(57)【要約】【課題】過負荷時に自動停止したドリルモータを自動的に再駆動にする。【解決手段】モータとドリルとの回転軸の方向が異なっている低丈型電動ドリル装置において、スイッチＳＷＯＮがオンするとトランジスタＱ７１がオンしてフォトカプラＰＨ２ＩＮ、ＰＨ２ＯＵＴにより該トランジスタの自己保持回路を形成し、フォトカプラＰＨ１ＩＮ、ＰＨ１ＯＵＴを介してトライアックＢＣＲがオンしてドリルモータ１２を駆動する。過負荷時は、抵抗Ｒ０両端の電圧に比例する電圧ＶＬ１が基準電圧Ｖｒｅｆ１を超えるのでトランジスタＱ７５がオンし、フォトダイオードＰＨ１ＩＮの電流がバイパスされてＢＣＲがオフする。これにより抵抗Ｒ０に電流が流れないので電圧ＶＬ１が低下し過負荷判定回路の出力が０となる。所定時間後、コンデンサＣ７５からの放電電流が流れなくなるのでトランジスタＱ７５がオフしてフォトダイオードＰＨ１ＩＮが再度点灯し、ＢＣＲがオンしてドリルモータが再駆動される。【選択図】図４
2005074559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被切削体に穿孔を行う低丈型電動ドリル装置において、
高速回転で切削するに適した複数の超硬チップからなる切削刃が下端に設けられている環状刃物と、
該環状刃物の切削に適した高速回転駆動するモータと、
先端に取り付けられた環状刃物をモータの回転軸とは方向が異なる回転軸で回転させる回転軸アセンブリと、
モータと回転軸アセンブリとの間に配置され、モータの駆動力を回転軸アセンブリを介して環状刃物に伝達する減速機構と、
手動ハンドルの操作に応じて、回転軸アセンブリを直進移動させることにより、該回転軸アセンブリに取り付けられた環状刃物を被切削体に対して前進及び後退させる送り機構と、
電動ドリル装置本体の下部に設けられ、電動ドリル装置を被切削体に固定するための付着ベースと
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項２】
請求項１記載の低丈型電動ドリル装置において、該装置はさらに、モータの自動停止／再駆動手段を備え、該自動停止／再駆動手段は、
モータと電源との間に直列接続された主スイッチング素子と、
モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、
電流検出手段によって検出された負荷電流が所定の第１の基準値を超えたかどうかを判定する第１の判定手段と、
主スイッチング素子のオン／オフを制御する制御手段であって、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、主スイッチング素子をオフにしてモータに流れる電流を遮断するよう制御し、その後、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、主スイッチング素子をオンにしてモータに電源から電流を供給するよう制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の低丈型電動ドリル装置において、付着ベースは磁石を有する磁気ベースであることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項４】
被切削体に穿孔を行う低丈型電動ドリル装置において、
電動ドリルの環状刃物を回転させるためのモータと、
先端に取り付けられた環状刃物をモータの回転軸とは方向が異なる回転軸で回転させる回転軸アセンブリと、
モータと電源との間に直列接続された主スイッチング素子と、
モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、
電流検出手段によって検出された負荷電流が所定の第１の基準値を超えたかどうかを判定する第１の判定手段と、
主スイッチング素子のオン／オフを制御する制御手段であって、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、主スイッチング素子をオフにしてモータに流れる電流を遮断するよう制御し、その後、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、主スイッチング素子をオンにしてモータに電源から電流を供給するよう制御する制御手段と
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項５】
請求項４記載の低丈型電動ドリル装置において、環状刃物は、その下面に形成された複数の切り屑排出溝に対面する位置に、超硬チップからなる切削刃が各々固定されていることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項６】
請求項１〜５記載の低丈型電動ドリル装置において、モータは、小型モータであることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項７】
請求項２〜６いずれかに記載の低丈型電動ドリル装置において、該装置はさらに、
電流検出手段によって検出された負荷電流が、第１の基準値よりも低い第２の基準値を超えたかどうかを判定する第２の判定手段と、
第２の判定手段が、負荷電流が第２の基準値を超えていないと判定したときに、正常な負荷電流であることを示す表示を行い、負荷電流が第２の基準値を超えたと判定したときに警報表示を行う負荷状態表示手段と
を備えていることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項８】
請求項２〜７いずれかに記載の低丈型電動ドリル装置において、
電流検出手段は、モータ及び主スイッチング素子に直列接続された固定抵抗であって、該固定抵抗の両端から負荷電流に対応する電圧を出力するよう構成されており、
第１の判定手段は、負荷電流に対応する電圧を受け取り、該電圧を、第１の基準値を電圧に変換した第１の電圧基準値と対比することにより、負荷電流が第１の基準値を超えたか否かを判定するよう構成されている
ことを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項９】
請求項７に従属する請求項８記載の低丈型電動ドリル装置において、
第２の判定手段は、負荷電流に対応する電圧を受け取り、該電圧を、第２の基準値を電圧に変換した第２の電圧基準値と対比することにより、負荷電流が第２の基準値を超えたか否かを判定するよう構成されている
ことを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項１０】
請求項２〜９いずれかに記載の低丈型電動ドリル装置において、制御手段は、
モータの駆動を開始させるための起動スイッチがオンされたときに、オン状態を自己保持する第１のスイッチング素子と、
第１のスイッチング素子がオン状態のときに、主スイッチング素子をオン状態にするオン制御信号を供給する制御信号供給手段と、
第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときにターンオンして、第１のスイッチング素子のオン状態に拘わらず、制御信号供給手段からオン制御信号が発生されないようにする第２のスイッチング素子と、
第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準値を超えたと判定してから該基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、第２のスイッチング素子をターンオフさせる手段と
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項１１】
請求項２〜９いずれかに記載の低丈型電動ドリル装置において、主スイッチング素子はトライアックであり、制御手段は、
モータの駆動を開始させるための起動スイッチがオンされたときに、オン状態を自己保持する第１のスイッチングトランジスタと、
第１のスイッチングトランジスタがオン状態のときに電流が流れて発光するフォトダイオードと、
トライアックのゲートとアノード又はカソードとの間に接続されたフォトトライアックであって、フォトダイオードに光結合されて該フォトダイオードの発光によりオン状態となることによりトライアックにゲート電流を供給するフォトトライアックと、
第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、第１のスイッチングトランジスタのオン状態に拘わらず、フォトダイオードの電流をバイパスして消光させる第２のスイッチングトランジスタと、
