JP2023034521A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】新たに報知部を設けずユーザへの電圧低下の報知の確実性を高めることの可能な作業機を提供する。
【解決手段】演算部５０は、無負荷状態になった後、モータ回転数が第１閾値回転数以下かつ電池電圧が第１閾値電圧以下の状態で進角切替判定時間が経過すると、設定度数だけ電気進角を低下させてモータ回転数を低下させる。演算部５０は、スイッチトリガ７がオフになった後、モータ回転数が第２閾値回転数以下かつ電池電圧が第２閾値電圧以下の状態でブレーキ判定時間が経過すると、ブレーキ制御を実行してモータ回転数を低下させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ボード用ドライバ（スクリュードライバ）等の作業機に関する。

電源電圧の低下をユーザに知らせる報知部、例えば電池パックの残量表示部を設けた作業機が知られている。また、残量表示部を設けずに電源電圧の低下をユーザに知らせることが下記特許文献１に記載されている。特許文献１には、電池組の電池電圧が所定値以下に達した場合に、放電経路に設けたスイッチング素子を所定の周波数でスイッチングするパルス制御を行うことで、電池組が過放電間近になったことをユーザに知らせることが記載されている。

特開2003-164066号公報

特許文献１の構成では、電動工具による作業中にモータの回転数を低下させている。モータの回転数は負荷や電池電圧によって変化するため、ユーザは作業中の回転数の変化に気づき難い。

こうした状況において本発明者は、以下の課題を認識した。
・課題１… 新たに報知部を設けずユーザへの電圧低下の報知の確実性を高めることの可能な作業機を提供すること。
・課題２… 電池パックの消費電力を抑制しながらユーザへの電圧低下の報知の確実性を高めることの可能な作業機を提供すること。

本発明は、上記の課題１及び２の少なくとも一方の解決を目的とする。

本発明のある態様は、作業機である。この作業機は、
電源電圧により駆動するモータと、
前記モータにより駆動する先端工具と、
前記モータの起動及び停止を指示するようユーザに操作される指示部と、
複数のスイッチング素子を有し、前記モータを駆動する駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電源電圧と前記モータの回転数の少なくとも一方に応じて、前記指示部が非操作状態になった後、又は、前記モータに外部からの負荷がかかっていない無負荷状態において、前記モータのブレーキ制御を行うか否かを切替可能に構成される。

本発明の別の態様は、作業機である。この作業機は、
電源電圧により駆動するモータと、
前記モータにより駆動する先端工具と、
前記モータの起動及び停止を指示するようユーザに操作される指示部と、
複数のスイッチング素子を有し、前記モータを駆動する駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記モータに外部からの負荷がかかっていない無負荷状態において、前記電源電圧と前記モータの回転数の少なくとも一方が低下すると前記モータの進角を下げるよう構成される。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、上記の課題１及び２の少なくとも一方を解決できる。

本発明の実施の形態に係る作業機１の側面図。 作業機１のモータ３の模式断面図。 作業機１によるビス打ち作業の流れを示す説明図。 作業機１のブロック図。 (Ａ)は、モータ３の電気進角θが０度、通電角αが１２０度の場合の、位置センサＨ１～Ｈ３のオンオフ及びスイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６のオンオフのタイミングを示すタイムチャート。(Ｂ)は、モータ３の電気進角θが３０度、通電角αが１２０度の場合の、位置センサＨ１～Ｈ３のオンオフ及びスイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６のオンオフのタイミングを示すタイムチャート。 作業機１の制御フローチャート。 作業機１の単発作業における電池パック１３の出力電圧、及びモータ３の回転数の時間変化の一例を示すタイムチャート。 作業機１の連発作業における電池パック１３の出力電圧、並びにモータ３の回転数及び進角の時間変化の一例を示すタイムチャート。

以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本実施の形態は、作業機１に関する。作業機１は、着脱可能な電池パック１３の電力で動作するコードレスタイプのボード用ドライバ（スクリュードライバ）である。図１により、作業機１の互いに直交する前後及び上下の各方向を定義する。前後方向は、ビット６の長さ方向と平行な方向である。作業機１の機械構成は従来と同様でよく、以下では簡単な説明に留める。

作業機１は、ハウジング２、ギヤカバー５、ストッパスリーブ９、ストッパ１０、及びストッパリング１１を備える。ハウジング２は、例えば樹脂成形体であり、モータ収容部２ａ、ハンドル部２ｂ、及び電池着脱部２ｃを含む。モータ収容部２ａは、図２に示すモータ３を内部に収容する。ハンドル部２ｂは、Ｄ型ハンドルであって、モータ収容部２ａの後端部に接続される。

