JP5849222B2

JP5849222B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP5849222B2
Application number: JP2011205001A
Authority: JP
Inventors: 将利渥美; 山田　穣; 穣山田; 賢一郎稲垣; 直有村; 博之海藏; 宏司松本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: JP2013066947A

Description

本発明は減速比の切り替えを行う変速装置を備えた電動工具に関するものである。

減速比を切り替えることができる減速機構部を備えた電動工具において、負荷トルクの大小に応じて減速機構部の減速比を自動的に切り替えるものが特許文献１などに示されている。

このような自動変速機能を備えるとともに上記負荷トルクの検出をモータ電流値から行っている電動工具では、締め付けトルクが所定値に達すれば動力伝達を遮断してしまうクラッチも設ける場合、次のような問題が生じる。

すなわち、負荷トルクが増大してモータ電流値が大きくなったことから変速を行ってそれまでの高速低トルク回転状態から低速高トルク回転状態に切り替えた後、負荷トルクが所定値に達することで上記クラッチが作動して動力伝達を遮断すると、モータからクラッチに至るまでの部分は空回りすることになり、モータの負荷が小さくなってモータ電流値も低くなるために、減速機構部は低速高トルク回転状態から高速低トルク状態に自動変速することになる。このような変速動作は作業の上では不要である上に、かえって作業性を悪化させることになる。

特開２００９−５６５９０号公報

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、不要な自動変速動作が生じなくて作業性が良好に保たれる電動工具を提供することを課題とする。

本発明は、減速比が切り替え自在となっている減速機構部と、負荷トルクを動力源としてのモータの電流値から検出して負荷トルクの大小に応じて上記減速機構部の減速比を切り替える制御部と、負荷トルクが所定値に達した際に減速機構部から後の動力伝達を遮断するクラッチとを備えている電動工具であって、上記クラッチ動作を不能として動力伝達を常時確保する状態と、上記の動力伝達遮断が可能な状態とに切り替える手段を備えるとともに、上記クラッチによる動力伝達遮断が可能なときの動力伝達を遮断する負荷トルクの所定値よりも、減速比の切り換えを行う負荷トルクの値が大に設定されていることに特徴を有している。

クラッチが動力伝達を遮断する際には変速動作が行われず、クラッチ動作が不能とされて動力伝達が常時確保されている時のみ、変速動作がなされるようにしたものである。

上記クラッチが動力伝達を遮断する負荷トルクの所定値が可変であるものにおいては、最大所定値よりも、減速比の切り換えを行う負荷トルクの値を大としておく。

また、クラッチ動作を不能として動力伝達が常時確保された時には、減速比の切り換えを行う負荷トルクの値を可変としておくことが好ましい。

本発明においては、クラッチが動力伝達を遮断する際には変速動作が行われず、クラッチ動作が不能とされて動力伝達が常時確保されている時のみ、変速動作がなされることから、変速動作がクラッチの動作の影響を受けることがなく、不要な自動変速動作が生じないために、この電動工具を使用する作業の作業性を良好を保つことができる。

本発明の実施の形態の一例の動作説明図である。同上の他の動作説明図である。同上のブロック図である。同上の部分断面図である。同上のハウジングを片側だけ外した状態の側面図である。同上クラッチ設定検出部を示す部分側面図である。クラッチが動作する負荷トルクの範囲が変速する負荷トルクと重なる時の動作説明図である。

本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図４及び図５は本発明に係る電動工具の機構の一例を示すもので、ハウジング１００の後端部内に動力源としてのモータ１が配設されており、このモータ１の出力は減速機構部２とクラッチ３とを介して出力軸４に伝達される。

上記減速機構部２は、３段の遊星機構を軸方向に直列に並べたもので、その２段目の遊星機構におけるインターナルギア１２は軸方向に可動となっており、図中左方に移動させた時には一段目の遊星機構のキャリア１１外周面に設けられた歯と噛み合い、右方に移動させた時にはギアケース９内周面に設けられた歯と噛み合う。つまり、インターナルギア１２を左方に動かした時には、２段目の遊星機構が減速輪列として機能せずに１段目の遊星機構が３段目の遊星機構に直結された状態となって、高速低トルクの回転が出力軸４に伝達され、インターナルギア１２を右方に動かした時には、２段目の遊星機構が減速輪列として機能することになって、低速高トルク回転が出力軸４に伝達される。

上記減速比の切り替えは、回転型のアクチュエータ６と、このアクチュエータ６の回転がギア４７を介して伝達されることで回転する変速リング８とによってなされる。ここにおける変速リング８は、その軸周りの回転に加えて軸方向移動も可能となっているとともに上記インターナルギア１２に連結されており、さらにギアケース９から突出するピン４５と係合するカム溝４１を備えている。上記アクチュエータ６の回転で変速リング８が回転する時、ピン４５とカム溝４１とのガイドによって軸方向にも移動するものであり、この軸方向移動に伴ってインターナルギア１２も軸方向移動を行うことで上記変速が行われる。

減速機構部２と出力軸３との間に配されたクラッチ３は、負荷トルクが所定値に達した時、減速機構部２の最終段のインターナルギアの回転の機械的規制を解除してインターナルギアの空転を許すことによって動力伝達を遮断するもので、この機構については公知であるためにここでは説明を省略する。

