JPH07178678A - ドリル・ドライバとその制御方法 - Google Patents

ドリル・ドライバとその制御方法

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JPH07178678A
JPH07178678A JP6237648A JP23764894A JPH07178678A JP H07178678 A JPH07178678 A JP H07178678A JP 6237648 A JP6237648 A JP 6237648A JP 23764894 A JP23764894 A JP 23764894A JP H07178678 A JPH07178678 A JP H07178678A
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/065—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines
    • B23P19/066—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines by electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers

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  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はドリル・ドライバに関し、高効率の
駆動能力を得ることを目的とする。 【構成】 本発明のドリル・ドライバは、遅延時間を決
定する制御回路４２とトライアック４１を介してモータ
３８、３９の回転速度を制御するマイクロプロセッサ３
０を備え、モータ内の電流またはモータ内の電流の少な
くとも一部に関連するパラメーターを監視するために、
その遅延時間の情報と回転速度センサ４３から入力され
る情報とを用い、モータの電流変化の割合の増大に応じ
る変化が検出されたときモータを停止し、スクリュード
ライバ動作用の自動トルク制御機能を設けて構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば手持ち動力工具
および作業台に取り付けられた動力工具に関し、特に、
ドライバと、ドリル・ドライバと称するドライバ機能付
きドリルおよびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】動力工具を効率良く経済的に使用するこ
とは、その動力工具が操作される条件が正しいことに依
存する。例えば、動力ドリルの場合、そのドリルのビッ
ト（刃）の回転速度はドリルの寸法とドリルによって加
工される加工物（ワーク）に依存する。ドライバの場
合、そのドライバの回転速度は締めつけられるスクリュ
ー（以下ネジと記す）の寸法によって決定される。その
ネジが動力工具の駆動に対し過負荷となるかまたは加工
物の破損を避けるように十分効果的に締めつけられたと
きに、その動力工具を停止できることは重要なことであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】使用者により知らされ
る情報に従って動力工具の工具把持部を駆動するモータ
の回転速度を決定する電気的手段が提案されてきた。こ
のような手段はまた、一定値の設定速度を維持し、操作
中の動力工具の状態を監視する。特に、この電気的手段
は工具により発生されるトルクを監視し、そのトルクが
安全値を超えたとき動力工具のモータの動力を切る。し
かしながら、この従来技術の提案は完全に有効なもので
はなかった。それゆえ、本発明は、工具により発生され
るトルクをより有効に検出し制御する手段を備えた動力
工具の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の一つの形
態は、動力工具の操作中にその動力工具のモータを流れ
る電流、特にドリル・ドライバを流れるモータの電流を
監視した結果に基づくものである。この電流はネジを加
工物に締めつけるときに発生する電流で定義される。こ
の点に関し、添付図面の図４が参照できる。
【０００５】図４はスクリュードライバ動作中に生じる
モータ電流の変化を示す図である。本図において、縦軸
はモータ電流を、横軸は時間を示す。図の輪郭は全ての
許容ネジ寸法に対し実質的に同一であるが、実際の電流
値はネジ寸法による。Ｔ１の期間、ネジが加工物の表面
から内部へ差し込まれるにつれてモータ電流は徐々に増
加し、ネジに対する回転抵抗が徐々に増加する。次に、
Ｔ２の期間、ネジ山が加工物へ入り加工物の内部へさら
にネジこまれるときモータ電流は実質的に一定となり、
期間Ｔ２の最後に、ネジはほぼ十分効果的に締めつけら
れ、ネジの頭は加工物の表面に固定される。Ｔ３の期
間、ネジの頭と加工物の表面との間の圧力が上昇するに
つれてモータ電流が急激に上昇し、期間Ｔ３の最後に、
ネジは十分効果的に締めつけられ、次に工具のモータの
動力が切られる。
【０００６】本発明の一つの形態は、工具のモータ電流
を監視し、ネジの頭が加工物に接触するときの急激な電
流の増加を利用するものである。本発明のこの形態によ
れば、それゆえドリル・ドライバは、スクリュードライ
バ用ビットを取りつけるために適合する回転可能な軸
