JP2015000465A

JP2015000465A - 電動工具

Info

Publication number: JP2015000465A
Application number: JP2013127228A
Authority: JP
Inventors: 湯浅　祐一; Yuichi Yuasa; 祐一湯浅
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2015-01-05
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: JP6051116B2

Abstract

【課題】加工精度を向上させ被加工部材を適切に加工することができる電動工具を提供することを課題とする。
【解決手段】回転力制御部は、速度判断部により移動速度が所定の基準速度以下と判断されたとき（Ｓ６のＹｅｓ）、当該判断時におけるトリガの操作位置の情報を用いて、該操作位置を基準にして所定の位置変動幅と、モータの回転力とを決定して（Ｓ７）、該決定した所定の位置変動幅内にトリガの操作位置が位置する間は、モータの回転力を前記決定した回転力で一定に制御する（Ｓ８，Ｓ９のＹｅｓ）。
【選択図】図３

Description

本発明は、被加工部材を加工するための先端工具を駆動する電動工具に関する。

従来、この種の電動工具は、先端工具を駆動するモータと、手動操作可能なトリガと、トリガの操作量の情報を用いてモータの回転数を制御する電力供給部とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる電動工具では、トリガの操作量が所定量以下の場合に、電力供給部によってモータの回転数を一定に制御している（特許文献１の請求項１参照）。同様に、トリガの操作量が前記所定量よりも大きい第二所定量以上の場合にも、電力供給部によってモータの回転数を一定に制御できる（特許文献１の段落００４８参照）。また、トリガの操作量が所定量と第二所定量との間にある場合は、操作量に比例してモータの回転数を制御している（特許文献１の請求項３参照）。

特開２０１２−１５７９４２号公報（図１参照）

ところが、上記従来の電動工具では、上記のようにトリガの操作量が所定量と第二所定量との間の場合には、操作量に比例してモータの回転数が制御されるため、モータの回転数を一定に制御し難い。即ち、上記従来の電動工具では、モータの回転数を一定に制御することで先端工具の駆動を一定にして安定的に作業することが、任意の操作量、即ち任意のタイミングで行い難いため、加工精度の低下をもたらしており、被加工部材の適切な加工という点で課題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、加工精度を向上させ被加工部材を適切に加工することができる電動工具を提供することを課題とする。

本発明の電動工具は、上記課題を解決するためになされたもので、被加工部材を加工するための先端工具を回転力により駆動するモータと、移動操作可能に構成されるトリガと、該トリガの移動操作により移動されるトリガの操作位置の情報を用いて、前記モータの回転力を決定して制御する回転力制御部とを備える電動工具であって、前記トリガの移動操作における移動速度が、所定の基準速度以下か否かを判断する速度判断部を備え、前記回転力制御部は、速度判断部により移動速度が所定の基準速度以下と判断されたとき、当該判断時におけるトリガの操作位置の情報を用いて、該操作位置を基準にして所定の位置変動幅と、モータの回転力とを決定して、該決定した所定の位置変動幅内にトリガの操作位置が位置する間は、モータの回転力を前記決定した回転力で一定に制御することを特徴とする。

かかる電動工具では、回転力制御部は、速度判断部により移動速度が所定の基準速度以下と判断されたとき、当該判断時におけるトリガの操作位置の情報を用いて、該操作位置を基準にして所定の位置変動幅と、モータの回転力とを決定して、該決定した所定の位置変動幅内にトリガの操作位置が位置する間は、モータの回転力を前記決定した回転力で一定に制御するので、トリガの任意の操作位置、即ち任意のタイミングでトリガの移動速度を基準速度以下にすることで、モータの回転力を一定に制御し、先端工具の駆動を一定にできるため、加工精度を向上させ被加工部材を適切に加工することができる。

