JP2011194550A

JP2011194550A - 電動工具

Info

Publication number: JP2011194550A
Application number: JP2010067223A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Abe; 智志阿部; Takahiro Okubo; 貴啓大久保
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】作業者が容易に穴の深さが所定深さに到達したことを認識可能な電動工具の提供。
【解決手段】メインカバー２と、メインカバー２内に収容され被加工部材１０を加工する先端工具８を駆動するモータ４と、メインカバー２内に収容されモータ４の駆動力を先端工具８に伝達する中間軸部５及びシリンダ部６と、メインカバー２内に収容され被加工部材１０との距離を検出する距離センサ２４と、メインカバー２内に収容され距離センサ２４により検出された距離が所定値に到達したときに、被加工部材１０に対して所定情報を示す光源２５とを有することを特徴とする電動工具を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は電動工具に関する。

従来の電動工具には、本体上に複数のＬＥＤが設けられていて、作業中における所定位置からの移動距離をＬＥＤの点灯により作業者に示していた（例えば特許文献１参照）。つまり、作業者は本体上のＬＥＤの点灯状態を見ることで、電動工具によって被加工部材に開けられた穴の深さを認識することができた。

米国特許第７１８２１４８号明細書

しかし、従来の電動工具では本体に穴の深さを知らせるＬＥＤを設けており、作業中の作業者は電動工具に設けられた先端工具と被加工部材との接点である穿孔部を注視していることから、作業者に適切に穴の深さを報知しているとは言えなかった。

そこで本発明は、作業者が容易に穴の深さが所定深さに到達したことを認識可能な電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明はハウジングと、該ハウジング内に収容され被加工部材を加工する先端工具を駆動するモータと、該ハウジング内に収容され該モータの駆動力を該先端工具に伝達する駆動力伝達部と、該ハウジング内に収容され該被加工部材との距離を検出する距離センサと、該ハウジング内に収容され該距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに、該被加工部材に対して所定情報を示す報知手段とを有することを特徴とする電動工具を提供している。

上記のような電動工具によれば、作業者の目線に近い位置の被加工部材に所定情報を示すので、作業者は被加工部材との距離が所定値に到達したこと、つまり先端工具が所望の深さに到達していることを作業者が容易に認識することができる。

また、該ハウジング内において、該報知手段は該距離センサ近傍に配置されていることが好ましい。

上記のような電動工具によれば、距離センサ近傍に報知手段が配置されているので、たとえ距離センサが赤外線センサなど目視できないセンサであっても距離センサが計測している場所を作業者が認識することができる。

また、該報知手段は該被加工部材に光を照射する光源を有し、該報知手段は該距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに該光源を点灯させて該所定情報を示すことが好ましい。

上記のような電動工具によれば、報知手段は距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに光源を点灯させるので、作業者は先端工具が所望の深さに到達していることを容易に認識することができる。

また、該ハウジングに設けられ該モータへの電源供給の切替を行うトリガをさらに有し、該報知手段は該被加工部材に光を照射する光源を有し、該報知手段は該トリガが押下されることにより該光源を点灯させ、該距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに該光源を消灯させて該所定情報を示すことが好ましい。

上記のような電動工具によれば、報知手段はトリガの押下により点灯した光源を距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに消灯させるので、光源を先端工具付近を照らす照明として利用できるとともに、作業者は先端工具が所望の深さに到達していることを容易に認識することができる。

本発明によれば、作業者が容易に穴の深さが所定深さに到達したことを認識可能な電動工具を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態によるピストンが前方に位置した状態のハンマドリルを示す断面図本発明の第１の実施の形態によるピストンが後方に位置した状態のハンマドリルを示す断面図。本発明の第１の実施の形態による穴あけ深さ検知機能を示すフローチャート。本発明の第１の実施の形態による穿孔深さ設定値を示す断面図。本発明の第１の実施の形態による制御回路を示すブロック図。本発明の第２の実施の形態による穴あけ深さ検知機能を示すフローチャート。

