JP2020179449A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】インパクト機構の打撃動作の有無を検知する新たな手段を備える電動工具を提供する。【解決手段】電動工具１は、電動機（交流電動機１５）と、インパクト機構と、打撃検知部４９と、測定部６０と、を備える。インパクト機構は、電動機から動力を得て打撃力を発生させる打撃動作を行う。打撃検知部４９は、打撃動作の有無を検知する。測定部６０は、電動機に供給されるｄ軸電流及びｑ軸電流のうち少なくとも一方を測定する。打撃検知部４９は、測定部６０で測定されたｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）及びｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）のうち少なくとも一方に基づいて、打撃動作の有無を検知する。【選択図】図１

Description

本開示は一般に電動工具に関し、より詳細には、インパクト機構を備える電動工具に関する。

特許文献１に記載の電動工具は、モータと、インパクト機構と、制御手段を有する。モータは、半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより駆動される。インパクト機構は、モータによって回転されるハンマによってアンビルを打撃又は回転させる。制御手段は、モータの回転を制御する。そして、インパクト機構による複数回の打撃が継続したらデューティ比を高い値から低い値に変更した状態でモータを駆動する。

国際公開第２０１４／１６２８６２号公報

本開示は、インパクト機構の打撃動作の有無を検知する新たな手段を備える電動工具を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る電動工具は、電動機と、インパクト機構と、打撃検知部と、測定部と、を備える。前記インパクト機構は、前記電動機から動力を得て打撃力を発生させる打撃動作を行う。前記打撃検知部は、前記打撃動作の有無を検知する。前記測定部は、前記電動機に供給されるｄ軸電流及びｑ軸電流のうち少なくとも一方を測定する。前記打撃検知部は、前記測定部で測定された前記ｄ軸電流の測定値及び前記ｑ軸電流の測定値のうち少なくとも一方に基づいて、前記打撃動作の有無を検知する。

本開示は、インパクト機構の打撃動作の有無を検知する新たな手段を提供できるという利点がある。

図１は、一実施形態に係る電動工具のブロック図である。 図２は、同上の電動工具の概略図である。 図３は、同上の電動工具の要部のブロック図である。 図４は、同上の電動工具の第１の動作例を示すグラフである。 図５は、同上の電動工具の第２の動作例を示すグラフである。 図６は、同上の電動工具の第３の動作例を示すグラフである。 図７は、同上の電動工具の第４の動作例を示すグラフである。 図８Ａ、８Ｂは、同上の電動工具のインバータ回路部の出力電流の測定値を示すグラフである。 図９は、変形例１に係る電動工具の動作例を示すグラフである。

以下、実施形態に係る電動工具１について、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の１つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態において説明する図２は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（１）概要
本実施形態の電動工具１は、例えば、インパクトドライバ又はインパクトレンチとして用いられる。電動工具１は、図１、図２に示すように、交流電動機１５（電動機）と、インパクト機構１７と、制御部４と、を備えている。交流電動機１５は、例えばブラシレスモータである。特に、本実施形態の交流電動機１５は、同期電動機であり、より詳細には、永久磁石同期電動機（PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor））である。インパクト機構１７は、交流電動機１５から動力を得て打撃力を発生させる打撃動作を行う。制御部４は、交流電動機１５の動作をフィードバック制御する。制御部４は、打撃検知部４９を有している。打撃検知部４９は、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する。

ここで、インパクト機構１７が打撃動作を開始する前の期間を、先行期間と称す。インパクト機構１７が打撃動作を開始したことを打撃検知部４９が検知してからの期間を、後続期間と称す。後続期間に、制御部４は、変更対象パラメータを、先行期間における変更対象パラメータから変更する。変更対象パラメータは、制御部４によるフィードバック制御の制御ゲインを含む。すなわち、制御部４は、打撃検知部４９が打撃動作の開始を検知すると、フィードバック制御の制御ゲインを変化させる。これにより、先行期間における制御ゲインと後続期間における制御ゲインとが等しい場合と比較して、交流電動機１５のより細かな制御が可能となる。本実施形態では、一例として、制御部４はＰＩ制御を行うので、制御ゲインは、比例ゲインと、積分ゲインと、を含む。本実施形態の制御部４は、後続期間における比例ゲインを先行期間における比例ゲインとは異ならせることと、後続期間における積分ゲインを先行期間における積分ゲインとは異ならせることとのうち少なくとも一方を行う。

なお、先行期間から後続期間に移行した際に制御部４が変更する制御ゲインは、比例ゲイン及び積分ゲインに限定されない。制御部４がＰＤ制御又はＰＩＤ制御を行う場合は、制御ゲインには微分ゲインが含まれる。先行期間から後続期間に移行した際に、制御部４は、比例ゲインと、積分ゲインと、微分ゲインとのうち少なくとも１つを変更すればよい。

また、交流電動機１５は、永久磁石を有する回転子と、コイルを有する固定子と、を含んでいる。制御部４は、交流電動機１５に供給される弱め磁束電流（ｄ軸電流）とトルク電流（ｑ軸電流）とを独立に制御するベクトル制御を行う。弱め磁束電流とは、永久磁石の磁束を弱める磁束（弱め磁束）をコイルに発生させる電流である。

また、電動工具１は、交流電動機１５（電動機）と、インパクト機構１７と、打撃検知部４９と、測定部６０と、を備えている。測定部６０は、交流電動機１５に供給されるｄ軸電流及びｑ軸電流のうち少なくとも一方を測定する。本実施形態では、測定部６０は、ｄ軸電流とｑ軸電流との両方を測定する。打撃検知部４９は、測定部６０で測定されたｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）及びｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）のうち少なくとも一方に基づいて、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する。これにより、電動工具１の電源３２の出力電流の測定値等を用いることなく打撃動作の有無を検知することができる。

ここで、「測定部６０で測定されたｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）及びｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）のうち少なくとも一方に基づいて」とは、次の意味である。すなわち、測定部６０が電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のうち電流測定値ｉｄ１のみを測定する場合には、「測定部６０で測定された電流測定値ｉｄ１に基づいて」という意味である。一方で、測定部６０が電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のうち電流測定値ｉｑ１のみを測定する場合には、「測定部６０で測定された電流測定値ｉｑ１に基づいて」という意味である。また、測定部６０が電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の両方を測定する場合には、「測定部６０で測定された電流測定値ｉｄ１のみに基づいて、又は、電流測定値ｉｑ１のみに基づいて、あるいは、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の両方に基づいて」という意味である。

（２）電動工具
図２に示すように、電動工具１は、交流電動機１５と、電源３２と、駆動伝達部１８と、インパクト機構１７と、ソケット２３と、トリガボリューム２９と、制御部４と、トルク測定部２６と、ビット回転測定部２５と、モータ回転測定部２７と、を備えている。また、電動工具１は、先端工具を更に備えている。

インパクト機構１７は、出力軸２１を有している。出力軸２１は、交流電動機１５から伝達された駆動力により回転する部分である。ソケット２３は、出力軸２１に固定されており、先端工具が着脱自在に取り付けられる部分である。電動工具１は、先端工具を交流電動機１５の駆動力で駆動する工具である。先端工具（ビットとも言う）は、例えば、ドライバ又はドリル等である。各種の先端工具のうち用途に応じた先端工具が、ソケット２３に取り付けられて用いられる。なお、出力軸２１に直接に先端工具が装着されてもよい。

交流電動機１５は、先端工具を駆動する駆動源である。交流電動機１５は、回転動力を出力する出力軸１６を有している。電源３２は、交流電動機１５を駆動する電流を供給する交流電源である。電源３２は、例えば、１又は複数の２次電池を含む。駆動伝達部１８は、交流電動機１５の回転動力を調整して所望のトルクを出力する。駆動伝達部１８は、出力部である駆動軸２２を備えている。

駆動伝達部１８の駆動軸２２は、インパクト機構１７に接続されている。インパクト機構１７は、駆動伝達部１８を介して受け取った交流電動機１５の回転動力をパルス状のトルクに変換してインパクト力を発生する。インパクト機構１７は、ハンマ１９と、アンビル２０と、出力軸２１と、ばね２４と、を備えている。ハンマ１９は、駆動伝達部１８の駆動軸２２にカム機構を介して取り付けられている。アンビル２０はハンマ１９に結合されており、ハンマ１９と一体に回転する。ばね２４は、ハンマ１９をアンビル２０側に押している。アンビル２０は、出力軸２１と一体に形成されている。なお、アンビル２０は、出力軸２１とは別体に形成されて出力軸２１に固定されていてもよい。

