JP2011101932A

JP2011101932A - 電動工具

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Publication number: JP2011101932A
Application number: JP2009258056A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Suda; 秀和須田; Takuya Kusakawa; 卓也草川
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: RU2012124036A; EP2500144A4; CN102596514B; RU2540238C2; CN102596514A; JP5394895B2; US20120234573A1; WO2011058895A1; US9314914B2; EP2500144A1

Abstract

【課題】モータの回転数を複数段の各段において一定回転数に容易に保持できるとともに、モータの低速回転時に高精度に回転数を制御して操作性を向上させる電動工具を提供する。
【解決手段】草刈機を保持するための右手グリップ４４には、トリガスイッチ５０、引量切替スイッチ７０、回転方向切替スイッチ９０が設けられている。マイコンは、草刈機の刈刃を駆動するモータへの通電量を、トリガスイッチ５０の引量に応じてデューティ比により制御する。引量切替スイッチ７０は、使用者の操作により変位するトリガスイッチ５０の上限位置を３段階に機械的に規制する。トリガスイッチ５０の上限位置は、１段目の上限位置が最も小さく、２段目、３段目の順に上限位置が大きくなる。マイコンにより、３段の段毎にデューティ比が所定の設定数設定されており、各段の操作可能量に対するデューティ比の設定数の割合は、１段目が２段目および３段目よりも高くなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、工具を駆動するモータの回転数を使用者の操作量に応じて調整する電動工具に関する。

従来、モータにより駆動される電動工具において、使用者が操作することにより変位する回転数調整スイッチの操作量に応じてモータの回転数を制御するものが知られている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。通常、回転数調整スイッチの操作量が小さいとモータは低速で回転し、回転数調整スイッチの操作量が大きくなるとモータは高速で回転する。

このような電動工具を用いて作業を行う場合、モータの回転数を固定して一定の作業を行いたいことがある。特許文献１では、回転数調整スイッチの操作量を複数位置で機械的に規制し、規制位置毎に設定された回転数にモータを制御している。これにより、各規制位置まで回転数調整スイッチを操作すれば、規制位置に応じた回転数に固定してモータを回転させて作業ができる。

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、規制位置毎に設定された回転数でしかモータを回転できないので、モータの回転数を細かく設定できないという問題がある。

また、電動工具で作業を行う場合には、作業内容に応じてモータの回転速度を調整することが多い。例えば、ドライバでは、ねじのつら合わせを低速回転域で行い、通常のねじ締めを高速回転域で行う。草刈機では、草のからみ取りを低速回転域で行い、壁際の草刈を中速回転域で行い、通常の草刈を高速回転域で行う。

ここで、低速でモータを回転させて作業を行う場合、回転数調整スイッチの操作量に対してモータの回転数の変化量が大きいと、細かな作業を行うときに作業がしづらいという問題がある。

そこで、モータが低速で回転するときの操作性を向上させるために、モータが高速で回転するときよりも操作量に対する回転数の変化量を小さくすることが考えられる。例えば、特許文献２には、低速回転時にモータの回転数が変化するときの変化量が高速回転時よりも小さいことを表す特性が開示されている。

特公昭４７−１９８３８号公報実開平１−６３０２７号公報特許第３３０１５３３号公報

しかしながら、特許文献２には、低速回転時にモータの回転数が変化するときの変化量が高速回転時よりも小さくなる特性を実現する具体的な方法は何も記載されていない。したがって、電動工具を用いて低速回転時に細かな作業をする場合に操作性の向上を如何に実現させるかは不明である。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、モータの回転数を複数段の各段において一定回転数に容易に保持できるとともに、モータの低速回転時に高精度に回転数を制御して操作性を向上させる電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の電動工具は、工具を駆動するモータと、使用者の操作により変位する回転数調整スイッチと、回転数調整スイッチが変位するときの上限位置を使用者の操作により複数段のいずれかの上限位置に規制する規制部材と、回転数調整スイッチの操作量に基づいてモータに対する通電量をデューティ比により制御し、回転数調整スイッチの操作量の増加に応じてモータの回転数を増加させ、複数段の段毎にデューティ比を所定の設定数設定しており、上限位置が１番小さい１段目において、回転数調整スイッチの操作可能量に対するデューティ比の設定数の割合を１段目以外の他段よりも高くしている制御手段と、を備えている。

尚、回転数調整スイッチの各段における操作可能量とは、１段目は回転数調整スイッチの操作開始から最初の上限位置までの範囲の操作量を表し、２段目からは前段の上限位置、つまり該当段の下限位置から上限位置までの範囲の操作量を表す。

このように、回転数調整スイッチが変位するときの上限位置を使用者が規制部材を操作して複数段のいずれかの上限位置に規制することにより、回転数調整スイッチを各上限位置に容易に保持できる。その結果、上限位置に対応する回転数にモータ回転数を容易に保持できる。したがって、モータ回転数を一定に保持した状態で長時間の作業を容易に実行できる。

