JP4879570B2

JP4879570B2 - 電動工具用トリガースイッチ

Info

Publication number: JP4879570B2
Application number: JP2005348523A
Authority: JP
Inventors: 将之石川
Original assignee: 日本電産テクノモータホールディングス株式会社
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2025-12-01
Also published as: JP2007157402A

Description

本発明は、電動工具に用いられるトリガースイッチに関するものである。

インパクトドライバー、グラインダーなどの電動工具の駆動源としてブラシレスＤＣモータが用いられている。このブラシレスＤＣモータを駆動させるために、電動工具内部にはインバータ回路、このインバータ回路を制御する制御回路などが内蔵されている。そして、電動工具のハウジングに設けられたトリガースイッチを作業者の指で操作することにより工具の回転速度を可変にしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２３８２３公報

上記のようなトリガースイッチの構造は、部品が細かく、組み立て及び分解するときに紛失の恐れや破壊の恐れがあった。例えば、従来からあるトリガースイッチの部品の総数は４０点以上であり、その組み立てに時間が掛かり、不具合があったときの分解が困難であり、各部品寸法の設計が困難であるという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、容易に組み立て及び分解をすることができ、かつ部品点数が少なく、かつ、小型化可能なトリガースイッチを提供する。

請求項１に係る発明は、インバータ回路とインバータ回路を制御する制御回路とメインスイッチ回路とからなる駆動回路により制御されているブラシレスＤＣモータを搭載した電動工具用トリガースイッチにおいて、
前記トリガースイッチのハウジングが、左右または上下に分割可能であり、
前記ハウジング内にスイッチ基板が収納され、
トリガー部が前記ハウジングに対し摺動自在に配されているトリガースイッチであり、
前記トリガー部から前記ハウジング内部に向かって移動部材が突出し、
前記移動部材の先端部にはマグネットとスイッチ押圧部材とが設けられ、
前記スイッチ基板上に、前記移動部材が摺動する方向に沿って、メインスイッチ、ｎ個（但し、ｎ＞１である）のホールＩＣの順に配列され、
かつ、前記ｎ個のホールＩＣの中で隣接するホールＩＣ同士の一部が摺動方向に重なるように配列され、
前記メインスイッチは、前記スイッチ押圧部材に押圧されることによりＯＮになり、次に前記ｎ個のホールＩＣは前記マグネットが所定距離に近づいたときに所定の電圧レベルのスイッチ信号を出力し、各々のスイッチ信号に対応してｎ段階の速度指令信号を出力する速度制御回路を備えたことを特徴とする電動工具用トリガースイッチである。

請求項２に係る発明は、正逆切替えスイッチにマグネットが設けられ、前記スイッチ基板に正逆切替え用のホール素子が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動工具用トリガースイッチである。

請求項１に係る発明であると、ハウジングと、スイッチ基板とトリガーから構成されるだけであるため、組み立て及び分解が容易であり、部品点数も少なく、小型化可能であり、かつ、正逆切り替えスイッチも一体化するために、さらに部品点数を少なくすることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態のコードレス電動工具１０について、図１〜図４に基づいて説明する。

（１）コードレス電動工具１０の構造
図１に基づいて、コードレス電動工具１０の構造について説明する。

コードレス電動工具１０は、図１に示すようにインパクトドライバーであって、ビストル型のフレーム１２から構成され、このフレーム１２は筒状の本体１４と、この本体１４の後部下面から突出した把持部１６とを有している。本体１４の内部には、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１８と、このモータ１８の出力軸に連結されたギヤボックス２０を有し、ギヤボックス２０の出力軸には、チャック２２を介してドライバ２４が取り付けられている。

モータ１８の下方には、モータ１８を駆動させるための駆動回路５０が設けられた配線基板２８が取り付けられている。

本体１４と把持部１６の境目の部分には、後から詳しく説明するトリガースイッチ３０が設けられている。また、把持部１６の下端には、リチウムイオン電池よりなる充電池３２が着脱自在に設けられている。

（２）トリガースイッチ３０の構造
次に、トリガースイッチ３０の構造について図２〜図５に基づいて説明する。

トリガースイッチ３０は、箱状のハウジング３６と、このハウジング３６に対し摺動自在に設けられたトリガー部３８と、プリント配線基板よりなるスイッチ基板３９とよりなる。

