JP2012091293A - 電動工具システム - Google Patents

Abstract

【課題】 作業と作業の合間でもバッテリパックを容易に充電できるコードレス電動工具を提供する。
【解決手段】 電動工具システムは、工具本体１０と、工具本体１０に着脱可能なバッテリパック３０と、工具本体１０又はバッテリパック３０に着脱可能であり、バッテリパック３０を充電する第１充電器５０を備える。第１充電器５０は、バッテリパック３０が工具本体１０に取り付けられた状態で、バッテリパック３０を充電することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリパックを電源とする電動工具システムに関する。

特許文献１に、電動工具システムが開示されている。この電動工具システムは、工具本体と、工具本体に着脱可能なバッテリパックと、バッテリパックを充電する充電器を備えている。

特表２００８−５１７５７８公報

この種の電動工具システムは、コードレス電動工具とも称され、ユーザが電動工具を使用する際に、外部電源（例えばコンセント）を必要としない。ユーザは、電動工具を使用する前に、バッテリパックを充電しておけばよい。但し、従来の電動工具システムでは、バッテリパックを充電する際に、バッテリパックを工具本体から取り外す必要がある。そのため、バッテリパックの充電が、ユーザにとって面倒なものとなっている。

本発明は、上記した問題を解決することを目的とし、コードレス電動工具においてバッテリパックの充電を容易にする技術を提供する。

本発明に係る電動工具システムは、工具本体と、工具本体に着脱可能なバッテリパックと、工具本体又はバッテリパックに着脱可能であり、バッテリパックを充電する第１充電器を備えている。第１充電器は、バッテリパックが工具本体に取り付けられた状態で、バッテリパックを充電することができる。このシステムでは、バッテリパックを充電する際に、バッテリパックを工具本体から取り外す必要がない。ユーザは、バッテリパックを簡単に充電することができる。

通常、ユーザは電動工具を断続的に使用し、電動工具が連続使用される時間は比較的に短い。そのことから、電動工具を一時的に使用しないタイミング（作業と作業の合間）でバッテリパックを小まめに充電すれば、バッテリパックの容量が比較的に小さくても、バッテリパックの充電切れを避けることができる。但し、従来のシステムでは、バッテリパックの充電時にバッテリパックを工具本体から取り外す必要があるため、作業と作業の合間にバッテリパックを充電することは非常に面倒である。それに対して、本発明に係るシステムでは、バッテリパックを工具本体から取り外す必要がないので、面倒なく、作業と作業の合間にバッテリパックを小まめに充電することができる。即ち、本発明に係る電動工具システムによると、バッテリパックの充電が簡単になるだけでなく、バッテリパックを小型化することによって、電動工具の使い易さを向上することもできる。

本発明に係るシステムは、第２充電器をさらに備えることが好ましい。この場合、第２充電器は、バッテリパックが工具本体から取り外された状態で、バッテリパックを充電可能であることが好ましい。このシステムによると、例えば、電動工具を断続的に使用する日中では、第１充電器によってバッテリパックを小まめに充電し、電動工具を全く使用しない夜間では、第２充電器によってバッテリパックを完全充電する、といった使い方をすることができる。

上記した使い方では、第２充電器がバッテリパックの主たる充電を行い、第１充電器がバッテリパックへ補助的な充電を行う。そのことから、本発明の一実施形態では、第２充電器が、第１充電器よりも、バッテリパックへ大きな充電電流を供給可能であることが好ましい。それにより、バッテリパックの完全充電を短時間で行うことができる。

バッテリパックは、工具本体と電気的に着脱する工具接続部を有している。そこで、第２充電器は、その工具接続部の少なくとも一部を利用して、バッテリパックと電気的に接続することが好ましい。この構成によると、バッテリパックの構造を簡素にできるとともに、比較的に大きな充電電流をバッテリパックへ供給することができる。

本発明の一実施形態では、第１充電器と電気的に着脱可能な第１接続部を、工具本体に設けることができる。この場合、バッテリパックが工具本体に取り付けられたときに、工具本体の第１接続部が、バッテリパックと電気的に接続されるように構成するとよい。

