JP6090576B2

JP6090576B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP6090576B2
Application number: JP2013169596A
Authority: JP
Inventors: 吉田　憲一郎; 憲一郎吉田; 章小野瀬; 慎治倉賀野
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: JP2015037822A; WO2015025750A1; US10099303B2; EP4137275A1; EP3036071A1; CN105473287B; CN105473287A; EP3036071B1; US20160193673A1

Description

本発明は、丸鋸等の電動工具に関する。

例えば丸鋸の場合、切削効率を上げるためには、切削時の鋸刃の回転数を高くする必要がある。そのためには、無負荷回転数を高くする必要がある。市場においても、軽快な切れ味を売りにするために、無負荷時の高速回転をアピールする傾向が見られる。

無負荷回転数が高くなると、振動や騒音が大きくなり、また消費電力が不要に大きくなるという問題がある。こうした問題は、丸鋸に限らず、グラインダ等の他の電動工具においても共通である。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、複数の回転数でブラシレスモータを制御でき、作業効率が良好な電動工具を提供することにある。

本発明のある態様は、電動工具である。この電動工具は、
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータへの電力供給を制御する制御部と、
前記ブラシレスモータによって回転駆動される回転工具と、
前記ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記ブラシレスモータの駆動・停止を切り替えるオン・オフ信号を前記制御部に伝達するメインスイッチと、
前記ブラシレスモータの回転制御のモードを切り替えるモード切替信号を前記制御部に伝達するモード切替部とを有し、
前記制御部は、前記ブラシレスモータを少なくとも高速モード及び低速モードを含む複数のモードのいずれかで回転制御可能であり、
前記制御部は、前記低速モードにおいて、デューティー制御により、所定の負荷範囲内で、予め設定された第１の回転速度で前記ブラシレスモータが回転するように制御し、
前記制御部は、前記高速モードにおいて、所定のデューティーで前記ブラシレスモータが回転するように制御し、
前記制御部は、前記低速モードにおいて、所定値以上の負荷を検出した場合に、前記高速モードに切り替える。

前記ブラシレスモータ及び前記制御部に電源を供給する着脱可能な電池パックを有してもよい。

前記所定値以上の負荷は、所定の電流、電圧、デューティーのいずれか又は複合によって検出されてもよい。

前記制御部は、前記所定値以上の負荷を検出して前記低速モードから前記高速モードに切り替える際に、徐々にデューティーを大きくして前記所定のデューティーとした後、前記所定のデューティーで前記ブラシレスモータを駆動する制御であってもよい。

前記制御部は、前記高速モードでの制御の実行中に、前記低速モードから前記高速モードに切り替えたときの負荷より小さい所定値以下の負荷に下がったことを検出した場合、徐々にデューティーを小さくし、その後、予め設定された第１の回転速度で前記ブラシレスモータが回転するように制御してもよい。

前記回転工具は、前記ブラシレスモータの出力軸と減速機構を介して接続された鋸刃であり、
前記制御部は、所定の負荷範囲内で、前記低速モードでは、前記鋸刃の回転速度が２，５００〜３，５００回転／分の領域における一定速度となるよう前記ブラシレスモータを回転制御し、前記高速モードでは、前記鋸刃の回転速度が４，５００〜５，５００回転／分の領域における一定速度となるよう前記ブラシレスモータを回転制御してもよい。

前記制御部は、前記ブラシレスモータの起動時に徐々に電流を供給するソフトスタート制御を行ってもよい。

本発明のもう１つの態様は、電動工具である。この電動工具は、
ブラシレスモータと、
該ブラシレスモータへの電力供給を制御する制御部と、
前記ブラシレスモータによって回転駆動される回転工具と、
前記ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記ブラシレスモータの駆動・停止を切り替えるオン・オフ信号を前記制御部に伝達するメインスイッチとを有し、
前記制御部は、１００％より小さいデューティーで前記ブラシレスモータを定速度制御しているときに所定値以上の負荷を検出した場合に、前記ブラシレスモータの回転速度によらない所定のデューティー制御に切り替え、
前記所定のデューティー制御は、徐々にデューティーを大きくして所定のデューティーとした後、前記所定のデューティーで前記ブラシレスモータを駆動する制御である。

