JP2003025252A - 電池式電動工具及び電池式電動工具の電池残容量検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動
工具において、電池の個々のバラツキに影響されること
無く、かつ、駆動源の状態の影響を受けること無く電池
残容量を検出する。 【解決手段】 電池残容量が設定残容量より低下した場
合に残容量低下信号を出力する残容量検出回路２００を
備える。残容量検出回路２００は、駆動源Ｍへの通電オ
フから所定時間経過後の、電池ＢＰの出力電圧の時間的
変化率が所定値を越える場合に残容量低下信号を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、電池で駆動され
る駆動源を備えた電池式電動工具に関し、詳しくは電池
残容量を精度良く検出するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】 電池式電動工具は、使用することで電
池の残容量が減るため、一定期間使用すると電池を交換
又は充電する必要が生じる。そのため、電池の残容量が
低下したときに発光ダイオードを点灯等させることで、
工具使用者に電池が交換時期あるいは充電時期になった
ことを警告する電池式電動工具が開発されている（実公
平４−３２２２４号等）。このような電池式電動工具に
は、電池の残容量が設定残容量より低下したことを検出
する残容量検出回路が設けられる。この残容量検出回路
は、電池の残容量が設定残容量より低下すると残容量低
下信号を出力し、この出力された残容量低下信号によっ
て警告等が発せられる。このように警告が発せられるタ
イミングは、残容量検出回路から出力される残容量低下
信号の出力タイミングによって決まる。したがって、適
切なタイミングで警告を発するためには、残容量検出回
路によって電池残容量を精度良く検出する必要がある。
そこで、電池残容量を精度良く検出するための方法とし
て、電池残容量を検出するための専用ＩＣを用いる方法
が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、専用
ＩＣを用いて電池残容量を検出する方法では、電池残容
量を精度良く検出できるものの、高価な専用ＩＣを用い
なければならず、さらに、専用ＩＣに流れる電流を分流
するためのシャント抵抗を装備する必要がある等、コス
ト高になるという問題があった。

【０００４】本発明は、上述した実情に鑑みなされたも
のであり、その目的は、専用ＩＣを用いることなく、電
池残容量を精度良く検出することができる技術を提供す
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】 上記課
題を解決するため請求項１に記載の発明は、電池で駆動
される駆動源を備えた電池式電動工具であって、電池残
容量が設定残容量より低下したときに残容量低下信号を
出力する残容量検出回路を有する。そして、その残容量
検出回路は、駆動源への通電オフから所定時間経過後の
電池電圧の時間的変化率が所定値を越えるときに残容量
低下信号を出力する。この電池式電動工具では、駆動源
への通電オフから所定時間経過後の電池電圧の時間的変
化率、すなわち、駆動源への通電オフ後の電池電圧の回
復特性に基づいて電池の残容量を検出する。したがっ
て、駆動源への通電がオフされた状態で電池残容量が検
出されるため、駆動源の状態（例えば、負荷状態と無負
荷状態の違い）等による影響が小さくなり、電池残容量
を精度良く検出することができる。よって、上記電池式
電動工具では、専用ＩＣを用いることなく電池残容量を
精度良く検出することができる。

【０００６】ここで、上記「電池電圧の回復特性」と
は、電池が満充電の場合は、駆動源への通電がオフされ
ると速やかに電池電圧が回復し、一方、電池残容量が少
なくなった場合は、駆動源への通電がオフされると緩や
かに電池電圧が回復するという特性のことをいう。図１
を用いて具体的に説明する。図１は、駆動源を起動する
メインスイッチ（トリガースイッチ）がオンされて駆動
源が駆動され、所定時間経過後にメインスイッチをオフ
したときの、電池電圧（バッテリ電圧）の変化の一例を
模式的に示す図である。図１から明らかなように、満充
電の電池では、図１（ａ）に示すように駆動源への通電
がオフされると速やかに電池電圧が回復し、逆に、電池
残容量が少なくなった電池では、図１（ｂ）に示すよう
に駆動源への通電がオフされると緩やかに電池電圧が回
復する。したがって、駆動源がオフされてから所定時間
経過したときの電池電圧の時間的変化率は、満充電の電
池では電池電圧が既に回復した状態となっているため小
さくなり、残容量が少ない電池では電池電圧が回復する
途中の状態となるため電池電圧の時間的変化率は大きく
なる。請求項１に記載の電動工具では、このことを利用
して電池の残容量が少なくなったことを検出する。な
お、電池電圧の回復特性を利用して電池残容量を検出す
る際の判定基準としては、駆動源への通電オフから所定
時間経過後の電池電圧の時間的変化率（例えば、駆動源
への通電オフから所定時間経過後における所定時間内の
電圧上昇量等）のみならず、他の判定基準、例えば、駆
動源への通電オフから電池電圧が所定の電圧値（無負荷
開放電圧に基づいて定められる電圧）に回復するまでの
時間を利用することができる。

【０００７】前記残容量検出回路は、電池電圧の無負荷
開放電圧が予め設定された電圧値より低下しているとき
にさらに残容量低下信号を出力することが好ましい。こ
れによれば、駆動源への通電前に残容量低下信号を出力
することができるなお、このように異なる判定基準を利
用して残容量低下信号を出力する場合には、判定基準毎
に報知する報知器（ＬＥＤ等）を設けるようにしても良
い。このような構成とすると、無負荷開放電圧による電
池残容量の検出結果と、通電オフ時の電池電圧の回復特
性による電池残容量の検出結果とに基づいて、電池の異
常を判断することが可能となる。すなわち、無負荷開放
電圧の判定が“残容量低下”であるにもかかわらず、電
池電圧の回復特性が“残容量が充分にある”の場合は、
電池のセルに充分に充電されているにもかかわらず、無
負荷開放電圧が低い状態である。したがって、これら二
つの判定結果によって電池の異常（例えば、セル短絡
等）を判断することができる。

【０００８】前記残容量検出回路は、駆動源の起動時に
おける電圧降下量が予め設定された電圧降下量を越える
ときにさらに残容量低下信号を出力することが好まし
い。これによれば、駆動源への通電をオフする前のより
早いタイミングで残容量低下信号を出力することができ
る。なお、上記の場合にも判定基準毎に報知する報知器
（ＬＥＤ等）を設けるようにしても良い。このような構
成によると、起動時の電圧降下量による電池残容量の検
出結果と、通電オフ時の電池電圧の回復特性による電池
残容量の検出結果とに基づいて、電池の異常を判断する
ことが可能となる。すなわち、電圧降下量による判定が
“残容量低下”であるにもかかわらず、電池電圧の回復
特性が“残容量が充分にある”の場合は、電池のセルに
充分に充電されているにもかかわらず、電圧降下量が大
きい状態である。したがって、これら二つの検出結果に
よって電池の異常（例えば、電池の内部インピーダンス
の増加（セルの劣化）等）を判断することができる。

【０００９】本発明の一態様としては、次に記載する電
池式電動工具とすることができる。この電池式電動工具
は、電池で駆動されるモータと、電池残容量が設定残容
量より低下したときに残容量低下信号を出力する残容量
検出回路を有する。そして、その残容量検出回路は、モ
ータへの通電オン後でモータ回転開始前に通電オフされ
た場合において、その通電オフから所定時間経過後の電
池電圧の時間的変化率が所定値を超えるときに残容量低
下信号を出力する。この電池式電動工具では、モータへ
の通電がオンされモータが回転を開始する前に通電オフ
されたときの電池電圧の回復特性によって電池残容量を
検出する。したがって、モータが回転していない状態で
検出された電池電圧の回復特性によるため、モータの回
転による電池電圧の変動の影響が無く、電池残容量を正
確に検出することができる。

【００１０】また、本発明の他の態様としては、次に記
載する電池式電動工具とすることができる。この電池式
電動工具は、電池で駆動されるモータと、電池残容量が
設定残容量より低下したときに残容量低下信号を出力す
る残容量検出回路を有する。そして、その残容量検出回
路は、モータ電流が一定で、かつ、モータ回転数が一定
となっている状態でモータへの通電がオフされた場合に
おいて、その通電オフから所定時間経過後の電池電圧の
時間的変化率が所定値を超えるときに残容量低下信号を
出力する。この電池式電動工具では、モータ電流が一定
で、かつ、モータ回転数が一定となる状態でモータへの
通電がオフされたときの電池電圧の回復特性によって電
池残容量を検出する。したがって、モータの負荷変動に
よる電池電圧の変動の影響が無く、電池残容量を正確に
検出することができる。ここで、上記「モータ電流が一
定で、かつ、モータ回転数が一定となっている状態」と
は、具体的には、例えば（１）負荷軸が停止している状
態，（２）無負荷でモータが回転している状態，等をい
う。

