JP2009131934A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】マイコンを使用することで回路が簡略化すると共に、マイコン内のプログラムを変更することで夫々の仕様に合わせて、共用回路で使用を可能にする電動工具。
【解決手段】電動工具は、電源からスイッチング素子を介して駆動電流が供給されるモータを備えた電動工具であって、トリガーの引き込み具合に応じて前記モータの回転を制御するモータ変速特性手段と、前記モータが回転しているときの逆起電力を電圧で検出して前記モータの回転状態を検出するフィードバック検出手段と、前記モータ変速特性手段で得られたトリガーの引き込み具合に応じた電圧を入力すると共に前記フィードバック検出手段で得られた逆起電力の電圧を入力して前記モータをＰＷＭ制御するマイコンを備え、 前記マイコンは、前記モータ変速特性手段により得られたトリガーストロークに応じたデュテイを設定するステップを含む制御プログラムを有することである。
【選択図】 図１

Description

本発明は電動工具に関し、詳しくは、電動工具に搭載されているスピードコントロールトリガースイッチに適用され、モータ変速特性、モータ変速特性切替、フィードバック特性をマイコン制御にて駆動させる回路であり、マイコンを使用することで回路が簡略化すると共に、マイコン内のプログラムを変更することで夫々の仕様に合わせて、共用回路で使用を可能にする電動工具に関する。

従来のモータ変速特性、フィードバック（Ｆ／Ｂ）特性は、トリガーストロークに対するしきい値電圧と、ＦＥＴのＤ−Ｓ間電圧で生成される充放電電圧をコンパレータで比較し、回路定数を任意に設定することでアナログ的な動作を行っているものが周知である。

特開２００３−１０９４５１号公報（第３頁〜４頁 第４図）

しかしながら、従来技術で説明したモータ変速特性、Ｆ／Ｂ特性は、各仕様により、各種の回路を保有しなければならないという問題がある。

従って、モータ変速特性においては、モータを可変させるための可変抵抗ＶＲに印加される電圧をマイコンにてデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、このＡ／Ｄ変換値をトリガーストロークに対して任意に設定することで各仕様の変換特性にすることであり、又、モータ変速特性の切り替えにおいては、マイコン内にプログラムを２種類用意し、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号の切替により対応可能にすることであり、更に、フィードバック特性においては、変速時のトリガーストロークに対するＡ／Ｄ変換値に対し、ＦＥＴ（スイッチング素子）のＤ−Ｓ間電圧をマイコンがデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、Ｄ−Ｓ間電圧が、しきい値より低ければモータは無負荷と判断し、トリガーストロークに対応するＰＷＭ出力を行う。一方、ＦＥＴ（スイッチング素子）のＤ−Ｓ間電圧が、しきい値より高ければ過負荷と判断し、現在のトリガーストロークのＰＷＭ出力に対し＋α出力を行い、仮想フィードバックを実現させることに解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明の電動工具は、次に示す構成にすることである。

（１）電動工具は、電源からスイッチング素子を介して駆動電流が供給されるモータを備えた電動工具であって、トリガーの引き込み具合に応じて前記モータの回転を制御するモータ変速特性手段と、前記モータが回転しているときの逆起電力を電圧で検出して前記モータの回転状態を検出するフィードバック検出手段と、前記モータ変速特性手段で得られたトリガーの引き込み具合に応じた電圧を入力すると共に前記フィードバック検出手段で得られた逆起電力の電圧を入力して前記モータをＰＷＭ制御するマイコンを備え、前記マイコンは、前記モータ変速特性手段により得られたトリガーストロークに応じたデュテイに対して前記フィードバック検出手段により得られたモータの回転状態に応じて前記デュテイを補正するステップを含む制御プラグラムを有することである。
（２）電動工具は、電源からスイッチング素子を介して駆動電流が供給されるモータを備えた電動工具であって、トリガーの引き込み具合に応じて前記モータの回転を制御するモータ変速特性手段と、前記モータが回転しているときの逆起電力を電圧で検出して前記モータの回転状態を検出するフィードバック検出手段と、前記モータ変速特性手段で得られたトリガーの引き込み具合に応じた電圧を入力すると共に前記フィードバック検出手段で得られた逆起電力の電圧を入力して前記モータをＰＷＭ制御するマイコンを備え、前記マイコンは、前記モータ変速特性手段により得られたトリガーストロークに応じた高速用のデュテイ或いは低速用のデュテイを設定するステップを含む制御プログラムを有することである。

