JP6318603B2 - 打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は作業対象物に対して衝撃力を加えるようにした打撃工具に関する。

作業対象物に衝撃力を加えるようにした打撃工具には、ハンマやハンマドリルがある。ハンマは工具保持具にシャンクや打撃用のアダプタ等が先端工具として装着され、ハンマドリルは工具保持具にドリルビットやアンカードリル等が先端工具として装着される。このような打撃工具による作業モードとしては、先端工具に工具保持具から衝撃力を加えるようにした衝撃モードと、衝撃力に加えて先端工具を回転運動させるようにした回転衝撃モードとがある。

先端工具は工具保持具の先端部に着脱自在に装着されるようになっており、工具保持具には先端工具に衝撃力を加えるために、ハンマ部材が軸方向に往復動自在に装着されている。ハンマ部材を駆動するために、工具保持具が取り付けられたシリンダ内にはピストンが往復動自在に装着されており、打撃工具のハウジング内には、ピストンを駆動するための電動モータが組み込まれている。電動モータの出力軸の回転運動は運動変換機構によりピストンの往復運動に変換される。

先端工具に衝撃力を加えるようにしたハンマは、例えば、特許文献１に記載されるように、シリンダを収容するシリンダハウジングと、電動モータを収容するモータハウジングと、運動変換機構を収容するギヤハウジングとを有している。これらのハウジングが組み合わされて打撃工具であるハンマのハウジングが形成されている。シリンダを回転駆動するようにした打撃工具においては、電動モータによりシリンダが回転駆動される。

特開２００７−３３１０７２号公報

従来の打撃工具においては、電動モータの回転速度を制御するための制御回路が設けられた制御基板は、モータハウジングの基端部側やハンドルの内部等に配置されている。打撃工具を用いて作業者が作業を行うときには、作業者はハンドルを把持することになる。作業者の操作性を向上するには、モータハウジング周辺に配置される部材を少なくして打撃工具の小型化を図るとともに、打撃工具の重量バランスをシリンダの軸心つまり打撃軸に近付けることが望ましい。

一方、電動モータの冷却のために、冷却風を生成するファンが打撃工具に設けられており、ファンは電動モータにより駆動される。このモータ冷却のための冷却風を利用して、制御基板をも冷却することができると、制御基板の冷却性も高めることができる。制御基板の冷却性が高められると、ハウジングに制御基板の熱が伝達されることなく、打撃工具の作業性を向上させることができる。

本発明の目的は、打撃工具内部の部材の配置形態によって打撃工具の作業性を向上することにある。

本発明の打撃工具は、先端工具を着脱自在に保持する工具保持具が設けられたハウジングと、前記ハウジングに収容され、回転駆動力を出力する出力軸と、前記出力軸を回転駆動させるステータとを有するモータと、前記出力軸により回転駆動される回転軸の回転運動を、前記出力軸と交差する方向の先端工具の往復運動に変換する運動変換機構と、前記ハウジングの後部に設けられたハンドルと、制御信号を演算して出力することで前記モータの回転を制御する制御回路が設けられた制御基板と、を備え、前記運動変換機構は、その後端が前記モータの後端より前方に設けられ、前記制御基板は、前記先端工具の往復運動方向で前記運動変換機構より後方かつ前記ハンドルより前方であって、前記出力軸方向で前記ステータより上方に配置される。

本発明によれば、モータの回転を制御するための制御基板が打撃工具の運動変換機構とハンドルとの間に設けられているので、モータ周辺に配置される部材を含めてモータ部分の小型化を達成することができ、打撃工具の重心位置を打撃軸に近付けることができる。これにより、打撃工具の操作性を向上させることができる。また、ファンにより生成される冷風流路内に制御基板を配置すると、制御基板の周囲に十分なスペースを確保することができ、制御基板の冷却性を向上させることができ、打撃工具の操作性が高められる。

（Ａ）は一実施の形態である打撃工具の外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は変形例である打撃工具の外観を示す斜視図である。 図１（Ａ）に示された打撃工具の縦断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線拡大矢視図である。 図２におけるＢ−Ｂ線拡大断面図である。 モータ制御回路を示すブロック図である。 変形例である打撃工具の要部を示す断面図である。 他の変形例である打撃工具の要部を示す断面図である。 他の変形例である打撃工具の要部を示す断面図である。 他の変形例である打撃工具の要部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの図面においては、共通する部材には同一の符号が付されている。

図１（Ａ）および図２に示される打撃工具１０は、ハンマドリルとも言われ、先端工具Ｔとしてのドリルビットが着脱自在に装着される。ドリルビットつまり先端工具Ｔには、回転運動と衝撃運動とが加えられるようになっており、打撃工具１０はコンクリートや石材等を作業対象物として、これに穴あけ加工等を行うために使用される。打撃工具１０による作業モードとしては、先端工具Ｔに衝撃力を加える衝撃モードと、衝撃力に加えて先端工具Ｔを回転運動させる回転衝撃モードとがある。

