JP2015024512A - 往復動電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】往復動電動工具において、先端工具を被加工物に当接した際、先端工具が被加工物を滑ることなく加工を開始でき、加工開始後は短時間で加工を完了できるようにする。
【解決手段】ブレード９が装着されるブレードフォルダ８を備え、ブレードフォルダ８をモータ１０の回転により往復動させる往復動駆動装置において、コントローラ１０は、モータ１０の負荷状態を表すトルクが第１閾値に達するまでは、モータ１０は無負荷状態であると判断して、モータ１０を第１速度ω１にて駆動し、トルクが第１閾値を越えると、ブレード９が金属材に当接されたと判断して、モータ１０を第２速度ω２（ω２＞ω１）にて駆動することで、金属材に切り込みを入れ、その後、トルクτが第１閾値τ１よりも大きい第２閾値τ２を越えると、モータ１０を第３速度ω３（ω３＞ω２）にて駆動し、金属材を切断加工させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋸刃等の先端工具を往復動させることにより被加工物を加工する往復動電動工具に関する。

従来、レシプロソーやジグソー等の往復動電動工具においては、ブレード（鋸刃）を往復動させるモータが無負荷状態であるとき（つまり、ブレードが被加工物に当接されていないとき）に、モータの回転速度を低下させるように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の往復動電動工具によれば、無負荷運転時に、モータの回転速度を低下させることで、往復動電動工具の振動を抑え、往復動電動工具から発生する騒音やラジオノイズを低減することができる。

米国特許４００２９５９号公報

しかしながら、上記往復動電動工具では、先端工具であるブレードが被加工物に当接されて、モータに負荷が加わると、出力を上げるために、モータの回転速度を、一定の加工用速度、若しくは、使用者が操作するトリガスイッチの引き量に応じた指令速度まで一気に上昇させる。

このため、上記従来の往復動電動工具においては、一気に速度が上昇することが、使用者にとって、被加工物の加工がし難いことがあった。
つまり、上記往復動電動工具では、ブレードを往復動させることから、モータの回転速度が上昇すると、ブレードが、往復動する軸に対し直交する方向（詳しくはブレードの板面に直交する方向）に振動してしまう。

この振動は、被加工物にブレードの刃を入れるための切り込みが形成されていれば問題ないが、例えば、鉄パイプの切断時等、被加工物に切り込みが形成されていない状態では、ブレードが被加工物の表面を滑り、被加工物を上手く加工することができない。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、往復動電動工具において、ブレード等の先端工具を被加工物に当てて加工を開始する際、先端工具が被加工物の表面を滑ることなく加工を開始することができ、しかも、加工開始後は、速やかに加工を完了できるようにすることを目的とする。

請求項１に記載の往復動電動工具には、先端工具を装着するための装着部が備えられている。この装着部には、動力伝達部を介してモータが接続されており、装着部は、モータの回転により往復運動して、先端工具を往復動させる。

また、モータは、制御手段により運転される。すなわち、制御手段は、外部からの指令を受けて起動すると、モータを第１速度で運転し、起動後、第１条件が成立すると、モータを第１速度よりも高速の第２速度で運転し、更に、第１条件成立後、第２条件が成立すると、モータを第２速度よりも高速の第３速度で運転する。

このように、本発明の往復動電動工具においては、外部から当該電動工具に対する駆動指令が入力されると、制御部が、所定の駆動条件（第１条件、第２条件）に従い、モータの回転速度を、第１速度、第２速度、第３速度、というように、３段階（若しくはそれ以上の段数）で、段階的に上昇させる。

従って、本発明の往復動電動工具によれば、起動後、モータの回転速度を無負荷時と通常時との２段階に切り換える従来装置に比べて、被加工物を効率よく加工することができるようになり、被加工物の加工に要する時間を短縮することができる。

つまり、本発明の往復動電動工具によれば、
（１）制御手段が起動し、モータの駆動を開始してから、先端工具が被加工物へ当接されて加工を開始するまでの無負荷運転時には、最も低速の第１速度でモータを駆動することで、無負荷運転時の消費電力を抑制し、
（２）先端工具による被加工物への加工を開始する際には、モータを通常加工時の回転速度よりも低い第２速度で駆動することで、先端工具に、その往復動方向とは直交する方向に振動が発生するのを抑制しつつ（つまり、先端工具が被加工物の表面で滑るのを防止しつつ）、先端工具を往復動させて、被加工物に切り込みを形成させ、
（３）被加工物に切り込みが形成されて、使用者が被加工物の加工のために先端工具を被加工物へ押し当て、モータの負荷が更に上昇した際には、モータを通常加工時の回転速度で駆動することで、被加工物の加工を短時間で実施させる、
といったことができるようになる。

ここで、制御手段がモータの回転速度を切り換える際の条件（第１条件、第２条件）としては、請求項２に記載のように、負荷状態検出手段により検出される、モータの負荷状態を表す状態量（詳しくは、第１閾値、第２閾値）により設定することが考えられる。

このようにすれば、モータに加わる負荷に応じてモータの回転速度を段階的に切り換えることにより、先端工具による被加工物の加工状態に応じてモータの回転速度を制御することができるようになり、上記（１）〜（３）の制御を自動で実行することが可能となる。

また、この場合、使用者は、被加工物の加工状態に応じてモータの回転速度を手動で調整する必要がないので、被加工物を加工する際の作業性を向上できる。
また、制御手段がモータの回転速度を切り換える際の条件（第１条件、第２条件）としては、請求項３に記載のように、モータの駆動時間（詳しくは、第１時間、第２時間）により設定するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、負荷状態検出手段による負荷状態の検出が不要となるため、請求項２に記載の往復動電動工具に比べて、装置構成を簡単にし、コストを低減することができる。

また、特定の被加工物を加工するに当たって、上記（１）、（２）の制御に要する時間は、略一定であると考えられることから、請求項３に記載の往復動電動工具において、第１時間及び第２時間を適正に設定すれば、被加工物を加工する際の作業性を向上することができる。

