WO2019058664A1

WO2019058664A1 - 電動工具

Info

Publication number: WO2019058664A1
Application number: PCT/JP2018/022881
Authority: WO
Inventors: 浩幸椿本; 秀規清水
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-03-28
Also published as: JP7220362B2; JP2019058961A

Abstract

電動工具（１）において、先端工具を装着される出力軸（４）は、モータ（１０）のモータ軸（１０ａ、１０ｂ）に対して所定の角度をもって配置されている。インパクト機構（１３）は、モータ出力によって、出力軸（４）に間欠的な回転衝撃力を発生させる。衝撃検出部（３０）は、モータ（１０）の後端側に配置されて、インパクト機構（１３）により出力軸（４）に加えられた衝撃を検出する。衝撃検出部（３０）は、基板保持部（２０）により保持され、基板保持部（２０）は、モータ軸（１０ｂ）を支持する軸受（１６）を保持する軸受保持部（１８）に、連結リブ（２１）によって連結される。

Description

電動工具

　本発明は、モータ軸に対して所定の角度をもって配置された出力軸を備える電動工具に関する。

　インパクト回転工具は、モータ出力で回転するハンマがアンビルを回転方向に打撃することで出力軸に間欠的な回転衝撃力を発生させて、ねじ部材を締め付ける。通常のインパクト回転工具は、モータの回転軸と工具出力軸とが同一軸線上に配置され、ユーザにより把持されるグリップ部が回転軸線に対して角度付けされた構成を備える。

　この構成のインパクト回転工具は狭い空間では使用しづらいことがあるため、グリップ部をモータ回転軸線に略平行に設け、工具出力軸をモータ回転軸線に対して角度付けした電動工具が開発されている。このような電動工具は「アングル式電動工具」と呼ばれ、ユーザがグリップを握った状態で手指でスイッチ操作しやすいように、長尺のレバースイッチが使用されている（たとえば特許文献１、２参照）。

特開２０１０－６４２３３号公報国際公開第２０１４／１６２７７２号

　インパクト回転工具は組立工場などで使用されるため、ねじ部材の締付トルクは、ユーザにより設定された値となるように制御される必要がある。締付トルクを制御するためには、出力軸にトルク測定手段を設けて実際の締付トルクを直接測定することが好ましいが、工具の高コスト化および大型化を招くという問題がある。そのためアングル式電動工具において、締付トルクを推定するための構成を設けることが好ましい。

　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、アングル式電動工具にトルク制御を実現するための部品を搭載す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、モータ軸を有するモータと、先端工具を装着される出力軸と、モータ出力によって出力軸に間欠的な回転衝撃力を発生させるインパクト機構とを備える。この電動工具において出力軸は、モータ軸に対して所定の角度をもって配置される。この電動工具は、インパクト機構により出力軸に加えられた衝撃を検出する衝撃検出部を備える。

実施形態に係る電動工具の正面図である。実施形態に係る電動工具の背面図である。実施形態に係る電動工具の左側面図である。実施形態に係る電動工具の右側面図である。実施形態に係る電動工具の平面図である。実施形態に係る電動工具の底面図である。電動工具の内部の概略構成を示す図である。衝撃検出部をモータとレバースイッチの間に配置した例を示す図である。

　図１Ａは、実施形態に係る電動工具１の正面図であり、図１Ｂは電動工具１の背面図であり、図１Ｃは電動工具１の左側面図であり、図１Ｄは電動工具１の右側面図であり、図１Ｅは電動工具１の平面図であり、図１Ｆは電動工具１の底面図である。

　電動工具１は、外郭を形成するハウジング２を備えた携帯用動力工具であって、携帯用電気ドライバとして構成されてよい。ハウジング２内には、モータ、およびモータの回転出力を出力軸４に伝達する動力伝達機構が直列に設けられる。実施形態の電動工具１は、モータによる回転力をモータ軸に対して垂直な方向に出力するように構成されたアングル式電動工具であって、出力軸４がモータ軸に対して、略９０°の角度をもつように配置されている。なお出力軸４は、モータ軸に対して９０°以外の所定の角度、たとえば１５°、３０°、４５°などの角度をもって配置されていてもよい。

