特許 6600960 往復動工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6600960

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】往復動工具

(51)【国際特許分類】

   B25D 16/00 20060101AFI20191028BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20191028BHJP

【ＦＩ】

   B25D16/00

   B25F5/00 C

   B25F5/00 A

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-68957(P2015-68957)

(22)【出願日】2015年3月30日

(65)【公開番号】特開2016-187853(P2016-187853A)

(43)【公開日】2016年11月4日

【審査請求日】2017年10月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005094

【氏名又は名称】工機ホールディングス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】阿部 智志

(72)【発明者】

【氏名】根内 拓哉

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２２３８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１１７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７０７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５８７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３３３７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７３０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０２４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１３４２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｄ １６／００

Ｂ２５Ｆ ５／００

Ｂ２３Ｂ ４５／１６

Ｂ２３Ｐ １９／０６

Ｂ２５Ｂ ２１／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、
前記モータの回転力が伝達され、往復動することで相手材を切断可能な先端工具と、
前記モータの駆動を制御する制御部と、
前記モータをオン・オフさせるために作業者が操作するトリガと、
前記モータの回転方向を正回転、逆回転に切替えるために作業者が操作する回転方向切替手段と、を備えた往復動工具であって、
前記制御部は、前記モータの回転方向が逆回転に設定されている場合には、前記モータを制限モードで制御し、
前記制御部は、
前記制限モードにおいては、前記トリガがオン操作されると前記モータを駆動するとともに、前記トリガのオン操作が維持されていても所定の停止条件が満たされると前記モータの駆動を停止し、
前記制限モードでない状態においては、前記トリガがオン操作されると前記モータを駆動するとともに、前記トリガのオン操作が維持されていると前記所定の停止条件が満たされるか否かに関わらず前記モータの駆動を維持することを特徴とする往復動工具。

【請求項2】

前記制御部は、前記制限モードにおいて、前記モータの回転方向が正回転である場合に比べて、前記モータを駆動させるエネルギーが小さいことを特徴とする請求項１に記載の往復動工具。

【請求項3】

前記制御部は、前記制限モードにおいて、前記モータの回転方向が正回転である場合に比べて、前記モータの設定回転数を低減させることを特徴とする請求項１または２に記載の往復動工具。

【請求項4】

前記所定の停止条件は、前記モータの連続駆動時間が所定時間以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の往復動工具。

【請求項5】

前記先端工具は、前記モータの回転方向にかかわらず同様の往復動作を行うことができることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の往復動工具。

【請求項6】

前記モータの回転により回転し、前記モータを冷却する冷却風を発生させるファンを備え、
前記ファンは、前記モータが正回転する場合の冷却性能が、逆回転する場合の冷却性能よりも優れている形状を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の往復動工具。

【請求項7】

前記モータは、ブラシレスモータであり、スイッチング素子を備え、前記スイッチング素子のスイッチング動作を行うことにより、電力を前記ブラシレスモータに供給するインバータ回路を備え、
前記制御部は、前記スイッチング動作を制御することを特徴とする請求項１〜６記載の往復動工具。

【請求項8】

前記制御部は、
前記制限モードにおいて、前記モータの駆動が停止すると、前記回転方向切替手段の操作によらず前記制限モードを解除することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の往復動工具。

【請求項9】

前記回転方向切替手段は、操作される度に前記制御部へ信号を出力するタクタイルスイッチであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の往復動工具。

【請求項10】

前記制御部が前記制限モードであるか否かを表示する表示部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の往復動工具。

【請求項11】

モータと、
前記モータの回転力が伝達され、往復動することで相手材を切断可能な先端工具と、
前記モータの駆動を制御する制御部と、
前記モータをオン・オフさせるために作業者が操作するトリガと、
前記モータの回転方向を正回転、逆回転に切替えるために作業者が操作する回転方向切替手段と、
前記モータの回転により回転し、前記モータを冷却する冷却風を発生させるファンと、を備えた往復動工具であって、
前記先端工具は、前記モータの回転方向にかかわらず同様の往復動作を行うことができ、
前記ファンは、前記モータが正回転する場合の冷却性能が、逆回転する場合の冷却性能よりも優れている形状を有し、
前記制御部は、前記モータの回転方向が逆回転に設定されている場合には、前記モータを制限モードで制御し、
前記制御部は、前記制限モードにおいて前記トリガがオン操作されると前記モータを逆回転で駆動し、その後前記トリガがオフ操作されると前記モータの駆動を停止するとともに前記制限モードを解除することで、前記トリガが再度オン操作されると前記回転方向切替手段を操作しなくとも前記モータを正回転で駆動することを特徴とする往復動工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの回転力を先端工具に伝達し、先端工具が往復動する往復動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

ビットなどの先端工具に打撃力を与え、該ビットによってコンクリート壁やコンクリート床などを破砕したりする往復動工具が知られており、打撃力に加えて先端工具に回転力を与えることで、穴あけ作業を行う往復動工具は一般的にハンマドリルと呼ばれる。

