(57)【要約】【課題】電源部の電圧が高い際に回転部材の回転速度が低下することを抑制可能な、電気機器を提供する。【解決手段】電圧が印加されて回転する電動モータ１２と、電動モータ１２により回転される回転部材と、を有する、電気機器であって、電動モータ１２に電圧を印加する電源部４３と、電源部４３の電圧を表示する電圧表示部６６と、電源部４３から電動モータ１２に印加される電圧を、入力される信号のデューティ比に応じて制御する電圧制御部４７と、デューティ比を制御する信号制御部５３と、を備え、信号制御部５３は、電源部４３の電圧が満充電の状態であることを電圧表示部６６が表示する場合に、デューティ比を１００％未満に設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されて回転する電動モータと、前記電動モータにより回転される回転部材と、を有する、電気機器であって、
前記電動モータに電圧を印加する電源部と、
前記電源部の電圧を表示する電圧表示部と、
前記電源部から前記電動モータに印加される電圧を、入力される信号のデューティ比に応じて制御する電圧制御部と、
前記電圧制御部に入力する前記デューティ比を制御する信号制御部と、
を備え、
前記信号制御部は、前記電源部の電圧が満充電の状態であることを前記電圧表示部が表示する場合に、前記デューティ比を１００％未満に設定する、電気機器。
【請求項２】
電圧が印加されて回転する電動モータと、前記電動モータにより回転される回転部材と、を有する、電気機器であって、
前記電動モータに電圧を印加する電源部と、
前記電源部の電圧を表示する電圧表示部と、
前記電源部から前記電動モータに印加される電圧を、入力される信号のデューティ比に応じて制御する電圧制御部と、
前記電動モータが定速度で回転するよう前記デューティ比を制御する信号制御部と、
を備え、
前記信号制御部は、前記電圧が満充電の状態であることを前記電圧表示部が表示する場合に、前記電動モータの回転数を一定とする定速度制御を維持するように前記デューティ比を制御する、電気機器。
【請求項３】
電圧が印加されて回転する電動モータと、前記電動モータにより回転される回転部材と、を有する、電気機器であって、
前記電動モータに電圧を印加する電源部と、
前記電源部の電圧を表示する電圧表示部と、
前記電源部から前記電動モータに印加される電圧を、入力される信号のデューティ比に応じて制御する電圧制御部と、
前記電圧制御部に入力する前記デューティ比を制御する信号制御部と、
を備え、
前記信号制御部は、前記電源部の電圧が満充電の状態であることを前記電圧表示部が表示する場合に、前記電動モータの回転数の低下を抑制するように前記デューティ比を制御する、電気機器。
【請求項４】
電圧が印加されて回転する電動モータと、前記電動モータにより回転される回転部材と、を有する、電気機器であって、
前記電動モータに電圧を印加する電源部と、
前記電源部の電圧を表示する電圧表示部と、
前記電源部から前記電動モータに印加される電圧を、入力される信号のデューティ比に応じて制御する電圧制御部と、
前記電圧表示部が表示する前記電源部の電圧が最低値を超えている際に、前記信号のデューティ比を最大値未満に設定する信号制御部と、
を有する、電気機器。
【請求項５】
前記回転部材は、回転によって処理を行う処理工具を支持し、
前記電圧の最低値は、前記処理工具の処理による負荷に応じて前記回転部材が回転可能な値である、請求項１乃至４の何れか１項記載の電気機器。
【請求項６】
前記電動モータの回転力を前記回転部材に伝達し、かつ、前記電動モータの回転数と前記回転部材の回転数とに差が生じることを許容する動力伝達機構が設けられている、請求項１乃至５の何れか１項記載の電気機器。
【請求項７】
前記動力伝達機構は、前記回転部材に対して回転方向の打撃力を加えるハンマを含む、請求項６記載の電気機器。
【請求項８】
前記信号制御部は、前記電圧表示部が表示する電圧が最低値を超えている際に、前記電動モータの回転数の低下を抑制するように、前記信号のデューティ比を設定する、請求項４乃至７の何れか１項記載の電気機器。
【請求項９】
前記信号制御部は、前記電圧表示部が表示する前記電圧が最低値を超えている際に、前記電動モータの回転数が一定となるように、前記信号のデューティ比を設定する、請求項４乃至８の何れか１項記載の電気機器。
【請求項１０】
前記電動モータ及び前記回転部材を支持する機器本体が設けられ、
前記電圧表示部は、前記機器本体に設けられている、請求項１乃至９の何れか１項記載の電気機器。
【請求項１１】
前記電動モータ及び前記回転部材を支持し、かつ、前記電源部が着脱される機器本体が設けられ、
