JPWO2015029660A1 - 穿孔工具 - Google Patents
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Abstract
先端工具を加工部材から容易に引抜くことができる穿孔工具を提供する。ハンマドリル(1)は、ハウジング(2)と、ブラシレスモータ(3)と、運動変換機構(4)と、出力部(5)と、を備えている。運動変換機構(4)は回転伝達部(6)を有していて、回転伝達部(6)は、ベベルギヤ(63)と、クラッチ(64)と、を有しており、ベベルギヤ(63)には当接部(63A)が設けられ、クラッチ(64)には被当接部(64A)が設けられ、当接部(63A)と被当接(64A)との間には回転ガタが設けられている。
Description
本発明は、穿孔工具に関し、特に、回転モードと、打撃モードと、回転打撃モードの3モードを備えた穿孔工具に関する。
従来から3モードを備える穿孔工具が提案されている。穿孔工具には、先端工具が着脱可能に設けられていて、ドリル等の先端工具を取り付けることにより、コンクリートや石材等の加工部材に対して穿孔作業を行う。(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上記の穿孔工具では、穿孔作業後に先端工具を加工部材から引抜く際、先端工具と穿孔孔とがロック状態(カジリ)となり、先端工具を穿孔孔から引抜き難くなる。このような問題を改善するために、穿孔作業時に先端工具と穿孔孔とが常に平行となるようなガイドを設けた穿孔工具が提案されていたが、ガイドの設置に時間がかかることや、ガイドによって穿孔工具のサイズが大きくなるという問題があった。
そこで、本発明は、先端工具を加工部材から容易に引抜くことができる穿孔工具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、ハウジングと、該ハウジング内に配置され双方向に回転可能なモータと、該モータの回転力を先端工具に伝達する回転運動伝達部と、を備えた穿孔工具であって、該穿孔工具は、該モータの正転及び逆転を繰り返す正逆モードを備え、該回転運動伝達部は、該モータによって回転駆動される回転部材と、該回転部材に設けられ該回転部材と一体回転する当接部と、該モータの正転時及び逆転時に該当接部と当接することによって回転駆動される被当接部と、を備えていることを特徴とする穿孔工具を提供している。
このような構成によると、正逆モードに設定時には先端工具が正転方向及び逆転方向に繰り返すため、先端工具と加工部材とが一時的にロック状態(カジリ)になったとしても、正逆モードに設定することにより先端工具を加工部材から容易に引き抜くことができる。これにより、穿孔工具の作業性を向上させることができる。
また、該当接部と該被当接部とは、該モータが正転した時の該回転部材の回転方向と該モータが逆転したときの該回転部材の回転方向との少なくとも一方の回転方向において、互いに該回転部材の円周方向に離間していることが好ましい。
このような構成によると、当接部と被当接部との間にはいわゆる回転ガタが設けられているため、先端工具と加工部材とが一時的にロック状態になったときに正逆モードでモータを駆動しても、穿孔工具が先端工具を中心に振られることがない。つまり、先端工具がロック状態であることで、モータの回転が穿孔工具全体に反力として跳ね返ってきても、モータと先端工具との間に回転ガタが存在しているため、回転ガタによって当該反力を低減することができる。これにより、先端工具を加工部材から容易に引き抜くことができ、作業性を向上させることができる。また、当接部が被当接部を打撃することにより、先端工具に一時的に強い回転力が伝達され、早期にロック状態を解除することができる。
また、該回転運動伝達部は、該モータの回転を減速させて該回転部材に伝達する減速部を備えていることが好ましい。
このような構成によると、モータの減速された回転が回転部材に伝達されるため、減速部の上流側(モータ側)に回転ガタを設ける場合と比較すると、回転ガタの量を小さく抑えることができる。これにより、回転ガタの量を大きく採るためのスペースが不要となり、穿孔工具の大型化を抑制することができる。
また、該モータの回転力を往復動に変換し、該先端工具を打撃する往復部材と、該往復部材を収容するシリンダと、を備えた往復運動変換部をさらに備え、該回転部材及び該被当接部は該シリンダの半径方向外方に設けられ、該被当接部は該シリンダの軸方向に移動可能であって、該軸方向に移動することによって該シリンダへ回転駆動力を伝達/遮断していることが好ましい。
このような構成によると、被当接部及び回転部材はシリンダの半径方向外方に設けられているため、減速部内部に回転ガタを設けた場合と比較すると、軸受等の部材が不要となる。これにより、簡易な構成でモータから先端工具の駆動力伝達経路の途中に回転ガタを設けることができる。