【0003】

従来のハンマドリルの多くは少なくとも２つの動作モードを有し、例えば、ビットに打撃力のみが伝達されるハンマモードと、ビットに打撃力及び回転力の双方が伝達されるハンマドリルモードとを有する。このように複数の動作モードを有する従来のハンマドリルでは、作業者によってトリガレバーが操作されると、選択されている動作モードに従って、ビットに必要な動力が伝達される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４２８１２７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ハンマドリルモードと、ハンマモードとを有するハンマドリルは、ハンマドリルモード時にビットを対象物から抜き取り易くするなどの目的で、ビットの回転を逆転させるためにモータの回転方向の切換えが可能な構成をしている。

【0006】

ハンマドリルモード時には、ビットが回転するため、作業者がモータの回転方向を認識することができるが、モータの回転を逆回転に設定した状態でハンマモードで作業を行った際には、モータの回転方向にかかわらずビットに打撃力が伝達されるため、作業者はモータの回転方向を認識することができない。

【0007】

上述したハンマドリルに限らずとも、モータの回転力を先端工具に伝達し、先端工具が往復運動を行うハンマ、ジグソー、セーバソー、バリカンなどの往復動工具においても、先端工具の動作状況からモータの回転方向を認識することができないものであった。

【0008】

このため、モータが、構造上望ましくない回転方向である逆回転の状態で、往復動工具が連続的に使用され、製品寿命などに問題が生じる場合があった。

【0009】

本発明の目的は、モータの回転方向又は回転方向切替の状態に応じて適正なモータ制御を行い、寿命向上などを図ることができる往復動工具を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的は、モータと、モータの回転力が伝達され、往復動することで相手材を切断可能な先端工具と、モータの駆動を制御する制御部と、モータをオン・オフさせるために作業者が操作するトリガと、モータの回転方向を正回転、逆回転に切替えるために作業者が操作する回転方向切替手段と、を備えた往復動工具であって、制御部は、モータの回転方向又は前記回転方向切替手段の状態が逆回転であると判断した場合には、モータを制限モードで制御し、前記制御部は、前記制限モードにおいては、前記トリガがオン操作されると前記モータを駆動するとともに、前記トリガのオン操作が維持されていても所定の停止条件が満たされると前記モータの駆動を停止し、前記制限モードでない状態では、前記トリガがオン操作されると前記モータを駆動するとともに、前記トリガのオン操作が維持されていると前記所定の停止条件が満たされるか否かに関わらず前記モータの駆動を維持する構成とすることによって達成することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、モータの回転方向に応じて適正なモータ制御を行い、寿命向上などを図ることができる往復動工具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の往復動工具の一実施例であるハンマドリルを示す断面図。

【図2】図１の状態から動作モードが切替えられた状態を示す断面図。

【図3】図１のハンマドリルのブロック図。

【図4】図１のハンマドリルに用いられるファンの一例を示す要部拡大図。

【図5】図１のハンマドリルに用いられるピニオンギヤの一例を示す要部拡大図。

【図6】図１のハンマドリルに用いられる第1ギヤの一例を示す要部拡大図。

【図7】図１のハンマドリルに用いられるモータ制御の一例を示すフロー図。

【図8】図７のモータ制御で用いられるＤｕｔｙ制御の一例を示す表。

【図9】本発明の往復動工具の第２の実施例を示すフロー図。

【図10】本発明の往復動工具の第３の実施例を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の往復動工具の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る往復動工具は、先端工具の一例であるビットを着脱可能なハンマドリルである。本実施形態に係るハンマドリルの用途は特に限定されないが、コンクリート壁や石材などの対象物に穴を開けたり、対象物を破砕したりする作業に適している。また、本実施形態に係るハンマドリルは、ビットに打撃力が伝達される一方、回転力は伝達されないハンマモードと、ビットに少なくとも回転力が伝達されるドリルモードと、を有する。さらに本実施形態におけるドリルモードでは、回転力に加えて打撃力がビットに伝達される。

【0014】

図１に示されるように、ハンマドリル１は、シリンダハウジング２と、中間ハウジング３と、モータハウジング４と、ハンドル５と、を有し、これらは相互に固定されて一体化している。シリンダハウジング２は全体として円筒形であり、シリンダハウジング２の長手方向一端（後端）とハンドル５との間に、中間ハウジング３及びモータハウジング４が配置されている。中間ハウジング３とモータハウジング４は上下に重なっており、ハンドル５の一端（下端）がモータハウジング４に連結され、ハンドル５の他端（上端）が中間ハウジング３に連結されている。尚、ハンドル５と中間ハウジング３及びモータハウジング４とは防振機構を介してそれぞれ連結されている。