打撃工具１０は、図２に示されるように、シリンダ１１を有しており、このシリンダ１１の先端部には円筒形状の工具保持具１２がピン１３により固定されている。工具保持具１２はシリンダハウジング１４ａに軸受１５により支持され、シリンダ１１と工具保持具１２は、シリンダハウジング１４ａ内に回転自在に装着されている。工具保持具１２に先端工具Ｔが装着された状態のもとで、シリンダ１１を回転させると、先端工具Ｔは回転駆動される。

工具保持具１２の基端部内にはハンマ部材１６の先端部が軸方向に往復動自在に組み込まれており、ハンマ部材１６の基端部はシリンダ１１内に突出している。シリンダ１１内には、ハンマ部材１６に対して衝撃力を加えるための打撃子１７が軸方向に往復動自在に装着され、シリンダ１１の後端部内にはピストン１８が軸方向に往復動自在に装着されている。打撃子１７とピストン１８との間には、空気室１９が設けられており、ピストン１８を前進駆動すると、空気室１９内の空気が圧縮されて打撃子１７が前進方向に駆動される。これにより、打撃子１７がハンマ部材１６に衝突し、ハンマ部材１６を介して先端工具Ｔには打撃子１７の衝撃力が加えられる。

シリンダハウジング１４ａの先端には先端カバー２１が取り付けられ、工具保持具１２の先端にはゴム製の先端キャップ２２が取り付けられている。先端キャップ２２の外側には、着脱スリーブ２３が軸方向に往復動自在に装着され、着脱スリーブ２３には、シリンダハウジング１４ａから離れる方向つまり前進方向のばね力がコイルばね２４により付勢されている。工具保持具１２には、先端工具Ｔに設けられた溝に係合する係合コロつまり係合部材２５が径方向に移動自在に装着されている。着脱スリーブ２３には、締結リング２６が設けられており、図２に示されるように、締結リング２６が係合部材２５を径方向内方に突出すると、先端工具Ｔは工具保持具１２に締結される。一方、着脱スリーブ２３をばね力に抗して後退移動させると、締結リング２６に設けられた退避スペース２７が係合部材２５の位置になる。この状態のもとで、先端工具Ｔを引っ張ると、係合部材２５が径方向外方に退避移動して、先端工具Ｔを取り外すことができる。一方、着脱スリーブ２３を後退移動させた状態のもとで、先端工具Ｔを工具保持具１２の先端部内に挿入し、工具保持具１２をばね力により前進移動させると、先端工具Ｔは工具保持具１２に装着されて係合部材２５により締結される。

シリンダハウジング１４ａの後端部にはギヤハウジング１４ｂが設けられ、このギヤハウジング１４ｂにはモータハウジング１４ｃが設けられている。モータハウジング１４ｃはシリンダハウジング１４ａに対してほぼ直角方向を向いており、これらのハウジング１４ａ〜１４ｃにより、打撃工具１０のハウジング１４が形成されている。ハウジング１４の後部には、後方に突出して操作用のハンドル２８が設けられている。ハンドル２８はシリンダ１１に対してほぼ直角方向に延びる本体部２８ａと、その両端に設けられる脚部２８ｂ，２８ｃとを有し、本体部２８ａの上端部には上側の脚部２８ｂが一体となっており、本体部２８ａの下端部には下側の脚部２８ｃが一体となっている。それぞれの脚部２８ｂ，２８ｃはハウジング１４の背面に取り付けられており、本体部２８ａとハウジング１４との間には、把持スペース２９が設けられている。作業者がハンドル２８の本体部２８ａを把持して打撃工具１０により作業対象物に対して穴あけ加工等の作業を行うときには、作業者は手を把持スペース２９内に入り込ませることになる。ハウジング１４の背面はハンドル２８の本体部２８ａに対向しており、本体部２８ａの内面はハウジング１４の背面側に対向している。

作業者が打撃工具１０により作業を行う際には、通常では、上側の脚部２８ｂが上側となるように、つまりシリンダハウジング１４ａがモータハウジング１４ｃよりも上側となるようにして、作業者はハンドル２８を把持つまり手に持つことになる。ハンドル２８の２つの脚部２８ｂ，２８ｃの上下関係、シリンダハウジング１４ａとモータハウジング１４ｃの上下関係は、図２に示されるように、打撃工具１０が通常使用される姿勢を示している。シリンダハウジング１４ａとモータハウジング１４ｃは、ギヤハウジング１４ｂを介して組み付けられており、ギヤハウジング１４ｂはシリンダハウジング１４ａ側の上側部３０ａと、モータハウジング１４ｃ側の下側部３０ｂとにより形成されている。

