JP6436386B2 - 電動工具、電動工具用操作機、及び電動工具システム - Google Patents

Description

本発明は、電動工具、電動工具用操作機、及び電動工具システムに関するものである。

従来、正逆回転可能なモータを動力とするドリルドライバやインパクトドライバなどの各種の電動工具が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−７６１７９号公報

ところで、上記のような電動工具では、ねじ締めや穴あけなど、使用者の作業内容により使われ方が多種多様となる。例えば、穴あけ作業とねじ締め作業時とでは必要となるトルクや回転速度が異なったり、必要に応じて回転速度を略一定にする必要がある。そのため、穴あけ作業時にはその作業に適した電動工具を使用し、ねじ締め作業時にはその作業に適した電動工具を使用する必要がある。すなわち、各種作業内容に応じて電動工具を変更する必要があり、利便性の面で向上の余地が残されている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、利便性を向上させることができる電動工具、電動工具用操作機、及び電動工具システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、電動工具は、モータと該モータによって駆動される駆動部と前記モータの駆動制御を行う制御部とを有する電動工具であって、外部機器と通信するとともに前記外部機器から通信によって得られた前記制御部による前記モータの駆動制御を決めるモード情報を前記制御部に出力する本体側通信部を有し、前記制御部は、前記本体側通信部を介して入力される前記モード情報に基づいて前記モータの駆動制御を行うことを特徴とする。

また上記課題を解決するために、電動工具用操作機は、電動工具と通信を行う操作機側通信部と、電動工具内のモータの駆動制御を決めるモード情報を予め記憶する記憶部と、を有し、前記操作機側通信部は前記記憶部に記憶されたモード情報を、前記操作機側通信部を介して前記電動工具に送信することを特徴とする。

また上記課題を解決するために、電動工具システムは、上記構成の電動工具と、上記構成の電動工具用操作機とを備えたことを特徴とする。

本発明の電動工具、電動工具用操作機、及び電動工具システムによれば、利便性を向上させることができる。

実施形態における電動工具システムの概略構成図である。 同上における電動工具の電気的構成を説明するためのブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同上における操作プレートの一例を説明するための説明図である。 同上における操作プレートの概略構成を説明するためのブロック図である。 別例における電動工具本体と操作プレートとの取付状態を説明するための説明図である。 同上における電動工具本体と操作プレートとの取付について説明するための斜視図である。

以下、電動工具システムの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動工具システムＳは、電動工具１０と、外部機器及び電動工具用操作機としての操作プレート４０とを有する。

図１に示すように、本実施形態の電動工具１０は、電動工具本体１１と、電動工具本体１１に対して着脱可能な電池パック１２とを有する。電池パック１２は、図２に示すように複数の電池セル１２ａを内蔵している。

電動工具本体１１の外郭をなすハウジング１３は、略円筒状の本体部１４と、この本体部１４の長手方向途中から下方に延びた把持部１５と、把持部１５の下端部に電池パック１２を装着する電池パック装着部１６とを有している。

本体部１４の内部には、モータ１７と、モータ１７のモータ軸１７ａと連結される駆動伝達部１８が配置されている。駆動伝達部１８は、モータ１７の回転駆動力を駆動伝達部１８の前方に配置された出力軸（図示略）に伝達するものであり、例えば減速機構及びクラッチ機構等を含む。

駆動伝達部１８は、前記出力軸の先端側で先端工具装着部１９と連結される。これによって、モータ１７の回転に伴って駆動伝達部１８を介して先端工具装着部１９が回転される。先端工具装着部１９には、ドライバービットやタップ等の先端工具が着脱可能に装着され、先端工具装着部１９の回転と共に回転する。なお、本実施形態では、モータ１７のモータ軸１７ａの軸方向を電動工具１０の前後方向、把持部１５の略延出方向を上下方向、前後及び上下方向と直交する電動工具１０の幅方向を左右方向として説明する。

図１に示すように、電動工具本体１１の把持部１５は、本体部１４の長手方向である前後方向に対して下方向に延びるように形成されている。また、把持部１５の上端には、作業者が電動工具本体１１の運転・停止を指示するためのトリガスイッチ２０が設けられている。

