JP2019072812A - 電動作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転を操作部の操作量に応じて制御するよう構成された電動作業機において、モータの制御特性として、操作部の操作量が少ない場合であってもモータを最大回転数で駆動し得る制御特性を設定できるようにする。【解決手段】電動作業機は、モータと、操作部と、操作部の操作量に応じてモータの回転を制御する制御部と、制御部によるモータの制御特性として、予め登録された複数の制御特性の中の１つを選択的に設定可能な設定部と、を備える。設定部にて設定可能な複数の制御特性の１つは、操作部の操作によってモータを駆動可能な有効操作範囲内で、モータの回転数が最小回転数から最大回転数に達するまでの制御範囲が、有効操作範囲の５０％以下となるように設定された特定制御特性である。【選択図】図２

Description

本開示は、動力源となるモータの回転を操作部の操作量に応じて制御するよう構成された電動作業機に関する。

従来、電動工具等の電動作業機においては、モータの駆動・停止を指令する操作部として、使用者により引き操作されるトリガが備えられ、そのトリガの操作量に応じて、モータの回転を制御するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の電動作業機においては、トリガの引き量が小さいときと大きいときとでモータの回転数が変化し、トリガの引き量が所定量を超えると、モータの回転が最大となるよう、モータの制御特性が予め設定されている。

特開２０１７−１０４９６９号公報

ところで、上記従来の電動作業機において、モータの制御特性は、トリガが全引きされて、その引き量が最大引き量付近に達したときに、モータの回転数が最大回転数となるように設定されている。

これは、使用者によるトリガ操作でモータの回転数を調整できるようにするためであるが、モータを、制御特性で設定されている最大回転数で回転させるには、使用者は、トリガを全引きする必要がある。

このため、電動作業機による作業内容が、モータを頻繁に最大回転数で回転させる必要がある作業内容である場合、使用者は、トリガを頻繁に全引きする必要があり、使用者の指が疲労してしまうという問題がある。

例えば、打撃機構を有するインパクトドライバを使ってボルトの締め付け作業を行う場合、モータにより駆動される工具ビットは、ボルトの頭部に嵌合されることから、作業の開始直後からモータを最大回転数で回転させても工具ビットがボルトから外れることはない。

このため、こうした締め付け作業を行う場合、使用者は、打撃機構によりボルトをしっかりと締め付けるために、作業開始直後からトリガを全引きすることになるが、このようにすると、指が疲労するため、長時間作業を継続することができなくなる。

本開示の一局面は、モータの回転を操作部の操作量に応じて制御するよう構成された電動作業機において、モータの制御特性として、操作部の操作量が少ない場合であってもモータを最大回転数で駆動し得る制御特性を設定できるようにすることが望ましい。

本開示の一局面の電動作業機は、モータと、モータの駆動・停止を指令するための操作部と、操作部の操作量に応じて、操作量が大きいほどモータの回転数が大きくなるように制御する制御部と、制御部によるモータの制御特性を設定する設定部とを備える。

設定部は、予め登録された複数の制御特性の中の１つを、制御部によるモータの制御特性として設定する。そして、設定部にて設定可能な複数の制御特性の１つは、操作部の操作によってモータを駆動可能な有効操作範囲内で、モータの回転数が当該制御特性での最小回転数から最大回転数に達するまでの制御範囲が、他の制御特性よりも狭く、有効操作範囲の５０％以下となるように設定された特定制御特性である。

このため、本開示の電動作業機によれば、制御部がモータを制御する際の制御特性として、特定制御特性を設定すれば、操作部のわずかな操作で、モータの回転数が最大回転数に到達することになる。

従って、使用者は、モータを最大回転数で回転させる作業を行うときに、設定部を介して特定制御特性を設定するようにすれば、操作部を最大操作量付近まで操作することなく、モータを最大回転数で回転させることができるようになる。このため、使用者は、操作部の操作によって指の疲労を感じることなく、この作業を長時間実施できるようになる。

ここで、設定部は、モータにより駆動される工具ビットをボルト又はナットに外嵌させた状態でモータを回転させるボルトモードで、特定制御特性を設定するよう構成されていてもよい。

つまり、ボルトモードでは、上記のように、作業開始直後からモータを高速回転させることで、作業効率を高めることができる。従って、このボルトモードで、特定制御特性を設定するようにすれば、使用者は、操作部のわずかな操作でモータを高速回転させることができるようになり、指の疲労を軽減することが可能となる。

なお、この場合、特定制御特性は、ボルトモードで、ボルト又はナットの締め付けを緩めるためにモータを逆回転させているときに、モータに加わる負荷が低下すると、モータの回転を停止若しくは低減させる制御を含んでいてもよい。

このようにすれば、モータを逆回転させて、ボルト又はナットの締め付けを緩めているとき、その締め付けが緩んでモータに加わる負荷が低下した際に、モータが継続して回転されて、ボルト又はナットが工具ビットから外れ、落下するのを抑制できるようになる。

また、この特定制御特性にて、モータを制御するためには、制御部は、モータの逆回転時に負荷の低下を検出する必要があるが、負荷の低下は、例えば、モータの回転数若しくは電流の変化から検出することができる。

また、電動作業機が、出力軸を打撃する打撃機構を備えた電動工具である場合には、制御部は、上記特定制御特性でモータを逆回転させているときに、打撃が発生しなくなると、負荷が低下したと判断するよう、構成されていてもよい。

