JP5086835B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、着脱可能な電池パックを有する電動工具に関する。

従来より、本体に着脱可能な電池パックを用いた、いわゆるコードレス型の電動工具が用いられている（例えば、特許文献１参照）。図６は、本体下部に電池パックを有する電動工具の一例を示す。このような電動工具８１は、本体上部に比較的重い部材であるモータやモータに駆動される駆動部等を有している。そこで、重量物である電池パック８２０を下方に配置して重心位置をハウジング８００のグリップ部８１０に近づけ、より取り扱いやすいように構成されている。電動工具８１のハウジング８００の内部には、制御回路を有し、電池パック８２０に接続される通信コネクタ８８が設けられた制御基板８０を備えている。図７は、制御基板８０の一例を示す。制御基板８０は、通信コネクタ８８が電池パック８２０に接続可能でなければならないため、ハウジング８００の下部に配置されている。電池パック８２０を電動工具８１に装着しているときには、制御回路により、通信コネクタ８８を介して検知された電池パック８２０の状態に基づいた制御が行われる。すなわち、制御回路には、電池パック８２０の温度や電圧等の情報が通信コネクタ８８を通じて送られる。そして、制御回路は、電池パック８２０、スイッチ、モータ、ＦＥＴ等で構成される電源回路において、ＦＥＴを開閉する制御を行うことにより、モータを駆動させたり、電池の充電等を制御する。これにより、電池パック８２０に対する過度の負荷を避けることができ、電池パック８２０の寿命が長くなる。

ところで、このような電動工具８１は、屋外等でも使用される場合がある。屋外等での使用時には、冷却用の風穴やスイッチ等の操作部等の隙間から水滴等が侵入し、電動工具８１本体のハウジング８００の内部に溜まることがある。ハウジング８００の内部に侵入した水滴等は、特に電動工具８１の本体の下部に溜まりやすい。電動工具８１の本体の下部には、異物侵入防止のため開口部等は設けられておらず、溜まった水は、蒸発するほか、ほとんど外部に排出されることがない。このように本体の下部に水が溜まると、その本体下部に配置された制御基板８０の制御回路が電蝕され、動作不良が発生することがある。制御回路が動作不良となると、電池パック８２０の制御が行われず、電池パック８２０が壊れることがある。このような動作不良の発生を防止するには、制御基板８０を、比較的水はけや風通しのよい部位に配置することが考えられる。しかしながら、制御基板８０上の通信コネクタ８８には、電池パック８２０を接続する必要があるため、このように電池パック８２０が本体下部に位置する場合には、制御基板８０を他の位置に配置することはできない。

ここで、このような制御回路電蝕を防止する方法としては、絶縁物により制御基板８０をコーティングすることも考えられる。図７（ｂ）は、制御基板８０上の制御回路を覆うようにコーティングが施された防水処理部８０ｃを有する制御基板８０を示す。コーティングは、制御基板８０がほぼ完全に覆われるように施される必要がある。制御回路を部分的にコーティングしても、コーティングの隙間から基板内部に水分が侵入し電触が発生することがあるためである。しかしながら、通信コネクタ８８や電子部品等が配置されている制御基板８０を完全にコーティングする作業は、接触不良を防止するために通信コネクタ８８等の導電部に絶縁物が付着しないようにして行う必要があり、困難である。この問題は、特に、電動工具８１が、いわゆるインパクトドライバ等の振動工具である場合に顕著である。すなわち、この場合、通信コネクタ８８同士の結合の信頼性を向上させるため、通信コネクタを可動式にする必要があるが、この場合には、通信コネクタ８８の導電部のマスキングと可動部のマスキングの両方を行ったうえでコーティングを行う必要があり、より困難で煩雑な作業が必要となる。
特開２００６‐２７２４８５号公報

