特開 2024-108827 作業機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108827

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】作業機

(51)【国際特許分類】

   B25D 16/00 20060101AFI20240805BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

B25D16/00

B25F5/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023013420

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡部 太郎

(72)【発明者】

【氏名】山田 英貴

【テーマコード（参考）】

2D058

3C064

【Ｆターム（参考）】

2D058AA14

2D058CA06

2D058CB06

2D058CC28

3C064AA04

3C064AB01

3C064AB02

3C064AC03

3C064BA12

3C064BA36

3C064BB01

3C064CA03

3C064CA08

3C064CA26

3C064CA72

3C064CA74

3C064CA75

3C064CA78

3C064CA80

3C064CB03

3C064CB06

3C064CB08

3C064CB17

3C064CB32

3C064CB63

3C064CB72

3C064DA02

3C064DA23

3C064DA37

3C064DA43

3C064DA56

3C064DA59

3C064DA78

3C064DA89

(57)【要約】

【課題】作業機の利便性を向上させる。
【解決手段】ハンマドリル１０は、モータ１９と、相手材１２に当接可能な先端工具８と、モータ１９の駆動力により先端工具８に回転力を与える回転力伝達部１４と、モータ１９の駆動力により先端工具８に打撃力を与える打撃力伝達部１５と、先端工具８に伝達される回転力及び打撃力を制御する制御部１３と、を有する。制御部１３は、制御モードとして、打撃力伝達部１５を介して先端工具８に打撃力を伝達する第１モードと、先端工具８に伝達する打撃力が第１モードより小さい第２モードと、を有し、先端工具８が相手材１２に当接すると、第２モードで先端工具８に打撃力を伝達し、所定条件を満たすと、第２モードから第１モードに移行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、
相手材に当接可能な先端工具と、
前記モータの駆動力により前記先端工具に回転力を与える回転力伝達部と、
前記モータの駆動力により前記先端工具に打撃力を与える打撃力伝達部と、
前記先端工具に伝達される回転力及び打撃力を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
制御モードとして、前記打撃力伝達部を介して前記先端工具に打撃力を伝達する第１モードと、前記先端工具に伝達する打撃力が前記第１モードより小さい第２モードと、を有し、
前記先端工具が前記相手材に当接すると、前記第２モードで前記先端工具に打撃力を伝達し、所定条件を満たすと、前記先端工具に伝達される打撃力を前記第１モードに移行する、作業機。

【請求項2】

前記打撃力伝達部は、空気室を含み、前記空気室の圧縮空気の圧力により前記先端工具に打撃力を伝達する、請求項１に記載の作業機。

【請求項3】

前記打撃力伝達部は、内部に前記空気室を形成可能なシリンダと、前記シリンダ内で往復動するピストンと、前記ピストンの往復動に追従して移動し、前記先端工具を打撃する打撃子と、を含み、前記ピストンの往復動に前記圧縮空気を介して追従する前記打撃子の往復動により前記先端工具に打撃力を伝達する、請求項２に記載の作業機。

【請求項4】

前記第２モードにおける前記モータの回転数は、前記第１モードにおける前記モータの回転数より大きい、請求項１に記載の作業機。

【請求項5】

前記打撃力伝達部は、前記モータから前記先端工具への打撃力の伝達を遮断可能なクラッチを有し、
前記第１モードでは、前記クラッチによる打撃力の伝達の遮断を実行しないことで前記モータの駆動力が打撃力として前記先端工具に伝達され、
前記第２モードでは、前記クラッチによる打撃力の伝達の遮断を実行することで前記モータの駆動力の打撃力としての前記先端工具への伝達が遮断される、請求項１に記載の作業機。

【請求項6】

前記クラッチとして、前記打撃力伝達部に電磁クラッチが設けられている、請求項５に記載の作業機。

【請求項7】

前記所定条件は、前記先端工具が前記相手材に当接してから予め設定された所定の時間が経過することである、請求項１に記載の作業機。

【請求項8】

前記所定条件は、前記モータの電流値が予め設定された所定の電流値以上となることである、請求項１に記載の作業機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハンマドリル等の作業機に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機の一例として、モータと、前記モータによって駆動される先端工具と、前記モータの駆動を制御する制御部と、を備えた電動工具が提案されている。

【0003】

上述のような電動工具として、例えば、特許文献１には、モータの駆動力によって先端工具に打撃力と回転力とを伝達することが可能な電動工具が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１９／０６５０８７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された電動工具では、制御部は、先端工具が作業状態になる前にはモータの回転数が低くなるように制御し、先端工具が作業状態になった後はモータの回転数が高くなるように制御する。

【0006】

しかしながら、先端工具を相手材に当接させて作業状態とした直後（例えば、穿孔作業の開始直後）において通常の打撃（打撃力が大きい打撃）が行われると、穿孔箇所で縁欠けが生じる虞がある。穿孔箇所で縁欠けが生じると、その修復作業が発生したり、あるいは先端工具の種類やサイズの変更等の作業が必要となり穿孔作業の進捗度が低下する。その結果、電動工具の利便性が損なわれる可能性がある。