と、その軸を回転可能に駆動するモータと、そのモータ
の電流を監視する手段か、またはそのモータの電流の少
なくとも一部に関連するパラメータを監視する手段と、
そのモータ電流における変化の割合の増大に対応する変
化を検出して応答し、そのモータを停止する手段手段
と、を含むように定義される。例えば、ドリル・ドライ
バは、モータの回転速度を制御する速度制御装置を有す
る。モータの電流または他のパラメータを監視する手段
は、モータの電力消費を監視することもできる。
【０００７】一つの実施例において、モータはＡＣモー
タでもよく、速度制御装置は、双方向性整流器であるト
ライアック（商標名でゲート制御式半導体スイッチのこ
と）のような電圧制御整流手段（ゲート整流手段として
知られている）を含むことができる。この電圧制御整流
手段は、所望の速度を達成するためにパワーオン部分ま
たは各ＡＣサイクル部分を制御する手段である。このこ
とは、この電圧制御整流手段の通電時間を監視すること
により、またはこの電圧制御整流手段がトリガーされる
相対位相（時間遅れ）を監視することにより可能であ
る。パワーオン部分の期間は、そのモータの操作中の負
荷、それゆえそのモータの消費電流に関連する。
【０００８】ある状況下において、電流変化の割合が増
大した後、ネジの締めつけ動作は継続することが望ま
れ、それゆえ一つの実施例においては、時間遅れを制御
メカニズムに取り入れ、例えば１秒程度モータ停止を遅
らせる。他の実施例において、手動優先が設けられ、使
用者が自動停止制御か手動制御かを選択できる。
【０００９】密接に関連した方法であって、本発明の上
記形態はまた、スクリュードライバ用ビットを取り付け
たるために設けられた回転可能な軸と、その軸を回動さ
せるモータを備えたドリル・ドライバを制御する方法に
おいて、そのモータの電流を監視し、若しくはそのモー
タの電流の少なくとも一部に関連したパラメーターを監
視する段階と、そのモータの電流の変化の割合の増大に
対応する変化の検出に応じてそのモータを停止させる段
階と、を備えたドリル・ドライバの制御方法を提供す
る。
【００１０】本発明の他の形態によれば、スクリュード
ライバ用ビットを取り付けた回転可能な軸と、その軸を
回動させるモータを備え、所定の導通期間のみ駆動され
るドリル・ドライバを制御する方法であって、所定の時
間期間内に、所定のモータ速度を維持するために必要な
導通期間の関数の値を与える段階と、その値が所定の時
間期間の終了以前に所定の量を超えたときに、そのモー
タを停止させる段階とを備えたドリル・ドライバの制御
方法を提供する。添付図面を参照して本発明による手持
ち式動力ドリル・ドライバに関する二つの実施例を以下
に詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】図１は本発明のドリル・ドライバの一部分を
示す斜視図である。図１に一般的に使用されるドリル・
ドライバの外観を示す。本図に示すドリル・ドライバ
は、本体１とトリガー３を設けたハンドル２とからな
り、トリガー３はハンドル２内に収容されたオンオフス
イッチを制御する。トリガー３はまた逆転スイッチ（図
示せず）と一体となり、しかしながら、所望のとき、ス
クリュードライバ動作中を除いて逆転の選択は避けるこ
とができる。チャック４は図示する本体１から伸びる駆
動軸５の終端部に取り外し可能に取りつけられている。
【００１２】使用者が、容易に接近でき、かつ容易に見
ることができる本体１の上部表面上には、キーボード６
と例えば液晶表示器（ＬＣＤ）画面の表示器とが配置さ
れ、表示パネル７を構成する。表示パネル７は、本体１
内に収容されるユニットの一部であり、本体１とハンド
ル２をなすクラム・シェル（蛤の貝）の両半分の間に保
持される。
【００１３】キーボード６は、実際のキーを覆い、個々
のキーを識別する矢先の形状をした直立部分８、９を含
む膜により覆われる２つのキーを有する。使用者がどの
キーを使用するかを容易に識別できるように、矢先８、
９は、それぞれ上方、下方を示し、リジェンド（記号）
“＋”、“−”が示されている。その直立部分の下にキ
ースイッチの可動エレメントが配置されている。このよ
うなエレメントは、その膜にまたはその膜と一体に付け
られた導電性ゴムのブロックを含んでもよく、そのキー
スイッチを形成する膜の下方の表面上の固定接点と共働
する。その膜の直立部分上における下方への圧力は、導
電性ゴムのブロックを個々の固定接点またはプリント回
路基板上の導電性パターンに電気的接触させる。その圧
力が取り除かれるや否や、そのブロックはその固定接点
から離れる。
【００１４】ＬＣＤ１０は、表示パネル７の部分を形成
し、表示パネル７は、表示器１０の隣に、ドリルの寸法
をミリメートルで表示した一連の番号をもつ各欄１２、
１３、１４、１５を有する。この番号は、図示するよう
に水平な列に配列される。各欄のヘッドにはシンボル１
６、１７、１８、１９があり、それぞれ金属加工物、ブ
リック（煉瓦）加工物、木加工物、およびアルミニウム
加工物を示す。欄の下方には、異なる寸法のネジを表し
たシンボル表現と文字“ＡＴＣ”（自動トルク制御）を
含む２つの水平区分２０、２１がある。表示器１０の右
上方の端部には、磨き用またはワイヤブラシ用のブラシ
を表すシンボル２２がある。表示器１０の下端方向の右
手側に、一組のシンボル２３、２４、２５、２６があ
り、それぞれ穴明け、金属加工物、アルミニウム加工
