JP2003145447A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの低〜高速域での回転数制御を容易に
して締結性能または切削性能を向上し、かつ振動、騒音
の発生を低減し、さらに小形化、軽量化を図るコードレ
スの電動工具を提供する。 【解決手段】 モータ３と、前記モータ３とギアボック
ス４等を介して連結された出力軸５と、モータの駆動回
路７と、駆動回路の制御部８とからなり、駆動電源とし
て充電式電池１１を用いたコードレス電動工具であっ
て、前記モータ３がブラシレス直流モータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動工具に関し、
さらには駆動電源として充電式電池を用いたコードレス
電動工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、穴開け等の切削、ねじやボル
トの締め付け等の作業に使用する電動工具として、携帯
式の電動ドリルや電動ドライバー等の電動工具が一般に
使用されている。この電動工具は駆動モータの回転速度
や回転トルクの調整、回転方向切り換え等の機能を備
え、先端工具を交換できるものである。

【０００３】特に近年では、充電式電池を電源としたブ
ラシ付き直流モータを備えたコードレスの電動工具が、
操作が簡単で作業性に優れ、家庭用にも普及している。

【０００４】従来のコードレス電動工具の１例を、図３
に示すドライバーとドリルが兼用できる電動ドライバー
ドリル１００の外観図により内部構成（破線で示す）の
概略を説明する。

【０００５】図に示すコードレス電動ドライバードリル
１００は、駆動源であるモータ１０３と、モータ１０３
の回転数を減速する歯車機構を納めたギアボックス１０
４と、ギアボックス１０４に連結された出力軸１０５と
からなる駆動部１１５と、モータ駆動回路１０７と、そ
の制御部１０８と電力供給を制御するスイッチ１０９を
備えた操作部１１６と、充電式電池１１１からなる電源
部１１７とで構成され、ハウジング１０２によって電動
ドライバードリル１００が形成されている。

【０００６】前記操作部１１６はハンドル１１０内部に
納められ、ハンドル１１０の下部には充電式電池１１１
が脱着自在に設けられ、その電力がスイッチ１０９の操
作により制御部１０８及びモータ駆動回路１０７を通じ
て駆動部１１５に送られ、モータ１０３のオン−オフや
回転数が制御されて、出力軸１０５の先端に設けられた
チャック１０６に装着したドリル（図示せず）に回転力
を伝達するもので、さらにスイッチ１０９の近傍にはモ
ータ１０３の回転方向の切り換えとそのロックスイッチ
１１２が設けられている。

【０００７】従来の上記電動ドライバードリル１００で
は、駆動源のモータ１０３としてブラシ付き直流モータ
が使用されている。

【０００８】ブラシ付き直流モータは、高速で回転する
ため速度制御が困難であり、電動ドライバードリル１０
０の回転数を低〜高速域で連続して制御するのが難し
く、使用できる回転数の範囲が低速域と高速域に区分さ
れ、その両速度域にわたり連続的に無段変速での使用に
制限を受けていた。

【０００９】また、上記回転数のコントロールはスイッ
チ操作により制御されるため、高価なスイッチを必要と
し、さらにその制御性が悪いため作業性に劣っていた。

【００１０】また、モータの回転が高速であるためギア
による減速比を高くして使用する必要があり、このため
に振動や騒音の発生が大きく、かつ比較的大型のギアボ
ックスを用いているので工具が重く、かつ大きくなり作
業性が悪いという問題があった。

【００１１】さらに、ブラシ回転時のスパーク発生によ
るノイズや、ラジオの雑音、テレビ画面の乱れ、ブラシ
と整流子との摺動による騒音の発生などの問題がある。
また、ブラシには寿命があり、ブラシまたはモータの点
検、交換等のメンテナンスを必要としている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、駆動
モータの低〜高速域での回転数制御を容易にして、広範
囲にわたり回転数を選択することで切削、締め付け性能
を向上し、かつ振動、騒音の発生を低減し、さらに小形
化、軽量化、長寿命化を図るコードレスの電動工具を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載発明の電
動工具は、モータと、前記モータとギアボックス等を介
して連結された出力軸と、モータの駆動回路と、前記駆
動回路の制御部とからなり、駆動電源として充電式電池
を用いたコードレス電動工具であって、前記モータがブ
ラシレス直流モータであることを特徴とするものであ
る。

【００１４】請求項２に記載の電動工具は、電動ドライ
バー、電動ドライバードリル、電動インパクトドライバ
ー、又は電動レンチである請求項１に記載の電動工具で
ある。

