JP2018111206A - Screw tightening electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネジ締め作業に用いられるネジ締め電動工具に関する。 The present invention relates to a screw tightening electric tool used for screw tightening work.
特許文献1に開示の如く、ネジ締め電動工具は、モータを収容したハウジングの前端部に、モータによって回転駆動する第1のスピンドルと、先端工具を保持可能な第2のスピンドルとを有し、第2のスピンドルが後退した際に第1のスピンドルの回転が第2のスピンドルに伝達されることでネジ締めを可能とする回転駆動部を備えている。
As disclosed in
上記従来のネジ締め電動工具においては、モータとして整流子モータを使用しているが、ブラシの摩耗による耐久性の問題が生じる上、コンパクト化の障害になるおそれもあった。 In the above conventional screw tightening electric tool, a commutator motor is used as a motor. However, there is a problem of durability due to wear of the brush, and there is a possibility that it becomes an obstacle to downsizing.
そこで、本発明は、好適な耐久性が得られてコンパクト化も達成できるネジ締め電動工具を提供することを目的としたものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a screw-tightening electric tool that can achieve suitable durability and can be made compact.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ブラシレスモータと、ブラシレスモータを収容する前ハウジングと、ブラシレスモータの駆動により回転するスピンドルと、前ハウジングの後方へループ状に繋がり、後端にグリップ部を形成する後ハウジングと、グリップ部に配置されるトリガスイッチと、グリップ部の下部に形成され、バッテリーパックが着脱可能な装着部と、装着部に配置される制御回路基板と、を含んでなることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、ブラシレスモータには、センサ回路基板が設けられ、トリガスイッチとセンサ回路基板とはそれぞれコードを介して制御回路基板と電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の構成において、制御回路基板は、前後方向に延びる姿勢で配置されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかの構成において、前ハウジング及び後ハウジングは、左右の半割ハウジングをネジによって組み付けてなり、装着部では、後ハウジングの側面視領域内で制御回路基板の前方にネジ止め位置が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the brushless motor is provided with a sensor circuit board, and the trigger switch and the sensor circuit board are electrically connected to the control circuit board via cords, respectively. It is characterized by.
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the control circuit board is arranged in a posture extending in the front-rear direction.
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to third aspects, the front housing and the rear housing are formed by assembling the left and right half housings with screws, and the mounting portion has a side view region of the rear housing. A screwing position is provided in front of the control circuit board.
本発明によれば、ブラシレスモータの採用により、動力伝達効率が高くなってコンパクト化が期待でき、低電力でネジ締めが可能となる。また、ブラシを用いないので耐久性も向上する。 According to the present invention, the adoption of the brushless motor increases the power transmission efficiency and can be expected to be compact, and can be screwed with low power. In addition, durability is improved because no brush is used.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[形態1]
