WO2017014008A1

WO2017014008A1 - 作業工具

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Publication number: WO2017014008A1
Application number: PCT/JP2016/068988
Authority: WO
Inventors: 西河　智雅; 矢萩　明之; 拓哉根内
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-07-18
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2018-01-18

Abstract

伸縮式の竿を有する作業工具において、モータの動作スイッチから制御回路及びインバータ回路への配線を効率的にして、必要とする接続線の本数を削減する。伸縮可能な竿部（３）を有し、把持部（４）に設けられたバッテリパック（７０）により、竿部の先端に設けられたブラシレスモータ（１３）を駆動する作業工具であって、制御回路とインバータ回路をブラシレスモータの近傍の制御回路基板（２５）に設け、モータのスイッチ（４４）を後ハウジング（４１）に設けた。スイッチと制御回路を接続する接続線は、バッテリパックからの電源線と共にカールコードで被覆して伸縮配線（８）とした。竿部は中空パイプにより構成され、カールコードは竿部の内側に配置される。

Description

作業工具

本発明はモータで駆動される作業工具に関し、特に伸縮する竿部を有して竿部の先端にモータを配置するようにした作業工具の実装及び配線の効率化と軽量化を図るものである。

竿部を有して竿部の先端にモータを配置し、モータによって作業具を回転させる作業工具が知られている。その一例として、床面や壁面を清掃するために、円形のスポンジやブラシ等をモータによって駆動するポリッシャが知られている。ポリッシャは、竿部の先端にモータを配置し、モータの出力を減速機構により減速してスピンドルを回転させ、スピンドルに作業具としてパッド、バフ又はブラシ等を取り付ける。従来の作業工具においては、電源コードを接続することにより商用電源を用いてモータを駆動するものが一般的であった。しかしながら、充電式の二次電池の性能向上に伴いコードレス方式の作業工具が広く用いられるようになってきた。このような作業工具は特許文献１や特許文献２にて開示されている。

従来の作業工具では、竿の後端にバッテリを保持する後ハウジングを設け、竿の先端にモータを収容する駆動部を設ける。バッテリから駆動部へ電力は、電源線を固定パイプと可動パイプからなる竿部の内側に配置することにより供給する。また、後ハウジングにモータのオン又はオフを制御するスイッチを設け電源線により供給される電力の供給と遮断によってモータのオンオフを行う。さらに、後ハウジングにモータの回転速度を変更する速度調整ダイヤルを設け、供給される電圧を調整する事によりモータの回転速度を調整する。

特開２０１３－１６５６７４号公報特開２０１４－１６１９５７号公報

特許文献１に記載の作業工具においては、竿の先端部分に用いられるモータとしてブラシ付きの直流モータを用いるために、竿の内部の配線はプラスとマイナスの２本の電源線だけに済む上に、バッテリの搭載されている側（後ハウジング側）にてモータのオンオフ制御と一緒に速度調整を行うことができた。しかしながら、バッテリによる稼働時間の更なる向上を図るために、電力消費の少ないブラシレスＤＣモータを使用する場合、インバータ回路とマイコンをどこに搭載するのかが問題となる。これらを後ハウジングに配置すると、モータの動作スイッチから制御回路（マイコン）までの接続線の配線をどうするのか、インバータ回路からモータまでの結線をどうするのか等、実装上の課題が生じる。特に、竿部の一端側にバッテリとスイッチが配置して、他端側にモータを配置するという分散配置を実現するには、竿の内部を通す配線の数を増やさないような工夫が必要となってくる。さらに、竿部を伸縮式にして作業時の長さを可変に構成する場合には、これらの配線の困難性を一層高めることになる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は伸縮式の竿を有して先端側にブラシレスモータを配置した作業工具において、制御回路及びインバータ回路の配置を工夫して、各回路間の配線を短くして効率的に実装した作業工具を提供することにある。本発明の他の目的は、伸縮式の竿の内部に配線される電源線及び接続線をカールコードで被覆すると共に、被覆される電線の本数を少なくした作業工具を実現することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。　本発明の一つの特徴によれば、伸縮可能な竿部と竿部の後端に設けられる把持部と、把持部に設けられた電源部と、竿部の先端に設けられたブラシレスモータと、ブラシレスモータの駆動を制御する制御回路とインバータ回路と、ブラシレスモータによって駆動される作業具と、を有する作業工具であって、制御回路とインバータ回路を竿部の先端側であってブラシレスモータの近傍に設けた。また、電源部と制御回路及びインバータ回路とを接続する接続線をカールコードで被覆した。竿部は、例えばアルミ合金製の分割された中空パイプにより構成され、カールコードは竿部の内側に配置される。

