JP2010167505A - 電動穿孔工具 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の課題は、姿勢報知装置を備えるハンマドリルのような電動穿孔工具において、姿勢報知回路の消費電力を低減することにある。また、姿勢報知装置による不要な姿勢報知を無くして作業効率を改善することにある。
【解決手段】電動穿孔工具１の制御装置５０は、動力スイッチ６１のオン時点（ｔ２）から先端工具２０による被削材９０に対する穿孔動作の終了時点（ｔ３）までの穿孔作業中の所定時点において、姿勢検出センサ８２ａ〜８２ｃおよび姿勢報知器８４を含む姿勢報知手段の少なくとも一部の動作を停止させるための動作停止手段５１ａを具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ビットを電動モータで駆動するハンマドリル等の電動穿孔工具に関し、特に、ワークの加工面に対して電動穿孔工具本体の着座状態を検知するための姿勢検知機能を備える電動穿孔工具に関する。

電動モータにより駆動されるハンマドリル等の電動穿孔工具において、電動モータによってドリルビット等の先端工具へ回転力もしくは打撃力、またはそれら両者を与えることによって、コンクリートやレンガ等のワーク（被削材）に孔をあけ、または孔を削る作業が行われている。

このような電動穿孔工具にあっては、被削材が硬質または軟質の材料によってドリルビット等の先端工具の振動も大きくなり、先端工具が被削材の加工目的位置から位置ズレを起こし易くなるという問題がある。また、被削材の加工面に対して先端工具が直角に穿孔することなく、傾斜した角度で穿孔する等の加工不良が発生し易い。このため、従来のドリルドライバやインパクトドライバのような回転式工具では、下記特許文献１に開示されているように、先端工具の傾きを監視する姿勢報知器を搭載せしめ、工具本体の傾きを常に表示器または警報器等により報知し、工具本体の姿勢を補正しながら作業を継続できるように構成したものが公知である。

特開２００１−２７７０１６号公報

従来の姿勢報知装置を備える回転式工具においては、ワークに対する穿孔作業の間、工具の動力スイッチをオンしてから穿孔作業またはネジ締め作業が完了するまで、常時、姿勢検知センサ（距離センサ）、姿勢駆動回路、および姿勢報知器を作動させていた。このため、姿勢報知回路の消費電力が大きくなるという欠点があった。特に、電池パックを駆動電源とする電動穿孔工具では、電池パックの放電時間が短縮されてしまうという問題を生ずる。また、姿勢報知器に基づく姿勢補正が安定した後も、常時、姿勢報知回路が作動しているために、姿勢報知器が不要となった作業中には姿勢報知器の表示または警報が作業者にとって目障りまたは耳障りの原因となり、これによって、作業者は穿孔作業に集中できず、作業効率が低下するという問題を招く場合があった。

従って、本発明の目的は、姿勢報知装置を備える電動穿孔工具において、姿勢報知回路の消費電力を低減することにある。また、姿勢報知装置による不要な姿勢報知を無くして作業効率を改善することにある。

上記本発明の目的を達成するために、本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。

本発明の一つの特徴によれば、動力スイッチのオン状態により回転力が与えられる電動モータと、前記電動モータの回転力によって駆動される先端工具と、穿孔時に前記先端工具のワークの加工面に対する姿勢を検知するためのセンサを有し、該センサの出力に基づいて前記ワーク加工面に対する前記先端工具の姿勢を決定し、姿勢情報を出力するための制御部と、前記姿勢情報に基づいて姿勢を報知するための姿勢報知手段と、を具備する電動穿孔工具において、前記制御部は、前記動力スイッチのオン時点から前記先端工具による前記ワークに対する穿孔動作の終了時点までの穿孔作業中の所定時点において、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させるための動作停止手段を具備する。

本発明の他の特徴によれば、前記制御部は、前記穿孔動作の開始前までに、前記先端工具の姿勢を決定し、前記動作停止手段は、前記穿孔動作の開始前に前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させるように構成する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御部は、前記動力スイッチのオン時点から前記穿孔動作が所定深さの位置に達するまでに前記先端工具の姿勢を決定し、前記動作停止手段は、前記穿孔動作が前記所定深さの位置に達した後に、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させるように構成する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御部は、前記穿孔動作の開始後の一定時間を経過するまで、前記先端工具の姿勢を決定し、前記動作停止手段は、前記穿孔動作が前記一定時間を経過した後に、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させるように構成する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記電動穿孔工具は、少なくとも「回転モード」および「回転・打撃モード」の作業モードの一つを選択的に前記先端工具に伝達する切替機構を有するハンマドリルである。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記電動穿孔工具は、「回転モード」、「回転・打撃モード」および「打撃モード」の一つの作業モードを選択的に前記先端工具に伝達する切替機構を有するハンマドリルであって、前記動作停止手段は、前記切替機構が前記「打撃モード」を選択した場合、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を、常時、停止させるように構成する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記動作停止手段は、前記切替機構が前記「打撃モード」を選択した場合、前記切替機構を構成する移動部材の移動位置に応答して、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を、常時、停止させるように構成する。