また、回転数調整スイッチの操作量の増加に応じてモータの回転数を増加させるので、各段においてモータ回転数を調整するように設定できる。
さらに、１段目において回転数調整スイッチの操作可能量に対するデューティ比の設定数の割合を１段目以外の他段よりも高くしている。言い換えれば、１段目において異なるデューティ比が設定されている操作量の間隔は、１段目以外の他段において異なるデューティ比が設定されている操作量の間隔よりも小さい。あるいは、同じ操作量の範囲であれば、１段目の方が他段よりもデューティ比の設定数が多くなっている。

これにより、１段目においてモータを低速で回転させる場合、回転数調整スイッチの操作量に対して細かくデューティ比を変化させることができるので、モータ回転数を微調整して高い分解能でモータ回転数を制御できる。その結果、低速時における作業性が向上する。

ここで、回転数調整スイッチの各段における操作可能量の大小はどのように設定されていてもよい。
例えば、１段目における回転数調整スイッチの操作可能量が他段における回転数調整スイッチの操作可能量よりも大きくなるように、規制部材が回転数調整スイッチの上限位置を規制してもよい。

この場合、他段よりも操作可能量に対するデューティ比の設定数の割合が高い１段目において、選択できるモータ回転数の範囲が広がるので、低速側において広い回転数範囲でかつ高精度にモータの回転数を調整できる。その結果、低速回転時の作業性が向上する。

また、回転数調整スイッチの複数段のうち少なくとも１段目において、回転数調整スイッチの操作量が上限位置まで増加する場合にはモータ回転数が増加するようにデューティ比を制御するとともに、上限位置から所定位置まで減少する場合には、所定位置までモータ回転数が一定になるヒステリシス特性によりデューティ比を制御してもよい。

この場合、少なくとも１段目において、回転数調整スイッチを例えば指で上限位置に保持している状態で指が緩んでも、モータ回転数は所定位置まで変化しない。これにより、少なくとも１段目において、回転数調整スイッチを上限位置に保持して長時間作業する場合に、モータ回転数を一定に保持しやすくなる。

また、モータは、正回転方向だけでなく、逆回転方向に回転できてもよく、逆回転が選択される場合、１段目以外の他段において、回転数調整スイッチの操作量に対するモータ回転数の増加をどのように制御してもよい。

例えば、使用者の操作によりモータの回転を正回転または逆回転のいずれかに切り替える回転方向切替スイッチを備え、制御手段は、回転方向切替スイッチによりモータの逆回転が選択されると、少なくとも１段目において回転数調整スイッチの操作量が増加するにしたがいモータ回転数を増加させるとともに、それ以外の他段において回転数調整スイッチの操作量に関わらずモータの回転数を一定にしてもよい。

これにより、正回転だけでなく逆回転を選択でき、逆回転が選択されると、少なくとも１段目を含む段数においては、回転数調整スイッチの操作量に応じてモータ回転数を調整して作業ができる。

そして、逆回転時においては、正回転時とは異なる目的で作業が実行されることが多く、モータ回転数も高速である必要がない場合がある。したがって、少なくとも１段目を含む段数以外の他段では、回転数調整スイッチの操作量に関わらず一定のモータ回転数で作業ができた方が却って作業性が向上することがある。

本実施形態による電動式草刈機の全体構成を示す斜視図。右手グリップを示す側面図。右手グリップを示す斜視図。（Ａ）は引量切替スイッチの前面側を示す斜視図、（Ｂ）は引量切替スイッチの背面側を示す斜視図。草刈機の電気的構成を示すブロック図。（Ａ）はトリガスイッチの引量と速度指令電圧とデューティ比との関係を示す特性図、（Ｂ）はトリガスイッチの引量とデューティ比とモータ回転数との関係を示す特性図。各段のトリガスイッチの引量と速度指令電圧とデューティ比と回転数との特性を示す一覧図。（Ａ）はトリガスイッチの引量とデューティ比との関係を示すヒステリシス特性図、（Ｂ）はトリガスイッチの引量とデューティ比とのヒステリシス特性を示す一覧図。（Ａ）は逆回転時のトリガスイッチの引量と速度指令電圧とデューティ比との関係を示す特性図、（Ｂ）は逆回転時のトリガスイッチの引量と速度指令電圧とデューティ比との関係を示す一覧図。モータ回転数制御のメインルーチンを示すフローチャート。モータ制御値の取得ルーチンを示すフローチャート。モータ制御値の取得ルーチンを示すフローチャート。

以下に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（草刈機１０の全体構成）
図１に、本実施形態の充電式草刈機１０の全体構成を示す。草刈機１０は、シャフトパイプ１２とモータユニット２０とバッテリ２４と刈刃ユニット３０とを備えている。

