JP6728990B2 - 工具 - Google Patents

Description

本発明は、工具に関する。

電動工具は、駆動源としてのＤＣブラシレスモータと、このモータを回転制御するための基板とを備えている。ＤＣブラシレスモータおよび基板のそれぞれは、ハウジング内の所定の位置に組み付けられている。基板には、複数のスイッチング素子等の電子部品が実装されると共に、電池からのパワー線等の配線が引き回されて接続されている。

例えば、特許文献１には、モータとトリガとの間に基板を配置し、基板の両面のそれぞれから配線を引き出した電動工具が記載されている。また、特許文献２および３には、モータを制御する制御回路を含むプリント基板がケースに収容された状態でバッテリパック取付部に実装された電動工具が記載されている。

米国特許出願公開第２０１３／０３１３９２５号明細書 特許第５５１５７３６号 特許第５４０７８４９号

しかしながら、特許文献１に記載の電動工具では、基板の両面のそれぞれから配線を引き出しているため、ポッティング等の防水対策を採用しにくいという問題があった。コーティング等で防水を確保することはできるが、基板の両面から配線が出ているため、作業性が悪いという問題がある。また、特許文献２および３に記載の電動工具では、配線が自由に動くことが可能な構造となっているので、配線の振動によりポッティングが破れてしまう場合がある。これにより、配線とポッティング材との間に隙間が生じ、基板の防水性が損なわれてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、基板の防水性を確実に確保することができる工具を提供することを目的とする。

本発明に係る工具は、上記課題を解決するために、基板と、前記基板を収容するケース部材と、前記ケース部材に取り付けられ、前記基板に接続される配線を案内するガイド部材と、を備え、前記ガイド部材により前記配線と前記基板が押えられた状態で前記基板がポッティング材により前記ケース部材内に固定されるものである。

本発明によれば、ガイド部材により配線が所定位置に押えられた状態で基板をケース部材内にポッティング処理するので、工具の打撃等による配線の振動等を抑えることができる。これにより、ポッティング材の損傷等を防止することができ、基板の防水性を確実に確保することができる。

本発明の一の実施の形態に係る電動工具の構成例を示す正面図である。 電動工具の構成例を示す断面図である。 基板ユニットの構成例を示す斜視図である。 基板ユニットの構成例を示す平面図である。 基板ユニットの構成例を示す底面図である。 図４に示す基板ユニットのＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図４に示す基板ユニットのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 ガイド部材の構成例を示す斜視図である。 ガイド部材の機能例を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。

［電動工具１０の構成例］
図１は本発明の一実施の形態に係る電動工具１０の平面構成の一例を示し、図２はその断面構成の一例を示している。なお、図１および図２において、紙面の左側を電動工具１０の前方とし、紙面の右側を電動工具１０の後方とする。

本発明に係る電動工具１０は、ＤＣブラシレスモータ（以下、モータ２０という）を駆動源とするインパクトドライバである。電動工具１０は、図１および図２に示すように、筒状の電動工具本体（ハウジング）１２と、電動工具本体１２の下部から略鉛直方向に延びるグリップ１６とを備えている。電動工具本体１２の側面部には、モータ２０の回転を正回転または逆回転に切り替えるための正逆切替スイッチ６０が設けられている。

電動工具本体１２には、モータ２０と、冷却ファン２２と、減速機４０と、スピンドル４２と、ハンマ４４と、アンビル４６と、基板ユニット１００がそれぞれ内蔵されている。なお、本実施の形態においてハンマ４４およびアンビル４６は、打撃機構の一例を構成している。

モータ２０は、例えば１２０度通電駆動のＤＣブラシレスモータから構成され、電動工具本体１２の後部に組み付けられている。モータ２０は、ユーザーによるスイッチ３０の引き操作に基づいて回転する。

冷却ファン２２は、モータ２０の後方であって、モータ２０の回転軸２０ａの同軸上に設けられている。冷却ファン２２は、モータ２０の回転に伴って回転し、電動工具本体１２の側面部に設けられた吸込口から外気を吸い込んでモータ２０を冷却し、吸い込んだ空気を電動工具本体１２の側面部に設けられた排気孔から外部に排出する。

減速機４０は、モータ２０の前方に設けられ、モータ２０の回転軸２０ａに接続されている。減速機４０は、遊星歯車機構を構成し、モータ２０の回転に伴って回転すると共にモータ２０の回転を減速させてスピンドル４２にモータ２０の動力を伝達する。

