(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体までの距離を測定する距離センサーと、該距離センサーからの距離情報と所定値との比較結果に基づいて作動中のモータを停止させる制御手段とを備えている回転式工具において、
上記所定値を記憶する記憶手段と、この記憶手段が記憶する所定値を距離センサーの現在出力値で書き換える書き換え手段と、対象物体にねじ込まれるビスの頭部の着座を締め付け力から判断する着座検出手段とを備え、
上記制御手段は、動力である正逆転自在のモータの逆転時には距離情報と所定値との比較によるモータ停止動作をオフとするものであるとともに、
上記制御手段は上記着座検出手段を有効として着座検出手段による着座検出でモータを停止させる時、比較する所定値を予め設定されたオフセット値を加えた値とするものであることを特徴とする回転式工具。
【請求項２】
上記書き換え手段は設定操作がなされた時点の距離センサーの現在出力値で所定値を書き換えるものであることを特徴とする請求項１記載の回転式工具。
【請求項３】
対象物体までの距離を測定する距離センサーを工具本体の先端部の周囲に複数個備えており、上記制御手段は上記複数個の距離センサーによる複数の距離情報に基づいて傾きを判定する傾き判定部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の回転式工具。
【請求項４】
対象物体までの距離を測定する単一の距離センサーを工具本体の外周面に沿って移動自在に備えており、上記制御手段は上記距離センサーによる複数箇所で測定した複数の距離情報に基づいて傾きを判定する傾き判定部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の回転式工具。
【請求項５】
上記記憶手段が記憶する所定値との比較によるモータ停止動作をオフとする解除手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転式工具。
【請求項６】
上記解除手段は、設定操作がなされた時点での距離センサーの現在出力値が予め設定された第２の所定値より大である場合にオフとするものであることを特徴とする請求項５記載の回転式工具。
【請求項７】
上記距離センサーの温度を検出する温度センサーを備えて、この温度センサーの出力値に応じて上記距離センサーの出力値を補正する温度補償手段を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転式工具。
【請求項８】
対象物体までの距離を測定する距離センサーを工具本体の先端部の周囲に複数個備えるか、単一の距離センサーを工具本体の外周面に沿って移動自在に備えており、上記制御手段は上記複数個の距離センサーによる複数の距離情報もしくは単一の距離センサーを移動させて複数箇所で測定した複数の距離情報の平均値を対象物体までの距離とするものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転式工具。
【請求項９】
対象物体までの距離を測定する距離センサーを工具本体の先端部の周囲に複数個備えるか、単一の距離センサーを工具本体の外周面に沿って移動自在に備えており、上記制御手段は上記複数個の距離センサーによる複数の距離情報もしくは単一の距離センサーを移動させて複数箇所で測定した複数の距離情報のうちの最短の距離情報を対象物体までの距離とするものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転式工具。
【請求項１０】
対象物体までの距離を測定する距離センサーを工具本体の先端部の周囲に複数個備えるか、単一の距離センサーを工具本体の外周面に沿って移動自在に備えており、上記制御手段は上記複数個の距離センサーによる複数の距離情報もしくは単一の距離センサーを移動させて複数箇所で測定した複数の距離情報のうちに予め設定された第３の所定値より大であるものがある場合に上記第３の所定値より大である距離情報以外の距離情報を対象物体までの距離とするものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転式工具。
【請求項１１】
上記記憶手段が記憶する所定値を、上記距離センサーの出力値にオフセット値を加えたものとするオフセット値付加手段を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転式工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ締めや孔明けに用いられる回転式工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドライバービットが装着されてねじ締めに用いられる回転式工具に、ねじ締めの対象部材までの距離を測定する測距手段を設けて、ねじ締め作業中に測距手段で測定される距離が予め決められた所定距離となれば、ねじが着座したとみなして回転式工具の動作を止めてしまうものが特開２００３−１３６４１９号公報（特許文献１）に示されている。
