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JP2022188999A - 回転打撃工具 - Google Patents

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Abstract

【課題】工具本体が駆動軸周りに過度に回転する現象に対処可能な回転打撃工具を提供する。【解決手段】回転打撃工具100は、第1モータ2と、第1モータの動力によって、先端工具101を回転駆動する動作を少なくとも行う第1モードと、先端工具を直線状に駆動する動作のみを行う第2モードとを含む動作モードで動作可能な駆動機構3と、第1モータから伝達されたトルクによって回転駆動されるツールホルダ30と、第2モータ4と、伝達位置に配置されることでツールホルダにトルクを伝達し遮断位置に配置されることでツールホルダへのトルクの伝達を遮断するように構成された、クラッチ部材と、第2モータの回転運動を直線運動に変換してクラッチ部材へ伝達する伝達機構7,90とを備える。第2モータは、工具本体が駆動軸周りに過度に回転した場合に、伝達機構を介してクラッチ部材を伝達位置から移動させてトルクの伝達を遮断する。【選択図】図1

Description

本開示は、回転打撃工具に関する。
先端工具を所定の駆動軸に沿った方向に直線状に駆動する打撃動作のみを行うモードと、先端工具を駆動軸周りに回転駆動する回転動作を少なくとも行うモードとを含む複数のモードのうちから、選択されたモードに応じて動作するように構成された回転打撃工具が知られている。特許文献1には、動作モード切替用のクラッチ部材と、クラッチ部材を移動させる電気式のアクチュエータを有する操作部材とを備えるハンマドリルが記載されている。
特許第4340316号公報
回転打撃工具では、先端工具が加工物にロックされて、工具本体が駆動軸周りに過度に回転してしまう現象(キックバック現象ともいう)が発生する場合がある。そのため、工具本体が駆動軸周りに過度に回転する現象に対処可能な回転打撃工具が求められていた。
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の一形態によれば、回転打撃工具が提供される。前記回転打撃工具は、工具本体に収容された第1モータと、駆動機構と、ツールホルダと、第2モータと、クラッチ部材と、伝達機構とを備える。前記駆動機構は、前記第1モータの動力によって、先端工具を駆動軸周りに回転駆動する動作を少なくとも行う第1モードと、前記先端工具を前記駆動軸に沿って直線状に駆動する動作のみを行う第2モードとを含む複数の動作モードで選択的に動作可能に構成されている。前記ツールホルダは、前記先端工具を取り外し可能に保持するように構成されている。また、前記ツールホルダは、前記第1モータから伝達されたトルクによって前記駆動軸周りに回転駆動されるように構成されている。前記クラッチ部材は、前記第2モータの動力によって前記ツールホルダに前記トルクを伝達する伝達位置と、前記ツールホルダへの前記トルクの伝達を遮断する遮断位置との間で移動可能に構成されている。前記伝達機構は、前記第2モータの回転運動を直線運動に変換して前記クラッチ部材に伝達するように構成されている。前記第2モータは、前記伝達機構を介して、前記クラッチ部材を前記伝達位置に移動させることで前記駆動機構の前記動作モードを前記第1モードに切り替え、前記クラッチ部材を前記遮断位置に移動させることで前記駆動機構の前記動作モードを前記第2モードに切り替えるように構成されている。更に、前記第2モータは、前記工具本体の状態が、前記駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、前記伝達機構を介して前記クラッチ部材を前記伝達位置から移動させて前記トルクの伝達を遮断するように構成されている。
この形態によれば、第2モータの回転運動を、伝達機構によって直線運動に変換してクラッチ部材に伝達し、クラッチ部材をツールホルダにトルクを伝達する伝達位置と、ツールホルダへのトルクの伝達を遮断する遮断位置との間で移動させることで、駆動機構の動作モードを切り替えることが可能な回転打撃工具を提供することができる。また、第2モータは、工具本体が駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、伝達機構を介してクラッチ部材を移動させてトルクの伝達を遮断するように構成されているので、工具本体が駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、当該工具本体の回転を停止させることができる。そのため、この形態によれば、動作モードの切り替えと、トルクの伝達の遮断と、を同じ第2モータを使って実現可能であり、安全性の向上した回転打撃工具を提供することができる。
ハンマドリルの概略構成を示す縦断面図である。 図1の部分拡大図であり、打撃モードが選択された状態を示す図である。 モード切替操作部及び報知部の上面図である。 打撃モードが選択されたときの接続部材周辺及びロックレバーの上面図である。 図2に対応するハンマドリルの部分拡大図であり、回転打撃モードが選択された状態を示す図である。 図4に対応する接続部材周辺及びロックレバーの上面図であり、回転打撃モードが選択された状態を示す図である。 図2に対応するハンマドリルの部分拡大図であり、ニュートラルモードが選択された状態を示す図である。 図4に対応する接続部材周辺及びロックレバーの上面図であり、ニュートラルモードが選択された状態を示す図である。 図2のIX-IX断面図であり、ロック機構について説明するための図である。 ロック機構周辺の拡大縦断面図であり、打撃モードが選択されたときのロック機構及びスイッチレバーについて説明するための図である。 ロック機構周辺の拡大縦断面図であり、回転打撃モードが選択されたときのロック機構及びスイッチレバーについて説明するための図である。
以下では、本開示の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明する。この詳細な説明は、本開示の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴ならびに開示は、更に改善された回転打撃工具、その制御方法及び使用方法を提供するために、他の特徴や開示とは別に、又は共に用いることができる。
また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本開示を実施する際に必須のものではなく、特に本開示の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。更に、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本開示の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。
本明細書及び/又は特許請求の範囲に記載された全ての特徴は、実施形態及び/又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。更に、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記クラッチ部材は、前記ツールホルダ上に設けられ、前記駆動軸に沿って移動可能に構成されていてもよい。また、前記伝達位置と前記遮断位置とは、前記駆動軸に沿った方向における位置であってもよい。更に、前記伝達機構は、前記第2モータの前記回転運動を前記駆動軸に沿った前記直線運動に変換して前記クラッチ部材へ伝達するように構成されていてもよい。
上記構成によれば、ツールホルダ上にクラッチ部材が設けられ、伝達機構が、第2モータの回転運動を駆動軸に沿った直線運動に変換してクラッチ部材へ伝達する構成において、工具本体が駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、当該工具本体の回転を停止させることができる。また、動作モードの切り替えと、トルクの伝達の遮断とを、同じ第2モータを使って実現することができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記回転打撃工具は、前記工具本体の前記駆動軸周りの回転状態を検出する回転検出部と、前記第1モータと前記第2モータの駆動を制御可能に構成された制御部と、を備えていてもよい。前記制御部は、前記回転検出部の検出結果を用いて、前記工具本体の状態が前記駆動軸周りに過度に回転した状態であるか否かを判断するように構成されていてもよい。また、前記制御部は、前記工具本体の状態が、前記駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、前記第1モータを停止し、かつ、前記第2モータを駆動して前記クラッチ部材を前記伝達位置から移動させるように構成されていてもよい。
上記構成によれば、制御部は、工具本体の状態が駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、第2モータを制御してトルクの伝達を遮断し、かつ、先端工具を駆動させる動力源としての第1モータを停止するので、回転打撃工具の安全性をより向上させることができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記回転打撃工具は、モード検出部を備えていてもよい。前記モード検出部は、前記駆動機構の前記動作モードが前記第1モードであることを検出するように構成された第1検出部と、前記駆動機構の前記動作モードが前記第2モードであることを検出するように構成された第2検出部と、を備えていてもよい。
