(57)【要約】      （修正有）【課題】打ち込み工具におけるピストンを合理的に駆動させる技術を提供する。【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、電動モータ１１１に対する通電角を第１の通電角と第２の通電角に選択的に設定可能に構成されている。第１の通電角は、１２０度以上１８０度以下の通電角である。また、第２の通電角は、１２０度以上１８０度以下の通電角であるとともに、第１の通電角よりも大きい通電角である。そして、制御装置１０９は、圧縮ピストン１３３が下死点から上死点を通過して再度下死点に移動する当該圧縮ピストン１３３の駆動の１サイクルの間に、通電角を第１の通電角と第２の通電角の両方の通電角に設定するように構成されている。【選択図】図３
2014104534.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て前記クランク機構を駆動する三相ブラシレスモータと、
前記三相ブラシレス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を打ち出すように構成されており、
前記コントローラは、前記三相ブラシレスモータに対する通電角を第１の通電角と第２の通電角に選択的に設定可能であり、
前記第１の通電角は、１２０度以上１８０度以下の通電角であり、
前記第２の通電角は、１２０度以上１８０度以下の通電角であるとともに、前記第１の通電角よりも大きい通電角であり、
前記コントローラは、前記ピストンが下死点から上死点を通過して再度下死点に移動する当該ピストンの駆動の１サイクルの間に、前記通電角を前記第１の通電角と前記第２の通電角の両方の通電角に設定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２】
請求項１に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記ピストンが前記下死点から前記上死点に向かう圧縮工程において、前記ピストンが前記上死点に近い第１の領域に位置する場合に、前記通電角を前記第１の通電角に設定し、前記ピストンが前記第１の領域よりも前記上死点から遠い第２の領域に位置する場合に、前記通電角を前記第２の通電角に設定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３】
請求項２に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記圧縮工程以外の工程における前記通電角を前記第２の通電角に設定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４】
請求項１に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記ピストンが前記下死点から前記上死点に向かう圧縮工程における前記通電角を前記第１の通電角に設定し、前記圧縮工程以外の工程における前記通電角を前記第２の通電角に設定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５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記シリンダ内の空気の圧力の大きさに応じて、前記第１の通電角と前記第２の通電角が選択されて設定され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１〜５のいずれか１項に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記バッテリのバッテリ残量に応じて、前記１サイクルにおける前記第１の通電角と前記第２通電角が切り替えられるタイミングが設定され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１サイクルにおいて設定された前記第１の通電角と前記第２の通電角を切り替えるタイミングが、前記ピストンの駆動の複数のサイクルに対して適用され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。
【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。
【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、モータによって駆動されるピストンの駆動に改良の余地がある。そこで、本発明は、打ち込み工具におけるピストンを合理的に駆動させる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、バッテリから電流が供給されてクランク機構を駆動する三相ブラシレスモータと、三相ブラシレス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、三相ブラシレスモータに対する通電角を第１の通電角と第２の通電角に選択的に設定可能に構成されている。第１の通電角は、１２０度以上１８０度以下の通電角である。また、第２の通電角は、１２０度以上１８０度以下の通電角であるとともに、第１の通電角よりも大きい通電角である。そして、コントローラは、ピストンが下死点から上死点を通過して再度下死点に移動する当該ピストンの駆動の１サイクルの間に、通電角を第１の通電角と第２の通電角の両方の通電角に設定するように構成されている。
【０００６】