また、該モータへの電力の供給を切替えるトリガと、該穿孔工具の動作モードを正逆モードに切替えるスイッチと、該往復運動変換部によって該先端工具に打撃力のみを伝達する打撃モードと、該回転運動伝達部によって該先端工具に回転力のみを伝達する回転モードと、該先端工具に該打撃力と該回転力とを伝達する回転打撃モードと、を切替える切替ダイヤルと、をさらに有し、該切替ダイヤルが該回転モードであるときに該スイッチ操作し該トリガを引くことにより該モータは正逆モードで動作することが好ましい。
このような構成によると、回転モード時のみ正逆モードで動作させることができるため、正逆モード時には打撃は行われない。これにより、正逆モード動作時における打撃の空打ちを防止し、穿孔工具にかかる負荷を軽減することができる。
また、該往復運動変換部によって該先端工具に打撃力のみを伝達する打撃モードと、該回転運動伝達部によって該先端工具に回転力のみを伝達する回転モードと、該先端工具に該打撃力と該回転力とを伝達する回転打撃モードと、正逆モードと、を切替える切替ダイヤルをさらに有することが好ましい。
このような構成によると、作業者は切替ダイヤルを切替えることで容易に正逆モードに設定することができる。
また、該ハウジングは、該モータ及び該回転運動伝達部を収容する本体部と、該本体部に対して移動可能なハンドル部と、を有し、該穿孔工具は、該ハンドル部の移動を検知する検知部と、該検知部の検出結果に基づいて該動作モードを正逆モードに設定する制御部と、を備えることが好ましい。
このような構成によると、ハンドル部が本体部に対して移動することにより制御部が動作モードを正逆モードに設定するため、作業者が加工部材から先端工具を引き抜こうとした動作を検知して、自動的に正逆モードに設定することができる。
また、該検知部は、荷重センサであることが好ましい。
このような構成によると、検知部は荷重センサであるため、ハンドル部の移動を確実に検出することができる。
また、該検知部は、位置センサであることが好ましい。
このような構成によると、検知部は位置センサであるため、ハンドル部の移動を確実に検出することができる。
また、該モータはブラシレスモータであることが好ましい。
本発明によれば、先端工具を加工部材から容易に引抜くことができる穿孔工具を提供することができる。
本発明の第1の実施の形態による穿孔工具について、図1乃至図7に基づき説明する。図1は代表的な穿孔工具であるハンマドリル1の断面図であり、ハウジング2と、ブラシレスモータ3と、運動変換機構4と、出力部5と、を主に備えている。以下の説明において、運動変換機構4に対して出力部5が設けられた側を前側とし、逆を後側と定義する。運動変換機構4に対してモータ3が設けられた側を下側と定義し、逆を上側と定義する。更に、図1において後側から見た時のハンマドリル1の右側を右側と定義し、逆側を左側と定義する。
ハウジング2は、モータハウジング21と、本体部22と、モータハウジング21及び本体部22と接続されたハンドル部23と、から構成される。モータハウジング21は、本体部22から下方に向けて延出していて、ブラシレスモータ3を収容している。本体部22は、運動変換機構4を収容していて、後部上端でハンドル部23と接続している。本体部22の左側側面には、ハンマドリル1の動作モードを切替える切替ダイヤル24が本体部22に対して回転可能に設けられている(図4)。作業者は、切替ダイヤル24を切替えることで、ハンマドリル1の動作モードを回転モードと、打撃モードと、回転打撃モードと、ニュートラルモードと、の間で切替えることができる。切替ダイヤル24には、モード位置センサ26(図3)が設けられていて、切替ダイヤル24の位置を検出している。図4に示すように、切替ダイヤル24は、ハウジング2内方に突出した第1押圧部24A及び第2押圧部24Bを備えている。各モードにおける詳細な動作は後述する。
ハンドル部23には、電源ケーブル11が取付けられると共に、スイッチ機構12が内蔵されている。スイッチ機構12には、使用者により操作可能なトリガ13が機械的に接続されている。電源ケーブル11は、スイッチ機構を図示せぬ外部電源に接続可能である。電源ケーブル11を外部電源に接続し、トリガ13を操作することにより、ブラシレスモータ3と外部電源との接続と断続とを切換えることができるようになっている。トリガ13の上方には、ブラシレスモータ3の回転方向を設定する回転方向切替スイッチ14と、回転方向切替スイッチ14の後方に位置し、ハンマドリル1の動作モードを正逆モードに設定する正逆モード設定スイッチ15とが設けられている。