　ハウジング２は、モータ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、一対の半割れハウジング部材は互いにネジによって結合される。ハウジング２の前端からは、先端工具を装着される出力軸４が露出し、図示されるように出力軸４は、ハウジング２の長手方向に対して垂直な向きに突出する。ハウジング２の後端側には作業者が把持するグリップ部５が形成され、長尺のレバースイッチ３が、ハウジング２の長手方向の中間位置に設けられる。作業者がグリップ部５を握った状態でレバースイッチ３を引き操作すると、ハウジング２の下端部に装着されたバッテリパックからモータに電力が供給されて、出力軸４が駆動される。

　ハウジング２においてレバースイッチ３の上端側には、複数の空気穴構造８がハウジング２の表面から突出して形成される。空気穴構造８は排気穴を有し、排気穴から空気が出力軸４側に向かって排出されるように形成されてよい。空気穴構造８は、上下方向に延設されて且つハウジング２に形成された空気穴を挟んで対向する一対の壁部と、一対の壁部の頂部を連結する連結部で形成され、これにより排気穴がユーザの手によって塞がれないようにしている。電動工具１では、図示されるように４つの空気穴構造８が、周方向に等間隔に設けられる。なお電動工具１は、このような空気穴構造８以外の排気構造をとる場合であっても、ハウジング２上部側からハウジング２内部の空気が出力軸４側に向かう方向に排出されて、排出された空気がユーザの手に当たらないような構造を有することが好ましい。

　図２は、電動工具１の内部の概略構成を示す。電動工具１は、モータ軸１０ａ、１０ｂを有するモータ１０と、先端工具を装着される出力軸４と、モータ１０の回転出力を出力軸４に伝達する動力伝達機構１１と、モータ１０の動作を制御する制御部６とを備える。制御部６は、レバースイッチ３の操作量に応じて、ハウジング２の下端に装着されたバッテリパックの電力をモータ１０に供給する。

　動力伝達機構１１は、モータ出力によって出力軸４に間欠的な回転衝撃力を発生させるインパクト機構１３を少なくとも有する。モータ１０とインパクト機構１３は、同じ回転軸線をもつように配置される。図示されるように、回転軸線に垂直な方向において、長尺のレバースイッチ３の一部がモータ１０と重なる位置に設けられている。

　インパクト機構１３は、ハンマがばねによりアンビル側に付勢され、ハンマ爪とアンビル爪とが周方向に係合してハンマの回転がアンビルに伝達される構造を有する。アンビルに所定値を超える負荷トルクが加わると、ハンマはばね付勢力に抗して後退し、ハンマの後退によりハンマ爪とアンビル爪の係合が外れると、ハンマは回転しながら前進して、ハンマ爪がアンビル爪に回転方向の打撃を加える。インパクト機構１３は、この構造により、出力軸４に間欠的な回転衝撃力を発生させる。

　実施形態の動力伝達機構１１は、インパクト機構１３に加えて、モータ軸１０ａの回転を減速してインパクト機構１３に伝達する減速機構１２と、インパクト機構１３の出力軸線の方向を９０°曲げて出力軸４に伝達する方向変換機構１４を有する。方向変換機構１４は、アンビル出力軸先端に形成された第１かさ歯部と、出力軸４の根元に形成された第２かさ歯部を有し、第１かさ歯部と第２かさ歯部とが噛み合うことで出力軸線の方向を変換する。

　インナーロータ型のモータ１０を構成す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１０をハウジング２に組み付けるための構成として、ステータ保持部２２、２３、軸受保持部１７、１８を備える。ステータ保持部２２、２３、軸受保持部１７、１８は、一対の半割れハウジング部材をねじ締め等で結合することで、モータ１０のステータ、軸受１５、１６をそれぞれ保持する。

　ステータ保持部２２は、ハウジング２の内周面に突設され、ステータの一端側、ここではステータの前端側の外周を保持するリブ部材である。ステータ保持部２２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。

