JP2024017590A - 作業機 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業機の全体を小型化して作業性の向上を図ることができる作業機を提供する。【解決手段】コントローラ60は、回転軸40の軸方向においてモータケース14とエンドカバー15とにより支持され、ダストシールDSは、回転軸40の軸方向においてモータケース14とエンドカバー15とにより支持される。これにより、回転軸40の軸方向に、モータケース14、エンドカバー15、ダストシールDSおよびコントローラ60を並べて配置することができる。したがって、電動ハンマ10の全体を小型化して作業性の向上を図ることが可能となる。【選択図】図2
Description
本発明は、モータにより出力部を駆動して作業を行う作業機に関する。
モータにより出力部を駆動して作業を行う作業機が、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された作業機はハンマドリルであり、当該ハンマドリルは、内部にモータが収容され、底部に冷却風吸入口が設けられたハウジングと、ハウジングの底部側に設けられるテールカバーと、冷却風吸入口とテールカバーとの間に設けられるネットと、を備えている。これにより、ハウジングの内部に塵埃等が進入することを抑制しつつ、モータの冷却性を確保している。
ところで、上述の特許文献1に記載の作業機のように、ハウジングおよびテールカバーを有するものには、ハウジングのテールカバー寄りの部分に、比較的大きなデッドスペースを備えるものがある。そして、このようなデッドスペースにコントローラ等の他の構成部品を配置し、作業機の全体を小型化して作業性の向上を図って欲しいというニーズがあった。
例えば、ハウジングとテールカバーとの間に、コントローラ等の他の構成部品を挟むように移設することが考えられる。しかしながら、この場合には、テールカバーに加わる衝撃により、移設した構成部品がガタついて損傷する虞がある。そこで、移設する構成部品を、ハウジングに対して固定ねじで確りとねじ止めをしてガタつかないようにすることも考えられるが、この場合には、固定ねじの追加による部品点数の増加等が問題となる。よって、デッドスペースを効率良く利用可能とする構造を検討する必要があった。
本発明の目的は、作業機の全体を小型化して作業性の向上を図ることができる作業機を提供することにある。
本発明の一態様では、出力部を駆動するモータと、前記モータの少なくとも一部を収容するケース部材と、前記ケース部材に対して第1方向一側から装着され、前記ケース部材の少なくとも一部を覆うカバー部材と、前記第1方向において、前記ケース部材と前記カバー部材との間に配置される第1介在部材と、前記第1方向において、前記ケース部材と前記第1介在部材との間に配置される第2介在部材と、を備え、前記第1介在部材は、前記ケース部材と前記カバー部材とにより支持され、前記第2介在部材は、前記ケース部材と前記カバー部材とにより支持される。
本発明によれば、作業機の全体を小型化して作業性の向上を図ることができる。
<実施の形態1>
以下、本発明の実施の形態1について、図面を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態1について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は実施の形態1の電動ハンマを示す断面図を、図2は図1のコントローラ周辺を拡大した断面図を、図3は図2のA-A線に沿う断面図を、図4はコントローラ周辺の部品を分解した斜視図を、図5は図4のモータケースのB矢視図を、図6は図4のシールホルダ(ダストシール付き)のC矢視図を、図7は図4のシールホルダのB矢視図を、図8は図4のコントローラ(第1クッション部材付き)のC矢視図を、図9は図4のコントローラ(第1クッション部材付き)のB矢視図を、図10は図4のエンドカバー(第2クッション部材付き)のC矢視図を、図11は図4の部品を組み立てた状態のC矢視図をそれぞれ示している。
<電動ハンマの概要>
図1に示される作業機は、電動ハンマ10である。電動ハンマ10は、コンクリートや石材等の対象物(図示せず)に穴を空けたり、当該対象物を削ったりするハツリ(斫り)作業に使用される。
図1に示される作業機は、電動ハンマ10である。電動ハンマ10は、コンクリートや石材等の対象物(図示せず)に穴を空けたり、当該対象物を削ったりするハツリ(斫り)作業に使用される。
電動ハンマ10は、その外郭を形成する本体部11を備えている。本体部11は、シリンダケース12と、ハンドル13と、モータケース14と、エンドカバー15と、を互いに接続して組み立てられている。ここで、ハンドル13の下部(図中下方)には、バッテリ16が着脱自在に装着されている。すなわち、電動ハンマ10は、電池により作動する作業機である。なお、バッテリ16は、リチウムイオン電池等からなる二次電池であり、繰り返しの充放電が可能である。
<シリンダケース>
本体部11を形成するシリンダケース12は、プラスチック等の樹脂材料により筒状に形成され、電動ハンマ10の前後方向(図中左右方向)に延びている。シリンダケース12の内部には、鋼管等からなるシリンダ17が収容されている。具体的には、シリンダ17は、シリンダケース12に対して同軸上に配置され、かつシリンダケース12の内側に固定されている。
本体部11を形成するシリンダケース12は、プラスチック等の樹脂材料により筒状に形成され、電動ハンマ10の前後方向(図中左右方向)に延びている。シリンダケース12の内部には、鋼管等からなるシリンダ17が収容されている。具体的には、シリンダ17は、シリンダケース12に対して同軸上に配置され、かつシリンダケース12の内側に固定されている。
また、シリンダ17の軸方向一側(図中前方側)には、鋼管等からなる段付きの工具保持具18が設けられている。そして、工具保持具18の軸方向一側(図中前方側)は、先端工具19の軸方向他側(図中後方側)を移動自在に支持している。具体的には、先端工具19の軸方向他側は、工具保持具18の軸方向一側の内部において、その軸方向(図中前後方向)に往復移動自在となっている。
ここで、先端工具19は、所謂ブルポイントとも呼ばれる先端が尖った工具である。これにより、先端工具19の先端部分を、コンクリートや石材等の対象物に突き当て、かつ高速で先端工具19を往復移動させることにより、コンクリートや石材等の対象物に穴を空けたり、対象物を削ったりするハツリ作業を行うことが可能である。