【０００３】
また上記公報には、測距手段を複数設けてこれら測距手段で測定される距離に差がある時は、回転式工具が傾いていると判断して警告を出力することも示されている。
【０００４】
ところで、ドライバービットはその長さが一定ではなく、用途によって長さの異なるビットを使用することがある。また、測距手段による着座検知機能は、ドリルビットを使用して孔明けを行う時、対象部材をドリルビットが貫通した時点で動作を停止させたり、孔の深さが所定値になれば動作を停止させることもできるが、対象部材の厚みや明けたい孔の深さは一定ではない。しかも、ドリルビットの長さはその径によって異なる。
【０００５】
このために着座や孔明け完了に伴って動作を停止させることを測距手段を用いて行う場合、動作を停止させることになる対象部材までの距離の設定変更を容易に行えるものでなくては実用に供することができない。
【特許文献１】特開２００３−１３６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは動作を停止させることになる対象部材までの距離の設定変更を容易に行うことができる回転式工具を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る回転式工具は、対象物体までの距離を測定する距離センサーと、該距離センサーからの距離情報と所定値との比較結果に基づいて作動中のモータを停止させる制御手段とを備えている回転式工具において、上記所定値を記憶する記憶手段と、この記憶手段が記憶する所定値を距離センサーの現在出力値で書き換える書き換え手段と、対象物体にねじ込まれるビスの頭部の着座を締め付け力から判断する着座検出手段とを備え、上記制御手段は、動力である正逆転自在のモータの逆転時には距離情報と所定値との比較によるモータ停止動作をオフとするものであるとともに、記制御手段は上記着座検出手段を有効として着座検出手段による着座検出でモータを停止させる時、比較する所定値を予め設定されたオフセット値を加えた値とするものであることに特徴を有している。
【０００８】
モータを停止させる対象部材までの距離を実際に作業を行ってみた時点での距離とすることができるものである。また、制御手段は動力である正逆転自在のモータの逆転時には距離情報と所定値との比較によるモータ停止動作をオフとするために、モータを逆転させる場合、つまりはねじを外したりする場合に解除操作を必要としなくなる。
【０００９】
しかも、対象物体にねじ込まれるビスの頭部の着座を締め付け力から判断する着座検出手段を備えて、制御手段は着座検出手段を有効として着座検出手段による着座検出でモータを停止させる時、比較する所定値を予め設定されたオフセット値を加えた値とするために、所要の締め付け力が必要な作業を確実に行うことができるとともに、着座が検出できない場合でも、所定値にオフセット値を加えた距離のところでモータが停止するために、ビスがめり込み過ぎたりすることがない。
【００１０】
また、書き換え手段は設定操作がなされた時点の距離センサーの現在出力値で所定値を書き換えるものであると、書き換える値を常に適切なものとすることができる。
【００１１】
また、対象物体までの距離を測定する距離センサーを工具本体の先端部の周囲に複数個備えて、制御手段が上記複数個の距離センサーによる複数の距離情報に基づいて傾きを判定する傾き判定部を備えていると、距離センサーの出力に基づくモータ停止をより正確に行うことができる。
【００１２】
対象物体までの距離を測定する単一の距離センサーを工具本体の外周面に沿って移動自在に備えており、上記制御手段は上記距離センサーによる複数箇所で測定した複数の距離情報に基づいて傾きを判定する傾き判定部を備えているものとしてもよい。必要とする距離センサーの数を少なくすることができるためにコストを下げることができる。
【００１３】
記憶手段が記憶する所定値との比較によるモータ停止動作をオフとする解除手段を備えたものとすれば、モータの自動停止動作が好ましくない場合にも対応することができる。
【００１４】
この場合、解除手段は、設定操作がなされた時点での距離センサの現在出力値が予め設定された第２の所定値より大である場合にオフとするものであると、設定操作のためのスイッチで解除手段を兼用することができる。
【００１５】
距離センサーの温度を検出する温度センサーを備えて、温度センサーの出力値に応じて距離センサーの出力値を補正する温度補償手段を備えていれば、距離センサーが工具本体内にあって動力であるモータや減速ギアの発熱の影響を受けやすい場合にも正確な距離測定を行うことができる。
【００１６】