前記電圧表示部は、前記電源部に設けられている、請求項１乃至１０の何れか１項記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータと、電動モータが回転させる回転部材と、を有する電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータと、電動モータが回転させる回転部材と、を有する電気機器が知られており、その電気機器の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された電気機器はドライバドリルであり、ドライバドリルは、ハウジング、電動モータ、インバータ回路部、減速機構部、クラッチ機構部、チャック、トリガ操作部、スイッチトリガ、制御回路基板及びバッテリを有する。電動モータ、インバータ回路、スイッチトリガ及びクラッチ機構部は、ハウジング内に収納されている。チャックはハウジングの外部に設けられ、チャックはクラッチ機構に接続されている。チャックは、処理工具を保持する回転部材である。バッテリはハウジングに着脱可能である。バッテリは、スイッチトリガ及び制御回路基板へ電源を供給する。制御回路及び制御信号出力回路が、制御基板に設けられている。
【０００３】
制御回路は、トリガ操作部が操作されてスイッチトリガがオンしたことを検出する。すると、制御信号出力回路は、インバータ回路のスイッチング素子のオン・オフを制御する信号を出力する。これにより、電動モータに印加される電圧が制御される。電動モータの回転力は、減速機構部、クラッチ機構部を介してチャックに伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４０８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載されたドライバドリルは、チャックの回転負荷が増加すると、バッテリの電圧に関わりなく、チャックの回転速度が低下する可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、電源部の電圧が高い際に回転部材の回転速度が低下することを抑制可能な、電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態の電気機器は、電圧が印加されて回転する電動モータと、前記電動モータにより回転される回転部材と、を有する、電気機器であって、前記電動モータに電圧を印加する電源部と、前記電源部の電圧を表示する電圧表示部と、前記電源部から前記電動モータに印加される電圧を、入力される信号のデューティ比に応じて制御する電圧制御部と、前記電圧制御部に入力する前記デューティ比を制御する信号制御部と、を備え、前記信号制御部は、前記電源部の電圧が満充電の状態であることを前記電圧表示部が表示する場合に、前記デューティ比を１００％未満に設定する。
【発明の効果】
【０００８】
一実施形態の電気機器によれば、電源部の電圧が高い際に回転部材の回転速度が低下することを抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電気機器の一実施形態であるインパクトドライバの外観斜視図である。
【図２】インパクトドライバの部分的な断面図である。
【図３】インパクトドライバの制御系統を示すブロック図である。
【図４】インパクトドライバの電動モータを、目標回転数に応じて制御する例を示すフローチャートである。
【図５】インパクトドライバの電動モータを、電池の電圧に応じて制御する例を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態であるインパクトドライバについて、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１及び図２に示すインパクトドライバ１０は、ねじ部材を回転させて締め付け、対象物としての木材やコンクリートにねじ部材を食い込ませる作業、ねじ部材を緩める作業に用いる作業機である。インパクトドライバ１０は、ハウジング１１、電動モータ１２、減速機１３、ハンマ１４及びアンビル１５を有する。ハウジング１１は、モータケース１６、ハンマケース１７、グリップ１８及び装着部１９を有する。モータケース１６及びハンマケース１７は互に固定されており、グリップ１８はモータケース１６から突出している。装着部１９は、グリップ１８においてモータケース１６の反対側に設けられている。装着部１９は、第１端子を有する。
【００１２】
電動モータ１２は、モータケース１６内に設けられている。電動モータ１２は、ステータ２０及びロータ２１を備えている。ステータ２０は、モータケース１６に固定されており、ステータ２０は、ステータコア２２と、図３に示す３本のコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと、を備えている。３本のコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗは、ステータコア２２に巻かれている。３本のコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗに電流が供給される。
