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公開番号2021121457
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210826
出願番号2020014714
出願日20200131
発明の名称電動作業機
出願人工機ホールディングス株式会社
代理人特許業務法人筒井国際特許事務所
主分類B25F 5/00 20060101AFI20210730BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】ユーザの操作性を向上させることの可能なハンマドリルを提供する。
【解決手段】電動モータ12と、電動モータ12を支持するハウジングと、電動モータ12の回転力で作動するスリーブ15と、ハウジングに設けられ、かつ、ユーザにより操作されるトリガ47と、電動モータ12がトリガ47の操作量に基づく目標回転数で駆動するように制御する制御回路17と、を有し、制御回路17は、目標回転数が所定範囲内で所定時間以上維持された定常状態であるか否かを検出し、制御回路17は、定常状態が検出されると、定常状態における目標回転数に基づいて、電動モータ12の最高回転数を調整する、ハンマドリル10。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
モータと、
前記モータを支持するハウジングと、
前記モータの回転力で作動する工具支持部材と、
前記ハウジングに設けられ、かつ、ユーザにより操作される操作部材と、
前記モータが前記操作部材の操作量に基づく目標回転数で駆動するように制御する制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、前記目標回転数が所定範囲内で所定時間以上維持された定常状態であるか否かを検出し、
前記制御回路は、前記定常状態が検出されると、前記定常状態における前記目標回転数に基づいて、前記モータの最高回転数を調整する、電動作業機。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記制御回路は、
前記最高回転数を調整不可能な固定モードと、
前記最高回転数を調整可能な可変モードと、
を切り替えて選択可能である、請求項1記載の電動作業機。
【請求項3】
前記制御回路は、前記定常状態を検出する以前から前記最高回転数を保持しており、
前記制御回路は、前記可変モードが選択され、かつ、前記定常状態が検出されると、予め保持している前記最高回転数を調整し、
前記制御回路は、前記可変モードが選択され、かつ、前記定常状態が検出されないと、予め保持している前記最高回転数を維持する、請求項2記載の電動作業機。
【請求項4】
前記固定モードは、前記最高回転数が異なる複数のモードを含む、請求項3記載の電動作業機。
【請求項5】
ユーザに操作され、かつ、前記制御回路により前記固定モードと前記可変モードとの切替を行わせる信号を出力するモード切替部材と、
前記制御回路により選択される前記固定モード及び前記可変モードを表示する表示部と、
が更に設けられている、請求項2乃至4の何れか1項記載の電動作業機。
【請求項6】
前記制御回路は、前記最高回転数に関わらず、前記操作部材の操作量の変化割合いに対する前記目標回転数の変化割合いが略一定になるように設定する、請求項1乃至5の何れか1項記載の電動作業機。
【請求項7】
前記制御回路は、前記定常状態が検出されると、前記定常状態における前記目標回転数の平均値を前記最高回転数として選択する、請求項1乃至6の何れか1項記載の電動作業機。
【請求項8】
前記定常状態は、前記所定時間にわたって前記目標回転数が所定の回転数の範囲内であることを含み、
前記所定の回転数は、100rpm以上、かつ、6,000rpm以下である、請求項1乃至7の何れか1項記載の電動作業機。
【請求項9】
前記所定時間は、0.5秒以上、かつ、5.0秒以下である、請求項1乃至8の何れか1項記載の電動作業機。
【請求項10】
前記工具支持部材は、先端工具を支持可能であり、
前記モータの回転力を前記工具支持部材に伝達する回転力伝達機構と、
前記モータの回転力を直動方向の打撃力に変換し、かつ、前記打撃力を前記先端工具に加える打撃機構と、
が、更に設けられている、請求項1乃至9の何れか1項記載の電動作業機。
【請求項11】
