(57)【要約】【課題】本発明の目的は、作業状況に応じた制御を実行可能な打撃作業機を提供する。【解決手段】圧力室２１の圧力を利用して先端工具１１を打撃する打撃機構８３を備えた打撃作業機１０であって、圧力室２１の圧力を検出する圧力センサ７３と、圧力の検出結果に基づいて、打撃機構８３の状態を判断するコントローラと、コントローラの判断結果に基づいて、ブラシレスモータ３５の出力を制御するモータ制御ユニット４０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室の圧力を利用して先端工具を打撃する打撃機構を備えた打撃作業機であって、
前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力の検出結果に基づいて、前記打撃機構の状態を判断する第１判断部と、
前記第１判断部の判断結果に基づく制御を実行する制御実行部と、
を有する、打撃作業機。
【請求項２】
前記打撃機構は、
前記圧力室の圧力変化により往復動作し、かつ、前記先端工具を打撃する打撃子と、
前記打撃子との間に前記圧力室を形成し、かつ、往復動作可能に設けたピストンと、
回転力を発生するモータと、
前記モータの回転力を前記ピストンの往復動作力に変換する動力変換機構と、
を備える、請求項１に記載の打撃作業機。
【請求項３】
前記制御実行部が実行する制御は、前記モータの出力の制御である、請求項２に記載の打撃作業機。
【請求項４】
前記第１判断部により判断される前記打撃機構の状態は、前記ピストンの動作に対する前記打撃子の追従動作が通常よりも遅いか否かであり、
前記制御実行部は、前記打撃子の追従動作が通常よりも遅い場合における前記モータの回転数を、前記打撃子の追従動作が通常である場合における前記モータの回転数よりも低くする、請求項３に記載の打撃作業機。
【請求項５】
前記第１判断部により判断される前記打撃機構の状態は、前記圧力が第１所定値以下か否かであり、
前記制御実行部は、前記圧力が第１所定値以下である場合における前記モータの回転数を、前記圧力が第１所定値を超えている場合における前記モータの回転数よりも低くする、請求項３に記載の打撃作業機。
【請求項６】
前記第１判断部が判断する前記打撃機構の状態は、前記圧力室の圧力が最大である際における前記ピストンの位置であり、
前記制御実行部は、前記圧力室の圧力が最大となる位置を含む第１範囲を前記ピストンが動作する場合における前記モータの回転速度を、前記第１範囲以外の第２範囲を前記ピストンが動作する場合における前記モータの回転速度よりも高速とする、請求項２に記載の打撃作業機。
【請求項７】
前記動力変換機構は、前記モータの回転力が伝達されて回転し、かつ、回転力を前記ピストンの往復動作力に変換するクランク軸を有し、
前記クランク軸の基準位置に対する前記クランク軸の回転角度を検出する角度検出部が設けられ、
前記第１判断部が判断する前記打撃機構の状態は、前記圧力室の圧力が最大となる際の前記クランク軸の回転角度が、予め定められた基準角度よりも大きいか否かであり、
前記制御実行部は、前記クランク軸の回転角度が前記基準角度よりも大きい場合における前記モータの回転速度を、前記クランク軸の回転角度が前記基準角度以下である場合における前記モータの回転速度よりも低くする、請求項３に記載の打撃作業機。
【請求項８】
前記先端工具が対象物に押し付けられているか否かを判断する第２判断部が設けられ、
前記制御実行部は、前記先端工具が対象物に押し付けられておらず、かつ、前記圧力室の圧力が第２所定値以下であると前記モータを停止する、請求項５に記載の打撃作業機。
【請求項９】
前記打撃機構の状態を作業者に告知する出力部が設けられ、
前記制御実行部により実行される制御は、前記第１判断部により判断される前記打撃機構の状態を、前記出力部で告知させる制御である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の打撃作業機。
【請求項１０】
前記圧力検出部は、前記ピストンに設けられた圧力センサである、請求項２〜８のいずれか１項に記載の打撃作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力室の圧力を利用して先端工具を打撃する打撃作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室の圧力を利用して先端工具を打撃する打撃作業機が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された打撃作業機は、ハウジング内に設けた円筒状のシリンダと、シリンダ内に往復動作可能に収納された動作部材と、シリンダに保持された先端工具と、シリンダ内に往復動作可能に設けられた打撃子と、シリンダ内で先端工具と打撃子との間に配置された中間子と、シリンダ内で動作部材と打撃子との間に形成された圧力室と、を有する。シリンダには、圧力室につながる呼吸孔が形成されている。ハウジング内にモータが設けられており、モータの出力軸の回転力を、動作部材の往復動作力に変換する動力変換機構が設けられている。
【０００３】
特許文献１に記載された打撃作業機は、モータの出力軸の回転力が、動作部材の往復動作力に変換される。動作部材が打撃子から離れる向きで動作すると、圧力室の圧力が低下する一方、動作部材が打撃子に近づく向きで動作すると、圧力室の圧力が上昇して、打撃力が中間子を介して先端工具に加えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１３１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された打撃作業機は、作業状況に応じた制御が望まれていた。
【０００６】
本発明の目的は、作業状況に応じた制御を実行可能な打撃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】
【０００７】
本発明の打撃作業機は、圧力室の圧力を利用して先端工具を打撃する打撃機構を備えた打撃作業機であって、前記圧力室の圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力の検出結果に基づいて、前記打撃機構の状態を判断する第１判断部と、前記第１判断部の判断結果に基づく制御を実行する制御実行部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、作業状況に応じて打撃作業機の制御を実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の打撃作業機の一例であり、負荷状態を示す正面断面図である。
【図２】図１の打撃作業機の打撃機構を示す正面断面図である。
【図３】本発明の打撃作業機の一例であり、無負荷状態を示す正面断面図である。
【図４】図３の打撃作業機の打撃機構の正面断面図である。
【図５】図１の打撃機構の平面断面図である。
【図６】本発明の打撃作業機の制御回路を示すブロック図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の打撃作業機に用いる圧力センサの拡大断面図である。
【図８】本発明の打撃作業機で実行可能な制御例１を説明するフローチャートである。
【図９】制御例１に対応するタイムチャートの例である。
【図１０】本発明の打撃作業機で実行可能な制御例２を説明するフローチャートである。
【図１１】制御例２に対応するタイムチャートの例である。
