JP3128990U

JP3128990U - 電動工具

Info

Publication number: JP3128990U
Application number: JP2006009294U
Authority: JP
Inventors: 昌 ▲しん▼ 劉
Original assignee: 寶龍科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: US20070139847A1; TWM295562U; GB0622196D0; DE202006018837U1; GB2433361A

Abstract

【課題】オーバーロードが生じると、バッテリー電力の供給を中止し、回路の構成素子などの焼損を避けることができる電動工具を提供する。
【解決手段】電動工具は、バッテリーユニット４１を電源とし、且つ電源としたバッテリーの充電具合を示す情報を出すことができる電力供給機構４と、工具を保持しながら駆動する駆動機構５と、電力供給機構と駆動機構との間の回路を導通して駆動機構を駆動可能にさせる電流導通状態と、電力供給機構と駆動機構との間の回路を遮断して駆動機構を駆動不能にさせる電流遮断状態とのいずれにも置かれうるように、電力供給機構及び駆動機構に電気的に接続されている保護機構７と、手動操作で保護機構を電流遮断状態から電流導通状態に切り替えることができるように保護機構に電気的接続されている使用者操作機構９０と、制御機構６とからなる。
【選択図】図３

Description

本考案は、電動工具に関し、特に、工具を駆動する電動工具に関する。

従来からの再充電可能な電動工具は、再充電可能なバッテリーを用いて電動モーターに電力を供給し、スクリュー錐やドリル錐などの工具を回転させるものであるので、一旦作業中に工具を駆動することができない状況などが起こってモーターが過負荷となる場合、バッテリーの電力消耗が上がったりモーターのコイルが過電流によって焼損したりする恐れがある。

本考案は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。

即ち、本考案の目的は、作業中にオーバーロードが生じる場合、直ちにバッテリーからの電力供給を中止し、回路の構成素子を焼損から保護することができる電動工具を提供しようとすることにある。

上記目的を達成するために、本考案は、要は、バッテリーを電源とし、且つ前記電源としたバッテリーの充電具合を示す情報を出すことができる電力供給機構と、工具を保持しながら駆動する駆動機構と、前記電力供給機構と前記駆動機構との間の回路を導通して前記駆動機構を駆動可能にさせる電流導通状態と、前記電力供給機構と前記駆動機構との間の回路を遮断して前記駆動機構を駆動不能にさせる電流遮断状態とのいずれにも置かれうるように、前記電力供給機構及び前記駆動機構に電気的に接続されている保護機構と、手動操作で前記保護機構を電流遮断状態から電流導通状態に切り替えることができるように前記保護機構に電気的に接続されている使用者操作機構と、前記電力供給機構からの前記バッテリーの充電具合を示す情報を受けてから判断し、前記バッテリーが電圧不足及びオーバーロードのいずれかの状況にある場合、前記保護機構を電流導通状態から電流遮断状態に切り替えるように、前記電力供給機構及び前記駆動機構に電気的接続されている制御機構とからなったことを特徴とする電動工具を提供する。

この考案の前記その他の目的、特徴及び利点は添付図面に例示する本考案の好ましい実施例に関する以下の詳しい記載から明らかである。

図１乃至図４に示すように、本考案の一つの実施形態例とする電動工具は、工具２を駆動することができるものであって、ハウジング３と、バッテリーを電源とする電力供給機構４と、駆動機構５と、制御機構６と、保護機構７と、バイアスユニット８と、照明ランプ９１と、使用者操作機構９０とからなっている。

ハウジング３は、略Ｌ字状をなし、直立的に延伸してなった握り部３１と、握り部３１の上端部から前方へ延伸してなった桶状部３２とを有し、且つ桶状部３２の内部に駆動機構５を収納し、先端部の下側照明ランプ９１が前方へ向かって露出している。更に具体的に説明すると、この実施形態例では、ハウジング３は銃状に形成されている。勿論、使用者が容易に握りさえすれば、ハウジング３は直管状または他の形状にしてもよい。

電力供給機構４は、ハウジング３内にバッテリーユニット４１を入れられてそれと接続できるように設置されており、バッテリー充電器４２と、入力電力検出器４３と、バッテリーモニタ４４と、電力セーバー４５とからなる。バッテリー充電器４２は外部電源及びバッテリーユニット４１のいずれにも電気的に接続されてバッテリーユニット４１に充電をすることができるように構成されている。入力電力検出器４３はバッテリー充電器に供給する入力電力信号を検出する。バッテリーモニタ４４はバッテリーユニット４１に電気的に接続されてバッテリーユニット４１の充電具合を示す情報を生じることができるように構成されている。電力セーバー４５はバッテリー充電器４２及びバッテリーモニタ４４に電気的に接続されている。この実施形態例では、バッテリーユニット４１はリチウムバッテリーが挙げられる。