【００１３】
図２に示すロータ２１は、出力軸２４と、出力軸２４に固定されたロータコア２５と、ロータコア２５の回転方向に沿って配置された複数の永久磁石２６と、を備えている。出力軸２４は２個の軸受２７，２８により回転可能に支持されている。３本のコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗに電流が供給されると回転磁界が形成され、ロータ２１が回転する。複数の永久磁石２６は、極性が異なる永久磁石２６を回転方向に沿って交互に配置してある。電動モータ１２は、電流が流れるブラシを備えていない。つまり、電動モータ１２は、ブラシレス電動モータであり、電動モータ１２は、３本のコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗに供給する電流の向きをそれぞれ切り替えることにより、出力軸２４の回転方向を切り替えることができる。
【００１４】
環状のハンマケース１７は軸孔２９を有しており、アンビル１５が軸孔２９に配置されている。アンビル１５は円筒状のスリーブ３０により回転可能に支持されている。アンビル１５は金属製であり、かつ、軸線Ａ１を中心として回転可能である。また、アンビル１５は工具保持孔３１を有する。処理工具としてのドライバビット３２は、工具保持孔３１に対して取り付け及び取り外し可能である。
【００１５】
また、アンビル１５は、工具保持孔３１と同心状の支持軸３３を有する。支持軸３３は、ハンマケース１７内に配置されている。さらに、アンビル１５の外周面において、ハンマケース１７内に配置された箇所には、突起３４が複数設けられている。
【００１６】
一方、減速機１３はハンマケース１７内に設けられている。減速機１３は、出力軸２４の回転力をアンビル１５に伝達する動力伝達装置である。減速機１３の入力要素は、出力軸２４に連結されている。また、ハンマケース１７内にスピンドル３５が配置されており、スピンドル３５は軸線Ａ１を中心として回転可能である。スピンドル３５は、減速機１３の出力要素に連結されている。スピンドル３５の軸線Ａ１方向における端部に、支持孔３６が形成されている。支持孔３６に支持軸３３が挿入されており、スピンドル３５とアンビル１５とは、相対回転可能である。スピンドル３５の外周面に、Ｖ字形状のカム溝３７が２本設けられている。
【００１７】
また、ハンマ１４はハンマケース１７内に設けられている。ハンマ１４は金属製で環状に構成されており、ハンマ１４は軸孔３８を有する。スピンドル３５は軸孔３８に配置されている。ハンマ１４は、軸線Ａ１に沿った方向で、減速機１３とアンビル１５との間に配置されている。ハンマ１４は、スピンドル３５に対して回転可能であり、かつ、軸線Ａ１方向に移動可能である。
【００１８】
ハンマ１４の内周面にカム溝３９が２個形成されている。２個のカム溝３９は、ハンマ１４の円周方向で互に異なる範囲に配置されている。そして、１本のカム溝３９及び１個のカム溝３７を１組として、１個のカムボール４０が保持されている。このため、ハンマ１４は、スピンドル３５及びアンビル１５に対して、カムボール４０が転動可能な範囲で軸線Ａ１方向に移動可能である。また、ハンマ１４は、スピンドル３５に対して、カムボール４０が転動可能な範囲で回転可能である。
【００１９】
さらに、ハンマスプリング４１がハンマケース１７内に設けられている。ハンマスプリング４１は金属製であり、圧縮荷重を受けて反発力を生じる。ハンマスプリング４１の押圧力はハンマ１４に加えられ、ハンマ１４は軸線Ａ１方向でアンビル１５に近づく向きで押されている。さらに、ハンマ１４は、軸線Ａ１方向に突出された突起４２を複数有する。
【００２０】
図１のように、装着部１９に対して着脱可能な電池４３が設けられている。電池４３は、収容ケース４４、カバー６８及び複数の電池セル４５を有する。複数の電池セル４５は収容ケース４４内に収容され、カバー６８は収容ケース４４の開口部を覆う。電池４３はカバー６８から露出する第２端子を有し、第２端子は複数の電池セル４５に電気的に接続されている。電池４３を装着部１９に取り付けると、第１端子と第２端子とが接続される。電池セル４５は、電気エネルギを蓄えるとともに、充電及び放電が可能な二次電池である。電池セル４５単体の定格出力電圧は、例えば、３．６Ｖである。電池セル４５は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池の何れかを用いることができる。電池４３は直流電源である。トリガ４６がグリップ１８に設けられている。ユーザはグリップ１８を握り、トリガ４６を指で操作する。
【００２１】