ハンマ４４は、スピンドル４２の回転を回転打撃力に変換し、変換した回転打撃力をアンビル４６に伝達する。具体的には、ねじ締め動作時（モータ２０の起動時）に後述する出力軸４６ａに設定以上の負荷トルク（ねじ締め抵抗）が付与されると、ハンマ４４が圧縮ばね４５を圧縮しながら後退することでアンビル４６とハンマ４４との回転方向の係合が一時的に解除され、その後、圧縮はね４５が復元する力でハンマ４４が前進してハンマ４４がアンビル４６を回転方向に打撃する。

アンビル４６は、電動工具本体１２の先端部に設けられ、図示しないドライバビット（先端工具）が装着可能な出力軸４６ａを有している。出力軸４６ａにドライバビットを取り付けた状態でモータ２０を回転駆動させると、モータ２０の駆動力によりドライバビットが回転すると共に打撃されるようになっている。

基板ユニット１００は、モータ２０の回転制御を行うためのユニットであり、モータ２０および打撃機構の下方側である電動工具本体１２の下部に組み付けられている。また、基板ユニット１００は、グリップ１６の下方に配置されるサブ基板２００と配線を介して接続され、サブ基板２００との間で通信を行うことが可能となっている。なお、基板ユニット１００の詳細については後述する。

グリップ１６は、ユーザーが電動工具１０を把持するための部位である。グリップ１６の下部には、電池７０を着脱可能に取り付けることが可能な電池パック取付部１８が設けられている。図１および図２では、電池パック取付部１８に電池７０が取り付けられていない状態を示し、電池７０を破線で示す。電池７０は例えばリチウムイオン電池であり、電圧は１８Ｖである。電池７０には、残量ゲージが設けられており、電池残量が視認できるようになっている。

電池パック取付部１８のグリップ１６の前端から前方に張り出した部位の上面部には、操作パネル２４が設けられている。操作パネル２４には、打撃モードを切り替えるためのモード設定ボタンや打撃モード表示ＬＥＤ等が設けられている。また、電池パック取付部１８には、スイッチ等からなる操作部やＬＥＤ等からなる表示部が実装されたサブ基板２００が組み付けられている。

スイッチ３０は、グリップ１６の上部前方側であって、ユーザーがグリップ１６を把持したときに人差し指がかかる位置に配設されている。スイッチ３０は、モータ２０を起動および停止させると共に、モータ２０の回転速度を調整するための操作部として機能する。

［基板ユニット１００の構成例］
図３は基板ユニット１００の構成の一例を示す斜視図であり、図４はその平面図であり、図５はその底面図である。図６は図４に示す基板ユニット１００のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図７は図４に示す基板ユニット１００のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図３〜図７に示すように、基板ユニット１００は、ケース部材１１０と、メイン基板１３０と、配線１５０，１５２，１５４，１５６，１５８と、ガイド部材１７０とを備えている。ケース部材１１０は、ケース本体１１２と、側壁１１４と、ガイド部１１６，１１８とを有している。ケース部材１１０の材料には、例えばＡＢＳ等の樹脂材料を用いることができる。

ケース本体１１２は、平面的に見て略舟形形状からなり、その長手方向がアンビル４６から冷却ファン２２に至る長さを有している（図２参照）。側壁１１４は、ケース本体１１２の周縁部から立設され、ケース部材１１０の上面側が開口するように構成されている。側壁１１４の高さは、メイン基板１３０および配線１５０等の一部をポッティング材１９０により埋設できるような高さに形成されている。側壁１１４の前後方向の中央より若干前方であって左右の側面部のそれぞれには、ガイド部材１７０をケース部材１１０に取り付けるための取付部１２０，１２２が設けられている。

ガイド部１１６，１１８は、配線１５２，１５４を基板ユニット１００に収容されるメイン基板１３０側からケース部材１１０の開口側とは反対方向の下方に配置されたサブ基板２００側に案内するものであり、ケース部材１１０の長手方向中央より若干後方であって左右の側面部のそれぞれに設けられている。詳しくは、ガイド部１１６，１１８の取付位置は、ガイド部材１７０のケース本体１１２に対する取付位置とはずれた位置に設けられ、配線１５２，１５４が這回し易いようになっている。ガイド部１１６，１１８は、ケース本体１１２を内側に向かって切り欠いたＵ字形状に沿って側壁１１４を湾曲させることで構成される。Ｕ字形状の切り欠きは、配線１５２，１５４の周面に沿うように形成される。

メイン基板１３０は、ポリイミド等からなる基材上に所定の配線パターンが形成された基板であり、メイン基板１３０の前方側にＭＯＳＦＥＴ(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）からなる複数のスイッチング素子等（インバータ回路）が実装され、メイン基板１３０の後方側にスイッチング素子等を制御する制御回路が実装されている。メイン基板１３０は、ケース部材１１０の外形形状と略同一形状からなり、ケース部材１１０の内側に収容可能な大きさに選定される。

