(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に延びる回転軸を有するモータと、
前記モータの前方に設けられ前記モータの駆動力を伝達する複数の機械式の機構を有する動力伝達部と、
前記動力伝達部により回転される先端工具保持部と、
前記複数の機械式の機構を切り替えることにより、モータの駆動力を先端工具保持部に伝達することを遮断する複数の作動トルクを有するクラッチモードと、モータの駆動力を先端工具保持部に連続的に伝達するドリルモードとを含む動作モードを変更するモード切替部と、
前記モード切替部からの信号に応じて前記モータの回転を制御する制御部と、を有する電動工具であって、
前記モード切替部は、
前記モータよりも前方に設けられ作業者が操作するダイヤルと、
前記ダイヤルの後方に設けられ、前記ダイヤルの回転操作に応じて回転方向に移動する誘導手段と、
前記誘導手段と対向するよう前記誘導手段の後方に設けられ、前記ダイヤルの回転操作に応じて動作モードを切り替えるための信号を前記制御部に出力する受動手段と、を備え、
前記誘導手段及び前記受動手段は、前記ダイヤルの後方且つ前記動力伝達部の下方に設けられ、
前記制御部は、前記ダイヤルの回転操作に応じて前記受動手段から出力される信号から前記動作モードの切り替えを検出して前記モータの回転数を変更することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記受動手段の数は、前記動作モードの設定可能なモード数より少ないことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記クラッチモードにおける作動トルクを設定するためのトルク設定手段を有することを特徴とする請求項２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記トルク設定手段で設定された作動トルクが大きいほど前記モータの最大回転数は大きいことを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
【請求項５】
前記ドリルモードにおける前記モータの回転数は、前記クラッチモードにおける前記モータの回転数よりも高くなるように設定することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の電動工具。
【請求項６】
前記誘導手段は前記ダイヤルと共に回転する突起であり、前記受動手段は非回転部分に
設けられたプッシュスイッチであ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の締め付けトルクを設定できる電動工具に関し、特に、クラッチ機構の締め付けトルク値に応じてモータの制御を変更する電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネジ等を締め付けるための電動工具として、ドライバドリルが広く用いられている。ドライバドリルはモータの回転力を、減速機構とクラッチ機構を介して伝達し、チャック等の先端工具保持部を回転させる。クラッチ機構は、所定の締め付けトルクに達した際に動力の伝達を遮断させる。このようなドライバドリルは特許文献１に開示されており、クラッチ機構として、いわゆる機械式のクラッチが用いられている。これは遊星歯車減速機構のインターナルギヤの前端面に形成された複数の軸方向に延びるクラッチ爪にボールが係合し、これらの係合状態が解除されることによりクラッチとして作用する。このボールは、ギヤケースに対して回転不能及び軸方向に移動可能に設けられたクラッチプレートによりインターナルギヤ側に常時付勢される。クラッチプレートは、押圧部材との間に挟持されるコイルスプリングにより付勢される。押圧部材は回転式のダイヤルを回すことによって軸方向に移動可能であり、この移動によってコイルスプリングの圧縮量が調整され、ボールへの付勢力を変化させることによってクラッチが動作する際の締め付けトルクの大きさを設定する。一方、ドライバドリルにおいては、コイルスプリングの圧縮量を最大量にしてクラッチ爪とボールの係合状態が解除できないようにしてクラッチ機構の動作を制限するドリルモードを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０５５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された電動工具においては、モータとして直流モータを使用しており、クラッチ機構の設定トルクを変更した場合や、クラッチモードからドリルモードに変更した場合であってもモータの駆動制御を変えることがなく、モータの出力は一定であった。近年、先端工具をモータによって回転駆動して所要の作業を行う電動工具において、ブラシレスモータが使われるようになってきた。ブラシレスモータは、例えばブラシ（整流用刷子）の無いＤＣ（直流）モータであり、コイルをステータ側に、マグネットをロータ側に用い、インバータで駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。ブラシレスモータでは、ステータに巻かれたコイルへの通電をオン・オフさせるためのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を回路基板上に配置し、これらの制御を行うためにマイクロプロセッサを有する制御装置を設ける。
