以下、本発明の実施の形態にかかる電動工具の一例であるハンマドリル1(打撃工具)について図1乃至図10に基づき説明する。
以降の説明においては、図1に示されている「上」を上方向、「下」を下方向、「前」を前方向、「後」を後方向と定義する。また、ハンマドリル1を後から見た場合の「右」を右方向、「左」を左方向と定義する。
ハンマドリル1は、被加工材(例えば、コンクリート、鉄鋼、木材等)に穿孔穴を形成したり、打撃力を加えることによって破砕したりするための電動式の打撃工具である。
図1及び図2に示されているように、ハンマドリル1は、本体ハウジング2と、モータ3と、スイッチング回路基板4と、動力伝達部5と、出力部9と、制御部10と、装置接続端子部12と、モード選択部13とを備えている。ハンマドリル1は、動作モードとして、先端工具Pが回転し被加工材に穿孔し、且つ、往復動し被加工材を打撃する「回転・打撃モード」と、先端工具Pが回転し被加工材に穿孔する「回転モード」と、先端工具Pが往復動し被加工材を打撃する「打撃モード」とを備えている。図1は、ハンマドリル1の外観を示す左側面図である。図2は、ハンマドリル1の本体ハウジング2の内部構造を示す縦断面図である。先端工具Pは、本発明における「先端工具」の一例である。
本体ハウジング2は、ハンマドリル1の外郭をなしており、モータハウジング21と、ギヤハウジング22と、電池装着部23と、ハンドルハウジング24とを有する。また、本体ハウジング2内には、加速度センサ2Aが設けられている(図10参照)。加速度センサ2Aは、制御部10と電気的に接続されており、本体ハウジング2の加速度を検出可能に構成されている。加速度センサ2Aは、本体ハウジング2の加速度に応じた加速度信号を制御部10に出力する。本体ハウジング2は、本発明における「本体ハウジング」の一例である。
モータハウジング21は、上下方向に延びており、モータ3と、スイッチング回路基板4と、装置接続端子部12とを収容している。また、モータハウジング21の前下方には、照明部21Aが配置されている。照明部21Aは、制御部10と電気的に接続されており、制御部10によって点灯/消灯(作動/非作動)を制御可能なLEDライトを有している(図10参照)。
ギヤハウジング22は、モータハウジング21の上部に接続されており、前後方向に延びている。ギヤハウジング22は、その内部に、動力伝達部5と、出力部9とを収容している。
電池装着部23は、モータハウジング21の後部から後方へ延びる部分であり、電池パックQと接続可能に構成されている。具体的には、電池パックQは、図1において矢印Aで示されているように、本体ハウジング2に対して前後方向において電池装着部23に対して着脱される。電池装着部23には、電池パックQが装着された状態で電池パックQの端子と接続される電池接続端子部23Aを有している。電池装着部23は、その内部に制御部10を収容している。
ハンドルハウジング24は、作業を行う場合に作業者によって把持される部分である。ハンドルハウジング24は、上下方向に延びており、ギヤハウジング22の後部と電池装着部23の後部上部とを接続している。ハンドルハウジング24の前部上部には、作業者によって操作されるトリガスイッチ24Aが設けられており、ハンドルハウジング24の内部には、制御部10に接続されているスイッチ機構24Bが設けられている。スイッチ機構24Bは、トリガスイッチ24Aが引操作すなわち始動操作された場合(例えば、作業者の指によってハンドルハウジング24内に向けて押込まれた場合)、モータ3を始動させるための工具始動信号を制御部10に出力し、トリガスイッチ24Aに対する引操作が解除すなわち停止操作された場合(例えば、作業者がトリガスイッチ24Aから指を離して引操作を解除した場合)工具始動信号の出力を停止するように構成されている。
図2に示されているモータ3は、DCブラシレスモータであり、電池装着部23に装着された電池パックQからの電力供給によって駆動可能に構成されている。モータ3は、上下方向に延びる回転軸31を有している。回転軸31は、ベアリング31A及びベアリング31Bを介して本体ハウジング2に回転可能に支持されている。回転軸31の上端部には、回転軸31と一体に回転するピニオン32が設けられている。ピニオン32の下方には、回転軸31と同軸回転するファン33が固定されている。モータ3は、本発明における「駆動源」の一例である。回転軸31は、本発明における「回転軸」の一例である。
スイッチング回路基板4は、底面視環形状をなしており、モータ3を駆動するためのスイッチング回路4A(図10参照)を有している。スイッチング回路基板4は、モータ3の下方に配置されており、底面視略中央に形成された上下方向に貫通する孔には、モータ3の回転軸31の下部が挿通されている。スイッチング回路4Aの詳細については後述する。
動力伝達部5は、モータ3の回転軸31の回転を出力部9に伝達可能、且つ、モータ3の回転軸31の回転を往復動に変換し出力部9に伝達可能に構成されている。動力伝達部5は、回転・打撃モードと、回転モードと、打撃モードとの間で動力伝達状態を切替可能に構成されている。動力伝達部5は、回転伝達機構6と、往復動変換機構7とを有する。動力伝達部5は、本発明における「動力伝達部」の一例である。
図2に示されているように、回転伝達機構6は、モータ3の回転軸31の回転運動を伝達する機構である。回転伝達機構6は、ギヤハウジング22内においてモータ3の上方に配置され、前後方向に延びる中間軸61と、中間軸61の後部に設けられたベベルギヤ62と、セカンドピニオン63と、ピニオンスリーブ64とを有している。中間軸61は、本体ハウジング2に対して回転可能に支持されている。中間軸61はベベルギヤ62を介してモータ3の回転軸31と接続されており、モータ3の回転力を受けて回転可能である。
