JP2009119571A

JP2009119571A - 電動工具

Info

Publication number: JP2009119571A
Application number: JP2007297498A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Watanabe; 将裕渡邊; Jiro Suzuki; 次郎鈴木; Takuya Kusakawa; 卓也草川
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2009-06-04
Also published as: EP2060365A1; US8075155B2; CN101434062A; US20090128062A1

Abstract

【課題】照明器付きの電動工具において、メインスイッチのモータ側接点を利用することなく、メインスイッチのオン／オフに連動して照明器を点灯／消灯させる。
【解決手段】電動工具は、工具を駆動する直流モータと、前記直流モータに電力を供給する直流電源と、前記直流電源と前記直流モータを電気的に接続／遮断するメインスイッチと、前記直流電源から前記メインスイッチを介して前記直流モータに印加される直流電圧の向きを切り替える正逆切替スイッチと、作業箇所を照明する照明器と、前記照明器と前記直流電源を電気的に接続／遮断するスイッチング素子と、前記直流モータの一方の端子を前記スイッチング素子のベースに順方向に接続する第１整流素子と、前記直流モータの他方の端子を前記スイッチング素子のベースに順方向に接続する第２整流素子を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動工具に関する。特に、作業箇所を照明する照明器を有する電動工具に関する。

特許文献１に、作業箇所を照明する照明器を有する電動工具が開示されている。この電動工具は、工具を駆動する直流モータと、直流モータに電力を供給する直流電源と、直流電源と直流モータを電気的に接続／遮断するメインスイッチと、直流電源から前記メインスイッチを介して直流モータに印加される直流電圧の向きを切り替える正逆切替スイッチと、作業箇所を照明する照明器と、照明器と直流電源を電気的に接続／遮断するスイッチング素子を備えている。
この電動工具では、照明器をオンオフさせるためのスイッチング素子のベースが、メインスイッチのモータ側の接点に電気的に接続されている。それにより、作業箇所を照明する照明器が、メインスイッチのオン／オフに連動して点灯／消灯するようになっている。

特開２００１−２５９８２号公報

近年、メインスイッチと正逆切替スイッチを内蔵するスイッチモジュールが開発され、このスイッチモジュールを採用した電動工具が提案されている。この種のスイッチモジュールによると、電動工具内の回路構成を簡素化することができるため、電動工具の組立コストを削減することが可能となる。
しかしながら、この種のスイッチモジュールでは、メインスイッチが内部に組込まれていることも多く、メインスイッチのモータ側の接点を電気的に取り出すことができない構造のものも多い。そのことから、特許文献１の技術のように、メインスイッチのモータ側の接点を利用する回路構成であると、有用なスイッチモジュールが開発されたとしても、その採用を断念せざるを得ないこともある。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、メインスイッチのモータ側の接点を利用することなく、メインスイッチのオン／オフに連動して照明器を点灯／消灯させることができる技術を提供する。

本発明によって具現化される電動工具は、工具を駆動する直流モータと、前記直流モータに電力を供給する直流電源と、前記直流電源と前記直流モータを電気的に接続／遮断するメインスイッチと、前記直流電源から前記メインスイッチを介して前記直流モータに印加される直流電圧の向きを切り替える正逆切替スイッチと、作業箇所を照明する照明器と、前記照明器と前記直流電源を電気的に接続／遮断するスイッチング素子と、前記直流モータの一方の端子を前記スイッチング素子のベースに順方向に接続する第１整流素子と、前記直流モータの他方の端子を前記スイッチング素子のベースに順方向に接続する第２整流素子を備えている。

この電動工具では、照明器をオンオフするためのスイッチング素子のベースが、工具を駆動する直流モータの２つの端子に整流素子を介して接続されている。それにより、直流モータに印加される直流電圧の向きにかかわらず、メインスイッチのオン／オフに連動して、照明器を点灯／消灯させることができる。
この電動工具によると、照明器をオンオフするためのスイッチング素子を、メインスイッチのモータ側の接点に接続する必要がない。そのことから、例えば電動工具の組立コストを削減するために、メインスイッチが組込まれたスイッチモジュールを積極的に採用することが可能となる。

