JP6906196B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転角度を検出する回転検出部を備えた電動工具に関する。

穴あけ作業やねじ類の締付作業に用いられる手持ち式の電動工具は、小型化および軽量化のために、ビルトイン式モータを使用することが多い（たとえば特許文献１〜３）。ビルトイン式モータは、モータの構成要素をハウジングの内周面に突設されたリブ部材に直接組み付けることで構成される。

特開２００７−１３６６０７号公報 特開２００６−９７２号公報 特開２０１２−７１３６０号公報

インパクト回転工具などの電動工具では、モータの回転角度から締付トルクを推定する制御が実施される。締付トルクの推定精度を高めるためには、モータの回転角度を高精度に検出する回転検出部を電動工具に設ける必要がある。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、回転検出部を効率的に電動工具に設ける技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電動工具は、ハウジングに内装されるモータが、モータケースを有しないビルトイン式モータである電動工具であって、ハウジングの内周面に設けられ、モータの外周を保持する第１保持部と、モータの回転出力を先端工具に伝達する伝達機構と、モータの回転角度を検出する回転検出部と、を備える。回転検出部は、モータのモータシャフトに取り付けられた回転体と、回転体の回転位置に応じた回転位置信号を出力する位置検出部とを有する。電動工具は、ハウジングの内周面に設けられ、回転体に対向する位置に位置検出部を保持する第２保持部をさらに備える。

本発明によれば、回転検出部を効率よく電動工具に設ける技術を提供できる。

実施形態に係る電動工具の一部断面概要図である。

図１は、本発明の実施形態に係る電動工具の一部断面概要図を示す。電動工具１はハウジング２を備え、モータユニット４がハウジング２に内装される。モータユニット４は、ステータ、およびモータシャフト９と一体化したロータをハウジング２に組み付けることで機能するビルトイン式モータとして構成され、モータケースを有しないことで電動工具１の小型化および軽量化に貢献する。以下、モータユニット４の前方側のモータシャフト９を「モータシャフト９ａ」、後方側のモータシャフト９を「モータシャフト９ｂ」と呼ぶ。モータシャフト９ａには、遠心ファンである冷却ファン３が固定される。

駆動ブロック５は、モータの回転出力を先端工具に伝達する伝達機構を備える。具体的に駆動ブロック５は、モータシャフト９ａの回転出力を出力軸６に伝達する動力伝達機構を備え、動力伝達機構は、モータシャフト９ａに取り付けられたピニオンギヤに噛み合う遊星歯車減速機構を有してよい。電動工具１がインパクト回転工具である場合、動力伝達機構は、出力軸６に間欠的な回転衝撃力を発生させるインパクト機構を含む。出力軸６にはチャック機構７が連結し、ドリルやドライバなどの先端工具を着脱可能とする。ハウジング２のグリップ部には、作業者により操作される操作スイッチ８が設けられ、作業者が操作スイッチ８を引くとモータユニット４におけるロータが回転して、出力軸６が先端工具を駆動する。モータユニット４はインナーロータ型のブラシレスモータであって、複数の永久磁石を有するロータがステータの内側で回転する。

モータユニット４の後方には、モータの回転角度を検出する回転検出部１２が設けられる。回転検出部１２は、モータシャフト９ｂに取り付けられた回転体２０と、回転体２０の回転位置に応じた回転位置信号を出力する位置検出部３０とを有する。回転検出部１２は、磁気式エンコーダであってよいが、光学式エンコーダであってもよい。

回転検出部１２が磁気式エンコーダである場合、回転体２０は磁石を有し、位置検出部３０は、磁力の変化を検出する磁気センサを有する。モータ回転角度の検出精度を高めるために、回転体２０および位置検出部３０の間隔は狭く設定され、たとえば両者の間隔は約２ｍｍである。なお回転検出部１２が光学式エンコーダである場合、回転体２０は光を遮断／透過するスリットを形成された回転円板であり、位置検出部３０は、フォトダイオードなどの受光素子を有する。回転検出部１２はいずれの形式のエンコーダであってもよく、位置検出部３０はセンサ基板上に形成されて、モータ回転を制御する制御部（図示せず）に対して回転体２０の回転位置信号を出力する。

