JP2019107716A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者が負荷が増大していることを認識可能な電動工具を提供することを目的とする。【解決手段】モータ（４）と、前記モータを駆動する駆動部（８）と、前記駆動部を制御する制御部（７）と、前記モータにかかる負荷の状態を報知する報知部（２５、２７）と、を備え、前記制御部は、前記モータにかかる負荷の大きさに応じて前記報知部の複数の報知状態を徐々に又は段階的に変更するように構成されたことを特徴とする電動工具。【選択図】図４

Description

本発明は電動工具に関する。

従来から、電動工具として木材等を切断する切断機である電動丸鋸が広く用いられている。例えば、特許文献１には、負荷の増大に伴いスイッチング素子に供給される電流が過電流になるとモータを停止することでスイッチング素子の保護を図った電動丸鋸が記載されている。

特開２０１５−２７７１１号公報

特許文献１に記載された電動丸鋸においては、作業者が負荷が増大していることを認識できないという問題があった。このため、例えば、モータにかかる負荷が増大していても、作業者は負荷を減少させる作業をすることもできないし、モータの停止に備えることもできない。言い換えれば、負荷の増大によるモータの停止は、作業者にとって唐突なものになってしまう。また、モータ停止後に作業を再開したとしても被加工材の切断面の切れ肌（切断面の平滑度合い）が不均一になるなどの問題も生じる。

かかる課題に鑑み、本発明は、作業者が負荷が増大していることを認識可能な電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、モータと、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、前記モータにかかる負荷の状態を報知する報知部と、を備え、前記制御部は、前記モータにかかる負荷の大きさに応じて前記報知部の複数の報知状態を徐々に又は段階的に変更するように構成されたことを特徴とする電動工具を提供している。 このような電動工具によれば、前記モータにかかる負荷に応じて前記報知部の状態を変更しているため、前記報知部の状態によって作業者に負荷の変化を認識させることができる。

前記制御部は、前記モータへの負荷が増大して前記モータが停止する前に前記モータにかかる負荷に応じて前記報知部が報知する状態を変更することが好ましい。また、前記制御部は、前記負荷が許容範囲を超えたときに前記モータを停止し、前記制御部は、前記負荷が前記許容範囲内の所定の大きさを超えた過負荷状態に移行する前に、前記負荷に応じて前記報知部が報知する状態を変更することが好ましい。

このような電動工具によれば、過負荷がかかる前に作業者に負荷の変化を認識させることができる。

前記制御部は、前記モータが回転を開始してから、前記負荷が所定の大きさになるまでは前記報知部が報知する状態を一定に維持することが好ましい。

前記制御部は、前記モータの回転速度を所定の速度に維持する定速度制御を実行可能であり、前記制御部は、前記定速度制御を維持することが不可能な負荷が前記モータにかかった後に、前記負荷に応じて前記報知部が報知する状態を変更することが好ましい。

このような電動工具によれば、作業者に定速度制御が維持できない負荷がモータにかかっていることを認識させることができる。

前記モータの回転速度を検出する回転速度検出部と前記モータに流れる電流値を検出する電流検出部の少なくとも一方をさらに備え、前記制御部は、前記回転速度が所定回転速度以下、又は、前記電流値が所定電流値以上になると、前記報知部の報知状態を変更することが好ましい。

このような電動工具によれば、回転速度または電流値によって負荷を特定することで、作業者に負荷の変化を認識させることができる。

前記報知部は、光を照射可能な照明装置であり、前記制御部は、前記モータにかかる負荷に応じて前記報知部が照射する光の量を変更することが好ましい。

このような電動工具によれば、報知部が照射する光の量の変化によって、作業者に負荷の変化を認識させることができる。

前記制御部は、前記モータにかかる負荷が所定の大きさを超えた後に、前記負荷に応じて前記報知部が照射する光の量を変更することが好ましい。

このような電動工具によれば、モータにかかる負荷が所定の大きさを超えたときに、報知部が照射する光の量の変化によって、作業者に負荷の変化を認識させることができる。

前記報知部は、光を照射可能な照明装置であり、前記制御部は、前記モータにかかる負荷に応じて前記報知部が照射する光の量を徐々に又は段階的に変更することが好ましい。前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記報知部が照射する光の量を徐々に又は段階的に減少させることが好ましい。

このような電動工具によれば、光の量の減少によって、作業者に負荷の程度を認識させることができる。

前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記報知部が照射する光の量を徐々に又は段階的に増加させることが好ましい。

このような電動工具によれば、光の量の増加によって、作業者に負荷の程度を認識させることができる。

前記制御部は、前記モータにかかる負荷が所定の大きさを超えた後に、前記負荷が第１の負荷のときに前記報知部が報知する状態を第１の状態に変更し、前記負荷が前記第１の負荷より大きい第２の付加のときに前記報知部が報知する状態を第２の状態に変更することが好ましい。記制御部は、前記モータにかかる負荷が所定の大きさを超えたときに、前記負荷に応じて前記報知部が報知する状態を連続的に変更することが好ましい。

前記報知部のオン状態とオフ状態とを切替えるスイッチング動作を行うスイッチング部を更に備え、前記制御部は、前記モータにかかる負荷に応じて前記スイッチング動作のデューティ比を徐々に又は段階的に変更することが好ましい。前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記デューティ比を徐々に又は段階的に減少させることが好ましい。前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記デューティ比を徐々に又は段階的に増加させることが好ましい。