【図１２】本発明の打撃作業機で実行可能な制御例３を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態である打撃作業機を、図１〜図５に基づいて詳細に説明する。打撃作業機１０はハンマであり、打撃作業機１０に取り付けられる先端工具１１は、対象物を破砕する作業、対象物を突き固める作業に用いられる。破砕される対象物は、コンクリート、アスファルトを含む。突き固められる対象物は、土砂、敷石を含む。打撃作業機１０は、筒形状のシリンダ収容ハウジング１２を有し、シリンダ収容ハウジング１２内に円筒形状のシリンダ１３が設けられている。
【００１１】
シリンダ１３は軸線Ａ１を中心として配置されており、シリンダ１３と同心状に、円筒形状の工具保持具１４が設けられている。シリンダ１３及び工具保持具１４は、軸線Ａ１に沿った方向に移動しない。工具保持具１４は、小径部１５と大径部１６とを有する。小径部１５は、軸線Ａ１に沿った方向で大径部１６と異なる位置に配置されている。小径部１５は、シリンダ収容ハウジング１２の外に配置されている。小径部１５の内径は、大径部１６の内径よりも小さく、先端工具１１は、工具保持具１４に対して着脱される。先端工具１１は、金属、例えば、鉄で一体成形されている。工具保持具１４内に、小径部１５の内面と大径部１６の内面とをつなぐテーパ面１７が形成されている。テーパ面１７は、大径部１６の内面から小径部１５の内面に近づくほど、内径が小さくなる向きで傾斜している。
【００１２】
工具保持具１４の大径部１６内からシリンダ１３内に亘って、金属製の打撃力伝達部材１８が設けられている。打撃力伝達部材１８は、軸線Ａ１に沿った方向に往復動自在である。シリンダ１３内には、打撃力伝達部材１８を打撃する打撃子１９が設けられている。打撃子１９は金属製であり、かつ、軸線Ａ１に沿った方向に往復動自在である。また、シリンダ１３内にピストン２０が配置されており、ピストン２０は軸線Ａ１に沿った方向に往復動作可能である。ピストン２０の材料は、合成樹脂またはアルミニウムが用いられる。シリンダ１３内であって、打撃子１９とピストン２０との間に圧力室２１が形成される。打撃子１９は、圧力室２１の圧力変化に応じて動作する。また、シリンダ１３を径方向に貫通し、かつ、圧力室２１につながる呼吸孔２２及び排気孔２３が設けられている。呼吸孔２２と排気孔２３とは、軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に配置されている。排気孔２３は、軸線Ａ１に沿った方向で、呼吸孔２２と工具保持具１４との間に配置されている。
【００１３】
打撃子１９の外周に取り付け溝２４が設けられており、Ｏリング２５が取り付け溝２４に取り付けられている。Ｏリング２５は、合成ゴムにより一体成形された密封装置であり、Ｏリング２５がシリンダ１３の内周面に接触してシール面を形成する。さらに、ピストン２０の外周に取り付け溝２６が設けられており、Ｏリング２７が取り付け溝２６に取り付けられている。Ｏリング２７は、合成ゴムにより一体成形された密封装置であり、Ｏリング２７がシリンダ１３の内周面に接触してシール面を形成する。２個のＯリング２５，２７は、圧力室２１を気密にシールする。
【００１４】
一方、シリンダ収容ハウジング１２に、クランクケース２８及びギヤケース２９が固定されている。また、クランクケース２８上方の開口箇所を覆うカバー３０が設けられている。さらに、ギヤケース２９にモータハウジング３１が取り付けられている。シリンダ収容ハウジング１２、クランクケース２８、ギヤケース２９、モータハウジング３１が互いに固定されて、打撃機構収容ケース８２が組み立てられている。さらに、モータハウジング３１とクランクケース２８とをつなぐグリップ３２が設けられている。グリップ３２にトリガ３３が取り付けられ、電力ケーブル３４がグリップ３２に取り付けられている。
【００１５】
モータハウジング３１内にブラシレスモータ３５が収容されている。このブラシレスモータ３５は直流電動モータであり、ブラシレスモータ３５は、鉄心にコイルを巻いた筒形状のステータ３６と、ステータ３６の内側に配置されたロータ３７と、を有している。ロータ３７は、出力軸３８と、出力軸３８の外周に固定したロータコア３９と、ロータコア３９に取り付けた永久磁石と、を有する。
【００１６】
モータハウジング３１とグリップ３２との間の空間内にモータ制御ユニット４０が設けられており、モータハウジング３１内にセンサ基板４１が設けられている。センサ基板４１に軸孔が設けられており、出力軸３８は軸孔に通されている。センサ基板４１は、ステータ３６に取付けられ、ステータ３６を介してモータハウジング３１内に回転不可能に設けられている。打撃作業機１０の正面視で、出力軸３８の回転中心である軸線Ｂ１は、軸線Ａ１と直交する。さらに、出力軸３８は、２個の軸受４２，４３により回転自在に支持されている。出力軸３８の端部はギヤケース２９内に配置され、出力軸３８のうちギヤケース２９内に配置された箇所の外周面に、駆動ギヤ４４が設けられている。
【００１７】
さらに、打撃作業機１０は、出力軸３８の回転力を、ピストン２０の往復動作力に変換する動力変換機構４５を有する。動力変換機構４５は、クランク軸４６及びコネクティングロッド４７を備えている。クランク軸４６は、ギヤケース２９内からクランクケース２８内に亘って配置され、クランク軸４６は、２個の軸受４８，４９により支持されて、軸線Ｃ１を中心として回転可能である。軸線Ｃ１は軸線Ｂ１と平行であり、かつ、軸線Ａ１に対して直交する。
【００１８】
クランク軸４６は出力軸３８と平行であり、クランク軸４６に設けた従動ギヤ５０が、駆動ギヤ４４と噛み合っている。従動ギヤ５０の歯数は、駆動ギヤ４４の歯数よりも多く、駆動ギヤ４４及び従動ギヤ５０は、減速機構として機能する。すなわち、出力軸３８の回転力がクランク軸４６に伝達される場合、クランク軸４６の回転速度は出力軸３８の回転速度よりも低速となる。クランク軸４６には、クランク軸４６の回転中心となる軸線Ｃ１から偏心したクランクピン５１が設けられている。クランクピン５１は、クランクケース２８内に配置されている。
【００１９】
コネクティングロッド４７は、シリンダ１３内からクランクケース２８内に亘って配置されている。コネクティングロッド４７の長さ方向の第１端部は、クランクピン５１に対して回転可能に連結されている。また、コネクティングロッド４７の長さ方向の第２端部は、連結ピン５２を介してピストン２０に連結されている。コネクティングロッド４７は、連結ピン５２を中心として揺動可能である。このため、出力軸３８の回転力でクランク軸４６が回転すると、クランクピン５１が軸線Ｃ１の周りを公転し、かつ、ピストン２０がシリンダ１３内で軸線Ａ１に沿って往復動作する。ピストン２０がクランク軸４６から離れる際の動作力が往動力であり、ピストン２０がクランク軸４６に近づく際の動作力が復動力である。
【００２０】
ピストン２０が、軸線Ａ１に沿って動作しクランク軸４６に最も近づいた位置を上死点とし、ピストン２０がクランク軸４６から最も離れた位置を下死点とする。本実施形態では、図５において、ピストン２０が上死点にある場合のクランク軸４６の回転方向の位相を基準位置Ｇ１とする。また、図５においてクランク軸４６が反時計回りに回転するものとし、基準位置Ｇ１に対するクランク軸４６の位置を、回転角度θとして取り扱う。
【００２１】
このため、クランク軸４６は、基準位置Ｇ１を０度として所定方向に１回転する、つまり３６０度回転すると、ピストン２０は、上死点から下死点に向けて動作し、かつ、下死点から上死点に戻る。つまり、ピストン２０はシリンダ１３内を１往復する。
【００２２】
ブラシレスモータ３５、動力変換機構４５、シリンダ１３、ピストン２０、打撃子１９、打撃力伝達部材１８、圧力室２１により、打撃機構８３が構成されている。
【００２３】
