JP2024093782A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切断刃の現在位置に基づいて、切断刃の動作を適切に制御することのできる切断装置、を提供する。
【解決手段】切断装置１０は、被切断物を挟み込んで切断する一対の切断刃１１１と、切断刃１１１の動作に必要な駆動力を発生させる電動モーター４００と、電動モーター４００の動作を制御する制御部５１０と、切断刃１１１が設けられた刃部材１１０と、刃部材１１０に当接することで、一対の切断刃１１１が動作し得る範囲を規制する当接部１１２と、刃部材１１０が当接部１１２に当接したことを検知する当接検知部５３０と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動式の切断装置に関する。

電動式の切断装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているような電動式剪定挟等が知られている。電動式の切断装置においては、使用者の把持力に替えて、電動モーターの駆動力によって切断刃を動作させ、一対の切断刃で挟み込むことによって被切断物を切断する。上記の電動式剪定挟は木の枝等を被切断物とするものであるが、例えば鉄筋等のような金属を被切断物とする切断装置も知られている。

特開２０２１－４０５９４号公報

電動式の切断装置において、切断刃の動作を適切に制御するためには、動作中の各時点における切断刃の現在位置を正確に把握することが好ましい。切断刃の現在位置を把握するための構成としては、例えば上記特許文献１に記載されているように、内部の駆動機構にホールセンサ等の近接センサを設ける構成等が考えられる。具体的には、例えばボール螺子のナットに磁石を設け、ナットの移動範囲内の特定箇所にホールセンサを設けておく構成等が考えられる。

しかしながら、ナットの移動範囲を含む内部空間には、切断された被切断物の一部が異物として入り込む可能性がある。当該異物がホールセンサに付着すると、ナットの位置や、これに対応する切断刃の現在位置を正確に把握することができなくなってしまう。その結果、切断刃の動作を適切に制御することが難しくなってしまう。

本発明は、切断刃の現在位置に基づいて、切断刃の動作を適切に制御することのできる切断装置、を提供することを目的とする。

本発明に係る切断装置は、電動式の切断装置であって、被切断物を挟み込んで切断する一対の切断刃と、切断刃の動作に必要な駆動力を発生させる電動モーターと、電動モーターの動作を制御する制御部と、一方の切断刃が設けられた第１部材と、他方の切断刃が設けられた第２部材と、第１部材及び第２部材のうち少なくとも一方に当接することで、一対の切断刃が動作し得る範囲を規制する規制部と、第１部材及び第２部材のうち少なくとも一方が規制部に当接したことを検知する当接検知部と、を備える。

上記構成の切断装置では、切断刃が設けられた第１部材等の動きが、規制部への当接によって物理的に規制される。第１部材等が規制部に当接したことは、当接検知部によって検知することができる。当接時における切断刃の位置は既知である。従って、当接検知部によって当接が検知されるまで第１部材及び第２部材を動作させることで、一対の切断刃を、予め設定された初期位置まで移動させることができる。その後は、第１部材等の初期位置からの動作量を、例えば電動モーターの回転量等に基づいて算出することで、切断刃の現在位置を把握することができる。これにより、切断刃を所定の目標位置で停止させるなど、切断刃の動作を適切に制御することが可能となる。

本発明によれば、切断刃の現在位置に基づいて、切断刃の動作を適切に制御することのできる切断装置、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る切断装置の構成を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る切断装置が備えるガイドプレートの構成を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る切断装置が備える刃部材の構成を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る切断装置が備える制御基板の構成を示す図である。 図５は、制御基板によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、制御基板によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、制御基板によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、第１実施形態の変形例に係る切断装置の構成を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る切断装置が備える刃部材の構成を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係る切断装置が備える刃部材の構成を示す図である。 図１１は、電動モーターに供給される電流の時間変化の例を示す図である。 図１２は、制御基板によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１３は、制御基板によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は、第２実施形態の変形例に係る切断装置の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る切断装置１０は、電動式の切断装置であって、建設現場等において鉄筋を切断するための装置として構成されている。図１を主に参照しながら、切断装置１０の構成について説明する。切断装置１０は、ハウジング１１と、トリガスイッチ１２と、切断機構１００と、ボール螺子２００と、減速機３００と、電動モーター４００と、制御基板５００と、蓄電池６００と、を備えている。

ハウジング１１は、切断装置１０の外形を区画する容器であって、例えば樹脂により形成されている。ハウジング１１の内部には、後述のボール螺子２００や減速機３００等が収容されている。図１においては、ハウジング１１のうち紙面手前側の部分が除去されており、切断装置１０の内部構成が断面図として示されている。

トリガスイッチ１２は、使用者の指によって操作されるスイッチである。使用者は、トリガスイッチ１２に指をかけて手前側に引き込む操作を行うことにより、トリガスイッチ１２をオン状態にすることができる。使用者が指の力を緩めると、トリガスイッチ１２はばねの力によって元の位置に戻り、オフ状態となる。トリガスイッチ１２がオン状態とオフ状態との間で切り替えられると、それに対応する信号が後述の制御基板５００に送信される。後に説明するように、使用者の操作によってトリガスイッチ１２がオン状態になると、鉄筋を切断するための動作が開始される。