また、工具保持具18の軸方向他側(図中後方側)には、鋼材等からなる棒状の中間打撃子20が移動自在に設けられている。具体的には、中間打撃子20は、工具保持具18の軸方向他側の内部において、その軸方向(図中前後方向)に往復移動自在となっている。
さらに、シリンダ17の軸方向中央部には、鋼材等からなる打撃子21が設けられている。打撃子21は、シリンダ17の内部を前後方向に往復移動自在となっている。そして、打撃子21は、シリンダ17の内部を移動することにより、中間打撃子20を勢い良く打撃する。
また、シリンダ17の軸方向他側(図中後方側)には、ピストン22が設けられている。ピストン22は、シリンダ17の内部を前後方向に往復移動自在となっている。さらには、シリンダ17の内部で、かつ打撃子21とピストン22との間には、空気室23が設けられている。すなわち、先端工具19,工具保持具18,中間打撃子20,打撃子21,空気室23およびピストン22は、シリンダ17の軸線A1上に配置されている。
<ハンドル>
本体部11を形成するハンドル13は、プラスチック等の樹脂材料により略U字形状に形成され、ハンドル上部13aおよびハンドル下部13bを備えている。そして、ハンドル上部13aは、シリンダケース12の軸方向他側(図中後方側)に接続され、ハンドル下部13bは、モータケース14の側面後方側(図中後方側)に接続されている。
本体部11を形成するハンドル13は、プラスチック等の樹脂材料により略U字形状に形成され、ハンドル上部13aおよびハンドル下部13bを備えている。そして、ハンドル上部13aは、シリンダケース12の軸方向他側(図中後方側)に接続され、ハンドル下部13bは、モータケース14の側面後方側(図中後方側)に接続されている。
これにより、シリンダケース12,ハンドル13およびモータケース14で囲まれた内側に、所定の大きさの空間SPが形成される。具体的には、空間SPの大きさは、作業者の指4本を、余裕を持って入れられる大きさとなっている。これにより、作業者は、ハンドル13を把持して作業をすることができる。
また、ハンドル13は中空となっており、その内部にはトリガスイッチ24が収容されている。トリガスイッチ24は、リミットスイッチであり、ハンドル13に設けられたトリガ25によりオンオフ操作される。そして、トリガスイッチ24のオン操作により、ブラシレスモータ(モータ)30が所定の回転方向および回転速度で回転される。
ここで、トリガスイッチ24とバッテリ16との間には、コントローラ60が設けられ、当該コントローラ60とトリガスイッチ24との間には、複数の配線26が設けられている。そして、コントローラ60は、バッテリ16の充電状態やブラシレスモータ30の回転状態を監視し、当該監視状態に応じてブラシレスモータ30の回転状態を最適制御する。
さらに、トリガスイッチ24をオンオフ操作するトリガ25は、作業者の指により操作可能となっている。具体的には、トリガ25は、トリガスイッチ24のハンドル下部13b側の揺動中心C1を中心に揺動し、これによりトリガ25の長手方向中央部の操作凸部25aが、トリガスイッチ24をオンオフ操作する。なお、トリガスイッチ24のハンドル上部13a側には、リターンスプリングRSが設けられ、これにより作業者が把持力を開放することでトリガ25は元に戻り、トリガスイッチ24がオフ操作される。
ここで、ハンドル下部13bには、電動ハンマ10の前後方向に延びるレール状のバッテリホルダ(図示せず)が設けられている。具体的には、バッテリ16は、バッテリホルダに対して電動ハンマ10の前後方向にスライド自在となっている。なお、充電等をするためにバッテリ16をバッテリホルダから外す場合には、バッテリ16のロック解除スイッチ16aを押圧しつつ、バッテリ16を電動ハンマ10の後方にスライドさせれば良い。
<モータケース>
本体部11を形成するモータケース14は、プラスチック等の樹脂材料により筒状に形成され、モータケース14の軸方向一側(図中下方側)には、エンドカバー15が接続されている。また、モータケース14の軸方向他側(図中上方側)が、シリンダケース12の軸方向他側に接続され、モータケース14の側面後方側が、ハンドル下部13bに接続されている。なお、モータケース14は、本発明におけるケース部材に相当する。
本体部11を形成するモータケース14は、プラスチック等の樹脂材料により筒状に形成され、モータケース14の軸方向一側(図中下方側)には、エンドカバー15が接続されている。また、モータケース14の軸方向他側(図中上方側)が、シリンダケース12の軸方向他側に接続され、モータケース14の側面後方側が、ハンドル下部13bに接続されている。なお、モータケース14は、本発明におけるケース部材に相当する。
図1ないし図3に示されるように、モータケース14の内部には、ブラシレスモータ30が収容されている。ブラシレスモータ30は、直流電動モータであり、筒状に形成されたステータ31と、ステータ31の径方向内側に回転自在に設けられるロータ32と、を備えている。
ステータ31は、複数の薄い鋼板を積層して筒状に形成されたステータコア31aを有し、当該ステータコア31aは、一対の固定ボルト33(図3参照)によりモータケース14に固定されている。なお、一対の固定ボルト33は、モータケース14の軸方向一側に設けられた一対の第1雌ねじ部34に、それぞれねじ止めされている。なお、一対の第1雌ねじ部34は、モータケース14の軸方向一側(図中上方)に向けて穿設されている。
ステータコア31aには、複数のティース(図示せず)が設けられ、これらのティースには、プラスチック等の樹脂材料からなるインシュレータ35がそれぞれ装着されている。そして、それぞれのインシュレータ35には、U相,V相,W相からなるコイル36が巻装されている。そして、複数のコイル36の端部は、ステータコア31aの軸方向におけるシリンダケース12側に設けられたバスバー部材37に、それぞれ接続されている。
バスバー部材37は、円板状に形成され、その中心部分にブラシレスモータ30を形成する回転軸40が、非接触の状態で挿通されている。そして、バスバー部材37は、三相のコイル36の端部を、それぞれU相,V相,W相で纏めて整理している。また、バスバー部材37には、複数の配線38を介して、コントローラ60が接続されている。さらに、バスバー部材37のシリンダケース12側には、U相,V相,W相に対応した合計3つのホールIC39が実装されている。
