JP2021000710A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】課題は、電動工具の操作性を向上させることである。【解決手段】電動工具１００は、モータ１と、駆動力伝達機構４と、操作部７０と、モータ制御装置３と、トルク測定部６と、を備える。駆動力伝達機構４は、モータ１の回転を先端工具５０に伝達して先端工具５０を駆動する。操作部７０は、ユーザからの操作を受け付ける。モータ制御装置３は、操作部７０への操作に基づき、ベクトル制御を利用して、モータ１の動作を制御する。トルク測定部６は、先端工具５０にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求める。モータ制御装置３は、トルク測定値に基づいてモータ１に供給する電力を制御する測定トルク制御を行う機能を有する。【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、電源によりモータを制御する電動工具に関する。

特許文献１は、電動工具の駆動装置を開示する。

特許文献１の電動工具の駆動装置は、インバーター回路と、ＰＷＭ制御回路と、駆動電流検出手段と、３相／２相変換手段と、速度検出手段と、速度指令信号出力手段と、制御手段と、を有している。インバーター回路は、電動工具の三相の誘導モータの固定子巻線へ、三相の駆動電流を供給する。ＰＷＭ制御回路は、インバーター回路へＰＷＭ信号を供給する。駆動電流検出手段は、三相の駆動電流を検出する。３相／２相変換手段は、検出した三相の駆動電流に基づいて、磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、誘導モータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換する。速度検出手段は、誘導モータの回転速度を検出する。速度指令信号出力手段は、速度指令信号を出力する。制御手段は、変換したｑ軸電流、検出した回転速度、及び速度指令信号に基づいて、速度指令信号に対応した回転速度になるようにＰＷＭ制御回路へ制御信号を出力する。

特開２００５−１０２３７１号公報

特許文献１の駆動装置を備えた電動工具では、所定の回転数までモータを駆動させるときには、速度指令信号に相当する目標回転数と、検出した回転速度に相当する現在の回転数との差分に基づいて、誘導モータに与える電力を変化させる。そのため、ネジが回りにくい状態から急に回りやすい状態になるなど、負荷の状態に変動があった場合、モータに急激な加速又は減速が生じる可能性があり、操作性が悪くなる可能性があった。

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、電動工具の操作性を向上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、モータと、駆動力伝達機構と、操作部と、モータ制御装置と、トルク測定部と、を備える。駆動力伝達機構は、前記モータの回転を先端工具に伝達して前記先端工具を駆動する。操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。モータ制御装置は、前記操作部への前記操作に基づき、ベクトル制御を利用して、前記モータの動作を制御する。トルク測定部は、前記先端工具にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求める。前記モータ制御装置は、前記トルク測定値に基づいて前記モータに供給する電力を制御する測定トルク制御を行う機能を有する。

本開示によれば、電動工具の操作性を向上させることができる、という利点がある。

図１は、一実施形態の電動工具の概略構成を示すブロック図である。 図２は、同上の電動工具のブロック図である。 図３は、上記電動工具のモータ制御装置による制御の説明図である。

以下、実施形態に係る電動工具１００について、図面を用いて説明する。

（１）概要
図１は、一実施形態の電動工具１００の概略構成のブロック図を示す。電動工具１００は、モータ１と、駆動力伝達機構４と、操作部７０と、モータ制御装置３と、トルク測定部６と、を備える。

駆動力伝達機構４は、出力軸５を有する。出力軸５には、例えばチャックを介して、先端工具５０が取付けられる。駆動力伝達機構４は、モータ１の回転を先端工具５０に伝達して先端工具５０を駆動する。操作部７０は、ユーザからの操作を受け付ける。モータ制御装置３は、操作部７０への操作に基づき、ベクトル制御を利用して、モータ１の動作を制御する。

トルク測定部６は、トルク測定値を求める。トルク測定値は、先端工具５０にかかる負荷トルクの、測定値である。

モータ制御装置３は、測定トルク制御を行う機能を有する。測定トルク制御は、ここでは、トルク測定部６で求めたトルク測定値に基づいて、モータ１に供給する電力を制御する制御を意味する。

