(57)【要約】【課題】  モータに加わる負荷状況を表示する表示部を備えた使い勝手の良い電動工具を提供する。【解決手段】  ブラシレスモータを駆動するスイッチング素子を搭載する回路基板を有する電動工具であって、ハウジング２の胴体部（モータ収容部分）２ａから延在するグリップ部２ｂが形成され、スイッチング素子の負荷状況を示す表示部１８を、グリップ部よりも反モータ側、つまり下側のハウジング部分に設けた。表示部１８は、電動工具の負荷状況を、複数の発光部材２１−１〜２１−３で表示すると良い。負荷状況を表示するために、回路基板にはスイッチング素子の温度検出手段を設け、負荷状況として検出された温度を複数レベルで示すようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの回転力を伝達して先端工具を回転させる動力伝達部と、これらを収容するハウジングと、前記ブラシレスモータを駆動するスイッチング素子を搭載する回路基板を有する電動工具であって、
前記ハウジングの前記モータ収容部分から延在するグリップ部が形成され、
前記スイッチング素子の負荷状況を示す表示部を、前記グリップ部よりも反モータ側のハウジング部分に設けたことを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記表示部は、前記電動工具の負荷状況を複数段階で示す発光部材を含んで構成され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】
前記回路基板に前記スイッチング素子の温度検出手段を設け、
前記負荷状況は、検出された温度を複数レベルで示したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記回路基板は、前記グリップ部の内部、又は、反モータ側のハウジングの内部に設置され、
前記表示部における表示用に、前記回路基板上に発光部材を搭載したことを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
【請求項５】
前記表示部は、窓部と、該窓部に取り付けられ前記発光部材の光を前記窓部に導くための導光手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
【請求項６】
前記回路基板には、前記発光部材と前記スイッチング素子を区画する壁を有し、
前記スイッチング素子は耐熱樹脂にてその外面が皮膜されることを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
【請求項７】
前記表示部は、前記ハウジングに形成されたストラップ部と、前記ハウジングのグリップ部の間に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。
【請求項８】
前記表示部は、前記ハウジングの反モータ側に設けられる操作部に併設して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。
【請求項９】
前記表示部は曲面状に形成され、
前記ハウジングには前記表示部を挟持するための切り欠き部が形成されることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
【請求項１０】
スイッチング素子により駆動されるブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータに接続され、駆動される先端工具と、
前記ブラシレスモータを収容するハウジングとを有する電動工具であって、
前記ハウジングは、前記ブラシレスモータを収容する胴体部と、該胴体部より下方に延びるグリップ部と、を有し、
前記グリップ部に、前記スイッチング素子の負荷状況を示す表示部を設けたことを特徴とする電動工具。
【請求項１１】
前記ハウジングは、前記グリップ部の下方に、バッテリパックを取付け可能なバッテリ取付部を有することを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
【請求項１２】
前記胴体部の前方より、前記先端工具が突出しており、
前記表示部は、前記グリップ部の後方側に設けられることを特徴とする請求項１１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、インパクトドライバ、インパクトレンチ等の電動工具に関し、特に、ブラシレス直流モータを用いた電動工具において、作業者がモータの作動状態を認識しやすいように構成した電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動工具の駆動源として、ブラシレス直流モータが採用されている。ブラシレス直流モータは整流子モータに比べて効率的であり、充電電池を使用した電動工具においては、１充電当りの作業時間を大幅に向上させることが可能である。ブラシレス直流モータは、永久磁石を備えたマグネットロータと、３相巻線等の複数相のステータコイルを備えたステータと、ロータの永久磁石の磁力を検出してロータの位置を検出する磁気センサ（ホールＩＣ）と、ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を用いて直流電圧をスイッチングして３相交流に変換して各相のステータコイルへ通電させるインバータ回路基板から主に構成される。複数の磁気センサは複数相のステータコイルに対応しており、各磁気センサにより回転子位置検出結果に基づいて各相のステータコイルの通電タイミングを設定するように構成される。
