以下、本発明の実施の形態における動力作業機を図面に基づいて詳細に説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における動力作業機を、図1〜図7を参照して説明する。動力作業機としての電動作業機10は、ハンマドリルとも言われる。電動作業機10はコンクリートや石材等の対象物に穴あけ加工等を行うために使用される。
電動作業機10は作業機本体12を備え、作業機本体12は、シリンダハウジング13と中間ケース14とハンドル15とモータハウジング20と底部カバー17とを互いに固定して組み立てられている。底部カバー17は、ねじ部材162によりモータハウジング20に固定されている。底部カバー17は、軸線B1に沿った方向で、モータハウジング20の隣に配置されている。底部カバー17を貫通する通気口17aが設けられている。
シリンダハウジング13は筒形状であり、シリンダハウジング13内に円筒形状のシリンダ18が設けられている。シリンダ18は軸線A1を中心として配置されており、シリンダ18と同心状に、円筒形状の工具保持具19が設けられている。工具保持具19は、シリンダハウジング13内に設けられており、工具保持具19は、軸受16により回転可能に支持されている。シリンダ18と工具保持具19は一体回転可能に連結されている。工具保持具19に先端工具11が取り付けられ、シリンダ18の回転力は先端工具11に伝達される。
工具保持具19内からシリンダ18内に亘って、金属製の中間打撃子21が設けられている。中間打撃子21は、軸線A1に沿った方向に往復動自在である。シリンダ18内には、中間打撃子21を打撃する打撃子22が設けられている。打撃子22は、軸線A1に沿った方向に往復動作可能である。また、シリンダ18内にピストン23が配置されており、ピストン23は軸線A1に沿った方向に往復動作可能である。シリンダ18内であって、打撃子22とピストン23との間に空気室24が設けられている。
中間ケース14は、軸線A1に沿った方向でハンドル15とシリンダハウジング13との間に配置されている。モータハウジング20は、シリンダハウジング13及び中間ケース14に対して固定されている。軸線A1に沿った方向におけるモータハウジング20の配置範囲は、軸線A1に沿った方向における中間ケース14の配置範囲と重なっている。ハンドル15は、アーチ形状に屈曲されており、ハンドル15の両端は、中間ケース14に取り付けられている。ハンドル15にトリガー132及び給電ケーブル25が設けられている。また、ハンドル15にトリガースイッチ26が設けられている。作業者がトリガー132を操作すると、トリガースイッチ26がオンオフされる。
モータハウジング20は導電性の金属材料、例えば、アルミニウムにより一体成形されている。モータハウジング20は筒形状であり、モータハウジング20の内部に、モータケース27が配置されている。モータケース27は絶縁性の材料、例えば、合成樹脂により一体成形されている。モータケース27は、図3のように筒部27aを有し、モータケース27の筒部27aは、モータハウジング20に対して圧入固定されている。モータケース27は、筒部27aに連続する底部28を有し、底部28に軸孔29が形成されている。モータケース27内は、軸孔29及び通気口17aを介して作業機本体12の外部につながっている。
また、モータケース27内にブラシレスモータ30が収容されている。このブラシレスモータ30は直流電動モータであり、ブラシレスモータ30は、筒形状のステータ31と、ステータ31の内側に配置されたロータ32と、を有している。ロータ32は、出力軸33と、出力軸33に固定されたロータコア32aと、を備えている。電動作業機10の正面視で、出力軸33の回転中心である軸線B1は、軸線A1と交差、具体的には、略直交する。モータハウジング20は、軸線B1に沿った方向で底部カバー17とシリンダハウジング13との間に配置されている。モータハウジング20は、底部カバー17内に位置する軸受支持部34を備えている。中間ケース14は、シリンダハウジング13内まで伸びた隔壁35を備え、隔壁35により支持された軸受36と、軸受支持部34により支持された軸受37と、が設けられている。2個の軸受36,37は、出力軸33の軸線B1に沿った方向で異なる位置に配置されている。出力軸33の第1端部は軸孔29に配置されており、出力軸33の第2端部は、中間ケース14内に配置されている。出力軸33のうち、中間ケース14内に配置された箇所の外周面に駆動ギヤ38が設けられている。
モータケース27内にインシュレータ39が設けられている。インシュレータ39は軸線B1に沿った方向で、ブラシレスモータ30と軸受36との間に配置されている。インシュレータ39は、軸孔40を備えており、軸孔40内に出力軸33が配置されている。インシュレータ39は合成樹脂製であり、モータケース27内に回転しないように設けられている。インシュレータ39はステータ31に固定されている。