本発明の他の特徴によれば、竿部の後端に、把持部を形成する後ハウジングを設け、後ハウジングにバッテリを着脱可能としたバッテリ装着部を設け、電源部としてバッテリを用いるようにした。また、後ハウジングに、作業者によって操作可能であってその出力が制御回路に接続されるモータのスイッチを設け、スイッチと制御回路とを接続するスイッチ線をカールコードで被覆した。さらに、バッテリには過放電保護信号を出力するＬＤ端子が設けられ、ＬＤ端子と制御回路を接続するための接続線（ＬＤ線）を、電源線と共にカールコードで被覆した。

本発明のさらに他の特徴によれば、制御回路は、スイッチの操作信号によりブラシレスモータのオン又はオフを制御すると共に、スイッチの操作信号の出力形態、例えば操作時間の長さに応じて、ブラシレスモータの回転数を変更する。このスイッチとしては、例えばタクタイルスイッチを用いることができる。

本発明によれば、ブラシレスモータの駆動を制御する制御回路とインバータ回路を、竿部の先端に設けられたブラシレスモータと隣接する位置に配置したので、インバータ回路とモータ間の配線を短くすることができた。また、インバータ回路を制御する制御回路をインバータ回路と共にブラシレスモータと隣接する位置、即ち前ハウジング内に配置したので、これらの配線を最短で行うことができた。さらにモータの動作スイッチと速度調整スイッチを１つのスイッチ素子にて実現し、竿部を介するスイッチ線のための配線の増加も１本ですませて電源線と共にカールコードで被覆したので、カールコードが太くなることを抑制でき、軽量で使い勝手の良い作業工具を実現できた。本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係る作業工具１の全体を示す側面図であり、竿部３の短縮時（非伸長時）の状態を示している。本発明の実施例に係る作業工具１の全体を示す側面図であり、竿部３の伸長時の状態を示している。図１の駆動部２の内部構造を示す縦断面図である。図３の状態から回動部６を曲げた状態の駆動部２を示す縦断面図である。図１の把持部４の拡大断面図である。図１の伸縮配線８の形状を説明するための図である。本発明の実施例に係る作業工具の回路図である。把持部４から駆動部２への配線を説明するための図である。本発明の第二の実施例に係る作業工具の全体を示す側面図であり、竿部３の短縮時（非伸長時）の状態を示す。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、作業工具の一例として先端工具（回転具）に清掃体たるポリッシュ部材を取り付けたポリッシャを用いて説明し、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

作業工具１は、図１に示すように、電源部を有する把持部４と、把持部４の前側に固定される伸縮式の竿部３と、竿部３の先端に取り付けられる駆動部２と、竿部３の前後方向の中央付近に固定されるハンドル７を含んで構成される。本実施例において伸縮可能な竿部３は、円筒形の固定パイプ３ａと、固定パイプ３ａの前方側に連結された可動パイプ３ｂ、３ｃにより構成される。可動パイプ３ｂ、３ｃは固定パイプ３ａに対して前後方向に相対移動可能なように構成される。

把持部４を構成する後ハウジング４１には、モータ１３の駆動用電源を供給する電源部が設けられる。電源部は、モータの動力となる電源を供給する部分であって、商用交流を整流する電源回路か、又は、着脱式の二次電池を用いた電源が考えられる。本実施例の作業工具１では、着脱式の二次電池を用いた電源とし、後ハウジング４１の後端部分にはバッテリパック７０が装着される。後ハウジング４１は、バッテリパック７０の装着を可能とするバッテリ装着部を構成すると共に、作業者が片手で把持するためのグリップを形成するものである。後ハウジング４１には、モータ１３の起動及び停止を行う動作スイッチ４４が設けられ、作業者は把持している手によって容易に動作スイッチ４４の操作を行うことができる。

