JP7450203B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本開示は、一般に電動工具に関し、より詳細には、照明部を備える電動工具に関する。

従来、インパクトドライバとしての電動工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電動工具は、本体部及び把持部が略Ｔ字状に形成されたインパクトドライバである。ユーザは、手動・自動切替スイッチにより照明を制御するモードを選択する。自動モードにおいては、照度センサによって検出される周囲の明るさを所定値以下と判別し、かつ接触センサによりユーザがインパクトドライバを把持していると判別された場合に照明が点灯する。周囲の明るさが所定値以上と判別された場合、または接触センサが接触を検知しない場合には、照明は消灯状態となる。このとき、ユーザは指などで照度センサを遮蔽して照度センサへの光の入射を遮断し、随時照明を点灯させることができる。カウンタ回路は点灯時間を計測し、所定時間経過後には照明を消灯する。

特開２００９－２２６５１３号公報

特許文献１の電動工具は、電池パックを備える。特許文献１の電動工具は、電池パックから供給される電流を用いて、電動工具を駆動させたときに照明部を点灯する。このとき、電池パックは、電源を電動機と照明部と、の両方に電流を供給している。電動機に流れる電流は大きいため、電動機に流れる電流は負荷状況により大きく変動する。電動機に流れる電流が変動すると、電池パックの電圧が変動するため、照明部に流れる電流が変化し、照度が変化する。その結果、照明部のちらつきが発生する。

本開示は上記課題に鑑みてなされ、照明部のちらつきを抑制することができる電動工具を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る電動工具は、電池部と、取付部と、電動機と、照明部と、安定化回路と、インパクト機構と、を備える。前記取付部は、先端工具を取り付ける。前記電動機は、前記電池部を電源として前記取付部を回転駆動させる。前記照明部は、前記電池部を電源として先端工具の先に光を照射する。前記安定化回路は、照明部に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる。前記インパクト機構は、前記取付部と、前記電動機と、の間に配されて、前記電動機の回転駆動をインパクト駆動に変換する。前記安定化回路は、前記電池部に対して前記電動機と並列に接続され、前記照明部に電圧を出力する。前記安定化回路は、前記照明部に印加する電圧を照明設定電圧で印加する。前記照明設定電圧の値は、前記照明部に印加される電圧が前記インパクト機構の動作時に前記電動機に印加される電圧の値よりも小さい。
本開示の一態様に係る電動工具は、電池部と、取付部と、電動機と、照明部と、安定化回路と、を備える。前記取付部は、先端工具を取り付ける。前記電動機は、前記電池部を電源として前記取付部を回転駆動させる。前記照明部は、前記電池部を電源として先端工具の先に光を照射する。前記安定化回路は、照明部に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる。前記安定化回路は、前記電池部に対して前記電動機と並列に接続され、前記照明部に電圧を出力する。前記照明部は、複数の発光素子を含む。前記安定化回路は、前記照明部に印加する電圧を発光素子設定電圧で印加する。前記発光素子設定電圧の値は、前記照明部に含まれる少なくとも１つ以上の前記発光素子の順方向に基づいて得られる前記照明部の両端の電圧の値よりも大きい。前記照明部は、前記複数の発光素子のうち２以上の発光素子が直列に接続された複数の直列回路が並列接続されることで構成される。前記照明部の両端の電圧の値は、前記複数の直列回路のうち、１の直列回路を構成する前記２以上の発光素子の順方向電圧に基づいて得られる、前記１の直列回路の両端の電圧の値である。

本開示によると、照明部のちらつきを抑制することができる電動工具を提供することができる。

図１は、一実施形態に係る電動工具の回路を説明する図である。 図２は、同上の電動工具の模式図である。 図３Ａは、安定化回路を備えない電動工具においてインパクト機構使用時の使用時間と電流のグラフである。図３Ｂは、安定化回路を備えない電動工具においてインパクト機構使用時の使用時間と電圧のグラフである。図３Ｃは、安定化回路を備えない電動工具においてインパクト機構使用時の使用時間と照明部の照度のグラフである。 図４Ａは、一実施形態に係る電動工具においてインパクト機構使用時の使用時間と電流との関係を表すグラフである。図４Ｂは、同上の電動工具においてインパクト機構使用時の使用時間と電圧との関係を表すグラフである。図４Ｃは、同上の電動工具においてインパクト機構使用時の使用時間と照明部の照度との関係を表すグラフである。 図５Ａは、一実施形態の変形例１において安定化回路を備えていないドリルドライバーとしての電動工具の使用時間と電流との関係を説明するグラフである。図５Ｂは、同上の安定化回路を備えていないドリルドライバーとしての電動工具の使用時間と電圧との関係を説明するグラフである。図５Ｃは、同上の安定化回路のないドリルドライバーとしての電動工具の使用時間と照明部の照度との関係を説明するグラフである。 図６Ａは、実施形態１の変形例１に係る安定化回路を備えたドリルドライバーとしての電動工具の使用時間と電流のグラフである。図６Ｂは、同上の安定化回路を備えたドリルドライバーとしての電動工具の使用時間と電圧のグラフである。図６Ｃは、同上の安定化回路を備えたドリルドライバーとしての電動工具の使用時間と照明部の照度のグラフである。 図７は、実施形態１の変形例２に係る安定化回路に降圧型スイッチングレギュレータを用いた構成図である。 図８は、実施形態１の変形例３の電動工具が備えるチップオンボードＬＥＤの模式図である。 図９は、同上の電動工具の模式図である。 図１０は、同上の電動工具の回路を説明する図である。 図１１は、実施形態１の変形例２における別例の電動工具の回路を説明する図である。 図１２は、実施形態１の変形例４に係る電動工具の回路を説明する図である。 図１３は、実施形態１の変形例４における別例の電動工具の回路を説明する図である。

