JP5810312B2

JP5810312B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP5810312B2
Application number: JP2011205002A
Authority: JP
Inventors: 博之海藏; 山田　穣; 穣山田; 直有村; 賢一郎稲垣; 将利渥美; 宏司松本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: JP2013066948A

Description

本発明は、減速比を切替自在とした電動工具に関する。

電動工具において、駆動源であるモータの回転動力を減速して伝達する減速機構部を備えたものがある。このような電動工具では、作業者が遊星減速機構を構成するリングギア等の切替部材をスライドさせる操作を行うことで、減速機構部の減速比を切り替えるものがある。そして、電動工具においては、この減速比の切り替えに伴い、出力トルクが小さい高速状態（高速低トルク状態）と、高速状態に比べて出力トルクが大きい低速状態（低速高トルク状態）とに切り替わる。そして、特許文献１に記載される電動工具のように、モータからサンプリングした電流が予め決められた時間期間に渡ってしきい値を超えた状態が続いた場合、ソレノイドを用いて自動的に切替部材をスライドさせて、減速比を自動的に切り替えるものもある。そして、この電動工具では、上記時間期間に渡ってしきい値を超えた状態が続いた場合に、モータを停止した後、切替部材をスライドさせて、自動変速を行っている。

特開２００９−５６５９０号公報

また、電動工具は、正逆転自在のモータを駆動源として、出力する回転動力を正転と逆転とに切替自在として、正転での作業と、逆転での作業とに利用可能としたものがある。そして、減速比を自動的に切り替える自動変速機能を有した電動工具では、高速低トルク状態から低速高トルク状態に切り替える変速点と、低速高トルク状態から高速低トルク状態に切り替える変速点とがモータの回転方向に依らず同じ条件（トルク）となっている。

そのため、自動変速による切替直後に、切替先の状態から自動変速させる場合の条件を満たしてしまい、再度自動変速されて、切替前の状態に戻る、所謂キックバックを起こすことがある。そして、このキックバックに起因する不要な切替動作を生じると、電動工具を利用した作業の効率を低下させたり、減速比切替用の部材の摩耗や疲労蓄積等の構成部材の消耗を早めたり、騒音が増大したりすることがある。

ところで、この種の電動工具において、正転での作業は、ねじ締め作業等の負荷が小さい状態から開始され作業進行に伴い増加する作業が多く、逆転での作業は、ねじ緩め作業等の負荷が大きい状態から開始され作業進行に伴い低下する作業が多い。そのため、正転での作業を基準に各変速点（条件）を設定する等で正転時と逆転時が同じものでは、逆転での作業時に、低速高トルク状態から切り替える変速点の条件が作業内容に適さない（好ましくない）等で作業性（作業効率）を低下させる恐れがある。

本発明では、異なる回転方向でモータを駆動させる作業時の自動変速による作業性（作業効率）への影響を軽減して、キックバックの発生を抑制した電動工具を提供することを、課題とする。

前記課題を解決するために本発明の電動工具は、正転とこの正転に対して反対向きの逆転とに回転方向が切り替わるモータと、前記モータの回転動力を減速したうえで伝達する減速機構部と、前記減速機構部の減速比を切り替える切替機構部と、前記減速機構部を介して伝達された前記回転動力を出力する出力部と、前記減速比の切替時に前記切替機構部を制御する制御部と、前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部とを具備し、前記減速機構部が前記切替機構部によって、高速低トルク状態と、前記出力部に伝達される前記回転動力が前記高速低トルク状態に比べて低速で且つ高い出力トルクとなる低速高トルク状態との二つの状態に切り替わり、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記駆動状態が所定条件を満たす変速点に至ると、前記切替機構部に前記減速比を切り替えさせる制御を行い、前記変速点が前記回転方向によって異なると共に、前記回転方向ごとに各々、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点と異なることを特徴とする。

この電動工具として、前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数を検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合において、前記逆転時の前記閾値が、前記正転時に前記閾値に比べて、小さい値であることが好ましい。

この電動工具として、前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータの電流値を検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合において、前記逆転時の前記閾値が、前記正転時の前記閾値に比べて、大きい値であることが好ましい。

この電動工具として、前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知し、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合において、前記逆転時の前記変速点が、前記正転時の変速点と異なることが好ましい。

この電動工具として、前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数を検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、前記高速低トルク状態で開始して前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点のうち、少なくとも最初の前記変速点において、前記逆転時の前記閾値が、前記正転時の前記閾値に比べて、大きい値であることが好ましい。

この電動工具として、前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータの電流値を検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、前記高速低トルク状態で開始して前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点のうち、少なくとも最初の前記変速点において、前記逆転時の前記閾値が、前記正転時の前記閾値に比べて、小さい値であることが好ましい。

この電動工具として、前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知し、前記高速低トルク状態で開始して前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点のうち、少なくとも最初の前記変速点が異なることが好ましい。

本発明は、異なる回転方向でモータを駆動させる作業時の自動変速による作業性（作業効率）への影響を軽減して、キックバックの発生を抑制することができるという効果を奏する。

