(57)【要約】【課題】トリガ形式の操作スイッチをオフ操作し、直ぐにオン操作してブラシレスＤＣモータを再起動させる際の応答性を改善する。【解決手段】本発明に係るネジ締め付け工具によると、トリガ形式の操作スイッチをオン操作することでブラシレスＤＣモータに電力を供給して回転させ、操作スイッチをオフ操作することで電力供給を停止させ、さらにブレーキ動作によりブラシレスＤＣモータの回転数を低下させるネジ締め付け工具であって、ブラシレスＤＣモータの回転時に操作スイッチをオフ操作（Ｔ０）し、直ぐオン操作（Ｔ２）する際、ブレーキ動作信号がブラシレスＤＣモータの停止直後に解除され（Ｔ３）、操作スイッチがオン操作（Ｔ２）されてからブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数Ｎｔの60パーセントに達するまでの時間（Ｍ＝Ｔ４−Ｔ２）が約75ｍｓとなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリガ形式の操作スイッチをオン操作することでブラシレスＤＣモータに電力を供給してそのブラシレスＤＣモータを回転させ、前記操作スイッチをオフ操作することで前記ブラシレスＤＣモータに対する電力供給を停止させ、さらにブレーキ動作を行って前記ブラシレスＤＣモータの回転数を低下させる構成のネジ締め付け工具であって、
前記ブラシレスＤＣモータの回転時に前記操作スイッチをオフ操作し、直ぐに前記操作スイッチをオン操作する際には、ブレーキ動作信号が前記ブラシレスＤＣモータの停止直後、または、前記ブラシレスＤＣモータの停止前に解除され、
前記操作スイッチがオン操作されてから前記ブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数の60パーセントに達するまでの時間が20ｍｓ〜130ｍｓの間になるように構成されていることを特徴とするネジ締め付け工具。
【請求項２】
請求項１に記載されたネジ締め付け工具であって、
前記ブラシレスＤＣモータの回転数を検出する回転検出手段が設けられていることを特徴とするネジ締め付け工具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたネジ締め付け工具であって、
前記ブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数の60パーセント以下まで低下した状態で、前記ブレーキ動作信号を解除可能な構成であることを特徴とするネジ締め付け工具。
【請求項４】
トリガ形式の操作スイッチをオン操作することでブラシレスＤＣモータに電力を供給してそのブラシレスＤＣモータを回転させ、前記操作スイッチをオフ操作することで前記ブラシレスＤＣモータに対する電力供給を停止させ、さらにブレーキ動作を行って前記ブラシレスＤＣモータの回転数を低下させる構成のネジ締め付け工具であって、
前記ブラシレスＤＣモータの回転時に前記操作スイッチをオフ操作し、直ぐに前記操作スイッチをオン操作する際には、ブレーキ動作開始から20ｍｓ〜80ｍｓ経過後にブレーキ動作信号が解除され、
前記操作スイッチがオン操作されてから前記ブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数の60パーセントに達するまでの時間が20ｍｓ〜130ｍｓの間になるように構成されていることを特徴とするネジ締め付け工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリガ形式の操作スイッチをオン操作することでブラシレスＤＣモータに電力を供給してそのブラシレスＤＣモータを回転させ、前記操作スイッチをオフ操作することで前記ブラシレスＤＣモータに対する電力供給を停止させ、さらにブレーキ動作を行って前記ブラシレスＤＣモータの回転数を低下させる構成のネジ締め付け工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記したネジ締め付け工具に関する技術が特許文献１に記載されている。
一般的にこの種のネジ締め付け工具では、トリガ形式の操作スイッチが放し操作（オフ操作）されたことが検出されると制御部がブレーキ動作信号を一定時間（一般的に約300ｍｓ）出力し、ブラシレスＤＣモータを短絡制動する。通常のインパクトドライバ等では50ｍｓ程度でブラシレスＤＣモータが停止するため、前記ブレーキ動作信号はブラシレスＤＣモータ停止後も250ｍｓ程度出力されていることになる。
