WO2017208709A1

WO2017208709A1 - 電動工具

Info

Publication number: WO2017208709A1
Application number: PCT/JP2017/016968
Authority: WO
Inventors: 拓家吉成; 直樹田所; 弘識益子; 佐藤　慎一郎
Original assignee: 日立工機株式会社
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2017-12-07

Abstract

モータの正転、逆転の切替に係る作業性の良好な電動工具を提供するため、モータと、前記モータの駆動を制御する制御部と、前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのトリガスイッチ（７）と、前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための正逆切替スイッチ（８）と、を備える電動工具であって、前記制御部は、前記モータを正転駆動しているときに正逆切替スイッチ（８）に逆転への切替操作が行われると、前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させてから前記モータを逆転駆動する。

Description

電動工具

本発明は、モータの正転、逆転の切替が可能な電動工具に関する。

ボード用ドライバ（スクリュードライバ）等の電動工具において、トリガスイッチのオン状態を維持するオンロック機構を設けたもの（下記特許文献１）、及びモータの正転と逆転を切り替えるための正逆切替スイッチを備えたもの（下記特許文献２～４）が知られている。

特開２００６－１２３０８６号公報実開平０６－０３６７７５号公報特開２０１５－１００８８７号公報特開２００９－１０１５０１号公報

オンロック機構及び正逆切替スイッチを備える電動工具において、モータの回転方向を切り替える場合、オンロックを解除してトリガスイッチを戻した後に正逆切替スイッチを操作して逆転に切り替えてからトリガスイッチを再度操作する必要があり、作業性が悪かった。また、前回作業終了時に正逆切替スイッチが逆転位置にあると、次の作業でトリガスイッチを操作するとモータが逆転するため、毎回の作業開始時に正逆切替スイッチの位置を確認する必要があり、作業性が悪かった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、モータの正転、逆転の切替に係る作業性の良好な電動工具を提供することにある。

本発明のある態様は、電動工具である。この電動工具は、モータと、前記モータの駆動を制御する制御部と、前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのメイン操作部と、前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための回転方向切替部と、を備え、前記制御部は、前記モータを正転駆動しているときに前記回転方向切替部に逆転への切替操作が行われると、前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させてから前記モータを逆転駆動することを特徴とする。

前記制御部は、前記切替操作が行われて前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させるとき、前記実効値又は前記回転数を０まで低下させてもよい。

前記制御部は、前記切替操作が行われて前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させるとき、前記実効値又は前記回転数を徐々に低下させてもよい。

前記制御部は、前記切替操作が行われて前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させるとき、制動力を発生させてもよい。

前記制御部は、前記メイン操作部が前記モータの停止を指示する状態に切り替わった場合には制動力を発生させなくてもよい。

前記制御部は、前記切替操作が行われて前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させ、前記モータを逆転駆動するとき、前記実効値又は前記回転数を徐々に上昇させてもよい。

前記制御部は、前記切替操作が行われて前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させ、前記モータを逆転駆動するとき、前記実効値又は前記回転数を正転駆動の場合よりも低くしてもよい。

前記モータへの通電制御用のスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子のスイッチング制御により前記モータへの印加電圧の実効値を制御してもよい。

前記モータがブラシレスモータであり、前記モータに駆動電圧を供給するインバータ回路を備え、前記制御部は、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子のデューティ制御により前記モータへの印加電圧の実効値を制御してもよい。

使用者が前記メイン操作部から手を離しても前記メイン操作部を前記モータの駆動を指示する駆動指示状態に維持する維持機構を備えてもよい。

前記回転方向切替部は、初期状態と、前記モータの逆転を指示する逆転指示状態と、を有し、使用者が所定の操作をすると前記逆転指示状態になり、使用者が前記所定の操作を止めると前記初期状態に戻り、前記モータが正転し且つ前記維持機構が前記メイン操作部を前記駆動指示状態に維持している駆動維持状態において、前記回転方向切替部を前記初期状態から前記逆転指示状態に切り替えると、前記モータが逆転してもよい。

本発明のもう１つの態様は、電動工具である。この電動工具は、モータと、前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのメイン操作部と、前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための回転方向切替部と、使用者が前記メイン操作部から手を離しても前記メイン操作部を前記モータの駆動を指示する駆動指示状態に維持する維持機構と、を備え、前記回転方向切替部は、初期状態と、前記モータの逆転を指示する逆転指示状態と、を有し、使用者が所定の操作をすると前記逆転指示状態になり、使用者が前記所定の操作を止めると前記初期状態に戻り、前記モータが正転し且つ前記維持機構が前記メイン操作部を前記駆動指示状態に維持している駆動維持状態において、前記回転方向切替部を前記初期状態から前記逆転指示状態に切り替えると、前記モータが逆転することを特徴とする。

前記モータの駆動を制御する制御部を備え、前記回転方向切替部は、前記所定の操作をすると逆転指示信号を出力し、前記制御部は、前記逆転指示信号を受けた後に前記モータを逆転させてもよい。

本発明のもう１つの態様は、電動工具である。この電動工具は、モータと、前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのメイン操作部と、前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための回転方向切替部と、を備え、前記回転方向切替部は、初期状態と、前記モータの逆転を指示する逆転指示状態と、を有し、使用者が所定の操作をすると前記逆転指示状態になり、使用者が前記所定の操作を止めると前記初期状態に戻り、前記回転方向切替部が前記初期状態にある状態で前記メイン操作部を前記モータの駆動を指示する駆動指示状態に切り替えると、前記モータが正転することを特徴とする。