図６は、打撃作業機１０の制御回路を示すブロック図である。ブラシレスモータ３５のロータ３７は、交流電源８４から供給される電力で回転する。打撃作業機１０は、ブラシレスモータ３５のロータ３７の目標回転数を設定する回転数設定ダイヤル５３を備えている。目標回転数は、単位時間あたりにおけるロータ３７の回転数である。回転数設定ダイヤル５３は、シリンダ収容ハウジング１２、モータハウジング３１、グリップ３２等に設けられている。
【００２４】
また、ブラシレスモータ３５のステータ３６は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応するコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１を備え、ロータ３７のロータコア３９には円周方向に間隔をおいて、極性が異なる２種類の永久磁石５４が４個設けられており、異なる極性の永久磁石５４が交互に並べられている。ロータ３７の回転位置を検出するために、３相のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対応させて、３個の磁気センサ５５，５６，５７が設けられている。磁気センサ５５，５６，５７は、センサ基板４１に取り付けられている。各磁気センサ５５，５６，５７は、４個の永久磁石５４が発生する磁力をそれぞれ検出し、かつ、磁力を電気信号に変換して出力する非接触のセンサである。磁気センサ５５，５６，５７は、ホールＩＣを用いることができる。
【００２５】
打撃作業機１０は、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に流れる電流の電流値を制御するためのインバータ回路５８を有している。インバータ回路５８には、交流電源８４の交流電流を直流電流に整流するための整流回路５９と、整流された直流電流の電圧を昇圧してインバータ回路５８に供給するための力率改善回路６０と、を介して電力が供給される。力率改善回路６０は、電界効果トランジスタで構成されたトランジスタ６１に対して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulationの略）信号を出力する集積回路６２を有しており、力率改善回路６０は、インバータ回路５８のスイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える。なお、交流電源８４と整流回路５９との間には、インバータ回路５８で生じたノイズを交流電源８４に伝えないようにするために、雑音対策回路６３が設けられている。
【００２６】
インバータ回路５８は、３相フルブリッジインバータ回路であり、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２と、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４と、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６とを有し、３つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、力率改善回路６０の正極の出力端子に接続され、３つのスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、力率改善回路６０の負極の出力端子に接続される。
【００２７】
力率改善回路６０の正極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、ハイサイド側となっており、力率改善回路６０の負極側に接続される３つのスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、ローサイド側となっている。２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の間には、Ｕ相のコイルＵ１の一方の接続端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の間には、Ｖ相のコイルＶ１の一方の接続端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６の間には、Ｗ相のコイルＷ１の一方の接続端子が接続される。
【００２８】
コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の他方の接続端子は、相互に接続されており、コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１はスター結線となっている。なお、コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の結線方式は、デルタ結線でもよい。そして、ハイサイド側のスイッチング素子Ｔｒ１と、ロウサイド側のスイッチング素子Ｔｒ４のゲートに制御信号が通電されると、Ｕ相とＶ相のコイルＵ１，Ｖ１に電流が供給される。それぞれのスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に供給される制御信号の通電タイミング及び通電割合を調整することにより、コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に供給される電流値が制御される。スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に供給される制御信号の通電割合は、デューティ比と呼ばれる。
【００２９】
モータ制御ユニット４０は、インバータ回路５８を制御する制御信号を演算して出力する。モータ制御ユニット４０は、コントローラ６４、制御信号出力回路６５、ロータ位置検出回路６６、モータ回転数検出回路６７、モータ電流検出回路６８、操作スイッチ検出回路６９を備えている。磁気センサ５５，５６，５７の検出信号はロータ位置検出回路６６に送られる。ロータ位置検出回路６６は、ロータ３７の回転位置を表す信号を処理する。ロータ位置検出回路６６から出力された信号は、コントローラ６４及びモータ回転数検出回路６７に送られる。モータ回転数検出回路６７は、ロータ３７の回転数、つまり、モータ回転数を検出し、モータ回転数検出回路６７から出力された信号は、コントローラ６４に入力される。
【００３０】
交流電源８４からインバータ回路５８に電力を供給する電気回路Ｅ１に電流検出抵抗７０が設けられている。モータ電流検出回路６８は、電流検出抵抗７０の電圧降下から、ステータ３６のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に供給される電流値を検出し、検出結果に応じた信号をコントローラ６４へ出力する。
【００３１】
コントローラ６４は、制御信号を処理するマイクロプロセッサと、メモリとを備え、メモリには、制御プログラム、演算式、データが格納されている。コントローラ６４は、モータ回転数検出回路６７から入力される信号を処理して、ロータ３７の実回転速度及び単位時間当たりの実回転数を演算する。
【００３２】
また、コントローラ６４は、ロータ位置検出回路６６から入力される信号を処理して、クランク軸４６の回転角度θを推定することも可能である。前記のように、出力軸３８とクランク軸４６とは、駆動ギヤ４４及び従動ギヤ５０を介して動力伝達可能に接続されている。そして、駆動ギヤ４４及び従動ギヤ５０により構成される減速機構の減速比は一定であるから、コントローラ６４は、ロータ３７の回転位置、減速機構の減速比に基づいて、クランク軸４６の回転角度θを推定可能である。コントローラ６４から出力された信号は制御信号出力回路６５に入力され、インバータ回路５８は、制御信号出力回路６５から出力される制御信号により、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のデューティ比を制御する。