本発明により、モータ変速特性においては、モータを可変させるための可変抵抗ＶＲに印加される電圧をマイコンにてデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、このＡ／Ｄ変換値をトリガーストロークに対して任意に設定することで各仕様の変換特性にすることができる。

又、モータ変速特性の切り替えにおいては、マイコン内にプログラムを２種類用意し、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号の切替により対応可能にすることができる。

更に、フィードバック特性においては、変速時のトリガーストロークに対するＡ／Ｄ変換値に対し、ＦＥＴ（スイッチング素子）のＤ−Ｓ間電圧をマイコンがデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、Ｄ−Ｓ間電圧が、しきい値より低ければモータは無負荷と判断し、トリガーストロークに対応するＰＷＭ出力を行う。一方、ＦＥＴ（スイッチング素子）のＤ−Ｓ間電圧が、しきい値より高ければ過負荷と判断し、現在のトリガーストロークのＰＷＭ出力に対し＋α出力を行い、仮想フィードバックを実現させることができる。

本願発明に係る電動工具の実施形態について、図面を参照して説明する。

本願発明に係る電動工具は、マイコン搭載トリガースイッチを備えた電動工具であり、図１に示すように、電動工具Ａが示してあり、電動工具Ａは本体胴体部Ｂと、この本体胴体部Ｂに連結されたハンドル部Ｈとから構成され、このハンドル部Ｈの端部にバッテリーパックＶが装着された構成になっている。

本体胴体部Ｂの中には、マイコン搭載トリガースイッチ回路が配置され、回転動力を発生するモータ部Ｍ、回転動力を減速する減速機構部（図示せず）が収納され、トリガーＴの引き具合で回転駆動させ、その先端にはドリル、ドライバ等の先端工具が装着される。

マイコン搭載トリガースイッチ回路は、図２に示すように、直流電源ＤＣと並列に、直列接続したモータ、モータスイッチＳＷ１、ＦＥＴを接続し、モータには更にダイオードＤ１が並列に接続されている。
更に、直流電源のプラス側に電源スイッチＳＷ２を介して接続されている抵抗Ｒ１、Ｒ２を介在させてバッテリー電圧（直流電源）の電圧降下を検出するための過放電・過電流検出部１５、トリガーストロークによるＶＲ電圧を検出するモータ変速特性部１１、モータスイッチＳＷ２とＦＥＴの間からの電圧を取り出してモータの逆起電力を検出するフィードバック検出部１２、ＦＥＴのゲートへの制御信号を生成するＦＥＴ制御部１３、モータ変速特性部１１からのＶＲ電圧（Ｖ１）及びフィードバック検出部１２の平滑化電圧（Ｖ３）を入力すると共にＦＥＴ制御部１３へＰＷＭ制御信号を出力するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと云う）１４とから構成されている。

モータ変速特性部１１は、トリガーＴの引き込み具合、トリガーストロークに比例して変化する可変抵抗ＶＲ、可変抵抗の摺動子に接続されている抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ５の他端に接続されているコンデンサＣ２からなり、抵抗Ｒ５を介した信号がマイコン１４のＡ／Ｄコンバータに接続されている。このトリガーストロークに比例したＶＲ電圧（Ｖ１）がマイコン１４のＡ／Ｄコンバータに入力されてマイコン１４に取り入れられ、所定のデュテイ比が演算により算出され、モータの回転駆動を制御するＦＥＴ（スイッチング素子）のゲート側にＰＷＭ制御の制御信号として出力される。

フィードバック検出部１２は、モータ回転による発電電圧を検出するもので、ＦＥＴのＶｄｓ電圧を抵抗Ｒ８とコンデンサＣ３で積分することで平滑化（Ｖ２）を行い、更に抵抗Ｒ９及び抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ４で積分することで平滑化された電圧（Ｖ３）をコンデンサＣ４の出力側のマイコン１４のＡ／Ｄコンバータに接続して入力する。このフィードバックされた平滑化電圧（Ｖ３）がＡ／Ｄコンバータを介してマイコン１４に入力され、現在のトリガーストロークに応じたデュテイに対してその平滑化電圧（Ｖ３）の状態により、現在のモータへの負荷特性を判断し、現在のデュテイの増減する補正を行って負荷に対するモータの回転駆動の最適化を図る。