また、設定部は、モータにより駆動されるねじ締め用の工具ビットをねじの頭部に設けられた溝に嵌合させた状態でモータを回転させるねじ締めモードで、特定制御特性とは異なる他の制御特性を設定するよう構成されていてもよい。このようにすれば、ねじ締め作業を実施する場合に、使用者はモータの回転を操作部の操作によって調整できるようになる。

またこの場合、ねじ締めモードで設定される他の制御特性は、モータの最大回転数が異なる複数の制御特性を含んでいてもよい。このようにすれば、使用者は、ねじ締め作業を実施するときのモータの最大回転数を、ねじの大きさや対象物の種類等の作業条件、或いは、使用者の好み、に応じて選択できるようになる。

実施形態の充電式インパクトドライバの全体構成を表す斜視図である。 モータ駆動装置の電気的構成を表すブロック図である。 操作パネルにおけるスイッチ及びＬＥＤの配置を表す平面図である。 制御部にてモータの回転制御に利用される制御特性を表し、図４Ａは制御特性を表すグラフ、図４Ｂは制御特性に基づく回転制御に用いられるマップ、である。 図４に示す制御特性にてモータを制御した通常時の回転数の変化を表すタイムチャートである。 テクスモードの制御特性にてモータを制御したときの回転数の変化を表すタイムチャートである。 木材モードの制御特性にてモータを制御したときの回転数の変化を表すタイムチャートである。 ボルトモードでモータを逆回転させる制御特性にてモータを制御したときの回転数の変化を表すタイムチャートである。 モータ制御処理の前半部分を表すフローチャートである。 モータ制御処理の後半部分を表すフローチャートである。 スイッチの操作確認処理を表すフローチャートである。

以下に、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、「テクス」は登録商標である。
本実施形態では、本開示の電動作業機として、電動工具の一つである充電式インパクトドライバ１について説明する。

図１に示すように、充電式インパクトドライバ１は、左右の半割ハウジング２，３を組み付けることにより構成され、下方にグリップ部４が延設された本体ハウジング５を備える。そして、本体ハウジング５において、グリップ部４の下端には、バッテリパック６を着脱自在に装着するためのバッテリ装着部９が設けられている。

本体ハウジング５の後方（図１の右側）は、充電式インパクトドライバ１の動力源となるモータ３０（図２参照）を収納するモータ収納部７となっており、モータ収納部７よりも前方には、減速機構及び打撃機構が収納されている。

そして、本体ハウジング５の先端には、モータ３０により駆動される出力軸にドライバビットやソケットビット等の各種工具ビット（図示略）を装着するためのチャックスリーブ８が設けられている。

打撃機構は、例えば、減速機構を介して回転されるスピンドルと、スピンドルと共に回転し、且つ、軸方向へ移動可能なハンマと、ハンマの前方にあって先端に工具ビットが取り付けられるアンビルと、を備える。

すなわち、打撃機構においては、モータ３０の回転に伴いスピンドルが回転すると、ハンマを介してアンビルが回転して、チャックスリーブ８（延いては工具ビット）を回転させる。

そして、工具ビットによるねじ締めが進み、アンビルへの負荷が高まると、ハンマがコイルばねの付勢力に抗して後退してアンビルから外れ、そこからスピンドルと共に回転しつつコイルばねの付勢力で前進してアンビルに再係合する。

この結果、アンビルに間欠的な打撃が加えられ、工具ビットによるねじの増し締めが行われる。なお、この打撃機構については、従来から知られているため、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、グリップ部４は、使用者が当該充電式インパクトドライバ１を使用する際に把持するための把持部であり、グリップ部４の上方先端側にはトリガ１０が設けられている。トリガ１０は、使用者がグリップ部４を把持した状態で、指で引き操作するためのものである。

トリガ１０には、トリガ１０が引き操作されているときにオン状態となるメインスイッチ１０Ａ（図２参照）、及び、トリガ１０の引き量（換言すれば操作量）を検出するための操作量検出部１０Ｂ（図２参照）が設けられている。なお、操作量検出部１０Ｂは、トリガ１０の引き量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗にて構成されている。

また、トリガ１０の上方（グリップ部４の上端側）には、本開示の第２設定部として、充電式インパクトドライバ１の動作モードを所望の動作モードに１回の操作で切り替えるためのモード切替スイッチ１４が設けられている。

また、グリップ部４において、モード切替スイッチ１４よりも後方には、モータ３０の回転方向を、ねじの締め付け方向である正方向又は逆方向へと切り替えるための正逆切替スイッチ１２が設けられている。

また、本体ハウジング５には、前方を照射する照射部として、チャックスリーブ８を挟むように、左右一対の照明ＬＥＤ１６が設けられている。なお、この照明ＬＥＤ１６は、モード切替スイッチ１４が操作されて、その操作入力が制御回路８０（図２参照）で受け付けられたときに、点灯して、その旨を報知する、第２報知部としても機能する。

また次に、本体ハウジング５において、グリップ部４よりも下方に設けられたバッテリ装着部９には、操作パネル２０が設けられている。
操作パネル２０には、本開示の第１設定部として、充電式インパクトドライバ１の動作モードを、予め設定された８種類の動作モードの中から選択的に設定するための打撃力スイッチ２２及び特殊スイッチ２６が設けられている。また、操作パネル２０には、照明ＬＥＤ１６を点灯又は消灯させるのに用いられる照明スイッチ２４も設けられている。

