JP3907950B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンマドリル等の手持ち及び卓上丸鋸盤型の可搬式の電動工具に関し、特に照明用のライトと過熱等の警告のライトを備えた電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の照明装置付き電動工具として、米国特許第２，５２５，５８８号には、ケーシングの正面キャップにランプバルブ及びレンズガラスを設け、ドリルの先端を照らすようにしたものが提案されている。また、小型電動工具の過熱を警告するものとして、実開昭４９−５４７３３号には、モータの界磁にサーミスタを装着し過熱時にネオン管を点灯するようにしたものが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電動工具において工作箇所の照明装置と過熱等の警告装置はともに併存することが好ましい。しかしながら、上記従来の電動工具はいずれか一方のみを備えるもので両者を備えるものではなかった。照明器具と警報器具との両者を備えると電動工具上の場所を取ったりして意匠上好ましくなかったり、両者の配線取り回しが面倒でコストがかさんだりしたからである。本発明は上記の課題を解決するためなされたものであり、１つの照明器を用いて工作箇所の照明と警告表示を同時に行えるようにすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のうち請求項１記載の発明は、工具の先端近傍を照射する照明器を備えた電動工具において、前記照明器を正常に点灯させる正常照明駆動手段と、電動機の異常を検出する異常検出素子と、前記異常検出素子が異常を検出した場合に前記照明器に正常照射とは異なった異常照明表示をさせる警告表示駆動手段と、を備え、
前記異常検出素子が、電動機の温度を検出する温度検出素子、電動機のブラシの摩耗を検出するブラシ摩耗検出素子、電動機の過電流を検出する過電流検出素子のいずれか１つあるいは複数個であり、
前記照明器が、赤と緑と青とからなる３種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、
前記正常照明駆動手段が、前記３種類の発光ダイオードを同時に発光させる手段であり、
前記警告表示駆動手段が、検出された異常の種類に応じて前記３種類の発光ダイオードのうち少なくとも１つを消灯あるいは点滅させる手段であることを特徴とする。
【０００５】
このように形成すると、正常時には正常照明駆動手段により照明器が点灯され作業者は安全に工作を行うことができる。電動機の異常時には警告表示手段により照明器が点滅等の異常照明表示をするから作業者は電動機の異常を容易に知ることができ工作を中断することができる。照明器は警告灯の役割も果たすから電動工具には照明灯を１つ付けるのみでよく、配線の取り回しも簡単であり、意匠上の処理も容易である。
【０００６】
ここで、請求項１記載の発明のように、前記異常検出素子が、電動機の温度を検出する温度検出素子、電動機のブラシの摩耗を検出するブラシ摩耗検出素子、電動機の過電流を検出する過電流検出素子のいずれか１つあるいは複数個であることを特徴とすることできる。このように形成すると取り付けた異常検出素子の種類に応じて、電動機の過熱時に照明器が異常照明表示をし、電動機のブラシの消耗時に照明器が異常照明表示をし、電動機の過負荷時に照明器が異常照明表示をするから、作業者は取り付けた異常検出素子の種類に応じて、電動機の過熱、ブラシの摩耗または電動機の過負荷を容易に知ることができる。
【０００７】
ここで、請求項１記載の発明のように、前記照明器が、赤と緑と青とからなる３種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、前記正常照明駆動手段が、前記３種類の発光ダイオードを同時に発光させる手段であり、前記警告表示駆動手段が、検出された異常の種類に応じて前記３種類の発光ダイオードのうち少なくとも１つを消灯あるいは点滅させる手段である、ことを特徴とすることができる。
【０００８】
このように形成すると、正常時には３種類の発光ダイオードが同時に発光する。３種類の発光ダイオードは赤と緑と青の３原色をなしているから３色が混じって白色の照明光が工具の先端近傍を照射する。電動機の過熱時等の異常時には照射光の色が変わったり、点滅したりして作業者に異常を警告する。たとえば、過電流で過負荷時には緑と青の発光ダイオードを消灯させ赤の発光ダイオードのみを点灯させれば赤色の照明になり、電動機の過熱時には赤の発光ダイオードのみを点滅させれば赤色の点滅信号になる。さらにブラシの摩耗時には緑の発光ダイオードのみを点灯させれば緑色の照明になる。この場合も電動工具には発光ダイオードを１式同じ場所に備えるだけでよいから、配線の取り回しも簡単であり、意匠上の処理も容易である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。
