特開2019-217634(P2019-217634A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-217634(P2019-217634A)
(43)【公開日】2019年12月26日
(54)【発明の名称】電動工具
(51)【国際特許分類】
   B25F 5/00 20060101AFI20191129BHJP
   B23B 45/00 20060101ALI20191129BHJP
【FI】
   B25F5/00 C
   B25F5/00 B
   B25F5/00 H
   B23B45/00 B
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2019-182983(P2019-182983)
(22)【出願日】2019年10月3日
(62)【分割の表示】特願2015-154073(P2015-154073)の分割
【原出願日】2015年8月4日
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】沢野 史明
(72)【発明者】
【氏名】岡田 昌彰
(72)【発明者】
【氏名】湯浅 秀和
【テーマコード(参考)】
3C036
【Fターム(参考)】
3C036EE20
(57)【要約】
【課題】先端工具の長寿命化に寄与できる電動工具を提供する。
【解決手段】電動工具は引き込み操作されるトリガスイッチ40と、出力軸を回転させるモータ21と、トリガスイッチ40の最大引き込み量に対応する出力軸の回転数である最高回転数に対して、回転数制限なしの状態における最高回転数よりも低い制限回転数を設定できるように構成される回転数変更部と、制限回転数が設定される場合、最高回転数が制限回転数になるようにトリガスイッチ40の引き込み量に応じてモータ21を制御する制御部50と、制限回転数を表示する表示部42とを備える。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
引き込み操作されるトリガスイッチと、
出力軸を回転させるモータと、
前記トリガスイッチの最大引き込み量に対応する前記出力軸の回転数である最高回転数に対して、回転数制限なしの状態における前記最高回転数よりも低い制限回転数を設定できるように構成される回転数変更部と、
前記制限回転数が設定される場合、前記最高回転数が前記制限回転数になるように前記トリガスイッチの引き込み量に応じて前記モータを制御する制御部と、
前記制限回転数を表示する表示部とを備える
電動工具。
【請求項2】
前記制限回転数を変更するために操作される切替部をさらに備える
請求項1に記載の電動工具。
【請求項3】
前記切替部は把持部の下端に対して前方に延出する延出部に設けられる
請求項2に記載の電動工具。
【請求項4】
少なくとも第1減速比および第2減速比を選択可能であり、前記モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する駆動力伝達部をさらに備え、
前記回転数変更部は前記第1減速比または前記第2減速比が選択される場合に前記制限回転数を設定できるように構成される
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項5】
前記出力軸に作用する負荷を検出する負荷検出部をさらに備え、
前記制御部は前記最高回転数が前記制限回転数になるように前記負荷検出部の検出結果に応じてフィードバック制御を実行する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はドリル機能を有する電動工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ドリルドライバーなどのドリル機能を有する電動工具が知られている(例えば特許文献1参照)。このような電動工具は、ドリルやホールソー等の先端工具を用いて鉄板や木板等に穴あけなどを行うことが可能となっている。
【0003】
