(57)【要約】      （修正有）【課題】打ち込み工具におけるピストンの停止に関する更なる改良技術を提供する。【解決手段】圧縮シリンダ１３１と、圧縮ピストン１３３と、クランク機構１１５と、電動モータ１１１と、制御装置１０９、とを有する釘打機１００が構成される。制御装置１０９は、圧縮ピストン１３３が釘を打ち出す側に位置する上死点から、上死点と反対側の下死点に移動する際に、圧縮ピストン１３３の速度を低下させるための第１ブレーキ駆動と、第１ブレーキ駆動の後に圧縮ピストン１３３を下死点に停止させるための第２ブレーキ駆動が行われるように電動モータ１１１を制御するように構成されている。そして、第１ブレーキ駆動は、第２ブレーキ駆動よりも単位時間当たりのピストンの減速率が大きくなるように構成されている。【選択図】図３
2014104533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち込み具を射出口から打ち出す打ち込み工具であって、
シリンダと、
前記シリンダ内を摺動可能なピストンと、
前記ピストンを駆動するクランク機構と、
バッテリから電流が供給され、前記クランク機構を駆動するモータと、
前記モータを制御するコントローラ、とを有し、
前記ピストンが摺動することによって生じる前記シリンダ内の空気の圧力変動を利用して前記打ち込み具が打ち出されるように構成されており、
前記コントローラは、前記ピストンが前記打ち込み具を打ち出す側に位置する上死点から前記上死点と反対側の下死点に移動する際に、前記ピストンの速度を低下させるための第１ブレーキ駆動と、前記第１ブレーキ駆動の後に前記ピストンを前記下死点に停止させるための第２ブレーキ駆動が行われるように前記モータを制御するように構成されており、
前記第１ブレーキ駆動は、前記第２ブレーキ駆動よりも単位時間当たりの前記ピストンの減速率が大きくなるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。
【請求項２】
請求項１に記載の打ち込み工具であって、
前記第１ブレーキ駆動は、前記コントローラが前記モータに電流を供給するための端子間を短絡させるように制御することで前記モータの回転速度を低下させるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。
【請求項３】
請求項１に記載の打ち込み工具であって、
前記第１ブレーキ駆動は、前記コントローラが、前記モータが正回転する電流の方向とは逆方向の電流が供給されるように制御することで前記モータの回転速度を低下させるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
前記第２ブレーキ駆動は、前記コントローラが前記モータをパルス駆動制御することで前記回転速度を低下させるように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。
【請求項５】
請求項４に記載の打ち込み工具であって、
前記回転速度を検出するためのセンサを有し、
前記コントローラは、前記センサによって検出された前記回転速度が所定の閾値以上である場合には、前記第１ブレーキ駆動が行われるように前記モータを制御し、
前記コントローラは、前記センサによって検出された前記回転速度が前記閾値未満である場合には、前記第２ブレーキ駆動が行われるように前記モータを制御するように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。
【請求項６】
請求項４に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記第１ブレーキ駆動によって所定時間前記モータを制御した後、前記第２ブレーキ駆動に切り替えて前記モータを制御するように構成されていることを特徴とする打ち込み工具。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
前記バッテリは当該打ち込み工具に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする打ち込み工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打ち込み具を打ち出す打ち込み工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第８，０７９，５０４号明細書には、打ち込み具を被加工材に打ち込む打ち込み工具が記載されている。当該打ち込み工具は、第１シリンダ内で第１ピストンが圧縮空気を生成し、圧縮空気が第２シリンダに送られる。そして、圧縮空気が第２シリンダ内の第２ピストンを移動させている。第２ピストンの移動により、第２ピストンが打ち込み具を打撃する。これにより、打ち込み具が被加工材に向かって打ち出されるように構成されている。また、当該打ち込み工具は、打ち込み具を打ち込む作動サイクルにおいて第１ピストンの位置を検出するセンサを有している。そして、当該センサに検出された第１ピストンの位置に応じて制御装置がモータへの通電を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，０７９，５０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、米国特許第８，０７９，５０４号明細書に記載された打ち込み工具においては、制御装置がモータへの通電を停止する構成だけでは、第１ピストンが所定の位置に正確に停止しない場合がある。そこで、本発明は、打ち込み工具におけるピストンの停止に関する更なる改良技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る打ち込み工具の好ましい形態によれば、打ち込み具を射出口から打ち出す打ち込み工具が構成される。当該打ち込み工具は、シリンダと、シリンダ内を摺動可能なピストンと、ピストンを駆動するクランク機構と、クランク機構を駆動するモータと、モータを制御するコントローラ、とを有する。当該打ち込み工具は、ピストンが摺動することによって生じるシリンダ内の空気の圧力変動を利用して打ち込み具が打ち出されるように構成されている。コントローラは、ピストンが打ち込み具を打ち出す側に位置する上死点から、上死点と反対側の下死点に移動する際に、ピストンの速度を低下させるための第１ブレーキ駆動と、第１ブレーキ駆動の後にピストンを下死点に停止させるための第２ブレーキ駆動が行われるようにモータを制御するように構成されている。そして、第１ブレーキ駆動は、第２ブレーキ駆動よりも単位時間当たりのピストンの減速率が大きくなるように構成されている。