第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準値を超えたと判定してから該基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、第２のスイッチングトランジスタをターンオフさせる手段と
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１いずれかに記載の低丈型電動ドリル装置において、回転軸アセンブリの回転軸とモータの回転軸とが直交していることを特徴とする低丈型電動ドリル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低丈型電動ドリル装置に関し、特に、小型軽量で、かつ過負荷時にモータの回転を停止させた場合に該モータを自動的に再駆動できるようにした低丈型の電動ドリル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、種々の建造物の新規構築及び修繕等において、鉄骨等の構造材料からなる被切削体への穴あけを、その建造物に被切削体が取り付けられた位置又はその近傍で行うことが求められている。したがって、切削のために使用する電動ドリル装置を、種々の被切削体の位置まで搬送する必要がある。また、被切削体である構造材料の取付位置又はその近傍の穴あけ作業を行う場所は、比較的狭いことが多々ある。
このように、搬送が必要なこと及び作業スペースが狭いことから、電動ドリル装置の小型軽量化が求められている。
【０００３】
従来の電動ドリル装置は、一般に、装置本体の側面に沿って、自動又は手動により上下方向に移動可能なスライド機構が設けられ、そのスライド機構に、モータと、環状刃物と、モータの動力を環状刃物に伝える伝達機構とが、垂直線上に配置されている。このような垂直配置型の電動ドリル装置は、一般に、サイズが大きくなってしまうので、作業領域が限定されてしまう。
これに対して、以下の特許文献１に記載されているように、環状刃物及び伝達機構と、ドリルモータの回転軸とが直交するように配置した、所謂低丈型の電動ドリル装置が提案されている。このような低丈型電動ドリル装置は、全体の長さが垂直型に対比して短縮されているのでコンパクトとなり、可搬性の観点からみて好適である。
また、以下の特許文献２及び３に記載されているように、過負荷時にモータの駆動を自動的に停止する機能を備えた垂直型の電動ドリル装置が提案されている。
【特許文献１】特公表２００２−５３８９７６号公報
【特許文献２】特公平３−７８２０５号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、低丈型電動ドリル装置においては、可搬性を重視して小型軽量であるため、電動ドリル装置を被切削体に固定させる際の電磁ベースの付着力が小さい為、穿孔能力も小さいといった課題点を有していた。
また、上記したように、自動では過負荷時の自動停止機能を備えている電動ドリル装置が既に提案されているが、手動装置で制御は行なわれていなかった。
【０００５】
本発明は、このような従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低丈型電動ドリル装置をより小型軽量化することである。
本発明の他の目的は、低丈型電動ドリル装置が小型軽量であることによって生じる、装置の被切削体への固着性の悪化を改善することである。
本発明の別の目的は、低丈型電動ドリル装置において、過負荷時に自動停止したモータを、簡単な構成で自動的に再駆動することができるようにし、もって作業性を向上させることである。
本発明のさらに別の目的は、低丈型電動ドリル装置において、モータが正常に再駆動してドリルが正常に回転したときに、それを報知することにより、穿孔作業を再開可能であることを、作業員が容易に知ることができるようにし、さらに作業性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、第１の観点の本発明は、被切削体に穿孔を行う低丈型電動ドリル装置において、
高速回転で切削するに適した複数の超硬チップからなる切削刃が下端に設けられている環状刃物と、
該環状刃物の切削に適した高速回転駆動するモータと、
先端に取り付けられた環状刃物をモータの回転軸とは方向が異なる回転軸で回転させる回転軸アセンブリと、
モータと回転軸アセンブリとの間に配置され、モータの駆動力を回転軸アセンブリを介して環状刃物に伝達する減速機構と、
手動ハンドルの操作に応じて、回転軸アセンブリを直進移動させることにより、該回転軸アセンブリに取り付けられた環状刃物を被切削体に対して前進及び後退させる送り機構と、
電動ドリル装置本体の下部に設けられ、電動ドリル装置を被切削体に固定するための付着ベースと
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置を提供する。
【０００７】
上記した第１の観点の本発明に係る低丈型電動ドリル装置はさらに、モータの自動停止／再駆動手段を備え、該自動停止／再駆動手段は、モータと電源との間に直列接続された主スイッチング素子と、モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段によって検出された負荷電流が所定の第１の基準値を超えたかどうかを判定する第１の判定手段と、主スイッチング素子のオン／オフを制御する制御手段であって、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、主スイッチング素子をオフにしてモータに流れる電流を遮断するよう制御し、その後、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、主スイッチング素子をオンにしてモータに電源から電流を供給するよう制御する制御手段とを備えていることが好ましい。また、付着ベースは磁石を有する磁気ベースであることが好ましい。
【０００８】
上記した目的を達成するために、第２の観点の本発明は、被切削体に穿孔を行う低丈型電動ドリル装置において、
電動ドリルの環状刃物を回転させるためのモータと、
先端に取り付けられた環状刃物をモータの回転軸とは方向が異なる回転軸で回転させる回転軸アセンブリと、
モータと電源との間に直列接続された主スイッチング素子と、
モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、
電流検出手段によって検出された負荷電流が所定の第１の基準値を超えたかどうかを判定する第１の判定手段と、
主スイッチング素子のオン／オフを制御する制御手段であって、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、主スイッチング素子をオフにしてモータに流れる電流を遮断するよう制御し、その後、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、主スイッチング素子をオンにしてモータに電源から電流を供給するよう制御する制御手段と
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置を提供する。
【０００９】
この第２の観点の本発明の低丈型電動ドリル装置において、環状刃物は、その下面に形成された複数の切り屑排出溝に対面する位置に、超硬チップからなる切削刃が各々固定されていることが好ましい。
【００１０】
第１及び第２の観点の本発明に係る低丈型電動ドリル装置において、モータは、小型モータであることが好ましい。
また、モータの自動停止／再駆動のための構成を備えている場合、さらに、電流検出手段によって検出された負荷電流が、第１の基準値よりも低い第２の基準値を超えたかどうかを判定する第２の判定手段と、第２の判定手段が、負荷電流が第２の基準値を超えていないと判定したときに、正常な負荷電流であることを示す表示を行い、負荷電流が第２の基準値を超えたと判定したときに警報表示を行う負荷状態表示手段とを備えていることが好ましい。また、電流検出手段は、モータ及び主スイッチング素子に直列接続された固定抵抗であって、該固定抵抗の両端から負荷電流に対応する電圧を出力するよう構成されており、第１の判定手段は、負荷電流に対応する電圧を受け取り、該電圧を、第１の基準値を電圧に変換した第１の電圧基準値と対比することにより、負荷電流が第１の基準値を超えたか否かを判定するよう構成されていることが好ましい。さらに、第２の判定手段は、負荷電流に対応する電圧を受け取り、該電圧を、第２の基準値を電圧に変換した第２の電圧基準値と対比することにより、負荷電流が第２の基準値を超えたか否かを判定するよう構成されていることが好ましい。
【００１１】
