JP2012125902A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、傾きを検出可能な電動工具の提供。
【解決手段】モータ２１を内蔵するハウジングと、モータ２１で駆動され被加工部材を加工する穿孔ビット２を装着可能な装着部１５と、非加工部材の表面に超音波を発射すると共に表面で反射された超音波を検出し検出信号を出力し、超音波の指向軸が装着に装着された穿孔ビット２の軸と平行になるようにハウジングに装着された一個の距離センサ１４と、検出信号を処理する制御部と、を備え、距離センサ１４は、超音波の指向軸の方向と表面の法線の方向とが平行な場合に最も高強度の検出信号を出力するように構成され、制御部は、検出信号によって超音波を検出する超音波検出手段と、超音波検出手段による検出結果に基づいて穿孔ビット２の軸が法線に対して傾いた傾斜状態を検出する傾斜検出手段とを有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し、特に先端工具により非加工部材を加工する電動工具に関する。

従来からドリルビット等の先端工具を回転させ被加工部材に穿孔するドリル等の電動工具が知られている。これらの電動工具では、先端工具による穿孔距離を規定するために、例えば特許文献１に示されるように、ゲージを用いた電動工具が提案されている。特許文献１では、ゲージが被加工部材に当接することにより、穿孔距離を規定している。

穿孔距離を規定するにあたっては、その前提として、先端工具の軸が、被加工部材の表面と略直交する、すなわち電動工具が被加工部材に対して傾いていない状態を保つことが必要である。この傾きを検出するために例えば特許文献２に示されるように、複数のセンサを用いて、傾斜角度を検出する電動工具が提案されている。

特開２００９−２４１２２９号公報 特開２００７−２２９８８８号公報

特許文献２に示されるように、複数のセンサを用いた場合には、それぞれのセンサを設置するスペースが必要になるため、電動工具が大きくなる傾向があった。また複数のセンサを用いるため、個々のセンサの設置寸法のばらつきや、距離検出精度のばらつきにより、傾斜検出の精度が悪くなる場合があった。よって本発明は、簡易な構成で、傾きを検出可能な電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、モータと、該モータを内蔵するハウジングと、該モータで駆動され被加工部材を加工する先端工具を装着可能な装着部と、該非加工部材の表面に超音波を発射すると共に該表面で反射された該超音波を検出し検出信号を出力し、該超音波の指向軸が該装着部に装着された該先端工具の軸と平行になるように該ハウジングに装着された一個の超音波センサと、該検出信号を処理する制御部と、を備え、該超音波センサは、該超音波の指向軸の方向と該表面の法線の方向とが平行な場合に最も高強度の該検出信号を出力するように構成され、該制御部は、該検出信号によって該超音波を検出する超音波検出手段と、該超音波検出手段による検出結果に基づいて該先端工具の軸が該法線に対して傾いた傾斜状態を検出する傾斜検出手段とを有する電動工具を提供する。

このような構成によると、一の超音波センサで、電動工具の傾斜を検出できるため、電動工具の構成部品点数を減じることができ、大型化を抑制することができる。また一の超音波センサであるため、特性等のばらつきを考慮する必要はなく、簡単な構成を得ることができる。

上記構成の電動工具において、該傾斜検出手段は、該超音波の検出不能という該超音波測定手段からの検出結果に基づき該傾斜状態を検出することが好ましい。また該傾斜検出手段は基準値を有すると共に、該強度が基準値以下になった状態で該傾斜状態を検出することが好ましい。

また該制御部は、該超音波検出手段で検出した検出結果に基づき、該超音波センサから該表面までの距離を算出する距離算出手段と、該距離算出手段で算出した該距離に基づいて該基準値を補正する補正手段とを更に備えることが好ましい。

本発明の電動工具によれば、簡易な構成で、高精度に傾きを検出することができる。

本発明の実施の形態による穿孔工具を示す断面図。 本発明の実施の形態による穿孔工具の表示部を示す図。 本発明の実施の形態による穿孔工具の制御回路部、インバータ回路部、及びモータ等を示す回路図。 本発明の実施の形態による穿孔工具における傾斜検出に係るフローチャート。 本発明の実施の形態による穿孔工具における穿孔深さ設定に係るフローチャート。 本発明の実施の形態による穿孔工具における傾斜検出の第一の変形例に係るフローチャート。 本発明の実施の形態による穿孔工具における傾斜検出の第二の変形例に係るフローチャート。

