JP5618257B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は電動工具に関し、特にスローアイドリングを行う電動工具に関する。

従来から電動工具、例えば穿孔工具であるドリルにおいて、作業開始時にビットが被穿孔材からずれるのを抑制するために、作業開始時に低速度でモータを駆動する、所謂スローアイドリングを行う場合がある。このような電動工具においては、特許文献１に示されるように、モータの無負荷時の回転数（ビットが被穿孔材と当接していない状態での回転数）と負荷時の回転数（ビットが被穿孔材と当接して穿孔している作業状態での回転数）との間に予め閾値を設けておき、モータの回転数が閾値より低下した状態でモータの回転数を高速回転させている。

特開２０１０−１７３０５３号公報

電動工具では、一定の回転数を保つように構成されてはいるが、電動工具の使用環境や、モータ及び駆動系の製造誤差等から、ある程度の回転数のばらつきが発生している。このばらつきが、一定の回転数より高い方へ回転数がばらついている場合には、負荷時の回転数が閾値より高くなることがあり、この状態では、作業状態を検出できずにモータの回転数が低速回転から高速回転へと移行することができない。またこのばらつきが、一定の回転数より低い方へばらついている場合には、無負荷状態においても閾値より低い回転数となり、無負荷であっても閾値より低いので常に負荷状態と誤って検出されて常に回転数が高い状態となるおそれがあった。よって本発明は、モータの回転状態のばらつきに関係なく、作業状態を検出することができる電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、モータと、該モータを内蔵するハウジングと、該モータで駆動され被加工部材を加工する先端工具を装着可能な装着部と、該モータの回転を制御する制御部と、を備え、該制御部には、該モータ又は該ハウジングの動作状態を検出する動作状態検出手段と、検出された該動作状態に基づいて基準値を導出する基準値導出手段と、該基準値に対する該動作状態に基づき該先端工具の該被加工部材に対する作業開始を検出する作業開始検出手段と、を有する電動工具を提供する。

上記構成の電動工具において、該制御部は、該モータの回転開始時から始まる該モータが低出力状態の第一期間から該第一期間後であって該モータが高出力状態の第二期間にかけて該モータの出力を増加させる出力増加手段を更に有し、該出力増加手段は、該作業開始検出手段によって検出された作業開始に応じて該モータの出力を増加させることが好ましい。

このような構成によると、電動工具の特性に応じた基準値を規定することができるので、モータの回転状態のばらつきに関係なく、基準値に応じて作業状態を検出することができる。

また該動作状態検出手段で該第一期間を検出した後の時間を計測する時間計測手段と、該時間計測手段で計測した計測結果に基づき、該作業開始検出手段による該作業開始の検出を許可する作業開始検出許容手段と、を備えていてもよい。

このような構成によると、第一期間において確実に低出力状態になった状態で第一期間における作業状態を検出することができる。

また該基準値導出手段は、該モータの無負荷時における該動作状態を検出して該基準値として規定し、該作業開始検出手段は、該モータが回転開始した後に該動作状態が該基準値から該モータの負荷時における該動作状態に変化したことを検出して該作業開始を規定することが好ましい。

このような構成によると、閾値に関係なくモータの回転数低下を検出することができるので、ばらつきに関係なく作業状態、特に先端工具が被対象物に当接して作業を開始したことを検出することができる。

また該基準値導出手段は、該モータの無負荷時における該動作状態を検出すると共に該無負荷時の該動作状態から少なくとも該モータに負荷が発生した時における該動作状態を導出して該基準値として規定し、該作業開始検出手段は、該モータが回転開始した後に該動作状態が該基準値に対して該モータの負荷発生側にあることを検出して該作業開始を規定してもよい。

このような構成によると、個々の電動工具に最適の閾値を求めることができる。よって第一期間において無負荷状態から負荷状態への変化がない場合、例えば作業開始から負荷状態の電動工具においても、作業状態を検出することができる。

また該基準値導出手段は、該モータの無負荷時における該動作状態を検出して設定する第一基準値と、該モータの無負荷時における該動作状態を検出し該無負荷時の該動作状態から少なくとも該モータに負荷が発生した時における該動作状態を導出して設定する第二基準値とを規定し、該作業開始検出手段は、該モータが回転開始した後に該動作状態が該第一基準値から該モータの負荷時における該動作状態に変化したこと、若しくは該モータが回転開始した後に該動作状態が該第二基準値に対して該モータの負荷発生側にあること、のいずれか一方を検出して該作業開始を規定してもよい。

また上記課題を解決するために本発明は、モータと、該モータを内蔵するハウジングと、該モータで駆動され被加工部材を加工する先端工具を装着可能な装着部と、該モータの回転を制御する制御部と、を備え、該制御部には、該モータ又は該ハウジングの動作状態を検出する動作状態検出手段と、検出された該動作状態に基づいて基準値を導出する基準値導出手段と、該基準値に基づき該先端工具の該被加工部材に対する作業終了を検出する作業終了検出手段と、該作業終了に基づき該モータの回転を停止させるモータ停止手段と、を有する電動工具を提供する。

上記構成の電動工具において、該制御部は、該モータの回転開始時から始まる該モータが低出力状態の第一期間から該第一期間後であって該モータが高出力状態の第二期間にかけて該モータの出力を増加させる出力増加手段を更に有し、該作業終了検出手段は、該モータの出力増加後に該作業終了を検出することが好ましい。

このような構成によると、電動工具の特性に応じた基準値を規定することができるので、モータの回転状態のばらつきに関係なく、基準値に応じて作業状態を検出することができる。

また該動作状態検出手段で該第二期間を検出した後の時間を計測する時間計測手段と、該時間計測手段で計測した計測結果に基づき、該作業終了検出手段による該作業終了の検出を許可する作業終了検出許容手段と、を更に備えていてもよい。

このような構成によると、第二期間において確実に高出力状態になった状態で第二期間における作業状態を検出することができる。

また該基準値導出手段は、該被加工部材に対して該先端工具が加工している時の該動作状態を検出して該基準値として設定し、該作業終了検出手段は、該動作状態が該基準値から該モータの無負荷時における該動作状態に変化したことを検出して該作業終了を規定することが好ましい。

