WO2012108372A1 - 電動工具 - Google Patents

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WO2012108372A1
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reduction ratio
work
rotation
rotation direction
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直 有村
博之 海藏
山田　穣
賢一郎 稲垣
将利 渥美
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パナソニックＥｓパワーツール株式会社
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    • 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
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/008—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with automatic change-over from high speed-low torque mode to low speed-high torque mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a power tool, and more particularly to a power tool having a speed change means.
  • Patent Document 1 and the like have proposed a method in which a change in load torque is detected directly or indirectly and a shift is automatically made in accordance with this change.
  • the reduction ratio at the start of work is fixed to the reduction speed ratio, and when the motor is reversely rotated, it is also fixed to the reduction speed ratio.
  • the present invention has been made in view of the above points, and for each of the work performed by rotating the motor forward and the work performed by rotating the motor reversely, the work is started at an appropriate reduction ratio. It is an object of the present invention to provide an electric tool that can be automatically shifted.
  • the present invention relates to a power tool in which a transmission that switches a reduction ratio is disposed between a motor that can rotate forward and backward as a rotational power source and an output unit that is rotationally driven by the motor. And a control means for changing the reduction ratio initial setting state of the transmission at the start of work according to the rotation direction of the motor. Yes.
  • the reduction ratio in the initial setting of the reduction ratio when the motor rotation direction is reverse is larger than the reduction ratio in the initial setting of the reduction ratio when the motor rotation direction is normal. If the reduction ratio in the initial setting of the reduction ratio when the motor rotation direction is reverse than the reduction ratio in the initial setting of the reduction ratio in the case of rotation, or if the rotation direction of the motor is normal
  • the speed reduction ratio initial setting state is the non-reduction speed ratio side, and the speed reduction ratio initial setting state when the motor rotation direction is reverse is also the non-reduction speed ratio side.
  • ⁇ Work start speed change setting means may be provided for the user to change the transmission reduction ratio initial setting at the start of work.
  • a transmission that can switch the reduction ratio to three or more stages may be used.
  • the work can be started at an appropriate reduction ratio, and the burden on the tool is reduced for this purpose.
  • the efficiency of the work itself can be improved, and a comfortable work can be performed.
  • the electric tool shown in FIG. 2 is an electric drill driver that uses a motor 10 that can freely rotate in the forward and reverse directions, and the rotational output of the motor 10 has a reduction ratio. Is output to the output unit 12 via a transmission 11 having a speed change function.
  • 18 is a battery pack.
  • the transmission 11 can switch a reduction ratio by an electromagnetic member such as a solenoid, and the reduction ratio switching operation is performed under the control of the control circuit 13.
  • the control circuit 13 also controls the rotation of the motor 10 in accordance with the operation of the trigger switch 14.
  • the control circuit 13 that drives the motor 10 through the motor drive circuit 15 has a rotation speed N of the motor 10. Is connected to the current detection means 17 for detecting the motor drive current I. When the reduction ratio switching operation is automatically performed in accordance with the work load, both the detection means described above are used.
  • the control circuit 13 instructs the transmission 11 to switch the reduction ratio in the transmission 11 in accordance with the detection output of the driving state detection means 16, 17.
  • the control circuit 13 composed of a one-chip microcomputer or the like in this electric power tool is set to the side where the reduction ratio is small (the reduction ratio 1 in FIG. 1) by default, and the motor drive current I ⁇ I1 ( When the two conditions A) and the motor rotation speed increase rate ⁇ ⁇ 1 are satisfied, the automatic transmission is shifted to the side where the reduction ratio becomes large (the reduction ratio 2 in FIG. 1).
  • the control circuit 13 automatically shifts the transmission 11 to the side where the reduction ratio becomes larger.
  • the increase rate of the motor rotation speed N may be a negative value.
  • the gear is shifted in the direction of decreasing the reduction ratio.
  • the motor drive current I decreases and the motor rotation speed N increases. Accordingly, when the conditions of the motor drive current I ⁇ I3 (A) and the motor rotation speed N ⁇ N3 are satisfied, the automatic transmission is automatically shifted to the reduction speed ratio (high speed side).
  • the motor 10 is normally rotated and used for screw tightening.
  • the load is small at the beginning of work, and the load increases as the screw tightening proceeds.
  • the reduction speed ratio low torque high speed rotation
  • the high reduction ratio When the operation is automatically completed and the trigger switch 14 is turned off, it is preferable to return to the reduction speed ratio which is the initial state.
  • the initial reduction ratio is set to the reduction speed ratio at the time of forward rotation and the initial reduction ratio at the time of reverse rotation in accordance with the setting of the rotation direction by the rotation direction switching means 19 for switching the rotation direction of the motor 10. It is set to a high reduction ratio.
  • the reduction ratio is preferably switched when the rotation direction of the motor 10 is switched by the rotation direction switching means 19.
  • the transmission 11 is controlled by the control circuit 13 so as to return to the reduced speed ratio by automatically switching to the high speed reduction ratio and finishing the work and turning off the trigger switch 14.
  • the transmission 11 is switched to the high reduction ratio state at this point, and the high torque / low speed rotation state is established when the trigger switch 14 is turned on. Work can be started. Then, when the work load is gradually reduced and the above condition is reached, automatic shifting is performed to the reduction speed ratio side. When the work is finished and the trigger switch 14 is turned off, the transmission 11 automatically returns to the high reduction ratio side.
  • FIG. 4 shows a flowchart in this case.
