(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータを収容する筒状のハウジングと、
前記ハウジングの前部に設けられる先端工具保持部と、
前記モータの回転をオンオフするものであって、前記ハウジングから突出するスイッチレバーと、
前記スイッチレバーに設けられる磁石と、
前記ハウジングの内部に収容され、前記磁石の接近又は離反によって前記モータのオン又はオフを制御する磁気検出素子を有し、
前記スイッチレバーは回転軸を有するシーソー式のレバーであり、前記回転軸から一方側が前記ハウジングより突出するトリッガ部であり、他方側が前記モータの後ろ側にあって前記ハウジングの内部に収容されるように配置され、
前記回転軸は前記ハウジングの軸方向にみて前記モータとオーバラーラップするように前記モータの外周側に配置され、
前記スイッチレバーの他方側の端部に前記磁石が固定されることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記スイッチレバーは、前記ハウジングの前後方向に延び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】
前記ハウジングの内部であって前記モータの後ろ側に前記モータの回転制御用の基板を設け、
前記磁気検出素子は前記基板に搭載されることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記基板には、前記モータの駆動用のインバータ回路が搭載されることを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
【請求項５】
前記基板には、前記モータの回転位置検出用の磁気検出回路が搭載されることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
【請求項６】
前記筒状のハウジングの軸方向中央付近が把持部として形成され、
前記モータは前記ハウジングの把持部の内側に配置され、
前記スイッチレバーの前記トリッガ部は前記把持部に配置されることを特徴とする請求項１から５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】
本発明は電動工具のモータの電源をオンオフするためのスイッチの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば流れ作業の工場のラインにおいて、回転工具を天井から伸縮性のゴム等で吊り下げ、利き手で電動工具をつかんで流れてくる被締付材に対してねじ締め等の作業を行うような使い方が行われている。このような回転工具には、電気モータを駆動源とした電動工具が広く用いられており、作業者が工具を握ったら同時にモータのスイッチが入るように、モータの起動スイッチが電動工具の把持部に配置される。電動工具の起動スイッチでは、起動スイッチを握ることでモータがオンとなり、起動スイッチを離すことによってスイッチがオフとなるが、スイッチの作動が確実に行われることが重要となる。
【０００３】
このような電動工具の例として特許文献１の技術が知られている。特許文献１の電動工具では、モータのオン又はオフの制御をするために機械式のスイッチを用いて、スイッチを動作させるスイッチレバーをハウジングの把持部の外周部に突出するように配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２５７５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電動工具では、スイッチとして機械的な接点の開閉を行うスイッチ機構を用いていたが、電動工具の更なる長寿命化を図るためにスイッチ機構に関しての改良を種々試みてきた。また、併せてスイッチの配置の見直しも行ってきたが、スイッチをハウジングの把持部の外周側に配置すると、ハウジングの外径が大きくなり、把持部を把持しづらくなる。
【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ハウジングの径を小さくして、把持しやすい電動工具を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、ハウジングを把持した状態でスイッチの操作を行う電動工具において、スイッチの寿命を向上させるとともに、信頼性を向上させることにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、スイッチレバーの動作検出にホールＩＣを用いて、このホールＩＣをモータより後方側の基板と共に配置することにより電動工具を小型化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータを収容する筒状のハウジングと、ハウジングの前部に設けられる先端工具保持部と、モータの回転をオンオフするものであって、ハウジングから突出するスイッチレバーと、スイッチレバーに設けられる磁石と、ハウジングの内部に収容され、磁石の接近又は離反によってモータのオン又はオフを制御する磁気検出素子を設けた。スイッチレバーは、ハウジングの前後方向に延びるように構成され、スイッチレバーの後端はモータの後ろ側に位置する。スイッチレバーの後端には磁気検出素子を動作させるための永久磁石が固定される。