上記構成によれば、駆動機構の動作モードを検出可能な回転打撃工具を提供することができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記制御部は、前記モード検出部の検出結果に応じて前記第2モータを停止するように構成されていていてもよい。
上記構成によれば、モード検出部の検出結果に応じて第2モータを停止するので、モード検出部を利用して、第2モータの停止のタイミングを制御することができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記伝達機構は、第1部材を備えていてもよい。前記第1部材は、前記第2モータと前記クラッチ部材とに動作可能に連結され、前記第2モータによって移動されるように構成されていてもよい。また、前記工具本体は、更に、ストッパを備えていてもよい。前記ストッパは、前記第1部材に干渉して前記クラッチ部材を前記伝達位置に位置決めし、かつ、前記第1部材に干渉して前記クラッチ部材を前記遮断位置に位置決めするように構成されていてもよい。
上記構成によれば、ストッパが第1部材に干渉することで、クラッチ部材を伝達位置に位置決めし、かつ、遮断位置に位置決めすることができる。そのため、ストッパを備えない構成と比較して、クラッチ部材の位置決めの精度を向上させることができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記第1部材は、前記駆動軸に平行に、第1方向と、前記第1方向と逆の第2方向とに移動可能に構成されていてもよい。前記ストッパは、前記第1部材の移動方向に交差する第1面及び第2面を備えていてもよい。前記第1面は、前記第1部材が前記第1方向に移動するときに前記第1部材に干渉することで、前記クラッチ部材を前記伝達位置に位置決めするように構成されていてもよい。前記第2面は、前記第1部材が前記第2方向に移動するときに前記第1部材に干渉することで、前記クラッチ部材を前記遮断位置に位置決めするように構成されていてもよい。
上記構成によれば、ストッパの第1面と第2面とを利用して、クラッチ部材を伝達位置や遮断位置に精度よく位置決めすることができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記第2モータの回転軸は、前記駆動軸に交差する方向に延在していてもよい。また、前記第2モータは、前記駆動軸上に配置されていてもよい。
上記構成によれば、第2モータの回転軸を駆動軸に平行に配置し、かつ、第2モータを駆動軸上とは異なる位置に配置する構成と比較して、第2モータをクラッチ部材の近くに配置できるので、伝達機構をコンパクトに構成できる。そのため、回転打撃工具を小さく構成することができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記伝達機構は、ピニオンギヤと、ラックギヤとを備えていてもよい。前記ピニオンギヤは、前記第2モータによって回転されるように構成されていてもよい。前記ラックギヤは、前記ピニオンギヤに係合し前記ピニオンギヤの回転を前記駆動軸方向に沿った前記直線運動に変換するように構成されていてもよい。
上記構成によれば、第2モータの回転をピニオンギヤとラックギヤとを介して駆動軸に沿った直線運動に変換することで、クラッチ部材を駆動軸に沿って移動させることができる。また、回転運動から直線運動への変換を簡易に実現できる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記回転打撃工具は、メイン操作部材と、ロック部材と、ロック制御部材とを備えていてもよい。前記メイン操作部材は、常時にはオフ位置に維持され、ユーザによって押圧されることでオン位置に移動して前記第1モータを駆動可能に構成されていてもよい。前記ロック部材は、前記メイン操作部材を前記オン位置でロック可能なロック可能位置と、前記メイン操作部材を前記オン位置でロック不能なロック不能位置との間で、ユーザの操作によって移動可能に構成されていてもよい。前記ロック制御部材は、前記第1モードのとき前記ロック部材に干渉する位置に配置されて前記ロック部材を前記ロック不能位置に維持するように構成されていてもよい。更に、前記ロック制御部材は、前記第2モードのとき前記ロック部材に干渉しない位置に配置されて前記ロック部材の前記ロック可能位置への移動を許容するように構成されていてもよい。
上記構成によれば、先端工具が打撃動作のみを行う第2モードのとき、ロック制御部材は、ロック部材がロック可能位置に移動することを許容するように構成されているので、ユーザは、打撃動作のみを比較的長時間連続する加工作業において、第2操作部材を押圧し続けなくともよい。そのため、加工作業におけるユーザの負担を軽減することができる。また、先端工具が回転動作を行う第1モードのとき、ロック制御部材はロック部材をロック不能位置に保持するので、例えば、先端工具が加工対象物にロックされても、ユーザは第2操作部材の押圧を解除するだけでモータの駆動を停止することができる。そのため、安全性の高い回転打撃工具を提供することができる
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記回転打撃工具は、ハンドルと、回転検出部と、弾性部材とを備えていてもよい。前記ハンドルは、前記駆動軸に交差する方向に延在しユーザによって把持される把持部を有していてもよい。前記弾性部材は、前記ハンドルを前記工具本体に対して前記駆動軸に沿った方向に相対移動可能に連結していてもよい。更に、前記回転検出部は、前記ハンドルに収容されていてもよい。
上記構成によれば、回転検出部は、弾性部材によって工具本体に対して相対移動可能に連結されたハンドルに収納されているので、回転検出部に伝わる工具本体の振動を減少させることができる。そのため、回転検出部を長寿命化することができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記回転打撃工具は、モード切替操作部を備えていてもよい。前記モード切替操作部は、前記駆動機構の前記動作モードの選択のためにユーザによって手動操作されるように構成されていてもよい。更に、前記モード切替操作部は、前記工具本体の外表面との間に隙間を設けずに配置された電子式のスイッチとして構成されていてもよい。
上記構成によれば、モード切替操作部により第2モータを駆動させて駆動機構の動作モードを切り替えることが可能な回転打撃工具を提供することができる。また、モード切替操作部は、第2モータを駆動するための電子スイッチとして構成することができるので、モード切替操作部の構造を簡易にすることができ、その結果、モード切替操作部を、工具本体の外表面との間に隙間を設けずに配置することができる。そのため、回転打撃工具の意匠性を向上させることができる。また、モード切替操作部と工具本体との間に粉塵等が侵入しないので、モード切替操作部を長寿命化することができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記第2モータは、前記第1モータの駆動時には前記モード切替操作部の操作に応じて駆動しないように構成されていてもよい。
上記構成によれば、第1モータの駆動時にモード切替操作部が操作されて第2モータが駆動することによる、クラッチ部材や回転打撃工具を構成する部品の摩耗や破損を抑制することができる。
1つ又はそれ以上の実施形態において、前記回転打撃工具は、前記駆動機構の前記動作モードを報知するように構成された報知部を備えていてもよい。
上記構成によれば、選択された動作モードをユーザに対して報知可能な回転打撃工具を提供することができる。
<実施形態>
以下、図1から図11を用いて、一実施形態に係る回転打撃工具について説明する。本実施形態では、回転打撃工具の一例として、ハンマドリル100について説明する。ハンマドリル100は、ツールホルダ30に装着された先端工具101を所定の駆動軸A1周りに回転駆動する動作(以下、回転動作という)と、先端工具101を駆動軸A1に平行に直線状に駆動する動作(以下、打撃動作という)とを実行可能に構成されている。
まず、図1を参照して、ハンマドリル100の全体構成について簡単に説明する。図1に示すように、ハンマドリル100は、工具本体10と、工具本体10に連結されたハンドル17とで構成されている。
工具本体10は、駆動軸A1に沿って延在するギヤハウジング12と、ギヤハウジング12の長軸方向における一端部に連結され、駆動軸A1に交差する方向に延在するモータハウジング13とを備える。本実施形態では、モータハウジング13は、駆動軸A1に概ね直交する方向に延在する。このような構成により、工具本体10は、全体としては略L字状に形成されている。
ギヤハウジング12の長軸方向における他端部内には、先端工具101を着脱可能に構成されたツールホルダ30が配置されている。また、ギヤハウジング12には、駆動機構3が収容されている。詳細は後述するが、駆動機構3は、回転動作と打撃動作とを行うモード(以下、回転打撃モード)と、打撃動作のみを行うモード(以下、打撃モード)とを含む複数の動作モードで選択的に動作可能に構成されている。モータハウジング13には、第1モータ2が収容されている。第1モータ2は、モータシャフト25の回転軸A2が駆動軸A1と交差する(より詳細には、直交する)ように配置されている。ギヤハウジング12とモータハウジング13とは、相対移動不能に連結されている。