セカンドピニオン63は、前後方向に延びる略円筒形状をなし、中間軸61上に設けられている。セカンドピニオン63は、中間軸61に対して前後方向に一定量移動可能且つ中間軸61に対して相対回転可能に構成されている。セカンドピニオン63の周方向全域には、ギヤ部が形成されている。
ピニオンスリーブ64は、ギヤハウジング22の下部前部に位置する。ピニオンスリーブ64には、中間軸61の前端部が圧入により固定されており、中間軸61と一体に回転する。ピニオンスリーブ64の内周には、セカンドピニオン63のギヤ部と係合可能なギヤ部が形成されている。中間軸61とセカンドピニオン63とは、セカンドピニオン63のギヤ部とピニオンスリーブ64のギヤ部とが係合することによって、一体に回転可能である。
往復動変換機構7は、回転伝達機構6と出力部9とを接続するように配置され、モータ3の回転軸31の回転運動を往復動に変換し出力部9に伝達可能に構成されている。往復動変換機構7は、アーム71と、スリーブ72とを有している。アーム71は、中間軸61と交差する方向に延びており、その下端部が複数のボールを介して中間軸61の後方部分と接続されている。
スリーブ72は、前後方向に延びる略円筒形状をなし、回転伝達機構6の中間軸61上に設けられている。スリーブ72は、回転伝達機構6の中間軸61に対して前後方向に一定量移動可能且つ中間軸61に対して相対回転不能であり、中間軸61と供回りする構成となっている。スリーブ72の後端部には、アーム71と係合可能な爪部が形成されている。
出力部9は、ギヤハウジング22内において回転伝達機構6の上方に配置されている。出力部9は、シリンダ91と、ピストン92と、打撃子93と、中間子94と、先端工具装着部95とを有している。出力部9は、本発明における「出力部」の一例である。
シリンダ91は、前後方向に延びる略円筒形状をなしており、ギヤハウジング22の内部の上部において、本体ハウジング2に対して回転可能に支持されている。シリンダ91の周方向全域には、回転伝達機構6のセカンドピニオン63のギヤ部と係合する伝達ギヤ91Aが設けられており、セカンドピニオン63のギヤ部とピニオンスリーブ64のギヤ部が係合した場合に中間軸61の回転力を受けて回転可能に構成されている。シリンダ91の先端部92A(前端部)は、先端工具装着部95内に収容されている。
ピストン92は、前後方向に延びる略円筒形状をなしており、シリンダ91内に摺動可能に配置されている。ピストン92の後端部はアーム71の上端部と接続されている。打撃子93は、ピストン92内に摺動可能に配置されている。中間子94は、シリンダ91内において打撃子93の前方において前後方向に摺動可能に配置されている。打撃子93の前端は、中間子94の後端に当接可能であり、中間子94は、先端工具装着部95に取付けられた先端工具Pの後端に対して当接可能である。
先端工具装着部95は、ギヤハウジング22の前端部に設けられ、先端工具Pを着脱可能に保持する先端工具保持部95Aを有している。
ここで、上述した「回転・打撃モード」とは、回転伝達機構6のセカンドピニオン63のギヤ部とピニオンスリーブ64のギヤ部とが係合し回転伝達機構6の中間軸61が出力部9のシリンダ91へ回転力を伝達可能、且つ、往復動変換機構7のスリーブ72の爪部とアーム71とが係合し出力部9のピストン92へ往復動を伝達可能な状態のことをいう。また、上述した「回転モード」とは、回転伝達機構6のセカンドピニオン63のギヤ部とピニオンスリーブ64のギヤ部とが係合し回転伝達機構6の中間軸61が出力部9のシリンダ91へ回転力を伝達可能、且つ、往復動変換機構7のスリーブ72の爪部とアーム71とが係合しておらず出力部9のピストン92へ往復動を伝達不能な状態のことをいう。さらに、上述した「打撃モード」とは、回転伝達機構6のセカンドピニオン63のギヤ部とピニオンスリーブ64のギヤ部とが係合しておらず回転伝達機構6の中間軸61が出力部9のシリンダ91へ回転力を伝達不能、且つ、の往復動変換機構7のスリーブ72とアーム71とが係合し出力部9のピストン92へ往復動を伝達可能な状態のことをいう。回転・打撃モードは、本発明における「第1動力伝達状態」の一例である。回転モードは、本発明における「第2動力伝達状態」の一例である。打撃モードは、本発明における「第3動力伝達状態」の一例である。
図2に示されているように、制御部10は、電池装着部23内に収容され、ハンマドリル1の各種制御を行うように構成された制御回路11(図10参照)を有している。制御回路11の詳細については、後述する。制御回路11は、本発明における「補助装置制御部」及び「駆動源制御部」の一例である。
装置接続端子部12は、モータハウジング21内において照明部21Aの下方、モータハウジング21の前部下端部に設けられている。図3に示されているように、装置接続端子部12は、本体側プラス端子12Aと、本体側マイナス端子12Bと、本体側信号端子12Cとを備えており、集塵装置100(補助装置)がハンマドリル1の本体ハウジング2に接続された状態において、ハンマドリル1と集塵装置100とが電気的に接続されるように構成されている。これにより、装置接続端子部12を介したハンマドリル1からの集塵装置100への電力供給、及び制御部10による集塵装置100に対する駆動制御が可能となる。図3は、ハンマドリル1の端子に集塵装置100の端子が挿入された状態を示す部分断面図である。装置接続端子部12は、本発明における「接続部」の一例である。
モード選択部13は、作業者の行う作業内容(コンクリートの穴あけ、鉄鋼又は木材の穴あけ及びコンクリートの破砕)に基づいて、ハンマドリル1の動作モードを手動で選択可能に構成されている。図4及び図5に示されているように、モード選択部13は、切替スイッチ14と、制御基板15と、切替ピン16とを有している。図4は、ハンマドリル1の後面視における切替スイッチ14と制御基板15の位置関係を示す図である。図5は、ハンマドリル1の回転・打撃モード選択時における切替スイッチ14とホール素子15A、15B及び15Cとの位置関係を示す図である。モード選択部13は、本発明における「設定部」の一例である。