前記モータは、電流が供給されて回転するブラシレスモータである、請求項1乃至10の何れか1項記載の電動作業機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータと、モータの回転力で作動する工具支持部材と、を有する電動作業機に関する。
続きを表示(約 5,900 文字)【背景技術】
【0002】
モータと、モータの回転力で作動する工具支持部材と、を有する電動作業機の例が、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された電動作業機としての打撃工具は、モータと、モータを支持するハウジングと、を有する。また打撃工具は、モータの動力によって作動可能なピストン及びシリンダを有する。さらに、ハウジングはハンドルを有し、操作パネル、及び操作部材としてのトリガレバーが、ハンドルに設けられている。
【0003】
また、モータを制御するコントローラ及びインバータ回路が、ハウジング内に設けられている。トリガレバーの操作によってオン・オフされるメインスイッチが、ハンドル内に設けられている。メインスイッチがオンされると、コントローラによりモータの制御が開始される。つまり、トリガレバーに操作力が付加されるとモータが回転され、トリガレバーに対する操作力が解除されると、モータが停止する。
【0004】
さらに、操作パネルの回転数設定ボタンが操作されると、モータの目標回転数が段階的に切り替わる。コントローラは、トリガレバーが操作されてモータが回転している状態において、モータ回転数が目標回転数に維持されるようにフィードバック制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
国際公開第2016/121459号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本願発明者は、モータの回転数を制御するために、操作部材の他に操作パネルの回転数設定ボタンを操作する必要があると、ユーザの操作が煩雑になる、という課題を認識した。
【0007】
本発明の目的は、ユーザの操作性を向上させることの可能な電動作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一実施形態の電動作業機は、モータと、前記モータを支持するハウジングと、前記モータの回転力で作動する工具支持部材と、前記ハウジングに設けられ、かつ、ユーザにより操作される操作部材と、前記モータが前記操作部材の操作量に基づく目標回転数で駆動するように制御する制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記目標回転数が所定範囲内で所定時間以上維持された定常状態であるか否かを検出し、前記制御回路は、前記定常状態が検出されると、前記定常状態における前記目標回転数に基づいて、前記モータの最高回転数を調整する。
【発明の効果】
【0009】
一実施形態の電動作業機によれば、制御回路がモータの最高回転数を設定するために、ユーザは操作部材以外の部材を操作せずに済む。したがって、ユーザの操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明の電動作業機の一実施形態であるハンマドリルの全体断面図である。
ハンマドリルの部分的な断面図である。
ハンマドリルの制御系統を示すブロック図である。
ハンマドリルに設けた制御パネルの平面図である。
トリガの操作量と電動モータの回転数との関係を示す線図である。
ハンマドリルの制御例を示すフローチャートである。
図6のフローチャートにおけるステップS23の他の制御例を示す図である。
電動モータの目標回転数の変化例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、電動作業機の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1には、電動作業機の一例であるハンマドリル10が示されている。ハンマドリル10は、ハウジング11、電動モータ12、回転力伝達機構13、変換機構14、スリーブ15、打撃子16及び制御回路17を有する。ハンマドリル10は、電動モータ12の回転力をスリーブ15に伝達する機能と、電動モータ12の回転力を打撃子16の打撃力に変換する機能と、を有する。
【0012】
ハウジング11は、モータケース18、ギヤケース19及びハンドル20を有する。ギヤケース19にモータケース18が接続され、ハンドル20は、ギヤケース19及びモータケース18に対してそれぞれ作動可能に連結されている。
【0013】
