JP2013000863A - Electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は通信ケーブルを介して外部接続装置を接続可能にした電動工具に関し、特に、通信ケーブルの接続時に発生する静電気から効果的に保護することができる電動工具に関する。 The present invention relates to a power tool that can be connected to an external connection device via a communication cable, and more particularly to a power tool that can be effectively protected from static electricity generated when the communication cable is connected.
近年、電動工具の駆動源としてブラシレスDCモータが広く用いられるようになってきた。ブラシレスDCモータは、例えばブラシ(整流用刷子)の無いDC(直流)モータであり、コイル(巻線)を固定子側に、マグネット(永久磁石)を回転子側に用い、インバータ回路で駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。インバータ回路は、FET(電界効果トランジスタ)や、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)のような大容量の出力トランジスタを使用して構成され、インバータ回路の制御はマイクロコンピュータ(以下「マイコン」と称する)がプログラムを実行することによって制御される。ブラシレスDCモータは、ブラシ付きDCモータと比較するとトルク特性に優れ、より強い力で被加工部材にネジやボルト等を締め付けることができる。さらに、モータの回転制御にマイコンを用いるために、マイコンで実行されるプログラムによって種々の制御パターンを実現することができる。 In recent years, brushless DC motors have been widely used as drive sources for electric tools. The brushless DC motor is, for example, a DC (direct current) motor without a brush (rectifying brush), and is driven by an inverter circuit using a coil (winding) on the stator side and a magnet (permanent magnet) on the rotor side. The rotor is rotated by sequentially energizing the predetermined power to a predetermined coil. The inverter circuit is configured using a large-capacity output transistor such as an FET (Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and the inverter circuit is controlled by a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”). Controlled by running the program. A brushless DC motor is excellent in torque characteristics as compared with a brushed DC motor, and can tighten a screw, a bolt, or the like on a workpiece by a stronger force. Furthermore, since a microcomputer is used for motor rotation control, various control patterns can be realized by a program executed by the microcomputer.
ブラシレスDCモータを用いたインパクト工具の例として、例えば特許文献1の技術が知られている。特許文献1では、相対的に360度未満の回転が可能なハンマとアンビルを用いて、モータを正方向に連続回転されるか、又は、正方向及び逆方向に交互に回転させることによって、先端工具を回転させる。特許文献1の技術のいてはモータの回転はマイコンにて制御されるため、プログラムを用いて精度の良いモータの回転制御が可能となる。
As an example of an impact tool using a brushless DC motor, for example, the technique of
例えば大量生産の組立工場における作業では、多種多様なネジ、ボルトを使用するため、各組み立て部位や使用部品に適した仕様の電動工具が求められることがある。しかしながら、電動工具の制御プログラムは、電動工具の内部に収容された不揮発性メモリ内に予め格納した状態で工場から出荷するため、工場出荷後にプログラムを変更することは実質的に不可能であった。このように従来技術の電動工具では、制御部(例えばマイコン)に書き込まれたプログラムを実質的に書き換えることができなかったため、顧客の要望にあった動作にすぐに対応できる電動工具が望まれた。 For example, in an operation in a mass production assembly factory, a wide variety of screws and bolts are used, and thus electric tools having specifications suitable for each assembly site and parts used may be required. However, since the power tool control program is shipped from the factory in a state of being stored in advance in a non-volatile memory housed in the power tool, it is practically impossible to change the program after factory shipment. . As described above, in the conventional power tool, since the program written in the control unit (for example, the microcomputer) could not be substantially rewritten, a power tool that can immediately respond to the operation that the customer requested was desired. .
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的はモータの駆動のためのコンピュータプログラムや制御パラメータを外部装置から変更することができるとともに、サージ電圧等による悪影響を防止することができる電動工具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background, and its purpose is to change a computer program and control parameters for driving a motor from an external device and to prevent an adverse effect due to a surge voltage or the like. To provide a tool.
本発明の別の目的は、外部接続装置と電動工具を容易に接続できるように通信用コネクタをもうけた電動工具の小型化を図ることにある。 Another object of the present invention is to reduce the size of a power tool provided with a communication connector so that the external connection device and the power tool can be easily connected.
本発明のさらに別の目的は、通信用コネクタ及び静電気保護手段を一つの基板上に配置して、様々な電動工具のコネクタ部に流用することができ、部品の共有化を図り製造コストの低減を実現できる電動工具を提供することにある。 Still another object of the present invention is to arrange the communication connector and the electrostatic protection means on one board and divert them to the connector part of various electric tools, thereby reducing the manufacturing cost by sharing parts. It is providing the electric tool which can implement | achieve.
