JP2015024486A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータの負荷状態を高精度に検出する。
【解決手段】電動モータ１４の回転数を制御する制御装置２３において、トライアック５７は、制御信号に基づいて、電動モータに印加される交流電圧を導通角によって制御する。回転数検出回路５３は、電動モータの回転数を検出する。制御部５４は、回転数検出回路５３が検出した電動モータ１４の回転数に基づいて制御信号を生成し、トライアック５７に出力する。また、制御部５４は、トライアック５７の導通角が負荷判定基準値よりも大きいと電動モータ１４が負荷状態であると判定し、該電動モータ１４を設定信号によって設定された第１の回転数となるように制御し、トライアック５７の導通角が無負荷判定基準値よりも小さくなると該電動モータ１４が無負荷状態であると判定し、設定信号によって設定された回転数よりも低い回転数に制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動工具に関し、特に、電動モータにより先端工具を振動運動させて作業を行う電動工具に有効な技術に関する。

木材、石膏ボード、プラスティック、あるいは金属などを切断する電動工具として、モータの回転運動をブレードの往復運動に変換するようにしたものが広く知られている。

この電動工具では、トライアックなどによってモータに通電する導通角を変化させることによって回転数を制御するものが知られている。無負荷時には、負荷状態の回転数よりもモータの回転数を低下させることによって、無負荷時における騒音、振動、および消費電力などを低減している。無負荷／負荷の判別は、例えばモータに流れる電流を検出し、検出した電流がしきい値を超えた場合に負荷状態であると判定している。

なお、この種の電動工具におけるモータ制御技術としては、例えば設定された回転数に対応する限界導通角に基づいて過電流状態を判定するものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−１６２６７２号公報

モータに流れる電流値は、例えば電動工具に取りけられる先端工具の種類、作業対象の材料、電源の電圧変動、あるいはモータ特性のばらつきなどによって大きく変化してしまう。

ところが、負荷状態であるか否かを判定するしきい値は一定であるために、モータの負荷／無負荷を誤判定してしまい、その結果、切断パワーの不足などが生じて作業の効率が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、電動モータの負荷状態を高精度に検出することのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

一実施の形態による電動工具は、電動モータの回転数を制御する制御装置を有する。この制御装置は、スイッチング素子、回転数検出部、および制御部を有する。スイッチング素子は、制御信号に基づいて、電動モータに印加される交流電圧を導通角によって制御する。回転数検出部は、電動モータの回転数を検出する。制御部は、回転数検出部が検出した電動モータの回転数に基づいて制御信号を生成し、スイッチング素子に出力する。

この制御部は、スイッチング素子の導通角が負荷判定基準値よりも大きいと、電動モータが負荷状態であると判定する。そして、電動モータの回転数が設定信号によって設定された第１の回転数となるように制御信号を生成する。

また、制御部は、スイッチング素子の導通角が無負荷判定基準値よりも小さくなると電動モータが無負荷状態であると判定し、電動モータの回転数が設定信号によって設定された第１の回転数よりも低い回転数である第２の回転数となるように制御信号を生成する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

電動工具による作業効率を向上させることができる。

実施の形態１による電動工具の一例を示す外観図である。 図１の電動工具の断面図である。 図２の電動工具に設けられた制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３の制御部に格納される無負荷／負荷判定基準テーブルの構成の一例を示す説明図である。 導通角検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理における電動モータの回転数、およびトライアックの導通角の一例を示すタイミングチャートである。 導通角検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２の電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理による無負荷／負荷判定基準テーブルの構成の一例を示す説明図である。 電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理における電動モータの回転数、および電動モータに流れる電流値の一例を示すタイミングチャートである。 電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３の導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる自動切り替え負荷回転数テーブルの構成の一例を示す説明図である。 導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる無負荷判定基準テーブルの構成の一例を示す説明図である。 本実施の形態３の導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理における電動モータの回転数、およびトライアックの導通角の一例を示すタイミングチャートである。 導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態４の電流検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる自動切り替え負荷回転数テーブルの構成の一例を示す説明図である。 電流検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる無負荷判定基準テーブルの構成の一例を示す説明図である。 電流検出による負荷回転数自動切り替え処理における電動モータの回転数、および電動モータに流れる電流値の一例を示すタイミングチャートである。 電流検出による負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。 他の実施の形態によるブラシレスモータを制御するインバータ回路の構成例を示す説明図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

（実施の形態１）
以下、実施の形態を詳細に説明する。

〈電動工具の構成例〉
図１は、本実施の形態１による電動工具の一例を示す外観図である。図２は、図１の電動工具の断面図である。

電動工具１０は、図１に示すように、図２に示す電動モータ１４を動力源とした動力工具である。電動工具１０は、取り付けられる先端工具を変更することにより、複数種類の異なる作業を行うことができる。

例えば、電動工具１０に、鋸歯を備えた先端工具を取り付けると、該電動工具１０は先端工具により対象物を切断する作業を行うことができる。また、電動工具１０に、ダイヤモンドチップやカーバイトチップなどが固定された先端工具を取り付けると、該電動工具１０は、先端工具により対象物を研削または研磨する作業を行うことができる。さらに、電動工具１０に、スクレーパ形状の先端工具などを取り付けると、先端工具により対象物を物体から剥離する作業を行うことができる。

ここで、図１、および図２に示す電動工具１０は、スクレーパ形状の先端工具１３を取り付けた例である。

電動工具１０は、作業者に把持される握り部ハウジング１１と、この握り部ハウジング１１の先端部に摺動自在に嵌合する前側ハウジング１２とを有している。握り部ハウジング１１には、駆動源としての電動モータ１４が収容されている。電動モータ１４は、取り付けネジ２５によって握り部ハウジング１１の隔壁部１５に固定されている。また、握り部ハウジング１１は、表示部４７を有している。この表示部４７は、例えば液晶ディスプレイなどからなり、目標回転数、実回転数などを表示する。

電動モータ１４のモータ軸１６には、先端に偏心軸１７を備えたスピンドル１８が固定されている。また、スピンドル１８の偏心軸１７には、軸受け１９の内輪が嵌合して固定されている。

このようなスピンドル１８を備える電動モータ１４と、これを支持する握り部ハウジング１１によって、電動工具１０の駆動ユニット２０が構成されている。なお、握り部ハウジング１１には、電動工具１０を起動する際に作業者に操作されるメインスイッチ２１、モータ回転数を調整する際に作業者に操作される回転数設定ダイアル２２、電動モータ１４の回転を制御する制御装置２３などが設けられている。

また、握り部ハウジング１１の長手方向の一端には、電源コード２４が接続されており、交流電源の電力が電源コード２４を介して電動モータ１４に供給される。また、握り部ハウジング１１において、電源コード２４の下方には、自動変速制御切り替えスイッチ２６が設けられている。自動変速制御切り替えスイッチ２６は、電動モータ１４の負荷に応じて負荷モードと無負荷モードとを自動的に切り替えるか否かを設定するスイッチである。負荷モードの際には、電動モータ１４は、回転数設定ダイアル２２にて設定された最高回転数となり、無負荷モードの際には、該最高回転数の８０％程度の回転数となる。無負荷時の回転数を低下させることにより、先端工具を相手材に合わせ易くすることができる。

また、前側ハウジング１２には、インナケース３０が収容されており、該インナケース３０には、振動軸３１が一対の軸受け３２，３３によって支持されている。また、前側ハウジング１２およびインナケース３０から突出する振動軸３１の先端部には、固定ネジ３４を用いて、先端工具１３が取り付けられる工具取り付け部３６が形成されている。

振動軸３１の基端部には、スピンドル１８側に伸びるスイングアーム３７が固定されている。このスイングアーム３７は、振動軸３１に固定される嵌合部３８と、該嵌合部３８からスピンドル１８側に二股に分かれて伸びる一対のアーム片３９とを備えている。

このアーム片３９の内側には、偏心軸１７に固定された軸受け１９の外輪が摺動自在に収容されている。すなわち、スイングアーム３７に設けられる一対のアーム片３９は、偏心軸１７を収容する収容部として機能している。

このように、スイングアーム３７の一端側にはアーム片３９が設けられ、スイングアーム３７の他端側には嵌合部３８が設けられている。このようなスイングアーム３７を介して、振動軸３１とスピンドル１８とは連結されている。