ハンドル17は、駆動軸A1に交差する方向(より詳細には、概ね直交する方向)に延在する把持部170と、把持部170の長軸方向の両端部から把持部170に交差する方向(より詳細には、概ね直交する方向)に突出する連結部173、174とを含む。ハンドル17は、全体としては略C字状に形成されている。ハンドル17は、工具本体10の長軸方向において、ツールホルダ30が配置されている側とは反対側の端部に連結されている。より詳細には、連結部173がギヤハウジング12に連結され、連結部174がモータハウジング13に連結されている。
以下、ハンマドリル100の詳細構成について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、ハンマドリル100の駆動軸A1の延在方向(ギヤハウジング12の長軸方向)をハンマドリル100の前後方向と規定し、ツールホルダ30が設けられている一端部側をハンマドリル100の前側、その反対側を後側と規定する。また、把持部170の延在方向をハンマドリル100の上下方向と規定し、連結部173とギヤハウジング12とが連結する側を上側、その反対側を下側と規定する。また、前後方向及び上下方向に直交する方向を左右方向と規定する。
まず、ハンドル17について説明する。上述したように、ハンドル17は、上下方向に延在する把持部170と、把持部170の上端から前方に突出する連結部173と、把持部170の下端から前方に突出する連結部174とを備える。図1に示すように、連結部173とギヤハウジング12の後上端部との間、及び連結部174とモータハウジング13の後下端部との間には、夫々、弾性部材175、176が配置されている。本実施形態では、弾性部材175、176として圧縮コイルバネが採用されている。ハンドル17は、弾性部材175、176を介して、工具本体10に対して前後方向に相対移動可能に連結されている。このような構成により、工具本体10から、ハンドル17に伝達される振動(特に、打撃動作に起因する前後方向の振動)が低減される。
把持部170には、スイッチレバー171が設けられている。スイッチレバー171は、把持部170の前側であって、把持部170の上下方向における略中間位置から上側にかけて配置されている。スイッチレバー171は、ユーザによる押圧操作が可能に構成されている。図2には、スイッチレバー171のオフ位置が実線で、オン位置が二点鎖線で示されている。スイッチレバー171は、常時には、スイッチレバー171の後に設けられたメインスイッチ172のプランジャによって前方へ付勢されることで、オフ位置に保持されており、ユーザの押圧操作によって把持部170内に引き込まれて後方のオン位置へ移動する。スイッチレバー171がオン位置へ移動すると、ハンドル17内に収容されたメインスイッチ172がオンされ、後述するコントローラ9の制御により、第1モータ2が駆動される。
ハンドル17の連結部173付近には、ロック機構8が設けられている。ロック機構8は、動作モードが打撃モードのとき、スイッチレバー171をオン位置でロック可能とし、動作モードが回転打撃モードのとき、スイッチレバー171をオン位置でロック不能とするように構成された機構である。ロック機構8については後述する。
ハンドル17内には、加速度センサ95が収容されている。本実施形態では、加速度センサ95は、把持部170の下端部内に収容されており、駆動軸A1から比較的離れた位置に配置されている。加速度センサ95は、検出した加速度を示す信号を、後述するコントローラ9に出力可能に構成されている。なお、本実施形態では、加速度センサ95によって検出される加速度は、工具本体10の駆動軸A1周りの回転状態を示す指標として使用される。
次に、モータハウジング13の内部構造について説明する。モータハウジング13には、主に、第1モータ2と、コントローラ9とが収容されている。
図1に示すように、第1モータ2は、ステータ及びロータを含むモータ本体部20と、ロータから延設されたモータシャフト25とを有する。第1モータ2(モータシャフト25)の回転軸A2は、上下方向に延在する。本実施形態では、第1モータ2として、電源コード19を介して外部電源からの電力供給を受けて駆動される交流モータが採用されている。モータシャフト25は、上下端部において、ベアリングによって回転可能に支持されている。モータシャフト25の上端部は、ギヤハウジング12内に突出しており、この部分に駆動ギヤ29が形成されている。
コントローラ9は、モータ本体部20の後壁132に取り付けられている。本実施形態では、コントローラ9は、CPUとメモリ等を含むマイクロコンピュータで構成されており、CPUがハンマドリル100の動作を制御するように構成されている。コントローラ9は、電線(図示せず)を介して、メインスイッチ172と、加速度センサ95と、いずれも後述するモード検出部90と、モード切替操作部6と、報知部61とに電気的に接続されている。本実施形態では、コントローラ9は、メインスイッチ172がオン状態とされると、調整ダイヤル(図示せず)を介して設定された回転数に応じて、第1モータ2を駆動する。また、詳細は後述するが、コントローラ9は、モード切替操作部6の操作や、モード検出部90の検出結果に応じて、第2モータ4の駆動を制御するように構成されている。更に、コントローラ9は、加速度センサ95とモード検出部90の検出結果を用いて、第1モータ2と後述する第2モータ4の駆動を制御するように構成されている。
次に、ギヤハウジング12について説明する。ギヤハウジング12には、モード切替操作部6と、報知部61とが設けられている。
モード切替操作部6は、動作モードの選択のために、ユーザによって手動操作されるように構成された電子スイッチである。図1、図2、図5、図7に示すように、本実施形態では、モード切替操作部6は、ギヤハウジング12の上面122であって、連結部173との接続部分付近に設けられている。図3に示すように、モード切替操作部6は、動作モード選択用の3つのスイッチ60h、60n、60dを有している。スイッチ60hは、打撃モードに対応するスイッチである。スイッチ60nは後述するニュートラルモードに対応するスイッチである。スイッチ60dは、回転打撃モードに対応するスイッチである。本実施形態では、各スイッチ60h、60n、60dは、押圧されることでコントローラ9にオン信号を出力する、電子スイッチとして構成されている。なお、本実施形態では、モード切替操作部6は、上面122との間に隙間を設けずに配置されている。そのため、モード切替操作部6と上面122との間には、加工作業による粉塵が侵入しない。
報知部61は、選択された動作モードをユーザに報知可能に構成されている。本実施形態では、図3に示すように、報知部61は、モード切替操作部6の前側に設けられている。報知部61は、3つのLED(Light Emitting Diode)ランプ61h、61n、61dを有しており、夫々、コントローラ9の制御によって点灯する。具体的には、LEDランプ61hは、スイッチ60hのオンに応じて(つまり、打撃モードが選択されたときに)点灯する。LEDランプ61nは、スイッチ60nのオンに応じて(つまり、ニュートラルモードが選択されたときに)点灯する。LEDランプ61dは、スイッチ60dのオンに応じて(つまり、回転打撃モードが選択されたときに)点灯する。
次に、ギヤハウジング12の内部構造について説明する。
ギヤハウジング12には、主に、ツールホルダ30と、駆動機構3と、伝達機構7と、第2モータ4と、モード検出部90とが収容されている。ギヤハウジング12の前側部分は、駆動軸A1に沿って概ね円筒状に形成されており、ツールホルダ30はこの円筒状部分(バレル部ともいう)に収容されている。また、図示は省略するが、バレル部には、ハンマドリル100の把持を補助するための補助ハンドルを取付可能である。
駆動機構3は、運動変換機構31と、打撃機構33と、回転伝達機構35とを含む。運動変換機構31と回転伝達機構35の大部分は、ギヤハウジング12の後側部分に収容されている。
運動変換機構31は、第1モータ2の回転運動を直線運動に変換して打撃機構33に伝達するように構成されている。本実施形態では、運動変換機構31として、周知のクランク機構が採用されている。図2に示すように、運動変換機構31は、クランクシャフト311と、連接ロッド313と、ピストン315とを含む。クランクシャフト311は、ギヤハウジング12の後端部に、モータシャフト25と平行に配置されている。クランクシャフト311は、駆動ギヤ29に噛合する被動ギヤ312を有する。連接ロッド313の一端部は偏心ピンに連結され、他端部は連結ピンを介してピストン315に連結されている。ピストン315は、円筒状のシリンダ317内に摺動可能に配置されている。第1モータ2が駆動されると、ピストン315は、シリンダ317内で駆動軸A1に沿って(前後方向に)往復移動される。
打撃機構33は、ストライカ331と、インパクトボルト333(図1参照)とを含む。ストライカ331は、ピストン315の前側に、シリンダ317内で前後方向に摺動可能に配置されている。ストライカ331とピストン315との間には、ピストン315の往復移動によって生じる空気の圧力変動を介して、ストライカ331を直線状に移動させるための空気室335が形成されている。インパクトボルト333は、ストライカ331の運動エネルギを先端工具101に伝達する中間子として構成されている。図1に示すように、インパクトボルト333は、シリンダ317と同軸状に配置されたツールホルダ30内に前後方向に摺動可能に配置されている。
第1モータ2が駆動され、ピストン315が前方に向けて移動されると、空気室335の空気が圧縮されて内圧が上昇する。ストライカ331は、空気バネの作用で高速に前方に押し出されてインパクトボルト333に衝突し、運動エネルギを先端工具101に伝達する。これにより、先端工具101は駆動軸A1に平行に直線状に駆動され、被加工物を打撃する。一方、ピストン315が後方へ移動されると、空気室335の空気が膨張して内圧が低下し、ストライカ331が後方へ引き込まれる。ハンマドリル100は、運動変換機構31及び打撃機構33にこのような動作を繰り返させることで、打撃動作を行う。
