JP2021121457A - 電動作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの操作性を向上させることの可能なハンマドリルを提供する。【解決手段】電動モータ１２と、電動モータ１２を支持するハウジングと、電動モータ１２の回転力で作動するスリーブ１５と、ハウジングに設けられ、かつ、ユーザにより操作されるトリガ４７と、電動モータ１２がトリガ４７の操作量に基づく目標回転数で駆動するように制御する制御回路１７と、を有し、制御回路１７は、目標回転数が所定範囲内で所定時間以上維持された定常状態であるか否かを検出し、制御回路１７は、定常状態が検出されると、定常状態における目標回転数に基づいて、電動モータ１２の最高回転数を調整する、ハンマドリル１０。【選択図】図１

Description

本発明は、モータと、モータの回転力で作動する工具支持部材と、を有する電動作業機に関する。

モータと、モータの回転力で作動する工具支持部材と、を有する電動作業機の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された電動作業機としての打撃工具は、モータと、モータを支持するハウジングと、を有する。また打撃工具は、モータの動力によって作動可能なピストン及びシリンダを有する。さらに、ハウジングはハンドルを有し、操作パネル、及び操作部材としてのトリガレバーが、ハンドルに設けられている。

また、モータを制御するコントローラ及びインバータ回路が、ハウジング内に設けられている。トリガレバーの操作によってオン・オフされるメインスイッチが、ハンドル内に設けられている。メインスイッチがオンされると、コントローラによりモータの制御が開始される。つまり、トリガレバーに操作力が付加されるとモータが回転され、トリガレバーに対する操作力が解除されると、モータが停止する。

さらに、操作パネルの回転数設定ボタンが操作されると、モータの目標回転数が段階的に切り替わる。コントローラは、トリガレバーが操作されてモータが回転している状態において、モータ回転数が目標回転数に維持されるようにフィードバック制御を行う。

国際公開第２０１６／１２１４５９号

本願発明者は、モータの回転数を制御するために、操作部材の他に操作パネルの回転数設定ボタンを操作する必要があると、ユーザの操作が煩雑になる、という課題を認識した。

本発明の目的は、ユーザの操作性を向上させることの可能な電動作業機を提供することにある。

一実施形態の電動作業機は、モータと、前記モータを支持するハウジングと、前記モータの回転力で作動する工具支持部材と、前記ハウジングに設けられ、かつ、ユーザにより操作される操作部材と、前記モータが前記操作部材の操作量に基づく目標回転数で駆動するように制御する制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記目標回転数が所定範囲内で所定時間以上維持された定常状態であるか否かを検出し、前記制御回路は、前記定常状態が検出されると、前記定常状態における前記目標回転数に基づいて、前記モータの最高回転数を調整する。

一実施形態の電動作業機によれば、制御回路がモータの最高回転数を設定するために、ユーザは操作部材以外の部材を操作せずに済む。したがって、ユーザの操作性が向上する。

本発明の電動作業機の一実施形態であるハンマドリルの全体断面図である。 ハンマドリルの部分的な断面図である。 ハンマドリルの制御系統を示すブロック図である。 ハンマドリルに設けた制御パネルの平面図である。 トリガの操作量と電動モータの回転数との関係を示す線図である。 ハンマドリルの制御例を示すフローチャートである。 図６のフローチャートにおけるステップＳ２３の他の制御例を示す図である。 電動モータの目標回転数の変化例を示すグラフ図である。

以下、電動作業機の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１には、電動作業機の一例であるハンマドリル１０が示されている。ハンマドリル１０は、ハウジング１１、電動モータ１２、回転力伝達機構１３、変換機構１４、スリーブ１５、打撃子１６及び制御回路１７を有する。ハンマドリル１０は、電動モータ１２の回転力をスリーブ１５に伝達する機能と、電動モータ１２の回転力を打撃子１６の打撃力に変換する機能と、を有する。

ハウジング１１は、モータケース１８、ギヤケース１９及びハンドル２０を有する。ギヤケース１９にモータケース１８が接続され、ハンドル２０は、ギヤケース１９及びモータケース１８に対してそれぞれ作動可能に連結されている。

電動モータ１２は、モータケース１８内に設けられている。電動モータ１２は、ステータ２１及びロータ２２を有する。ステータ２１は３本のコイル２１Ａ，２３１Ｂ，２１Ｃを有し、ステータ２１はモータケース１８に固定されている。コイル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、３相、具体的にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３本の導線を巻いたものであり、コイル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの端部は、互いに接続されている。電動モータ１２は、ブラシレスモータであり、整流子及びブラシを有していない。

ロータ２２は、出力軸２３に取り付けられており、出力軸２３は、軸受２４，２５により第１仮想線Ａ１を中心として回転可能に支持されている。ロータ２２に永久磁石２２Ａが取り付けられている。ステータ２１に電流が流れると、回転磁界が形成されて、ロータ２２及び出力軸２３が回転される。駆動ギヤ２６が出力軸２３に設けられている。