上記本発明の特徴によれば、穿孔作業中の工具の姿勢を設定した後は、姿勢報知回路の一部または全部を動作停止状態とする停止手段を有するので、姿勢報知回路の消費電力を著しく削減することができる。また、姿勢報知器は、不要な時間は停止しているので、作業者は穿孔作業に集中できるようになり、作業効率を向上させることができる。

また、上記本発明の他の特徴によれば、ハンマドリルの作業モードのうち、打撃モードについては、姿勢報知回路の動作を停止状態に常時、維持するので、ハンマドリルの消費電力を低減し、かつ打撃モードによるハツリ作業等の作業効率を向上させることができる。

本発明の上記および他の目的、ならびに本発明の上記および他の特徴は、本明細書の以下の記述および添付図面から更に明らかにされる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材または要素には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明に係る電動穿孔工具をハンマドリルに適用した場合の全体構造図、図２は図１に示したハンマドリルの要部拡大断面図、および図３は図１に示したハンマドリルの全体ブロック図をそれぞれ示す。

＜ハンマドリルの全体構成について＞
最初に、図１〜図３を参照して本発明の実施形態に係るハンマドリル全体の構成について説明する。

図１の構成図に示すように、ハンマドリル１は、ブラシレスモータ等の電動モータ４０の回転軸と同一方向（水平軸方向）に沿って、一端部（図面の右端部）から他端部（図面の左端部）に延在する胴体ハウジング部３７と、胴体ハウジング部３７より垂下するハンドルハウジング部３８とから構成された工具本体を含み、胴体ハウジング部３７の他端部に配置された先端工具保持部（チャック部）３９には、工具本体より回転力または打撃力を受けて、被加工物９０（図４参照）を穿孔または打撃するための先端工具２０（例えばドリルビット）が着脱自在に装着される。

ハンドルハウジング部３８には、商用交流電源を供給するための電源ケーブル６３と、動力スイッチ（スイッチトリガ）６１とが装着される。このハンマドリル１は、電源ケーブル６３によって商用電源を供給する例を示したが、例えば、ハンドルハウジング部３８の下端部に電池パックを搭載した直流電源を電力供給源として構成することもできる。

胴体ハウジング部３７には、後述するように、電動モータ４０の回転出力軸にギヤで結合された中間軸および回転力を打撃力に運動変換するための運動変換機構部を含む第１の動力伝達機構部７１と、該第１の動力伝達機構部７１とクラッチ機構を介して機械的結合され、第１の動力伝達機構部７１から伝達される回転力または打撃力を先端工具２０へ伝達するためのシリンダ１９（図２参照）およびピストン１６（図２参照）を含む第２の動力伝達機構部７２とが装着されている。また、胴体ハウジング部３７の一端部には、姿勢報知器８４、報知時間設定部８５および制御装置（回路基板）５０および姿勢報知時間を設定するための報知時間設定部（ダイヤル）８５が装着されている。姿勢報知器８４は、先端工具２０または工具胴体ハウジング部３７の被削材９０の加工面９０ａ（図４参照）に対する姿勢を表示する液晶表示装置等の表示モニタから構成されている。

胴体ハウジング部３７の他端部側には、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、距離を測定するための３つの距離センサ８２ａ、８２ｂおよび８２ｃが設けられている。各距離センサ８２ａ、８２ｂ、８２ｃは、図示されていないが、発光素子と受光素子を備え、各距離センサの発光素子から発光された光を被削材９０の加工面９０ａ（図４参照）から反射させて受光素子で受光することにより、先端工具２０または工具本体１と被削材９０の加工面９０ａとの間の距離を制御装置５０で算出する。

また、胴体ハウジング部３７の他端部側には切替部材（チェンジレバー）８が設けられ、切替部材８は切替位置検出センサ（距離センサ）８ｃによって必要に応じて電気量に変換される。この切替部材８によって、後述するように、「回転・打撃モード」、「回転モード」、「打撃モード」、および「ニュートラルモード」の各種の作業モードから所望のものが択一的に選択される。