　ステータ保持部２３は、ハウジング２の内周面に突設され、ステータの他端側、ここではステータの後端側の外周を保持するリブ部材である。ステータ保持部２３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１７は、ハウジング２の内周面に突設され、前端側のモータ軸１０ａを支持する軸受１５の外周を保持するリブ部材である。軸受保持部１７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、複数のリブ部材で軸受１５の外周を挟持して固定する。

　軸受保持部１８は、ハウジング２の内周面に突設され、後端側のモータ軸１０ｂを支持する軸受１６の外周を保持するリブ部材である。軸受保持部１８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、複数のリブ部材で軸受１６の外周を挟持して固定する。

　実施形態の電動工具１は、制御部６によるトルク制御を実現するために、インパクト機構１３により出力軸４に加えられた衝撃を検出する衝撃検出部３０を備える。衝撃検出部３０は、インパクト機構１３による打撃衝撃を検出し、検出結果を電線７を通じて制御部６に供給する。制御部６は、衝撃検出部３０の検出結果からねじ部材の着座判定を行って、打撃衝撃数をカウントし、着座判定後の打撃衝撃数がユーザにより設定されたトルク値に応じた数に到達すると、モータ１０への通電を自動停止して、ねじ部材の締付を完了させる。

　衝撃検出部３０は、打撃衝撃を検出するショックセンサと、ショックセンサの出力を増幅して制御部６に供給する増幅器を含んで構成されてよい。たとえばショックセンサは圧電式ショックセンサであって、衝撃に応じた電圧信号を出力し、増幅器は、出力された電圧信号を増幅して制御部６に供給する。

　高感度に打撃衝撃を検出するために、衝撃検出部３０はインパクト機構１３の近傍に配置されることが理想的である。図２に示すようにインパクト機構１３はハウジング２内の前方側に配置されており、インパクト機構１３の近傍に衝撃検出部３０を配置しようとすると、配置スペース確保のためにハウジング２の前方側の径が太くなる結果を招く。電動工具１は、狭い空間に挿入して作業を行うことを目的としたアングル式電動工具であるため、特に前方側の太径化は回避したい。

　そこで実施形態の電動工具１では、衝撃検出部３０が、モータ１０の後端側に配置される。モータ１０の後端側は配置スペースを確保しやすく、また、もともと作業者が把持する箇所であるため、細径化に対する要請は比較的低い。ハウジング２の前方側に配置したときと比べると、衝撃検出部３０はインパクト機構１３から若干離れるが、ハウジング２の前方側を太径化しなくてすむ利点がある。

　衝撃検出部３０を搭載した基板は、モータ１０の後端側において、ハウジング２の内周面に突設された基板保持部２０により保持される。基板保持部２０がハウジング２の内周面に形成されることで、インパクト機構１３による打撃衝撃は、ハウジング２から基板保持部２０を介して衝撃検出部３０により検出される。

　なおインパクト機構１３による打撃衝撃は、インパクト機構１３に連結しているモータ１０にも伝達される。ハウジング２は樹脂材料で形成されているが、モータ軸１０ａ、１０ｂは金属材料で形成されているため、衝撃の伝達効率は、モータ１０の方がハウジング２よりも高い。そこで本発明者は、モータ１０に伝達される打撃衝撃を効率的に衝撃検出部３０に検出させるべく、モータ軸１０ｂの軸受１６を保持する軸受保持部１８の近傍に、基板保持部２０を設けることとした。これにより衝撃検出部３０が、モータ１０経由で伝達される打撃衝撃を効果的に検出できる。さらに実施形態では軸受保持部１８と基板保持部２０とを連結リブ２１で連結して、軸受保持部１８から基板保持部２０への打撃衝撃の伝達効率を高めている。

　衝撃検出部３０による検出結果は、電線７から制御部６に供給される。上記したように制御部６は、ねじ部材の着座後の打撃衝撃数にもとづいて、モータ１０の回転を自動停止させるトルク制御を実施してよい。

　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。

　実施形態では、衝撃検出部３０をモータ１０の後端側に配置することを説明したが、レバースイッチ３とモータ１０の間の空き空間を有効利用し、また配置位置をインパクト機構１３に近づけるべく、衝撃検出部３０を、モータ１０とレバースイッチ３の間に配置してもよい。

