JP2017030111A

JP2017030111A - 電動工具

Info

Publication number: JP2017030111A
Application number: JP2015154072A
Authority: JP
Inventors: 直規鶴田; Naoki Tsuruta
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-08-04
Also published as: EP3138662A1; CN106426008B; EP3138662B1; CN106426008A; JP6617911B2

Abstract

【課題】回路基板における無駄が少ない電動工具を提供すること。
【解決手段】電動工具は、第１可動接点１４ｂを有し正逆方向に操作可能な操作部材１４と、第１可動接点１４ｂが摺接され、操作部材１４の操作量に応じた電圧値信号を生成可能な回路基板１５とを備える。回路基板１５は、操作部材１４の正逆方向の両方向に対応した位置に、それぞれ操作部材１４の操作量に応じて第１可動接点１４ｂと接触する複数の電極部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ａ，Ｐ５ｂ，ＰＺａ，ＰＺｂを有し、正方向の複数の電極部Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，Ｐ４ａ，Ｐ５ａ，ＰＺａと逆方向の複数の電極部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ｂ，ＰＺｂとは、共通の可変抵抗部（抵抗素子Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５）に電気的に接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動工具に関する。

従来、電動工具としては、正逆方向に回動操作可能な操作部材を備え、その操作部材と一体的に回動する接点が回路基板上に設けられた可変抵抗部としての印刷抵抗に摺接されることで、操作部材の操作量（回動量）に応じた電圧値信号が生成されるものがある。この電動工具の回路基板には、操作部材が操作される正逆方向の両方向に対応した位置にそれぞれ可変抵抗部（印刷抵抗）が設けられている（例えば、特許文献１参照）。即ち、回路基板には、操作部材を正方向に回動操作した場合に接点が摺接する可変抵抗部（印刷抵抗）と、操作部材を逆方向に回動操作した場合に接点が摺接する可変抵抗部（印刷抵抗）とが設けられている。これにより、操作部材を正逆どちらに操作しても、その操作量（回動量）に応じた電圧値信号を生成することができ、その電圧値信号に応じて駆動源を駆動させることができる。

特開２０１０−１５５２９５号公報

しかしながら、上記した電動工具では、操作部材を操作する方向毎に可変抵抗部（印刷抵抗）が必要で無駄が多いという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回路基板における無駄が少ない電動工具を提供することにある。

上記課題を解決する電動工具は、可動接点を有し正逆方向に操作可能な操作部材と、前記可動接点が摺接され、前記操作部材の操作量に応じた電圧値信号を生成可能な回路基板とを備えた電動工具であって、前記回路基板は、前記正逆方向の両方向に対応した位置に、それぞれ前記操作部材の操作量に応じて前記可動接点と接触する複数の電極部を有し、正方向の複数の電極部と逆方向の複数の電極部とは、共通の可変抵抗部に電気的に接続される。

本発明の電動工具によれば、回路基板における無駄を少なくすることができる。

一実施形態における電動工具の側面図である。（ａ）（ｂ）は一実施形態における回路基板の両面図である。一実施形態における電動工具の回路構成図である。別例における電動工具の回路構成図である。

以下、電動工具の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、電動工具１０は、電動工具本体１１と、電動工具本体１１に対して回動可能な把持部１２とを有する。

電動工具本体１１は、その先端（前端）にドライバービットやタップ等の先端工具が装着される工具装着部１３が設けられ、基端側には正逆方向に回動操作可能な操作部材１４が設けられている。

図１及び図２（ｂ）に示すように、操作部材１４は、円筒状の外周に操作レバー１４ａが凸設された形状に形成され、電動工具本体１１の幅方向両側に形成された開口部１１ａから操作レバー１４ａが突出するように設けられている。この操作部材１４は、図示しない付勢部材によって、操作レバー１４ａが開口部１１ａにおける中間位置と対応した位置（中立位置）に付勢された状態で回動可能に支持され、その中立位置から正逆方向に回動操作可能とされている。