【０００５】
制御装置を用いることによりモータのきめ細かな回転制御が可能となるが、発明者らの実験により、この回転制御を用いることにより従来の電動工具をさらに改良できることが判明した。例えば、ドリルモードの場合は素早い回転が必要なためにモータの回転速度を早く設定したいが、この目的にあわせて回転速度を早くしすぎると、クラッチモード時のネジ着座時に、モータや減速機構、先端工具保持部の慣性力によりクラッチ設定トルクより大きなトルクが瞬時に発生してしまう恐れがある。その結果、クラッチ動作時のリングギヤ回転数が速くなってクラッチ機構の摩耗が進みやすく、またクラッチ動作時の衝撃音が大きくなってしまう。
【０００６】
クラッチモード時の動作を安定させるためにはモータの回転速度を遅くする必要があるが、ドリルモードでの穴あけ作業ではモータの回転数が速いほうが作業効率が良いため、ドリルモードの際の締め付け速度に不満が出てしまう。特許文献１のドライバドリルでは、減速機構に回転数切り替え用のスイッチが設けられるが、操作が煩わしい上に、この切り替えだけでは上述の矛盾する課題を十分満足できない。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は特別な操作をすることなくクラッチモード時とドリルモード時のモータの出力特性を切り替えることで、安定したクラッチトルクの調整を可能にした電動工具を実現することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、クラッチモードにおける設定トルクに応じてモータの出力特性を切り替えることにより、慣性力の影響が少なく、安定して作業ができるようにした電動工具を実現することにある。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、機械的な部品を用いることなくクラッチ機構を実現して、安価で軽量な構造の電動工具を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。
【００１１】
本発明の一つ特徴によれば、前後方向に延びる回転軸を有するモータと、モータの前方
に設けられモータの駆動力を伝達する複数の機械式の機構を有する動力伝達部と、クラッチ機構の出力により回転される先端工具保持部と、複数の機械式の機構を切り替えることにより動作モードを変更するモード切替部と、モータの回転を制御する制御部を有する電動工具において、モータよりも前方に設けられ作業者が操作するダイヤルと、ダイヤルの後方に設けられ、ダイヤルの回転操作に応じて回転方向に移動する誘導手段と、誘導手段と対向するよう誘導手段の後方に設けられ、ダイヤルの操作に応じて動作モードを切り替えるための信号を制御部に出力する受動手段と、を設け、制御部は受動手段の出力から複数の動作モードの切り替えを検出してモータの回転数を変更するように構成した。動作モードは、クラッチ機構によってモータの駆動力を遮断する複数の作動トルクを有するクラッチモードと、クラッチ機構の動作を制限して駆動力を連続的に伝達するドリルモードを含む。誘導手段及び受動手段はダイヤルの後方且つ動力伝達部の下方に設けられ、制御部はダイヤルの回転操作に応じて受動手段から出力される信号から動作モードの切り替えを検出してモータの回転数を変更する。ドリルモードにおけるモータの回転数は、クラッチモードにおけるモータの回転数よりも高くなるように設定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電動工具において、設定手段によって設定された作動トルクに応じてモータの回転数を変更するので、クラッチ動作時の慣性力の悪影響を少なくでき、作業条件に左右されない適正なクラッチ動作を実現できる。また、電動工具は、クラッチ機構によってモータの駆動力を遮断する複数の作動トルクを有するクラッチモードと、クラッチ機構の動作を制限して駆動力を連続的に伝達するドリルモードの２つのモードを有するので、回転させる先端工具にあわせて適切なモードを設定することができる。さらに、クラッチモードとドリルモードの切り替えを検出して、モータの回転数を変更するので、設定されたトルク以上の出力を制御することで無駄な消費を抑えることができる。