また、本発明に係る電動工具では、前記所定の位置変動幅は、前記判断時におけるトリガの操作位置を基準操作位置にして、該基準操作位置への操作量よりも大きい操作量による操作位置である上限値を有し、前記トリガの操作位置は、前記上限値への操作量よりも大きい操作量による最大操作位置を有し、前記回転力制御部は、トリガの操作位置が前記上限値を超えて最大操作位置まで移動操作されるとき、トリガの移動速度が基準速度に対して常に大きい状態でトリガが最大操作位置に移動操作された場合の最大操作位置の情報に基づいて決定されるモータの最大回転力の情報を用いて、モータの回転力を最大操作位置で前記最大回転力に一致させるように制御することも可能である。

かかる電動工具では、回転力制御部は、トリガの操作位置が前記上限値を超えて最大操作位置まで移動操作されるとき、トリガの移動速度が基準速度に対して常に大きい状態でトリガが最大操作位置に移動操作された場合の最大操作位置の情報に基づいて決定されるモータの最大回転力の情報を用いて、モータの回転力を最大操作位置で前記最大回転力に一致させるように調整して制御するので、モータの回転力を一定に制御し、先端工具の駆動を一定にした後に、モータの回転力を最大操作位置で前記最大回転力にすることができ、モータの回転力を最大限発揮できる。

また、本発明に係る電動工具では、前記所定の位置変動幅は、前記判断時におけるトリガの操作位置を基準操作位置にして、該基準操作位置への操作量よりも小さい操作量による操作位置である下限値を有し、前記トリガの操作位置は、操作量のない停止位置を有し、前記回転力制御部は、トリガの操作位置が前記下限値を下回って停止位置まで移動操作されるとき、停止位置の情報を用いて、モータの駆動を停止位置で停止させるように回転力を制御することも可能である。

かかる電動工具では、回転力制御部は、トリガの操作位置が前記下限値を下回って停止位置まで移動操作されるとき、停止位置の情報を用いて、モータの駆動を停止位置で停止させるように回転力を制御するので、モータの回転力を一定に制御し、先端工具の駆動を一定にした後に、モータの駆動を停止位置で確実に停止させることができる。

以上のように、本発明に係る電動工具によれば、任意のタイミングでトリガの移動速度を基準速度以下にすることで、モータの回転力を一定に制御し、先端工具の駆動を一定にできるため、加工精度を向上させ被加工部材を適切に加工することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る電動工具の一部回路図を示す。本発明の一実施形態に係るトリガの操作位置とモータの回転力との関係図を示す。同電動工具の制御フローを示す。

以下、本発明に係る電動工具の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

電動工具は、図１に示すように、被加工部材を加工するための先端工具Ｔを回転力により駆動するモータ１と、移動操作可能に構成されるトリガ２と、該トリガ２の移動操作により移動されるトリガ２の操作位置の情報を用いて、前記モータ１の回転力を決定して制御する制御回路３とを備える。また、電動工具は、モータ１と制御回路３とに給電可能な給電部（図示しないが、例えば、電源とインバータ回路）を備えている。尚、先端工具Ｔは、ドリル、ドライバ、カッター、ブラシなどで構成されることができ、特に限定されない。

モータ１は、電動工具の本体（図示せず）内に収容されており、本体に取り付けられた先端工具Ｔを回転力により駆動させるものである。ここで、回転力とは、モータの出力又は馬力を意味しており、モータのトルクと回転数とのいずれか少なくとも一方によって決められる。例えば、回転力は、モータのトルクの大きさの大小に比例する。即ち、回転力は、トルクを大きくすれば大きくなり、トルクを小さくすれば小さくなる。また、回転力と回転数との関係についても、回転力とトルクとの上記比例関係と同様である。このように、本願におけるモータの回転力の制御とは、モータの回転数の制御、又は、モータのトルクの制御のいずれか少なくとも一方の制御を意味する。

トリガ２は、電動工具の本体外部に設けられており、静止している静止位置（又は停止位置とも言う）から所定位置まで移動操作可能に構成されており、例えば、トリガ２は、引き金やスイッチのような構成とすることが可能である。具体的には、トリガ２は、電動工具の本体外方に対して、バネ等の付勢力によって付勢されることで、静止位置で静止（又は停止）しており、該付勢力に抗して所定位置まで移動操作可能に構成される。よって、例えば、トリガ２を静止位置から移動操作した後、トリガ２を放置しておくと、トリガ２は、付勢力により静止位置に回帰するようになっている。本実施形態では、トリガ２は、移動操作による操作量が実質的にない静止位置と、静止位置からの移動操作による操作量が最大となる最大操作位置との間を移動自在に構成されている（図２の横軸参照）。