本発明の第１の実施の形態によるハンマドリル１について図１乃至図４に基づき説明する。図１に示されるようにハンマドリル１は、メインカバー２と、ギヤカバー３と、モータ４と、中間軸部５と、シリンダ部６と、先端部７とにより構成される。メインカバー２はハンドル部２１と、把持部２２とモータカバー部２３とにより構成される。先端部７には先端工具８が着脱自在に装着される。先端工具８が延びる方向を前方向として定義し、逆を後方向として定義する。ハンドル部２１が延出している方向を下方向と定義し、逆を上方向として定義する。

図１は、先端工具８が被加工部材１０に孔を開けている状態（穿孔作業状態）を示す。先端工具８は、穿孔部１１で被加工部材１０と最初に接触し、所望の穿孔深さまで到達する。

ハンドル部２１には、トリガ２１Ａと、電源ケーブル２１Ｂとが設けられている。電源ケーブル２１Ｂは図示せぬ電源と接続可能である。トリガ２１Ａを押下することにより、電源ケーブル２１Ｂから電源がモータ４に電源が供給される。

把持部２２はギヤカバー３から下方向に延出しており、下部でハンドル部２１と接続している。把持部２２の前方には、距離センサ２４と、光源２５とが設けられている。距離センサ２４と光源２５は、互いに隣接している。距離センサ２４は、赤外線センサにより構成され図１に示す距離Ｌを計測している。光源２５は被加工部材１０の穿孔部１１近傍に光を照射する。距離センサ２４がＬを計測している被加工部材１０上の位置は、光源２５が光を照射する範囲内に含まれる。本発明の第１実施例では、光源２５は「ＯＫ」という文字を被加工部材１０に照らし出す。把持部２２の後方には、ケーブルによって距離センサ２４及び光源２５と接続される回路基板２６が設けられている。詳細な光源の点灯動作については後述する。

モータカバー部２３内には、回転軸４１が前後方向に延びるようにモータ４が配置されている。回転軸４１の前方にはモータ４を冷却するための冷却ファン４２が同軸回転可能に設けられている。冷却ファン４２の前方の回転軸４１上には、第１ピニオンギヤ４３が形成されている。

モータカバー部２３の上部には、操作盤２７が設けられている。操作盤には穿孔深さ検知機能及び穿孔深さ報知機能のＯＮ／ＯＦＦを切替るスイッチ、穿孔深さ設定値Ｌ_ｄの数値を入力するパネル、ゼロ点調整ボタンなどが設けられている。

中間軸部５は、軸部５１と、第１ギヤ５２と、カム部５３と、運動変換部５４と、第２ピニオンギヤ５５とから主に構成されている。軸部５１は、前後方向を軸方向としてギヤカバー３内に配置され、軸受によってギヤカバー３に回転可能に支承されている。第１ギヤ５２は、軸部５１上の後方に同軸回転可能に設けられていて、第１ピニオンギヤ４３と噛合している。第１ギヤ５２に隣接するように、カム部５３が設けられている。カム部５３は、略半球状に構成されており、軸部５１と同軸回転可能に設けられている。カム部５３上には、後述するボール５５Ａが係合する溝５３ａが形成されている。

運動変換部５４は、略環状に構成され、環状の内部に複数のボール５５Ａを備えている。運動変換部５４の上方に位置する環状の側面からは腕部５５Bが上方に延出し、後述するピストン６２の後端に接続されている。

運動変換部５４の前方にはバネによって後方に付勢されるクラッチ５６が設けられている。クラッチ５６は、図示せぬチェンジレバーによってハンマドリルモードとドリルモードとを切替可能である。クラッチ５６の前方には、第２ピニオンギヤ５６が軸部５１と同軸回転可能に設けられている。第２ピニオンギヤ５５は後述するシリンダギヤ６５と噛合している。

シリンダ部６は、シリンダ６１と、ピストン６２と、打撃子６３と、中間子６４とから主に構成されている。シリンダ６１は、略筒状に構成されてギヤカバー３内に筒状の中心軸を回転軸として回転可能かつ前後動可能に支持されている。第２ピニオンギヤ５５と噛合するシリンダギヤ６５がギヤカバー３の前方に設けられている。よってシリンダ６１は軸部５１と常時連動している。シリンダ６１の前方には後述する係止部７１が挿入されるシリンダ溝６１ａが形成されている。