【００１１】さらに、本発明の他の態様としては、次に
記載する電池式電動工具とすることができる。この電池
式電動工具は、電池で駆動される駆動源を備えた電池式
電動工具であって、スイッチと、スイッチの操作により
起動され、電池残容量が設定残容量より低下していると
きに残容量低下信号を出力する残容量検出回路と、残容
量検出回路から出力される残容量低下信号に基づいて電
池残容量を報知する報知器とを有する。そして、前記残
容量検出回路は、スイッチの操作に基づいて駆動源に所
定時間通電し、通電停止後の電池電圧の回復特性に基づ
いて残容量低下信号を出力する。この電池式電動工具で
は、スイッチが操作されると、残容量検出回路が駆動源
に所定時間通電し、通電停止後の電池電圧の回復特性に
基づいて電池残容量を検出する。そして、検出した電池
残容量が設定残容量より低下している場合には、報知器
からその旨が報知される。したがって、工具使用者はス
イッチを操作するだけで、電池の残容量をチェックする
ことができる。ここで、駆動源に通電される所定時間
は、通電されてから駆動源が機械的に動作する直前まで
の時間内に設定されることが好ましい。すなわち、通電
が開始されてから駆動源が機械的に動作する前（例え
ば、駆動源がモータであった場合に、モータ回転軸が回
転する前）に駆動源への通電が停止されれば、駆動源の
機械的な動作による電池電圧への影響を無くすことがで
きる。

【００１２】また、本発明の一態様としては、次に記載
する締付工具とすることができる。この締付工具は、電
池によって駆動されるモータの回転が衝撃力発生機構を
介して負荷軸に伝達され、負荷軸が回転することによっ
てネジの締付を行う工具であって、検出装置と制御装置
を有する。検出装置は、負荷軸の回転方向と回転角変化
を検出する。制御装置は、検出された負荷軸の回転方向
と回転角変化から負荷軸の回転停止を判定し、負荷軸が
回転を停止していないと判定したときにモータの回転を
継続し、負荷軸が回転を停止したと判定したときにモー
タの回転を停止する。さらに、制御装置は、モータの回
転を停止させてから所定時間経過後の電池電圧の回復特
性から電池の残容量検出を行う。この締付工具では、負
荷軸が回転を停止するまでモータが回転（すなわち、モ
ータに通電オン）して負荷軸を回転させる。このため、
負荷軸に結合された締付部材（ナット類）は、それ以上
回転することができない状態（充分な締付トルクを与え
た状態）まで締め付けられる。また、モータが回転して
いるにもかかわらず負荷軸（すなわち、締付部材）が回
転を停止している状態は、モータの負荷が一定となり電
池は定電流放電の状態となっている。したがって、制御
装置は、電池が定電流放電の状態となっている状態で通
電オフされたときの電池電圧の回復特性によって電池残
容量を検出する。このために、電池残容量を正確に検出
することができる。

【００１３】上記の締付工具では、前記制御装置は、さ
らに、負荷軸が回転を停止したと判定してからモータの
回転を停止するまでに電池電圧を検出し、その検出され
た電池電圧を用いて電池の残容量検出を行うことが好ま
しい。このような構成によると、定電流放電時の電池電
圧が検出され、その検出された電池電圧によっても電池
の残容量検出が行われる。このため、より正確に電池残
容量を検出することができる。このような構成の場合に
は、定電流放電時の電池電圧による残容量検出の結果
と、通電オフ後の電池電圧の回復特性による残容量検出
の結果とによって、電池の異常を判定することができ
る。例えば、定電流放電時の電池電圧が‘残容量低下’
で、電池電圧の回復特性が‘満充電’の場合には、電池
のセル短絡等が原因であると判定することができる。ま
た、定電流放電時の電池電圧が‘満充電’で、電池電圧
の回復特性が‘残容量低下’の場合には、電池のセル劣
化等が原因と判定することができる。さらに、定電流放
電時の電池電圧が‘残容量低下’で、電池電圧の回復特
性が‘残容量低下’の場合には、単なる充電不足が原因
と判定することができる。

【００１４】上記課題は請求項９に記載の発明によって
も解決することができる。すなわち、請求項９に記載の
発明は、電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工
具の電池残容量検出方法であって、駆動源への通電がオ
フされたときの電池電圧の回復特性に基づいて電池残容
量を検出する。上記電池残容量検出方法によっても、電
池残容量を精度良く検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】 上述した請求項のいずれかに記
載の発明は、以下に記載の形態で好適に実施することが
できる。 （形態１） 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電
池式電動工具では、前記残容量検出回路から出力される
残容量低下信号に基づいて電池残容量を報知する報知器
が付加されていても良い。このような形態によると、電
池残容量が設定残容量より低下すると報知器によってそ
の旨が工具使用者に報知されるため、適切なタイミング
で電池の交換又は充電が行われる。 （形態２） 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電
池式電動工具には、前記残容量検出回路から出力される
残容量低下信号に基づいて駆動源への通電を遮断するス
イッチ回路が設けられていても良い。このような形態に
よると、電池残容量が設定残容量より低下すると駆動源
への通電が遮断されるため、電池残容量が低下した状態
での作業を禁止することができる。 （形態３） 請求項６に記載の電池式電動工具では、前
記スイッチは、作業時に駆動源を操作するためのメイン
スイッチと共通化され、メインスイッチが所定条件下操
作されたときに、前記残容量検出回路が電池の残容量を
検出するようにしても良い。このような形態によると、
残容量検出回路を起動するためのスイッチを別途設ける
必要がない。なお、上記「所定条件」は、電動工具の機
種・仕様等に応じて適宜設定することができる。例え
ば、電動工具本体の電池収容部へ電池装着後の最初のメ
インスイッチ操作によって、残容量検出回路が作動する
ようにしても良い。 （形態４） 請求項６に記載の電池式電動工具では、前
記スイッチは、作業時に駆動源を操作するためのメイン
スイッチと共通化され、メインスイッチが操作される毎
に、前記残容量検出回路が電池の残容量を検出するよう
にしても良い。このような形態によると、電動工具によ
り作業が行なわれる毎に電池残容量が検出される。した
がって、使用中に電池残容量不足となった場合には、即
座に電池残容量不足である旨が作業者に報知される。 （形態５） 形態４に記載の電池式電動工具では、残容
量検出回路から残容量低下信号が出力されず、かつ、メ
インスイッチが操作され続けている場合には、残容量検
出回路による駆動源への通電停止後に、再度駆動源への
通電が再開されることが好ましい。このような形態によ
ると、電池の残容量検出が終わると、引き続き電動工具
による作業が行なわれる。 （形態６） 請求項６又は形態３又は形態４又は形態５
に記載の電池式電動工具では、前記残容量検出回路はマ
イクロコンピュータを含んで構成され、そのマイクロコ
ンピュータは、スイッチの操作に基づいて駆動源に所定
時間通電し、通電停止後の電池電圧の回復特性に基づい
て電池残容量を検出するようプログラムされていること
が好ましい。このような形態によると、プログラムを適
宜修正することにより、機種・仕様等が異なる種々の電
動工具の残容量検出回路を共通化することができる。 （形態７） 請求項６に記載の電池式電動工具では、前
記駆動源に通電する所定時間は、駆動源のインダクタン
スと巻線抵抗によって決まる時定数以上の時間であるこ
とが好ましい。このような形態によると、起動電流が充
分に流れることで駆動源への通電開始時における電圧降
下量が充分な量となるため、電池電圧の回復特性の差が
明確になって精度良く電池残容量を検出することができ
る。 （形態８） 請求項９に記載の電池残容量検出方法にお
いて、さらに、電池の無負荷開放電圧を考慮して電池残
容量を検出することが好ましい。このような形態による
と、無負荷開放電圧による電池残容量の検出結果と、通
電オフ時の電池電圧の回復特性による電池残容量の検出
結果とに基づいて、電池の異常（セル短絡等）を判断す
ることが可能となる。 （形態９） 請求項９に記載の電池残容量検出方法にお
いて、さらに、駆動源起動時の電圧降下量を考慮して電
池残容量を検出することが好ましい。このような形態に
よると、駆動源起動時の電圧降下量による電池残容量の
検出結果と、通電オフ時の電池電圧の回復特性による電
池残容量の検出結果とに基づいて、電池の異常（電池の
内部インピーダンスの増加（セルの劣化）等）を判断す
ることが可能となる。 （形態１０） 電池で駆動される駆動源を備えた電池式
電動工具においては、駆動源を操作するためのメインス
イッチと、メインスイッチの操作により起動され、電池
残容量が設定残容量より低下しているときに残容量低下
信号を出力する残容量検出回路と、残容量検出回路から
出力される残容量低下信号により駆動源への通電をオフ
する駆動回路とを有するようにしても良い。このような
形態によると、メインスイッチの操作により残容量検出
が行われ、電池残容量が設定残容量より少ない場合に
は、その後メインスイッチを操作しても駆動源は駆動さ
れない。したがって、電動工具により作業を行おうとし
てメインスイッチが操作されると必ず残容量検出が行わ
れ、残容量が少ないものは作動不能となる。このため、
電池残容量が少ない状態での作業が確実に禁止される。