また、本発明は、モータと、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、報知部と、を備え、前記制御部は、前記モータへかかる負荷が増大して前記モータが停止する前に、前記負荷の大きさに応じて前記報知部が報知する状態を変更することを特徴とする電動工具を提供している。このような電動工具によれば、前記モータにかかる負荷に応じて前記報知部の状態を変更しているため、前記報知部の状態によって作業者に負荷の変化を認識させることができる。

さらに、本発明は、モータと、前記モータを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、報知部と、を備え、前記制御部は、前記モータの回転速度を所定の速度に維持する定速度制御を実行可能であり、前記制御部は、前記定速度制御を維持することが不可能な負荷が前記モータにかかったら前記負荷に応じて前記報知部が報知する状態を変更することを特徴とする電動工具を提供している。このような電動工具によれば、作業者に定速度制御が維持できない負荷がモータにかかっていることを認識させることができる。

上記課題を解決するために本発明は、作業者が負荷が増大していることを認識可能な電動工具を提供している。

本発明の第１の実施の形態における電動丸鋸の外観図である。 本発明の第１の実施の形態の電動丸鋸の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における電流に対するモータの回転速度および第２デューティ比の関係を示したグラフである。 本発明の第１の実施の形態におけるメイン処理を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態におけるメイン処理を説明するタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるメイン処理を説明するフローチャートである。 本発明の変形例における卓上丸鋸の外観図である。

本発明の第１の実施の形態による切断機の一例であるコードレス電動丸鋸１について、図１乃至図５を参照しながら説明する。電動丸鋸１は、木材等の被加工材を切断するための電動式の切断機である。

以下の説明においては、図中に示されている「前」を前方向、「後」を後方向、「上」を上方向と定義する。本明細書において寸法、数値等について言及した場合には、当該寸法及び数値等と完全に一致する寸法及び数値だけでなく、略一致する寸法及び数値等（例えば、製造誤差の範囲内である場合）を含むものとする。「同一」、「直交」、「平行」、「一致」、「面一」、「一定」等についても同様に「略同一」、「略直交」、「略平行」、「略一致」、「略面一」、「略一定」等を含むものとする。

電動丸鋸１は、図１、図２に示されているように、ベース２、丸鋸刃Ｐ１を支持するハウジング３、モータ４、電池パック５を有している。

ベース２は、例えばアルミ等の金属製であり、底面視略矩形状をなしている。ベース２には、丸鋸刃Ｐ１の進入を許容する前後方向に延びる長孔が形成されている。ベース２の底面は、切断作業時に被加工材に対して摺動させる摺動面である。

ハウジング３は、ベース２の上部に設けられており、モータ４を収容している。ハウジング３は、作業者が把持可能な把持部３１を有している。把持部３１には、手動操作可能なトリガスイッチ３２Ａ（図２）と連動するトリガ３２が設けられている。作業者はトリガ３２を操作することにより、モータ４を回転させる。モータ４が回転すると図示せぬ動力伝達機構によって、モータ４の動力が丸鋸刃Ｐ１に伝達され、丸鋸刃Ｐ１による被加工材の切断作業を行うことができる。

把持部３１の前方には照明装置としてのＬＥＤライト２５が設けられている。ＬＥＤライト２５は、ベース２の下に置かれた被加工材に光を照射可能である。ＬＥＤライト２５は、丸鋸刃Ｐ１によって被加工材が切断される箇所に光を照射する。

電池パック５は、ハウジング３１の後方に取外し可能に装着されており、内部に複数の電池セルを収容している。電池セル種別は、特に限定されるものではなく、任意の二次電池を対象としているが、本実施の形態では、電池セルにリチウムイオン電池を用いた例を説明する。

図２は、電動丸鋸１の電気的構成を示すブロック図である。図２に示されるように、電動丸鋸１は、モータ４と、制御回路７と、スイッチング回路８と、サーミスタ９と、ホールＩＣ１０と、シャント抵抗７１と、電源回路７２と、電圧検出回路７３と、電池接続端子１１と、トリガスイッチ３２Ａと、ＬＥＤライト２５と、トランジスタ１５とを備えている。制御回路７は制御部の一例である。スイッチング回路８は駆動部の一例である。シャント抵抗７１は電流検出部の一例である。ホールＩＣ１０は回転速度検出部の一例である。ＬＥＤライト２５は報知部の一例である。

電池接続端子１１は、電池パック５の端子（不図示）と接続可能であり、プラス端子１１Ａと、マイナス端子１１Ｂと、信号用端子１１Ｃとを有している。プラス端子１１Ａとマイナス端子１１Ｂとは、電池パック５の図示せぬプラス端子、マイナス端子にそれぞれ接続され、電池パック５から直流電力を受取る。信号用端子１１Ｃは、電池パック５の図示せぬ信号用端子と接続され、電池パック５から出力される停止信号を受取る。電池パック５がハウジング３に接続されているときに、電池パック５は自身から出力される電流が所定の電流値を超えると過電流状態であると判断し、停止信号を信号用端子１１Ｃに出力する。また、電池パック５は電池セルの電圧が所定の電圧値より低下すると過放電状態と判断し、停止信号を信号用端子１１Ｃに出力する。

モータ４は、三相ブラシレスＤＣモータである。モータ４は、図示せぬステータと、ステータに対して回転可能なロータとを有しいる。ロータの動力は図示せぬ動力伝達機構によって丸鋸刃Ｐ１に伝達され、丸鋸刃Ｐ１を回転させる。

