JP5057145B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は電動工具に関し、特にインパクトドライバの打撃力切り替え機能、単発・連発モード切り替え機能に対して、使い勝手を向上させた電動工具の構造に関する。

インパクトドライバ等の電動工具は、駆動源であるモータと、モータの回転を減速させる減速機構部と、減速機構部によって減速されたモータの回転を回転打撃力に変換して先端工具に伝達する打撃機構部等を含んで構成されており、モータの回転速度をトリガのストロークに応じて可変させることができる。
ところで、インパクトドライバ等においては、ネジ頭の切断やネジ込み過ぎ等の不具合を防ぐため、ネジのサイズや被締付材の材質、仕上げ程度等に応じてモータの最大回転速度(出力)を一定以下に抑えるための打撃力切り替えスイッチが設けられている。

特開２００５−１４４５６４号

図７は、従来の実施形態に係る打撃力切り替えスイッチ操作による各モードを示した１実施例である。図７に示したようにモード１〜６においては単発モード（数回の打撃で自動に止まる機能）、モード７〜９においてはタイマモード（打撃開始後に一定時間経過すると自動的に止まる機能）、モード１０においては連発モード（トリガを引き続ける限り打撃をし続ける機能）となっている。なおタイマモードにおいてはモード７、８、９の順に打撃開始から停止までの時間が長くなっている。

打撃力切り替えスイッチは作業中に頻繁に使用するボタンであり、従来１０段階に切り替えが可能であった。この１０段階の中に単発モード、連発モード、タイマモードの組合せが初期的に設定されており、使用者の任意の設定(組合せ)とすることができなかった。

また、設定モードが多くなるに従い、設定したいモードにするまでにスイッチを押す回数が増え操作性が悪いという問題があった。

例えば長い木ねじで木材と木材とを締付ける作業において、ねじの頭部が相手材と同一面に達するよう単発モードで締付けようとすると、単発モードでは締付け作業の途中で打撃が終了してしまうし、連続モードでは締めすぎてしまうという問題があった。

従って、本発明の目的は、単発モード、連発モード等の切り替えを作業者が任意に設定でき、設定したいモードにするまでにスイッチを押す回数を減少させることにより作業性に優れた電動工具を提供することである。

上記課題を達成するために本発明は、モータハウジング部とハンドルハウジングを有するハウジングと、該モータハウジングに収容されるモータと、該モータの連続的な回転動作を回転打撃動作に変換し、先端工具に回転打撃力を与えるインパクト機構と、トリガを操作することにより、該モータに供給する電力を変化させるトリガスイッチと、該ハンドルハウジングの端部に装着される電池パックを備えた電動工具において、打撃動作が所定の回数に達したことを検知すると該モータを停止させる単発モードと、打撃の回数を制限しない連発モードとを択一的に切り換える第１のスイッチを有し、該第１スイッチを該ハンドルハウジング部の該電池パック側面に設け、該第１のスイッチ操作により切り替えられたことを表示するパネルシートを該ハンドルハウジング部の該電池パック上面に設けたことに一つの特徴を有する。

本発明の他の特徴は、インパクト機構部のハンマがアンビルを打撃する打撃力を切り替える第２のスイッチを有し、該第２のスイッチを該ハンドルハウジング部の該電池パック側面に設け、該第２のスイッチ操作に切り替えられたことを表示するパネルシートを該ハンドルハウジング部の該電池パック上面に設けたことにある。

本発明の他の特徴は、該電池パックを該ハンドルハウジング部から取り外したときに、取り外し直前に設定していた打撃力、及び単発モード又は連発モードを記憶するコントローラ（３１）を備えたことにある。

本発明の他の特徴は、該第１，２のスイッチを同時に押すことにより、初期設定の打撃
力、及び単発モード又は連発モードに戻す機能を設けたことにある。

請求項１記載の発明によれば、作業中にすぐに単発モードと連続モードを切り替えることができる。例えば長い木ねじを締め付ける作業においては、ねじ締め作業の初期は連続モードで作業する。ねじが完全に締付けられる前に一旦停止し、第１のスイッチを操作すると連続モードから単発モードに切り替わる。この状態でトリガを１回操作すれば所定の回数だけ打撃が生じ少しだけねじが締まる。締め付けがまだ足りなければもう１回トリガを操作する。このようにすれば失敗することなく確実にきれいにねじを締め付けることができる。そして新たにねじを締める際には、もう一度第１のスイッチを操作すれば連続モードに戻る。従って、作業性に優れた電動工具を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、任意の設定とするまでのスイッチを押す回数が減り、素早く任意のモードに切り替えることができる。例えばつい先ほどまでは長い木ねじを締め付ける作業を行っており、これから短い木ねじを締め付ける作業を行いたいという場合に、第２のスイッチを操作するだけで木ねじの長さに応じた適切な打撃力に設定することができる。従って、作業性に優れた電動工具を提供することができる。