回転伝達機構35は、モータシャフト25のトルクを、ツールホルダ30に伝達するように構成されている。図2に示すように、本実施形態では、回転伝達機構35は、モータシャフト25に設けられた駆動ギヤ29と、中間シャフト36と、クラッチ機構54とを含む。回転伝達機構35は、減速ギヤ機構として構成されており、モータシャフト25、中間シャフト36、ツールホルダ30の順に、回転速度は順次低下する。
中間シャフト36は、第1モータ2の前側上部にモータシャフト25と平行に配置されている。中間シャフト36の下部には、駆動ギヤ29に噛合する被動ギヤ362が設けられている。また、中間シャフト36の上部には、小ベベルギヤ361が設けられている。
クラッチ機構54は、ツールホルダ30に搭載されている。クラッチ機構54は、モータシャフト25からツールホルダ30へトルクを伝達する、または、トルクの伝達を遮断するように構成されている。本実施形態では、クラッチ機構54は、大ベベルギヤ561を有するギヤスリーブ56と、ドライビングスリーブ55とを含む。ギヤスリーブ56は、ツールホルダ30の後端部の周囲に、駆動軸A1周りに回転可能に支持されている。大ベベルギヤ561は、中間シャフト36の上端部の小ベベルギヤ361に噛合している。
ドライビングスリーブ55は、円筒状に形成されており、ギヤスリーブ56の前側で、ツールホルダ30の外周にスプライン結合されている。つまり、ドライビングスリーブ55は、ツールホルダ30に対する周方向の移動が規制され、かつ、前後方向に移動可能な状態で、ツールホルダ30に係合されている。
図2、図5、図7には、ドライビングスリーブ55の移動範囲内の最後方位置(以下、位置Pd)と、最前方位置(以下、位置Ph)とが示されている。ドライビングスリーブ55は、位置Pdに移動されると、ギヤスリーブ56の前端部に係合する(図5参照)。これにより、第1モータ2のトルクは、回転伝達機構35を介して、ツールホルダ30に伝達可能な状態となる。上述したように、第1モータ2が駆動されると運動変換機構31も駆動されるため、ドライビングスリーブ55が位置Pdに配置された状態で第1モータ2が駆動されると、ハンマドリル100では、回転動作と打撃動作とが同時に行われることになる。つまり、ドライビングスリーブ55が位置Pdに移動されると、ハンマドリル100の動作モードは、回転打撃モードに切り替わる。
また、ドライビングスリーブ55が位置Pdから前方へ移動されると、ドライビングスリーブ55とギヤスリーブ56との係合が解除される(図7参照)。これにより、第1モータ2のトルクは、回転伝達機構35を介してツールホルダ30に伝達不能な状態となる。そして、ドライビングスリーブ55は、図2に示すように、位置Phへ移動されると、ギヤハウジング12に固定されたロックリング301に係合し、ツールホルダ30は駆動軸A1周りに回転不能となる。この状態で第1モータ2が駆動されると、運動変換機構31が駆動されて、ハンマドリル100では打撃動作のみが行われることになる。つまり、ドライビングスリーブ55が位置Phに移動されると、ハンマドリル100の動作モードは、打撃モードに切り替わる。このように、ハンマドリル100では、ドライビングスリーブ55が駆動軸A1に平行に(前後方向に)移動されることで、動作モードが切り替えられる。
なお、図7に示すように、ドライビングスリーブ55が位置Phと位置Pdとの間に移動されたとき、上述したように第1モータ2のトルクはツールホルダ30に伝達不能である。また、ドライビングスリーブ55はロックリング301に係合していないので、ツールホルダ30はギヤハウジング12に固定されていない。そのため、この状態では、ユーザは、手指で先端工具101を把持して駆動軸A1周りに回転させることで、先端工具101とツールホルダ30とを駆動軸A1周りに回転させることができる。つまり、駆動機構3の動作モードは、先端工具101の位置合わせを行うことが可能なモードに切り替わる。この動作モードを、「ニュートラルモード」とも呼ぶ。
ギヤハウジング12の内部構造の説明に戻る。本実施形態では、図2に示すように、第2モータ4は、ギヤハウジング12の後部であって駆動軸A1上に配置されている。第2モータ4は、ステータ及びロータを備えるモータ本体40と、モータシャフト41とを含む。モータ本体40は、ギヤハウジング12に支持されたモータケース123に収容されている。また、モータシャフト41の回転軸A3は、上下方向に延在している。第2モータ4は、コントローラ9の制御によって、回転軸A3周りの第1回転方向と、第1回転方向とは逆の第2回転方向とに回転可能である。第2モータ4の上側には、減速機としての遊星歯車機構が設けられている。モータシャフト41の回転運動は、遊星歯車機構によって減速され、ピニオンギヤ42から出力される。ピニオンギヤ42は、遊星歯車機構の出力シャフト(2段目のキャリヤ)に固定されている。なお、本実施形態では、遊星歯車機構は2段(2組)設けられているが、その数は2に限られない。
伝達機構7は、第2モータ4の回転運動を駆動軸A1に平行な直線運動に変換して、ドライビングスリーブ55に伝達するように構成されている。図2及び図4に示すように、伝達機構7は、ピニオンギヤ42と、接続部材70とを備える。ピニオンギヤ42は、上述したように、第2モータ4によって回転される出力ギヤである。接続部材70は、ラックギヤ712が形成された第1部材71と、第2部材72と、第3部材73と、ドライビングスリーブ55に係合する係合アーム74とを含み、後から前に、この順で並んで接続されている。接続部材70は、前後方向に一体的に移動可能に、ギヤハウジング12内に配置されている。接続部材70は、ピニオンギヤ42の回転によって、ラックギヤ712を介して前後方向に移動する。接続部材70は、移動範囲内の最前方位置に移動することでドライビングスリーブ55を位置Phに移動させ、最後方位置に移動することでドライビングスリーブ55を位置Pdに移動させるように構成されている。本実施形態では、接続部材70は、第2モータ4が第1回転方向に回転すると後方に移動し、第2回転方向に回転すると前方に移動する。
接続部材70の詳細について説明する。第1部材71は、前後方向に延在する部材である。第1部材71には、ピニオンギヤ42に噛合するラックギヤ712が設けられている。ピニオンギヤ42が回転軸A3周りに回転すると、ラックギヤ712が駆動軸A1に平行に(つまり、前後方向に)移動することで、第1部材71は前後方向に移動する。このように、第2モータ4の回転運動は、ピニオンギヤ42とラックギヤ712とによって、駆動軸A1に平行な直線運動に変換される。
図2及び図4に示すように、第1部材71は、上下方向に直交し前後方向に延在する板状部711と、板状部711から上方に突出する第1凸部717及び第2凸部718とを有する。第1凸部717は第1部材71の前端に設けられており、第2凸部718は第1凸部717よりも後方に、第1凸部717と離間して設けられている。なお、ラックギヤ712は、第2凸部718の下側(下面)に形成されている。第1部材71は、更に、板状部711の前端部から右に突出する右凸部713と、板状部711の前端部から左に突出する左凸部714とを有する。右凸部713及び左凸部714は、後述するモード検出部90に当接するように構成されている。
なお、図4に示すように、前後方向において、第1凸部717と第2凸部718との間には、ギヤハウジング12に固定され、左右方向に延在するストッパ65が設けられている。ストッパ65は、第1部材71の移動方向(つまり、前後方向)に交差する前端面66と後端面67とを備えている。ストッパ65は第1部材71に干渉して、ドライビングスリーブ55を位置Phに位置決めし、かつ、ドライビングスリーブ55を位置Pdに位置決めするように構成されている。具体的には、図4に示すように、ストッパ65は、第1部材71が前方に移動するときに、後端面67が第2凸部718の前端に当接することで、接続部材70を移動範囲内の最前方位置へ位置決めし、ドライビングスリーブ55を位置Phに位置決めする。また、図6に示すように、ストッパ65は、第1部材71が後方に移動するときに、前端面66が第1凸部717の後端に当接することで、接続部材70を移動範囲内の最後方位置へ位置決めし、ドライビングスリーブ55を位置Pdに位置決めする。
接続部材70の説明に戻る。第2部材72は、前後方向に延在する棒状部材である。第2部材72の後端部は、第1部材71の第1凸部717内に挿入されて第1部材71と接続されている。図4では、第1凸部717内を示すことで、第1部材71と第2部材72との接続箇所が表されている。第3部材73は、矩形状に形成された部材であり、第3部材73の後端部には、第2部材72の前端部が接続されている。係合アーム74は、前後方向に延在する長尺状の板状部材である。図2に示すように、係合アーム74の後端部は、第3部材73の前端部と接続されている。係合アーム74の二股状の前端部は、鉤状に下方に屈曲されており、ドライビングスリーブ55の外周部に形成された環状溝551に係合している。本実施形態では、係合アーム74の後端部には貫通孔が設けられており、貫通孔には連結ピン76が挿通されている。また、第3部材73の前端部の左端部には、トーションスプリング77が保持されており、連結ピン76の下端部は、トーションスプリング77の付勢力により、トーションスプリング77の2本のアームの間で挟持されている。なお、2本のアームのうち連結ピン76の後側に配置されたアームは、第3部材73に係止されている。