【００１６】

【実施例】 以下、本発明を具現化した一実施例に係る
電動工具について図面を参照して説明する。図２は本実
施例に係る電動工具の回路構成を示す図である。図２に
示すように、本実施例の電動工具は、電池パックＢＰ
と、電池パックＢＰが着脱可能に装着される電動工具本
体１００により構成されている。電池パックＢＰは、ニ
ッケル水素電池等のセルを内蔵しており、充電可能とな
っている。この電池パックＢＰは電動工具本体１００の
電池収容部に収容されると、電池パックＢＰの電池接点
が電動工具本体１００の接点ＣＮ１，ＣＮ２に接続され
るようになっている。

【００１７】電動工具本体１００には、上述した電池パ
ックＢＰから供給される電力により駆動されるモータＭ
と、電池パックＢＰの残容量を検出する残容量検出回路
２００と、モータＭを駆動するために工具使用者により
操作されるメインスイッチ（図示省略）が設けられてい
る。モータＭは、その一端が接点ＣＮ１に接続され、そ
の他端が接点ＣＮ２に接続されている。したがって、モ
ータＭは、接点ＣＮ１及び接点ＣＮ２を介して電池パッ
クＢＰと接続され、電池パックＢＰから供給される電力
により回転駆動される。このモータＭの両端は、逆起電
圧吸収用のダイオードＤ３を介して接続される。また、
モータＭと接点ＣＮ２との間には、モータＭへの駆動電
力を制御するための制御素子、例えば電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）Ｑ１が設けられている。このＦＥＴＱ１
のゲート端子には、後で詳述する残容量検出回路２００
の出力端子ＯＵＴ２が接続されている。

【００１８】残容量検出回路２００は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭとＩ／Ｏが１チップ化されたマイクロコンピ
ュータにより構成されている。この残容量検出回路２０
０のＲＯＭには、後述する残容量検出処理を実現するた
めの制御プログラムが記憶されている。残容量検出回路
２００の入力端子ＩＮには、抵抗Ｒ１（その一端が接点
ＣＮ１に接続されている）と抵抗Ｒ２（その一端が接点
ＣＮ２に接続されている）の接続点が接続される。ま
た、上記入力端子ＩＮと抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点の間に
は、ダイオードＤ１、Ｄ２が図示のように接続されてい
る。したがって、電池パックＢＰの出力電圧は、抵抗Ｒ
１、Ｒ２で分圧され、その分圧された電圧は、ダイオー
ドＤ２によって負の成分を取り除かれ、残容量検出回路
２００の入力端子ＩＮに入力するようになっている。な
お、入力端子ＩＮに入力した電圧は、残容量検出回路２
００内に設けられたＡ／Ｄコンバータ（図示省略）によ
りデジタル化され、後述する残容量検出処理に使用され
ることとなる。また、残容量検出回路２００の出力端子
ＯＵＴ１には、発光ダイオードＬＥＤが接続され、この
発光ダイオードＬＥＤは抵抗Ｒ３を介して制御電源Ｖcc
に接続されている。

【００１９】次に、上述した残容量検出回路２００にお
いて行われる残容量検出処理を、図３及び図４に示すフ
ローチャートを参照して説明する。電池パックＢＰが電
池収容部に装着されて残容量検出回路２００に電源が供
給され始めると、残容量検出回路２００は、図３に示す
ように入力端子ＩＮに入力する電圧をＡ／Ｄコンバータ
によりＡ／Ｄ変換し（Ｓ１）、そのＡ／Ｄ変換した値を
無負荷開放電圧ＶopenとしてＲＡＭ内の所定のアドレス
に記憶する（Ｓ２）。次に、メインスイッチが操作され
たか否かを判定し（Ｓ３）、メインスイッチが操作され
ていない場合には、メインスイッチが操作されるまでス
テップＳ１〜Ｓ３までの処理を繰り返す。メインスイッ
チが操作されると、ステップＳ２で記憶した無負荷開放
電圧Ｖopenが設定した電圧値より大きいか否かを判定す
る（Ｓ４）。そして、無負荷開放電圧Ｖopenが設定値以
下の場合には図４のステップＳ２２に進み、無負荷開放
電圧Ｖopenが設定値より大きい場合にはステップＳ５に
進む。ここで、ステップＳ４の設定値（無負荷開放電圧
Ｖopenと比較される電圧値）は、電池パックＢＰの放電
特性（放電曲線）に基づいて決められている。

【００２０】ステップＳ５に進むと、残容量検出回路２
００は、出力端子ＯＵＴ２から駆動信号をＦＥＴＱ２に
出力することによりモータＭへの電力供給を開始する。
モータＭに電力供給（通電）されると、起動電圧Ｖon
（ＲＡＭ内の所定のアドレスに格納されている値）に初
期値ＦＦが記憶され（Ｓ６）、タイマのカウントが開始
される（Ｓ７）。次に、入力端子ＩＮに入力する電圧を
Ａ／Ｄ変換し（Ｓ８）、その変換した値が起動電圧Ｖon
より小さいか否かを判定する（Ｓ９）。Ａ／Ｄ変換した
値が起動電圧Ｖonより小さい場合には、起動電圧Ｖonを
ステップＳ８でＡ／Ｄ変換した電圧値に書換え（Ｓ１
０）、Ａ／Ｄ変換した値が起動電圧Ｖon以上の場合には
ステップＳ１０をスキップしてステップＳ１１の処理に
進む。なお、ステップＳ６で起動電圧Ｖonとして記憶し
た初期値ＦＦは、起動電圧Ｖonとして記憶できる電圧値
の最大値とされるため、モータＭが起動された直後のス
テップＳ９の判定は必ずＹＥＳとなって、ステップＳ１
０の処理が行われる。ステップＳ１１では、ステップＳ
７でカウントを開始したタイマが設定時間となったか否
かを判定する。タイマが設定時間となっていない場合に
は、ステップＳ８に戻ってステップＳ８〜Ｓ１１までの
処理を繰返す。ステップＳ８〜Ｓ１１の処理が繰返され
ることで、起動電圧Ｖonは、モータＭが起動されてから
設定時間経過するまでの間に入力端子ＩＮに入力した電
圧の最小値に書換えられる。一方、タイマが設定時間と
なっている場合には、出力端子ＯＵＴ２からＦＥＴＱ２
に出力されている駆動信号をオフすることで、モータＭ
への通電を停止する（Ｓ１２）。したがって、モータＭ
はメインスイッチがオンされてから設定時間だけ通電さ
れることとなる。なお、モータＭに通電される時間（ス
テップＳ１１の設定時間）は、モータＭのインダクタン
スと巻線抵抗によって決まる時定数より長い時間に設定
される。これにより、モータＭの起動時の突入電流によ
って電池電圧降下量が充分な値となって通電オフ後の電
圧変化が明確になる。また、ステップＳ１１の設定時間
は、モータＭが回転を開始する前にモータＭへの通電が
オフされるように設定されている。したがって、モータ
Ｍが回転することによる電池電圧への影響（モータＭの
逆起電力等）を排除することができる。以上の処理によ
って、モータＭを設定時間だけ通電した時の起動電圧Ｖ
onの最小値がＲＡＭに記憶されると、次に、無負荷開放
電圧Ｖopenから起動電圧Ｖonを差し引いたもの、すなわ
ち、モータＭに通電開始したときの電圧降下量（Ｖopen
−Ｖon）が設定値より小さくなっているか否かを判定す
る（Ｓ１３）。モータＭに通電を開始したときの電圧降
下量（Ｖopen−Ｖon）が設定値より小さい場合にはステ
ップＳ１４に進み、電圧降下量（Ｖopen−Ｖon）が設定
値以上の場合には図４のステップＳ２２に進む。