モータハウジング１４ｃ内にはブラシレスモータ３１が収容されている。このブラシレスモータ３１はコイルが巻き付けられた円筒形状のステータ３２とその内部に組み込まれるロータ３３とを有している。ロータ３３には出力軸３４が取り付けられ、出力軸３４はシリンダ１１に対してほぼ直角方向を向き、モータ３１の回転駆動力を出力する。出力軸３４の基端部は軸受３５により回転自在に支持され、出力軸３４の出力端部は軸受３６により回転自在に支持されている。軸受３５は、モータハウジング１４ｃの底壁部に一体となってモータハウジング１４ｃの一部を構成するリテーナ３８に組み込まれており、リテーナ３８はハウジング１４に取り付けられる底部カバー３７により覆われている。軸受３６はギヤハウジング１４ｂの下側部３０ｂに取り付けられている。ハウジング１４の後部側の上面には上部カバー３９が取り付けられている。上部カバー３９と底部カバー３７は、それぞれハウジング１４の一部を構成している。

モータ３１の出力軸３４の回転運動を、ピストン１８の往復動に変換するために、ギヤハウジング１４ｂにはクランク軸４１が回転自在に装着されている。クランク軸４１は出力軸３４と平行となって、工具保持具側に配置されており、クランク軸４１に設けられた大径のピニオンギヤ４２が出力軸３４の先端部に設けられたギヤ部に噛み合っている。クランク軸４１の先端部にはクランクウエイトとしての偏心部材４３が取り付けられ、偏心部材４３にはクランク軸４１の回転中心から偏心した位置にクランクピン４４が取り付けられている。クランクピン４４にはコネクティングロッド４５の一端部が回転自在に嵌合され、他端部はピストン１８に取り付けられたピストンピン４６に揺動自在に嵌合されている。これにより、出力軸３４により駆動されるクランク軸４１の回転運動は、偏心部材４３、およびコネクティングロッド４５等からなる運動変換機構４７により出力軸３４と直交する方向のピストン１８の往復運動に変換される。偏心部材４３やクランクピン４４等は上部カバー３９により覆われている。

出力軸３４の回転運動をシリンダ１１の回転運動に伝達するために、ギヤハウジング１４ｂ内には回転伝達軸５１が回転自在に支持されており、この回転伝達軸５１には、クランク軸４１に設けられた小径のピニオンギヤ５２に噛み合う大径のピニオンギヤ５３が設けられている。このような歯車機構により出力軸３４の回転力が回転伝達軸５１に伝達される。シリンダ１１の外側には従動スリーブ５４が軸方向に移動自在に嵌合されており、この従動スリーブ５４の基端部には、回転伝達軸５１の先端部に設けられた駆動側のベベルギヤ５５が噛み合う従動側のベベルギヤ５６が設けられている。従動スリーブ５４とシリンダ１１との間には、図示しないキー部材が設けられている。従動側のベベルギヤ５６が駆動側のベベルギヤ５５に噛み合う位置に、従動スリーブ５４を後退移動させると、図２に示されるように、従動スリーブ５４はキー部材によりシリンダ１１に係合する。これにより、出力軸３４の回転運動はシリンダ１１の回転運動に伝達され、打撃工具１０は回転衝撃モードとなる。一方、従動スリーブ５４を前進移動させると、従動スリーブ５４とシリンダ１１との係合が解除され、シリンダ１１には回転力が伝達されず、打撃工具１０は衝撃モードとなる。

従動スリーブ５４に対して後退方向のばね力を付勢するために、シリンダハウジング１４ａ内にはコイルばね５７が装着されている。従動スリーブ５４を駆動側のベベルギヤ５５に噛み合わせる位置と、噛み合い状態を解除する位置とに作動するために、図示しないモード切換レバーがハウジング１４に設けられている。これにより、作業者がレバー操作すると、先端工具Ｔに衝撃力を加える衝撃モードと、衝撃力に加えて先端工具Ｔを回転運動させる回転衝撃モードとに切り換えられる。

ブラシレスモータ３１は商用電源を動力源としており、ハンドル２８には給電ケーブル５８が取り付けられている。図２においては、給電ケーブル５８の一部のみが示されており、給電ケーブル５８の先端には図示しないコンセントが設けられている。モータ３１を駆動させる状態と停止させる状態とに切り換えるために、トリガースイッチつまり操作スイッチ５９が、図２に示されるように、ハンドル２８の本体部２８ａに設けられている。