【０００３】
ブラシレス直流モータを用いた電動工具においては、モータの回転駆動のための制御回路を搭載するので、電子制御により高精度なモータの回転制御が可能となる。また、モータの回転制御だけでなく、制御回路を用いて電動工具の作動状態、設定状態の表示等の様々な制御を実現できる。
【０００４】
制御回路により電動工具の作動状態を表示する技術として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１では、電動工具のモータと、モータによって回転されボルト等の締め付けを行う回転部と、回転部のトルクを検出するトルク検出部と、設定したトルクに達するとモータを停止させる制御回路を有する電動工具において、設定されたトルクで締め付けが完了したことを使用者に知らせるための表示ランプを設けた。表示ランプは、電動工具のハウジングの後部に設けられ、面状や帯状のランプとして実現され、設定したトルクに達するとランプが点灯し、制御回路によってモータの回転が自動的に停止される。
【０００５】
ブラシレス直流モータを用いた電動工具においては、インバータ回路基板に実装されるＦＥＴ等の半導体スイッチング素子に大電流を通電させるため、電動工具を連続して使用し続けると、半導体スイッチング素子からの発熱量が許容値を超えてしまう恐れがある。従って、発熱対策を十分に施さないと、インバータ回路基板ならびにインバータ回路基板に実装された半導体スイッチング素子、および他の回路素子が高温となって熱的損傷を受け、劣化もしくは破壊する原因となる。この対策としてインバータ回路基板上の半導体スイッチング素子の温度上昇をサーミスターによって検出し、温度上昇が基準値を超えた場合に、ブラシレス直流モータを停止させるか、あるいは、回転速度を低下させるように制御する電動工具もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１の技術によると、表示ランプは電動工具のハウジングのモータ部の後端に設けられるため、ハウジングの後部が下になった状態で電動工具本体が落下したときに、電動工具本体の自重が全てハウジングの後部の表示部に加わるため、表示部が破損する恐れがあった。そのため、このように何らかの表示部を設ける際には、落下時の破損防止策をとる必要があると発明者らは考えた。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、モータに加わる負荷状況を表示する表示部を備えた使い勝手の良い電動工具を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、負荷状況を表示する表示部を簡単な構成で実現し、製造のためのコストアップを低く抑えることができる電動工具を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、工具の落下等により表示部が破損されにくい、長寿命な電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、ブラシレスモータと、ブラシレスモータの回転力を伝達して先端工具を回転させる動力伝達部と、これらを収容するハウジングと、ブラシレスモータを駆動するスイッチング素子を搭載する回路基板を有する電動工具であって、ハウジングのモータ収容部分から延在するグリップ部が形成され、スイッチング素子の負荷状況を示す表示部を、グリップ部よりも反モータ側のハウジング部分に設けた。表示部は、電動工具の負荷状況を、複数の発光部材で表示すると良い。負荷状況を表示するために、回路基板にはスイッチング素子の温度検出手段を設け、負荷状況は、検出された温度を複数レベルで示す。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、回路基板は、グリップ部の内部、又は、反モータ側のハウジングの内部に設置され、表示部における表示用に、回路基板上に発光部材を搭載した。表示部は、窓部と、窓部に取り付けられ発光部材の光を窓部に導くための導光手段を含んで構成できる。回路基板には、発光部材とスイッチング素子を区画する壁を設け、スイッチング素子は耐熱樹脂にてその外面が皮膜するように構成した。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、表示部は、ハウジングに形成されたストラップ部と、ハウジングのグリップ部の間に設けることができる。又は、表示部は、ハウジングの反モータ側に設けられる操作部に併設して設けることができる。