JP2013202702A

JP2013202702A - 電動工具

Info

Publication number: JP2013202702A
Application number: JP2012071292A
Authority: JP
Inventors: Keiko Noto; 恵子能登; Kazuhiro Omori; 和博大森
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Also published as: US20130255981A1; CN103358266A

Abstract

【課題】操作性の向上はもちろん、さらなる小型軽量化および長寿命化を図る。
【解決手段】ハウジング４０にスイッチ収容部４２ｂおよび制御部品収容部４２ｃを設け、スイッチ収容部４２ｂには、作業者の押圧操作により電気信号を発生する圧力スイッチ５１を備えたスイッチユニット５０を収容し、圧力スイッチ５１を被覆し、作業者の押圧操作により弾性変形するスイッチカバー６０を設け、制御部品収容部４２ｃには、圧力スイッチ５１からの電気信号の大きさに応じてモータ２０の回転状態を制御する制御回路基板７０を収容した。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸を有する電動機と、電動機を収容するハウジングとを備えた電動工具に関する。

従来、可搬型の電動工具としては、例えば、インパクトドライバやドライバドリル，ディスクグラインダ等の電動工具があり、これらは何れも回転軸を有する電動機と、電動機を収容するハウジング本体と、ハウジング本体に一体に設けられて作業者により把持されるグリップとを備えている。電動機としては、消耗部品であるブラシを備えないブラシレスＤＣモータが多く採用され、これにより小型軽量化を図りつつメンテナンス性を向上させ、さらにはトルク特性（制御性能）に優れた電動工具を実現している。つまり、ブラシレスＤＣモータを採用し、複数のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等を備えたインバータ回路で複数のコイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に大きな駆動電流を順次流すことで、小型でありながらより強い力で木材等の被加工対象物にネジやボルト等を締め付けることが可能な電動工具を実現できる。

このような電動工具としては、例えば、特許文献１に記載された電動工具が知られている。特許文献１に記載された電動工具は、ハンマおよびアンビルを備えたインパクト工具であり、当該インパクト工具は、胴体部（ハウジング本体），グリップ部（グリップ）およびバッテリ保持部よりなるハウジングを備えている。胴体部には、回転軸を有するブラシレスＤＣモータ（電動機）が収容され、グリップ部には、トリガ操作部を有するトリガスイッチが収容され、グリップ部のさらにバッテリ保持部寄りには、トリガ操作部の操作に伴いブラシレスＤＣモータの速度を制御する制御回路基板（制御部品）が設けられている。この制御回路基板は、バッテリパック（二次電池）の略真上に横たわるよう当該バッテリパックに近接して配置されている。

特開２０１１−１４８０６５号公報（図１）

ところで、可搬型の電動工具においては、操作性の向上はもちろん、さらなる小型軽量化および長寿命化が望まれている。しかしながら、上述の特許文献１に記載された電動工具によれば、電動機を回転駆動するために作業者により操作されるスイッチとして、トリガ操作部を有するトリガスイッチを採用している。このトリガスイッチは、トリガ操作部の後方に、比較的ストロークの長いスライド式接点（スライドスイッチ）を備え、さらには引き操作されたトリガ操作部を元の位置に戻すバネ部材（戻しバネ）を備えている。したがって、多量のネジを締め付ける場合等においては、作業者はバネ部材の反力に抗して、長いストロークのトリガ操作部を何度も引き操作しなければならず、必ずしも操作性が良いと言えるものでは無かった。また、トリガスイッチは、スライド式接点およびバネ部材を備えるために大型であり、グリップ内でのトリガスイッチの占める容積、つまりトリガスイッチの収容スペースが大きくなり、これが電動工具をより小型軽量化する際の障害となっていた。さらに、制御部品は二次電池に近接して配置されているため、制御部品および二次電池の放熱性が低下し、ひいては電動工具の寿命が低下するという問題も生じ得る。

本発明の目的は、操作性の向上はもちろん、さらなる小型軽量化および長寿命化を図ることが可能な電動工具を提供することにある。

本発明の電動工具は、回転軸を有する電動機と、前記電動機を収容するハウジングとを備えた電動工具であって、前記ハウジングに設けられるスイッチ収容部および制御部品収容部と、前記スイッチ収容部に収容され、作業者の押圧操作により電気信号を発生する圧力スイッチと、前記圧力スイッチを被覆し、前記作業者の押圧操作により弾性変形する操作カバーと、前記制御部品収容部に収容され、前記圧力スイッチからの前記電気信号の大きさに応じて前記電動機の回転状態を制御する制御部品と、を有することを特徴とする。

