(57)【要約】【課題】  被加工材の種類（硬度）に応じて空気ばねの特性を可変制御して打撃エネルギーのばらつきを抑えるように改良された打撃工具を提供する。【解決手段】  先端工具が少なくとも長軸方向に直線動作して被加工材にハンマ作業を行う打撃工具であり、駆動子１３１が第１の位置から第２の位置へと移動された場合に、空気室１４１ａの空気圧変動により打撃子１４３が先端工具１１９に向かって移動して先端工具１１９を打撃する構成である。そして、第１の位置と第２の位置の間で移動される駆動子１３１の往復移動のストローク中心位置が可変に構成されている。【選択図】  図２
2014046437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端工具が少なくとも長軸方向に直線動作して被加工材にハンマ作業を行う打撃工具であって、
工具本体と、
前記工具本体内に配置されて前記先端工具の長軸方向に延在するシリンダと、
前記シリンダ内において前記先端工具の長軸方向に直線動作して当該先端工具を打撃する打撃子と、
前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記打撃子を移動させるように構成された駆動子と、
前記駆動子を駆動する駆動装置と、
を有し、
前記駆動子は、前記シリンダ内において、前記先端工具から離間する第１の位置と、前記先端工具に接近する第２の位置との間で往復移動可能に設けられ、
前記駆動子が前記第１の位置から前記第２の位置へと移動された場合に、前記駆動子が前記打撃子を前記先端工具に向かって移動させて前記先端工具を打撃する構成であり、
前記第１の位置と前記第２の位置の間で移動される前記駆動子の往復移動のストローク中心位置が可変に構成されていることを特徴とする打撃工具。
【請求項２】
請求項１に記載の打撃工具であって、
前記ストローク中心位置を変更するための切替装置を有することを特徴とする打撃工具。
【請求項３】
請求項２に記載の打撃工具であって、
前記切替装置は、手動により操作されて、前記ストローク中心位置を変更する構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項４】
請求項２に記載の打撃工具であって、
前記切替装置を制御する制御装置を有し、
前記制御装置が前記切替装置を制御して前記ストローク中心位置を変更する構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項５】
請求項４に記載の打撃工具であって、
前記先端工具の打撃動作による反力を計測する第１センサを有し、前記第１センサの計測値に応じて前記制御装置が前記切替装置を制御して前記ストローク中心位置を変更する構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項６】
請求項４に記載の打撃工具であって、
前記先端工具の位置を計測する第２センサを有し、前記第２センサの計測値に応じて前記制御装置が前記切替装置を制御して前記ストローク中心位置を変更する構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項７】
請求項４に記載の打撃工具であって、
前記工具本体に発生する振動を計測する第３センサを有し、前記第３センサの計測値に応じて前記制御装置が前記切替装置を制御して前記ストローク中心位置を変更する構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項８】
請求項４に記載の打撃工具であって、
当該打撃工具の負荷状態を示す指標として、前記駆動装置に作用するパラメータを計測する第４センサを有し、前記第４センサの計測値に応じて前記制御装置が前記切替装置を制御して前記ストローク中心位置を変更する構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の打撃工具であって、
前記駆動装置は、モータ及び前記モータで駆動されるクランク機構により構成され、
前記クランク機構は、
偏心軸を有し、前記モータで回転駆動されるクランク軸と、
前記偏心軸を中心として揺動可能に当該偏心軸に連結された揺動部材と、
前記揺動部材と前記駆動子とを連接し、一端側が前記揺動部材に揺動可能に連結され、他端側が前記駆動子に揺動可能に連結された連接部材と、
一端側が前記揺動部材に揺動可能に連結され、他端側が前記工具本体に配置された支持部に揺動可能に連結された制御部材と、
を有し、
前記支持部の位置が変更されることで前記ストローク中心位置が変更される構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項１０】
請求項９に記載の打撃工具であって、
前記切替装置を制御する制御装置と、
前記支持部に負荷される荷重を計測する第５センサを有し、
前記第５センサの計測値に応じて前記制御装置が前記切替装置を制御して前記支持部の位置を変更する構成であることを特徴とする打撃工具。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の打撃工具であって、
前記ストローク中心位置が変更されたとき、前記駆動子のストローク長さが可変とされる構成であることを特徴とする打撃工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端工具が少なくとも長軸方向に直線動作して被加工材にハンマ作業を行う打撃工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−７９４７６号公報（特許文献１）は、空圧式の衝撃機構を備えた打撃工具を開示している。この空圧式打撃工具は、駆動子としてのピストンと打撃子としてのストライカとの相対移動によって生ずる空気室の圧力変動、すなわち空気ばねの作用を介してストライカを駆動し、当該駆動されたストライカが前方へ移動してハンマビットを打撃する構成である。