電動工具１００が行う測定トルク制御では、負荷トルクの測定値であるトルク測定値に基づいて、モータ１に供給する電力が制御される。そのため、例えば負荷としてのネジが急に回りやすくなって負荷トルクが急激に減少する場合等、負荷の状態の変動に起因して負荷トルクが急激に変化した場合に、負荷トルクの急激な変化に対応するように、モータ１の動作を制御することが可能となる。これにより、モータ１の急激な減速及び加速が生じる可能性が低減され、電動工具１００の操作性を向上させることができる。

（２）詳細
以下、本実施形態の電動工具１００について、図面を参照して更に詳細に説明する。

本実施形態の電動工具１００は、電動ドリルドライバである。電動工具１００は、図１、図２に示すように、モータ１と、インバータ回路部２と、モータ制御装置３と、駆動力伝達機構４と、トルク測定部６と、入出力部７と、直流電源８と、電流測定部１１０と、を備える。

モータ１は、ブラシ付きＤＣモータもしくは、ＤＣブラシレスモータである。本実施形態では、モータ１はＤＣブラシレスモータ（三相永久磁石同期モータ）であり、モータ１は、永久磁石を備えた回転子と３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分の電機子巻線を備えた固定子とを備える。

直流電源８は、モータ１の駆動に用いられる電源である。直流電源８は、本実施形態では、二次電池を有している。直流電源８は、いわゆる、電池パックである。直流電源８は、インバータ回路部２及びモータ制御装置３の電源としても利用される。

インバータ回路部２は、モータ１を駆動するための回路である。インバータ回路部２は、直流電源８からの電圧Ｖ_ｄｃを、モータ１用の駆動電圧Ｖ_ａに変換する。本実施形態では、駆動電圧Ｖ_ａは、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧を含む三相交流電圧である。以下では、必要に応じて、Ｕ相電圧をｖ_ｕ、Ｖ相電圧をｖ_ｖ、Ｗ相電圧をｖ_ｗで表す。また、各電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗは、正弦波電圧である。

インバータ回路部２は、ＰＷＭインバータとＰＷＭ変換器とを利用して実現できる。ＰＷＭ変換器は、駆動電圧Ｖ_ａ（Ｕ相電圧ｖ_ｕ、Ｖ相電圧ｖ_ｖ、Ｗ相電圧ｖ_ｗ）の目標値（電圧指令値）ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に従って、パルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭインバータは、このＰＷＭ信号に応じた駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）をモータ１に与えてモータ１を駆動する。より具体的には、ＰＷＭインバータは、３相分のハーフブリッジ回路とドライバとを備える。ＰＷＭインバータでは、ドライバがＰＷＭ信号に従って各ハーフブリッジ回路におけるスイッチング素子をオン／オフすることにより、電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に従った駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）がモータ１に与えられる。これによって、モータ１には、駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）に応じた駆動電流が供給される。駆動電流は、Ｕ相電流ｉ_ｕ、Ｖ相電流ｉ_ｖ、及びＷ相電流ｉ_ｗを含む。より詳細には、Ｕ相電流ｉ_ｕ、Ｖ相電流ｉ_ｖ、及びＷ相電流ｉ_ｗは、モータ１の固定子における、Ｕ相の電機子巻線の電流、Ｖ相の電機子巻線の電流及びＷ相の電機子巻線の電流である。

電流測定部１１０は、２つの相電流センサ１１を備える。２つの相電流センサ１１は、ここでは、インバータ回路部２からモータ１に供給される駆動電流のうちＵ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖを測定する。なお、Ｗ相電流ｉ_ｗは、Ｕ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖから求めることができる。なお、電流測定部１１０は、相電流センサ１１の代わりに、シャント抵抗等を利用した電流検出器を備えていてもよい。