そして、スピンドル１８の回転運動、すなわち偏心軸１７の公転運動は、スイングアーム３７を介して、振動軸３１および先端工具１３を所定角度で往復回動させる振動運動に変換される。このような振動軸３１、スイングアーム３７、インナケース３０および前側ハウジング１２によって、電動工具１０の振動ユニット４０が構成されている。なお、インナケース３０には、スピンドル１８を支持する軸受け４１が設けられるが、該軸受け４１に対してスピンドル１８は軸方向に移動自在となっている。

また、振動ユニット４０のインナケース３０にはフランジ部４２が形成されており、このフランジ部４２と握り部ハウジング１１の隔壁部１５との間にはコイルスプリング４３が装着されている。コイルスプリング４３は、フランジ部４２と隔壁部１５とを引き離す方向、つまり駆動ユニット２０と振動ユニット４０とを引き離す方向に付勢している。

駆動ユニット２０と振動ユニット４０とが離れる場合には、スイングアーム３７のアーム片３９に摺接する軸受け１９が、振動軸３１から離れる方向に移動することになる。駆動ユニット２０と振動ユニット４０とが近づく場合には、スイングアーム３７のアーム片３９に摺接する軸受け１９が、振動軸３１に近づく方向に移動することになる。

ここで、偏心軸１７の振幅は一定であることから、振動軸３１の中心軸とアーム片３９に対する軸受け１９の接点との距離が離れる場合には、狭い振幅で振動軸３１および先端工具１３が振動する。

一方、振動軸３１の中心軸とアーム片３９に対する軸受け１９の接点との距離が近づく場合には、上記した振幅よりも広い振幅で振動軸３１および先端工具１３が振動することになる。このように、スイングアーム３７と偏心軸１７との位置関係を変化させることにより、振動軸３１および先端工具１３の振幅を連続的に変化させる。

〈制御装置の構成例〉
図３は、図２の電動工具１０に設けられた制御装置２３の構成の一例を示すブロック図である。

制御装置２３は、図３に示すように、電源回路５０、ゼロクロス検出回路５１、回転数ピックアップセンサ５２、回転数検出回路５３、制御部５４、電流検出回路５５、シャント抵抗５６、およびトライアック５７などを有する。

制御装置２３は、メインスイッチ２１がオン、すなわち導通状態となると交流電源が供給される。電源回路５０は、図１の電源コード２４を介して供給された交流電源から、直流の電源電圧ＶＣＣを生成し、制御部５４の動作電源として供給する。ゼロクロス検出回路５１は、交流電源のゼロ地点、いわゆるゼロクロス点を検出する。

回転数ピックアップセンサ５２は、図２の電動モータ１４の回転数を検出するセンサである。この回転数ピックアップセンサ５２は、ホール効果を利用したセンサであり、電動モータ１４の回転部分に取り付けられた磁石の有無を検出する。

回転数検出部である回転数検出回路５３は、回転数ピックアップセンサ５２の検出結果から、電動モータ１４の回転数を演算する。

シャント抵抗５６は、電動モータ１４に流れる電流値を検出する抵抗器である。電流検出部となる電流検出回路５５は、シャント抵抗５６に発生した電圧に基づいて電動モータ１４に流れる電流値を検出し、その検出結果を制御部５４に出力する。

スイッチング素子であるトライアック５７は、制御部５４から出力される制御信号に基づいて、オン／オフ動作を行うことによって交流電源の導通角を制御する。これにより、電動モータ１４に供給される電力が制御されて回転数が増減する。

制御部５４は、例えばマイクロコンピュータなどからなる。制御部５４には、回転数設定ダイアル２２によって設定された設定信号、および自動変速制御切り替えスイッチ２６によって設定された変速制御信号が入力される。

制御部５４は、入力される設定信号に応じて電動モータ１４の最高回転数を設定する。自動変速制御切り替えスイッチ２６は、電動モータ１４の負荷に応じて最低回転数と最高回転数とを自動的に切り替えるか否かを設定するスイッチである。例えば、作業者が自動変速制御切り替えスイッチ２６をオンした場合、制御部５４は、電動モータ１４の負荷に応じて最低回転数と最高回転数とを自動的に切り替える制御を行う。具体的には、トライアック５７に出力する制御信号によって、導通角を可変させるように該トライアック５７のオン／オフを制御する。

また、作業者が自動変速制御切り替えスイッチ２６をオフした場合、制御部５４は、電動モータ１４の負荷にかかわらず最高回転数となるようにトライアック５７のオン／オフを制御する。

また、制御部５４には、回転数検出回路５３が検出した電動モータ１４の回転数、およびゼロクロス検出回路５１が検出したゼロクロス点の検出結果が入力される。制御部５４は、回転数検出回路５３が検出した電動モータ１４の回転数に基づいて、該電動モータ１４の回転数がほぼ一定となるように制御する。

電動モータ１４の回転数制御は、前述したように制御部５４が制御信号によってトライアック５７の導通角を制御する。例えば、電動モータ１４の回転数が、回転数設定ダイアル２２によって設定された回転数よりも大きい場合には、導通角を小さくするようにトライアック５７を制御する。これによって、電動モータ１４に供給される電圧が減少して、電動モータ１４の回転数が減少する。また、回転数設定ダイアル２２によって設定された回転数よりも小さい場合には、導通角を大きくするようにトライアック５７を制御する。これによって、電動モータ１４に供給される電圧が増加して、電動モータ１４の回転数が増大する。

また、制御部５４は、ゼロクロス検出回路５１が検出したゼロクロス点において、トライアック５７の通電タイミングを制御する。例えば、導通角が９０°の場合には、正弦波の位相角において、ゼロクロス検出回路５１が検出したゼロクロス点から、９０°を経過した地点から残りの９０°の通電を行うように制御する。

制御部５４は、図示しないメモリ部を有している。このメモリ部は、フラッシュメモリなどに例示される不揮発性メモリなどからなる。メモリ部には、電動モータ１４が無負荷状態であるか、あるいは負荷状態であるかを判定する無負荷／負荷判定基準テーブルが格納されている。

〈無負荷／負荷判定基準テーブルの構成例〉
図４は、図３の制御部に格納される無負荷／負荷判定基準テーブルＴＢの構成の一例を示す説明図である。

図４の無負荷／負荷判定基準テーブルＴＢは、左から右にかけて、回転数設定値、負荷判定基準値、および無負荷判定基準値の項目をそれぞれ有している。回転数設定値は、回転数設定ダイアル２２によって設定される電動モータ１４の回転数設定値である。

図４の場合、回転数設定ダイアル２２による回転数設定値は、「１」〜「５」の５段階を有しており、数字が大きくなるほど電動モータ１４の回転数が大きくなる。

負荷判定基準値は、電動モータ１４が負荷状態であることを判定する導通角の基準値であり、初期導通角に予め設定されている負荷判定導通角を加えた値が設定されている。無負荷判定基準は、電動モータ１４が無負荷状態であることを判定する導通角の基準値であり、初期導通角に予め設定されている無負荷判定導通角を加えた値が設定されている。

制御部５４は、図４の無負荷／負荷判定基準テーブルＴＢを参照し、検出したトライアック５７の導通角から電動モータ１４が負荷状態であるか、あるいは無負荷状態であるかを判定する。そして、その判定結果に基づいて、電動モータ１４を負荷モード、または無負荷モードに切り替える導通角検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理を実行する。

〈無負荷／負荷回転数自動切り替え処理のタイミング例〉
続いて、導通角検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の概要について、図５を用いて説明する。図５は、導通角検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理における電動モータ１４の回転数、およびトライアック５７の導通角の一例を示すタイミングチャートである。

まず、メインスイッチ２１がオンすると、無負荷モードによる電動モータ１４の運転を行い、該電動モータ１４が安定状態となるとトライアック５７の初期導通角を記憶する。無負荷モードとは、回転数設定ダイアル２２によって設定された最高回転数の８０％程度にて電動モータ１４が回転するモードである。

続いて、作業中となって電動モータ１４の負荷が増加すると、制御部５４は、電動モータ１４の回転数を維持するために、トライアック５７の導通角を増加させる。導通角が増加することによって、制御部５４は、電動モータ１４を負荷モードにて駆動する制御を行う。負荷モードとは、回転数設定ダイアル２２によって設定された最高回転数にて電動モータ１４が回転するモードである。