回転力伝達機構１３は、図２のように、従動ギヤ２７、中間シャフト２８及び伝達ギヤ２９を有する。回転力伝達機構１３は、駆動ギヤ２６の回転力をスリーブ１５に伝達する機構である。中間シャフト２８は、ギヤケース１９内で軸受３０，３１によって支持され、かつ、第２仮想線Ａ２を中心として回転可能である。第１仮想線Ａ１と第２仮想線Ａ２とが所定角度で交差して配置されている。所定角度は、一例として９０度である。

従動ギヤ２７は、中間シャフト２８に固定され、従動ギヤ２７は、駆動ギヤ２６に噛み合わされている。従動ギヤ２７は、駆動ギヤ２６の回転力を中間シャフト２８に伝達する要素である。中間シャフト２８の外周面にギヤ３２が設けられており、伝達ギヤ２９は、ギヤ３２に噛み合わされている。伝達ギヤ２９は、スリーブ１５の外周に取り付けられている。

スリーブ１５は、ギヤケース１９内で軸受３３，３４によって支持され、かつ、第３仮想線Ａ３を中心として回転可能である。スリーブ１５は、例えば金属製である。第２仮想線Ａ２と第３仮想線Ａ３とが平行に配置されている。伝達ギヤ２９は、中間シャフト２８の回転力をスリーブ１５に伝達する要素である。伝達ギヤ２９及びギヤ３２は、歯車伝動装置である。

スリーブ１５は筒形状であり、かつ、第１筒部３５及び第２筒部３６を有する。第１筒部３５と第２筒部３６とが接続され、第１筒部３５と第２筒部３６とが、第３仮想線Ａ３に沿った方向で異なる位置に配置されている。第１筒部３５と第２筒部３６とは、第３仮想線Ａ３を中心として同心状に設けられている。第２筒部３６は、工具支持孔３７を有し、スリーブ１５は、先端工具３８を支持可能及び取り外し可能である。

スリーブ１５が先端工具３８を支持すると、スリーブ１５と先端工具３８とが一体回転可能である。第１筒部３５の内部及び第２筒部３６の内部に亘って中間打撃子３９が設けられている。中間打撃子３９は、スリーブ１５に対して第３仮想線Ａ３に沿った方向に移動可能である。

変換機構１４は、ギヤケース１９内に設けられている。変換機構１４は、内輪４０、外輪４１及びピストン４２を有する。内輪４０は、中間シャフト２８の外周面に取り付けられている。外輪４１は、内輪４０の外側に配置されている。内輪４０の外周面にカム溝４０Ａが設けられ、カム溝４０Ａと外輪４１との間に転動体６４が設けられている。変換機構１４、ピストン４２、打撃子１６及び中間打撃子３９により、打撃機構６３が構成されている。

クラッチ４３が、ギヤケース１９内に設けられている。クラッチ４３は、中間シャフト２８と内輪４０との間の動力伝達経路を接続及び遮断する。クラッチ４３は、中間シャフト２８に取り付けられた円筒部材である。クラッチ４３は、ギヤ３２に噛み合わされており、クラッチ４３は、中間シャフト２８に対して第２仮想線Ａ２に沿った方向に移動可能である。

ハンマドリル１０の使用状態を切り替える作業選択部材が、ハウジング１１に設けられている。作業選択部材は、便宜上、図示されていない。作業選択部材は、一例としてレバーである。ユーザが選択部材を操作すると、クラッチ４３が第２仮想線Ａ２に沿った方向に作動される。ユーザは、作業選択部材を操作することにより、回転・打撃モードと、回転モードとを切り替え可能である。回転・打撃モードは、スリーブ１５に回転力を加え、かつ、第３仮想線Ａ３に沿った方向の打撃力を中間打撃子３９に付加可能なモードである。回転モードは、スリーブ１５に回転力を加え、かつ、中間打撃子３９に打撃力を付加しないモードである。

クラッチ４３は、内輪４０に対して係合及び解放可能である。回転・打撃モードが選択されると、クラッチ４３が内輪４０に係合され、動力伝達経路が接続される。回転モードが選択されると、クラッチ４３が内輪４０から解放され、動力伝達経路が遮断される。

外輪４１はピストン４２に連結されている。ピストン４２は、筒形状であり、かつ、ピストン４２は第１筒部３５内に設けられている。ピストン４２は、第１筒部３５に対して第３仮想線Ａ３に沿った方向に作動可能である。打撃子１６は、ピストン４２内に設けられており、打撃子１６は、ピストン４２に対して第３仮想線Ａ３に沿った方向に移動可能である。ピストン４２内で、ピストン４２と打撃子１６との間に空気室４４が設けられている。

ハンドル２０は、モータケース１８に連結される箇所に装着部４５を有し、電池パック４６を装着部４５に取り付け及び取り外しが可能である。電池パック４６は交流電源である。電池パック４６は、収容ケースと、収容ケース内に設けられた電池セルと、を有する。電池セルは、一次電池または二次電池の何れでもよい。電池セルとしては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池の何れかを用いることができる。装着部４５に第１端子が設けられ、収容ケースに第２端子が設けられている。電池パック４６が装着部４５に取り付けられると、電池パック４６の電流を第１端子へ供給可能である。

