WO2018003370A1 - 打込機 - Google Patents

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WO2018003370A1
WO2018003370A1 PCT/JP2017/019712 JP2017019712W WO2018003370A1 WO 2018003370 A1 WO2018003370 A1 WO 2018003370A1 JP 2017019712 W JP2017019712 W JP 2017019712W WO 2018003370 A1 WO2018003370 A1 WO 2018003370A1
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WO
WIPO (PCT)
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electric motor
piston
dead center
center side
stop
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/019712
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕太 野口
弘識 益子
貴士 上田
Original Assignee
日立工機株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to US16/314,320 priority patent/US10786891B2/en
Priority to EP17819737.2A priority patent/EP3479964B1/en
Priority to JP2018524966A priority patent/JP6690710B2/ja
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    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/04Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B25C1/047Mechanical details
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/04Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
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    • B25C1/04Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B25C1/041Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure with fixed main cylinder
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    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/06Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by electric power

Definitions

  • the present invention relates to a driving machine for driving a stopper such as a nail or a pin into a material to be driven such as wood or gypsum board.
  • the driving machine includes a piston accommodated in a cylinder so as to be reciprocable, and a driver blade integrated with the piston.
  • the piston reciprocates between the top dead center and the bottom dead center in the cylinder, and the driver blade reciprocates as the piston reciprocates.
  • the driving machine further includes a supply mechanism that supplies a stopper to the moving path (injection path) of the driver blade.
  • the supply mechanism supplies a stopper to the injection passage when the driver blade rises to a predetermined position as the piston moves from the bottom dead center side to the top dead center side. Thereafter, when the driver blade descends as the piston moves from the top dead center side to the bottom dead center side, the stopper waiting in the injection passage is hit by the driver blade.
  • the hit stopper is driven out from an injection port which is an outlet of the injection passage, and is driven into a wood or a gypsum board.
  • the piston in this type of driving machine is driven by an electric motor and moves from the bottom dead center side to the top dead center side, while it moves from the top dead center side to the bottom dead center side by air pressure.
  • a plurality of racks are provided on the side surface of the driver blade along the axial direction thereof.
  • a wheel that is driven to rotate by an electric motor is provided in the vicinity of the driver blade, and a plurality of pins are provided along the circumferential direction of the wheel. When the wheel rotates, each pin provided on the wheel sequentially engages with each rack provided on the driver blade.
  • the wheel includes a first pin, a second pin farthest from the first pin in the rotation direction of the wheel, and a plurality of third pins arranged between the first pin and the second pin. Is provided.
  • the first pin first engages the rack of driver blades.
  • the third pin adjacent to the first pin is engaged with the next rack, and another third pin adjacent to the third pin is further engaged with the next rack.
  • each third pin sequentially engages with each rack, and pushes up the driver blade.
  • the piston integral with the driver blade moves (ascends) from the bottom dead center side to the top dead center side in the cylinder.
  • the second pin is a pin that is finally engaged with the rack in one cycle, and may be referred to as a “final pin” in the following description.
  • a rack that engages with the second pin may be referred to as a “final rack”.
  • the moving speed and stop position of the piston in the cylinder vary depending on the situation.
  • the power source of the electric motor is a battery
  • the moving speed from the bottom dead center side to the top dead center side changes according to the remaining amount of the battery.
  • the remaining amount of the battery decreases
  • the driving force of the electric motor decreases
  • the moving speed from the bottom dead center side to the top dead center side of the piston becomes slow.
  • the moving speed from the bottom dead center side to the top dead center side of the piston also increases or decreases depending on the pressure change in the cylinder. Specifically, when the pressure in the cylinder is high, the load on the electric motor increases and the moving speed of the piston decreases.
  • the load on the electric motor decreases and the moving speed of the piston increases. Become.
  • the pressure change in the cylinder occurs, for example, with a change in the temperature of air in the cylinder due to a change in the ambient temperature or a decrease in air pressure in the cylinder.
  • the stop position of the electric motor also changes due to such a change in the moving speed. Therefore, in such a driving machine, it is required to appropriately monitor the moving speed of the piston and the operation of the electric motor and control the operation so as to achieve a desired operation.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is a driving method in which an electric motor is controlled in accordance with a change in a situation that affects a moving speed from a bottom dead center side to a top dead center side or a stop position of a piston. Is to realize the machine. It is another object of the present invention to detect changes in these situations indirectly using a rotation angle detection means of an electric motor and utilize it for improving control and operability.
  • the driving machine of the present invention includes a wheel that is rotationally driven by an electric motor, a plurality of pins that are provided on the wheel along a circumferential direction of the wheel, and a piston that is reciprocally accommodated in a cylinder, A driver blade that reciprocates integrally with the piston, a plurality of racks provided in the driver blade along an axial direction of the driver blade, and a control unit that controls driving of the electric motor,
  • the pin and the rack are sequentially engaged to push up the driver blade, the piston moves from the bottom dead center side to the top dead center side in the cylinder, the pin and the
  • the engagement with the rack is released, the piston moves from the top dead center side to the bottom dead center side in the cylinder, and the driver blade is lowered.
  • the control unit is provided on the power supply line of the electric motor according to a change in the situation that affects the moving speed from the bottom dead center side to the top dead center side of the piston. Controls the output of the electric motor drive element.
  • a driving machine is realized in which the electric motor is controlled in accordance with a change in the situation that affects the moving speed from the bottom dead center side to the top dead center side of the piston.
  • the driving machine 1 shown in FIG. 1 has a housing 2.
  • the housing 2 includes a cylinder case 3, a motor case 4, and a handle 5.
  • the cylinder case 3 contains a cylinder 10, and the motor case 4 contains an electric motor 20.
  • the motor case 4 and the handle 5 extend substantially parallel to each other from the cylinder case 3, and the end of the motor case 4 and the end of the handle 5 are connected to each other by a connecting portion 6.
  • the housing 2 has two housing halves formed of a synthetic resin such as nylon or polycarbonate, and the housing 2 is assembled by abutting the two housing halves.
  • a piston 11 is accommodated in the cylinder 10 so as to be able to reciprocate.
  • the piston 11 reciprocates between the top dead center and the bottom dead center along the axial direction of the cylinder 10 inside the cylinder 10.
  • the piston 11 moves from the top dead center side to the bottom dead center side in the cylinder 10 and also moves from the bottom dead center side to the top dead center side.
  • a piston chamber 12 whose volume increases or decreases as the piston 11 reciprocates is defined by the inner peripheral surface of the cylinder 10 and the upper surface of the piston 11.
  • a driver blade 30 is connected to the lower surface of the piston 11.
  • the driver blade 30 is integral with the piston 11 and reciprocates together with the piston 11.
  • a nose portion 7 is provided at the tip of the cylinder case 3, and an injection passage 7 a (FIG. 2) is provided inside the nose portion 7.
  • the driver blade 30 reciprocates in the injection passage 7a as the piston 11 reciprocates.
  • the reciprocating direction of the piston 11 and the driver blade 30 in FIG. That is, the vertical direction in FIG. 1 is defined as the vertical direction.
  • a magazine 8 that accommodates a large number of fasteners 9 is attached to the housing 2.
  • the stoppers 9 accommodated in the magazine 8 are supplied to the injection passage 7a one by one by a supply mechanism provided in the magazine 8.
  • the driver blade 30 strikes the head of the stopper 9 that is sequentially supplied to the injection passage 7a.
  • the stopper 9 whose head is struck passes through the injection passage 7a, is driven out from an injection port that is an outlet of the injection passage 7a, and is driven into a material to be driven such as wood or gypsum board.
  • the piston 11 shown in FIGS. 1 and 2 is located at the top dead center, and the tip 30a of the driver blade 30 is at the upper limit position.
  • the upper limit position is the position of the tip 30a of the driver blade 30 when the piston 11 is at the top dead center.
  • the driver blade 30 also descends accordingly, and the tip 30a of the driver blade 30 moves to the lower limit position.
  • the lower limit position is the position of the tip 30a of the driver blade 30 when the piston 11 is at the bottom dead center.
  • the tip 30a of the driver blade 30 may be referred to as “blade tip 30a”.
  • the position of the blade tip 30a may be referred to as “blade tip position”.
  • a rubber or urethane damper 15 is provided at the bottom of the cylinder 10.
  • the damper 15 receives the piston 11 that has reached the bottom dead center, and avoids a collision between the piston 11 and the cylinder 10.
  • the driver blade 30 extending downward from the piston 11 passes through the damper 15 and protrudes from the cylinder 10 through a through hole provided in the bottom of the cylinder 10.
  • a wheel 50 is provided in the vicinity of the driver blade 30.
  • the wheel 50 is fixed to a drive shaft 51 that is rotatably supported, and a plurality of pins 52 are attached to the wheel 50 at intervals along the circumferential direction.
  • the driver blade 30 is provided with a plurality of racks 32 along the axial direction thereof.
  • the motor case 4 houses an electric motor 20 that is a drive source of the wheel 50, and an output shaft 21 of the electric motor 20 is connected to a drive shaft 51 of the wheel 50 via a planetary gear type reduction mechanism.
  • the electric motor 20 is operated by electric power supplied from the battery 60 mounted on the connecting portion 6 of the housing 2. That is, the battery 60 is a power source for the electric motor 20.
  • the battery 60 in the present embodiment is a secondary battery that includes a plurality of battery cells (lithium ion batteries). However, the battery cell can be replaced with a nickel metal hydride battery, a lithium ion polymer battery, a nickel cadmium battery, or the like.
  • a control board 100 is accommodated inside the connecting portion 6.
  • a controller 70 as a control unit is mounted on the control board 100.
  • the controller 70 is a microcomputer constituted by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the electric motor 20 by PWM (Pulse Width Modulation).
  • the electric motor 20 is a brushless motor, and the controller 70 sets the ON time of switching elements Q1 to Q6 provided as electric motor driving elements for driving the electric motor on the power supply line of the electric motor 20.
  • the ratio of OFF time, that is, the duty ratio is adjusted.
  • the control of the electric motor 20 will be described in detail later.
  • As the electric motor driving element a switching element such as an FET or IGBT that performs switching control is preferably used.
  • a pressure accumulating container (chamber) 14 that forms a pressure accumulating chamber 13 is provided above the cylinder 10, and the pressure accumulating chamber 13 communicates with the piston chamber 12.
