JP2019188492A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して打撃を検出することを可能とした電動工具を提供する。【解決手段】電動工具であるインパクトドライバ１Ａは、モータ２を動作させるトリガスイッチ７と、トリガスイッチ７の操作でモータ２を制御する制御部１００を備え、制御部１００は、モータ２に流れる電流値を取得する電流値取得部１００ａと、電流値取得部１００ａで取得した電流値の極値を検出する極値検出部１００ｂと、極値検出部１００ｂで極値を検出すると、極値の検出後に電流値取得部１００ａで取得した電流値から、打撃の有無を検出する打撃検出部１００ｃを備え、打撃検出部１００ｃで打撃の有りを検出すると、打撃検出回数を加算する。【選択図】図４

Description

本発明は、モータにより駆動される電動工具に関する。

モータにより回転動作し、所定値以上のトルクが加わると回転方向へ間欠的な打撃力を加えるように構成された電動工具として、打撃力を利用した高いトルクでネジ、ナット等の締結を行うことが可能なインパクトドライバと称す回転打撃工具が知られている。

インパクトドライバを用いてネジ、ナット等の締結部材で被締結部材を締結する作業を行う場合、作業者は、通常、作業者自らネジ、ナットが着座したことを確認した上で、トリガスイッチをＯＦＦしてモータを停止させていた。

しかし、締結部材の過度な締め付けにより、適正な品質を維持することができなくなる、セパレータにより所定間隔が保持されるコンクリート型枠等の被締結部材を対象にして作業を行う場合、作業者の判断による操作でモータの回転を停止させる構成では、過度な締め付けを抑制することが難しく、また、過度な締め付けを抑制するため、モータを停止させるタイミングを早めると、締め付け力が不足する。

そこで、回転打撃工具の締め付けを制御する技術として、打撃を検出してモータの回転を制御する技術が提案されており、例えば、特許文献１には、モータの回転速度の極大値と極小値の差から打撃を検出する技術が提案されている。また、特許文献２には、電流値や電圧値、モータの回転数等の脈動値に対して上限閾値と下限閾値を設定し、脈動値が上限閾値を上回った後に下限閾値を下回ると打撃を検出する技術が提案されている。

特許第５７８４４７３号公報 特許第５８４１０１１号公報

一般的に、モータの回転速度はモータの回転数を検出することで判断するが、モータの回転速度が高速になる程、検出精度が悪くなる。このため、特許文献１では、モータの回転速度の極大値と極小値の差から打撃を検出しようとしているが、モータの回転速度が高速になると、大きな極値差を検出することが難しくなり、安定して打撃を検出することが難しい。また、作業者のトリガスイッチの操作により任意に回転速度を調整できる電動工具では、駆動中の回転速度や加速中、減速中等の状態により打撃負荷によらず回転速度が変動するため、どのような条件下でも安定して打撃を検出することが難しい。

また、電流値や電圧値、モータの回転数等の脈動値は、モータの回転速度や被締結部材による負荷の大小で大きく変動する。このため、特許文献２では、脈動値に対して上限閾値と下限閾値を設定することで打撃を検出しようとしているが、どのような条件下でも安定して打撃を検出することが難しい。

本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、安定して打撃を検出することを可能とした電動工具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、被駆動部を駆動するモータと、被駆動部を打撃する打撃部と、モータを動作させる操作部と、操作部の操作でモータを制御する制御部を備え、制御部は、モータに流れる電流値を取得する電流値取得部と、電流値取得部で取得した電流値の極値を検出する極値検出部と、極値検出部で極値を検出すると、極値の検出後に電流値取得部で取得した電流値から、打撃部による打撃の有無を検出する打撃検出部を備えた電動工具である。

本発明では、操作部が操作されると、モータが回転する。モータが回転すると、モータに流れる電流値が電流値取得部で取得され、電流値取得部で取得した電流値の極値が極値検出部で検出される。極値検出部で極値を検出すると、極値の検出後に電流値取得部で取得した電流値から、打撃部による打撃の有ったことが打撃検出部で検出される。打撃の有ったことが検出されると、打撃検出回数が加算され、打撃検出回数に応じてモータの駆動を制御することが可能になる。

