JP6035698B2 - 打撃工具 - Google Patents

Description

本発明は、打撃工具に関する。

従来の打撃工具は、モータと、モータの回転運動を往復動に変換する運動変換機構と、運動変換機構により往復動するピストンと、ピストンの往復動に連動して往復動する打撃子と、打撃子により打撃される中間子と、打撃力を出力する出力部と、を備えている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３９７５２号公報

打撃工具では、打撃力の向上と工具の小型化の要請がある。従来の打撃工具でこの両方を実現しようとした場合、工具の小型化によって運動変換機構等の部品が小型化するとともに打撃力の向上によって当該部品に過大な力が加わるため、寿命が短くなるという問題があった。さらに、従来の打撃工具においては、打撃力向上に伴い、振動及び騒音もより顕著になっていた。

そこで、本発明は、打撃工具の部品の耐久性を向上させ、振動及び騒音を低減可能な打撃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たモータと、該モータによる回転駆動を往復動に変換する運動変換機構と、該運動変換機構の該往復動を打撃力として出力する出力部と、該モータの負荷を検出する負荷検出部と、該モータに駆動電力を供給する電力供給部と、該負荷検出部が検出した負荷が所定値を超えた場合、該モータに供給する該駆動電力を所定時間上げるとともに、該所定時間内において該負荷検出部が検出した負荷が該所定値を超えた場合であっても、該所定時間経過後に該駆動電力を下げるように該電力供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする打撃工具を提供している。

このような構成によると、常に高い駆動電力を供給する必要がなく、負荷が大きい場合に高い駆動電力を供給するため、強い打撃の回数が減少する。これにより、運動変換機構及び出力部の部品の耐久性を高めることができる。さらに、負荷が低い状態では、打撃力が小さいため、振動や騒音を低減することができる。特に、無負荷状態の運転では振動低減及び騒音低減の効果が顕著である。

また、該所定時間とは、少なくとも１回の打撃の期間であることが好ましい。

また、制御部は、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げた後、該駆動電力を元に戻すことが好ましい。

このような構成によると、必要な時にのみ強い打撃力を得ることができる。これにより、強い打撃の回数が減少し、運動変換機構及び出力部の部品の耐久性を高めることができる。

また、該電力供給部は、インバータ回路基板を備えており、該制御部は該インバータ回路基板に出力するＰＷＭのデューティ比を上げることにより、該駆動電力を上げることが好ましい。

このような構成によると、制御部がインバータ回路基板に出力するＰＷＭデューティ比を上げることにより駆動電力を上げることができる。

また、該負荷検出部は、該モータに流れる電流を検出する電流検出部を備え、該制御部は、該電流検出部が検出した該電流が電流閾値を超えた場合、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げるように該電力供給部を制御することが好ましい。

このような構成によると、モータに流れる電流に基づいて、負荷を検出することができる。これにより、負荷に応じて駆動電力を調整することが可能となり、使用部品の長寿命化や振動、騒音の低減といった効果を得ることができる。

また、該負荷検出部は、該モータの回転数を検出する回転数検出部を備え、該制御部は、該回転数検出部が検出した該回転数が回転数閾値を下回った場合、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げるように該電力供給部を制御することが好ましい。

このような構成によると、モータの回転数に基づいて、負荷を検出することができる。これにより、負荷に応じて駆動電力を調整することが可能となり、使用部品の長寿命化や振動、騒音の低減といった効果を得ることができる。

また、該負荷検出部は、音圧を検出する音圧検出部を備え、該制御部は、該音圧検出部が検出した該音圧が音圧閾値を上回った場合、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げるように該電力供給部を制御することが好ましい。

このような構成によると、打撃時の音圧に基づいて、負荷を検出することができる。これにより、負荷に応じて駆動電力を調整することが可能となり、使用部品の長寿命化や振動、騒音の低減といった効果を得ることができる。

また、該制御部は、該負荷検出部が検出した該負荷が該所定値を超えている間は、該モータに供給する該駆動電力を上げるように該電力供給部を制御することが好ましい。

このような構成によると、負荷が高い状態の間は通常時よりも高い駆動電力が供給されているため、強い打撃力を得ることができる。これにより、高い打撃力を必要とする石等を確実に破砕することができる。

また、該制御部は、該負荷検出部が検出した該負荷が該所定値を超えた後、該所定値よりも大きい閾値を超えた場合は、該モータに供給する該駆動電力をさらに上げるように該電力供給部を制御することが好ましい。

