JP7108928B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本開示は、一般に電動工具に関し、より詳細には、択一的に選択可能な複数の駆動モードを有する駆動機構と、電池パックが取り外し可能に装着される装着部とを備えた電動工具に関する。

特許文献１は、インパクトモード（インパクトドライバーモード）とドリルドライバーモードとを択一的に選択可能な電動工具を開示する。この電動工具は、モータ（電動機）と、インパクト機構（駆動機構）と、ハウジングと、電池パックとを備えている。

モータは、電池パックから供給される電力を用いて、インパクト機構を駆動する。インパクト機構は、インパクトモードとドリルドライバーモードとを有する。インパクト機構は、インパクトモードでは、先端工具（工具）にインパクト（衝撃）を与え、ドリルドライバーモードでは先端工具にインパクトを与えない。ハウジングは、インパクト機構及びモータを収容する。電池パックは、ハウジングに取り外し可能に装着される。

このような電動工具では、ハウジングに装着された電池パックを、出力電圧のより高い電池パックに交換することで、モータの回転速度を上げることができる。

特開２０１０－１７２９８２号公報

特許文献１に記載の電動工具では、インパクト機構は、先端工具の回転に同期させて先端工具の回転方向にインパクト（衝撃）を与えている。このような電動工具では、先端工具の回転と回転方向の衝撃との同期ずれを抑制するため、先端工具の回転速度を一定に保つ必要がある。

しかしながら、電池パックが出力電圧のより高い電池パックに交換されると、モータの回転速度が上がり、先端工具の回転速度が上がる。したがって、先端工具の回転と回転方向の打撃との間で同期ずれが発生する。この結果、インパクトを十分に発生できなくなり、先端工具の性能を十分に発揮できない。

本開示は、上記事由に鑑みて、工具の性能を十分に発揮でき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、駆動機構と、電動機と、装着部と、スイッチング回路と、制御回路と、を備える。前記駆動機構は、択一的に選択可能な複数の駆動モードを有し、選択された駆動モードで工具を駆動する。前記電動機は、前記駆動機構に動力を与える。前記装着部は、前記電動機に電力を供給する電池パックが取り外し可能に装着される。前記スイッチング回路は、前記装着部に装着された前記電池パックから前記電動機に供給される電力を制御する。前記制御回路は、前記装着部に装着された前記電池パックの情報保持部から取得する前記電池パックの電池性能と、前記複数の駆動モードのうち選択された駆動モードとの両方に基づいて、前記スイッチング回路を制御することで前記電動機を制御する。前記複数の駆動モードは、前記駆動機構によって前記工具の回転に同期して前記工具の回転方向に衝撃が与えられる所定の駆動モードを含む。前記装着部は、第１電池パックと、前記第１電池パックよりも電池性能が高い第２電池パックとを択一的に取り外し可能に装着する。前記制御回路は、前記所定の駆動モードが選択されかつ前記第２電池パックが前記装着部に装着された場合は、前記第２電池パックの出力電圧が前記第１電池パックの電池性能で指定される出力電圧と同じ出力電圧へと降圧されて前記電動機に入力されるように前記スイッチング回路を制御する。

本開示は、工具の性能を十分に発揮できる、という利点がある。

図１は、本実施形態に係る電動工具の外観を示す斜視図である。 図２は、同上の電動工具の構成を模式的に示す構成図である。 図３Ａ～図３Ｃは、モード切替スイッチの動作を説明する断面図である。 図４は、同上の電動工具の上部において内部を部分的に透視した側面図である。 図５は、同上の電動工具の動作を説明するフローチャートである。 図６は、変形例１に係る電動工具の構成を模式的に示す構成図である。

以下、実施形態に係る電動工具について説明する。下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の例に過ぎない。また、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、以下の説明における前後、上下の方向は、説明のために便宜上使用しているに過ぎず、実施形態に係る電動工具の使用方向を規定する趣旨ではない。

（１）実施形態
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る電動工具１について説明する。

図１及び図２に示すように、電動工具１は、手持ち式のマルチインパクト工具として構成されている。マルチインパクト工具とは、例えばインパクトドライバーモードとドリルドライバーモードとを切替可能な電動工具である。インパクトドライバーモードは、電動工具１をインパクトドライバーとして機能させる駆動モードである。ドリルドライバーモードは、電動工具１をドリルドライバーとして機能させる駆動モードである。電動工具１では、電源としての電池パック４を、電池性能（例えば出力電圧）の異なる電池パックに取替可能である。以下、このような電動工具１について詳しく説明する。

電動工具１は、図１に示すように、電動工具本体２と、先端工具３（工具）と、電池パック４と、を備えている。電動工具本体２は、電池パック４から電力の供給を受けて先端工具３を回転駆動する部分である。また、電動工具本体２は、利用者が把持する把持部としても機能する。電動工具本体２は、先端工具３を回転させて駆動するための構成部品を収容するハウジング２１を備えている。

電動工具本体２は、図２に示すように、上記の構成部品として、駆動機構１０、先端工具取付部１１、駆動軸部１２、出力軸部１３、アクチュエータ１４、電動モータ１５（電動機）を備えている。また、電動工具本体２は、外部入力端子１６、本体側電源端子１７、スイッチング回路１８及び制御回路１９を更に備えている。

駆動機構１０は、先端工具３を先端工具３の軸周りに回転駆動する。なお、回転駆動とは、回転させて駆動することである。駆動機構１０は、減速機構２２と、インパクト機構２３とを有する。

減速機構２２は、電動モータ１５が出力する回転動力（動力）を多段階（例えば３段階）に減速する機構である。減速機構２２は、互いに減速比の異なる複数（例えば３つ）の遊星減速段を有する。減速機構２２は、複数の遊星減速段の減速・非減速状態を組み合わせることで、電動モータ１５が出力する回転動力を多段階に減速する。