【００２１】ステップＳ１４に進むと、タイマをリセッ
トして、再度カウントを開始する（Ｓ１４）。そして、
タイマが設定時間（ステップＳ１１の設定時間とは異な
る）となるまで待機する（Ｓ１５）。なお、このステッ
プＳ１４，Ｓ１５により設定時間だけ時間をカウントす
るのは、電池パックＢＰの出力電圧に含まれるノイズ
（モータＭへの通電オフ時のノイズ）を検出しないため
である。タイマが設定時間をカウントすると、次に、入
力端子ＩＮに入力する電圧をＡ／Ｄ変換し（Ｓ１６）、
その変換した値を回復電圧ＶとしてＲＡＭに記憶する
（Ｓ１７）。そして、再度、タイマをリセットしてカウ
ントを開始し（Ｓ１８）、タイマが設定時間（ステップ
Ｓ１１、ステップＳ１５における設定時間とは異なる）
となるまで待機する（Ｓ１９）。このステップＳ１８，
Ｓ１９によりカウントされる時間は、電池電圧の回復特
性の相違（満充電時の場合には速やかに電池電圧が回復
し、電池残容量が少ない場合にはゆっくり電池電圧が回
復する）を検出することができるように設定される。タ
イマによるカウントが終了すると、再度、入力端子ＩＮ
に入力する電圧をＡ／Ｄ変換する（Ｓ２０）。そして、
ステップＳ２０で変換した電圧値（モータＭへの通電オ
フからステップＳ１５とステップＳ１９の設定時間だけ
経過したときの電圧値）からステップＳ１７で記憶した
回復電圧Ｖ（モータＭへの通電オフからステップＳ１５
の設定時間だけ経過したときの電圧値）を差し引き、そ
の電圧回復量が設定値以上となっているか否かを判定す
る（Ｓ２１）。電圧回復量が設定値より少ない場合、す
なわち、電圧の時間的変化が少ない場合には、そのまま
メイン処理（メインスイッチの操作によりモータＭを回
転駆動する処理、つまり、ＰＷＭ制御によりメインスイ
ッチの引き代に応じてモータＭを駆動する処理）に移行
する。なお、上記ステップＳ１１の設定時間（本実施例
では、約３ｍｓ）及びステップＳ１５とステップＳ１９
の設定時間の和（本実施例では、約７ｍｓ）は充分に短
いため、作業者がステップＳ５とステップＳ１２の処理
によるモータＭへの通電のオン／オフを意識することは
ない。したがって、作業者は、上述した電池残容量検出
を意識することなく、そのまま通常の作業を行っている
ように感じる。一方、電圧回復量が設定値以上となる場
合には、電池パックＢＰの残容量が少ない旨の報知と、
モータＭへの通電を禁止する処理を行う（Ｓ２２）。す
なわち、残容量検出回路２００は、出力端子ＯＵＴ１か
ら信号を出力することで発光ダイオードＬＥＤを点灯
し、また、メインスイッチが操作されても出力端子ＯＵ
Ｔ２から駆動信号を出力しない状態（モータＭへ通電さ
れない状態）とする。したがって、ステップＳ２２の処
理が行われると、電池パックＢＰを新しい電池パックＢ
Ｐと交換しない限り、電動工具を用いて作業ができなく
なる。

【００２２】上述した電池残容量検出を行う際の電動工
具の動作を、図５を用いて具体的に説明する。図５は、
電池パックＢＰが満充電時の場合（同図（ａ））と、電
池パックＢＰの残容量が少なくなった場合（同図
（ｂ））の、電池パックＢＰの出力電圧（バッテリ電
圧）の経時的変化を模式的に示す図である。まず、電池
パックＢＰが満充電の場合を、図５（ａ）を参照して説
明する。メインスイッチがオンされると、設定時間ｔ１
（ステップＳ１１の設定時間；約３ｍｓ）だけモータＭ
に通電が行なわれる。したがって、電池パックＢＰの出
力電圧は時間の経過に伴って低下する。メインスイッチ
がオンされてから設定時間ｔ１だけ経過するとモータＭ
への通電がオフされる。モータＭへの通電がオフされる
と、電池パックＢＰは満充電であるので、図５（ａ）に
示すように、電池パックＢＰの出力電圧は速やかに回復
する。ここで、電池パックＢＰが満充電であると、ステ
ップＳ４（無負荷開放電圧による判定）、ステップＳ１
３（起動時の電圧降下量による判定）、ステップＳ２１
（電圧回復特性による判定）は全て“残容量が充分にあ
る”となるため、モータＭへの通電がオフされてから設
定時間ｔ２（ステップＳ１５とステップＳ１９の設定時
間の和；約７ｍｓ）だけ経過するとモータＭへの通電が
再開される。なお、図５（ａ）から明らかなように、通
電再開後のモータＭへの通電はメインスイッチの引き代
に応じたＰＷＭ制御によって行なわれる。

【００２３】次に、電池パックＢＰの残容量が少なくな
った場合を、図５（ｂ）を参照して説明する。なお、図
５（ｂ）に示す例では、ステップＳ４の無負荷開放電圧
による判定と、ステップＳ１３の電圧降下量による判定
では、“残容量が充分にある”と判定され、ステップＳ
２１の電圧回復特性に基づく判定により“残容量低下”
と判定される場合を示している。電池パックＢＰの残容
量が少なくなった場合でも、メインスイッチがオンされ
るとモータＭに通電が開始され、設定時間ｔ１（ステッ
プＳ１１の設定時間；約３ｍｓ）だけ経過するとモータ
Ｍへの通電がオフされる。モータＭへの通電がオフされ
ると、電池パックＢＰの残容量が少なくなっているの
で、図５（ｂ）に示すように電池パックＢＰの出力電圧
は緩やかに回復する。このため、ステップＳ２１による
判定（電圧回復特性による判定）は“残容量低下”とな
り、ＬＥＤが点灯され、また、メインスイッチをＯＮ操
作し続けてもモータＭへの通電が再開されない（モータ
Ｍが回転駆動されない）。

【００２４】上述した説明から明らかなように、本実施
例に係る電動工具では、無負荷開放電圧が設定した電圧
値以下の場合（ステップＳ４でＮＯの場合）、起動時の
電圧降下量が設定した電圧降下量以上の場合（ステップ
Ｓ１３でＮＯの場合）、モータＭへの通電オフから所定
時間経過したときの電池電圧の時間的変化率（回復率）
が設定した値以上の場合（ステップＳ２１でＹＥＳの場
合）には、電池パックＢＰの残容量が設定残容量より少
ないとして、発光ダイオードＬＥＤが点灯されるととも
に、モータＭが駆動されない状態となる。したがって、
電池パックＢＰの残容量検出が３つの異なる方法により
行われ、電池パックＢＰの残容量が少ない状態での電動
工具の使用が確実に防止される。特に、メインスイッチ
の操作毎に残容量検出が行なわれるため、使用中に電池
残容量が無くなることによる作業不良を確実に防止する
ことができる。また、通電オフ後の電池の回復特性によ
って電池パックＢＰの残容量を検出するため、駆動源へ
通電されていない状態で電池電圧が検出され、電池の残
容量検出が行なわれる。特に、モータＭが回転する前に
モータＭへの通電を停止するため、モータＭへの負荷の
有無や、モータＭの回転による逆起電力等の影響が排除
され、電池パックＢＰの残容量を精度良く検出すること
が可能となる。また、メインスイッチがＰＷＭ機能のつ
いた変速スイッチであっても、本実施例では残容量検出
回路（マイクロコンピュータ）によってモータＭがオン
−オフ制御（ステップＳ５，ステップＳ１２）されるた
め、メインスイッチの操作態様の違いによる誤検出が防
止される。

【００２５】なお、上述した実施例では、残容量検出回
路を汎用のマイクロコンピュータにより構成したが、こ
のような例に限られず、種々の電子素子（比較器等）を
適宜組み合わせることによって、同様の機能を有する残
容量検出回路を構成することができる。また、上述した
実施例では、無負荷開放電圧が設定電圧より低い場合
や、起動時の電圧降下量が設定降下量より大きい場合に
は、電圧回復特性による判定を行うことなくＬＥＤを点
灯させ、モータＭへの通電を禁止した。しかしながら、
本発明はこのような例に限られず、例えば、無負荷開放
電圧が設定値より低い場合や、起動時の電圧降下量が設
定降下量より大きい場合においても、電圧回復特性によ
る判定を行うようにしても良い。この際には、判定基準
毎に点灯するＬＥＤを変え、どの判定が“残容量低下”
となったかを表示することが好ましい。このような構成
によると、電圧回復特性が“残容量が充分にある”で無
負荷開放電圧が“残容量低下”の場合には、セル短絡等
の電池の異常と判断することができ、また、電池回復特
性が“残容量が充分にある”で起動時の電圧降下量が
“残容量低下”の場合には、セルの劣化による電池の内
部インピーダンスの増加や、接続端子等のメカニカルな
電気接点の接触不良によるインピーダンスの増加等の異
常と判断することができる。

【００２６】また、上述の電池残容量検出技術は、電池
式の電動工具であればどのようなものにでも適用可能で
ある。特に、電池式締付工具（ビス、ナット、ボルト等
のねじ類を締付けるためのスクリュードライバ、トルク
レンチ、インパクトレンチ等）に好適に実施することが
できる。すなわち、電池式締付工具では、電池の残容量
が低下した状態で締付作業が行われると締付けトルクが
不充分となって作業品質が維持できない場合を生じる。
このため、本発明に係る電池残容量検出技術を利用する
ことで電池残容量が低下した状態での締付作業を回避す
ることができ、作業品質を一定に維持することができ
る。