配線１５０は、モータ２０の近傍に配置されるホールセンサ（図示省略）により検知されたモータ２０の回転位置を示す信号をメイン基板１３０に出力するための配線であり、一端部が図示しないセンサ基板に接続され、他端部がメイン基板１３０におけるケース部材１１０の開口側の面（以下、上面という）に設けられた端子にはんだ付けされている。

配線１５２，１５４は、メイン基板１３０に電力を供給するためのパワー線であり、一端部がメイン基板１３０の上面に設けられた端子にはんだ付けされ、他端部が電池７０に設けられた端子に接続されている。配線１５２はマイナス線であり、配線１５４はプラス線である。

３本の配線１５６は、電池７０の電力をモータ２０のＵ相，Ｖ相，Ｗ相のそれぞれに供給するための動力線であり、一端部がセンサ基板に接続され、他端部がメイン基板１３０の上面に実装されたスイッチング素子（図示省略）の各端子にはんだ付けされている。

配線１５８は、メイン基板１３０とサブ基板２００との間の通信を行ったり、制御用電源の供給を行うための通信、信号線であり、一端部がメイン基板１３０の上面に設けられた端子にはんだ付けされ、他端部がサブ基板２００（図２参照）に接続されている。

図８は、ガイド部材１７０の構成の一例を示している。図９は、ガイド部材１７０の機能の一例を説明するための図である。

図６および図８等に示すように、ガイド部材１７０は、メイン基板１３０の長手方向（前後方向）と略並行に配線１５０等を誘導するものであり、メイン基板１３０上の配線１５０等のはんだ付け部の位置とはずれるようにケース部材１１０に着脱可能に取り付けられる。ガイド部材１７０は、本体１７２と、ガイド板１７４，１７６と、係止部１７８，１８０と、押え片１８２，１８４，１８６，１８８とを有している。ガイド部材１７０の材料には、例えばＡＢＳ等の樹脂材料を用いることができる。

本体１７２は、平面的に見て前方側が開口された略Ｕ字形状の枠体であって、ガイド板１７４，１７６等を支持するものである。ガイド板１７４，１７６は、メイン基板１３０に接続される配線１５０等をガイドするための部材であり、本体１７２の両方の脚部１７２ａ，１７２ａのそれぞれを跨ぐように取り付けられている。ガイド板１７６は本体１７２の前端側に取り付けられ、ガイド板１７４はガイド板１７６よりも後方側の本体１７２にガイド板１７６とは所定の間隔をあけて取り付けられている。ガイド板１７６の上面部の左右方向の略中央には、配線１５０を束ねて収容するための凹部１７６ａが設けられている。

係止部１７８，１８０は、ガイド板１７４、１７６間に位置する本体１７２の脚部１７２ａ，１７２ａから下方に延設され、その下端部がフック状に形成されている。係止部１７８，１８０はケース部材１１０の外側から嵌め込まれ、そのフック状の部位がケース部材１１０の取付部１２０，１２２に引っ掛かることでケース部材１１０に固定される。

押え片１８２，１８４，１８６，１８８は、ガイド板１７４，１７６の左右方向の両端部に位置する本体１７２の脚部１７２ａ，１７２ａから下方に延設されている。押え片１８２，１８４，１８６，１８８は、図９に示すように、ガイド部材１７０のケース部材１１０への取り付け時に、その先端面がメイン基板１３０の表面の周縁部（電子部品が実装されていない領域）に当接する。なお、押え片１８２，１８４，１８６，１８８は、メイン基板１３０を下方に押圧するような構成としても良い。

本実施の形態では、メイン基板１３０が収容されたケース部材１１０内にポッティング材１９０が充填され、メイン基板１３０全体や、配線１５０等およびガイド部材１７０の一部分がポッティング材１９０によってケース部材１１０内に固定される。配線１５０，１５２，１５４，１５６，１５８は、ガイド部材１７０により所定の位置に押え付けられた（固定された）状態で、ポッティング処理される。ポッティング材１９０としては、例えば、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、図６に示すように、メイン基板１３０における例えば配線１５６とのはんだ付け部Ａは、ポッティング材１９０の表面から引き出された（露出する）配線１５６の部分Ｂとは離れた位置とされる。その他の配線１５０等についてもはんだ付け部とは一定の距離を離すことが好ましい。

［基板ユニット１００の組み立て工程例］
次に、基板ユニット１００の組み立て工程の一例について図３等を参照して説明する。まず、ケース部材１１０の内側に、配線１５０等が接続された面を上面側としてメイン基板１３０を収容する。

次に、ガイド部材１７０の係止部１７８，１８０をケース部材１１０の対応する取付部１２０，１２２に外側から嵌め込んでガイド部材１７０をケース部材１１０に装着する。これにより、ガイド部材１７０の押え片１８２，１８４，１８６，１８８の先端面がメイン基板１３０の上面に当接し、メイン基板１３０がケース部材１１０内に押し付けられる。