ＦＥＴ制御部１３は、出力ポートからのＰＷＭ信号をＦＥＴのゲートに入力し、ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦさせる。

マイコン１４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、Ａ／Ｄコンバータ、出力ポート、リセット入力ポートから構成され、これらは内部バスにより相互に接続されている。

過放電・過電流検出部１５は、特にモータ絶縁破壊及びＦＥＴショート破壊による一瞬の過電流（ピーク電流）を検出するための回路であり、ＦＥＴがＯＮ時に発生するバッテリーの内部抵抗分の電圧降下をツェナーダイオードのツェナー電圧をしきい値として判断する手法である。その回路構成は正電源側にツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ３を直列に接続し、ツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ３との間をスイッチング素子Ｔｒ１のゲートに接続し、スイッチング素子Ｔｒ１のコレクタ側がマイコン１４のＡ／Ｄコンバータに接続されている。

このように、モータ変速特性部１１におけるトリガーストロークに合わせて、モータの回転をＰＷＭ制御するわけであるが、トリガーストロークによるＶＲ電圧Ｖ１をＡ／Ｄコンバータに入力する。このＡ／Ｄコンバータに入力するＶＲ電圧Ｖ１をマイコン側で所定周期毎に平均化（実施例では４周期分を加算して平均化）し、この周期毎に平均化したＡ／Ｄ値でトリガーデュテイを決定・更新する。

この点につき、図３に示すタイミングチャートを参照にして説明する。先ず、トリガーストロークによるＡ／Ｄコンバータに入力されたＡ／Ｄ値を実施例では４周期分を加算、実施例においては１ｍｓｅｃ間隔で４ｍｓｅｃの４周期分を加算して平均化した値からＰＷＭ制御する目標値（目標デュテイ）を決定する。そして、この目標デュテイに対してＰＷＭ制御する現在値（現在デュテイ）とを比較する。ここで現在デュテイは後述するフィードバック検出部１２により得られたモータで発生する逆起電力により得られた平滑化電圧Ｖ３に基づくフィードバック補正を施して得られたものである。
この目標デュテイと現在デュテイにより新現在デュテイを決定し、ＦＥＴ制御部１３からモータに対して実施例では２ｍｓｅｃ間隔で新現在デュテイに則したＰＷＭ制御信号を出力する。

図４に示す表は、所謂、フィードバック補正増減表であり、ＶＲ電圧（Ｖ１）とデュテイ比との関係を示したもので、例えば、ＶＲ電圧（Ｖ１）が４．７２６Ｖであるときにはデュテイ３％となり、３％のＰＷＭ信号が出力される。

次に、フィードバック補正について説明すると、フィードバック検出部１２は、モータ回転による発電電圧を検出するもので、ＦＥＴのＶｄｓ電圧を抵抗Ｒ８とコンデンサＣ３で積分することで平滑化（Ｖ２）を行い、更に抵抗Ｒ９及び抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ４で積分することで平滑化された電圧（Ｖ３）をコンデンサＣ４の出力側のマイコン１４のＡ／Ｄコンバータに接続して入力する。このフィードバックされた平滑化電圧（Ｖ３）がＡ／Ｄコンバータを介してマイコン１４に入力され、現在のトリガーストロークに応じたデュテイに対してその平滑化電圧（Ｖ３）の状態により、現在のモータへの負荷特性を判断し、現在のデュテイの増減する補正を行って負荷に対するモータの回転駆動の最適化を図る。

そして、フィードバック検出部１２においては、ＦＥＴのゲート電圧ＶｇｓがＬｏｗの時、ドレイン電圧ＶｄｓはＨｉｇｈとなるが、モータ回転による発電電圧（逆起電力）によりドレイン電圧Ｖｄｓは大きく変化する。このドレイン電圧Ｖｄｓは、抵抗Ｒ８とコンデンサＣ３で積分され、更にＶ２電圧を抵抗Ｒ９とコンデンサＣ４で積分することで平滑化された平滑化電圧Ｖ３を得ることができる。

モータが無負荷の場合、ドレイン電圧Ｖｄｓはモータ回転速度に応じた発電電圧（逆起電力）の増加により平均電圧が低くなってしまう。そのため、平滑化電圧Ｖ３もモータが高回転につれて低くなる。