以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。以下の実施形態及び変形例以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（実施形態）
以下、本実施形態に係る電動工具１は、例えば、インパクトドライバとして用いられる。本実施形態の一形態であるインパクトドライバについて、図１～図４を用いて説明する。

（１）概要
本実施形態に係る電動工具１は、図１及び図２に示すように、電動機１５と、インパクト機構１７と、制御部４と、照明部２と、安定化回路３と、を備える。電動機１５は、例えば、無整流子電動機である。インパクト機構１７は、取付部２３と、電動機１５と、の間に配されて、電動機１５の回転駆動をインパクト駆動に変換し、打撃動作を行う。制御部４は、電動機１５及び照明部２の動作をフィードバック制御する。照明部２は、工具先端の照明を行う。

電動工具１は、図２に示すように、電動機１５と、電池部３２と、駆動伝達部１８と、インパクト機構１７と、取付部２３と、トリガボリューム２９と、制御部４と、トルク測定部２６と、ビット回転測定部２５と、モータ回転測定部２７と、照明部２と、を備える。また、電動工具１は、先端工具（図示せず）を更に備える。

電動機１５は、先端工具を駆動する駆動源、例えばモータである。電動機１５は、回転動力を出力する出力軸１６を有する。電池部３２は、電動機１５を駆動する電流を供給する電源である。電池部３２は、例えば、１又は複数の２次電池を含む。駆動伝達部１８は、駆動軸２２を備えている。駆動軸２２は、インパクト機構１７に接続されている。

インパクト機構１７は、駆動伝達部１８を介して受け取った電動機１５の回転動力をパルス状のトルクに変換してインパクトを発生する。インパクト機構１７は、ハンマ１９と、アンビル２０と、出力軸２１と、ばね２４と、を備える。ハンマ１９は、駆動伝達部１８の駆動軸２２にカム機構を介して取り付けられる。アンビル２０は、ハンマ１９に結合されており、ハンマ１９と一体に回転する。ばね２４は、ハンマ１９をアンビル２０側に押している。アンビル２０は、出力軸２１と一体に形成される。なお、アンビル２０は、出力軸２１とは別体に形成されて出力軸２１に固定されていてもよい。

出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷（トルク）がかかっていないときには、カム機構により連結された駆動軸２２とハンマ１９とが一体に回転し、更にハンマ１９とアンビル２０とが一体に回転するので、アンビル２０と一体に形成された出力軸２１が回転する。一方、出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷がかかったときには、ハンマ１９がカム機構による規制を受けながらばね２４に抗して後退する（つまり、アンビル２０から離れる）。ハンマ１９とアンビル２０との結合が外れた時点で、ハンマ１９は回転しながら前進してアンビル２０に回転方向の打撃衝撃を与え、出力軸２１を回転させる。このように、インパクト機構１７は、ハンマ１９とアンビル２０との衝突を繰り返す打撃動作を行うことで、ハンマ１９からアンビル２０を介して出力軸２１に打撃衝撃を加えることを繰り返す。

トリガボリューム２９は、電動機１５の回転を制御するための操作を受け付ける。トリガボリューム２９を引く操作により、電動機１５のオンとオフを切替可能である。また、使用者は、トリガボリューム２９の引込み量で、出力軸２１の回転速度、つまり電動機の回転速度を調整可能である。使用者は、上記引込み量が大きいほど、電動機１５の回転速度を調整可能である。上記引込み量が大きいほど、電動機１５の回転速度が速くなる。制御部４は、トリガボリューム２９を引く操作の引込み量に応じて、電動機１５を回転又は停止させ、また、電動機１５の回転速度を制御する。この電動工具１では、先端工具が取付部２３に取り付けられる。そして、トリガボリューム２９への操作によって電動機１５の回転速度が制御されることで、先端工具の回転速度が制御される。なお、本実施形態の電動工具１は取付部２３を備えることで、先端工具を用途に応じて交換可能であるが、先端工具が交換可能であることは必須ではない。例えば、電動工具１は、特定の先端工具のみ用いることができる電動工具であってもよい。

トルク測定部２６は、電動機１５の動作トルクを測定する。トルク測定部２６は、例えば、ねじり歪みの検出が可能な磁歪式歪センサである。磁歪式歪センサは、電動機１５の出力軸１６にトルクが加わることにより発生する歪みに応じた透磁率の変化を電動機１５の非回転部分に設置したコイルで検出し、歪みに比例した電圧信号を出力する。

ビット回転測定部２５は、出力軸２１の回転角を測定する。ここでは、出力軸２１の回転角は、先端工具（ビット）の回転角に等しい。ビット回転測定部２５としては、例えば、光電式エンコーダ又は磁気式エンコーダを採用することができる。

制御部４は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、制御部４の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されてもよいし、インターネット等の電気通信回路を通して提供されてもよく、メモリーカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

トリガボリューム２９が引かれると、制御部４は照明部２を点灯する。照明部２は、１又は複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備える。本実施形態では照明部は１個のＬＥＤを備える。

