JPH0447604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電動機と金属工具保持体とを有し、
２線式電力供給線に接続された、動力駆動工具の
安全保持方法であつて、前記電動機は、前記２線
式電力供給線から商用周波の電力を供給されてお
り、前記金属工具保持体は、金属切削工具を保持
するものであり、ここにおいて、当該工具が金属
等の導電性物体に近接した場合に、該導電性物体
が確実にアースされているか否かにかかわらず電
源が断たれる、動力駆動工具の安全保持方法に関
する。

さらに本発明は上記方法を実施するための、動
力駆動工具の安全保持装置に関する。

従来の技術 電線、または給排水用のパイプが埋込まれた壁
にハンマードリルで穴をあける場合、ドリルがそ
の電線またはパイプに接触する危険が常につきま
とつている。同じことは、鉄筋入りのコンクリー
トに穴をあける場合にもあてはまる。普通、工具
には安全保護装置がついていないので、このよう
な場合には電線またはパイプが破損し、ないしは
穴があいてしまう。そうでなければ、工具自体が
使用不能になる。同じように、木材用の刃をつけ
たのこぎりが金属の物体と接触した時も、のこ刃
は破損する。従つて動力駆動工具の使用者は、工
具が金属物体と異常に近接していることに気付い
たら、当該工具をただちに遮断しなければならな
い。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、別個のセンサを必要とするこ
となく簡単な回路構成で、被加工物中に存する金
属物体を、該金属物体がアースされているか否か
にかかわらず、工具先端が触れる前に検出して直
ちに動力駆動工具の安全をはかることのできる信
頼性の高い方法及び装置を提供することである。

課題を解決するための手段 上記課題は本発明により、当該動力駆動工具
を、商用周波の電力で作動し、検査回路供給電圧
を生成し、該検査回路供給電圧を用いて、商用周
波よりも著しく高周波の、２〜20kHzの範囲にあ
る、交流電気検査エネルギを発生させ、該交流電
気検査エネルギを、コンデンサを介して実質的に
電力線電圧より著しく低い電圧レベルで、前記工
具保持体に供給し、この場合該コンデンサは、商
用周波に対しては高く、当該電気検査エネルギの
高周波に対しては低い結合インピーダンスを有す
るものであり、前記交流電気検査エネルギを、２
線式電力供給線の少なくとも一方の線路に供給
し、前記工具保持体に高周波で供給された交流電
気検査エネルギのレベルをセンシングし、前記工
具保持体に供給され、導電性物体に向けられる前
記電気検査エネルギの、センシングされた変化を
測定し、当該工具に供給された前記交流電気検査
エネルギの変化が、所定の変化レベルを上回つた
場合に、当該動力駆動工具の電力供給を遮断制御
するようにして解決される。

さらに上記課題は本発明の方法を実施する装置
により、実質的に商用周波よりも高い周波数と電
力線電圧よりも低い検査電圧とを有する電気検査
エネルギの供給源と；該供給源は、２つの検査エ
ネルギ出力端子を有しており、 − コンデンサと；該コンデンサは、商用周波に
対しては高く、前記電気検査エネルギの高周波
に対しては低い結合インピーダンスを有してお
り、 − 高周波結合するための結合部材と；該結合部
材を介して前記電気検査エネルギ供給源の一方
の端子が、２線式電力供給線の少なくとも一方
の線路に接続されており、 − 検査電流測定回路と；該検査電流測定回路
は、前記電気検査エネルギ供給源と前記コンデ
ンサとの間に設けられ、前記工具及び工具保持
体への電流の変化をセンシングしており、 − 遮断回路と；該遮断回路は、検査電流測定回
路に接続され、さらに該検査電流測定回路によ
つて制御されており、が設けられており 当該工具が、導電性物体と近接した際に、前記
検査電流測定回路が、所定レベル以上の検査電流
の変化を検出すると、当該遮断回路によつて前記
２線式電力供給線から当該駆動工具へのエネルギ
の供給が遮断されるように構成されて解決され
る。