スイッチング回路８は、端子１１Ａ、１１Ｂ、および、モータ４に接続されている。スイッチング回路８は図示せぬ駆動回路と、複数のスイッチング素子（例えばＦＥＴ）とを有しており、電池パック５からの電力を端子１１Ａ、１１Ｂを介して受取り、モータ４に出力することによりモータ４を回転させることができる。この際、図示せぬ駆動回路は、第１パルス幅変調信号（以下、第１ＰＷＭ信号）によって図示せぬＦＥＴを駆動する。

シャント抵抗７１は、スイッチング回路８とマイナス端子１１Ｂとの間に設けられている。シャント抵抗７１は、電池パック５から出力される電流を検出するためのものであり、制御回路７は、シャント抵抗７１による電圧降下に基づいて、電池パック５から供給される電流を検出する。

電源回路７２は電池パック５の電圧を制御回路７の電源電圧（例えば５Ｖ）に変換する回路である。電圧検出回路７３は図示せぬ２つの抵抗を備えており、制御回路７は２つの抵抗の分圧に基づいてプラス端子１１Ａ（電池パック５）の電圧を測定する。

サーミスタ９は、スイッチング回路８の近傍に設けられ、スイッチング回路８（例えばスイッチング素子であるＦＥＴ）の温度を検出する。サーミスタ９は制御回路７に接続されており、検出した温度を示す温度信号を制御回路７に送信する。

ホールＩＣ１０はモータ４のロータ（不図示）の近傍に設けられ、モータ４のロータ（不図示）の回転速度（単位時間当たりの回転数）を検出する。ホールＩＣ１０は、制御回路７に接続されており、検出した回転速度を示す回転速度信号を制御回路７に送信する。

ＬＥＤライト２５は、トランジスタ１５を介して制御回路７に接続されている。ＬＥＤライト２５はトランジスタ１５がオン状態のときに、光を被加工材（丸鋸刃により切断させる箇所）に向けて照射する。尚、本実施の形態ではＬＥＤライト２５は被加工材のうち丸鋸刃Ｐ１の左側の領域に光を照射する。トランジスタ１５はスイッチング部を構成する。

制御回路７は、例えばマイコンであり、電源回路７２、電圧検出回路７３、シャント抵抗７１、スイッチング回路８、トリガスイッチ３２Ａ等に接続されている。制御回路７は電源回路７２で生成された駆動電源を受け取って動作する。制御回路７は、電池パック５から送られるモータ停止信号を端子１１Ｃを介して受け取ることが可能である。制御回路７は、モータ停止信号を受け取るとスイッチング回路８を介してモータ４の回転を停止又は制限させる。

制御回路７は、ホールＩＣ１０から受け取った回転速度信号に基づき、スイッチング回路８のスイッチング動作を制御する。本実施の形態では、制御回路７は、スイッチング動作を制御することによりモータ４を所定の回転速度ＲＣ（図３）で回転させる定速度制御を行うことが可能である。この際、制御回路７は、回転速度信号に基づいて第１デューティ比を設定し、設定した第１デューティ比をスイッチング回路８に出力する。第１デューティ比は、第１ＰＷＭ信号における所定の周期に対するオン期間の比である。スイッチング回路８の駆動部は、受け取った第１デューティ比を有する第１ＰＷＭ信号を生成し、当該第１ＰＷＭ信号によって図示せぬＦＥＴを駆動する。これによりモータ４が所定の回転速度ＲＣで回転する。例えばモータ４の負荷を複数段階に変更した場合を説明する。モータ４の負荷が所定の負荷（第１負荷）の状態で第１デューティ比としてデューティ比Ａ（１００％未満）に設定した場合、モータ４の負荷が第１負荷より大きい第２負荷になるとモータ４の回転速度が所定の回転速度ＲＣより低下してしまうため、制御回路７はモータ４を所定の回転速度ＲＣに維持するよう、第１デューティ比をデューティ比Ａから増加させたデューティ比Ｂに設定する。更に第２負荷より大きい第３負荷になるとデューティ比Ｂより大きいデューティ比Ｃに設定する。逆にモータ４の負荷が第１負荷より小さい第４負荷になるとモータ４の回転速度が所定の回転速度ＲＣより増加してしまうため、第１デューティ比をデューティ比Ａから減少させたデューティ比Ｄに設定する。すなわち、モータ４の負荷の増減に応じて第１デューティ比を調整し、所定の負荷に対して負荷が大きくなれば第１デューティ比を大きくし、負荷が小さくなれば第１デューティ比を小さくすることで、モータ４の回転速度を所定の回転速度ＲＣに維持し定速度制御を行っている(後述する図３の電流０〜ＩＣの領域)。ここで、第１デューティ比は、モータ４の回転速度を一定に維持するためのデューティ比であり、負荷に応じて変化するため固定値ではない。なお、負荷が大き過ぎると（例えば第３負荷より大きい）、第１デューティ比を１００％にしてもモータ４の回転速度を一定に維持すること（定速度制御）ができなくなり、負荷の増加に応じてモータ４の回転速度が低下する（後述する図３の電流ＩＣを超えた領域）。

トリガスイッチ３２Ａは、図１のトリガ３２と連動している。トリガ３２が作業者によって引かると、トリガスイッチ３２Ａは、制御回路７にオン信号を出力する。制御回路７は、トリガスイッチ３２Ａからオン信号を受け取るとスイッチング回路８のスイッチング動作を開始する。これによりモータ４の回転が開始する。トリガ３２が作業者によって引かれていない状態のときに、トリガスイッチ３２Ａは、オン信号の出力を停止する。制御回路７は、オン信号の出力停止を検出すると、スイッチング回路８のスイッチング動作を停止する。これによりモータ４が停止する。

