(57)【要約】【課題】ドライバの構造を簡易化することを目的とする。【解決手段】電力を電動モータ１２に供給するドライバであって、電動モータ１２に供給する電力を制御するスイッチング素子４９ａ〜４９ｆが設けられたＦＥＴ基板３７と、スイッチング素子４９ａ〜４９ｆを制御する制御回路が設けられた制御基板５４と、ＦＥＴ基板３７に設けられ、かつ、スイッチング素子４９ａ〜４９ｆに接続された基板用コネクタ７１と、基板用コネクタ７１に係合して接続され、かつ、制御回路に接続されて制御基板に設けられた基板用コネクタ５１と、を有する。【選択図】図２
2015160290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を電動モータに供給する電動作業機であって、
前記電動モータに供給する電力を制御する電気部品が設けられた第１基板と、
前記電気部品を制御する制御回路が設けられた第２基板と、
前記第１基板に設けられ、かつ、前記電気部品に接続された第１コネクタと、
前記第１コネクタに係合して接続され、かつ、前記制御回路に接続されて前記第２基板に設けられた第２コネクタと、
を有する、電動作業機。
【請求項２】
前記第２基板を収容するケースが設けられている、請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記ケースを前記電動モータに位置決めする接続部が、前記ケースに設けられている、請求項２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記電動モータを収容し、かつ、前記ケースを支持するハウジングが設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記ケースは、弾性体を介して前記ハウジングにより支持されている、請求項４に記載の電動作業機。
【請求項６】
前記電動モータは、第１軸線を中心として回転可能な出力軸を備え、
前記第１基板は、前記出力軸が配置される軸孔を備え、
前記第２基板は、前記第１軸線を中心とする半径方向で前記電動モータの外側に配置され、かつ、前記第１軸線と平行に延ばされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項７】
前記出力軸のトルクが伝達され、かつ、前記第１軸線と平行な第２軸線を中心として回転可能なトルク伝達部材と、
前記トルク伝達部材からトルクが伝達されて前記第２軸線を中心として回転し、かつ、先端工具を支持する工具保持部材と、
が設けられ、
前記第２基板の配置位置と、前記トルク伝達部材の配置位置とが、前記出力軸の円周方向及び半径方向で少なくとも一部が重なっている、請求項６に記載の電動作業機。
【請求項８】
電力を電動モータに供給する電動作業機であって、
前記電動モータに供給する電力を制御する電気部品が設けられ、かつ、前記電動モータに取り付けられた第１基板と、
前記電気部品を制御する制御回路を備えた第２基板と、
前記第１基板に設けられ、かつ、前記電気部品に接続された第１コネクタと、
前記第２基板に設けられ、かつ、前記制御回路に接続された第２コネクタと、
前記第２基板を収容したケースと、
前記ケースに設けられ、かつ、前記ケースを前記電動モータに位置決めする接続部と、
を有する、電動作業機。
【請求項９】
前記第１コネクタと前記第２コネクタとが係合して接続されている、請求項８に記載の電動作業機。
【請求項１０】
前記電動モータを収容し、かつ、前記ケースを支持するハウジングが設けられている、請求項８または９に記載の電動作業機。
【請求項１１】
前記ケースは、弾性体を介して前記ハウジングにより支持されている、請求項１０に記載の電動作業機。
【請求項１２】
前記電動モータは、第１軸線を中心として回転可能な出力軸を備え、
前記第１基板は、前記出力軸が配置される軸孔を備え、
前記第２基板は、前記第１軸線を中心とする半径方向で前記電動モータの外側に配置され、かつ、前記第１軸線と平行に延ばされている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の電動作業機。
【請求項１３】
前記出力軸のトルクが伝達され、かつ、前記第１軸線と平行な第２軸線を中心として回転可能なトルク伝達部材と、
前記トルク伝達部材からトルクが伝達されて前記第２軸線を中心として回転し、かつ、先端工具を支持する工具保持部材と、
が設けられ、
前記第２基板の配置位置と、前記トルク伝達部材の配置位置とが、前記出力軸の円周方向及び半径方向で少なくとも一部が重なっている、請求項１２に記載の電動作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源として電動モータを備えた電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動モータを動力源とする電動作業機が知られており、その電動作業機が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された電動作業機はインパクトドライバであり、インパクトドライバは、装置本体としてのハウジングを有し、ハウジングは、筒形状の胴部と、胴部に連続されたグリップとを備えている。胴部内に、電動モータ、電動モータの動力が伝達される減速機等が設けられている。また、胴部によりアンビルが支持され、アンビルに先端工具が着脱される。さらに、胴部内に、減速機を経由して伝達される動力をアンビルに伝達するハンマが設けられている。一方、胴部内に、インバータ回路基板が設けられており、電動モータのコイルに電力を供給する回路をオン及びオフするスイッチング素子が、インバータ回路基板に取り付けられている。