モータが過負荷の場合、モータの発電電圧（逆起電力）が少ないため、ドレイン電圧Ｖｄｓの平均電圧はモータが無負荷時と比べて高くなり平滑化電圧Ｖ３も高くなる。

モータがロックしている場合、モータ回転による発電電圧（逆起電力）は発生しないため、ドレイン電圧Ｖｄｓのピーク電圧は電源電圧と同じとなる。そのため、平滑化電圧Ｖ３は同一デュテイであればモータが無負荷時及び過負荷時に比べ高くなる。

従って、ドレイン電圧Ｖｄｓを利用した平滑化電圧Ｖ３は、同一デュテイであれば、次の関係が成り立つ。
平滑化電圧Ｖ３＝モータロック時＞モータ過負荷時＞モータ無負荷時

この平滑化電圧Ｖ３とトリガーストロークに応じた電圧Ｖ１によるデュテイの関係により任意のフィードバック補正をプログラムで対応する。
例えば、デュテイを２０％の時、平滑化電圧Ｖ３の電圧が２．５〜３．７Ｖの範囲にある場合、モータに負荷が加わっていると判断し、デュテイを２０％→３０％に増加（フィードバック補正）させる。尚、増加後のデュテイに対する平滑化電圧Ｖ３が現状維持エリア内である場合はデュテイは据え置きとし、逆に解除エリア内である場合はデュテイ減少の補正を実行する（図９に示すフィードバック設定表参照）。

トリガーの抵抗値の可変速度が速い場合には、モータ回転が急激に増減しないように、現在デュテイと目標デュテイを比較し出力補正する。

この出力補正は、目標デュテイと現在デュテイとを比較し、更にその差分の割合によって現在デュテイに数パーセントを増減させる。
例えば、（目標デュテイ＞現在デュテイ）であるときに、差分が１％〜１０％であれば現在デュテイに１％プラスしたデュテイにする。差分が１１％〜４０％であれば現在デュテイに２％プラスしたデュテイにする。差分が４１％以上であるときが現在デュテイに４％プラスしたデュテイにする。

ＰＷＭはマイコン機能によって生成するものでＰＷＭ周期は、実施例では５００Ｈｚ（一周期２ｍｓｅｃ）にしている。
トリガーデュテイは、制御モードが「高速」か「低速」かにより、採用するトリガーデュテイ値を変えるようになっている。

フィードバック検出部１２の平滑化電圧Ｖ３をＡ／Ｄコンバータに入力してマイコンに取り込む。
このＡ／Ｄコンバータから入力したＡ／Ｄデータが既定しきい値よりも上昇又は下降した時、トリガーデュテイと現在デュテイ、そのときまでのフィードバック補正累計値により、目標デュテイを決定する。
但し、フィードバック補正には上限があり、これはトリガーデュテイにより異なる。
トリガーデュテイが０％〜４％のときは補正せず、トリガーデュテイが５％のときの補正後上限は２０％、トリガーデュテイが６％〜８％のときの補正後上限は３０％、トリガーデュテイが９％〜１２％のときの補正後上限は５０％、トリガーデュテイが２６％〜３５％のときの補正後上限は９０％、トリガーデュテイが１００％のときの補正後上限は１００％である。

このようにフィードバック制御機能を利用してデュテイ補正をすることについて、無負荷時のモータ回転について、図５に示すブロック図を参照して説明する。
先ず、トリガーが引き込まれると電源スイッチＳＷ１がオンしマイコンに電源が供給される。その後に低速モードか高速モードかの何れかを図示しないプッシュボタンで選択される。その後に、再びトリガーが引き込まれると、モータスイッチＳＷ２がオンしてモータへの電源供給が可能になる。更に、引き込まれるとトリガーデュテイが設定され、Ａ／Ｄ変換表に基づくデュテイが出力される。
トリガーが引き込まれてモータが回転すると、フィードバック電圧がＡ／Ｄコンバータに取り込まれ、マイコンによりフィードバック補正増減表（図４参照）に基づいてフィードバック補正累計値が算出される。この算出されたフィードバック補正累計値とトリガーデュテイとを加算して目標デュテイを決定する。目標デュテイが決定されるとデュテイ可変表に基づいて現在のデュテイが決定され、モータの回転のＰＷＭ制御がされる。