【０００６】
本発明によれば、第１ブレーキ駆動は、第２ブレーキ駆動よりも単位時間当たりのピストンの減速率が大きくなるように構成されているため、第１ブレーキ駆動によってピストンの速度を低下させることができ、第２ブレーキ駆動によってピストンを下死点に正確に停止させることができる。
【０００７】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、第１ブレーキ駆動は、コントローラがモータに電流を供給するための端子間を短絡させるように制御することでモータの回転速度を低下させるように構成されている。すなわち、第１ブレーキ駆動は、短絡ブレーキとして構成されている。
【０００８】
本形態によれば、第１ブレーキ駆動において、端子間を短絡させることによって、減速率を大きくさせることができる。
【０００９】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、第１ブレーキ駆動は、コントローラが、モータが正回転する電流の方向とは逆方向の電流が供給されるように制御することでモータの回転速度を低下させるように構成されている。すなわち、正回転しているモータに対して、モータが逆回転するような電流を供給することで、モータの正回転における回転速度低下させている。
【００１０】
本形態によれば、第１ブレーキ駆動において、モータが逆回転するような電流を供給することによって、減速率を大きくさせることができる。
【００１１】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、第２ブレーキ駆動は、コントローラがモータをパルス駆動制御することで回転速度を低下させるように構成されている。すなわち、第２ブレーキ駆動は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によるブレーキ駆動として構成されている。
【００１２】
本形態によれば、第２ブレーキ駆動において、パルス駆動制御することによって、減速率を適切に設定することができる。すなわち、短絡ブレーキにおいては、減速率を調整することができないが、パルス駆動制御によって減速率を調節することができる。さらに、パルス幅を変更することで減速率を適宜変更することができる。
【００１３】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、回転速度を検出するためのセンサを有する。そして、コントローラは、センサによって検出された回転速度が所定の閾値以上である場合には、第１ブレーキ駆動が行われるようにモータを制御するように構成されている。一方、コントローラは、センサによって検出された回転速度が閾値未満である場合には、第２ブレーキ駆動が行われるようにモータを制御するように構成されている。「回転速度を検出するためのセンサ」としては、モータの電流を検出する電流センサ、モータの電圧を検出する電圧センサ、モータ軸の位置を検出する位置センサ、モータ軸の回転速度を検出する速度センサ、クランク機構の角速度を検出する角速度センサ、クランク機構の角加速度を検出する角加速度センサ、クランク機構の位置を検出する位置センサを好適に包含する。
【００１４】
本形態によれば、モータの回転速度に応じて第１ブレーキ駆動と第２ブレーキ駆動を切り替えることができる。すなわち、ブレーキ駆動に関して合理的な制御を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、コントローラは、第１ブレーキ駆動によって所定時間モータを制御した後、第２ブレーキ駆動に切り替えてモータを制御するように構成されている。
【００１６】
本形態によれば、経過時間に応じて第１ブレーキ駆動と第２ブレーキ駆動を切り替えることができる。すなわち、第１ブレーキ駆動と第２ブレーキ駆動を切り替える制御をより簡潔にすることができる。
【００１７】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、バッテリは打ち込み工具に対して着脱可能に構成されている
【００１８】
本形態によれば、バッテリ残量に応じて適宜バッテリを交換することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、打ち込み工具におけるピストンの停止位置に関する更なる改良技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電気−空圧式の釘打機の全体構成を示す外観図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】釘打機の内部機構の全体構成を示す断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図２のV−V線断面図である。
【図６】図３のVI−VI線断面図であり、バルブが閉止された状態を示す。
【図７】図６において、バルブが開放され、打ち込みピストンが前方へと移動された釘打ち状態を示す。
【図８】図６において、バルブの開放状態が維持され、打ち込みピストンが後方の初期位置近くに戻された状態を示す。