切断機構１００は、被切断物である鉄筋を切断する部分である。切断機構１００は、一対の刃部材１１０と、一対のリンク部材１２０と、を有している。

それぞれの刃部材１１０には、被切断物を挟み込んで切断する切断刃１１１が形成されている。刃部材１１０は、ハウジング１１に対し固定された軸１０１の回りにおいて、回動自在な状態で保持されている。本実施形態では、切断刃１１１の刃先の稜線が、概ね同一の平面を通る軌道で動作するように、それぞれの刃部材１１０が対向配置されている。これにより、それぞれの切断刃１１１が互いに離間した開状態と、それぞれの切断刃１１１が互いに当接（又は近接）した閉状態と、を切り換えることが可能となっている。図１の例では、一対の切断刃１１１が閉状態となっている。一方の刃部材１１０は本実施形態における「第１部材」に該当し、他方の刃部材１１０は本実施形態における「第２部材」に該当する。

リンク部材１２０は棒状の部材であって、一端が軸１０２を介して刃部材１１０に接続されており、他端が軸２３１を介して後述の連結部材２３０に接続されている。リンク部材１２０及び刃部材１１０は、軸１０２の周りにおいて互いに回動自在な状態で接続されている。同様に、リンク部材１２０及び連結部材２３０は、軸２３１の周りにおいて互いに回動自在な状態で接続されている。後に説明するように、連結部材２３０は、電動モーター４００の駆動力によって、図１の左右方向に移動する。

図１の状態から、連結部材２３０が左方向に移動すると、図１の上側にある刃部材１１０は反時計回り方向に回転し、図１の下側にある刃部材１１０は時計回り方向に回転する。これにより、一対の切断刃１１１は閉状態から開状態になる。一方、一対の切断刃１１１が開状態となっているときに、連結部材２３０が図１の右方向に移動すると、図１の上側にある刃部材１１０は時計回り方向に回転し、図１の下側にある刃部材１１０は反時計回り方向に回転する。これにより、一対の切断刃１１１は閉状態に戻る。このように、一対の刃部材１１０、一対のリンク部材１２０、及び連結部材２３０の全体は、所謂「トグルリンク機構」を構成している。

説明の便宜上、図１における右側のことを以下では「先端側」とも称し、同図における左側のことを以下では「後端側」とも称する。図３には、一対の切断刃１１１の間が最も開いた状態、すなわち全開になった状態が示されている。それぞれの刃部材１１０のうち、切断刃１１１よりも後端側となる部分には、当接部１１２が形成されている。切断刃１１１が互いに遠ざかる方向に移動すると、それぞれの当接部１１２は互いに近づく方向に移動する。最終的には、図３のようにそれぞれの当接部１１２が互いに当接した状態となるので、切断刃１１１をそれ以上開くことができなくなる。つまり、切断刃１１１が全開となる。

一方の刃部材１１０の当接部１１２は、他方の刃部材１１０の当接部１１２に当接することで、他方の刃部材１１０が動作し得る範囲を規制する。それぞれの当接部１１２は、本実施形態における「規制部」に該当する。本実施形態の規制部は、切断刃１１１同士の間の距離が最も遠くなった状態、における各切断刃１１１の位置を規制する。

本実施形態では、刃部材１１０の近傍に一対のガイドプレート７００が設けられている。ガイドプレート７００は、金属により形成された板状の部材であって、図１における紙面手前側及び奥側の両方から刃部材１１０を挟み込むように配置されている。一対のガイドプレート７００の形状は互いに同一である。図２及び図３に示されるように、それぞれのガイドプレート７００には凹部７１０が形成されている。

凹部７１０は、ガイドプレート７００の先端側から後端側に向かって後退するように形成されている。図１や図２のように切断装置１０を側面側から見た場合においては、それぞれの凹部７１０は、閉じた状態における切断刃１１１を含む位置に形成されている。図３に示されるように、切断刃１１１が全開となっている待機状態においては、それぞれの切断刃１１１は凹部７１０の外側に退避した状態となり、ガイドプレート７００によって刃部材１１０の全体が隠れた状態となる。ガイドプレート７００は、待機状態の切断刃１１１を覆い保護する機能と、被切断物である鉄筋を、凹部７１０に沿って一対の切断刃１１１の間へと導く機能と、の両方を有している。ガイドプレート７００は更に、凹部７１０において鉄筋を挟み込むことで、切断前後における切断装置１０の姿勢を安定させる機能をも有している。

ボール螺子２００は、電動モーター４００の回転運動を、連結部材２３０の直線運動に変換し、これにより切断機構１００を動作させるための装置である。ボール螺子２００は、螺子軸２１０と、ナット２２０と、連結部材２３０と、を有している。

螺子軸２１０は、後端側から先端側に向かって直線状に伸びる棒状の部材である。螺子軸２１０の外周面には雄螺子が形成されている。電動モーター４００が駆動されると、螺子軸２１０はその中心軸回りにおいて回転する。

