JP2011194485A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】
正逆切替スイッチの配置を工夫することにより全長をコンパクトに構成した電動工具を提供する。
【解決手段】
モータ５により駆動される先端工具と、モータ５と先端工具の回転力伝達経路に設けられたクラッチ部７０を有する電動工具であって、クラッチ部７０にクラッチが作動したことを検知する電子スイッチ７５を設けた。電子スイッチ７５は、クラッチ部７０が作動して回転力の伝達が遮断された際にモータ５の回転を停止させるもので、動力伝達が遮断された際に移動する移動部材（７４）に設けられる磁石７５ａと、対向する位置に設けられるホール素子７５ｂで構成される。
【選択図】 図６

Description

本発明はクラッチ機構付きの電動工具に関し、特にクラッチ機構が作動した際にモータの回転を停止させる改良した停止スイッチを有する電動工具に関する。

従来のクラッチ機構付きの電動工具においては、起動スイッチをオンにしてモータが回転させると、回転軸から減速機構に回転力が伝達され、所定の回転数に減速されて、クラッチ機構を介してシャフト及びソケットに回転力が伝達され、先端工具を回転させる。これにより、締付部材である図示しないねじ等が被締付材に締め込まれる。このような電動工具の例として特許文献１の技術が知られており、特許文献１ではねじが締め込まれて、締付けトルクが所定のトルクに達したときにクラッチ機構が作動し、減速機構とシャフトの接続が解除されることによって、締付部材の締め付けが終了する。この際、クラッチ機構が作動すると停止スイッチ（リミットスイッチ）がオフとなってモータを自動停止させる。

この従来例のクラッチ機構及び停止スイッチの構成を示すのが図８である。図８は従来例に係る電動工具の部分断面図である。電動工具の図示しないモータの回転軸５ｄの前側には遊星歯車機構からなる減速機構５０が接続され、減速機構５０の前側にはクラッチ機構７０を介してシャフト７が接続される。減速機構５０は、２段式の遊星歯車減速機構であり、モータの回転軸５ｄに取り付けられた第１ピニオン５１が入力軸となる。第１ピニオン５１の周囲には第１遊星ギヤ５２が設けられ、第１ピニオン５１が回転することによって第１遊星ギヤ５２は外周側のリングギヤ５３と噛合しながら第１ピニオン５１の周りを公転する。第１遊星ギヤ５２はニードルピン５４によって第１ギヤホルダ５５に固定される。第１ギヤホルダ５５は遊星キャリアとしての機能を果たし、その前方側には第２ピニオン５６が一体に成型される。

第２ピニオン５６の周囲には、第２遊星ギヤ５８が設けられ、第２ピニオン５６が回転することによって第２遊星ギヤ５８は外周側のリングギヤ５３と噛合しながら第２ピニオン５６の周りを公転する。第２遊星ギヤ５８はニードルピン５９によって第２ギヤホルダ６０に固定される。第２ギヤホルダ６０は遊星キャリアとしての機能とクラッチカムの機能を兼用するもので、前方の軸方向と垂直な面には円周方向に複数のクラッチカムを形成する凹凸部（図示せず）が設けられる。クラッチカムの凹部には複数のボール７１が配置され、ボール７１の前側から軸方向に移動可能なカラー７２によってボール７１が保持される。カラー７２はニードル７３を介してクラッチスリーブ１７４に接続される。ニードル７３はギヤボックス１０９を軸方向に貫通する丸棒であり、例えば円周方向に等間隔で複数本設けられる。

クラッチスリーブ１７４は、クラッチ機構７０が動作するトルクを調整するための部材であって、スプリング７７によってクラッチスリーブ１７４を後方側に付勢される。この付勢力の強さによってクラッチ機構７０が動作するトルクを任意に設定できるが、図８の構造ではクラッチリング１０４を回転させてスプリング７７の前方の保持位置を移動させることによって付勢力を調整できる。クラッチスリーブ１７４の周囲には段差付きの円環状の第２スリーブ１７７が設けられ、第２スリーブ１７７の前方側は第２スプリング１７６で付勢される。第２スリーブは、対向して設けられる停止スイッチ１７５のプランジャ１７５ａを押下するために設けられる部材である。