減速機構２２は、電動モータ１５の回転動力を減速し、減速した回転動力をインパクト機構２３を介して先端工具取付部１１に伝達する。この結果、先端工具取付部１１に取り付けられた先端工具３が回転駆動される。減速機構２２は、駆動軸部１２を有する。駆動軸部１２は、減速機構２２が減速した回転動力を出力する軸部であり、インパクト機構２３に連結されている。減速機構２２は、減速した回転動力を駆動軸部１２を介してインパクト機構２３に伝達する。

インパクト機構２３は、減速機構２２が出力した回転動力（すなわち連続回転した回転動力）を、連続回転又は間欠回転に択一的に切り替えて出力軸部１３に出力する機構である。連続回転とは、連続して回転させることである。間欠回転とは、間欠的に回転させることである。間欠回転は、例えば、出力軸部１３の回転に同期させて出力軸部１３の回転方向に衝撃を与えながら出力軸部１３を回転させることで、実現可能である（同期駆動モード）。出力軸部１３は、インパクト機構２３と先端工具取付部１１とを同心状に連結する軸部である。インパクト機構２３が出力する回転動力は、出力軸部１３を介して先端工具取付部１１に伝達される。

インパクト機構２３は、駆動機構１０での多段階の減速の状態の択一的な切り替えに連動して、出力軸部１３に出力する回転動力の回転方式を連続回転又は間欠回転に切り替える。駆動機構１０において多段階の減速の状態（減速状態）のうちの所定の減速状態（例えば最高速度の減速状態）が選択された場合は、インパクト機構２３は、回転方式を間欠回転に択一的に切り替える。また、駆動機構１０の多段階の減速状態のうちの所定の減速状態以外の減速状態が選択された場合は、インパクト機構２３は、回転方式を連続回転に択一的に切り替える。

駆動機構１０は、複数（例えば３つ）の駆動モードを有する。複数の駆動モードの各々は、減速機構２２の多段階の減速状態のうちの何れか１の減速状態と、インパクト機構２３での２つの回転方式（間欠回転及び連続回転）のうちの何れか１つの回転方式との組み合わせで構成される。

本実施形態では、減速機構２２の多段階（例えば３つの）の減速状態は、例えば、最高速度の減速状態と、中間速度の減速状態と、最低速度の減速状態の３つの減速状態を有する。最高速度の減速状態は、３つの減速状態の中で最高速度で回転する減速状態である。中間速度の減速状態は、３つの減速状態の中で中間速度で回転する減速状態である。なお、中間速度は、最高速度よりも小さく最低速度よりも大きい速度である。最低速度の減速状態は、３つの減速状態の中で最低速度で回転する減速状態である。

また、上記の通り、例えば最高速度の減速状態では、インパクト機構２３は、回転方式として間欠回転が選択される。例えば中間速度の減速状態及び最低速度の減速状態では、インパクト機構２３は、回転方式として連続回転が選択される。

よって、３つの駆動モードは、例えば、インパクトドライバーモードと、ドリルドライバーＨｉｇｈモードと、ドリルドライバーＬｏｗモードとで構成される。インパクトドライバーモードは、最高速度の減速状態でかつ間欠回転である駆動モードである。ドリルドライバーＨｉｇｈモードは、中間速度の減速状態でかつ連続回転である駆動モードである。ドリルドライバーＬｏｗモードは、最低速度の減速状態でかつ連続回転である駆動モードである。なお、ドリルドライバーＨｉｇｈモードとドリルドライバーＬｏｗモードとまとめてドリルドライバーモードと記載する。

なお、インパクトドライバーモードは、先端工具３が間欠回転される駆動モード（間欠回転モード）である。また、インパクトドライバーモードは、駆動機構１０が先端工具３の回転に同期させて先端工具に回転方向の衝撃を与える動作モード（同期駆動モード）でもある。ドリルドライバーＨｉｇｈモード及びドリルドライバーＬｏｗモードは、先端工具３が連続回転される駆動モード（連続回転モード）である。

電動モータ１５は、電池パック４から供給される電力を用いて、駆動機構１０に動力を与えて駆動機構１０を駆動する駆動源である。電動モータ１５は、例えばブラシ有りモータである。したがって、電動モータ１５に入力される電圧を制御することで、電動モータ１５を制御可能である。より詳細には、電動モータ１５回転速度又は出力が制御可能である。

先端工具取付部１１は、先端工具３を取り外し可能に取り付ける部分である。先端工具取付部１１は、出力軸部１３の先端部に同心状に連結されている。先端工具取付部１１は、例えばドリルチャック構造を有する。すなわち、このドリルチャック構造で、先端工具３が先端工具取付部１１に取り外し可能に取り付けられる。

アクチュエータ１４は、制御回路１９の制御に従って、減速機構２２での多段階の減速状態を択一的に切り替える。

本体側電源端子１７は、電池パック４から電力が入力される端子である。本体側電源端子１７は、スイッチング回路１８を経由して電動モータ１５に電気的に接続されている。すなわち、本体側電源端子１７に入力された電力は、スイッチング回路１８を介して電動モータ１５に出力される。本体側電源端子１７は、ハウジング２１の後述の本体側装着部２９に設けられている。

外部入力端子１６は、電池パック４から電池情報を入力するための端子である。電池情報は、電池パック４の情報保持部４３に保持されている。電池情報は、電池パックの電池性能（例えば出力電圧及び電池容量）に関する情報である。外部入力端子１６は、制御回路１９に電気的に接続されている。すなわち、外部入力端子１６に入力された電池情報は、制御回路１９に出力される。外部入力端子１６は、ハウジング２１の後述の本体側装着部２９に設けられている。