物、および木加工物を表す。シンボル２３〜２６の付近
における表示パネルの表面上に２つの部分からなる矢先
２７があり、その矢先のポイントは水平ライン２８の下
方に丁度終結する。
【００１５】図２は本発明によるドリル・ドライバの表
示パネルとキーボードの平面図である。図２に示すよう
にその表示パネルの下方端部には０ｍｍ（直径）が示さ
れている。ＬＣＤ１０は、一つづつ上に配列される一連
の１２個のバーセグメントからなる。スイッチが使用者
により操作されたときセグメントは見えるようになる。
“＋”スイッチを押すと見えるよになったセグメントの
番号を表示器の底から上昇させ、他方“−”スイッチを
押すとその逆で底に向かって下降させる。両方のスイッ
チを同時に押すとモータを最大速度で回転させる。例と
して、図２の参照番号２９に３つの見えるよになったセ
グメントを示す。図２から判るように、セグメントがこ
のように表示器内に配置されているので、セグメントが
見えるようになったとき、これらのセグメントは欄１２
〜１５の番号の他の水平列に整列する。表示パネル７
は、大きいか小さいネジに対する、金属、ブリック、
木、またはアルミニウム（リジェンド１２、１３、１
４、１５により示される）に対する、または磨くのかワ
イヤブラシするのかに対する（リジェンド２２により示
される）、または穴明けするのかに対する（範囲リジェ
ンド２４−２８と関連するリジェンド２３により示され
る）それぞれの最適速度（ネジ駆動に対する自動トルク
制御付きで）を使用者に選択可能ならしめる。図２に示
されるＬＣＤ表示器の下端の下にマーク２００ＲＰＭ
（モータ最低速度）が記され、また同一水平ライン上に
０ｍｍが記されている。表示器の上端の上に２６００Ｒ
ＰＭ（モータ最高速度）が記されている。
【００１６】図３は本発明によるドリル・ドライバの制
御手段、すなわち工具モータ制御回路のブロック図であ
る。このブロック図は例えば三菱電機株式会社製の型式
５０９２７のマイクロプロセッサ３０を含む。図２に示
した矢先８、９の下のキーボードのキーは、それぞれ３
１、３２で示され、マイクロプロセッサに直接入力され
る。ブロック３３は、後述の機能を有するリセット回路
である。ブロック３４は、そのセグメントが図示するマ
イクロプロセッサ３０から直接出力されるＬＣＤ１０で
ある。このモータ制御回路は、端子３５、３６における
主電源からブロック３７で示す電源ユニットを介してエ
ネルギーが供給され、主電圧をその制御回路により要求
されるレベルに降下させると同時に通常の安定電圧を供
給する。端子３５、３６を横断して、工具駆動モータの
電機子３８とその電機子に直列接続する２つの界磁巻線
３９とが電気的に接続される。トリガー操作用モータ制
御スイッチは参照番号４０で示される。モータへの電源
供給は、モータに直列接続されるトライアック４１によ
り調節され、そのトライアックの点孤角はマイクロプロ
セッサ３０によりブロック４２として図３に示される制
御回路を介して制御される。この実施例において、制御
回路４２はマイクロプロセッサ３０からの入力から４ビ
ットの時間遅れをもって供給されるプログラム可能なタ
イマーを有する。この時間遅れは、トライアック４１が
通電するようトリガーされる位相遅れ角度に相当する。
モータの回転速度の調節は、ブロック４３により示され
るモータ軸の速度測定回路とマイクロプロセッサ３０と
により制御される。この速度測定回路４３は、モータ軸
に直接的または間接的に結合する速度検出デバイス（図
示せず）からの入力を受ける。速度検出デバイスは、モ
ータ軸上に取りつけられたスロットディスクと光感応素
子上にそのスロットディスクを介して直射光を照射する
よう配置した光源とを含む例えば光学センサでもよい。
他に、例えばホール効果型またはコイルによる磁気セン
サでもよい。
【００１７】制御回路はまた、全ての操作に対するソフ
トスタート、全てのモードにおけるアンチ・キックバッ
ク保護、ネジ駆動モードにおいてのみ許容される逆方向
回転、およびアンチ・キックバック保護に従う操作を提
供する。さらに制御回路内には、ブロック４４で示すサ
ーミスタやサーモスタットの手段によりモータを熱に対
して保護する制御回路が設けられ、モータ温度を示す信
号を供給する。
【００１８】ドリル・ドライバがドリルモードで操作中
のとき、この制御回路は、使用者にドリルの寸法や加工
物の材質による最適速度を選択させ、モータの負荷が種
々に変化するにも関わらずその速度を一定に維持する。
【００１９】ドリル・ドライバがネジ駆動モードで操作
中のとき、この制御回路は、小ネジまたは大ネジのネジ
寸法の選択や自動トルク制御を可能とする。
【００２０】穴明けモードのとき、最適速度の選択とそ
の制御が提供される。磨きモードかつワイヤブラシモー
ドのとき、この制御回路は、モータの負荷が許容内で種
々に変化するにも関わらず、モータ速度を一定値に維持
する。符号４５は、逆転スイッチの接点情報を示す。上
述したように、ネジ駆動操作が実行されたとき、ネジが
十分有効に差し込まれたとき工具モータを停止できるこ
とは重要なことである。本発明のドリル・ドライバは、
この機能を達成するようトルク制御を取り入れている。
【００２１】図５はトライアックの通電パターンの波形
を示す図であり、（Ａ）はネジの柄が加工物内に差し込
まれるときの図を示し、（Ｂ）はネジの頭が加工物に接
触するときの図を示す。図５の波形を示す図において、
Ｆ１・・・Ｆ６の線は１組の点火角を表し、点火角Ｆ５