【００１５】上記発明の電動工具では、ブラシレス直流
モータを駆動源とするので、モータ効率が高いので消費
電力を低く抑えられ、かつ回転数の制御範囲が広範なも
のとなり、電動工具の低〜高速回転域での回転数制御が
容易となるので、電動工具の回転性能の選択の幅が広範
なものとなり、用途に応じた回転性能を容易に得ること
ができ、回転数制御を行うための高価なスイッチが不要
となる。

【００１６】また、ブラシレスモータを使用することに
より工具の長寿命化、メンテナンスの向上、回転時のス
パーク発生などの問題が解消される。

【００１７】モータ回転数のギアによる減速比を減少す
ることができ、またブラシの摺動音が無くなり、振動や
騒音の発生を抑えることができ、またギアボックスを小
形にすることができるので、電動工具の小形化、軽量化
を図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を、図１
に示すコードレス電動ドライバードリル１の外観図に基
づき、破線により示す内部構成を説明する。

【００１９】図に示すコードレス電動ドライバードリル
１は、駆動源であるモータ３と、モータ３の回転数を減
速するギアボックス４と、ギアボックス４に連結された
出力軸５とからなる駆動部１５と、モータ駆動回路７と
その制御部８と電力供給を制御するスイッチ９を備えた
操作部１６と、充電式電池１１からなる電源部１７とで
構成され、ハウジング２によって電動ドライバードリル
１が形成されている。

【００２０】前記駆動部１５では、モータ３の駆動軸に
回転数を減速するための歯車機構を納めたギアボックス
４が接続され、ギアボックス４の前部には出力軸５が連
結され、さらに出力軸５の先端にビットやドリルなどの
先端工具を装着するためのチャック６が設けられてい
る。

【００２１】前記操作部１６は、前記モータ３を駆動制
御するためのモータ駆動回路７とその制御部８と、電源
からの電力供給を制御するスイッチ９とからなり、操作
部１６はハウジング２のハンドル１０部に納められてい
る。

【００２２】前記駆動部１５と操作部１６は、ハウジン
グ２内に各部品が固定され、図示しないリード線で駆動
部１５と操作部１６が相互に結線されて電動ドライバー
ドリル１が形成され、さらに駆動スイッチ９の近傍には
モータ３の回転方向切り換えとそれをロックするスイッ
チ１２が設けられている。

【００２３】この電動ドライバードリル１の電源部１７
は、ハンドル１０の下部に脱着自在に設けられた充電式
電池１１であり、充電式電池１１にはハンドル１０底部
とのカートリッジ式脱着手段と、電動ドライバードリル
１への電力供給と充電時に共通する電気的接点を備えて
いる。

【００２４】前記モータの駆動回路７は、図２のブロッ
ク図に示すように、充電式電池１１から電力の供給を受
けてモータ３を駆動させるものであり、スイッチングト
ランジスタより構成されたインバータ回路２１と、この
インバータ回路２１を制御する論理回路２２と、モータ
３に内蔵されているホール素子よりなる位置検出素子２
３からの信号によって回転方向を検知する回転速度検出
回路２４より構成されている。この論理回路２２は、制
御部８からの速度指令信号と回転速度検出回路２４から
の回転速度信号によって、モータ３を指示された速度で
回転させるようにフィードバック制御を行い、その出力
をギアボックス４に送っている。

【００２５】上記電動ドライバードリル１は、スイッチ
９の操作により、電池１１の電力が制御部８及びモータ
駆動回路７を通じて駆動部１５に送られ、モータ３のオ
ン−オフや回転数が制御され、ギアボックス４から出力
軸５に駆動力が伝達され、先端に装着したビットやドリ
ルなどの先端工具（図示せず）を回転し、穴開け、破つ
り等の切削やねじ、ボルトの締め付け作業をするように
なっている。

【００２６】この電動ドライバードリル１は、駆動源で
あるモータにブラシレス直流モータ３を用いている。

【００２７】前記ブラシレス直流モータ３は、モータ自
体の回転数の制御範囲が従来のブラシ付き直流モータよ
りも広範なものとなり、回転数制御が容易となって低〜
高速域での回転数を連続して無段変速で使用することが
でき、電動工具の用途によって高速回転での使用や低速
で高トルク回転での使用などの回転速度の選択が容易に
でき、電動工具の作業性や操作性を大幅に向上すること
ができる。