本発明のもう１つの態様は、電動工具である。この電動工具は、モータと、前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのメイン操作部と、前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための回転方向切替部と、を備え、前記回転方向切替部は、初期状態と、前記モータの正転を指示する正転指示状態と、前記モータの逆転を指示する逆転指示状態と、を有し、前記回転方向切替部が前記初期状態にある状態で前記メイン操作部を前記モータの駆動を指示する駆動指示状態に切り替えると、前記モータが正転することを特徴とする。

前記回転方向切替部は、所定の操作をすると前記正転指示状態又は前記逆転指示状態になり、使用者が前記所定の操作を止めると前記初期状態に戻ってもよい。

使用者が前記メイン操作部から手を離しても前記メイン操作部を前記駆動指示状態に維持する維持機構を備え、前記モータが正転し且つ前記維持機構が前記メイン操作部を前記駆動指示状態に維持している駆動維持状態において、前記回転方向切替部を前記初期状態から前記逆転指示状態に切り替えると、前記モータが逆転してもよい。

前記駆動維持状態において、前記モータが逆転した後、所定時間経過後に前記モータが停止してもよい。

前記駆動維持状態において、前記モータが逆転して停止した後、前記回転方向切替部が前記初期状態にある場合、所定時間経過後に前記モータが正転してもよい。

前記回転方向切替部は、前記モータの正転を指示する正転指示状態を有し、前記駆動維持状態において、前記モータが逆転しているとき、又は前記モータが逆転して停止した後、前記回転方向切替部を前記正転指示状態に切り替えると、前記モータが正転してもよい。

前記駆動維持状態において、前記モータが逆転して停止した後、前記回転方向切替部を前記逆転指示状態に切り替えると、前記モータが逆転してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、モータの正転、逆転の切替に係る作業性の良好な電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動工具１の左側断面図。電動工具１の左側面図。電動工具１の右側面図。電動工具１の回路図。電動工具１の動作例を示すタイムチャート。電動工具１の比較動作例を示すタイムチャート。本発明の実施の形態２に係る電動工具の動作例を示すタイムチャート。本発明の実施の形態３に係る電動工具の動作例を示すタイムチャート。本発明の実施の形態４に係る電動工具の動作例を示すタイムチャート。本発明の実施の形態５に係る電動工具における正逆切替スイッチ８の拡大左側断面図。実施の形態５に係る電動工具におけるトリガスイッチ７、正逆切替スイッチ８、及びモータ３の動作状態遷移表。実施の形態５に係る電動工具の動作例を示すタイムチャート。実施の形態５に係る電動工具の制御フローチャート。本発明の実施の形態６に係る電動工具１Ａの左側面図。電動工具１Ａの第１動作例を示すタイムチャート。電動工具１Ａの第２動作例を示すタイムチャート。電動工具１Ａの制御フローチャート。本発明の実施の形態７に係る電動工具１Ｂの右側面図。電動工具１Ｂの動作例を示すタイムチャート。電動工具１Ｂの制御フローチャート。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。図１により、前後、上下の各方向を定義する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１　図１～図６を参照し、本発明の実施の形態１に係る電動工具１を説明する。電動工具１は、交流駆動のボード用ドライバ（スクリュードライバ）であって、図１に示すように、ハウジング２と、モータ（電動モータ）３と、多板摩擦クラッチ４と、先端工具装着部５と、フィルタ基板１０と、第２基板としてのメイン基板２０と、第１基板としてのスイッチング素子基板（ＩＧＢＴ基板）３０と、を備える。

ハウジング２は、例えば樹脂成形体であり、モータ収容部２ａと、ハンドル部２ｂと、下側接続部２ｃと、上側接続部２ｄと、を含む。モータ収容部２ａは、モータ３を内部に収容する。ハンドル部２ｂは、モータ収容部２ａの後方に設けられる。ハンドル部２ｂには、使用者がモータ３への通電有無を切り替えるためのトリガスイッチ（メイン操作部）７が設けられる。トリガスイッチ７は、オンの状態が駆動指示状態であり、オフの状態が初期状態である。ハンドル部２ｂには、また、図３に示すように、維持機構としてのオンロックスイッチ４３が設けられる。オンロックスイッチ４３は、トリガスイッチ７から手を離してもトリガスイッチ７がオン状態を維持するように固定（ロック）するオンロックの有効、無効を使用者が切り替えるためのスイッチである。ハンドル部２ｂの下端部からは、図４に示す外部交流電源５０に接続するための電源コード９が延びる。下側接続部２ｃは、モータ収容部２ａとハンドル部２ｂの下端部とを接続する。上側接続部２ｄは、モータ収容部２ａとハンドル部２ｂの上端部とを接続する。下側接続部２ｃ内には、平滑コンデンサ２５が設けられる。下側接続部２ｃには、使用者がモータ３の正転、逆転を切り替えるための回転方向切替部としての正逆切替スイッチ８が設けられる。本実施の形態では、正逆切替スイッチ８は、オルタネイト動作型であり、正転位置と逆転位置を有し、使用者が操作しない限りは現在の位置に留まる。正逆切替スイッチ８が正転位置にある状態は正転指示状態、正逆切替スイッチ８が逆転位置にある状態は逆転指示状態である。図２及び図３に示すように、モータ収容部２ａの後端部両側面には、メイン基板２０の近傍かつ後方となる位置に吸気口（風窓）２ｆが設けられる。モータ収容部２ａの前端部両側面には、ファン４４の近傍となる位置に排気口（風窓）２ｇが設けられる。