制御回路７は、第２ＰＷＭ制御によってＬＥＤライト２５を点灯させる。ここで第２ＰＷＭ制御は、第２パルス幅変調信号（第２ＰＷＭ信号）を用いてトランジスタ１５のオンオフを切替える制御である。制御回路７は、第２デューティ比を設定し、第２デューティ比に基づいて第２ＰＷＭ信号を生成し、第２ＰＷＭ信号をトランジスタ１５のベースに出力する。第２デューティ比は、第２ＰＷＭ信号における所定の周期に対するオン期間の比である。本実施の形態では、制御回路７は、第２デューティ比をモータ４の回転速度に基づいて決定する。尚、第２ＰＷＭ制御によってトランジスタ１５がオンオフを切替えるためＬＥＤライト２５は厳密には点滅することになるが、第２ＰＷＭ制御における出力信号の周期は十分短いため、作業者の目には任意の第２デューティ比においてＬＥＤライト２５は常に点灯しているように見える。但し、第２デューティ比が低下するに従って光量の時間平均は低下するため、作業者の目には光量が低下したように見える。また、第２デューティ比が０またはその近傍のときには作業者の目にはＬＥＤライト２５は消灯しているように見える。以下では、光量の時間平均を単に光量と呼ぶ。

次に図３を参照して、本実施の形態の第２デューティ比の設定方法について説明する。図３は、モータ４に流れる電流と（横軸）、回転速度（モータ４の単位時間当たりの回転数）と、第２デューティ比と（共に縦軸）の関係を示すグラフである。図３における［１］で示される実線が本実施の形態の第２デューティ比を表す。定速度制御を行っている際には、回転速度はＲＣで一定である。詳細には、モータ４の負荷が増大しても電流値ＩＣ（第３の所定値）まではモータ４は定速度制御を行うことができる。すなわち、モータ４の負荷に応じて第１デューティ比を調整してモータ４を定速度制御している。ここで負荷は、モータ４の回転を止める方向に働くトルクを示している。電流がＩＣに到達した後にさらに負荷が増加すると、電流も増加し、第１デューティ比を１００％に設定してもモータ４の回転速度を一定に維持することができず回転速度が負荷の増加に応じて低下する。負荷が増加し電流がＩＥに至ると、モータ４は負荷により停止する。図３に示されるように、電流がＩＣより大きいＩＤ（第２の所定値）のときに回転速度はＲＤであり、電流がＩＤより大きいＩＳ（第１の所定値）であるときに回転速度はＲＳである。このように、定速度制御が可能な領域を外れた後において負荷が増大すると、電流は増大し回転速度は減少する。言い換えれば、定速度制御に一旦移行した後において、定速度制御が可能な領域（電流が０〜ＩＣ）を外れた場合（電流がＩＣより大きい場合）、電流と回転速度とは負荷を推し量ることが可能な指標である。尚、図３ではモータ４にかかる負荷について説明するために電流がＩＥまで増加することを説明したが、本実施の形態では、電池パック５における電池セルから過電流が出力されることを防止するために、電流ＩＥとＩＣとの間にある電流ＩＳにおいてモータ４を停止する過電流保護制御を行っている。このため、実際の作業においてモータ４に電流値ＩＳより大きい電流が流れることはない。

本実施の形態では、電流がＩＣからＩＳの間の電流値ＩＤになったときに、モータ４は過負荷状態に移行する。言い換えれば、回転速度がＲＣからＲＳの間のＲＤになったときに、モータ４は過負荷状態に移行する。すなわち、制御回路７はモータ４に流れる電流値又はモータ４の回転速度に基づいて過負荷状態になったと判断する。例えば、過負荷状態の初期である回転速度ＲＤの状態は、モータ４の回転速度が低下して被加工材の種類によっては切断作業の効率が許容範囲でなくなる可能性があり、即座にモータ４を停止する必要はないものの、さらに負荷が増大したときにはモータ４を停止する必要がある状態である。なお、電流がＩＳ、回転速度がＲＳになったとき（過電流保護制御を行ってモータ４を停止するとき）に過負荷状態としてもよい。以下では、電流がＩＳ、回転速度がＲＳになったとき（過電流保護制御を行ってモータ４を停止するとき）を第２の過負荷状態と呼ぶ。

定速度制御を維持できない負荷がかかったとき（即ち、電流ＩＣより大きいとき、または、回転速度ＲＣ未満となったとき）、回転速度をＲ、モータ４の電流値をＩ、Ｋ１を正の定数とすると図３におけるＲとＩとの関係は以下の式（１）のようになる。

（数１）
Ｒ＝ＲＣ−Ｋ１×（Ｉ−ＩＣ） 式（１）

つまり、定速度制御が負荷により維持できなくなった後では、回転速度Ｒは、電流値Ｉが大きくなると低下する。

本実施の形態では第２デューティ比は、定速度制御においては１００％である。定速度制御領域を外れた後（第１デューティ比を１００％に設定した後）に負荷が増大すると、負荷に応じて第２デューティ比を連続的に（徐々に）低下させている。言い換えれば、定速度制御領域を外れた後に、回転速度がＲＣ未満になると（電流がＩＣより大きくなると）、回転速度の減少（電流の増大）に応じて第２デューティ比を低下させている。より具体的には、定速度制御を維持できない負荷がかかったときに、第２デューティ比をＤとし、Ｋ２を正の定数とするとＤとＲとの関係は以下の式（２）のようになる。

