JP2012130982A

JP2012130982A - 電動工具

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Publication number: JP2012130982A
Application number: JP2010284554A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Watanabe; 将裕渡邊
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: EP2656976B1; US20130271054A1; JP5829019B2; WO2012086399A1; EP2656976A4; EP2656976A1

Abstract

【課題】ねじ締め機等の回転工具において、スイッチレバーの引き操作による押圧力をフォースセンサで検知して起動停止及び変速させる操作スイッチを備える場合に、ストロークが小さなスイッチレバーの引き操作量を使用者が直感的に把握できるようにする。
【解決手段】操作量検知手段としてのフォースセンサの出力信号に基づいて、スイッチレバーの引き操作量を複数個のＬＥＤ３１〜３１の点灯個数で報知する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばねじ締め工具等の主として手持ち式の電動工具に関する。

例えば上記のねじ締め工具（スクリュードライバ）は、工具本体部から側方へ突き出すハンドル部を備えており、このハンドル部の基部（上部）付近に使用者が指先で引き操作するトリガ形式のスイッチレバーを備えている。このスイッチレバーを引き操作すると、工具本体部に内装した電動モータが起動してスピンドルに装着したねじ締めビットがねじ締め方向あるいはねじ緩め方向に回転し、これによりねじが締め付けられ若しくはねじが緩められる。このねじ締め工具の場合には、ねじ締め当初では低速回転させてねじをねじ締め材に確実に食い付かせ、その後高速回転させて迅速にねじ締めを完了させることができるよう、スイッチレバーの引き操作量に応じて変速する構成のものが提供されている。
下記の特許文献には、電動グラインダにおいて、工具本体に内装した電動モータの回転数が実際の作業においては作業者の力の入れ具合等により変動することを想定して、この変動する出力回転数をＬＥＤ表示するとともに、電動モータに印加する電圧を制御することにより当該電動モータの出力回転数を予め設定した回転数に保持する技術が記載されている。

特開平２−２６２９５３号公報

ところが、ねじ締め工具等の回転工具では、上記のグラインダとは異なり使用者のスイッチレバーの引き操作量に応じて電動モータを任意に変速させる機能が備えられている。
係るレバー操作については、スイッチレバーの引き操作量によりモータの回転数を調整することができるが、スイッチレバーの操作量を把握することができないため、使用者が回転不足を感じた場合、スイッチレバーを最大に引き操作した状態であるにもかかわらず、さらにスイッチレバーを引こうとして無駄に指先に力をかけてしまうという問題があった。
特に、スイッチレバーの引き操作による押圧力を摺動抵抗式の変速スイッチではなくフォースセンサ（荷重センサ）で検知し、その出力信号に基づいて電動モータを起動停止及び変速させる構成を備える場合には、スイッチレバーの引き操作量を極めて小さくすることができるので繰り返しに操作について使用者の指先の疲労を低減することができる反面、スイッチレバーの引き操作量が極めて小さくなるため、当該引き操作量の把握が一層困難になる。
本発明は、係る従来の問題を解消するためになされたもので、スイッチレバー等を経てなされるスイッチの操作量に応じて変速するねじ締め工具等の電動工具において、スイッチの操作量を使用者が把握できるようにすることを目的とする。