はドライバのチャックがある予め定められた速度、例え
ば２００ｒｐｍで回転させるためにトライアックがオン
となる時間（即ちトライアック通電時間）である。チャ
ックに負荷が加えられると、要求速度を維持するために
通電時間は増加する。従って、ネジの柄が加工物中に差
し込まれている間は、図５（Ａ）のハッチングで表され
る通電時間（あるいは点火角）は小さい。しかしなが
ら、ネジの頭が加工物に到達すると、速度を維持するた
めに図５（Ｂ）のハッチングで表されるように通電時間
の本質的な増加が要求される。マイクロコンピュータ３
０は図５（Ａ）の状態から図５（Ｂ）の状態への急速な
変化を認識し、これが発生した時にはモータを停止する
ようにプログラミングされている。
【００２２】上述のように、図５（Ａ）および（Ｂ）上
の線Ｆ１・・・Ｆ６は１組のトライアックの点火角を表
し、点火角の増加の割合を監視することによって、ネジ
差し込みの終了時点において工具モータの非励磁が望ま
しい瞬間を正確に検出することが可能となる。このよう
に、点火角Ｆ１・・・Ｆ６のそれぞれは、例えば４ビッ
トの符号、角度Ｆ１は符号００００、角度Ｆ２は符号０
００１、角度Ｆ３は符号００１１等のようにある値で定
義される。この点火角の定義はマイクロコンピュータの
プログラミングによって達成される。
【００２３】マイクロコンピュータはまた点火角の変化
の割合を監視するようにプログラムされ、符号０１１０
によって定義される角度から符号１０００によって定義
される角度への変化が所定の時間間隔内に発生したとき
に、工具モータは非励磁にされる。この図は、モータ電
流における変化の割合の増大に応じた変化が検出された
ときに如何にモータが停止されるかを示している。即
ち、所定時間内に点火角の増加が検出され、この点火角
はモータ電流の少なくとも１部に関連した１つのパラメ
ータである。比較がなされる点火角符号は図４に示す時
間間隔Ｔ３の始めと終わりを示すように選択される。
【００２４】ドリルあるいはドライバの使用中は、まず
主電源に接続することが必要となる。これはリセット回
路３３からの信号による制御回路のリセットを開始す
る。リセットはＬＣＤ１０のものを含む制御回路中の全
てのメモリのリセットおよびすべての入力ポートと出力
ポート、インターラプトのセットアップを含む。
【００２５】図６から図８はマイクロコンピュータの制
御プログラムのフローチャートである。最初に上述のよ
うにリセットされ、プログラムは例えば表示パネル７に
表示されるデフォルトドリル速度であるドリルに対する
種々のデフォルト値を設定するステップ５０から開始さ
れる。
【００２６】初期ステップ５０の後に、プログラムはス
テップ５２に進み、トリガー３に結合されたスイッチ４
０が操作されているか否かを試験する。スイッチが操作
されていないときは、プログラムは表示パネル７からの
入力を実行するステップ５４を介してループし、プログ
ラムは試験ステップ５２に戻る。プログラムは使用者が
トリガー３を押し、スイッチ４０を操作するまでこのル
ープを繰り返す。
【００２７】スイッチ４０が操作されると、プログラム
はステップ５６および５８に進みドリル・ドライバの動
作特性を制御するための制御変数を設定する。ドリル・
ドライバの１つの特徴は、リセット状態から所定の速度
に到達するまで徐々に増速するドリルモータのソフトス
タートである。ゆるやかな回転のためにプログラムステ
ップ５８は制御回路４２に最大タイマー値（トライアッ
ク４１が点火される前の最大遅れ、即ち最小通電時間に
対応する。）をロードする。
【００２８】速度制御は、ステップ６０から７０で実行
され、ソフトスタートの特徴はループ帰路７２によって
示される速度制御ステップ中のサブループで実行され
る。ステップ６０は交流電源がゼロ交差しているか否か
を試験し、もし否定されればステップはゼロ交差が検出
されるまで単に繰り返される。その後、ステップ６２は
所定時間遅れの後にトライアックを点火するために制御
回路（タイマー）４２を始動する。ステップ６４はソフ
トスタートの特徴がまだ操作中であれば、ソフトスター
ト変数をリフレッシュする。特にステップ６４はトライ
アック４１の通電時間を増加するために制御回路（タイ
マ）４２に対する遅れ時間を減少し、モータ速度を増加
する。ステップ６６はモータが所定速度にすでに到達し
てるか否かを試験し、否定されればプログラムはループ
帰路７２を介してステップ６０に戻る。いったんモータ
が略所定速度に到達すると、プログラムはステップ６８
に進みソフトスタート動作を終了する。ステップ６８お
よび７０は速度監視および速度安定処理を実行する。特
に比例・積分・微分（Ｐ．Ｉ．Ｄ）パラメータは実モー
タ速度と設定速度との差を示すように演算される。ステ
ップ７０は制御回路（タイマー）４２に対し値をリフレ
ッシュし、Ｐ．Ｉ．Ｄパラメータに従属するために必要
な値を調整する。もし実モータ速度が設定速度より小で
あれば、タイマ値は増加されトライアック４１の通電時
間を増加する。もし実モータ速度が設定速度より大であ
れば、タイマ値は減少されトライアック４１の通電時間
を減少する。
【００２９】もしスクリュードライバ動作が選択された
場合は、プログラムはプログラムステップ７６から９０
によって実行される自動トルク制御のためにステップ９
４を通過する。ステップ７６および７８は、動作（電流
に関連した）スロープおよび実（電流に関連した）スロ
ープを決定するために制御回路（タイマー）４２に出力