本発明の電動工具は、前記ハウジングに、前記電動機の回転状態を表示する表示部を設けることを特徴とする。

本発明の電動工具は、前記ハウジング内に、前記制御部品収容部を横切るように空気が流通する空気通路を設けることを特徴とする。

本発明の電動工具は、前記ハウジングに、前記スイッチ収容部を密閉するように前記操作カバーを設けることを特徴とする。

本発明の電動工具によれば、ハウジングにスイッチ収容部および制御部品収容部を設け、スイッチ収容部には、作業者の押圧操作により電気信号を発生する圧力スイッチを収容し、圧力スイッチを被覆し、作業者の押圧操作により弾性変形する操作カバーを設け、制御部品収容部には、圧力スイッチからの電気信号の大きさに応じて電動機の回転状態を制御する制御部品を収容する。

このように、圧力スイッチを用いることで操作方向に沿う厚み寸法を、従前のトリガスイッチの操作方向に沿う厚み寸法に比して小さくすることができ、ひいては電動工具のさらなる小型軽量化を実現できる。また、例えば、圧力スイッチと制御部品とをハウジング内で近接させて配置できるようになり、制御部品を二次電池等の発熱部材から遠ざけて、ひいては電動工具の長寿命化を図ることができる。

さらに、圧力スイッチの操作量（押圧量）は、従前のトリガスイッチの操作量（スライド量）に比して少なくて済むので、電動工具の操作性を向上させることができる。また、操作カバーを設けるので、圧力スイッチの操作時において、操作の感触を和らげて操作性をより向上させつつ、圧力スイッチを衝撃等から保護して電動工具の長寿命化を図ることができる。この場合、ハウジングに、スイッチ収容部を密閉するように操作カバーを設ければ、ハウジング内への雨水や埃等の進入を確実に防止して制御部品等を保護することができる。

また、ハウジングに、電動機の回転状態を表示する表示部を設けることで、作業者は電動機の回転状態を一目で把握できるようになり、ひいては電動工具の操作性をさらに向上させることができる。さらに、ハウジング内に、制御部品収容部を横切るように空気が流通する空気通路を設けることで、制御部品の冷却効率を高めることが可能となる。

本発明に係るインパクトドライバを示す斜視図である。図１の矢印Ａ方向から見たインパクトドライバの部分断面図である。図１のＢ矢視図である。スイッチユニットを覆うスイッチカバーを示す斜視図である。インパクトドライバの電気系統を示すブロック図である。圧力スイッチ引き荷重とモータ回転数との関係を示す特性図である。ハウジング内を流通する空気の流路を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係るインパクトドライバを示す斜視図を、図２は図１の矢印Ａ方向から見たインパクトドライバの部分断面図を、図３は図１のＢ矢視図を、図４はスイッチユニットを覆うスイッチカバーを示す斜視図を、図５はインパクトドライバの電気系統を示すブロック図をそれぞれ表している。

図１，２に示すように、電動工具としてのインパクトドライバ１０は、充電可能なバッテリ（二次電池）１１を備え、当該バッテリ１１を電源としてモータ（電動機）２０は駆動されるようになっている。モータ２０は回転打撃機構３０を駆動し、当該回転打撃機構３０は出力軸であるアンビル３５に回転と打撃を与え、これによりドライバビット等の先端工具（図示せず）に連続する回転力や断続的な打撃力を伝達するようになっている。このようにしてインパクトドライバ１０は、強い力でネジ締めやボルト締め等の作業を行えるようになっている。

インパクトドライバ１０は、その外郭をなすハウジング４０を備えている。ハウジング４０は、プラスチック等の樹脂材料を射出成形することにより、側面から見た形状が略Ｔ字形状となるように形成されている。ハウジング４０は、モータ２０の回転軸２１を挟む左右側（図２の手前側および奥側）で分割されるようになっており、これらを組み付けた状態のもとでハウジング４０の内部は空洞となっている。ハウジング４０は、回転軸２１の軸方向に沿って延びるハウジング本体４１と、回転軸２１の軸方向と略直交する方向に延びるグリップ４２と、グリップ４２を挟んでハウジング本体４１と対向するように設けられたバッテリ保持部４３とを備え、これらは一体に設けられている。

ハウジング本体４１の内部には、図２に示すように、ブラシレスＤＣモータよりなるモータ２０と、回転打撃機構３０を収容するハンマケース１２とが収容されている。ハンマケース１２は回転軸２１の軸方向に沿う一方側（図中右側の前方）に配置され、モータ２０は回転軸２１の軸方向に沿う他方側（図中左側の後方）に配置されている。つまり、モータ２０とハンマケース１２とは、回転軸２１を中心として同軸上に配置されている。

