…制振機構
５１…制振コントローラ
５２，５３，５４…磁気センサ（ハンマ位置検知用）

Claims (8)

1. 磁石とコイルとの相対移動により前記コイルに電流を発生させて電力を回生する電力回生機構を備えた動力工具。
2. 請求項１記載の動力工具であって、出力軸線回りに間欠的に打撃を与える回転打撃機構を備えた動力工具。
3. 請求項２記載の動力工具であって、前記回転打撃機構の周囲を覆うハンマケースを備えており、該ハンマケースに前記電力回生機構を備えた動力工具。
4. 請求項２記載の動力工具であって、前記回転打撃機構の周囲を覆うハンマケースを備えており、該ハンマケースの径方向外側に前記電力回生機構を備えた動力工具。
5. 請求項２記載の動力工具であって、駆動源としての電動モータを備え、該電動モータの径方向外側に前記電力回生機構を備えた動力工具。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載した動力工具であって、前記磁石は前記コイルの内周側を軸線方向に相対移動する構成とした動力工具。
7. 制振用コイルと、磁石と、前記制振用コイルに電力供給して前記磁石を、振動方向とは逆方向に移動させる制御部を有する制振機構を備えた動力工具。
8. 請求項７記載の動力工具であって、前記制振用コイルに加えて電力回生用コイルを備え、前記制振用コイルに電流を流して前記磁石を振動方向とは逆に移動させるとともに、該磁石の移動により前記電力回生用コイルに電流を発生させる構成とした動力工具。
   

Images