  • FIG. 5 (a) shows the torque change when the reverse screw is loosened by forward rotation of the motor
  • FIG. 5 (b) shows the torque change when the reverse screw is tightened by reverse rotation of the motor.
  • the motor 10 when the motor 10 is rotated forward, it is set to a high reduction ratio, and when the trigger switch 14 is turned on, the operation can be started in a high torque / low speed rotation state.
  • the work load gradually decreases and reaches a preset condition, automatic shift is performed to the reduction speed ratio side.
  • the transmission 11 automatically returns to the high reduction ratio side.
  • the transmission 11 is switched to the reduced speed ratio state at this point, and the trigger switch 14 is turned on to operate in the reduced speed ratio state.
  • the load increases, automatic switching to the high reduction ratio is performed, and when the operation is completed and the trigger switch 14 is turned off, the reduction speed ratio is restored.
  • the tightening of the small-diameter screw is a torque change as shown in FIG. 7 (a), and it is efficient to start work at a low speed and high speed rotation on the reduced speed side.
  • a large-diameter screw for example, a coach screw
  • FIG. 8 shows a device provided with a work start speed setting means 20 for the user to set the initial speed reduction ratio, and the control circuit 13 has the speed reduction ratio set by the work start speed setting means 20 set.
  • the control circuit 13 stores the initial reduction ratio and controls the transmission 11.
  • FIG. 9 shows a flowchart.
  • the work start speed setting means 20 when a push switch is used as the work start speed setting means 20, if the push switch is operated when the tool is stopped and the forward direction is set by the rotation direction switching means 19, the forward start state of the work is started.
  • the push switch When the push switch is operated when the tool is stopped and set to reverse rotation, the initial reduction ratio at the start of work in the reverse rotation state is switched.
  • the initial reduction ratio is sequentially switched by repeatedly turning on the push switch.
  • it is not necessary to use a push switch but as described above, if the initial reduction ratio in the rotational direction set by the rotational direction switching means 19 is changed, The setting operation of the initial reduction ratio and the initial reduction ratio at the time of reverse rotation can be performed with a small number of members, and the user-friendliness is also improved.
  • the operator in order to perform the same work continuously, the operator can perform the work continuously in that state once the initial reduction ratio is set according to the work content.
  • the use efficiency of one power tool can be increased.
  • FIG. 10 shows a flowchart in this case.
  • the speed reduction ratio When the speed reduction ratio is in the smallest state, when the conditions of motor drive current I ⁇ I1 (A) and motor rotation speed N increase rate ⁇ ⁇ 1 are satisfied, the speed reduction ratio is switched to a medium speed reduction ratio that is one step higher. When the two conditions of the motor drive current I ⁇ I2 (A) and the motor rotation speed N ⁇ ⁇ 2 are satisfied in the state, the automatic transmission is shifted to the side with the largest reduction ratio.
  • the initial reduction ratio may be set to the above-described medium reduction ratio (medium torque / medium speed rotation) during both forward rotation and reverse rotation.
  • medium torque / medium speed rotation medium torque / medium speed rotation
  • the working torque characteristics of the woodworking drilling operation are such that the torque increases at the start of drilling, gradually decreases to a stable torque, and finally penetrates to become zero.
  • the gear shifts to the medium deceleration side immediately after the start of drilling, and the work is completed in the middle deceleration state. Shifting to a high reduction ratio completes the work. That is, in the woodwork drilling work, the work at the reduced speed ratio is almost unnecessary. Therefore, by starting the work from the medium reduction ratio, the work can be efficiently performed without performing an extra shift, and the burden on the operator can be reduced.
  • FIG. 12 and FIG. 13 show a display provided with a display means 21 for notifying the user of the initially set reduction ratio.
  • a display means 21 for example, a tool provided with three light emitting diodes of a reduction speed ratio (H), a medium reduction ratio (M), and a high reduction ratio (L) on the upper part of the tool can be suitably used.
  • the user is notified of the initial reduction ratio in the current motor rotation direction by turning on the light emitting diode corresponding to the initial reduction ratio at the start of work in the rotation direction determined by the direction switching means 19.
  • a total of 6 LEDs of 3 ⁇ 2 for forward rotation and reverse rotation may be provided. Since the user can easily recognize the initial reduction ratio set in advance or the initial reduction ratio set by the user himself / herself, it is possible to prevent work failure due to working with an incorrect initial reduction ratio. .
  • the electric power tool of the present invention includes the motor 10, the transmission 11, and the output unit 12.
  • the motor 10 is defined as a rotational drive source.
  • the motor 10 is configured to be freely rotatable forward and backward. More specifically, the motor 10 is configured to freely rotate in the forward and reverse directions, and is thus configured to rotate in the forward direction and the reverse direction.
  • the output unit 12 is configured to be rotationally driven by the motor 10.
  • the electric tool further has a control means.
  • the control means is configured to cause the transmission 11 to perform a reduction ratio switching operation in accordance with the work load.
  • the control means changes the initial setting state of the reduction ratio of the transmission 11 at the start of work according to the rotation direction of the motor 10.
  • control means is, for example, a control circuit 13 as shown in FIG.
  • the reduction ratio initial setting state when the rotation direction of the motor 10 is reverse than the reduction ratio of the reduction ratio initial setting state when the rotation direction of the motor 10 is forward rotation.
  • the reduction ratio is large.
  • a control means will be the reduction ratio initial setting state in case the rotation direction of the motor 10 is reverse rotation rather than the reduction ratio in the reduction ratio initial setting state in case the rotation direction of the motor 10 is normal rotation. Set the reduction ratio so that the reduction ratio becomes larger.
