(57)【要約】【課題】      空気の圧力変動に起因した振動を効果的に抑制することを主眼とした電動工具の制振技術を提供する。【解決手段】  駆動モータ１１１と、駆動モータ１１１によって直線往復状に駆動される駆動子１２７と、駆動子１２７の直線運動によって空気が圧縮され、圧縮された空気の圧力を利用して直線状に駆動され、被加工部材に加工作業を遂行する工具ビット（ハンマビット１１９）とを有する電動工具（電動ハンマ１０１）において、駆動子１２７の直線往復運動の際の位置に関する指標と、工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標に基づいて、駆動モータ１１１の回転速度を変化させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータと、当該駆動モータによって直線往復状に駆動される駆動子と、
当該駆動子の直線運動によって空気が圧縮され、当該圧縮された空気の圧力を利用して直線状に駆動され、被加工部材に加工作業を遂行する工具ビットと、
を有する電動工具であって、
前記駆動子の直線往復運動の際の位置に関する指標と、前記工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標に基づいて、前記駆動モータの回転速度を変化させることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
請求項１に記載の電動工具であって、前記工具ビットを駆動する打撃子を備え、
前記駆動子の直線運動によって、当該駆動子と前記打撃子の間に形成された空気室内の空気が圧縮され、当該圧縮された空気の圧力によって前記打撃子が直線状に駆動され、これによって前記工具ビットが直線状に駆動するように構成されており、
前記工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標は、前記打撃子が前記工具ビットを駆動した後に前記工具ビットから離間する方向へ移動する速度によって規定されることを特徴とする電動工具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動工具であって、
前記電動工具の本体部に振動センサが設けられ、
前記工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標として、前記振動センサで検出された前記本体部の振動情報が用いられることを特徴とする電動工具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電動工具であって、
前記駆動子が前記工具ビットから離間する方向に駆動される際に、当該駆動子の位置に関する指標及び前記工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標に応じて、前記駆動モータの回転速度を所定量増大する場合に、前記駆動子が前記工具ビットへと向かう方向に駆動される際に、前記駆動モータの回転速度を所定量減少させることで前記回転速度の増大分を補償するように構成したことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ハンマ等のように、駆動モータを用いて工具ビットを駆動する電動工具における制振技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具、例えば、電動ハンマは、駆動モータと、駆動モータによって直線往復状に駆動される駆動子と、工具ビットとを有している。
電動ハンマは、駆動子の直線往復運動によって圧縮された空気の圧力を利用して、被駆動側の部材（例えばストライカ）を直線状に駆動する。そして、被駆動側の部材が直線状に駆動されることで工具ビットが直線状に駆動される。これによって、工具ビットは被加工部材に所定の加工作業を遂行する。
【０００３】
ところで、このように、駆動子による空気の圧縮作用を利用して工具ビットを駆動させる場合、空気の圧力変動に起因した振動が電動工具に発生する場合がある。
例えば、駆動子が、圧縮した空気の圧力によって被駆動側の部材を直線状に駆動し、被駆動側の部材が工具ビットを駆動する際には、被駆動側の部材の駆動力全てが工具ビットの駆動力にはならない場合が多い。この場合、被駆動側の部材の駆動力の一部が、被駆動側の部材が工具ビットから離間する方向に受ける反発力となり、被駆動側の部材が駆動子側に向かって高速で後退動作をすることが多い。これによって当該空気に不要の圧縮作用が生じ、この空気の圧縮作用が、電動工具の後方、すなわち電動工具を保持する作業者の側に向かって不要の振動を発生させる原因となる場合がある。
【０００４】
ところで、電動工具における振動抑制対策の一例として、カウンタウェイトを用いた制振技術が開示されている（特許文献１）。カウンタウェイトは、ストライカの動作に対向して直線往復運動するように構成されている。これにより、電動ハンマに生じる振動、特に工具ビットの長軸方向の振動が効果的に抑制されるように構成されている。
【特許文献１】実開昭５１−６５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カウンタウェイト等の従来の制振装置は、ストライカの打撃による衝撃を吸収することを主目的として配設されるものであり、前述した、駆動子の直線運動による空気の圧力変動に起因した振動を効果的に抑制し得るとは限らない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、空気の圧力変動に起因した振動を効果的に抑制することを主眼とした電動工具の制振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】
【０００６】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
（請求項１に記載の発明）
請求項１に記載の発明によれば、駆動モータと、駆動子と、工具ビットとを有する電動工具が構成される。
駆動子は、当該駆動モータによって直線往復状に駆動される。
工具ビットは、駆動子が直線状に運動することによって圧縮された空気の圧力を利用して直線状に駆動され、これによって被加工部材に所定の加工作業を遂行する。例えば、電動工具が電動ハンマであれば、ハンマビット(工具ビット)が直線状に駆動され、コンクリートや岩盤等種々の被加工部材にハンマ作業を遂行する。
【０００７】
ところで、駆動子による空気の圧縮作用を介して工具ビットを駆動させ、被加工部材に所定の加工作業を遂行する場合、当該空気の圧力変動に起因した振動が電動工具に発生する場合がある。
なお、例えば、被加工部材の硬度が高い程（例えば、岩盤等）工具ビットが被加工部材から受ける反発力が大きく、この反発力は電動工具の後方側（作業者の側）に向かって作用する。したがって、この反発力が大きい程、反発力で空気を不要に圧縮する作用が大きくなり、これによって発生する電動工具の後方側への不要の振動が大きくなる傾向にある。
一方、工具ビットに被加工部材が当接されていない状態で電動工具を駆動する場合（すなわち、空打ち時）には、例えば、空打ち防止機構を設けるなどして、駆動子が直線運動をしても空気が圧縮されないことにより工具ビットが駆動されず、工具ビットが被加工部材から受ける反発力は生じない構成が多用されている。
したがって、電動工具において、空気の圧力変動に起因した振動の態様は、その駆動状況に応じて相違し、制振対策の必要性もこれによって相違する場合が多い。
【０００８】
