WO2017002517A1

WO2017002517A1 - 打撃工具

Info

Publication number: WO2017002517A1
Application number: PCT/JP2016/066413
Authority: WO
Inventors: 邦彰神戸; 芳賀　博
Original assignee: 日立工機株式会社
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-01-05
Also published as: JP6477879B2; DE212016000135U1; JPWO2017002517A1

Abstract

操作性や作業性を高めることができる打撃工具を提供する。打撃工具は、ハウジング（１４）内に収容されるモータ（３１）と、モータ（３１）の回転力を先端工具へ伝達する回転伝達機構（５１）と、モータ（３１）の回転力を打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃伝達機構（４１）と、回転伝達機構（５１）を回転伝達状態と伝達停止状態とに切り換えるモード選択機構としてのモード選択ダイヤル（６１）とを有している。モード選択ダイヤル（６１）により調節モードが選択されると、モータ（３１）は通常作業モードよりも低い調整モード回転速度で駆動されてモータ（３１）の回転力が先端工具に伝達される。これにより、モータ（３１）により先端工具の向きを自動的に調節することができる。

Description

打撃工具

本発明は、電動モータを駆動源として作業対象物に衝撃力を加える打撃工具に関する。

電動モータを駆動源とする打撃工具にはハンマやハンマドリルがある。先端工具に打撃力を伝達し、先端工具により作業対象物に衝撃力を加えてコンクリート等の粉砕や溝掘り作業を行うときには、ハンマが使用される。ハンマドリルはハンマモードとハンマドリルモードとを有し、ハンマドリルモードはコンクリートに衝撃力を加えながら先端工具を回転させて穴あけ作業を行うときに使用される。

ハンマドリルモードとハンマモードとドリルモードの３つの作業モードに加えて、ニュートラルモードを有するハンマドリルが特許文献１に記載されている。

特開２００２－１９２４８１号公報

打撃工具により作業対象物の粉砕作業を行うときには、先端工具としてカッタが使用され、作業対象物に穴堀作業を行うときには、先端工具としてスコップが使用される。カッタやスコップ等の先端工具は、作業対象物に打撃力を加える方向に対して直交する方向に伸びた刃先を有している。このため、作業形態に合わせて先端工具の刃先の回転方向の向きつまり姿勢を変化させることがある。作業者が容易に先端工具の刃先の向きを調節することができるように、ニュートラルモードが選択される。ニュートラルモードが選択されると、先端工具は空転状態に設定されるので、作業者は手作業により刃先の向きを変化させることができる。

しかしながら、刃先の向きを変化させるには、作業者は手作業により先端工具を回転操作する必要がある。このため、先端工具の刃先の向きの調節作業が面倒であり、打撃工具の操作性や作業性を高めることができない。

本発明の目的は、先端工具の向きを容易に調節可能とし、操作性や作業性を高めることができる打撃工具を提供することにある。

本発明の一実施の形態である打撃工具は、ハウジング内に収容されるモータと、前記モータの回転力を先端工具へ伝達する回転伝達機構と、前記モータの回転力を打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃伝達機構と、前記回転伝達機構を回転伝達状態と伝達停止状態とに切り換えるモード選択機構と、前記モータの駆動を制御する制御部と、を有する打撃工具であって、前記モード選択機構は、前記先端工具の回転方向の向きを調節する調節モードを備え、前記制御部は、前記調節モードが選択されたときに、前記モータの回転速度を通常作業モードよりも低い調節モード回転速度で駆動する。

モード調整機構により打撃工具が調節モードに選択されると、モータの回転力は回転伝達機構により先端工具に伝達され、モータの回転速度は通常作業モードよりも低い調節モードの回転速度に設定される。調節モードにより先端工具はゆっくりと回転するので、作業者は先端工具を任意の向きで停止させることができ、好みの先端工具の向きに変化させることができる。これにより、打撃工具の操作性や作業性を高めることができる

ハンマドリルモードが選択された状態における本発明の一実施の形態の打撃工具を示す縦断面図である。図１に示されたモード選択ダイヤルの平面図である。ハンマモードが選択された状態における図１の打撃工具を示す縦断面図である。図３に示されたモード選択ダイヤルの平面図である。調節モードが選択された状態における図１の打撃工具を示す縦断面図である。（Ａ）は図５に示されたモード選択ダイヤルの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における６Ｂ－６Ｂ線断面図である。先端工具の一例であるカッタを示す斜視図である。調節モードが選択された状態における本発明の他の実施の形態の打撃工具を示す縦断面図である。（Ａ）は図８に示されたモード選択ダイヤルを示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における９Ｂ－９Ｂ線断面図である。ニュートラルモードが選択された状態における図８の打撃工具を示す縦断面図である。（Ａ）は図９に示されたモード選択ダイヤルの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における１１Ｂ－１１Ｂ線断面図である。打撃工具の制御回路を示すブロック図である。調節モードの一例であるモータ制御アルゴリズムを示すフローチャートである。調節モードの他の一例であるモータ制御アルゴリズムを示すフローチャートである。調節モードのさらに他の一例であるモータ制御アルゴリズムを示すフローチャートである。