【０００３】
基板収容部が、グリップにおける胴部とは反対の端部に設けられており、制御基板及び電源基板が、基板収容部内に配置されている。電源基板とインバータ回路基板とを接続するリード線が設けられており、リード線は、グリップ内に配置されている。また、マイクロコンピュータが制御基板に設けられており、マイクロコンピュータから制御信号が出力され、スイッチング素子は、制御信号によりオン・オフされる。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載されていないが、制御信号をスイッチング素子に伝達する信号伝達経路が設けられる。グリップ内には、電源基板に接続されたチョークコイル、コンデンサ等が設けられ、かつ、トリガに接続されたスイッチ機構が設けられている。このため、制御基板に設けたマイクロコンピュータと、インバータ回路基板に設けたスイッチング素子とを接続する信号伝達経路は、可撓性を備えたリード線により構成され、そのリード線がグリップ内に配置されると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３９７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたインパクトドライバは、制御基板とインバータ回路基板とを接続するリード線をグリップ内に配置すると、リード線を配置する経路が長くなり、インパクトドライバの構造が複雑化する問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、電動作業機の構造を簡易化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態の電動作業機は、電力を電動モータに供給する電動作業機であって、前記電動モータに供給する電力を制御する電気部品が設けられた第１基板と、前記電気部品を制御する制御回路が設けられた第２基板と、前記第１基板に設けられ、かつ、前記電気部品に接続された第１コネクタと、前記第１コネクタに係合して接続され、かつ、前記制御回路に接続されて前記第２基板に設けられた第２コネクタと、を有する。
【０００９】
他の実施形態の電動作業機は、電力を電動モータに供給する電動作業機であって、前記電動モータに供給する電力を制御する電気部品が設けられ、かつ、前記電動モータに取り付けられた第１基板と、前記電気部品を制御する制御回路を備えた第２基板と、前記第１基板に設けられ、かつ、前記電気部品に接続された第１コネクタと、前記第２基板に設けられ、かつ、前記制御回路に接続された第２コネクタと、前記第２基板を収容したケースと、前記ケースに設けられ、かつ、前記ケースを前記電動モータに位置決めする接続部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電動作業機は、第１コネクタと第２コネクタとが係合して直接に接続されているため、第１コネクタと第２コネクタとを間接的に接続する接続要素、例えば、リード線等は不要である。したがって、電動作業機を簡易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の電動作業機の実施形態であるドライバを示す正面断面図である。
【図２】図１のドライバの要部を示す断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、図２に示す収容ケースの断面図である。
【図４】（Ａ）は、図２に示す収容ケースの平面図、（Ｂ）は、図２に示す収容ケースの底面図である。
【図５】（Ａ）は、図２に示す収容ケースの左側面図、（Ｂ）は、図２に示す収容ケースの右側面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、図１に示すドライバの側面断面図である。
【図７】図１のドライバの制御系統を示すブロック図である。
【図８】ケーシングに対する収容ケースの他の配置例を示す模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。図１は、電動作業機の例であるドライバ１０を表している。このドライバ１０は、合成樹脂により成形された装置本体としてのハウジング１１を有する。ハウジング１１は、電動モータ１２が収容された筒形状の胴部１３と、胴部１３に接続されたグリップ１４と、グリップ１４における胴部１３とは反対側に接続された電源コード接続部１５とを有する。
【００１３】
胴部１３内に、電動モータ１２が収容される収容室１６と、制御ユニット１７が収容される収容室１８とが設けられており、収容室１６と収容室１８とを隔てるインシュレータ３８が設けられている。インシュレータ３８は、ハウジング１１内に固定されており、インシュレータ３８は、第１軸線Ａ１に沿った方向に延ばされた仕切り部３８ｂと、仕切り部３８ｂに連続された筒部３８ａと、を有する。収容室１６と収容室１８とは、グリップ１４の長さ方向に並べて配置されている。収容室１８は、第１軸線Ａ１を中心とする半径方向で、電動モータ１２の外側に配置されている。また、収容室１８は、第１軸線Ａ１を隔ててグリップ１４とは反対側に配置されている。
【００１４】