モータケース27内であって、インシュレータ39と軸受36との間にファン41が設けられている。ファン41は、出力軸33に固定されており、ファン41は出力軸33と共に回転して作業機本体12の外部の空気を、作業機本体12の内部に導入する役割を果たす。作業機本体12の外部と、中間ケース14の内部とが、通気口14aによりつながっている。
ブラシレスモータ30を冷却するファン41の構造を、図3を参照して説明する。ファン41は環状であり、ファン41は出力軸33に取り付けられている。つまり、ファン41は出力軸33と共に回転する。ファン41は、非磁性材料である合成樹脂により成形されており、ファン41に永久磁石45が取り付けられている。永久磁石45は、軸線B1を中心とする環状体であり、永久磁石45の円周方向に沿って、異なる磁極であるN極とS極とが交互に配置されている。
モータケース27内に接続基板47が設けられている。接続基板47は、例えばインシュレータ39に固定されている。つまり、接続基板47は、インシュレータ39を介してステータ31に取り付けられている。接続基板47は、軸線B1に沿った方向でステータ31と、ファン41に取り付けた永久磁石45との間に配置されている。接続基板47を厚さ方向に貫通する孔48が設けられており、出力軸33は孔48に配置されている。接続基板47は非磁性材料、例えば合成樹脂により成形されており、接続基板47に磁気センサS1〜S3が取り付けられている。
図2は電動作業機10を制御する制御回路を示す。ブラシレスモータ30は商用電源49を動力源としており、商用電源49の電力は、給電ケーブル25を介してブラシレスモータ30のコイルに流れる。
また、ブラシレスモータ30のステータ31は、U相,V相,W相に対応するコイルU1,V1,W1を備え、ロータコア32aには円周方向に間隔をおいて、極性が異なる2種類の永久磁石32bが4個設けられており、異なる極性の永久磁石32bが交互に並べられている。3個の磁気センサS1〜S3は、ロータ32の回転位置を示す検出信号を出力する。3個の磁気センサS1〜S3は、3相のコイルU1,V1,W1に対応して設けられている。それぞれの磁気センサS1〜S3は、ファン41に取り付けた永久磁石45が発生する磁力を検出し、かつ、磁力を電気信号に変換して出力する非接触のセンサである。磁気センサS1〜S3は、ホール素子を用いることができる。
電動作業機10は、各コイルU1,V1,W1に供給する電流を制御するインバータ回路121を有している。商用電源49とインバータ回路121との間の電気回路に、商用電源49の交流電流を直流電流に整流するための整流回路53が設けられている。整流回路53は、複数のダイオード53aをブリッジ接続して構成されている。また、整流回路53とインバータ回路121との間に平滑コンデンサ55が設けられている。平滑コンデンサ55は、整流回路53で交流から直流に整流された電圧を平滑化する。また、インバータ回路121と平滑コンデンサ55との間に、ダイオード56及びコンデンサ57が設けられている。ダイオード56及びコンデンサ57は、互いに直列に配置されている。ダイオード56及びコンデンサ57は、商用電源49の電力をコントローラ136に供給する電源回路であり、給電ケーブル25が商用電源49に接続されて、商用電源49からコントローラ136に印加される電圧を安定化する。
インバータ回路121は、3相フルブリッジインバータ回路であり、スイッチング素子Tr1〜Tr6を有する。スイッチング素子Tr1〜Tr6は、それぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor :IGBT)である。スイッチング素子Tr1は、コレクタC1とゲートG1とエミッタE1とを備えている。スイッチング素子Tr2は、コレクタC2とゲートG2とエミッタE2とを備えている。スイッチング素子Tr3は、コレクタC3とゲートG3とエミッタE3とを備えている。スイッチング素子Tr4は、コレクタC4とゲートG4とエミッタE4とを備えている。スイッチング素子Tr5は、コレクタC5とゲートG5とエミッタE5とを備えている。スイッチング素子Tr6は、コレクタC6とゲートG6とエミッタE6とを備えている。コレクタC1,C3,C5は、商用電源49の正極49aにそれぞれ接続され、かつ、コレクタC1,C3,C5は互いに並列に接続されている。つまり、コレクタC1,C3,C5は、ハイサイドである。