【００１４】
本発明によれば、ドリルモードにおけるモータの回転数は、クラッチモードにおけるモータの回転数よりも高く設定したので、ドリルモード時に高速に穴開け又は締め付け作業を行うことができる。また、設定手段はハウジングにより回転可能に設けられるダイヤルであり、ダイヤルに誘導手段を設け、誘導手段と対応するハウジングの位置に受動手段を設けたので、特別な操作をすることなくクラッチモード時とドリルモード時の出力特性を切り替えることができる。
【００１５】
本発明によれば、誘導手段は磁石であり、受動手段はハウジングに収容されるホール素子であるので、簡単な構造でクラッチモードとドリルモードの切り替えを認識することができる。また、ハウジングには複数のホール素子が固定され、ダイヤルには複数の磁石が固定されるので、多段階ある操作部の設定位置を正確に検出することができ、きめ細かくモータ出力を切り替えることができる。さらに、磁石とホール素子が近接又は離間したことを検出して、モータの駆動制御を変更するので、非接触状態でダイヤル位置を検出可能であり、がたつきや経年変化による摩耗等を防止でき、寿命が長く安定して動作できる電動工具を実現できる。
【００２７】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係るドライバドリル１の全体構造を示す断面図である。
【図２】図１のクラッチ機構部４０の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ部の断面図である。
【図４】図１のダイヤル５をＢ方向（上側）から見た部分上面図である。
【図５】ダイヤル５の設定位置とホールＩＣ２７の出力の関係を示す図である。
【図６】クラッチモード／ドリルモードとモータの出力モードとの関係を示す図である。
【図７】モータ３の出力特性を示す図である。
【図８】モータ３の出力特性を示す別の図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るクラッチトルクの調整部の拡大断面図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ部の断面図である。
【図１１】図９のＤ−Ｄ部の断面図である。
【図１２】第２の実施例に係る電動工具の磁石とホールＩＣの位置関係を示す図である。
【図１３】第２の実施例に係る電動工具のダイヤル７５の設定位置と各ホールＩＣ６５の出力とモータ３の出力モードとの関係を示す図である。
【図１４】第２の実施例に係る電動工具のモータ３の出力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、以下の説明において、上下前後の方向は、図１に示す方向として説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施例に係る電動工具であるドライバドリル１の全体構造を示す断面図である。図１に示すように、ドライバドリル１には、ハウジング２の胴体部２ａ内にブラシレス直流方式のモータ３が収容され、モータ３の回転力を減速する減速機構部３０とクラッチ機構部４０等の動力伝達部を介してスピンドル（出力軸）１６に装着されたチャック（先端工具保持部）１２に着脱自在に保持されるドライバまたはドリル等の図示しない先端工具に回転力を与える。ハウジング２の胴体部２ａ内であってモータ３の後端側には、モータ３を駆動するためのインバータ回路基板６が設けられる。モータ３は、いわゆるインナーロータ型のブラシレスＤＣモータであり、回転軸３ｅにマグネット３ｂを有するロータ３ａが取り付けられ、ハウジング２側にステータコイル３ｄを有するステータ３ｃが固定される。ステータコイル３ｄへの駆動電流の供給には、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子７を用いた公知のインバータ回路が用いられる。モータ３の前方側において、回転軸３ｅと同軸上に小型の冷却ファン１７が設けられる。モータ３が回転することによって冷却ファン１７も回転し、ハウジング２の後方に設けられる空気取入口１０から外気が吸引され、外気はスイッチング素子７やモータ３の周囲を流れることによりこれらを冷却し、ハウジング２の側方に設けられる図示しない排出口から排出される。
【００３１】
胴体部２ａ先端側に配置されるクラッチ機構部４０は、減速機構部３０の出力軸に得られる回転トルクをスピンドル１６の負荷に応答してスピンドル１６に伝達するか否かを制御する。これにより、予めトルク調整及びモード切り替え用のダイヤル５によって所望の締付けトルク（負荷トルク）に設定しておくと、クラッチ機構部４０は、減速機構部３０の出力軸の回転力が設定した締付けトルクに達したとき、その出力軸が空転してスピンドル１６及びチャック１２への回転伝達を遮断する機能を持つ。減速機構部３０は、モータ３の回転軸３ｅのピニオンギアに噛合う、例えば、３段の遊星歯車減速機構（変速ギアケース）から構成される。減速機構部３０は、変速比を切換えるためのシフトノブ１５を有する。使用者の手動によるシフトノブ１５の切換え操作により低速と高速の２段階で変速が可能となる。