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、共通性を有する部材には同一の符号が付されており、重複した説明を省略する。

図１～図５に示される打撃工具１０は、ハンマドリルとも言われ、図１に示されるように、先端工具Ｔが着脱自在に装着される。打撃工具１０による通常の作業モードとしては、ハンマモードつまり打撃モードと、ハンマドリルモードつまり回転打撃モードとがある。ハンマモードは、先端工具に打撃力を加えて、作業対象物に穴堀作業やコンクリートのハツリ作業を行うときに選択される。一方、ハンマドリルモードは、先端工具に回転力と打撃力とを加えて、作業対象物に穴あけ加工等を行うときに選択される。打撃工具１０は、上述した作業モードに加えて、調節モードを有している。調節モードは、先端工具Ｔの回転方向の向きを調節する際に設定される。

打撃工具１０は、図１に示されるように、シリンダ１１を有し、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により固定される。工具保持具１２はシリンダハウジング１４ａに軸受１５を介して支持され、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。図１においては、先端工具Ｔの基端部のみが示されている。

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、ハンマ部材１６の基端部はシリンダ１１内に突出する。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、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には先端カバー２１が取り付けられ、シリンダハウジング１４ａの一部を構成している。工具保持具１２の先端にはゴム製の先端キャップ２２が取り付けられる。先端キャップ２２の外側には、グリップ２３が軸方向に往復動自在に装着され、グリップ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。グリップ２３には締結リング２６が設けられ、図１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させると、先端工具Ｔは工具保持具１２に締結される。一方、グリップ２３をばね力に抗して後退移動させると、締結リング２６と係合部材２５の係合が解除される。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、先端工具Ｔは、グリップ２３を後退移動させた状態のもとで、工具保持具１２に挿入される。先端工具Ｔが工具保持具１２に挿入された状態のもとで、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が形成される。ハウジング１４の後部には、後方に突出して操作ハンドル２７が設けられ、操作ハンドル２７とハウジング１４との間には、把持スペース２８が設けられている。先端カバー２１にはサイドハンドル２９が設けられているが、図１においては、サイドハンドル２９の一部のみが示されている。

作業者が打撃工具１０により作業を行う際には、通常では、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、作業者は操作ハンドル２７とサイドハンドル２９を両手で把持する。ハウジングの１４の上下関係は、図１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。また、打撃工具１０は、工具保持具１２側を先端部とし、操作ハンドル２７側を後端部とする。

モータハウジング１４ｃ内にはモータ３１が収容される。このモータ３１はブラシレスモータであり、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内のピストン１８の往復動方向と直交する方向を向き、モータ３１の回転力を出力する。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はリテーナ３７に組み込まれており、リテーナ３７はハウジング１４に取り付けられる底部カバー３８により覆われる。

モータ３１の回転力をハンマ部材１６の打撃力に変換して先端工具Ｔに打撃力を伝達するために、打撃伝達機構４１がハウジング１４内に設けられている。打撃伝達機構４１は、出力軸３４と平行となってハウジング１４内に回転自在に装着されるクランク軸４２を有し、クランク軸４２に設けられた大径のピニオンギヤ４３が出力軸３４のギヤ部に噛み合っている。クランク軸４２の先端部にはクランクウエイトとしての機能を有する偏心部材４４が取り付けられ、偏心部材４４にはクランク軸４２の回転中心から偏心した位置にクランクピン４５が取り付けられている。クランクピン４５にはコネクティングロッド４６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４７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４２の回転運動は、偏心部材４４、およびコネクティングロッド４６等からなる打撃伝達機構４１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、ハンマ部材１６に打撃力が加えられる。

出力軸３４の回転運動を工具保持具１２の回転運動に伝達するために、ハウジング１４内には、回転伝達機構５１が設けられている。回転伝達機構５１は、クランク軸４２と平行となってハウジング１４内に回転自在に装着される回転伝達軸５２を有し、クランク軸４２に設けられた小径のピニオンギヤ５３に噛み合う大径のピニオンギヤ５４が回転伝達軸５２に設けられている。シリンダ１１の外側には環状の従動ギヤ５５が回転自在に装着され、この従動ギヤ５５は、回転伝達軸５２の先端部に設けられた駆動側のベベルギヤ５６に噛み合っている。