特開２００２−７９４７６号公報に記載の打撃工具では、被加工材にハンマビットの先端を押し付けて加工作業をする際、作業者が打撃工具のグリップに作用させる押付け力に応じてピストンのストローク量を可変とし、これにより、加工作業時の衝撃力を制御する構成を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２−７９４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気ばねの作用を介してストライカを駆動する空圧式打撃工具の場合、ハンマビットを打撃したストライカは、当該打撃に伴い発生する反力（以下、打撃反力という）及びピストンが打撃前の位置に戻るときに空気室に発生する吸い上げ力によりピストン側に向かって移動する（戻る）。本発明者は、ストライカの戻り動作（速度、量）は必ずしも一定ではなく、打撃態様の違い、例えば被加工材の種類（硬さ）によって異なることを知見した。つまり、本発明者は、ストライカに作用する打撃反力は、被加工材が硬いほど大きく、被加工材が柔らかいほど小さいことから、それに伴いストライカの戻り動作も変動することを知見した。このように、ストライカの戻り動作が変動した場合、ストライカとピストンとの間の空間距離が変動し、それに伴いストライカからハンマビットに伝達される打撃エネルギーがばらつくことになる。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、打撃態様に応じて合理化された打撃動作が可能な改良された打撃工具を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、本発明に係る打撃工具の好ましい形態は、先端工具が少なくとも長軸方向に直線動作して被加工材にハンマ作業を行う打撃工具が構成される。打撃工具は、工具本体、工具本体内に配置されて先端工具の長軸方向に延在するシリンダ、シリンダ内において先端工具の長軸方向に直線動作して当該先端工具を打撃する打撃子、シリンダ内に摺動自在に配置され、打撃子を移動させるように構成された駆動子、及び駆動子を駆動する駆動装置を有する。駆動子は、シリンダ内において、先端工具から離間する第１の位置と、先端工具に接近する第２の位置との間を往復移動可能に設けられ、駆動子が第１の位置から第２の位置へと移動された場合に、駆動子が打撃子を先端工具に向かって移動させて先端工具を打撃する構成である。そして、第１の位置と第２の位置との間における駆動子の往復移動のストローク中心位置が可変に構成されている。
なお、本発明における「ストローク中心位置の可変」とは、駆動子を駆動するための駆動装置の一部を移動させてストローク中心位置を変更する態様、駆動装置全体を移動させてストローク中心位置を変更する態様のいずれも好適に包含する。
【０００７】
本発明によれば、第１の位置と第２の位置との間における駆動子の往復移動のストローク中心位置を可変としている。これにより、打撃態様に応じて合理化された打撃動作が可能な打撃工具が提供される。例えば、打撃工具が、空気室の空気圧変動、すなわち空気ばねの作用を介して打撃子を駆動する空圧式の場合であれば、被加工材の種類（以下、硬さという）に応じて駆動子と打撃子との間の空間距離、すなわち空気ばねの特性を変えることができる。具体的には、駆動子のストローク中心位置を、被加工材が硬い場合には先端工具から離間する側へ移動し、被加工材が柔らかい場合には先端工具に接近する側へ移動する。これにより、空気ばねの特性を可変制御して被加工材の硬さが異なることに原因する打撃エネルギーのばらつきを抑え、適切な打撃状態を得ることができる。
また、他の打撃態様としては、例えば打撃開始時には静止状態の打撃子を積極的に動かすために、駆動子のストローク中心位置を先端工具に近接する側へ移動し、打撃子が所定のストロークで作動する状態に達したときには駆動子のストローク中心位置を先端工具から離間する側へ移動するといった形態で空気ばねの特性を可変制御することもできる。
【０００８】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、ストローク中心位置を変更するための切替装置を有する。なお、切替装置によるストローク中心位置の変更は、段階的に変更する態様、あるいは無段階に変更する態様のいずれも好適に包含する。
【０００９】
本形態によれば、切替装置を作動させて駆動子の往復移動のストローク中心位置を変更することができる。
【００１０】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、切替装置は、手動により操作されてストローク中心位置を変更する構成である。
【００１１】
本形態によれば、切替装置が手動により操作されてストローク中心位置を変更する構成であるため、作業者が加工作業を行う際に、作業態様に応じて、駆動子の往復移動のストローク中心位置を変更することができる。
【００１２】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、切替装置を制御する制御装置を有し、制御装置が切替装置を制御してストローク中心位置を変更する構成である。
【００１３】
本形態によれば、制御装置により切替装置を制御してストローク中心位置を変更するため、いわゆる変更が自動式であり、手動式のような手動操作が不要となり、便利である。
【００１４】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、先端工具の打撃動作による反力を計測する第１センサを有し、第１センサの計測値に応じて制御装置が切替装置を制御してストローク中心位置を変更する構成である。
【００１５】
本形態によれば、先端工具の打撃動作による反力の大きさに応じて制御装置が切替装置を制御し、駆動子の往復移動のストローク中心位置を変更することができる。
【００１６】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、先端工具の位置を計測する第２センサを有し、第２センサの計測値に応じて制御装置が切替装置を制御してストローク中心位置を変更する構成である。