本発明による穿孔工具の実施の形態について図１乃至図５を参照しながら説明する。図１に示すように、穿孔工具１は穿孔ビット２によって被穿孔材Ｗに穿孔するロータリーハンマドリルであり、ハンドル部１０と、モータハウジング２０と、ギヤハウジング６０とによりハウジングが構成されている。以下においては、穿孔ビット２の中心軸の軸方向であって穿孔ビット２の先端側を穿孔工具１の前端側として前後方向を定義し、前後方向と直交する方向であってハンドル部１０がモータハウジング２０から延出される方向を下方として上下方向を定義し、前後方向及び上下方向と直交する方向を左右方向として定義して説明する。また被穿孔材Ｗは、穿孔工具１の前端側に位置する。ハウジングの先後方向におけるハウジングの長さは３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度である。

ハンドル部１０は、プラスチックで一体成型されて略Ｕ字状をなしており、その上部には、モータハウジング２０の一部であって後述のモータ２１を収容しているモータ収容部２０Ａが規定され、モータハウジング２０の一部をなしている。ハンドル部１０の後部１０Ａ下部には、電源ケーブル１１が取付けられていると共に、後述のモータ２１等に接続されるスイッチ機構１２が内蔵されている。スイッチ機構１２には、作業者によって操作可能なトリガ１３が機械的に接続されている。トリガ１３を操作することにより、後述のインバータ回路部１０２への電源供給又は停止が切り替えられる。また、ハンドル部１０の後部１０Ａであってトリガ１３よりもすぐ下の部分は、後部１０Ａを穿孔工具１のユーザが把持したときに、中指と薬指によって把持される部分たる把持部１０Ｃをなす。

ハンドル部１０の前部１０Ｂにおいて、その上部には前側方向に指向する距離センサ１４が設けられている。距離センサ１４は、超音波を発射すると共に発射した超音波が物体（本実施例では被穿孔材Ｗ）によって反射された反射波を受信可能な公知の超音波センサ一個から構成されており、超音波を照射する指向方向の軸（以下指向軸Ｇとする）が穿孔ビット２の軸と平行になるように、前部１０Ｂに設けられている。この距離センサ１４に用いられる超音波センサは、発信周波数が１８０ｋＨｚ、測定距離が５ｃｍ〜１００ｃｍ、上下方向、左右方向における指向角度が約１２ｄｅｇ程度の分解能を備えている。この距離センサ１４により、先後方向における距離センサ１４から被穿孔材Ｗまでの間の距離Ｄを測定する。

距離センサ１４は、ハンドル部１０の前部１０Ｂの上部に固定されている。距離センサ１４は後述のマイコン１１０（図３）に電気的に接続されている。また、距離センサ１４は後述の入力部２３の穴深さ設定ボタン１１７（図３）に電気的に接続されており、穴深さ設定ボタン１１７においては後述のように所望の穿孔深さを入力可能である。入力される穿孔深さの値は、より具体的には、３ｃｍ〜６ｃｍ程度である。

前部１０Ｂにおいて、距離センサ１４の下側には、穿孔箇所を照射するＬＥＤライト１０Ｄが前方を指向して設けられている。また前部１０Ｂにおいて、後側には、後述の傾斜状態を示すＬＥＤ表示部１０Ｅが設けられている。このＬＥＤ表示部１０Ｅは、後述のマイコン１１０を介してスイッチ機構１２と連動しており、トリガ１３が僅かに引かれた状態をスイッチ機構１２が感知した時に点灯するように構成されている。

モータハウジング２０には、その外表面であって上方位置に入力端末（入力手段）である入力部２３が設けられ、その内部にモータ２１が収納されている。入力部２３は、図２に示されるように、デジタル表示される表示部２３Ａと、深さ制御機能オン・オフボタン１１６と、穴深さ設定ボタン１１７と、原点位置設定ボタン１１８と傾き検知オン・オフボタン２３Ｂとを備えている。深さ制御機能オン・オフボタン１１６は、後述する穴深さ設定ボタン１１７により設定された穴の深さで穿孔を行うか（深さ制御機能オン）、当該設定された穴の深さに係らず穿孔を行うか（深さ制御機能オフ）、の切換を行っている。

穴深さ設定ボタン１１７は、穿孔しようとする穴の深さの設定を行っており、ＵＰボタン１１７ＡとＤＯＷＮボタン１１７Ｂとを有している。原点位置設定ボタン１１８は、穿孔しようとする穴に対する原点位置に穿孔工具１をセットしたときに押圧することで原点位置の設定を行っている。傾き検知オン・オフボタン２３Ｂは、穿孔工具１の被穿孔材Ｗに対する傾きを検出するか否かの切換、及びＬＥＤ表示部１０Ｅの点灯の可否の切換を行っている。これらボタンは、それぞれ後述のマイコン１１０に接続されている。