される遅れ時間に基づいて演算を実行する。動作スロー
プはネジの軸が加工物に差し込まれるスロープ（図４の
Ｔ２部分）を表している。ステップ８０は実スロープが
動作スロープを超えているか否かを試験する。従ってプ
ログラムは試験の結果に応じて「スロープカウンタ」と
呼ばれる変数を変更する。変数は実スロープが動作スロ
ープを超えたプログラムの回数を示している。試験ステ
ップ８０が実スロープが動作スロープより大きくないこ
とを示す度に、プログラムはステップ８２に進みスロー
プカウンタ変数をデクレメントする。次にステップ８４
および８６で変数が零以下に降下したか否かを試験し、
もし肯定されれば変数を零に設定する。実スロープが動
作スロープより大きくなったことが示される度に、プロ
グラムはステップ８８に進みスロープカウンタ変数をイ
ンクリメントする。次にステップ９０において変数が予
め定めた値、典型的な実施例においては予め定めた値は
５であるが、を越えたか否かを試験する。予め定められ
た値を越えた場合には、ドリルを自動的に停止する条件
であり、プログラムは以下の述べるプログラムラベル
「ウエイトオフ」に分岐する。予め定められた値を越え
ない場合には、通常のプログラム実行が継続される。
【００３０】スロープカウンタ変数を使用するこの技術
は、実際のスロープが動作スロープよりも大であること
が検出された後モータが停止する前に短い遅れを実行す
る。６回の連続した、あるいは最近のそのような条件の
発生が検出されるまではモータは停止されない。プログ
ラムステップ８２から８６が実スロープが動作スロープ
以上でない次の機会にスロープカウンタ変数の値をデク
レメントするために、プログラムはまた増加されたスロ
ープの疑似的発生の低回数でのモータの停止を避ける。
【００３１】プログラムラベル「ウエイトオフ」はプロ
グラムをステップ９２から９６に導き、モータを自動的
に停止する。プログラムステップ９２は制御回路（タイ
マー）４２を停止し、それ以後のトライアック４１の通
電を禁止しモータへの電力供給を禁止する。プログラム
ステップ９４は使用者がスイッチを非動作とするために
トリガー３を開放したか否かを試験し、もし否定されれ
ばプログラムステップ９４はトリガー３が開放されるま
で繰り返される。その後、プログラムステップ９６はド
リルの再使用を可能とするためにプログラムステップ５
２の戻すプログラムラベル「ループオフ」にプログラム
の実行を向ける。
【００３２】もしプログラムが「ウエイトオフ」に分岐
しない場合には、実行は過熱防止機能を避けるステップ
９８から１０８を継続する。「温度カウンタ」と呼ばれ
る変数は規定温度以上の連続発生の回数を記録するため
に使用される。プログラムステップ１００はドリルが規
定温度以上でない場合に温度カウンタを零にデクレメン
トし、プログラムの流れは下記のステップ１１０にジャ
ンプする。プログラムステップ１０２はドリルが規定温
度以上となったときにカウンタがインクリメントする。
プログラムステップ１０４は温度カウンタ変数が予め定
められた「制限」を越えたか否かを試験し、もし越えて
いればドリルが最大速度設定でない場合はプログラムは
「ウエイトオフ」ルーチンに分岐する。もしドリルが最
大設定速度である場合にはプログラムはステップ１１０
に進む。
【００３３】プログラムステップ１１０はスイッチ４０
がオフであるか否か、即ち使用者が引き金３を開放した
か否かを試験する。もし否定判定されれば、プログラム
はプログラムステップ６０に戻すプログラムラベル「ル
ープオン」にプログラムを戻す。このようにプログラム
は連続速度制御、スクリュードライバのモードにおいて
は自動トルク制御を実行するために繰り返される。スイ
ッチ４０がオフであると決定されれば、プログラムステ
ップ１１２は、上記のプログラムステップ９２と同様に
ドリルモータを停止するために制御回路（タイマー）４
２を停止する。プログラムはプログラムラベル「ループ
オフ」にジャンプするプログラムステップ９６に進む。
【００３４】ドリルがネジ用ドライバモードで操作され
ていないときは、プログラムステップ７６から９０によ
って達成される自動トルク制御機能はバイパスされる。
プログラムの分岐はステップ７４からステップ１１４の
間で行われる。ステップ１１４はアンチキックバック保
護を実行する。
【００３５】さらなる安全機能がプログラムの速度制御
部分であるステップ６２と６４の間に挿入されるプログ
ラムステップ１１６によって提供される。ステップ１１
６はドリルの逆転スイッチがドリル使用中（即ちモータ
回転中）に操作されたか否かを試験する。もし操作され
ていれば、プログラムはステップ１１８に分岐し、制御
回路（タイマー）４２を停止し、ドリルモータを停止す
る。そしてプログラムは上記のプログラムラベル「ウエ
イトオフ」にジャンプする。
【００３６】上記の実施例はＬＣＤを具備するドリル・
ドライバである。発明は勿論ネジ駆動機構を有するいか
なる電動ドライバあるいは電動ドリルにも応用可能であ
り、例えば工具の事前設定がＬＣＤ表示パネル上のボタ
ンでなくポテンショメータを制御する回転スイッチであ
る電動ドリルあるいはドライバであってもよい。本発明
の第２の実施例を図９および図１０を参照して以下に説
明する。
【００３７】図９は１６段の直列メモリシフトレジスタ
１１４の構成図である。レジスタ１１４はマイクロコン
ピュータ３０の一部であり、その制御のもとで動作す