【0007】

本発明の目的は、利便性を向上させた作業機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の作業機は、モータと、相手材に当接可能な先端工具と、前記モータの駆動力により前記先端工具に回転力を与える回転力伝達部と、前記モータの駆動力により前記先端工具に打撃力を与える打撃力伝達部と、前記先端工具に伝達される回転力及び打撃力を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、制御モードとして、前記打撃力伝達部を介して前記先端工具に打撃力を伝達する第１モードと、前記先端工具に伝達する打撃力が前記第１モードより小さい第２モードと、を有し、前記先端工具が前記相手材に当接すると、前記第２モードで前記先端工具に打撃力を伝達し、所定条件を満たすと、前記先端工具に伝達される打撃力を前記第１モードに移行する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、作業機の利便性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態の作業機の構造を示す側面断面図である。

【図2】図１に示す作業機に先端工具を取り付けた構造を示す側面断面図である。

【図3】図１に示す作業機の制御系を示すブロック図である。

【図4】図１に示す作業機の時間検知における時間とモータの回転数の関係を示すグラフである。

【図5】図１に示す作業機の時間検知における時間とモータの電流値の関係を示すグラフである。

【図6】図１に示す作業機のモータの回転数と打撃力の関係を示すグラフである。

【図7】図１に示す作業機の時間検知によるモータ制御を示すフローチャートである。

【図8】図１に示す作業機の電流検知における時間とモータの回転数の関係を示すグラフである。

【図9】図１に示す作業機の電流検知における時間とモータの電流値の関係を示すグラフである。

【図10】図１に示す作業機の電流検知によるモータ制御を示すフローチャートである。

【図11】図１に示す作業機の時間検知による相手材当接時点を示す時間とモータの回転数のグラフである。

【図12】図１に示す作業機の時間検知による相手材当接時点を示す時間とモータの電流値のグラフである。

【図13】図１に示す作業機の電流検知による相手材当接時点を示す時間とモータの電流値のグラフである。

【図14】本発明の実施の形態の変形例の作業機におけるクラッチ接続状態を示す側面断面図である。

【図15】本発明の実施の形態の変形例の作業機におけるクラッチ切り離し状態を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の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。

【0012】

本実施の形態では、作業機の一例として、ハンマドリルを取り上げて説明する。

【0013】

本実施の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等の対象物に穿孔等のハツリ処理を施したり、対象物を破砕したりする作業に適している。

【0014】

図１及び図２に示されるように、ハンマドリル（作業機）１０は、作業機本体１と、動力源である電動のモータ１９と、相手材１２に対して当接可能な先端工具８と、を有する。先端工具８は、例えば、ビット等であり、作業機本体１に着脱可能に取り付けられる。また、ハンマドリル１０は、作業機本体１の下側に配置される駆動部４と、作業機本体１に接続されたハンドル部２と、を有する。作業機本体１は、シリンダハウジング１ａ，中間ハウジング１ｂ及びモータハウジング１ｃから構成されており、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１ａは全体として円筒形である。そして、シリンダハウジング１ａの長手方向の一端とハンドル部２との間に、中間ハウジング１ｂ及びモータハウジング１ｃが配置されている。以下の説明では、シリンダハウジング１ａの長手方向を前後方向Ｐ１と定義する。また、シリンダハウジング１ａの長手方向の両側のうち、中間ハウジング１ｂ及びモータハウジング１ｃが配置されている側を後方と定義し、反対側を前方と定義する。すなわち、中間ハウジング１ｂ及びモータハウジング１ｃは、シリンダハウジング１ａの後端とハンドル部２との間に配置されている。

【0015】

中間ハウジング１ｂとモータハウジング１ｃは上下に重なっており、ハンドル部２の一端がモータハウジング１ｃに接続され、ハンドル部２の他端が中間ハウジング１ｂに接続されている。以下の説明では、中間ハウジング１ｂに接続されているハンドル部２の他端を上端、モータハウジング１ｃに連結されているハンドル部２の一端を下端と定義する。換言すれば、ハンドル部２の延びる方向を、前後方向Ｐ１と直交する上下方向Ｑ１と定義する。

【0016】

また、ハンマドリル１０は、モータ１９の駆動力により先端工具８に回転力を与える回転力伝達部１４と、モータ１９の駆動力により先端工具８に打撃力を与える打撃力伝達部１５と、先端工具８に伝達される回転力及び打撃力を制御する制御部１３と、を有している。なお、制御部１３は、モータ１９の駆動力を制御することで、先端工具８に伝達される回転力及び打撃力を制御する。

【0017】

そして、シリンダハウジング１ａの内部には、回転力伝達部１４として、円筒形のシリンダ１７及びリテーナスリーブ２５が収容されている。シリンダ１７及びリテーナスリーブ２５は同心であり、リテーナスリーブ２５の一部である先端工具保持部７は、シリンダハウジング１ａの先端から突出している。シリンダ１７及びリテーナスリーブ２５は相対回転不能に係合しており、シリンダ１７に回転力が伝達されると、シリンダ１７及びリテーナスリーブ２５が軸線Ｃ１を回転軸として一体回転する。

【0018】

また、先端工具８の一部がリテーナスリーブ２５の先端工具保持部７に挿入され、先端工具８は、リテーナスリーブ２５によって支持される。リテーナスリーブ２５の先端工具保持部７に挿入された先端工具８は、リテーナスリーブ２５に対して、回転方向には移動不能、かつ、前後方向Ｐ１には所定範囲で移動可能に係合する。よって、シリンダ１７及びリテーナスリーブ２５が回転すると、リテーナスリーブ２５の先端工具保持部７も回転し、これにより、先端工具８に回転力が伝達され、先端工具８が回転する。