把持部４から前方側には竿部３の後方側を構成する固定パイプ３ａが取り付けられる。固定パイプ３ａは例えばアルミニウム合金の金属や強化プラスチック等の合成樹脂製の筒状部材であって、固定パイプ３ａの前後方向のほぼ中央付近には、ハンドル７が設けられる。ハンドル７は、前面視で横に寝せたＤ字状であって、例えば利き手でない方の手で把持される。前ハウジング１１に固定された大径の固定パイプ３ａの前方側には、固定パイプに対して細径の可動パイプ３ｂが接続される。可動パイプ３ｂも固定パイプ３ａと同じ材質の筒状部材で構成すると好ましく、可動パイプ３ｂが固定パイプ３ａの内側に入り込むように配置される。固定パイプ３ａの最前端付近には、可動パイプ３ｂの固定位置を調整可能とする接続部５が設けられる。接続部５は固定パイプ３ａに固定され、可動パイプ３ｂを締め付けることにより可動パイプ３ｂが前後方向に移動しないように固定する。接続部５には可動パイプ３ｂの締め付け力を増大又は解除するための固定レバー５ａが設けられる。作業者は、固定レバー５ａを操作して接続部５による可動パイプ３ｂの固定状態を緩めた状態にて可動パイプ３ｂを前後方向に移動させ、任意の位置（例えば伸長位置）にて固定レバー５ａを操作して可動パイプ３ｂを接続部５にて締め付けることにより、可動パイプ３ｂの位置を固定する。

竿部３の可動パイプ３ｂ、３ｃには、その一部を折り曲げ可能とするための回動部６が設けられる。回動部６は、竿部３（特に、可動パイプ部分）の一部を回動可能とするためのものであり、竿部３の前端と後端の間の中間部分のいずれかの位置に設けられる。回動部６の回動軸は竿部３の長手方向と直交するように配置され、可動パイプ３ｂの長さに対して可動パイプ３ｃの長さを十分短くしている。このように回動部６を竿部３の前端に近い付近に配置することにより、竿部３の伸縮率を高く構成できると共に、先端の回動部分の重量を小さくできる。

竿部３の前方側には合成樹脂製の前ハウジング１１が固定される。前ハウジング１１は、駆動源となるブラシレスＤＣ方式のモータ１３を収容すると共に、その回転制御に必要な制御回路やインバータ回路（共に後述）を収容する筐体である。モータ１３の回転軸は可動パイプ３ｃの長手方向に略直交するように配置される。モータ１３の回転駆動力は、ポリッシュ部材２３を固定するスピンドル２０に伝達される。

図２は作業工具１の全体を示す側面図であり、竿部３の最大伸長時の状態を示している。可動パイプ３ｂ、３ｃは、固定パイプ３ａの内径よりも僅かに小さい外径を有し、可動パイプ３ｂの一部が固定パイプ３ａの内部に位置するようにして接続部５によって固定される。この可動パイプ３ｂと固定パイプ３ａの重なり合った部分の大きさを可変にすることにより竿部３の全体の長さを最小から最大の間の任意の長さに調整ができる。ここでは、把持部４と固定パイプ３ａとハンドル７と接続部５が固定部分であって、可動パイプ３ｂ、３ｃとその前方側に取り付けられる駆動部２が、固定部分に対して前方向に移動可能な可動部分となる。この前方向の移動量にかかわらず回動部６による前ハウジング１１部分の回動を行うことができる。この際、竿部３の内側に配置された伸縮配線８のカール部分は、引き延ばされた状態になる。

竿部３の伸長状況にかかわらずに、回動部６による回動が可能である。ここでは回動部６として可動パイプの長手方向と直交方向で且つ水平方向に位置する回転軸を有し、竿部の前方（可動パイプ３ｃ）を後方側（可動パイプ３ｂ）に対して上下方向に所定角度だけ回動可能な構成とした。回動部６による回動角は、例えば図２の状態から可動パイプ３ｃの軸線Ａ３が、上方向にθ_１＝９０度程度回動可能なように構成される。

図３は図１の駆動部２の内部構造を示す縦断面図である。前ハウジング１１は、プラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造され、可動パイプ３ｃの軸線Ａ３（図２参照）を含む鉛直面にて左右方向に２分割に構成され、複数のネジ（図示せず）によって接合される。前ハウジング１１は、モータ１３を収容するために内部空間が略筒状の胴体部１１ａと、制御回路基板２５を収容すると共に上部に操作表示部２６を搭載するための基板収容部１１ｂと、竿部３の可動パイプ３ｃの先端に固定するための固定部１１ｃを有して構成される。これらはプラスチック等の合成樹脂により一体的に製造される。固定部１１ｃには可動パイプ３ｃの形状に沿った円筒状の内壁１１ｄが形成され、前ハウジング１１のネジ穴２８ａ、２８ｂに貫通される２本のネジ（図示せず）を可動パイプ３ｃの貫通穴（図示せず）に貫通させることによって前ハウジング１１が可動パイプ３ｃに固定される。

