JP7183698B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

この発明は、モータを備えた電動工具に関し、特に、モータを過負荷から保護する点に特徴を有する電動工具に関する。

モータを備えた電動工具では、モータの駆動時に流れる電流やモータへの通電時間に応じてモータが発熱する。モータの発熱量が大きくなると、モータが出力可能なトルクが低下して十分な性能が発揮できなくなったり、モータ巻線のレアショートやモータ焼損といった問題が発生したりするおそれがある。

このような問題を解決する方法としては、まず、出力の大きいモータを使用することが考えられる。出力の大きいモータは耐熱性能も高いため、上記したような問題が生じにくい。しかしながら、出力の大きいモータはサイズも大きいため、電動工具が大型化し、取り回し性能が低下するというデメリットがある。

このため、モータを大型化せずにモータを保護する方法として、モータの過負荷を検出する手段を備えた電動工具が提案されている。

例えば特許文献１には、モータの温度を検知するモータ温度検知部を備え、モータの温度値が温度閾値を超えると、モータの出力を制限するようにした電動工具が開示されている。

特開２０１３－６６９６０号公報

ところで、上記したような出力低下や焼損といった問題を回避するためには、発熱部位などの最も高温になる部位の温度を検出することが有効である。しかし、電動工具の構成によっては、上記したような温度検出手段の取り付け位置が限られるため、発熱部位の正確な温度を検出することが困難であった。例えばブラシ付きモータを使用する電動工具の場合、巻線やブラシといった発熱部位にサーミスタ等の温度検出手段を取り付けることが困難であるため、これらの発熱部位付近のケースや基板に温度検出手段を取り付けなくてはならない。このように発熱部位の温度を直接測定できない状況では、発熱部位の温度と測定した温度との間に温度差が生じてしまう。

このような温度差をできるだけ小さくするために、測定した温度を補正して使用することが考えられる。しかしながら、このような温度差はモータの発熱量や環境温度によって変動するため、誤差が生じることは避けられない。

そして、このような誤差が大きくなり、正確な発熱部位の温度を検出できないと、発熱部位の温度が上限を超えているのに保護機能が働かなかったり、発熱部位の温度がそれほど上がっていないのに保護機能が働いて作業性が低下したりといった不都合が生じてしまう。

そこで、本発明は、発熱部位の温度を直接測定できない状況であっても、発熱部位の実際の温度に対応してモータを保護することができる電動工具を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、モータと、ユーザが操作可能に設けられた操作部と、前記操作部が操作されたことを契機として前記モータを駆動させる制御を行うモータ駆動制御部と、温度センサと、前記モータの過熱を判定する温度判定部と、を備え、前記温度判定部は、前記モータの駆動状況と前記温度センサの検出結果とを基に前記モータの温度を推定し、この推定した温度によって前記モータの過熱を判定することを特徴とする。

本発明は上記の通りであり、モータの過熱を判定する温度判定部を備え、温度判定部は、モータの駆動状況と温度センサの検出結果とを基にモータの温度を推定する。このような構成によれば、巻線やブラシといった発熱部位に温度センサを取り付けられず、温度センサの検出温度と発熱部位の温度との間に温度差が生じる場合でも、モータ温度の推定誤差を小さくすることができる。例えば、モータが連続駆動されるなどして作業ペースが速い場合には、モータの温度が急激に上昇するため、周囲温度がモータ温度に追従できず、温度センサが検出した周辺温度と実際のモータ温度との温度差が大きくなる。このような場合には、大きな温度差が生じていることを見越してモータの温度を補正する。また、反対に作業ペースが遅い場合には、周辺温度と実際のモータ温度との温度差が小さいので、補正値を小さくしてモータの温度を推定する。このような処理を行うことで、温度検知の精度が向上するので、モータの過負荷を正確に検知することができる。例えば、モータ温度が上限を超えているのに保護機能が働かずに障害が発生したり、モータ温度がそれほど上がっていないのに保護機能が働いて作業性が低下したりといった問題を回避することができる。そして、保護機能が正確に作動することで、出力の大きいモータを使用しなくてもモータを安全に使用することができるので、電動工具の軽量化および小型化を実現することができる。

なお、モータ駆動制御部は、温度判定部がモータの過熱を検知している状態で操作部が操作されたときに、モータの出力を制限するように（例えばモータを駆動しないように）してもよい。このような構成によれば、過熱状態でのモータの使用を制限することができる。

また、温度判定部は、少なくとも、予め定められた一定期間におけるモータの駆動状況と、この一定期間において温度センサが検出した温度変化と、を使用して、モータの温度を推定するようにしてもよい。このような構成によれば、より精度の高い温度検知を実現することができる。

また、このような発明を、ファスナを打ち出すドライバを備えた打ち込み工具に適用し、温度判定部は、ドライバの駆動回数を基に作業ペースを算出し、この作業ペースと温度センサの検出結果とを基にモータの温度を推定するようにしてもよい。