  • the piston chamber 12 and the pressure accumulation chamber 13 are preliminarily filled with a compressible fluid (compressed air in the present embodiment).
  • the pin 52a and the rack 32a are engaged. Thereafter, with the rotation of the wheel 50, a plurality of pins 52 on the downstream side in the rotation direction of the wheel 50 with respect to the pins 52a and a plurality of racks 32 on the lower side in the movement direction of the driver blade 30 with respect to the rack 32a.
  • the driver blades 30 are gradually pushed up, and the piston 11 moves from the bottom dead center side toward the top dead center side. That is, the driver blade 30 and the piston 11 are raised.
  • the air in the piston chamber 12 is sent into the pressure accumulating chamber 13 and compressed. Thereafter, when the engagement between the pin 52b and the rack 32b is released, the piston 11 moves from the top dead center side to the bottom dead center side by the pressure (air pressure) of the compressed air in the piston chamber 12 and the pressure accumulating chamber 13, The driver blade 30 is lowered.
  • the pin 52a and the rack 32a are the pin 52 and the rack 32 that are initially engaged when the piston 11 at the bottom dead center is moved to the top dead center side.
  • the pin 52b and the rack 32b are the pin 52 and the rack 32 that are finally engaged when the piston 11 at the bottom dead center is moved to the top dead center side. Therefore, in the following description, the pin 52b may be referred to as “final pin 52b” and the rack 32b may be referred to as “final rack 32b”.
  • the final pin 52b is slightly thicker than the other pins 52 including the pin 52a.
  • the interval (separation angle) between the pin 52a and the final pin 52b along the rotation direction of the wheel 50 is 60 degrees
  • the interval (separation angle) between the other pins 52 is 30 degrees.
  • the nose portion 7 is provided with a push switch 80.
  • the push switch 80 is held so as to be movable in the vertical direction, and is always urged downward by a coil spring.
  • a signal push switch signal
  • the handle 5 has a built-in trigger switch 81.
  • the trigger switch 81 is operated.
  • a signal (trigger switch signal) is output from the trigger switch detection circuit 81a (FIG. 3).
  • the push switch detection circuit 80a and the trigger switch detection circuit 81a are mounted on the control board 100 on which the controller 70 is mounted, and the push switch signal output from the push switch detection circuit 80a and The trigger switch signal output from the trigger switch detection circuit 81 a is input to the controller 70.
  • the controller 70 turns on / off the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 83 via the control signal output circuit 82 and supplies the motor current to the electric motor 20.
  • the wheel 50 shown in FIG. 2 is rotationally driven, the driver blade 30 is pushed up, and the piston 11 moves from the bottom dead center side to the top dead center side.
  • the inverter circuit 83 shown in FIG. 3 is a three-phase full-bridge inverter circuit, in which the switching elements Q1 to Q3 are high-side switching elements, and the switching elements Q4 to Q6 are low-side switching elements.
  • the control board 100 includes a rotor position detection circuit 85 that detects the position of the rotor (rotor) of the electric motor 20 based on a signal output from the hall element 84 that is a magnetic sensor.
  • a motor rotation speed detection circuit 86 that detects the rotation speed of the rotor (rotor) of the electric motor 20 based on the detection result of the rotor position detection circuit 85 is mounted.
  • the control board 100 has a circuit voltage supply circuit 87 for supplying necessary power to the controller 70, and the remaining amount of the battery 60 based on the power (voltage) supplied to the controller 70 via the circuit voltage supply circuit 87.
  • a battery remaining amount detection circuit 88 to be detected is mounted.
  • control board 100 includes a motor current detection circuit 89 that detects a motor current supplied from the battery 60 to the electric motor 20 and a stop switch that outputs a signal (motor stop signal) when the motor stop switch 90 is operated.
  • a detection circuit 90a is mounted.
  • the motor current detection circuit 89 is connected to both ends of a current detection resistor and detects the value of the current supplied to the electric motor 20.
  • the motor stop switch 90 is operated when the rotation angle of the wheel 50 (FIG. 2) reaches a predetermined angle.
  • the stop switch signal output from the stop switch detection circuit 90a is input to the controller 70 in the same manner as signals output from other detection circuits.
  • the controller 70 controls the inverter circuit 83 based on the signals output from the detection circuits.
  • the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 83 are turned on / off, or the ratio (duty ratio) between the ON time and the OFF time of the switching elements Q1 to Q6 is adjusted. That is, the electric motor 20 is PWM-controlled.
  • the switching elements Q1 to Q6 may be collectively referred to as “switching elements”.
  • duty ratio means the ratio of the ON time to the OFF time of the switching elements Q1 to Q6.
  • the controller 70 executes a predetermined stop control in either case of single shot or continuous shot. Specifically, the controller 70 continues to operate the electric motor 20 until the blade tip 30a (FIG. 2) moves to the standby position, and then stops the electric motor 20.
  • the controller 70 continues to operate the electric motor 20 until the blade tip 30a moves (rises) to the standby position set between the lower limit position and the upper limit position, and then the electric motor 20 is stopped. As a result, the piston 11 moves (rises) to an intermediate position between the bottom dead center and the top dead center. In other words, the intermediate position of the piston 11 is the position of the piston 11 when the blade tip 30a is in the standby position.
  • the standby position is set between the lower limit position and the head of the stopper 9 supplied to the injection passage 7a in the next driving operation. That is, the standby position is a position that is higher than the lower limit position and lower than the head of the stopper 9 supplied to the injection passage 7a in the next driving operation. In other words, the standby position is a position that is higher than the lower limit position and lower than the head of the stop 9 located at the head among the plurality of stops 9 held by the magazine 8. .
  • the stop control has the following significance, for example. That is, when performing the driving operation next time, it is sufficient to move the blade tip 30a from the standby position to the upper limit position. On the other hand, if the blade tip 30a is in the lower limit position, the blade tip 30a must be moved from the lower limit position to the upper limit position when the next driving operation is performed. In other words, if the blade tip 30a is moved to the standby position in advance by executing stop control, the moving distance (stroke) of the driver blade 30 necessary for executing the next driving operation is shortened, and the responsiveness is improved. To do. Furthermore, in this embodiment, the standby position is set to a position lower than the head of the leading stopper 9. For this reason, the supply of the stopper 9 to the injection passage 7 a is restricted by the driver blade 30.
  • the above is the basic operation of the driving machine 1 according to the present embodiment. That is, when the predetermined condition is satisfied, the electric motor 20 operates and the wheel 50 rotates under the control of the controller 70. Then, the plurality of pins 52 provided on the wheel 50 and the plurality of racks 32 provided on the driver blade 30 are sequentially engaged, and the driver blade 30 is pushed up. At the same time, the piston 11 moves from the bottom dead center side toward the top dead center side in the cylinder 10. Thereafter, when the piston 11 reaches the top dead center and the engagement between the final pin 52b and the final rack 32b is released, the piston 11 is moved from the top dead center side to the bottom dead center side by the air pressure (gas spring). The driver blade 30 moves down and the stopper 9 is driven out. Thereafter, the above operation is repeated as long as the predetermined condition is satisfied, while the operation is stopped when the predetermined condition is not satisfied. When the driving operation is finished, the blade tip 30a is moved to the standby position to prepare for the next driving operation.
  • the controller 70 shown in FIG. 3 has at least a first start mode and a second start mode as control modes of the electric motor 20.
  • the first start mode and the second start mode are control modes related to the start control of the electric motor 20.
  • the controller 70 sets the duty ratio of the switching elements Q1 to Q6 at the start of the electric motor 20 to the first value.
  • the controller 70 sets the duty ratio of the switching elements Q1 to Q6 at the start of the electric motor 20 to a second value higher than the first value.
  • the controller 70 selectively switches between the first start mode and the second start mode in accordance with a change in the situation that affects the moving speed of the piston 11 toward the top dead center.
  • the situation that affects the moving speed of the piston 11 toward the top dead center includes, for example, the remaining amount of the battery 60, the pressure change in the piston chamber 12 and the pressure accumulating chamber 13, and the ambient temperature change.
  • either the first start mode or the second start mode is selected according to the remaining amount of the battery 60, and the electric motor 20 is started according to the selected start mode. More specifically, when the remaining battery level is 40%, the first starting mode is selected when the remaining battery level is higher than 40%, and the second starting mode is selected when the remaining battery level is lower than 40%. Is done.
  • FIG. 4 shows the relationship among the motor rotation speed, the blade tip position, and the duty ratio when the remaining battery level at the start of the electric motor 20 is 100%.
  • the predetermined reference value 40%
  • the controller 70 starts the electric motor 20 in the first start mode. Specifically, the controller 70 sets the duty ratio to 20% that is the first value. In other words, the controller 70 starts the electric motor 20 with a duty ratio of 20% (t2). Thereafter, the controller 70 gradually increases the duty ratio to 100%. The motor speed gradually increases as the duty ratio increases (t2 to t3).
  • the piston 11 reaches top dead center, and the blade tip 30a reaches the upper limit position (t3). Thereafter, when the engagement between the final pin 52b and the final rack 32b is released, the piston 11 moves from the top dead center toward the bottom dead center, and the driver blade 30 is lowered. When the engagement between the final pin 52b and the final rack 32b is released, the load on the electric motor 20 is reduced, and the motor rotation speed increases (t3 to t4).
  • the controller 70 executes the stop control. Specifically, the controller 70 continues operating the electric motor 20 even after the engagement between the final pin 52b and the final rack 32b is released. Therefore, the wheel 50 continues to rotate (t4 to t5), and the pin 52a and the rack 32a are engaged again (t5). The electric motor 20 is driven with substantially no load until the pin 52a and the rack 32a are reengaged (t3 to t5) after the engagement between the final pin 52b and the final rack 32b is released. 50 idles.
  • the motor stop switch 90 is operated, and a stop switch signal is output from the stop switch detection circuit 90a (t6).
  • the controller 70 to which the stop switch signal is input stops the electric motor 20.
  • the controller 70 does not stop the supply of the motor current to the electric motor 20, but actively stops the electric motor 20 by applying an electric brake to the electric motor 20.
  • the controller 70 outputs a brake signal to the control signal output circuit 82.
  • the control signal output circuit 82 to which the brake signal is input turns on the low-side switching elements Q4 to Q6 of the inverter circuit 83.