駆動力伝達機構４は、ギアと、出力軸５と、チャックとを備える。駆動力伝達機構４は、モータ１の回転を先端工具５０に伝達して先端工具５０を駆動する。出力軸５は、例えばギアを介して、モータ１の回転軸（回転子）に連結されている。チャックは、出力軸５に結合されている。チャックには、ドリルビット、ドライバビット等の先端工具５０が着脱自在に取付けられる。駆動力伝達機構４は、例えば、速度切換スイッチへの操作に応じてギア比を変更可能な減速機構を備えていてもよい。速度切換スイッチは、例えば入出力部７に備えられる。

トルク測定部６は、先端工具５０にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求める。ここでは、トルク測定部６は、磁歪式歪センサである。磁歪式歪センサは、出力軸５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、例えば電動工具１００のハウジング（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。つまり、トルク測定部６は、出力軸５にかかるトルクを測定し、測定したトルクを、先端工具５０にかかる負荷トルク（トルク測定値）として出力する。

入出力部７は、ユーザインタフェースである。入出力部７は、電動工具１００の動作に関する表示、電動工具１００の動作の設定、及び、電動工具１００の操作に利用される装置（例えば、表示器、入力器、操作部７０）を備える。本実施形態では、入出力部７は、モータ１の速度の目標値ω_１ ^＊を設定する機能を有している。

本実施形態では、入出力部７は、ユーザからの操作を受け付ける操作部７０を備える。操作部７０は、ここではトリガボリューム（トリガスイッチ）である。トリガボリュームは、押しボタンスイッチの一種である。トリガボリュームは、操作量（押し込み量）に応じて操作信号が変化する多段階スイッチ又は無段階スイッチ（可変抵抗器）である。入出力部７は、トリガボリュームからの操作信号に応じて目標値ω_１ ^＊を決定し、モータ制御装置３に与える。

モータ制御装置３は、モータ１の速度の指令値ω_２ ^＊を求める。特に、モータ制御装置３は、入出力部７から与えられるモータ１の速度の目標値ω_１ ^＊に基づいて、モータ１の速度の指令値ω_２ ^＊を求める。なお、モータ制御装置３は、モータ１の速度の指令値ω_２ ^＊を求める際にトルク測定値及びトルク算出値を参照する場合があるが、この点については後述する。また、モータ制御装置３は、モータ１の速度が指令値ω_２ ^＊に一致するように駆動電圧Ｖ_ａの目標値（電圧指令値）ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を決定してインバータ回路部２に与える。

以下、モータ制御装置３について更に詳細に説明する。モータ制御装置３は、本実施形態では、ベクトル制御を利用して、モータ１の制御を行う。ベクトル制御は、モータ電流を、トルク（回転力）を発生する電流成分と磁束を発生する電流成分とに分解し、それぞれの電流成分を独立に制御するモータ制御方式の一種である。

図３は、ベクトル制御におけるモータ１の解析モデル図である。図３には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻線固定軸が示されている。ベクトル制御では、モータ１の回転子に設けられた永久磁石が作る磁束の回転速度と同じ速度で回転する回転座標系が考慮される。回転座標系において、永久磁石が作る磁束の方向をｄ軸にとり、ｄ軸に対応する制御上の回転軸をγ軸とする。また、ｄ軸から電気角で９０度進んだ位相にｑ軸をとり、γ軸から電気角で９０度進んだ位相にδ軸をとる。実軸に対応する回転座標系はｄ軸とｑ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸をｄｑ軸と呼ぶ。制御上の回転座標系はγ軸とδ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸をγδ軸と呼ぶ。