ドリル機能を有する電動工具は、使用者が操作可能なトリガスイッチの引き込み量(操作量)に応じてモータの回転数が変化するようになっている。具体的には、トリガスイッチが引き込まれる程、モータの回転数が高くなる。つまり、モータの駆動力が伝達されて回転する先端工具の回転数もトリガスイッチが引き込まれるほど高くなることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−12153号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ドリル機能を有する電動工具では、例えばホールソー等の先端工具を用いて鉄板等に穴あけ作業を行う場合がある。このような場合に、例えばトリガスイッチを必要以上に引き込んでしまうと、先端工具の回転数が必要以上に高くなってしまい、その状態で穴あけ作業を実施してしまうと、先端工具が過度に摩耗してしまう虞がある。
【0006】
本発明の目的は、先端工具の長寿命化に寄与できる電動工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に関する電動工具は引き込み操作されるトリガスイッチと、出力軸を回転させるモータと、前記トリガスイッチの最大引き込み量に対応する前記出力軸の回転数である最高回転数に対して、回転数制限なしの状態における前記最高回転数よりも低い制限回転数を設定できるように構成される回転数変更部と、前記制限回転数が設定される場合、前記最高回転数が前記制限回転数になるように前記トリガスイッチの引き込み量に応じて前記モータを制御する制御部と、前記制限回転数を表示する表示部とを備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明の電動工具によれば、先端工具の長寿命化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】電動工具の斜視図。
図2】減速機構のLギアの状態を示す電動工具の側面図。
図3】減速機構のHギアの状態を示す電動工具の側面図。
図4】操作部について説明する平面図。
図5】電動工具の電気的接続を説明するブロック図。
図6】トリガスイッチの引き込み量と出力軸の回転数の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、電動工具の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態の電動工具10は、工具本体11と、工具本体11に対して着脱可能な電池パック12とを有している。なお、電池パック12は、一例として複数の電池セルにて構成された2次電池を内蔵している。
【0011】
電動工具10の工具本体11は、例えばドリル機能を有するドリルドライバーであって、略有底円筒状の胴部14と、胴部14の長手方向途中から下方に延出形成された把持部15とで構成される本体ケース13を有している。なお、本実施形態では、胴部14の長手方向を前後方向、把持部15の略延出方向で前記前後方向と直交した方向を上下方向、前後及び上下方向と直交する方向を左右方向として説明する。
【0012】
図2に示すように、本体ケース13の胴部14には、後部側の位置にモータ21が収容され、モータ21の前方には減速機構22及びクラッチ機構(図示略)を含む駆動力伝達部23が収容される。工具本体11の前方端部に設けられるチャック25は、ホールソー等の先端工具が着脱可能となっている。チャック25は、駆動力伝達部23の出力が伝達される。
【0013】
駆動力伝達部23の減速機構22は、3段の遊星歯車機構であり、各段の歯車機構が太陽ギアと、太陽ギアの周囲に配置されて噛合される遊星ギアと、遊星ギアと噛合されるリングギアとを備える。
【0014】
モータ21の回転軸21aには、1段目の歯車機構の太陽ギア31が一体回転可能に設けられている。2段目の歯車機構のリングギア32は、軸方向(前後方向)に所定範囲内で移動可能となるように本体ケース13内に保持されている。本体ケース13の上面には、減速機構22の減速比を使用者が切り換えるための変速切換スイッチ33が設けられている。変速切換スイッチ33は、例えばスライドスイッチであり、その位置を前後方向にスライドさせることで、高速低トルク駆動(Hギア)か低速高トルク駆動(Lギア)かのいずれかに切り換えるスイッチである。変速切換スイッチ33は、2段目のリングギア32の外周面に形成された溝と連結部材34を介して駆動連結されている。
【0015】
図2に示すように、変速切換スイッチ33のスライド操作によりリングギア32が前方(出力軸38側)に移動すると、リングギア32が本体ケース13内に設けられた係合部35と係合し回転不能になる。つまり、2段目の歯車機構が減速機構として機能し、モータ21の回転駆動力が1段〜3段全部の歯車機構にて減速されて出力軸38側に伝達される。これによって、工具本体11は2段目の歯車機構が機能する低速高トルク駆動(Lギア)で動作が可能となる。