ハンドル部２ｂには、スイッチトリガ７が設けられる。スイッチトリガ７は、モータ３の起動及び停止を指示するようユーザに操作される指示部である。ハンドル部２ｂには、また、ユーザがモータ３の正転、逆転を切り替えるための正逆切替スイッチ８が設けられる。なお、図示しないオンロックスイッチを設けても良い。オンロックスイッチは、スイッチトリガ７から手を離してもスイッチトリガ７がオン状態を維持するように固定（ロック）するオンロックの有効、無効をユーザが切り替えるためのスイッチである。

電池着脱部２ｃは、ハンドル部２ｂの下端部に設けられ、作業機１の電源となる電池パック１３を着脱可能に装着する。電池パック１３の定格電圧は、ここでは１０．８Ｖであるものとするが、１４．４Ｖ、１８Ｖ、３６Ｖ、あるいはそれら以外の任意の値でよい。また、商用電源等の外部交流電源で駆動するようにしてもよい。

ギヤカバー５は、例えば樹脂成形体であり、モータ収容部２ａの前端部に接続される。ギヤカバー５は、図４に示すクラッチ機構（伝達機構）４を収容すると共に、先端工具としてのビット６を保持する図示しない先端工具保持部を収容する。クラッチ機構４は、モータ３とビット６との間に設けられる。ビット６は、クラッチ機構４を介してモータ３により駆動される。

ギヤカバー５にストッパスリーブ９が取り付けられ、ストッパスリーブ９にストッパ１０が取り付けられる。ストッパリング１１は、ストッパ１０の前端部に設けられる。ビット６は、先端工具保持部に着脱可能に保持され、ストッパ１０の前面から前方に突出する。

図２に示すように、モータ３は、インナーロータ型のブラシレスモータであり、ハウジング２のモータ収容部２ａに収容される。モータ３は、電源電圧、すなわち電池パック１３の出力電圧により駆動される。モータ３の出力軸３ａは、ハウジング２に対して回転可能に支持される。モータ３は、出力軸３ａの周囲に設けられて出力軸３ａと一体に回転するロータ３ｂと、ロータ３ｂの外周を囲むように設けられたステータ３ｅと、を含む。

ロータ３ｂは、複数の永久磁石３ｃを有する。ステータ３ｅは、Ｕ相ステータコイルＵ１、Ｕ２、Ｖ相ステータコイルＶ１、Ｖ２、Ｗ相ステータコイルＷ１、Ｗ２を含む。モータ３は、ここでは４極６スロット構成であり、永久磁石３ｃを４個、ステータコイルを６個含む。３つの位置センサＨ１～Ｈ３は、モータ３の周方向に６０度ずつ離間して設けられる。

図３(Ａ)～(Ｆ)は、作業機１により軽量鉄骨下地１６に石膏ボード１７をビス（ねじ）１５で固定する作業の流れを示す。軽量鉄骨下地１６は、軽天とも呼ばれ、建物内部の天井等に取り付けられ、石膏ボード１７等の下地となる骨組みとなる。

図３(Ａ)は、ユーザがスイッチトリガ７を引いた（操作した）直後の状態を示す。スイッチトリガ７を引くのに先だって、ビット６にはビス１５が係合している（嵌まっている）。スイッチトリガ７が引かれるとモータ３のソフトスタート（スロースタート）制御が開始され、所定時間経過後の図３(Ｂ)においてモータ３が最高回転数（目標回転数）に達する。

図３(Ａ)、(Ｂ)の段階では、モータ３は回転するが、クラッチ機構４は遮断状態であって、ビット６及びビス１５は回転しない（モータ３の動力はビット６に伝達されない）。すなわち、図３(Ａ)、(Ｂ)は、モータ３に外部からの負荷がかかっていない無負荷状態（以下「無負荷状態」）を示す。ユーザは、モータ３の駆動音により、モータ３が最高回転数に達したことを知る。

ユーザは、図３(Ｃ)に示すように、ビス１５を石膏ボード１７の所定位置に合わせ、作業機１を石膏ボード１７に向けて押し付け始める。これにより、クラッチ機構４が伝達状態（接続状態）となり、モータ３に外部からの負荷がかかり始め、モータ３の回転（動力）がクラッチ機構４を介してビット６に伝達される。そして、ビット６及びビス１５が回転し、図３(Ｄ)に示すように、石膏ボード１７を挟んで軽量鉄骨下地１６へのビス１５の締付け（打込み）が完了する。