このような構成によると、負荷の大きさに応じて段階的に駆動電力を変更することができる。これにより、負荷の大きさに応じて適切な打撃力を得ることができ、使用部品の長寿命化や振動、騒音の低減、省エネといった効果を得ることができる。

また、該制御部は、該モータを起動した直後は該モータを低速制御し、該負荷検出手段の検出した該負荷に応じて該モータを高速制御することが好ましい。

このような構成によると、モータが起動した直後はモータが低速制御されるため、破砕する箇所の位置決めを容易に行うことができる。これにより、打撃工具の操作性が改善され作業効率が向上する。

本発明によれば、打撃工具の部品の耐久性を向上させ、振動及び騒音を低減可能な打撃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の断面図。 本発明の第１の実施の形態のハンマの制御ブロック図。 本発明の第１の実施の形態のハンマで被削材を破砕する際の概略図。 本発明の第１の実施の形態のハンマのフローチャート。 本発明の第１及び第２の実施の形態のハンマの各種パラメータを示すグラフ。 本発明の第２の実施の形態のハンマのフローチャート。 本発明の第３の実施の形態のハンマドリルで被削材を穿孔する際の概略図。 本発明の第３の実施の形態のハンマドリルの各種パラメータを示すグラフ。 本発明の第３の実施の形態のハンマドリルのフローチャート。 本発明の第４の実施の形態のハンマの断面図。 本発明の第４の実施の形態のハンマの制御ブロック図。 本発明の第４の実施の形態のハンマのフローチャート。 本発明の変形例のハンマドリルの各種パラメータを示すグラフ。

本発明の実施の形態による打撃工具について、図１に基づき説明する。図１は代表的な打撃工具であるハンマ１の断面図であり、ハンドル部１０とモータハウジング２０と外枠部材３０とによりハウジング２が構成される。外枠部材３０の反ハンドル部１０側には、図３に示す先端工具３を着脱可能に保持する工具保持部１５が配置されている。以下の説明において、工具保持部１５が設けられた側を前側とし、ハンドル部１０側を後側とし、モータハウジング２０の延出方向を下側とし、逆を上側として以下説明する。更に、図１において後側から見た時のハンマ１の右側を右側と定義し、逆側を左側と定義する。

ハンドル部１０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し、トリガ１３を操作することにより、後述のブラシレスモータ２１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。また、ハンドル部１０は、使用者がハンマ１を使用するときに握る握り部１４と、モータハウジング２０及び外枠部材３０に対して後側からそれらを覆うように接続される接続部１６とを有している。電源ケーブル１１は、本発明の電力供給部に相当する。

モータハウジング２０は、ハンドル部１０の前方下側に設けられている。ハンドル部１０とモータハウジング２０は別体構造であるが、プラスチックで一体成型として作ることも可能である。

ブラシレスモータ２１は、モータハウジング２０内に収納されている。ブラシレスモータ２１は、ロータ２１Ａと、ステータ２１Ｂと、回転駆動力を出力する出力軸２２を備えている。ロータ２１Ａの下端部には、センシング用のマグネット２１Ｃが設けられている。出力軸２２の先端には、ピニオンギヤ２３が設けられており、外枠部材３０内に位置している。ピニオンギヤ２３の下方には、出力軸２２に同軸固定されたファン２２Ａが設けられている。また、モータハウジング２０内であって、ブラシレスモータ２１の下側には、ブラシレスモータ２１の回転速度を制御するための制御部２４が配置されている。

制御部２４は、回転位置検出素子２５Ａを備えたインバータ回路基板２５と、制御基板２６と、を備えている。詳細な制御部２４の構成は後述する。

外枠部材３０内には、ピニオンギヤ２３の後端側において、出力軸２２と平行に延びるクランク軸３３が回転可能に支承されている。クランク軸３３の下端には、ピニオンギヤ２３と噛合する第１ギヤ３４が同軸固定されている。クランク軸３３の上端部には、運動変換機構３５が設けられている。運動変換機構３５は、クランクウェイト３６、クランクピン３７、及びコンロッド３８を有している。クランクウェイト３６は、クランク軸３３の上端に固定されている。クランクピン３７は、クランクウェイト３６の端部に固定されている。コンロッド３８の後端には、クランクピン３７が挿入されている。クランク軸３３、クランクウェイト３６及びクランクピン３７は、一体の部品から機械加工によって構成されている。だたし、一部の部品（例えばクランクピン３７）を別に加工した後に組み合わせて構成するようにしても良い。