上記した問題に対処するべく、本発明では、駆動子の直線往復運動の際の位置に関する指標と、工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標に基づいて、駆動モータの回転速度、例えば、駆動モータの駆動周波数を変化させる。
「工具ビットが被加工部材から受ける反発力」の大きさは、前述したように、空気の圧力変動に起因した振動と関連しており、この反発力に関する指標が大きい程制振要請が大きくなる傾向にある。
「駆動子の直線往復運動の際の位置に関する指標」としては、電動工具内における駆動子の作動位置自体に関する情報、駆動子を駆動するための部材の位置・回転角度に関する情報等が包含される。なお、工具ビットが被加工部材に加工作業を遂行することで被加工部材から反発力を受けるタイミングと、工具ビットが被加工部材から受ける反発力により、過大な振動が発生する程に空気が圧縮されるタイミングとでは所定の時間差が生じることが多い。したがって、振動が最大になるタイミングにおける駆動子の位置に関する指標を加工作業遂行中にリアルタイムで検出し、検出した駆動子の位置において駆動モータの回転速度を変化させるように構成するのが好ましい。
【０００９】
したがって、具体的には、本発明の電動工具では、まず駆動子が工具ビットから離間する方向に後退動作する際に、かかる駆動子の位置に関する情報、及び工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する情報を把握する。そして、把握した駆動子の位置に関する情報に基づいて、空気の圧力変動に起因した振動が発生するタイミングを見計らった上で、当該駆動子を、把握した反発力に関する指標に応じた速度で（典型的には、反発力が発生していない場合と比較して高速に）後退動作させるようにするのが好ましい。すると駆動子が制振対策の必要性に応じた速度で通常よりも迅速に後退動作することで、空気の圧縮作用を合理的に軽減することが可能とされる。また、この反発力が生じない場合には、駆動子を通常どおりの速度で後退させることを選択することができる。
したがって、本発明の電動工具によれば、空気の圧力変動に起因した振動を、電動工具の駆動状況に応じて効果的に抑制することができる。
【００１０】
しかも本発明では、電動工具における制振のために、駆動モータという既存の構成要素の回転速度制御を行うことで対処が可能であり、例えばカウンタウェイトを別途に設けるといった制振対策に比べ、電動工具の構造の合理化を確保することが可能である。
また空気の圧縮作用を利用して工具ビットを駆動する電動工具としては、典型的には電動ハンマがこれに該当するが、他の電動工具、例えば釘打機等への適用も勿論可能である。
【００１１】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動工具に、工具ビットを駆動する打撃子が備えられている。
そして、駆動子の直線運動によって、駆動子と打撃子の間に形成された空気室内の空気が圧縮され、圧縮された空気の圧力によって打撃子が直線状に駆動され、これによって工具ビットが直線状に駆動するように構成されている。
【００１２】
本発明の「空気室」は、電動工具が被加工部材に加工作業を遂行する際には、呼吸孔等の対策を除き、実質的に密閉状になるように構成するのが好ましい。例えば、管状に構成された空気室の一方側に駆動子が他方側には打撃子が摺動可能に配置される。また、駆動子が内部に空気室を形成しつつ直線往復運動可能な駆動部材として構成される場合には、当該空気室内に打撃子が摺動可能に配置される。
【００１３】
ところで、本発明のように打撃子（例えば、ストライカ）が設けられている場合、上記従来の技術で説明したように、打撃子の駆動力の一部が、打撃子が工具ビットから離間する方向に受ける反発力となる場合が多い。この際、打撃子は駆動子側に向かって、通常の速度（駆動子が工具ビットから離間する方向に駆動され、空気室の空気の減圧作用により打撃子が駆動子側に向かって後退動作をする速度）よりも高速で後退動作をすることで空気室内の空気に不要の圧縮作用が生じ、電動工具の後方、すなわち電動工具を保持する作業者の側に向かって不要の振動を生じさせる原因となる場合がある。
【００１４】
そこで、本発明では、工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標を、打撃子が工具ビットを駆動した後に打撃子が工具ビットから離間する方向へ移動する速度によって規定し、駆動子の直線往復運動の際の位置に関する指標と兼ね合わせて、駆動モータの回転速度を変化させる。
これにより、工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標を合理的に取得することができ、したがって、駆動モータの回転速度を合理的に変化させることができる。
【００１５】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２記載の電動工具の本体部に振動センサが設けられる。
「振動センサ」としては、少なくとも、電動工具の本体部に発生する振動の大きさ、及びこの振動が電動工具の後方側に向かって発生しているかもしくは前方側に向かって発生しているか（以降、「振動の向き」と称呼する。）を知ることができる検出情報を出力するセンサであればよく、典型的には、加速度センサを用いて構成される。加速度センサが本体部に設けられることにより、本体部に発生している加速度が検出情報として出力され、これによって、本体部に発生している振動の大きさと向きが電動工具にて適宜算出される。
また、振動抑制対策としては、作業者に伝わる振動を低減するのが好ましく、したがって、振動センサは、本体部において作業者が支持する部位に近い場所に設けられるのが好ましい。例えば、本体部のハンドグリップ部は、作業者が加工作業を遂行する際に把持する部分であり、振動センサを設ける場所として好ましい。
【００１６】
そして、本発明では、「工具ビットが被加工部材から受ける反発力に関する指標」として、振動センサで検出された本体部に発生する振動情報が用いられる。
振動センサが出力する検出情報として「振動情報」には、電動工具の本体部に発生する振動の大きさと向きを直接的に示す情報、及び間接的に示す情報（例えば、本体部で振動の大きさ及び方向きを算出可能な情報）等が含まれる。
【００１７】
本発明の電動工具によれば、工具ビットが被加工部材から受ける反発力を実際に検出するという技術的に困難な探知方法に関し、この反発力に関する指標を本体部における振動情報として検出するため、振動抑制制御を簡単化することができる。
【００１８】
（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の電動工具において、駆動子が工具ビットから離間する方向に駆動される際に、駆動子の位置に関する指標及び工具ビットが被加工部材から受ける反力に関する指標に応じて、駆動モータの回転速度を所定量増大する場合に、駆動子が工具ビットへ向かう方向に駆動される際に、駆動モータの回転速度を所定量減少させることで回転速度の増大分を補償する。
【００１９】
本発明では、上記のように駆動モータの回転速度を所定量増大して制振対策を講じることとの関係で、駆動モータの回転速度の増大分に応じた補償を行ない、電動工具の駆動周期を不用意に変動しないように工夫している。具体的には、駆動子が工具ビットから離間する側へ移動する際の駆動モータの回転速度の増大分につき、駆動子が工具ビットへと向かう方向に駆動される際に、駆動モータの回転速度を所定量減少させることで駆動モータの回転速度の増大分を補償するように構成している。
なお、駆動モータの回転速度を減少させる態様としては、減少させる回転速度（例えば、モータの駆動周波数）を決定する態様、減少させる回転速度及び減少させる期間を決定する態様等を全て包含する。
【００２０】