【００３３】
トリガ３３の操作を検出するトリガスイッチ７１が設けられており、トリガスイッチ７１から出力される信号は、操作スイッチ検出回路６９に入力される。作業者がトリガ３３を操作して、トリガスイッチ７１がオンまたはオフされると、操作スイッチ検出回路６９から出力されたオン信号またはオフ信号が、コントローラ６４に送られる。コントローラ６４にオン信号が入力されると、制御信号出力回路６５から出力される制御信号がインバータ回路５８に入力されてコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に電流が流れ、ロータ３７が回転する。ロータ３７の回転方向は一方向であり、逆回転はしない。
【００３４】
コントローラ６４は、ロータ３７の実回転数を目標回転数に近づける制御を実行する。ロータ３７の実回転数は、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に印加される電圧を調整することで制御される。具体的には、インバータ回路５８の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲートに印加される通電割合であるデューティ比を制御することにより行われ、コントローラ６４はロータ３７の実回転数と目標回転数との差分に応じてデューティ比を増減させることで、実回転数と目標回転数に近づける制御を実行する。
【００３５】
さらに、クランクケース２８にクランク位置検出センサ７２が取り付けられている。クランク位置検出センサ７２は、クランク軸４６に接触しない非接触センサである。クランク位置検出センサ７２から出力される信号は、信号線を介してコントローラ６４に入力され、コントローラ６４は、クランク位置検出センサ７２の信号に基づいて、クランク軸４６の回転角度θを検出する。具体的に説明すると、コントローラ６４は、ピストン２０が上死点にある際のクランク軸４６の回転方向の位相を基準位置Ｇ１とし、その基準位置Ｇ１に対するクランク軸４６の回転角度θを検出可能である。
【００３６】
また、コントローラ６４は、クランク位置検出センサ７２の信号に基づいて、クランク軸４６の単位時間当たりの回転角度θを検出可能である。クランク位置検出センサ７２としては、例えば、磁気式ポテンショメータ、磁気式ロータリエンコーダを用いることが可能である。
【００３７】
さらに、圧力室２１の圧力を検出する圧力センサ７３が設けられており、圧力センサ７３から出力された信号は、信号線を介してコントローラ６４に入力される。圧力センサ７３としては、ダイヤフラム式センサ、ピエゾ抵抗式センサを用いることができる。ピストン２０に対する圧力センサ７３の取り付け例を、図２、図７を参照して説明する。圧力センサ７３は、ピストン２０に取り付けられている。
【００３８】
ピストン２０の材料が合成樹脂である場合、圧力センサ７３は図７（Ａ）のようにピストン２０に取り付けられる。
【００３９】
ピストン２０にセンサ収容部７４が設けられており、圧力センサ７３はセンサ収容部７４に収容されている。ピストン２０は、圧力室２１の圧力を受ける端面２０Ａを備え、センサ収容部７４は端面２０Ａに開口した窪みである。ピストン２０に抜け止め７５が設けられ、抜け止め７５は、圧力センサ７３の突出部７６に掛かることで、圧力センサ７３がセンサ収容部７４から出ることを防止する。
【００４０】
一方、ピストン２０の材料がアルミニウムである場合、圧力センサ７３は図７（Ｂ）のようにピストン２０に取り付けられる。ピストン２０に、センサ収容部７７と、センサ収容部７７につながる雌ねじ孔７８と、が設けられている。圧力センサ７３は、雄ねじ軸７９を備えており、雄ねじ軸７９は、雌ねじ孔７８にねじ込まれており、圧力センサ７３は、センサ収容部７７に収容された状態で、ピストン２０に固定されている。センサ収容部７７は端面２０Ａに開口した窪みである。圧力センサ７３を、図７（Ａ）または図７（Ｂ）の何れの方法によりピストン２０に取り付ける場合も、圧力センサ７３から出力された信号をコントローラ６４に送る信号線は、ピストン２０が動作しても断線しない長さ及び可撓性を備えている。
【００４１】
さらに、軸線Ａ１に沿った方向で打撃子１９の位置を検出する打撃子センサ８０が設けられている。打撃子センサ８０は、シリンダ１３に取り付けられており、打撃子センサ８０から出力された信号は、信号線を介してコントローラ６４に入力される。打撃子センサ８０としては、磁気を利用した近接センサ、光電センサを用いることができる。
【００４２】
さらに、シリンダ収容ハウジング１２またはカバー３０またはグリップ３２に出力部８１が設けられている。出力部８１は、液晶ディスプレイ、スピーカ、ランプを含む。出力部８１は、打撃作業機１０の状態を出力して作業者に告知する。打撃作業機１０の状態は、目標回転数、実回転数、異常等を含む。
【００４３】
打撃作業機１０の使用例を説明する。作業者が先端工具１１を対象物に押し付けると、打撃力伝達部材１８は先端工具１１に押されて、図１及び図２のように、打撃力伝達部材１８はテーパ面１７から離れる。また、打撃子１９は打撃力伝達部材１８により押され、軸線Ａ１に沿った方向の第１所定位置で停止する。第１所定位置とは、図３及び図４のように、排気孔２３が開放される、軸線Ａ１に沿った方向における打撃子１９の位置である。
【００４４】
そして、電力ケーブル３４が交流電源８４に接続されており、かつ、作業者がトリガ３３に操作力を加えると、トリガスイッチ７１がオンされる。すると、制御信号出力回路６５から出力される信号により、インバータ回路５８のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６がオン・オフされる。その結果、ブラシレスモータ３５に電力が供給され、ロータ３７が回転する。モータ制御ユニット４０は、回転数設定ダイヤル５３の操作で設定された目標回転数に基づいて、インバータ回路５８におけるデューティ比を設定する。
【００４５】
ブラシレスモータ３５の出力軸３８の回転力は、駆動ギヤ４４及び従動ギヤ５０を経由してクランク軸４６に伝達される。クランク軸４６の回転力は、コネクティングロッド４７によりピストン２０の往復動作力に変換され、ピストン２０は軸線Ａ１に沿って往復動作する。
【００４６】
ピストン２０がクランク軸４６に近づく向きで動作すると、呼吸孔２２から圧力室２１に空気が吸い込まれ、かつ、圧力室２１内の圧力が低下し、打撃子１９が打撃力伝達部材１８から離れる向きで移動する。そして、ピストン２０が上死点に到達した後、ピストン２０が上死点から下死点に向けて移動すると、圧力室２１内の圧力が上昇する。そして、圧力室２１の圧力で打撃子１９がクランク軸４６から離れる向きで移動し、打撃力伝達部材１８を打撃する。
【００４７】
また、圧力室２１内の空気の一部は、呼吸孔２２を通り圧力室２１の外部へ排出される。打撃力伝達部材１８に加えられた打撃力は、先端工具１１を介して対象物に伝達される。以後、ブラシレスモータ３５の出力軸３８が回転している間、ピストン２０はシリンダ１３内を往復動作し、かつ、打撃子１９は打撃力伝達部材１８に対して間欠的に打撃力を加える。
【００４８】
本実施形態において、モータ制御ユニット４０は、コントローラ６４に入力される信号及び、コントローラ６４のメモリに予め記憶されているデータに基づいて打撃作業機１０の状態を判断し、判断結果に基づいて各種の制御を実行可能である。以下、打撃作業機１０で実行可能な制御例を、順次説明する。