電動工具の内部構造を示す側面図である。 ドライバおよびプランジャを構成する部品の側面図である。 電動工具の内部構造を示す斜視図である。 モータの斜視図である。 （ａ）モータの側面図、（ｂ）Ａ－Ａ線断面図である。 電動工具の構成を概略的に示すブロック図である。 駆動機構によってプランジャが押し上げられる様子を示す説明図であり、（ａ）駆動機構の正面図、（ｂ）プランジャが下死点にあるときの駆動機構を簡略的に示した図、（ｃ）プランジャが下死点と上死点との間（待機位置）にあるときの駆動機構を簡略的に示した図、（ｄ）プランジャが上死点にあるときの駆動機構を簡略的に示した図、（ｅ）プランジャと駆動機構との係合が解除された直後の駆動機構を簡略的に示した図である。 プランジャが待機位置にあるときの電動工具の内部構造を示す一部拡大側面断面図である。 プランジャが上死点にあるときの電動工具の内部構造を示す一部拡大側面断面図である。 プランジャが下死点にあるときの電動工具の内部構造を示す一部拡大側面断面図である。 高温検知処理を説明するフロー図である。 温度差取得処理を説明するフロー図である。 温度差演算処理を説明するフロー図である。 エラー判定処理を説明するフロー図である。 モータの内部温度と表面温度との温度差を説明する図である。 （ａ）作業ペースが速い場合のモータの内部温度と表面温度との温度差を説明する図、（ｂ）作業ペースが遅い場合のモータの内部温度と表面温度との温度差を説明する図である。 温度センサが検出するモータの表面温度の１分間の上昇値と、モータの表面温度と内部温度との温度差とを実測した結果を示す図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る電動工具１０は、バネ力で駆動するバネ駆動式の打ち込み工具である。なお、本実施形態においては電動工具１０の例として打ち込み工具を挙げているが、電動工具１０としては打ち込み工具に限らず、モータ１７を使用するものであればどのような工具であってもよい。例えば、電動ドライバや切断工具などであってもよい。また、電動工具１０としては、バッテリ５５を使用する充電式工具であってもよいし、外部電源によって作動する工具であってもよい。

本実施形態に係る電動工具１０は、図１に示すように、ハウジングの内部にモータ１７を備えており、モータ１７によって駆動して工具の先端に設けられた射出口１６からファスナを打ち出すように構成されている。

この電動工具１０は、図１に示すように、内部に駆動機構２０を収容した出力部１１と、出力部１１の先端側において出力部１１に直交するように接続されたマガジン１２と、出力部１１の後端側において出力部１１に直交するように接続されたグリップ１３と、マガジン１２の内側に沿って配置されたモータ収容部１８と、を備える。

出力部１１の先端には、被打込材に押し付けられるノーズ部１５が設けられており、マガジン１２に装填された先頭のファスナは、図示しない供給装置によってこのノーズ部１５へと供給される。ノーズ部１５へと供給されたファスナは、ドライバ３１によってノーズ部１５の先端に設けられた射出口１６から打ち出される。

また、出力部１１の内部には、図１に示すように、ファスナを打ち出すために射出口１６に向けて摺動可能に設けられたドライバ３１、ドライバ３１が連結されたプランジャ３２、プランジャ３２を射出口１６に向けて付勢するプランジャ付勢部材３３、プランジャ３２の移動をガイドするガイド部材３４、プランジャ３２を作動させるための駆動機構２０、プランジャ３２の位置を検知するためのブレーキスイッチ４１、などが配置されている。

本実施形態に係るドライバ３１は、ファスナを打撃するためのプレートである。このドライバ３１は、プランジャ３２と一体的に連結されており、プランジャ付勢部材３３の付勢力によってプランジャ３２が作動したときに射出口１６に向けて摺動し、これによってファスナを射出口１６から打ち出すように構成されている。

プランジャ３２は、図２に示すように、ガイド部材３４によって摺動可能にガイドされており、圧縮バネからなるプランジャ付勢部材３３によって常時射出口１６に向けて付勢されている。

このプランジャ３２は、後述する駆動機構２０に隣接して配置されており、駆動機構２０に臨む面には第１係合部３２ａ及び第２係合部３２ｂが突出形成されている。この第１係合部３２ａ及び第２係合部３２ｂは、駆動機構２０と係合させるための突起であり、射出口１６からの距離が互いに異なるように設けられている。具体的には、第１係合部３２ａは第２係合部３２ｂよりも射出口１６に近い位置に設けられている。

駆動機構２０は、上記したプランジャ３２をプランジャ付勢部材３３の付勢力に抗して押し上げる機構である。この駆動機構２０は、モータ１７を動力源にプランジャ３２を移動させて、プランジャ付勢部材３３に付勢力を蓄積させるとともに、この付勢力を一気に開放することでプランジャ３２を瞬間的に摺動させて打ち込み動作を実行させるようになっている。

この駆動機構２０は、図７に示すような複数のギアを備えて構成されている。この複数のギアはモータ１７の駆動力によって回転するものである。この駆動機構２０は、ギアにプランジャ３２を係合させた状態でギアを回転させ、これによってプランジャ３２を押し上げる。そして、ギアとプランジャ３２との係合を解除させることで、プランジャ３２をプランジャ付勢部材３３の付勢力で移動させ、プランジャ３２に連結されたドライバ３１を射出口１６の方向に摺動させてファスナを打ち出す。

この駆動機構２０は、図７（ａ）に示すように、出力部１１のハウジングに固定されたトルクギアプレート２１と、トルクギアプレート２１に回転可能に軸支された第１トルクギア２２と第２トルクギア２３と、を備える。第１トルクギア２２と第２トルクギア２３とは、プランジャ３２の摺動方向に並べて配置されており、第１トルクギア２２は第２トルクギア２３よりも射出口１６側に配置されている。これにより、プランジャ３２は、第１トルクギア２２から第２トルクギア２３へと順に係合することによって、徐々に持ち上げられるようになっている。

図７（ｂ）は、プランジャ３２が下死点位置にある状態（ドライバ３１によるファスナの打ち出しが完了した状態）を示している。この状態から第１トルクギア２２及び第２トルクギア２３を回転させると、第１トルクギア２２の偏心位置に設けられた第１トルクローラ２２ａがプランジャ３２の第１係合部３２ａに係合する。