ｄｑ軸は回転しており、その回転速度をωで表す。γδ軸も回転しており、その回転速度をω_ｅで表す。また、ｄｑ軸において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たｄ軸の角度（位相）をθで表す。同様に、γδ軸において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たγ軸の角度（位相）をθ_ｅで表す。θ及びθ_ｅにて表される角度は、電気角における角度であり、それらは一般的に回転子位置又は磁極位置とも呼ばれる。ω及びω_ｅにて表される回転速度は、電気角における角速度である。以下、必要に応じて、θ又はθ_ｅを、回転子位置と呼び、ω又はω_ｅを単に速度と呼ぶことがある。回転子位置及びモータの速度を推定によって導出する場合、γ軸及びδ軸を制御上の推定軸と呼ぶことがある。

モータ制御装置３は、基本的に、θとθ_ｅとが一致するようにベクトル制御を行う。θとθ_ｅとが一致しているとき、ｄ軸及びｑ軸は夫々γ軸及びδ軸と一致することになる。なお、以下の説明では、必要に応じて、駆動電圧Ｖ_ａのγ軸成分及びδ軸成分を、それぞれγ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δで表し、駆動電流のγ軸成分及びδ軸成分を、それぞれγ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δで表す。

また、γ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δの目標値を表す電圧指令値を、それぞれγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊により表す。γ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δの目標値を表す電流指令値を、それぞれγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊及びδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊により表す。

モータ制御装置３は、γ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δの値がそれぞれγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊に追従しかつγ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δの値がそれぞれγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊及びδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊に追従するようにベクトル制御を行う。

モータ制御装置３は、所定の更新周期にて自身が算出（又は検出）して出力する指令値（ｉ_γ ^＊、ｉ_δ ^＊、ｖ_γ ^＊、ｖ_δ ^＊、ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊及びｖ_ｗ ^＊）、状態量（ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_γ、ｉ_δ、θ_ｅ及びω_ｅ）を更新する。

モータ制御装置３は、例えば、１以上のプロセッサ（一例としてはマイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラムを実行することで、モータ制御装置３として機能する。１以上のプログラムは、メモリに予め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じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

モータ制御装置３は、図２に示すように、座標変換器１２と、減算器１３と、減算器１４と、電流制御部１５と、磁束制御部１６と、速度制御部１７と、座標変換器１８と、減算器１９と、位置・速度推定部２０と、脱調検出部２１と、設定部２２と、を備える。なお、座標変換器１２、減算器１３，１４，１９、電流制御部１５、磁束制御部１６、速度制御部１７、座標変換器１８、位置・速度推定部２０、脱調検出部２１、及び設定部２２は、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。これらは、モータ制御装置３によって実現される機能を示している。よって、モータ制御装置３の各要素は、モータ制御装置３内で生成された各値を自由に利用可能となっている。

座標変換器１２は、回転子位置θ_ｅに基づいてＵ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖをγδ軸上に座標変換することにより、γ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δを算出して出力する。ここで、γ軸電流ｉ_γは、ｄ軸電流に対応し、励磁的な電流であり、トルクには殆ど寄与しない電流である。δ軸電流ｉ_δは、ｑ軸電流に対応し、トルクに大きく寄与する電流である。回転子位置θ_ｅは、位置・速度推定部２０にて算出される。

減算器１９は、速度ω_ｅと指令値ω_２ ^＊とを参照し、両者間の速度偏差（ω_２ ^＊−ω_ｅ）を算出する。速度ω_ｅは、位置・速度推定部２０にて算出される。

速度制御部１７は、比例積分制御などを用いることによって、速度偏差（ω_２ ^＊−ω_ｅ）がゼロに収束するようにδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊を算出して出力する。

磁束制御部１６は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊を決定して減算器１３に出力する。γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊は、モータ制御装置３にて実行されるベクトル制御の種類やモータ１の速度ωに応じて、様々な値をとりうる。例えば、ｄ軸電流をゼロとして最大トルク制御を行う場合は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が０とされる。また、ｄ軸電流を流して弱め磁束制御を行う場合は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が速度ω_ｅに応じた負の値とされる。以下の説明では、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が０である場合を取り扱う。