作業が終了し、電動モータ１４が無負荷状態となると、電動モータ１４の負荷が減少するので、制御部５４は、電動モータ１４の回転数を維持するために、トライアック５７の導通角を小さくする。

トライアック５７の導通角が小さくなり、電動モータ１４が無負荷状態となったと判定すると、制御部５４は、再び電動モータ１４を無負荷モードにて駆動する制御を行う。

このように、トライアック５７の導通角によって電動モータ１４が負荷状態であるか、無負荷状態であるかを検出するので、先端工具の種類や作業対象の材料、あるいはモータ特性のばらつきなどによる検出誤差を低減することができる。

〈無負荷／負荷回転数自動切り替え処理例〉
続いて、導通角検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理について説明する。

図６は、導通角検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。

まず、制御部５４は、メインスイッチ２１がオンの状態にて、自動変速制御切り替えスイッチ２６がオンされているか、否かを判断する（ステップＳ１０１）。自動変速制御切り替えスイッチ２６がオフされている場合、制御部５４は、電動モータ１４の回転数設定を負荷モードに設定する（ステップＳ１０２）。負荷モードとは、前述のように回転数設定ダイアル２２によって設定された最高回転数にて電動モータ１４が回転するモードである。

続いて、制御部５４は、回転数設定ダイアル２２によって設定される電動モータ１４の回転数設定値を検出し（ステップＳ１０３）、検出された回転数設定値の最高回転数となるようにトライアック５７の導通角を制御し、電動モータ１４を定回転数にて駆動制御する（ステップＳ１０４）。

また、ステップＳ１０１の処理において、自動変速制御切り替えスイッチ２６がオンされている場合、制御部５４は、電動モータ１４の回転数設定を無負荷モードに設定する（ステップＳ１０５）。無負荷モードとは、前述のように回転数設定ダイアル２２によって設定された最高回転数の８０％程度にて電動モータ１４が回転するモードである。

そして、制御部５４は、回転数設定ダイアル２２によって設定される電動モータ１４の回転数設定値を検出する（ステップＳ１０６）。続いて、電動モータ１４の回転数が検出した回転数設定値の８０％の回転数となるようにトライアック５７の導通角を制御し、電動モータ１４を定回転数にて駆動制御する（ステップＳ１０７）。

制御部５４は、電動モータ１４が回転動作をはじめてから、電動モータ１４の回転を安定化させるために２秒程度経過したかを判定する（ステップＳ１０８）。回転動作をはじめてから２秒程度が経過して電動モータ１４の回転が安定すると、現在の通電しているトライアック５７の導通角を初期導通角としてメモリ部などに記憶する（ステップＳ１０９）。

続いて、制御部５４は、メモリ部に格納されている図４の無負荷／負荷判定基準テーブルＴＢを参照し、ステップＳ１０６の処理によって検出した回転数設定値に該当する負荷判定基準値、および無負荷判定基準値をそれぞれ読み出すと共に、メモリ部に記憶した初期導通角を読み出す（ステップＳ１１０）。

この無負荷／負荷判定基準テーブルＴＢは、負荷判定基準値の項目に回転数設定値に対応する増加分の導通角である負荷判定値と、無負荷判定基準値の項目に回転数設定値に対応する増加分の導通角である無負荷判定値とが予め設定されている。

制御部５４は、ステップＳ１０９の処理において検出した初期導通角に負荷判定値および無負荷判定値をそれぞれ加算し、その加算結果を負荷判定基準値の項目および無負荷判定基準値の項目にそれぞれ設定する。

そして、制御部５４は、電動モータ１４が無負荷モードで運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。ここで、ステップＳ１１１における最初の判定は、ステップＳ１０５の処理において無負荷モードに設定されている。よって、ステップＳ１１２の処理が実行される。

無負荷モードに設定されている場合、制御部５４は、通電中のトライアック５７の導通角がステップＳ１１０の処理において読み出した負荷判定基準値を満たしているか否かを判定する（ステップＳ１１２）。

例えば、ステップＳ１１０の処理において、回転数設定値「１」の負荷判定基準値を読み出した場合には、図４から、通電中のトライアック５７の導通角が「初期導通角＋０．１０ｍｓ」よりも大きいか否かを判定する。

トライアック５７の導通角が「初期導通角＋０．１０ｍｓ」よりも大きい場合には、電動モータ１４の回転負荷が増加したと判断し、負荷モードにて電動モータ１４を駆動するようにトライアック５７の導通角を増加させ（ステップＳ１１３）、該負荷モードによる定回転数を維持する（ステップＳ１１４）。

また、ステップＳ１１２の処理において、トライアック５７の導通角が「初期導通角＋０．１０ｍｓ」よりも小さい場合には、電動モータ１４の回転負荷が増加していない判断し、無負荷モードによる運転を継続させる（ステップＳ１１４）。

ステップＳ１１４の処理が終了すると、再びステップＳ１１１の処理に戻る。ステップＳ１１３の処理において負荷モードに設定された場合、ステップＳ１１１の処理では、無負荷モードではないと判定される。

無負荷モードでない場合、制御部５４は、通電中のトライアック５７の導通角がステップＳ１１０の処理において読み出した無負荷判定基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１５）。

例えば、ステップＳ１１０の処理において、回転数設定値「１」の無負荷判定基準値を読み出した場合には、図４から、現在のトライアック５７の導通角が「初期導通角＋０．２０ｍｓ」よりも大きいか否かを判定する。

トライアック５７の導通角が「初期導通角＋０．２０ｍｓ」よりも大きい場合には、電動モータ１４が負荷状態であると判定し、引き続き負荷モードによる運転を行う（ステップＳ１１４）。

また、トライアック５７の導通角が「初期導通角＋０．２０ｍｓ」よりも小さい場合には、電動モータ１４が無負荷状態であると判定し、電動モータ１４を無負荷モードによる運転に切り替え（ステップＳ１１６）、該無負荷モードによる定回転数を維持する（ステップＳ１１４）。このように、電動モータ１４が無負荷状態となると、該電動モータ１４の回転数を低下させることによって、電動工具１０の振動、騒音、および消費電力などを低減することができる。

以降、メインスイッチ２１がオフとなるまで、ステップＳ１１１〜Ｓ１１６の処理を繰り返し実行する。

以上により、電動モータ１４が負荷状態であるか、あるいは無負荷状態であるかを高精度に検出することができる。

（実施の形態２）
〈概要〉
前記実施の形態１では、トライアック５７の導通角から、電動モータ１４の負荷状態を検出する構成としたが、本実施の形態２においては、トライアック５７の導通角ではなく、電動モータ１４に流れる電流値によって電動モータ１４の負荷状態を検出する技術について説明する。

ここでは、検出した電動モータ１４に流れる電流値から該電動モータ１４が負荷状態であるか、あるいは無負荷状態であるかを判定し、その結果に応じて電動モータ１４を無負荷モード、あるいは負荷モードに切り替える電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理を実行する。

電動工具１０は、前記実施の形態１の図１、図２に示した構成と同様であるので説明は省略する。また、電動工具１０に設けられた制御装置２３の構成についても、前記実施の形態１の図３と同様である。

前記実施の形態１の図３と異なるところは、制御部５４が有するメモリ部に格納されている電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルＴＢ１の情報である。

〈電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルの構成例〉
図７は、本実施の形態２の電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理による電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルＴＢ１の構成の一例を示す説明図である。

図７の電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルＴＢ１は、左から右にかけて、回転数設定値、電流負荷判定基準値、および電流無負荷判定基準値の項目をそれぞれ有している。回転数設定値は、回転数設定ダイアル２２によって設定される電動モータ１４の回転数設定値である。

この図７においても、図４の場合と同様に、回転数設定ダイアル２２による回転数設定値は、「１」〜「５」の５段階を有しており、数字が大きくなるほど電動モータ１４の回転数が大きくなる。

電流負荷判定基準値は、電動モータ１４が負荷状態であることを判定する電流の基準値であり、初期電流値に予め設定されている負荷判定電流値を加えた値が設定されている。電流無負荷判定基準値は、電動モータ１４が無負荷状態であることを判定する電流の基準値であり、初期電流値に予め設定されている無負荷判定電流値を加えた値が設定されている。