そして、図７（ｃ）に示すように、そのまま第１トルクギア２２によってプランジャ３２が上方へと持ち上げられる。第１トルクローラ２２ａが最も上にくる位置まで第１トルクギア２２が回転すると、第１トルクローラ２２ａと第１係合部３２ａとの係合が外れる。このとき、第１トルクローラ２２ａと第１係合部３２ａとの係合が外れる前に、第２トルクギア２３の偏心位置に設けられた第２トルクローラ２３ａがプランジャ３２の第２係合部３２ｂに係合する。

そして、図７（ｄ）に示すように、そのまま第２トルクギア２３によってプランジャ３２が上方へと持ち上げられ、プランジャ３２は上死点位置にまで移動する。

その後、図７（ｅ）に示すように、更にギアが回転して第２トルクローラ２３ａが最も上にくる位置まで第２トルクギア２３が回転すると、第２トルクローラ２３ａと第２係合部３２ｂとの係合が外れる。これにより、プランジャ３２と駆動機構２０との係合が解除され、プランジャ付勢部材３３の付勢力が解放されるので、図７（ｂ）に示す下死点位置まで瞬間的にプランジャ３２が移動する。これにより、プランジャ３２に連結されたドライバ３１が射出口１６の方向へと勢いよく摺動し、ファスナが打ち出される。

なお、本実施形態においては、打ち込み前のプランジャ３２は、図７（ｃ）に示す待機位置（下死点から上死点に移動する途中の位置）にて待機するようになっており、後述する操作部１４が操作されたことを契機として駆動機構２０が作動し、図７（ｄ）→図７（ｅ）→図７（ｂ）に示す状態を順次経て、再度図７（ｃ）に示す待機位置にて待機するように形成されている（後述する報知が行われる場合を除く）。

ブレーキスイッチ４１は、図９に示すように、プランジャ３２が上死点位置にきたときにプランジャ３２に押下される位置に配置されている。このブレーキスイッチ４１が押下されると、後述する制御装置１００にブレーキ信号が出力されるようになっている。制御装置１００は、このブレーキ信号をトリガにしてモータ１７の駆動を停止する。

マガジン１２は、上記したドライバ３１によって打ち出されるファスナを装填するためのものである。本実施形態に係る工具においては、複数のファスナを並べて連結した連結ファスナがマガジン１２に装填されている。

グリップ１３は、電動工具１０を使用する作業者が把持するための部位である。このグリップ１３は、作業者が把持しやすいように棒状に形成されている。また、作業者がグリップ１３を握ったときに作業者の人差し指がかかる位置には、人差し指で引き操作可能な操作部１４が設けられている。この操作部１４が操作されると、グリップ１３の内部に配置されたトリガスイッチ４０がオンになり、後述する制御装置１００に操作信号が出力されるようになっている。制御装置１００は、この操作信号をトリガにしてモータ１７の駆動を開始する。

また、このグリップ１３の後端部（出力部１１の反対側の端部）には、バッテリ５５を装着するためのバッテリ装着部１３ａが形成されている。本実施形態に係る電動工具１０は、このバッテリ装着部１３ａに装着されたバッテリ５５から供給された電力で駆動するようになっている。バッテリ５５は、二次電池を内蔵しており、電動工具１０から取り外して充電可能となっている。また、このバッテリ装着部１３ａの内部には、ＣＰＵやＲＡＭ等の部品を実装した基板５０が配置されている。この基板５０に実装されたＣＰＵやＲＡＭは、電動工具１０の作動を制御するための制御装置１００を構成している。

モータ収容部１８は、モータ１７を収容するための部位である。本実施形態に係るモータ収容部１８は、マガジン１２のグリップ１３側にグリップ１３と対向するように配置されている。また、このモータ収容部１８の表面には、図１および図３に示すような導光部材４４が配設されている。この導光部材４４は、基板５０に実装されたＬＥＤ４３の光を外部まで導くためのものである。ＬＥＤ４３が点灯すると、この導光部材４４の表面が発光するので、ＬＥＤ４３の光を外部から視認しやすく構成されている。

なお、本実施形態に係るモータ１７は、図５に示すように、モータケース１７ａの内部にロータ１７ｂを収容したブラシ付きモータである。ロータ１７ｂの整流子には、電流を流す巻線１７ｃが巻き付けられている。

また、このモータ１７の近傍には、モータ１７の温度変化を検出するための温度センサ４２が設けられている。本実施形態に係る温度センサ４２は、図３および図４に示すように、モータケース１７ａの表面に取り付けられており、モータ１７の表面温度を検出できるようになっている。温度センサ４２が検出したモータ１７の表面温度は、制御装置１００に出力されて制御に使用される。なお、温度センサ４２を取り付ける位置は、モータケース１７ａの表面に限らず、配線や内部レイアウトなどを考慮して適宜変更可能である。すなわち、本実施形態においては、温度センサ４２で検出した測定値をそのまま用いるのではなく、測定値をもとに発熱部の温度を推定するため、モータ１７の温度変化を測定可能な位置であれば、どこに温度センサ４２を配置してもよい。例えば、モータ１７に接触しない近傍の空間に温度センサ４２を配置してもよいし、モータ１７の周囲を覆う本体ハウジングに温度センサ４２を取り付けてもよい。

ここで、上記したような電動工具１０の動作は、制御装置１００によって制御されるようになっている。この制御装置１００は、ＣＰＵを中心に構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えている。そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み込むことで、各種の入力装置及び出力装置を制御するように構成されている。

この制御装置１００の入力装置としては、図６に示すように、トリガスイッチ４０、ブレーキスイッチ４１、温度センサ４２などが設けられている。なお、入力装置としては、これらの入力装置に限定されず、他の入力装置を備えていてもよい。

また、この制御装置１００の出力装置としては、図６に示すように、モータ１７、ＬＥＤ４３などが設けられている。なお、出力装置としては、これらの出力装置に限定されず、他の出力装置を備えていてもよい。