対象物体までの距離を測定する距離センサーを工具本体の先端部の周囲に複数個備えるか、単一の距離センサーを工具本体の外周面に沿って移動自在に備えており、上記制御手段は上記複数個の距離センサーによる複数の距離情報もしくは単一の距離センサーを移動させて複数箇所で測定した複数の距離情報を得られるものにおいては、制御手段は複数の距離情報の平均値を対象物体までの距離としたり、複数の距離情報のうちの最短の距離情報を対象物体までの距離とすればよい。
【００１７】
あるいは複数の距離情報のうちに予め設定された第３の所定値より大であるものがある場合に上記第３の所定値より大である距離情報以外の距離情報を対象物体までの距離とするものであってもよい。この場合、１個の距離センサーが対象物体の端になって距離センサーの出力値が実際の対象物体までの距離を示すものではない場合にも、作業を行うことができる。
【００１８】
記憶手段が記憶する所定値を、距離センサーの出力値にオフセット値を加えたものとするオフセット値付加手段を備えたものとするのも好ましい。ビス頭を対象物体に所定量だけめり込ませたい場合や、ドリル作業で対象物体を貫通させたくない場合などにも適用することができる。なお、前者の場合のオフセット値の調整範囲は数ｍｍ程度が適当であり、調整分解能としては０．１〜１ｍｍ程度がよく、後者の場合のオフセット値の調整範囲は数ｃｍ程度が適当で、調整分解能としてはｍｍ単位程度がよい。ここにおけるオフセット値付加手段としては、その回転でオフセット値を変化させる調整ダイアルを好適に用いることができるほか、表示部に表示されるオフセット値をアップダウンキーで変更することができるものを好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、記憶手段が記憶する所定値を距離センサーの現在出力値で書き換えることができるために、実際に作業を行ってみた時点で上記書き換えを行うだけで、モータを停止させることになる距離を実際の作業に即したものにすることができる。しかもモータの逆転時には距離情報と所定値との比較によるモータ停止動作をオフとするために、モータを逆転させる場合、つまりはねじを外したりする場合に解除操作を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の一例の動作のフローチャートである。
【図２】同上の断面図である。
【図３】同上の回路ブロック図である。
【図４】同上の制御回路のブロック図である。
【図５】他例の部分断面図である。
【図６】表示部の一例の正面図である。
【図７】温度補償についての説明図である。
【図８】同上のモータ逆転に関するフローチャートである。
【図９】使用状態の一例の断面図である。
【図１０】同上の距離センサーの距離検出範囲についての説明図である。
【図１１】同上の動作を示すフローチャートである。
【図１２】他例の動作を示すフローチャートである。
【図１３】更に他例の動作を示すフローチャートである。
【図１４】同上の動作説明図である。
【図１５】別の例の動作説明図である。
【図１６】傾き検出についての説明図である。
【図１７】同上の表示部の傾き表示欄についての正面図である。
【図１８】別の例の概略断面図である。
【図１９】(a)は同上の距離センサー移動検知についての説明図、(b)は移動検知出力のタイムチャートである。
【図２０】同上のフローチャートである。
【図２１】別の実施例における距離−回転数制御に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図２は本発明に係る回転式工具を、図３はその回路ブロック図を示しており、胴部とグリップ部とを備える本体１はその胴部内に動力源としてのモータ２と、モータ２の回転出力を減速する減速部２０と、回転打撃発生部２１とを内蔵している。この回転打撃発生部２１は、低負荷時には工具ビット２３が装着されるチャック２２を単に回転させ、負荷が大きくなれば回転方向の打撃衝撃を加えるものであるが、この構成については周知のものを用いることができるために、ここでは説明を省略する。
【００２２】
また、グリップ部の前面にはトリガスイッチ１１を配しており、グリップ部内には電源である電池とモータ駆動用スイッチング素子である駆動ＦＥＴブロック１２を内蔵している。またグリップ部下端の電池収納部の前部上面には設定スイッチ６を設けている。
【００２３】
そして本体１の胴部には複数個の距離センサー３と、距離センサー３の温度を測定する温度センサー４とを配置してある。図示例では投光部と受光部とを有する光学式の距離センサー３を示しているが、この他、超音波式等であってもよい。前記従来例と同様に、出力用ビットが装着される工具本体先端部の周囲に配置されて、ねじ締めあるいは孔明けの対象物体９までの距離を測定する。なお、上記複数個の距離センサー３は、工具の周囲に３個以上を等間隔で配置しておくことが望ましい。各距離センサー３の出力比較による工具の後述する傾き方向及び傾き角度の算出が容易となるからである。
【００２４】