また、バッテリーモニタ４４は、バッテリーユニット４１に接続されるように並列に接続されている基準電圧ループ４４１とバッテリー電圧ループ４４４とを有する。基準電圧ループ４４１は、直列に接続されている抵抗器４４２とツェナーダイオード４４３とを有し、抵抗器４４２とツェナーダイオード４４３との接続点で制御機構６と接続していて制御機構６に基準電圧レベルを提供することができる。バッテリー電圧ループ４４４は、直列に接続されている一対の抵抗器４４５、４４６を有し、一対の抵抗器４４５、４４６の間の接続点で制御機構６と接続していて制御機構６にバッテリー電圧分圧を提供することができる。それにより、基準電圧レベル及びバッテリー電圧分圧は前記バッテリー状態の情報とされうる。

駆動機構５は、ハウジング３外から挿入される工具２と結合できるように桶状部３２内に設置されている上、電力供給機構４に電気的に接合されている。駆動機構５は、工具２を駆動するためのモーター５１と、モーター５１とバッテリーユニット４１の間に直列に接続されている駆動方向制御スイッチ５２とを有する。駆動方向制御スイッチ５２はハウジング３の外部に露出してあり、かつ使用者の操作によりモーター５１に供給する電源の極性を切替えて工具２の回転方向を変更することができるものである。駆動機構５は本考案の特徴的構成ではないので、それの詳しい説明を省略する。

保護機構７は、ハウジング３内に設置されているうえ、電力供給機構４と駆動機構５との間の回路を導通して駆動機構５を駆動可能にさせる電流導通状態と、電力供給機構４と駆動機構５との間の回路を遮断して駆動機構５を駆動不能にさせる電流遮断状態とのいずれにも置かれうるように、電力供給機構４及び駆動機構５に電気的に接続されている。この実施形態例では、保護機構７は、電界効果トランジスタ７１とバイポーラトランジスタ７２とを有する。電界効果トランジスタ７１はゲートとドレインとソースとを有し、ゲートは使用者操作機構９０及び制御機構６に電気的に接続され、ドレインは駆動機構５の駆動方向制御スイッチ５２に電気的に接続され、また、ソースは接地可能になっている。バイポーラトランジスタ７２は、電界効果トランジスタ７１のゲートに電気的に接続されているエミッタと、制御機構６に電気的に接続されているゲートと、接地可能になっているドレインとを有する。

バイアスユニット８は、第１のダイオード８３を介してバッテリー充電器４２に接続されており、且つ第１のキャパシタ８１は、制御機構６に接続されている第１のキャパシタ８１と、第２のダイオード８４を介して第１のキャパシタ８１に接続されている第２のキャパシタ８２とを有する。バイアスユニット８は、バッテリー充電器４２の充電作業によってキャパシタ８１に貯蓄した第１の電圧成分（Ｖ１）と制御機構６からの第２の電圧成分（Ｖ２）とからなるうえ、バッテリーユニット４１の電圧より高いバイアス電圧（Ｖ）を有するようになることができる。バッテリーユニット４１に充電している時、第１の電圧成分（Ｖ１）は第１のキャパシタ８１に蓄積されている。また、第２の電圧成分（Ｖ２）をバッテリーユニットの実際のバッテリー電圧と同等に設定することにより、バイアス電圧（Ｖ）がバッテリーユニットのバッテリー電圧より高いことを確保することができる。

使用者操作機構９０は、透明材料で作られたものであって操作ハウジング３内からハウジング３外に突出するように操作可能に設置された押しボタン９２と、押しボタン９２に連動するように設置されているうえ、バイアスユニット８の第２のキャパシタ８２と保護機構７の電界効果トランジスタ７１におけるゲートとの間に電気的に接続されている制御スイッチ９２１と、押しボタン９２内に設置されているうえ、電力セーバー４５とバッテリーユニット４１との間に電気的に接続されているランプユニット９２２とを有する。それにより、押しボタン９２が手動的に操作されると、使用者操作機構９０の制御スイッチ９２１はバイアスユニット８と保護機構７との間の電気的接続を制御して保護機構７を電流遮断状態と電流導通状態とに切り替えることができる。即ち、バイアスユニット８は使用者操作機構９０に電気的に接続されているうえ、使用者操作機構９０の手動操作により、バイアスユニット８と保護機構７との間の電気的接続を制御して保護機構７を電流遮断状態と電流導通状態とに切り替えることができる。

制御機構６としては、この実施形態例では、シングルチップ．マイクロプロセクサが用いられている。この制御機構６は、ハウジング３内に設置されているうえ、電力供給機構４と保護機構７とに電気的に接続されている。前記構成により、制御機構６は、バッテリーモニタ４４が生成した基準電圧レベルとバッテリー電圧分圧とからなるバッテリー充電状態の情報から電力不足状態及びオーバーロード状態のいずれかを検出した場合、保護機構７を電流導通状態から電流遮断状態に切り替えることができる。