図１は、実施例１の電動工具システムの工具本体とバッテリパックとコードレス充電器を示す。 図２は、実施例１のコードレス充電器を充電するためのＡＣ充電器を示す。 図３は、実施例１の電動工具システムの構成を示すブロック図である。図中、破線で示された接続は、着脱可能であることを示しており、矢印の向きは、電力の流れを示している。 図４は、バッテリパックを第１充電器によって充電する様子を示す。 図５は、工具本体に取り付けられたバッテリパックを第２充電器によって充電する様子を示す。 図６は、工具本体から取り外されたバッテリパックを第２充電器によって充電する様子を示す。 図７は、コードレス充電器との接続部を工具本体に設けた変形例を示す。 図８は、図７に示す変形例の構成を示すブロック図である。図中、破線で示された接続は、着脱可能であることを示しており、矢印の向きは、電力の流れを示している。 図９は、実施例２のコードレス充電器であって、外部電源によって自身の二次電池を充電可能なコードレス充電器を示す。 図１０は、実施例２のコードレス充電器の構成を示すブロック図である。図中、破線で示された接続は、着脱可能であることを示しており、矢印の向きは、電力の流れを示している。 図１１は、実施例３のコードレス充電器であって、コードレス充電器が工具本体に取り付けられたバッテリパックを充電する様子を示す。 図１２は、実施例３のコードレス充電器を含む電動工具システムの構成を示すブロック図である。図中、破線で示された接続は、着脱可能であることを示しており、矢印の向きは、電力の流れを示している。 図１３は、工具本体に着脱される実施例３のコードレス充電器を示す。 図１４は、実施例３のコードレス充電器をＡＣ充電器によって充電する様子を示す。 図１５は、工具本体に取り付けられた実施例３のコードレス充電器を、実施例１のコードレス充電器によって充電する様子を示す。 図１６は、工具本体とバッテリパックと実施例４のコードレス充電器を示す。 図１７は、実施例４のコードレス充電器を含む電動工具システムの構成を示すブロック図である。図中、破線で示された接続は、着脱可能であることを示しており、矢印の向きは、電力の流れを示している。

本発明は、各種の電動工具に適用することができる。本発明を適用する電動工具は、金工用の電動工具であってもよいし、木工用の電動工具であってもよいし、石工用の電動工具であってもよいし、園芸用の電動工具であってもよい。具体的には、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動マルノコ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動ハンマ、電動カッター、電動チェーンソー、電動カンナ、電動釘打ち機（鋲打ち機を含む）、電動ヘッジトリマ、電動芝生バリカン、電動芝刈機、電動刈払機、電動ブロワー、電動バキュームクリーナ等が挙げられる。

バッテリパック及び第１充電器が内蔵する二次電池は、特に限定されないが、例えばリチウムイオン二次電池が好ましい。なお、バッテリパックが内蔵する二次電池と、第１充電器が内蔵する二次電池は、公称電圧が同じであってもよいし、公称電圧が互いに異なってもよい。また、バッテリパックが内蔵する二次電池と、第１充電器が内蔵する二次電池は、同種の二次電池であってもよいし、異なる種類の二次電池であってもよい。

工具本体とバッテリパックと第１充電器及び第２充電器の間の着脱は、直接的に行われてもよいし、アダプタを介して行われてもよい。また、それらの機器の間の電気的な接続は、接触式の端子によって行われてもよいし、非接触の方式（例えばコイルを用いた電磁誘導）によって行われてもよい。

（実施例１）
図面を参照して、実施例１の電動工具システムについて説明する。本実施例の電動工具システムは手持式の電動ドライバであり、ねじの締め付けや取り外しに用いられる。なお、本実施例で説明する技術は、電動ドライバに限られず、他の種類の電動工具にも同様に適用することができる。