出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷（トルク）がかかっていないときには、カム機構により連結された駆動軸２２とハンマ１９とが一体に回転し、さらにハンマ１９とアンビル２０とが一体に回転するので、アンビル２０と一体に形成された出力軸２１が回転する。一方で、出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷がかかった時には、ハンマ１９がカム機構による規制を受けながらばね２４に抗して後退し（つまり、アンビル２０から離れ）、ハンマ１９とアンビル２０との結合が外れた時点で、ハンマ１９は回転しながら前進してアンビル２０に回転方向の打撃衝撃を与え、出力軸２１を回転させる。このように、インパクト機構１７は、ハンマ１９とアンビル２０との衝突を繰り返す打撃動作を行うことで、ハンマ１９からアンビル２０を介して出力軸２１に打撃衝撃を加えることを繰り返す。

トリガボリューム２９は、交流電動機１５の回転を制御するための操作を受け付ける操作部である。トリガボリューム２９を引く操作により、交流電動機１５のオンオフを切替可能である。また、トリガボリューム２９を引く操作の引込み量で、出力軸２１の回転速度、つまり交流電動機１５の回転速度を調整可能である。上記引込み量が大きいほど、交流電動機１５の回転速度が速くなる。制御部４は、トリガボリューム２９を引く操作の引込み量に応じて、交流電動機１５を回転又は停止させ、また、交流電動機１５の回転速度を制御する。この電動工具１では、先端工具がソケット２３に取り付けられる。そして、トリガボリューム２９への操作によって交流電動機１５の回転速度が制御されることで、先端工具の回転速度が制御される。

なお、実施形態の電動工具１はソケット２３を備えることで、先端工具を用途に応じて交換可能であるが、先端工具が交換可能であることは必須ではない。例えば、電動工具１は、特定の先端工具のみ用いることができる電動工具であってもよい。

トルク測定部２６は、交流電動機１５の動作トルクを測定する。トルク測定部２６は、例えば、ねじり歪みの検出が可能な磁歪式歪センサである。磁歪式歪センサは、交流電動機１５の出力軸１６にトルクが加わることにより発生する歪みに応じた透磁率の変化を、交流電動機１５の非回転部分に設置したコイルで検出し、歪みに比例した電圧信号を出力する。

ビット回転測定部２５は、出力軸２１の回転角を測定する。ここでは、出力軸２１の回転角は、先端工具（ビット）の回転角に等しい。ビット回転測定部２５としては、例えば、光電式エンコーダ又は磁気式エンコーダを採用することができる。

モータ回転測定部２７は、交流電動機１５の回転角を測定する。モータ回転測定部２７としては、例えば、光電式エンコーダ又は磁気式エンコーダを採用することができる。

（３）制御部
制御部４は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、制御部４の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

図１に示すように、制御部４は、パラメータ指定部４１と、速度制御部４２と、電流制御部４３と、第１の座標変換器４４と、第２の座標変換器４５と、磁束制御部４６と、推定部４７と、脱調検出部４８と、打撃検知部４９と、を有している。また、電動工具１は、インバータ回路部５１と、第１設定部５２と、第２設定部５３と、複数（図１では２つ）の電流センサ６１、６２と、を備えている。制御部４は、インバータ回路部５１と共に用いられ、フィードバック制御により交流電動機１５の動作を制御する。

複数の電流センサ６１、６２はそれぞれ、例えば、ホール素子電流センサ又はシャント抵抗素子を含んでいる。複数の電流センサ６１、６２は、電源３２からインバータ回路部５１を介して交流電動機１５に供給される電流を測定する。ここで、交流電動機１５には、３相電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流）が供給されており、複数の電流センサ６１、６２は、少なくとも２相の電流を測定する。図１では、電流センサ６１がＵ相電流を測定して電流測定値ｉ_ｕ１を出力し、電流センサ６２がＶ相電流を測定して電流測定値ｉ_ｖ１を出力する。

推定部４７は、モータ回転測定部２７で測定された交流電動機１５の回転角θ１を時間微分して、交流電動機１５の角速度ω１（出力軸１６の角速度）を算出する。

第２の座標変換器４５は、複数の電流センサ６１、６２で測定された電流測定値ｉ_ｕ１、ｉ_ｖ１を、モータ回転測定部２７で測定された交流電動機１５の回転角θ１に基づいて座標変換し、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１を算出する。すなわち、第２の座標変換器４５は、３相電流に対応する電流測定値ｉ_ｕ１、ｉ_ｖ１を、磁界成分（ｄ軸電流）に対応する電流測定値ｉｄ１と、トルク成分（ｑ軸電流）に対応する電流測定値ｉｑ１とに変換する。

測定部６０は、２つの電流センサ６１、６２と、第２の座標変換器４５と、を有している。測定部６０は、交流電動機１５に供給されるｄ軸電流及びｑ軸電流を測定する。すなわち、２つの電流センサ６１、６２で測定された２相の電流が第２の座標変換器４５で変換されることで、ｄ軸電流及びｑ軸電流の測定値が得られる。

打撃検知部４９は、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する。打撃検知部４９による打撃動作の有無の検知方法について、詳細は後述する。

パラメータ指定部４１は、交流電動機１５の制御に関わるパラメータを指定する。指定されるパラメータのうち少なくとも一部の変更対象パラメータは、インパクト機構１７の打撃動作の開始を検知した打撃検知部４９からパラメータ指定部４１に打撃検知信号ｂ１が入力されると、パラメータ指定部４１により変更される。変更対象パラメータは、フィードバック制御の制御ゲインを少なくとも含む。また、変更対象パラメータは、交流電動機１５の速度（角速度）の指令値（目標値）の上限値と下限値とを含む。さらに、変更対象パラメータは、交流電動機１５の角速度の指令値ｃω１を含む。

パラメータ指定部４１は、交流電動機１５の角速度の指令値ｃω１を決定する。パラメータ指定部４１は指令値ｃω１を、例えば、トリガボリューム２９（図２参照）を引く操作の引込み量に応じた大きさにする。すなわち、パラメータ指定部４１は、上記引込み量が大きいほど、角速度の指令値ｃω１を大きくする。パラメータ指定部４１が制御ゲイン及び交流電動機１５の速度の指令値の上限値と下限値とを指定する処理については、後述する。

インパクト機構１７が打撃動作を開始したことを打撃検知部４９が検知し、打撃検知部４９からパラメータ指定部４１に打撃検知信号ｂ１が入力されるタイミングを、打撃開始タイミングと称す。打撃開始タイミングは、交流電動機１５が回転を始めた後に打撃検知部４９が打撃動作を最初に検知するタイミングである、先行期間は、打撃開始タイミングの直前の期間を含む。後続期間は、打撃開始タイミングの直後の期間を含む。

速度制御部４２は、パラメータ指定部４１で生成された指令値ｃω１と推定部４７で算出された角速度ω１との差分に基づいて、指令値ｃｉｑ１を生成する。指令値ｃｉｑ１は、交流電動機１５のトルク電流（ｑ軸電流）の大きさを指定する指令値である。速度制御部４２は、指令値ｃω１と角速度ω１との差分（偏差）を小さくするように指令値ｃｉｑ１を決定する。

磁束制御部４６は、推定部４７で算出された角速度ω１と、電流測定値ｉｑ１（ｑ軸電流）と、に基づいて、指令値ｃｉｄ１を生成する。指令値ｃｉｄ１は、交流電動機１５の弱め磁束電流（ｄ軸電流）の大きさを指定する指令値である。

磁束制御部４６で生成される指令値ｃｉｄ１は、例えば、弱め磁束の大きさを０にするための指令値である。磁束制御部４６は、常時弱め磁束の大きさを０にするための指令値ｃｉｄ１を生成してもよいし、必要に応じて、弱め磁束の大きさを０よりも大きくするための指令値ｃｉｄ１を生成してもよい。弱め磁束の指令値ｃｉｄ１が０より大きくなると、交流電動機１５にマイナスの弱め磁束電流が流れ、弱め磁束が発生する。