制御部５４は、図７の電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルＴＢ１を参照し、検出した電動モータ１４に流れる電流値から該電動モータ１４が負荷状態であるか、または無負荷状態であるかを判定し、電動モータ１４を無負荷モード、あるいは負荷モードに切り替える電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理を実行する。

〈無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の概要〉
続いて、電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の概要について、図３、および図８を用いて説明する。図８は、電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理における電動モータ１４の回転数、およびモータ１４に流れる電流値の一例を示すタイミングチャートである。

まず、メインスイッチ２１がオンすると、無負荷モードにおける電動モータ１４の運転が行われる。無負荷モードとは、回転数設定ダイアル２２によって設定された最高回転数の８０％程度にて電動モータ１４が回転するモードである。なお、図８に示される無負荷時のモータ電流の一時的な上昇は起動電流である。この起動電流を考慮しないように初期電流値を記憶する必要がある。本実施の形態によれば後述するようにモータの起動から２秒経過後に初期電流値を記憶している。

そして、電動モータ１４が安定状態となると、電動モータ１４に流れる初期電流値を取得して記憶する。作業中となって電動モータ１４の負荷が増加すると、電動モータ１４に流れる電流値が増加する。この電流値の増加を検出すると、制御部５４は、電動モータ１４を負荷モードにて駆動する制御を行う。負荷モードとは、回転数設定ダイアル２２によって設定された最高回転数にて電動モータ１４が回転するモードである。

作業が終了し、電動モータ１４が無負荷状態となると、電動モータ１４の負荷が減少するので、電動モータ１４に流れる電流値も小さくなる。

これによって、電動モータ１４が無負荷状態となったと判定し、制御部５４は、再び電動モータ１４を無負荷モードにて駆動する制御を行う。

このように、電動モータ１４に流れる電流値によっても該電動モータ１４が負荷状態であるか否かを検出することが可能となる。この場合、電動モータ１４に流れる初期の電流値に対しての電流増減によって電動モータ１４の負荷／無負荷を検出しているので、モータ特性のばらつきなどに関係なく検出誤差を低減することができる。

〈無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の処理例〉
続いて、電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理について説明する。

図９は、電流検出による無負荷／負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。

まず、制御部５４は、メインスイッチ２１がオンの状態にて、自動変速制御切り替えスイッチ２６がオンされているか否かを判断する（ステップＳ２０１）。自動変速制御切り替えスイッチ２６がオフされている場合、制御部５４は、電動モータ１４の回転数設定を負荷モードに設定する（ステップＳ２０２）。

続いて、制御部５４は、回転数設定ダイアル２２によって設定される電動モータ１４の回転数設定値を検出し（ステップＳ２０３）、検出された回転数設定値の最高回転数となるようにトライアック５７の導通角を制御して電動モータ１４を定回転数にて駆動制御する（ステップＳ２０４）。

また、ステップＳ２０１の処理において、自動変速制御切り替えスイッチ２６がオンされている場合、制御部５４は、電動モータ１４の回転数設定を無負荷モードに設定する（ステップＳ２０５）。

そして、制御部５４は、回転数設定ダイアル２２によって設定される電動モータ１４の回転数設定値を検出した後（ステップＳ２０６）、電動モータ１４の回転数が検出した回転数設定値の８０％の回転数となるようにトライアック５７の導通角を制御し、電動モータ１４を定回転数となるように駆動制御する（ステップＳ２０７）。

続いて、制御部５４は、電動モータ１４が回転動作をはじめてから、２秒程度経過したかを判定する（ステップＳ２０８）。回転動作をはじめてから２秒程度が経過して電動モータ１４の回転が安定すると、電流検出回路５５が検出した運転中の電動モータ１４に流れている電流値を初期電流値として制御部５４のメモリ部などに記憶する（ステップＳ２０９）。

制御部５４は、メモリ部に格納されている電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルＴＢ１を参照し、ステップＳ２０６の処理によって検出した回転数設定値に該当する電流負荷判定基準値、および電流無負荷判定基準値をそれぞれ読み出すと共に、メモリ部に記憶した初期電流値を読み出す（ステップＳ２１０）。

この電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルＴＢ１は、電流負荷判定基準値の項目に回転数設定値に対応する増加分の電流値である負荷判定電流値と、電流無負荷判定基準値の項目に回転数設定値に対応する増加分の電流値である無負荷判定電流値とが予め設定されている。

制御部５４は、検出した初期電流値に負荷判定電流値および無負荷判定電流値をそれぞれ加算し、その加算結果を電流負荷判定基準値の項目および電流無負荷判定基準値の項目にそれぞれ設定する。

そして、制御部５４は、電動モータ１４が無負荷モードで運転中であるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。ここで、ステップＳ２１１の処理における最初の判定は、ステップＳ２０５の処理において無負荷モードに設定されている。よって、ステップＳ２１２の処理が実行される。

無負荷モードに設定されている場合、制御部５４は、運転中の電動モータ１４に流れる電流値がステップＳ２１０の処理において読み出した電流負荷判定基準値を満たしているか否かを判定する（ステップＳ２１２）。

例えば、ステップＳ２１０の処理において、回転数設定値「１」の電流負荷判定基準値を読み出した場合には、図７から運転中の電動モータ１４に流れる電流値が「初期電流値＋０．５Ａ」よりも大きいか否かを判定する。

電動モータ１４に流れる電流値が「初期電流値＋０．５Ａ」よりも大きい場合には、電動モータ１４の回転負荷が増加したと判断し、負荷モードにて電動モータ１４を駆動するようにトライアック５７の導通角を増加させ（ステップＳ２１３）、該負荷モードによる定回転数を維持する（ステップＳ２１４）。

一方、ステップＳ２１２の処理において、電動モータ１４に流れる電流値が「初期電流値＋０．５Ａ」よりも小さい場合には、電動モータ１４の回転負荷が増加していないと判断し、無負荷モードによる運転を継続させる（ステップＳ２１４）。

ステップＳ２１４の処理が終了すると、再びステップＳ２１１の処理に戻る。ステップＳ２１３の処理において負荷モードに設定された場合、ステップＳ２１１の処理では、無負荷モードではないと判定される。

無負荷モードでない場合、制御部５４は、運転中の電動モータ１４に流れる電流値がステップＳ２１０の処理において読み出した電流無負荷判定基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２１５）。

例えば、ステップＳ２１０の処理において、回転数設定値「１」の電流無負荷判定基準値を読み出した場合には、図７から、運転中の電動モータ１４に流れる電流値が「初期電流値＋１．０Ａ」よりも大きいか否かを判定する。

電動モータ１４に流れる電流値が「初期電流値＋１．０Ａ」よりも大きい場合には、電動モータ１４が負荷状態であると判定し、引き続き負荷モードによる運転を行う（ステップＳ２１４）。

また、電動モータ１４に流れる電流値が「初期電流値＋１．０Ａ」よりも小さい場合には、電動モータ１４が無負荷状態であると判定し、該電動モータ１４を無負荷モードによる運転に切り替え（ステップＳ２１６）、該無負荷モードによる定回転数を維持する（ステップＳ２１４）。

以降、メインスイッチ２１がオフとなるまで、ステップＳ２１１〜Ｓ２１６の処理を繰り返し実行する。

このように、電動モータ１４が無負荷状態となると、該電動モータ１４の回転数を低下させることによって、電動工具１０の振動、騒音、および消費電力などを低減することができる。

以上により、電動モータ１４が負荷状態であるか、あるいは無負荷状態であるかを高精度に検出することができる。

（実施の形態３）
〈概要〉
前記本実施の形態１，２では、回転数設定ダイアル２２によって電動モータ１４の回転数を作業者が決定していたが、本実施の形態３においては、電動モータ１４の負荷に応じて、該電動モータ１４の回転数をトライアック５７の導通角に基づいて自動的に選択する導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理の技術について説明する。

本実施の形態３における電動工具１０は、前記実施の形態１の図１、図２に示した回転数設定ダイアル２２および自動変速制御切り替えスイッチ２６が設けられていない点が異なるところである。その他の構成については、前記実施の形態１の図１、図２に示した構成と同様であるので説明は省略する。

また、電動工具１０に設けられた制御装置２３の構成についても前記実施の形態１の図３と同様である。この図３の制御装置２３において、制御部５４が有するメモリ部には、負荷回転数テーブルとなる自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２、および無負荷判定基準テーブルＴＢ３がそれぞれ格納されている。