  • the rotation direction switching means 19 is configured to switch the rotation direction of the motor 10, so that the motor 10 can rotate the rotation direction of the motor 10 determined by the rotation direction switching means 19. According to the direction of rotation.
  • the control means is configured to rotate the motor 10 at the first reduction ratio.
  • the control means is configured to rotate the motor 10 at the second reduction ratio. The second reduction ratio is larger than the first reduction ratio.
  • the rotation direction switching means 19 may be, for example, a switch or lever provided on the electric tool. However, the rotation direction switching means 19 is not limited to a switch or a lever. That is, the rotation direction switching means 19 may be any element that can switch the rotation direction of the motor 10.
  • the power tool may be used for reverse screws.
  • the reduction ratio initial setting state when the rotation direction of the motor 10 is reverse than the reduction ratio of the reduction ratio initial setting state when the rotation direction of the motor 10 is normal rotation.
  • the reduction ratio may be small.
  • a control means will be the reduction ratio initial setting state in case the rotation direction of the motor 10 is reverse rotation rather than the reduction ratio in the reduction ratio initial setting state in case the rotation direction of the motor 10 is normal rotation.
  • the reduction ratio is set so that the reduction ratio becomes smaller.
  • the rotation direction switching means 19 is configured to switch the rotation direction of the motor 10, so that the motor 10 can rotate the rotation direction of the motor 10 determined by the rotation direction switching means 19. According to the direction of rotation.
  • the control means is configured to rotate the motor 10 at the first reduction ratio.
  • the control means is configured to rotate the motor 10 at the second reduction ratio. The second reduction ratio is larger than the first reduction ratio.
  • the reduction ratio initial setting state when the rotation direction of the motor 10 is forward rotation is the non-reduction speed ratio side
  • the reduction ratio initial setting state when the rotation direction of the motor 10 is reverse rotation is also the non-reduction speed ratio side. It may be.
  • a work start speed setting means 20 is provided for the user to change the initial reduction ratio setting of the transmission 11 at the start of work.
  • the transmission 11 can switch the reduction ratio to three or more stages.
  • display means for displaying the reduction ratio initial setting state to the user.
  • the electric power tool has a rotation direction switching means 19 as shown in FIG.
  • the rotation direction switching means 19 is configured to switch the rotation direction of the motor 10, so that the motor 10 rotates forward or backward according to the rotation direction of the motor 10 determined by the rotation direction switching means 19. It is rotated.
  • the transmission 11 is configured to set the reduction ratio to be lower than a predetermined reduction ratio.
  • the transmission 11 is configured to set the reduction ratio higher than a predetermined reduction ratio.
  • the control means includes a motor rotation number detection means 16 and a motor current detection means 17.
  • the motor rotation speed detection means 16 is configured to detect the rotation speed of the motor 10.
  • the control means is configured to detect whether or not the information obtained from the rotation speed of the motor 10 satisfies the first rotation condition.
  • the motor current detection means 17 is configured to detect the drive current of the motor 10.
  • the control means is configured to detect whether or not the current value of the drive current of the motor 10 satisfies the first current state.
  • the control means 19 determines the rotation direction of the motor 10 so that the motor 10 rotates forward, the control means is configured such that the transmission 11 sets the reduction ratio to be lower than a predetermined reduction ratio. Yes.
  • the control means detects that the rotation information detected by the motor rotation speed detection means 16 satisfies the first rotation condition, and the current value of the driving current of the motor 10 detected by the motor current detection means 17 is the first value.
  • the control means detects that the current state is satisfied and the rotation direction switching means 19 causes the motor 10 to rotate forward, the control means controls the transmission 11 to set the reduction ratio higher than a predetermined reduction ratio. It is configured as follows.
  • the rotation information indicates an increase rate of the rotation speed of the motor 10.
  • the control means is configured to detect whether or not the first rotation condition that the increase rate of the rotation speed of the motor 10 is equal to or less than a predetermined increase rate is satisfied.
  • the control means is configured to detect whether or not the first current state that the current value of the drive current of the motor 10 is equal to or greater than the first current value is satisfied.
  • the rotation information is, for example, the number of rotations of the motor 10.
  • the rotation information is not limited to the rotation speed of the motor 10. That is, the rotation information may be an increase rate of the rotation speed of the motor 10.
  • the rotation information may be information corresponding to the number of rotations of the motor 10. Further, the rotation information may be information corresponding to the increase rate of the rotation speed of the motor 10.
  • control means has a motor rotation number detection means 16 and a motor current detection means 17.
  • the motor rotation speed detection means 16 is configured to detect the rotation speed of the motor 10.
  • the control means is configured to detect whether or not the rotation information obtained from the rotation speed satisfies the second rotation condition.
  • the motor current detection means 17 is configured to detect the current value of the drive current of the motor 10.
  • the control means is configured to detect whether or not the current value of the drive current of the motor 10 satisfies the second current state.
  • the transmission 11 is configured to set the reduction ratio higher than a predetermined reduction ratio.
  • the control unit detects that the rotation information detected by the motor rotation number detection unit 16 satisfies the second rotation condition, and the current value of the driving current of the motor 10 detected by the motor current detection unit 17 is the second current.
  • the control means detects that the state is satisfied and the rotation direction switching means 19 reverses the motor 10, the transmission 11 is configured to set the speed reduction ratio lower than a predetermined speed reduction ratio.
