JP2006297574A - 電動工具及び電動工具セット - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの動作を設定することができる電動工具において、消費電流を低減させつつ操作性を向上することができる電動工具及び電動工具セットを提供する。
【解決手段】 工具を駆動するモータ２９と、モータ２９の動作を設定する設定スイッチ２４，２５と、情報を表示する表示部２３と、モータ２９の動作を制御すると共にモータ２９の動作に関する情報を表示部２３で表示させる制御部２８と、モータ２９及び制御部２８を動作させるための電源電圧を供給する二次電池３１と、二次電池３１から供給された電源電圧をモータ２９及び制御部２８へ供給するトリガスイッチ２２とを備えた。また、設定スイッチ２４，２５がオンされた際に、電源電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を超えている場合、制御部２８を動作させるべく電源電圧を制御部２８へ供給するトランジスタＱ１を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータを動力とする電動工具及びこれを備えた電動工具セットに関するものであり、特にモータの動作を設定することができる電動工具及びこれを備えた電動工具セットに関する。

図４は、背景技術に係る電動工具の構成を示すブロック図である。図４に示す電動工具セット１００は、電動工具１０１と、電池パック１０２と、電動工具１０１と電池パック１０２とを接続する接続端子１０３と、電池パック１０２から出力された電源電圧をモータ１０８へ供給するトリガスイッチ１０４と、制御回路１０６や表示回路１０７へ動作用電源電圧を供給する電源回路１０５と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１０９のオンオフを制御することにより、モータ１０８の動作を制御する制御回路１０６と、モータ１０８の動作設定、例えばモータ１０８の回転速度、トルク、回転方向等を設定するための複数の設定スイッチ１１０と、例えば液晶表示器を用いて構成され、制御回路１０６からの制御信号に応じて設定スイッチ１１０の設定内容や、モータ１０８の動作状態等の情報を表示する表示回路１０７とを備えている。

そして、ユーザは、設定スイッチ１１０を操作することにより、モータ１０８の回転速度、トルク、回転方向等、モータ１０８の動作設定を行ったり、トリガスイッチ１０４をオンすることにより設定スイッチ１１０で設定した動作を、モータ１０８にさせることができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。また、電源回路１０５は、トリガスイッチ１０４のオンオフ状態を監視して、トリガスイッチ１０４がオンした後、所定の時間だけ制御回路１０６や表示回路１０７の動作用電源電圧を供給し、所定時間が経過すると制御回路１０６への動作用電源電圧の供給を停止するようになっている。これにより、消費電流を低減し、電池パック１０２の電池の消耗を低減するようにされている。
特開平３−１９０６８４号公報

ところで、上述のように構成された電動工具セット１００では、トリガスイッチ１０４をオンしないと制御回路１０６や表示回路１０７に動作用電源電圧が供給されないため、ユーザがモータ１０８の動作を設定したり、表示回路１０７で動作設定の内容を表示させる際には、トリガスイッチ１０４を一旦オンする必要があった。そうすると、ユーザが動作を設定しようとしてトリガスイッチ１０４をオンすることにより、モータ１０８が回転してしまうため、電動工具セット１００は、ユーザが意図しない動作をしてしまうという不都合があった。また、動作を設定するために、電動工具を動作させるためのトリガスイッチ１０４を一旦オンする操作は、ユーザにとって直感的にわかり難く、使いにくいという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、モータの動作を設定することができる電動工具において、消費電流を低減させつつ操作性を向上することができる電動工具を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る電動工具は、工具を駆動するモータと、前記モータの動作を設定する設定指示を受付ける設定部と、情報を表示する表示部と、前記設定部により受付けられた設定指示に応じて前記モータの動作を制御すると共に当該モータの動作に関する情報を前記表示部で表示させる制御部と、前記モータ及び前記制御部を動作させるための電源電圧を受電する受電部と、前記受電部により受電された電源電圧を前記モータ及び前記制御部へ供給する主電源スイッチとを備え、前記設定部は、前記設定指示を受付けた際に、前記電源電圧が予め設定された所定の設定電圧を超えている場合、前記制御部を動作させるべく前記電源電圧を前記制御部へ供給することを特徴としている。

また、上述の電動工具において、前記設定部は、前記設定指示を受付ける設定スイッチと、前記設定スイッチと直列に接続されると共に前記設定電圧を設定するためのツェナー電圧を有するツェナーダイオードと、前記受電部と前記制御部との間に介設され、前記設定スイッチと前記ツェナーダイオードとの直列回路が導通した場合に前記制御部を動作させるべく前記電源電圧を前記制御部へ供給するスイッチ部とを備えたことを特徴としている。