制御回路３は、電動工具の本体内に収容されており、トリガ２の移動操作にかかる操作位置情報や移動速度情報を用いて、モータ１の回転力を決定して制御するように構成される。

具体的には、制御回路３は、トリガ２の移動速度情報を用いて、トリガ２の移動速度が所定の基準速度以下か否かを判断する速度判断部４と、該速度判断部の情報とトリガ２の操作位置情報とを用いて、モータ１の回転力を決定して制御する回転力制御部５とを有する（図１参照）。

速度判断部４は、図１に示すように、トリガ２の移動速度を検出する移動速度検出部４１と、移動速度検出部４１により検出されたトリガ２の移動速度と所定の基準速度との比較をする速度比較部４２とを有する。

速度比較部４２は、トリガ２の移動速度と所定の基準速度とを比較して、トリガ２の移動速度が所定の基準速度以下の場合に、その情報を回転力制御部５（後述の回転力決定部５４）に送るように構成される。尚、速度比較部４２は、トリガ２の移動速度が所定の基準速度に対して大きいと判断した場合には、その情報を回転力制御部５に送る、又は、送らないとするいずれの構成を採用しても良い。

回転力制御部５は、図１に示すように、トリガ２の操作位置を検出する操作位置検出部５１と、操作位置検出部５１により検出されたトリガ２の操作位置の情報を用いて、回転力を算出する回転力算出部５２と、前記操作位置の情報を用いて、該操作位置を基準にして所定の位置変動幅を決定する位置変動幅決定部５３と、速度比較部４２と回転力算出部５２と位置変動幅決定部５３とからの情報を用いて、モータ１の回転力を決定して制御する回転力決定部５４とを有する。

操作位置検出部５１は、トリガ２の操作位置の情報を直接検出する構成のほか、トリガ２の移動操作による移動量である操作量から操作位置の情報を算出する構成も可能である。

回転力算出部５２は、モータ１の回転力とトリガ２の操作位置との関係を規定した制御カーブを決める制御カーブ決定部と、決定された制御カーブに基づき、現在のトリガ２の操作位置（即ち、操作位置検出部５１により検出されたトリガ２の操作位置の情報）を用いて、回転力を算出する算出部とを有する。

尚、回転力算出部５２は、制御カーブ決定部を有さない構成とすることも可能である。この場合、例えば、回転力算出部５２は、モータ１の回転力とトリガ２の操作位置との関係を規定する計算式やリストを用いて、現在のトリガ２の操作位置から回転力を算出する算出部を有してなる。

位置変動幅決定部５３は、前記の制御カーブ決定部と、該制御カーブ決定部による制御カーブに基づき、現在のトリガ２の操作位置を基準操作位置として用いて、所定の位置変動幅を決定する決定部とを有する。所定の位置変動幅は、上限値と下限値を有する。例えば、所定の位置変動幅Ｗは、図２に示すように、基準操作位置（現在のトリガ２の操作位置）へのトリガ２の操作量よりも大きい操作量による操作位置である上限値と、前記基準操作位置へのトリガ２の操作量よりも小さい操作量による操作位置である下限値とを有する。

尚、位置変動幅決定部５３は、制御カーブ決定部を有さない構成とすることも可能である。この場合、例えば、位置変動幅決定部５３は、モータ１の回転力とトリガ２の操作位置との関係を規定する計算式やリストを用いて、現在のトリガ２の操作位置から所定の位置変動幅を決定する決定部を有してなる。

回転力決定部５４は、速度比較部４２の情報を参照して、回転力算出部５２による回転力と位置変動幅決定部５３による所定の位置変動幅との情報を適宜用いて、モータ１の回転力を決定して制御する。