ユーザは、図３(Ｅ)に示すように作業機１を石膏ボード１７から離し、図３(Ｆ)においてスイッチトリガ７をオフ状態にする。以上の説明は、作業機１による単発作業に関するものである。単発作業では、スイッチトリガ７がオンの状態で単一の作業を行う（１本のビス１５の締付けが完了する度にスイッチトリガ７をオフにする）。

作業機１では、連発作業も可能である。連発作業では、スイッチトリガ７がオンの状態で複数の作業を連続して行う（複数のビス１５を連続して打ち込んでいく）。この場合、図３(Ｅ)の後、スイッチトリガ７をオフせずに、図３(Ａ)と同様にビット６にビス１５をセットし、図３(Ｂ)のところから再度同様の作業を行えばよい。作業機１がオンロックスイッチを備える場合、連発作業では、図３(Ａ)でスイッチトリガ７を引いた後、オンロックスイッチによりスイッチトリガ７をオン状態にロックするとよい。

図４は、作業機１のブロック図である。駆動回路としてのインバータ回路４２は、３相ブリッジ接続されたＦＥＴやＩＧＢＴ等の６つのスイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６を有し、モータ３に駆動電流を供給してモータ３を駆動する。抵抗Ｒｓは、モータ３の駆動電流（以下「モータ電流」）の経路に設けられる。ホールＩＣ等の３つの位置センサＨ１～Ｈ３は、モータ３の回転位置（ロータ回転位置）に応じた信号を出力する。

電流検出回路４４は、抵抗Ｒｓの両端の電圧を基にモータ電流を検出し、演算部５０に送信する。演算部５０は、モータ電流により、モータ３の負荷を検出できる。電圧検出回路４５は、電池パック１３の出力電圧（以下「電池電圧」）を検出し、演算部５０に送信する。電池電圧は、モータ３の電源電圧の例示である。電源スイッチ回路４３は、スイッチトリガ７が引かれると電池電圧を電源電圧供給回路４１に供給する回路（電源電圧供給回路４１を動作させる回路）である。電源電圧供給回路４１は、電池電圧を演算部５０等の制御系の電源電圧に変換して演算部５０等に供給する。演算部５０は、起動すると、電源スイッチ回路４３に保持信号を印加し、スイッチトリガ７の操作が解除されても自身への電源供給を一定時間維持する。

スイッチ操作検出回路４６は、スイッチトリガ７の操作（オンオフ）を検出し、演算部５０に送信する。制御信号出力回路４７は、演算部５０の制御に従い、スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６の各制御端子（各ゲート）に駆動信号を印加する。回転子位置検出回路４８は、３つの位置センサＨ１～Ｈ３の出力信号を基にモータ３の回転位置を検出し、演算部５０に送信する。回転数検出部としての回転数検出回路４９は、回転子位置検出回路４８の出力信号を基にモータ３の回転数（以下「モータ回転数」）を検出し、演算部５０に送信する。

制御部としての演算部５０は、制御信号出力回路４７を介してインバータ回路４２のスイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６を制御（例えばパルス幅変調制御）し、モータ３を回転駆動する。モータ３の回転は、クラッチ機構４を介してビット６に伝達される。クラッチ機構４は、モータ３の正転方向の回転を、ビット６を前方に押し付けたときはビット６に伝達し、押し付けていないときはビット６に伝達しない。クラッチ機構４は、モータ３の逆転方向の回転は、ビット６の押し付けに関わらずビット６に伝達する。

インバータ回路４２は、それぞれ直列に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２と、２つのスイッチング素子Ｔｒ３、Ｔｒ４と、２つのスイッチング素子Ｔｒ５、Ｔｒ６と、を有し、それぞれは、電池パック１３の正極端子と負極端子とに接続される。スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５は、それぞれインバータ回路４２の上側アーム（高電圧ライン）に接続される上側スイッチング素子である。スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６は、それぞれインバータ回路４２の下側アーム（低電圧ライン）に接続される下側スイッチング素子である。

２つのスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２の間には、直列接続されたＵ相ステータコイルＵ１、Ｕ２の一方の端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔｒ３、Ｔｒ４の間には、直列接続されたＶ相ステータコイルＶ１、Ｖ２の一方の端子が接続される。２つのスイッチング素子Ｔｒ５、Ｔｒ６の間には、直列接続されたＷ相ステータコイルＷ１、Ｗ２の一方の端子が接続される。各相のステータコイルの他方の端子は、相互に接続される。

例えばスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ４がオンされると、Ｕ相ステータコイルＵ１、Ｕ２及びＶ相ステータコイルＶ１、Ｖ２に電流が流れる。演算部５０は、スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６のオンオフのタイミングを制御することにより、各ステータコイルの通電タイミングを制御し、モータ３の進角や通電角を制御する。進角は、電気角で表した電気進角である。通電角も電気角で表される。モータ３は４極６スロット構成のため、モータ３の機械角１８０度は電気角３６０度に対応する。

図５(Ａ)は、モータ３の電気進角（以下「電気進角」）θが０度、通電角αが１２０度の場合の、位置センサＨ１～Ｈ３のオンオフ及びスイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６のオンオフのタイミングを示すタイムチャートである。図５(Ｂ)は、電気進角θが３０度、通電角αが１２０度の場合の、位置センサＨ１～Ｈ３のオンオフ及びスイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６のオンオフのタイミングを示すタイムチャートである。図５(Ａ)、(Ｂ)において、横軸のロータ回転角（機械角）の０度は、図２の状態とする。ステータ３ｅに対するロータ３ｂの回転方向は、図２における時計回りとする。

位置センサＨ１～Ｈ３は、ロータ３ｂの極間の境界（永久磁石３ｃの円周方向の境界）が位置センサＨ１～Ｈ３の正面を横切るときに、オンオフが切り替わる。ロータ３ｂには４つの永久磁石３ｃが設けられるので、それぞれの位置センサＨ１～Ｈ３は、ロータ３ｂが９０度回転する毎にオンオフが切り替わる。３つの位置センサＨ１～Ｈ３は、円周方向に６０度ずつずれた配置のため、相互に６０度の位相でオンオフの切り替わりのタイミングがずれる。

図５(Ａ)に示すように、電気進角θが０度の場合、例えば、ロータ３ｂが図２で示す０度の位置から機械角で１８０度回転したときには、スイッチング素子Ｔｒ１がオフからオンに切り替えられ、Ｕ相ステータコイルＵ１、Ｕ２に電流が供給される。各ステータコイルには、ロータ３ｂが機械角で１８０度、電気角で３６０度回転する間に、機械角で６０度、電気角で１２０度の範囲において電流が供給されるので、各ステータコイルの通電角αは１２０度である。

図５(Ｂ)に示すように、電気進角θが３０度の場合、０度の場合と比較して、ステータ３ｅに対するロータ３ｂの回転位置が電気角で３０度（機械角で１５度）だけ手前のタイミングで、スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６のオンオフが切り替えられる。

電気進角には、最高効率となる電気進角（以下「最高効率進角」）と、無負荷状態におけるモータ回転数（以下「無負荷回転数」）が最高となる電気進角（以下「最高回転数進角」）と、が存在する。最高効率進角及び最高回転数進角は、モータ３の仕様、例えばロータ３ｂの極数やステータ３ｅのスロット数等によって決まる。最高効率進角から進角を高めると無負荷回転数は上がるが、電気進角を最高回転数進角まで高めた後は無負荷回転数は頭打ちとなる。以下の説明では、一例として、モータ３の最高効率進角が３０度、最高回転数進角が５０度であるものとする。

演算部５０は、無負荷状態において、電気進角の制御によりモータ回転数を設定回転数に維持する。このとき、スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６の駆動信号のデューティ（以下「デューティ」）は１００％（最大）に固定する。演算部５０は、モータ３の起動時のソフトスタート制御においては、デューティを１００％に向けて徐々に高め、モータ回転数を緩やかに上昇させる。

図６は、作業機１の制御フローチャートである。演算部５０は、スイッチトリガ７がオンになるまで待機する（Ｓ１のＮＯ）。演算部５０は、スイッチトリガ７がオンになると（Ｓ１のＹＥＳ）、モータ３を駆動する（Ｓ２）。演算部５０は、スイッチトリガ７がオフ（非操作状態）になるまで（Ｓ３のＮＯ）、モータ３の駆動を継続する（Ｓ２）。

演算部５０は、スイッチトリガ７がオフになると（Ｓ３のＹＥＳ）、モータ回転数及び電池電圧に応じて、モータ３のブレーキ制御（以下「ブレーキ制御」）を行うか否かを判断する。