【００１７】
本形態によれば、先端工具又は打撃子の位置に応じて制御装置が切替装置を制御し、駆動子の往復移動のストローク中心位置を変更することができる。
【００１８】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、工具本体に発生する振動を計測する第３センサを有し、第３センサの計測値に応じて制御装置が切替装置を制御してストローク中心位置を変更する構成である。
【００１９】
本形態によれば、工具本体に発生する振動の大きさに応じて制御装置が切替装置を制御し、駆動子の往復移動のストローク中心位置を変更することができる。
【００２０】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、当該打撃工具の負荷状態を示す指標として、駆動装置に作用するパラメータを計測する第４センサを有し、第４センサの計測値に応じて制御装置が切替装置を制御してストローク中心位置を変更する構成である。
なお、本発明における「打撃工具の負荷状態を示す指標として、駆動装置に作用するパラメータを計測する」とは、駆動源としてのモータの電流を計測する態様、あるいはモータの熱を計測する態様等がこれに相当する。
【００２１】
本形態によれば、打撃工具の負荷状態に応じて制御装置が切替装置を制御し、駆動子の往復移動のストローク中心位置を変更することができる。
【００２２】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、駆動装置は、モータ及びモータで回転駆動されるクランク機構により構成されている。クランク機構は、偏心軸を有し、モータで回転駆動されるクランク軸と、偏心軸を中心として揺動可能に当該偏心軸に連結された揺動部材と、揺動部材と駆動子とを連接し、一端側が揺動部材に揺動可能に連結され、他端側が駆動子に揺動可能に連結された連接部材と、一端側が揺動部材に揺動可能に連結され、他端側が工具本体に配置された支持部に揺動可能に連結された制御部材と、を有する。そして、支持部の位置が変更されることでストローク中心位置が変更される構成である。
なお、「支持部の位置変更」については、手動による方式、制御装置による自動式のいずれの形態でも実現可能である。
【００２３】
本形態によれば、駆動装置をモータとクランク機構により構成し、制御部材の揺動中心である支持部の位置を変更することにより、駆動子の往復移動のストローク中心位置が変更される構成としている。このため、支持部の位置を変えるだけでストローク中心位置を容易に変更することができる。
【００２４】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、切替装置を制御する制御装置と、支持部に負荷される荷重を計測する第５センサを有する。そして第５センサの計測値に応じて制御装置が切替装置を制御して支持部の位置を変更する構成である。
【００２５】
本形態によれば、支持部に負荷される荷重の大きさに応じて制御装置が切替装置を制御し、支持部の位置を変更することができる。
【００２６】
本発明に係る打撃工具の更なる形態によれば、ストローク中心位置が変更されたとき、駆動子のストローク長さが可変とされる構成である。なお、本形態における「ストローク長さ」とは、第１の位置から第２の位置までの距離である。
【００２７】
本形態によれば、駆動子のストローク中心位置が変更されたとき、駆動子のストローク長さも可変とされる構成である。この場合、ストローク中心位置が先端工具に接近する側に変えられると、ストローク長さが縮小され、先端工具から離間する側に変えられると、ストローク長さが拡大するように構成されることが好ましい。このようにすることで、空圧式の打撃工具において、空気ばねの特性の制御幅をより広くできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、打撃態様に応じて合理化された打撃動作が可能な改良された打撃工具が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハンマドリルの全体構成を示す側断面図である。
【図２】ピストンの下死点位置でのピストン位置比較図であり、ピストンのストローク中心位置が後方（ハンマビットから離間する側）へ移動した場合を実線で示し、前方（ハンマビットに接近する側）へ移動した場合を破線で示す。
【図３】ピストンの上死点位置でのピストン位置比較図であり、ピストンのストローク中心位置が後方へ移動された状態を実線で示し、前方へ移動された状態を破線で示す。
【図４】ピストンのストローク中心位置が後方へ移動された状態でのリンク式クランク機構の動作図であり、ピストンが最も後方へ移動された下死点位置（クランク角で０度の位置）を示す。
【図５】図４の状態からピストンが下死点位置から上死点位置に向かって移動（クランク角で約９０度回転）された空気室の最大圧縮状態を示す図である。
【図６】ピストンが最も前方へ移動された上死点位置（クランク角で１８０度の位置）を示す図である。
【図７】ピストンが上死点位置から下死点位置に向かって移動（クランク角で約２７０度回転）されたストライカの吸い込み行程を示す図である。
【図８】ピストンのストローク中心位置が前方へ移動された状態でのリンク式クランク機構の動作図であり、ピストンが最も後方へ移動された下死点位置（クランク角で０度の位置）を示す。
【図９】図８の状態からピストンが下死点位置から上死点位置に向かって移動（クランク角で約９０度回転）された空気室の最大圧縮状態を示す図である。
【図１０】ピストンが最も前方へ移動された上死点位置（クランク角で１８０度の位置）を示す図である。
【図１１】ピストンが上死点位置から下死点位置に向かって移動（クランク角で約２７０度回転）されたストライカの吸い込み行程を示す図である。
【図１２】ピストンのストローク中心位置を変更する位置変更手段としての自動式の切替え装置を示す図である。