  • the rotation information indicates the number of rotations of the motor 10.
  • the control means is configured to detect whether or not the second rotational condition that the rotational speed of the motor 10 is equal to or higher than a predetermined rotational speed is satisfied.
  • the control means is configured to detect whether or not the second current state that the current value of the drive current of the motor 10 is equal to or smaller than the second current value is satisfied.
  • the electric tool has a work start speed setting means 20.
  • the work start speed setting means 20 is configured to change the reduction ratio when the operation of the motor 10 is started.
  • the work start speed setting means 20 is configured to selectively have a first setting state and a second setting state.
  • the transmission 11 sets the reduction ratio. It is configured to be set lower than a predetermined reduction ratio.
  • the transmission 11 sets the reduction ratio. It is configured to set higher than a predetermined reduction ratio.
  • the power tool may be used when removing the screw.
  • the electric tool may be used for a reverse screw.
  • the work start speed setting means 20 is configured to selectively have a first setting state and a second setting state.
  • the transmission 11 sets the reduction ratio to a predetermined value.
  • the reduction ratio is set to be higher.
  • the transmission 11 sets the reduction ratio to a predetermined value. It is configured to set lower than the reduction ratio.
  • the direction in which the motor 10 rotates when the motor 10 rotates in the reverse direction is opposite to the direction in which the motor 10 rotates when the motor 10 rotates in the reverse direction. Therefore, when the direction in which the motor 10 rotates when the motor 10 rotates forward is defined as right rotation, the direction in which the motor 10 rotates when the motor 10 rotates in reverse is defined as left rotation. Further, when the direction in which the motor 10 rotates when the motor 10 rotates forward is defined as left rotation, the direction in which the motor 10 rotates when the motor 10 rotates in reverse is defined as right rotation.

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Abstract

　回転動力源としての正逆回転自在なモータと、該モータで回転駆動される出力部との間に、減速比を切り換える変速機を配している電動工具である。作業負荷に応じて上記変速機に減速比の切換動作を行わせるとともに、作業開始時の変速機の減速比初期設定状態をモータの回転方向に応じて変更する制御手段を備える。

Description

電動工具
　本発明は、電動工具、殊に変速手段を備えている電動工具に関するものである。
　作業の負荷の大小に応じて減速比を切り替えることができる電動工具によって、ネジ締めや穴あけ作業を行う場合、まず、低減速比、つまり低トルク高速回転で作業を開始し、その後、減速比を大きくして高トルク低速回転側へと変速し、作業を行うことが効率的である。しかし、減速比切り換えの変速を手動で行うものでは、作業開始にあたり、低減速比に設定し、作業途中で高減速比側へ切り換える動作を加えなければならず、作業者にかかる負担が大きくなってしまう。
　このために、負荷トルクの変化を直接あるいは間接的に検出し、この変化に応じて変速が自動的になされるものが特許文献１などにおいて提案されている。
　しかし、従来の自動変速を行うものにおいては、作業開始時の減速比が低減速比に固定されている上に、モータを逆転させる場合についても同じく低減速比に固定されていた。
　このために、モータを正転させることで行うねじ締め作業ではなく、モータを逆転させることで行うねじ緩め作業の場合、初期に高トルクが必要となるにもかかわらず、低減速比であるために低トルク高回転で作業が開始されることになり、モータ等に大きな負担がかかることになる。手動で高減速比にセットしてからねじ緩め作業を開始すれば、モータ等にかかる負担は小さくなるが、これでは自動変速の有利さを生かすことができない。
特開２００９－７８３４９号公報