電動モータ12は、モータケース18内に設けられている。電動モータ12は、ステータ21及びロータ22を有する。ステータ21は3本のコイル21A,231B,21Cを有し、ステータ21はモータケース18に固定されている。コイル21A,21B,21Cは、3相、具体的にはU相、V相、W相に対応する3本の導線を巻いたものであり、コイル21A,21B,21Cの端部は、互いに接続されている。電動モータ12は、ブラシレスモータであり、整流子及びブラシを有していない。
【0014】
ロータ22は、出力軸23に取り付けられており、出力軸23は、軸受24,25により第1仮想線A1を中心として回転可能に支持されている。ロータ22に永久磁石22Aが取り付けられている。ステータ21に電流が流れると、回転磁界が形成されて、ロータ22及び出力軸23が回転される。駆動ギヤ26が出力軸23に設けられている。
【0015】
回転力伝達機構13は、図2のように、従動ギヤ27、中間シャフト28及び伝達ギヤ29を有する。回転力伝達機構13は、駆動ギヤ26の回転力をスリーブ15に伝達する機構である。中間シャフト28は、ギヤケース19内で軸受30,31によって支持され、かつ、第2仮想線A2を中心として回転可能である。第1仮想線A1と第2仮想線A2とが所定角度で交差して配置されている。所定角度は、一例として90度である。
【0016】
従動ギヤ27は、中間シャフト28に固定され、従動ギヤ27は、駆動ギヤ26に噛み合わされている。従動ギヤ27は、駆動ギヤ26の回転力を中間シャフト28に伝達する要素である。中間シャフト28の外周面にギヤ32が設けられており、伝達ギヤ29は、ギヤ32に噛み合わされている。伝達ギヤ29は、スリーブ15の外周に取り付けられている。
【0017】
スリーブ15は、ギヤケース19内で軸受33,34によって支持され、かつ、第3仮想線A3を中心として回転可能である。スリーブ15は、例えば金属製である。第2仮想線A2と第3仮想線A3とが平行に配置されている。伝達ギヤ29は、中間シャフト28の回転力をスリーブ15に伝達する要素である。伝達ギヤ29及びギヤ32は、歯車伝動装置である。
【0018】
スリーブ15は筒形状であり、かつ、第1筒部35及び第2筒部36を有する。第1筒部35と第2筒部36とが接続され、第1筒部35と第2筒部36とが、第3仮想線A3に沿った方向で異なる位置に配置されている。第1筒部35と第2筒部36とは、第3仮想線A3を中心として同心状に設けられている。第2筒部36は、工具支持孔37を有し、スリーブ15は、先端工具38を支持可能及び取り外し可能である。
【0019】
スリーブ15が先端工具38を支持すると、スリーブ15と先端工具38とが一体回転可能である。第1筒部35の内部及び第2筒部36の内部に亘って中間打撃子39が設けられている。中間打撃子39は、スリーブ15に対して第3仮想線A3に沿った方向に移動可能である。
【0020】
変換機構14は、ギヤケース19内に設けられている。変換機構14は、内輪40、外輪41及びピストン42を有する。内輪40は、中間シャフト28の外周面に取り付けられている。外輪41は、内輪40の外側に配置されている。内輪40の外周面にカム溝40Aが設けられ、カム溝40Aと外輪41との間に転動体64が設けられている。変換機構14、ピストン42、打撃子16及び中間打撃子39により、打撃機構63が構成されている。
【0021】
クラッチ43が、ギヤケース19内に設けられている。クラッチ43は、中間シャフト28と内輪40との間の動力伝達経路を接続及び遮断する。クラッチ43は、中間シャフト28に取り付けられた円筒部材である。クラッチ43は、ギヤ32に噛み合わされており、クラッチ43は、中間シャフト28に対して第2仮想線A2に沿った方向に移動可能である。
【0022】
ハンマドリル10の使用状態を切り替える作業選択部材が、ハウジング11に設けられている。作業選択部材は、便宜上、図示されていない。作業選択部材は、一例としてレバーである。ユーザが選択部材を操作すると、クラッチ43が第2仮想線A2に沿った方向に作動される。ユーザは、作業選択部材を操作することにより、回転・打撃モードと、回転モードとを切り替え可能である。回転・打撃モードは、スリーブ15に回転力を加え、かつ、第3仮想線A3に沿った方向の打撃力を中間打撃子39に付加可能なモードである。回転モードは、スリーブ15に回転力を加え、かつ、中間打撃子39に打撃力を付加しないモードである。
【0023】
クラッチ43は、内輪40に対して係合及び解放可能である。回転・打撃モードが選択されると、クラッチ43が内輪40に係合され、動力伝達経路が接続される。回転モードが選択されると、クラッチ43が内輪40から解放され、動力伝達経路が遮断される。