【0016】
図3に示すように、リングギア32が後方(モータ21側)に移動すると、リングギア32と係合部35との係合状態が解除されてリングギア32が回転可能になるとともに1段目の伝達ギア36と噛合される。つまり、2段目の歯車機構は2段目のリングギア32を含めた全体が一体回転して自身が減速機構として機能しなくなり、モータ21の回転駆動力が1段目及び3段目の歯車機構のみで減速されて出力軸38側に伝達される。これによって、工具本体11は、2段目の歯車機構が機能しない高速低トルク駆動(Hギア)で動作が可能となる。
【0017】
図2及び図3に示すように、本体ケース13には、変速切換スイッチ33の操作位置に応じたオン/オフ信号を出力する操作位置検出スイッチ37が設けられている。操作位置検出スイッチ37は、例えば低速高トルク駆動すべくLギアに操作されるとオン信号を、高速低トルク駆動すべくHギアに操作されるとオフ信号をそれぞれ出力する。
【0018】
図2に示すように、減速機構22の3段目の歯車機構は、出力軸38と駆動連結されている。出力軸38は、本体ケース13内に設けられた軸受(図示略)により回転可能に支持され、チャック25に挿着された先端工具(例えばホールソー等)に駆動力を伝達するように構成されている。なお、減速機構22(3段目の歯車機構)と出力軸38との間には前記クラッチ機構が設けられており、出力軸38を介して入力される負荷トルクに応じて、減速機構22と出力軸38とが連結・非連結に切り換えられる。
【0019】
図1及び図2に示すように、胴部14における把持部15との接続部分近傍には、モータ21の回転方向を切り換える回転方向切換スイッチ39が設けられている。回転方向切換スイッチ39は、例えば、モータ21を正転、逆転、停止させる三つの状態に切換可能に構成されている。把持部15には、トリガスイッチ40が例えばバネによって付勢された状態で把持部15から前方に突出している。
【0020】
図1に示すように、把持部15の下端には、前方に突出する電池パック装着部16が形成され、この電池パック装着部16には電池パック12が装着されている。
電池パック装着部16の上面16aには、切替部としての操作部41と、表示部42とを有する。
【0021】
図4に示すように、操作部41は、トリガスイッチ40の最大引き込み時における出力軸38(先端工具)の最高回転数を使用者が選択するためのものである。
図4に示すように、表示部42は、操作部41によって選択された出力軸38(先端工具)の最高回転数を使用者に対して報知するためのものである。表示部42は、例えば複数のLED(Light Emitting Diode)42a〜42cで構成されて、操作部41の操作によって選択された最高回転数に対応したLED42a〜42cが点灯するようになっている。
【0022】
図1に示すように、電池パック装着部16内には、モータ21を含み電動工具10の統括的な制御を行う制御部50(図5参照)が収容されている。
次に、電動工具10の電気的接続について説明する。
【0023】
図5に示すように、工具本体11の出力制御を行う制御部50には、前記電池パック12(図5では省略)から電源供給される。また、制御部50には、変速切換スイッチ33(操作位置検出スイッチ37)、回転方向切換スイッチ39、及びトリガスイッチ40の各種スイッチからの信号が入力される。
【0024】
図5に示すように、制御部50は、操作位置検出スイッチ37からの信号に基づいて変速切換スイッチ33がHギア/Lギアのいずれに切り替えられているかを把握することが可能となっている。また、制御部50は、回転方向切換スイッチ39によるモータ21の正転、逆転、停止の選択に基づいてモータ21の回転方向の切換や停止を行う。
【0025】
トリガスイッチ40は引込量に応じた信号を出力し、制御部50は、その引込量に応じた出力制御を行う。
より具体的には図6に示すように、トリガスイッチ40が引き込まれるほど、出力軸38の回転数が高くなるようにモータ21(図5参照)を制御する。ちなみに、図6において直線L1はHギア(高速低トルク駆動)の状態を示し、直線L2はLギア(低速高トルク駆動)の状態を示している。図6から分かるように、トリガスイッチ40の引き込み量が最大を示す引き込み量Tmの時点において、直線L1の回転数が直線L2の回転数よりも高い。また、直線L1と直線L2とのそれぞれにおいてトリガスイッチ40の引き込み量が同じである場合には、常時直線L1で示すHギアの状態が直線L2で示すLギアの状態よりも回転数が高い。