電動モータ１２はブラシレスモータであり、電動モータ１２は、胴部１３に固定されたステータ１９と、回転可能なロータ２０と、を有する。ステータ１９は、磁性材料により形成された筒形状のステータコア１９ａを有する。また、図６のように、ステータコア１９ａの内側に設けた６個のティース１９ｂと、６個のティース１９ｂにそれぞれ巻かれた複数本、具体的には３本のコイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗと、を有する。６個のティースは１９ｂは、第１軸線Ａ１を中心とする円周方向に、６０度間隔で配置されている。コイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗは、それぞれ異なるティース１９ｂに巻かれている。コイル２１Ｕは、１８０度の間隔で配置された２個のティース１９ｂに巻かれ、コイル２１Ｖは、１８０度の間隔で配置された２個のティース１９ｂに巻かれ、コイル２１Ｗは、１８０度の間隔で配置された２個のティース１９ｂに巻かれている。
【００１５】
ロータ２０の外周面に４個の永久磁石２０ａが取り付けられている。図に示された電動モータ１２は、３相４極形のブラシレスモータである。４個の永久磁石２０ａは、Ｎ極とＳ極とを交互に円周方向に配置したものである。ロータ２０は、出力軸２２の外周面に固定されており、ロータ２０は出力軸２２と共に第１軸線Ａ１を中心として一体回転する。出力軸２２の回転方向は、正回転と逆回転とに切り替えることが可能である。
【００１６】
胴部１３において、第１軸線Ａ１に沿った方向でグリップ１４とは反対側に、隔壁２３が固定されている。また、隔壁２３にギヤカバー２４が取り付けられており、ギヤカバー２４に筒状のカバー２５が取り付けられている。軸受２６ａは、筒部３８ａ内に設けられている。軸受２６ｂは、隔壁２３の軸孔内に設けられている。出力軸２２は２個の軸受２６ａ，２６ｂにより回転可能に支持されている。収容室１６内における電動モータ１２とギヤカバー２４との間に、冷却ファン２７が設けられている。冷却ファン２７は出力軸２２に固定されており、冷却ファン２７は出力軸２２と共に回転する。
【００１７】
隔壁２３には軸孔が設けられており、出力軸２２は軸孔に挿入されており、出力軸２２の一部はギヤカバー２４の内部に配置されている。出力軸２２においてギヤカバー２４内に配置された箇所の外周面に、駆動ギヤ２８が設けられている。さらに、ギヤカバー２４内にシャフト２９が設けられており、シャフト２９は軸受３０により第２軸線Ｂ１を中心として回転可能に支持されている。シャフト２９は第２軸線Ｂ１に沿った方向には移動しない。
【００１８】
シャフト２９と一体回転する従動ギヤ３１が設けられており、従動ギヤ３１は駆動ギヤ２８に噛み合っている。従動ギヤ３１の歯数は駆動ギヤ２８の歯数よりも多く、出力軸２２のトルクがシャフト２９に伝達される場合に、シャフト２９の回転速度は、出力軸２２の回転速度よりも低速となる。すなわち、駆動ギヤ２８及び従動ギヤ３１は減速機構である。
【００１９】
そして、第１軸線Ａ１と垂直な平面内で、従動ギヤ３１の配置領域の一部と、制御ユニット１７の配置領域の一部とが重なっている。具体的に説明すると、第１軸線Ａ１を中心とする半径方向及び円周方向において、従動ギヤ３１の配置領域の一部と、制御基板５４の配置領域の一部とが重なっている。また、第１軸線Ａ１と垂直な平面内で、従動ギヤ３１の配置領域の一部と、電動モータ１２の配置領域の一部とが重なっている。
【００２０】
ギヤカバー２４の内部からカバー２５の内部に亘りスピンドル３２が設けられている。スピンドル３２は、第２軸線Ｂ１を中心とする凹部３２ａを有し、シャフト２９の一端が凹部３２ａに配置されている。スピンドル３２とシャフト２９とは、第２軸線Ｂ１を中心として相対回転可能である。スピンドル３２は、第２軸線Ｂ１に沿った方向に移動可能である。従動ギヤ３１、スピンドル３２、シャフト２９は同心状に配置されている。従動ギヤ３１の外径は、スピンドル３２の外径よりも大きい。
【００２１】
また、従動ギヤ３１とスピンドル３２との間の動力伝達経路を接続または遮断するクラッチ機構３３が設けられている。クラッチ機構３３は、ギヤカバー２４内に設けられており、クラッチ機構３３は、従動ギヤ３１とスピンドル３２との間に配置された可動部材３４を有する。可動部材３４は、シャフト２９に取り付けられており、可動部材３４は、シャフト２９に対して第２軸線Ｂ１に沿った方向に移動可能である。可動部材３４は第１噛み合い部を有する。クラッチ機構３３は、従動ギヤ３１における軸受３０とは反対側に設けた第２噛み合い部とを有する。
【００２２】
さらに、従動ギヤ３１と可動部材３４との間に弾性部材３５が設けられている。弾性部材３５は、金属製の圧縮バネである。弾性部材３５の力で可動部材３４はスピンドル３２に押し付けられて、可動部材３４とスピンドル３２とが係合されており、可動部材３４のトルクがスピンドル３２に伝達されるようになっている。
【００２３】
第２軸線Ｂ１と第１軸線Ａ１とは平行であり、かつ、偏心している。そして、先端工具３６が、スピンドル３２により保持される。図１に示す先端工具３６はドライバビットであり、ねじ部材を締め付けるかまたは緩めるためのものである。
【００２４】
電動モータ１２の駆動及び停止を制御する要素を、図１、図２、図７を参照して説明する。収容室１６にＦＥＴ基板３７が設けられている。ＦＥＴ基板３７は、第１軸線Ａ１に対して交差する方向に延ばされている。ＦＥＴ基板３７は、回転しないようにステータ１９に固定されており、ＦＥＴ基板３７に設けた軸孔３７ａに出力軸２２が配置されている。出力軸２２の回転中心である第１軸線Ａ１に沿った方向で、ＦＥＴ基板３７の配置位置は、ステータ１９の配置範囲外にある。ＦＥＴ基板３７は、第１軸線Ａ１に沿った方向で、軸受２６ａとステータ１９との間に配置されている。