表示部は曲面状に形成され、ハウジングには表示部を挟持するための切り欠き部が形成される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、スイッチング素子の負荷状況を示す表示部を、グリップ部よりも反モータ側のハウジング部分に設けたので、作業者はスイッチング素子の負荷状況を即座に認識することができる。特に温度表示を段階的に表示させたので、モータ部が停止するまでの時間が予測可能となり、温度上昇による突然のモータ停止を作業者の使用のしかたにより避けやすくなり、結果として長時間連続使用ができる使い勝手の良い電動工具を提供することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、表示部は、電動工具の負荷状況を複数段階で示す発光部材を含んで構成されるので、簡単構造で比較的安価に表示部を実現することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、回路基板にスイッチング素子の温度検出手段を設け、負荷状況は、検出された温度を複数レベルで示すので電動工具の過酷使用状況が一目で分かり、使い勝手の良い電動工具を提供することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、回路基板は、グリップ部の内部、又は、反モータ側のハウジングの内部に設置され、表示部における表示用として回路基板上に発光部材を搭載したので、電動工具本体の全長を短くすることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、表示部は、窓部と、窓部に取り付けられ発光部材の光を窓部に導くための導光手段を含むので、発光素子をハウジングの外周部から十分内部側に搭載することができるので、衝撃や落下等による発光素子の破損を効果的に防止することができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、回路基板には、発光部材とスイッチング素子を区画する壁を有し、スイッチング素子は耐熱樹脂にてその外面が皮膜されるので、スイッチング素子を粉塵や水分などに曝されることを防ぐことができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、表示部は、ハウジングに形成されたストラップ部と、ハウジングのグリップ部の間に設けられるので、電動工具がどの方向で地面等の平面上に落下しても表示部の破損を防ぐことができる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、表示部は、ハウジングの反モータ側に設けられる操作部に併設して設けられるので、従来のハウジング構造を変更することなく本発明を実現することができる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、表示部は曲面状に形成され、ハウジングには表示部を挟持するための切り欠き部が形成されるので、ハウジングの外形を損なわずに簡単な構造で表示部を取り付けることができる。
【００２４】
請求項１０の発明によれば、ハウジングは、ブラシレスモータを収容する胴体部と、胴体部より下方に延びるグリップ部とを有し、グリップ部に、スイッチング素子の負荷状況を示す表示部を設けたので、作業者はスイッチング素子の負荷状況を即座に認識することができる。
【００２５】
請求項１１の発明によれば、ハウジングは、グリップ部の下方にバッテリパックを取付け可能なバッテリ取付部を有するので、電動工具を床置きした際や、落下させてしまった場合等に、損傷を受けにくい位置に表示部を設けることができる。
【００２６】
請求項１２の発明によれば、表示部は、グリップ部の後方側に設けられるので、作業者は作業中においても表示部の表示状況を容易に確認することができる。
【００２７】
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】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係るインパクトドライバ１の全体構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るインパクトドライバ１の背面図である。
【図３】図１の制御回路基板１０単体の上面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ部の断面図である。
【図５】図１の表示部１８の組み立て構造を示す図である。
【図６】図１の表示部１８の組み立て構造を示す別の図である。
【図７】本発明の実施例に係るモータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図８】図１の表示部１８に表示されるランプと温度状態の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例に係るインパクトドライバ１を床に置いた際の表示部１８と床の位置関係を示す側面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係るインパクトドライバ５０の全体構造を示す断面図である。