モータユニット４の構成要素であるロータおよびステータは、それぞれ別個独立にハウジング２に固定される。ハウジング２は、モータユニット４をハウジング２に組み付けるための構成として、モータ保持部４０、４１、軸受保持部４２、４３を備える。なおハウジング２は、電動工具１の回転軸線中心を横切る垂直面で２分される一対の（左右の）半割れハウジング部材から構成される。そのためモータ保持部４０、４１、軸受保持部４２、４３は、一対の半割れハウジング部材を結合することにより形成される。モータユニット４のハウジング２への組付は、一方のハウジング部材に、ステータ、モータシャフト９ａの第１軸受１０ａ、モータシャフト９ｂの第２軸受１０ｂを組み込み、他方のハウジング部材をかさねて、一対のハウジング部材をねじ締め等で結合することで行われる。

モータ保持部４０は、ハウジング２の内周面に突設され、モータユニット４の一端側、ここではモータユニット４の前端側の外周を保持するリブ部材である。モータ保持部４０は、一対の半割れハウジング部材のそれぞれに形成されたリブ部材によって構成され、複数のリブ部材でステータの前端側の外周を挟持して固定する。

モータ保持部４１は、ハウジング２の内周面に突設され、モータユニット４の他端側、ここではモータユニット４の後端側の外周を保持するリブ部材である。モータ保持部４１は、一対の半割れハウジング部材のそれぞれに形成されたリブ部材によって構成され、複数のリブ部材でステータの後端側の外周を挟持して固定する。

軸受保持部４２は、ハウジング２の内周面に突設され、モータシャフト９ａを支持する第１軸受１０ａの外周を保持するリブ部材である。軸受保持部４２は、一対の半割れハウジング部材のそれぞれに形成されたリブ部材によって構成され、複数のリブ部材で第１軸受１０ａの外周を挟持して固定する。

軸受保持部４３は、ハウジング２の内周面に突設され、モータシャフト９ｂを支持する第２軸受１０ｂの外周を保持するリブ部材である。軸受保持部４３は、一対の半割れハウジング部材のそれぞれに形成されたリブ部材によって構成され、複数のリブ部材で第２軸受１０ｂの外周を挟持して固定する。

実施形態において、位置検出部３０を搭載したセンサ基板は、ハウジング２に取り付けられる。位置検出部３０と回転体２０とは、所定の間隔に配置されることで高精度な角度検出機能を実現する。位置検出部３０を搭載したセンサ基板をモータユニット４に取り付けた場合、たとえば電動工具１の落下衝撃によって位置検出部３０が回転体２０に対して位置ずれすると、その位置調整（修理）は容易でない。そこで実施形態では、位置検出部３０をセンサ基板保持部４４に取り付けることで、位置検出部３０の組付を容易にし、また回転体２０と位置検出部３０との位置ずれが生じた場合には、その位置調整（修理）を容易にできるようにする。

センサ基板保持部４４は、ハウジング２の内周面に設けられ、回転体２０に対向する位置に位置検出部３０を搭載したセンサ基板を保持する。センサ基板保持部４４は、一対の半割れハウジング部材の内周面から、回転軸線に略垂直な方向に突設するリブ部材により構成されてよい。センサ基板保持部４４は、位置検出部３０を搭載したセンサ基板の外周を挟持して固定する。

なおセンサ基板保持部４４は、センサ基板の外周全体を保持する必要はなく、センサ基板外周の所定箇所を保持して、位置検出部３０を回転体２０に対向する所定位置に固定するものであってよい。たとえばセンサ基板が矩形状に構成される場合、センサ基板保持部４４は、センサ基板の四隅を固定するリブ部材であってよい。

実施形態で、位置検出部３０はハウジング２に取り付けられるため、たとえば電動工具１が落下したときにハウジング２の後端側に変形が生じると、回転体２０と位置検出部３０の相対位置がずれる可能性がある。そこで実施形態では回転体２０と位置検出部３０の相対位置を維持するために、センサ基板保持部４４と軸受保持部４３とを連結する連結リブ４５が設けられる。