したがって、本発明によれば、単位時間当たりの工具ビットの加工動作の回数を変更することなく、換言すれば、工具ビットが１回の加工動作に要する平均時間（駆動子が上死点側の基点に戻る１周期にかかる平均時間）を一定に維持しつつ、前述した振動抑制対策を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、空気の圧力変動に起因した振動を効果的に抑制することを主眼とした電動工具の制振技術が提供されることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施の形態では、本発明の電動工具を電動ハンマとして構成する。
まず、本実施の形態の電動ハンマの構成を図１、図２に示す。図１は、電動ハンマ１０１の全体構成を概括的に示す断面図であり、図２は、図１に示す電動ハンマ１０１の制御系のブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１は、概括的に見て、電動ハンマ１０１の外郭を形成する本体部１０３、当該本体部１０３の先端領域に接続されるツールホルダ１１７、当該ツールホルダ１１７に着脱自在に取付けられたハンマビット１１９を主体として構成される。ハンマビット１１９は、本発明における「工具ビット」に対応する。
【００２４】
本体部１０３は、駆動モータ１１１を収容したモータハウジング１０５と、駆動力伝達機構１１３および打撃機構１１５を収容したギアハウジング１０７と、ハンドグリップ１０９とによって構成されている。駆動モータ１１１の回転出力は駆動力伝達機構１１３によって直線運動に適宜変換された上で打撃機構１１５に伝達され、当該打撃機構１１５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。
なお、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１では、本体部１０３のハンドグリップ１０９内に、ハンドグリップ１０９部分に発生する加速度（振動に関する検出情報）を検出するための振動センサ５００が適宜配置されている。本実施の形態のハンドグリップ１０９部分に発生する加速度は、本発明の「振動情報」に対応する。
【００２５】
駆動力伝達機構１１３は、駆動モータ１１１により水平面内にて回転駆動される駆動ギア１２２と、当該駆動ギア１２２の回転中心からシフトして配置された偏心軸１２３と、当該駆動ギア１２２の中心と偏心軸１２３との間に設けられたクランクアーム１２４と、一端側が偏心軸１２３に遊嵌状に取り付けられるとともに他端側が駆動子１２７に遊嵌状に取り付けられたコネクティングロッド１２５を有する（併せて、図３参照）。これにより、駆動モータ１１１の回転出力により駆動ギア１２２が回転することで、駆動子１２７が直線往復状に運動する。駆動ギア１２２、偏心軸１２３、クランクアーム１２４、およびコネクティングロッド１２５は、クランク室１２１内に配置される。そして、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１では、駆動ギア１２２の回転に伴って駆動されるクランクアーム１２４のクランク位置角θ（クランクアーム１２４の回転角）を検出するクランク位置角検出センサ３００が適宜配置されている。なお、図２に示すように、駆動ギア１２２が、適宜の径を有する円盤状部材を用いて構成されるとともに、当該円盤状部材の外周寄りに偏心軸１２３が設けられ、この偏心軸１２３にコネクティングロッド１２５が設けられる構成であってもよい（併せて、図２参照）。この場合、駆動ギア１２２の中心と偏心軸１２３が成す角がクランク位置角θに相当する。
【００２６】
一方、打撃機構１１５は、駆動子１２７とともにシリンダ１２９のシリンダボア１２９ａ内壁に摺動自在に配置されたストライカ１３１と、ツールホルダ１１７に摺動自在に配置されるとともに、ストライカ１３１の運動エネルギをハンマビット１１９に伝達するインパクトボルト１３３を主体として構成される。なお、本実施の形態の電動ハンマ１０１では、ハンマビット１１９に被加工部材（特に図示していない。）を当接して押圧することで、ハンマビット１１９及びインパクトボルト１３３が図１に示す位置に配置され、シリンダボア１２９ａ内の空気が外気と遮断され、シリンダボア１２９ａが密閉状となるように構成されている。一方、ハンマビット１１９に被加工部材を当接していない場合には、ハンマビット１１９及びインパクトボルト１３３が図１に示す位置よりも左方に配置され、シリンダボア１２９ａ内の空気が外気と導通するように構成されている（「空打ち防止機構」と称呼されている）。ストライカ１３１は、本発明における「打撃子」に対応し、シリンダボア１２９ａは、本発明における「駆動子と打撃子の間に形成された空気室」に対応する。
【００２７】
次に、図２を用いて電動ハンマ１０１の駆動制御系の構成を説明する。
本実施の形態では、駆動モータ１１１として三相誘導モータを用いた場合について説明する。
駆動モータ１１１を駆動制御する制御装置２００は、マイクロプロセッサ等のＣＰＵ２３０、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶素子で構成されている記憶回路２４０、入力インターフェース回路２５０、駆動モータ１１１にモータ駆動信号を出力するモータ駆動回路２２０、整流回路２１０を有している。
【００２８】
整流回路２１０の入力側には、交流電源４００が接続されている。整流回路２１０は、交流電源を直流電源に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとしての機能を備えており、整流回路２１０で直流電源に変換された電源は、整流回路２１０に接続されているモータ駆動回路２２０等に出力される。
なお、電源として、電池等の直流電源を用いてもよい。この場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータとしての機能を備える整流回路２１０は不要となり得る。
【００２９】
さらに、上記クランク位置角検出センサ３００によって検出されたクランク位置角θに関する情報は、入力インターフェース回路２５０を通じてＣＰＵ２３０に随時入力される。ここでクランク位置角θは、偏心軸１２３の、図２、図３に示す基準位置Ｐからの回転角として定義づけられる。
さらに、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１では、振動センサ５００によって検出された電動ハンマ１０１の本体部１０３に発生する加速度に関する情報が、入力インターフェース回路２５０を通じてＣＰＵ２３０に随時入力される。振動センサ５００及び本体部１０３に発生する加速度については、詳細な説明を後述する。
【００３０】
ＣＰＵ２３０は、入力インターフェース回路２５０を介して入力されたクランク位置角検出センサ３００の出力に基づく信号により、記憶回路２４０に記憶されている制御プログラムを用い、クランク位置角θを所定のサンプリング時間毎にリアルタイムで算出する。
また、ＣＰＵ２３０は、入力インターフェース回路２５０を介して入力された振動センサ５００の出力に基づく信号により、記憶回路２４０に記憶されている制御プログラムを用い、本体部１０３に発生している加速度から振動の大きさや向き等を所定のサンプリング時間毎にリアルタイムで検出する。
また記憶回路２４０には、制御プログラム、クランク位置角θ及び本体部１０３に発生する振動の大きさや向き等に対応するモータ駆動周波数Ｆを設定するためのパラメータ値等（例えば、後述するモータ駆動周波数Ｆの変化量ΔＦの変化分「Δｆ」）が記憶されている。ＣＰＵ２３０は、算出したクランク位置角θ、及び本体部１０３に発生する振動の大きさや向きに対応するモータ駆動周波数Ｆを、記憶回路２４０から適宜に読み出したパラメータ値を用いて算出し、モータ駆動回路２２０に出力する。