〈自動切り替え負荷回転数テーブルの構成例〉
図１０は、本実施の形態３の導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２の構成の一例を示す説明図であり、図１１は、導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる無負荷判定基準テーブルＴＢ３の構成の一例を示す説明図である。

自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２は、負荷モード時において、電動モータ１４の負荷状態に応じて電動モータ１４の回転数を決定するための情報であり、図１０に示すように、初期導通角、導通角増加量、および電動モータ１４の回転数の関係を示している。

自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２において、初期導通角は、例えば５つの範囲に分割されており、該初期導通角が大きいほど、電動モータ１４の回転数が増加するようになっている。また、導通角増加量においては、例えば４つの範囲に分割されており、該導通角増加量が大きくなるほど、電動モータ１４の回転数が増加するようになっている。

よって、自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２では、初期導通角と導通角増加量とが最も大きい場合に、電動モータ１４が最大回転数となり、初期導通角と導通角増加量とが最も小さい場合に、電動モータ１４が最小回転数となる。

制御部５４は、自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２を参照して、負荷モードの際に、電動モータ１４の負荷状態に応じて最適となる回転数を設定する。

無負荷判定基準テーブルＴＢ３は、図１１に示すように、負荷回転数と無負荷判定基準値とを有する。無負荷判定基準値は、電動モータ１４の回転数に応じて、該電動モータ１４が無負荷状態であることを判定する導通角の基準値であり、初期導通角に予め設定されている無負荷判定導通角を加えた値が設定されている。制御部５４は、無負荷判定基準テーブルＴＢ３を参照して電動モータ１４が無負荷状態であるか否かを判定する。

〈負荷回転数自動切り替え処理の概要〉
続いて、導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理の概要について、図３、および図１２を用いて説明する。図１２は、本実施の形態３の導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理における電動モータ１４の回転数、およびトライアック５７の導通角の一例を示すタイミングチャートである。

まず、メインスイッチ２１がオンすると、無負荷モードによる電動モータ１４の運転が行われる。そして、電動モータ１４が安定状態となるとトライアック５７の初期導通角を記憶する。

続いて、作業中となって電動モータ１４の負荷が増加すると、制御部５４は、電動モータ１４の回転数を維持するために、トライアック５７の導通角を増加させる。導通角が初期導通角よりも増加することによって、制御部５４は、電動モータ１４を負荷モードにて駆動する制御を行う。

この負荷モードの運転は、図１０に示した自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２に基づいて、電動モータ１４の初期導通角と負荷状態とに応じて最適な選択がされた回転数が設定される。

そして、作業が終了し、図１１の無負荷判定基準テーブルＴＢ３に基づいて電動モータ１４が無負荷状態であると判定すると、トライアック５７の導通角を小さくして電動モータ１４を無負荷モードによって運転させ、該電動モータ１４の回転数を維持する。

このように、トライアック５７の導通角によって電動モータ１４の回転数を詳細に制御することにより、電動工具１０の振動、騒音、および消費電力などを低減することができる。

また、電動モータ１４の負荷状態に応じて最適な選択がされた回転数が設定されるので、発泡スチロールなどの柔らかい材料を切断する場合には、電動モータ１４にかかる負荷が非常に少なくなるために、それに応じて電動モータ１４の回転数が下げられることになる。これによって、切断時の摩擦によって部材が溶けてしまうことなどを防止することができる。

一方、金属などの堅い材料を切断する際には、電動モータ１４にかかる負荷が非常に大きくなる。そのため、電動モータ１４の回転数が上げられることになり、金属などの堅い材料の切断効率を向上させることができる。

〈負荷回転数自動切り替え処理例〉
続いて、導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理について説明する。

図１３は、導通角検出による負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。

メインスイッチ２１がオンとなると、制御部５４は、無負荷モードによって電動モータ１４を回転させる（ステップＳ３０１）。無負荷モードにおける電動モータ１４の回転数は、図１０に示す負荷モード時における最も低い回転数である４０００ｒｐｍよりも例えば２０％程度低い回転数とする。

制御部５４は、電動モータ１４が回転動作をはじめてから、２秒程度経過したかを判定する（ステップＳ３０２）。回転動作をはじめてから２秒程度が経過して電動モータ１４の回転が安定すると、現在の通電しているトライアック５７の導通角を初期導通角として制御部５４のメモリ部などに記憶する（ステップＳ３０３）。

その後、制御部５４は、トライアック５７の導通角が初期導通角から増加したか否かを判定し（ステップＳ３０４）、トライアック５７の導通角が初期導通角よりも大きくなると、メモリ部に格納されている自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２に基づいて、初期導通角と初期導通角から増加した導通角増加量とから、電動モータ１４の回転数を選択する（ステップＳ３０５）。

制御部５４は、ステップＳ３０５の処理において選択した回転数を維持するように電動モータ１４の駆動制御を行う（ステップＳ３０６）。これによって、電動モータ１４の負荷状況に応じた回転数が設定されることになる。

鉄などの金属を切断する作業では、研磨などの作業に比べて、電動モータ１４にかかる負荷が大きくなる。また、電動工具１０においては、負荷が大きくなるほどに取り付けられる先端工具の重量も大きくなる傾向にある。例えば鉄などの固い金属を切断する作業では、それに合わせて先端工具の材質も金属製となり、重くなることになる。

よって、先端工具の重量が大きくなるほど、先端工具を駆動した際のイナーシャが大きくなる。イナーシャが大きくなれば、無負荷モード時の電動モータ１４の回転数を維持するには、初期導通角が増加することになる。ここから、電動工具１０に取りけられた先端工具のイナーシャが大きいほど、電動モータ１４にかかる負荷も大きくなることが予測される。

そこで、初期導通角が大きい値であるほど電動モータ１４にかかる負荷が大きくなる作業が行われるものと予測し、導通角の増加量が同じ値であっても、無負荷モードの初期導通角が大きいほど負荷モード時における電動モータ１４の回転数を大きくするように制御を行う。

ここで、先端工具のイナーシャが小さく、初期導通角が、例えば１．０ｍｓであった場合と、先端工具のイナーシャが大きく、初期導通角が、例えば８．０ｍｓであった場合とについて考える。

初期導通角が１．０ｍｓの場合において、導通角の増加量が、例えば０．３ｍｓであるとすると、図１０の自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２から、負荷モード時の電動モータ１４の回転数は、６０００ｒｐｍとなる。よって、制御部５４は、電動モータ１４が６０００ｒｐｍの回転数で回転維持されるようにトライアック５７の導通角を制御する。

一方、初期導通角が８．０ｍｓの場合において、導通角の増加量が、上記と同様に例えば０．３ｍｓであるとすると、この場合、図１０の自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ２から、負荷モード時の電動モータ１４の回転数は、１４０００ｒｐｍとなる。よって、制御部５４は、電動モータ１４が１４０００ｒｐｍの回転数で回転維持されるようにトライアック５７の導通角を制御する。

このように、取り付けられた先端工具のイナーシャに応じて、負荷モード時における電動モータ１４の回転数を変更する制御が行われる。これによって、作業時に負荷に応じて最適な回転数となるので、作業時のパワー不足、あるいは作業部材へのパワーのかかりすぎなどを防止することができる。

続いて、制御部５４は、図１１の無負荷判定基準テーブルＴＢ３に基づいて、運転中の電動モータ１４の回転数に該当する無負荷判定基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０７）。

例えば、ステップＳ３０５の処理において、前述したように電動モータ１４の回転数として６０００ｒｐｍが選択された際には、図１１から、無負荷判定基準値は、「初期導通角＋０．４０ｍｓ」となる。よって、ステップＳ３０７の処理では、通電中のトライアック５７の導通角が「初期導通角＋０．４０ｍｓ」よりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ３０７の処理において、導通角が無負荷判定基準値よりも大きい場合には、電動モータ１４に負荷がかかっている状態であると判断し、ステップＳ３０６の処理に戻る。

また、ステップＳ３０７の処理において、導通角が無負荷判定基準値よりも小さい場合には、電動モータ１４に負荷がかかっていない状態であると判断し、ステップＳ３０１の処理に戻る。