本発明によれば、２〜20kHzの高周波の交流電
気検査エネルギが、コンデンサを介して電力線電
圧以下の電圧レベルで工具保持体に供給され、工
具保持体と金属物体とが近接することによる交流
電気検査エネルギの変化を検出し、この変化が所
定のレベルを上回つた場合に、動力駆動工具の遮
断が行なわれるように構成されている。この構成
により、別個のセンサを必要としない簡単な回路
で、被加工物中に存する金属物体を、工具が接触
する前に検出することが可能となり、接触による
工具自体の破損と金属物体の破損とを未然に防ぐ
ことができる。また当該装置の応答感度をその時
の壁の材質や湿り具合に合わせて調整することが
可能となる。

実施態様項には、本発明の有利な変形実施例が
記載されている。それによれば、工具のチヤツク
へ給電するために交流電圧が使用される。この交
流電流によつて、金属物体が地線と接続されてい
なくとも、これとの接触を表示することができ
る。

本発明による、動力駆動工具の遮断装置は、有
利には電圧源を有し、その電圧が測定装置を介し
て工具のチヤツクに供給される。また、この測定
装置が応動した時に工具の駆動モータを遮断する
部材も設けられている。この部材は、駆動モータ
が電動モータの時にはサイリスタ回路であり、圧
縮空気モータの時には弁である。サイリスタ回路
ないし弁は、測定装置に迅速に応答することがで
きる。従つて、工具内に始めから存在する素子を
用いて、工具を簡単に遮断することができる。電
圧源が交流電圧源として構成されている場合は、
コンデンサを介して工具のチヤツクへの給電を行
なうと有利である。

電動モータを使用する場合、本発明の特に簡単
な実施例では、制御サイリスタないしトライアツ
クのためのトリガ回路は、同時に共振回路として
も使用される。この構成によつて、振動回路を一
方では電圧源として、他方ではサイリスタないし
トライアツクの制御回路として使用することがで
きる。そのため、使用素子の数が著しく少なくな
る。別の構成では、メモリ素子が設けられ、それ
は金属と接触した時にセツトされ、工具を作動さ
せないようにする。このメモリのリセツトは、電
動モータの電流を遮断することによつて行なわれ
る。

実施例の説明 次に図面を参照しながら本発明の実施例につい
て説明する。

第１図は本発明による動力駆動工具の安全保持
装置の実施例のブロツク図である。図中１は、例
えば商用電源である交流電圧源を示している。交
流電圧源は、一方ではアース２と接続されてい
る。端子３，４は動力駆動工具のプラグを示して
いる。この電動工具は電動モータ５を有し、それ
は一方では端子４と、他方ではトライアツク１５
と接続されている。トライアツク１５のもう１つ
の端子は供給源の端子３と接続されている。駆動
モータ５は、駆動軸８を介して、ドリルが装着さ
れたチヤツク６を駆動する。駆動軸８は軸受７に
支承されている。軸受７にはコンデンサ９が接続
され、それは電流測定装置１０と接続されてい
る。電流測定装置は高周波発振器１１と接続され
ている。この発振器は２〜20kHzの周波数を発生
すると有利である。接続端子３，４には電流源１
２が接続され、それは高周波発振器１１とメモリ
素子１３に整流された低電圧を供給する。メモリ
１３の入力側は電流測定装置１１の出力側と接続
されている。メモリ１３の出力側はトリガ回路１
４と接続され、その出力信号はトライアツク１５
のゲートへ供給される。その他に、１６はカレン
トシンク１７と接続された金属部分を示してい
る。