外枠部材３０内には、出力軸２２と直交する方向（前後方向）に延びるシリンダ４０が設けられている。シリンダ４０には、円周方向に亘って複数の呼吸孔４０ａが形成されている。シリンダ４０の中心軸と、出力軸２２の回転軸は、同一平面上に位置している。また、シリンダ４０の後端部は、上下方向においてブラシレスモータ２１と対向している。また、シリンダ４０内には、その内周に前後方向に摺動可能なピストン４１が設けられている。ピストン４１は、ピストンピン４１Ａを有し、コンロッド３８の先端には、ピストンピン４１Ａが挿入されている。シリンダ４０内の先端側には打撃子４２が、シリンダ４０の内周に摺動（往復動）可能に設けられている。シリンダ４０内であってピストン４１と打撃子４２との間には空気室４３が画成されている。

また、外枠部材３０の前部には、先端工具３（図３）が着脱自在に取付けられる工具保持部１５が設けられている。また、打撃子４２の先端側には、中間子４４が前後方向に移動可能に設けられている。工具保持部１５は、本発明の出力部に相当する。

外枠部材３０及びモータハウジング２０と接続部１６との間であって、ハンドル部１０に対向する部分には、カウンタウェイト機構（振動低減機構）６０が配置されている。カウンタウェイト機構６０は、板バネ６１と、カウンタウェイト６２と、を備えている。板バネ６１に支持されたカウンタウェイト６２が振動することにより、打撃子４２の往復動に起因して発生する振動を吸収している。

次に、ブラシレスモータ２１の駆動制御系の構成を図２に基づき説明する。本実施の形態では、ブラシレスモータ２１は、３相のブラシレスＤＣモータであり、ロータ２１Ａは複数組（本実施の形態では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石２１Ｄを有し、ステータ２１Ｂはスター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗである。

図２に示すように、インバータ回路基板２５は、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６及び回転位置検出素子２５Ａが設けられている。回転位置検出素子２５Ａは、ロータ２１Ａのマグネット２１Ｃに対向する位置に複数設けられており、ロータ２１Ａの周方向に所定の間隔毎（例えば角度６０°毎）に配置されている。

制御基板２６は、インバータ回路基板２５に電気的に接続されている。また、制御基板２６は、電流検出回路７１と、スイッチ操作検出回路７２と、電圧検出回路７３と、回転位置検出回路７４と、回転数検出回路７５と、演算部７６と、制御信号出力回路７７と、を備えている。

電源ケーブル１１を介して供給される交流電源１７は、ブリッジ回路７８及び平滑コンデンサ７９により全波整流及び平滑化されて、インバータ回路基板２５へ供給される。

インバータ回路基板２５の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートは、制御基板２６の制御信号出力回路７７に接続され、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレイン又はソースは、ステータ２１Ｂの固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されている。６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路７７から入力されるスイッチング素子駆動信号によってスイッチング動作を行い、インバータ回路基板２５に印加される直流電圧を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に駆動電力を供給する。詳細には、制御信号出力回路７７から正電源側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に入力される出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３により、通電される固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ、すなわち、ロータ２１Ａの回転方向が制御される。また、制御信号出力回路７７から負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に入力されるパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６により、固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの電力供給量、すなわち、ロータ２１Ａの回転速度が制御される。

電流検出回路７１は、ブラシレスモータ２１に供給される電流を検出し、演算部７６に出力する。電圧検出回路７３は、インバータ回路基板２５の電圧を検出し、演算部７６に出力する。スイッチ操作検出回路７２は、トリガ１３の操作の有無を検出して演算部７６に出力する。電流検出回路７１は、本発明の負荷検出部及び電流検出部に相当する。

回転位置検出回路７４は、回転位置検出素子２５Ａからの信号に基づきロータ２１Ａの回転位置を検出し、演算部７６及び回転数検出回路７５に出力する。回転数検出回路７５は、回転位置検出素子２５Ａからの信号に基づきロータ２１Ａの回転数を検出し、演算部７６へ出力する。回転位置検出回路７４及び回転数検出回路７５は、本発明の負荷検出部及び回転数検出部に相当する。ただし、回転位置検出回路７４及び回転数検出回路７５は一体の回路として構成することも可能である。また、回転位置検出回路７４及び回転数検出回路７５の一部又は全部の機能を演算部７６に内蔵させても良い。また、回転位置検出素子２５Ａから回転数検出回路７５へ信号を出力し、回転数検出回路７５はこれに基づいて回転数を検出するようにしても良い。