シリンダ１１の外側にはクラッチスリーブ５７が軸方向に移動自在に嵌合され、クラッチスリーブ５７の後端部には、従動ギヤ５５に噛み合う噛み合い部５８が設けられている。クラッチスリーブ５７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、クラッチスリーブ５７が従動ギヤ５５に噛み合った状態のもとで、クラッチスリーブ５７が回転駆動されると、クラッチスリーブ５７の回転はキー部材を介してシリンダ１１に伝達される。これにより、出力軸３４によりクランク軸４２を介して駆動される回転伝達軸５２、従動ギヤ５５およびクラッチスリーブ５７等からなる回転伝達機構５１により、モータ３１の回転運動は、工具保持具１２の回転運動に伝達される。

回転伝達機構５１は、上述のように、モータ３１の出力軸３４の回転速度を、３対の減速ギヤ対で減速してシリンダ１１の回転運動に伝達しており、図示する打撃工具１０においては、出力軸３４の回転速度は、１／３６の回転速度に減速されてシリンダ１１に伝達される。ただし、減速比は、打撃工具１０の種類に応じて任意に設定される。

クラッチスリーブ５７に対して従動ギヤ５５に向かう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、圧縮コイルばね５９が装着される。

図１に示されるように、圧縮コイルばね５９のばね力によりクラッチスリーブ５７が従動ギヤ５５に噛み合わされた状態で、モータ３１を駆動すると、ピストン１８が駆動されるとともにシリンダ１１が回転駆動されて、打撃工具１０はハンマドリルモードとして駆動する。一方、図３に示されるように、圧縮コイルばね５９のばね力に抗してクラッチスリーブ５７の従動ギヤ５５に対する噛み合いを解いた状態のもとで、モータ３１を駆動すると、モータ３１の回転力はピストン１８の往復動のみに伝達され、シリンダ１１には回転力が伝達されず、打撃工具１０はハンマモードとして駆動する。さらに、ハンマドリルモードと同様に、クラッチスリーブ５７が従動ギヤ５５に噛み合わされた状態とすると、図５に示されるように、打撃工具１０は調節モードとなる。調節モードにおいては、モータ３１の回転力はシリンダ１１に伝達され、ピストン１８には伝達されない。

打撃工具１０を上述したハンマドリルモードと、ハンマモードと、調節モードとのいずれかに切り換えるために、ハウジング１４の上面には、モード選択ダイヤル６１が回転自在に設けられている。モード選択機構の操作部としてのモード選択ダイヤル６１は、ハウジング１４の一部を形成する台板６２に回転自在に装着され、モード選択ダイヤル６１の操作ノブ６３はカバー６４から外部に突出している。モード選択ダイヤル６１にはカムピン６５が設けられ、このカムピン６５はカム部材６６のカム孔に挿入される。カム部材６６はカムピン６５によりハウジング１４内に前後方向に移動する。カム部材６６は、シリンダ１１の外側に沿ってハウジング１４の前後方向に伸びた連動部材６７の後端部に取り付けられている。連動部材６７の先端部は、クラッチスリーブ５７に固定された連結部６８に取り付けられている。したがって、操作ノブ６３を手に持ってモード選択ダイヤル６１を回転させることにより、クラッチスリーブ５７は従動ギヤ５５に噛み合う位置と、噛み合いを解く位置との間で切換操作される。

図２に示されるように、モード選択ダイヤル６１により操作される打撃工具のモードがカバー６４に表示されている。モード表示は、ハンマドリルモード表示部７１ａ、ハンマモード表示部７１ｂ、および調節モード表示部７１ｃである。操作ノブ６３をハンマドリルモード表示部７１ａの位置に合わせるようにモード選択ダイヤル６１を回転させると、クラッチスリーブ５７が連動部材６７により駆動される。これにより、図１に示されるように、クラッチスリーブ５７の噛み合い部５８は従動ギヤ５５に噛み合った状態、つまり回転伝達機構５１は回転伝達状態となって、打撃工具１０はハンマドリルモードに切り換えられる。一方、図４に示されるように、操作ノブ６３をハンマモード表示部７１ｂの位置に合わせると、クラッチスリーブ５７が連動部材６７により駆動される。これにより、図３に示されるように、クラッチスリーブ５７の噛み合い部５８はばね力に抗して従動ギヤ５５から離れた状態、つまり回転伝達機構５１は伝達停止状態に切り換えられ、さらにクラッチスリーブ５７の先端工具側端部がシリンダハウジング１４ａの一部である回転係止部と嵌合し、シリンダ１１がシリンダハウジング１４ａによって回転を規制されることで、打撃工具１０はハンマモードとなる。ハンマモード表示部７１ｂは、ハンマドリルモード表示部７１ａに対してモード選択ダイヤル６１の回転方向に１８０度ずれている。

モード選択ダイヤル６１を図２および図４において、時計方向および反時計方向のいずれの方向に回転させても、カム部材６６の前後方向の位置は一定となっている。これにより、モード選択ダイヤル６１をいずれの方向に回転させても、ハンマドリルモードとハンマモードのいずれかに設定することができる。