また、上述の電動工具において、工具を駆動するモータと、前記モータの動作を設定する設定指示を受付ける設定スイッチと、情報を表示する表示部と、前記設定部により受付けられた設定指示に応じて前記モータの動作を制御すると共に当該モータの動作に関する情報を前記表示部で表示させる制御部と、前記モータ及び前記制御部を動作させるための電源電圧を出力する受電部と、前記受電部により受電された電源電圧を前記モータ及び前記制御部へ供給する主電源スイッチと、前記設定スイッチがオンすることにより充電されるコンデンサと、前記受電部と前記制御部との間に介設されるスイッチ部とを備え、前記スイッチ部は、前記コンデンサの充電電流によってオンされることにより前記制御部を動作させるべく前記電源電圧を前記制御部へ供給することを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る電動工具セットは、電源電圧を受電する受電部を備えた電動工具と、前記電動工具に接続されることにより、前記受電部を介して電源電圧を供給する電源部とを備え、前記電動工具は、上述のいずれかに記載の電動工具であることを特徴としている。

このような構成の電動工具及び電動工具セットは、受電部により受電された電源電圧が予め設定された所定の設定電圧を超えている場合、設定部によって設定指示が受付けられると共に、制御部を動作させるべく電源電圧が制御部へ供給され、制御部によりモータの動作に関する情報が表示部に表示されるので、モータの動作を設定する際に、予め制御部へ電源を供給しておく必要がなく、ユーザはモータに電源電圧を供給する主電源スイッチを操作することなく動作設定を行うことができ、消費電流を低減させつつ操作性を向上することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る電動工具セットの構成の一例を示す外観斜視図である。図１において、電動工具セット１は、例えば、インパクトドライバーを構成する電動工具２と、この電動工具２に装着された電池パック３（電源部）とを備えている。電動工具２は、図略のドライバーやドリル等の工具が取り付けられる回転部２１と、トリガスイッチ２２と、表示部２３と、設定スイッチ２４，２５とを備えている。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る電動工具セット１及び電動工具２の電気的構成の一例を示すブロック図である。図２に示す電池パック３は、略箱状の筐体内に、二次電池３１を収納して構成されており、二次電池３１の正極が接続された外部接続端子３２と、二次電池３１の負極が接続された外部接続端子３３とを備えている。

図２に示す電動工具２は、外部接続端子２６，２７（受電部）と、トリガスイッチ２２と、設定スイッチ２４，２５と、表示部２３と、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、ツェナーダイオードＺＤ１と、トランジスタＱ１〜Ｑ３と、抵抗Ｒ１〜Ｒ８と、制御部２８と、モータ２９とを備えている。そして、電池パック３が取り付けられると、外部接続端子２６，２７に電池パック３の外部接続端子３２，３３が圧接され、外部接続端子２６に外部接続端子３２を介して二次電池３１の正極が、外部接続端子２７に外部接続端子３３を介して二次電池３１の負極が接続されるようになっている。

トリガスイッチ２２は、ユーザによって押下されることにより、二次電池３１から出力された電源電圧ＶＢを制御部２８及びモータ２９へ供給する主電源スイッチである。設定スイッチ２４，２５は、例えばタクトスイッチを用いて構成されており、設定スイッチ２４は、例えばモータ２９の回転方向を設定するための設定スイッチであり、設定スイッチ２５は、例えばモータ２９の回転速度を設定するための設定スイッチである。表示部２３は、制御部２８からの制御信号に応じて情報を表示する表示器で、例えば液晶表示器を用いて構成されている。

外部接続端子２６は、ＰＮＰトランジスタであるトランジスタＱ１（スイッチ部）のエミッタに接続され、トランジスタＱ１のコレクタが制御部２８の電源入力端子に接続されている。また、トランジスタＱ１のエミッタ−ベース間には、抵抗Ｒ１が接続されている。そして、トランジスタＱ１がオンすることにより、制御部２８及び表示部２３の動作用電源電圧ＶＢが二次電池３１から供給されるようになっている。

また、外部接続端子２６は、トリガスイッチ２２、ダイオードＤ１のアノード、ダイオードＤ１のカソード、及び抵抗Ｒ３を介してＮＰＮトランジスタであるトランジスタＱ２のベースに接続されている。そして、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間に抵抗Ｒ４が接続され、トランジスタＱ２のコレクタが抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のベースに接続され、トランジスタＱ２のエミッタが外部接続端子２７に接続されている。さらに、トリガスイッチ２２とダイオードＤ１との接続点は、モータ２９と例えばＦＥＴであるトランジスタＱ３とを介して外部接続端子２７に接続されている。