【００３１】
モータ駆動回路２２０では、ＣＰＵ２３０から出力されたモータ駆動周波数Ｆに基づいて、クランク位置角θに対応するモータ駆動制御信号が生成される（図７（Ａ）に、その波形の一例を示す）。
また、モータ駆動回路２２０には６つのトランジスタ等を主体として構成されたインバータ回路が設けられている（特に図示していない）。そして当該モータ駆動回路２２０は、生成したモータ駆動制御信号に基づき、さらに、インバータ回路を構成するトランジスタ等のスイッチング素子（出力素子）をＯＮ／ＯＦＦ制御するためのＰＷＭ信号を生成してインバータ回路に出力する。
【００３２】
このインバータ回路の出力信号（モータの駆動信号）は、駆動モータ１１１の入力端子ｕ，ｖ，ｗに出力される。各入力端子ｕ，ｖ，ｗに出力されるモータの駆動信号は正弦波のように交番する信号であり、１２０度ずつ位相がずれている。モータの駆動信号のサイクルは、前述したモータ駆動周波数Ｆに対応する。すなわち、モータ駆動周波数Ｆを変化させることで、各入力端子ｕ，ｖ，ｗに出力されるモータの駆動信号のサイクルを変化させ、これにより、駆動モータ１１１の回転速度を変化させる。
なお、クランク位置角θ、本体部１０３に発生する振動の大きさ及び向きと、これらに対応させたモータ駆動周波数Ｆとの関係の詳細については後述する。
【００３３】
また、制御装置２００は、電動ハンマ１０１の各ハウジング１０５，１０７のいずれか、あるいはハンドグリップ１０９内部に内蔵されていてもよいし、電動ハンマ１０１の外部に接続されていてもよい。また、記憶回路２４０はＣＰＵ２３０に内蔵されていてもよい。
【００３４】
次に、図１および図２を参照しつつ、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１で被加工部材に加工作業を遂行する際の基本的な動作に関して説明する。
電動ハンマ１０１の電源コード（図示していない。）が交流電源４００に接続されると、整流回路２１０に交流電源が供給され、駆動モータ１１１はモータ駆動回路２２０を介して駆動されることとなる。駆動モータ１１１の回転出力によって駆動ギア１２２が回転することで、駆動子１２７がシリンダ１２９内を直線往復運動する。そして駆動子１２７の直線運動によるシリンダ１２９内のシリンダボア１２９ａの空気の圧縮・膨張作用を利用して、ストライカ１３１が直線状に駆動される。
【００３５】
典型的には、駆動子１２７が、ハンマビット１１９側に駆動されることで密閉状のシリンダボア１２９ａ内の空気が圧縮され、当該圧縮作用に伴う空気の圧力が所定値以上になると、いわゆる空気バネの作用により、駆動子１２７の直線運動の速度よりも高速でストライカ１３１が直線状に駆動される。かくして当該ストライカ１３１がインパクトボルト１３３を打撃し、ハンマビット１１９が直線状に駆動されて被加工部材に加工動作（ハンマ作業）を行う。
【００３６】
一方、駆動子１２７が、ハンマビット１１９から離間する方向に駆動され、シリンダボア１２９ａ内の空気に膨張力が作用して圧力が所定値以下になると、ストライカ１３１は当該膨張による減圧作用を介して駆動子１２７の方向に後退し、駆動される前の位置に戻る。
このようにして、ハンマビット１１９は１回分（１周期分）の加工動作を行う。本実施の形態に係る電動ハンマ１０１では、１秒間に３０回程度の加工動作が周期的に繰り返されるように設定されている。
なお、ハンマビット１１９に被加工部材が当接されていない場合には、前述したように、シリンダボア１２９ａ内の空気は外気と導通しているので、駆動子１２７が直線状に駆動されても、シリンダボア１２９ａ内の空気の圧縮・膨張が発生せず、ストライカ１３１は駆動されない。
【００３７】
次に、本実施の形態におけるクランク位置角θとモータ駆動周波数Ｆの関係、およびこれに対応する駆動子１２７の動作の詳細について、図３〜図９を用いて説明する。
本実施の形態では、電動ハンマ１０１が被加工部材に加工作業を遂行する際、ストライカ１３１が打撃動作を完了して後退動作（ハンマビット１１９から離間する方向への移動動作）を行う場合に、当該ストライカ１３１の後退動作による、シリンダボア１２９ａ内の空気の圧力変動に起因して生じる振動を確実に抑制するべく、加工作業を遂行中にリアルタイムで電動ハンマ１０１に生じる振動（加速度）とクランク位置角θとの相関関係が解析される。そして、この解析結果に応じて、各クランク位置角θにおけるモータ駆動周波数Ｆが適宜調整され更新されつつ加工作業が遂行される。
電動ハンマ１０１における、クランク位置角θの変動に伴う駆動子１２７およびストライカ１３１の相対的な位置関係を図３に模式的に示す。また、制御装置２００のＣＰＵ２３０が実行するモータ駆動周波数Ｆを制御する処理を示すフローチャート図を図４に、図４の処理で用いるマップを図５に示す。そして、図６には、本体部１０３に発生する振動のクランク位置角θに対応する振動基本波の一例を、図７には、本実施の形態の制振対策を行っている際のクランク位置角θに対応するモータ駆動制御信号の一例を示す。図８には、制振対策により、図６に示した振動基本波の振幅が小さくなった場合の振動基本波の一例を示す。また、図９には、後述する制振過多等により、振動基本波が反転した場合の、クランク位置角θに対応する振動基本波の一例を示す。
【００３８】
ここで、まず、クランク位置角θと電動ハンマ１０１に発生する振動の相関関係を説明する。そこで、電動ハンマ１０１で被加工部材に加工作業を１回遂行する（ハンマビット１１９で被加工部材を１回打撃する）１周期中のクランク位置角θ、駆動子１２７、ストライカ１３１の相対的な位置関係を、図３（Ａ）〜（Ｉ）を参照しつつ説明する。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、クランク位置角θが「０度」にある場合には、駆動子１２７は基点側の上死点に位置する。そして、クランク位置角θが「１８０度」では、図３（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、駆動子１２７は下死点に位置する。そして、図３（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、クランク位置角θが「０度」から「１８０度」へと順次に推移する間、シリンダボア１２９ａ内の密閉状の空気に圧縮作用が生じるとともに、当該圧縮空気による空気バネの作用により、ストライカ１３１はハンマビット１１９側に高速駆動されてインパクトボルト１３３を打撃する。なおシリンダボア１２９ａ内の空気が圧縮によって十分な高圧状態となるには相応の時間を要するため、駆動子１２７による空気圧縮のタイミングと、ストライカ１３１の移動動作開始のタイミングには所定の時間差が生じることとなる。また打撃に際しては、ストライカ１３１の運動エネルギの全てがインパクトボルト１３３に伝達されるわけではなく、その一部は、ストライカ１３１がハンマビット１１９から離間する方向への反発力として作用する。そして、この反発力に起因して、ストライカ１３１は、シリンダ１２９内を通常の速度（駆動子１２７がハンマビット１１９から離間する方向に駆動され、シリンダボア１２９ａ内の空気の膨張による減圧作用によりストライカ１３１が後退する速度）よりも高速で駆動子１２７の方向に後退動作する。
【００４０】