モータ３は、ここではブラシレスモータであり、ハウジング２のモータ収容部２ａに収容される。モータ３の出力軸３ａは、ハウジング２に支持された軸受け（ベアリング）４１,４２により、ハウジング２に対して回転可能に支持される。モータ３は、ロータ３ｂ及びステータ３ｃを含む。モータ３の出力軸３ａには、ステータ３ｃの前方となる位置にファン４４が設けられる。ファン４４は、ここでは遠心ファン（ラジアルファン）である。

多板摩擦クラッチ４は、特許文献４のねじ締め機における多板摩擦クラッチと同様の構成であり、ビット６が不図示のねじに押し付けられて先端工具装着部５が後退した場合にモータ３の回転を先端工具装着部５に伝達する。ワンウェイクラッチ４６は、特許文献４のねじ締め機におけるワンウェイクラッチと同様の構成であり、モータ３の逆転を、多板摩擦クラッチ４とは別系統で、すなわち先端工具装着部５が後退しているか否かに関わらず、先端工具装着部５に伝達する。一方、ワンウェイクラッチ４６は、モータ３の正転は先端工具装着部５に伝達しない。先端工具装着部５は、特許文献４のねじ締め機における先端工具装着部と同様の構成であり、先端工具としてのビット６を装着保持する。先端工具装着部５には、前方から着脱可能なカバー４５が取り付けられる。先端工具装着部５に装着されたビット６は、カバー４５の前面（先端面）から僅かに突出する。電動工具１におけるネジ締め、ネジ外しの作業は、特許文献４のねじ締め機と同様に行える。

フィルタ基板１０は、ハウジング２のハンドル部２ｂに収容される。フィルタ基板１０には、図４に示すように、フィルタ回路を構成する各部品、すなわちヒューズ１１、バリスタ１２、パターンヒューズ１３、コンデンサ１４、抵抗１５、及びチョークコイル１６が設けられる。ヒューズ１１は、スイッチング素子基板３０に設けられた図４のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が短絡した場合の保護用である。バリスタ１２は、サージ電圧吸収用である。パターンヒューズ１３は、バリスタ１２が働いた場合に線間がショートするのを防止する役割を持つ。コンデンサ１４及びチョークコイル１６は、線間のノイズ除去用である。抵抗１５は、コンデンサ１４の放電抵抗である。

メイン基板２０は、モータ３の出力軸３ａの後端側を支持する軸受け４１の後方において、モータ３の出力軸３ａと略垂直になるように設けられる。メイン基板２０は、電源基板及び制御基板を複合した基板であり、電源基板としての機能、及び制御基板としての機能を併せ持つ。メイン基板２０のスイッチング素子基板３０側の面には、図４においてメイン基板２０の枠内に示される各素子、すなわち、制御部としての演算部（マイコン）２１、ＩＰＤ回路（補助電源生成回路）２２、整流回路としてのダイオードブリッジ２３、及び電解コンデンサ２４等が設けられる。

演算部２１は、図４に示すように、トリガスイッチ７のオンオフ、正逆切替スイッチ８の状態、ホール素子３３の出力電圧（モータ３の回転位置情報）、抵抗３４の電圧（モータ３に流れる電流）等に応じて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のオンオフを制御（例えばＰＷＭ制御）し、モータ３の動作（駆動、停止）を制御する。ＩＰＤ回路２２は、インテリジェント・パワー・デバイス（Intelligent Power Device）であるＩＰＤ素子やコンデンサ等により構成された回路であり、ダイオードブリッジ２３及び電解コンデンサ２４によって整流、平滑された電圧を例えば約１８Ｖに降圧するＤＣ－ＤＣスイッチング電源回路である。ＩＰＤ回路２２は、集積回路であり、消費電力が小さく省エネルギーであるというメリットがある。ＩＰＤ回路２２の出力電圧は、図４に示すレギュレータ２６によって例えば約５Ｖに更に降圧され、演算部２１に動作電圧（電源電圧）として供給される。ダイオードブリッジ２３は、フィルタ基板１０のフィルタ回路からの出力電圧を全波整流する。電解コンデンサ２４は、サージ吸収用である。平滑コンデンサ２５は、ダイオードブリッジ２３の出力電圧を平滑する。

スイッチング素子基板３０は、軸受け４１の前方かつステータ３ｃの後方において、モータ３の出力軸３ａと略垂直になるように設けられる。すなわち、メイン基板２０及びスイッチング素子基板３０は、軸受け４１（及びそれを保持するハウジング２の軸受け保持部２ｅ）を挟んで出力軸３ａの延出方向において相互に対向する。スイッチング素子基板３０は、ステータ３ｃの後端に接続（固定）される。スイッチング素子基板３０のメイン基板２０側の面には、ＩＧＢＴやＦＥＴ等の複数のスイッチング素子３１が設けられる。各スイッチング素子３１は、図４に示すスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に対応する。スイッチング素子基板３０には、スイッチング素子３１の他に、図４に示す、モータ３の回転位置を検出するためのホール素子（磁気センサ）３３及びモータ３に流れる電流を検出するための抵抗３４が設けられる。すなわち、スイッチング素子基板３０は、モータ３の回転検出用のセンサ基板としての機能を併せ持つ。