また、図３に示すように、操作パネル２０には、動作モードの設定状態を表示するための表示部として、打撃力モード表示部４２、特殊モード表示部４４、及び、設定表示ＬＥＤ４６が設けられている。

なお、打撃力モード表示部４２は、打撃力スイッチ２２を介して設定された動作モードを表示するためのものであり、打撃力スイッチ２２の操作によって順次切り替えられる４種類の打撃力モードを表示するための４つの表示ＬＥＤが設けられている。

また、特殊モード表示部４４は、特殊スイッチ２６を介して設定された動作モードを表示するためのものであり、特殊スイッチ２６の操作によって順次切り替えられる４種類の動作モードを表示するための４つの表示ＬＥＤが設けられている。

また、設定表示ＬＥＤ４６は、打撃力モード表示部４２若しくは特殊モード表示部４４に表示された現在の動作モードが、モード切替スイッチ１４を介して設定された動作モードであるときに点灯して、その旨を報知するためのものである。なお、設定表示ＬＥＤ４６は、本開示の第１報知部として機能する。

なお、打撃力スイッチ２２及び特殊スイッチ２６を介して設定される８種類の動作モードについては、図４〜図８を用いて、後に詳しく説明する。
次に、バッテリパック６に収容されたバッテリは、本実施形態では、例えばリチウムイオン電池など、繰り返し充電可能な２次電池である。

また、モータ３０は、本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電機子巻線を備えた３相ブラシレスモータにて構成されている。そして、モータ３０には、モータ３０の回転位置（角度）を検出するための回転センサ３２（図２参照）が設けられている。

なお、回転センサ３２は、例えば、モータ３０の各相に対応して配置される３つのホール素子を備え、モータ３０の所定回転角度毎に回転検出信号を発生するよう構成されたホールＩＣ等にて構成される。

また、グリップ部４の内部には、バッテリパック６から電力供給を受けて、モータ３０を駆動制御するモータ駆動装置５０（図２参照）が設けられている。
このモータ駆動装置５０には、図２に示すように、駆動回路５２、電流検出回路５６、ロータ位置検出回路５８、表示回路６０、制御回路用電源回路６２、及び制御回路８０が設けられている。

駆動回路５２は、バッテリパック６から電源供給を受けて、モータ３０の各相巻線に電流を流すためのものであり、本実施形態では、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなる３相フルブリッジ回路として構成されている。なお、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴである。

駆動回路５２において、３つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、モータ３０の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、バッテリパック６の正極側に接続された電源ラインとの間に、いわゆるハイサイドスイッチとして設けられている。

また、他の３つのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６は、モータ３０の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、バッテリパック６の負極側に接続されたグランドラインとの間に、いわゆるローサイドスイッチとして設けられている。

そして、バッテリパック６の正極側から駆動回路５２に至る電力供給経路には、バッテリ電圧の電圧変動を抑制するためのコンデンサＣ１が設けられている。
また、駆動回路５２からバッテリパック６の負極側に至る電力供給経路には、この経路を導通・遮断するためのスイッチング素子Ｑ７、及び、電流検出用の抵抗Ｒ１が設けられている。そして、電流検出回路３６は、抵抗Ｒ１の両端電圧を電流検出信号として制御回路８０に出力する。

次に、ロータ位置検出回路５８は、回転センサ３２からの検出信号に基づき、モータ３０の回転位置を検出するためのものであり、回転位置の検出信号を制御回路８０に出力する。

また、表示回路６０は、制御回路８０からの指令に従い、操作パネル２０の打撃力モード表示部４２及び特殊モード表示部４４に設けられたＬＥＤや設定表示ＬＥＤ４６、及び、左右一対の照明ＬＥＤ１６を点灯させるためのものである。

また制御回路用電源回路６２は、モータ駆動装置５０内の各部に電源供給を行うためのものであり、バッテリパック６から電力供給を受けて、所定の電源電圧（定電圧）Ｖｃｃを生成する。そして、この生成された電源電圧Ｖｃｃは、制御回路８０、表示回路６０、上述した各種スイッチからの入力経路に設けられたプルアップ抵抗、等に供給される。

なお、制御回路用電源回路６２は、動作停止時、メインスイッチ１０Ａがオンされることにより起動し、メインスイッチ１０Ａ又はモード切替スイッチ１４、打撃力スイッチ２２、特殊スイッチ２６の操作停止期間が一定時間以上経過すると、動作を停止する。

次に、制御回路８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータ（マイコン）にて構成されており、上述した各動作モードでのモータ３０の制御特性等が記憶された記憶部９２が備えられている。なお、この記憶部９２は、データを書き換え可能な不揮発性メモリにて構成されている。

また、制御回路８０には、メインスイッチ１０Ａ、操作量検出部１０Ｂ、正逆切替スイッチ１２、モード切替スイッチ１４、打撃力スイッチ２２、照明スイッチ２４、及び、特殊スイッチ２６が接続されている。

制御回路８０は、ＣＰＵが実行するプログラムにより、ＳＷ入力部８２、速度指令部８４、表示制御部８６、回転速度演算部８８、ＰＷＭ生成部９０、及び、モータ駆動制御部９４、として機能する。

ＳＷ入力部８２は、メインスイッチ１０Ａ、モード切替スイッチ１４、打撃力スイッチ２２、照明スイッチ２４、及び、特殊スイッチ２６のオン・オフ状態を検出して、上述した動作モードや、各種ＬＥＤの点灯・消灯状態を設定するものである。