ハウジング３６は、左ハウジング３６１と右ハウジング３６２とより構成され、左右一対の左ハウジング３６１と右ハウジング３６２は、それぞれ合成樹脂製であって一体成形されている。左ハウジング３６１の本体は、側面形状が五角形であり、この五角形の本体から円筒部３６３が突出している。右ハウジング３６２の本体も、側面形状が五角形であり、この五角形の本体から円筒部３６４が突出している。

トリガー部３８は、ハウジング３６の方向に向かって棒状の移動部材４０が突出している。この移動部材４０の先端部にはマグネット４２が取り付けられ、このマグネット４２を有する移動部材４０の先端部がハウジング３６内部の円筒部３６３，３６４に挿入されている。また、移動部材４０の外周にはコイル状のバネ４４が嵌め込まれ、トリガー部３８をハウジング３６の外方に常に付勢されている。

スイッチ基板３９は、ハウジング３６の五角形の本体内部に収納されるものであり、トリガースイッチ３０を動作させるための電子部品が配線されている。すなわち、図５に示すように、移動部材４０の摺動方向に沿って千鳥状に２個のホールＩＣ４６，４８が設けられている。第１のホールＩＣ４６が、移動部材４０の下方であって、かつ、トリガー部３８に近い部分に設けられている。第２のホールＩＣ４８は、移動部材４０の上方であってトリガー部３８から離れた位置に取り付けられ、第１のホールＩＣ４６と第２のホールＩＣ４８とは、移動部材４０の摺動方向に関して重なった部分が存在する。

また、第１のホールＩＣ４６の下方には、マイクロスイッチよりなるメインスイッチ３４が配されている。このメインスイッチ３４は、トリガー部３８の移動部材４０の先端にある板状の押圧部材５８によって押圧される。このメインスイッチ３４は、トリガー部３８の押圧部材５８が全く押圧していない状態の移動部材４０の位置である初期位置を検出するものであり、トリガー部３８が少しでも押圧されて移動部材４０が移動するとオフ状態からオン状態になる。

トリガースイッチ３０の移動部材４０には、移動部材４０と同軸に、正逆切替えスイッチ（以下、単に切替えスイッチという）６０が回動自在に設けられている。この切替えスイッチ６０には、正逆切替え用のマグネット６２が設けられ、切替えスイッチ６０を回転させることによりこの切替えマグネット６２も回転する。切替えマグネット６２と対応するスイッチ基板３９上には、この切替えマグネット６２を検知するための切替え用ホールＩＣ６４が設けられている。そして、切替えスイッチ６０を回転させると、切替えマグネット６２も同時に回転し、切替え用ホールＩＣ６４に届く磁力が変化し、正回転または逆回転であるかを判別する。具体的には、切替えマグネット６２が切替え用ホールＩＣ６４に最も接近した状態が正回転であり、最も離れ磁力が届かない状態では逆回転であると判断する。そして、この切替え用ホールＩＣ６４は、正逆切替え信号を出力する。なお、切替えスイッチ６０は略円筒形をなして移動部材４０が貫通し、その外周部からレバー６６が突出している。このレバー６６は略Ｌ字状であり、作業者が操作を行い易いようになっている。

次に、このトリガースイッチ３０によって回転速度を変化させる場合について説明する。

トリガースイッチ３０のトリガー部３８を全く押圧していない状態では、バネ４４の付勢力によって、図５の初期位置に保持されている。そして、トリガー部３８を指で押圧することにより、移動部材４０が移動し、図５における初期位置、Ａの範囲、Ｂの範囲、Ｃの範囲、Ｄの範囲に移動する。

マグネット４２がＡの範囲にあるときは、トリガー部３８が初期位置から押圧されて移動部材４０が移動しているので、メインスイッチ３４がＯＦＦ状態からＯＮ状態になる。また、図５に示すように、第１のホールＩＣ４６と第２のホールＩＣ４８からのホール信号は、両方ともＯＦＦ状態となっている。

マグネット４２がＢの範囲にあるときは、第１のホールＩＣ４６のみに対応するため、第１のホールＩＣ４６のみからホールＩＣがホール信号がＯＮ状態となり、第２のホールＩＣ４８からのホール信号はＯＦＦ状態となる。

マグネット４２がＣの範囲にあるときは、第１のホールＩＣ４６と第２のホールＩＣ４８の重なった位置に対応するため、第１のホールＩＣ４６と第２のホールＩＣ４８からの両方のホール信号がＯＮ状態となる。