さらに、図６に示されるように、操作ノブ６３を調節モード表示部７１ｃの位置に合わせると、クラッチスリーブ５７が連動部材６７により駆動されて、図５に示されるように、クラッチスリーブ５７の噛み合い部５８は従動ギヤ５５に噛み合った状態、つまり回転伝達機構５１は回転伝達状態となる。これにより、打撃工具１０は調節モードとなる。調節モード表示部７１ｃは、ハンマドリルモード表示部７１ａとハンマモード表示部７１ｂに対して約９０度ずれている。このように、モード選択ダイヤル６１をハンマドリルモード表示部７１ａとハンマモード表示部７１ｂに対して回転方向に約９０度ずれた位置に回転させても、カム部材６６に形成されてカムピン６５が係合するカム孔の形状によって、クラッチスリーブ５７の前後方向の位置は、ハンマドリルモードと同様に、従動ギヤ５５に噛み合った位置に設定される。

調節モード表示部７１ｃは、ハンマドリルモード表示部７１ａとハンマモード表示部７１ｂに対して、時計方向と反時計方向に９０度ずれた位置に２つ設けられている。いずれの位置にモード選択ダイヤル６１を合わせても、カム部材６６の前後方向の位置は同じであり、調節モードが設定される。調節モードが選択されると、通常作業モードにおける回転速度よりも低い速度でモータ３１が回転される。調節モードにおいては、図７に示されるように、先端工具Ｔの刃先Ｅの回転方向の向きを実線で示された位置から、例えば破線で示される向きに自動的にゆっくりと調節することができる。こうして作業者は、ゆっくりと回転する先端工具を目視し、任意の位置でモータ３１を停止させることで先端工具Ｔを好みの位置へ容易に調節可能であり、次に操作ノブ６３をハンマモード表示部７１ｂの位置に合わせることで、作業者は好みの先端工具の位置でハツリ作業（ハンマモードでの作業）を行うことができる。

このとき、クラッチスリーブ５７と回転係止部６０の嵌合は３０°の角度刻みで嵌合可能となっているため、作業者は１２段階の角度に先端工具を調整可能である。クラッチスリーブ５７と回転係止部６０との嵌合が３０°刻みなのは、シリンダ１１を少なくとも９０°刻みでシリンダハウジング１４ａに係止可能とすることで、同様に先端工具においても、少なくとも９０°刻みで調整可能とするためである。このように所定量（所定角度）刻みで先端工具の回転位置を調整可能としているため、例えば精確に９０°だけ先端工具を回転させることが可能である。

モード選択ダイヤル６１の基部には、ボール６９が組み込まれ、ボール６９にはばね部材により台板６２に向かう方向のばね力が付勢されている。台板６２には、それぞれのモード表示部７１ａ～７１ｃ対応した位置にＶ字状の係合溝が設けられ、モード選択ダイヤル６１がいずれかのモードの位置に操作されると、ボール６９が係合溝に入り込んで、モード選択ダイヤル６１にはばね力による回転方向の抵抗力が加えられる。これにより、モード選択ダイヤル６１が不用意に回転することが防止される。

モード選択ダイヤル６１の操作により選択されたモードを検出するために、図６（Ｂ）に示されるように、モード選択ダイヤル６１には磁性体７２が設けられている。この磁性体７２の磁気に感応する磁気センサからなるモード検出センサ７３がモード検出手段として、それぞれのモード表示部７１ａ～７１ｃに対応させて台板６２に設けられている。モード検出センサ７３は、ハンマドリルモード表示部７１ａ、ハンマモード表示部７１ｂ、および２箇所の調節モード表示部７１ｃに対応させて、台板６２に４つ設けられている。

モータ３１は商用電源により駆動され、操作ハンドル２７には給電ケーブル７４が取り付けられている。図１には、給電ケーブル７４の一部のみが示されており、給電ケーブル７４の先端には図示しないプラグが設けられている。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、操作ハンドル２７にトリガー７５が設けられている。トリガー７５が操作されると、モータ起動スイッチとしてのトリガースイッチつまりメインスイッチ７５ａがオンオフされる。

ハンマドリルモードとハンマモードは通常作業モードであり、通常作業モードにおけるモータ３１の回転速度は、作業の種類に応じて複数段に切り換えられる。モータの回転速度を設定するために、図１に示されるように、ハウジング１４に操作ハンドル２７に対向して設けられた操作パネル７６には、速度設定手段として速度設定ボタン７７が装着される。打撃工具１０においては、通常作業モードでのモータ回転速度を、４段階に設定することができる。第１速の回転速度は約8000rpm、第２速の回転速度は約11000rpm、第３速の回転速度は約14000rpm、第４速の回転速度は約17000rpmである。速度設定ボタン７７としては、１つの速度設定ボタンとしても良く、第１速から第４速の回転速度に対応させて、４つの速度設定ボタンを設けるようにしても良い。１つの速度設定ボタン７７とする場合には、速度設定ボタン７７が１度押込操作される毎に、順次高速段に向けて回転速度が高められる。第４速に設定された状態のもとで、速度設定ボタン７７が操作されると、第１速に戻される。