ここで、フィードバック補正制御について、モータに負荷がかかっている時の制御について、図６、図７、図８に示すフローチャートを参照して更に詳細に説明する。

先ず、フィードバック制御をするにはフィードバック電圧を取得することによりマイコンで処理される。フィードバック電圧がフィードバック解除電圧以下のときは−補正値を取得するようにし、フィードバック開始電圧以上のときは＋補正値を取得するようにし、フィードバック解除電圧〜フィードバック開始電圧のときは±０補正とする。
現在デュテイを参照にしてフィードバック補正増減表（図４参照）より補正値を算出する（ステップＳＴ１１）。
補正が±０補正であるときには補正値を０％に設定する（ステップＳＴ１２、ＳＴ１３）。
次に、トリガーデュテイによる補正上限値の取得を行う。これは、例えば高速モード、トリガーデュテイ＝１０％の時は５０％が補正上限となる。
トリガーデュテイを参照にしてフィードバック補正上限下限表より上限値を取得する（ステップＳＴ１４）。
上限値がない場合には、トリガーデュテイ値を補正値にする（ステップＳＴ１５、ＳＴ１６）。
補正方向が＋補正或いは±０補正の場合には図７に示すフローチャートに進み、−補正の場合は図８に示すフローチャートに進む（ステップＳＴ１７）

補正方向が＋補正或いは±０補正の場合は、図７に示すフローチャートに進み、目標値と上限値の比較を行う（ステップＳＴ２１）。
（目標デュテイ≧上限値）で達成されている場合は、次に目標オーバーであるかをチエックする（ステップＳＴ２２）。
ステップＳＴ２２において、目標≧上限値の場合は、＋補正の演算を終了する。目標＜上限値の場合は、上限値が０％であるときにはフィードバック補正累積値を０にし、上限値が０％でないときには（上限値−トリガーデュテイ）をフィードバック補正累積値にして＋補正の演算は終了する。

ステップＳＴ２１において、（目標デュテイ＜上限値）の未達の場合には、（目標デュテイ＋補正値）＝Ａとする（ステップＳＴ２６）。
この（目標デュテイ＋補正値）＝Ａの上限オーバーかをチエックする（ステップＳＴ２７）。
（Ａ≦上限値）の場合は補正値をＣにする（ステップＳＴ２８）。ステップＳＴ２７で（Ａ＞上限値）の場合は（Ａ−上限値）＝Ｂとし、更に（補正値−Ｂ）＝Ｃとする（ステップＳＴ２９、ＳＴ３０）。

そして、（フィードバック補正累積値＋Ｃ）＝Ｄとし、（トリガーデュテイ＋Ｄ）＝Ｅとする（ステップＳＴ３１、ＳＴ３２）。

そして上限オーバーのチエックを行う（ステップＳＴ３３）。
（Ｅ≧上限値）の場合は、（フィードバック補正累積値＋Ｃ）をフィードバック補正累積値にして＋補正の演算処理は終了する（ステップＳＴ３４）。
（Ｅ＞上限値）の場合は、（Ｃ−（Ｅ―上限値））＝Ｆにして、（フィードバック補正累積値＋Ｆ）をフィードバック補正累積値にする（ステップＳＴ３５、ＳＴ３６）。

図６に示すステップＳＴ１７で−補正の場合は、図８に示すフローチャートに基づく処理がなされる。
先ず、−補正の演算処理においては、目標値と下限値を比較する（ステップＳＴ４１）。
（目標デュテイ＞下限値）の場合は未達として、（目標デュテイ−補正値）＝Ａとする（ステップＳＴ４２）。
そして下限オーバーであるかをチエックし、（Ａ≧下限値）の場合は補正値をＣにする（ステップＳＴ４３、ＳＴ４４）。
（Ａ＜下限値）の場合は（下限値−Ａ）＝Ｂとし、（補正値−Ｂ）＝Ｃとする（ステップＳＴ４５、ＳＴ４６）。

次に、補正累積値の減算が可能かをチエックする（ステップＳＴ４７）。（フィードバック補正累積値＜Ｃ）である場合には、フィードバック補正累積値を０にする（ステップＳＴ４８）。（フィードバック補正累積値≧Ｃ）の場合は、（フィードバック補正累積値−Ｃ）をフィードバック補正累積値にして−補正の演算処理を終了する（ステップＳＴ４９）。