　本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、モータを正転させて行う作業と、モータを逆転させて行う作業のいずれに対しても、適切な減速比で作業を開始して自動変速させることができる電動工具を提供することを課題とするものである。
　本発明は、回転動力源としての正逆回転自在なモータと、該モータで回転駆動される出力部との間に、減速比を切り換える変速機を配している電動工具において、作業負荷に応じて上記変速機に減速比の切換動作を行わせるとともに、作業開始時の変速機の減速比初期設定状態をモータの回転方向に応じて変更する制御手段を備えていることに特徴を有している。
　モータ回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比が大であるもののほか、モータ回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比が小であるものや、モータ回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態は非低減速比側であり、モータ回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態も非低減速比側であるものを好適に用いることができる。
　作業開始時の変速機の減速比初期設定をユーザが変更するための作業開始時変速設定手段を備えたものとしてもよい。
　前記変速機として減速比を３段以上に切り換えできるものを用いてもよい。
　減速比初期設定状態をユーザに表示する表示手段を備えていることも好ましい。
　本発明においては、モータを正転させて行う作業はもちろん、モータを逆転させて行う作業についても、適切な減速比で作業を開始することができ、このために工具にかかる負担を軽減することができる上に、作業そのものの効率も向上させることができて、快適な作業を行うことができる。
本発明の実施の形態の一例の動作を示すフローチャートである。 同上のブロック図である。 ねじ締め（ねじ緩め）についてのトルク変化の説明図であり、(a)はモータ正転時、(b)はモータ逆転時を示している。 他例のフローチャートである。 逆ねじに対するねじ締め（ねじ緩め）についてのトルク変化の説明図であり、(a)はモータ正転時、(b)はモータ逆転時を示している。 更に他例のフローチャートである。 (a)(b)は夫々作業についてのトルク変化の説明図である。 別の例のブロック図である。 同上のフローチャートである。 さらに別の例のフローチャートである。 穴あけ作業のトルク変化の説明図である。 他の例のブロック図である。 同上の平面図である。
　以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、図２に示す電動工具は、正逆回転自在なモータ１０を動力源とする電動ドリルドライバーであり、モータ１０の回転出力は、減速比を切り換える変速機能を備えた変速機１１を介して出力部１２に出力される。図中１８は電池パックである。
　上記変速機１１は、ソレノイドなどの電磁部材によって減速比の切換が可能なもので、その減速比の切換動作は、制御回路１３の制御下で行われる。
　この制御回路１３は、トリガスイッチ１４の操作に応じて上記モータ１０の回転制御も司るもので、モータ駆動回路１５を通じて上記モータ１０の駆動を行う該制御回路１３には、モータ１０の回転数Ｎを検出する回転数検出手段１６と、モータ駆動電流Ｉを検出する電流検出手段１７とが接続されており、作業負荷に応じて減速比の切換動作を自動で行わせる場合、上記の両検出手段１６，１７で構成される駆動状態検出手段の検出出力に応じて、制御回路１３が変速機１１における減速比の切り換えを変速機１１に指示する。
　今、モータ１０の起動時に出力負荷が小さい場合、モータ駆動電流Ｉは大きくなり、モータ回転数Ｎの増加率も大きくなる。出力負荷が大きい場合はモータ駆動電流Ｉは同様に大きくなるものの、モータ回転数Ｎの増加率は小さく、もしくは０になる。
　このためにこの電動工具における１チップマイクロコンピュータなどで構成された上記制御回路１３は、初期設定で減速比が小さい側（図１中の減速比１）にセットされ、モータ駆動電流Ｉ≧Ｉ１（Ａ）かつモータ回転数の増加率≦α１の２つの条件を満たした時に、減速比が大となる側（図１中の減速比２）へ自動変速する。
　従って、起動時の負荷が小さく、作業を続けるにつれて徐々に作業負荷が大きくなる作業を行う場合、モータ駆動電流Ｉが徐々に大きくなるとともにモータ回転数Ｎは低下するが、モータ駆動電流Ｉ≧Ｉ１（Ａ）かつモータ回転数Ｎの増加率≦α１の条件を満たした時点で、制御回路１３は変速機１１に減速比が大となる側へ自動変速する。なお、モータ回転数Ｎの低下は、その増加率が負の値となることもある。
　上記条件で自動変速を行うために、モータ１０の起動時の突入電流や、作業者が出力無負荷の状態でトリガスイッチ１４オンし、オフ寸前まで戻す動作を繰り返す際に生じる突入電流があっても、上記α１の値を判定可能な増加率に設定しておけば、誤った自動変速切換を行うことはない。
　また、作業につれて負荷が小さくなる場合は、逆に減速比が小さくなる方向に変速する。作業負荷が小さくなるとモータ駆動電流Ｉが小さくなり、モータ回転数Ｎは上昇する。従ってモータ駆動電流Ｉ≦Ｉ３（Ａ）かつモータ回転数Ｎ≧Ｎ３の条件を満たした場合に低減速比（高速側）に自動変速する。
　ところで、電動ドリルドライバーのような電動工具では、モータ１０を正転させてねじ締めに用いることが多く、この場合、作業当初は負荷が小さく、ねじ締めが進むにつれて負荷が大きくなる。このために、上記のような自動変速を行う場合、上述のように、初期状態では低減速比（低トルク高速回転）にセットされていることが好ましく、作業負荷が大きくなれば高減速比（高トルク低速回転）に自動で移行し、作業が終了してトリガスイッチ１４がオフされたならば、上記初期状態である低減速比に戻るようになっていることが好ましい。
　しかし、モータ１０を逆転させて行う作業の場合を考えると、その代表的な作業は締め付けられているねじを緩める作業であるが、この時には図３(ｂ)に示すように作業初期の負荷が大きいものとなる。そして、この時にも初期設定が低減速比となっていると、作業開始時にモータ１０に大きな負荷がかかる上に、高減速比に切り換えられてから実際のねじ緩め作業が始まるために、時間的ロスが生じてしまう。また、作業開始時にモータロックが生じるおそれがある。組立ではなく解体を行う場合は、逆転させての作業が主体となるために、正転時に合わせて初期減速比が設定されたものであると、問題が多いことになる。
　このためにこの電動工具においては、モータ１０の回転方向を切り換えるための回転方向切換手段１９による回転方向のセットに合わせて、正転時には初期減速比を低減速比に、逆転時には初期減速比を高減速比にセットするものとしてある。このための減速比の切り換えは、回転方向切換手段１９でモータ１０の回転方向を切り換えた時点で行うことが好ましい。