シャフトパイプ１２は、所定の長さの中空棒状に形成されている。シャフトパイプ１２の一端側にモータユニット２０およびバッテリ２４が設けられ、他端側に刈刃ユニット３０が設けられている。シャフトパイプ１２の内部には、モータユニット２０の回転駆動力を刈刃ユニット３０に伝達する駆動力伝達シャフト（図示略）が収容されている。

モータユニット２０は、モータ２２と制御装置１００（図５参照）等を収容している。本実施形態のモータ２２はブラシ付ＤＣモータである。モータ２２は、シャフトパイプ１２に収容されている駆動力伝達シャフトを介して、刈刃ユニット３０に取り付けられている刈刃３６を回転駆動する。制御装置１００は、バッテリ２４からモータ２２への通電を制御する各種電子回路、マイコン１０２（図５参照）等から構成されている。制御装置１００の詳細については後述する。

バッテリ２４は、モータユニット２０のモータ２２に電力を供給する充電式の電源であり、モータユニット２０に着脱可能である。
刈刃ユニット３０は、ギヤケース３２とカバー３４とを備えている。ギヤケース３２には、シャフトパイプ１２に収容されている駆動力伝達シャフトからモータ２２の駆動力を刈刃３６に伝達する各種ギヤが収容されている。

カバー３４は、刈刃３６により刈り取られた草が使用者側に飛んでくることを防止するために、刈刃３６の使用者側を覆っている。
刈刃３６は、円板に形成されており、刈刃ユニット３０に着脱可能である。板状の刈刃３６に代えてナイロンコードのような紐状の刈刃を刈刃ユニット３０に取り付けることもできる。

ハンドル４０はＵ字状に形成されており、シャフトパイプ１２のモータユニット２０と刈刃ユニット３０との間でシャフトパイプ１２に接続されている。ハンドル４０の両端のうち、モータユニット２０から刈刃ユニット３０に向けて左側には左手グリップ４２が、右側には右手グリップ４４がそれぞれ設けられている。左手グリップ４２および右手グリップ４４は、使用者がそれぞれのグリップを把持して草刈機１０を保持するために設けられている。

図２および図３に示すように、右手グリップ４４には、トリガスイッチ５０、ロックオフスイッチ６０、引量切替スイッチ７０、回転方向切替スイッチ９０が設けられている。
トリガスイッチ５０は、例えば操作量である引量に応じて可変抵抗の抵抗値が変化することにより、後述する制御装置１００に引量に応じた速度指令電圧を出力する。

図２において、トリガスイッチ５０は右手グリップ４４から刈刃ユニット３０側に最も飛び出した状態である。図２の状態から使用者がトリガスイッチ５０を引くと、モータユニット２０のモータ２２に通電が開始される。モータ２２への通電量は、トリガスイッチ５０の引量に応じてデューティ比により制御され、引量が大きくなるにしたがってモータ２２の回転数は上昇する。すなわち、トリガスイッチ５０の引量が大きくなるにしたがって、刈刃３６の回転数は上昇する。

ロックオフスイッチ６０は、刈刃３６の誤作動を防止する押しボタン式のスイッチである。ロックオフスイッチ６０が押されていない状態では、ロックオフスイッチ６０がトリガスイッチ５０に係合することにより、トリガスイッチ５０が引かれることを機械的に規制している。

そして、ロックオフスイッチ６０が押されていない状態では、バッテリ２４からモータユニット２０への通電がオフされる。バッテリ２４とモータユニット２０とを接続する電気回路には図示しない半導体スイッチが設けられている。この半導体スイッチは、ロックオフスイッチ６０が押されていないときにオフし、押されているときにオンする。

これにより、ロックオフスイッチ６０が押されていない状態では半導体スイッチがオフされ、トリガスイッチ５０の位置に関わらず、バッテリ２４からモータユニット２０への通電が禁止される。したがって、トリガスイッチ５０が短絡しても、ロックオフスイッチ６０が押されていない限り、刈刃３６が誤って回転することを防止できる。

一方、ロックオフスイッチ６０が押されている状態では半導体スイッチがオンされるので、トリガスイッチ５０の引量に応じてバッテリ２４からモータユニット２０への通電量がデューティ比により制御される。これにより、トリガスイッチ５０の引量に応じて刈刃３６の回転数が制御される。

引量切替スイッチ７０は、使用者がトリガスイッチ５０を引くことにより変位するトリガスイッチ５０の上限位置を３段階に機械的に規制するためのスイッチである。トリガスイッチ５０が変位する上限位置が規制されることにより、刈刃３６の回転数の上限は３段階に切り替えられる。

引量切替スイッチ７０は、図２および図３において「１」、「２」、「３」に示すいずれかの位置に回動して停止する。停止位置が「１」、「２」、「３」と変化するにしたがい、トリガスイッチ５０の上限位置は大きくなり、刈刃３６の回転数の上限も大きくなる。