なお、距離センサー３は光学式のものの場合、図５に示すように本体１の内部に配置してもよい。ただし、粉塵等の異物が工具内部に入って故障の原因となることを避けるために、透明部材５０を介して投受光を行うものとする。
【００２５】
また温度センサー４は、距離センサー３の出力が図７に示すように温度によって変化してしまうために温度補償を行うために設けたものであり、本体１内に距離センサー３を配置した場合、モータ２や減速部の発熱の影響を受けやすくなるために特に有効である。
【００２６】
本体１の後端面には表示部７を設けてある。図６に示した表示部７の一例では、距離センサー３による距離情報と、所定値である設定距離情報とを表示している。後端面に表示部７を設けているのは、図に示す形態の回転式工具の場合、使用者が作業中にも表示部７の表示を確認することができるからである。他の形態のものであれば、同様に作業中にそのままの姿勢で確認することができる位置に配置する。
【００２７】
距離センサー３及び温度センサー４は、図３に示すように制御回路８に接続されている。また制御回路８には上記表示部７や、距離情報等を記憶する記憶回路８０、モータ２における回転数検知回路（ＦＧ）８１が接続されているとともに、ＰＷＭドライブ回路８２を介して前記駆動ＦＥＴブロック１２が接続されている。
【００２８】
上記制御回路８は、マイクロコンピュータで構成されたものであり、図４に示すように、モータ回転数検知部とパルス幅変動打撃検出部と打撃毎アンビル回転量算出部と締め付け力推定部を備えるとともに、距離センサー３の出力値と所定値との比較に加えて、締め付け力の変化などからビス締めの際にビスの頭部が着座したかどうかの判定も行う情報判定部を備えている。
【００２９】
そして上記設定スイッチ６は、操作された時点での距離センサー３のＡ／Ｄ変換された後の出力値（対象物体９までの距離情報）を記憶回路８０に書き込むためのものであり、この書き込みを作業中に行うことができるように、前記トリガスイッチ１１の操作のためにグリップ部を握っている状態で操作できる位置に配置されている。また、この設定スイッチ６は、たとえばその長押し操作などで、所定値との比較によるモータ停止動作をオフとする解除スイッチを兼ねたものとなっている。
【００３０】
次にその動作について説明すると、トリガスイッチ１１が操作されていない時点で設定スイッチ６を操作すれば、その時点での距離センサー３の出力値（距離情報）を記憶回路８０に書き込んで表示部７における前記設定距離情報表示欄にその距離情報を表示する。また、記憶回路８０に距離情報が記録されていた場合には、設定スイッチ６が操作された時点での距離センサー３の出力値を記憶回路８０に上書きして距離情報を更新する。
【００３１】
従って、ある作業を連続して行う時、記憶回路８０に距離情報が書き込まれているならば、まずは解除スイッチ（設定スイッチ６）の操作でモータ２の自動停止動作をオフとしておき、次いで実際のねじ締めあるいは孔明けの作業を行う。そしてねじが着座したと判断できる時点や、孔明けが所定の深さまで達したり対象物体を貫通したりした時点でトリガスイッチ１１をオフとし、その状態のままで設定スイッチ６を操作すれば、その時点での距離センサー３の出力値が記憶回路８０に書き込まれる。
【００３２】
このようにして記憶回路８０に距離情報を書き込んだならば、次の作業からは距離センサー３で検出された距離が記憶回路８０に記録された距離情報に合致する状態になった時点で制御回路８がモータ２を止めて作業を停止させるために、ねじが着座したかどうか、あるいは孔明けが所定の深さに達したかという点に気をつかうことなく作業を行うことができる。ちなみにモータ２の停止は、電源供給の遮断に加えて、モータ２の端子間をショートさせることでブレーキをかけて即時停止動作となるようにしてある。
【００３３】
そして出力ビットを交換した時や、異なるビスを使用する時、あるいは異なる孔を明ける時など、最初の一度だけ上記記憶操作を行うだけで、適切なタイミングでモータが停止する作業を行うことができるものである。
【００３４】
なお、電動ドライバーにおいてはモータ２に正逆転自在なものを使用するが、この場合、図８に示すように、モータ２を逆転させる場合（ねじを緩める場合）は、距離情報と所定値との比較によるモータ停止動作が自動的にオフとなるようにしておくことで、モータ２を逆転させる作業を行う時の上記解除スイッチ操作を不要とすることができる。
【００３５】
ところで、複数の距離センサー３を備えたものでは、距離センサーによる複数の距離情報の平均値を対象物体までの距離とした場合、対象物体９に対する本体１の傾きや対象物体９表面の凹凸による距離情報のばらつきを平均化させることができ、また、図１２に示すように複数の距離情報のうちの最短の距離情報を対象物体までの距離とすれば、対象物体９が凹凸の激しい複雑な構造である場合に有利となることから、使用者が選択できるようにしておくことが好ましい。
【００３６】