図３は、インパクトドライバ１０の制御系統を示す。電池４３の電圧はインバータ回路４７を介して電動モータ１２に印加される。電動モータ１２のステータ２０は、３相のコイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗを有する。また、磁気センサ６９，７０，７１がモータケース１６内に設けられており、磁気センサ６９，７０，７１はロータ２１の回転位置を示す検出信号を出力する。磁気センサ６９，７０，７１は、コイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗに対応して設けられている。磁気センサ６９，７０，７１は、永久磁石２６が発生する磁力を検出し、かつ、磁力を電気信号に変換して出力する非接触のセンサである。磁気センサ６９，７０，７１は、ホール素子を用いることができる。
【００２２】
インバータ回路４７は、３相フルブリッジインバータ回路であり、互に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２と、互に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４と、互に接続された２つのスイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６とを有する。スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は互いに並列に接続され、かつ、リード線４８に接続されている。リード線４８は、コイル２３Ｕに接続されている。
【００２３】
スイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４は互に並列に接続され、かつ、リード線４９に接続されている。リード線４９は、コイル２３Ｖに接続されている。スイッチング素子Ｔｒ５，Ｔｒ６は互に並列に接続され、かつ、リード線５０に接続されている。リード線５０は、コイル２３Ｗに接続されている。
【００２４】
スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、電池４３の正極の出力端子に接続されている。スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、電流検出用抵抗５１を介して電池４３の負極端子に接続されている。
【００２５】
このように、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、ハイサイド側となっており、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、ローサイド側となっている。コイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗは、相互に接続されている。
【００２６】
また、電池４３と並列にキャパシタ５２が配置されている。キャパシタ５２は、インバータ回路４７のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の動作中に、電池４３の大電流がインバータ回路４７へ流れることを抑制する。
【００２７】
モータ制御部５３がハウジング１１内に設けられている。モータ制御部５３は、インバータ回路４７を制御する機能を有する。モータ制御部５３は、演算部５４、制御信号回路５５、回転位置検出回路５６、回転数検出回路５７、電流検出回路５８、スイッチ操作検出回路５９，６０、電圧検出回路６１、表示ランプ駆動回路６２を備えている。
【００２８】
磁気センサ６９，７０，７１の検出信号は回転位置検出回路５６に送られる。回転位置検出回路５６は、ロータ２１の回転位置を検出する。回転位置検出回路５６は、ロータ２１の回転位置を表す信号を処理する。回転位置検出回路５６から出力された信号は、演算部５４及び回転数検出回路５７に送られる。回転数検出回路５７は電動モータ１２の回転数を検出し、回転数検出回路５７から出力された信号は演算部５４に入力される。
【００２９】
電流検出回路５８は、電流検出用抵抗５１の両端に接続されており、電流検出回路５８は、電動モータ１２に流れる電流を検出する。電流検出回路５８から出力された信号は、演算部５４に入力される。電圧検出回路６１は、電池４３の電圧を検出し、その検出結果に応じた信号を演算部５４に入力する。さらに、トリガスイッチ６３がグリップ１８内に設けられ、トリガスイッチ６３は、トリガ４６の操作量に応じた信号を出力する。スイッチ操作検出回路５９はトリガスイッチ６３の信号を検出して、その検出信号を演算部５４に入力する。
【００３０】
演算部５４は、制御信号を処理するマイクロプロセッサと、メモリと、を備え、メモリには、制御プログラム、演算式およびデータなどが記憶されている。演算部５４は、回転数検出回路５７の信号を処理して、電動モータ１２の実際の回転数を求める。演算部５４は、トリガスイッチ６３の動作量に基づいて電動モータ１２の目標回転数を求め、目標回転数に応じて、電動モータ１２に印加する目標電圧を設定する。