【００４９】
（制御例１）
図８は、制御例１を説明するフローチャートである。図８のフローチャートは、電力ケーブル３４が交流電源８４に接続され、モータ制御ユニット４０が起動すると開始される。まず、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１において、圧力室２１の圧力が負圧であるか否かを判断する。例えば、打撃作業機１０を高温環境で使用した場合の圧力室２１の圧力は、通常温度の環境で使用した場合の圧力室２１の圧力よりも高くなる。すると、圧力室２１の空気は、シール面から圧力室２１の外部に漏れる。その後、使用環境の温度が低下して打撃機構収容ケース８２の内部、特に、圧力室２１が負圧となる現象が起きる。
【００５０】
圧力室２１が負圧になると、ピストン２０が上死点に向けて移動する行程で、打撃子１９がピストン２０に追従して移動する応答性が低下する現象が起きる。打撃子１９が移動する応答性が低下すると、打撃子１９に加えられる打撃力が低下する。そこで、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１でＹｅｓと判断すると、ステップＳ２に進み、出力部８１で異常を表示する制御を実行し、ステップＳ１に戻る。例えば、液晶ディスプレイで「異常」の表示を行うことができる。または、ランプを点灯させたり、スピーカからの音声出力により、異常を作業者に告知する。
【００５１】
作業者は、出力部８１で異常が表示されると、カバー３０を取り外すことで、打撃機構収容ケース８２内部の負圧状態を解除することができる。その後に、カバー３０を閉じて打撃作業を行う場合に、打撃子１９がクランク軸４６に向けて移動する応答性を向上できる。
【００５２】
一方、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１でＮｏと判断すると、ステップＳ３に進み、トリガスイッチ７１がオンされたか否かを判断する。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ３でＮｏと判断するとステップＳ１に戻り、ステップＳ３でＹｅｓと判断すると、ステップＳ４に進み、交流電源８４の電流をコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に流してブラシレスモータ３５を回転させる。ステップＳ４でブラシレスモータ３５を回転する場合に用いる設定回転数は、回転数設定ダイヤル５３の操作で設定された目標回転数よりも低い。例えば、目標回転数が3,000rpmである場合、ステップＳ４で用いる設定回転数は、目標回転数よりも低い2,700rpmである。
【００５３】
モータ制御ユニット４０は、ステップＳ４に次ぐステップＳ５において、圧力室２１の圧力が２サイクル連続して閾値以下であるか否かを判断する。ここで、本実施形態におけるサイクルは、ピストン２０の位置、または、クランク軸４６の回転角度θである。ピストン２０の１サイクルは、ピストン２０が上死点を初期位置として下死点に向けて動作し、かつ、下死点を経て上死点に戻るまでの行程である。クランク軸４６の１サイクルは、ピストン２０の上死点に対応するクランク軸４６の基準位置Ｇ１からの回転角度θで表される。つまり、クランク軸４６の回転角度０度から、ピストン２０が下死点に向けで動作し、かつ、下死点を経て上死点に戻るまでの間に相当する回転角度θ、つまり、３６０度が、１サイクルである。制御例１では、クランク軸４６のサイクルを用いて説明する。
【００５４】
ピストン２０のサイクル、または、クランク軸４６のサイクルは、共にクランク位置検出センサ７２またはロータ位置検出回路６６の信号から検出される。また、閾値は、打撃作業機１０の状態が、負荷状態または無負荷状態のいずれであるかを判断するための基準値である。ステップＳ５で用いる閾値は、実験、シミュレーションにより求められ、かつ、コントローラ６４のメモリに記憶されている。
【００５５】
先端工具１１が対象物に押し付けられていると、打撃力伝達部材１８はテーパ面１７から離れる。このため、打撃子１９に取り付けられたＯリング２５は、図１及び図２のように、排気孔２３と呼吸孔２２との間に位置し、圧力室２１と排気孔２３とが遮断されている。本実施形態では、先端工具１１が対象物に押し付けられて、図１及び図２のように、Ｏリング２５が圧力室２１と排気孔２３を遮断している状態を、負荷状態と呼ぶ。
【００５６】
これに対して、軸線Ａ１が鉛直線に対して交差し、かつ、打撃力伝達部材１８が先端工具１１よりも上にある状態で、先端工具１１を対象物へ押付ける力がなくなり、先端工具１１が自重で移動すると、打撃力伝達部材１８は自重でテーパ面１７に接触して停止し、かつ、打撃子１９も自重で打撃力伝達部材１８に接触して停止する。このため、打撃子１９に取り付けられたＯリング２５は、図１及び図２のように、排気孔２３と工具保持具１４との間に位置し、圧力室２１と排気孔２３とがつながる。本実施形態では、先端工具１１を対象物へ押付ける力がなくなり、図３及び図４のように、圧力室２１と排気孔２３とがつながっている状態を、無負荷状態と呼ぶ。
【００５７】
打撃作業機１０が負荷状態にあると、ピストン２０が上死点から下死点に向けて動作し、かつ、打撃作業を行う場合に、圧力室２１の空気は呼吸孔２２から排出され、排気孔２３から排出されない。このため、圧力室２１の最大圧力は、閾値を超える圧力となる。これに対して、打撃作業機１０が無負荷状態にあると、ピストン２０が上死点から下死点に向けて動作する場合に、圧力室２１の空気は、呼吸孔２２及び排気孔２３から排出される。このため、圧力室２１の最大圧力は、閾値以下となる。
【００５８】
そして、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ６に進み、ブラシレスモータ３５の設定回転数を2,700rpmに維持する。これに対して、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ５でＮｏと判断すると、ステップＳ７に進み、ブラシレスモータ３５の設定回転数を3,000rpmにする制御を行う。
【００５９】
モータ制御ユニット４０は、ステップＳ６またはステップＳ７を実行してステップＳ８に進み、トリガスイッチ７１がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ８でＹｅｓと判断するとステップＳ５に戻り、ステップＳ８でＮｏと判断すると、ステップＳ９に進んでブラシレスモータ３５を停止し、図８のフローチャートを終了する。
【００６０】
図９は、図８のフローチャートに対応するタイムチャートの例である。図９のタイムチャートは、横軸にクランク軸４６の回転角度及び時間が示され、縦軸に圧力室２１の圧力及びブラシレスモータ３５の回転数が示されている。クランク軸４６の連続した第１サイクル及び第２サイクルにおいて、圧力室２１の圧力は、共に閾値Ｐａ１以下である。このため、ブラシレスモータ３５の設定回転数は、2,700rpmである。
【００６１】
次いで、クランク軸４６の連続した第３サイクルの途中である時刻ｔ１、及び第４サイクルの途中である時刻ｔ２で、連続して閾値Ｐａ１を超える圧力が検出されている。すると、第４サイクルの途中である時刻ｔ３において、ブラシレスモータ３５の設定回転数は、2,700rpmから3,000rpmに変更される。また、時刻ｔ３以降も、連続する第５サイクル及び第６サイクルの間において、閾値Ｐａ１を超える圧力が検出されており、ブラシレスモータ３５の設定回転数は、3,000rpmに維持される。なお、図９のタイムチャートは、便宜上、ブラシレスモータ３５の回転数に関わりなく、回転角度の変化割合を一定としてある。