一方、調節モードが選択されると、モータ回転速度は約200rpmに設定される。この速度は、通常作業モードにおける第１速の回転速度の１／４０の低速である。ハウジング１４内に設けられた基板７８には、モータ３１の回転速度を調整するためのモータ制御ユニットが設けられている。

図８は調節モードが選択された状態における本発明の他の実施の形態の打撃工具を示す縦断面図である。図９（Ａ）は図８に示されたモード選択ダイヤルを示す平面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）における９Ｂ－９Ｂ線断面図である。図１０はニュートラルモードが選択された状態における図８の打撃工具を示す縦断面図である。図１１（Ａ）は図９に示されたモード選択ダイヤルの平面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）における１１Ｂ－１１Ｂ線断面図である。

図８～図１１に示される打撃工具１０は、上述したハンマドリルモードと、ハンマモードと、調節モードに加えて、ニュートラルモードを備えている。図９および図１１に示されるように、カバー６４には、ハンマドリルモード表示部７１ａと、ハンマモード表示部７１ｂと、調節モード表示部７１ｃと、ニュートラルモード表示部７１ｄとが表示されており、モード選択ダイヤル６１の回転操作によって、これらのいずれのモードにも切り換えることができる。

モード選択ダイヤル６１の操作ノブ６３をハンマドリルモード表示部７１ａの位置に合わせると、打撃工具１０は、図１および図２に示した場合と同様に、クラッチスリーブ５７の噛み合い部５８が従動ギヤ５５に噛み合って、回転伝達機構５１は回転伝達状態となってハンマドリルモードに切り換えられる。また、操作ノブ６３をハンマモード表示部７１ｂの位置に合わせると、打撃工具１０は、図３および図４に示した場合と同様に、クラッチスリーブ５７の噛み合い部５８が従動ギヤ５５から離れ、回転伝達機構５１は伝達停止状態となり、さらにクラッチスリーブ５７の先端工具側端部と回転係止部６０が嵌合してハンマモードに切り換えられる。

一方、モード選択ダイヤル６１の操作ノブ６３を調節モード表示部７１ｃの位置に合わせると、打撃工具１０は、図８および図９に示されるように、調節モードに切り換えられる。調節モードに切り換えられると、図８に示されるように、クラッチスリーブ５７の噛み合い部５８は従動ギヤ５５に噛み合わされる。このときは、回転伝達機構５１は、ハンマドリルモードと同様に、回転伝達状態となる。

また、操作ノブ６３をニュートラルモード表示部７１ｄの位置に合わせると、打撃工具１０は、図１０および図１１に示されるように、ニュートラルモードに切り換えられる。ニュートラルモードが選択されると、図１０に示されるように、クラッチスリーブ５７の噛み合い部５８が従動ギヤ５５から離れ、回転伝達機構５１は伝達停止状態となり、モータ３１の回転力の先端工具Ｔへの伝達が遮断され、さらにクラッチスリーブ５７の先端工具側端部は回転係止部６０と嵌合しない。これにより、先端工具Ｔは空転状態となり、手動操作により先端工具Ｔの向きを調節することができる。

このように、通常の作業モードに加えて、調節モードとニュートラルモードとを備えた打撃工具１０においては、カム部材６６に形成されたカム孔の形状が、図１～図６に示した打撃工具１０と相違する。この打撃工具１０の台板６２には、合計６つのモード検出センサ７３が設けられる。図８～図１１に示される打撃工具においては、モード選択ダイヤル６１と、カム部材６６の形状を除いて、他の構造は、図１～図６に示された打撃工具１０とほぼ同様である。

モード選択手段としては、回転式のモード選択ダイヤル６１に代えて、押ボタン式や直線往復動するノブ式としても良い。また、上述した速度設定手段としても、押ボタン式の速度設定ボタン７７に代えて、回転式の速度設定ダイヤルや直線往復動するノブ式としても良い。

図１２は、打撃工具の制御回路を示すブロック図である。モータ３１のステータ３２は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応するコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を備えている。一方、ロータ３３には、極性が異なる２種類の永久磁石が４つ設けられている。これら４つの永久磁石は、ロータ３３の回転方向に沿って等間隔で配置されている。ロータ３３の近傍には３つの磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が配置されている。これら磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、ロータ３３の回転に伴う磁力変化を検出して電気信号をロータ位置検出回路８１に出力する。本実施形態における磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３にはホール素子が用いられている。