又、図２（ｂ）に模式的に示すように、操作部材１４は、回動操作されると一体的に回動する第１可動接点１４ｂ及び第２可動接点１４ｃを有している。
そして、電動工具本体１１は、操作部材１４の回動軸方向に、前記第１及び第２可動接点１４ｂ，１４ｃが摺接され、操作部材１４の操作量（回動量）に応じた電圧値信号Ｓを生成可能な回路基板１５を備えている。

また、図１に示すように、電動工具本体１１は、前記電圧値信号Ｓに応じてＰＷＭ制御される直流モータＭを備え、前記工具装着部１３は、直流モータＭに動力伝達機構を介して連結されて該直流モータＭの回転駆動力によって回転駆動されることになる。

ここで、図２（ｂ）に示すように、回路基板１５は、その一方の面において操作部材１４の（中立位置からの）正逆方向の両方向に対応した位置に、それぞれ操作部材１４の操作量に応じて第１可動接点１４ｂと接触する複数の電極部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ａ，Ｐ５ｂ，ＰＺａ，ＰＺｂを有する。詳しくは、回路基板１５の一方の面には、中立位置にある第１可動接点１４ｂから正方向側に電極部Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，Ｐ４ａ，Ｐ５ａ，ＰＺａがこの順で並設されている。また、回路基板１５の一方の面には、中立位置にある第１可動接点１４ｂから逆方向側に電極部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ｂ，ＰＺｂがこの順で並設されている。これにより、第１可動接点１４ｂは、操作部材１４が正方向に操作されると、その操作量に応じて電極部Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，Ｐ４ａ，Ｐ５ａ，ＰＺａとこの順で順次接触することになる。また、第１可動接点１４ｂは、操作部材１４が逆方向に操作されると、その操作量に応じて電極部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ｂ，ＰＺｂとこの順で順次接触することになる。また、回路基板１５は、その一方の面に、操作部材１４が中立位置にある状態で、第１可動接点１４ｂと接触する中立時電極部ＰＧＮＤを有している。また、回路基板１５は、その一方の面に、操作部材１４の（操作可能範囲内の）操作量に関わらず第１可動接点１４ｂと接触する第１共通電極部ＰＫ１を有している。

また、回路基板１５は、その一方の面において操作部材１４の（中立位置からの）正逆方向の両方向に対応した位置に、それぞれ操作部材１４が操作（中立位置から回動）されると第２可動接点１４ｃと接触する操作時電極部Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂを有する。また、回路基板１５は、その一方の面に、操作部材１４の（操作可能範囲内の）操作量に関わらず第２可動接点１４ｃと接触する第２共通電極部ＰＫ２を有する。

また、図２（ａ）に示すように、回路基板１５の他方の面には、複数のダイオードＤ１〜Ｄ５と複数の抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３が実装されている。尚、本実施形態では、直列に接続された抵抗部材としての抵抗素子Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５によって可変抵抗部１６（図３参照）が構成されている。

また、回路基板１５には、外部電源入力端子（コネクタ）ＶＩＮ、操作検知端子ＳＷＩＮ、電源端子ＶＣＣ、分圧端子ＶＲ、及びグランド端子ＧＮＤが設けられている。
次に、電動工具１０の回路構成について図３に従って説明する。

図３に示すように、電動工具１０は、前記回路基板１５と、前記直流モータＭと、バッテリＢと、切り替えスイッチＳＷと、制御部としての制御回路２１と、スイッチング素子２２とを備える。

そして、図３に示すように、前記回路基板１５は、外部電源入力端子ＶＩＮが切り替えスイッチＳＷを介してバッテリＢに接続され、操作検知端子ＳＷＩＮ、電源端子ＶＣＣ、分圧端子ＶＲ、及びグランド端子ＧＮＤがそれぞれ制御回路２１に接続されている。この制御回路２１は、操作検知端子ＳＷＩＮからの電源供給に基づいて電源端子ＶＣＣに電源を供給し、分圧端子ＶＲからの電圧値信号Ｓに応じたデューティ比のパルス信号をスイッチング素子２２の制御端子に出力するものである。