電流制御部４３は、磁束制御部４６で生成された指令値ｃｉｄ１と第２の座標変換器４５で算出された電流測定値ｉｄ１との差分に基づいて、指令値ｃｖｄ１を生成する。指令値ｃｖｄ１は、交流電動機１５のｄ軸電圧の大きさを指定する指令値である。電流制御部４３は、指令値ｃｉｄ１と電流測定値ｉｄ１との差分（偏差）を小さくするように指令値ｃｖｄ１を決定する。

また、電流制御部４３は、速度制御部４２で生成された指令値ｃｉｑ１と第２の座標変換器４５で算出された電流測定値ｉｑ１との差分に基づいて、指令値ｃｖｑ１を生成する。指令値ｃｖｑ１は、交流電動機１５のｑ軸電圧の大きさを指定する指令値である。電流制御部４３は、指令値ｃｉｑ１と電流測定値ｉｑ１との差分（偏差）を小さくするように指令値ｃｖｑ１を生成する。

図３は、速度制御部４２及び電流制御部４３のそれぞれの構成を伝達関数で表したブロック図である。図３中の「Ｋ_Ｐ」は比例ゲイン、「Ｋ_Ｉ」は積分ゲインである。図３中の「ｅ」は、入力される偏差である。速度制御部４２では、偏差は、指令値ｃω１と角速度ω１との差分である。電流制御部４３では、偏差は、指令値ｃｖｄ１を生成する場合には指令値ｃｉｄ１と電流測定値ｉｄ１との差分であり、指令値ｃｖｑ１を生成する場合には指令値ｃｉｑ１と電流測定値ｉｑ１との差分である。図３中の「ｕ」は、操作量である。速度制御部４２では、「ｕ」は、指令値ｃｉｑ１に対応する操作量である。電流制御部４３では、「ｕ」は、指令値ｃｖｄ１又は指令値ｃｖｑ１に対応する操作量である。ｓ領域における操作量は、式ｕ＝（Ｋ_Ｐ＋Ｋ_Ｉ／ｓ）ｅにより表される。

パラメータ指定部４１は、速度制御部４２の比例ゲイン及び積分ゲインを指定する。パラメータ指定部４１は、インパクト機構１７が打撃動作を開始したことを打撃検知部４９が検知する前の先行期間と、インパクト機構１７が打撃動作を開始したことを打撃検知部４９が検知してからの後続期間とで、速度制御部４２の比例ゲイン及び積分ゲインのうち少なくとも一方を異ならせる。例えば、パラメータ指定部４１は、先行期間における速度制御部４２の比例ゲインを第１の比例ゲインにし、後続期間における速度制御部４２の比例ゲインを第２の比例ゲインにする。第２の比例ゲインは、第１の比例ゲインよりも小さい。すなわち、パラメータ指定部４１は、後続期間における比例ゲインを、先行期間における比例ゲインよりも小さくする。また、例えば、パラメータ指定部４１は、先行期間における速度制御部４２の積分ゲインを第１の積分ゲインにし、後続期間における速度制御部４２の積分ゲインを第２の積分ゲインにする。第２の積分ゲインは、第１の積分ゲインよりも小さい。すなわち、パラメータ指定部４１は、後続期間における積分ゲインを、先行期間における積分ゲインよりも小さくする。例えば、第２の積分ゲインは、第１の積分ゲインの１／１０倍の大きさである。

パラメータ指定部４１は、後続期間の開始時点から、交流電動機１５が停止するまでの間を通して、速度制御部４２の比例ゲイン及び積分ゲインが、先行期間における速度制御部４２の比例ゲイン及び積分ゲインから変更された状態を維持する。すなわち、速度制御部４２の比例ゲインが第２の比例ゲインになると、ユーザがトリガボリューム２９の引込み量を０にして交流電動機１５が停止するまで、速度制御部４２の比例ゲインが第２の比例ゲインに維持される。また、速度制御部４２の積分ゲインが第２の積分ゲインになると、ユーザがトリガボリューム２９の引込み量を０にして交流電動機１５が停止するまで、速度制御部４２の積分ゲインが第２の積分ゲインに維持される。

また、パラメータ指定部４１は、交流電動機１５の速度の指令値の上限値と下限値とを指定する。速度の指令値は、上限値と下限値との間の値に制限される。本実施形態では、交流電動機１５の角速度の指令値ｃω１が制御されることで、結果的に交流電動機１５の速度の指令値が制御される。すなわち、パラメータ指定部４１は、交流電動機１５の角速度の指令値ｃω１の上限値と下限値とを指定する。

パラメータ指定部４１は、先行期間における角速度の指令値ｃω１の上限値を、後続期間における角速度の指令値ｃω１の上限値よりも小さくする。例えば、パラメータ指定部４１は、先行期間における角速度の指令値ｃω１の上限値を、ＮＡ１×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］（ＮＡ１は例えば１００００〜２００００程度の値）にする。パラメータ指定部４１は、後続期間における角速度の指令値ｃω１の上限値を、ＮＡ２×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］（ＮＡ２＜ＮＡ１、ＮＡ２は例えば１００００〜２００００程度の値）にする。言い換えると、パラメータ指定部４１は、先行期間における交流電動機１５の回転数（出力軸１６の回転数）の指令値の上限値を、ＮＡ１［ｒｐｍ］にし、後続期間における回転数の指令値の上限値を、ＮＡ２［ｒｐｍ］にする。本実施形態では、角速度の指令値ｃω１の下限値は常に０［ｒａｄ／ｓ］に固定されている。すなわち、パラメータ指定部４１は、先行期間に、角速度の指令値ｃω１を、第１の上限値（ＮＡ１×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］）と第１の下限値（０［ｒａｄ／ｓ］）との間の第１の制限範囲に制限する。パラメータ指定部４１は、後続期間に、角速度の指令値ｃω１を、第２の上限値（ＮＡ２×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］）と第２の下限値（０［ｒａｄ／ｓ］）との間の第２の制限範囲に制限する。第２の制限範囲は、第１の制限範囲とは異なる範囲である。

パラメータ指定部４１は、後続期間の開始時点から、交流電動機１５が停止するまでの間を通して、角速度の指令値ｃω１の上限値が、先行期間における角速度の指令値ｃω１の上限値から変更された状態を維持する。すなわち、角速度の指令値ｃω１の上限値が第２の上限値になると、ユーザがトリガボリューム２９の引込み量を０にして交流電動機１５が停止するまで、角速度の指令値ｃω１の上限値が第２の上限値に維持される。

第１設定部５２及び第２設定部５３は、後続期間における変更対象パラメータ（ここでは、速度制御部４２の比例ゲイン、積分ゲイン（第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン）及び、角速度の指令値ｃω１の上限値（第２の上限値））を決定するための入力を受け付ける。

第１設定部５２は、例えば、第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値を記憶するメモリである。より詳細には、第１設定部５２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等である。電動工具１の設計段階又は製造工程等において、第１設定部５２に第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値がそれぞれ記憶されることで、第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値が決定される。すなわち、第１設定部５２は、少なくとも電動工具１の設計段階又は製造時において、後続期間における変更対象パラメータを決定するための入力を受け付ける。電動工具１の動作時に、パラメータ指定部４１は、第１設定部５２から第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値を読み出す。

第２設定部５３は、後続期間における変更対象パラメータ（ここでは、速度制御部４２の比例ゲイン、積分ゲイン（第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン）及び、角速度の指令値ｃω１の上限値（第２の上限値））を決定するための、ユーザによる入力を受け付ける。すなわち、第２設定部５３は、少なくとも電動工具１の製造後において、後続期間における変更対象パラメータを決定するための入力を受け付ける。第２設定部５３は、例えば、釦、レバー、又はタッチパネルディスプレイ等の入力インターフェースである。ユーザは、第２設定部５３を操作することで、第２の比例ゲインを少なくとも２つの値の中から切り替えることができる。また、ユーザは、第２設定部５３を操作することで、第２の積分ゲインを少なくとも２つの値の中から切り替えることができる。また、ユーザは、第２設定部５３を操作することで、第２の上限値を少なくとも２つの値の中から切り替えることができる。ここで、「ユーザによる入力を受け付ける」とは、第２設定部５３に少なくともユーザによる入力を受け付ける機能があればよく、実際に入力を実行する主体は、ユーザ以外（例えば電動工具１のメーカの従業員）であってもよい。