これにより、トリガスイッチ２２がユーザによってオンされると、二次電池３１からトリガスイッチ２２を介してモータ駆動用の電源電圧ＶＢがモータ２９等、電動工具２内の各部に供給されると共に、トランジスタＱ２がオンしてトランジスタＱ１がオンし、制御部２８及び表示部２３の動作用電源電圧が二次電池３１から供給されるようになっている。

トランジスタＱ２のコレクタは、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード、ダイオードＤ２のアノード、ダイオードＤ２のカソード、抵抗Ｒ５、及び設定スイッチ２４を介して外部接続端子２７に接続されている。ダイオードＤ２と抵抗Ｒ５との接続点は、ダイオードＤ３のカソード、ダイオードＤ３のアノード、及び抵抗Ｒ６を介して図略の５Ｖ電源に接続されている。そして、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ６との接続点は、制御部２８の信号入力端子Ｐ１に接続されている。

また、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、ダイオードＤ４のアノード、ダイオードＤ４のカソード、抵抗Ｒ７、及び設定スイッチ２５を介して外部接続端子２７に接続されている。ダイオードＤ４と抵抗Ｒ７との接続点は、ダイオードＤ５のカソード、ダイオードＤ５のアノード、及び抵抗Ｒ８を介して図略の５Ｖ電源に接続されている。そして、ダイオードＤ５と抵抗Ｒ８との接続点は、制御部２８の信号入力端子Ｐ２に接続されている。

制御部２８は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記録された不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記録する揮発性の記憶素子であるＲＡＭ（Random Access Memory）と、モータ２９の動作を設定する設定情報を記憶する例えば書換可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）を用いて構成された設定情報記憶部２８１と、トランジスタＱ１がオンして制御部２８の動作用電源電圧ＶＢの供給が開始された後の経過時間を計時するためのタイマ２８２とを備えている。設定情報記憶部２８１に記憶されている設定情報は、例えば、モータの回転方向を表す回転方向情報や、モータの回転速度を５段階の速度１〜速度５で表した速度情報等である。

そして、制御部２８は、モータ２９、トランジスタＱ３、表示部２３に接続され、これらの動作を設定情報記憶部２８１に記憶されている設定情報に応じて制御する。また、制御部２８は、ダイオードＤ６のアノード、ダイオードＤ６のカソード、及び抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２のベースに接続されており、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、制御部２８の動作用電源電圧の供給が開始された後、タイマ２８２に予め設定された所定時間、例えば５分間だけトランジスタＱ２をオンさせてトランジスタＱ１をオンさせ、二次電池３１からの制御部２８及び表示部２３への動作用電源電圧ＶＢの供給を維持させるようになっている。

次に、上述のように構成された電動工具セット１の動作について説明する。まず、トリガスイッチ２２がオフされている状態で、ユーザが例えばモータ２９の回転方向を逆方向にするべく設定スイッチ２４を押下すると、電池パック３から出力された電源電圧ＶＢが、外部接続端子２６、トランジスタＱ１のエミッタ、トランジスタＱ１のベース、抵抗Ｒ２、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ５、設定スイッチ２４、及び外部接続端子２７を介して電池パック３に至る電流経路が形成され、トランジスタＱ１にベース電流が流れてトランジスタＱ１がオンし、電源電圧ＶＢが制御部２８へ供給されて、制御部２８が動作を開始する。

また、設定スイッチ２４が押下されることにより、制御部２８における信号入力端子Ｐ１の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化する。そうすると、制御部２８によって、設定スイッチ２４が押下されたことが検知され、例えば設定情報記憶部２８１にモータの回転方向が正方向として記憶されていれば、これを逆方向に変更して記憶される。

そして、制御部２８によって、設定情報記憶部２８１に記憶されている設定内容、例えばモータの回転方向、モータの回転速度等の設定情報が、表示部２３に表示される。

また、タイマ２８２によって、予め設定された所定時間、例えば５分間の計時が開始され、５分が経過するまでの間、制御部２８における信号出力端子Ｐ３からハイレベルの制御信号が出力され、トランジスタＱ２がオンされる。そうすると、ユーザが設定スイッチ２４から指を離して設定スイッチ２４がオフしても、トランジスタＱ１のオン状態が維持され、制御部２８の動作と表示部２３による設定情報の表示とが継続するので、ユーザが表示部２３により設定情報を確認することが容易にされている。

