JP5387858B2 - 電動工具用回路及び電動工具 - Google Patents

Description

この発明は、電動工具用回路及び電動工具に関する。特に、モータなどのアクチュエータの誤作動を防止することができる電動工具用回路、及び、この電動工具用回路を用いた電動工具に関するものである。

従来、モータなどのアクチュエータを動力源とする電動工具として種々のものが知られている。例えば、こうした電動工具として、モータやイグナイタなどのアクチュエータを動力源とした打ち込み工具が知られている。

こうした打ち込み工具においては、スイッチング素子を用いた回路でモータを制御し、通電／非通電を制御することで、釘の発射や次回の発射のためのスタンバイが実行されるようになっている。

しかしながら、こうした制御回路において駆動用のスイッチング素子が故障してショートすると、駆動用のスイッチング素子が誤ってＯＮとなるため、これによりモータが意図せずに作動してしまうと、釘が誤発射されてしまうなどして危険である。

このため、例えば特許文献１には、制御回路から出力された制御信号が異常である場合には、論理演算を行う回路により駆動装置の作動が阻止されるように構成し、誤作動を防止するようにした打ち込み作業工具が開示されている。

特開２００８−２６０１００号公報

しかし、上記した特許文献１記載の打ち込み作業工具では、誤作動防止用の回路を新たに設ける必要があり、製造コストが増加するという問題点があった。

そこで、本発明は、安価に製造できるとともに、確実にフェールセーフを実現できる電動工具用回路及び電動工具を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、請求項１に記載の電動工具用回路は、電源と、前記電源を動力源として駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータと直列に配置された駆動用スイッチング素子と、前記アクチュエータと並列に配置されたブレーキ用スイッチング素子と、前記アクチュエータと直列に配置されたヒューズと、を備え、前記ブレーキ用スイッチング素子は、前記アクチュエータを駆動させるとき以外はＯＮに設定され、前記ヒューズは、前記ブレーキ用スイッチング素子及び前記駆動用スイッチング素子がともにＯＮとなると、回路に流れる電流値で溶断するように形成されていることを特徴とする。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、上記した請求項１記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、請求項２に記載の電動工具は、請求項１記載の電動工具用回路を使用した電動工具であって、前記アクチュエータを駆動させるための操作部を有し、前記操作部が操作されて前記アクチュエータを駆動させるときに、前記ブレーキ用スイッチング素子がＯＦＦに設定されるとともに、前記駆動用スイッチング素子がＯＮに設定され、前記操作部の操作が解除されて前記アクチュエータの駆動を停止させるときに、前記ブレーキ用スイッチング素子がＯＮに設定されるとともに、前記駆動用スイッチング素子がＯＦＦに設定されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、ブレーキ用スイッチング素子及び駆動用スイッチング素子がともにＯＮとなると、回路に流れる電流値でヒューズが溶断するように形成されている。このため、駆動用スイッチング素子がショート故障してＯＮとなると、回路に流れる電流値でアクチュエータと直列に配置されたヒューズが溶断し、アクチュエータへの電力供給が行われないため、アクチュエータの誤作動を防止することができる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、操作部が操作されたことに伴ってスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦが切り替わるので、直接的に誤作動を防止することができる。

打ち込み工具の側面図である。 電動工具用回路の説明図であって、アクチュエータ駆動時の回路図である。 電動工具用回路の説明図であって、アクチュエータ停止時の回路図である。 電動工具用回路の説明図であって、駆動用ＦＥＴがショート故障したときの回路図である。 変形例に係る電動工具用回路の説明図である。

以下、本発明の実施形態について、電動工具としての釘打機を例に挙げて、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る釘打機は、図１に示すように、工具本体１の下部に連結釘（連結ステープル）が装填されたマガジン２と、釘Ｎを打ち出すドライバ３を一体に結合したプランジャ４と、を備えている。そして、この釘打機は、アクチュエータとしてモータ７を備えており、トリガ１７（操作部）を操作することでモータ７が駆動し、釘を発射するように形成されている。

マガジン２の前端部には射出口５が形成され、連結釘の先頭釘は供給装置（図示せず）により射出口５に供給されるように構成されている。

プランジャ４は断面略Ｕ字状の部材で前面にはドライバ３が一体に結合され、案内手段によって上下動可能に配置され、圧縮バネ６によって常時下方に付勢されている。ドライバ３は工具本体１の射出口５内を摺動するように配置されている。