実施形態１の電動工具のブロック図である。同上の電動工具の減速機構部の１速の状態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は側断面図である。同上の減速機構部の２速の状態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は側断面図である。実施形態１の電動工具におけるモータの回転数−トルクの関係図である。同上の電動工具における正転時の自動変速の説明図である。同上の電動工具における低速状態から切り替える場合の正転時と逆転時の自動変速の説明図である。同上の電動工具における高速状態から切り替える場合の正転時と逆転時の自動変速の説明図である。実施形態２の電動工具における正転時の自動変速の説明図である。同上の電動工具における低速状態から切り替える場合の正転時と逆転時の自動変速の説明図である。同上の電動工具における高速状態から切り替える場合の正転時と逆転時の自動変速の説明図である。従来の電動工具における自動変速の説明図であって、（ａ）がトルクの指標にモータの回転数を用いた場合であり、（ｂ）がトルクの指標にモータの電流値を用いた場合である。

本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

＜実施形態１＞
図１には、本発明の電動工具の実施形態１を示してある。この電動工具は、図１に示すように、駆動源となる正逆転自在のモータ１（メインモータ）と、変速装置２と、出力部３とを備え、モータ１の回転動力は変速装置２を介して出力部３に伝達される。そして、本電動工具は、図１に示すように、トリガスイッチ１０１と、回転方向切替部１０２と、電源部７０とを更に備える。トリガスイッチ１０１は電動工具のハウジング（図示せず）に対して引き込み自在に設けてあり、この引込量に応じてモータ１の出力回転数（回転数）が可変となっている。回転方向切替部１０２は、上記ハウジングに露出して設けてあり、モータ１の回転方向を、正転と、正転と反対向きの逆転とに切り替えるための操作部となっている。電源部７０は外部電源に接続される電源コードやハウジングに着脱自在の電池パック等で主体が構成される。

また、変速装置２は、図２，３に示すように、モータ１の回転動力を減速したうえで出力部３に伝達する減速機構部４と、減速機構部４の減速比を切り替える切替機構部８とを有する。そして、モータ１、減速機構部４、出力部３は、モータ１の軸方向に沿って配置され、モータ１の回転動力はモータ１から減速機構部４を介して出力部３に伝達される。以下、モータ１の軸方向を、単に軸方向Ａｘと記載し、方向の一基準とする。

切替機構部８は、図２，３に示すように、変速用アクチュエータ６と、変速カムプレート４２とを有し、この変速用アクチュエータ６は、専用のモータ５０（サブモータ）を駆動源とした回転式のアクチュエータとなっている。そして、変速用アクチュエータ６は、減速機構部４が有する切替部材７を、変速カムプレート４２を介して軸方向Ａｘにスライド移動させ、減速比の切替を行う。この点について詳しくは後述する。

また、減速機構部４は、図２，３に示すように、ギアケース９内に三段の遊星減速機構を収容してある。そして、減速機構部４は、一つの遊星減速機構の減速状態と非減速状態を切り替えることによって、減速機構部４全体の減速比を切り替える。以下においては、モータ１に近い側から順に１、２、３段目の遊星減速機構として説明を行う。

１段目の遊星減速機構は、モータ１からの回転動力によって軸中心に回転駆動される太陽ギア１０と、該太陽ギア１０と噛み合う複数の遊星ギア１１と、各遊星ギア１１に噛み合うリングギア１２とを備える。遊星ギア１１は太陽ギア１０を囲むように位置し、リングギア１２はこれら複数の遊星ギア１１を囲むように位置する。１段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア１１と回動自在に連結されるキャリア１４と、遊星ギア１１とキャリア１４を連結させるキャリアピン１３とをさらに備える。

２段目の遊星減速機構は、１段目のキャリア１４に結合される２段目の太陽ギア２０と、該太陽ギア２０と噛み合う複数の遊星ギア２１と、各遊星ギア２１に噛み合うリングギア２２とを備える。遊星ギア２１は太陽ギア２０を囲むように位置し、リングギア２２はこれら複数の遊星ギア２１を囲むように位置する。２段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア２１と回動自在に連結されるキャリア２４と、遊星ギア２１とキャリア２４を連結するキャリアピン２３とをさらに備える。

リングギア２２はギアケース９に対して軸方向Ａｘにスライド自在に且つ回転自在に配される。リングギア２２は、モータ１側のスライド位置にあるときに、１段目のキャリア１４の外周縁部１４ａに噛み合い、キャリア１４と一体に回転自在となる。そして、リングギア２２は、出力部３側のスライド位置にあるときに、ギアケース９に形成された係合歯部４０に噛み合い、ギアケース９に回転不能で保持される。更に、リングギア２２はいずれのスライド位置にあっても、遊星ギア２１に噛み合う。以下の本文中において、軸方向Ａｘを基準に、モータ１側を単に「入力側」といい、出力部３側を単に「出力側」という。

３段目の遊星減速機構は、２段目のキャリア２４に結合される３段目の太陽ギア３０と、該太陽ギア３０と噛み合う複数の遊星ギア３１と、これら複数の遊星ギア３１と噛み合うリングギア３２とを備える。遊星ギア３１は太陽ギア３０を囲むように位置し、リングギア３２はこれら複数の遊星ギア３１を囲むように位置する。３段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア３１と回動自在に連結されるキャリア（図示せず）と、このキャリアと遊星ギア３１を連結させるキャリアピン（図示せず）とをさらに備える。

これら３段の遊星減速機構は、軸方向Ａｘに連結される。つまり、１〜３段目の太陽ギア１０，２０，３０が軸方向Ａｘの一直線上に並設され、これらを囲むように位置する三つのリングギア１２，２２，３２もまた軸方向Ａｘの一直線上に並設される。

リングギア２２は独立して軸方向Ａｘにスライド自在であり、そのスライド位置に対応して減速比を切り替え、出力部３の回転出力を１速、２速に変更する。このように、本実施形態では、リングギア２２が、軸方向Ａｘにスライド自在な切替部材７をなす。

