JP7159632B2 - 作業機 - Google Patents

Description

本発明は、第１切断刃と第２切断刃とのせん断作用によって切断対象物を切断する作業機に関する。

第１切断刃と第２切断刃とのせん断作用によって切断対象物を切断する作業機の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された作業機は、ハウジング、モータ、歯車列、出力軸、カム、アーム、固定切断刃、可動切断刃、ローラ、ばね、スイッチ、制御回路及びコードを有する。モータ、歯車列、出力軸、カム及びアームは、ハウジング内に設けられている。固定切断刃は第１切断刃であり、固定切断刃はハウジングに設けられている。可動切断刃は第２切断刃であり、可動切断刃はアームに取り付けられている。アームは支軸により回転可能に支持されている。ローラはアームに取り付けられ、アームは、ばねにより付勢されている。カムはカム面を有する。

作業者が切断対象物としての鉄筋を所定位置にセットし、作業者がスイッチを操作するとモータが回転する。モータの回転力は歯車列を介して出力軸に伝達される。出力軸が回転するとカムが作動し、ローラがカム面に沿って転動すると、アームが支軸を中心として作動する。アームが作動すると、可動切断刃が固定切断刃に接近し、可動切断刃と固定切断刃とのせん断作用により鉄筋が切断される。

特開２００３－８９０１１号公報

本願発明者は、切断対象物が切断された後に、第２切断刃が同じ方向に作動すると、作業性が低下する、という課題を認識した。

本発明の目的は、作業性の低下を抑制可能な作業機を提供することである。

一実施形態の作業機は、固定された第１切断刃と、前記第１切断刃に対して接近及び離間可能であり、かつ、前記第１切断刃とのせん断作用によって切断対象物を切断する第２切断刃と、を有する作業機であって、前記第２切断刃を前記第１切断刃に対して接近させ、かつ、前記第２切断刃を目標位置へ近づくように移動させる第１制御部と、前記切断対象物が切断されたか否かを検出する第1検出部と、前記第２切断刃が前記目標位置に到達する前に前記切断対象物が切断されると、前記第２切断刃を停止させ、かつ、前記第２切断刃を前記第１切断刃から離間させて停止させる第２制御部と、前記第１切断刃に対する前記第２切断刃の位置であり、前記切断対象物を切断するために設定されている前記第２切断刃の前記目標位置を検出する第２検出部と、前記第２切断刃が前記目標位置に到達したか否かを検出する第３検出部と、を有する。

一実施形態の作業機は、切断対象物が切断されると第２切断刃が停止する。したがって、作業時間を短縮でき、作業性の低下を抑制可能である。

本発明に含まれる作業機の実施形態を示す側面断面図である。 作業機の使用例を示す外観図である。 作業機の内部構造を示す平面図である。 作業機の制御系を示すブロック図である。 作業機で切断加工を行う場合に、制御部が行う制御を示すフローチャートである。 作業機の電動モータに供給される電流値の変化例である。 作業機で曲げ加工を行う場合に、制御部が行う制御を示すフローチャートである。

次に、本発明の作業機に含まれるいくつかの実施形態のうち、代表的な作業機を図面を参照して説明する。

作業機１０は、図１、図２及び図３に示されている。作業機１０は、ケーシング１１、電動モータ１２、動力伝達機構１３、制御部１５及び電源部１６を有する。

ケーシング１１は、ギヤケース１７、カバー１８、モータケース１９、ハンドル２０及び着脱部２１を有する。ハンドル２０はモータケース１９に接続され、着脱部２１はモータケース１９及びハンドル２０に接続されている。電動モータ１２は、モータケース１９内に設けられている。トリガ２２はハンドル２０に取り付けられ、作業者はハンドル２０を手でつかみ、かつ、トリガ２２に操作力を付加及び解除可能である。トリガスイッチ２３がハンドル２０内に設けられている。トリガスイッチ２３は、トリガ２２に対する操作力の付加及び解除を検出し、かつ、トリガ２２の操作量も検出する。

電源部１６は着脱部２１に対して取り付け及び取り外しが可能である。電源部１６は、収容ケース２４と、収容ケース内に設けた電池セルと、を有する。電池セルは、一例として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。電池セルは、二次電池または一次電池の何れでもよい。電源部１６は、直流電源である。

電動モータ１２は動力、具体的には回転力を発生するものであり、電動モータ１２は、ロータ２５及びステータ２６を有する。ステータ２６は、モータケース１９に固定されている。ロータ２５は回転軸２７に固定されている。図４に示すように、ロータ２５に永久磁石２８が取り付けられている。異なる極性の永久磁石２８が、ロータ２５の回転方向に交互に設けられている。回転軸２７は軸受２９により支持され、かつ、中心線Ａ２を中心として回転可能である。

動力伝達機構１３は、減速機構３０、出力軸３１、カム部材３２及びアーム３３を有する。減速機構３０は、ギヤケース１７内に設けられている。減速機構３０は、第１減速部８８、第２減速部３５、第３減速部３６、第４減速部３７を有する。第１減速部８８は、回転軸２７に設けられた第１駆動ギヤ３８と、第１駆動ギヤ３８に噛み合う第１従動ギヤ３９と、を有する。

第１従動ギヤ３９は、第１回転軸４０に取り付けられている。第１回転軸４０の外周面に第２駆動ギヤ４１が設けられている。第１回転軸４０は軸受４２により回転可能に支持されている。第２減速部３５は、第２駆動ギヤ４１と、第２駆動ギヤ４１に噛み合う第２従動ギヤ４３と、を有する。第２従動ギヤ４３は、第２回転軸４４に取り付けられている。第２回転軸４４は軸受４５により回転可能に支持されている。第２回転軸４４の外周面に第３駆動ギヤ４６が設けられている。第３減速部３６は、第３駆動ギヤ４６と、第３駆動ギヤ４６に噛み合う第３従動ギヤ４７と、を有する。

