JP5818087B2

JP5818087B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP5818087B2
Application number: JP2011238554A
Authority: JP
Inventors: 智志阿部; 貴啓大久保; 和隆岩田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: US20140151080A1; EP2773491B1; JP2013094870A; CN103619544A; WO2013065217A1; EP2773491A1

Description

本発明は、電動工具に関し、特に先端工具により被穿孔材を穿孔する電動工具に関する。

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穿孔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。そして、当該電動工具には、距離センサが設けられ、穿孔深さを測定可能に構成している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１３１３６６号公報

しかし、距離センサが高感度のものである場合、電動工具の穿孔動作時に発生する振動によりセンサが破損し、継続して検知ができなくなることがあった。

本発明は、動作時に発生する振動によりセンサが破損することを防止し、継続的にセンサによる検知が可能な電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電動工具は、先端工具が装着される装着部と、該装着部を保持するハウジングと、該ハウジング内に配置されたセンサと、該ハウジングに支持され、該センサを支持し該センサによる検知結果を電気信号に変換する電子基板と、該電子基板に設けられた錘とを備える電動工具を提供している。
また、該電子基板に固定された錘と、前記電子基板、前記センサを覆う弾性部材と、を有し、前記電子基板、前記センサ、及び前記錘は、前記弾性部材を介して前記ハウジングに固定されることが好ましい。

ここで、該電子基板を保持する弾性部材を更に備え、該電子基板、該センサ、及び該錘は、該弾性部材を介して該ハウジングに支持されていることが好ましい。

更に、該錘は、ネジにより該電子基板に取り付けられていることが好ましい。

また、該錘は、接着剤により該電子基板に取り付けられていることが好ましい。

また、該電子基板と該錘との間には、絶縁物が介在していることが好ましい。
前記錘は金属製であることが好ましい。
また、モータと、前記電子基板に接続され、前記電子基板の電気信号を受信し、前記モータの駆動を制御するメイン基板と、を更に備えることが好ましい。
また、前記弾性部材は、第１弾性部材と第２弾性部材とを有し、前記第１弾性部材は、前記センサと前記電子基板とを覆うように設けられ、前記第２弾性部材は前記第１弾性部材を支持し、前記第２弾性部材が前記ハウジングに固定され、前記第１弾性部材は前記第２弾性部材よりも軟質な材料により構成されていることが好ましい。

本発明によれば、動作時に発生する振動によりセンサが破損することを防止し、継続的にセンサによる検知が可能な電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態における穿孔工具の断面図。図１の穿孔工具のセンサユニット付近の拡大断面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。センサユニットの変形例を示す拡大断面図。

本発明による電動工具の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に示す電動工具の一例である穿孔工具１は、図示せぬ被穿孔材を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、図１における右側（工具保持部１７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側として上下方向を定義して説明する。

ハンドル部１０は、プラスチックで一体成型されて略Ｕ字状をなしている。ハンドル部１０の上部には、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、図示せぬインバータ回路部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には、メイン基板１４Ａを備える制御部１４が配置されている。メイン基板１４Ａは、前部１０Ｂの傾きに沿って配置されている。また、ハンドル部１０の前部１０Ｂにおいて、その上部には開口１０ｄが形成されている。そして、前部１０Ｂの上部には、開口１０ｄから図示せぬ被穿孔材に対し光を照射するためのＬＥＤ１５が配置されている。また、ＬＥＤ１５の上側には、センサユニット１６が配置されている。

図２、図３に示すように、センサユニット１６は、傾きセンサ１６Ａ、電子基板１６Ｂ、絶縁シート１６Ｃ、錘１６Ｄ、ネジ１６Ｅ、第１弾性部材１６Ｆ、及び第２弾性部材１６Ｇを有している。