減算器１３は、磁束制御部１６から出力されるγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊より座標変換器１２から出力されるγ軸電流ｉ_γを減算し、電流誤差（ｉ_γ ^＊−ｉ_γ）を算出する。減算器１４は、速度制御部１７から出力される値ｉ_δ ^＊より座標変換器１２から出力されるδ軸電流ｉ_δを減算し、電流誤差（ｉ_δ ^＊−ｉ_δ）を算出する。

電流制御部１５は、電流誤差（ｉ_γ ^＊−ｉ_γ）及び（ｉ_δ ^＊−ｉ_δ）が共にゼロに収束するように、比例積分制御などを用いた電流フィードバック制御を行う。この際、γ軸とδ軸との間の干渉を排除するための非干渉制御を利用し、（ｉ_γ ^＊−ｉ_γ）及び（ｉ_δ ^＊−ｉ_δ）が共にゼロに収束するようにγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊を算出する。

座標変換器１８は、位置・速度推定部２０から出力される回転子位置θ_ｅに基づいて電流制御部１５から与えられたγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊を三相の固定座標軸上に座標変換することにより、電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊及びｖ_ｗ ^＊）を算出して出力する。

位置・速度推定部２０は、回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅを推定する。より詳細には、位置・速度推定部２０は、座標変換器１２からのｉ_γ及びｉ_δ並びに電流制御部１５からのｖ_γ ^＊及びｖ_δ ^＊の内の全部又は一部を用いて、比例積分制御等を行う。位置・速度推定部２０は、ｄ軸とγ軸との間の軸誤差（θ_ｅ−θ）がゼロに収束するように回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅを推定する。なお、回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅの推定手法として従来から様々な手法が提案されており、位置・速度推定部２０は公知の何れの手法をも採用可能である。

脱調検出部２１は、モータ１が脱調しているか否かを判定する。より詳細には、脱調検出部２１は、モータ１の磁束に基づいて、モータ１が脱調しているか否かを判定する。モータ１の磁束は、ｄ軸電流及びｑ軸電流及びγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊から求められる。脱調検出部２１は、モータ１の磁束の振幅が閾値未満であれば、モータ１が脱調していると判断してよい。なお、閾値は、モータ１の永久磁石が作る磁束の振幅に基づいて適宜定められる。なお、脱調検出手法として従来から様々な手法が提案されており、脱調検出部２１は公知の何れの手法をも採用可能である。

設定部２２は、モータ制御装置３において、指令値ω_２ ^＊を求める部分である。設定部２２は、入出力部７から受け取った目標値ω_１ ^＊に基づいて、指令値ω_２ ^＊を求める。

設定部２２は、動作モードとして、通常モードと測定トルクモードとを有している。設定部２２が測定トルクモードで動作する場合のモータ制御装置３の制御が、上記の測定トルク制御である。また、以下では、設定部２２が通常モードで動作する場合のモータ制御装置３の制御を、通常制御と呼ぶこともある。設定部２２の動作モード（すなわち、モータ制御装置３の通常制御と測定トルク制御と）は、入出力部７に設けられている切換部７１（スイッチ）に対するユーザからの操作に応じて、切り換えられる。すなわち、電動工具１００は、測定トルク制御の許可と禁止とを切り換える切換部７１を備えている。

通常モードにおいて、設定部２２は、指令値ω_２ ^＊として、入出力部７から受け取った目標値ω_１ ^＊を用いる。そのため、通常モードでは、指令値ω_２ ^＊は目標値ω_１ ^＊と一致する。

測定トルクモードにおいて、設定部２２は、指令値ω_２ ^＊を求めるにあたって、トルク測定値及びトルク算出値を参照する。より詳細には、設定部２２は、測定トルクモードでは、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて目標値ω_１ ^＊を補正することで、指令値ω_２ ^＊を求める。言い換えれば、測定トルク制御において、モータ制御装置３は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて、モータ１に供給する電力を制御する。