図２には１速の状態、図３には２速の状態を示している。図２の１速にある減速機構部４では、切替部材７をなすリングギア２２が入力側の位置にあり、２段目の遊星減速機構が非減速状態となる。図３の２速にある減速機構部４では、切替部材７をなすリングギア２２が出力側の位置にあり、２段目の遊星減速機構が減速状態となる。そのため、２速の場合は１速の場合に比べて減速比が大きく、出力部３での回転速度は小さくなる。そして、２速の場合は１速の場合に比べて出力部３での出力トルクが大きい（高い）状態となる。すなわち、ここでの１速は高速低トルク状態となっており、２速は低速高トルク状態となっている。以下、高速低トルク状態を高速状態、低速高トルク状態を低速状態と記載する。

また、切替部材７をなすリングギア２２のスライド位置は、変速カムプレート４２の回転位置に応じて決定される。変速カムプレート４２は、筒状をなすギアケース９の外周面に沿う断面円弧状のプレートであり、ギアケース９の中心軸まわりに回転自在となるように装着される。変速カムプレート４２にはカム溝４１が設けてあり、カム溝４１は、リングギア２２のスライド移動に対応した折れ線形状を有する貫通溝となっており、カム溝４１には変速ピン４５が挿通されている。変速ピン４５は先端部が、ギアケース９に貫通形成したガイド溝（図示せず）を通じてギアケース９内に挿入され、リングギア２２の外周面の凹溝（図示せず）に係合する。ガイド溝は、減速機構部４の軸方向Ａｘと平行に形成してある。

この変速カムプレート４２は、その周方向端部にギア部４７を有し、ギア部４７は回転式の変速用アクチュエータ６と噛み合う。変速用アクチュエータ６は、専用のモータ５０と、モータ５０の回転動力を減速して伝達する伝達部５１と、伝達部５１を通じて伝達される回転動力により回転駆動される出力部５２とを有する。つまり、変速用アクチュエータ６はモータ５０が駆動することで、変速カムプレート４２を介して切替部材７を軸方向Ａｘにスライドさせる。

このように、減速機構部４は、軸方向Ａｘにスライド自在な切替部材７と、これら切替部材７の軸方向Ａｘのスライド位置に応じて該切替部材７との係合状態と非係合状態が切り替わるギア部材５と、を用いて形成してある。そして、ギア部材５は、１段目のキャリア１４と係合歯部４０となっており、切替部材７がいずれのギア部材５に係合するかに応じて、減速機構部４全体の減速比が切り替わる。

また、本電動工具は、制御部６０と、モータ駆動部６１と、駆動状態検知部６２とをさらに備え、制御部６０とモータ駆動部６１には電源部７０から電力が供給される。モータ駆動部６１は、モータ１を駆動させるとともにモータ１の回転動力を変更させる（調整させる）ものとなっており、モータ１の回転動力を調整する駆動調整部を兼ねている。

駆動状態検知部６２は、モータ１の回転方向と、モータ１の駆動状態とを検知し、その検知結果を制御部６０に入力する。そして、この駆動状態の検知結果としては、例えば、モータ１にかかる負荷トルク、または上記負荷トルクの指標となる、モータ１に流れる電流値や、モータ１の回転数や、出力部３の回転数等となっている。そして、本電動工具は、駆動状態検知部６２として、モータ１に流れる電流値を検知する電流検知部６４と、モータ１の回転数を検知する回転数検知部６３とを備える。

制御部６０は、モータ駆動部６１を介してモータ１を制御するモータ制御部の機能と、変速装置２を制御して変速装置２（切替機構部８）に減速比を切り替えさせる変速制御部の機能とを兼ねている。そして、制御部６０は、駆動状態検知部６２により検知されるモータ１の回転方向及びモータ１の駆動状態に応じて、変速装置２に変速用アクチュエータ６を起動させ、切替部材７をスライド移動させることにより減速機構部４の減速比を変更する。

更に、制御部６０は、所定条件を満たした場合に、変速用アクチュエータ６のモータ５０を起動させて、自動変速させる制御を行う。

具体的には、１速から２速への減速比の切り替えの場合、制御部６０は、変速用アクチュエータ６のモータ５０を起動させ、変速カムプレート４２を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン４５は、ギアケース９のガイド溝にガイドされながら、カム溝４１内を入力側から出力側へとスライド駆動され、切替部材７であるリングギア２２を図２に示す位置から出力側へとスライド移動させる。

スライド移動したリングギア２２は、まず１段目のキャリア１４との係合が解除され、切替途中の状態となる。このとき、リングギア２２は、２段目の遊星ギア２１に係合し、且つ、ギアケース９には回転固定されない状態にある。この切替途中の状態において、リングギア２２は、１速にてキャリア１４に係合していたときの回転慣性で回転を続けるが、これと同時に、モータ１により駆動される２段目の遊星ギア２１からの反力によって、上記回転慣性とは反対方向の回転力を受ける。一方、リングギア２２が次に係合するギア部材５である係合歯部４０は、ギアケース９に対して固定されている。

制御部６０は、この回転慣性と反対方向の回転力を積極的に利用して、リングギア２２と係合歯部４０との相対回転速度を低減させ（好ましくはゼロとする）、係合歯部４０と係合する際にはリングギア２２の回転速度が極力ゼロに近づくように調整する。これにより、図３のようにリングギア２２が係合歯部４０と係合する際の衝撃を抑制し、スムーズ且つ安定的な自動変速を実現するとともに、衝突によるギアの磨耗や破損も抑制することができる。そして、前述の通りリングギア２２が係合歯部４０と係合することで、減速機構部４は１速の状態から２速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。