【００２７】（第２実施例） 次に、上述の電池残容量
検出技術を締付工具に適用した第２実施例について説明
する。第２実施例は、上述の電池残容量検出技術を締付
工具の一種であるアングルソフトインパクトレンチに適
用した例である。第２実施例においても、通電オフ後の
電池電圧の回復特性に基づいて電池残容量を検出する点
は第１実施例と同様である。しかしながら、第１実施例
ではモータを駆動する前（すなわち、作業開始前）に電
池残容量を検出するようにしていたが、第２実施例では
モータを駆動後（すなわち、作業完了時）に電池残容量
を検出する点で大きく異なる。以下、第２実施例につい
て詳細に説明する。なお、インパクトレンチ等の締付工
具では、一般的に、負荷軸の先端に取付けられたソケッ
トにネジ類を係合させ、この状態で負荷軸を回転させて
ネジ類の締付を行う。通常、ソケットとネジの間にはが
たがあるため、負荷軸の衝撃力をネジに伝達する際の反
作用（ハンマリング作用）によって、負荷軸は正転（ネ
ジ締付方向の回転）と逆転（ネジを緩める方向の回転）
とを繰返しながらネジが締付られる。このため、ネジの
回転が停止して締付が完了した後も、ハンマリング作用
によりソケット（すなわち、負荷軸）が正転と逆転を繰
返す場合がある。そこで、第２実施例のアングルソフト
インパクトレンチでは、負荷軸の回転方向と回転角変化
を検出することで負荷軸（すなわち、ネジ類）の回転停
止を検出し、負荷軸が回転停止するとモータを停止して
いる。したがって、電池の残容量検出は、負荷軸の回転
停止が判定されてモータの回転停止（モータへの通電停
止）の後に行われる。

【００２８】図６はアングルソフトインパクトレンチの
一部断面側面図を示している。図１に示すアングルソフ
トインパクトレンチ１は、ハウジング３内に駆動源であ
るモータＭ（図６において図示省略：但し図１１に図
示）が収容固定されている。モータＭの出力軸２０には
遊星歯車機構１８が接続され、遊星歯車機構１８の出力
軸１６には緩衝機構１４を介してオイルユニット１２が
接続される。オイルユニット１２は、内部に収容したオ
イルの圧力を利用して出力軸８に瞬間的に大きな衝撃力
（オイルパルス）を発生させる公知の装置である。オイ
ルユニット１２で発生するオイルパルスの衝撃力は、内
部に収容したオイルの最大圧力値を調節することで制御
することができ、これによって所定の締付トルクが得ら
れるようになっている。また、緩衝機構１４はオイルパ
ルス発生時の衝撃がダイレクトに遊星歯車機構１６側に
伝達されることを防止するための公知の機構（例えば、
実開平７−３１２８１号等）である。オイルユニット１
２の出力軸８は、後で詳述する軸受装置１０により軸支
されており、その先端にはベベルギヤ６が連結されてい
る。ベベルギヤ６はベベルギヤ４に噛合し、ベベルギヤ
４は出力軸８に対して直交状に軸支されるスピンドル２
の一端に取付けられている。スピンドル２の他端には、
ボルトやナット等の頭部に係合する図示されていないソ
ケットが取付けられる。上記のアングルソフトインパク
トレンチ１においてモータＭが回転すると、その回転が
遊星歯車機構１６によって減速されてオイルユニット１
２に伝達される。オイルユニット１２は、締め付け初期
の段階においてはスピンドル２（出力軸８）への負荷が
低いため、オイルパルスを発生させること無くモータ２
２から伝達された回転をそのままスピンドル２に伝達す
る。このため、スピンドル２が連続的に回転し、これに
ともなってネジ類も連続的に締め付けられる。一方、ネ
ジ類が締め付けられてスピンドル２（出力軸８）への負
荷が高くなると、オイルユニット１２からオイルパルス
が発生し、その衝撃力によってネジ類がさらに強固に締
付けられることとなる。

【００２９】次に、上述のように作動するオイルユニッ
ト１２の出力軸８を回転可能に支持する軸受装置１０に
ついて図７〜１０を参照して説明する。ここで、図７は
軸受装置の構造を示す断面図であり、図８は軸受装置に
組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式
的に示す図であり、図９と図１０は出力軸８が正転又は
逆転するときに二つの回転角検出センサから出力される
検出信号の出力タイミングをそれぞれ示す図である。図
７に示すように軸受装置１０は、内筒３０と、内筒３０
を回転自在に支持する外筒３４を備える。内筒３０に
は、オイルユニット１２の出力軸８の外径と略同径（出
力軸８の外径より若干小さい）の貫通孔が形成される。
この貫通孔には、図面右端側よりオイルユニット１２の
出力軸８が圧挿され、これによって出力軸８に内筒３０
が固定される。したがって、出力軸８が回転すると内筒
３０も一体となって回転する。また、内筒３０の図面右
端には、円筒状の磁石取付部材４０が固定されており、
この磁石取付部材４０の外周状には複数の磁石４２（図
８において４２ａ，４２ｂ，４２ｃ・・で示されてい
る。）が等間隔で配置されている。磁石４２は、図８に
示すようにＳ極が外周側となるように配置される磁石４
２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となるように配置さ
れる磁石４２ｂ・・とがあり、Ｓ極が外周側となる磁石
４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となる磁石４２ｂ
・・とは交互に配置されている。なお、隣接する磁石間
の中心角（例えば、磁石４２ａの中心と内筒３０の回転
中心とを結ぶ線分と、磁石４２ｂの中心と内筒３０の回
転中心とを結ぶ線分とがなす角度）は、図８に示すよう
にそれぞれα°で一定の値となっている。

【００３０】外筒３４は、図７に示すように内筒３０よ
り大なる内径を有する円筒状部材である。内筒３０と外
筒３４の間にはボール３２が介装され、内筒３０は外筒
３４に対して回転可能に組み付けられる。したがって、
外筒３４がハウジング３内に収容固定されると、内筒３
０（すなわち、出力軸８）は外筒３４（すなわち、ハウ
ジング３）に対して回転可能に支持されることとなる。
外筒３４の図面右端には、円筒状のセンサ取付部材３６
が固定され、センサ取付部材３６の内壁面上には回転角
検出センサ３８ａ，３８ｂが取付けられている。したが
って、この２つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、
磁石４２と対向するように配されることとなる（図８参
照）。回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、磁界の変化
を検出するホールＩＣであり、磁界の変化によって出力
する検出信号の状態（レベル）を切替える。すなわち、
回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、Ｓ極側が外周側と
なる磁石４２ａ，４２ｃ・・が対向する位置にくると検
出信号をＬＯＷレベルに切替え、Ｎ極側が外周側となる
磁石４２ｂ，・・が対向する位置にくると検出信号をＨ
ＩＧＨレベルに切替える。また、回転角検出センサ３８
ａ，３８ｂは、図８に良く示されるように中心角がθ°
（本実施例ではθ＝α°／２）だけずれた位置に配設さ
れる。したがって、内筒３０（すなわち、出力軸８）が
正転方向へ回転すると、回転角検出センサ３８ａ，３８
ｂから出力される検出信号の状態は図９に示すように変
化する。具体的に説明するため、回転角検出センサ３８
ａ，３８ｂと磁石４２ａ，４２ｂ，４２ｃが図８の状態
にあり、出力軸８が正転方向に回転するものとする。図
８の状態では、回転角検出センサ３８ａは磁石４２ｂ
（Ｎ極が外周側）と対向する位置にあるため、その検出
信号はＨＩＧＨレベルとなっている。一方、回転角検出
センサ３８ｂは既に通過した磁石４２ｃ（Ｓ極が外周
側）によって、その検出信号はＬＯＷレベルとなってい
る。この状態から内筒３０がθ°だけ回転すると、磁石
４２ｂ（Ｎ極が外周側）が回転角検出センサ３８ｂと対
向する位置となるため、回転角検出センサ３８ｂの検出
信号はＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わる。
このとき、回転角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧ
Ｈレベルのままである。内筒３０がさらに回転し、図８
の状態からα°だけ回転した状態となると、磁石４２ａ
が回転角検出センサ３８ａと対向する位置となり、回転
角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧＨレベルからＬ
ＯＷレベルに切り替わる。このとき、回転角検出センサ
３８ｂの検出信号の状態はＨＩＧＨレベルのままであ
る。以下、同様にして、回転角検出センサ３８ａの検出
信号の状態が切り替わってから角θ°だけ出力軸８が回
転（正転方向）すると、回転角検出センサ３８ｂの検出
信号の状態が切り替わることとなる。また、出力軸８が
逆転方向へ回転すると、上述の場合とは逆に、各回転角
検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号は図１０に示すよ
うに変化する。すなわち、回転角検出センサ３８ｂの検
出信号の状態が切り替わってから角θ°だけ出力軸８が
回転（逆転方向）すると、回転角検出センサ３８ａの検
出信号の状態が切り替わることとなる。上述の説明から
明らかなように、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、
内筒３０（すなわち、オイルユニット１２の出力軸８）
がα°回転する毎に検出信号のレベルが切り替わる。し
たがって、出力軸８が２×α°回転する毎に回転角検出
センサ３８ａ，３８ｂは１のパルス波を出力する。この
パルス波の立上がりエッジは、後述するマイクロコンピ
ュータ５０により検出され、これによって出力軸８の回
転角変化が検出される。したがって、出力軸８が回転
（正転・逆転を問わない）しても、パルス波の立ち上が
りエッジが検出できない場合は、回転角変化は０°とな
る。また、二つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから
出力される検出信号はθ°だけ位相がずれ、位相がずれ
る方向は出力軸８の回転方向によって異なる。したがっ
て、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検
出信号の位相のずれによって、出力軸８の回転方向が検
出される。