図１の（ｃ）は、本発明に係る表示モニタ８４の一例を示す。モニタ８４には、Ｘ軸８４ｘと、Ｘ軸と直交するＹ軸８４ｙと、Ｘ軸８４ｘとＹ軸８４ｙが直交している中央部分８４ａが表示され、図４に示すように被削材９０の加工面９０ａに先端工具２０の先端部に対向した場合に、先端工具２０の加工面９０ａに対する傾きポイント８４ｂが映し出される。もし、先端工具２０（工具本体１）の姿勢が適正の位置から傾いている場合は、図４の（ｂ）に示すように、表示ポイント８４ｂが中央部８４ａ内に位置することが不可能となるので、図４の（ｃ）に示すように、表示ポイント８４ｂが中央部８４ａ内に位置するように工具本体１の姿勢を調整することができる。なお、表示モニタ８４の報知時間の設定は、報知時間設定部８５によって必要な時間に設定できるように構成されている。

（第１の動力伝達機構部７１および第２の動力伝達機構部７２の構成について）
図２の構造断面図に示すように、一端部が軸受部４８に支承されたモータ４０（図１参照）は、ギヤケーシング３０内においてピニオン出力軸部２を有し、回転駆動力を出力する。ピニオン出力軸部２の回転駆動力は、ピニオン出力軸部２からギヤ３を介して中間軸１４の後半部１４ｂに伝達される。中間軸１４ｂには回転軸１４ｂに対して回転可能に遊嵌された、回転力を打撃力に変換する運動変換部材４が設けられる。運動変換部材４が後述する第２クラッチ機構部ＣＬ２によって中間軸１４ｂに結合される場合、運動変換部材４によって変換された打撃力は、先端工具保持部（チャック）３９に保持された先端工具２０に伝達するための第２の動力伝達機構部７２（打撃機構部）に伝達される。また、中間軸１４自体は、中間軸１４の前半部１４ａに結合された第１クラッチ機構部ＣＬ１と共に、先端工具２０に回転力を伝達するための第１の動力伝達機構部７１（回転伝達機構部）を構成する。

さらに詳細に述べるならば、先端工具２０を保持するシリンダ１９にはセカンドギヤ１５が設けられており、セカンドギヤ１５に対応して中間軸１４の前半部１４ａに、セカンドピニオン１０が、中間軸１４ａに対して回転可能に、かつ中間軸１４ａの軸方向に移動可能に付設されている。

セカンドピニオン１０の先端工具２０側には、セカンドピニオン１０のピニオン部１０ａと係合可能な歯車１２ａを有したピニオンスリーブ１２が中間軸１４ａに圧入して設けられている。なお、上記中間軸１４は、図示左側に位置する中間軸前半部１４ａと、図示右側に位置する中間軸後半部１４ｂとに２分割された構成となっており、中間軸前半部１４ａは、中間軸後半部１４ｂに圧入されて一体に回転するように接続されている。

セカンドピニオン１０のピニオン部１０ａとピニオンスリーブ１２の歯車１２ａは係合するように構成され、両者が係合すると、中間軸１４ａの回転運動がピニオンスリーブ１２を介してセカンドピニオン１０に伝わり、さらにセカンドギヤ１５を介してシリンダ１９に伝わり先端工具２０を回転させる。

もし、切替部材（チェンジレバー）８によって作業モードを切替る場合は、切替部材８のモード切替えによって切替部材８の突出部８ａを移動させて回転係止部９をモータ４０側（右側）へ移動させる。回転係止部９をモータ４０側（右側）へ移動させれば、セカンドピニオン１０がモータ４０側へ移動するので、ピニオンスリーブ１２との係合がはずれ、セカンドピニオン１０の内径部で中間軸１４が空転し、シリンダ１９への回転力の伝達が中断される。すなわち、ピニオンスリーブ１２とセコンドピニオン１０は、切替部材８によって回転力が伝達または中断される第１クラッチ機構部ＣＬ１を構成する。

例えば、図２に示した切替部材８の位置は、距離センサ８ｃからの回転係止部９の位置（距離）をＤ１に保持し、付勢バネ７によってセカンドピニオン１０をピニオンスリーブ１２にスプライン結合させて回転力を中間軸１４ａからセカンドギヤ１５を介してシリンダ１９に伝達する場合（「回転・打撃モード」の場合）を示している。また、図７に示した切替部材８の位置は、距離センサ８ｃからの回転係止部９の位置（距離）をＤ２（Ｄ２＞Ｄ１）に保持し、回転係止部９によってセカンドピニオン１０とピニオンスリーブ１２間のスプライン結合を切り離すことによって、中間軸１４ａをセカンドピニオン１０に対して空転させ、セカンドギヤ１５への回転力の伝達を中断させた「打撃モード」の場合を示している。