次に、モード検出部90について説明する。モード検出部90は、ハンマドリル100の動作モード(現在の実際の動作モード、具体的にはドライビングスリーブ55の位置)を検出するように構成されている。本実施形態では、モード検出部90は、ギヤハウジング12の上部に配置された第1スイッチ91と第2スイッチ92とを含む。本実施形態では、第1スイッチ91と第2スイッチ92とは、押し込み式のマイクロスイッチである。第1スイッチ91と第2スイッチ92とは、押圧されると、コントローラ9に信号(オン信号)を出力するように構成されている。
第1スイッチ91は、第1部材71の右凸部713の後方に右凸部713と対向して配置され、ギヤハウジング12に固定されている。右凸部713と第1スイッチ91とは、接続部材70が最後方位置に移動したとき(つまり、ドライビングスリーブ55が位置Pdに移動したとき)、右凸部713の後端面が第1スイッチ91に当接して第1スイッチ91を後方へ押し込むように、その位置関係が調整されている。また、第2スイッチ92は、第1部材71の左凸部714の前方に左凸部714と対向して配置され、ギヤハウジング12に固定されている。左凸部714と第2スイッチ92とは、接続部材70が最前方位置に移動したとき(つまり、ドライビングスリーブ55が位置Phに移動したとき)、左凸部714の前端面が第2スイッチ92に当接して第2スイッチ92を前方へ押し込むように、その位置関係が調整されている。
このような構成により、コントローラ9は、第1スイッチ91と第2スイッチ92との検出結果(つまり、ドライビングスリーブ55の位置)から、ハンマドリル100の動作モードを判断することができる。具体的には、第1スイッチ91からコントローラ9にオン信号が出力されているとき、ハンマドリル100の動作モードは回転打撃モードであり、第2スイッチ92からコントローラ9にオン信号が出力されているとき、動作モードは打撃モードである。また、第1スイッチ91及び第2スイッチ92からオン信号が出力されていないときは、動作モードはニュートラルモードである。
本実施形態では、コントローラ9は、モード切替操作部6とモード検出部90の検出結果を用いて、第2モータ4の駆動を制御するように構成されている。具体的には、コントローラ9は、第2スイッチ92のオン信号を取得せず(つまり、第2スイッチ92がオフであり)、打撃モードに対応するスイッチ60hのオン信号を取得すると、接続部材70を最前方位置へ移動させるように、第2モータ4を第2回転方向へ回転させる。接続部材70は、ピニオンギヤ42の回転によりラックギヤ712が前方へ移動するのに伴って前方へ移動し、ドライビングスリーブ55を位置Phに移動させる(図1、図2、及び図4参照)。その結果、ハンマドリル100の動作モードは、打撃モードに切り替わる。このとき、接続部材70が最前方位置へ移動することで第2スイッチ92が押し込まれ、第2スイッチ92からコントローラ9にオン信号が出力される。コントローラ9は、第2スイッチ92のオン信号を取得すると、第2モータ4を停止する。
また、コントローラ9は、第1スイッチ91がオフであり、回転打撃モードに対応するスイッチ60dのオン信号を取得すると、接続部材70を最後方位置へ移動させるように、第2モータ4を第1回転方向へ回転させる。接続部材70は、ピニオンギヤ42の回転によりラックギヤ712が後方へ移動するのに伴って後方へ移動し、ドライビングスリーブ55を位置Pdに移動させる(図5及び図6参照)。その結果、ハンマドリル100の動作モードは、回転打撃モードに切り替わる。このとき、接続部材70が最後方位置へ移動することで第1スイッチ91が押し込まれ、第1スイッチ91からコントローラ9にオン信号が出力される。コントローラ9は、第1スイッチ91のオン信号を取得すると、第2モータ4を停止する。
また、コントローラ9は、第1スイッチ91又は第2スイッチ92がオンであり、ニュートラルモードに対応するスイッチ60nのオン信号を取得すると、現在のモード検出部90の検出結果に応じて、ドライビングスリーブ55を位置Phと位置Pdの間へ移動させるように、第2モータ4を回転させる。例えば、コントローラ9は、第1スイッチ91からオン信号を取得している場合(つまり、接続部材70が最後方位置にある場合)には、接続部材70を前方へ移動させるように、第2モータ4を第2回転方向に回転させる。そして、コントローラ9は、第1スイッチ91がオフになった場合に、第2モータ4を停止させる。または、コントローラ9は、第2スイッチ92からオン信号を取得している場合(つまり、接続部材70が最前方位置にある場合)、接続部材70を後方へ移動させるように、第2モータ4を第1回転方向に回転させる。そして、コントローラ9は、第2スイッチ92がオフになった場合、第2モータ4を停止させる。こうすることで、ドライビングスリーブ55は、位置Phと位置Pdの中間位置に配置されて、ハンマドリル100の動作モードは、ニュートラルモードに切り替わる。
なお、本実施形態では、コントローラ9は、第1モータ2の駆動時には、モード切替操作部6が操作されても、第2モータ4を駆動しないように構成されてる。本実施形態では、コントローラ9は、第1モータ2の停止時に、上述したモード切替操作部6とモード検出部90の検出結果を用いた、第2モータ4の駆動制御を行うように構成されている。
なお、上述したように、接続部材70は、接続部材70(第1部材71)が前方に移動するときに、第2凸部718がストッパ65の後端面67に当接することで、最前方位置へ位置決めされる(図4参照)。また、接続部材70は、接続部材70(第1部材71)が後方に移動するときに、第1凸部717がストッパ65の前端面66に当接することで、最後方位置へ位置決めされる(図6参照)。そのため、モード検出部90の検出結果によってコントローラ9が第2モータ4を停止した後に、第2モータ4が慣性によって回転しても、接続部材70は、更に前方あるいは更に後方へ移動しない。
次に、コントローラ9による、加速度センサ95とモード検出部90との検出結果とを用いたハンマドリル100の動作制御について説明する。回転動作を伴う回転打撃モードでは、先端工具101が加工物にロックされて、ツールホルダ30が回転不能な状態(ロック状態、ブロッキング状態ともいう)に陥ると、工具本体10に過大な反動トルクが作用して、工具本体10が駆動軸A1周りに過度に回転してしまう現象(キックバック現象ともいう)が発生する場合がある。
本実施形態では、コントローラ9は、第1モータ2が駆動されると、加速度センサ95の検出結果を取得して、検出結果が予め定められた閾値以上か否かを逐次判断する。閾値は、工具本体10が駆動軸A1周りに過度に回転した状態である場合の加速度の閾値であり、コントローラ9の備えるメモリに予め記憶されている。閾値は、実験やシミュレーションによって求めることができる。
また、コントローラ9は、モード検出部90の検出結果を用いて、動作モードが回転打撃モードであるか否かを判断する。コントローラ9は、第1スイッチ91のオン信号を取得している場合に、動作モードが回転打撃モードであると判断する。
コントローラ9は、加速度が閾値以上であり、動作モードが回転打撃モードである場合、第2モータ4を第2回転方向に回転させる。こうすることで、接続部材70を介してドライビングスリーブ55が前方へ移動されて、ドライビングスリーブ55とギヤスリーブ56との係合が解除される。そのため、ツールホルダ30へのトルクの伝達が遮断されるので、工具本体10の回転が停止する。なお、コントローラ9は、第2モータ4を第2回転方向に回転させた後、第2スイッチ92のオン信号を取得した場合(すなわち、動作モードが打撃モードに切り替わった場合)に、第2モータ4の駆動を停止する。
本実施形態では、コントローラ9は、更に、加速度が閾値以上であり、動作モードが回転打撃モードである場合、第1モータ2の駆動を停止する。こうすることで、ハンマドリル100の動作が完全に停止される。
なお、本実施形態では、コントローラ9は、加速度センサ95の検出結果が閾値以上であっても、第1スイッチ91のオン信号を取得していない場合(つまり、動作モードが回転打撃モードでない場合)には、第2モータ4を駆動させず、かつ、第1モータ2の駆動を継続する。こうすることで、例えば、打撃モードで加工作業中に、加工物付近の壁等にハンマドリル100が接触した衝撃により、加速度センサ95の検出結果が一時的に閾値以上になった場合であっても、ユーザは、打撃モードで加工作業を継続することができる。
次に、図9から図11を用いて、ロック機構8について説明する。本実施形態では、ロック機構8は、ロックレバー180と、第1部材71とを含んでいる。
ロックレバー180は、ハンドル17の上端部(連結部173付近)であって、スイッチレバー171の上側に設けられ、ハンドル17に対して左右方向に移動可能に支持されている。本実施形態では、ロックレバー180は、左右方向に延在する棒状の本体部181と、本体部181の下端部から下方へ突出する2つの係止片182とを備える。図9に示すように、本体部181の左右方向の両端部は、連結部173の左壁及び右壁に設けられた開口177から露出している。ユーザは、本体部181をハンドル17に対して左方又は右方に押し込むことで、ロックレバー180を操作可能である。
本実施形態のスイッチレバー171には、上方に突出する2つの係止突起178が設けられている。図9に実線で示すように、ロックレバー180の2つの係止片182は、スイッチレバー171の係止突起178を2つの係止片182の間に配置可能なように、左右方向に離間して配置されている。なお、図9に二点鎖線で示すように、ロックレバー180の2つの係止片182の間隔は、スイッチレバー171の2つの係止突起178の間隔と等しい。