また、エミッタE1とコレクタC2とが互いに並列に接続され、かつ、リード線58へ接続されている。また、エミッタE3とコレクタC4とが互いに並列に接続され、かつ、リード線62へ接続されている。さらに、エミッタE5とコレクタC6とが互いに並列に接続され、かつ、リード線65へ接続されている。さらに、ゲートG1〜G6には制御信号としての電圧が印加される。さらに、エミッタE2,E4,E6は、商用電源49の負極49bへそれぞれ接続され、かつ、エミッタE2,E4,E6は互いに並列に接続されている。つまり、エミッタE2,E4,E6は、ローサイドである。
また、コイルU1に接続されたリード線60が設けられ、リード線58とリード線60とを接続するコネクタ59が設けられている。コイルV1に接続されたリード線64が設けられ、リード線62とリード線64とを接続するコネクタ63が設けられている。コイルW1に接続されたリード線67が設けられ、リード線67とリード線65とを接続するコネクタ66が設けられている。
リード線58,62,65は、図5のように、それぞれ保護チューブ143により被覆されている。リード線58はコネクタ59の挿入孔59aに接続され、リード線62はコネクタ63の挿入孔63aに挿入され、リード線65はコネクタ66の挿入孔66aに挿入されている。リード線60,64,67は、それぞれ保護チューブ143により被覆されている。
さらに、コネクタ59,63,66と、各保護チューブ143との接続箇所をそれぞれ覆う熱収縮チューブ145が設けられている。各保護チューブ143は、絶縁性の材料、例えば、シリコーンゴムが用いられる。各熱収縮チューブ145は、例えば、ポリオレフィンが用いられる。各熱収縮チューブ145は、各保護チューブ143が、コネクタ59,63,66の挿入孔59a,63a,66aから抜けることを防止する。各リード線58,62,65の端部に、導電性のプラグ169がそれぞれ取り付けられており、各プラグ169は、それぞれコネクタ59,63,66内に配置されている。コネクタ59,63,66、プラグ169、リード線60,64,67を径方向で外側から加圧してカシメ処理が施され、リード線58,62,65にプラグ169が固定されている。プラグ169は、それぞれリード線60,64,67に接続されている。
また、制御基板71と給電ケーブル25とを接続するリード線146,147は、保護チューブ148で被覆されている。リード線146,147と給電ケーブル25とを、上記と同様にコネクタ、熱収縮チューブを用いて接続することも可能である。
そして、スイッチング素子Tr1〜Tr6のゲートG1〜G6に入力する制御信号をオンオフするタイミング、及びオンする期間、すなわち、デューティ比を制御することにより、各コイルU1,V1,W1に対する転流動作が制御される。
モータ制御部133は、インバータ回路121を制御する制御信号を演算して出力する。モータ制御部133は、コントローラ136、制御信号出力回路134、ロータ位置検出回路135、モータ回転数検出回路68、モータ電流検出回路69を備えている。磁気センサS1〜S3の検出信号はロータ位置検出回路135に送られる。ロータ位置検出回路135は、ロータ32の回転位置を検出する。
ロータ位置検出回路135は、ロータ32の回転位置を表す信号を処理する。ロータ位置検出回路135から出力された信号は、コントローラ136及びモータ回転数検出回路68に送られる。モータ回転数検出回路68はモータ回転数を検出し、モータ回転数検出回路68から出力された信号はコントローラ136に入力される。
モータ電流検出回路69は、電流検出用抵抗122の両端に接続されており、モータ電流検出回路69は、ブラシレスモータ30に流れる電流値を検出する。モータ電流検出回路69から出力された信号は、コントローラ136に入力される。コントローラ136は、制御信号を処理するマイクロプロセッサと、メモリと、を備え、メモリには、制御プログラム、演算式およびデータなどが格納されている。コントローラ136は、モータ回転数検出回路68から入力される信号を処理して、ロータ32の実回転速度を演算する。コントローラ136から出力された信号は制御信号出力回路134に入力され、インバータ回路121は、制御信号出力回路134から入力される制御信号により制御される。
作業機本体12内に、整流回路53、平滑コンデンサ55、ダイオード56、コンデンサ57、インバータ回路121、電流検出用抵抗122、コントローラ136を取り付けた制御基板71が設けられている。制御基板71は、モータハウジング20の外部であり、かつ、中間ケース14内に配置されている。制御基板71は、軸線B1を中心とする径方向で、モータハウジング20の外部に配置されている。制御基板71は、軸線A1に沿った方向で、モータハウジング20とハンドル15との間に配置されている。制御基板71の厚さ方向は、軸線Bを中心とする径方向と同じである。