本発明では、モータに流れる電流の極値からの電流値の変化量で打撃の有無を検出することで、操作者により任意に操作されるモータの回転数による検出精度や、打撃毎に発生する電流値の脈動の大きさの影響を抑制して、安定して打撃負荷による打撃の検出が可能になる。

本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す全体構成図である。 本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す外観側面図である。 本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す外観背面図である。 本実施の形態のインパクトドライバの制御機能の一例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態のインパクトドライバの動作の一例を示すフローチャートである。 打撃検出処理の一例を示すフローチャートである。 打撃に伴う電流値の変化を示すグラフである。 打撃検出に伴う打撃検出回数の変化を示すグラフである。 図７のＡ部拡大図である。 打撃無し検出処理の一例を示すフローチャートである。 モータ駆動開始時の電流値の変化を示すグラフである。 検出完了回数更新処理の一例を示すフローチャートである。 打撃検出回数更新規定値経過後に打撃が検出された場合における打撃に伴う電流値の変化を示すグラフである。 打撃検出回数更新規定値経過後に打撃が検出された場合における打撃検出に伴う打撃検出回数の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の電動工具の実施の形態の一例である回転打撃工具としてのインパクトドライバについて説明する。

＜本実施の形態のインパクトドライバの構成例＞
図１は、本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す全体構成図、図２は、本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す外観側面図、図３は、本実施の形態のインパクトドライバの一例を示す外観背面図である。

本実施の形態のインパクトドライバ１Ａは、モータ２と、モータ２等を冷却するファン３を備える。また、インパクトドライバ１Ａは、モータ２の駆動力が減速機４及びハンマーユニット５を介して伝達されるアンビル６を備える。

モータ２は、本例ではブラシレスモータで構成され、回転軸２０ａに永久磁石２０ｂが設けられた回転子２０と、駆動コイル２１ａが設けられた固定子２１を備える。モータ２は、複数の駆動コイル２１ａに所定のパターンで電流を流すことで、回転子２０が正方向または逆方向に回転する。ファン３は、モータ２の回転軸２０ａに取り付けられ、回転子２０と一体に回転する。

減速機４は、図示しないサンギアが設けられる入力軸４０と、サンギアとかみ合うプラネタリギア４１ａが設けられる出力軸４１と、プラネタリギア４１ａとかみ合うアウターギア４２を備える。減速機４は、入力軸４０がモータ２の回転軸２０ａに連結される。

ハンマーユニット５は打撃部の一例で、被駆動部であるアンビル６に回転方向への打撃力を与えるハンマー５１ａと、ハンマー５１ａをアンビル６へ近づく方向に付勢する圧縮バネ５１ｂを備える。ハンマーユニット５は、減速機４の出力軸４１にハンマー５１ａが支持され、ハンマー５１ａが減速機４の出力軸４１と共に回転すると共に、出力軸４１の軸方向に沿って移動する。

ハンマーユニット５は、アンビル６に所定以上の負荷が掛かると、ハンマー５１ａが圧縮バネ５１ｂを圧縮しながら後退することで、アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が一時的に解除される。アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が一時的に解除された後、圧縮バネ５１ｂが復元する力でハンマー５１ａが前進すると共に、ハンマー５１ａがアンビル６を回転方向に打撃する。

アンビル６は、モータ２の駆動力が減速機４及びハンマーユニット５を介して伝達されて回転すると共に、所定以上の負荷が掛かると、ハンマー５１ａにより回転方向に打撃される。アンビル６は、図示しないビットあるいはソケット等が着脱可能に装着されることで、回転方向への打撃を加えながら被締結物へのネジの締結が可能である。

インパクトドライバ１Ａは、モータ２を動作させる操作等が行われる操作部の一例であるトリガスイッチ７と、モータ２の回転方向を切り替える操作等が行われる第１のボタンスイッチ８ａ及び第２のボタンスイッチ８ｂを備える。第１のボタンスイッチ８ａ及び第２のボタンスイッチ８ｂは、押す操作をしたときのみ信号が出力可能なオン状態となり、押す操作を解除すると信号が非出力なオフ状態となるモーメンタリスイッチが用いられる。