モータの自動停止／再駆動のための構成を備えている場合、低丈型電動ドリル装置の制御手段は、モータの駆動を開始させるための起動スイッチがオンされたときに、オン状態を自己保持する第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子がオン状態のときに、主スイッチング素子をオン状態にするオン制御信号を供給する制御信号供給手段と、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときにターンオンして、第１のスイッチング素子のオン状態に拘わらず、制御信号供給手段からオン制御信号が発生されないようにする第２のスイッチング素子と、第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準値を超えたと判定してから該基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、第２のスイッチング素子をターンオフさせる手段とからなることが好ましい。さらに、主スイッチング素子はトライアックであり、制御手段は、モータの駆動を開始させるための起動スイッチがオンされたときに、オン状態を自己保持する第１のスイッチングトランジスタと、第１のスイッチングトランジスタがオン状態のときに電流が流れて発光するフォトダイオードと、トライアックのゲートとアノード又はカソードとの間に接続されたフォトトライアックであって、フォトダイオードに光結合されて該フォトダイオードの発光によりオン状態となることによりトライアックにゲート電流を供給するフォトトライアックと、第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、第１のスイッチングトランジスタのオン状態に拘わらず、フォトダイオードの電流をバイパスして消光させる第２のスイッチングトランジスタと、第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準値を超えたと判定してから該基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、第２のスイッチングトランジスタをターンオフさせる手段とからなることが好ましい。
上記した第１及び第２の観点の本発明に係る低丈型電動ドリル装置において、回転軸アセンブリの回転軸とモータの回転軸とが直交していることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る低丈型電動ドリル装置は、上記したように、環状刃物の刃先に超硬チップを固定するとともに、環状刃物を高速回転（例えば、従来例の４倍）されることができるモータを用いているので、切削抵抗を低減させることができる。これにより、反力を小さくすることができるため、以下のような作用効果を奏することができる。
（ａ）モータと回転軸アセンブリとの間に配置された減速機構を低トルクに対応した設計とすることができ、その結果、減速機構を軽量化することができる。
（ｂ）伝達機構中のギア、シャフト等の種々の部品の能力、強度、及び剛性を抑えることができるので、装置の小型軽量化をさらに図ることができる。
（ｃ）電動ドリル装置を被切削体に固定させるための付着力を小さくすることができ、よって、装置内での容量及び重量の比重が比較的大きい磁気ベースを小型軽量化することができるから、電動ドリル装置全体の小型軽量化に大きく寄与することができる。
（ｄ）環状刃物を前進及び後進させるための送り機構の手動ハンドルの操作が軽くなり、操作性が向上する。
以上のように、本発明によれば、電動ドリル装置の被切削体への固定を安定化させつつ、全体として装置の小型軽量化を図ることができる。
【００１３】
また、モータの自動停止／再駆動手段により、過負荷時にモータの電流が自動的に遮断され、かつその所定時間後に自動的に再駆動されるので、作業員が再駆動用のスイッチ操作等を行う必要がなく、よって作業性を向上させることができる。
さらに、ドリルモータの再駆動が正常に行われた場合に、それを作業員に報知することができるので、作業員は、ドリルを下方に送るためのハンドル操作の開始可能時点を容易に知ることができる。
さらにまた、本発明に係る低丈型電動ドリル装置においては、刃先への超硬チップの固定及び回転数の高いドリルモータの使用により、ドリルモータの回転数をあげて切削抵抗を小さくすることができるので、作業員が送り量を大きくする傾向がある。そのため、モータが過負荷状態になる傾向が生じるが、モータの自動停止／再駆動手段を設けたことにより、ドリルモータの損傷及び環状刃物の折損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１及び図２は、本発明に係る一実施例の低丈型の電動ドリル装置の正面図及び平面図である。図３は、該電動ドリル装置の断面図である。
図示のように、本発明に係る電動ドリル装置は、ドリルモータ１２を備えた本体１４と、モータ12の出力軸１２ａに対して傘歯車１７ａ、遊星歯車減速機17ｂ、平歯車１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを介して駆動接続された回転軸アセンブリ１８と、該回転軸アセンブリ１８の下端に取り付けられた環状刃物ｔを前進後退させる送り機構２０と、穿孔する鋼材などに本体１４を固定するため本体１４の下端に保持され内部に電磁石を備えた電磁ベース４１とを備えている。図中、３９は、送り機構２０を駆動させるための手動の操作レバーである。
【００１５】
モータ１２は、その出力軸を水平にして本体に固定され、その上部位置にハンドル４２が固定されている。ハンドル４２の上面には、電源スイッチＳＷｐｗが配置され、またドリルモータ１２を起動及び停止させるための瞬時復帰型の起動スイッチＳＷｏｎ及び停止スイッチＳＷｏｆｆが配置されている。上面にはさらに、モータ１２の負荷電流の状態を示すための表示ランプＬＥＤ１及びＬＥＤ２が配置されている。以降で詳細に説明するように、ＬＥＤ１が点灯すると、負荷電流が通常の状態であることを示し、ＬＥＤ２が点灯すると、軽い過負荷状態であることを示す。
【００１６】
作業者が電源スイッチＳＷＰＷをオンさせると、電磁石ベース４１中の電磁石５３に通電され、これにより電動ドリル装置が被切削体に固定される。この磁気ベース４１を本体１４に対し相対的位置を調整可能に構成することが好ましく、これにより、磁気ベース４１を被切削体に固定した後に、環状刃物ｔの芯だしのために本体１４を移動させてから、固定させることができる。
【００１７】
減速機構１７は、図３に示すように、ドリルモータ１２の出力軸１２ａに接続された傘歯車１７ａ、遊星歯車減速器１７ｂ、平歯車１７ｃ〜１７ｅからなり、ドリルモータ１２の回転が減速され、回転軸アセンブリ１８がモータ１２の回転軸の方向から９０°回転された回転軸を有するように変換される。
回転軸アセンブリ１８は、垂直な軸心を中心に回転可能に本体１４に取り付けられ、ドリルモータ１２に駆動接続された基端回転軸２２と、該回転軸２２に入れ子式にスプライン接続され、基端回転軸22との軸方向での重なりが小さい伸張位置（図示せず）と、基端回転軸２２との軸方向での重なりが大きい引き込み位置（図３の状態）との間で可動とされ、かつ、基端回転軸２２とともに回転される中間回転軸２４と、中間回転軸２４に入れ子式にスプライン接続され、中間回転軸22との軸方向での重なりが小さい伸張位置（図示せず）と、中間回転軸２４と軸方向での重なりが大きい引き込み位置（図３の状態）との間で可動とされ、かつ、該中間回転軸２４とともに回転される先端回転軸２６と、先端回転軸２６を回転可能に保持し、先端回転軸２６とともに軸線方向で可動状態に本体に取り付けられた保持筒２８とを備えている。保持筒２８は、本体に固定された案内筒２９によって回転を阻止されながら、軸線方向に移動可能に支持されている。
先端回転軸２６と保持筒２８との間にはニードルベアリング３０が設けられ、先端回転軸２６の先端に環状刃物ｔを保持するためにロッキングボール（施錠部材）２６ａが取り付けられ、さらに、該ロッキングボール６ａを操作するための回転操作スリーブ２６ｂが設けられている。
【００１８】
送り機構２０は、図３に示すように、保持筒２８の外表面に取り付けられ、回転軸アセンブリ１８の軸線に平行に延びる直線上の移動ラック３１と、該移動ラック３１に対して平行に間隔をあけて本体１４に固定された固定ラック３２と、これら２つのラックの間にこれらラックに係合されたピニオン３４とを備えている。