図１から図３に示すように、電動工具システムは、工具本体１０と、バッテリパック３０と、コードレス充電器５０と、ＡＣ充電器７０を備えている。

工具本体１０は、工具ホルダ１２と、モータ１４と、トリガスイッチ１６と、パック接続部１８を備えている。工具ホルダ１２は、回転可能に支持されているとともに、工具であるドライバビットが着脱可能に構成されている。モータ１４は、工具ホルダ１２と接続されており、工具ホルダ１２を回転駆動する。トリガスイッチ１６は、ユーザによって操作される操作部材である。ユーザがトリガスイッチ１６を操作すると、モータ１４が工具ホルダ１２を駆動し、ユーザがトリガスイッチ１６を戻すと、モータ１４が工具ホルダ１２の駆動を中止する。パック接続部１８は、バッテリパック３０を着脱可能に受け入れる。パック接続部１８は、トリガスイッチ１６を介して、モータ１４へ電気的に接続されている。

バッテリパック３０は、工具本体１０の電源であり、工具本体１０に対して着脱可能となっている。バッテリパック３０は、工具接続部３２と、二次電池３４と、第１充電器接続部３６を備えている。工具接続部３２は、バッテリパック３０が工具本体１０のパック接続部１８へ取り付けられた時に、工具本体１０のパック接続部１８と電気的に接続する。工具接続部３２は、二次電池３４に接続されており、二次電池３４に蓄えられた電力を工具本体１０へ出力する。このとき、バッテリパック３０の工具接続部３２は、工具本体１０の内部に位置し、工具本体１０によって覆い隠される。バッテリパック３０の二次電池３４は、リチウムイオン二次電池である。ただし、二次電池３４は、リチウムイオン二次電池に限定されず、他の種類の二次電池であってもよい。

バッテリパック３０の第１充電器接続部３６は、一対の正極端子と負極端子を有しており、コードレス充電器５０と電気的に接続することができる。図４に示すように、第１充電器接続部３６は、バッテリパック３０の底部に設けられている。それにより、バッテリパック３０が工具本体１０へ取り付けられた状態でも、第１充電器接続部３６は外部へ露出する。

コードレス充電器５０は、バッテリパック３０を充電するための充電器である。コードレス充電器５０は、パック接続部５２と、充電制御部５４と、二次電池５６と、第２充電器接続部５８を備えている。パック接続部５２は、一対の正極端子と負極端子を有しており、バッテリパック３０の第１充電器接続部３６と、電気的に着脱可能となっている。パック接続部５２は、充電制御部５４を介して、二次電池５６へ電気的に接続されている。コードレス充電器５０の二次電池５６は、リチウムイオン二次電池である。ただし、二次電池５６は、リチウムイオン二次電池に限定されず、他の種類の二次電池であってもよい。

上記の構成により、コードレス充電器５０は、自身の二次電池５６に蓄えられた電力によって、バッテリパック３０の二次電池３４を充電することができる。このとき、バッテリパック３０への充電電流や充電電圧は、充電制御部５４によって制御される。コードレス充電器５０は、バッテリパック３０を充電する際に、外部電源（例えばコンセント）を必要としない。二次電池５６は、第２充電器接続部５８へ電気的に接続されている。第２充電器接続部５８は、一対の正極端子と負極端子を有しており、ＡＣ充電器７０と電気的に着脱可能となっている。

ＡＣ充電器７０は、コードレス充電器５０の二次電池５６を充電するための充電器である。ＡＣ充電器７０は、第１充電器接続部７２と、パック接続部７４と、充電制御部７６と、コンバータ７８と、電源コード８２を備えている。電源コード８２は、外部の交流電源（コンセント）に電気的に接続される。交流電源から供給された交流電力は、コンバータ７８によって直流電力に変換される。コンバータ７８は、充電制御部７６を介して、第１充電器接続部７２及びパック接続部７４へ電気的に接続されている。ＡＣ充電器７０は、外部の交流電源から交流電力を入力し、直流の充電電力を第１充電器接続部７２及びパック接続部７４から出力することができる。