図1に示されているように、切替スイッチ14は、ギヤハウジング22の左側面において、ギヤハウジング22の前部下部に位置している。図4乃至図7に示されているように、切替スイッチ14は、円盤部14Aと、つまみ部14Bと、マグネット14Cとを有する。
図4及び図5に示されているように、円盤部14Aは、略円盤状に形成され、面14Dを有する。切替スイッチ14は、面14Dが左右方向に対して略直交するようにギヤハウジング22の左側面に配置される。
つまみ部14Bは、作業者が動作モードを選択する際に直接操作する部分であり、円盤部14Aの面14Dから左方に突出し略直方体状に形成されている。つまみ部14Bは、円盤部14Aと一体に形成され、左右方向に略並行かつ面14Dの略中心を通る軸心を中心として円盤部14Aと一体に回転可能に構成されている。
図4に示されているように、切替ピン16は、切替スイッチ14の後部から後方へ突出し、切替スイッチ14と一体に形成されている。作業者が切替スイッチ14を操作することで、回転伝達機構6のセカンドピニオン63及び往復動変換機構7のスリーブ72を中間軸61に対して前後方向に相対移動させる。すなわち、モード選択部13は、作業者がつまみ部14Bを操作する(回転させる)ことで、ハンマドリル1の動作モードを、回転・打撃モード、回転モード、打撃モードのいずれかに切替えることが可能に構成されている。具体的には、作業者が、回転・打撃モードを選択した場合(図5の状態)には、回転伝達機構6のセカンドピニオン63のギヤ部とピニオンスリーブ64が係合し、且つ、往復動変換機構7のスリーブ72の爪部とアーム71とが係合した状態となる。回転モードを選択した場合(図6の状態)には、回転伝達機構6のセカンドピニオン63のギヤ部とピニオンスリーブ64のギヤ部とが係合した状態となる。打撃モードを選択した場合(図7の状態)には、往復動変換機構7のスリーブ72の爪部とアーム71とが係合した状態となる。
図5に示されているように、つまみ部14Bの一端部には、作業者が動作モードを選択可能なように、作業者が視認可能な矢印14Eが形成されている。具体的には、作業者は、ギヤハウジング22の左側面に形成されたマーク22Aを確認し、各動作モードに対応したマークに矢印14Eの向きを合わせることによって、各動作モードを選択可能である。図5は、回転・打撃モードが選択された状態を表しており、この状態から、作業者は、つまみ部14Bを反時計回りに略90度回転させることで回転モードを選択可能であり(図6に示されている状態)、つまみ部14Bを時計回りに90度回転させることで打撃モードを選択可能である(図7に示されている状態)。
図5に示されているマグネット14Cは磁石であり、つまみ部14B内部に配置され、前後方向及び上下方向において矢印14Eと略同位置に位置している。すなわち、マグネット14Cは、前後方向及び上下方向において、つまみ部14Bの一端部と略同位置に位置している。
図4に示されているように、制御基板15は、ギヤハウジング22の内部において、切替スイッチ14の右方に設けられている。制御基板15は、制御部10と電気的に接続されており、動作モードが、回転・打撃モード、回転モード及び打撃モードのいずれであるかの信号を制御部10に出力可能に構成されている。図5乃至図7に示されているように、制御基板15は、3つのホール素子15A、15B及び15Cを有する。
ホール素子15A、15B及び15Cは、ホール効果を利用した磁気センサであり、マグネット14Cからの磁場を検出可能、且つ、制御部10に電気的に信号を出力可能に構成されている。具体的には、マグネット14Cからの磁場を検出している場合には、HIGH信号を出力し、マグネット14Cからの磁場を検出していない場合には、LOW信号を出力する。
図4乃至図7に示されているように、マグネット14Cがホール素子15A、15B及び15Cの何れかと対向することで、磁場の検出が行われ、作業者が選択した動作モードを検出することが可能である。マグネット14Cと3つのホール素子15A、15B及び15Cは、本発明における「状態判別手段」の一例である。
次に、集塵装置100の構成について図8及び図9を参照して説明する。
図8に示されているように、集塵装置100は、上述の構成を有する本体ハウジング2に着脱自在に接続される。集塵装置100は、作業箇所に負圧を生じさせることによって、先端工具Pが被加工材に対して回転や打撃を行うことで被加工材から発生する粉塵を吸引し、収集するための装置である。集塵装置100を本体ハウジング2に接続することで、ハンマドリル1による穿孔等の作業の作業効率の向上が見込まれる。なお、本実施の形態においては、集塵装置100は、ハンマドリル1の本体ハウジング2に対して下方から接続される。図8は、ハンマドリル1の本体ハウジング2に集塵装置100が接続された状態を示す外観図である。集塵装置100は、本発明における「補助装置」の一例である。
図8及び図9に示されているように、集塵装置100は、本体部110と、スライダ部120と、アダプタ部130とを主に備えている。図9は、ハンマドリル1の本体ハウジング2に集塵装置100が接続された状態における内部構造を示す縦断面図である。
図9に示されているように、本体部110は、その外郭を形成するハウジング111を有している。ハウジング111内には、集塵装置100の駆動源である集塵用モータ112と吸引した粉塵が回収される集塵ケース113とが収容されている。また、ハウジング111の後部には工具接続端子部115が設けられている。
集塵用モータ112は、ハウジング111の後部に配置されている。集塵用モータ112は、その回転軸112Aが前後方向に延びるように配置されている。回転軸112Aは、ハウジング111に対して回転可能に支持されており、回転軸112Aの前端部にはファン112Bが固定されている。集塵用モータ112が駆動され、回転軸112A及びファン112Bが一体回転することで、集塵装置100の吸引力が生成される。