ピストン６２は空気室６２ａを画成する筒状に構成されると共に、シリンダ６１内に配置され、後端に腕部５５Ｂが接続されている。腕部５５Ｂと接続されることにより、ピストン６２は、シリンダ６１内で前後に往復運動を行う。空気室６２ａを画成する壁部分であってピストン６２の側面部分には、複数の空気孔６２ｂが形成されている。

打撃子６３は、ピストン６２の空気室６２ａ内に往復摺動可能に配置されている。打撃子６３は、ピストン６２が後側から前側へと移動した際に、空気室６２ａ内の圧縮された空気の圧力により、前側へと移動可能に構成されている。

中間子６４は、シリンダ６１内において、打撃子６３と先端部７との間に摺動可能に配置されている。よって打撃子６３が前側に移動して中間子６４を打撃した際に、その打撃力は中間子６４を介して先端部７に装着された先端工具８に加えられる。

先端部７は係止部７１を有する。係止部７１は、上下方向にのみ移動可能であり先端工具８に形成された先端工具溝８ａと係合可能である。先端工具８と係止部７１が係合した状態では、シリンダ６１と先端工具８とは前後方向に移動可能かつ軸方向に回転不能となる。

次に、図４を参照しながらハンマドリル１の制御回路について説明する。

モータ４はインナーロータ型で、一対のＮ極およびＳ極を含む永久磁石（マグネット）を埋め込んで構成された回転子（マグネットロータ）４Ａと、回転子４Ａの回転位置を検出するために６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホールＩＣ）４ａ、４ｂ、４ｃと、回転位置検出素子４ａ、４ｂ、４ｃからの位置検出信号に基づいて電気角１２０°の電流の通電区間に制御される固定子４Ｂとから構成される。

ＦＥＴ回路部９１は、３相ブリッジ形式に接続された６個のＦＥＴ（以下、「トランジスタ」という。）Ｑ１〜Ｑ６から構成される。ブリッジ接続された６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートは制御信号出力回路９２に接続されている。これによって、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路９２から入力されたスイッチング素子駆動信号によってスイッチング動作を行い、ＦＥＴ回路部９１に印加される電源の直流電圧をモータ４の固定子４Ｂへ供給する。

制御部９は、制御信号出力回路９２と、電流検出回路９３と、印加電圧設定回路９４と、回転方向設定回路９５と、距離センサ２４と、光源２５と、ライト設定入力回路９７と、回転角度検出回路９８と、回転子位置検出回路９９と電気的に接続されている。これらの回路は回路基板２６上に設けられている。制御部９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駆動信号を出力するためのＣＰＵ、後述するフローチャートに相当する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コンによって構成される。電流検出回路９３はモータ４に流れている電流を検出するための回路であり、検出電流は制御部９に入力される。

印加電圧設定回路９４は、トリガ２１Ａの引き量に応答してモータ４の印加電圧、すなわちＰＷＭ信号のデューティ比を設定するための回路である。回転方向設定回路９５は、モータ４の図示せぬ正逆切替レバー９６による正方向回転または逆方向回転の操作を検出してモータ４の回転方向を設定するための回路である。ライト設定入力回路９７は、穿孔深さ検知機能及び穿孔深さ報知機能のＯＮ／ＯＦＦや穿孔深さ設定値Ｌ_ｄなどを検出する回路である。回転子位置検出回路９９は、３つの回転位置検出素子の出力信号に基づいて回転子４Ａと固定子４Ｂとの関係位置を検出するための回路である。回転角度検出回路９８は、単位時間内にカウントされる回転子位置検出回路９９からの検出信号の数に基づいてモータ４の回転角度を検出する回路である。

制御信号出力回路９２は、制御部９からの出力に基づいてトランジスタＱ１〜Ｑ６にＰＷＭ信号を供給する。ＰＷＭ信号のパルス幅の制御によって各電機子巻線へ供給する電力を調整して設定した回転方向へのモータ４の回転数を制御することができる。

次にハンマドリル１の動作について説明する。クラッチ５６がハンマドリルモードの位置にあるときは、運動変換部５４と軸部５１とが結合している。この状態で作業者がトリガ２１Ａを押下することにより、モータ４の回転が第１ピニオンギヤ４３、第１ギヤ５３、第２ピニオンギヤ５５、シリンダギヤ６５を介してシリンダ６１及び先端工具８に付与される。同時に、運動変換部５３が回転することにより腕部５５Ｂが前後方向に回動しピストン６２も前後方向に揺動する（図２）。これにより打撃子６３、中間子６４を介して先端工具８に打撃力が付与される。このような構成により、先端工具８には打撃力と回転力が同時に付与される。