トリガスイッチ２０のやや上側寄りには、作業者が先端工具（ビット）の回転方向、即ちモータ１７の回転方向を指示するための正逆切替部としての正逆スイッチ２１が把持部１５の表面から突出する形で露設されている。正逆スイッチ２１は、把持部１５を左右方向に貫通する操作ノブを有し、その操作ノブを左右方向に移動させることにより、モータ１７の回転方向を指示する。

把持部１５の下端には、電池パック装着部１６が設けられている。電池パック装着部１６は前後方向に長い扁平な直方体状をなしている。電池パック装着部１６の前方側の上面部１６ａは、操作プレート４０が装着可能となっている。

また、電池パック装着部１６の内部には、マイコン２５及び本体側通信部２６（共に図２参照）を含む制御回路２７が収容されている。
図２に示すように、マイコン２５は、トリガスイッチ２０と、正逆スイッチ２１と、周知のＰＷＭインバータ回路２８の駆動制御を行うスイッチング素子駆動回路２９と、本体側通信部２６と電気的に接続されている。

スイッチング素子駆動回路２９は、マイコン２５の制御に基づいてＰＷＭインバータ回路２８を構成する各スイッチング素子２８ａ〜２８ｆと接続される。より具体的には、スイッチング素子２８ａ〜２８ｆをＦＥＴで構成した場合に、前記スイッチング素子駆動回路２９は各スイッチング素子２８ａ〜２８ｆのゲート端子と接続される。

ＰＷＭインバータ回路２８の各スイッチング素子２８ａ〜２８ｆは、例えばＦＥＴで構成される６つのスイッチング素子２８ａ〜２８ｆを有する。
スイッチング素子２８ａ，２８ｄ、スイッチング素子２８ｂ，２８ｅ、スイッチング素子２８ｃ，２８ｆの各直列回路（アーム）が並設接続される。これら各アームを構成する上段側の各スイッチング素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、電池パック１２のプラス端子に接続されている。そして、各アームを構成する下段側の各スイッチング素子２８ｄ，２８ｅ，２８ｆは、電池パック１２のマイナス端子に接続されている。また、各アームにおける上下段のスイッチング素子の接続点３０ｕ，３０ｖ，３０ｗは、それぞれモータ１７のモータコイル１７ｕ，１７ｖ，１７ｗと接続されている。

また、マイコン２５には、モータ１７のロータ（図示略）の回転位置を検出する回転位置検出素子３１が接続されている。本実施形態では回転位置検出素子３１をモータ１７の周方向略１２０度間隔で設けている。これによってマイコン２５では、モータ１７のロータの回転位置や回転の有無を検出することが可能となっている。

本体側通信部２６は、操作プレート４０のプレート側通信部４１と通信を行うものである。
図１に示すように本実施形態の操作プレート４０は、電動工具１０（電動工具本体１１）に対して着脱可能に構成される。

図４に示すように、操作プレート４０は、切替操作部としてのモード切替スイッチ４２と、報知部としてのモード表示部４３とを外部に露出するように有している。
また、操作プレート４０は、扁平箱状のハウジング内に、制御部４４と、操作機側通信部としてのプレート側通信部４１と、記憶部としてのメモリ４５とを有する。

モード切替スイッチ４２は、使用者による操作が可能であって電動工具１０のモード（モード情報）を切り替え選択するためのものである。
図３（ａ）〜（ｃ）及び図４に示すように、モード表示部４３は、例えば複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）４３ａ，４３ｂ，４３ｃで構成されて、モード切替スイッチ４２の操作によって選択されたモード情報に対応したＬＥＤが点灯するようになっている。

プレート側通信部４１は、本体側通信部２６と通信を行うものである。プレート側通信部４１と本体側通信部２６との通信方法としては、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離無線通信規格などを採用することができる。

メモリ４５は、電動工具１０の動作を決めるためのモード情報を記憶するためのものである。
制御部４４は、操作プレート４０の各種制御を行うものである。その一例としては、制御部４４は、モード切替スイッチ４２で選択されたモード情報をメモリ４５から読み出し、そのモード情報をプレート側通信部４１を介して本体側通信部２６に送信する。また、制御部４４は、モード切替スイッチ４２で選択されたモード情報に対応するＬＥＤ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ（モード表示部４３）を点灯させる。