次に、請求項４に記載の往復動電動工具においては、モータの回転速度を設定するための速度設定部が備えられている。そして、制御手段は、モータの運転時には、第１条件若しくは第２条件の成立の有無に関わらず、モータの回転速度を、速度設定部にて設定された回転速度以下に制限する。

従って、請求項４に記載の往復動電動工具によれば、速度設定部を介して使用者が設定した回転速度を越えてモータが運転されることがないので、使用者は、往復動電動工具を安全に使用することができる。

一方、請求項５〜請求項８に記載の発明は、制御手段が、モータの回転速度を第３速度まで上昇させた後、モータの回転速度を低下させる際の制御に関する発明である。
まず、請求項５に記載の往復動電動工具においては、制御手段は、モータを第３速度で運転しているときに、モータの負荷状態を表す状態量が、第１閾値と同じ若しくは第１閾値よりも低い、第３閾値まで低下すると、モータを第１速度で運転する。

つまり、請求項５に記載の往復動電動工具においては、モータの回転速度を一旦第３速度まで上昇させると、その後、状態量が第３閾値まで低下するまでは、モータの速度を低下させずに、モータの駆動を継続する。

この結果、被加工物の加工時に使用者が不意に力を抜いて、状態量が第２閾値まで低下した際に、モータの回転速度が第３速度から第２速度に落ちて、被加工物に対し、使用者が想定していない加工がなされるのを防止できる。

つまり、請求項５に記載の往復動電動工具によれば、モータの回転速度を第３速度に維持できることから、被加工物に対し、使用者の意図した加工を行い易くなる。
また、請求項６に記載の往復動電動工具においては、制御手段は、モータを第３速度で運転しているときは、モータの運転停止指令が入力されるまでモータの運転を継続し、モータの運転停止指令が入力されると、モータの運転を停止する。

つまり、例えば、ジグソーなどでカーブを描いて被加工物を切断する際には、先端工具であるブレードを一旦被加工物から離して、被加工物に対するブレードの角度を変えることがあるが、このとき、モータは無負荷状態なる。

この場合、モータが無負荷状態になる度に、モータの回転速度を第１速度に低下させていると、使用者にとって作業性が著しく低下する。
そこで、請求項６に記載の往復動電動工具においては、モータの回転速度が被加工物の加工速度である第３速度に達すると、モータの運転停止指令が入力されるまで、モータの回転速度を第３速度に維持することで、被加工物の加工時の作業性が低下するのを防止するのである。

また次に、請求項７に記載の往復動電動工具においては、制御手段は、モータを第３速度で運転しているときに、モータの負荷状態を表す状態量が、第２閾値と同じ若しくは第２閾値と第３閾値と間の、第４閾値まで低下すると、モータを第２速度で運転する。

また、制御手段は、モータを第２速度で運転しているときに、モータの負荷状態を表す状態量が、第１閾値と同じ若しくは第１閾値よりも低い、第３閾値まで低下すると、モータを第１速度で運転する。

従って、請求項７に記載の往復動電動工具によれば、モータに加わる負荷が低下したときには、モータに加わる負荷が上昇したときと逆方向に、モータの回転速度を、段階的に低下させることができる。

このため、請求項７に記載の往復動電動工具によれば、請求項５又は請求項６に記載のようにモータの回転速度が急激に低下することがないので、例えば、被加工物を繰り返し加工する際に生じる先端工具の振動を抑えて、作業性を向上することができる。

また、請求項８に記載の往復動電動工具においては、制御手段は、モータを第３速度で運転しているときの経過時間が、予め設定された設定時間に達すると、モータを第１速度で運転する。

従って、請求項８に記載の往復動電動工具によれば、上記（３）の制御に要する時間が略一定となる被加工物を加工する際に適用すれば、モータの負荷状態を検出することなく、モータの回転速度を低下させて、被加工物の加工を完了することができるようになり、被加工物を加工する際の作業性を向上できる。

また、この発明は、特に請求項３に記載の往復動電動工具と組み合わせるようにすれば、負荷状態検出手段による負荷状態の検出が不要となり、装置構成を簡単にして、コスト低減を図ることができる。

次に、請求項９に記載の往復動電動工具においては、制御手段がモータの運転を制御するのに用いる制御パラメータ（第１条件、第２条件、第１速度、第２速度、第３速度等）を、外部から設定するための設定手段を備える。

従って、この往復動電動工具によれば、制御手段によるモータの制御動作を、使用者が、所望の制御動作となるよう適宜設定することが可能となり、使用者による使い勝手を向上することができる。

次に、請求項１０に記載の往復動電動工具においては、制御手段は、上述した第１条件若しくは第２条件に従いモータの回転速度を切り換える制御モードとは別に、外部からの指令に従いモータを所定の回転速度で運転する通常モードでも動作可能に構成されている。

そして、この往復動電動工具には、制御手段の動作モードを、制御モードと通常モードとの何れかに設定するための動作設定部が備えられている。
従って、使用者は、動作設定部を介して、制御手段の動作モードを、通常モードに設定すれば、モータを、例えば、トリガスイッチの引き量等に応じて、所望回転速度で駆動させることができ、モータの回転速度が制御手段の動作によって自動調整されるのを禁止させることができる。よって、請求項１０に記載の往復動電動工具によれば、使用者にとって、より使い勝手のよい電動工具となる。

次に、請求項１１に記載の往復動電動工具には、制御手段に対しモータの運転を指令すると共に、自身の引き量によりモータの回転速度を指令するトリガスイッチが備えられている。また、このトリガスイッチには、自身の引き量を最大引き量で保持するロックオン機能が備えられている。

これに対し、本発明の往復動電動工具によれば、起動後、モータの回転速度を第１速度、第２速度、第３速度…と、段階的に切り換えることができるので、トリガスイッチによる速度の微調整を不要にすることができる。

従って、トリガスイッチに、最大引き量で保持するロックオン機能が搭載されていても、被加工物を効率よく加工することができるようになり、被加工物の加工に要する作業を効率よく行うことができる。