プランジャ４は、プランジャ４に対向してプランジャ４の移動方向（上下方向）に沿って並設された第１、第２、第３の３つの同径の回転歯車（回転歯車）１１、１２、１３と、第１の回転歯車１１に複数の減速歯車からなる減速機構を介して連係されるモータ７とによって構成された押上げ機構により、上方に押上げ可能に形成されている。

このように構成されたプランジャ４の押上げ機構はモータ７により駆動するものであり、モータ７を始動させると、その駆動力は減速機構を介してその出力軸から第１の回転歯車１１に伝達され、第１の回転歯車１１が回転し、この回転歯車１１に噛合した第２の回転歯車１２が回転し、更に第２の回転歯車１２に噛合した第３の回転歯車１３が回転する。そして、これらの回転歯車１１、１２、１３の偏心位置に突設された駆動ピン（図示せず）により、プランジャ４が圧縮バネ６に抗して押し上げ移動される。そして、プランジャ４が上死点近傍に押し上げられると、位置検出スイッチ（図示せず）が作動し、この位置検出スイッチが作動したことにより、後述するマイコン１０５に出力信号が出力される。出力信号を受信したマイコン１０５は、モータ７を停止するように駆動用ＦＥＴ１０２及びブレーキ用ＦＥＴ１０３（後述）を制御し、これによりプランジャ４が停止する。

この状態でトリガ１７を引くと、トリガ１７の作動信号がマイコン１０５に出力される。この作動信号を受信したマイコン１０５は、モータ７が駆動するように駆動用ＦＥＴ１０２及びブレーキ用ＦＥＴ１０３（後述）を制御し、これによりモータ７が再び回転する。モータ７が回転すると、前記した駆動ピンとプランジャ４との係合が外れ、トリガ１７を押したとほぼ同時にプランジャ４がバネ６に付勢されて下動し、このプランジャ４に結合されたドライバ３が射出口５に供給された釘Ｎを打撃して、釘Ｎが被打ち込み材に向けて打ち込まれる。

そして、モータ７は上述した位置検出スイッチが作動するまで回転を続け、再びプランジャ４を押し上げ移動する。そして、位置検出スイッチが作動するまでプランジャ４が押し上げ動作されると、モータ７の回転が停止し、釘の打ち込み作業のワンサイクルが終了する。

ところで、本実施形態に係る釘打機は、工具本体１内部にモータ７を駆動するための回路を備えている。

この回路は、図２に示すように、モータ７を駆動させるための動力源となる電源としてのバッテリ１０１と、モータ７と直列に配置された駆動用ＦＥＴ１０２（駆動用スイッチング素子）と、モータ７と並列に配置されたブレーキ用ＦＥＴ１０３（ブレーキ用スイッチング素子）と、モータ７と直列に配置されたヒューズ１０４と、を備えている。

駆動用ＦＥＴ１０２及びブレーキ用ＦＥＴ１０３は、マイコン１０５により制御されるスイッチング素子であり、詳しくは、トリガ１７が操作されてモータ７を駆動させるときには、ブレーキ用ＦＥＴ１０３がＯＦＦに設定されるとともに、駆動用ＦＥＴ１０２がＯＮに設定される。

一方、トリガ１７の操作が解除された後に、上述した位置検出スイッチが作動し、モータ７の駆動を停止させるときには、ブレーキ用ＦＥＴ１０３がＯＮに設定されるとともに、駆動用ＦＥＴ１０２がＯＦＦに設定される。これにより、マイコン１０５は、モータ７への電力供給を制御し、モータ７の作動を制御している。

このため、トリガ１７が操作されると、図２に示すように、モータ７に電力が供給され、上記したような釘の打ち込み作業が実行されるようになっている。

また、トリガ１７の操作が解除され、上述した位置検出スイッチが作動すると、図３に示すように、モータ７への電力供給がストップするように構成されている。

ところで、このような回路において駆動用ＦＥＴ１０２がショート故障すると、駆動用ＦＥＴ１０２が意図せずＯＮとなるため、モータ７が誤作動する恐れがある。このため、本実施形態に係る回路では、ヒューズ１０４を設けることでモータ７の誤作動を防止するようにしている。