【0015】

シリンダハウジング２の内部には、円筒形のシリンダ１０及びリテーナスリーブ１１が収容されている。シリンダ１０及びリテーナスリーブ１１は同心であり、リテーナスリーブ１１の一部はシリンダハウジング２の先端から突出している。シリンダ１０及びリテーナスリーブ１１は相対回転不能に係合しており、シリンダ１０に回転力が伝達されると、シリンダ１０及びリテーナスリーブ１１が中心軸を回転軸として一体回転する。また、不図示のビットの一部がリテーナスリーブ１１に挿入される。リテーナスリーブ１１に挿入されたビットは、リテーナスリーブ１１に対して、回転方向には移動不能、かつ、軸方向には所定範囲で移動可能に係合する。よって、シリンダ１０及びリテーナスリーブ１１が回転すると、ビットに回転力が伝達され、ビットが回転する。また、ビットに打撃力が伝達されると、ビットは軸方向に所定範囲で往復動する。シリンダ１０，リテーナスリーブ１１及びビットの動きの詳細については後述する。

【0016】

シリンダ１０内にはピストン２０及び打撃子２１が往復動可能に収容されている。また、シリンダ１０とリテーナスリーブ１１とに跨って中間子２２が往復動可能に収容されている。これらピストン２０，打撃子２１及び中間子２２は、シリンダ１０の後方から前方に向かってこの順で一列に並んでいる。さらに、シリンダ１０内であってピストン２０と打撃子２１との間には空気室２３が設けられている。

【0017】

モータハウジング４内には、動力源であるモータ３０が収容されている。モータ３０は、インナーロータ型のブラシレスモータであって、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、ロータ３２の内側に配置された出力軸３３と、を有する。出力軸３３はロータ３２に固定されており、ロータ３２を貫通して上下に伸びている。出力軸３３の中心軸とシリンダ１０及びリテーナスリーブ１１の中心軸とは直交している。

【0018】

ロータ３２から突出している出力軸３３の上部は、モータハウジング４と中間ハウジング３との間の隔壁を貫通して中間ハウジング３の内側に進入している。中間ハウジング３内に突出している出力軸３３の上端にはピニオンギヤ３４が設けられている。

【0019】

ロータ３２には、ステータ３１よりも図示上方に位置するファン３５が一体回転するよう取付けられている。ファン３５は図４に示すように、複数の羽根３６を有する構成をしており、ブラシレスモータが正回転する状態、すなわちロータ３２が正回転する際には、ファン３５は図示反時計回り方向に回転する。羽根３６は、その形状が、径方向外側に向かうに従って放射方向に対して徐々に時計回り方向に離間する傾斜形状を有しており、ロータ３２が正回転する際に、効果的にモータハウジング４内にファン風を発生させる。

【0020】

ファン３５が回転することにより発生するファン風は、モータハウジング４下側からモータハウジング４内に流入し、ロータ３２とステータ３１周辺を通り、ファン３５の径方向外側から外部に排出される。また、ファン風は後述する制御基板１００付近も通過して、ファン３５の内側まで流れ、ファン３５の径方向外側から外部に排出される流れも有する。

【0021】

このように、ファン３５が回転することによって発生するファン風によって、ブラシレスモータ３０及びブラシレスモータ３０の駆動を制御する制御基板１００が冷却される。

【0022】

ファン３５は、ロータ３２が逆回転する際にも、ファン風を発生させるが、上述したように、羽根３６が正回転時に効果的にファン風を発生させる形状をしており、ロータ３２が逆回転する際には、ファン風の流れが逆になりモータハウジング４下側からモータハウジング４内のファン風が排出される、または、ファン風の流れ方向は維持されたままファン風の流量が低下される。

【0023】

中間ハウジング３内であって、出力軸３３の近傍には、第１駆動軸４０が回転自在に配置され、第１駆動軸４０の近傍には第２駆動軸５０が回転自在に配置されている。これら出力軸３３，第１駆動軸４０及び第２駆動軸５０は互いに平行である。

【0024】

第１駆動軸４０の下部にはピニオンギヤ３４と噛合う第１ギヤ４１が設けられており、第１駆動軸４０の上部には偏心ピン４２が設けられおり、この偏心ピン４２がコンロッド４３を介してピストン２０に連結されている。

【0025】

ピニオンギヤ３４及び第1ギヤ４１の歯部は、図５、図６に示すように、出力軸３３、第1駆動軸４０に対して傾斜する形状をしている。このように、歯部を傾斜形状とすることにより、歯部同士の接触面積を大きくすることができ、ピニオンギヤ３４及び第1ギヤ４１の長寿命化を図っている。

【0026】

図５に示すように、ブラシレスモータ３０が正回転、すなわちロータ３２が正回転する際には、ピニオンギヤ３４の歯部と第1ギヤ４１の歯部との係合によって、ピニオンギヤ３４を有する出力軸３３には、図示点線矢印で示すように上側に荷重が働くこととなり、図６に示すように第１ギヤ４１及び第１駆動軸４０には反対方向の図示点線矢印で示すように下側に荷重が働くこととなる。図５、図６の実線矢印はロータ３２が正回転、逆回転した際のピニオンギヤ３４、第１ギヤ４１の回転方向を示し、点線矢印はロータ３２が正回転、逆回転した際に働く荷重の方向を示す。

