(57)【要約】【課題】  電力調整機能を持たない電動工具等の電動機器において、使い勝手を損なうことなくトルク調整等の電力調整を可能にする。【解決手段】  アダプタ３の電力調整手段３ｂに、出力電圧調整手段３０１、出力電流調整手段３０２、出力停止調整手段３０３を設け、電動工具４に供給する電力の供給を停止するまでの時間を設定する。電力調整手段３ｂは、設定値に応じた信号を直流電源本体２に発信する。直流電源本体２は、信号を検出し、設定値に基づいた電圧・電流で電動工具４に電力を供給し、または設定された時間に電力の供給を停止する。信号は、コード３１６または無線通信を介して直流電源本体２に伝達される。これにより、電動工具４のトルク調整が可能になる。【選択図】  図１
2005278375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源本体と、アダプタとを有する直流電源装置であって、
前記直流電源本体は、出力する電力を所望の電力に調整する電力調整回路を備え、交流電源から供給される交流を直流に変換して出力し、
前記アダプタは、電動機器に供給する前記電力を調整し、前記電力調整回路に発信する電力調整手段を備え、前記直流電源本体から出力される前記直流を前記電動機器に供給することを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記電力調整手段は、前記電動機器への電力の供給を遮断するまでの時間を調整することを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記アダプタは、前記電動機器と接続される嵌合部を更に備え、
前記電力調整手段は、前記嵌合部に備えられることを特徴とする請求項1または２のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記電力調整手段は、前記電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を、前記直流電源本体から前記電動機器に前記アダプタを介して供給される電力とは異なる周波数帯域の信号として、前記アダプタを介して前記直流電源本体に発信することを特徴とする請求項２または３のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記電力調整手段は、前記電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を無線通信により前記直流電源本体に発信することを特徴とする請求項３に記載の直流電源装置。
【請求項６】
出力する電力を所望の電力に調整する電力調整回路を備えた直流電源本体と接続される接続手段と、
電動機器の電池収納部に挿入される嵌合部と、
前記電動機器に供給する電力を調整し、前記電力調整回路に発信する電力調整手段と、
を備え、
前記直流電源本体から前記電動機器に供給される電力を、前記接続手段および前記嵌合部を介して前記電動機器に供給することを特徴とするアダプタ。
【請求項７】
前記電力調整手段は、前記電動機器への電力の供給を遮断するまでの時間を調整することを特徴とする請求項６に記載のアダプタ。
【請求項８】
前記電力調整手段は、前記嵌合部に備えられることを特徴とする請求項６または７のいずれか一項に記載のアダプタ。
【請求項９】
前記電力調整手段は、前記電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を、前記接続手段を介して前記電動機器に供給される電力とは異なる周波数帯域の信号として、前記直流電源本体に発信することを特徴とする請求項７または８のいずれか一項に記載のアダプタ。
【請求項１０】
前記電力調整手段は、前記電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を無線通信により前記直流電源本体に発信することを特徴とする請求項８に記載のアダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置と、直流電源装置からの電力を電動工具等に供給するためのアダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動工具のトルク制御は、出力軸部にクラッチ機構を備えたもの、モータ給電電圧を変化させて回転数制御を行うもの等がある。例えば、商用交流電源により駆動される電動工具では、トランス等を用いた電圧変換装置により供給電圧を変化させることで、モータ回転数を制御しトルクを調整することができる。
【０００３】
直流電源装置を用いて電動工具に電力を供給する手段でトルクの調整を行うためには、例えば、モータへの給電電圧を設定する手段、打撃数のカウンタ、タイマー等を電動工具本体に備えて、モータの回転数制御やモータへの給電遮断を制御する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１８０６４３号公報（第２−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、商用交流電源に駆動される電動工具では、トランス等の電圧変換装置を設置した場所と作業場所とが離れた場合、トルク調整が迅速に行えない等の煩わしさがある。動力源として蓄電池を用い、トルク制御手段を搭載したコードレス電動工具もあるが、そのコードレス電動工具の場合、使用中に蓄電池の電池電圧が変化するとともに、設定したトルクも変化するという問題がある。