図２に示すように、第１充電器接続部７２は、一対の正極端子と負極端子を有しており、コードレス充電器５０の第２充電器接続部５８と、電気的に着脱可能となっている。加えて、図５に示すように、ＡＣ充電器７０の第１充電器接続部７２は、バッテリパック３０の第１充電器接続部３６とも、電気的に着脱可能となっている。即ち、ＡＣ充電器７０は、コードレス充電器５０の二次電池５６と、バッテリパック３０の二次電池３４を、それぞれ充電することができる。なお、図６に示すように、バッテリパック３０の工具接続部３２は、ＡＣ充電器７０のパック接続部７４にも取り付けることができる。従って、ＡＣ充電器７０は、バッテリパック３０をパック接続部７４において充電することができるとともに、バッテリパック３０を第１充電器接続部７２において充電することもできる。

以上のように、本実施例の電動工具システムは、二次電池５６を内蔵するコードレス充電器５０を有しており、ユーザは、外部電源を必要とすることなく、バッテリパック３０を充電することができる。ユーザは、傍らにコードレス充電器５０を置き、作業と作業の合間を利用して、バッテリパック３０を小まめに充電することができる。従って、バッテリパック３０（二次電池３４）の容量を小さくしても、バッテリパック３０の充電切れを避けることができる。バッテリパック３０の容量を小さくすると、電動工具（工具本体１０とバッテリパック３０）のサイズや重量を小さくすることができる。それにより、電動工具をユーザにとって使い易いものとすることができる。

本実施例では、バッテリパック３０が工具本体１０に取り付けられた状態で、バッテリパック３０をコードレス充電器５０によって充電することができる。この構成によると、ユーザは、バッテリパック３０を充電する際に、バッテリパック３０を工具本体１０から取り外す必要がない。ユーザは、作業と作業の合間でも、面倒なくバッテリパック３０を充電することができる。

本実施例では、コードレス充電器５０に内蔵された二次電池５６の容量を、バッテリパック３０に内蔵された二次電池３４の容量よりも、大きくしている。この構成によると、電動工具（工具本体１０とバッテリパック３０）のサイズと重量を小さくしつつ、ユーザが電動工具によって実施可能な作業量を多くすることができる。

本実施例では、バッテリパック３０の二次電池３４と、コードレス充電器５０の二次電池５６の間で、互いに特性の異なるリチウムイオン二次電池を採用している。具体的に言うと、バッテリパック３０の二次電池３４には、電動工具用に開発されたリチウムイオン二次電池であって、最大許容電流が比較的に大きいものが採用されている。その一方で、コードレス充電器５０の二次電池５６には、ノートパソコン用に開発されたリチウムイオン二次電池であって、最大許容電流が比較的に小さいものが採用されている。これは、ノートパソコン用のリチウムイオン二次電池が、電動工具用のリチウムイオン二次電池と比較して、最大許容電流の点では劣るものの、体積及び重量に対する容量が大きいという利点を持つためである。そこで、本実施例のコードレス充電器５０では、二次電池５６に流れる最大電流を比較的に小さく設定した上で、最大許容電流が比較的に小さい、ノートパソコン用のリチウムイオン二次電池を採用している。一方、バッテリパック３０の二次電池３４には、モータ１４へ大電流を通電する必要があるため、電動工具用のリチウムイオン二次電池を採用し、二次電池３４に大きな電流が流れることを許容している。

本実施例では、バッテリパック３０を、コードレス充電器５０だけでなく、ＡＣ充電器７０によっても充電することができる。特に、ＡＣ充電器７０は、バッテリパック３０が工具本体１０に取り付けられた状態で、バッテリパック３０を充電することができる（図５参照）。従って、交流電源（コンセント）を利用できる環境では、コードレス充電器５０に代えてＡＣ充電器７０を使用して、バッテリパック３０を小まめに充電することができる。この場合、電動工具の充電切れという問題が生じない。

加えて、ＡＣ充電器７０は、バッテリパック３０が工具本体１０から取り外された状態でも、バッテリパック３０を充電することができる（図６参照）。従って、例えば電動工具を全く使用しない夜間には、第２充電器７０を用いてバッテリパック３０を完全充電することができる。このとき、ＡＣ充電器７０は、コードレス充電器５０よりも、大きな充電電流をバッテリパック３０に通電することが好ましい。それにより、バッテリパック３０を比較的に短時間で充電することができる。

