(57)【要約】【課題】使用時に発生する振動及びブレーキ時に発生するモータの逆起電力を電気的に有効活用した電動工具を提供すること。【解決手段】電源コード３付きのインパクトドライバ１において蓄電池２３を内蔵し、ハウジング２の先端に突設部２aを設け、さらにハンマケース８にも突設部８aを設ける。この二つの突設部の間に圧電素子９を設ける。本体使用時に発生する振動により圧電素子９に力が加わるため、その力を利用して発電することが可能となる。この電力を蓄電池２３に蓄電する。さらには、ブレーキ時のアーマチュア４に発生した逆起電力を蓄電池２３に蓄電する。蓄電池２３の電力は、付属するスイッチ２４により、電源コード３からの電源供給がない場合においても、LEDライト１１を点灯可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの供給用コードを供え、かつ外部電源により駆動するモータを備え、該モータを収容する本体胴体部を有し、打撃機構を内蔵するハンマケースを組み付け、そのハンマケースの前方に工具を突設し、前記本体胴体部における前記ハンマケースの下方位置に、前記モータを駆動させるスイッチトリガを設けた電動工具において、前記ハンマケース下部に突設部を形成し、本体胴体部に設けた突設部との間に圧電素子を設け、さらに蓄電池を搭載し、この蓄電池に圧電素子で発生した電力を蓄えることができることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
圧電素子の電力から蓄電された蓄電池の電力を、外部電源からの電力供給がない状態でも、スイッチ操作によりLEDライトに供給することができることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
ハンマケースとアンビルの間に止め輪を介して圧電素子を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動工具。
【請求項４】
本体胴体部とハンマケースの間に弾性体を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動工具。
【請求項５】
電動工具のモータのブレーキ時に発生する回生電力を、前記蓄電池に供給することを特徴とした請求項１から請求項４のいずれかに記載の電動工具。
【請求項６】
モータと、
前記モータによって駆動され先端工具に対して回転打撃力を加える回転打撃機構と、
前記モータ及び前記回転打撃機構を収容するハウジングとを備える電動工具であって、
前記モータの使用とは独立して作動する機器と、前記機器を駆動するための予備電池を備えたことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に示すように、従来から一般的な回転打撃工具としては、回転打撃機構部７であるハンマとアンビル、減速機構部６としてスピンドルと遊星歯車およびハウジング２に固定されているリング状の固定歯車とピニオン、そして駆動部であるモータ４を備えた工具がある。
【０００３】
構造は、ハウジング２内に固着された電動モータ４、該ハウジング２内に回転止めを有して支持した固定歯車支持治具、固定歯車、遊星歯車、スピンドルが配置され、ハンマケース内にハンマとアンビルが配置され、ばねはスピンドルの遊星歯車側とハンマ間に配置され、またアンビルは十字ねじ回しビット、あるいは六角ボルト用ソケット等の締付先端工具が連結可能となっている。
【０００４】
減速機構６はモータ４に付属したピニオンと、固定歯車と、遊星歯車と、該遊星歯車の回転軸でスピンドルに支持されたニードルピンから構成され、遊星歯車及びニードルピンはスピンドルの一部を構成している。また該スピンドルは、後端を軸受けで軸支し、前端を軸受けで軸支されたアンビルの中心穴で回転自在に軸支されている。
【０００５】
アンビルに与えるパルス的な回転打撃トルクの発生動作は、電源を供給されるモータ４が、スイッチ５を入れると駆動し、モータ４の動力はモータ４の先端に連結されているピニオンを介して遊星歯車に伝達される。該遊星歯車は固定歯車とかみあうので、ピニオンの動力はニードルピンを介してスピンドルを回転駆動させ、スピンドルのカム溝とハンマのカム溝間に配置されたボールを介して、スピンドルの回転がハンマに伝達する。またハンマは、ハンマとスピンドルの遊星歯車部間に配置されているスプリングによって前方に付勢されており、カム溝に沿って前方に押される。その後、ばね力、回転速度及び慣性モーメントによるエネルギーを持つハンマのハンマ爪が、アンビルのアンビル爪を打撃することでアンビルは回転駆動し、アンビルに連結されたビットあるいはソケットの先端に連結したねじ、あるいはボルトにトルクを与え、木材あるいは鉄板等を締め付ける。
【０００６】
その後、ハンマの打撃エネルギーが減少して、アンビルのトルクが減少すると、ハンマはアンビルから反発し、ハンマはカム溝に沿って遊星歯車方向に移動する。その後ハンマはスプリングの圧縮力で再度アンビル方向にカム溝に沿って押し戻され、さらにスピンドルのカム溝とハンマのカム溝間に配置されたボールを介して、スピンドルの回転によりハンマが加速される。ハンマがストッパまでの間をカム溝に沿って往復する間に、スピンドルは回転を続けているため、ハンマの爪はアンビル爪を乗り越え、再度ハンマ爪がアンビル爪を打撃する場合は、ハンマが約１８０゜回転した状態でアンビルを打撃する。このようにハンマの軸方向移動と回転により、アンビルに打撃を繰り返すことで、パルス的な衝撃トルクが連続的に発生して、ねじあるいはボルトを締め付けていく。