電動工具を使用しようとする場合、使用者操作機構９０の押しボタン９２を押圧することにより、制御スイッチ９２１をオン（ＯＮ）にさせれば良い。そうすると、制御機構６は照明ランプ９１を作動させるためのバイアス電圧（Ｖ）における第２の電圧成分（Ｖ２）を供給するとともに、バイアスユニット８の第２のダイオード８４と第２のキャパシタ８２、及び使用者操作機構９０の制御スイッチ９２１を介してバイアス電圧（Ｖ）を保護機構７の電界効果トランジスタ７１に供給することができる。

以下は、本実施形態の更に具体的な実施例を説明する。

この実施例では、バッテリーユニット４１の定格電圧は３．６Ｖであり、操作電圧の範囲は２．７〜４．２Ｖである。電界効果トランジスタ７１を導通させるゲート電圧は３．５〜５Ｖが必要である。電動工具の使用中、バッテリーユニット４１の実際の電圧は２．７〜３．５Ｖまで降下する可能性がある。しかし、バイアスユニット８のバイアス電圧（Ｖ）は、キャパシタ８１に貯蓄した第１の電圧成分（Ｖ１）と制御機構６からの第２の電圧成分（Ｖ２）とからなる（第２の電圧成分（Ｖ２）はバッテリーユニットの実際の電圧と同等に設定されている）ので、使用者操作機構９０の押しボタン９２を押圧することにより、制御スイッチ９２１をオン（ＯＮ）にさせた場合、電界効果トランジスタ７１を導通させるための適当なゲート電圧は供給されることができる。したがって、バッテイー電圧不足の状態及びオーバーロードの状態のいずれかが制御機構６により検出されていない限り、駆動機構５の駆動を確保することができるので、バッテリーの寿命を向上させることができる。

また、制御機構６により、バッテリー電圧分圧は基準電圧レベルより低い状態が検出されると、制御機構６はバッテリーユニット４１の実際のバッテリー電圧が不足と判断してから、バイポーラトランジスタ７２を駆動して電界効果トランジスタ７１のゲートを接地させ、電力供給機構４と駆動機構５との間の電流を遮断するので、駆動機構５を駆動不能にさせることができる。

また、電動工具はアイドル状態となると、制御機構６は電力セーバー４５を中止させるので、バッテリー充電器４２とバッテリーモニタ４４とを操作不能にさせることができる。

実際のバッテリー電圧が不足であり、且つバッテリー充電器４２が外部電源に接続された場合、制御機構６は入力電力検出器４３を介して入力電力信号を察知すると、電力セーバー４５を作動可能に復帰させるとともに、バッテリー充電器４２とバッテリーモニタ４４とを操作可能にさせることができる。続いて、制御機構６は、電力セーバー４５を介し、バッテリー電圧分圧が基準電圧レベルと同等になるまでバッテリーユニット４１に再充電することをさせる。

さらに、電動工具の使用中、制御機構６は持続的にバッテリー電圧分圧と基準電圧レベルとを監視し、両者を比較する。もしバッテリー電圧分圧が所定の期間内（例えば、１〜２秒）に速やかに所定の電圧分圧まで降下した場合、制御機構６はオーバーロード状態と判断すると共に、保護機構７を作動させて電力供給機構４と駆動機構５との間の電流を遮断し、駆動機構５を駆動不能にさせる。これにより、過大電流によるモーター５１の焼損を避けることができる。また、制御機構６は使用者操作機構９０の押しボタン９２が釈放されてから１〜２秒後、保護機構７の機能を復帰させ電流導通状態に戻させることができる。

本考案は、また、下記の変形例を提供することができる。

即ち、前記制御機構６は、使用者操作機構９０の押しボタン９２の制御により、ランプユニット９２２を点滅させるように構成されても良い。この構成の加わりによると、バッテリーユニットの状態は視覚的に判別することができる。

以上説明した各実施形態例は、あくまでも本考案の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本考案はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本考案の精神とクレームに述べられた範囲で、いろいろと変更して実施できるものである。

本考案の実施形態例である電動工具の斜視図である。前記実施形態例の電動工具の側面図である。前記実施形態例の電動工具の回路を概要的に説明するブロック図である。前記実施形態例の電動工具の回路構成を概要的に説明する配線図である。