（２）構成
次に電動工具１の構成について説明する。電動工具１は、電池部３２と、先端工具を取り付ける取付部２３と、電池部３２を電源として取付部２３を回転駆動させるための電動機１５と、電池部３２を電源として先端工具の先に光を照射するための照明部２と、を備える。また、照明部２に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる安定化回路３を、更に備える。電動工具１は、図１に示すように、電池部３２と、スイッチＳＷ１と、制御部４と、電動機１５と、照明部２と、抵抗Ｒ２と、シリーズレギュレータ５と、スイッチＱ１と、スイッチＱ２と、スイッチＳＷ２と、を備える。

スイッチＳＷ１は、上述したトリガボリューム２９である。

スイッチＳＷ２は、電池部３２から制御部４への電圧の供給及び非供給を切り替えるスイッチである。

スイッチＱ１及びスイッチＱ２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistor）で構成される。スイッチＱ１では、電動機１５が動作するときにスイッチＱ１のゲート端子に電圧が印加される。また、スイッチＱ２では、照明部２が動作するときにスイッチＱ２のゲート端子に電圧が印加される。

制御部４は、電池部３２から電圧の供給を受けることで動作する。制御部４と電池部３２との接続経路上に、スイッチＳＷ２が設けられている。スイッチＳＷ２の一端が電池部３２のプラス端子に接続され、スイッチＳＷ２の他端が制御部４に接続される。スイッチＳＷ２に対する操作により、制御部４への電圧の供給及び非供給を切り替える。

また、制御部４は、スイッチＱ１及びＱ２のゲート端子に接続される。スイッチＳＷ２がオン状態、つまり電池部３２から制御部４への電圧の供給が行われる場合に、トリガボリューム２９が引き込まれると、引込み量に応じて電動機１５に流れる電流が変化する。

各回路構成要素の接続について説明する。

電動機１５とスイッチＱ１とは直列に接続されている。電動機１５は、電池部３２のプラス端子と接続される。スイッチＱ１のドレインは電動機１５に接続され、スイッチＱ１のソースは電池部３２のマイナス端子に接続される。

安定化回路３であるシリーズレギュレータ５は、図１に示すように、抵抗Ｒ１、ツェナーダイオードＺＤ１、ＮＰＮ型トランジスタＱ３及びコンデンサＣ１を備える。シリーズレギュレータ５は、降圧のみ可能な定電圧直流電源回路である。シリーズレギュレータ５は、電池部３２に対して電動機１５と並列に接続される。すなわち、安定化回路３であるシリーズレギュレータ５は、電池部３２の電圧値と同一の電圧値を入力値としている。シリーズレギュレータ５は、スイッチＳＷ２を介して、照明部２と抵抗Ｒ２に印加される電圧が安定化するように接続される。制御部４の一端は、電池部３２のプラス端子とスイッチＳＷ２を介して接続され、他端は電池部３２のマイナス端子に接続される。また、制御部４は、スイッチＱ１及びＱ２のゲート端子に接続される。

ＮＰＮ型トランジスタＱ３のコレクタは、スイッチＳＷ２と制御部４との接続経路上の点Ｐ０と接続される。ＮＰＮ型トランジスタＱ３のエミッタは、抵抗Ｒ２に接続される。ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースは、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードと接続される。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、電池部３２のマイナス端子に接続される。

ＮＰＮ型トランジスタＱ３のコレクタとベースは、抵抗Ｒ１を介して接続される。具体的には、抵抗Ｒ１の一端は、接続点Ｐ０とＮＰＮ型トランジスタＱ３のコレクタとの接続経路上の点Ｐ１と接続される。抵抗Ｒ１の他端は、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースとツェナーダイオードＺＤ１との接続経路上の点Ｐ３と接続される。すなわち、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースとコレクタは、抵抗Ｒ１を介して接続される。

コンデンサＣ１の一端は、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のエミッタと抵抗Ｒ２との接続経路上の点Ｐ２と接続される。コンデンサＣ１の他端は、電池部３２のマイナス端子と接続される。

抵抗Ｒ２と照明部２とスイッチＱ２とは、直列に接続されている。抵抗Ｒ２の一端は、上述したように、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のエミッタと接続される。つまり、抵抗Ｒ２は、後述するＮＰＮ型トランジスタＱ３を介して電池部３２のプラス端子と接続される。
抵抗Ｒ２の他端は、照明部２のアノードと接続されている。照明部２のカソードは、スイッチＱ２のドレインと接続されている。スイッチＱ２のソースは、コンデンサＣ１の他端、及びツェナーダイオードＺＤ１のアノードと接続される。つまり、スイッチＱ２は、電池部３２のマイナス端子と接続される。

（３）動作
上述した電動工具１の動作について、図１～図４Ｃを用いて簡単に説明する。

電動工具１本体のスイッチＳＷ１が入った状態、すなわちトリガボリューム２９が少し引かれると、スイッチＳＷ２もオンとなって制御部４が通電される。また、スイッチＱ１及びＱ２もオンとなり、照明部２が点灯する。更にトリガボリューム２９が引かれると、引込み量に応じて電動機１５の回転数が変化する。最後までトリガボリューム２９が引かれると、電動機１５の回転数は最大回転となる。トリガボリューム２９が放されると、スイッチＱ１がオフとなり、電動機１５が停止する。所定の時間が経過すると、スイッチＱ２がオフとなり、照明部２が消灯する。また、制御部４のスイッチＳＷ２がオフとなる。