本実施形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、操作プレート４０の一例として第１操作プレート４０ａと、第２操作プレート４０ｂと、第３操作プレート４０ｃとを採用している。

第１操作プレート４０ａは、主に穴あけ用に用いられるものであって、先端工具装着部１９に装着された先端工具を高トルク・低速で略一定速で回転駆動させるために用いるものである。第１操作プレート４０ａのメモリ４５には、３００ｒｐｍ（回転数／分）で電動工具１０を動作させるモード情報と、２００ｒｐｍで電動工具１０を動作させるモード情報と、１００ｒｐｍで電動工具１０を動作させるモード情報とが記憶されている。これにより、第１操作プレート４０ａのモード切替スイッチ４２を操作に基づいて３つの前記モード情報を切り替えられるようになっている。

第２操作プレート４０ｂは、ネジ締めや穴あけ用に用いられるものであって、第１操作プレート４０ａに設けられたモード情報よりも低トルク・高速で回転駆動させるために用いるものである。第２操作プレート４０ｂのメモリ４５には、小ねじを締める際に用いるモード情報、比較的大径の穴あけ作業時で低トルク・高回転の作業に用いるモード情報と、比較的小径の穴あけ作業時で比較的高トルク・低回転の作業に用いるモード情報とが記憶されている。

第３操作プレート４０ｃのメモリ４５は、モード情報の追加及び削除、即ちモード情報の書き換えが可能となっている。このため、例えば使用者が好みのモード情報をモード提供サーバー上からダウンロードし、そのダウンロードしたモード情報を第３操作プレート４０ｃのプレート側通信部４１を介してメモリ４５に追加することができる。これによって、使用者の好みのモード情報を利用することが可能となっている。

次に、本実施形態の電動工具１０の動作例を説明する。
本実施形態の電動工具１０は、各操作プレート４０ａ〜４０ｃのいずれかが装着された状態で装着された操作プレート４０ａ〜４０ｃのモード情報に応じて動作するようになっている。例えば、使用者が電動工具１０に取り付けられた操作プレート４０ａ〜４０ｃのモード切替スイッチ４２を操作する。すると、制御部４４は、その操作に基づいたモード情報をメモリ４５から読み取り、その情報をプレート側通信部４１を介して外部（電動工具１０側）に送信する。そして、操作プレート４０ａ〜４０ｃ側から送信された情報は電動工具本体１１の本体側通信部２６を介してマイコン２５に入力される。マイコン２５は、入力された情報（モード情報）に基づいてスイッチング素子駆動回路２９を介してモータ１７の駆動を制御する。

本実施形態の電動工具１０は、例えば各操作プレート４０を取り外した状態であっても、デフォルトモードで動作する。デフォルトモードは電動工具の仕様によって異なる物であり、その一例としては、使用者がトリガスイッチ２０を引き込むとトリガスイッチ２０の引き込み量に応じて先端工具（モータ１７）の回転数（回転速度）が変化するように動作する。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）電動工具１０は、外部機器としての操作プレート４０と通信するとともに操作プレート４０から通信によって得られたマイコン２５によるモータ１７の駆動制御を決めるモード情報をマイコン２５に出力する本体側通信部２６を有する。マイコン２５は、本体側通信部２６を介して入力されるモード情報に基づいてモータ１７の駆動制御を行う。これにより、通信対象である操作プレート４０を交換することでモード情報を変更することが可能となるため、電動工具１０自体を交換しなくても作業内容を変更することが可能となる。

（２）モータ１７は、ブラシレスモータであるため、ブラシ付モータのようなブラシの摩耗が無いため長寿命化を図ることができる。
（３）操作プレート４０は、電動工具１０と通信を行うプレート側通信部４１と、電動工具１０内のモータ１７の駆動制御を決めるモード情報を予め記憶するメモリ４５とを有する。プレート側通信部４１はメモリ４５に記憶されたモード情報を、プレート側通信部４１を介して電動工具１０に送信する。これによって操作プレート４０を交換することでモード情報を変更することが可能となるため、電動工具１０自体を交換しなくても作業内容を変更することが可能となる。