次に、請求項１２に記載の往復動電動工具においては、負荷状態検出手段が、モータの電流、回転速度、及びトルクの少なくとも一つを用いて、モータの負荷状態を表す状態量を算出する。一般的に、往復動電動工具には、モータの電流、回転速度、トルク等を監視するセンサが１つ以上備えられている。そのため、これらのセンサから得られる動作量の少なくとも１つから、負荷状態を表す状態量を算出することで、センサを追加することなく、コストの低減や回路を小型化することができる。

実施形態のレシプロソーの概略構成を表す説明図である。 動作モードの設定を行う動作設定部の構成を表す説明図である。 第１モードでのモータの制御動作を表すタイムチャートである。 第２モードでのモータの制御動作を表すタイムチャートである。 第２モードでのモータの駆動制御処理を表すフローチャートである。 金属パイプを切断する際のブレードの動きを説明する説明図であり、（ａ）は第１モードでのブレードの動きを表し、（ｂ）は第２モードでの動きを表す。 動作設定部の変形例を表す説明図である。 制御パラメータ設定部の一例を表す説明図である。 図４の制御動作の第１の変形例を表すタイムチャートである。 図４の制御動作の第２の変形例を表すタイムチャートである。 図４の制御動作の第３の変形例を表すタイムチャートである。 図４の制御動作の第４の変形例を表すタイムチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態は、本発明をレシプロソー２に適用したものであり、一端（図１の左方）に使用者が把持するための把持部３が形成された長尺形状の工具本体４と、工具本体４の把持部３下方に着脱自在に装着されたバッテリ６とを備える。

そして、工具本体４の把持部３には、使用者が把持部３を把持した状態でレシプロソー２の駆動指令を入力するためのトリガスイッチ１６が設けられている。
また、工具本体４の把持部３とは反対側端部（図１の右方）には、先端工具としてのブレード９を装着するためのブレードフォルダ８が設けられている。

一方、工具本体４内には、ブレードフォルダ８（延いてはブレード９）を往復動させる駆動系部品として、モータ１０、モータ１０の回転を往復動に変換してブレードフォルダ８に伝達する動力伝達部１２、及び、バッテリ６から電源供給を受けてモータ１０への通電を行う駆動回路１４が設けられている。

また、工具本体４内には、駆動回路１４を介してモータ１０の回転速度（延いてはブレード９の往復動速度）を制御する制御系部品として、モニタ回路１８、コントローラ２０、及び、動作設定部２２が設けられている。

モニタ回路１８は、モータ１０の負荷状態を表す状態量として、モータ１０に流れる電流ｉと、モータ１０に印加される電圧Ｖとに基づき、モータ１０に作用するトルクτと、モータ１０の回転速度ωを推定するものである。

モニタ回路１８では、まず、電圧Ｖ及びトルクτを入力、回転速度ω及び電流ｉを出力とする２入力２出力のモータモデルＭを用いて、モータ１０に印加される電圧Ｖと、トルクτの推定値τｅとに基づき、回転速度ω及び電流ｉを推定する。

そして、その推定した電流ｉの推定値ｉｅと、モータ１０に実際に流れる電流ｉとの差△ｉ（＝ｉ−ｉｅ）に、所定のゲインＧを乗じた結果をモータモデルＭにフィードバックする。このフィードバックした値をトルクτの推定値τeとして扱う。

この結果、モニタ回路１８によれば、モータ１０の電流ｉ及び電圧Ｖに基づき、モータ１０のトルクτと回転速度ωを推定することができる。
なお、この推定手順については、本願出願人が先に出願（出願番号：特願2011-027787号）しており、その国際公開公報（WO 20121/108246 A1 ）に詳細に説明されているので、ここでは、これ以上の説明は省略する。

コントローラ２０は、使用者がトリガスイッチ１６を操作することにより入力される駆動指令に従い、駆動回路１４を介してモータ１０を駆動制御するためのものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を中心とするマイクロコンピュータにて構成されている。

そして、コントローラ２０は、トリガスイッチ１６が操作されてオン状態であるとき、トリガスイッチ１６の引き量に応じてモータ１０の回転速度ωを制御する通常モード、若しくは、モータ１０の回転速度ωを２段階又は３段階に制御する制御モード（第１モード又は第２モード）で動作する。

動作設定部２２は、使用者が、レシプロソー２の動作モードを、通常モード、第１モード、第２モードの何れかに設定するためのものであり、例えば、図２に示すように、操作部２４の位置を３段階に切換可能な切換スイッチにて構成されている。

コントローラ２０は、動作設定部２２を介して使用者により設定された動作モードに従い動作し、動作モードとして制御モードが設定されているときには、モニタ回路１８にて推定されるトルクτと回転速度ωとに基づき、モータ１０の実回転速度を制御する。

また、制御モードの内、第１モードは、レシプロソー２で木材を切断加工するのに適したモードであり、第２モードは、レシプロソー２で金属材を切断加工するのに適したモードである。

そして、コントローラ２０は、動作モードとして第１モードが設定されているときには、図３に示すように、モータ１０に加わるトルクτが閾値τ01に達するまでは、モータ１０は無負荷状態であると判断して、モータ１０の回転速度ωが、無負荷モードでの目標速度ω01となるように制御する。

また、モータ１０に加わるトルクτが閾値τ01を越えると（詳しくは、ブレード９が木材に当接されて、モータ１０の負荷が増大すると）、モータ１０の回転速度ωが負荷モードでの目標速度ω02となるように制御する。

また、モータ１０に加わるトルクτが一旦閾値τ01を越えてから、閾値τ01よりも小さい閾値τ02まで低下すると、被加工物である木材の加工は完了したと判断して、モータ１０の回転速度ωが無負荷モードでの目標速度ω01となるように制御する。

また、コントローラ２０は、動作モードとして第２モードが設定されているときには、図４に示すように、モータ１０に加わるトルクτが第１閾値τ１に達するまでは、モータ１０は無負荷状態であると判断して、モータ１０の回転速度ωが、金属材に対する無負荷モードでの目標速度（第１速度）ω１となるように制御する。