そして、制御装置１００は、これらの各種装置を制御するものであり、予め設定されたプログラムを実行することで、モータ駆動制御部１１０や、温度判定部１２０として機能する。

モータ駆動制御部１１０は、モータ１７の駆動を制御するためのものである。このモータ駆動制御部１１０は、操作部１４が操作されたことを契機としてモータ１７を駆動させる制御を行い、ブレーキスイッチ４１の状態変化を契機としてモータ１７を停止させる制御を行う。

具体的には、図８に示す待機状態から操作部１４が操作されると、トリガスイッチ４０がオンになる。モータ駆動制御部１１０は、トリガスイッチ４０からの操作信号を受信したことを契機として、モータ１７の駆動を開始する。モータ１７が回転すると、駆動機構２０が作動してプランジャ３２を徐々に上方に持ち上げる。

そして、図９に示すように、プランジャ３２が上死点位置まで移動すると、プランジャ３２がブレーキスイッチ４１を押下する。その直後、駆動機構２０とプランジャ３２との係合が外れ、プランジャ付勢部材３３に蓄積された付勢力によってプランジャ３２及びドライバ３１が射出口１６の方向へ瞬間的に移動する。これにより、図１０に示すように、プランジャ３２が下死点位置まで移動することでファスナが打ち出される。

その後、図８に示す待機状態に戻るまでモータ１７が回転したら、モータ駆動制御部１１０がモータ１７を停止させる。このとき、モータ１７を停止させるタイミングは、ブレーキスイッチ４１が図９に示す状態でオンになった後に、再びオフになってから所定時間を計測することで計られる。例えば、モータ駆動制御部１１０は、ブレーキスイッチ４１がオフになってから０．５秒を計測し、０．５秒後にモータ１７を停止させる。このように、ブレーキスイッチ４１がオフになってから（ファスナが打ち込まれてから）所定時間経過後にモータ１７を停止させることにより、プランジャ付勢部材３３に所定の付勢力が蓄積される待機位置までプランジャ３２を移動させて停止させることができる。このようにプランジャ３２を上死点の近くに停止させれば、次回の打ち込み操作時に操作部１４が操作されてからファスナが打ち出されるまでの時間を短縮することができる。これにより、作業者に待ち時間を感じさせずにスムーズに連続して作業を行わせることができる。

温度判定部１２０は、モータ１７の過熱を判定するためのものである。この温度判定部１２０は、モータ１７の温度（推定温度）を予め設定された所定の閾値と比較することでモータ１７の過熱を検知するようになっている。なお、本実施形態に係る温度判定部１２０は、モータ１７の内部温度（モータ１７の発熱部位の温度）を推定した温度を「モータ１７の温度」として使用し、これを閾値と比較する。

本実施形態においては、図１５に示すように、温度判定部１２０が使用する所定の閾値として、第１の閾値と、この第１の閾値よりも高く設定された第２の閾値と、が設定されている。第２の閾値は、モータ１７が安全に使用できる上限温度を基に設定された固定値であり、本実施形態では１１０℃に設定されている。第１の閾値は、モータ１７の温度が上限温度に近づいていることを作業者に報知するために第２の閾値よりも低く設定された固定値であり、本実施形態では１００℃に設定されている。

本実施形態に係る温度判定部１２０は、温度センサ４２が検出した温度（モータ１７の表面温度）を補正することにより、モータ１７の内部温度を推定し、この推定温度を上記した第１の閾値および第２の閾値と比較することで、モータ１７の過熱を検知するようになっている。

ここで、モータ１７の内部温度と表面温度との温度差は、作業者の作業ペースに影響を受けて変化する。すなわち、図１６（ａ）に示すように、作業ペースが速い場合（打ち込み工具の場合、連続して休みなく打ち込みが行われた場合）には、モータ１７の内部温度（巻線１７ｃの温度）が急激に上昇するため、表面温度（モータケース１７ａの温度）が内部温度に追従できず、温度センサ４２が検出した温度とモータ１７の内部温度との温度差が大きくなる傾向がある。

一方、作業ペースが遅い場合（打ち込み工具の場合、中断をはさみながらゆっくりと打ち込みが行われた場合）には、モータ１７の内部温度と表面温度とがほぼ等しくなるので、温度センサ４２が検出した温度とモータ１７の内部温度との温度差はそれほど大きくならない。

例えば、図１６（ａ）に示すように、作業ペースが速い場合には、温度センサ４２が検出した温度が第１の閾値に到達したときには、モータ１７の内部温度は第２の閾値を大きく超えてしまっている。反対に、図１６（ｂ）に示すように、作業ペースが遅い場合には、温度センサ４２が検出した温度が第１の閾値に到達したとしても、モータ１７の内部温度は第２の閾値に到達していない。

このように、温度センサ４２が検出した温度だけではモータ１７の内部温度を精度よく推定することができないため、本実施形態に係る温度判定部１２０は、モータ１７の駆動状況を基に作業ペースを算出し、この作業ペースと温度センサ４２の検出結果とを基にモータ１７の内部温度を推定するようにしている。なお、本実施形態においては、温度判定部１２０は、ドライバ３１の駆動回数（ファスナの打ち込み回数）を基に作業ペースを算出している。

そして、温度判定部１２０が推定したモータ１７の内部温度が第２の閾値を超えていると判断したときには、モータ１７が過熱していると判断する。このように温度判定部１２０がモータ１７の過熱を検知している状態では、操作部１４が操作されたとしても、モータ駆動制御部１１０はモータ１７が駆動しないように制御する。このため、高温状態では工具が作動しないようになっている。