第３従動ギヤ４７は、第３回転軸４８に取り付けられている。第３回転軸４８の外周面に第４駆動ギヤ４９が設けられている。第３回転軸４８は軸受５０により回転可能に支持されている。第４減速部３７は、第４駆動ギヤ４９と、第４駆動ギヤ４９に噛み合う第４従動ギヤ５１と、を有する。第４従動ギヤ５１は、出力軸３１に取り付けられている。出力軸３１は軸受５２により回転可能に支持されている。

出力軸３１は、中心線Ａ１を中心として回転可能である。中心線Ａ１と中心線Ａ２とが平行に配置されている。出力軸３１は、ギヤケース１７の内部、カバー１８の内部、ケーシング１１の外部Ｂ１に亘って設けられている。ギヤケース１７内に角度検出センサ５３が設けられている。角度検出センサ５３は、出力軸３１の回転角度を検出して信号を出力する。角度検出センサ５３は、一例として可変抵抗器を用いることが可能である。

可変抵抗器は、回転子、摺動片及び抵抗体を有する。回転子は、出力軸３１と共に回転及び停止可能である。摺動片は、回転子と一体で回転する。摺動片は抵抗体と電気的に接続され、抵抗体は、信号を出力する端子を有する。出力軸３１の回転角度に応じて抵抗体の抵抗が変化し、かつ、端子から出力される信号の電圧が変化する。

出力軸３１のうち、ケーシング１１の外部Ｂ１に配置されている箇所の外面にローラ５４が取り付けられている。ローラ５４は出力軸３１に対して回転可能である。プレート５５がカバー１８に取り付けられている。プレート５５は一例として金属製である。プレート５５の上方には円板５６が設けられており、押圧軸５７はプレート５５及び円板５６を貫通している。プレート５５には、押圧軸５７の軌道に沿って中心線Ａ１方向に貫通するガイド孔が設けられている。ガイド孔は、便宜上、図示していない。ガイド孔は、中心線Ａ１を中心として円弧状に設けられており、ガイド孔に沿って押圧軸５７が移動する際に円板５６は中心線Ａ１を中心として回転する。

カム部材３２はカバー１８内に設けられ、かつ、出力軸３１に取り付けられている。カム部材３２の外周にカム面３４が設けられている。カム面３４は、中心線Ａ１に対して垂直な平面内で湾曲している。カム部材３２に押圧軸５７が取り付けられている。押圧軸５７の一部はガイド孔を介して外部Ｂ１に配置されている。押圧軸５７の外面にローラ５８が取り付けられている。ローラ５８は、押圧軸５７に対して回転可能である。押圧軸５７に対するローラ５８の回転中心は、中心Ａ５である。図３において、カム部材３２が中心線Ａ１を中心として所定角度の範囲内で作動及び停止すると、ローラ５８は中心線Ａ１を中心とする円弧状の作動範囲、つまり、所定角度の範囲内で作動及び停止可能である。

アーム３３はカバー１８内に設けられている。アーム３３は中心線Ａ１に対して垂直な平面内で、支持軸５９を支点として、具体的には中心Ａ４を中心として所定角度の範囲内で作動可能である。アーム３３にローラ６０及び可動切断刃６１が取り付けられている。ローラ６０は回転可能である。付勢部材６２がカバー１８内に設けられている。付勢部材６２は、アーム３３を支持軸５９を中心として反時計回りに付勢する。付勢部材６２は、一例として金属製のスプリングである。ローラ６０は、付勢部材６２の付勢力でカム面３４に押し付けられる。カム部材３２が作動すると、ローラ６０はカム面３４に接触した状態で転動する。

固定切断刃６３がカバー１８に固定されている。可動切断刃６１及び固定切断刃６３に用いる材料は、一例として、炭素鋼または超硬合金である。固定切断刃６３と可動切断刃６１との間に、空間Ｃ１が形成される。可動切断刃６１は、固定切断刃６３に対して接近及び離間可能である。

図２に示す反力要素６４及び規制要素６５が、カバー１８に取り付けられている。反力要素６４と規制要素６５との間に空間Ｃ２が形成されている。また、反力要素６４は、規制要素６５に対して移動可能である。反力要素６４を移動すると、空間Ｃ２の大きさを変更可能である。反力要素６４及び規制要素６５は、一例として金属製または合成樹脂製である。

図２に示すシャッタ８７が、カバー１８に設けられている。シャッタ８７は、中心Ａ４を中心として円弧状に作動可能である。作業者がシャッタ８７を作動させると、シャッタ８７は空間Ｃ２の一部を開閉する。

ケーシング１１の一部、例えばモータケース１９に操作ダイヤル６６が設けられている。操作ダイヤル６６は、モータケース１９に対して回転及び停止可能に設けられている。作業者が操作ダイヤル６６を操作すると、切断モードと曲げモードとを切り替え可能である。作業者が切断モードを選択すると、ローラ５８の作動角度は、例えば、２４０度に固定される。作業者が曲げモードを選択すると、ローラ５８の作動角度は、例えば、０度を超え、かつ、１８０度以下の範囲内で、段階的に設定可能である。ローラ５８の作動角度は、一例として、４５度、９０度、１３５度、１８０度の何れかに設定可能である。

また、ケーシング１１の一部、例えば、図２に示すハンドル２０とモータケース１９との接続箇所の外面に、再現モードスイッチ８６が設けられている。作業者は再現モードスイッチ８６を操作して、再現モードスイッチ８６をオンまたはオフさせる。作業者は、前回の曲げ加工と今回の曲げ加工とを、同一条件で行う場合に、再現モードスイッチ８６をオンする。作業者は、前回の曲げ加工と今回の曲げ加工とを、異なる条件で行う場合に、再現モードスイッチ８６をオフする。曲げ加工の同一条件とは、曲げ対象物８４の外径、材質、硬度等が同じであることを意味する。

作業機１０の制御系を、図４を参照して説明する。電動モータ１２は、一例として３相交流型のブラシレスモータである。ステータ２６は、３相のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を有する。また、３個の磁気センサ６７が設けられており、３個の磁気センサ６７は、永久磁石２８の磁界を検出して信号を出力する。３個の磁気センサ６７は、３相のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対応して設けられている。３個の磁気センサ６７は、一例としてホール素子を用いることができる。