図1は、ネジ締め電動工具の一例であるスクリュードライバ1の外観図、図2はその縦断面図である。スクリュードライバ1のハウジング2は、左右の半割ハウジング2a,2bをネジ3,3・・によって組み付けてなり、後述する出力部53及びブラシレスモータ22を収容する前ハウジング(図1,2の右側を前方とする。)4と、その前ハウジング4の後方でループ状に連設される後ハウジング5とを形成している。6は、前ハウジング4の後面に設けられるフックである。後ハウジング5は、後端に上下方向のグリップ部7を形成しており、グリップ部7内には、前方にトリガ9を突出させたトリガスイッチ8が収容されている。トリガスイッチ8の上方には、正逆切替ボタン10が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Form 1]
FIG. 1 is an external view of a
また、グリップ部7の下方に形成した装着部11には、電源となるバッテリーパック12が着脱可能に装着されている。このバッテリーパック12は、複数の蓄電池を収容するケース13の上面に、左右一対のスライドレール14,14を有し、このスライドレール14,14を装着部11に設けた一対の図示しないガイドレール間に前方から嵌合させて後方へスライドさせることで、装着部11に装着可能となっている。この装着状態で、装着部11に設けた端子台15の端子板16がケース13内に進入してケース13内の図示しない端子と電気的に接続される。17は、ケース13内に上方へ突出付勢されて設けられ、装着状態で装着部11に設けた凹部18に係止してバッテリーパック12の抜け止めを図る係止フックである。
さらに、端子台15の上側には、コンデンサ20やマイコン等が搭載されて樹脂でモールドされた制御回路基板19が設けられている。この制御回路基板19とトリガスイッチ8とがコード21,21・・によって電気的に接続されている。
In addition, a
Further, on the upper side of the
ブラシレスモータ22は、ステータ23とロータ24とを有するインナーロータ型で、前ハウジング4の下側に配置されている。まずステータ23は、固定子鉄心25と、固定子鉄心25の前後に設けられる前絶縁部材26及び後絶縁部材27と、前絶縁部材26及び後絶縁部材27を介して固定子鉄心25に巻回される複数のコイル28,28・・と、を有する。また、ロータ24は、軸心に位置する回転軸29と、回転軸29の周囲に配置される筒状の回転子鉄心30と、回転子鉄心30の外側に配置され、筒状で周方向に極性を交互に変えた永久磁石31,31・・と、これらの前側において放射状に配置された複数のセンサ用永久磁石32,32・・と、を有する。前絶縁部材26の前端には、図3に示すように、ロータ24のセンサ用永久磁石32の位置を検出して回転検出信号を出力する3つの回転検出素子34,34・・と、コイル28のスイッチングを行う6つのスイッチング素子35,35・・とを搭載したセンサ回路基板33が固定されている。36はセンサ回路基板33を取り付けるネジ、37は前絶縁部材26の前端面に突設されてセンサ回路基板33の小孔に嵌合する突起、38はコイル接続部、39は下向きに突設された舌片部で、舌片部39には、制御回路基板19と電気的に接続するための複数のコード40,40・・(制御回路基板19から電力を送るための電源線40aと、制御回路基板19から信号を送るための信号線40bとが含まれる。)が接続されている。
The
さらに、ステータ23は、前ハウジング4の内面に立設されたリブ41によって形成される収容室42内に、軸線を前後方向に向けた姿勢で保持されており、回転軸29は、収容室42の前側でリブ41に保持された軸受43と、収容室42の後側でリブ41に保持された軸受44とによって回転可能に支持されている。回転軸29における軸受44より前方には、モータ冷却用の遠心ファン45が固着されて、前ハウジング4におけるセンサ回路基板33の径方向外側部位には、複数の吸気口46,46・・が形成され、遠心ファン45の径方向外側部位には、複数の排気口47,47・・が形成されている。
なお、回転軸29の後端は、収容室42から後方へ突出しており、ここに第1ギヤ48が固着されている。回転軸29の上方には、ギヤシャフト49が前後の軸受50,50によって回転軸29と平行に軸支されて、ギヤシャフト49の後端に設けた第2ギヤ51が第1ギヤ48と噛合している。ギヤシャフト49の前端には第2ギヤ51より小径の第3ギヤ52が形成されている。
Further, the
The rear end of the rotating
そして、ブラシレスモータ22の上方には出力部53が配置される。この出力部53は、前ハウジング4に軸受55を介して軸支される第1スピンドル54と、前ハウジング4から前ハウジング4の前方に連結された筒状の先端ハウジング56に跨がって設けられ、軸受58を介して軸支される先端工具保持部としての第2スピンドル57とを備える。第1スピンドル54は、後部に第4ギヤ59を一体に固着し、その第4ギヤ59を、ギヤシャフト49の第3ギヤ52と噛合させている。また、第4ギヤ59の前方には、カム60が、ボール61を介して回転方向で一体に結合されている。
An