このような構成によると、閾値に関係なくモータの回転数上昇を検出することができるので、ばらつきに関係なく作業状態、特に先端工具が被対象物へ当接されなくなった状態、即ち作業が終了したことを検出することができる。

また該基準値導出手段は、該被加工部材に対して該先端工具が加工している時の該動作状態から少なくとも該モータが無負荷になった時における該動作状態を導出して該基準値として設定し、該作業終了検出手段は、該動作状態が該基準値に対して該モータの無負荷側にあることを検出して該作業終了を規定してもよい。

このような構成によると、個々の電動工具に最適の閾値を求めることができる。よって第二期間において負荷状態から無負荷上位への変化がない場合、即ち第二期間に到達した時点において先端工具が被対象物へ当接されなくなりすでに作業が終了している場合においても、容易にその作業終了を検出することができる。

また該基準値導出手段は、該被加工部材に対して該先端工具が加工している時の該動作状態を検出して設定する第三基準値と、該被加工部材に対して該先端工具が加工している時の該動作状態から少なくとも該モータが無負荷になった時における該動作状態を導出して設定する第四基準値とを規定し、該作業終了検出手段は、該動作状態が該第三基準値から該モータの無負荷時における該動作状態に変化したこと、若しくは該動作状態が該第四基準値に対して該モータの無負荷側にあること、のいずれか一方を検出して該作業終了を規定してもよい。

また該動作状態は、該モータの回転数、該モータが消費する電力量、該モータ及び該ハウジングに加えられる振動量のうち、少なくともいずれか一つの値に応じた状態であることが好ましい。このような構成によると、容易に動作状態を検出することができる。

また該動作状態は、該モータの回転数に応じた状態であり、該制御部は、入力される電力の実電圧を検出する実電圧検出手段と、基準電圧を記憶する基準電圧記憶手段と、該モータの実回転数を検出する実回転数検出手段とを更に有し、該動作状態検出手段は、該基準電圧を該実電圧で除した値に該実回転数を乗じて該回転数を検出していることが好ましい。

このような構成によると、特にＡＣ電源において電圧変動に応じた回転状態が変動する場合であっても、回転状態検出手段で検出する回転状態を安定した値にすることができる。

本発明の電動工具によれば、モータの回転状態のばらつきに関係なく、作業状態を検出することができる。

本発明の実施の形態による電動工具を穿孔工具に適用した例を示す断面図。 本発明の実施の形態による穿孔工具の距離センサを示す要部断面図。 本発明の実施の形態による穿孔工具の表示部を示す図。 本発明の実施の形態による穿孔工具の制御回路部、インバータ回路部、及びモータ等を示す回路図。 本発明の実施の形態による穿孔工具の穿孔作業開始に係る制御を示すタイムチャート。 本発明の実施の形態による穿孔工具の穿孔作業開始に係る制御を示すフローチャート。 本発明の実施の形態による穿孔工具の入力電圧及び回転数の変動を示すグラフ。 本発明の実施の形態による穿孔工具の入力電圧及び回転数の変動を補正後の状態を示すグラフ。 本発明の実施の形態による穿孔工具の穿孔作業開始に係る制御の第一の変形例を示すフローチャート。 本発明の実施の形態による穿孔工具の穿孔作業開始に係る制御の第二の変形例を示すフローチャート。 本発明の実施の形態による電動工具を携帯用丸鋸に適用した例を示す斜視図。 本発明の実施の形態による電動工具を携帯用丸鋸に適用した例を示す断面図。

以下、本発明の第一の実施の形態に係る電動工具を、図１乃至図８に基づき説明する。図１に示される電動工具である穿孔工具１は、被穿孔材Ｗに穿孔するロータリーハンマドリルであり、ハンドル部１０と、モータハウジング２０と、ギヤハウジング６０とによりハウジングが構成されている。以下においては、図１における右側（穿孔ビット２の先端側）を穿孔工具１の前端側として前後方向を定義し、前後方向と直交する方向であってハンドル部１０がモータハウジング２０から延出される方向を下側として上下方向を定義して説明する。また被穿孔材Ｗは、穿孔工具１の前端側に位置する。ハウジングの先後方向におけるハウジングの長さ、即ち図１における左右方向における長さは３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度である。

ハンドル部１０は、プラスチックで一体成型されて略Ｕ字状をなしており、その上部には、モータハウジング２０の一部であって後述のモータ２１を収容しているモータ収容部２０Ａが規定され、モータハウジング２０の一部をなしている。ハンドル部１０の後部１０Ａ下部には、電源ケーブル１１が取付けられていると共に、後述のモータ２１等に接続されるスイッチ機構１２が内蔵されている。スイッチ機構１２には、作業者によって操作可能なトリガ１３が機械的に接続されている。トリガ１３を操作することにより、インバータ回路部１０２への電源供給又は停止が切り替えられる。また、ハンドル部１０の後部１０Ａであってトリガ１３よりもすぐ下の部分は、後部１０Ａを穿孔工具１のユーザが把持したときに、中指と薬指によって把持される部分たる把持部１０Ｃをなす。

ハンドル部１０の前部１０Ｂにおいて、その上部には先端方向に指向する距離センサ１４が設けられている。距離センサ１４は、波長は８５０ｎｍ程度の赤外線センサにより構成されており、先端・後端方向における距離センサ１４から被穿孔材Ｗまでの間の距離：Ｘを測定値として測定可能である。

距離センサ１４は、図２に示すようにその略全体が樹脂製のカバー１４Ａにより覆われている。カバー１４Ａの後部はゴムからなる弾性部材１４Ｂを介してハンドル部１０の前部１０Ｂの上部に固定されている。距離センサ１４は後述のマイコン１１０（図４）に電気的に接続されている。また、距離センサ１４は後述の入力部２３の穴深さ設定ボタン１１７に電気的に接続されており、穴深さ設定ボタン１１７においては後述のように所望の穿孔深さを入力可能である。入力される穿孔深さの値は、より具体的には、３ｃｍ〜６ｃｍ程度である。