【図９】第１実施形態における釘打機の制御系統を示すブロック図である。
【図１０】釘打機の制御系統を示す回路図である。
【図１１】第２実施形態における釘打機の制御系統を示すブロック図である。
【図１２】釘打機の制御系統を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態につき、図１〜図１０を参照しつつ詳細に説明する。第１実施形態は、打ち込み工具の一例として電気−空圧式釘打機を用いて説明する。図１及び図２に示すように、釘打機１００は、概括的に見て、本体ハウジング１０１と、マガジン１０５を主体として構成される。本体ハウジング１０１は、工具本体を構成しており、釘打機１００の外郭を形成している。マガジン１０５には、被加工材に打ち込まれる釘（図示省略）が装填されている。本体ハウジング１０１は、ほぼ対称形の１対のハウジングを合わせて結合して形成されている。当該本体ハウジング１０１は、ハンドル部１０３、打ち込み機構収容部１０１Ａ、圧縮装置収容部１０１Ｂ、モータ収容部１０１Ｃを一体に備えている。
【００２２】
ハンドル部１０３、打ち込み機構収容部１０１Ａ、圧縮装置収容部１０１Ｂ及びモータ収容部１０１Ｃは、概ね矩形状に配置されている。ハンドル部１０３は、所定長さで延在する長尺状の部材である。ハンドル部１０３の一端側が打ち込み機構収容部１０１Ａの一端側に連接され、ハンドル部１０３の他端側がモータ収容部１０１Ｃの一端側が連接されている。一方、圧縮装置収容部１０１Ｂは、ハンドル部１０３に対して概ね平行に延在するように配置されている。圧縮装置収容部１０１Ｂの一端側が打ち込み機構収容部１０１Ａの他端側に連接され、圧縮装置収容部１０１Ｂの他端側がモータ収容部１０１Ｃの他端側に連接されている。これにより釘打機１００は、ハンドル部１０３、打ち込み機構収容部１０１Ａ、圧縮装置収容部１０１Ｂ及びモータ収容部１０１Ｃによって囲まれた空間Ｓを形成している。
【００２３】
図１に示すように、釘打機１００は、先端部（図１の右端）にドライバガイド１４１とＬＥＤ１０７が配置されている。図１において右方向が釘の打ち出し方向である。なお、説明の便宜上、釘打機１００の先端側（図１の右側）を前側又は前方、その反対側（図１の左側）を後側又は後方という。また、釘打機１００におけるハンドル部１０３の打ち込み機構収容部１０１Ａとの連接側（図１の上側）を上側又は上方、ハンドル部１０３のモータ収容部１０１Ｃとの連接側（図１の下側）を下側又は下方という。
【００２４】
図３に示すように、打ち込み機構収容部１０１Ａは、釘打ち込み機構１２０を収容している。釘打ち込み機構１２０は、打ち込みシリンダ１２１及び打ち込みピストン１２３を主体として構成される。
【００２５】
打ち込みシリンダ１２１は、釘を打込む打ち込みピストン１２３を前後方向（長軸方向）に摺動可能に収容している。打ち込みピストン１２３は、ピストン本体部１２４とドライバ１２５を有する。ピストン本体部１２４は、打ち込みシリンダ１２１内に摺動可能に収容されている。ドライバ１２５は、長尺状の部材である。このドライバ１２５は、ピストン本体部１２４に一体状に設けられており、前方へと延在するように配置されている。ピストン本体部１２４とドライバ１２５は、シリンダ室１２１ａに供給される圧縮空気によって打ち込みシリンダ１２１の長軸方向に直線状に移動可能に構成されている。これにより、ドライバ１２５がドライバガイド１４１の打ち込み通路１４１ａ内を前方に移動することで釘を打ち出すように構成されている。打ち込みシリンダ室１２１ａは、打ち込みシリンダ１２１の内壁面とピストン本体部１２４の後側の面とにより囲まれる空間として形成されている。ドライバガイド１４１は、打ち込みシリンダ１２１の先端部に配置され、先端に釘の射出口を有する打ち込み通路１４１ａを備えている。
【００２６】
図１に示すように、マガジン１０５は、本体ハウジング１０１の先端側、すなわち、圧縮装置収容部１０１Ｂの前方に配置されている。このマガジン１０５は、釘を収容している。また、マガジン１０５は、ドライバガイド１４１に連結されており、打ち込み通路１４１ａに対して、釘を供給するよう構成されている。なお、図３に示すように、マガジン１０５には、釘を供給方向（図３の上方）に押すためのプッシャプレート１０５ａが設けられている。このプッシャプレート１０５ａによって釘がドライバガイド１４１の打ち込み通路１４１ａに打ち込み方向と交差する方向から１本ずつ供給される。
【００２７】
図３に示すように、圧縮装置収容部１０１Ｂは、圧縮装置１３０を収容している。圧縮装置１３０は、圧縮シリンダ１３１と、圧縮ピストン１３３と、クランク機構１１５を主体として構成される。圧縮ピストン１３３は、圧縮シリンダ１３１内を上下方向に摺動自在に配置されている。この圧縮ピストン１３３が、本発明における「ピストン」に対応する実施構成例である。
【００２８】
圧縮シリンダ１３１は、マガジン１０５に沿って配置され、圧縮シリンダ１３１の上端側は打ち込みシリンダ１２１の前側端部に連接されている。そして、圧縮ピストン１３３がマガジン１０５に沿って上下方向に摺動動作するように配置されている。この圧縮ピストン１３３の動作方向は、打ち込みピストン１２３の動作方向と概ね直交している。圧縮ピストン１３３が上下方向に摺動動作することで、圧縮シリンダ１３１の内部空間である圧縮室１３１ａの容積が変化する。すなわち、圧縮ピストン１３３が圧縮室１３１ａの容積を減少する上方側へと移動することで圧縮室１３１ａの空気を圧縮する。この圧縮室１３１ａは、打ち込みシリンダ１２１と近接する上部側に形成されている。また、圧縮シリンダ１３１は、大気解放バルブ（図示省略）を備えており、圧縮室１３１ａを大気に解放可能に構成されている。大気開放バルブは、常時は閉状態に保持されている。
【００２９】