【００２５】
グリップ１４にトリガ３９が設けられており、トリガ３９は作業者が操作すると動作する。電動モータ１２は、ドライバ１０の正面視で、グリップ１４と制御ユニット１７との間に配置されている。また、グリップ１４内にトリガスイッチ４０が設けられている。トリガスイッチ４０はトリガ３９の操作状態を検出し、検出信号を出力する。電源コード接続部１５に電源コード４１の一端が接続され、電源コード４１の他端に設けたコンセントが、交流電源４２に着脱される。交流電源４２は、例えばＡＣ１００Ｖ電源である。電源コード接続部１５内に電源基板４３が設けられている。
【００２６】
電源基板４３には、整流回路４４、フィルムコンデンサ４５、ダイオード４６等が設けられている。整流回路４４は、公知のダイオードを４個組み合わせたダイオードブリッジであり、整流回路４４は、交流電源４２を直流に整流するためのものである。フィルムコンデンサ４５、ダイオード４６は直列に接続され、ダイオード４６におけるフィルムコンデンサ４５とは反対側の端部は、整流回路４４と、ＦＥＴ基板３７に設けたインバータ回路４７との間に接続されている。フィルムコンデンサ４５におけるダイオード４６とは反対側の端部は、グランド４８及び整流回路４４に並列に接続されている。
【００２７】
第１軸線Ａ１に沿った方向において、ＦＥＴ基板３７の配置位置は、制御ユニット１７の配置範囲内にある。ＦＥＴ基板３７には、複数、具体的には６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆが取り付けられており、インバータ回路４７は、６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆにより構成されている。６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆは、第１軸線Ａ１に沿った方向で、ＦＥＴ基板３７の一方の面に取り付けられており、スイッチング素子４９ａ〜４９ｆは、ＦＥＴ基板３７から軸受２６ａに向けて突出している。
【００２８】
６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆとしては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor ）等が用いられる。６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆのうち、２個のスイッチング素子４９ａ，４９ｄは、Ｕ相に対応するコイル２１Ｕに並列に接続され、２個のスイッチング素子４９ｂ，４９ｅは、Ｖ相に対応するコイル２１Ｖに並列に接続され、２個のスイッチング素子４９ｃ，４９ｆは、Ｗ相に対応するコイル２１Ｗに並列に接続されている。
【００２９】
また、スイッチング素子４９ａ〜４９ｃは、整流回路４４を介して交流電源４２の正極（+）側にそれぞれ並列に接続され、スイッチング素子４９ｄ〜４９ｆは、整流回路４４を介して交流電源４２の負極（−）側にそれぞれ並列に接続されている。整流回路４４とインバータ回路４７とは、リード線５０により接続されている。さらに、ＦＥＴ基板３７において、収容室１８側の端部に基板用コネクタ５１が設けられている。基板用コネクタ５１は、ドライバ１０の正面視で第１軸線Ａ１に対して直角な方向に延ばされている。基板用コネクタ５１に、複数、例えば、１８〜２０個の端子が取り付けられている。複数の端子は、ドライバ１０の平面視で第１軸線Ａ１に対して直角な方向に沿って配置されている。そして、６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆのゲートが、基板用コネクタ５１に設けられた端子にそれぞれ単独で接続されている。
【００３０】
さらに、ＦＥＴ基板３７に、ロータ２０の回転位置を検出する回転子位置検出素子５２が設けられている。回転子位置検出素子５２は、３個のホールＩＣにより構成されており、３個のホールＩＣは、４個の永久磁石２０ａにより形成される磁界変化を検出し、３個のホールＩＣがロータ２０の回転に伴い検出信号をそれぞれ出力する。回転子位置検出素子５２は、基板用コネクタ５１に設けた端子に接続されている。
【００３１】
制御ユニット１７の構成を、図１〜図６を参照して説明する。胴部１３内に設けられた収容ケース５３と、収容ケース５３内に収容した制御基板５４と、を有する。第１軸線Ａ１に沿った方向で、制御ユニット１７の配置範囲と、電動モータ１２の配置範囲とは、一部が重なっている。収容ケース５３は、合成樹脂により形成されており、収容ケース５３は、平行に並べた第１板部材７３及び第２板部材５５と、第１板部材７３と第２板部材５５とを接続した接続板５６，５７とを有する。
【００３２】
第１板部材７３及び第２板部材５５は、収容ケース５３の平面視で共に長方形である。第１板部材７３の長辺及び第２板部材５５の長辺は、収容ケース５３の平面視で第１軸線Ａ１に沿った方向に配置されている。接続板５６は、第１板部材７３の短辺と、第２板部材５５の短辺とを接続している。接続板５７は、第１板部材７３の長辺と、第２板部材５５の長辺とを接続している。収容ケース５３内に複数のリブ７６が設けられており、制御基板５４はリブ７６に接触して位置決めされ、制御基板５４は、収容ケース５３内でねじ部材７４により固定されている。なお、制御基板５４の両面は被覆層７５で覆われている。被覆層７５は、電気的な絶縁材であり、制御基板５４は被覆層７５によりシールされている。