停止スイッチ１７５は、いわゆるプッシュ式のマイクロスイッチであり、プランジャ１７５ａが後方に押し込まれている状態で停止スイッチ１７５がオンとなり、プランや１７５ａの押し込まれる状態が解除されたら停止スイッチ１７５がオフとなる。クラッチ機構７０が非動作時、即ちモータの動力がシャフト７に伝達されている図８に示す状況においては、プランジャ１７５ａが後方に押し込まれている状態であり、停止スイッチ１７５はオン状態である。

電動工具によるネジ締めが進んでシャフト７への負荷が、クラッチスリーブ１７４、ニードル７３を介してカラー７２に作用するスプリング７７の押圧力を超えると、第２ギヤホルダ６０の前方側に形成される図示しないクラッチカムがボール７１及びカラー７２を前方へ押し出して第２ギヤホルダ６０をシャフト７に対して空転させる。これがモータ５からの回転力がシャフト７に伝達しない状態であり、クラッチが作動した状態である。この際、クラッチスリーブ１７４が前方側に移動することにより、クラッチスリーブ１７４の外周側に設けられる第２スリーブ１７７も第２スプリング１７６の付勢力に抗して前方に移動し、プランジャ１７５ａの後方への押圧状態を解除する。このプランジャ１７５ａの押圧解除によって停止スイッチ１７５の接点（図示せず）が離合してオフ状態となってモータへ供給される電力が遮断され、モータの回転が停止する。

実開平１−１７０５６９号公報

図８に示した従来の電動工具は、機械的接点を有する停止スイッチ１７５を用いるため、取り付けのために所定のスペースを要し、電動工具の小型化を阻害する要因の一つになっていた。また、プランジャ１７５ａを移動させるために第２スリーブ１７７や第２スプリング１７６を設ける必要があるため部品点数が多くなり、製造コスト低減を阻害する要因になっていた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、クラッチ機構部の停止スイッチの構造を改良することにより全長をコンパクトに構成した電動工具を提供することである。

本発明の他の目的は、停止スイッチの機械的接点を無くして信頼性及び耐久性を大幅に向上した電動工具を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、部品点数を削減して製造コストダウンを実現できる電動工具を提供することにある。

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、モータと、モータにより駆動される先端工具と、モータと先端工具の回転力伝達経路に設けられたクラッチ部と、を有する電動工具であって、クラッチ部にクラッチが作動したことを検知する電子スイッチを設けた。電子スイッチは、クラッチ部の径方向の最大径よりも内側領域に配置すると好ましく、クラッチ部が作動して回転力の伝達が遮断された際にモータの回転を停止させる。

本発明の他の特徴によれば、クラッチ部は、動力伝達が遮断された際に軸方向に移動する移動部材と、移動しない固定部材を有し、電子スイッチは、移動部材に設けられる磁石と、磁石に対向した位置であって固定部分に設けられる磁気検出手段を含んで構成される。磁気検出手段は、ホール素子で実現できる。磁石及びホール素子は、モータの軸方向に並んで配置すると好ましい。

本発明のさらに他の特徴によれば、クラッチ部は、クラッチカムと、クラッチカムと対向する位置に設けられ軸方向に移動可能なカラーと、クラッチカムとカラーに挟持されるボールと、カラーと連動して移動するクラッチスリーブを有し、ホール素子はクラッチカムとボールとカラーを収容するギヤボックスに設けられる。さらに、電動工具はモータの回転を起動させる起動スイッチを有し、起動スイッチは、ハウジングに対して支点を中心に移動可能な可動部材と、該可動部材に設けられる磁石と、磁石と対向する位置であって固定部分に設けられる磁気検出手段を含んで構成される。

請求項１の発明によれば、クラッチ部にクラッチが作動したことを検知する電子スイッチを設けたので、クラッチが作動した際に自動的にモータを停止させる機構を実現できる。しかも、そのスイッチを電子的に実現して機械的接点を無くしたので、信頼性及び耐久性を大幅に向上させることができる。