図３に示すように、モータ収容部１０１Ｃは、電動モータ１１１を収容している。電動モータ１１１は、モータ軸の回転軸線が打ち込みシリンダ１２１の長軸線に対して概ね平行となるように配置されている。従って、電動モータ１１１の回転軸線は、圧縮ピストン１３３の動作方向に対して直交している。なお、モータ収容部１０１Ｃの下部側には、バッテリ装着領域が形成されており、電動モータ１１１に電流を供給する充電式のバッテリパック１１０が着脱可能に装着される。
【００３０】
図３に示すように、電動モータ１１１の回転出力は、遊星歯車式の減速機構１１３によって適宜減速された後、クランク機構１１５に伝達される。そして、電動モータ１１１の回転出力は、クランク機構１１５によって直線運動に変換されて圧縮ピストン１３３に伝達される。減速機構１１３及びクランク機構１１５は、内側ハウジング１０２に収容されている。この内側ハウジング１０２は、圧縮装置収容部１０１Ｂとモータ収容部１０１Ｃの間に配置されている。この電動モータ１１１が、本発明における「モータ」に対応する実施構成例である。
【００３１】
クランク機構１１５は、クランク軸１１５ａと偏心ピン１１５ｂと連接ロッド１１５ｃを主体として構成されている。クランク軸１１５ａは、遊星歯車式の減速機構１１３に連接している。すなわち、クランク軸１１５ａは、減速機構１１３で減速回転された電動モータ１１１の回転出力によって回転駆動される。偏心ピン１１５ｂは、クランク軸１１５ａの回転中心から偏心した位置に設けられている。連接ロッド１１５ｃは、一端が偏心ピン１１５ｂに相対回動可能に連接され、他端が圧縮ピストン１３３に相対回動可能に連接されている。このクランク機構１１５は、圧縮シリンダ１３１の下方に配置されている。以上の構成により、圧縮装置１３０として、圧縮シリンダ１３１、圧縮ピストン１３３及びクランク機構１１５を主体としたレシプロ式の圧縮装置が構成されている。このクランク機構１１５が、本発明における「クランク機構」に対応する実施構成例である。
【００３２】
ハンドル部１０３には、トリガ１０３ａとトリガスイッチ１０３ｂが設けられている。そして、電動モータ１１１は、ハンドル部１０３に設けられたトリガ１０３ａと本体ハウジング１０１の先端領域に設けられたドライバガイド１４１の操作に応じて、制御装置１０９によって制御されるように構成されている。トリガ１０３ａが引き操作されることでトリガスイッチ１０３ｂがオン状態となる。一方、トリガ１０３ａの引き操作が解除されることでトリガスイッチ１０３ｂがオフ状態となる。
【００３３】
また、コンタクトアームとしてのドライバガイド１４１は、釘打機１００の前後方向に移動可能に本体ハウジング１０１の先端領域に配置されている。図６に示すように、ドライバガイド１４１は、付勢ばね１４２により前方に向かって付勢されている。ドライバガイド１４１が前方に位置するときには、コンタクトアームスイッチ１４３がオフ状態となる。一方、ドライバガイド１４１が本体ハウジング１０１側に移動されたときには、コンタクトアームスイッチ１４３がオン状態となる。さらに、図３に示すように、クランク機構１１５の下方には制御装置１０９が配置されている。そして、電動モータ１１１は、ハンドル部１０３に設けられたトリガ１０３ａと本体ハウジング１０１の先端領域に設けられたドライバガイド１４１の操作に応じて、制御装置１０９によって制御されるように構成されている。すなわち、電動モータ１１１は、トリガスイッチ１０３ｂとコンタクトアームスイッチ１４３が共にオン状態に切替えられたときに通電駆動され、いずれか一方がオフ状態に切替えられたときに停止される。
【００３４】
図５に示すように、釘打機１００は、圧縮シリンダ１３１の圧縮室１３１ａと打ち込みシリンダ１２１のシリンダ室１２１ａとを連通する空気通路１３５およびバルブ室１３７ａを備えている。空気通路１３５は、連通ポート１３５ａ、連通ポート１３５ｂ、連通路１３５ｃ、環状溝１２１ｃおよびバルブ室１３７ａを主体として構成されている。図４に示すように、連通ポート１３５ａは、圧縮シリンダ１３１のシリンダヘッド１３１ｂに形成されている。この連通ポート１３５ａは、圧縮室１３１ａに連通している。また、図５に示すように、連通ポート１３５ｂは、打ち込み用シリンダ１２１のシリンダヘッド１２１ｂに形成されている。この連通ポート１３５ｂは、バルブ室１３７ａに連通している。連通路１３５ｃは、連通ポート１３５ａと連通ポート１３５ｂを連通させている。この連通路１３５ｃは、打ち込みシリンダ１２１に沿って前後方向に直線状に延在している。
【００３５】
図５に示すように、連通ポート１３５ｂは、バルブ室１３７ａの周面に形成された環状溝１２１ｃに連通している。この環状溝１２１ｃは、バルブ室１３７ａに連通している。さらに、バルブ室１３７ａは、シリンダ室１２１ａに連通している。これにより、連通ポート１３５ｂは、環状溝１２１ｃおよびバルブ室１３７ａを介してシリンダ室１２１ａに連通している。バルブ室１３７ａには、空気通路１３５を開閉する電磁バルブ１３７が収容されている。
【００３６】
電磁バルブ１３７は、打ち込みピストン１２３のピストン本体部１２４とほぼ同じ直径を有する円柱状部材である。電磁バルブ１３７は、バルブ室１３７ａ内を前後方向に移動可能に配置されている。電磁バルブ１３７の後方には、電磁石１３８が配置されている。そして、電磁石１３８に対する通電を切り替えることで、電磁バルブ１３７は前後方向に移動する。電磁バルブ１３７の外周には、前後方向に所定間隔で２個のＯリング１３９ａ，１３９ｂが配置されている。電磁バルブ１３７は、後方へ移動することで環状溝１２１ｃを開放し、前方へ移動することで環状溝１２１ｃを閉じる。
【００３７】
具体的には、図６に示すように、前側のＯリング１３９ａは、環状溝１２１ｃの前方においてバルブ室１３７ａの内壁面と接触することで、環状溝１２１ｃとシリンダ室１２１ａとの連通を遮断する。また、図７に示すように、Ｏリング１３９ａが、環状溝１２１ｃの領域内へ移動すると、環状溝１２１ｃがシリンダ室１２１ａと連通する。なお、後側のＯリング１３９ｂは、圧縮空気が連通ポート１３５ｂから外側へ漏れ出ることを防止する。すなわち、Ｏリング１３９ｂは、環状溝１２１ｃの開閉には関与しない。このように、空気通路１３５を開閉する電磁バルブ１３７は、空気通路１３５のうち、打ち込みシリンダ１２１のシリンダ室１２１ａとの接続側に設けられている。