ブラシレスモータ3は、上下方向に延び回転駆動力を出力する出力軸31を備えている。出力軸31には、永久磁石32A(図3)を有するロータ32が同軸固定されている。ロータ32の半径方向外方には、ロータ32と対向し、複数のコイル33Aを有するステータ33が配置されている。ロータ32及びステータ33の下方には、複数のFET34Aと、ホール素子34Bとを備えたインバータ回路34が設けられている。複数のFET34Aは、インバータ回路34の下面に6つ設けられている(図3)。ホール素子34Bは、インバータ回路34の上面であって、永久磁石32Aと上下方向において対向する位置に設けられている。出力軸31の先端には、ピニオンギヤ31Aが設けられており、運動変換機構4と噛合している。
ブラシレスモータ3の後方であって、ハンドル部23とモータハウジング21との接続部分には、全波整流回路35と、制御基板36とが収容されている。全波整流回路35は、電源ケーブル11からの交流を直流に全波整流するための回路であって、制御基板36及びインバータ回路34と電気的に接続されている。全波整流回路35及び制御基板36の詳細な構成は、後述する。制御基板36は、本願発明の制御部に相当する。
運動変換機構4は、第1ギヤ41と、クランク軸42と、クランクウェイト43と、クランクピン44と、コンロッド45と、回転伝達部6と、から主に構成される。第1ギヤ41は、ピニオンギヤ31Aと噛合していて、クランク軸42に同軸固定されている。クランク軸42は出力軸31の後方に上下方向に延びるように配置され、本体部22に回転可能に支承されている。クランクウェイト43は、クランク軸42の上端に固定されている。クランクピン44は、クランクウェイト43から上方に延出し、その端部に固定されている。コンロッド45の後端には、クランクピン44が挿入されている。クランク軸42、クランクウェイト43、及びクランクピン44は、一体の部品から機械加工によって構成されている。ただし、一部の部品(例えば、クランクピン44)を別に下降した後に組み合わせて構成しても良い。運動変換機構4は、本願発明の減速部に相当する。
本体部22内には、出力軸31と直交する方向(前後方向)に延びる略円筒形状のシリンダ51が設けられている。シリンダ51には、円周方向に配置された複数の第1呼吸孔51aと、複数の第1呼吸孔51aの前方に位置する複数の第2呼吸孔51bとが形成されている。シリンダ51内には、前後方向に摺動可能なピストン52が設けられている。ピストン52は、ピストンピン52Aを有し、コンロッド45の先端には、ピストンピン52Aが挿入されている。シリンダ51内の先端側には打撃子53が、シリンダ51の内周に摺動(往復動)可能に設けられている。シリンダ51内であってピストン52と打撃子53との間には空気室54が画成されている。打撃子53の前方には、打撃子53によって打撃され、当該打撃を先端工具7に伝達する中間子55が設けられている。以下の説明において、半径方向、円周方向、軸方向とはシリンダ51に対する方向をいう。ピストン52、打撃子53、及び中間子55は、本願発明の往復部材に相当する。
回転伝達部6は、第2ギヤ61と、回転伝達軸62と、ベベルギヤ63と、クラッチ64と、から構成される。第2ギヤ61は、出力軸31に対して第1ギヤ41の反対側に配置され、ピニオンギヤ31Aと噛合している。第2ギヤ61は、回転伝達軸62に同軸固定されている。回転伝達軸62は、出力軸31の前方に上下方向に延びるように配置され、本体部22に回転可能に支承されている。回転伝達軸62の先端部には、ベベルギヤ63と噛合するギヤ部62Aが設けられている。ブラシレスモータ3からの回転が第2ギヤ61及びギヤ部62Aを介してベベルギヤ63に伝達されることにより、ブラシレスモータ3の回転数が減速される。つまり、ベベルギヤ63は、回転伝達部6においてブラシレスモータ3の回転数が最も減速された最終減速部となる。ベベルギヤ63は、本願発明の回転部材に相当する。なお、本実施の形態においては、先端工具7が1回転する間に、凡そ5回の打撃が行われるギヤ比に設定されている。
ベベルギヤ63は、シリンダ51の外周を覆うように、シリンダ51の後部に設けられている。ベベルギヤ63は、シリンダ51に対して相対回転可能にシリンダ51に支承されている。図2に示すように、ベベルギヤ63には、半径方向外方に窪んだ複数の凹部63aが形成されていて、凹部63aの間には、内方に突出した複数の当接部63Aが規定されている。当接部63Aの円周方向の距離は、凹部63aの円周方向の距離に比べて短い。本実施の形態では、6つの当接部63Aが約60°毎に円周方向に均等に配置されている。当接部63Aは、後述の被当接部64Aと当接可能である。