ナット２２０は、螺子軸２１０を外周側から囲むように配置された略円筒形状の部材である。ナット２２０の内周面には雌螺子が形成されており、螺子軸２１０の外周面に形成された雄螺子に対し螺合している。ナット２２０は、螺子軸２１０の長手方向に沿った移動は許容されている一方で、螺子軸２１０の中心軸回りにおける回転は規制されている。このため、螺子軸２１０がその中心軸回りにおいて回転すると、ナット２２０は、当該中心軸に沿って図１の左右方向に移動する。

連結部材２３０は、ナット２２０に対し取り付けられた部材であって、ナット２２０と共に螺子軸２１０に沿って移動する部材である。連結部材２３０は、ナット２２０から先端側に向けて突出するように取り付けられている。連結部材２３０のうち先端側の端部近傍となる部分には、先に述べた軸２３１を介して一対のリンク部材１２０が接続されている。

減速機３００は、電動モーター４００の出力軸４１０の回転を、減速した上でボール螺子２００の螺子軸２１０に伝達する装置である。

電動モーター４００は、切断刃１１１の動作に必要な駆動力を発生させるための回転電機であって、例えばブラシレスＤＣモーターである。電動モーター４００は出力軸４１０を有している。出力軸４１０は略円柱形状の部材であって、その中心軸は螺子軸２１０の中心軸と一致している。出力軸４１０の一部は減速機３００に向けて突出しており、減速機３００に接続されている。

電動モーター４００のコイルに電流が供給されると、出力軸４１０がその中心軸周りに回転する。出力軸４１０の回転は減速機３００を介して螺子軸２１０に伝達され、ナット２２０を先端側もしくは後端側に向けて移動させる。これにより、先に述べたように切断機構１００の切断刃１１１を開閉動作させる。

電動モーター４００の内部には、回転センサ４２０が設けられている。回転センサ４２０は、出力軸４１０が所定角度だけ回転する毎にパルス信号を発信するセンサであって、電動モーター４００が有する基板４３０の上に設けられている。回転センサ４２０からのパルス信号は制御基板５００に送信される。制御基板５００は、パルス信号の数をカウントすることにより、特定のタイミング以降における出力軸４１０の回転角度を把握することができる。また、制御基板５００は、単位時間あたりに入力されるパルス信号の数に基づいて、出力軸４１０の回転速度をも把握することができる。回転センサ４２０は、出力軸４１０の回転角度を測定できるものであれば、本実施形態とは異なる種類のセンサであってもよく、電動モーター４００とは異なる位置に別途設けられたセンサであってもよい。

制御基板５００は、電動モーター４００を含む切断装置１０の全体の動作を制御するために設けられた回路基板である。制御基板５００は、電動モーター４００に供給される電流を調整するためのインバーター回路や、インバーター回路におけるスイッチング動作等を制御するためのマイコン等を含む。

蓄電池６００は、電動モーター４００や制御基板５００の動作に必要な電力を蓄えておくものであり、例えばリチウムイオンバッテリーである。切断装置１０のうち蓄電池６００が内蔵されている部分は、バッテリーパックとしてハウジング１１から着脱することが可能となっており、外部の充電器に接続して充電を行うことができる。このような態様に換えて、蓄電池６００がハウジング１１に取り付けられている状態のまま、蓄電池６００の充電を行うことが可能な構成としてもよい。

制御基板５００の構成について、図４を参照しながら説明する。マイコンを含む制御基板５００は、その機能を表す要素として、制御部５１０と、移動量取得部５２０と、当接検知部５３０と、最大電流変更部５４０と、を備えている。

制御部５１０は、電動モーター４００の動作を制御する部分である。制御部５１０は、電動モーター４００に供給される電流の大きさを例えばＰＷＭ制御により調整することで、切断刃１１１の開閉動作を制御する。また、制御部５１０は、電動モーター４００が備える複数のコイルの一部を周期的に又は連続的に短絡させる、所謂「ショートブレーキ」を行うことで、切断刃１１１の制動動作をも制御する。

移動量取得部５２０は、一対の刃部材１１０の当接部１１２同士が互いに当接した状態を基準として、当該状態からの各刃部材１１０の移動量を取得する処理を行う部分である。ここでいう「移動量」として、本実施形態では、回転センサ４２０から送信されるパルス信号のカウント値が用いられる。移動量としてカウント値を取得する方法については後に説明する。尚、移動量取得部５２０が取得する「移動量」は、刃部材１１０の移動量を直接的又は間接的に示す指標であればよく、パルス信号のカウント値以外の値であってもよい。例えば、一対の切断刃１１１の間の角度をθとしたときに、当該θの変化量が上記の「移動量」として用いられてもよい。

当接検知部５３０は、一対の刃部材１１０の当接部１１２同士が互いに当接したことを検知する処理、を行う部分である。電動モーター４００を駆動させて切断刃１１１を開方向へと動作させているときに、当接部１１２同士が互いに当接してそれ以上動けなくなると、電動モーター４００に供給される電流は、その時点から負荷の増加に伴って大きくなる。そこで、当接検知部５３０は、電動モーター４００に供給される電流に基づいて、当接部１１２同士の当接を検知することとしている。具体的には、当接検知部５３０は、電動モーター４００に供給される電流値と所定の基準値とを比較し、電流値が基準値を超えたときに、当接部１１２同士が互いに当接したことを検知する。尚、電動モーター４００に供給される電流値は、例えば、電動モーター４００に内蔵された不図示の電流センサによって測定すればよい。電流センサを電動モーター４００の外側に設けた構成としてもよい。