一方、中間軸１４ｂ上には、中間軸１４ｂの軸方向に移動可能に設けられ、かつ中間軸１４ｂに対してスプライン係合して回転不能に結合されたスリーブ６が設けられる。また中間軸１４ｂに対して回転可能に遊嵌され、中間軸１４ｂの軸方向に移動不能に設けられた運動変換部材４が設けられる。スリーブ６と運動変換部材４とは互いに係合可能な爪が設けられており、運動変換部材４の爪部４ａにスリーブ６の爪部６ａが係合している間は、中間軸１４ｂの回転運動がスリーブ６を介して運動変換部材４に伝達され、運動変換部材４の往復動作によって打撃運動に変換され、先端工具２０へ打撃力が伝達される。

切替部材８によって回転係止部９のツバ部９ａを先端工具２０側へ移動させ、これによって、スリーブ６を先端工具２０側へ移動させれば、スリーブ６と運動変換部材４との爪部（４ａ、６ａ）の係合を外すことが可能となり、先端工具２０への打撃運動の伝達を中断できる。このようにして、スリーブ６と運動変換部材４とによって先端工具２０への打撃伝達を制御する第２クラッチ機構ＣＬ２が構成されている。

図２に示すように、中間軸１４上のセカンドピニオン１０とスリーブ６との間には、上記第１クラッチ機構ＣＬ１および上記第２クラッチ機構ＣＬ２が連結される方向にセカンドピニオン１０とスリーブ６を常に付勢するための付勢バネ７（付勢手段）が設けられている。

切替部材８は、回転可能でかつ外部より操作可能に設けられており、中心軸から偏心した位置に突出部８ａを有する。この突出部８ａは、切替部材８が回転操作されてモータ４０側へ移動するとき、セカンドピニオン１０を、回転係止部９を介して、モータ４０側に移動させる。これによって、セカンドピニオン１０をピニオンスリーブ１２と非係合とし、第１クラッチ機構ＣＬ１を離脱させる方向に移動させる手段として働く。

図２に示すように、セカンドピニオン１０付近には回転係止部材９が設けられている。回転係止部材９は、詳細な構造が図示されていないが、中間軸１４の軸方向に移動可能となっており、セカンドピニオン１０のツバ部の歯車１０ｂの外周部と係合可能な貫通孔（図示なし）を有する。回転係止部材９は、回転係止部材９をモータ４０側へ移動させた際、歯車１０ｂと上記貫通孔とが係合してセカンドピニオン１０の回転を規制し、シリンダ１９および先端工具２０の回転を規制する。なお、回転係止部材９は、付勢手段として使用された第２の付勢バネ（図示なし）によって常にセカンドピニオン１０と係合する方向に付勢されている。上述したように、回転係止部材９は、セカンドピニオン１０と共に、先端工具２０の回転を規制する第３クラッチ機構ＣＬ３を構成する。

回転係止部材９に一体に形成された、ツバ部９ａは、スリーブ６を運動変換部材４と非係合とする方向に移動させる手段であり、突出部８ａおよび回転係止部材９を介して切替部材８の回転動作に連動して中間軸１４の軸方向に移動し、回転係止部材９とセカンドピニオン１０とが非係合状態、すなわち第１クラッチ機構ＣＬ１が離脱した状態にある際にスリーブ６を運動変換部材４と非係合とする方向に移動させることができる移動手段である。

ピストン１６は、第２クラッチ機構ＣＬ２によって運動変換部材４の爪部４ａがスリーブ６の爪部６ａに係合した場合、運動変換部材４によって往復運動を受ける。一方、ピストン１６と打撃子１７の間には空気室１６ａが画成されているので、ピストン１６の往復運動により、ピストン１６と打撃子１７との間に画成された空気室１６ａは、圧縮と膨張を繰り返す空気バネとして機能する。その結果、空気室１６ａの空気バネを利用し、打撃子１７および中間子１８を介して先端工具２０に打撃力を伝達する。

（制御装置５０の構成について）
図３の機能回路ブロックに示されるように、制御装置５０は演算部５１を具備する。演算部５１は、図示されていないが、処理プログラムとデータに基づいて後述するモータ駆動回路５５の駆動信号を出力するためのＣＰＵ、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含むマイクロコンピュータから構成され、モータ４０の回転数制御、および姿勢報知器８４の報知制御を行う。