【００３１】また、アングルソフトインパクトレンチ１
には、上述したものの他、モータＭを起動するためのメ
インスイッチ２２が設けられ、また、ハウジング３の下
端には、モータＭや次に説明するマイクロコンピュータ
５０等に電力を供給するバッテリパック２４（電池）が
着脱可能に取付けられている。

【００３２】次に、図１１を参照してアングルソフトイ
ンパクトレンチ１の制御回路の構成を説明する。本実施
例に係るアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路
は、ハウジング３内に収容されたマイクロコンピュータ
５０（第１実施例における残容量検出回路に相当）を中
心に構成される。マイクロコンピュータ５０は、ＣＰＵ
５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６とＩ／Ｏ５８が１チップ
化されたマイクロコンピュータであり、図６に示すよう
に接続されている。マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ
５４には、後で詳述するモータＭの駆動を自動的に停止
するための制御プログラムや、電池残容量を検出するた
めのプログラム等が記憶されている。上述した回転角検
出センサ（ホールＩＣ）３８ａ，３８ｂは、Ｉ／Ｏ５８
の所定の入力ポートに接続され、各回転角検出センサ３
８ａ，３８ｂから出力される検出信号がマイクロコンピ
ュータ５０に入力するようになっている。電源であるバ
ッテリパック２４は、電源回路６４を介してマイクロコ
ンピュータ５０に接続されている。バッテリパック２４
の出力電圧は、電源回路により所定の電圧（すなわち、
マイクロコンピュータ５０の動作電圧）に変圧され、マ
イクロコンピュータ５０に供給される。さらに、バッテ
リパック２４は、第１実施例（図２参照）と同様の回路
構成でマイクロコンピュータ５０の一の入力端子に接続
され、バッテリパック２４の出力電圧がマイクロコンピ
ュータ５０（Ｉ／Ｏ５８）の一の入力端子に入力するよ
うになっている。入力端子に入力した電圧は、マイクロ
コンピュータ５０内に設けられたＡ／Ｄコンバータによ
りデジタル化される。また、バッテリパック２４は、駆
動回路６２を介してモータＭに接続されている。モータ
Ｍは、駆動回路６２及びブレーキ回路６０を介してマイ
クロコンピュータ５０に接続されている。マイクロコン
ピュータ５０のＩ／Ｏ５８には、発光ダイオード２６
ａ，２６ｂが接続されている。発光ダイオード２６ａ，
２６ｂは、それぞれ異なる色で発光するようになってい
る。すなわち、発光ダイオード２６ａは赤色で発光し、
発光ダイオード２６ｂは緑色で発光する。かかる構成に
おいて、モータＭが駆動されると、オイルユニット１２
の出力軸８が回転し、これに伴って回転角検出センサ３
８ａ，３８ｂからマイクロコンピュータ５０に検出信号
が入力する。マイクロコンピュータ５０は、入力する検
出信号に基づいて以下に説明する処理を行い、所定のタ
イミングでモータＭへの通電を停止するとともに、ブレ
ーキ回路６０を動作させることでモータＭを停止する。
また、マイクロコンピュータ５０は、モータＭへの通電
をオフするとバッテリパック２４の残容量を検出する処
理を行い、検出された残容量が設定残容量より少ないと
発光ダイオード２６ａ，２６ｂを発光させる処理を行
う。

【００３３】次に、上述のように構成されるアングルソ
フトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付ける際
のマイクロコンピュータ５０の処理について、図１２乃
至１１４に示すフローチャートを参照して説明する。図
１２はマイクロコンピュータ５０で行われる処理全体の
フローチャートを示し、図１３は電池残容量を検出する
処理のフローチャートを示し、図１４は電池残容量を報
知する処理のフローチャートを示している。アングルソ
フトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付けるた
めには、まず、作業者はスピンドル２の先端に取付けら
れたソケットにナット類を係合させメインスイッチ２２
をＯＮする。メインスイッチ２２をＯＮすると、マイク
ロコンピュータ５０は、モータＭの回転駆動を開始する
とともに以下に説明する処理を行う。なお、本実施例で
は、メインスイッチ２２をＯＮした直後は最大電力でモ
ータＭを駆動することはせず、メインスイッチ２２のＯ
Ｎから所定時間内はモータＭの回転数を徐々に上昇させ
る制御（以下、ソフトスタートという）を行う。このソ
フトスタートのための処理は、従来公知の処理と同様で
あるので、ここではモータＭの駆動を停止する際の処理
について説明する。

【００３４】図１２に示すようにメインスイッチ２２が
ＯＮされると、まず、マイクロコンピュータ５０はオー
トストップタイマをリセットしてカウントを開始する
（Ｓ１０）。オートストップタイマは、モータＭを停止
するか否かを判定するためのタイマであり、後述するよ
うにオートストップタイマが予め設定された設定値とな
るとモータＭの駆動が停止される。オートストップタイ
マが初期化されると、次にソフトスタートタイマをリセ
ットしてカウントを開始する（Ｓ１２）。ソフトスター
トタイマは、モータＭがソフトスタートにより駆動制御
されているか否かを判定するためのタイマである。ステ
ップＳ１４では、出力軸８の逆転量を記憶する変数Ｒの
値をクリアする（Ｓ１４）。次に、メインスイッチ２２
がＯＮ状態か否かを判定する（Ｓ１６）。メインスイッ
チ２２がＯＮ状態でない場合〔ステップＳ１６でＮＯの
場合〕にはモータＭを停止して処理を終了する（Ｓ４
１）。したがって、メインスイッチ２２をＯＮした作業
者がネジ締付作業の途中でメインスイッチ２２をＯＦＦ
した場合には、締付作業の途中でもモータＭが停止する
こととなる。また、この場合には、後述する電池残容量
の検出処理は行われない。一方、メインスイッチ２２が
ＯＮ状態の場合〔ステップＳ１６でＹＥＳの場合〕に
は、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検
出信号の状態を確認する（Ｓ１８）。具体的には、回転
角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号が入力する入力
ポートの状態を確認することで、検出信号のパルスエッ
ジ（検出信号の立上がり）が検出されたか否かをチェッ
クする。

【００３５】ステップＳ２０では、ステップＳ１８の処
理によって検出信号のパルスエッジが検出できたか否か
を判定する。回転角検出センサ３８ａ又は３８ｂから出
力される検出信号のパルスエッジを検出していない場合
〔ステップＳ２０でＮＯの場合〕には、ソフトスタート
が終了しているか否かを判定する（Ｓ３６）。具体的に
は、ステップＳ１２でカウントを開始したソフトスター
トタイマが所定時間（ソフトスタートでモータＭを駆動
する時間）を超えたか否かで判定する。ソフトスタート
が終了している場合〔ステップＳ３６でＹＥＳの場合〕
にはステップＳ４０に進む。一方、ソフトスタートが終
了していない場合〔ステップＳ３６でＮＯの場合〕には
ステップＳ３５に進んでオートストップタイマをリセッ
トして再スタートし、ステップＳ１６に戻る。ステップ
Ｓ４０に進むとオートストップタイマが設定値と一致す
るか否かを判定する（Ｓ４０）。オートストップタイマ
が設定値以上の場合〔ステップＳ４０でＹＥＳの場合〕
はステップＳ４２に進んで電池残容量検出処理（後で詳
述する）を行い、オートストップタイマが設定値と一致
しない場合〔ステップＳ４０でＮＯの場合〕はステップ
Ｓ１６に戻って、ステップＳ１６からの処理が繰返され
る。したがって、本実施例ではソフトスタートが終了し
ていない状態ではオートストップタイマがリセットされ
てしまい、マイクロコンピュータ５０によってモータＭ
が自動的に停止されることは無い。これによって、モー
タＭがソフトスタート中に停止され、ネジ類が締付トル
ク不足となることが防止される。