　図３（ａ）は、衝撃検出部３０をモータ１０とレバースイッチ３の間に配置した一例を示す。基板保持部２０ａは、衝撃検出部３０を搭載した基板を、モータ１０の回転軸線に平行となる向きで保持する。モータ１０とレバースイッチ３の間の空間は、回転軸線方向に比較的スペースを確保しやすく、搭載基板を回転軸線に平行となる向きで設けることで、空きスペースを有効に利用できる。

　図３（ｂ）は、衝撃検出部３０をモータ１０とレバースイッチ３の間に配置した別の例を示す。基板保持部２０ｂは、衝撃検出部３０を搭載した基板を、モータ１０の回転軸線に直交する向きで保持する。搭載基板を回転軸線に直交する向きで設けることで、電線７の引き回しが容易となる利点がある。

　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、モータ軸（１０ａ、１０ｂ）を有するモータ（１０）と、先端工具を装着される出力軸（４）と、モータ出力によって出力軸（４）に間欠的な回転衝撃力を発生させるインパクト機構（１３）とを備える。出力軸（４）は、モータ軸（１０ａ、１０ｂ）に対して所定の角度をもって配置されており、電動工具（１）は、インパクト機構により出力軸に加えられた衝撃を検出する衝撃検出部（３０）を備える。

　衝撃検出部（３０）は、モータ（１０）の後端側に配置されてよい。ハウジング（２）の内周面には、モータ（１０）の後端側モータ軸（１０ｂ）を支持する軸受（１６）を保持する第１保持部（１８）と、衝撃検出部（３０）を搭載した基板を保持する第２保持部（２０）と、が形成されており、第１保持部と第２保持部とがリブ（２１）によって連結されていてよい。

　モータ（１０）とインパクト機構（１３）は同じ回転軸線をもつように配置され、回転軸線に垂直な方向において、レバースイッチ（３）がモータ（１０）と重なる位置に設けられ、衝撃検出部（３０）を搭載した基板が、モータとレバースイッチの間に配置されてよい。このとき基板は、回転軸線に平行となる向きで設けられてよく、回転軸線に直交する向きで設けられてもよい。

１・・・電動工具、２・・・ハウジング、３・・・レバースイッチ、４・・・出力軸、５・・・グリップ部、６・・・制御部、７・・・電線、８・・・空気穴構造、１０・・・モータ、１０ａ，１０ｂ・・・モータ軸、１１・・・動力伝達機構、１２・・・減速機構、１３・・・インパクト機構、１４・・・方向変換機構、１５，１６・・・軸受、１７，１８・・・軸受保持部、２０・・・基板保持部、２１・・・連結リブ、２２，２３・・・ステータ保持部、３０・・・衝撃検出部。

　本発明は、出力軸を備える電動工具に利用できる。

Claims

　モータ軸を有するモータと、
　先端工具を装着される出力軸と、
　モータ出力によって、出力軸に間欠的な回転衝撃力を発生させるインパクト機構と、を備えた電動工具であって、前記出力軸は、前記モータ軸に対して所定の角度をもって配置されており、
　前記インパクト機構により前記出力軸に加えられた衝撃を検出する衝撃検出部を備える、
　ことを特徴とする電動工具。
　前記衝撃検出部は、前記モータの後端側に配置される、
　ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
　ハウジングの内周面には、
　前記モータの後端側モータ軸を支持する軸受を保持する第１保持部と、
　前記衝撃検出部を搭載した基板を保持する第２保持部と、が形成されており、
　前記第１保持部と前記第２保持部とがリブによって連結されている、
　ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
　前記モータと前記インパクト機構は同じ回転軸線をもつように配置され、
　回転軸線に垂直な方向において、レバースイッチがモータと重なる位置に設けられており、
　前記衝撃検出部を搭載した基板が、前記モータと前記レバースイッチの間に配置されている、
　ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
　前記基板は、回転軸線に平行となる向きで設けられる、
　ことを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
　前記基板は、回転軸線に直交する向きで設けられる、
　ことを特徴とする請求項４に記載の電動工具。