従来例として、ねじを締めるときに電動工具（従来の電動工具）のインパクト機構を使用した場合の電流と使用時間のグラフを図３Ａに、電圧と使用時間のグラフを図３Ｂに、照明部２の照度と使用時間のグラフを図３Ｃに示す。従来の電動工具のインパクト機構の使用時には、例えば、１分間に３０００回の打撃が繰り返される。インパクト機構の負荷変動により、図３Ａに示すように、幅ｂの範囲で電流の増減が繰り返される。その影響で図３Ｂに示すように幅ｃの間で電圧の増減が繰り返し発生する。その結果、図３Ｃに示すように照明部の照度も幅ｄの間でちらつきが発生する。

そこで、照明部の照度のちらつきを防ぐため、電動工具１は安定化回路３として、定電圧回路であるシリーズレギュレータ５を備えている。図１を用いて、電動工具１の照明部２について説明する。電池部３２の電源電圧をＶｓ、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベースとエミッタとの間の電圧差をＶｅ、ツェナーダイオードＺＤ１にかかる電圧（ツェナー電圧）をＶｚとすると、抵抗Ｒ２及び照明部２の両端に印加される電圧は、Ｖｚ＋Ｖｅで表わされる。抵抗Ｒ２及び照明部２の両端間電圧が変動した場合、ツェナーダイオードＺＤ１にかかる電圧はＶｚとして一定であるので、電圧の変動分はベースとエミッタとの間の電圧Ｖｅの変動となって表れる。電圧Ｖｅの変動は、ベース電流を変動させ、ＮＰＮ型トランジスタＱ３により、抵抗Ｒ２及び照明部２に流れる電流の大きさが調整され、抵抗Ｒ２及び照明部２の両端間の電圧は一定に保たれる。すなわち、抵抗Ｒ２及び照明部２の電圧は安定化する。

シリーズレギュレータ５を導入した電動工具１を用いて、例えば、ねじを締めるときにインパクト機構１７を使用した場合の使用時間と電流、使用時間と電圧、使用時間と照明部２の照度の相関関係を図４Ａ～図４Ｃに示す。シリーズレギュレータ５の電圧設定範囲は、図４Ｂに示す電圧ｅすなわち照明設定電圧以下であり、かつ図４Ｂに示す電圧ｆすなわち発光素子設定電圧以上である。ここで、照明設定電圧の値は、照明部２に印加される電圧がインパクト機構１７の動作時に電動機１５に印加される電圧の値よりも小さくなるように設定される。このように照明設定電圧の上限を設定することで、インパクト機構１７の使用中の負荷変動によるちらつきを抑制することができる。図４Ｂに示すように、インパクト機構を使用して作業を繰り返すと電池部３２の電圧が低下していくので、電池容量の低下も考慮した照明設定電圧に設定すると更に利便性が高まる。また、発光素子設定電圧の値は、照明部２に含まれる少なくとも１つ以上の発光素子の順方向電圧に基づいて得られる照明部２の両端の電圧の値である。照明部２が複数の発光素子を含み、複数の発光素子のうち２以上の発光素子が直列に接続された複数の直列回路が並列接続することで構成される場合は、１の直列回路の両端の電圧である。この場合、照明部２の両端の電圧の値は、複数の直列回路のうち、１の直列回路を構成する２以上の発光素子の順方向電圧に基づいて得られる。照明部２の照度の均一性を考慮すると、複数の直列回路の各々を構成する２以上の発光素子の個数は同一であることが好ましい。

上述のように、シリーズレギュレータ５の電圧設定範囲を設定することで、図４Ｃに示すようにねじ締め時の照明部２の照度は、ほぼ一定となる。

図４Ａでは、使用時間ａ秒後にねじ締め時の電流の大きさはピークを迎えているが、これは突入電流と呼ばれる。突入電流とは、電気機器に電源を投入した際に一時的に流れる大電流のことである。突入電流により、電源電圧の不安定化（電圧降下）が発生することがある。シリーズレギュレータ５の出力側にコンデンサＣ１を追加することで、コンデンサＣ１は、起動時の突入電流によるねじ締め時の照明部２の照度のちらつきを抑制することができる。

以上から、シリーズレギュレータ５を採用することで、後述する降圧型スイッチングレギュレータ６に対して、回路構成をコンパクトにすることができ、より扱いやすいインパクト機構１７を有する電動工具１を提供することができる。シリーズレギュレータ５は、後述する降圧型スイッチングレギュレータ６に対して、ノイズを低減することができる。

（４）利点
本実施形態の電動工具１は、電池部３２と、取付部２３と、電動機１５と、照明部２と、安定化回路３と、を備える。取付部２３は先端工具を取り付ける。電動機１５は電池部３２を電源として取付部２３を回転駆動させる。照明部２は電池部３２を電源として先端工具の先に光を照射する。安定化回路３は、照明部２に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる。安定化回路３は、電池部３２に対して電動機１５と並列に接続され、照明部２に電圧を出力する。これにより、照明部２に印加される電圧は安定化される。この結果、インパクト機構１７を使用する電動工具１の照明部２の照度は安定化し、ちらつきを抑制することができる。

（５）変形例
以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。

（５．１）変形例１
実施形態では、インパクト機構１７を備えた電動工具１としたが、この構成に限定されない。インパクト機構１７を備えない電動工具であってもよい（図示せず）。例えば、ドリルドライバーなどである。本変形例の電動工具（図示せず、例えばドリルドライバー）は、図１においてインパクト機構１７を有しない。つまり、本変形例の電動工具は、取付部２３に取り付けられた先端工具の回転のみを与える。