  • the predetermined position is set in advance in consideration of the time required to stop the electric motor 20 after the stop switch signal is output.
  • FIG. 5 shows the relationship among the motor rotation speed, the blade tip position, and the duty ratio when the battery remaining amount at the start of the electric motor 20 is less than 40%.
  • the battery remaining amount when the trigger switch signal and the push switch signal are input to the controller 70 shown in FIG. 3 is less than the predetermined reference value (40%), the motor rotation speed and the blade tip position
  • the predetermined reference value 40%
  • the controller 70 starts the electric motor 20 in the second start mode. Specifically, the controller 70 sets the duty ratio to 80%, which is the second value. In other words, the controller 70 starts the electric motor 20 with a duty ratio of 80% (t2). Subsequent changes in the motor speed and blade tip position and control over the electric motor 20 are substantially the same as those when the first start mode is selected.
  • the electric motor 20 is started with a higher duty ratio than when the battery remaining amount is higher than the reference value.
  • a decrease in the moving speed (rising speed) of the piston 11 due to a decrease in the remaining battery capacity is suppressed. That is, the time required from the start of the electric motor 20 until the piston 11 reaches the top dead center is kept constant or substantially constant regardless of the remaining amount of the battery. In other words, regardless of the remaining amount of the battery, the time required for the blade tip 30a to reach the standby position or the upper limit position after the electric motor 20 is started is kept constant or substantially constant. Therefore, it is possible to prevent an increase in driving time and a decrease in continuous shooting performance due to a decrease in the remaining battery capacity.
  • the duty ratio at the start of the electric motor 20 is less than 100% both when the first start mode is selected and when the second start mode is selected. That is, in any start mode, so-called “soft start” is performed to prevent an excessive motor current from being supplied to the electric motor 20.
  • the duty ratios in the first start mode and the second start mode can be set to values different from the above values. Further, the remaining battery level serving as a reference for control mode switching is not limited to 40%.
  • the controller 70 in the present embodiment includes at least a first stop mode and a second stop mode as control modes of the electric motor 20.
  • the first stop mode and the second stop mode are control modes related to stop control of the electric motor 20.
  • the controller 70 causes the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side to pass a predetermined position set between the bottom dead center and the intermediate position. After the first time (T1) has elapsed, the electric motor 20 is stopped. On the other hand, when the second stop mode is selected, the controller 70 detects that the piston 11 that moves from the bottom dead center side to the top dead center side passes the predetermined position and is longer than the first time (T1). After two hours (T2) have elapsed, the electric motor 20 is stopped.
  • the controller 70 selectively switches between the first stop mode and the second stop mode in accordance with a change in the situation that affects the moving speed toward the top dead center side of the piston 11.
  • one of the first stop mode and the second stop mode is selected according to the change in the remaining amount of the battery 60. More specifically, when the remaining battery level is 40%, the first stop mode is selected when the remaining battery level is higher than 40%, and the second stopped mode is selected when the remaining battery level is lower than 40%. Selected.
  • FIG. 6 shows the relationship among the stop switch signal, the brake signal, the motor rotation speed, and the blade tip position when the remaining battery level is 100% when the stop control is executed. That is, the relationship between the stop switch signal, the brake signal, the motor rotation speed, and the blade tip position when the first stop mode is selected is shown.
  • the motor stop switch 90 is operated and a stop switch signal is output (t1).
  • the controller 70 to which the stop switch signal is input immediately outputs a brake signal to the control signal output circuit 82 and applies an electric brake to the electric motor 20 (t1).
  • the piston 11 moves integrally with the driver blade 30. Therefore, when the blade tip 30a moving from the lower limit position side to the upper limit position side passes through a predetermined position, the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side also passes through the predetermined position in the cylinder 10. Therefore, the controller 70 can recognize that the piston 11 has passed the predetermined position by the input of the stop switch signal.
  • the electric motor 20 is stopped after the first time (T1) has elapsed since the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side passes through the predetermined position.
  • the first time (T1) in the present embodiment is substantially 0 seconds.
  • FIG. 7 shows the relationship among the stop switch signal, the brake signal, the motor rotation speed, and the blade tip position when the remaining battery level is 40% when the stop control is executed. That is, the relationship between the stop switch signal, the brake signal, the motor rotation speed, and the blade tip position when the second stop mode is selected is shown.
  • the motor stop switch 90 is operated and a stop switch signal is output (t2).
  • the controller 70 to which the stop switch signal is input outputs a brake signal to the control signal output circuit 82 after the second time (T2) has elapsed since the stop switch signal is input, and is electrically connected to the electric motor 20.
  • the brake is applied (t3). That is, in the second stop mode, the electric motor 20 is stopped after the second time (T2) has elapsed since the blade tip 30a moving from the lower limit position side to the upper limit position side passes the predetermined position.
  • the electric motor 20 is stopped after the second time (T2) has elapsed since the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side passes through the predetermined position.
  • the 2nd time (T2) in this embodiment is longer than the 1st time (T1).
  • the first time (T1) is the time required for the blade tip 30a to reach the standby position after passing through a predetermined position when the remaining battery level is 100%.
  • the second time (T2) is the time required for the blade tip 30a to reach the standby position after passing through the predetermined position when the remaining battery level is 40%.
  • the electric motor 20 is stopped after a second time (T2) longer than the first time (T1) has elapsed after the blade tip 30a has passed the predetermined position.
  • T2 a second time
  • T1 the first time
  • the blade tip 30a can always be moved to the same stop position (in the present embodiment, the standby position) and stopped regardless of the amount of remaining battery.
  • the piston 11 can always be moved to the same stop position (intermediate position in the present embodiment) and stopped regardless of the remaining amount of the battery.
  • the stop position of the blade tip 30a (stop position of the piston 11) in the second stop mode is changed from the stop position of the blade tip 30a (stop position of the piston 11 in the first stop mode). It can also be on the upper limit position side (top dead center side) than the stop position.
  • the standby position can be made different when the first stop mode is selected and when the second stop mode is selected. In other words, when the remaining battery level is low, the standby position can be shifted to the top dead center side. As a result, variations in time from the restart of the electric motor 20 to the start of driving are suppressed.
  • the controller 70 in the present embodiment includes at least a first stop mode and a second stop mode as control modes of the electric motor 20.
  • the first stop mode and the second stop mode are control modes related to stop control of the electric motor 20.
  • the controller 70 causes the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side to pass a predetermined position set between the bottom dead center and the intermediate position.
  • the electric motor 20 is stopped after the electric motor 20 is rotated by the first rotation amount.
  • the controller 70 determines that the electric motor 20 is larger than the first rotation amount after the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side passes through a predetermined position. After rotating the second rotation amount, the electric motor 20 is stopped.
  • the controller 70 switches between the first stop mode and the second stop mode according to a change in the situation that affects the moving speed of the piston 11 toward the top dead center.
  • one of the first stop mode and the second stop mode is selected according to the change in the remaining amount of the battery 60. More specifically, when the remaining battery level is 40%, the first stop mode is selected when the remaining battery level is higher than 40%, and the second stopped mode is selected when the remaining battery level is lower than 40%. Selected.
  • a motor rotation amount detection circuit that outputs a counter signal based on the detection result of the rotor position detection circuit 85 includes a control board 100. It is mounted on.
  • the controller 70 recognizes the rotation amount of the electric motor 20 by counting the counter signal output from the motor rotation amount detection circuit.
  • the Hall element 84 in the present embodiment outputs a signal every time the electric motor 20 rotates 30 °.
  • the rotor position detection circuit 85 outputs a signal every time the signal output from the Hall element 84 is input. Further, the motor rotation amount detection circuit outputs a counter signal every time the signal output from the rotor position detection circuit 85 is input.
  • a counter signal is input to the controller 70 every time the electric motor 20 rotates 30 °.
  • the counter signal is integrated in the controller 70.
  • the controller 70 recognizes the rotation amount of the electric motor 20 based on the integrated number of counter signals.
  • the controller 70 moves after the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side passes through a predetermined position set between the bottom dead center and the intermediate position.
  • the accumulated number of counter signals reaches a predetermined number (first count number (N1))
  • the electric motor 20 is stopped.
  • the controller 70 determines that the accumulated number of counter signals after the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side passes the predetermined position is the first count number.
  • the predetermined number (second count number (N2)) larger than (N1) is reached, the electric motor 20 is stopped.
  • the same operation and effect as in the second embodiment can be obtained. That is, regardless of the remaining amount of the battery, the blade tip 30a can always be moved to the same stop position and stopped. However, by setting the second count number (N2) to a larger number, the stop position of the blade tip 30a in the second stop mode is set to the upper limit position side (above the stop position of the blade tip 30a in the first stop mode). It can also be on the dead center side).
  • the controller 70 in this embodiment includes at least a first stop detection mode and a second stop detection mode as control modes of the electric motor 20.
  • the first stop detection mode and the second stop detection mode are control modes that can detect the rotation state until the electric motor 20 stops.
  • a piston 11 is accommodated in the cylinder 10 so as to be able to reciprocate, and a piston chamber 12, which is a sealed space whose volume increases and decreases as the piston 11 reciprocates, is defined.
  • the piston chamber 12 is filled with compressed gas, preferably compressed air, inert gas, rare gas, dry air, or the like so that the piston 11 is at atmospheric pressure or more at the bottom dead center.
  • the controller 70 controls the electric motor 20 when the piston 11 moving from the bottom dead center side to the top dead center side passes a predetermined reference position arbitrarily set between the bottom dead center and the top dead center.
  • the electric power supply is stopped, and after the electric power supply is stopped, the electric motor 20 is stopped after being rotated by a predetermined rotation amount by the inertial force.
  • the amount of rotation due to the inertial force after the supply of power is stopped depends on the magnitude of the pressure that the piston 11 receives in the direction of the bottom dead center due to the compressed gas in the piston chamber 12.
  • the pressure in the piston chamber 12 can be estimated by detecting the amount of rotation due to the inertial force of the electric motor 20.
  • FIG. 8 shows the relationship between the pressure in the piston chamber 12 and the rotation angle.
  • FIG. 8 shows a preferred embodiment of the present embodiment, and specific numerical values include the volume and pressure of the piston chamber 12, the area and pressure of the piston 11, the electric motor 20 and the gear rotating with the electric motor 20, and the like. It depends on the magnitude of the moment of inertia of the rotating body. As shown in FIG. 8, as the tank pressure (piston chamber 12) increases, the rotation angle (rotation amount due to inertial force) attenuates.