トリガ４７が、ハンドル２０に設けられている。トリガ４７は、ハンドル２０に対して作動可能である。ここでは、トリガ４７が、ハンドル２０に対して略直線状に作動可能である例を説明する。トリガ４７は、スプリング４８によってハンドル２０の外部に向けて付勢されている。トリガ４７はストッパ６０を有し、ストッパ６０がハンドル２０に接触して停止される。ストッパ６０がハンドル２０に接触した状態を初期位置とすれば、トリガ４７は初期位置から所定量LMAXの範囲内で作動可能である。

ギヤケース１９の外面にグリップ６２が取り付けられている。ユーザは、第１の手でグリップ６２を握る。ユーザは、ハンドル２０を第２の手で握り、かつ、指をトリガ４７に接触させて操作力を付加及び解除可能である。トリガ４７に対する操作力が解除されていると、トリガ４７は初期位置で停止されている。トリガ４７に操作力が付加されると、トリガ４７は、スプリング４８の付勢力に抗して初期位置から作動する。初期位置に対するトリガ４７の作動量は、トリガ４７の操作量と定義可能である。トリガ４７に付加される操作力に応じて、トリガ４７の操作量が変化、つまり、増加または減少する。

図３は、ハンマドリル１０の制御系統を示す。制御回路１７は、ハウジング１１内、例えば、モータケース１８内に設けられている。制御回路１７は、入力ポート、出力ポート、中央演算処理部、記憶部及びタイマーを有するマイクロコンピュータである。また、インバータ回路４９が、モータケース１８内に設けられている。インバータ回路４９は、複数のスイッチング素子４９Ａを有し、インバータ回路４９は、ステータ２１と電池パック４６との間の電気回路に設けられている。スイッチング素子４９Ａをそれぞれ単独でオン及びオフさせる信号を出力する制御信号出力回路６１が設けられている。制御回路１７は、制御信号出力回路６１を制御する。

操作量検出センサ５０が、ハンドル２０に設けられている。操作量検出センサ５０は、トリガ４７の操作量を検出して信号を出力する。操作量検出センサ５０としては、トリガ４７に接触する変位センサ、トリガ４７に接触しない渦電流変位センサ等を用いることが可能である。電流値検出回路５１が、ハウジング１１内に設けられている。電流値検出回路５１は、電池パック４６からステータ２１に供給される電流値を検出して信号を出力する。電圧検出回路５２が、ハウジング１１内に設けられている。電圧検出回路５２は、電池パック４６の電圧を検出して信号を出力する。

回転位置検出センサ５３が、モータケース１８内またはギヤケース１９内に設けられている。回転位置検出センサ５３は、ロータ２２及び出力軸２３の回転方向における位置を検出して信号を出力する。制御回路１７は、操作量検出センサ５０から出力される信号、電流値検出回路５１から出力される信号、電圧検出回路５２から出力される信号、回転位置検出センサ５３から出力される信号を処理する。制御回路１７は、回転位置検出センサ５３の信号を処理することにより、ロータ２２及び出力軸２３の単位時間あたりの回転数、つまり、電動モータ１２の実際の回転数を求めることができる。

制御回路１７は、トリガ４７に対する操作力が解除されていることを検出すると、電動モータ１２を停止させる。具体的に説明すると、制御回路１７は、インバータ回路４９の複数のスイッチング素子４９Ａを全てオフさせる。このため電池パック４６から電動モータ１２に電流は供給されない。

制御回路１７は、トリガ４７に操作力が付加されたことを検出すると、電動モータ１２を回転させる。具体的に説明すると、制御回路１７は、インバータ回路４９の複数のスイッチング素子４９Ａのオンとオフとを、それぞれ交互に切り替える。すると、電池パック４６から電動モータ１２に電流が供給され、電動モータ１２のロータ２２及び出力軸２３が回転される。

出力軸２３の回転力は、駆動ギヤ２６及び従動ギヤ２７を経由して中間シャフト２８に伝達される。中間シャフト２８の回転力は、ギヤ３２及び伝達ギヤ２９を経由してスリーブ１５に伝達される。スリーブ１５の回転力は、先端工具３８に伝達され、先端工具３８が対象物を加工する。ユーザが回転モードを選択していると、クラッチ４３は、内輪４０から解放されている。したがって、ピストン４２は停止され、かつ、先端工具３８に打撃力は付加されない。

中間シャフト２８の回転速度は、出力軸２３の回転速度よりも低速である。つまり、駆動ギヤ２６及び従動ギヤ２７は、第１減速機である。第１減速機の減速比は固定されている。スリーブ１５の回転速度は、中間シャフト２８の回転速度よりも低速である。つまり、ギヤ３２及び伝達ギヤ２９は、第２減速機である。第２減速機の減速比は固定されている。

ユーザが回転・打撃モードを選択していると、クラッチ４３は内輪４０に係合される。すると、中間シャフト２８の回転力は、内輪４０を経由して外輪４１に伝達され、外輪４１が揺動される。このため、ピストン４２が第１筒部３５内で往復作動し、空気室４４の圧力が低下及び上昇される。空気室４４の圧力が上昇すると、打撃子１６が中間打撃子３９を打撃し、中間打撃子３９が受けた打撃力は先端工具３８に伝達される。したがって、先端工具３８に回転力が付加され、かつ、第３仮想線Ａ３に沿った直動方向の打撃力が、先端工具３８に付加される。