モータ２０は、環状に形成されたステータ（固定子）２２と、円筒状に形成されたロータ（回転子）２３とを備えている。ステータ２２には複数のコイル２４が所定の巻き方で巻装されており、当該ステータ２２はハウジング本体４１に固定されている。一方、ロータ２３は周方向に沿って複数着磁された永久磁石によって形成され、当該ロータ２３はステータ２２の径方向内側に微少隙間（エアギャップ）を介して回転自在に設けられている。これにより、各コイル２４に駆動電流を順次供給することでロータ２３が所定の回転速度で回転するようになっている。

ロータ２３の回転中心には、回転軸２１が貫通して固定され、当該回転軸２１の軸方向に沿う一方側および他方側は、それぞれハウジング本体４１に固定された一対のベアリング１３によってそれぞれ回転自在に支持されている。これにより、ロータ２３は、ステータ２２に対して接触すること無くスムーズに回転するようになっている。

回転軸２１の軸方向一方側で、ロータ２３とベアリング１３との間には、冷却ファン１４が固定されている。冷却ファン１４は、プラスチック等の樹脂材料よりなり、回転軸２１の回転に伴って回転するようになっている。これにより、ハウジング４０の内部に外気（空気）を導入して、モータ２０および制御回路基板７０等の発熱部品を冷却するようにしている。

ハウジング本体４１の後方側には、図１，３に示すように、ハウジング本体４１内に外気を導入するための複数の第１外気導入孔４１ａが設けられている。また、グリップ４２の後方側には、図２，３に示すように、グリップ４２内に外気を導入するための複数の第２外気導入孔４２ａが設けられている。さらに、ハウジング本体４１の長手方向に沿う略中央部分には、図１に示すように、ハウジング４０の内部、つまりハウジング本体４１およびグリップ４２内に導入した外気をハウジング４０の外部に排出するための複数の外気排出孔４１ｂが設けられている。

図２に示すように、ハンマケース１２に収容された回転打撃機構３０は、遊星歯車機構３１，スピンドル３２およびハンマ３３を備えている。遊星歯車機構３１は、回転軸２１とスピンドル３２との間に設けられ、回転軸２１の回転を減速して高トルク化し、当該高トルク化された回転力をスピンドル３２に伝達するようになっている。また、スピンドル３２とハンマ３３との間にはカム機構３４が設けられ、当該カム機構３４は、スピンドル３２の外周面に形成された略Ｖ字形状のスピンドルカム溝３４ａ，ハンマ３３の内周面に形成されたハンマカム溝３４ｂおよび各カム溝３４ａ，３４ｂにそれぞれ係合するスチールボール（鋼球）３４ｃによって形成されている。

ハンマ３３の前方側には、先端工具が装着されるアンビル３５が設けられており、当該アンビル３５のハンマ３３側（後方側）およびハンマ３３のアンビル３５側（前方側）には、それぞれ互いに係合または係合解除可能な凸部（図示せず）が対向するよう形成されている。また、遊星歯車機構３１とハンマ３３との間にはコイルスプリング３６が設けられ、ハンマ３３はコイルスプリング３６によって常に前方側、つまりアンビル３５側に付勢されている。

ここで、回転打撃機構３０の動作を説明すると、回転軸２１の非回転時、つまりインパクトドライバ１０の停止時においては、スチールボール３４ｃと各カム溝３４ａ，３４ｂとの係合により、アンビル３５およびハンマ３３の各凸部は互いに係合可能な状態となっている。そして、当該状態のもとで回転軸２１が回転駆動されると、これに伴い遊星歯車機構３１を介してスピンドル３２が回転し、当該スピンドル３２の回転力はカム機構３４を介してハンマ３３に伝達される。これにより、ハンマ３３およびアンビル３５の各凸部が係合してアンビル３５が回転駆動される。

その後、先端工具の回転トルクが大きくなる等してアンビル３５が回転し難くなると、このときの各凸部の係合反力が大きくなり、スピンドル３２とハンマ３３との間に相対回転が生じ、これによりスチールボール３４ｃと各カム溝３４ａ，３４ｂとの係合が解かれて、ハンマ３３はコイルスプリング３６を圧縮しつつモータ２０側に後退するようになる。そして、ハンマ３３が後退することにより、ハンマ３３およびアンビル３５の各凸部が互いに相手を乗り越えてその係合が解除される。