モータ１３は、ブラシレスモータが用いられる。ブラシレスモータは、永久磁石を有するロータ１３ａと、コイルの巻かれたステータ１３ｂを有し、回転軸１３ｃが可動パイプ３ｃの軸方向と９０度よりもやや大きい角度で略直交する方向に伸びるように配置される。モータ１３の回転軸１３ｃには冷却ファン１７が設けられ、モータ１３の回転時に空気取入口１５から外気を取り込んで、モータやインバータ回路、マイコン等の発熱部分を冷却した後に、図示しない空気排出口から前ハウジング１１の外部に排出する。ステータ１３ｂの軸方向の後端側には略円環状の回路基板１４が設けられ、回路基板１４にはホールＩＣ等の３の回転位置検出素子２４が設けられる。モータ１３の回転軸１３ｃは、２つの軸受１６ａ、１６ｂによって前ハウジング１１に対して回転可能に軸支される。回転軸１３ｃの前方側（先端作業具側）には、２つの遊星歯車減速機構１８、１９が接続され、モータ１３の回転力が、２段の減速機構によって所定の減速比で減速されてスピンドル２０に伝達される。スピンドル２０は軸受２１によって前ハウジング１１に回転可能なように軸支され、その先端側端部は前ハウジング１１に形成された貫通穴から外部に突出する。スピンドル２０には、取付具２２を介してポリッシュ部材２３が接続される。ポリッシュ部材２３は、例えば取付具２２に接続される円盤状の基台の下側に、面ファスナを介して床面研磨あるいは清掃用の多孔質状のパッド又はスポンジを取り付けた組立体である。尚、ポリッシュ部材２３としては市販されている様々なサイズの清掃具を用いることができる。

前ハウジング１１の内部であって、略直方体の箱状に形成される基板収容部１１ｂには制御回路基板２５が収容される。制御回路基板２５には、駆動部２に含まれるモータ１３を駆動するための図示しない制御部（コントローラ）と、モータ１３のコイルに回転磁界を発生させるための三相交流を生成する図示しないインバータ回路が搭載される。ここでは収容スペースの関係から制御回路基板２５の面方向が、モータの回転軸１３ｃ及び可動パイプ３ｃの軸線と平行になるように配置されるが、その配置方向は任意であり、実装効率から適宜設定すれば良い。基板収容部１１ｂの上面側には小型のＬＥＤ基板が設けられ、ＬＥＤ（発光ダイオード）が設けられる。ここでは、バッテリパック７０の残量や、モータ１３の設定回転速度をＬＥＤの点灯数にて表示し、前ハウジング１１の上側から視認することができる。尚、基板収容部１１ｂの上面部分に何らかの操作スイッチや表示装置を設けるようにして、コントローラに対して運転モードの設定を行ったり、コントローラからユーザに対する運転状況の表示を行ったりするように構成しても良い。基板収容部１１ｂの後方側側面には可動パイプ３ｃを固定するための円筒状の内壁１１ｄを形成する固定部１１ｃが形成される。ここでは基板収容部１１ｂと可動パイプ３ｃの固定部１１ｃには補強用のリブ２７が形成される。また、インバータ回路の冷却性能を向上させるために、インバータ回路を構成するＦＥＴを回路基板１４上であって、モータ１３のステータコアと反対側の面に配置して、冷却ファン１７によって空気取入口１５から吸引された冷却風がインバータ回路を直接冷却する構造としても良い。

図４は３の状態から回動部６を曲げた状態の駆動部２を示す縦断面図である。回動部６には前側に伸びるパイプ保持部６ａと、後側に伸びるパイプ保持部６ｂが軸支され、それらが所定の角度内で回動できるように軸支される。回動軸と同軸上には、ねじりコイルばね９が設けられ、ポリッシュ部材２３が何にも接していないときには前ハウジング１１の状態が図３の状態に戻るように矢印６７の方向に付勢する。作業者が作業を行う際にポリッシュ部材２３を清掃対象に押しつけることにより、ポリッシュ部材２３から反力を受けて、その反力とねじりコイルバネ９との付勢力のバランスのとれた位置、ここでは角度θとなる位置にて作業が行われる。これは例えば、基礎の上に架台を設け、架台の上にソーラーパネルを並べた地上設置型の太陽光発電システムにおけるソーラーパネル面の清掃のように、作業者の手の位置よりも上に位置する斜面を清掃するのに好適な曲げ状態である。