また、モータ１０に加わるトルクτが第１閾値τ１を越えると、ブレード９が金属材に当接されたと判断して、モータ１０の回転速度ωが、ブレード９にて金属材に切り込みを形成する負荷モード１での目標速度（第２速度ω２）となるように制御する。

また、モータ１０に加わるトルクτが第１閾値τ１を越えてから、第１閾値τ１よりも大きい第２閾値τ２を越えると、金属材に切り込みが形成されて使用者がブレード９を金属材に強く押し当てたと判断して、ブレード９の駆動速度を高速にする。

つまり、この場合、ブレード９からモータ１０に加わる負荷（換言すれば、トルクτ）が上昇するので、金属材を切断加工する必要があると判断して、モータ１０の回転速度ωが、金属材を切断する負荷モード２での目標速度（第３速度ω３）となるように制御する。

また、モータ１０に加わるトルクτが第２閾値τ２を越えてから、第１閾値τ１よりも小さい第３閾値τ３まで低下すると、被加工物である金属材の加工は完了したと判断して、モータ１０の回転速度ωが第１速度ω１となるように制御する。

なお、コントローラ２０は、動作モードが制御モード（第１モード若しくは第２モード）にあるとき、モータ１０の回転速度ωが、通常モードでトリガスイッチ１６の引き量に応じて設定される回転速度を越えることのないよう、モータ１０の回転速度ωの上限を設定する。

このため、使用者がトリガスイッチ１６を操作して、トリガスイッチ１６がオン状態となってから、その引き量がモータ１０を回転させる引き量に達するまでの間は、無負荷モードであっても、モータの回転速度ωは０に設定される（図３、図４参照）。

これは、モータ１０の回転速度ωが、使用者の意図する回転速度を越えて、使用者に違和感を与えるのを防止するためである。
また、動作モードが何れのモードにあっても、使用者によるトリガスイッチ１６の引き量が大きくなって、モータ１０の駆動を開始する際には、モータ１０の目標速度として、トリガスイッチ１６の引き量に応じて設定される制御速度、若しくは、無負荷モードでの第１速度ω１を設定するのではなく、モータ１０の目標速度を、制御速度若しくは第１速度ω１まで徐々に増加させる（図３、図４参照）。

これは、モータ１０の駆動開始時に、モータ１０の回転速度ωを徐々に増加させる、所謂ソフトスタートを実現することで、モータ１０の回転が急上昇して、使用者の手に衝撃が加わるのを防止するためである。

次に、上記のようにコントローラ２０にて実行されるモータ１０の駆動制御処理の内、本発明に関わる主要な処理である、第２モードでの駆動制御処理について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。

図５に示すように、この処理が開始されると、まずＳ１００（Ｓはステップを表す）にて、第２モードでモータ１０の回転速度ωを制御する際の制御パラメータ（具体的には、トルクτの閾値τ１、τ２、τ３や、第１速度ω１、第２速度ω２、第３速度ω３、等）を読み込む。

次にＳ１１０では、トリガスイッチ１６がオン状態になったか否かを判断することで、使用者によりトリガスイッチ１６が操作されるのを待つ。そして、トリガスイッチ１６が操作されてオン状態になると、Ｓ１２０に移行して、モータ１０の目標速度を第１速度ω１にすることで、モータ駆動時の負荷モードを無負荷モードに設定する。

なお、Ｓ１２０にて、無負荷モードが設定されると、コントローラ２０は、モニタ回路１８にて推定されるモータ１０の回転速度ωが第１速度ω１となるように、モータ１０の制御量を設定し、駆動回路１４によるモータ１０の駆動を開始する。

次に、Ｓ１３０では、現在、モータ駆動時の負荷モードとして、負荷モード２が設定されているか否かを判断する。そして、現在、モータ駆動時の負荷モードとして負荷モード２が設定されていなければ、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１４０では、モニタ回路１８からモータ１０のトルクτを読み込み、モータ１０のトルクτは、第２閾値τ２を越えているか否かを判断する。
そして、モータ１０のトルクτは第２閾値τ２を越えていなければ、Ｓ１５０に移行して、モード２時間カウンタＣ２をクリアし、続くＳ１６０にて、モニタ回路１８からモータ１０のトルクτを読み込み、その値は第１閾値τ１を越えているか否かを判断する。

Ｓ１６０にて、モータ１０のトルクτは第１閾値τ１を越えていると判断されると、Ｓ１７０に移行して、モード１時間カウンタＣ１を加算し、Ｓ１８０に移行する。
Ｓ１８０では、Ｓ１７０にて加算されるモード１時間カウンタＣ１の値が、予め設定されたカウント値ＣＴ１以上になったか否かを判断する。

そして、Ｓ１８０にて、モード１時間カウンタＣ１は、カウント値ＣＴ１以上になっていないと判断されると、Ｓ１３０に移行し、Ｓ１８０にて、モード１時間カウンタＣ１は、カウント値ＣＴ１以上になっていると判断されると、Ｓ１９０に移行する。

そして、Ｓ１９０では、モード１時間カウンタＣ１をクリアし、続くＳ２００にて、モータ駆動時の負荷モードとして、負荷モード１を設定した後、Ｓ１３０に移行する。
なお、Ｓ２００にて負荷モード１が設定されると、コントローラ２０は、モニタ回路１８にて推定されるモータ１０の回転速度ωが第２速度ω２となるように、モータ１０の制御量を変更し、駆動回路１４によるモータ１０の駆動速度を第２速度ω２に切り換える。

上記モード１時間カウンタＣ１は、モータ駆動時の負荷モードを負荷モード１に変更する際に、そのカウント値ＣＴ１にて決まる一定時間以上、トルクτが第１閾値τ１を越えていることを確認するためのものであり、所謂、ノイズ除去用のローパスフィルタとして機能する。