このときのハンマ３３には、スピンドル３２の回転力およびコイルスプリング３６の弾性力が負荷されており、これによりハンマ３３は回転しつつアンビル３５に向かう方向に急加速される。その後、ハンマ３３の凸部とアンビル３５の凸部とが再び勢い良く係合するようになり、このときの強力な回転打撃力がアンビル３５、つまり先端工具に伝達される。それ以降は、ハンマ３３およびアンビル３５の各凸部の係合解除と衝撃的な係合とが繰り返されることにより、先端工具を介してネジ等に回転打撃力を間欠的に伝達することができ、ひいてはネジ等を木材などの被締結部材（ワーク）に確実にねじ込めるようになっている。

ハウジング本体４１の内部で、モータ２０およびハンマケース１２のグリップ４２寄りには、ＬＥＤライト１５と表示パネル（表示部）１６とが設けられている。ＬＥＤライト１５は、ハウジング本体４１のハンマケース１２側、つまり先端工具が取り付けられる前方側に配置され、バッテリ保持部４３に設けられたライトスイッチ１７（図１参照）をオン操作することにより、先端工具の周辺（作業部分周辺）を照らせるようになっている。これにより、暗闇でのネジ締め等の作業性を向上させている。

一方、表示パネル１６は、ハウジング本体４１のモータ２０側、つまり先端工具が取り付けられる前方側とは反対の後方側に配置され、作業者により容易に目視できるようになっている。表示パネル１６は、図３に示すように３つの発光素子（ＬＥＤ）１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備え、これらの発光素子１６ａ〜１６ｃは、回転軸２１の回転速度が速くなるにつれて徐々に点灯数が増えるようになっている。つまり、当該表示パネル１６は、モータ２０の回転状態を表示するものであって、具体的な表示動作については後述する。ただし、表示パネル１６は、ハウジング本体４１の後方側に設けるに限らず、グリップ４２の長手方向に沿う上方側あるいは下方側で、かつ回転軸２１の軸方向に沿う後方側に設けるようにしても良い。

グリップ４２は、ハウジング本体４１に一体に設けられ、作業者により把持されるようになっている。グリップ４２の内部には、図２に示すように、スイッチ収容部４２ｂと制御部品収容部４２ｃとが互いに近接して設けられている。スイッチ収容部４２ｂは、グリップ４２の回転軸２１の軸方向に沿う一方側（前方側）でかつハウジング本体４１側に設けられ、制御部品収容部４２ｃは、グリップ４２の回転軸２１の軸方向に沿う他方側（後方側）に設けられている。

スイッチ収容部４２ｂと制御部品収容部４２ｃとの間には、グリップ４２の長手方向（図中上下方向）に延びるようにして仕切壁４２ｄが設けられ、当該仕切壁４２ｄは、グリップ４２の内部を、スイッチ収容部４２ｂ側と制御部品収容部４２ｃ側とに仕切るようになっている。これにより、冷却ファン１４の回転によって各第２外気導入孔４２ａから制御部品収容部４２ｃ内に導入された外気が、グリップ４２の長手方向に沿ってバッテリ保持部４３側からハウジング本体４１側に向けて流通するようになっている（図７参照）。つまり、仕切壁４２ｄの制御部品収容部４２ｃ側には、グリップ４２の長手方向に沿う一方側（下方側）から他方側（上方側）に向けて延び、制御部品収容部４２ｃを横切る空気通路４２ｅが設けられている。

スイッチ収容部４２ｂには、スイッチユニット５０が収容されている。当該スイッチユニット５０は、平板状の圧電素子（ピエゾ素子）よりなる圧力スイッチ５１と、当該圧力スイッチ５１からの電圧信号（電気信号）を増幅する増幅部材（増幅回路）５２とを備えている。圧力スイッチ５１の前方側は、その操作性を向上させるために、グリップ４２の前方側にグリップ４２から突出され、これにより作業者はグリップ４２を把持することで、人差し指等で容易に圧力スイッチ５１を押圧操作できるようになっている。

ここで、圧力スイッチ５１は、その厚み方向に加えられた作業者からの押圧力により、当該押圧力の大きさに比例した大きさの電圧信号を発生するようになっている。また、圧力スイッチ５１に対する押圧力を開放、つまり圧力スイッチ５１から人差し指等を離して開放操作することにより、電圧信号の発生が停止されるようになっている。ただし、平板状の圧電素子に代えて平板状のひずみゲージを用いることもでき、この場合、ひずみゲージの抵抗値の変化を電気信号として扱うようにする。