図５は図１の把持部４の拡大断面図である。後ハウジング４１は、プラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造され、左右２分割として複数のネジ（図示せず）によって接合される。後ハウジング４１の軸方向（前後方向）中央付近は、作業者が片手で把持するためのハンドル４１ａとなっていて、固定パイプ３ａの後端付近は、ハンドル４１ａの内側部分に形成されたパイプ保持部４１ｃにて挟持される。後ハウジング４１の後方側は、軸線Ａ１に直交する径方向に後ハウジング４１の径を広くしたバッテリ取付部４１ｂが形成され、その後方にバッテリパック７０が装着される。バッテリ取付部４１ｂには、下方向から上方向にバッテリパック７０をスライドさせながら装着可能である。バッテリパック７０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の円筒形の二次電池を複数本収容するものであり、後ハウジング４１のバッテリ装着部に設けられる。バッテリパック７０を取り外すときは、リリースボタン７１を押しながらバッテリパック７０を下方向に移動させることにより、後ハウジング４１から取りはずすことができる。バッテリ取付部４１ｂには、バッテリパック７０の複数のコネクタと接触する複数の接続端子４５が設けられ、バッテリパック７０の電力（＋及び－）が２本の電源線８１、８２によって前ハウジング１１側へと供給される。

後ハウジング４１のハンドル４１ａの前方であって上側部分には、作業者によって操作可能であって、その出力が制御回路基板２５に接続される動作スイッチ４４が設けられる。動作スイッチ４４は、主にモータ１３のオン又はオフを指示するために用いられ、スイッチ基板４３に搭載されたタクタイルスイッチ、ソフトタッチスイッチ等の公知のスイッチ手段によって実現される。スイッチ基板４３は、分割式の後ハウジング４１にて挟持されることにより固定され、動作スイッチ４４の保護カバーによって覆われた操作部分が後ハウジング４１の外部に露出する。

固定パイプ３ａの断面形状が例えば略円形とされ、内部に伸縮配線８が配置される。伸縮配線８は終端部分が押さえ金具４６によって後ハウジング４１の内壁部分にネジ止めされる。伸縮配線８はスプリングケーブルとも呼ばれ、複数の電線をまとめて樹脂製のカールコード８５によって覆ったものである。伸縮配線８は、伸縮が必要とされる場所で用いられ、耐摩耗性にすぐれ、繰り返し使用に耐えられるという特徴を有する。ここで図６を用いて伸縮配線８の形状をさらに説明する。

図６において、伸縮配線８は、複数の配線（８１、８５等）の外側を、伸縮するコイル状の部分を有する樹脂製のカールコード８５にて被覆したものである。ここでは図示の関係上、スイッチ線８３とＬＤ線の図示を省略している。コイル状に巻かれたカール部８ｂの両端部にはストレート状のリード部８ａが形成され、カール形状とされて伸縮する部分となるのは主にカール部８ｂである。伸縮配線８は、固定パイプ３ａと可動パイプ３ｂ、３ｃの内部空間に配置され、作業者からは回動部６付近の一部を除いて伸縮配線８が見えないように配線される。伸縮配線８の後ハウジング４１側の端部は、電源線８１の樹脂製の被覆８１ｂが剥がされ、露出した芯線８１ａが接続端子４５に半田付けされる。また、電源線８２も同様にして接続端子４５に半田付けされる。通常のカールコード８５では、電源線を２本だけを含めたものが多い。しかしながら本実施例では電源線８１、８２に加えて、スイッチ線８３と、バッテリパック７０から出力されるＬＤ信号の伝達用のＬＤ線（後述）も一緒にカールコード８５によって被覆するようにした。このように電源線８１、８２だけでなく必要とされる制御のための接続線（スイッチ線、ＬＤ線）もカールコード８５によって被覆することによって、伸縮式の竿部３の作動をスムーズにすることができる。

再び図５に戻る。伸縮配線８の押さえ金具４６にて固定される付近からカール状態が開始される付近までは、カール状ではなくほぼ直線状に形成される。伸縮配線８の内部に配置される電線のうち、２本の電源線８１、８２は接続端子４５に接続される。また、１本のスイッチ用の接続線８３が配置される。動作スイッチ４４の両側に接続されるリード線のうち、一本が接続線８３であり、もう一本が－側の電源線８２に接続される（共通接地）。