上記した電動工具は、スイッチング素子のベースに接続された蓄電素子をさらに備えることが好ましい。
この構成によると、メインスイッチをオフした後も、照明器を一時的に点灯させ続けることができる。

本発明によって、メインスイッチに連動する照明器を有する電動工具に、様々な形態のスイッチモジュールを採用することが可能となる。

本発明の好適な実施形態を列記する。
（形態１）スイッチング素子には、ｎｐｎトランジスタや電解効果トランジスタ等のトランジスタを用いることが好ましい。
（形態２）整流素子には、例えばダイオードを用いることが好ましい。
（形態３）メインスイッチと正逆切替スイッチは、スイッチモジュールとして一体に構成されていることが好ましい。
（形態４）蓄電素子は、スイッチング素子のベース−エミッタ間に対して並列に接続されている。

本発明を実施した電動ドライバについて図面を参照しながら説明する。電動ドライバは、電動工具の一種であり、ネジ類の締付作業に用いられる。本実施例の電動ドライバは、インパクト方式の電動ドライバ（電動インパクトドライバ）である。
図１は、電動ドライバ１０の外観を示している。図２は、電動ドライバ１０の電気回路の構成を示している。図１に示すように、電動ドライバ１０は、本体１２と、本体１２に着脱可能に取付けられている電池パック３０を備えている。本体１２は、概して、略円柱形状の胴体部１４と、胴体部１４から下方に伸びるグリップ部１６を備えている。電池パック３０は、グリップ部１６の先端に取付けられている。電池パック３０は、二次電池３２（図２参照）を内蔵しており、再充電することによって繰り返し使用することができる。

本体１２の胴体部１４には、工具チャック２２が設けられている。工具チャック２２は、胴体部１４の一端（図１中の左側）において、回転可能に支持されている。工具チャック２２は、ドライバビットやドリルビット等の工具ビット（図示省略）が着脱可能となっている。工具チャック２２は、胴体部１４に内蔵されたモータ６２（図２参照）によって駆動される。
本体１２の胴体部１４には、発光部２４が設けられている。発光部２４は、工具チャック２２の下方に設けられており、工具チャック２２の前方に向けて照明光を発するようになっている。発光部２４には、照明光を発生する発光ダイオード４４（図２参照）が内蔵されている。発光部２４は、後述するトリガスイッチ２８に加えられた操作に連動して点灯／消灯するようになっている。

本体１２の胴体部１４には、回転方向切替操作スイッチ２６が設けられている。回転方向切替操作スイッチ２６は、工具チャック２２の回転方向を正回転と逆回転のいずれかに切り替えるために、利用者が操作するスイッチである。回転方向切替操作スイッチ２６は、本体１２に内蔵されたスイッチモジュール７０の正逆切替スイッチ７８（図２参照）に連結されている。それにより、利用者が回転方向切替操作スイッチ２６を操作すると、スイッチモジュール７０の正逆切替スイッチ７８が切り替わるようになっている。
本体１２のグリップ部１６には、トリガスイッチ２８が設けられている。トリガスイッチ２８は、工具チャック２２を回転させたり停止させたりするために、利用者が操作するスイッチである。トリガスイッチ２８は、本体１２に内蔵されたスイッチモジュール７０のメインスイッチ７６（図２参照）に連結されている。それにより、利用者がトリガスイッチ２８を操作すると、スイッチモジュール７０のメインスイッチ７６が導通したり開放したりするようになっている。

次に、図２を参照しながら、電動ドライバ１０の電気的な構成について説明する。図２に示すように、電動ドライバ１０は、モータ６２と二次電池３２とスイッチモジュール７０と照明回路４０を備えている。モータ６２は、工具チャック２２を駆動する直流式のモータである。二次電池３２は、電池パック３０に内蔵されており、モータ６２に直流電力を供給する。電池パック３０の出力電圧は略１２ボルトである。
スイッチモジュール７０は、第１入力端子７１及び第２入力端子７４と、第１出力端子７２及び第２出力端子７３を備えている。第１入力端子７１は、二次電池３２の正極に接続されている。第２入力端子７４は、二次電池３２の負極に接続されている。第１出力端子７２は、モータ６２の第１端子６２ａに接続されている。第２出力端子７３は、モータ６２の第２端子６２ｂに接続されている。