基本的には、上述の装置は自己保持機能を有す
る電子制御スイツチから成つている。発振器１１
は高周波電圧またはパルス電圧を発生し、この電
圧は電流測定装置１０，結合コンデンサ９，軸受
７および駆動軸８を介して工具のチヤツク６に供
給される。この高周波発振器１１の電圧は、10V
のオーダにあり、その周波数が２〜20kHzである
と有利である。ドリルの先端が金属物体１６に触
れると、漏れ電流Ｉがカレントシンク１７へリー
クする。カレントシンク１７は、単純にアース２
であるか、または金属物体１６が電線である場合
には、電圧源１の一方の極である。金属物体１６
が壁の中で絶縁されている場合には、電流は相応
のインピーダンスを介してカレントシンク１７へ
流れる。測定装置１０の中を流れる漏れ電流Ｉが
所定値を越えると、切換過程がトリガされ、それ
によりメモリ１３がセツトされる。メモリ１３が
セツトされるとトリガ回路１４は無電流状態にな
り、トライアツク１５は導通しなくなる。従つて
電動工具は遮断される。

モータ５は、メモリ１３がリセツトされるまで
無電流状態に留まる。この過程は、給電電圧の遮
断と再接続によつて行なうのが有利である。その
ためにメモリ１３は、有利には、電流源１２から
供給される内部動作電圧の遮断によつて初期状態
に復帰するように構成されている。メモリ１３が
初期状態に復帰すると、電動工具は再び動作可能
状態になる。別の方法として、別個のスイツチま
たは押ボタンを設け、それによつて工具を遮断す
ることなしにメモリをリセツトすることも可能で
ある。

コンデンサ９は、100PFのオーダに選定され
る。この値は任意に選ぶわけにはいかない。なぜ
なら、そうすると高周波電流以外に周波数の低い
商用電源の電流もリークする恐れがあり、保安絶
縁規制に牴触するからである。

本発明による図１の装置の場合の応答感度は、
コンデンサ９のリアクタンスと発振器１１の周波
数とを相互に整合させることにより定まる。

発振器１１が発生する電圧の周波数は、コンデ
ンサ９のリアクタンスが、穴をあける壁のインピ
ーダンスよりも小さくなるように選定されなけれ
ばならない。なぜなら、コンデンサ９のリアクタ
ンスが余り大きすぎると、通常の穴あけ作業の際
の壁材を通つてリークする電流と、金属物体に近
接した際に発生する電流との区別が正確にできな
くなり電流測定装置１０が満足な応答感度を示さ
なくなるからである。

また壁のインピーダンスは、その材質や湿り具
合によつて変化するので、測定装置の応答感度も
それに合わせて調整されなければならない。

本発明によれば、前記構成素子を相互に適切に
整合させることにより、装置の応答感度が高ま
り、ひいてはアースされていない金属物体も検出
できるほどになる。この場合、金属物体が充分大
きなボデー容量を、つまり必要な最小容量を有し
ていれば、高周波漏れ電流は十分な大きさにな
る。本発明によるこの装置は、電動工具だけでな
く、例えば圧縮空気で駆動される工具にも使用す
ることできる。この場合には、サイリスタまたは
トライアツク１５の代わりに弁が設けられ、それ
によつて圧縮空気モータが制御される。電気的な
装置の場合には、商用電源または組込みバツテリ
ーによつて電流が供給される。しかし重要なこと
は、圧縮空気駆動工具の共通なボデーもアース２
と接続されていることである。

第２図には、第１図の装置の変形実施例を示し
ている。この場合、端子３，４は図示していない
商用電源と接続されている。端子４には電動モー
タ５が接続され、それはトライアツク１５を介し
て端子３と接続されている。端子４はその他にダ
イオード２２とも接続され、それには抵抗２３が
後置接続されている。抵抗２３の他の端子は、抵
抗２４およびコンデンサ２７と接続されている。
抵抗２４の他端子は接続点３５と接続されてい
る。接続点３５と３６の間には、別の抵抗２５が
接続されている。接続点３６と端子３の間にはコ
ンデンサ２６が接続されている。接続点３６には
トリガダイオード２８が接続され、それはトライ
アツク１５のゲートと接続されている。さらに、
接続点３６からトランジスタ３１のエミツタおよ
び抵抗３２へ線路が延びている。トランジスタ３
１のベースと抵抗３２の他方の端子はコンデンサ
９と接続され、それは工具のチヤツク６と電気的
に接続されている。破線で示す抵抗３４は、スイ
ツチ３７によつて抵抗３２と並列に接続される。
トランジスタ３１のコレクタはサイリスタ２９の
ゲートと接続されている。サイリスタのアノード
は端子３と、カソードは接続点３５と接続されて
いる。サイリスタのゲート−カソード間と並列に
抵抗３０が接続されている。