【０００５】
直流電源装置を用いて電動工具に電力を供給する場合では、安定した電力を供給できるので、常に一定のトルクを維持することができる。しかし、電動工具本体にトルク調整機能を備えることが必要であり、トルク調整機能を持たない電動工具と比較すると大きく且つ重いことから使い勝手が悪くなる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コードレス電動工具等の電動機器本体を大型化または重量化することなく電動機器のトルク調整等の電力調整を可能にする、直流電源本体と電動機器とを接続するアダプタ、および該アダプタと直流電源とを備えた直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、直流電源本体と、アダプタとを有する直流電源装置であって、直流電源本体は、出力する電力を所望の電力に調整する電力調整回路を備え、交流電源から供給される交流を直流に変換して出力し、アダプタは、電動機器に供給する電力を調整し、電力調整回路に発信する電力調整手段を備え、直流電源本体から出力される直流を電動機器に供給することを特徴とする直流電源装置である。
【０００８】
このような構成によると、請求項１に記載の直流電源装置は、直流電源本体とアダプタとを備えている。アダプタは電力調整手段を有し、電力調整手段により、直流電源本体からの供給電圧、電流を調整する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、電力調整手段は、電動機器への電力の供給を遮断するまでの時間を調整することを特徴とする直流電源装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、アダプタは、電動機器と接続される嵌合部を更に備え、電力調整手段は、嵌合部に備えられることを特徴とする直流電源装置である。このとき、電力調整手段は、電圧または電流を調整してもよく、電力の供給を遮断するまでの時間を調整してもよい。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、電力調整手段は、電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を、直流電源本体から電動機器にアダプタを介して供給される電力とは異なる周波数帯域の信号として、アダプタを介して直流電源本体に発信することを特徴とする直流電源装置である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、電力調整手段は、電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を無線通信により直流電源本体に発信することを特徴とする直流電源装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、出力する電力を所望の電力に調整する電力調整回路を備えた直流電源本体と接続される接続手段と、電動機器の電池収納部に挿入される嵌合部と、電動機器に供給する電力を調整し、電力調整回路に発信する電力調整手段とを備え、直流電源本体から電動機器に供給される電力を、接続手段および嵌合部を介して電動機器に供給することを特徴とするアダプタである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、電力調整手段は、電動機器への電力の供給を遮断するまでの時間を調整することを特徴とするアダプタである。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、電力調整手段は、嵌合部に備えられることを特徴とするアダプタである。このとき、電力調整手段は、電圧または電流を調整してもよく、電力の供給を遮断するまでの時間を調整してもよい。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、電力調整手段は、電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を、接続手段を介して電動機器に供給される電力とは異なる周波数帯域の信号として、直流電源本体に発信することを特徴とするアダプタである。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、電力調整手段は、電力の供給を遮断するまでの時間を調整する信号を無線通信により直流電源本体に発信することを特徴とするアダプタである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、アダプタに電力調整手段を設けて電力を調整するので、コードレス電動工具等の電動機器本体を大型化、または重量化することなく、トルク調整等の電力調整を行うことができる。また、アダプタを直流電源本体と離しておくことができ、直流電源本体から離れて作業する際にも、手元で電力調整を行うことが可能である。