ここにおいて、トルク測定値は、トルク測定部６で測定された負荷トルクの測定値である。一方、トルク算出値は、電流測定部１１０で測定された電流に基づいて求められる、先端工具５０にかかる負荷トルクの算出値である。

トルク算出値は、トルク電流値に基づいて求められる、先端工具５０にかかる負荷トルクの値である。図１に示すように、設定部２２は、トルク算出部２２０を備えている。トルク算出部２２０は、トルク電流算出部１２０から、トルク電流値を受け取る。トルク算出部２２０は、受け取ったトルク電流値に基づいて、トルク算出値を求める。トルク電流値とトルク算出値との関係は、例えば演算式又はデータテーブルの形式で、モータ制御装置３を構成するコンピュータシステムのメモリに記憶されている。

トルク電流値は、モータ１に流れる電流（相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗ）の、トルク成分の大きさを意味する。ここでは、ｑ軸電流の値に対応するδ軸電流ｉ_δの値が、トルク電流値として用いられる。つまり、本実施形態の電動工具１００では、トルク電流値として、座標変換器１２で算出されるδ軸電流ｉ_δの値が用いられる。そのため、座標変換器１２は、電流測定部１１０で測定される電流に基づいてトルク電流値を算出するトルク電流算出部１２０として機能する。

測定トルクモードにおいて、設定部２２は、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、目標値ω_１ ^＊を補正して指令値ω_２ ^＊を定める。言い換えれば、測定トルク制御において、モータ制御装置３は、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、モータ１の動作を制御する。所定範囲の下限値は、０である。所定範囲の上限値は、小さい方が好ましく、０に近いことが好ましい。入出力部７から受け取る目標値ω_１ ^＊、トルク測定値とトルク算出値との差分、並びに補正量の間の関係は、例えば演算式又はデータテーブルの形式で、モータ制御装置３を構成するコンピュータシステムのメモリに記憶されている。

このように、モータ制御装置３が測定トルク制御を行うことによって、トルク算出値がトルク測定値に近付くように、モータ１の速度がフィードバック制御される。つまり、トルク算出値がトルク測定値に対して過大である場合は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて補正された目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）に基づいて、速度制御部１７は、δ軸電流指令値ｉ_δ ^＊を低下させる。これにより、トルク電流値が低下し、よって、トルク算出値が低下する。一方で、トルク算出値がトルク測定値に対して過小である場合は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて補正された目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）に基づいて、速度制御部１７は、δ軸電流指令値ｉ_δ ^＊を増加させる。これにより、トルク電流値が増加し、よって、トルク算出値が増加する。

例えば、先端工具５０としてドライバビットを用いて、電動工具１００によりネジの締付け作業を行う場合、締付け作業の開始直後では、電動工具１００から実際にネジに与えられる負荷トルクは非常に小さい。一方、入出力部７から与えられる目標値ω_１ ^＊のみに基づいてベクトル制御を行う場合（通常制御の場合）、トルク電流値は大きな値になり得る。トルク電流によるトルクが、実際にネジに与えられる負荷トルクよりも大きな場合、その差分（トルク電流によるトルクから、負荷トルクを減算した残り）のトルクは、モータ１の速度を増加させるようにモータ１の動作に寄与する。そのため、モータ１が急激に加速する可能性がある。

また、先端工具５０としてドリルビットを用いて、電動工具１００により、板材等の孔開け対象物に孔開け作業を行う場合、孔開けが完了した直後では、孔開け作業中に比べて負荷トルクが急激に小さくなり得る。トルク電流によるトルクが、実際に孔開け対象物に与えられる負荷トルクよりも大きな場合、その差分（トルク電流によるトルクから、負荷トルクを減算した残り）のトルクは、モータ１の速度を増加させるようにモータ１の動作に寄与する。そのため、モータ１が急激に加速する可能性がある。