図７、図８に示すように、コードレス充電器５０のパック接続部５２及びＡＣ充電器７０の第１充電器接続部７２と電気的に接続可能な充電器接続部２２を、工具本体１０に設けることも有効である。この場合、充電器接続部２２は、工具本体１０の内部で、パック接続部１８と電気的に接続しておく。それにより、バッテリパック３０が工具本体１０に取り付けられたときに、工具本体１０の充電器接続部２２が、バッテリパック３０の二次電池３４と電気的に接続される。この構成によっても、バッテリパック３０が工具本体１０に取り付けられた状態で、バッテリパック３０をコードレス充電器５０又はＡＣ充電器７０によって充電することができる。

（実施例２）
図９、図１０を参照して、実施例２のコードレス充電器１５０を説明する。実施例２のコードレス充電器１５０は、実施例１で説明したバッテリパック３０を充電するものであり、実施例１で説明したコードレス充電器５０の変形例である。図９、図１０において、実施例１のコードレス充電器５０と共通する構成要素については、同一の符号を付している。

図９、図１０に示すように、実施例２のコードレス充電器１５０は、実施例１のコードレス充電器５０と比較して、第２充電制御部１６２と、コンバータ１６４と、電源コード１６６をさらに備えている。電源コード１６６は、外部の交流電源（コンセント）に電気的に接続される。交流電源から供給された交流電力は、コンバータ１６４によって直流電力に変換される。コンバータ１６４は、充電制御部１６２を介して、二次電池５６へ電気的に接続されている。

上記の構成により、実施例２のコードレス充電器１５０は、外部の交流電源から交流電力を入力して、自身の二次電池５６を充電することができる。なお、コードレス充電器１５０の二次電池５６は、実施例１で説明したＡＣ充電器７０によって充電することもできる。

（実施例３）
図１１から図１５を参照して、実施例３のコードレス充電器２５０を説明する。実施例３のコードレス充電器２５０は、実施例１で説明したバッテリパック３０を充電するものであり、実施例１で説明したコードレス充電器５０の変形例である。図１２から図１５において、実施例１のコードレス充電器５０と共通する構成要素については、同一の符号を付している。

図１１、図１２に示すように、実施例３のコードレス充電器２５０は、実施例１のコードレス充電器５０と比較して、工具接続部２５２をさらに備えている。この工具接続部２５２は、コードレス充電器２５０の内部で二次電池５６と電気的に接続されている。コードレス充電器２５０の工具接続部２５２は、バッテリパック３０の工具接続部３２と、同一構造を有している。それにより、図１３に示すように、コードレス充電器２５０は、バッテリパック３０に代えて、工具本体１０に取り付けることができる。このとき、コードレス充電器２５０の工具接続部２５２は、工具本体１０のパック接続部１８と電気的に接続される。本実施例のコードレス充電器２５０は、バッテリパック３０を充電するだけでなく、工具本体１０の電源として、二次電池５６に蓄えられた電力を工具本体１０へ直接的に供給することもできる。

図１４に示すように、実施例３のコードレス充電器２５０は、ＡＣ充電器７０によって充電することができる。このとき、ＡＣ充電器７０は、第１充電器接続部７２とパック接続部７４のいずれでも、コードレス充電器２５０を充電することができる。さらに、図１５に示すように、実施例３のコードレス充電器２５０は、実施例１で説明したコードレス充電器５０によって充電することもできる。この場合、コードレス充電器２５０の充電は、コードレス充電器２５０を工具本体１０に取り付けた状態で、行うことができる。

（実施例４）
図１６、図１７を参照して、実施例４のコードレス充電器３５０を説明する。実施例４のコードレス充電器３５０は、実施例１で説明したバッテリパック３０を充電するものであり、実施例１で説明したコードレス充電器５０の変形例である。図１６、図１７において、実施例１のコードレス充電器５０と共通する構成要素については、同一の符号を付している。