さらに、ブラシレスモータ30を形成するロータ32は、回転軸40と、当該回転軸40に固定されたロータコア32aと、を有している。ここで、図1に示されるように、電動ハンマ10を側方(図中手前側の右方)から見たときに、回転軸40の軸線A2は、シリンダ17の軸線A1に対して直交している。
なお、回転軸40やモータケース14の軸方向、つまり軸線A2が延びる方向が、本発明における第1方向に相当する。これに対し、シリンダ17や先端工具19の軸方向、つまり軸線A2が延びる方向と交差する軸線A1が延びる方向が、本発明における第2方向に相当する。
ロータコア32aは、磁性材料により円柱状に形成され、その内部には、複数の永久磁石41が設けられている。これらの永久磁石41は、ロータコア32aの周方向に等間隔で並んでいる。このように、本実施の形態のブラシレスモータ30は、ロータコア32aの内部に永久磁石41が埋め込まれた、磁石埋込式(Interior Permanent Magnet)を採用する。なお、ブラシレスモータ30は、ロータコアの表面に永久磁石を貼り付けた、表面磁石式(Surface Permanent Magnetic)であっても構わない。
回転軸40の軸方向一側(図中下方)の端部は、モータケース14に取り付けられた第1ボールベアリングBB1により回転自在に支持されている。これに対し、回転軸40の軸方向他側(図中上方)は、アルミニウム製のギヤ保持ケースGCに取り付けられた第2ボールベアリングBB2により回転自在に支持されている。ここで、第1ボールベアリングBB1は、本発明における軸受部材に相当する。
ここで、ギヤ保持ケースGCは、シリンダケース12およびモータケース14の軸方向他側の内部に収容されている。このように、回転軸40は、その軸方向両側の2カ所で支持され、振れることなく安定して回転可能となっている。
回転軸40の軸方向における第2ボールベアリングBB2とバスバー部材37との間には、遠心ファン(ファン)CFが固定されている。遠心ファンCFは、プラスチック等の樹脂材料からなり、回転軸40の回転に伴い回転される。つまり、遠心ファンCFは、モータケース14の内部に設けられ、ブラシレスモータ30により回転される。
そして、遠心ファンCFは、図2および図3の破線矢印に示されるように、エンドカバー15およびモータケース14の内部に、冷却風ARを導入する機能を有する。これにより、冷却風ARの経路上に配置されたコントローラ60,ブラシレスモータ30およびバスバー部材37等が、効率良く冷却される。
また、遠心ファンCFの軸方向一側(図中下方)には、環状のセンサマグネットSMが装着されている。センサマグネットSMは、回転軸40に対して同軸上に配置され、バスバー部材37に実装された合計3つのホールIC39と、回転軸40の軸方向から対向している。そして、センサマグネットSMの回転に伴い、それぞれのホールIC39に対してS極およびN極が交互に対向し、この磁極の変化に応じてそれぞれのホールIC39から矩形波信号が出力される。
ここで、それぞれのホールIC39はコントローラ60に接続されている。具体的には、コントローラ60の制御部61により、それぞれのホールIC39からの矩形波信号の出現タイミングを検知する。そして、制御部61は、矩形波信号の出現タイミングに応じて、回転軸40の回転状態を把握し、かつブラシレスモータ30を最適制御する。
さらに、回転軸40の軸方向他側(図中上方)には、ピニオンギヤG1が一体に設けられている。ピニオンギヤG1は、当該ピニオンギヤG1よりも大径で歯数が多い従動ギヤG2に噛み合わされている。これにより、従動ギヤG2は、ピニオンギヤG1(回転軸40)よりも低速かつ高トルクで回転される。
ここで、従動ギヤG2においても、ギヤ保持ケースGCに回転自在に保持されている。具体的には、従動ギヤG2の回転中心には、クランク軸42の軸方向一側(図中下方)が固定されている。そして、クランク軸42の軸方向一側は、ギヤ保持ケースGCに取り付けられたローラベアリングRBにより回転自在に支持され、クランク軸42の軸方向他側(図中上側)は、ギヤ保持ケースGCに取り付けられた第3ボールベアリングBB3により回転自在に支持されている。
なお、第1ボールベアリングBB1,第2ボールベアリングBB2および第3ボールベアリングBB3は、この順番で徐々に大径となっている。また、ローラベアリングRBは、これらのベアリングの中で最も小型であり、第1ボールベアリングBB1よりも小径となっている。
さらに、クランク軸42は、回転軸40に対して平行となっており、クランク軸42の軸方向他側には、クランクピン43が一体に設けられている。クランクピン43は、クランク軸42の軸方向他側に突出しており、かつクランク軸42の回転中心から偏心した位置に配置されている。これにより、回転軸40の回転によりクランク軸42が回転されると、クランクピン43はクランク軸42を中心に公転する。
また、クランクピン43とピストン22との間には、コネクティングロッド44が設けられている。これにより、クランクピン43の動力は、コネクティングロッド44を介してピストン22に伝達される。具体的には、クランクピン43がクランク軸42を中心に公転すると、ピストン22はシリンダ17の内部を前後方向に往復移動する。
そして、ピストン22がクランク軸42に近付くように移動(図1の左側に移動)すると、空気室23の圧力が低下して、打撃子21が中間打撃子20から離れるように移動(図1の左側に移動)する。その一方で、ピストン22がクランク軸42から離れるように移動(図1の右側に移動)すると、空気室23の圧力が上昇して、打撃子21がシリンダ17の前方に移動(図1の右側に移動)する。これにより、打撃子21は、中間打撃子20を勢い良く打撃する。
その後、打撃子21から中間打撃子20に付加された打撃力は、先端工具19を介してコンクリートや石材等の対象物に伝達される。これ以降、ブラシレスモータ30の回転軸40が回転している間は、上述のように打撃子21がシリンダ17の内部で前後方向に往復移動する。これにより、打撃子21は、中間打撃子20を間欠的に勢い良く打撃する。したがって、対象物に穴を空けたり対象物を削ったりすることができる。
ここで、ブラシレスモータ30の回転軸40により駆動される先端工具19は、本発明における出力部に相当する。
<コントローラの配置構造>