また、トリガスイッチ２２がオフされている状態で、ユーザが例えばモータ２９の回転速度を変更するべく設定スイッチ２５を押下すると、設定スイッチ２４が押下された場合と同様に、電池パック３から出力された電源電圧ＶＢが外部接続端子２６、トランジスタＱ１のエミッタ、トランジスタＱ１のベース、抵抗Ｒ２、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ４、抵抗Ｒ７、設定スイッチ２５、及び外部接続端子２７を介して電池パック３に至る電流経路が形成され、トランジスタＱ１にベース電流が流れてトランジスタＱ１がオンし、電源電圧ＶＢが制御部２８へ供給されて、制御部２８が動作を開始する。

また、設定スイッチ２５が押下されることにより、制御部２８における信号入力端子Ｐ２の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化する。そうすると、制御部２８によって、設定スイッチ２５が押下されたことが検知され、例えば設定情報記憶部２８１にモータの回転速度が「速度３」として記憶されていれば、これを「速度４」に変更して記憶される。

そして、設定スイッチ２４が押下された場合と同様に、制御部２８によって、設定情報記憶部２８１に記憶されている設定内容、例えばモータの回転方向、モータの回転速度等の設定情報が５分間、表示部２３に表示される。

これにより、モータを駆動させない期間において、制御部２８への電源電流の供給を停止して消費電流を低減させつつ、ユーザは、トリガスイッチ２２をオンすることなく設定スイッチ２４，２５を用いて動作設定を行うことができるので、動作設定を行う際の操作性を向上することができる。

また、例えば、電動工具２が工具箱内で他の工具に当たる等によって、設定スイッチ２４又は２５が押下されたままになると、トランジスタＱ１がオンしたままとなり、電池パック３から電源電流が流れ続ける結果、二次電池３１が過放電するおそれがある。二次電池３１の過放電は、二次電池３１の特性劣化を招くため、望ましくない。そこで、電動工具セット１においては、二次電池３１から出力される電源電圧ＶＢが、予め設定された所定の設定電圧以下の場合は、設定スイッチ２４，２５が押下されていてもトランジスタＱ１がオンしないようにされている。

具体的には、例えば、抵抗Ｒ１が４７ｋΩ、抵抗Ｒ２が２ｋΩに設定されており、トランジスタＱ１のエミッタ−ベース間電圧Ｖｂｅが０．７Ｖでオンする場合、トランジスタＱ１のエミッタとツェナーダイオードＺＤ１のカソードとの間の電圧をＶ１とすると、トランジスタＱ１がオンする条件は、下記の式（１）で表される。

Ｖ１×４７／（４７＋２）＝０．７ ・・・（１）
従って、電圧Ｖ１が０．７３Ｖ以上となると、トランジスタＱ１がオンして二次電池３１が放電してしまう。そこで、所定の設定電圧、例えば電源電圧ＶＢが５Ｖ以下の場合にトランジスタＱ１をオンさせないためには、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧ＶＤ１を下記の式（２）を満たすように設定すればよい。

ＶＤ１≧５―０．７３＝４．２７ ・・・（２）
これにより、設定スイッチ２４又は２５が押下されることにより、二次電池３１が過放電することを抑制することができる。

なお、設定スイッチの数は、２個に限られず、１個又は３個以上であってもよい。また、設定スイッチによる動作設定の内容は、モータの回転方向、回転速度に限られず、例えば、モータの回転トルクやインパクト動作等、種々の設定内容に適用することができる。二次電池３１は、電池パック３に収納されず、電動工具２内に配置されてもよい。また、二次電池ではなく、１次電池であってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動工具セット１及び電動工具２ａについて説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る電動工具２ａを備える電動工具セット１ａの構成の一例を示すブロック図である。図３に示す電動工具２ａは、図２に示す電動工具２とは、ツェナーダイオードＺＤ１の代わりにコンデンサＣ１を備える点で異なる。

その他の構成は図２に示す電動工具セット１及び電動工具２と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の動作について説明する。

まず、トリガスイッチ２２がオフされている状態で、ユーザが例えばモータ２９の回転方向を逆方向にするべく設定スイッチ２４を押下すると、電池パック３から出力された電源電圧ＶＢが、外部接続端子２６、トランジスタＱ１のエミッタ、トランジスタＱ１のベース、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ５、設定スイッチ２４、及び外部接続端子２７を介して電池パック３に至る電流経路が形成され、トランジスタＱ１にベース電流が流れてトランジスタＱ１がオンし、電源電圧ＶＢが制御部２８へ供給されて、制御部２８が動作を開始する。

また、設定スイッチ２４が押下されることにより、制御部２８における信号入力端子Ｐ１の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化する。そうすると、制御部２８によって、設定スイッチ２４が押下されたことが検知され、例えば設定情報記憶部２８１にモータの回転方向が正方向として記憶されていれば、これを逆方向に変更して記憶される。