具体的には、演算部５０は、スイッチトリガ７がオフになった後（Ｓ３のＹＥＳ）、モータ回転数が第２閾値回転数以下（Ｓ４のＹＥＳ）かつ電池電圧が第２閾値電圧以下（Ｓ５のＹＥＳ）の状態でブレーキ判定時間（第２所定時間）が経過すると（Ｓ６のＹＥＳ）、ブレーキ制御を実行する（Ｓ７）。ブレーキ判定時間は、例えば１００ｍｓである。

なお、スイッチトリガ７がオフになった後（Ｓ３のＹＥＳ）、ブレーキ判定時間内に一度でもモータ回転数が第２閾値回転数以下（Ｓ４のＹＥＳ）かつ電池電圧が第２閾値電圧以下（Ｓ５のＹＥＳ）の状態になれば、ブレーキ制御（Ｓ７）を行う流れとしてもよい。

Ｓ７でのブレーキ制御は、第１ブレーキ制御であって、例えば、スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６（下側スイッチング素子）の少なくとも１つをオン（短絡）し、スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５（上側スイッチング素子）の全てをオフとする短絡ブレーキである。Ｓ７でのブレーキ制御は、モータ３の回転が停止するまで行われる。

演算部５０は、スイッチトリガ７がオフになった後（Ｓ３のＹＥＳ）、モータ回転数が第２閾値回転数以下でない場合（Ｓ４のＮＯ）及び電池電圧が第２閾値電圧以下でない場合（Ｓ５のＮＯ）、ブレーキ制御を実行しない（Ｓ８）。この場合、モータ回転数は自然減速により低下し、最終的に停止する。

このように、演算部５０は、モータ回転数及び電池電圧に応じて、スイッチトリガ７がオフになった後にブレーキ制御を行うか否かを切替可能に構成される。

演算部５０は、Ｓ７又はＳ８の後、初期化処理（Ｓ９）を行う。初期化処理では、後述のＳ１４で電気進角を低下させていた場合に、電気進角をリセットする。

Ｓ７でのブレーキ制御を実行するための条件は、モータ回転数が第２閾値回転数以下であること及び電池電圧が第２閾値電圧以下であることの一方のみとしてもよいし、少なくとも一方としてもよい。

演算部５０は、モータ３の駆動制御中（Ｓ２）において、無負荷状態になると（Ｓ１０のＹＥＳ）、モータ回転数及び電池電圧に応じて、ブレーキ制御を行うか否かを判断する。

具体的には、演算部５０は、無負荷状態になった後（Ｓ１０のＹＥＳ）、モータ回転数が第１閾値回転数以下（Ｓ１１のＹＥＳ）かつ電池電圧が第１閾値電圧以下（Ｓ１２のＹＥＳ）の状態で進角切替判定時間（第１所定時間）が経過すると（Ｓ１３のＹＥＳ）、設定度数だけ電気進角を低下させる（Ｓ１４）。進角切替判定時間は、例えば１００ｍｓである。

なお、無負荷状態になった後（Ｓ１０のＹＥＳ）、進角切替判定時間内に一度でもモータ回転数が第１閾値回転数以下（Ｓ１１のＹＥＳ）かつ電池電圧が第１閾値電圧以下（Ｓ１２のＹＥＳ）の状態になれば、電気進角の低下（Ｓ１４）を実行する流れとしてもよい。また、進角切替判定時間の制限は設けずに、無負荷状態において１度でもモータ回転数が第１閾値回転数以下（Ｓ１１のＹＥＳ）かつ電池電圧が第１閾値電圧以下（Ｓ１２のＹＥＳ）の状態になれば、電気進角の低下（Ｓ１４）を実行する流れとしてもよい。

第１閾値回転数は、第２閾値回転数より高い回転数にするとよいが、第２閾値回転数と同じ回転数でもよい。第１閾値電圧は、第２閾値電圧より高い電圧にするとよいが、第２閾値電圧と同じ電圧でもよい。

Ｓ１４での電気進角低下制御は、第２ブレーキ制御であり、モータ回転数を低下させる制御である。演算部５０は、電池電圧の低下に応じて電気進角を最高回転数進角に向けて高めることで、電池電圧の低下に対して無負荷回転数を設定回転数に維持するように制御する。しかし、電池電圧の低下が進み、電気進角を最高回転数進角にした後は、電池電圧の低下により無負荷回転数が設定回転数に対して低下する。Ｓ１４での電気進角低下制御を行うときには、電池電圧の低下により無負荷回転数が低下している。このとき、電気進角は最高回転数進角となっていることから、Ｓ１４での電気進角低下制御は、モータ回転数を低下させる制御（進角ブレーキ）となる。Ｓ１４での電気進角低下による第２ブレーキ制御は、モータ回転数が、低下後の電気進角に対応する無負荷回転数になった時点で終了となる。Ｓ１４での電気進角低下制御の後も、デューティは１００％に維持される。