スイッチング回路１８は、制御回路１９の制御に従って、本体側電源端子１７から電動モータ１５に供給される電力を制御する回路である。スイッチング回路１８は、半導体スイッチ（例えばMOSFET（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor））などのスイッチング素子を含む。制御回路１９によって上記のスイッチング素子がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御されることで、電動モータ１５に供給される電力が増大、減少又は一定になるように制御される。スイッチング回路１８は、本体側電源端子１７と電動モータ１５とを繋ぐ電路に設けられている。

ハウジング２１は、図１に示すように、胴部２６と、把持部２７と、台部２８と、本体側装着部２９（装着部）とを有する。

胴部２６は、例えば、前後方向に延びた有底円筒形状である。把持部２７は、利用者が把持する部分である。把持部２７は、上下方向に延びた筒状であり、胴部２６の長手方向の途中からその軸線と交差する方向（図１では下方）に突出するように形成されている。台部２８は、把持部２７における長手方向（上下方向）の下端部に設けられており、把持部２７の外周側に突出している。より詳細には、台部２８は、前後方向に長い略直方体形に形成されている。

台部２８の下面に本体側装着部２９が設けられている。本体側装着部２９は、電池パック４が取り外し可能に装着される部分である。本体側装着部２９への電池パック４の装着によって、電池パック４は、台部２８（したがって電動工具本体２）に機械的及び電気的に接続される。

胴部２６の前端部には、先端工具取付部１１が配置されている。より詳細には、ハウジング２１の胴部２６の内部には、先端工具３を回転駆動するための出力軸部１３が前後方向に沿って収容されている。出力軸部１３の先端部に設けられた先端工具取付部１１は、ハウジング２１の胴部２６の前端部から前方に突出している。

先端工具３は、例えば金属で形成されており、例えば棒状である。先端工具３の先端部は、各種の工具（例えばプラスドライバー又はマイナスドライバー）の何れかの先端部形状を有する。先端工具３の基端部（すなわち先端工具３の長手方向の一端部）が、先端工具取付部１１に取り付けられる。

ハウジング２１の外周面には、モード切替スイッチ３０と、トリガスイッチ３１とが設けられている。

モード切替スイッチ３０は、駆動機構１０の複数（例えば３つの）の駆動モードを択一的に選択するための手動スイッチである。モード切替スイッチ３０は、ハウジング２１の胴部２６の上面に設けられている。モード切替スイッチ３０は、例えば前後方向に往復移動可能なスライド式のスイッチである。モード切替スイッチ３０は、例えば、インパクトドライバーモード、ドリルドライバーＨｉｇｈモード及びドリルドライバーＬｏｗモードのうちから１つを選択可能である。モード切替スイッチ３０で駆動モードが選択されると、選択された駆動モードを知らせる信号（モード信号）は、モード切替スイッチ３０から制御回路１９に出力される。なお、本実施形態では、ドリルドライバーモードでは、さらに、ドリルドライバーＨｉｇｈモードと、ドリルドライバーＬｏｗモードとに切替可能である。

トリガスイッチ３１は、例えば、電動モータ１５を作動（オン）又は停止（オフ）するスイッチである。トリガスイッチ３１は、自律復帰型のスイッチであり、例えば把持部２７の上部の前側に配置されている。把持部２７の上部の前側は、利用者が把持部を把持したときに、利用者の把持した手の人差し指が位置する部分である。トリガスイッチ３１は、把持部２７側に押し込まれるとオンに切り替わり、その押し込み操作が解除されると、押し込む前の位置に自律復帰してオフに戻る。トリガスイッチ３１がオン又はオフに切り替えられると、その旨を知らせる信号（オンオフ信号）が、トリガスイッチ３１から制御回路１９に出力される。

なお、本実施形態では、トリガスイッチ３１は、電動モータ１５をオン又はオフするスイッチとして用いるが、トリガスイッチ３１の操作量（押込量）に応じて電動モータ１５の回転速度を連続的に調整するスイッチとして用いてもよい。

制御回路１９は、モード切替スイッチ３０からモード信号を入力する。モード信号は、駆動機構１０の複数の駆動モードのうち選択された駆動モードを知らせる信号である。制御回路１９は、トリガスイッチ３１からオンオフ信号を入力する。オンオフ信号は、トリガスイッチ３１がオン又はオフされたことを知らせる信号である。制御回路１９は、本体側装着部２９に装着された電池パック４から、外部入力端子１６を介して電池情報を入力する。電池情報は、本体側装着部２９に装着された電池パック４の電池性能に関する情報である。

制御回路１９は、モード切替スイッチ３０からのモード信号に基づいて、アクチュエータ１４を介して減速機構２２の駆動モードを切り替える。これにより、制御回路１９は、減速機構２２の駆動モードを、モード信号で指定された駆動モードに切り替える。また、制御回路１９は、トリガスイッチ３１からのオンオフ信号に基づいて、スイッチング回路１８を介して電動モータ１５への給電を制御する。これにより、制御回路１９は、電動モータ１５を作動又は停止させる。

制御回路１９は、モード切替スイッチ３０からのモード信号、及び外部入力端子１６からの電池情報に基づいて、スイッチング回路１８を介して電動モータ１５を制御する。すなわち、制御回路１９は、駆動機能の３つの駆動モードのうち選択された駆動モード、及び本体側装着部２９に装着された電池パック４の電池性能の両方に基づいて、電動モータ１５を制御する。その際、制御回路１９は、電池パック４から電動モータ１５に入力される電圧を制御することで、電動モータ１５を制御する。これにより、電動モータ１５の回転速度又は出力が制御される。以下の説明では、制御回路１９は、電動モータ１５８の制御として、電動モータ１５８の回転速度を制御する場合を例示する。なお、電動モータ１５の制御の具体例は後に詳しく説明する。

電池パック４は、電動工具本体２に電力を供給する部品である。電池パック４は、図２に示すように、複数の電池セル（図示省略）と、電池ケース４１（図１参照）と、電池側装着部４２と、情報保持部４３と、電池側電源端子４６と、外部出力端子４７と、を備えている。