前記回路基板１５において、外部電源入力端子ＶＩＮは操作時電極部Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂに接続され、第２共通電極部ＰＫ２は操作検知端子ＳＷＩＮに接続されている。これにより、操作部材１４が操作（中立位置からいずれかの方向に回動）されると第２可動接点１４ｃによって操作検知端子ＳＷＩＮが外部電源入力端子ＶＩＮ（バッテリＢ）に接続されることになる。

また、回路基板１５において、前記電源端子ＶＣＣは、可変抵抗部１６（詳しくは抵抗素子Ｒ１、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、ダイオードＤ３、ダイオードＤ４、及びダイオードＤ５）を介してグランド端子ＧＮＤに接続されている。

また、回路基板１５において、前記中立時電極部ＰＧＮＤは、ダイオードＤ５のカソード、即ちグランド端子ＧＮＤに接続されている。また、前記電極部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂは、ダイオードＤ４のカソードに接続されている。また、前記電極部Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、ダイオードＤ３のカソードに接続されている。また、前記電極部Ｐ３ａ，Ｐ３ｂは、ダイオードＤ２のカソードに接続されている。また、前記電極部Ｐ４ａ，Ｐ４ｂは、ダイオードＤ１のカソードに接続されている。また、前記電極部Ｐ５ａ，Ｐ５ｂは、ダイオードＤ１のアノードに接続されている。また、前記電極部ＰＺａ，ＰＺｂは、電流を一定の値に制限するための抵抗素子Ｒ２を介して前記電源端子ＶＣＣに接続されている。

また、回路基板１５において、前記第１共通電極部ＰＫ１は、保護用の抵抗素子Ｒ３を介して前記分圧端子ＶＲに接続されている。
上記構成により、操作部材１４が中立位置にある場合では、第１可動接点１４ｂによって分圧端子ＶＲが中立時電極部ＰＧＮＤ（即ちグランド）に接続され、制御回路２１からスイッチング素子２２にパルス信号が出力されることはない。

そして、操作部材１４が中立位置から操作（回動）されるとその操作量に応じて第１可動接点１４ｂによって分圧端子ＶＲがいずれかの電極部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ａ，Ｐ５ｂ，ＰＺａ，ＰＺｂに接続される。これにより、制御回路２１には、分圧端子ＶＲから可変抵抗部１６（抵抗素子Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５）によって生成された電圧値信号Ｓが入力され、制御回路２１から電圧値信号Ｓに応じたデューティ比のパルス信号がスイッチング素子２２に出力される。

切り替えスイッチＳＷは、操作部材１４の操作方向に応じて直流モータＭの回転方向を正逆切り替えるためのスイッチであって、電動工具本体１１における操作部材１４の近傍に設けられている。切り替えスイッチＳＷは、操作部材１４が正方向に操作されると直流モータＭの第１端子２２ａをバッテリＢに接続するスイッチＳＷａと、操作部材１４が逆方向に操作されると直流モータＭの第２端子２２ｂをバッテリＢに接続するスイッチＳＷｂとを有する。スイッチＳＷａは、操作部材１４が正方向に操作されていないと前記第１端子２２ａをスイッチング素子２２を介してグランドに接続する。また、スイッチＳＷｂは、操作部材１４が逆方向に操作されていないと前記第２端子２２ｂをスイッチング素子２２を介してグランドに接続する。

次に、上記のように構成された電動工具１０の作用について説明する。
例えば、操作部材１４が正方向に操作されると、直流モータＭの第１端子２２ａはバッテリＢに接続され、第２端子２２ｂはスイッチング素子２２を介してグランドに接続される。

また、第２可動接点１４ｃによって操作検知端子ＳＷＩＮが外部電源入力端子ＶＩＮ（バッテリＢ）に接続され、制御回路２１に電源が供給され、制御回路２１から電源端子ＶＣＣに電源が供給される。すると、操作部材１４の操作量（回動量）に応じて、第１可動接点１４ｂによって分圧端子ＶＲがいずれかの電極部Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，Ｐ４ａ，Ｐ５ａ，ＰＺａに接続される。これにより、制御回路２１には可変抵抗部１６（抵抗素子Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５）によって分圧されて生成された電圧値信号Ｓが入力される。すると、制御回路２１から前記電圧値信号Ｓに応じたデューティ比のパルス信号がスイッチング素子２２に出力され、該パルス信号に応じて直流モータＭが正方向に回転駆動される。これにより、工具装着部１３及び工具装着部１３に装着されたドライバービットやタップ等の先端工具が正方向に回転駆動される。