演算部７６は、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図示せぬ中央処理装置（ＣＰＵ）と、処理プログラムや制御データを記憶するための記憶部７６Ａと、時間をカウントするタイマ７６Ｂと、を備えている。具体的には、記憶部７６Ａには、図５に示すような電流閾値Ｉ１等の各種閾値が保存されている。演算部７６は、回転位置検出回路７４及び回転数検出回路７５からの信号に基づき、出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を生成し、制御信号出力回路７７に出力するとともに、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６を生成し、制御信号出力回路７７に出力する。なお、ＰＷＭ信号を正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に出力し、出力切替信号を負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に出力してもよい。

次に、第１の実施の形態によるハンマ１の動作について説明する。ハンドル部１０を手で把持した状態で、図３Ａに示すように、先端工具３を被削材４に押し当てる。これにより、打撃子４２、中間子４４が後方に後退し、打撃子４２により呼吸孔４０ａが塞がれ、空気室４３は密閉空間となる。次に、トリガ１３を引き、ブラシレスモータ２１に駆動電力を供給し回転駆動させる。この回転駆動力は、ピニオンギヤ２３及び第１ギヤ３４を介してクランク軸３３に伝達される。クランク軸３３の回転は、運動変換機構３５（クランクウェイト３６、クランクピン３７、及びコンロッド３８）によって、シリンダ４０内におけるピストン４１の往復運動に変換される。

ピストン４１の往復運動により、空気室４３中の空気に圧力変動が生じて、空気室４３内の空気ばねの作用により、打撃子４２がピストン４１の往復動に追従して往復動を開始する。打撃子４２が往復動することによって、打撃子４２が中間子４４に衝突し、先端工具３に打撃力が伝達される。これにより、被削材４が破砕される。より詳細には、図３Ｂから図３Ｄに示すように、先端工具３の打撃によって被削材４にひび割れ５が発生する。この図３Ｂから図３Ｄまでの期間は、被削材４にひび割れ５を発生させる必要があるため、強い打撃力を必要とする。次に、図３Ｅから図３Ｈに示すように、先端工具３の先端部がひび割れ５の内部に侵入してひび割れ５を大きくし、被削材４を破砕する。この図３Ｅから図３Ｈまでの期間は、被削材４に発生したひび割れ５を拡大させるため、上述の図３Ｂから図３Ｄまでの区間と比較して強い打撃力を必要としない。

電流検出回路７１により検出されるブラシレスモータ２１に流れる電流は、図５Ｂに示すように脈動する。詳細には、ピストン４１と打撃子４２とが最も近接した時に、電流のピークとなり、図５Ｄに示す回転数は低下する（時刻ｔ２）。ピストン４１と打撃子４２とが最も離間した時、電流は低下し回転数は上昇する（時刻ｔ３）。その後、打撃子４２に打撃された中間子４４が先端工具３を打撃して、図５Ａに示すように先端工具３に打撃力が伝達される（時刻ｔ４）。

ハンマ１の動作時には、打撃子４２の往復動に起因するほぼ一定周期の振動がハンマ１に発生し、外枠部材３０及びモータハウジング２０を介して、板バネ６１及びカウンタウェイト６２に伝達される。板バネ６１及びカウンタウェイト６２は、この振動によってピストン４１の往復動方向と同じ方向に振動する。この振動により、打撃によるハンマ１の振動を低減することができ、ハンマ１の操作性を向上させることができる。

次に、ハンマ１の制御について、図４のフローチャート及び図５のグラフに基づいて説明する。Ｓ１にて、トリガ１３が引かれると（Ｓ１：ＹＥＳ）、スイッチ操作検出回路７２がトリガ１３操作を検出し、演算部７６に信号を出力する。これに基づいて、演算部７６は、ソフトスタート制御を開始する（Ｓ２）。ソフトスタート制御とは、図５Ｃに示すように、ブラシレスモータ２１起動時にＰＷＭ駆動信号のデューティ比を徐々に増加させていく制御である。そのため、図５Ｄに示す回転数の上昇も緩やかになり、図５Ａに示す打撃力も徐々に上昇する。また、図５Ｂに示す起動電流も、ソフトスタート制御によって小さく抑えることができる。このようなソフトスタート制御を行うことにより、先端工具３の被削材４に対する位置ずれや、欠け、割れ等の破損又は亀裂を防止し、かつ破砕作業の作業効率を上昇させることができる。ソフトスタート制御の期間、つまり、トリガ１３を引いてから時刻ｔ１までの期間を不感期間と定義する。不感期間は、本発明の低速制御に相当し、不感期間以外の期間が、本発明の高速制御に相当する。