工具接続端子部115は、ハウジング111の後部において、その上面から上方に突出するように設けられている。図3に示されているように、工具接続端子部115は、ハンマドリル1の装置接続端子部12が有する3つの端子12A、12B及び12Cのそれぞれに対応する集塵側プラス端子115A、集塵側マイナス端子115B、集塵側信号端子115Cを有している。
集塵装置100がハンマドリル1の本体ハウジング2に接続されたとき、集塵側プラス端子115Aは本体側プラス端子12Aに、集塵側マイナス端子115Bは本体側マイナス端子12Bに、集塵側信号端子115Cは本体側信号端子12Cに、受け入れられる。すなわち、集塵装置100がハンマドリル1の本体ハウジング2に接続された状態において、集塵側プラス端子115Aと本体側プラス端子12Aとが接続され、集塵側マイナス端子115Bと本体側マイナス端子12Bとが接続され、集塵側信号端子115Cと本体側信号端子12Cとが接続され、ハンマドリル1と集塵装置100とは装置接続端子部12及び工具接続端子部115を介して互いに電気的に接続される。
図9に示されているように、集塵ケース113は、ハウジング111内において集塵用モータ112の前方に配置されている。集塵ケース113は、本体部110(ハウジング111)に対して着脱可能であり、回収した粉塵が蓄積された段階でハウジング111から取り出すことで粉塵を廃棄することが可能となっている。集塵ケース113には、フィルタ114が設けられている。集塵ケース113が本体部110に対して装着されたとき、フィルタ114は、集塵用モータ112の回転軸112Aの前端部に固定されたファン112B前後方向において対向する位置に位置するように構成されている。
スライダ部120は、本体部110の前部において、前後方向にスライド移動可能に支持されている。スライダ部120の前後方向の移動は、ハウジング111の内部側壁に形成された図示されないガイド機構によってガイドされる。つまり、スライダ部120は、後方へ移動すると本体部110内に受け入れられ、前方へ移動すると本体部110から前方へ突出するように構成されている。図9に示されているように、スライダ部120の内部は、中空であり、その内部空間にはホース121が収容されている。ホース121の内部には、空間121aが画成されている。ホース121内の空間121aは、本体部110に装着された集塵ケース113の内部空間と連通している。
アダプタ部130は、作業時に被加工材に対して当接される部分であり、スライダ部120の前端部から上方へ延びるように設けられている。アダプタ部130の先端には図示されない開口が形成されており、アダプタ部130内には、当該開口と連通する空間130aが画成されている。空間130aは、スライダ部120のホース121内の空間121aと連通している。
上記構成の集塵装置100においては、アダプタ部130の先端に形成された図示されない開口から吸引された粉塵等は、アダプタ部130内の空間130a、スライダ部120のホース121内の空間121aを経由して、集塵ケース113まで運ばれ、集塵ケース113内に蓄積される。なお、集塵ケース113に設けられたフィルタ114が吸気中の粉塵を捕捉するため、吸引された粉塵は集塵用モータ112側へ移動することなく、確実に集塵ケース113内に蓄積される。フィルタ114により濾過された空気は、ファン112Bの近傍に形成される図示されない排気口から集塵装置100の外へ排出される。
次に、図10を参照しながら、ハンマドリル1及び集塵装置100の電気的構成について説明する。図10は、ハンマドリル1及び集塵装置100の電気的構成を示すブロック図を含む回路図である。
最初に、ハンマドリル1の電気的構成について説明する。図10に示されているように、ハンマドリル1は、プラスライン1Aと、GNDライン1Bと、第1信号ライン1Cと、第2信号ライン1Dと、電池接続端子部23Aと、装置接続端子部12と、スイッチング回路4Aと、モータ3と、制御回路11と、スイッチ機構24Bと、加速度センサ2Aと、照明部21Aと、3つのホール素子15A、15B及び15Cを有する制御基板15とを有している。
プラスライン1A、GNDライン1B、及び、第1信号ライン1Cのそれぞれの一端は、電池接続端子部23Aと接続されており、それぞれの他端は、制御回路11に接続されている。電池パックQが電池装着部23に装着された状態において、プラスライン1AとGNDライン1Bとの間には、電池パックQの電圧(本実施の形態においては、18V)が印加される。また、電池パックQが電池保護信号を出力した場合、電池保護信号は、第1信号ライン1Cを介して制御回路11に入力される。この場合、制御回路11は、モータ3を停止させる。
第2信号ライン1Dは、装置接続端子部12の本体側信号端子12Cと制御回路11とを接続しており、本体側分圧抵抗1Eを有している。本体側分圧抵抗1Eは、第2信号ライン1D上に設けられており、その一端は制御回路11に接続され、他端は本体側信号端子12Cに接続されている。また、第2信号ライン1D上の本体側分圧抵抗1Eと本体側信号端子12Cとの間のノード1Fは、制御回路11に接続されている。
装置接続端子部12の本体側プラス端子12A、本体側マイナス端子12Bはそれぞれ、プラスライン1A、GNDライン1Bに接続されている。
スイッチング回路4Aは、電池パックQの電力をモータ3に供給する回路であり、プラスライン1A及びGNDライン1Bとモータ3との間に接続されている。スイッチング回路4Aは、図示せぬ6個のスイッチング素子を有している。本実施の形態において、6個のスイッチング素子は、6個のFETである。6個のFETは、3相ブリッジ形式に接続されており、各ゲートは制御回路11に接続され、各ドレイン又は各ソースは、モータ3に接続されている。6個のスイッチング素子FETは、制御回路11から出力される駆動信号(ゲート信号)に基づいて、モータ3の回転軸31を所定の方向に回転させるスイッチング動作を行う。