これに対し、測定トルク制御においては、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、差分に基づいて補正した目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）を用いてベクトル制御を行う。これにより、モータ制御装置３からモータ１に与えられるトルク電流は、トルク測定値がトルク算出値と一致する（これらの差分が、所定範囲内に収束する）ような大きさとなるよう制御される。そのため、モータ１の急激な加速を抑制することが可能となる。

また、例えば、通常制御において、先端工具５０としてドリルビットを用い、電動工具１００によって積み重ねた複数の孔開け対象物に連続して孔開け作業を行う場合には、孔開け対象物が変わった時に、負荷トルクが急激に大きくなる可能性がある。トルク電流によるトルクが、実際に孔開け対象物に与えられる負荷トルクよりも小さな場合、その差分（トルク電流によるトルクから、負荷トルクを減算した残り）のトルクは、モータ１の速度を減少させるようにモータ１の動作に寄与する。そのため、モータ１が急激に減速する可能性がある。これに対し、測定トルク制御においては、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、差分に基づいて補正した目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）を用いてベクトル制御を行う。これにより、モータ制御装置３からモータ１に与えられるトルク電流は、トルク測定値がトルク算出値と一致する（これらの差分が、所定範囲内に収束する）ような大きさとなるよう制御される。そのため、モータ１の急激な減速を抑制することが可能となる。

このように、本実施形態の電動工具１００によれば、操作性が向上する。

（３）変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、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。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。

上記実施形態では、駆動電圧Ｖ_ａのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗは、正弦波電圧である。しかしながら、一変形例において、駆動電圧Ｖ_ａのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗは、矩形波電圧であってもよい。つまり、インバータ回路部２は、モータ１を正弦波駆動してもよいし、矩形波駆動してもよい。

上記実施形態では、電動工具１００は、駆動力伝達機構４として、ギアと出力軸５とチャックとを備えている。しかしながら、電動工具１００は、この構成に限定されない。一変形例において、チャックなしで、出力軸５が先端工具５０と一体であってもよい。一変形例において、電動工具１００は、ブレードを備える電動鋸であってもよい。この場合、電動工具１００の駆動力伝達機構４は、モータ１の回転を往復運動に変換する変換機構を備え、変換機構の往復運動によりブレードを往復させる。一変形例において、駆動力伝達機構４は、スピンドル、ハンマ、及びアンビルを備えるインパクト機構を備えていてもよい。

一変形例において、モータ制御装置３は、トルク測定値が所定の条件を満たした場合にのみ、測定トルク制御を行ってもよい。例えば、モータ制御装置３は、トルク測定値とトルク算出値との差分が、予め決められた許容範囲を超えた場合、測定トルク制御を行ってもよい。この場合の測定トルク制御は、モータ１を停止させる制御であることが好ましい。

一変形例において、設定部２２は、トルク算出値を参照することなく、トルク測定値のみに基づいて、目標値ω_１ ^＊を補正して指令値ω_２ ^＊を定めてもよい。つまり、設定部２２はトルク算出部２２０を備えず、トルク測定部６で測定されたトルク測定値のみに基づいて、目標値ω_１ ^＊を補正してもよい。例えば、設定部２２は、トルク測定値が基準値よりも大きければ、目標値ω_１ ^＊よりも大きくなるように指令値ω_２ ^＊を設定し、トルク測定値が基準値よりも小さければ、目標値ω_１ ^＊よりも小さくなるように指令値ω_２ ^＊を設定してもよい。

以上述べたモータ制御装置３の実行主体は、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は、ハードウェアとして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のメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示におけるモータ制御装置３の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよい。また、プログラムは、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１乃至複数の電子回路で構成される。ここでは、ＩＣやＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わる。例えば、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（very large scale integration）、若しくはＵＬＳＩ（ultralarge scale integration）と呼ばれるものであってもよい。ＬＳＩの製造後にプログラムされる、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＧＰＡ）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスも同じ目的で使うことができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