図３にはハウジング１４の後面の一部が拡大して示されており、ハウジング１４の後面つまりハンドル２８に対向する面には報知手段としての通電ランプ６１が配置されている。この通電ランプ６１は、コンセントが商用電源のプラグに差し込まれた状態のもとでは点灯状態となる。ハウジング１４の後面には、モータ３１の回転速度を入力するための速度設定手段としての速度設定ボタン６２が配置されている。この速度設定ボタン６２を操作することにより、モータ３１の回転速度が入力される。モータ３１の回転速度を表示するために、ハウジング１４の後面には速度表示部６３が報知手段として配置されている。この速度表示部６３は、４つのＬＥＤを有し、モータ回転速度が４段階に表示される。速度設定ボタン６２と速度表示部６３とをハンドル２８に対向したハウジング後面側に配置すると、作業者が作業を行うときには、ハンドル２８を把持するので、回転速度の調整操作を容易に行うことができる。しかも、速度表示部６３を目視してモータ回転速度の確認を容易に行うことができる。速度設定手段としては、図３に示すボタン式のみならず、ダイヤル式があり、ボタン式に代えてダイヤル式としても良いが、ボタン式とすると、ハンドル２８を把持した手により容易に速度調整操作を行うことができる。さらに、報知手段として、先端工具Ｔに加わる負荷が所定値以上となったときに点灯する異常状態表示ランプを通電ランプ６１の近傍に配置するようにしても良い。

図５はブラシレスモータ３１の回転速度を制御するためのモータ制御回路を示すブロック図である。図５に示されるように、ブラシレスモータ３１の固定子つまりステータ３２には、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相の巻線が設けられており、回転子つまりロータ３３には円周方向に間隔を置いて４つの永久磁石が設けられている。ロータ３３の回転位置を検出するために、モータ制御回路は、回転位置検出センサとして、３相の巻線に対応させて３つのホール素子Ｓ１〜Ｓ３を有している。それぞれのホール素子は、図２に示されたセンサ基板６４に設けられている。それぞれのホール素子Ｓ１〜Ｓ３は、磁束を検出することにより、ロータ３３の磁極部の極性がＮ極とＳ極の中性点となったときに検出信号を出力する磁界検出素子であり、ホール素子Ｓ１〜Ｓ３からの検出信号に基づいてロータ３３の位置を検出し、それぞれの巻線に対する転流動作つまり巻線に対する通電切替動作が行われる。回転位置検出センサとしては、ホール素子のみに限られず、コンパレータの機能を有する電子回路とホール素子をワンチップ化したホールＩＣを用いるようにしても良い。

モータ制御回路は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線に対する駆動電流を制御するためのインバータ回路６５を有している。インバータ回路６５には、商用電源６６の交流を直流に整流するための整流回路６７と、整流された直流電圧を昇圧してインバータ回路６５に供給するための力率改善回路（ＰＦＣ）６８とを介して電力が供給される。力率改善回路６８は、ＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタＴrにＰＷＭ制御信号を出力するＩＣ６９を有しており、インバータ回路６５のスイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える。なお、電源６６と整流回路６７との間には、インバータ回路６５等で生じたノイズを電源側に伝えないようにするために、雑音対策回路７０が設けられている。

インバータ回路６５は、３相フルブリッジインバータ回路であり、それぞれ直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔr1、Ｔr2と、２つのスイッチング素子Ｔr3、Ｔr4と、２つのスイッチング素子Ｔr5、Ｔr6とを有し、それぞれは、力率改善回路６８の正極と負極の出力端子に接続される。正極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔr1、Ｔr3、Ｔr5は、ハイサイド側となっており、負極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔr2、Ｔr4、Ｔr6は、ロウサイド側となっている。２つのスイッチング素子Ｔr1、Ｔr2の間には、Ｕ相の巻線の一方の接続端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔr3、Ｔr4の間には、Ｖ相の巻線の一方の接続端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔr5、Ｔr6の間には、Ｗ相の巻線の一方の接続端子が接続される。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれの巻線の他方の接続端子は、相互に接続されており、各巻線はスター結線となっている。なお、結線方式としては、デルタ結線としても良い。それぞれのスイッチング素子Ｔr1〜Ｔr6としては、ＭＯＳＦＥＴが使用されている。例えば、ハイサイド側のスイッチング素子Ｔr1と、ロウサイド側のスイッチング素子Ｔr4のゲートに制御信号が通電されると、Ｕ相とＶ相の巻線に電流が供給される。それぞれのスイッチング素子に供給される制御信号のタイミングを調整することにより、各巻線に対する転流動作が制御される。

インバータ回路６５に制御信号を演算して出力するモータ制御ユニット７１は、コントローラ７２を有している。コントローラ７２からは制御信号出力回路７３を介してインバータ回路６５に制御信号が送られる。回転位置検出センサとしてのホール素子Ｓ１〜Ｓ３の検出信号は、回転子位置検出回路７４に送られる。回転子位置検出回路７４からはモータ回転数検出回路７５に信号が送られ、モータ回転数検出回路７５からはコントローラ７２にモータ回転数に応じた信号が出力される。モータ３１に流れる電流を検出するためのモータ電流検出回路７６からは、コントローラ７２にモータ電流に応じた検出信号が送られる。コントローラ７２は、制御信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラム、演算式およびデータなどが格納されるメモリとを有している。