図2ないし図5に示されるように、モータケース14は、ブラシレスモータ30の軸方向一側の一部を収容している。具体的には、ブラシレスモータ30を形成するステータ31がモータケース14に収容され、ステータ31から突出された回転軸40の軸方向他側(ピニオンギヤG1側)が、モータケース14の外部に配置されている。
図2ないし図5に示されるように、モータケース14は、ブラシレスモータ30の軸方向一側の一部を収容している。具体的には、ブラシレスモータ30を形成するステータ31がモータケース14に収容され、ステータ31から突出された回転軸40の軸方向他側(ピニオンギヤG1側)が、モータケース14の外部に配置されている。
モータケース14は、筒状に形成されたケース本体14aと、当該ケース本体14aの軸方向一側に一体に設けられた底壁部14bと、を備えている。また、ケース本体14aの底壁部14b寄りの部分には、一対の第1雌ねじ部34(図3参照)が設けられ、これらの第1雌ねじ部34は、回転軸40を挟んで対向配置されている。これにより、ブラシレスモータ30のステータ31が、モータケース14に対して真っ直ぐにバランス良く固定される。
さらに、底壁部14bには、当該底壁部14bの外側(エンドカバー15側)と内側(ブラシレスモータ30側)とを連通する複数の連通孔14cが設けられている。これらの連通孔14cには、エンドカバー15の空気穴15dを介して当該エンドカバー15の内部に導入された冷却風ARが流通するようになっている。具体的には、回転軸40の軸方向において、それぞれの連通孔14cは、ステータコア31aに巻装されたコイル36と対向している。これにより、コイル36の冷却効率が高められている。
また、底壁部14bの中心部分には、径方向内側に第1ボールベアリングBB1が収容される軸受収容筒部14dが一体に設けられている。軸受収容筒部14dは、回転軸40の軸方向に貫通しており、その径方向内側には、筒状に形成されたベアリング保持具(支持筒部)14eが装着されている。ベアリング保持具14eは、第1ボールベアリングBB1を支持しており、金属製となっている。なお、ベアリング保持具14eは、モータケース14を射出成形する際に、軸受収容筒部14dに一体に設けられる。
さらに、底壁部14bの軸受収容筒部14dの周囲には、一対の第1ねじボス部14f(図2,図4,図5参照)が設けられている。これらの第1ねじボス部14fは、一対の第1雌ねじ部34に対して、軸受収容筒部14dの周方向にそれぞれ90度ずれた位置において、軸受収容筒部14dを挟んで対向配置されている。そして、一対の第1ねじボス部14fは、底壁部14bからモータケース14の軸方向一側(エンドカバー15側)に向けて、突出高さH1で突出されている。
一対の第1ねじボス部14fには、それぞれ第2雌ねじ部14gが設けられ、これらの第2雌ねじ部14gは、モータケース14の軸方向他側(ブラシレスモータ30側)に向けて穿設されている。一対の第1ねじボス部14fは、底壁部14bからの突出高さがH1の位置においてシールホルダ50を保持し、それぞれの第2雌ねじ部14gには、シールホルダ50を第1ねじボス部14fに固定するための固定ねじSCがねじ止めされる。
ここで、シールホルダ50は、図4,図6および図7に示されるように、プラスチック等の樹脂材料により、細長い略板状に形成されている。シールホルダ50は、ゴム等の弾性材料よりなる円盤状のダストシール(シール部材)DSを保持するホルダ本体51と、当該ホルダ本体51の長手方向両側(図6および図7の左右方向両側)に一体に設けられた固定部52と、を備えている。
そして、一対の固定部52は、図2に示されるように、断面が略H字形状に形成され、固定部52の軸方向一側(エンドカバー15側)がエンドカバー15の第2ねじボス部15eに固定され、固定部52の軸方向他側(モータケース14側)がモータケース14の第1ねじボス部14fに固定される。このように、シールホルダ50は、回転軸40の軸方向において、モータケース14とエンドカバー15とにより支持されている。
ホルダ本体51には、環状に形成されたシールケース部53が設けられている。シールケース部53は、シールホルダ50の長手方向中央部に設けられ、ダストシールDSを保持できるように皿状に形成されている。また、シールケース部53は、回転軸40の軸方向において、ベアリング保持具14eと対向している(図3参照)。なお、図4および図6では、ダストシールDSを分かり易くするために、当該ダストシールDSに網掛けを施している。
そして、ダストシールDSの厚み寸法は、シールケース部53の深さ寸法よりも大きくなっている。これにより、ダストシールDSをシールケース部53に保持させ、かつシールホルダ50をモータケース14に組み付けた状態において、ダストシールDSはベアリング保持具14eに押し付けられる。
よって、ベアリング保持具14eの軸方向における回転軸40側とは反対側、つまりベアリング保持具14eの軸方向一側の開口部分が、密閉(シール)される。このように、ダストシールDSは、回転軸40の軸方向において、モータケース14とシールホルダ50とにより支持されている。
ここで、ダストシールDSは、本発明における第2介在部材に相当し、モータケース14とコントローラ60との間に配置されている。また、ダストシールDSは、シールホルダ50を介してモータケース14とエンドカバー15とにより支持されている。さらに、シールホルダ50は、本発明における支持部材に相当し、エンドカバー15とダストシールDSとの間に介在するとともに、ダストシールDSを支持している。
これにより、エンドカバー15およびモータケース14の内部に導入される冷却風ARを、第1ボールベアリングBB1に到達し難くして、第1ボールベアリングBB1が塵埃等によりスムーズに作動しなくなることを抑制している。なお、第1ボールベアリングBB1はメンテナンス可能であり、第1ボールベアリングBB1を交換等する場合には、ベアリング保持具14eの軸方向他側(ブラシレスモータ30側)から、第1ボールベアリングBB1を取り外すようにする。
また、シールホルダ50の長手方向において、シールケース部53と一対の固定部52との間には、ホルダ本体51をその厚み方向に貫通する貫通穴54がそれぞれ設けられている。一対の貫通穴54は、シールホルダ50を軽量化させる機能に加えて、シールホルダ50を射出成形する際に、当該シールホルダ50の歪みを防止する肉盗みとしての機能を有する。さらには、一対の貫通穴54は、図2に示されるように、エンドカバー15およびモータケース14の内部に導入される冷却風ARの経路を形成する機能を備える。これにより、エンドカバー15およびモータケース14の内部において、冷却風ARをスムーズに流通させることができる。