また、前記ネジ締め付け工具では、操作スイッチを引き操作（オン操作）してブラシレスＤＣモータを起動させる場合に、前記ブラシレスＤＣモータが全速に到達するまでの時間を長くして電気回路に流れる電流を抑えるとともに、ネジ締め付け工具の反動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、家の内装工事において、石工ボード等の比較的軟らかい壁材をネジで取付ける作業がある。ネジを締め込みすぎれば、壁材に凹部ができてしまい、逆の場合はネジ頭が浮き出た状態になり、いずれも仕上がりが悪くなる。したがって、できるだけネジ頭が壁材の面と同じ面になるように、締め込み作業をする必要がある。そこで、締め込み作業終了直前に、操作スイッチをオフ操作して、直ぐにその操作スイッチをオン操作することを繰り返して、ネジ頭を見ながら、ネジ頭が壁面と同じになるように締め込み深さを調整している。
上記したネジ締め付け工具では、前述のように、操作スイッチがオフ操作されるとブレーキ動作信号が一定時間（約300ｍｓ）出力される。そして、前記ブレーキ動作信号が解除された後、即ち、ブラシレスＤＣモータが停止してから約250ｍｓ後に、前記ブラシレスＤＣモータが起動される。このため、ブラシレスＤＣモータの起動が操作スイッチのオン操作に対して若干遅れるようになり、ネジ締め付け工具の応答性が悪い。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、トリガ形式の操作スイッチをオフ操作して直ぐその操作スイッチをオン操作してブラシレスＤＣモータを再起動させる際に、ネジ締め付け工具の応答性の悪さを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、トリガ形式の操作スイッチをオン操作することでブラシレスＤＣモータに電力を供給してそのブラシレスＤＣモータを回転させ、前記操作スイッチをオフ操作することで前記ブラシレスＤＣモータに対する電力供給を停止させ、さらにブレーキ動作を行って前記ブラシレスＤＣモータの回転数を低下させる構成のネジ締め付け工具であって、前記ブラシレスＤＣモータの回転時に前記操作スイッチをオフ操作し、直ぐに前記操作スイッチをオン操作する際には、ブレーキ動作信号が前記ブラシレスＤＣモータの停止直後、または、前記ブラシレスＤＣモータの停止前に解除され、前記操作スイッチがオン操作されてから前記ブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数の60パーセントに達するまでの時間が20ｍｓ〜130ｍｓの間になるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、ブレーキ動作信号は、ブラシレスＤＣモータの停止直後、または、前記ブラシレスＤＣモータが停止する前に解除されるため、従来のように、ブラシレスＤＣモータが停止してから所定時間後にブレーキ動作信号が解除される方式と比較して、ブラシレスＤＣモータを再起動させるタイミングを早くできる。さらに、操作スイッチをオン操作してから前記ブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数の60パーセントに達するまでの時間が20ｍｓ〜130ｍｓの間に設定されているため、応答性が改善される。
なお、「定常状態の回転数」とは、トリガ形式の操作スイッチのトリガを引ききった状態で、ブラシレスＤＣモータの回転数が安定したときの回転数をいう。また、電気的に速度モードが切替え可能な場合、各速度モードのトリガを引ききった状態で、ブラシレスＤＣモータの回転数が安定したときの回転数をいう。
【０００８】
請求項２の発明によると、ブラシレスＤＣモータの回転数を検出する回転検出手段が設けられていることを特徴とする。
このため、ブラシレスＤＣモータの回転数に基づいて適正なタイミングでブレーキ動作信号を解除できるようになる。
【０００９】
請求項３の発明によると、ブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数の60パーセント以下まで低下した状態で、前記ブレーキ動作信号を解除可能な構成であることを特徴とする。
このため、操作スイッチをオフ操作して直ぐにその操作スイッチをオン操作する際、操作スイッチのオン操作に対するブラシレスＤＣモータの応答性がさらに向上する。
【００１０】