制御回路11は、ハンマドリル1及び集塵装置100の制御を行う回路であり、当該制御に用いる処理プログラム、各種データに基づいて演算を行う中央処理装置(CPU)と、当該処理プログラム、各種データ、各種閾値等を記憶するための図示せぬROMと、データを一時記憶するための図示せぬRAMを有する記憶部と、時間を計測する計時部とを含んで構成されている。なお、本実施の形態において、制御回路11は、マイコンを含んで構成されている。
制御回路11は、ハンマドリル1の制御として、モータ3に対する駆動制御を行う。制御回路11は、モータ3に対する駆動制御において、図示せぬ回転位置検出回路から出力された回転位置信号に基づいて、6個のFETのうちの導通させるFETを交互に切換えるための駆動信号をスイッチング回路4Aに出力する。これにより、モータ3の回転軸31を所定の回転方向に回転させる。また、制御回路11は、モータ3に供給する電力を調整し、回転軸31の回転数を制御する。制御回路11は、回転数の制御として、モータ3の始動時から予め設定された所定の設定回転数となるまでの期間を制御し、且つ、当該所定の設定回転数となった後は当該所定の設定回転数を維持する定回転数制御を行う。なお、回転数の制御は、スイッチング回路4Aの所定の3個のFETを駆動するための(導通させるための)駆動信号をPWM駆動信号として出力することで行う(PWM制御)。さらに、制御回路11は、スイッチ機構24Bが出力する始動信号に基づいて、モータ3の始動/停止を制御する。
制御回路11は、ハンマドリル1の制御として、集塵装置100のハンマドリル1への接続の有無を検出(以下、接続検出と呼ぶ)する。接続検出の詳細については、後述する。接続検出は、本発明における「接続判別手段」の一例である。
制御回路11は、集塵装置100が本体ハウジング2に接続されている場合には、集塵用モータ112の駆動制御を行う。集塵用モータ112の駆動制御は、第2信号ライン1Dに集塵駆動信号を出力し、当該集塵駆動信号を本体側信号端子12Cを介して集塵装置100に出力することで行う。
また、制御回路11は、照明部21Aの作動/非作動(点灯/消灯)を制御する。さらに、制御回路11は、モータ3の駆動中に加速度センサ2Aにより検出された本体ハウジング2の加速度が所定の加速度閾値を超えた場合、モータ3の駆動を停止する。
制御基板15は、制御回路11と接続され、切替スイッチ14のマグネット14Cの位置に応じて、作業者が選択した動作モードを識別する信号を制御回路11に出力する。より詳細には、ホール素子15Aのみがマグネット14Cからの磁場を検出している場合には(図5の状態)、ホール素子15AがHIGH信号を出力し、ホール素子15B及び15Cは、LOW信号を出力する。ホール素子15Bのみがマグネット14Cからの磁場を検出している場合には(図6の状態)、ホール素子15BがHIGH信号を出力し、ホール素子15A及び15Cは、LOW信号を出力する。ホール素子15Cのみがマグネット14Cからの磁場を検出している場合には(図7の状態)、ホール素子15CがHIGH信号を出力し、ホール素子15A及び15Bは、LOW信号を出力する。以下の説明においては、ホール素子15A、15B及び15Cの出力する信号の組み合わせを動作モード識別信号と定義する。また、回転・打撃モード選択時の動作モード識別信号を(H、L、L)と表現し、回転モード選択時の動作モード識別信号を(L、H、L)と表現し、打撃モード選択時の動作モード識別信号を(L、L、H)と表現する。カッコ内の左列はホール素子15Aから出力される信号を、中列はホール素子15Bから出力される信号を、右列はホール素子15Cから出力される信号を表している。
次に集塵装置100の電気的構成について説明する。図10に示されているように、集塵装置100は、集塵用モータ112と、工具接続端子部115と、FET116と、集塵側分圧抵抗117とを有している。
集塵用モータ112は、FET116を介して、工具接続端子部115の集塵側プラス端子115A及び集塵側マイナス端子115Bに接続されている。すなわち、集塵装置100がハンマドリル1に接続されている状態において、集塵用モータ112は、FET116を介してハンマドリル1のプラスライン1A及びGNDライン1Bに接続される。このため、FET116がON状態(集塵用モータ112への電力供給を許容する状態)となると、電池装着部23に接続された電池パックQの電力が集塵用モータ112に供給され、集塵用モータ112が駆動される。一方、FET116がOFF状態(集塵用モータ112への電力供給を遮断する状態)となると、電池装着部23に装着された電池パックQの電力が集塵用モータ112に供給されない状態となり、集塵用モータ112が停止する。
また、FET116のゲートとソースとの間には、集塵側分圧抵抗117が接続されており、集塵側分圧抵抗117とFET116のゲートとの接続点118は、集塵側信号端子116Cに接続されている。すなわち、FET116のゲートは、集塵装置100がハンマドリル1に電気的に接続されている状態で本体側信号端子12C及び集塵側信号端子115Cを介して制御回路11に接続される。本実施の形態においては、制御回路11が本体側信号端子12C及び集塵側信号端子115Cを介してFET116のゲートに集塵駆動信号を出力している間、FET116はON状態となり、集塵駆動信号が出力されていない間、OFF状態となる。