制御基板71は、絶縁性の材料、例えば、合成樹脂により一体成形されている。軸線B1に沿った方向における制御基板71の配置範囲は、軸線B1に沿った方向におけるモータハウジング20の配置範囲と重なっている。さらに、磁気センサS1〜S3の信号を、別々にロータ位置検出回路135に送る信号線75が、それぞれ設けられている。
スイッチング素子Tr1〜Tr6は、それぞれコレクタ、エミッタ、ゲートに接続された3本の端子を有し、3本の端子はそれぞれ制御基板71に固定されている。スイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5は1列に配置され、スイッチング素子Tr2,Tr4,Tr6は1列に配置されている。また、スイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5と、スイッチング素子Tr2,Tr4,Tr6とが、平行に配置されている。そして、スイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5に接触したヒートシンク78が1個設けられている。1個のヒートシンク78は、ねじ部材155によりスイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5に固定されている。
また、スイッチング素子Tr2に接触したヒートシンク79と、スイッチング素子Tr4に接触したヒートシンク80と、スイッチング素子Tr6に接触したヒートシンク81と、が設けられている。ヒートシンク79は、ねじ部材155によりスイッチング素子Tr2に固定され、ヒートシンク80は、ねじ部材155によりスイッチング素子Tr4に固定され、ヒートシンク81は、ねじ部材155によりスイッチング素子Tr6に固定されている。ヒートシンク78〜81は、熱伝導性を有する金属、例えば、アルミニウム、銅が用いられている。ヒートシンク78〜81は、スイッチング素子Tr1〜Tr6の熱を空気に伝達することで、スイッチング素子Tr1〜Tr6を冷却する。
図4のように、整流回路53にヒートシンク168が取り付けられている。ヒートシンク168の表面168aは平坦であり、表面168aは軸線B1に対して傾斜している。表面168aは、スイッチング素子Tr5に近くなる向きで傾斜している。
さらに、軸線B1を中心とする径方向で、ブラシレスモータ30の側方に基板ケース82が設けられている。基板ケース82は、モータハウジング20の外部に配置されている。基板ケース82は、ねじ部材を用いてモータハウジング20に固定されている。制御基板71は基板ケース82に取り付けられている。基板ケース82と、中間ケース14に設けたカバー160との間に収容室161が形成されている。基板ケース82は収容室161内に配置されている。基板ケース82は、軸線B1と平行に配置されたプレート部83と、プレート部83の外周縁に設けた側壁84と、を有するトレー形状である。側壁84は、モータハウジング20から離れる向きで、かつ、軸線A1に沿った方向に突出している。基板ケース82は、絶縁性の材料、例えば、合成樹脂で一体成形されている。軸線A1に沿った方向で、プレート部83は、モータハウジング20と制御基板71との間に配置されている。基板ケース82は、側壁84の外側に設けた複数のボス部82aを備え、ボス部82aの穴82bにねじ部材が挿入される。
制御基板71は側壁84に囲まれた空間内に配置されており、制御基板71はプレート部83と平行である。プレート部83に連続する筒部85,86が設けられ、筒部85,86内に通路87が設けられている。モータケース27を貫通する穴部90が設けられ、モータハウジング20を貫通する穴部89が設けられている。筒部85は、穴部89,90に配置されている。制御基板71を厚さ方向に貫通する穴88が設けられ、筒部86は穴88に配置されている。基板ケース82とカバー160との間に収容室161が形成されている。通路87は、モータケース27の内部と収容室161とをつなぐ。そして、リード線60,64,67及び信号線75は、通路87を通されている。
さらに、中間ケース14に、基板ケース82を覆うカバー160が設けられている。中間ケース14とモータハウジング20とが互いに固定され、カバー160は基板ケース82を覆い、カバー160と基板ケース82との間に収容室161が形成されている。基板ケース82、電気部品が取り付けられた制御基板71により、制御ユニット130が構成されている。
制御ユニット130の組み立て過程では、基板ケース82に制御基板71を収納した状態で樹脂を基板ケース82に流し込んで樹脂を固化させ、樹脂層200を形成している。樹脂層200は制御基板71の表面全体を覆い、かつ、制御基板71の表面に密着している。樹脂層200は、制御ユニット130を防水及び防塵している。なお、図4では、樹脂層200を便宜上、省略している。電気部品は、ブラシレスモータ30の回転数、回転速度、トルク、回転方向を制御する要素であり、電気部品は、整流回路53、スイッチング素子Tr1〜Tr6、平滑コンデンサ55、ダイオード56、コンデンサ57、電流検出用抵抗122、コントローラ136を含む。
