JP6439382B2 - 動力作業機 - Google Patents

Description

本発明は、モータの動力で作業工具を動作させる動力作業機に関する。

モータの動力で作業工具を動作させる動力作業機が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された動力作業機は、ハンマドリルである。特許文献１に記載されたハンマドリルは、ハウジングに設けられたモータと、モータの動力により回転され、かつ、作業工具を支持する工具支持部材と、モータの動力を打撃力に変換する動力変換機構と、打撃力を作業工具に伝達する中間子と、を備えている。動力変換機構は、円筒状のシリンダ、シリンダ内に設けたピストン、シリンダ内に配置され、かつ、ピストンとの間に圧力室を形成する打撃子と、を有する。ピストン、打撃子、中間子は、シリンダの中心線に沿った方向に動作する動作部材である。

また、ハンマドリルは、ハンマモードとハンマドリルモードとを切り替え可能である。ハンマモードが選択されると、モータの動力が打撃力に変換され、その打撃力は作業工具に伝達される。ハンマドリルモードが選択されると、作業工具に打撃力が伝達されることに加え、作業工具に回転力が伝達される。

特許文献１に記載されたハンマドリルは、ハウジングにセンサユニットが設けられている。センサユニットは、制御基板と、制御基板に取り付けた傾きセンサと、を備えている。傾きセンサは、作業工具を地面に押し付け、かつ、作業工具を垂直とした状態を０度とし、ハウジングを傾けた場合に、０度に対する作業工具の傾き角度を検出するセンサである。そして、作業工具の傾き角度に応じて、異なる色のＬＥＤ（light emitting diode）ランプを点灯する制御が行われる。また、センサユニットは、傾きセンサを取り付けたセンサ基板を包むように配置した弾性部材を備えている。さらに、制御基板に伝達された振動を低減でき、傾きセンサの破損を防止できる。

特開２０１３−９４８７０号公報

しかし、特許文献１に記載された動力作業機は、制御基板とハウジングとの間に弾性体が設けられていることに止まり、制御基板の振動を十分に低減できない可能性があった。

本発明の目的は、ハウジングの振動が制御基板に伝達されることを抑制できる、動力作業機を提供することにある。

本発明は、モータの動力で第１軸線に沿った方向に作業工具を動作させる動力作業機であって、前記モータを制御する制御基板と、前記制御基板を収容する基板ケースと、前記基板ケースを支持するハウジングと、前記基板ケースと前記ハウジングとの間に介在させた弾性体と、を有し、前記ハウジングは、前記モータを収容した第１ハウジングと、前記第１ハウジングに固定され前記基板ケースを収容した第２ハウジングと、を備え、前記基板ケースは、前記第１軸線と交差する第２軸線に沿った方向に延びるプレート部と、前記プレート部の外周縁に設けられ、前記プレート部から前記第１軸線に沿った方向に延びる側壁と、を備え、前記弾性体は、前記第１軸線に沿った方向で、前記プレート部と前記第１ハウジングとの間、及び／または、前記側壁と前記第２ハウジングとの間に介在されている。

本発明では、ハウジングの振動が弾性体により低減され、ハウジングの振動が制御基板に伝達されることを抑制できる。

本発明の実施の形態１に相当する電動作業機の正面断面図である。 図１の電動作業機の制御回路を示すブロック図である。 図１の電動作業機の要部を拡大した正面断面図である。 図１の電動作業機に用いる制御ユニットの側面図である。 図４に示すコネクタとリード線との接続構造を示す断面図である。 図１の電動作業機に設けた表示ケースの断面図である。 図６に示す表示ケースのカバーを取り外した側面図である。 本発明の実施の形態２に相当する電動作業機の一部を示す正面断面図である。

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。

１０…電動作業機、１１…先端工具、１２…作業機本体、１４…中間ケース、１７…底部カバー、２０…モータハウジング、２１…中間打撃子、２２…打撃子、２３…ピストン、３０…ブラシレスモータ、３３…出力軸、７１…制御基板、８２…基板ケース、８３…プレート部、８２ａ…ボス部、８４…側壁、１５２，１５３，１５４，１６５，１６６…弾性体、Ａ１，Ｂ１…軸線。

