JP5887521B2

JP5887521B2 - 電動工具システム

Info

Publication number: JP5887521B2
Application number: JP2010175634A
Authority: JP
Inventors: 正昭阪上; 昌樹池田; 啓河合
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: US9746860B2; JP2012035349A; EP2602064A4; EP2602064A1; WO2012017833A1; US20130154584A1; EP2602064B1

Description

本発明は、電動工具と電池パックとの間に装着されるアダプタを用いた電動工具システムに関する。

従来から、電動工具に直接装着可能な電池パックと、当該電池パックとは異なる種類の電池パックとのいずれをも装着可能とするよう構成されたものが、例えば特許文献１により知られている。この特許文献１の電動工具は、電動工具と電池パックとの間にアダプタを配設することで、当該電動工具に複数種の電池パックを装着可能としたものである。

この特許文献１のアダプタは、電動工具の装着部に対して形状が異なって直接取り付けることができない電池パックを、単に形状を適合させるよう構成して、装着できるようにしたものである。

この構成のアダプタを間に介して、電動工具と電池パックとを接続することにより、異なる複数種の電池パックを、特定の電動工具に対して装着することが可能となる。

特開２００８−７３７９９号公報

ところで上記のようなアダプタを使用すれば、仮に、電池パックの電圧が電動工具の定格電圧とは異なっていたとしても、ユーザーは電動工具を使用することができないわけではない。しかしながらこの定格電圧は、設計上安定して使用できる電圧を示すものであるため、この定格電圧よりも高い電圧の電池パックを使用した場合には、電動工具内のモータの発熱が大きくなり、この電動工具が故障してしまうことがあった。また、定格電圧よりも低い電圧の電池パックを使用した場合、この電動工具は、ユーザーが必要とする能力を発揮することができないこともあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動工具の定格電圧とは異なる電圧の電池パックを使用した場合であっても、良好にその電動工具を駆動させることができる電動工具システムを提供することにある。

本発明の電動工具システムは、所定の定格電圧を有する電動工具と、互いに相違した電圧を有し、商用電源に接続可能なプラグを有する複数種の電池パックと、前記電動工具と前記電池パックとの間に着脱自在に装着され、商用電源から前記プラグを介して交流電圧が入力されると整流及び平滑化した上でこの電圧を昇圧または降圧させるものであり、前記電池パックから供給される電力の電圧が前記電動工具の定格電圧よりも小さい場合には前記電池パックの電圧を昇圧させ、前記電池パックから供給される電力の電圧が前記電動工具の定格電圧よりも大きい場合には前記電池パックの電圧を降圧させ、これにより前記電池パックから供給される電力の電圧を、前記電動工具の所定の定格電圧に適合するように変換する昇降圧回路を有するアダプタとを備え、前記電動工具に前記アダプタを介して前記電池パックを装着することで、複数種の電池パックのうちの任意の一つを装着可能としたことを特徴とする。

また本発明の電動工具システムは、前記昇降圧回路は、複数段階の定格電圧に変換可能であり、前記電動工具として、互いに相違した定格電圧を有する複数種の電動工具を備え、前記電動工具に前記アダプタを介して前記電池パックを装着することで、複数種の電池パックのうちの任意の一つを、複数種の電動工具のうちの任意の一つに装着可能としたことが好ましい。

本発明の電動工具システムによれば、電動工具の定格電圧とは異なる電圧の電池パックであっても、良好にその電動工具を駆動させることができる。

本発明の一実施形態の電動工具システムの回路図である。同上の電動工具の側面図である。同上のアダプタの斜視図である。同上の電池パックの斜視図である。本実施形態の他例の電池パックの斜視図である。本実施形態のさらに他例の電池パックの斜視図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。

本実施形態の電動工具システムは、所定の電動工具１に対し、それぞれ電圧の異なる複数の電池パック２のうち任意の一つが装着可能とされたシステムである。この電動工具システムは、電動工具１と電池パック２との間にアダプタ３が装着されるようになっており、このアダプタ３が電池パック２の電圧を昇圧又は降圧させ、電動工具１の定格電圧に変換する。