【図１１】図１０の表示部５８の組み立て構造を示す図である。
【図１２】図１０の表示部５８の組み立て構造を示す別の図である。
【図１３】本発明の第３の実施例を示すインパクトドライバ８０の全体構造を示す断面図である。
【図１４】図１３のＣ−Ｃ部から下方を見た図である。
【図１５】第３の実施例に係るインパクトドライバ８０を床に置いた際の表示部８６と床の位置関係を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例においては、電動工具の例としてインパクトドライバを用いて説明し、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、前後左右、上下の方向は図１及び図２に示す方向であるとして説明する。
【００３０】
図１において、インパクトドライバ１は、ハウジング２の内部にモータ３を収容し、モータ３の回転軸３ｅには、モータの回転数を減速する減速部５、回転打撃力を与えるインパクト機構部６、インパクト機構部６の回転打撃力を先端工具へ伝達するアンビル８が接続される。アンビル８には、ドライバビット等の図示しない先端工具が接続される。ハウジング２は、モータ３、減速部５及びインパクト機構部６を収容する胴体部２ａだけでなく、胴体部２ａから下方に延在し、作業者が把持するためのグリップ部２ｂが形成される。ハウジング２は、グリップ部２ｂを基準に反モータ側、即ち、モータ３が取り付けられる側と反対側のハウジング部分にはバッテリパック９を保持するバッテリ取付部６ｃが形成される。バッテリ取付部２ｃには、モータ３の駆動電源となるバッテリパック９が着脱可能に装着される。
【００３１】
モータ３は、ブラシレス直流モータであって、側面から見て略Ｔ字状の形状を成すハウジング２の筒状の胴体部２ａ内に収容される。ハウジング２は、ほぼ対称な形状の左右２つの部材（２−１、２−１：図２参照）に分割可能に構成され、それらの部材が複数のネジにより固定される。そのため、分割されるハウジング６の一方に複数のネジボスが形成される。モータ３の回転軸３ｅは、ハウジング２の後端側の軸受１４ｆと中央部付近に設けられる軸受１４ｇによって回転可能に保持される。モータ３の後方には回転子３ａの位置を検出するためのホールＩＣ（回転位置検出素子）３１を搭載する略円形のモータ用基板４がモータ３の回転軸３ｅと垂直になるように配置される。
【００３２】
ハウジング２のグリップ部２ｂ内の上部にはトリガスイッチ１１及び正逆切替レバー１１ｂが設けられ、トリガスイッチ１１には図示しないバネによって付勢されてグリップ部２ｂから突出するトリガ操作部１１ａが設けられる。グリップ部２ｂの下方であって、バッテリパック９の上部には、モータ３を駆動するインバータ回路や制御回路を搭載する制御回路基板１０が収容される。制御回路基板１０とモータ用基板４は、グリップ部２ｂを通るフラットケーブル７で接続される。制御回路基板１０には、６個の半導体スイッチング素子１７が搭載され、半導体スイッチング素子１７の近傍には、温度を測定するための後述する感熱素子が設けられる。
【００３３】
バッテリパック９は、例えばニッカド電池、リチウムイオン電池等の複数の２次電池セルを含んで構成される。バッテリパック９は、スイッチ回路基板１２および制御回路基板１０に駆動電源を供給するように電気的に接続される。
【００３４】
モータ３の前方には、回転軸３ｅに取り付けられてモータ３と同期して回転するファン１３が設けられる。ファン１３により、モータ３の側方の空気取入口２４（図２参照）から空気が吸引され、吸引された空気は、モータ３の内部及び外周側を流れ、ファン１３の半径方向外周側付近に形成される複数のスリット（図示せず）からハウジング２の外部に排出される。尚、図１において、ハウジング６の胴体部２ａの後端面には空気取入口が形成されていないが、後端面にも空気取入口を設けるようにしても良い。
【００３５】
減速部５は、遊星歯車を用いた公知の減速機構を用いることができ、モータ３の回転力を所定の回転数だけ減速してインパクト機構部６に伝達する。インパクト機構部６は、公知のハンマ機構を用いることができ、スピンドルの外周面に形成されたＶ字状のスピンドルカム溝と、ハンマの内周面に形成されたハンマカム溝と、これらのカム溝に係合するボール、ハンマを常に前方に付勢するスプリング等により構成される。これらの作用により、スプリングに蓄積された弾性エネルギーとカム機構の作用によって強力な回転打撃力を発生させる。
【００３６】
ハウジング２のグリップ部２ｂの下端付近には、半導体スイッチング素子１７の温度上昇状態を表示する表示部１８が設けられる。表示部１８はハウジング２の後方側に設けられ、ストラップ用ネジボス２３よりも前方に設けられる。表示部１８は、発光素子２０、発光素子２０から放射される光を導く導光部材２１、導光部材２１の先端部分（発光部分）を保持するための基台１９、基台１９及び導光部材２１の先端部分を保護するためであって文字等が印刷された保護シート２２により構成される。
【００３７】