図１に示すように、基板６８がモータケース１９内に設けられている。基板６８にインバータ回路６９が設けられている。インバータ回路６９は、３相フルブリッジインバータ回路である。インバータ回路６９は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を有する。スイッチング素子Ｑ１のドレインは、電源部１６のプラス端子１６Ａに接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソースは、スイッチング素子Ｑ４のドレインに接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソースは、電源部１６のマイナス端子１６Ｂに接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース及びスイッチング素子Ｑ４のドレインは、リード線７０を介してコイルＵ１に接続されている。

スイッチング素子Ｑ２のドレインは、電源部１６のプラス端子１６Ａに接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソースは、スイッチング素子Ｑ５のドレインに接続されている。スイッチング素子Ｑ５のソースは、電源部１６のマイナス端子１６Ｂに接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース及びスイッチング素子Ｑ５のドレインは、リード線７１を介してコイルＶ１に接続されている。

スイッチング素子Ｑ３のドレインは、電源部１６のプラス端子１６Ａに接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソースは、スイッチング素子Ｑ６のドレインに接続されている。スイッチング素子Ｑ６のソースは、電源部１６のマイナス端子１６Ｂに接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソース及びスイッチング素子Ｑ６のドレインは、リード線７２を介してコイルＷ１に接続されている。コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、相互に接続されており、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、一例として、スター結線されている。

電動モータ１２に電流を供給すると回転軸２７が回転する。また、電動モータ１２に電流を供給する向きを変更すると、回転軸２７の回転方向を切り替え可能である。

制御部１５は、演算部７３、インバータ駆動部７４、回転子位置検出回路７５、電流検出回路７６、電圧検出回路７７、回転角度検出センサ７８、電池温度検出回路７９、モータ温度検出回路８０を備えている。インバータ駆動部７４は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のゲートにそれぞれ接続されている。

３個の磁気センサ６７の検出信号は、回転子位置検出回路７５を介して演算部７３に送られる。電流検出回路７６は、電流検出用抵抗ＲＳの両端に接続されており、電流検出回路７６は、電動モータ１２に供給される電流値を検出する。電流検出回路７６から出力された信号は、演算部７３に入力される。また、操作ダイヤル６６から出力された信号、トリガスイッチ２３から出力された信号、角度検出センサ５３から出力された信号は、演算部７３に入力される。電源部１６の温度を検出する温度センサ８１が設けられている。温度センサ８１から出力される信号は、電池温度検出回路７９を介して演算部７３に入力される。電動モータ１２の温度を検出する温度センサ８２が設けられている。温度センサ８２から出力される信号は、モータ温度検出回路８０を介して演算部７３に入力される。再現モードスイッチ８６のオンまたはオフ信号は、演算部７３に入力される。

演算部７３は、マイクロプロセッサ、タイマ及びメモリを備え、メモリには、制御プログラム、演算式およびデータなどが記憶されている。演算部７３は、入力される信号を処理して、電動モータ１２の回転軸２７の回転方向の位置、回転角度、回転速度及び回転数、出力軸３１の回転方向の位置、回転角度及び回転速度を演算する。演算部７３は、回転軸２７の回転方向を設定し、回転軸２７の回転タイミング及び停止タイミングを決定し、回転軸２７の目標回転速度及び目標回転数を定め、インバータ駆動部７４へ信号を出力する。演算部７３は、トリガ２２の操作量に応じて、回転軸２７の目標回転速度を定める。トリガ２２の操作量が相対的に多いと、回転軸２７の目標回転速度は相対的に高くなる。回転軸２７の実際の回転速度は、電動モータ１２のステータ２６に対する単位時間当たりの電力の供給割り合いに応じた値となる。

インバータ駆動部７４が、インバータ回路６９のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を制御して、電動モータ１２のステータ２６に対する単位時間当たりの電力の供給割り合いを制御する。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、それぞれ単独でオン・オフが可能である。インバータ駆動部７４が、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のゲートにパルス幅変調（PWM：Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）信号をそれぞれ印加することで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６をそれぞれオンする割り合い、つまり、デューティ比を制御する。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のデューティ比に応じて、電動モータ１２のステータ２６に対する単位時間当たりの電力の供給割り合いが変化する。電動モータ１２の回転方向は、３本のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流の向きを切り替えて制御する。

このように、インバータ回路６９が整流機能を備えており、電動モータ１２は、回転軸２７に整流子が取り付けられておらず、整流子に電流を供給するブラシも備えていない。つまり、電動モータ１２は、ブラシレスモータである。

次に、作業機１０の使用例の概要を説明する。作業者は操作ダイヤル６６を操作して切断モードまたは曲げモードの何れかを選択する。切断モードは、図２に示す切断対象物８３を、固定切断刃６３と可動切断刃６１とのせん断作用により、切断する作業を行う前に選択するモードである。曲げモードは、曲げ対象物８４を、反力要素６４と規制要素６５との間に配置し、ローラ５８を曲げ対象物８４に押し付け、曲げ対象物８４を折り曲げる作業を行う前に選択するモードである。切断対象物８３及び曲げ対象物８４は、一例として棒状の鉄筋である。

切断モードまたは曲げモードの何れが選択されている場合も、トリガ２２に操作力が付加されると、停止している電動モータ１２の回転軸２７が正回転する。回転軸２７の回転力は、減速機構３０を介して出力軸３１に伝達される。第１減速部８８は、回転軸２７の回転速度に対して第１回転軸４０の回転速度を低速とする。第２減速部３５は、第１回転軸４０の回転速度に対して第２回転軸４４の回転速度を低速とする。第３減速部３６は、第２回転軸４４の回転速度に対して第３回転軸４８の回転速度を低速とする。第４減速部３７は、第３回転軸４８の回転速度に対して出力軸３１の回転速度を低速とする。つまり、減速機構３０は、回転軸２７の回転速度に対して、出力軸３１の回転速度を４段階に減速し、かつ、回転軸２７から出力軸３１に伝達する回転力を増幅する。