【0024】
外輪41はピストン42に連結されている。ピストン42は、筒形状であり、かつ、ピストン42は第1筒部35内に設けられている。ピストン42は、第1筒部35に対して第3仮想線A3に沿った方向に作動可能である。打撃子16は、ピストン42内に設けられており、打撃子16は、ピストン42に対して第3仮想線A3に沿った方向に移動可能である。ピストン42内で、ピストン42と打撃子16との間に空気室44が設けられている。
【0025】
ハンドル20は、モータケース18に連結される箇所に装着部45を有し、電池パック46を装着部45に取り付け及び取り外しが可能である。電池パック46は交流電源である。電池パック46は、収容ケースと、収容ケース内に設けられた電池セルと、を有する。電池セルは、一次電池または二次電池の何れでもよい。電池セルとしては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池の何れかを用いることができる。装着部45に第1端子が設けられ、収容ケースに第2端子が設けられている。電池パック46が装着部45に取り付けられると、電池パック46の電流を第1端子へ供給可能である。
【0026】
トリガ47が、ハンドル20に設けられている。トリガ47は、ハンドル20に対して作動可能である。ここでは、トリガ47が、ハンドル20に対して略直線状に作動可能である例を説明する。トリガ47は、スプリング48によってハンドル20の外部に向けて付勢されている。トリガ47はストッパ60を有し、ストッパ60がハンドル20に接触して停止される。ストッパ60がハンドル20に接触した状態を初期位置とすれば、トリガ47は初期位置から所定量LMAXの範囲内で作動可能である。
【0027】
ギヤケース19の外面にグリップ62が取り付けられている。ユーザは、第1の手でグリップ62を握る。ユーザは、ハンドル20を第2の手で握り、かつ、指をトリガ47に接触させて操作力を付加及び解除可能である。トリガ47に対する操作力が解除されていると、トリガ47は初期位置で停止されている。トリガ47に操作力が付加されると、トリガ47は、スプリング48の付勢力に抗して初期位置から作動する。初期位置に対するトリガ47の作動量は、トリガ47の操作量と定義可能である。トリガ47に付加される操作力に応じて、トリガ47の操作量が変化、つまり、増加または減少する。
【0028】
図3は、ハンマドリル10の制御系統を示す。制御回路17は、ハウジング11内、例えば、モータケース18内に設けられている。制御回路17は、入力ポート、出力ポート、中央演算処理部、記憶部及びタイマーを有するマイクロコンピュータである。また、インバータ回路49が、モータケース18内に設けられている。インバータ回路49は、複数のスイッチング素子49Aを有し、インバータ回路49は、ステータ21と電池パック46との間の電気回路に設けられている。スイッチング素子49Aをそれぞれ単独でオン及びオフさせる信号を出力する制御信号出力回路61が設けられている。制御回路17は、制御信号出力回路61を制御する。
【0029】
操作量検出センサ50が、ハンドル20に設けられている。操作量検出センサ50は、トリガ47の操作量を検出して信号を出力する。操作量検出センサ50としては、トリガ47に接触する変位センサ、トリガ47に接触しない渦電流変位センサ等を用いることが可能である。電流値検出回路51が、ハウジング11内に設けられている。電流値検出回路51は、電池パック46からステータ21に供給される電流値を検出して信号を出力する。電圧検出回路52が、ハウジング11内に設けられている。電圧検出回路52は、電池パック46の電圧を検出して信号を出力する。
【0030】
回転位置検出センサ53が、モータケース18内またはギヤケース19内に設けられている。回転位置検出センサ53は、ロータ22及び出力軸23の回転方向における位置を検出して信号を出力する。制御回路17は、操作量検出センサ50から出力される信号、電流値検出回路51から出力される信号、電圧検出回路52から出力される信号、回転位置検出センサ53から出力される信号を処理する。制御回路17は、回転位置検出センサ53の信号を処理することにより、ロータ22及び出力軸23の単位時間あたりの回転数、つまり、電動モータ12の実際の回転数を求めることができる。
(【0031】以降は省略されています)

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