JP6627451B2

JP6627451B2 - 工具

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Publication number: JP6627451B2
Application number: JP2015228224A
Authority: JP
Inventors: 山下　通夫; 通夫山下
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2020-01-08
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: ES2682175T3; US20170144288A1; TWI666097B; EP3170625B1; DK3170625T3; CN106985125A; TW201733748A; JP2017094432A; EP3170625A1; US11052527B2

Description

本発明は、工具に関する。

一般的には、操作ストロークに応じて抵抗値が変化するストローク式のトリガスイッチが用いられているが、操作スイッチに荷重センサが用いられる場合もある。荷重圧センサは、ストローク式と違い、操作範囲の限界が掴みにくく、許容範囲を超えた荷重を加えてしまい、荷重センサを破損させることがある。

上述した問題を解決するために、例えば、特許文献１には、トリガからの押圧力をバネを介して荷重センサに加わる構成とすることで、荷重センサに対してトリガから想定以上の荷重が加わることを防止することが記載されている。

特許第５６１１７８０号公報

しかしながら、特許文献１等に記載される変速スイッチの構成では、トリガと荷重センサとが別々のユニットで構成されているので、防水性を確保するためにシールラインが複雑化してしまい、十分な防水・防塵性能を得にくいという問題がある。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、荷重センサの防水性を確保しつつ、センサの破損を防止することが可能な工具を提供することを目的とする。

本発明に係る工具は、電気部品を動作させるためのスイッチを備える工具であって、前記スイッチは、前記スイッチを操作するスイッチ操作部と、前記スイッチ操作部の操作による押圧力に応じた荷重を検出する荷重センサと、前記荷重センサに与えられる前記押圧力の大きさに応じて、前記スイッチ操作部の押圧方向に沿って前記荷重センサを移動可能に構成する荷重調整機構と、を備えるものである。

本発明によれば、荷重センサが過大な荷重を受けた場合でも、荷重センサの破損を防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る電動工具の構成例を示す平面図である。電動工具の構成例を示す断面図である。スイッチの構成例を示す断面図である。スイッチの構成例を示す断面図である。荷重センサの構成例を示す断面図である。スイッチの動作例を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。

［電動工具１０の構成例］
図１は本発明の一実施の形態に係る電動工具１０の平面構成の一例を示し、図２はその断面構成の一例を示している。なお、図１および図２において、紙面の左側を電動工具１０の前方とし、紙面の右側を電動工具１０の後方とする。

本発明に係る電動工具１０は、ＤＣブラシレスモータ（以下、モータ２０という）を駆動源とするインパクトドライバである。電動工具１０は、図１および図２に示すように、筒状の電動工具本体（ハウジング）１２と電動工具本体１２の下部から略鉛直方向に延びるグリップ１６とを備えている。電動工具本体１２の側面部には、モータ２０の回転を正回転または逆回転に切り替えるための正逆切替スイッチ６０が設けられている。

電動工具本体１２には、モータ２０と、冷却ファン２２と、減速機４０と、スピンドル４２と、ハンマ４４と、アンビル４６とがそれぞれ内蔵されている。モータ２０は、例えばＤＣブラシレスモータから構成され、電動工具本体１２の後部に設けられている。

冷却ファン２２は、モータ２０の後方であって、モータ２０の回転軸２０ａの同軸上に設けられている。冷却ファン２２は、モータ２０の回転に伴って回転し、電動工具本体１２の側面部に設けられた吸込口から外気を吸い込んでモータ２０を冷却し、吸い込んだ空気を電動工具本体１２の側面部に設けられた排気孔から外部に排出する。

減速機４０は、モータ２０の前方に設けられ、モータ２０の回転軸２０ａに接続されている。減速機４０は、遊星歯車機構を構成し、モータ２０の回転に伴って回転してモータ２０の回転を減速させてスピンドル４２にモータ２０の動力を伝達する。

ハンマ４４は、スピンドル４２の回転を回転打撃力に変換し、変換した回転打撃力をアンビル４６に伝達する。具体的には、ねじ締め動作時（モータ２０の起動時）に後述する出力軸４６ａに設定トルク以上の外部トルク（ねじ締め抵抗）が付与されると、ハンマ４４が圧縮ばね４５を圧縮しながら後退することでアンビル４６とハンマ４４との回転方向の係合が一時的に解除され、その後、圧縮はね４５が復元する力でハンマ４４が前進すると共に、ハンマ４４がアンビル４６を回転方向に打撃する。