切削作業を行わないときには、回転軸アセンブリ１８は、図３に示すような引き込み位置にある。そして、作業を行う場合に、ドリルモータ１２により基端回転軸２２、中間回転軸２４、先端回転軸２６を介して環状刃物ｔを回転させながら、操作レバー３９を操作することによってピニオン３４が回転して固定ラック３２上を下方に進み、移動ラック３１をピニオン３４に対して相対的に下方に移動する。これにより、中間回転軸２４及び先端回転軸２６がそれぞれ伸張状態となって回転軸アセンブリ１８が伸張状態となり、先端回転軸２６の先端に取り付けられた環状刃物ｔが被切削体の方向に進行する。
【００１９】
なお、ドリル送り用のモータを内蔵させ、該モータの回転をクラッチを介して、環状刃物ｔを上下動させる送り機構２０に伝達するよう構成してもよい。これにより、クラッチを外すか否かを選択操作することにより、環状刃物ｔを手動又は電動の何れかで下方移動させることができる。
【００２０】
環状刃物ｔの下端部には、図１に示すように、複数の切り屑排出溝ｔ１に対向する位置に、超硬チップからなる切削刃ｔ２が各々固定されている。超硬チップからなる切削刃ｔ２を環状刃物の刃先に固定することにより、高速度鋼の環状刃物に対比して、刃先の切削等を生じずに回転数を増大させることができ、その結果、切削抵抗を軽減させることができる。また、切削速度を向上させることもできる。
したがって、本発明のように超硬チップ付きの環状刃物を使用した電動ドリル装置では、ドリルの送り量を大きくすることができるので、スループットが向上する。
なお、超硬チップを取り付けた環状刃物を使用する場合の切削速度及び高速度鋼の環状刃物を使用する場合の切削速度は、『工具材種の選びかた使い方』（株式会社大河出版、初版）の16頁に記載されている。
モータ１２は、超硬チップ付の環状刃物を切削に適した高速回転するモータである。
【００２１】
次に、図４を参照して、本発明に係る低丈型電動ドリル装置におけるドリルモータ１２の駆動／停止のための回路構成及びその動作を説明する。
図４において、５０はＡＣ電源、５１は全波整流回路、５２はＡＣ／ＤＣ電源回路、５３は電磁ベース４１に内蔵される電磁石を示している。電源スイッチＳＷＰＷがオンされると、全波整流回路５１はＡＣ電源５０の電圧を全波整流して電磁石５３に供給し、上記したように電動ドリル装置が被切削体に固定される。一方、ＡＣ／ＤＣ電源回路５２は、ＡＣ電源５０の電圧を定電圧のＤＣ電圧（例えば、２４Ｖ）に変換して、ドリルモータ１２の駆動を制御するための制御部にＤＣ電源を供給する。
ＢＣＲは、ドリルモータ１２をＡＣ電源５０に接続／遮断するためのトライアック（主スイッチング素子）であり、該トライアックＢＣＲのゲートとアノード（又はカソード）間には、フォトトライアックが接続されている。トライアックＢＣＲには、負荷電流を検出するための抵抗（電流検出抵抗）Ｒ０が直列接続されている。
【００２２】
ＤＣ電源電圧が印加される制御部には、オン／オフ制御回路７１、増幅回路７２、平滑回路７３、過負荷判定回路７４、自動停止／再駆動制御回路７５、及び負荷状態表示回路７６が含まれている。
オン／オフ制御回路７１は、起動スイッチＳＷＯＮ及び停止スイッチＳＷＯＦＦの手動操作に応じて、また、自動停止／再駆動制御回路７５の出力に応じて、トライアックＢＣＲのオン／オフを制御するため制御信号を出力するものである。
増幅回路７２は、電流検出抵抗Ｒ０の両端の電圧を増幅して、平滑回路７３に出力する。増幅回路７２は、出力インピーダンスが小さく（ほぼゼロ）、電流検出抵抗Ｒ０の両端の電圧がゼロレベルに降下したときに、平滑回路７３のコンデンサＣ７３の充電電荷を、抵抗Ｒ７３を介して急速放電させる。
増幅回路７２の利得は１であってもよい。
【００２３】
過負荷判定回路７４は、平滑回路７３の出力ＶＬ１が予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆ１を超えたか否かを判定することにより、ドリルモータ１２に損傷が生じる恐れがある重度の過負荷状態が生じているか否かを判定するためのものである。
自動停止／再駆動制御回路７５は、その出力によってオン／オフ制御回路７１を制御することにより、過負荷判定回路７４の出力ＶＬ１がドリルモータ１２の重度過負荷状態を表しているときに、ドリルモータ１２の駆動を自動的に停止させ、かつ、その時点から所定時間後に、ドリルモータ１２を自動的に再駆動させるためのものである。
【００２４】
負荷状態表示回路７６は、平滑回路７３の出力ＶＬ１が予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆ２を超えたか否かを判定することにより、ドリルモータ１２の負荷状態をＬＥＤ１及びＬＥＤ２により表示するためのものである。この基準電圧Ｖｒｅｆ２は、過負荷判定回路７４における基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さく、過負荷状態ではあるがドリルモータ１２に損傷を及ぼす程ではない軽度の過負荷状態となった時点で、比較器ＯＰ７６の出力を反転させるよう設定されている。正常な負荷状態の場合にＬＥＤ１（例えば青色）を点灯し、過負荷状態（軽度及び重度）の場合にＬＥＤ２（例えば赤色）を点灯させる。軽度の過負荷状態と重度の過負荷状態とで、別のＬＥＤが点灯するようにしてもよい。
【００２５】
このような回路構成において、電源スイッチＳＷＰＷがオン状態、したがってＡＣ／ＤＣ電源回路５２からＤＣ電源電圧が制御部に印加されている状態で、作業員が起動スイッチＳＷＯＮをオンすると、ＡＣ／ＤＣ電源回路５２から、該起動スイッチＳＷＯＮを介してオン／オフ制御回路７１のトランジスタＱ７１（第１のスイッチング素子）にベース電流が流れ、これにより、トランジスタＱ７１がターンオンする。その結果、フォトダイオードＰＨ２ＩＮに電流が流れることにより、該フォトダイオードに光結合されたフォトリレーＰＨ２ＯＵＴがターンオンして、トランジスタＱ７１の自己保持回路が形成される。
【００２６】
トランジスタＱ７１がオン状態となると、該トランジスタに直列接続されたフォトダイオードＰＨ１ＩＮにも電流が流れ、それにより、該フォトダイオードに光結合されたフォトトライアックＰＨ１ＯＵＴがオン状態となる。その結果、トライアックＢＣＲがオン状態となることにより、ドリルモータ１２にＡＣ電源電圧が供給され、該ドリルモータ１２の回転により環状刃物ｔ（図１及び図２）が回転される。
この状態で、作業員が操作レバー３９（図１）を手動操作して送り機構２０を動作させると、環状刃物ｔが回転しつつ被切削体の方向に進行し、穿孔を行うことができる。
【００２７】
ドリルモータ１２に流れる負荷電流は、電流検出抵抗Ｒ０の両端の電圧降下として検出され、負荷電流に比例する電圧が増幅回路７２によって増幅されて平滑回路７３に供給される。過負荷状態ではない正常状態では、平滑回路７３の出力電圧ＶＬ１が、過負荷判定回路７４に予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低くなるよう設定されているため、過負荷判定回路７４の比較器（演算増幅器）ＯＰ７４の出力は低レベルである。このため、正常状態では、自動停止／再駆動制御回路７５のコンデンサＣ７５の充電電圧は低く、トランジスタＱ７５（第２のスイッチング素子）にベース電流が流れないためオフ状態を保持している。この状態では、オン／オフ制御回路７１のフォトダイオードＰＨ１ＩＮにはトランジスタＱ７１を介して電流が流れ続けるため、フォトトライアックＰＨ１ＯＵＴがオン状態を継続し、よって、トライアックＢＣＲはオン状態を継続する。
また、負荷状態検出回路７６は、正常状態では、その基準電圧Ｖｒｅｆ２が平滑回路７３の出力ＶＬ１よりも高くなるように設定されていて、比較器（演算増幅器）ＯＰ７６の出力が高レベルとなっている。そのため、トランジスタＱ７６１がオン状態でトランジスタＱ７６２がオフ状態にあり、ＬＥＤ１が点灯状態でＬＥＤ２が消灯状態にある。これにより、作業員は、ドリルモータ１２の負荷状態が正常であると認識することができる。
【００２８】
一方、ドリルモータ１２が過負荷状態となって負荷電流が増大すると、電流検出抵抗Ｒ０の両端の電圧が増大することにより、平滑回路７３の出力ＶＬ１が上昇する。該出力ＶＬ１が上昇して、負荷状態表示回路７６の基準電圧Ｖｒｅｆ２に到達すると、比較器ＯＰ７６の出力が高レベルから低レベルに反転する。これにより、トランジスタＱ７６１がターンオフしてトランジスタＱ７６２がターンオンするので、ＬＥＤ１が消灯しＬＥＤ２が点灯する。
これにより、作業員は、ドリルモータ１２に軽度の過負荷状態が生じたことを認識することができるので、必要に応じて、操作レバー３９にかける力を調整することができる。
【００２９】
過負荷状態が進むと、ドリルモータ１２に損傷が生じる恐れがある重度の過負荷状態になると、平滑回路７３の出力ＶＬ１が過負荷判定回路７４の基準電圧Ｖｒｅｆ１以上になる。すると、その時点で、過負荷判定回路７４の比較器ＯＰ７４の出力が高レベルとなり、これにより、自動停止／再駆動制御回路７５において、ダイオードＤ７５、抵抗Ｒ７５１（抵抗値小）を介してコンデンサＣ７５がほぼ瞬時に充電されるため、抵抗Ｒ７５２を介してベース電流が流れてトランジスタＱ７５がターンオンする。