次に、２速から１速へ自動変速させる場合、制御部６０は、変速用アクチュエータ６のモータ５０を起動させ、変速カムプレート４２を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン４５は、ギアケース９のガイド溝にガイドされながら、カム溝４１内を出力側から入力側へとスライド駆動され、切替部材７であるリングギア２２を図３に示す位置から入力側へとスライド移動させる。

スライド移動したリングギア２２は、まず係合歯部４０との係合が解除され、切替途中の状態となる。そして、リングギア２２は、切替途中の状態から更にスライド移動することで、図２に示すように、１段目のキャリア１４と係合して、減速機構部４は２速の状態から１速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。

加えて、制御部６０は、減速比の切替動作時（自動変速時）に、変速装置２の情報検知部（図示せず）から検知した切替部材７（リングギア２２）の位置に対応するかたちで、変速用アクチュエータ６の駆動を調整するように制御する。

具体的には、情報検知部は、変速用アクチュエータ６が駆動されるときに、入出力情報として、電源部７０から変速用アクチュエータ６に印加された供給電圧の値を随時検知し、検知結果を制御部６０に出力する。制御部６０は、入力された検知結果に応じて、切替部材７が所定の目標位置に至るまでの時間あたりのスライド量を一定にさせるように変速用アクチュエータ６を制御する。つまり、制御部６０は、情報検知部の検知結果に応じてモータ５０の回転動力を随時変更させて、所定の時間経過時に切替部材７が所定の目標位置に至るように、変速用アクチュエータ６を駆動調整する。

これにより、電池パック（電源部７０）の消耗による供給電圧の低下等に伴う切替部材７のスライド量または速度の低下に対応して、切替部材７のスライドを調整することができる。そのため、切替部材７の移動速度のばらつきに伴うスライド量不足を抑制し、切替部材７を所定の時間に所定の目標位置に到達させることができ、スムーズかつ安定な自動変速を実現する。なお、上記所定の時間とは、自動変速に要する切替時間であり、変速用アクチュエータ６の駆動時間と略同じ時間となっている。

また、変速用アクチュエータ６を起動させる所定条件（自動変速させる条件）は、駆動状態検知部６２（回転数検知部６３）にてモータ１の駆動状態が所定水準を越えたと検知された場合となっている。制御部６０は、駆動状態検知部６２にて検知されたモータ１の回転数が回転数側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準を越えた（負荷トルクがトルク側の閾値に達した）として、変速用アクチュエータ６を起動させる。以下、特に規定しない限り、トルク側の閾値を、単に閾値と記載する。

図４は、電動工具におけるモータ１の回転数Ｎ−トルクＴ特性の一例を示した説明図となっており、直線Ｌ１が高速状態におけるＮ−Ｔ特性を示した線となっており、直線Ｌ２が低速状態におけるＮ−Ｔ特性を示した線となっている。そして、直線Ｌ１と直線Ｌ２は所定のトルクＴで且つ所定の回転数Ｎの位置に交点を有し、Ｎ−Ｔ特性を基準とした場合において、自動変速させる駆動状態の最良な所定条件は、直線Ｌ１と直線Ｌ２の上記交点となっている。以下、この交点を基準点Ｐ０と記載し、基準点Ｐ０におけるトルクＴの値を基準値Ｔ０と記載する。

ところで、従来の電動工具の場合、図１１（ａ）に示すように、基準点Ｐ０が自動変速させる変速点（従来変速点Ｐ２１）となっており、変速点はこの従来変速点Ｐ２１の一つのみとなっている。そして、変速点が従来変速点Ｐ２１一つとなっているため、高速状態から低速状態へ自動変速させる場合と、低速状態から高速状態へ自動変速させる場合とで、所定条件における負荷トルク（トルクＴ）の閾値Ｔ２１が同じ値（基準値Ｔ０）となっている。そのため、従来変速点Ｐ２１において、減速比の切替直後（自動変速直後）に、切替前の減速比に切り替える所定条件を満たしてしまい、切替直後に切替前の状態に戻る所謂キックバックを起こす恐れがある。そして、自動変速直後に、検知される負荷トルク（トルクＴ）や回転数Ｎが閾値Ｔ２１，Ｎ２０を介して振動する（増減する）と、自動変速を繰り返す所謂チャタリングを起こす恐れがある。以下、高速状態から低速状態へ自動変速させる場合を、高速状態から切り替える場合とし、低速状態から高速状態へ自動変速させる場合を、低速状態から切り替える場合とする。

対して、本実施形態の電動工具は、モータ１を正転で駆動した時と逆転で駆動した時の各々において、高速状態の場合と、低速状態の場合とで所定条件における負荷トルクの閾値が異なっており、各回転方向において変速点を二つ有した構成となっている。なお、以下、正転で駆動させたときを正転時、逆転で駆動させたときを逆転時とする。

本実施形態における正転時の自動変速を、図５に示すモータ１の回転数Ｎ−トルクＴ特性の説明図を用いて、具体的に説明する。

まず、作業進行に伴い負荷トルク（トルクＴ）が大きくなる（増加する）作業を、高速状態で開始し、作業終了までトリガスイッチ１０１の引込量を一定とした場合を例にとり、正転時における高速状態から低速状態への自動変速を説明する。なお、この作業の場合、本電動工具は、図５中の矢印Ａｒ１に示すように、負荷トルク（トルクＴ）の増加に伴って検知されるモータ１の回転数Ｎ（検知結果）が低下する。以下、上記作業の場合を、Ａｒ１の場合と記載する。