電動モータ１２の回転軸２７が正回転し、回転軸２７の回転力が出力軸３１に伝達されると、出力軸３１は図３で時計回りに回転する。このため、カム部材３２は中心線Ａ１を中心として時計回りに作動する。カム部材３２が時計回りに作動すると、図２に示すローラ５８は、中心線Ａ１を中心とする円周上を移動する。また、カム部材３２の作動力は、ローラ６０を介してアーム３３に伝達される。アーム３３は、付勢部材６２の付勢力に抗して図３で時計回りに作動し、可動切断刃６１は固定切断刃６３に接近する。

切断対象物８３を切断する場合、図２のように、ケーシング１１の側壁１１Ｂが作業場所８５に接触した状態で、作業機１０が保持される。また、作業者がシャッタ８７を操作し、かつ、空間Ｃ１に切断対象物８３を置いた後、作業者がトリガ２２に操作力を付加する。電動モータ１２の回転軸２７が正回転すると、図３に示すカム部材３２は時計回りに作動し、ローラ５８が初期位置から図２で時計回りに作動する。また、カム部材３２の作動力は、ローラ６０を介してアーム３３に伝達され、アーム３３は図３で時計回りに作動する。

このため、可動切断刃６１が固定切断刃６３に近づく。言い換えると、可動切断刃６１と固定切断刃６３との間に形成される有効角度θ１は、小さくなる。作動角度Ｒ２が２４０度以上であると、有効角度θ１は、０度未満になる。つまり、中心線Ａ１に対して垂直な平面内で、固定切断刃６３と可動切断刃６１とが一部で重なる。

有効角度θ１は、直線Ａ７と直線Ａ８との間に形成される鋭角側の角度である。直線Ａ７は、中心Ａ４を通り、かつ、可動切断刃６１の先端に接する。直線Ａ８は、中心Ａ４を通り、かつ、固定切断刃６３の先端に接する。

作業機１０は、図２に示すように、中心線Ａ１に対して垂直な平面内おいて、ローラ５８が反力要素６４に最も接近した状態における中心Ａ５の位置を、初期位置として定義可能である。ローラ５８が初期位置に停止している状態で、中心線Ａ１及び中心Ａ５は、直線Ａ３上に位置する。

制御部１５は、切断対象物８３の切断が完了した後、電動モータ１２を一定時間停止させ、次いで、電動モータ１２の回転軸２７を逆回転する。制御部１５は、ローラ５８が初期位置に戻ると、電動モータ１２を停止させる。

図２において、ローラ５８の初期位置に対するローラ５８の作動位置は、作動角度Ｒ２として定義可能である。ローラ５８が初期位置で停止していると、作動角度Ｒ２は、０度である。作動角度Ｒ２が増加することに伴い、有効角度θ１は減少する。作動角度Ｒ２は、中心線Ａ１に対して垂直な平面内で、ローラ５８が作動して中心Ａ５が移動する範囲内において、直線Ａ３と直線Ａ６との間に形成される角度である。ローラ５８が初期位置とは異なる位置にある状態で、中心Ａ５及び中心線Ａ１は、直線Ａ６上に位置する。

これに対して、曲げ対象物８４を曲げる場合、図１のように、ケーシング１１の脚部１１Ａが作業場所８５に接触した状態に保持される。そして、図２に二点鎖線で示すように、規制要素６５と反力要素６４との間に曲げ対象物８４が置かれていると、ローラ５８が曲げ対象物８４に押し付けられる。反力要素６４は、ローラ５８が曲げ対象物８４に押し付けられた場合の反力を受け持ち、曲げ対象物８４はローラ５４を支点として折り曲げられる。

曲げ対象物８４の中心線Ｅ１は、曲げ加工前において一例として１８０度の直線である。ローラ５８の作動角度Ｒ２が増加すると、曲げ対象物８４が曲げ加工され、中心線Ｅ１の目標とする曲げ角度θ２が増加する。

曲げ対象物８４の曲げ加工が完了すると、制御部１５は電動モータ１２を一定時間停止させた後、電動モータ１２の回転軸２７を逆回転させる。制御部１５は、ローラ５８が初期位置に戻ると、電動モータ１２を停止させる。

また、制御部１５は、曲げモードが選択されていると、曲げ対象物８４の曲げ加工が完了してローラ５８が停止した時点で、ローラ５８が初期位置から停止するまでに作動した角度を、作動角度Ｒ３として記憶する。制御部１５が記憶する作動角度Ｒ３は、最新の曲げ加工におけるローラ５８の作動角度である。制御部１５は、最新の曲げ加工よりも前に行われた曲げ加工におけるローラ５８の作動角度を消去する。

（制御例１）
次に、作業者が切断モードを選択した場合に、制御部１５が行う制御の一例を、図５を参照して具体的に説明する。まず、トリガ２２に対する操作力が解除され、かつ、電動モータ１２が停止していると、ローラ５８の中心Ａ５は、図２に示す初期位置に停止している。

制御部１５は、トリガ２２に操作力が付加されていることを検出すると、図５の制御をスタートし、制御部１５は、ステップＳ１で切断モードが選択されているか否かを判断する。制御部１５は、ステップＳ１でＹｅｓと判断すると、ステップＳ２でローラ５８の設定角度Ｒ１を検出する。ローラ５８の設定角度Ｒ１は、切断対象物８３を切断するために、作業者が操作ダイヤル６６を操作して設定した角度である。設定角度Ｒ１は、ローラ５８の初期位置に対する作動角度である。本実施形態では、操作ダイヤル６６を操作して切断モードを選択すると、設定角度Ｒ１が１８０度を超える角度、一例として２４０度に設定される。

制御部１５はステップＳ３において、図２に示すローラ５８の実際の作動角度Ｒ２を検出する。作動角度Ｒ２は、回転軸２７の回転角度、または、出力軸３１の回転角度に基づいて推定可能である。制御部１５はステップＳ４において、作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１以上であるか否かを判断する。