【図１３】ピストンのストローク中心位置を変更する位置変更手段の変形例としての手動式の切替え装置を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るピストンのストローク中心位置可変式のハンマドリルを示す側断面図であり、ピストンのストローク中心位置が後方へ移動された状態を示す。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るピストンのストローク中心位置可変式のハンマドリルを示す側断面図であり、ピストンのストローク中心位置が前方へ移動された状態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１実施形態）
以下、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。本実施形態では、打撃工具の一例として電動式のハンマドリルを用いて説明する。図１に示すように、ハンマドリル１００は、ハンマビット１１９を装着し、装着されたハンマビット１１９を長軸方向に直線動作及び長軸方向回りに回転させて、被加工材に対して穴明けやハツリ等の加工を行う打撃工具である。なお、ハンマビット１１９が、本発明における「先端工具」に対応する。
【００３１】
図１に示すように、ハンマドリル１００は、概括的に見て、ハンマドリル１００の外郭を形成する本体ハウジング１０１を主体として構成される。この本体ハウジング１０１が、本発明における「工具本体」に対応する。本体ハウジング１０１の先端領域には、ハンマビット１１９が筒状のツールホルダ１５９を介して着脱自在に取付けられる。ハンマビット１１９は、ツールホルダ１５９に対し長軸方向には相対移動可能とされ、周方向には一体回転するように装着される。
【００３２】
本体ハウジング１０１の先端領域の反対側端部には、作業者が握るハンドグリップ１０７が連接されている。ハンドグリップ１０７は、ハンマビット１１９の長軸方向と交差する図１の上下方向に延在するとともに、本体ハウジング１０１に対して延在方向の各端部が連接された側面視で略Ｄ型のメインハンドルとして備えられている。
【００３３】
なお、本実施形態では、便宜上、本体ハウジング１０１の長軸方向におけるハンマビット１１９側を、「前側」ないし「前方側」として規定し、ハンドグリップ１０７側を、「後側」ないし「後方側」として規定する。
【００３４】
図１に示すように、本体ハウジング１０１は、電動モータ１１０、運動変換機構１２０、打撃要素１４０及び動力伝達機構１５０等を収容する。この電動モータ１１０が、本発明における「モータ」に対応する。電動モータ１１０は、出力軸１１１が本体ハウジング１０１の長軸方向（ハンマビット１１９の長軸方向）と概ね直交する図１において上下方向となるように配置される。電動モータ１１０のトルクは、運動変換機構１２０によって直線運動に適宜変換された上で打撃要素１４０に伝達され、当該打撃要素１４０を介してハンマビット１１９の長軸方向（図１における左右方向）への衝撃力を発生する。
【００３５】
また、電動モータ１１０のトルクは、動力伝達機構１５０によって回転速度が適宜減速された上でツールホルダ１５９を介してハンマビット１１９に伝達され、当該ハンマビット１１９が周方向に回転動作される。ツールホルダ１５９は、本体ハウジング１０１内に収容され、先端領域（図１の左端）においてハンマビット１１９を保持する。また、ツールホルダ１５９は、ハンマビット１１９の長軸方向に長尺状に延在され、本体ハウジング１５９に対し長軸回りに回転自在に支持される。なお、電動モータ１１０は、ハンドグリップ１０７に配置されたトリガ１０７ａの引き操作によって通電駆動される。
【００３６】
運動変換機構１２０は、図１に示す電動モータ１１０のモータ軸１１１に形成された駆動ギア１２１及び駆動ギア１２１に噛み合い係合された被動ギア１２３を介して駆動されるリンク式クランク機構１６０を主体として構成され、ピストン１３１を直線状に往復移動させる。なお、リンク式クランク機構１６０の詳細については、後述する。ピストン１３１は、打撃要素１４０を駆動する部材として備えられ、シリンダ１４１内をハンマビット１１９の長軸方向と同方向に直線状に往復移動される。このピストン１３１が、本発明における「駆動子」に対応する。シリンダ１４１は、円形の筒状部材として備えられ、ツールホルダ１５９の後方領域内側においてツールホルダ１５９と同軸上に配置されるとともに、本体ハウジング１０１に対し固定状態で支持されている。
【００３７】
打撃要素１４０は、シリンダ１４１のボア内壁に摺動自在に配置されたストライカ１４３と、ツールホルダ１５９に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１４３の運動エネルギーをハンマビット１１９に伝達する中間子としてのインパクトボルト１４５とを主体として構成される。このストライカ１４３が、本発明における「打撃子」に対応する。シリンダ１４１のボア内壁と、ピストン１３１及びストライカ１４３によって空気室１４１ａが形成されている。ストライカ１４３は、ピストン１３１が後方（図１の右側）から前方（図１の左側）へと摺動動作することによる空気室１４１ａ内の圧力変動、すなわち空気ばねの作用を介して駆動され、前方へ移動してインパクトボルト１４５に衝突（打撃）し、当該インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９に打撃力を伝達する。
【００３８】
動力伝達機構１５０は、駆動ギア１２１と噛み合い係合する中間ギア１５１と、中間ギア１５１が固定された中間軸１５３と、中間軸１５３に設けられた小べベルギア１５５と、小べベルギア１５５に噛み合い係合する大ベベルギア１５７とを有し、大べベルギア１５７がツールホルダ１５９と一体で回転するように構成され、これにより電動モータ１１０のトルクをツールホルダ１５９により保持されたハンマビット１１９に伝達する。なお、中間軸１５３は、電動モータ１１０のモータ軸１１１に対しては平行に配置され、ハンマビット１１９の長軸方向に対しては直交している。
【００３９】