図１は本発明に係る電動工具の側面図でありハンドル部の一部を破断して示している。電動工具１１の本体部１２には電動機が収容され、先端に工具１４を掴むチャック１３が設けられている。電動工具１１のハンドル部１５には電動機を起動するトリガースイッチ１６が設けられている。トリガースイッチ１６の下方には赤と緑と青との３種類の発光ダイオードの組からなるＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７が配設され、鎖線１８で示すように工具４の先端近傍を照射するようにされている。ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７は照明器を構成する。
【００１０】
図２は電動工具の制御装置の一実施例を示すブロック図である。電動機２０は電機子２１と２つの界磁巻線２２，２３及びブラシ２４，２５からなる。電動機２０はトリガースイッチ１６により電源に接続されるようになっている。また、電動機２０にはシャント抵抗２６が直列に接続され電動機２０に流れる負荷電流を検出できるようになっている。シャント抵抗２６は過電流検出素子をなす。また、界磁巻線２３には電動機２０の温度を検出する温度検出素子であるサーミスタ２７が取り付けられている。さらに、ブラシ２４にはブラシ摩耗検出素子２８が設置されている。シャント抵抗２６、サーミスタ２７、ブラシ摩耗検出素子２８からの信号は制御部であるマイクロコンピュータ３０に入力される。
【００１１】
さらに、マイクロコンピュータ３０には、照明機能を入り切りする照明スイッチ３１からの信号が入力される。この実施例では、照明スイッチ３１はトリガースイッチ１６と連動され、トリガースイッチ１６が引かれたときに照明スイッチ３１もオンになるようにされている。マイクロコンピュータ３０の出力は照明器用駆動回路４０に接続され、照明器用駆動回路４０は照明警告兼用ライトである３種類の発光ダイオードの組からなるＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７を駆動する。
【００１２】
図３はブラシ摩耗検出素子２８の構造を示す断面図である。黒鉛を主成分とするブラシ２４は導電体からなるブラシチューブ１０１及び絶縁体からなるブラシホルダー１０２に保持され、圧縮バネ１０３により押圧付勢されている。ブラシチューブ１０１及びブラシホルダー１０２の側面には小孔が明けられ、その小孔に段付き円柱形状をしたプローブ１０５が納められている。プローブ１０５は絶縁体で構成され、その先端がブラシ２４の側面に摺接するようになっている。プローブ１０５の背面（図面右から）は板バネ１０６に押圧されプローブ１０５の先端がブラシ２４の側面に当接するようにされている。ブラシ２４が摩耗しプローブ１０５の位置より下に下がると、プローブ１０５の先端がブラシ２４の側面よりはずれ、プローブ１０５が前進して板バネ１０６が接点１０７に接触してブラシ２４の摩耗を検出する。プローブ１０５、板バネ１０６、接点１０７はブラシ摩耗検出素子２８を構成している。
【００１３】
図４は交流用の電動工具の制御装置を示す回路図である。商用電源等の交流電源５１からは、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、コンデンサーＣ１、ツェナーダイオードＺＤ１からなる定電圧回路によりマイクロコンピュータ３０に定電圧の電流を供給する。同様に、商用電源等の交流電源５１からは、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ２、コンデンサーＣ２、ツェナーダイオードＺＤ２からなる定電圧回路により照明器用駆動回路４０に定電圧の電流を供給する。
【００１４】
マイクロコンピュータ３０の入力系について説明する。照明スイッチ３１は一端がコモンライン２０２に接続され、他端がプルアップ抵抗により電源ライン２０１に接続されると共に入力抵抗を経由してマイクロコンピュータ３０に入力されている。電機子２１の負荷電流を検出するシャント抵抗２６の検出電圧は入力抵抗を経由してマイクロコンピュータ３０に入力される。サーミスタ２７の一端はコモンライン２０２に接続され、他端はプルアップ抵抗により電源ライン２０１に接続されると共にマイクロコンピュータ３０に接続されている。接点信号であるブラシ摩耗検出素子２８の信号は、その一方の接点がコモンライン２０２に接続され、他方の接点がプルアップ抵抗により電源ライン２０１に接続されると共に入力抵抗を経由してマイクロコンピュータ３０に接続されている。
【００１５】
マイクロコンピュータ３０の出力系および照明器用駆動回路４０について説明する。照明器用駆動回路４０により駆動されるＲＢＧ−ＬＥＤ発光ダイオード１７は４つの発光ダイオードを備えている。各１個の赤色発光ダイオードＲおよび緑色発光ダイオードＧと２つの青色発光ダイオードＢである。マイクロコンピュータ３０では４つの出力端子を用い、各出力端子はそれぞれベース抵抗を経由して各駆動トランジスタ４１，４２，４３、４４のベースに接続されている。各駆動トランジスタ４１，４２，４３、４４のエミッタはコモンライン２０２に接続され、コレクタはそれぞれベース抵抗を経由してＰＮＰ型のスイッチングトランジスタ４５，４６，４７，４８のベースに接続されると共にプルアップ抵抗を経由して電源ライン２０３に接続されている。