図４に示すように、引量切替スイッチ７０は円板状に形成されており、中心部に設けられたシャフト７２が右手グリップ４４に回動自在に支持されている。引量切替スイッチ７０の径方向両側には突起部７４、７６がそれぞれ設けられている。突起部７４、７６は右手グリップ４４の外側に飛び出しており、使用者が指で突起部７４、７６を操作して引量切替スイッチ７０を回動できるようになっている。

引量切替スイッチ７０の刈刃ユニット３０側の前面７０ａには、回転軸方向に向けて深さの異なる３個の切欠７８、８０、８２が形成されている。切欠７８の深さが最も浅く、切欠８０、切欠８２の順に深くなっている。最も深い切欠８２は引量切替スイッチ７０を板厚方向に貫通している。

トリガスイッチ５０が引量切替スイッチ７０と向き合う側には引量切替スイッチ７０に向けて突出する図示しない凸部が設けられている。この凸部が引量切替スイッチ７０の回転位置に応じて切欠７８、８０、８２のいずれかと向き合うことにより、トリガスイッチ５０が変位するときの上限位置が機械的に規制される。

トリガスイッチ５０の凸部が切欠７８に向き合うときの引量切替スイッチ７０の回転位置が図２および図３の「１」に示す位置に対応し、切欠８０に向き合うときの引量切替スイッチ７０の回転位置が図２および図３の「２」に示す位置に対応し、切欠８２に向き合うときの引量切替スイッチ７０の回転位置が図２および図３の「３」に示す位置に対応する。

引量切替スイッチ７０のモータユニット２０側の背面７０ｂには、円周方向に沿って３個の凹部８４、８６、８８が形成されている。引量切替スイッチ７０のモータユニット２０側には、図示しないコイルスプリングおよびボールが設置されている。ボールはコイルスプリングの荷重により引量切替スイッチ７０の背面７０ｂに向けて押し付けられている。

そして、引量切替スイッチ７０が回動して凹部８４、８６、８８のいずれかにボールが嵌合することにより、引量切替スイッチ７０の回動が規制される。使用者がコイルスプリングの荷重に抗して引量切替スイッチ７０に回転力を加えれば、ボールは凹部８４、８６、８８のいずれかから抜けだし回動可能となる。

図２および図３に示す回転方向切替スイッチ９０は、モータ２２の回転方向、つまり刈刃３６の回転方向を、正回転または逆回転のいずれかに切替えるスイッチである。回転方向切替スイッチ９０には、例えばロッカースイッチが採用されている。使用者が回転方向切替スイッチ９０の左側を選択して押すと、刈刃３６の回転方向は正回転方向に設定され、右側を選択して押すと刈刃３６の回転方向は逆回転方向に設定される。

（草刈機１０の電気的構成）
図５に、草刈機１０の電気的構成を示す。バッテリ２４からモータ２２への通電回路上に半導体スイッチＱ１が設置されている。制御装置１００は、半導体スイッチＱ１のオン、オフ、ならびに半導体スイッチＱ１を流れる電流量を制御する回路である。尚、半導体スイッチＱ１は、ロックオフスイッチ６０によりオン、オフされる前述した半導体スイッチとは異なるスイッチである。

半導体スイッチＱ１は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されている。半導体スイッチＱ１のオフ時にはモータ２２への通電が遮断され、オン時にはモータ２２への通電が許可される。半導体スイッチＱ１のゲートは、制御装置１００内においてゲート回路１０４を介してマイコン１０２に接続され、ソースがバッテリ２４の負極に接続され、ドレインが回転方向切替スイッチ９０に接続されている。

制御装置１００は、マイコン１０２とゲート回路１０４と定電圧電源回路１０６とを備えている。
マイコン１０２は、ＣＰＵ、各種メモリおよび入出力インターフェース等から構成されており、トリガスイッチ５０の引量に応じてトリガスイッチ５０から出力される速度指令電圧に基づいて半導体スイッチＱ１をオン、オフする。

さらに、マイコン１０２は、トリガスイッチ５０がオンされているときは、トリガスイッチ５０の引量に応じて設定したデューティ比により、モータ２２へ所望の電流が流れるように半導体スイッチＱ１をオン、オフするＰＷＭ信号をゲート回路１０４へ出力する。このＰＷＭ信号によって半導体スイッチＱ１を流れる電流、すなわちモータ２２に流れる電流が制御される。

ゲート回路１０４は、バッテリ２４から電源供給を受け、マイコン１０２からのＰＷＭ信号に従って半導体スイッチＱ１をオン、オフさせる。
定電圧電源回路（Ｒｅｇ）１０６は、バッテリ２４の電源を所定電圧（例えば５Ｖ）の制御用電源Ｖｃｃに降圧して制御装置１００内の各部へ供給する。マイコン１０２は、定電圧電源回路１０６からの制御用電源Ｖｃｃの供給を受けて動作する。

