(57)【要約】【課題】先端工具の軸方向が被加工部材の表面に対して垂直か否かを検出でき、且つ低価格化や小型化を図ることができる電動工具の提供。【解決手段】把持部２２の前部には光源２５が設けられている。光源２５は、ＬＥＤにより構成されており、光源２５の前方には凸レンズ２５Ａが設けられている。更に、凸レンズ２５Ａの前方であって把持部２２の外郭に相当する部分には、略十字形状の貫通孔が形成された投影板２５Ｂが設けられている。光源２５から照射された可視光線は、凸レンズ２５Ａを通過し、貫通孔を通過することで、被加工部材１０の表面であって穿孔部１１近傍に略十字形状の可視光像を映し出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
該被加工部材の表面に対して、該被加工部材の表面における一の方向と該一の方向に垂直の方向とにそれぞれ所定の領域で広がりを有して該一の方向と該一の方向に垂直の方向とにおいてそれぞれ対称的に映し出される可視光像又は可視光像群を照射する可視光線像照射手段と、を備えることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
該可視光像は略十字形状をなすことを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項３】
該可視光線像照射手段は、光源と、該被加工部材の表面と該光源との間に配置され該可視光像又は該可視光像群を該被加工部材の表面上の所定領域内に集中させるためのレンズと、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動工具。
【請求項４】
該可視光線照射手段は、該レンズと該被加工部材の表面との間に配置され該可視光像又は該可視光像群と相似形状の貫通孔が形成された投影板を備えることを特徴とする請求項３記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動工具に関し、特に先端工具により被加工部材に対して穿孔する電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からドリルビットを回転させると共にドリルビットに打撃力を加えて被加工部材を穿孔するハンマドリル等の電動工具が知られている。電動工具は打撃力を発生させるために、モータと、シリンダと、シリンダ内に配置されたピストンと、モータの回転力をピストンの往復運動に変換する運動変換機構と、ピストンにより駆動される打撃子と、打撃子が衝突する中間子とを備えている。また、電動工具の先端部には先端工具が装着され、打撃子が中間子に衝突することにより、中間子を介して打撃力が先端工具に伝達されるように構成されている。また、モータの回転力が先端工具に伝達されて先端工具はその軸心を中心として回転するように構成されている。
【０００３】
また、電動工具はセンサを備えており、センサは先端工具の軸方向が被加工部材の表面に対して垂直であることを検出する。先端工具の軸方向が被加工部材の表面に対して垂直でないことが検出されたときには、その旨をユーザに対して報知する。このようなハンマドリルは、例えば特開２００８−５１６１１号公報（特許公報１）や特許第３９８８０５５号公報（特許公報２）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５１６１１号公報
【特許文献２】特許第３９８８０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の電動工具ではセンサを用いて先端工具の軸方向が被加工部材の表面に対して垂直でないことを検出し、更に検出した結果をユーザに報知するというように構成及び制御が複雑になっており、電動工具の低価格化や小型化を図ることが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、先端工具の軸方向が被加工部材の表面に対して垂直か否かを検出でき、且つ低価格化や小型化を図ることができる電動工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、該被加工部材の表面に対して、該被加工部材の表面における一の方向と該一の方向に垂直の方向とにそれぞれ所定の領域で広がりを有して該一の方向と該一の方向に垂直の方向とにおいてそれぞれ対称的に映し出される可視光像又は可視光像群を照射する可視光線像照射手段と、を備える電動工具を提供している。
【０００８】
被加工部材の表面に対して、被加工部材の表面における一の方向と一の方向に垂直の方向とにそれぞれ所定の領域で広がりを有して一の方向と一の方向に垂直の方向とにおいてそれぞれ対称的に映し出される可視光像又は可視光像群を照射する可視光線像照射手段を備えるため、一の方向においてバランスの取れた可視光像又は可視光像群となるように、且つ当該一の方向に垂直の方向においてでバランスの取れた可視光像又は可視光像群となるように、電動工具をユーザが保持することで、先端工具の長手方向を被加工部材の表面に対して垂直な位置関係とすることができる。
【０００９】
ここで、該可視光像は略十字形状をなすことが好ましい。可視光像は略十字形状をなすため、被加工部材に対する電動工具の傾きによって上下左右における可視光像の歪を視認しやすくすることができる。この結果、より容易に先端工具の長手方向を被加工部材の表面に対して垂直な位置関係とすることができる。
【００１０】
また、該可視光線像照射手段は、光源と、該被加工部材の表面と該光源との間に配置され該可視光像又は該可視光像群を該被加工部材の表面上の所定領域内に集中させるためのレンズと、を備えることが好ましい。
【００１１】
可視光線像照射手段は光源とレンズとを備えるため、可視光像又は可視光像群を被加工部材の表面上の所定領域内に集中させることができる。この結果、可視光像又は可視光像群がより明確に映し出され、より容易に先端工具の長手方向を被加工部材の表面に対して垂直な位置関係とすることができる。
【００１２】
また、該可視光線照射手段は、該レンズと該被加工部材の表面との間に配置され該可視光像又は該可視光像群と相似形状の貫通孔が形成された投影板を備えることが好ましい。
【００１３】