電動工具１は、図２に示されるように、筒状のハウジング１１と、このハウジング１１から側方に延出するハンドル１２とで外郭が形成されている。電動工具１は、ハウジング１１内に駆動源となるモータ１０が収容されている。このモータ１０は、複数のギア列により構成された減速機構部に接続されており、この減速機構部を介して駆動部１３に動力を伝達する。駆動部１３は、ハウジング１１の先端側の端部に回転自在に設けられており、その先端にドライバビット等の先端工具が装着される。電動工具１は、ハウジング１１とハンドル１２とでなす入り隅部に、突没自在なスイッチ１４が設けられており、このスイッチ１４は、その押し込み量を加減することでモータ１０への電力の供給を制御する。電動工具１は、ハンドル１２の下端に、アダプタ３又は電池パック２を装着するための装着部１５が設けられている。

装着部１５は、アダプタ３または電池パック２のいずれかが選択的に装着される。本実施形態の装着部１５は、ハンドル１２の下端面に設けられた凹部１６と、この凹部１６の奥面に設けられた端子とを有しており、いわゆる差込式の装着部１５となっている。この電動工具１の端子は、図１に示されるように、電池パック２の正極側に接続される第１の工具側端子１７と、電池パック２の負極側に接続される第２の工具側端子１８とを有している。装着部１５は、アダプタ３又は電池パック２に設けられた被係止部２１，３１に対して係合する係止部１９を有しており、アダプタ３の差込凸部３５又は電池パック２の差込部２２が所定の位置まで差し込まれると、その抜けを阻止するようになっている。装着部１５は、アダプタ３又は電池パック２が所定の位置まで差し込まれると、被係止部２１，３１と係止部１９とが係合するのと同時に、その端子１７，１８がアダプタ３又は電池パック２の端子３６，３７（２３，２４）と接触して電気的に接続される。

電池パック２は、図４に示されるように、上方に向けて突出する差込部２２を有している。この差込部２２は、その先端部分に端子２３，２４を有している。この端子は、図１に示されるように、正極側の第１の電源側端子２３と、負極側の第２の電源側端子２４とから構成されている。電池パック２は、充電可能な電池を内蔵している。この電池は、例えば、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など、各種の二次電池または一次電池で構成される。なお、電池パック２内に内蔵される蓄電素子は、蓄電池に限らず、例えば電気二重層コンデンサなどといった大容量の電気を蓄電可能なコンデンサであってもよい。

本実施形態の電動工具システムは、複数種の電池パック２を備えており、これらは互いに電圧が相違している。なお本実施形態の電動工具システムにおける電池パック２は、いずれも同形状の差込部２２を有しており、その装着方法は同じである。

アダプタ３は、電動工具１と電池パック２との間に着脱自在に装着され、電池パック２の電圧を電動工具１の定格電圧に変換するものである。アダプタ３は、図３に示されるように、アダプタ本体３２と、電動工具１に接続される工具接続部３３と、電池パック２に接続される電池接続部３４とを備えている。この工具接続部３３は、アダプタ本体３２の一端面（上面）から突出した差込凸部３５によって構成されており、この差込凸部３５が電動工具１のハンドル１２の凹部１６に嵌入される。差込凸部３５は、その先端に、電動工具１の端子に電気的に接続される出力側端子３６，３７を有している。この出力側端子は、第１の工具側端子１７に接続される第１の出力側端子３６と、第２の工具側端子１８に接続される第２の出力側端子３７とから構成されている。電池接続部３４はアダプタ本体３２の他端面（下面）に設けられている。この電池接続部３４は、電池パック２の差込部２２が挿入可能な差込凹所（図示せず）によって構成されている。この差込凹所は、その奥面に、電池パック２の端子に電気的に接続される入力側端子３８，３９を有している。この入力側端子は、第１の電源側端子２３に接続される第１の入力側端子３８と、第２の電源側端子２４に接続される第２の入力側端子３９とから構成されている。

アダプタ３は、その内部に、電池パック２の電圧を昇圧または降圧して電動工具１の定格電圧に変換する昇降圧回路４を備えている。この昇降圧回路４は、図１に示されるように、第１の入力側端子３８と第１の出力側端子３６との間に、コイル４１とダイオード４２とＰＮＰ型トランジスタ４３が順に接続されている。昇降圧回路４は、コイル４１と第２の入力側端子３９との間に、ＮＰＮ型トランジスタ４４が接続されている。このＮＰＮ型トランジスタ４４及びＰＮＰ型トランジスタ４３のベースには制御回路４５が接続されており、制御回路４５によりこれらのトランジスタのＯＮ／ＯＦＦが制御される。昇降圧回路４は、アダプタ３の出力側に平滑コンデンサ４６が接続されている。