【００３３】
被覆層７５としては、例えば、ウレタンを用いることができる。ウレタンは、カルボニル基を介してアミノ基とアルコール基が脱水縮合した化合物である。なお、ウレタンは、ウェルカルバミン酸エチルやポリウレタン等のように、慣用的にウレタンと呼ばれているものも含む。
【００３４】
また、２枚の接続板５６は平行に配置されており、２枚の接続板５６を収容ケース５３内に向けて屈曲して溝５８がそれぞれ設けられている。２つの溝５８は、第１軸線Ａ１に沿った方向で、異なる位置に配置されている。一方、胴部１３の内面に２個の支持片５９が設けられている。２個の支持片５９は、第１軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に配置されている。また、収容ケース５３は、第１軸線Ａ１に沿った方向で、２個の支持片５９の間に配置されている。２個の支持片５９は合成樹脂で成形され、胴部１３に固定されている。２個の支持片５９は、第１軸線Ａ１を中心とする半径方向で、２枚の接続板５６の配置範囲内に配置されている。
【００３５】
２個の支持片５９にリブ５９ａがそれぞれ設けられている。２個のリブ５９ａは、２枚の接続板５６に近づく向きで突出されている。２個のリブ５９ａが、２つの溝５８にそれぞれ別個に差し込まれている。また、リブ５９ａと溝５８の内面との間に、弾性体６０がそれぞれ介在されている。弾性体６０は、合成ゴム、エラストマ等により一体成形されている。収容ケース５３は、２個の支持片５９を介して胴部１３により支持されている。
【００３６】
収容ケース５３における第２板部材５５の外面に、複数、具体的には２個の接続部６１ａ，６１ｂが設けられている。接続部６１ａと接続部６１ｂとは、第１軸線Ａ１に沿った方向で異なる位置に配置されている。２個の接続部６１ａ，６１ｂは、第１軸線Ａ１に沿った方向で、２個の支持片５９の間に配置されている。２個の接続部６１ａ，６１ｂは、第２板部材５５の外面から、第１軸線Ａ１に近づく向きで突出されている。
【００３７】
また、接続部６１ａは２個設けられ、係止部６１は２個設けられている。収容ケース５３を平面視すると、２個の接続部６１ａは、第１軸線Ａ１に対して交差する方向に間隔をおいて配置されている。収容ケース５３を平面視すると、２個の接続部６１ｂは、第１軸線Ａ１に対して交差する方向に間隔をおいて配置されている。
【００３８】
仕切り部３８ｂに孔６２ａ，６２ｂが複数設けられている。複数の孔６２ａ，６２ｂは、第１軸線Ａ１に沿った方向に間隔をおいて配置されている。孔６２ａは２個設けられ、孔６２ｂは２個設けられている。接続部６１ａは孔６２ａに挿入され、接続部６１ｂは孔６２ｂに挿入されている。接続部６１ａ，６１ｂの端部は、収容室１６内に位置しており、接続部６１ａ，６１ｂは、第１軸線Ａ１に沿った方向で、ステータコア１９ａの両側に配置されている。
【００３９】
つまり、ステータコア１９ａは、２個の接続部６１ａ，６１ｂにより挟まれている。ＦＥＴ基板３７を電動モータ１２に固定する構成であれば、制御基板５４も接続部６１ａ，６１ｂにより電動モータ１２（ステータコア１９ａ）に固定される。このため、電動モータ１２が振動した際に２つの基板３７，５４も一体的に振動し、基板用コネクタ５１，７１が外れることを抑制することができる。
【００４０】
制御基板５４には、マイクロコンピュータ６３、複数の駆動信号出力回路６４、レギュレータ６５、スイッチ操作検出回路６６等が設けられている。マイクロコンピュータ６３は、処理プログラムとデータに基づいてインバータ回路４７を制御する中央処理装置と、処理プログラムや制御データが記憶されたＲＯＭと、データを一時記憶するためのＲＡＭと、を含む。マイクロコンピュータ６３は、複数の駆動信号出力回路６４及びスイッチ操作検出回路６６に接続されている。マイクロコンピュータ６３から出力される制御信号は、複数の駆動信号出力回路６４にそれぞれ入力される。また、トリガスイッチ４０から出力された検出信号は、スイッチ操作検出回路６６に入力され、スイッチ操作検出回路６６はトリガ３９の操作量を検出する。スイッチ操作検出回路６６から出力された信号は、マイクロコンピュータ６３に入力される。マイクロコンピュータ６３は、スイッチ操作検出回路６６から入力される信号に基づいて、出力軸２２の目標回転数を求める。
【００４１】
さらに、基板５４に強弱切替スイッチ６７が設けられており、強弱切替スイッチ６７はマイクロコンピュータ６３及びグランド４８に接続されている。基板５４に２個の強弱切替表示用ＬＥＤ６８が設けられており、２個の強弱切替表示用ＬＥＤ６８は、マイクロコンピュータ６３とグランド４８との間に並列に配置されている。
【００４２】
例えば、ドライバの場合は、強弱切替スイッチ６７が「弱」に設定されると、トリガ３９の引き量を最大未満に制限し、強弱切替スイッチ６７が「強」に設定されると、トリガ３９の引き量を最大にすることができる。このように、トリガ３９の引き量が制限されると、電動モータ１２の回転数が制限される。
【００４３】
また、インパクト工具の場合には、強弱切替えスイッチ６７の設定を切り替えて、電動モータ１２のトルクの設定値を、「強」または「弱」に切り替えることができる。マイクロコンピュータ６３は強弱切替スイッチ６７からの信号により６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆのデューティ比を制御し回転数を変化させる。２個の強弱切替表示用ＬＥＤは設定されているトルクの「強」または「弱」を表示する。