可視光線照射手段は、レンズと被加工部材の表面との間に配置され可視光像又は可視光像群と相似形状の貫通孔が形成された投影板を備えるため、簡易な構成で略十字形状の可視光像を被加工部材の表面に映し出すことができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上より本発明は、先端工具の軸方向が被加工部材の表面に対して垂直か否かを検出でき、且つ低価格化や小型化を図ることができる電動工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による電動工具を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態による電動工具の制御回路を示すブロック図。
【図３】本発明の実施の形態による電動工具の投影板を示す正面図。
【図４】本発明の実施の形態による電動工具の先端工具の長手方向が被加工部材の表面に対して垂直であるときに映し出された可視光像を示す概念図。
【図５】本発明の実施の形態による電動工具の先端工具の長手方向が被加工部材の表面に対して垂直でないときに映し出された可視光像を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態による電動工具について図１乃至図３に基づき説明する。図１に示すように電動工具１は具体的にはハンマドリルであり、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とギヤカバー３とはハウジングに相当し、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。また、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。
【００１７】
ハンドル部２１には、トリガ２１Ａと、電源ケーブル２１Ｂと、図示せぬ可視光像照射スイッチ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。電動工具１のユーザがトリガ２１Ａを押込むことにより、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。図示せぬ可視光像照射スイッチは、電動工具１のユーザによりオンにされることにより後述の光源２５から可視光線を照射するように構成されている。
【００１８】
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の前部には、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と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ている。距離センサ２４は、被加工部材１０の表面であって、後述の先端工具８の軸方向において距離センサ２４に対向する被加工部材１０の表面の部分から距離センサ２４までの距離を測定可能である。
【００１９】
光源２５はＬＥＤにより構成されており、光源２５の前方には、凸レンズ２５Ａが設けられている。更に、凸レンズ２５Ａの前方であって把持部２２の外郭に相当する部分には、図２に示されるような略十字形状の貫通孔２５ａが形成された投影板２５Ｂが設けられている。貫通孔２５ａはより具体的には、中心部が略円形状をなしており、当該中心部から図３の上下左右にそれぞれ延出し且つ延出するにつれて幅が広くなるような扇形形状の部分を有している。
【００２０】
光源２５から照射された可視光線は、凸レンズ２５Ａを通過し、貫通孔２５ａを通過することで、被加工部材１０の表面であって穿孔部１１近傍に、即ち、距離センサ２４によって距離が測定される被加工部材１０の表面の部分に、図１に示されるような略十字形状の可視光像を映し出す。このため、この部分の周囲に凹凸がある場合であっても、電動工具１のユーザが被加工部材の表面の平坦な部分から距離センサ２４までの距離を測定することによって、先端工具８による穿孔深さの検知を正しく行うことができる。光源２５、凸レンズ２５Ａ、投影板２５Ｂは可視光線像照射手段に相当する。把持部２２の後部には、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。
【００２１】
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の前部にはモータ４を冷却するための冷却ファン４２が回転軸４１と同軸的に一体回転可能に設けられている。回転軸４１の前端部には、第１ピニオンギヤ４３が回転軸４１と同軸的に一体回転可能に設けられている。
【００２２】
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Ｌｄ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。
【００２３】
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、軸方向が前後方向に指向してギヤカバー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の後部に軸部５１と同軸的に一体回転可能に設けられており、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の外面には、後述するボール５５Ａが係合する溝５３ａが形成されている。
【００２４】
運動変換部５４は、略環状をなしてカム部５３を環装しており、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の上部は、上方に延出する腕部５５Ｂを有しており、後述するピストン６２の後端に接続されている。
【００２５】
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と同軸的に一体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。
【００２６】
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内において軸心を中心として回転可能かつ前後動可能に支持されている。また、シリンダ６１の前部には、第２ピニオンギヤ５５と噛合するシリンダギヤ６５が設けられている。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の前部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。
【００２７】
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可能である。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。