請求項４の発明は、トリガ形式の操作スイッチをオン操作することでブラシレスＤＣモータに電力を供給してそのブラシレスＤＣモータを回転させ、前記操作スイッチをオフ操作することで前記ブラシレスＤＣモータに対する電力供給を停止させ、さらにブレーキ動作を行って前記ブラシレスＤＣモータの回転数を低下させる構成のネジ締め付け工具であって、前記ブラシレスＤＣモータの回転時に前記操作スイッチをオフ操作し、直ぐに前記操作スイッチをオン操作する際には、ブレーキ動作開始から20ｍｓ〜80ｍｓ経過後にブレーキ動作信号が解除され、前記操作スイッチがオン操作されてから前記ブラシレスＤＣモータの回転数が定常状態の回転数の60パーセントに達するまでの時間が20ｍｓ〜130ｍｓの間になるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、トリガ形式の操作スイッチをオフ操作して直ぐその操作スイッチをオン操作してブラシレスＤＣモータを再起動させる際に、ネジ締め付け工具の応答性の悪さが改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係るネジ締め付け工具におけるモータ駆動回路の構成を表す図面である。
【図２】本発明の実施形態１に係るネジ締め付け工具の模式側面図である。
【図３】操作スイッチの動作と、ブレーキ動作信号及びブラシレスＤＣモータ回転数の変化を表すグラフである。
【図４】前記ネジ締め付け工具の動作を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態１］
以下、図１から図４に基づいて、本発明の実施形態１に係るネジ締め付け工具の説明を行なう。
＜ネジ締め付け工具１０の概要について＞
本実施形態に係るネジ締め付け工具１０は、ブラシレスＤＣモータ２０（以下、ＤＣモータ２０という）を駆動源とするインパクトドライバ（以下、ネジ締め付け工具という）である。図２に示すように、ネジ締め付け工具１０のハウジング１１は、筒状のハウジング本体部１２と、そのハウジング本体部１２の側部（図２では下部）から突出するように形成されたグリップ部１５とから構成されている。グリップ部１５は、使用者がネジ締め付け工具１０を使用する際に握る握り部位１５ｈと、その握り部位１５ｈよりも下側（先端側）に位置する下端部位１５ｐとから構成されている。そして、握り部位１５ｈの基端部に使用者が指先で引き操作（オン操作）するトリガ形式の操作スイッチ１８が設けられている。操作スイッチ１８は、図１に示すように、スイッチ部１８ｓと摺動抵抗部１８ｒとから構成されている。そして、操作スイッチ１８のトリガ１８ｔをオン操作すると最初にスイッチ部１８ｓがオンし、次にトリガ１８ｔの引き量に応じて摺動抵抗部１８ｒの抵抗値が変化する。また、前記トリガ１８ｔから指を放すと（オフ操作）、スイッチ部１８ｓがオフする。なお、スイッチ部１８ｓ、摺動抵抗部１８ｒを用いたもの以外にも、トリガ操作によって変化するパラメータを用いて、始動、ブレーキ動作信号を制御しても良い。
前記グリップ部１５の下端部位１５ｐには、図２に示すように、電池パック１６が連結される連結機構（図示省略）が設けられている。
【００１４】
ハウジング本体部１２の後部にはＤＣモータ２０が収納されており、そのＤＣモータ２０の前方にＤＣモータ２０の回転力を増幅し、さらに打撃力を発生させて先端工具１２に伝達する駆動機構２４が収納されている。
ＤＣモータ２０は、図１等に示すように、永久磁石を備える回転子２２と、駆動コイル２３ｃを備える固定子２３と、前記回転子２２の磁極の位置を検出するための三個の磁気センサ３２（Ｈａ，Ｈｂ,Ｈｃ）とから構成されている。磁気センサ３２は、図２に示すように、固定子２３の後端部に設けられた電気回路基板３０に回転子２２を囲むように120°間隔で取付けられている。また、前記電気回路基板３０には、後記するモータ駆動回路４０の三相ブリッジ回路部４５等が取付けられている。
【００１５】
＜モータ駆動回路４０ついて＞
モータ駆動回路４０は、ＤＣモータ２０を駆動させるための電気回路であり、図１に示すように、６台のスイッチング素子４４（ＦＥＴ１〜６）から構成された三相ブリッジ回路部４５と、操作スイッチ１８の信号に基づいて前記三相ブリッジ回路部４５のスイッチング素子４４を制御する制御回路４６とを備えている。
三相ブリッジ回路部４５は、三本（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力線４１を備えており、それらの出力線４１がＤＣモータ２０の対応する駆動コイル２３ｃ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に接続されている。