図２は本発明の実施例に係るインパクトドライバ１の背面図である。ハウジング２は、モータの回転軸を通る鉛直面において左右分割可能であり、右側ハウジング２―１と左側ハウジング２―２の２つが複数のネジにより固定される。表示部１８には、文字情報として「温度表示」と、その温度の度合いを示す「低  中  高」の文字が印刷された保護シート２２が貼付される。導光部材２１の先端部分が位置する部分は透明または光が十分透過するように構成され、導光部材２１の先端部分が発光すると、作業者が点灯を容易に認識できる。
【００３８】
発光素子２０の点灯のしかたは多種考えられ、低中高の各レベルに対応させて、１つの発光素子２０だけを点灯又は点滅させても良い。また、中温の時は低中の２つの発光素子２０を点灯させ、高温の時はすべての発光素子２０を点灯させるように構成しても良い。尚、発光素子２０の発光色も任意であり、低が緑色、中がオレンジ色、高が赤色のように色を変えるようにしても良い。
【００３９】
本実施例で重要な点は、表示部１８をグリップ部２ｂの下端付近に設けたことである。このことにより、作業者がグリップ部２ｂを把持した際に表示部１８を手で隠してしまうことがないので、作業中においても表示部１８を確認することが出来る。また、表示部１８のすぐ下側には後方に大きく突出するストラップ用ネジボス２３が形成されるので、表示部１８をぶつけて破損する恐れがきわめて少なくなる。
【００４０】
次に、図３、図４を用いて表示部１８にランプを発光させるための発光素子２０の取り付け構造について説明する。図３は制御回路基板１０単体の上面図であり、図４は図３のＡ−Ａ部の断面図である。制御回路基板１０には、ＦＥＴ等の６つのスイッチング素子１７がＡ−Ａ部を結ぶ線に対し線対称に配置される。中央の２つのスイッチング素子１７の間には、感熱素子３８が設けられる。スイッチング素子１７は、各素子が有する放熱板が制御回路基板１０の表面に接触するように搭載されるため、感熱素子３８で制御回路基板１０の表面温度を測定することにより、スイッチング素子１７の温度を測定することができる。
【００４１】
制御回路基板１０の後方側には、３つの発光素子２０（２０−１、２０−２、２０−３）が搭載される。発光素子２０は例えば面実装可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）である。制御回路基板１０の発光素子２０が搭載される領域とスイッチング素子１７が搭載される領域の間にはこれらの領域を区画する壁２５ｂが配置される。この壁２５ｂは、後方端の壁２５ａと共にハウジング２の内壁から突出するリブ状の部材である。尚、６つのスイッチング素子１７と感熱素子３８は耐熱樹脂にてその上面をすべて皮膜すると好ましい。
【００４２】
制御回路基板１０の上面前方側には、ハウジング６のグリップ部２ｂの下側に露出する制御パネル２６が取り付けられる。制御パネル２６には、各種の操作ボタンや表示ランプが搭載される。ライトボタン２７は、インパクトドライバ１に取り付けられる白色ＬＥＤライト（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチである。電池残量ボタン２８ａは電池の残量を確認するためのボタンであり、これを押すと、電池のマークを示す電池残量表示ランプ２８ｂにおいて電池残量が「満充電（ＬＥＤが２つ点灯）」「約半分（ＬＥＤが１つ点灯）」「残量少（２つのＬＥＤがいずれも点灯しない）」の３段階のいずれであるかを確認できる。
【００４３】
強弱表示ランプ２９ｂは、強弱切替スイッチ２９ａにより設定された締め付けトルクの強さを示すランプであり、モータ３の回転数が４段階（例えば、２６００、２０００、１２００、５００回／分）のどれに設定されているかをＬＥＤの点灯数により表示する。
【００４４】
次に、図５及び図６を用いて発光部１８の詳細構造を説明する。図５（１）は、基台１９及び導光部材２１（２１−１、２１−２、２１−３）の斜視図であり、インパクトドライバ１の後方側から見る位置関係で示す。基台１９は、グリップ部２ｂの下端付近のハウジング６の形状に合わせて、曲面形状に形成される。ハウジング６には基台１９に相当する切り欠き部が形成され、切り欠き部に形成された凹部に基台１９の凸部１９ａが嵌合させるようにして、基台１９をハウジング２−１、２−２で挟みこんで固定する。基台１９の表示面１９ｄには、３つの貫通穴１９ｃが形成され、後方から３つの導光部材２１−１、２１−２、２１−３がそれぞれ装着される。導光部材２１は、例えば透過性のプラスチック部材であり、下端面２１ａから入射した光が、導光部材２１の内部を低損失で伝達され、発光面２１ｂにて出射する。
【００４５】
図５（２）は、導光部材２１を基台１９に装着した後の状態を示す図である。基台１９の表示面１９ｄと、導光部材２１の発光面は同一面上に並ぶように連結される。尚、図示していないが、基台１９の表示面１９ｄには、文字が印刷された保護シート２２が貼られる。保護シート２２は、表示面１９ｄと同じ大きさにしても、表示面１９ｄよりも大きく構成して、基台１９とハウジング２の間の隙間を塞ぐように貼付しても良い。
【００４６】