ロックレバー180は、スイッチレバー171をオン状態でロック可能なロック可能位置と、スイッチレバー171をオン状態でロック不能なロック不能位置とに移動可能である。ロック可能位置は、図9に二点鎖線で示すように、ロックレバー180の係止片182がスイッチレバー171の係止突起178の移動経路上に存在する、ロックレバー180の位置である。ロック可能位置では、オン位置に移動したスイッチレバー171の係止突起178の前端に、スイッチレバー171の係止片182の後端が当接することで、スイッチレバー171をオン位置で保持可能である。ロック不能位置は、図9に実線で示すように、ロックレバー180の係止片182がスイッチレバー171の係止突起178の移動経路上から外れた位置に存在する、ロックレバー180の位置である。ロック不能位置では、係止突起178は、係止片182の前後方向の移動に干渉しない。そのため、スイッチレバー171はオン位置とオフ位置との間を移動可能である。なお、ロックレバー180は、常時には、スイッチレバー171の操作を可能とするために、ユーザによって、図9に実線で示すロック不能位置に配置されており、スイッチレバー171をオン状態でロックするときにのみ、ユーザによってロック可能位置に移動される。また、図示は省略するが、本実施形態では、ロックレバー180は、付勢部材の付勢力によってロック不能位置、またはロック可能位置で保持される。
ロックレバー180の説明に戻る。本体部181の左右方向における略中央部には、前後方向に本体部181を貫通するロック孔184が形成されている。ロック孔184の上下方向の高さ及び左右方向の幅は、第1部材71の板状部711を挿入可能な高さ及び幅に形成されている。第1部材71は、上述したように接続部材70の一部を構成しており、モード切替操作部6の操作に応じて駆動軸A1に沿って前後方向に移動する。
図4、図6及び図8には、接続部材70とロック孔184との位置関係が示されている。第1部材71の板状部711は、移動範囲内の最後方位置に移動されると(つまり、回転打撃モードが選択されると)、ロック孔184に係合し、最後方位置から前方に移動されると(つまり、ニュートラルモードや打撃モードが選択されると)、ロック孔184との係合が解除されるように、前後方向に延在している。
以上のような構成により、モード切替操作部6のスイッチ60dがオンされると(つまり、回転打撃モードが選択されると)、接続部材70は移動範囲内の最後方位置に移動し、板状部711はロック孔184に係合する(図6、図11参照)。そうすると、ロックレバー180の左右方向の移動は第1部材71によって規制されるので、ロックレバー180は、ロック不能位置に留まる。一方、モード切替操作部6のスイッチ60hがオンされると(つまり、打撃モードが選択されると)、接続部材70は移動範囲内の最前方位置に移動して、板状部711とロック孔184との係合が解除される(図4、図9参照)。そのため、ロックレバー180は、左右方向に移動可能となる。この状態でユーザの操作によってロックレバー180がロック可能位置に移動されると、スイッチレバー171のオン状態が保持される。つまり、打撃モードでは、ユーザは、ロックレバー180を押し込み操作してロック可能位置へ移動させることで、スイッチレバー171の押圧を継続せずに、スイッチレバー171のオン状態を継続することができる。
以上で説明した本実施形態のハンマドリル100によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態のハンマドリル100によれば、第2モータ4の回転運動を伝達機構7によって直線運動に変換してドライビングスリーブ55に伝達し、ドライビングスリーブ55を駆動軸A1に平行に移動させることで、動作モードを切り替えることができる。また、ハンマドリル100は、工具本体10が駆動軸A1周りに過度に回転した状態である場合に、第2モータ4を駆動して伝達機構7を介してドライビングスリーブ55を移動させることで、ツールホルダ30へのトルクの伝達を遮断するように構成されている。そのため、工具本体10が駆動軸A1周りに過度に回転した状態である場合に、工具本体10の回転を停止させることができる。したがって、本実施形態によれば、動作モードの切り替えと、トルクの伝達の遮断とを、同じ第2モータ4を使って実現可能な、安全性の高いハンマドリル100を提供することができる。
また、本実施形態のハンマドリル100は、コントローラ9と加速度センサ95とを備えている。コントローラ9は、加速度センサ95の検出結果を用いて、工具本体10が駆動軸A1周りに過度に回転した状態である場合に、第2モータ4を駆動してトルクの伝達を遮断することに加え、先端工具101の駆動源である第1モータ2の駆動を停止するように構成されている。そのため、ハンマドリル100の安全性をより向上させることができる。
また、第2モータ4は、駆動軸A1上に配置され、第2モータ4の回転軸A3は駆動軸A1に交差する方向に延在している。そのため、第2モータ4の回転軸A3を駆動軸A1に平行に配置し、第2モータ4を駆動軸A1から外れた位置に配置する構成と比較して、第2モータ4をドライビングスリーブ55の近くに配置できる。そのため、伝達機構7をコンパクトに構成できるので、ハンマドリル100を小さく構成することができる。
また、伝達機構7は、第2モータ4の出力ギヤとしてのピニオンギヤ42と、ピニオンギヤ42に係合するラックギヤ712が形成された第1部材71を有している。そのため、第2モータ4の回転運動を、ピニオンギヤ42とラックギヤ712とによって駆動軸A1に平行な直線運動に変換することで、ドライビングスリーブ55を前後方向に移動させることができる。また、ピニオンギヤ42とラックギヤ712とによって、回転運動から直線運動への変換を、簡易に実現できる。
また、ハンマドリル100は、動作モードを検出可能なモード検出部90を備える。モード検出部90は、第1スイッチ91と第2スイッチ92とを備えており、第1スイッチ91は、ドライビングスリーブ55が位置Pdに移動したとき第1部材71に当接し、第2スイッチ92は、ドライビングスリーブ55が位置Phに移動したときに第1部材71に当接するように構成されている。そのため、本実施形態のハンマドリル100によれば、第1スイッチ91の検出結果から、動作モードが回転打撃モードであることを判断できる。また、第2スイッチ92の検出結果から、動作モードが打撃モードであることを判断できる。
本実施形態では、コントローラ9は、工具本体10が駆動軸A1周りに過度に回転した状態であっても、動作モードが回転打撃モードでない場合には、第2モータ4の駆動や、第1モータ2の停止を行わない。そのため、例えば、打撃モードで加工作業中に、加工物付近の壁等にハンマドリル100が接触した衝撃により、加速度センサ95の検出結果が一時的に閾値以上になった場合であっても、ユーザは、打撃モードで加工作業を継続することができる。したがって、打撃モード時に、ユーザの意図によらず動作モードが切り替わったり、第1モータ2が停止したりすることを抑制できる。そのため、本実施形態によれば、安全性と操作性とが向上したハンマドリル100を提供できる。
本実施形態では、コントローラ9は、第2モータ4を駆動して接続部材70を移動させることで動作モードを切り替え、第1スイッチ91や第2スイッチ92からオン信号を取得した場合に、第2モータ4を停止するように構成されている。そのため、モード検出部90を利用して、第2モータ4の停止のタイミングを制御することができる。
また、ハンマドリル100は、ギヤハウジング12に固定されたストッパ65を備えている。ストッパ65は、前端面66が第1部材71に干渉してドライビングスリーブ55を位置Pdに位置決めし、かつ、後端面67が第1部材71に干渉してドライビングスリーブ55を位置Phに位置決めするように構成されている。そのため、ドライビングスリーブ55の位置決め精度を向上することができる。また、モード検出部90の検出結果を用いてコントローラ9が第2モータ4を停止した後、第2モータ4が慣性によって回転しても、ストッパ65によって第1部材71(接続部材70)の移動を規制することができる。そのため、ハンマドリル100がストッパ65を備えない構成と比較して、接続部材70によって第1スイッチ91や第2スイッチ92に過剰な負荷がかかることを抑制できる。したがって、第1スイッチ91及び第2スイッチ92を長寿命化することができる。
本実施形態のハンマドリル100は、ロック機構8を備えている。ロック機構8は、先端工具101が打撃動作のみを行う打撃モードのとき、第1部材71がロックレバー180に係合せず、ロックレバー180がロック可能位置に移動することを許容するように構成されている。そのため、ユーザは、打撃動作のみを比較的長時間連続する加工作業において、スイッチレバー171を押圧し続けなくともよい。したがって、加工作業におけるユーザの負担を軽減することができる。また、先端工具101が回転動作を行う回転打撃モードのとき、第1部材71はロックレバー180に係合してロックレバー180をロック不能位置に保持するように構成されている。そのため、例えば、先端工具101が加工物にロックされても、ユーザはスイッチレバー171に対する押圧を解除するだけで第1モータ2の駆動を停止することができる。したがって、安全性の高いハンマドリル100を提供することができる。
また、ハンマドリル100では、加速度センサ95はハンドル17に収容されており、工具本体10とハンドル17とは、弾性部材175、176を介して連結されている。そのため、加速度センサ95に伝わる工具本体10の振動を減少させることができるので、加速度センサ95を長寿命化することができる。