電圧安定化回路、すなわちシリーズレギュレータ５を導入していない従来のドリルドライバーについて、使用時間と電流、使用時間と電圧、使用時間と照明部２の照度、の相関を表すグラフを図５Ａ～図５Ｃに示す。図５Ａに示すように、使用直後のｈ秒後に電流のピークがあり、突入電流が発生している。また、図５Ｂに示すように、繰り返し作業を行うと、電池部３２の電圧が低下する。実施形態１のように、インパクト機構１７のような電流変動や電圧変動はないものの、作業時間が経つにつれて、照明部２の照度は低下している。

これに対して、シリーズレギュレータ５を導入した本変形例の電動工具について、使用時間と電流、使用時間と電圧、使用時間と照明部２の照度の相関を表すグラフをそれぞれ図６Ａ～図６Ｃに示す。シリーズレギュレータ５の照明設定電圧の値は、図６Ｂの電圧ｋとして示すように、本変形例の電動工具であるドリルドライバーの動作時に電動機１５に印加される電圧の値よりも小さく設定する。このとき、使用時間に対して電圧は低下するので、その低下量を見込んで照明設定電圧を設定することが好ましい。また、シリーズレギュレータ５の発光素子設定電圧の値は、図６Ｂの電圧ｍとして示すように、実施形態１と同様に設定すればよい。

上述のようにシリーズレギュレータ５の電圧を設定した場合、図６Ｃに示すように、照明部２の照度はほぼ一定となる。

（５．２）変形例２
電動工具１の照明部２に導入する安定化回路３として、シリーズレギュレータ５のみに限定されない。シリーズレギュレータ５の代わりの安定化回路３として降圧型スイッチングレギュレータ６を用いてもよい。降圧型スイッチングレギュレータ６は、図７に示すように、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ２を有する。また、本変形例の電動工具１は、スイッチＱ４を、更に備える。

スイッチＱ４は、電池部３２とインダクタＬ１の間に挿入される。具体的には、スイッチＱ４のドレインは、点Ｐ０においてスイッチＳＷ２を介して電池部３２のプラス端子と接続される。また、スイッチＱ４のソースは、インダクタＬ１と接続される。さらに、スイッチＱ４のゲートは、制御部４に接続される。スイッチＱ４は、制御部４の信号により電池部３２からの電流の通過、遮断の切り替えが行われる。

インダクタＬ１の一端は、電池部３２のプラス端子と、スイッチＳＷ２及びスイッチＱ４を介して接続される。すなわち、スイッチＱ４のソースとインダクタＬ１の一端が接続される。また、インダクタＬ１の他端は、抵抗Ｒ２に接続される。スイッチＱ４とインダクタＬ１との接続経路上の点Ｐ４と、ダイオードＤ１のカソードが接続される。ダイオードＤ１のアノードは、電池部３２のマイナス端子と接続される。具体的には、ダイオードＤ１のカソードが点Ｐ４と、ダイオードＤ１のアノードが電池部３２のマイナス端子と、それぞれ接続される。インダクタＬ１と抵抗Ｒ２との接続経路上の点Ｐ５と、電池部３２のマイナス端子との間にコンデンサＣ２が挿入される。具体的には、コンデンサＣ２の一端が点Ｐ５と、コンデンサＣ２の他端が電池部３２のマイナス端子と、それぞれ接続される。つまり、コンデンサＣ２は、抵抗Ｒ２、照明部２及びスイッチＱ２の直列回路に並列に接続される。

降圧型スイッチングレギュレータ６を用いた回路の動作について説明する。電動工具１のスイッチＳＷ１がオンの状態で、トリガボリューム２９が引かれると、スイッチＳＷ２がオンとなり、制御部４が通電する。この状態でスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ４がオンとなる。スイッチＱ４がオンの状態では、インダクタＬ１、抵抗Ｒ２、照明部２の順に電流が流れる。このとき、インダクタＬ１に磁気エネルギーが蓄積される。出力電圧、すなわち抵抗Ｒ２と照明部２の両端に付加される電圧が設定電圧を超えると、スイッチＱ４がオフとなり、蓄積された磁気エネルギーが電流となる。電流は、抵抗Ｒ２、照明部２、ダイオードＤ２インダクタＬ１の順に流れる。磁気エネルギーがなくなり、出力電圧が下がってくると、スイッチＱ４がオンとなる。この動作の繰り返しで、抵抗Ｒ２と照明部２の両端にかかる電圧は一定に保たれる。このため、照明部２に印加される電圧は安定し、照明部２の照度も一定となる。

（５．３）変形例３
実施形態では、電動工具１は、照明部２の照明用ＬＥＤとして１つのＬＥＤを備える構成を一例として説明した。しかしながら、電動工具１の構成は、これに限定されない。電動工具１は、照明用ＬＥＤとして複数のＬＥＤを備えてもよい。例えば、照度が更に必要な場合には、電動工具１は、図８に示すようなチップオンボード（ＣＯＢ ＬＥＤ：chip on board LED）１０を照明部２として備えてもよい。ＣＯＢ ＬＥＤ１０は、図９に示すように、ＣＯＢ ＬＥＤ１０の中心が出力軸２１の回転軸と同心となるように電動工具１の取付部２３に配置される。 本変形例の電動工具１は、安定化回路３として、シリーズレギュレータ５を備えることにより、ＣＯＢ ＬＥＤ１０に対しても、照度のちらつきを抑制することが可能である。ＣＯＢ ＬＥＤ１０及びシリーズレギュレータ５を導入した電動工具１の回路構成図を図１０に示す。ＣＯＢ ＬＥＤ１０は、例えば図８に示すように、２１個のＬＥＤから構成され、等価回路としては直列（図１０では７つ）につながったＬＥＤの組が、並列（図１０では３列）に並び、基板上に円環状に配置されている。直列につながった７つのＬＥＤが３列に並列に接続され、それぞれの終端部に電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５が接続される。この並列回路（照明部２）の一端は抵抗Ｒ２に、照明部２の他端は各電流制限抵抗を介して電池部３２のマイナス端子に接続される。シリーズレギュレータ５の構成は実施形態１と同等である。ＬＥＤが直列に７個接続された分、必要となる電圧は大きくなるため、ツェナーダイオードＺＤ１については高耐圧のものが好ましい。等価回路の動作としては、実施形態１と同様である。