該トランジスタＱ７５のターンオンにより、オン／オフ制御回路７１のフォトダイオードＰＨ１ＩＮに流れる電流がシャントされ、結局、フォトトライアックＰＨ１ＯＵＴがターンオフするので、保持電流以下になるとトライアックＢＣＲがターンオフとなり、ドリルモータ１２の電流が遮断される。
【００３０】
重度の過負荷状態が生じた結果、自動停止／再駆動制御回路７５の動作によりトライアックＢＣＲがターンオフすると、電流検出抵抗Ｒ０による降下電圧がゼロになることにより、平滑回路７３の出力ＶＬ１が低下し、過負荷判定回路７４の比較器ＯＰ７４の出力が高レベルから低レベルに遷移する。その結果、自動停止／再駆動制御回路７５において、トランジスタＱ７５のベース電流は、コンデンサＣ７５から抵抗Ｒ７５２を介して流れる放電電流のみとなる。そして、所定の放電時定数により定まる時間後にベース電流が流れなくなり、トランジスタＱ７５がターンオフする。
【００３１】
このとき、オン／オフ制御回路７１において、フォトダイオードＰＨ２ＩＮ及びフォトリレーＰＨ２ＯＵＴによりトランジスタＱ７１の自己保持回路が依然として形成されているので、トランジスタＱ７１はオン状態を保持している。したがって、過負荷判定回路７４の出力が判定してから所定時間後にトランジスタＱ７５がターンオフすると、トランジスタＱ７１を介してフォトダイオードＰＨ１ＩＮに再度電流が流れるので、フォトトライアックＰＨ１ＯＵＴが再度ターンオンし、結局、トライアックＢＣＲがターンオンする。これにより、ドリルモータ１２が再度通電されて、環状刃物ｔが回転する。自動停止／再駆動制御回路７５の上記した放電時定数は、例えば０．３〜０．５秒程度に設定されている。したがって、過負荷状態が生じてドリルモータ１２の電流を自動的に遮断してから、短時間でドリルモータ１２の通電を自動的に再開することができる。
【００３２】
また、過負荷状態の解消時に平滑回路７３の出力ＶＬ１が低下するので、負荷状態表示回路７６の比較器ＯＰ７６の出力が低レベルから高レベルに反転し、ＬＥＤ１が点灯してＬＥＤ２が消灯する。これにより、作業員は、ドリルモータ１２の過負荷状態が解消したことを確実に知ることができるので、操作レバー３９を操作して環状刃物ｔを再度下方に移動させ穿孔を継続することができる。
【００３３】
以上、本発明に係る低丈型電動ドリル装置の実施例について説明したが、当業者であれば種々の変形、変更が可能であることが明らかであろう。
また、ドリルモータ１２の駆動制御回路においては、フォトカプラの代わりに他の電子的スイッチ手段又は機械的リレー手段を用いてもよい。さらに、ドリルモータ１２に直列接続された電流検出抵抗Ｒ０の代わりに、該ドリルモータの電流を検出する電流変成器を用いてもよい。トライアックＢＣＲの代わりにフォトリレー、機械的リレーを用いてもよく、また、ドリルモータ１２を直流モータで構成し、かつトライアックの代わりにＳＣＲ、トランジスタ、ＦＥＴを用いてもよい。さらにまた、自動停止／再駆動制御回路７５において、ＲＣ時定数回路の代わりにパルスカウンタ等の計時手段を用い、該計時手段のタイムアップ時点でトランジスタＱ７５をターンオフさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る低丈型電動ドリル装置の一実施例の正面図である。
【図２】図１に示した低丈型電動ドリル装置の平面図である。
【図３】図１に示した低丈型電動ドリル装置の断面図である。
【図４】本発明に係る低丈型電動ドリル装置における、ドリルモータの駆動制御部の回路図である。
【図１】
2005074559.tif 000003
【図２】
2005074559.tif 000004
【図３】
2005074559.tif 000005
【図４】
2005074559.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月16日(2004.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低丈型電動ドリル装置に関し、特に、小型軽量で、かつ過負荷時にモータの
回転を停止させた場合に該モータを自動的に再駆動できるようにした低丈型の電動ドリル
装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物の新規構築及び修繕等を行う工事現場では、鉄骨等の構造材料等への穴あけをする必要が生じる。したがって、電動ドリル装置をそのそような工事現場まで搬送することが必要となり、また、比較的狭い場所で作業を行うことも必要がとなることがある。
このため、電動ドリル装置の小型軽量化が求められている。
【０００３】
これに対して、以下の特許文献１に記載されているような所謂低丈型の電動ドリル装置が提案されている。すなわち、従来は、切削刃の回転軸と該切削刃を駆動するモータの回転軸とを同軸状にして直線的に配列していたものを、この低丈型ドリル装置では、モーターの回転軸を切削刃の回転軸に対して直角となるように配置することにより、当該ドリル装置の高さを低くし、それにより装置を全体としてコンパクトとしたものであり、作業性、可搬性に利点がある。
また、以下の特許文献２及び３に記載されているように、過負荷時にモータの駆動を自
動的に停止する機能を備えた垂直型の電動ドリル装置が提案されている。
【特許文献１】特公表２００２−５３８９７６号公報
【特許文献２】特公平３−７８２０５号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示の低丈型電動ドリル装置においては、当該装置を電磁石によって被切削体に固定させるための電磁ベースを備え、安定して効率的な穿孔作業を行うようにしているが、前述の可搬性を図るために当該電磁ベースも小型にしているため、その電磁付着力が小さく、従って、穿孔作業の際の当該ドリル装置の安定した保持という点で課題点を有していた。
また、上記したように、自動では過負荷時の自動停止機能を備えている電動ドリル装置が既に提案されているが、手動装置で制御は行なわれていなかった。
【０００５】
本発明は、上記のような低丈型電動ドリル装置をより小型軽量化することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、低丈型電動ドリル装置の被切削体への安定的保持を図ることである。
本発明の別の目的は、低丈型電動ドリル装置において、過負荷時に自動停止したモータを、簡単な構成で自動的に再駆動することができるようにし、もって作業性を向上させる
ことである。
本発明のさらに別の目的は、低丈型電動ドリル装置において、モータが正常に再駆動してドリルが正常に回転したときに、それを報知することにより、穿孔作業を再開可能であることを、作業員が容易に知ることができるようにし、さらに作業性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、第１の観点の本発明は、被切削体に穿孔を行う低丈型
電動ドリル装置において、
高速回転で切削するに適した複数の超硬チップからなる切削刃が下端に設けられている
環状刃物と、
該環状刃物の切削に適した高速回転駆動するモータと、
先端に取り付けられた環状刃物をモータの回転軸とは方向が異なる回転軸で回転させる
回転軸アセンブリと、
モータと回転軸アセンブリとの間に配置され、モータの駆動力を回転軸アセンブリを介
して環状刃物に伝達する減速機構と、
手動ハンドルの操作に応じて、回転軸アセンブリを直進移動させることにより、該回転
軸アセンブリに取り付けられた環状刃物を被切削体に対して前進及び後退させる送り機構
と、
電動ドリル装置本体の下部に設けられ、電動ドリル装置を被切削体に固定するための付
着ベースと
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置を提供する。
【０００７】
上記した第１の観点の本発明に係る低丈型電動ドリル装置はさらに、モータの自動停止
／再駆動手段を備え、該自動停止／再駆動手段は、モータと電源との間に直列接続された
主スイッチング素子と、モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、電流検出手
段によって検出された負荷電流が所定の第１の基準値を超えたかどうかを判定する第１の
判定手段と、主スイッチング素子のオン／オフを制御する制御手段であって、第１の判定