クラッチ64は、シリンダ51と一体的に回転し、ベベルギヤ63の前方に前後方向に移動可能に設けられている。図4に示すように、クラッチ64は、第1バネ56により後方に付勢されている。クラッチ64の後端部には、当接部63Aと当接可能であって、複数の被当接部64Aが設けられている(図2)。複数の被当接部64Aは、6つの当接部63Aと対応するように、約60°毎に円周方向に均等に配置されている。被当接部64Aは、半径方向外方に突出していて、当該突出量と、当接部63Aの半径方向内方への突出量とは略同一である。被当接部64Aの円周方向の長さは、当接部63Aの円周方向の長さよりも長い。図2(a)及び図2(c)に示すように、複数の当接部63Aと複数の被当接部64Aのすべてが同時に当接するように構成されている。当接部63Aと、被当接部64Aとにより、いわゆる回転ガタが構成され、ブラシレスモータ3の回転が、回転ガタを介してシリンダ51に伝達される。クラッチ64の後部には、半径方向内方に窪み、後述の移動部材65を受入可能な受入部64aが形成されている。
クラッチ64の前方には、シリンダ51の外周を覆うように略円筒形上の移動部材65が設けられている。移動部材65は、軸方向に移動可能であって、第2バネ57により後方に付勢されている。移動部材65が前後方向に移動することにより、移動部材65の後端部分が第1呼吸孔51aを開閉する(図5及び図6)。
出力部5は、本体部22の前方に配置され、先端工具7を着脱可能に保持している。
次に、ブラシレスモータ3の制御について、図3のブロック図を参照して説明する。
本実施例では、ブラシレスモータ3は3相のブラシレスDCモータである。ロータ32の永久磁石32Aは複数組(本実施例では2組)のN極とS極を含んで構成され、コイル33Aはスター結線された3相のコイルU,V,Wから成る。永久磁石32Aに対向配置されたホール素子34Bからの位置検出信号に基づいてコイルU、V、Wへの通電方向と時間が制御される。
FET34Aは、3相ブリッジ形式に接続された6個のスイッチング素子Q1〜Q6から構成されている。ブリッジ接続された6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ゲートは、制御信号出力回路71に接続され、6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ドレインまたは各ソースは、スター結線されたコイルU、V、Wに接続される。これによって、6個のスイッチング素子Q1〜Q6は、制御信号出力回路71から入力されたスイッチング素子駆動信号(H4,H5,H6等の駆動信号)によってスイッチング動作を行い、全波整流回路35によって全波整流された直流電圧を3相(U相、V相及びW相)電圧Vu、Vv,Vwとして固定子巻線U、V、Wに電力を供給する。
6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号(3相信号)のうち、3個の負電源側スイッチング素子Q4,Q5,Q6をパルス幅変調信号(PWM信号)H4,H5,H6として供給し、制御基板36に備えられた演算部72によって、トリガ13の操作量(ストローク)の検出信号に基づいてPWM信号のパルス幅(デューティー比)を変化させることによってブラシレスモータ3への電力供給量を調整し、ブラシレスモータ3の起動/停止と回転速度を制御する。
ここで、PWM信号は、基板35の正電源側スイッチング素子Q1〜Q3又は、負電源側スイッチング素子Q4〜Q6の何れか一方に供給され、スイッチング素子Q1〜Q3又はスイッチング素子Q4〜Q6を高速スイッチングさせることによって全波整流回路35の直流電圧から各コイルU、V、Wに供給する電力を制御する。
制御基板36は、制御信号出力回路71と、演算部72と、電流検出回路73と、電圧検出回路74と、スイッチ操作検出回路75と、回転位置検出回路76と、回転数検出回路77と、を有する。演算部72は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置(CPU)と、処理プログラムや制御データ、各種閾値等を記憶するためのROMと、データを一時記憶するためのRAMと、を含んで構成される。
演算部72は、回転位置検出回路76の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Q1〜Q6を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その制御信号を制御信号出力回路71に出力する。これによってコイルU,V,Wの所定の巻線に交互に通電し、ロータ32を設定された回転方向に回転させる。この場合、負電源側スイッチング素子Q4〜Q6に印加する駆動信号は、スイッチ操作検出回路75の出力制御信号に基づいてPWM変調信号として出力される。ブラシレスモータ3に供給される電流値及び電圧値は、電流検出回路73及び電圧検出回路74によって測定され、その値が演算部72にフィードバックされることにより、設定された駆動電力及び電流となるように調整される。なお、PWM信号は正電源側スイッチング素子Q1〜Q3に印加してもよい。