（数２）
Ｄ＝１００−Ｋ２×（ＲＣ−Ｒ） 式（２）

ここで、ＲＣ−Ｒは定速度制御が終了した（定速制御領域を外れた）時点からの負荷の増分を示す。従って、第２デューティ比Ｄはモータ４の負荷の増大に応じて連続的に（徐々に）減少する。言い換えれば、第２デューティ比は、回転速度の低下（電流の増加）に応じて減少するように設定されている。負荷が増大するほどＬＥＤライト２５の光量は低下するため、作業者は、負荷の増大をＬＥＤライト２５の明るさから推定することができる。また、被加工材に照射される光量が低下することで被切断材が見えにくくなるため、作業者に作業の中断を促すことにもなる。

制御回路７は、モータ４が第２の過負荷状態になる前（モータ４を停止する必要がある過負荷状態と判断する前であって、回転速度がＲＳまで低下する前、電流がＩＳまで増加する前）に負荷に応じてデューティ比を低下させるようにしている。これによって、モータ４の回転が停止する充分前のタイミングであって、第２の過負荷状態に移行する前のタイミングでユーザに負荷の増大を報知することが可能になる。

尚、第２のデューティ比Ｄは、正の定数Ｋ３（Ｋ１とＫ２の積）を用いて以下の式（３）によって表すことも可能である。

（数３）
Ｄ＝１００−Ｋ３×（Ｉ−ＩＣ） 式（３）

図４は、図３の制御を実現するメイン処理を説明するフローチャートである。Ｓ１において、制御回路７は、トリガスイッチ３２ＡがＯＮされるまで待機する。トリガスイッチ３２Ａがオンされると（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ３において、制御回路７は、スイッチング回路８にスイッチング動作を実行させてモータ４を起動する。このとき制御回路７は第２デューティ比を１００％に設定して、ＬＥＤライト２５を点灯させる。Ｓ５において、モータ４の回転速度が上昇し所定の回転速度ＲＣに達すると、制御回路７は定速度制御を行う。定速度制御では、モータ４のスイッチング動作における第１デューティ比を調節して、モータ４の回転速度を一定のＲＣに維持する。尚、回転速度が所定の回転速度ＲＣに達するまでは、制御回路７は第２デューティ比を１００％に維持してＬＥＤライト２５を点灯させる。

Ｓ７において、制御回路７は、シャント抵抗７１を用いてスイッチング回路８（モータ４）に供給される電流の値を検出する。なお、電池パック５でも電流の値及び電池セルの電圧を検出している。

Ｓ９において、制御回路７は、モータ４の回転速度が所定の回転速度ＲＣ未満であるかを判断する。上記のように、第１デューティ比が１００％に設定された状態で定速度制御を行っている状態において、さらに負荷が増大すると回転速度を一定に維持することができずモータ４の回転速度は低下する。このためＳ９の判定によって、モータ４にかかる負荷が増大しているかを判断することができる。尚、Ｓ９において、モータ４に供給される電流がＩＣより大きいかを判断し、モータ４にかかる負荷が増大しているかを判断してもよい。あるいは、回転速度が所定の回転速度ＲＣ未満であり、かつ、電流がＩＣより大きいときに負荷が増大していると判断するようにしてもよい。Ｓ９において否定判定される場合には、回転速度ＲＣを維持することができているため、Ｓ１１において制御回路７は第２デューティ比を１００％に設定する。

一方、Ｓ９において肯定判定された場合には、第１デューティ比を１００％に設定しても回転速度ＲＣを維持することができない状態であるため、Ｓ１３において、モータ４の回転速度に基づいて第２デューティ比を決定する。詳細には、第２デューティ比は式（２）を用いて決定される。式（２）において回転速度はモータ４にかかる負荷が大きいと低下するため、第２デューティ比は、モータ４にかかる負荷に応じた値に設定される。

Ｓ１３またはＳ１１が実行されると、Ｓ１５において制御回路７は、設定された第２デューティ比で、トランジスタ１５を駆動してＬＥＤライト２５を発光させる。

Ｓ１７において、制御回路７は、Ｓ７で検出された電流値がＩＳより大きいかを判断する。Ｓ１７において肯定判断された場合には、制御回路７はモータ４を停止する。すなわち、スイッチング回路８の動作を停止する。これにより電池パック５の電池セルから過電流が出力されることを防ぐことができる。また、電池パック５から信号用端子１１Ｃを介して停止信号が入力された場合にも制御回路７はモータ４を停止する。

Ｓ１７において否定判定された場合には、Ｓ１９において制御回路７は、サーミスタ９からの温度信号に基づいてスイッチング回路８の温度を検出し、検出した温度が所定の加熱保護温度以上であるかを判断する。Ｓ１９において肯定判断された場合には、制御回路７はモータ４を停止する。これにより、スイッチング回路８が焼損することを防止することができる。

Ｓ１９において否定判定された場合には、Ｓ２１において、トリガスイッチ３２Ａがオフ状態になったかを判断する。Ｓ２１において肯定判定された場合には、制御回路７はモータ４を停止する。