更に、請求項１および請求項２に記載の発明によれば、第１，第２のスイッチ操作によりモードが変更されていることを表示するパネルが指で隠れることがない。よって、作業者は打撃力の確認及び単発、連発モードの確認を容易に行うことができる。従って、作業者は作業性に優れた電動工具を提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、電池交換時における打撃モード及び単発、連発モードの再設定が必要なくなり、操作性が向上する。従って作業性に優れた電動工具を提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、初期設定に戻すまでスイッチを押す回数が多いモードになっていても、簡単に初期設定にすることが可能となる。従って作業性に優れた電動工具を提供することができる。

本発明の実施形態について図１乃至図６を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態においては電動工具としてコードレスタイプのインパクトドライバを用いて説明する。

図１は本発明の実施形態に係る部分断面図、図２は本発明の実施形態に係る概略図、図３は本発明の実施形態に係るパネルシートの配置位置を示した概略図、図４は本発明の実施形態に係る打撃力切り替えスイッチ、単発・連発モード切り替えスイッチを示した外観図、図５はパネルシートの外観図の１実施例、図６は打撃力切り替えスイッチ、単発・切り替えスイッチの操作による各モードを示した１実施例である。

図１を参照して工具全体の構成について説明する。本発明の第１の実施形態に係るインパクトドライバ５０は、後述するブラシレスモータ３の回転軸１１と同一方向に沿って、一端部（図面の左端部）から他端部（図面の右端部）に延在している。インパクトドライバ５０は、ブラシレスモータ３を収納する合成樹脂材料のモータハウジング部５０ａと、モータハウジング部５０ａの他端部に連続して形成された、動力伝達機構部４を収容する動力伝達ハウジング部５０ｂと、モータハウジング部５０ａおよび動力伝達ハウジング部５０ｂから垂下するハンドルハウジング部５０ｃとから構成されている。動力伝達ハウジング部５０ｂの先端部はアンビル１０の端部が突出し、アンビル角穴部１０ａには先端工具、例えばドライバビット（図示なし）を着脱自在に差し込んで取付部材１０ｂによって固定できるように構成されている。アンビル角穴部１０ａには、他の先端工具としてボルト締付用ビットも装着することができる。

モータハウジング部５０ａは筒状の形状を有し、その内周部内には、駆動源となるブラシレスモータ３が収容される。

モータハウジング部５０ａに連続する動力伝達ハウジング部５０ｂ内にはモータ３の回転力を回転打撃力としてアンビル１０に伝達するための動力伝達機構部４が収容されている。動力伝達機構部４は、遊星ギア６とリングギア７で構成される減速機構部と、スピンドル８およびスピンドル８上に前後摺動可能に配され、かつスプリング５によって打撃力が与えられるハンマ９から成るインパクト機構部と、ハンマ９によって回転打撃力が与えられ、上述のように先端工具（図示なし）を保持可能なアンビル１０とで構成される。

ハンドルハウジング部５０ｃには、ブラシレスモータ３の駆動電源となる電池パックケース１がハンドルハウジング部５０ｃの下端部に着脱可能に装着されている。電池パックケース１は、図示されないリチウムイオン電池、ニッケル・カドミウム電池等から成る電池パック本体を収容している。電池パック本体の大半はハンドルハウジング部５０ｃ内に挿入され、収容される。又はハンドルハウジング部５０ｃに対してスライド可能に取付けられている。

電池パックケース１は、ハンドルハウジング部５０ｃの一部に設けられたトリガスイッチ５０ｄを介してモータ駆動回路装置２に電気的に接続されている。モータ駆動回路装置２は、後述するブラシレスモータ３のステータコイル１２ａ（例えば、スター結線された３相コイル）に電気的に接続され、モータ３のロータ１３を回転駆動させる。

モータを電気的に駆動させるには、ブラシレスモータ３のステータコイル１２ａに駆動電流を通電するためのスイッチング素子を用いた周知のブリッジ回路から成るインバータ回路２２と、インバータ回路２２を制御するＣＰＵ等から成るモータ駆動回路装置２が必要となる。特に、インバータ回路２２には、ステータコイル１２ａに大駆動電流を通電する必要があり、スイッチング素子として動作するＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような大容量の出力トランジスタを使用しなければならない。このため出力トランジスタの電力損失が大きくなり、発熱が問題となるため放熱する必要がある。そのために、モータハウジングの端壁部５０ｅに設けた吸気口１７に近接した位置に出力トランジスタ２１の金属（放熱板）側を配置し、放熱部材を別に設けない構造としている。