【0027】

ロータ３２が逆回転する際には、正回転時とは逆に、出力軸３３には下側、第１ギヤ４１及び第１駆動軸４０には上側の荷重が働くこととなる。

【0028】

第２駆動軸５０の下部には第１ギヤ４１と噛合う第２ギヤ５１が設けられており、第２駆動軸５０の上部にはベベルギヤ５２が設けられており、このベベルギヤ５２がシリンダの周囲に配置されているリングギヤ５３と噛合っている。リングギヤ５３は滑り軸受（メタル）を介してシリンダ１０の外周面に装着されており、シリンダ１０に対して自由に回転する。

【0029】

シリンダ１０の外周面には、リングギヤ５３に加えてスリーブ５４が設けられている。スリーブ５４は、シリンダ１０と一体回転し、かつ、単独でシリンダ１０の軸方向に往復スライドする。スリーブ５４はスプリング５５によってリングギヤ５３に近接する方向に常に付勢されている。

【0030】

中間ハウジング３の上面にはモード切替ダイヤル６０が設けられている。モード切替ダイヤル６０の回転操作によってハンマモードとハンマドリルモードとが切り替えられる。換言すれば、モード切替ダイヤル６０の回転操作によって、ビットに打撃力のみが伝達される動力伝達経路と、ビットに打撃力及び回転力が伝達される動力伝達経路と、が選択的に形成される。動力伝達経路の詳細については後述する。

【0031】

図１に示されているモード切替ダイヤル６０を第１方向に１８０度回転させると、図２に示されるように、操作アーム６１がシリンダ１０の軸方向前方に移動する。すると、前進する操作アーム６１によってスリーブ５４が押され、スリーブ５４がスプリングの付勢に抗して前方にスライドする。この結果、リングギヤ５３とスリーブ５４との係合が解除される。このようにしてリングギヤ５３とスリーブ５４との係合が解除されると、シリンダ１０への回転力の伝達が遮断される。

【0032】

一方、図２に示されているモード切替ダイヤル６０を第２方向に１８０度回転させると、図１に示されるように操作アーム６１が後退する。すると、操作アーム６１とスリーブ５４との接触が解除され、スリーブ５４がスプリングの付勢によって後方にスライドする。この結果、リングギヤ５３とスリーブ５４とが係合する。このようにしてリングギヤ５３とスリーブ５４とが係合すると、シリンダ１０に回転力が伝達される。

【0033】

図１，図２に示されるように、ハンドル５には作業者によって操作されるトリガレバー７０と、作業者によって操作される回転方向切替ボタン８０とが設けられている。回転方向切替ボタン８０が、本発明の回転方向切替手段に相当する。また、ハンドル５の内部には、トリガレバー７０の操作に基づいてオン・オフされるトリガスイッチ７１が設けられている。回転方向切替ボタン８０には、回転方向切替ボタン８０によってブラシレスモータ３０の回転方向が逆回転となっている際に、点灯する点灯部８１（本実施形態ではＬＥＤ）が内蔵されている。さらに、ハンドル５には、速度設定ボタンや複数のＬＥＤを含む操作パネル９０も設けられている。操作パネル９０上の速度設定ボタンが押されると、その回数に応じてブラシレスモータ３０の速度が段階的に切り替わる。また、設定された速度に応じて点灯するＬＥＤの数が変化し、設定された速度が報知される。

【0034】

次に、ハンマドリル１における動力伝達経路について説明する。図１，図２に示されるブラシレスモータ３０が作動すると、出力軸３３の回転がピニオンギヤ３４及び第１ギヤ４１を介して第１駆動軸４０に伝達され、第１駆動軸４０が回転する。また、出力軸３３の回転がピニオンギヤ３４，第１ギヤ４１及び第２ギヤ５１を介して第２駆動軸５０に伝達され、第２駆動軸５０が回転する。

【0035】

第１駆動軸４０が回転すると、第１駆動軸４０の上端に設けられている偏心ピン４２が第１駆動軸４０の中心軸を回転軸として回転する。すなわち、第１駆動軸４０の中心軸の周囲を偏心ピン４２が旋回する。この結果、コンロッド４３を介して偏心ピン４２と連結されているピストン２０がシリンダ１０内で往復動する。ピストン２０が打撃子２１から離反する方向に移動すると、つまりピストン２０が後退すると、空気室２３内の圧力が低下し、打撃子２１が後退する。一方、ピストン２０が打撃子２１に近接する方向に移動すると、つまりピストン２０が前進すると、空気室２３内の圧力が上昇し、打撃子２１が前進する。打撃子２１が前進すると、該打撃子２１によって中間子２２が打撃され、中間子２２によってビット（不図示）が打撃される。このようにしてビットに断続的に打撃力が伝達される。

【0036】

第２駆動軸５０が回転すると、第２駆動軸５０の上端に設けられているベベルギヤ５２が回転し、ベベルギヤ５２と噛合っているリングギヤ５３が回転する。このとき、モード切替ダイヤル６０の回転操作によってハンマモードが選択されていると、すなわち、図２に示されるように、リングギヤ５３とスリーブ５４との係合が解除されていると、リングギヤ５３の回転はシリンダ１０に伝達されず、リングギヤ５３はシリンダ１０上で空転する。よって、ビットに回転力は伝達されず、打撃力のみが伝達される。