スイッチング回路８２は、ステータ３２のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１への通電を制御する。給電ケーブル７４により外部から供給される商用電源は、整流回路８３により直流電流に変換される。整流回路８３から出力される直流電流は、力率改善回路８４により昇圧されてスイッチング回路８２に供給される。整流回路８３は、４つのダイオード素子が互いに接続されたブリッジ回路である。力率改善回路８４は、電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタに対してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号を出力する集積回路と、コンデンサと、を有し、スイッチング回路８２において発生する高周波電流を制限値以下に抑制する。

スイッチング回路８２は、３相フルブリッジインバータ回路であり、並列接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２と、並列接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４と、並列接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６と、を有する。それぞれのスイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２はコイルＵ１に接続され、コイルＵ１に供給される電流を制御する。スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４はコイルＶ１に接続され、コイルＶ１に供給される電流を制御する。スイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６はコイルＷ１に接続され、コイルＷ１に供給される電流を制御する。

スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、力率改善回路８４の正極側出力端子に接続されており、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、力率改善回路８４の負極側出力端子に接続されている。すなわち、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５はハイサイド側であり、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６はローサイド側である。

尚、図示する実施の形態では、コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１がスター結線されている。しかし、コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の結線方式はスター結線に限られず、例えば、デルタ結線であってもよい。

モータ制御ユニット８６は、制御部としてのコントローラ８７と、制御信号出力回路８８と、ロータ位置検出回路８１と、モータ回転数検出回路８５と、を含んでいる。コントローラ８７は、モータ３１を制御するための信号を演算し、出力する。コントローラ８７から出力される制御信号は、制御信号出力回路８８を経てスイッチング回路８２に入力される。ロータ位置検出回路８１は、磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３から出力される電気信号に基づいてロータ３３の回転位置を検出し、ロータ３３の回転位置を示す信号を出力する。ロータ位置検出回路８１から出力される位置検出信号は、コントローラ８７及びモータ回転数検出回路８５に入力される。モータ回転数検出回路８５は、ロータ３３の回転数つまりモータ回転速度を検出し、モータ回転速度を示す信号を出力する。モータ回転数検出回路８５から出力される回転数検出信号は、コントローラ８７に入力される。コントローラ８７は、モータ回転数が目標回転数に維持されるように、回転数検出信号に基づくフィードバック制御を実行する。

コントローラ８７には、トリガー７５の操作に伴ってメインスイッチ７５ａから出力されるオン信号及びオフ信号が入力される。トリガー７５が作業者によって操作されると、その操作に応じてメインスイッチ７５ａからオン信号又はオフ信号が出力される。具体的には、トリガー７５が引かれるとメインスイッチ７５ａからオン信号が出力され、トリガー７５の引きが解除されるとメインスイッチ７５ａからオフ信号が出力され、又はオン信号の出力が停止される。コントローラ８７は、メインスイッチ７５ａから出力されたオン信号を受信すると、メインスイッチ７５ａがオンされたと判断する。一方、コントローラ８７は、メインスイッチ７５ａから出力されたオフ信号を受信するか、又はオン信号の受信が途絶えると、メインスイッチ７５ａがオフされたと判断する。

モード検出センサ７３の信号はコントローラ８７に送られ、モード選択ダイヤル６１の操作により選択されたモードが検出される。モード選択ダイヤル６１の操作により、調節モードが選択されると、モータ３１の回転数は、通常作業モードにおける回転速度よりも低速の調節モード回転速度に設定される。操作パネル７６に設けられた速度設定ボタン７７の操作により通常作業モードの回転数が選択される。操作パネル７６には、選択されたモータ回転速度に対応した色彩を表示するためのＬＥＤ７９が設けられている。モード選択ダイヤル６１の操作により選択されたモードを操作パネル７６に点灯表示するようにしても良い。コントローラ８７は、制御プログラムやマップデータ等が格納されるメモリと、制御信号を演算するマイクロプロセッサとを有している。上述した通常作業モードにおける４段階のモータ回転速度のデータと、調節モードにおけるモータ３１の調節モード回転速度のデータはメモリに格納される。

調節モードが選択されたときにおける先端工具の向きを変えるためのモータ駆動制御形態としては、種々の形態がある。例えば、第１の制御形態としては、トリガー７５が操作されている間だけ、モータ３１を連続的に駆動する連続回転式がある。また、第２の制御形態としては、トリガー７５が１度操作されると、一定時間つまり一定の角度だけモータ３１を回転させる一定量回転式がある。さらに、第３の制御形態としては、トリガー７５の操作回数に応じてモータ３１の回転時間つまり回転角度を調節モード回転速度で変化させるようにした繰返操作式がある。調節モード回転速度は、上述のように、通常の作業モードよりも回転速度が低い、例えば、約200rpmに設定される。