図６は、基台１９及び導光部材２１を内側からみた斜視図である。図６（１）において、基台１９には、導光部材２１を保持するためであって、導光部材２１に漏れる光の干渉による影響を防ぐための分離壁たるリブ１９ｂが形成される。リブ１９ｂは、３つの貫通穴１９ｃの間に形成されるもので、発光素子２０の光を外部（周囲）に漏らさない役割をはたす。図６（２）は導光部材２１を基台１９に装着した状態を示す図である。尚、導光部材２１は発光面２１ｂ（図５（２）参照）の部分の突出部分が、基台１９の貫通穴１９ｃに嵌め込まれるので、リブ１９ｂと導光部材２１を固定する必要はないが、接着剤で固定するようにしても良い。
【００４７】
次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図７に基づいて説明する。図７はモータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。本実施例では、モータ３は３相のブラシレス直流モータで構成される。このブラシレス直流モータは、いわゆるインナーロータ型であって、モータ３の回転子は、一対のＮ極およびＳ極を含む永久磁石を有する回転子３ａと、スター結線された固定子３ｃの３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから構成される。回転子３ａの回転位置を検出するために回転子に近接して６０°毎に３つのホールＩＣ３１、３２、３３が配設され、これらの位置検出信号に基づいて３相巻線に所定の駆動電力が供給される。
【００４８】
インバータ回路４４は、３相ブリッジ形式に接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、図示しないフライホイールダイオードとから構成される。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３４に接続され、また、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレインまたはソースはスター結線されたステータ巻線Ｕ、Ｖおよび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３４から入力されたスイッチング駆動信号Ｈ１〜Ｈ６によってスイッチング動作を行い、インバータ回路４４に印加されるバッテリパック９の直流電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへ電力を供給する。
【００４９】
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、制御部４５に含まれる演算部３５によって、トリガスイッチ８のトリガ操作部８ａの操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。演算部３５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モータ３の回転やインパクト工具全体の制御を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。
【００５０】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路４４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結果的にバッテリ２の直流電圧から各固定子巻線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３の回転速度を制御することができる。
【００５１】
制御信号出力回路３４は、回転方向設定回路４２と回転子位置検出回路３６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、その駆動信号をインバータ回路４４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３ａを設定された回転方向に回転させる。この場合、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路４１の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路４０によって測定され、その値が演算部３５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。
【００５２】
温度上昇測定回路３９は、半導体スイッチング素子１７の温度上昇を検出する感熱素子３８（図３参照）の出力から温度を測定して演算部３５へ出力する。温度上昇回路３９から温度データを受け取った演算部３５は、測定された温度に応じて所定の発光素子２０を点灯させる。
【００５３】