【００３８】
電磁バルブ１３７は、図６に示すように、常時には電磁石１３８によって環状溝１２１ｃを閉じる前方に配置されている。また、ストッパ１３６は、電磁バルブ１３７の前方に配置され、電磁バルブ１３７の前方への移動を規制している。このストッパ１３６は、シリンダ室１２１ａ内に径方向に突出するフランジ状の部材によって形成されている。さらに、ストッパ１３６は、後方へ移動する打ち込みピストン１２３の後端位置を規定している。
【００３９】
次に、釘打機１００の動作について説明する。釘打機１００は、図３に示すように、打ち込みピストン１２３が最後端位置（図３の左端位置）に位置し、かつ圧縮ピストン１３３が最下端位置（下死点）に位置した状態が初期位置として定められている。すなわち、クランク角度０度（下死点）のときを初期状態としている。
【００４０】
具体的には、図３に示すように、釘打機１００は、磁気センサ１５０を備えている。磁気センサ１５０は、磁石１５１、ホール素子１５２を主体として構成されている。磁石１５０は、クランク軸１１５ａに設けられている。一方、ホール素子１５２は、圧縮装置収容部１０１Ｂの磁石１５１と対向する位置に設けられている。ホール素子１５２は、バッテリパック１１０と電気的に接続されており、さらに、制御装置１０９に接続されている。ホール素子１５２がクランク軸１１５ａの位置を検出し、制御装置１０９は、圧縮ピストン１３３が下死点に位置している状態を初期状態と規定している。この制御装置１０９が、本発明における「コントローラ」に対応する実施構成例である。
【００４１】
図９および図１０に示すように、制御装置１０９にはスイッチング回路１５５が接続されている。スイッチング回路１５５は、スイッチ素子１５５ａ〜１５５ｄが設けられている。制御装置１０９がスイッチング回路１５５を制御することで、電動モータ１１１の駆動が制御される。すなわち、制御装置１０９が、スイッチ素子１５５ａ，１５５ｄをＯＮにして、スイッチ素子１５５ｂ，１５５ｃをＯＦＦにすることで、電動モータ１１１が正回転するように駆動される。なお、図１０においては、制御装置１０９、バッテリパック１１０、電動モータ１１１、スイッチング回路１５５、電圧センサ１６０および電流センサ１６１以外の構成要素については、図示を省略している。
【００４２】
図３に示す初期状態において、ドライバガイド１４１が被加工材に押し当てられてコンタクトアームスイッチ１４３（図６参照）がオン状態とされるとともに、トリガ１０３ａが引き操作されてトリガスイッチ１０３ｂがオン状態に切替えられると、電動モータ１１１が駆動される。これによって減速機構１１３を介してクランク機構１１５が駆動され、圧縮ピストン１３３が上方へと移動する。このとき、電磁バルブ１３７は、空気通路１３５を閉鎖しているため、圧縮ピストン１３３の移動によって、圧縮室１３１ａ内の空気が圧縮される。
【００４３】
磁気センサ１５０が、圧縮ピストン１３３の位置がクランク角度１８０度である最上端位置（上死点）であることを検出すると、制御装置１０９は、電磁石１３８を制御し、電磁バルブ１３７を後方に移動させる。すなわち、圧縮室１３１ａ内の圧縮空気が最大圧縮状態とされたとき、電磁バルブ１３７が開弁される。これにより、環状溝１２１ｃがシリンダ室１２１ａに連通し、圧縮室１３１ａ内の圧縮空気が空気通路１３５を経てシリンダ室１２１ａ内へと供給される。シリンダ室１２１ａ内に圧縮空気が供給されると、当該圧縮空気による空気ばねの作用によって、図７に示すように、打ち込みピストン１２３が前方へ移動される。そして、前方へと移動された打ち込みピストン１２３のドライバ１２５が打ち込み通路１４１ａ（図３参照）に待機している釘を打撃する。これにより、釘を打ち出す打ち出し動作が行われる。
【００４４】
打ち出し動作後、圧縮ピストン１３３は下死点へ向かって移動する。そのとき、圧縮室１３１ａの容積が増加されて当該圧縮室１３１ａ内の空気が大気圧よりも低い負圧となる。圧縮室１３１ａ内に発生した負圧は、空気通路１３５及びシリンダ室１２１ａを通じて打ち込みピストン１２３に作用する。これにより、図８に示すように、打ち込みピストン１２３が吸引されて後方へと移動される。そして、打ち込みピストン１２３は、ストッパ１３６と当接して初期位置に位置する。磁気センサ１５０が、圧縮ピストン１３３の位置がクランク角度０度である下死点であることを検出すると、制御装置１０９は、電磁石１３８を制御し、電磁バルブ１３７を前方に移動させる。これにより、空気通路１３５を閉じる。なお、圧縮ピストン１３３が初期位置に復帰すると、トリガスイッチ１０３ｂ及びコンタクトアームスイッチ１４３がオン状態に維持されていても、電動モータ１１１に対する通電が遮断され、電動モータ１１１が停止される。このように、打ち出し動作の１サイクルが終了する。なお、打ち出し動作中には、ＬＥＤ１０７が、ドライバガイド１４１の先端領域を照射している。
【００４５】
以上の釘打機１００においては、圧縮ピストン１３３を下死点に正確に停止させる必要がある。例えば、圧縮ピストン１３３が下死点に停止していない場合において、打ち出し動作を開始すると、打ち出し動作開始時の圧縮ピストン１３３の位置によって、圧縮ピストン１３３が生成する圧縮空気の圧縮量が異なる。そのため、打ち出し動作毎に打ち出される釘のスピードが一定とならず、被加工材に対する釘の打ち込み量が異なってしまう。
【００４６】
そこで、第１実施形態においては、図９および図１０に示すように、電動モータ１１１の電流を検出する電流センサ１６１と、バッテリパック１１０の電圧を検出する電圧センサ１６０が設けられている。電動モータ１１１の電流、電圧および回転速度の関係は、電動モータ１１１の駆動特性として電動モータ１１１の構成によって一義的に決まる。したがって、制御装置１０９は、電圧センサ１６０および電流センサ１６１によって検出された電圧値、電流値から電動モータ１１１の回転速度を算出することができる。