本発明によれば、ピストンの駆動の１サイクルの間に、通電角を第１の通電角と第２の通電角の両方の通電角に設定される。通電角を変えることで、三相ブラシレスモータの回転速度と出力トルクを変えることができる。したがって、２つの通電角を用いることで１サイクルにおけるピストンの駆動が合理的に遂行される。
【０００７】
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、ピストンが下死点から上死点に向かう圧縮工程において、ピストンが上死点に近い第１の領域に位置する場合に、通電角を第１の通電角に設定するように構成されている。一方、ピストンが第１の領域よりも上死点から遠い第２の領域に位置する場合に、通電角を前記第２の通電角に設定するように構成されている。
【０００８】
本形態によれば、三相ブラシレスモータは第１の通電角で駆動されると、第２の通電角で駆動される場合に対して、出力トルクが大きい。また、圧縮工程におけるシリンダ内の空気の圧力は、ピストンが上死点に近づくほど高くなる。したがって、ピストンを駆動させるために必要な駆動力が大きい上死点に近い第１の領域において、三相ブラシレスモータを第１の通電角で駆動させることで出力トルクを大きくすることができる。これにより、シリンダ内の空気を適切に圧縮することができる。一方、ピストンが下死点に近い場合には、シリンダ内の空気の圧力は低い。すなわち、ピストンを駆動させるために大きな駆動力を必要としない。そのため、下死点に近い第２の領域において、三相ブラシレスモータを第２の通電角で駆動させることで回転速度を速くすることができる。これにより、ピストンの駆動における１サイクルの時間を短くすることができる。
【０００９】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、コントローラは、圧縮工程以外の工程における通電角を第２の通電角に設定するように構成されている。
【００１０】
本形態によれば、圧縮工程以外の工程においては、ピストンを駆動するために大きな駆動力を必要としないため、三相ブラシレスモータを第２の通電角で駆動させることで回転速度を速くすることができる。これにより、ピストンの駆動における１サイクルの時間を短くすることができる。
【００１１】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、コントローラは、ピストンが下死点から上死点に向かう圧縮工程における通電角を第１の通電角に設定し、圧縮工程以外の工程における通電角を第２の通電角に設定するように構成されている。
【００１２】
本形態によれば、圧縮工程においては、ピストンを駆動するために大きな駆動力が必要であるため、三相ブラシレスモータを第１の通電角で駆動させることで出力トルクを大きくすることができる。これにより、圧縮工程において、シリンダ内の圧力を適切に圧縮することができる。一方、圧縮工程以外の工程においては、ピストンを駆動するために大きな駆動力を必要としないため、三相ブラシレスモータを第２の通電角で駆動させることで回転速度が速くすることができる。これにより、ピストンの駆動における１サイクルの時間を短くすることができる。
【００１３】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、コントローラは、シリンダ内の空気の圧力の大きさに応じて、第１の通電角と第２の通電角が選択されて設定されるように構成されている。
【００１４】
本形態によれば、２つの通電角を用いることで、１サイクルにおいてシリンダ内の空気の圧力の大きさに応じたピストンの駆動が合理的に遂行される。
【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、バッテリのバッテリ残量に応じて、１サイクルにおける第１の通電角と第２通電角が切り替えられるタイミングが設定されるように構成されている。
【００１６】
本形態によれば、バッテリ残量に応じて、１サイクルにおいて通電角が切替えられるタイミングを合理的に設定することができる。
【００１７】
本発明に係る打ち込み工具の更なる形態によれば、１サイクルにおいて設定された第１の通電角と第２の通電角を切り替えるタイミングが、ピストンの駆動の複数のサイクルに対して適用されるように構成されている。
【００１８】
本形態によれば、複数のサイクルに対して同様に第１の通電角と第２の通電角を切り替えるタイミングが設定されるため、複数のサイクルにおいて、打ち込み具が打ち出される速度を一定にすることができる。これにより、安定的に打ち込み具を打ち出すことができる。
【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を合理的に駆動させる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】釘打機の制御系統を示す回路図である。
【図１０】通電角１２０度における各相の電圧のタイムチャートを示す図である。
【図１１】通電角１５０度における各相の電圧のタイムチャートを示す図である。
【図１２】圧縮ピストンの駆動の１サイクルにおける通電角のタイムチャートを示す図である。
【図１３】第２実施形態における図１２相当のタイムチャートを示す図である。