  • the electric motor 20 is rotated by determining whether or not the motor rotation speed exceeds a predetermined rotation speed, for example, the rotation speed exceeds 50 (104).
  • the magnitude of the pressure in the piston chamber 12 that has acted in the resisting direction is estimated, and when the electric motor 20 rotates more than a predetermined number of revolutions, it is determined that the pressure has decreased (105).
  • the rotational speed of the electric motor 20 is less than the predetermined rotational speed, it is determined that the pressure is within a predetermined range (106).
  • the controller 70 determines that the pressure required for driving is insufficient, and a user's driving operation instruction (input of a trigger switch signal and a push switch signal to the controller 70) is issued. Even if it is a case, the electric power supply to the electric motor 20 is not performed.
  • a user notification means such as lighting of an LED lamp or a buzzer may be used to notify the state where the pressure has decreased. It is good also as a structure which alert
  • a user notification means for example, lighting of an LED lamp, a buzzer, or the like may be used to notify the state where the pressure has decreased. It is good also as a structure which alert
  • the pressure decrease is exemplified as an example of estimating the pressure change, but the present invention can be applied even when the pressure increases.
  • the piston chamber 12 may be used under severe usage conditions such as continuous use near the upper limit of the usable temperature range.
  • the pressure increases it can be used for applications such as temporarily suppressing the operation or informing the user to reduce or protect the load on the main body parts.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
  • changes in the situation that affect the moving speed from the bottom dead center side to the top dead center side include changes in the pressure in the piston chamber and accumulator chamber, changes in ambient temperature, etc.
  • the control mode may be selected based on a change in pressure or a change in ambient temperature instead of a change in the remaining battery level or in addition to a change in the remaining battery level.
  • the pressure sensor which detects the pressure change in a piston chamber or a pressure accumulation chamber may be used together. .
  • a temperature sensor that detects the change in the ambient temperature is provided. Furthermore, in order to control and detect a plurality of changes such as a battery remaining amount and a pressure change, the embodiments described above may be combined.
  • control method of the electric motor has been described by exemplifying PWM control.
  • the control method is not limited to PWM control, and various methods can be used as long as the effective voltage and effective current applied to the electric motor can be controlled. It can be changed.
  • the actual voltage value or current value applied to the motor may be controlled by a variable resistance circuit or the like controlled by a controller.
  • trigger switch detection Circuit 82: Control signal output circuit, 83: Inverter circuit, 84: Hall element, 85: Rotor position detection circuit, 86: Motor rotation number detection circuit, 87: Circuit voltage supply circuit, 88: Battery remaining amount detection circuit, 89 ... Motor current detection circuit, 90 ... Motor stop switch, 90a ... Stop switch detection circuit, 100 ... Control base , Q1 ⁇ Q6 ... switching element

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Abstract

ピストンの下死点側から上死点側への移動速度や停止位置に影響を与える状況の変化に応じて電動モータが制御される打込機を実現する。打込機1は、電動モータによって回転駆動されるホイール50と、ホイール50に、該ホイール50の周方向に沿って設けられた複数のピン52と、シリンダ10内に往復動可能に収容されたピストン11と、ピストン11と一体に往復動するドライバブレード30と、ドライバブレード30に、該ドライバブレード30の軸方向に沿って設けられた複数のラック32と、電動モータをPWM制御するコントローラと、を有する。コントローラは、ピストン11の下死点側から上死点側への移動速度に影響を与える状況の1つであるバッテリの残量の変化に応じて、電動モータの給電線路上に設けられているスイッチング素子のデューティ比を変更する。

Description

打込機
本発明は、釘やピン等の止具を木材や石膏ボード等の被打込材に打ち込む打込機に関する。
打込機は、シリンダ内に往復動可能に収容されたピストンと、ピストンと一体となったドライバブレードと、を有する。ピストンは、シリンダ内において上死点と下死点との間を往復動し、ドライバブレードはピストンの往復動に伴って往復動する。打込機は、ドライバブレードの移動経路上(射出通路)に止具を供給する供給機構をさらに有している。供給機構は、ピストンの下死点側から上死点側への移動に伴ってドライバブレードが所定位置まで上昇すると、射出通路に止具を供給する。その後、ピストンの上死点側から下死点側への移動に伴ってドライバブレードが降下すると、射出通路内で待機している止具がドライバブレードによって打撃される。打撃された止具は、射出通路の出口である射出口から打ち出され、木材や石膏ボード等に打ち込まれる。
ピストンを上記のように往復動させる手段として、空気圧(ガススプリング)を利用する打込機がある。この種の打込機におけるピストンは、電動モータによって駆動されて下死点側から上死点側に移動する一方、空気圧によって上死点側から下死点側に移動する。例えば、ドライバブレードの側面には、その軸方向に沿って複数のラックが設けられる。また、ドライバブレードの近傍には、電動モータによって回転駆動されるホイールが設けられ、ホイールには複数のピンがその周方向に沿って設けられる。ホイールが回転すると、ホイールに設けられているそれぞれのピンが、ドライバブレードに設けられているそれぞれのラックと順次係合する。より具体的には、ホイールには、第1ピンと、ホイールの回転方向において第1ピンから最も離反した第2ピンと、これら第1ピンと第2ピンとの間に配置された複数の第3ピンと、が設けられている。ホイールが回転すると、まず第1ピンがドライバブレードのラックに係合する。その後、第1ピンに隣接する第3ピンが次のラックに係合し、この第3ピンに隣接する別の第3ピンがさらに次のラックに係合する。以後、それぞれの第3ピンがそれぞれのラックに順次係合し、ドライバブレードを押し上げる。この結果、ドライバブレードと一体のピストンは、シリンダ内において下死点側から上死点側に移動する(上昇する)。
その後、ピストンが上死点に到達すると、第2ピンとラックとの係合が解除される。つまり、第2ピンは、1サイクル中にラックと最後に係合するピンであり、以下の説明では“最終ピン”と呼ぶ場合がある。また、第2ピンと係合するラックを“最終ラック”と呼ぶ場合がある。
最終ピンと最終ラックとの係合が解除されると、ピストンの上昇に伴って圧縮されたシリンダ内の空気の圧力によってピストンが上死点側から下死点側に向かって移動する。かかるピストンの移動に伴ってドライバブレードが降下し、ドライバブレードによって止具が打撃される。
特開2014-069289号公報