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、スイッチレバーは回転軸を有するシーソー式のレバーであり、回転軸から一方側がハウジングより突出するトリッガ部であり、他方側がハウジングの内部に収容され、回転軸はハウジングの軸方向にみてモータとオーバラーラップするようにモータの外周側に配置される。ハウジングの内部にモータの回転制御用の基板（回転位置検出の搭載基板、又は、モータの駆動用のインバータ回路基板）を設け、この基板にスイッチレバー用の磁気検出素子（ホール素子、ホールＩＣ等）を搭載する。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、筒状のハウジングの軸方向中央付近が把持部として形成され、モータはハウジングの把持部の内側に配置され、スイッチレバーのトリッガ部は把持部に配置され、作業者が把持部を把持して作業をする際に、スイッチレバーを握りながら作業できる位置にトリッガ部が設けられる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、電動工具のモータのオンオフを制御するスイッチ機構を、スイッチレバーに設けられる磁石と、磁石の接近又は離反によってモータのオン又はオフを制御する磁気検出素子で構成したので、スイッチの動作精度を高めて耐久性が高いスイッチ機構を実現することができる。また、スイッチレバーの後端はモータの後ろ側に位置し、スイッチレバーの後ろ側の端部に磁石が固定されるので、モータ収容されるハウジングの外径（把持部の外径）の小径化を図ることができ、作業者が握りやすい電動工具を実現できる。さらに、スイッチレバーは回転軸を中心にシーソー式であり、回転軸から一方側がハウジングより突出するトリッガ部であり、他方側がハウジングの内部に収容されて磁石が設けられるので、トリッガ部の厚さを最小限に抑えてハウジングの外径（把持部の外径）を細く構成することができる。
【００１４】
請求項２の発明によればスイッチレバーは、ハウジングの前後方向に延びるので、ハウジングの把持部を握りながら容易にスイッチレバーを操作することができ、使い勝手の良い電動工具を実現できる。また、ハウジングの前後長を短く構成することができ、コンパクトな電動工具を実現できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、ハウジングの内部にモータの回転制御用の基板を設け、磁気検出素子を基板に搭載するので、磁気検出素子用の専用基板を設けることなく、既存の基板に搭載することができる。また、磁気検出素子の基板をモータの回転制御用の基板と共用することにより、部品点数の削減を図ることができると共に、配線類をまとめることができ、組立性が向上する。
【００１８】
請求項４の発明によれば、モータの回転制御用の基板には、モータ駆動用のインバータ回路が搭載されるので、磁気検出素子の基板をインバータ回路用の基板と共用することにより、部品点数の削減を図ることができると共に、配線類をまとめることができ、組立性が向上する。
【００１９】
請求項５の発明によれば、モータの回転制御用の基板には、モータの回転位置検出用の磁気検出回路が搭載されるので、双方の磁気検出素子の搭載基板を共用することにより、部品点数の削減を図ることができると共に、配線類をまとめることができ、組立性が向上する。
【００２０】
請求項６の発明によれば、作業者が把持部を把持して作業をする際に、スイッチレバーを握りながら作業できる位置にトリッガ部が設けられるので、ハウジングの把持部を握ると同時にスイッチレバーを操作することができ、使い勝手の良い電動工具を実現できる。
【００２１】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る電動式ドライバの縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る電動式ドライバの側面図である。
【図３】本発明の実施例に係る電動式ドライバの底面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ部の断面図及びＡ−Ａ部より後方を見た図である。
【図５】図１の切替操作レバー２０の動作を示す部分底面図である。
【図６】本発明の実施例に係る電動式ドライバのモータ５の駆動制御系を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る電動式ドライバの縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る電動式ドライバの側面図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る電動式ドライバの部分底面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例においては、電動工具の例として、作業者が片手でハウジングの中央付近を把持して作業をする電動式ドライバの例を用いて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、上下、前後左右の方向は図１から図３に示す方向であるとして説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例に係る電動式ドライバ１の断面図である。