図１に示されるモータ２１は三相直流ブラシレスモータにより構成されており、後述のマイコン１１０により回転の制御が行われる。モータ２１は前端側へ延出されて前後方向を軸方向とする出力軸２２を備えており出力軸２２は回転駆動力を出力する。出力軸２２の基部には軸流ファン２２Ａが出力軸２２と同軸的に一体回転可能に設けられている。

ギヤハウジング６０は樹脂成型されて構成されており、モータハウジング２０の前端側に設けられている。ギヤハウジング６０内には、第一中間シャフト６１が、出力軸２２を延ばすように同軸的に配置され、軸受６３により回転可能に支承されている。第一中間シャフト６１の後端は出力軸２２と連結している。第一中間シャフト６１の先端には第四ギヤ６１Ａが設けられている。また、ギヤハウジング６０内には、出力軸２２と平行に第二中間シャフト７２が、軸受７２Ｂによってその軸心を中心に回転可能に支承されている。

第二中間シャフト７２の後端部には、第四ギヤ６１Ａと噛合する第五ギヤ７１が同軸固定されている。第二中間シャフト７２の前端側にはギヤ部７２Ａが形成され、後述する第六ギヤ７３と噛合している。ギヤハウジング６０内であって第二中間シャフト７２の上方の位置には、シリンダ７４が設けられている。シリンダ７４は第二中間シャフト７２と平行に延びて回転可能に支承されている。第六ギヤ７３はシリンダ７４の外周に固定され、上述したギヤ部７２Ａとの噛合により、シリンダ７４はその軸心を中心として回転可能である。

シリンダ７４の前端側には工具保持部１５が設けられており、後述の穿孔ビット２が着脱自在に取付けられる。第二中間シャフト７２の中間部分には、バネによって後端側へ付勢されるクラッチ７６がスプライン係合されており、クラッチ７６は、ギヤハウジング６０に設けられた図示せぬチェンジレバによってハンマドリル・モードとドリルモードとを切換え可能である。クラッチ７６のモータ２１側には、回転運動を往復運動に変換する運動変換部８０が第二中間シャフト７２に回転可能に外装されている。運動変換部８０の腕部８０Ａは、第二中間シャフト７２の回転により穿孔工具１の前後方向に往復動作可能に設けられている。

シリンダ７４内にはピストン８２が設けられている。ピストン８２は、第二中間シャフト７２と平行な方向に往復運動可能且つシリンダ７４内で摺動可能に装着されている。ピストン８２内には打撃子８３が内装されており、シリンダ７４内であってピストン８２と打撃子８３の間には空気室８４が画成される。打撃子８３の空気室側の反対位置には、中間子８５がシリンダ７４内にピストン８２の運動方向に摺動可能に支承されている。中間子８５の打撃子側反対位置には、先端工具である穿孔ビット２が位置している。よって打撃子８３は中間子８５を介して穿孔ビット２を打撃可能である。

クラッチ７６がハンマドリル・モードに切換えられているときには、クラッチ７６により第二中間シャフト７２と運動変換部８０とが結合している。運動変換部８０は、ピストンピン８１を介して、シリンダ７４内に設けられたピストン８２と連動するように接続されるように構成されている。

穿孔ビット２はドリルビットであり、図１に示されるように、丸棒状を成し螺旋状の溝が切られた胴部２Ａと、その胴部の先端に位置する先細り形状の先端部２Ｂを備えており、工具保持部１５に対して着脱可能であり、交換可能である。

次に、図３を用いて、演算部（制御部）であるマイコン１１０を含む制御回路部と、インバータ回路部１０２及びモータ２１の回路構成について説明する。制御回路部は、スイッチ操作検出回路１１１と、印加電圧設定回路１１２と、距離深さ設定回路１１３と、原点位置設定回路１１４と、回転子位置検出回路１１５と、制御信号出力回路１１９と、送信回路Ａと、受信回路Ｂと、ＬＥＤ表示部１０Ｅを備えている。

スイッチ操作検出回路１１１は、トリガ１３の押込の有無を検出し、その検出結果をマイコン１１０へ出力する。印加電圧設定回路１１２は、トリガ１３から出力された目標値信号に応じて、インバータ回路部１０２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動するためのＰＷＭ駆動信号のＰＷＭデューティを設定し、マイコン１１０へ出力する。