上記のような打込機においては、シリンダ内におけるピストンの移動速度や停止位置が状況によって変化する。例えば、電動モータの電源がバッテリである場合、つまり打込機がコードレスである場合、バッテリの残量に応じてピストンの下死点側から上死点側への移動速度が変化する。具体的には、バッテリの残量が少なくなると電動モータの駆動力が低下し、ピストンの下死点側から上死点側への移動速度が遅くなる。また、ピストンの下死点側から上死点側への移動速度は、シリンダ内の圧力変化によっても増減する。具体的には、シリンダ内の圧力が高いと電動モータの負荷が大きくなり、ピストンの移動速度が遅くなる一方、シリンダ内の圧力が低いと電動モータの負荷が小さくなり、ピストンの移動速度が速くなる。シリンダ内の圧力変化は、例えば、周囲温度の変化に起因するシリンダ内の空気の温度変化や、シリンダ内の空気圧力圧の低下に伴って発生する。結果として、このような移動速度の変化により、電動モータの停止位置も変化する。したがって、このような打込機においては、ピストンの移動速度や電動モータの動作を適切に監視し所望の動作となるように制御することが求められる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ピストンの下死点側から上死点側への移動速度や停止位置に影響を与える状況の変化に応じて電動モータが制御される打込機を実現することである。また、これらの状況の変化を電動モータの回転角度検出手段を用いて間接的に検出し、制御や操作性の向上に活用することを目的とする。
本発明の打込機は、電動モータによって回転駆動されるホイールと、前記ホイールに、該ホイールの周方向に沿って設けられた複数のピンと、シリンダ内に往復動可能に収容されたピストンと、前記ピストンと一体に往復動するドライバブレードと、前記ドライバブレードに、該ドライバブレードの軸方向に沿って設けられた複数のラックと、前記電動モータの駆動を制御する制御部と、を有し、前記ホイールが回転駆動されると、前記ピンと前記ラックとが順次係合して前記ドライバブレードが押し上げられ、前記ピストンが前記シリンダ内において下死点側から上死点側に移動し、前記ピンと前記ラックとの係合が解除されると、前記ピストンが前記シリンダ内において上死点側から下死点側に移動し、前記ドライバブレードが降下する打込機であって、前記制御部は、前記ピストンの下死点側から上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、前記電動モータの給電線路上に設けられている電動モータ駆動素子の出力を制御する。
本発明によれば、ピストンの下死点側から上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて電動モータが制御される打込機が実現される。
打込機の断面図である。 打込機の他の断面図である。 打込機の制御機構を示すブロック図である。 第1始動モードに関するタイムチャート図である。 第2始動モードに関するタイムチャート図である。 第1停止モードに関するタイムチャート図である。 第2停止モードに関するタイムチャート図である。 ピストン室の圧力と電動モータの回転角度との関係を示す特性線図である。 電動モータが停止するまでの回転状態を検出することで打込機を制御するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
(第1実施形態) 以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明中で参照する各図面において、同一または実質的に同一の構成には同一の符号が付されている。
図1に示される打込機1はハウジング2を有する。ハウジング2は、シリンダケース3,モータケース4およびハンドル5を備えており、シリンダケース3にはシリンダ10が収容され、モータケース4には電動モータ20が収容されている。モータケース4およびハンドル5は、シリンダケース3から互いに略平行に延びており、モータケース4の端部とハンドル5の端部とは、連結部6によって互いに連結されている。ハウジング2は、ナイロンやポリカーボネート等の合成樹脂によって成形された2つのハウジング半体を有し、これら2つのハウジング半体を突き合わせることによってハウジング2が組み立てられている。
シリンダ10内にはピストン11が往復動可能に収容されている。ピストン11は、シリンダ10の内部において、シリンダ10の軸方向に沿って上死点と下死点との間を往復動する。換言すれば、ピストン11は、シリンダ10内において上死点側から下死点側に移動し、また、下死点側から上死点側に移動する。シリンダ10内には、シリンダ10の内周面とピストン11の上面とによって、ピストン11の往復動に伴って容積が増減するピストン室12が区画されている。
一方、ピストン11の下面にはドライバブレード30が連結されている。ドライバブレード30はピストン11と一体であり、ピストン11と共に往復動する。具体的には、シリンダケース3の先にはノーズ部7が設けられており、ノーズ部7の内側には射出通路7a(図2)が設けられている。ドライバブレード30は、ピストン11の往復動に伴って射出通路7a内で往復動する。以下の説明では、図1中におけるピストン11およびドライバブレード30の往復動方向を上下方向と定義する。つまり、図1の紙面上下方向を上下方向と定義する。
ハウジング2には、多数の止具9を収容するマガジン8が取り付けられている。マガジン8に収容されている止具9は、マガジン8が備える供給機構によって、1本ずつ射出通路7aに供給される。ドライバブレード30は、射出通路7aに順次供給される止具9の頭部を打撃する。頭部が打撃された止具9は、射出通路7aを通過し、射出通路7aの出口である射出口から打ち出され、木材や石膏ボード等の被打込材に打ち込まれる。
ここで、図1,図2に示されているピストン11は上死点に位置しており、ドライバブレード30の先端30aは上限位置にある。換言すれば、上限位置とは、ピストン11が上死点にあるときのドライバブレード30の先端30aの位置である。図1,図2に示されているピストン11が下死点まで移動すると、これに伴ってドライバブレード30も降下し、ドライバブレード30の先端30aは下限位置に移動する。換言すれば、下限位置とは、ピストン11が下死点にあるときのドライバブレード30の先端30aの位置である。尚、以下の説明では、ドライバブレード30の先端30aを“ブレード先端30a”と呼ぶ場合がある。また、ブレード先端30aの位置を“ブレード先端位置”と呼ぶ場合がある。
シリンダ10の底部には、ゴム製またはウレタン製のダンパ15が設けられている。ダンパ15は、下死点に到達したピストン11を受け止め、ピストン11とシリンダ10との衝突を回避する。ピストン11から下方に向かって伸びているドライバブレード30は、ダンパ15を貫通し、シリンダ10の底部に設けられている貫通孔を通ってシリンダ10から突出している。
図2に示されるように、ドライバブレード30の近傍にはホイール50が設けられている。ホイール50は、回転自在に支持されている駆動軸51に固定されており、ホイール50には複数のピン52がその周方向に沿って間隔を隔てて取り付けられている。一方、ドライバブレード30には、その軸方向に沿って複数のラック32が設けられている。
再び図1を参照する。モータケース4には、ホイール50の駆動源である電動モータ20が収容されており、電動モータ20の出力軸21は、遊星歯車式の減速機構を介してホイール50の駆動軸51に接続されている。電動モータ20は、ハウジング2の連結部6に装着されたバッテリ60から供給される電力によって作動する。つまり、バッテリ60は電動モータ20の電源である。本実施形態におけるバッテリ60は、複数の電池セル(リチウムイオン電池)を備える二次電池である。もっとも、電池セルは、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマ電池、ニッケルカドミウム電池などに置換することができる。
連結部6の内部には制御基板100が収容されている。図3に示されるように、制御基板100には、制御部としてのコントローラ70が搭載されている。コントローラ70は、CPU,ROM,RAM等によって構成されるマイクロコンピュータであって、電動モータ20をPWM(Pulse Width Modulation)制御する。具体的には、電動モータ20はブラシレスモータであり、コントローラ70は、電動モータ20の給電線路上に、電動モータを駆動する電動モータ駆動素子として設けられているスイッチング素子Q1~Q6のON時間とOFF時間の比率、つまりデューティ比を調節する。電動モータ20の制御に関しては後に詳述する。電動モータ駆動素子としては、好適にはスイッチング制御を行うFET,IGBT等のスイッチング素子が好ましい。
図1に示されるように、シリンダ10の上方には、蓄圧室13を形成する蓄圧容器(チャンバ)14が設けられており、蓄圧室13はピストン室12に連通している。ピストン室12および蓄圧室13には、圧縮性流体(本実施形態では圧縮空気)が予め充填されている。下死点にあるピストン11を上死点に移動させるときには、コントローラ70(図3)の制御に従って電動モータ20が作動し、ホイール50が回転する。ホイール50は、図2中において反時計方向に回転する。
ホイール50が回転すると、ピン52aとラック32aとが係合する。その後、ホイール50の回転に伴って、ピン52aよりもホイール50の回転方向下流側にある複数のピン52と、ラック32aよりもドライバブレード30の移動方向下側にある複数のラック32とが順次係合し、ドライバブレード30が次第に押し上げられ、ピストン11が下死点側から上死点側に向かって移動する。つまり、ドライバブレード30およびピストン11が上昇する。その後、回転方向において最も下流側にあるピン52bと移動方向において最も下側にあるラック32bとが係合するまでホイール50が回転すると、ドライバブレード30が最上位位置まで押し上げられ、ピストン11が上死点に到達する。換言すれば、ホイール50の回転方向においてピン52aから最も離反したピン52bと、ドライバブレード30の移動方向においてラック32aから最も離反したラック32bと、が係合するまでホイール50が回転すると、ドライバブレード30が最上位位置まで押し上げられ、かつ、ピストン11が上死点に到達する。尚、ドライバブレード30が最上位位置まで押し上げられると、ブレード先端30aは上限位置に到達する。
上記のようにピストン11が移動(上昇)する過程で、ピストン室12の空気が蓄圧室13に送り込まれ、圧縮される。その後、ピン52bとラック32bとの係合が解除されると、ピストン室12および蓄圧室13内の圧縮空気の圧力(空気圧)によってピストン11が上死点側から下死点側に移動し、ドライバブレード30が降下する。
このように、ピン52aおよびラック32aは、下死点にあるピストン11を上死点側に移動させる際に最初に係合し合うピン52およびラック32である。一方、ピン52bおよびラック32bは、下死点にあるピストン11を上死点側に移動させる際に最後に係合し合うピン52およびラック32である。そこで、以下の説明では、ピン52bを“最終ピン52b”と呼び、ラック32bを“最終ラック32b”と呼ぶ場合がある。本実施形態では、最終ピン52bは、ピン52aを含む他のピン52よりも若干太い。また、ホイール50の回転方向に沿ったピン52aと最終ピン52bとの間隔(離間角度)は60度であり、その他のピン52同士の間隔(離間角度)は30度である。
再び図1を参照すると、ノーズ部7にはプッシュスイッチ80が設けられている。プッシュスイッチ80は、上下方向に移動可能に保持されている一方、コイルばねによって常に下方に向けて付勢されている。プッシュスイッチ80が被打込部材に押し付けられ、コイルばねの付勢に抗して上方に移動すると、プッシュスイッチ検出回路80a(図3)から信号(プッシュスイッチ信号)が出力される。また、ハンドル5にはトリガスイッチ81が内蔵されている。ハンドル5に設けられているトリガ5aが操作されると、トリガスイッチ81が操作され、トリガスイッチ81が操作されると、トリガスイッチ検出回路81a(図3)から信号(トリガスイッチ信号)が出力される。
図3に示されるように、プッシュスイッチ検出回路80aおよびトリガスイッチ検出回路81aは、コントローラ70が搭載されている制御基板100に搭載されており、プッシュスイッチ検出回路80aから出力されるプッシュスイッチ信号およびトリガスイッチ検出回路81aから出力されるトリガスイッチ信号はコントローラ70に入力される。コントローラ70は、2つの信号が入力されると、制御信号出力回路82を介してインバータ回路83のスイッチング素子Q1~Q6をON/OFFさせて電動モータ20にモータ電流を供給する。これにより、図2に示されるホイール50が回転駆動され、ドライバブレード30が押し上げられ、ピストン11が下死点側から上死点側に移動する。その後、ピストン11が上死点側から下死点側に移動し、ドライバブレード30が降下する。つまり、ピストン11が下死点と上死点との間を一往復し、これに伴ってドライバブレード30によって止具9が打撃される。換言すれば、打込み動作が一回実行される。尚、図3に示されるインバータ回路83は、3相フルブリッジインバータ回路であって、スイッチング素子Q1~Q3がハイサイドのスイッチング素子、スイッチング素子Q4~Q6がローサイドのスイッチング素子である。