【0019】

一方、シリンダ１７内には、打撃力伝達部１５として、ピストン９、ストライカ（打撃子）２２及びセカンドハンマ（中間子）２４が往復動可能に収容されている。セカンドハンマ２４は、シリンダ１７とリテーナスリーブ２５とに跨って収容されている。これらピストン９，ストライカ２２及びセカンドハンマ２４は、シリンダ１７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１７内には、打撃力伝達部１５の一部として、ピストン９とストライカ２２との間に空気室２３が設けられている。

【0020】

したがって、ピストン９が往復移動することで、空気室２３を介してストライカ２２及びセカンドハンマ２４によって先端工具８に打撃力が伝達される。すなわち、打撃力伝達部１５は、空気室２３を含んでおり、ピストン９とストライカ２２との間に介在される空気室２３の圧縮空気２０の圧力により先端工具８に打撃力を伝達する。別の表現で述べると、打撃力伝達部１５は、内部に空気室２３を形成可能なシリンダ１７と、シリンダ１７内で往復動するピストン９と、ピストン９の往復動に追従して移動し、先端工具８を打撃する打撃子であるストライカ２２と、先端工具８を打撃する中間子であるセカンドハンマ２４と、を含んでいる。この構成において、ピストン９の往復動に圧縮空気２０を介して追従するストライカ２２により打撃力がセカンドハンマ２４に伝達される。詳細には、ピストン９の往復動によって空気室２３の圧縮空気２０の圧力が変化し、この圧力の変化によってストライカ２２及びセカンドハンマ２４が前後動する。そして、セカンドハンマ２４によって打撃力が先端工具８に伝達される。

【0021】

先端工具８に打撃力が伝達されると、先端工具８は前後方向Ｐ１に所定範囲で往復動し、図２に示される相手材１２に対して打撃方向Ｅ１に打撃力を加える。なお、先端工具８は、軸線Ｃ１方向に沿って延びる略円柱形状を有しており、モータ１９の駆動力により前後方向Ｐ１に動作して所望の作業を行うビットである。

【0022】

また、電動のモータ１９は、モータハウジング１ｃ内の駆動部４に収容されている。つまり、モータ１９はモータハウジング１ｃによって支持される。そして、モータ１９は、例えば、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１９ａと、ステータ１９ａの内側に配置されたロータ１９ｂと、ロータ１９ｂの内側に配置された出力軸１９ｃと、を有する。出力軸１９ｃはロータ１９ｂに固定されており、ロータ１９ｂを貫通して上下に伸びている。出力軸１９ｃの軸線Ｄ１とシリンダ１７及びリテーナスリーブ２５の軸線Ｃ１とは直交している。

【0023】

ロータ１９ｂから突出している出力軸１９ｃの上部は、モータハウジング１ｃと中間ハウジング１ｂとの間の隔壁を貫通して中間ハウジング１ｂの内側に進入している。中間ハウジング１ｂ内に突出している出力軸１９ｃの上端側にはファン１９ｄが設けられており、さらに上端にはピニオンギヤ１９ｅが設けられている。中間ハウジング１ｂ内であって、出力軸１９ｃの一方側には、第１駆動軸３０が回転自在に配置され、出力軸１９ｃの他方側には、第２駆動軸４０が回転自在に配置されている。これら出力軸１９ｃ，第１駆動軸３０及び第２駆動軸４０は互いに平行である。

【0024】

第１駆動軸３０の下部にはピニオンギヤ１９ｅと噛合う第１ギヤ３１が設けられており、第１駆動軸３０の上部には偏心ピン３２が設けられている。そして、この偏心ピン３２がコンロッド３３を介してピストン９に連結されている。すなわち、往復動機構部１８として、コンロッド３３とピストン９が設けられている。

【0025】

第２駆動軸４０の下部にはピニオンギヤ１９ｅと噛合う第２ギヤ４１が設けられ、さらに、第２駆動軸４０の上部にはベベルギヤ４２が設けられており、このベベルギヤ４２がシリンダ１７の周囲に配置されているリングギヤ４３と噛合っている。リングギヤ４３は滑り軸受（メタル）を介してシリンダ１７の外周面に装着されており、シリンダ１７に対して自由に回転する。

【0026】

シリンダ１７の外周面には、リングギヤ４３に加えてクラッチ４４が設けられている。クラッチ４４は、シリンダ１７と一体回転し、かつ、単独でシリンダ１７の軸方向（前後方向Ｐ１）にスライドする。

【0027】

また、ハンドル部２の下端部には、電源ケーブル３が取り付けられており、電源ケーブル３は、外部の商用電源である電源（バッテリ）２８（図３参照）に接続される。さらに、ハンドル部２にはトリガ５によりオン・オフ操作されるトリガスイッチ６が設けられている。作業者が、トリガ５を操作すると、モータ１９が作動する。そして、モータ１９が作動すると、出力軸１９ｃの回転がピニオンギヤ１９ｅ及び第１ギヤ３１を介して第１駆動軸３０に伝達され、第１駆動軸３０が回転する。