【００１６】
各スイッチングトランジスタ４５，４６，４７，４８のエミッタは電源ライン２０３に接続され、コレクタはそれぞれ電流制限抵抗を経由してＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７の赤色発光ダイオードＲ、青色発光ダイオードＢ、緑色発光ダイオードＧ、青色発光ダイオードＢのアノードに接続されている。各発光ダイオードＲ、Ｂ、Ｇ、Ｂのカソードはコモンライン２０２に接続されている。したがって、マイクロコンピュータ３０の各出力端子がＨになると対応するスイッチングトランジスタ４５，４６，４７，４８がオン状態となり、ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７は赤色、青色、緑色、青色に発光する。
【００１７】
図５は直流用の電動工具の制御装置を示す回路図である。図４で説明した交流用の電動工具とは電源部が異なるのみで他は同一であるので同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。バッテリ等の直流電源５２はトリガースイッチ１６を経由して電動機２０の電機子２１に接続される。電動機２０は永久磁石の界磁を用いているので界磁巻線２２，２３は無い。直流電源５２からは、抵抗Ｒ１、コンデンサーＣ１、ツェナーダイオードＺＤ１からなる定電圧回路により電圧を降下して電源ライン２０１とし、マイクロコンピュータ３０に定電圧の電流を供給する。マイクロコンピュータ３０に入力する各検出素子２６，２７，２８および照明スイッチ３１は図４で説明したものと同じである。また、直流電源５２からの電源ライン２０４は直接照明器用駆動回路４０に導かれる。照明器用駆動回路４０は図４で説明したものと同じである。したがって、マイクロコンピュータ３０の各出力端子がＨになると対応するスイッチングトランジスタ４５，４６，４７，４８がオン状態となり、ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７は赤色、青色、緑色、青色に発光する。
【００１８】
図６はマイクロコンピュータ３０での処理を示すフローチャートである。電動工具１１に電源が投入されるとマイクロコンピュータ３０の処理が開始される（Ｓ１０）。まず、マイクロコンピュータ３０の初期化が行われる（Ｓ１１）。続いて、サーミスタ２７からの温度信号Ｔが読み込まれる（Ｓ１２）。そして、温度信号Ｔが所定値Ｔ０（たとえば８０°Ｃ）以上か否かが判別され（Ｓ１３）、所定値Ｔ０以上であればＳ１４に進み、過温度警告信号を出力する。過温度警告信号としては、たとえば、駆動トランジスタ４１のみを断続的にオンオフさせ、ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７のうち赤色の発光ダイオードＲのみを点滅させる。そして、Ｓ１４からＳ１２に戻る。
【００１９】
温度信号Ｔが所定値Ｔ０以下の場合は、Ｓ１３からＳ１６に進む。Ｓ１６ではブラシ摩耗検出素子２８からの接点信号が読み込まれる。そして、Ｓ１７で接点が閉じているか否か、つまりブラシが摩耗して短くなっているか否かが判別される。ブラシが摩耗していればＳ１８に進み、ブラシ摩耗警告信号を出力する。ブラシ摩耗警告信号としては、たとえば、駆動トランジスタ４３のみを断続的にオンオフさせ、ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７のうち緑色の発光ダイオードＧのみを点滅させる。そして、Ｓ１８からＳ１２に戻る。
【００２０】
ブラシが摩耗していない場合は、Ｓ１７からＳ２０に進む。Ｓ２０ではシャント抵抗２６からの負荷電流値が読み込まれる。そして、Ｓ２１で負荷電流が過電流であるか否かが判別される。負荷電流が過電流であればＳ２２に進み、過電流警告信号を出力する。過電流警告信号としては、たとえば、駆動トランジスタ４２及び４４のみを断続的にオンオフさせ、ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７のうち青色の発光ダイオードＢのみを点滅させる。そして、Ｓ２２からＳ１２に戻る。
【００２１】
負荷電流が過電流でない場合は、Ｓ２１からＳ２４に進む。Ｓ２４では照明スイッチ３１からの接点信号が読み込まれる。そして、Ｓ２４で照明スイッチ３１が閉じているか否かが判別される。照明スイッチ３１が閉じていればＳ２６に進み、照明動作出力をする。照明動作出力としては、４つの駆動トランジスタ４１，４２，４３、４４を全てオンとし、ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７の全ての発光ダイオードＲＢＧを点灯させる。この結果、赤、緑、青の３色の光が混じり白色の光となって工具近傍を照明する。そして、Ｓ２６からＳ１２に戻る。