スイッチモジュール７０の内部には、トリガスイッチ２８（図１参照）に連動するメインスイッチ７６と、回転方向切替操作スイッチ２６に連動する正逆切替スイッチ７８が設けられている。メインスイッチ７６は、第１入力端子７１と正逆切替スイッチ７８の間に設けられており、二次電池３２とモータ６２を電気的に接続／遮断する。
正逆切替スイッチ７８は、第１入力端子７１及び第２入力端子７４と、第１出力端子７２及び第２出力端子７３との間に設けられており、二次電池３２からメインスイッチ７６を介してモータ６２に印加される直流電圧の向きを切り替える。例えば、正逆切替スイッチ７８が一方側に切り替えられている場合（図２の状態）、二次電池３２の正極はモータ６２の第１端子６２ａにメインスイッチ７６を介して接続され、二次電池３２の負極はモータ６２の第２端子６２ｂに接続される。この場合、モータ６２にはその第１端子６２ａから第２端子６２ｂに向かって直流電圧が印加される。一方、正逆切替スイッチ７８が他方側に切り替えられた場合、二次電池３２の正極はモータ６２の第２端子６２ｂにメインスイッチ７６を介して接続され、二次電池３２の負極はモータ６２の第１端子６２ａに接続される。この場合、モータ６２にはその第２端子６２ｂから第１端子６２ａに向かって直流電圧が印加される。正逆切替スイッチ７８は、二次電池３２からモータ６２に印加される直流電圧の向きを切り替えることによって、モータ６２の回転方向を切り替える。

照明回路４０は、発光ダイオード４４、トランジスタ４６、電解コンデンサ５２、第１ダイオード５６、第２ダイオード６０、及び複数の抵抗器４２、４６、４８、５０、５４、５８を用いて構成されている。
発光ダイオード４４は、発光部２４（図１参照）に配置されている。発光ダイオード４４は、抵抗器４２及びトランジスタ４６を介して、二次電池３２に接続されている。
トランジスタ４６は、発光ダイオード４４と二次電池３２とを電気的に接続／遮断するスイッチング素子である。トランジスタ４６のコレクタは、発光ダイオード４４及び抵抗器４２を介して二次電池３２の正極に接続されている。トランジスタ４６のエミッタは、二次電池３２の負極に接続されている。トランジスタ４６は、ベース電圧（ベース−エミッタ間の電圧）がしきい値電圧以上となったときに、コレクタ−エミッタ間を導通させる。
トランジスタ４６のベースは、２つの抵抗器４８、５４及び第１ダイオード５６を介して、モータ６２の第１端子６２ａに接続されている。第１ダイオード５６は、モータ６２の第１端子６２ａからトランジスタ４６のベースへと向かう方向が順方向となるように介挿されている。また、トランジスタ４６のベースは、２つの抵抗器４８、５８及び第２ダイオード６０を介して、モータ６２の第２端子６２ｂにも接続されている。第２ダイオード６０は、モータ６２の第２端子６２ｂからトランジスタ４６のベースへと向かう方向が順方向となるように介挿されている。また、トランジスタ４６のベースは、抵抗器４８、５０を介して、トランジスタ４６のエミッタに接続されている。そして、抵抗器５０には、電解コンデンサ５２が並列に接続されている。即ち、電解コンデンサ５２は、抵抗４８を介して、トランジスタ４６のベース−エミッタ間に対して並列に接続されている。