トリガスイッチ７は、荷重センサ７０と、荷重センサ７０を押すトリガレバー７１を備える。トリガスイッチ７は、トリガレバー７１を介して荷重センサ７０が押されることで、荷重に応じて抵抗値が変化し、所定の信号が出力される。

インパクトドライバ１Ａは、電源であるバッテリ９０が着脱可能に取り付けられるバッテリ取付部９を備える。また、インパクトドライバ１Ａは、外装を構成するハウジング１０と、トリガレバー７１、第１のボタンスイッチ８ａのボタン８１ａ及び第２のボタンスイッチ８ｂのボタン８１ｂ等が設けられるハンドル１０Ｈを備える。

ハンドル１０Ｈは、モータ２の回転軸２０ａに沿った軸方向に対し、所定の角度で交差する方向にハウジング１０から延在する。インパクトドライバ１Ａは、モータ２の軸方向に沿った方向を前後方向とし、アンビル６が設けられる側を前側とする。更に、インパクトドライバ１Ａは、モータ２の軸方向及びハンドル１０Ｈの延在方向に交差する方向を左右方向とする。

そして、インパクトドライバ１Ａは、ハンドル１０Ｈの上部前面にトリガスイッチ７のトリガレバー７１が設けられ、ハンドル１０Ｈの上部両側面の一方に第１のボタンスイッチ８ａのボタン８１ａが設けられ、上部両側面の他方に第２のボタンスイッチ８ｂのボタン８１ｂが設けられる。

図４は、本実施の形態のインパクトドライバの制御機能の一例を示す機能ブロック図である。インパクトドライバ１Ａは、トリガスイッチ７の操作、第１のボタンスイッチ８ａの操作及び第２のボタンスイッチ８ｂの操作に応じてモータ２等の制御を行う制御部１００と、制御部１００の制御によりモータ２を駆動する駆動部１１０を備える。

制御部１００は、モータ２に流れる電流値を取得する電流値取得部１００ａと、電流値取得部１００ａで取得した電流値の極値を検出する極値検出部１００ｂと、極値検出部１００ｂで検出された極値に基づき、極値の検出後に電流値取得部１００ａで取得した電流値から打撃の有無を検出する打撃検出部１００ｃを備える。

また、制御部１００は、第１のボタンスイッチ８ａ及び第２のボタンスイッチ８ｂで設定されたモータ２の回転方向等、動作の各種設定、電流値取得部１００ａで取得した電流値、極値検出部１００ｂで検出した電流値の極値、打撃検出部１００ｃで検出した打撃検出回数を記憶する記憶部１０１を備える。記憶部１０１は、所定の休止状態、及び、バッテリ９０がインパクトドライバ１Ａから取り外されて電源の供給が遮断した電源遮断状態でも動作の各種設定等の記憶を保持する。

電流値取得部１００ａは、ローパスフィルタで構成される第１のフィルタ１２０ａと第２のフィルタ１２０ｂを備える。電流値取得部１００ａは、駆動部１１０でモータ２を駆動する際の電圧値から、第１のフィルタ１２０ａで第１の閾値より高域の成分を遮断して、モータ２に流れる電流値を取得する。また、第２のフィルタ１２０ｂで第１の閾値より低い第２の閾値より高域の成分を遮断した電流値を取得する。

制御部１００は、極値検出部１００ｂでの極値の検出、打撃検出部１００ｃでの打撃の検出は、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値を使用する。

また、電流値の変動量が大きい場合と小さい場合とでは、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値に差が生じ、電流値の変動量が大きい場合の方が、小さい場合と比較して、電流値の差が大きくなる。そこで、制御部１００は、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値を使用して、打撃による電流値の変動と、打撃以外の電流値の変動を区別する。

極値検出部１００ｂは、電流値取得部１００ａで取得した電流値の大小を比較し、電流値の極値を検出する。

電流値の極値について説明すると、モータ２が駆動される際に、負荷の増減に伴いモータ２に流れる電流値が変化する。このモータ２に流れる電流値が、上昇から減少に変化する点における電流値、減少から増加に変化する点における電流値を極値と称し、上昇から減少に変化する値を極大値、減少から上昇に変化する値を極小値と称す。