また、制御装置５０は、動力スイッチ（スイッチトリガ）６１のトリガ引込量を電気量（電圧）に電気変換するための印加電圧設定回路５２と、距離センサ８２ａ、８２ｂおよび８２ｃの出力に基づいて先端工具２０または工具本体１と被削材９０の加工面９０ａ（図４参照）との間の距離を算出する本体姿勢演算回路５３と、切替部材８に切替位置検出センサ８ｃを介して電気的に結合された作業モード判定回路５４とを具備する。切替位置検出センサ８ｃは、例えば、発光素子と受光素子から構成された距離センサによって構成できる。図２は距離センサ８ｃを使用した例を示す。図２に示すように、切替部材８による「回転・打撃モード」、「回転モード」、「打撃モード」、および「ニュートラルモード」の各種の作業モードの切替によって、クラッチ機構ＣＬ３を構成する回転係止部材９が異なる位置へ移動する。従って、胴体ハウジング３７の基準面に取付けられた切替位置検出センサ８ｃによって回転係止部材９の移動位置Ｄ１を検出することにより、作業モードに応じて異なる位置を検出することができる。切替位置検出センサ８ｃは、切替部材８の切替えに同期して抵抗値が変化する可変抵抗器によって構成してもよい。

さらに、制御装置５０は、演算部５１によって形成されたモータ駆動信号によってモータ４０を駆動するための駆動回路５５を含んでいる。本実施例では、モータ４０としてブラシレスモータを使用しているので、モータ駆動回路５５は、モータ４０の電機子巻線（固定子巻線）を駆動するためにブリッジ接続された６個のパワーＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）を含むインバータ回路によって構成され、演算部５１によって形成されるパルス幅変調された３相駆動信号（ＰＷＭ変調信号）によって駆動される。演算部５１は、動力スイッチ６１のトリガ引込量に対応する印加電圧設定回路５２の出力信号に基づいて、３相ＰＷＭ変調信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによりモータ４０への電力を調整し、モータ４０の回転数を制御する。

＜各モードの動作について＞
（回転・打撃モードについて）
図２に示すように、モータ４０の回転は、ピニオン２からギヤ３を介して中間軸１４ｂに伝達され、中間軸１４ｂにスプライン係合するスリープ６に設けた爪部６ａと運動変換部材４に設けた爪部４ａが係合し、ピストン１６を往復運動させる。一方、ピストン１６と打撃子１７の間には空気室１６ａが画成されているので、ピストン１６の往復運動により、ピストン１６と打撃子１７との間に画成された空気室１６ａは、圧縮と膨張を繰り返す空気バネとして機能する。その結果、空気室１６ａの空気バネを利用し、打撃子１７および中間子１８を介して先端工具２０に打撃力を与える。

同時に、モータ４０の回転は、上述したように第１クラッチ機構ＣＬ１を介してセカンドピニオン１０に伝達され、セカンドギヤ１５を介して先端工具２０を保持するシリンダ１９に回転を伝達する。これにより、先端工具２０に回転力と打撃力を伝達する「回転・打撃モード」を得ることができる。

（ニュートラルモードについて）
上述した「回転・打撃モード」の状態から切替部材８を操作し、切替部材８の突出部８ａをモータ４０側に移動させれば、突出部８ａによってセカンドピニオン１０が第１付勢バネ７の付勢力に抗してモータ４０側へ移動し、第１クラッチ機構ＣＬ１が離脱する。
また、同時に第２付勢バネ（図示なし）で付勢されている回転係止部材９は、切替部材８の突出部８ａに突き当たっており、セカンドピニオン１０のツバ部の歯車１０ｂと係合しない位置にある。これにより、先端工具２０への回転伝達を中断すると共に、先端工具２０は空転状態となり、先端工具２０の刃先を任意の向きにすることができる。すなわち「ニュートラルモード」を得ることができる。

（打撃モードについて）
図７に示すように、上述した「ニュートラルモード」の状態から、先端工具２０の刃先を任意の向きに合せたまま切替部材８を操作し切替部材８の突出部８ａをモータ４０側へ移動させると、上記第２付勢バネで付勢されている回転係止部材９の突き当てとなっていた突出部８ａが回転係止部材９の開口部（図示なし）に入り、回転係止部材９は第２の付勢バネの付勢力によりモータ４０側へ移動し、回転係止部材９とセカンドピニオン１０のツバ部の歯車１０ｂが係合して第３クラッチＣＬ３が連結する。