以上により、トライアック５７の導通角によって電動モータ１４の負荷に応じて最適な回転数を制御することができるので、電動工具１０の振動、騒音、および消費電力などを低減することができる。さらに、先端工具を左右方向に振動させて、切断、剥離、研磨等、作業用途に応じて様々な先端工具を取り付け可能な電動工具１０において、先端工具のイナーシャに応じて最適な回転数を制御することができる。

（実施の形態４）
〈概要〉
前記本実施の形態３では、トライアック５７の導通角から電動モータ１４の負荷状態に見合った最適な回転数を選択して設定する技術について述べたが、本実施の形態４においては、電動モータ１４に流れる電流値から、電動モータ１４の負荷状態に見合った最適な回転数を選択して設定する技術について述べる。

本実施の形態４においては、電動モータ１４の負荷に応じて、該電動モータ１４の回転数を自動的に選択する電流検出による負荷回転数自動切り替え処理を実行するが、前記実施の形態３と異なる点は、負荷モード時の電動モータ１４における回転数をトライアック５７の導通角ではなく、電動モータ１４に流れる電流値によって設定するところである。

本実施の形態４の電動工具１０は、前記実施の形態３の図１、図２と同様であり、制御装置２３の構成についても、前記実施の形態３の図３と同様であるので説明は省略する。

図３の制御装置２３において、制御部５４が有するメモリ部には、電流負荷回転数テーブルである自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４、および電流無負荷判定基準テーブルとなる電流無負荷判定基準テーブルＴＢ５がそれぞれ格納されている。

〈自動切り替え負荷回転数テーブルの構成例〉
図１４は、本実施の形態４の電流検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４の構成の一例を示す説明図であり、図１５は、電流検出による負荷回転数自動切り替え処理に用いられる電流無負荷判定基準テーブルＴＢ５の構成の一例を示す説明図である。

自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４は、負荷モード時において、電動モータ１４の負荷状態に応じて電動モータ１４の回転数を決定するための情報であり、図１４に示すように、初期電流値、電流値増加量、および電動モータ１４の回転数の関係を示す。

初期電流値は、無負荷モードの運転中に電動モータ１４に流れる電流値であり、電流値増加量は、電流初期値から増加した電流値である。

自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４において、初期電流値は、例えば５つの範囲に分割されており、該初期電流値が大きいほど、電動モータ１４の回転数が増加するようになっている。また、電流値増加量においては、例えば４つの範囲に分割されており、該電流値増加量が大きくなるほど、電動モータ１４の回転数が増加するようになっている。

よって、自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４では、初期電流値と電流値増加量とが最も大きい場合に、電動モータ１４が最大回転数となり、初期導通角と導通角増加量とが最も小さい場合に、電動モータ１４が最小回転数となる。

制御部５４は、自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４を参照して、負荷モードの際に、電流初期値と電流増加値とから、電動モータ１４の負荷状態に応じて最適となる回転数を設定する。

電流無負荷判定基準テーブルＴＢ５は、図１５に示すように、負荷回転数と電流無負荷判定基準値とを有する。電流無負荷判定基準値は、電動モータ１４の回転数に応じて、該電動モータ１４が無負荷状態であることを判定する電流値の基準値であり、初期電流値に予め設定されている無負荷判定電流値を加えた値が設定されている。制御部５４は、電流無負荷判定基準テーブルＴＢ５を参照して電動モータ１４が無負荷状態であるか否かを判定する。

〈負荷回転数自動切り替え処理の概要〉
続いて、電流検出による負荷回転数自動切り替え処理の概要について、図３、および図１６を用いて説明する。図１６は、電流検出による負荷回転数自動切り替え処理における電動モータ１４の回転数、および電動モータ１４に流れる電流値の一例を示すタイミングチャートである。

まず、メインスイッチ２１がオンすると、無負荷モードによる電動モータ１４の運転が行われる。無負荷モードにおける電動モータ１４の回転数は、図１４に示す負荷モード時における最も低い回転数である４０００ｒｐｍよりも例えば２０％程度低い回転数とする。

そして、電動モータ１４が安定状態となると、電動モータ１４に流れる電流値を検出して初期電流値として記憶する。続いて、作業が開始されて電動モータ１４の負荷が増加すると、制御部５４は、電動モータ１４の回転数を維持するために、トライアック５７の導通角を増加させる。これによって、電動モータ１４に流れる電流値が初期電流値よりも増加し、電動モータ１４は負荷モードによる駆動となる。

この負荷モードの運転は、図１４に示した自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４に基づいて、電動モータ１４に流れる初期電流値と負荷状態とに応じて最適な選択がされた回転数が設定される。

そして、作業が終了し、図１５の電流無負荷判定基準テーブルＴＢ５に基づいて電動モータ１４が無負荷状態であると判定すると、トライアック５７の導通角を小さくして電動モータ１４の無負荷モードによって運転させ、該電動モータ１４の回転数を維持する。

このように、電動モータ１４に流れる電流値によって電動モータ１４の回転数を詳細に制御することにより、電動工具１０の振動、騒音、および消費電力などを低減することができる。

また、電動モータ１４の負荷状態に応じて最適な選択がされた回転数が設定されるので、柔らかい材料を切断する際に部材が溶けてしまうことなどを防止することができる。さらに、金属などの硬い材料を切断する際には、電動モータ１４の回転数が大きくなるので、切断時のパワー不足などを防止することができ。作業効率を向上させることができる。

〈負荷回転数自動切り替え処理例〉
続いて、電流値検出による負荷回転数自動切り替え処理について、図３および図１７を用いて説明する。

図１７は、電流検出による負荷回転数自動切り替え処理の一例を示すフローチャートである。

メインスイッチ２１がオンとなると、制御部５４は、無負荷モードによって電動モータ１４を回転させる（ステップＳ４０１）。無負荷モードにおける電動モータ１４の回転数は、前述したように、例えば負荷モード時における最も低い回転数である４０００ｒｐｍの８０％程度の回転数とする。

制御部５４は、電動モータ１４が回転動作をはじめてから、２秒程度経過したかを判定する（ステップＳ４０２）。回転動作をはじめてから２秒程度が経過して電動モータ１４の回転が安定すると、電流検出回路５５が検出した電動モータ１４に流れる電流値を初期電流値として制御部５４のメモリ部などに記憶する（ステップＳ４０３）。

その後、制御部５４は、電動モータ１４に流れる電流値が初期電流値から増加したか否かを判定する（ステップＳ４０４）。電動モータ１４に流れる電流値が初期電流値よりも増加すると、制御部５４は、メモリ部に格納されている自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４に基づいて、初期通電流値と初期電流値から増加した電流値増加量とから、電動モータ１４の回転数を選択し（ステップＳ４０５）、ステップＳ４０５の処理で選択した回転数を維持するように電動モータ１４の駆動制御を行う（ステップＳ４０６）。これによって、電動モータ１４の負荷状況に応じた回転数が設定されることになる。

例えば、初期電流値が１．５Ａであり、導通角の増加量が１Ａである場合には、図１４から、電動モータ１４の回転数は、６０００ｒｐｍに設定されることになる。よって、制御部５４は、電動モータ１４が５０００ｒｐｍの回転数で回転維持されるようにトライアック５７の導通角を制御する。

電動工具１０に取り付けられた先端工具のイナーシャが大きくなれば、無負荷モード時の電動モータ１４の回転数を維持するには、電動工具１０に流れる初期電流値が増加することになる。よって、電動工具１０に取りけられた先端工具のイナーシャが大きいほど、電動モータ１４にかかる負荷も大きくなることが予測される。

そこで、初期電流値が大きい値であるほど電動モータ１４にかかる負荷が大きくなる作業が行われるものと予測し、負荷モード時の電流値の増加量が同じ値であっても、無負荷モードの初期導通角が大きいほど負荷モード時における電動モータ１４の回転数を大きくするように制御する。

ここで、先端工具のイナーシャが小さく、電流値が、例えば０．５Ａであった場合、および先端工具のイナーシャが大きく、電流値が、例えば４．５Ａであった場合について考える。

電流値が０．５Ａの場合において、電流値の増加量が、例えば０．５Ａであるとすると、図１４の自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４から、負荷モード時の電動モータ１４の回転数は、４０００ｒｐｍとなる。よって、制御部５４は、電動モータ１４が４０００ｒｐｍの回転数で回転維持されるようにトライアック５７の導通角を制御する。