【0028】

第１駆動軸３０が回転すると、第１駆動軸３０の上端に設けられている偏心ピン３２が第１駆動軸３０の中心軸を回転軸として回転する。すなわち、第１駆動軸３０の中心軸の周囲を偏心ピン３２が旋回する。この結果、コンロッド３３を介して偏心ピン３２と連結されているピストン９がシリンダ１７内で往復動する。ピストン９がストライカ２２から離反する方向に移動すると、つまりピストン９が後退すると、空気室２３内の圧縮空気２０の圧力が低下し、ストライカ２２が後退する。一方、ピストン９がストライカ２２に近接する方向に移動すると、つまりピストン９が前進すると、空気室２３内の圧縮空気２０の圧力が上昇し、ストライカ２２が前進する。ストライカ２２が前進すると、該ストライカ２２によってセカンドハンマ２４が打撃され、セカンドハンマ２４によって先端工具８が打撃される。このようにして先端工具８に断続的に打撃力が伝達される。

【0029】

第２駆動軸４０が回転すると、第２駆動軸４０の上端に設けられているベベルギヤ４２が回転し、ベベルギヤ４２と噛合っているリングギヤ４３が回転する。そして、リングギヤ４３の回転がクラッチ４４を介してシリンダ１７に伝達され、シリンダ１７及びリテーナスリーブ２５が一体回転する。よって、リテーナスリーブ２５に保持されている先端工具８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。これにより、先端工具８によって対象物に所望の作業が行われる。

【0030】

なお、ハンマドリル１０の作業機本体１の上部には、ハンマドリル１０の動作モードを切り替え可能な操作レバー１１が設けられている。この操作レバー１１を操作することで、クラッチ４４によってリングギヤ４３の回転の伝達を遮断可能である。これにより、作業者は、ハンマドリル１０の動作モードを、先端工具８に回転力は加えずに打撃力を加えるハンマモードと、先端工具８に回転力及び打撃力の双方を加えるハンマドリルモードと、の間で切り替えることができる。

【0031】

また、図３に示されるように、ハンマドリル１０の制御部１３は、マイコンを有しており、該マイコンによってインバータ回路１６を介してモータ１９の駆動を制御する。そして、ハンマドリル１０には、モータ１９のロータ１９ｂの回転位置を検出する回転位置検出部２１と、モータ１９に印加される電流値を検出する電流検出部２６と、が設けられている。モータ１９の回転数は、回転位置検出部２１の検出結果から求めることが可能である。さらに、ハンマドリル１０には、電磁クラッチ３４や距離センサ２７等が設けられている。電磁クラッチ３４は、モータ１９の駆動力の先端工具８への伝達を繋げたり遮蔽したりする切り替えスイッチである。距離センサ２７は、例えば、赤外線センサ等であり、ハンマドリル１０の穿孔深さを計測したり、先端工具８と相手材１２との距離を計測したり際に用いられるセンサである。ただし、ハンマドリル１０は、必ずしも電磁クラッチ３４や距離センサ２７を備えていなくてもよい。

【0032】

本実施の形態のハンマドリル１０の制御部１３は、制御モードとして、打撃力伝達部１５を介して先端工具８に打撃力を伝達する第１モードと、先端工具８に伝達する打撃力が第１モードより小さい第２モードと、を有している。そして、先端工具８が相手材１２に当接すると、制御部１３は、上記第２モードで先端工具８に打撃力を伝達し、さらに、所定条件を満たすと、先端工具８に伝達される打撃力を上記第１モードに移行する制御を行う。

【0033】

ここで、ハンマドリル１０の穿孔作業等で発生する縁欠けについて説明する。ハンマドリル１０の穿孔作業では、相手材１２に先端工具８を押し付けた状態（当接した状態）でモータ１９が回転すると、先端工具８に打撃力と回転力とが伝達される。穿孔作業を開始する際に、最初の段階から先端工具８に打撃力と回転力とが伝達されると、先端工具８の回転によって相手材１２に十分な深さの孔が開くより先に先端工具８の軸方向の衝撃が相手材１２に伝わり、孔を開けたい箇所の周りが欠けてしまう。所謂縁欠けが発生する。

【0034】

したがって、穿孔作業において縁欠けを抑制するためには、モータ１９の駆動を開始してから穿孔の開始直後の初期状態においては低打撃（打撃力が小さい打撃）とし、ある程度穿孔作業が進んで穿孔深さが深くなってから高打撃（打撃力が大きい打撃）とすることが望ましい。ただし、穿孔作業の初期状態において穿孔が進まないうちに打撃力が大きくなると、縁欠けが発生し易い。そこで、穿孔作業の初期状態においてある程度先端工具８の回転速度を確保して回転力のみで穿孔を進め、その後、所定条件を満たした時点で先端工具８に打撃力と回転力を伝えて高打撃力及び通常回転速度で穿孔を進めるように制御する。

【0035】

なお、穿孔作業の初期状態において所望の穿孔速度を確保するためには、穿孔作業の初期状態のモータ１９の回転数を通常回転数以上（高い回転数）とすることが望ましい。具体的には、穿孔作業の初期状態において、ストライカ２２がピストン９の往復動に追従できない程度にモータ１９の回転数を大きくする（高速回転数制御）。この場合、ストライカ２２がピストン９の往復動に追従できないため、先端工具８には打撃力が僅か程度にしか伝達されずに回転力のみが伝達される。これにより、穿孔作業の初期状態においては、低打撃力として略回転力のみで穿孔を進める。そして、ある程度穿孔が進み、設定された所定条件を満たしたら、打撃力も加え（通常回転数制御）、打撃力と回転力とによる高打撃力で穿孔を行うようにモータ駆動を制御する。