次に、図３、図４を参照して電動ドライバ１０の動作について説明する。図３は、電動ドライバ１０を正回転で動作させた場合の各部の動作や状態を示すタイムチャートである。図４は、電動ドライバ１０を逆回転で動作させた場合の各部の動作や状態を示すタイムチャートである。図３（ａ）及び図４（ａ）は、メインスイッチ７６のオンオフ状態を示している。図３（ｂ）及び図４（ｂ）は、モータ６２の第１端子６２ａの電位を示している。図３（ｃ）及び図４（ｃ）は、モータ６２の第２端子６２ｂの電位を示している。図３（ｄ）及び図４（ｄ）は、トランジスタ４６のベース電圧を示している。図３（ｅ）及び図４（ｅ）は、発光ダイオード４４の動作状態（点灯／消灯）を示している。

先ず、図３を参照しながら、利用者が回転方向切替操作スイッチ２６を正回転側に操作し、正逆切替スイッチ７８が一方側に切り替えられた場合（図２の状態）を説明する。この場合、第１入力端子７１は、メインスイッチ７６によって第１出力端子７２と電気的に接続／遮断される。一方、第２入力端子７４は、第２出力端子７３に電気的に接続されている。
時刻ｔ１において利用者がトリガスイッチ２８にオン操作を加え、メインスイッチ７６がオン状態に切り替えられると、モータ６２の第１端子６２ａが二次電池３２の正極に接続される。それにより、モータ６２は一方方向に回転し、工具チャック２２が正回転する。このとき、トランジスタ４６のベースは、第１ダイオード５６を介してモータ６２の第１端子６２ａに電気的に接続されるとともに、第２ダイオード６０によってモータ６２の第２端子６２ｂとは電気的に遮断される。その結果、トランジスタ４６のベース電圧は上昇し（Ｈｉｇｈ）、トランジスタ４６はオン状態となって、発光ダイオード４４が点灯する。即ち、発光ダイオード４４は、トリガスイッチ２８のオン操作に連動して点灯する。このとき、電解コンデンサ５２では蓄電が行われる。

その後、時刻ｔ２において利用者がトリガスイッチ２８にオフ操作を加え、メインスイッチ７６がオフ状態に切り替えられると、モータ６２の第１端子６２ａは二次電池３２の正極から電気的に遮断される。それにより、モータ６２は停止し、工具チャック２２も停止する。ただし、トランジスタ４６のベース電圧は、電解コンデンサ５２に蓄えられた電力によって、その後も所定時間の間はしきい値電圧以上に維持される。その結果、トランジスタ４６は、時刻ｔ２よりも所定時間だけ遅れた時刻ｔ３までオン状態となる。それにより、発光ダイオード４４は、時刻ｔ３まで点灯し続けることができる。即ち、発光ダイオード４４は、トリガスイッチ２８がオフ操作された後も、所定時間に亘って点灯し続ける（残照機能）ようになっている。

次いで、図４を参照しながら、利用者が回転方向切替操作スイッチ２６を逆回転側に操作し、正逆切替スイッチ７８が他方側に切り替えられた場合を説明する。この場合、第１入力端子７１は、メインスイッチ７６によって第２出力端子７３と電気的に接続／遮断される。一方、第２入力端子７４は、第１出力端子７２に電気的に接続されている。
時刻ｔ１において利用者がトリガスイッチ２８にオン操作を加え、メインスイッチ７６がオン状態に切り替えられると、モータ６２の第２端子６２ｂが二次電池３２の正極に接続される。それにより、モータ６２は他方方向に回転し、工具チャック２２が逆回転する。このとき、トランジスタ４６のベースは、第２ダイオード６０を介してモータ６２の第２端子６２ｂに電気的に接続されるとともに、第１ダイオード５６によってモータ６２の第１端子６２ａとは電気的に遮断される。その結果、トランジスタ４６のベース電圧は上昇し（Ｈｉｇｈ）、トランジスタ４６がオン状態となって、発光ダイオード４４が点灯する。即ち、発光ダイオード４４は、逆回転動作時であっても、トリガスイッチ２８のオン操作に連動して点灯する。このとき、電解コンデンサ５２にも電力が蓄えられる。