図５は、電動工具１の動作例を示すタイムチャートである。当初、正逆切替スイッチ８は正転位置にある。使用者は、時刻ｔ１においてトリガスイッチ７をオンにし、かつ、オンロックスイッチ４３を有効（ロック状態）にする。演算部２１は、トリガスイッチ７がオンになると、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のＰＷＭ制御のデューティ（以下、単に「デューティ」とも表記）を緩やかに上昇させる。演算部２１は、時刻ｔ２においてデューティが９０％まで上昇すると、以降はデューティを９０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ１からｔ２にかけて、０rpmから33,000rpmまで上昇する。その後、時刻ｔ３において使用者が正逆切替スイッチ８を正転位置から逆転位置に切り替えると（正逆切替スイッチ８に逆転への切替操作が行われると）、演算部２１は、デューティ（すなわちモータ３への印加電圧の実効値）を緩やかに（徐々に）低下させる。演算部２１は、時刻ｔ４においてデューティが０％まで低下すると（モータ３への印加電圧の実効値が０になると）、時刻ｔ５においてモータ３の回転が停止するまで、デューティを０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ３からｔ５にかけて、33,000rpmから０rpmまで低下する。演算部２１は、時刻ｔ５においてモータ３が停止すると、デューティを緩やかに上昇させる。演算部２１は、時刻ｔ６においてデューティが９０％まで上昇すると、以降はデューティを９０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ５からｔ６にかけて、０rpmから-33,000rpmまで変化（回転数の絶対値は上昇）する。なお、回転数のマイナスは、逆転を意味する。時刻ｔ７において使用者がオンロックスイッチ４３を解除してトリガスイッチ７をオフにすると、演算部２１は、デューティを緩やかに低下させる。演算部２１は、時刻ｔ８においてデューティが０％まで低下すると、以降はデューティを０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ７から時刻ｔ９にかけて、-33,000rpmから０rpmまで変化（回転数の絶対値は低下）する。このとき、演算部２１は、モータ３の回転に対する制動力は発生させない。

図６は、電動工具１の比較動作例を示すタイムチャートである。このタイムチャートの動作は、トリガスイッチ７をオンにしたまま正逆切替スイッチ８の操作ができない場合の動作例である。時刻ｔ１１以前の動作は、図５の時刻ｔ３以前の動作と同様である。時刻ｔ１１において、使用者は、逆転への切替のために、オンロックスイッチ４３を解除し、トリガスイッチ７をオフにする。すると、演算部２１は、デューティを緩やかに０％まで低下させ、デューティを０％に維持する。使用者は、モータ３が停止するまでの間の時刻ｔ１２において、正逆切替スイッチ８を正転位置から逆転位置に切り替える。使用者は、時刻ｔ１３においてモータ３が停止すると、トリガスイッチ７をオンにし、かつ、オンロックスイッチ４３を有効にする。演算部２１は、時刻ｔ１３においてトリガスイッチ７がオンになると、デューティを緩やかに上昇させる。時刻ｔ１３以降の動作は、図５の時刻ｔ５以降の動作と同様である。このように、図６の動作の場合、図５の動作と比較して、使用者は、逆転への切替にあたり、正逆切替スイッチ８の操作に先だってオンロックスイッチ４３を解除してトリガスイッチ７をオフにする作業、及び正逆切替スイッチ８の操作に続いてトリガスイッチ７をオンにしてオンロックスイッチ４３を有効にする作業が必要となり、作業性が悪い。また、図６は使用者が理想的なタイミングでトリガスイッチ７及び正逆切替スイッチ８を操作した場合の動作を示すが、正逆切替スイッチ８を逆転に切り替えて再度トリガスイッチ７をオンにするタイミングが、モータ３の停止（ｔ１３）に対して遅れると、その分だけ逆転動作の開始が遅れることになり、作業効率が悪化する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 使用者は、モータ３を正転から逆転に切り替える場合、トリガスイッチ７をオンにしたまま（オンロックスイッチ４３を有効にしたまま）正逆切替スイッチ８を逆転位置に切り替えればよく、比較例のようなトリガスイッチ７のオンオフ操作が不要なため、正転から逆転への切替の作業性が良く、また迅速な切替が可能である。逆転から正転に切り替える場合も同様のことがいえる。

(2) 演算部２１は、モータ３を正転から逆転に切り替える場合、デューティを低下させてから（好ましくは一旦０％まで低下させてから）モータ３を逆転駆動するため、例えば正転方向のデューティ９０％から逆転方向のデューティ９０％まで一気に変化させる場合と比較して、反動を抑制でき、使い勝手がよい。同様に、演算部２１は、モータ３の回転数を低下させてから（好ましくは一旦０rpmにしてから）モータ３を逆転駆動するため、例えばモータ３が33,000rpmで正転しているところから逆転駆動を開始する場合と比較して、反動を抑制でき、使い勝手がよい。

(3) 演算部２１は、モータ３を正転から逆転に切り替える場合、デューティ及びモータ３の回転数を徐々に低下させるため、一気に低下させる場合と比較して反動を抑制でき、使い勝手がよい。

(4) 演算部２１は、正転におけるデューティ及びモータ３の回転数を低下させてからモータ３を逆転駆動するとき、デューティ及び回転数を徐々に上昇させるため、一気に上昇させる場合と比較して反動を抑制でき、使い勝手がよい。