実施例４のコードレス充電器３５０は、互いに着脱可能なバッテリユニット３５０ａとアダプタユニット３５０ｂによって構成されている。バッテリユニット３５０ａは、二次電池５６と、二次電池５６へ電気的に接続された工具接続部３５２を備えている。なお、バッテリユニット３５０ａは、本来、工具本体１０のバッテリパックとして開発されたものである。従って、バッテリユニット３５０ａは、工具本体１０へ電力を供給する電源として、工具本体１０のパック接続部１８に取り付けることもできる。

アダプタユニット３５０ｂは、第１パック接続部５２と、充電制御部５４と、第２パック接続部３５４を備えている。第１パック接続部５２には、工具本体１０に取り付けられたバッテリパック３０を、電気的に接続することができる。第２パック接続部３５４には、バッテリユニット３５０ａの工具接続部３５２を、機械的及び電気的に接続することができる。第２パック接続部３５４は、充電制御部５４を介して、第１パック接続部５２へ電気的に接続されている。この構成により、本実施例のコードレス充電器３５０もまた、二次電池５６に蓄えられた電力によって、バッテリパック３０を充電することができる。なお、アダプタユニット３５０ｂでは、実施例１で説明したＡＣ充電器７０と共通のハウジングが採用されている。

本実施例のコードレス充電器３５０では、二次電池５６を内蔵するバッテリユニット３５０ａを、他の構成から分離することができる。そして、分離したバッテリユニット３５０ａを、バッテリパック３０に代えて工具本体１０に取り付け、工具本体１０の電源として使用することができる。この構成によると、コードレス充電器３５０を工具本体１０の電源として使用する際に、第２パック接続部５２や充電制御部５４といった使用されない部分を取り外すことができる。それにより、工具本体１０とコードレス充電器３５０によって構成される電動工具のサイズや重量を小さくすることができる。

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。

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。

１０：工具本体
１２：工具ホルダ
１４：モータ
１６：トリガスイッチ
１８：パック接続部
２２：工具本体の充電器接続部
３０：バッテリパック
３２：バッテリパックの工具接続部
３４：バッテリパックの二次電池
３６：バッテリパックの第１充電器接続部
５０、１５０、２５０、３５０：コードレス充電器
５２、３５４：コードレス充電器のパック接続部
５４：コードレス充電器の充電制御部
５６：コードレス充電器の二次電池
５８：コードレス充電器の第２充電器接続部
７０：ＡＣ充電器
７２：ＡＣ充電器の第１充電器接続部
７４：ＡＣ充電器のパック接続部
７６：ＡＣ充電器の充電制御部
７８：ＡＣ充電器のコンバータ
８２：ＡＣ充電器の電源コード
１６２：コードレス充電器の第２充電制御部
１６４：コードレス充電器のコンバータ
１６６：コードレス充電器の電源コード
２５２：コードレス充電器の工具接続部
３５０ａ：コードレス充電器のバッテリユニット
３５０ｂ：コードレス充電器のアダプタユニット
３５２：バッテリユニットの工具接続部
３５４：アダプタユニットのパック接続部

Claims (5)

1. 工具本体と、
   工具本体に着脱可能なバッテリパックと、
   前記工具本体又は前記バッテリパックに着脱可能であり、前記バッテリパックを充電する第１充電器を備え、
   前記第１充電器は、前記バッテリパックが前記工具本体に取り付けられた状態で、前記バッテリパックを充電可能であることを特徴とする電動工具システム。
2. 前記バッテリパックが前記工具本体から取り外された状態で、前記バッテリパックを充電する第２充電器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電動工具システム。
3. 前記第２充電器は、前記第１充電器よりも、バッテリパックへ大きな充電電流を供給可能であることを特徴とする請求項２に記載の電動工具システム。
4. 前記バッテリパックは、工具本体と電気的に着脱する工具接続部を有しており、
   前記第２充電器は、バッテリパックの工具接続部の少なくとも一部を利用して、バッテリパックと電気的に接続することを特徴とする請求項２又は３に記載の電動工具システム。
5. 前記工具本体には、前記第１充電器と電気的に着脱可能な第１接続部が設けられており、
   前記バッテリパックが前記工具本体に取り付けられたときに、前記工具本体の第１接続部が、バッテリパックと電気的に接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動工具システム。

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