第１の座標変換器４４は、指令値ｃｖｄ１、ｃｖｑ１を、モータ回転測定部２７で測定された交流電動機１５の回転角θ１に基づいて座標変換し、指令値ｃｖ_ｕ１、ｃｖ_ｖ１、ｃｖ_ｗ１を算出する。すなわち、第１の座標変換器４４は、磁界成分（ｄ軸電圧）に対応する指令値ｃｖｄ１と、トルク成分（ｑ軸電圧）に対応する指令値ｃｖｑ１とを、３相電圧に対応する指令値ｃｖ_ｕ１、ｃｖ_ｖ１、ｃｖ_ｗ１に変換する。指令値ｃｖ_ｕ１はＵ相電圧に、指令値ｃｖ_ｖ１はＶ相電圧に、指令値ｃｖ_ｗ１はＷ相電圧に対応する。

インバータ回路部５１は、指令値ｃｖ_ｕ１、ｃｖ_ｖ１、ｃｖ_ｗ１に応じた３相電圧を交流電動機１５に供給する。制御部４は、インバータ回路部５１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、交流電動機１５に供給される電力を制御する。

交流電動機１５は、インバータ回路部５１から供給された電力（３相電圧）により駆動され、回転動力を発生させる。

この結果、制御部４は、交流電動機１５の角速度が、パラメータ指定部４１で生成された指令値ｃω１に対応した角速度となるように交流電動機１５の角速度を制御する。

脱調検出部４８は、第２の座標変換器４５から取得した電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１と、電流制御部４３から取得した指令値ｃｖｄ１、ｃｖｑ１と、に基づいて、交流電動機１５の脱調を検出する。脱調が検出された場合は、脱調検出部４８は、インバータ回路部５１に停止信号ｃｓ１を送信して、インバータ回路部５１から交流電動機１５への電力供給を停止させる。

（４）打撃検知
図４〜図７はそれぞれ、電動工具１を動作させる場合の各パラメータの時間的な推移の一例である。制御部４による交流電動機１５の制御内容は、図４〜図７において互いに異なる。図５〜図７において、「電池電流」は、電動工具１の電源３２の出力電流を指し、「電池電圧」は、電源３２の出力電圧を指す。図４〜図７において、「ｉｑ１」は、電流測定値ｉｑ１を指し、「ｉｄ１」は、電流測定値ｉｄ１を指す。また、図４〜図７において、「ｒ１」は、交流電動機１５の回転数である。図４、図６、図７には、交流電動機１５の回転数の指令値ｃＮ１を図示した。指令値ｃＮ１は、交流電動機１５の角速度の指令値ｃω１を回転数に換算した値である。図５では、回転数の指令値ｃＮ１が回転数ｒ１に略重なるので、回転数の指令値ｃＮ１の図示を省略した。図示は省略するが、図４〜図７では、ｄ軸電流の指令値ｃｉｄ１（図１参照）は常に０である。なお、図４は、電動工具１を用いて木ねじを部材に打ち込む場合の動作例を示している。また、図５〜図７は、電動工具１を用いて対象（木ねじに限らない）を部材に打ち込む場合の動作例を示している。

打撃検知部４９は、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する。具体的には、打撃検知部４９は、次の第１条件及び第２条件のうち一方が満たされてから、他方が満たされるまでに要した時間が所定の時間以内の場合に、インパクト機構１７が打撃動作をしているという検知結果（打撃検知信号ｂ１）を出力する。また、打撃検知部４９は、それ以外の場合に、インパクト機構１７が打撃動作をしていないという検知結果を出力する。第１条件は、第２の座標変換器４５で算出された電流測定値ｉｄ１の絶対値が所定のｄ軸閾値Ｉｄｔ１（図４参照。以下、単に閾値Ｉｄｔ１と称す）よりも大きいことである。第２条件は、第２の座標変換器４５で算出された電流測定値ｉｑ１の絶対値が所定のｑ軸閾値Ｉｑｔ１（図４参照。以下、単に閾値Ｉｑｔ１と称す）よりも大きいことである。言い換えると、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１に関する第１条件が満たされるタイミングと、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１に関する第２条件が満たされるタイミングとの差が所定時間内の場合に、打撃動作が行われていることを検知する。つまり、このとき打撃検知部４９は、インパクト機構１７が打撃動作を行っているという判定結果を導出する。閾値Ｉｄｔ１及び閾値Ｉｑｔ１は、例えば、制御部４を構成するマイクロコントローラのメモリに予め記録されている。

インパクト機構１７が打撃動作を開始すると、打撃動作を開始する前よりもｄ軸電流及びｑ軸電流の脈動成分並びにこれらに対応する電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の脈動成分が増加する。脈動成分が増加することにより、電流測定値ｉｄ１の絶対値は閾値Ｉｄｔ１よりも大きくなることがあり、また、電流測定値ｉｑ１の絶対値は閾値Ｉｑｔ１よりも大きくなることがある。そのため、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１と閾値Ｉｄｔ１、Ｉｑｔ１との比較を行うことで、打撃動作の有無を検知することができる。

所定の時間は、例えば、１００ｍｓ、５０ｍｓ又は１０ｍｓ程度である。電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１はそれぞれ、所定のサンプリング周期ごとに出力される。打撃検知部４９は、例えば、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１が出力された回数をカウントすることで、所定の時間が経過したか否かを判定する。一例として、所定の時間は、電流測定値ｉｄ１又はｉｑ１のサンプリング周期に一致していてもよい。電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の各々のサンプリングのタイミングが同期している場合に、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のあるサンプリングのタイミングで第１条件と第２条件とが共に満たされた際に、打撃動作が行われていることを検知してもよい。

このように、打撃検知部４９は、少なくともｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１に基づいて、打撃動作の有無を検知する。また、本実施形態の打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１と、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１との両方に基づいて、打撃動作の有無を検知する。更に詳細には、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の絶対値と、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１の絶対値とのうち少なくとも一方（ここでは、両方）が、対応する閾値よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることを検知する。電流測定値ｉｄ１の絶対値に対応する閾値は、閾値Ｉｄｔ１であり、電流測定値ｉｑ１の絶対値に対応する閾値は、閾値Ｉｑｔ１である。

打撃動作が行われていないことを打撃検知部４９が検知している状態から、打撃動作が行われていることを打撃検知部４９が検知している状態となることは、打撃動作の開始を検知することに相当する。つまり、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１及びｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１のうち少なくとも一方に基づいて、打撃動作の開始を検知する。

打撃検知部４９は、交流電動機１５の始動時（回転開始時）から所定のマスク期間Ｔｍ１（図４参照）が経過した後に、インパクト機構１７の打撃動作の有無の検知を開始する。これにより、交流電動機１５の始動時にｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１が一時的に増加する場合であっても、打撃動作による電流測定値ｉｑ１の増加を始動時の電流測定値ｉｑ１の増加と区別して検知できる。

図４〜図７ではそれぞれ、時点Ｔ１においてユーザが電動工具１のトリガボリューム２９を引く操作をすることで、交流電動機１５が回転を開始する。その後、トリガボリューム２９に対する引込み量に応じて、回転数ｒ１は徐々に増加する。ここでは、トリガボリューム２９に対する引込み量は最大である。そのため、回転数ｒ１は、調整可能な範囲内で上限まで増加する。時点Ｔ２付近において、インパクト機構１７が打撃動作を開始し、これを打撃検知部４９が検知する。すなわち、時点Ｔ２付近において、電流測定値ｉｄ１の絶対値が閾値Ｉｄｔ１を超え、略同時に、電流測定値ｉｑ１の絶対値が閾値Ｉｑｔ１を超える。