一方、初期電流値が４．５Ａの場合において、電流値の増加量が、上記と同様の０．５Ａであるとすると、この場合、図１４の自動切り替え負荷回転数テーブルＴＢ４から、負荷モード時の電動モータ１４の回転数は、１２０００ｒｐｍとなる。よって、制御部５４は、電動モータ１４が１２０００ｒｐｍの回転数で回転維持されるようにトライアック５７の導通角を制御する。

このように、取り付けられた先端工具のイナーシャに応じて、負荷モード時における電動モータ１４の回転数を変更する制御が行われる。これによって、作業時に負荷に応じて最適な回転数となるので、作業時のパワー不足、あるいは作業部材へのパワーのかかりすぎなどを防止することができる。

続いて、制御部５４は、図１５の電流無負荷判定基準テーブルＴＢ５に基づいて、電動モータ１４に流れる電流値が、ステップＳ４０５の処理において設定された電動モータ１４の回転数に該当する電流無負荷判定基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０７）。

例えば、ステップＳ４０５の処理において、前述したように電動モータ１４の回転数として４０００ｒｐｍが選択された際には、図１５から、電流無負荷判定基準値は、「初期電流値＋０．５Ａ」となる。

よって、ステップＳ４０７の処理では、電動モータ１４に流れる電流値が「初期電流値＋０．５Ａ」よりも大きいか否かを判定する。

ステップＳ４０７の処理において、電動モータ１４に流れる電流値が電流無負荷判定基準値よりも大きい場合には、電動モータ１４に負荷がかかっている状態であると判断し、ステップＳ４０６の処理に戻る。

また、ステップＳ４０７の処理において、電動モータ１４に流れる電流値が電流無負荷判定基準値よりも小さい場合には、電動モータ１４に負荷がかかっていない状態であると判断し、ステップＳ４０１の処理に戻る。

このように、電動モータ１４に流れる初期の電流値に対しての電流増減によって電動モータ１４の回転数を調整するので、モータ特性のばらつきなどに関係なく高精度に負荷モード時の回転数を設定することができる。

以上により、電動モータ１４に流れる電流値によって電動モータ１４の負荷に応じて最適な回転数を制御することができるので、電動工具１０の振動、騒音、および消費電力などを低減することができる。

また、電動モータ１４の負荷状態に応じて最適な選択がされた回転数が設定されることにより、作業効率を向上させることができる。さらに、先端工具を左右方向に振動させて、切断、剥離、研磨等、作業用途に応じて様々な先端工具を取り付け可能な電動工具１０において、先端工具のイナーシャに応じて最適な回転数を制御することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

例えば、上述の実施の形態では、トライアックの導通角を制御するように構成したが、図１８に示すように、ブラシレスモータと、ブラシレスモータを制御するインバータ回路により構成してもよい。この場合、インバータ回路６０は、周知のように６つのＦＥＴ等からなるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング制御することでブラシレスモータ６１を駆動する。ブラシレスモータ６１は、固定子と、固定子に巻かれるコイル６１ｃ（Ｕ〜Ｗ相）と、固定子の内周側に配置される回転子６１ａとを備える。インバータ回路はマイコン６２等の制御装置によりスイッチング制御され、マイコン６２からの制御信号が制御信号出力回路６３を介して制御信号Ｈ１〜Ｈ６が各スイッチング素子に入力される。ブラシレスモータ６１の回転子６１ａの位置情報は、３つのホール素子からなる位置検出部６４〜６６により検出され、回転子位置検出回路６７を介してマイコン６２に入力される。また、ホール素子からの信号はモータ回転数検出回路６８にも入力されてブラシレスモータ６１の回転数を検出する。ブラシレスモータ６１に流れる電流はシャント抵抗に生じる電圧降下をモータ電流検出回路６９で検出することで検出される。ブラシレスモータ６１の駆動源としてバッテリパック７０が電動工具に着脱可能に設けられている。バッテリパック７０からマイコン６２等に必要な駆動電源が制御回路電圧供給回路７１により生成される。また、回転数設定ダイヤル２２の信号がマイコン６２に入力されることで、マイコン６２はスイッチング素子を制御する。このような構成において、無負荷時のスイッチング素子のデューティ比を初期デューティ比としてマイコン６２内の記憶素子に記憶させ、その初期デューティ比からのデューティ増加量に応じて最適な回転数に制御するようにしてもよい。なお、デューティ比はある区間におけるオン時間とオフ時間の比率であり、上記の実施の形態の導通角もある区間におけるオン時間であるから、これらは同等の意味を持つものである。また、デューティ比に代えてブラシレスモータを流れる電流値に応じて制御するようにしてもよい。この場合は上述の実施の形態の同様に制御すればよい。ここで、導通角、デューティ比、電流値は制御値に相当する。また、図１８では、駆動源として電動工具１０に着脱可能なバッテリパックを用いているが、交流電源であってもよい。

１０ 電動工具
１１ 握り部ハウジング
１２ 前側ハウジング
１３ 先端工具
１４ 電動モータ
１５ 隔壁部
１６ モータ軸
１７ 偏心軸
１８ スピンドル
１９ 軸受け
２０ 駆動ユニット
２１ メインスイッチ
２２ 回転数設定ダイアル
２３ 制御装置
２４ 電源コード
２５ 取り付けネジ
２６ 自動変速制御切り替えスイッチ
３０ インナケース
３１ 振動軸
３２ 軸受け
３３ 軸受け
３４ 固定ネジ
３６ 工具取り付け部
３７ スイングアーム
３８ 嵌合部
３９ アーム片
４０ 振動ユニット
４１ 軸受け
４２ フランジ部
４３ コイルスプリング
４７ 表示部
５０ 電源回路
５１ ゼロクロス検出回路
５２ 回転数ピックアップセンサ
５３ 回転数検出回路
５４ 制御部
５５ 電流検出回路
５６ シャント抵抗
５７ トライアック
ＴＢ 無負荷／負荷判定基準テーブル
ＴＢ１ 電流無負荷／電流負荷判定基準テーブル
ＴＢ２ 自動切り替え負荷回転数テーブル
ＴＢ３ 無負荷判定基準テーブル
ＴＢ４ 自動切り替え負荷回転数テーブル
ＴＢ５ 電流無負荷判定基準テーブル
６０ インバータ回路
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子
６１ ブラシレスモータ
６１ａ 回転子
６１ｃ コイル
６２ マイコン
６３ 制御信号出力回路
６４〜６６ 位置検出部
６７ 回転子位置検出回路
６８ モータ回転数検出回路
６９ モータ電流検出回路
７０ バッテリパック
７１ 制御回路電圧供給回路

Claims (33)