請求項２の発明によれば、電子スイッチはクラッチ部の径方向内側に配置されるので、電子スイッチが径方向にクラッチ部より突出することを防止でき、ハウジングの外径が大きくなることを防ぐことができる。

請求項３の発明によれば、電子スイッチはクラッチ部が作動して回転力の伝達が遮断された際にモータの回転を停止させるので、作業者は起動スイッチを握るだけで作業を開始でき、締め付け作業の終了時に自動的にモータの回転が止まるので、作業性が向上する。

請求項４の発明によれば、電子スイッチは、移動部材に設けられる磁石と、磁石に対向した位置であって固定部分に設けられる磁気検出手段を含んで構成されるので、信頼性が高くて長寿命のスイッチ機構を実現できる。

請求項５の発明によれば、磁気検出手段はホール素子であるので、安価な部品にて信頼性の高いスイッチ機構を実現でき、電動工具のコストダウンを実現できる。

請求項６の発明によれば、磁石及びホール素子は、モータの軸方向に並んで配置されるので、ハウジングの全長を延ばすことなくコンパクトな電動工具を実現できる。

請求項７の発明によれば、ホール素子はハウジングの内側に設けられるギヤボックスに設けられるので、組立性の向上を図ることができる。

請求項８の発明によれば、モータの回転を起動させる起動スイッチを磁石と磁気検出手段で実現したので、起動スイッチの信頼性及び長寿命化を達成できる。

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電動式ドライバの縦断面図である。 本発明の実施例に係る電動式ドライバの側面図である。 本発明の実施例に係る電動式ドライバの底面図である。 図２のＡ−Ａ部の断面図及びＡ−Ａ部より後方を見た図である。 図１の切替操作レバー２０の動作を示す部分底面図である。 図１の減速機構５０及びクラッチ機構７０付近の部分拡大断面図である。 本発明の実施例に係る電動式ドライバのモータ５の駆動制御系を示す機能ブロック図である。 従来例に係るクラッチ機構付きの電動式ドライバの部分断面図である。

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、図８で説明した従来例と同一部分には同一の符号を付している。また、本明細書においては、上下、前後左右の方向は図１から図３に示す方向であるとして説明する。

図１は本発明の実施例に係る電動式ドライバ１の断面図である。電動式ドライバ１はモータ５を有し、モータ５を内部に収納するハウジング２と、モータ５の回転を所定の減速比で減速する減速機構５０と、減速機構５０の前方に設けられるクラッチ機構７０と、クラッチ機構７０の前方に取り付けられ、シャフト７を回転可能に保持するケース３と、ケース３から前方に延びて先端工具を取り付けるためのソケット８を含んで構成される。本実施例においては、モータ５、減速機構５０、クラッチ機構７０、シャフト７及び先端工具は同軸上に配置される。減速機構５０は、モータ５の回転を所定の比率で減速してクラッチ機構７０に伝達するもので、例えば２段式の遊星歯車を用いた構成である。減速機構５０の前方には、先端工具に一定の負荷トルクが加わると減速機構５０とシャフト７の回転伝達を解除するクラッチ機構７０が設けられる。クラッチ機構７０が作動して減速機構５０とシャフト７の回転伝達が解除される際の負荷トルクの大きさは、ダイヤル２２を回転させることによって調節可能である。ダイヤル２２は透明な保護部材であり、クラッチリング４が回転を容易にするための部材である。クラッチリング４は、スプリング７７の前端と接触し、ケース３の外周に形成されたネジ部分と螺合することにより軸方向に移動可能である。クラッチリング４を回転させるとスプリング７７が圧縮され、ボール７１の押付け力を強くすることができる。

モータ５を収容するハウジング２は筒状に形成され、モータ５の回転軸５ｄの延長線を通る鉛直面で左右に分割可能に構成される。右側のハウジングには、図示しない複数のネジボスが形成され、図示しないネジにて左側のハウジングと固定される。このようにハウジングの部分を左右分割式に構成したので、一方のハウジングに、モータ５、減速機構５０、クラッチ機構７０や後述するスイッチレバー１０、正逆切替スイッチ２１、回路部品及び基板等を配置した後、他方のハウジングをかぶせてねじ止めすることにより、容易に組み立てることができる。