さらに、中間ケース14に表示板ケース141が設けられている。表示板ケース141は、収容室161の外に配置されている。表示板ケース141の配置領域は、軸線B1に沿った方向で制御ユニット130の配置領域とは異なる。表示板ケース141は、シリンダハウジング13内の隔壁に固定される基板ホルダ98と、基板ホルダ98に取り付けた操作基板91を覆うカバー96と、を備えている。カバー96と基板ホルダ98とにより収容室159が形成され、カバー96と基板ホルダ98との隙間は、シール材、例えば、樹脂コーティング、シリコンゴムにより、シールされている。収容室159に操作基板91が設けられている。操作基板91に、操作スイッチ51、電力供給の有無を表示する通電ランプ92、速度表示ランプ157が設けられている。通電ランプ92及び速度表示ランプ157は、共にLEDランプである。操作基板91は基板ホルダ98を介して中間ケース14に保持されている。
操作基板91と制御基板71とを接続する電線93が設けられている。基板ホルダ98とカバー96との間に開口部158が設けられており、電線93は開口部158を通されている。電線93と制御基板71とを接続するソケット部167が設けられている。開口部158は、制御ユニット130内と表示板ケース141の収容室159とをつなぐ。中間ケース14に窓部95が開口されており、窓部95にカバー96が配置されている。
カバー96に操作ボタン97が取り付けられており、作業者が操作ボタン97を操作すると、操作スイッチ51が動作して、操作スイッチ51の動作信号はコントローラ136へ入力され、コントローラ136は、目標回転速度を切り替える。目標回転速度は、例えば、4段階に切り替え可能であり、速度表示ランプは4個設けられている。また、カバー96は、ブラシレスモータ30の目標回転速度の段階を表示する速度表示部52、通電表示部163を備えている。カバー96は合成樹脂で一体成形されており、かつ、光透過性を備えている。このため、作業者は、表示板ケース141の外部から、通電ランプ92及び速度表示ランプ157の光を視認可能である。選択された目標回転速度に相当する速度表示ランプ157が点灯し、選択されていない目標回転速度に相当する速度表示ランプ157は消灯する。また、給電ケーブル25が商用電源49に接続されると、通電ランプ92が点灯し、給電ケーブル25が商用電源49から遮断されると、通電ランプ92が消灯する。
ブラシレスモータ30の出力軸33の回転力を、ピストン23の往復動作力に変換する動力変換機構120を説明する。まず、中間ケース14内にクランク軸106が回転自在に設けられている。クランク軸106は出力軸33と平行であり、クランク軸106に設けられた従動ギヤ107が、駆動ギヤ38と噛み合っている。クランク軸106には、クランク軸106の回転中心から偏心したクランクピン108が取り付けられている。
また、クランクピン108とピストン23とを動力伝達可能に連結するコネクティングロッド109が設けられている。そして、出力軸33の回転力がクランク軸106に伝達されて、クランクピン108が公転すると、ピストン23はシリンダ18内を往復動作する。動力変換機構120は、クランク軸106、クランクピン108、コネクティングロッド109により構成されている。
次に、出力軸33の回転力をシリンダ18の回転力に変換する機構を説明する。シリンダハウジング13内に回転力伝達軸110が回転自在に設けられており、回転力伝達軸110に従動ギヤ111が設けられている。従動ギヤ111は、駆動ギヤ38に噛み合っている。回転力伝達軸110は、軸受113,114により回転可能に支持されている。このため、出力軸33の回転力は回転力伝達軸110に伝達される。さらに、回転力伝達軸110にベベルギヤ115設けられている。
一方、シリンダ18の外周に円筒形状のベベルギヤ116が取り付けられており、ベベルギヤ116はシリンダ18に対して回転可能である。ベベルギヤ116はベベルギヤ115と噛み合っている。シリンダ18の外周に、シリンダ18と一体回転し、かつ、軸線A1に沿った方向に移動可能なスリーブ117が取り付けられている。電動作業機10は、モード切替ダイヤル123を備えており、作業者がモード切替ダイヤル123を操作すると、スリーブ117が軸線A1に沿った方向に移動する。また、スリーブ117とベベルギヤ116とを、係合または解放させるクラッチ機構が設けられている。