これにより、先端工具２０の空転が抑止できる。この時、スリーブ６は第１付勢バネ７により付勢されているため、スリーブ６の爪部６ａと運動変換部材４の爪部４ａとは連結され、結果的に、第２クラッチ機構ＣＬ２は連結される。これにより、先端工具２０の空転は回転係止部材９で抑止され、この時、スリーブ６は第１のバネ７によって付勢されているため第２クラッチ機構ＣＬ２は連結されたままとなる。その結果、先端工具２０には打撃力のみを伝達する「打撃モード」を得ることができる。なお、回転係止部材９の内径は、ピニオンスリーブ１２と係合する、セカンドピニオン１０の外径より大きい径を有している。

（回転モードについて）
上述した「回転・打撃モード」の状態から、切替部材８を操作して切替部材８の突出部８ａを先端工具側へ移動させれば、突出部８ａによって回転係止部材９が先端工具２０側へ移動する。

この時、回転係止部材９に一体に設けられたツバ部９ａがスリーブ６に突き当たり、ツバ部９ａによってスリーブ６も回転係止部材９と共に先端工具２０側へ移動し、第２クラッチ機構ＣＬ２が離脱して先端工具２０への打撃伝達を中断する。セカンドピニオン１０は第１付勢バネ７により付勢されているため、第１クラッチ機構ＣＬ１は連結した状態にあり、先端工具２０に回転力のみ伝達する。すなわち「回転モード」（回転のみモード）を得ることができる。

かかるハンマドリル１においては、「回転モード」や「回転・打撃モード」の作業モードでは、穿孔作業中でのハンマドリル本体の適切な姿勢保持が必要となるので、姿勢報知器８４による姿勢監視が必要となる。以下に、図４および図６を参照して姿勢報知器８４の動作について説明する。

（穿孔開始前の報知停止制御について）
図６の（ａ）〜（ｄ）に制御タイミング図の一例を示す。最初に、切替部材８によって姿勢報知器８４による姿勢監視を必要とする「回転モード」または「回転・打撃モード」を選択する。本実施例では、図２に示したように、「回転・打撃モード」が選択された例を示す。作業モードの判別は、図２に示すように、距離センサ８ｃによって回転係止部材９の移動距離Ｄ１を検出して判別する。

次に、図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において電源スイッチ（図示なし）をオンすると、図３に示したセンサ８２ａ〜８２ｃと、本体姿勢演算回路５３と、演算部５１と、報知駆動回路８３と、姿勢報知器８４とを含む姿勢報知回路が同時にオンする。

時刻ｔ１〜時刻ｔ２において、図４の（ａ）に示すように、先端工具２０が取付けられたハンマドリル１を被削材９０の加工面９０ａの穿孔位置にセットする。セットされたハンマドリルの工具本体１は、内蔵された距離センサ８２ａ、８２ｂ、８２ｃによって加工面９０ａからの距離信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃが本体姿勢演算回路５３によって検出され、演算部５１に出力される。演算部５１は、距離信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃに基づいてハンマドリル１の被削材９０の加工面９０ａに対する直交方向に対する傾きを算出し、報知駆動回路８３を介して姿勢報知器８４の表示モニタ８４の座標に姿勢スポット８４ｂをリアルタイムで表示する。

もしハンマドリルの工具本体１が被削材９０の加工面９０ａに直角より傾斜している場合は、演算部５１は、図４の（ｂ）に示すように、表示モニタ８４の中心部８４ａからずれた位置に姿勢スポット８４ｂを表示する。この表示モニタ８４を監視しながらハンマドリルの工具本体１の姿勢を適正な位置（加工面９０ａに対して直角の位置）に調整すれば、図４の（ｃ）に示すように、姿勢スポット８４ｂを中心部８４ａに表示することができ、ハンマドリル１の姿勢が加工面９０ａに対して直角方向に適切に保持されたことを表示することができる。

次に、図６の（ｂ）および（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、ハンマドリル１の姿勢を適切な位置に保持しながら動力スイッチ６１をオンする。動力スイッチ６１をオンすると、動力スイッチ６１の操作信号が印加電圧設定回路５２（図３参照）を介して演算部５１に入力され、演算部５１は、設定された「回転・打撃モード」に基づいてモータ駆動回路５５を駆動し、同時に、図６の（ｄ）に示すように、動作停止回路５１ａを起動して姿勢報知器８４を含む姿勢報知回路（センシングおよび姿勢報知関係回路）の一部または全部を停止する制御信号を出力し、姿勢報知器８４またはその他の姿勢報知関係回路の動作を停止（オフ）させる。