アンビル４６は、電動工具本体１２の先端部に設けられ、図示しないドライバビット（先端工具）が装着可能な出力軸４６ａを有している。出力軸４６ａにドライバビットを取り付けた状態でモータ２０を回転駆動させると、モータ２０の駆動力によりドライバビットが回転すると共に打撃されるようになっている。

グリップ１６は、電動工具１０を把持するための部位である。グリップ１６の下部には、電池７０を着脱可能に取り付けることが可能な電池パック取付部１８が設けられている。図１および図２では、電池パック取付部１８に電池７０が取り付けられた状態を示す。電池７０には、残量ゲージが設けられており、電池残量が視認できるようになっている。

電池パック取付部１８の前方に張り出した部位の上面部には、操作パネル２４が設けられている。操作パネル２４は、打撃モードを切り替えるためのモード設定ボタン等を有している。

スイッチ３０は、グリップ１６の上部前方側であって、ユーザーがグリップ１６を把持したときに人差し指がかかる位置に設けられている。ユーザーによるスイッチ３０の押圧動作（引き操作）に応じてモータ２０の回転量がコントロールできるようになっている。

［スイッチ３０の構成例］
図３および図４は、スイッチ３０の構成の一例を示している。図３および図４に示すように、スイッチ３０は、トリガ３００と、センサユニット３１０と、固定部材３５０と、温度センサ８０と、規制部３７０，３７２，３８０とを備えている。なお、本発明に開示されるトリガ３００は操作部の一例であり、固定部材３５０は支持部材の一例である。

トリガ３００は、ユーザーが電動工具１０をオン／オフしたりモータ２０の回転量を調整するための部材であって、ユーザーが指で押圧し易いように前面側が湾曲形状となっている。トリガ３００の後面（裏面）には、センサユニット３１０側に突出する突出部３００ａが設けられている。突出部３００ａは、ユーザーによるトリガ３００の押圧操作に応じてセンサユニット３１０側に移動して後述する荷重センサ３２０を押圧する。また、トリガ３００と後述する荷重センサカバー部材３３０との間にはコイルばね３６２が介挿されており、トリガ３００を押圧方向Ｒとは反対側に付勢している。

センサユニット３１０は、荷重センサ３２０と、荷重センサカバー部材３３０と、荷重センサ支持部材３４０とを備えている。図５は、荷重センサ３２０の断面構成の一例を示している。図５に示すように、荷重センサ３２０は、封止カバー３２２と、感圧導電性弾性部材３２４と、基板３２６とを有している。

封止カバー３２２は、例えば弾性的に撓み変形が可能な軟質樹脂材等からなり、押圧部３２２ａとこれに一体形成されたシール部３２２ｂとを有している。押圧部３２２ａは、前面側および後面側のそれぞれが半球状（ドーム状）に突出しており、前面側の突出部がトリガ３００により押圧されることで弾性的に進退移動し、後面側の突出部が感圧導電性弾性部材３２４を押圧する。押圧部３２２ａは、誤動作を防止するために、トリガ３００の突出部３００ａとは距離Ｄ１だけ離間するように設けられている（図４参照）。シール部３２２ｂは、基板３２６の外縁部の全周を囲むように設けられ、荷重センサ３２０内における防水性を確保する機能を有している。

感圧導電性弾性部材（可動接点）３２４は、封止カバー３２２と基板３２６との間に配置され、弾性的に撓み変形が可能な板状の導体性部材から構成されている。導電性部材としては、例えば、金属性導電部材の他、圧力に応じて電気伝導度が変化する感圧性の導体部材、例えば、カーボンや金属粉、金属蒸着粉等の導電性粒子がゴム材中に分散された感圧部材を好適に用いることができる。感圧導電性弾性部材３２４は、封止カバー３２２から受ける押圧力によって撓むことで基板３２６に当接する。なお、本実施の形態では、感圧導電性弾性部材（可動接点）３２４と封止カバー３２２とを接触させた状態で構成しているが、これらを離間させた構成とすることもできる。