る。時間遅れ入力を有する制御回路４２中のプログラマ
ブルタイマーを供給するに加えて、マイクロコンピュー
タ３０はこの遅れ時間を以下のようにレジスタ１１４に
も供給する。
【００３８】図５（Ａ）および５（Ｂ）に示すようにト
ライアック４１が点火されるであろう各半サイクルは１
０ｍｓである。この１０ｍｓはマイクロコンピュータ３
０における５００カウントに対応する。従って、もし、
例えばある所定の半サイクルの間でトライアック４１が
点火される前に２ｍｓの遅れがあるものとすると、これ
は１００カウントに相当する。これは計測されているト
ライアック４１自体の点火間隔ではなく点火前の遅れ時
間であることは記憶されるべきであろう。
【００３９】再度図９を参照すると、レジスタ１１４の
１６段のそれぞれはマイクロコンピュータ３０から半サ
イクル間のトライアック４１の点火前の遅れ時間に相当
するカウント値が入力されていることが判る。従って最
も最近の（即ち現在カウント中の）カウント値が第１段
を占め、最も古いカウント値が第１６段を占める。シフ
トレジスタ１１４が記憶を保持する時間長は１６０ｍｓ
（１６段それぞれが１０ｍｓ）であり、シフトレジスタ
はファーストイン・ファーストアウト（ＬＩＦＯ）型で
あることは明らかである。
【００４０】レジスタ１１４の各段中のカウント値は、
前記の例のようにドリル・ドライバの軸の回転数を一定
速度、ここでは２００ｒｐｍ、に維持するために必要な
トライアック４１の点火前の遅れ時間である。
【００４１】いったんドリル・ドライバがレジスタ１１
４の全段に対応するカウント値を記憶するのに十分な時
間長励磁されると、マイクロコンピュータはドリル・ド
ライバの励磁を継続するかあるいはそれを停止するかを
決定するために必要な以下の演算を実行する。
【００４２】シフトレジスタ１１４の各カウント値の更
新に対して、マイクロコンピュータ３０はレジスタ１１
４の１６段を２等分に分割する。一方の半分は８つの古
いカウント値、８OLD から構成され、他方の半分は８つ
の新しいカウント値８NEW から構成される。
【００４３】従ってマイクロコンピュータ３０は全８
OLD のカウント値の平均値である平均値８OLD と全８
NEW のカウント値の平均値である平均値８NEW を演算す
る。これにより２つの演算平均値８OLD と平均値８NEW
とが求まる。次に以下の演算が実行される。 平均値８OLD − 平均値８NEW → ＲＥＳＵＬＴ
【００４４】値ＲＥＳＵＬＴは一つの数であり、以下に
説明するように、さらに導かれる値と比較するために使
用される。しかしながら、以下の点は明らかである。即
ち、レジスタ１１４の各カウントは実際にトライアック
４１の点弧前の遅延量なので、さらにネジの柄部分が加
工物内に差し込まれ、その結果、ネジにより発生するド
リル・ドライバへの抵抗が増大し、トライアックの点弧
前の遅延が、前述の実施例で説明したように、定常状態
で２００ｒｐｍを維持するために、付随的に減少する。
従って、ネジはさらに加工物内に差し込まれ、その結
果、平均値８NEW及び平均値８OLD はより小さくなる。
しかしながら、値ＲＥＳＵＬＴは、所定の時間間隔以上
にて、平均値８OLD と平均値８NEW の間の差として計算
されるので、値ＲＥＳＵＬＴは、平均値８OLD と平均値
８NEW の間の変化の割合が変化しなければ、それ自身で
変化することはない。これは図４において説明したよう
に勾配の量で実現する。
【００４５】上述のように、導かれた値ＲＥＳＵＬＴは
ドリル・ドライバを停止するか否かを判断するために、
他の導かれた値と比較することが必要である。この導か
れた値ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹは、以下のように計算さ
れる。 ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ＝Ｋ−（平均値８NEW ／４） ここで、Ｋは数であり、特定のドリル・ドライバに対し
て一定であり、平均値８NEW は、図９に示すように８
NEW カウントの平均値を示す。
【００４６】マイクロプロセッサ３０は、下記の条件式
を保持するときにのみドリル・ドライバを停止する。 ＲＥＳＵＬＴ ＞ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ このような決定段階を図１０のフローチャートで示す。
上記の条件である、式ＲＥＳＵＬＴ ＞ ＳＥＮＳＩＴ
ＩＶＩＴＹ、が保持されないときは上述の全段階が繰り
返され、レジスタ１１４のカウント値と共に、１ステー
ジ、即ち、他方の半サイクルにより更新される。これ
は、値１６が捨てられステージ１における新たな値がマ
イクロプロセッサ３０により入力され、以前の全ての値
１〜１５はレジスタ１１４に沿って１ステージだけ移動
する、ことを意味する。
【００４７】再度、導かれた値ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ
について説明すると、いくつかの状況において、異なる
ドリル又びドライバに対して異なる感度レベルを与える
ことが望まれると認識されている。これは、電流又は電
流の少なくとも一部に関連するパラメーターの増大の割
合について強制することであり、このような強制は停止
が生じる以前に許容され得る。
【００４８】例えば、前述したように、モータを流れる
実際の電流値はネジの寸法に依存している。また、ネジ