Ｓ２１において否定判定された場合には、制御回路７はＳ７に戻る。

図５は、図４の処理によるモータ４の電流と回転速度および第２デューティ比を示したタイミングチャートである。

時刻Ｔ１において、トリガスイッチ３２Ａがオン状態になると、過渡電流（起動電流）によりモータ４に供給される電流が急激に増加する。この過度電流は瞬間的にい発生するものであるため、制御回路７は過度電流を無視してモータ４及びＬＥＤライト２５の制御を継続する。モータ４の起動後、制御回路７は、第２デューティ比を１００％に設定し、ＬＥＤライト２５を点灯する。制御回路７は定速度制御が終了する時刻Ｔ４まで１００％に維持する。時刻Ｔ２からＴ３の期間において、モータ４の回転速度が上昇し、モータ４の電流が低下する。時刻Ｔ３においてモータ４の回転速度は所定の回転速度ＲＣに達し、定速度制御が実行される。

時刻Ｔ４までは定速度制御が実行されモータ４に流れる電流は負荷に応じて変化する。負荷に応じて第１デューティ比を調整し定速度制御を実行する。すなわち、負荷が増大するに従い第１デューティ比を１００％まで増加させる。時刻Ｔ４において、負荷が増大し第１デューティ比を増加できなくなると定速度制御を実現不可能になり、それ以降モータ４の回転速度が次第に低下する。時刻Ｔ４以降、制御回路７は、回転速度に応じて第２デューティ比を変更し、ＬＥＤライト２５の光量を変化させる。これにより、時刻Ｔ４以降は、負荷の増大に伴いＬＥＤライト２５の光量が減少する。尚、図５では示されていないが、図４に示されるメイン処理によれば、負荷が軽減すれば、ＬＥＤライト２５の光量は増加する。

時刻Ｔ５以降では、負荷がさらに増大し、回転速度が急激に低下する。このため第２デューティ比も急激に低下する。時刻Ｔ６において、モータ４に流れる電流値がＩＳになるため、制御回路７はモータ４を停止する。このとき、第２デューティ比は０になりＬＥＤライト２５は消灯する。

以上に説明した電動丸鋸１の制御によれば、モータ４の回転速度に応じて第２ＰＷＭ信号の第２デューティ比を設定している。モータ４の回転速度の低下に伴って第２デューティ比も低下するため、作業者は、光量の低下を認識し、過負荷状態になってモータ４が停止する前に、負荷が増大していると判断することができる。これにより、作業者は、さらに負荷が増大するとモータ４が停止する可能性があると判断できる。光量は負荷の増大に伴って低下するため、例えば、過電流保護（Ｓ１７）や、加熱保護（Ｓ１９）のためにモータ４が停止したときに、作業者がモータ４が突然停止したと感じることを抑制することができる。あるいは作業者は、光量の低下に伴って、作業を中断したり、負荷を低下させるような作業に切替えたりすることも可能になる。また、定速度制御を行う電動工具、例えば電動丸鋸１等の切断工具の場合、作業途中で定速度制御ができなくなってしまうと被加工材の切断面の切れ肌が悪くなった状態で作業が継続してしまう可能性がある。そのため、定速度制御領域を外れた場合に即座に作業者に報知することで、このようなことを抑制することができる。また、ドライバ等の締付工具の場合には締め付けトルクにムラができてしまう可能性を抑制することができる。
（第２の実施の形態）

第２の実施の形態による電動工具１の構成は、以下の点を除き、第１の実施の形態による電動工具１と同様である。よって、ここでは第１の実施の形態と異なる構成についてのみ説明し、他の構成についてはその説明を省略する。

図２に示されるように、第２の実施の形態の電動丸鋸１は、ＬＥＤライト２７とトランジスタ１７とをさらに有している。図１に示されるようにＬＥＤライト２５は、作業者の左側（丸鋸刃Ｐ１の左側）において被加工材に光を照射しているが、ＬＥＤライト２７は作業者の右側（丸鋸刃Ｐ１の右側）において、被加工材（切断箇所）に光を照射する。このような構成によって、丸鋸刃Ｐ１の左右の領域において被加工材に光を照射できる。丸鋸刃Ｐ１の左右両側から光を照射しているため、丸鋸刃Ｐ１の影が被加工材上にできることを抑制することができる。ＬＥＤライト２７と、トランジスタ１７とのそのほかの構成は、ＬＥＤライト２５とトランジスタ１５との構成と同じであるため説明を省略する。

図６は、第２の実施の形態のメイン処理について説明するフローチャートである。第２の実施の形態では、制御回路７は、ＬＥＤライト２５と２７とをそれぞれ制御する第２ＰＷＭ信号と第３ＰＷＭ信号とを生成している。第２ＰＷＭ信号と３ＰＷＭ信号とはそれぞれ第２デューティ比と第３デューティ比とを有している。制御回路７は、第２デューティ比と第３デューティ比とを設定し、第２デューティ比と第３デューティ比とに基づいた第２ＰＷＭ信号と第３ＰＷＭ制御とによってトランジスタ１５、１７を駆動する。尚、メイン処理が開始されてからＳ５の処理までは第２デューティ比と第３デューティ比とはともに１００％である。

Ｓ３０の判断は図４のＳ９と同じである。Ｓ３０において否定判定されると、Ｓ３１において制御回路７は、第２デューティ比と第３デューティ比とを共に１００％に設定する。

一方、Ｓ３０において肯定判定されると、Ｓ３３において、制御回路７は、第２デューティ比を１００％に設定し、第３デューティ比をモータ４の回転速度に基づいて決定する。詳細には、第３デューティ比は式（２）を用いて決定される。つまり、第２の実施の形態では、ＬＥＤライト２５は常に１００％の第２デューティ比に基づいて点灯するのに対して、ＬＥＤライト２７は回転速度などの負荷に応じて設定される第３デューティ比で点灯する。