【０００７】
この種の電動工具においては、ハンマは軸方向に往復動して打撃力を発生するため、これを収納するハンマケース８とハウジング２の嵌め合わせ部分に弾性体１０を設け、ハンマケース８の振動を弾性体１０によって吸収している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−９３７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、振動は発生するものであり、振動を全くなくすことは、大変困難なことであり、電力の有効活用を考える上では、この振動を逆に利用することが課題である。
【００１０】
モータの正転時から、電源供給を遮断してモータを停止させる場合、すなわちブレーキ時には、アーマチュアの巻線に逆起電力が生じ、これを利用した回生制動ブレーキを発生させるが、同時にこのときに発生する電力をも利用することも、電力の有効活用を考える上での課題である。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用時に発生する振動及びブレーキ時に発生するモータの逆起電力を電気的に有効活用した電動工具を提供することである。
【００１２】
また、他の目的は、電動工具に備えられた各種電気装置を電動工具の使用とは独立して作動させることができる機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、外部電源からの供給用コードを供え、かつ外部電源により駆動するモータを備え、該モータを収容する本体胴体部を有し、打撃機構を内蔵するハンマケースを組み付け、そのハンマケースの前方に工具を突設し、本体胴体部におけるハンマケースの下方位置に、モータを駆動させるスイッチトリガを設けた電動工具において、ハンマケース下部に突設部を形成し、本体胴体部に設けた突設部との間に圧電素子を設け、さらに蓄電池を搭載し、この蓄電池に圧電素子で発生した電力を蓄えることを特徴としている。
【００１４】
請求項２の発明では、圧電素子の電力から蓄電された蓄電池の電力を、外部電源からの電力供給がない状態でも、スイッチ操作によりLEDライトに供給することができることを特徴としている。
【００１５】
請求項３の発明では、ハンマケースとアンビルの間に止め輪を介して圧電素子を設けたことを特徴としている。
【００１６】
請求項４の発明では、本体胴体部とハンマケースの間に弾性体を設けたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５の発明では、電動工具のモータのブレーキ時に発生する回生電力を、請求項１記載の蓄電池に供給することを特徴としている。
【００１８】
請求項６の発明では、モータと、モータによって駆動され先端工具に対して回転打撃力を加える回転打撃機構と、モータ及び回転打撃機構を収容するハウジングとを備える電動工具であって、モータの使用とは独立して作動する機器と、機器を駆動するための予備電池を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ハンマケースとハウジング間の振動により、圧電素子に力が加わり電力が発生し、蓄電池に圧電素子で発生した電力を蓄えることができる。これにより、本体を使用している最中に発電及び蓄電できるため、電力の有効活用ができる。
【００２０】
また、上記の圧電素子から発生した電力の有効活用として、外部電源からの電力供給がない状態でも、スイッチ操作によりLEDライトが点灯できるように構成できる。
【００２１】
また、先端部のアンビルは、打撃により軸方向の衝撃を受けるため、アンビルにC止め輪を取り付けて、ハンマケースとの間に圧電素子を設けることにより、圧電素子に衝撃的な力を与え、発電することも可能である。
【００２２】
さらに、ハンマケースとハウジング間に弾性体を介在させることにより、ハウジングとハンマケースは、軸方向に同位相の挙動にならなくなるため、圧電素子には、より高い力を加えることができる。
【００２３】
また、電動工具のブレーキ時に発生する回生電力を蓄電池に蓄えることで、余剰電力を有効活用することができる。
【００２４】
また、本発明では、電動工具に予備電池を備えたことにより、電動工具の使用とは独立して作動する装置を駆動することができる。例えば、LEDライト、液晶時計、振動計を搭載してその振動を液晶に表示する、あるいは小型ラジオやメモリー機能と無線発信機構を装備して、作業中でも音楽や天候情報を無線イヤホンにて受信できる機能をもつ、さらには、作業本数、使用時間、加えられた振動による、破壊寿命の推定予測のためのメモリー機能等、蓄電池はこれらの機能のバックアップ電源として活用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明をインパクトドライバ1に適用した場合の実施の形態を説明する。インパクトドライバの概要について図１を参照しながら説明する。インパクトドライバは外郭を形成するハウジング2と、ハウジング2に繋がる電源コード３と、交流電源を直流に変換する回路１２と、電源コード３から供給される電力により回転する直流モータ４と、直流モータ４への電力の供給・停止を制御するスイッチ５と、直流モータ４の回転を伝達する減速機構部６と、減速機構部６から伝達される回転を回転打撃機構部７によって打撃を発生させ、間欠的な打撃を与え、ねじやボルトを締めることができる。減速機構部６と回転打撃機構部７は、ハンマケース８に内臓されて組立られている。