【００３１】
演算部５４は、電動モータ１２の実際の回転数を制御する指令を、制御信号回路５５に対して行う。制御信号回路５５は、インバータ回路４７を制御する信号を出力する。制御信号回路５５からインバータ回路４７に入力される信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）信号である。パルス幅変調信号のオン割合であるデューティ比は、電動モータ１２の目標電圧に応じて設定可能である。インバータ回路４７は、パルス幅変調信号に応じて、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６をオン・オフする。このようにして、電動モータ１２への印加電圧を制御して、電動モータ１２の実際の回転数が制御される。
【００３２】
さらに、図１のように、スイッチパネル６４が装着部１９に設けられている。スイッチパネル６４は装着部１９の外面から露出しており、ユーザはスイッチパネル６４を操作及び目視可能である。スイッチパネル６４は、図３に示す電池残量表示スイッチ６５及び表示ランプ６６を有する。電池残量表示スイッチ６５から出力される信号は、スイッチ操作検出回路６０に入力される。スイッチ操作検出回路６０から出力される信号は、演算部５４に入力される。
【００３３】
表示ランプ６６としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）ランプを用いることが可能である。表示ランプ６６は、電池４３の電圧を残量として表示する。ユーザが電池残量表示スイッチ６５を操作すると、演算部５４から出力された信号が表示ランプ駆動回路６２に入力され、表示ランプ６６が点灯または消灯される。表示ランプ６６は複数の発光ダイオードからなり、電池電圧、つまり、電池４３の残量に応じて点灯する発光ダイオードの数が変化する。なお、表示ランプ６６を電池４３に設けてもよい。
【００３４】
次に、インパクトドライバ１０の使用例を説明する。トリガ４６に操作力が加えられて、トリガスイッチ６３がオンすると、演算部５４から制御信号回路５５に対して指令が行われ、制御信号回路５５はインバータ回路４７に対してパルス幅変調信号を出力する。すると、インバータ回路４７のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６がオン・オフされる。このようにして、電池４３から電動モータ１２に電圧が印加され、電動モータ１２が回転する。
【００３５】
出力軸２４の回転力が、減速機１３を介してスピンドル３５に伝達されると、その回転力は、カムボール４０を介してハンマ１４に伝達される。すると、突起４２と突起３４とが係合し、ハンマ１４の回転力がアンビル１５に伝達される。そして、ハンマ１４と、アンビル１５とが一体回転し、アンビル１５の回転力はドライバビット３２を介してねじ部材に伝達され、ねじ部材の締め付けが開始される。
【００３６】
ねじ部材の締め付け抵抗が増加して、アンビル１５を回転させるために必要な回転力が高くなると、スピンドル３５の回転速度がハンマ１４の回転速度を超えて、スピンドル３５がハンマ１４に対して回転する。スピンドル３５がハンマ１４に対して回転すると、カムボール４０とカム溝３７との接触面で生じる反力により、ハンマ１４がハンマスプリング４１の押圧力に抗して、アンビル１５から離れる向きで軸線Ａ１方向に移動する。ハンマ１４がアンビル１５から離れる向きで移動することを後退と呼ぶ。ハンマ１４が後退すると、ハンマスプリング４１が受ける圧縮荷重が増加し、ハンマスプリング４１の反発力が増加する。
【００３７】
ハンマ１４が後退して突起４２が突起３４から解放されると、ハンマ１４の回転力はアンビル１５に伝達されなくなるとともに、突起４２が突起３４を乗り越える。突起４２が突起３４を乗り越えた時点で、ハンマスプリング４１がハンマ１４に加える押圧力は、ハンマ１４を後退させる向きの力を超える。すると、カムボール４０がカム溝３７，３９に沿って転動することで、ハンマ１４がスピンドル３５に対して回転し、かつ、ハンマ１４はアンビル１５に近づく向きで移動する。そして、ハンマ１４の突起４２が、アンビル１５の突起３４に衝突し、アンビル１５に回転方向の打撃力が加えられる。以後、電動モータ１２が回転している間、上記の作用を繰り返し、インパクトドライバ１０によるねじ部材の締め付け作業が継続される。
【００３８】
モータ制御部５３が、電動モータ１２を目標回転数に応じて制御する例を図４に示す。モータ制御部５３は、ステップＳ１において、トリガスイッチ６３がオンされたことを検出すると、ステップＳ２において、電動モータ１２をソフトスタートで起動させる。ソフトスタートは、停止している電動モータ１２に印加する電圧を、時間の経過に伴い所定の勾配で増加させる制御である。
【００３９】