定速度制御から前記所定のデューティー制御に切り替えるときの負荷は、その負荷を超えると前記定速度制御よりも前記所定のデューティーでの制御のほうが効率が高くなる負荷又はその近傍の負荷であってもよい。

前記制御部は、前記所定のデューティー制御の実行中に所定値以下の負荷に下がったことを検出した場合、徐々にデューティーを小さくして前記ブラシレスモータを所定の回転速度とした後、前記所定の回転速度で前記ブラシレスモータを定速度制御してもよい。

前記所定のデューティー制御から前記定速度制御に向けてデューティーを小さくするときの負荷が、前記定速度制御から前記所定のデューティー制御に切り替えるときの負荷よりも小さくてもよい。

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、複数の回転数でブラシレスモータを制御でき、作業効率が良好な電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るコードレス丸鋸の平面図。同側面図。同背面図。同正面図。前記コードレス丸鋸の、一部を断面とした第１の平面図。同第２の平面図。図１のＡ−Ａ断面図。図１に示すコードレス丸鋸の機能ブロック図。実施の形態のコードレス丸鋸の通常モード及び第１エコモードにおける、負荷電流に対する丸鋸刃８の回転数及び効率の特性図。実施の形態のコードレス丸鋸の第２エコモードにおける、負荷電流に対する丸鋸刃８の回転数及び効率の特性図。実施の形態のコードレス丸鋸の第２エコモードにおける、負荷電流の変化に対するデューティー制御の説明図である。実施の形態のコードレス丸鋸の第２エコモードの制御の流れを示すフローチャート。実施の形態における、ブラシレスモータ９のソフトスタート時の、丸鋸刃８の回転数とブラシレスモータ９への供給電流の時間変化説明図。デューティー制御に加えて進角制御も行う実施の形態における各モードの回転数対負荷電流特性図。モード切替スイッチ１６をハンドル部４のメイントリガスイッチ１８の近傍に設けた実施の形態に係るコードレス丸鋸の側面図。他の実施の形態としてのグラインダの斜視図。他の実施の形態としての電気かんなの斜視図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、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。

図１は、本発明の実施の形態に係るコードレス丸鋸の平面図、図２は同側面図、図３は同背面図、図４は同正面図である。図５は、図１のコードレス丸鋸の、一部を断面とした第１の平面図である。図６は、同第２の平面図である。図７は、図１のＡ−Ａ断面図である。

本実施の形態のコードレス丸鋸は、ベース１と、本体２とを備える。ベース１は、例えばアルミ等の金属製の略長方形の板材である。ベース１の長手方向は切断方向と一致する。ベース１の底面は、被削材との摺動面である。本体２は、後述のようにベース１に前後２箇所で連結され、ベース１に対して回動可能かつ左右に傾動可能である。本体２は、モータハウジング３と、ハンドル部４と、ギヤカバー５と、ソーカバー６と、保護カバー７と、丸鋸刃８（回転具）とを含む。モータハウジング３は、例えば樹脂製であり、ブラシレスモータ９（図５及び図６）を内蔵する。ブラシレスモータ９は、丸鋸刃８を回転駆動する。ハンドル部４は、モータハウジング３と同材質であり、モータハウジング３の上方において前後方向に延びる。ハンドル部４には、使用者がブラシレスモータ９の駆動、停止を切り替える操作部としてのメイントリガスイッチ１８（メインスイッチ）が設けられる。ハンドル部４は、図３及び図４に示すようにモータハウジング３と一体的に設けられた左側部品と、モータハウジング３とギヤカバー５との間に挟持される右側部品とによって構成され、この左側部品と右側部品との組合せで後述する電池パック取付部４ａが構成されると共に、丸鋸刃８側に位置するハンドル部４の右側部品に後述する制御回路基板収納部４ｂが設けられている。なお、ハンドル部４の左側部品と右側部品との境界は、図１、図３、図４などでハンドル部４の中央に表れているラインである。