演算部５０は、無負荷状態になった後（Ｓ１０のＹＥＳ）、モータ回転数が第１閾値回転数以下でない場合（Ｓ１１のＮＯ）及び電池電圧が第１閾値電圧以下でない場合（Ｓ１２のＮＯ）、Ｓ１４での電気進角低下制御に進まずにモータ３の駆動を継続する。

このように、演算部５０は、モータ回転数及び電池電圧に応じて、無負荷状態のときにブレーキ制御（電気進角低下制御）を行うか否かを切替可能に構成される。

Ｓ１４でのブレーキ制御（電気進角低下制御）を実行するための条件は、無負荷状態においてモータ回転数が第１閾値回転数以下であること及び電池電圧が第１閾値電圧以下であることの一方のみとしてもよいし、少なくとも一方としてもよい。

図７は、作業機１の単発作業における電池電圧及びモータ回転数の時間変化の一例を示すタイムチャートである。5000min^-1は第２閾値回転数の一例であり、８Ｖは第２閾値電圧の一例である。図７において、０ｓの時点で電池電圧は一定程度低下しており、無負荷状態における電気進角は５０度（最高回転数進角）である。すなわち、図７は、電気進角を大きくしても無負荷回転数を高められない状態におけるタイムチャートを示している。なお、電池パック１３の満充電時の電圧は例えば１２Ｖである。

０ｓにおいてユーザがスイッチトリガ７をオン（操作状態）とすると、演算部５０は、ソフトスタート制御によりモータ回転数を緩やかに上昇させる。２ｓの手前において１本のビスの打込み（締付け）が行われる。ビスの打込みに伴い、モータ３に係る負荷が上昇し、モータ回転数及び電池電圧が一時的に低下する。ビスの打込みが終わると、無負荷状態に戻り、モータ回転数及び電池電圧は回復する。

２．５ｓでユーザがスイッチトリガ７をオフ（非操作状態）とする。このとき、モータ回転数は5000min^-1以下であるが、電池電圧が８Ｖを超えているため、第１ブレーキ制御（短絡ブレーキ）は行われない。よって、２．５ｓでのスイッチトリガ７のターンオフ以降、モータ回転数は自然減速により緩やかに低下する。６ｓにおいて、モータ回転数はゼロとなる（モータ３が停止する）。

７ｓにおいてユーザがスイッチトリガ７をオンとすると、演算部５０は、ソフトスタート制御によりモータ回転数を緩やかに上昇させる。９ｓの手前において１本のビスの打込みが行われる。ビスの打込みに伴い、モータ３に係る負荷が上昇し、モータ回転数及び電池電圧が一時的に低下する。ビスの打込みが終わると、無負荷状態に戻り、モータ回転数及び電池電圧は回復する。

９．５ｓでユーザがスイッチトリガ７をオフとする。このとき、モータ回転数は5000min^-1以下であり、かつ電池電圧が８Ｖ以下である。演算部５０は、スイッチトリガ７がオフになってからブレーキ判定時間内に、モータ回転数が5000min^-1以下であること及び電池電圧が８Ｖ以下であることを検出し、ブレーキ判定時間が経過すると、第１ブレーキ制御（短絡ブレーキ）を開始する。これにより、９．５ｓでのスイッチトリガ７のターンオフ以降、モータ回転数は第１ブレーキ制御により急低下する。

図８は、作業機１の連発作業における電池パック電圧、モータ回転数、及び電気進角の時間変化の一例を示すタイムチャートである。6000min^-1は第１閾値回転数の一例であり、８．５Ｖは第１閾値電圧の一例である。図８は、図７と同様に、電気進角を大きくしても無負荷回転数を高められない状態におけるタイムチャートを示している。

０ｓにおいて、スイッチトリガ７はオンで、無負荷回転数は6000min^-1を超え、無負荷状態での電池電圧（以下「無負荷電圧」）は８．５Ｖを超えており、演算部５０は電気進角を５０度にしてモータ３を駆動している。