モータハウジング２０には、その外表面であって上方位置に入力端末（入力手段）である入力部２３が設けられ、その内部にモータ２１が収納されている。入力部２３は、図３に示されるように、デジタル表示される表示部２３Ａと、深さ制御機能オン・オフボタン１１６と、穴深さ設定ボタン１１７と、原点位置設定ボタン１１８と深さ補正処理オン・オフボタンとを備えている。深さ制御機能オン・オフボタン１１６は、後述する穴深さ設定ボタン１１７により設定された穴の深さで穿孔を行うか（深さ制御機能オン）、当該設定された穴の深さに係らず穿孔を行うか（深さ制御機能オフ）、の切換えを行っている。

穴深さ設定ボタン１１７は、穿孔しようとする穴の深さの設定を行っており、ＵＰボタン１１７ＡとＤＯＷＮボタン１１７Ｂとを有している。原点位置設定ボタン１１８は、穿孔しようとする穴に対する原点位置に穿孔工具１をセットしたときに押圧することで原点位置の設定を行っている。これらボタンは、それぞれ後述のマイコン１１０に接続されている。

図１に示されるモータ２１は三相直流ブラシレスモータにより構成されており、後述のマイコン１１０により回転の制御が行われる。モータ２１は前端側へ延出されて前後方向を軸方向とする出力軸２２を備えており出力軸２２は回転駆動力を出力する。出力軸２２の基部には軸流ファン２２Ａが出力軸２２と同軸的に一体回転可能に設けられている。

ギヤハウジング６０は樹脂成型されて構成されており、モータハウジング２０の前端側に設けられている。ギヤハウジング６０内には、第一中間シャフト６１が、出力軸２２を延ばすように同軸的に配置され、軸受６３により回転可能に支承されている。第一中間シャフト６１の後端は出力軸２２と連結している。第一中間シャフト６１の先端には第四ギヤ６１Ａが設けられている。また、ギヤハウジング６０内には、出力軸２２と平行に第二中間シャフト７２が、軸受７２Ｂによってその軸心を中心に回転可能に支承されている。

第二中間シャフト７２の後端部には、第四ギヤ６１Ａと噛合する第五ギヤ７１が同軸固定されている。第二中間シャフト７２の前端側にはギヤ部７２Ａが形成され、後述する第六ギヤ７３と噛合している。ギヤハウジング６０内であって第二中間シャフト７２の上方の位置には、シリンダ７４が設けられている。シリンダ７４は第二中間シャフト７２と平行に延びて回転可能に支承されている。第六ギヤ７３はシリンダ７４の外周に固定され、上述したギヤ部７２Ａとの噛合により、シリンダ７４はその軸心を中心として回転可能である。

シリンダ７４の前端側には工具保持部１５が設けられており、後述の穿孔ビット２が着脱自在に取付けられる。第二中間シャフト７２の中間部分には、バネによって後端側へ付勢されるクラッチ７６がスプライン係合されており、クラッチ７６は、ギヤハウジング６０に設けられた図示せぬチェンジレバによってハンマドリル・モードとドリルモードとを切換え可能である。クラッチ７６のモータ２１側には、回転運動を往復運動に変換する運動変換部８０が第二中間シャフト７２に回転可能に外装されている。運動変換部８０の腕部８０Ａは、第二中間シャフト７２の回転により穿孔工具１の前後方向に往復動作可能に設けられている。

シリンダ７４内にはピストン８２が設けられている。ピストン８２は、第二中間シャフト７２と平行な方向に往復運動可能且つシリンダ７４内で摺動可能に装着されている。ピストン８２内には打撃子８３が内装されており、シリンダ７４内であってピストン８２と打撃子８３の間には空気室８４が画成される。打撃子８３の空気室側の反対位置には、中間子８５がシリンダ７４内にピストン８２の運動方向に摺動可能に支承されている。中間子８５の打撃子側反対位置には、先端工具である穿孔ビット２が位置している。よって打撃子８３は中間子８５を介して穿孔ビット２を打撃可能である。

クラッチ７６がハンマドリル・モードに切換えられているときには、クラッチ７６により第二中間シャフト７２と運動変換部８０とが結合している。運動変換部８０は、ピストンピン８１を介して、シリンダ７４内に設けられたピストン８２と連動するように接続されるように構成されている。

穿孔ビット２はドリルビットであり、図１に示されるように、丸棒状を成し螺旋状の溝が切られた胴部２Ａと、その胴部の先端に位置する先細り形状の先端部を備えており、先端部が先頭となって被穿孔材Ｗに孔を穿孔可能に構成されている。また穿孔ビット２は、工具保持部１５に対して着脱可能であり、交換可能である。

次に、図４を用いて、演算部（制御部）であるマイコン１１０を含む制御回路部と、整流回路１０１、インバータ回路部１０２及びモータ２１の回路構成について説明する。制御回路部は、スイッチ操作検出回路１１１と、印加電圧設定回路１１２と、入力電圧検出回路１１３と、電流検出回路１１４と、回転子位置検出回路１１５と、モータ回転数検出回路１１６と、制御信号出力回路１１９と、図示せぬ距離深さ設定回路及び原点位置設定回路を備えている。

スイッチ操作検出回路１１１は、トリガ１３の押込の有無を検出し、その検出結果をマイコン１１０へ出力する。印加電圧設定回路１１２は、トリガ１３から出力された目標値信号に応じて、インバータ回路部１０２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動するためのＰＷＭ駆動信号のＰＷＭデューティを設定し、マイコン１１０へ出力する。

入力電圧検出回路１１３は、整流回路１０１とインバータ回路部１０２との間の電圧を検出し、その検出結果をマイコン１１０に出力している。電流検出回路１１４は、整流回路１０１とインバータ回路部１０２との間の電流量を検出し、その検出結果をマイコン１１０に出力している。回転子位置検出回路１１５は、ホールＩＣ２１Ａから出力された回転位置検出信号に基づいてモータ２１のロータの回転位置を検出し、その検出結果をマイコン１１０に出力している。モータ回転数検出回路１１６は動作状態検出手段であり、回転子位置検出回路１１５で検出した回転位置から、モータ２１の回転数を検出して、その検出結果をマイコン１１０に出力している。図示せぬ距離深さ設定回路には穴深さ設定ボタン１１７が接続されており、深さ制御機能オンの状態で孔深さ設定ボタン１１７より入力された値まで穿孔ビット２で穿孔した時に、モータ２１への電力供給を停止する信号をマイコン１１０に出力するように構成されている。図示せぬ原点位置設定回路には、原点位置設定ボタン１１８が接続されており、原点位置設定ボタン１１８が押された時に、穿孔ビット２で穿孔する孔の原点設定に係る信号をマイコン１１０に出力している。