ハウジング２のほぼ中央付近には、いわゆるインナーロータ型のブラシレスＤＣ方式のモータ５が収容される。モータ５は、回転軸５ｄに永久磁石を有する回転子５ａが取り付けられ、ハウジング２側にコイル５ｃを有する固定子５ｂが固定される。モータ５の前方側において、回転軸５ｄと同軸上に小型の冷却ファン６が設けられる。モータ５が回転することによって冷却ファン６も回転し、ハウジング２の後方に設けられる図示しない空気取入口から外気を吸引して、インバータ基板２７に搭載されるスイッチング素子１６やモータ５の周囲を流れることにより冷却し、ハウジング２の前方側に設けられる図示しない排出口から排出される。モータ５の回転軸５ｄは２つのベアリング１９ａ、１９ｂにより回転可能に保持される。ベアリング１９ａ、１９ｂはハウジング２の側壁から突出して形成される固定リブ２ａ、２ｂによってそれぞれ保持される。

ハウジング２の後端部には、電源基板２６、インバータ基板２７及び制御基板２８の３つの回路基板が搭載される。電源基板２６には電源回路１８が搭載される。ハウジング２にはコネクタ２９ｂを介して電源コード２９ａが接続され、電源回路１８には外部から例えば５０Ｈｚ、１００Ｖの交流が供給される。電源基板２６には、供給された交流電力を、所定の直流電力に整流するための電源回路１８が設けられる。整流された直流電力は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子１６により構成されるインバータ回路により、モータ５のコイル５ｃの各相に所定の間隔で順次供給される。インバータ回路や、インバータ基板２７上に搭載されるインバータ回路を制御するための制御回路１７の構成は、ブラシレスＤＣモータを制御する公知の回路を用いることができる。その制御回路についての詳細説明は後述する。

ハウジング２の上部にはモータ５の回転をオンオフするための起動スイッチが設けられる。起動スイッチは、ハウジング２に対して回動軸１２を基準に揺動可能なスイッチレバー１０と、スイッチレバー１０を所定の揺動方向に付勢するスプリング１１と、回動軸１２に対してスイッチレバーの１０の押圧面１０ａとは反対側の端部１０ｂに取り付けられる永久磁石１３と、永久磁石１３と対向する位置に設けられるホール素子１４により構成される。ホール素子１４は基板１５に搭載される。ハウジング２から外部に突出するスイッチレバー１０の押圧面１０ａを押下し、スプリング１１が圧縮される方向にスイッチレバー１０を移動させると、図１ではスイッチレバー１０が回動軸１２を中心に反時計方向に揺動（微少角度だけ回転）し、永久磁石１３とホール素子１４の距離が縮まる。その結果、ホール素子１４が永久磁石１３から生ずる磁界の影響をうけてホール素子１４の出力がハイとなり、ホール素子１４から後述する制御部へ信号が伝達される。このように、スイッチレバー１０を移動させることによりホール素子１４が磁石の近接離間を検知するので、モータ５の回転をオン又はオフすることができる。この起動スイッチの機構は、機械的な接点を有せずに永久磁石１３を用いて磁気的にホール素子１４にて検知するので、接点が劣化することが無く、長期間安定して作動させることができる。

ハウジング２のモータ５の下部には、モータ５の回転方向を正転と逆転に切替えるための正逆切替スイッチ２１が設けられる。正逆切替スイッチ２１は切替操作レバー２０をモータ５が収容されるハウジング２の中腹部の外周側であって、モータ５の回転軸５ｄの方向と、切替操作レバー２０の延びる方向がほぼ平行になるように設けられる。図２において、軸線２５ａと切替操作レバー２０の中心線２５ｂがほぼ並行であることが理解できるであろう。切替操作レバー２０は、回転軸５ｄの方向で後方から前方に、ハウジング２から外部に突出するように設けられる。正逆切替スイッチ２１の後方には、表示部２３が設けられる。表示部２３は本体の下面から視認できるように配置され、例えば現在の回転数やトルクなどを表示することができる。