電池セルは、例えばリチウム電池セルである。複数の電池セルは、直列又は／及び並列に接続されている。電池ケース４１は、電池パック４の外郭を構成し、かつ複数の電池セルを収容する筐体である。電池パック４は、電池セルの個数及び電池セル間の接続の仕方（すなわち直列接続又は／及び並列接続）に応じて、電池性能（出力電圧及び電池容量など）を異ならせることができる。本実施形態では、電池パック４として、出力電圧が１４．４Ｖ（ボルト）の電池パックと、出力電圧が１８Ｖの電池パックと、が用意されている。

電池側装着部４２は、電動工具本体２の本体側装着部２９に取り外し可能に装着される部分である。電池側装着部４２は、電池ケース４１の上面に設けられている。本体側装着部２９は、その下面が装着面であり、電池側装着部４２は、その上面が装着面である。本体側装着部２９及び電池側装着部４２の各々の装着面には、引掛部（図示省略）が設けられている。本体側装着部２９及び電池側装着部４２は、互いの装着面を当接させて、装着面に沿ってスライドさせることで、互いの装着面に設けられた引掛部（図示省略）が互いに引っ掛かり合って、互いに取り外し可能に連結する。

情報保持部４３は、不揮発性の記憶部であり、電池パック４の電池性能（例えば出力電圧又は電池容量）に関する電池情報を保持する。

電池側電源端子４６は、電動工具本体２の本体側電源端子１７と電気的に接続する部分である。電池側電源端子４６は、複数の電池セルと電気的に接続されており、複数の電池セルに充電された電力を、本体側電源端子１７を介して電動工具本体２に出力する。

外部出力端子４７は、電動工具本体２の外部入力端子１６に電気的に接続する部分である。外部出力端子４７は、情報保持部４３と電気的に接続されており、情報保持部４３に保持された電池情報を、外部入力端子１６を介して電動工具本体２に出力する。

このように構成された電動工具１では、モード切替スイッチ３０で、駆動機構１０の複数（例えば３つ）の駆動モードの中から所望の駆動モードを選択できる。これにより、利用者は、電動工具１の使用目的や使用状況に応じて、最適な駆動モードで電動工具１を使用できる。

また、電動工具１では、電池性能（出力電圧又は電池容量）の異なる電池パック４を択一的に取り外し可能に装着できる。これにより、電動工具１の使用目的や使用状況に応じて、最適な電池性能の電池パック４を用いることができる。例えば、電動工具１を高出力で使用する場合は、出力電圧１８Ｖの電池パック４を用いればよいし、電動工具１を長時間にわたって使用する場合は、電池容量の大きい電池パック４を用いればよい。

このような電動工具１では、電動工具本体２に装着された電池パック４の電池性能と、駆動機構１０の複数の駆動モードのうち選択された駆動モードとに基づいて、電動モータ１５が制御される。このため、装着された電池パック４の電池性能及び選択された駆動モードに基づいて、電動モータ１５の制御内容を異ならせることができる。これにより、装着された電池パック４の電池性能及び選択された駆動モードに応じて、先端工具３の性能を十分に発揮できる。

図１，図３Ａ～図３Ｃを参照して、モード切替スイッチ３０の構成について詳しく説明する。

図３Ａ～図３Ｃに示すように、モード切替スイッチ３０は、スライドスイッチである。モード切替スイッチ３０は、スイッチ本体３０ａと、ホール素子３０ｂと、２つの磁石（第１磁石３０ｃ及び第２磁石３０ｄ）と、基材３０ｅとを有する。

スイッチ本体３０ａは、板状である。スイッチ本体３０ａは、ハウジング２１の胴部２６の内部に配置されており、胴部２６の上面の開口部２６ａから露出している（図１参照）。スイッチ本体３０ａは、開口部２６ａに対して前後方向にスライド可能である。スイッチ本体３０ａは、リブ３０ｆを有する。リブ３０ｆは、スイッチ本体３０ａの上面において左右方向に沿って設けられている。利用者は、指をリブ３０ｆに引っ掛けて、スイッチ本体３０ａをスライド可能である。

スイッチ本体３０ａは、前後方向に並んだ３つの位置（第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２及び第３の位置Ｐ３）にスライドして変位可能である。第１の位置Ｐ１は、開口部２６ａの前端位置であり、インパクトドライバーモードを選択する位置である。第２の位置Ｐ２は、開口部２６ａの前後方向の中間位置であり、ドリルドライバーｈｉｇｈモードを選択する位置である。第３の位置Ｐ３は、開口部２６ａの後端位置であり、ドリルドライバーＬｏｗモードを選択する位置である。

基材３０ｅは、２つの磁石３０ｃ，３０ｄを支持する例えば板状の部材である。基材３０ｅは、胴部２６の内部において、スイッチ本体３０ａの下側に間隔を空けて配置されている。２つの磁石３０ｃ，３０ｄは、基材３０ｅの上面（スイッチ本体３０ａとの対向面）において、前後方向（スイッチ本体３０ａのスライド方向）に沿って互いに間隔を空けて配置されている。２つの磁石３０ｃ，３０ｄは、互いに異なる磁極を上側（すなわちスイッチ本体３０ａ側）に向けて配置されている。第１磁石３０ｃは、例えばＮ極を上側に向け、第２磁石３０ｄは、例えばＳ極を上側に向けている。

ホール素子３０ｂ（検知部）は、スイッチ本体３０ａの下面に配置されており、２つの磁石３０ｃ，３０ｄとの相対的な配置に応じて異なる電圧を出力する。なお、ホール素子３０ｂは、駆動機構１０の３つの駆動モードのうち選択された駆動モードを検知する検知部として機能する。