図５Ｃに示すＰＷＭ駆動信号のデューティ比は、時刻ｔ１のときに定常デューティ比に到達する。本実施の形態では、定常デューティ比は８０％である。演算部７６のタイマ７６Ｂは、トリガ１３を引いてから時間のカウントを開始する。演算部７６は、タイマ７６Ｂからの信号に基づいて、不感期間が経過したか否かを判断する（Ｓ３）。不感期間が経過していない場合は（Ｓ３：ＮＯ）、経過するまで待つ。不感期間が経過した場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、定常デューティ比（８０％）でブラシレスモータ２１を駆動する（Ｓ４）。演算部７６は、電流検出回路７１からの信号に基づいて、ブラシレスモータ２１に流れる電流を監視する（Ｓ５）。具体的には、ブラシレスモータ２１を流れる電流が記憶部７６Ａに記憶された電流閾値Ｉ１を超えたか否かを判断している（Ｓ６）。ブラシレスモータ２１を流れる電流が電流閾値Ｉ１を超えていない場合（Ｓ６：ＮＯ）、Ｓ４まで戻る。ブラシレスモータ２１を流れる電流が電流閾値Ｉ１を超えた場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ブラシレスモータ２１の負荷が所定値を超えたと判断する。そして、制御信号出力回路７７は、演算部７６からの信号に基づいて、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を上昇させる。本実施の形態では、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を９９％まで上昇させる（Ｓ７）。詳細には、演算部７６が時刻ｔ５において電流の電流閾値Ｉ１超えを検出してから時刻ｔ６でＰＷＭ駆動信号のデューティ比を上昇させる。時刻ｔ５から時刻ｔ６までタイムラグがあるのは、電流の電流閾値Ｉ１超えを検出した打撃Ｄ１の次の打撃Ｄ２の打撃力を上昇させるためである。演算部７６は、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間（以下、所定時間という）、デューティ比を上昇させる。本実施の形態では、約１回の打撃に相当する約１／３０秒だけデューティ比を上昇させる。換言すると、約１／３０秒だけブラシレスモータ２１に供給する駆動電力を上昇させている。これにより、図５Ａに示すように、電流の電流閾値Ｉ１超えを検出した打撃Ｄ１の次の打撃Ｄ２の打撃力が上昇している。

演算部７６は、タイマ７６Ｂからの信号に基づいて、所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ８）。所定時間が経過していない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、デューティ比は９９％のままである。所定時間が経過した場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、再び定常デューティ比に戻る（Ｓ４）。トリガ１３がオフされるまで、Ｓ４からＳ８を繰り返し実行する。なお、図４において図示していないが、トリガ１３がオフされると、ブラシレスモータ２１への駆動電力の供給を停止する。このように、演算部７６は、駆動電力を所定時間上げた後、駆動電力を元に戻す制御を行う。

図５Ｂに示すように、時刻ｔ８にて再び電流が電流閾値Ｉ１を超えている場合は（Ｓ６：ＹＥＳ）、時刻ｔ９にてデューティ比を上昇させ（Ｓ７）、打撃Ｄ３において打撃力を上昇させる。その後、時刻ｔ１０において定常デューティ比となり（Ｓ８：ＹＥＳ）、打撃Ｄ４は通常の打撃力に戻る。しかし、時刻ｔ１１においても依然として電流が電流閾値Ｉ１を超えているため（Ｓ６：ＹＥＳ）、時刻ｔ１２において再びデューティ比を上昇させ（Ｓ７）、打撃Ｄ５において高い打撃力を得ている。つまり、第１の実施の形態では、電流が電流閾値Ｉ１を超えた次の打撃１回のみブラシレスモータ２１に供給する駆動電力を上昇させている。

このような構成によると、１回の打撃のみ駆動電力を上昇させているため、その後の時刻ｔ１１において次の打撃のデューティ比を上げる必要があるか否かを判断することができる。これにより、ブラシレスモータ２１の負荷が高い状態のときのみ、駆動電力を上昇させることができる。

このような構成によると、図３Ａから図３Ｄに示す被削材４を割る際の強い打撃力が必要な場合は、ブラシレスモータ２１の負荷に応じて自動的に先端工具３の打撃力を上昇させることができる（Ｓ６）。さらに、図３Ｅから図３Ｈに示すような被削材４にひび割れ５が発生した後であって強い打撃力が必要ない場合は、自動的に先端工具３の打撃力を元に戻すことができる（Ｓ８：ＹＥＳ）。