制御部１５は、ステップＳ４でＮｏと判断すると、ステップＳ５でトリガ２２に操作力が付加されているか否かを判断する。制御部１５は、ステップＳ５でＮｏと判断すると、ステップＳ６で電動モータ１２の停止を維持し、ステップＳ２に進む。

制御部１５は、ステップＳ５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ７で電動モータ１２の回転軸２７を正回転させる。制御部１５は、トリガ２２の操作量に基づいて、回転軸２７の目標回転速度を求める。制御部１５は、電動モータ１２に供給する電流値を、回転軸２７の目標回転速度に応じて制御する。

回転軸２７の回転力は、減速機構３０を介して出力軸３１に伝達される。回転軸２７が正回転すると、図３に示す出力軸３１及びカム部材３２は、時計回りに回転する。また、カム部材３２の作動力は、ローラ６０を介してアーム３３に伝達される。アーム３３は、付勢部材６２の付勢力に抗して時計回りに作動し、可動切断刃６１は固定切断刃６３に接近する。

固定切断刃６３に対する可動切断刃６１の位置は、ローラ５８の作動角度Ｒ２に応じて定まる。作動角度Ｒ２が増加すると、可動切断刃６１が固定切断刃６３に接近し、有効角度θ１が減少する。そして、可動切断刃６１と固定切断刃６３とのせん断力により、切断対象物８３の切断が開始される。

制御部１５は、ステップＳ８において、切断対象物８３の切断が完了したか否かを判断する。制御部１５は、例えば、電動モータ１２に供給される電流値が低下した場合に、切断対象物８３の切断が完了したと判断可能である。また、制御部１５は、トリガ２２の操作量が変化せず、かつ、回転軸２７の回転速度が所定値を超えると、切断対象物８３の切断が完了したと判断することも可能である。回転軸２７の回転速度は、回転子位置検出回路７５の信号を処理して求められる。

制御部１５は、ステップＳ８でＮｏと判断すると、ステップＳ９において、作動角度Ｒ２を検出する。制御部１５は、ステップＳ９に次ぐステップＳ１０において、作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１以上であるか否かを判断する。ステップＳ１０は、ローラ５８の作動角度Ｒ２に基づいて、切断対象物８３の切断が完了したか否かを判断する意味である。制御部１５がステップＳ１０でＮｏと判断するということは、切断対象物８３の切断が完了していないことになるため、ステップＳ５に進む。

制御部１５がステップＳ１０でＹｅｓと判断するということは、切断対象物８３の切断が完了していることになるため、ステップＳ１１で電動モータ１２を停止させる。また、制御部１５は、ステップＳ８でＹｅｓと判断した場合も、ステップＳ１１に進む。

制御部１５は、ステップＳ１１に次ぐステップＳ１２において一定時間待機する。また、制御部１５は、ステップＳ４でＹｅｓと判断した場合も、ステップＳ１２に進む。制御部１５は、ステップＳ１２に次ぐステップＳ１３で、トリガ２２に操作力が付加されているか否かを判断する。制御部１５は、ステップＳ１３でＮｏと判断すると、ステップＳ１３の判断を繰り返す。

制御部１５は、ステップＳ１３でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１４で電動モータ１２の回転軸２７を逆回転させる。回転軸２７が逆回転すると、図３に示す出力軸３１及びカム部材３２は、反時計回りに回転する。また、ローラ６０はカム面３４に沿って転動し、アーム３３は、付勢部材６２の付勢力により、反時計回りに作動する。このため、可動切断刃６１は固定切断刃６３から離間し、有効角度θ１が増加する。

制御部１５は、ステップＳ１５でローラ５８の作動角度Ｒ２を検出し、ステップＳ１６で作動角度Ｒ２が作動角度Ｒ０以下であるか否かを判断する。作動角度Ｒ０は、ローラ５８が初期位置に位置することを意味する角度、即ち、０度である。

制御部１５は、ステップＳ１６でＮｏと判断するとステップＳ１３に進み、ステップＳ１６でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１７で電動モータ１２を停止させ、図５の制御を終了する。

図６は、電動モータ１２に供給する電流値の変化例を示す線図である。時刻ｔ１よりも前において電動モータに電流は供給されていない。時刻ｔ１で電動モータに対する電流の供給が開始され、電動モータが正回転する。また、時刻ｔ２から切断対象物の切断が開始される。

時刻ｔ３から電流値が一定に制御され、時刻ｔ４から電流値が低下している。つまり、制御部は、時刻ｔ４の後にステップＳ８でＹｅｓと判断する。時刻ｔ５で電動モータを停止させ、一定時間、つまり、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間、電動モータに電流を供給することなく待機する。

時刻ｔ６から電動モータに電流が供給され、電動モータは逆回転している。時刻ｔ７でローラが初期位置に戻ると、電動モータに対する電流の供給が停止される。

このように、制御部１５が図５の制御を行うと、ローラ５８の作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１に到達する前に切断対象物８３の切断が完了し、制御部１５がステップＳ８でＹｅｓと判断すると、制御部１５は電動モータ１２を停止させる。したがって、制御部１５が、ステップＳ７で電動モータ１２の回転軸２７を正回転させた時点から、制御部１５が、ステップＳ１１で電動モータ１２を停止させるまでの作業時間を短縮可能である。

また、ローラ５８の作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１に到達する前に切断対象物８３の切断が完了すると、電動モータ１２に対する電流の供給を停止する。したがって、制御部１５が電動モータ１２を正回転させた時点から、電動モータ１２を停止させるまでの間に、電動モータ１２が消費する電力を低減することが可能である。

（制御例２）
制御部１５が、図５のステップＳ１でＮｏと判断した場合、つまり、曲げモードが選択されている場合の制御例を図７に示す。図７に示すステップ番号と、図５に示すステップ番号とが同じである場合は、図７のステップで行われる処理、判断が、図５のステップで行われる処理、判断と同じである。