次にピストン１３１を往復直線運動させるためのリンク式クランク機構１６０につき、図１〜図３を参照しつつ説明する。このリンク式クランク機構１６０は、クランク軸１６１、リンク１６３、連接ロッド１６５及び制御レバー１６７を主体として構成され、シリンダ１４１の後方（従って、ピストン１３１の後方）に配置される。リンク式クランク機構１６０とその駆動源である電動モータ１１０が、本発明における「駆動子を駆動する駆動装置」に対応する。また、クランク軸１６１が、本発明における「クランク軸」に対応し、リンク１６３が、本発明における「揺動部材」に対応し、連接ロッド１６５が、本発明における「連接部材」に対応し、制御レバー１６７が、本発明における「制御部材」に対応する。
【００４０】
クランク軸１６１は、本体ハウジング１０１に回転可能に支持されるとともに、その回転中心から径方向に所定の距離を置いて設けられた（偏心された）クランクピン１６２を有し、前記被動ギア１２３によって回転駆動される。また、クランク軸１６１の回転中心は、ピストン１３１の移動中心線に対して当該移動中心線と交差する方向に所定量オフセットされた位置に設定されている。連接ロッド１６５は、軸方向の一端がピストン１３１にピストンピン１６４を介して相対回転可能（揺動可能）に連結されている。クランクピン１６２が、本発明における「偏心軸」に対応する。
【００４１】
リンク１６３は、ピストン１３１の長軸方向と交差する方向に延在するよう配置される。そしてリンク１６３は、延在方向の中間位置がクランク軸１６１のクランクピン１６２に相対回転可能（揺動可能）に連結されるとともに、延在方向一端が連接ロッド１６５の軸方向他端にリンクピン１６６を介して相対回転可能（揺動可能）に連結されている。
【００４２】
制御レバー１６７は、前後方向に延在されるとともに、一端がリンク１６３の延在方向他端と連結ピン１６８を介して相対回転可能（揺動可能）に連結され、他端が本体ハウジング１０１に相対回転可能（揺動可能）に連結されてリンク１６３の動きを制御する。すなわち、制御レバー１６７は、リンク式クランク機構１６０が決められた動作を行うように、リンク１６３の自由度を規制する部材として備えられる。なお、制御レバー１６７の本体ハウジング１０１に対する連結構造については後述する。
【００４３】
上記のように構成されたハンマドリル１００において、電動モータ１１０が通電駆動されると、リンク式クランク機構１６０を介してピストン１３１がシリンダ１４１内を直線運動する。これにより空気室１４１ａ内の空気の圧力変化、すなわち空気バネの作用を介してストライカ１４３が前方へ移動し、インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９を打撃する。一方、動力伝達機構１５０を介してツールホルダ１５９と共にハンマビット１１９が長軸周りに回転する。これによりハンマビット１１９が軸方向のハンマ動作と周方向のドリル動作を行い、被加工材（コンクリート等）に加工（穴開け作業）を遂行する。
【００４４】
図４〜図１１は、ピストン１３１の動作を示しており、図４及び図８はピストン１３１が最も後方へ移動された状態（以下、下死点位置という）を示しており、クランク角で０度（３６０度）の位置（クランクピン１６２の位置）である。図６及び図１０はピストン１３１が最も前方へ移動された状態（以下、上死点位置という）を示し、クランク角で１８０度の位置である。下死点位置が、本発明における「第１の位置」に対応し、上死点位置が、本発明における「第２の位置」に対応する。
【００４５】
ピストン１３１は、上死点位置と下死点位置との間で往復移動する。そして、ピストン１３１が下死点位置から上死点位置へと移動（前方へ移動）するとき、ストライカ１４３は、空気室１４１ａの空気ばねの作用を介して前方へと移動され、インパクトボルト１４５を介してハンマビット１１９を打撃する。打撃動作後のストライカ１４３は、打撃に伴う打撃反力と、ピストン１３１が上死点位置から下死点位置へ移動（後方へ移動）することで空気室１４１ａに生ずる吸い上げ力（負圧）とにより後方へ移動され（戻され）る（図７及び図１１参照）。
【００４６】
空気室１４１ａの空気ばねを介してストライカ１４３を駆動する空圧式ハンマドリル１００の場合、空気室１４１ａの最大圧縮状態は、ピストン１３１とストライカ１４３との位置関係で決定される。打撃後のストライカ１４３は、上記のように打撃反力及び吸い上げ力によって後方へ移動され、次の打撃のために前方へと移動するピストン１３１と接近して最大圧縮となる。この最大圧縮位置は、一般的にはピストン１３１が下死点位置から上死点位置に向かって移動し、下死点位置から見てクランク角で約９０度進んだ位置（９０度±２０度の範囲）に設定されている（図５及び図９参照）。
【００４７】
ところで、加工作業時において、ストライカ１４３に作用する打撃反力は、被加工材の種類（硬さ）に応じて変動する。そして、このような打撃反力の変動は、ストライカ１４３の戻り動作（速度、量）を異ならせることになり、その結果、ピストン１３１とストライカ１４３との間の空間距離（対向間隔）が異なることになる。すなわち、被加工材が硬い場合には空間距離が小さく、被加工材が柔らかい場合には空間距離が大きくなる。そして、空間距離が異なることで、ハンマビット１１９に伝達される打撃エネルギーがばらつくことになる。
【００４８】
そこで、上記に鑑み、打撃エネルギーのばらつきを抑えるべく、被加工材の硬さに応じてピストン１３１の往復移動のストローク中心位置を変えて（前方又は後方に移動して）ピストン１３１とストライカ１４３との間の空間距離を制御する、すなわち空気室１４１ａの空気ばねの特性を可変制御する構成とする。そのために、本実施形態においては、図２及び図３に示すように、制御レバー１６７の他端を、詳しくは、本体ハウジング１０１に回動自在に取付けられたコントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２に対し揺動自在（相対回転自在）に支持させている。コントロールシャフト１７１は、クランク軸１６１と平行に配置され、その回動中心から径方向に所定距離を置いた位置に偏心軸部１７２が形成されている。従って、コントロールシャフト１７１が回動されると、制御レバー１６７の揺動支点としての偏心軸部１７２がコントロールシャフト１７１の軸中心周りに回転し、その位置が前方又は後方に変化する。コントロールシャフト１７１の回転により偏心軸部１７２が前方へ移動された状態を図２及び図３に実線で示し、偏心軸部１７２が後方へ移動された状態を図２及び図３に破線で示している。コントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２が、本発明における「工具本体に配置された支持部」に対応する。