スイッチ本体３０ａのリブ３０ｆが第１の位置Ｐ１に位置するときは、ホール素子３０ｂは、第１磁石３０ｃの真上に位置し（図３Ａ参照）、第１電圧値のモード信号を制御回路１９に出力する。スイッチ本体３０ａのリブ３０ｆが第２の位置Ｐ２に位置するときは、ホール素子３０ｂは、第１磁石３０ｃ及び第２磁石３０ｄの間の位置の真上に位置し（図３Ｂ参照）、第２電圧値のモード信号を制御回路１９に出力する。第２電圧値は、第１電圧値よりも小さい電圧値である。スイッチ本体３０ａのリブ３０ｆが第３の位置Ｐ３に位置するときは、ホール素子３０ｂは、第２磁石３０ｄの真上に位置し（図３Ｃ参照）、第３電圧値のモード信号を制御回路１９に出力する。第３電圧値は、第２電圧値よりも小さい電圧値である。このように、スイッチ本体３０ａの位置に応じてホール素子３０ｂから異なる電圧値のモード信号が制御回路１９に出力される。制御回路１９は、モード信号の電圧値によって、駆動機構１０の３つの駆動モードのうちどの駆動モードが選択されたかを判定可能である。

図４を参照して、インパクト機構２３の構成について詳しく説明する。

インパクト機構２３は、駆動軸部１２と、ハンマ６１と、アンビル９１と、ハンマ６１をアンビル９１側に付勢する付勢ばね６３と、付勢ばね６３を後端側で受けるばね受けと、を備えている。

詳しくは、駆動軸部１２の外周に設けた溝状のカムと、ハンマ６１の内周に設けた溝状のカムとに鋼球６５を係合させて、駆動軸部１２の回転と共にハンマ６１を回転可能としている。駆動軸部１２の回転時には、ハンマ６１の前方に延設された突部６２がアンビル９１に係合してアンビル９１及び出力軸部１３を回転させる。インパクトドライバーモードにおいて、出力軸部１３側のトルクが増すと、ハンマ６１は、駆動軸部１２に相対回転すると共に、カムのリードに従って付勢ばね６３に抗して後退する。そして、突部６２がアンビル９１を乗り越えると、付勢ばね６３の付勢によりハンマ６１はカムのリードに従って前進し、突部６２で、回転するアンビル９１に同期して回転するアンビル９１に回転方向に打撃（衝撃）を加える。

インパクト機構２３におけるインパクトドライバーモードとドリルドライバーモードとの切り替えの仕組みについて説明する。

減速機構２２から動力が伝達される駆動軸部１２は、軸方向に沿って前後に開口した貫通孔１２ａを内周に備えている。貫通孔１２ａには、駆動軸部１２と軸心を同じくして回転自在で且つ軸方向にスライド自在に、切換ピン４５が配置されている。

切換ピン４５は、インパクトモードとドリルドライバーモードの切換を行う切換手段である連結片４４を回転自在で且つ軸方向に移動不能で前端に備えている。

連結片４４は、駆動軸部１２の貫通孔１２ａに設けた駆動軸側係合部８１と、アンビル９１に設けたアンビル側係合部９２と、に相対回転不能で且つ軸方向にスライド自在で係合可能となっている。

更に、駆動軸側係合部８１は、駆動軸部１２に設けられており、アンビル側係合部９２は、アンビル９１に設けられているため、直接的には互いに干渉せず相対回転するが、連結片４４を介することで相対回転不能に連結可能となっている。

詳しくは、駆動軸側係合部８１と、アンビル側係合部９２との双方に連結片４４が係合すると、両係合部８１，９２が相対回転不能に連結片４４により保持されて、駆動軸部１２とアンビル９１が連結される。そして、両係合部８１，９２の何れか一方の係合部と連結片４４との係合が解かれると、再度相対回転可能な状態に戻る。

また、切換ピン４５の後端は、駆動機構１０内の所定の歯車と共に回転し、且つ上記の所定の歯車のスライドと共に前後にスライドする。上記の所定の歯車は、駆動機構１０での駆動モードの切り替え（インパクトドライバーモードとドリルドライバーモードとの間の切り替え）に伴って駆動軸部１２の軸方向に沿ってスライドする歯車である。

そして、切換ピン４５の前後のスライドによって、連結片４４は、アンビル側係合部９２に係合せずに駆動軸側係合部８１のみに係合する状態と、駆動軸側係合部８１及びアンビル側係合部９２の双方に係合する状態と、に切り替わる。

駆動軸側係合部８１のみに係合する状態では、両係合部８１，９２が相対回転可能であり、駆動軸部１２に伝達された動力がインパクト機構２３を介してアンビル９１及び出力軸部１３に伝わる。このため、間欠的な回転力で出力軸部１３を回転させるインパクトモードとなる。

また、連結片４４が双方の係合部８１，９２に係合する状態では、駆動軸部１２とアンビル９１が相対回転不能に連結されて、インパクト機構２３を介さずに駆動軸部１２のトルクがアンビル９１及び出力軸部１３に直接伝わる状態となる。この状態では、インパクト機構２３を介さないため、出力側からの負荷によらず常にハンマ６１とアンビル９１が相対回転不能となり、連続的な回転力で出力軸部１３を回転させるドリルドライバーモードとなる。

次に表１及び図５を参照して、制御回路１９の制御内容について詳しく説明する。

以下の説明では、出力電圧が第１出力電圧Ｖ１である電池パック４と出力電圧が第２出力電圧Ｖ２である電池パック４とが、択一的に電動工具本体２に装着される場合を想定する。第１出力電圧Ｖ１は、例えば１４．Ｖ［ボルト］であり、第２出力電圧Ｖ２は、第１出力電圧Ｖ１よりも大きい電圧であり、例えば１８Ｖである。また、以下の説明では、電動モータ１５の回転速度を制御する場合を想定する。