【0026】
図5に示すように、制御部50には、操作部41及び表示部42が接続される。そして、制御部50には、操作部41にて選択された出力軸38の最高回転数に変更する旨の信号が入力される。
【0027】
本実施形態では、変速切換スイッチ33の状態がHギア及びLギアのいずれであっても操作部41を操作するたびに300rpm(rotation per minute)、200rpm、100rpm、回転数制限なしの4段階で段階的に切り換えることが可能となっている。なお、回転数制限なしの場合には前述したように、図6にて直線L1で示すHギアと直線L2で示すLギアとではトリガスイッチ40の引き込み量が同じであっても出力軸38の回転数は異なるようになっている。
【0028】
ここで、制御部50は、前記操作部41によって選択された回転数に変更する回転数変更部としても機能する。
具体的には制御部50は、前記操作部41により300rpmが選択されると、図6にて直線L3で示すように、トリガスイッチ40の最大引き込み量Tm時点において出力軸38の回転数が約300rpmとなるようにモータ21(図5参照)を制御する。これは、直線L1及び直線L2で示した回転数制限なしの状態よりも低回転である。
【0029】
制御部50は、前記操作部41により200rpmが選択されると、図6にて直線L4で示すように、トリガスイッチ40の最大引き込み量Tm時点において出力軸38の回転数が約200rpmとなるようにモータ21(図5参照)を制御する。これは、直線L1及び直線L2で示した回転数制限なしの状態よりも低回転であり、更に直線L3で示す状態よりも低回転である。
【0030】
制御部50は、前記操作部41により100rpmが選択されると、図6にて直線L5で示すように、トリガスイッチ40の最大引き込み量Tm時点において出力軸38の回転数が約100rpmとなるようにモータ21(図5参照)を制御する。これは、直線L1及び直線L2で示した回転数制限なしの状態よりも低回転であり、更に直線L3及び直線L4で示す状態よりも低回転である。
【0031】
図5に示すように、制御部50には、負荷検出部としての電流検出部60からモータ21に供給する駆動電流に対応した検出信号が入力される。制御部50は、電流検出部60からの検出信号に基づいて出力軸38に加わる負荷トルクを検出する。制御部50は、検出した負荷トルクに基づいて、トリガスイッチ40を最大限に引き込んだ際の出力軸38の回転数が操作部41で選択された回転数となるようにフィードバック制御を行う。
【0032】
次に、本実施形態の電動工具10の一動作例(作用)を説明する。
本実施形態の電動工具10は、トリガスイッチ40が引き込まれることで制御部50によってモータ21が駆動される。これにより駆動力伝達部23を介して出力軸38が回転され、出力軸38と一体回転する先端工具が回転し、穴あけなどの作業が可能となっている。
【0033】
このとき、電動工具10の制御部50は、操作部41が使用者によって操作されることで、出力軸38の回転数を100rpm,200rpm,300rpmのいずれかに制限するようにモータ21の駆動を制御するようになっている。
【0034】
次に、本実施形態の効果を記載する。
(1)トリガスイッチ40が最大限に引き込まれた際の出力軸38の回転数を制限なしの状態よりも低回転に変更するとともに、その回転数となるように前記トリガスイッチ40の引き込み量に基づいて前記モータ21の回転数を制御する制御部50を有する。このように、トリガスイッチ40が最大限に引き込まれた際の出力軸38の回転数を変更することで、例えば出力軸38の回転数を100rpm,200rpm,300rpmといった低回転(低速)とすることができる。これによって、チャック25に対して装着されるホールソー等の先端工具の摩耗を抑えることができ、先端工具の長寿命化に寄与することができる。
【0035】
(2)使用者による操作に基づいてトリガスイッチ40を最大限に引き込んだ際の出力軸38の回転数を段階的に切り換える信号を制御部50に対して出力する操作部41を有する。これにより、使用者は操作部41を操作することで、出力軸38の回転数を容易に低回転(低速)とすることができる。