電動式ドライバ１はモータ５を有し、モータ５を内部に収納するハウジング２と、モータ５の回転を所定の減速比で減速する減速機構５０と、減速機構５０の前方に設けられるクラッチ機構７０と、クラッチ機構７０の前方に取り付けられ、シャフト７を回転可能に保持するケース３と、ケース３から前方に延びて先端工具を取り付けるためのソケット８を含んで構成される。本実施例においては、モータ５、減速機構５０、クラッチ機構７０、シャフト７及び先端工具は同軸上に配置される。減速機構５０は、モータ５の回転を所定の比率で減速してクラッチ機構７０に伝達するもので、例えば２段式の遊星歯車を用いた構成である。減速機構５０の前方には、先端工具に一定の負荷トルクが加わると減速機構５０とシャフト７の回転伝達を解除するクラッチ機構７０が設けられる。クラッチ機構７０が作動して減速機構５０とシャフト７の回転伝達が解除される際の負荷トルクの大きさは、ダイヤル２２を回転させることによって調節可能である。ダイヤル２２は透明な保護部材であり、クラッチリングを容易に回転させるための部材である。クラッチリング４は、スプリング７７の前端と接触しケース３の外周に形成されたネジ部分と螺合することにより軸方向に移動可能である。クラッチリング４を回転させるとスプリング７７が圧縮され、ボール７１の押付け力を強くすることができる。
【００２５】
モータ５を収容するハウジング２は筒状に形成され、モータ５の回転軸５ｄの延長線を通る鉛直面で左右に分割可能に構成される。右側のハウジングには、図示しない複数のネジボスが形成され、図示しないネジにて左側のハウジングと固定される。このようにハウジングの部分を左右分割式に構成したので、一方のハウジングに、モータ５、減速機構５０、クラッチ機構７０や後述するスイッチレバー１０、正逆切替スイッチ２１、回路部品及び基板等を配置した後、他方のハウジングをかぶせてねじ止めすることにより、容易に組み立てることができる。
【００２６】
ハウジング２のほぼ中央付近には、いわゆるインナーロータ型のブラシレスＤＣ方式のモータ５が収容される。モータ５は、回転軸５ｄに永久磁石を有する回転子５ａが取り付けられ、ハウジング２側にコイル５ｃを有する固定子５ｂが固定される。モータ５の前方側において、回転軸５ｄと同軸上に小型の冷却ファン６が設けられる。モータ５が回転することによって冷却ファン６も回転し、ハウジング２の後方に設けられる図示しない空気取入口から外気が吸引され、外気はインバータ基板２７に搭載されるスイッチング素子１６やモータ５の周囲を流れることによりこれらを冷却し、ハウジング２の前方側に設けられる図示しない排出口から排出される。モータ５の回転軸５ｄは２つのベアリング１９ａ、１９ｂにより回転可能に保持される。ベアリング１９ａ、１９ｂはハウジング２の側壁から突出して形成される固定リブ２ａ、２ｂによってそれぞれ保持される。
【００２７】
ハウジング２の後端部には、電源基板２６、インバータ基板２７及び制御基板２８の３つの回路基板が搭載される。電源基板２６には電源回路１８が搭載される。ハウジング２にはコネクタ２９ｂを介して電源コード２９ａが接続され、電源回路１８には外部から例えば５０Ｈｚ、１００Ｖの交流が供給される。電源基板２６には、供給された交流電力を、所定の直流電力に整流するための電源回路１８が設けられる。整流された直流電力は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子１６により構成されるインバータ回路により、モータ５のコイル５ｃの各相に所定の間隔で順次供給される。インバータ回路や、インバータ基板２７上に搭載されるインバータ回路を制御するための制御回路１７の構成は、ブラシレスＤＣモータを制御する公知の回路を用いることができる。その制御回路についての詳細説明は後述する。
【００２８】
ハウジング２の上部にはモータ５の回転をオンオフするための起動スイッチが設けられる。起動スイッチは、ハウジング２に対して回動軸１２を基準に揺動可能な、即ちシーソー式に形成されたスイッチレバー１０と、スイッチレバー１０を所定の揺動方向に付勢するスプリング１１と、回動軸１２に対してスイッチレバーの１０の押圧面（トリッガ部）１０ａとは反対側の端部１０ｂに取り付けられる永久磁石１３と、永久磁石１３と対向する位置に設けられるホール素子１４により構成される。ホール素子１４は、ホール効果を利用して磁界を検出する素子（磁気検出素子）であり、基板１５に搭載される。ハウジング２から外部に突出するスイッチレバー１０の押圧面１０ａを押下し、スプリング１１が圧縮される方向にスイッチレバー１０を移動させると、図１ではスイッチレバー１０が回動軸１２を中心に反時計方向に揺動（微小角度だけ回転）し、永久磁石１３とホール素子１４の距離が離れる。その結果、ホール素子１４が永久磁石１３から生ずる磁界の影響をうけてホール素子１４の出力がハイとなり、ホール素子１４から後述する制御部へ信号が伝達される。このように、スイッチレバー１０を移動させることによりホール素子１４が磁石の近接離間を検知するので、モータ５の回転をオン又はオフすることができる。尚、本実施例ではスイッチレバー１０を握ると永久磁石１３とホール素子１４の距離が離れるように構成したが、逆に、永久磁石１３とホール素子１４の間隔が縮まるように構成しても良い。
【００２９】
この起動スイッチの機構は、機械的な接点を持たずに、永久磁石１３から発生される磁界を非接触状態においてホール素子１４で検知するので、接点が劣化することが無く、長期間安定して作動させることができる。また、可動部分（スイッチレバー）側には電気が流れる素子は搭載されずに永久磁石１３を配置しただけなので、信頼性が高めるとともに長い寿命が期待できる。さらに、ホール素子１４は、非可動部分である基板１５に搭載されるので、信頼性が高く安定して動作をすることができるスイッチ機構を実現できる。