【0036】

本実施の形態のハンマドリル１０において、上記制御モードを用いた具体的な制御について説明する。

【0037】

まず、ハンマドリル１０の制御部１３による制御において、モータ１９の駆動開始から所定時間の経過に基づいて第２モードから第１モードに移行する場合について説明する。つまり、第２モードから第１モードに移行する所定条件を、先端工具８が相手材１２に当接してから予め設定された所定の時間が経過した時点とすることである。すなわち、先端工具８が相手材１２に当接してから予め設定された所定の時間が経過した時点で所定条件を満たしたものとし、この時点で第２モードから第１モードに移行して先端工具８に打撃力を伝達する制御である。以降、この所定時間の経過に基づいて第２モードから第１モードに移行する制御を時間検知制御と呼ぶ。なお、第２モードにおけるモータ１９の回転数は、第１モードにおけるモータ１９の回転数より大きい。

【0038】

ハンマドリル１０の時間検知制御による具体的な制御手順を図７に示されるフローに従い、さらに図４の時間と回転数の関係、図５の時間と電流値の関係、及び図６の回転数と打撃力の関係を参照しながら説明する。なお、第２モードから第１モードに切り替える所定時間の閾値を時間Ｔ３Ｃとする。

【0039】

最初に、図７のステップＳ１のようにコントローラ（制御部１３）による電源供給開始を実行する。続いてステップＳ２のトリガＯＮ？を判定する。トリガＯＮ？の判定がＯＮであれば（ステップＳ２のＹｅｓ）、ステップＳ３のモータ駆動を実行し、モータ１９の高速回転数制御を行う。すなわち、図４の時間Ｔ１でトリガＯＮによりモータ１９の駆動を開始する。なお、図４の時間Ｔ１においては、既に先端工具８が相手材１２に当接している。続いて時間Ｔ２でコントローラによってモータ１９の高速回転数Ｎ２の制御を行う。このモータ１９の高速回転数Ｎ２の制御は、先端工具８に伝達される打撃力が小さくなる第２モードの制御である。つまり、第２モードでは、モータ１９の制御が高速回転数Ｎ２の制御であるため、ハンマドリル１０においてストライカ２２がピストン９の往復動に追従することができず、先端工具８に対して打撃力は僅か程度にしか伝達されない。したがって、穿孔の初期状態では先端工具８に伝達される打撃力は僅か程度の低打撃力である。

【0040】

一方、回転力は、モータ１９の駆動力により回転力伝達部１４を介して先端工具８に伝達される。したがって、穿孔の初期状態では先端工具８は略回転力のみによって低打撃力で穿孔を行う。モータ１９に流れる電流としては、図５の時間Ｔ１でモータ１９への電流の印加を開始し、続いて時間Ｔ２でモータ１９に電流Ｉ１が印加される。なお、ステップＳ２のトリガＯＮ？の判定がＮｏであれば（ステップＳ２のＮｏ）、再度ステップＳ２のトリガＯＮ？を判定する。

【0041】

図７のステップＳ３のモータ駆動を高速回転数制御で実行した後、ステップＳ４のトリガＯＮ？を判定する。トリガＯＮ？の判定がＯＮであれば（ステップＳ４のＹｅｓ）、ステップＳ５の駆動時間閾値以上？を判定する。一方、トリガＯＮ？の判定がＮｏであれば（ステップＳ４のＮｏ）、コントローラはステップＳ６のモータ停止を実行し、モータ１９の駆動を停止した後、再度ステップＳ２のトリガＯＮ？を判定する。

【0042】

図７のステップＳ５の駆動時間閾値以上？の判定が閾値以上であれば（ステップＳ５のＹｅｓ）、ステップＳ７の通常回転数制御を実行する。つまり、第２モードから第１モードに移行してモータ１９の通常回転数制御を行う。言い換えると、図４の時間Ｔ３Ｃで時間閾値到達となり、先端工具８に伝達される打撃力を第２モードから第１モードに移行する。続いて時間Ｔ４でコントローラによってモータ１９の通常回転数Ｎ１の制御を行う。この通常回転数Ｎ１のモータ制御が先端工具８に伝達される打撃力が大きくなる制御であり、通常回転数Ｎ１＜高速回転数Ｎ２である。

【0043】

モータ１９に流れる電流としては、図５の時間Ｔ２以降、第２モードによる穿孔において先端工具８が掘り進むため、ピストン９への負荷も大きくなり、電流値Ｉが上昇する。先端工具８が孔を掘り進むと、図５の時間Ｔ３Ｃで時間閾値到達となり、モータ１９に印加される電流値Ｉがさらに上昇する。このとき第２モードから第１モードに移行したことで、ハンマドリル１０においてストライカ２２がピストン９の往復動に追従し始める。その結果、ピストン９に掛かる負荷が増え始めて電流値Ｉがさらに上昇する。続いて図５の時間Ｔ４でモータ１９に電流Ｉ２を印加してモータ１９の通常回転数Ｎ１の制御を行う。このとき、電流Ｉ１＜電流Ｉ２である。通常回転数Ｎ１のモータ制御では、ハンマドリル１０においてストライカ２２がピストン９の往復動に追従するため、先端工具８に回転力と打撃力とが伝達され、高打撃力を先端工具８に伝達することができる。言い換えると、第１モードでは、高打撃力で先端工具８は穿孔を行う。