スリーブ117が、シリンダ18に対して軸線A1に沿って移動すると、スリーブ117は、ベベルギヤ116と動力伝達可能に係合されるか、またはスリーブ117はベベルギヤ116から解放される。スリーブ117がベベルギヤ116に係合されると、回転力伝達軸110の回転力はシリンダ18に伝達される。これに対して、スリーブ117がベベルギヤ116から解放されると、回転力伝達軸110の回転力はシリンダ18に伝達されない。
上記電動作業機10の使用例を説明する。作業者がトリガー132を操作して、トリガースイッチ26がオンまたはオフされると、トリガースイッチから出力された信号が、コントローラ136に送られる。コントローラ136にトリガースイッチのオン信号が入力されると、制御信号出力回路134から出力される制御信号が、インバータ回路121に入力され、スイッチング素子Tr1〜Tr6が、それぞれ個別にオンオフされ、コイルU1,V1,W1に順次電流が流れる。すると、コイルU1,V1,W1と、永久磁石32bとが協働して回転磁界が形成され、ブラシレスモータ30のロータ32が回転する。
コントローラ136は、ロータ32の実回転速度を目標回転速度に近づける制御を実行する。ロータ32の実回転速度は、コイルU1,V1,W1に印加される電圧を調整することで制御される。具体的には、インバータ回路121のスイッチング素子Tr1〜Tr6のゲートG1〜G6に印加されるオン信号のデューティ比を調整することにより行われる。ブラシレスモータ30のロータ32が回転すると、出力軸33の回転力が、動力変換機構120によりピストン23の往復動作力に変換され、ピストン23がシリンダ18内で往復動作する。
ピストン23がクランク軸106に近づく向きで動作すると、空気室24の圧力が低下し、かつ、打撃子22が中間打撃子21から離れる向きで移動する。打撃子22が中間打撃子21から離れる向きで移動すると、空気室24に空気が吸い込まれなくなる。また、ピストン23が上死点に到達した後、ピストン23が上死点から下死点に向けて移動し、空気室24内の圧力が上昇する。すると、打撃子22が中間打撃子21を打撃する。中間打撃子21に加えられた打撃力は、先端工具11を介して対象物に伝達される。以後、ブラシレスモータ30の出力軸33が回転している間、打撃子22はシリンダ18内で往復動作し、打撃子22は中間打撃子21を間欠的に打撃する。
一方、ブラシレスモータ30の出力軸33の回転力は、従動ギヤ111を介して回転力伝達軸110に伝達される。モード切替ダイヤル123が操作されて、打撃・回転モードが選択されていると、回転力伝達軸110の回転力はシリンダ18に伝達され、シリンダ18が回転する。シリンダ18の回転力は、工具保持具19を介して先端工具11に伝達される。このように、電動作業機10は、先端工具11に打撃力及び回転力を伝達する。これに対して、モード切替ダイヤル123が操作されて、打撃モードが選択されていると、回転力伝達軸110の回転力はシリンダ18に伝達されない。
また、ブラシレスモータ30の出力軸33が回転するとファン41が回転し、作業機本体12の外部の空気が、通気口17a及び軸孔29を通り、モータケース27内に吸い込まれる。そして、ブラシレスモータ30の熱が空気に伝達されて、ブラシレスモータ30が冷却される。また、モータハウジング20の外部の空気は、通気口14aを通り中間ケース14内に導入される。このため、空気は、収容室161に収容されている基板ケース82に沿って流れ、整流回路53及びスイッチング素子Tr1〜Tr6の熱が空気に伝達される。したがって、整流回路53及びスイッチング素子Tr1〜Tr6の温度上昇が抑制される。
中間ケース14内に導入された空気は、ヒートシンク168の表面168aに沿って移動方向が付与されるため、スイッチング素子Tr1〜Tr6に接触する空気量をなるべく多くすることができ、スイッチング素子Tr1〜Tr6を冷却する効率が向上する。整流回路53及びスイッチング素子Tr1〜Tr6の熱を奪った空気は、通路87を通りモータケース27内に導入される。ファン41の回転によりモータケース27内に吸入された空気は、ファン41によりシリンダハウジング13内へ吐出され、シリンダハウジング13に設けた排気口を通り、作業機本体12の外部へ排出される。
本実施形態の電動作業機10は、ピストン23、打撃子22、中間打撃子21が軸線A1に沿った方向に動作する。また、先端工具11に加えられる打撃力は軸線A1に沿った方向に生じる。つまり、作業機本体12は、軸線A1に沿った方向に振動する。制御基板71の厚さ方向は、軸線A1に沿った方向と同じであり、制御基板71の長さ方向は軸線B1と平行である。作業機本体12が軸線A1に沿った方向に振動すると、制御基板71に対して厚さ方向に振動が伝達される。