距離深さ設定回路１１３には穴深さ設定ボタン１１７が接続されており、深さ制御機能オンの状態で孔深さ設定ボタン１１７より入力された値まで穿孔ビット２で穿孔した時に、モータ２１への電力供給を停止する信号をマイコン１１０に出力するように構成されている。原点位置設定回路１１４には、原点位置設定ボタン１１８が接続されており、原点位置設定ボタン１１８が押された時に、穿孔ビット２で穿孔する孔の原点設定に係る信号をマイコン１１０に出力している。回転子位置検出回路１１５は、ホールＩＣ２１Ａから出力された回転位置検出信号に基づいてモータ２１のロータの回転位置を検出し、マイコン１１０へ出力する。送信回路Ａは距離センサ１４に接続され、マイコン１１０からの出力に基づき距離センサ１４にパルス信号を送信する。受信回路Ｂは距離センサ１４に接続され、距離センサ１４で受信したパルス信号をマイコン１１０に出力する。

マイコン１１０は、印加電圧設定回路１１２からの出力に基づいてＰＷＭデューティの目標値を算出する。また、回転子位置検出回路１１５からの出力に基づいて、適切に通電するステータ巻線を決定し、出力切替信号Ｈ１〜Ｈ３およびＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６を生成する。ＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６はＰＷＭデューティの目標値の大きさに基づいてデューティ幅が決定されて出力される。制御信号出力回路１１９は、マイコン１１０で生成された出力切替信号Ｈ１〜Ｈ３及びＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６をインバータ回路部１０２に出力する。

またマイコン１１０は、送信回路Ａに対して、所定の周波数、パルス幅及び周期の信号を出力し、距離センサ１４から、信号に基づく超音波を発射可能にしている。またマイコン１１０は、受信回路Ｂから送信される信号に基づき距離センサ１４で発信された超音波の反射波を検出し、距離センサ１４から被穿孔材Ｗまでの距離を算出する（距離算出手段）と共に、この超音波の検出結果から、穿孔工具１が被穿孔材Ｗに対して傾いたか否か、即ち穿孔工具１が傾斜状態に有るか否かを検出している。この傾斜状態の検出は、距離センサ１４に用いられる超音波センサの指向角度が１２ｄｅｇであるため、被穿孔材Ｗの表面に対して距離センサ１４の指向軸Ｇが平面の法線から、上下左右のいずれかの方向に６ｄｅｇ以上傾くと距離センサ１４で自ら照射した超音波の反射波を検知できないことに基づいている。即ち、上下左右のいずれかの方向に６ｄｅｇ以上傾くと、マイコン１１０から所定の信号を送信回路Ａに出力しているのに対して受信回路Ｂからマイコン１１０には信号が出力されなくなるため、この状態を検出不能と判断し、この判断結果に基づき穿孔工具１が傾斜していると判断する。

インバータ回路部１０２には、商用電源からの交流電力が整流回路１０１を介して給電される。インバータ回路部１０２では、出力切替信号Ｈ１〜Ｈ３およびＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６に基づきスイッチング素子が駆動されて、通電されるステータ巻線が決定される。さらにＰＷＭ駆動信号はＰＷＭデューティの目標値でスイッチングされている。これにより、モータ２１の三相のステータ巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に電気角１２０°の三相交流電圧が順に印加されることとなる。またインバータ回路部１０２では、制御信号出力回路１１９を介してマイコン１１０からの信号に基づき、出力軸２２の回転を停止するようにスイッチング素子を駆動することが可能である。

また、マイコン１１０には、ＲＯＭ等の記憶手段である記憶装置１２０が備えられており、記憶装置１２０は、後述する各々のフローチャートにおいて、各種値を記憶する記憶手段として機能している。

以上の構成の穿孔工具１のモータ２１の駆動時には、モータ２１の回転出力が第一中間シャフト６１、第四ギヤ６１Ａ、及び第五ギヤ７１を介して第二中間シャフト７２に伝わる。第二中間シャフト７２の回転は、ギヤ部７２Ａと第六ギヤ７３との噛合によりシリンダ７４に伝わり、穿孔ビット２に回転力が伝えられる。クラッチ７６をハンマドリル・モードに移動させると、クラッチ７６が運動変換部８０と結合し、第二中間シャフト７２の回転駆動力が運動変換部８０に伝わる。運動変換部８０では回転駆動力がピストンピン８１を介してピストン８２の往復運動に変換される。ピストン８２の往復運動により打撃子８３とピストン８２との間に画成された空気室８４中の空気の圧力は上昇及び低下を繰り返し、打撃子８３に打撃力を付与する。打撃子８３が前進して中間子８５の後端面に衝突し、中間子８５を介して打撃力が図示せぬ穿孔ビット２に伝達される。このようにしてハンマドリル・モードでは図示せぬ穿孔ビット２に回転力と打撃力が同時に付与される。