手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、主スイッチング素子をオフに
してモータに流れる電流を遮断するよう制御し、その後、第１の判定手段が負荷電流が第
１の基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、主スイッチ
ング素子をオンにしてモータに電源から電流を供給するよう制御する制御手段とを備えて
いることが好ましい。また、付着ベースは磁石を有する磁気ベースであることが好ましい
。
【０００８】
上記した目的を達成するために、第２の観点の本発明は、被切削体に穿孔を行う低丈型
電動ドリル装置において、
電動ドリルの環状刃物を回転させるためのモータと、
先端に取り付けられた環状刃物をモータの回転軸とは方向が異なる回転軸で回転させる
回転軸アセンブリと、
モータと電源との間に直列接続された主スイッチング素子と、
モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段と、
電流検出手段によって検出された負荷電流が所定の第１の基準値を超えたかどうかを判
定する第１の判定手段と、
主スイッチング素子のオン／オフを制御する制御手段であって、第１の判定手段が負荷
電流が第１の基準値を超えたと判定したときに、主スイッチング素子をオフにしてモータ
に流れる電流を遮断するよう制御し、その後、第１の判定手段が負荷電流が第１の基準値
より小さくなったと判定したときに、その判定から所定時間後に、主スイッチング素子を
オンにしてモータに電源から電流を供給するよう制御する制御手段と
からなることを特徴とする低丈型電動ドリル装置を提供する。
【０００９】
この第２の観点の本発明の低丈型電動ドリル装置において、環状刃物は、その下面に形
成された複数の切り屑排出溝に対面する位置に、超硬チップからなる切削刃が各々固定さ
れていることが好ましい。
【００１０】
第１及び第２の観点の本発明に係る低丈型電動ドリル装置において、モータは、小型モ
ータであることが好ましい。
また、モータの自動停止／再駆動のための構成を備えている場合、さらに、電流検出手
段によって検出された負荷電流が、第１の基準値よりも低い第２の基準値を超えたかどう
かを判定する第２の判定手段と、第２の判定手段が、負荷電流が第２の基準値を超えてい
ないと判定したときに、正常な負荷電流であることを示す表示を行い、負荷電流が第２の
基準値を超えたと判定したときに警報表示を行う負荷状態表示手段とを備えていることが
好ましい。また、電流検出手段は、モータ及び主スイッチング素子に直列接続された固定
抵抗であって、該固定抵抗の両端から負荷電流に対応する電圧を出力するよう構成されて
おり、第１の判定手段は、負荷電流に対応する電圧を受け取り、該電圧を、第１の基準値
を電圧に変換した第１の電圧基準値と対比することにより、負荷電流が第１の基準値を超
えたか否かを判定するよう構成されていることが好ましい。さらに、第２の判定手段は、
負荷電流に対応する電圧を受け取り、該電圧を、第２の基準値を電圧に変換した第２の電
圧基準値と対比することにより、負荷電流が第２の基準値を超えたか否かを判定するよう
構成されていることが好ましい。
【００１１】
モータの自動停止／再駆動のための構成を備えている場合、低丈型電動ドリル装置の制
御手段は、モータの駆動を開始させるための起動スイッチがオンされたときに、オン状態
を自己保持する第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子がオン状態のときに
、主スイッチング素子をオン状態にするオン制御信号を供給する制御信号供給手段と、第
１の判定手段が負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときにターンオンして、第１
のスイッチング素子のオン状態に拘わらず、制御信号供給手段からオン制御信号が発生さ
れないようにする第２のスイッチング素子と、第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準
値を超えたと判定してから該基準値より小さくなったと判定したときに、その判定から所
定時間後に、第２のスイッチング素子をターンオフさせる手段とからなることが好ましい
。さらに、主スイッチング素子はトライアックであり、制御手段は、モータの駆動を開始
させるための起動スイッチがオンされたときに、オン状態を自己保持する第１のスイッチ
ングトランジスタと、第１のスイッチングトランジスタがオン状態のときに電流が流れて
発光するフォトダイオードと、トライアックのゲートとアノード又はカソードとの間に接
続されたフォトトライアックであって、フォトダイオードに光結合されて該フォトダイオ
ードの発光によりオン状態となることによりトライアックにゲート電流を供給するフォト
トライアックと、第１の判定手段が、負荷電流が第１の基準値を超えたと判定したときに
、第１のスイッチングトランジスタのオン状態に拘わらず、フォトダイオードの電流をバ
イパスして消光させる第２のスイッチングトランジスタと、第１の判定手段が、負荷電流
が第１の基準値を超えたと判定してから該基準値より小さくなったと判定したときに、そ
の判定から所定時間後に、第２のスイッチングトランジスタをターンオフさせる手段とか
らなることが好ましい。
上記した第１及び第２の観点の本発明に係る低丈型電動ドリル装置において、回転軸ア
センブリの回転軸とモータの回転軸とが直交していることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る低丈型電動ドリル装置は、上記したように、環状刃物の刃先に超硬チップを設け、切削抵抗を低減させるとともに、高速回転（例えば、従来例の４倍）駆動するモータを用いるようにしたので、低トルクで効率の良い切削作業を行うことができ、具体的には、以下のような作用効果を奏することができる。
（ａ）モータと回転軸アセンブリとの間に配置された減速機構を低トルクに対応した設計
とすることができ、その結果、減速機構を軽量化することができる。
（ｂ）伝達機構中のギア、シャフト等の種々の部品の能力、強度、及び剛性を抑えること
ができるので、装置の小型軽量化をさらに図ることができる。
（ｃ）電動ドリル装置を被切削体に固定させるための付着力を小さくすることができ、よ
って、装置内での容量及び重量の比重が比較的大きい磁気ベースを小型軽量化することが
できるから、電動ドリル装置全体の小型軽量化に大きく寄与することができる。
（ｄ）環状刃物を前進及び後進させるための送り機構の手動ハンドルの操作が軽くなり、
操作性が向上する。
以上のように、本発明によれば、電動ドリル装置の被切削体への固定を安定化させつつ
、全体として装置の小型軽量化を図ることができる。
【００１３】
また、モータの自動停止／再駆動手段により、過負荷時にモータの電流が自動的に遮断
され、かつその所定時間後に自動的に再駆動されるので、作業員が再駆動用のスイッチ操
作等を行う必要がなく、よって作業性を向上させることができる。
さらに、ドリルモータの再駆動が正常に行われた場合に、それを作業員に報知すること
ができるので、作業員は、ドリルを下方に送るためのハンドル操作の開始可能時点を容易
に知ることができる。
さらにまた、本発明に係る低丈型電動ドリル装置においては、モータの自動停止／再駆動手段を設けたことにより、ドリルモータの損傷及び環状刃物の折損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１及び図２は、本発明に係る一実施例の低丈型の電動ドリル装置の正面図及び平面図
である。図３は、該電動ドリル装置の断面図である。
図示のように、本発明に係る電動ドリル装置は、ドリルモータ１２を備えた本体１４と
、モータ12の出力軸１２ａに対して傘歯車１７ａ、遊星歯車減速機17ｂ、平歯車１７ｃ，
１７ｄ，１７ｅを介して駆動接続された回転軸アセンブリ１８と、該回転軸アセンブリ１
８の下端に取り付けられた環状刃物ｔを前進後退させる送り機構２０と、穿孔する鋼材な
どに本体１４を固定するため本体１４の下端に保持され内部に電磁石を備えた電磁ベース
４１とを備えている。図中、３９は、送り機構２０を駆動させるための手動の操作レバー
である。
【００１５】
モータ１２は、その出力軸を水平にして本体に固定され、その上部位置にハンドル４２
が固定されている。ハンドル４２の上面には、電源スイッチＳＷｐｗが配置され、またド
リルモータ１２を起動及び停止させるための瞬時復帰型の起動スイッチＳＷｏｎ及び停止
スイッチＳＷｏｆｆが配置されている。上面にはさらに、ドリルモータ１２の負荷電流の状態を示すための表示ランプＬＥＤ１及びＬＥＤ２が配置されている。以降で詳細に説明するように、ＬＥＤ１が点灯すると、負荷電流が通常の状態であることを示し、ＬＥＤ２が点灯すると、軽い過負荷状態であることを示す。