　モータ１０の回転方向に合わせて初期減速比が切り換えられるために、この電動工具においては、モータ１０を正転させる時には上述のように低減速比の状態で作動を開始し、負荷が大きくなれば高減速比に自動切換を行い、作業を終了してトリガスイッチ１４をオフにすれば低減速比に戻るように制御回路１３によって変速機１１が制御される。
　そして回転方向切換手段１９によってモータ１０の回転方向を逆転方向にセットすれば、この時点で変速機１１は高減速比の状態に切り換えられ、トリガスイッチ１４のオンにて高トルク低速回転の状態で作業を開始することができる。そして作業負荷が徐々に小さくなり、前記条件に達すれば、低減速比側に自動変速する。作業が終了してトリガスイッチ１４がオフされれば、変速機１１は高減速比側へ自動的に戻る。
　ねじ締め作業を行う時も、ねじ緩め作業を行う時も、変速機１１の減速比の切り換え操作を別途行う必要が全くない上に、作業開始時の減速比は、夫々の作業に適した減速比となっているために、きわめて使い勝手がよいものである。
　もっとも、ねじには逆ねじと称されるものがあり、この逆ねじを締め付ける場合はモータ１０を逆転させて行う。逆ねじを緩める作業は、モータ１０を正転させて行う。従って、逆ねじを作業対象とする場合は、上記実施例とは逆に、回転方向切換手段１９による回転方向のセットに合わせて、正転時には初期減速比を高減速比に、逆転時には初期減速比を低減速比にセットするものとしてもよい。図４にこの場合のフローチャートを示す。図５(a)はモータ正転によって逆ねじを緩める場合のトルク変化を、図５(b)はモータ逆転によって逆ねじを締める場合のトルク変化を示している。
　この場合、モータ１０を正転させる時には、高減速比にセットされており、トリガスイッチ１４のオンにて高トルク低速回転の状態で作業を開始することができる。そして作業負荷が徐々に小さくなり、予め設定した条件に達すれば、低減速比側に自動変速する。作業が終了してトリガスイッチ１４がオフされれば、変速機１１は高減速比側へ自動的に戻る。
　そして回転方向切換手段１９によってモータ１０の回転方向を逆転方向にセットすれば、この時点で変速機１１は低減速比の状態に切り換えられ、トリガスイッチ１４のオンで低減速比の状態で作動を開始し、負荷が大きくなれば高減速比に自動切換を行い、作業を終了してトリガスイッチ１４をオフにすれば低減速比に戻る。
　このために、この実施例の場合、前記通常のねじ締付け作業と全く逆の逆ねじ締付け作業などに用いることができる。
　このほか、正転作業においても作業の種類によっては締付けトルクの変化が異なるものがある。小径のねじの締め付けは図７(a)に示すようなトルク変化であり、低減速側の低トルク高速回転での作業開始が効率的である。しかし、大径のねじ（例えばコーチねじ）の場合は図７(b)に示すようなトルク変化であり、低減速比側で作業を開始すると、作業開始直後にロックしてしまう。
　このような作業開始直後から高締付けトルクが必要な作業に対しては、高減速比で作業を開始することで効率的に作業ができ、モータロック等による工具への負担を軽減することができる。また、締結されているねじを緩める場合は、緩め始めが高トルク作業となるために、この場合も作業開始時は高減速比の高トルク低速回転が適している。このために、作業開始時に正逆いずれの回転方向についても高トルクが必要な場合は、図６に示すように、高減速比が初期状態となるものを好適に用いることができる。
　作業の種類によって好ましい初期減速比が異なることを考慮すれば、初期減速比をユーザが設定できるようにしたものが好ましい。図８は初期減速比の設定をユーザが行うための作業開始時変速設定手段２０を設けたものを示しており、制御回路１３は、この作業開始時変速設定手段２０によって設定された減速比が初期減速比となるように制御回路１３が記憶して変速機１１を制御する。図９にフローチャートを示す。
　上記作業開始時変速設定手段２０として、例えばプッシュスイッチを用いる場合、工具停止状態で且つ回転方向切換手段１９によって正転に設定されている時にプッシュスイッチを操作すれば、正転状態の作業開始時の初期減速比が切り換えられ、工具停止状態で且つ逆転に設定されている時にプッシュスイッチを操作すれば、逆転状態の作業開始時の初期減速比が切り換えられる。なお、プッシュスイッチのオンを繰り返すことで、初期減速比が順次切り換わるようにしておく。プッシュスイッチでなくてもよいのはもちろんであるが、上述のように、回転方向切換手段１９によってセットされている回転方向での初期減速比を変更するようにしておくと、正転の時の初期減速比及び逆転の時の初期減速比の設定操作を少ない部材で行うことができる上に、ユーザの使い勝手もよいものとなる。
　なお、作業者は同様の作業を連続して行うために、初期減速比の設定を作業内容に合わせて一度行えば、その状態で連続して作業を行うことができるために、作業効率を高くすることができ、また１台の電動工具の使用効率も高くすることができる。
　変速機１１として、減速比を３段階に切り換えることができるものにおいても、本願発明を適用することができるのはもちろんであり、図１０にこの場合のフローチャートを示す。
　減速比がもっとも小さい状態にある時に、モータ駆動電流Ｉ≧Ｉ１（Ａ）かつモータ回転数Ｎの増加率≦α１の条件を満たした時点で、減速比を一段大きい中減速比に切り換え、さらにこの状態でモータ駆動電流Ｉ≧Ｉ２（Ａ）かつモータ回転数Ｎ≦α２の２つの条件を満たした場合、減速比がもっとも大きい側へ自動変速する。
　逆に減速比がもっとも大である時に、モータ駆動電流Ｉ≦Ｉ４（Ａ）かつモータ回転数Ｎ≧Ｎ４の条件を満たした場合に中減速比に自動変速する。この状態でモータ駆動電流Ｉ≦Ｉ３（Ａ）かつモータ回転数Ｎ≧Ｎ３の条件を満たした場合に高速側へ自動変速する。
　このように３段変速となっている場合、初期減速比は正転時も逆転時も上記中減速比（中トルク中速回転）とするとよい。木工穴あけ作業においてはφ１０ｍｍ～φ３０ｍｍと様々な穴径の穴あけを行うことになる。また、木工穴あけ作業の作業トルク特性は、図１１に示すように、穴あけ開始時はトルクが上昇し、徐々にトルクが低下し安定したトルクとなり、最後は貫通してトルクがゼロとなる。このために、低減速比で作業を開始すると、穴あけ開始直後に中減速側に変速し、中減速の状態のまま作業を完了することになり、高トルク作業であると、中減速比からさらに高減速比に変速して作業が完了する。つまり、木工穴あけ作業では、低減速比での作業は必要でない場合が殆どである。従って、中減速比から作業開始することで、余計な変速を行うことなく、作業を効率的に行うことができて作業者への負担が軽減できる。
　前記のねじ締め作業などにも適用することも考えれば、作業開始時変速設定手段２０を備えて、ユーザが初期減速比を変更することができるようにしておくことが好ましいのはもちろんである。
　図１２及び図１３は、上記の初期設定されている減速比をユーザに対して報知する表示手段２１を設けたものを示している。この表示手段２１としては、たとえば工具の上部に低減速比（Ｈ）、中減速比（Ｍ）、高減速比（Ｌ）の３つの発光ダイオードを設けたものを好適に用いることができ、回転方向切換手段１９によって決定されている回転方向の作業開始時の初期減速比に対応する発光ダイオードを点灯させることで、ユーザに現在のモータ回転方向での初期減速比を報知する。