一方、第2スピンドル57は、第1スピンドル54の前方で前後移動可能に同軸配置され、前端には、先端工具であるドライバビットを差し込み装着可能な装着孔62が形成され、後端には、カム60と対向するカム部63が形成されている。このカム部63は、カム60の正回転方向で噛み合うもので、カム60とカム部63との間にはコイルバネ64が介在されている。すなわち、第1スピンドル54と第2スピンドル57との間には、第2スピンドル57の後退時に第1スピンドル54の回転が伝わるクラッチ(カム60、カム部63)が形成されることになる。
なお、第1スピンドル54の先端は、第2スピンドル57の後部に形成した有底孔65に挿入されて、両スピンドル54,57の間に、逆回転方向で係合するワンウエイクラッチ66が設けられている。67は、先端ハウジング56の前端へ前後位置を変更可能に嵌着された深さ調整用のキャップである。
また、ブラシレスモータ22の前方で前ハウジング4の前端下部には、キャップ状の蓋ハウジング68が固定され、蓋ハウジング68内の下方には、ライトとしてのLED69が斜め前方を向く姿勢で収容されて、コード70を介して制御回路基板19と電気的に接続されている。
On the other hand, the
The tip of the
Further, a cap-shaped
以上の如く構成されたスクリュードライバ1においては、第2スピンドル57に装着したドライバビットを締め付け対象のネジに押し付けて第2スピンドル57を後退させると、カム部63が第1スピンドル54のカム60と係合する。この状態でトリガ9を押し込み操作してトリガスイッチ8をONさせると、バッテリーパック12から電源が供給されてブラシレスモータ22が駆動する。すなわち、制御回路基板19のマイコンが、センサ回路基板33の回転検出素子34から出力されるロータ24のセンサ用永久磁石32の位置を示す回転検出信号を得てロータ24の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて各スイッチング素子35のON/OFFを制御し、ステータ23の各コイル28に対し順番に電流を流すことでロータ24を回転させるものである。但し、マイコンにはトリガ9の操作量(押し込み量)が信号として伝達されて、操作量に応じてロータ24の回転が制御されるようになっている。なお、トリガ9を先に押し込み操作して、ブラシレスモータ22を回転させた状態で第2スピンドル57を後退させる使い方も可能である。
In the
こうしてロータ24が回転すると、回転軸29及び第1ギヤ48が回転して第2ギヤ51を介してギヤシャフト49を減速して回転させ、さらに第3ギヤ52及び第4ギヤ59を介して第1スピンドル54を減速して回転させる。よって、カム60と係合する第2スピンドル57が回転してドライバビットによるネジ締めが可能となる。ネジ締めが進んで第2スピンドル57が前進し、カム部63がカム60から外れると、第2スピンドル57の回転が停止してネジ締めが終了する。
一方、ネジを緩める場合は、正逆切替ボタン10を逆回転側に切り替えると、マイコンの制御によってロータ24が逆回転し、第1スピンドル54が逆回転する。第1スピンドル54と第2スピンドル57との間にはワンウエイクラッチ66が設けられているため、第2スピンドル57も逆回転し、ドライバビットによるネジの緩めが可能となる。
When the
On the other hand, to loosen the screw, when the forward /
なお、回転軸29と共に遠心ファン45が回転すると、吸気口46から収容室42内に吸引された空気がセンサ回路基板33及びステータ23とロータ24との間を通過して排気口47から排出される。これによりセンサ回路基板33及びブラシレスモータ22が冷却される。
また、トリガスイッチ8のONと共に制御回路基板19から通電されてLED69が点灯する。よって、ドライバビットの前方が照射されて暗い場所でも作業性は維持できる。
さらに、ブラシレスモータ22とLED69とが近接しているので、配線が容易である。
When the
In addition, when the
Furthermore, since the
このように、上記形態1のスクリュードライバ1によれば、ブラシレスモータ22の採用により、動力伝達効率が高くなってコンパクト化が期待でき、低電力でネジ締めが可能となる。また、ブラシを用いないので耐久性も向上する。
さらに、ブラシレスモータ22がクラッチの下方に配置されるため、後方のバッテリーパック12に対してバランスが取れ、使用感に優れたものとなる。
加えて、センサ回路基板33が第1ギヤ48等とブラシレスモータ22との間に挟まれないので、熱や振動に対してより耐久性が高くなる。
そして、センサ回路基板33の舌片部39が下向きに形成されているので、制御回路基板19から舌片部39までの配線が効率的となる。
Thus, according to the
Furthermore, since the
In addition, since the
And since the
なお、上記形態1では、スイッチング素子35をセンサ回路基板33に設けているが、図4に示すように制御回路基板19に設けることもできる。図4において71はマイコンである。
また、回転軸から第1スピンドルへの減速機構も、ギヤシャフトを増やしたり、逆にギヤシャフトを省略したりする等、適宜変更可能である。
In the first embodiment, the switching
Further, the speed reduction mechanism from the rotary shaft to the first spindle can be appropriately changed by increasing the gear shaft or conversely omitting the gear shaft.