その後、時刻ｔ２において利用者がトリガスイッチ２８にオフ操作を加え、メインスイッチ７６がオフ状態に切り替えられると、モータ６２の第２端子６２ｂは二次電池３２の正極から電気的に遮断される。それにより、モータ６２は停止し、工具チャック２２も停止する。ただし、トランジスタ４６のベース電圧は、電解コンデンサ５２に蓄えられた電力によって、その後も所定時間の間はしきい値電圧以上に維持される。その結果、トランジスタ４６は、時刻ｔ２よりも所定時間だけ遅れた時刻ｔ３までオン状態となる。それにより、発光ダイオード４４は、時刻ｔ３まで点灯し続けることができる。即ち、発光ダイオード４４は、トリガスイッチ２８がオフ操作された後も、所定時間に亘って点灯し続けることができる。

以上のように、本実施例の電動ドライバ１０によると、動作方向（正回転／逆回転）にかかわらず、トリガスイッチ２８に加えられたオン操作に連動して、発光部２４の発光ダイオード４４を点灯させることができる。そして、動作方向（正回転／逆回転）にかかわらず、トリガスイッチ２８に加えたオフ操作から所定時間だけ遅れて、発光ダイオード４４を消灯させることができる。

本実施例の電動ドライバ１０では、メインスイッチ７６と正逆切替スイッチ７８を内蔵するスイッチモジュール７０を採用している。このようなスイッチモジュール７０を採用すると、電動ドライバ１０の小型化や内部配線の簡素化を図ることができる。しかしながら、このようなスイッチモジュール７０を採用すると、メインスイッチ７６からそのオンオフ状態を検出する信号線を取り出すことができなくなるため、従来の照明回路を採用することができなくなる。そこで、本実施例の電動ドライバ１０では、モータ６２の第１端子６２ａ及び第２端子６２ｂを照明回路４０に接続し、モータ６２の回転／停止を検出するように構成されている。ただし、本実施例の電動ドライバ１０では、モータ６２の回転方向が切り替え可能に構成されている。そのため、モータ６２の第１端子６２ａ及び第２６２ｂにおいて、二次電池３２の正極に接続される端子が定まっていない。そこで、本実施例の照明回路４０では、モータ６２の第１端子６２ａとトランジスタ４６のベースとの間、及びモータ６２の第２端子６２ｂとトランジスタ４６のベースとの間に、第１ダイオード５６及び第２ダイオード６０をそれぞれ設けている。この構成によると、第１端子６２ａと第２端子６２ｂのいずれが二次電池３２の正極に接続されたときでも、発光ダイオード４４を点灯させることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、残照機能を必要としない場合には、本実施例で説明した照明回路４０において、電解コンデンサ５２を取り去った構成とするとよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

電動ドライバの外観図。電動ドライバの電気的な構成を示す回路図。各部の動作や状態を示すタイムチャート（正回転時）。各部の動作や状態を示すタイムチャート（逆回転時）。

符号の説明

１０：電動ドライバ
１２：本体
１４：胴体部
１６：グリップ部
２２：工具チャック
２４：発光部
２６：回転方向切替操作スイッチ
２８：トリガスイッチ
３０：電池パック
３２：二次電池
４０：照明回路
４４：発光ダイオード
４６：トランジスタ
５２：電解コンデンサ
５６：第１ダイオード
６０：第２ダイオード
６２：モータ
６２ａ：第１端子
６２ｂ：第２端子
７０：スイッチモジュール
７６：メインスイッチ
７８：正逆切替スイッチ

Claims

工具を駆動する直流モータと、
前記直流モータに電力を供給する直流電源と、
前記直流電源と前記直流モータを電気的に接続／遮断するメインスイッチと、
前記直流電源から前記メインスイッチを介して前記直流モータに印加される直流電圧の向きを切り替える正逆切替スイッチと、
作業箇所を照明する照明器と、
前記照明器と前記直流電源を電気的に接続／遮断するスイッチング素子と、前記直流モータの一方の端子を前記スイッチング素子のベースに順方向に接続する第１整流素子と、
前記直流モータの他方の端子を前記スイッチング素子のベースに順方向に接続する第２整流素子と、
を備える電動工具
前記スイッチング素子のベースに接続された蓄電素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。