本実施形態の電動作業機10は、先端工具11に打撃力を加える方向、つまり、軸線A1に沿った方向に制御ユニット130が振動することを抑制する振動抑制機構を備えている。振動抑制機構は、基板ケース82に設けた弾性体152〜弾性体154を含む。弾性体152は、プレート部83の外面に固定され、弾性体153は、側壁84の縁に固定されている。弾性体152は、プレート部83の外面の全域に亘り、同一の厚さで設けられている。基板ケース82がモータハウジング20に取り付けられた状態で、弾性体152はモータハウジング20に接触している。さらに、ボス部82aに弾性体154が固定されている。中間ケース14とモータハウジング20とが固定された状態で、弾性体153及び弾性体154は、中間ケース14に接触している。
弾性体152〜弾性体154は、ゴム状弾性体によりそれぞれ一体成形されており、弾性体152〜弾性体154は、両面テープを用いて基板ケース82に固定されている。なお、弾性体152〜弾性体154は、接着剤を用いて基板ケース82に固定されていてもよい。
そして、弾性体152と弾性体153とは、軸線A1に沿った方向で異なる位置に配置されている。そして、基板ケース82は、軸線A1に沿った方向で弾性体152と弾性体153との間に配置されている。弾性体154は、軸線A1に沿った方向で、弾性体153と同じ位置に配置されていてもよいし、軸線A1に沿った方向で、弾性体153とは異なる位置に配置されていてもよい。
本実施形態の電動作業機10は、基板ケース82と、基板ケース82を支持する作業機本体12との間に弾性体152,153が設けられているため、作業機本体12の振動が制御ユニット130に伝達されることを抑制できる。特に作業機本体12が軸線A1に沿った方向に振動すると、弾性体152,153が振動を低減する。このため、作業機本体12の振動が制御ユニット130に伝達されることを抑制できる。したがって、制御基板71に取り付けられている電気部品が振動することを抑制できる。
さらに、制御基板71を基板ケース82に収容することで制御基板71を補強することができるため、制御基板71が作業機本体12の振動で歪むことを抑制することができる。例えば、軸線A1に沿った方向に2分割された構成片を互いに固定して、作業機本体が組み立てられる構造を説明する。2分割された構成片で制御基板を挟み込んで支持する場合は、作業機本体の振動で2個の構成片同士がずれてしまうことも考えられる。2個の構成片同士がずれた結果、制御基板に歪みが生じて破損してしまう可能性がある。
作業機本体が、2分割された構成片で制御基板を挟み込んで支持する構造であっても、本実施形態のように制御基板71を基板ケース82に収容すると、2個の構成片同士のずれによる力が制御基板71には伝達されず、制御基板71の歪みを抑えることができる。また、基板ケース82内に樹脂を充填して樹脂層200が形成されている。このため、樹脂層200が外力を吸収し、制御基板71の歪みを一層抑えることができるとともに、制御基板71を粉塵等から保護することもできる。
さらに、操作基板91を収容する収容室159は、基板ホルダ98及びカバー96により閉塞されているため、作業現場で生じる異物、例えば、塵埃、加工粉、破断片が、収容室159内へ侵入することを防止できる。したがって、速度表示ランプ157及び通電ランプ92の視認性が低下することを抑制できる。また、表示板ケース141は、冷却風が流れる経路内に配置してもよい。この場合であっても、上記したように操作基板91は基板ホルダ98及びカバー96により閉塞されており密閉性がよいため、冷却風と共に作業機本体12内に粉塵が吸い込まれたとしても、収容室159内に粉塵が侵入することを防止でき、表示板ケース141の視認性が低下することを抑制できる。
さらに、制御基板71に接続されたリード線58,62,65は、保護チューブ143及び熱収縮チューブ145により覆われているため、作業機本体12が振動しても、リード線58,62,65が周囲の物体、例えば、ヒートシンク78に接触することを回避でき、リード線58,62,65の断線を防止できる。
本実施形態1の電動作業機10の構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、ブラシレスモータ30が、本発明のモータに相当し、先端工具11が、本発明の作業工具に相当し、電動作業機10が、本発明の動力作業機に相当し、制御基板71が、本発明の制御基板に相当し、基板ケース82が、本発明の基板ケースに相当し、作業機本体12及びモータハウジング20が、本発明のハウジングに相当し、軸線A1が、本発明の第1軸線に相当し、軸線B1が、本発明の第2軸線に相当する。