制御回路１７は、電動モータ１２の実際の回転数を制御するために、トリガ４７の操作量と電動モータ１２の回転数、具体的には目標回転数との関係を定めた情報を予め保持、つまり、記憶している。制御回路１７は、電動モータ１２の実際の回転数と、記憶されている目標回転数とを比較し、実際の回転数を目標回転数に近付けるようにフィードバック制御を行う。制御回路１７がフィードバック制御により電動モータ１２の実際の回転数と目標回転数を一致させるのに要する時間は非常に短いため、電動モータ１２の実際の回転数と目標回転数は実質的に同じものとして扱うことができる。

制御回路１７は、トリガ４７の操作量に応じてインバータ回路４９を制御することにより、電動モータ１２の実際の回転数を制御する。具体的には、制御回路１７は、トリガ４７の操作量に基づいて目標回転数を決定し、電動モータ１２の実際の回転数が目標回転数と一致するように、制御信号出力回路６１を介してインバータ回路４９を制御する。電池パック４６から電動モータ１２に供給される電流値が上昇されると、電動モータ１２の実際の回転数が上昇する。電池パック４６から電動モータ１２に供給される電流値が低下されると、電動モータ１２の実際の回転数が低下する。電池パック４６から電動モータ１２に供給される電流値が略一定であると、電動モータ１２の実際の回転数が略一定になる。しかしながら、いずれの場合においても、制御回路１７のフィードバック制御により、電動モータ１２の実際の回転数は、瞬時に目標回転数と一致する。

さらに、図４に示す制御パネル５４が、ハウジング１１に設けられている。制御パネル５４は、例えば、図１に示すモータケース１８とギヤケース１９との境界部位に設けられている。制御パネル５４と制御回路１７とは、信号線によって接続されている。ユーザは、ハウジング１１の外部から制御パネル５４を目視及び操作可能である。制御パネル５４は、モード切替スイッチ５５、第１ランプ５６、第２ランプ５７、第３ランプ５８及び表示部５９を有する。モード切替スイッチ５５として、例えば、タクタイルスイッチが用いられる。

ユーザによりモード切替スイッチ５５が操作されると、モード切替スイッチ５５から出力される信号は、制御回路１７に入力される。制御回路１７は、モード切替スイッチ５５から入力される信号を処理することにより、制御モードの切り替えを行う。制御モードは、電動モータ１２の回転数を設定するためのものである。制御回路１７は、複数の制御モード、例えば、第１モード、第２モード及び第３モードを切り替え可能である。

第１ランプ５６、第２ランプ５７及び第３ランプ５８は、例えば、発光ダイオードランプでそれぞれ構成されている。第１ランプ５６、第２ランプ５７及び第３ランプ５８は、電池パック４６の電力で点灯される。第１ランプ５６、第２ランプ５７及び第３ランプ５８の点灯、消灯及び点滅は、制御回路１７によって制御される。表示部５９は、一例として液晶パネルであり、表示部５９は、電池パック４６の電力で情報を表示する。表示部５９が表示する情報は、制御回路１７によって制御される。表示部５９は、例えば、電動モータ１２の実際の回転数、電池パック４６の電圧等を表示可能である。

制御回路１７が行う電動モータ１２の回転数の制御は、次のようなものである。制御回路１７は、電池パック４６が装着部４５に装着されていると、先ず、第１モードを選択する。また、制御回路１７は、ユーザによりモード切替スイッチ５５が操作される毎に、第１モードと第２モードと第３モードとを切り替えて選択可能である。更に、制御回路１７は、第３モードが選択されている状態で、電動モータ１２の最高回転数を変更できる“調整可能状態”を有する。電動モータ１２の最高回転数は、電池パック４６の電圧、電動モータ１２の定格等の条件から定まる上限回転数よりも低い。

制御回路１７は、第１モードを選択すると、第１ランプ５６を点灯させ、かつ、第２ランプ５７及び第３ランプ５８を消灯させる。また、制御回路１７は、第２モードを選択すると、第１ランプ５６及び第２ランプ５７をそれぞれ点灯させ、第３ランプ５８を消灯させる。制御回路１７は、第３モードを選択すると、第２ランプ５７を点灯させ、かつ、第１ランプ５６及び第３ランプ５８を消灯させる。制御回路１７は、“調整可能状態”へ移行すると、第２ランプ５７を点滅させ、かつ、第１ランプ５６及び第３ランプ５８を消灯させる。

第１モード、第２モード及び第３モードに対応する電動モータ１２の制御例は、図５に示されている。図５には、第１モード、第２モード及び第３モードのそれぞれについて、トリガ４７の操作量に応じた電動モータ１２の回転数、具体的には目標回転数が特性線で示されている。

制御回路１７は、全てのモードにおいて、トリガ４７が初期位置から作動され、かつ、トリガ４７の操作量が第１操作量Ｌ１以下であると、トリガ４７の操作量に関わり無く、電動モータ１２の回転数を下限値である最低回転数に設定する。制御回路１７は、最低回転数として例えば1,000rpmを設定可能である。

制御回路１７は、トリガ４７の操作量が第１操作量Ｌ１を超えていると、選択している制御モードに応じて、電動モータ１２の回転数を制御する内容を決定する。第１モード及び第３モードで行われる制御は、基本的には同じである。第２モードで行われる制御は、第１モード及び第３モードで行われる制御とは異なる。トリガ４７の操作量が同じである場合、第２モードで設定される電動モータ１２の回転数は、第１モード及び第３モードで設定される電動モータ１２の回転数よりも高い。