【００３２】
ハウジング２のバッテリ取付部２ｃには、モータ３の駆動電源となるバッテリ４が着脱可能に装着される。バッテリ４の上部には、モータ３のインバータ回路基板６を制御するための制御回路基板９が前後左右方向に延びるように設けられる。ハンドル部２ｂの上端部にはトリガスイッチ１３が配設され、トリガスイッチ１３のトリガ操作部１３ａがバネ力によって押された状態でハンドル部２ｂから前方に突出する。使用者はハンドル部２ｂを片手で把持し、人差し指等によってトリガ操作部１３ａを後方に引くことによって、トリガ押込量（操作量）を調整し、モータ３の回転数を制御することができる。モータ３の回転方向は、正逆切替レバー１４を操作することによって切り替えることができる。
【００３３】
バッテリ４は、トリガスイッチ１３および制御回路基板９へ動作電源を供給するとともに、インバータ回路基板６へモータ３の駆動電力を供給する。バッテリ４を構成する二次電池は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッカド電池等を用いることができる。
【００３４】
ハウジング２の胴体部２ａは、ハンドル部２ｂ及びバッテリ取付部２ｃと共に合成樹脂材料の一体成型により製造され、モータ３の回転軸３ｅを通る鉛直面で左右に２分割されるように形成される。組立の際にはハウジング２の左側部材と右側部材を準備し、予め、図１の断面図で示すような一方のハウジング２（例えば左側のハウジング）に、モータ３、減速機構部３０、クラッチ機構部４０等の組込みを行い、しかる後、他方のハウジング２（例えば右側のハウジング）を重ねて、複数のネジ８で締め付ける方法が取られる。
【００３５】
図２は、図１のクラッチ機構部４０の拡大断面図である。クラッチ機構は、クラッチ爪たるピン４２と、ピン４２の先端を案内するものであって円周方向に複数の軸方向貫通穴が形成されたギヤケース４１を含んで構成される。第３段目の遊星歯車減速機構を構成するリングギヤ３７の前端面には軸方向に延びるクラッチ爪（図示せず）が設けられており、この凸状の爪は円周方向に均等間隔で６つ設けられ、それぞれの爪の凹部分にはピン４２の略半球状の後端部が係合する。複数のピン４２は、ギヤケース４１に対して回転不能であって軸方向に移動可能に設けられたクラッチプレート４３に固定される。クラッチプレート４３の前方側はコイルスプリング４４が配置され、コイルスプリング４４の前方側は軸方向に移動可能な押圧部材４５により保持される。押圧部材４５はダイヤル５を回転することによって同期して回転するように構成される。押圧部材４５の内壁側には、ギヤケース４１の外周部に設けられたねじ部と螺合可能なねじ部が形成され、ダイヤル５を回転操作されることにより押圧部材４５も回転し、押圧部材４５はねじ部にそってコイルスプリング４４の軸方向に移動する。ダイヤル５と押圧部材４５は、回転方向に固定されており、軸方向に移動可能である。この押圧部材４５の軸方向（前後方向）に移動することによりピン４２の後方への付勢力の強さを調整することが可能となる。このようにダイヤル５を回転させることにより締付けトルク（負荷トルク）を調整できる。尚、図２ではスピンドル１６の上側には、最前位置にある押圧部材４５の断面図を示しており、スピンドル１６の下側には、最後位置にある押圧部材４５’の断面図を示しているが、これらは理解を助けるためにそのように上下で非対称に図示した。４５がダイヤルを回す前であってコイルスプリング４４が最も伸びた状態であり、４５’がダイヤルを回した後でコイルスプリング４４が圧縮された状態である。押圧部材４５は、円周方向に連続したリング状の部材であるため、実際には上下で対称な形状となる。
【００３６】
リングギヤ３７の前端面に形成された爪とピン４２の後端部の形状によって、スピンドル１６に伝わる伝達トルクが増大した場合、爪の斜面がピン４２を前方に押し出す作用をする。そして、コイルスプリング４４の付勢力に抗してピン４２を軸方向前方に移動させることにより爪とピン４２の係合が解除され、リングギヤ３７が回転することによりスピンドル１６への回転伝達が解除される。この解除される際のトルクが、いわゆる締め付けトルクとなるが、締め付けトルクはコイルスプリング４４の圧縮量を調節することにより調節可能である。ここで、先端工具としてドリルビットを取り付けて穿孔作業をするような場合は、大きな締め付けトルクをスピンドル１６に伝達する必要があるが、押圧部材４５をコイルスプリング４４が十分圧縮されるまでダイヤル５を回動させ、図２の押圧部材４５’の位置にセットしてピン４２の軸方向の動きを抑止すれば良い。このように設定すると、リングギヤ３７の爪がピン４２を軸方向に移動しようとしても、コイルスプリング４４をそれ以上圧縮できないためにクラッチプレート４３の軸方向の移動が抑止され、ピン４２が移動できず、結果的にリングギヤ３７の回転が阻止される。