以上のようにしてフィードバック補正制御をすることができるのであるが、トリガーの引き具合によって、様々な補正をしてデュテイを設定する。

図９は、フィードバック検出部１２の平滑化電圧（Ｖ３）に基づいてモータ無負荷時、モータロック時、無負荷と判断するフィードバック解除エリア、上述した補正を行うフィードバック開始エリア、過電流（異常）検出、電流のそれぞれをグラフにして表したものである。
例えば、デュテイが３０％であるときに平滑化電圧（Ｖ３）が２Ｖ以上で略３．２Ｖ近傍であればフィードバック開始エリア内であり、上述した＋補正値の補正を行う。又、デュテイが３０％であるときに平滑化電圧（Ｖ３）が１．５Ｖ以上で略１．８Ｖ近傍であれば現状維持エリアであり、補正は行わない。デュテイが３０％であるときに平滑化電圧（Ｖ３）が１．５Ｖ以下であるときにはモータの回転が無負荷であると判断するフィードバック解除エリアであり、上述した−補正値の補正を行う。

図１０に示すパターン１は、トリガーを引いた状態が一定の状態を維持する、例えばデュテイが２０％のときの補正を示したもので、先ずトリガーを引いてトリガーデュテイが２０％を維持しているものとする（Ａ点）。最初のトリガーを引いたときのトリガーデュテイが２０％で目標デュテイが２０％であるときに、現在デュテイが０％から増加して２０％になる（Ｂ点、Ｃ点）。
次に、目標デュテイと現在デュテイが同じになるフィードバックチエックを行い、フィードバック補正増減表より＋２０％必要となったとすると、目標デュテイが４０％になる（Ｄ点）。そうすると、次に現在デュテイが増加して４０％になり（Ｅ点、Ｆ点）、目標デュテイと現在デュテイが同じになるフィードバックチエックを行い、フィードバック補正増減表より＋２０％必要となったとすると、目標デュテイが６０％になる（Ｇ点）。
このようにして、トリガーの引き込み状態を維持しているときに、目標デュテイを２０％増加すると、現在デュテイも２０％づつ増加する。そして、増加する割合がフィードバック補正増減表より＋２０％必要になっても目標が頭打ちになるとオーバー分は元に戻し目標デュテイが８０％、現在デュテイも８０％にする（Ｈ点、Ｉ点）。以後デュテイの変更なく安定したデュテイ制御がなされる。

図１１に示すパターン２は、パターン１で示した安定動作しているときにトリガーを追加で引いた場合で、この場合は、現在トリガーデュテイが２０％、フィードバック補正累計が６０％、目標デュテイが８０％、現在デュテイが８０％であるとき（Ａ点）に、トリガーの追加引きが発生してトリガーデュテイが２７％になったとする。そうすると、トリガーデュテイが変化したことにより、補正後の上限値が上昇し、目標デュテイが８０％から９０％に上がるがフィードバックチエックはまだなので累計値は変わらない（Ｂ点）。
この状態で現在デュテイが増加し９０％になると、目標デュテイと現在デュテイが同じになりフィードバックチエックを行い（Ｃ点、Ｄ点）、フィードバック補正増減表より＋２０％必要となったが目標は頭打ちなのでオーバー分を戻してトリガーデュテイが２７％、フィードバック補正累計が６３％、目標デュテイが９０％、現在デュテイが９０％となる（Ｅ点、Ｆ点）。以後この状態が続き安定したデュテイ制御がなされる。

図１２に示すパターン３は、パターン１で示した安定動作しているときにトリガーを戻した場合で、この場合は、現在トリガーデュテイが２０％、フィードバック補正累計が６０％、目標デュテイが８０％、現在デュテイが８０％であるとき（Ａ点）に、トリガーを戻すことによりトリガーデュテイが１０％になったとする。そうすると、トリガーデュテイが変化したことにより、補正後の上限値が下降し、上限値に合わせて累計値が丸め込まれる。目標デュテイが８０％から５０％に下がり、現在デュテイが８０％から７０％に、フィードバック補正累計が６０％から４０％に下がる（Ｂ点）。
この状態で現在デュテイが減少し５０％になると、目標デュテイと現在デュテイが同じになりフィードバックチエックを行い（Ｃ点、Ｄ点）、フィードバック補正増減表より＋２０％必要となったが目標は頭打ちなのでオーバー分を戻してトリガーデュテイが１０％、フィードバック補正累計が４０％、目標デュテイが５０％、現在デュテイが５０％となる（Ｅ点、Ｆ点）。以後この状態を続き安定したデュテイ制御がなされる。