制御回路１９は、上述の通り、駆動機構１０の３つの駆動モードのうち選択された駆動モード、及び本体側装着部２９に装着された電池パック４の電池性能に基づいて、スイッチング回路１８を介して電動モータ１５を制御する。

より詳細には、表１に示すように、本体側装着部２９に装着された電池パック４の出力電圧が第１出力電圧Ｖ１であり、かつ、ドリルドライバーモードが選択された場合は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第１の制御を行う。第１の制御では、制御回路１９は、電池パック４の出力電圧に応じた電圧が、電池パック４から電動モータ１５に入力されるように、スイッチング回路１８のスイッチング素子をＰＷＭ制御する。具体的には例えば、制御回路１９は、ＰＷＭ制御のデューティ比を所定値（例えば１００％）に固定する。これにより、電動モータ１５は、電池パック４の出力電圧に応じた回転速度で回転する。なお、デューティ比とは、ＰＷＭ制御の１周期に対するスイッチング素子のオン期間の割合である。スイッチング素子のオン期間とは、スイッチング素子がオン動作されている期間である。

また、本体側装着部２９に装着された電池パック４の出力電圧が第１出力電圧Ｖ１であり、かつ、インパクトドライバーモードが選択された場合は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第２の制御を行う。第２の制御では、制御回路１９は、第１の処理と同様の処理を行う。これにより、電動モータ１５は、電池パック４の出力電圧に応じた回転速度で回転する。

なお、インパクトドライバーモードでは、電動モータ１５の回転速度が一定に保たれることが望ましい。このため、第２の制御では、電動モータ１５の回転速度が一定になるように（すなわち所定の回転速度に固定されるように）、電池パック４に入力される電圧を制御してもよい。

また、本体側装着部２９に装着された電池パック４の出力電圧が第２出力電圧Ｖ２であり、かつ、ドリルドライバーモードが選択された場合は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第３の制御を行う。第３の制御では、制御回路１９は、第１の処理と同様の処理を行う。これにより、電動モータ１５は、本体側装着部２９に装着された電池パック４の出力電圧に応じた回転速度で回転する。したがって、この場合は、電池パック４の出力電圧が第１出力電圧Ｖ１である場合と比べて、電動モータ１５は、より速い回転速度で回転可能である。ドリルドライバーモードでは、電動モータ１５の回転速度が一定に保たれなくてもよい。このため、第３の制御では、第１の制御と同様の制御が行われる。

また、本体側装着部２９に装着された電池パック４の出力電圧が第２出力電圧Ｖ２であり、かつ、インパクトドライバーモードが選択された場合は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第４の制御を行う。第４の制御では、制御回路１９は、電池パック４の出力電圧（第２出力電圧Ｖ２）が第１出力電圧Ｖ１と同じ電圧へと降圧されるように、スイッチング回路１８のスイッチング素子をＰＷＭ制御する。これにより、電池パック４の出力電圧が第２出力電圧Ｖ２であっても、電動モータ１５には第１出力電圧Ｖ１と同じ電圧が入力される。すなわち、電動工具本体２に第２出力電圧Ｖ２の電池パック４が装着されても、第１出力電圧Ｖ１の電池パック４が装着された場合と同じ回転速度で電動モータ１５は駆動する。すなわち、本体側装着部２９に装着された電池パック４の電池性能によって、電動モータ１５の回転速度は変化しない。これにより、装着された電池パック４の電池性能によって電動モータ１５の回転速度が変化することを抑制できる。これにより、先端工具３の回転と回転方向の衝撃との間の同期ずれを低減できる。この結果、インパクトドライバーモードで、先端工具３の性能を十分に発揮できる。

なお、第１の制御及び第３の制御は、ドリルドライバーモードでの制御であるが、ドリルドライバーモードでの制御は、比較的自由に設定可能である。このため、一例として、本体側装着部２９に装着された電池パック４の電池性能が十分に発揮できるように、装着された電池パック４の出力電圧に応じた電圧（第１出力電圧Ｖ１）が電動モータ１５に出力されるように、スイッチング回路１８が制御される。

また、第２の制御及び第４の制御は、インパクトドライバーモードでの制御であるが、インパクトドライバーモードでの制御は、電動モータ１５の回転速度が一定となることが望ましい。すなわち、第２の制御及び第４の制御の各々で、電動モータ１５の回転速度が同じであるあることが望ましい。このため、第３の制御で電動モータ１５に入力される電圧（第１出力電圧Ｖ１）を基準として、第４の制御でも、第２の制御で電動モータ１５に入力される電圧（第１出力電圧Ｖ１）と同じ電圧が電動モータ１５に入力されるように、第４の制御は設定されている。

なお、第４の制御では、電池パック４の出力電圧が第１出力電圧Ｖ１と同じ電圧へと降圧されるように、スイッチング回路１８が制御されるが、第４の制御の内容は、このように限定されない。すなわち、電池パック４の出力電圧は、第１出力電圧Ｖ１と同じ電圧に降圧されなくてもよい。例えば、第４の制御では、電池パック４の出力電圧（第２出力電圧Ｖ２）は、降圧されて第１出力電圧Ｖ１に近づくように、スイッチング回路１８が制御されてもよい。

また、上記の説明では、第２の制御及び第３の制御は、第１の制御と同じ制御であったが、第１の制御と異なる制御であってもよい。

次に図５を参照して、上記の制御回路１９の制御の流れを説明する。

制御回路１９は、外部入力端子１６から電池情報を入力し、入力した電池情報に基づいて、本体側装着部２９に装着された電池パック４の出力電圧が、第１出力電圧Ｖ１であるか第２出力電圧Ｖ２であるかを判定する（Ｓ１）。この判定の結果、第１出力電圧Ｖ１である場合（Ｓ１：Ｖ１）は、制御回路１９は、モード切替スイッチ３０からのモード信号に基づいて、駆動機構１０の駆動モードがドリルドライバーモードであるかインパクトドライバーモードであるかを判定する（Ｓ２）。この判定の結果がドリルドリルドライバーモードである場合（Ｓ２：Ａ）は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第１の制御を行う（Ｓ３）。そして、処理が終了する。他方、ステップＳ２の判定の結果がインパクトドライバーモードである場合（Ｓ２：Ｂ）は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第２の制御を行う（Ｓ４）。そして、処理が終了する。