【００３７】
本実施例では、押圧部材４５を回転させることによって前後方向に移動させるためのダイヤル５の後端に磁石２７が固定して設けられる。磁石２７は円周方向の１箇所に設けたもので、磁石２７はダイヤル５の回転と共にスピンドル１６の中心軸を中心に回転する。さらに、磁石２７が移動する経路と軸方向に対向する位置に、ホールＩＣ２６を設けた。ホールＩＣ２６は基板２５上に搭載される。基板２５はハウジング２の胴体部２ａに固定され、ホールＩＣ２６の出力信号は信号線２４を介して制御回路基板９に伝達される。尚、ダイヤル５、磁石２７とホールＩＣ２６は所定の間隔を隔てて配置され、互いに非接触である。従って、ダイヤル５を回転させてもホールＩＣ２６には何ら機械的な力は作用しないので耐久性が良い。
【００３８】
図３は、図２のＡ−Ａ部の断面図である。本実施例に係るドライバドリル１のハウジング２は、モータ３の回転軸３ｅを通る鉛直な分割面にて左右に２分割できるように構成される。ギヤケース４１には、円周方向に均等間隔で６の軸方向貫通穴が形成され、その貫通穴を介してピン４２が軸方向に貫通する。スピンドル１６は、回転方向へのロック機能を有する回転ロック機構１８を介して回転可能に保持される。Ａ−Ａ部の断面位置においては、ハウジング２の胴体部２ａの内側にダイヤル５の後端部が入り込むように構成される。ダイヤル５の後端付近の外周側には複数の溝５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ．．．が形成され、ギヤケース４１には溝５ａ等と係合する凸部を有する板ばね２８が設けられる。このように複数の溝５ａ等と板ばね２８によってダイヤル５を回転させる際の段階的な固定を可能とするとともに、操作上のクリック感を実現している。ダイヤル５の円環状の後端面の一部には磁石２７が設けられる。磁石２７は、ドリルモード時に板ばね２８と対向する溝５ａと、クラッチモード時の最大締め付けトルク位置となる溝５ｂとの間の中間付近に１つだけ設けられる。
【００３９】
図４は、図１のクラッチ動作の調整用のダイヤル５を上から見た（図２のＢ方向から見た）部分上面図である。ハウジング２の胴体部２ａの一部には三角マーク２９が設けられる。三角マーク２９に対向するダイヤル５の円周方向には、ドリルマーク５１、クラッチ設定値を示す目盛り数値５２が表示され、目盛り数値５２によってクラッチ機構の動作するトルクの大きさを容易に認識することができる。目盛り数値５２は、例えば１、３、５．．１９までが奇数数値で表示され、１９の後には２２が表示される。また、各数値表示の数値には、“・”マーク５３が表示され、ダイヤル５を三角マーク２９にあわせる際の指標を示している。ドリルマーク５１は、ドリルビット等の先端工具を絵文字で表示したもので、三角マーク２９をドリルマーク５１にあわせた状態の際に、押圧部材４５が最後位置になってコイルスプリング４４を最大圧縮してピン４２の軸方向の動きを抑止し、クラッチが動作しないようになる。目盛り数値５２が“２２”からドリルマーク５１の間の位置は、この位置のまま使用してはいけない位置であるので、横線５４が引かれてこの位置にダイヤル５をあわせないように使用者に注意を促している。
【００４０】
図５はダイヤル５の設定位置とホールＩＣ２６の出力の関係を示す図である。横軸はダイヤル５を回転させて設定できる調整方向を示している。上述したようにダイヤル５の設定位置は、クラッチモードが１〜２２の２２段階有り、それにクラッチ機構部４０が動作しないドリルモードがある。本実施例においては、クラッチモードとドリルモードでのモータ３の駆動制御を切り替えるようにした。そのため、モータ３の図示しない制御部は、ダイヤル５の設定がクラッチモードであるかドリルモードであるかを認識する必要がある。そこで、本実施例ではダイヤル５に設けられた磁石２７が、ホールＩＣ２６に正対する際にホールＩＣ２６の出力信号５５がロー状態からハイ状態に変化することを検出することによって、制御部はクラッチモードかドリルモードかを検出できるように構成した。即ち、ダイヤル５がクラッチモードの２２からドリルモードに移行する間の位置でホールＩＣ２６と磁石２７が正対するように、磁石２７がダイヤル５に取り付けられる。そして、制御部はホールＩＣ２６の出力信号がローからハイに切り替わるエッジを検出することによりモードの切り替えを検出する。クラッチモードにある時は、ホールＩＣ２６の出力信号の立ち上がり５６にてドリルモードへの切り替えを検出し、ドリルモードにある時は、ホールＩＣ２６の出力信号の立ち上がり５７にてドリルモードへの切り替えを検出する。