制御回路４５は、第１の出力側端子３６と第２の出力側端子３７との間の電圧Ｖoutが、電動工具１の定格電圧に適合した値になるよう各トランジスタを制御する。第１の入力側端子３８と第２の入力側端子３９との間の電圧をＶinとし、ダイオード４２の電圧降下値をＶfとすると、Ｖin−Ｖf＜定格電圧のとき、制御部は昇圧制御を行なうように各トランジスタを制御する。制御部は、ＰＮＰ型トランジスタ４３をＯＦＦ制御すると共に、ＮＰＮ型トランジスタ４４のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように制御し、コイル４１に電磁エネルギーを蓄えさせる。次いで、所定のエネルギーがコイル４１に蓄えられた時点で、ＮＰＮ型トランジスタ４４をＯＦＦ制御すると共に、ＰＮＰ型トランジスタ４３をＯＮ制御する。すると、コイル４１に蓄えられた電磁エネルギーが放出されることにより、アダプタ３の出力電圧が昇圧され、この昇圧した電圧が電動工具１に印加される。

Ｖin−Ｖf≧定格電圧のとき、制御部は降圧制御を行なうように各トランジスタを制御する。制御部は、ＮＰＮ型トランジスタ４４をＯＦＦ制御し、ＰＮＰ型トランジスタ４３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように制御する。すると、ＯＮ／ＯＦＦ時の電圧が平滑コンデンサ４６により平滑化され、これにより出力電圧が降圧する。

Ｖinと定格電圧の値は、工具側の電圧を検出する工具電圧検出手段（図示せず）と、電源側の電圧を検出する電源電圧検出手段（図示せず）とによりそれぞれ検出される。そしてこれらの電圧検出手段は制御回路４５に接続されており、この検出値に基づいて制御回路４５が演算し、上記制御を行なう。

なお、このＶinと定格電圧の値は、ユーザーが手動操作により制御回路４５に直接入力するように構成されていてもよい。

このようなアダプタ３を有する電動工具システムは、それぞれ異なった複数種の電圧を有する電池パック２のうち、どの電池パック２が用いられても、定格電圧に適合した電圧を電動工具１に印加することができる。すなわち、本実施形態のアダプタ３は、ユーザーが定格電圧よりも高い電圧の電池パック２を使用した場合でも、電動工具１が過熱して故障してしまうのを防止する。またユーザーが定格電圧よりも低い電圧の電池パック２を使用した場合でも、電動工具１の能力を十分に発揮させることができる。

また本実施形態の電動工具システムは、互いに相違する複数種の電池パック２のうち任意の一つを電動工具１に装着可能とされ、しかもこれらの間に昇降圧回路４を備えたアダプタ３が介装されているから、誤装着によって電動工具１が故障するのを防止することができる。

ここで本実施形態の電動工具システムにおいて、複数種の電池パック２は差込式のものを用いていたが、電池パックの装着方式はこのものに限定されるものではない。例えば、電池パック２として次の電池パック２を用い、本実施形態の電動工具システムを構築することもできる。

この電池パック２は、図５に示されるように、電池パック２上面にアダプタ３の入力側端子を接続可能な電源側端子２３，２４を有しており、その内部に電池を収容する。電池パック２は、上部にスライド溝５２が４箇所設けられている。このスライド溝５２は、そのうちの２箇所に突没自在なロック部５３を有している。このロック部５３は、電池パック２の一端部に設けられた操作ボタン５１と連動するよう構成されており、この操作ボタン５１を押圧すると当該ロック部５３が没入する。なお符号５４は、電動工具１の制御部（図示せず）へ電力を供給するための端子である。

このような構成の電池パック２には、各入力側端子２３，２４に接続される入力側端子３８，３９を有するアダプタ（図示せず）が接続される。このアダプタ３は、上記アダプタ３とは外形が異なっているが、上記実施形態と同様の昇降圧回路４を備えている。このアダプタ３は、スライド溝５２に挿入される突起部（図示せず）を有している。なお、電動工具１に接続される部分は、上記実施形態と同様である。