【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１２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。この圧縮シリンダ１３１および圧縮ピストン１３３がそれぞれ、本発明における「シリンダ」「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２１１を収容している。この電動モータ２１１は、三相ブラシレスモータとして構成されている。電動モータ２１１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２１１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２１１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２１１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２１１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２１１が、本発明における「三相ブラシレスモータ」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２１１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２１１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２１１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２１１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。
【００４２】
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。
【００４３】
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２１１に対する通電が遮断され、電動モータ２１１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。
【００４４】
図９に示すように、釘打機１００には、三相ブラシレスモータである電動モータ２１１を駆動するためのスイッチング回路２５５、位置センサ２６０が設けられている。スイッチング回路２５５には、６つのスイッチ素子２５５ａ〜２５５ｆが設けられている。位置センサ２６０は、電動モータ２１１のロータの位置を検出するように、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。
【００４５】
電動モータ２１１を駆動する際には、位置センサ２６０によって検出されたロータの位置に基づいて、制御装置１０９がスイッチング回路２５５を制御する。すなわち、制御装置１０９は、ロータの位置に基づいて、ステータコイル２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１Ｗに対してそれぞれ電流が供給されるように制御することで、電動モータ２１１を駆動する。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。
【００４６】
図１０および図１１に示すように、制御装置１０９は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の端子２１２として２１２Ｕ、２１２Ｖ、２１２Ｗにそれぞれ印加される電圧が矩形波状に変化するように制御している。図１０は通電角が１２０度に設定された時の電圧波形である。また、図１１は通電角が１５０度に設定された時の電圧波形である。制御装置１０９は、通電角を１２０度と１５０度に選択的に設定することができるように構成されている。なお、図１０、図１１における横軸は、ロータの機械的角度を示しており、縦軸は、各相の電圧を示している。この通電角１２０度が、本発明における「第１の通電角」に対応する実施構成例である。また、通電角１５０度が、本発明における「第２の通電角」に対応する実施構成例である。
【００４７】
電動モータ２１１は、通電角が大きくなると回転速度が速くなり出力トルクが低くなる。すなわち、電動モータ２１１は、通電角１５０度で駆動した場合は、通電角１２０度で駆動した場合に比べて、回転速度が速く出力トルクが低くなる。そこで第１実施形態においては、圧縮ピストン１３３の駆動の１サイクルにおいて、制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を１２０度と１５０度に選択的に切り替えるように制御する。
【００４８】
圧縮ピストン１３３が下死点から上死点に移動する圧縮工程においては、圧縮室１３１ａ内の空気が圧縮されて、圧力が徐々に高くなる。したがって、圧縮ピストン１３３の位置が下死点に近いほど、圧縮ピストン１３３を駆動するために必要な駆動力が小さい。一方、圧縮ピストン１３３の位置が上死点に近いほど、圧縮ピストン１３３を駆動するために必要な駆動力が大きい。また、圧縮工程以外においては、圧縮ピストン１３３を駆動するために必要な駆動力は小さい。
【００４９】
そのため、図１２に示すように、クランク角度０度から１８０度である圧縮工程において、圧縮ピストン１３３が下死点から上死点に向かって移動を開始する際には、制御装置１０９は通電角を１５０度（Ａ２）に設定して電動モータ２１１を制御する。すなわち、圧縮ピストン１３３が下死点に近い領域に位置する場合には、制御装置１０９は通電角を１５０度に設定して電動モータ２１１を駆動する。なお、図１２における横軸は、クランク角度を示している。
【００５０】