基板３２６は、例えばガラスエポキシ板等の材料からなり、感圧導電性弾性部材３２４と一定の距離Ｄ２をあけて配置されている。基板３２６の前面側には、固定接点をなす複数の導体パターン（図示省略）が形成されている。基板３２６では、感圧導電性弾性部材３２４が導電パターンに当接した状態から圧縮されると、圧縮荷重（変形量）に応じて抵抗値が変化して導通し、基板３２６に接続された配線３６０を介して導通に基づく電気信号を後述する制御装置５０に出力する。荷重の増加により感圧導電性弾性部材３２４の変形量が増加すると、抵抗値が減少する。これにより、ユーザーによるトリガ３００の押圧力に応じた荷重に対する抵抗値を検出することができる。

図３および図４に戻り、荷重センサカバー部材３３０は、荷重センサ３２０を覆うことで荷重センサ３２０の密閉性および防水性を確保するものである。荷重センサカバー部材３３０は、円筒部３３２と、これに一体形成されたフランジ部３３４とから構成されている。円筒部３３２は、押圧部３２２ａ（図５参照）を露出させることで突出部３００ａによる押圧部３２２ａの押圧を可能とする。フランジ部３３４は、円筒部３３２の外縁から外方に張り出すと共に、封止カバー３２２の外縁部の全周を覆うように設けられている。

荷重センサ支持部材３４０は、荷重センサ３２０を支持するための部材であり、円筒部３４２とこれに一体形成されたフランジ部３４４とを有している。円筒部３４２は、段差部を有する円筒部材であって、大径円筒部３４２ａとこれに連なる小径円筒部３４２ｂとから構成されている。フランジ部３４４は、大径円筒部３４２ａの前方外縁から張り出しており、荷重センサカバー部材３３０のフランジ部３３４および封止カバー３２２のシール部３２２ｂ（図５参照）のそれぞれに当接している。

荷重センサカバー部材３３０のフランジ部３３４と荷重センサ支持部材３４０のフランジ部３４４とは、封止カバー３２２のシール部３２２ｂを挟み込んだ状態で、ねじ３６６，３６８により締結されている。これにより、荷重センサ３２０が荷重センサカバー部材３３０および荷重センサ支持部材３４０に内包された一体型のユニット構造（センサユニット３１０）となり、荷重センサ３２０の密閉性や防水性が確保される。

固定部材３５０は、電動工具本体１２内に設けられた図示しない取り付け部に固定され、トリガ３００およびセンサユニット３１０の押圧方向Ｒにおける移動を規制する。固定部材３５０は、センサユニット３１０の移動をガイドするためのガイド部３５０ａを有している。ガイド部３５０ａは、固定部材３５０の内周面に設けられ、円筒部３４２の外周面に接することでセンサユニット３１０の直線的な押圧方向Ｒへの移動を可能としている。荷重センサ支持部材３４０の小径円筒部３４２ｂの外周面と固定部材３５０の内周面との間にはバネ３６４が介挿されており、センサユニット３１０がコイルばね３６４によって弾性的に支持されている。

コイルばね３６４は、荷重センサ３２０に対して同軸上に配置され、ユーザーのトリガ３００の押圧により荷重センサ３２０に一定以上の荷重が加えられた際に弾性変形する。つまり、コイルばね３６４は、荷重センサ３２０に与えられる押圧力の大きさに応じて、トリガ３００と荷重センサ３２０とが離間する方向に相対移動させる。これにより、センサユニット３１０を固定部材３５０に対して移動可能な構成とすることができると共に、トリガ３００が受けた押圧力を正確に荷重センサ３２０に伝達することができるので、荷重センサ３２０の感度を向上させることができる。なお、本発明に開示されるコイルばね３６４は、弾性部材および荷重調整機構の一例である。

温度センサ８０は、例えばサーミスタから構成され、荷重センサ３２０を構成する基板３２６の後面（裏面）側に設けられている。なお、温度センサ８０は、上述した基板３２６の後面の取り付け位置に限定されることはなく、電動工具１０の電源投入後の使用状態での周囲温度を測定するようにしても良い。周囲温度には、例えば、電動工具本体１２内における荷重センサ３２０の周囲の温度や、電動工具本体１２の周辺の環境温度等が含まれる。