モータ制御部５３は、ステップＳ３において、電動モータ１２の実際の回転数が、目標回転数の範囲内にあるか否かを判断する。電動モータ１２の目標回転数は、トリガスイッチ６３の動作量に基づいて設定されるものであり、例えば、トリガ４６の操作量が最大、つまり、トリガスイッチ６３の動作量が最大の時に21,500min-1 〜22,500min-1の範囲に設定される。モータ制御部５３は、ステップＳ３でＹｅｓと判断すると、ステップＳ４において、制御信号回路５５から出力するパルス幅変調信号のデューティ比を変更することなく、ステップＳ３に進む。なお、電動モータ１２の目標回転数を設定するスイッチを設け、トリガスイッチ６３の動作量が最大の時の電動モータ１２の回転数を変更できるようにしてもよい。
【００４０】
モータ制御部５３は、ステップＳ３でＮｏと判断すると、ステップＳ５において、電動モータ１２の実際の回転数が、目標回転数の範囲を超えているか否かを判断する。モータ制御部５３が、ステップＳ５でＹｅｓと判断するということは、電動モータ１２の負荷が、目標回転数に応じた負荷よりも低いことを意味する。そこで、モータ制御部５３は、ステップＳ５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ６において、制御信号回路５５から出力するパルス幅変調信号のデューティ比を低下させる制御を行い、ステップＳ３に進む。
【００４１】
モータ制御部５３が、ステップＳ５でＮｏと判断するということは、電動モータ１２の負荷が、目標回転数に応じた負荷よりも高いことを意味する。そこで、モータ制御部５３は、ステップＳ５でＮｏと判断すると、ステップＳ７において、制御信号回路５５から出力されているパルス幅変調信号のデューティ比が最大であるか否かを判断する。モータ制御部５３は、ステップＳ７でＮｏと判断すると、ステップＳ８において、制御信号回路５５から出力するパルス幅変調信号のデューティ比を上昇させる。
【００４２】
モータ制御部５３は、ステップＳ８に次ぐステップＳ９において、電動モータ１２の実際の回転数が、目標回転数の最大値以上であるか否かを判断する。モータ制御部５３は、ステップＳ９でＹｅｓと判断するとステップＳ３に進み、ステップＳ９でＮｏと判断するとステップＳ８に進む。
【００４３】
一方、モータ制御部５３は、ステップＳ７でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１０に進み、制御信号回路５５から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比を最大に維持し、ステップＳ３に進む。
【００４４】
このように、モータ制御部５３は、電動モータ１２の目標回転数と、電動モータ１２の負荷に応じた実際の回転数とに基づいて、制御信号回路５５から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比を制御することが可能である。
【００４５】
ユーザが電池残量表示スイッチ６５を操作すると、モータ制御部５３は、電池４３の電圧量を表示ランプ６６で表示させる。表示ランプ６６は、電池４３の電圧のうち、最大電圧から、ねじ部材を締め付ける回転力を発生可能な所定電圧までの使用可能な電圧の範囲を、残量で表示する。表示ランプ６６は、使用可能な電圧の範囲を複数に区分して、例えば、“残量３”、“残量２”及び“残量１”として表示可能である。ここで、“残量３”は、“残量２”よりも電池４３の電圧が高いことを意味し、“残量２”は、“残量１”よりも電池４３の電圧が高いことを意味する。ユーザは、表示ランプ６６を目視して、電池４３の電圧を認識可能である。
【００４６】
次に、モータ制御部５３が、電動モータ１２を電池４３の電圧に応じて制御する例は、図５に示されている。図５に示す制御例は、ハンマ１４がアンビル１５と共に一体回転する状況で行う。図５には、電池４３の残量表示、パルス幅変調信号のデューティ比、電池電圧比、ねじ部材の締め付け本数及び締め付け速度比が、それぞれ一例として示されている。電池電圧比は、電池４３の電圧の変化であり、締め付け速度比は、電動モータ１２の回転数の変化である。
【００４７】
ねじ部材の締め付け本数が増加することに伴い、電池４３の電圧は低下する。表示ランプ６６の表示は、電池４３の電圧低下に伴い“残量３”から“残量２”となり、次いで、“残量１”となる。モータ制御部５３は、表示ランプ６６の表示が“残量３”であると、パルス幅変調信号のデューティ比を、最大値未満、つまり、１００％未満に設定する。このため、表示ランプ６６の表示が“残量３”であると、ねじ部材の締め付けに必要な回転力が増加した場合や、電池４３の電圧が低下した場合は、パルス幅変調信号のデューティ比を上昇することで、ねじ部材の締め付け速度比を一定、例えば、“速度比１”に維持することが可能である。このため、表示ランプ６６の表示が“残量３”である際に、ねじ部材の締め付け速度が低下することを抑制できる。