このようにして、姿勢報知器（表示モニタ）８４は、穿孔作業の開始前の時刻ｔ２において表示動作を停止できる。従って、穿孔作業中の不要な姿勢報知器８４の動作を停止状態にできるので、姿勢報知器８４を含む姿勢報知回路の消費電力を著しく低減させることができる。また、作業者は、穿孔作業中に不要な姿勢報知８４の映像が目障りにならないので、穿孔作業に集中できるようになり、作業効率を改善することができる。

本実施例のように穿孔作業の開始前の姿勢報知方式は、特に、被削材９０の材質が軟質の場合に消費電力の低減を図り、かつ作業効率の向上を図ることができる。すなわち、被削材９０の材質が軟質の場合、穿孔開始前に姿勢報知器８４により電動穿孔工具本体１を正確な位置に一旦保持すれば、穿孔作業中の振動等による位置ずれが発生し難くなるので、適正な姿勢を容易に保持できて、姿勢報知器８４による姿勢監視は不要となる。

（穿孔開始後の報知停止制御について）
図６の（ｄ）に示した報知停止制御は、被削材９０が比較的軟質の材料に有効であるが、被削材９０が硬質材料の場合で、穿孔開始直後の先端工具２０の加工面９０ａに対する姿勢（傾き）が安定し難いときは、図５の（ａ）および図６の（ｅ）に示すように、先端工具２０が被削材９０の所定の深さＤｈまで穿孔するまで、センサ８２ａ〜８２ｃによるセンシングと姿勢報知器８４による姿勢報知を継続して行い、姿勢報知器８４によって先端工具２０の姿勢を監視しながら工具本体１を適正な位置に調整する。

図５の（ａ）に示すように、先端工具２０によって穿孔した孔が所定の深さＤｈに達した場合、演算部５１は、動作停止回路５１ａを起動し、姿勢報知器８４の表示動作を停止させる。姿勢報知器８４の動作停止後は、深さＤｈの孔を先端工具２０のガイドとして使用することにより、その後の先端工具２０の姿勢（傾き）の変化を防止できる。

先端工具２０による穿孔の深さＤｈは、予め被削材９０の材質を考慮して、動力スイッチ６１による穿孔開始時点（図６に示した時刻ｔ２）を基準とした穿孔時間Ｔｄで設定してもよく、また、距離センサ８２ａ〜８２ｃによって直接検出した深さＤｈを、予め演算部５１に設定した基準値（閾値）と比較しながら制御してもよい。

図６の（ｅ）に示す例では、穿孔作業を開始する時刻ｔ２から先端工具２０の先端が深さＤｈ（図５（ａ）参照）に達するまでの時刻ｔ３までの時間Ｔｄを予想して設定しておき、設定時間Ｔｄを経過した時刻ｔ３において姿勢報知器８４の表示動作を停止するように構成したものである。報知時間Ｔｄの設定は、被削材９０の材質等を考慮して報知時間設定部８５によって行う。

（打撃モードにおける報知停止制御について）
ハンマドリル１において「打撃モード」（ハンマモード）の作業モードを設定した場合は、ハツリ作業（破砕作業）のように、先端工具２０へ打撃力のみを伝達することになるので、姿勢報知器８４によるハンマドリル１の姿勢監視は不要となる。本実施形態によれば、特に、作業モードとして「打撃モード」が設定された場合は、作業モードが「打撃モード」であることを検出し、動作停止回路５１ａによって姿勢報知器８４を含む姿勢報知回路の一部または全部の動作を常時停止させる。「打撃モード」の判別は、図７に示したように、距離センサ８ｃと回転係止部材９との距離Ｄ２によって判別する。

以上のような姿勢報知器８４の停止制御によれば、姿勢報知は、穿孔開始前または穿孔開始直後の所定経過時間後において停止状態とされ、また、作業モードの「打撃モード」において常時停止状態とされるので、不要な姿勢報知を防止することができる。その結果、消費電力の低減と作業者の作業効率の向上を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施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内で種々の変更が可能である。例えば、上記姿勢報知器は、表示モニタによるものでなく、スピーカを介して異常姿勢の警告音を発生させるように構成してもよい。また、上記穿孔作業途中での姿勢報知停止は、先端工具の先端が所定の穿孔深さに到達したときに停止させてもよい。また、姿勢報知器の報知停止タイミングは、穿孔開始前または穿孔開始後において任意に設定できるように構成してもよい。さらに、作業モードを切替部材の切替位置検出センサは、距離センサ以外にポテンショメータ等の他のセンサを使用してもよい。