次に,本発明の他の形態を説明する。但し、上記形態1と同じ構成部には同じ符号を付して重複する説明は省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described. However, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
[形態2]
図5に示すスクリュードライバ1Aにおいては、ブラシレスモータ22の向きが前後逆向きとなって、センサ回路基板33がステータ23の後側に位置し、遠心ファン45がステータ23の前側に位置している点が形態1と異なっている。よって、ここでは吸気口46がハウジング2における後側に、排気口47が前側にそれぞれ配置されることになる。
また、LED69用のコード70と遠心ファン45の外周とを隔てるための隔壁部42aが形成されて、より効率的に遠心ファン45の風を送ることができるようになっている。
[Form 2]
In the
Further, a
このように、上記形態2のスクリュードライバ1Aにおいても、ブラシレスモータ22の採用により、動力伝達効率が高くなってコンパクト化が期待でき、低電力でネジ締めが可能となる。また、ブラシを用いないので耐久性も向上する等、形態1と同じ効果が得られる。
特に、センサ回路基板33が形態1よりも制御回路基板19に近いので、配線が短くて済む利点がある。
As described above, also in the
In particular, since the
[形態3]
図6,7に示すスクリュードライバ1Bにおいては、ハウジング2が、ブラシレスモータ22及び出力部53を収容して前後方向に延びるモータハウジング72と、そのモータハウジング72の後端から下方向へ延びるグリップハウジング73とからなる倒L字状となっており、グリップハウジング73の下端にバッテリーパック12の装着部11が形成されている。LED69は端子台15の上方で装着部11へ斜め上向きに収容されている。
また、ここでの制御回路基板19は、トリガスイッチ8の下部へ一体に設けられてスイッチアッセンブリ74を形成し、スイッチアッセンブリ74の制御回路基板19とセンサ回路基板33とがコード84,84・・を介して電気的に接続されて、制御回路基板19とLED69とがコード85,85を介して電気的に接続されている。制御回路基板19には、マイコン71やコンデンサ20の他、IPM(Intelligent Power Module)75が搭載されている。このIPMの中には、スイッチング素子(IGBT)が入っており、スイッチング素子を駆動するための駆動用ドライバが封入されている。
[Form 3]
6 and 7, the
Further, the
さらに、ブラシレスモータ22においては、ステータ23の後絶縁部材27に径方向外側へ突出する接続片76が突設されて、コイル28に電力を供給するコード77は、この接続片76を通してコイル28に接続されている。
なお、回転軸29の前端には、ピニオン78が固着されて、このピニオン78が第1スピンドル54と一体のギヤ79に直接噛合している。
Further, in the
A
このように、上記形態3のスクリュードライバ1Bにおいても、ブラシレスモータ22の採用により、動力伝達効率が高くなってコンパクト化が期待でき、低電力でネジ締めが可能となる。また、ブラシを用いないので耐久性も向上する等、形態1と同じ効果が得られる。
特にここでは、スイッチアッセンブリ74の採用により、組付けの手間が低減されると共に、配線が一カ所に集中して配線作業が楽になる利点がある。
さらに、遠心ファン45がブラシレスモータ22とギヤ79との間にあるため、ブラシレスモータ22の冷却に加えてギヤ79の直接又は間接的な冷却も可能となる。
なお、センサ回路基板33からはロータ24の位置情報が信号線40bを介して出力されているが、センサ回路基板33が後側にあるので、制御回路基板19との接続が容易となる。また、後絶縁部材27の接続片76も後側にあるので、制御回路基板19との接続が容易となる。
As described above, also in the
In particular, here, the adoption of the
Furthermore, since the
The position information of the
[形態4]
図8に示すスクリュードライバ1Cにおいては、ブラシレスモータ22の向きが形態3と前後逆となって、センサ回路基板33が前側、遠心ファン45が後側となっている。
よって、上記形態4のスクリュードライバ1Cにおいても、ブラシレスモータ22の採用により、動力伝達効率が高くなってコンパクト化が期待でき、低電力でネジ締めが可能となる。また、ブラシを用いないので耐久性も向上する等、形態3と同じ効果が得られる。
[Form 4]
In the
Therefore, also in the
[形態5]
図9に示すスクリュードライバ1Dにおいては、制御回路基板19がトリガスイッチ8でなく、形態1と同様に端子台15の上方に設けられて、コイル28への給電は絶縁部材でなくセンサ回路基板33を介して行われている。
また、ここでは装着部11の上面でLED69の後方には、図10に示す操作盤80が設けられている。この操作盤80には、ライトスイッチ81と、残容量表示スイッチ82と、電池インジケータ83とが設けられて制御回路基板19と電気的に接続されており、ライトスイッチ81を押し操作する度にLED69の照度が段階的に変更し、残容量表示スイッチ82を押し操作すると、電池インジケータ83がバッテリーパック12の蓄電池の残容量に応じた数の目盛りを点灯させるようになっている。