第２の実施の形態によるメイン処理によれば、ＬＥＤライト２５は常に１００％の第２デューティ比で点灯しているのに対して、ＬＥＤライト２７は回転速度に応じた第３デューティ比で点灯する。ＬＥＤライト２５は作業を行うのに十分な明るさで常に点灯するため作業性が低下することを抑制することができる。同時にＬＥＤライト２７によって、負荷が増大していることを作業者に認識させることが可能になるため、第１の実施の形態と同様な効果を奏することができる。
（変形例）

本発明による電動工具は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、電動工具の例として電動丸鋸１を説明したが、図７に示される卓上丸鋸１０１の制御において、図４に示すメイン処理を行ってもよい。卓上丸鋸１０１は、丸鋸刃Ｐ２や被加工材に光を照射するＬＥＤライト１２５、および、ＬＥＤライト１２５駆動するトランジスタを有している。卓上丸鋸１０１は、図４に示すメイン処理を行い、ＬＥＤライト１２５を駆動するトランジスタに出力するＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。

卓上丸鋸１０１は交流電源によって動作する。従って、電池パック５の電池セルが過電流を出力するのを保護するためではなく、過電流によってモータ４やスイッチング回路８の焼損を防止するためにモータ４を停止する。なお、電動丸鋸１も交流電源で動作してもよい。

また、図７に示すＬＥＤライト１２５にさらに図示せぬＬＥＤライトを追加し、図６のメイン処理を行ってもよい。この場合には、ＬＥＤライト１２５と追加したＬＥＤライトによって丸鋸刃Ｐ２の左右に光を照射すると共に、いずれかのＬＥＤライトの光量を低下することによって負荷の増大を作業者に報知することができる。この場合、追加するＬＥＤライトを、ＬＥＤライト２５と同様、丸鋸刃Ｐ２の左右一方、又は左右両側に設ければ、切断箇所を見やすくすることができる。

電動工具は、卓上丸鋸１０１のほかに例えば電動ドリルや、インパクトレンチなどであってもよい。

また、作業者に負荷が増大していることを報知する構成はＬＥＤライトに限定されず、
負荷が増大していること、および、モータ４が停止する可能性があることを作業者に報知可能であると共に、負荷の程度を報知することが可能である構成であればよい。例えば、電動丸鋸１にスピーカーなどを設け、負荷が所定の大きさに達した段階（回転速度がＲＣ未満になった段階、あるいは、電流がＩＣより大きくなった段階）で、スピーカーがブザー音を鳴らすようにし、それ以降は電流の増大に従って、ブザー音の音量を増加させるようにしてもよい。

第２の実施の形態において、ＬＥＤライト２５を点灯させる第２ューティ比を回転速度に応じて変化するようにし、ＬＥＤライト２７を点灯させる第３デューティ比を１００％にするようにしてもよい。あるいは、ＬＥＤライト２５、２７を共に回転速度に応じた第２デューティ比と第３デューティ比とを設定するようにしてもよい。

上記の実施の形態においては、第２デューティ比の設定を式（２）に基づいて回転速度に応じて決定したが、負荷に応じて設定されるのであれば、式（２）に限定されない。式（３）を利用して、電流に基づいて決定してもよい。尚、この場合にはモータ４の起動時の過渡電流を考慮し、モータ４の起動直後から所定の期間が終了するまでは、第２デューティ比を１００％に維持するようにしてもよい。あるいは、電流の逆数に基づいて第２デューティ比を設定するようにしてもよい。

Ｓ１３における第２デューティ比の設定方法を変更してもよい。例えば、図３の点線における［２］〜［４］に示したよう第２デューティ比を設定してもよい。

例えば［２］では、回転速度がＲＣ未満になった時点（電流がＩＣより大きくなった時点）で、第２デューティ比を６０％程度に設定する。この場合には、第２デューティ比が１００％から瞬時に６０％程度に低下するため、ＬＥＤライト２５の光量が急激に減少する。このような光量の急激な変化によって作業者は負荷が増大してきて、過電流保護停止に近づいていることに気付きやすくなる。電流値がＩＣより大きくなったときに、回転速度の変化（ＲＣ−Ｒ）に比例するように第２デューティ比を設定する。

また、［３］の場合には、第２デューティ比を不連続な値、即ち、離散的な複数の値の何れかに設定している。即ち、回転速度がＲＣからＲＤまで（電流がＩＣからＩＤまで）は第２デューティ比は１００％未満の第１の値に設定され、ＩＤからＩＳまでは第１の値より小さい第２の値に設定される。このような場合には、負荷の増加に伴って、第２デューティ比を段階的に減少させることで光量が段階的に減少する。

第１の実施の形態や［１］〜［３］に示したように、電流が所定の値であるＩＣに達した段階で、第２デューティ比を単調（徐々に又は段階的に）に減少させ、回転速度がＲＳ（あるいは電流がＩＳ）に達した段階でＬＥＤライト２５を消灯するようにしてもよい。

［４］の場合では、定速度制御が終了するまで（電流がＩＣになるまで）第２デューティ比を０に維持してＬＥＤライト２５を消灯している。電流ＩＣになった段階で第２デューティ比を０より大きい値に設定し、それ以降は、（Ｉ―ＩＣ）または（ＲＣ−Ｒ）に比例して増加するように第２デューティ比を設定する。このように、電流が所定の値であるＩＣに達した段階で、負荷の増加に伴って第２デューティ比を単調（徐々に）に増加させるようにしても良い。また、負荷の増加に伴って第２デューティ比を段階的に増加させるようにしても良い。例えば、電動工具によっては、作業者の操作によってＬＥＤライトを消灯するモードを有している場合があるが、この場合にも[４]のような制御を行って負荷が増大している場合にはＬＥＤライト２５を自動的に点灯することで、作業者に負荷の増大を報知することができる。