制御部１５は、ステップＳ１でＮｏと判断すると、ステップＳ２２で再現モードが選択されているか否かを検出する。制御部１５は、ステップＳ２２でＮｏと判断すると、図７に示すステップＳ２で設定角度Ｒ１を検出する。曲げ対象物８４を曲げ角度θ２で曲げ加工する状況には、第１の状況と第２の状況とがある。第１の状況は、ローラ５８において要求される作動角度を、操作ダイヤル６６で設定することが困難な状況である。第２の状況は、ローラ５８において要求される作動角度を、操作ダイヤル６６で直接設定することが可能な状況である。

先ず、第１の状況で行われる制御を説明する。ローラ５８において要求される作動角度が、一例として７８度である場合、作業者は、操作ダイヤル６６では設定角度Ｒ１を７８度に設定困難である。そこで、作業者は、７８度よりも大きな９０度を、仮の設定角度Ｒ１として設定する。制御部１５がステップＳ２で検出する設定角度Ｒ１は、９０度である。

制御部１５は、ステップＳ２に次ぐステップＳ３Ａで作動角度Ｒ２を検出する。制御部１５はステップＳ３Ａに次ぐステップＳ４Ａにおいて、作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１以上であるか否かを判断する。制御部１５は、ステップＳ４ＡでＮｏと判断すると、ステップＳ５でトリガ２２に操作力が付加されているか否かを判断する。

制御部１５は、ステップＳ５でＮｏと判断すると、ステップＳ６を経てステップＳ２に進む。制御部１５は、ステップＳ５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ７で電動モータ１２の回転軸２７を正回転させる。電動モータ１２の回転軸２７が正回転すると、作業者は、ステップＳ９Ａでローラ５８の作動角度Ｒ２を検出、具体的には確認する。

作業者はステップＳ１０Ａで作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１以上であるか否かを判断し、作業者はステップＳ１０ＡでＮｏと判断している状態、例えば、作動角度Ｒ２が６５度である状態で、トリガ２２に対する操作力を解除する。すると、制御部１５がステップＳ５でＮｏと判断し、かつ、ステップＳ６で電動モータ１２を停止させる。

その後、作業者は、ステップＳ３Ａの確認、ステップＳ４Ａの判断、トリガ２２に対する操作力の付加を行うと、制御部１５がステップＳ７で電動モータ１２を正回転させる。さらに、作業者はステップＳ９Ａの判断を行い、ステップＳ１０ＡでＮｏと判断している状態でトリガ２２に対する操作力を解除すると、制御部１５が電動モータ１２を停止させる。上記の操作、確認、判断及び制御を断続的に繰り返し、ローラ５８の作動角度Ｒ２を微調整する。

作業者は、作動角度Ｒ２が、ローラ５８において要求される作動角度である７８度になったことを確認してステップＳ４ＡでＮｏと判断すると、トリガ２２に対する操作力を解除する。すると、制御部１５はステップＳ５でＮｏと判断し、かつ、ステップＳ６で電動モータ１２を停止させる。

ここで、作業者は、操作ダイヤル６６を操作して、設定角度Ｒ１を、ローラ５８の現時点における作動角度である７８度よりも小さい角度、一例として、４５度に設定する。制御部１５は、ステップＳ３Ａにおいて、ローラ５８の現時点の作動角度である７８度を、作動角度Ｒ２として検出する。

すると、制御部１５は、ステップＳ４ＡにおいてＹｅｓと判断してステップＳ１２Ａに進んで一定時間待機し、かつ、ローラ５８の現時点の作動角度Ｒ２を、最新の作動角度Ｒ３として記憶する。制御部１５が、ステップＳ１２Ａに次いで行うステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７におけるそれぞれの内容は、図５に示されたステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７におけるそれぞれの内容と同じである。

さらに、制御部１５が、現時点における作動角度Ｒ２を、最新の作動角度Ｒ３として記憶する処理は、ステップＳ１２Ａとは異なる第１タイミングまたは第２タイミングで行うことも可能である。第１タイミングは、ローラ５８の現時点の作動角度Ｒ２が、初期位置に対応する０度よりも大きい状態で、作業者が操作ダイヤル６６を操作して、設定角度Ｒ１を減少させたタイミングである。

第２タイミングは、作業者が操作ダイヤル６６を操作して、現時点の作動角度Ｒ２よりも小さい角度を、設定角度Ｒ１として設定したタイミングである。第１タイミング及び第２タイミングは、例えば、図７のステップＳ２のタイミングである。

なお、作業者がローラ５８の作動角度Ｒ２を確認する作業、及び作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１以上であるか否かを判断する作業は、作業者が目視するか、または冶具、あるいは目盛り等を用いて行う。目盛りは、一例としてプレート５５の表面に、中心線Ａ１を中心として円弧状に配置可能である。

次に、第２の状況において、ステップＳ２以降の制御を行う例を説明する。第２の状況において、作業者が設定する設定角度Ｒ１は、曲げ対象物８４を曲げ角度θ２で曲げ加工する場合に要求される角度である。また、制御部１５は、ステップＳ３Ａでローラ５８の作動角度Ｒ２を検出し、制御部１５は、ステップＳ４Ａにおいて、作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１以上であるか否かを判断する。

さらに、制御部１５は、ステップＳ９Ａにおいて、ローラ５８の作動角度Ｒ２を検出し、かつ、ステップＳ１０Ａにおいて、作動角度Ｒ２が設定角度Ｒ１以上であるか否かを判断する。制御部１５は、ステップＳ１０ＡでＮｏと判断するとステップＳ５に進む。制御部１５は、ステップＳ１０ＡでＹｅｓと判断すると、ステップＳ１１を経由してステップＳ１２Ａに進んで一定時間待機し、かつ、ローラ５８の現時点における作動角度Ｒ２を、最新の作動角度Ｒ３として記憶する。

次に、制御部１５がステップＳ２２でＹｅｓと判断した場合の例を説明する。制御部１５は、ステップＳ２２でＹｅｓと判断すると、ステップＳ４１において、作動角度Ｒ３が記憶されているか否かを判断する。制御部１５は、ステップＳ４１でＮｏと判断すると、ステップＳ２に進む。