制御基板５００が有する不図示のスイッチング回路は、電動モーター４００に供給され電流を、所定の電流制限値以下に抑えながら制御を行うように構成されている。電流制限値は、電動モーターに供給され得る電流の最大値ともいえるものであり、制御基板５００が自由に変更し得る可変のパラメータとなっている。最大電流変更部５４０は、この電流制限値を変更する処理、を行う部分である。最大電流変更部５４０によって行われる具体的な処理の内容については後に説明する。

制御基板５００により実行される処理の具体的な流れについて説明する。図５のフローチャートに示される一連の処理は、主電源がオンとされて切断装置１０が起動された際に、自動的に実行開始されるものである。主電源がオンとされても図５の処理が自動的には開始されず、使用者によってトリガスイッチ１２が最初にオン状態とされたタイミングで開始されることとしてもよい。

最初のステップＳ０１では、電動モーター４００を駆動させてそれぞれの切断刃１１１を開方向に動作させ始める処理が、制御部５１０によって行われる。以降は、それぞれの切断刃１１１は概ね一定の速度で開いて行く。

ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、当接検知部５３０によって、当接部１１２同士の当接が検知されたか否かが判定される。先に述べたように、この判定は、電動モーター４００に供給される電流値が所定の基準値を超えたか否かに基づいて行われる。

当接部１１２同士の当接が未だ検知されない場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値以下である場合には、電動モーター４００の駆動を継続しながら、ステップＳ０２の処理が再度実行さる。当接部１１２同士の当接が検知された場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値を超えた場合には、ステップＳ０３に移行する。

ステップＳ０３では、電動モーター４００の駆動が停止される。これにより、それぞれの切断刃１１１は全開位置において停止する。

ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、回転センサ４２０から送信されるパルス信号のカウント値が０にリセットされる。これ以降、切断刃１１１の動作に伴って、移動量取得部５２０はカウント値を変化させて行くが、その値は常に、全開位置を基準とした切断刃１１１の移動量を表すこととなる。つまり、カウント値を、各切断刃１１１の絶対位置を表す値として利用できるようになる。図５の処理は、カウント値を切断刃１１１の絶対位置に対応させるためのイニシャライズ処理である。当該処理が完了すると、切断装置１０は、切断刃１１１を全開状態としたまま待機状態となる。

待機状態において、使用者がトリガスイッチ１２を操作してオン状態にすると、図６に示される処理が開始される。

当該処理の最初のステップＳ１１では、電動モーター４００を駆動させてそれぞれの切断刃１１１を閉方向に動作させ始める処理が、制御部５１０によって行われる。これにより、被切断物である鉄筋の切断が開始される。切断刃１１１が移動し始めた直後には、それぞれの切断刃１１１は不図示の鉄筋に当接し、更に移動することによって鉄筋を塑性変形させて行く。多くの場合、切断刃１１１が移動している途中のタイミングで鉄筋が破断する。

ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、移動量取得部５２０によって取得される移動量、すなわちカウント値が、所定値以上であるか否かが判定される。この「所定値」は、閉方向に移動している切断刃１１１の制動を開始すべき位置、に対応する値として予め設定されたものである。例えば、切断刃１１１が全閉となる位置から、制動距離だけ手前側となるような位置に対応する値として、上記の所定値を設定すればよい。制動距離が切断刃１１１の動作速度に応じて変化することを考慮して、上記の所定値を、切断刃１１１の動作速度に応じて都度変化させるような態様としてもよい。

カウント値が所定値未満である場合には、切断刃１１１の動作を継続させながら、ステップＳ１２の処理が再度実行される。カウント値が所定値以上となった場合には、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、制御部５１０によって切断刃１１１の制動が開始される。その後、切断刃１１１は目標位置で停止する。目標位置は、切断刃１１１が全閉となる位置であってもよいが、全閉位置よりも僅かに手前側の位置、すなわち、切断刃１１１同士の間に僅かな隙間が形成される位置であってもよい。このように、制御部５１０は、移動量取得部５２０によって取得された移動量（つまりカウント値）に基づいて、切断刃１１１の制動を開始するタイミングを決定する。

鉄筋の切断が完了した後は、図７のフローチャートに示される処理が実行され、切断刃１１１が元の全開位置まで戻される。当該処理は、切断完了の後に自動的に開始されてもよいが、例えば、使用者がトリガスイッチ１２を元の位置（つまりオフ状態）に戻す操作を行ってから開始されることとしてもよい。

図７の最初のステップＳ２１では、電動モーター４００を駆動させてそれぞれの切断刃１１１を開方向に動作させ始める処理が、制御部５１０によって行われる。以降は、それぞれの切断刃１１１は概ね一定の速度で開いて行く。切断刃１１１が開方向に移動するに従って、移動量取得部５２０によって取得される移動量、すなわちカウント値は次第に減少して行く。

ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、上記のカウント値が所定の閾値以下であるか否かが判定される。この「閾値」は、電流制限値をそれまでよりも小さな値に変更すべきタイミングの位置、に対応する値として予め設定されたものである。カウント値が閾値を超えている場合には、切断刃１１１の動作を継続させながら、ステップＳ２２の処理が再度実行される。カウント値が閾値以下になると、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、電流制限値を、それまでよりも小さな値に変更する処理が、最大電流変更部５４０によって行われる。切断刃１１１で生じ得る力の上限値が小さくなるので、全開位置への到達時において当接部１１２同士が激しく衝突してしまうような事態が防止される。これにより、刃部材１１０やその近傍の部材の耐久性を必要以上に確保する必要がなくなるので、部材の小型化や軽量化を図ることが可能となる。

このように、最大電流変更部５４０は、移動量取得部５２０によって取得された移動量に基づいて、電流制限値を変更するタイミングを決定する。尚、電流制限値を小さな値に変更するタイミングは、一対の切断刃１１１が動作しているときであって、刃部材１１０の当接部１１２同士が当接するよりも前のタイミングとすることが好ましい。つまり、本実施形態のように、電流制限値が変更された後に当接部１１２同士が当接するように、図７のステップＳ２２の判定で用いられる閾値が設定されることが好ましい。

ステップＳ２３に続くステップＳ２４では、当接検知部５３０によって、当接部１１２同士の当接が検知されたか否かが判定される。当接部１１２同士の当接が未だ検知されない場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値以下である場合には、電動モーター４００の駆動を継続しながら、ステップＳ２４の処理が再度実行さる。当接部１１２同士の当接が検知された場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値を超えた場合には、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、電動モーター４００の駆動が停止される。これにより、それぞれの切断刃１１１は全開位置において停止する。その後、図５のステップＳ０４と同様に、パルス信号のカウント値を０にリセットする処理が行われてもよい。以降においては、切断装置１０は再び待機状態に戻る。

切断刃１１１を全開位置に戻す際においては、上記のように、当接部１１２同士が当接するまで電動モーター４００を駆動させてもよいが、当接前の所定タイミングで、図６のステップＳ１３と同様の制動が行われることとしてもよい。

以上のように、本実施形態に係る切断装置１０では、切断刃１１１が設けられた刃部材１１０の動きを、規制部（当接部１１２）への当接によって物理的に規制している。規制部への当接は当接検知部５３０によって検知され、その後における切断刃１１１の位置は移動量取得部５２０によって取得される。これにより、切断刃１１１を所定の目標位置で停止させるなど、切断刃１１１の動作を適切に制御することが可能となっている。

切断刃１１１の位置を取得するに当たっては、ナットの周辺に磁石やホールセンサを設ける必要が無い。このため、ホールセンサへの異物の付着に伴って、切断刃１１１の位置を取得できなくなってしまうような事態は生じない。

当接検知部５３０は、一対の刃部材１１０のうち少なくとも一方が規制部に当接したことを、先に述べたように電動モーター４００に供給される電流に基づいて検知する。このような態様に換えて、電動モーター４００に印加される電圧に基づいて当接を検知することとしてもよい。

電動モーター４００を駆動させて切断刃１１１を開方向へと動作させているときに、当接部１１２同士が互いに当接してそれ以上動けなくなると、電動モーター４００に印加される電圧は、電流の増加に伴って小さくなる。従って、当接検知部５３０は、電動モーター４００に印加される電圧値と所定の基準値とを比較し、電圧値が基準値を下回ったときに、当接部１１２同士が互いに当接したことを検知することができる。

また、当接検知部５３０は、単位時間あたりにおける電動モーター４００の回転数、すなわち、単位時間あたりにおけるカウント値の変化量に基づいて検知を行うこととしてもよい。

電動モーター４００を駆動させて切断刃１１１を開方向へと動作させているときに、当接部１１２同士が互いに当接してそれ以上動けなくなると、単位時間あたりにおける電動モーター４００の回転数（つまり回転速度）は概ね０まで急減する。従って、当接検知部５３０は、単位時間あたりにおけるカウント値の変化量と所定の基準値とを比較し、カウント値の変化量が基準値を下回ったときに、当接部１１２同士が互いに当接したことを検知することができる。

第１実施形態の変形例について説明する。図８には、変形例に係る刃部材１１０及びその両側にあるガイドプレート７００の構成が、模式的な断面図として描かれている。図８に示される断面は、刃部材１１０等を、螺子軸２１０の中心軸に対し垂直に切断した場合における断面である。

この変形例に係る刃部材１１０には、全開位置において互いに当接する当接部１１２が設けられていない。図８に示されるように、この変形例では、それぞれの刃部材１１０に、ガイドプレート７００に向けて突出する突起１１３が設けられている。また、ガイドプレート７００には、刃部材１１０の開閉方向における外側から突起１１３に当接する規制面７２０が設けられている。刃部材１１０が開く方向に移動して行くと、最終的には、突起１１３が規制面７２０に当接することによって、刃部材１１０がそれ以上移動できなくなる。刃部材１１０に当接してその動きを規制する規制面７２０は、この変形例における「規制部」に該当する。

この変形例における移動量取得部５２０は、刃部材１１０の突起１１３に規制面７２０が当接した状態を基準として、当該状態からの各刃部材１１０の移動量を取得する処理を行う。また、当接検知部５３０は、刃部材１１０の突起１１３に規制面７２０が当接したことを検知する。このような構成でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