このような構成によると、ハンマ１に常に高い駆動電力を供給する必要がなく、負荷が大きい場合に高い駆動電力を供給するため、強い打撃の回数が減少する。これにより、運動変換機構３５及び工具保持部１５の部品の耐久性を高めることができる。さらに、負荷が低い状態では、打撃力が小さいため、振動や騒音を低減することができる。特に、無負荷状態の運転では振動低減及び騒音低減の効果が顕著である。

このような構成によると、制御部２４がインバータ回路基板２５に出力するＰＷＭ駆動電力のデューティ比を上げることにより駆動電力を上げることができる。

このような構成によると、ブラシレスモータ２１に流れる電流に基づいて、負荷を検出することができる。これにより、負荷に応じて駆動電力を調整することが可能となり、使用部品の長寿命化や振動、騒音の低減といった効果を得ることができる。

このような構成によると、ブラシレスモータ２１が起動した直後はソフトスタート制御されるため、破砕する箇所の位置決めを容易に行うことができる。これにより、ハンマ１の操作性が改善され作業効率が向上する。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図５及び図６に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一の構成は、同一の符号を付し説明を省略する。第１の実施の形態では、ブラシレスモータ２１の電流が電流閾値Ｉ１を超えた場合に、ブラシレスモータ２１の負荷が所定値を超えたと判断していたが、第２の実施の形態では、ブラシレスモータ２１の回転数が回転数閾値Ｒ１以下となった場合に、ブラシレスモータ２１の負荷が所定値を超えたと判断する。

演算部７６の記憶部７６Ａには、回転数閾値Ｒ１が予め記憶されている。演算部７６は、回転数検出回路７５からの信号に基づいて、ブラシレスモータ２１の回転数を監視している（Ｓ１５）。図５Ｄの時刻ｔ５において、ブラシレスモータ２１の回転数が回転数閾値Ｒ１を下回った場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ブラシレスモータ２１の負荷が所定値を超えたと判断し、所定時間デューティ比を９９％まで上昇させる（Ｓ７）。時刻ｔ８及び時刻ｔ１１においても同様に、ブラシレスモータ２１の負荷が所定値を超えたと判断して、再び所定時間デューティ比を９９％まで上昇させる（Ｓ７）。

このような構成によると、ブラシレスモータ２１の回転数に基づいて、負荷を検出することができる。これにより、負荷に応じて駆動電力を調整することが可能となり、使用部品の長寿命化や振動、騒音の低減といった効果を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について、図７から図９に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成は、同一の符号を付し説明を省略する。第３の実施の形態では、打撃工具の一例としてハンマドリル２０１を用いる。ハンマドリル２０１では、先端工具３１（図７）に打撃力に加えて回転力も付与される。

図７に示すように、先端工具３１は、打撃力及び回転力によってコンクリート４５及びコンクリート４５よりも硬い石４６から成る被削材４７に穿孔する。被削材４７に穿孔する際、図７Ｂに示すように、先端工具３１の先端が石４６に当接すると、図７Ｃに示すように、石４６を破砕するまでは強い打撃力及び回転力が必要となる。第３の実施の形態では、ブラシレスモータ２１の負荷が高い間、ブラシレスモータ２１に供給する駆動電力を上昇させているため、効率的に穿孔作業を行うことができる。

演算部７６の記憶部７６Ａには、電流閾値Ｉ２が記憶されている。図８に示すように、時刻ｔ１３から時刻ｔ１６までの期間は、先端工具３１が石４６に当接している。時刻ｔ１３で先端工具３１が石４６に当接すると、ブラシレスモータ２１の負荷が上昇することにより、その後の電流のピーク値は電流閾値Ｉ２を超える（Ｓ２６：ＹＥＳ）。時刻ｔ１４で電流が電流閾値Ｉ２を超えると、ブラシレスモータ２１の負荷が所定値を超えたと判断して、デューティ比を９９％まで上昇させる（Ｓ７）。