【００３０】
ハウジング２のモータ５の下部には、モータ５の回転方向を正転と逆転に切替えるための正逆切替スイッチ２１が設けられる。正逆切替スイッチ２１は切替操作レバー２０をモータ５が収容されるハウジング２の中腹部の外周側であって、モータ５の回転軸５ｄの方向と、切替操作レバー２０の延びる方向がほぼ平行になるように設けられる。図２において、軸線２５ａと切替操作レバー２０の中心線２５ｂがほぼ平行であることが理解できるであろう。切替操作レバー２０は、回転軸５ｄの方向で後方から前方に、ハウジング２から外部に突出するように設けられる。再び図１に戻り、正逆切替スイッチ２１の後方には、表示部２３が設けられる。表示部２３は本体の下面から視認できるように配置され、例えばモータ５の設定回転数を表示することができる。
【００３１】
ここで、ハウジング２においてモータ５が占める軸方向（前後方向）の長さ部分をＭとすると、正逆切替スイッチ２１が占める部分はＬとなる。正逆切替スイッチ２１の切替操作レバー２０のハウジング２から外部に露出する部分の長さはＬ１となる。本実施例ではＬ及びＬ１がＭに対して軸方向にオーバーラップするように配置される。特にＬ１はＭの範囲内になるように正逆切替スイッチ２１を配置すれば操作性向上のため特に好ましい。また、ハウジング２において、スイッチレバー１０の外部に突出する部分（即ち押圧面１０ａ）が占める軸方向の長さ部分はＳ１となる。このＳ１は完全にＭの範囲内になるようにスイッチレバー１０が配置される。このようにスイッチレバー１０をモータ５とオーバーラップするように配置することによって、スイッチレバー１０を押した状態で重量的に重いモータ５付近を握ることが可能となる。
【００３２】
モータ５の回転軸５ｄの後端には、回転子５ａの回転位置検出用の永久磁石３０が設けられ、この永久磁石３０に対向する位置に３つのホール素子３１が設けられる。ホール素子３１は、回転子５ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に基板３２上に配置される。このようにモータの回転位置検出用の永久磁石３０をわざわざ設けるのではなく、回転子５ａに含まれる永久磁石を用いてホール素子にて回転位置を検出するように構成することも広く行われている。しかしながら、モータ５のように回転子５ａの径が小さい場合には、回転子５ａの永久磁石に相対する位置に３つのホール素子を配置することが難しいので、本実施例では回転子５ａの位置検出用の永久磁石３０を別途設けるようにした。しかし、この構成に限られずに、回転子５ａに含まれる永久磁石を用いるように構成しても良い。
【００３３】
次に、本実施例の電動式ドライバの動作について説明する。まず、作業者が、スイッチレバー１０と共にハウジング２の把持部分を握って揺動させると、ホール素子１４が永久磁石１３との対向状態が解除されたことを検知し、ホール素子１４の出力信号がローとなる。ことから電源回路１８からインバータ回路に整流された直流が供給される（電源がオンになった状態）。すると、インバータ回路によって所定の駆動電流がモータ５の所定のコイル５ｃに順次供給され、回転子５ａが回転する。モータ５が回転すると、回転軸５ｄから減速機構５０に回転力が伝達され、所定の回転数に減速されて、クラッチ機構７０を介してシャフト７及びソケット８に回転力が伝達され、図示しない先端工具を回転させる。これにより、締付部材である図示しないねじ等が被締付材に締め込まれる。ねじが締め込まれて、締付けトルクが所定の値に達したときにクラッチ機構７０が作動し、減速機構５０とシャフト７の接続が解除されることによって、締付部材の締め付けが終了する。
【００３４】
クラッチ機構７０が作動して動力伝達が遮断されると、停止スイッチ７５がオフとなってモータ５を停止させる。停止スイッチ７５は、クラッチ機構７０のクラッチスリーブ７４の一部に取り付けられる永久磁石７５ａと、永久磁石７５ａと対向する位置に設けられるホール素子７５ｂによって構成される。永久磁石７５ａの大きさはホール素子７５ｂに対して磁界の影響を与えるのに十分な大きさであれば良く、ホール素子７５ｂの大きさとほぼ同じか、又は、やや大きい程度の大きさで良い。また、製造上の容易さからクラッチスリーブ７４の外周側に円環状の磁石を取り付けるようにしても良い。
【００３５】
クラッチ機構７０が作動していない状態、即ち、ボール７１が初期位置にあって、ボール７１がカラー７２を前方に押し出していない状態では、クラッチスリーブ７４は最後端位置にあり、永久磁石７５ａとホール素子７５ｂの間隔は最小状態にある。そのためホール素子７５ｂの出力はハイとなる。一方、クラッチ機構７０が作動して、ボール７１によってカラー７２が前方に押し出された際には、カラー７２の軸方向前方への移動がニードル７３を介してクラッチスリーブ７４に伝達され、スプリング７７を圧縮しながらクラッチスリーブ７４は前方に移動する。この際、クラッチスリーブ７４に取り付けられる永久磁石７５ａはホール素子７５ｂに対して離れる方向（前方向）に移動する（離反する）ので、ホール素子７５ｂの出力がローに切替わる。このホール素子７５ｂの出力変化を後述する制御部で検出することによって、制御部はモータ５の回転を停止させる。
【００３６】