【００４９】
コントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２の位置が変化すると、制御レバー１６７を介してリンク１６３がクランクピン１６２を支点として前方又は後方に揺動し、連接ロッド１６５を介してピストン１３１を前方又は後方に移動させる。これによりピストン１３１のストローク中心位置が前後方向（移動方向）に関して変化する。本実施形態では、偏心軸部１７２が前方へ移動されると、ピストン１３１のストローク中心位置が後方へ移動され、偏心軸部１７２が後方へ移動されると、ピストン１３１のストローク中心位置が前方へ移動されるように構成されている。すなわち、制御レバー１６７の揺動支点としての偏心軸部１７２を備えたコントロールシャフト１７１は、ピストン１３１のストローク中心位置を変更するストローク中心位置可変手段として備えられる。なお、図２及び図３では、コントロールシャフト１７１が約９０度回転された場合を図示している。
【００５０】
図１２に示すように、コントロールシャフト１７１を回転操作するためのアクチュエータ、好ましくは電動アクチュエータ１７５が備えられている。図１２では、電動アクチュエータ１７５は、少なくとも直線状に動作する作動子１７５ａを有し、この作動子１７５ａがクランクシャフト１７１に連結されたアーム１７３の端部と相対回転自在に連結されている。従って、電動アクチュエータ１７５の作動子１７５ａが前方又は後方に直線状に動作することで、アーム１７３を介してコントロールシャフト１７１を回動させ、これによりコントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２の位置が変更される構成である。偏心軸部１７２を備えたコントロールシャフト１７１及びこれを駆動する電動アクチュエータ１７５が、本発明における「切替装置」に対応する。
【００５１】
電動アクチュエータ１７５は、コントローラ１１３によって制御される。このコントローラ１１３が、本発明における「制御装置」に対応する。コントローラ１１３は、加工対象としての被加工材の硬度に応じて電動アクチュエータ１７５を駆動制御する。このために、被加工材の硬度を示す指標を計測するための計測手段が設けられ、当該計測手段から入力される計測値に応じてコントローラ１１３が被加工材の硬度を判定する。そして被加工材が硬い場合には、ピストン１３１のストローク中心位置を後方へ移動させるように、また被加工材が柔らかい場合には、ピストン１３１のストローク中心位置を前方へ移動させるように電動アクチュエータ１７５を制御する。
【００５２】
測定手段としては、図１に模式的に示すように、ハンマビット１１９からインパクトボルト１４５に入力される打撃反力を計測する打撃反力センサ１８１、ハンマビット１１９の位置を計測する位置センサ１８３、本体ハウジング１０１に発生する振動を計測する振動センサ１８５、更には、リンク式クランク機構１６０における制御レバー１６７の揺動支点（偏心軸部１７２）に作用する荷重を計測する荷重センサ１８７等を適宜用いることが可能である。更には、便宜上図示を省略するが、電動モータ１１０の電流値（あるいは熱）を計測する電流センサを用いることも可能である。
【００５３】
上記の打撃反力センサ１８１が、本発明における「第１センサ」に対応し、位置センサ１８３が、本発明における「第２センサ」に対応し、振動センサ１８５が、本発明における「第３センサ」に対応し、荷重センサ１８７が、本発明における「第５センサ」に対応し、電流センサが、本発明における「第４センサ」に対応する。
【００５４】
上記センサは、そのいずれかを単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。また、電動アクチュエータ１７５は、被加工材の硬度に応じてコントロールシャフト１７１の回動角度、すなわちピストン１３１のストローク中心位置を、前と後の２箇所、あるいは可変幅内において無段であるいは有段で調整できるように構成される。
【００５５】
本実施形態によれば、センサからの入力に応じて被加工材が硬いと判断した場合、コントローラ１１３は、電動アクチュエータ１７５を駆動してコントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２を前方へ移動させるようにコントロールシャフト１７１を回動させる。これにより、制御レバー１６７の揺動支点が前方へ移動される。従って、リンク１６３がクランクピン１６２を中心にして図２及び図３において右回りに回動され、連接ロッド１６５を介してピストン１３１が後方へ移動される。すなわち、ピストン１３１のストローク中心位置が後方に変位され、ピストン１３１とストライカ１４３との間の空間距離を広げる方向に調整される。
【００５６】
一方、センサからの入力に応じて被加工材が柔らかいと判断した場合、コントローラ１１３は、電動アクチュエータ１７５を駆動して制御レバー１６７の揺動支点としてのコントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２を後方へ移動させるようにコントロールシャフト１７１を回動させる。この場合は、制御レバー１６７の揺動支点が前方へ移動されるため、リンク１６３がクランクピン１６２を中心にして上記とは逆方向に回動され、連接ロッド１６５を介してピストン１３１が前方へ移動される。すなわち、ピストン１３１のストローク中心位置が前方に変位され、ピストン１３１とストライカ１４３との間の空間距離を狭める方向に調整される。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、被加工材の硬度に応じてピストン１３１のストローク中心位置が前方又は後方に移動されることにより、加工材が硬いときの空間距離と柔らかいときの空間距離との差を修正する。これによりハンマビット１１９に伝達される打撃エネルギーのばらつきを抑えることができる。すなわち、本実施形態によれば、被加工材の硬度に応じて空気室１４１ａの空気ばねの特性を可変制御し、適切な打撃状態で駆動することができる。