このように平板状の圧力スイッチ５１を用いることで、スイッチユニット５０のグリップ４２内への突出量を減らして、ひいてはスイッチ収容部４２ｂの大きさを従前のトリガスイッチの場合に比して小さくできるようにしている。これにより、スイッチユニット５０の後方側に比較的大きなスペースを確保して、当該部分に仕切壁４２ｄ，制御部品収容部４２ｃおよび空気通路４２ｅを形成できるようにしている。

ここで、図１に示すように、グリップ４２の長手方向に沿うハウジング本体４１寄りには、スイッチユニット５０に近接して正逆切替レバー１８が設けられている。当該正逆切替レバー１８は作業者により親指等でオンオフ操作されるようになっており、正逆切替レバー１８をオン操作またはオフ操作することにより、回転軸２１の回転方向を正回転または逆回転に切り替えられるようになっている。

スイッチユニット５０のグリップ４２から突出した部分、つまり圧力スイッチ５１の前方側は、操作カバーとしてのスイッチカバー６０によって被覆されている。スイッチカバー６０は、図４に示すように、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の柔軟性に優れた弾性材料によって形成され、これによりスイッチカバー６０は、作業者の押圧操作により弾性変形するようになっている。スイッチカバー６０は、略箱形状に形成されており、スイッチユニット５０の圧力スイッチ５１側を被覆する有底の本体部６１と、本体部６１における開口側の全周に亘って一体に設けられ、分割可能なハウジング４０により挟持されるフランジ部６２とを備えている。

そして、フランジ部６２はハウジング４０に設けた装着凹部（図示せず）に入り込んでハウジング４０により挟持され、これによりグリップ４２のスイッチ収容部４２ｂを密閉するようになっている。スイッチカバー６０とハウジング４０との接触部分はラビリンス構造（詳細図示せず）となっており、このラビリンス構造によりハウジング４０内への雨水や埃等の進入を確実に防止して、スイッチユニット５０等のハウジング４０内に設けられる構成部品の長寿命化を図れるようにしている。また、スイッチカバー６０を設けることで圧力スイッチ５１を保護できるとともに、圧力スイッチ５１の操作の感触を和らげてソフトタッチで操作できるようにし、さらには押圧操作時に滑るようなことも防止でき、ひいては圧力スイッチ５１の操作性をより向上させている。

図２に示すように、制御部品収容部４２ｃには、制御部品としての制御回路基板７０が収容されており、当該制御回路基板７０は、圧力スイッチ５１からの電圧信号の大きさに応じてモータ２０の回転状態を制御するようになっている。制御回路基板７０は、グリップ４２の長手方向に沿うよう縦置き状態で設けられ、これにより空気通路４２ｅを閉塞しないようにして外気の流通の妨げにならないようにしている。このように、制御回路基板７０をグリップ４２におけるスイッチユニット５０の後方側に配置してバッテリ１１から遠ざけているので、バッテリ１１の熱が制御回路基板７０に、また制御回路基板７０の熱がバッテリ１１に伝達され難くなっている。これにより、インパクトドライバ１０の長寿命化を図っている。

また、制御回路基板７０を、従前のようにバッテリ１１の略真上に横たわるように配置しなくて済むので、バッテリ保持部４３およびバッテリ１１を含む高さ寸法ｈを、従前に比して詰められるようにしている。したがって、バッテリ保持部４３およびバッテリ１１を含む高さ寸法ｈを詰められる分、インパクトドライバ１０の全体の高さ寸法Ｈを詰めることができ、ひいてはインパクトドライバ１０の小型化を可能としている。

バッテリ保持部４３は、バッテリ１１を保持するようになっている。バッテリ１１には、図１，２に示すようにリリースボタン１１ａが設けられ、当該リリースボタン１１ａを把持しつつバッテリ１１をバッテリ保持部４３に対して前方側へスライドさせることで、バッテリ１１をバッテリ保持部４３から取り外せるようになっている。また、バッテリ保持部４３の後方側にはハンドストラップ４３ａが取り付けられ、バッテリ保持部４３の左側（図１中手前側）には金属製のベルト掛け４３ｂが取り付けられている。なお、ベルト掛け４３ｂはバッテリ保持部４３に対して着脱自在となっており、バッテリ保持部４３の右側（図１中奥側）にも取り付けられるようになっている。

図５に示すように、制御回路基板７０は、複数のスイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６を有するインバータ部７１と、演算部７２ａやその他複数の電気回路を有する制御部７２とを備えている。そして、制御回路基板７０には、モータ２０の各コイル２４（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相），圧力スイッチ５１（増幅部材５２），正逆切替レバー１８，各発光素子１６ａ〜１６ｃ，バッテリ１１，温度センサ７３および３つの回転子位置検出素子（ホール素子）７４ａ〜７４ｃが電気的に接続されている。