このような構成の電池パック２は、アダプタ３に対し横方向にスライドさせて装着するものであるが、このものであっても、本実施形態と同様の電動工具システムを構築することができる。

また更にその他の例として、例えば図６に示す電池パック２を用いることもできる。この電池パック２は、上記実施形態と同様に、差込式の電池パック２であるが、商用電源に接続されるプラグ６１を有している。このプラグ６１は、配線コード６２を介して電池パック２本体に接続されている。

アダプタ（図示せず）は、この電池パック２の電圧を昇圧または降圧して前記電動工具１の定格電圧に変換する昇降圧回路（図示せず）を有している。この昇降圧回路は、ダイオードブリッジがアダプタの入力側に設けられている点を除いて、上記実施形態の昇降圧回路４と同様である。

この昇降圧回路によって、電池パック２から入力された交流電圧を、整流及び平滑化したうえで、この電圧を上記実施形態のように昇圧または降圧する。この電圧を電動工具１に印加させ、電動工具１を駆動させる。

次に、他の実施形態について説明する。なお、本実施形態は上記実施形態と大部分において同じであるため、同じ部分においては説明を省略し、主に異なる部分について説明する。なお、本実施形態においては図示を省略するが、上記実施形態と同じ部分においては上記実施形態の図面を参照して説明する。

本実施形態の電動工具システムは、互いに相違する電圧を有する複数種の電池パック２と、互いに相違する定格電圧を有する複数種の電動工具１と、アダプタ３とを備える。そして本実施形態の電動工具システムは、複数種の電池パック２のうち任意の一つを、複数種の電動工具１のうち任意の一つに装着可能としたものである。

本実施形態のアダプタ３は、Ｖoutの値を設定する設定ボタンを有している。この設定ボタンは、複数段階の電圧（例えば５０Ｖ／１００Ｖ／１５０Ｖ・・・）に設定可能となっており、昇降圧回路４の制御回路４５に接続されている。ユーザーが設定ボタンにより設定を行なうと、当該設定ボタンはその設定情報を制御回路４５に送信する。設定情報を受け取った制御回路４５は、その設定情報に基づいて各トランジスタ４３，４４を制御し、Ｖoutの値を設定値に近づける（図１参照）。

本実施形態の電動工具システムは、電動工具１と電池パック２との適用範囲を非常に広いものとすることができ、電動工具１と電池パック２との組み合わせの制約を小さくすることができる。

１電動工具
１０モータ
１１ハウジング
１４スイッチ
１７第１の工具側端子
１８第２の工具側端子
２電池パック
２３第１の電源側端子
２４第２の電源側端子
３アダプタ
３６第１の出力側端子
３７第２の出力側端子
３８第１の入力側端子
３９第２の入力側端子
４昇降圧回路
４１コイル
４２ダイオード
４３ＰＮＰ型トランジスタ
４４ＮＰＮ型トランジスタ
４５制御回路
４６平滑コンデンサ

Claims

所定の定格電圧を有する電動工具と、
互いに相違した電圧を有し、商用電源に接続可能なプラグを有する複数種の電池パックと、
前記電動工具と前記電池パックとの間に着脱自在に装着され、商用電源から前記プラグを介して交流電圧が入力されると整流及び平滑化した上でこの電圧を昇圧または降圧させるものであり、前記電池パックから供給される電力の電圧が前記電動工具の定格電圧よりも小さい場合には前記電池パックの電圧を昇圧させ、前記電池パックから供給される電力の電圧が前記電動工具の定格電圧よりも大きい場合には前記電池パックの電圧を降圧させ、これにより前記電池パックから供給される電力の電圧を、前記電動工具の所定の定格電圧に適合するように変換する昇降圧回路を有するアダプタと
を備え、
前記電動工具に前記アダプタを介して前記電池パックを装着することで、複数種の電池パックのうちの任意の一つを装着可能とした
ことを特徴とする電動工具システム。
前記昇降圧回路は、複数段階の定格電圧に変換可能であり、
前記電動工具として、互いに相違した定格電圧を有する複数種の電動工具を備え、
前記電動工具に前記アダプタを介して前記電池パックを装着することで、複数種の電池パックのうちの任意の一つを、複数種の電動工具のうちの任意の一つに装着可能とした
請求項１記載の電動工具システム。