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。 The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、先端工具を駆動するモータと、モータの回転を制御する制御回路を搭載する制御回路基板と、制御回路と外部接続装置を接続する通信線を着脱するための通信用コネクタを有する電動工具において、通信用コネクタは制御回路基板とは別に設けられるコネクタ基板上に配置され、コネクタ基板に静電気保護手段を設けた。静電気保護手段としては、通信線とグランド線を接続するバリスタで構成できる。バリスタはチップ状に形成されたものであって、通信線を構成する複数の配線とグランドをそれぞれ接続するように配置すると良い。 According to one aspect of the present invention, a motor for driving a tip tool, a control circuit board on which a control circuit for controlling rotation of the motor is mounted, and a communication line for connecting the control circuit and an external connection device are attached and detached. In the electric tool having the communication connector, the communication connector is arranged on a connector board provided separately from the control circuit board, and the connector board is provided with electrostatic protection means. The static electricity protection means can be constituted by a varistor that connects a communication line and a ground line. The varistor is formed in a chip shape, and may be arranged so as to connect a plurality of wirings constituting the communication line and the ground.
本発明の他の特徴によれば、電動工具のハウジングは、前後方向に延びる胴体部と、胴体部から下方に延びるハンドル部と、ハンドル部の下部に設けられるバッテリ保持部を含んで構成され、通信用コネクタは、バッテリ保持部のバッテリを取り外した際に露出する部分に設けられる。制御回路基板はバッテリと接続される端子基台に接続され、コネクタ基板は端子基台に固定される。制御回路基板はバッテリ保持部の内部に配置すると好ましく、この場合、制御回路基板とコネクタ基板は複数のリード線により接続される。 According to another feature of the present invention, the housing of the electric tool includes a body portion extending in the front-rear direction, a handle portion extending downward from the body portion, and a battery holding portion provided at a lower portion of the handle portion, The communication connector is provided in a portion exposed when the battery of the battery holding unit is removed. The control circuit board is connected to a terminal base connected to the battery, and the connector board is fixed to the terminal base. The control circuit board is preferably arranged inside the battery holding unit. In this case, the control circuit board and the connector board are connected by a plurality of lead wires.
本発明のさらに他の特徴によれば、コネクタ基板上には、ソケットタイプの通信用コネクタと、静電気保護部品のみが搭載される。通信用コネクタには、外部から電源を供給するための電源線が含まれ、通信路が確立された際には制御回路に外部から電源が供給される。 According to still another feature of the present invention, only a socket type communication connector and an electrostatic protection component are mounted on the connector board. The communication connector includes a power supply line for supplying power from the outside. When a communication path is established, power is supplied from the outside to the control circuit.
請求項1の発明によれば、通信用コネクタは制御回路基板とは別に設けられるコネクタ基板上に配置され、コネクタ基板に静電気保護手段を設けたので、通信用コネクタに静電気火花等が接地した場合に制御回路側に静電気による高電圧が印加されることを効果的に防止でき、制御回路基板に搭載される電子機器を効果的に保護することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the communication connector is disposed on the connector board provided separately from the control circuit board, and the connector board is provided with the electrostatic protection means, so that the static spark or the like is grounded to the communication connector. In addition, it is possible to effectively prevent a high voltage due to static electricity from being applied to the control circuit side, and it is possible to effectively protect electronic devices mounted on the control circuit board.
請求項2の発明によれば、静電気保護手段は、通信線とグランド線を接続するバリスタであるので安価に入手でき、電動工具の製造コストの上昇を最小に抑えることが可能となる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、バリスタはチップ状に形成されたものであって、通信線を構成する複数の配線とグランドをそれぞれ接続するので、静電気保護手段の搭載のために装置が大型化をすることがなく、電動工具の小型化を図ることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、通信用コネクタは、バッテリ保持部のバッテリを取り外した際に露出する部分に設けられるので、通信ケーブルを通信用コネクタに接続した際に電動工具の先端工具を誤って作動させてしまう恐れがない。また、通常の作業時には通信用コネクタがバッテリによってカバーされるので水やほこり等が通信用コネクタ内に入り込むことを効果的に防止できる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、コネクタ基板は端子基台に固定されるので、複数の電動工具に共通して用いられる静電気保護手段付きのコネクタ基板とすることができ、部品の共用化による製造コスト低減を実現できる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、制御回路基板はバッテリ保持部に設けられ、制御回路基板とコネクタ基板は複数のリード線により接続されるので、最小の長さのリード線で配線することができ、製造コストの上昇や重量の増加を抑えることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the control circuit board is provided in the battery holding portion, and the control circuit board and the connector board are connected by the plurality of lead wires. , Increase in manufacturing cost and weight can be suppressed.
請求項7の発明によれば、コネクタ基板上には、ソケットタイプの通信用コネクタと、静電気保護部品のみが搭載されるので、コネクタ基板の小型化が可能となる。
According to the invention of
請求項8の発明によれば、通信用コネクタには、外部から電源を供給するための電源線が含まれ、通信路が確立された際には制御回路に外部から電源が供給されるので、バッテリを取り外した際にも制御回路と外部接続装置は通信を行うことが可能となる。
According to the invention of
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。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の説明において、上下前後の方向は図中に示した方向として説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the upper and lower directions are described as the directions shown in the drawings.