ハンドル部４の後端下部には、電池パック取付部４ａ（電池取付部）と、制御回路基板収納部４ｂが一体に設けられる。電池パック取付部４ａには、電池パック２０（蓄電池）が、後方からスライドさせることで着脱自在に装着される。ハンドル部４の下側であって電池パック取付部４ａの上面にはモード切換スイッチ１６（例えばタクトスイッチ）及びモードを表示する表示部としてのＬＥＤ２９が設けられる。使用者は、モード切換スイッチ１６により、例えば通常モード又はエコモードのいずれかを選択することができる。モード切換スイッチ１６及びＬＥＤ２９は同一の基板上に設けられており、モード切換スイッチ１６の操作によってエコモードが設定された際に、ＬＥＤ２９が点灯する。モード切換スイッチ１６は、ハンドル部４の下側に設けられているため、モード切換スイッチ１６が何かに衝突するなどして不意にモードが切り替わるようなことがないようになっている。電池パック２０は、ブラシレスモータ９に駆動電力を供給する。図１に示すように、電池パック取付部４ａに装着された電池パック２０の左側面と、モータハウジング３の左側面は、略同一平面上に存在する。すなわち、丸鋸刃８からモータハウジング３の左側面の距離と、丸鋸刃８から電池パック２０の左側面の距離が略同じであり、電池パック２０の左側面とモータハウジング３の左側面を下にしてコードレス丸鋸を載置することができ、丸鋸刃８の交換作業を容易に行うことができる。制御回路基板収納部４ｂは、電池パック２０の右側に設けられる。制御回路基板収納部４ｂには、制御回路基板２１が収納保持される。制御回路基板２１は、ブラシレスモータ９の動作を制御する制御部（コントローラ）を搭載している。制御回路基板２１は、ブラシレスモータ９の回転軸（丸鋸刃８の回転軸）と略垂直である。制御回路基板２１の左側、すなわち制御回路基板２１と電池パック２０との間は、例えば樹脂製のコントローラカバー２２によって仕切られる。

ギヤカバー５は、ハンドル部４の右側に設けられる。ギヤカバー５は、例えば金属製であり、ブラシレスモータ９と丸鋸刃８との間の回転伝達機構を内蔵する。回転伝達機構は周知の減速機構等からなる。ソーカバー６は、ギヤカバー５に取り付けられ、ギヤカバー５と共に丸鋸刃８の上半分を覆う。ソーカバー６はギヤカバー５と同材質かつ一体に形成されても良い。ギヤカバー５及びソーカバー６の前端部は、回動支持部１４によって回転自在に連結される。保護カバー７は、例えば樹脂製であり、ギヤカバー５の後方側に、ギヤカバー５及びソーカバー６の外縁に沿って回動可能に設けられる。ギヤカバー５と保護カバー７との間には図示しないバネが介在する。このバネは、ギヤカバー５に対して保護カバー７を、ギヤカバー５及びソーカバー６の円周方向であって丸鋸刃８の下半分を覆う方向（図２中、反時計回り）に付勢する。よって、切断作業を行っていない状態では、保護カバー７は、丸鋸刃８の下半分（ベース１の底面から下方に突出した部分）を、前方の一部を除いて覆う。

ベース１の前方には、ベベルプレート１２が立設される。ベベルプレート１２は、切断方向と略直交する短手方向に直立する。ベベルプレート１２には長孔１３が設けられる。長孔１３は、切断方向に延びる第１傾動軸部１５ａを中心とし、かつ第１傾動軸部１５ａと直交する円弧状である。回動支持部１４は、第１傾動軸部１５ａを中心としてベース１に対して左右に傾動可能に支持される。回動支持部１４の傾動位置は、傾斜角度調整レバー１１を緩めた状態で調整し、傾斜角度調整レバー１１を締め付けることで固定する。回動支持部１４は、ブラシレスモータ９の回転軸（丸鋸刃８の回転軸）と平行な軸でソーカバー６の前端部を回動可能に支持する。ソーカバー６の回動位置の調整及び固定については後述する。