符号の説明

２工具
３ハウジング
４電力供給機構
５駆動機構
６制御機構
７保護機構
８バイアスユニット
３１握り部
３２桶状部
４１バッテリーユニット
４２バッテリー充電器
４３入力電力検出器
４４バッテリーモニタ
４５電力セーバー
５１モーター
５２駆動方向制御スイッチ
７１電界効果トランジスタ
７２バイポーラトランジスタ
８１第１のキャパシタ
８２第２のキャパシタ
８３第１のダイオード
８４第２のダイオード
９０使用者操作機構
９１照明ランプ
９２押しボタン
４４１基準電圧ループ
４４２抵抗器
４４３ツェナーダイオード
４４４バッテリー電圧ループ
４４５抵抗器
４４６抵抗器
９２１制御スイッチ
９２２ランプユニット

Claims

バッテリーユニットを電源とし、且つ前記電源としたバッテリーの充電具合を示す情報を出すことができる電力供給機構と、
工具を保持しながら駆動する駆動機構と、
前記電力供給機構と前記駆動機構との間の回路を導通して前記駆動機構を駆動可能にさせる電流導通状態と、前記電力供給機構と前記駆動機構との間の回路を遮断して前記駆動機構を駆動不能にさせる電流遮断状態とのいずれにも置かれうるように、前記電力供給機構及び前記駆動機構に電気的に接続されている保護機構と、
手動操作で前記保護機構を電流遮断状態から電流導通状態に切り替えることができるように前記保護機構に電気的接続されている使用者操作機構と、
前記電力供給機構からの前記バッテリーの充電具合を示す情報を受けてから判断し、前記バッテリーが電圧不足及びオーバーロードのいずれかの状況にある場合、前記保護機構を電流導通状態から電流遮断状態に切り替えるように、前記電力供給機構及び前記駆動機構に電気的接続されている制御機構とからなることを特徴とする電動工具。
前記保護機構は、前記電流導通状態及び前記電流遮断状態のいずれにも選択的に参与し作動することができるように前記制御機構に接続されているトランジスタを有することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記使用者操作機構に電気的に接続されていて、前記使用者操作機構の手動操作により、それと前記保護機構との間の電気的接続を制御して前記保護機構を電流遮断状態と電流導通状態とに切り替えることができるバイアスユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記保護機構は、さらにゲートとドレインとソースとを有する電界効果トランジスタを備えており、前記ゲートは前記使用者操作機構及び前記制御機構に、前記ドレインは前記駆動機構にそれぞれ電気的に接続されており、また前記ソースは接地されうることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
前記電力供給機構は、前記バッテリーユニットに接続されてから操作され前記バッテリーユニットを充電することができるバッテリー充電器を含むことを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
前記バイアスユニットは、第１のダイオードを介して前記バッテリー充電器に接続されており、且つ前記制御機構に第１のキャパシタが接続されており、
それにより、前記バイアスユニットは、前記バッテリー充電器の充電作業によって前記キャパシタに貯蓄した第１の電圧成分と前記制御機構からの第２の電圧成分とからなるうえ、前記バッテリーユニットの電圧より高いバイアス電圧を有することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
前記電力供給機構は、前記バッテリーユニットに接続されてから操作され前記バッテリーユニットを充電することができるバッテリー充電器を含むことを特徴とする請求項１に記載の電動手具。
前記電力供給機構は、前記制御機構に電気的に接続されていて前記バッテリー充電器に供給する入力電力信号を検出する入力電力検出器と、前記制御機構に電気的に接続されていてそれにバッテリーユニットが接続されると、前記バッテリーユニットの充電具合を示す情報を生じうるバッテリーモニタとを備えたことを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
前記電力供給機構は、さらに、前記制御機構の操作によりその通過電流を遮断するうえ、前記バッテリー充電器と前記バッテリーモニタとの間の操作を不能にさせうるように、前記バッテリー充電器と前記バッテリーモニタと前記制御機構に電気的に接続されている電力セーバーを有することを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
前記バッテリーモニタは、前記バッテリーユニットに接続されうるように並列に接続されている基準電圧ループとバッテリー電圧ループを有し、
前記基準電圧ループは、直列に接続されている抵抗器とツェナーダイオードとを有するうえ、前記抵抗器と前記ツェナーダイオードとの接続点で前記制御機構と接続していて前記制御機構に基準電圧レベルを提供することができ、
前記バッテリー電圧ループは、直列に接続されている一対の抵抗器を有するうえ、前記一対の抵抗器の間の接続点で前記制御機構と接続していて前記制御機構にバッテリー電圧分圧を提供することができ、
それにより、前記基準電圧レベル及び前記バッテリー電圧分圧は前記バッテリー状態の情報とされることを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
前記電力供給機構と、前記駆動機構と、前記保護機構と、前記制御機構とを内部に収納した手持ちハウジングを有し、且つ、前記使用者操作機構は、操作されうるように前記ハウジングに設けられた押しボタンを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。