マイコン１１０は、印加電圧設定回路１１２からの出力に基づいてＰＷＭデューティーの目標値（パワーセーブモード：７０％、フルパワーモード：１００％）を算出する。また、回転子位置検出回路１１５からの出力に基づいて、適切に通電するステータ巻線を決定し、出力切替信号Ｈ１〜Ｈ３およびＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６を生成する。ＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６はＰＷＭデューティーの目標値の大きさに基づいてデューティー幅が決定されて出力される。制御信号出力回路１１９は、マイコン１１０で生成された出力切替信号Ｈ１〜Ｈ３及びＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６をインバータ回路部１０２に出力する。

インバータ回路部１０２には、商用電源からの交流電力が整流回路１０１を介して給電される。インバータ回路部１０２では、出力切替信号Ｈ１〜Ｈ３およびＰＷＭ駆動信号Ｈ４〜Ｈ６に基づきスイッチング素子が駆動されて、通電されるステータ巻線が決定される。さらにＰＷＭ駆動信号はＰＷＭデューティーの目標値でスイッチングされている。これにより、モータ２１の三相のステータ巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に電気角１２０°の三相交流電圧が順に印加されることとなる。

また、マイコン１１０は、ＲＯＭ等の記憶手段である記憶装置１２０とタイマ１２０Aとを備えており、記憶装置１２０は後述する各々の基準値を記憶する記憶手段として機能し、タイマ１２０Ａは、作業に係る時間を測定している。このタイマ１２０Ａが時間計測手段に該当する。

以上の構成の穿孔工具１のモータ２１の駆動時には、モータ２１の回転出力が第一中間シャフト６１、第四ギヤ６１Ａ、及び第五ギヤ７１を介して第二中間シャフト７２に伝わる。第二中間シャフト７２の回転は、ギヤ部７２Ａと第六ギヤ７３との噛合によりシリンダ７４に伝わり、穿孔ビット２に回転力が伝えられる。クラッチ７６をハンマドリル・モードに移動させると、クラッチ７６が運動変換部８０と結合し、第二中間シャフト７２の回転駆動力が運動変換部８０に伝わる。運動変換部８０では回転駆動力がピストンピン８１を介してピストン８２の往復運動に変換される。ピストン８２の往復運動により打撃子８３とピストン８２との間に画成された空気室８４中の空気の圧力は上昇及び低下を繰り返し、打撃子８３に打撃力を付与する。打撃子８３が前進して中間子８５の後端面に衝突し、中間子８５を介して打撃力が図示せぬ穿孔ビット２に伝達される。このようにしてハンマドリル・モードでは図示せぬ穿孔ビット２に回転力と打撃力が同時に付与される。

クラッチ７６がドリルモードにあるときは、クラッチ７６は第二中間シャフト７２と運動変換部８０との接続を断ち、第二中間シャフト７２の回転駆動力のみがギヤ部７２Ａ、第六ギヤ７３を介してシリンダ７４に伝達される。よって、穿孔ビット２には回転力のみが付与される。

上述の、ハンマドリル・モード若しくはドリルモードにおいては、穿孔ビット２の中心軸（穿孔ビット２の前後方向と平行な軸）と被穿孔材Ｗの平面とが直交するように穿孔工具１を保持すると共に、深さ制御機能オン・オフボタン１１６を押してマイコン１１０を深さ制御機能オン状態にする。この状態で、ＵＰボタン１１７ＡとＤＯＷＮボタン１１７Ｂとを操作して、穿孔深さを設定し、原点位置設定ボタン１１８を操作して原点位置を設定し、その後にトリガ１３を引いて穿孔を行う。穿孔中においては、距離センサ１４によって穿孔深さを常に検出しており、その穿孔深さが設定値に達したところでマイコン１１０により、自動的にモータ２１への電源供給が停止される。

また穿孔ビット２で被穿孔材Ｗに穿孔する際に、穿孔当初から穿孔ビット２を高回転（フルパワーモード：ＰＷＭデューティー１００％）にすると、穿孔ビット２が被穿孔材Ｗから弾かれて、適切な作業を行えない場合がある。よってそれを避けるために、穿孔当初は、低回転（パワーセーブモード：ＰＷＭデューティー７０％）で穿孔作業を行うと共に一定期間経過後かつ負荷検出後に高回転（フルパワーモード：ＰＷＭデューティー１００％）まで回転数を上げて作業を行う、所謂スローアイドリングを行う。

このスローアイドリングに係る制御としては、図５に示されるように、作業者がトリガ１３を引いて回転開始後（作業開始後）の第一期間において低回転でモータ２１を回転させ、その後に、モータ２１の回転数を上昇させる上昇期間を経て、高回転でモータ２１を回転させる第二期間に移行する。第二期間において、穿孔作業が終了した後に、モータ２１の回転数を低下させる下降期間を経て、再び低回転でモータ２１を回転させる図示せぬ第三期間へと移行する。そして第三期間において作業者がトリガ１３から手を離すことにより、モータ２１の回転が停止する。

穿孔ビット２が予め被穿孔材Ｗに当接した状態でトリガ１３を引いた場合（作業を開始した場合）には、モータ２１に負荷が掛かった状態が作業開始時から保たれるため、図５の実線Ｌ１に示されるように、第一期間において、モータ２１は低回転の状態を保ち、特に回転数の変動は無い。

これに対して穿孔ビット２が被穿孔材Ｗに当接していない状態でトリガ１３を引いた場合（作業を開始した場合）には、図５の破線ｌ１に示されるように、作業開始時に無負荷でモータ２１が回転するため第一期間の初期において回転数が上昇し、パワーセーブモードにおける最高回転数Ｎ１ｍａｘに到達する。その後に時刻ｔ１で穿孔ビット２が被穿孔材Ｗに当接して穿孔を始めることによりモータ２１に負荷が掛かり、回転数が低下して実線Ｌ１と同一回転数に収束する。