スイッチ操作検出回路75は、トリガ13の操作に基づいて、演算部72に制御信号を出力している。さらに、正逆モード設定スイッチ15及びモード位置センサ26からの信号を検出し演算部72に出力している。本実施の形態では、モード位置センサ26によって切替ダイヤル24が回転モードであることが検出され、且つ正逆モード設定スイッチ15が操作された場合にのみ、ブラシレスモータ3を正逆モードで駆動する。正逆モードでは、40msec正転、10msec停止、40msec逆転、10msec停止を繰り返す。正転、停止、逆転の時間はこれに限定されず、回転ガタの構造やブラシレスモータ3の回転数等に応じて最適な値に設定できる。
演算部72は、回転位置検出回路76からの信号及び回転数検出回路77からの信号に基づいて、ブラシレスモータ3の回転数を検出している。
次に、ハンマドリル1のモード切替及び動作について、図4から図6を参照して説明する。
本実施の形態のハンマドリル1は、切替ダイヤル24を操作することにより、回転モードと、打撃モードと、回転打撃モードと、ニュートラルモードと、を切替可能である。図4に、切替ダイヤル24が回転モードの時の状態を示す。回転モードでは、先端工具7にはシリンダ51の回転のみが伝達される。詳細には、クラッチ64とベベルギヤ63とは、回転ガタを介して互いに係合している。このとき、第2押圧部24Bが移動部材65を第2バネ57の付勢力に抗して押圧し、移動部材65が後方に移動する。これにより、第1呼吸孔51aが開放される。この状態で作業者がトリガ13を引くと、ブラシレスモータ3が回転し、その回転力は回転伝達部6を介してシリンダ51に伝達される。詳細には、ブラシレスモータ3の回転駆動力は、ピニオンギヤ31A、第2ギヤ61、回転伝達軸62に伝達される。回転伝達軸62の回転は、ギヤ部62A及びベベルギヤ63に伝達される。さらに、ベベルギヤ63の当接部63Aと被当接部64Aとが互いに当接してベベルギヤ63の回転がクラッチ64及びシリンダ51に伝達される。シリンダ51の回転により、先端工具7に回転力が付与される。また、空気室54においては、第1呼吸孔51aが開放されているため、ピストン52の往復動は打撃子53に伝達されない。
図5に、切替ダイヤル24が打撃モードの時の状態を示す。打撃モードでは、先端工具7にはピストン52の往復動による打撃力のみが伝達される。詳細には、第1押圧部24Aが第1バネ56の付勢力に抗してクラッチ64を後方に押圧する。これにより、ベベルギヤ63とクラッチ64との係合が解除される。さらに、第2バネ57の付勢力によって移動部材65が前方に移動し、第1呼吸孔51aを閉塞する。先端工具7を図示せぬ加工部材に押し当てると、打撃子53、中間子54が後方に後退し、打撃子53により第2呼吸孔51bが塞がれ、空気室54は密閉空間となる。次に、トリガ13を引いて、ブラシレスモータ3を回転させると、この回転力がピニオンギヤ31A及び第1ギヤ41を介してクランク軸42に伝達される。クランク軸42の回転は、運動変換機構4(クランクウェイト43、クランクピン44、及びコンロッド45)によって、シリンダ51内におけるピストン52の往復運動に変換される。
ピストン52の往復運動により、空気室54中の空気に圧力変動が生じて、空気室54内の空気ばねの作用により、打撃子53がピストン52の往復動に追従して往復動を開始する。打撃子53が往復動することによって、打撃子53が中間子54に衝突し、先端工具7に打撃力が伝達される。これにより、加工部材が破砕される。このとき、ベベルギヤ63とクラッチ64との係合が解除されているため、ベベルギヤ63の回転はシリンダ51に伝達されない。
図6に、切替ダイヤル24が回転打撃モードの時の状態を示す。回転打撃モードでは、先端工具7にはピストン52の往復動による打撃力及びシリンダ51の回転が伝達される。詳細には、クラッチ64は第1バネ56の付勢力によって前方に移動し、ベベルギヤ63とクラッチ64とが回転ガタを介して互いに係合する。同時に、移動部材65が第2バネ57の付勢力によって前方に移動し、第1呼吸孔51aを閉塞する。この状態でトリガ13を引くと、運動変換機構4及び回転伝達部6を介して、先端工具7に打撃力及び回転力の両方が付与される。
ニュートラルモードとは、先端工具7の回転位置を自由に設定するためのモードである。例えば、先端工具7にスコップ等を使用した場合、作業者は任意の回転位置でスコップを固定することができる。