図1は本発明に係る電動工具1の全体構造を示す縦断面図であり、バッテリパック2を取り付けて工具として作業可能な状態を示している。電動工具1は、充電可能なバッテリパック2を電源とし、モータ3を駆動源として打撃機構30を駆動し、出力軸であるアンビル32に回転力又は/及び打撃力を与えることによってドライバビット等の図示しない先端工具に、連続する回転力又は断続的な打撃力を伝達してネジ締めやボルト締め等の作業を行う。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of an
ブラシレスDCモータ方式のモータ3は、固定子3bの内側にて永久磁石を有する回転子3aが回転するものである。モータ3は、側面から見て略T字状の形状を成すハウジング6の略筒状の胴体部6a内に、回転軸4の軸方向が前後方向と一致するように収容される。ハウジング6は、ほぼ対称な形状の左右2つの部材に分割可能に構成され、それら部材が複数の図示しないネジにより固定される。そのため、分割されるハウジング6の一方(本実施例では左側ハウジング)に複数のネジボス19bが形成され、図示しない他方のハウジング(右側ハウジング)に複数のネジ穴が形成される。モータ3の回転軸4は、胴体部6aの後端側のベアリング17bと中央部付近に設けられるベアリング17aによって回転可能に保持される。
In the brushless DC
モータ3の後方には複数のスイッチング素子11が搭載されたインバータ回路基板10が設けられる。インバータ回路基板10はモータ3の外形とほぼ同径の円環状の多層基板であり、このインバータ回路基板10の裏面(後方側の面)にはFET(Field Effect Transistor)等の6つのスイッチング素子11が搭載される。インバータ回路基板10の表面(前方側の面)であって回転子の永久磁石に対向する位置には、回転子3aの位置を検出するためのホールIC等の回転位置検出素子(図示せず)が搭載される。
An
ハウジング6の胴体部6aから略直角方向下方に一体に延びるハンドル部6b内の上部にはトリガ操作部8a及び正逆切替レバー14が設けられ、トリガスイッチ8には図示しないバネによって付勢されてハンドル部6bから突出するトリガ操作部8aが設けられる。トリガスイッチ8の下方にはスイッチ基板7が設けられる。また、胴体部6aの先端側に接続されるハンマケース22の下方位置にはLEDライト12が設けられる。LEDライト12は、装着穴32aに図示せぬ先端工具であるビットが装着された際に、ビットの前端付近を照射するものである。
A
ハンドル部6b内の下方であってバッテリ保持部6cの内部には、トリガ操作部8aの引き動作によって前記モータ3の速度を制御する機能等を備えた制御回路基板9が収容される。制御回路基板9には、モータ3の駆動制御を行うマイコン(Micro Computer)61が搭載される。マイコン61と接続される外部接続装置との通信端子47が制御回路基板9の下部に設けられる。通信端子47は、バッテリパック2を取り外すことで外部に露出し、図示しない接続ケーブルの装着が可能となる。
A
制御回路基板9は、バッテリパック2とトリガスイッチ8に電気的に接続される。制御回路基板9は、モータフラットケーブル80を介してインバータ回路基板10と接続される。モータフラットケーブル80は、例えば20本のフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)で構成することができる。制御回路基板9は、スイッチフラットケーブル81を介してスイッチ基板7と接続される。スイッチフラットケーブル81も同様にFPCにて構成することができる。制御回路基板9にはバッテリパック2のプラス電極とマイナス電極と接触する端子(ターミナル)が設けられる。これら端子には電源線83の一端が接続され、電源線83の他端はスイッチ基板7に接続される。電源線83はプラス用とマイナス用の2線が使用される。
The
ハンドル部6bの下方に形成されたハウジング6のバッテリ保持部6cには、ニッケル水素やリチウムイオン等の複数の電池セルが収容されたバッテリパック2が着脱可能に装着される。バッテリパック2は、ハウジング6のハンドル部6bの内部まで延在するようにのびる延在部2aを有し、図1のような側面視で略L字形の形状とされる。バッテリパック2には、リリースボタン2bが設けられ、左右両側に位置するリリースボタン2bを押しながら下方にバッテリパック2を移動させることにより、バッテリパック2をバッテリ保持部6cから取り外すことができる。
A
モータ3の前方には、回転軸4に取り付けられてモータ3と同期して回転する冷却ファン18が設けられる。冷却ファン18は、回転方向によらずに回転軸4付近の空気を吸引して径方向外側に排出する遠心ファンであり、冷却ファン18により胴体部6aの後方側の側方に設けられた空気取入口13aから空気が吸引される。ハウジング6の内部に吸引された外気は、モータ3の回転子と固定子の間、及び、固定子の磁極の間を通過した後に冷却ファン18に到達し、冷却ファン18の半径方向外周側付近に形成される複数の空気排出口(後述する図2参照)からハウジング6の外部に排出される。
A cooling
打撃機構30は、アンビル32と遊星キャリヤ組立体31の2つの部品により主に構成され、遊星キャリヤ組立体31は減速機構20の遊星歯車の回転軸を連結すると共に、アンビル32を打撃するための後述するハンマを有する。本実施例における減速機構20は、プラネタリー型であり、1つの減速機構部を有し、サンギヤ、複数のプラネタリーギヤ、リングギヤを含んで構成される。現在広く使われている公知の打撃機構と違って、打撃機構30は、スピンドル、スプリング、カム溝、及びボール等を有するカム機構をもたない。そしてアンビル32と遊星キャリヤ組立体31とは回転中心付近に形成された嵌合軸と嵌合穴により半回転未満の相対回転だけができるように連結される。アンビル32は、先端工具(図示せず)を装着する出力軸部分と一体に構成され、前端には軸方向と鉛直面の断面形状が六角形の装着穴32aが形成される。尚、アンビル32と、先端工具を装着する出力軸は別体部品で構成して連結させるように構成しても良い。