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、電力調整手段が電動機器への電力の供給を遮断するまでの時間を調整して電動工具のトルク制御等の電力調整を行うことにより、過剰な時間、電力を電動工具に供給することによるネジの破壊などの不都合を防止することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、電力調整手段はアダプタの嵌合部に備えることができるので、アダプタを大型化することがなく、従来の電動機器をそのまま用いることができるとともに、電動機器を用いた作業に支障がでることはない。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、電力調整手段は、直流電源本体から電動機器に供給される電力と異なる周波数帯域の信号として発信し、電力供給と同じアダプタを介して伝送するため、ケーブル等の接続手段を増やす必要がない。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、電力調整手段からの信号は無線通信で発信され、直流電源本体で受信されるので、接続手段を増やす必要がなく、接続手段内で信号が干渉し合うおそれもない。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、アダプタは、電動機器に供給される電力を調整する手段を備えているため、電力調整手段を備えていない電動機器に適用して電力調整を行うことが可能になる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、電力の供給を遮断する時間を調整することで電力調整を行うことが可能であり、過剰な時間、電力を電動工具に供給することによるネジの破壊などの不都合を防止することができる。。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、電力調整手段は、嵌合部に備えられるので、アダプタが大型化することはなく、従来の電動機器に適用が可能である。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、直流電源本体とアダプタを接続する接続手段を介して電力調整が可能であり、部品点数が増えることがない。
【００２７】
請求項１０に記載の発明によれば、電力調整のための信号が無線で発信されるので、接続手段を増やす必要がないとともに、電力供給のための接続手段内で信号が干渉し合うおそれもない。
【００２８】
上記したように本発明によれば、電動工具に接続するアダプタの嵌合部に電力調整手段を設け、発振する信号を設定した周波数により直流電源装置から電動工具に電力を供給する接続手段を介して送信し、あるいは接続手段を利用せずに無線で直流電源本体に送信し、電圧または電流、あるいは出力を遮断するまでの時間を調整可能となる。これより、トルク制御を持たない電動工具等においてケーブル等の接続手段の数を増やすことなく、その使い勝手を損なうこともなく、トルク制御等の電力調整を可能にする直流電源装置とアダプタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の１実施の形態による直流電源装置及びアダプタについて、図１乃至図４に基づき説明する。図1は、直流電源装置１００、電動工具４、および電池パック５を示す斜視図である。
【００３０】
直流電源装置１００は、コード１、直流電源本体２、アダプタ３等を有している。コード１はＡＣコード組であり、商用電源等のコンセントに接続される。直流電源本体２は、充電機能付き直流電源装置本体（以下、単に直流電源本体という）であり、商用電源等の電力を所定の直流電力に変換して出力する。直流電源本体２は接続部２００を有しており、アダプタ３を介してコードレス電動工具（以下単に電動工具という）４に電力を供給する際にアダプタ３と接続される。また、直流電源本体２は、電動工具４に着脱可能な電池パック５を充電する機能も有している。
【００３１】
アダプタ３は、直流電源本体２と電動工具４とを接続するアダプタ組である。アダプタ３の本体３１２の一端に電動工具4に接続するアダプタプラグ３１０、他端に直流電源本体２に接続する接続手段となるコネクタ３１４と電力ケーブル３１６とを有する。アダプタプラグ３１０は、上部が電池パック５の挿入部５００と同じ形状をした嵌合部となっており、電池パック５と同様に電動工具４に着脱可能である。
【００３２】
アダプタ３の本体３１２は、電力調整手段３ｂを有している。電力調整手段３ｂは、出力電圧調整手段３０１、出力電流調整手段３０２、出力停止調整手段３０３等を有している。出力電圧調整手段３０１、出力電流調整手段３０２、出力停止調整手段３０３は、回転させると設定値を変化させることが可能なダイヤル式可変抵抗等により構成される。
【００３３】
電動工具４は、電動ドリル、電動ドライバ、またはインパクトドライバなどのコードレス電動工具である。電動工具４は、スイッチ４ｂを引き込むと電力が供給され、モータが回転して所定の作業を行うことができる。
【００３４】
電池パック５は電動工具４の電源として使用可能な蓄電池であり、直流電源本体２により充電することができる。電池パック５は、挿入部５００を有しており、電動工具４に着脱可能になっている。
【００３５】
図２、３は充電機能付き直流電源装置の一実施形態を示すブロック図である。図１におけるコード１はＡＣ１００Ｖの商用交流電源１０２に接続され直流電源本体２に電力を供給する。アダプタ３、電池パック５は、直流電源本体２に着脱可能に接続される。アダプタ３、電池パック５は、電動工具４に着脱可能に接続される。