ここで、制御回路11による接続検出について説明する。制御回路11は、第2信号ライン1D上のノード1Fに現れる電圧(接続判定電圧)の値を用いて接続検出を行う。より詳細には、第2信号ライン1Dに検出用信号を所定期間出力し、検出用信号を出力している間のノード1Fに現れる電圧が所定の電圧閾値よりも高い場合には、ハンマドリル1に集塵装置100が接続されていないと判断し、ノード1Fに現れる電圧が所定の電圧閾値よりも低い場合には、ハンマドリル1に集塵装置100が接続されていると判断する。検出用信号を出力する期間は、接続検出を行うことができる程度の期間であり、検出用信号を当該期間出力することによって集塵用モータ112が始動することはないように構成されている。
ここからは、図2乃至7を参照しながら、作業時のハンマドリル1及び集塵装置100の動作及び制御回路11による制御について説明する。
作業を行うにあたり、作業者は、ギヤハウジング22の左側面に形成されたマーク22Aを確認し、作業内容に応じて各動作モードに対応したマークに切替スイッチ14のつまみ部14Bの矢印14Eの向きを合わせる(つまみ部14Bを回転させる)。具体的には、コンクリートの穴あけ作業時には回転・打撃モードを選択し(図5に示されている状態)、鉄鋼及び木材の穴あけ作業時には回転モードを選択し(図6に示されている状態)、コンクリートの破砕作業時には、打撃モードを選択する(図7に示されている状態)。作業者がつまみ部14Bを操作することに伴い、モード選択部13の、動作モードが切替わる。
この状態において、作業者は、トリガスイッチ24Aに対して引操作を行う。トリガスイッチ24Aに対して引操作がされると、スイッチ機構24Bが制御回路11に始動信号を出力する。
始動信号が出力されると、制御回路11は接続検出を行う。接続検出の結果、制御回路11がハンマドリル1に集塵装置100が接続されていると判断した場合には、モード選択部13によって選択された動作モードに応じて、集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100が破損しないよう考慮した制御を行う。一方、ハンマドリル1に集塵装置100が接続されていないと判断した場合には、作業性を損なわないよう、ハンマドリル1がいずれの動作モードであっても動作可能に制御する。
まず、ハンマドリル1に集塵装置100が接続されていない場合、すなわち、制御回路11がハンマドリル1に集塵装置100が装着されていないと判断した場合について説明する。
ハンマドリル1に集塵装置100が接続されていない場合には、制御回路11は、いずれの動作モードであっても駆動信号をスイッチング回路4Aに出力し、モータ3の駆動を開始する。これにより、集塵装置100がハンマドリル1に接続されていない場合には、制御回路11はモータ3の駆動を停止することはないため、作業性を損なうことはなく作業効率を向上することが可能となる。
モータ3が駆動を開始すると、モータ3の回転軸31が回転し、当該回転に伴いベベルギヤ62が回転する。ベベルギヤ62が回転すると、中間軸61、ベベルギヤ62、及びピニオンスリーブ64が一体に回転する。
モード選択部13によって回転・打撃モードが選択されている場合には、回転伝達機構6の中間軸61及びピニオンスリーブ64が一体に回転することで、ピニオンスリーブ64と係合しているセカンドピニオン63が回転し、出力部9のシリンダ91に回転力が伝達され、シリンダ91が回転する。シリンダ91が回転することで、先端工具装着部95が回転する。先端工具装着部が回転することで、先端工具Pに対して回転力が付与され、先端工具Pは、回転を開始する。同時に、中間軸61が回転することで、スリーブ72を介して、往復動変換機構7に回転力が伝達され往復動変換機構7のアーム71が前後方向に往復動を行う。アーム71の往復動によってピストン92がシリンダ91内において前後方向に往復動する。ピストン92の往復動によってシリンダ91内の空気が圧縮膨張されると、打撃子93が前後方向に往復動する。打撃子93が往復動すると、打撃子93の前端が中間子94の後端に当接し、中間子94を打撃する。中間子94が打撃されると、中間子94の前端が先端工具装着部95に取付けられた先端工具Pの後端を打撃する。このようにして、先端工具Pに対して打撃力が付与され、先端工具Pは、往復動を開始する。
モード選択部13によって回転モードが選択されている場合には、回転伝達機構6の中間軸61及びピニオンスリーブ64が一体に回転することで、ピニオンスリーブ64と契合しているセカンドピニオン63が回転し、出力部9のシリンダ91に回転力が伝達され、シリンダ91が回転する。シリンダ91が回転することで、先端工具装着部95が回転する。先端工具装着部が回転することで、先端工具Pに対して回転力が付与され、先端工具Pは、回転を開始する。
モード選択部13によって打撃モードが選択されている場合には、中間軸61が回転することで、スリーブ72を介して、往復動変換機構7に回転力が伝達され往復動変換機構7のアーム71が前後方向に往復動を行う。アーム71の往復動によってピストン92がシリンダ91内において前後方向に往復動する。ピストン92の往復動によってシリンダ91内の空気が圧縮膨張されると、打撃子93が前後方向に往復動する。打撃子93が往復動すると、打撃子93の前端が中間子94の後端に当接し、中間子94を打撃する。中間子94が打撃されると、中間子94の前端が先端工具装着部95に取付けられた先端工具Pの後端を打撃する。このようにして、先端工具Pに対して打撃力が付与される。
次に、ハンマドリル1に集塵装置100が接続されている状態、すなわち、制御回路11がハンマドリル1に集塵装置100が装着されていると判断した場合におけるハンマドリル1及び集塵装置100の制御について説明する。
制御回路11は、制御回路11がハンマドリル1に集塵装置100が装着されていると判断した場合、ホール素子15A、15B及び15Cによって入力される動作モード識別信号に基づいて、動作モードの判別を行う。