【００４７】
図１０に示すように、制御装置１０９は、スイッチング回路１５５を制御することで、電動モータ１１１の駆動を制御して電動モータ１１１の回転を停止させる。これにより、圧縮ピストン１３３を下死点に停止させる。
【００４８】
まず、圧縮ピストン１３３が上死点から下死点に向かう際に、制御装置１０９が、スイッチ素子１５５ａ，１５５ｃをＯＮにして、スイッチ素子１５５ｂ，１５５ｄをＯＦＦにすることで、電動モータ１１１の端子間を短絡させる。これにより、電動モータ１１１は短絡制動されて、電動モータ１１１の回転速度が低下する。すなわち、電動モータ１１１の回転にブレーキがかけられる。なお、制御装置１０９が電動モータ１１１の端子間を短絡させるタイミングは、圧縮ピストン１３３が上死点（クランク角度１８０度）を通過した直後でもよく、圧縮ピストン１３３が上死点を通過して所定のクランク角度（例えば２７０度）になった時でもよい。この短絡制動が、本発明における「第１ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
【００４９】
その後、電圧センサ１６０および電流センサ１６１によって検出された電圧値、電流値から算出された電動モータ１１１の回転速度が所定の閾値を下回ると、制御装置１０９は、スイッチング回路１５５に所定の時間幅を有するパルスを入力して制御する。すなわち、スイッチ素子１５５ａ，１５５ｃをＯＮにして、スイッチ素子１５５ｂ，１５５ｄをＯＦＦにする第１制御と、スイッチ素子１５５ａ，１５５ｄをＯＮにして、スイッチ素子１５５ｂ，１５５ｃをＯＦＦにする第２制御を所定の周期で繰り返すように、制御装置１０９がスイッチング回路１５５をパルス制御する。換言すると、制御装置１０９がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。これにより、電動モータ１１１の駆動を停止させて、圧縮ピストン１３３を下死点に停止させる。このパルス制御が、本発明における「第２ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
【００５０】
パルス制御では、第１制御において、電動モータ１１１が短絡制動される。一方、第２制御において、電動モータ１１１が回生制動される。これにより、パルス制御による第２ブレーキ駆動は、短絡制御による第１ブレーキ駆動よりも単位時間当たりの電動モータ１１１の回転速度の減速率が小さくなる。すなわち、パルス制御によるブレーキは、短絡制御によるブレーキよりブレーキ力が小さくなる。
【００５１】
以上の第１実施形態によれば、短絡制御によるブレーキにより電動モータ１１１の回転速度を大幅に低下させた状態で、パルス制御によるブレーキを用いることで、回転速度が低下した電動モータ１１１を適切なタイミングで停止させることができる。すなわち、圧縮ピストン１３３を正確に下死点に停止させることができる。
【００５２】
以上の第１実施形態においては、第１ブレーキ駆動として、スイッチ素子１５５ａ，１５５ｃをＯＦＦにして、スイッチ素子１５５ｂ，１５５ｄをＯＮにすることで、電動モータ１１１の端子間を短絡させてもよい。この場合、第２ブレーキ駆動として、スイッチ素子１５５ａ，１５５ｃをＯＦＦにして、スイッチ素子１５５ｂ，１５５ｄをＯＮにする第１制御と、スイッチ素子１５５ａ，１５５ｄをＯＮにして、スイッチ素子１５５ｂ，１５５ｃをＯＦＦにする第２制御を所定の周期で繰り返すように、制御装置１０９がスイッチング回路１５５をパルス制御する。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、図１１、図１２を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態とは、ブラシレスモータ２１１およびスイッチング回路２５５が異なる。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同一の構成については、その説明を省略する。
【００５４】
図１１に示すように、第２実施形態においては、モータとして三相ブラシレスモータ２１１が用いられている。ブラシレスモータ２１１は、ステータにステータコイル２１１U，２１１V，２１１Wを有している。また、ブラシレスモータ２１１のロータの外側には、ロータの位置を検出するための位置センサ２６０が、ロータの周方向において所定の位置に３か所配置されている。この位置センサ２６０は、例えばロータの周方向における１２０度毎に配置されている。
【００５５】
図１２に示すように、制御装置１０９は、位置センサ２６０によって検出されたロータの位置に応じて、スイッチング回路２５５を制御して、各ステータコイル２１１U，２１１V，２１１Wに通電させることで、ブラシレスモータ２１１の駆動を制御している。すなわち、制御装置１０９は、以下の通り各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、電動モータ２１１を駆動する。スイッチ素子２５５ａ，２５５ｄのみをＯＮにすることで、ステータコイル２１１Ｕからステータコイル２１１Ｖに電流を供給する。スイッチ素子２５５ａ，２５５ｆのみをＯＮにすることで、ステータコイル２１１Ｕからステータコイル２１１Ｗに電流を供給する。スイッチ素子２５５ｃ，２５５ｆのみをＯＮにすることで、ステータコイル２１１Ｖからステータコイル２１１Ｗに電流を供給する。スイッチ素子２５５ｃ，２５５ｂのみをＯＮにすることで、ステータコイル２１１Ｖからステータコイル２１１Ｕに電流を供給する。スイッチ素子２５５ｅ，２５５ｂのみをＯＮにすることで、ステータコイル２１１Ｗからステータコイル２１１Ｕに電流を供給する。スイッチ素子２５５ｅ，２５５ｄのみをＯＮにすることで、ステータコイル２１１Ｗからステータコイル２１１Ｖに電流を供給する。なお、図１１、図１２においては、位置センサ２６０を簡易的に図示している。また、図１０においては、制御装置１０９、バッテリパック１１０、ブラシレスモータ２１１、スイッチング回路２５５、および位置センサ２６０以外の構成要素については、図示を省略している。