ベース１の後方には、リンク１０が、第１傾動軸部１５ａと同軸の傾動軸部１５ｂを中心に回動可能に設けられ、ギヤカバー５の左側面に沿う。リンク１０は、例えばアルミ等の金属製である。切込み深さ調整レバー１９を緩めた状態では、リンク１０とギヤカバー５とは相互にスライド可能であり、ベース１に対するソーカバー６の回動位置、すなわち切込み深さを調整することができる。そして、切込み深さ調整レバー１９を締め付けることで、ギヤカバー５の回動位置を固定できる。

図６に示すように、ブラシレスモータ９は、出力軸９ａの周囲にロータコア９ｂを有する。出力軸９ａは丸鋸刃８の回転軸と平行である。ロータコア９ｂは出力軸９ａと一体に回転する。ロータコア９ｂにはロータマグネット９ｃが挿入支持される。ステータコア９ｄは、ロータコア９ｂの外周面を囲むように設けられる。ステータコア９ｄには、インシュレータ９ｅを挟んでステータコイル９ｆが設けられる。ステータコア９ｄの左端側には、スイッチング基板２３が固定される。スイッチング基板２３は出力軸９ａと略垂直である。図７に示すように、スイッチング基板２３には、６つのスイッチング素子２３ａ（ＦＥＴ等）が、本体部を倒した状態で搭載される。スイッチング素子２３ａは、電池パック２０からの供給電圧をスイッチングする。図５に示すように、電池パック２０の端子部２０ａとスイッチング基板２３は、配線２４によって相互に電気的に接続されている。配線２５は、電池パック２０の端子部２０ａと制御回路基板２１とを相互に電気的に接続する。配線２６は、制御回路基板２１とスイッチング基板２３とを相互に電気的に接続する。制御回路基板２１のコントローラからの制御信号が配線２６によりスイッチング基板２３上のスイッチング素子２３ａの制御端子（ゲート）に印加され、スイッチング素子２３ａのオンオフが制御される。ブラシレスモータ９の出力軸９ａには冷却ファン３３が取り付けられて出力軸９ａと共に回転する。冷却ファン３３の発生する気流によって、ブラシレスモータ９及びスイッチング素子２３ａが冷却される。

図８は、本発明の実施の形態に係るコードレス丸鋸の機能ブロック図である。制御部２７は、図６に示す制御回路基板２１に搭載される。インバータ部２８は、図６及び図７に示すスイッチング素子２３ａをブリッジ接続した回路である。残量表示部３０は、電池パック２０の残容量を表示する。温度センサ３１は、インバータ部２８のスイッチング素子２３ａの近傍に設けられたサーミスタ等の温度検出素子を含み、スイッチング素子２３ａの温度を検出する。検出抵抗３２は、ブラシレスモータ９の駆動電流の経路に設けられる。制御部２７は、検出抵抗３２の端子電圧により前記駆動電流（負荷電流）、すなわち負荷を検出できる。なお負荷は、電流に限らず、電圧又はデューティー、あるいはそれらの複合によって検出されてもよい。回転センサ３４は、例えば３個のホール素子等の磁気センサである。制御部２７は、回転センサ３４の出力信号によりブラシレスモータ９の回転数を検出する。制御部２７は、メイントリガスイッチ１８がオンされると、モード切替スイッチ１６により設定されたモード（例えば通常モード又はエコモードのいずれか）に応じてインバータ部２８の各スイッチング素子２３ａにＰＷＭ信号を印加し、ブラシレスモータ９の駆動を制御する。通常モードにおいては、各スイッチング素子２３ａに印加するＰＷＭ信号のデューティーを１００％で制御し、エコモードにおいては、丸鋸刃８の回転数が所定の回転数（例えば、３，０００回転／分）で回転するようデューティーを制御する。なお、ブラシレスモータ９を駆動する際には、いずれのモードであっても徐々にデューティを増加させるソフトスタート制御を行い、通常モードであれば、約０．６秒でデューティーを１００％とし、エコモードであれば、無負荷状態においては約０．４秒で丸鋸刃８が所定の回転数程度で回転することとなる。