図２に示した操作スイッチ５９が作業者により入力操作されると、操作スイッチ検出回路７７を介してコントローラ７２にオンオフの検出信号が送られる。コントローラ７２には通電ランプ６１が接続されており、給電ケーブル５８のコンセントが商用電源のプラグに差し込まれると、通電ランプ６１に点灯信号が送られる。コントローラ７２には、速度設定ボタン６２が接続されており、速度設定ボタン６２の操作により設定された回転速度でモータ３１は回転駆動される。モータ回転数つまり回転速度は、各巻線に供給される電圧を調整することにより制御される。巻線に対する電圧制御は、スイッチング素子をＰＷＭ制御することによって、インバータ回路６５の各スイッチング素子Ｔr1〜Ｔr6のゲートに印加されるオン信号のデューティ比を調整することにより行われる。例えば、デューティ比を２０％に設定すると、力率改善回路６８からの出力電圧の２０％の電圧が各巻線に供給され、デューティ比を１００％に設定すると、モータ回転数は最大回転数となる。設定された回転速度を表示するために、コントローラ７２には速度表示部６３が接続されている。

インバータ回路６５、整流回路６７，力率改善回路６８およびモータ制御ユニット７１等は、図２に示される制御基板７８に設けられている。制御基板７８は収容スペース８１内に収容されており、出力軸３４の方向を向いており、その表面にはインバータ回路６５を構成するスイッチング素子等が搭載されている。収容スペース８１は、ギヤハウジング１４ｂに設けられた前側の仕切り壁８２とその後方の仕切り壁８３との間に形成されている。両方の仕切り壁８２，８３の下端部は底壁８４により一体となっており、後ろ側の仕切り壁８３に制御基板７８は取り付けられている。制御基板７８を仕切り壁８３に取り付けることなく、前側の仕切り壁８２に取り付ける形態としても良く、いずれの形態においても、制御基板７８は出力軸３４の方向となって収容スペース８１内に配置される。制御基板７８が出力軸３４の方向となって、その表面にはそれぞれの回路を構成する電子部品が設けられているので、電子部品は収容スペース８１内に露出されている。

収容スペース８１は、モータ３１に対して上側であって、モータ３１の出力軸３４よりもモータ３１のハンドル２８側つまりハウジング１４の後面側に設けられている。この収容スペース８１はデッドスペースでもあり、そのスペースを利用することによって、制御基板７８を配置することができるとともに、制御基板７８の周囲に十分な冷却スペースを確保することができる。制御基板７８は、図２に示されるように、ハンドル２８の上下の脚部２８ｂ，２８ｃの間と、出力軸３４の先端部との間に配置されている。制御基板７８の背面側には、図３に示した通電ランプ６１と速度表示部６３がそれぞれ報知手段として設けられ、速度設定ボタン６２が速度設定手段として設けられており、それぞれはハウジング１４の背面から突出してハンドル２８の本体部２８ａに対向している。

図２に示されるように、制御基板７８はピストン１８の後方に配置されており、ピストン１８の中心軸つまり打撃軸の延長上に制御基板７８が設けられている。このように、制御基板７８を、モータハウジング１４ｃの周囲に配置することなく、打撃軸に近付けると、打撃工具１０の重心位置を打撃軸に近付けることができ、モータハウジング１４ｃの小型化と相俟って、打撃工具１０の操作性を向上させることができる。

モータ３１の出力軸３４の先端部には、冷却風を生成するためのファン８５が設けられている。このファン８５は軸流ファンであるが、ラジアルファンを用いるようにしても良い。モータ３１はモータケース８６を有し、円筒形状のステータ３２はモータケース８６により覆われている。モータ３１はモータハウジング１４ｃ内に組み込まれており、モータケース８６とモータハウジング１４ｃとの間には、図４に示されるように、冷却風が通過可能な冷却通路８７が設けられている。冷却通路８７は、モータケース８６の外周面に軸方向に沿って形成された複数の溝と、モータハウジング１４ｃとの間に形成されている。これに対し、モータケース８６の外周面に溝を設けることなく、モータハウジング１４ｃの内面に複数の溝を形成し、冷却通路８７をモータハウジング１４ｃの溝により形成するようにしても良い。ファン８５の駆動により生成される冷却風は、ステータ３２とロータ３３との間の隙間を流れるとともに、冷却通路８７を流れてブラシレスモータ３１を冷却する。なお、図４においては、モータケース８６の内部が図示省略されている。

モータケース８６は樹脂により成形されており、モータハウジング１４ｃはアルミニウム合金のように熱伝導率が樹脂よりも高い素材により成形されている。モータハウジング１４ｃの構造としては、モータハウジング１４ｃを全てアルミニウム合金とする形態と、モータハウジング１４ｃのうち外部に露出される部分、つまり工具保持具１２側を覆う部分のみをアルミニウム合金として、他の部分を樹脂製とする複合構造とする形態とがある。いずれの形態としても、モータハウジング１４ｃの少なくとも一部がアルミニウム合金製となっているので、冷却通路８７を流れてブラシレスモータ３１を冷却した冷却風の放熱性を高めることができる。