【００５６】
また、第１実施形態と同様に、制御装置１０９は、スイッチング回路２５５を制御することで、ブラシレスモータ２１１の駆動を制御してブラシレスモータ２１１の回転を停止させる。これにより、圧縮ピストン１３３を下死点に停止させる。
【００５７】
まず、圧縮ピストン１３３が上死点から下死点に向かう際に、制御装置１０９が、スイッチ素子２５５ａ，２５５ｃ，２５５ｅをＯＮにして、スイッチ素子２５５ｂ，２５５ｄ，２５５ｆをＯＦＦにすることで、ブラシレスモータ２１１の端子間を短絡させる。これにより、ブラシレスモータ２１１は短絡制動されて、ブラシレスモータ２１１の回転速度が低下する。すなわち、ブラシレスモータ２１１の回転にブレーキがかけられる。なお、制御装置１０９がブラシレスモータ２１１の端子間を短絡させるタイミングは、圧縮ピストン１３３が上死点（クランク角度１８０度）を通過した直後でもよく、圧縮ピストン１３３が上死点を通過して所定のクランク角度（例えば２７０度）になった時でもよい。この短絡制動が、本発明における「第１ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
【００５８】
その後、位置センサ２６０によって検出されたロータの位置および経過時間から算出されたブラシレスモータ２１１の回転速度が所定の閾値を下回ると、制御装置１０９は、スイッチング回路２５５に所定の時間幅を有するパルスを入力して制御する。以下においては、ブラシレスモータ２１１の駆動において、ステータコイル２１１Ｕからステータコイル２１１Ｖに電流が供給されている状態を一例として、パルス制御について説明する。すなわち、ステータコイル２１１Ｕからステータコイル２１１Ｖに電流が供給されている状態で駆動しているブラシレスモータ２１１に対して、スイッチ素子２５５ａ，２５５ｃのみをＯＮにする第１制御と、スイッチ素子２５５ａ，２５５ｄのみをＯＮにする第２制御とを所定の周期で切り替えるように、制御装置１０９がスイッチング回路２５５をパルス制御する。換言すると、スイッチ素子２５５ｃをＯＮにして、スイッチ素子２５５ｄをＯＦＦにする制御と、スイッチ素子２５５ｃをＯＦＦにして、スイッチ素子２５５ｄをＯＮにする制御を交互に切り替える。これにより、制御装置１０９がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。これにより、ブラシレスモータ２１１の駆動を停止させて、圧縮ピストン１３３を下死点に停止させる。このパルス制御が、本発明における「第２ブレーキ駆動」に対応する実施構成例である。
【００５９】
パルス制御では、第１制御において、ブラシレスモータ２１１が短絡制動される。一方、第２制御において、ブラシレスモータ２１１が回生制動される。これにより、パルス制御による第２ブレーキ駆動は、短絡制御による第１ブレーキ駆動よりも単位時間当たりのブラシレスモータ２１１の回転速度の減速率が小さくなる。すなわち、パルス制御によるブレーキは、短絡制御によるブレーキよりブレーキ力が小さくなる。
【００６０】
以上の第２実施形態によれば、短絡制御によるブレーキによりブラシレスモータ２１１の回転速度を大幅に低下させた状態で、パルス制御によるブレーキを用いることで、回転速度が低下したブラシレスモータ２１１を適切なタイミングで停止させることができる。すなわち、圧縮ピストン１３３を正確に下死点に停止させることができる。
【００６１】
以上の第２実施形態においては、第１ブレーキ駆動として、スイッチ素子２５５ａ，２５５ｃ，２５５ｅをＯＦＦにして、スイッチ素子２５５ｂ，２５５ｄ，２５５ｆをＯＮにすることで、ブラシレスモータ２１１の端子間を短絡させてもよい。この場合、ステータコイル２１１Ｕからステータコイル２１１Ｖに電流が供給されている状態を一例として、第２ブレーキ駆動として、スイッチ素子２５５ａをＯＮにして、スイッチ素子２５５ｂをＯＦＦにする制御と、スイッチ素子２５５ａをＯＦＦにして、スイッチ素子２５５ｂをＯＮにする制御を交互に切り替える。
【００６２】
以上の第１実施形態および第２実施形態においては、制御装置１０９がＰＷＭ制御するため、回生電流がバッテリパック１１１に流れる。回生電流がバッテリパック１１１に流れることで、バッテリパック１１１の寿命が短くなるおそれがある。特に、モータの回転速度が高い場合には、回生電流も大きくなる。とりわけ、大きな回生電流は、バッテリパック１１１に対して悪影響を与える。そのため、第１実施形態および第２実施形態においては、短絡制動によって圧縮ピストン１３３を減速させた後にＰＷＭ制御により圧縮ピストンを停止させている。したがって、大きな回生電流が発生することを抑制することができる。さらに、上死点を通過した圧縮ピストン１３３をＰＷＭ制御によって減速させて停止させる構成に比べて、ＰＷＭ制御する時間が短くなる。すなわち、バッテリパック１１１に回生電流が流れる時間を短くすることができる。したがって、バッテリパック１１１の寿命に対する回生電流の悪影響を低減させることができる。
【００６３】
以上においては、第１ブレーキ駆動として、短絡制動について説明したが、これには限られない。例えば、第１ブレーキ駆動として、正回転している電動モータ１１１あるいはブラシレスモータ２１１に対して、制御装置１０９が、モータ１１１，２１１に供給される電流の方向を逆転するように制御して、モータ１１１，２１１の回転速度を低下するように構成されていてもよい。
【００６４】