Ａｒ１の場合において、高速状態で動作中に、負荷トルク（トルクＴ）の増加に伴い回転数Ｎが低下して、第１変速点Ｐ１に至るとき、駆動状態検知部６２にて検知される回転数Ｎが回転数Ｎ１となる。この第１変速点Ｐ１に至ると、制御部６０は、検知結果から負荷トルク（トルクＴ）が第１閾値Ｔ１に達して駆動状態が所定水準を越えて正転時の所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ６を起動させて、低速状態に切り替えさせる（自動変速させる）。

次に、作業進行に伴い負荷トルク（トルクＴ）が小さくなる（低下する）作業を、低速状態で開始し、作業終了までトリガスイッチ１０１の引込量を一定とした場合を例にとり、正転時における低速状態から高速状態への自動変速を説明する。なお、この作業の場合、本電動工具は、図５中の矢印Ａｒ２に示すように、負荷トルク（トルクＴ）の低下に伴って検知されるモータ１の回転数Ｎ（検知結果）が増加する。以下、上記作業の場合を、Ａｒ２の場合と記載する。

Ａｒ２の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク（トルクＴ）の低下に伴い回転数Ｎが増加して、第２変速点Ｐ２に至るとき、駆動状態検知部６２にて検知される回転数Ｎが回転数Ｎ２となる。そして、第２変速点Ｐ２に至ると、制御部６０は、検知結果から負荷トルク（トルクＴ）が第２閾値Ｔ２に達して駆動状態が所定水準を越えて正転時の所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ６を起動させて、高速状態に切り替えさせる。

すなわち、回転数Ｎ１が、正転時に高速状態から切り替えさせる場合における回転数Ｎの閾値（回転数側の第１閾値）となっており、回転数Ｎ２が、正転時に低速状態から切り替えさせる場合における回転数Ｎの閾値（回転数側の第２閾値）となっている。そして、回転数Ｎ１は回転数Ｎ２に比べて、小さい値となっている。更に、第１閾値Ｔ１は基準値Ｔ０と略同じ値となっており、第２閾値Ｔ２は第１閾値Ｔ１（基準値Ｔ０）に比べて小さい値となっている。更に、所定条件は、Ａｒ１の場合、高速状態で動作中に負荷トルク（トルクＴ）が第１閾値Ｔ１に達することとなっており、Ａｒ２の場合、低速状態で動作中に負荷トルク（トルクＴ）が第２閾値Ｔ２に達することとなっている。そのため、Ａｒ１の場合では、第２変速点Ｐ２における所定条件を満たすことがなく、Ａｒ２の場合では、第１変速点Ｐ１における所定条件を満たすことがない構成となっている。

また、図６に示すように、低速状態で作業を開始し、変速点で低速状態から切り替えさせる場合において、逆転時の挙動は、図中の矢印Ａｒ３に示すように、負荷トルク（トルクＴ）の低下に伴って検知されるモータ１の回転数Ｎ（検知結果）が増加する。そして、検知される回転数Ｎが回転数Ｎ３となる第３変速点Ｐ３に至ると、制御部６０は、負荷トルク（トルクＴ）が第３閾値Ｔ３に達して逆転時の所定条件を満たしたとして、高速状態へ自動変速させる。

そして、第３変速点Ｐ３における回転数Ｎ３は、第２変速点Ｐ２における回転数Ｎ２に比べて小さい値となっており、第３閾値Ｔ３は基準値Ｔ０と略同じ値で、正転時の第２閾値Ｔ２に比べて大きい値となっている。

次に、図７に示すように、高速状態で作業を開始し、高速状態から切り替える場合において、逆転時の挙動は、図中の矢印Ａｒ４に示すように、負荷トルク（トルクＴ）の増加に伴って検知されるモータ１の回転数Ｎ（検知結果）が低下する。そして、検知される回転数Ｎが回転数Ｎ４となる第４変速点Ｐ４に至ると、制御部６０は、負荷トルク（トルクＴ）が第４閾値Ｔ４に達して逆転時の所定条件を満たしたとして、低速状態へ自動変速させる。

そして、第４変速点Ｐ４における回転数Ｎ４は、第１変速点Ｐ１における回転数Ｎ１に比べて大きい値となっており、第４閾値Ｔ４は、第１閾値Ｔ１（基準値Ｔ０）に比べて小さい値となっている。更に、第４変速点Ｐ４における回転数Ｎ４は、第３変速点Ｐ３における回転数Ｎ３に比べて大きい値となっており、第４閾値Ｔ４は、第３閾値Ｔ３に比べて小さい値となっている。

以上のように、本実施形態の電動工具は、第１変速点Ｐ１と第３変速点Ｐ３とが基準点Ｐ０に位置し、第２変速点Ｐ２と第４変速点Ｐ４とが基準点Ｐ０以外に位置した構成となっている。すなわち、本電動工具は、高速状態から切り替える場合の変速点及び低速状態から切り替える場合の変速点において、モータ１の回転方向によって所定条件（トルク側の閾値）が異なっている。