図１３に示すパターン４は、上限到達前の安定中にトリガーを引いた場合で、この場合は、現在トリガーデュテイが２０％、フィードバック補正累計が４０％、目標デュテイが６０％、現在デュテイが６０％であるとき（Ａ点）に、トリガーを引くことによりトリガーデュテイが２５％になったとする。そうすると、トリガーデュテイが変化したことにより、フィードバック補正増減表より、補正増減は不要で安定している。目標デュテイが６０％から６５％に下がり、現在デュテイが６０％に維持し、フィードバック補正累計が４０％に維持される（Ｂ点）。
この状態で目標デュテイが６０％から６５％に増加すると現在デュテイも増加し６０％から６５％になると、目標デュテイと現在デュテイが同じになりフィードバックチエックを行い（Ｃ点、Ｄ点）、フィードバック補正増減表より補正増減が不要になる（Ｅ点、Ｆ点）。結果的に、フィードバック補正累計（補正の度合い）は不変だがトリガー変化分が出力に反映され、トリガーデュテイが２５％、フィードバック補正累計が４０％、目標デュテイが６５％、現在デュテイが６５％となり、以後この状態を続き安定したデュテイ制御がなされる。

図１４に示すパターン５は、変速制御中にトリガーが変わった場合で、この場合は、現在トリガーデュテイが０％、フィードバック補正累計が０％、目標デュテイが０％、現在デュテイが０％である停止状態であるとき（Ａ点）に、トリガーを引くことによりトリガーデュテイが０％から１０％になったとする。そうすると、トリガーデュテイが変化したことにより、目標デュテイが０％から１０％に上がる（Ｂ点）。
この状態で更にトリガーが引かれてトリガーデュテイが１２％になると目標デュテイも１２％になり現在デュテイが増加する（Ｃ点）。ここで、目標デュテイと現在デュテイが同じにならない限りフィードバックチエックには入らない。
更に、トリガーが引かれるとトリガーデュテイが１２％から１４％になり、目標デュテイも１２％から１４％になり、現在デュテイが増加する（Ｄ点）。同じく、目標デュテイと現在デュテイが同じにならない限りフィードバックチエックには入らない。
更に、トリガーが引かれるとトリガーデュテイが１４％から１８％になり、目標デュテイも１４％から１８％になり、現在デュテイが増加する（Ｅ点）。同じく、目標デュテイと現在デュテイが同じにならない限りフィードバックチエックには入らない。
更に、トリガーが引かれるとトリガーデュテイが１８％から２０％になり、目標デュテイも１８％から２０％になり、現在デュテイが増加する（Ｆ点）。同じく、目標デュテイと現在デュテイが同じにならない限りフィードバックチエックには入らない。
そして、トリガーがこの状態で継続されるとトリガーデュテイが ２０％、目標デュテイが２０％、現在デュテイが２０％になり、目標デュテイと現在デュテイが同じになりフィードバックチエックが行われ、以後フィードバック補正増減表より補正を決定する（Ｇ点）。

図１５に示すパターン６は、安定したデュテイ制御がなされているときに停止条件が発生してマイコン制御で停止する場合で、この場合は、トリガーが維持され、現在トリガーデュテイが２０％、フィードバック補正累計が５０％、目標デュテイが７０％、現在デュテイが７０％であるとき（Ａ点）に、停止条件が成立すると、目標デュテイを強制的に０％にする（Ｂ点）。
この状態でトリガーが維持されていても現在デュテイが減少する（Ｃ点）。
そして、現在デュテイが０％になったときにモータは停止する（Ｄ点）

図１６に示すパターン７は、１００％制御をかけた後に、トリガーを戻した場合で、この場合は、トリガーが維持され、現在トリガーデュテイが２０％、フィードバック補正累計が４０％、目標デュテイが６０％、現在デュテイが６０％であるとき（Ａ点）に、トリガーがフルに引かれることによりトリガーデュテイが１００％になり、フィードバック補正累計も１００％、目標デュテイも１００％になる（Ｂ点）。
この状態でトリガーが維持されているときに、現在デュテイが増加する（Ｃ点）。
そして、現在デュテイと目標デュテイが同じになったときにフィードバックチエックが行われるが、チエック結果も１００％制御中であるので丸め込みはなされない（Ｄ点、Ｅ点）。
更に、このトリガーの状態が維持されると、全てが１００％の状態を維持する（Ｆ点）。
そして、トリガーが戻され、トリガーデュテイが１００％から２０％になると、目標デュテイと現在デュテイのフィードバックチエックが行われ、１００％制御ではなくなったので、最大値から丸め込みがなされ、フィードバック補正累計が６０％、目標デュテイが８０％、現在デュテイが８０％になる（Ｇ点、Ｈ点）。
更に、トリガーが維持されると、現在デュテイが減少し現在デュテイが６０％になり以後維持される（Ｉ点、Ｊ点、Ｋ点）。