連結リブ４５は、ハウジング２の内周面において立設し、回転軸線方向に平行に延設されて、センサ基板保持部４４と軸受保持部４３とを物理的に連結する。連結リブ４５は、センサ基板保持部４４と軸受保持部４３の間のハウジング強度を補強するための補強リブであり、センサ基板保持部４４と軸受保持部４３の相対位置の変形を抑制する。これにより回転体２０と位置検出部３０の間隔を所定値に維持でき、モータ回転角度を高精度に検出する回転検出部１２を実現できる。

回転検出部１２は、ハウジング２内に設けられたリブ部材によって略密閉された空間に収容されてもよい。回転検出部１２を略密閉空間に収容して、塵埃等の外部からの流入を抑制することで、回転検出部１２の回転角度検出機能を高精度に維持することができる。たとえば図１に示す例では、軸受保持部４３を工具前後の空気流を遮蔽するように形成することで、回転検出部１２の収容空間を略密閉した状態にできる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の態様の概要は、次の通りである。
本発明のある態様の電動工具（１）は、ハウジング（２）に内装されるモータ（４）が、モータケースを有しないビルトイン式モータである電動工具であって、ハウジングの内周面に設けられ、モータの外周を保持する第１保持部（４０，４１）と、モータの回転出力を先端工具に伝達する伝達機構（５）と、モータの回転角度を検出する回転検出部（１２）とを備える。回転検出部（１２）は、モータのモータシャフト（９ｂ）に取り付けられた回転体（２０）と、回転体の回転位置に応じた回転位置信号を出力する位置検出部（３０）とを有する。電動工具は、さらに、ハウジングの内周面に設けられ、回転体（２０）に対向する位置に位置検出部（３０）を保持する第２保持部（４４）をさらに備える。

第２保持部（４４）は、ハウジングの内周面から、回転軸線に略垂直な方向に突設するリブ部材であってよい。電動工具（１）は、ハウジングの内周面に設けられ、モータシャフト（９ｂ）を支持する軸受（１０ｂ）の外周を保持する第３保持部（４３）と、第２保持部（４４）と第３保持部（４３）とを連結する連結リブ（４５）とを備えることが好ましい。連結リブ（４５）は、ハウジングの内周面において回転軸線方向に設けられることが好ましい。なお回転検出部（１２）は、ハウジング内に設けられたリブ部材によって略密閉された空間に収容されることが好ましい。

１・・・電動工具、２・・・ハウジング、４・・・モータユニット、５・・・駆動ブロック、６・・・出力軸、９ａ，９ｂ・・・モータシャフト、１０ｂ・・・第２軸受、１２・・・回転検出部、２０・・・回転体、２６・・・磁石、２７・・・固定用ブッシュ、３０・・・位置検出部、４０，４１・・・モータ保持部、４２，４３・・・軸受保持部、４４・・・センサ基板保持部、４５・・・連結リブ。

Claims (5)

1. ハウジングに内装されるモータが、モータケースを有しないビルトイン式モータである電動工具であって、
   前記ハウジングの内周面に設けられ、前記モータの外周を保持する第１保持部と、
   前記モータの回転出力を先端工具に伝達する伝達機構と、
   前記モータの回転角度を検出する回転検出部と、を備えた電動工具であって、
   前記回転検出部は、前記モータのモータシャフトに取り付けられた回転体と、前記回転体の回転位置に応じた回転位置信号を出力する位置検出部とを有し、
   前記ハウジングの内周面に設けられ、回転軸線方向において前記回転体に対向する位置に前記位置検出部を保持する第２保持部を、さらに備える、
   ことを特徴とする電動工具。
2. 前記第２保持部は、ハウジングの内周面から、回転軸線に略垂直な方向に突設するリブ部材である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記ハウジングの内周面に設けられ、前記モータシャフトを支持する軸受の外周を保持する第３保持部と、
   前記第２保持部と前記第３保持部とを連結する連結リブと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
4. 前記連結リブは、前記ハウジングの内周面において回転軸線方向に設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
5. 前記回転検出部は、前記ハウジング内に設けられたリブ部材によって略密閉された空間に収容される、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電動工具。

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