（４）メモリ４５は、モード情報を複数記憶する。操作プレート４０は、メモリ４５に記憶された複数のモード情報を使用者によって切り替えるモード切替スイッチ４２と、モード切替スイッチ４２によって切り替えられる複数のモード情報の内で選択されているモード情報を報知するモード表示部４３とを備える。これによって、操作プレート４０のモード切替スイッチ４２の操作によって電動工具１０の動作を変更することができ、動作のバリエーションを増やすことができる。また、モード表示部４３によって現在のモード情報（モード）を使用者に報知することができる。

（５）メモリ４５は、モード情報の追加及び削除が可能に構成される。これによって使用者の好みのモード情報を設定することができる。
（６）電動工具１０の本体側通信部２６と、操作プレート４０のプレート側通信部４１とは無線通信によって通信を行う。これによって、電動工具１０の防塵性や防水性を向上させることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、電動工具１０と操作プレート４０との間において直接的な電気的接続をなさずに無線通信によって通信を行う構成としたが、これに限らない。例えば次のような構成を採用しても良い。

図５及び図６に示すように、電動工具本体１１の電池パック装着部１６の前方に操作プレート４０の一部を挿通可能なスロットＳＬを形成する。そして、スロットＳＬ内に接点Ｃ１を形成する。接点Ｃ１は、例えば操作プレート４０をスロットＳＬに挿通した状態で、操作プレート４０に設けられる接点Ｃ２と直接接続する構成（機械的な接続を行う構成）される。このとき、操作プレート４０が電動工具１０に取り付けられた状態において接点Ｃ１，Ｃ２が隠蔽される。これによって防水性や防塵性を高めることが可能となり、更に、スロットＳＬの開口部ＳＬ１の内周面にパッキンを設けて操作プレート４０を挿通する際に軽圧入する構成とすることで更に防水性や防塵性を高めることができる。

・上記実施形態では、第１操作プレート４０ａ、第２操作プレート４０ｂ、第３操作プレート４０ｃとで交換可能な構成としたが、これ以外の操作プレートを採用してもよい。
・上記実施形態では、操作プレート４０を電動工具１０（電動工具本体１１）に取り付けていない状態においてデフォルトモードとして動作する構成としたが、これに限らない。例えば電動工具１０に対して操作プレート４０を取り付けていない状態において電動工具１０の動作を停止させる構成を採用してもよい。このとき、操作プレート４０が取り付けられていない事を使用者に対して振動、音、表示等によって報知する構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、電動工具用操作機として電動工具１０（電動工具本体１１）に対して着脱可能な操作プレート４０を採用する構成としたが、これに限らない。例えば、電動工具１０と通信可能なスマートフォンやタブレット端末など、使用者が身につけやすい携帯端末に対して専用のアプリケーションプログラムを導入（例えばダウンロード）する構成を採用してもよい。この場合、電動工具用操作機として前述した携帯端末が該当する。更に、これらの携帯端末は電動工具１０に対して取り付ける必要はない。

・上記実施形態では、電動工具本体１１と電池パック１２とを有する構成としたが、これに限らない。例えば電動工具本体１１を商用電源に接続して使用する構成を採用してもよい。

・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（付記１）
モータと該モータによって駆動される駆動部と前記モータの駆動制御を行う制御部とを有する電動工具であって、
外部機器と通信するとともに前記外部機器から通信によって得られた前記制御部による前記モータの駆動制御を決めるモード情報を前記制御部に出力する本体側通信部を有し、
前記制御部は、前記本体側通信部を介して入力される前記モード情報に基づいて前記モータの駆動制御を行うことを特徴とする電動工具。

（付記２）
付記１に記載の電動工具において、
前記モータは、ブラシレスモータであることを特徴とする電動工具。

（付記３）
電動工具と通信を行う操作機側通信部と、電動工具内のモータの駆動制御を決めるモード情報を予め記憶する記憶部と、を有し、
前記操作機側通信部は前記記憶部に記憶されたモード情報を、前記操作機側通信部を介して前記電動工具に送信することを特徴とする電動工具用操作機。