また、制御回路１７は、トリガ４７の操作量が第１操作量Ｌ１を超え、かつ、第２操作量Ｌ２以下であると、トリガ４７の操作量が増加すると、電動モータ１２の回転数を上昇させる。制御回路１７は、トリガ４７の操作量が第１操作量Ｌ１を超え、かつ、第３操作量Ｌ３以下であると、トリガ４７の操作量が減少すると、電動モータ１２の回転数を低下させる。第３操作量Ｌ３は、第１操作量Ｌ１よりも多い。

さらに、制御回路１７は、トリガ４７の操作量が第３操作量Ｌ３を超えていると、トリガ４７の操作量に関わり無く、電動モータ１２の回転数を上限値である最高回転数に維持する。第１モード及び第３モードにおける最高回転数は同じである。第２モードにおける最高回転数は、第１モード及び第３モードにおける最高回転数よりも高い。制御回路１７は、第２モードにおける最高回転数として例えば、26,510rpmを設定する。制御回路１７は、第１モード及び第３モードにおける最高回転数として例えば、19,280rpmを設定する。

図５に示された全ての特性線は、電動モータ１２の最高回転数以下の回転数において、略直線であり、かつ、傾斜している。これは、トリガ４７の操作量の変化割合いに対する電動モータ１２の回転数の変化割合いが、略一定であることを意味する。

制御回路１７は、第１モードに対応させて予め記憶している電動モータ１２の回転数の制御を変更することは無く、かつ、第２モードに対応させて予め記憶している電動モータ１２の回転数の制御を変更することは無い。つまり、第１モード第２モードは、共に最高回転数を変更することが不可能である。

これに対して、制御回路１７は、第３モードに対応させて予め記憶している電動モータ１２の最高回転数を変更可能である。具体的に説明すると、制御回路１７は、第３モードが選択されている場合にモード切替スイッチ５５が第１所定時間以上押されると、電動モータ１２の最高回転数を変更できる“調整可能状態”へ移行する。第１所定時間は、例えば２秒である。

制御回路１７は、“調整可能状態”へ移行し、かつ、電動モータ１２の目標回転数が第２所定時間以上維持されると、維持された目標回転数を、第３モードにおける最高回転数として設定、具体的には記憶する。第２所定時間は、例えば１秒である。制御回路１７が設定可能な最高回転数は、第３モードで予め設定されている電動モータ１２の最高回転数未満であり、かつ、電動モータ１２の最低回転数よりも高い。なお、制御回路１７は、「調整可能状態」へ移行し、かつ、電動モータ１２の目標回転数の維持時間が第２所定時間未満であると、予め記憶されている最高回転数を維持する。

また、電動モータ１２の目標回転数は、制御回路１７が回転位置検出センサ５３を用いて求めた電動モータ１２の実際の回転数から求め、具体的には電動モータ１２の実際の回転数を目標回転数と同一として扱う。

ただし、制御回路１７はトリガ４７の操作量と電動モータ１２の目標回転数との関係を定めた情報を予め保持しているため、トリガ４７の操作量から目標回転数を求めてもよい。換言すると、制御回路１７は、トリガ４７の操作量が第２所定時間以上維持されると、維持されたトリガ４７の操作量に対応する目標回転数を、第３モードにおける最高回転数として設定してもよい。

図５には、“調整可能状態”において、第３モードに対応する最高回転数が、予め定められている19,280rpmから、13,000rpmに変更された例が示されている。ここで、トリガ４７の操作量が第２操作量Ｌ２を超えると、電動モータ１２の最高回転数が13,000rpmに制御される。また、トリガ４７の操作量が第１操作量Ｌ１を超え、かつ、第２操作量Ｌ２以下の範囲において、トリガ４７の操作量と電動モータ１２の回転数との関係は、第３モードに対応して予め定められた制御である。なお、トリガ４７の第２操作量Ｌ２は、トリガ４７の第１操作量Ｌ１を超え、かつ、トリガ４７の第３操作量Ｌ３未満である。

制御回路１７が、モード切替スイッチ５５の信号等を処理して行う制御の一例が、図６のフローチャートに示されている。制御回路１７は、電池パック４６が装着部４５に装着されていると、先ず、ステップＳ１１において第１モードを選択する。制御回路１７は、第１モードを選択している状態で、ステップＳ１２においてモード切替スイッチ５５が押されたか否かを判断する。制御回路１７は、ステップＳ１２でＮＯと判断すると、ステップＳ１１へ戻る。

制御回路１７は、ステップＳ１２でＹＥＳと判断すると、ステップＳ１３において第１モードから第２モードへ切り替える。制御回路１７は、第２モードを選択している場合に、ステップＳ１４でモード切替スイッチ５５が押されたか否かを判断する。制御回路１７は、ステップＳ１４でＮＯと判断すると、ステップＳ１３へ進む。