【００３６】一方、上述したステップＳ２０の処理によ
って回転角検出センサ３８ａ又は３８ｂから出力される
検出信号のパルスエッジを検出した場合〔ステップＳ２
０でＹＥＳの場合〕は、出力軸８の回転方向が正転方向
か否かを判定する（Ｓ２４）。具体的には、回転角検出
センサ３８ａの検出信号（パルスエッジ）と回転角検出
センサ３８ｂの検出信号（パルスエッジ）との位相差に
より判定する。図９に示すように回転角検出センサ３８
ｂの検出信号がθ°だけ遅れると出力軸８は正転したと
判定し、図１０に示すように回転角検出センサ３８ａの
検出信号がθ°だけ遅れると出力軸８は逆転したと判定
する。

【００３７】出力軸８が正転方向に回転していない場合
〔ステップＳ２４でＮＯの場合〕には、出力軸８は逆転
方向に回転しているため逆転量を記憶する変数Ｒに１を
加算し（Ｓ２６）、ステップＳ３６に進む。したがっ
て、ソフトスタートが終了している場合〔ステップＳ３
６でＹＥＳの場合〕にはオートストップタイマはリセッ
トされず、オートストップタイマのカウントが継続され
る。

【００３８】逆に、出力軸８が正転方向に回転している
場合〔ステップＳ２４でＹＥＳの場合〕は、記憶されて
いる逆転量Ｒが０か否かを判定する（Ｓ３０）。既に説
明したように、締付工具ではソケットのがたやハンマリ
ング作用のため、ナット類が回転しない状態となった後
も出力軸８は正転と逆転を繰返す。したがって、出力軸
８が正転した場合、それによってナット類が締め付けら
れたのか（ナット類が回転したのか）、単にハンマリン
グ作用等によって出力軸８が元の位置に戻ったのかを判
定する必要が生じる。このため、記憶されている逆転量
Ｒが０であるか否かによって、正転方向の回転によって
ナット類が締め付けが行われたか否かを判定する。具体
的には、逆転量Ｒが０の状態で出力軸８が正転方向に回
転した場合は、出力軸８の回転によってナット類が締め
付けられたと判定する。一方、逆転量Ｒが０でない状態
〔逆転量が０以外の状態（出力軸８が逆転方向に回転し
ている状態）〕で出力軸８が正転方向に回転した場合
は、出力軸８の回転によってナット類は締め付けられ
ず、出力軸８が元の位置（逆転する前の位置）に戻った
状態（すなわち、出力軸８は停止している状態）と判定
する。記憶されている逆転量Ｒが０でない場合〔ステッ
プＳ３０でＮＯの場合〕は、この正転方向の回転によっ
て出力軸８が元の位置（逆転する前の位置）に戻ると考
えられるため、記憶されている逆転量Ｒから１減算し
（Ｓ３２）、ステップＳ３６に進む。したがって、ソフ
トスタートが終了していれば、ステップＳ４０に進んで
オートストップタイマの判定を行うこととなる。一方、
記憶された逆転量Ｒが０の場合〔ステップＳ３０でＹＥ
Ｓの場合〕は、出力軸８の正転方向の回転によりネジが
締め付けられたと判断し、ステップＳ３５に進んでオー
トストップタイマのリセットと再スタートを行い、ステ
ップＳ１６に戻る。

【００３９】ステップＳ４２に進むと、マイクロコンピ
ュータ５０は電池残容量検出処理を行う。電池残容量検
出処理について図１３を参照して説明する。図１３に示
すように、マイクロコンピュータ５０は、入力するバッ
テリパック２４の出力電圧をＡ／ＤコンバータによりＡ
／Ｄ変換を行い（Ｓ４４）、そのＡ／Ｄ変換した値を定
電流放電電圧ＶconstとしてＲＡＭ５６内の所定のアド
レスに記憶する（Ｓ４６）。これによって、出力軸８が
回転していない状態（出力軸８が正転と逆転を繰返すだ
けでナット類の締め付けが行われない状態）におけるバ
ッテリパック２４の出力電圧がＲＡＭ５６内に格納され
る。なお、出力軸８が回転しない状態では、後で詳述す
るようにモータＭの回転数が一定でモータＭに供給され
る電流が一定の状態となっている。定電流放電電圧Ｖco
nstがＲＡＭ５６に格納されると、モータＭへの通電が
停止され、これによってモータＭの回転が停止する（Ｓ
４８）。モータＭへの通電がオフされるとタイマのカウ
ントが開始され（Ｓ５０）、タイマが設定時間（第１実
施例におけるステップＳ１５の設定時間に相当する）と
なるまで待機する（Ｓ５２）。タイマが設定時間をカウ
ントすると、次に、バッテリパック２４の出力電圧をＡ
／Ｄ変換し（Ｓ５４）、その変換した値を回復電圧Ｖと
してＲＡＭ５６に記憶する（Ｓ５６）。そして、再度、
タイマをリセットしてカウントを開始し（Ｓ５８）、タ
イマが設定時間（第１実施例におけるステップＳ１９の
設定時間に相当する）となるまで待機する（Ｓ６０）。
タイマによるカウントが終了すると、再度、バッテリパ
ック２４の出力電圧をＡ／Ｄ変換する（Ｓ６２）。そし
て、ステップＳ６２で変換した電圧値（モータＭへの通
電オフからステップＳ５０の設定時間とステップＳ６０
の設定時間を足し合わせた時間だけ経過したときの電圧
値）からステップＳ５６で記憶した回復電圧Ｖ（モータ
Ｍへの通電オフからステップＳ５２の設定時間だけ経過
したときの電圧値）を差し引いた値を、電圧変化ΔＶと
してＲＡＭ５６内の所定のアドレスに格納する（Ｓ６
４）。

【００４０】上述した処理によって、電圧変化ΔＶ（通
電オフ時の電池電圧の回復特性）と定電流放電電圧Ｖco
nstがＲＡＭ５６に格納されると、バッテリパック２４
の残容量を報知する残容量報知処理が行われる（Ｓ６
６）。残容量報知処理について図１４を参照して説明す
る。図１４に示すように、マイクロコンピュータ５０
は、まず定電流放電電圧Ｖconstが設定値以下となるか
否かを判定する（Ｓ６８）。この設定値は、バッテリパ
ック２４の放電特性から適宜の値が設定される。定電流
放電電圧Ｖconstが設定値以下の場合〔ステップＳ６８
でＹＥＳの場合〕には、赤色の発光ダイオード２６ａを
点灯する（Ｓ７０）。一方、定電流放電電圧Ｖconstが
設定値を超える場合〔ステップＳ６８でＮＯの場合〕に
は、ステップＳ７２に進む。ステップＳ７２では、電圧
差ΔＶが設定値以上となるか否かを判定する。この設定
値は、第１実施例におけるステップＳ２１の設定値（図
４参照）に相当し、バッテリパック２４の電圧回復特性
に基づいて定められる。電圧差ΔＶが設定値以上となる
場合〔ステップＳ７２でＹＥＳの場合〕には、緑色の発
光ダイオード２６ｂを点灯する（Ｓ７４）。一方、電圧
差ΔＶが設定値より小さい場合〔ステップＳ７２でＮＯ
の場合〕には、そのまま処理を終了する。

【００４１】上述した説明から明らかなように本実施例
では、出力軸８（ナット類）が回転を停止した状態（す
なわち、モータＭの回転数が一定、かつ、モータ電流が
一定の定電流放電状態）でバッテリパック２４の出力電
圧が測定され、測定した出力電圧の大きさによってバッ
テリパック２４の残容量が判定される。さらに、定電流
放電状態の電圧が測定された後にモータＭへの通電がオ
フされると、その時の電圧回復特性によってもバッテリ
パック２４の残容量が検出される。このため、２つの基
準によって電池の残容量が検出され、また、電池電圧が
同一条件で測定されるため、電池の残容量を精度良く検
出することができる。また、定電流放電状態の電圧が
“残容量低下”であった場合には、赤色の発光ダイオー
ド２６ａが点灯され、電圧回復特性が“残容量低下”で
あった場合には、緑色の発光ダイオード２６ｂが点灯さ
れる。このため、作業者は２つの発光ダイオード２６
ａ，２６ｂの点灯状態によってバッテリパック２４の異
常を判定し、その後の処置を決定することができる。具
体的には、定電流放電電圧と電圧回復特性が共に“残容
量低下”の場合（発光ダイオード２６ａ，２６ｂが共に
点灯する場合）は、バッテリパック２４の残容量が単に
低下しているだけなので、バッテリパック２４に充電す
る等の処置を行えばよいことが分かる。また、定電流放
電電圧が“残容量低下”で、電圧回復特性が“残容量が
充分にある”の場合（赤色の発光ダイオード２６ａが点
灯し、緑色の発光ダイオード２６ｂが消灯する場合）
は、バッテリパック２４のセルが短絡する等の異常が生
じていると判断でき、バッテリパック２４を新しいバッ
テリパックに交換する必要があることが分かる。さら
に、定電流放電電圧が“残容量が充分にある”で、電圧
回復特性が“残容量低下”の場合（赤色の発光ダイオー
ド２６ａが消灯し、緑色の発光ダイオード２６ｂが点灯
する場合）は、バッテリパック２４のセルが劣化してい
る等の異常が生じていると判断でき、バッテリパック２
４を新しいバッテリパックに交換する必要があることが
分かる。