トリガダイオード２８，抵抗２５，コンデンサ
２６から成るトリガ回路は、通常の場合とは異な
り、交流電圧ではなく、ダイオード２２，抵抗２
３，２４を介して直流給電されている。この回路
は、単一パルスではなく高周波の周期的パルス列
を発生する。その周波数は、実質的にコンデンサ
２６および抵抗２５の値によつて決まる。コンデ
ンサ２６は直流電圧によつて充電され、その充電
電圧がトリガダイオードのブレークオーバ電圧に
達した時、トリガダイオードおよびトライアツク
１５を介して放電する。この時、最初に高周波電
流がトライアツク１５に流入し、これをターンオ
ンさせる。次いで接続点３６に高周波電圧が生
じ、この電圧は電流測定抵抗３２および結合コン
デンサ９を介してチヤツク６に供給される。従つ
てトリガ回路は、トリガの機能と高周波発振器の
機能を同時に有している。例えば、ドリルの先端
が金属物体と接触して、抵抗３２における電圧降
下がトランジスタ３１のベース−エミツタ間閾値
に達すると、電圧はこのトランジスタのエミツタ
−コレクタ間を介して流れ、それによつて抵抗３
０に電圧降下が生じる。そのため、補助サイリス
タ２９がターンオンし、接続点３５の電圧を短絡
させる。従つて自励振トリガ回路は無電流状態に
なり、遮断される。次いで装置全体が電源から切
離された後で、補助サイリスタ２９が初期状態に
復帰する。感度の偏差を調整するには、測定抵抗
３２に抵抗３４を付加接続すればよい。