図3に示されるように、制御基板100には、磁気センサであるホール素子84から出力される信号に基づいて電動モータ20の回転子(ロータ)の位置を検出する回転子位置検出回路85、回転子位置検出回路85の検出結果に基づいて電動モータ20の回転子(ロータ)の回転数を検出するモータ回転数検出回路86が搭載されている。さらに、制御基板100には、コントローラ70に必要な電力を供給する回路電圧供給回路87、回路電圧供給回路87を介してコントローラ70に供給される電力(電圧)に基づいてバッテリ60の残量を検出するバッテリ残量検出回路88が搭載されている。加えて、制御基板100には、バッテリ60から電動モータ20に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出回路89、モータ停止スイッチ90が操作されると信号(モータ停止信号)を出力する停止スイッチ検出回路90aが搭載されている。モータ電流検出回路89は、電流検出用の抵抗の両端に接続され、電動モータ20に供給される電流の値を検出する。また、モータ停止スイッチ90は、ホイール50(図2)の回転角度が所定角度になると操作される。停止スイッチ検出回路90aから出力される停止スイッチ信号は、他の検出回路から出力される信号と同様に、コントローラ70に入力される。コントローラ70は、上記各検出回路から出力される信号に基づいてインバータ回路83を制御する。具体的には、インバータ回路83の各スイッチング素子Q1~Q6をON/OFFし、または、各スイッチング素子Q1~Q6のON時間とOFF時間の比率(デューティ比)を調節する。つまり、電動モータ20をPWM制御する。尚、以下の説明では、スイッチング素子Q1~Q6を“スイッチング素子”と総称する場合がある。また、以下の説明では、特に断らない限り、“デューティ比”とは、スイッチング素子Q1~Q6のON時間とOFF時間の比率を意味する。
打込み動作が一回実行されると、コントローラ70は、単発打ち、連続打ちのいずれの場合も、所定の停止制御を実行する。具体的には、コントローラ70は、ブレード先端30a(図2)が待機位置に移動するまで電動モータ20を作動させ続け、その後に電動モータ20を停止させる。
打込み動作が終了した際、ピストン11は下死点にあり、よって、ブレード先端30aは下限位置にある。コントローラ70は、打込み動作が実行された後、ブレード先端30aが下限位置と上限位置との間に設定されている待機位置まで移動(上昇)するまで電動モータ20を作動させ続け、その後に電動モータ20を停止させる。この結果、ピストン11は、下死点と上死点との間の中間位置まで移動(上昇)する。換言すれば、ピストン11の中間位置とは、ブレード先端30aが待機位置にあるときのピストン11の位置である。
上記待機位置は、下限位置と次回の打込み動作において射出通路7aに供給される止具9の頭部との間に設定される。つまり、待機位置とは、下限位置よりも高く、かつ、次回の打込み動作において射出通路7aに供給される止具9の頭部よりも低い位置である。換言すれば、待機位置とは、下限位置よりも高く、かつ、マガジン8に保持されている複数の止具9のうち、先頭に位置している止具9の頭部よりも低い位置である。
上記停止制御には、例えば次のような意義がある。つまり、次に打込み動作を実行する際には、ブレード先端30aを待機位置から上限位置まで移動させれば足りる。一方、ブレード先端30aが下限位置にある場合には、次に打込み動作を実行する際に、ブレード先端30aを下限位置から上限位置まで移動させなくてはならない。つまり、停止制御を実行してブレード先端30aを予め待機位置に移動させておけば、次回の打込み動作を実行するために必要なドライバブレード30の移動距離(ストローク)が短縮され、応答性が向上する。さらに、本実施形態では、待機位置が先頭の止具9の頭部よりも低い位置に設定されている。このため、止具9の射出通路7aへの供給がドライバブレード30によって規制される。
以上が本実施形態に係る打込機1の基本的な動作である。つまり、所定条件が満たされると、コントローラ70の制御の下で電動モータ20が作動してホイール50が回転する。すると、ホイール50に設けられている複数のピン52とドライバブレード30に設けられている複数のラック32とが順次係合し、ドライバブレード30が押し上げられる。同時に、シリンダ10内でピストン11が下死点側から上死点側に向かって移動する。その後、ピストン11が上死点に到達し、最終ピン52bと最終ラック32bとの係合が解除されると、空気圧(ガススプリング)によってピストン11が上死点側から下死点側に向かって移動し、ドライバブレード30が降下し、止具9が打ち出される。以後、所定条件が満たされている限り上記動作が繰り返される一方、所定条件が満たされなくなると上記動作が停止される。また、打込み動作を終了する際には、ブレード先端30aを待機位置に移動させて次回の打込み動作に備える。
図3に示されるコントローラ70は、電動モータ20の制御モードとして、少なくとも第1始動モードおよび第2始動モードを備えている。第1始動モードおよび第2始動モードは、電動モータ20の始動制御に関する制御モードである。
第1始動モードが選択されているとき、コントローラ70は、電動モータ20の始動時におけるスイッチング素子Q1~Q6のデューティ比を第1の値に設定する。一方、第2始動モードが選択されているとき、コントローラ70は、電動モータ20の始動時におけるスイッチング素子Q1~Q6のデューティ比を第1の値よりも高い第2の値に設定する。コントローラ70は、ピストン11の上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、第1始動モードと第2始動モードとを選択的に切り替える。
ピストン11の上死点側への移動速度に影響を与える状況としては、例えばバッテリ60の残量、ピストン室12内や蓄圧室13内の圧力変化、周囲温度の変化などがある。本実施形態では、バッテリ60の残量に応じて、第1始動モードと第2始動モードのいずれか一方が選択され、選択された始動モードに従って電動モータ20が始動される。より具体的には、バッテリ残量40%を基準値とし、バッテリ残量が40%よりも多いときには第1始動モードが選択され、バッテリ残量が40%よりも少ないときには第2始動モードが選択される。
図4には、電動モータ20の始動時におけるバッテリ残量が100%であるときの、モータ回転数,ブレード先端位置およびデューティ比の関係が示されている。換言すれば、図3に示されるコントローラ70にトリガスイッチ信号およびプッシュスイッチ信号が入力されたときのバッテリ残量が所定の基準値(40%)よりも多いときの、モータ回転数,ブレード先端位置およびデューティ比の関係が示されている。
図1に示されるトリガスイッチ81が操作され、かつ、プッシュスイッチ80が押し込まれると、打込み動作が開始される。尚、前回の打込み動作終了時に上記停止制御が実行されている。よって、打込み動作開始時には、ピストン11は中間位置にあり、ブレード先端30aは待機位置にある。
図4に示されるように、トリガスイッチ81が操作されるとトリガスイッチ信号が出力される(t1)。次いで、プッシュスイッチ80が押し込まれるとプッシュスイッチ信号が出力される(t2)。このとき、バッテリ残量が基準値を上回っていると、コントローラ70は、第1始動モードで電動モータ20を始動させる。具体的には、コントローラ70は、デューティ比を第1の値である20%に設定する。換言すれば、コントローラ70は、デューティ比20%で電動モータ20を始動させる(t2)。その後、コントローラ70は、デューティ比を次第に100%まで上昇させる。モータ回転数は、デューティ比の上昇に伴って次第に増加する(t2~t3)。
電動モータ20が始動するとホイール50が回転し、ドライバブレード30が押し上げられ、ピストン11が中間位置から上死点に向かって上昇する。すると、ピストン11の上昇に伴ってピストン室12および蓄圧室13の圧力が高まる。同時に、ブレード先端30aは、待機位置から上限位置に向かって上昇する(t2~t3)。
然る後、ピストン11は上死点に到達し、ブレード先端30aは上限位置に到達する(t3)。その後、最終ピン52bと最終ラック32bとの係合が解除されると、ピストン11が上死点から下死点に向かって移動し、ドライバブレード30が降下する。最終ピン52bと最終ラック32bとの係合が解除されると、電動モータ20の負荷が低下するので、モータ回転数は増加する(t3~t4)。
上記のようにしてピストン11が下死点に到達すると、コントローラ70は上記停止制御を実行する。具体的には、コントローラ70は、最終ピン52bと最終ラック32bとの係合が解除された後も電動モータ20を作動させ続ける。よって、ホイール50は回転を続け(t4~t5)、ピン52aとラック32aとが再び係合する(t5)。最終ピン52bと最終ラック32bとの係合が解除されてからピン52aとラック32aとが再係合するまでの間(t3~t5)、電動モータ20は実質的に無負荷で駆動され、ホイール50は空転する。
その後、ピン52aとラック32aとが再係合し、ドライバブレード30の押し上げが開始されると、ピストン11の上昇に伴ってシリンダ10内の圧力が次第に上昇する。これに伴って電動モータ20の負荷も次第に増大するので、モータ回転数は次第に低下する(t5~t6)。
その後、ブレード先端30aが待機位置よりもやや下方に設定されている所定位置まで上昇するとモータ停止スイッチ90が操作され、停止スイッチ検出回路90aから停止スイッチ信号が出力される(t6)。停止スイッチ信号が入力されたコントローラ70は、電動モータ20を停止させる。このとき、コントローラ70は、電動モータ20に対するモータ電流の供給を停止させるのではなく、電動モータ20に電気的なブレーキを掛けて電動モータ20を積極的に停止させる。具体的には、コントローラ70は、制御信号出力回路82にブレーキ信号を出力する。ブレーキ信号が入力された制御信号出力回路82は、インバータ回路83のローサイドのスイッチング素子Q4~Q6をONにする。これにより、モータ回転数が急激に低下し、電動モータ20が短時間で停止する(t7)。尚、上記所定位置は、停止スイッチ信号が出力されてから電動モータ20を停止させるまでに要する時間を考慮して予め設定されている。
図5には、電動モータ20の始動時におけるバッテリ残量が40%よりも少ないときの、モータ回転数,ブレード先端位置およびデューティ比の関係が示されている。換言すれば、図3に示されるコントローラ70にトリガスイッチ信号およびプッシュスイッチ信号が入力されたときのバッテリ残量が所定の基準値(40%)よりも少ないときの、モータ回転数,ブレード先端位置およびデューティ比の関係が示されている。
バッテリ残量が基準値を下回っている状態でトリガスイッチ信号およびプッシュスイッチ信号が入力された場合、コントローラ70は、第2始動モードで電動モータ20を始動させる。具体的には、コントローラ70は、デューティ比を第2の値である80%に設定する。換言すれば、コントローラ70は、デューティ比80%で電動モータ20を始動させる(t2)。その後のモータ回転数やブレード先端位置の変化並びに電動モータ20に対する制御は、第1始動モードが選択されているときのそれらと実質的に同一である。
つまり、バッテリ残量が基準値を下回っている場合には、バッテリ残量が基準値を上回っている場合よりも高いデューティ比で電動モータ20を始動させる。この結果、バッテリ残量の減少に伴うピストン11の移動速度(上昇速度)の低下が抑制される。つまり、バッテリ残量の多少にかかわらず、電動モータ20が始動してからピストン11が上死点に到達するまでに要する時間が一定または略一定に保たれる。換言すれば、バッテリ残量の多少にかかわらず、電動モータ20が始動してからブレード先端30aが待機位置や上限位置に到達するまでに要する時間が一定または略一定に保たれる。よって、バッテリ残量の減少に伴う打込み時間の延長や連射性能の低下が防止される。