また、クランク位置角θが「１８０度」を越えて増大する場合、図３（Ｇ）、（Ｈ）に示すように、駆動子１２７は、シリンダ１２９内をハンマビット１１９から離間する方向（図３において、右方向）に移動される。これにより、シリンダボア１２９ａ内の密閉状の空気に対して膨張作用が生じる。この膨張作用に伴ってシリンダボア１２９ａ内の空気の圧力が減少し、当該減圧作用は、ストライカ１３１が、シリンダ１２９内を駆動子１２７側に後退動作をすることに作用する。そして、駆動子１２７は、更に後退動作することで、図３（Ｉ）に示すように上死点側に位置することとなる。
【００４１】
本実施の形態では、上述した周期的な駆動動作に際し、図３（Ｇ）ないし（Ｈ）に示す状態で、ストライカ１３１がハンマビット１１９から離間する方向に受ける反発力に起因して、駆動子１２７の後退速度よりもストライカ１３１の後退速度が相対的に過大となる。この反発力は、特に、被加工部材が岩盤等の硬度の高い部材である程大きく、ストライカ１３１の後退速度が一層過大となる。また、その結果として、駆動子１２７がシリンダボア１２９ａ内の空気を膨張させる方向に後退動作しているものの、高速で後退動作するストライカ１３１がシリンダボア１２９ａ内の空気を圧縮してしまうことに起因し、電動ハンマ１０１の後方側（図３において、右方向側）へと過大な振動が無用に発生するという問題が確認された。また、シリンダボア１２９ａ内の空気の圧縮は、クランク位置角が概ね２５０度の位置で過大となり、不要な振動のピーク値が発生することが確認されている。しかしながら、このような振動の実際のピーク値は、被加工部材の硬度等に関連して２５０度付近で変化することが多い。そこで、本実施の形態の電動ハンマ１０１では、振動のピーク値が発生するクランク位置角θ１を検出し、このクランク位置角θ１での駆動モータ１１１の回転速度を振動の大きさに応じて速くし、駆動子１２７を通常よりも迅速に後退動作することで空気の圧縮作用を軽減する。
【００４２】
そこで、電動ハンマ１０１では、第１の条件として電動ハンマ１０１に発生している振動が所定の大きさ以上であり、なおかつ第２の条件として当該振動が電動ハンマ１０１の後方側への振動であることが判別された場合に、当該振動を抑制するために、クランク位置角θ１の位置でモータの駆動周波数Ｆを大きくして駆動モータ１１１の回転速度を速くする。このために、電動ハンマ１０１では、振動センサ５００で検出される本体部１０３に発生する加速度に基づいて本体部１０３に発生する振動の大きさと向きを、また、クランク位置角検出センサ３００によりクランク位置角θをリアルタイムで検出している。
【００４３】
本実施の形態では、例えば、第１の条件として、振動のピーク値が３ｍ／ｓ２以上（振動基本波の振幅値が閾値Ａｓ以上）であることを設定する。また、第２の条件として、振動基本波のクランク位置角０度に対する位相角が１２０度〜１８０度（位相角の正常範囲の下限φｍｉｎ〜位相角の正常範囲の上限φｍａｘ）の間であることを設定し、クランク位置角が１８０度以上におけるストライカ１３１が後退動作をする期間で、電動ハンマ１０１に後方側への振動が発生している（すなわち、後述する制御過多等により基本振動波が反転し、ストライカ１３１が後退動作する期間であるにもかかわらず、電動工具１０１に前方側への振動が発生している状態ではない）ことを判別している。
【００４４】
そして、上記第１及び第２の条件が満足された場合に、１周期中の空気の圧力変動による振動を抑制するべく、クランク位置角θが、過大な振動が発生するクランク位置角θ１に至る前から、駆動モータ１１１の回転速度、すなわちモータ駆動周波数Ｆを振動の大きさに対応して一時的に増加させたモータ駆動周波数Ｆθ１となるように設定しておく。換言すれば、ストライカ１３１の後退動作に伴うシリンダボア１２９ａ内の空気圧縮に起因して電動ハンマ１１１に生じる振動を抑制するべく、ストライカ１３１の後退動作に応じて、駆動モータ１１１の回転速度が振動の大きさに対応して一時的に増大するようにモータの駆動周波数Ｆを設定する。そして、駆動モータ１１１の回転速度を一時的に増大することにより、駆動子１２７の後退速度を一時的に増大させる。すなわち駆動子１２８を通常動作に比べて一時的に一層迅速に後退動作させることで、ストライカ１３１および駆動子１２７の各後退速度の相対差を極力減少させ、これによってシリンダボア１２９ａ内の空気がストライカ１３１によって急激に圧縮されることを防ぎ、シリンダボア１２９ａ内の空気の圧力変動に起因して電動ハンマ１０１に生じる振動を抑制することが可能とされる。さらに、本実施の形態の電動ハンマ１０１では、１周期中のその他の期間において、増加させた分の周波数を減少させて補償し、電動ハンマ１０１の周期性が変化しないように工夫する。
【００４５】
そこで、本実施の形態の電動ハンマ１０１の制御装置２００に設けられたＣＰＵ２３０は、上記したように、シリンダボア１２９ａ内の空気の圧力変動に起因する振動の大きさに対応した制振対策を行うために、図４のフローチャート図に示すモータの駆動周波数Ｆを設定するプログラムを実行する。
【００４６】
電動ハンマ１０１が駆動されると、まず、ステップＳ１０で、ＣＰＵ２３０は、モータ駆動周波数Ｆを初期化する。ここで、１周期中のモータ駆動周波数Ｆを変動させない（制振対策を行わない）場合のモータ駆動周波数Ｆの値を“ｆａ”、振動センサ５００により検出された後方側に発生する振動が１周期中でピーク値に達する際に、モータ駆動周波数Ｆを変化させる量を周波数変化量ΔＦとする。ステップＳ１０の初期化では、モータの駆動周波数Ｆ＝“ｆａ”、変化量ΔＦ＝“０”を設定する。そして、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ１２の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ１２では、ＣＰＵ２３０は、振動センサ５００により本体部１０２に発生している加速度に関する情報（振動情報）を取得する。
具体的には、ＣＰＵ２３０は、振動センサ５００で検出され入力インターフェース回路２５０を介して入力された１周期中の振動情報により、振動の大きさと向きに関する指標を検出する。例えば、振動の大きさに関する指標として、１周期中の振動の振動基本波（併せて、図６（Ａ）参照）をフーリエ変換により求めた振動基本波の振幅値「Ａ１」を検出する。また、振動の向きに関する指標として、振動基本波のクランク位置角０度に対する位相角「φ１」（位相差）を検出する（併せて、図６（Ｂ）参照）。
そして、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ１４の処理に進む。
【００４８】
ステップＳ１４及びステップＳ１６では、ＣＰＵ２３０は、制振対策の必要があるか否かを判別する。ステップＳ１４では前述した第１の条件を、ステップＳ１６では第２の条件を満たしているか否かが判別される。
まず、ステップＳ１４では、ステップＳ１２で検出した振動基本波の振幅値「Ａ１」が振幅値の閾値「Ａｓ」よりも大きいか否かが判別される。振幅値「Ａ１」が振幅値の閾値「Ａｓ」よりも大きければ(ステップＳ１４のＹＥＳ)、ＣＰＵ２３０はステップＳ１６の処理に進む。これは、本体部１０３に発生している振動が、制振制御を必要とする程十分に大きい場合に相当する。また、振幅値「Ａ１」が振幅値の閾値「Ａｓ」よりも小さいか又は等しければ(ステップＳ１４のＮＯ)、ＣＰＵ２３０はステップＳ３０の処理に進む。これは、本体部１０３に発生している振動が、制振対策を必要としない程度である場合に相当する。
【００４９】
さらに、ステップＳ１６では、ステップＳ１２で検出された振動基本波の位相角「φ１」は、予め設定されている振動基本波の最小位相角“φｍｉｎ”よりも大きく、振動基本波の最大位相角“φｍａｘ”よりも小さいか否かが判別される。図６（Ａ）に示すように、振動基本波の位相角「φ１」が、振動基本波の最小位相角“φｍｉｎ”よりも大きく、振動基本波の最大位相角“φｍａｘ”よりも小さければ(ステップＳ１６のＹＥＳ)、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ１８の処理に進む。これは、振動基本波が反転していない（クランク位置角が１８０度以上では電動ハンマ１０１の後方側に向かって振動が発生している。）ことにより後述する制振過多ではないことが判別された場合に相当する。