上記課題は下記の発明によって解決される。
第１の発明は、工具本体に内装した電動モータを駆動源とし、電動モータの回転数を調整するスイッチを備えた電動工具であって、電動モータの回転数はスイッチの操作量に応じて調整され、スイッチの操作量を検知する操作量検知手段と、この操作量検知手段により検知されたスイッチの操作量を報知する操作量報知手段を備えた電動工具である。
第１の発明によれば、スイッチの操作量が操作量報知手段によって報知されるので、使用者は電動モータの出力回転数を直感的に把握することができる。第１の発明は、スイッチの操作による押圧力を例えばフォースセンサ（荷重センサ）で検知し、このフォースセンサの出力信号に基づいて電動モータを変速する構成とした場合に、当該スイッチの小さな操作量について電動モータの回転数を直感的に把握できる点で大きな効果を奏する。
第１の発明は、回転する出力軸を備える例えばねじ締め機や孔明け工具等の回転工具の他、レシプロソーやジグソー等の往復動工具等にも適用することがきる。
また、第１の発明は、起動停止用のスイッチレバーの操作量によって電動モータの変速を行う構成に適用することができる他、電動モータの回転数を調整（変速）するスイッチを当該電動モータの起動停止用のスイッチとは別に設けることができる。従って、変速用のスイッチとしては、引き操作、押し操作あるいはスライド操作する種々形態のスイッチについて適用することができる。
第２の発明は、第１の発明において、電動モータを駆動源として回転する出力軸を備え、電動モータの起動停止が使用者のスイッチレバーの引き操作によりなされ、このスイッチレバーの引き操作量に応じて電動モータの回転数を調整可能であり、スイッチレバーの引き操作量が、操作量検知手段で検知され、操作量報知手段により報知される電動工具である。
第２の発明によれば、スイッチレバーの引き操作量が操作量報知手段によって報知され、これにより使用者は出力軸の回転数レベル（低速域、中速域、高速域）を直感的に把握することができる。第２の発明は、スイッチレバーの引き操作による押圧力を例えばフォースセンサ（荷重センサ）で検知し、このフォースセンサの出力信号に基づいて電動モータの起動停止及び変速を行う構成とした場合に、当該スイッチレバーの小さな引き操作量について電動モータの出力回転数レベルを直感的に把握できる点で大きな効果を奏する。操作量検知手段として上記のフォースセンサに代えて摺動抵抗式の変速スイッチを用いる構成についても第１の発明を適用することにより使用者は報知されるスイッチレバーの操作量を通じて電動モータの出力回転数を直感的に把握することができるようになる。
第３の発明は、第１の発明において、操作量検知手段としてフォースセンサを用いた電動工具である。
第３の発明によれば、使用者の例えばスイッチレバーの引き操作（変速スイッチの操作）による押圧力がフォースセンサで検知され、このフォースセンサの出力信号に基づいて電動モータが起動され、またスイッチレバーの引き操作量（変速スイッチの操作量）の変化による押圧力の変動に応じてフォースセンサの出力信号が変化することにより電動モータが変速される。フォースセンサを操作量検知手段として用いることにより、従来の摺動抵抗式の変速スイッチを用いる構成に比してスイッチレバーの引き操作量を小さくすることができ、これによりスイッチレバーの繰り返しの引き操作による使用者の指先の疲労を低減することができる。
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れか一つの発明において、操作量報知手段として発光ダイオードを用いた電動工具である。
第４の発明によれば、例えば５つの発光ダイオードのうち３つが点灯したことにより、使用者は例えばスイッチレバーの引き操作量が出力軸の回転数レベルで例えば中速域に相当することを直感的に把握することができる。また、１つ点灯すれば低速域に相当する引き操作量であり、５つ点灯すれば最高速域に相当する引き操作量であることを直感的に把握することができる。
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか一つの発明において、操作量報知手段を工具本体の背面であって使用者が使用中に見易い部位に備えた電動工具である。
第５の発明によれば、使用者は例えばスイッチレバーの引き操作量（変速スイッチの操作量）を直感的かつ容易に把握することができる。
第６の発明は、第１〜第５の発明の何れか一つの発明において、操作量報知手段は電動モータの正転及び逆転の双方に対応して報知可能な電動工具である。
第６の発明によれば、電動工具としてのねじ締め機において、ねじ締め時及びねじ緩め時の双方について例えばスイッチレバーの引き操作量（変速スイッチの操作量）を直感的に把握することができる。
第７の発明は、第１〜第６の発明の何れか一つの発明において、操作量報知手段は、報知の態様について２種類以上を報知可能で、報知の態様を切り換えるための切り換えスイッチを備えた電動工具である。
第７の発明によれば、作業内容若しくは使用者の好みに応じて報知の態様を選択することができ、これにより当該回転工具の操作性を一層高めることができる。報知の態様としては、複数個の発光ダイオードを例えばスイッチレバーの引き操作量（変速スイッチの操作量）に応じた個数だけ点灯させる態様、電動モータ若しくはスピンドルの回転数の絶対値を液晶パネルに数値表示する態様、電動モータ若しくはスピンドルの回転数をメータ表示する態様、電動モータ若しくはスピンドルの回転数に応じて周波数や回数が変化する報知音を発する態様等を適用することができる。