また、温度判定部１２０が推定したモータ１７の内部温度が第１の閾値を超えていると判断したときには、モータ１７の温度上昇を作業者に報知するようになっている。本実施形態においては、モータ１７の温度上昇を作業者に報知するときに、モータ１７の駆動態様を変化させることで報知が実行されるようになっている。詳しくは、打ち込み動作を行った後にモータ１７を停止させるタイミングを変化させることでモータ１７の温度上昇を作業者に報知するようになっている。

具体的には、報知を実行しないとき（モータ１７の温度が第１の閾値を超えていないと判断したとき）には、上記したように待機位置までプランジャ３２を移動させて停止する。一方、報知を実行するとき（モータ１７の温度が第１の閾値を超えていると判断したとき）には、プランジャ付勢部材３３に蓄積された付勢力が待機位置よりも小さい報知位置までプランジャ３２を移動させて停止するように構成されている。例えば、ブレーキスイッチ４１がオフになった直後にモータ１７を停止させることで、図９に示すような下死点位置（報知位置）でプランジャ３２を停止させる。このようにプランジャ３２の停止位置を変えることで、次回打ち込み操作時に操作部１４が操作されてからファスナが打ち出されるまでの時間が変化するので、作業者に直観的な違和感を生じさせ、温度上昇を作業者に報知することができる。

なお、本実施形態においては上記のような報知方法を選択したが、これに限らず他の報知方法を使用してもよい。

例えば、操作部１４が操作されてからモータ１７が駆動するまでの時間を遅延させることで温度上昇を作業者に報知するようにしてもよい。すなわち、報知を実行しないときには、操作部１４が操作されてすぐにモータ１７を駆動するが、報知を実行するときには、操作部１４が操作されても所定の時間が経過するまではモータ１７を駆動しないようにしてもよい。

また、モータ１７の回転数を非報知時よりも低下させることで温度上昇を作業者に報知するようにしてもよい。なお、モータ１７の回転数を低下させる方法としては、モータ１７をＰＷＭ制御し、デューティ比を変化させることでモータ１７の回転数を変化させるようにしてもよい。または、モータ１７に供給する電流値を変化させることでモータ１７の回転数を変化させるようにしてもよい。

その他にも、例えばＬＥＤ４３やブザー、振動モータなどを使用して温度上昇を作業者に報知するようにしてもよい。

（高温検知処理について）
次に、高温検知処理の流れについて説明する。高温検知処理は、温度判定部１２０によって実行される処理であり、モータ１７の内部温度を推定するための演算処理や、推定温度を閾値と比較してモータ１７の過熱を判定する処理などを含んでいる。この高温検知処理のメインフローについて、図１１を参照しながら説明する。

まず、図１１に示すステップＳ１００において、電動工具１０の電源がオンになる。このとき、タイマーが計測を開始する。そして、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、温度判定部１２０が温度センサ４２の検出結果（ＡＤ）を取得する。そして、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、不揮発性メモリに保存された高温エラーフラグ（後述のステップＳ４２０参照）を参照し、前回の電源オフ時に高温エラーフラグがセットされた状態であったかをチェックする。高温エラーフラグがセットされている場合、高温エラー状態で電源が入れ直された可能性がある（例えば、エラーを瞬間的に解消するために作業者がバッテリ５５を着脱した可能性がある）ので、この場合は前回の推定温度を参照するためにステップＳ１８０に進む。一方、高温エラーフラグがセットされていない場合は、ステップＳ１２５に進む。

ステップＳ１２５に進んだ場合、タイマーが１分間を計測するまで待機する。タイマーの計測開始（ステップＳ１００）またはタイマーのリセット（ステップＳ４５０）から１分間が経過したら、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、１分前の温度を示す変数（Ｔａ）に、温度センサ４２の検出結果（ＡＤ）をセットする。そして、ステップＳ１３５に進む。

ステップＳ１３５では、再び温度判定部１２０が温度センサ４２の検出結果（ＡＤ）を取得する。そして、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、現在温度を示す変数（Ｔｂ）に、温度センサ４２の検出結果（ＡＤ）をセットする。そして、ステップＳ１４５に進む。

ステップＳ１４５では、後述する温度差取得処理を実行する。温度差取得処理では、モータ１７の内部温度と表面温度との温度差を補正するための温度差ΔＴが演算される。そして、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、現在温度（Ｔｂ）に温度差（ΔＴ）を加算して、推定温度（ＥＴ）を算出する。そして、ステップＳ１５５に進む。

ステップＳ１５５では、後述するエラー判定処理を実行する。エラー判定処理では、推定温度（ＥＴ）を所定の閾値と比較し、モータ１７の過熱を判断する。これにより、１回の高温検知処理が終了するので、ステップＳ１２０に戻る。

一方、ステップＳ１８０に進んだ場合、再び温度判定部１２０が温度センサ４２の検出結果（ＡＤ）を取得する。そして、ステップＳ１８５に進む。

ステップＳ１８５では、現在温度を示す変数（Ｔｂ）に、温度センサ４２の検出結果（ＡＤ）をセットする。そして、ステップＳ１９０に進む。

ステップＳ１９０では、不揮発性メモリに保存された温度差ΔＴが読み出されて復元される。そして、ステップＳ１５０およびステップＳ１５５に進み、この不揮発性メモリに保存された温度差ΔＴ（前回電源がオフになったときの温度差ΔＴ）を使用してエラー判定処理が実行される。これにより、１回の高温検知処理が終了するので、ステップＳ１２０に戻る。

（温度差取得処理）
温度差取得処理は、モータ１７の温度を推定するために使用される温度差ΔＴを算出する処理である。本実施形態に係る温度差取得処理においては、温度判定部１２０は、予め定められた一定期間（１分間）における作業ペース（ドライバ３１の駆動回数、すなわちファスナの打ち込み回数）と、この一定期間（１分間）において温度センサ４２が検出した温度変化と、を使用して、温度差ΔＴを算出する。この温度差取得処理の詳細について、図１２のフローを参照しながら説明する。