また、図4および図5に示されるように、モータケース14を形成する底壁部14bの軸受収容筒部14dの周囲には、合計4つのコントローラ支持脚14hが設けられている。これらのコントローラ支持脚14hは、モータケース14の軸方向一側(エンドカバー15側)に向けて突出し、かつ第1雌ねじ部34および第1ねじボス部14fに対して、軸受収容筒部14dを中心にその周方向に略45度ずれた位置に配置されている。
すなわち、第1雌ねじ部34,第1ねじボス部14fおよびコントローラ支持脚14hは、それぞれモータケース14の軸方向視において、互いに重ならない。言い換えれば、モータケース14における底壁部14bの限られたスペースを、効率良く活用している。
また、合計4つのコントローラ支持脚14hの先端部分には、コントローラ60を形成する基板ケース63の開口側縁部63bを、回転軸40の軸方向他側(図4の左側)から支持する基板支持面14kと、コントローラ60を形成する基板ケース63の側壁部63cを、回転軸40の軸方向と直交する方向から支持する側方支持面14mと、が設けられている。これにより、合計4つのコントローラ支持脚14hは、コントローラ60を回転軸40の軸方向他側に移動しないように支持しつつ、コントローラ60を回転軸40の軸方向と直交する方向に移動しないように支持する。
そして、図2に示されるように、コントローラ支持脚14hを形成する基板支持面14kの底壁部14bからの高さ位置H2は、第1ねじボス部14fの突出高さH1よりも大きくなっている。具体的には、基板支持面14kの底壁部14bからの高さ位置H2は、第1ねじボス部14fの突出高さH1の略3倍の大きさとなっている(H2≒3×H1)。
これにより、図3に示されるように、コントローラ60とシールホルダ50との間に、比較的大きな隙間GPが形成されている。したがって、効率よく冷却風ARがコントローラ60のシールホルダ50側にも回り込み、ひいてはコントローラ60の冷却効率が高められている。
このように、モータケース14は、当該モータケース14の軸方向において、コントローラ60を支持するコントローラ支持脚14hと、シールホルダ50を支持する第1ねじボス部14fと、を有しており、コントローラ支持脚14hは、本発明における第1支持部に相当し、第1ねじボス部14fは、本発明における第2支持部に相当する。
また、図2および図3に示されるように、回転軸40の軸方向において、モータケース14とエンドカバー15との間には、コントローラ60が配置されている。コントローラ60は、本発明における第1介在部材に相当し、ブラシレスモータ30の駆動を制御する制御部61が実装された制御基板62を備えている。さらに、コントローラ60は、制御基板62を収容する金属製の基板ケース63を備えている。
図4,図8および図9に示されるように、基板ケース63は、アルミニウム板をプレス加工等することで長方形かつ薄肉の略箱形状に形成され、回転軸40の軸方向における一側(モータケース14側)が開口されている。具体的には、基板ケース63は、ケース底部63aと、当該ケース底部63aの外縁部からモータケース14側に起立し、開口側縁部63bを有する側壁部63cと、を備えている。なお、開口側縁部63bは、本発明における第1縁部に相当する。
そして、基板ケース63の内側に制御基板62が収容され、基板ケース63に収容された制御基板62は、モールド樹脂MR(図2および図3参照)により封止されている。これにより、制御基板62は、振動や塵埃等から保護される。
さらに、コントローラ60の四隅には、ゴム等の弾性材料からなる第1クッション部材CS1(図中網掛部参照)が装着されている。合計4つの第1クッション部材CS1は、開口側縁部63bおよび側壁部63cを部分的に覆うように設けられている。具体的には、電動ハンマ10の前方側に配置される一対の第1クッション部材CS1は、互いに平行となるように配置され、電動ハンマ10の後方側に配置される一対の第1クッション部材CS1は、互いに相対角度が90度となるように傾斜して配置されている。
そして、基板ケース63の開口側縁部63bが、第1クッション部材CS1を介して、コントローラ支持脚14hの基板支持面14kに支持されている。また、基板ケース63の側壁部63cが、第1クッション部材CS1を介して、コントローラ支持脚14hの側方支持面14mに支持されている。すなわち、回転軸40の軸方向において、基板ケース63の一方の開口側縁部63bが、第1クッション部材CS1を介して、モータケース14に支持されている。
これに対し、基板ケース63を形成するケース底部63aのエンドカバー15側には、図9の二点鎖線で示されるように、ケース底部63aの周囲を囲うようにしてケース底縁部63dが設けられている。なお、一対のケース底縁部63dは、本発明における第2縁部に相当する。
そして、ケース底縁部63dは、図中破線で示される第2クッション部材CS2を介して、エンドカバー15のクッション支持部15f(図10参照)に支持されている。すなわち、回転軸40の軸方向において、基板ケース63の他方のケース底縁部63dが、第2クッション部材CS2を介して、エンドカバー15に支持されている。
このように、コントローラ60は、回転軸40の軸方向において、第1,第2クッション部材CS1,CS2を介して、モータケース14とエンドカバー15とにより支持されている。ここで、基板ケース63とモータケース14との間に設けられる第1クッション部材CS1と、基板ケース63とエンドカバー15との間に設けられる第2クッション部材CS2とは、それぞれ本発明における弾性体に相当する。
なお、基板ケース63の開口側縁部63bをモータケース14に支持させ、基板ケース63のケース底縁部63dをエンドカバー15に支持させずに、基板ケース63のケース底縁部63dをモータケース14に支持させ、基板ケース63の開口側縁部63bをエンドカバー15に支持させることもできる。その際には、コントローラ60への配線に無理な力が掛からないように考慮する。
図3および図10に示されるように、エンドカバー15は、回転軸40の軸方向一側にカバー開口15aが設けられ、回転軸40の軸方向他側にカバー底部15bが設けられている。そして、カバー底部15bの外縁部には、カバー底部15bに対して起立するようにして、カバー側壁15cが一体に設けられている。これにより、エンドカバー15は、略カップ状に形成されている。なお、エンドカバー15は、本発明におけるカバー部材に相当する。