マグネット４２がＤの範囲にあるときは、第１のホールＩＣ４６から離れ、第２のホールＩＣ４８にのみに対応するため、第２のホールＩＣ４８のみからＯＮ状態のホール信号が出力される。

したがって、２個のホールＩＣ４６，４８によって、図６に示すように停止、低速、中速、高速の４通りの状態を実現することができる。

（３）駆動回路５０の構成
次に、駆動回路５０の構成について、図７に基づいて説明する。

図７に示すように、駆動回路５０は、インバータ回路５２とインバータ回路５２を制御する制御回路５４と上記で説明したメインスイッチ回路３３と、速度制御回路５６と、上記で説明したトリガースイッチ３０とから構成されている。

インバータ回路５２は、６個のＦＥＴ１〜６から構成され、２個のＦＥＴが直列に接続された回路が３組並列に取り付けられたフルブリッジ回路である。そして、各直列に接続されたＦＥＴ１〜６の中間点からモータ１８の固定子巻線に駆動電流を供給する。６個のＦＥＴ１〜６は、制御回路５４に内蔵されている論理回路からのゲート信号によってＯＮ／ＯＦＦすることができる。また、このインバータ回路５２は、リチウムイオン電池よりなる充電池３２から電圧が供給される。

制御回路５４は、上記で説明した論理回路以外に、モータ１８の回転速度を検出する回転速度検出回路と、この回転検出回路からの回転信号と、速度制御回路５６から入力する速度指令信号に基づいてフィードバック制御を行い、論理回路を経てモータ１８を速度指令信号に基づく回転速度のＰＷＭ制御をしている。

制御回路５４は、充電池３２からその駆動のための電源が供給され、かつ、充電池３２と制御回路５４との間には、メインスイッチ回路３３が設けられている。このメインスイッチ回路３３は、メインスイッチ３４とスイッチングトランジスタ３５から構成され、メインスイッチ３４をＯＮ状態になると、スイッチングトランジスタ３５もＯＮ状態になり、充電池３２から直流電源が供給されて制御回路５４が駆動する。

また、速度制御回路５６からは速度指令信号以外に、ブレーキ信号が入力する。ブレーキ信号が入力しているときは、インバータ回路５２における６個のＦＥＴ１〜６の中で、上段にあるＦＥＴ１，ＦＥＴ３，ＦＥＴ５を全てＯＮ状態にし、他の下段にあるＦＥＴ２，４，６をＯＦＦ状態にして、モータ１８の回転を停止させる。なお、この場合に上段のＦＥＴ１，３，５を全てＯＦＦ状態にし、下段のＦＥＴ２，４，６をＯＮ状態にしてもよい。この場合であってもモータ１８の回転を停止させることができる。

さらに、制御回路５４には、切替え用ホールＩＣ６４が接続され、この切替え用ホールＩＣ６４からの正逆切替え信号によって、モータ１８を正回転または逆回転させる。

（４）コードレス電動工具１０の動作状態
次に、図５に基づいてコードレス電動工具１０の動作状態について説明する。

メインスイッチ３４がＯＦＦ状態のときは、制御回路５４に電源が供給されていないため、モータ１８は停止状態となっている。但し、この場合においても充電池３２からインバータ回路５２には電圧がかかった状態となっている。

コードレス電動工具１０の作業者が、トリガー部３８を初期位置から少しでも押圧してメインスイッチ３４をＯＮ状態にすると、すなわち、Ａの範囲にあるときは、制御回路５４に電源が投入される。しかし、マグネット４２が図５におけるＡの範囲にあるときは、図５に示すように速度制御回路５６からはブレーキ信号が出力され、制御回路５４は上記したようにモータ１８を停止状態にしている。ここで、メインスイッチ３４をＯＮ状態にした場合に、メインスイッチ３４に流れる電流は微小な電流であり、また、スイッチングトランジスタ３５が動作するだけであるため、アークが発生がない。

作業者がトリガー部３８を押圧しマグネット４２がＢの範囲にくると、上記で説明したように低速の速度指令信号が速度制御回路５６から出力される。また、ブレーキ信号はＯＦＦ状態となる。制御回路５４は、低速の速度指令信号に併せてモータ１８を低速で回転させる。