さらに、電動工具１の安定化回路３として、昇圧型スイッチングレギュレータ７を用いる構成も可能である。昇圧型スイッチングレギュレータ７は、電池部３２を昇圧することが可能である。昇圧型スイッチングレギュレータ７は、図１１に示すように、インダクタＬ２、ダイオードＤ２、コンデンサＣ３、スイッチＱ５を有する。インダクタＬ２の一端は、点Ｐ０に接続される。インダクタＬ２の他端は、ダイオードＤ２のアノードに接続される。インダクタＬ２とダイオードＤ２のアノードとの接続経路上の点Ｐ６と、電池部のマイナス端子との間に、スイッチＱ５が設けられている。すなわち、スイッチＱ５のドレインは点Ｐ６と、スイッチＱ５のソースは電池部３２のマイナス端子と、それぞれ接続される。また、ゲート端子は制御部４に接続される。スイッチＱ５は、制御部４からの制御信号を受けて昇圧型スイッチングレギュレータ７の通電の入切を行う。ダイオードＤ２のカソードは、抵抗Ｒ２と接続される。抵抗Ｒ２はＬＥＤの並列回路の一端に接続され、ＬＥＤの並列回路の他端は電池部３２のマイナス端子に接続されている。コンデンサＣ３に一端は、ダイオードＤ２と抵抗Ｒ２との接続経路上の点Ｐ７に接続される。コンデンサＣ３の他端は、スイッチＱ２のソースと電池部３２の接続経路上の点Ｐ８と接続される。

昇圧型スイッチングレギュレータ７の動作について、図１１を用いて説明する。昇圧型スイッチングレギュレータ７のスイッチＱ５がオンとなると、電池部３２から照明部２への電力供給は停止される。照明部２への電力供給は、昇圧型スイッチングレギュレータ７のコンデンサＣ３が行う。このとき、インダクタＬ２には磁気エネルギーが蓄積される。この間、電池部３２から照明部２への電力供給は停止されているため、照明部２の電圧は次第に低下する。照明部２の電圧が設定された電圧よりも低下すると、昇圧型スイッチングレギュレータ７のスイッチＱ５がオフとなる。このとき、インダクタＬ１は蓄積した磁気エネルギーを放出し、電流を流し続けるため、スイッチＱ５の両端にかかる電圧は、抵抗Ｒ２に係る電圧と、照明部２及び各電流制限抵抗からなる並列回路にかかる電圧と、ダイオードＤ２にかかる電圧との和（電圧和）である。出力電圧の値、すなわち電圧和の値が大きくなると、再びスイッチＱ３がオフとなる。以上の動作を繰り返すことにより、電圧和は、電池部３２が供給する電圧の値よりも高い値となる。そのため、抵抗Ｒ２と照明部２及び各電流制限抵抗からなる並列回路となからなる回路に一定の値の出力電圧が供給される。その結果、照明部２の照度のちらつきを抑制することができる。

（５．４）変形例４
電動工具１の安定化回路３は、シリーズレギュレータ５や降圧型スイッチングレギュレータ６に限定されない。電動工具１は、安定化回路３として、定電圧回路であるシャントレギュレータ８を用いてもよい。シャントレギュレータ８は、図１２に示すように、抵抗Ｒ６と、ツェナーダイオードＺＤ２と、コンデンサＣ４を有する。抵抗Ｒ６に一端は、点Ｐ０に接続され、抵抗Ｒ６の他端は抵抗Ｒ２に接続される。ツェナーダイオードＺＤ２のカソードは抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ２との接続経路上の点Ｐ９に接続される。ツェナーダイオードＺＤ２のアノードは、電池部３２のマイナス端子に接続される。コンデンサＣ４は、ツェナーダイオードＺＤ２と並列に挿入される。具体的は、コンデンサＣ４の一端は、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ２との接続経路上の点Ｐ１０に接続される。なお、点Ｐ１０は、点Ｐ９と抵抗Ｒ２との間に存在する。コンデンサＣ４の他端は、電池部３２のマイナス端子に接続される。つまり、コンデンサＣ４は、抵抗Ｒ２と照明部２及びスイッチＱ２とを含む直列回路と、並列に接続されている。

シャントレギュレータ８を用いた回路の動作は、ツェナーダイオードＺＤ２の電圧（ツェナー電圧）をＶｚとすると、抵抗Ｒ２及び照明部２の両端にかかる電圧はＶｚとなる。このため、照明部２の照度も一定となる。一方、電池部３２の電圧Ｖｓとツェナー電圧の電位差Ｖｓ－Ｖｚは、抵抗Ｒ６で熱となって消費され、抵抗Ｒ２及び照明部２に流れない電流もツェナーダイオードＺＤ２で熱となって消費される。

（５．５）変形例５
さらに、電動工具１は、安定化回路３として、定電圧回路ではなく、定電流回路を用いることも可能である。一定の電流が流れると、照明部２は一定の照度を保つことができる。また、電池部３２の電圧変動に対しても、照明部２の照明用ＬＥＤを一定の照度に保つ効果がある。