ここで、図1に示されるように、モータケース14には、当該モータケース14の軸方向と交差する軸線A1が延びる方向において、エンドカバー15と並ぶようにしてバッテリ16が装着されている。そして、カバー底部15bの底面SF1が、モータケース14の軸方向において、バッテリ16の底面SF2と略同じ位置(高さ位置)に配置されている。
これにより、電動ハンマ10を、回転軸40を垂直に立てた状態で、水平な床面に置くことができる。よって、作業者は、電動ハンマ10のハンドル13を容易に把持可能となる。なお、電動ハンマ10は、回転軸40を倒して床面と水平になるように置いても、作業者はハンドル13を把持することができる。したがって、電動ハンマ10をより小型化したい場合には、カバー底部15bの底面SF1を、モータケース14の軸方向において、バッテリ16の底面SF2よりもモータケース14側に窪んだ位置(高さ位置)に配置することもできる。
また、図4および図10に示されるように、カバー底部15bの中央部には、複数の空気穴15dが穿設されている。これらの空気穴15dは、本発明における吸気口に相当し、エンドカバー15の内外を連通している。すなわち、空気穴15dは、冷却風AR(図2および図3参照)の導入口となっている。なお、複数の空気穴15dのそれぞれは、比較的小さな穴からなり、エンドカバー15(電動ハンマ10)の外部の塵埃等を、エンドカバー15の内部に導入し難くしている。よって、エンドカバー15およびモータケース14の内部が汚染されることが抑制される。
図2および図10に示されるように、電動ハンマ10の前後方向(図中左右方向)において、カバー底部15bの複数の空気穴15dの両側には、一対の第2ねじボス部15eが設けられている。これらの第2ねじボス部15eは、カバー底部15bからモータケース14側に向けて所定の高さで突出されている。そして、一対の第2ねじボス部15eは、回転軸40の軸方向において、それぞれモータケース14の一対の第1ねじボス部14fと対向している。
これにより、第1ねじボス部14fと第2ねじボス部15eとの間に、固定部52が挟まれる。なお、一対の第2ねじボス部15eには、回転軸40の軸方向一側(エンドカバー15の外側)から、それぞれ固定ねじSCが挿通される。このように、エンドカバー15は、モータケース14に対して回転軸40の軸方向一側から装着され、モータケース14の軸方向一側、つまりモータケース14の一部を覆っている。
また、図3および図10に示されるように、電動ハンマ10の左右方向において、カバー底部15bの複数の空気穴15dの両側には、第2クッション部材CS2を支持する一対のクッション支持部15fが設けられている。これらのクッション支持部15fは、カバー底部15bからモータケース14側に向けて所定の高さで突出されている。そして、クッション支持部15fの先端部分において、第2クッション部材CS2が支持されている。なお、第2クッション部材CS2においても、第1クッション部材CS1と同様に、ゴム等の弾性材料により形成されている。
さらに、図2および図3に示されるように、コントローラ60とエンドカバー15のカバー側壁15cとの間には、冷却風ARが流通可能なエア通路PAが形成されている。これにより、複数の空気穴15dからエンドカバー15の内部に導入された冷却風ARは、コントローラ60の基板ケース63により折り曲げられ、その後、エア通路PAに向けて流れる。
ここで、図11に示されるように、電動ハンマ10におけるエンドカバー15の部分を、回転軸40の軸方向一側から見たとき、つまり回転軸40の軸方向視において、モータケース14,エンドカバー15,コントローラ60,ダストシールDSおよびシールホルダ50は、互いに重なっている。これにより、回転軸40の軸方向と交差する方向への電動ハンマ10の寸法増大が抑えられている。
また、図11に示されるように、カバー底部15bに設けられる複数の空気穴15dが、回転軸40の軸方向視において、コントローラ60の配置範囲内に配置されているため、複数の空気穴15dを通過した冷却風ARは、まず、コントローラ60の基板ケース63(ケース底部63a)に当たる。よって、基板ケース63の素材がアルミニウム製であることも相俟って、よりコントローラ60の冷却効率が高められている。
ただし、回転軸40の軸方向視において、複数の空気穴15dの少なくとも一部がコントローラ60の配置範囲内に配置されていれば同様の効果を生じるため、複数の空気穴15dの一部がコントローラ60の配置範囲からはみ出すように配置されても良い。
以上詳述したように、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、コントローラ60は、回転軸40の軸方向においてモータケース14とエンドカバー15とにより支持され、ダストシールDSは、回転軸40の軸方向においてモータケース14とエンドカバー15とにより支持される。また、ダストシールDSは、当該ダストシールDSとエンドカバー15との間に介在するシールホルダ50によって支持される。
これにより、回転軸40の軸方向に、モータケース14、エンドカバー15、ダストシールDS,シールホルダ50およびコントローラ60を並べて配置することができる。したがって、電動ハンマ10の全体を小型化して作業性の向上を図ることが可能となる。
また、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、モータケース14、エンドカバー15、コントローラ60、ダストシールDSおよびシールホルダ50が、回転軸40の軸方向視において互いに重なっている。
よって、回転軸40の軸方向と交差する方向への電動ハンマ10の寸法増大を抑制することができる。
さらに、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、モータケース14は、回転軸40の軸方向においてコントローラ60を支持するコントローラ支持脚14hおよびシールホルダ50を支持する第1ねじボス部14fを有し、コントローラ支持脚14hおよび第1ねじボス部14fが、回転軸40の軸方向視において互いに重ならない。
よって、モータケース14における底壁部14bの限られたスペースを、効率良く活用することができ、これによっても、電動ハンマ10の全体を小型化することができる。