上述の回路装置の使用対象は電動（または空
気）ドリルに限られる訳ではなく、例えばのこぎ
り、アングルグラインダー、片手持ちのこぎりの
ような他の種類の工具にも使用することができ
る。さらに、本発明の範囲内で、高周波発振器１
１の代わりに直流電圧源を設けることができる。
その場合、直流電圧は抵抗を介して結合される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動力駆動工具の安全保持
装置の実施例のブロツク回路図、第２図はその変
形実施例のブロツク回路図である。 １……交流電流源、５……駆動モータ、６……
チヤツク、７……軸受、８……駆動軸、１０……
電流測定装置、１１……高周波発振器、１２……
電流源、１３……メモリ素子、１４……トリガ回
路、１５……トライアツク、１６……金属物体、
１７……カレントシン、２８……トリガダイオー
ド、２９……サイリスタ、３２……電流測定抵
抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動機と金属工具保持体６とを有し、２線式
   電力供給線に接続された、動力駆動工具の安全保
   持方法であつて、 − 前記電動機は、前記２線式電力供給線から商
   用周波の電力を供給されており、 − 前記金属工具保持体６は、金属切削工具を保
   持するものであり、 ここにおいて、当該工具が金属等の導電性物体
   １６，１７に近接した場合に、該導電性物体が確
   実にアースされているか否かにかかわらず電源が
   断たれる、動力駆動工具の安全保持方法におい
   て、 − 当該動力駆動工具を、商用周波の電力で作動
   し、 − 検査回路供給電圧を生成し、 − 該検査回路供給電圧を用いて、商用周波より
   も著しく高周波の、２〜20kHzの範囲にある、
   交流電気検査エネルギを発生させ、 − 該交流電気検査エネルギを、コンデンサ９を
   介して実質的に電力線電圧より著しく低い電圧
   レベルで、前記工具保持体６に供給し、この場
   合該コンデンサ９は、商用周波に対しては高
   く、当該電気検査エネルギの高周波に対しては
   低い結合インピーダンスを有するものであり、 − 前記交流電気検査エネルギを、２線式電力供
   給線の少なくとも一方の線路に供給し、 − 前記工具保持体６に高周波で供給された交流
   電気検査エネルギのレベルをセンシングし、 − 前記工具保持体６に供給され、導電性物体に
   向けられる前記電気検査エネルギの、センシン
   グされた変化を測定し、 − 当該工具に供給された前記交流電気検査エネ
   ルギの変化が、所定の変化レベルを上回つた場
   合に、当該動力駆動工具の電力供給を遮断制御
   することを特徴とする、動力駆動工具の安全保
   持方法。 ２ 前記工具保持体６の給電に交流電圧を使用す
   る特許請求の範囲第１項記載の動力駆動工具の安
   全保持方法。 ３ 動力駆動工具の安全保持装置であつて、当該
   安全保持装置は、導電性物体１６，１７に工具が
   近接した場合に、該導電性物体１６，１７がアー
   スされているか否かにかかわらず動力駆動工具の
   電源を断つために使用されるものであり、該動力
   駆動工具は２線式電力供給線と導電性の工具保持
   体６とを有している、動力駆動工具の安全保持装
   置において、 − 実質的に商用周波よりも高い周波数と電力線
   電圧よりも低い検査電圧とを有する電気検査エ
   ネルギの供給源１１，２５，２６，２８と；該
   供給源１１，２５，２６，２８は、２つの検査
   エネルギ出力端子を有しており、 − コンデンサ９と；該コンデンサ９は、商用周
   波に対しては高く、前記電気検査エネルギの高
   周波に対しては低い結合インピーダンスを有し
   ており、 − 高周波結合するための結合部材１４，２２〜
   ２５，２６と；該結合部材１４，２２〜２５，
   ２６を介して前記電気検査エネルギ供給源の一
   方の端子が、２線式電力供給線の少なくとも一
   方の線路に接続されており、 − 検査電流測定回路１０，３１，３２と；該検
   査電流測定回路１０，３１，３２は、前記電気
   検査エネルギ供給源と前記コンデンサ９との間
   に設けられ、前記工具及び工具保持体への電流
   の変化をセンシングしており、 − 遮断回路１３，２９，３０と；該遮断回路１
   ３，２９，３０は、検査電流測定回路１０；３
   １，３２に接続され、さらに該検査電流測定回
   路１０，３１，３２によつて制御されており、 が設けられており 当該工具が、導電性物体１６，１７と近接した
   際に、前記検査電流測定回路１０，３１，３２
   が、所定レベル以上の検査電流の変化を検出する
   と、当該遮断回路によつて前記２線式電力供給線
   から当該駆動工具へのエネルギの供給が遮断され
   る、動力駆動工具の安全保持装置。 ４ 電圧源が交流電圧またはパルス電圧である特
   許請求の範囲第３項記載の動力駆動工具の安全保
   持装置。 ５ 工具保持体への給電がコンデンサを介して行
   なわれる特許請求の範囲第４項記載の動力駆動工
   具の安全保持装置。 ６ 前記測定装置１０が電流測定装置として構成
   され、電流値が所定値を上回つたときに該測定装
   置が信号を発生するようにした特許請求の範囲第
   ３項から第５項のいずれか１項に記載の動力駆動
   工具の安全保持装置。 ７ 前記測定装置１０が抵抗３２を有し、該抵抗
   にトランジスタ３１のベース−エミツタ間が並列
   に接続され、また、該抵抗３２に加わる電圧がベ
   ース−エミツタ間電圧を上回つた時にトランジス
   タ３１が導通接続される特許請求の範囲第３項か
   ら第６項のいずれか１項に記載の動力駆動工具の
   安全保持装置。