０ｓから連発作業により５本のビスの打込みが行われた後の２５ｓにおいて、無負荷回転数が6000min^-1以下となり、また無負荷電圧が８．５Ｖ以下となる。よって、演算部５０は、電気進角を５０度から３０度に低下させる第２ブレーキ制御（進角ブレーキ）を行う。これにより、２５ｓの前後においてモータ回転数が6000min^-1付近から5000min^-1付近まで急低下する。

その後、連発作業が継続された後の６５ｓの手前において、ユーザがスイッチトリガ７をオフする（連発作業が解除される）。このとき、モータ回転数は5000min^-1以下であり、かつ電池電圧が８Ｖ以下である。よって、演算部５０は、第１ブレーキ制御（短絡ブレーキ）を行う。これにより、モータ回転数が０に向けて急低下する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 演算部５０は、スイッチトリガ７がオフになった後のブレーキ判定時間内に、モータ回転数が第２閾値回転数以下かつ電池電圧が第２閾値電圧以下であることを検出した場合に、第１ブレーキ制御（短絡ブレーキ）を実行する。一方、演算部５０は、それ以外の場合には、第１ブレーキ制御を実行しない。このため、ユーザは、スイッチトリガ７をオフにした後のモータ回転数の急低下により、電池電圧の低下を知ることができる。

(2) 演算部５０は、無負荷状態になった後の進角切替判定時間内に、モータ回転数が第１閾値回転数以下かつ電池電圧が第１閾値電圧以下であることを検出した場合に、第２ブレーキ制御（進角ブレーキ）を実行する。一方、演算部５０は、それ以外の場合には、第２ブレーキ制御を実行しない。このため、ユーザは、図３(Ｅ)に示すように作業機１を石膏ボード１７から離した後（無負荷状態にした後）のモータ回転数の急低下により、電池電圧の低下を知ることができる。

(3) スイッチトリガ７のオフ後の第１ブレーキ制御によるモータ回転数の低下は、作業中におけるモータ回転数の変化と異なり、ユーザに認識されやすい。同様に、無負荷状態になった後の第２ブレーキ制御によるモータ回転数の低下も、作業中におけるモータ回転数の変化と異なり、ユーザに認識されやすい。このため、ユーザへの電池電圧の低下（電池残量の低下）の報知の確実性が高められる。電池電圧の低下を知ったユーザは、早めに電池パック１３の充電や交換等の対処が可能となり、電池電圧の低下によるビス打込時の途中停止を抑制でき、作業性が良い。

(4) 第２ブレーキ制御は、電気進角を最高回転数進角から低下させて最高効率進角に近くなるようにする制御のため、デューティ低下によりモータ回転数を低下させる制御と比較して、その後の消費電流（電池パック１３の消費電力）を抑制できる。よって、第２ブレーキ制御の後に継続される連発作業におけるビス打込み可能本数を増加させることができる。なお、デューティは最大（１００％）で固定のため、スイッチングロスを低減でき、効率が良く、スイッチングによるスイッチング素子の発熱も抑制することができる。

(5) 別途の報知部（ＬＥＤ等による残量表示部）を設けずに電池電圧の低下をユーザに報知する構成のため、部品点数の増大を抑制でき、コスト安である。また、ＬＥＤ等による残量表示部では、設置場所によっては気づきにくいという問題があるが、本実施の形態ではモータ回転数の急低下によるフィーリングの変化や音の変化で電池電圧の低下を報知するため、ユーザが認識しやすく、設置場所によっては気づきにくいといった問題は無い。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

第１ブレーキ制御及び第２ブレーキ制御のいずれかの機能を省略してもよい。両方の機能を有することで、連発作業及び単発作業の双方において好適に電池電圧の低下をユーザに報知できるが、いずれか一方の機能しか有さない場合であっても、当該一方の機能による効果が得られる。実施の形態で具体的な数値として例示したモータ回転数や電池電圧、電気進角等は、発明の範囲を何ら限定するものではなく、要求される仕様に合わせて任意に変更できる。