図１３は調節モードが選択されたときの第１の制御形態である連続回転式のモータ制御アルゴリズムを示すフローチャートである。

作業者がモード選択ダイヤル６１を操作して操作ノブ６３を調節モード表示部７１ｃの位置に合わせると、モード検出センサ７３が検出信号をコントローラ８７に出力する。この検出信号がステップＳ１で判定されると、ステップＳ２においてモータ３１の回転速度が調節モード回転速度の200rpmに設定される。この状態のもとで、トリガー７５が作業者により操作されてメインスイッチ７５ａがオン信号を出力すると、モータ３１が調節モード回転速度で駆動される（ステップＳ３，Ｓ４）。ステップＳ５において、メインスイッチ７５ａのオフが検出されると、モータ３１の回転は停止される（ステップＳ６）。

ステップＳ７においては、モード選択ダイヤル６１が調節モード表示部７１ｃに設定されているか否かを判定し、モード選択ダイヤル６１が調節モードに設定されたままであれば、再度、ステップＳ３に戻される。ステップＳ３においてメインスイッチ７５ａがオフとなっていれば、ステップＳ８において、モータの回転速度は、通常作業モードの回転速度に設定される。通常作業モードの回転速度は、上述のように、速度設定ボタン７７の操作により入力された第１速から第４速のいずれかに設定されている。

このように、第１の制御形態によれば、モータ起動スイッチとしてのメインスイッチ７５ａがオンされてからオフされるまで、モータ３１が低速で連続的に駆動され、先端工具Ｔの刃先Ｅが所望の向きとなったら、トリガー７５を戻すことにより、先端工具Ｔの向きが調節される。例えば、図７において、作業開始前の先端工具Ｔの刃先Ｅが実線で示される方向を向いていた状態から、破線で示される方向に刃先Ｅの向きが自動的に調節される。これにより、作業者は、先端工具Ｔの刃先の向きを容易に変化させることができ、打撃工具１０の作業性を向上させることができる。

図１４は調節モードが選択されたときの第２の制御形態である一定量回転式のモータ制御アルゴリズムを示すフローチャートである。

図１４において、ステップＳ１１，Ｓ１２は、図１３のステップＳ１，Ｓ２に対応しており、作業者により調節モードが選択されると、モータ３１の回転速度が調節モード回転速度の200rpmに設定される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。この状態のもとで、トリガー７５が操作されてメインスイッチ７５ａがオン信号を出力すると、モータ３１は３回転だけ駆動される（ステップＳ１３）。モータ３１の出力軸３４が３回転駆動されると、上述したように、出力軸３４は、回転伝達機構５１により１／３６の回転速度に減速されて工具保持具１２に伝達されるので、先端工具Ｔは３０度だけ回転方向の向きが調節される。

ステップＳ１５においては、モード選択ダイヤル６１が調節モード表示部７１ｃに設定されているか否かが判定され、モード選択ダイヤル６１が調節モードに設定されたままであれば、再度、ステップＳ１３に戻される。ステップＳ１３においてメインスイッチ７５ａがオフとなっていると判定されれば、ステップＳ１６において、モータの回転速度は、通常作業モードの回転速度に設定される。このように、図１４に示される第２の制御形態においては、トリガー７５が１度操作されると、一定時間つまり一定の回転数だけモータ３１が回転駆動される。例えば、図７において、作業開始前の先端工具Ｔの刃先Ｅが実線で示される方向を向いていた状態から、破線で示される方向に刃先Ｅの向きが自動的に３０度回転調節される。これにより、作業者は、先端工具Ｔの刃先の向きを容易に変化させることができ、打撃工具１０の作業性を向上させることができる。

トリガー７５が１度操作されると、モータ３１が回転駆動される時間つまり合計の回転数は、上述した３回転に限られず、任意の回転数とすることができる。例えば、２回転とすれば、トリガー７５を１度操作すると、先端工具Ｔは２０度向きを変える。

図１５は調節モードが選択されたときの第３の制御形態である繰返操作式のモータ制御アルゴリズムを示すフローチャートである。

図１５において、ステップＳ２１，Ｓ２２は、図１３のステップＳ１，Ｓ２に対応しており、作業者により調節モードが選択されると、モータ３１の回転速度が調節モード回転速度の200rpmに設定される（ステップＳ２１，Ｓ２２）。調節モードが選択されると、ステップＳ２３において、モータ３１が回転駆動される回数を検出する制御が開始される。この状態のもとでトリガー７５が操作されると、モータ３１が駆動され、トリガー７５がオフされると、トリガー７５の操作回数がカウントされる（ステップＳ２４～Ｓ２７）。カウントされる回数１回毎に、モータ３１の回転数は３回転駆動される。モータ３１が３回転駆動されると、図１４において述べたように、先端工具Ｔは３０度だけ回転方向の向きが調節される。したがって、例えば、トリガー７５が２回オン操作されると、先端工具Ｔは６０度回転方向の向きが調節される。