具体的には、回転力決定部５４は、速度比較部４２によりトリガ２の移動速度が所定の基準速度に対して大きいと判断されたとき、回転力算出部５２による制御カーブに基づき、トリガ２の操作位置に応じて算出された回転力を用いることで、モータ１の回転力を決定して制御する。尚、トリガ２の移動速度が基準速度に対して常に大きい状態でトリガ２が最大操作位置に移動操作される場合に（図２の矢印Ａ参照）、トリガ２の最大操作位置の情報に基づいて回転力決定部５４により決定されるモータ１の回転力が、最大回転力Ｍである（図２のＭ参照）。また、トリガ２が静止位置（即ちトリガ２の操作量が実質的になく、例えばゼロ又はその近傍）にある場合に、静止位置の情報に基づいて回転力決定部５４により決定されるモータの回転力は、実質的になく、例えばゼロ又はその近傍であり、モータ１を停止させる最小回転力である。

一方、回転力決定部５４は、速度比較部４２によりトリガ２の移動速度が所定の基準速度以下と判断されたとき、その情報を速度比較部４２から受ける。かかる情報を受けた回転力決定部５４は、回転力算出部５２と位置変動幅決定部５３との各々によって、前記判断時におけるトリガ２の操作位置（即ち現在のトリガ２の操作位置である基準操作位置）の情報から得られた回転力Ｋと所定の位置変動幅Ｗとの情報を用いて、該所定の位置変動幅Ｗ内にトリガ２の操作位置が位置する間は、モータの回転力を前記回転力Ｋで一定に制御する（図２のＷ，Ｋ参照）。

そして、回転力決定部５４は、トリガ２の操作位置が所定の位置変動幅Ｗの上限値を超えて最大操作位置まで移動操作されるときには、前記モータの最大回転力Ｍの情報を用いて、モータ１の回転力を最大操作位置で前記最大回転力Ｍに一致させるように制御する（図２の矢印Ｂ参照）。

具体的には、トリガ２の操作位置が上限値になると、操作位置検出部５１は、上限値を検出し、この上限値の情報に基づき、回転力算出部５２は、トリガ２の操作位置が上限値で前記一定の回転力Ｋから最大操作位置で前記最大回転力Ｍとなるような制御カーブを決定する（図２の矢印Ｂ参照）。また、回転力算出部５２は、決定した制御カーブに基づき、操作位置検出部５１による現在のトリガ２の操作位置を用いて、回転力を算出する。このように回転力算出部５２による前記制御カーブに基づき、トリガ２の操作位置に応じて算出された回転力を用いて、回転力決定部５４は、モータ１の回転力を決定して制御する（図２の矢印Ｂ参照）。

一方、回転力決定部５４は、トリガ２の操作位置が所定の位置変動幅Ｗの下限値を下回って静止位置まで移動操作されるときには、静止位置の情報を用いて、モータ１の駆動を静止位置で停止させるように制御する（図２の矢印Ｃ参照）。

具体的には、操作位置検出部５１によりトリガ２の操作位置が下限値であることを検出すると、下限値の情報に基づき、回転力算出部５２により、トリガ２の操作位置が下限値で前記一定の回転力Ｋから静止位置で回転力が実質的になくなるような制御カーブを決定する（図２の矢印Ｃ参照）。また、回転力算出部５２は、決定した制御カーブに基づき、操作位置検出部５１による現在のトリガ２の操作位置を用いて、回転力を算出する。このように回転力算出部５２による前記制御カーブに基づき、トリガ２の操作位置に応じて算出された回転力を用いて、回転力決定部５４は、モータ１の回転力を決定して制御する（図２の矢印Ｃ参照）。

以上の構成からなる電動工具の制御方法について、図３を参照して説明する。
まず、モータ１と制御回路３とは、給電部によって給電される（図３のＳ１）。例えば、トリガ２を静止位置から僅かに移動操作することで、給電部からモータ１と制御回路３とに給電開始されるように構成しても良い。或いは、給電部は、給電ＯＮ／ＯＦＦの切換えスイッチを有し、スイッチの切換えに応じて、給電部からモータ１と制御回路３とに給電開始されるように構成することも可能である。