尚、ねじ等の締付材を締める場合はモータ５の回転を正回転方向とするが、反対にねじを緩める場合はモータ５の回転を逆転させてソケット８を逆回転させることができるが、この操作は正逆切替スイッチ２１の切替操作レバー２０を操作することによって行うことができる。
【００３７】
図２は、本発明の実施例に係る電動式ドライバ１の側面図である。本実施例の電動式ドライバ１は、後方に吊り下げ用のフック３３が設けられ、工場の流れ作業等のラインで、フック３３を用いて弾力性のあるゴム等で吊り下げておく。吊り下げ状態では、電動式ドライバ１の前方側（先端工具３６側）が下に、後方側（フック３３側）が上に位置する。作業者は吊り下げ状態から、ハウジング２の中央付近の把持部分を片方の手２４（通常は利き手）で握って、ゴム等を引っ張った状態で作業する。この際、スイッチレバー１０は、例えば人差し指で握ることによって電動式ドライバ１を握る動作とスイッチをオンにする動作を同時に行うことができる。尚、ゴム等で吊り下げるのではなく、フック３３に変形可能なワイヤー（金属線部材）を固定した状態で、ワイヤーを円筒形の付勢されたリールに固定するようにしても良い。このような固定方法の場合、作業者が電動式ドライバ１を握りワイヤーを引っ張った状態では、リールがワイヤーから引き出される。作業者が電動式ドライバ１を握らない状態では、リールにワイヤーが巻き取られる。
【００３８】
切替操作レバー２０は、筒状のハウジング２の長手方向と平行に前側に突出するように延びる位置に配置される。スイッチレバー１０が上側に取り付けられるのに対して、切替操作レバー２０はスイッチレバー１０に対して回転方向に１８０度隔てた反対側たる下側に取り付けられる。このようにスイッチレバー１０と切替操作レバー２０をモータ５の回転軸５ｄに対して対称位置に配置することによって、作業者は人差し指を離してスイッチレバー１０を解除し、手２４をハウジング２から離さずに親指部分を動かすだけで切替操作レバー２０を操作することが可能となる。
【００３９】
ソケット８の前方側には、先端工具３６が装着される。先端工具３６はソケット８に着脱可能である。本実施例では先端工具３６がプラスドライバの例を示しているが、これだけに限られず、マイナスドライバ、ドリル、砥石等のその他の任意の先端工具を装着することができる。
【００４０】
図３は電動式ドライバ１の底面図である。本図ではハウジング２の外形と切替操作レバー２０の位置関係を説明するための図であるので、表示部２３等の細かい部分の図示は省略してある。ハウジング２は作業者が片手で把持するためにハウジング２の径が一番細くなった把持部２ｃが形成される。把持部２ｃの内部にはモータ５が配置されるため、重いモータ５が把持位置にあるので重量バランスが良く使い勝手がよい。把持部２ｃの後方側は、電源基板２６、インバータ基板２７及び制御基板２８の３つの回路基板を搭載するために、ハウジング２のテール部分２ｄが左右方向に幅が広くなるように構成される。正逆切替スイッチ２１は、テール部分２ｄから後方及び前方に突出した部分（スイッチ収容部２ｅ）に収容される。図３から、切替操作レバー２０は平行な板状のレバーであることが理解できるであろう。
【００４１】
図４は図２のＡ−Ａ部の断面図及びＡ−Ａ部より後方を見た図である。図２のＡ−Ａ部においては、作業者が片手で把持する部分であるため、ハウジング２の径が一番細くなっている。Ａ−Ａ部の後方側において、ハウジング２の上側にはスイッチレバー１０が設けられる。ハウジング２のテール部分２ｄの外形は略四角形であり、特に左右方向（横方向）の幅が広くなるように形成される。スイッチレバー１０の移動方向は、矢印３８の方向にスイッチレバー１０を移動させたときにモータ５の回転がオンになり、スイッチレバー１０を離すとスプリング１１（図１参照）の作用によりスイッチレバー１０は矢印３８と反対方向に移動して元の位置にもどり、モータ５の回転がオフとなる。ハウジング２の下側であってモータ５の径方向外側には、正逆切替スイッチ２１が設けられ、正逆切替スイッチ２１から前方側に切替操作レバー２０が突出する。切替操作レバー２０は上下方向に長細い板状の部材であり、矢印３７ａ又は３７ｂの方向に揺動させることによって、モータ５の回転方向を正方向（締め付け方向）と、逆方向（緩め方向）に切り替えることができる。把持部２ｃと切替操作レバー２０の距離は適切に短くしたので、本体を把持したままで親指のみを動かすだけの操作で正逆切替えが容易にできる。
【００４２】
図５は図１の切替操作レバー２０の動作を示す部分底面図である。切替操作レバー２０は、矢印３９の方向に揺動させることができ、３つの停止位置を有し、２０ａで示す位置が中立位置（スイッチレバー１０を握ってもモータ５が回転しない位置）、２０ｂがモータ５を正回転させる位置（締付部材を締め付ける位置）、２０ｃがモータ５を逆回転させる位置（締付部材を緩める位置）である。
【００４３】
以上のように、本実施例では、正逆切替スイッチ２１の切替操作レバー２０をハウジング２の中腹部、即ちモータ５の収容位置又は把持部２ｃとオーバーラップする位置に配置し、スイッチレバー１０と切替操作レバー２０をモータ５の回転軸５ｄに対して対称位置に配置し、切替操作レバー２０の突出方向が回転軸５ｄの方向にほぼ平行になるようにしたので、本体を把持しながら正逆切替スイッチ２１の操作がしやすくなる。また、スイッチレバー１０のスイッチ機構に、機械的な電気接点を有するスイッチを設けること無く、非接触式で検知するスイッチ機構を設けたので、信頼性が高くて寿命の長い電動工具を実現することができる。また、非接触式スイッチ機構を磁気的に検出するようにしたので、ノイズの影響を受けにくくて、粉塵等の影響の受けにくいスイッチ機構を実現することができる。