ここで、ハウジング２においてモータ５が占める軸方向（前後方向）の長さ部分をＭとすると、正逆切替スイッチ２１が占める部分はＬとなる。正逆切替スイッチ２１の切替操作レバー２０のハウジング２から外部に露出する部分の長さはＬ１となる。本実施例ではＬ及びＬ１がＭに対して軸方向にオーバーラップするように配置される。特にＬ１はＭの範囲内になるように正逆切替スイッチ２１を配置すれば操作性向上のため特に好ましい。また、ハウジング２において、スイッチレバー１０の外部に突出する部分（即ち押圧面１０ａ）が占める軸方向の長さ部分はＳ１となる。このＳ１は完全にＭの範囲内になるようにスイッチレバー１０が配置される。

モータ５の回転軸５ｄの後端には位置検出用の永久磁石３０が設けられ、この永久磁石３０に対向する位置に３つのホール素子３１が設けられる。ホール素子３１は、回転子５ａ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°毎に基板３２上に配置される。

本実施例の構成において、まず、スイッチレバー１０と共にハウジング２の把持部分を握って揺動させるとホール素子１４が磁石の近接離間を検知し、電源回路１８からインバータ回路に整流された直流が供給される。インバータ回路によって、所定の駆動電流がモータ５の所定のコイル５ｃに順次供給されることによって回転子５ａが回転する。モータ５が回転すると、回転軸５ｄから減速機構５０に回転力が伝達され、所定の回転数に減速されて、クラッチ機構７０を介してシャフト７及びソケット８に回転力が伝達され、先端工具を回転させる。これにより、締付部材である図示しないねじ等が被締付材に締め込まれる。ねじが締め込まれて、締付けトルクが所定のトルクに達したときにクラッチ機構７０が作動し、減速機構５０とシャフト７の接続が解除されることによって、締付部材の締め付けが終了する。

クラッチ機構７０が作動して動力伝達が遮断されると、停止スイッチ７５がオフとなってモータ５を停止させる。停止スイッチ７５は、クラッチ機構７０のクラッチスリーブ７４の一部に取り付けられる永久磁石７５ａと、永久磁石７５ａと対向する位置に設けられるホール素子７５ｂによって構成される。永久磁石７５ａの大きさはホール素子７５ｂに対して磁界の影響を与えるのに十分な大きさであれば良く、ホール素子７５ｂの大きさとほぼ同じか、又は、やや大きい程度の大きさで良い。また、製造上の容易さからクラッチスリーブ７４の外周側に円環状の磁石を取り付けるようにしても良い。

クラッチ機構７０が作動していない状態、即ち、ボール７１が初期位置にあって、ボール７１がカラー７２を前方に押し出していない状態では、クラッチスリーブ７４は最後端位置にあり、永久磁石７５ａとホール素子７５ｂの間隔は最小状態にある。そのためホール素子７５ｂの出力はハイとなる。一方、クラッチ機構７０が作動して、ボール７１によってカラー７２が前方に押し出された際には、カラー７２の軸方向前方への移動がニードル７３を介してクラッチスリーブ７４に伝達され、スプリング７７を圧縮しながらクラッチスリーブ７４は前方に移動する。この際、クラッチスリーブ７４に取り付けられる永久磁石７５ａはホール素子７５ｂに対して離れる方向（前方向）に移動するので、ホール素子７５ｂの出力がローに切替わる。このホール素子７５ｂの出力変化を後述する制御部で検出することによって、制御部はモータ５の回転を停止させる。