このようにクラッチモードとドリルモードを切り替えるダイヤル５に磁石２７を装着し、ホールＩＣ２６によりクラッチモードとドリルモードの切り替えを検知することによりモータ３の出力を変更するので、特別な操作をすることなくクラッチモード時とドリルモード時のモータ３の出力特性を切り替えることが可能となる。また、ダイヤル５がクラッチモードからドリルモードに移行する間の位置でホールＩＣが磁石と正対するので、ドリルモードにおいてホールＩＣ２６と磁石２７が正対する際に比較して誤動作が少なくなる。即ち、ドリルモードに設定した際にホールＩＣ２６と磁石２７が正対するように構成する場合には、振動によってドリルモードでの作業時に、ホールＩＣ２６の出力信号がハイとローを交互に繰り返してしまう恐れがある。しかしながら、本実施例による磁石２７の配置では、モータ３が回転していない非稼働時にホールＩＣ２６と磁石２７が正対するので誤動作の恐れがほとんど無い。
【００４１】
図６はクラッチモード／ドリルモードと、モータ３の出力モードとの関係を示す図である。本実施例ではクラッチモードとドリルモードでは、モータ３の出力モード（回転制御モード）を変更するようにした。例えば、ダイヤル５の設定が１〜２２の位置の場合は出力モードＡで制御し、ダイヤル５の設定位置がドリルモード位置の場合は出力モードＢで制御する。出力モードＡと出力モードＢをどのように設定するかは任意であるが、あらかじめ制御部に含まれる記憶装置にその制御手順を格納しておいてマイクロプロセッサ等により制御するようにすると良い。図７はその制御例を示すもので、本実施例ではブラシレス方式のモータ３の進角制御を変更し、出力モードＡの際にはモータ進角制御０度とし、出力モードＢの際にはモータ進角制御５０度とする。進角制御を変えることにより出力モードＢの場合は、より早い回転数でモータ３を回転させることができるので、ドリルモード時のチャック１２の回転数を早くすることができ、迅速に穴開け作業等を行うことができる。一方、クラッチモードの際には、必要以上にモータ３の回転数が上昇しないので、ネジ着座時にクラッチ設定トルクより大きなトルクが瞬時に発生してしまう現象を効果的に防止できる。このようにクラッチモードとドリルモードによって、モータ３の進み角を制御することにより適切なモータ３の回転速度を設定でき、高効率で適切なモータ駆動を実現できる。
【００４２】
尚、本実施例においてモータ３の出力モードを切り替えるにあたり進角制御を用いるように構成したが、この方法だけに限られずに別の制御方法を用いても良い。図８は本実施例の変形例に係るものであり、クラッチモードとドリルモードでは、モータ３の出力モード（回転制御モード）を変更する点では同じであるが、出力モードを切り替えの仕方が異なる。即ち、出力モードＡと出力モードＢでは、回転数の制限値Ｎａを用いるか否かで制御を変えるようにしている。出力モードＡにおいては、最大モータ回転数がＮａとなるようモータの回転数制御を行うようにしたが、出力モードＢにおいては回転数制御（制限）を行わない。この結果、出力モードＢの場合は、より早い回転数でモータ３を回転させるのでドリルモード時の作業効率を向上させることができ、出力モードＡの際には、必要以上にモータ３の回転数が上昇しないので、慣性力の影響が少ない安定したクラッチ動作が可能になる。
【実施例２】
【００４３】
次に図９から図１４を用いて本発明の第２の実施例を説明する。図９は本発明の第２の実施例に係るクラッチトルクの調整部の拡大断面図である。第２の実施例において第１の実施例と異なる点は、クラッチを機械式の機構で実現するのではなく、電子式のクラッチで実現したことにある。図９においてダイヤル７５は、ハウジング２の胴体部２ａの先端側に回転可能に保持されるが、内部には機械的なクラッチ構成要素、即ち、図２のピン４２、クラッチプレート４３、コイルスプリング４４、押圧部材４５に相当する部材を持たない。一方、ダイヤル７５の後端付近には磁石６７が設けられ、磁石６７と対向するギヤケース７１には扇状の基板６５が設けられ、基板６５には複数のホールＩＣ６６が設けられる。ホールＩＣ６６の出力は、信号線６４を介して制御回路基板９（図１参照）に伝達される。尚、第２の実施例における電動工具においては、ダイヤル７５を胴体部２ａの前方側に設ける必然性はなく、他の任意の場所、例えば制御回路基板９近傍の制御パネル１１（図１参照）付近に、操作ボタンと表示部を用いて設定できるように構成しても良い。しかしながら本実施例においては、従来の電動工具との操作性の統一性を重視したために外観形状が第１の実施例と同様の形状、同一の操作性となるように構成した。
【００４４】