次に、正逆モードについて図2及び図4を参照して説明する。ハンマドリル1を用いてコンクリートを破砕しているとき、先端工具7がコンクリート内の鉄筋等と噛み合って一時的なロック状態(カジリ)となることがある。この場合には、先端工具7を一旦コンクリートから引抜く必要があるが、カジリにより容易に引抜けない状態となっている。また、このカジリは先端工具7を穿孔孔から引抜く際にも発生する。このとき、作業者は切替ダイヤル24を回転モードに設定し(図4)正逆モード設定スイッチ15を正逆モードに設定した状態でトリガ13を引くことにより、正逆モードでハンマドリル1を動作させることができる。正逆モードでは、ブラシレスモータ3が短い時間で正転、停止、逆転を繰り返す。このとき、図2に示すように、正転の40msecの間に図2(a)から図2(c)の状態となり、当接部63Aが被当接部64Aを打撃し、先端工具7に正転方向の回転力として伝達される。10msecの停止を挟んだ後、40msecブラシレスモータ3が逆転し、図2(c)から再び図2(a)の状態となり、先端工具7に逆転方向の回転力が伝達される。このように、一定間隔で先端工具7が僅かに正転・逆転するため、先端工具7のロック状態を容易に解除することができる。なお、当接部63Aが正逆回転する範囲は凡そ60°の範囲となり、その正逆移動の間にクランク軸42が回転する量は1回転に満たない。このような範囲にギヤ比を設定することによって、仮に回転打撃モードでブラシレスモータ3を正逆回転させたとしても、打撃機構への影響を最小限に留めることが可能になる。但し、本実施の形態のように正逆モード時は打撃機構が動作しない構成とすることによって、正逆モード時の打撃機構への負荷をさらに低減することができる。
次に、図7のフローチャートに基づいて正逆モードについて詳細に説明する。作業者は、切替ダイヤル24を図6のような回転打撃モードに設定し(S1)、回転方向切替スイッチ14を正転方向に設定する(S2)。これにより、ハンマドリル1の穿孔作業準備が整う。先端工具7を加工部材に押し付けて空気室54を密閉させて、トリガ13を引くことにより(S3:YES)、ブラシレスモータ3が正転する(S4)。先端工具7と加工部材とがロックしていない場合は(S5:NO)、ブラシレスモータ3は正転を続ける(S4)。先端工具7と加工部材とがロック状態となると(S5:YES)、作業者はトリガ13を離す(S6:YES)。
軽微なロック状態の場合、具体的には先端工具7がそれほど加工部材に突入しておらず簡単に先端工具7を引抜ける場合には、作業者は正逆モードは不要と判断し(S7:NO)ハンマドリル1を後方に引っ張ることにより先端工具7を加工部材から引抜く(S8)。
作業者が、ロック状態を解除することが困難と判断した場合には(S7:YES)、切替ダイヤル24を回転モードに設定し(S9)、正逆モード設定スイッチ15をオンにする(S10)。この状態でトリガ13を引くことにより(S11)、ブラシレスモータ3は短時間に正転、逆転を繰返すように動作する(S12)。先端工具7が加工部材から引抜けた後、トリガ13を離すことにより作業は終了する(S13:YES)。
このような構成によると、正逆モードに設定時には先端工具7が正転方向及び逆転方向に繰り返すため、先端工具7と加工部材とが一時的にロック状態(カジリ)になったとしても、先端工具7を加工部材から容易に引き抜くことができる。これにより、ハンマドリル1の作業性を向上させることができる。
このような構成によると、当接部63Aと被当接部64Aとの間にはいわゆる回転ガタが設けられているため、先端工具7と加工部材とが一時的にロック状態になったときに正逆モードでブラシレスモータ3を駆動しても、ハンマドリル1が先端工具7を中心に振られることがない。つまり、先端工具7がロック状態であることで、ブラシレスモータ3の回転がハンマドリル1全体に反力として跳ね返ってきても、ブラシレスモータ3と先端工具7との間に回転ガタが存在しているため、回転ガタによって当該反力を低減することができる。これにより、先端工具7を加工部材から容易に引き抜くことができ、作業性を向上させることができる。また、当接部63Aが被当接部64Aを打撃することにより、先端工具7に一時的に強い回転力が伝達され、早期にロック状態を解除することができる。
このような構成によると、ブラシレスモータ3の減速された回転がベベルギヤ63に伝達されるため、回転伝達部6の上流側(ブラシレスモータ側)に回転ガタを設ける場合と比較すると、回転ガタの量を小さく抑えることができる。これにより、回転ガタの量を大きく採るためのスペースが不要となり、ハンマドリル1の大型化を抑制することができる。
このような構成によると、被当接部64A及びベベルギヤ63はシリンダ51の半径方向外方に設けられているため、回転伝達機構6の上流側に回転ガタを設けた場合と比較すると、軸受等の部材が不要となる。これにより、簡易な構成でブラシレスモータ3から先端工具7の駆動力伝達経路の途中に回転ガタを設けることができる。