図９は、実施の形態のコードレス丸鋸の通常モード及び第１エコモードにおける、負荷電流に対する丸鋸刃８の回転数及び効率の特性図である。通常モード（高速モードの一例）は、デューティーが常に最大（例えば１００％）であり、無負荷状態から負荷電流が上昇するに従って丸鋸刃８の回転数が低下していく。第１エコモード（低速モードの一例）は、通常モードと比較して、負荷電流が所定値（図９の例では約３５Ａ）以下の場合に回転数が一定（同図の例では３，０００回転／分）に制御される（定速度制御される）点で相違する一方、負荷電流が前記所定値を超えた場合の制御は同じである。つまり、第１エコモードでは負荷が大きくなるとデューティーが大きくなり、ある負荷を超えるとデューティーが最大（例えば１００％）となり、それ以上の負荷が加わる状況においては第１エコモードであっても通常モードであっても同様の制御となる。なお、定速度制御の回転数が異なる複数のエコモードがあってもよい。例えば、定速度制御の回転数が２，５００〜３，５００回転／分の範囲であるエコモード（低速モードの一例）と、４，５００〜５，５００回転／分の範囲であるエコモード（高速モードの一例）を選択可能としてもよい。

図９に示すように、負荷電流が所定値（図９の例では約１７Ａ）以下の場合は、第１エコモードのほうが通常モードよりも効率（入力電力に対する出力の割合）が高い。一方、負荷電流が前記所定値を超える場合は、第１エコモードでデューティーが最大（通常モードと同じ）となる負荷電流（図９の例では約３５Ａ）までの範囲で、通常モードのほうが第１エコモードよりも効率が高い。つまり、ある負荷電流を境に通常モードと第１エコモードとで効率が逆転する。このため、入力電力の有効利用という点では、第１エコモードには改善の余地がある。

図１０は、実施の形態のコードレス丸鋸の第２エコモードにおける、負荷電流に対する丸鋸刃８の回転数及び効率の特性図である。本図において、第２エコモードの特性（太線）に加え、図９に示した通常モード及び第１エコモードの特性も併せて示している。図１１は、実施の形態のコードレス丸鋸の第２エコモードにおける、負荷電流の変化に対するデューティー制御の説明図である。本図において、第１エコモードでのデューティーの変化を破線で併記している。

図１０に示すように、第２エコモード（低速モードの一例）では、通常モードと第１エコモードとで効率が逆転する負荷電流（例えば約１７Ａ）以下の場合は第１エコモードと同じ定速度制御を行うが、当該負荷電流を超えると回転数を高める制御を行う。具体的には、第２エコモードでは、負荷電流が１７Ａを超えると、回転数に関わらずデューティーを１００％まで緩やかに大きくしていき、その後デューティーを１００％に維持する。こうした制御により、丸鋸刃８の回転数は、定速度制御時の３，０００回転／分から約３，８００回転／分に上昇する（図１０において動作点がＡからＢに遷移する）。動作点Ｂは通常モードの特性曲線上にあり、第２エコモードでは、負荷電流が１７Ａを超えてデューティーを１００％にした後は通常モードと同じ効率となり、１７Ａ〜３５Ａの範囲で第１エコモードと比較して入力電力の有効利用が可能となる。第２エコモードでは、負荷電流が１７Ａを超えてデューティーを１００％にした後（動作点Ｂに遷移した後）は、負荷電流が１４Ａ未満になるまで通常モードと同様の制御を行い、負荷電流が１４Ａ未満になるとデューティーを徐々に小さくして丸鋸刃８の回転数を３，０００回転／分まで落とし第１エコモードと同じ定速度制御を行う。