インバータ回路基板２２と制御回路基板４１とはフラットケーブル３９ａにより接続されている。

以上のように構成されたインパクトドライバ５０によれば、作業者がハンドルハウジング部５０ｃを把持しながら、トリガスイッチ５０ｄを引けば、トリガスイッチ５０ｄがオン状態となり、インパクトドライバ５０の動作を開始できる。

ねじ締め作業時、回転軸１１から伝達されたモータ３の回転力を遊星ギア６とリングギア７で減速し、その回転力をスピンドル８に伝達すると共に、ネジ締め中にアンビル１０（先端工具）に所定以上の負荷トルクがかかるとスプリング５の作用によりハンマ９は回転力を打撃力へと変換する。これによりハンマ９はアンビル１０に装着されている先端工具に回転打撃力を与えてネジを締め付けることができる。

また、ロータ１３の回転軸１１には冷却ファン１５とスリーブ２４が設けられ、ロータ回転時には、冷却ファン１５とスリーブ２４も同時に回転する。ロータ１３の回転軸１１の前後は軸受け部材１１ａにより支持されている。ステータ１２には、インバータ回路２２とカバー２５が設けられており、ロータ１３を密封する構造となっている。

なお、矢印２０は冷却風の流れを示している。

図２乃至図６を参照して各スイッチについて説明する。図２乃至図４に示したように打撃力切り替えスイッチ３３、単発・連発モード切り替えスイッチ３４は別体で構成されている。また、打撃力切り替えスイッチ３３、単発・連発モード切り替えスイッチ３４は電池側面部にコントローラクミ３１で連結、固定されている。電池上面部にはパネルシート３２を設けている。図５はパネルシート３２の１実施例である。図５に示したように、パネルシート３２には、ライト点灯・消灯スイッチ３５、電池残量表示スイッチ３６、電池残量表示パネル３８、単発・連発モード切り替えパネル３４ａ、打撃力切り替えパネル３３ａが配置されている。

単発・連発モード切り替えスイッチ３４を設けたことにより、作業者が任意に単発モード、連発モードの切り替えを行うことができる。従って、作業性に優れた電動工具を提供することができる。

図６に本発明の打撃力切り替えスイッチ３３、単発・連発モード切り替えスイッチ３４操作による各モードの１実施形態である。打撃力は４段階に切り替え可能であり、いずれの打撃力においても単発モード、連発モードに切り替えが可能である。打撃力切り替えスイッチ３３、単発・連発モード切り替えスイッチ３４を別々に設けたことにより、任意の設定とするまでのスイッチを押す回数が減り、素早く任意のモードに切り替えることができる。従って、作業性に優れた電動工具を提供することができる。

なお、打撃力の切り替えは４段階に限定されるものではない。また、従来例のようにタイマモード等を追加しても良く、各モードは図６に示した１実施形態に限定されるものではない。

打撃力切り替えスイッチ３３、及び単発・連発モード切替スイッチ３４が他のスイッチ、パネルと別々の位置に配置されていれば、作業者が容易に打撃力切り替えスイッチ３３、及び単発・連発モード切替スイッチ３４の切り替えができる。そのため、各スイッチの配置は図５に示した１実施形態に限定されるものではない。

また、作業中に頻繁に使用する打撃力切り替えスイッチ３３と単発・連発モード切り替えスイッチ３４をハウジングの電池側面部に設けてある。そのため、これらのスイッチを
押す場合、打撃力切り替えパネル３３ａ、単発・連発モード切り替えパネル３４ａ、電池残量表示パネル３８が指で隠れることがない。そのため作業者は打撃力の確認及び単発、連発モードの確認を容易に行うことができる。従って作業性に優れた電動工具を提供することができる。

また、打撃力切り替えスイッチ３３、単発・連発モード切替スイッチ３４、電池残量表示スイッチ３６を共に電池側面部に配置すれば、さらに使い勝手は良くなるが、電池残量表示スイッチ３６は、作業中に頻繁に使用するスイッチではないので、打撃力切り替えパネル３３ａ、単発・連発モード切り替えパネル３４ａ、電池残量表示パネル３８と同一面に配置しても特に問題はない。

コードレスタイプのインパクトドライバにおいては、駆動電源として電池パック１を使用する。そのため、電池残量がなくなり次第、充電された電池パック１と交換しなければならない。そこで、コントローラクミ３１内に内蔵されているマイコンソフトに、電池パック１交換直前に設定していた打撃モード及び単発・連発モードを記憶させておく。そうすることで、電池交換時における打撃モード及び単発、連発モードの再設定が必要なくなり、操作性が向上する。従って作業性に優れた電動工具を提供することができる。