図２は、本発明の実施例に係る電動式ドライバ１の側面図である。本実施例の電動式ドライバ１は、後方に吊り下げ用のフック３３が設けられ、工場の流れ作業等のラインで、フック３３を用いて弾力性のあるゴム等で吊り下げておく。作業者は、ハウジング２の中央付近の把持部分を片方の手２４（通常は利き手）で握って作業する。この際、スイッチレバー１０は、例えば人差し指で握ることによって電動式ドライバ１を握る動作とスイッチをオンにする動作を同時に行うことができる。一方、切替操作レバー２０は、筒状のハウジング２の長手方向と平行に前側に突出するように延びる位置に配置される。しかも、スイッチレバー１０が上側に取り付けられるのに対して、切替操作レバー２０は回転方向に１８０度隔てた反対側たる下側に取り付けられる。このようにスイッチレバー１０と切替操作レバー２０をモータ５の回転軸５ｄに対して対称位置に配置することによって、作業者は人差し指を離してスイッチレバー１０を解除し、手２４をハウジング２から離さずに親指部分を動かすだけで切替操作レバー２０を操作することが可能となる。

ソケット８の前方側には、先端工具３６が装着される。先端工具３６はソケット８に着脱可能である。本実施例では先端工具３６がプラスドライバの例を示しているが、これだけに限られず、マイナスドライバ、ドリル、砥石等のその他の任意の先端工具を装着することができる。

図３は電動式ドライバ１の底面図である。本図ではハウジング２の外形と切替操作レバー２０の位置関係を説明するための図であるので、表示部２３等の細かい部分の図示は省略してある。ハウジング２は作業者が片手で把持するためにハウジング２の径が一番細くなった把持部２ｃが形成される。把持部２ｃの内部にはモータ５が配置されるため、重いモータ５が把持位置にあるので重量バランスが良く使い勝手がよい。把持部２ｃの後方側は、電源基板２６、インバータ基板２７及び制御基板２８の３つの回路基板を搭載するために、ハウジング２のテール部分２ｄが左右方向に幅が広くなるように構成される。正逆切替スイッチ２１は、テール部分２ｄから後方及び前方に突出した部分（スイッチ収容部２ｅ）に収容される。図３から、切替操作レバー２０は平行な板状のレバーであることが理解できるであろう。

図４は図２のＡ−Ａ部の断面図及びＡ−Ａ部より後方を見た図である。図２のＡ−Ａ部においては、作業者が片手で把持する部分であるため、ハウジング２の径が一番細くなっている。Ａ−Ａ部の後方側において、ハウジング２の上側にはスイッチレバー１０が設けられる。ハウジング２のテール部分２ｄの外形は略四角形であり、特に左右方向（横方向）の幅が広くなるように形成される。スイッチレバー１０の移動方向は、矢印３８の方向にスイッチレバー１０を移動させたときにモータ５の回転がオンになり、スイッチレバー１０を離すとスプリング１１（図１参照）の作用によりスイッチレバー１０は矢印３８と反対方向に移動して元の位置にもどり、モータ５の回転がオフとなる。ハウジング２の下側であってモータ５の径方向外側には、正逆切替スイッチ２１が設けられ、正逆切替スイッチ２１から前方側に切替操作レバー２０が突出する。切替操作レバー２０は上下方向に長細い板状の部材であり、矢印３７ａ又は３７ｂの方向に揺動させることによって、モータ５の回転方向を正方向（締め付け方向）と、逆方向（緩め方向）に切り替えることができる。

図５は図１の切替操作レバー２０の動作を示す部分底面図である。切替操作レバー２０は、矢印３９の方向に揺動させることができ、３つの停止位置を有し、２０ａで示す位置が中立位置（スイッチレバー１０を握ってもモータ５が回転しない位置）、２０ｂがモータ５を正回転させる位置（締付部材を締め付ける位置）、２０ｃがモータ５を逆回転させる位置（締付部材を緩める位置）である。

以上のように、本実施例では、正逆切替スイッチ２１の切替操作レバー２０をハウジング２の中腹部、即ちモータ５の収容位置又は把持部２ｃとオーバーラップする位置に配置し、スイッチレバー１００と切替操作レバー２０をモータ５の回転軸５ｄに対して対称位置に配置し、切替操作レバー２０の突出方向が回転軸５ｄの方向にほぼ平行になるようにしたので、本体を把持しながら正逆切替スイッチ２１の操作がしやすくなる。また、把持部２ｃと切替操作レバー２０の距離を短くすることができたので、本体を把持したままで親指のみを動かすだけの操作で正逆切替えが容易にできる。