打撃検知部４９が打撃動作の開始を検知すると、パラメータ指定部４１は、速度制御部４２の比例ゲインの大きさを第１の比例ゲインから第２の比例ゲインに変更することで、比例ゲインを小さくする。また、この場合にパラメータ指定部４１は、速度制御部４２の積分ゲインの大きさを第１の積分ゲインから第２の積分ゲインに変更することで、積分ゲインを小さくする。さらに、この場合にパラメータ指定部４１は、交流電動機１５の速度の指令値の上限値を第１の上限値から第２の上限値に変更することで、上限値を小さくする。すなわち、図５〜図７に示すように、制御部４は、時点Ｔ２以降に、交流電動機１５の回転数ｒ１を低下させる。なお、図４では、パラメータ指定部４１は、打撃検知部４９が打撃動作を検知した後、所定の待機時間が経過してから、比例ゲイン、積分ゲイン及び交流電動機１５の速度の指令値の上限値を変更する。図４は、待機時間が経過する前の電動工具１の各パラメータを示している。したがって、図４に示す各時間帯においては、制御部４は未だ交流電動機１５の回転数を低下させる制御を行っていない。

（５）回転開始から停止までの動作例
図５〜図７において、第１の比例ゲインの大きさは共通であり、０より大きい。図５では、第２の比例ゲインの大きさは第１の比例ゲインの大きさと等しい。図６、図７では、第２の比例ゲインの大きさは、第１の比例ゲインの１／１０倍である。

図５〜図７において、先行期間における速度制御部４２の積分ゲイン（第１の積分ゲイン）の大きさをＫｃとする。また、図５〜図７では、先行期間における交流電動機１５の角速度の指令値の上限値（第１の上限値）がＮＡ１×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］である。すなわち、図５〜図７において、第１の積分ゲインの大きさは共通であり、第１の上限値も共通である。

図５では、後続期間における速度制御部４２の積分ゲイン（第２の積分ゲイン）の大きさはＫｃである。すなわち、第２の積分ゲインは第１の積分ゲインと等しい。図５に示す回転数ｒ１は、後続期間における交流電動機１５の角速度の指令値ｃω１の上限値（第２の上限値）がＮＡ２×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］である場合の交流電動機１５の回転数である。図５に示す回転数ｒ２は、第１の上限値と第２の上限値とが等しい場合、すなわち、第２の上限値がＮＡ１×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］である場合の交流電動機１５の回転数の参考値である。

図６、図７では、第１の積分ゲインの大きさがＫｃであるのに対して、第２の積分ゲインの大きさはＫｃ／１０である。図６に示す回転数ｒ１は、第２の上限値がＮＡ２×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］である場合の交流電動機１５の回転数である。図７に示す回転数ｒ１は、第２の上限値がＮＡ３×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］（ＮＡ２＜ＮＡ３＜ＮＡ１が成り立つ）である場合の交流電動機１５の回転数である。

図５〜図７ではそれぞれ、時点Ｔ１においてユーザが電動工具１のトリガボリューム２９を引く操作をすることで、交流電動機１５が回転を開始する。その後、トリガボリューム２９に対する引込み量に応じて、回転数ｒ１は徐々に増加する。ここでは、トリガボリューム２９に対する引込み量は最大である。そのため、回転数ｒ１は、調整可能な範囲内で上限まで増加する。時点Ｔ２付近において、インパクト機構１７が打撃動作を開始し、これを打撃検知部４９が検知する。そのため、時点Ｔ２以降では、角速度の指令値ｃω１は第２の上限値となる。すなわち、時点Ｔ２以降、図５では回転数の指令値ｃＮ１がＮＡ２［ｒｐｍ］となり、図６では指令値ｃＮ１がＮＡ２［ｒｐｍ］となり、図７では指令値ｃＮ１がＮＡ３［ｒｐｍ］となる。時点Ｔ３において、ユーザがトリガボリューム２９の引込み量を０にすることで、交流電動機１５が停止する。

電動工具１の設計段階では、打撃動作が開始されてからの回転数ｒ１及びｑ軸電流がいずれも安定するように、第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値が決定される。図５〜図７は、電動工具１の設計段階における試行結果の一例である。例えば、図５では、回転数ｒ１の脈動が比較的小さく回転数ｒ１が安定傾向であるが、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１の脈動が比較的大きく電流測定値ｉｑ１が不安定な傾向である。図６では、回転数ｒ１の脈動が比較的大きく回転数ｒ１が不安定な傾向であるが、電流測定値ｉｑ１の脈動が比較的小さく電流測定値ｉｑ１が安定傾向である。図７では、回転数ｒ１及び電流測定値ｉｑ１のいずれの脈動も比較的小さく、回転数ｒ１及び電流測定値ｉｑ１が安定傾向である。そのため、電動工具１の設計段階において、上記の試行結果に基づいて、例えば、図７の場合と同様に、第２の比例ゲインの大きさは第１の比例ゲインの１／１０倍に決定され、第２の積分ゲインの大きさはＫｃ／１０に決定され、第２の上限値がＮＡ３×２π／６０［ｒａｄ／ｓ］に決定される。

以上説明した本実施形態の電動工具１では、制御部４は、後続期間における制御ゲインを、先行期間における制御ゲインから変更する。より詳細には、制御部４は、先行期間から後続期間にかけて、制御ゲインとしての比例ゲインと積分ゲインとのうち少なくとも一方を変更する。そのため、先行期間における制御ゲインと後続期間における制御ゲインとが等しい場合と比較して、交流電動機１５のより細かな制御ができる。また、制御部４は、後続期間における角速度の指令値ｃω１（速度指令値）の上限値（第２の上限値）を、先行期間における角速度の指令値ｃω１の上限値（第１の上限値）から変更するので、交流電動機１５の更に細かな制御ができる。例えば、電動工具１の設計段階において、インパクト機構１７の仕様に応じて第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値を決定することで、打撃動作が開始されてからの交流電動機１５の回転数及びｑ軸電流の安定化を図ることができる。これにより、打撃力の大きさの安定化を図ることができる。そして、打撃力の大きさの安定化により、インパクト機構１７にかかる負担を低減させることができる。典型的には、第１の比例ゲインと比較して第２の比例ゲインを小さくすること、第１の積分ゲインと比較して第２の積分ゲインを小さくすること、及び、第１の上限値と比較して第２の上限値を小さくすることが、交流電動機１５の回転数及びｑ軸電流の安定化につながる。また、典型的には、制御ゲインのうち比例ゲインを変更することが、積分ゲインを変更することと比較して、打撃力の大きさを安定化させる効果が大きい。

また、後続期間における制御ゲインを先行期間における制御ゲインよりも小さくすることで、制御部４の回路部品の電流容量を比較的小さくすることができる。

また、後続期間における制御ゲイン及び交流電動機１５の速度の指令値の上限値を低下させることで、インパクト機構１７に過大な力が加わる可能性を低減できる。

また、例えば、先端工具の種類、重量及び寸法、並びに、作業対象である負荷の種類等に応じて第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値を決定することで、打撃動作が開始されてからの交流電動機１５の回転数及びｑ軸電流の安定化を図ることができる。負荷の種類としては、例えば、木ねじ及びボルトが挙げられる。ユーザは、第２設定部５３を操作することで、先端工具の種類、重量及び寸法、並びに、負荷の種類等に応じて第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値を切り替えることもできる。

また、本実施形態の打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のうち少なくとも一方に基づいて、打撃動作の有無を検知する。そのため、電動工具１は、打撃動作の有無を検知するために、電源３２の出力電流（電池電流）等を測定しなくてもよい。特に、本実施形態の電動工具１では、ｄ軸電流及びｑ軸電流の電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１に基づいて交流電動機１５の回転数及び交流電動機１５に供給される電流を制御するベクトル制御を採用している。ベクトル制御では、電源３２の出力電流を測定しなくても交流電動機１５の制御が可能である。したがって、本実施形態の電動工具１は、電源３２の出力電流を測定するための回路を備えていなくても、交流電動機１５の制御と打撃動作の有無の検知とが可能であるという利点がある。これにより、電動工具１に備えられる回路の面積及び寸法の低減、並びに、回路に要するコストの低減を図ることができる。ただし、電動工具１は、電源３２の出力電流を測定する回路を備えていてもよい。また、打撃検知部４９は、電源３２の出力電流に更に基づいて、打撃動作の有無を検知してもよい。