（回転数制御）
次に、トリガスイッチ５０の引量に応じたモータ２２に対する正回転方向の回転数制御について説明する。

図６の（Ａ）、（Ｂ）に、トリガスイッチ５０の引量と速度指令電圧とデューティ比と回転数との特性を示し、図７にその一覧を示す。図６の（Ｂ）に示す回転数はモータ２２の回転数であり、刈刃３６の回転数ではない。ただし、モータ２２の回転数が増加すれば刈刃３６の回転数も増加するので、図６の（Ｂ）に示す回転数の数値とは異なるものの、刈刃３６の回転数はモータ２２の回転数と同じ特性を示す。

トリガスイッチ５０が変位するときの上限位置は、前述したように引量切替スイッチ７０により３段階に規制されている。１段目の上限位置が最も小さく、２段目、３段目の順に上限位置が大きくなる。すなわち、１段目におけるモータ２２の最大回転数が最も小さく、２段目、３段目の順に最大回転数が大きくなる。

また、図６に示すように、１段目においてトリガスイッチ５０を引くことができる操作可能量が最も大きく、２段目、３段目の順に操作可能量が小さくなっている。
尚、トリガスイッチ５０の各段の操作量とは、１段目はトリガスイッチ５０の操作開始から最初の上限位置までの範囲の操作量を表し、２段目からは前段の上限位置、つまり該当段の下限位置から該当段の上限位置までの範囲の操作量を表す。

また、マイコン１０２において、３段の段毎にデューティ比が所定の設定数設定されており、各段の操作可能量に対するデューティ比の設定数の割合は、１段目が２段目および３段目よりも高くなっている。

マイコン１０２は、各段において、トリガスイッチ５０から出力される速度指令電圧とデューティ比との対応関係を、前述した設定数分、マップとしてマイコン１０２内のＲＯＭ等のメモリに記憶している。

（回転数のヒステリシス特性）
使用者が引量切替スイッチ７０を１段目に設定している状態でトリガスイッチ５０を上限位置まで引くと、引量に応じてデューティ比が上昇し、モータ２２の回転数、すなわち刈刃３６の回転数は上昇する。使用者が１段目の上限位置にトリガスイッチ５０を保持している場合には、刈刃３６の回転数は１段目の最高回転数に保持される。

ここで、例えば使用者が長時間の作業により指が疲れ、トリガスイッチ５０を上限位置に保持している力が弱まったためにトリガスイッチ５０が上限位置から僅かに戻り引量が減少する場合、トリガスイッチ５０から出力される速度指令電圧はトリガスイッチ５０の引量が上限位置から減少すると低下する。

マイコン１０２は、トリガスイッチ５０が上限位置に保持されている状態から僅かに戻ったことをトリガスイッチ５０から出力される速度指令電圧に基づいて検出できる。
そして、マイコン１０２は、トリガスイッチ５０が上限位置から僅かに戻った場合、トリガスイッチ５０から出力される速度指令電圧に応じてデューティ比を低下するのではなく、デューティ比を上限位置と同じ値に設定し、ヒステリシス特性を持たせている。

図８では、引量が上限位置の４．５ｍｍから４．４ｍｍまで戻る間は上限位置と同じデューティ比に設定されている。これにより、引量が上限位置の４．５ｍｍから４．４ｍｍまで戻る間、刈刃３６の回転数は上限位置と同じ最高回転数に保持される。

（逆回転制御）
次に、トリガスイッチ５０の引量に応じた刈刃３６に対する逆回転方向の回転数制御について説明する。

マイコン１０２は、回転方向切替スイッチ９０が正回転方向または逆回転方向のいずれに設定されているかを、回転方向切替スイッチ９０の出力信号から検出する。
そして、回転方向切替スイッチ９０が逆回転方向に設定されている場合、マイコン１０２は、トリガスイッチ５０の引量が１段目の範囲においては、図９に示すように、例えば正回転時と同じ特性に基づいてトリガスイッチ５０の引量の増加に応じてモータ２２の回転数を増加させる。この場合、正回転時と同様に、引量が上限位置の４．５ｍｍからから４．４ｍｍまで戻る間は上限位置と同じデューティ比に設定してもよい。

一方、マイコン１０２は、トリガスイッチ５０の出力である速度指令電圧からトリガスイッチ５０が２段目または３段目において操作されていることを検出すると、図９に示すように、トリガスイッチ５０の引量に関わらず２段目および３段目の回転数を１段目の最高回転数に保持する。

（回転数制御ルーチン）
次に、上述の制御を実現するためにマイコン１０２が実行する処理を具体的に説明する。図１０〜図１２は、マイコン１０２がＲＯＭ等のメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより処理するモータ２２の回転数制御ルーチンである。図１０〜図１２において、「Ｓ」はステップを表している。