　正転用と逆転用の３×２の合計６個のＬＥＤを設けても良い。ユーザーは予め設定されている初期減速比、あるいはユーザ自身が設定した初期減速比を容易に認識することができるために、誤った初期減速比で作業を行うことによる作業の失敗を防ぐことができる。
　以上述べたように、図２に示すように、本発明の電動工具は、モータ１０と、変速機１１と、出力部１２とを有する。モータ１０は回転駆動源として定義される。モータ１０は、正逆回転自在に構成されている。より詳しく説明すると、モータ１０は、正逆回転自在に構成されており、これにより、正方向と逆方向とに回転するように構成されている。出力部１２は、モータ１０で回転駆動されるように構成されている。
　電動工具は、さらに、制御手段を有する。制御手段は、作業負荷に応じて変速機１１に減速比の切換動作を行わせるように構成されている。制御手段は、作業開始時の変速機１１の減速比の初期設定状態を、モータ１０の回転方向に応じて変更する。
　なお、制御手段は、例えば、図２に示すような制御回路１３である。
　また、図１のフローチャートに示すように、モータ１０の回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ１０回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比が大である。
　他の側面から説明すると、制御手段は、モータ１０の回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ１０の回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比のほうが大きくなるように減速比を設定する。
　さらに他の側面から説明すると、回転方向切換手段１９は、モータ１０の回転方向を切り換えるように構成されており、これにより、モータ１０は、回転方向切換手段１９によって決定されたモータ１０の回転方向に従って正転または逆転するように回転される。モータ１０が正転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、制御手段は、モータ１０を第１の減速比で回転させるように構成されている。モータ１０が逆転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、制御手段は、モータ１０を第２の減速比で回転させるように構成されている。第２の減速比は、第１の減速比よりも大きい。
　なお、回転方向切換手段１９は、例えば、電動工具に設けられたスイッチやレバーなどでよい。しかしながら、回転方向切換手段１９は、スイッチやレバーに限られない。すなわち、回転方向切換手段１９は、モータ１０の回転方向を切り換えることが可能な要素であればよい。
　また、電動工具は、逆ねじに対して使用される場合もある。
　したがって、図４のフローチャートに示すように、モータ１０の回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ１０の回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比が小であってもよい。
　他の側面から説明すると、制御手段は、モータ１０の回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ１０の回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比のほうが小さくなるように減速比を設定する。
　さらに他の側面から説明すると、回転方向切換手段１９は、モータ１０の回転方向を切り換えるように構成されており、これにより、モータ１０は、回転方向切換手段１９によって決定されたモータ１０の回転方向に従って正転または逆転するように回転される。モータ１０が逆転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、制御手段は、モータ１０を第１の減速比で回転させるように構成されている。モータ１０が正転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、制御手段は、モータ１０を第２の減速比で回転させるように構成されている。第２の減速比は、第１の減速比よりも大きい。
　また、モータ１０の回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態は非低減速比側であり、モータ１０の回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態も非低減速比側であってもよい。
　また、図８に示すように、作業開始時の変速機１１の減速比初期設定をユーザが変更するための作業開始時変速設定手段２０を備えている。
　また、図１０に示すように、変速機１１は減速比を３段階以上に切り換えできるものである。
　また、図１３に示すように、減速比初期設定状態をユーザに表示する表示手段を備えている。
　また、電動工具は、図２に示すように、回転方向切換手段１９を有している。回転方向切換手段１９は、モータ１０の回転方向を切り換えるように構成されており、これにより、モータ１０は、回転方向切換手段１９によって決定されたモータ１０の回転方向に従って正転または逆転するように回転される。モータ１０が正転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも低く設定するように構成されている。モータ１０が逆転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも高く設定するように構成されている。
　また、制御手段は、図２に示すように、モータ回転数検出手段１６と、モータ電流検出手段１７とを有している。モータ回転数検出手段１６は、モータ１０の回転数を検出するように構成されている。制御手段は、モータ１０の回転数から得られる情報が、第１の回転条件を満たすか否かを検出するように構成されている。モータ電流検出手段１７は、モータ１０の駆動電流を検出するように構成されている。制御手段は、モータ１０の駆動電流の電流値が第１電流状態を満たすか否かを検出するように構成されている。モータ１０が正転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、制御手段は、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも低く設定するように構成されている。モータ回転数検出手段１６が検出した回転情報が第１の回転条件を満たしていることを制御手段が検出し、かつ、モータ電流検出手段１７が検出したモータ１０の駆動電流の電流値が第１電流状態を満たすことを制御手段が検出し、回転方向切換手段１９がモータ１０を正転させるとき、制御手段は、変速機１１を制御して、減速比を所定の減速比よりも高く設定するように構成されている。