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、制御回路の電蝕がより発生しにくく容易に製造可能な信頼性の高い電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、動力源であるモータと、前記モータにより駆動される駆動部と、前記モータの電源をＯＮ／ＯＦＦするために操作されるトリガスイッチと、前記モータに電力を供給する電池パックと、前記電池パックに設けられた接続コネクタと結合可能な通信コネクタを有し、前記電池パックから前記モータヘの電源供給を制御する制御回路を有する回路部と、ユーザが把持可能なグリップ部を有し、前記モータ、駆動回路部、及び回路部を収納するハウジングとを備え、前記電池パックは、前記グリップ部の下部に着脱可能に装着されており、電動工具本体への装着時に、前記接続コネクタと前記通信コネクタとが接続されるように構成されている電動工具において、前記回路部は、前記制御回路が設けられた第１基板と、前記通信コネクタが設けられ、前記第１基板とは分離されて前記制御回路に接続されている第２基板とを有しており、前記第１基板は、前記グリップ部の内部に配置されており、前記第２基板は、前記ハウジングの内部の前記グリップ部の下部に配置されているものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記制御回路は、前記電池パックの温度や電池の残容量を含む電池情報を前記第２基板の通信コネクタを介して検知し、前記制御回路は、その電池情報に基づいて前記制御を行うものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１基板と前記第２基板はリード線及びコネクタを介して接続され、前記第２基板の上面に露出する前記通信コネクタの実装部は、絶縁剤によりコーティングされているものである。

請求項１の発明によれば、制御回路が設けられた第１基板と通信コネクタが設けられた第２基板とが分離されており、第１基板がグリップ部の内部に配置されているので、ハウジングの内部に水が侵入しても第１基板上の制御回路が電蝕されにくい。従って、困難な作業である制御回路のコーティングを行うことなく、制御回路の電蝕が発生しにくく信頼性が高い電動工具を容易に製造することができる。

請求項２の発明によれば、電池パックに対する過度の負荷を避けることができ、電池パックの寿命が向上する。

請求項３の発明によれば、ハウジングの内部に侵入した水に第２基板が晒されても、その水と第２基板の導通部が接触しないので、より制御回路が確実に動作するようにすることができる。

以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る電動工具の一例を示す。電動工具１は、いわゆるコードレス式インパクトドライバであり、後述するような電池パック２０内の電池２１を電源として動作し、商用電源が近くにないような場所でも使用可能なものである。電動工具１は、大まかに、ハウジング１００に覆われた電動工具１の本体と、その下部に着脱可能に装着された電池パック２０とを有している。ハウジング１００は、下方にユーザが把持しやすいように形成されたグリップ部１１０を有している。ハウジング１００の上部には、後述するようなモータ２等の重量物が配置されているので、電池パック２０は、そのグリップ部１１０の下方に着脱可能に配置され、電動工具１の重心の位置が偏らないようにされている。電池パック２０の上部には、後述するように、電動工具１の本体側の通信コネクタ８に接続される接続コネクタ２２と、電池２１の電力を電動工具１の本体に供給するための電源端子（図示せず）が配置されている。

電動工具１の本体は、動力源となるモータ２と、モータ２により駆動される駆動部３と、ハウジング１００から外部に露出するように配置されたトリガスイッチ４と、トリガスイッチ４の操作に応じてモータ２の電源をＯＮ／ＯＦＦさせるメインスイッチ５と、メインスイッチ５に接続されており、モータ２への電源供給を制御する制御回路を有する回路部１０とを備えている。駆動部３は、モータ２の回動に伴い、衝撃を発生させつつ回動するインパクト発生機構を有している。メインスイッチ５は、電源端子５ａとモータ２に接続されたＦＥＴ（field-effect transistor）５ｂに接続されている。電源端子５ａは、ハウジング１００の電池パック２０が取り付けられる部位に露出するように設けられており、当該部位に取り付けられた電池パック２０の電源端子に接触可能に配置されている。ＦＥＴ５ｂは、メインスイッチ５からの電気信号に応じて、電源端子５ａを介して電池パック２０からの電力をモータ２に供給し、モータ２を駆動させる。