そして、ＳＷ入力部８２にて設定された動作モードは、記憶部９２に記憶され、ＰＷＭ生成部９０がＰＷＭ信号を生成するのに用いられる。また、各種ＬＥＤの点灯・消灯状態は、表示制御部８６に出力される。なお、表示制御部８６は、ＳＷ入力部８２からの入力に従い、表示回路６０を介して各種ＬＥＤの点灯・消灯状態を制御する。

また、速度指令部８４は、操作量検出部１０Ｂからの入力信号に基づきトリガ１０の操作量を検出し、モータ駆動時の速度指令としてＰＷＭ生成部９０に出力する。
また、回転速度演算部８８は、ロータ位置検出回路５８からの検出信号に基づき、モータ３０の回転速度を演算し、演算結果をＰＷＭ生成部９０に出力する。

次にＰＷＭ生成部９０は、ＳＷ入力部８２にて設定された動作モードに対応した制御特性を記憶部９２から読み出し、その制御特性に従いモータ３０を駆動するための制御信号であるＰＷＭ信号を生成する。

つまり、ＰＷＭ生成部９０は、記憶部９２から読み出した制御特性と、速度指令部８４から入力される速度指令（換言すればトリガ１０の操作量）と、回転速度演算部８８から入力されるモータ３０の回転速度とに基づき、ＰＷＭ信号を生成する。

また、ＰＷＭ生成部は、電流検出回路５６からの検出信号に基づき、モータ３０に流れる電流を監視し、モータ３０に過電流が流れたときには、モータ３０の回転を停止又は低減するようにモータ駆動制御部９４に指令する。

次に、モータ駆動制御部９４は、ＰＷＭ生成部９０にて生成されたＰＷＭ信号に従い、駆動回路５２を構成する各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせることで、モータ３０の各相巻線に電流を流し、モータ３０を回転させるものである。

なお、正逆切替スイッチ１２からの入力信号は、モータ駆動制御部９４に入力され、モータ駆動制御部９４は、その入力信号に基づき、モータ３０の回転方向を切り替える。
次に、打撃力スイッチ２２及び特殊スイッチ２６を介して設定される動作モードについて説明する。

図３に示すように、本実施形態の充電式インパクトドライバ１では、動作モードとして、「最速」、「強」、「中」、「弱」の４種類の打撃力モードと、「木材」、「ボルト」、「テクス（薄）」、「テクス（厚）」の４種類の特殊モードとが設定されている。

これらの動作モードは、モータ３０の制御方法を規定するものであり、各動作モードで規定された制御方法を実現するため、記憶部９２には、各動作モードでモータ３０を制御するのに必要な制御特性が予め記憶（登録）されている。

そして、「最速」、「強」、「中」、「弱」の４種類の打撃力モードは、打撃力スイッチ２２を操作することにより、最速→強→中→弱→最速…、というように順次切り換え可能である。

また、「木材」、「ボルト」、「テクス（薄）」、「テクス（厚）」の４種類の特殊モードは、特殊スイッチ２６を操作することで、木材→ボルト→テクス（薄）→テクス（厚）→木材…というように順次切り換え可能である。

図４Ａ，図４Ｂに例示するように、「最速」、「強」、「中」、「弱」の４種類の打撃力モードは、一般的なねじ締めモードである。そして、これら４種類の打撃力モードでは、トリガ１０の引き量（操作量）に応じてモータ３０駆動時の制御信号（ＰＷＭ信号）のデューティ比を設定するための制御特性が設定されている。

つまり、最速の打撃力モードでの制御特性は、例えば、トリガ引き量を「１」から「１０」迄の１０段階に分割した際、トリガ引き量が最も大きい「１０」の領域で、ＰＷＭ信号のデューティ比が最大となり、モータ３０を最速で回転させるように設定される。

そして、「強」、「中」、「弱」の打撃力モードでの制御特性は、トリガ引き量が最も大きい「１０」の領域で、ＰＷＭ信号のデューティ比が順に小さくなるように設定されている。このため、「強」、「中」、「弱」の打撃力モードでは、使用者がトリガ１０を、引き量が最大となるように操作した際のモータ３０の最大回転数は、「最速」の打撃力モードに比べて順に小さくなる。

また、打撃力モードでの制御特性は、「最速」、「強」、「中」、「弱」の何れであっても、トリガ引き量が最小の引き量である「１」に達したときに、ＰＷＭ信号のデューティ比が０付近の最小値となる。そして、トリガ引き量が「１」から増加するに従い、トリガ引き量が「１０」に達したときのデューティ比まで、徐々に上昇するように設定されている。

このため、打撃力モードでは、トリガ引き量が「１」以上となる操作範囲が、モータ３０を駆動可能な有効操作範囲となり、その有効操作範囲内で、トリガ引き量が「１０」に達するまでの領域が、モータ３０の回転数を調整可能な制御範囲となる。

この結果、打撃力モードでトリガ１０が引き操作されると、図５に示すように、所謂ソフトスタート制御によってモータ３０の回転数は徐々に増加し、モータ３０が無負荷状態であれば、トリガ１０の引き量に対応した一定回転数となる。

そして、ねじ締め等によりモータ３０に負荷が加わると、その負荷に応じてモータ３０の回転数が低下し、その後、打撃が発生すると、モータ３０に加わる負荷が一時的に低下するため、モータ３０の回転数が変動する。