Claims (12)

1. モータの動力で第１軸線に沿った方向に作業工具を動作させる動力作業機であって、
   前記モータを制御する制御基板と、
   前記制御基板を収容する基板ケースと、
   前記基板ケースを支持するハウジングと、
   前記基板ケースと前記ハウジングとの間に介在させた弾性体と、
   を有し、
   前記ハウジングは、
   前記モータを収容した第１ハウジングと、
   前記第１ハウジングに固定され前記基板ケースを収容した第２ハウジングと、
   を備え、
   前記基板ケースは、
   前記第１軸線と交差する第２軸線に沿った方向に延びるプレート部と、
   前記プレート部の外周縁に設けられ、前記プレート部から前記第１軸線に沿った方向に延びる側壁と、
   を備え、
   前記弾性体は、前記第１軸線に沿った方向で、前記プレート部と前記第１ハウジングとの間、及び／または、前記側壁と前記第２ハウジングとの間に介在されている、動力作業機。
2. 前記基板ケース内に、前記制御基板を覆う樹脂層が形成されている、請求項１に記載の動力作業機。
3. 前記基板ケースは、前記モータの出力軸の径方向で前記モータの側方で前記第１ハウジングの外部に配置されている、請求項１または２に記載の動力作業機。
4. 前記モータの動力で前記第１軸線に沿った方向に動作し、かつ、前記作業工具に打撃力を加える打撃機構が、前記ハウジングに設けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の動力作業機。
5. 前記弾性体は、前記第１軸線に沿った方向で前記プレート部と前記第１ハウジングとの間、及び、前記側壁と前記第２ハウジングとの間に配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の動力作業機。
6. 前記第１軸線を含む正面視で、前記第１軸線と、前記モータの出力軸の回転中心である前記第２軸線と、が交差して配置されている、請求項５に記載の動力作業機。
7. 前記弾性体は、前記第１軸線に沿った方向で、
   前記プレート部と前記第１ハウジングとの間に介在された第１弾性体と、
   前記側壁の先端と前記第２ハウジングとの間に介在された第２弾性体と、
   を有する、請求項１に記載の動力作業機。
8. 前記第１弾性体は、前記プレート部の外面の全域に設けられている、請求項７に記載の動力作業機。
9. モータの動力で作業工具を動作させる動力作業機であって、
   前記モータを制御する制御基板と、
   前記制御基板を収容する基板ケースと、
   前記基板ケースを支持するハウジングと、
   前記基板ケースと前記ハウジングとの間に介在させた弾性体と、
   を有し、
   前記ハウジングは、前記モータを収容した第１ハウジングを備え、
   前記基板ケースは、前記第１ハウジングに固定するためにねじ部材が挿入されるボス部を備え、
   前記弾性体は、前記ボス部と前記基板ケースとの間に介在された第３弾性体を有する動力作業機。
10. モータの動力で作業工具を動作させる動力作業機であって、
    前記モータを制御する制御基板と、
    前記制御基板を収容する基板ケースと、
    前記基板ケースを支持するハウジングと、
    前記基板ケースと前記ハウジングとの間に介在させた弾性体と、
    を有し、
    前記ハウジングは、前記モータを収容した第１ハウジングを備え、
    前記基板ケースは、前記第１ハウジングに固定するためにねじ部材が挿入されるボス部を備え、
    前記弾性体は、前記ボス部に設けられた第３弾性体を有する動力作業機。
11. 前記基板ケースは、前記第１ハウジングに固定するためにねじ部材が挿入されるボス部を備え、
    前記弾性体は、前記ボス部と前記ねじ部材との間に介在された第３弾性体を有する、請求項１に記載の動力作業機。
12. 前記ハウジングは、前記第１ハウジングに固定され前記基板ケースを収容した第２ハウジングを備え、
    前記弾性体は、前記基板ケースと前記第１ハウジングとの間、及び／または、前記基板ケースと前記第２ハウジングとの間に介在されている、請求項１０に記載の動力作業機。

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