本実施の形態では、制御部１００は、モータ２に流れる電流値が極大値になったことを極値検出部１００ｂで検出すると、この極大値を、ハンマー５１ａによりアンビル６を打撃する動作が行われたか否かを判断する基準電流値に設定する。

打撃検出部１００ｃは、本例では基準電流値である極大値に対して、電流値が所定値低下すると、打撃があったと判断する。この打撃有りと判断する電流低下分を電流規定値と称す。電流規定値は、例えば、ハンマー５１ａでのアンビル６への打撃による電流値の変動を、予め実験等により求め、その値を電流規定値として、例えば３Ａ以上の電流低下に設定される。

制御部１００は、打撃があったと判断すると、記憶部１０１に記憶された打撃検出回数を更新（加算）し、打撃検出回数が規定値となると、モータ２の回転を停止または減速させる。このモータ２の回転を停止または減速させる打撃検出回数を、検出完了回数と称す。

インパクトドライバ１Ａは、設定の内容を出力する出力部１０２を備える。出力部１０２は、例えばＬＥＤ等のランプで構成され、点灯の有無、点滅、複数のランプの点灯の有無の組み合わせ等で、設定の内容を視認可能に表示出力する。

制御部１００は、第１のボタンスイッチ８ａと第２のボタンスイッチ８ｂに、モータ２の正転と逆転を切り替える操作を割り当てる。

以下の説明では、トリガスイッチ７が押されている状態をトリガスイッチ７のオン、押されていない状態をオフとする。また、第１のボタンスイッチ８ａ及び第２のボタンスイッチ８ｂが押されている状態を第１のボタンスイッチ８ａ及び第２のボタンスイッチ８ｂのオン、押されていない状態をオフとする。

制御部１００は、第１のボタンスイッチ８ａがオンになると、モータ２の回転方向を正転に設定し、設定した回転方向を記憶部１０１に記憶する。これにより、ボタン８１ａから指を離す等で第１のボタンスイッチ８ａがオフになっても、回転方向の設定を維持する。

また、第２のボタンスイッチ８ｂがオンになると、モータ２の回転方向を逆転に設定し、設定した回転方向を記憶部１０１に記憶する。これにより、ボタン８１ｂから指を離す等で第２のボタンスイッチ８ｂがオフになっても、回転方向の設定を維持する。なお、第１のボタンスイッチ８ａと第２のボタンスイッチ８ｂでの回転方向の設定は、逆でも良い。

制御部１００は、トリガスイッチ７がオンになると、第１のボタンスイッチ８ａまたは第２のボタンスイッチ８ｂで設定された回転方向にモータ２を回転させる。また、トリガスイッチ７で荷重センサ７０に掛かる力の大小で、モータ２の回転速度を制御する。制御部１００は、設定されたモータ２の回転方向を、出力部１０２で表示出力しても良い。

＜本実施の形態のインパクトドライバの動作例＞
図５は、本実施の形態のインパクトドライバの動作の一例を示すフローチャートで、以下に、各図を参照して、打撃の検出によりモータ２の回転を停止させる動作の実施の形態について説明する。

制御部１００は、図５のステップＳＡ１で、駆動部１１０でモータ２を駆動する際に、モータ２に流れる電流値を電流値取得部１００ａで取得する。制御部１００は、所定の取得時間毎に電流値を取得し、記憶部１０１に記憶する。所定の取得時間は、例えば１ｍｓｅｃ毎に設定される。

制御部１００は、ステップＳＡ２でトリガスイッチ７がＯＮであると、ステップＳＡ３で駆動部１１０でモータ２を駆動し、トリガスイッチ７で検出した荷重に応じてモータ２の回転速度を制御する。