なお、上記説明では、トリガ引き量を１０段階に分割して、有効操作範囲及び制御範囲を設定した例について説明したが、有効操作範囲及び制御範囲は、トリガ１０の全操作領域に対し適宜設定すればよく、上記設定方法に限定されるものではない。

次に、特殊モードのうち、「テクス（薄）」、「テクス（厚）」のテクスモードは、先端部分に、被加工材にねじ孔を開けるためのドリルが設けられたテクスねじを締め付けるための動作モードである。

そして、テクス（厚）モードでは、図６に示すように、モータ３０の駆動開始後、打撃が発生するまでは、打撃力モードと同様、トリガ１０の引き量に応じた所定デューティ比のＰＷＭ信号にてモータを駆動する。そして、打撃が所定回発生すると、被加工材にねじ孔が形成されたものと判断して、ＰＷＭ信号のデューティ比を小さくし、モータ３０の回転数を低下させる。

この結果、モータ３０の駆動開始後、被加工材にねじ孔が形成されるまではモータ３０を高速で回転させ、その後、モータ３０の回転数を低下させることで、ねじ締めを安定して実施できるようになる。

なお、打撃は、例えば、モータ３０の回転数や電流の変動（振幅）、或いは、電動工具に加わる振動、等から検出することができる。また、テクスねじによりねじ孔を形成できたことは、打撃の発生回数だけでなく、打撃検出後の経過時間等でも判定できる。また、打撃の判定に用いる閾値は、バッテリ電圧やモータの回転数等、モータの駆動状態に応じて変更するようにしてもよい。

また、テクスモードでの「テクス（薄）」と「テクス（厚）」の違いは、被加工材の厚みであり、使用者が適宜選択可能である。
そして、テクス（薄）モードでは、テクス（厚）モードに比べて、被加工材が薄いので、テクスねじによる被加工材の孔開け及び締め付けを短時間で行うことができる。このため、テクス（薄）モードでは、モータの駆動開始後、打撃が所定回発生すると、モータ３０の駆動を停止するように設定される。

また、特殊モードのうち、「木材」の特殊モード（木材モード）では、トリガ１０が引き操作されると、その引き量に応じてＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。なお、このデューティ比は、「低速」若しくは「中速」の打撃力モードのように、「最速」の打撃力モードよりも小さくなるように設定される。

そして、モータ３０の駆動開始後、打撃が所定回発生すると、図７に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比を徐々に増加させる。これは、木材へねじを固定する場合、モータ３０の駆動開始直後には、ねじは木材に食い込んでいないため、ねじをゆっくりと回転させて、木材に食い込ませる必要があるためである。

つまり、木材モードでは、モータ３０の駆動開始後はモータ３０を低回転数で駆動し、その後、所定回打撃が発生すると、ねじが木材に食い込んだものとして、モータ３０の回転を徐々に増加させる。この結果、木材へのねじの固定及び締め付けを短時間で効率よく実施できるようになる。

次に、特殊モードのうち、ボルトモードは、ボルト（若しくはナット）の締め付け若しくは取り外しを行う際の動作モードである。
すなわち、モータ３０を回転させてボルト（若しくはナット）の締め付け若しくは取り外しを行う際には、工具ビットをボルトの頭部（若しくはナット）に外嵌させるため、ねじを締め付けるときのように、工具ビットがボルト（若しくはナット）から外れることはない。

このため、ボルトモードでは、図３Ａ，図３Ｂに示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比（換言すればモータ３０の回転数）が最大となるトリガ引き量が、打撃力モードでの引き量に比べて小さくなるように、制御特性が設定されている。

つまり、ボルトモードでは、トリガ引き量が「４」以上でＰＷＭ信号のデューティ比（換言すればモータ３０の回転数）が最大となるように、モータ３０の制御特性が、本開示の特定制御特性として設定されている。

また、ボルトモードでは、ボルト（若しくはナット）の締め付け若しくは取り外しを速やかに実施できるようにするため、トリガ引き量が「４」以上になったときのＰＷＭ信号のデューティ比は、「最速」の打撃力モードと同じ（若しくは略同じ）最大値に設定されている。

このため、ボルトモードでは、最速の動作モードに比べ、トリガ１０を少し引いただけで、モータ３０が最速で回転することになり、ボルト（若しくはナット）の締め付け若しくは取り外しを短時間で効率よく行うことができることになる。

また、使用者は、トリガ１０を最大引き量付近まで引き操作することなく、モータを高速回転させることができる。このため、ボルト（若しくはナット）の締め付け若しくは取り外し作業を行う際に、トリガ１０の操作によって使用者の指が疲労し、長時間、作業を継続することができなくなる、という問題を防止できる。

また、ボルトモードにおいて、モータ３０を逆回転させて、ボルト（若しくはナット）の締め付けを緩める際には、モータ３０の駆動を開始すると、ボルト（若しくはナット）から負荷が加わるので、直ぐに打撃が発生する。

そして、その打撃によって、ボルト（若しくはナット）の締め付けが緩むと、モータ３０に加わる負荷が低下し、モータ３０の回転数が上昇する。
そこで、ボルトモードにおいて、モータ３０の逆回転時には、図８に示すように、モータ３０の駆動を開始してから、打撃が検出され、その後、所定時間打撃が検出されなくなると、モータ３０の駆動を停止（若しくは低減）させるように、制御特性が設定される。