このように、モータハウジング１４ｃをアルミニウム合金とし、これを外部に露出させることにより、ハウジング１４の剛性が上がり、打撃工具の耐久性が向上する。モータハウジング１４ｃの熱伝導率が樹脂製のモータケース８６よりも高いため、モータケース８６を介してモータ３１を冷却させることができるという効果が得られる。特に、ファン８５が回転していない状態のもとでも、モータ３１を冷却させることができる。

モータ３１は、樹脂製のモータケース８６により覆われているので、モータ３１に作用している電力や磁力が作業者に伝わることを抑制した絶縁構造となっている。すなわち、この打撃工具は、アルミニウム製のモータハウジング１４ｃを外部に露出させることによりモータハウジング１４ｃの剛性を得ながら、モータハウジング１４ｃとモータ３１との間に樹脂製のモータケース８６を介在させることにより、モータ３１に作用している電力が作業者に伝わらない構造となっている。

底部カバー３７には通気口８８ａが設けられ、リテーナ３８が設けられたモータハウジング１４ｃの底壁部には、通気口３８ａが設けられ、ギヤハウジング１４ｂの下側部３０ｂと底壁８４には通気口８８ｂが設けられている。さらに、上部カバー３９とハンドル２８との間の隙間により、通気口８８ｃが形成されている。出力軸３４が駆動されると、通気口８８ａから外気が取り入れられて冷却風が生成され、生成された冷却風は通気口８８ｂから収容スペース８１内に供給される。したがって、ハウジング１４内には、破線の矢印Ｃで示すように、通気口８８ａを冷却風取り入れ口とし、上述した通気口８８ｂ，３８ａを通過した後、通気口８８ｃを排出口として冷風流路が形成される。

このように、モータケース８６とモータハウジング１４ｃとの間に風路を形成した構成とすることにより、ステータ３２とロータ３３との間の隙間、モータケース８６とモータハウジング１４ｃとの間の冷却通路８７，およびモータハウジング１４ｃの外側に冷却風を流すことができるので、モータ３１を内側と外側からファン風により冷却することができるとともに、モータハウジング１４ｃ自体の発熱を抑えることができ、モータハウジング１４ｃを手で把持し易くなる。また、ファン８５が回転していない際にも、モータケース８６とモータハウジング１４ｃとの間の冷却通路８７により、モータハウジング１４ｃが冷えやすくなる。さらに、モータハウジング１４ｃの一部を構成するリテーナ３８もアルミニウム合金であり、軸受３５が発生する熱もリテーナ３８を介して外部に露出したモータハウジング１４ｃによって冷却することができる。

収容スペース８１内に通気口８８ｂから供給された冷却風は、制御基板７８の表面に向けて吹き付けられ、制御基板７８に設けられたスイッチング素子は冷却風により冷却される。制御基板７８およびそれに設けられた電子機器に吹き付けられた冷却風は、通気口８８ｃから外部に排出される。このように、ファン８５により生成される冷却風は、図２において破線の矢印Ｃで示すように、冷却通路８７を通ってブラシレスモータ３１を冷却した後に、インバータ回路６５やモータ制御ユニット７１等の電子機器を冷却することになる。このように、制御基板７８を破線矢印で示す冷風流路Ｃ内に配置することにより、モータ冷却風を、ブラシレスモータ３１を冷却するための冷却風としても利用して、インバータ回路６５のように、発熱する電子機器の冷却をも行うことができる。制御基板７８に設けられる電子機器のうち、巻線に対する転流制御や速度制御を行うためのインバータ回路６５を構成するスイッチング素子Ｔr1〜Ｔr6は、発熱量が多いが、冷風流路Ｃに制御基板７８を配置することによって、モータ冷却風を利用してインバータ回路６５を冷却することにより、スイッチング素子が過加熱されることが防止され、スイッチング素子を含めた制御基板７８の耐久性を向上させることができるとともに、制御基板７８から発生する熱がハウジング１４に伝達されにくく、打撃工具１０の作業性を向上させることができる。

図６は変形例である打撃工具１０の要部を示す断面図である。図６にはハウジング１４の後端部とこれに取り付けられたハンドル２８とが示されている。図６に示した打撃工具１０においては、破線の矢印Ｃで示すように、ファン８５により生成される冷却風を、上述した場合とは逆方向に流すようにしている。つまり、上部カバー３９とハンドル２８との間の隙間により形成される通気口８８ｃを冷却風取り入れ口とし、底部カバー３７に設けられた通気口８８ａを排出口として、破線の矢印Ｃで示すように、ハウジング１４内には冷風流路が形成される。制御基板７８は、冷風流路Ｃ内に配置されており、制御基板７８およびそれに設けられた電子機器を冷却した後の冷却風がブラシレスモータ３１に供給される。制御基板７８は、図２に示した場合と同様に、破線の矢印で示される冷風流路Ｃ内に配置されている。