後ハウジング４１にバッテリパック７０が装着され、動作スイッチ４４がオンにされると搭載されるマイコン（後述）に電源が供給され、モータ１３の回転が起動される。モータ１３の回転中に動作スイッチ４４を再び短く押すとモータ１３の回転が停止する。他方、モータ１３の回転中に動作スイッチ４４を長く押す、いわゆる長押しをすると、モータ１３の回転速度を変更することができる。動作スイッチ４４は、作業者に押されることによってハイ信号がマイコンに伝達されるが、スイッチオンの時間が所定時間、例えば０．５秒以内の場合は、マイコンはその操作がモータ１３のオン又はオフの切り替え信号として認識する。スイッチオンの時間が所定時間、例えば０．５秒を越える場合は、マイコンはその操作がモータ１３の回転速度を切り替える速度切替信号であるとして認識する。モータ１３の回転速度は、例えば３段階に設定され、速度１（低速）から速度３（高速）まで設定できる。作業者はモータ１３が回転しているときに、動作スイッチ４４を長押しすることによってモータ１３の回転速度が一段高くなる。設定される回転速度は、速度１→速度２→速度３と変化し、速度３の時に動作スイッチ４４が長押しされると速度１に戻る。以上のように構成することによって、作業者は作業を行っている際にモータ１３の回転速度を手元側から容易に変更することができる。尚、モータ１３の回転速度は、動作スイッチ４４の操作信号の出力形態に応じて演算部５１が切り替えるだけに限られずに、後ハウジング４１、又は前ハウジング１１に回転速度の調整用の回転ダイヤルを設けるようにしても良い。但し、後ハウジング４１に速度調整手段を設けると、速度調整用の接続線をさらに伸縮配線８に含める必要があり、接続線の本数が増えることになる。

次に図７を用いてモータ１３の駆動制御系の構成と作用を説明する。図６はモータ１３の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施例では、モータ１３は３相のブラシレスモータで構成される。このブラシレスモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成されるロータ（回転子）１３ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成るステータ１３ｂと、ロータ１３ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子２４を有する。これら回転位置検出素子２４からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ１３が回転する。

３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴなどの６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含むインバータ回路６５は、制御回路基板２５上に搭載される。また、前ハウジング１１内の一部（回転位置検出素子２４、ＬＥＤ６０）を除くその他の電子素子は、制御回路基板２５に搭載される。演算部５１は図示していないが、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中央処理装置（ＣＰＵ）、処理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、タイマ等を含んで構成されるもので、例えば汎用のマイクロコンピュータ（マイコン）にて構成できる。演算部５１は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の駆動制御をする。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各ゲートは、制御信号出力回路５２に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、制御信号出力回路５２から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、バッテリパック７０の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。

６個のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御回路基板２５上に搭載された演算部５１によって、設定された回転速度に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ１３への電力供給量を調整し、モータ１３の起動／停止と回転速度を制御する。

モータ１３に供給される電流値は、シャント抵抗６２を用いて電流検出回路５３によって測定され、その値が演算部５１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。バッテリパック７０の電圧は、両端電圧を電圧検出回路５４にて測定され、その出力が演算部５１にフィードバックされる。コンデンサ６１はスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のオン又はオフ時にピーク電流が加わることを抑制するものである。動作スイッチ４４の出力は、スイッチ操作検出回路５５と印加電圧設定回路５６に伝達される。スイッチ操作検出回路５５は演算部５１のマイコンがスリープ状態にあるときに、動作スイッチ４４の最初の操作を感知してマイコンを起動させる。印加電圧設定回路５６は動作スイッチ４４の操作に応じて“１（スイッチＯＮ）”又は“０（スイッチＯＦＦ）”信号を演算部５１に伝達する。演算部５１は、“１“信号の継続時間を監視して、信号の立ち下がりの際にモータのオン又はオフとしての信号か、モータ１３の回転速度を切り替えるための信号かを判定する。

回転位置検出回路５７は、いずれかの回転位置検出素子２４からの信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったエッジを検出し、検出した位置情報を演算部５１に出力する。回転数検出回路５８は、回転位置検出回路５７からの信号を用いてロータの回転数を検出して演算部５１に出力する。尚、回転数検出回路５８の機能は演算部５１においてマイコンを用いてソフトウェア的に実現しても良い。ＬＥＤ駆動回路５９はＬＥＤを点灯させる駆動回路であって、図示しない直流電圧をＬＥＤ６０に供給することによって単数又は複数設けられるＬＥＤの点灯や発光色、様々な発光パターン等を実現する。これらＬＥＤ６０の点灯は演算部５１がＬＥＤ駆動回路５９に制御信号を送信することによって制御される。