【００２２】
照明スイッチ３１が開いている場合は、何も実行しないでＳ２５からＳ１２に戻る。ここで注目したのは、照明スイッチ３１に優先してサーミスタ２７、ブラシ摩耗検出素子２８、シャント抵抗２６からの警告信号が読み取られることである。したがって、何も警告信号が無い場合のみ照明スイッチ３１が有効になって照明がなされ、何らかの警告信号が出ているときは、その警告信号が優先して発せられる。
【００２３】
上記の構成において、Ｓ２５，Ｓ２６の処理は正常照明駆動手段を、Ｓ１３，Ｓ１４とＳ１７，Ｓ１８とＳ２１，Ｓ２２との処理は警告表示駆動手段を構成する。
【００２４】
以上の構成に基づき、作動について説明する。電動工具１１を電源に接続すると通常は、ブラシ２４の摩耗が無い限り何の警告信号も出ず、トリガースイッチ１６を引けば電動機２０が回転駆動すると共に、ＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７から白色の照明光が照射されて工作場所を照明し作業能率をアップさせる。工作途中で過負荷（過電流）が検出されると白色の照明が消え青色の光が点滅するから、電動工具１１を工作箇所に押し付ける力を弱めれば良い。作業中または作業開始時に緑色の光が点滅すればブラシ２４，２５が摩耗しているのでブラシ２４，２５の交換を行う。作業中に赤色の光が点滅すれば電動機２０の過熱であるから、作業を中断して休止すればよい。
【００２５】
この実施の形態では、照明器であるＲＧＢ−ＬＥＤ発光ダイオード１７が電動機２０が収容される本体部１２ではなく比較的余裕のあるハンドル部１５に取り付けられているから組み付けも容易でかつ配線の取り回しも容易になる。
【００２６】
以上説明した実施の形態では、説明を簡単にするため、異常の種類に応じて１種類の発光ダイオードを点滅させるものとしたが、実際には異常の種類に応じて人の感性にぴったりした色の光を点滅または照射するようにすることは容易である。色彩の変更は３原色の赤、緑、青の発光ダイオードを極短い時間間隔で点滅させるデューテイ比を適当に選択することで実現できる。
また、発光ダイオードを用いず、電球を用い、正常時には連続点灯させ、異常時には点滅させることにより警告を表示するようにしても良いことは本発明から当業者に明らかである。
また、上記の実施の形態ではトリガースイッチ１６により照明スイッチ３１を連動させることとしたが、照明スイッチ３１をトリガースイッチ１６とは別個に独立して設けても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は照明器を備え、その照明器により異常状態を警告するものであるから、照明により作業能率がアップでき、さらに、異常状態を速やかに処置ができるという優れた効果がある。そして照明器を用いて警告表示をしているから警告表示灯を別個に設ける場合に比べて配線の引き回しが少なくて済み、組み付け性が高くなりコストダウンができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動工具の側面図でありハンドル部の一部を破断して示している。
【図２】電動工具の制御装置を示すブロック図である。
【図３】ブラシ摩耗検出素子の構造を示す断面図である。
【図４】交流用の電動工具の制御装置を示す回路図である。
【図５】直流用の電動工具の制御装置を示す回路図である。
【図６】マイクロコンピュータでの処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 電動工具
１６ トリガースイッチ
１７ ＲＢＧ−ＬＥＤ発光ダイオード（照明器）
２６ シャント抵抗（過電流検出素子）
２７ サーミスタ（温度検出素子）
２８ ブラシ摩耗検出素子
３０ マイクロコンピュータ

Claims (1)

1. 工具の先端近傍を照射する照明器を備えた電動工具において、
   前記照明器を正常に点灯させる正常照明駆動手段と、
   電動機の異常を検出する異常検出素子と、
   前記異常検出素子が異常を検出した場合に前記照明器に正常照射とは異なった異常照明表示をさせる警告表示駆動手段と、
   を備え、
   前記異常検出素子が、電動機の温度を検出する温度検出素子、電動機のブラシの摩耗を検出するブラシ摩耗検出素子、電動機の過電流を検出する過電流検出素子のいずれか１つあるいは複数個であり、
   前記照明器が、赤と緑と青とからなる３種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、
   前記正常照明駆動手段が、前記３種類の発光ダイオードを同時に発光させる手段であり、
   前記警告表示駆動手段が、検出された異常の種類に応じて前記３種類の発光ダイオードのうち少なくとも１つを消灯あるいは点滅させる手段である、
   ことを特徴とする電動工具。

Images