カウントされた回数に応じた角度で先端工具Ｔの向きが調節されると、ステップＳ２９においてモータ３１が停止され、カウンタがリセットされる。ステップＳ３０においては、先端工具Ｔの向き調節が終了した後にも、調節モードが解除されていなければ、ステップＳ２４に戻される。ステップＳ２８において入力された回数分の調節が終了していないと判定された場合には、ステップＳ３１においてモータ３１の駆動が継続される。入力された回数分の調節が終了し、モード選択ダイヤル６１が操作されて調節モードが解除されれば、通常作業モードの回転速度に設定される（ステップＳ３２）。これにより、作業者は、先端工具Ｔの刃先の向きを容易に変化させることができ、打撃工具１０の作業性を向上させることができる。

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、上述したように、通常作業モードと調節モードのいずれのモードが選択されたときにも、トリガー７５が操作されると、モータ３１を駆動させるようにしているが、調節モードが選択された状態のもとで、モータ３１を駆動させるためのモータ駆動用のスイッチを設け、それをモータ起動スイッチとしても良い。その場合には、トリガー７５は、通常作業モードが選択されたときにのみモータ３１を駆動させるように使用される。また、クラッチスリーブ５７と回転係止部６０との嵌合角度は１２段階としたが、嵌合の角度を１５°刻みとして２４段階としても良い。その場合、作業者はさらに細かい調整が可能となり作業性が向上する。

１０…打撃工具、１１…シリンダ、１２…工具保持具、１４…ハウジング、１６…ハンマ部材、１７…打撃子、１８…ピストン、１９…空気室、２３…グリップ、２４…コイルばね、２５…係合部材、２６…締結リング、２７…操作ハンドル、３１…モータ、３４…出力軸、４１…打撃伝達機構、４２…クランク軸、４３…ピニオンギヤ、４４…偏心部材、５１…回転伝達機構、５２…回転伝達軸、５５…従動ギヤ、５６…ベベルギヤ、５７…クラッチスリーブ、５８…噛み合い部、５９…圧縮コイルばね、６０…回転係止部、６１…モード選択ダイヤル、６２…台板、６３…操作ノブ、６４…カバー、６５…カムピン、６６…カム部材、６７…連動部材、７１ａ…ハンマドリルモード表示部、７１ｂ…ハンマモード表示部、７１ｃ…調節モード表示部、７１ｄ…ニュートラルモード表示部、７２…磁性体、７３…モード検出センサ、７５…トリガー、７５ａ…メインスイッチ、７６…操作パネル、７７…速度設定ボタン、８７…コントローラ。

Claims

ハウジング内に収容されるモータと、前記モータの回転力を先端工具へ伝達する回転伝達機構と、前記モータの回転力を打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃伝達機構と、前記回転伝達機構を回転伝達状態と伝達停止状態とに切り換えるモード選択機構と、前記モータの駆動を制御する制御部と、を有する打撃工具であって、前記モード選択機構は、前記先端工具の回転方向の向きを調節する調節モードを備え、前記制御部は、前記調節モードが選択されたときに、前記モータの回転速度を通常作業モードよりも低い調節モード回転速度で駆動する、打撃工具。
前記モード選択機構は、前記モータの回転力が前記先端工具に伝達されるのを遮断するニュートラルモードを有する請求項１記載の打撃工具。
前記モード選択機構は、前記先端工具に回転力と打撃力とを伝達するハンマドリルモードと、前記先端工具に打撃力のみを伝達するハンマモードとを、前記通常作業モードとして有する請求項１または２記載の打撃工具。
前記制御部は、前記モード選択機構により選択されたモードを検出するモード検出手段を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の打撃工具。
前記モード選択機構は、磁性体を備え前記ハウジングに移動自在に設けられる操作部を有し、前記モード検出手段は前記磁性体の磁気に感応する磁気センサであり、前記制御部は前記磁気センサの検出信号に基づいて前記モータの回転速度を制御する、請求項４記載の打撃工具。
前記モータをオンオフするモータ起動スイッチを有し、前記調節モードが選択されたときには、前記モータ起動スイッチがオフされるまで、前記モータを前記調節モード回転速度で駆動する、請求項１～５のいずれか１項に記載の打撃工具。
前記モータをオンオフするモータ起動スイッチを有し、前記調節モードが選択されたときには、前記モータ起動スイッチをオンすると一定の角度だけ前記先端工具を回転する、請求項１～５のいずれか１項に記載の打撃工具。
前記モータをオンオフするモータ起動スイッチを有し、前記調節モードが選択されたときには、前記モータ起動スイッチの操作回数に応じた角度だけ前記先端工具を回転する、請求項１～５のいずれか１項に記載の打撃工具。