図７は他の変形例である打撃工具１０の要部を示す断面図である。図７に示した打撃工具１０においては、ハウジング１４の背面に通気口８８ｄがハンドル２８に対向して形成されている。したがって、通気口８８ｄを冷却風取り入れ口とした場合には、通気口８８ｄから通気口８８ａに向けて冷風通路が形成され、制御基板７８は、ハンドル２８の上下の脚部２８ｂ，２８ｃの間に位置させて収容スペース８１内に形成される冷風通路内に配置されている。このように、先端工具Ｔに対して反対側であって、ハンドル２８の把持スペース２９からファン８５の冷却風を吸い込むようにしたので、粉塵が内部に入り難いという効果が得られる。

ハウジング１４とハンドル２８の脚部２８ｂとの間には通気口８８ｃも設けられているが、冷却風が制御基板７８に吹き付けられるようになっていれば、通気口８８ｃを設けないようにしても良い。図７に示す形態においても、冷却風を図２に示すようにブラシレスモータ３１側から制御基板７８に向けて流すようにしても良く、図６に示すように制御基板７８側からブラシレスモータ３１に向けて流すようにしても良い。

図２、図６および図７に示されるように、工具保持具から離れた位置であるハウジング１４の後部に冷風取り入れ口または排出口が設けられているので、底部カバー３７の通気口８８ａとの間を流れる冷風流路が運動変換機構４７とハンドル２８との間に形成され、その冷却流路内に制御基板７８が配置される。これにより、モータ３１を冷却するための冷却風により制御基板７８を確実に冷却することができる。なお、図２、図６および図７に示されるように、制御基板７８は、後ろ側の仕切り壁８３に取り付けられているが、それぞれの打撃工具１０において、前側の仕切り壁８２に取り付けるようにしても良い。

図８は他の変形例である打撃工具１０の要部を示す断面図である。この打撃工具１０においては、速度設定手段としての速度設定ダイヤル６２ａがハウジング１４の後部に設けられている。この速度設定ダイヤル６２ａは、図１（Ｂ）に示すように、ハウジング１４の外部側面に露出されている。打撃工具１０としては、図１（Ａ）、図２および図３に示すように、速度設定ボタン６２をハウジング１４の後面に露出させて配置するようにした形態と、図１（Ｂ）および図８に示すように速度設定ダイヤル６２ａをハウジング１４の後部側面に露出させるようにした形態とがある。側面露出形態においても、速度設定ダイヤル６２ａに代えて、速度設定ボタン６２を側面に露出させて配置するようにしても良い。図８に示す形態においても、冷却風をブラシレスモータ３１側から制御基板７８に向けて流すようにしても良く、制御基板７８側からブラシレスモータ３１に向けて流すようにしても良い。

図９はさらに他の変形例である打撃工具１０の要部を示す断面図である。図９に示す打撃工具１０においては、従動スリーブ５４にギヤスリーブ５４ａが取り付けられており、このギヤスリーブ５４ａに従動側のベベルギヤ５６ａが設けられている。このベベルギヤ５６ａの歯面は、図２に示されたベベルギヤ５６と相違して打撃工具１０の前方を向いている。したがって、回転伝達軸５１は、図２に示した場合よりも、打撃工具１０の前側にずれており、ハウジング１４の後部側に形成される収容スペース８１は、図２に示した場合よりも上下方向に大きなサイズとなっており、制御基板７８の冷却性を向上させることができる。

図９に示されるように、ハウジング１４とハンドル２８の脚部２８ｂとの間には、通気口８８ｃが設けられており、ファン８５により形成される冷風流内に制御基板７８が配置されている。制御基板７８は、ハンドル２８の上下の脚部２８ｂ，２８ｃの間に位置させて収容スペース８１内に配置されている。ハウジング１４とハンドル２８の脚部２８ｂとの間に通気口８８ｃを設けることなく、図７に示した打撃工具１０と同様に、ハウジング１４の後部に通気口８８ｄを設けるようにしても良く、通気口８８ｃと通気口８８ｄとを設けるようにしても良い。図９に示される形態においても、冷却風をブラシレスモータ３１側から制御基板７８に向けて流すようにしても良く、制御基板７８側からブラシレスモータ３１に向けて流すようにしても良い。

図９においては、図５に示したインバータ回路６５と、力率改善回路６８と、モータ制御ユニット７１等が設けられた制御基板７８が、ファン８５よりも打撃工具１０の上方に配置されているが、インバータ回路６５が設けられた部分と、他の部分とに制御基板７８を分割し、発熱量が多いインバータ回路６５が設けられた部分をファン８５よりも上方側に配置し、他の部分をブラシレスモータ３１の後方に配置するようにしても良い。制御基板７８を分割形態とした場合においては、制御基板７８のうち、インバータ回路６５を構成するスイッチング素子を有する部分を収容スペース８１内に配置することにより、制御基板７８の少なくとも一部は収容スペース８１内に配置される。その部分は、出力軸３４の方向を向いて配置される。このような分割形態の制御基板７８は、図２、図７および図８に示した打撃工具１０にも適用することができる。