クラッチ７６がドリルモードにあるときは、クラッチ７６は第二中間シャフト７２と運動変換部８０との接続を断ち、第二中間シャフト７２の回転駆動力のみがギヤ部７２Ａ、第六ギヤ７３を介してシリンダ７４に伝達される。よって、穿孔ビット２には回転力のみが付与される。

上述の、ハンマドリル・モード若しくはドリルモードにおいては、穿孔ビット２の中心軸と被穿孔材Ｗの平面とが直交するよう、即ち穿孔ビット２の中心軸と被穿孔材Ｗの平面の法線とが平行になるように穿孔工具１を保持する必要がある。よって傾き検知オン・オフボタン２３Ｂをオンにし、傾斜状態を検知可能にする。その後に深さ制御機能オン・オフボタン１１６を押してマイコン１１０を深さ制御機能オン状態にする。この状態で、ＵＰボタン１１７ＡとＤＯＷＮボタン１１７Ｂとを操作して穿孔深さを設定し、原点位置設定ボタン１１８を操作して原点位置を設定し、ＬＥＤ表示部１０Ｅを視認して穿孔工具１が被穿孔材Ｗに対して傾いていないことを確信した後にトリガ１３を引いて穿孔を行う。穿孔中においては、距離センサ１４によって穿孔深さを常に検出しており、その穿孔深さが設定値に達したところでマイコン１１０により、自動的にモータ２１への電源供給が停止される。

上述の傾斜状態の判断について、図４のフローチャートに基づき説明する。先ずＳ０１で距離検出開始として所定信号をマイコン１１０から送信回路Ａを介して距離センサ１４に出力し、距離センサ１４より、距離検出に係る超音波の発射を行う。次にＳ０２へと進んで距離検出が可能か否かを判断する。検出可能（Ｓ０２：ＹＥＳ）と判断した場合には、Ｓ０３へと進み、穿孔工具１が傾いていない（距離センサ１４の指向軸Ｇが被穿孔材Ｗの表面の法線から６ｄｅｇ以上傾いていない）と判断し、Ｓ０４に進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ０１へと戻る。またＳ０２で検出不能（Ｓ０２：ＮＯ）と判断した場合には、Ｓ０５へと進み、穿孔工具１が傾いている（距離センサ１４の指向軸Ｇが被穿孔材Ｗの表面の法線から６ｄｅｇ以上傾いている）と判断し、Ｓ０６に進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ０１へと戻る。

図４のフローチャートにより、穿孔工具１が被穿孔材Ｗの表面に対して略垂直になっているのを確認した上で、図５に示されるフローチャートに基づき、穿孔作業を行う。具体的には、先ずＳ１０１において、深さ制御機能オン・オフボタン１１６が押された否かを判断する。Ｓ１０１において深さ制御機能オン・オフボタン１１６が押されたと判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）には、Ｓ１０２へ進んで初期位置（Ｌ０）を設定し、次にＳ１０３へ進んでＵＰボタン１１７ＡとＤＯＷＮボタン１１７Ｂとにより穿孔深さの設定値（Ｌｄ）を設定し、Ｓ１０４へと進む。またＳ１０１において深さ制御機能オン・オフボタン１１６が押されていないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）には、Ｓ１０５へ進んで、深さ制御機能を使用せずに、トリガ１３の操作に基づく手動の穿孔深さ調整を行う。Ｓ１０５の後は、Ｓ１０１へとループする。

Ｓ１０４において初期位置（Ｌ０）、設定値（Ｌｄ）の設定を完了していなければ（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０２へとループする。Ｓ１０４において初期位置（Ｌ０）、設定値（Ｌｄ）の設定を完了していれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へと進み、トリガ１３を操作して、モータ２１に電力を供給し穿孔ビット２を回転させる。そしてＳ１０７へと進み、穿孔深さが設定値に到達したか（Ｌ０−Ｌ１＝Ｌｄになったか）を検出する。ここでＬ１は、距離センサ１４で検出される現在位置を示す値である。Ｓ１０７では所定深さに到達した場合のみ（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０８に進み、モータ２１への電源供給を停止し、Ｓ１０１へとループして、次の作業に備える。