上昇期間を経て第二期間へと移行した際に、すでに所定の穿孔深さまで穿孔している場合には、作業者が穿孔工具１を被穿孔材Ｗに押し付けることを停止するため、モータ２１に負荷が掛からない。また穿孔ビット２が被穿孔材Ｗを貫通した場合には、穿孔ビット２の先端が被穿孔材Ｗに当接しない状態であるため、モータ２１に負荷が掛からない。この場合には、図５の破線ｌ２に示されるように、第二期間の初期において回転数が上昇し、フルパワーモードにおける最高回転数に到達する。

これに対して第二期間において未だ穿孔ビット２先端が被穿孔材Ｗに当接して穿孔作業を行っている場合には、モータ２１に負荷が掛かるため、図５の実線Ｌ２に示されるように回転数の上昇は抑制され、第二期間の開始時においてフルパワーモードにおける最小回転数Ｎ２ｍｉｎに到達する。その後に時刻ｔ２で所定の穿孔深さまで穿孔することにより、モータ２１に負荷が掛からなくなり、回転数が上昇して破線ｌ２と同一回転数に収束（フルパワーモードにおける最高回転数に到達）する。

上述の第一期間から第二期間への移行は、第一期間における回転数に基づき行われる。具体的には、第一期間における最高回転数Ｎ１ｍａｘ（第一基準値）と、最高回転数Ｎ１ｍａｘの９０％の値Ｎ０９（第二基準値）とを予め記憶装置１２０に記憶しておき、この基準値に基づき、第一期間の開始時においてモータ２１の回転数Ｎが第一基準値まで達した後に第一基準値の９０％以下まで低下するか（タイムチャートの破線ｌ１に対応した判断）、若しくは第一期間の開始後において回転数Ｎが上昇せずに第二基準値より下回ったままの状態であるか（タイムチャートの実線Ｌ１に対応した判断）、のいずれかを判断した場合に、上昇期間を経て第二期間へと移行する。尚、本実施の形態では、第二基準値と、第一基準値の９０％の値とが等しい値である。

また上述の第二期間から第三期間への移行には、第二期間における回転数に基づき行われる。具体的には、第二期間における最小回転数Ｎ２ｍｉｎ（第三基準値）と、最小回転数Ｎ２ｍｉｎの１１０％の値Ｎ１１（第四基準値）と、を記憶装置１２０に記憶しておき、この基準値に基づき、第二期間の開始時において、モータ２１の回転数Ｎが第三基準値若しくは第三基準値より小さい値を示した後に第三基準値の１１０％以上まで上昇するか（タイムチャートの実線Ｌ２に対応した判断）、若しくは第二期間の開始時において、第四基準値を上回った状態であるか（タイムチャートの破線ｌ２に対応した判断）、のいずれかを判断した場合に、下降期間を経て第三期間へと移行する。尚、本実施の形態では、第四基準値と、第三基準値の１１０％の値とが等しい値である。

上記タイムチャートに係るマイコン１１０で行われる制御について図６のフローチャートに基づき説明する。先ずＳ０１において、記憶装置１２０から予め記憶している第一基準値〜第四基準値をマイコン１１０に読み出し、次にＳ０２に進んでトリガ１３が引かれたか否かを判断する。Ｓ０２でトリガ１３が引かれたと判断したらＳ０３へと進み、パワーセーブモードでモータ２１を起動する。次にＳ０４へ進んで、現在のモードがパワーセーブモードであるか否かを判断する。現状はＳ０３においてパワーセーブモードで起動しているので（Ｓ０４：ＹＥＳ）、Ｓ０５へと進み、ＰＷＭデューティーを７０％に設定し、次にＳ０６へと進んでモータ回転数検出回路１１６によりモータ回転数Ｎを検出する。この検出したモータ回転数Ｎに基づき、Ｓ０７でモータ回転数Ｎが第一基準値を上回っているか否かを判断する。Ｓ０７でモータ回転数Ｎが第一基準値を上回っていると判断された場合（Ｓ０７：ＹＥＳ）には、Ｓ０８へと進み、この上回ったモータ回転数Ｎを新たな第一基準値として記憶装置１２０に記憶し、Ｓ０９へと進む。Ｓ０７でモータ回転数Ｎが第一基準値を上回っていないと判断された場合（Ｓ０７：ＮＯ）には、Ｓ０８を回避してＳ０９へと進む。

Ｓ０９では、現在のモータ回転数Ｎが第二基準値以下、即ち最高回転数Ｎ１ｍａｘの９０％以下にあるか否かを判断する。ここでモータ回転数Ｎが第二基準値以下と判断される場合（Ｓ０９：ＹＥＳ）には、Ｓ１０に進んでフルパワーモードへ移行し、Ｓ１１に進み、トリガ１３が引かれたままであれば（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ０４にループする。またモータ回転数Ｎが第二基準値以上と判断される場合（Ｓ０９：ＮＯ）には、Ｓ１０を回避してＳ１１に進み、トリガ１３が引かれたままであれば（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ０４にループし、未だパワーセーブモードであるのでＳ０４からＳ０５へと進み、以下Ｓ０９がＹＥＳと判断されるまで上記ループを繰り返す。ここでＳ０９がＹＥＳと判断される、即ち穿孔ビット２先端が被穿孔材Ｗに当接し負荷が発生してモータ２１の回転数が低下した状態にあるのは、図５のタイムチャートにおいて少なくとも時刻ｔ１以降である。また、Ｓ０９がＮＯと判断されるのは、タイムチャートにおいて時刻ｔ１より前である。このＳ０７（ＹＥＳ）−Ｓ０８−Ｓ０９（ＹＥＳ）、及びＳ０７（ＹＥＳ）−Ｓ０８−Ｓ０９（ＮＯ）に係る制御が、図４に示されるタイムチャートの破線ｌ１に対応する。またＳ０７（ＮＯ）−Ｓ０９（ＹＥＳ）に係る制御が、図４に示されるタイムチャートの実線Ｌ１に対応する。またＳ５〜Ｓ１０を含むフローが第一期間に該当する。