電動工具１に定電流回路（カレントミラー回路９）を導入した場合の回路構成図を図１３に示す。カレントミラー回路９は、抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、ＮＰＮ型トランジスタＱ７、Ｑ８、照明部２を備える。電池部３２のプラス端子にスイッチＱ６を介して照明部２が接続される。

スイッチＱ６ドレインは、点Ｐ０においてスイッチＳＷ２を介して電池部３２のプラス端子に接続される。スイッチＱ６のソースは、照明部２のアノードに接続される。スイッチＱ６のゲートは制御部４に接続される。スイッチＱ６は、制御部４の信号により電池部３２からの電流の通過、遮断の切り替えが行われる。

照明部２はＮＰＮ型トランジスタＱ８のコレクタに接続される。抵抗Ｒ９の一端は、ＮＰＮ型トランジスタＱ８のエミッタは、抵抗Ｒ９の一端に接続される。抵抗Ｒ９の他端は、電池部３２のマイナス端子に接続される。

抵抗Ｒ７の一端は、照明部２とスイッチＱ６の接続経路上の点Ｐ１１に接続される。抵抗Ｒ７の他端は、スイッチＱ７のコレクタと接続される。抵抗Ｒ８の一端は、ＮＰＮ型トランジスタＱ７のエミッタに接続される。抵抗Ｒ８の他端は、電池部３２のマイナス端子に接続される。具体的には、抵抗Ｒ８の他端は、抵抗Ｒ９と電池部３２のマイナス端子との接続経路上の点Ｐ１４に接続される。

また、ＮＰＮ型トランジスタＱ７のベースは、ＮＰＮ型トランジスタＱ８のベースに接続される。

さらに、抵抗Ｒ７とＮＰＮ型トランジスタＱ７との接続経路上の点Ｐ１２と、ＮＰＮ型トランジスタＱ７とＮＰＮ型トランジスタＱ８との接続経路上の点Ｐ１３とは接続される。すなわち、ＮＰＮ型トランジスタＱ７のコレクタとベースとは短絡されている。

ＮＰＮ型トランジスタＱ７、Ｑ８は、特性の揃ったトランジスタである。一方、特性がずれていたり、ＮＰＮ型トランジスタＱ７、Ｑ８の温度特性がずれていたりすると、電流値に大きな誤差が生じるため、ＮＰＮ型トランジスタＱ７、Ｑ８のエミッタとの間には、それぞれ抵抗Ｒ８、Ｒ９が挿入されている。

定電流回路であるカレントミラー回路９の動作を簡単に説明する。ＮＰＮ型トランジスタＱ７及びＱ８は、特性が揃い、ベースが共通であるので、ＮＰＮ型トランジスタＱ７及びＱ８のエミッタ電流は等しくなる。すなわち、抵抗Ｒ８及びＲ９に流れる電流は等しくなる。さらに、ＮＰＮ型トランジスタＱ７及びＱ８の電流増幅率（ベース電流に対するコレクタ電流の比率）が十分に大きければ、ベース電流は無視することができるので、コレクタ電流も同じとみなすことができる。言い換えると、抵抗Ｒ７と照明部２に流れる電流は同等となる。こうして抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９及び照明部２に流れる電流は同等となる。抵抗Ｒ７の代わりに定電流ダイオード（図示せず）を用いると、更に電圧の変動があったとしても、定電流を流すことができる。

なお、電動工具１は、定電圧回路及び定電流回路の双方を備えてもよい。つまり、電動工具１は、照明部２に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる回路を備えていればよい。

（まとめ）
以上、説明したように、第１の態様の電動工具（１）は、電池部（３２）と、取付部（２３）と、電動機（１５）と、照明部（２）と、安定化回路（３）と、を備える。取付部（２３）は、先端工具を取り付ける。電動機（１５）は、電池部（３２）を電源として取付部（２３）を回転駆動させる。照明部（２）は、電池部（３２）を電源として、先端工具の先に光を照射する。安定化回路（３）は、照明部（２）に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる。安定化回路（３）は、電池部（３２）に対して並列に接続され、照明部（２）に電圧を出力する。

この構成によると、電池部（３２）と照明部（２）との間に安定化回路（３）を備えることで、電動機（１５）に流れる電流が大きく変動する状態でも、照明部（２）のちらつきを抑制することができる。

第２の態様の電動工具（１）は、第１の態様において、インパクト機構（１７）を、更に備える。インパクト機構（１７）は取付部（２３）と、電動機（１５）と、の間に配されて、電動機（１５）の回転駆動をインパクト駆動に変換する。

この構成によると、インパクト機構（１７）を有する電動工具（１）においても、照明部（２）が一定の照度を保って先端工具の先に光を照らすので、照明部（２）のちらつきによる事故等が発生しにくい。また、回転駆動に加えてインパクト駆動が加わることで、利便性が向上する。

第３の態様の電動工具（１）では、第２の態様において、安定化回路（３）は、照明部（２）に印加する電圧を照明設定電圧で印加する。照明設定電圧の値は、照明部（２）に印加される電圧がインパクト機構（１７）の動作時に電動機（１５）に印加される電圧の値よりも小さい。

この構成によると、インパクト機構（１７）の使用時に電動機（１５）に印加される不安定な電圧よりも、照明部（２）に印加される電圧が低いために、電動機（１５）に印加される電圧に影響されることなく、照明部（２）にかかる電圧を安定化させることができる。