尚、規制部として機能する規制面７２０は、この変形例のように、一対の刃部材１１０のそれぞれに当接して、切断刃１１１の動作範囲を規制するものであってもよいが、一対の刃部材１１０うち一方のみに当接して規制するものであってもよい。

この場合、当接検知部５３０も、一対の刃部材１１０のうち一方のみが規制部に当接したことを検知することとなる。また、移動量取得部５２０によって取得される移動量は、一対の刃部材１１０の一方が規制部に当接した状態からの、刃部材１１０の移動量ということになる。同様に、最大電流変更部５４０が電流制限値をそれまでの値よりも小さくするのは、一対の刃部材１１０のうち一方が規制部に当接するよりも前のタイミング、ということになる。

このように、第１実施形態及び上記変形例においては、一対の刃部材１１０のうち少なくとも一方が規制部に当接した状態において、切断刃１１１同士の間の距離が最も遠くなるように構成されている。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。本実施形態では、一対の刃部材１１０のうち少なくとも一方が規制部に当接した状態において、切断刃１１１同士の間の距離が最も近くなるように構成されており、この点において第１実施形態と異なっている。

図９及び図１０に示されるように、本実施形態に係る刃部材１１０のそれぞれには、当接部１１４が設けられている。当接部１１４は、切断刃１１１に対し先端側で隣り合う位置に設けられており、当該切断刃１１１よりも、他方の切断刃１１１に向けて僅かに突出するように設けられている。このため、切断刃１１１を閉方向側に移動させて行った場合には、図９に示されるように、切断刃１１１同士が互いに当接するよりも前に、当接部１１４同士が先に当接した状態となり、刃部材１１０がそれ以上移動できなくなる。

一方の刃部材１１０の当接部１１４は、他方の刃部材１１０の当接部１１４に当接することで、他方の刃部材１１０が動作し得る範囲を規制する。それぞれの当接部１１４は、本実施形態における「規制部」に該当する。

尚、本実施形態では、全閉位置となった状態でも、切断刃１１１同士の間には僅かな隙間が形成される。このため、切断刃１１１同士が互いに衝突してしまうような事態は確実に防止される。

このような態様に替えて、切断刃１１１に対する当接部１１４の突出量を０としてもよい。この場合、一対の切断刃１１１同士が互いに当接するのと同時に、当接部１１４同士も互いに当接することとなる。

図１１に示されるのは、鉄筋を切断する際において、電動モーター４００に供給される電流の時間変化の例である。ｔ０は動作開始時刻であり、この時点における切断刃１１１は全開となっている。

鉄筋の切断が開始された直後には、切断刃１１１が閉じて行くに従って、電動モーター４００の電流も大きくなって行く。切断刃１１１の加速が完了すると電流は次第に小さくなり、概ね一定となる。

図１１のｔ１は、切断刃１１１が鉄筋に当接した時刻を表している。ｔ１以降は、電動モーター４００の負荷が大きくなって行くので、電動モーター４００の電流は次第に大きくなって行く。ただし、電流は、一点鎖線で表された電流制限値以下に収まっている。

図１１のｔ２は、鉄筋が破断した時刻を表している。鉄筋が破断すると、電動モーター４００の負荷は急激に小さくなるので、電流も急激に減少する。その後、電流は概ね一定になる。

図１１のｔ４は、当接部１１４同士が互いに当接し全閉となった時刻を表している。以降は、電動モーター４００の負荷は急激に大きくなるので、電流も急激に増加する。本実施形態の当接検知部５３０は、電動モーター４００の電流を所定の閾値ＳＩと比較することで、切断刃１１１が全閉位置となったことを検知することができる。

図１１の例では、時刻ｔ２よりも後であり且つ時刻ｔ４よりも前の時刻ｔ３となった時点で、最大電流変更部５４０が、電流制限値をそれまでよりも小さな値に変更している。時刻ｔ３以降における電流制限値は、閾値ＳＩよりも僅かに大きな値として設定されている。このため、電動モーター４００の電流が閾値ＳＩを超えた直後の時刻ｔ５において、電流は電流制限値に到達し、それ以上増加しなくなる。このため、当接部１１４同士を互いに押し付け合う力が大きくなり過ぎてしまうことはない。尚、時刻ｔ３以降における電流制限値は、閾値ＳＩと同じ値に設定されてもよい。

制御基板５００によって実行される処理の具体的な流れについて説明する。本実施形態でも、主電源がオンとされて切断装置１０が起動されると、第１実施形態（図５）と同様のイニシャライズ処理が行われる。図１２に示される一連の処理は、図５に示される一連の処理に換えて、本実施形態の制御基板５００によって実行されるものである。

最初のステップＳ３１では、電動モーター４００を駆動させてそれぞれの切断刃１１１を閉方向に動作させ始める処理が、制御部５１０によって行われる。以降は、それぞれの切断刃１１１は概ね一定の速度で閉じて行く。

ステップＳ３１に続くステップＳ３２では、当接検知部５３０によって、当接部１１４同士の当接が検知されたか否かが判定される。第１実施形態と同様に、この判定は、電動モーター４００に供給される電流値が所定の基準値を超えたか否かに基づいて行われる。