制御回路１７は、ステップＳ１４でＹＥＳと判断すると、ステップＳ１５において第２モードから第３モードへ切り替える。制御回路１７は、第３モードを選択している場合に、ステップＳ１６でモード切替スイッチ５５が第１所定時間未満押されたか否かを判断する。第１所定時間は、例えば２秒である。

制御回路１７は、ステップＳ１６でＹＥＳと判断すると、ステップＳ１１へ戻る。制御回路１７は、ステップＳ１６でＮＯと判断すると、ステップＳ１７でモード切替スイッチ５５が第２所定時間以上押されたか否かを判断する。制御回路１７は、ステップＳ１７においてＮＯと判断すると、ステップＳ１５に進む。

制御回路１７は、ステップＳ１７においてＹＥＳと判断すると、ステップＳ１８で“調整可能状態”へ移行する。制御回路１７は、ステップＳ１９において、トリガ４７に操作力が付加されたか否かを判断する。制御回路１７は、ステップＳ１９でＮＯと判断すると、ステップＳ２０においてモード切替スイッチ５５が押されたか否かを判断する。制御回路１７は、ステップＳ２０でＮＯと判断すると、ステップＳ１９へ進む。制御回路１７は、ステップＳ２０でＹＥＳと判断すると、ステップＳ１１へ戻る。

制御回路１７は、ステップＳ１９でＹＥＳと判断すると、ステップＳ２１において、インバータ回路４９を制御することにより、電動モータ１２を回転させる。制御回路１７が、ステップＳ２１で行う電動モータ１２の回転数の制御は、第３モードに応じて予め記憶されている内容である。第３モードの最高回転数は、図５に示す19,280rpmである。

制御回路１７は、ステップＳ２２において、電動モータ１２の目標回転数が所定範囲内で、第２所定時間以上に亘って維持された定常状態であるか否かを判断する。ステップＳ２２で判断する定常状態は、電動モータ１２の実際の回転数が、第３モードで予め設定されている最高回転数未満であり、かつ、最低回転数よりも高いことを前提とする。また、制御回路１７は、電動モータ１２の回転数の変化量が第２所定時間以上にわたって所定の回転数の範囲内に維持されると、“電動モータ１２の目標回転数が所定範囲内である定常状態”と判断する。なお、第２所定時間は、０．５秒以上、かつ、５．０秒以下であり、一例として１秒である。また、所定の回転数は100rpm以上、かつ、6,000rpm以下であり、一例として4,820rpmである。

制御回路１７は、ステップＳ２２でＮＯと判断すると、ステップＳ２０へ進む。制御回路１７は、ステップＳ２２でＹＥＳと判断すると、ステップＳ２３で第３モードの最高回転数を変更し、ステップＳ１５へ進む。制御回路１７は、ステップＳ２３において、第２所定時間以上に亘って所定範囲内に維持された電動モータ１２の目標回転数に基づいて、第３モードの最高回転数を設定及び記憶することが可能である。ここで、制御回路１７は、第２所定時間以上に亘って所定範囲内に維持された電動モータ１２の目標回転数の“平均値”を、最高回転数として設定可能である。

また、制御回路１７は、ステップＳ２３で最高回転数を記憶した後にステップＳ１５に進み、再度、ステップＳ１８へ戻ると、ステップＳ２３で記憶した最高回転数をリセットする。なお、制御回路１７は、ステップＳ２３で最高回転数を記憶した後、ステップＳ１８を経ずに、ステップＳ１１からステップＳ１４を経てステップＳ１５に戻る場合、ステップＳ２３で記憶した最高回転数を維持する。さらに、制御回路１７は、ステップＳ２３で最高回転数を記憶した後に、装着部４５から電池パック４６が取り外され、その後、装着部４５に再度、電池パック４６が取り付けられても、最高回転数を記憶し続ける。なお、第３モードにおいて装着部４５から電池パック４６が取り外され、その後、装着部４５に再度、電池パック４６が取り付けられたときには、第１モードに戻らずに第３モードを維持し続けてもよい。

制御回路１７が図６のステップＳ２３で行うことの可能な他の制御例は、図７のフローチャートに示されている。制御回路１７は、ステップＳ３０において、“第２所定時間以上に亘って所定範囲内に維持された電動モータ１２の目標回転数の平均値が、閾値RMINrpm未満であるか否か”を判断する。制御回路１７は、予め閾値RMINrpmを記憶しており、予め閾値RMINrpmは、例えば、5,000rpmである。

制御回路１７は、ステップＳ３０でＹＥＳと判断すると、ステップＳ３１で閾値RMINrpmを最高回転数として記憶し、図７の制御を終了する。つまり、図６のステップＳ１５へ進む。制御回路１７は、ステップＳ３０でＮＯと判断すると、ステップＳ３２で“第２所定時間以上に亘って所定範囲内に維持された電動モータ１２の目標回転数の平均値”を最高回転数として記憶し、図７の制御を終了する。

制御回路１７が“第２所定時間以上に亘って所定範囲内に維持された電動モータ１２の目標回転数の平均値”を求める例を、図８を参照して説明する。図８は、電動モータ１２の目標回転数の変化例を示すグラフ図である。電動モータ１２の目標回転数は、第２所定時間の一例である１秒、つまり、200ms〜1,200msの間、最高回転数12,050rpmと、最低回転数16,870rpmとの所定範囲内で変化している。このため、制御回路１７は、“電動モータ１２の目標回転数が第２所定時間以上に亘って所定範囲内に維持された定常状態にある”と判断する。