【００２８】
打撃子６３は、ピストン６２の空気室６２ａ内においてピストン６２に対して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、前側へと移動可能である。
【００２９】
中間子６４は、シリンダ６１内において、打撃子６３と先端部７との間でシリンダ６１に対して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。
【００３０】
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。
【００３１】
次に、図２を参照しながら電動工具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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
印加電圧設定回路９４は、トリガ２１Ａの押込み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Ｌｄ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。
【００３５】
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。
【００３６】
次に電動工具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を押込むことにより、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が前後方向に揺動しピストン６２も前後方向に往復動する。このことにより打撃子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。
【００３７】
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。このことにより、先端工具８には回転力のみが付与される。
【００３８】
ハンマドリルモード、ドリルモードのいずれの場合であっても、電動工具１のユーザは図示せぬ可視光像照射スイッチをオンにして、光源２５から可視光線を照射する。このことにより、被加工部材１０の表面であって穿孔部１１近傍に、図４に示すような略十字形状の可視光像を映し出す。図４に示すように上下左右にバランスのよい可視光像となっている場合には、ユーザは先端工具８の長手方向が被加工部材１０の表面に対して垂直に位置していることを認識し、その状態で電動工具１を保持したまま穿孔を行う。図５に示すように、上下左右にバランスのよい可視光像とはなっていない場合には、ユーザは、電動工具１の保持している姿勢を変えることで先端工具８の長手方向を変化させて、図４に示すように上下左右にバランスのよい可視光像とさせる。このことで、先端工具８の長手方向が被加工部材１０の表面に対して垂直に位置していることをユーザは認識し、その状態で電動工具１を保持して穿孔を行う。なお、図４、図５においては、説明の便宜上斜線で塗りつぶされた箇所を可視光像の部分としている。
【００３９】
可視光像を照射する光源２５、凸レンズ２５Ａ、投影板２５Ｂを備えているため、上下左右でバランスの取れた可視光像となるように電動工具１をユーザが保持することで、先端工具８の長手方向を被加工部材の表面に対して垂直な位置関係とすることができる。
【００４０】
また、可視光像は略十字形状をなすため、被加工部材に対する電動工具１の傾きによって上下左右における可視光像の歪を視認しやすくすることができる。この結果、より容易に先端工具８の長手方向を被加工部材の表面に対して垂直な位置関係とすることができる。
【００４１】
また、被加工部材の表面と光源２５との間に配置された凸レンズ２５Ａを備えるため、可視光像を被加工部材の表面上の所定領域内に集中させることができる。この結果、可視光像がより明確に映し出され、より容易に先端工具８の長手方向を被加工部材の表面に対して垂直な位置関係とすることができる。
【００４２】
また、凸レンズ２５Ａと被加工部材の表面との間に配置され、可視光像と相似形状の貫通孔２５ａが形成された投影板２５Ｂを備えるため、簡易な構成で略十字形状の可視光像を被加工部材の表面に映し出すことができる。
【００４３】
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発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、被加工部材１０の表面には略十字形状の可視光像が映し出されたが、略十字形状に限定されない。また１つの可視光像に限定されず、小さな可視光像が複数映し出される可視光像群であってもよい。この場合であっても、可視光像群は、被加工部材の表面に対して、被加工部材の表面における一の方向と一の方向に垂直の方向とにそれぞれ所定の領域で広がりを有して一の方向と一の方向に垂直の方向とにおいてそれぞれ対称的に映し出される。
【００４４】
また、光源２５にはＬＥＤが用いられていたが、これに限定されず、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、レーザなどが用いられてもよい。
【００４５】
また、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電動工具１のどこに設けられていてもよい。
【００４６】
また、電動工具１はハンマドリルであったが、ハンマドリル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。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の電動工具は、被加工部材の表面に対して先端工具の延出方向を垂直にして作業を行う必要のある穿孔工具の分野において特に有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・電動工具  ２・・・メインカバー  ３・・・ギヤカバー  ４・・・モータ  ８・・・先端工具  ２５・・・光源  ２５Ａ・・・凸レンズ  ２５Ｂ・・・投影板  
【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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