【００６２】
このように、モータ制御ユニット４０は、制御例１を実行し、圧力室２１の圧力の検出結果に基づいて、打撃作業機１０が無負荷状態または負荷状態のいずれにあるかを判断する。そして、モータ制御ユニット４０は、打撃作業機１０が無負荷状態である場合に設定されるブラシレスモータ３５の回転数、つまり、回転速度を、打撃作業機１０が負荷状態である場合に設定されるブラシレスモータ３５の回転数、つまり、回転速度よりも低くする。したがって、打撃作業機１０が無負荷状態である際の振動、騒音を低減できるとともに、電力の消費量を低減できる。
【００６３】
次に、打撃作業機１０の状態を圧力室２１の圧力から判断する制御例１と、打撃作業機の状態をブラシレスモータに流れる電流値で判断する比較例と、を比べる。すると、制御例１は、ブラシレスモータ３５に印加される電圧の変化の影響を受けることなく、打撃作業機１０の状態を判断できるメリットがある。
【００６４】
なお、ステップＳ５の判断に用いるサイクル数は、３サイクル以上であってもよい。また、ステップＳ５の判断内容は、「所定時間内に検出される圧力室２１の圧力の最大値が、閾値以下であるか否か」としてもよい。モータ制御ユニット４０は、この判断内容のステップＳ５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ６に進み、ステップＳ５でＮｏと判断するとステップＳ７に進む。さらに、ブラシレスモータ３５の設定回転数は、2,700rpm及び3,000rpmに限定されることはなく、ステップＳ６で用いる設定回転数が、ステップＳ７で用いる設定回転数よりも低ければよい。
【００６５】
（制御例２）
図１０は、制御例２を説明するフローチャートである。図１０のフローチャートは、トリガスイッチ７１がオンされると開始される。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１１において、回転数設定ダイヤル５３の操作に応じた設定回転数、例えば、3,000rpmでブラシレスモータ３５を回転させる。また、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１２において、ピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるクランク軸４６の位置を検出する。制御例２においても、クランク軸４６の回転位置は、基準位置Ｇ１に対する回転角度θで表す。
【００６６】
ピストン２０がシリンダ１３内を軸線Ａ１に沿って動作すると、圧力室２１内の圧力が変化する。圧力室２１の圧力は、ピストン２０が動作する場合の抵抗、つまり、動作負荷となる。ピストン２０の動作負荷は、ピストン２０が軸線Ａ１に沿って動作する向き、軸線Ａ１に沿った方向におけるピストン２０の位置により異なる。ピストン２０の動作負荷は、ピストン２０が上死点から下死点に向けて動作する行程において、圧力室２１の圧力で打撃子１９を打撃する直前に最大となる。本実施形態におけるピストン２０の動作負荷は、打撃作業機１０の単体では、通常、クランク軸４６の回転角度が９０度の周辺において、最大値Ｆ−Ｍａｘとなる。
【００６７】
しかし、ピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるクランク軸４６の実際の回転角度は一定ではない。例えば、ピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるクランク軸４６の実際の回転角度は、打撃作業機１０を使用する環境の温度、対象物の硬度等の作業条件によりバラつきが生じる。
【００６８】
モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１３において、ピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるクランク軸４６の回転角度が、１０サイクル連続して１２０度以上であるか否かを判断する。モータ制御ユニット４０が、ステップＳ１３でＹｅｓと判断するということは、ピストン２０が下死点から上死点に向けて移動する動作に対して、打撃子１９の追従動作が、通常の追従速度よりも遅い、または、通常の追従開始タイミングよりも遅い、という現象が発生していることになる。例えば、対象物の硬度が基準となる硬度よりも低い場合、打撃時の反発力が基準値よりも弱くなり、上記の現象が発生する。
【００６９】
そこで、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１３でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１４に進み、ブラシレスモータ３５の設定回転数を、現在の設定回転数から500rpm減算する処理を行う。次いで、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１５において、「ステップＳ１４の減算処理を行った後の設定回転数が1,500rpm以下であるか否か」を判断する。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１５でＮｏと判断すると、ステップＳ１４の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ３５を制御する。また、ステップＳ１６において、「ステップＳ１４の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ３５の制御を開始した時点から５秒経過したか否か」を判断する。
【００７０】
モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１６でＮｏと判断すると、ステップＳ１６の判断を繰り返す。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１６でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１７に進み、トリガスイッチ７１がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１７でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１７でＮｏと判断すると、ステップＳ１８に進んでブラシレスモータ３５を停止させ、図１０のフローチャートを終了する。
【００７１】
モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１９に進み、「ステップＳ１４の減算処理を実行する前の設定回転数を維持する制御」を実行する。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１９に次ぐステップＳ２０において、トリガスイッチ７１がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２０でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１９に戻り、ステップＳ２０でＮｏと判断すると、ステップＳ１８に進む。
【００７２】
なお、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ１３でＮｏと判断すると、ステップＳ１９に進み、「ステップＳ１３の判断前に用いていた設定回転数を維持する制御」を行う。
【００７３】