【００１６】
作業者が電源スイッチＳＷｐｗをオンさせると、電磁ベース４１中の電磁石５３に通
電され、これにより電動ドリル装置が被切削体に固定される。この電磁ベース４１を本体
１４に対し相対的位置を調整可能に構成することが好ましく、これにより、電磁ベース４
１を被切削体に固定した後に、環状刃物ｔの芯だしのために本体１４を移動させてから、
固定させることができる。
【００１７】
減速機構１７は、図３に示すように、ドリルモータ１２の出力軸１２ａに接続された傘
歯車１７ａ、遊星歯車減速器１７ｂ、平歯車１７ｃ〜１７ｅからなり、ドリルモータ１２
の回転が減速され、回転軸アセンブリ１８がモータ１２の回転軸の方向から９０°回転さ
れた回転軸を有するように変換される。
回転軸アセンブリ１８は、垂直な軸心を中心に回転可能に本体１４に取り付けられ、ド
リルモータ１２に駆動接続された基端回転軸２２と、該基端回転軸２２に入れ子式にスプライン接続され、基端回転軸２２との軸方向での重なりが小さい伸張位置（図示せず）と、基端回転軸２２との軸方向での重なりが大きい引き込み位置（図３の状態）との間で可動とされ、かつ、基端回転軸２２とともに回転される中間回転軸２４と、中間回転軸２４に入れ子式にスプライン接続され、中間回転軸２２との軸方向での重なりが小さい伸張位置（図示せず）と、中間回転軸２４と軸方向での重なりが大きい引き込み位置（図３の状態）との間で可動とされ、かつ、該中間回転軸２４とともに回転される先端回転軸２６と、先端回転軸２６を回転可能に保持し、先端回転軸２６とともに軸線方向で可動状態に本体に取り付けられた保持筒２８とを備えている。保持筒２８は、本体に固定された案内筒２９によって回転を阻止されながら、軸線方向に移動可能に支持されている。
先端回転軸２６と保持筒２８との間にはニードルベアリング３０が設けられ、先端回転
軸２６の先端に環状刃物ｔを保持するためにロッキングボール（施錠部材）２６ａが取り
付けられ、さらに、該ロッキングボール２６ａを操作するための回転操作スリーブ２６ｂが設けられている。
【００１８】
送り機構２０は、図３に示すように、保持筒２８の外表面に取り付けられ、回転軸アセ
ンブリ１８の軸線に平行に延びる直線上の移動ラック３１と、該移動ラック３１に対して
平行に間隔をあけて本体１４に固定された固定ラック３２と、これら２つのラックの間に
これらラックに係合されたピニオン３４とを備えている。
切削作業を行わないときには、回転軸アセンブリ１８は、図３に示すような引き込み位
置にある。そして、作業を行う場合に、ドリルモータ１２により基端回転軸２２、中間回
転軸２４、先端回転軸２６を介して環状刃物ｔを回転させながら、操作レバー３９を操作
することによってピニオン３４が回転して固定ラック３２上を下方に進み、移動ラック３
１をピニオン３４に対して相対的に下方に移動する。これにより、中間回転軸２４及び先
端回転軸２６がそれぞれ伸張状態となって回転軸アセンブリ１８が伸張状態となり、先端
回転軸２６の先端に取り付けられた環状刃物ｔが被切削体の方向に進行する。
【００１９】
なお、ドリル送り用のモータを内蔵させ、該モータの回転をクラッチを介して、環状
刃物ｔを上下動させる送り機構２０に伝達するよう構成してもよい。これにより、クラッ
チを外すか否かを選択操作することにより、環状刃物ｔを手動又は電動の何れかで下方移
動させることができる。
【００２０】
環状刃物ｔの下端部には、図１に示すように、複数の切り屑排出溝ｔ１に対向する位置
に、超硬チップからなる切削刃ｔ２が各々固定されている。超硬チップからなる切削刃ｔ
２を環状刃物の刃先に固定することにより、高速度鋼の環状刃物に対比して、刃先の切損等を生じずに回転数を増大させることができ、その結果、切削抵抗を軽減させることができる。また、切削速度を向上させることもできる。
したがって、本発明のように超硬チップ付きの環状刃物を使用した電動ドリル装置では、ドリルの送り量を大きくすることができるので、スループットが向上する。
なお、超硬チップを取り付けた環状刃物を使用する場合の切削速度及び高速度鋼の環状
刃物を使用する場合の切削速度は、『工具材種の選びかた使い方』（株式会社大河出版、
初版）の16頁に記載されている。
モータ１２は、超硬チップ付の環状刃物を切削に適した高速回転するモータである。
【００２１】
次に、図４を参照して、本発明に係る低丈型電動ドリル装置におけるドリルモータ１２
の駆動／停止のための回路構成及びその動作を説明する。
図４において、５０はＡＣ電源、５１は全波整流回路、５２はＡＣ／ＤＣ電源回路、５
３は電磁ベース４１に内蔵される電磁石を示している。電源スイッチＳＷｐｗがオンされ
ると、全波整流回路５１はＡＣ電源５０の電圧を全波整流して電磁石５３に供給し、上記
したように電動ドリル装置が被切削体に固定される。一方、ＡＣ／ＤＣ電源回路５２は、
ＡＣ電源５０の電圧を定電圧のＤＣ電圧（例えば、２４Ｖ）に変換して、ドリルモータ１
２の駆動を制御するための制御部にＤＣ電源を供給する。
ＢＣＲは、ドリルモータ１２をＡＣ電源５０に接続／遮断するためのトライアック（主
スイッチング素子）であり、該トライアックＢＣＲのゲートとアノード（又はカソード）
間には、フォトトライアックが接続されている。トライアックＢＣＲには、負荷電流を検
出するための抵抗（電流検出抵抗）Ｒ０が直列接続されている。
【００２２】
ＤＣ電源電圧が印加される制御部には、オン／オフ制御回路７１、増幅回路７２、平滑
回路７３、過負荷判定回路７４、自動停止／再駆動制御回路７５、及び負荷状態表示回路
７６が含まれている。
オン／オフ制御回路７１は、起動スイッチＳＷｏｎ及び停止スイッチＳＷｏｆｆの手動
操作に応じて、また、自動停止／再駆動制御回路７５の出力に応じて、トライアックＢＣ
Ｒのオン／オフを制御するため制御信号を出力するものである。
増幅回路７２は、電流検出抵抗Ｒ０の両端の電圧を増幅して、平滑回路７３に出力する
。増幅回路７２は、出力インピーダンスが小さく（ほぼゼロ）、電流検出抵抗Ｒ０の両端
の電圧がゼロレベルに降下したときに、平滑回路７３のコンデンサＣ７３の充電電荷を、
抵抗Ｒ７３を介して急速放電させる。
増幅回路７２の利得は１であってもよい。
【００２３】
過負荷判定回路７４は、平滑回路７３の出力ＶＬ１が予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆ１
を超えたか否かを判定することにより、ドリルモータ１２に損傷が生じる恐れがある重度
の過負荷状態が生じているか否かを判定するためのものである。
自動停止／再駆動制御回路７５は、その出力によってオン／オフ制御回路７１を制御す
ることにより、過負荷判定回路７４の出力ＶＬ１がドリルモータ１２の重度過負荷状態を
表しているときに、ドリルモータ１２の駆動を自動的に停止させ、かつ、その時点から所
定時間後に、ドリルモータ１２を自動的に再駆動させるためのものである。
【００２４】
負荷状態表示回路７６は、平滑回路７３の出力ＶＬ１が予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆ
２を超えたか否かを判定することにより、ドリルモータ１２の負荷状態をＬＥＤ１及びＬ
ＥＤ２により表示するためのものである。この基準電圧Ｖｒｅｆ２は、過負荷判定回路７
４における基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さく、過負荷状態ではあるがドリルモータ１２に損
傷を及ぼす程ではない軽度の過負荷状態となった時点で、比較器ＯＰ７６の出力を反転さ
せるよう設定されている。正常な負荷状態の場合にＬＥＤ１（例えば青色）を点灯し、過
負荷状態（軽度及び重度）の場合にＬＥＤ２（例えば赤色）を点灯させる。軽度の過負荷
状態と重度の過負荷状態とで、別のＬＥＤが点灯するようにしてもよい。
【００２５】
このような回路構成において、電源スイッチＳＷｐｗがオン状態、したがってＡＣ／Ｄ
Ｃ電源回路５２からＤＣ電源電圧が制御部に印加されている状態で、作業員が起動スイッ
チＳＷｏｎをオンすると、ＡＣ／ＤＣ電源回路５２から、該起動スイッチＳＷｏｎを介し
てオン／オフ制御回路７１のトランジスタＱ７１（第１のスイッチング素子）にベース電
流が流れ、これにより、トランジスタＱ７１がターンオンする。その結果、フォトダイオ
ードＰＨ２ＩＮに電流が流れることにより、該フォトダイオードに光結合されたフォトリ
レーＰＨ２ＯＵＴがターンオンして、トランジスタＱ７１の自己保持回路が形成される。
【００２６】
トランジスタＱ７１がオン状態となると、該トランジスタに直列接続されたフォトダイ