The
アンビル32の後方側は遊星キャリヤ組立体31の嵌合軸と連結され、軸方向中央付近でメタル16aによりハンマケース22に対して回転可能に保持される。アンビル32の先端には先端工具をワンタッチで着脱するためのスリーブ15が設けられる。ハンマケース22は打撃機構30及び減速機構20を収容するために金属製の一体成型で製造され、ベアリング機構を介してアンビル32を保持する。ハンマケース22は左右分割式のハウジング6によって全体が覆われるようにして固定される。
The rear side of the
トリガ操作部8aが引かれてモータ3が起動されると、モータ3の回転は減速機構20によって減速され、モータ3の回転数に対して所定の比率の回転数で遊星キャリヤ組立体31が回転する。遊星キャリヤ組立体31が回転すると、その回転力は遊星キャリヤ組立体31に設けられるハンマを介してアンビル32に伝達され、アンビル32が遊星キャリヤ組立体31と同じ速度で回転を開始する。先端工具側からの受ける反力によってアンビル32にかかる力が大きくなると、例えば、制御回路基板9に搭載されるマイコンは締め付け反力の増大を検出し、モータ3の回転が停止してロック状態になる前に、遊星キャリヤ組立体31の駆動モードを変更してハンマを断続的に駆動する。尚、打撃機構30の動作については、例えば特許文献1に開示されているのでここでの詳細説明は省略する。
When the
胴体部6aの内部であって、冷却ファン18の前方側にはインナカバー21が設けられる。インナカバー21はプラスチック等の合成樹脂の一体成型で製造された部材であり、ハウジングの内壁に沿って取り付けられる。インナカバー21の後方側には円筒状の部分が形成され、モータ3の回転軸4を回転可能に固定するベアリング17aとベアリング16bが設けられる。
An
図2は本発明の実施例に係る電動工具1の側面図である。ハウジング6は3つの部分(胴体部6a、ハンドル部6b、バッテリ保持部6c)から構成され、胴体部6aの、冷却ファン18の半径方向外周側付近には冷却風排出用の空気排出口13bが形成される。ハウジング6は、モータ3の回転軸4を通る鉛直面にて左右分割式に形成され、複数本のネジ19aによって左右に分割可能なハウジング6が固定される。ハウジング6の前方側には、先端工具保持部を構成するスリーブ15が突出する。図2では見えないがハウジング6のバッテリ保持部6cの左側側面には、モータ3の駆動モード(ドリルモード、インパクトモード)を切り替えるためのモード切替スイッチとモード表示LED(共に後述)が設けられる。
FIG. 2 is a side view of the
図3は、バッテリパック2を取り外した状態の電動工具1の底面図である。ハウジング6は、右側ハウジング6−1と左側ハウジング6−2により分割して構成される。ハウジング6のハンドル部6bの内側付近には、バッテリパック2の延在部2aを収容するためのバッテリ収容室45が形成される。バッテリ収容室45の前方付近にはバッテリパック2の接点と接するための3つの端子、即ち、プラス端子42、LD端子43、マイナス端子44が設けられる。これらの3つの端子は基台41の平板状部分に保持される。基台41は、3つの端子を保持するための電源端子保持部41aと、本発明の特徴である通信端子を固定するための通信端子保持部41bの2つの平板状部分を含んで構成され、プラスチック等の高分子樹脂の一体成型により製造される。基台41は、右側ハウジング6−1と左側ハウジング6−2により左右及び前側を挟持されることにより固定されるが、固定方法はこれだけに限られずにねじ止め等の公知の固定方法で基台41をハウジング6に固定しても良い。
FIG. 3 is a bottom view of the
通信端子保持部41bには、通信端子47が設けられるが、その通信端子47を露出させるための基台41の開口部41cにはソケットカバー46が取り付けられる。ソケットカバー46は、開口部41cを覆うことにより不使用時に後述する通信用コネクタ47bがハウジング6の外部に露出しないように覆うカバーであり、略四角形の平板部46aと、平板部46aを通信端子保持部41bに対して回動可能なように保持するための支持部46bと、平板部46aの前方向であって支持部46bから離れた位置に形成された取っ手部46cを含んで構成される。ソケットカバー46の構造や取付方法は公知の種々の方法を用いることができ、本実施例ではゴムの取付部の弾性変形により平板部46aが通信端子保持部41bから離脱しないように保持すると共に、平板部46aが略回動可能なように保持する。ソケットカバー46の材質は、防塵、防水効果が得られるような部材であれば任意に選択できるが、例えば、ゴムやプラスチック等の弾力性のある部材により構成すると好ましい。取っ手部46cは、開口部41cに嵌め込まれた平板部46aが外れないように固定するロック機構となると共に、平板部46aを開く際のつまみの役割を果たすものである。本実施例では、通信端子保持部41bの取っ手部46cが位置する部分の基台41には溝が形成され、この溝に取っ手部46cを押し込むことによりソケットカバー46を安定的に保持するロック機構として作用する。
The communication