【0044】

ここで、図６に示されるモータ１９の回転数と先端工具８の打撃力の関係について説明する。図６に示されるように、回転数Ｎが小さい状態から大きくなるにつれて徐々に打撃力Ｆも大きくなる。これは、ピストン９の往復動にストライカ２２が追従可能な状態であり、ストライカ２２によって先端工具８に十分な打撃力が伝達されるためである。この状態で、回転数Ｎが通常回転数Ｎ１となると、打撃力Ｆは高打撃力Ｆ１となる。そして、回転数Ｎがさらに大きくなると、打撃力Ｆはピークに到達する。打撃力Ｆがピークに到達した後さらに回転数Ｎが大きくなると、打撃力Ｆは低下していく。これは、ピストン９の往復動にストライカ２２が追従しきれなくなり、ストライカ２２による先端工具８への打撃力の伝達が少なくなるためである。その結果、先端工具８に伝わる打撃力Ｆは低下していく。この状態で、回転数Ｎが通常回転数Ｎ１より大きい高速回転数Ｎ２となると、打撃力Ｆは低打撃力Ｆ２となる。

【0045】

次に、図７のステップＳ７のモータ制御を通常回転数制御で実行した後、ステップＳ８のトリガＯＮ？を判定する。トリガＯＮ？の判定がＯＮであれば（ステップＳ８のＹｅｓ）、通常回転数制御の高打撃力による穿孔を続ける。一方、トリガＯＮ？の判定がＮｏであれば（ステップＳ８のＮｏ）、コントローラはステップＳ９のモータ停止を実行し、モータ１９の駆動を停止する。具体的には、時間Ｔ５でトリガ５をオフとし、コントローラがモータ１９の駆動を停止することにより、時間Ｔ６でモータ停止となる。

【0046】

以上のように本実施の形態の時間検知制御では、穿孔作業の初期状態を第２モードで行う。すなわち、穿孔作業の初期状態を高速回転数Ｎ２による低打撃力Ｆ２で孔を掘り進む。そして、所定条件である時間閾値到達となると、第２モードから第１モードに移行して第１モード（打撃力と回転力による高打撃力）で孔を掘る。すなわち、時間閾値に到達した後は、通常回転数Ｎ１による高打撃力Ｆ１で孔を掘る制御を行う。

【0047】

次に、ハンマドリル１０の制御部１３による制御において、モータ１９の駆動開始からモータ電流値の所定の閾値への到達に基づいて第２モードから第１モードに移行する場合について説明する。つまり、第２モードから第１モードに移行する所定条件を、モータ１９の電流値が予め設定された所定の電流値（閾値）以上となる時点とすることである。すなわち、モータ１９の電流値が予め設定された所定の電流値（閾値）に到達した時点で所定条件を満たしたものとし、この時点で第２モードから第１モードに移行する制御である。以降、このモータ１９の電流値の閾値への到達に基づいて第２モードから第１モードに移行する制御を電流検知制御と呼ぶ。

【0048】

ハンマドリル１０の電流検知制御による具体的な制御手順を図１０に示されるフローに従い、さらに図８の時間と回転数の関係、図９の時間と電流値の関係を参照しながら説明する。なお、第２モードから第１モードに移行する電流閾値への到達時間を時間Ｔ３Ｄとする。

【0049】

最初に、図１０のステップＳ１１のようにコントローラ（制御部１３）による電源供給開始を実行する。続いてステップＳ１２のトリガＯＮ？を判定する。トリガＯＮ？の判定がＯＮであれば（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ステップＳ１３のモータ駆動を実行し、モータ制御として高速回転数制御を行う。すなわち、図８の時間Ｔ１でトリガＯＮによりモータ１９の駆動を開始する。なお、図８の時間Ｔ１においては、既に先端工具８が相手材１２に当接している。続いて時間Ｔ２でコントローラによってモータ１９の高速回転数Ｎ２の制御を行う。この高速回転数Ｎ２のモータ制御が第２モードである。第２モードでは、高速回転数Ｎ２のモータ制御であるため、ハンマドリル１０においてストライカ２２がピストン９の往復動に追従することができず、先端工具８に対して打撃力は僅か程度にしか伝達されない。したがって、穿孔の初期状態で先端工具８に伝達される打撃力は僅か程度の低打撃力である。

【0050】

一方、回転力は先端工具８に伝達されるため、穿孔の初期状態では先端工具８は略回転力のみによって低打撃力で穿孔を行う。モータ１９に流れる電流としては、図９の時間Ｔ１でモータ１９への電流の印加を開始し、続いて時間Ｔ２でモータ１９に電流Ｉ１が印加される。なお、ステップＳ１２のトリガＯＮ？の判定がＮｏであれば（ステップＳ１２のＮｏ）、再度ステップＳ１２のトリガＯＮ？を判定する。

【0051】

図１０のステップＳ１３のモータ駆動を高速回転数制御で実行した後、ステップＳ１４のトリガＯＮ？を判定する。トリガＯＮ？の判定がＯＮであれば（ステップＳ１４のＹｅｓ）、ステップＳ１５の電流閾値以上？を判定する。一方、トリガＯＮ？の判定がＮｏであれば（ステップＳ１４のＮｏ）、コントローラはステップＳ１６のモータ停止を実行し、モータ１９の駆動を停止した後、再度ステップＳ１２のトリガＯＮ？を判定する。