タイマ７６Ｂにより、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの期間（所定時間）を計測する。所定時間は、電流の周期と略同一である。時刻ｔ１５において、再び電流が電流閾値Ｉ２以上であるか否かを判断し（Ｓ２６）、電流閾値Ｉ２以上である場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、デューティ比が９９％のまま維持される（Ｓ７）。さらに、図７Ｃに示すように、石４６を破砕するまではデューティ比が９９％の状態が続く。時刻ｔ１６において、石４６が破砕されると、その後の電流のピーク値は電流閾値Ｉ２以下となる。つまり、時刻ｔ１６から所定時間経過したｔ１７において（Ｓ２８：ＹＥＳ）、電流は電流閾値Ｉ２以下と判断されるため（Ｓ２６：ＮＯ）、デューティ比は定常デューティ比に戻る（Ｓ４）。つまり、第３の実施の形態においては、時刻ｔ１４から時刻ｔ１６までの期間が、本発明の所定時間に相当する。このように、演算部７６は、負荷検出部が検出した負荷が所定値を超えている間は、ブラシレスモータ２１に供給する駆動電力を上げるように制御する。

このような構成によると、負荷が高い状態の間は通常時よりも高い駆動電力が供給されているため、強い打撃力を得ることができる。これにより、高い打撃力を必要とする石等を確実に破砕することができる。

次に、第４の実施の形態について、図１０から図１２に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成は、同一の符号を付し説明を省略する。

ドリル２０１は、制御基板２６に周囲の音圧を検出する音圧計１７８が設けられている（図１０）。制御基板２６は、音圧計１７８と接続された音圧検出回路１７９を備えている。音圧検出回路１７９は、音圧計１７８からの出力に基づいて、演算部７６に検出された音圧を信号として出力している。音圧検出回路１７９は、本発明の負荷検出部及び音圧検出部に相当する。

図３Ａから図３Ｄに示すように、高い打撃力が必要となる場合（ブラシレスモータ２１の負荷が大きくなる場合）には、先端工具３が被削材４を打撃する音量が大きくなる。また、図３Ｅから図３Ｈに示すように、高い打撃力が必要ない場合（ブラシレスモータ２１の負荷が小さい場合）には、先端工具３が被削材４を打撃する音量が小さくなる。第４の実施の形態では、ブラシレスモータ２１の負荷を、音圧計１７８から検出された音圧に基づいて判断している。

演算部７６は、トリガ１３操作後（Ｓ１：ＹＥＳ）に定常デューティ比でブラシレスモータ２１を駆動し、音圧監視を開始する（Ｓ３５）。演算部７６は、音圧検出回路１７９からの信号が記憶部７６Ａに保存されている音圧閾値よりも高いか否かを判断する（Ｓ３６）。検出された音圧が音圧閾値よりも高い場合には（Ｓ３６：ＹＥＳ）、デューティ比を９９％まで上昇させる。

このような構成によると、打撃又は穿孔作業時に発生する音（音圧）に基づいて、ブラシレスモータ２１の負荷を検出することができる。これにより、負荷に応じて駆動電力を調整することが可能となり、使用部品の長寿命化や振動、騒音の低減といった効果を得ることができる。

本発明による打撃工具は、上述した実施の形態に限定されず、たとえば特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

上述した実施の形態では、定常デューティ比を８０％とし、ブラシレスモータ２１の負荷に応じてデューティ比を９９％に上昇させたが、これに限定されない。例えば、定常デューティを９０％としてもよく、上昇した際のデューティ比を１００％としてもよい。

上述した実施の形態では、電流、回転数、音圧のいずれかが所定の閾値を超えると、ブラシレスモータ２１の負荷が上昇したと判断していたが、これに限定されない。例えば、電流、回転数、音圧の少なくとも１つが閾値を超えるとブラシレスモータ２１の負荷が上昇したと判断してもよい。これにより、複数のパラメータに基づいてブラシレスモータ２１の負荷を判断することができるため、判断精度を上げることができる。

上述の第１の実施の形態では、電流が電流閾値Ｉ１を超えると、本発明の所定時間の一例として次の打撃１回の期間（約１／３０秒）デューティ比を上昇させたが、これに限定されない。例えば、次の打撃２回の期間（約１／１５秒）デューティ比を上昇させてもよく、これ以上長い期間であってもよい。また、時刻ｔ３のような電流の下限を検出することにより、上昇させたデューティ比を元に戻してもよい。