また、マイコンソフトに打撃力切り替えスイッチ３３、単発・連発モード切替スイッチ３４を同時に押した場合には初期設定に戻る設定にすることにより、初期設定に戻すまでスイッチを押す回数が多いモードになっていても、簡単に初期設定にすることが可能となる。従って作業性に優れた電動工具を提供することができる。例えば、例えば打撃力の切り替えが１０段階有り打撃力を４から打撃力２にしたい場合には、打撃力切り替えスイッチ３３、単発・連発モード切替スイッチ３４を同時に押し初期設定に戻してから操作するとスイッチを押す回数が少なくなる。

本発明の実施形態においては電動工具としてコードレスタイプのインパクトドライバを用いて説明したが、その他の電動工具についても同様に適用することができる。

また、ブラシレスモータ搭載のインパクトドライバを用いて説明したが、ブラシ付のモータに関しても同様であり、ブラシレスモータ搭載の電動工具に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る部分断面図。 本発明の実施形態に係る概略図。 本発明の実施形態に係るパネルシートの配置位置を示した概略図。 本発明の実施形態に係る打撃力切り替えスイッチ、単発・連発モード切り替えスイッチを示した外観図。 本発明の実施形態に係るパネルシートの外観図の１実施例。 本発明の実施形態に係る打撃力切り替えスイッチ、単発・切り替えスイッチ操作により各モードを示した１実施例。 従来の実施形態に係る打撃力切り替えスイッチ操作による各モードを示した１実施例。

符号の説明

１は電池パック、２はモータ駆動回路装置、３はブラシレスモータ、４は動力伝達機構部、５はスプリング、６は遊星ギア、７はリングギア、８はスピンドル、９はハンマ、１０はアンビル、１０ａはアンビル角穴部、１０ｂは先端工具取付部材、１１は回転軸、１１ａは軸受部材、１２はステータ、１２ａはステータコイル、１２ｂはステータの内周部、１２ｃはステータの外周部、１２ｄはステータの一端部、１２ｅはステータの他端部、１２ｆはステータのスロット、１３はロータ、１３ｃは永久磁石部材、１５は冷却ファン、１６は空間部、１７は吸気口、１８は排気口、１９は空気通路、２０は冷却風（冷却気体）、２１は出力トランジスタ、２１aは出力トランジスタの金属(放熱板)側、２２はインバータ回路基板、３１はコントローラクミ、３２はパネルシート、３３は打撃力切り替えスイッチ、３３ａは打撃力切り替えパネル、３４は単発・連発モード切り替えスイッチ、３４ａは単発・連発モード切り替えパネル、３５はライト点灯・消灯スイッチ、３６は電池残量表示スイッチ、３７は打撃切り替え表示パネル、３８は電池残量表示パネル、５０は電動工具（インパクトドライバ）、５０ａはモータハウジング部、５０ｂは動力伝達ハウジング部、５０ｃはハンドルハウジング部、５０ｅはモータハウジングの端壁部である。

Claims (4)

1. モータハウジング部とハンドルハウジングを有するハウジングと、
   該モータハウジングに収容されるモータと、
   該モータの連続的な回転動作を回転打撃動作に変換し、先端工具に回転打撃力を与えるインパクト機構と、
   トリガを操作することにより、該モータに供給する電力を変化させるトリガスイッチと、
   該ハンドルハウジングの端部に装着される電池パックを備えた電動工具において、
   打撃動作が所定の回数に達したことを検知すると該モータを停止させる単発モードと、打撃の回数を制限しない連発モードとを択一的に切り換える第１のスイッチを有し、
   該第１のスイッチを該ハンドルハウジング部の該電池パック側面に設け、該第１のスイッチ操作により切り替えられたことを表示するパネルシートを該ハンドルハウジング部の該電池パック上面に設けたことを特徴とする電動工具。
2. インパクト機構部のハンマがアンビルを打撃する打撃力を切り替える第２のスイッチを有し、
   該第２のスイッチを該ハンドルハウジング部の該電池パック側面に設け、該第２のスイッチ操作に切り替えられたことを表示するパネルシートを該ハンドルハウジング部の該電池パック上面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 該電池パックを該ハンドルハウジング部から取り外したときに、取り外し直前に設定していた打撃力、及び単発モード又は連発モードを記憶するコントローラを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
4. 該第１，２のスイッチを同時に押すことにより、初期設定の打撃力、及び単発モード又は連発モードに戻す機能を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。

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