このため、ボルト（若しくはナット）の締め付けを緩める際には、モータ３０を必要以上に回転させて、ボルト（若しくはナット）が工具ビットから落下するのを抑制できる。
なお、モータ３０に加わる負荷の低下は、モータ３０の回転数若しくは電流の変化によっても検出できることから、打撃に代えて、これらのパラメータを利用し、モータ３０に加わる負荷の低下を検出するようにしてもよい。そして、このようにすれば、打撃機構を備えていない電動作業機であっても、上記ボルトモードの制御特性にてモータ３０を駆動できるようになる。

次に、制御回路８０において、モータ３０の回転を制御するために実行される制御処理について説明する。なお、図２に示した制御回路８０における各機能は、制御回路８０を構成するＣＰＵが以下に説明する制御処理（プログラム）を実行することにより、実現される。

図９、図１０に示すように、制御回路８０が起動されて、ＣＰＵが制御処理を開始すると、まず、Ｓ１１０にて、現在設定されている動作モードやその動作モードでの制御特性等、各種設定を記憶部９２から読み出す。

そして、続くＳ１２０では、メインスイッチ１０Ａからの入力信号に基づき、トリガ１０が操作されているか否かを判断し、トリガ１０が操作されていればＳ１３０に移行して、モータ３０を駆動するための駆動処理を実行する。

この駆動処理では、Ｓ１３１にて、操作量検出部１０Ｂからトリガ１０の引き量（操作量）を取得し、Ｓ１３２にて、Ｓ１１０で読み出した制御特性に基づきモータ３０を制御するための各種演算処理を行う。

次に、Ｓ１３３では、Ｓ１３２の演算結果に基づき、モータ３０を駆動するための制御信号であるＰＷＭ信号のデューティ比（指令ＰＷＭ Ｄｕｔｙ）を決定する。
そして、続くＳ１３４では、Ｓ１３３で決定したデューティ比のＰＷＭ信号にて、駆動回路５２を構成する各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせる、モータ駆動制御部９４としてのＰＷＭ出力処理を実行し、Ｓ１２０に移行する。

一方、Ｓ１２０にて、トリガ１０は操作されていないと判断されると、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０にて、モード切替スイッチ１４、打撃力スイッチ２２、及び、特殊スイッチ２６の操作状態を順次確認する。

なお、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０での確認処理は、対象となるスイッチのオン・オフ状態を確認するだけでなく、そのスイッチの操作（押下）時間から、スイッチが長押しされたか、短押しされたかを判定する。

このため、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０での確認処理は、図１１に示す手順で実行される。
すなわち、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０の確認処理では、まずＳ４１１にて、対象となるスイッチがオン状態であるかオフ状態であるかを判定し、スイッチがオフ状態であれば、Ｓ４１２に移行して、オン時間を計時するためのオンカウンタをクリアする。

そして、続くＳ４１３では、オフカウンタをインクリメントすることによりオフ時間を計時し、続くＳ４１４にて、オフカウンタによる計時時間（オフ時間）が所定時間（例えば１０ｍｓ）を超えたか否かを判断する。

Ｓ４１４にて、オフ時間が所定時間を超えていないと判断されると、当該確認処理を一旦終了し、Ｓ４１４にて、オフ時間が所定時間を超えていると判断されると、Ｓ４１５に移行する。

Ｓ４１５では、現在、スイッチのオン判定中か否かを判断し、現在、オン判定中でなければ、Ｓ４１６にて、スイッチの短押し判定をオフにし、Ｓ４１９にて、スイッチの長押し判定をオフにする。そして、続くＳ４２０にて、現在、スイッチのオフ判定中であることを記憶し、当該確認処理を一旦終了する。

また、Ｓ４１５で、現在、オン判定中であると判断されると、Ｓ４１７に移行し、現在、スイッチの長押し判定中（長押し判定オン）であるか否かを判断する。そして、長押し判定中であれば、Ｓ４１９に移行し、長押し判定中でなければ、Ｓ４１８にて、短押し判定をオンにした後、Ｓ４１９に移行する。

また、Ｓ４１１にて、スイッチがオン状態であると判断された場合には、Ｓ４２１に移行し、スイッチのオフ時間を計時するためのオフカウンタをクリアし、続くＳ４２２にて、オンカウンタをインクリメントすることによりオン時間を計時する。

次に、Ｓ４２３では、オンカウンタによる計時時間（オン時間）が所定時間（例えば１０ｍｓ）を超えたか否かを判断する。そして、オン時間が所定時間を超えていないと判断されると、Ｓ４２５に移行し、オン時間が所定時間を超えていると判断されると、現在、スイッチのオン判定中であることを記憶した後、Ｓ４２５に移行する。

Ｓ４２５では、スイッチのオン時間が、長押し判定用の設定時間（例えば１ｓｅｃ）を超えているか否かを判断する。そして、オン時間が長押し判定用の設定時間を超えていなければ、当該確認処理を一旦終了し、オン時間が長押し判定用の設定時間を超えていれば、スイッチが長押しされたと判断して、Ｓ４２６にて、長押し判定をオンにし、当該確認処理を一旦終了する。

このように、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０の確認処理では、対象となるスイッチが操作されてオン状態となると、オン時間が計時されて、その計時時間に基づき、スイッチが長押しされたか否かが判断される。また、長押しが判定されずに、スイッチがオフ状態になると、オフ状態が所定時間経過した後、スイッチが短押しされたことが判定される。