制御部１５は、ステップＳ４１でＹｅｓと判断すると、ステップＳ４２で作動角度Ｒ３を読み込み、ステップＳ４３において、ローラ５８の現時点の作動角度Ｒ２を検出する。制御部１５はステップＳ４４において、作動角度Ｒ２が作動角度Ｒ３以上であるか否かを判断する。

制御部１５は、ステップＳ４４でＮｏと判断すると、ステップＳ４５でトリガ２２に操作力が付加されているか否かを判断する。制御部１５は、ステップＳ４５でＮｏと判断すると、ステップＳ４６で電動モータ１２の停止を維持し、ステップＳ４２に進む。

制御部１５は、ステップＳ４５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ４７で電動モータ１２の回転軸２７を正回転させる。出力軸３１及びカム部材３２は、図３で時計回りに回転し、曲げ対象物８４の曲げ加工が行われる。

制御部１５は、ステップＳ４８において、ローラ５８の作動角度Ｒ２を検出し、制御部１５は、ステップＳ４９で作動角度Ｒ２が作動角度Ｒ３以上であるか否かを判断する。制御部１５はステップＳ４９でＮｏと判断すると、曲げ対象物８４の曲げ加工が完了していないことになるため、ステップＳ４５に進む。

制御部１５がステップＳ４９でＹｅｓと判断すると、曲げ対象物８４の曲げ加工が完了していることになるため、ステップＳ５０で電動モータ１２を停止させ、ステップＳ１２Ａに進む。つまり、制御部１５は、今回の曲げ加工におけるローラ５８の現時点の作動角度Ｒ２を、最新の作動角度Ｒ３として記憶し、前回までに記憶していた作動角度Ｒ３を消去する。また、制御部１５は、ステップＳ４４でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１２Ａに進む。

このように、今回に曲げ加工を行う場合におけるローラ５８の作動角度Ｒ２を、前回に曲げ加工を行った場合に記憶したローラ５８の作動角度Ｒ３と同じにすることが可能である。したがって、曲げ対象物８４の曲げ加工を同一条件で複数回繰り返す場合に、作業性が低下することを抑制できる。また、複数の曲げ対象物８４毎に、曲げ角度θ２がばらつくこと、つまり、曲げ角度θ２が不揃いとなること、を抑制できる。

特に、要求される曲げ角度が、操作ダイヤル６６の操作によって選択することが困難なほど細かく、かつ、精度であることが必要となる場合がある。このようなる場合は、前回において曲げ対象物８４を曲げ加工したときのローラ５８の作動角度Ｒ２を、作動角度Ｒ３として記憶し、今回、曲げ対象物８４を曲げ加工する際に、ローラ５８の作動角度Ｒ２として再現可能である。

このような操作及び制御によって、目視による曲げ角度の微調整を１度行えば、次の作業からは再現モードを使用してトリガ２２を引いたままにすればよい。すると、操作ダイヤル６６の設定値に関わらず、細かい角度の曲げ作業を、精度よく繰り返すことができる。したがって、複数の曲げ対象物８４を同じ曲げ角度θ２で順次曲げ加工する場合に、曲げ対象物８４の曲げ加工を開始してから完了するまでの作業時間を、個々に短縮可能であり、曲げ対象物８４の曲げ作業の効率が向上し、かつ、作業機１０の操作性が向上する。

作業機１０は、ケーシング１１の側壁１１Ｂを作業場所８５に接触させることなく、作業者が作業機１０を空中で保持し、切断対象物８３の切断作業、または、曲げ対象物８４の曲げ作業を行うことも可能である。

作業機１０及び制御例１で説明した事項の技術的意味の一例は、次の通りである。固定切断刃６３は、第１切断刃の一例である。可動切断刃６１は、第２切断刃の一例である。作業機１０は、作業機の一例である。固定切断刃６３に対する可動切断刃６１の位置のうち、切断対象物８３の切断を完了させることの可能な位置が、目標位置の一例である。目標位置は、設定角度Ｒ１に対応する有効角度θ１で表すことが可能である。

演算部７３は、検出部及び第２検出部の一例である。演算部７３、回転子位置検出回路７５及び電流検出回路７６は、第１検出部の一例である。角度検出センサ５３、演算部７３及び回転子位置検出回路７５は、第３検出部の一例である。

電動モータ１２、制御部１５、インバータ駆動部７４及びインバータ回路６９は、第１制御部の一例である。演算部７３、インバータ駆動部７４及びインバータ回路６９は、第２制御部の一例である。

可動切断刃６１が固定切断刃６３から最も離れている位置が、第２可動切断刃の初期位置である。ローラ５８が初期位置で停止していると、可動切断刃６１が固定切断刃６３から最も離れている。電動モータ１２は、モータ及び電動モータの一例である。押圧軸５７及びローラ５８は、曲げ加工部の一例である。操作ダイヤル６６は、モード切替部の一例である。演算部７３は、モード検出部の一例である。減速機構３０、出力軸３１及びカム部材３２は、第１動力伝達部材の一例である。出力軸３１及びローラ５８は、支持要素の一例である。反力要素６４は、反力要素の一例である。ローラ６０及びアーム３３は、第２動力伝達部材の一例である。

作業機１０及び制御例２で説明した事項の技術的意味の一例は、次の通りである。ローラ５８及び反力要素６４は、支持部の一例である。曲げ対象物８４は、曲げ対象物一例である。カム部材３２、押圧軸５７及びローラ５８は、曲げ加工部の一例である。ステップＳ４ＡでＹｅｓと判断された時点、ステップＳ１０ＡでＹｅｓと判断された時点、ステップＳ１１の処理を行う時点は、曲げ対象物の曲げ加工を終了した時点の一例である。設定角度Ｒ１は、目標位置の一例である。ローラ５８の実際の作動角度Ｒ２は、曲げ加工部の停止位置の一例である。演算部７３は、記憶部の一例である。