【００２６】
本発明の形態は、図1、図２に示すように、ハウジング２の先端に突設部２aを設け、さらにハンマケース８にも突設部８aを設ける。この二つの突設部の間に圧電素子９を設ける。このようにすることで、本体使用時に発生する振動により圧電素子９に力が加わるため、その力を利用することで発電が可能になる。
【００２７】
ハンマケース８は、ハウジング２により固定されているため、振動が加わった場合でもこの二つの部品は、同時に動く可能性がある。その場合、力の伝達が少なく電力の発電も少なくなる可能性がある。そこで図２に示すようにハンマケース8とハウジング２の間に弾性体１０を介在させることにより、ハンマケース８とハウジング２は、弾性体１０が潰れることにより、振動が加わった場合に軸方向に同位相の挙動にならなくなるため、より効果的に圧電素子９に力を加えることができ、発電効率を向上させることができる。
【００２８】
また、この電動工具１にさらに蓄電池２３を搭載し、この蓄電池２３に圧電素子９で発生した電力を蓄え、外部電源からの電力供給がない状態でも、スイッチ２４の操作により図２に示すようにLEDライト１１を点灯することができる。
【００２９】
また、他の場所であっても２部品間の軸方向の挙動に相違があれば、圧電素子９を設けることにより、発電することは可能である。例えば、図３に示すように、先端部１３のアンビル１４は、打撃により軸方向の衝撃を受けるため、アンビルにC止め輪１５を取り付けて、ハンマケース８との間に圧電素子９を設けることにより、圧電素子９に衝撃的な力を与え、発電することも可能である。
【００３０】
さらに、電動工具のブレーキ時には、アーマチュア４の巻線に大きな逆起電力が生じ、モータ（４、１６）が発電機として機能するため、この効果を利用する。
【００３１】
通常、図５（Ａ）に示すように、モータ正転時には、電源からの供給により、メインステータ２２が励起されて磁界を発生し、アーマチュア４が回転する。
【００３２】
しかし、ブレーキ時には、図５（Ｂ）に示すように、アーマチュア４に逆起電力が発生し、ステータブレーキコイル２１に電流が流れ、逆磁界を発生させることで、アーマチュア４が次第に減速していく。ここで、この逆起電力の一部を蓄電池２３にも分岐し、蓄えることとする。
【００３３】
また、図６に示すように、図５のモータステータメインコイル２２及びブレーキコイル２１を永久磁石２７に置き換えた、永久磁石励磁式直流モータの場合、アーマチュア４の逆起電力は、大容量の抵抗２６に消費させており、その抵抗２６の熱エネルギーに変換されていたため、非常に非効率であったが、この逆起電力を蓄電池２３に蓄えることで、外部電源からの電力供給がない状態でも、スイッチ２４操作によりLEDライト１１が点灯できるようにした。
【００３４】
本実施形態では、圧電素子と蓄電池を備えた電動工具の例を示したが、例えば、蓄電池のみを備えた構成としてもよい。すなわち、蓄電池を予備電池として使用するように構成しても良い。これにより、電動工具に予備電池を備えたことにより、電動工具の使用とは独立して作動する機器を駆動することができる。例えば、LEDライト、液晶時計、振動計を搭載してその振動を液晶に表示する、あるいは小型ラジオやメモリー機能と無線発信機構を装備して、作業中でも音楽や天候情報を無線イヤホンにて受信できる機能をもつ、さらには、作業本数、使用時間、加えられた振動による、破壊寿命の推定予測のためのメモリー機能等、蓄電池はこれらの機能のバックアップ電源として活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の電源コード付きインパクトドライバの断面図である。
【図２】本発明の圧電素子固定の詳細図(Ａ部詳細)である。
【図３】本発明の圧電素子固定の詳細図である。
【図４】従来のインパクトドライバの断面図である。
【図５（Ａ）】モータ正転時の電源コード付きインパクトドライバの蓄電池内蔵概略回路図である。
【図５（Ｂ）】モータブレーキ時の電源コード付きインパクトドライバの蓄電池内蔵概略回路図である。
【図６】電源コード付きインパクトドライバの永久磁石励磁式直流モータの蓄電池内蔵概略回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…インパクトドライバ
２…ハウジング
２a…ハウジングの突設部
３…電源コード
４…直流モータ
５…スイッチ
６…減速機構部
７…回転打撃機構部
８…ハンマケース
８a…ハンマケースの突設部
９…圧電素子
１０…弾性体
１１…LEDライト
１２…回路
１３…先端部
１４…アンビル
１５…C止め輪
１６…ステータor磁石式
２０…モータアーマチュア
２１…モータステータブレーキコイル
２２…モータステータメインコイル
２３…蓄電池
２４…LED用スイッチ
２５…交流から直流への変換回路
２６…抵抗
２７…永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（Ａ）】
2010082763.tif 000007
【図５（Ｂ）】
2010082763.tif 000008
【図６】
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