演算部５１は、過電流や過電圧からバッテリパック７０及びモータを保護する機能を備え、過電流や過電圧の検出時にはモータに供給される電力を強制的に遮断するか、又は、モータ１３にブレーキ電流を流すことによりモータ１３の回転を制動する制御も行う。図７の回路図では図示していないが、バッテリパック７０のＬＤ信号が演算部５１に伝達され、演算部５１はＬＤ信号による異常状態を検知したら、又は、電流検出回路５３による異常電流を検知したらモータ１３の回転を停止させる。

図８は、把持部４から駆動部２への配線状態を説明するための図である。竿部３の内部に配線する伸縮配線８は、被覆部分となるカールコード８５を細くして、できるだけ軽量にすることが重要である。そのため本実施例では内部に配置される線（電源線、接続線）の本数をできるだけ削減するようにした。ここではバッテリパック７０からインバータ回路６５に供給される“＋”の電源線８１と、“－”の電源線８２に加えて、制御回路２５に接続されるスイッチ線８３と、バッテリパック７０からのＬＤ線８４の４本だけに限定した。尚、スイッチ線８３の負極側の線８６とＬＤ線の負極側は－の電源線８２との共通接地とされる。このようにして４本の線を、両端のリード部８ａを除いてカールさせたカールコード８５によって覆われるようにした。電源線８１、８２は前ハウジング１１においてインバータ回路６５に接続され、スイッチ線８３とＬＤ線８４は制御回路基板２５に接続される。

以上、本実施例によれば、バッテリパック７０と動作スイッチ４４を除いたモータや電気回路を竿部３の前方に設けられる前ハウジング１１に収容する作業工具において、伸縮する竿部３の内部に配置するカールコード内の配線の数の削減を図り、軽量化を図ることができる。この結果として、伸縮する竿部３のスムーズな伸長、短縮動作が可能となり、使い勝手の良い作業工具を実現できる。また、手元側の動作スイッチ４４の操作形態の違い（長押し等）によって、回転中のモータ１３の回転速度を変更するようにしたので、モータ１３の回転速度設定のために専用の接続線を伸縮配線８に含める必要が無く、伸縮配線８の重量増加を抑制することができる。尚、本実施例では伸縮配線８にＬＤ線８４を含めるように構成したが、ＬＤ信号を用いなくて同等の制御が可能であるので、ＬＤ線８４を削減しても良い。

上述した第一の実施例においては、後ハウジング４１に設けられた動作スイッチ４４によってモータ１３のオンオフ制御と、回転速度の設定を行うようにした。これに対して第二の実施例では、スマートフォン等の多機能携帯電話や、携帯情報端末、超小型のパーソナルコンピュータ等を指示装置又は入出力装置として、無線通信を用いてモータ１３のスイッチのオンオフ操作や、モータ１３の速度設定を行うようにしたものである。スマートフォン２００は、例えばデジタル機器用の近距離無線通信用の規格に基づいた無線通信手段を有し、タッチ式の入力機構を備えた液晶表示パネルを有する。

スマートフォン２００を作業工具に固定するために、後ハウジング１４１の前方側にあって固定パイプ３ａに取り付け基台１３１ａ、１３１ｂが設けられる。取り付け基台１３１ａ、１３１ｂは、固定パイプ３ａの外周に沿ったベルト状の締め付け部材に、スマートフォン２００の下側辺と、上側辺を保持する保持具を固定したものである。スマートフォン２００は、任意に取り付け又は取り外しが可能である。無線通信の規格としては、様々な規格が知られているが、例えば、広く用いられているＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（注：Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは米国Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　ＳＩＧ，Ｉｎｃ．の登録商標）を用いることができる。作業工具１の制御回路基板１２５にもその無線通信手段を設けて、無線通信手段を介して演算部とスマートフォン２００が双方向の通信が可能なように構成した。このように構成することにより、モータ１３の動作スイッチの設置箇所の自由度が高まるものである。例えば、第一の実施例と同様に後ハウジング４１側に動作スイッチを設けた上で、スマートフォン２００で操作ができるようにしても良いし、動作スイッチを前ハウジング側に設けた上でスマートフォン２００にて操作ができるようにしても良いし、動作スイッチ自体を省略してスマートフォン２００で操作ができるようにしても良い。