また、ステップＳ１の判定の結果が第２出力電圧Ｖ２である場合（Ｓ１：Ｖ２）は、処理がステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、制御回路１９は、モード切替スイッチ３０からのモード信号に基づいて、駆動機構１０の駆動モードがドリルドライバーモードであるかインパクトドライバーモードであるかを判定する。この判定の結果がドリルドリルドライバーモードである場合（Ｓ５：Ａ）は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第３の制御を行う（Ｓ６）。そして、処理が終了する。他方、ステップＳ５の判定の結果がインパクトドライバーモードである場合（Ｓ５：Ｂ）は、制御回路１９は、スイッチング回路１８に対して第４の制御を行う（Ｓ７）。そして、処理が終了する。

（変形例）
上記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、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。以下の変形例は組み合わせて用いてもよい。

（変形例１）
上記の実施形態では、駆動機構１０の複数の駆動モードのうち選択された駆動モードと、本体側装着部２９に装着された電池パック４の電池性能とに基づいて、制御回路１９は、電動モータ１５を制御する。これに対し、この変形例では、上記の選択された駆動モードと、上記の装着された電池パック４の電池性能とに加えて更に、先端工具取付部１１に取り付けられた先端工具３の種類にも基づいて、制御回路１９は、電動モータ１５を制御する。

この場合は、電動工具本体２は、図６に示すように、先端工具取付部１１に取り付けられた先端工具３の種類を検知する検知部５０を更に備える。この検知部５０の検知結果は、検知信号として制御回路１９に出力される。制御回路１９は、モード切替スイッチ３０からのモード信号と、外部入力端子１６からの電池情報と、検知部５０からの検知信号とに基づいて、制御回路１９は、電動モータ１５を制御する。

この変形例によれば、本体側装着部２９に装着された電池パック４の電池性能、及び駆動機構１０の複数の駆動モードのうち選択された駆動モードに加えて、先端工具取付部１１に取り付けられた先端工具３の種類も考慮して、電動モータ１５を制御できる。

（変形例２）
上記の実施形態では、電動モータ１５は、ブラシ有りモータであるが、ブラシレスモータであってもよい。この場合、電動モータ１５に入力される電圧の周波数又は電流の周波数を制御することで、電動モータ１５を制御してもよい。

（変形例３）
上記の実施形態では、インパクト機構２３では、ドリルドライバーモードとインパクトドライバーモードとの２つの駆動モードを例示したが、ドリルドライバーモードの代わりに、振動ドリルモード又はハンマードリルモードを採用してもよい。振動ドリルモード及びハンマードリルモードは、ドリルドライバーモードと同様に電動モータ１５の回転速度を一定に保つ必要がない。

（変形例４）
上記の実施形態では、電池パック４の電池性能が電池パック４の出力電圧である場合を例示したが、電池パック４の電池性能が電池パック４の電池容量でもよい。この場合は、電池容量を考慮して、電動モータ１５を制御できる。例えば、電池容量が比較的大きい場合は、電動モータ１５を高回転で制御してもよいし、電池容量が比較的小さい場合は、電動モータ１５を低回転で制御してもよい。

（変形例５）
上記の実施形態では、制御回路１９は、電池パック４の電池性能を、電池パック４の情報保持部４３から電動工具本体２に出力された電池情報から取得するが、電池パック４の電池性能の取得方法はこのように限定されない。例えば、電池パック４の電池性能として電池パック４の出力電圧に関する電池情報を取得する場合は、電動工具本体２は電圧検出部を備えてもよい。そして、その電圧検出部で電池パック４の出力電圧を検出し、その検出電圧を電池情報としてもよい。

また、電池パック４の電池性能として電池パック４の電池容量に関する電池情報を取得する場合は、電動工具本体２に電圧検出部及び電流検出部を備えてもよい。そして、その電圧検出部及び電流検出部で電池パック４の出力電圧及び出力電流を検出し、それら検出した電流値と電圧値から電池パック４の内部抵抗を求め、その内部抵抗から電池パック４の電池容量を求め、その電池容量を電池情報としてもよい。

（変形例６）
上記の実施形態では、電動モータ１５の制御の例として電動モータ１５の回転速度を制御したが、電動モータ１５の出力を制御してもよい。この場合も電動モータ１５の回転速度を制御する場合と同様の効果を得る。

（まとめ）
第１の態様に係る電動工具（１）は、駆動機構（１０）と、電動機（１５）と、装着部（２９）と、制御回路（１９）と、を備える。駆動機構（１０）は、択一的に選択可能な複数の駆動モードを有し、選択された駆動モードで工具（３）を駆動する。電動機（１５）は、駆動機構（１０）に動力を与える。装着部（２９）は、電動機（１５）に電力を供給する電池パック（４）が取り外し可能に装着される。制御回路（１９）は、装着部（２９）に装着された電池パック（４）の電池性能と、複数の駆動モードのうち選択された駆動モードとの両方に基づいて、電動機（１５）を制御する。

この構成によれば、装着された電池パック（４）の電池性能及び選択された駆動モードの両方に基づいて、電動機（１５）に対する制御内容を異ならせることができる。これにより、装着された電池パック（４）の電池性能及び選択された駆動モードに応じて、工具（３）の性能を十分に発揮できる。