また、図９に示すように、対象物体９の端で操作する時など、対象物体９までの距離を測定することができない距離センサー３が存在する場合がある。このために、ある距離センサー３の距離情報がある値を越えている時は図１１に示すようにその距離センサー３以外の距離センサー９の距離情報を対象物体９までの距離とすることが好ましく、上記のある値としては、図１０に示すところの距離センサー９で適切に距離を測定できる範囲の限界距離Ｌ２を用いることが好ましい。１個の距離センサーが故障した場合などにも有効である。
【００３７】
このほか、所要の締め付け力が欲しい時などは、対象物体９までの距離だけでモータ２を停止させてしまっては問題があることから、締め付け力を元に判定を行う前記着座検知によってモータ２を自動停止させるモードも設けて切り替えることができるようにしておくことが好ましい。また、このモードにした時には、図１３に示すように記憶回路１０に記憶した所定値にオフセット値（たとえば−２ｍｍ）を加算し、着座が検出できない場合でも、所定値にオフセット値を加えた距離のところでモータ２が停止するようにしておくと、着座検知がうまく機能しなかった場合でも、図１４に示すように、ビスがめり込み過ぎたりする虞を無くすことができる。
【００３８】
さらには、オフセット値を手動で調整且つ設定することができるようにしておくことも好ましい。ドリルビットの先端を対象物体９に当接させた時点で設定スイッチ６を操作し、更にオフセット値をセットすることで、図１５に示すように、孔明けを行う場合に貫通後に更にどれだけドリルを侵入させるか、あるいは孔明け深さをどれだけにするかを容易に設定することができる。
【００３９】
そして、複数の距離センサー３を用いたものでは、これらの距離情報を比較することで、工具が対象物体９に対して垂直になっているかどうかの判定を制御回路８に行わせることができるとともに、垂直になっていなければ、ランプを点灯させるなどして、使用者に注意を促すようにしておくことができる。
【００４０】
ちなみに上記傾きは、図１６に示すように、各距離センサー３から対象物体９までの各距離から傾き角度θと傾き方向とを演算し、表示部７において図１７に示すようにどちらの方向にどれだけ傾いているかを表示するようにしておくと、使用者にしてみれば傾きを直すことが容易となる。また、対象物体０に対して工具を傾けた状態で作業する場合も存在しているが、この場合の傾き角度の保持を適切に行うことができる。
【００４１】
以上の実施例では、複数の距離センサー３を設けているが、傾き判定を行うのでなければ、距離センサー３は１つだけであってもよい。また、距離センサー３が１つだけでも、図１８に示すように工具の胴部外周面に沿って距離センサー３を動かすことができるようにしておくとともに、距離センサー３を予め定めた複数位置のいずれかに位置した時に測距動作がなされるようにしておくと、距離センサー３が１つだけでも工具の傾きを検知することができるものを得ることができる。図１９及び図２０は距離センサー３を外周方向に動かしている時は別途移動検出センサによるセンサー移動信号によって移動中と判断して距離測定動作をオフとし、距離センサー３が胴部外周面の凹部に嵌り込んだ時には夫々の測定位置に来たとして距離測定動作を行うようにしたものを示している。なお、図１９では予め定めた複数位置が３位置となっているが、さらに多数の位置で距離センサー３を位置決めして距離測定を行うことができるようにしておいてもよいのはもちろんである。また、距離測定位置を定めずに、どの移動位置でも距離測定を行うことができるようにしてもよい。
【００４２】
ところで、この種の回転式工具においては、制御回路８によってモータ２の回転数のコントロールも行うことができるように構成されたものが多いが、距離センサー３によって測定される距離と、モータ２の回転数との関係を定めて、距離に応じてモータ２の回転数が変化するようにしておくならば、図２１に示すように、始めは回転数が低く、徐々に回転数が高くなり、作業終了直前には回転数が低くなるという孔明け作業に好適な回転数制御を制御回路８で行うことができる。また、この時の回転数を下げるために必要な作業終了直前であるかどうかの判断は、前述のように記憶回路８０に記憶させた距離情報に基づいて行うことができる。なお、作業開始時は距離センサー３が出力する距離情報の変化量が少なくなった時点を出力ビットが対象物体に接した時点としてみなすことができるために、この点に基づいて徐々に回転数を上げていけばよい。また、同じ作業を連続して行う場合のことを想定すれば、上記の距離−回転数の関係を記憶回路８０に記憶させてしまうことができるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
２ モータ
３ 距離センサー
６ 設定スイッチ
８ 制御回路
８０ 記憶手段
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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