【００３６】
アダプタ３は種々の電動工具４に対し、各々の定格電圧に対応する電圧を出力させるための出力電圧設定手段３ａ、直流電源本体２の出力電圧、電流および電力を遮断するまでの時間を調整するための電力調整手段３ｂを備えている。
【００３７】
電力調整手段３ｂは、出力電圧調整手段３０１、出力電流調整手段３０２、出力停止調整手段３０３、調整信号発信回路３０４等を備えている。出力電圧調整手段３０１は、電動工具４への出力電圧を調整する。出力電流調整手段３０２は、電動工具４への電流を調整する。出力停止調整手段３０３は、電動工具４への出力遮断までの時間を調整する。
【００３８】
調整信号発信回路３０４は、ケーブル３１６を介して、電動工具４の動作に支障をきたさない周波数で直流電源装置本体２に信号を発信することができる。また、調整信号発信回路３０４は、ケーブル３１６を介さず、電動工具４あるいは他の電気機器の動作に支障をきたさない周波数で無線通信によって直流電源装置本体２に信号を発信することもできる。
【００３９】
電動工具４はＤＣモータ４ａ及び直列に接続された電源スイッチ４ｂを内蔵し、電源スイッチ４ｂがオンされた時、アダプタ３を介して、直流電源装置本体２から電力が供給される。
【００４０】
電動工具４に装着可能な電池パック５は、充電可能な蓄電池５ａ及び蓄電池５ａの近傍または接触されて取り付けられる温度素子５ｂ（例えばサーミスタ等）から構成される。
【００４１】
スイッチング電源１０は、種々の駆動電圧の電動工具４に対応する所定の駆動電圧を出力したり、電池電圧が異なる種々の電池パック５を充電することができるように所定の充電電流を出力するスイッチング電源である。スイッチング電源１０は、第一整流平滑回路１１、高周波トランス１２、第二整流平滑回路１３、スイッチング素子１４、スイッチング制御回路１５等を有している。スイッチング制御回路１５は、スイッチング素子１４を駆動させるパルスの幅を変えて第二整流平滑回路１３の出力電圧または出力電流を調整する。
【００４２】
電源出力制御手段２０は、電圧・電流制御回路２１、電圧・電流設定回路２２を有している。電圧・電流制御回路２１は、電源スイッチ４ｂのオン時には電動工具４の駆動電圧を制御し、電源スイッチ４ｂのオフ時で電池パック５が充電可能な場合には充電電流を制御する。電圧・電流設定回路２２は、電動工具４の駆動電圧及び電池パック５への充電電流の値を設定する。
【００４３】
電源出力制御手段２０は、電動工具４が駆動しているときには、電圧検出回路４２の信号に基づき、スイッチング制御回路１５に帰還をかけてスイッチング素子１４のスイッチングデューティを制御し、同時に、出力電流検出回路４１からの信号に基づき、アダプタ３のコネクタ３１４、ケーブル３１６における電圧降下分を補正する機能を有する。また、電源スイッチ４ｂのオフ時で電池パック５が充電可能な場合には、出力電流検出回路４１からの信号に基づきスイッチング制御回路１５に帰還をかけ、スイッチング素子１４のスイッチングデューティを制御し、電池パック５への充電電流を電池状態検出手段５０の出力に基づいて制御する。
【００４４】
電源出力切り換え手段３０は、電源出力スイッチ回路３１、充電出力スイッチ回路３２を有している。電源出力スイッチ回路３１は、電源スイッチ４ｂのオン時に電源出力を電動工具４に供給可能にする。充電出力スイッチ回路３２は、電動工具４の未使用時に電池パック５への充電を可能にする。充電出力スイッチ回路３２は、例えば、リレー回路から構成される。
【００４５】
電源出力検出手段４０は、出力電流検出回路４１、電圧検出回路４２、トリガ検出回路４３、出力電圧設定検出回路４４、電圧・電流調整回路４５等を有している。
【００４６】
出力電流検出回路４１は、電源スイッチ４ｂのオン時に電動工具４に供給される電流、または電源スイッチ４ｂのオフ時に電池パック５に供給される充電電流を検出する。電圧検出回路４２は、第二整流平滑回路１３の出力電圧を検出する。トリガ検出回路４３は、電源スイッチ４ｂがオンされたことを検出し、その瞬間に、電源出力スイッチ回路３１に電動工具4への電源供給を許可する信号を、電源出力スイッチ回路３２に充電不許可信号を出力する。出力電圧設定検出回路４４は、アダプタ３の出力電圧設定手段３ａの設定電圧を検出する。電圧・電流調整回路４５は、電力調整手段３ｂから発信された信号を検出し、出力電圧および最大出力電流を変更する信号を電圧・電流設定回路２２あるいはマイコン６０に出力する。
【００４７】
電池状態検出手段５０は、電池電圧検出回路５１、電池温度検出回路５２を有している。電池電圧検出回路５１は、電池パック５の電池電圧を検出する。電池温度検出回路５２は、電池パック５内の温度素子５ｂの特性に応じて電池温度を検出する。
【００４８】
マイコン６０は、電源出力検出手段４０の出力に基づき電動工具４の駆動電圧の設定を行い、電池状態検出手段５０の出力に基づき電池パック５の充電電流の設定を行う。また、マイコン６０は電源出力検出手段４０の電圧・電流調整回路４５の出力に基づき出力電圧、最大出力電流の設定及びＤＣモータ４ａへの電力供給を遮断する信号を遮断する。
【００４９】
表示回路７０は、ＬＥＤ等から構成され、マイコン６０の出力に基づいて、電動工具４が使用中の表示、電動工具４が使用可能か否かの表示、または電池パック５が充電中の表示等を行う。
【００５０】
補助電源回路８０は、マイコン６０等の電源及び電源出力制御手段２０、電源出力検出手段４０及び電池状態検出手段５０等の基準電圧Ｖｃｃを供給する。