第２の態様に係る電動工具（１）は、第１の態様において、電池パック（４）の電池性能は、電池パック（４）の出力電圧に関する性能を含む。

この構成によれは、電池パック（４）の出力電圧を考慮して、電動機（１５）に対する制御内容を異ならせることができる。

第３の態様に係る電動工具（１）は、第１又は第２の態様において、複数の駆動モードは、駆動機構（１０）が、工具（３）の回転方向の衝撃を、工具（３）の回転に同期させて工具（３）に与える同期駆動モードを含む。複数の駆動モードのうち同期駆動モードが選択された場合、制御回路（１９）は、装着部（２９）に装着された電池パック（４）の電池性能によって、電動機（１５）の回転速度又は出力を変化させない。

この構成によれば、同期駆動モードにおいて、装着された電池パック（４）の電池性能によって電動機（１５）の回転速度又は出力が変化することを抑制できる。これにより、工具（３）の回転と回転方向の衝撃との間の同期ずれを低減できる。この結果、同期駆動モードで、工具（３）の性能を十分に発揮できる。

第４の態様に係る電動工具（１）は、第１～第３の態様の何れか１つの態様において、複数の駆動モードは、間欠回転モードと、連続回転モードと、を含む。
間欠回転モードは、工具（３）を間欠的に回転させる。連続回転モードは、工具（３）を連続して回転させる。

この構成によれば、間欠回転モードが選択された場合でも、連続回転モードが選択された場合でも、工具（３）の性能を十分に発揮できる。

第５の態様に係る電動工具（１）は、第１～第４の態様の何れか１つの態様において、制御回路（１９）は、電動機（１５）の回転速度を制御する。

この構成によれば、装着された電池パック（４）の電池性能及び選択された駆動モードに基づいて、電動機（１５）の回転速度を異ならせることができる。これにより、装着された電池パック（４）の電池性能及び選択された駆動モードに基づいて、工具（３）の性能を十分に発揮できる。

第６の態様に係る電動工具（１）は、第１～第４の態様の何れか１つの態様において、制御回路（１９）は、電動機（１５）の出力を制御する。

この構成によれば、装着された電池パック（４）の電池性能及び選択された駆動モードに応じて、電動機（１５）の出力を異ならせることができる。これにより、装着された電池パック（４）の電池性能及び選択された駆動モードに応じて、工具（３）の性能を十分に発揮できる。

第７の態様に係る電動工具（１）は、第１～第６の態様の何れか１つの態様において、制御部は、電動機（１５）に入力される電圧を制御することで、電動機（１５）を制御する。

この構成によれば、電圧制御で電動機（１５）の動作を制御できる。

第８の態様に係る電動工具（１）は、第１～第７の態様の何れか１つの態様において、検知部（３０ｂ）を更に備える。検知部（３０ｂ）は、複数の駆動モードのうち選択された駆動モードを検知する。

この構成によれば、複数の駆動モードのうち選択された駆動モードを自動的に検知できる。

第９の態様に係る電動工具（１）は、第１～第８の態様の何れか１つの態様において、電池パック（４）を更に備える。

この構成によれば、電池パック（４）を備えた電動工具（１）を提供できる。

１ 電動工具
３ 先端工具（工具）
４ 電池パック
１０ 駆動機構
１５ 電動モータ（電動機）
１９ 制御回路
２９ 本体側装着部（装着部）
５０ 検知部

Claims (9)

1. 択一的に選択可能な複数の駆動モードを有し、選択された駆動モードで工具を駆動する駆動機構と、
   前記駆動機構に動力を与える電動機と、
   前記電動機に電力を供給する電池パックが取り外し可能に装着される装着部と、
   前記装着部に装着された前記電池パックから前記電動機に供給される電力を制御するスイッチング回路と、
   前記装着部に装着された前記電池パックの情報保持部から取得する前記電池パックの電池性能と、前記複数の駆動モードのうち前記選択された駆動モードとの両方に基づいて、前記スイッチング回路を制御することで前記電動機を制御する制御回路と、を備え、
   前記複数の駆動モードは、前記駆動機構によって前記工具の回転に同期して前記工具の回転方向に衝撃が与えられる所定の駆動モードを含み、
   前記装着部は、第１電池パックと、前記第１電池パックよりも電池性能が高い第２電池パックとを択一的に取り外し可能に装着し、
   前記制御回路は、前記所定の駆動モードが選択されかつ前記第２電池パックが前記装着部に装着された場合は、前記第２電池パックの出力電圧が前記第１電池パックの電池性能で指定される出力電圧と同じ出力電圧へと降圧されて前記電動機に入力されるように前記スイッチング回路を制御する、
   電動工具。
2. 前記電池パックの電池性能は、前記電池パックの出力電圧に関する性能を含む、
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記複数の駆動モードは、前記駆動機構が、前記工具の回転方向の衝撃を、前記工具の回転に同期させて前記工具に与える同期駆動モードを含み、
   前記複数の駆動モードのうち前記同期駆動モードが選択された場合、前記制御回路は、前記装着部に装着された前記電池パックの電池性能によって、前記電動機の回転速度を変化させない、
   請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記複数の駆動モードは、
   前記工具を間欠的に回転させる間欠回転モードと、
   前記工具を連続して回転させる連続回転モードと、を含む、
   請求項１～３の何れか１項に記載の電動工具。
5. 前記制御回路は、前記電動機の回転速度を制御する、
   請求項１～４の何れか１項に記載の電動工具。
6. 前記制御回路は、前記電動機の出力を制御する、
   請求項１～４の何れか１項に記載の電動工具。
7. 前記制御回路は、前記電動機に入力される電圧を制御することで、前記電動機を制御する、
   請求項１～６の何れか１項に記載の電動工具。
8. 前記複数の駆動モードのうち前記選択された駆動モードを検知する検知部を更に備える、
   請求項１～７の何れか１項に記載の電動工具。
9. 前記電池パックを更に備える、
   請求項１～８の何れか１項に記載の電動工具。

Images