実施の形態２　図７は、本発明の実施の形態２に係る電動工具の動作例を示すタイムチャートである。本実施の形態の電動工具は、実施の形態１と比較して、演算部２１（図４）による制御が異なる。図７において、時刻ｔ２１以前の動作は、図５の時刻ｔ３以前の動作と同様である。演算部２１は、時刻ｔ２１において使用者が正逆切替スイッチ８を逆転位置に切り替えると、デューティを一気に０％まで低下させると共に、モータ３の回転にブレーキをかける（制動力を発生させる）。ブレーキは、例えば、図４のスイッチング素子Ｑ４～Ｑ６の少なくとも２つ（具体的にはＱ４～Ｑ６の３つ）をオンにすることによる周知の電気ブレーキである。これにより、モータ３の回転数は、時刻ｔ２１において一気に０rpmまで低下する。時刻ｔ２１以降の動作は、図５の時刻ｔ５以降の動作と同様である。本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、正転から逆転への切替の際にデューティを一気に０％まで低下させ、さらにブレーキをかけることでモータ３の回転数を一気に０rpmまで低下させるため、実施の形態１と比較して反動は大きくなるものの、より迅速な切替が可能となる。逆転から正転に切り替える場合も同様のことがいえる。その他の点において、本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３　図８は、本発明の実施の形態３に係る電動工具の動作例を示すタイムチャートである。本実施の形態の電動工具は、実施の形態２のものと比較して、図８に示すように逆転駆動のデューティとモータ３の回転数が正転駆動の場合と比較して低い点、例えば逆転駆動のデューティが７０％で回転数が-26,000rpmである点で相違し、その他の点で一致する。本実施の形態によれば、逆転駆動におけるモータ３の回転数を低くしたことで、ねじ外しの作業性が良好となる。その他の点において、本実施の形態も、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

実施の形態４　図９は、本発明の実施の形態４に係る電動工具の動作例を示すタイムチャートである。本実施の形態では、グラインダ等の切削工具や切断工具の場合を想定した制御の一例を説明する。図９において、時刻ｔ４１以前の動作は、図５の時刻ｔ５以前の動作と同様である。演算部２１は、時刻ｔ４１においてモータ３の回転数が０rpmになっても、トリガスイッチ７が一旦オフされて再度オンされるまでは、デューティを０％に維持する。演算部２１は、時刻ｔ４２において使用者がトリガスイッチ７をオフにし、時刻ｔ４３においてトリガスイッチ７を再度オンにすると、デューティを上昇させ、モータ３の逆転駆動を行う。時刻ｔ４３以降の動作は、図５のｔ５以降の動作と同様である。

正逆切替スイッチ８を切り替えて一旦モータ３が停止すると、使い慣れていない使用者はモータ３が停止したと勘違いしてしまう場合があり、そのような場合にモータ３の逆転を開始してしまうと、相手材を傷付けてしまう可能性がある。本実施の形態では、正逆切替スイッチ８を切り替えてモータを停止した後、トリガスイッチ７を一旦オフにして再度オンにしない限りモータ３の停止状態を維持し、トリガスイッチ７が再度オンになってからモータ３の逆転駆動を開始する制御とすることで、上述のように相手材を傷付けるリスクを抑制できる。

実施の形態５　図１０は、本発明の実施の形態５に係る電動工具における正逆切替スイッチ８の拡大左側断面図である。本実施の形態において、正逆切替スイッチ８は、中立位置（初期位置）、正転位置、及び逆転位置を有する。正転位置は、正逆切替スイッチ８を中立位置から上方に回動させた位置である。逆転位置は、正逆切替スイッチ８を中立位置から下方に回動させた位置である。また、正逆切替スイッチ８は、モーメンタリ動作型であり、使用者が正転位置又は逆転位置に向けて操作している間は正転位置又は逆転位置にあるが、使用者が操作を止めると（手を離すと）中立位置に戻る（自動復帰する）。正逆切替スイッチ８が中立位置にある状態は初期状態、正転位置にある状態は正転指示状態、逆転位置にある状態は逆転指示状態である。

図１１は、実施の形態５に係る電動工具におけるトリガスイッチ７、正逆切替スイッチ８、及びモータ３の動作状態遷移表である。状態１は、使用者が電源コード９（図１）を外部電源に接続した状態であり、トリガスイッチ７はオフであり、正逆切替スイッチ８は中立位置にあり、モータ３は停止している。状態２は、使用者がトリガスイッチ７をオンにし、かつオンロックスイッチ４３を有効にした状態であり、トリガスイッチ７はオンロック状態であり、正逆切替スイッチ８は中立位置にあり、モータ３は継続的に正転する。状態３は、使用者が逆転操作を行った状態であり、トリガスイッチ７はオンロック状態であり、正逆切替スイッチ８は一時的に逆転位置に移った後に中立位置に復帰し、モータ３は一定時間のみ逆転して停止する。状態４は、使用者が正転操作を行った状態であり、トリガスイッチ７はオンロック状態であり、正逆切替スイッチ８は一時的に正転位置に移った後に中立位置に復帰し、モータ３は継続的に正転する。状態５は、使用者がオンロックスイッチ４３を解除してトリガスイッチ７をオフにした状態であり、トリガスイッチ７はオフであり、正逆切替スイッチ８中立位置にあり、モータ３は停止する。