まず、図１２に示すステップＳ２００において、最近の一定期間（１分間）において温度センサ４２が検出した温度上昇値（Ｋ）が算出される。温度上昇値（Ｋ）は「Ｔｂ－Ｔａ」により求められる。そして、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、温度上昇値（Ｋ）が負の値であるかがチェックされる。温度上昇値（Ｋ）が負の値である場合、ステップＳ２１０へ進む。一方、温度上昇値（Ｋ）が０よりも大きい場合には、ステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１０に進んだ場合、最近１分間で温度が低下しているので、温度上昇値（Ｋ）に「０」を設定する。そして、ステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１５では、最近の一定期間（１分間）においてドライバ３１が駆動した回数（Ｃ）が取得される。このドライバ３１の駆動回数（Ｃ）は、１分間ごとにクリアされ（ステップＳ４５０参照）、打ち込み動作が実行されるごとに１ずつカウントアップされるものである。ドライバ３１の駆動回数（Ｃ）を取得したら、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、１分間のドライバ３１の駆動回数（Ｃ）が「０」であるかがチェックされる。駆動回数（Ｃ）が「０」である場合には、ステップＳ２２５へ進む。一方、駆動回数（Ｃ）が「０」でない場合には、ステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２２５に進んだ場合、リセットカウントを１増加させる。なお、リセットカウントは、温度差ΔＴをリセットするためのカウンタである。そして、ステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２３０に進んだ場合、リセットカウントをクリアする（リセットカウントに「０」をセットする）。そして、ステップＳ２４０に進む。

ステップＳ２４０では、リセットカウントが「４」以上であるかがチェックされる。本実施形態においては、４分間以上打ち込みが行われなかった場合には、モータ１７の内部温度と表面温度とが等しくなっていると判断するように設定されている。リセットカウントが「４」未満の場合には、ステップＳ２４５へ進む。一方、リセットカウントが「４」以上の場合には、４分間以上打ち込みが行われていないので、ステップＳ２５０へ進む。

ステップＳ２４５へ進んだ場合、後述する温度差演算処理を実行し、温度差ΔＴを演算により求める。そして、温度差取得処理を終了する。

一方、ステップＳ２５０へ進んだ場合、一定時間以上モータ１７が駆動していないことにより、モータ１７の内部温度と表面温度との差が生じていないと判断し、温度差ΔＴに「０」をセットする。そして、温度差取得処理を終了する。

（温度差演算処理）
温度差演算処理の詳細について、図１３のフローを参照しながら説明する。なお、この温度差演算処理においては、演算に使用するいくつかの定数が規定されているが、これらの定数は、モータ１７の特性、工具の形状や材質などの条件によって変化するものであり、工具ごとに最適値が異なるものである。

まず、図１３に示すステップＳ３００において、最近の一定期間（１分間）においてドライバ３１が駆動した回数（Ｃ）が２０回以上であるかがチェックされる。２０回以上の場合には、ステップＳ３０５に進む。一方、２０回未満の場合には、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３０５に進んだ場合、「６００÷Ｃ」の計算式により作業ペース（Ｐ）を算出する。そして、ステップＳ３１５に進む。

ステップＳ３１０に進んだ場合、作業ペース（Ｐ）に固定値（本実施形態においては「３０」）をセットする。そして、ステップＳ３１５に進む。

ステップＳ３１５では、モータ１７の内部温度と表面温度との暫定温度差（Ｍ）を算出する。暫定温度差（Ｍ）は、温度上昇値（Ｋ）と作業ペース（Ｐ）とを基に算出される。具体的には、暫定温度差（Ｍ）は、「ｇＫ＋ａＰ＾２－ｂＰ＋ｃ」（ｇ、ａ、ｂ、ｃは定数）の計算式で算出される。

なお、上記した定数は、モータ１７の表面温度（温度センサ４２が取り付けられるモータケース１７ａの表面温度）とモータ１７の内部温度とを実測して決定されたものである。モータ１７の内部温度を実測する方法としては、モータ１７の回転をロックした状態でモータ１７に使用状態と同じ大きさの電流を印加し、そのときの内部温度（巻線１７ｃの温度など）を測定する方法が使用できる。

図１７は、このように実測した結果を示すグラフである。このグラフの横軸は、１分ごとに取得した温度センサ４２の検出結果において、１分間の温度上昇値（Ｋ＝Ｔｂ－Ｔａ）を示している。また、このグラフの縦軸は、実測したモータ１７の内部温度と表面温度との温度差（ΔＴの実測値）を示している。この図１７が示すように、駆動開始直後はモータ１７の内部温度の上昇に表面温度の上昇が追従できていない区間があるが、ある程度温度が上昇すると、温度上昇値と温度差とが一定の傾きで安定する。上記した定数ｇ、ａ、ｂ、ｃを求めるときには、この一定の傾きで安定した部分の近似式を使用する。すなわち、この近似式の傾きが、上記した計算式の定数ｇとして使用される。また、この近似式の切片は、作業ペースによって変化する。すなわち、図１７に示すように、０．３３本／秒のペースで打ち込みが行われた場合よりも、０．５本／秒のペースで打ち込みが行われた場合の方が、近似式の切片の値が大きくなる。また、０．５本／秒のペースで打ち込みが行われた場合よりも、０．６７本／秒のペースで打ち込みが行われた場合の方が、近似式の切片の値が大きくなる。このように作業ペースによって切片の値が異なるため、作業ペースを基に切片を求めるようにしたものが上記した計算式の「ａＰ＾２－ｂＰ＋ｃ」の部分である。ａ、ｂ、ｃの値は、実測した作業ペース（Ｐ）と切片との関係を基に求めることができる。