【0037】

一方、モード切替ダイヤル６０の回転操作によってハンマドリルモードが選択されていると、すなわち、図１に示されるように、リングギヤ５３とスリーブ５４とが係合していると、リングギヤ５３の回転がスリーブ５４を介してシリンダ１０に伝達され、シリンダ１０及びリテーナスリーブ１１が一体回転する。よって、リテーナスリーブ１１に保持されているビットには、断続的に打撃力が伝達され、かつ、連続的に回転力が伝達される。

【0038】

次に、本実施形態に係るハンマドリル１が備える各種回路やブラシレスモータ３０の回路構成などについて図３を参照しながら説明する。図１，図２に示されるように、ブラシレスモータ３０とハンドル５との間に制御基板１００が設けられている。図３に示されるように、上記ブラシレスモータ３０，トリガスイッチ７１，回転方向切替ボタン８０，点灯部８１，操作パネル９０等は制御基板１００と電気的に接続されている。また、制御基板１００には、後述するスイッチング回路１０２，整流回路１０３，力率改善回路１０４，コントローラ１０６等を含むモータ制御ユニット１０５が搭載されている。

【0039】

図３に示されるように、ブラシレスモータ３０（図１，図２）のステータ３１は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応するコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を備えている。一方、ブラシレスモータ３０のロータ３２（図１，図２）には、極性が異なる２種類の永久磁石が４つ設けられている。これら４つの永久磁石は、ロータ３２の回転方向に沿って等間隔で配置されている。図３に示されるように、ロータ３２の近傍には３つの磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が配置されている。これら磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、ロータ３２の回転に伴う磁力変化を検出して電気信号をロータ位置検出回路１０１に出力する。本実施形態における磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３にはホール素子が用いられている。

【0040】

図３に示されるスイッチング回路１０２は、ステータ３１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１への通電を制御する。スイッチング回路１０２の手前には、交流電流を直流電流に変換する整流回路１０３と、整流回路１０３から出力される直流電流の電圧を昇圧してスイッチング回路１０２に供給する力率改善回路１０４と、が配置されている。整流回路１０３は、４つのダイオード素子が互いに接続されたブリッジ回路である。力率改善回路１０４は、電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタに対してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号を出力する集積回路と、コンデンサと、を有し、スイッチング回路１０２において発生する高周波電流を制限値以下に抑制する。

【0041】

スイッチング回路１０２は、３相フルブリッジインバータ回路であり、並列接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２と、並列接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４と、並列接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６と、を有する。それぞれのスイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２はコイルＵ１に接続され、コイルＵ１に供給される電流を制御する。スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４はコイルＶＩに接続され、コイルＶ１に供給される電流を制御する。スイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６はコイルＷＩに接続され、コイルＷ１に供給される電流を制御する。

【0042】

スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、力率改善回路１０４の正極側出力端子に接続されており、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、力率改善回路１０４の負極側出力端子に接続されている。すなわち、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５はハイサイド側であり、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６はローサイド側である。

【0043】

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

【0044】

図３に示されているモータ制御ユニット１０５は、制御部としてのコントローラ１０６と、制御信号出力回路１０７と、ロータ位置検出回路１０１と、モータ回転数検出回路１０８と、を含んでいる。コントローラ１０６は、ブラシレスモータ３０を制御するための信号を演算し、出力する。コントローラ１０６から出力される制御信号は、制御信号出力回路１０７を経てスイッチング回路１０２に入力される。ロータ位置検出回路１０１は、磁気センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３から出力される電気信号に基づいてロータ３２（図１，図２）の回転位置を検出し、ロータ３２の回転位置を示す信号を出力する。ロータ位置検出回路１０１から出力される位置検出信号は、コントローラ１０６及びモータ回転数検出回路１０８に入力される。モータ回転数検出回路１０８は、ロータ３２の回転数つまりモータ回転数を検出し、モータ回転数を示す信号を出力する。モータ回転数検出回路１０８から出力される回転数検出信号は、コントローラ１０６に入力される。コントローラ１０６は、モータ回転数が目標回転数に維持されるように、回転数検出信号に基づくフィードバック制御を実行する。

【0045】

図３に示されるコントローラ１０６には、図１，図２に示されるトリガレバー７０の操作に伴ってトリガスイッチ７１から出力されるオン信号及びオフ信号が入力される。図１，図２に示されるトリガレバー７０が作業者によって操作されると、その操作に応じてトリガスイッチ７１からオン信号又はオフ信号が出力される。具体的には、トリガレバー７０が引かれるとトリガスイッチ７１からオン信号が出力され、トリガレバー７０の引きが解除されるとトリガスイッチ７１からオフ信号が出力され、又はオン信号の出力が停止される。コントローラ１０６は、トリガスイッチ７１から出力されたオン信号を受信すると、トリガスイッチ７１がオンされたと判断する。一方、コントローラ１０６は、トリガスイッチ７１から出力されたオフ信号を受信するか、又はオン信号の受信が途絶えると、トリガスイッチ７１がオフされたと判断する。