規制部３７０，３７２は、図４に示すように、スイッチ３０の内側の上部および下部のそれぞれに設けられ、ユーザーの押圧によるトリガ３００の移動距離をセンサユニット３１０の最大移動距離未満に規制するものである。

規制部３７０は、トリガ３００に設けられた突出部３０２と、固定部材３５０に設けられたトリガ３００の押圧方向Ｒに延びる長孔３５２とから構成されている。突出部３０２は、トリガ３００の内面側から固定部材３５０側に突出した円柱状部材であって、長孔３５２にスライド可能に係合されている。長孔３５２内におけるトリガ３００の突出部３０２の移動距離（ストローク）Ｄ３は、センサユニット３１０の押圧方向Ｒへの最大移動距離（ストローク）未満である。また、トリガ３００の移動距離Ｄ３のうち、誤作動抑止空間としての距離Ｄ１を除いた距離（荷重センサ３２０に荷重が加えられる範囲）が、センサユニット３１０の移動可能な距離よりも小さい。

規制部３７２については、規制部３７０と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。規制部３７２は、突出部３０４と、長孔３５４とから構成されている。突出部３０４は、長孔３５４にスライド可能に係合されている。長孔３５４内におけるトリガ３００の突出部３０４の移動距離Ｄ４は、センサユニット３１０の押圧方向への最大移動距離未満である。なお、移動距離Ｄ３は移動距離Ｄ４と等しい。

規制部３８０は、スイッチ３０の後部に設けられ、センサユニット３１０のコイルばね３６４に対する抜けを防止すると共にセンサユニット３１０の移動量を規制する。規制部３８０は、固定部材３５０に設けられた突出部３５６と、荷重センサ支持部材３４０に設けられたフック部３４２ｃとから構成されている。

フック部３４２ｃは、下方に窪んだ凹部を有し、荷重センサ支持部材３４０の後端部に一体形成されている。突出部３５６は、固定部材３５０の内面側から荷重センサ支持部材３４０側に向かって突出した円柱状部材であって、フック部３４２ｃに移動可能に係合されている。フック部３４２ｃ内における突出部３５６の移動距離Ｄ５は、トリガ３００のストロークが限界に達したとしてもセンサユニット３１０が移動可能な長さに設定される。

上述したトリガ３００の移動距離Ｄ３とセンサユニット３１０の移動距離Ｄ５との関係をまとめると以下の通りである。トリガ３００と封止カバー３２２との間には、誤動作防止のための隙間（距離Ｄ１）が形成され、感圧導電性弾性部材３２４と基板３２６の間には、絶縁空間（距離Ｄ２）が形成されている。トリガ３００が押圧されていない初期状態において隙間としての距離Ｄ２が確保できれば、誤動作抑止空間としての距離Ｄ１は設けなくても良い。ただし、公差集積を考慮して誤動作抑止空間Ｄ１を設ける。このため、トリガ３００の移動距離Ｄ３は、０ｍｍ以上３ｍｍ以下程度に設定される。また、これにより、センサユニット３１０が移動可能な移動距離Ｄ５は、３ｍｍ以上に設定される。

［スイッチ３０の動作例］
次に、スイッチ３０の動作の一例について図３〜図６を参照して説明する。図６は、スイッチ３０の引き操作時における動作の一例を示している。トリガ３００がユーザーにより押圧される前の状態では、トリガ３００と封止カバー３２２とは距離Ｄ１だけ離間していると共に、感圧導電性弾性部材３２４と基板３２６とは距離Ｄ２だけ離間している。この場合、荷重センサ３２０は、非導通の状態である。また、トリガ３００が押圧される前では、コイルばね３６４によりセンサユニット３１０がトリガ３００側に付勢されるが、突出部３５６によりフック部３４２ｃが係止される。これにより、センサユニット３１０の固定部材３５０からの抜けを防止できる。

ユーザーによりトリガ３００が押圧操作されると、トリガ３００が押圧方向Ｒに移動していき、トリガ３００の突出部３００ａが封止カバー３２２の押圧部３２２ａに当接して押圧する。トリガ３００がさらに押圧されると、封止カバー３２２の押圧部３２２ａが感圧導電性弾性部材３２４を押圧する。これにより、感圧導電性弾性部材３２４が弾性変形して撓んで基板３２６に接触する。つまり、トリガ３００（突出部３０２，３０４）は、距離Ｄ１，Ｄ２で許容される変位量だけ押圧方向Ｒに移動する。