【0052】

図１０のステップＳ１５の電流閾値以上？の判定が閾値以上であれば（ステップＳ１５のＹｅｓ）、ステップＳ１７の通常回転数制御を実行する。つまり、モータ１９の駆動制御を通常回転数制御にする。すなわち、図８の時間Ｔ３Ｄで電流閾値到達となり、先端工具８に伝達される打撃力を第２モードから第１モードに移行する。このとき、図９に示されるように、時間Ｔ３Ｄにおいて電流値Ｉは、閾値の電流ＩＸとなっている。つまり、時間Ｔ３Ｄにおいて電流値Ｉが閾値の電流ＩＸに到達したことでモータ１９の制御を切り替え、先端工具８に伝達される打撃力を第２モードから第１モードに移行する。

【0053】

続いて時間Ｔ４でコントローラによってモータ１９の通常回転数Ｎ１の制御を行う。この通常回転数Ｎ１のモータ制御が第１モードによる先端工具８への打撃力の伝達であり、通常回転数Ｎ１＜高速回転数Ｎ２である。モータ１９に流れる電流としては、図９の時間Ｔ２以降、第２モードによる穿孔において先端工具８が掘り進むため、ピストン９への負荷も大きくなり、電流値Ｉが上昇する。先端工具８が孔を掘り進むと、図９の時間Ｔ３Ｄで電流閾値到達となる。すなわち、時間Ｔ３Ｄでモータ１９の電流値が予め設定された所定の電流値（閾値）に到達したため、コントローラによってモータ駆動を切り替える。

【0054】

そして、モータ１９の駆動を切り替えたことで先端工具８に伝達される打撃力が第２モードから第１モードに移行される。これにより、ハンマドリル１０においてストライカ２２がピストン９の往復動に追従し始める。その結果、ピストン９に掛かる負荷が増え始めて電流値Ｉがさらに上昇する。続いて図９の時間Ｔ４でモータ１９に電流Ｉ２を印加してモータ１９の通常回転数Ｎ１の制御を行う。このとき、電流Ｉ１＜電流ＩＸ＜電流Ｉ２である。通常回転数Ｎ１のモータ制御では、ハンマドリル１０においてストライカ２２がピストン９の往復動に追従するため、先端工具８に打撃力と回転力が伝達され、高打撃力を先端工具８に伝達することができる。言い換えると、第１モードでは、高打撃力で先端工具８は穿孔を行う。

【0055】

図１０のステップＳ１７のモータ駆動を通常回転数制御で実行した後、ステップＳ１８のトリガＯＮ？を判定する。トリガＯＮ？の判定がＯＮであれば（ステップＳ１８のＹｅｓ）、通常回転数制御の高打撃力による穿孔を続ける。一方、トリガＯＮ？の判定がＮｏであれば（ステップＳ１８のＮｏ）、コントローラはステップＳ１９のモータ停止を実行し、モータ１９の駆動を停止する。具体的には、時間Ｔ５でトリガ５をオフとし、コントローラがモータ１９の駆動を停止することにより、時間Ｔ６でモータ停止となる。

【0056】

以上のように本実施の形態の電流検知制御においても、穿孔作業の初期状態を第２モードで行う。すなわち、穿孔作業の初期状態を高速回転数Ｎ２による低打撃力Ｆ２で孔を掘り進む。そして、所定条件である電流閾値到達となると、第２モードから第１モードに移行して第１モードで孔を掘る。すなわち、電流閾値に到達した後は、通常回転数Ｎ１による高打撃力Ｆ１（打撃力と回転力による打撃力）で孔を掘る制御を行う。

【0057】

図１１と図１２では、時間Ｔ１において先端工具８が相手材１２に当接していない。なお、上記電流検知制御において先端工具８が相手材１２に当接する時間は、図１１と図１２に示される通りである。すなわち、時間Ｔ２でモータ１９の駆動制御を第２モードとして開始し、その直後の時間Ｔ３Ａで先端工具８を相手材１２に当接させる。図１１に示されるように、時間Ｔ３Ａにおけるモータ１９の回転数Ｎは、高速回転数Ｎ２である。また、図１２に示されるように、時間Ｔ３Ａにおけるモータ１９の電流値Ｉは、電流Ｉ１である。そして、時間Ｔ３Ｄで、モータ１９の駆動開始から経過した駆動時間が駆動時間閾値を上回ることと、モータ１９の電流値Ｉが閾値の電流ＩＸを上回ることと、の少なくとも一方の条件が満たされると、モータ１９の回転数を通常回転数Ｎ１へと切り替える。

【0058】

また、上記電流検知制御において先端工具８が相手材１２に当接する時間を、予め設定された電流閾値によって検出することも可能である。例えば、図１３に示されるように、先端工具８が相手材１２に当接する時間Ｔ３Ｂの閾値として電流ＩＹを予め設定しておく。そして、時間Ｔ２でモータ１９の駆動制御を開始した後、電流値Ｉが閾値である電流ＩＹに到達すると、先端工具８が相手材１２に当接したことを示す。このように先端工具８が相手材１２に当接した時間として時間Ｔ３Ｂを検出することが可能である。

【0059】

本実施の形態のハンマドリル１０によれば、穿孔作業の初期状態を高速回転数による低打撃力（第２モード）で孔を掘り進み、その後、予め設定された時間やモータ電流等で所定条件を満たすと、通常回転数による高打撃力（第１モード）に移行して孔を掘ることができる。すなわち、先端工具８が相手材１２に当接してから穿孔作業の初期状態では、先端工具８に略回転力のみを与えて孔を掘るため、穿孔の開始時に発生しやすい縁欠けの発生を抑制することができる。そして、ある程度穿孔が進んでから打撃力と回転力を先端工具８に与えて所望の深さまで孔を掘る。また、初期状態においては先端工具８を高速回転させるため、低打撃力の状態であっても穿孔を充分進めることができ、スムーズに通常回転数による制御に移行できる。