この結果、モニタ回路１８によるトルクτの推定に一時的に誤差が生じたとしても、その誤差の影響を受けることなく、モータ１０のトルクτが第１閾値τ１を越えたことを判定して、モータ１０駆動時の目標速度を第２速度ω２に設定することができる。

次に、Ｓ１４０にて、モータ１０のトルクτは、第２閾値τ２を越えたと判断されると、Ｓ２１０に移行し、モード２時間カウンタＣ２を加算し、Ｓ２２０に移行する。
Ｓ２２０では、Ｓ２１０にて加算されるモード２時間カウンタＣ２の値が、予め設定されたカウント値ＣＴ２以上になったか否かを判断する。

そして、Ｓ２２０にて、モード２時間カウンタＣ２は、カウント値ＣＴ２以上になっていないと判断されると、Ｓ１３０に移行し、Ｓ２２０にて、モード２時間カウンタＣ２は、カウント値ＣＴ２以上になっていると判断されると、Ｓ２３０に移行する。

Ｓ２３０では、モード２時間カウンタＣ２をクリアし、続くＳ２４０にて、モータ駆動時の負荷モードとして、負荷モード２を設定した後、Ｓ１３０に移行する。
なお、Ｓ２４０にて負荷モード２が設定されると、コントローラ２０は、モニタ回路１８にて推定されるモータ１０の回転速度ωが第３速度ω３となるように、モータ１０の制御量を変更し、駆動回路１４によるモータ１０の駆動速度を第３速度ω３に切り換える。

上記モード２時間カウンタＣ２は、モータ駆動時の負荷モードを負荷モード２に変更する際に、そのカウント値ＣＴ２にて決まる一定時間以上、トルクτが第２閾値τ２を越えていることを確認するためのものであり、所謂、ノイズ除去用のローパスフィルタとして機能する。

この結果、モニタ回路１８によるトルクτの推定に一時的に誤差が生じたとしても、その誤差の影響を受けることなく、モータ１０のトルクτが第２閾値τ２を越えたことを判定して、モータ１０駆動時の目標速度を第３速度ω３に設定することができる。

次に、Ｓ１６０にて、モータ１０のトルクτは第１閾値τ１を越えていないと判断されると、Ｓ２５０に移行して、モード１時間カウンタＣ１をクリアする。
そして、続くＳ２６０では、モニタ回路１８からモータ１０のトルクτを読み込み、その値は第３閾値τ３以下であるか否かを判断する。

Ｓ２６０にて、モータ１０のトルクτは、第３閾値τ３よりも大きいと判断されると、Ｓ２７０にて、無負荷時間カウンタＣ０をクリアし、Ｓ１３０に移行する。
また、Ｓ２６０にて、モータ１０のトルクτは、第３閾値τ３以下であると判断されると、２８０に移行して、無負荷時間カウンタＣ０を加算し、Ｓ２９０に移行する。

Ｓ２９０では、Ｓ２８０にて加算される無負荷時間カウンタＣ０の値が、予め設定されたカウント値ＣＴ０以上になったか否かを判断する。
そして、Ｓ２９０にて、無負荷時間カウンタＣ０は、カウント値ＣＴ０以上になっていないと判断されると、Ｓ１３０に移行し、Ｓ２９０にて、無負荷時間カウンタＣ０は、カウント値ＣＴ０以上になっていると判断されると、Ｓ３００に移行する。

そして、Ｓ３００では、無負荷時間カウンタＣ０をクリアし、続くＳ３１０にて、モータ駆動時の負荷モードとして、無負荷モードを設定した後、Ｓ１３０に移行する。
なお、Ｓ３１０にて無負荷モードが設定されると、コントローラ２０は、モニタ回路１８にて推定されるモータ１０の回転速度ωが第１速度ω１となるように、モータ１０の制御量を変更し、駆動回路１４によるモータ１０の駆動速度を第１速度ω１に切り換える。

上記無負荷時間カウンタＣ０は、モータ駆動時の負荷モードを、負荷モード２から無負荷モードに変更する際に、そのカウント値ＣＴ０にて決まる一定時間以上、トルクτが第３閾値τ３以下になったことを確認するためのものであり、所謂、ノイズ除去用のローパスフィルタとして機能する。

この結果、モニタ回路１８によるトルクτの推定に一時的に誤差が生じたとしても、その誤差の影響を受けることなく、モータ１０のトルクτが第３閾値τ３以下になったことを判定して、モータ１０駆動時の目標速度を第３速度ω３から第１速度ω１に変更することができる。

以上説明したように、本実施形態のレシプロソー２においては、使用者によりトリガスイッチ１６が操作されると、動作設定部２２を介して設定されている動作モードに応じて、モータ１０の駆動制御が実行される。

そして、動作モードが通常モードに設定されている場合には、モータ１０がトリガスイッチ１６の引き量（操作量）に応じた回転速度で駆動される。このため、使用者は、レシプロソー２の動作モードを通常モードに設定することで、トリガスイッチ１６を操作する際の操作量に応じてモータ１０を回転させることができる。

また、動作モードが第１モードに設定されている場合には、モータ１０の負荷状態を表す状態量（本実施形態ではトルクτ）に基づき、モータ１０の回転が、目標速度ω01、ω02の２段階で段階的に制御される。

このため、第１モードでは、上述した従来技術と同様、ブレード９が被加工物に当接されていない無負荷時には、モータ１０を低速で駆動し、ブレード９が被加工物に当接されて被加工物を加工する必要があるときには、モータ１０を高速で駆動する、といったことができる。

そして、この第１モードにおいては、ブレード９を被加工物としての木材に当接した際に、モータ１０の回転速度ωを高速に切り換えることで、木材の切断に要する時間を短くして、木材を切断する際の作業効率を高めることができる。

このように、第１モードは、モータ１０の回転速度ωを低速及び高速の２段階に切り換えることから、ブレード９が加工開始時に滑ることのない、木材の加工に適している。
しかし、図６（ａ）に例示するように、鉄パイプを切断する場合に、モータ１０を第１モードで制御すると、ブレード９を鉄パイプに当接してモータ１０のトルクτが上昇した際に、モータ１０の回転速度ωが高速に切り換えられて、ブレード９が、自身の板面とは直交する方向に振動し、鉄パイプの表面を滑るようになる。この結果、鉄パイプを効率よく切断することができなくなる。