が駆動されるべき加工物の堅さにも依存している。従っ
て、柔らかい材木のための小さなネジに対しては、堅い
材木のための大きなネジよりもより少ない電流及び緩や
かな勾配（図４参照）が見られる。しかしながら、上述
したように、ドリル・ドライバが、堅い材木の中へ大き
なネジの柄部分を差し込んでいる時に、以下の式、 ＲＥＳＵＬＴ ＞ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ の要件を保持するに充分なネジに生じる抵抗の変化を検
出し（即ち、材木の不均一性に起因して）、ドリル・ド
ライバは停止する。
【００４９】大きなネジによる抵抗のこのような変化
は、柔らかい材木の表面に接触している小さなネジの先
端で生じる抵抗と同等である。そこで、ドリル・ドライ
バが、柔らかい材木のための小さなネジを差し込むよう
に実際に使用されているときは、満足すべき結果が達成
される。しかしながら、ドリル・ドライバが、堅い木材
のために大きなネジを差し込むときは、結果的に不本意
な停止が生じる。
【００５０】従って、異なるドリル・ドライバに対して
Ｋの値を変える可能性を提案することにより、上述の問
題点は緩和される。例えば、Ｋは、上述の問題が変わり
大きなネジのみが特定のドリル・ドライバに使用される
ように設定される。これは、加工物表面に作用している
小さなネジの先端による抵抗は、Ｋの値の変化に起因す
る値ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹにおける変化に基づき保持
するために、次式 ＲＥＳＵＬＴ ＞ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ を生じるのに充分ではない。
【００５１】上述の計算に使用された値の例は、以下の
説明及び図１１〜図１３に示される。これらの図面にお
いてシフトレジスタ１１４内に保持されたデータは実際
には１６進数及び１０進数で保持されている。Ｋの値は
ここで４００に選ばれる。
【００５２】図１１はシフトレジスタ１１４の１６ステ
ージの各々について１６進数カウント及び対応する１０
進数カウントで示し、ドリル・ドライバは無負荷の条件
で駆動した場合である。即ち、ドリル・ドライバは駆動
されるが、チャック４に作用するような抵抗性負荷の無
い空間内を駆動する。１０進数は８OLD と８NEW に分け
られる。
【００５３】ドリル・ドライバを停止する否かの決定に
必要な計算は保証される。図１１の１０進数の欄を参照
すれば明らかなように、以下の数式が与えられる。 平均値８OLD ＝３７２ かつ 平均値８NEW ＝３７１ ゆえに、平均値８OLD −平均値８NEW ＝３７２−３７１
＝１ ∴ ＲＥＳＵＬＴ ＝ １ 値ＲＥＳＵＬＴが比較されるべき値は、値ＳＥＮＳＩＴ
ＩＶＩＴＹであり、以下の数式で与えられる。
【００５４】 ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ ＝ （Ｋ−平均値８NEW ）／４ ＝ （４００−３７１）／４ ＝ ７ 従って、式ＲＥＳＵＬＴ ＜ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ
であり、ドリル・ドライバは停止されず、シフトレジ
スタ１１４のステージの全ての値は、最も古い値を捨て
新しい電流値を提供するように１つの位置だけスクロー
ルし、又は図１１乃至１３の最下段の値ＡＣＴＵＡＬを
１つの位置だけスクロールする。
【００５５】図１２は図４の領域Ｔ─２に沿ってドリル
・ドライバがネジの締めつけ動作を実行する場合を示
す。この場合、以下の数式で値ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ
が与えられる。 平均値８OLD ＝３４８ かつ 平均値８NEW ＝３３８ ゆえに、平均値８OLD −平均値８NEW ＝３４８−３３８
＝１０ ∴ ＲＥＳＵＬＴ ＝ １０ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ ＝ （４００−平均値８NEW ）／４ ＝ （４００−３３８）／４ ＝ １５ 従って、式ＲＥＳＵＬＴ ＜ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ
であり、その結果、ドリル・ドライバは停止されない。
【００５６】図１３は図４における領域Ｔ−２から領域
Ｔ−３への遷移を示す。この場合、以下の数式で与えら
れる。 平均値８OLD ＝３５７ かつ 平均値８NEW ＝３１７ ゆえに、平均値８OLD −平均値８NEW ＝３５７−３１７
＝４０ ∴ ＲＥＳＵＬＴ ＝ ４０ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ ＝ （４００−平均値８NEW ）／４ ＝ （４００−３１７）／４ ＝ ２０ 従って、式ＲＥＳＵＬＴ ＞ ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ
であり、その結果、ドリル・ドライバは停止される。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
工具により発生されるトルクをより有効に検出し制御す
る手段を備えた動力工具が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドリル・ドライバの一部分を示す斜視
