WO2015029660A1

WO2015029660A1 - 穿孔工具

Info

Publication number: WO2015029660A1
Application number: PCT/JP2014/069710
Authority: WO
Inventors: 西河　智雅; 吉水　智海; 高野　信宏
Original assignee: 日立工機株式会社
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2015-03-05
Also published as: EP3040164A1; JPWO2015029660A1; EP3040164A4; CN105408067A; US20160207187A1

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

穿孔工具

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）。

特開２００６－１４２４５９号公報

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の実施の形態のハンマドリルの断面図。本発明の第１の実施の形態のハンマドリルの図１のII-IIに沿った断面図。本発明の第１の実施の形態のハンマドリルの制御ブロック図。本発明の第１の実施の形態のハンマドリルの切替ダイヤルが回転モードの時の平面断面図。本発明の第１の実施の形態のハンマドリルの切替ダイヤルが打撃モードの時の平面断面図。本発明の第１の実施の形態のハンマドリルの切替ダイヤルが回転打撃モードの時の平面断面図。本発明の第１の実施の形態のハンマドリルの動作フローチャート。本発明の第２の実施の形態のハンマドリルの断面図。本発明の第３の実施の形態のハンマドリルの外観図。本発明の実施の形態の変形例のハンマドリルの制御ブロック図。

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

Claims

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。