本実施の形態では、上述のように上下方向、左右方向に分解能を有する超音波センサを距離センサ１４に用いることにより、一個の距離センサ１４のみで、穿孔工具１の被穿孔材Ｗに対する上下方向、左右方向のいずれかへの傾きを検出している。よって複数のセンサを設ける必要が無く穿孔工具１の構成部品点数を減じることができ、大型化を抑制することができる。また一個の超音波センサで距離センサ１４が構成されているため、センサ特性等のばらつきを考慮する必要はなく、簡単な構成を得ることができる。

上述したように、図４のフローチャートにより垂直状態を検出した上で、図５のフローチャートにより所定の穿孔深さまで穿孔している。この図４のフローチャートに係る制御と図５のフローチャートに係る制御とは互いに独立した制御であるので、図５のフローチャートに係る制御を行っている最中に、図４のフローチャートに係る制御を行うことができる。即ち、所定の穿孔深さまで穿孔ビット２で穿孔している際にも、都度穿孔工具１が垂直を保っているかどうかを確認することができる。

本発明による電動工具は、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範囲で種々の改良や変形が可能である。例えば上述の距離センサ１４は、指向角度が約１２ｄｅｇ程度であるため、距離センサ１４の指向軸Ｇと被穿孔材Ｗの平面の法線との間の角度が＋６ｄｅｇ〜−６ｄｅｇの間で、距離を検出することができる。この１２ｄｅｇの範囲においては、指向軸Ｇと法線との間の角度が０ｄｅｇの時が距離センサ１４で受信する反射波の強度（エネルギー）が最も高く、指向軸Ｇと法線との間の角度が０ｄｅｇから±６ｄｅｇになるに従い、その強度が弱くなっていく。よって第一の変形例として、指向軸Ｇと法線との間の角度が０ｄｅｇの時の強度を基にして、指向軸Ｇと法線との間の角度が例えば±３ｄｅｇとなる一定の基準値を設定し、この基準値より反射波の強度が弱まった場合に、穿孔工具１が±３ｄｅｇ傾いて傾斜状態になったと判断してもよい。この超音波の反射波の強度としては、反射波の振幅を用いることができる。

具体的には図６のフローチャートに示されるように、Ｓ２０１、Ｓ２０２で距離検出開始として所定信号をマイコン１１０から送信回路Ａを介して距離センサ１４に出力し、距離センサ１４より、距離検出に係る超音波の発射を行い、受信回路Ｂで距離センサ１４が受信した信号から距離（Ｄ）、反射波の振幅（Ａ）を検出しマイコン１１０へと出力する。次にＳ２０３へと進んで、距離検出が可能か否かを判断する。検出可能（Ｓ２０３：ＹＥＳ）と判断した場合には、Ｓ２０４へと進み、予め記憶装置１２０に記憶されている、指向軸Ｇと法線との間の角度が０ｄｅｇを成す時の反射波の振幅（Ａｍａｘ）から、基準値となる基準振幅（Ｂ）を、Ａｍａｘ−Ｆ＝Ｂの式より導き出す。ここで（Ｆ）は、上述の穿孔工具１が０ｄｅｇの状態における振幅（Ａｍａｘ）と±３ｄｅｇ傾いた状態における振幅との間の差に該当する値である。

次にＳ２０５へと進んで、受信した振幅（Ａ）が基準振幅（Ｂ）より大きいか否かを判断する。ここで大きいと判断されれば（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へと進んで穿孔工具１が垂直であると判断し、Ｓ２０７へ進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ２０１へと戻る。またＳ２０５で大きくないと判断されれば（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０８へ進んで穿孔工具１が少し傾いていると判断し、Ｓ２０９へ進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ２０１へと戻る。ここで「少し傾いている」とは、少なくとも指向軸Ｇと法線との間の角度が±６ｄｅｇ以内となる角度であることを意味している。

またＳ２０３で、検出不能（Ｓ２０３：ＮＯ）と判断した場合には、Ｓ２１０へと進んで大きく傾いていると判断し、Ｓ２１１へ進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ２０１へと戻る。ここで「大きく傾いている」とは、指向軸Ｇと法線との間の角度が±６ｄｅｇ以上となる角度であることを意味している。

また上述した指向軸Ｇと法線との間の角度が０ｄｅｇを成す時の反射波の振幅（Ａｍａｘ）は、元々距離測定のために用いられる距離センサ１４で検出するが、距離センサ１４に用いられる超音波センサの感度が小さく振幅値が小さい場合に基準値Ｂを算出すると、その基準値Ｂは必然的に小さくなる。但し超音波センサの受信感度にはバラツキがあり、逆に感度が大きく振幅値が大きい場合に、先ほど計算された基準値Ｂを適用すると、検出された振幅値Ａに対して基準値Ｂは非常に大きい値となる場合がある。