【００４４】
次に、モータ５の駆動制御系の構成を図６に基づいて説明する。図６はモータ５の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、点線で示す制御部８０は制御基板２８に搭載され、インバータ回路８２はインバータ基板２７上に搭載される。本実施例では、モータ５は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）５ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子（ステータ）５ｂを有する。スイッチ操作検出回路９０が、起動スイッチ用のホール素子１４からの信号がハイとなったことを検出すると、演算部８１はホール素子３１からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間を制御し、モータ５を所定の回転数で回転させる。モータ５の回転数は、表示部２３内に設けられる図示しないタクトスイッチ２３ａにて、例えば、“高、中、低”の３段階のいずれかの速度を設定することができ、回転数設定回路９３はタクトスイッチ２３ａによって設定された制御信号を演算部８１に送る。
【００４５】
インバータ基板２７上に搭載される素子は、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ等の６個のスイッチング素子１６（Ｑ１〜Ｑ６）から構成されるインバータ回路８２である。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御信号出力回路８３に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路８３から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路８２に印加される電源回路１８の出力たる直流１８ａを３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。
【００４６】
６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御基板２８上に搭載された演算部８１によって、モータ５のスイッチ手段を構成するホール素子１４の出力信号に基づいてモータ５への電力供給を開始させる。
【００４７】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路８２の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって直流１８ａから各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子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固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ５の回転速度を制御することができる。
【００４８】
モータ５の回転方向を切り替えるための正逆切替スイッチ２１の出力は回転方向設定回路９２に入力され、回転方向設定回路９２は正逆切替スイッチ２１の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部８１に送出する。演算部８１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。
【００４９】
演算部８１は、回転方向設定回路９２と回転子位置検出回路８４の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、回転数設定回路９３の出力にあわせてモータ５の駆動信号を制御信号出力回路８３に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子５ａを設定された回転方向に回転させる。モータ５に供給される電流値は、電流検出回路８９によって測定され、その値が演算部８１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。
【００５０】
制御部８０には、クラッチ機構７０が動作した際に出力信号がローになるホール素子７５ｂが接続され、ホール素子７５ｂの出力変化を検出してクラッチ動作検出回路９１は、演算部８１に対してモータ５の回転の停止を指示する信号を出力する。このクラッチ動作検出回路９１によって、作業者がスイッチレバー１０を押下するだけで締付け作業が開始され、所定のトルクまで締め付けが完了すると、自動的にクラッチ機構７０が作動しモータ５の回転が自動停止する。この後、作業者はスイッチレバー１０を離して作業を完了する。
【実施例２】
【００５１】
次に、図７から図９を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。図７は本発明の第２の実施例に係る電動式ドライバの縦断面図である。第２の実施例では、モータ１０５をハウジング１０２のほぼ中央付近であって、把持される部分（把持部）の内周側に設けられる点、モータ１０５の出力が減速機構１５０を介して図示しないクラッチ機構に伝達される点、ハウジング１０２の先端付近にダイヤル１２２が設けられる点、ソケット８は、モータ１０５の回転軸と同軸上に配置される点で、第１の実施例と同じ基本構成である。クラッチ機構が作動して減速機構１５０とシャフトの回転伝達が解除される際の負荷トルクの大きさは、ダイヤル１２２を回転させることによって調節可能である。ダイヤル１２２は円周方向に連続して構成される円筒状の部材であり、図示しないクラッチリングを容易に回転させるために設けられる。