本実施形態に係るヒューズ１０４は、ブレーキ用ＦＥＴ１０３及び駆動用ＦＥＴ１０２がともにＯＮとなったときに回路に流れる電流値で溶断するように定格電流が設定されている。このため、図４に示すように、ブレーキ用ＦＥＴ１０３がＯＮの状態（モータ７が停止制御された状態）で故障により駆動用ＦＥＴ１０２がＯＮになると、ヒューズ１０４が溶断し、回路を遮断するように形成されている。

このため、駆動用ＦＥＴ１０２がショート故障した場合でも、モータ７が意図せずに作動することがなく、釘の誤発射を防ぐことができる。

なお、本実施形態においては、ブレーキ用ＦＥＴ１０３及び駆動用ＦＥＴ１０２をマイコン１０５でソフトウェア制御することとしたが、これに限らず、ハードウェアで制御するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、トリガ１７の操作に応じて機械的にＯＮ／ＯＦＦが切り替えられるトリガスイッチ１０６を設けてもよい。

この場合、トリガ１７が操作されてトリガスイッチ１０６がＯＮとなると、駆動用ＦＥＴ１０２がＯＮに設定されるとともに、ブレーキ用ＦＥＴ１０３は、ロジック信号反転素子１０７を介して信号が伝達されるため、ＯＦＦに設定される。

反対にトリガ１７の操作が解除されてトリガスイッチ１０６がＯＦＦとなると、駆動用ＦＥＴ１０２がＯＦＦに設定されるとともに、ブレーキ用ＦＥＴ１０３は、ロジック信号反転素子１０７を介して信号が伝達されるため、ＯＮに設定される。

このようにハードウェアでＦＥＴを制御した場合においても、ブレーキ用ＦＥＴ１０３がＯＮの状態（モータ７が停止制御された状態）で故障により駆動用ＦＥＴ１０２がＯＮになると、ヒューズ１０４が溶断し、回路を遮断するように形成することで、駆動用ＦＥＴ１０２がショート故障した場合でも、モータ７が意図せずに作動することがなく、釘の誤発射を防ぐことができる。

また、上記した実施形態においては、電動工具としての釘打機を例に説明したが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば、電動鋏や電動鋸など、釘打機以外の電動工具にも適用できる。同様に、上記した実施形態においては、アクチュエータとしてモータ７を例に説明したが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば、イグナイタなど、電動のアクチュエータであれば種々のものに適用することができる。

１ 工具本体
２ マガジン
３ ドライバ
４ プランジャ
５ 射出口
６ 圧縮バネ
７ モータ（アクチュエータ）
１１ 第１の回転歯車
１２ 第２の回転歯車
１３ 第３の回転歯車
１７ トリガ（操作部）
１０１ バッテリ（電源）
１０２ 駆動用ＦＥＴ（駆動用スイッチング素子）
１０３ ブレーキ用ＦＥＴ（ブレーキ用スイッチング素子）
１０４ ヒューズ
１０５ マイコン
１０６ トリガスイッチ
１０７ ロジック信号反転素子
Ｎ 釘

Claims (2)

1. 電源と、
   前記電源を動力源として駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータと直列に配置された駆動用スイッチング素子と、
   前記アクチュエータと並列に配置されたブレーキ用スイッチング素子と、
   前記アクチュエータと直列に配置されたヒューズと、
   を備え、
   前記ブレーキ用スイッチング素子は、前記アクチュエータを駆動させるとき以外はＯＮに設定され、
   前記ヒューズは、前記ブレーキ用スイッチング素子及び前記駆動用スイッチング素子がともにＯＮとなると、回路に流れる電流値で溶断するように形成されていることを特徴とする、電動工具用回路。
2. 請求項１記載の電動工具用回路を使用した電動工具であって、
   前記アクチュエータを駆動させるための操作部を有し、
   前記操作部が操作されて前記アクチュエータを駆動させるときに、前記ブレーキ用スイッチング素子がＯＦＦに設定されるとともに、前記駆動用スイッチング素子がＯＮに設定され、
   前記操作部の操作が解除されて前記アクチュエータの駆動を停止させるときに、前記ブレーキ用スイッチング素子がＯＮに設定されるとともに、前記駆動用スイッチング素子がＯＦＦに設定されることを特徴とする、電動工具。

Images