また、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、本発明における第1介在部材が、ブラシレスモータ30の駆動を制御するコントローラ60であるため、コントローラ60を、ブラシレスモータ30の軸線上にある比較的大きなデッドスペースに配置することができる。
よって、配線作業を容易に行うことができ、かつ電動ハンマ10の他の部分にコントローラ60を配置するスペースが不要となり、これによっても、電動ハンマ10の全体を小型化することが可能となる。
さらに、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、コントローラ60は、ブラシレスモータ30の駆動を制御する制御部61が実装された制御基板62と、回転軸40の軸方向において一側が開口された箱形状に形成され、制御基板62を収容する基板ケース63と、を備え、基板ケース63の回転軸40の軸方向における一方の開口側縁部63bが、モータケース14に支持され、基板ケース63の回転軸40の軸方向における他方のケース底縁部63dが、エンドカバー15に支持されている。
これにより、制御基板62に掛かる負荷を軽減して、制御基板62を振動等から保護することができる。よって、電動ハンマ10の長寿命化を図ることが可能となる。
また、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、基板ケース63とモータケース14との間および基板ケース63とエンドカバー15との間に、それぞれ第1クッション部材CS1および第2クッション部材CS2が設けられている。
これにより、制御基板62を振動等からより確実に保護することが可能となる。
さらに、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、モータケース14の内部に、ブラシレスモータ30により回転される遠心ファンCFが設けられ、エンドカバー15に、当該エンドカバー15の内外を連通する複数の空気穴15dが設けられ、これらの空気穴15dが、回転軸40の軸方向視においてコントローラ60の配置範囲内に配置されている。
これにより、複数の空気穴15dを通過した冷却風ARを、コントローラ60を形成する基板ケース63のケース底部63aに当てることができる。したがって、基板ケース63を介して制御基板62を効率良く冷却することが可能となる。よって、電動ハンマ10の連続運転時間を延長することができ、作業効率を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、モータケース14は、第1ボールベアリングBB1を支持するベアリング保持具14eを有し、第1ボールベアリングBB1は、ブラシレスモータ30を形成する回転軸40の端部を支持し、ダストシールDSが、ベアリング保持具14eの軸方向における回転軸40側とは反対側を密閉するシール部材である。
これにより、エンドカバー15およびモータケース14の内部に導入される冷却風ARを、第1ボールベアリングBB1に到達し難くすることができる。したがって、第1ボールベアリングBB1を、長期に亘りスムーズに作動させることが可能となる。
さらに、本実施の形態に係る電動ハンマ10によれば、モータケース14には、当該モータケース14軸方向と交差する軸線A1が延びる方向に、エンドカバー15と並ぶようにバッテリ16が装着され、エンドカバー15の底面SF1が、モータケース14軸方向においてバッテリ16の底面SF2と略同じ高さ位置に配置されている。
これにより、電動ハンマ10を、回転軸40を垂直に立てた状態で、水平な床面に置くことができる。したがって、作業者は、電動ハンマ10のハンドル13を容易に把持可能となり、作業性を向上させることができる。
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態2について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図12は実施の形態2の電動ハンマのコントローラ周辺を拡大した断面図を示している。
図12に示される電動ハンマ70では、実施の形態1の電動ハンマ10(図2参照)に比して、第2介在部材としてのダストシールDSを、センサ基板71に変更した点が異なっている。また、この変更に伴い、遠心ファンCFの環状のセンサマグネットSMおよびバスバー部材37のホールIC39を廃止すると共に、回転軸40の軸方向一側の端部に、センサマグネットSMよりも小径のセンサマグネット72を設けている。
つまり、実施の形態2の電動ハンマ70では、センサ基板71が、本発明の第2介在部材となっている。また、センサ基板71には、U相,V相,W相に対応して矩形波信号を出力する磁気センサMSが実装されており、当該磁気センサMSは、回転軸40の軸方向において、センサマグネット72と対向している。そして、電動ハンマ70のコントローラ60は、磁気センサMSからの矩形波信号の入力に応じて、実施の形態1と同様にブラシレスモータ30の駆動を制御する。
以上のように形成された実施の形態2においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態2では、ダストシールDS(図2参照)を廃止しつつ、センサマグネット72を小型化することができるので、電動ハンマ70のさらなる小型化および軽量化を図ることが可能となる。
本発明は上述の各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ことは言うまでもない。例えば、上述の各実施の形態では、モータとしてのブラシレスモータ30を、バッテリ16の電力で駆動するものを示したが、本発明はこれに限らず、商用電源、すなわち交流電源からの電力で駆動するものにも適用できる。また、ブラシレスモータに替えて、ブラシを有するブラシ付きのモータや誘導電動機を採用することもできる。さらには、モータとして、電動モータ以外の油圧モータや空気圧モータを採用することもできる。