そのため、正転時に行うことが多いねじ締め作業等の作業進行に伴い負荷が増加する作業と、逆転時に行うことが多いねじ緩め作業等の作業進行に伴い負荷が低下する作業とを行う際に、最良の変速点となる基準点Ｐ０で自動変速させることができる。そのため、ねじ締め作業やねじ緩め作業等を行い易くなり、異なる回転方向でモータを駆動させる作業時の自動変速による作業効率（作業性）への影響を軽減し易くすることができる。そして、基準点Ｐ０で自動変速させたことで、切替前後での回転数の差等に起因する切替時のモータ１や切替部材７やギア部材５等の構成部材への負荷を軽減し易くなる。

更に、正転時と逆転時の各々において、高速状態から切り替える場合と低速状態から切り替える場合とでトルク側の閾値等の所定条件（変速点）が異なるため、上記作業での自動変速直後にキックバックやチャタリングを起こし難くすることができる。そのため、正転時と逆転時の両方の場合において、キックバックやチャタリングに起因する不要な自動変速による、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。

そして、回転数Ｎ３を回転数Ｎ２に比べて小さくしたことで、正転時に比べて早期に、低速状態に比べて回転数の大きい高速状態へ切り替わり易くすることができ、正転時に比べて早いタイミングで出力部３での回転数を上げることができる。そのため、負荷トルクが小さい場合に好ましい高速状態に早期に切り替わり易くなり、ねじ緩め作業時の負荷トルクが低下してからの作業等において、作業効率を向上させ易くすることができる。

更に、回転数Ｎ４を回転数Ｎ１に比べて大きくしたことで、作業開始時の負荷トルクが大きい場合が多い逆転時において、高速状態に比べて出力トルクの高い低速状態へ、正転時に比べて早いタイミングで切り替えることができる。そのため、負荷トルクが大きい場合に好ましい低速状態によって、正転時に比べて早期に出力部３での出力トルクを高めることができ、作業開始時の負荷トルクが大きいねじ緩め作業時等の作業効率を向上させ易くすることができる。

次に、電動工具の他の実施形態について順に述べる。なお、上述の実施形態１と同様の構成については詳しい説明を省略し、実施形態１とは相違する特徴的な構成について、主に詳述する。

＜実施形態２＞
本実施形態の電動工具においても、高速状態から切り替える場合の変速点及び低速状態から切り替える場合の変速点における所定条件（トルク側の閾値）が、モータ１の回転方向によって異なっている。しかし、本実施形態においては、変速用アクチュエータ６を起動させるための所定条件等が実施形態１の場合と相違する。

本実施形態の電動工具は、制御部６０は、電流検知部６４にて検知されたモータ１の電流値が電流値側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準を越えた（負荷トルクが閾値に達した）として、変速用アクチュエータ６を起動させる。

図８は、電動工具におけるモータの電流値Ｉ−トルクＴ特性の説明図となっており、直線Ｌ３が高速状態におけるＩ−Ｔ特性を示した線となっており、直線Ｌ４が低速状態におけるＩ−Ｔ特性を示した線となっている。

そして、図８では、矢印Ａｒ５が、作業進行に伴い負荷トルク（トルクＴ）が大きくなる作業を行った場合の正転時の挙動となっており、矢印Ａｒ６が、作業進行に伴い負荷トルク（トルクＴ）が小さくなる作業を行った場合の正転時の挙動となっている。以下、負荷トルクが大きくなる作業の場合を、Ａｒ５の場合と記載し、負荷トルクが小さくなる作業の場合を、Ａｒ６の場合と記載する。

Ａｒ５の場合において、高速状態で動作中に、負荷トルク（トルクＴ）の増加に伴い電流値Ｉが増加して、第５変速点Ｐ５に至るとき、駆動状態検知部６２にて検知される電流値Ｉが電流値Ｉ１となる。そして、第５変速点Ｐ５に至ると、制御部６０は、検知結果から負荷トルクＴが第５閾値Ｔ５に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ６を起動させて、低速状態に切り替える。

次に、Ａｒ６の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク（トルクＴ）の低下に伴い電流値Ｉが低下して、第６変速点Ｐ６に至るとき、駆動状態検知部６２にて検知される電流値Ｉが電流値Ｉ２となる。そして、第６変速点Ｐ６に至ると、制御部６０は、検知結果から負荷トルク（トルクＴ）が第６閾値Ｔ６に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ６を起動させて、高速状態に切り替える。

すなわち、電流値Ｉ１が、高速状態から切り替える場合における電流値Ｉの閾値（電流値側の第５閾値）となっており、電流値Ｉ２が、低速状態から切り替える場合における電流値Ｉの閾値（電流値側の第６閾値）となっている。そして、第５閾値Ｔ５は、基準値Ｔ０と略同じ値で、第６閾値Ｔ６に比べて大きい値となっており、電流値Ｉ１は電流値Ｉ２に比べて大きい値となっている。更に、第５変速点Ｐ５において低速状態へ切り替えたときの電流値Ｉとなる直線Ｌ４上の第５閾値Ｔ５に対応した電流値Ｉ１が、電流値Ｉ２に比べて大きい値となっている。

そのため、所定条件は、Ａｒ５の場合、高速状態で動作中に負荷トルク（トルクＴ）が第５閾値Ｔ５に達することとなっており、Ａｒ６の場合、低速状態で動作中に負荷トルク（トルクＴ）が第６閾値Ｔ６に達することとなっている。そして、Ａｒ５の場合では、第６変速点Ｐ６における所定条件を満たすことがなく（第６変速点Ｐ６を通ることがなく）、Ａｒ６の場合では、第５変速点Ｐ５における所定条件を満たすことがない（第５変速点Ｐ５を通ることがない）構成となっている。