本発明の実施形態に係る回転工具の全体斜視図である。操作スイッチの縦断面図である。本図は、スイッチレバーを引き操作していないオフ状態を示している。操作スイッチの縦断面図である。本図は、スイッチレバーを引き操作したオン状態を示している。制御回路のブロック図である。回転工具を図１中矢印(V)方向から見た背面図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１に本実施形態の回転工具１が示されている。本実施形態では、この回転工具１としていわゆるインパクトドライバと称される回転打撃式のねじ締め工具が例示されている。この回転工具１は、工具本体２とハンドル部３を備えている。工具本体２には駆動源としての電動モータ４と打撃機構６が内装されている。この工具本体２の前部からスピンドル５が突き出されている。スピンドル５の先端にはドリルビット（図示省略）を装着するためのビットホルダ５ａが設けられている。電動モータ４が起動するとスピンドル５を経てねじ締め方向若しくはねじ緩め方向の回転動力が出力される。スピンドル５に対して一定以上の外部トルクが付加されると、打撃機構６によりスピンドル５に回転方向の打撃（インパクト）が付加されて、強固なねじ締め若しくはねじ緩めを行うことができる。係るインパクトドライバの工具本体２としての基本的な構成については従来と同様であり、本実施形態において特に変更を要しない。
工具本体２の下面からハンドル部３が下方へ突き出す状態に設けられている。このハンドル部３の下部には充電式のバッテリパック７が装着されている。このバッテリパック７は取り外して別途用意した充電器により充電して繰り返し使用することができる。このバッテリパック７を電源として電動モータ４が起動し、また例えば後述する操作量報知手段３０等その他の電気部品に電力が供給される。

工具本体２の下面側であってハンドル部３の基部（上部）付近の前面に、使用者が指先で引き操作する操作スイッチ１０が設けられている。使用者がハンドル部３を把持した手の指先でこの操作スイッチ１０を引き操作すると電動モータ４が起動し、引き操作を解除すると電動モータ４が停止する。また、操作スイッチ１０の引き操作量を大きくすると電動モータ４が高速化し、引き操作量を小さくすると電動モータ４が低速化される。本実施形態の回転工具１はこの操作スイッチ１０の引き操作量がごく小さなストロークで足りること、及び引き操作量が使用者に視覚的かつ直感的に把握できることに特徴を有している。この操作スイッチ１０の詳細が図２及び図３に示されている。
操作スイッチ１０は、使用者が指先をあてがって引き操作するトリガ形式のスイッチレバー１１とこのスイッチレバー１１の引き操作により作動するスイッチ本体１２を備えている。スイッチ本体１２は、ハンドル部３の上部に内装されている。スイッチレバー１１は支持ロッド部１１ａを介してスイッチ本体１２のケース１７に平行移動可能に支持されている。スイッチレバー１１の支持ロッド部１１ａはケース１７に進入している。ケース１７内においてこの支持ロッド部１１ａの先端には、作動ブロック１３が取り付けられている。作動ブロック１３は支持ロッド部１１ａを介してスイッチレバー１１と一体で移動する。この作動ブロック１３は、ケース１７の後壁１７ａとの間に介装した第１圧縮ばね１４によってスイッチレバー１１をオフ側に戻す方向（前側）に付勢されている。このため、スイッチレバー１１はこの第１圧縮ばね１４の付勢力に抗して引き操作される。
作動ブロック１３には、作動ピン１５が前後方向に変位可能な状態で支持されている。この作動ピン１５は作動ブロック１３の後面から突き出している。作動ピン１５は第２圧縮ばね１６によって作動ブロック１３の後面から突き出す方向に付勢されている。作動ピン１５の後方であって、ケース１７の後壁１７ａには、フォースセンサ２０が取り付けられている。このフォースセンサ２０は、作動ピン１５の押圧力の変化をブリッジ回路の抵抗比の変化に変換して出力する荷重センサで、本実施形態では従来公知のものが用いられている。このフォースセンサ２０が出力する電圧信号に基づいて、電動モータ４に対する供給電圧が変化し、これにより電動モータ４が起動、停止し、かつ変速する。
このため、使用者がハンドル部３を把持した手の指先でスイッチレバー１１を引き操作すると、これと一体で作動ブロック１３が後退してその後面から突き出された作動ピン１５がフォースセンサ２０に突き当てられる。フォースセンサ２０に作動ピン１５が突き当てられることにより当該フォースセンサ２０に対する押圧力が発生する。作動ピン１５は、スイッチレバー１１のごく僅かなストロークでフォースセンサ２０に突き当てられて押圧力を発生させる。フォースセンサ２０に押圧力が発生すると、これによるブリッジ回路の抵抗比の変化が電圧信号として出力され、これにより電動モータ４が起動する。