図１１は、図１０のフローチャートに対応するタイムチャートの例である。図１１のタイムチャートは、ピストン２０の動作負荷の最大値Ｆ−Ｍａｘを、圧力室２１の圧力に置換して表してある。時刻ｔ１以前の設定回転数は、3,000rpmである。時刻ｔ１以前にピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘ以上となるクランク軸４６の回転角度が、１０サイクル以上連続して１２０度以上であると、時刻ｔ１で設定回転数が、3,000rpmから2,500rpmに変更される。このように、ブラシレスモータ３５の回転速度は、時刻ｔ１以前の回転速度よりも、時刻ｔ１から時刻ｔ２における回転速度の方が低く、時刻ｔ２以降の回転速度は、時刻ｔ１から時刻ｔ２における回転速度よりも低い。
【００７４】
また、時刻ｔ１以降に、ピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘ以上となるクランク軸４６の回転角度が、１０サイクル以上連続して１２０度以上であると、時刻ｔ２で設定回転数が、2,500rpmから2,000rpmに変更される。なお、図１１のタイムチャートは、便宜上、ブラシレスモータ３５の回転数に関わりなく、クランク軸４６の回転角度の変化割合を一定としてある。
【００７５】
このように、制御例２は、打撃子１９がピストン２０に追従する動作が、通常の追従速度よりも遅れるか、または、通常の追従タイミングよりも遅れていると、ブラシレスモータ３５の制御に用いる設定回転数を低下させる。このため、打撃子１９がピストン２０に追従する速度、追従タイミングを、通常の追従速度、通常の追従タイミングに近づけることができる。つまり、ピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるクランク軸４６の実際の回転角度θを、回転角度９０度に近づけることができ、効率的な動作状況とすることができる。
【００７６】
また、図１０のフローチャートのステップＳ１６において、「ステップＳ１４の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ３５を制御を開始した時点から５秒経過したか否か」を判断する理由は、「ステップＳ１４の減算処理を行った後の設定回転数で、ブラシレスモータ３５を制御を開始」しても、ピストン２０の動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるクランク軸４６の回転角度θが、即座に変化する訳ではないからである。
【００７７】
さらに、図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ１６でＮｏと判断された場合に、トリガスイッチ７１がオンされているか否かを判断する新たなステップを加え、新たなステップでＹｅｓであれば、ステップＳ１６に戻り、新たなステップでＮｏと判断されると、ステップＳ１８に進むルーチンを採用してもよい。
【００７８】
また、制御例２では、ステップＳ１１で用いる設定回転数として3,000rpmを例示しているが、他の回転数でもよい。また、ステップＳ１３の判断に１０サイクルを用いているが、他のサイクル数でもよい。さらに、ステップＳ１４で減算する回転数は、500rpm以外の回転数でもよい。
【００７９】
（制御例３）
図１２は、打撃作業機１０で実行される制御例３を説明するフローチャートである。まず、モータ制御ユニット４０は、トリガスイッチ７１がオンされると図１２のフローチャートを開始し、ステップＳ２１でコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に電流を流して、ブラシレスモータ３５を回転させる。ステップＳ２１の制御時点で、先端工具１１が対象物に押し付けられ、かつ、打撃子１９が第２所定位置で停止しているか、または、第１所定位置で移動していれば、ピストン２０の往復動作により打撃子１９が打撃力伝達部材１８を打撃し、その打撃力は先端工具１１に伝達される。ここで、第２所定位置とは、Ｏリング２５が排気孔２３を開放することとなる、軸線Ａ１方向の打撃子１９の範囲である。
【００８０】
モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２２において、打撃子１９が第１所定位置にあることを、打撃子センサ８０で検出したか否かを判断する。ステップＳ２２の判断は、打撃作業機１０が無負荷状態にあるか否かを、打撃子１９の位置から判断するために行われる。ここで、「打撃子１９が第１所定位置にある」は、図３及び図４のように、「圧力室２１と排気孔２３とがつながるような位置に、打撃子１９が位置する」ことを意味する。つまり、打撃子１９が第１所定位置にあると、Ｏリング２５が、軸線Ａ１に沿った方向で、排気孔２３と工具保持具１４との間に位置する。なお、「打撃子１９が第１所定位置にある」は、「打撃子１９が第１所定位置に停止している」ではない。
【００８１】
モータ制御ユニット４０がステップＳ２２でＹｅｓと判断するということは、モータ制御ユニット４０が、ステップＳ２１の制御を実行して打撃作業を行った後、作業者が、先端工具１１を対象物へ押付ける力を一旦解除したことになる。つまり、打撃作業機１０は無負荷状態にある。
【００８２】
そこで、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２２でＹｅｓと判断するとステップＳ２３に進み、クランク軸４６の連続した５０サイクルの動作中に、圧力室２１の圧力が第２閾値以上となることが、５０サイクルの全てで検出されたか否かを判断する。ステップＳ２３の判断に用いる第２閾値は、作業者が、先端工具１１を対象物から離している状態で、ピストン２０が往復動作して空打ちが行われているという状況を、圧力室２１の圧力から間接的に判断するための値である。第２閾値は、コントローラ６４のメモリに記憶されている。第２閾値と、図８のステップＳ５で用いる第１閾値とを比べると、第１閾値の方が第２閾値よりも大きい方が望ましい。
【００８３】
モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２３でＹｅｓと判断すると、ステップＳ２４に進み、「ステップＳ２３でＹｅｓと判断した後において、クランク軸４６の動作で２サイクル以内に、打撃子１９が第１所定位置にあることを検出したか否か」を判断する。モータ制御ユニット４０がステップＳ２４でＹｅｓと判断するということは、打撃作業機１０は空打ちを行っている状況が、所定時間継続されていることを意味する。空打ちは、打撃力伝達部材１８がテーパ面１７に接触している状態でピストン２０が往復動作し、かつ、打撃子１９が打撃力伝達部材１８を打撃することである。上記のように、打撃子１９が第１所定位置にあっても、ピストン２０が動作すれば打撃力は発生し、打撃子１９が打撃力伝達部材１８を打撃して、その反発力で打撃子１９はピストン２０に近づく向きで移動し、空打ち現象が起きる。
【００８４】
そこで、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２４でＹｅｓと判断すると、ステップＳ２５に進んでブラシレスモータ３５を停止させ、図１２のフローチャートを終了する。打撃作業機１０で空打ちが行われると、打撃力伝達部材１８に加えられた打撃力は、工具保持具１４を介してシリンダ収容ハウジング１２に伝達される。これに対して、本実施形態においては、打撃作業機１０で空打ちが行われると、ブラシレスモータ３５を停止するため空打ちを回避でき、打撃作業機１０の長寿命化を図ることができる。
【００８５】