【００５８】
また、打撃反力が生じない打撃開始前の状態では、ピストン１３１のストローク中心位置が可変幅内の最前方位置に変位するように構成すれば、ストライカ１４３の吸い上げ不良（後方への移動不足）を防止することが可能になる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、センサからの計測値に応じてコントローラ１１３が被加工材の硬度に応じてピストン１３１のストローク中心位置を変更する構成であり、いわゆる位置変更を自動的に行う方式のため、便利である。
【００６０】
また、本実施形態によれば、ピストン１３１をリンク式クランク機構１６０により駆動する構成としたので、ピストン１３１のストローク中心位置が変更されたとき、当該変更に関連してピストン１３１のストローク長さも変化する。クランク軸１６１が回転することでリンク１６３が前後方向に揺動されるとき、リンクピン１６６のピストン移動方向と平行な方向の移動量がピストン１３１のストローク長さとなる。例えば、リンク１６３が連結ピン１６８を支点として後方と前方の間を揺動する場合、すなわち、ピストン１３１が下死点と上死点の間を移動する場合に、クランク軸１６１の回転中心を通るピストン移動方向と直交する直線を基準線として、ピストン１３１が下死点に位置するときのリンクピン１６６と連結ピン１６８を結ぶ直線と基準線がなす角度θ１と、ピストン１３１が上死点に位置するときのリンクピン１６６と連結ピン１６８を結ぶ直線と基準線がなす角度θ２が概ね等しいときに、ピストン１３１のストローク長さが最も長くなる。一方、前記角度θ１と前記角度θ２が異なる場合には、角度θ１と角度θ２の角度差が大きいほどピストン１３１のストローク長さが短くなる。
【００６１】
本実施の形態においては、ピストン１３１のストローク中心位置が後方へ変位されたときの前記角度θ１と前記角度θ２の角度差が、ピストン１３１のストローク中心位置が前方へ変位されたときの前記角度θ１と前記角度θ２の角度差よりも小さくなるように設定している。このため、ピストン１３１のストローク中心位置が前方へ変位されたときには、ピストン１３１のストローク長さが縮小する側に変化し、ピストン１３１のストローク中心位置が後方へ変位されたときには、ピストン１３１のストローク長さが拡大する側に変化する。従って、本実施の形態によれば、ピストン１３１のストローク中心位置の変更、及びそれに伴いストローク長さが変化することにより、初期設定に際しての空気ばねの特性の制御幅をより広くすることが可能となる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、打撃態様に応じてピストン１３１のストローク中心位置を変更する例として、被加工材の硬さに対応する場合で説明したが、他の打撃態様としては、例えばストライカ１４３が静止状態にある打撃作業開始時と、ストライカ１４３が所定のストロークで作動する通常打撃状態とで、ピストン１３１のストローク中心位置を変更することが考えられる。すなわち、打撃開始時には静止状態のストライカ１４３を積極的に動かすために、ピストン１３１のストローク中心位置をハンマビット１１９に近接する側へ移動し、ストライカ１４３が所定のストロークで作動する状態に達したときにはピストン１３１のストローク中心位置をハンマビット１１９から離間する側へ移動するといった形態で空気ばねの特性を可変制御することもできる。
【００６３】
ピストン１３１のストローク中心位置の変更は、上述した自動式に限らず、図１３に示すように、手動によって行う手動切替式として構成することが可能である。手動切替式は、コントロールシャフト１７１を手指によって手動操作可能とするための操作レバー１７７をコントロールシャフト１７１に直接又は介在部材を介して間接的に連結することで構成される。そして操作レバー１７７は、本体ハウジング１０１の外側から回動操作可能に設けられる。
【００６４】
手動切替式の場合は、作業者がハンマドリル１００による加工作業に際して、被加工材の硬度に応じて図１３の実線及び２点鎖線で示すように手動レバー１９１を回動操作し、制御レバー１６７の揺動支点であるコントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２を前方あるいは後方へ移動させてピストン１３１の往復移動のストローク中心位置を可変とすることができる。
【００６５】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態につき、図１４及び図１５を参照して説明する。この実施形態は、ピストン１３１のストローク中心位置の変更を、ピストン１３１を駆動する駆動装置単位で移動させて行う構成としている。すなわち、ピストン１３１の駆動装置は、電動モータ１１０（図１参照）及び当該電動モータ１１０により駆動される一般的なクランク機構１３３（電動モータ１１０により回転されるクランク軸１３５、クランク軸１３５に設けた偏心軸部としてのクランクピン１３７、及びクランクピン１３７とピストン１３１とを連接する連接ロッド１３９により構成される）によって構成される。そして、駆動装置が本体ハウジング１０１に対しハンマビット１１９の長軸方向に移動可能に設けられ、便宜上図示を省略する電動アクチュエータによって前方又は後方へ移動されるよう構成される。クランク機構１３３とその駆動源である電動モータ１００が、本発明における「駆動子を駆動する駆動装置」に対応する。
【００６６】