よってこのようなばらつきを考慮した、第二の変形例として、図７のフローチャートに示されるような制御を行ってもよい。具体的には、先ずＳ３０１で記憶装置１２０に予め記憶されている前回の最大値の振幅（Ａｍａｘ）と前回の検出距離距離（Ｃ）をリセットする。Ｓ３０１のステップでは、最大値の振幅（Ａｍａｘ）と検出距離距離（Ｃ）を十分に小さな値、例えば、最大値の振幅（Ａｍａｘ）＝０、検出距離距離（Ｃ）＝０に設定する。

次にＳ３０２、Ｓ３０３で距離検出開始として所定信号をマイコン１１０から送信回路Ａを介して距離センサ１４に出力し、距離センサ１４より、距離検出に係る超音波の発射を行い、受信回路Ｂで距離センサ１４が受信した信号から距離（Ｄ）、反射波の振幅（Ａ）を検出しマイコン１１０へと出力する。

次にＳ３０４へと進んで、距離検出が可能か否かを判断する。検出可能（Ｓ３０４：ＹＥＳ）と判断した場合には、Ｓ３０５へ進み、前回の検出距離（Ｃ）と現在の検出距離（Ｄ）とを比較する。Ｓ３０１でリセットした後に、新たな前回の検出距離（Ｃ）が検出されて記憶装置１２０に記憶されていない場合は、リセットした値を前回の検出距離（Ｃ）として用いる。Ｓ３０５で前回の検出距離（Ｃ）に対して現在の検出距離（Ｄ）が（Ｅ）mm以上変化している（Ｓ３０５：ＮＯ）と判断している場合には、Ｓ３０６へと進み、前回の最大値の振幅（Ａｍａｘ）と前回の検出距離距離（Ｃ）をリセットしてＳ３０２へと戻る。

またＳ３０５で（Ｅ）mm以上変化していない（Ｓ３０５：ＹＥＳ）と判断している場合にはＳ３０７へと進む。Ｓ３０７では、現在の振幅（Ａ）と記憶している最大値の振幅（Ａｍａｘ）とを比較する。Ｓ３０１でリセットした後に、新たな前回の最大値の振幅（Ａｍａｘ）が検出されて記憶装置１２０に記憶されていない場合は、リセットした値を前回の最大値の振幅（Ａｍａｘ）として用いる。Ｓ３０７で現在の振幅（Ａ）が前回の最大値（Ａｍａｘ）より大きいと判断した場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）には、Ｓ３０８へ進んで現在の振幅（Ａ）を最大値（Ａｍａｘ）として更新し、Ｓ３０９へと進む。Ｓ３０７で現在の振幅（Ａ）が前回の最大値（Ａｍａｘ）より大きくないと判断した場合（Ｓ３０７：ＮＯ）には、Ｓ３０８へは進まずに、Ｓ３０９へと進む。

Ｓ３０９では、最大値（Ａｍａｘ）が（Ｆ）より大きいか否かを判断する。この（Ｆ）は、振幅（Ａｍａｘ）と±３ｄｅｇ傾いた状態における振幅との間の差に該当する値である。本実施例においては、（Ｆ）は定数を用いるほか、最大値（Ａｍａｘ）、検出距離（Ｃ）あるいは最大値（Ａｍａｘ）及び検出距離（Ｃ）の両者に応じて定まる変数とすることができる。より具体的には、Ｓ３０６もしくはＳ３０８で最大値（Ａｍａｘ）、検出距離（Ｃ）をリセットすると同時に、これらの関数もしくはテーブル情報として与えられる（Ｆ）の値を、記憶装置１２０に与える。Ｓ３０９で最大値（Ａｍａｘ）が（Ｆ）より大きくないと判断した場合（Ｓ３０９：ＮＯ）は、Ｓ３１３へ進んで穿孔工具１が少し傾いていると判断し、Ｓ３１４へ進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ３０２へと戻る。Ｓ３０９で最大値（Ａｍａｘ）が（Ｆ）より大きいと判断した場合（Ｓ３０９：ＹＥＳ）は、Ｓ３１０へと進む。

尚、Ｓ３０９では、最大値（Ａｍａｘ）と（Ｆ）を比較しているが、これは、穿孔装置１が傾きかつ振幅値が非常に小さい場合に最大値（Ａｍａｘ）が（F）以下の値になる現象に基づいている。この最大値（Ａｍａｘ）が（F）以下の場合には、穿孔装置１が傾いているのにもかかわらず後述のＳ３１０の処理でAmaxからF以上は変化していないと判断されてしまうため、本来ならば穿孔装置１は傾いているのに後述のＳ３１０で垂直であると判断することになる。よって上記誤判断を除外するために、Ｓ３０９で上記比較を行っている。