（４）態様
以上説明した実施形態及び変形例等から以下の態様が開示されている。

第１の態様の電動工具（１００）は、モータ（１）と、駆動力伝達機構（４）と、操作部（７０）と、モータ制御装置（３）と、トルク測定部（６）と、を備える。駆動力伝達機構（４）は、モータ（１）の回転を先端工具（５０）に伝達して先端工具（５０）を駆動する。操作部（７０）は、ユーザからの操作を受け付ける。モータ制御装置（３）は、操作部（７０）への操作に基づき、ベクトル制御を利用して、モータ（１）の動作を制御する。トルク測定部（６）は、先端工具（５０）にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求める。モータ制御装置（３）は、トルク測定値に基づいてモータ（１）に供給する電力を制御する測定トルク制御を行う機能を有する。

この態様によれば、電動工具（１００）の操作性を向上させることができる。

第２の態様の電動工具（１００）は、第１の態様において、電流測定部（１１０）を更に備える。電流測定部（１１０）は、モータ（１）に流れる電流を測定する。モータ制御装置（３）は、トルク電流算出部（１２０）と、トルク算出部（２２０）と、を備える。トルク電流算出部（１２０）は、電流測定部（１１０）で測定される電流に基づいて、トルク電流値を算出する。トルク算出部（２２０）は、トルク電流値に基づいて先端工具（５０）にかかる負荷トルクの値であるトルク算出値を求める。測定トルク制御において、モータ制御装置（３）は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて、モータ（１）に供給する電力を制御する。

この態様によれば、電動工具（１００）の操作性を向上させることができる。

第３の態様の電動工具（１００）では、第２の態様において、測定トルク制御において、モータ制御装置（３）は、差分（トルク測定値とトルク算出値との差分）が所定範囲内に収束するように、モータ（１）の動作を制御する。

この態様によれば、電動工具（１００）の操作性を向上させることができる。

第４の態様の電動工具（１００）では、第１〜第３のいずれか１つの態様において、モータ制御装置（３）は、トルク測定値が所定の条件を満たした場合にのみ、測定トルク制御を行う。

この態様によれば、電動工具（１００）の操作性を向上させることができる。

第５の態様の電動工具（１００）は、第１〜第４のいずれか１つの態様において、測定トルク制御の許可と禁止とを切り換える切換部（７１）を更に備える。

この態様によれば、電動工具（１００）の操作性を向上させることができる。

１ モータ
３ モータ制御装置
４ 駆動力伝達機構
６ トルク測定部
５０ 先端工具
７０ 操作部
７１ 切換部
１１０ 電流測定部
１２０ トルク電流算出部
２２０ トルク算出部
１００ 電動工具

Claims (5)

1. モータと、
   前記モータの回転を先端工具に伝達して前記先端工具を駆動する駆動力伝達機構と、
   ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
   前記操作部への前記操作に基づき、ベクトル制御を利用して、前記モータの動作を制御するモータ制御装置と、
   前記先端工具にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求めるトルク測定部と、
   を備え、
   前記モータ制御装置は、前記トルク測定値に基づいて前記モータに供給する電力を制御する測定トルク制御を行う機能を有する、
   電動工具。
2. 前記モータに流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、
   前記モータ制御装置は、
   前記電流測定部で測定される前記電流に基づいて、トルク電流値を算出するトルク電流算出部と、
   前記トルク電流値に基づいて前記先端工具にかかる前記負荷トルクの値であるトルク算出値を求めるトルク算出部と、
   を備え、
   前記測定トルク制御において、前記モータ制御装置は、前記トルク測定値と前記トルク算出値との差分に基づいて、前記モータに供給する電力を制御する、
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記測定トルク制御において、前記モータ制御装置は、前記差分が所定範囲内に収束するように、前記モータの動作を制御する、
   請求項２に記載の電動工具。
4. 前記モータ制御装置は、前記トルク測定値が所定の条件を満たした場合にのみ、前記測定トルク制御を行う、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。
5. 前記測定トルク制御の許可と禁止とを切り換える切換部を更に備える、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動工具。

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