傾きセンサ１６Ａは、２Ｇまでの重力加速度を測定可能な高感度の静電容量検出式の三軸加速度センサであり、工具保持部１７に装着された図示せぬ先端工具を地面に当てて鉛直（垂直）に指向させた穿孔工具１の状態を０°として位置決めし、この垂直位置からの穿孔工具１の傾きを検出可能に構成されている。当該垂直位置は工場出荷時に設定されている。電子基板１６Ｂは、その下側で傾きセンサ１６Ａを支持し、傾きセンサ１６Ａで検知された傾きを電気信号に変換し、メイン基板１４へ送る。電子基板１６Ｂ上には、絶縁シート１６Ｃが配置されており、その上に錘１６Ｄが配置されている。錘１６Ｄは、２層の比重の大きい金属板から構成されており、本実施の形態において、錘１６Ｄの重さは電子基板１６Ｂの約１０倍の重さである。また、錘１６Ｄは、センサユニット１６を構成する部材以外の部材には接触しないように配置されている。

絶縁シート１６Ｃは、例えば、樹脂や紙等の絶縁材から成り、電子基板１６Ｂと金属からなる錘１６Ｂとの導通を防止している。絶縁シート１６Ｃ及び錘１６Ｄは、ネジ１６Ｅにより電子基板１６Ｂに取り付けられている。そして、第１弾性部材１６Ｆは、電子基板１６Ｂの錘１６Ｄが取り付けられた部分及びその周囲部を残して、傾きセンサ１６Ａ及び電子基板１６Ｂを包むように保持している。第２弾性部材１６Ｇは、ハンドル部１０の前部１０Ｂに固定されており、上部において第１弾性部材１６Ｆを保持し、下部においてＬＥＤ１５を保持するように構成されている。よって、傾きセンサ１６Ａ、電子基板１６Ｂ、及び錘１６Ｄは、第１弾性部材１６Ｆ及び第２弾性部材１６Ｇを介して、ハンドル部１０の前部１０Ｂに支持されている。また、第２弾性部材１６Ｇは、前部１０Ｂの開口１０ｄを形成する部分と共にＬＥＤ１５を保持している。また、第１弾性部材１６Ｆはスポンジから成り、第２弾性部材１６Ｇはゴムから成り、第１弾性部材１６Ｆは、第２弾性部材１６Ｇよりも軟質な材料により構成されている。

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傾きセンサ１６Ａにより検知された角度を表示するＬＥＤ２３が設けられ、その内部にモータ２１が収納されている。ＬＥＤ２３は、角度が、０°付近にあるときは青色を点灯するように構成され、０°付近から離れるにつれて緑色、赤色を点灯するように構成されている。

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、図示せぬマイコン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１７が設けられており、図示せぬ先端工具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、図示せぬ先端工具が工具保持部１７に取り付け可能である。よって打撃子８３は中間子８５を介して図示せぬ先端工具を打撃可能である。

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。

次に、本実施形態に係る穿孔工具１の動作について説明する。まず、作業者が、図示せぬ被穿孔材に対し図示せぬ先端工具を垂直に指向させて、ＬＥＤ２３に青色が点灯されたことを確認した後、トリガ１３を操作しオンにする。これにより、モータ２１へ電圧が供給される。トリガ１３がオンされると、制御部１４は、傾きセンサ１６Ａによる傾き検知をオフ、ＬＥＤ２３の点灯をオフにする。

そして、モータ２１の回転駆動により、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先端工具に伝達される。このようにしてハンマドリル・モードでは図示せぬ先端工具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、図示せぬ先端工具には回転力のみが付与される。穿孔終了後、トリガ１３をオフにすると、制御部１４は、次の穿孔動作のために、傾きセンサ１６Ａによる傾き検知をオン、ＬＥＤ２３の点灯をオンにする。

そして、穿孔工具１の動作時に発生する振動は、センサ１６Ａ及び電子基板１６Ｂに伝わるが、錘１６Ｄが電気基板１６Ｂ上に設けられているため、電子基板１６Ｂに伝わった振動の周波数を低減される。よって、傾きセンサ１６Ａに作用する重力加速度を低減させることができ、傾きセンサ１６Ａの破損を防止することができる。従って、継続的に穿孔工具１の傾きを検知し傾きを補正することができるので、常に垂直な孔を穿孔することができる。