尚、第1始動モード選択時も第2始動モード選択時も、電動モータ20の始動時におけるデューティ比は100%未満である。つまり、いずれの始動モードにおいても、電動モータ20に対する過大なモータ電流の供給を防止する所謂「ソフトスタート」が実施される。もっとも、第1始動モードおよび第2始動モードにおけるデューティ比は、それぞれ上記の値とは異なる値に設定することもできる。また、制御モード切替の基準となるバッテリ残量は40%に限定されない。
(第2実施形態) 本発明の実施形態の他の一例について図面を参照しながら説明する。もっとも、本実施形態に係る打込機の基本構成は、第1実施形態に係る打込機1と共通である。そこで、第1実施形態に係る打込機1との相違点についてのみ以下に説明する。また、第1実施形態に係る打込機1と共通の構成については同一の符号を用いることで説明に代える。
本実施形態におけるコントローラ70は、電動モータ20の制御モードとして、少なくとも第1停止モードおよび第2停止モードを備えている。第1停止モードおよび第2停止モードは、電動モータ20の停止制御に関する制御モードである。
第1停止モードが選択されているとき、コントローラ70は、下死点側から上死点側に移動するピストン11が下死点と中間位置との間に設定されている所定位置を通過してから第1時間(T1)が経過した後に電動モータ20を停止させる。一方、第2停止モードが選択されているとき、コントローラ70は、下死点側から上死点側に移動するピストン11が上記所定位置を通過してから第1時間(T1)よりも長い第2時間(T2)が経過した後に電動モータ20を停止させる。
コントローラ70は、ピストン11の上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、第1停止モードと第2停止モードとを選択的に切り替える。本実施形態では、バッテリ60の残量の変化に応じて第1停止モードと第2停止モードのいずれか一方が選択される。より具体的には、バッテリ残量40%を基準値とし、バッテリ残量が40%よりも多いときには第1停止モードが選択され、バッテリ残量が40%よりも少ないときには、第2停止モードが選択される。
図6には、停止制御実行時におけるバッテリ残量が100%であるときの、停止スイッチ信号,ブレーキ信号,モータ回転数およびブレード先端位置の関係が示されている。つまり、第1停止モードが選択されているときの、停止スイッチ信号,ブレーキ信号,モータ回転数およびブレード先端位置の関係が示されている。
図6に示されるように、ブレード先端30aが所定位置を通過すると、モータ停止スイッチ90が操作され、停止スイッチ信号が出力される(t1)。停止スイッチ信号が入力されたコントローラ70は、制御信号出力回路82に対して直ちにブレーキ信号を出力し、電動モータ20に電気的なブレーキを掛ける(t1)。ここで、ピストン11はドライバブレード30と一体に移動する。よって、下限位置側から上限位置側に移動するブレード先端30aが所定位置を通過するとき、下死点側から上死点側に移動するピストン11もシリンダ10内の所定位置を通過する。よって、コントローラ70は、停止スイッチ信号の入力によってピストン11が所定位置を通過したことを認識することができる。このように、第1停止モードでは、下死点側から上死点側に移動するピストン11が所定位置を通過してから第1時間(T1)が経過した後に電動モータ20が停止される。そして、本実施形態における第1時間(T1)は実質的に0秒である。
一方、図7には、停止制御実行時におけるバッテリ残量が40%であるときの、停止スイッチ信号,ブレーキ信号,モータ回転数およびブレード先端位置の関係が示されている。つまり、第2停止モードが選択されているときの、停止スイッチ信号,ブレーキ信号,モータ回転数およびブレード先端位置の関係が示されている。
図7に示されるように、ブレード先端30aが所定位置を通過すると、モータ停止スイッチ90が操作され、停止スイッチ信号が出力される(t2)。停止スイッチ信号が入力されたコントローラ70は、停止スイッチ信号が入力されてから第2時間(T2)が経過した後に、制御信号出力回路82に対してブレーキ信号を出力し、電動モータ20に電気的なブレーキを掛ける(t3)。つまり、第2停止モードでは、下限位置側から上限位置側に移動するブレード先端30aが所定位置を通過してから第2時間(T2)が経過した後に電動モータ20が停止される。換言すれば、下死点側から上死点側に移動するピストン11が所定位置を通過してから第2時間(T2)が経過した後に電動モータ20が停止される。そして、本実施形態における第2時間(T2)は、第1時間(T1)よりも長い。
具体的には、第1時間(T1)は、バッテリ残量が100%のときに、ブレード先端30aが所定位置を通過してから待機位置に到達するまでに要する時間である。一方、第2時間(T2)は、バッテリ残量が40%のときに、ブレード先端30aが所定位置を通過してから待機位置に到達するまでに要する時間である。バッテリ残量が減少するとピストン11の移動速度が低下するので、ブレード先端30aが所定位置を通過してから待機位置に到達するまでにより多くの時間を要する。換言すれば、ピストン11が所定位置を通過してから中間位置に到達するまでにより多くの時間を要する。そこで、第2停止モードでは、ブレード先端30aが所定位置を通過した後、第1時間(T1)よりも長い第2時間(T2)が経過するのを待って電動モータ20を停止させる。この結果、バッテリ残量の多少にかかわらず、ブレード先端30aを常に同一の停止位置(本実施形態では、待機位置)まで移動させて停止させることができる。換言すれば、バッテリ残量の多少にかかわらず、ピストン11を常に同一の停止位置(本実施形態では、中間位置)まで移動させて停止させることができる。
もっとも、第2時間(T2)をより長くすることによって、第2停止モードにおけるブレード先端30aの停止位置(ピストン11の停止位置)を、第1停止モードにおけるブレード先端30aの停止位置(ピストン11の停止位置)よりも上限位置側(上死点側)にすることもできる。換言すれば、第1停止モード選択時と第2停止モード選択時とで待機位置を異ならせることができる。さらに換言すれば、バッテリ残量が少ないときには、待機位置を上死点側にシフトさせることができる。この結果、電動モータ20の再始動から打込み開始までの時間のバラツキが抑制される。
(第3実施形態) 本発明の実施形態のさらに他の一例について説明する。もっとも、本実施形態に係る打込機の基本構成は、第1実施形態および第2実施形態に係る打込機1と共通である。そこで、第1実施形態および第2実施形態に係る打込機1との相違点についてのみ以下に説明する。また、第1実施形態および第2実施形態に係る打込機1と共通の構成については同一の符号を用いることで説明に代える。
本実施形態におけるコントローラ70は、電動モータ20の制御モードとして、少なくとも第1停止モードおよび第2停止モードを備えている。第1停止モードおよび第2停止モードは、電動モータ20の停止制御に関する制御モードである。
第1停止モードが選択されているとき、コントローラ70は、下死点側から上死点側に移動するピストン11が下死点と中間位置との間に設定されている所定位置を通過してから電動モータ20が第1回転量回転した後に電動モータ20を停止させる。一方、第2停止モードが選択されているとき、コントローラ70は、下死点側から上死点側に移動するピストン11が所定位置を通過してから電動モータ20が第1回転量よりも多い第2回転量回転した後に電動モータ20を停止させる。
コントローラ70は、ピストン11の上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、第1停止モードと第2停止モードとを切り替える。本実施形態では、バッテリ60の残量の変化に応じて第1停止モードと第2停止モードのいずれか一方が選択される。より具体的には、バッテリ残量40%を基準値とし、バッテリ残量が40%よりも多いときには第1停止モードが選択され、バッテリ残量が40%よりも少ないときには、第2停止モードが選択される。
本実施形態では、図3に示されるホール素子84および回転子位置検出回路85に加えて、回転子位置検出回路85の検出結果に基づいてカウンター信号を出力するモータ回転量検出回路が制御基板100に搭載されている。コントローラ70は、モータ回転量検出回路から出力されるカウンター信号をカウントすることによって電動モータ20の回転量を認識する。尚、本実施形態におけるホール素子84は、電動モータ20が30°回転するごとに信号を出力する。また、回転子位置検出回路85は、ホール素子84から出力された信号が入力される度に信号を出力する。さらに、モータ回転量検出回路は、回転子位置検出回路85から出力された信号が入力される度にカウンター信号を出力する。つまり、電動モータ20が30°回転する度にコントローラ70にカウンター信号が入力される。換言すれば、電動モータ20が30°回転する度に、コントローラ70においてカウンター信号が積算される。コントローラ70は、カウンター信号の積算数に基づいて電動モータ20の回転量を認識する。
第1停止モードが選択されているとき、コントローラ70は、下死点側から上死点側に移動するピストン11が下死点と中間位置との間に設定されている所定位置を通過した後のカウンター信号の積算数が所定数(第1カウント数(N1))に達すると電動モータ20を停止させる。一方、第2停止モードが選択されているとき、コントローラ70は、下死点側から上死点側に移動するピストン11が上記所定位置を通過した後のカウンター信号の積算数が第1カウント数(N1)よりも多い所定数(第2カウント数(N2))に達すると、電動モータ20を停止させる。
この結果、第2実施形態と同様の作用および効果が得られる。つまり、バッテリ残量の多少にかかわらず、ブレード先端30aを常に同一の停止位置まで移動させて停止させることができる。もっとも、第2カウント数(N2)をより多い数に設定することによって、第2停止モードにおけるブレード先端30aの停止位置を、第1停止モードにおけるブレード先端30aの停止位置よりも上限位置側(上死点側)にすることもできる。
(第4実施形態) 本発明の実施形態のさらに他の一例について説明する。もっとも、本実施形態に係る打込機の基本構成は、上記第1実施形態ないし第2実施形態、第3実施形態に係る打込機1と共通である。そこで、第1実施形態等との相違点についてのみ以下に説明する。また、第1実施形態等に係る打込機1と共通の構成については同一の符号を用いることで説明に代える。
本実施形態におけるコントローラ70は、電動モータ20の制御モードとして、少なくとも第1停止検出モードおよび第2停止検出モードを備えている。第1停止検出モードおよび第2停止検出モードは、電動モータ20が停止するまでの回転状態を検出可能な制御モードである。
図1で示されるように、シリンダ10内にはピストン11が往復動可能に収容され、ピストン11の往復動に伴って容積が増減する密閉された空間であるピストン室12が区画されている。このピストン室12には、圧縮気体、好適には、圧縮空気や不活性ガス、希ガス、乾燥空気などが、ピストン11が下死点において大気圧以上となるように充填されている。
コントローラ70は、下死点側から上死点側に移動するピストン11が、下死点と上死点との間に任意に設定される所定の基準位置を通過する際に電動モータ20への電力供給を停止し、電動モータ20は、電力の供給が停止された後、慣性力により所定回転量だけ回転した後に停止する。ここで、電力の供給が停止された後の慣性力による回転量は、ピストン11がピストン室12の圧縮気体により下死点方向に受ける圧力の大きさに依存する。すなわち、ピストン室12に圧縮空気を充填した際の圧力を基準圧力と仮定した場合、基準圧力よりも高い場合には、電動モータ20の慣性力による回転量は少なくなり、基準圧力よりも低い場合には、電動モータ20の慣性力による回転量は多くなる。換言すれば、電動モータ20の慣性力による回転量を検出することで、ピストン室12の圧力を推定することが可能となる。
ピストン室12の圧力と回転角度の関係を図8に示す。図8は、本実施例における好適な一実施例であり、具体的な数値は、ピストン室12の容積や圧力、ピストン11の面積、圧力、電動モータ20や電動モータ20と共に回転するギア等の回転体の有する慣性モーメントの大きさに依存する。図8に示すように、タンク圧力(ピストン室12)の圧力が大きくなるほど、回転角度(慣性力による回転量)は減衰する。