また例えば、操作部材１４が逆方向に操作されると、直流モータＭの第２端子２２ｂはバッテリＢに接続され、第１端子２２ａはスイッチング素子２２を介してグランドに接続される。

また、第２可動接点１４ｃによって操作検知端子ＳＷＩＮが外部電源入力端子ＶＩＮ（バッテリＢ）に接続され、制御回路２１に電源が供給され、制御回路２１から電源端子ＶＣＣに電源が供給される。すると、操作部材１４の操作量（回動量）に応じて、第１可動接点１４ｂによって分圧端子ＶＲがいずれかの電極部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ｂ，ＰＺｂに接続される。これにより、制御回路２１には可変抵抗部１６（抵抗素子Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５）によって分圧されて生成された電圧値信号Ｓが入力される。すると、制御回路２１から前記電圧値信号Ｓに応じたデューティ比のパルス信号がスイッチング素子２２に出力され、該パルス信号に応じて直流モータＭが逆方向に回転駆動される。これにより、工具装着部１３及び工具装着部１３に装着されたドライバービットやタップ等の先端工具が逆方向に回転駆動される。

次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）回路基板１５は、操作部材１４の正逆方向の両方向に対応した位置に、それぞれ操作部材１４の操作量に応じて第１可動接点１４ｂと接触する複数の電極部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ａ，Ｐ５ｂ，ＰＺａ，ＰＺｂを有する。そして、正方向の複数の電極部Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，Ｐ４ａ，Ｐ５ａ，ＰＺａと逆方向の複数の電極部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ｂ，ＰＺｂとは、共通の可変抵抗部１６に電気的に接続される。よって、操作部材１４を操作する方向毎に可変抵抗部を有するものに比べて、可変抵抗部１６の数を減らすことができる。

（２）可変抵抗部１６は、複数の抵抗部材（抵抗素子Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５）にて構成されるため、印刷抵抗を用いたもののように製造が困難とならず、容易に製造することができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態のように抵抗部材としてダイオードＤ１〜Ｄ５を用いた場合、制御回路２１はダイオードＤ１〜Ｄ５の順方向電圧を取得し、該順方向電圧に基づいて電圧値信号Ｓのレベルを判定し、そのレベルに応じたパルス信号を出力するようにしてもよい。

具体的には、図４に示すように、変更してもよい。この例では、回路基板１５にダイオードＤ１のアノードに接続された順方向電圧検出用端子ＳＥＴが追加され、該順方向電圧検出用端子ＳＥＴが制御回路２１に接続されている。そして、制御回路２１は、操作検知端子ＳＷＩＮを介して電源が供給されると全てのダイオードＤ１〜Ｄ５の順方向電圧の合算値を所得し、その合算値に基づいて前記電圧値信号Ｓのレベルを判定する。即ち、ダイオードＤ１〜Ｄ５の順方向電圧（合算値）が大きいときには、電圧値信号Ｓも大きくなることを考慮して閾値を変更し、操作部材１４の操作量のレベルを判定し、そのレベルに応じたデューティ比のパルス信号をスイッチング素子２２に出力する。

このようにすると、温度変化によるダイオードＤ１〜Ｄ５の順方向電圧の変化の影響を除去して操作部材１４の操作量（レベル）を高精度に判定することができる。その結果、温度に関わらず操作部材１４の操作量に応じた直流モータＭの駆動を行うことが可能となる。

また、この例の制御回路２１は、全てのダイオードＤ１〜Ｄ５の順方向電圧の合算値を所得し、その合算値に基づいて電圧値信号Ｓのレベルを判定するため、例えば１つのダイオードの順方向電圧を取得して判定する場合に比べて、精度を向上させることができる。尚、勿論、制御回路２１は、全てのダイオードＤ１〜Ｄ５の順方向電圧の合算値を所得しなくてもよい。例えば、順方向電圧検出用端子ＳＥＴをダイオードＤ５のアノードに接続し、ダイオードＤ５の順方向電圧のみを取得して、該順方向電圧に基づいて電圧値信号Ｓのレベルを判定するように変更してもよい。