また、ユーザーによりさらにトリガ３００が押圧操作され、コイルばね３６４の取付け荷重以上の荷重がトリガ３００に加えられると、図６に示すように、コイルばね３６４が圧縮されて荷重センサ３２０を内包するセンサユニット３１０が押圧方向Ｒ（後方）に移動していく。これにより、荷重センサ３２０にコイルばね３６４以上の荷重が加わることを防止できる。

また、トリガ３００は、距離Ｄ３だけ移動すると、突出部３０２、３０４が長孔３５２、３５４によって規制されるが、最大距離を移動した場合でも、図６に示すように、フック部３２４ｃ内の突出部３５６がまだ距離Ｄ６だけ移動可能な状態となっている。つまり、センサユニット３２０が固定部材３５０に対して距離Ｄ６だけ余裕を持った状態で移動可能な構成となっている。これにより、荷重センサ３２０に対して過大な負荷がかかった場合でも荷重センサ３２０の破損等を防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、規制部３７０，３７２を設けることで、コイルばね３６４の取付け荷重以上の荷重がトリガ３００に加えられて荷重センサ３２０を内包するセンサユニット３１０が移動した場合でも、センサユニット３１０のストローク限界よりも先にトリガ３００の方がストローク限界に到達する構成としたので、荷重センサ３２０にコイルばね３６４以上の荷重が加わることを防止できる。その結果、荷重センサ３２０に過大な荷重が加わったとしても荷重センサ３２０が破損されてしまうことを回避できる。

また、本実施の形態によれば、規制部３８０を設けることで、突出部３５６によりフック部３４２ｃを係止する構成としたので、センサユニット３１０が固定部材３５０から抜けることを防止できる。また、トリガ３００のストロークが限界に達しても、センサユニット３１０の移動を可能な構成としたので、荷重センサ３２０の破損等を防止できる。

また、本実施の形態によれば、荷重センサ３２０を荷重センサカバー部材３３０と荷重センサ支持部材３４０とに内包させたユニット構造とするため、荷重センサ３２０の防水構造を単純化することをできる。これにより、スイッチ３０の小型化を図ることができると共に組み付けの簡易化を図ることができ、電動工具１０の低コスト化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、荷重センサ３２０の一例として感圧ゴム式の荷重センサを用いた例について説明したが、これに限定されることなく、半導体式の荷重センサや、歪ゲージ式の荷重センサを用いた場合でも本発明を適用することができる。

また、上述した実施の形態の規制部３７０，３７２において、突出部３０２，３０４と長孔３５２，３５４との関係を逆に構成することもできる。同様に、規制部３８０の突出部３５６とフック部３４２ｃとを逆の構成とすることもできる。

また、電動工具１０としてインパクトドライバについて説明したが、これに限定されることはなく、打撃機構を有していない電動ドライバ、電動のこぎり、電動やすり等にも本発明を適用することができる。また、電源としては、電池７０に限定されることはなく、電源ケーブルによるＡＣ電源を採用することもできる。

１０電動工具
１２電動工具本体
２０モータ
３０スイッチ
３００トリガ（スイッチ操作部）
３２０荷重センサ
３５０固定部材（支持部材）
３６４コイルばね（弾性部材，荷重調整機構）
３７０，３７２，３８０規制部

Claims

電気部品を動作させるためのスイッチを備える工具であって、
前記スイッチは、
前記スイッチを操作するスイッチ操作部と、
前記スイッチ操作部の操作による押圧力に応じた荷重を検出する荷重センサと、
前記荷重センサに与えられる前記押圧力の大きさに応じて、前記スイッチ操作部の押圧方向に沿って前記荷重センサを移動可能に構成する荷重調整機構と、
を備えたことを特徴とする工具。
前記スイッチ操作部の移動範囲を前記荷重センサの移動範囲未満に規制するための規制部を備えることを特徴とする請求項１に記載の工具。
前記荷重調整機構は、前記荷重センサを支持する弾性部材を備えており、
前記弾性部材は、荷重センサと同軸上に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の工具。