このような構成によると、切替ダイヤル24が回転モード時のみ正逆モードで動作させることができるため、正逆モード時には打撃は行われない。これにより、正逆モード動作時における打撃の空打ちを防止し、ハンマドリル1にかかる負荷を軽減することができる。
次に、本発明の穿孔工具の第2の実施の形態について、図8に基づき説明する。尚、第1の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付し説明を省略し、異なる部分についてのみ説明をする。
第2の実施の形態のハンマドリル101では、正逆モード設定スイッチ15に替えてセンサ115が設けられている。ハウジング2に設けられたハンドル部123は、本体部22に対して可動する。具体的には、ハンドル部123は、モータハウジング21との接続部分(制御基板36が収容されている部分)を略中心として回動する。これにより、ハンドル部123と本体部22とが前後方向に近接・離間する。センサ115はハンドル部123の位置を検出するための位置センサであり、スイッチ機構12及び制御基板36と電気的に接続されている。センサ115は、本願発明の検知部に相当する。
通常の穿孔作業では、作業者はハンドル部123を前方に押圧しているため、ハンドル部123と本体部22とは近接した状態となっている。先端工具7と加工部材とがロック状態となると、作業者は先端工具7を加工部材から引抜くために、トリガ13を戻してハンドル部123を後方に引く。これにより、ハンドル部123は本体部22と離間した状態(ハンドル部123が回動した状態)となる。センサ115は、ハンドル部123が離間したことを検知し、自動的に正逆モードに設定する。この状態で作業者がトリガ13を引くと、ブラシレスモータ3は正逆モードで動作する。センサ115は、荷重センサを用いてもよい。この場合には、ハンドル部123の可動距離が少なくて良いため、ハンドル部123の構造を簡素化することができる。第2の実施の形態では、ハンマドリル101は、切替ダイヤル24の設定モードに関わらず、正逆モードで動作可能である。
このような構成によると、ハンドル部123が本体部22に対して移動することにより制御基板36が動作モードを正逆モードに設定するため、作業者が加工部材から先端工具7を引き抜こうとした動作を検知して、自動的に正逆モードに設定することができる。
このような構成によると、センサ115は位置センサであるため、ハンドル部123の移動を確実に検出することができる。
次に、本発明の穿孔工具の第3の実施の形態について、図9に基づき説明する。尚、上述の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付し説明を省略し、異なる部分についてのみ説明をする。
本体部22の右側面には、切替ダイヤル224が設けられている。切替ダイヤル224には、矢印224Aが設けられていて、矢印224Aを各モードに合わせることにより、ハンマドリル201の動作モードを設定することができる。第3の実施の形態では、通常の回転モードR、ニュートラルモードN、打撃モードS、回転打撃モードSRに加えて、正逆モードDが設けられている。
作業者は、矢印224Aを正逆モードDに合わせることにより、ハンマドリル201を正逆モードに設定することができる。正逆モードでは、打撃動作は行われずブラシレスモータ3が正転、停止、逆転を繰返す。
尚、本発明の穿孔工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述の実施の形態では、図3に示すようなブラシレスモータ3を採用したが、図10に示すようなHブリッジ回路を備えた整流子モータでも良い。制御信号出力回路71からの信号に基づいて、4つのFET234Aを切替えることにより、整流子モータを双方向に回転させることができる。
上述の実施の形態の正逆モードでは、ブラシレスモータ3は正転、逆転、正転、逆転のように動作したが、これに限定されず、正転と逆転とが繰り返し行われるように動作しても良い。例えば、正転、正転、逆転、逆転でもよく、正転、正転、逆転、正転、正転、逆転でもよい。
上述の実施の形態では、当接部63Aは約60°毎に6つは位置されていたが、これに限定されない。少なくとも2つの当接部63Aが配置されていればよい。ただし、円周方向に均等に配置されていることが望ましい。
上述の実施の形態では、スイッチ操作検出定回路75は、モード位置センサ26が回転モードであるときのみ正逆モード設定スイッチ15が操作されるとブラシレスモータ3を正逆モード駆動したが、例えば、機械的に正逆モード設定スイッチ15はモード位置センサ26が回転モードのときにのみ操作可能にしても良い。