これに対し、本実施形態のレシプロソー２は、動作モードとして、上述した通常モード及び第１モードとは別に、第２モードを設定できる。
そして、第２モードでは、モータ１０の負荷状態を表す状態量（本実施形態ではトルクτ）に基づき、モータ１０の回転が、第１速度ω１、第２速度ω２、及び、第３速度ω３の３段階で段階的に制御される。

このため、図６（ｂ）に例示するように、鉄パイプを切断する際、使用者は、動作設定部２２を操作することで、レシプロソー２の動作モードを第２モードに設定すれば、下記（１）〜（３）の効果が得られるようになる。
（１）トリガスイッチ１６が操作されてからブレード９が鉄パイプに当接されて、モータ１０のトルクτが第１閾値τ１を越えるまでの無負荷時には、モータ１０の回転速度ωを第１速度ω１に制御することで、モータ１０の振動を抑えて、騒音やラジオノイズの発生を抑制すると共に、モータ１０の駆動によって生じる消費電力を低減することができる。
（２）ブレード９が鉄パイプに当接されてから、鉄パイプに切り込みが入り、使用者が鉄パイプの切断のためにブレード９を鉄パイプに押し当て、モータ１０のトルクτが第２閾値τ２を越えるまでの間は、モータ１０の回転速度ωを、ブレード９が鉄パイプの表面で滑ることがなく、鉄パイプに切り込みを入れるのに適した第２速度ω２に制御することができる。
（３）モータ１０のトルクτが第２閾値τ２を越えると、モータ１０の回転速度ωを、鉄パイプを切断するのに適した第３速度ω３に制御し、鉄パイプの切断に要する時間を短時間にして、鉄パイプを切断する際の作業効率を高めることができる。

また、この場合、使用者は、鉄パイプ等の金属材の加工状態に応じてモータ１０の回転速度ωを手動で調整する必要がないので、金属材を切断加工する際の作業性を向上できる。

また、本実施形態では、トリガスイッチ１６は、単にレシプロソー２（延いてはモータ１０）の駆動指令を入力するだけではなく、その引き量に応じて、通常モード時のモータの回転速度ω、及び、制御モード時（第１モード時若しくは第２モード時）のモータ１０の上限速度、を設定できるようにされている。

このため、本実施形態のレシプロソー２によれば、トリガスイッチ１６を介して使用者が指定した回転速度ωを越えてモータ１０が駆動されることがないので、使用者は、レシプロソー２を安全に使用することができる。

また、本実施形態では、モータ１０を第３速度ω３にて駆動している時に、モータ１０の負荷状態を表すトルクτが、第１閾値τ１よりも低い第３閾値τ３まで低下すると、モータを第１速度ω１で運転する。

つまり、本実施形態では、モータ１０の回転速度ωを一旦第３速度ω３まで上昇させると、その後、トルクτが第３閾値τ３以下になるまでは、モータ１０の速度を低下させずに、モータ１０の駆動を継続する。

従って、例えば、鉄パイプの切断時に使用者が不意に力を抜いて、トルクτが第２閾値τ２まで低下した際に、モータ１０の回転速度ωが第３速度ω３から第２速度ω２に落ちて、鉄パイプの切断面に、使用者が想定していない段差等が形成されるのを防止できる。

つまり、本実施形態のレシプロソー２によれば、金属材を加工しているときに、モータ１０の回転速度ωを第３速度ω３に維持できることから、金属材に対し、使用者の意図した加工をし易くなる。

また、本実施形態のレシプロソー２によれば、モータ１０のトルクτが第２閾値τ２に到達せずに、第３閾値を下回った場合には、Ｓ２６０〜Ｓ３１０の処理により、モータ１０の回転速度ωが第１速度ω１まで低下する。

このため、本実施形態によれば、モータ１０の駆動開始後、モータ１０のトルクτが第２閾値τ２に到達しなかった場合の消費電力を低減することができる。
ここで、本実施形態においては、ブレードフォルダ８が、本発明の装着部に相当し、コントローラ２０が、本発明の制御手段に相当し、モニタ回路１８が、本発明の負荷状態検出手段に相当し、トリガスイッチ１６が、本発明の速度設定部に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、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内にて、種々の態様をとることができる。
（変形例１）
例えば、上記実施形態では、動作設定部２２は、レシプロソー２の動作モードを通常モード、第１モード、第２モードの何れかに設定できるように、操作部２４の位置を３段階に切換可能な切換スイッチにて構成されているものとして説明した。

しかし、動作設定部２２を、図７に例示するような、ロータリスイッチにて構成し、その回転位置により、制御モードとして、第１モードＮ１と第２モードＮ２（図示せず）とを選択でき、通常モードとして、モータ１０の目標速度が異なる複数のモード（通常モード１，通常モード２，通常モード３…）を選択できるようにしてもよい。

そして、この場合、通常モード１，２，３，…の一つが選択されているとき、トリガスイッチ１６等を介して駆動指令が入力されると、その選択された通常モードに対応した目標速度でモータ１０を駆動するようにすればよい。
（変形例２）
また、上記実施形態では、レシプロソー２の動作モードが第１モード若しくは第２モードの制御モードに設定されているときには、予め設定された目標速度ω01、ω02、若しくは、第１速度ω１、第２速度ω２、第３速度ω３で、モータ１０の回転速度ωを段階的に切り換えるものとして説明した。

しかし、これらモータ１０の回転速度ω01、ω02、ω１、ω２、ω３や、この回転速度の切換判定に用いるトルクτの閾値τ01、τ02、τ１、τ２、τ３等の制御パラメータを、使用者が適宜設定できるように、図８に例示する制御パラメータ設定部３０を設けてもよい。