続いて、図9により、電動モータ20が停止するまでの回転状態を検出することで圧力を推定し、制御を行う一連のフローについて説明する。所定の基準位置において電動モータ20への電力供給を停止した状態をブレーキ停止101とした場合、ブレーキ停止101から、慣性力で電動モータ20が回転した量を、電動モータ20の回転子(ロータ)の位置を検出するホール素子84から出力される信号に基づいて計測(カウントUP:102)する。そして電動モータ20が停止するまで、計測を繰り返す(103)。電動モータ20への電力供給が停止(ブレーキ停止)した後、モータ回転数が所定の回転数、例えば、回転数が50回を超えたか否かの判別(104)により、電動モータ20の回転に抗する方向に働いたピストン室12の圧力の大きさを推定し、所定の回転数以上に電動モータ20が回転した場合には、圧力が低下したものと判定する(105)。電動モータ20の回転数が所定の回転数以下未満である場合は、圧力が所定の範囲内の圧力であるものと判定する(106)。
圧力が低下したものと判定した場合(105)において、コントローラ70は、打込みに必要な圧力が足りないと判別し、ユーザの打込み動作指示(コントローラ70にトリガスイッチ信号およびプッシュスイッチ信号の入力)がされた場合であっても、電動モータ20への電力の供給を行わない。また、圧力が低下したものと判定した場合(105)に、図示しないユーザ報知手段、例えば、LEDランプ等の点灯やブザー等により、圧力が低下した状態を報知する構成としてもよく、ユーザによる打込み動作指示を規制した上で圧力低下の状態を報知する構成としてもよい。
また、圧力が低下したものと判定した場合(105)に、図示しないユーザ報知手段、例えば、LEDランプ等の点灯や、ブザー等により、圧力が低下した状態を報知する構成としてもよく、ユーザによる打込み動作指示を規制した上で圧力低下の状態を報知する構成としてもよい。
この結果、電動モータ20の回転量、すなわち、前記ピストンの下死点側から上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、打込機の動作を制御することが可能となり、ピストン室12の圧力不足により生じる問題、例えば、釘打込力不足により、釘が十分な深さまで打込まれずに、釘頭が被打込み材の打込材表面よりも浮いた状態となることを抑制することが可能である。
本実施形態においては、圧力変化の推定例として圧力の低下を例示したが、圧力が上昇した場合においても適用が可能である。この場合は、慣性力によるモータ20の慣性回転数が所定回転数よりも小さくなることを検出すればよく、例えば、使用可能温度領域上限近くでの連続使用等、苛酷な使用条件によりピストン室12の圧力が上昇した場合に、本体部品の負荷軽減や保護のために、動作を一時的に抑制する、あるいはユーザに報知する等の用途に用いることが可能である。
本発明は上記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、ピストンの下死点側から上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化には、バッテリ残量の変化の他に、ピストン室内や蓄圧室内の圧力変化や周囲温度の変化などがある。そこで、バッテリ残量の変化に代えて、または、バッテリ残量の変化に加えて、圧力変化や周囲温度の変化に基づいて制御モードを選択してもよい。そして、圧力変化に基づいて制御モードを選択する場合には、上記実施例4で例示した圧力推定の方法をに加え、ピストン室内や蓄圧室内の圧力変化を検知する圧力センサを併用してもよい。また、周囲温度の変化に基づいて制御モードを選択する場合には、周囲温度の変化を検知する温度センサが設けられる。さらに、バッテリ残量や圧力変化など、複数の変化について制御、検出を行うために、上述した実施形態を組み合わせる形で実施してもよい。
また、上記実施形態においては、電動モータの制御方法はPWM制御を例示して説明を行ったが、PWM制御に限らず、電動モータに印加される実効電圧や実効電流を制御可能であれば種々変更可能である。例えば、モータに印加する実際の電圧値や電流値を、コントローラによって制御される可変抵抗回路等によって制御を行うものでもよい。
1…打込機、2…ハウジング、5a…トリガ、10…シリンダ、11…ピストン、12…ピストン室、13…蓄圧室、20…電動モータ、30…ドライバブレード、30a…先端(ブレード先端)、32,32a,32b…ラック、50…ホイール、52,52a,52b…ピン、60…バッテリ、70…コントローラ、80…プッシュスイッチ、80a…プッシュスイッチ検出回路、81…トリガスイッチ、81a…トリガスイッチ検出回路、82…制御信号出力回路、83…インバータ回路、84…ホール素子、85…回転子位置検出回路、86…モータ回転数検出回路、87…回路電圧供給回路、88…バッテリ残量検出回路、89…モータ電流検出回路、90…モータ停止スイッチ、90a…停止スイッチ検出回路、100…制御基板、Q1~Q6…スイッチング素子

Claims (14)

  1. 電動モータによって回転駆動されるホイールと、前記ホイールに、該ホイールの周方向に沿って設けられた複数のピンと、シリンダ内に往復動可能に収容されたピストンと、前記ピストンと一体に往復動するドライバブレードと、前記ドライバブレードに、該ドライバブレードの軸方向に沿って設けられた複数のラックと、前記電動モータの駆動を制御する制御部と、を有し、前記ホイールが回転駆動されると、前記ピンと前記ラックとが順次係合して前記ドライバブレードが押し上げられ、前記ピストンが前記シリンダ内において下死点側から上死点側に移動し、前記ピンと前記ラックとの係合が解除されると、前記ピストンが前記シリンダ内において上死点側から下死点側に移動し、前記ドライバブレードが降下する打込機であって、前記制御部は、前記ピストンの下死点側から上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、前記電動モータの給電線路上に設けられている電動モータ駆動素子の出力を制御する、打込機。
  2. 前記電動モータ駆動素子は前記電動モータをPWM制御する制御部と、スイッチング素子からなる、請求項1に記載の打込機。
  3. 前記電動モータの電源としてのバッテリを有し、前記制御部は、前記電動モータの制御モードとして、前記電動モータの始動時におけるデューティ比が第1の値である第1始動モードと、前記電動モータの始動時における前記デューティ比が前記第1の値よりも高い第2の値である第2始動モードと、を備え、前記制御部は、前記バッテリの残量が基準値よりも多いときには前記第1始動モードで前記電動モータを始動させ、前記バッテリの残量が前記基準値よりも少ないときには前記第2始動モードで前記電動モータを始動させる、請求項1または2に記載の打込機。
  4. 前記制御部は、前記電動モータの制御モードとして、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが所定位置を通過してから第1時間が経過した後に前記電動モータを停止させる第1停止モードと、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが前記所定位置を通過してから前記第1時間よりも長い第2時間が経過した後に前記電動モータを停止させる第2停止モードと、を備え、前記制御部は、前記ピストンの上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、前記第1停止モードと前記第2停止モードとを切り替える、請求項1または2に記載の打込機。
  5. 前記第1停止モードにおける前記ピストンの停止位置と前記第2停止モードにおける前記ピストンの停止位置とが同一となるように、前記第2時間が設定される、請求項4に記載の打込機。
  6. 前記第2停止モードにおける前記ピストンの停止位置が前記第1停止モードにおける前記ピストンの停止位置よりも上死点側となるように、前記第2時間が設定される、請求項4に記載の打込機。
  7. 前記制御部は、前記電動モータの制御モードとして、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが所定位置を通過してから前記電動モータが第1回転量回転した後に前記電動モータを停止させる第1停止モードと、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが前記所定位置を通過してから前記電動モータが前記第1回転量よりも多い第2回転量回転した後に前記電動モータを停止させる第2停止モードと、を備え、前記制御部は、前記ピストンの上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて、前記第1停止モードと前記第2停止モードとを切り替える、請求項1または2に記載の打込機。
  8. 前記第1停止モードにおける前記ピストンの停止位置と前記第2停止モードにおける前記ピストンの停止位置とが同一となるように、前記第2回転量が設定される、請求項7に記載の打込機。
  9. 前記第2停止モードにおける前記ピストンの停止位置が前記第1停止モードにおける前記ピストンの停止位置よりも上死点側となるように、前記第2回転量が設定される、請求項8に記載の打込機。
  10. 前記制御部は、前記電動モータの停止状態を検出するモードとして、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが所定位置を通過してから前記電動モータが第1回転量回転した後に前記電動モータが停止したことを検出する第1停止検出モードと、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが前記所定位置を通過してから前記電動モータが第2回転量回転した後に前記電動モータが停止したことを検出する第2停止検出モードと、を備え、前記制御部は、前記ピストンの上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて前記電動モータの回転量が前記第2停止検出モードに至った場合に、前記電動モータの給電線路上に設けられている前記電動モータ駆動素子の出力を抑制する、請求項1または2に記載の打込機。
  11. 前記制御部からの報知信号を報知する報知部を有し、前記制御部は、前記電動モータの停止状態を検出するモードとして、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが所定位置を通過してから前記電動モータが第1回転量回転した後に前記電動モータが停止したことを検出する第1停止検出モードと、下死点側から上死点側に移動する前記ピストンが前記所定位置を通過してから前記電動モータが第2回転量回転した後に前記電動モータが停止したことを検出する第2停止検出モードと、を備え、前記制御部は、前記ピストンの上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化に応じて前記電動モータの回転量が前記第2停止検出モードに至った場合に、前記報知部によって、前記ピストンの上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化を報知する、請求項1または2に記載の打込機。
  12. 前記ピストンを往復動可能に収容するシリンダを有し、前記ピストンと前記シリンダにより密閉空間が形成されたピストン室を備え、前記制御部は、前記所定位置を通過してから前記電動モータが前記第1停止検出モードよりも多い第2回転量回転した後に前記電動モータが停止した場合に、前記ピストンの下死点側から上死点側への移動速度に影響を与える状況の変化が前記ピストン室の内部圧力の低下と推定することを特徴とする、請求項10または11に記載の打込機。
  13. 前記電動モータの回転量を検出するホール素子を有する請求項7~12のいずれか一項に記載の打込機。
  14. 前記制御部は、前記電動モータに電気的なブレーキを掛けて前記電動モータを停止させる、請求項4~9のいずれか一項に記載の打込機。
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