また、図９（Ａ）に示すように、振動基本波の位相角「φ１」が、振動基本波の最小位相角“φｍｉｎ”よりも小さいか、振動基本波の最大位相角“φｍａｘ”よりも大きければ(ステップＳ１６のＮＯ)、ＣＰＵ２３０はステップＳ２６の処理に進む。これは、振動基本波が反転しており（クランク位置角が１８０度以上では電動ハンマ１０１の前方側に向かって振動が発生している。）後述する制振過多の可能性があることが判別された場合に相当する。
【００５０】
ステップＳ１８では、基本振動波が最大値（作業者の方向のピーク値）を示す時のクランク位置角θ１を検出する（併せて、図６参照）。なお、クランク位置角θ１は、概ね２５０度程度である場合が多く、本実施の形態では、クランク位置角θ１として２５５（度）が検出されたこととする。また、ＣＰＵ２３０は、クランク位置角検出センサ３００の検出情報を随時サンプリングし、リアルタイムでクランク位置角θを検出可能な構成となっている。そして、ＣＰＵ２３０はステップＳ２０の処理に進む。
【００５１】
ステップＳ２０では、ＣＰＵ２３０は、モータ駆動周波数Ｆを変化させる（増減させる）変化量ΔＦの変化分Δｆの値を決定する。
ここで、変化分Δｆの値は、予め、記憶回路２４０に図５に示すようなマップとして記憶されている。図５に示すように、振幅値「Ａ１」が、振幅の閾値“Ａｓ”よりも大きく設定値“Ａｘ”よりも小さいか又は等しい時には、変化分Δｆとして、“ｆｘ”が選択される。また、振幅値「Ａ１」が、設定値“Ａｘ”よりも大きく設定値“Ａｙ”よりも小さいか又は等しい時には、変化分Δｆとして、“ｆｙ”が選択される。また、振幅値「Ａ１」が、設定値“Ａｙ”よりも大きい時には、変化分Δｆとして、“ｆｚ”が選択される。なお、変化分Δｆは、“ｆｘ”＜“ｆｙ”＜“ｆｚ”として設定されるのが好ましい。これにより、振動基本波の振幅値「Ａ１」が大きい程、変化分Δｆとして大きい値が選択される。
そして、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ２２の処理に進む。
【００５２】
ステップＳ２２では、クランク位置角θ１の際のモータ駆動周波数の変化量ΔＦ（したがって、クランク位置角θ１でのモータ駆動周波数Ｆは、（Ｆ＋ΔＦ））に、ステップＳ２０で選択された変化分Δｆを加えた値が、モータ駆動周波数の変化量ΔＦの上限値“ΔＦｍａｘ”（モータの仕様に基づく。）以下であるか否かを判別する。変化量ΔＦにステップＳ２０で選択された変化分Δｆを加えた値が、上限値“ΔＦｍａｘ”よりも大きいことが判別された場合には(ステップＳ２２のＮＯ)、現在の、クランク位置角θ１でのモータ駆動周波数の変化量ΔＦに、ステップＳ２０で選択された変化分Δｆを加えると、上限値“ΔＦｍａｘ”を超えてしまうので、モータ駆動周波数の変化量ΔＦに変化分Δｆを加えないことを選択して、ステップＳ３０に進む。一方、モータ駆動周波数の変化量ΔＦにステップＳ２０で選択された変化分Δｆを加えた値が、モータ駆動周波数の変化量ΔＦの上限値“ΔＦｍａｘ”以下であることが判別された場合には(ステップＳ２２のＹＥＳ)、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ２４の処理に進む。
【００５３】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ２３０は、変化量「ΔＦ」の値に、ステップＳ２０で決定した変化分「Δｆ」を加えて変化量「ΔＦ」の値を更新する。そして、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ２８の処理に進む。
【００５４】
一方、ステップＳ２６では、ＣＰＵ２３０は、変化量「ΔＦ」が“０”であるか否かを判別し、“０”であれば(ステップＳ２６のＹＥＳ)、ステップＳ２８の処理に進む。これは、現在、ＣＰＵ２３０は制振対策を行っておらず、ステップＳ１６で検出された反転した振動基本波の振動の原因は、後述する制振過多に起因するものではない場合に対応する。また、変化量ΔＦが“０”ではなければ(ステップＳ２６のＮＯ)、ＣＰＵ２３０はステップＳ２７の処理に進む。これは、制振過多が発生している可能性がある場合に対応する。
【００５５】
ここで、電動ハンマ１０１の制振過多の状態について、併せて図３（Ｇ）、図３（Ｈ）を参照しつつ説明する。
図３（Ｇ）、図３（Ｈ）に示す状態で、ストライカ１３１がハンマビット１１９から離間する方向に受ける反発力は、ハンマビット１１９に当接されるべき被加工部材の有無、また、ハンマビット１１９に被加工部材が当接されている場合には当該被加工部材の硬度等に起因してその大きさが変化する。典型的には、前述した場合のように、被加工部材が岩盤等のように硬度の高い部材である程反発力は大きい。また、本実施の形態の電動ハンマ１０１には空打ち防止機構が設けられており、ハンマビット１１９に被加工部材が当接されていない場合には、ストライカ１３１がハンマビット１１９から離間する方向に受ける反発力は発生しない。
そこで、硬度の低い被加工部材を加工するため制振要請が低い場合や、ハンマビット１１０に被加工部材が当接されていないため制振の必要がない場合にも、硬度の高い被加工部材を加工するため制振要請が高い場合と同じ程度にクランク位置角θ１でモータ駆動周波数Ｆを増加していると、クランク位置角θ１でモータの駆動周波数Ｆを増加させ過ぎる（制振過多）ことによる問題が発生する場合がある。例えば、駆動子１２７をシリンダボア１２９ａ内の空気を膨張させる方向に後退動作させる速度が速すぎ、シリンダボア１２９ａ内の空気を不要に膨張させてしまうことに起因し、電動ハンマ１０１前方側（図３において、左方向側）への振動が発生する可能性がある。
【００５６】
そこで、ステップＳ２７では、変化量ΔＦの値から、変化分“ｆｘ”を減じて変化量ΔＦの値を更新する（すなわち、変化量ΔＦを小さくする）。そして、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ２８の処理に進む。
【００５７】
また、ステップＳ２８では、ＣＰＵ２３０は、クランク位置角θ１の際のモータ駆動周波数Ｆθ１の値に、変化量ΔＦの値を加えて、モータ駆動周波数Ｆθ１を更新する。そして、ＣＰＵ２３０はステップＳ３０の処理に進む。
【００５８】
ステップＳ３０では、各クランク位置角θに対応するモータの駆動周波数Ｆが設定される。本実施の形態では、ステップＳ２８で、基本振動波が振幅値「Ａ１」を示す時のクランク位置角θ１におけるモータの駆動周波数Ｆθ１を、変化量ΔＦ増加することで、振動対策を講じた。そこで、電動ハンマ１０１の周期性を変更することがないように、１周期中の変化量ΔＦをいずれかのタイミングで減少させるように設定する。
そこで、本実施の形態では、ステップＳ１８でクランク位置角θ１として２５５（度）が検出されているので、例えば、図７に示すように、クランク位置角θが約０度〜約１０度では周波数“ｆ１”、クランク位置角θが約１０度〜約８０度では周波数“ｆ２”、クランク位置角θが約８０度〜約１５０度では周波数“ｆ３”、クランク位置角θが約１５０度〜約２３０度では周波数“ｆ４”、クランク位置角θが約２３０度〜約３００度の期間はクランク位置角θ１（本実施の形態では２５５（度））を含むのでステップＳ２８で決定したモータ駆動周波数Ｆθ１、クランク位置角θが約３００度〜約３６０度（０度）までは周波数“ｆ１”といったように、モータ駆動周波数Ｆをほぼ等間隔で段階的に変化するように設定する。また、上記周期性の確保の観点より、本実施の形態では、クランク位置角が約２３０度〜約３００度の間のモータ駆動周波数Ｆθ１を増加させることで、クランク位置角が約１０度〜約８０度の周波数を“ｆ２”を減少させて適宜補償する。