当接部１１４同士の当接が未だ検知されない場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値以下である場合には、電動モーター４００の駆動を継続しながら、ステップＳ３２の処理が再度実行さる。当接部１１４同士の当接が検知された場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値を超えた場合には、ステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３３では、電動モーター４００の駆動が停止される。これにより、それぞれの切断刃１１１は全閉位置において停止する。

ステップＳ３３に続くステップＳ３４では、回転センサ４２０から送信されるパルス信号のカウント値が０にリセットされる。これ以降は、カウント値を、各切断刃１１１の絶対位置を表す値として利用できるようになる。

ステップＳ３４に続くステップＳ３５では、電動モーター４００を駆動させてそれぞれの切断刃１１１を開方向に動作させ始める処理が、制御部５１０によって行われる。以降は、それぞれの切断刃１１１は概ね一定の速度で開いて行く。

ステップＳ３５に続くステップＳ３６では、移動量取得部５２０によって取得される移動量、すなわちカウント値が、所定値以下であるか否かが判定される。この「所定値」は、開方向に移動している切断刃１１１の制動を開始すべき位置、に対応する値として予め設定されたものである。例えば、切断刃１１１が全開となる位置から、制動距離だけ手前側となるような位置に対応する値として、上記の所定値を設定すればよい。制動距離が切断刃１１１の動作速度に応じて変化することを考慮して、上記の所定値を、切断刃１１１の動作速度に応じて都度変化させるような態様としてもよい。

カウント値が所定値を超えている場合には、切断刃１１１の動作を継続させながら、ステップＳ３６の処理が再度実行される。カウント値が所定値以下となった場合には、ステップＳ３７に移行する。ステップＳ３７では、制御部５１０によって切断刃１１１の制動が開始される。その後、切断刃１１１は目標位置である全開位置で停止する。切断装置１０は、切断刃１１１を全開状態としたまま待機状態となる。

待機状態において、使用者がトリガスイッチ１２を操作してオン状態にすると、本実施形態では図１３に示される処理が開始される。

当該処理の最初のステップＳ４１では、電動モーター４００を駆動させてそれぞれの切断刃１１１を閉方向に動作させ始める処理が、制御部５１０によって行われる。当該処理は、図６のステップＳ１１で行われる処理と同じである。

ステップＳ４１に続くステップＳ４２では、移動量取得部５２０によって取得される移動量、すなわちカウント値が、所定の閾値以上であるか否かが判定される。この「閾値」は、電流制限値をそれまでよりも小さな値に変更すべきタイミングの位置、に対応する値として予め設定されたものである。当該タイミングは、図１１の例における時刻ｔ３のことである。カウント値が閾値を超えている場合には、切断刃１１１の動作を継続させながら、ステップＳ４２の処理が再度実行される。カウント値が閾値以下になると、ステップＳ４３に移行する。

ステップＳ４３では、電流制限値を、それまでよりも小さな値に変更する処理が、最大電流変更部５４０によって行われる。切断刃１１１で生じ得る力の上限値が小さくなるので、全開位置への到達時において当接部１１４同士が激しく衝突してしまうような事態が防止される。これにより、刃部材１１０やその近傍の部材の耐久性を必要以上に確保する必要がなくなるので、部材の小型化や軽量化を図ることが可能となる。

このように、最大電流変更部５４０は、移動量取得部５２０によって取得された移動量（つまりカウント値）に基づいて、電流制限値を変更するタイミングを決定する。尚、電流制限値を小さな値に変更するタイミングは、一対の切断刃１１１が動作しているときであって、刃部材１１０の当接部１１４同士が当接するよりも前のタイミングとすることが好ましい。つまり、本実施形態のように、電流制限値が変更された後に当接部１１４同士が当接するように、図１３のステップＳ４２の判定で用いられる閾値が設定されることが好ましい。

ステップＳ４３に続くステップＳ４４では、当接検知部５３０によって、当接部１１４同士の当接が検知されたか否かが判定される。当接部１１４同士の当接が未だ検知されない場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値以下である場合には、電動モーター４００の駆動を継続しながら、ステップＳ４４の処理が再度実行さる。当接部１１４同士の当接が検知された場合、すなわち、電動モーター４００に供給される電流値が基準値を超えた場合には、ステップＳ４５に移行する。

ステップＳ４５では、電動モーター４００の駆動が停止される。これにより、それぞれの切断刃１１１は全閉位置において停止する。その後、図１２のステップＳ３４と同様に、パルス信号のカウント値を０にリセットする処理が行われてもよい。

切断刃１１１を全閉位置まで移動させる際においては、上記のように、当接部１１４同士が当接するまで電動モーター４００を駆動させてもよいが、当接前の所定タイミングで、図１２のステップＳ３７と同様の制動が行われることとしてもよい。

鉄筋の切断が完了した後は、切断刃１１１を全開位置に戻し、切断装置１０を再び待機状態とする処理が行われる。当該処理は、例えば、図１２のステップＳ３５乃至Ｓ３７の処理を再度実行することにより実現される。切断刃１１１を全開位置に戻す処理は、図１３のステップＳ４５に続けて自動的に開始されてもよいが、例えば、使用者がトリガスイッチ１２を元の位置（つまりオフ状態）に戻す操作を行ってから開始されることとしてもよい。