Ｓ１０−Ｓ１１からループしたＳ０４においては、現在フルパワーモードで有るため、Ｓ０４：ＮＯと判断し、Ｓ１３へと進み、ＰＷＭデューティーを１００％に設定し、次にＳ１４へと進んでモータ回転数検出回路１１６によりモータ回転数Ｎを検出する。この検出したモータ回転数Ｎに基づき、Ｓ１５でモータ回転数Ｎが第三基準値を下回っているか否かを判断する。Ｓ１５でモータ回転数Ｎが第三基準値を下回っていると判断された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）には、Ｓ１６へと進み、この下回ったモータ回転数Ｎを新たな第三基準値として記憶装置１２０に記憶し、Ｓ１７へと進む。Ｓ１５でモータ回転数Ｎが第三基準値を下回っていないと判断された場合（Ｓ１５：ＮＯ）には、Ｓ１６を回避してＳ１７へと進む。Ｓ１７では、現在のモータ回転数Ｎが第四基準値以上、即ち最高回転数Ｎ１ｍａｘの１１０％以上にあるか否かを判断する。ここでモータ回転数Ｎが第四基準値以上と判断される場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）には、Ｓ１８に進んでパワーセーブモードへ移行し、Ｓ１１に進む。またモータ回転数Ｎが第四基準値以下と判断される場合（Ｓ１７：ＮＯ）には、Ｓ１８を回避してＳ１１に進み、トリガ１３が引かれたままであれば（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ０４にループし、未だフルパワーモードであるのでＳ０４からＳ１３へと進み、以下Ｓ１７がＹＥＳと判断されるまで上記ループを繰り返す。ここでＳ１７がＹＥＳと判断されるのは、図４のタイムチャートにおいて少なくとも時刻ｔ２以降であり、Ｓ１７がＮＯと判断されるのは、タイムチャートにおいて時刻ｔ２より前である。このＳ１５（ＹＥＳ）−Ｓ１６−Ｓ１７（ＹＥＳ）、及びＳ１５（ＹＥＳ）−Ｓ１６−Ｓ１７（ＮＯ）が、図５に示されるタイムチャートの実線Ｌ２に対応する。またＳ１５（ＮＯ）−Ｓ１７（ＹＥＳ）が、図４に示されるタイムチャートの破線ｌ２に対応する。またＳ１３〜Ｓ１８を含むフローが第二期間に該当する。

Ｓ１７において、モータ回転数Ｎが第四基準値以上（Ｓ１７：ＹＥＳ）と判断された場合は、穿孔作業が終わった状態であるため、Ｓ１７（ＹＥＳ）−Ｓ１８−Ｓ１１とフローが流れた場合には、Ｓ１８でモータ２１の回転数を低下させた後にＳ１１においてトリガ１３が元に戻され（Ｓ１１：ＹＥＳ）、Ｓ１２に進んでモータ２１を停止して作業を停止し、Ｓ０２へループする。このＳ１１−Ｓ１２を含むフローが第三期間に該当する。

上記フローチャートにおいて、Ｓ０８、Ｓ１６が基準値導出手段に該当し、Ｓ０８、Ｓ１７が作業開始検出手段、作業終了検出手段に該当する。またＳ１０が出力増加手段に該当し、Ｓ１２がモータ停止手段に該当する。

上記の制御に係るモータ２１の回転は、上述のように印加電圧設定回路１１２によって設定される印加電圧に基づいている。この印加電圧は、上述のように商用電源からの交流電力を整流回路１０１により直流とした時の入力電圧Ｅｉｎに基づき設定されるが、この入力電圧は必ずしも平滑ではなく、図７に示されるように、変動し、この変動に応じてモータ２１の回転数も変動する。モータ２１の回転数が変動すると、例えば第一期間において、本来ならモータ回転数Ｎが第一基準値を上回っているのに上回っていないと判断される場合がある。よってこのような誤判断を低減するため、図８に示されるように、一例として約２３０Ｖの基準電圧Ｅｂを定め、実際のモータ２１の回転数を実回転数Ｎｏと規定した時に、モータ回転数Ｎ＝Ｎｏ×（Ｅｂ／Ｅｉｎ）として定義する。このようにモータ回転数Ｎを定義することにより、入力電圧Ｅｉｎの変動の影響を排除することができ、モータ２１が同一負荷状態にある場合において、モータ回転数Ｎを平滑にすることができ、上述のような誤判断を低減することができる。

本実施の形態で、図６に示される回転数に基づく制御は、穿孔ビット２が被穿孔材Ｗを穿孔する際の負荷発生に基づく回転数の低下に着目して制御を行っている。これに対して穿孔ビット２が被穿孔材Ｗを穿孔する際の負荷発生に基づく電流量の上昇に着目して制御を行っても良い。具体的には図９に示されるフローチャートに基づき制御を行う。この図９に示される電流量に係るフローチャートは、図6に示される回転数に係るフローチャートと同一の構成を成しており、回転数が電流量に置き換わったチャートである。また上述のように、モータ２１への負荷が増加すると回転数は低下するが電流量は増加するため、図９のフローチャートは、大小関係が図６のフローチャートと逆に設定されている。よって図９のフローチャートに係る第一基準値と第三基準値とは、それぞれモータ２１の第一期間における最高回転数Ｎ１ｍａｘに対応した最小電流量Ｉ１ｍｉｎと、第二期間における最小回転数Ｎ２ｍｉｎに対応した最大電流量Ｉ２ｍａｘになる。また、第二基準値と第四基準値とは、それぞれ第一基準値の１１０％の値と、第三基準値の９０％の値となる。また例えば図６のＳ０７でモータ回転数Ｎが第一基準値を上回っているか否かを判断するのに対して、図９のＳ２７では、モータ電流値Ｉが第一基準値を下回っているか否かを判断する。