オードＰＨ１ＩＮにも電流が流れ、それにより、該フォトダイオードに光結合されたフォ
トトライアックＰＨ１ＯＵＴがオン状態となる。その結果、トライアックＢＣＲがオン状
態となることにより、ドリルモータ１２にＡＣ電源電圧が供給され、該ドリルモータ１２
の回転により環状刃物ｔ（図１及び図２）が回転される。
この状態で、作業員が操作レバー３９（図１）を手動操作して送り機構２０を動作させ
ると、環状刃物ｔが回転しつつ被切削体の方向に進行し、穿孔を行うことができる。
【００２７】
ドリルモータ１２に流れる負荷電流は、電流検出抵抗Ｒ０の両端の電圧降下として検出
され、負荷電流に比例する電圧が増幅回路７２によって増幅されて平滑回路７３に供給さ
れる。過負荷状態ではない正常状態では、平滑回路７３の出力電圧ＶＬ１が、過負荷判定
回路７４に予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低くなるよう設定されているため、
過負荷判定回路７４の比較器（演算増幅器）ＯＰ７４の出力は低レベルである。このため
、正常状態では、自動停止／再駆動制御回路７５のコンデンサＣ７５の充電電圧は低く、
トランジスタＱ７５（第２のスイッチング素子）にベース電流が流れないためオフ状態を
保持している。この状態では、オン／オフ制御回路７１のフォトダイオードＰＨ１ＩＮに
はトランジスタＱ７１を介して電流が流れ続けるため、フォトトライアックＰＨ１ＯＵＴ
がオン状態を継続し、よって、トライアックＢＣＲはオン状態を継続する。
また、負荷状態検出回路７６は、正常状態では、その基準電圧Ｖｒｅｆ２が平滑回路７
３の出力ＶＬ１よりも高くなるように設定されていて、比較器（演算増幅器）ＯＰ７６の
出力が高レベルとなっている。そのため、トランジスタＱ７６１がオン状態でトランジス
タＱ７６２がオフ状態にあり、ＬＥＤ１が点灯状態でＬＥＤ２が消灯状態にある。これに
より、作業員は、ドリルモータ１２の負荷状態が正常であると認識することができる。
【００２８】
一方、ドリルモータ１２が過負荷状態となって負荷電流が増大すると、電流検出抵抗Ｒ
０の両端の電圧が増大することにより、平滑回路７３の出力ＶＬ１が上昇する。該出力Ｖ
Ｌ１が上昇して、負荷状態表示回路７６の基準電圧Ｖｒｅｆ２に到達すると、比較器ＯＰ
７６の出力が高レベルから低レベルに反転する。これにより、トランジスタＱ７６１がタ
ーンオフしてトランジスタＱ７６２がターンオンするので、ＬＥＤ１が消灯しＬＥＤ２が
点灯する。
これにより、作業員は、ドリルモータ１２に軽度の過負荷状態が生じたことを認識する
ことができるので、必要に応じて、操作レバー３９にかける力を調整することができる。
【００２９】
過負荷状態が進むと、ドリルモータ１２に損傷が生じる恐れがある重度の過負荷状態に
なると、平滑回路７３の出力ＶＬ１が過負荷判定回路７４の基準電圧Ｖｒｅｆ１以上にな
る。すると、その時点で、過負荷判定回路７４の比較器ＯＰ７４の出力が高レベルとなり
、これにより、自動停止／再駆動制御回路７５において、ダイオードＤ７５、抵抗Ｒ７５
１（抵抗値小）を介してコンデンサＣ７５がほぼ瞬時に充電されるため、抵抗Ｒ７５２を
介してベース電流が流れてトランジスタＱ７５がターンオンする。
該トランジスタＱ７５のターンオンにより、オン／オフ制御回路７１のフォトダイオー
ドＰＨ１ＩＮに流れる電流がシャントされ、結局、フォトトライアックＰＨ１ＯＵＴがタ
ーンオフするので、保持電流以下になるとトライアックＢＣＲがターンオフとなり、ドリ
ルモータ１２の電流が遮断される。
【００３０】
重度の過負荷状態が生じた結果、自動停止／再駆動制御回路７５の動作によりトライア
ックＢＣＲがターンオフすると、電流検出抵抗Ｒ０による降下電圧がゼロになることによ
り、平滑回路７３の出力ＶＬ１が低下し、過負荷判定回路７４の比較器ＯＰ７４の出力が
高レベルから低レベルに遷移する。その結果、自動停止／再駆動制御回路７５において、
トランジスタＱ７５のベース電流は、コンデンサＣ７５から抵抗Ｒ７５２を介して流れる
放電電流のみとなる。そして、所定の放電時定数により定まる時間後にベース電流が流れ
なくなり、トランジスタＱ７５がターンオフする。
【００３１】
このとき、オン／オフ制御回路７１において、フォトダイオードＰＨ２ＩＮ及びフォト
リレーＰＨ２ＯＵＴによりトランジスタＱ７１の自己保持回路が依然として形成されてい
るので、トランジスタＱ７１はオン状態を保持している。したがって、過負荷判定回路７
４の出力が判定してから所定時間後にトランジスタＱ７５がターンオフすると、トランジ
スタＱ７１を介してフォトダイオードＰＨ１ＩＮに再度電流が流れるので、フォトトライ
アックＰＨ１ＯＵＴが再度ターンオンし、結局、トライアックＢＣＲがターンオンする。
これにより、ドリルモータ１２が再度通電されて、環状刃物ｔが回転する。自動停止／再
駆動制御回路７５の上記した放電時定数は、例えば０．３〜０．５秒程度に設定されてい
る。したがって、過負荷状態が生じてドリルモータ１２の電流を自動的に遮断してから、
短時間でドリルモータ１２の通電を自動的に再開することができる。
【００３２】
また、過負荷状態の解消時に平滑回路７３の出力ＶＬ１が低下するので、負荷状態表示
回路７６の比較器ＯＰ７６の出力が低レベルから高レベルに反転し、ＬＥＤ１が点灯して
ＬＥＤ２が消灯する。これにより、作業員は、ドリルモータ１２の過負荷状態が解消した
ことを確実に知ることができるので、操作レバー３９を操作して環状刃物ｔを再度下方に
移動させ穿孔を継続することができる。
【００３３】
以上、本発明に係る低丈型電動ドリル装置の実施例について説明したが、当業者であれ
ば種々の変形、変更が可能であることが明らかであろう。
また、ドリルモータ１２の駆動制御回路においては、フォトカプラの代わりに他の電子
的スイッチ手段又は機械的リレー手段を用いてもよい。さらに、ドリルモータ１２に直列
接続された電流検出抵抗Ｒ０の代わりに、該ドリルモータの電流を検出する電流変成器を
用いてもよい。トライアックＢＣＲの代わりにフォトリレー、機械的リレーを用いてもよ
く、また、ドリルモータ１２を直流モータで構成し、かつトライアックの代わりにＳＣＲ
、トランジスタ、ＦＥＴを用いてもよい。さらにまた、自動停止／再駆動制御回路７５に
おいて、ＲＣ時定数回路の代わりにパルスカウンタ等の計時手段を用い、該計時手段のタ
イムアップ時点でトランジスタＱ７５をターンオフさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る低丈型電動ドリル装置の一実施例の正面図である。
【図２】図１に示した低丈型電動ドリル装置の平面図である。
【図３】図１に示した低丈型電動ドリル装置の断面図である。
【図４】本発明に係る低丈型電動ドリル装置における、ドリルモータの駆動制御部の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１２          ドリルモータ
１２ａ        出力軸
１４          本体
１７ａ        傘歯車
１７ｂ        遊星歯車減速機
１７ｃ、ｄ、ｅ平歯車
１８          回転軸アセンブリ
２０          送り機構
２２          基端回転軸
２４          中間回転軸
２６          先端回転軸
２６ａ        ロッキングボール
２６ｂ        回転操作スリーブ
２８          保持筒
２９          案内筒
３０          ニードルベアリング
３１          移動ラック
３２          固定ラック
３４          ピニオン
３９          操作レバー
４１          電磁ベース
４２          ハンドル
５０          ＡＣ電源
５１          全波整流回路
５２          ＡＣ／ＤＣ電源回路
５３          電磁石
ｔ            環状刃物
ｔ２          切削刃
ＳＷｏｎ      起動スイッチ
ＳＷｏｆｆ    停止スイッチ
ＳＷｐｗ      電源スイッチ
ＬＥＤ１、２  表示ランプ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005074559.tif 000007
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2005074559.tif 000008
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005074559.tif 000009