本発明は前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、図示する打撃工具１０は、商用電源を電力源とする形態であるが、ハウジング１４に二次電池の電池ケースを動力源とする電池式の打撃工具１０にも本発明を適用することができる。また、この打撃工具１０は、ハンマドリルのみならず、シャンク等を先端工具とするハンマにも適用することができる。

１０ 打撃工具
１１ シリンダ
１２ 工具保持具
１４ ハウジング
１４ａ シリンダハウジング
１４ｂ ギヤハウジング
１４ｃ モータハウジング
１６ ハンマ部材
１７ 打撃子
１８ ピストン
１９ 空気室
２８ ハンドル
３１ ブラシレスモータ
３２ ステータ
３３ ロータ
３４ 出力軸
４１ クランク軸
４２ ピニオンギヤ
４３ 偏心部材
４５ コネクティングロッド
４７ 運動変換機構
５１ 回転伝達軸
５９ 操作スイッチ
６１ 通電ランプ
６２ 速度設定ボタン
６２ａ 速度設定ダイヤル
６３ 速度表示部
６５ インバータ回路
７１ モータ制御ユニット
７２ コントローラ
７８ 制御基板
８１ 収容スペース
８５ ファン
８６ モータケース
８７ 冷却通路
８８ａ〜８８ｄ 通気口

Claims (13)

1. 先端工具を着脱自在に保持する工具保持具が設けられたハウジングと、
   前記ハウジングに収容され、回転駆動力を出力する出力軸と、前記出力軸を回転駆動させるステータとを有するモータと、
   前記出力軸により回転駆動される回転軸の回転運動を、前記出力軸と交差する方向の先端工具の往復運動に変換する運動変換機構と、
   前記ハウジングの後部に設けられたハンドルと、
   制御信号を演算して出力することで前記モータの回転を制御する制御回路が設けられた制御基板と、を備え、
   前記運動変換機構は、その後端が前記モータの後端より前方に設けられ、
   前記制御基板は、前記先端工具の往復運動方向で前記運動変換機構より後方かつ前記ハンドルより前方であって、前記出力軸方向で前記ステータより上方に配置される、打撃工具。
2. 前記モータにより回転駆動されるファンを有し、前記ファンにより生成される冷却風が、前記先端工具の往復運動方向で前記運動変換機構より後方かつ前記ハンドルの前方であって、前記出力軸方向で前記ステータより上方の空間を、前記出力軸の軸方向に流れ、前記制御基板を前記空間内に長手方向が前記出力軸の軸方向に沿うように配置した、請求項１記載の打撃工具。
3. 前記工具保持具から離れて前記ハウジングの後部の、前記出力軸の軸方向において前記運動変換機構を挟んで前記ステータと反対の領域に冷風排出口を設け、前記制御基板は前記冷風排出口と前記ファンとの間の冷風流路内に配置した、請求項２記載の打撃工具。
4. 前記ハンドルは、本体部と、前記出力軸の軸方向における前記本体部の両端に設けられる一対の脚部とを有し、前記制御基板は、長手方向が前記軸方向と略平行に設けられ、前記制御基板の少なくとも一部は前記軸方向における位置が両方の前記一対の脚部の間に位置する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の打撃工具。
5. 前記ハンドルは、本体部と、前記出力軸の軸方向における前記本体部の両端に設けられる一対の脚部とを有し、前記制御基板の一部は、前記軸方向における位置が前記一対の脚部の一方と重なる位置に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の打撃工具。
6. 作業者に先端工具の状態を報知する報知手段を前記制御基板に設け、前記報知手段は前記ハンドルに対向させて前記ハウジングの後端部に設けた、請求項５記載の打撃工具。
7. 作業者により操作され前記モータの回転速度を入力する速度設定手段を前記制御基板に設け、前記速度設定手段は前記ハンドルに対向させて前記ハウジングの後端部に設けた、請求項５または６記載の打撃工具。
8. 冷風取り入れ口または排出口が、両方の前記脚部の間に設けられている、請求項５または６記載の打撃工具。
9. 前記回転軸は、前記出力軸よりも前記工具保持具側に配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の打撃工具。
10. 前記回転軸よりも前記工具保持具側に配置され、前記出力軸の回転力を前記工具保持具に伝達する回転伝達軸を有する、請求項９記載の打撃工具。
11. 前記モータは樹脂製のモータケースを有し、前記ハウジングは前記モータケースの少なくとも前記工具保持具側を覆う部分がアルミニウム合金からなるモータハウジングを有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の打撃工具。
12. 前記モータケースと前記モータハウジングとの間に、冷却風が通過可能な冷却通路が形成されている、請求項１１記載の打撃工具。
13. 前記制御基板は、前記往復運動の方向における位置が前記ステータと重なるように配置される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の打撃工具。

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