図１２は、実施の形態５に係る電動工具の動作例を示すタイムチャートである。当初、正逆切替スイッチ８は中立位置にある。使用者は、時刻ｔ５１においてトリガスイッチ７をオンにし、かつ、オンロックスイッチ４３を有効にする。演算部２１は、トリガスイッチ７がオンになると、デューティを緩やかに上昇させる。演算部２１は、時刻ｔ５２においてデューティが９０％まで上昇すると、以降はデューティを９０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ５１からｔ５２にかけて、０rpmから33,000rpmまで上昇する。その後、時刻ｔ５３において使用者が逆転操作（正逆切替スイッチ８を一時的に逆転位置にし、その後、手を離して正逆切替スイッチ８を中立位置に復帰させる操作）を行うと、演算部２１は、デューティを緩やかに低下させる。時刻ｔ５４においてデューティが０％まで低下すると、モータ３の回転数も０rpmまで低下する。演算部２１は、時刻ｔ５４においてモータ３が停止すると、デューティを緩やかに上昇させる。演算部２１は、時刻ｔ５５においてデューティが９０％まで上昇すると、以降はデューティを９０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ５４からｔ５５にかけて、０rpmから-33,000rpmまで変化（回転数の絶対値は上昇）する。時刻ｔ５５から所定時間経過した時刻ｔ５６になると、演算部２１は、デューティを緩やかに低下させる。時刻ｔ５７においてデューティが０％まで低下すると、モータ３の回転数も０rpmまで低下する。その後、時刻ｔ５８において使用者が正転操作（正逆切替スイッチ８を一時的に正転位置にし、その後、手を離して正逆切替スイッチ８を中立位置に復帰させる操作）を行うと、演算部２１は、デューティを緩やかに上昇させる。演算部２１は、時刻ｔ５９においてデューティが９０％まで上昇すると、以降はデューティを９０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ５８からｔ５９にかけて、０rpmから33,000rpmまで上昇する。その後、時刻ｔ６０において使用者がオンロックスイッチ４３を解除してトリガスイッチ７をオフにすると、演算部２１は、デューティを緩やかに低下させる。時刻ｔ６１においてデューティが０％まで低下すると、モータ３の回転数も０rpmまで低下する。演算部２１は、正逆切替スイッチ８からの信号が入力されると、その信号に応じた方向（正転、逆転）にモータ３を回転させる。正逆切替スイッチ８は中立位置に自動復帰するモーメンタリ動作型であるため、正逆切替スイッチ８が切り替えられた際に一時的に信号が出力される（モータ３が回転中に常に出力されるものではない）。演算部２１は、この信号の立ち上がり又は立下りを検出することで、モータ３の回転方向を判別してモータ３を回転させ、次の信号が入力されるまでモータ３の回転を継続させる。

図１３は、実施の形態５に係る電動工具の制御フローチャートである。演算部２１は、トリガスイッチ７がオンされたとき（Ｓ１のＹｅｓ）、正逆切替スイッチ８が正転位置又は中立位置にあれば（Ｓ２のＹｅｓ）、モータ３を正転駆動する（Ｓ３）。演算部２１は、モータ３の正転駆動中に正逆切替スイッチ８に逆転操作が行われると（Ｓ４のＹｅｓ）、又はステップＳ２において正逆切替スイッチ８が逆転位置にあると（Ｓ２のＮｏ）、モータ３を逆転駆動する（Ｓ５）。演算部２１は、所定時間逆転駆動を行うと（Ｓ６のＹｅｓ）、モータ３を停止する（Ｓ７）。演算部２１は、モータ３の停止後、正逆切替スイッチ８に正転操作が行われると（Ｓ８のＮｏ、Ｓ９のＹｅｓ）、モータ３を正転駆動する（Ｓ３）。演算部２１は、モータ３の停止後、正逆切替スイッチ８に逆転操作が行われると（Ｓ８のＮｏ、Ｓ９のＮｏ）、モータ３を逆転駆動する（Ｓ５）。

本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、以下の効果を奏することができる。

(5) 正逆切替スイッチ８は使用者が手を離すと中立位置に自動復帰する構成であり、演算部は、トリガスイッチ７がオンされたときに正逆切替スイッチ８が中立位置にある場合はモータ３を正転駆動するため、毎回の作業開始時に正逆切替スイッチ８の位置を確認する必要が無く、作業性が良い。換言すれば、毎回の作業開始時に意図せずモータ３が逆転することを抑制でき、使い勝手が良い。

(6) 演算部２１は、モータ３の逆転駆動を所定時間行うとモータ３を停止するため、ねじを１本緩める毎にオンロックスイッチ４３を解除してトリガスイッチ７をオフにする必要がなく、作業性が良い。

(7) モータ３が逆転して停止した後、使用者は正逆切替スイッチ８の操作のみで（トリガスイッチ７を操作することなく）モータ３を所望の方向に駆動できるため、使い勝手が良い。

実施の形態６　図１４は、本発明の実施の形態６に係る電動工具１Ａの左側面図である。図１４の構成は、図２の構成と比較して、回転方向切替部が正逆切替スイッチ８から逆転ボタン８ａ（プッシュ式ボタン）に替わった点で相違し、その他の点で一致する。逆転ボタン８ａは、モーメンタリ動作型であり、使用者が押している間はオン（逆転指示状態）になるが、使用者が押すのを止めると（手を離すと）オフ（初期状態）に戻る（自動復帰する）。

図１５は、電動工具１Ａの第１動作例を示すタイムチャートである。図１５において、時刻ｔ７１以前の動作は、図１２の時刻ｔ５３以前の動作と同様である。時刻ｔ７１において使用者が逆転操作（逆転ボタン８ａの短押し操作）を行うと、演算部２１は、逆転ボタン８ａからの信号を検出し、時刻ｔ７２までの期間、図１２の時刻ｔ５３～ｔ５７の期間と同様に、モータ３を所定時間だけ逆転駆動して停止する。演算部２１は、時刻ｔ７２においてモータ３が停止すると、図１２の時刻ｔ５８以降と同様に、モータ３を正転駆動する。すなわち、図１２ではモータ３が逆転して停止した後、正転操作が行われるのを待ってモータ３を正転駆動したのに対し、図１５では、モータ３が逆転して停止した後、使用者の操作を待たずに直ちにモータ３を正転駆動する。なお、モータ３が逆転して停止した後、モータ３を正転駆動するまでの間に、所定の待機時間をおいてもよい。時刻ｔ７２以降の動作は、図１２の時刻ｔ５８以降の動作と同様である。