図１２は、実施の形態のコードレス丸鋸の第２エコモードの制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、使用者がメイントリガスイッチ１８をオンすることによってスタートする。制御部２７は、メイントリガスイッチ１８がオンになると、ブラシレスモータ９をソフトスタート起動する（Ｓ１）。ソフトスタート時の丸鋸刃８の回転数とブラシレスモータ９への供給電流（負荷電流）の時間変化は図１３に示すとおりであり、このような電流供給により丸鋸刃８の回転数は滑らかに立ち上げられる。制御部２７は、丸鋸刃８の回転数が３，０００回転／分になると当該回転数にて定速度制御を行う（Ｓ２）。具体的には、制御部２７は、回転センサ３４からの信号によりブラシレスモータ９の回転数を監視しながら、丸鋸刃８の回転数が３，０００回転／分で一定となるように、スイッチング素子２３ａに印加するＰＷＭ信号のデューティーを制御する。第１エコモードと同じ当該定速度制御は、負荷電流が１７Ａを超えるまで継続される（Ｓ３：ＮＯ）。制御部２７は、定速度制御をしているときに負荷電流が１７Ａを超えると（Ｓ３：ＹＥＳ）、ブラシレスモータ９の回転数によらず、デューティーを１００％に向けて緩やかに大きくする（Ｓ４）。制御部２７は、デューティーを１００％まで大きくした後は、デューティー１００％でブラシレスモータ９を駆動する（Ｓ５）。通常モードと同じデューティー１００％での制御は、負荷電流が１４Ａを下回るまで継続される（Ｓ６：ＮＯ）。制御部２７は、負荷電流が１４Ａ未満になると（Ｓ６：ＹＥＳ）、回転センサ３４からの信号によりブラシレスモータ９の回転数を監視しながら、丸鋸刃８の回転数が３，０００回転／分になるまでデューティーを緩やかに小さくし（Ｓ７）、ステップＳ８の定速度制御に戻る。

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) 第１エコモードでは、無負荷から所定値までの負荷範囲でデューティーを抑えて定速度制御とするため、通常モードと比較して無負荷回転数を低くすることができる。このため、振動や騒音を低減でき、また消費電力が不要に大きくなることを防止できる。低消費電力となったことで、一充電あたりの作業量を多くできて便利である。一方、所定値以上の負荷では通常モードと同様にデューティーを最大にするため、作業効率も良好である。

(2) 第２エコモードでは、通常モードのほうが第１エコモードよりも効率が高くなる負荷範囲において定速度制御をせずに通常モードと同様の制御をするため、第１エコモードと比較して入力電力をより有効に利用することができる。

(3) 第２エコモードにおいて、定速度制御から回転数によらずデューティーを大きくするとき、及びデューティー１００％から定速度制御に向けてデューティーを小さくするときに、デューティーを徐々に変化させる（丸鋸刃８の回転数を緩やかに変化させる）ため、反動が少なく使いやすい。また、いずれのモードにおいてもブラシレスモータ９の起動時にソフトスタート制御を行うため、起動時の反動も少なく使いやすい。

(4) 第２エコモードにおいて、デューティー１００％から定速度制御に向けてデューティーを小さくするときの負荷（例えば１４Ａ）を、定速度制御から回転数によらずデューティーを大きくするときの負荷（例えば１７Ａ）よりも小さくしているため、制御の切り替わりが頻発して不安定になることを防止できる。

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。

図１４は、デューティー制御に加えて進角制御も行う実施の形態における各モードの回転数対負荷電流特性図である。第１モードでは、無負荷から所定の負荷電流までは例えばデューティー１００％かつ進角９０度でブラシレスモータ９を制御し、所定の負荷電流を超えると例えばデューティー１００％かつ進角１５度でブラシレスモータ９を制御する。第１モードにおいて、進角を１５度から９０度にするときの負荷電流は、進角を９０度から１５度にするときの負荷電流よりも小さく設定し、切り替わりの頻発を防止する。図１４に示す第１モードは、低負荷時に進角を大きくとることにより、無負荷回転数を高くすることができ、無負荷時の高速回転をアピールする場合には有効である。第２モードでは、無負荷を含む低負荷範囲では進角４５度でデューティー制御による定速度制御を行い、定速度制御でデューティーが１００％となる負荷電流を超えると所定の負荷電流までは例えばデューティー１００％かつ進角４５度でブラシレスモータ９を制御し、所定の負荷電流を超えると例えばデューティー１００％かつ進角１５度でブラシレスモータ９を制御する。第２モードにおいて、進角を１５度から４５度にするときの負荷電流は、進角を４５度から１５度にするときの負荷電流よりも小さく設定し、切り替わりの頻発を防止する。第３モードでは、進角は１５度に固定で、無負荷を含む低負荷範囲ではデューティー制御による定速度制御を行い、定速度制御でデューティーが１００％となる負荷電流を超えるとデューティー１００％でブラシレスモータ９を制御する。このように進角制御も加えることで、多様なモードを設定することが可能となる。