（メインルーチン）
図１０に、モータ２２の回転数制御のメインルーチンを示す。図１０のルーチンは常時実行される。

まず、メインルーチンにおいて、トリガスイッチ５０が引かれているか否かを判定する（Ｓ４００）。トリガスイッチ５０が引かれている場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、トリガスイッチ５０の引量とともに、回転方向切替スイッチ９０により設定された回転方向に基づいてモータ２２に対する通電量を制御するＰＷＭ信号のデューティ比を取得する（Ｓ４０２）。そして、取得したデューティ比に基づいてモータ２２への通電を制御しモータ２２を回転駆動する（Ｓ４０４）。

トリガスイッチ５０が操作されず引かれていない場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、モータ２２の回転を停止する（Ｓ４０６）。
（モータ制御値取得ルーチン）
図１１および図１２は、モータ２２に対する制御値としてＰＷＭ信号のデューティ比を取得するルーチンである。

図１１において、トリガスイッチ５０の引量が図７および図９に示すストロークＮｏ．３より小さい場合（Ｓ４１０：Ｙｅｓ）、回転方向切替スイッチ９０により正回転が設定されているか否かを判定する（Ｓ４１２）。

正回転が設定されている場合（Ｓ４１２：Ｙｅｓ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として正回転のデューティレベル１を設定し（Ｓ４１４）、本ルーチンを終了する。
逆回転が設定されている場合（Ｓ４１２：Ｎｏ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として逆回転のデューティレベル１を設定し（Ｓ４１６）、本ルーチンを終了する。

図７および図９に示すように、本実施形態では、正回転および逆回転ともに、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．３より小さい場合にはデューティ比として０％が設定される。つまり、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．３より小さい場合には、モータ２２は回転しない。

トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．３以上であり（Ｓ４１０：Ｎｏ）、Ｎｏ．４より小さい場合（Ｓ４１８：Ｙｅｓ）、回転方向切替スイッチ９０により正回転が設定されているか否かを判定する（Ｓ４２０）。

正回転が設定されている場合（Ｓ４２０：Ｙｅｓ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として正回転のデューティレベル２を設定し（Ｓ４２２）、本ルーチンを終了する。
逆回転が設定されている場合（Ｓ４２０：Ｎｏ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として逆回転のデューティレベル２を設定し（Ｓ４２４）、本ルーチンを終了する。

図７および図９に示すように、本実施形態では、正回転および逆回転ともに、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．３以上になると、デューティ比として０％より大きい値が設定される。つまり、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．３以上になるとモータ２２は回転する。

以下、Ｓ４２６〜Ｓ４３２において、トリガスイッチ５０の引量と、回転方向切替スイッチ９０により設定される回転方向とに基づいて、引量がストロークＮｏ．１３以下の場合に、ＰＷＭ信号のデューティ比が設定される。

次に、トリガスイッチ５０の引量がＮｏ．１４以上であり（Ｓ４２６：Ｎｏ）、図１２においてストロークＮｏ．１５より小さい場合（Ｓ４３４：Ｙｅｓ）、回転方向切替スイッチ９０により正回転が設定されているか否かを判定する（Ｓ４３６）。

逆回転が設定されている場合（Ｓ４３６：Ｎｏ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として逆回転のデューティレベル１３を設定し（Ｓ４３８）、本ルーチンを終了する。
正回転が設定されている場合（Ｓ４３６：Ｙｅｓ）、ヒステリシスフラグがセットされているか否かを判定する（Ｓ４４０）。

ヒステリシスフラグは、トリガスイッチ５０の引量が増加している場合はクリアされている。一方、図８に示すように、トリガスイッチ５０が１段目の上限位置であるストロークＮｏ．１５に達し、ストロークＮｏ．１４’まで戻る間ではセットされている。

ヒステリシスフラグがセットされていない場合（Ｓ４４０：Ｎｏ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として正回転のデューティレベル１３を設定するとともにヒステリシスフラグをクリアし（Ｓ４４２）、本ルーチンを終了する。

ヒステリシスフラグがセットされている場合（Ｓ４４０：Ｙｅｓ）、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．１４’より小さいか否かを判定する（Ｓ４４４）。
トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．１４’より小さい場合（Ｓ４４４：Ｙｅｓ）、トリガスイッチ５０の引量がヒステリシス特性に基づいてデューティ比を設定する範囲から外れてストロークＮｏ．１４になったと判断し、ＰＷＭ信号のデューティ比として正回転のデューティレベル１３を設定し（Ｓ４４２）、本ルーチンを終了する。

ヒステリシスフラグがセットされており（Ｓ４４０：Ｙｅｓ）、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．１５より小さくストロークＮｏ．１４’以上の場合（Ｓ４３４：Ｙｅｓ、Ｓ４４４：Ｎｏ）、トリガスイッチ５０の引量はヒステリシス特性に基づいてデューティ比を設定する範囲内で保持されているか減少していると判断する。この場合には、ヒステリシス特性に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比として、上限位置であるストロークＮｏ．１５と同じデューティレベル１４を設定し（Ｓ４４６）、本ルーチンを終了する。