また、以上においては、モータ１１１，２１１の回転速度に基づいて、制御装置１０９が第１ブレーキ駆動から第２ブレーキ駆動に切り替えるように構成されていたが、これには限られない。例えば、圧縮ピストン１３３が上死点を通過してから所定時間経過したときに、制御装置１０９が第１ブレーキ駆動から第２ブレーキ駆動に切り替えるように構成されていてもよい。
【００６５】
また、以上においては、ＰＷＭ制御において所定のパルス幅で制御するように構成されていたが、これには限られない。例えば、圧縮ピストン１３３が下死点付近で、パルス幅を変化させることで、ブレーキ力が高くなるように構成されていてもよい。また、圧縮ピストン１３３が下死点に近づくにつれて、パルス幅を徐々に変化させるように構成されていてもよい。換言すると、ＰＷＭ周期に対するデューティ比を調整するように構成されていてもよい。
【００６６】
また、以上においては、モータ１１１，２１１の回転速度を検出するためのセンサとして、電圧センサ１６０、電流センサ１６１、および位置センサ２６０が用いられていたが、これには限られない。モータ軸の回転速度を直接検出する速度センサや、クランク機構の角速度、角加速度、または位置を検出するセンサを用いて、モータの回転速度を算出するように構成されていてもよい。
【００６７】
以上の発明の趣旨に鑑み、本発明に係る打ち込み工具は、下記の態様が構成可能である。
（態様１）
「請求項１に記載の打ち込み工具であって、
前記第１ブレーキ駆動は、前記モータに電流を供給するための端子間を短絡させることによる短絡制動であることを特徴とする打ち込み工具。」
【００６８】
（態様２）
「請求項１または態様１に記載の打ち込み工具であって、
前記第２ブレーキ駆動は、前記コントローラが前記モータをＰＷＭ制御する制動であることを特徴とする打ち込み工具。」
【００６９】
（態様３）
「態様２に記載の打ち込み工具であって、
前記ＰＷＭ制御において、ＰＷＭ周期に対するデューティ比を調整するように構成されている打ち込み工具。」
【００７０】
（本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係）
本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下の通りである。なお、本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものであり、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。
釘打機１００は、本発明の「打ち込み工具」に対応する構成の一例である。
制御装置１０９は、本発明の「コントローラ」に対応する構成の一例である。
バッテリパック１１０は、本発明の「バッテリ」に対応する構成の一例である。
電動モータ１１１は、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
クランク機構１１５は、本発明の「クランク機構」に対応する構成の一例である。
圧縮シリンダ１３１は、本発明の「シリンダ」に対応する構成の一例である。
圧縮ピストン１３３は、本発明の「ピストン」に対応する構成の一例である。
電圧センサ１６０は、本発明の「センサ」に対応する構成の一例である。
電流センサ１６１は、本発明の「センサ」に対応する構成の一例である。
ブラシレスモータ２１１は、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
位置センサ２６０は、本発明の「センサ」に対応する構成の一例である。
【符号の説明】
【００７１】
１００  釘打機
１０１  本体ハウジング
１０１Ａ  打ち込み機構収容部
１０１Ｂ  圧縮装置収容部
１０１Ｃ  モータ収容部
１０２  内側ハウジング
１０３  ハンドル部
１０３ａ  トリガ
１０３ｂ  トリガスイッチ
１０５  マガジン
１０５ａ  プッシャプレート
１０７  ＬＥＤ
１０８  ＬＥＤ
１０９  制御装置
１１０  バッテリパック
１１１  電動モータ
１１３  遊星歯車式減速機構
１１５  クランク機構
１１５ａ  クランク軸
１１５ｂ  偏心ピン
１１５ｃ  連接ロッド
１２０  釘打ち込み機構
１２１  打ち込みシリンダ
１２１ａ  シリンダ室
１２１ｂ  シリンダヘッド
１２１ｃ  環状溝
１２３  打ち込みピストン
１２４  ピストン本体部
１２５  ドライバ
１３０  圧縮装置
１３１  圧縮シリンダ
１３１ａ  圧縮室
１３１ｂ  シリンダヘッド
１３３  圧縮ピストン
１３５  空気通路
１３５ａ  連通ポート
１３５ｂ  連通ポート
１３５ｃ  連通路
１３６  ストッパ
１３７  電磁バルブ
１３７ａ  バルブ室
１３８  電磁石
１３９ａ  Ｏリング
１３９ｂ  Ｏリング
１４１  ドライバガイド
１４１ａ  打ち込み通路
１４２  付勢ばね
１４３  コンタクトアームスイッチ
１５０  磁気センサ
１５１  磁石
１５２  ホール素子
１５５  スイッチング回路
１５５ａ〜１５５ｄ  スイッチ素子
１６０  電圧センサ
１６１  電流センサ
２１１  ブラシレスモータ
２５５  スイッチング回路
２５５ａ〜２５５ｆ  スイッチ素子
２６０  位置センサ
【図１】
2014104533.tif 000003
【図２】
2014104533.tif 000004
【図３】
2014104533.tif 000005
【図４】
2014104533.tif 000006
【図５】
2014104533.tif 000007
【図６】
2014104533.tif 000008
【図７】
2014104533.tif 000009
【図８】
2014104533.tif 000010
【図９】
2014104533.tif 000011
【図１０】
2014104533.tif 000012
【図１１】
2014104533.tif 000013
【図１２】
2014104533.tif 000014