そして、制御回路１７は、電動モータ１２の目標回転数の平均値として求めた14,300rpmを、1,200msの時点、言い換えると図６のステップＳ２３において最高回転数として記憶する。ここで、制御回路１７は、電動モータ１２の目標回転数を1ms毎に検出しており、1,000msにおける電動モータ１２の目標回転数から平均値を求めている。このように、第２所定時間の一例である１秒は、電動モータ１２の目標回転数が略一定に維持されたか否かを判断するために用いられるとともに、電動モータ１２の目標回転数の平均値を求めるために用いられる。

また、電動モータ１２の目標回転数は、図８の1200msよりも前の段階では、14,300rpm を超えている。制御回路１７は、1,200msの時点で14,300rpm を最高回転数として記憶した時点以後、制御回路１７は、電動モータ１２の目標回転数を14,300rpm に制御している。

なお、制御回路１７は、電動モータ１２の目標回転数の平均値として、図８に示された最高回転数と最低回転数との間の中央に位置する回転数を採用することも可能である。

本開示のハンマドリル１０は、トリガ４７が操作されて電動モータ１２が回転され、かつ、電動モータ１２の回転数が最高回転数未満の所定範囲内である状態が第２所定時間以上維持されると、制御回路１７は、所定範囲内における電動モータ１２の回転数に基づいて最高回転数を設定する。つまり、最高回転数を設定するために、ユーザはトリガ４７以外の部材、例えば、ダイヤルまたはボタン等を操作せずに済む。したがって、ユーザの操作性が向上する。

また、所定範囲内における電動モータ１２の回転数は、ユーザによるトリガ４７の操作量に応じて、最高回転数を任意に、かつ、無段階、かつ、きめ細かく、設定可能である。したがって、先端工具３８を回転させて行う作業に応じて、電動モータ１２の最高回転数を、きめ細かく、または微調整でき、ユーザの要望に応えることが可能である。

さらに、ユーザが先端工具３８を対象物に押し付けて処理を行っている状態で、電動モータ１２の目標回転数に基づいて、最高回転数が設定される。したがって、ユーザは先端工具３８の作動による処理状況をイメージでき、かつ、先端工具３８の実際の挙動と、最高回転数とが乖離することを抑制できる。

本実施形態で開示された事項の技術的意味の一例は、次の通りである。ハンマドリル１０は、電動作業機の一例である。電動モータ１２は、モータの一例である。ハウジング１１は、ハウジングの一例である。スリーブ１５は、工具支持部材の一例である。トリガ４７は、操作部材の一例である。モード切替スイッチ５５は、モード切替部材の一例である。打撃機構６３は、打撃機構の一例である。制御回路１７は、制御回路の一例である。第２所定時間が、所定時間の一例である。第１モード及び第２モードは、固定モードの一例であり、かつ、最高回転数が異なる複数のモードの一例である。第１モード及び第２モードは、最高回転数を調整不可能である。第３モードは、可変モードの一例である。

制御パネル５４は、表示部の一例である。電動モータ１２の回転数の変化量が4,820rpm以下となるように第２所定時間維持されることが、“モータの回転数が所定範囲内で所定時間以上維持された定常状態”の一例である。回転力伝達機構１３は、回転力伝達機構の一例である。電動モータ１２の回転数の上昇量及び減少量が、モータの回転数の変化量の一例である。

本実施形態の電動作業機は、図面を用いて説明されたハンマドリル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ことは言うまでもない。例えば、操作部材の全体が、ハウジングに対して作動するか否かは問われない。操作部材の一部が弾性変形するもの、例えば合成ゴム製でもよい。この場合、操作量検出センサは、操作部材の一部が弾性変形する量を検出して信号を出力する。操作量検出センサは、圧電変換素子などを用いることが可能である。

本実施形態の電動作業機は、第１モード及び第３モードにおける最高回転数は、第２モードにおける最高回転数未満であり、かつ、最低回転数を超えていればよく、19,280rpmに限定されない。また、第２モードにおける最高回転数も、26,510rpmに限定されない。

電動モータは、ブラシ付きモータ、ブラシレスモータを含む。電動モータに電流を供給する電源は、直流電源、交流電源を含む。直流電源は、ハンドルに着脱される電池パックを含む。モード切替部材は、レバー、スイッチ、ボタン、液晶パネルなどを含む。回転力伝達機構は、歯車伝動装置に代えて、巻き掛け伝動装置を備えていてもよい。ハウジングは、モータ、操作部材、工具支持部材、制御回路等を支持する要素であり、ハウジングは、ケーシングまたは本体と呼ばれる要素を含む。

本実施形態の電動作業機は、操作部材が仮想線に沿った方向に作動可能であり、かつ、仮想線を中心として回転可能な工具支持部材でもよい。このような工具部材を有する電動作業機としてのインパクトドライバは、例えば、特許第６４８４９１８号公報に記載されている。このインパクトドライバは、先端工具が対象物に押し付けられると、押し付け力に応じて工具支持部材の一例であるアンビルが、ハウジングに対して仮想線に沿った方向に作動可能である。そして、操作量検出センサは、アンビルの作動量、つまり、操作量を検出して信号を出力すればよい。