モータ２０は、インナーロータ型のブラシレスＤＣモータであって、複数組のＮ極およびＳ極を含むロータ２３と、スター結線したＵ相，Ｖ相，Ｗ相（３相）からなるコイル２４が巻装されたステータ２２と、ロータ２３の回転位置を検出するために、ステータ２２の周方向に所定間隔（例えば６０°間隔）で配置された３つの回転子位置検出素子７４ａ〜７４ｃと、各コイル２４の近傍に設けられてモータ２０の温度を検出する温度センサ７３とを備えている。

温度センサ７３からの検出信号は、制御部７２の温度上昇測定回路７２ｂに入力され、温度上昇測定回路７２ｂからは、モータ２０（各コイル２４）の温度データとして演算部７２ａに出力されるようになっている。これにより演算部７２ａは、モータ２０が異常に高温となるような場合、つまり焼き付きが起こるような場合に、モータ２０を非常停止（フェイルセーフ動作）させるようにする。

各回転子位置検出素子７４ａ〜７４ｃからの検出信号は、制御部７２の回転子位置検出回路７２ｃに入力され、回転子位置検出回路７２ｃからは、ロータ２３の回転位置データとして演算部７２ａに出力されるようになっている。また、各回転子位置検出素子７４ａ〜７４ｃからの検出信号は、回転子位置検出回路７２ｃを介して回転数検出回路７２ｄに入力され、回転数検出回路７２ｄからは、ロータ２３の回転数データとして演算部７２ａに出力されるようになっている。これにより演算部７２ａでは、現在のモータ２０の回転状態（回転位置や回転数）を把握して、これに基づいてその後のモータ２０の回転状態を制御するようになっている。

制御部７２には、インバータ部７１に流れる電流値を検出する電流検出回路７２ｅが設けられ、これによりモータ２０に供給されている現在の電流値が演算部７２ａにフィードバックされるようになっている。そして、演算部７２ａは、モータ２０に対する負荷が大きくなる等して、モータ２０に過電流が流れていることを検知すると、モータ２０を非常停止（フェイルセーフ動作）するよう制御信号出力回路７２ｈを制御するようになっている。

圧力スイッチ５１（増幅部材５２）からの電圧信号は、制御部７２の印加電圧設定回路７２ｆに入力され、印加電圧設定回路７２ｆは、圧力スイッチ５１からの電圧信号を調整して操作量データとし、当該操作量データを演算部７２ａに出力するようになっている。つまり、作業者により圧力スイッチ５１が弱い力で押圧操作された場合には、演算部７２ａに出力される操作量データは小さくなり、作業者により圧力スイッチ５１が強い力で押圧操作された場合には、演算部７２ａに出力される操作量データは大きくなる。

正逆切替レバー１８からの切替信号は、制御部７２の回転方向設定回路７２ｇに入力され、回転方向設定回路７２ｇからは、正回転データまたは逆回転データとして演算部７２ａに出力されるようになっている。これらの正回転データまたは逆回転データに基づいて、演算部７２ａはロータ２３を正方向または逆方向に回転駆動するようになっている。

インバータ部７１は、３相のブリッジ形式に電気的に接続された６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備え、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御部７２の制御信号出力回路７２ｈにそれぞれ電気的に接続されている。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイル２４にそれぞれ電気的に接続されている。これにより、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路７２ｈからのスイッチング素子駆動信号Ｈ１〜Ｈ６により、それぞれスイッチング動作を行い、インバータ部７１に印加されるバッテリ１１の直流電圧を３相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとして各コイル２４にそれぞれ電力を供給するようになっている。

各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動する各スイッチング素子駆動信号Ｈ１〜Ｈ６のうち、３つの負電源側の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をそれぞれパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４〜Ｈ６として供給するようになっている。これにより、制御部７２の演算部７２ａによって、圧力スイッチ５１の操作量（押圧量）に応じた操作量データに基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させ、モータ２０への電力供給量を調整し、モータ２０の駆動および停止と回転速度とを制御するようにしている。

ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ部７１の正電源側の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速でスイッチング動作させることでバッテリ１１の直流電圧から各電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを制御するようにしている。なお、本実施の形態においては、負電源側の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各コイル２４に供給する電力を調整してモータ２０の回転速度を制御することができる。

次に、以上のように形成されたインパクトドライバ１０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。図６は圧力スイッチ引き荷重とモータ回転数との関係を示す特性図を、図７はハウジング内を流通する空気の流路を説明する説明図をそれぞれ表している。