【0046】

図３に示されるコントローラ１０６には、図１，図２に示される回転方向切替ボタン８０から出力される回転方向切替信号が入力される。本実施形態における回転方向切替ボタン８０は、操作される度に信号を出力（送信）するタクタイルスイッチである。よって、図３に示されるコントローラ１０６には、回転方向切替ボタン８０が操作される度に回転方向切替信号が入力される。言い換えれば、コントローラ１０６は、回転方向切替ボタン８０が押される度に回転方向切替信号を受信する。

【0047】

再び図１，図２を参照する。中間ハウジング３には、モード検出部としてのセンサ６２が設けられている。このセンサ６２は、モード切替ダイヤル６０が所定位置に回転操作されると電気信号（モード検出信号）を出力（送信）する。センサ６２から出力されたモード検出信号は、図３に示されるコントローラ１０６に入力される。図１，図２に示されるモード切替ダイヤル６０には永久磁石６０ａが内蔵されている。モード切替ダイヤル６０が図２に示される位置に回転操作されると、つまりハンマモードが選択されると、モード切替ダイヤル６０に内蔵されている永久磁石６０ａがセンサ６２の近傍（本実施形態では、センサ６２の真上）に位置する。すると、永久磁石６０ａの磁力がセンサ６２によって検出され、センサ６２からモード検出信号が出力される。一方、モード切替ダイヤル６０が図１に示される位置に回転操作されると、つまりハンマドリルモードが選択されると、モード切替ダイヤル６０に内蔵されている永久磁石６０ａがセンサ６２から離反する。すると、永久磁石６０ａの磁力がセンサ６２によって検出されなくなり、センサ６２からのモード検出信号の出力が途絶える。よって、図３に示されるコントローラ１０６は、モード検出信号の入力の有無によって、選択されている動作モードがハンマモードであるか否かを判別することができる。
（第１の制御フロー）
次に、図３に示されるコントローラ１０６によって実行されるブラシレスモータ３０の制御（オン・オフ制御）の一例について主に図１、２、３、７を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、ブラシレスモータ３０を“モータ３０”と略称する。

【0048】

電源ケーブルが電源に接続されると、コントローラ１０６による制御が開始される。コントローラ１０６は、まずモータ３０の回転方向を正回転にセットする（Ｓ１）。次いで、回転方向切替ボタン８０が操作されたか否か、すなわち回転方向切替ボタン８０から切替信号を受信したか否かを判断する（Ｓ２）。回転方向切替ボタン８０から切替信号を受信していなければ、トリガスイッチ７１がオンされているか否かを判別する（Ｓ３）。すなわち、トリガレバー７０（図１，図２）が引かれているか否かを判別する。

【0049】

トリガスイッチ７１がオンされている場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、コントローラ１０６は、モータ３０をオンする（Ｓ４）。

【0050】

トリガスイッチ７１がオンされていない場合（Ｓ３：Ｎｏ）、コントローラ１０６は、ステップＳ２、Ｓ３を繰り返し、この間に、回転方向切替ボタン８０が操作され切替信号を受信すると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、コントローラ１０６は、回転方向を逆回転にセットし（Ｓ４）、ＬＥＤ８１を点灯させる（Ｓ５）。

【0051】

トリガスイッチ７１がオンされると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、モータ３０をオンし（Ｓ６）、モータ３０の回転方向が正回転である場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、操作パネル９０上の速度設定ボタンによって設定された速度に応じて図８に示すように目標回転数を設定し、コントローラ１０６は目標回転数でロータ３２が回転するよう定速度制御を行う（Ｓ８）。この速度制御を、トリガスイッチ７１がオフされるまで継続し（Ｓ９：Ｙｅｓ）、トリガスイッチ７１がオフされると（Ｓ９：Ｎｏ）、モータ３０をオフする（Ｓ１０）。この後、再びステップＳ２で回転方向切替ボタン８０が操作されるか否かを判断する。

【0052】

トリガスイッチ７１がオンされ（Ｓ３：Ｙｅｓ）、モータ３０をオンし（Ｓ６）、モータ３０の回転方向が逆回転である場合（Ｓ７：Ｎｏ）、通電時間のカウントをスタートし（Ｓ１１）、速度設定ボタンによって設定された速度に応じて図８に示すように目標回転数を設定し、コントローラ１０６は目標回転数でロータ３２が回転するよう定速度制御を行う（Ｓ１２）。逆回転での作業状態が、１０秒以上継続する前に（Ｓ１３：Ｎｏ）、トリガスイッチ７１がオフされると（Ｓ１４：Ｎｏ）、モータ３０をオフし（Ｓ１５）、通電時間のカウントを終了し（Ｓ１６）、ＬＥＤ８１をオフし（Ｓ１７）、更に回転方向を正回転にセットする（Ｓ１８）。この後、再びステップＳ２で回転方向切替ボタン８０が操作されるか否かを判断する。