こうして、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０の確認処理にて、モード切替スイッチ１４、打撃力スイッチ２２、及び、特殊スイッチ２６の操作状態が確認されると、Ｓ１７０に移行し、モード切替スイッチ１４は、長押し操作されたか否かを判断する。

そして、モード切替スイッチ１４が長押しされていれば、Ｓ１８０に移行し、打撃力スイッチ２２も長押し操作されているか否かを判断し、打撃力スイッチ２２も長押し操作されていれば、Ｓ１９０に移行する。

Ｓ１９０では、モード切替スイッチ１４の操作によって切り替えるべき動作モード（登録モード）として、現在設定されている動作モードを、記憶部９２に記憶（登録）する。
つまり、本実施形態では、モード切替スイッチ１４と打撃力スイッチ２２が同時に長押しされた場合に、モード切替スイッチ１４の操作によって切り替えるべき動作モード（登録モード）が、記憶部９２に登録される。

そして、このように登録モードが記憶部９２に登録されると、Ｓ２００に移行し、例えば、操作パネル２０にて表示中の現在の動作モードのＬＥＤと、設定表示ＬＥＤ４６を、長押し操作中点滅させることで、登録モードを設定若しくは更新した旨を報知する。

次に、Ｓ２００での報知が終了するか、Ｓ１７０にてモード切替スイッチ１４は長押しされていないと判断されるか、或いは、Ｓ１８０にて、打撃力スイッチ２２は長押しされていないと判断されると、図１０に示すＳ２１０に移行する。

Ｓ２１０では、モード切替スイッチ１４が短押し操作されたか否かを判断し、モード切替スイッチ１４が短押しされていなければ、Ｓ２９０に移行し、モード切替スイッチ１４が短押しされていれば、Ｓ２２０に移行する。

Ｓ２２０では、現在、モータ制御用として設定されている動作モード（換言すれば制御特性）が登録モードであるか否かを判断する。そして、現在設定されている動作モードが登録モードでない場合には、現在設定されている動作モード、つまり、打撃力スイッチ２２又は特殊スイッチ２６を介して設定された動作モードを、前回値として記憶部９２に格納し、Ｓ２４０に移行する。

Ｓ２４０では、モータ制御用の動作モードとして、Ｓ１９０にて設定した登録モードを選択することで、動作モードを登録モードに切り替える。そして、続くＳ２５０では、操作パネル２０の設定表示ＬＥＤ４６を点灯させることで、その旨を報知し、Ｓ２６０に移行する。

また、Ｓ２２０にて、現在、モータ制御用の動作モードとして登録モードは設定されていないと判断されると、Ｓ２７０に移行して、記憶部９２に前回値として格納されている動作モードを読み出し、モータ制御用の動作モードとして設定する。

そして、続くＳ２８０では、設定表示ＬＥＤ４６を消灯することで、現在の動作モードは、モード切替スイッチ１４の操作によって切り替えられた登録モードではないことを報知し、Ｓ２６０に移行する。

また、Ｓ２６０では、照明ＬＥＤ１６を一定時間点滅させることで、モード切替スイッチ１４の操作によって、動作モードが切り替えられたことを報知し、Ｓ２９０に移行する。

次に、Ｓ２９０では、打撃力スイッチ２２が短押し操作されたか否かを判断し、打撃力スイッチが短押しされていなければ、Ｓ３２０に移行して、特殊スイッチ２６が短押し操作されたか否かを判断する。そして、特殊スイッチ２６が短押し操作されていなければ、図９のＳ１２０に移行し、上記一連の処理を再度実行する。

また、Ｓ２９０にて、打撃力スイッチ２２が短押しされたと判断されると、Ｓ３００に移行する。そして、Ｓ３００では、打撃力モードとして設定可能な「最速」、「強」、「中」、「弱」の４種類の動作モードの中から、現在打撃力モードとして選択されている動作モードの次の動作モードを選択する。

また、Ｓ３００では、その選択した動作モードを、モータ制御用の動作モードとして設定することで、動作モードを切り替え、Ｓ３１０に移行する。
なお、Ｓ３００では、切り替え後の現在の動作モードを、記憶部９２に記憶する。また、打撃力モード表示部４２に設けられた４つのＬＥＤのうち、今回設定した打撃力モードに対応したＬＥＤを点灯させることで、現在の動作モードを報知する。

そして、続くＳ３１０では、設定表示ＬＥＤ４６を消灯することで、現在の動作モードは、モード切替スイッチ１４の操作によって切り替えられた登録モードではないことを報知し、Ｓ３２０に移行する。

また、Ｓ３２０にて、特殊スイッチが短押しされたと判断されると、Ｓ３３０に移行する。そして、Ｓ３３０では、特殊モードとして設定可能な「木材」、「ボルト」、「テクス（薄）」、「テクス（厚）」の４種類の動作モードの中から、現在特殊モードとして選択されている動作モードの次の動作モードを選択する。

また、Ｓ３３０では、その選択した動作モードを、モータ制御用の動作モードとして設定することで、動作モードを切り替え、Ｓ３４０に移行する。
なお、Ｓ３３０では、Ｓ３００と同様、切り替え後の動作モードを、記憶部９２に記憶し、特殊モード表示部４４に設けられた４つのＬＥＤのうち、今回設定した特殊モードに対応したＬＥＤを点灯させることで、現在の動作モードを報知する。

そして、続くＳ３１０では、設定表示ＬＥＤ４６を消灯することで、現在の動作モードは、モード切替スイッチ１４の操作によって切り替えられた登録モードではないことを報知し、図９のＳ１２０に移行する。