図１６は、電動工具１Ａの第２動作例を示すタイムチャートである。ここでは、モータ３の逆転駆動中に使用者が再度逆転操作を行った場合の動作を説明する。図１６では、時刻ｔ７１において１回目の逆転操作が行われて演算部２１がモータ３を逆転駆動している時刻ｔ７１’において、使用者が２回目の逆転操作を行う。すると、演算部２１は、モータ３の逆転駆動時間を延長し（例えば２倍にし）、２回分の逆転操作に対応する所定時間が経過した時刻ｔ７３においてデューティを低下させ始める。図１６におけるその他の点は図１５と同様である。

図１７は、電動工具１Ａの制御フローチャートである。演算部２１は、逆転信号（使用者の逆転操作により入力される信号）が入力されず（Ｓ１１のＮｏ）、トリガスイッチ７がオンされると（Ｓ１２のＹｅｓ）、モータ３を正転駆動する（Ｓ１３）。演算部２１は、モータ３の正転駆動中に１回以上の逆転信号が入力されると（Ｓ１４のＹｅｓ）、又は１回以上の逆転信号が入力されてから（Ｓ１１のＹｅｓ）トリガスイッチ７がオンされると（Ｓ１５のＹｅｓ）、モータ３を逆転駆動する（Ｓ１６）。演算部２１は、逆転信号の入力回数に応じた時間が経過すると（Ｓ１７のＹｅｓ）、又は最大所定時間が経過すると（Ｓ１８のＹｅｓ）、モータ３を停止する（Ｓ１９）。すなわち、演算部２１は、逆転信号が多数回入力されても、最大所定時間以上の逆転駆動は行わない。

本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、モータ３が逆転して停止した後、モータ３が自動的に正転するため、例えばねじ締めのミスで１本だけねじを緩めて再度ねじ締め作業を行う場合の作業効率が良い。また、実施の形態５と同様に、毎回の作業開始時に逆転ボタン８ａの状態を確認する必要が無く、作業性が良い。

実施の形態７　図１８は、本発明の実施の形態７に係る電動工具１Ｂの右側面図である。電動工具１Ｂは、図１４に示した電動工具１Ａの構成に加え、回転方向切替部としての正転ボタン８ｂ（プッシュ式ボタン）を備える。正転ボタン８ｂは、モーメンタリ動作型であり、使用者が押している間はオン（正転指示状態）になるが、使用者が押すのを止めると（手を離すと）オフ（初期状態）に戻る（自動復帰する）。

図１９は、電動工具１Ｂの動作例を示すタイムチャートである。図１９において、時刻ｔ７２以前の動作は、図１５の時刻ｔ７２以前の動作と同様である。時刻ｔ７２においてモータ３が停止した後、モータ３を正転駆動している時刻ｔ７５において使用者が逆転操作を行うと、演算部２１は、逆転ボタン８ａからの信号を検出し、モータ３を正転駆動から逆転駆動に切り替える。所定時間の逆転駆動が終わる前の時刻ｔ７６において使用者が正転操作（正転ボタン８ｂの短押し操作）を行うと、演算部２１は、正転ボタン８ｂからの信号を検出し、デューティを緩やかに低下させる。時刻ｔ７７においてデューティが０％まで低下すると、モータ３の回転数も０rpmになる。演算部２１は、時刻ｔ７７においてモータ３が停止すると、デューティを緩やかに上昇させる。演算部２１は、時刻ｔ７８においてデューティが９０％まで上昇すると、以降はデューティを９０％に維持する。モータ３の回転数は、時刻ｔ７７からｔ７８にかけて、０rpmから33,000rpmまで上昇する。その後、時刻ｔ７９において使用者がオンロックスイッチ４３を解除してトリガスイッチ７をオフにすると、演算部２１は、デューティを緩やかに低下させる。デューティが０％まで低下すると、モータ３の回転数も０rpmまで低下する。

図２０は、電動工具１Ｂの制御フローチャートである。このフローチャートは、図１７に示すフローチャートに対する割込処理のみを抽出して示している。演算部２１は、正転ボタン８ｂがオンされると（Ｓ２１）、逆転モードであれば（Ｓ２２のＹｅｓ）、すなわちモータ３の逆転駆動中であれば、モータ３を停止し（Ｓ２３）、図１７のステップＳ１３に移行する（モータ３を正転駆動する）。

本発明のその他の点は実施の形態６と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態５の効果に加え、モータ３の逆転駆動中であっても正転ボタン８ｂを押すことで迅速に正転駆動への切替が可能なため、作業効率が良い。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

モータ３は、ブラシレスモータに限定されず、ブラシ付きモータ（整流子モータ）であってもよい。この場合、スイッチング制御は、モータ３と直列接続されたスイッチング素子としてのトライアックの導通角制御であってもよい。電動工具は、交流駆動（コード付きタイプ）に限定されず、バッテリを電源とする直流駆動（コードレスタイプ）であってもよい。