また、打撃検知部４９が電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のうち少なくとも一方に基づいて打撃動作の有無を検知することで、インバータ回路部５１の出力電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流又はＷ相電流）に基づいて打撃動作の有無を検知する場合よりも検知精度が高まることがある。図８Ａ、図８Ｂに、インバータ回路部５１の出力電流の測定値の一例を示す。ここで、インバータ回路部５１の出力電流の測定値が所定の閾値Ｔｈ１よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることが打撃検知部４９により検知されるという場合を仮定する。

図８Ａでは、実際には時点Ｔ１０においてインパクト機構１７が打撃動作を開始し、これにより測定値に脈動成分が重畳される。しかしながら、時点Ｔ１０は波形のピーク点付近ではないため、測定値に脈動成分が重畳されてもなお測定値は閾値Ｔｈ１以下であり、打撃動作が行われていることが検知されない。時点Ｔ１１では、波形のピーク点付近において測定値に脈動成分が重畳されるので、測定値は閾値Ｔｈ１よりも大きくなり、打撃動作が行われていることが検知される。すなわち、打撃動作の開始時点である時点Ｔ１０から遅れた時点Ｔ１１に、打撃動作が行われていることが検知される。

図８Ｂでは、実際には時点Ｔ１３においてインパクト機構１７が打撃動作を開始し、これにより測定値に脈動成分が重畳される。しかしながら、インバータ回路部５１の出力電流の波形の乱れにより、時点Ｔ１３よりも前の時点Ｔ１２において測定値は閾値Ｔｈ１よりも大きくなり、打撃動作が行われていることが検知される。一方で、時点Ｔ１３は波形のピーク点付近ではないため、測定値に脈動成分が重畳されてもなお測定値は閾値Ｔｈ１以下であり、打撃動作が行われていることが検知されない。

つまり、インバータ回路部５１の出力電流に基づいて打撃動作の有無を検知する場合は、脈動成分が波形のピーク点付近に重畳されない際には、打撃動作の有無を誤検知する可能性がある。これに対して、本実施形態のように電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のうち少なくとも一方に基づいて打撃動作の有無を検知することで、打撃動作の有無を正確に検知できる可能性を高められることがある。すなわち、インバータ回路部５１の出力電流の脈動成分の検知精度よりも、ｄ軸電流及びｑ軸電流の脈動成分の検知精度の方が高くなることがあるので、本実施形態の電動工具１では、打撃動作の有無の検知精度を向上させられることがある。

（実施形態の変形例１）
次に、実施形態の変形例１について、図４、図９を参照して説明する。なお、図９は、電動工具１を用いてボルトを部材に打ち込む場合の動作例を示している。

本変形例１の打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１と、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１とのうち少なくとも一方（ここでは、両方）の交流成分の大きさが、対応する閾値よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることを検知する。ここでは、打撃検知部４９は、交流成分の大きさを、交流成分の実効値により評価する。電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の交流成分は、電動工具１の出力軸２１の回転数以上の周波数を有する。実施形態と同様に、打撃検知部４９は、交流電動機１５の始動時からマスク期間Ｔｍ１が経過した後に、インパクト機構１７の打撃動作の有無の検知を開始する。

図４、図９に、電流測定値ｉｄ１の交流成分の実効値Ｅｄ１、及び、電流測定値ｉｑ１の交流成分の実効値Ｅｑ１を図示する。インパクト機構１７が打撃動作を開始すると、打撃動作を開始する前よりも交流成分の実効値Ｅｄ１、Ｅｑ１が増加することがある。そのため、実効値Ｅｄ１と実効値Ｅｄ１に対応する閾値との比較、及び、実効値Ｅｑ１と実効値Ｅｑ１に対応する閾値との比較を行うことで、打撃動作の有無を検知することができる。

打撃検知部４９は、具体的には、次の演算を行うことで、実効値Ｅｄ１、Ｅｑ１を求める。

「ＲＭＳ」は、直流成分及び交流成分を含み得る電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のそれぞれの所定の期間内における実効値である。「ＡＶＧ」は、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のそれぞれの上記所定の期間内における平均値である。

すなわち、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の実効値の２乗からｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の平均値の２乗を引いてから、平方根を取ることで、電流測定値ｉｄ１の交流成分の実効値Ｅｄ１が求められる。また、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１の実効値の２乗からｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１の平均値の２乗を引いてから、平方根を取ることで、電流測定値ｉｑ１の交流成分の実効値Ｅｑ１が求められる。

打撃検知部４９は、このようにして求められた実効値Ｅｄ１、Ｅｑ１を用いて、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する。すなわち、打撃検知部４９は、次の２つの条件のうち一方が満たされてから、他方が満たされるまでに要した時間が所定の時間以内の場合に、インパクト機構１７が打撃動作をしているという検知結果を出力する。２つの条件のうち一方は、実効値Ｅｄ１が第１の閾値よりも大きいことである。２つの条件のうち他方は、実効値Ｅｑ１が第２の閾値よりも大きいことである。図４、図９では、例えば、時点Ｔ２付近において、インパクト機構１７が打撃動作を開始し、これを打撃検知部４９が検知する。

なお、制御部４にハイパスフィルタを含むフィルタ回路を設けて、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１をフィルタ回路に通すことより、交流成分の実効値Ｅｄ１、Ｅｑ１を取得してもよい。

以上説明したように、本変形例１の打撃検知部４９は、実効値Ｅｄ１、Ｅｑ１の大きさを監視することで、打撃動作の有無を検知する。そのため、本変形例１によれば、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の絶対値が打撃開始時に増加しない場合、又は、増加量が比較的小さい場合であっても、打撃動作の有無の検知が可能となる。

なお、本変形例１において、打撃検知部４９は、交流成分の大きさを、交流成分の振幅により評価してもよい。つまり、打撃検知部４９は、実効値Ｅｄ１、Ｅｑ１に代えて、電流測定値ｉｄ１の交流成分の振幅と電流測定値ｉｑ１の交流成分の振幅とのうち少なくとも一方を、対応する閾値と比較してもよい。より詳細には、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の交流成分の振幅とｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１の交流成分の振幅とのうち少なくとも一方が、対応する閾値よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることを検知してもよい。

（実施形態の変形例２）
次に、実施形態の変形例２について説明する。

本変形例２の打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１に関する第１判定結果と、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１に関する第２判定結果とにそれぞれ異なる重み付けをし、重み付けした第１判定結果及び第２判定結果に基づいて、打撃動作の有無を検知する。ただし、実施形態と同様に、打撃検知部４９は、交流電動機１５の始動時からマスク期間Ｔｍ１が経過した後に、インパクト機構１７の打撃動作の有無の検知を開始する。

第１判定結果は、例えば、電流測定値ｉｄ１と閾値Ｉｄｔ１との比較結果である。第２判定結果は、例えば、電流測定値ｉｑ１と閾値Ｉｑｔ１との比較結果である。打撃検知部４９は、例えば、第１判定結果の重み付けを第２判定結果の重み付けよりも大きくする。

具体例として、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１の絶対値が閾値Ｉｄｔ１よりも大きい場合は、電流測定値ｉｑ１の大きさに関係なく、打撃動作が行われていることを検知する。つまり、打撃検知部４９では、電流測定値ｉｄ１の絶対値が閾値Ｉｄｔ１よりも大きいという判定結果は、電流測定値ｉｑ１に関する判定結果よりも高い重要度で処理される。電流測定値ｉｄ１の絶対値が閾値Ｉｄｔ１よりも大きいという判定結果が導出された場合は、電流測定値ｉｑ１の大きさに関係なく、打撃動作の有無の検知結果が確定する。

また、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１の絶対値が閾値Ｉｄｔ１以下の場合は、電流測定値ｉｄ１の絶対値が所定の閾値よりも大きく、かつ、電流測定値ｉｑ１の絶対値が閾値Ｉｑｔ１よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることを検知する。上記所定の閾値は、閾値Ｉｄｔ１よりも小さい。