図4は、バッテリパック2を取り外した状態の電動工具1の底面図であって、ソケットカバー46を開いて通信用コネクタ47bが開放された状態を示す。ソケットカバー46は支持部46bを中心に約90度以上開放され、ソケットカバー46の平板部46aが上下方向に延在するように配置される。この状態では雌形の通信用コネクタ47bが露出する。通信用コネクタ47bとしては5本の通信回路を確保できる汎用のコネクタを用いることができるが、コストの関係から例えばUSB(Universal Serial Bus)規格に準じたミニBソケット/メス(receptacle)を用いると良い。USB規格に準じたミニBソケットを用いる場合であっても、通信手順をUSB規格を用いても良いし、ソケット形状はそのままとしながら他の通信規格で行うようにしても良い。本実施例では、USB規格の通信用コネクタ47bを用いつつRS−232C規格に従って通信を行う。
FIG. 4 is a bottom view of the
図5は制御回路基板9と基台41部分の詳細形状を示す図であって、図3のA−A部の断面を示す。通信用コネクタ47bを搭載するコネクタ基板47aは制御回路基板9とは別の部品で構成される。制御回路基板9の下側には基台41がネジ49によって取り付けられる。基台41は、上下方向の位置が違うように段差状に形成された電源端子保持部41aと、通信端子保持部41b(図3、図4参照)の2つの部分を含んで構成される。通信端子保持部41bの内部に通信用コネクタ47bが設けられる。通信端子47は、コネクタ基板47aとそれに固定される通信用コネクタ47bによって構成される。
FIG. 5 is a diagram showing the detailed shapes of the
通信用コネクタ47bは、USBケーブルのミニBオス(plug)側コネクタを下から上方向に挿入できるように配置される。通信用コネクタ47bはコネクタ基板47aに搭載され、コネクタ基板47aから制御回路基板9へは複数のリード線48により配線される。通信用コネクタ47bの開口部は基台41の開口部41cに位置するように配置され、基台41の開口部41cはソケットカバー46によって未使用時には閉鎖される。ソケットカバー46の端部には、上方に延びる円柱形部分となる支持部46bが形成される。支持部46bは通信端子保持部41bの開口部41cの前方に設けられた断面形状が丸い貫通穴41dに挿入されるものであり、円柱形部分の中央付近には貫通穴41dから離脱しないように傘状部46eが設けられる。
The
このように開口部41cは、コネクタの非接続時にはソケットカバー46によってしっかりと密閉されるので、電気的に絶縁できるとともに通信用コネクタ47bの端子間に異物が入ることを防止でき、端子間の短絡を防止することができる。また、ソケットカバー46を用いることにより防塵効果に加えて高い防水効果を得ることができる。
Thus, since the
図6は基台41の形状を示す斜視図であり、上側(制御回路基板9側)から見た図である。基台41はプラスチック等の合成樹脂の一体成型で製造され、3つの電源端子(プラス端子42、LD端子43、マイナス端子44)を鋳込むように構成される。また、電源端子よりも前方側には通信端子47が固定される。通信端子47は通信用コネクタ47bとそれを保持するコネクタ基板47aによって主に構成され、コネクタ基板47aが溝部に案内されて2つのネジ50によって通信端子保持部41bに対して固定される。基台41の左側側方には、モード切替スイッチ52と、その前方に4つのモード表示LED58が設けられる。モード切替スイッチ52を押すことによって、モータ3の制御モード、例えば、ドリルモード、クラッチモード、インパクトモードに切り替えることができる。モード切替スイッチ52を押すことによって、各制御モードにおいて強弱を変更できるように構成しても良い。
FIG. 6 is a perspective view showing the shape of the
次に図7を用いて電動工具1の制御回路のブロック図を説明する。電動工具1にバッテリパック2が装着されると、バッテリパック2から電源部66とモータ供給電力制御部65に所定電圧の直流電流が供給される。モータ供給電力制御部65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11で構成されるインバータ回路により構成され、インバータ回路基板10上に搭載される。インバータ回路はマイコン61によって制御され、スイッチング素子11のゲート電圧が制御されることによりモータ3のスター結線された固定子巻線U、V、Wの所定相へ電流供給を調整することによりモータ3の回転制御が行われる。
Next, a block diagram of a control circuit of the
モータ3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)と、スター結線された3相の固定子巻線U、V、Wから成る固定子を含んで構成される。モータ3には、回転子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°毎に配置された3つのホール素子や、モータ3に流れる電流値等を検出するモータ情報検出部64が設けられる。
The
マイコン61は、プログラムを格納するための不揮発性メモリからなるプログラム格納部62を有するものであって、市販の16ビット又は32ビットマイクロプロセッサーを用いることができる。マイコン61は、モータ情報検出部64からの位置検出信号に基づいてモータ供給電力制御部65を駆動することによって、トリガスイッチ8の操作量(ストローク)の検出信号に基づいてPWM信号のパルス幅(デューティ比)を変化させることによってモータ供給電力制御部65からモータ3への電力供給量を調整し、モータ3の起動/停止と回転速度を制御する。