【0060】

このようにモータ１９を駆動させて先端工具８に伝達される打撃力を変更する制御を行うことで、穿孔箇所において縁欠けの発生を抑制することができる。その結果、縁欠けの修復作業や先端工具８の変更等の作業が不要となるため、ハンマドリル１０における穿孔作業の進捗度の低下を回避することができる。したがって、ハンマドリル１０を用いた穿孔作業を予定通りに進めることができ、ハンマドリル１０の利便性を向上させることができる。

【0061】

次に、図１４及び図１５に示される本実施の形態のハンマドリル１０の変形例について説明する。図１４に示される変形例のハンマドリル１０は、その打撃力伝達部１５に、モータ１９から先端工具８への打撃力の伝達を遮断することが可能なクラッチが設けられているものである。ここでは、上記クラッチとして、打撃力伝達部１５に電磁クラッチ３４が設けられている場合を説明する。

【0062】

例えば、モータ１９の回転数を通常回転数として高打撃力で穿孔を行う第１モードの制御では、ハンマドリル１０の打撃力伝達部１５において、電磁クラッチ３４による打撃力の伝達の遮断を実行しないことでモータ１９の駆動力が打撃力として先端工具８に伝達され、高打撃力で穿孔を行う。具体的には、ソレノイド３５をオフにすることで電磁クラッチ３４がソレノイド３５に吸引されないため、電磁クラッチ３４が上方側に移動することはなく電磁クラッチ３４と第１ギヤ３１とが係合した状態となる。これにより、モータ１９の駆動力が打撃力及び回転力として先端工具８に伝達され、高打撃力で穿孔を行う。

【0063】

一方、モータ１９の回転数を高速回転数として低打撃力で穿孔を行う第２モードの制御では、図１５に示されるように、ハンマドリル１０の打撃力伝達部１５において、電磁クラッチ３４による打撃力の伝達の遮断を実行することでモータ１９の駆動力の先端工具８への伝達が遮断され、低打撃力で穿孔を行う。具体的には、ソレノイド３５に印加される電流によりソレノイド３５が電磁クラッチ３４を吸引して電磁クラッチ３４が上方側に移動する。これにより、電磁クラッチ３４と第１ギヤ３１との係合が外れてモータ１９の駆動力が電磁クラッチ３４側には伝達されない状態となる。その結果、モータ１９の駆動力が打撃力としては先端工具８に伝達されずに、先端工具８は回転力のみの低打撃力で穿孔を行う。

【0064】

以上のように、電磁クラッチ３４の動作によってモータ１９の駆動力のうちの打撃力の先端工具８への伝達のオンとオフとを切り替えることが可能である。

【0065】

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。上記実施の形態では、先端工具８に伝達される打撃力を切り替える所定条件として経過時間の閾値を設定する場合と、電流値の閾値を設定する場合とを説明したが、例えば、穿孔深さを閾値として設定することも可能である。図３に示されるように、ハンマドリル１０に設けられた赤外線センサ等の距離センサ２７によって穿孔深さを検出する。すなわち、距離センサ２７による穿孔深さの検出が予め設定された穿孔深さを検出すると、モータ１９の駆動が切り替えられて先端工具８に伝達される打撃力が第２モードから第１モードに切り替えられる。

【0066】

さらに、この距離センサ２７を用いて先端工具８が相手材１２に当接した時点を検出することも可能である。例えば、距離センサ２７によって検出される先端工具８と相手材１２との距離が０（零）になると、先端工具８が相手材１２に当接したと判断する。

【符号の説明】

【0067】

１…作業機本体、１ａ…シリンダハウジング、１ｂ…中間ハウジング、１ｃ…モータハウジング、２…ハンドル部、３…電源ケーブル、４…駆動部、５…トリガ、６…トリガスイッチ、７…先端工具保持部、８…先端工具、９…ピストン、１０…ハンマドリル（作業機）、１１…操作レバー、１２…相手材、１３…制御部、１４…回転力伝達部、１５…打撃力伝達部、１６…インバータ回路、１７…シリンダ、１８…往復動機構部、１９…モータ、１９ａ…ステータ、１９ｂ…ロータ、１９ｃ…出力軸、１９ｄ…ファン、１９ｅ…ピニオンギヤ、２０…圧縮空気、２１…回転位置検出部、２２…ストライカ（打撃子）、２３…空気室、２４…セカンドハンマ（中間子）、２５…リテーナスリーブ、２６…電流検出部、２７…距離センサ、２８…電源、３０…第１駆動軸、３１…第１ギヤ、３２…偏心ピン、３３…コンロッド、３４…電磁クラッチ（クラッチ）、３５…ソレノイド、４０…第２駆動軸、４１…第２ギヤ、４２…ベベルギヤ、４３…リングギヤ、４４…クラッチ、Ｃ１，Ｄ１…軸線、Ｅ１…打撃方向、Ｆ１，Ｆ２…打撃力、Ｉ１，Ｉ２，ＩＸ，ＩＹ…電流、Ｎ１，Ｎ２…回転数、Ｐ１…前後方向、Ｑ１…上下方向、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３Ａ，Ｔ３Ｂ，Ｔ３Ｃ，Ｔ３Ｄ，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６…時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】