また、ガイド部材１７０をケース部材１１０に装着する際に、配線１５０をガイド板１７６の凹部１７６ａに嵌め込むと共に、ガイド板１７４の下方側を通すことで所定位置に固定する。また、配線１５２をケース部材１１０のガイド部１１８に嵌め込むことで所定位置に固定する。また、配線１５４をガイド板１７４，１７６のそれぞれの下方側を通すと共に、ケース部材１１０のガイド部１１６に嵌め込むことで所定位置に固定する。さらに、配線１５６についても、ガイド板１７４，１７６のそれぞれの下方側を通すことで所定位置に固定する。

次に、ケース部材１１０内に収容されたメイン基板１３０上にポッティング材１９０を滴下して固化させる。このとき、メイン基板１３０や、配線１５０等およびガイド部材１７０の下方側（基板側）がポッティング材１９０により埋設されるように、ポッティング材１９０の滴下量を調整する。このようにして、ポッティング材１９０によりケース部材１１０内にメイン基板１３０や配線１５０等を埋設して固定することで基板ユニット１００の組み立てを行う。

以上説明したように、本実施の形態によれば、メイン基板１３０や配線１５０等をケース部材１１０内に収容してポッティング処理を施すため、メイン基板１３０や配線１５０等の防水性を確実に確保することができる。また、ガイド部材１７０によりメイン基板１３０を押さえ付けるので、ポッティング処理前にメイン基板１３０や配線１５０等の位置をガイド部材１７０により決めることができる。これにより、メイン基板１３０の取付用のネジ等が不要になり、メイン基板１３０、ケース部材１１０を小型化できる。また、メイン基板１３０を浮かせずにポッティング処理を行うことができるので、ポッティング材１９０の加工性を向上させることができると共に、ポッティング処理の作業の容易化を図ることができる。

また、ガイド部材１７０やケース部材１１０のガイド部１１６，１１８により、配線１５０等の這回しとポッティング面からの引き出し位置を規定することができるため、ポッティングのめくれを防止しつつ、メイン基板１３０周りの部品との噛み込みを防止しながら、狙いの方向に配線１５０等を容易に這い回すことができる。
また、ガイド部材１７０が配線１５０等だけでなく、メイン基板１３０もケース部材１１０に押さえ付けるので、打撃等による振動を受けても、ケース、配線、基板の間で振動が生じることがなく、ポッティングの損傷を防ぐことができる。

また、配線１５０等をポッティング面から出す位置を配線１５０等のはんだ付け部から離すことができるので、電動工具１０の打撃等による配線１５０等の振動等によりポッティングが損傷した場合でも、損傷するのははんだ付け部から離れた配線１５０等の露出部周辺であり、はんだ付け部周辺のポッティングを損傷させることがないので、はんだ付け部における接続不良を防止することができる。また、ガイド部材１７０を、メイン基板１３０上のはんだ付け部の位置とはずれるようにケース部材１１０に取り付けるので、ポッティング面から出た配線１５０等をガイド部材１７０によって円滑に案内することができる。

なお、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に記載の範囲には限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。例えば、本発明は、上述した電動工具１０だけでなく、打撃工具以外の回転工具に対しても好適に適用することができる。

１０ 工具（電動工具）
１１０ ケース部材
１１６，１１８ ガイド部
１３０ メイン基板（基板）
１５０，１５２，１５４，１５６，１５８ 配線
１８０，１８２，１８４，１８６ 押え片（押え部）
１９０ ポッティング材
Ａ はんだ付け部（接続部）

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板を収容するケース部材と、
   前記ケース部材に取り付けられ、前記基板に接続される配線を案内するガイド部材と、を備え、
   前記ガイド部材により前記配線と前記基板が押えられた状態で前記基板がポッティング材により前記ケース部材内に固定される
   ことを特徴とする工具。
2. 前記ガイド部材は、前記基板と略並行に前記配線を誘導する
   ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
3. 前記配線は、前記ケース部材の開口側で前記基板に取り付けられる
   ことを特徴する請求項１に記載の工具。
4. 前記ケース部材は、当該ケース部材の開口側とは反対方向に前記配線を案内するためのガイド部を有する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の工具。
5. 前記ガイド部材は、前記基板の前記配線側の面に当接して前記基板を前記ケース部材側へ押える押え部を有する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の工具。
6. 前記ガイド部材によって前記基板と略並行に誘導された前記配線は、前記基板上の端子との接続部から離れた位置において、前記ポッティング材から露出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
7. 前記ガイド部材は、前記ケース部材に固定するための係止部を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の工具。

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