制御部１００は、電流値取得部１００ａで取得した電流値から、ステップＳＡ４で、ハンマー５１ａによるアンビル６への打撃の有無を検出する打撃検出処理を行う。また、制御部１００は、モータ２の駆動開始時の電流値の変動を打撃として検出しないように、ステップＳＡ５で打撃無し検出処理を行う。更に、制御部１００は、モータ２を駆動する時間から、ステップＳＡ６でモータ２の駆動を停止する打撃検出回数を更新する検出完了回数更新処理を行う。

制御部１００は、打撃検出処理で検出した打撃検出回数が、検出完了回数更新処理で更新された検出完了回数になったことをステップＳＡ７で判断すると、ステップＳＡ８でモータ２の駆動を停止する。

図６は、打撃検出処理の一例を示すフローチャートで、以下に、ステップＳＡ４の打撃検出処理の詳細について説明する。

制御部１００は、図６のステップＳＡ４１で、電流値取得部１００ａで取得した電流値が極大値であるか否か、極値検出部１００ｂで検出する。電流値が極大値であるか否かの検出は、所定の取得時間毎に取得する電流値を比較し、今回取得した電流値が、前回取得した電流値より低下すると、前回取得した電流値が極大値であることを検出する。

制御部１００は、電流値取得部１００ａで取得した電流値が極大値であることを極値検出部１００ｂで検出すると、ステップＳＡ４２で、記憶部１０１に記憶した電流の極大値を更新する。

制御部１００は、ステップＳＡ４３で、極大値を基準電流値として、極大値の検出後に電流値取得部１００ａで取得した電流値が、基準電流値から電流規定値以上低下したか判断する。

制御部１００は、極大値の検出後に取得した電流値が電流規定値以上低下すると、打撃があったと判断し、ステップＳＡ４４で、打撃検出回数を加算する。

制御部１００は、ステップＳＡ４５で、後述する誤検出防止時間が経過したか判断し、誤検出防止時間が経過すると、ステップＳＡ４６で、次の極大値の更新を可能とする。

図７は、打撃に伴う電流値の変化を示すグラフで、縦軸に電流値、横軸に時間を示す。また、図８は、打撃検出に伴う打撃検出回数の変化を示すグラフで、縦軸に打撃検出回数、横軸に時間を示す。更に、図９は、図７のＡ部拡大図である。

インパクトドライバ１Ａでは、締結部材で被締結物が締結されることで、締結部材の回転が規制される状態になると、モータ２の回転が継続されることでアンビル６に負荷が掛かる。アンビル６に所定以上の負荷が掛かると、ハンマー５１ａが圧縮バネ５１ｂを圧縮しながら後退することで、モータ２に掛かる負荷が上昇する。モータ２に掛かる負荷が上昇すると、図７、図９に示すように、電流値が上昇する。

ハンマー５１ａが圧縮バネ５１ｂを圧縮しながら後退することで、アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が一時的に解除されると、モータ２に掛かる負荷が低減し、電流値が低下する。

また、アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が一時的に解除された後、圧縮バネ５１ｂが復元する力でハンマー５１ａが前進すると共に、ハンマー５１ａがアンビル６を回転方向に打撃する。

このように、ハンマー５１ａによりアンビル６の打撃する動作で、モータ２に流れる電流値が上昇し、アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が一時的に解除される直前に電流値が極大値となった後、低下する。

そこで、モータ２に流れる電流値が極大値となったことを検出し、極大値を基準電流値として、極大値の検出後に電流値取得部１００ａで取得した電流値が、基準電流値から電流規定値以上低下すると、打撃があったと判断し、図８に示すように、打撃検出回数を更新する。

なお、図９に示すように、アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が一時的に解除するより前に、モータ２に掛かる負荷が変動することで電流値が増減し、極大値が検出される場合がある。

このような場合、極大値（１）の検出後、電流値取得部１００ａで取得した電流値が、極大値（１）から電流規定値以上低下せず、次の極大値（２）が検知される。これにより、極大値が更新される。但し、極大値（２）の検出後も、電流値取得部１００ａで取得した電流値が、極大値２から電流規定値以上低下せず、次の極大値（３）が検知される。これにより、極大値が更新される。