図３に上記電動工具のブロック図を示す。図中６０は、第１駆動部６５を介してモータ１をするモータ制御部６１と、第２駆動部６６を介してアクチュエータ６の回転を制御するアクチュエータ制御部６２とを備えた制御部であり、７０は電源部である。モータ１の回転及びアクチュエータ６の回転は、夫々駆動状態検知部６８及び情報検知部６７によって制御部６０にフィードバックされる。

上記減速機構部２の減速比が小に設定されている時のモータ電流値とトルクとの関係は、図１に示すＹ_Hとなり、減速比が大に設定されている時の電流値とトルクとの関係はＹ_Ｌとなる。そして上記制御部６０は、図４に示すトリガースイッチ７を操作することでモータ１を回転させる時、減速機構部２における減速比を小の状態にセットした状態でモータ１を起動させる。そして負荷トルクが大きくなって電流値が図中Ｂ_H（トルクがＢ’）に達すれば、制御部６０はアクチュエータ６を作動させて減速機構部２の減速比を大とする。また、減速比が大の状態で作業をしている間に負荷トルクがＣ’まで下がれば、制御部６０は減速機構部２の減速比を小の状態に切り替える。

ここにおいて、クラッチ３が動力伝達を遮断することになるトルク値Ｄ’が図７に示すように、減速比を大に切り替えることになるトルク値Ｂ’よりも大である場合、負荷トルクの増大に伴って減速比が小から大に切り替わった後、さらに負荷トルクが増大することでクラッチ３が作動する。そしてクラッチ３が作動すれば、モータ１にかかる負荷は急激に小さくなるために、モータ電流値でトルクを検出している場合、クラッチ３が作動した時点で制御部６０は減速比を小に切り替えることになる。

これに対して、図１に示すように、クラッチ３が動力伝達を遮断することになるトルク値Ｄ’を図１に示すように、減速比を大に切り替えることになるトルク値Ｂ’及び減速比を小に切り替えることになるトルク値Ｃ’よりも小としておけば、負荷トルクの増加によって、まずクラッチ３が作動して動力伝達を遮断するために、変速動作がなされることはない。

ところで、クラッチ３が動力伝達を遮断することになる負荷トルク値（締め付けトルク値）は、作業内容に応じて変更することができるようにしておくのが通常であり、図４及び図５に示すものにおいても、トルク調整ハンドル３１を回転させてクラッチばね３０の圧縮量を変更することで締め付けトルク値を変更することができるようにしている。

クラッチ３の変更することができるトルク値の最小値をＴｍｉｎ，最大値をＴｍａｘとすれば、図２に示すように、最大トルク値Ｔｍａｘよりも減速比を切り替えることになるトルク値Ｃ’，Ｂを大きくしておくことによって、クラッチ３の動作時の不要な変速動作を抑制することができる。

なお、トルク調整ハンドル３１を回転させてクラッチばね３０を最大限に圧縮した時には、上記クラッチ動作が不能となって動力伝達が常時確保されるために、この時には負荷トルクの増大（に伴う電流値の増加）により、減速比の切り替えが行われる。

ここにおいて、減速比の切り替え（変速）がなされるトルクの値は、動力伝達が常時確保される時には、変更することができるようにしておくことが好ましい。例えば図６に示すように、トルク調整ハンドル３１の回転位置から、動力伝達が常時確保される状態になっているかどうかを検出する検知手段５を設けておき、動力伝達が常時確保される状態になっている状態にあることがこの検知手段５から制御部６０に入力される時には、制御部６０は別途変速ポイント設定手段で設定される変速ポイントで変速を行うようにしておくのである。そして、締め付けトルクが所定値に達することでクラッチ３による動力遮断がなされる状態にある時には、制御部６０は上記変速ポイント設定手段での設定値にかかわらず、変速ポイントを最大にして、クラッチ３の動作が先に行われるようにする。

なお、クラッチ３を有効としている時には、変速がなされないように締め付けトルクの最大値よりも変速ポイントを大にするということは、変速させないということと同意であることから、本願発明は、クラッチ３が有効となっている時には、制御部６０が変速に関して無視するものを含む。

上記実施例における変速に関する機構やクラッチの構成などはあくまで一例であり、実施例に限定されるものではない。クラッチについても電流値を基に別途アクチュエータを作動させて動力を遮断するものであってもよい。

１モータ
２減速機構部
３クラッチ
４出力軸
８変速リング
６０制御部
Ｂ’ 変速ポイント
Ｃ’ 変速ポイント
Ｄ’ 動力伝達遮断トルク

Claims

減速比が切り替え自在となっている減速機構部と、負荷トルクを動力源としてのモータの電流値から検出して負荷トルクの大小に応じて上記減速機構部の減速比を切り替える制御部と、負荷トルクが所定値に達した際に減速機構部から後の動力伝達を遮断するクラッチとを備えている電動工具であって、
上記クラッチ動作を不能として動力伝達を常時確保する状態と、上記の動力伝達遮断が可能な状態とに切り替える手段を備えるとともに、上記クラッチによる動力伝達遮断が可能なときの動力伝達を遮断する負荷トルクの所定値よりも、減速比の切り換えを行う負荷トルクの値が大に設定されていることを特徴とする電動工具。
上記クラッチが動力伝達を遮断する負荷トルクの所定値が可変であるとともに、上記所定値の最大値よりも、減速比の切り換えを行う負荷トルクの値が大であることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
クラッチ動作を不能として動力伝達が常時確保された時には、減速比の切り換えを行う負荷トルクの値を可変としていることを特徴とする請求項１または２記載の電動工具。