【0053】

逆回転での作業状態が１０秒以上継続したと判断した時には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ＬＥＤ８１を点滅させる（Ｓ１９）。その後、逆回転での作業状態が１５秒以上継続したか否か判断し（Ｓ２０）、１５秒以上継続したと判断した場合には（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、モータ３０をオフして（Ｓ２１）、トリガスイッチ７１がオン状態を維持する間、ＬＥＤ８１の点滅を維持する。ステップＳ２２で、トリガスイッチ７１がオフされたと判断すると、ステップＳ１６に移行し、通電時間のカウントを終了し、その後ＬＥＤ８１をオフし（Ｓ１７）、更に回転方向を正回転にセットする（Ｓ１８）。

【0054】

図１〜図７に示す往復動工具では、次の特徴、効果がある。
（１）逆回転が設定されていること並びに逆回転での作業中は、ＬＥＤ８１を点灯させることで、作業者に逆回転する状態にあること、逆回転で駆動していることを認識させることができ、無用に逆回転状態で作業が行われることが抑制できる。

【0055】

なお、ＬＥＤ８１に代わって他の点灯手段であっても良く、音、振動などで作業者に報知する構造であっても良い。
（２）基本的には、モータ３０を正回転させた作業が行われる往復動工具において、正回転を基準にファン３５を設計することで、ファン３５の小型化などを図ることができるが、この構成において、ファン３５を逆回転させる状態では、ファン３５による冷却効果が低くなる。従って逆回転状態では、モータ３０の回転数を正回転時よりも小さく制限してモータの駆動エネルギーを小さくする制限モードとなることで、発熱量が高い高速回転での駆動が避けられ、無用にファン３５を大型化することや工具自体の耐熱性向上などを考慮しなくとも良くなる。

【0056】

なお、上記実施形態では、目標回転数を制限する構成としたが、例えば固定のＤｕｔｙでモータ３０の回転を制御する制御方法で、逆回転状態では、正回転時よりもＤｕｔｙを制限する構成であっても良く、スイッチング素子の導通角を制限する構成でも良い。
（３）ギヤの歯部を軸に対して傾斜させることで、歯部同士の接触面積を大きくしてギヤの寿命を向上させた構成とした場合、ギヤ及びギヤと一体の軸又はギヤを受ける軸には軸方向の荷重が加わることになり、正逆回転可能な往復動工具の場合には、両方向の荷重を考慮した設計とする必要があるが、過度に逆回転を意識した設計、例えば、軸を受ける軸受の耐荷重を両側とも強固にする必要などがなく、設計の自由度が増す。
（４）モータ３０の効率を向上させる目的で、機械的な進角構造を採用することがある。ブラシレスモータ３０を搭載した上記実施形態においては、スイッチング回路のスイッチングのタイミングを制御することで進角制御が可能であるが、タイミングを制御せずとも、ロータ３２と磁気センサＳ１〜Ｓ３の位置を僅かにずらすことで機械的な進角構造とすることができる。ブラシ付のモータを搭載した構造においては、ブラシの取付け角度を僅かにずらすことで機械的な進角構造とすることができる。このような機械的な進角構造は通常、正回転でモータ３０の効率が向上するよう設計されており、逆回転では一転効率が低下してしまうものである。本発明では、このような機械的な進角構造を採用した往復動工具において、効率の悪い逆回転状態での継続作業やより効率の悪くなる高速回転での作業を制限することができ、製品の長寿命化を図ることができる。
（５）逆回転での作業終了後は、自動的に回転方向を正回転にセットし直す制御とすることで、逆回転の作業が連続的に行われることが防止できる。なお、これに併せ、逆回転する状態にあること、逆回転で駆動していることを点灯部が報知する構成とすることにより、作業者が回転方向を誤認することも抑制できる。
（６）回転方向切替ボタン８０の操作により、回転方向の切替えを許容する期間をトリガスイッチ７１がオフされている期間、すなわちトリガレバー７０が操作されていないときのみとすることで、作業中に不意に回転方向切替ボタン８０が操作されて不意に回転が切替わることを抑制し、作業に支障をきたしたり、製品寿命が低下するなどの不具合を抑制できる。
（７）所定時間以上継続して逆転作業が行われた際に、点灯部が点滅して、警告することで、逆転作業状態が継続して行われ、製品寿命などに問題が生じることを抑制できる。
（第２の制御フロー）
次に、図３に示されるコントローラ１０６によって実行されるブラシレスモータ３０の制御（オン・オフ制御）の他の一例について主に図１，２，３，９を参照しながら説明する。

【0057】

電源ケーブルが電源に接続されると、コントローラ１０６による制御が開始される。コントローラ１０６は、トリガレバー７０が引かれて、トリガスイッチ７１がオンされているか否かを判別する（Ｓ１）。トリガスイッチ７１がオンされると（Ｓ１：Ｙｅｓ）、コントローラ１０６は、モータ３０の回転方向が正回転であるか否かを判断し（Ｓ２）、正回転である場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、モータ３０をオンし（Ｓ３）、図８に示すような正回転の回転数制御を行う（Ｓ４）。トリガスイッチ７１がオンである場合、Ｓ２〜Ｓ５を繰り返し、トリガスイッチ７１がオフされると（Ｓ５：Ｎｏ）、モータ３０をオフする（Ｓ６）。