モータ変速特性においては、モータを可変させるための可変抵抗ＶＲに印加される電圧をマイコンにてデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、このＡ／Ｄ変換値をトリガーストロークに対して任意に設定することで各仕様の変換特性にし、モータ変速特性の切り替えにおいては、マイコン内にプログラムを２種類用意し、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ信号の切替により対応可能にし、フィードバック特性においては、変速時のトリガーストロークに対するＡ／Ｄ変換値に対し、ＦＥＴのＤ−Ｓ間電圧をマイコンがデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、Ｄ−Ｓ間電圧が、しきい値より低ければモータは無負荷と判断し、トリガーストロークに対応するＰＷＭ出力を行う。一方、ＦＥＴのＤ−Ｓ間電圧が、しきい値より高ければ過負荷と判断し、現在のトリガーストロークのＰＷＭ出力に対し＋α出力を行い、仮想フィードバックを実現させる電動工具を提供する。

本発明に係る電動工具の全体像を示した説明図である。 同、マイコン搭載トリガースイッチ回路の説明図である。 同、トリガーの引き込み具合とＰＷＭとの関係を示したタイミングチャートである。 同、ＶＲ電圧とデュテイとの関係、上限／下限値、丸め値のデータを示した表である。 同、デュテイ補正と決定のブロック図である。 同、フィードバック補正制御のフローチャートである。 同、フィードバック補正制御のフローチャートである。 同、フィードバック補正制御のフローチャートである。 同、フィードバック設定表をグラフで表したものである。 同、一定のトリガーを維持したときの制御関係を示したパターン１の説明図である。 同、安定したトリガー維持のときにトリガーを引いたときのパターン２の説明図である。 同、安定したトリガー維持のときにトリガーを戻したときのパターン３の説明図である。 同、上限到達前の安定中にトリガーを引いた場合のパターン４の説明図である。 同、変速制御中にトリガーが変わった場合のパターン５の説明図である。 同、安定中に停止条件になった場合のパターン６の説明図である。 同、１００％制御をかけた後に、トリガーを戻した場合のパターン７の説明図である。

符号の説明

１１ モータ変速特性部
１２ フィードバック検出部
１３ ＦＥＴ制御部
１４ マイコン
１５ 過放電・過電流検出部

Claims (2)

1. 電源からスイッチング素子を介して駆動電流が供給されるモータを備えた電動工具であって、
   トリガーの引き込み具合に応じて前記モータの回転を制御するモータ変速特性手段と、
   前記モータが回転しているときの逆起電力を電圧で検出して前記モータの回転状態を検出するフィードバック検出手段と、
   前記モータ変速特性手段で得られたトリガーの引き込み具合に応じた電圧を入力すると共に前記フィードバック検出手段で得られた逆起電力の電圧を入力して前記モータをＰＷＭ制御するマイコンを備え、
   前記マイコンは、前記モータ変速特性手段により得られたトリガーストロークに応じたデュテイに対して前記フィードバック検出手段により得られたモータの回転状態に応じて前記デュテイを補正するステップを含む制御プラグラムを有することを特徴とする電動工具。
2. 電源からスイッチング素子を介して駆動電流が供給されるモータを備えた電動工具であって、
   トリガーの引き込み具合に応じて前記モータの回転を制御するモータ変速特性手段と、
   前記モータが回転しているときの逆起電力を電圧で検出して前記モータの回転状態を検出するフィードバック検出手段と、
   前記モータ変速特性手段で得られたトリガーの引き込み具合に応じた電圧を入力すると共に前記フィードバック検出手段で得られた逆起電力の電圧を入力して前記モータをＰＷＭ制御するマイコンを備え、
   前記マイコンは、前記モータ変速特性手段により得られたトリガーストロークに応じた高速用のデュテイ或いは低速用のデュテイを設定するステップを含む制御プログラムを有することを特徴とする電動工具。

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