上記した計算式で暫定温度差（Ｍ）が算出されたら、ステップＳ３２０に進む。

ステップＳ３２０では、過去４回分の暫定温度差（Ｍ）の平均値を算出し、これを温度差を示す変数ΔＴにセットする。もし、過去４回分のデータが存在しない場合には、存在する分のデータの平均値を温度差ΔＴにセットする。このように平均値を使用することで、１分ごとのデータの偏りを均し、温度補正の精度を向上させている。このように温度差ΔＴを演算により求めたら、温度差演算処理を終了する。

（エラー判定処理）
エラー判定処理の詳細について、図１４のフローを参照しながら説明する。なお、このエラー判定処理において使用している閾値は例に過ぎず、使用するモータ１７の特性などを考慮して適宜変更可能であることは言うまでもない。

まず、図１４に示すステップＳ４００において、ステップＳ１５０で得た推定温度（ＥＴ）が第１の閾値（本実施形態においては１００℃）以上であるかがチェックされる。推定温度（ＥＴ）が第１の閾値以上である場合には、ステップＳ４０５に進む。一方、推定温度（ＥＴ）が第１の閾値未満である場合には、ステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４０５に進んだ場合、高温報知フラグがオンにセットされる。高温報知フラグがオンにセットされると、所定の報知処理が実行される。本実施形態においては、この高温報知フラグがオンの状態で操作部１４が操作されて打ち込み動作が行われると、打ち込み完了後にプランジャ３２が報知位置に停止する。そして、ステップＳ４１５に進む。

ステップＳ４１０に進んだ場合、高温報知フラグがオンであれば、この高温報知フラグをオフにする。そして、ステップＳ４１５に進む。

ステップＳ４１５では、ステップＳ１５０で得た推定温度（ＥＴ）が第２の閾値（本実施形態においては１１０℃）以上であるかがチェックされる。推定温度（ＥＴ）が第２の閾値以上である場合には、ステップＳ４２０に進む。一方、推定温度（ＥＴ）が第２の閾値未満である場合には、ステップＳ４３０に進む。

ステップＳ４２０に進んだ場合、モータ１７の推定温度が、モータ１７の使用上限温度を超えているため、高温エラーフラグがオンにセットされる。また、高温エラーフラグがオンであることと、現在の温度差ΔＴを不揮発性メモリに記憶する。これにより、一度電源がオフにされてから電源が入れ直された場合でも、高温エラーフラグがオンであることと、現在の温度差ΔＴの値を復元することができる。なお、この高温エラーフラグがオンの状態では、操作部１４が操作されてもモータ１７は駆動しない。そして、ステップＳ４２５に進む。

ステップＳ４２５では、所定のエラー処理が実行される。例えば、ＬＥＤ４３を点滅させるなどの処理が実行される。そして、ステップＳ４５０に進む。

一方、ステップＳ４３０に進んだ場合、高温エラーフラグがオンであれば、この高温エラーフラグをオフにする。また、高温エラーフラグや温度差ΔＴが不揮発性メモリに記憶されているようであれば、これらの情報を消去する。また、ＬＥＤ４３を点滅させるなどのエラー処理が実行されていれば、このエラー処理を停止する。そして、ステップＳ４５０に進む。

ステップＳ４５０では、タイマーをリセットし、１分間の計測を再び開始させる。また、ドライバ３１の駆動回数（Ｃ）もリセットする。これにより、エラー判定処理が終了する。 （まとめ）
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ１７の過熱を判定する温度判定部１２０を備え、温度判定部１２０は、モータ１７の駆動状況を基に作業ペースを算出し、作業ペースと温度センサ４２の検出結果とを基にモータ１７の温度を推定する。このような構成によれば、巻線１７ｃやブラシといった発熱部位に温度センサ４２を取り付けられず、温度センサ４２の検出温度と実際の発熱部位の温度との間に温度差が生じる場合でも、モータ１７の温度の推定誤差を小さくすることができる。例えば、モータ１７が連続駆動されるなどして作業ペースが速い場合には、モータ１７の温度が急激に上昇するため、周囲温度がモータ１７の温度に追従できず、温度センサ４２が検出した周辺温度と実際のモータ１７の温度との温度差が大きくなる。このような場合には、大きな温度差が生じていることを見越して温度を補正する。また、反対に作業ペースが遅い場合には、周辺温度と実際のモータ１７の温度との温度差が小さいので、補正値を小さくしてモータ１７の温度を推定する。このような処理を行うことで、温度検知の精度が向上するので、モータ１７の過負荷を正確に検知することができる。例えば、モータ１７の温度が上限を超えているのに保護機能が働かずに障害が発生したり、モータ１７の温度がそれほど上がっていないのに保護機能が働いて作業性が低下したりといった問題を回避することができる。そして、保護機能が正確に作動することで、出力の大きいモータ１７を使用しなくてもモータ１７を安全に使用することができるので、電動工具１０の軽量化および小型化を実現することができる。

なお、モータ駆動制御部１１０は、温度判定部１２０がモータ１７の過熱を検知している状態で操作部１４が操作されたときに、モータ１７を駆動しない。このような構成によれば、過熱状態でモータ１７が使用されることを防止できる。

また、温度判定部１２０は、少なくとも、予め定められた一定期間における作業ペースと、この一定期間において温度センサ４２が検出した温度変化と、を使用して、モータ１７の温度を推定する。このような構成によれば、より精度の高い温度検知を実現することができる。

なお、本実施形態においては、電動工具１０として打ち込み工具を例に説明しており、温度判定部１２０は、ドライバ３１の駆動回数を基に作業ペースを算出している。打ち込み工具においては、このようにドライバ３１の駆動回数を参照することで容易に作業ペースを算出することができる。