【００４２】上述したアングルソフトインパクトレンチ
１で締付作業を行ったときのバッテリパック２４の電圧
値と電流値の経時変化を図１５に示す。図１５（ａ）は
バッテリパック２４が満充電の場合の電圧値・電流値を
示し、図１５（ｂ）はバッテリパック２４の残容量が少
なくなった場合の電圧値・電流値を示している。バッテ
リパック２４が満充電か残容量が少ないかにかかわら
ず、メインスイッチ２２がオンされるとバッテリパック
２４の電圧値は徐々に低下し、最後（出力軸８の回転が
停止した状態）は略一定の値となる（図１５（ａ），図
１５（ｂ）参照）。また、バッテリパック２４の電流値
は、電圧値が徐々に低下するのにともなって徐々に増加
し、最後（出力軸８の回転が停止した状態）は略一定の
値となる。一方、図１５（ａ）と図１５（ｂ）の比較か
ら明らかなように、出力軸８の回転が停止した状態にお
けるバッテリパック２４の電圧値は、バッテリパック２
４が満充電の場合に１４Ｖ程度あるのに対して、バッテ
リパック２４の残容量が少なくなると１０Ｖ程度とな
る。本実施例では、この相違点を利用してバッテリパッ
ク２４の残容量を検出する。また、モータＭの停止後
（モータＭへの通電オフ後）のバッテリパック２４の電
圧は、満充電時（図１５（ａ）参照）においては速やか
に回復するのに対して、バッテリパック２４の残容量が
少なくなると緩やかに回復する（図１５（ｂ）参照）。
本実施例では、この相違点をも利用してバッテリパック
２４の残容量を検出する。上記の２つの観点からバッテ
リパック２４の残容量が検出されると、検出結果は発光
ダイオード２６ａ，２６ｂを点灯することで工具使用者
に報知される。

【００４３】以上、本発明の具体例を詳細に説明した
が、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定する
ものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上
に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれ
る。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、
単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性
を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせ
に限定されるものではない。また、本明細書または図面
に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであ
り、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的
有用性を持つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 満充電時と残容量が少ない時の電池電圧の回
復特性を模式的に示す図。

【図２】 第１実施例に係る電動工具の要部回路図。

【図３】 残容量検出回路における残容量検出処理を示
すフローチャート。

【図４】 残容量検出回路における残容量検出処理を示
すフローチャート。

【図５】 第１実施例に係る電動工具の満充電時と残容
量が少ない時の電池電圧の経時的変化を模式的に示す
図。

【図６】 第２実施例に係るアングルソフトインパクト
レンチの一部断面側面図。

【図７】 軸受装置の構造を示す断面図。

【図８】 軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出セ
ンサの位置関係を模式的に示す図。

【図９】 出力軸が正転するときに、二つの回転角検出
センサから出力される検出信号の出力タイミングを示す
図。

【図１０】 出力軸が逆転するときに、二つの回転角検
出センサから出力される検出信号の出力タイミングを示
す図。

【図１１】 アングルソフトインパクトレンチの制御回
路の構成を示すブロック図。

【図１２】 モータをオートストップする処理の全体の
手順を示すフローチャート。

【図１３】 電池残容量検出処理の手順を示すフローチ
ャート。

【図１４】 残容量報知処理の手順を示すフローチャー
ト。

【図１５】 第２実施例のアングルソフトインパクトレ
ンチで締付作業を行ったときのバッテリ電圧とバッテリ
電流の経時変化を示す図であり、同図（ａ）はバッテリ
が満充電の場合を示し、同図（ｂ）はバッテリの残容量
が少なくなった場合を示す。

【符号の説明】

１ ・・アングルソフトインパクトレンチ ８ ・・出力軸 １０・・軸受装置 １２・・オイルユニット ２４・・バッテリ ２６・・発光ダイオード ３０・・内筒 ３４・・外筒 ３６・・センサ取付部材 ３８ａ，３８ｂ・・回転角検出センサ ４０・・磁石取付部材 ４２・・磁石 ５０・・マイクロコンピュータ １００・・電動工具本体 ２００・・残容量検出回路 ＢＰ・・電池パック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CB01 CB02 CB05 CB06 CB11 CB12 CB24 CC01 CC03 CC04 CC06 CC10 CC12 CC14 CC16 CC27 CC28 CD06 CD09 CD13 CD14 CE01 CE02 CE05 CF01 CF02 CF07 5G003 BA01 DA02 EA05 GA01 GC05 5H030 AA00 AS12 FF41 FF44 FF52

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池で駆動される駆動源を備えた電池式
   電動工具であって、 電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下
   信号を出力する残容量検出回路を有し、 その残容量検出回路は、駆動源への通電オフから所定時
   間経過後の電池電圧の時間的変化率が所定値を越えると
   きに残容量低下信号を出力することを特徴とする電池式
   電動工具。
2. 【請求項２】 前記残容量検出回路は、電池電圧の無負
   荷開放電圧が予め設定された電圧値より低下していると
   きにさらに残容量低下信号を出力することを特徴とする
   請求項１に記載の電池式電動工具。
3. 【請求項３】 前記残容量検出回路は、駆動源の起動時
   における電圧降下量が予め設定された電圧降下量を越え
   るときにさらに残容量低下信号を出力することを特徴と
   する請求項１又は２に記載の電池式電動工具。
4. 【請求項４】 電池で駆動されるモータを備えた電池式
   電動工具であって、 電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下
   信号を出力する残容量検出回路を有し、 その残容量検出回路は、モータへの通電オン後でモータ
   回転開始前に通電オフされた場合において、その通電オ
   フから所定時間経過後の電池電圧の時間的変化率が所定
   値を超えるときに残容量低下信号を出力することを特徴
   とする電池式電動工具。
5. 【請求項５】 電池で駆動されるモータを備えた電池式
   電動工具であって、 電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下
   信号を出力する残容量検出回路を有し、 その残容量検出回路は、モータ電流が一定で、かつ、モ
   ータ回転数が一定となっている状態でモータへの通電が
   オフされた場合において、その通電オフから所定時間経
   過後の電池電圧の時間的変化率が所定値を超えるときに
   残容量低下信号を出力することを特徴とする電池式電動
   工具。
6. 【請求項６】 電池で駆動される駆動源を備えた電池式
   電動工具であって、 スイッチと、 スイッチの操作により起動され、電池残容量が設定残容
   量より低下しているときに残容量低下信号を出力する残
   容量検出回路と、 残容量検出回路から出力される残容量低下信号に基づい
   て電池残容量を報知する報知器とを有し、 前記残容量検出回路は、スイッチの操作に基づいて駆動
   源に所定時間通電し、通電停止後の電池電圧の回復特性
   に基づいて残容量低下信号を出力することを特徴とする
   電池式電動工具。
7. 【請求項７】 電池によって駆動されるモータの回転が
   衝撃力発生機構を介して負荷軸に伝達され、負荷軸が回
   転することによってネジの締付を行う締付工具であっ
   て、 負荷軸の回転方向と回転角変化を検出する検出装置と、 検出された負荷軸の回転方向と回転角変化から負荷軸の
   回転停止を判定し、負荷軸が回転を停止していないと判
   定したときにモータの回転を継続し、負荷軸が回転を停
   止したと判定したときにモータの回転を停止する制御装
   置とを有し、 その制御装置は、さらに、負荷軸が停止したと判定して
   モータの回転を停止させてから所定時間経過後の電池電
   圧の回復特性から電池の残容量検出を行うことを特徴と
   する締付工具。
8. 【請求項８】 前記制御装置は、さらに、負荷軸が回転
   を停止したと判定してからモータの回転を停止するまで
   に電池電圧を検出し、その検出された電池電圧を用いて
   電池の残容量検出を行うことを特徴とする請求項７に記
   載の締付工具。
9. 【請求項９】 電池で駆動される駆動源を備えた電池式
   電動工具の電池残容量検出方法であって、駆動源への通
   電がオフされたときの電池電圧の回復特性に基づいて電
   池残容量を検出することを特徴とする電池残容量検出方
   法。