スイッチレバー１１をさらに引き操作することにより作動ブロック１３が後退すると、作動ピン１５が第２圧縮ばね１６に抗して作動ブロック１３に対して相対的に前進し、その結果作動ピン１５に作用する第２圧縮ばね１６の付勢力が徐々に大きくなるため、当該作動ピン１５のフォースセンサ２０に対する押圧力が徐々に大きくなる。
作動ピン１５のフォースセンサ２０に対する押圧力が徐々に高まることにより、当該フォースセンサ２０の電圧信号が変化して電動モータ３が高速化される。逆に、スイッチレバー１１の引き操作を第１圧縮ばね１４の付勢力によって戻すと、これと一体で作動ブロック１３が前側へ戻されるため作動ピン１５のフォースセンサ２０に対する押圧力が小さくなって電動モータ３が低速化される。
このようにスイッチレバー１１の引き操作量の変化により、フォースセンサ２０に対する押圧力が変化し、これにより出力される電圧信号の変化に基づいて電動モータ３が変速されるとともに、当該電圧信号の変化に基づいてスイッチレバー１１の引き操作量の変化が操作量報知手段３０により使用者に視覚的に報知される。このことから、フォースセンサ２０は、スイッチレバー１１の引き操作量を検知するための操作量検知手段として機能する。
図４に示すように操作スイッチ１０の引き操作により変化するフォースセンサ２０の電圧信号は、制御回路Ｃ０に入力される。制御回路Ｃ０では、フォースセンサ２０の電圧信号に基づいてＰＷＭ制御がなされ、その結果が電動モータ４の駆動回路Ｃ１と操作量報知手段３０に出力される。制御回路Ｃ０でのＰＷＭ制御により決定された電力が駆動回路Ｃ１を経てＤＣ電源（バッテリパック７）から電動モータ４へ供給されて、電動モータ４が所定の回転数で回転する。

操作量報知手段３０には、本実施形態では複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ３１〜３１）が用いられている。図５に示すように工具本体２の背面であって使用者が目視しやすい部位に合計１０個のＬＥＤ３１〜３１が配置されている。図示するように１０個のＬＥＤ３１〜３１は、工具本体２の背面形状に合わせて同一円周上に沿って左右対称に配置されている。操作スイッチ１０の引き操作量に応じて変化するフォースセンサ２０の電圧信号が制御回路Ｃ０で判別され、その結果に基づいて適数個のＬＥＤ３１〜３１が点灯される。使用者は、点灯したＬＥＤ３１〜３１の個数を目で確認することによりスイッチレバー１１の引き操作量を直感的に把握することができ、ひいては電動モータ４の出力回転数のレベル（低速、中速、高速）を把握することができる。
本実施形態の場合、合計１０個のＬＥＤ３１〜３１は、左右に５個ずつ半円周に沿って配置されており、例えばスイッチレバー１１の引き操作量が小さい低速域では最上段左右２個のＬＥＤ３１，３１が点灯し、徐々に引き操作量を大きくして高速化するに従ってその下側さらにその下側の順に左右２個ずつ点灯して、電動モータ３が中速域で回転している状態を使用者は視覚的かつ直感的に把握することができる。
操作スイッチ１０を引ききってフォースセンサ２０に最も大きな押圧力が作用する状態になると、これが制御回路Ｃ０で判別されて最下段まで合計１０個のＬＥＤ３１〜３１が全て点灯し、これを使用者が目で確認することにより、スイッチレバー１１の引き操作量が最大になって電動モータ３が最高速で回転していることを視覚的かつ直感的に把握することができる。スイッチレバー１１を引ききって電動モータ３が最高速で回転する状態では、スピンドル５が最高速で回転するとともに打撃機構６による大きな打撃力を得ることができ、これによりねじ締め又はねじ緩めを迅速に行うことができる。
工具本体２の下面側であってハンドル部３の基部（上部）には、電動モータ３の回転方向を切り換えるための正逆切り換えロッド８が設けられている。この正逆切り換えロッド８は１本のバーでハンドル部３の基部付近を左右に貫通する状態に配置されている。この正逆切り換えロッド８を左方又は右方へ押し操作することにより、電動モータ３の回転方向を正逆切り換えることができ、これによりねじ締め又はねじ緩めを行うことができる。