図６は、図１の減速機構５０及びクラッチ機構７０部分の拡大断面図である。図６は本実施例に係る電動式ドライバ１の部分断面図である。電動式ドライバ１の図示しないモータの回転軸５ｄの前側には遊星歯車機構からなる減速機構５０が接続され、減速機構５０の前側にはクラッチ機構７０を介してシャフト７が接続される。減速機構５０の構成は図８で説明したものと同様に、２段式の遊星歯車減速機構であるので、繰り返しの説明は省略する。複数本のニードル７３の先端にはクラッチスリーブ７４が接続される。クラッチスリーブ７４は、クラッチ機構７０が動作するトルクを調整するための部材であって、前方側から後方側にスプリング７７によって付勢される。この付勢力の強さによってクラッチ機構７０が動作するトルクを任意に設定できる。図６の構造ではダイヤル２２を回転させてスプリング７７の前方の保持位置を移動させることによって付勢力を調整できる。クラッチスリーブ７４の後端部の円環状に広がる部分の円周上の一箇所には永久磁石７５ａが設けられる。永久磁石７５ａは接着剤や圧入等の任意の方法によりクラッチスリーブ７４に固定させることができる。ホール素子７５ｂの出力は、後述する制御部８０（図７参照）に入力される。本実施例においては、停止スイッチ７５を構成する永久磁石７５ａ及びホール素子７５ｂが、クラッチ機構７０の径方向の最大径（カラー７２の外周端等）よりも内側領域（回転軸５ｄに近い領域）に配置されるので、停止スイッチ７５が径方向に突出することを防止でき、ハウジング２の外径が太くなることを防止できる。

ネジ締めが進んでシャフト７への負荷が、カラー７２をニードル７３及びクラッチスリーブ７４を介して固定するスプリング７７の押圧力を超えると、第２ギヤホルダ６０の前方側に形成される図示しないクラッチカムがボール７１及びカラー７２を前方へ押し出して第２ギヤホルダ６０を空転させる。これがモータ５からの回転力がシャフト７に伝達しない状態であり、クラッチが作動した状態である。

次に、モータ５の駆動制御系の構成と作用を図７に基づいて説明する。図７はモータ５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５は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣ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回転子（ロータ）５ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子（ステータ）５ｂを有する。スイッチ操作検出回路９０が、起動スイッチ用のホール素子１４からの信号がハイとなったことを検出すると、演算部８１はホール素子３１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を制御し、モータ５を所定の回転数で回転させる。

インバータ基板２７上に搭載される電子素子は、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１６（Ｑ１〜Ｑ６）から構成されるインバータ回路８２である。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、制御基板２８に搭載される制御信号出力回路８３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。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路８３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、インバータ回路８２に印加される電源回路１８の出力たる直流１８ａ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、制御基板２８上に搭載された演算部８１によって、モータ５のスイッチ手段を構成するホール素子１４の出力信号に基づいてモータ５への電力供給を開始させる。

ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路８２の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって直流１８ａから各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ５の回転速度を制御することができる。

モータ５の回転方向を切り替えるための正逆切替スイッチ２１の出力は回転方向設定回路９２に入力され、回転方向設定回路９２は正逆切替スイッチ２１の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部８１に送信する。演算部８１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。

演算部８１は、回転方向設定回路９２と回転子位置検出回路８４の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路８３に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子５ａを設定された回転方向に回転させる。モータ５に供給される電流値は、電流検出回路８９によって測定され、その値が演算部８１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。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。

制御部８０には、クラッチ機構７０が動作した際に出力信号がローになるホール素子７５ｂが接続され、ホール素子７５ｂの出力変化を検出してクラッチ動作検出回路９１は、演算部８１に対してモータ５の回転の停止を指示する信号を出力する。このクラッチ動作検出回路９１によって、作業者がスイッチレバー１０を押下するだけで締付け作業が開始され、所定のトルクまで締め付けが完了すると、自動的にクラッチ機構７０が作動しモータ５の回転が自動停止する。この後作業者はスイッチレバー１０を離して作業を完了する。