作業ペースを算出する方法としては、本実施形態のようにドライバ３１の駆動回数を参照する方法に限らない。例えば、モータ１７の駆動時間、モータ１７の駆動回数、モータ１７への供給電流の積算値などを使用して作業ペースを算出するようにしてもよい。

また、上記した実施形態においては、温度センサ４２でモータ１７の表面温度を検出するようにしたが、これに限らない。例えば、温度センサ４２は、電池や基板、ＦＥＴなどの温度を検出するようにしてもよい。

また、温度検知手段として、サーミスタ等の温度センサ４２を用いる事に代え、歪ゲージ等を用いて温度による変形量から温度変化を推定するようにしてもよい。

また、上記した実施形態においては、作業ペースによって異なる温度上昇を考慮してモータ１７の発熱部位の温度を推定するようにしたが、温度を推定する代わりに閾値を変動させるようにしてもよい。すなわち、作業ペースによって温度センサ４２の検出温度と実際の発熱部位の温度との間の温度差が変化するという知見に基づいて、予め定められた一定期間におけるモータ１７の駆動状況によって判定閾値（第１の閾値や第２の閾値）を変動させ、この判定閾値と温度センサ４２の出力とを比較して、モータ１７が過熱状態であることを判定するようにしてもよい。このような処理は上記した実施形態と同様の計算により実現可能である。すなわち、上記した実施形態においては、計算により求めた温度差ΔＴを温度センサ４２の検出温度に加算しているが、これに代えて、計算により求めた温度差ΔＴを判定閾値（第１の閾値や第２の閾値）から減算するようにすればよい。

１０ 電動工具
１１ 出力部
１２ マガジン
１３ グリップ
１３ａ バッテリ装着部
１４ 操作部
１５ ノーズ部
１６ 射出口
１７ モータ
１７ａ モータケース
１７ｂ ロータ
１７ｃ 巻線
１８ モータ収容部
２０ 駆動機構
２１ トルクギアプレート
２２ 第１トルクギア
２２ａ 第１トルクローラ
２３ 第２トルクギア
２３ａ 第１トルクローラ
３１ ドライバ
３２ プランジャ
３２ａ 第１係合部
３２ｂ 第２係合部
３３ プランジャ付勢部材
３４ ガイド部材
４０ トリガスイッチ
４１ ブレーキスイッチ
４２ 温度センサ
４３ ＬＥＤ
４４ 導光部材
５０ 基板
５５ バッテリ
１００ 制御装置
１１０ モータ駆動制御部
１２０ 温度判定部

Claims (5)

1. モータと、
   ユーザが操作可能に設けられた操作部と、
   前記操作部が操作されたことを契機として前記モータを駆動させる制御を行うモータ駆動制御部と、
   温度センサと、
   前記モータの過熱を判定する温度判定部と、
   を備え、
   前記温度判定部は、前記モータの駆動状況と前記温度センサの検出結果とを基に前記モータの温度を推定し、この推定した温度によって前記モータの過熱を判定し、
   前記温度判定部は、少なくとも、予め定められた一定期間における前記モータの駆動状況と、この一定期間において前記温度センサが検出した温度変化と、を使用して、前記モータの温度を推定する、電動工具。
2. モータと、
   ユーザが操作可能に設けられた操作部と、
   前記操作部が操作されたことを契機として前記モータを駆動させる制御を行うモータ駆動制御部と、
   温度センサと、
   前記モータの過熱を判定する温度判定部と、
   を備え、
   前記温度判定部は、前記モータの駆動状況と前記温度センサの検出結果とを基に前記モータの温度を推定し、この推定した温度によって前記モータの過熱を判定し、
   前記モータ駆動制御部は、前記温度判定部が前記モータの過熱を検知している状態で前記操作部が操作されたときに、前記モータの出力を制限し、
   前記温度判定部は、少なくとも、予め定められた一定期間における前記モータの駆動状況と、この一定期間において前記温度センサが検出した温度変化と、を使用して、前記モータの温度を推定する、電動工具。
3. モータと、
   ユーザが操作可能に設けられた操作部と、
   前記操作部が操作されたことを契機として前記モータを駆動させる制御を行うモータ駆動制御部と、
   温度センサと、
   前記モータの過熱を判定する温度判定部と、
   を備え、
   前記温度判定部は、前記モータの駆動状況と前記温度センサの検出結果とを基に前記モータの温度を推定し、この推定した温度によって前記モータの過熱を判定し、
   前記モータによって駆動して工具の先端に設けられた射出口からファスナを打ち出すドライバを備え、
   前記温度判定部は、前記ドライバの駆動回数を基に作業ペースを算出し、この作業ペースと前記温度センサの検出結果とを基に前記モータの温度を推定する、電動工具。
4. 前記モータによって駆動して工具の先端に設けられた射出口からファスナを打ち出すドライバを備え、
   前記温度判定部は、前記ドライバの駆動回数を基に作業ペースを算出し、この作業ペースと前記温度センサの検出結果とを基に前記モータの温度を推定する、請求項１または２に記載の電動工具。
5. モータと、
   ユーザが操作可能に設けられた操作部と、
   前記操作部が操作されたことを契機として前記モータを駆動させる制御を行うモータ駆動制御部と、
   温度センサと、
   前記モータの過熱を判定する温度判定部と、
   を備え、
   前記温度判定部は、予め定められた一定期間における前記モータの駆動状況によって変動する判定閾値と、前記温度センサの出力と、を比較して、前記モータが過熱状態であることを判定し、
   前記温度判定部は、少なくとも、予め定められた一定期間における前記モータの駆動状況と、この一定期間において前記温度センサが検出した温度変化と、を使用して、前記モータが過熱状態であることを判定するための判定閾値を決定する、電動工具。

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