ギヤケース７１は内周側にてスピンドル７６を保持するベアリング７４を保持する点で第１の実施例の構造と同じである。しかし、本実施例では図２の押圧部材４５に相当する部材を持たないため、外周側にはねじ山が形成されない。また、図２のピン４２に相当する部材が設けられないために軸方向に貫通する穴も形成されない。３段目の遊星歯車減速機構を構成するリングギヤ７７、キャリヤ７８の構成は第１の実施例の構造とほぼ同等であるが、リングギヤ７７はクラッチ機構の構成部品とならないため、回転しないようにギヤケース７１に固定される。
【００４５】
図１０は図９のＣ−Ｃ部の断面図である。Ｃ−Ｃ部の断面においては、ダイヤル７５がハウジング２の胴体部２ａの内周側で円周方向に所定角度（例えば約３１０度）回転可能である。本実施例ではギヤケース７１の段差状の部分であって、下側に扇状の基板６５が設けられ、そこに３０度ずつ均等に離して３つのホールＩＣ６６（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ）が設けられる。尚、本実施例では非回転部分たるギヤケース７１に基板６５を設けるようにしたが、非回転部分であってダイヤル７５に対面する位置であればその他の部分、例えばハウジング２の胴体部２ａ等に直接基板６５を固定するようにしても良い。
【００４６】
図１１は図９のＤ−Ｄ部の断面図である。ダイヤル７５の一部には溝部７５ａ〜７５ｃが形成され、そこに小型の磁石６７ａ、６７ｂ、６７ｃが取り付けられる。磁石６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、電流の供給を受けることなく磁石としての性質を長期にわたって保持できる永久磁石で構成すると好ましく、フェライト磁石やネオジム磁石などを用いることができる。磁石６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、例えば接着又は圧入等によりダイヤル７５に取り付けることができる。磁石６７ａ、６７ｂ、６７ｃを取り付ける半径方向の位置及び円周方向の間隔は、ホールＩＣ６６ａ、６６ｂ、６６ｃの取り付け位置及び間隔と同じにすれば、精度良く検出できるようになる。
【００４７】
図１２は、第２の実施例に係る電動工具の磁石６７ａ〜６７ｃとホールＩＣ６６ａ〜６６ｃの位置関係を示す図である。本実施例においては、各磁石６７ａ〜６７ｃとホールＩＣ６６ａ〜６６ｃの位置関係により、７段階のダイヤル７５の位置を識別できる。図１２の“位置１”では磁石６７ａ〜６７ｃとホールＩＣ６６ａ〜６６ｃが対面しないので、ホールＩＣ６６ａ〜６６ｃの出力はいずれもロー（ＬＯＷ）になる。この位置からダイヤル７５を回転角にして３０度ほど回すと、“位置２”のような関係になり、磁石６７ａがホールＩＣ６６ｃと対面するために、ホールＩＣ６６ｃの出力がハイ（ＨＩＧＨ）になる。この際、ホールＩＣ６６ａ、６６ｂの出力信号はロー（ＬＯＷ）のままである。同様にして、ダイヤル７５を回転させると“位置３”から“位置７”のような位置関係となる。この結果、３つの磁石と３つの永久磁石を用いて７つの制御モードを設定することが可能となる。尚、“位置１”と“位置７”は、いずれも磁石６７ａ〜６７ｃとホールＩＣ６６ａ〜６６ｃが対面しないことで同じ関係にあるが、“位置１”に設定するには“位置２”を通過しないと設定できず、また、“位置７”に設定するには“位置６”を通過しないと設定できないことから、時系列的な動きを追跡することによってダイヤル７５の位置が位置１”の状態にあるか“位置７”の状態にあるかを制御部が識別することが可能である。
【００４８】
図１３は、ダイヤル７５の設定位置と各ホールＩＣ６５の出力とモータ３の出力モードの関係を示す図である。本図においては、ホールＩＣ６６ａ〜６６ｃの出力を、ハイのときを“１”、ローの時を“０”と表現している。ダイヤル７５の設定位置１〜７は、図１２の“位置１”〜“位置７”に対応している。図示のようにホールＩＣ６６ａ〜６６ｃの出力状態の組み合わせによって、モータ３の出力モードをＡからＧの７段階に設定して、ダイヤル７５の設定位置に応じてモータ３の制御を変更するようにした。具体的には、モータへと印加するデューティの大きさを変化させるように制御した。この出力モードの一例を示すのが図１４である。
【００４９】
図１４は、第２の実施例に係る電動工具のモータ３の出力特性を示す図である。横軸が電流Ｉ（単位Ａ）であり、縦軸が出力トルクＴ（Ｎ・ｍ）または回転数Ｎ（ｒｐｍ）であり、点線が出力トルクＴを、実線が回転数Ｎを示している。本実施例ではモータ３の出力軸のトルクが一定となるよう、モータ３の出力特性を変化させる。この設定は、例えば出力軸からのトルクＴｏｕｔを、
トルクＴｏｕｔ＝Ｔ０×ギヤ比（ｎ）＋Ｔ（ｍｔ，ｒｔ，ωｔ）
により設定する。ここで、
Ｔ（ｍｔ，ｒｔ，ωｔ）＝モータ慣性力（ｍ１×ｒ１×ω１２）
＋減速部慣性力（ｍ２×ｒ２×ω２２）
＋出力軸部慣性力（ｍ３×ｒ３×ω３２）
Ｔ：時間ｔのモータと減速部と出力軸部のトルク、