図１５は、モード切替スイッチ１６をハンドル部４のメイントリガスイッチ１８の近傍に設けた実施の形態に係るコードレス丸鋸の側面図である。図１５の構成によれば、ハンドル部４を握った片方の手でメイントリガスイッチ１８及びモード切替スイッチ１６の双方を操作可能で使いやすい。具体的には、右手でハンドル部４を把持した際に、右手の親指でモード切替スイッチ１６を操作可能であり、左手でハンドル部４を把持した際には、左手の人差し指又は中指でモード切替スイッチ１６を操作可能である。このため、作業中にモードの切替えを容易に行うことができ、操作性が良い。

電動工具は、実施の形態で例示したコードレス丸鋸に限定されず、グラインダや電気かんな等の他の電動工具であってもよい。図１６は、他の実施の形態としてのグラインダの斜視図である。このグラインダは、メイントリガスイッチ１８をオンして砥石８ａをモータにより回転させ、研磨加工や研削加工を行うものである。図１７は、他の実施の形態としての電気かんなの斜視図である。この電気かんなは、メイントリガスイッチ１８をオンしてカッタブロックをモータにより回転させ、被削材の表面を削るものである。図１６に示すグラインダの場合も図１７に示す電気かんなの場合も、機能ブロック図は図８と同様であり、また制御のフローチャートは図１０と同様で、所定の条件が満たされればメイントリガスイッチ１８をオンしている間もモード切替スイッチ１６を押すことで動作モードの切替が可能である。また、モード切替スイッチ１６は、ハンドル部４のメイントリガスイッチ１８の近傍に設けられ、ハンドル部４を握った片方の手でメイントリガスイッチ１８及びモード切替スイッチ１６の双方を操作可能としている。なお、本発明は、丸鋸、グラインダや電気かんな等、メイントリガスイッチ１８の操作量（引き量）にかかわらずブラシレスモータ９の回転制御を行う電動工具に最適である。

上述の実施の形態では、デューティーが常に１００％の通常モードと、定速度制御を行い高負荷状態ではデューティーを１００％にするエコモード（第１又は第２のエコモード）とを選択可能としたが、このような構成としたことで、上述したように、エコモードにした状態から負荷状態に応じて通常モードに切り替えなくても良いため、作業中にモードの切替えを頻繁に行う必要がなく操作性が良いという作用効果があるが、デューティーが常に１００％の通常モードと例えばデューティーが常に８０％のエコモード（第３のエコモード）とを選択可能な構成であっても良い。また、通常モードにおけるデューティー（及び各モードでのデューティーの最大値）は１００％未満の例えば９５％であっても良い。また、動作モードは実施の形態で説明した第２エコモードのみであってもよい。ブラシレスモータ９の駆動は、回転センサ（位置センサ）を用いないセンサレス方式であってもよく、この場合、回転数検出も回転センサを用いずに検出してもよい。実施の形態では駆動源をブラシレスモータとしたが、ブラシ付きモータを駆動源としてもよい。デューティや回転数、負荷電流値等のパラメータは、実施の形態で例示した具体的数値に限定されず任意に設定可能である。

１ベース、２本体、３モータハウジング、４ハンドル部、４ａ電池パック取付部、４ｂ制御回路基板収納部、５ギヤカバー、６ソーカバー、７保護カバー、８丸鋸刃、９ブラシレスモータ、９ａ出力軸、９ｂロータコア、９ｃロータマグネット、９ｄステータコア、９ｅインシュレータ、９ｆステータコイル、１０リンク、１１傾斜角度調整レバー、１２ベベルプレート、１３長孔、１４回動支持部、１５ａ傾動軸部、１５ｂ傾動軸部、１６モード切替スイッチ、１８メイントリガスイッチ、１９切込み深さ調整レバー、２０電池パック、２０ａ端子部、２１制御回路基板、２２コントローラカバー、２３スイッチング基板、２３ａスイッチング素子、２４〜２６配線、２７制御部、２８インバータ部、２９ＬＥＤ、３０残量表示部、３１温度センサ、３２検出抵抗、３３冷却ファン、３４回転センサ