以上のように構成した本実施形態の回転工具１によれば、操作スイッチ１０においてスイッチレバー１１の引き操作によりフォースセンサ２０に作動ピン１５を押し付けて電動モータ３を起動し、さらにスイッチレバー１１の引き操作量を変化させることによりフォースセンサ２０に対する押圧力を変化させて電動モータ３を変速する構成であるので、従来の摺動抵抗式の変速スイッチに比してスイッチレバー１１の引き操作量を大幅に小さくすることができ、これにより繰り返しの引き操作による使用者の指先の疲労を低減することができる。
しかも、スイッチレバー１１の引き操作量を操作量検知手段としてのフォースセンサ２０で検知して電動モータ３を変速しつつ、当該引き操作量（電動モータ３若しくはスピンドル５の出力回転数レベル）を報知手段３０であってＬＥＤ３１〜３１の点灯数を使用者が目で見て直感的に把握することができるので、当該回転工具１の操作性を高めることができる。
以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、報知手段３０として合計１０個のＬＥＤ３１〜３１を用いる構成を例示したが、低速域と中速域と高速域に相当する引き操作量に対応させて合計３つのＬＥＤ３１〜３１を設ける構成としてもよく、また１０個よりも多数のＬＥＤを配置してよりきめ細かな引き操作量の表示を行う構成としてもよい。要は、スイッチレバー１１の引き操作によるフォースセンサに対する押圧力の変化に基づいて電動モータ３を起動、停止及び変速させるとともに、当該スイッチレバー１１の引き操作量を操作量報知手段によって使用者に報知することにより、当該回転工具１の操作性及び使い勝手を高めることができる。
操作量報知手段は、例示した複数のＬＥＤ３１〜３１を点灯させる構成の他に、液晶パネルを工具本体２の背面に設けてスイッチレバー１１の引き操作量をパーセント（百分率）で数値表示する構成、あるいはスイッチレバー１１の引き操作量に応じて音階若しくは発音回数が変化する報知音を発する構成としてもよい。また、これらの複数の報知態様を切り換えスイッチによって切り換えて表示可能とすることもできる。さらに、操作量報知手段として指針を有するメータを工具本体２の背面に配置する構成としてもよい。
また、操作量検知手段としてフォースセンサ２０を例示したが、摺動抵抗式の変速スイッチを操作量検知手段として用いる構成について例示した操作量報知手段を適用することにより同様の作用効果を得ることができる。
また、スイッチレバー１１の引き操作量（スイッチの操作量）には、当該引き操作量に応じた電動モータ３の印加電圧指令値（ＰＷＭ制御のデューティ等）を含めることができる。
さらに、電動モータ３の変速がスイッチレバー１１の引き操作によりなされる電動工具を例示したが、変速が押しボタンの押し操作あるいはスライダのスライド操作によりなされる電動工具の当該操作量について、例示した操作量検知手段及び操作量報知手段を適用することができる。
また、電動工具としてねじ締め機（回転工具）を例示したが、レシプロソーやジグソー等の往復動工具について同様の操作量検知手段、操作量報知手段を適用することができる。

１…回転工具（インパクトドライバ）
２…工具本体
３…ハンドル部
４…電動モータ
５…スピンドル、５ａ…ビットホルダ
６…打撃機構
７…バッテリパック
８…正逆切り換えロッド
１０…操作スイッチ
１１…スイッチレバー、１１ａ…支持ロッド部
１２…スイッチ本体
１３…作動ブロック
１４…第１圧縮ばね
１５…作動ピン
１６…第２圧縮ばね
１７…ケース、１７ａ…後壁
２０…フォースセンサ（荷重センサ）
３０…操作量報知手段
３１…発光ダイオード（ＬＥＤ）

Claims

工具本体に内装した電動モータを駆動源とし、前記電動モータの回転数を調整するスイッチを備えた電動工具であって、
前記電動モータの回転数は前記スイッチの操作量に応じて調整され、前記スイッチの操作量を検知する操作量検知手段と、該操作量検知手段により検知された前記スイッチの操作量を報知する操作量報知手段を備えた電動工具。
請求項１記載の電動工具であって、前記電動モータを駆動源として回転する出力軸を備え、前記電動モータの起動停止が使用者のスイッチレバーの引き操作によりなされ、該スイッチレバーの引き操作量に応じて前記電動モータの回転数を調整可能であり、前記スイッチレバーの引き操作量が、前記操作量検知手段で検知され、前記操作量報知手段により報知される電動工具。
請求項１記載の電動工具であって、前記操作量検知手段としてフォースセンサを用いた電動工具。
請求項１〜３の何れか１項に記載した電動工具であって、前記操作量報知手段として発光ダイオードを用いた電動工具。
請求項１〜４の何れか１項に記載した電動工具であって、前記操作量報知手段を前記工具本体の背面に備えた電動工具。
請求項１〜５の何れか１項に記載した電動工具であって、前記操作量報知手段は前記電動モータの正転及び逆転の双方に対応して報知可能な電動工具。
請求項１〜６の何れか１項に記載した電動工具であって、前記操作量報知手段は、報知の態様について２種類以上を報知可能で、報知の態様を切り換えるための切り換えスイッチを備えた電動工具。