例えば、本実施の形態においては、モータ駆動周波数Ｆθ１が、クランク位置角１周期中で最大、周波数“ｆ２”が１周期中で最小となるように設定し、各周波数の大小関係は、
ｆ１＞ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜Ｆθ１＞ｆ１
とする。さらには、１周期中のモータ駆動周波数Ｆを変動制御しない場合の周波数を“ｆａ”、１周期中、周波数が“ｆ１”に設定されている時間を「ｔ１」、周波数が“ｆ２”に設定されている時間を「ｔ２」、周波数が“ｆ３”に設定されている時間を「ｔ３」、周波数が“ｆ４”に設定されている時間を「ｔ４」、周波数がモータ駆動周波数Ｆθ１に設定されている時間を「ｔ５」とした場合に、本実施の形態では、
ｆ１・ｔ１＋ｆ２・ｔ２＋ｆ３・ｔ３＋ｆ４・ｔ４＋（モータ駆動周波数Ｆθ１）・ｔ５
＝ｆａ（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５）
という関係式が成立するように各周波数を設定する。
ここで、周波数“ｆａ”は、記憶回路２４０に記憶されている、クランク位置角θに対応して時々刻々と変化するモータ駆動周波数Ｆの平均値として算出することができる。また、時間ｔ１〜ｔ５は、クランク位置角検出センサ３００の出力信号により検出可能な、クランクアーム１２４が１回転するための所要時間と、リアルタイムで変動するクランク位置角θにより算出することができる。これにより、駆動モータ１１１の回転速度を一周期中において平均化することが可能とされ、電動ハンマ１０１の周期性、すなわち、単位時間当たりのハンマビット１１９の加工動作の回数（換言すれば、ハンマビット１１９が１回の加工動作に要する平均時間）に変動をきたすことが回避されている。
上記したように、各クランク位置角θにつきモータ駆動周波数Ｆが設定され、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ３２の処理に進む。
【００５９】
ステップＳ３２では、電動ハンマ１０１のスイッチ（特に図示していない。）がオン状態で継続されているか否かが判別される。オン状態で継続されていれば（ステップＳ３２のＹＥＳ）、ＣＰＵ２３０は、ステップＳ１２の処理に進む。オン状態で継続されていなければ（ステップＳ３２のＮＯ）、ＣＰＵ２３０は、このプログラムを終了する。
【００６０】
このように、本体部１０３に図６（Ａ）に示すような振動基本波を持つ振動が発生した際に、モータ駆動周波数Ｆを設定することにより出力される、各クランク位置角θに対応するモータ駆動制御信号の出力パターンの一例を、図７に示す。図７（Ａ）には、駆動モータ１１１の３相入力のうちいずれか１相分のモータ駆動制御信号の波形の一例を示す。なおモータ駆動制御信号は、図２に示すモータ駆動回路２２０において、ＰＷＭ信号に変換される前の信号として示される。また、図７（Ｂ）に、クランク位置角検出センサ３００（図２参照）から出力されるクランク位置角検出信号の波形の一例を示す。クランク位置角検出信号は、常時には“Ｈ”レベルの信号であり、クランク位置角が０度の位置を偏心軸１２３が通過する度に、“Ｌ”レベルのパルスを出力する。このレベルの変化に応じ、ＣＰＵ２３０はクランク位置角「０度」およびリアルタイムで変動していくクランク位置角θを特定する。
【００６１】
図７においてクランク位置角が「０度」の時のモータ駆動周波数Ｆは“ｆ１”に設定されている。この時の駆動子１２７、ストライカ１３１、ハンマビット１１９の状態は図３（Ａ）に対応している。
【００６２】
図７においてクランク位置角が「５０度」の時のモータ駆動周波数Ｆは“ｆ２”に設定されている。この時の駆動子１２７、ストライカ１３１、ハンマビット１１９の状態は図３（Ｂ）に対応している。
【００６３】
図４においてクランク位置角が「９０度」の時のモータ駆動周波数Ｆは“ｆ３”に設定されている。この時の駆動子１２７、ストライカ１３１、ハンマビット１１９の状態は図３（Ｃ）に対応している。
【００６４】
図４においてクランク位置角が「１８０度」の時のモータ駆動周波数Ｆは“ｆ４”に設定されている。この時の駆動子１２７、ストライカ１３１、ハンマビット１１９の状態は、図３（Ｅ）、（Ｆ）に対応している。
【００６５】
図４においてクランク位置角が「２５５度」の時のモータ駆動周波数Ｆはモータ駆動周波数Ｆθ１に設定されている。この時の駆動子１２７、ストライカ１３１、ハンマビット１１９の状態は図３（Ｇ）に対応している。
【００６６】
図４においてクランク位置角が「３６０度」の時のモータ駆動周波数Ｆは、クランク位置角が「０度」の時と同様の“ｆ１”に設定されている。この時の駆動子１２７、ストライカ１３１、ハンマビット１１９の状態は図３（Ｉ）に対応している。かくして通電中の電動ハンマ１０１では、一周期毎（駆動ギア１２２が１回転する毎）に上記動作が連続状に行われる。
【００６７】
上述のように、ハンマビット１１９に対する打撃動作を行ったストライカ１３１が後退動作する際、空気バネの作用により、駆動子１２７の後退速度よりもストライカ１３１の後退速度の方が相対的に大きいことに起因して、シリンダボア１２９ａ内の密閉状の空気がストライカ１３１によって強く圧縮される。本実施の形態では、後方側へ最も大きな振動が発生するクランク位置角θ１を、振動センサ５００及びクランク位置角検出センサ３００の検出情報を用いて検出する（本実施の形態では、θ１＝２５５（度））。そして、この空気の圧力変動による振動を低減するために、図７に示すように、クランク位置角が約２３０度〜約３００度の間でモータ駆動周波数Ｆθ１を増大して、駆動モータの回転速度を所定量増大する。この結果、図３（Ｇ）、（Ｈ）に白地の矢印で示すように、駆動子１２７が通常よりも高速で後退動作される。これによって、駆動子１２７の後退速度よりもストライカ１３１の後退速度が相対的に過大となることを抑制し、ストライカ１３１によるシリンダボア１２９ａ内の空気に対する急激な圧縮作用を軽減することができる。そして、電動ハンマ１０１に生じる振動を低減することができる。
また、制振過多により、クランク位置角θ１の位置で本体部１０３に前方側への振動が生じている場合には、制振対策により増大していたモータ駆動周波数Ｆθ１を減少させる。この場合、ステップＳ３０では、モータ駆動周波数Ｆθ１を減少させた分、クランク位置角θが約１０度〜約８０度の周波数“ｆ２”を増加させることとする。これにより電動ハンマ１０１に制振過多により生じる振動を低減することができる。
【００６８】
本実施の形態の電動ハンマ１０１によれば、クランク位置角検出センサ３００及び振動センサ５００からの出力信号により、クランク位置角θ及び振動情報が検出され、これに基づいて制御装置２００のＣＰＵ２３０が、振動の大きさがピーク値となるクランク位置角「θ１」に対応するモータ駆動周波数Ｆθ１を設定する（モータ駆動周波数Ｆθ１は、制振対策を行う際には制振対策を行わない際と比較して大きい）。そして、各クランク位置角θに対応するモータ駆動周波数Ｆが設定される。したがって、電動工具の駆動状況に応じて（被加工部材の有無、被加工部材がある場合には被加工部材の硬度等に対応して）、効果的に、振動を抑制するモータの回転速度を選択することができる。