なお、図８に記載の制御パラメータ設定部３０は、設定する制御パラメータの種類の選択、及び、選択した制御パラメータの値を、最大、１０種類の中から０〜９の数値で選択できるように、７セグメントの数値表示部３２と、数値の変更及び確定を行う２つの操作ボタン３４とで構成されている。

但し、この構成は、一例であり、制御パラメータ設定部３０としては、使用者が制御パラメータを入力できるものであればよい。
（変形例３）
また次に、上記実施形態では、レシプロソー２の動作モードが第２モードにあるとき、モータ１０の回転速度ωを、一旦、負荷モード２の第３速度ω３まで上昇させると、その後、トルクτが第３閾値τ３に低下するまで負荷モード２を保持し、トルクτが第３閾値τ３以下になったときに、モータ１０の回転速度ωを無負荷モードの第１速度ω１に戻すものとして説明した。

しかし、図９に例示するように、モータ１０の回転速度ωを負荷モード２の第３速度ω３まで上昇させた後は、トルクτが第２閾値τ２と第１閾値τ１との間の第４閾値τ４以下になったときに、モータ１０の回転速度ωを負荷モード１の第２速度ω２に戻し、その後、更に、トルクτが第１閾値τ１よりも低い第５閾値τ５以下になったときに、モータ１０の回転速度ωを無負荷モードの第１速度ω１に戻すようにしてもよい。

そして、このようにすれば、モータ１０のトルクτが低下したときには、金属材の加工に伴いモータ１０のトルクτが上昇したときと逆方向に、モータ１０の回転速度ωを段階的に低下させることができる。

従って、この場合、金属材の加工を終了する際、モータ１０の回転速度ωが急激に低下することがないので、例えば、金属材の加工を繰り返し行う際に生じるブレード９の振動を抑えて、作業性を向上することができる。
（変形例４）
また、図１０に例示するように、モータ１０の回転速度ωを、一旦、負荷モード２の第３速度ω３まで上昇させた際には、トリガスイッチ１６がオフ状態になって、モータ１０の運転停止指令が入力されたと判断するまで、モータ１０の回転速度ωを負荷モード２の第３速度ω３に維持し、トリガスイッチ１６がオフ状態になったときに、モータ１０の駆動を停止するようにしてもよい。

なお、この制御は、ジグソーに適用するとよい。つまり、ジグソーにて金属板にカーブを描く場合、ブレードを一旦金属板から離して、金属板に対するブレードの角度を変えることがあるが、このとき、モータは無負荷状態なる。この場合、モータが無負荷状態になる度に、モータの回転速度ωを第１速度ω１に低下させていると、使用者にとって作業性が著しく低下する。

しかし、図１０に示すように、モータ１０の回転速度ωを制御すれば、トリガスイッチ１６をオフするまで、モータ１０の回転速度ωが第３速度ω３に維持されるので、ジグソーを用いて金属板を加工する際の作業性が低下するのを抑制できる。
（変形例５）
また次に、上記実施形態では、レシプロソー２の動作モードが第２モードであるとき、モータ１０の回転速度ωを、第１速度ω１から第３速度ω３までの３段階で段階的に上昇させるものとして説明した。

しかし、レシプロソー２の動作モードが第２モードであるとき、或いは、レシプロソー２の動作モードが新たな第３モードであるときには、図１１に例示するように、モータ１０のトルクτが第１閾値τ１〜第３閾値τ３の３つの閾値を越える度に、モータ１０の回転速度ωを、第１速度ω１から第２速度ω２、第３速度ω３、第４速度ω４へと、段階的に上昇させるようにしてもよい。

そして、このようにすれば、レシプロソー２等の往復動電動工具において、被加工物の加工状態に応じて、より細かくモータ１０の回転速度ωを切り換え、被加工物の加工精度を向上することができる。

なお、この場合、モータ１０の回転速度ωを、負荷モード３の第４速度ω４まで上昇させた後、モータ１０の回転速度ωを低下させる方法としては、上記実施形態と同様にしてもよく、或いは、変形例３、４と同様にしてもよい。

また、このように、モータ１０の回転速度ωを段階的に変更する場合、その変更段数は、上記実施形態の３段であっても、変形例５の４段であっても、それ以上の段数であってもよい。
（変形例６）
また上記実施形態及び変形例では、モータ１０の回転速度ωを切り換える際の条件としては、モニタ回路１８を介して推定されるモータ１０のトルクτを利用し、トルクτが第１条件である第１閾値τ１を越えたとき、及び、第２条件である第２閾値τ２を越えたときに、モータ１０の回転速度ωを段階的に上昇させるものとして説明した。

しかし、この条件（第１条件、第２条件）としては、図１１に示すように、モータ１０の駆動を開始してからの駆動時間（図１２に示す、第１時間ｔ１、第２時間ｔ２、第３時間ｔ３）により設定するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、モニタ回路１８を用いたトルクτの推定が不要となるため、上記実施形態に比べて、装置構成を簡単にし、コストを低減することができる。
なお、モータ１０の回転速度ωを切り換えるのに用いる条件として、モータ１０の負荷状態を表す状態量を用いる場合、上記実施形態のように、状態量として、必ずしもモータ１０のトルクτを利用する必要はなく、モータ１０に流れる電流や、モータ１０の回転速度、或いはこれらを組み合わせて、状態量として利用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、モータ１０のトルクτや回転速度ωを、モニタ回路１８を用いて、モータ１０の電流及び電圧に基づき推定し、これをモータ１０の駆動制御に利用するものとして説明したが、モータ１０のトルクτや回転速度ωは、トルクセンサ及び回転センサを用いて、直接検出するようにしてもよい。

また、モータ１０の回転速度ωを切り換える際の条件としては、モータ１０の負荷状態を表す状態量や、モータ１０の駆動開始後の経過時間とは異なるパラメータを利用してもよく、或いは、使用者が操作スイッチを操作することにより入力される速度変更指令に従い、モータ１０の回転速度ωを段階的に切り換えるようにしてもよい。