このように電流量Ｉに基づいても回転数Ｎと同様な制御を行うことができる。また電流量の他に、例えば穿孔工具１で発生する振動に着目し、加速度センサにより振動量を検出して制御を行ってもよい。この振動量は、穿孔ビット２による被穿孔材Ｗへの穿孔時と非穿孔時とでは、穿孔時の振動量が多く、またパワーセーブモードとフルパワーモードでは、フルパワーモードの振動量が多くなる。この振動量の大小関係は、電流量Ｉの穿孔時と非穿孔時、及びパワーセーブモードとフルパワーモードにおける大小関係と同様であるため、図９に示される電流量Ｉのフローチャートと同様のフローチャートにより制御を行うことができる。

上述の回転数に係る制御では、図６に示されるように、Ｓ０４でパワーセーブモードかフルパワーモードかのいずれかを判断し、Ｓ０５、Ｓ１３でパワーセーブモードとフルパワーモードとのそれぞれのＰＷＭデューティー値に設定し、これら所定のＰＷＭデューティー値に到達したとして、Ｓ０６以降、若しくはＳ１４以降のフローを実行している。これに対して、図１０に示されるように、Ｓ１０４でパワーセーブモードかフルパワーモードかを判断した後に、Ｓ１０５及びＳ１１４で、パワーセーブモードとフルパワーモードとのそれぞれのＰＷＭデューティー値に設定し、その後にＳ１０６及びＳ１１５で所定のモードに移行した後に所定時間経過したかを判断してもよい。

具体的には、例えば時刻ｐｒｅｔ１（図５）において、Ｓ１０５でパワーセーブモードとしてＰＷＭデューティー値を７０％に設定する。次にＳ１０６へと進み、パワーセーブモードに移行した後にタイマ１２０Ａにより所定時間（図５における期間ｐ１）経過したか否かを判断する。ここで所定時間経過していなければ（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１１３へと進み、今だトリガ１３が引かれている状態であるので（Ｓ１１３：ＮＯ）、Ｓ１０４とループし、更にＳ１０５、Ｓ１０６へと進んで、所定時間経過するまで上記フローを繰り返す。

Ｓ１０６で所定時間経過していれば（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へと進み、モータ回転数を検出し、以降、図６のフローチャートと同様の処理を行う。

また時刻ｐｒｅｔ２（図５）において、Ｓ１１４でフルパワーモードとしてＰＷＭデューティー値を１００％に設定する。次にＳ１１５へと進み、フルパワーモードに移行した後にタイマ１２０Ａにより所定時間（図５における期間ｐ２）経過したか否かを判断する。ここで所定時間経過していなければ（Ｓ１１５：ＮＯ）、Ｓ１１３へと進み、今だトリガ１３が引かれている状態であるので（Ｓ１１３：ＮＯ）、Ｓ１０４とループし、更にＳ１１４、Ｓ１１５へと進んで、所定時間経過するまで上記フローを繰り返す。

Ｓ１１５で所定時間経過していれば（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、Ｓ１１６へと進み、モータ回転数を検出し、以降、図６のフローチャートと同様の処理を行う。

このようにパワーセーブモードとフルパワーモードとのそれぞれのＰＷＭデューティー値に設定し所定時間経過した後にモータ回転数を検出することにより、確実にパワーセーブモード若しくはフルパワーモードに移行した状態でモータ回転数を検出することができ、パワーセーブモード若しくはフルパワーモードにおける回転数を正確に検出することができる。尚、Ｓ１０６、Ｓ１１５がそれぞれ作業開始検出許容手段、作業終了検出許容手段に該当する。

また図６に示されるフローチャートでは、第一基準値（最高回転数Ｎ１ｍａｘ）と第三基準値（最小回転数Ｎ２ｍｉｎ）については、フローチャート内で数値を更新するのみ（図６のＳ０８、Ｓ１６）であったが、これに加えて、これら第一基準値、第三基準値をリセットするフローを備えていてもよい。具体的には、図１０に示されるように、パワーセーブモードからフルパワーモードとへと移行するＳ１１１の後にＳ１１２においてフルパワーモードで用いる第三基準値をリセットし、フルパワーモードからパワーセーブモードに移行するＳ１２０の後にＳ１２１においてパワーセーブモードで用いる第一基準値をリセットする。

このように第一基準値と第三基準値とをリセットすることにより、Ｓ１０９及びＳ１１８で異常値が第一基準値（最高回転数Ｎ１ｍａｘ）と第三基準値（最小回転数Ｎ２ｍｉｎ）として更新されたとしても、異常値を排除することができる。

本実施の形態に係る電動工具として穿孔工具について説明したが、これに限らず先端工具により被加工材を加工する電動工具であれば、いずれも本発明を適用することができる。例えば図１１に示されるような、携帯用丸鋸２０１においても適用可能である。この携帯用丸鋸２０１は、被加工材である図示せぬ板材上に載置されるベース２０２と、ベース２０２上に設けられたハウジング２０３と、図示せぬ板材を切断する鋸刃２０１Ａを備えている。ハウジング２０３には、図１２に示されるように、モータ２０４とモータ２０４の駆動力が伝達されるギヤ機構２０５とが設けられており、ギヤ機構２０５に前述の鋸刃２０１Ａが接続され、鋸刃２０１Ａが回転駆動されている。また図１１に示されるようにハウジング２０３には、外部電源に接続されモータ２０４（図１２）のＯＮ／ＯＦＦを制御するトリガ２３１が設けられると共に、モータ２０４に供給する電力を制御する制御装置である図示せぬマイコンを備えている。

この携帯用丸鋸２０１において板材を切断するには、トリガ２３１を引き鋸刃２０１Ａを回転させた状態で板材に接触して切り進む場合と、鋸刃２０１Ａを予め板材に接触させた状態からトリガ２３１を引き鋸刃２０１Ａを回転させて切り進む場合がある。いずれの場合においても、切断開始時においては鋸刃２０１Ａの回転数を小さくし（パワーセーブモード）、確実に切り進み出した状態で、鋸刃２０１Ａの回転数を最大値（フルパワーモード）にすることにより、切断開始時に鋸刃２０１Ａが板材から弾かれることが無く、好適に切断作業をすることができる。

よって、上述の実施の形態と同様に、携帯用丸鋸２０１において第一〜第四基準値を設定し、この基準値に基づき、図６のフローチャートと同じ制御を行うことにより、鋸刃２０１Ａの作業状態を検出することができ、最適な切断状態（パワーセーブモードとフルパワーモードとのいずれか）を選択することができる。