また、本実施の形態によれば、時々刻々とクランク位置角θ及び振動情報を検出し、これによって、図７に示すように、モータの駆動周波数Ｆをリアルタイムで最適化することができ、タイムリーな制振対策を実施することができる。例えば、図６に示すような電動ハンマ１０１の後方側に発生した振動の振動基本波形に、図７に示す制振対策を実施した場合の、対策後の振動基本波形を図８に示す。これによれば、図６（Ａ）に示した元の振動基本波形と比較して、振動基本波形の振幅値「Ａ１」が小さくなっており、振動が効果的に低減されている。
【００６９】
しかも本実施の形態では、単に駆動モータ１１１の駆動周波数を変化させるだけで駆動子１２７の後退動作速度を可変にでき、制振対策のための機械要素を電動ハンマ１０１に追加設定する等といった構造上の複雑化を回避することが可能である。
【００７０】
また、本実施の形態に係る電動ハンマ１０１では、ハンマビット１１９は一秒間に３０回駆動されるように設定されている。一方、上記した制振機構は駆動モータ１１１の駆動周波数を変動させることで対策を講じるものであるため、かかる電動ハンマ１０１の周期性を変動させる可能性が生じる。換言すれば、単位時間当たりのハンマビット１１９の動作回数に悪影響を及ぼす可能性が生じる。
【００７１】
そこで本実施の形態では、制振対策によって電動ハンマ１０１の周期性に変動をきたすことを防止するべく、駆動子１２７の後退速度を増大した分、駆動子１２７の前進速度（ストライカ１３１側への移動速度）を減少させる（モータ駆動周波数Ｆを補償する）ことで、周期性の確保を図っている。これにより本来設定された電動ハンマ１０１の周期的な駆動動作に影響を及ぼすことなく制振対策を講じることが可能とされる。
なお、上記したように、駆動子１２７の前進速度を減少させる場合、減少させる時間も設定するように構成してもよい。すなわち、本実施の形態では、予め設定された期間のうち、クランク位置角θが約１０度〜約８０度の期間で駆動子１２７の前進速度を減少させたが、駆動子１２７の前進速度を減少させる期間をも設定するようにしてもよい。
【００７２】
さらに、上記モータ駆動周波数Ｆを補償するタイミングとしては、駆動子１２７が上死点から当該上死点に戻る１周期中に必ずなされる必要まではなく、例えば、数周期中に補償されることで、電動ハンマ１０１の全体的な駆動条件に支障をきたさなければよいように設定してもよい。また駆動子１２７が、ストライカ１３１に近接する下死点から、離間する上死点に至るまでの間のモータ駆動周波数Ｆの増大分につき、上死点から下死点に至るまでの間のモータ駆動周波数Ｆを減少することで補償する構成に代え、下死点から上死点に至るまでの間において所定時間だけモータ駆動周波数Ｆを減少することで補償する構成を採用してもよい。例えば、クランク位置角が約３００度〜約３６０度の間においてモータ駆動周波数Ｆを減少することで補償する構成としてもよい。
【００７３】
また、モータ駆動周波数Ｆを上記のように段階的に変動させる代わりに、時間経過に伴って連続状に変化させてもよい。これによれば、モータ駆動周波数Ｆの変化に対応して、駆動モータ１１１の回転速度が変化する追随性を向上させることができる。この場合も、所定量増加させたモータ駆動周波数Ｆを、駆動子１２７が１往復（駆動ギア１２２が１回転）する間に補償することが好ましい。またモータ駆動周波数Ｆの増減制御を１周期中に複数回行ってもよい。
【００７４】
さらにモータ駆動周波数Ｆを増加させ始めるタイミングとしては、クランク位置角θが検出値θ１となる前、あるいはクランク位置角θ１を検出した直後に設定してもよいが、いずれにせよ駆動モータ１１１の回転速度を一時的に速めることで、空気の圧力変動による振動を低減する効果が得られるタイミングであれば適宜に設定可能である。
【００７５】
本実施の形態では、本発明の電動工具が電動ハンマ１０１である場合について説明したが、本発明は、圧縮された空気を利用して工具ビットを駆動する種々の電動工具に適用することができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、駆動モータ１１１が三相式のモータである場合について説明した。インバータ回路を用いて駆動される三相式のモータでは、ＰＷＭ信号を生成する際のキャリア周波数を十分に高くすることが可能となり、一般的には、キャリア周波数を数ｋＨｚ〜２０ｋＨｚに設定することができる。このため、モータの回転速度を緻密に制御することができ、実用性が高い。例えば、クランクアーム１２４が毎秒３０回転し、前記キャリア周波数が１５ｋＨｚとすると、クランクアーム１２４が１回転するうちに、モータ駆動周波数Ｆを５００回制御することができる。
また、駆動モータ１１１の回転速度を変化させるために、モータ駆動周波数Ｆを変化させる場合について説明したが、他のパラメータを変化させてもよい。
【００７７】
また、本実施の形態では、電動ハンマ１０１に振動を生じさせる不要の空気の圧縮作用が、ストライカ１３１がハンマビット１１９から離間する方向に受ける反発力に起因する場合について説明した。しかしながら、空気の圧縮作用の原因としては他の原因も考えられる。例えば、駆動子１２７がハンマビット１１９から離間する方向に後退動作することで、シリンダボア１２９ａ内の空気に膨張作用が働き、これによりストライカ１３１が駆動子１２７の方向に高速で後退動作を開始することも当該不要の空気の圧縮作用の一因となりうる。
【００７８】
また、本実施の形態では、図４に示す、ＣＰＵ２３０が実行するモータ駆動周波数Ｆを設定するフローチャートのステップＳ１２で、振動の振動基本波のみを抽出し、これに基づいて制振対策を行ったが、振動の高調波成分に対応する制振対策も併せて行っても良い。これによれば、一層、効果的な制振対策を実施することができる。
また、ステップＳ２７では、制振過多等が判別されることで、モータ駆動周波数Ｆの変化量ΔＦを減少させる際には、単に、変化量ΔＦから変化分“ｆｘ”を減じたが、反転している振動基本波の振幅値Ａ１の大きさに基づいて、図５のマップに示す変化分“ｆｘ”〜“ｆｚ”のうちから減じる変化分「Δｆ」を抽出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動ハンマ１０１の全体構成を概括的に示す断面図である。
【図２】電動ハンマ１０１の制御系のブロック図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｉ）いずれも、電動ハンマ１０１におけるクランク位置角の変動に伴う駆動子１２７およびストライカ１３１の相対的な位置関係を模式的に示す動作説明図である。
【図４】制御装置２００のＣＰＵ２３０が実行する、モータ駆動周波数Ｆを選択する動作を示すフローチャート図である。
【図５】図４に示すフローチャート図のステップＳ２０の処理で用いられる変化分「Δｆ」を選択するためのマップの一例を示す。
【図６】クランク位置角θに対応する振動基本波の一例を示すタイミングチャート図である。
【図７】クランク位置角θに対応するモータ駆動制御信号の一例を示すタイミングチャート図である。
【図８】制振対策により、振動基本波の振幅値Ａ１が小さくなった場合の振動基本波の一例を示すタイミングチャート図である。
【図９】制振過多等により振動基本波が反転した場合の振動基本波の一例を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１    電動ハンマ
１１１    駆動モータ
１１９    ハンマビット
１２７    駆動子
１３１    ストライカ
１３３    インパクトボルト
２００    制御装置
３００    クランク位置角検出センサ
５００    振動センサ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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