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、上述の実施例では電動工具の例として電動式ドライバで説明したが、これだけに限られずに、電動ノコギリや電動ハンマ等の他の携帯型の回転工具であっても同様に適用できる。また、本実施例では商用電源で駆動される電動工具の例で説明したが、バッテリパックを用いたコードレス式の電動回転工具においても同様に本発明を適用できる。

１ 電動式ドライバ ２ ハウジング ２ａ、２ｂ 固定リブ
２ｃ 把持部 ２ｄ テール部分 ２ｄ 把持部
２ｅ スイッチ収容部 ３ ケース ４ クラッチリング
５ モータ ５ａ 回転子 ５ｂ 固定子 ５ｃ コイル
５ｄ 回転軸 ６ 冷却ファン ７ シャフト
８ ソケット ９ ギヤボックス １０ スイッチレバー
１０ａ 押圧面 １０ｂ 端部 １１ スプリング １２ 回動軸
１３ 永久磁石 １４ ホール素子 １５ 基板
１６ スイッチング素子 １７ 制御回路 １８ 電源回路
１９ａ、１９ｂ ベアリング ２０ 切替操作レバー
２１ 正逆切替スイッチ ２２ ダイヤル ２３ 表示部
２４ （作業者の）手 ２５ａ 軸線 ２５ｂ 中心線
２６ 電源基板 ２７ インバータ基板 ２８ 制御基板
２９ａ 電源コード ２９ｂ コネクタ ３０ 永久磁石
３１ ホール素子 ３２ 基板 ３３ フック ３６ 先端工具
４０ 正逆切替スイッチ ４１ 切替操作レバー
４５ 正逆切替スイッチ ４５ａ、４５ｂ ボタン
４７ 正逆切替スイッチ ５０ 減速機構
７０ クラッチ機構 ７１ ボール ７２ カラー
７３ ニードル ７４ クラッチスリーブ ７５ 停止スイッチ
７５ａ 永久磁石 ７５ｂ ホール素子 ７７ スプリング
８０ 制御部 ８１ 演算部 ８２ インバータ回路
８２ 回転方向設定回路 ８３ 制御信号出力回路
８４ 回転子位置検出回路 ８９ 電流検出回路
９０ スイッチ操作検出回路 ９１ クラッチ動作検出回路
９２ 回転方向設定回路
１０４ クラッチリング １０９ ギヤボックス
１７４ クラッチスリーブ １７５ 停止スイッチ
１７５ａ プランジャ １７６ 第２スプリング
１７７ 第２スプリング

Claims (8)

1. モータと、
   前記モータにより駆動される先端工具と、
   前記モータと前記先端工具の回転力伝達経路に設けられたクラッチ部と、を有する電動工具であって、
   前記クラッチ部に前記クラッチが作動したことを検知する電子スイッチを設けたことを特徴とする電動工具。
2. 前記電子スイッチは、前記クラッチ部の径方向内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記電子スイッチは、前記クラッチ部が作動して回転力の伝達が遮断された際に前記モータの回転を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記クラッチ部は、動力伝達が遮断された際に軸方向に移動する移動部材と、移動しない固定部材を有し、
   前記電子スイッチは、前記移動部材に設けられる磁石と、前記磁石に対向した位置であって前記固定部分に設けられる磁気検出手段を含んで構成されることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
5. 前記磁気検出手段は、ホール素子であることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
6. 前記磁石及び前記ホール素子は、前記モータの軸方向に並んで配置されることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
7. 前記クラッチ部は、クラッチカムと、該クラッチカムと対向する位置に設けられ軸方向に移動可能なカラーと、前記クラッチカムと前記カラーに挟持されるボールと、前記カラーと連動して移動するクラッチスリーブを有し、
   前記ホール素子は前記ハウジングの内側に設けられ、前記クラッチカムと前記ボールと前記カラーを収容するギヤボックスに設けられることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
8. 前記モータの回転を起動させる起動スイッチを有し、
   前記起動スイッチは、前記ハウジングに対して支点を中心に移動可能な可動部材と、該可動部材に設けられる磁石と、前記磁石と対向する位置であって固定部分に設けられる磁気検出手段を含んで構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電動工具。
   
   

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