１…作業機（ボード用ドライバ）、２…ハウジング、２ａ…モータ収容部、２ｂ…ハンドル部、２ｃ…電池着脱部、３…モータ（ブラシレスモータ）、３ａ…出力軸、３ｂ…ロータ、３ｃ…永久磁石、３ｅ…ステータ、４…クラッチ機構（伝達機構）、５…ギヤカバー、６…ビット（先端工具）、７…スイッチトリガ（指示部）、８…正逆切替スイッチ、９…ストッパスリーブ、１０…ストッパ、１１…ストッパリング、１３…電池パック、１５…ビス（ねじ）、１６…軽量鉄骨下地（軽天）、１７…石膏ボード、４１…電源電圧供給回路、４２…インバータ回路、４３…電源スイッチ回路、４４…電流検出回路、４５…電圧検出回路、４６…スイッチ操作検出回路、４７…制御信号出力回路、４８…回転子位置検出回路、４９…モータ回転数検出回路、５０…演算部、Ｈ１～Ｈ３…ホールＩＣ（磁気センサ）。

Claims (11)

1. 電源電圧により駆動するモータと、
   前記モータにより駆動する先端工具と、
   前記モータの起動及び停止を指示するようユーザに操作される指示部と、
   複数のスイッチング素子を有し、前記モータを駆動する駆動回路と、
   前記複数のスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記電源電圧と前記モータの回転数の少なくとも一方に応じて、前記指示部が非操作状態になった後、又は、前記モータに外部からの負荷がかかっていない無負荷状態において、前記モータのブレーキ制御を行うか否かを切替可能に構成される、
   ことを特徴とする作業機。
2. 請求項１に記載の作業機であって、
   前記ブレーキ制御は、前記複数のスイッチング素子を短絡する第１ブレーキ制御と、前記モータの回転数を下げる第２ブレーキ制御と、を有する、
   こと特徴とする、作業機。
3. 請求項２に記載の作業機であって、
   前記複数のスイッチング素子は、前記駆動回路の上側アームに接続される３つの上側スイッチング素子と、前記駆動回路の下側アームに接続される３つの下側スイッチング素子と、を有し、
   前記制御部は、前記下側スイッチング素子を短絡することで前記第１ブレーキ制御を実行するよう構成される、
   ことを特徴とする、作業機。
4. 請求項２又は３に記載の作業機であって、
   前記第２ブレーキ制御は、前記モータの進角を下げる進角ブレーキである、
   ことを特徴とする、作業機。
5. 請求項２から４のいずれか一項に記載の作業機であって、
   前記指示部がオンの状態で単一の作業を行う単発作業と、前記指示部がオンの状態で複数の作業を連続して行う連発作業と、を実行可能であり、
   前記単発作業では、前記指示部を非操作状態にした後に前記第１ブレーキ制御を実行するよう構成され、
   前記連発作業では、前記無負荷状態の場合に前記第２ブレーキ制御を実行するよう構成される、
   ことを特徴とする、作業機。
6. 請求項５に記載の作業機であって、
   前記連発作業を解除すると、前記第１ブレーキ制御を実行するよう構成される、
   ことを特徴とする、作業機。
7. 電源電圧により駆動するモータと、
   前記モータにより駆動する先端工具と、
   前記モータの起動及び停止を指示するようユーザに操作される指示部と、
   複数のスイッチング素子を有し、前記モータを駆動する駆動回路と、
   前記複数のスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記モータに外部からの負荷がかかっていない無負荷状態において、前記電源電圧と前記モータの回転数の少なくとも一方が低下すると前記モータの進角を下げるよう構成された、
   ことを特徴とする作業機。
8. 請求項７に記載の作業機であって、
   前記制御部は、前記モータの回転数が一定になるよう前記駆動回路を制御し、
   前記制御部は、前記モータに外部からの負荷がかかっていない無負荷状態において、前記電源電圧が電圧閾値より低下した場合、前記モータの回転数が回転数閾値より低下した場合、又は、前記電源電圧が電圧閾値より低下し且つ前記モータの回転数が回転数閾値より低下した場合に、前記進角を下げるよう構成された、
   ことを特徴とする、作業機。
9. 請求項７又は８に記載の作業機であって、
   前記制御部は、前記指示部を非操作状態にした後、又は、前記無負荷状態において前記モータの進角を下げるよう構成された、
   ことを特徴とする、作業機。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の作業機であって、
    前記モータと前記先端工具との間に設けられ、前記モータの動力を前記先端工具に伝達する伝達状態と、前記モータの動力を前記先端工具に伝達しない遮断状態と、を切り替え可能な伝達機構を備え、
    前記作業機は、前記伝達機構が遮断状態のときに前記指示部を操作して前記モータを駆動させる前記無負荷状態での作業を有するボード用ドライバである、
    ことを特徴とする作業機。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の作業機であって、
    電池パックの電力で動作する、
    ことを特徴とする作業機。

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