さらに、本実施形態では、加速度センサ95は、ハンドル17の下部に収容されている。そのため、加速度センサ95をハンドル17の上部等、駆動軸A1に近い位置に収容する場合と比較して、工具本体10の駆動軸A1周りの回転の検出精度を向上させることができる。
また、ハンマドリル100は、第2モータ4を駆動させることで伝達機構7を介して動作モードを切り替えるように構成されている。そのため、動作モードを切り替えるための操作部(モード切替操作部6)を、オン信号を出力するための電子スイッチで構成することができる。また、モード切替操作部6と工具本体10の外表面との間に隙間を設けずに、モード切替操作部6を配置することができる。したがって、ハンマドリル100の意匠性を向上させることができる。また、モード切替操作部6と工具本体10との間に粉塵等が侵入しないので、モード切替操作部6を長寿命化することができる。
本実施形態では、第2モータ4は、第1モータ2の駆動時にはモード切替操作部6が操作されても駆動しないように構成されている。そのため、例えば、加工作業中(第1モータ2の駆動時)にハンマドリル100周辺の物体等がモード切替操作部6に当たってモード切替操作部6が操作された場合であっても、第2モータ4は駆動しない。したがって、第1モータ2の駆動時に第2モータ4が駆動することによる、クラッチ機構54やハンマドリル100を構成する部品の摩耗や破損を抑制することができる。
更に、ハンマドリル100は、選択された動作モードに対応して点灯する報知部61を備える。そのため、モード切替操作部6を視認しただけではスイッチの操作状態が判別できない場合であっても、ユーザは、選択された動作モードを知ることができる。
<対応関係>
上記実施形態の各構成要素と本開示の技術の各構成要素の対応関係を以下に示す。但し、実施形態の各構成要素は単なる一例であって、本開示の技術の各構成要素を限定するものではない。
ハンマドリル100は、「回転打撃工具」の一例である。
工具本体10は、「工具本体」の一例である。
第1モータ2は、「第1モータ」の一例である。
先端工具101は、「先端工具」の一例である。
駆動軸A1は、「駆動軸」の一例である。
駆動機構3は、「駆動機構」の一例である。
回転打撃モードは、「第1モード」の一例である。
打撃モードは、「第2モード」の一例である。
ツールホルダ30は、「ツールホルダ」の一例である。
第2モータ4は、「第2モータ」の一例である。
伝達機構7、ピニオンギヤ42及び接続部材70は、「伝達機構」の一例である。
ドライビングスリーブ55は、「クラッチ部材」の一例である。
位置Pd、位置Phは、夫々、「伝達位置」、「遮断位置」の一例である。
加速度センサ95は、「回転検出部」の一例である。
コントローラ9、CPUは、「制御部」の一例である。
モード検出部90は、「モード検出部」の一例である。
第1スイッチ91、第2スイッチ92は、夫々、「第1検出部」、「第2検出部」の一例である。
第1部材71は、「第1部材」の一例である。
ストッパ65は、「ストッパ」の一例である。
後方向、前方向は、夫々、「第1方向」、「第2方向」の一例である。
前端面66、後端面67は、夫々、「第1面」、「第2面」の一例である。
回転軸A3は、「第2モータの回転軸」の一例である。
モータシャフト41は、「モータシャフト」の一例である。
ピニオンギヤ42、ラックギヤ712は、夫々、「ピニオンギヤ」、「ラックギヤ」の一例である。
スイッチレバー171は、「メイン操作部材」の一例である。
ロックレバー180は、「ロック部材」の一例である。
第1部材71は、「ロック制御部材」の一例である。
把持部170、ハンドル17は、夫々、「把持部」、「ハンドル」の一例である。
弾性部材175、176は、「弾性部材」の一例である。
モード切替操作部6は、「モード切替操作部」の一例である。
報知部61は、「報知部」の一例である。
<他の実施形態>
上記実施形態では、コントローラ9は、加速度センサ95の検出結果が閾値以上であり、動作モードが回転打撃モードである場合、第2モータ4を第2回転方向に回転させて、トルクの伝達を遮断し、かつ、第1モータ2の駆動を停止していた。これに対し、コントローラ9は、加速度が閾値以上であり、動作モードが回転打撃モードである場合、第2モータ4を第2回転方向に回転させて、かつ、第1モータ2の駆動を継続してもよい。つまり、打撃動作のみが継続されてもよい。この形態によっても、ツールホルダ30へのトルクの伝達が遮断されるので、工具本体10の過度な回転状態を解消することができる。
上記実施形態では、コントローラ9は、加速度センサ95の検出結果が閾値以上であり、動作モードが回転打撃モードである場合、第2モータ4を第2回転方向に回転させてトルクの伝達を遮断し、第2スイッチ92のオン信号を取得した場合(すなわち、動作モードが打撃モードに切り替わった場合)に、第2モータ4の駆動を停止していた。これに対し、コントローラ9は、第2スイッチ92のオン信号を取得していなくとも、第1スイッチ91がオフになった場合に、第2モータ4の駆動を停止してもよい。つまり、コントローラ9は、動作モードがニュートラルモードに切り替わった場合に、第2モータ4の駆動を停止してもよい。この形態によっても、ツールホルダ30へのトルクの伝達が遮断されるので、工具本体10の過度な回転状態を解消することができる。
モード切替操作部6は、押圧式の電子スイッチでなくともよい。例えば、モード切替操作部6は、タッチパネルによって構成されていてもよい。また、モード切替操作部6は、例えば、レバー式のスイッチ等、ユーザが部材を移動させることで動作モードを選択可能なスイッチとして構成されていてもよい。
ハンマドリル100は、LEDランプ61h,61n,61dに変えて、液晶パネル等の表示装置や、スピーカーを備えていてもよく、表示装置に文字を表示したり、スピーカーから音声を出力したりすることで、動作モードを報知するように構成されていてもよい。
上記形態において、ハンマドリル100は、外部の交流電源ではなく、充電式のバッテリから供給される電力で動作するように構成されていてもよい。この場合、電源コード19に代えて、例えば、ハンドル17の下端部に、バッテリを着脱可能なバッテリ装着部が設けられていてもよい。
モード検出部90は、押し込み式のマイクロスイッチに限らず、ドライビングスリーブ55の位置(移動)を検出する他の検出器(例えば、他の方式のスイッチを含む接触式の検出器、磁気センサ、光学センサを含む非接触式の検出器)で構成されていてもよい。
ハンマドリル100は、加速度センサ95に代えて、工具本体10の駆動軸A1周りの回転状態を検出可能な他の検出装置を備えていてもよい。他の検出装置として、速度センサ、角速度センサ、または角加速度センサが設けられてもよい。
上述の実施形態では、ハンマドリル100は、回転打撃モードと、打撃モードとを含む複数の動作モードで動作可能であった。これに対し、上記実施形態は、例えば、回転打撃モード、打撃モード、及び回転モードを行うように構成された回転打撃工具に適用されてもよい。この場合、回転モードのときの第1モータ2及び第2モータ4の駆動制御は、回転打撃モードのときと同様である。
伝達機構7の構成は、第2モータ4の回転に応じてドライビングスリーブ55を駆動軸A1に沿って移動させるように構成されていればよく、上記実施形態の構成に限らない。また、伝達機構7が接続部材70を備える場合には、接続部材70は、ラックギヤ712の移動に伴って駆動軸A1に平行に移動するように構成されていればよく、接続部材70を構成する部品の数や構成、各部品の接続態様は、上記実施形態に限らない。
上記実施形態における、第1モータ2や第2モータ4の駆動制御は、CPUによって実行される例が挙げられているが、CPUに代えて、他の種類の制御回路、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブル・ロジック・デバイスが採用されてもよい。また、第1モータ2や第2モータ4の駆動制御処理は、複数の制御回路で分散処理されてもよい。
上記実施形態では、ドライビングスリーブ55(クラッチ機構54)は、ツールホルダ30上に設けられて駆動軸A1に沿って移動することで、ツールホルダ30へのトルクの伝達位置である位置Pdと、トルクの伝達を遮断する位置Phとの間を移動するように構成されていた。これに対し、ツールホルダ30へのトルクの伝達とトルクの伝達の遮断とを行うクラッチ機構は、ツールホルダ30上に設けられていなくともよい。また、伝達機構7は、第2モータ4の回転運動を直線運動に変換してクラッチ部材へ伝達するように構成されていればよく、駆動軸A1に沿った方向とは異なる方向に移動可能であってもよい。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
例えば、本開示の技術および上記実施形態の趣旨に鑑み、以下の態様が構築される。以下の態様のうち少なくとも1つが、上述の実施形態とその変形例、および各請求項に記載された技術の1つまたは複数と組み合わされて採用されうる。
[態様1]
前記回転打撃工具は、前記第2モータの駆動を制御可能に構成された制御部を備えていてもよい。前記制御部は、前記工具本体が前記駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、前記第2モータを駆動して前記クラッチ部材を前記伝達位置から移動させるように構成されていてもよい。
[態様2]
前記回転打撃工具は、
前記駆動機構の前記動作モードの選択のためにユーザによって手動操作されるように構成された、モード切替操作部と、
前記モード切替操作部の操作に応じて前記第2モータの駆動を制御可能に構成された制御部と、を備えていてもよい。