【００４４】
トリガ３９はドライバ１０を起動・停止するものであり、作業者がトリガ３９をオン操作すると、交流電源４２の電圧が、マイクロコンピュータ６３、駆動信号出力回路６４へ印加される。さらに、ハウジング１１に回転方向切り替えスイッチ６９が設けられており、回転方向切り替えスイッチ６９の操作信号は、マイクロコンピュータ６３に入力される。回転方向切り替えスイッチ６９は、先端工具３６の回転方向、つまり、電動モータ１２の出力軸２２の回転方向を切り替えるために、作業者が操作する。
【００４５】
レギュレータ６５の一端は、リード線７０を介してダイオード４６及びフィルムコンデンサ４５に並列に接続され、レギュレータ６５の他端は、マイクロコンピュータ６３及び複数の駆動信号出力回路６４にそれぞれ接続されている。リード線５０，７０は、グリップ１４内に配置されている。レギュレータ６５は、交流電源４２の出力電圧を降圧し、かつ、定電圧化して、その出力電圧をマイクロコンピュータ６３及び複数の駆動信号出力回路６４へ供給する。複数の駆動信号出力回路６４は、複数、具体的にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３個のドライバＩＣで構成されている。
【００４６】
複数の駆動信号出力回路６４は、マイクロコンピュータ６３から入力される制御信号に応じて、６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆをオン・オフするタイミング、オンの割合であるデューティ比等を、それぞれ個別に制御する駆動信号、つまり、ＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ信号は、Pulse Width Modulation信号の略記であり、パルス幅変調信号を意味する。
【００４７】
制御基板５４には、基板用コネクタ７１が設けられている。基板用コネクタ７１は、ドライバ１０の平面視で第１軸線Ａ１に対して直角な方向に延ばされている。基板用コネクタ７１に、複数、例えば、１８〜２０個の端子が取り付けられている。複数の端子は、ドライバ１０の平面視で第１軸線Ａ１に対して直角な方向に沿って配置されている。基板用コネクタ７１は基板用コネクタ５１に係合して接続されている。つまり、基板用コネクタ７１に設けた複数の端子と、基板用コネクタ５１に設けた複数の端子とが、それぞれ別個に接続されている。
【００４８】
基板用コネクタ７１に設けた複数の端子のうち、基板用コネクタ５１を介して６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆに接続される端子は、３個の駆動信号出力回路６４に別個に接続されている。また、基板用コネクタ７１に設けた複数の端子のうち、基板用コネクタ５１を介して回転子位置検出素子５２に接続される端子は、マイクロコンピュータ６３に接続されている。マイクロコンピュータ６３は、回転子位置検出素子５２から入力される信号及び記憶されているデータに基づいて、３本のコイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに対する通電方向、通電タイミング、通電期間、デューティ比を求め、制御信号を３個の駆動信号出力回路６４へそれぞれ出力する。
【００４９】
本実施形態では、トリガ３９が操作されると、マイクロコンピュータ６２は、回転子位置検出素子５２の位置検出信号に基づく制御信号を、３個の駆動信号出力回路６４へそれぞれ出力する。
【００５０】
３個の駆動信号出力回路６４は、マイクロコンピュータ６３から入力される制御信号に基づいて、６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆのゲートに対して駆動信号を出力する。つまり、６個のスイッチング素子４９ａ〜４９ｆは、駆動信号により別々にオン・オフされる。
【００５１】
この制御により、３本のコイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗのそれぞれに、所定の通電の向き、所定の通電タイミング、所定の期間で交互に通電が行われ、ロータ２０及び出力軸２２が一体回転する。具体的には、出力軸２２の実回転数が目標回転数に近づくように、３本のコイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに印加される電圧、電流、デューティ比等が制御される。出力軸２２の実回転数は、回転子位置検出素子５２の信号から検出される。出力軸２２のトルクは、駆動ギヤ２８を介して従動ギヤ３１に伝達される。ここで、先端工具３６が、対象物であるねじ部材に押し付けられていなければ、弾性部材３５の力で第１噛み合い部と第２噛み合い部とが離されている。つまり、クラッチ機構３３は解放されている。このため、従動ギヤ３１のトルクはスピンドル３２に伝達されない。
【００５２】
これに対して、先端工具３６がねじ部材に押し付けられると、弾性部材３５の力に抗してスピンドル３２が従動ギヤに近づく向きで移動し、第１噛み合い部と第２噛み合い部とが噛み合う。つまり、クラッチ機構３３が係合される。このため、従動ギヤ３１のトルクはスピンドル３２を介して先端工具３６に伝達され、ねじ部材を締め付けるか、または、ねじ部材を緩める作業が行われる。なお、作業者が回転方向切り替えスイッチ６９を操作すると、３本のコイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに供給される電流の向きが切り替えられ、先端工具３６の回転方向を変更することが可能である。なお、メインスイッチ６７がオンされていても、トリガ３９が操作されなければ、３本のコイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに電圧は印加されず、出力軸２２からトルクは出力されない。