上述の実施の形態では、１つの閾値（例えば、Ｉ１、Ｉ２）を超えた場合に、デューティ比を８０％から９９％まで上昇させたが、これに限定されない。例えば、２つの閾値に基づいて、デューティ比を段階的に上昇させてもよい。具体的には、記憶部７６Ａには、電流閾値Ｉ２に加えて、電流閾値Ｉ２よりも大きい電流閾値Ｉ３が記憶されている。図１３Ｂに示すように、電流検出回路７１が検出する電流が電流閾値Ｉ２を超えた場合であって電流閾値Ｉ３よりも小さい場合には（時刻ｔ１４）、図１３Ｃに示すようにデューティ比を９０％まで上昇させる。時刻ｔ１８において、電流が電流閾値Ｉ３を超えると、デューティ比を９９％まで上昇させる。時刻ｔ２０においては、電流が電流閾値Ｉ２を下回ったため、デューティ比は８０％に戻っている。これにより、ブラシレスモータ２１の負荷の変動に応じて適切な打撃力で被削材を打撃することができる。同様に、回転数についても２つの閾値に基づいてデューティ比を段階的に上昇させても良い。具体的には、記憶部７６Ａには、回転数閾値Ｒ２に加えて回転数閾値Ｒ２よりも小さい回転数閾値Ｒ３が記憶されている。図１３Ｄに示すように、回転数検出回路７５が検出する回転数が回転数閾値Ｒ２を下回って回転数閾値Ｒ３よりも大きい場合には（時刻ｔ１４）、図１３Ｃに示すようにデューティ比を９０％まで上昇させる。時刻ｔ１８において、回転数が回転数閾値Ｒ３を下回ると、デューティ比を９９％まで上昇させる。また、閾値を３つ以上設けてもよい。また、電流及び回転数の両方を常時監視し、電流が電流閾値を超え且つ回転数が回転数閾値を下回った場合にデューティ比を上昇させるようにしてもよい。なお、音圧についても同様に２つ以上の閾値を設けてもよく、音圧、電流、回転数の少なくともいずれか１つに基づいてブラシレスモータ２１の負荷を判断してもよい。

上述の実施の形態では、打撃工具の一例として、ハンマ又はハンマドリルを用いたが、これに限定されない。

１、１０１：ハンマ、 ２：ハウジング、 ３：先端工具、 ４：被削材、
１１：電源ケーブル、１５：工具保持部、２１：ブラシレスモータ、
２４：制御部、２５：インバータ回路基板、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３：電流閾値、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３：回転数閾値

Claims (10)

1. ハウジングと、
   該ハウジング内に配置されたモータと、
   該モータによる回転駆動を往復動に変換する運動変換機構と、
   該運動変換機構の該往復動を打撃力として出力する出力部と、
   該モータの負荷を検出する負荷検出部と、
   該モータに駆動電力を供給する電力供給部と、
   該負荷検出部が検出した負荷が所定値を超えた場合、該モータに供給する該駆動電力を所定時間上げるとともに、該所定時間内において該負荷検出部が検出した負荷が該所定値を超えた場合であっても、該所定時間経過後に該駆動電力を下げるように該電力供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする打撃工具。
2. 該所定時間とは、少なくとも１回の打撃の期間であることを特徴とする請求項１に記載の打撃工具。
3. 該制御部は、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げた後、該駆動電力を元に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の打撃工具。
4. 該電力供給部は、インバータ回路基板を備えており、該制御部は該インバータ回路基板に出力するＰＷＭのデューティ比を上げることにより、該駆動電力を上げることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の打撃工具。
5. 該負荷検出部は、該モータに流れる電流を検出する電流検出部を備え、
   該制御部は、該電流検出部が検出した該電流が電流閾値を超えた場合、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げるように該電力供給部を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の打撃工具。
6. 該負荷検出部は、該モータの回転数を検出する回転数検出部を備え、
   該制御部は、該回転数検出部が検出した該回転数が回転数閾値を下回った場合、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げるように該電力供給部を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の打撃工具。
7. 該負荷検出部は、音圧を検出する音圧検出部を備え、
   該制御部は、該音圧検出部が検出した該音圧が音圧閾値を上回った場合、該モータに供給する該駆動電力を該所定時間上げるように該電力供給部を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の打撃工具。
8. 該制御部は、該負荷検出部が検出した該負荷が該所定値を超えている間は、該モータに供給する該駆動電力を上げるように該電力供給部を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の打撃工具。
9. 該制御部は、該負荷検出部が検出した該負荷が該所定値を超えた後、該所定値よりも大きい閾値を超えた場合は、該モータに供給する該駆動電力をさらに上げるように該電力供給部を制御することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の打撃工具。
10. 該制御部は、該モータを起動した直後は該モータを低速制御し、該負荷検出手段の検出した該負荷に応じて該モータを高速制御することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の打撃工具。
    

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