制御回路４６は、操作スイッチ１８のトリガ１８ｔがオン操作されると、各々の磁気センサ３２からの信号に基づいてスイッチング素子４４（ＦＥＴ１〜６）を動作させ、各々の駆動コイル２３ｃに順番に電流を流すことで、前記回転子２２を回転させる。
【００１６】
また、制御回路４６は、操作スイッチ１８の摺動抵抗部１８ｒの抵抗値変化、あるいは予め設定されたモータ起動特性に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動コイル２３ｃに供給する電力をＰＷＭ制御により調整できるように構成されている。具体的には、三相ブリッジ回路部４５のＦＥＴ２、ＦＥＴ４、ＦＥＴ６を所定のキャリア周波数でデューティ比調節することにより各駆動コイル２３ｃに供給する電力をＰＷＭ制御する。また、制御回路４６は、操作スイッチ１８のスイッチ部１８ｓのオフ信号を受けて三相ブリッジ回路部４５に対してブレーキ動作信号を出力できるように構成されている。三相ブリッジ回路部４５は、前記ブレーキ動作信号を受けることでＦＥＴ１、３、５をオフし、ＦＥＴ２、４、６をオンさせる。これにより、各駆動コイル２３ｃが短絡され、ＤＣモータ２０が短絡制動される。
さらに、制御回路４６は、一台の磁気センサ３２がオンしてから隣の磁気センサ３２がオンするまでの時間に基づいてＣＤモータ２０の回転速度（回転数）を演算できるように構成されている。即ち、前記制御回路４６及び磁気センサ３２が本発明の回転検出手段に相当する。
【００１７】
＜ネジ締め付け工具１０の制御方法について＞
次に、図３に示すグラフと、図４に示すフローチャートに基づいて本実施形態に係るネジ締め付け工具１０の制御方法について説明する。ここで、図３のグラフの横軸には時間（ｍｓ（ｍ秒））が表されており、縦軸にはＤＣモータ２０の回転数が表されている。
先ず、ＤＣモータ２０が停止している状態からそのＤＣモータ２０を起動させる場合を説明する。操作スイッチ１８のトリガ１８ｔがオン操作されると、スイッチ部１８ｓがオンし、図４のステップＳ１０１の判断がＹＥＳとなる。このため、ステップＳ１０２でブレーキ動作中か否かが判断される。ＤＣモータ２０が停止している状態からそのＤＣモータ２０を起動させる場合には、制御回路４６からブレーキ動作信号が出力されていないため、ステップＳ１０２の判断がＮＯとなり、ステップＳ１０６でＤＣモータ２０の起動中であるか否かが判断される。現段階は、ＤＣモータ２０の起動中であるため、ステップＳ１０６の判断がＹＥＳとなり、ステップＳ１０７において予め設定されたモータ起動特性に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動コイル２３ｃに供給される電力がＰＷＭ制御により調整される。
【００１８】
前記モータ起動特性は、図３に示すように、操作スイッチ１８のトリガ１８ｔがオン操作されたタイミングＴ２からＤＣモータ２０の回転数が定常状態の回転数Ｎｔの60パーセント（Ｎｓ）になるまでの時間Ｍ（Ｍ＝Ｔ４−Ｔ２）が約75ｍｓとなるように設定されている。ここで、ＤＣモータ２０の定常状態の回転数Ｎｔとは、操作スイッチ１８のトリガ１８ｔを引ききった状態で、ＤＣモータ２０の回転数が安定したときの回転数をいう。
なお、図３におけるタイミングＴ２〜タイミングＴ３までの時間は、トリガ１８ｔをオン操作してからＤＣモータ２０を起動させるまでのタイムラグである。
このようにして、図４のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０６、Ｓ１０７の処理が繰り返し実行されてＤＣモータ２０が起動した後は、ステップＳ１０６の判断がＮＯとなる。そして、ステップＳ１１３において操作スイッチ１８の摺動抵抗部１８ｒの抵抗値変化に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動コイル２３ｃに供給される電力がＰＷＭ制御により調整される。
【００１９】
次に、ＤＣモータ２０が回転している状態で、操作スイッチ１８のトリガ１８ｔをオフ操作した場合を説明する。
前記操作スイッチ１８のトリガ１８ｔをオフ操作すると、図４のステップＳ１０１の判断がＮＯとなり、ステップＳ１０８でブレーキを掛けるか否かが判断される。本実施形態では、ＤＣモータ２０の回転数が零のときにブレーキ動作信号を解除する構成のため、ＤＣモータ２０が回転状態では、ステップＳ１０８の判断はＹＥＳ、ステップＳ１０９の判断はＮＯとなる。このため、ステップＳ１１０でブレーキが作動される。即ち、制御回路４６からブレーキ動作信号が出力されて、ＤＣモータ２０が短絡制動される。