図である。
【図２】本発明によるドリル・ドライバの表示パネルと
キーボードの平面図である。
【図３】本発明によるドリル・ドライバの制御手段のブ
ロック図である。
【図４】スクリュードライバ動作中に生じるモータ電流
の変化を示す図である。
【図５】トライアックの通電パターンの波形を示す図で
あり、（Ａ）はネジの柄が加工物内にねじ込まれるとき
の図を示し、（Ｂ）はネジの頭が加工物に接触するとき
の図を示す。
【図６】本発明によるドリル・ドライバ制御の前半フロ
ーチャートである。
【図７】本発明によるドリル・ドライバ制御の中半フロ
ーチャートである。
【図８】本発明によるドリル・ドライバ制御の後半フロ
ーチャートである。
【図９】本発明の第二実施例のシフトレジスタの説明図
である。
【図１０】本発明による第二実施例のドリル・ドライバ
制御のフローチャートである。
【図１１】ドリル・ドライバが無負荷のときの図９のシ
フトレジスタ内に保持される典型的データを示す図であ
る。
【図１２】ドリル・ドライバが加工物にネジを締めつけ
るときの図９のシフトレジスタ内に保持される典型的デ
ータを示す図である。
【図１３】ドリル・ドライバの締めつけ動作が終了に到
達したときの図９のシフトレジスタ内に保持される典型
的データを示す図である。
【符号の説明】
１…本体 ２…ハンドル ３…トリガー ４…チャック ５…駆動軸 ７…表示パネル １０…表示器 ３０…マイクロプロセッサ ３３…リセット回路 ３４…ＬＣＤ１０ ３７…電源ユニット ４２…制御回路 ４３…速度測定回路 ４４…モータ温度検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２６Ｆ 1/16

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スクリュードライバ用ビットを取り付け
    るために設けられた回転可能な軸と、該軸を回動するた
    めのモータと、該モータ内の電流を監視し若しくは該モ
    ータ内の電流の少なくとも一部に関連するパラメーター
    を監視する監視手段とを備えたドリル・ドライバにおい
    て、 前記モータ内の電流の変化の割合の増加に対応する変化
    の検出に応じて、前記モータを停止するように動作する
    手段をさらに具備することを特徴とするドリル・ドライ
    バ。
  2. 【請求項２】 前記ドリル・ドライバは前記モータの回
    転速度を制御する速度制御装置をさらに具備する請求項
    １に記載のドリル・ドライバ。
  3. 【請求項３】 前記監視手段は前記モータの消費電力を
    監視する手段を備えた請求項２に記載のドリル・ドライ
    バ。
  4. 【請求項４】 前記モータは交流モータであり、前記速
    度制御装置は、所望の速度を達成するために、パワーオ
    ン部分若しくは各交流サイクル部分を制御する電圧制御
    整流手段を備えた請求項３に記載のドリル・ドライバ。
  5. 【請求項５】 前記監視手段は各パワーオン部分の期間
    を監視する期間監視手段を備えた請求項４に記載のドリ
    ル・ドライバ。
  6. 【請求項６】 前記期間監視手段は、前記電圧制御整流
    手段の導通時間を監視する手段を備えた請求項５に記載
    のドリル・ドライバ。
  7. 【請求項７】 前記期間監視手段は、前記電圧制御整流
    手段が導通のためにトリガされたときの相対位相を監視
    する手段を備えた請求項５に記載のドリル・ドライバ。
  8. 【請求項８】 一度電流の変化の割合の増大に対応する
    変化が検出されると、前記モータが停止する以前に遅延
    を実行する制御手段をさらに具備した請求項１〜７の何
    れかに記載のドリル・ドライバ。
  9. 【請求項９】 前記モータについて自動カットオフ制御
    か手動制御かを選択する手動優先手段をさらに備えた請
    求項１〜８の何れかに記載のドリル・ドライバ。
  10. 【請求項１０】 スクリュードライブ用ビットを取り付
    けるために設けられた回転可能な軸と、該軸を回動させ
    るモータを備えたドリル・ドライバを制御する方法であ
    って、該方法は、前記モータの電流を監視し若しくは前
    記モータの電流の少なくとも一部に関連したパラメータ
    ーを監視する段階と、前記モータの電流の変化の割合の
    増大に対応する変化の検出に応じて前記モータを停止さ
    せる段階と、を備えたドリル・ドライバの制御方法。
  11. 【請求項１１】 スクリュードライブ用ビットを取り付
    けるために設けられた回転可能な軸と、該軸を回動させ
    るモータを備え、所定の導通期間のみ前記モータが駆動
    されるドリル・ドライバを制御する方法であって、所定
    の時間期間内に、所定のモータ速度を維持するために必
    要な導通期間の関数の値を与える段階と、前記値が所定
    の時間期間の終了以前に所定の量を超えたときに、前記
    モータを停止させる段階とを備えたドリル・ドライバの
    制御方法。
  12. 【請求項１２】 所定のモータ速度が定常状態のモータ
    速度である請求項１１に記載のドリル・ドライバの制御
    方法。
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