【0036】
(3)使用者が把持可能な把持部15の下端に、前方に延出する延出部としての電池パック装着部16が形成される。そして、電池パック装着部16に設けられた操作部41を操作することで出力軸38の回転数を容易に低回転(低速)とすることができる。
【0037】
(4)駆動力伝達部23は、機械的に減速比を少なくとも2段階に切り替え可能に構成される。制御部50は、駆動力伝達部23の各減速比(Hギア/Lギア)のいずれであっても出力軸38の回転数を変更する。これによって、2つの減速比のいずれであっても出力軸38の回転数を維持することができる。
【0038】
(5)モータ21の駆動電流を電流検出部60に検出し、検出した駆動電流から出力軸38に作用する負荷(負荷トルク)を制御部50にて検出(推測)する。そして、制御部50は、検出された負荷トルクに基づき、操作部41にて選択された回転数となるようにフィードバック制御を行う。このような構成とすることで、負荷変動が起きた場合であっても、操作部41にて選択された回転数を極力維持することができる。
【0039】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、操作部41の位置を電池パック装着部16に設定したが、これに限らない。
【0040】
・上記実施形態では、電池パック12を電源として採用したが、これに限らず、商用電源を電源として採用してもよい。
・上記実施形態では、変速切換スイッチ33により高速低トルク駆動(Hギア)と低速高トルク駆動(Lギア)との2段階の切換が可能な構成としたが、これに限らない。3つ以上の減速比を切り替える構成としてもよい。また、複数の減速比を選択不能な構成を採用してもよい。また、出力軸38に作用する負荷トルクの変動から自動的に変速する(減速比を切り換える)構成を採用してもよい。
【0041】
・上記実施形態では、出力軸38の負荷をモータ21の駆動電流から検出(推定)する構成としたが、これに限らず、出力軸38の負荷(負荷トルク)を直接検出する構成を採用してもよい。
【0042】
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(付記1)モータと、前記モータの駆動力を減速させて出力軸に伝達させる駆動力伝達部と、使用者による引き込み操作が可能なトリガスイッチと、前記トリガスイッチを最大限に引き込んだ際の前記出力軸の回転数を制限なしの状態よりも低回転に変更可能な回転数変更部と、前記回転数変更部によって変更された回転数となるように前記トリガスイッチの引き込み量に基づいて前記モータの回転数を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電動工具。
【0043】
(付記2)付記1に記載の電動工具において、前記使用者による操作に基づいて前記トリガスイッチを最大限に引き込んだ際の前記出力軸の回転数を段階的に切り換える信号を前記回転数変更部に対して出力する切替部を有することを特徴とする電動工具。
【0044】
(付記3)付記2に記載の電動工具において、前記使用者が把持可能な把持部の下端に、前方に延出する延出部が備えられ、前記延出部に前記切替部が設けられることを特徴とする電動工具。
【0045】
(付記4)付記1〜3のいずれか一項に記載の電動工具に記載の電動工具において、前記動力伝達部は、機械的に減速比を少なくとも2段階以上に切り替え可能に構成され、前記回転数変更部は、前記動力伝達部の各減速比のいずれであっても前記出力軸の回転数を変更することを特徴とする電動工具。
【0046】
(付記5)付記1〜4のいずれか一項に記載の電動工具において、前記出力軸に作用する負荷を検出する負荷検出部を有し、前記制御部は、前記負荷検出部によって検出される負荷に基づいて前記回転数変更部によって変更された回転数となるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする電動工具。
【符号の説明】
【0047】
10…電動工具、15…把持部、16…延出部を構成する電池パック装着部、21…モータ、23…駆動力伝達部、38…出力軸、40…トリガスイッチ、41…切替部を構成する操作部、50…回転数変更部及び負荷検出部を構成する制御部、60…負荷検出部を構成する電流検出部。
図1
図2
図3
図4
図5
図6