一方、モータ制御ユニット４０はステップＳ２４でＮｏと判断すると、ステップＳ２６に進んでトリガスイッチ７１がオンされているか否かを判断する。モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２６でＹｅｓと判断するとステップＳ２２に戻る。つまり、ブラシレスモータ３５は回転した状態に維持される。これに対して、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２６でＮｏと判断すると、ステップＳ２５に進む。また、ステップＳ２２でＮｏと判断した場合は、ステップＳ２６に進む。
【００８６】
また、モータ制御ユニット４０は、ステップＳ２３でＮｏと判断した場合、ステップＳ２６に進む。つまり、打撃作業機１０で空打ちが行われたとしても、先端工具１１が対象物から離れている時間が短く、クランク軸４６のサイクルに換算して５０サイクル未満であれば、トリガスイッチ７１がオンされている限り、ブラシレスモータ３５は停止されない。このため、作業者が先端工具１１を対象物から一時的に離した場合でも、トリガスイッチ７１がオンされていれば、ブラシレスモータ３５は停止されず、次回に、先端工具１１を対象物に押し付けた場合に、ブラシレスモータ３５を再起動させる必要がなく、打撃作業性の低下を抑制できる。特に、打撃作業機１０が、トリガスイッチ７１をオン状態にロックするオンロック機構が設けられている製品であれば、大きな利点がある。
【００８７】
このように、制御例３は、打撃子１９が第１所定位置にあることが検出され、かつ、クランク軸４６が連続して５０サイクル動作する間、圧力室２１の圧力の第２閾値であると、ブラシレスモータ３５を停止する。このため、制御例３は、打撃子１９の位置の検出結果のみに基づいて、打撃作業機１０で空打ちを防止する制御に比べて、打撃作業を実行中、先端工具１１を一時的に対象物から離し、次回に先端工具１１を対象物に押し付けて打撃作業を実行する場合に、先端工具１１を対象物から離す都度、ブラシレスモータ３５が停止されることを抑制でき、打撃作業性が向上する。
【００８８】
なお、ステップＳ２３またはステップＳ２４の判断では、クランク軸４６の動作サイクル数を用いることに代えて、経過時間を計測してもよい。例えば、経過時間が所定時間以上である場合に、ステップＳ２３またはステップＳ２４でＹｅｓと判断し、経過時間が所定時間未満である場合に、ステップＳ２３またはステップＳ２４でＮｏと判断すればよい。なお、ステップＳ２３の判断に用いる所定時間は、ステップＳ２４の判断に用いる所定時間よりも長い。
【００８９】
（制御例４）
打撃作業機１０で実行可能な制御例４を説明する。モータ制御ユニット４０は、トリガスイッチ７１がオンされると、回転数設定ダイヤル５３で設定された設定回転数により、ブラシレスモータ３５の回転数を制御する。また、モータ制御ユニット４０は、図１０のステップＳ１２の処理と同様に、動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるピストン２０の位置を検出する。ピストン２０の位置は、クランク位置検出センサ７２の信号から推定可能である。
【００９０】
次に、モータ制御ユニット４０は、動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなるピストン２０の位置を検出した後における、ピストン２０の動作サイクルにおいて、ピストン２０の位置が、動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなる位置に到達する前に、ブラシレスモータ３５の回転数を設定回転数よりも高くする制御を行う。さらに、モータ制御ユニット４０は、ピストン２０の位置が、動作負荷が最大値Ｆ−Ｍａｘとなる位置を過ぎると、ブラシレスモータ３５の回転数を低下させて、設定回転数に戻す。
【００９１】
このように、ブラシレスモータ３５は、圧力室２１の圧力が最大となる位置を含む第１範囲をピストン２０が動作する場合におけるブラシレスモータ３５の回転速度を、第１範囲以外の第２範囲をピストン２０が動作する場合におけるブラシレスモータ３５の回転速度よりも高速とする制御を実行する。したがって、ピストン２０の動作速度の低下により打撃力が低下することを抑制できる。
【００９２】
本実施形態の構成と本発明の構成との対応関係を説明すると、圧力室２１が、本発明の圧力室に相当し、先端工具１１が、本発明の先端工具に相当する。また、シリンダ１３、打撃力伝達部材１８、打撃子１９、ピストン２０、圧力室２１、動力変換機構４５、ブラシレスモータ３５が、本発明の打撃機構８３に含まれる。クランク軸４６、コネクティングロッド４７が、本発明の動力変換機構に相当する。圧力センサ７３が、本発明の圧力検出部に相当し、コントローラ６４が、本発明の第１判断部に相当し、モータ制御ユニット４０が、本発明の制御実行部に相当する。コイルｕ１，Ｖ１，Ｗ１に供給される電流の電流値及び印加電圧、ブラシレスモータ３５の回転数、回転速度が、本発明のモータの出力に含まれる。図５の基準位置Ｇ１が、本発明の基準位置に相当し、図５を参照して説明した９０度が、本発明の基準角度に相当し、図８のステップＳ５で用いる閾値が、本発明の第１所定値に相当し、図１２のステップＳ２３で用いる閾値が、本発明の第２所定値に相当する。クランク位置検出センサ７２が、本発明の角度検出部に相当し、打撃子センサ８０及びコントローラ６４が、本発明の第２判断部に相当し、出力部８１が、本発明の出力部に相当する。
【００９３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明の打撃作業機は、ハウジングに直流電源としての電池パックが取り付けられ、その電池パックの電力をブラシレスモータに供給する打撃作業機を含む。
【００９４】
本発明の打撃作業機は、先端工具に軸線方向の打撃力を加えるハンマの他、先端工具に軸線方向の打撃力及び回転力を加えることの可能なハンマドライバまたはハンマドリルを含む。本発明の打撃作業機に用いられる電動モータは、ブラシレスモータの他、ブラシ付きモータでもよい。ブラシ付きモータは、ロータの回転位置を検出する磁気センサが設けられていない可能性がある。この場合、モータ制御ユニットは、クランク位置検出信号から動作部材の位置を検出する。本発明のモータは、電動モータの他、エンジン、油圧モータ、空気圧モータを含む。本発明の圧力センサは、シリンダにおいて圧力室の圧力が作用し、かつ、ピストン及び打撃子に接触しない箇所に取り付けることも可能である。本発明の動力変換機構は、クランク軸及びコネクティングロッドを有する構造の他、カム機構を有する構造を含む。
【００９５】
さらに、打撃作業機は、シリンダ内に円筒形状のピストンが往復動作可能に配置され、そのピストン内に、打撃子が配置されていてもよい。ピストンは、本発明の動作部材に相当する。また、ピストンの軸線方向の端部は蓋により閉じられており、蓋と打撃子との間に圧力室が設けられる。この構成の打撃作業機は、動作部材が動作する軸線と、モータの出力軸の軸線とが、同軸または平行に配置される。
【符号の説明】
【００９６】
１０…打撃作業機、１１…先端工具、１３…シリンダ、１８…打撃力伝達部材、１９…打撃子、２０…ピストン、２１…圧力室、３５…ブラシレスモータ、４０…モータ制御ユニット、４５…動力変換機構、４６…クランク軸、４７…コネクティングロッド、６４…コントローラ、７２…クランク位置検出センサ、７３…圧力センサ、８０…打撃子センサ、８１…出力部、８３…打撃機構。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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