また、図９に示すように、低速状態で作業を開始し、低速状態から切り替える場合において、逆転時の挙動は、図中の矢印Ａｒ７に示すように、負荷トルク（トルクＴ）の低下に伴って検知されるモータ１の電流値Ｉ（検知結果）が低下する。そして、検知される電流値Ｉが電流値Ｉ３となる第７変速点Ｐ７に至ると、負荷トルク（トルクＴ）が第７閾値Ｔ７に達して所定条件を満たしたとして、自動変速される。

そして、第７変速点Ｐ７における電流値Ｉ３は、電流値Ｉ２に比べて大きい値となっており、第７閾値Ｔ７は、基準値Ｔ０と略同じで、第６閾値Ｔ６に比べて大きい値となっている。そのため、第７変速点Ｐ７において高速状態に切り替えたときの直線Ｌ３上の電流値Ｉは、略同じ負荷トルクの第５変速点Ｐ５における電流値Ｉ１と略同じ値となっており、電流値Ｉ３は電流値Ｉ１に比べて小さい値となっている。そして、電流値Ｉ１に対応した第５変速点Ｐ５は、電流値Ｉ３に対応した第７変速点Ｐ７とモータ１の回転方向が異なるため、第７変速点Ｐ７で切替後に、第５変速点Ｐ５でのキックバックを起こす恐れが無い構成となっている。

次に、図１０に示すように、高速状態で作業を開始し、高速状態から切り替える場合において、逆転時の挙動は、図中の矢印Ａｒ８に示すように、負荷トルク（トルクＴ）の増加に伴って検知されるモータ１の電流値Ｉ（検知結果）が増加する。そして、検知される電流値Ｉが電流値Ｉ４となる第８変速点Ｐ８に至ると、負荷トルク（トルクＴ）が第８閾値Ｔ８に達して所定条件を満たしたとして、自動変速される。

そして、電流値Ｉ４は、電流値Ｉ１に比べて小さい値となっており、第８閾値Ｔ８は第５閾値Ｔ５に比べて小さい値となっている。更に、第８変速点Ｐ８において高速状態に切り替えたときの直線Ｌ３上の電流値Ｉは、略同じ負荷トルクの第７変速点Ｐ７における電流値Ｉ３に比べて小さい値となっている。

以上のように、本実施形態の電動工具は、高速状態から切り替える場合の変速点及び低速状態から切り替える場合の変速点において、モータ１の回転方向によって所定条件（トルク側の閾値）が異なっている。

そのため、正転時に行うことが多いねじ締め作業等の負荷が増加する作業と、逆転時に行うことが多いねじ緩め作業等の負荷が低下する作業とを行う際に、最良の変速点となる基準点Ｐ０（基準値Ｔ０）で自動変速させることができる。そして、基準点Ｐ０で自動変速させたことで、ねじ締め作業やねじ緩め作業の作業効率の低下を抑制し易くなると共に、切替前後での回転数の差等に起因する切替時のモータ１や切替部材７やギア部材５等の構成部材への負荷を軽減し易くなる。

更に、正転時と逆転時の各々において、高速状態から切り替える場合と低速状態から切り替える場合とで変速点（トルク側の閾値）が異なるため、上記作業での自動変速直後にキックバックやチャタリングを起こし難くすることができる。そのため、正転時と逆転時の両方の場合において、キックバックやチャタリングに起因する不要な自動変速による、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。

そして、電流値Ｉ３を電流値Ｉ２に比べて大きくしたことで、正転時に比べて早期に、低速状態に比べて回転数の大きい高速状態へ切り替わり易くすることができ、正転時に比べて早いタイミングで出力部３での回転数を上げることができる。そのため、負荷トルクが小さい場合に好ましい高速状態に早期に切り替わり易くなり、ねじ緩め作業時の負荷トルクが低下してからの作業等において、作業効率を向上させ易くすることができる。

更に、電流値Ｉ４を電流値Ｉ１に比べて小さくしたことで、作業開始時の負荷トルクが大きい場合が多い逆転時において、高速状態に比べて出力トルクの高い低速状態へ、正転時に比べて早いタイミングで切り替えることができる。そのため、負荷トルクが大きい場合に好ましい低速状態によって、正転時に比べて早期に出力部３での出力トルクを高めることができ、作業開始時の負荷トルクが大きいねじ緩め作業時等の作業効率を向上させ易くすることができる。

＜実施形態３＞
本実施形態の電動工具においても、高速状態から切り替える場合の変速点及び低速状態から切り替える場合の変速点における所定条件（トルク側の閾値）が、モータ１の回転方向によって異なっている。しかし、本実施形態においては、変速用アクチュエータ６を起動させるための所定条件として、モータ１の回転数Ｎとモータ１の電流値Ｉの両方を用いる点で、実施形態１，２の場合と相違する。

本実施形態の電動工具は、駆動状態検知部６２にて検知された回転数が回転数側の閾値に達し且つ検知された電流値が電流側の閾値に達することで、負荷トルクが閾値に達して駆動状態が所定水準を越えたとして、変速用アクチュエータ６を起動させる。そして、高速状態から切り替える場合の変速点及び低速状態から切り替える場合の変速点において、モータ１の回転方向によって所定条件（トルク側の閾値）が異なっている。

そのため、回転数と電流値の両方の閾値を満たすことで、動作中の状態に対応した変速点で自動変速させることができると共に、一方のみの閾値が検知される負荷トルクが閾値に達していない場合における自動変速の発生を抑制することができる。すなわち、回転数と電流値の両方の検知結果から、負荷トルクの閾値を検知したことで、変速点の検知精度を向上させることができ、不要な切替動作を抑制し易くすることができる。そのため、キックバックやチャタリングに起因する不要な切替動作に伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。