トリガ２を更に移動操作すると、操作位置検出部５１がトリガ２の操作位置を検出し、回転力算出部５２が制御カーブを決定する（図３のＳ２）。回転力算出部５２は、決定した制御カーブに基づいて、操作位置検出部５１によるトリガ２の操作位置の情報から回転力を算出する（図３のＳ３）。回転力決定部５４は、回転力算出部５２による前記制御カーブに基づき、トリガ２の操作位置に応じて算出された回転力を用いて、モータ１の回転力を決定して制御する（図３のＳ４）。

トリガ２の移動操作によって、トリガ２の操作位置が静止位置となった場合には（図３のＳ５のＹｅｓ）、回転力決定部５４によりモータの回転力は実質的になくなると共に、給電部からモータ１への給電が停止される（図３のＳ１０）。

また、トリガ２の移動操作において、トリガ２の操作位置が静止位置にない場合で（図３のＳ５のＮｏ）、かつ、速度判断部４によりトリガ２の移動速度が基準速度より大きいと判断される場合（図３のＳ６のＮｏ）には、上記のＳ３のステップに戻る。

一方、トリガ２の移動操作において、速度判断部４によりトリガ２の移動速度が基準速度以下と判断された場合（図３のＳ６のＹｅｓ）には、回転力算出部５２と位置変動幅決定部５３とは各々、前記判断時におけるトリガ２の操作位置（基準操作位置）の情報を用いて、回転力Ｋと所定の位置変動幅Ｗとを決定する（図３のＳ７）。回転力決定部５４は、前記所定の位置変動幅Ｗ内にトリガ２の操作位置が位置する間は、モータ１の回転力を前記決定した回転力Ｋで一定に制御する（図３のＳ８、Ｓ９のＹｅｓ）。

更に、所定の位置変動幅Ｗ外にトリガ２の操作位置が位置するように、所定の位置変動幅Ｗの上限値を超えて、又は、下限値を下回ってトリガ２が移動操作されると（図３のＳ９のＮｏ）、上記のＳ２にステップに戻り、回転力算出部５２が制御カーブを決定する（例えば、図２の矢印Ｂ又は矢印Ｃ）。

尚、かかる制御カーブに基づいて、トリガ２の操作位置に応じてモータ１の回転力が制御されているときであっても、速度判断部４により移動速度が所定の基準速度以下と判断されたときには、モータ１の回転力を一定にする制御は、行われ得る。即ち、回転力制御部５は、前記判断時におけるトリガ２の操作位置の情報を用いて、該操作位置を基準にして所定の位置変動幅と、モータの回転力とを決定して、該決定した所定の位置変動幅内にトリガ２の操作位置が位置する間は、モータ１の回転力を前記決定した回転力で一定に制御する。

以上のように、本実施形態に係る電動工具によれば、回転力制御部５は、速度判断部４により移動速度が所定の基準速度以下と判断されたとき、当該判断時におけるトリガ２の操作位置の情報を用いて、該操作位置を基準にして所定の位置変動幅と、モータの回転力とを決定して、該決定した所定の位置変動幅内にトリガ２の操作位置が位置する間は、モータ１の回転力を前記決定した回転力で一定に制御するので、トリガ２の任意の操作位置、即ち任意のタイミングでトリガ２の移動速度を基準速度以下にすることで、モータ１の回転力を一定に制御し、先端工具Ｔの駆動を一定にできるため、加工精度を向上させ被加工部材を適切に加工することができる。

また、本実施形態に係る電動工具によれば、回転力制御部５は、トリガ２の操作位置が所定の位置変動幅の上限値を超えて最大操作位置まで移動操作されるとき、トリガ２の移動速度が基準速度に対して常に大きい状態でトリガ２が最大操作位置に移動操作された場合の最大操作位置の情報に基づいて決定されるモータ１の最大回転力の情報を用いて、モータ１の回転力を最大操作位置で前記最大回転力に一致させるように調整して制御するので、モータ１の回転力を一定に制御し、先端工具の駆動を一定にした後に、モータ１の回転力を最大操作位置で前記最大回転力にすることができ、モータ１の回転力を最大限発揮できる。