ｍ：回転体の質量    ｒ：回転半径      ω：角加速度
【００５０】
出力モードＧは、ダイヤル７５の設定位置が７の時の制御であり、出力モードＧにおいては、最大の出力トルクがＴＧとなり一番大きい出力を取り出すことが可能である。出力モードＧにおいては、モータの出力トルクがＴＧに到達するとモータの回転数Ｎがほぼゼロとなるため、この時のスピンドル１６の締め付けトルクが遮断トルクとなる。モータ３の回転が止まると、モータ３にいわゆるロック電流が流れるが、このロック電流が流れ続けるのを阻止するために、図示しないモータ３の制御部は、モータ３の回転制御用のホール素子（図示せず）の出力や、モータ３に流れる電流値を監視してモータ３の回転が停止したことを検出してモータ３への駆動電流の提供を停止させるようにしても良い。
【００５１】
一方、出力モードＡにおいては、最大の出力トルクがＴＡとなって一番小さい出力となる。同様にしてモータの出力がＴＡに到達するとモータの回転数Ｎがほぼゼロとなるため、この時にスピンドル１６の締め付けトルクが電子クラッチによる遮断トルクとなる。尚、出力モードＢ〜Ｆは、出力モードＡからＧの間にあり、図では出力モードＤだけを例示して出力モードＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆの図示を省略している。このようにダイヤル７５の設定位置に応じてモータ３の制御を変更することによりモータ出力を変更することができるので、慣性力の影響がより少なく、作業条件に左右されない適正なクラッチトルクを実現できる。また、設定されたトルク以上の出力を制御することで、無駄な消費を抑えることができると共に、機械的なクラッチ機構部を削除することで安価で軽量なクラッチ機能が実現できる。さらに、クラッチトルクを調整するダイヤル等の操作部は、クラッチトルク調整用のコイルスプリングを押圧する必要が無いため、操作力を低減でき使い勝手が向上する。
【００５２】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施例ではホールＩＣと永久磁石により磁気的な誘導手段及び受動手段を用いてダイヤル５、７５の設定位置を検出するようにしたが、磁気的な手段だけでなく、発光素子と光センサによる光学的な誘導手段及び受動手段で実現しても良い。この場合は、ハウジングやギヤケース等の非回転部分に発光素子と光センサを設け、ダイヤル側に反射板又は貫通穴のような誘導手段を設けるようにすればよい。さらにダイヤル側に突起等の誘導手段を設け、ハウジングやギヤケース等の非回転部分にプッシュスイッチ等の受動手段を設けて実現するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１  ドライバドリル      ２  ハウジング
２ａ  （ハウジングの）胴体部      ２ｂ  （ハウジングの）ハンドル部
２ｃ  （ハウジングの）バッテリ取付部
３  モータ      ３ａ  ロータ      ３ｂ  マグネット      ３ｃ  ステータ
３ｄ  ステータコイル      ３ｅ  回転軸      ４  バッテリ
５  ダイヤル      ５ａ〜５ｄ  溝      ６  インバータ回路基板
７  スイッチング素子      ８  ネジ      ９  制御回路基板
１０  空気取入口      １１  制御パネル      １２  チャック
１３  トリガスイッチ      １３ａ  トリガ操作部      １４  正逆切替レバー
１５  シフトノブ      １６  スピンドル      １７  冷却ファン
１８  回転ロック機構      ２４  信号線      ２５  基板
２６  ホールＩＣ      ２７  磁石      ２８  板ばね      ２９  三角マーク
３０  減速機構部      ３７  リングギヤ      ３８  キャリヤ
３９  ロックリング      ４０  クラッチ機構部      ４１  ギヤケース
４２  ピン      ４３  クラッチプレート      ４４  コイルスプリング
４５  押圧部材      ５０  進角制御      ５１  ドリルマーク
５２  目盛り数値      ５３  中間マーク      ５４  横線    ５５  出力信号
６５  基板      ６６  ホールＩＣ      ６７（６７ａ〜６７ｃ）  磁石
６４  信号線      ７１  ギヤケース      ７４  ベアリング
７５  ダイヤル      ７５ａ〜７５ｃ  溝部      ７６  スピンドル
７７  リングギヤ      ７８  キャリヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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