[Form 5]
In the
Further, here, an
このように、上記形態5のスクリュードライバ1Dにおいても、ブラシレスモータ22の採用により、動力伝達効率が高くなってコンパクト化が期待でき、低電力でネジ締めが可能となる。また、ブラシを用いないので耐久性も向上する等、形態1と同じ効果が得られる。
特にここでは、ライトスイッチ81によってLED69の照射モードを変更でき、残容量表示スイッチ82によってバッテリーの残容量が一目で分かるようになるため、使い勝手に優れたものとなる。
As described above, also in the
In particular, the irradiation mode of the
[形態6]
図11に示すスクリュードライバ1Eにおいては、ブラシレスモータ22の向きが形態5と前後逆となって、センサ回路基板33が後側、遠心ファン45が前側となっている。
よって、上記形態6のスクリュードライバ1Eにおいても、ブラシレスモータ22の採用により、動力伝達効率が高くなってコンパクト化が期待でき、低電力でネジ締めが可能となる。また、ブラシを用いないので耐久性も向上する等、形態5と同じ効果が得られる。
さらに、センサ回路基板33が後側にあるので、形態5よりも配線が短くなる利点がある。
[Form 6]
In the
Therefore, also in the
Furthermore, since the
なお、形態3〜6に共通して、回転軸から第1スピンドルへの減速は、ピニオンとギヤとで行っているが、回転軸と第1スピンドルとを同軸に配置して遊星歯車機構で減速を図ることもできる。
また、形態3のスイッチアッセンブリや形態5の操作盤は、形態1,2のタイプのスクリュードライバにも採用可能である。
In common with
The switch assembly of
1,1A〜1E・・スクリュードライバ、2・・ハウジング、4・・前ハウジング、5・・後ハウジング、8・・トリガスイッチ、11・・装着部、12・・バッテリーパック、15・・端子台、19・・制御回路基板、22・・ブラシレスモータ、23・・ステータ、24・・ロータ、25・・固定子鉄心、26・・前絶縁部材、27・・後絶縁部材、28・・コイル、29・・回転軸、30・・回転子鉄心、31・・永久磁石、32・・センサ用永久磁石、33・・センサ回路基板、34・・回転検出素子、35・・スイッチング素子、42・・収容室、45・・遠心ファン、49・・ギヤシャフト、53・・出力部、54・・第1スピンドル、57・・第2スピンドル、60・・カム、63・・カム部、71・・マイコン、74・・スイッチアッセンブリ、80・・操作盤、81・・ライトスイッチ、82・・残容量表示スイッチ。
1, 1A to 1E ···
Claims (4)
前記ブラシレスモータを収容する前ハウジングと、
前記ブラシレスモータの駆動により回転するスピンドルと、
前記前ハウジングの後方へループ状に繋がり、後端にグリップ部を形成する後ハウジングと、
前記グリップ部に配置されるトリガスイッチと、
前記グリップ部の下部に形成され、バッテリーパックが着脱可能な装着部と、
前記装着部に配置される制御回路基板と、を含んでなるネジ締め電動工具。 A brushless motor,
A front housing that houses the brushless motor;
A spindle that rotates by driving the brushless motor;
A rear housing connected in a loop to the rear of the front housing and forming a grip portion at the rear end;
A trigger switch disposed in the grip portion;
A mounting portion formed at a lower portion of the grip portion, to which the battery pack is detachable;
A screw tightening electric tool comprising: a control circuit board disposed in the mounting portion.
前記トリガスイッチと前記センサ回路基板とはそれぞれコードを介して前記制御回路基板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のネジ締め電動工具。 The brushless motor is provided with a sensor circuit board,
The screw tightening electric tool according to claim 1, wherein the trigger switch and the sensor circuit board are electrically connected to the control circuit board via a cord, respectively.
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