１,１Ａ,１Ｂ…電動工具、２…ハウジング、２ａ…モータ収容部、２ｂ…ハンドル部、２ｃ…下側接続部、２ｄ…上側接続部、２ｅ…軸受け保持部（ベアリング室）、２ｆ…吸気口（風窓）、２ｇ…排気口（風窓）、３…モータ、３ａ…出力軸、３ｂ…ロータ、３ｃ…ステータ、４…多板摩擦クラッチ、５…先端工具装着部、６…ビット（先端工具）、７…トリガスイッチ（メイン操作部）、８…正逆切替スイッチ（回転方向切替部）、８ａ…逆転ボタン（回転方向切替部）、８ｂ…正転ボタン（回転方向切替部）、９…電源コード、１０…フィルタ基板、１１…ヒューズ、１２…バリスタ、１３…パターンヒューズ、１４…コンデンサ、１５…抵抗、１６…チョークコイル、２０…メイン基板、２１…演算部（マイコン）、２２…ＩＰＤ回路（補助電源生成回路）、２３…ダイオードブリッジ、２４…電解コンデンサ、２５…平滑コンデンサ、２６…レギュレータ、３０…スイッチング素子基板（ＩＧＢＴ基板）、３１…第１スイッチング素子、３２…第２スイッチング素子、３３…ホール素子（磁気センサ）、３４…抵抗、４１,４２…軸受け（ベアリング）、４３…オンロックスイッチ（維持機構）、４４…ファン、４５…カバー、４６…ワンウェイクラッチ、５０…外部交流電源

Claims

モータと、
前記モータの駆動を制御する制御部と、
前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのメイン操作部と、
前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための回転方向切替部と、を備え、
前記制御部は、前記モータを正転駆動しているときに前記回転方向切替部に逆転への切替操作が行われると、前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させてから前記モータを逆転駆動することを特徴とする、電動工具。
前記制御部は、前記切替操作が行われて前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させるとき、次の（ａ）～（ｃ）の少なくともいずれかを実効することを特徴とする、請求項１に記載の電動工具。
（ａ）前記実効値又は前記回転数を０まで低下させる。
（ｂ）前記実効値又は前記回転数を徐々に低下させる。
（ｃ）制動力を発生させる。
前記制御部が前記（ｃ）を実行する際、前記制御部は、前記メイン操作部が前記モータの停止を指示する状態に切り替わった場合には制動力を発生させないことを特徴とする、請求項２に記載の電動工具。
前記制御部は、前記切替操作が行われて前記モータへの印加電圧の実効値又は前記モータの回転数を低下させ、前記モータを逆転駆動するとき、前記実効値又は前記回転数を徐々に上昇させる、或いは、
前記実効値又は前記回転数を正転駆動の場合よりも低くすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具。
前記モータへの通電制御用のスイッチング素子を備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子のスイッチング制御により前記モータへの印加電圧の実効値を制御する、或いは、
前記モータがブラシレスモータであり、前記モータに駆動電圧を供給するインバータ回路を備え、前記制御部は、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子のデューティ制御により前記モータへの印加電圧の実効値を制御することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動工具。
使用者が前記メイン操作部から手を離しても前記メイン操作部を前記モータの駆動を指示する駆動指示状態に維持する維持機構を備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。
前記回転方向切替部は、初期状態と、前記モータの逆転を指示する逆転指示状態と、を有し、
使用者が所定の操作をすると前記逆転指示状態になり、使用者が前記所定の操作を止めると前記初期状態に戻り、
前記モータが正転し且つ前記維持機構が前記メイン操作部を前記駆動指示状態に維持している駆動維持状態において、前記回転方向切替部を前記初期状態から前記逆転指示状態に切り替えると、前記モータが逆転することを特徴とする、請求項６に記載の電動工具。
モータと、
前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのメイン操作部と、
前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための回転方向切替部と、を備え、
前記回転方向切替部は、初期状態と、前記モータの逆転を指示する逆転指示状態と、を有し、
使用者が所定の操作をすると前記逆転指示状態になり、使用者が前記所定の操作を止めると前記初期状態に戻り、
前記回転方向切替部が前記初期状態にある状態で前記メイン操作部を前記モータの駆動を指示する駆動指示状態に切り替えると、前記モータが正転することを特徴とする、電動工具。
モータと、
前記モータの駆動、停止を使用者が切り替えるためのメイン操作部と、
前記モータの正転、逆転を使用者が切り替えるための回転方向切替部と、を備え、
前記回転方向切替部は、初期状態と、前記モータの正転を指示する正転指示状態と、前記モータの逆転を指示する逆転指示状態と、を有し、
前記回転方向切替部が前記初期状態にある状態で前記メイン操作部を前記モータの駆動を指示する駆動指示状態に切り替えると、前記モータが正転することを特徴とする、電動工具。
前記回転方向切替部は、所定の操作をすると前記正転指示状態又は前記逆転指示状態になり、使用者が前記所定の操作を止めると前記初期状態に戻ることを特徴とする、請求項９に記載の電動工具。
使用者が前記メイン操作部から手を離しても前記メイン操作部を前記駆動指示状態に維持する維持機構を備え、
前記モータが正転し且つ前記維持機構が前記メイン操作部を前記駆動指示状態に維持している駆動維持状態において、前記回転方向切替部を前記初期状態から前記逆転指示状態に切り替えると、前記モータが逆転することを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の電動工具。
前記駆動維持状態において、前記モータが逆転した後、所定時間経過後に前記モータが停止することを特徴とする、請求項７又は１１に記載の電動工具。
前記駆動維持状態において、前記モータが逆転して停止した後、前記回転方向切替部が前記初期状態にある場合、所定時間経過後に前記モータが正転することを特徴とする、請求項１２に記載の電動工具。
前記回転方向切替部は、前記モータの正転を指示する正転指示状態を有し、
前記駆動維持状態において、前記モータが逆転しているとき、又は前記モータが逆転して停止した後、前記回転方向切替部を前記正転指示状態に切り替えると、前記モータが正転することを特徴とする、請求項１２に記載の電動工具。
前記駆動維持状態において、前記モータが逆転して停止した後、前記回転方向切替部を前記逆転指示状態に切り替えると、前記モータが逆転することを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の電動工具。