また、傾きセンサ１６Ａ及び電子基板１６Ｂは、第１弾性部材１６Ｆにより包まれるように保持され、傾きセンサ１６Ａ、電子基板１６Ｂ、及び錘１６Ｄは、第１弾性部材１６Ｆ及び第２弾性部材１６Ｇを介して、ハンドル部１０の前部１０Ｂに支持されているので、電子基板１６Ｂに伝わった振動の周波数をより低減させることができる。従って、傾きセンサ１６Ａの破損をより防止することができる。

また、錘１６Ｄはネジ１６Ｅにより電子基板１６Ｂに取り付けられているので、錘１６Ｄを電子基板１６Ｂに確実に固定することができ、電子基板１６Ｂと錘１６Ｄとの分離を防止することができる。

また、錘１６Ｄは、電子基板１６Ｂ、第１弾性部材１６Ｆ及び第２弾性部材１６Ｇを介して前部１０Ｂに支持され、センサユニット１６を構成する部材以外の部材には接触しないように配置されている。よって、穿孔工具１の動作時に発生する振動が、錘１６Ｂに直接伝わらないので、確実に傾きセンサ１６Ａに作用する重力加速度を低減させることができ、傾きセンサ１６Ａの破損を防止することができる。

なお、傾きセンサ１６Ａをメイン基板１４Ａに設けることも考えられるが、傾きセンサ１６Ａは高感度であり出力が微弱であるのでメイン基板１４Ａに設けられた他の電子部品からのノイズの影響を受けやすく、メイン基板１４Ａは大きくて弾性体で覆うのが困難であり、傾いて配置されたメイン基板１４Ａに傾きセンサ１６Ａを設けても水平を出しにくい、という理由により採用していない。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記の実施形態では、錘１６Ｄをネジ１６Ｅにより電子基板１６Ｂに取り付けたが、錘１６Ｄを電子基板１６Ｂに確実に取り付けることができるならば、これに限られない。具体的には、図４に示すように、ネジ１６Ｅに代えて、接着剤１６Ｈにより錘１６Ｄを電子基板１６Ｂに取り付けても良い。接着剤１６Ｈによっても、錘１６Ｄを電子基板１６Ｂに確実に固定することができ、電子基板１６Ｂと錘１６Ｄとの分離を防止することができる。当該構成によっても、電子基板１６Ｂに伝わった振動の周波数を低減され、傾きセンサ１６Ａに作用する重力加速度を低減させることができ、傾きセンサ１６Ａの破損を防止することができる。

また、上記の実施形態において、傾きセンサ１６Ａは、静電容量検出式の三軸加速度センサであったが、ピエゾ抵抗方式若しくは熱検知方式の三軸加速度センサであっても良い。また、上記の実施形態において、センサは、傾きセンサ１６Ａであったが、距離センサであっても良い。

１穿孔工具
１０ハンドル部
１０Ｂ前部
１５装着部
１６センサユニット
１６Ａ傾きセンサ
１６Ｂ電子基板
１６Ｃ絶縁シート
１６Ｄ錘
１６Ｅネジ
１６Ｆ第１弾性部材
１６Ｇ第２弾性部材
１６Ｈ接着剤
２０モータハウジング
６０ギヤハウジング

Claims

先端工具が装着される装着部と、
該装着部を保持するハウジングと、
該ハウジング内に配置されたセンサと、
該ハウジングに支持され、該センサを支持し該センサによる検知結果を電気信号に変換する電子基板と、
該電子基板に固定された錘と、
前記電子基板、前記センサを覆う弾性部材と、を有し、
前記電子基板、前記センサ、及び前記錘は、前記弾性部材を介して前記ハウジングに固定されることを特徴とする電動工具。
該錘は、ネジにより該電子基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
該錘は、接着剤により該電子基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の電動工具。
前記錘は金属製であり、該電子基板と該錘との間には、絶縁物が介在していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動工具。
モータと、
前記電子基板に接続され、前記電子基板の電気信号を受信し、前記モータの駆動を制御するメイン基板と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動工具。
前記弾性部材は、第１弾性部材と第２弾性部材とを有し、前記第１弾性部材は、前記センサと前記電子基板とを覆うように設けられ、前記第２弾性部材は前記第１弾性部材を支持し、前記第２弾性部材が前記ハウジングに固定され、前記第１弾性部材は前記第２弾性部材よりも軟質な材料により構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電動工具。