1. 複数の先端工具を選択的に着脱可能であって、
   電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   制御信号に基づいて、電動モータに印加される電圧を制御するスイッチング素子と、
   前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記先端工具に応じて前記スイッチング素子の制御値を変更する、電動工具。
2. 請求項１記載の電動工具において、
   前記複数の先端工具は異なるイナーシャを有し、
   前記制御部は、前記イナーシャに応じて前記制御値を変更する、電動工具。
3. 複数の先端工具を選択的に着脱可能であって、
   電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   制御信号に基づいて、電動モータに印加される電圧を制御するスイッチング素子と、
   前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記先端工具に応じて前記電動モータの回転数を変更する、電動工具。
4. 請求項３記載の電動工具において、
   前記制御部は、前記先端工具に応じて前記電動モータの最高回転数を変更する、電動工具。
5. 請求項３または４記載の電動工具において、
   前記複数の先端工具は異なるイナーシャを有し、
   前記制御部は、前記イナーシャに応じて前記回転数及び前記最高回転数の少なくとも一方を変更する、電動工具。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動工具において、
   前記スイッチング素子の前記制御値が初期制御値よりも増加すると、前記初期制御値と増加した前記制御値とに基づいて前記電動モータの回転数を設定する、電動工具。
7. 電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   制御信号に基づいて、電動モータを制御するスイッチング素子と、
   前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記スイッチング素子の制御値が負荷判定基準値よりも大きいと前記電動モータの回転数が設定信号によって設定された第１の回転数となるように前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子の制御値が無負荷判定基準値よりも小さいと前記電動モータの回転数が前記設定信号によって設定された前記第１の回転数よりも低い回転数である第２の回転数となるように前記制御信号を生成する、電動工具。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動工具において、
   前記制御値は、前記スイッチング素子の導通角又はデューティ比、或いは前記電動モータの電流値のいずれかである、電動工具。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の電動工具において、
   前記複数の先端工具は、対象物を切断する第１工具と、前記対象物を研削または研磨する第２工具と、前記対象物を物体から剥離する第２工具と、を含み、
   前記制御部は、取り付けられた前記先端工具に応じて前記制御値又は前記回転数を変更する、電動工具。
10. 複数の先端工具を選択的に着脱可能であって、
    電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    制御信号に基づいて、電動モータに印加される電圧を制御するスイッチング素子と、
    前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
    前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記先端工具が無負荷の状態において前記先端工具を判別し、その判別結果に基づいてその後のスイッチング素子の制御を変更する、電動工具。
11. 複数の先端工具を選択的に着脱可能であって、
    電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    制御信号に基づいて、電動モータに印加される電圧を制御するスイッチング素子と、
    前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
    前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記先端工具が無負荷の状態での前記スイッチング素子の制御値が大きいほど、前記電動モータの回転数が大きくなるように前記スイッチング素子を制御する、電動工具。
12. 電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    制御信号に基づいて、電動モータに印加される交流電圧を導通角によって制御するスイッチング素子と、
    前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
    前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記スイッチング素子の導通角が負荷判定基準値よりも大きいと前記電動モータが負荷状態であると判定し、前記電動モータの回転数が設定信号によって設定された第１の回転数となるように前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子の導通角が無負荷判定基準値よりも小さくなると前記電動モータが無負荷状態であると判定し、前記電動モータの回転数が前記設定信号によって設定された前記第１の回転数よりも低い回転数である第２の回転数となるように前記制御信号を生成する、電動工具。
13. 請求項１２記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記電動モータの起動後における前記スイッチング素子の導通角を初期導通角として検出し、前記初期導通角に負荷判定導通角を加えた値を前記負荷判定基準値として設定し、前記初期導通角に無負荷判定導通角を加えた値を前記無負荷判定基準値として設定する、電動工具。
14. 請求項１３記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記スイッチング素子の前記初期導通角を検出する際に、前記電動モータの回転数が前記第２の回転数となるように制御する、電動工具。
15. 請求項１２記載の電動工具において、
    前記制御部は、設定した前記負荷判定基準値および前記無負荷判定基準値を無負荷／負荷判定基準テーブルとして格納するメモリ部を有し、前記設定信号によって設定される前記電動モータの回転数が複数の回転数を有する際に、前記設定信号によって設定される前記電動モータの回転数毎に前記負荷判定基準値および前記無負荷判定基準値をそれぞれ設定し、前記無負荷／負荷判定基準テーブルに格納する、電動工具。
16. 電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    制御信号に基づいて、電動モータに印加される電圧を制御するスイッチング素子と、
    前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
    前記電動モータに流れる電流値を検出し、前記制御部に出力する電流検出部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記電動モータに流れる電流値が電流負荷判定基準値よりも大きいと前記電動モータが負荷状態であると判定し、前記電動モータの回転数が設定信号によって設定された第１の回転数となるように前記制御信号を生成し、前記電動モータに流れる電流値が電流無負荷判定基準値よりも小さくなると前記電動モータが無負荷状態であると判定し、前記電動モータの回転数が前記設定信号によって設定された前記第１の回転数よりも低い回転数である第２の回転数となるように前記制御信号を生成する、電動工具。
17. 請求項１６記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記電動モータに流れる初期電流値を検出し、前記初期電流値に負荷判定電流値を加えた値を前記電流負荷判定基準値として設定し、前記初期電流値に無負荷判定電流値を加えた値を前記電流無負荷判定基準値として設定する、電動工具。
18. 請求項１７記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記電動モータに流れる初期電流値を検出する際に、前記電動モータの回転数が前記第２の回転数となるように制御する、電動工具。
19. 請求項１６記載の電動工具において、
    前記制御部は、設定した前記電流負荷判定基準値および前記電流無負荷判定基準値を電流無負荷／電流負荷判定基準テーブルとして格納するメモリ部を有し、前記設定信号によって設定される前記電動モータの回転数が複数の回転数を有する際に、前記設定信号によって設定される前記電動モータの回転数毎に、前記電流負荷判定基準値および前記電流無負荷判定基準値をそれぞれ設定し、前記無負荷／負荷判定基準テーブルに格納する、電動工具。
20. 電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    制御信号に基づいて、電動モータに印加される電圧を導通角によって制御するスイッチング素子と、
    前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
    前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記スイッチング素子の初期導通角を検出し、前記スイッチング素子の導通角が前記初期導通角よりも増加すると前記電動モータが負荷状態であると判定し、前記初期導通角と増加した前記導通角とに基づいて前記電動モータの回転数を設定する、電動工具。
21. 請求項２０記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記初期導通角と増加した前記導通角とに基づいて前記電動モータの回転数を設定する負荷回転数テーブルを有し、前記電動モータが負荷状態であると判定した際に、前記負荷回転数テーブルを参照して前記電動モータの回転数を設定する、電動工具。
22. 請求項２１記載の電動工具において、
    前記負荷回転数テーブルは、前記初期導通角と増加した前記導通角とがいずれも増加するに従って、前記電動モータの回転数が増加するように設定される、電動工具。
23. 請求項２１記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記初期導通角を検出する際に、前記電動モータの回転数が前記負荷回転数テーブルに設定された回転数よりも低い回転数となるように制御する、電動工具。
24. 請求項２３記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記スイッチング素子の導通角が無負荷判定基準値よりも小さくなると前記電動モータが無負荷状態であると判定し、前記電動モータの回転数を前記初期導通角を検出する際に設定する回転数となるように制御する、電動工具。
25. 請求項２４記載の電動工具において、
    前記制御部は、さらに、前記電動モータの回転数に対応する前記無負荷判定基準値を格納する無負荷判定基準テーブルを有し、前記無負荷判定基準テーブルを参照して前記電動モータが無負荷状態であると判定する、電動工具。
26. 請求項２４記載の電動工具において、
    前記制御部は、検出した前記初期導通角に無負荷判定導通角を加えた値を前記無負荷判定基準値として前記無負荷判定基準テーブルに設定する、電動工具。
27. 電動モータの回転数を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    制御信号に基づいて、電動モータに印加される電圧を制御するスイッチング素子と、
    前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部と、
    前記電動モータに流れる電流値を検出する電流検出部と、
    前記回転数検出部が検出した前記電動モータの回転数に基づいて、前記制御信号を生成し、前記スイッチング素子に出力する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記電動モータに流れる初期電流値を検出し、前記電動モータに流れる電流値が前記初期電流値よりも増加すると前記電動モータが負荷状態であると判定し、前記初期電流値と増加した前記電流値とに基づいて前記電動モータの回転数を設定する、電動工具。
28. 請求項２７記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記初期電流値と増加した前記電流値とに基づいて前記電動モータの回転数を設定する電流負荷回転数テーブルを有し、前記電動モータが負荷状態であると判定した際に、前記電流負荷回転数テーブルを参照して前記電動モータの回転数を設定する、電動工具。
29. 請求項２８記載の電動工具において、
    前記電流負荷回転数テーブルは、前記初期電流値と増加した前記電流値とがいずれも増加するに従って、前記電動モータの回転数が増加するように設定される、電動工具。
30. 請求項２８記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記初期電流値を検出する際に、前記電動モータの回転数が前記電流負荷回転数テーブルに設定された回転数よりも低い回転数となるように制御する、電動工具。
31. 請求項３０記載の電動工具において、
    前記制御部は、前記電動モータに流れる電流値が電流無負荷判定基準値よりも小さくなると前記電動モータが無負荷状態であると判定し、前記電動モータの回転数を前記初期電流値を検出する際に設定する回転数となるように制御する、電動工具。
32. 請求項３１記載の電動工具において、
    前記制御部は、さらに、前記電動モータの回転数に対応する前記電流無負荷判定基準値を格納する電流無負荷判定基準テーブルを有し、前記電流無負荷判定基準テーブルを参照して前記電動モータが無負荷状態であると判定する、電動工具。
33. 請求項３２記載の電動工具において、
    前記制御部は、検出した前記初期電流値に無負荷判定電流値を加えた値を前記電流無負荷判定基準値として前記電流無負荷判定基準テーブルに設定する、電動工具。

Images