制御部１５が行うステップＳ４２の処理、ステップＳ４９でＹｅｓと判断してステップＳ５０に進む処理が、再現制御の一例である。電動モータ１２は、モータの一例である。制御部１５は、制御部の一例である。可動切断刃６１は、切断刃の一例である。操作ダイヤル６６は、加工モード切替部の一例である。

再現モードスイッチ８６は、制御モード選択部の一例である。図７のステップＳ２２でＹｅｓと判断され、かつ、ステップＳ４１でＹｅｓと判断されて行う処理及び判断が、第１モードの一例である。図５のステップＳ２２でＮｏと判断されて行う処理、判断が、第２モードの一例である。制御部１５及びインバータ回路６９が、制御部の一例である。磁気センサ６７、回転子位置検出回路７５、角度検出センサ５３及び演算部７３が、位置検出部の一例である。

操作ダイヤル６６及び演算部７３は、目標位置設定部の一例である。図７に示すステップＳ７の処理が、第１制御の一例である。ステップＳ１０ＡでＹｅｓと判断され、かつ、ステップＳ１２Ａを経由してステップＳ１４に進む処理が、第２制御の一例である。また、ステップＳ４ＡでＹｅｓと判断され、かつ、ステップＳ１２Ａを経由してステップＳ１４に進む処理が、第２制御の一例である。

作業機は、開示した実施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、モード切替部は、回転可能なダイヤルの他、直線状に移動可能なレバーまたはボタン、移動しないタッチパネルを含む。

制御部は、電気部品または電子部品の単体でもよいし、複数の電気部品または複数の電子部品を有するユニットでもよい。電気部品または電子部品は、プロセッサ、制御回路及びモジュールを含む。

また、切断モードにおいては、電流値の減少によって切断終了を検知するようにしたが、電流値の増加によって切断開始位置を検出・記憶するようにしても良い。この場合、鉄筋の径を記憶することができるので、例えば同径の鉄筋を連続して切断する際は、切断刃を初期位置まで戻さずに、切断開始位置の直前位置まで戻すことで、迅速な連続作業が可能となる。また、電力消費量の増加を抑えることができる。なお、鉄筋は必ずしも同径のものを連続して加工するとは限らないので、切断開始位置の記憶、及び記憶した情報を利用した制御は、作業者が選択的にオン・オフできるようにするとよい。

１０ 作業機
１２ 電動モータ
１５ 制御部
３０ 減速機構
３１ 出力軸
３２ カム部材
３３ アーム
５３ 角度検出センサ
５７ 押圧軸
５８，６０ ローラ
６１ 可動切断刃
６３ 固定切断刃
６４ 反力要素
６６ 操作ダイヤル
６７ 磁気センサ
６９ インバータ回路
７３ 演算部
７４ インバータ駆動部
７５ 回転子位置検出回路
７６ 電流検出回路
８４ 曲げ対象物
８６ 再現モードスイッチ
Ｒ１ 設定角度
Ｒ２ 作動角度

Claims (5)

1. 固定された第１切断刃と、前記第１切断刃に対して接近及び離間可能であり、かつ、前記第１切断刃とのせん断作用によって切断対象物を切断する第２切断刃と、を有する作業機であって、
   前記第２切断刃を前記第１切断刃に対して接近させ、かつ、前記第２切断刃を目標位置へ近づくように移動させる第１制御部と、
   前記切断対象物が切断されたか否かを検出する第１検出部と、
   前記第２切断刃が前記目標位置に到達する前に前記切断対象物が切断されると、前記第２切断刃を停止させ、かつ、前記第２切断刃を前記第１切断刃から離間させて停止させる第２制御部と、
   前記第１切断刃に対する前記第２切断刃の位置であり、前記切断対象物を切断するために設定されている前記第２切断刃の前記目標位置を検出する第２検出部と、
   前記第２切断刃が前記目標位置に到達したか否かを検出する第３検出部と、
   を有する、作業機。
2. 前記第１制御部は、前記第２切断刃を初期位置から前記目標位置へ近づくように移動させ、
   前記第２制御部は、前記第２切断刃を前記第１切断刃から離間させ、かつ、前記初期位置で停止させる、請求項１記載の作業機。
3. 動力を発生するモータと、
   前記モータの動力で作動して曲げ対象物を曲げる曲げ加工部と、
   作業者が操作し、かつ、前記モータの動力で前記第２切断刃を前記目標位置に近づくように移動させる切断モードと、前記モータの動力で前記曲げ加工部を作動させる曲げモードとを切り替えるモード切替部と、
   前記切断モードまたは前記曲げモードの何れが選択されているかを検出するモード検出部と、
   を有し、
   前記第２切断刃は、前記切断モードが選択されていると、前記モータの動力で前記目標位置に近づくように移動し、
   前記第３検出部は、前記切断モードが選択されていると、前記第２切断刃が前記目標位置に到達したか否かを検出し、
   前記第１検出部は、前記切断モードが選択されていると、前記切断対象物が切断されたか否かを検出し、
   前記第２制御部は、前記切断モードが選択されている状態で、前記第２切断刃が前記目標位置に到達する前に前記切断対象物が切断されると、前記第２切断刃を停止させ、かつ、前記第２切断刃を前記第１切断刃から離間させて停止させる、請求項１記載の作業機。
4. 前記モータは、電流が供給されて動力を発生する電動モータであり、
   前記第３検出部は、前記モータに供給される電流値に基づいて、前記切断対象物が切断されたか否かを検出する、請求項３記載の作業機。
5. 前記電動モータの動力を前記曲げ加工部に伝達する第１動力伝達部材と、
   前記曲げ加工部から前記曲げ対象物に加わる力を受けて前記曲げ対象物を曲げる支点となる支持要素、
   前記曲げ加工部から前記曲げ対象物に加わる力の反力を受け持つ反力要素と、
   前記第１動力伝達部材の動力を前記第２切断刃に伝達する第２動力伝達部材と、
   が設けられている、請求項４記載の作業機。

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