図１４には本体ハウジング１０１に対し、駆動装置が前方へ移動されてピストン１３１のストローク中心位置が前方へ移動された状態が示され、図１５には駆動装置が後方へ移動されてピストン１３１のストローク中心位置が後方へ移動された状態が示される。図中のＬが変位量を示す。
【００６７】
なお、コントローラにより電動アクチュエータを制御する点、及び被加工材の硬度を示す指標を計測するための計測手段としてのセンサによる計測値をコントローラに入力する点については、前述した第１実施形態と同様とされる。
【００６８】
上記のように、ピストン１３１のストローク中心位置の変更を、ピストン１３１を駆動するための駆動装置の全体を移動させて行う構成においても、前述した第１実施形態と同様、被加工材の硬度に応じてピストン１３１のストローク中心位置の変更し、これにより空気室１４１ａの空気ばねの特性を被加工材の硬度に応じて可変制御し、打撃エネルギーのばらつきを抑えて適切な打撃状態を実現できる。
【００６９】
なお、上述した実施形態は、電動工具の一例として、ハンマビット１１９に打撃動作に加えて長軸周りの回転動作を行うハンマドリル１００の場合で説明したが、ハンマドリルに限らず、ハンマビット１１９が打撃動作のみを行うハンマに適用可能である。
また、ピストン１３１が空気ばねによらず、直接ストライカ１４３を打撃してもよい。
【００７０】
（実施形態の各構成要素と本発明の構成要素との対応関係）
本実施形態における各構成要素と、本発明における構成要素との発明特定事項との関係は、以下のとおりである。もちろん、本実施形態における各構成要素は、対応する本発明の特定事項に関する一つの実施構成例に過ぎず、本発明の各構成要素はこれに限定されるものではない。
本体ハウジング１０１が、本発明の「工具本体」に対応する構成の一例である。
ハンマビット１１９が、本発明の「先端工具」に対応する構成の一例である。
電動モータ１１０が、本発明の「モータ」に対応する構成の一例である。
ピストン１３１が、本発明の「駆動子」に対応する構成の一例である。
ストライカ１４３が、本発明の「打撃子」に対応する構成の一例である。
下死点位置が、本発明の「第１の位置」に対応する構成の一例である。
上死点位置が、本発明の「第２の位置」に対応する構成の一例である。
リンク式クランク機構１６０とその駆動源である電動モータ１１０が、本発明の「駆動子を駆動する駆動装置」に対応する構成の一例である。
クランク軸１６１が、本発明の「クランク軸」に対応する構成の一例である。
クランクピン１６２が、本発明の「偏心軸」に対応する構成の一例である。
リンク１６３が、本発明の「揺動部材」に対応する構成の一例である。
連接ロッド１６５が、本発明の「連接部材」に対応する構成の一例である。
制御レバー１６７が、本発明の「制御部材」に対応する構成の一例である。
偏心軸部１７２を備えたコントロールシャフト１７１及びこれを駆動する電動アクチュエータ１７５が、本発明の「切替装置」に対応する構成の一例である。
コントロールシャフト１７１の偏心軸部１７２が、本発明の「工具本体に配置された支持部」に対応する構成の一例である。
コントローラ１１３が、本発明の「制御装置」に対応する構成の一例である。
打撃反力センサ１８１が、本発明の「第１センサ」に対応する構成の一例である。
位置センサ１８３が、本発明の「第２センサ」に対応する構成の一例である。
振動センサ１８５が、本発明の「第３センサ」に対応する構成の一例である。
荷重センサ１８７が、本発明の「第５センサ」に対応する構成の一例である。
電流センサが、本発明の「第４センサ」に対応する構成の一例である。
クランク機構１３３とその駆動源である電動モータ１１０が、本発明の「駆動子を駆動する駆動装置」に対応する構成の一例である。
【符号の説明】
【００７１】
１００  ハンマドリル（打撃工具）
１０１  本体ハウジング（工具本体）
１０７  ハンドグリップ
１０７ａ  トリガ
１１０  電動モータ（モータ、駆動装置）
１１１  出力軸
１１３  コントローラ（制御装置）
１１９  ハンマビット（先端工具）
１２０  運動変換機構
１２１  駆動ギア
１２３  被動ギア
１３１  ピストン（駆動子）
１３３  クランク機構（駆動装置）
１３５  クランク軸
１３７  クランクピン
１３９  連接ロッド
１４０  打撃要素
１４１  シリンダ
１４１ａ  空気室
１４３  ストライカ（打撃子）
１４５  インパクトボルト
１５０  動力伝達機構
１５１  中間ギア
１５３  中間軸
１５５  小べベルギア
１５７  大べベルギア
１５９  ツールホルダ
１６０  リンク式クランク機構（駆動装置）
１６１  クランク軸
１６２  クランクピン
１６３  リンク（揺動部材）
１６４  ピストンピン
１６５  連接ロッド（連接部材）
１６６  リンクピン
１６７  制御レバー（制御部材）
１６８  連結ピン
１７１  コントロールシャフト
１７２  偏心軸部（支持部）
１７３  アーム
１７５  電動アクチュエータ（切替装置）
１７５ａ  作動子
１７７  操作レバー（切替装置）
１８１  打撃反力センサ（第１のセンサ）
１８３  位置センサ（第２のセンサ）
１８５  振動センサ（第３のセンサ）
１８７  荷重センサ（第５のセンサ）
【図１】
2014046437.tif 000003
【図２】
2014046437.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014046437.tif 000009
【図８】
2014046437.tif 000010
【図９】
2014046437.tif 000011
【図１０】
2014046437.tif 000012
【図１１】
2014046437.tif 000013
【図１２】
2014046437.tif 000014
【図１３】
2014046437.tif 000015
【図１４】
2014046437.tif 000016
【図１５】
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