上記の実施の形態では定速度制御を行う電動丸鋸１における第２デューティ比の設定を説明したが、定速度制御を行わない電動工具や、定速度制御を行うモードと行わないモードとに切替え可能な電動工具などにおいて第２デューティ比をモータ４の負荷に応じて設定するようにしてもよい。このように定速度制御が行われていない場合には、モータ４が起動してから目標回転速度に達するまでは、第２デューティ比を１００％に維持するようにし、目標回転速度から低下した段階で第２にデューティ比を変更するようにしてもよい。目標回転速度は、電動工具において許容される最大電流時に達成可能な回転速度であっても良い。

ＬＥＤライト２５が白、緑、赤などの複数の色の光を照射可能にし、負荷に応じてこれらの色を変化させてもよい。例えば、定速度制御においては、白い光を照射し、負荷が増大し定速度制御が実現できなくなったときに、緑色の光に切替え、さらに負荷が増大したときに赤色の光に切替えるなどしてもよい。さらに各光を点灯する際のＰＷＭ信号のデューティ比を変更してもよい。

あるいは、負荷の増大に伴ってＬＥＤライト２５を点滅するようにしてもよい。ここでの点滅は、作業者が認識可能な程度の周期による点滅である。この場合には、制御回路７は、トランジスタ１５を第２ＰＷＭ信号における周期より長い周期でオンオフさせる制御を行えばよい。また、負荷の増大に伴って点滅の周期を短くするようにしても良い。あるいは、負荷の増大に伴って点滅の周期を長くするようにしても良い。

図４のＳ１７において、制御回路７は、過電流の判定をシャント抵抗７１による電流検出に基づいて行っていたが、例えば、電池パック５からモータ停止信号を受け取ったときに過電流であると判定し、モータ４を停止するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、Ｓ１７において電池パック５の電池セルを保護する目的で過電流と判定されたときにモータ４を停止していたが、モータ４や、スイッチング回路８などの回路素子を保護することを目的に過電流の判定を行ってもよい。過電流と判定するための閾値となる電流値は保護する対象に応じて決定されてもよい。

１ 電動丸鋸
３ ケーシング
４ モータ
７ 制御回路
８ スイッチング回路
２５、２７ ＬＥＤライト
１５、１７ トランジスタ
５ 電池パック

Claims (14)

1. モータと、
   前記モータを駆動する駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、
   前記モータにかかる負荷の状態を報知する報知部と、を備え、
   前記制御部は、前記モータにかかる負荷の大きさに応じて前記報知部の複数の報知状態を徐々に又は段階的に変更するように構成されたことを特徴とする電動工具。
2. 前記制御部は、前記モータへかかる負荷が増大して前記モータが停止する前に前記モータにかかる負荷に応じて前記報知部が報知する状態を変更することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記制御部は、前記モータが回転を開始してから、前記負荷が所定の大きさになるまでは前記報知部が報知する状態を一定に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記制御部は、前記モータの回転速度を所定の速度に維持する定速度制御を実行可能であり、
   前記制御部は、前記定速度制御を維持することが不可能な負荷が前記モータにかかった後に、前記負荷に応じて前記報知部が報知する状態を変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電動工具。
5. 前記モータの回転速度を検出する回転速度検出部と前記モータに流れる電流値を検出する電流検出部の少なくとも一方をさらに備え、
   前記制御部は、前記回転速度が所定回転速度以下、又は、前記電流値が所定電流値以上になると、前記報知部の報知状態を変更することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電動工具。
6. 前記報知部は、光を照射可能な照明装置であり、
   前記制御部は、前記モータにかかる負荷に応じて前記報知部が照射する光の量を徐々に又は段階的に変更することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の電動工具。
7. 前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記光の量を徐々に又は段階的に減少させることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
8. 前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記光の量を徐々に又は段階的に増加させることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
9. 前記制御部は、前記モータにかかる負荷が所定の大きさを超えた後に、前記負荷が第１の負荷のときに前記報知部が報知する状態を第１の状態に変更し、前記負荷が前記第１の負荷より大きい第２の負荷のときに前記報知部が報知する状態を第２の状態に変更することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の電動工具。
10. 前記制御部からの信号によって前記報知部のオン状態とオフ状態とを切替えるスイッチング動作を行うスイッチング部を有し、
    前記制御部は、前記モータにかかる負荷の大きさに応じて前記スイッチング部のデューティ比を徐々に又は段階的に変更することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の電動工具。
11. 前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記デューティ比を徐々に又は段階的に減少させることを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
12. 前記制御部は、前記負荷が増大するに従って、前記デューティ比を徐々に又は段階的に増加させることを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
13. モータと、
    前記モータを駆動する駆動部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、
    報知部と、を備え、
    前記制御部は、前記モータへかかる負荷が増大して前記モータが停止する前に、前記負荷の大きさに応じて前記報知部が報知する状態を変更することを特徴とする電動工具。
14. モータと、
    前記モータを駆動する駆動部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、
    報知部と、を備え、
    前記制御部は、前記モータの回転速度を所定の速度に維持する定速度制御を実行可能であり、
    前記制御部は、前記定速度制御を維持することが不可能な負荷が前記モータにかかったら前記負荷に応じて前記報知部が報知する状態を変更することを特徴とする電動工具。

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