【００５３】
本実施形態のドライバ１０は、ハウジング１１が、胴部１３、グリップ１４、電源コード接続部１５に亘り、第１軸線Ａ１及び第２軸線Ｂ１を含む分割面に沿って２分割されており、２つの分割体をねじ部材で固定して組み立てられている。ドライバ１０の組み立て工程では、電動モータ１２、ＦＥＴ基板３７、制御基板５４、電源基板４３等が第１の分割体に取付けられ、かつ、第２の分割体が第１の分割体に被せられる。
【００５４】
制御基板５４及びＦＥＴ基板３７が胴部１３に取り付けられると、基板用コネクタ５１と基板用コネクタ７１とが係合して接続される。基板用コネクタ５１と基板用コネクタ７１との接続方向は、図１に示すドライバ１０の側面視で、第１軸線Ａ１に対して直角な方向である。そして、基板用コネクタ５１，７１は、共に仕切り部３８ｂの孔７２に挿入された状態で接続されている。このため、電動モータ１２が第１軸線Ａ１に沿った方向に振動した場合に、基板用コネクタ５１と基板用コネクタ７１との接続箇所でストレスが発生すること、つまり、応力が集中することを抑制できる。
【００５５】
さらに、収容ケース５３は、支持片５９を介してハウジング１１の胴部１３により支持され、ステータコア１９ａは、インシュレータ３８を介してハウジング１１に取り付けられている。このため、電動モータ１２の振動がハウジング１１に伝達されると、ＦＥＴ基板３７及び制御基板５４が、一体的に第１軸線Ａ１に沿った方向に振動する。したがって、基板用コネクタ５１と基板用コネクタ７１とが外れることを抑制できる。
【００５６】
また、ＦＥＴ基板３７と制御基板５４とが、２個の基板用コネクタ５１，７１により接続されており、リード線は用いられていない。したがって、グリップ１４内に配置するリード線を少なくすることができ、ドライバ１０の構造を簡略化できる。また、ドライバ１０の部品点数の増加を抑制でき、ドライバ１０の組み立て作業性が向上し、かつ、ドライバ１０の製造コストが上昇することを抑制できる。
【００５７】
さらに、制御基板５４は収容ケース５３内に収容されているため、防水性が向上している。さらに、ドライバ１０の組み立て工程では、制御基板５４を収容した収容ケース５３をハウジング１１に取り付け、接続部６１ａを孔６２ａに挿入し、接続部６１ｂを孔６２ｂに挿入する。次いで、電動モータ１２をハウジング１１に取り付ける際に、ステータコア１９ａを接続部６１ａ，６１ｂの間に挿入すると、収容ケース５３が、電動モータ１２に対して第１軸線Ａ１に沿った方向に位置決めされる。
【００５８】
つまり、基板用コネクタ５１と基板用コネクタ７１とが、第１軸線Ａ１に沿った方向に位置決めされる。したがって、基板用コネクタ５１と基板用コネクタ７１とを、第１軸線Ａ１に沿った方向で位置決めする作業が容易となり、ドライバ１０の組み立て作業性が向上する。
【００５９】
さらに、制御ユニット１７の他の配置位置を、図８に基づいて説明する。制御ユニット１７は、ドライバ１０の正面視で、電動モータ１２とトリガ３９との間に配置されている。ドリルモータハウジング内に、トリガと電動モータとの間に配置されていてもよい。そして、制御ユニット１７は、収容ケース５３と、収容ケース５３内に収容した制御基板５４とを有している。また、ステータ１９の一部は、ドライバ１０の正面視すると、第１軸線Ａ１に沿った方向で、接続部６１ａと接続部６１ｂとの間に配置されている。さらに、制御基板５４に設けた基板用コネクタ５１と、ＦＥＴ基板３７に設けた基板用コネクタ７１とが、直接に接続されている。図８に示すドライバ１０は、リード線を用いずに、制御基板５４とＦＥＴ基板３７とを接続でき、図１に示すドライバ１０と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
本実施形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、ドライバ１０が、本発明の電動作業機に相当し、スイッチング素子４９ａ〜４９ｆが、本発明の電気部品に相当し、基板用コネクタ７１が、本発明の第１コネクタに相当し、ＦＥＴ基板３７が、本発明の第１基板に相当し、マイクロコンピュータ６３及び駆動信号出力回路６４が、本発明の制御回路に相当し、第２コネクタを備えた第２基板と、基板用コネクタ５１が、本発明の第２コネクタに相当する。また、収容ケース５３が、本発明のケースに相当し、接続部６１ａ，６１ｂが、本発明の接続部に相当し、スピンドル３２が、本発明の工具保持部材に相当し、従動ギヤ３１が、本発明のトルク伝達部材に相当する。
【００６１】
本発明は前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。例えば、電動モータは、三相ブラシレスモータに限られることなく、ロータに永久磁石が設けられていないリラクタンスモータとしても良い。また、電動モータは、ブラシ付きモータであってもよい。さらに、電動作業機は、直流電源、例えば、二次電池の電力を、電動モータに供給するものを含む。二次電池は、充電及び放電が可能であり、二次電池は、バッテリ、キャパシタを含む。