クラッチ５６がドリルモードの位置にあるときは、クラッチ５６は運動変換部と軸部５１との接続を断ち、軸部５１の回転力のみが第２ピニオンギヤ５５及びシリンダギヤ６５を介してシリンダ６１に伝達される。これにより、先端工具には回転力のみが付与される。

次にハンマドリル１の穿孔深さ検知機能及び穿孔深さ報知機能について図３Ａに基づいて説明する。

まず、制御部９は穿孔深さ検知機能及び穿孔深さ報知機能がＯＮとなっているか否かを判断する（Ｓ１）。穿孔深さ検知機能及び穿孔深さ報知機能がＯＦＦになっていると判断したときは（Ｓ１：ＮＯ）、穿孔深さの調整は手動で行う。つまり、光源２５は、先端工具８の穿孔が所望の穿孔深さに達したとしても点灯しない。そして、再びＳ１に戻る。

穿孔深さ検知機能及び穿孔深さ報知機能がＯＮになっていると判断したときは（Ｓ１：ＹＥＳ）、初期位置Ｌ_０の設定を行う（Ｓ３）。具体的には、作業者が先端工具８の先端と被加工部材１０とを接触させた状態で操作盤２７上のゼロ点調整ボタンを押下することで、距離センサ２４は先端工具８の先端までの距離を計測し、制御部９が初期位置Ｌ_０を算出する（図３Ｂ）。次に、作業者は操作盤２７上のパネルを操作して穿孔深さ設定値Ｌ_ｄを入力する（Ｓ４）。

Ｓ５では、制御部９が初期位置Ｌ_０及び穿孔深さ設定値Ｌ_ｄの設定が完了したか否かを判断する。初期位置Ｌ_０及び穿孔深さ設定値Ｌ_ｄの設定が完了していない場合は（Ｓ５：ＮＯ）、Ｓ３に戻る。初期位置Ｌ_０及び穿孔深さ設定値Ｌ_ｄの設定が完了した場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６に進む。

作業者がトリガ２１Ａを押下することにより、先端工具８に回転力と打撃力の両方（ハンマドリルモード）又は回転力のみ（ドリルモード）が付与される（Ｓ６）。制御部９は、距離センサ２４からの入力信号により先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したかを判断する（Ｓ７）。図３Ｂに示すように、現在の穿孔深さＬ_ｘはＬ_ｘ＝Ｌ_０−Ｌ_１により求められる。制御部９はＬ_ｘ＝Ｌ_ｄとなったときに、穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したと判断する。

先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達していないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、制御部９は穿孔深さ設定値Ｌ_ｄが変更されたか否かを判断する（Ｓ８）。穿孔深さ設定値Ｌ_ｄがＳ４で設定した値から変更されていないと判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）、Ｓ７に戻る。穿孔深さ設定値Ｌ_ｄが変更されたと判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、つまり穿孔作業を開始した後に作業者が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄを変更した場合は、穿孔深さ設定値Ｌ_ｄを変更してＳ６へ戻る（Ｓ６）。

先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、光源２５が点灯して被加工部材１０に「ＯＫ」の文字が照らし出される（Ｓ１０）。そしてｎ秒が経過した後（Ｓ１１：ＹＥＳ）、光源２５が消灯する（Ｓ１２）。

上記のようなハンマドリル１によれば、作業者の目線に近い位置である穿孔部１１の近傍に光源２５が「ＯＫ」の文字を照らし出すので、作業者に穿孔深さ設定値Ｌ_ｄへの到達情報を伝えることができる。すなはち、作業者は、被加工部材１０と先端工具８との距離が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄになったこと、つまり先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達していることを容易に認識することができる。

上記のようなハンマドリル１によれば、距離センサ２４近傍に光源２５が配置されているので、たとえ距離センサ２４が赤外線センサなどの目視できないセンサであっても距離センサ２４が計測している場所を作業者が認識することができる。