本実施例では、半導体スイッチング素子１７の温度上昇を感熱素子３８によって測定し、その温度値が６０度に達すると、モータ制御のＰＷＭデュ−ティを９０％に低下させると共に、表示部１８の「小」を示す発光素子２０−１を点灯させる。また、半導体スイッチング素子１７の温度値が１００度に達すると、モータ制御のＰＷＭデュ−ティを７０％に低下させると共に、表示部１８の「中」を示す発光素子２０−２を点灯させる。さらに、半導体スイッチング素子１７の温度値が１４０度に達するとモータ制御のＰＷＭデュ−ティを５０％に低下させると共に、表示部１８の「高」を示す発光素子２０−２を点灯させる。最後に、半導体スイッチング素子１７の温度値が、定格温度である１５０度に達すると、モータ制御のＰＷＭデュ−ティを０％に低下させてモータ３を停止させると共に、表示部１８のすべての発光素子を点滅させ、モータ３の異常停止である旨を表示する。
【００５４】
以上のように、本実施例においてはグリップ部２ｂの下端部付近に表示部１８を設け、その形状をグリップ部２ｂの形状に合わせて曲面形状としたことで、操作性を損なわずにスイッチング素子の負荷状況を容易に認識でき、使い勝手の良い電動工具を実現ができる。
【００５５】
また、本実施例の構成によれば、温度上昇に伴い段階的にＰＷＭデュ−ティを低下させることにより、電動工具を連続的に使用できる時間を延命することができる。この場合、表示部１８での表示により、モータ２の出力が低下したことが確認できるので、電動工具がいきなり止まることを防止でき、停止した原因が電動工具の故障ではなく、連続作業で過酷に使用しているためと作業者は認識できる。
【００５６】
さらに、上述の実施例によれば、電動工具の作動状態を表示する表示部が見やすい上に、本体をどの方向で地面等の平面上に置いたとしても、表示部が直接地面に接触しないので、表示部が破損しにくく、耐久性のある電動工具を実現できる。尚、図９はこの状態を示す図である。図９において理解できるように、インパクトドライバ１の背面側が下になるようにして床４５に置いた場合、あるいは、この向きに落下した場合であっても、表示部１８は床から十分距離があるので、衝突により表示部１８が壊れる恐れがきわめて少ない。
【実施例２】
【００５７】
次に、図１０〜図１４を用いて本発明の第２の実施例を説明する。図１０は、本発明の第２の実施例に係るインパクトドライバ５０の全体構造を示す断面図であり、繰り返しの説明を省くため、図１で説明したインパクトドライバ１と構成上の差異がある部分にだけ符号を付している。
【００５８】
第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、発光素子６０を制御回路基板５１上でなく、ハウジング６の外面側付近に設けたことである。発光素子６０は、ホルダ５９を介して基台５９に固定され、発光素子６０はリード線６１を介して制御回路基板５１に接続される。
【００５９】
図１１は、図１０の表示部５８の組み立て構造を示す図である。基台５９には、グリップ部２ｂの下端付近のハウジング６の形状に合わせて、曲面形状に形成される。ハウジング６には基台５９に相当する切り欠き部が形成され、切り欠き部に形成された凹部に基台５９の凸部５９ａが嵌合させるようにして、基台５９をハウジング２−１、２−２で挟みこんで固定する。基台５９の表示面５９ｄには、３つの貫通穴５９ｃが形成され、後方から３つの発光素子６０（６０−１、６０−２、６０−３）が、ホルダ５７を介して装着される。発光素子６０は、基板６２上に並べて搭載され、基板６２はホルダ５７のスロット部５７ｂに挿入され、ホルダ５７が基台５９の背面に固定される。ホルダ５７には貫通穴５７ａが形成される。
【００６０】
図１２は、図１０の表示部５８の組み立て構造を示す別の図である。基台５９の背面には、ホルダ５７を固定するためと、各発光素子６０の光を漏らさずに外部まで案内するための２つのリブ５９ｂが形成される。図１１、１２では図示を省略しているが、基板６２の背面からはリード線６１が延びて、リード線６１は制御回路基板５１に接続される。ホルダ５７の裏側にはリード線６１を通すための切り欠き５７ｃが形成される。
【００６１】
尚、図１１、１２には図示していないが、基台５９の外面５９ｄには、文字が印刷された保護シート６２が貼られる。保護シート６２は、外面５９ｄと同じ大きさにしても良いし、外面５９ｄよりも大きく構成して、基台５９とハウジング２の間の隙間を塞ぐように貼付しても良い。
【００６２】
以上説明したように、第２の実施例においても第１の実施例同様の効果を得られることができる。特に、制御回路基板５０上に発光素子を搭載する必要がないので、従来のハウジングの一部形状を改良するだけで本実施例を容易に実現できる。また、従来から用いられている制御回路基板５０を、少ない改良で使用するだけで済むというメリットがある。
【実施例３】
【００６３】
次に、図１３を用いて本発明の第３の実施例を示すインパクトドライバ８０を説明する。図１３において、図１のインパクトドライバ８０と同じ部分への同じ符号の付与は省略し、繰り返しの説明を省略する。第３の実施例で特徴的なことは、スイッチング素子の負荷状況を示す表示部を、制御パネル８６内に組み込んだことである。そのため、図８に示す断面形状においては、ハウジング８２には、表示部を取り付けるための加工は何ら必要でなく、従来のハウジングをそのまま利用することが出来る。
【００６４】