そして、ステップＳ１０１、ステップＳ１０８〜Ｓ１１０の処理が繰り返し実行されてＤＣモータ２０が停止すると（ステップＳ１０９  ＹＥＳ）、ステップＳ１１２でブレーキ動作信号が解除される。
【００２０】
次に、ＤＣモータ２０が回転している状態で操作スイッチ１８のトリガ１８ｔをオフ操作し、直ぐにオン操作する場合を説明する。
図３に示すように、トリガ１８ｔをオフ操作すると（タイミングＴ０）、上記したように、制御回路４６からブレーキ動作信号が出力されて、ＤＣモータ２０が短絡制動される。ここで、図３における時間Ｄ１は、トリガ１８ｔのオフ操作を制御回路４６のマイコンが認識する時間、及びＰＷＭ制御を停止して短絡制動を開始させるまでの時間である。即ち、Ｔ１がブレーキ動作信号の出力開始タイミングを表している。
このため、トリガ１８ｔをオフ操作して、直ぐオン操作すると（タイミングＴ２参照）、ブレーキ動作信号が出力されているため、図４におけるステップＳ１０２の判断がＹＥＳとなる。このため、ステップＳ１０３でＤＣモータ２０の回転数が検出され、その回転数が記憶される。そして、ステップＳ１０４で前記回転数がブレーキを解除可能な回転数であるか否かが判断される。本実施形態では、前述のように、ＤＣモータ２０の回転数が零のときにブレーキ動作信号を解除する構成のため、ステップＳ１０４の判断はＮＯとなる。このため、ステップＳ１０２〜１０４の処理が繰り返し実行され、この間、ブレーキ動作信号が出力される。そして、このブレーキ動作によってＤＣモータ２０が停止すると（ステップＳ１０４  ＹＥＳ）、ステップＳ１０５で前記ブレーキが解除される（図３  タイミングＴ３  参照）。
そして、上記したように、処理はステップＳ１０６からステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０７において予め設定されたモータ起動特性に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動コイル２３ｃに供給される電力がＰＷＭ制御により調整される。
【００２１】
＜本実施形態に係るネジ締め付け工具１０の長所について＞
本実施形態に係るネジ締め付け工具１０によると、ブレーキ動作信号は、ＤＣモータ２０の停止直後に解除されるため、従来のように、モータが停止してから所定時間後にブレーキ動作信号が解除される方式と比較して、ＤＣモータ２０を再起動させるタイミングを早くできる。さらに、操作スイッチ１８をオン操作してからＤＣモータ２０の回転数が定常状態の回転数Ｎｔの60パーセントに達するまでの時間が約75ｍｓに設定されているため、応答性が改善される。
また、ＤＣモータ２０の回転数を検出する回転検出手段（制御回路４６及び磁気センサ３２）が設けられているため、ＤＣモータの回転数に基づいて適正なタイミングでブレーキ動作信号を解除できるようになる。
【００２２】
＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、操作スイッチ１８のトリガ１８ｔがオン操作されたタイミングＴ２からＤＣモータ２０の回転数が定常状態の回転数Ｎｔの60パーセント（Ｎｓ）になるまでの時間Ｍ（Ｍ＝Ｔ４−Ｔ２）が約75ｍｓとなるように、モータ起動特性を設定する例を示した。しかし、時間Ｍ（Ｍ＝Ｔ４−Ｔ２）を20ｍｓ〜130ｍｓの範囲で設定することも可能である。
また、本実施形態では、ブレーキ動作信号をＤＣモータ２０の停止直後に解除する例を示したが、前記ＤＣモータ２０の停止前に解除する構成でも可能である。この場合、ＤＣモータ２０の回転数が定常状態の回転数Ｎｔの60パーセント以下になった状態で前記ブレーキ動作信号を解除するのが好ましい。これにより、操作スイッチ１８をオフ操作して直ぐにその操作スイッチ１８をオン操作する際、操作スイッチ１８のオン操作に対するモータの応答性がさらに向上する。
また、本実施形態では、ＤＣモータ２０の回転数に基づいてブレーキ動作信号を解除するか否かの判断をする例を示したが、前記ブレーキ動作信号を所定時間だけ出力する構成でも可能である。ここで、ブレーキ動作信号の出力時間は20ｍｓ〜80ｍｓの間に設定するのが好ましい。
【符号の説明】
【００２３】
１８・・・・操作スイッチ
１８ｓ・・・スイッチ部
１８ｔ・・・トリガ
１８ｒ・・・摺動抵抗部
２０・・・・ＤＣモータ（ブラシレスＤＣモータ）
３２・・・・磁気センサ（回転検出手段）
４６・・・・制御回路（回転検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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