＜実施形態４＞
本実施形態の電動工具においても、高速状態から切り替える場合の変速点及び低速状態から切り替える場合の変速点における所定条件（トルク側の閾値）が、モータ１の回転方向によって異なっている。しかし、本実施形態においては、正転時又は逆転時の作業における変速点を複数有する点で、他の実施形態の場合と相違する。

本電動工具は、変速点を複数有すると共に、この変速点が各々負荷トルクの閾値が異なり、作業進行に伴い負荷トルクが小さくなる作業に用いた場合において、負荷トルクの変動に伴い複数回自動変速可能となっている。そして、制御部６０は、各変速点において、回転数が回転数側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準に達して所定条件を満たしたとして自動変速させる。

更に、高速状態で開始されたときの、高速状態から切り替える場合における最初の変速点において、逆転時における回転数（回転数側の閾値）が、正転時における回転数（回転数側の閾値）に比べて、大きい値となっている。

そのため、作業開始時の負荷トルクが大きい場合が多い逆転時において、高速状態に比べて出力トルクの高い低速状態へ、正転時に比べて早いタイミングで切り替えることができる。そのため、負荷トルクが大きい場合に好ましい低速状態によって、正転時に比べて早期に出力部３での出力トルクを高めることができ、作業開始時の負荷トルクが大きいねじ緩め作業時等の作業効率を向上させ易くすることができる。

＜実施形態５＞
本実施形態の電動工具においても、変速点を複数有すると共に、この変速点が各々負荷トルクの閾値が異なり、作業進行に伴い負荷トルクが小さくなる作業に用いた場合において、負荷トルクの変動に伴い複数回自動変速可能となっている。しかし、本実施形態においては、電流値を負荷トルクの指標に用いた点で、実施形態４の場合と相違する。

本電動工具は、変速点を複数有すると共に、この変速点が各々負荷トルクの閾値が異なり、作業進行に伴い負荷トルクが小さくなる作業に用いた場合において、負荷トルクの変動に伴い複数回自動変速可能となっている。そして、制御部６０は、各変速点において、電流値が電流値側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準に達して所定条件を満たしたとして自動変速させる。

更に、高速状態で開始されたときの、高速状態から切り替える場合における最初の変速点において、逆転時における電流値（電流値側の閾値）が、正転時における電流値（電流値側の閾値）に比べて、小さい値となっている。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、各実施形態において適宜の設計変更を行うことや、各実施形態の構成を適宜組み合わせて適用することが可能である。例えば、減速機構部４は遊星減速段に限らない。また、変速用アクチュエータ６は、回転駆動式に限らず、ソレノイド等を用いたスライド駆動式のものであってもよい。また、駆動状態検知部６２はトルクセンサ等を用いて負荷トルクを直接検知し、検知した負荷トルクを検知結果として制御部６０に入力するものであってもよい。また、負荷トルクの指標に回転数を用いたものにおいて、回転数検知部６３は、モータ１の回転数を検知するものに限らず、出力部３の回転数を検知するものであってもよい。更に、変速点において、高速状態から切り替える場合と低速状態から切り替える場合の一方が基準点Ｐ０に位置する構成に限らず、両変速点がいずれも基準点Ｐ０に位置しない構成であってもよい。なお、制御部６０による切替動作（自動変速）の制御は、減速機構部４の代わりに、モータ１の回転動力を増速したうえで出力部３に伝達する増速機構部を具備したものにも適用可能である。

１モータ
２変速装置
８切替機構部
６０制御部
６２駆動状態検知部

Claims

正転とこの正転に対して反対向きの逆転とに回転方向が切り替わるモータと、前記モータの回転動力を減速したうえで伝達する減速機構部と、前記減速機構部の減速比を切り替える切替機構部と、前記減速機構部を介して伝達された前記回転動力を出力する出力部と、前記減速比の切替時に前記切替機構部を制御する制御部と、前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部とを具備し、
前記減速機構部が前記切替機構部によって、高速低トルク状態と、前記出力部に伝達される前記回転動力が前記高速低トルク状態に比べて低速で且つ高い出力トルクとなる低速高トルク状態との二つの状態に切り替わり、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記駆動状態が所定条件を満たす変速点に至ると、前記切替機構部に前記減速比を切り替えさせる制御を行い、
前記変速点が前記回転方向によって異なると共に、
前記回転方向ごとに各々、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点と異なる
ことを特徴とする電動工具。
前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数を検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合において、
前記逆転時の前記閾値が、前記正転時に前記閾値に比べて、小さい値である
ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータの電流値を検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合において、
前記逆転時の前記閾値が、前記正転時の前記閾値に比べて、大きい値である
ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知し、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合において、
前記逆転時の前記変速点が、前記正転時の変速点と異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数を検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、
前記高速低トルク状態で開始して前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点のうち、少なくとも最初の前記変速点において、
前記逆転時の前記閾値が、前記正転時の前記閾値に比べて、大きい値である
ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータの電流値を検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる制御を行い、
前記高速低トルク状態で開始して前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点のうち、少なくとも最初の前記変速点において、
前記逆転時の前記閾値が、前記正転時の前記閾値に比べて、小さい値である
ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記駆動状態検知部が前記駆動状態の指標として、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知し、
前記高速低トルク状態で開始して前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点のうち、少なくとも最初の前記変速点が異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。