そして、極大値（３）の検出後、電流値取得部１００ａで取得した電流値が、極大値（３）から電流規定値以上低下すると、打撃があったと判断する。

また、モータ２の駆動開始後、締結部材で被締結物が締結されるより前に、極大値が検出されるような電流値の変化が生じる場合がある。このような電流値の変化を極大値として検出しないようにするため、極大値の検出開始閾値が設定され、電流値が検出開始閾値に到達した後、極大値の検出を開始する。検出開始閾値は、例えば１０Ａに設定される。

更に、打撃があったことを検出した後、次に、アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が一時的に解除されるより前に、モータ２に掛かる負荷が変動することで電流値が増減し、極大値が検出される場合がある。

そこで、連続した打撃が行われる場合に想定される打撃間隔に応じて誤検出防止時間を設定し、打撃があったことを検出した後、誤検出防止時間が経過したか判断し、誤検出防止時間が経過すると、次の極大値の更新を可能とすることで、打撃の有無の誤検出を防止する。誤検出防止時間は、例えば、ハンマー５１ａでアンビル６への打撃をした後に、アンビル６とハンマー５１ａとの回転方向の係止が解除される時間に基づき決定され、例えば１０ｍｓｅｃに設定される。

図１０は、打撃無し検出処理の一例を示すフローチャートで、以下に、ステップＳＡ５の打撃無し検出処理の詳細について説明する。打撃無し検出処理は、所定時間の間、打撃を検出しなかった場合、打撃検出回数をリセットする処理を示す。

制御部１００は、図１０のステップＳＡ５１で、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値を取得し、ステップＳＡ５２で、第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値を取得する。

制御部１００は、ステップＳＡ５３で、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値を比較し、電流値差が、打撃無しを検出する規定値以下であるか判断する。

制御部１００は、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値の電流値差が、打撃無し検出規定値以下であると判断すると、ステップＳＡ５４で、打撃無し検出カウンタを更新する。

制御部１００は、ステップＳＡ５５で、打撃無し検出カウンタの値が、打撃検出回数をリセットする規定値以上であると判断すると、ステップＳＡ５６で、打撃検出回数をリセットし、打撃無しを検出する。

制御部１００は、ステップＳＡ５３で、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値の電流値差が、打撃無し検出規定値を超えると判断すると、ステップＳＡ５７で、打撃無し検出カウンタをリセットする。

図１１は、モータ駆動開始時の電流値の変化を示すグラフで、縦軸に電流値、横軸に時間を示す。

モータ２の駆動開始時には、突入電流と称す大きな値の電流が流れる。図６で説明した打撃検出処理では、極大値を検出した後、電流値が極大値から電流規定値以上低下すると打撃と判断するので、突入電流を打撃として認識し、打撃検出回数が加算される。

一方、モータ２の駆動開始時に突入電流が流れた後、１回目の打撃が行われるまで、突入電流に比べて大きな値の電流が流れない。電流値の変動量が大きい場合と小さい場合とでは、第１のフィルタ１２０ａで処置された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値に差が生じ、電流値の変動量が大きい場合の方が、小さい場合と比較して、電流値の差が大きくなる。

これにより、モータ２の駆動開始時に突入電流が流れた後、１回目の打撃が行われるまで、突入電流に比べて大きな値の電流が流れないことで、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値の電流値差が、突入電流が流れた後は、突入電流が流れた場合より小さくなる。

そこで、突入電流が流れた後の電流値から想定される第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値の電流値差を打撃無し検出規定値として設定する。そして、第１のフィルタ１２０ａで処理された電流値と第２のフィルタ１２０ｂで処理された電流値の電流値差が、打撃無し検出規定値以下であると、打撃無し検出カウンタを更新（加算）し、所定の時間の間、打撃が無いことで極大値が検出されず、打撃無し検出カウンタが打撃検出回数をリセットする規定値以上であると、打撃検出回数をリセットする。これにより、突入電流を打撃と検出したことによる打撃検出回数をリセットできる。