また、上述の各実施の形態では、作業機として、先端工具19がその軸方向に往復移動する電動ハンマ10,70であるものを示したが、本発明はこれに限らず、先端工具に回転力および軸方向への打撃力を加えるハンマドリルやハンマドライバにも適用できる。さらに、本発明の作業機には、先端工具に回転力および回転方向への打撃力を加えるインパクトドライバやインパクトドリルが含まれる。また、本発明の作業機には、先端工具に回転力のみを加えるドライバ、ドリル、グラインダ、サンダおよび丸のこが含まれる。さらに、本発明の作業機には、先端工具に軸方向への打撃力のみを加える電動ハンマの他にも、釘打ち機が含まれる。また、本発明の作業機には、先端工具を往復運動させるジグソーやセーバソーが含まれる。さらに、本発明の作業機には、ブロワが含まれる。また、出力部としての先端工具には、上述したブルポイントの他にも、ねじ部材を締め付けたり緩めたりするドライバビットや対象物を切断する鋸刃が含まれる。
その他、上述の各実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上述の各実施の形態に限定されない。
10…電動ハンマ(作業機)、11…本体部、12…シリンダケース、13…ハンドル、13a…ハンドル上部、13b…ハンドル下部、14…モータケース(ケース部材)、14a…ケース本体、14b…底壁部、14c…連通孔、14d…軸受収容筒部、14e…ベアリング保持具(支持筒部)、14f…第1ねじボス部(第2支持部)、14g…第2雌ねじ部、14h…コントローラ支持脚(第1支持部)、14k…基板支持面、14m…側方支持面、15…エンドカバー(カバー部材)、15a…カバー開口、15b…カバー底部、15c…カバー側壁、15d…空気穴(吸気口)、15e…第2ねじボス部、15f…クッション支持部、16…バッテリ、16a…ロック解除スイッチ、17…シリンダ、18…工具保持具、19…先端工具(出力部)、20…中間打撃子、21…打撃子、22…ピストン、23…空気室、24…トリガスイッチ、25…トリガ、25a…操作凸部、26…配線、30…ブラシレスモータ(モータ)、31…ステータ、31a…ステータコア、32… ロータ、32a…ロータコア、33…固定ボルト、34…第1雌ねじ部、35…インシュレータ、36…コイル、37…バスバー部材、38…配線、39…ホールIC、40…回転軸、41…永久磁石、42…クランク軸、43…クランクピン、44…コネクティングロッド、50…シールホルダ(支持部材)、51…ホルダ本体、52…固定部、53…シールケース部、54…貫通穴、60…コントローラ(第1介在部材)、61…制御部、62…制御基板、63…基板ケース、63a…ケース底部、63b…開口側縁部(第1縁部)、63c…側壁部、63d…ケース底縁部(第2縁部)、70…電動ハンマ(作業機)、71…センサ基板、72…センサマグネット、A1,A2…軸線、AR…冷却風、BB1…第1ボールベアリング(軸受部材)、BB2…第2ボールベアリング、BB3…第3ボールベアリング、C1…揺動中心、CF…遠心ファン(ファン)、CS1…第1クッション部材(弾性体)、CS2…第2クッション部材(弾性体)、DS…ダストシール(第2介在部材,シール部材)、G1…ピニオンギヤ、G2…従動ギヤ、GC…ギヤ保持ケース、GP…隙間、MR…モールド樹脂、MS…磁気センサ、PA…エア通路、RB…ローラベアリング、RS…リターンスプリング、SF1,SF2…底面、SM…センサマグネット、SP…空間
Claims (10)
- 出力部を駆動するモータと、
前記モータの少なくとも一部を収容するケース部材と、
前記ケース部材に対して第1方向一側から装着され、前記ケース部材の少なくとも一部を覆うカバー部材と、
前記第1方向において、前記ケース部材と前記カバー部材との間に配置される第1介在部材と、
前記第1方向において、前記ケース部材と前記第1介在部材との間に配置される第2介在部材と、
を備え、
前記第1介在部材は、前記ケース部材と前記カバー部材とにより支持され、
前記第2介在部材は、前記ケース部材と前記カバー部材とにより支持される、
作業機。 - 前記カバー部材と前記第2介在部材との間に介在し、前記第2介在部材を支持する支持部材を有する、
請求項1に記載の作業機。 - 前記ケース部材、前記カバー部材、前記第1介在部材、前記第2介在部材および前記支持部材が、前記第1方向視において互いに重なっている、
請求項2に記載の作業機。 - 前記ケース部材は、前記第1方向において前記第1介在部材を支持する第1支持部および前記支持部材を支持する第2支持部を有し、
前記第1支持部および前記第2支持部が、前記第1方向視において互いに重ならない、
請求項3に記載の作業機。 - 前記第1介在部材が、前記モータの駆動を制御するコントローラである、
請求項4に記載の作業機。 - 前記コントローラは、
前記モータの駆動を制御する制御部が実装された制御基板と、
前記第1方向において一側が開口された箱形状に形成され、前記制御基板を収容する基板ケースと、
を備え、
前記基板ケースの前記第1方向における一方の第1縁部が、前記ケース部材または前記カバー部材のいずれか一方に支持され、
前記基板ケースの前記第1方向における他方の第2縁部が、前記ケース部材または前記カバー部材のいずれか他方に支持されている、
請求項5に記載の作業機。 - 前記基板ケースと前記ケース部材との間および前記基板ケースと前記カバー部材との間に、それぞれ弾性体が設けられている、
請求項6に記載の作業機。 - 前記ケース部材の内部に、前記モータにより回転されるファンが設けられ、
前記カバー部材に、当該カバー部材の内外を連通する吸気口が設けられ、
前記吸気口の少なくとも一部が、前記第1方向視において前記コントローラの配置範囲内に配置されている、
請求項5に記載の作業機。 - 前記ケース部材は、軸受部材を支持する支持筒部を有し、
前記軸受部材は、前記モータを形成する回転軸の端部を支持し、
前記第2介在部材が、前記支持筒部の軸方向における前記回転軸側とは反対側を密閉するシール部材である、
請求項1に記載の作業機。 - 前記ケース部材には、前記第1方向と交差する第2方向に前記カバー部材と並ぶようにバッテリが装着され、
前記カバー部材の底面が、前記第1方向において前記バッテリの底面と同じ位置かそれよりも前記ケース部材側に窪んだ位置に配置されている、
請求項1に記載の作業機。
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2022
- 2022-07-28 JP JP2022120329A patent/JP2024017590A/ja active Pending
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