また、弾性体152,153,154が、本発明の弾性体に相当し、弾性体152が、本発明の第1弾性体に相当し、弾性体153が、本発明の第2弾性体に相当し、弾性体154が、本発明の第3弾性体に相当する。中間打撃子21、打撃子22、ピストン23が、本発明の打撃機構に相当し、モータハウジング20が、本発明の第1ハウジングに相当し、中間ケース14が、本発明の第2ハウジングに相当する。プレート部83が、本発明のプレート部に相当し、側壁84が、本発明の側壁に相当し、ボス部82aが、本発明のボス部に相当し、出力軸33が、本発明の出力軸に相当し、樹脂層200が、本発明の樹脂層に相当する。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における動力作業機を、図8を参照して説明する。図8と図1とを比べると、電動作業機10の制御ユニット130の配置位置が異なる。図8に示す電動作業機10は、図2の制御回路を用いる。図8に示す制御ユニット130は、軸線B1に沿った方向でブラシレスモータ30と底部カバー17との間に配置されている。図3に示すカバー160は、図8では設けられていない。また、制御基板71は、電動作業機10の正面視で、軸線B1に対して交差する方向に配置されている。底部カバー17の内面に凹部164が設けられており、凹部164に基板ケース82が配置されている。プレート部83が凹部164の底面に接触している。
そして、凹部164の内周面と側壁84との間に、弾性体165,166が設けられている。弾性体165,166は、軸線A1に沿った方向で異なる位置に配置されている。弾性体165,166は、軸線A1に沿った方向で基板ケース82の両側に配置されている。弾性体165,166は、基板ケース82と底部カバー17との間に介在されている。弾性体165,166は、弾性体152,153,154と同じ材質である。弾性体165,166は、基板ケース82に固定されていてもよいし、凹部164の内周面に固定されていてもよい。また、弾性体をプレート部83と凹部164との間に設けてもよく、この場合には、出力軸33に沿った方向の振動が、基板ケース82を介して制御基板71に伝達されることを抑制できる。
また、図8においては、接続基板47がステータ31に固定されている。接続基板47に設けられた磁気センサS1〜S3は、ロータ32の永久磁石32bが発生する磁力を検出して信号を出力する。図8において、制御基板71と信号線75とを、図5に示したコネクタ、熱収縮チューブ、保護チューブを用いて接続することも可能である。
図8の電動作業機10は、打撃作業が行われて作業機本体12が軸線B1と直角な方向、つまり、図1の軸線A1に沿った方向に振動すると、その振動は弾性体165,166により低減される。このため、制御ユニット130が、図1の軸線A1に沿った方向に振動することを抑制できる。さらに、図8に示す基板ケース82内に、図3の樹脂層200と同様の樹脂層を形成してもよい。したがって、実施の形態2の電動作業機10は、実施の形態1の電動作業機10と同様の効果を得られる。また、弾性体165,166が、本発明の弾性体に相当し、底部カバー17が本発明のハウジングに相当する。
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、振動抑制機構としての弾性体は、それぞれ別々に設けられていてもよいし、全体が一体化されていてもよい。本発明における弾性体は、振動を低減する緩衝材である。また、振動抑制機構としての弾性体は、基板ケースとモータハウジングとの間、及び基板ケースと中間ケースとの間に介在されていればよい。つまり、弾性体は、モータハウジング及び中間ケースのカバーに固定されていてもよい。そして、基板ケースがモータハウジングに固定されると、モータハウジングに固定されている弾性体が、基板ケースに接触する。また、中間ケースをモータハウジングに固定すると、中間ケースに設けた弾性体が基板ケースに接触する。
また、本発明の電動作業機は、商用電源、つまり、交流電源からブラシレスモータに電力が供給される。これに対して、本発明の電動作業機は、直流電源としての電池パックが作業機本体に取り付けられ、その電池パックの電力をブラシレスモータに供給する電動作業機を含む。本発明の電動作業機は、電動モータの動力で先端工具を動作させるものであればよい。
本発明の電動作業機は、先端工具に回転力及び軸線方向の打撃力を加えるハンマドリル及びハンマドライバを含む。本発明の電動作業機は、先端工具に回転力及び回転方向の打撃力を加えるインパクトドライバ、インパクトドリルを含む。さらに、電動作業機は、先端工具に回転力のみを加えるドライバ、ドリル、グラインダ、サンダを含む。本発明の電動作業機は、先端工具に軸線方向の打撃力のみを加えるハンマ、釘打ち機を含む。本発明の電動作業機は、先端工具を往復運動させるジグソー、セーバソーを含む。作業工具は、対象物を破砕する工具の他、ねじ部材を締め付けたり緩めたりするドライバビット、対象物を切断する鋸刃を含む。また、動力源としての電動モータは、ブラシレスモータの他、誘導電動機を含む。また、動力源としてのモータは、電動モータの他、油圧モータ、空気圧モータを含む。動力変換機構は、クランク機構の他、カム機構を含む。