なお、打撃検知部４９は、第２判定結果の重み付けを第１判定結果の重み付けよりも大きくしてもよい。第１判定結果の重み付けと第２判定結果の重み付けとの大きさ比は、例えば、電動工具１の設計段階において決定される。打撃動作の前と後とを比較した場合にｄ軸電流の大きさの変化が大きいほど、第１判定結果の重み付けを大きくしてもよい。同様に、打撃動作の前と後とを比較した場合にｑ軸電流の大きさの変化が大きいほど、第２判定結果の重み付けを大きくしてもよい。また、電流測定値ｉｄ１の平均値の変動が小さいほど、第１判定結果の重み付けを大きくしてもよい。同様に、電流測定値ｉｑ１の平均値の変動が小さいほど、第２判定結果の重み付けを大きくしてもよい。

（実施形態の変形例３）
次に、実施形態の変形例３について説明する。

本変形例３の打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１と、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１とのうち少なくとも一方の波形に基づいて、打撃動作の有無を検知する。より詳細には、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１をｄ軸電流のモデル波形と比較し、電流測定値ｉｑ１をｑ軸電流のモデル波形と比較する。打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１とモデル波形とのマッチング率、及び、電流測定値ｉｑ１とモデル波形とのマッチング率のうち少なくとも一方が、所定値以上の場合に、打撃動作が行われていることを検知する。

ｄ軸電流のモデル波形及びｑ軸電流のモデル波形は、例えば、打撃動作の直前及び直後のうち少なくとも一方を含む期間の波形のパターンである。すなわち、打撃検知部４９は、打撃動作の直前及び直後のうち少なくとも一方における電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の波形の特徴量を、モデル波形との比較により検知することで、打撃動作の有無を検知する。ｄ軸電流のモデル波形及びｑ軸電流のモデル波形は、例えば、制御部４を構成するマイクロコントローラのメモリに予め記録されている。

なお、打撃検知部４９は、交流電動機１５に掛かるトルクの大きさ及び交流電動機１５の回転数等のパラメータに応じて異なるモデル波形を用いて、打撃動作の有無を検知してもよい。

（実施形態の変形例４）
次に、実施形態の変形例４について説明する。

本変形例４の打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１と、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１とのうち少なくとも一方に関する条件が所定の回数以上満たされる場合に、打撃動作が行われていることを検知する。すなわち、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１はそれぞれ、所定のサンプリング周期ごとに出力されるので、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１が出力される毎に、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１及び／又はｉｑ１が上記条件を満たすか否かを判定する。上記条件を満たした回数のカウントが所定回数以上になると、打撃検知部４９は、打撃動作が行われていることを検知する。なお、交流電動機１５が停止すると、カウントがリセットされる（０に戻る）。

上記条件は、例えば、実施形態で挙げた第１条件と第２条件とを満たすことである。第１条件は、電流測定値ｉｄ１の絶対値が閾値Ｉｄｔ１よりも大きいことである。第２条件は、電流測定値ｉｑ１の絶対値が閾値Ｉｑｔ１よりも大きいことである。

ただし、実施形態と同様に、打撃検知部４９は、交流電動機１５の始動時からマスク期間Ｔｍ１が経過した後に、インパクト機構１７の打撃動作の有無の検知を開始する。

なお、打撃検知部４９は、所定時間内に上記条件が所定の回数以上満たされる場合に、打撃動作が行われていることを検知してもよい。例えば、打撃検知部４９は、ある時間が経過するごとに、上記条件を満たした回数のカウントをリセットしてもよい。

（実施形態の変形例５）
次に、実施形態の変形例５について説明する。

本変形例５の打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１と、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１とのうち少なくとも一方に関する条件が規定時間以上満たされる場合に、打撃動作が行われていることを検知する。上記条件は、例えば、実施形態で挙げた第１条件と第２条件とを満たすことである。

ただし、実施形態と同様に、打撃検知部４９は、交流電動機１５の始動時からマスク期間Ｔｍ１が経過した後に、インパクト機構１７の打撃動作の有無の検知を開始する。

打撃検知部４９は、例えば、上記条件が規定時間の間継続して満たされる場合に打撃動作が行われていることを検知する。「継続して」とは、例えば、ある時点で上記条件を満たしてから、次に上記条件を満たすまでに要した時間の長さが所定の閾値以下であることである。つまり、「継続して」とは、上記条件を常に満たし続けることのみを許容するのではなく、一時的に上記条件を満たさなくなる場合を許容する。

あるいは、打撃検知部４９は、上記条件が間欠的に満たされて、上記条件が満たされた時間の長さの合計が規定時間に達した場合に、打撃動作が行われていることを検知してもよい。

（実施形態のその他の変形例）
以下、実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。また、以下の変形例は、上述の変形例１〜５のうち少なくとも１つと適宜組み合わせて実現されてもよい。

パラメータ指定部４１は、先行期間から後続期間になった際に、角速度の指令値ｃω１の上限値又は下限値を変更することで間接的に指令値ｃω１を変更する構成に限定されず、指令値ｃω１を直接変更してもよい。

パラメータ指定部４１は、先行期間から後続期間になった際に、速度制御部４２の制御ゲインを変更することに限定されず、電流制御部４３の制御ゲインを変更してもよい。また、パラメータ指定部４１は、先行期間から後続期間になった際に、速度制御部４２の制御ゲインと電流制御部４３の制御ゲインとの両方を変更してもよい。パラメータ指定部４１は、例えば、後続期間における電流制御部４３の制御ゲインを、先行期間における電流制御部４３の制御ゲインよりも小さくしてもよい。

制御部４は、インパクト機構１７が打撃動作を開始したことを打撃検知部４９が検知した際に、所定の時間が経過してから、変更対象パラメータ（制御ゲイン及び角速度の指令値ｃω１の上限値）を変更してもよい。

制御部４は、後続期間において打撃検知部４９がインパクト機構１７の打撃動作の終了を検知した際に、変更対象パラメータ（制御ゲイン及び角速度の指令値ｃω１の上限値）を先行期間における値に戻してもよい。あるいは、この際に、制御部４は、変更対象パラメータを先行期間における値とも後続期間における値とも異なる値にしてもよい。

後続期間における変更対象パラメータを決定するための入力を受け付ける機能は、第１設定部５２と第２設定部５３とに分散されていなくてもよく、いずれか１つの構成に集約されていてもよい。

電動工具１は、電源３２として複数種類の電池の中から任意の１種類の電池を使用可能であってもよい。この場合に、ユーザは、第２設定部５３を操作することで、電池の種類に応じて第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値を切り替えることができる。すなわち、電池の仕様等に応じて第２の比例ゲイン、第２の積分ゲイン及び第２の上限値を切り替えることで、それぞれの電池を使用する際に打撃動作の安定化を図ることができる。

インパクト機構１７の打撃動作の有無の検知に用いられる閾値（閾値Ｉｄｔ１、Ｉｑｔ１等）は、交流電動機１５が回転を開始してからの経過時間、電流測定値ｉｄ１及び電流測定値ｉｑ１のうち少なくとも１つに応じて変化してもよい。例えば、上記閾値は、電流測定値ｉｄ１の平均値又は電流測定値ｉｑ１の平均値に応じて変化してもよい。

あるいは、上記閾値は、電流測定値ｉｄ１と指令値ｃｉｄ１との差分又は電流測定値ｉｑ１と指令値ｃｉｑ１との差分の大きさに応じて変化してもよい。例えば、閾値Ｉｄｔ１は、指令値ｃｉｄ１にある値を加えた値であってもよい。また、例えば、閾値Ｉｑｔ１は、指令値ｃｉｑ１にある値を加えた値であってもよい。

打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のうち一方のみに基づいて打撃動作の有無を検知してもよい。電流測定値ｉｄ１のみに基づく場合は、電流測定値ｉｄ１の平均値が安定的な場合、及び、打撃動作の開始の前後で電流測定値ｉｄ１の変化が大きい場合に、打撃動作の有無の検知が容易となる。電流測定値ｉｑ１のみに基づく場合は、電流測定値ｉｑ１の平均値が安定的な場合、及び、打撃動作の開始の前後で電流測定値ｉｑ１の変化が大きい場合に、打撃動作の有無の検知が容易となる。また、実施形態のように電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の両方に基づいて打撃動作の有無が検知される場合は、例えば、打撃動作が行われていないときに打撃動作が行われていると誤検知される可能性を低減できることがある。