図１４は、図１３のＣ−Ｃ部から下方を見た図である。制御パネル８６には、スイッチング素子の負荷状況、例えば測定された温度状況を「低、中、高」の３段階で示す表示部８８と、インパクトドライバ８０に取り付けられる白色ＬＥＤライト（図示せず）をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ８９と、図示しない強弱切替スイッチにより設定された締め付けトルクの強さを示す強弱表示ランプ９０が設けられる。尚、「低、中、高」のライトを点灯させるタイミングや、その構造については第１又は第２と同様の構造で実現できるので、繰り返しの説明は省略する。
【００６５】
第３の実施例によれば、作業中であっても作業者が容易に表示部８８を視認することが出来るだけでなく、図１５のようにインパクトドライバ８０を下向きで地面等の平面上に落下した（又は置いた）としても、表示部８８のある制御パネル８６が直接地面に接触しないので、表示部８８の破損を効果的に防止することができ、電動工具の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、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、表示部の配置位置は、上述した２箇所だけでなく、別の箇所であっても良い。例えばハウジング８２の後方側であって、グリップ部８２ｂの直上付近（図１３の矢印９１付近）に設けても良い。また、上述の実施例では、表示部に表示されるスイッチング素子の負荷状況を感熱素子３８で測定された温度に基づいて表示したが、インバータ回路に流れる駆動電流に基づいて、電流値が「小  中  大」というように負荷状況を表示するようにしても良い。さらに、その他の何らかの指標にて負荷状況を分類して、表示部に表示するようにしても良い。
【００６７】
上述した実施例では電動工具の例としてインパクトドライバに適用した例を用いて説明したが、本発明は、インパクトドライバに限られず、発熱しやすい半導体素子又はスイッチング素子を用いた任意の電動工具に対しても同様に適用可能である。さらに、上述した実施例ではモータとしてブラシレス直流モータを用いた例を説明したが、これに限定されず、他の種類のモータであっても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１  インパクトドライバ    ２  ハウジング    ２ａ  （ハウジングの）胴体部
２ｂ  （ハウジングの）グリップ部      ２ｃ（ハウジングの）バッテリ取付部
３  モータ      ３ａ  回転子      ３ｂ  永久磁石      ３ｃ  固定子
３ｄ  固定子巻線      ３ｅ  回転軸      ４  モータ用基板
５  減速部      ６  インパクト機構部      ７  フラットケーブル
８  アンビル      ９  バッテリパック      １０  制御回路基板
１１  トリガスイッチ      １１ａ  トリガ操作部
１１ｂ  正逆切り替えレバー      １２  スイッチ回路基板
１３  ファン      １４ｆ  軸受      １４ｇ  軸受
１６  インナカバー      １７  半導体スイッチング素子      １８  表示部    
１９  基台      １９ａ  （基台の）凸部      １９ｂ  （基台の）リブ
１９ｃ  （基台の）貫通穴      １９ｄ  （基台の）表示面
２０  発光素子      ２１  導光部材      ２２  保護シート
２３  ストラップ用ネジボス      ２４  空気取入口      ２５ａ、２５ｂ  壁
２６  制御パネル      ２７  ライトボタン      ２８ａ  電池残量ボタン
２８ｂ  電池残量表示ランプ      ２９ａ  強弱切替スイッチ
２９ｂ  強弱表示ランプ      ３１、３２、３３  ホールＩＣ
３４  制御信号出力回路      ３５  演算部      ３６  回転子位置検出回路
３７  回転数検出回路      ３８  感熱素子      ３９  温度上昇測定回路
４０  電流検出回路      ４１  印加電圧設定回路
４２  回転方向設定回路      ４５  床
５０  インパクトドライバ    ５１  制御回路基板      
５７  ホルダ      ５７ａ  （ホルダの）貫通穴
５７ｂ  （ホルダの）スロット部      ５７ｃ  （ホルダの）切り欠き
５８  表示部      ５９  基台      ５９ａ  （基台の）凸部
５９ｂ  （基台の）リブ      ５９ｃ  （基台の）貫通穴
５９ｄ  （基台の）表示面      ６０  発光素子      ６１  リード線
６２  保護シート
８０  インパクトドライバ      ８２  ハウジング
８２ｂ  （ハウジングの）グリップ部
８６  制御パネル      ８８  表示部      ８９  スイッチ
９０  強弱表示ランプ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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