The
マイコン61は、例えば直流5Vによって動作するが、その駆動のために電源部66はバッテリパック2の直流を降圧する。マイコン61にはモード切替スイッチ52とモード表示LED58が接続され、作業者によってモード切替スイッチ52の操作がされると、選択された動作モードをモード表示LED58によって表示する。本実施例ではモード表示LED58は4つのLEDにより構成され、各LEDの表示パターンによって動作モードを表示する。
For example, the
マイコン61にはさらにLEDライト12のON/OFF制御信号線、トリガスイッチ8からの出力線が接続される。また、マイコン61において実行されるコンピュータプログラムで用いられるメモリ空間を有する情報記憶部63が接続される。情報記憶部63は、例えばフラッシュメモリ等の公知の不揮発性メモリであると好ましいが、その他の公知の揮発性又は不揮発性のメモリであっても良い。
Further, an ON / OFF control signal line for the
マイコン61のプログラム格納部62には、複数のコンピュータプログラムが予め格納され、そのうち使用するコンピュータプログラムを指定する制御パラメータが格納される。プログラム格納部62の記憶内容は、外部接続装置100から電源供給型接続ケーブル67を介して読み出し及び書き込みが可能である。従って、外部接続装置100から制御パラメータを書き換えることによってマイコン61が実行すべきコンピュータプログラムの指定を変更することができる。このためには本実施例では通信ケーブルを用いて外部接続装置100と電動工具1が接続可能に構成される。
A plurality of computer programs are stored in advance in the
通信ケーブルは、電源供給型接続ケーブル67と、変換ケーブルセット110の2つから形成される。電源供給型接続ケーブル67は、電動工具1側のUSBミニAオス側コネクタ67aが形成され、他方がUSB−Aオス側コネクタ67bが形成されたケーブルであって、これはパーソナルコンピュータ用として広く流通しているケーブルである。変換ケーブルセット110は、変換ボックス111と、変換ボックス111から伸びる2本の接続ケーブルである通信用ケーブル112と電源用ケーブル113により構成される。通信用ケーブル112の先端にはコネクタ112aが設けられ、電源用ケーブル113の先端にはコネクタ113aが設けられる。コネクタ112aは外部接続装置のRS−232Cコネクタ(シリアルポート)に接続される9ピンシリアルポート(メス)である。電源用ケーブル113は、通信用コネクタ47bに+5V電源を供給するために設けられるもので、そのコネクタ113aとして外部接続装置のUSBコネクタ102に接続するための、USBコネクタ(A端子)とする。本実施例では、変換ケーブルセット110から外部接続装置100への接続で、信号とのやりとりは通信用ケーブル112を用いて行われ、電源の供給だけが電源用ケーブル113を用いて行われる。
The communication cable is formed of two power
変換ボックス111は、外部接続装置100から送られたRS−232C規格で送られた信号を、汎用の電源供給型接続ケーブル67(つまりUSBケーブル)の所定の信号線に乗せるための中継する役割を果たす。この結果、電源供給型接続ケーブル67に流れる信号はUSBケーブルの規格とは一致しない。従って、仮に電源供給型接続ケーブル67のUSB−Aオス側コネクタ67bを外部接続装置100のUSBコネクタ102に直接接続しても通信路は確立されない。
The
このように構成したのは、通信規格にUSBでなくRS−232Cを用いることにより電動工具1側に設ける回路構成を単純化できるからである。また、電動工具1の性質上、ユーザが安易に外部接続装置100に接続してプログラムを改変する恐れをなくしたいためである。本実施例では、電源供給型接続ケーブル67(つまりUSBケーブル)を用いるものの、専用の変換ケーブルセット110を用いないと電動工具1との通信ができないように構成したので、安易にプログラム等を改変される恐れが低く、信頼性の高い電動工具を実現できる。
This is because the circuit configuration provided on the
外部接続装置100は、市販のパーソナルコンピュータ(Personal computer)を用いることができるが、これだけに限られずにその他の専用の接続機器を準備しても良い。また、外部接続装置100から書き換えられる内容は、プログラム格納部62に格納されるパラメータだけに限られずに、格納されるコンピュータプログラムそのものを書き換えるようにしても良い。さらに、外部接続装置100はプログラム格納部62だけをアクセスできれば本実施例の目的を実現できるが、外部接続装置100がマイコン61と直接通信できるように構成しても良い。
The
図8は、コネクタ基板47aの表側(前方側)形状を示す側面図である。コネクタ基板47aには複数(ここでは5つ)の接続端子201〜205が設けられ、5本のリード線48(図5参照)の端部がそれぞれハンダ付けされる。コネクタ基板47aは、例えばフェノール樹脂、ガラエポ等の母材に銅箔等の導電部材にて配線を構成したものであり、例えばエッチング等により安価で簡単に構成することができる。リードワイヤ201a〜205aは接続端子201〜205と通信用コネクタ47bの所定の端子を接続するための配線である。コネクタ基板47aの下方には、通信用コネクタ47bが固定される。通信用コネクタ47bは、例えば5つの端子を有するもので、本実施例では入手の容易さやコストの観点から、USB規格のミニBソケット/メス(receptacle)を用いる。