本発明の実施形態に係る電動穿孔工具の全体構成図。 図１に示した電動穿孔工具の一作業モードにおける要部拡大断面図。 図１に示した電動穿孔工具の機能ブロック図。 図１に示した電動穿孔工具を用いて穿孔作業を行う場合の電動穿孔工具の姿勢状態図。 図１に示した電動穿孔工具を用いて穿孔作業を行う場合の電動穿孔工具の他の姿勢状態図。 図１に示した電動穿孔工具を用いて穿孔作業を行う場合の姿勢報知器の制御タイミング図。 図１に示した電動穿孔工具の他の作業モードにおける要部拡大断面図。

１：電動穿孔工具 ２：モータのピニオン出力軸 ３：ギヤ
４：運動変換部材 ４ａ：運動変換部材の爪部 ６：スリーブ
６ａ：スリーブの爪部 ７：第１の付勢バネ ８：切替部材（チェンジレバー）
８ａ：切替部材の突出部 ８ｃ：切替位置検出センサ（距離センサ）
９：回転係止部 ９ａ：回転係止部のツバ部 １０：セカンドピニオン
１０ａ：ピニオン部 １０ｂ：歯車 １２：ピニオンスリーブ
１２ａ：歯車 １４：中間軸 １４ａ：中間軸前半部
１４ｂ：中間軸後半部 １５：セカンドギヤ １６：ピストン
１６ａ：空気室 １７：打撃子 １８：中間子 １９：シリンダ
２０：先端工具 ３０：ギヤケーシング ３７：胴体ハウジング部
３８：ハンドルハウジング部 ３９：先端工具保持部（チャック）
４０：電動モータ ５０：制御装置 ５１：演算部 ５１ａ：動作停止回路
５２：印加電圧設定回路 ５３：本体姿勢演算回路 ５４：作業モード判定回路
５５：モータ駆動回路 ６１：動力スイッチ（スイッチトリガ）
７１：第１の動力伝達機構部 ７２：第２の動力伝達機構部
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ：距離センサ ８３：報知駆動回路
８４：姿勢報知器（表示モニタ） ８４ａ：表示モニタの中央表示部
８４ｘ：表示モニタのＸ軸 ８４ｙ：表示モニタのＹ軸 ８５：報知時間設定部
９０：被削材（ワーク） ９０ａ：被削材の加工面

Claims (7)

1. 動力スイッチのオン状態により回転力が与えられる電動モータと、前記電動モータの回転力によって駆動される先端工具と、穿孔時に前記先端工具のワークの加工面に対する姿勢を検知するためのセンサを有し、該センサの出力に基づいて前記ワーク加工面に対する前記先端工具の姿勢を決定し、姿勢情報を出力するための制御部と、前記姿勢情報に基づいて姿勢を報知するための姿勢報知手段と、を具備する電動穿孔工具において、前記制御部は、前記動力スイッチのオン時点から前記先端工具による前記ワークに対する穿孔動作の終了時点までの穿孔作業中の所定時点において、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させるための動作停止手段を具備することを特徴とする電動穿孔工具。
2. 前記制御部は、前記穿孔動作の開始前までに、前記先端工具の姿勢を決定し、前記動作停止手段は、前記穿孔動作の開始前に前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載された電動穿孔工具。
3. 前記制御部は、前記動力スイッチのオン時点から前記穿孔動作が所定深さの位置に達するまでに前記先端工具の姿勢を決定し、前記動作停止手段は、前記穿孔動作が前記所定深さの位置に達した後に、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された電動穿孔工具。
4. 前記制御部は、前記穿孔動作の開始後の一定時間を経過するまで、前記先端工具の姿勢を決定し、前記動作停止手段は、前記穿孔動作が前記一定時間を経過した後に、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載された電動穿孔工具。
5. 前記電動穿孔工具は、少なくとも「回転モード」および「回転・打撃モード」の作業モードの一つを選択的に前記先端工具に伝達する切替機構を有するハンマドリルであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載された電動穿孔工具。
6. 前記電動穿孔工具は、「回転モード」、「回転・打撃モード」および「打撃モード」の一つの作業モードを選択的に前記先端工具に伝達する切替機構を有するハンマドリルであって、前記動作停止手段は、前記切替機構が前記「打撃モード」を選択した場合、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を、常時、停止させることを特徴とする請求項５に記載された電動穿孔工具。
7. 前記動作停止手段は、前記切替機構が前記「打撃モード」を選択した場合、前記切替機構を構成する切替部材の移動位置に応答して、前記センサおよび前記姿勢報知手段の少なくとも一方の動作を、常時、停止させることを特徴とする請求項６に記載された電動穿孔工具。

Images