図３は、回路部１０を示す。本実施形態において、回路部１０は、互いに分離された第１基板６及び第２基板７の２つの基板と、第１基板６にリード線を介して接続されモータ２の駆動時に点灯するＬＥＤ１３とを有している。第１基板６は、第１基板６と略同じ大きさのケース６ａ内に取り付けられており、グリップ部１１０の内部に配置されている。また、第２基板７は、グリップ部１１０の下方の電池パック２０が装着される部位の近傍に配置されている。第１基板６の下部には、６本のリード線を有する第１リード線１１が接続されている。第１リード線１１の先端部には６極のオスコネクタ１１ｂが取り付けられている。このオスコネクタ１１ｂは、第２基板７上に設けられたメスコネクタ７ａに接続されている。また、第１基板６の上部には、３極のリード線を有する第２リード線１２が接続されている。第２リード線１２は、図２に示すように、ケース６ａの裏面で、コネクタ１２ａを介し、メインスイッチ５に接続されたリード線に接続されている。第１基板６が取り付けられたケース６ａは、図１に示すように、グリップ部１１０の内部に配置されている。

図４は第２基板７を示す。第２基板７の上面には、第１リード線１１のオスコネクタ１１ｂが挿入されるメスコネクタ７ａが配置されている。また、第２基板７の下面には、グリップ部１１０の下方から露出し、ハウジング１００の下部に装着される電池パック２０に向け突出するように配置された通信コネクタ８が設けられている。通信コネクタ８は、例えば、前面に端子面８ａが露出するように配置されている。通信コネクタ８は、例えば樹脂成型により形成されており、それ自体は防水性を備えている。通信コネクタ８は、その上部の端子部８ｂが第２基板７を貫通して第２基板７の上面に設けられているランドに導通するように、第２基板７に実装されている。電池パック２０がハウジング１００の下部に装着されると、電池パック２０の接続コネクタ２２の端子部（図示せず）が端子面８ａに接触し、接続コネクタ２２と通信コネクタ８とが接続される。本実施形態において、通信コネクタ８は、前後方向（図の矢印方向）に僅かにスライド可能であって、内蔵するばね（図示せず）により常に前方に向け付勢されている、いわゆる可動式コネクタである。電池パック２０がハウジング１００の下部に装着された状態では、通信コネクタ８は、ハウジング１００に電池パック２０が装着されていない状態よりも少し後方にスライドした状態で、電池パック２０の接続コネクタ２２に接続される。これにより、この電動工具１の使用時に、駆動部３のインパクト発生機構により電動工具１が振動しても、通信コネクタ８の端子面８ａと電池パック２０の接続コネクタ２２の端子部との良好な接触状態が保たれる。また、電池パック２０の接続時に通信コネクタ８が若干スライドして接続コネクタ２２と接続するので、電池パック２０の着脱を繰り返しても、通信コネクタ８の端子面８ａや接続コネクタ２２の端子部が摩耗しにくく、電動工具１の耐久性を向上させることができる。

この電動工具１では、第１基板６は、第１リード線１１を介して第２基板７に接続されているので、電池パック２０がハウジング１００に装着されている状態で、第１基板６の制御回路は、電池パック２０の温度や電池２１の残容量等の電池情報を第２基板７の通信コネクタ８を介して検知することができる。制御回路は、その電池情報に基づき、電池パック２０、メインスイッチ５、モータ２、ＦＥＴ５ｂ等で構成される電源回路においてＦＥＴ５ｂの制御を行いモータ２を流れる電流の制御を行ったり、電池パック２０の電池２１の充電の制御を行う。これにより、電池パック２０に対する過度の負荷を避けることができ、電池パック２０の寿命を向上させている。電動工具１を動作させるために、ユーザは、グリップ部１１０を握りながら、トリガスイッチ４をハウジング１００の内部に押し込む操作を行う。トリガスイッチ４が操作されると、制御回路の制御の下、メインスイッチ５からの電気信号に基づいて、ＦＥＴ５ｂにより、モータ２に電池パック２０からの電力が供給される。この電動工具１の動作時には、ＬＥＤ１３が点灯され、前方に光が照射される。このＬＥＤ１３による照明により、電動工具１を用いた作業の対象部位を確実に確認しながら、容易に作業を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態においては、第１基板６がグリップ部１１０の内部に配置されているので、ハウジング１００の内部に水が侵入し、重力によりハウジング１００の下部であるグリップ部１１０の下方に水が集まっても、第１基板６上の制御回路が電蝕されない。従って、電動工具１の信頼性を向上させるために困難な作業となる制御回路のコーティング等を行う必要がなく、電動工具１を容易に製造することができる。特に上記のように通信コネクタ８を可動式コネクタとして電動工具１の耐振動性や耐久性を向上させた場合であっても、複雑なマスキング等を要する制御回路のコーティング等を行う必要がないので、電動工具１を容易に製造することができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、インパクトドライバに限られず、インパクト発生機構を有しない電動ドライバや、ルータ、電動ドリル、ジグソー等、トリガスイッチを操作してモータを駆動させて動作させることができる種々の電動工具に適用することができる。また、通信コネクタは、可動式のものに限られず、第２基板に対して変位しないような固定式のものであってもよい。さらにまた、例えば、第１基板には、ポッティングが施されていてもよい。すなわち、例えば、上記実施形態において、第１基板６が収納されたケース６ａに、第１基板６が完全に覆われるように、絶縁性を有する樹脂等を充填することにより、第１基板６上の制御回路が水にさらされることが全くなくなる。これにより、制御回路の電蝕による不具合の発生をさらに確実に防止することができる。また、この場合、第１基板に通信コネクタ等の外部に端子が露出する必要があるような部材は設けられていないので、ポッティング作業はきわめて容易に行うことができる。