そして、制御部２８によって、設定情報記憶部２８１に記憶されている設定内容、例えばモータの回転方向、モータの回転速度等の設定情報が、表示部２３に表示される。

また、タイマ２８２によって、予め設定された所定時間、例えば５分間の計時が開始され、５分が経過するまでの間、制御部２８における信号出力端子Ｐ３からハイレベルの制御信号が出力され、トランジスタＱ２がオンされる。そうすると、ユーザが設定スイッチ２４から指を離して設定スイッチ２４がオフしても、トランジスタＱ１のオン状態が維持され、制御部２８の動作と表示部２３による設定情報の表示とが継続するので、ユーザが表示部２３により設定情報を確認することが容易にされている。

また、例えば、電動工具２ａが工具箱内で他の工具に当たる等によって、設定スイッチ２４又は２５が押下されたままになると、コンデンサＣ１が充電され、コンデンサＣ１の充電電圧が電源電圧ＶＢに達すると、抵抗Ｒ１，Ｒ２に電流が流れず、従ってトランジスタＱ１がオフするので、設定スイッチ２４又は２５が押下されることにより電池パック３から電源電流が流れ続けて二次電池３１が過放電することを抑制することができる。

なお、設定スイッチ２４，２５が意図せず押下されることを防止するために、例えば電動工具２の筐体に凹部を設け、凹部の底部に設定スイッチ２４，２５を設けたり、設定スイッチ２４，２５の上面に開閉可能な蓋を設けるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る電動工具セットの構成の一例を示す外観図である。 本発明の第１の実施形態に係る電動工具セット及び電動工具の電気的構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る電動工具を備える電動工具セットの構成の一例を示すブロック図である。 背景技術に係る電動工具の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ 電動工具セット
２，２ａ 電動工具
３ 電池パック
２１ 回転部
２２ トリガスイッチ
２３ 表示部
２４，２５ 設定スイッチ
２６，２７ 外部接続端子
２８ 制御部
２９ モータ
３１ 二次電池
２８１ 設定情報記憶部
２８２ タイマ
Ｃ１ コンデンサ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ トランジスタ
ＺＤ１ ツェナーダイオード

Claims (4)

1. 工具を駆動するモータと、
   前記モータの動作を設定する設定指示を受付ける設定部と、
   情報を表示する表示部と、
   前記設定部により受付けられた設定指示に応じて前記モータの動作を制御すると共に当該モータの動作に関する情報を前記表示部で表示させる制御部と、
   前記モータ及び前記制御部を動作させるための電源電圧を受電する受電部と、
   前記受電部により受電された電源電圧を前記モータ及び前記制御部へ供給する主電源スイッチと
   を備え、
   前記設定部は、前記設定指示を受付けた際に、前記電源電圧が予め設定された所定の設定電圧を超えている場合、前記制御部を動作させるべく前記電源電圧を前記制御部へ供給すること
   を特徴とする電動工具。
2. 前記設定部は、
   前記設定指示を受付ける設定スイッチと、
   前記設定スイッチと直列に接続されると共に前記設定電圧を設定するためのツェナー電圧を有するツェナーダイオードと、
   前記受電部と前記制御部との間に介設され、前記設定スイッチと前記ツェナーダイオードとの直列回路が導通した場合に前記制御部を動作させるべく前記電源電圧を前記制御部へ供給するスイッチ部と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動工具。
3. 工具を駆動するモータと、
   前記モータの動作を設定する設定指示を受付ける設定スイッチと、
   情報を表示する表示部と、
   前記設定部により受付けられた設定指示に応じて前記モータの動作を制御すると共に当該モータの動作に関する情報を前記表示部で表示させる制御部と、
   前記モータ及び前記制御部を動作させるための電源電圧を出力する受電部と、
   前記受電部により受電された電源電圧を前記モータ及び前記制御部へ供給する主電源スイッチと、
   前記設定スイッチがオンすることにより充電されるコンデンサと、
   前記受電部と前記制御部との間に介設されるスイッチ部と
   を備え、
   前記スイッチ部は、前記コンデンサの充電電流によってオンされることにより前記制御部を動作させるべく前記電源電圧を前記制御部へ供給すること
   を特徴とする電動工具。
4. 電源電圧を受電する受電部を備えた電動工具と、
   前記電動工具に接続されることにより、前記受電部を介して電源電圧を供給する電源部と
   を備え、
   前記電動工具は、請求項１〜３のいずれかに記載の電動工具であることを特徴とする電動工具セット。

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