上記のようなハンマドリル１によれば、光源２５は距離センサ２４により検出された距離が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したときに光源２５を点灯させるので、作業者は先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達していることを容易に認識することができる。

本発明の第２の実施の形態によるハンマドリル２０１について図５に基づき説明する。ハンマドリル２０１の構成は第２の実施の形態において、図３Ａに示されるフローチャーと同一のステップは同一の番号を付し、説明を省略する。

制御部９が、Ｓ５にて初期位置Ｌ_０及び穿孔深さ設定値Ｌ_ｄの設定が完了したと判断した場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、作業者はトリガ２１Ａを押下する（Ｓ２６）。このとき、光源２５が点灯して被加工部材１０に明りを照らす。第１の実施の形態では「ＯＫ」なる文字が照らし出されたが、第２の実施の形態では文字は映し出されずに光が照射されるのみとなる。

制御部９が、先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、光源が消灯する（Ｓ１２）。

上記のようなハンマドリル１によれば、光源２５はトリガ２１Ａの押下により点灯し距離センサ２４により検出された距離が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したときに消灯させるので、光源２５を先端工具８付近を照らす照明として利用できるとともに、作業者は先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達していることを容易に認識することができる。

本発明によるハンマドリルは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、ハンマドリル１に先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したとき、自動的に先端工具８の動作を停止するように構成してもよい。

上記の光源２５には、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、ガスランプ、白熱電球、蛍光ランプ、ＨＩＤランプ、ＥＬランプ、無電極ランプ、レーザなどを用いることができる。

第１の実施の形態では、先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したときに光源２５を点灯させ、第２の実施の形態では光源２５を消灯させたが、本発明はこれに限られない。つまり、光源２５の光の照射パターンは光源の点灯、消灯に限らず、点灯、色の変化、照射形状の変化、光によるマークの表示などを適用することができる。さらに、点滅パターンを変化させることで穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したことを知らせても良い。具体的には、第１の実施の形態では先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したときに、光源２５が点灯したが、光源２５が点滅するように構成してもよい。また、第２の実施の形態では先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したときに、光源２５が消灯したが、光源２５の色が変化しても良い。また、このときに光源２５が点滅してもよい。また、トリガ２１Ａを押下することにより光源２５が所定間隔で点滅し、先端工具８が穿孔深さ設定値Ｌ_ｄに到達したときに光源２５の点滅の間隔が変化してもよい。

第１の実施の形態では、光源２５及び距離センサ２４は把持部２２に設けられていたが、光源２５及び距離センサ２４の位置は両者が互いに隣接し、穿孔部の近傍を照射可能な場所であればハンマドリル１のどこに設けられていてもよい。

第１の実施の形態では、電動工具の一例としてハンマドリル１を用いたが、ハンマドリル１以外の電動工具にも適用することができる。例えば、インパクトドライバや電動ドリルなどにも適用することができる。

１：ハンマドリル、２：メインカバー、３：ギヤカバー、４：モータ、５：中間軸部、６：シリンダ部、７：先端部、８：先端工具、１０、：被加工部材、１１：穿孔部、２１：ハンドル部、２１Ａ：トリガ、２２：把持部、２３：モータカバー部、２４：距離センサ、２５：光源、２６：回路基板、

Claims

ハウジングと、
該ハウジング内に収容され被加工部材を加工する先端工具を駆動するモータと、
該ハウジング内に収容され該モータの駆動力を該先端工具に伝達する駆動力伝達部と、
該ハウジング内に収容され該被加工部材との距離を検出する距離センサと、
該ハウジング内に収容され該距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに、該被加工部材に対して所定情報を示す報知手段とを有することを特徴とする電動工具。
該ハウジング内において、該報知手段は該距離センサ近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
該報知手段は該被加工部材に光を照射する光源を有し、該報知手段は該距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに該光源を点灯させて該所定情報を示すことを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
該ハウジングに設けられ該モータへの電源供給の切替を行うトリガをさらに有し、
該報知手段は該被加工部材に光を照射する光源を有し、該報知手段は該トリガが押下されることにより該光源を点灯させ、該距離センサにより検出された距離が所定値に到達したときに該光源を消灯させて該所定情報を示すことを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。