本実施形態の電動作業機は、工具支持部材に回転力を加え、かつ、先端工具に回転方向の打撃力を加えることの可能なもの、例えば、インパクトドライバでもよい。このようなインパクトドライバは、例えば、特許第６４８４９１８号公報に記載されている。

本実施形態の電動作業機は、モータの回転力で工具支持部材を回転させ、かつ、打撃機構を有していない電動作業機、例えば、ドライバ、ドリルにも適用可能である。このようなドライバ及びドリルは、例えば、特許第６３９４３３０号公報に記載されている。

本実施形態の電動作業機は、モータの回転力を打撃力に変換する打撃機構を有し、モータの回転力を工具支持部材に伝達しない電動作業機、例えば、打撃作業機にも適用可能である。このような打撃作業機は、例えば、特開２０１５−２０８７９８号公報に記載されている。

変換機構は、モータの回転力をカム溝によって打撃子の直動力に変換するものに代えて、モータの回転力をクランク機構によって打撃子の直動力に変換するものでもよい。モータの回転力をクランク機構によって打撃子の直動力に変換する変換機構は、例えば、特開２０１８−１０３３１８号公報に記載されている。

操作部材は、ハウジングに対して直線状に作動する要素、または、ハウジングに対して支持軸を中心として円弧状に作動する要素を含む。操作部材は、トリガ、レバー、スイッチ、ボタン等を含む。さらに、工具支持部材は先端工具を支持及び取り外しが可能な要素であり、工具支持部材は、スリーブ、チャック、アンビル、ボックス、エクステンション等の要素を含む。

電動作業機は、工具支持部材の回転中心である仮想線と、モータの回転中心である仮想線とが交差して配置されているもの、工具支持部材の回転中心である仮想線と、モータの回転中心である仮想線とが略平行に配置されているものを含む。このような電動作業機は、例えば、特開２０１３−２１２５４３号公報に記載されている。

１０…ハンマドリル、１１…ハウジング、１２…電動モータ、１３…回転力伝達機構、１５…スリーブ、１７…制御回路、４７…トリガ、５５…モード切替スイッチ、５４…制御パネル、６３…打撃機構

Claims (11)

1. モータと、
   前記モータを支持するハウジングと、
   前記モータの回転力で作動する工具支持部材と、
   前記ハウジングに設けられ、かつ、ユーザにより操作される操作部材と、
   前記モータが前記操作部材の操作量に基づく目標回転数で駆動するように制御する制御回路と、
   を有し、
   前記制御回路は、前記目標回転数が所定範囲内で所定時間以上維持された定常状態であるか否かを検出し、
   前記制御回路は、前記定常状態が検出されると、前記定常状態における前記目標回転数に基づいて、前記モータの最高回転数を調整する、電動作業機。
2. 前記制御回路は、
   前記最高回転数を調整不可能な固定モードと、
   前記最高回転数を調整可能な可変モードと、
   を切り替えて選択可能である、請求項１記載の電動作業機。
3. 前記制御回路は、前記定常状態を検出する以前から前記最高回転数を保持しており、
   前記制御回路は、前記可変モードが選択され、かつ、前記定常状態が検出されると、予め保持している前記最高回転数を調整し、
   前記制御回路は、前記可変モードが選択され、かつ、前記定常状態が検出されないと、予め保持している前記最高回転数を維持する、請求項２記載の電動作業機。
4. 前記固定モードは、前記最高回転数が異なる複数のモードを含む、請求項３記載の電動作業機。
5. ユーザに操作され、かつ、前記制御回路により前記固定モードと前記可変モードとの切替を行わせる信号を出力するモード切替部材と、
   前記制御回路により選択される前記固定モード及び前記可変モードを表示する表示部と、
   が更に設けられている、請求項２乃至４の何れか１項記載の電動作業機。
6. 前記制御回路は、前記最高回転数に関わらず、前記操作部材の操作量の変化割合いに対する前記目標回転数の変化割合いが略一定になるように設定する、請求項１乃至５の何れか１項記載の電動作業機。
7. 前記制御回路は、前記定常状態が検出されると、前記定常状態における前記目標回転数の平均値を前記最高回転数として選択する、請求項１乃至６の何れか１項記載の電動作業機。
8. 前記定常状態は、前記所定時間にわたって前記目標回転数が所定の回転数の範囲内であることを含み、
   前記所定の回転数は、100rpm以上、かつ、6,000rpm以下である、請求項１乃至７の何れか１項記載の電動作業機。
9. 前記所定時間は、０．５秒以上、かつ、５．０秒以下である、請求項１乃至８の何れか１項記載の電動作業機。
10. 前記工具支持部材は、先端工具を支持可能であり、
    前記モータの回転力を前記工具支持部材に伝達する回転力伝達機構と、
    前記モータの回転力を直動方向の打撃力に変換し、かつ、前記打撃力を前記先端工具に加える打撃機構と、
    が、更に設けられている、請求項１乃至９の何れか１項記載の電動作業機。
11. 前記モータは、電流が供給されて回転するブラシレスモータである、請求項１乃至１０の何れか１項記載の電動作業機。

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