実施形態の打撃検知部４９は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１に関する第１条件が満たされるタイミングと、ｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１に関する第２条件が満たされるタイミングとの差が所定時間内の場合に、打撃動作が行われていることを検知する。これに対して、打撃検知部４９は、この２つのタイミングの差に関係なく、第１条件と第２条件とが満たされた場合に、打撃動作が行われていることを検知してもよい。これにより、打撃動作が行われているにも関わらず打撃動作が行われていないという検知結果を打撃検知部４９が出力し続ける可能性を低減できる。

打撃検知部４９は、実施形態及び各変形例に示した打撃動作の有無の検知手段のうち２つ以上を組み合わせて打撃動作の有無を検知してもよい。

（まとめ）
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。

第１の態様に係る電動工具１は、電動機（交流電動機１５）と、インパクト機構１７と、打撃検知部４９と、測定部６０と、を備える。インパクト機構１７は、電動機から動力を得て打撃力を発生させる打撃動作を行う。打撃検知部４９は、打撃動作の有無を検知する。測定部６０は、電動機に供給されるｄ軸電流及びｑ軸電流のうち少なくとも一方を測定する。打撃検知部４９は、測定部６０で測定されたｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）及びｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）のうち少なくとも一方に基づいて、打撃動作の有無を検知する。

上記の構成によれば、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する新たな手段を提供できる。

また、第２の態様に係る電動工具１では、第１の態様において、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）及びｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）のうち少なくとも一方に基づいて、打撃動作の開始を検知する。

上記の構成によれば、電動工具１では、電動機（交流電動機１５）に対して、打撃動作の開始に応じた制御を行うことができる。

また、第３の態様に係る電動工具１では、第２の態様において、制御部４を備える。制御部４は、打撃検知部４９を有する。制御部４は、電動機（交流電動機１５）の動作をフィードバック制御する。制御部４は、打撃検知部４９が打撃動作の開始を検知すると、フィードバック制御の制御ゲインを変化させる。

上記の構成によれば、打撃動作の開始時に制御ゲインが変化しない場合と比較して、電動機（交流電動機１５）のより細かな制御ができる。

また、第４の態様に係る電動工具１では、第１〜３の態様のいずれか１つにおいて、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）に基づいて、打撃動作の有無を検知する。

上記の構成によれば、打撃動作の開始の前後でｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の変化が大きい場合に、打撃動作の有無の検知が容易となる。

また、第５の態様に係る電動工具１では、第４の態様において、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）と、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）との両方に基づいて、打撃動作の有無を検知する。

上記の構成によれば、例えば、打撃動作が行われていないときに打撃動作が行われていると誤検知される可能性の低減を図ることができる。

また、第６の態様に係る電動工具１では、第５の態様において、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）に関する第１判定結果と、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）に関する第２判定結果とにそれぞれ異なる重み付けをし、重み付けした第１判定結果及び第２判定結果に基づいて、打撃動作の有無を検知する。

上記の構成によれば、打撃動作の有無の検知精度の向上を図ることができる。

また、第７の態様に係る電動工具１では、第５の態様において、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）に関する条件が満たされるタイミングと、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）に関する条件が満たされるタイミングとの差が所定時間内の場合に、打撃動作が行われていることを検知する。

上記の構成によれば、打撃動作の有無の検知精度の向上を図ることができる。

また、第８の態様に係る電動工具１は、第１〜７の態様のいずれか１つにおいて、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）の絶対値と、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）の絶対値とのうち少なくとも一方が、対応する閾値（閾値Ｉｄｔ１、Ｉｑｔ１）よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることを検知する。

上記の構成によれば、簡素な処理により打撃動作の有無を検知できる。

また、第９の態様に係る電動工具１は、第１〜７の態様のいずれか１つにおいて、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）と、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）とのうち少なくとも一方の交流成分の大きさが、対応する閾値よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることを検知する。

上記の構成によれば、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の絶対値が打撃開始時に増加しない場合、又は、増加量が比較的小さい場合であっても、打撃動作の有無の検知が可能となる。

また、第１０の態様に係る電動工具１では、第１〜７の態様のいずれか１つにおいて、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）と、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）とのうち少なくとも一方の波形に基づいて、打撃動作の有無を検知する。

上記の構成によれば、打撃動作の有無の検知精度の向上を図ることができる。

また、第１１の態様に係る電動工具１では、第１〜１０の態様のいずれか１つにおいて、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）と、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）とのうち少なくとも一方に関する条件が２回以上の所定の回数満たされる場合に、打撃動作が行われていることを検知する。

上記の構成によれば、打撃動作の有無の検知精度の向上を図ることができる。

また、第１２の態様に係る電動工具１では、第１〜１１の態様のいずれか１つにおいて、打撃検知部４９は、ｄ軸電流の測定値（電流測定値ｉｄ１）と、ｑ軸電流の測定値（電流測定値ｉｑ１）とのうち少なくとも一方に関する条件が規定時間以上満たされる場合に、打撃動作が行われていることを検知する。

上記の構成によれば、打撃動作の有無の検知精度の向上を図ることができる。

第１の態様以外の構成については、電動工具１に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ 電動工具
４ 制御部
１５ 交流電動機（電動機）
１７ インパクト機構
４９ 打撃検知部
６０ 測定部
ｉｄ１ 電流測定値（測定値）
ｉｑ１ 電流測定値（測定値）
Ｉｄｔ１ 閾値
Ｉｑｔ１ 閾値

Claims (12)

1. 電動機と、
   前記電動機から動力を得て打撃力を発生させる打撃動作を行うインパクト機構と、
   前記打撃動作の有無を検知する打撃検知部と、
   前記電動機に供給されるｄ軸電流及びｑ軸電流のうち少なくとも一方を測定する測定部と、を備え、
   前記打撃検知部は、前記測定部で測定された前記ｄ軸電流の測定値及び前記ｑ軸電流の測定値のうち少なくとも一方に基づいて、前記打撃動作の有無を検知する、
   電動工具。
2. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値及び前記ｑ軸電流の前記測定値のうち少なくとも一方に基づいて、前記打撃動作の開始を検知する、
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記電動機の動作をフィードバック制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記打撃検知部が前記打撃動作の開始を検知すると、前記フィードバック制御の制御ゲインを変化させる、
   請求項２に記載の電動工具。
4. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値に基づいて、前記打撃動作の有無を検知する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動工具。
5. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値と、前記ｑ軸電流の前記測定値との両方に基づいて、前記打撃動作の有無を検知する、
   請求項４に記載の電動工具。
6. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値に関する第１判定結果と、前記ｑ軸電流の前記測定値に関する第２判定結果とにそれぞれ異なる重み付けをし、重み付けした前記第１判定結果及び前記第２判定結果に基づいて、前記打撃動作の有無を検知する、
   請求項５に記載の電動工具。
7. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値に関する条件が満たされるタイミングと、前記ｑ軸電流の前記測定値に関する条件が満たされるタイミングとの差が所定時間内の場合に、前記打撃動作が行われていることを検知する、
   請求項５に記載の電動工具。
8. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値の絶対値と、前記ｑ軸電流の前記測定値の絶対値とのうち少なくとも一方が、対応する閾値よりも大きい場合に、前記打撃動作が行われていることを検知する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動工具。
9. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値と、前記ｑ軸電流の前記測定値とのうち少なくとも一方の交流成分の大きさが、対応する閾値よりも大きい場合に、前記打撃動作が行われていることを検知する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動工具。
10. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値と、前記ｑ軸電流の前記測定値とのうち少なくとも一方の波形に基づいて、前記打撃動作の有無を検知する、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動工具。
11. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値と、前記ｑ軸電流の前記測定値とのうち少なくとも一方に関する条件が２回以上の所定の回数満たされる場合に、前記打撃動作が行われていることを検知する、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電動工具。
12. 前記打撃検知部は、前記ｄ軸電流の前記測定値と、前記ｑ軸電流の前記測定値とのうち少なくとも一方に関する条件が規定時間以上満たされる場合に、前記打撃動作が行われていることを検知する、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電動工具。

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