FIG. 8 is a side view showing the front side (front side) shape of the
5つの接続端子201〜205のうち、205はグランド(基準電位点に接続される部分)である。通信用コネクタ47bに接続される電源供給型接続ケーブル67は、USBミニAオス側コネクタ67aを有し、矢印の方向に挿入することにより通信用コネクタ47bに挿入することができる。
Of the five
図9は、コネクタ基板47aの裏側(後方側)形状を示す側面図である。コネクタ基板47aは両面基板となっており、背面には、4つの接続端子201〜204からグランド用の接続端子205に静電気保護部品211〜214を介して接続されるようにバイパス配線210が設けられる。静電気保護部品211〜214の両側の端子は接続端子201〜204とバイパス配線210にハンダ付けによって固定される。静電気保護部品211〜214は、サージ防護デバイス(SPD: Surge Protective Device)とも呼ばれ、例えばチップタイプのバリスタであり、通常使用時には電極間の抵抗値が高く、ほぼ絶縁状態を維持する。何らかの理由でサージ電圧が発生し静電気保護部品211〜214の端子間に高い電位差が生じた場合には静電気保護部品211〜214の抵抗値がゼロに近くなるほど低下し、サージ電流をグランド用の接続端子205にバイパスさせることによりサージ電圧を抑制するとともに、制御回路基板9上に搭載されるマイコン61等の重要な回路部分を保護することが可能となる。
FIG. 9 is a side view showing the back side (rear side) shape of the
このように、バッテリパック2を取り外すことで外部に露出する通信用コネクタ47bに静電気火花等が接地した場合に制御回路基板9側に静電気による高電圧が印加されることなく、制御回路基板9に設けられたマイコン61を保護することが可能となる。また、静電気火花が印加する可能性の高い外部に露出する通信用コネクタ47bのコネクタ基板47aに静電気保護部品211〜214を設けることで、特に保護したいマイコン61から遠い位置にて高電圧から保護する事が可能となる。この結果、小型の静電気保護部品211〜214であっても、高い静電電圧から保護することが可能となる。尚、静電気保護部品211〜214はバリスタだけに限られずに、同等の作用を行うならば他の素子や機器であっても良く、例えば、ツェナーダイオードを用いても良い。
In this way, when an electrostatic spark or the like is grounded to the
以上本実施例のように、コネクタ基板47a上で静電気からの保護を行うようにしたので、基台41部分又はコネクタ基板47a部分を種々の種類の電動工具と自由に接続することが可能となり、コネクタ基板47aを複数の種類の工具で共有化して、大量生産によるコストダウンが可能となる。したがってコネクタ基板47aの単価を下げることが可能となり、電動工具の低コスト化を達成できる。また、コネクタ基板47aには、通信用コネクタ47bと小型静電気保護部品211〜214のみを配置している。これにより、前記したコネクタ基板47aの共用化する際に、コネクタ基板47aを十分小型化することが可能となり、他の種々の電動工具にも容易に設置することが可能となる。
As described above, since the
以上、本発明によれば、電動工具の制御プログラムの書換えシステムを有する電動工具において、静電気等のサージ電圧から効果的に保護することができ、信頼性の高い電動工具を実現できる。また、静電気保護手段を有する電動工具の小型化と、部品を共有化に伴う製造コストの低減を実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a power tool having a power tool control program rewriting system can be effectively protected from a surge voltage such as static electricity, and a highly reliable power tool can be realized. Further, it is possible to reduce the size of the electric tool having the electrostatic protection means and reduce the manufacturing cost due to the sharing of parts.
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。例えば上述の例では電動工具がインパクトドライバの例で説明したが、通信端子を有する他の電動工具、動力工具においても同様に適用できる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, in the above-described example, the power tool is described as an impact driver, but the present invention can be similarly applied to other power tools and power tools having a communication terminal.