圧縮ピストン１３３が移動を開始して所定時間が経過すると、制御装置１０９は通電角を１５０度（Ａ２）から１２０度（Ａ１）に切り替えて電動モータ２１１を制御する。すなわち、圧縮ピストン１３３が上死点に近い領域に位置する場合には、制御装置１０９は通電角を１２０度に設定して電動モータ２１１を駆動する。第１実施形態においては、通電角が切り替えられるタイミングとしての所定時間は、クランク角度９０度に位置するときに通電角が切替えられるような時間に設定されている。これにより、圧縮ピストン１３３の圧縮工程の間に、電動モータ２１１は、通電角が１５０度から１２０度に切り替えられて駆動される。
【００５１】
圧縮ピストン１３３が上死点（クランク角度１８０度）を通過した後は、制御装置１０９は通電角を１２０度（Ａ１）から１５０度（Ａ２）に切り替えて電動モータ２１１を制御する。そして、圧縮ピストン１３３が下死点（クランク角度０度）に位置すると、制御装置１０９は、電動モータ２１１を停止させる。
【００５２】
電動モータ２１１の通電角を１２０度から１５０度に切り替える場合には、制御装置１０９は、通電開始タイミングを早め、その後、通電開始タイミングを維持しながら、通電角を大きくするように制御する。一方、電動モータ２１１の通電角を１５０度から１２０度に切り替える場合には、制御装置１０９は、通電開始タイミングを維持しながら通電角を小さくし、その後、通電開始タイミングを遅らせるように制御する。
【００５３】
以上の通り、釘打機１００の制御装置１０９は、圧縮ピストン１３３の駆動の１サイクルにおいて電動モータ２１１の通電角を１２０度と１５０度の間で切り換えるように構成されている。この通電角の切り換えは、圧縮ピストン１３３が駆動する複数のサイクルにおいて同様に切り替えられるように設定されている。すなわち、圧縮ピストン１３３の各サイクルにおいて、同じタイミングで通電角が切り替えられるように構成されている。
【００５４】
以上の第１実施形態によれば、圧縮ピストン１３３を駆動させるために必要な駆動力が小さい下死点に近い領域に圧縮ピストン１３３が位置する場合に、制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を１５０度に設定して駆動する。そのため、電動モータ２１１の回転速度、すなわち圧縮ピストン１３３の移動速度を速くすることができる。これにより、圧縮ピストン１３３の駆動における１サイクルの時間を短くすることができる。したがって、釘を連続して打ち出すような場合には、単位時間当たりに打ち出すことができる釘の数を多くすることができる。
【００５５】
また、第１実施形態によれば、圧縮ピストン１３３を駆動するために必要な駆動力が大きい上死点に近い領域に圧縮ピストン１３３が位置する場合に、制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を１２０度に設定して駆動する。そのため、電動モータ２１１の出力トルクを高くすることができる。これにより、圧縮室１３１ａ内の空気を適切に圧縮させることができる。
【００５６】
また、第１実施形態によれば、圧縮ピストン１３３の圧縮工程以外の工程においては、制御装置１０９は電動モータ２１１の通電角を１５０度に設定して駆動する。そのため、電動モータ２１１の回転速度、すなわち圧縮ピストン１３３の移動速度を速くすることができる。これにより、圧縮ピストン１３３の駆動における１サイクルの時間を短くすることができる。
【００５７】
以上の通り、第１実施形態においては、圧縮ピストン１３３の１サイクルにおける空気の圧力に対応して、制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を切り替えるため、釘打機１００の圧縮ピストン１３３を合理的に駆動させることができる。
【００５８】
以上の第１実施形態においては、圧縮ピストン１３３が下死点から移動を開始して所定時間が経過したときに、制御装置１０９が通電角を１５０度から１２０度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、磁気センサ１５０によって検出される圧縮ピストン１３３の位置に応じて、制御装置１０９が通電角を切り替えるように構成されていてもよい。この場合、例えばクランク角度０度（下死点）からクランク角度９０度までの間は、通電角を１５０度に設定し、クランク角度９０度からクランク角度１８０度（上死点）の間を通電角１２０度に設定される。なお、以上においては、通電角が切り替えられるタイミングは、クランク角度９０に限られず、例えば、クランク角度１２０度やクランク角度１５０度であってもよい。また、以上においては、制御装置１０９が経過時間やクランク角度に基づいて、通電角を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、圧縮室１３１ａ内の空気の圧力を検出するセンサが設けられており、圧縮室１３１ａ内の空気の圧力に基づいて、制御装置１０９が通電角を切り替えるように構成されていてもよい。
【００５９】
また、第１実施形態においては、圧縮ピストン１３３の各サイクルにおいて、同じタイミングで通電角が切り替えられるように構成されていたが、これには限られない。例えば、バッテリパック１１０のバッテリ残量を検出するセンサが設けられており、バッテリ残量に基づいて、制御装置１０９が通電角を切り替えるように構成されていてもよい。すなわち、バッテリ残量が少なくなると電動モータ２１１を駆動する電圧値が下がる。そのため、バッテリ残量が多い場合に比べて、電動モータ２１１の回転速度が遅くなる。換言すると、同じ通電角であっても、バッテリ残量によって電動モータ２１１の回転速度が異なる。そこで、バッテリ残量が所定の閾値よりも少ない場合には、圧縮ピストン１３３が下死点から移動を開始してから制御装置１０９が通電角を切り替えるまでの所定時間を長くするように構成されていてもよい。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、図１３を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、第１実施形態と制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を切り替えるタイミングが異なる。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。