作業者によりグリップ４２を把持し、当該状態のもとで圧力スイッチ５１を押圧操作すると、モータ２０の各コイル２４に電力（駆動電流）が供給されて、ロータ２３（回転軸２１）が所定の回転数で回転駆動される。これにより、遊星歯車機構３１，スピンドル３２，カム機構３４およびハンマ３３を介して、アンビル３５が回転駆動される。これにより、先端工具を介してネジには回転打撃力が与えられて、ひいてはネジを木材に確実にねじ込むことができる。

このとき、図６に示すように、作業者による圧力スイッチ５１の押圧力（押圧量）が比較的小さい領域の「Ｆ１（Ｎ）未満」のときには、モータ２０の回転数は「１０００ｒｐｍ未満」となり、さらに表示パネル１６の各発光素子１６ａ〜１６ｃは１個点灯した状態、つまり発光素子１６ａのみが点灯した状態（低速回転表示）となる。

また、作業者による圧力スイッチ５１の押圧力が中程度の領域の「Ｆ１（Ｎ）以上Ｆ２（Ｎ）未満」のときには、モータ２０の回転数は「１０００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満」となり、さらに表示パネル１６の各発光素子１６ａ〜１６ｃは２個点灯した状態、つまり２つの発光素子１６ａ，１６ｂが点灯した状態となる（中速回転表示）。

さらに、作業者による圧力スイッチ５１の押圧力が大きい領域の「Ｆ２（Ｎ）以上」のときには、モータ２０の回転数は「２０００ｒｐｍ以上」となり、さらに表示パネル１６の各発光素子１６ａ〜１６ｃは３個全てが点灯した状態となる（高速回転表示）。

ここで、圧力スイッチ５１は、従前のトリガスイッチに比して操作量が少なく、作業者の感触による圧力スイッチ５１の操作量の把握が難しい場合がある。これを補うために本実施の形態では、作業者によって目視し易い位置に表示パネル１６を設け、これにより圧力スイッチ５１であっても、インパクトドライバ１０の充分な操作性を確保できるようにしている。また、図６に示す特性は、演算部７２ａによって任意に制御することができ、例えば、圧力スイッチ５１を操作する操作力が小さい作業者向けの場合には、図６の特性よりも急に変化する特性（変化の割合大）とし、圧力スイッチ５１を操作する操作力が大きい作業者向けの場合には、図６の特性よりも緩く変化する特性（変化の割合小）とすれば良い。

インパクトドライバ１０の作業中においては、図７に示すように回転軸２１の回転に伴って冷却ファン１４が回転するようになっている。これにより、各第１外気導入孔４１ａ（図１，３参照）からハウジング本体４１内に外気が導入され、その後、ハウジング本体４１内に導入された外気は、図中二点鎖線矢印ＣＭに示すようにモータ２０を通過して、モータ２０を冷却する。そして、モータ２０を通過した外気は、各外気排出孔４１ｂ（図１参照）を介してハウジング本体４１の外部に排気される。

また、各第２外気導入孔４２ａ（図２，３参照）からグリップ４２内にも外気が導入され、その後、グリップ４２内に導入された外気は、図中二点鎖線矢印ＣＣに示すように空気通路４２ｅの途中にある制御回路基板７０を通過して、制御回路基板７０の表面および裏面に実装された電子部品（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６等）を冷却する。そして、制御回路基板７０を通過した外気は、各外気排出孔４１ｂを介してハウジング本体４１の外部に排気される。

以上詳述したように、本実施の形態に係るインパクトドライバ１０によれば、ハウジング４０にスイッチ収容部４２ｂおよび制御部品収容部４２ｃを設け、スイッチ収容部４２ｂには、作業者の押圧操作により電気信号を発生する圧力スイッチ５１を備えたスイッチユニット５０を収容し、圧力スイッチ５１を被覆しかつスイッチ収容部４２ｂを密閉するように、作業者の押圧操作により弾性変形するスイッチカバー６０を設け、制御部品収容部４２ｃには、圧力スイッチ５１からの電気信号の大きさに応じてモータ２０の回転状態を制御する制御回路基板７０を収容した。

このように、圧力スイッチ５１を用いることで操作方向に沿う厚み寸法を、従前のトリガスイッチの操作方向に沿う厚み寸法に比して小さくすることができ、ひいてはインパクトドライバ１０のさらなる小型軽量化を実現できる。また、圧力スイッチ５１と制御回路基板７０とをハウジング４０内で近接させて配置したので、制御回路基板７０をバッテリ１１等の発熱部材から遠ざけて、ひいてはインパクトドライバ１０の長寿命化を図ることができる。