次に、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．１６より小さいか否かを判定する（Ｓ４４８）。トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．１６より小さい場合（Ｓ４４８：Ｙｅｓ）、回転方向切替スイッチ９０により正回転が設定されているか否かを判定する（Ｓ４５０）。トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．１６より小さい場合は（Ｓ４４８：Ｙｅｓ）、トリガスイッチ５０は上限位置であるストロークＮｏ．１５に達している。

そして、回転方向切替スイッチ９０により正回転が設定されている場合（Ｓ４５０：Ｙｅｓ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として正回転のデューティレベル１４を設定するとともにヒステリシスフラグをセットし（Ｓ４５２）、本ルーチンを終了する。

回転方向切替スイッチ９０により逆回転が設定されている場合（Ｓ４５０：Ｎｏ）、ＰＷＭ信号のデューティ比として逆回転のデューティレベル１４を設定し（Ｓ４５４）、本ルーチンを終了する。

以下、Ｓ４５６〜Ｓ４７６において、回転方向切替スイッチ９０により正回転が設定されている場合には、トリガスイッチ５０の引量が増加すると正回転のデューティレベルを増加させ、モータ２２の正回転の回転数を上昇させて本ルーチンを終了する。ただし、トリガスイッチ５０の引量がストロークＮｏ．２２以上の場合には（Ｓ４６４：Ｎｏ）、ストロークＮｏ．２２と同じデューティレベル２１が設定される。

一方、Ｓ４５６〜Ｓ４７６において、回転方向切替スイッチ９０により逆回転が設定されている場合には、トリガスイッチ５０の引量が１段目の上限値よりも大きくなっていると判断し、トリガスイッチ５０の引量に関わらず、一定のデューティレベル１４を設定して本ルーチンを終了する。これにより、逆回転が設定されると、モータ２２の回転数は１段目の最高回転数に保持される。

以上説明した上記実施形態では、トリガスイッチ５０が変位するときの上限位置を、使用者が引量切替スイッチ７０を操作して複数段のいずれかの上限位置に規制することにより、トリガスイッチ５０を各上限位置に容易に保持できる。その結果、上限位置に対応する回転数にモータ回転数を容易に保持できる。したがって、モータ回転数を一定に保持した状態で長時間の作業を容易に実行できる。

さらに、１段目において、トリガスイッチ５０の操作可能量に対するデューティ比の設定数の割合を１段目以外の他段よりも高くしているので、１段目においてモータ２２を低速で回転させる場合、トリガスイッチ５０の操作量に対して細かくデューティ比を変化させることができる。これにより、モータ回転数を微調整して高い分解能でモータ回転数を制御できる。その結果、低速時における作業性が向上する。

また、１段目におけるトリガスイッチの操作可能量は、他段におけるトリガスイッチ５０の操作可能量よりも大きく設定されている。これにより、他段よりも操作量に対するデューティ比の設定数の割合が高い１段目において、選択できるモータ回転数の範囲が広がるので、低速側において広い回転数範囲で、高精度にモータ回転数を制御できる。その結果、低速回転時における作業性が向上する。

また、トリガスイッチ５０の１段目において、トリガスイッチ５０が上限位置まで増加する場合にはモータ回転数が増加するようにデューティ比を制御するとともに、上限位置から所定位置であるストロークＮｏ．１４’に戻る場合には、ストロークＮｏ．１４’までモータ回転数がストロークＮｏ．１５と同じで一定になるヒステリシス特性によりデューティ比を制御している。

これにより、１段目において、トリガスイッチ５０を指で上限位置に保持している状態で指が緩んでも、モータ回転数はストロークＮｏ．１４’まで変化しない。その結果、１段目において、トリガスイッチ５０を上限位置に保持して長時間作業する場合に、モータ回転数を一定に保持しやすい。

また、回転方向切替スイッチ９０により刈刃３６の逆回転を選択できるとともに、逆回転の１段目において、トリガスイッチ５０の引量の増加に応じてモータ回転数を増加させている。これにより、草刈機１０の作業パターンが増加する。

例えば、通常作業時に正回転により刈刃３６にまとわりついた草を、モータ２２を逆回転させることにより、使用者が草刈機１０を保持しながら取り除くことができる。
本実施形態では、草刈機１０が本発明の電動工具に相当し、刈刃３６が本発明の工具に相当し、トリガスイッチ５０が本発明の回転数調整スイッチに相当し、引量切替スイッチ７０が本発明の規制部材に相当し、マイコン１０２が本発明の制御手段に相当する。

また、トリガスイッチ５０の引量が本発明の回転数調整スイッチの操作量に相当する。
また、図１０から図１２に示すＳ４００からＳ４７６の処理が本発明の制御手段であるマイコン１０２が実行する機能に相当する。