Ｓ３１０では、今回の振幅（Ａ）が基準振幅（Ｂ）より大きいか否か、即ち、今回の振幅（Ａ）が最大値（Ａｍａｘ）から（Ｆ）以上変化しているか否かを判断する。変化していると判断されれば（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３１１へと進んで穿孔工具１が垂直であると判断し、Ｓ３１２へ進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ３０２へと戻る。またＳ３１０で変化していないと判断されれば（Ｓ３１０：ＮＯ）、Ｓ３１３へ進んで穿孔工具１が少し傾いていると判断し、Ｓ３１４へ進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ３０２へと戻る。

またＳ３０４で、検出不能（Ｓ３０４：ＮＯ）と判断した場合には、Ｓ３１５へと進んで大きく傾いていると判断し、Ｓ３１６へ進んでＬＥＤ表示部１０Ｅでその旨報知し、Ｓ３０２へと戻る。

このように、距離センサ１４から被穿孔材Ｗまでの距離が変化した場合に最大値の振幅（Ａｍａｘ）と検出距離距離（Ｃ）をすることで、より正確に穿孔工具１の傾きを検出することができる。

本発明の電動工具は、上述した穿孔工具に限らず、ドリルやドライバー、セイバーソー等の、壁面を有する被加工部材に対して作業を行う電動工具に広く利用することができる。

１：穿孔工具 ２：穿孔ビット ２Ａ：胴部 ２Ｂ：先端部 １０：ハンドル部
１０Ａ：後部 １０Ｂ：前部 １０Ｃ：把持部 １０Ｄ：ライト １０Ｅ：表示部
１１：電源ケーブル １２：スイッチ機構 １３：トリガ １４：距離センサ
１５：工具保持部 ２０：モータハウジング ２０Ａ：モータ収容部 ２１：モータ
２２：出力軸 ２２Ａ：軸流ファン ２３：入力部 ２３Ａ：表示部
２３Ｂ：傾き検知オン・オフボタン ６０：ギヤハウジング ６１：第一中間シャフト
６１Ａ：第四ギヤ ６３：軸受 ７１：第五ギヤ ７２：第二中間シャフト
７２Ａ：ギヤ部 ７２Ｂ：軸受 ７３：第六ギヤ ７４：シリンダ ７６：クラッチ
８０：運動変換部 ８０Ａ：腕部 ８１：ピストンピン ８２：ピストン
８３：打撃子 ８４：空気室 ８５：中間子 １０１：整流回路
１０２：インバータ回路部 １１０：マイコン １１１：スイッチ操作検出回路
１１２：印加電圧設定回路 １１３：距離深さ設定回路 １４：原点位置設定回路
１１５：回転子位置検出回路 １１６：制御機能オン・オフボタン
１１７：設定ボタン １１７Ａ：ＵＰボタン １１７Ｂ：ＤＯＷＮボタン
１１８：原点位置設定ボタン １１９：制御信号出力回路 １２０：記憶装置

Claims (4)

1. モータと、
   該モータを内蔵するハウジングと、
   該モータで駆動され被加工部材を加工する先端工具を装着可能な装着部と、
   該非加工部材の表面に超音波を発射すると共に該表面で反射された該超音波を検出し検出信号を出力し、該超音波の指向軸が該装着部に装着された該先端工具の軸と平行になるように該ハウジングに装着された一個の超音波センサと、
   該検出信号を処理する制御部と、を備え、
   該超音波センサは、該超音波の指向軸の方向と該表面の法線の方向とが平行な場合に最も高強度の該検出信号を出力するように構成され、
   該制御部は、該検出信号によって該超音波を検出する超音波検出手段と、該超音波検出手段による検出結果に基づいて該先端工具の軸が該法線に対して傾いた傾斜状態を検出する傾斜検出手段とを有することを特徴とする電動工具。
2. 該傾斜検出手段は、該超音波の検出不能という該超音波測定手段からの検出結果に基づき該傾斜状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 該傾斜検出手段は基準値を有すると共に、該強度が基準値以下になった状態で該傾斜状態を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電動工具。
4. 該制御部は、該超音波検出手段で検出した検出結果に基づき、該超音波センサから該表面までの距離を算出する距離算出手段と、該距離算出手段で算出した該距離に基づいて該基準値を補正する補正手段とを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
   

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