上述の実施の形態では、いわゆる回転ガタは、ベベルギヤ63とクラッチ64との間に設けられていたが、例えばクラッチ64とシリンダ51との間に設けられていてもよい。この場合には、クラッチ64に当接部に相当する部材が設けられ、シリンダ51に被当接部に相当する部材が設けられる。
1、101、201:ハンマドリル、 2:ハウジング、 3:ブラシレスモータ、 4:運動変換機構、 5:出力部、 6:回転伝達部、 7:先端工具、 13:トリガ、 15:正逆モード設定スイッチ、 23、123:ハンドル部、 36:制御基板、 53:打撃子、 55:中間子、 63:ベベルギヤ、 63A:当接部、 64A:被当接部
上記目的を達成するために、本発明は、ハウジングと、該ハウジング内に配置され双方向に回転可能なモータと、該モータの回転力を先端工具に伝達する回転運動伝達部と、制御信号を出力して該モータの駆動を制御する制御部と、を備えた穿孔工具であって、該穿孔工具は、該制御部の該モータに対する制御によって該モータが正転及び逆転を繰り返す正逆モードを備え、該回転運動伝達部は、該モータによって回転駆動される回転部材と、該回転部材に設けられ該回転部材と一体回転する当接部と、該モータの正転時及び逆転時に該当接部と当接することによって回転駆動される被当接部と、を備えていることを特徴とする穿孔工具を提供している。
また、該ハウジングは、該モータ及び該回転運動伝達部を収容する本体部と、該本体部に対して移動可能なハンドル部と、を有し、該穿孔工具は、該ハンドル部が該本体部から離間したことを検知する検知部と、該検知部の検出結果に基づいて該動作モードを正逆モードに設定する制御部と、を備えることが好ましい。
Claims (10)
- ハウジングと、該ハウジング内に配置され双方向に回転可能なモータと、該モータの回転力を先端工具に伝達する回転運動伝達部と、を備えた穿孔工具であって、該穿孔工具は、該モータの正転及び逆転を繰り返す正逆モードを備え、該回転運動伝達部は、該モータによって回転駆動される回転部材と、該回転部材に設けられ該回転部材と一体回転する当接部と、該モータの正転時及び逆転時に該当接部と当接することによって回転駆動される被当接部と、を備えていることを特徴とする穿孔工具。
- 該当接部と該被当接部とは、該モータが正転した時の該回転部材の回転方向と該モータが逆転したときの該回転部材の回転方向との少なくとも一方の回転方向において、互いに該回転部材の円周方向に離間していることを特徴とする請求項1に記載の穿孔工具。
- 該回転運動伝達部は、該モータの回転を減速させて該回転部材に伝達する減速部を備えていることを特徴とする請求項2に記載の穿孔工具。
- 該モータの回転力を往復動に変換し、該先端工具を打撃する往復部材と、該往復部材を収容するシリンダと、を備えた往復運動変換部をさらに備え、該回転部材及び該被当接部は該シリンダの半径方向外方に設けられ、該被当接部は該シリンダの軸方向に移動可能であって、該軸方向に移動することによって該シリンダへ回転駆動力を伝達/遮断していることを特徴とする請求項3に記載の穿孔工具。
- 該モータへの電力の供給を切替えるトリガと、該穿孔工具の動作モードを正逆モードに切替えるスイッチと、該往復運動変換部によって該先端工具に打撃力のみを伝達する打撃モードと、該回転運動伝達部によって該先端工具に回転力のみを伝達する回転モードと、該先端工具に該打撃力と該回転力とを伝達する回転打撃モードと、を切替える切替ダイヤルと、をさらに有し、該切替ダイヤルが該回転モードであるときに該スイッチ操作し該トリガを引くことにより該モータは正逆モードで動作することを特徴とする請求項4に記載の穿孔工具。
- 該往復運動変換部によって該先端工具に打撃力のみを伝達する打撃モードと、該回転運動伝達部によって該先端工具に回転力のみを伝達する回転モードと、該先端工具に該打撃力と該回転力とを伝達する回転打撃モードと、正逆モードと、を切替える切替ダイヤルをさらに有することを特徴とする請求項4に記載の穿孔工具。
- 該ハウジングは、該モータ及び該回転運動伝達部を収容する本体部と、該本体部に対して移動可能なハンドル部と、を有し、該穿孔工具は、該ハンドル部の移動を検知する検知部と、該検知部の検出結果に基づいて該動作モードを正逆モードに設定する制御部と、を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の穿孔工具。
- 該検知部は、荷重センサであることを特徴とする請求項7に記載の穿孔工具。
- 該検知部は、位置センサであることを特徴とする請求項7に記載の穿孔工具。
- 該モータはブラシレスモータであることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の穿孔工具。
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