モード選択部13によって、回転・打撃モードが選択されている場合、マグネット14Cを収容するつまみ部14Bの一端部は、ホール素子15Aと前後方向及び上下方向において略同位置に位置し、ホール素子15Aと左右方向において対向する。この状態において、ホール素子15Aは、マグネット14Cの磁場を検出し、制御回路11に動作モード識別信号(H、L、L)を出力する。
制御回路11は、動作モード識別信号(H、L、L)を受取った場合、回転・打撃モードが選択されていると判断し、駆動信号をスイッチング回路4Aに出力し、モータ3の駆動を開始する。また、同時に制御回路11は、第2信号ライン1Dに集塵駆動信号を出力し、集塵装置100のFET116をON状態として集塵用モータ112の駆動を開始する。これにより、集塵装置100によって作業時に発生する粉塵を吸引及び収集しながら作業を継続することができ、作業効率を向上させることが可能となる。
モード選択部13によって回転モードが選択されている場合、マグネット14Cを収容するつまみ部14Bの一端部は、ホール素子15Bと前後方向及び上下方向において略同位置に位置し、ホール素子15Bと左右方向において対向する。この状態において、ホール素子15Bは、マグネット14Cの磁場を検出し、制御回路11に動作モード識別信号(L、H、L)を出力する。
モード選択部13によって打撃モードが選択されている場合、マグネット14Cを収容するつまみ部14Bの一端部は、ホール素子15Cと前後方向及び上下方向において略同位置に位置し、ホール素子15Cと左右方向において対向する。この状態において、ホール素子15Cは、マグネット14Cの磁場を検出し、制御回路11に動作モード識別信号(L、L、H)を出力する。
制御回路11は、動作モード識別信号(L、H、L)又は(L、L、H)を受取った場合、駆動信号をスイッチング回路4Aに出力せず、モータ3の駆動は開始しない。また、回転モード又は打撃モード選択時には、集塵駆動信号が出力されないため、FET116がOFF状態(集塵用モータ112への電力供給を遮断する状態)となり、電池装着部23に装着された電池パックQの電力が集塵用モータ112に供給されない状態となり、集塵用モータ112が停止する。すなわちモード選択部13によって回転モード又は打撃モードが選択されている場合には、制御部10の制御回路11は、集塵駆動信号を出力せず、集塵装置100の駆動は停止する。すなわち、本実施の形態におけるハンマドリル1は、モード選択部13によって回転モード又は打撃モードのいずれかがが選択された場合には、集塵装置100の駆動を停止させる補助装置抑制手段を有している。また、集塵装置100がハンマドリル1に接続されている場合において、回転モード又は打撃モードのいずれかが選択された場合には、モータ3の駆動を停止させる駆動源駆動抑制手段を有している。これにより、回転モード又は打撃モードでのハンマドリル1の使用による集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100の破損等を防止することが可能となる。
上述のように、本発明の実施の形態による電動工具の一例であるハンマドリル1(打撃工具)は、作業箇所に負圧を生じさせる集塵装置100を着脱可能な装置接続端子部12を有する本体ハウジング2と、本体ハウジング2に収容され、回転軸31を有するモータ3と、モータ3によって駆動され、先端工具Pが着脱可能な出力部9と、回転軸31の回転運動を伝達し先端工具Pを回転運動させるとともに回転軸31の回転運動を往復動に変換し先端工具Pを往復動させる回転・打撃モードと、回転軸31の回転運動を伝達し先端工具Pを回転運動させる回転モードとの間で動力伝達状態を切替可能な動力伝達部と、手動操作可能で、動力伝達状態を回転・打撃モードと回転モードとの間で選択可能なモード選択部13と、モード選択部13によって回転モードが選択された場合には、制御部10の制御回路11は集塵装置100の駆動を停止する補助装置駆動抑制手段を有する。これにより、モード選択部13によって、回転モードが選択された場合のハンマドリル1の使用による集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100の破損等を防止することが可能となる。本実施の形態においては、集塵装置100の集塵用モータ112の駆動を完全に停止させたが、集塵装置100内のフィルタ114の破損及び集塵装置100の破損を防止可能な程度に集塵装置100の集塵機能を抑制する構成でも良い。
また、ハンマドリル1における動力伝達部は、回転軸31の回転運動を往復動に変換し先端工具Pを往復動させる打撃モードにさらに切替可能であり、モード選択部13は、打撃モードをさらに選択可能であり、補助装置駆動抑制手段は、モード選択部13によって打撃モードが選択された場合にも、制御部10の制御回路11は集塵装置100の駆動を停止する。これにより、モード選択部13によって、打撃モードが選択された場合にも、ハンマドリル1の使用による集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100の破損等を防止することが可能となる。
また、ハンマドリル1の制御基板15は、ハンマドリル1における動力伝達状態が回転・打撃モード、回転モード及び打撃モードのいずれであるかを検知するホール素子15A、15B及び15Cをさらに有し、制御部10の制御回路11は、ホール素子15A、15B及び15Cの動作モード判別結果に基づいて、集塵装置100の集塵用モータ112の制御を行っている。このため、モード選択部13によって先端工具Pを回転運動させる回転モード又は先端工具Pを往復動させる打撃モードのいずれかが選択された場合には、制御部10の制御回路11は集塵装置100の駆動を停止する。これにより、回転モード又は打撃モードでのハンマドリル1の使用による集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100の破損等を防止することが可能となる。