さらにまた、第２基板のうち、例えばランドやはんだ部等の導通部にコーティングが施されていてもよい。図５は、上記実施形態の電動工具１の第２基板７にコーティングを施したものの一例を示す。図に示すように、コーティングは、第２基板７の上面に露出する通信コネクタ８の実装部について行われる。コーティングは、例えば、第２基板７から露出する半田部やランド、及び通信コネクタ８の端子部８ｂ等を覆うように、第２基板７の上面に、絶縁性を有する樹脂を半球形のコーティング部４０を成すように盛ること等により行われる。通信コネクタ８は、上述のように防水性を備えているので、このようにコーティング部４０を設けることにより、第２基板７の導通部が水に接触することがなくなり、第２基板７の防水性を向上させることができる。このように第２基板７にコーティングを施すことにより、ハウジング１００の内部に水が侵入しても、ハウジング１００の下部に設けられた第２基板７が水により電蝕されることが全くなくなり、より制御回路が確実に動作するようにし、電動工具１の信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電動工具の一例を示す側断面図。 上記電動工具の別の方向からの側断面図。 上記電動工具の回路部を示す斜視図。 上記回路部の第２基板を示す斜視図。 上記実施形態の一変形例に係る第２基板を示す側面図。 従来の電動工具の一例を示す側断面図。 上記電動工具の回路部を示す側面図。 上記電動工具の回路部の別例を示す側面図。

符号の説明

１ 電動工具
２ モータ
３ 駆動部
４ トリガスイッチ
６ 第１基板
７ 第２基板
８ 通信コネクタ（可動式コネクタ）
１０ 回路部
２０ 電池パック
４０ コーティング部
１００ ハウジング
１１０ グリップ部

Claims (3)

1. 動力源であるモータと、
   前記モータにより駆動される駆動部と、
   前記モータの電源をＯＮ／ＯＦＦするために操作されるトリガスイッチと、
   前記モータに電力を供給する電池パックと、
   前記電池パックに設けられた接続コネクタと結合可能な通信コネクタを有し、前記電池パックから前記モータヘの電源供給を制御する制御回路を有する回路部と、
   ユーザが把持可能なグリップ部を有し、前記モータ、駆動回路部、及び回路部を収納するハウジングとを備え、
   前記電池パックは、前記グリップ部の下部に着脱可能に装着されており、電動工具本体への装着時に、前記接続コネクタと前記通信コネクタとが接続されるように構成されている電動工具において、
   前記回路部は、前記制御回路が設けられた第１基板と、前記通信コネクタが設けられ、前記第１基板とは分離されて前記制御回路に接続されている第２基板とを有しており、
   前記第１基板は、前記グリップ部の内部に配置されており、
   前記第２基板は、前記ハウジングの内部の前記グリップ部の下部に配置されていることを特徴とする電動工具。
2. 前記制御回路は、前記電池パックの温度や電池の残容量を含む電池情報を前記第２基板の通信コネクタを介して検知し、前記制御回路は、その電池情報に基づいて前記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記第１基板と前記第２基板はリード線及びコネクタを介して接続され、
   前記第２基板の上面に露出する前記通信コネクタの実装部は、絶縁剤によりコーティングされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動工具。

Images