　なお、一例においては、回転情報は、モータ１０の回転数の増加率を示している。制御手段は、モータ１０の回転数の増加率が所定の増加率以下であるという第１の回転条件を満たすか否かを検出するように構成されている。制御手段は、モータ１０の駆動電流の電流値が第１の電流値以上であるという第１電流状態を満たすか否かを検出するように構成されている。
　なお、回転情報は、一例として、モータ１０の回転数である。しかしながら、回転情報は、モータ１０の回転数に限られない。すなわち、回転情報は、モータ１０の回転数の増加率であってもよい。また、回転情報は、モータ１０の回転数に対応する情報であればよい。また、回転情報は、モータ１０の回転数の増加率に対応する情報であればよい。
　また、制御手段は、モータ回転数検出手段１６と、モータ電流検出手段１７とを有している。モータ回転数検出手段１６は、モータ１０の回転数を検出するように構成されている。制御手段は、回転数から得られる回転情報が、第２の回転条件を満たすか否かを検出するように構成されている。モータ電流検出手段１７は、モータ１０の駆動電流の電流値を検出するように構成されている。制御手段は、モータ１０の駆動電流の電流値が第２電流状態を満たすか否かを検出するように構成されている。モータ１０が逆転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも高く設定するように構成されている。モータ回転数検出手段１６が検出した回転情報が第２回転条件を満たしていることを制御手段が検出し、かつ、モータ電流検出手段１７が検出したモータ１０の駆動電流の電流値が第２電流状態を満たすことを制御手段が検出し、回転方向切換手段１９がモータ１０を逆転させるとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも低く設定するように構成されている。
　また、一例においては、回転情報は、モータ１０の回転数を示している。制御手段は、モータ１０の回転数が所定の回転数以上であるという第２の回転条件を満たすか否かを検出するように構成されている。制御手段は、モータ１０の駆動電流の電流値が第２の電流値以下であるという第２電流状態を満たすか否かを検出するように構成されている。
　また、電動工具は、作業開始時変速設定手段２０を有している。作業開始時変速設定手段２０は、モータ１０の動作を開始するときの減速比を変更するように構成されている。
　また、作業開始時変速設定手段２０は、第１設定状態および第２設定状態を選択的に有するように構成されている。作業開始時変速設定手段２０が第１設定状態を有し、かつ、モータ１０が正転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも低く設定するように構成されている。作業開始時変速設定手段２０が第２設定状態を有し、かつ、モータ１０が正転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも高く設定するように構成されている。
　また、上記に述べたとおり、電動工具は、ねじを外す場合に使用されることもある。また、電動工具は、逆ねじに対して使用される場合もある。
　このような場合、作業開始時変速設定手段２０は、第１設定状態および第２設定状態を選択的に有するように構成される。作業開始時変速設定手段２０が第１設定状態を有し、かつ、モータ１０が逆転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも高く設定するように構成されている。作業開始時変速設定手段２０が第２設定状態を有し、かつ、モータ１０が逆転するように回転方向切換手段１９がモータ１０の回転方向を決定したとき、変速機１１は、減速比を所定の減速比よりも低く設定するように構成されている。
　なお、上記の説明において、モータ１０が正転するときにモータ１０が回転する方向は、モータ１０が逆転するときにモータ１０が回転する方向と反対である。したがって、モータ１０が正転するときにモータ１０が回転する方向が右回転として定義された場合、モータ１０が逆転するときにモータ１０が回転する方向は左回転として定義される。また、モータ１０が正転するときにモータ１０が回転する方向が左回転として定義された場合、モータ１０が逆転するときにモータ１０が回転する方向は右回転として定義される。
　１０　モータ
　１１　変速機
　１２　出力部
　１３　制御回路
　１４　トリガスイッチ
　１５　モータ駆動回路
　１６　モータ回転数検出手段
　１７　モータ電流検出手段
　１８　電池パック
　１９　回転方向切換手段
　２０　作業開始時変速設定手段
　２１　表示手段

Claims (7)

  1. 　回転動力源としての正逆回転自在なモータと、該モータで回転駆動される出力部との間に、減速比を切り換える変速機を配している電動工具において、
    　作業負荷に応じて上記変速機に減速比の切換動作を行わせるとともに、作業開始時の変速機の減速比初期設定状態をモータの回転方向に応じて変更する制御手段を備えていることを特徴とする電動工具。
  2. 　モータ回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比が大であることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
  3. 　モータ回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態の減速比よりも、モータ回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態の減速比が小であることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
  4. 　モータ回転方向が正転である場合の減速比初期設定状態は非低減速比側であり、モータ回転方向が逆転である場合の減速比初期設定状態も非低減速比側であることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
  5. 　作業開始時の変速機の減速比初期設定をユーザが変更するための作業開始時変速設定手段を備えていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電動工具。
  6. 　前記変速機は減速比を３段以上に切り換えできるものであることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電動工具。
  7. 　減速比初期設定状態をユーザに表示する表示手段を備えていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の電動工具。
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