【００５１】
次に、図４に示す出力電圧・電流関係線図を用いて電動工具４のトルク調整方法について説明する。トルク調整は、過剰な電力を電動工具本体２に供給したり、電力を過剰な時間、電動工具２に供給することにより、例えば、電動ドライバである電動工具本体２によりネジ山を壊したりすることのないように行われる。関係線９０は、直流電源本体２から供給される電圧・電流関係線であり、アダプタ３と電動工具４との嵌合部での値を示している。通常、電圧と電流の関係は、電池パック５の出力電圧と電流の関係と相似になるよう電圧・電流設定回路２２で設定され、電圧・電流制御回路２１がモータ４ａの負荷電流の増加と共にコネクタ３１４、ケーブル３１６における電圧降下分を補正しながら関係線９０のように出力電圧を制御する。
【００５２】
過剰な電力の電動工具本体２への供給を防止するためには、最大トルク調整が行われる。最大トルク調整では、直流電源本体２の能力に応じて予め最大出力電流９１を電圧・電流設定回路２２で設定し、負荷電流が最大出力電流９１に達した時点で、電圧・電流制御回路２１が定電流制御を行い、それ以上の電流を供給しないようにしている。
【００５３】
具体的には、直流電源本体２の能力に応じて、予め、出力電圧調整手段３０１で最大出力電圧９２の値を、出力電流調整手段３０２で最大出力電流９１の値を設定し、その設定値に基づく信号を調整信号発信回路３０４より発信する。この信号を直流電源本体２が検出し、負荷電流が最大出力電流９１、負荷電圧が最大出力電圧９２に達した時点で電圧・電流設定回路２１が定電流制御を行うことで、最大トルク調整が可能になる。
【００５４】
また、電力の電動工具２への過剰な時間の供給を防止するためには、トルク調整が行われる。トルク調整では、出力停止調整手段３０３で電源スイッチ４ｂがオンされてからオフするまでの時間が設定されると、調整信号発信回路３０４がその設定された時間に応じた信号を発信する。この信号を直流電源本体２が検出し、設定された時間に達した時点で、マイコン６０がＤＣモータ４ａへの電力供給を停止する。このようにして、電源スイッチ４ｂをオフすることなく、トルク調整を行うことが可能となる。
【００５５】
なお、調整信号発信回路３０４より発信する信号は、直流電源本体２から電動工具４に供給される電力とは異なる周波数とすることで、コネクタ３１４、ケーブル３１６を介してアダプタ３から直流電源本体２のマイコン６０または電圧・電流設定回路２２に送信することができる。また、調整信号発信回路３０４より発信する信号を無線通信により直流電源本体２のマイコン６０または電圧・電流設定回路２２に送信することもできる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明による直流電源装置及び該直流電源装置に用いるアダプタの好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変形や改良が可能である。
【００５７】
例えば、直流電源本体２、アダプタ３、電動工具４は、図１に示した外形、形式に限定されず、同様の機能を有するものであれば適用が可能である。直流電源本体２、アダプタ３の回路構成は上記の構成に限定されず、同様の機能を有する構成であれば変形が可能である。
【００５８】
電力調整手段３ｂはダイヤル式可変抵抗には限定されず、切替スイッチなど他の形式でもよい。また、出力電圧調整手段３０１、出力電流調整手段３０２、出力停止調整手段３０３で設定する最大出力電圧９２の電圧値、最大出力電流９１の電流値、電力を停止するまでの時間は任意の値でもよいが、例えば、複数の値を予め設定しておき、そのなかから選択するようにしてもよい。
【００５９】
出力電圧・電流関係図９０は、図４に示した関係図には限らず、電流に対する電圧の変化率が異なる等、他の電流・電圧の関係を有していてもよい。
【００６０】
以上詳細に説明したように、本発明の直流電源装置及び該直流電源装置に用いるアダプタによれば、電動工具などの電動機器本体を大型化、重量化することなく、容易に電力調整することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の直流電源装置及び該直流電源装置に用いるアダプタは、電動ドリル、電動ドライバ、インパクトドライバ等の電動工具に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】直流電源装置１００、電動工具４、および電池パック５を示す斜視図。
【図２】直流電源装置１００、電動工具４、および電池パック５の一実施形態を示すブロック回路図。
【図３】電力調整手段３のブロック回路図。
【図４】直流電源装置１００の出力電圧・電流関係線図。
【符号の説明】
【００６３】
１  コード、２  直流電源本体、３  アダプタ、４  電動工具、５  電池パック、１００  直流電源装置、２００  接続部、３０１  出力電圧調整手段、３０２  出力電流調整手段、３０３  出力停止調整手段、３１０  アダプタプラグ、３１２  アダプタ本体、３１４  コネクタ、３１６  コード、５００  挿入部
【図１】
2005278375.tif 000003
【図２】
2005278375.tif 000004
【図３】
2005278375.tif 000005
【図４】
2005278375.tif 000006