さらに、圧力スイッチ５１の操作量（押圧量）は、従前のトリガスイッチの操作量（スライド量）に比して少なくて済むので、インパクトドライバ１０の操作性を向上させることができる。また、スイッチカバー６０を設けたので、圧力スイッチ５１の操作時において、操作の感触を和らげて操作性をより向上させることができる。さらに、スイッチカバー６０を設けたので、圧力スイッチ５１を衝撃等から保護しつつ、ハウジング４０内への雨水や埃等の進入を防止して制御回路基板７０を保護し、ひいてはインパクトドライバ１０の長寿命化を図ることができる。

また、ハウジング４０に、モータ２０の回転状態を表示する表示パネル１６を設けたので、作業者はモータ２０の回転状態を一目で把握することができ、ひいてはインパクトドライバ１０の操作性をさらに向上させることができる。また、ハウジング４０内に、制御部品収容部４２ｃを横切るように空気が流通する空気通路４２ｅを設けたので、制御回路基板７０の冷却効率を高めることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。上記実施の形態においては、電動工具としてインパクトドライバ１０であるものを示したが、本発明はこれに限らず、回転軸を有する電動機と、電動機を収容するハウジングとを備えた他の電動工具、例えば、ドライバドリルやディスクグラインダ等の電動工具にも適用することができる。

また、上記実施の形態においては、ハウジング４０を形成するグリップ４２の内部に、その長手方向に沿うよう仕切壁４２ｄを設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、仕切壁４２ｄを省略してグリップ４２内の全域に外気を流通させるようにしても良い。

さらに、上記実施の形態においては、表示部として３つの発光素子１６ａ〜１６ｃを有する表示パネル１６としたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、モータ２０の回転数をデジタル表示する液晶表示パネルとしても良い。

１０…インパクトドライバ（電動工具）、１１…バッテリ、１１ａ…リリースボタン、１２…ハンマケース、１３…ベアリング、１４…冷却ファン、１５…ＬＥＤライト、１６…表示パネル（表示部）、１６ａ〜１６ｃ…発光素子、１７…ライトスイッチ、１８…正逆切替レバー、２０…モータ（電動機）、２１…回転軸、２２…ステータ、２３…ロータ、２４…コイル、３０…回転打撃機構、３１…遊星歯車機構、３２…スピンドル、３３…ハンマ、３４…カム機構、３４ａ…スピンドルカム溝、３４ｂ…ハンマカム溝、３４ｃ…スチールボール、３５…アンビル、３６…コイルスプリング、４０…ハウジング、４１…ハウジング本体、４１ａ…第１外気導入孔、４１ｂ…外気排出孔、４２…グリップ、４２ａ…第２外気導入孔、４２ｂ…スイッチ収容部、４２ｃ…制御部品収容部、４２ｄ…仕切壁、４２ｅ…空気通路、４３…バッテリ保持部、４３ａ…ハンドストラップ、４３ｂ…ベルト掛け、５０…スイッチユニット、５１…圧力スイッチ、５２…増幅部材、６０…スイッチカバー（操作カバー）、６１…本体部、６２…フランジ部、７０…制御回路基板（制御部品）、７１…インバータ部、７２…制御部、７２ａ…演算部、７２ｂ…温度上昇測定回路、７２ｃ…回転子位置検出回路、７２ｄ…回転数検出回路、７２ｅ…電流検出回路、７２ｆ…印加電圧設定回路、７２ｇ…回転方向設定回路、７２ｈ…制御信号出力回路、７３…温度センサ、７４ａ〜７４ｃ…回転子位置検出素子、Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子

Claims

回転軸を有する電動機と、前記電動機を収容するハウジングとを備えた電動工具であって、
前記ハウジングに設けられるスイッチ収容部および制御部品収容部と、
前記スイッチ収容部に収容され、作業者の押圧操作により電気信号を発生する圧力スイッチと、
前記圧力スイッチを被覆し、前記作業者の押圧操作により弾性変形する操作カバーと、
前記制御部品収容部に収容され、前記圧力スイッチからの前記電気信号の大きさに応じて前記電動機の回転状態を制御する制御部品と、
を有することを特徴とする電動工具。
前記ハウジングに、前記電動機の回転状態を表示する表示部を設けることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
前記ハウジング内に、前記制御部品収容部を横切るように空気が流通する空気通路を設けることを特徴とする請求項１または２記載の電動工具。
前記ハウジングに、前記スイッチ収容部を密閉するように前記操作カバーを設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。