【００５２】
モータ１０５の前方側において、回転軸と同軸上に小型の冷却ファン１０６が設けられる。モータ１０５が回転することによって冷却ファン１０６も回転し、ハウジング１０２内の空気を吸引して、冷却ファン１０６の外周付近のハウジング１０２に形成された排気口１３５から外部に排出される。モータ１０５の回転軸は、２つのベアリング１１９ａ、１１９ｂにより回転可能に保持される。ベアリング１１９ａ、１１９ｂはハウジング１０２の側壁から突出して形成される固定リブ１０２ａ、１０２ｂによってそれぞれ保持される。
【００５３】
ハウジング１０２の後端部には、電源基板１２６、インバータ基板１２７及び制御基板１２８の３つの回路基板が搭載される。これらに搭載される電子回路は第１の実施例で説明したものと同様である。ハウジング１０２の上部にはモータ１０５の回転をオンオフするための起動スイッチが設けられる。この起動スイッチは、ハウジング１０２に対して回動軸１１２を基準に微小角度だけ揺動可能な、即ちシーソー式に形成されたスイッチレバー１１０と、スイッチレバー１１０を所定の揺動方向に付勢するスプリング１１１と、回動軸１１２に対してスイッチレバーの１１０の押圧面（トリッガ部）１１０ａとは反対側の端部１１０ｂに取り付けられる永久磁石１１３と、永久磁石１１３と対向する位置に設けられるホール素子１１４により構成される。スイッチレバー１１０は、ハウジング１０２から外部に三角状に大きく突出される。このように突出させるのは、スイッチレバー１１０を操作する際に、三角状の部分の引っかかりを設けることにより指にかかって把持しやすくなるためである。またこのようなスイッチレバー１１０の形状とすることで、作業者がスイッチ部を見なくても、スイッチレバー１１０がどこにあるかを把握することができる為である。
【００５４】
ここで、第１の実施例とは異なり、回動軸１１２が、前後方向に見て、スイッチレバー１１０がハウジング１０２から外部に露出する露出部分の範囲Ｓ２内に形成されている。このように回動軸１１２の位置を範囲Ｓ２内に設定することにより、回動軸１１２の上側部分をハウジング１０２で覆う必要がないので、回動軸１１２付近のスイッチレバー１１０の厚み（上下方向の長さ）を大きく確保することができ、回動軸１１２周りの強度を向上させて安定して動作させることができ、寿命の長いスイッチレバー１１０を実現することができる。
【００５５】
ハウジング１０２から外部に突出するスイッチレバー１１０の押圧面１１０ａを押下し、スプリング１１１が圧縮される方向にスイッチレバー１１０を移動させると、図７ではスイッチレバー１１０が回動軸１１２を中心に反時計方向に揺動（微小角度だけ回転）し、永久磁石１１３とホール素子１１４の距離が縮まる。その結果、ホール素子１１４が永久磁石１１３から生ずる磁界の影響をうけてホール素子１１４の出力がハイとなり、ホール素子１１４から制御部へ信号が伝達される。
【００５６】
第２の実施例においては、スイッチレバー１１０に取り付けられる永久磁石１１３の搭載位置は第１の実施例とほぼ同様であるが、それに対向して設けられるホールＩＣ１１４を専用の基板１５（図１参照）に配置するのではなく、回転子５ａの回転検出用のホール素子１３１と同じ基板１３２に配置するようにした。このように、ホール素子１１４、１３１を搭載するための基板を共用にして部品点数を少なくすることにより、コストダウンや信頼性向上を達成できた。尚、ホール素子１１４を、基板１３２でなくインバータ基板１２７と共用にするように構成しても良い。本実施例においては、スイッチレバー１１０をモータ１０５の後方側まで延ばして、そこに永久磁石を設けているので、ホール素子１１４を設ける位置には比較的自由度が高く、ハウジング１０２の内部に配置される各種基板の構成にあわせてホール素子１１４を適宜配置すればよい。
【００５７】
図８は本発明の第２の実施例に係る電動式ドライバ１０１の側面図である。本図から、ハウジング１０２の把持部１０２ｃの上側において、矢印Ｅで示す部分のように、筒状のハウジング１０２の径が細くなっており、作業者が指を掛けやすいように構成されていることが理解できるであろう。また、スイッチレバー１１０の押圧面１１０ａが、横から見て三角形状に外部に（上部に）突出するように構成されるので、作業者がスイッチレバー１１０を握りやすい上に、握ったまま快適に作業をすることができる。
【００５８】
図９は、本発明の第２の実施例に係る電動式ドライバ１０１の部分底面図である。第２の実施例においては、正逆切替スイッチの切り替え操作の頻度が少ない場合を想定して、切替操作レバー１２０がハウジング１０２から外部にほとんど突出しないように構成した。そのため、ハウジング１０２には、下から見て略扇状の窪み部分１０２ｆが形成され、切替操作レバー１２０はその窪み部分１０２ｆ内で揺動できるように構成した。揺動方向は図５で説明した方向と同じである。このように構成することによって、作業者が電動式ドライバ１０１を把持する際に、誤って切替操作レバー１２０を操作してしまう恐れがほとんどなくなり、使い勝手の良い電動工具を実現することができる。
【００５９】