前ハウジング１１側に動作スイッチを設けた構成として、後ハウジング４１の近傍に取り付けたスマートフォン２００を用いてモータ１３の遠隔操作を行う構成では、伸縮配線８にスイッチ線８３を含める必要がなくなるので、伸縮配線８の軽量化が達成できる。また、スマートフォン２００でコンピュータプログラムを実行することによりモータ１３のオン又はオフの操作だけでなく、演算部５１の様々な操作の制御や診断等の実行やその結果の表示ができるので、作業工具の多彩な制御が可能となる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば上述の実施例では作業具としてポリッシュ部材２３を用いたポリッシャの例で説明したが、その他の研磨作業具を用いた研磨手段、回転刃を用いた切断手段、その他のモータによって駆動される作業具を設けた電動の作業工具としても良い。さらに、上述の実施例では電源部としてバッテリパックを用いたもので説明したが、電源コードによって供給される商用電源を用いて整流回路を含めた電源部を有する作業工具としても良い。

１…作業工具、２…駆動部、３…竿部、３ａ…固定パイプ、３ｂ，３ｃ…可動パイプ、４…把持部、５…接続部、５ａ…固定レバー、６…回動部、６ａ，６ｂ…パイプ保持部、７…ハンドル、８…伸縮配線、８ａ…リード部、８ｂ…カール部、９…ねじりコイルバネ、１１…前ハウジング、１１ａ…胴体部、１１ｂ…基板収容部、１１ｃ…固定部、１１ｄ…内壁、１３…モータ、１３ａ…ロータ、１３ｂ…ステータ、１３ｃ…回転軸、１４…回路基板、１５…空気取入口、１６ａ，１６ｂ…軸受、１７…冷却ファン、１８，１９…遊星歯車減速機構、２０…スピンドル、２１…軸受、２２…取付具、２３…ポリッシュ部材、２４…回転位置検出素子、２５…制御回路基板、２６…操作表示部、２７…リブ、２８ａ，２８ｂ…ネジ穴、４１…後ハウジング、４１ａ…ハンドル、４１ｂ…バッテリ取付部、４３…スイッチ基板、４４…動作スイッチ、４５…接続端子、４６…押さえ金具、５１…演算部、５２…制御信号出力回路、５３…電流検出回路、５４…電圧検出回路、５５…スイッチ操作検出回路、５６…印加電圧設定回路、５７…回転位置検出回路、５８…回転数検出回路、５９…ＬＥＤ駆動回路、６０…ＬＥＤ、６１…コンデンサ、６２…シャント抵抗、６５…インバータ回路、７０…バッテリパック、７１…リリースボタン、８１…（＋側）電源線、８１ａ…（電源線の）芯線、８１ｂ…（電源線の）被覆、８２…（－側）電源線、８３…接続線（スイッチ線）、８４…接続線（ＬＤ線）、８５…カールコード、８６…スイッチ線（負極側）、１２５…制御回路基板、１３１ａ，１３１ｂ…取り付け基台、１４１…後ハウジング、２００…スマートフォン

Claims

伸縮可能な竿部と、前記竿部の後端に設けられる把持部と、前記把持部に設けられた電源部と、前記竿部の先端に設けられたブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの駆動を制御する制御回路とインバータ回路と、前記ブラシレスモータによって駆動される作業具と、を有する作業工具であって、前記制御回路と前記インバータ回路を前記ブラシレスモータの近傍に設け、前記電源部と前記制御回路及び前記インバータ回路とを接続する接続線をカールコードで被覆したことを特徴とする作業工具。
前記竿部は中空パイプにより構成され、前記カールコードは前記竿部の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の作業工具。
前記竿部の後端に、前記把持部を形成する後ハウジングを設け、前記後ハウジングにバッテリを着脱可能としたバッテリ装着部を設け、前記電源部として前記バッテリを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業工具。
前記後ハウジングに、作業者によって操作可能であってその出力が前記制御回路に接続されるスイッチを設け、前記スイッチと前記制御回路とを接続するスイッチ線を前記カールコードで被覆したことを特徴とする請求項３に記載の作業工具。
前記制御回路は、前記スイッチの操作信号により前記ブラシレスモータのオン又はオフを制御することを特徴とする請求項４に記載の作業工具。
前記制御回路は、前記スイッチの操作信号の出力形態に応じて、前記ブラシレスモータの回転数を変更することを特徴とする請求項５に記載の作業工具。
前記バッテリには過放電保護信号を出力するＬＤ端子が設けられ、前記ＬＤ端子と前記制御回路を接続するＬＤ線を前記カールコードで被覆したことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の作業工具。
前記スイッチはタクタイルスイッチであることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の作業工具。