また、本実施形態に係る電動工具によれば、回転力制御部５は、トリガ２の操作位置が所定の位置変動幅の下限値を下回って静止位置まで移動操作されるとき、静止位置の情報を用いて、モータ１の駆動を静止位置で停止させるように回転力を制御するので、モータ１の回転力を一定に制御し、先端工具Ｔの駆動を一定にした後に、モータ１の駆動を停止位置で確実に停止させることができる。

尚、本発明に係る電動工具は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本実施形態では、所定の位置変動幅Ｗは、図２に示すような、基準操作位置よりも最大操作位置側に位置する上限値と、基準操作位置よりも静止位置側に位置する下限値とを有する場合について説明したが、これに限らず、所定の位置変動幅Ｗは、基準操作位置を下限値とし、基準操作位置よりも最大操作位置側に位置する上限値を有してなることが可能である。或いは、所定の位置変動幅Ｗは、基準操作位置を上限値とし、基準操作位置よりも静止位置側に位置する下限値を有してなることも可能である。

また、本実施形態における所定の位置変動幅Ｗ、一定の回転力Ｋは、速度判断部４により移動速度が所定の基準速度以下と判断されたとき、当該判断時におけるトリガ２の操作位置の情報を用いて決定されるもので、所定の位置変動幅Ｗは、種々の範囲の幅で構成でき、一定の回転力Ｋは、種々の一定値で構成できる。

１…モータ、２…トリガ、３…制御回路、４…速度判断部、４１…移動速度検出部、４２…速度比較部、５…回転力制御部、５１…操作位置検出部、５２…回転力算出部、５３…位置変動幅決定部、５４…回転力決定部、Ｔ…先端工具、Ｗ…所定の位置変動幅、Ｍ…最大回転力、Ｋ…一定の回転力

Claims

被加工部材を加工するための先端工具を回転力により駆動するモータと、
移動操作可能に構成されるトリガと、
該トリガの移動操作により移動されるトリガの操作位置の情報を用いて、前記モータの回転力を決定して制御する回転力制御部とを備える電動工具であって、
前記トリガの移動操作における移動速度が、所定の基準速度以下か否かを判断する速度判断部を備え、
前記回転力制御部は、速度判断部により移動速度が所定の基準速度以下と判断されたとき、当該判断時におけるトリガの操作位置の情報を用いて、該操作位置を基準にして所定の位置変動幅と、モータの回転力とを決定して、該決定した所定の位置変動幅内にトリガの操作位置が位置する間は、モータの回転力を前記決定した回転力で一定に制御することを特徴とする電動工具。
前記所定の位置変動幅は、前記判断時におけるトリガの操作位置を基準操作位置にして、該基準操作位置への操作量よりも大きい操作量による操作位置である上限値を有し、
前記トリガの操作位置は、前記上限値への操作量よりも大きい操作量による最大操作位置を有し、
前記回転力制御部は、トリガの操作位置が前記上限値を超えて最大操作位置まで移動操作されるとき、トリガの移動速度が基準速度に対して常に大きい状態でトリガが最大操作位置に移動操作された場合の最大操作位置の情報に基づいて決定されるモータの最大回転力の情報を用いて、モータの回転力を最大操作位置で前記最大回転力に一致させるように制御することを特徴とする請求項１記載の電動工具。
前記所定の位置変動幅は、前記判断時におけるトリガの操作位置を基準操作位置にして、該基準操作位置への操作量よりも小さい操作量による操作位置である下限値を有し、
前記トリガの操作位置は、操作量のない停止位置を有し、
前記回転力制御部は、トリガの操作位置が前記下限値を下回って停止位置まで移動操作されるとき、停止位置の情報を用いて、モータの駆動を停止位置で停止させるように回転力を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の電動工具。