また本変形例以外にも、被加工材を切断する電動工具、例えばジグソーやセイバーソー、また切断、穿孔以外で、サンダー等の切削・研磨を行う電動工具にも本発明を適応可能であるのは言うまでもない。

１・・穿孔工具 ２・・穿孔ビット ２Ａ・・胴部
１０・・ハンドル部 １０Ａ・・後部 １０Ｂ・・前部 １０Ｃ・・把持部
１１・・電源ケーブル １２・・スイッチ機構 １３・・トリガ １４・・距離センサ
１４Ａ・・カバー １４Ｂ・・弾性部材 １５・・工具保持部
２０・・モータハウジング ２０Ａ・・モータ収容部 ２１・・モータ
２２・・出力軸 ２２Ａ・・軸流ファン ２３・・入力部 ２３Ａ・・表示部
２３Ｂ・・補正処理オン・オフボタン ６０・・ギヤハウジング
６１・・第一中間シャフト ６１Ａ・・第四ギヤ ６３・・軸受 ７１・・第五ギヤ
７２・・第二中間シャフト ７２Ａ・・ギヤ部 ７２Ｂ・・軸受 ７３・・第六ギヤ
７４・・シリンダ ７６・・クラッチ ８０・・運動変換部 ８０Ａ・・腕部
８１・・ピストンピン ８２・・ピストン ８３・・打撃子 ８４・・空気室
８５・・中間子 １０１・・整流回路 １０２・・インバータ回路部
１１０・・マイコン １１１・・スイッチ操作検出回路 １１２・・印加電圧設定回路
１１３・・入力電圧検出回路 １１４・・電流検出回路
１１５・・回転子位置検出回路 １１６・・モータ回転数検出回路
１１６・・制御機能オン・オフボタン １１７・・設定ボタン
１１７Ａ・・ＵＰボタン １１７Ｂ・・ＤＯＷＮボタン
１１８・・原点位置設定ボタン １１９・・制御信号出力回路 １２０・・記憶装置

Claims (11)

1. モータと、
   該モータを内蔵するハウジングと、
   該モータで駆動され被加工部材を加工する先端工具を装着可能な装着部と、
   該モータの回転を制御する制御部と、を備え、
   該制御部には、該モータ又は該ハウジングの動作状態を検出する動作状態検出手段と、検出された該動作状態に基づいて基準値を導出する基準値導出手段と、該基準値に対する該動作状態に基づき該先端工具の該被加工部材に対する作業開始を検出する作業開始検出手段と、を有することを特徴とする電動工具。
2. 該制御部は、該モータの回転開始時から始まる該モータが低出力状態の第一期間から該第一期間後であって該モータが高出力状態の第二期間にかけて該モータの出力を増加させる出力増加手段を更に有し、
   該出力増加手段は、該作業開始検出手段によって検出された作業開始に応じて該モータの出力を増加させることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 該動作状態検出手段で該第一期間を検出した後の時間を計測する時間計測手段と、
   該時間計測手段で計測した計測結果に基づき、該作業開始検出手段による該作業開始の検出を許可する作業開始検出許容手段と、を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
4. 該基準値導出手段は、該モータの無負荷時における該動作状態を検出して該基準値として規定し、
   該作業開始検出手段は、該モータが回転開始した後に該動作状態が該基準値から該モータの負荷時における該動作状態に変化したことを検出して該作業開始を規定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電動工具。
5. 該基準値導出手段は、該モータの無負荷時における該動作状態を検出すると共に該無負荷時の該動作状態から少なくとも該モータに負荷が発生した時における該動作状態を導出して該基準値として規定し、
   該作業開始検出手段は、該モータが回転開始した後に該動作状態と該基準値とを比較することで該モータが負荷状態であることを検出して該作業開始を規定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電動工具。
6. 該基準値導出手段は、該モータの無負荷時における該動作状態を検出して設定する第一基準値と、該モータの無負荷時における該動作状態を検出し該無負荷時の該動作状態から少なくとも該モータに負荷が発生した時における該動作状態を導出して設定する第二基準値とを規定し、
   該作業開始検出手段は、該モータが回転開始した後に該動作状態が該第一基準値から該モータの負荷時における該動作状態に変化したこと、若しくは該モータが回転開始した後に該動作状態と該第二基準値とを比較することで該モータが負荷状態であること、のいずれか一方を検出して該作業開始を規定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の電動工具。
7. モータと、
   該モータを内蔵するハウジングと、
   該モータで駆動され被加工部材を加工する先端工具を装着可能な装着部と、
   該モータの回転を制御する制御部と、を備え、
   該制御部は、該モータ又は該ハウジングの動作状態を検出する動作状態検出手段を有し、該モータを低速回転及び高速回転で制御可能であり、
   該制御部は、該動作状態検出手段の検出信号と比較する複数の基準値を有し、低速回転時及び高速回転時のそれぞれで該先端工具に加わる負荷を検出することを特徴とする電動工具。
8. 該基準値は、低速回転時の該動作状態検出手段の検出信号に基づいて設定される第一の基準値を有し、
   該制御部は、該動作状態検出手段の検出信号と該第一の基準値とを比較することで、該先端工具に加わる負荷を検出することを特徴とする請求項７記載の電動工具。
9. 該基準値は、該第一の基準値に基づいて設定される第二の基準値を有し、
   該制御部は、該動作状態検出手段の検出信号が該第一の基準値から該第二の基準値に変化したことを検出することで、該先端工具への負荷が変化したことを検出することを特徴とする請求項８記載の電動工具。
10. 該基準値は、高速回転時の該動作状態検出手段の検出信号に基づいて設定される第一の基準値を有し、
    該制御部は、該動作状態検出手段の検出信号と該第一の基準値とを比較することで、該先端工具に加わる負荷を検出することを特徴とする請求項７記載の電動工具。
11. 該基準値は、該第一の基準値に基づいて設定される第二の基準値を有し、
    該制御部は、該動作状態検出手段の検出信号が該第一の基準値から該第二の基準値に変化したことを検出することで、該先端工具への負荷が変化したことを検出することを特徴とする請求項１０記載の電動工具。
    
    

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