2...第1モータ
3...駆動機構
4...第2モータ
6...モード切替操作部
7...伝達機構
8...ロック機構
9...コントローラ
10...工具本体
12...ギヤハウジング
13...モータハウジング
17...ハンドル
19...電源コード
20...モータ本体部
25...モータシャフト
29...駆動ギヤ
30...ツールホルダ
31...運動変換機構
33...打撃機構
35...回転伝達機構
36...中間シャフト
40...モータ本体
41...モータシャフト
42...ピニオンギヤ
54...クラッチ機構
55...ドライビングスリーブ
56...ギヤスリーブ
60d、60n、60h...スイッチ
61...報知部
61d、61n、61h...LEDランプ
65...ストッパ
66...前端面
67...後端面
70...接続部材
71...第1部材
72...第2部材
73...第3部材
74...係合アーム
76...連結ピン
77...トーションスプリング
90...モード検出部
91...第1スイッチ
92...第2スイッチ
95...加速度センサ
100...ハンマドリル
101...先端工具
122...上面
123...モータケース
132...後壁
170...把持部
171...スイッチレバー
172...メインスイッチ
173、174...連結部
175、176...弾性部材
177...開口
178...係止突起
180...ロックレバー
181...本体部
182...係止片
184...ロック孔
301...ロックリング
311...クランクシャフト
312...被動ギヤ
313...連接ロッド
315...ピストン
317...シリンダ
331...ストライカ
333...インパクトボルト
335...空気室
361...小ベベルギヤ
362...被動ギヤ
551...環状溝
561...大ベベルギヤ
711...板状部
712...ラックギヤ
713...右凸部
714...左凸部
717...第1凸部
718...第2凸部
A1...駆動軸
A2...回転軸
A3...回転軸
Pd...位置
Ph...位置

Claims (14)

  1. 回転打撃工具であって、
    工具本体に収容された第1モータと、
    前記第1モータの動力によって、先端工具を駆動軸周りに回転駆動する動作を少なくとも行う第1モードと、前記先端工具を前記駆動軸に沿って直線状に駆動する動作のみを行う第2モードとを含む複数の動作モードで選択的に動作可能な駆動機構と、
    前記先端工具を取り外し可能に保持し、前記第1モータから伝達されたトルクによって前記駆動軸周りに回転駆動されるように構成されたツールホルダと、
    第2モータと、
    前記第2モータの動力によって、前記ツールホルダに前記トルクを伝達する伝達位置と、前記ツールホルダへの前記トルクの伝達を遮断する遮断位置との間で移動可能に構成されたクラッチ部材と、
    前記第2モータの回転運動を直線運動に変換して前記クラッチ部材へ伝達する伝達機構と、を備え、
    前記第2モータは、
    前記伝達機構を介して、前記クラッチ部材を前記伝達位置に移動させることで前記駆動機構の前記動作モードを前記第1モードに切り替え、前記クラッチ部材を前記遮断位置に移動させることで前記駆動機構の前記動作モードを前記第2モードに切り替え、
    前記工具本体の状態が、前記駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に、前記伝達機構を介して前記クラッチ部材を前記伝達位置から移動させるように構成されている、
    回転打撃工具。
  2. 請求項1に記載の回転打撃工具であって、
    前記クラッチ部材は、前記ツールホルダ上に設けられて前記駆動軸に沿って移動可能であり、
    前記伝達位置と前記遮断位置とは、前記駆動軸に沿った方向における位置であり、
    前記伝達機構は、前記第2モータの前記回転運動を前記駆動軸に沿った前記直線運動に変換して前記クラッチ部材へ伝達する、回転打撃工具。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の回転打撃工具であって、
    前記工具本体の前記駆動軸周りの回転状態を検出する回転検出部と、
    前記第1モータと前記第2モータの駆動を制御可能に構成された制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記回転検出部の検出結果を用いて、前記工具本体の状態が前記駆動軸周りに過度に回転した状態であるか否かを判断し、前記駆動軸周りに過度に回転した状態である場合に前記第1モータを停止し、かつ、前記第2モータを駆動して前記クラッチ部材を前記伝達位置から移動させるように構成されている、回転打撃工具。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の回転打撃工具であって、
    前記駆動機構の前記動作モードが前記第1モードであることを検出するように構成された第1検出部と、前記駆動機構の前記動作モードが前記第2モードであることを検出するように構成された第2検出部と、を有するモード検出部を備える、回転打撃工具。
  5. 請求項3に従属する請求項4に記載の回転打撃工具であって、
    前記制御部は、前記モード検出部の検出結果に応じて前記第2モータを停止するように構成されている、回転打撃工具。
  6. 請求項2に記載の回転打撃工具であって、
    前記伝達機構は、前記第2モータと前記クラッチ部材とに動作可能に連結され、前記第2モータによって前記駆動軸に沿って移動される第1部材を備え、
    前記工具本体は、前記第1部材に干渉して前記クラッチ部材を前記伝達位置に位置決めし、かつ、前記第1部材に干渉して前記クラッチ部材を前記遮断位置に位置決めするように構成されたストッパを更に備える、回転打撃工具。
  7. 請求項6に記載の回転打撃工具であって、
    前記第1部材は、前記駆動軸に平行に、第1方向と、前記第1方向とは逆の第2方向とに移動可能であり、
    前記ストッパは、前記第1部材の移動方向に交差する第1面及び第2面を備え、
    前記第1面は、前記第1部材が前記第1方向に移動するときに前記第1部材に干渉することで前記クラッチ部材を前記伝達位置に位置決めし、前記第2面は、前記第1部材が前記第2方向に移動するときに前記第1部材に干渉することで前記クラッチ部材を前記遮断位置に位置決めする、回転打撃工具。
  8. 請求項2に記載の回転打撃工具であって、
    前記第2モータの回転軸は、前記駆動軸に交差する方向に延在しており、
    前記第2モータは、前記駆動軸上に配置されている、回転打撃工具。
  9. 請求項8に記載の回転打撃工具であって、
    前記伝達機構は、前記第2モータによって回転されるピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに係合し前記ピニオンギヤの回転を前記駆動軸に沿った前記直線運動に変換するラックギヤと、を備える、回転打撃工具。
  10. 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の回転打撃工具であって、
    常時にはオフ位置に維持され、ユーザによって押圧されることでオン位置に移動して前記第1モータを駆動可能に構成されたメイン操作部材と、
    前記メイン操作部材を前記オン位置でロック可能なロック可能位置と、前記メイン操作部材を前記オン位置でロック不能なロック不能位置との間で、ユーザの操作によって移動可能に構成されたロック部材と、
    前記第1モードのとき前記ロック部材に干渉する位置に配置されて前記ロック部材を前記ロック不能位置に維持し、前記第2モードのとき前記ロック部材に干渉しない位置に配置されて前記ロック部材の前記ロック可能位置への移動を許容するように構成された、ロック制御部材と、を備える、回転打撃工具。
  11. 請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の回転打撃工具であって、
    前記工具本体の前記駆動軸周りの回転状態を検出する回転検出部と、
    前記駆動軸に交差する方向に延在しユーザによって把持される把持部を有するハンドルと、
    前記ハンドルを前記工具本体に対して前記駆動軸に沿った方向に相対移動可能に連結する弾性部材と、を備え、
    前記回転検出部は、前記ハンドルに収容されている、回転打撃工具。
  12. 請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の回転打撃工具であって、
    前記駆動機構の前記動作モードの選択のためにユーザによって手動操作されるように構成された、モード切替操作部を備え、
    前記モード切替操作部は、前記工具本体の外表面との間に隙間を設けずに配置された電子式のスイッチとして構成されている、回転打撃工具。
  13. 請求項12に記載の回転打撃工具であって、
    前記第2モータは、前記第1モータの駆動時には前記モード切替操作部の操作に応じて駆動しないように構成されている、回転打撃工具。
  14. 請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の回転打撃工具であって、
    前記駆動機構の前記動作モードを報知するように構成された報知部を備える、回転打撃工具。
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