1 電動工具 2 バッテリパック 2a 延在部
2b リリースボタン 3 モータ 3a 回転子
3b 固定子 4 回転軸 6 ハウジング
6a 胴体部 6b ハンドル部 6c バッテリ保持部
7 スイッチ基板 8 トリガスイッチ 8a トリガ操作部
9 制御回路基板 10 インバータ回路基板 11 スイッチング素子
12 ライト 13a 空気取入口 13b 空気排出口
14 正逆切替レバー 15 スリーブ 16a メタル
16b、17a、17b ベアリング 18 冷却ファン
19a ネジ 19b ネジボス 20 減速機構
21 インナカバー 22 ハンマケース 30 打撃機構
31 遊星キャリヤ組立体 32 アンビル 32a 装着穴
41 基台 1a 電源端子保持部 41b 通信端子保持部
41c 開口部 41d 貫通穴 42 プラス端子
43 LD端子 44 マイナス端子 45 バッテリ収容室
46 ソケットカバー 46a 平板部 46b 支持部
46c 取っ手部 46d リブ 46e 傘状部
47 通信端子 47a コネクタ基板 47b 通信用コネクタ
48 リード線 49 ネジ 50 ネジ
52 モード切替スイッチ 58 モード表示LED 61 マイコン
62 プログラム格納部 63 情報記憶部 64 モータ情報検出部
65 モータ供給電力制御部 66 電源部
67 電源供給型接続ケーブル 67a USBミニAオス側コネクタ
67b USB−Aオス側コネクタ 80 モータフラットケーブル
81 スイッチフラットケーブル 83 電源線
100 外部接続装置 101 RS232Cコネクタ
102 USBコネクタ 110 変換ケーブルセット
111 変換ボックス 112 通信用ケーブル
112a コネクタ 113 電源用ケーブル
113a コネクタ 201〜205 接続端子
210 バイパス配線 211〜214 静電気保護部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric tool 2 Battery pack 2a Extension part 2b Release button 3 Motor 3a Rotor 3b Stator 4 Rotating shaft 6 Housing 6a Body part 6b Handle part 6c Battery holding part 7 Switch board 8 Trigger switch 8a Trigger operation part 9 Control circuit board DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inverter circuit board 11 Switching element 12 Light 13a Air inlet 13b Air outlet 14 Forward / reverse switching lever 15 Sleeve 16a Metal 16b, 17a, 17b Bearing 18 Cooling fan 19a Screw 19b Screw boss 20 Deceleration mechanism 21 Inner cover 22 Hammer case 30 Stroke Mechanism 31 Planetary carrier assembly 32 Anvil 32a Mounting hole 41 Base 1a Power supply terminal holding part 41b Communication terminal holding part 41c Opening part 41d Through hole 42 Positive terminal 43 LD terminal 44 Negative terminal 45 Battery housing chamber 46 Socket cover 46a Flat plate portion 46b Support portion 46c Handle portion 46d Rib 46e Umbrella portion 47 Communication terminal 47a Connector board 47b Communication connector 48 Lead wire 49 Screw 50 Screw 52 Mode changeover switch 58 Mode display LED 61 Microcomputer 62 Program Storage unit 63 Information storage unit 64 Motor information detection unit 65 Motor supply power control unit 66 Power supply unit 67 Power supply connection cable 67a USB mini-A male connector 67b USB-A male connector 80 Motor flat cable 81 Switch flat cable 83 Power supply Line 100 External connection device 101 RS232C connector 102 USB connector 110 Conversion cable set 111 Conversion box 112 Communication cable 112a Connector 113 Power supply cable 11 a connector 201 to 205 connecting terminal 210 bypass wires 211 to 214 ESD protection component
Claims (8)
前記モータの回転を制御する制御回路を搭載する制御回路基板と、
前記制御回路と外部接続装置を接続する通信線を着脱するための通信用コネクタを有する電動工具であって、
前記通信用コネクタは前記制御回路基板とは別に設けられるコネクタ基板上に配置され、
前記コネクタ基板に静電気保護手段を設けたことを特徴とする電動工具。 A motor that drives the tip tool;
A control circuit board on which a control circuit for controlling rotation of the motor is mounted;
An electric tool having a communication connector for attaching and detaching a communication line connecting the control circuit and an external connection device,
The communication connector is disposed on a connector board provided separately from the control circuit board,
An electric power tool characterized in that an electrostatic protection means is provided on the connector board.
前記通信用コネクタは、前記バッテリ保持部のバッテリを取り外した際に露出する部分に設けられることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電動工具。 The housing of the electric tool includes a body part extending in the front-rear direction, a handle part extending downward from the body part, and a battery holding part provided at a lower part of the handle part,
The power tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the communication connector is provided in a portion exposed when the battery of the battery holding unit is removed.
前記コネクタ基板は前記端子基台に固定されることを特徴とする請求項4に記載の電動工具。 The control circuit board is connected to a terminal base connected to the battery,
The power tool according to claim 4, wherein the connector board is fixed to the terminal base.
前記制御回路基板と前記コネクタ基板は複数のリード線により接続されることを特徴とする請求項5に記載の電動工具。 The control circuit board is provided in the battery holding unit,
The power tool according to claim 5, wherein the control circuit board and the connector board are connected by a plurality of lead wires.
The power supply line for supplying power from outside is included in the communication connector, and power is supplied from the outside to the control circuit when a communication path is established. The power tool according to claim 7.
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