第２実施形態の変形例について説明する。図１４には、変形例に係る刃部材１１０及びその両側にあるガイドプレート７００の構成が、模式的な断面図として描かれている。図１４に示される断面は、刃部材１１０等を、螺子軸２１０の中心軸に対し垂直に切断した場合における断面である。

この変形例では、全閉位置において互いに当接する当接部１１４が設けられていない。図１４に示されるように、この変形例では、それぞれの刃部材１１０に、ガイドプレート７００に向けて突出する突起１１３が設けられている。また、ガイドプレート７００には、刃部材１１０の開閉方向における内側から突起１１３に当接する規制面７３０が設けられている。刃部材１１０が閉じる方向に移動して行くと、最終的には、突起１１３が規制面７３０に当接することによって、刃部材１１０がそれ以上移動できなくなる。刃部材１１０に当接してその動きを規制する規制面７３０は、この変形例における「規制部」に該当する。突起１１３が規制面７３０に当接した全閉状態において、この変形例では、切断刃１１１同士が当接せず、間に僅かな隙間が空くように構成されている。突起１１３が規制面７３０に当接すると同時に、切断刃１１１同士が互いに当接するように構成されていてもよい。

この変形例における移動量取得部５２０は、刃部材１１０の突起１１３に規制面７３０が当接した状態を基準として、当該状態からの各刃部材１１０の移動量を取得する処理を行う。また、当接検知部５３０は、刃部材１１０の突起１１３に規制面７３０が当接したことを検知する。このような構成でも、第２実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

尚、規制部として機能する規制面７３０は、この変形例のように、一対の刃部材１１０のそれぞれに当接して、切断刃１１１の動作範囲を規制するものであってもよいが、一対の刃部材１１０うち一方のみに当接して規制するものであってもよい。

この場合、当接検知部５３０も、一対の刃部材１１０のうち一方のみが規制部に当接したことを検知することとなる。また、移動量取得部５２０によって取得される移動量は、一対の刃部材１１０の一方が規制部に当接した状態からの、刃部材１１０の移動量ということになる。同様に、最大電流変更部５４０が電流制限値をそれまでの値よりも小さくするのは、一対の刃部材１１０のうち一方が規制部に当接するよりも前のタイミング、ということになる。

このように、第２実施形態及び上記変形例においては、一対の刃部材１１０のうち少なくとも一方が規制部に当接した状態において、切断刃１１１同士の間の距離が最も近くなるように構成されている。規制部は、一対の切断刃１１１が互いに当接するのと同時、もしくは互いに当接するよりも先に、一対の刃部材１１０のうち少なくとも一方に当接しその動きを規制するものであればよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：切断装置
１１０：刃部材
１１１：切断刃
１１２：当接部
４００：電動モーター
５１０：制御部
５２０：移動量取得部
５３０：当接検知部
５４０：最大電流変更部

Claims (10)

1. 電動式の切断装置であって、
   被切断物を挟み込んで切断する一対の切断刃と、
   前記切断刃の動作に必要な駆動力を発生させる電動モーターと、
   前記電動モーターの動作を制御する制御部と、
   一方の前記切断刃が設けられた第１部材と、
   他方の前記切断刃が設けられた第２部材と、
   前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくとも一方に当接することで、一対の前記切断刃が動作し得る範囲を規制する規制部と、
   前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくとも一方が前記規制部に当接したことを検知する当接検知部と、を備える切断装置。
2. 前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくとも一方が前記規制部に当接した状態は、一対の前記切断刃の間の距離が最も遠くなった状態、もしくは、一対の前記切断刃の間の距離が最も近くなった状態、のいずれかである、請求項１に記載の切断装置。
3. 前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくとも一方が前記規制部に当接した状態からの、前記第１部材及び前記第２部材の移動量を取得する移動量取得部、を更に備える、請求項２に記載の切断装置。
4. 前記制御部は、
   前記移動量取得部によって取得された前記移動量に基づいて、前記切断刃の制動を開始するタイミングを決定する、請求項３に記載の切断装置。
5. 前記電動モーターに供給され得る電流の最大値を変更する最大電流変更部、を更に備え、
   前記最大電流変更部は、
   前記移動量取得部によって取得された前記移動量に基づいて、前記最大値を変更するタイミングを決定する、請求項３に記載の切断装置。
6. 一対の前記切断刃が動作しているときにおいて、
   前記最大電流変更部は、前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくとも一方が前記規制部に当接するよりも前のタイミングで、前記最大値をそれまでの値よりも小さくする、請求項５に記載の切断装置。
7. 一対の前記切断刃が閉じる方向に動作する際において、一対の前記切断刃が互いに当接するのと同時、もしくは互いに当接するよりも先に、前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくとも一方が前記規制部に当接した状態となる、請求項１に記載の切断装置。
8. 前記当接検知部は、前記電動モーターに供給される電流に基づいて検知を行う、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の切断装置。
9. 前記当接検知部は、前記電動モーターに印加される電圧に基づいて検知を行う、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の切断装置。
10. 前記当接検知部は、前記電動モーターの回転数に基づいて検知を行う、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の切断装置。