以上説明したように、本実施形態の充電式インパクトドライバ１においては、記憶部９２に、モータ３０の制御方法を規定する８種類の動作モード（制御特性）が記憶されている。そして、使用者は、打撃力スイッチ２２、特殊スイッチ２６、若しくは、モード切替スイッチ１４を操作することで、モータ制御に用いる動作モードを、８種類の動作モードの中から選択することができる。

また、打撃力スイッチ２２及び特殊スイッチ２６は、使用者が操作することにより、各スイッチに対応した４種類の動作モード（打撃力モード及び特殊モード）の中から、設定する動作モードを順に切り替えることができる。

これに対し、モード切替スイッチ１４は、操作することにより切り替えられる動作モードを、登録モードとして予め登録しておくことができる。また、モード切替スイッチ１４は、使用者が操作する度に、モータ制御に用いる動作モードを、特殊モードと、打撃力スイッチ２２若しくは特殊スイッチ２６を介して設定された動作モードとの間で、交互に切り替えることができる。

従って、使用者は、登録モードとして、所望の動作モードを登録しておくことで、動作モードの切り替えを極めて簡単に行うことができるようになり、充電式インパクトドライバ１の使い勝手を向上できる。

また、上記８種類の動作モードのうち、ボルトモードでは、最速モードと同様に、モータ３０を最大速度で駆動できるが、最大速度を実現するのに要するトリガ１０の引き量が、最速モードよりも少なくなるように設定されている。

具体的には、ボルトモードの制御特性は、トリガ１０の引き操作によってモータ３０を駆動可能な有効操作範囲に対し、５０以下の引き量（本実施形態では約４０％の引き量）で、ＰＷＭ信号のデューティ比が最大となるように設定されている。このため、モータ３０の回転数も、この引き量で最大回転数となる。

このため、ボルト（若しくはナット）の締め付け若しくは取り外しを行う際に、使用者はトリガ１０を全引きする必要がなく、操作性を向上できる。
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

例えば、上記実施形態では、本開示の電動作業機の一例として、充電式インパクトドライバ１を例にとり説明した。しかし、本開示の電動作業機は、動力源としてモータを備え、そのモータの回転数を、トリガ等の操作部の操作量に応じて制御するよう構成された電動作業機であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、モータ３０は、３相ブラシレスモータにて構成されるものとして説明したが、本開示の技術は、電動作業機の動力源が、ブラシ付きモータであっても、交流モータであっても適用できる。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…充電式インパクトドライバ、４…グリップ部、５…本体ハウジング、６…バッテリパック、９…バッテリ装着部、１０…トリガ、１０Ａ…メインスイッチ、１０Ｂ…操作量検出部、１２…正逆切替スイッチ、１４…モード切替スイッチ、１６…照明ＬＥＤ、２０…操作パネル、２２…打撃力スイッチ、２４…照明スイッチ、２６…特殊スイッチ、３０…モータ、３２…回転センサ、３６…電流検出回路、４２…打撃力モード表示部、４４…特殊モード表示部、４６…設定表示ＬＥＤ、５０…モータ駆動装置、５２…駆動回路、５６…電流検出回路、５８…ロータ位置検出回路、６０…表示回路、６２…制御回路用電源回路、８０…制御回路、８２…スイッチ入力部、８４…速度指令部、８６…表示制御部、８８…回転速度演算部、９０…ＰＷＭ生成部、９２…記憶部、９４…モータ駆動制御部

Claims (6)

1. モータと、
   前記モータの駆動・停止を指令するための操作部と、
   前記操作部の操作量に応じて、該操作量が大きいほど前記モータの回転数が大きくなるように制御する制御部と、
   前記制御部による前記モータの制御特性として、予め登録された複数の制御特性の中の１つを選択的に設定可能な設定部と、
   を備え、
   前記設定部にて設定可能な複数の制御特性の１つは、前記操作部の操作によって前記モータを駆動可能な有効操作範囲内で、前記モータの回転数が当該制御特性での最小回転数から最大回転数に達するまでの制御範囲が、他の制御特性よりも狭く、前記有効操作範囲の５０％以下となるように設定された特定制御特性である、電動作業機。
2. 前記設定部は、
   前記モータにより駆動される工具ビットをボルト又はナットに外嵌させた状態で前記モータを回転させるボルトモードで、前記特定制御特性を設定するよう構成されている、請求項１に記載の電動作業機。
3. 前記特定制御特性は、前記ボルトモードで、前記ボルト又はナットの締め付けを緩めるために前記モータを逆回転させているときに、前記モータに加わる負荷が低下すると、前記モータの回転を停止若しくは低減させる制御を含んでいる、請求項２に記載の電動作業機。
4. 前記制御部は、前記モータに加わる負荷の低下を、前記モータの回転数若しくは電流の変化から検出するよう構成されている、請求項３に記載の電動作業機。
5. 前記設定部は、
   前記モータにより駆動されるねじ締め用の工具ビットをねじの頭部に設けられた溝に嵌合させた状態で前記モータを回転させるねじ締めモードで、前記特定制御特性とは異なる他の制御特性を設定するよう構成されている、請求項２又は請求項３に記載の電動作業機。
6. 前記ねじ締めモードで設定される前記他の制御特性は、前記モータの最大回転数が異なる複数の制御特性を含んでいる、請求項５に記載の電動作業機。