【００６１】
図１３に示すように、第２実施形態では、圧縮工程において、制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を１２０度（Ａ１）に設定して電動モータ２１１を駆動する。一方、圧縮ピストン１３３が上死点を通過した後は、制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を１５０度（Ａ２）に設定して電動モータ２１１を駆動する。
【００６２】
以上の第２実施形態によれば、圧縮ピストン１３３の圧縮工程において、制御装置１０９が電動モータ２１１の通電角を１２０度に設定して駆動する。そのため、電動モータ２１１の出力トルクを高くすることができる。これにより、圧縮室１３１ａ内の空気を適切に圧縮させることができる。
【００６３】
また、第２実施形態によれば、圧縮ピストン１３３の圧縮工程以外の工程においては、制御装置１０９は電動モータ２１１の通電角を１５０度に設定して駆動する。そのため、電動モータ２１１の回転速度、すなわち圧縮ピストン１３３の移動速度を速くすることができる。これにより、圧縮ピストン１３３の駆動における１サイクルの時間を短くすることができる。
【００６４】
以上においては、通電角が１２０度と１５０度の場合について説明したが、これには限られない。本発明には、通電角として１２０度以上１８０度以下の間の任意の２つの通電角を設定することができる。
【００６５】
また、以上においては、圧縮ピストン１３３の駆動における１サイクルにおいて、圧縮室１３１ａ内の空気の圧力に基づいて、合理的に通電角を設定することが可能であり、上記の実施形態に限られるものではない。
【００６６】
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５に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記シリンダ内の空気の圧力が所定の閾値以上である場合は、前記第１の通電角に設定し、前記シリンダ内の空気の圧力が前記閾値未満である場合は、前記第２の通電角に設定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。」
【００６７】
（態様２）
「請求項６に記載の打ち込み工具であって、
前記コントローラは、前記ピストンが前記下死点から前記上死点に向かう圧縮工程において、前記バッテリ残量が所定の閾値以上である場合は、前記ピストンが前記下死点から移動を開始してから第１の時間経過したときに前記第２の通電角から前記第１の通電角に切り替えるように構成されており、前記バッテリ残量が前記閾値未満である場合は、前記ピストンが前記下死点から移動を開始してから前記第１の時間よりも長い第２の時間経過したときに前記第２の通電角から前記第１の通電角に切り替え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。」
【００６８】
（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示す。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。
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。
電動モータ２１１は、本発明の「三相ブラシレスモータ」に対応する構成の一例である。
通電角１２０度は、本発明の「第１の通電角」に対応する構成の一例である。
通電角１５０度は、本発明の「第２の通電角」に対応する構成の一例である。
【符号の説明】
【００６９】
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
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
２１１  電動モータ
２１２  端子
２１２Ｕ，２１２Ｖ，２１２Ｗ  各端子
２５５  スイッチング回路
２５５ａ〜２５５ｆ  スイッチ素子
２６０  位置センサ
Ａ１  通電角１２０度
Ａ２  通電角１５０度
【図１】
2014104534.tif 000003
【図２】
2014104534.tif 000004
【図３】
2014104534.tif 000005
【図４】
2014104534.tif 000006
【図５】
2014104534.tif 000007
【図６】
2014104534.tif 000008
【図７】
2014104534.tif 000009
【図８】
2014104534.tif 000010
【図９】
2014104534.tif 000011
【図１０】
2014104534.tif 000012
【図１１】
2014104534.tif 000013
【図１２】
2014104534.tif 000014
【図１３】
2014104534.tif 000015