第４の態様の電動工具（１）では、第１～３のいずれかの態様において、照明部（２）は、１つ又は複数の発光素子を含む。

この構成によると、照明部（２）が複数の発光素子から成り、より明るくなると照明部（２）のちらつきの視認性は大きくなるが、その場合にも安定化回路（３）を配置することにより、照明部（２）のちらつきを抑制することができる。

第５の態様の電動工具（１）では、第４の態様において、安定化回路（３）は、照明部（２）に印加する電圧を発光素子設定電圧で印加する。発光素子設定電圧の値は、照明部（２）に含まれる少なくとも１つ以上の発光素子の順方向電圧に基づいて得られる照明部（２）の両端の電圧の値よりも大きい。

この構成によると、発光素子設定電圧は、順方向電圧と発光素子の個数の積によって得られる電圧以上に設定することで、照明部（２）の点灯に十分な、かつちらつきを抑制することができる電圧となる。

第６の態様の電動工具（１）では、第５の態様において、照明部（２）は複数の発光素子を含み、複数の発光素子のうち２以上の発光素子が直列に接続された複数の直列回路が並列接続されることで構成される。照明部（２）の両端の電圧の値は、複数の直列回路のうち、１の回路を構成する２以上の発光素子の順方向電圧に基づいて得られる、１の直列回路の両端の電圧の値である。

この構成によると、複数の直列回路の各々を構成する２以上の発光素子の個数が同一ではない場合であっても、並列回路からなる照明部（２）の両端の電圧の値を、発光素子設定電圧として設定することができる。この場合も、安定化回路（３）は、発光素子設定電圧以上の値を設定することで、照明部（２）の点灯に十分な電圧を供給することができる。

第７の態様の電動工具（１）では、第６の態様において、複数の直列回路の各々を構成する２以上の発光素子の個数は同一である。

この構成によると、並列回路を構成する複数の直列回路の各々を構成する発光素子の個数が同一であることから、照明部（２）の照度の均一性が向上する。

第８の態様の電動工具（１）では、第１～７のいずれかの態様において、安定化回路（３）は、シリーズレギュレータ（５）により構成されている。

この構成によると、シリーズレギュレータ（５）は、回路構成をコンパクトにできるので、より扱いやすいインパクト電動工具を提供することができる。また、降圧型スイッチングレギュレータ（６）に比べて、ノイズを低減することができる。

１ 電動工具
２ 照明部
３ 安定化回路
５ シリーズレギュレータ
１５ 電動機
１７ インパクト機構
２３ 取付部
３２ 電池部

Claims (7)

1. 電池部と、
   先端工具を取り付ける取付部と、
   前記電池部を電源として前記取付部を回転駆動させるための電動機と、
   前記電池部を電源として先端工具の先に光を照射するための照明部と、
   前記照明部に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる安定化回路と、
   前記取付部と、前記電動機と、の間に配されて、前記電動機の回転駆動をインパクト駆動に変換するインパクト機構と、を備え、
   前記安定化回路は、前記電池部に対して前記電動機と並列に接続され、前記照明部に電圧を出力し、
   前記安定化回路は、前記照明部に印加する電圧を照明設定電圧で印加し、
   前記照明設定電圧の値は、前記照明部に印加される電圧が前記インパクト機構の動作時に前記電動機に印加される電圧の値よりも小さい、
   電動工具。
2. 前記照明部は、１つ又は複数の発光素子を含む、
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記安定化回路は、前記照明部に印加する電圧を発光素子設定電圧で印加し、
   前記発光素子設定電圧の値は、前記照明部に含まれる少なくとも１つ以上の前記発光素子の順方向に基づいて得られる前記照明部の両端の電圧の値よりも大きい、
   請求項２に記載の電動工具。
4. 前記照明部は、前記複数の発光素子を含み、
   前記照明部は、前記複数の発光素子のうち２以上の発光素子が直列に接続された複数の直列回路が並列接続されることで構成され、
   前記照明部の両端の電圧の値は、前記複数の直列回路のうち、１の直列回路を構成する前記２以上の発光素子の順方向電圧に基づいて得られる、前記１の直列回路の両端の電圧の値である、
   請求項３に記載の電動工具。
5. 前記複数の直列回路の各々を構成する前記２以上の発光素子の個数は同一である、
   請求項４に記載の電動工具。
6. 前記安定化回路は、シリーズレギュレータにより構成されている、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の電動工具。
7. 電池部と、
   先端工具を取り付ける取付部と、
   前記電池部を電源として前記取付部を回転駆動させるための電動機と、
   前記電池部を電源として先端工具の先に光を照射するための照明部と、
   前記照明部に印加する電流及び電圧の少なくとも一方を安定化させる安定化回路と、を備え、
   前記安定化回路は、前記電池部に対して前記電動機と並列に接続され、前記照明部に電圧を出力し、
   前記照明部は、複数の発光素子を含み、
   前記安定化回路は、前記照明部に印加する電圧を発光素子設定電圧で印加し、
   前記発光素子設定電圧の値は、前記照明部に含まれる少なくとも１つ以上の前記発光素子の順方向に基づいて得られる前記照明部の両端の電圧の値よりも大きく、
   前記照明部は、前記複数の発光素子のうち２以上の発光素子が直列に接続された複数の直列回路が並列接続されることで構成され、
   前記照明部の両端の電圧の値は、前記複数の直列回路のうち、１の直列回路を構成する前記２以上の発光素子の順方向電圧に基づいて得られる、前記１の直列回路の両端の電圧の値である、
   電動工具。

Images