図１２は、検出完了回数更新処理の一例を示すフローチャートで、以下に、ステップＳＡ６の検出完了回数更新処理の詳細について説明する。

制御部１００は、トリガスイッチ７がＯＮになると、図１２のステップＳＡ６１で、モータ２の駆動時間を加算する。制御部１００は、ステップＳＡ６２で、モータ２の駆動時間が、モータ２の駆動を停止する打撃検出回数を更新する規定値である、打撃検出回数更新規定値以上であるか判断し、モータ２の駆動時間が打撃検出回数更新規定値未満であると、ステップＳＡ６３で、モータ２の駆動を停止する打撃検出回数を、第１の検出回数に設定する。打撃検出回数規定値は、トリガスイッチ７がＯＮとなってからのモータ２の連続駆動時間であり、例えば１００ｍｓｅｃに設定される。

制御部１００は、モータ２の駆動時間が打撃検出回数更新規定値以上であると、ステップＳＡ６４で、モータ２の駆動を停止する打撃検出回数を、第１の検出回数より少ない第２の検出回数に設定する。

図１３は、打撃検出回数更新規定値経過後に打撃が検出された場合における打撃に伴う電流値の変化を示すグラフで、縦軸に電流値、横軸に時間を示す。また、図１４は、打撃検出回数更新規定値経過後に打撃が検出された場合における打撃検出に伴う打撃検出回数の変化を示すグラフで、縦軸に打撃検出回数、横軸に時間を示す。

トリガスイッチ７がＯＮになってから、モータ２の駆動時間が短い場合、駆動時間が長い場合と比較して、モータ２が加速動作中等で回転速度が上がっておらず、締結部材で被締結物を締結する力が弱い。このため、モータ２の駆動を停止する打撃回数が少ないと、締結力が不足する可能性がある。

一方、トリガスイッチ７がＯＮになってから、モータ２の駆動時間が長い場合、駆動時間が短い場合と比較して、モータ２が定常運転中等で回転速度が上がっており、締結部材で被締結物を締結する力が強い。このため、モータ２の駆動を停止する打撃回数が多いと、締結力が過剰になる可能性がある。

そこで、モータ２の駆動時間と回転速度から想定される打撃検出回数更新規定値を設定する。上述した図７は、打撃検出回数更新規定値経過前に打撃が検出された場合における打撃に伴う電流値の変化を示すグラフ、図８は、打撃検出回数更新規定値経過前に打撃が検出された場合における打撃検出に伴う打撃検出回数の変化を示すグラフである。

図７に示すように、打撃検出回数更新規定値経過前に打撃が検出された場合、所定のｍ回打撃が検出され、図８に示す打撃検出回数が第１の検出回数に到達すると、モータ２の駆動を停止する。第１の検出回数は、モータ２の回転速度が上がっていなくても、締結力が不足しない打撃回数に設定され、モータ２の加速動作中等でも、締結力が不足することが抑制される。

図１３に示すように、打撃検出回数更新規定値経過後に打撃が検出された場合、所定のｎ回（ｎ＜ｍ）打撃が検出され、図１４に示す打撃検出回数が第２の検出回数に到達すると、モータ２の駆動を停止する。第２の検出回数は、モータ２の回転速度が上がっている状態で、締結力が過剰にならない打撃回数に設定され、モータ２の定常運転中等でも、締結力が過剰になることが抑制される。所定の第１の検出回数（ｍ回）及び第２の検出回数（ｎ回）は、作業対象となる被締結部材により任意に設定される。

なお、図１３の例では、打撃検出回数更新規定値前に、突入電流が発生しているが、図１０で説明した打撃無し検出処理で、突入電流により更新された打撃検出回数がリセットされることで、打撃検出回数の誤検出が抑制されている。

＜本実施の形態のインパクトドライバの作用効果例＞
本実施の形態のインパクトドライバ１Ａでは、モータ２に流れる電流の極大値からの電流値の変化量で打撃の有無を検出することで、操作者により任意に操作されるモータ２の回転数により検出精度や打撃毎の脈動の大きさの影響を抑制して、安定して打撃負荷による打撃の検出が可能になる。

従来技術では、打撃を検出するため、モータに掛かる負荷により変動する電流値の上限閾値と下限閾値を設定し、電流値が上限閾値を上回った後に下限閾値を下回ると打撃と判定していたため、モータの回転速度や締結される部材による負荷の大小により電流値の基準が大きく変化し、安定して打撃の検出を行うことができなかった。