Claims

ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータへの電力供給を制御する制御部と、
前記ブラシレスモータによって回転駆動される回転工具と、
前記ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記ブラシレスモータの駆動・停止を切り替えるオン・オフ信号を前記制御部に伝達するメインスイッチと、
前記ブラシレスモータの回転制御のモードを切り替えるモード切替信号を前記制御部に伝達するモード切替部とを有し、
前記制御部は、前記ブラシレスモータを少なくとも高速モード及び低速モードを含む複数のモードのいずれかで回転制御可能であり、
前記制御部は、前記低速モードにおいて、デューティー制御により、所定の負荷範囲内で、予め設定された第１の回転速度で前記ブラシレスモータが回転するように制御し、
前記制御部は、前記高速モードにおいて、所定のデューティーで前記ブラシレスモータが回転するように制御し、
前記制御部は、前記低速モードにおいて、所定値以上の負荷を検出した場合に、前記高速モードに切り替える、電動工具。
前記ブラシレスモータ及び前記制御部に電源を供給する着脱可能な電池パックを有する請求項１に記載の電動工具。
前記所定値以上の負荷は、所定の電流、電圧、デューティーのいずれか又は複合によって検出される、請求項１又は２に記載の電動工具。
前記制御部は、前記所定値以上の負荷を検出して前記低速モードから前記高速モードに切り替える際に、徐々にデューティーを大きくして前記所定のデューティーとした後、前記所定のデューティーで前記ブラシレスモータを駆動する制御である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具。
前記制御部は、前記高速モードでの制御の実行中に、前記低速モードから前記高速モードに切り替えたときの負荷より小さい所定値以下の負荷に下がったことを検出した場合、徐々にデューティーを小さくし、その後、予め設定された第１の回転速度で前記ブラシレスモータが回転するように制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動工具。
前記回転工具は、前記ブラシレスモータの出力軸と減速機構を介して接続された鋸刃であり、
前記制御部は、所定の負荷範囲内で、前記低速モードでは、前記鋸刃の回転速度が２，５００〜３，５００回転／分の領域における一定速度となるよう前記ブラシレスモータを回転制御し、前記高速モードでは、前記鋸刃の回転速度が４，５００〜５，５００回転／分の領域における一定速度となるよう前記ブラシレスモータを回転制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。
前記制御部は、前記ブラシレスモータの起動時に徐々に電流を供給するソフトスタート制御を行う、請求項１から６のいずれか一項記載の電動工具。
ブラシレスモータと、
該ブラシレスモータへの電力供給を制御する制御部と、
前記ブラシレスモータによって回転駆動される回転工具と、
前記ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記ブラシレスモータの駆動・停止を切り替えるオン・オフ信号を前記制御部に伝達するメインスイッチとを有し、
前記制御部は、１００％より小さいデューティーで前記ブラシレスモータを定速度制御しているときに所定値以上の負荷を検出した場合に、前記ブラシレスモータの回転速度によらない所定のデューティー制御に切り替え、
前記所定のデューティー制御は、徐々にデューティーを大きくして所定のデューティーとした後、前記所定のデューティーで前記ブラシレスモータを駆動する制御である、電動工具。
定速度制御から前記所定のデューティー制御に切り替えるときの負荷は、その負荷を超えると前記定速度制御よりも前記所定のデューティーでの制御のほうが効率が高くなる負荷又はその近傍の負荷である、請求項８に記載の電動工具。
前記制御部は、前記所定のデューティー制御の実行中に所定値以下の負荷に下がったことを検出した場合、徐々にデューティーを小さくして前記ブラシレスモータを所定の回転速度とした後、前記所定の回転速度で前記ブラシレスモータを定速度制御する、請求項８又は９に記載の電動工具。
前記所定のデューティー制御から前記定速度制御に向けてデューティーを小さくするときの負荷が、前記定速度制御から前記所定のデューティー制御に切り替えるときの負荷よりも小さい、請求項１０に記載の電動工具。