ハウジング１０２のテール部分の下側には、操作表示部１２３が設けられる。操作表示部１２３は、タクトスイッチ１２３ａと、その横に設けられる３つのＬＥＤ１２３ｂで構成され、タクトスイッチ１２３ａを押す毎にモータ１０５の回転数を、“低”、“中”、“高”のいずれかに設定することができる。このように操作表示部１２３がハウジング１０２のテール部分の下側にあることにより、電動式ドライバ１０１をフック３３で上から吊した状態で、図２で示したように片手で把持して作業をする場合に、操作表示部１２３が作業者から容易に見える位置にあるので、設定中のモータ１０５の回転数を容易に認識することができる。
【００６０】
以上説明したように、第２の実施例においても電動工具のモータのオンオフを制御するスイッチ機構を、スイッチレバーに設けられる磁石と、磁石の接近又は離反によってモータのオン又はオフを制御する磁気検出素子で構成したので、スイッチの動作精度を高めて耐久性が高いスイッチ機構を実現することができる。また、スイッチレバーの後端はモータの後ろ側に位置し、スイッチレバーの後端に磁石が固定されるので、モータ収容されるハウジングの外径（把持部の外径）の小径化を図ることができ、作業者が握りやすい電動工具を実現できる。
【００６１】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では電動工具の例として電動式ドライバで説明したが、これだけに限られずに、電動ノコギリや電動ハンマ等の他の携帯型回転工具のスイッチ機構においても同様に適用できる。また、本実施例では商用電源で駆動される電動工具の例で説明したが、バッテリパックを用いたコードレス式の電動工具においても同様に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  電動式ドライバ      ２  ハウジング      ２ａ、２ｂ  固定リブ
２ｃ  把持部      ２ｄ  テール部分      ２ｅ  スイッチ収容部
３  ケース      ４  クラッチリング      ５  モータ      ５ａ  回転子
５ｂ  固定子      ５ｃ  コイル      ５ｄ  回転軸      ６  冷却ファン
７  シャフト      ８  ソケット      １０  スイッチレバー
１０ａ  押圧面      １０ｂ  端部      １１  スプリング      １２  回動軸
１３  永久磁石      １４  ホール素子      １５  基板
１６  スイッチング素子      １７  制御回路      １８  電源回路
１８ａ  直流      １９ａ、１９ｂ  ベアリング      ２０  切替操作レバー
２１  正逆切替スイッチ      ２２  ダイヤル      ２３  表示部
２３ａ  タクトスイッチ      ２４  （作業者の）手      ２５ａ  軸線
２５ｂ  中心線      ２６  電源基板      ２７  インバータ基板
２８  制御基板      ２９ａ  電源コード      ２９ｂ  コネクタ
３０  永久磁石      ３１  ホール素子      ３２  基板
３３  フック      ３６  先端工具
４０  正逆切替スイッチ      ４１  切替操作レバー
４５  正逆切替スイッチ      ４５ａ、４５ｂ  ボタン
４７  正逆切替スイッチ      ５０  減速機構
７０  クラッチ機構      ７１  ボール      ７２  カラー
７３  ニードル      ７４  クラッチスリーブ      ７５  停止スイッチ
７５ａ  永久磁石      ７５ｂ  ホール素子      ７７  スプリング
８０  制御部      ８１  演算部      ８２  インバータ回路
８２  回転方向設定回路      ８３  制御信号出力回路
８４  回転子位置検出回路      ８９  電流検出回路
９０  スイッチ操作検出回路      ９１  クラッチ動作検出回路
９２  回転方向設定回路      ９３  回転数設定回路
１０１  電動式ドライバ      １０２  ハウジング
１０２ａ、１０２ｂ  固定リブ      １０２ｃ  把持部      １０２ｆ  部分
１０５  モータ      １０６  冷却ファン      １１０  スイッチレバー
１１０ａ  押圧面      １１０ｂ  端部      １１１  スプリング
１１２  回動軸      １１３  永久磁石      １１４  ホール素子
１１９ａ、１１９ｂ  ベアリング      １２０  切替操作レバー
１２２  ダイヤル      １２３  操作表示部      １２３ａ  タクトスイッチ
１２３ｂ  ＬＥＤ      １２６  電源基板      １２７  インバータ基板
１２８  制御基板      １３１  ホール素子      １３２  基板
１３５  排気口      １５０  減速機構
【図１】
0005605685.tif 000002
【図２】
0005605685.tif 000003
【図３】
0005605685.tif 000004
【図４】
0005605685.tif 000005
【図５】
0005605685.tif 000006
【図６】
0005605685.tif 000007
【図７】
0005605685.tif 000008
【図８】
0005605685.tif 000009
【図９】
0005605685.tif 000010