これに対し、本実施の形態では、打撃毎に取得可能な電流値の極大値を記憶することで、各極大値を、モータ２の回転数等、条件の異なる打撃に合わせた打撃検出の開始点として設定することができる。打撃の負荷が抜ける際には、一定以上の電流値の変化が必ず発生することから、極大値から上述した電流規定値以上の電流値の低下により打撃の発生を検出することで、打撃の発生を安定して検出できる。更に、打撃の複数回の検出を以て打撃の検出を完了し、モータ２の回転を停止させることで、誤検出によるモータ２の回転停止を抑制できる。

なお、上述した実施の形態では、電流の極大値を打撃が行われたか否かを判断する基準電流値に設定したが、極大値を検出後、所定の待機時間経過後の電流値を基準電流値に設定しても良い。また、極大値の検出は、取得周期毎の前後の電流値を比較し、後の電流値が前の電流値より下がると、前の電流値を極大値として検出するが、この極大値を検出した際の極大値より下がった後の電流値を基準電流値として設定しても良い。更に、極小値を基準電流値として設定しても良い。

また、打撃有りと判断する電流規定値は一定の値としたが、基準電流値、本例では極大値に基づき電流規定値を変更しても良い。

１Ａ・・・インパクトドライバ（電動工具）、２・・・モータ、５・・・ハンマーユニット（打撃部）、６・・・アンビル（被駆動部）、７・・・トリガスイッチ（操作部）、１００・・・制御部、１００ａ・・・電流値取得部、１００ｂ・・・極値検出部、１００ｃ・・・打撃検出部、１０１・・・記憶部、１０２・・・出力部、１１０・・・駆動部

Claims (11)

1. 被駆動部を駆動するモータと、
   前記被駆動部を打撃する打撃部と、
   前記モータを動作させる操作部と、
   前記操作部の操作で前記モータを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記モータに流れる電流値を取得する電流値取得部と、
   前記電流値取得部で取得した電流値の極値を検出する極値検出部と、
   前記極値検出部で極値を検出すると、極値の検出後に前記電流値取得部で取得した電流値から、前記打撃部による打撃の有無を検出する打撃検出部を備えた
   電動工具。
2. 前記制御部は、前記電流値取得部で取得周期毎に電流値を取得し、極値の検出後に取得された電流値が電流規定値以上変化すると、打撃の有りを検出する
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記極値は、前記電流取得部で検出される電流値の極大値であり、
   前記制御部は、極大値を検出後に取得された電流値が規定値以上下降すると打撃の有りを検出する
   請求項２に記載の電動工具。
4. 前記極値は、前記電流取得部で検出される電流値の極小値であり、
   前記制御部は、極小値を検出後に取得された電流値が規定値以上上昇すると打撃の有りを検出する
   請求項２に記載の電動工具。
5. 前記制御部は、前記打撃検出部で打撃の有りを検出すると、打撃検出回数を加算し、加算された打撃検出回数が設定された複数回に達すると、前記モータを停止または減速させる
   請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動工具。
6. 前記制御部は、前記極値検出部で極値を検出した後、所定時間内に次の極値が検出されない場合、打撃無しと判断し、打撃検出回数をリセットとする
   請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動工具。
7. 前記制御部は、前記モータを停止または減速させる打撃検出回数を変更する
   請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の電動工具。
8. 前記制御部は、前記モータの駆動開始からの経過時間で、前記モータを停止または減速させる打撃検出回数を変更する
   請求項７に記載の電動工具。
9. 前記制御部は、前記モータの駆動開始後、前記電流値取得部で検出開始閾値以上の電流値を検出した後に、前記極値検出部で電流値の極値を検出する
   請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の電動工具。
10. 前記制御部は、前記極値検出部で極値を検出すると、待機時間経過後、前記電流値取得部で取得した電流値から打撃の有無を検出する
    請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の電動工具。
11. 前記制御部は、前記電流規定値を、極値に基づき変更する
    請求項３〜請求項１０の何れか１項に記載の電動工具。

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