【００６２】
また、第１軸線Ａ１に沿った方向において、ＦＥＴ基板３７を電動モータ１２と軸受２６ｂとの間に配置し、冷却ファン２７を電動モータ１２と軸受２６ａとの間に配置してもよい。すなわち、図１または図８において、ＦＥＴ基板３７と冷却ファン２７を逆に配置することもできる。また、ＦＥＴが搭載された基板に限らず、ロータ２０の回転位置を検出する回転子位置検出素子５２が設けられているセンサ基板と、制御基板５４とを接続する構成であっても良い。この場合であっても回転子位置検出素子５２と制御基板５４とを接続するリード線を短くすることができる。なお、ＦＥＴを制御基板５４に設ければ、ＦＥＴと制御基板５４とを接続するリード線を極力短くすることができる。
【００６３】
本発明の電動作業機は、ドライバの他、先端工具を回転させて対象物に穴をあけるドリル、先端工具に回転力及び第２軸線に沿った方向の打撃力を加えるハンマドライバ及びハンマドリルを含む。すなわち、先端工具は、ドライバビットの他、ドリルビットを含む。また、本発明の電動作業機は、先端工具が工具保持部材に直接着脱されるものの他、先端工具が、アダプタ、エクステンションバー、ソケット等の中間部材を介して工具保持部材に着脱されるものを含む。さらに、本発明の電動作業機は、電動モータの出力軸の回転中心である第１軸線と、工具保持部材の回転中心である第２軸線とが、同心状に配置されるものを含む。
【００６４】
本発明の電動作業機は、電動モータの回転運動を、先端工具の往復運動に変換するハンマ、釘打ち機等を含む。また、本発明の電動作業機は、電動モータの動力を先端工具に伝達して、対象物を切断、研磨、研削するグラインダ、サンダ等を含む。
【００６５】
本発明における第１コネクタおよび第２コネクタは、合成樹脂により成形されており、第１コネクタおよび第２コネクタの剛性は、リード線の剛性よりも高い。つまり、第１コネクタおよび第２コネクタは弾性変形するが、リード線のように撓むことはない。
【００６６】
本発明において、第１コネクタと第２コネクタとの係合構造は、嵌合、係止、係合を含む。つまり、第１コネクタと第２コネクタとの接触箇所における摩擦力または係合力により、第１コネクタと第２コネクタとが係合される構造を含む。言い換えると、第１コネクタと第２コネクタとの係止構造は、第１コネクタまたは第２コネクタのいずれか一方が筒形状であり、他方が筒形状のコネクタの内部に嵌め合される嵌合力で、第１コネクタと第２コネクタとが接続される構造を含む。
【００６７】
また、第１コネクタと第２コネクタとの係止構造は、第１コネクタまたは第２コネクタのいずれか一方に係止爪が設けられ、他方に係止孔が設けられており、係止爪が係止孔に挿入されて、係合力で第１コネクタと第２コネクタとが接続される構造を含む。また、第１コネクタと第２コネクタとの係止構造は、第１コネクタまたは第２コネクタの少なくとも一方に凹部および凸部を設けておき、凹部または凸部が弾性変形することで、第１コネクタと第２コネクタとが係合される構造を含む。
【００６８】
さらに、第１コネクタと第２コネクタとの係止構造は、第１コネクタに設けた端子と、第２コネクタに設けた端子との接触箇所における摩擦力により、第１コネクタと第２コネクタとが接続される構造を含む。このように、第１コネクタおよび第２コネクタは、形状及び接続の構造は問わない。
【００６９】
本発明における電気部品は、電源から電動モータに至る電気回路の一部を構成する要素である。本発明において「電動モータに供給する電力を制御する」は、電動モータに供給される電力の電圧、電流、デューティ比等の制御を含む。
【００７０】
本発明における第１基板及び第２基板は、プリント基板を含む。プリント基板は、電子部品を固定して配線するための電気製品の主要な部品である。プリント基板は、リジッド基板、フレキシブル基板等を含む。また、プリント基板は、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板等を含む。また、プリント基板は、片面基板、両面基板、多層基板等を含む。
【００７１】
さらに、本発明におけるトルク伝達部材は、ギヤ、プーリ、スプロケット、ベルト、減速機構等を含む。さらに、本実施形態における弾性体６０は、収容ケース５３またはリブ５９ａのいずれに固定されていてもよい。さらに、ドライバ１０が、トリガ３９以外の目標回転数設定部を備えていてもよい。目標回転数設定部は、ハウジング１１に設けられる目標回転数設定ダイヤル、タッチスイッチ等を含む。作業者は、目標回転数設定部を操作咲いて、電動モータ１２の出力軸２２の目標回転数を設定可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０…ドライバ、１１…ハウジング、１２…電動モータ、２２…出力軸、３２…スピンドル、３６…先端工具、３７…ＦＥＴ基板、３７ａ…軸孔、４９ａ〜４９ｆ…スイッチング素子、５１，７１…基板用コネクタ、５３…収容ケース、５４…制御基板、６０…弾性体、６１ａ，６１ｂ…接続部、６３…マイクロコンピュータ、６４…駆動信号出力回路。
【図１】
2015160290.tif 000003
【図２】
2015160290.tif 000004
【図３】
2015160290.tif 000005
【図４】
2015160290.tif 000006
【図５】
2015160290.tif 000007
【図６】
2015160290.tif 000008
【図７】
2015160290.tif 000009
【図８】
2015160290.tif 000010