また、上記実施形態及び変形例の記載では、本発明は、レシプロソー若しくはジグソーに適用できるものとして説明したが、本発明は、先端工具を往復動させることで、被加工物を加工する電動工具であれば、上記実施形態と同様に適用することができる。

また、上記実施形態及び変形例では、モータ２の回転速度ωを低下させる際の閾値（換言すれば回転速度切換時の条件）は、モータ２の回転速度ωを上昇させる際の閾値とは異なる値に設定するものとして説明したが、モータ２の回転速度ωを上昇させる際の閾値と同じ値に設定してもよい。例えば、上記実施形態であれば、第１閾値τ１と第３閾値τ３とを同一の値に設定してもよい。
（変形例７）
上記実施形態及び変形例においては、トリガスイッチ１６に、トリガスイッチ１６を最大引き量で保持するロックオン機構１７（図１参照）が搭載されていても良い。

つまり、上記実施形態によれば、起動後、モータ１０の回転速度を、無負荷時の回転速度から複数段階に切り換えることができるので、トリガスイッチ１６による速度の微調整は不要である。

このため、上記実施形態によれば、トリガスイッチ１６に設けられたロックオン機構１７の機能（ロックオン機能）によって、トリガスイッチ１６が最大引き量で保持されたとしても、被加工物を効率よく加工することができるようになり、被加工物の加工に要する作業を効率よく行うことができる。

２…レシプロソー、３…把持部、４…工具本体、６…バッテリ、８…ブレードフォルダ、９…ブレード、１０…モータ、１２…動力伝達部、１４…駆動回路、１６…トリガスイッチ、１７…ロックオン機構、１８…モニタ回路、２０…コントローラ、２２…動作設定部、２４…操作部、３０…制御パラメータ設定部、３２…数値表示部、３３，３４…操作ボタン。

Claims (12)

1. 往復動することにより被加工物を加工する先端工具を装着するための装着部と、
   前記装着部を往復動させるためのモータと、
   前記モータの回転を往復運動に変換して前記装着部を往復動させる動力伝達部と、
   外部からの指令に従い、前記モータを運転する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、起動時には、前記モータを第１速度で運転し、起動後、第１条件が成立すると、前記モータを前記第１速度よりも高速の第２速度で運転し、前記第１条件成立後、第２条件が成立すると、前記モータを前記第２速度よりも高速の第３速度で運転することを特徴とする往復動電動工具。
2. 前記モータの負荷状態を表す状態量を検出する負荷状態検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記負荷状態検出手段により検出される状態量に対して、少なくとも第１閾値と、該第１閾値よりも大きい第２閾値とを設定し、前記モータを前記第１速度で運転しているときに前記状態量が前記第１閾値に達すると、前記第１条件が成立したと判断して、前記モータを前記第２速度で運転し、前記モータを前記第２速度で運転しているときに前記状態量が前記第２閾値に達すると、前記第２条件が成立したと判断して、前記モータを前記第３速度で運転することを特徴とする請求項１に記載の往復動電動工具。
3. 前記制御手段は、少なくとも第１時間と第２時間とを設定し、前記モータを前記第１速度で運転しているときに前記第１時間が経過すると、前記第１条件が成立したと判断して、前記モータを前記第２速度で運転し、前記モータを前記第２速度で運転しているときに前記第２時間が経過すると、前記第２条件が成立したと判断して、前記モータを前記第３速度で運転することを特徴とする請求項１に記載の往復動電動工具。
4. 前記モータの回転速度を設定するための速度設定部を備え、
   前記制御手段は、前記モータの運転時には、前記第１条件若しくは前記第２条件の成立の有無に関わらず、前記モータの回転速度を、前記速度設定部にて設定された回転速度以下に制限することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の往復動電動工具。
5. 前記制御手段は、前記モータを前記第３速度で運転しているときに、前記状態量が、前記第１閾値と同じ若しくは前記第１閾値よりも低い、第３閾値まで低下すると、前記モータを前記第１速度で運転することを特徴とする請求項２又は請求項２を引用する請求項４に記載の往復動電動工具。
6. 前記制御手段は、前記モータを前記第３速度で運転しているときは、前記モータの運転停止指令が入力されるまで前記モータの運転を継続し、前記モータの運転停止指令が入力されると、前記モータの運転を停止することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の往復動電動工具。
7. 前記制御手段は、前記モータを前記第３速度で運転しているときに、前記状態量が、前記第２閾値と同じ若しくは前記第２閾値と前記第３閾値と間の、第４閾値まで低下すると、前記モータを前記第２速度で運転し、前記モータを前記第２速度で運転しているときに、前記状態量が、前記第１閾値と同じ若しくは前記第１閾値よりも低い、第３閾値まで低下すると、前記モータを前記第１速度で運転することを特徴とする請求項５に記載の往復動電動工具。
8. 前記制御手段は、前記モータを前記第３速度で運転しているときの経過時間が、予め設定された設定時間に達すると、前記モータを前記第１速度で運転することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の往復動電動工具。
9. 前記制御手段が前記モータの運転を制御するのに用いる制御パラメータを、外部から設定するための制御パラメータ設定部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の往復動電動工具。
10. 前記制御手段は、前記第１条件若しくは前記第２条件に従い前記モータの回転速度を切り換える制御モードとは別に、外部からの指令に従い前記モータを所定の回転速度で運転する通常モードでも動作可能に構成されており、
    前記制御手段の動作モードを、前記制御モードと前記通常モードとの何れかに設定するための動作設定部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の往復動電動工具。
11. 前記制御手段に対し、前記モータの運転を指令すると共に、引き量に応じて前記モータの回転速度を指令するトリガスイッチを備え、
    前記トリガスイッチは、当該トリガスイッチを最大引き量で保持するロックオン機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の往復動電動工具。
12. 前記負荷状態検出手段は、前記モータの電流、回転速度、及びトルクの少なくとも一つを用いて、前記モータの負荷状態を表す状態量を算出すること、
    を特徴とする請求項２、又は、請求項２を引用する請求項４〜請求項１１の何れか１項に記載の往復動電動工具。

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