さらに、ハンマドリル1は、集塵装置100の本体ハウジング2への接続状況を検知する接続判別手段と、集塵装置100が装置接続端子部12に接続されている場合において、モード選択部13によって回転モード又は打撃モードのいずれかが選択された場合には、制御部10の制御回路11はモータ3の駆動を停止する駆動源駆動抑制手段を有する。これにより、集塵装置100が装置接続端子部12に接続されている場合に、回転モード又は打撃モードのいずれかが選択された場合には、制御回路11によってモータ3の駆動が停止されるため、回転モード又は打撃モードでのハンマドリル1の使用による集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100の破損等を防止することが可能となる。また、集塵装置100が装置接続端子部12に接続されていない場合には、制御回路11は、モータ3の駆動を停止することはないため、通常の作業を損なうことはなく作業効率を向上することが可能となる。
また、制御回路11は、制御基板15のホール素子15A、15B及び15Cの判別結果に基づいて、モータ3の制御を行っている。これにより、回転モード又は打撃モードでのハンマドリル1の使用による集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100の破損等を防止することが可能となる。
次に、上記の実施の形態に対する変形例について説明する。上記の実施の形態においては、ハンマドリル1に集塵装置100が接続されているときに、回転モード又は打撃モードに設定されていると判別された場合に、モータ3の駆動及び集塵装置100の集塵用モータ112の駆動を停止するように構成したが、集塵装置100の集塵用モータ112の駆動のみを停止するように構成されていても良い。
ここで、ハンマドリル1に集塵装置100を取付けていない状態におけるハンマドリル1の制御及び回転・打撃モード選択時におけるハンマドリル1及び集塵装置100の制御は、上記実施の形態における説明と同様となるため省略する。
ここからは、ハンマドリル1に集塵装置100を取付けた状態において、回転モード又は打撃モードを選択したときのハンマドリル1及び集塵装置100の制御について説明する。
モード選択部13によって回転モードが選択されている場合には、ホール素子15Bは、マグネット14Cの磁場を検出し、制御回路11に動作モード識別信号(L、H、L)を出力する。
モード選択部13によって打撃モードが選択されている場合には、ホール素子15Cは、マグネット14Cの磁場を検出し、制御回路11に動作モード識別信号(L、L、H)を出力する。
制御回路11は、動作モード識別信号(L、H、L)又は(L、L、H)を受取った場合においても、駆動信号をスイッチング回路4Aに出力し、モータ3の駆動は開始する。また、回転モード又は打撃モード選択時には、集塵駆動信号が出力されないため、FET116がOFF状態(集塵用モータ112への電力供給を遮断する状態)となり、電池装着部23に装着された電池パックQの電力が集塵用モータ112に供給されない状態となり、集塵用モータ112が停止する。すなわちモード選択部13によって回転モードが選択されている場合には、制御部10の制御回路11は、集塵駆動信号を出力せず、集塵装置100の駆動は停止する。これにより、回転モード又は打撃モードでのハンマドリル1の使用による集塵装置100内のフィルタ114及び集塵装置100の破損等を防止することが可能となる。
また、上記の実施の形態において、ハンマドリル1に、集塵装置100の駆動の抑制又は禁止を報知する報知手段を設けても良い。報知手段としては、例えばLED21Aを点滅させるようにしてもよく、その他の視認可能な位置に設けられた表示部であってもよい。また、ブザー等を発生させる手段をハウジングの内部に備え、音により報知するようにしてもよい。このように構成すれば、作業者は、集塵装置100の駆動が抑制又は禁止されたことを認識することが可能となる。報知手段は、本発明における「報知手段」の一例である。
また、上記の実施の形態において、状態判別手段による動作モードの検知結果は、制御回路11に入力され、制御回路11により集塵装置100の駆動・停止を制御していたが、これと併せて又は単独で、状態判別手段からの信号をダイオードやFET等の半導体素子を用いて集塵装置100への出力回路を制御装置を介さずに直接制御するようにしてもよい。さらに、上記の実施の形態においては、状態判別手段によって動作モードを検知して、これにより集塵装置100の制御を変更するものとしたが、動作モードの検知は必須ではない。すなわち、モード選択部13における切替スイッチ14が作業者によって手動で操作されるに伴い、リンク機構等を介して集塵装置100への電気的な経路を物理的に遮断するようにしてもよい。さらには、電気的な経路の遮断に限られず、切替スイッチ14の操作に伴い、第2又は第3動力伝達状態では集塵装置100が装着できない、または集塵装置100の装着時に切換スイッチが第2又は第3動力伝達状態に変更できない、ように構成してもよい。
本実施の形態では、電動工具としてハンマドリル1を例に説明したが、本発明はハンマドリル以外のモータで駆動される電動工具、例えば、ドリルモードとインパクトモードを備えたインパクトドリルや、複数の駆動回転数が設定可能な電動工具にも適用可能である。
また、本実施の形態においては、補助装置を集塵装置として説明したが、照明装置や、距離や加速度等を測定・表示する機器であってもよく、例えば振動の大きなモードでの作動に伴う誤作動の防止等を図ってもよい。また、補助装置は集塵用モータのような駆動源を有する構成としたが、本体の動力を利用する装置であってもよく、例えば本体に設けられた送風手段を利用して集塵を行う装置において、モードによって集塵経路を閉鎖するようにしてもよい。