作業者がさらにトリガー部３８を押圧して、マグネット４２がＣの範囲にくると、中速の速度指令信号が速度制御回路５６から出力される。

作業者がさらにトリガー部３８を押圧して、マグネット４２がＤの範囲にくると、高速の速度指令信号が速度制御回路５６から出力される。

そして、作業者が作業を終えトリガー部３８から手を放すと、バネ４４の付勢力によりトリガー部３８がＡの範囲からさらに初期位置に復帰し、ブレーキ信号が速度制御回路５６から出力され、モータ１８が停止する。

このように、制御回路５４への電源をＯＮ／ＯＦＦするのみであるため、アークによる経年劣化を防止することができる。

また、トリガースイッチ３０は、２個のホールＩＣ４６，４８と非接触のマグネット４２とから構成されているため、機械的な接触がなく長寿命化を図ることができる。

また、２個のホールＩＣ４６，４８から停止、低速、中速、高速の４段階の速度指令を行うことができる。

さらに、モータ１８を正逆回転させる場合には、切替えスイッチ６０を回転させるだけでよい。

（５）本実施形態の効果
上記構成のトリガースイッチ３０であると、トリガースイッチ３０の部品は、切替えスイッチ６０を有するトリガー部３８と、スイッチ基板３９と、左ハウジング３６１と右ハウジング３６２だけであり、これらは簡単に組み立てることができる。そして、部品点数も少ない。その上、不具合が生じた場合には分解が容易であり、その不具合の箇所も容易に判別することができる。さらに、各部品の設計が容易であり、部品寸法がシビアにならない。

また、ホールＩＣ４６，４８，６４とマグネット４２，６２との動作であるため、機械的な接点や摺動がなく、長寿命化も可能である。

（第２の実施形態）
上記実施形態ではトリガー部３８にマグネット４２を設け、速度切替え用にホールＩＣ４６，４８を設けたが、これに代えてトリガー部３８の移動部材４０の先端に金属製のブラシを設け、スイッチ基板３９に印刷抵抗を複数種類設け、このブラシが印刷抵抗に接触したときの抵抗値によって速度を切替えてもよい。

（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

上記実施形態のコードレス電動工具１０では、インバクトドライバーにおいて説明したが、これに代えてグラインダーなどの他のコードレス電動工具であってもよい。

本発明の第１の実施形態のコードレス電動工具の側面図である。

明細書Ｅに挿入する内容
トリガースイッチの縦断面図である。トリガースイッチの横断面図である。トリガースイッチの分解斜視図である。トリガースイッチの動作を示す説明図である。トリガースイッチのストローク状態と速度指令信号及びブレーキ信号との関係を示す表の図である。駆動回路の回路図である。

１０コードレス電動工具
１２フレーム
１８モータ
２８配線基板
３０トリガースイッチ
３２充電池
３４メインスイッチ
３６ハウジング
３８トリガー部
４０移動部材
４２マグネット
４６ホールＩＣ
４８ホールＩＣ
５０駆動回路
５２インバータ回路
５４制御回路
５６速度制御回路

Claims

インバータ回路とインバータ回路を制御する制御回路とメインスイッチ回路とからなる駆動回路により制御されているブラシレスＤＣモータを搭載した電動工具用トリガースイッチにおいて、
前記トリガースイッチのハウジングが、左右または上下に分割可能であり、
前記ハウジング内にスイッチ基板が収納され、
トリガー部が前記ハウジングに対し摺動自在に配されているトリガースイッチであり、
前記トリガー部から前記ハウジング内部に向かって移動部材が突出し、
前記移動部材の先端部にはマグネットとスイッチ押圧部材とが設けられ、
前記スイッチ基板上に、前記移動部材が摺動する方向に沿って、メインスイッチ、ｎ個（但し、ｎ＞１である）のホールＩＣの順に配列され、
かつ、前記ｎ個のホールＩＣの中で隣接するホールＩＣ同士の一部が摺動方向に重なるように配列され、
前記メインスイッチは、前記スイッチ押圧部材に押圧されることによりＯＮになり、次に前記ｎ個のホールＩＣは前記マグネットが所定距離に近づいたときに所定の電圧レベルのスイッチ信号を出力し、各々のスイッチ信号に対応してｎ段階の速度指令信号を出力する速度制御回路を備えたことを特徴とする電動工具用トリガースイッチ。
正逆切替えスイッチにマグネットが設けられ、
前記スイッチ基板に正逆切替え用のホール素子が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動工具用トリガースイッチ。