【0058】

ステップ２において、モータ３０の回転方向が逆回転であると判断した場合（Ｓ２：Ｎｏ）、次いでハンマモードであるか否かを判断する（Ｓ７）。ハンマモードではなくハンマドリルモードであると判断した場合には（Ｓ７：Ｎｏ）、モータ３０をオンし（Ｓ８）、図８に示すような逆回転の回転数制御を行い、ＬＥＤ８１を点灯させる（Ｓ１０）。トリガスイッチ７１がオンである場合、Ｓ２，Ｓ７〜Ｓ１１を繰り返し、トリガスイッチ７１がオフされると（Ｓ１１：Ｎｏ）、モータ３０をオフし（Ｓ１２）、ＬＥＤ８１をオフする（Ｓ１３）。

【0059】

ステップＳ７において、ハンマモードと判断した場合には、モータ３０を起動させずに、ＬＥＤ８１を点滅させる（Ｓ１４）。このＬＥＤ８１の点滅は、トリガスイッチ７１がオフされるまで継続する（Ｓ１５）。

【0060】

図９に示す制御方法を搭載した往復動工具では、次の特徴、効果がある。

【0061】

先端工具が往復動作のみを行うハンマモードにおいては、モータ３０を正転で駆動しても、逆転で駆動しても作業者は先端工具を見てモータ３０の回転方向を認識することができない。本実施形態においては、このようなハンマモードにおいては、トリガスイッチ７１がオンされたとしてもモータ３０を駆動させない、すなわちモータ３０を駆動させるエネルギーをゼロとする制限モードとなることで、モータ３０が逆転した状態で往復動工具が動作することを防止することができ、製品の長寿命化を図ることができる。また、ＬＥＤ８１を点滅させることで、製品の故障などではなく、異常状態と判別してモータ３０が駆動しない状態を作業者に報知することで、回転方向の切替えを作業者に促すことができる。

【0062】

なお、ハンマモード時に逆回転状態で、モータ３０を超低速で駆動させるよう制限するものとしても良い。

【0063】

また、モータ３０をブラシレスモータ３０の代わりにブラシ付モータとすると共に、回転方向切替ボタン８０の代わりにモータへの通電回路を切替える切替スイッチを設けた構成としても良く、このような構成の場合には、トリガレバー７０を操作した際に、コントローラ１０６の制御にかかわらずモータ３０に正逆回転方向の電力が供給される構成となる。このような構成では、実際にモータが駆動した後に電流の方向を確認してステップＳ２における回転方向の判断を行うこととなり、逆転状態で且つハンマモードであると判断した後にモータをオフする制御となる。なお、上記したモータへの通電回路を切替える切替スイッチは、正回転位置、逆回転位置の状態を維持する構成である。
（第３の制御フロー）
次に、第２の制御フローの変形例である第３実施形態について図１０を参照しながら説明する。

【0064】

図９の実施形態との相違点は、ハンマモードが選択され、且つ逆回転が選択されている状態で、トリガレバー７０が操作された際の制御である。

【0065】

本実施形態では、逆回転が選択されており、ステップＳ７においてハンマモードであると判別された際に（Ｓ７：Ｙｅｓ）、回転方向の選択状況にかかわらず正回転でモータを駆動する（Ｓ３，Ｓ４）。

【0066】

このような制御とすることにより、ハンマモードにおいて、確実にモータ３０を逆転させず、且つトリガレバー７０の再操作を必要としない、作業性の良い往復動工具とすることができる。

【0067】

本実施形態は、制御部であるコントローラ１０６がスイッチング素子のスイッチングを切替えることで、モータ３０を駆動する構成をしたブラシレスモータ３０を搭載した往復動工具であるために、容易に実現できるものであり、トリガレバー７０を操作した際に、コントローラ１０６の制御にかかわらずモータ３０に正逆回転方向の電力が供給される構成であるブラシ付モータでは実現が難しいものである。

【0068】

本発明は上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、本発明は、偏心カム等によってモータの回転運動がピストンの往復運動に変換される往復動工具にも適用可能であり、モータの回転力を先端工具に伝達し、先端工具が往復運動を行うハンマ、ジグソー、セーバソー、バリカンなどの往復動工具に適用可能である。特に、ジグソー、セーバソー、バリカンなどの切断工具において、正回転での作業時に先端工具が食い込んだ状態になったのを解除する目的で逆回転させる機能を設けた往復動工具に最適である。

【符号の説明】

【0069】

１ ハンマドリル
２ シリンダハウジング
３ 中間ハウジング
４ モータハウジング
５ ハンドル
１０ シリンダ
２０ ピストン
３０ ブラシレスモータ（モータ）
６０ モード切替ダイヤル
６２ センサ
７０ トリガレバー
７１ メインスイッチ
８０ 回転方向切替ボタン
８１ ＬＥＤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】