（付記４）
付記３に記載の電動工具用操作機であって、
前記記憶部は、前記モード情報を複数記憶するものであり、
前記記憶部に記憶された複数の前記モード情報を使用者によって切り替える切替操作部と、該切替操作部によって切り替えられる複数の前記モード情報の内で選択されているモード情報を報知する報知部とを備えることを特徴とする電動工具用操作機。

（付記５）
付記３又は４に記載の電動工具用操作機であって、
前記記憶部は、前記モード情報の追加及び削除が可能に構成されることを特徴とする電動工具用操作機。

（付記６）
付記１又は２に記載の電動工具と、付記３〜５のいずれか一項に記載の電動工具用操作機とを備えたことを特徴とする電動工具システム。

（付記７）
付記６に記載の電動工具システムであって、
前記電動工具の本体側通信部と、前記電動工具用操作機の操作機側通信部とは無線通信によって通信を行うことを特徴とする電動工具システム。

（付記８）
付記６に記載の電動工具システムであって、
前記電動工具の本体側通信部と、前記電動工具用操作機の操作機側通信部とは接点同士が機械的に接続された状態で通信を行うとともに、前記電動工具用操作機が前記電動工具に取り付けられた状態において前記接点が隠蔽されることを特徴とする電動工具システム。

Ｓ…電動工具システム、１０…電動工具、１１…電動工具本体、１２…電池パック、１７…モータ、２５…制御部としてのマイコン、２６…本体側通信部、４０…外部機器及び電動工具用操作機としての操作プレート、４１…操作機側通信部としてのプレート側通信部、４２…切替操作部としてのモード切替スイッチ、４３…報知部としてのモード表示部、４５…記憶部としてのメモリ、Ｃ１，Ｃ２…接点。

Claims (8)

1. 電動工具のモードを切り替えるために使用者に操作される切替操作部と、前記電動工具のモードを報知する報知部と、操作機側通信部とを備える電動工具用操作機を構成する操作プレートと通信可能な電動工具であって、
   モータと、
   前記モータに駆動される駆動部と、
   前記モータの駆動制御の内容を決めるモード情報に基づいて前記モータの駆動制御を行う制御部と、
   前記操作機側通信部との通信により取得した前記モード情報を前記制御部に出力する本体側通信部と、
   前記電動工具に対して前記操作プレートが露出するように前記操作プレートを取り付け可能であり、かつ、前記操作プレートを着脱可能な操作機取付部とを備える
   電動工具。
2. 電池パックが装着される電池パック装着部をさらに備え、
   前記操作機取付部は、前記電池パックの前方側の上面部に設けられる
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記本体側通信部は、前記操作機側通信部と無線通信する
   請求項１または２に記載の電動工具。
4. 前記操作機取付部は、前記操作プレートの一部が挿入されるスロットを含み、
   前記スロットは、前記電動工具と前記操作機取付部との接点を隠蔽する
   請求項１または２に記載の電動工具。
5. モータと、前記モータに駆動される駆動部と、前記モータの駆動制御の内容を決めるモード情報に基づいて前記モータの駆動制御を行う制御部と、外部機器との通信により取得した前記モード情報を前記制御部に出力する本体側通信部と、電動工具用操作機を着脱可能な操作機取付部とを備える電動工具と通信可能な電動工具用操作機であって、
   前記電動工具に対して露出するように前記操作機取付部に取り付け可能な操作プレートを含み、
   前記操作プレートは、
   前記電動工具のモードを切り替えるために使用者に操作される切替操作部と、
   前記電動工具のモードを報知する報知部と、
   前記操作プレートのハウジング内に設けられ、前記本体側通信部と通信する操作機側通信部とを備える
   電動工具用操作機。
6. 前記操作プレートのハウジング内に設けられ、複数の前記モード情報を予め記憶する記憶部をさらに備え、
   前記操作機側通信部は、前記記憶部に記憶された前記モード情報を前記本体側通信部に送信する
   請求項５に記載の電動工具用操作機。
7. 前記記憶部は、前記モード情報の追加及び削除ができるように構成される
   請求項６に記載の電動工具用操作機。
8. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動工具と、
   請求項５〜７のいずれか一項に記載の電動工具用操作機とを備える
   電動工具システム。