【００２８】すなわち、スイッチ９の引き具合の調節に
よって、前記のモータ駆動回路のフィードバック制御に
より低速〜高速回転が連続的に無段階で選択でき、所望
の回転トルクを得ることができるので、高速回転での穴
開け作業や低速高トルク回転でのねじ、ボルトの締め付
けなど、用途や作業内容により回転数域の選択の幅が広
範になり、かつ無段変速で行うことができるものであ
り、作業性が向上する。そして、スイッチ９は従来より
簡単なものが使用でき、安価なスイッチが利用できるよ
うになる。

【００２９】また、モータ回転数がブラシ付きモータに
比べ低速であるので、歯車機構による回転数の減速比を
減少することができ、ギアボックス内で発生する振動や
騒音が低減され、またブラシと整流子との摺動音も無く
なり、電動工具の振動や騒音の発生を従来より抑えるこ
とができる。

【００３０】そして、前記の減速比の減少により歯車機
構が簡略化され、ギアボックスの小形、軽量化が可能と
なり、電動工具の軽量、コンパクト化により作業性を向
上することができる。

【００３１】また、従来のブラシ付きモータで必要とし
た、ブラシの交換あるいはモータの点検などが不要とな
ってメンテナンスが向上し、電動工具の寿命が延び、か
つブラシ回転時のスパーク発生によるラジオの雑音、テ
レビ画像の乱れなどの問題も解消される。

【００３２】上記ブラシレス直流モータを用いた電動工
具としては、電動ドライバーや電動ドライバードリル、
電動インパクトドライバー、電動レンチ等に適用するこ
とができ、切削、締め付け等の作業性に優れた小形、軽
量の操作性のよい、しかも低振動、低騒音の電動工具を
得ることができる。

【００３３】さらに、上記各電動工具には、先端工具の
ドリルやドライバーに振動や打撃を発生させる振動発生
機能や打撃発生機能を備えることにより、電動インパク
トドライバー、振動ドリル、電動ハツリ機に用いること
もできる。

【００３４】また、電動工具の用途により、上記ブラシ
レス直流モータを使用して有段変速式の工具に適用する
こともできる。

【００３５】また、上記実施形態では電源として脱着式
の充電式電池を用いた電動工具に基づき説明したが、充
電式電池を電動工具の本体内に設けて電源部とした、例
えばハンドルの下側部等に内蔵する電池固定方式の電動
工具にも適用できる。

【００３６】充電式電池としては、ニッケル・カドミウ
ム電池やニッケル・水素電池が例示されるが、充電式電
池であれば限定されない。

【００３７】さらに、図に示したピストル型以外に、例
えば棒状のペンシル型や中央部で折り曲げ可動できる形
式にも使用できる。

【００３８】なお、上記実施形態では手持ちタイプの電
動ドライバードリルに従い本発明を説明したが、本発明
の電動工具は上記の電動ドライバー、電動インパクトド
ライバー、電動レンチの他に、電動ドリル、電動カン
ナ、電動ノコ、ねじカッターやナイフカッターなどのカ
ッター類、植木バリカン、サンダやポリシャーなどの研
磨機などの電動工具に使用できるもので、さらにボール
盤などの卓上タイプ等の電動工具にも、もちろん使用で
きるものである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電動工具
は、モータの駆動電源として充電式電池を用いたコード
レス電動工具であって、前記モータがブラシレス直流モ
ータであるので、電動工具の回転数や回転トルクを広い
範囲から選択して無段変速で使用することができ、しか
も振動や騒音の発生を低減し、小形、軽量化を図ること
ができるので、高性能であって、操作性に優れ、作業環
境の改善を図ることのできるコードレス電動工具を得
て、さらに電動工具の耐用年数を長くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の電動ドライバードリルの外観図で
ある。

【図２】 モータ駆動回路のブロック図である。

【図３】 従来例の電動ドライバードリルの外観図であ
る。

【符号の説明】

１……電動ドライバードリル ３……モータ ４……ギアボックス ５……出力軸 ７……モータ駆動回路 ８……制御部 １１……充電式電池

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、前記モータとギアボックス等
   を介して連結された出力軸と、モータの駆動回路と、前
   記駆動回路の制御部とからなり、 駆動電源として充電式電池を用いたコードレス電動工具
   であって、 前記モータがブラシレス直流モータであることを特徴と
   する電動工具。
2. 【請求項２】 前記電動工具が電動ドライバー、電動ド
   ライバードリル、電動インパクトドライバー、又は電動
   レンチである請求項１に記載の電動工具。