［他の実施形態］
上記実施形態では、トリガスイッチ５０の引量を引量切替スイッチ７０により３段に機械的に規制した。これに対し、トリガスイッチ５０の引量は３段に限るものではなく、複数段に機械的に規制されればよい。

また、１段目以外の他段においても、トリガスイッチ５０の引量が上限位置から所定位置まで減少する場合に、上限位置から所定位置までモータ回転数が一定になるヒステリシス特性によりデューティ比を制御してもよい。

また、刈刃３６の逆回転が設定される場合、１段目に限らず他段においても、トリガスイッチ５０の引量の増加に応じてモータ２２の回転数を増加させてもよい。
この場合、２段目においては、トリガスイッチ５０の引量の増加に応じてモータ２２の回転数を増加させ、３段目においては、トリガスイッチ５０の引量に関わらずモータ２２の回転数を２段目の最高回転数に保持してもよい。

つまり、電動工具においてモータの逆回転が選択される場合、複数段のうち少なくとも１段目においては、操作量が増加するにしたがいモータの回転数を増加させるモータ制御を実行する。そして、それ以外の他段においては、前述したモータ制御を実行する段数のうちの最高段における最高回転数にモータの回転数を設定し、モータの回転数を一定に保持してもよい。

また、１段目における操作可能量を他段よりも大きくする必要はなく、各段における操作可能量の大小をどのように設定してもよい。
上記実施形態では、正回転だけでなく逆回転を設定できる草刈機１０について説明した。これに対し、正回転だけで逆回転を設定できない草刈機に本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、本発明を草刈機に適用した例を示したが、これはあくまでも一例であって、モータを駆動源として動作するあらゆる電動工具、例えばヘッジトリマ、ドライバに適用することができる。

上記実施形態に対し、トリガスイッチ５０の上限位置を複数段に機械的に規制しない草刈機において、トリガスイッチ５０の引量が上限位置から所定位置まで減少する場合に、上限位置から所定位置までモータ回転数が一定になるヒステリシス特性によりデューティ比を制御してもよい。

あるいは、トリガスイッチ５０の上限位置を複数段に機械的に規制するが、１段目において、トリガスイッチ５０の操作可能量に対するデューティ比の設定数の割合を１段目以外の他段よりも高くしていない草刈機において、１段目におけるトリガスイッチ５０の引量が上限位置から所定位置まで減少する場合に、上限位置から所定位置までモータ回転数が一定になるヒステリシス特性によりデューティ比を制御してもよい。

また、電動工具のモータの駆動方法は、本実施形態のようにスイッチ自体でモータに流れる電流の向きを逆にして回転方向を切り替える方法であってもよいし、Ｈブリッジ回路を使用してもよいし、ブラシレスモータを駆動するインバータ回路を使用してもよい。

上記実施形態では、本発明の制御手段の機能を制御プログラムにより機能が特定されるマイコン１０２により実現している。これに対し、制御段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１０：草刈機（電動工具）、２２：モータ、３６：刈刃（工具）、５０：トリガスイッチ（回転数調整スイッチ）、７０：引量切替スイッチ（規制部材）、９０：回転方向切替スイッチ、１０２：マイコン（制御手段）

Claims

工具を駆動するモータと、
使用者の操作により変位する回転数調整スイッチと、
前記回転数調整スイッチが変位するときの上限位置を前記使用者の操作により複数段のいずれかの上限位置に規制する規制部材と、
前記回転数調整スイッチの操作量に基づいて前記モータに対する通電量をデューティ比により制御し、前記操作量の増加に応じて前記モータの回転数を増加させ、前記複数段の段毎に前記デューティ比を所定の設定数設定しており、前記上限位置が１番小さい１段目において、前記回転数調整スイッチの操作可能量に対する前記デューティ比の前記設定数の割合を前記１段目以外の他段よりも高くしている制御手段と、
を備えることを特徴とする電動工具。
請求項１に記載の電動工具であって、
前記規制部材は、前記１段目における前記操作可能量が前記他段における前記操作可能量よりも大きくなるように前記上限位置を規制する
ことを特徴とする電動工具。
請求項１または２に記載の電動工具であって、
前記制御手段は、前記複数段のうち少なくとも前記１段目において、前記回転数調整スイッチの操作量が前記上限位置まで増加する場合には前記回転数が増加するように前記デューティ比を制御するとともに、前記上限位置から所定位置まで減少する場合には、前記所定位置まで前記回転数が一定になるヒステリシス特性により前記デューティ比を制御する
ことを特徴とする電動工具。
請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具であって、
使用者の操作により前記モータの回転を正回転または逆回転のいずれかに切り替える回転方向切替スイッチを備え、
前記制御手段は、前記回転方向切替スイッチにより前記モータの逆回転が選択されると、少なくとも前記１段目において前記操作量が増加するにしたがい前記回転数を増加させるとともに、それ以外の他段において前記操作量に関わらず前記回転数を一定にする
ことを特徴とする電動工具。