・上記実施形態では、可変抵抗部を、複数の抵抗部材（素子）にて構成し、抵抗部材を抵抗素子Ｒ１及びダイオードＤ１〜Ｄ５としたが、これに限定されず、他の構成の可変抵抗部に変更してもよい。例えば、可変抵抗部を印刷抵抗にて構成してもよい。また、抵抗部材を全て抵抗素子としてもよい。また、抵抗部材を全てダイオードとしてもよい。尚、抵抗部材を全てダイオードとする場合、それらダイオードと直列に電流を一定の値に制限するための抵抗素子を設けるといった必要がある。また、勿論、抵抗部材の数（ひいては電圧値信号Ｓの数）を変更した構成としてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（付記１）可動接点を有し正逆方向に操作可能な操作部材と、前記可動接点が摺接され、前記操作部材の操作量に応じた電圧値信号を生成可能な回路基板とを備えた電動工具であって、
前記回路基板は、前記正逆方向の両方向に対応した位置に、それぞれ前記操作部材の操作量に応じて前記可動接点と接触する複数の電極部を有し、正方向の複数の電極部と逆方向の複数の電極部とは、共通の可変抵抗部に電気的に接続されたことを特徴とする電動工具。

（付記２）付記１に記載の電動工具において、前記可変抵抗部は、複数の抵抗部材にて構成されたことを特徴とする電動工具。
（付記３）付記２に記載の電動工具において、前記抵抗部材は、ダイオードを含むことを特徴とする電動工具。

（付記４）付記２又は付記３に記載の電動工具において、前記抵抗部材は、抵抗素子を含むことを特徴とする電動工具。
（付記５）付記３に記載の電動工具において、
前記ダイオードの順方向電圧を取得し、該順方向電圧に基づいて前記電圧値信号のレベルを判定する制御部を備えたことを特徴とする電動工具。

（付記６）付記５に記載の電動工具において、前記制御部は、前記可変抵抗部を構成する全てのダイオードの順方向電圧の合算値を所得して、その合算値に基づいて前記電圧値信号のレベルを判定することを特徴とする電動工具。

１４…操作部材、１４ｂ…第１可動接点（可動接点）、Ｄ１〜Ｄ５…可変抵抗部を構成する抵抗部材としてのダイオード、Ｒ１…可変抵抗部を構成する抵抗部材としての抵抗素子、Ｓ…電圧値信号、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ，Ｐ５ａ，Ｐ５ｂ，ＰＺａ，ＰＺｂ…電極部。

Claims

可動接点を有し正逆方向に操作可能な操作部材と、
前記可動接点が摺接され、前記操作部材の操作量に応じた電圧値信号を生成可能な回路基板と
を備えた電動工具であって、
前記回路基板は、前記正逆方向の両方向に対応した位置に、それぞれ前記操作部材の操作量に応じて前記可動接点と接触する複数の電極部を有し、
正方向の複数の電極部と逆方向の複数の電極部とは、共通の可変抵抗部に電気的に接続されたことを特徴とする電動工具。
請求項１に記載の電動工具において、
前記可変抵抗部は、複数の抵抗部材にて構成されたことを特徴とする電動工具。
請求項２に記載の電動工具において、
前記抵抗部材は、ダイオードを含むことを特徴とする電動工具。
請求項２又は３に記載の電動工具において、
前記抵抗部材は、抵抗素子を含むことを特徴とする電動工具。
請求項３に記載の電動工具において、
前記ダイオードの順方向電圧を取得し、該順方向電圧に基づいて前記電圧値信号のレベルを判定する制御部を備えたことを特徴とする電動工具。
請求項５に記載の電動工具において、
前記制御部は、前記可変抵抗部を構成する全てのダイオードの順方向電圧の合算値を所得して、その合算値に基づいて前記電圧値信号のレベルを判定することを特徴とする電動工具。