【００４８】
これにより、電動モータ１２の回転数を略一定とする定速度制御を実現することができる。すなわち、“残量３”の状態では、デューティ比は１００％未満の状態であって、電動モータ１２の回転数は低下せず、定速度制御を維持することができる。言い換えると、デューティ比が１００％未満の状態で、電動モータ１２の回転数が低下せず定速度制御を行うことができる状態では、表示ランプ６６の表示を“残量３”としている。
【００４９】
なお、表示ランプ６６の表示の“残量３”は、電池４３の電圧に幅があるため、電池４３の電圧が低下しても、電圧の低下量が所定の範囲内であれば“残量３”を表示し、電圧が高く残容量が十分に多い“満充電状態”を表している。
【００５０】
表示ランプ６６の表示の“残量２”、“残量１”についても同様に電圧に幅があり、“残量１”は、電圧が低く残容量がない“空状態”、または空に近い状態を表す。“残量２”は、“残量３”と“残量１”の中間を表している。なお、定速度制御とは、電動モータ１２の負荷が大きくなった場合や、電池４３の電圧が低下した場合にデューティ比を上昇させる一方、電動モータ１２の負荷が小さくなるとデューティ比を減少させることで、電動モータ１２の回転数を略一定に維持するように制御することである。
【００５１】
モータ制御部５３は、表示ランプ６６の表示が“残量２”または“残量１”であると、パルス幅変調信号のデューティ比を上昇させ、最大値である１００％に設定する。このため、表示ランプ６６の表示が“残量２”または“残量１”であると、電池４３の電圧が低下することに伴い、デューティ比を上昇させて１００％に設定しても、ねじ部材の締め付け速度比は“速度比１”未満の範囲で低下する。このため、表示ランプ６６の表示が“残量２”または“残量１”であると、パルス幅変調信号のデューティ比を最大値まで上昇させても、定速度制御を維持することはできない。ねじ部材の締め付け速度が低下することを、ユーザは認識可能である。
【００５２】
演算部５４は、表示ランプ６６が図５の“残量３”を表示している場合に、図４のステップＳ３でＹｅｓと判断してステップＳ４に進むことが可能である。また、演算部５４は、表示ランプ６６が図５の“残量３”を表示している場合に、ステップＳ３、ステップＳ５及びステップＳ６を経由するルーチンを実行することが可能である。また、演算部５４は、表示ランプ６６が図５の“残量３”を表示している場合に、ステップＳ３、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８及びステップＳ９を経由するルーチンを実行可能である。一方、演算部５４は、表示ランプ６６が図５の“残量２”または“残量１”を表示している場合に、ステップＳ３、ステップＳ５、ステップＳ７及びステップＳ１０を経由するルーチンを実行可能である。
【００５３】
実施の形態で説明した事項と、本発明の構成との対応関係は、以下の通りである。電動モータ１２、アンビル１５は、回転部材の一例であり、インパクトドライバ１０は電動工具の一例であって電気機器の一例である。表示ランプ６６は、電圧表示部の一例であり、インバータ回路４７は、電圧制御部の一例であり、モータ制御部５３は、信号制御部の一例である。なお、電気機器としては、インパクトドライバ１０のように電動モータ１２がロックしない機器が好ましい。
【００５４】
ハウジング１１は、機器本体の一例であり、電池４３は、電源部の一例である。ハンマ１４及びスピンドル３５は、動力伝達機構６７を構成する。動力伝達機構６７は、アンビル１５の負荷が増加して、アンビル１５の回転に必要な回転力が増加すると、突起４２を突起３４から解放させ、電動モータ１２の回転数とアンビル１５の回転数とに差が生じることを許容する。アンビル１５の負荷は、ねじ部材の長さ、ねじ部材を食い込ませる対象物の硬度等により定まる。
【００５５】
表示ランプ６６が表示する“残量１”は、電池４３の電圧の最低値の一例である。ねじ部材を締め付ける回転力を発生可能な所定電圧は、処理工具の処理による負荷に応じて回転部材が回転可能な値の一例である。
【００５６】
電気機器は上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言うまでもない。例えば、電圧表示部は、電池４３に設けられていてもよい。この場合、電圧表示部は、収容ケース４４の外面または、カバー６８の外面に露出して設けられる。電圧表示部は、電源部の電圧を２段階に区分して表示してもよいし、４段階以上に区分して表示してもよい。信号制御部は、表示ランプ６６が“残量３”を表示している際に加え、“残量２”を表示している際に、信号のデューティ比を最大値未満に設定してもよい。言い換えると、デューティ比が１００％未満の状態で、電動モータ１２の回転数が低下せず、定速度制御を行うことができる領域を“残量３”だけではなく“残量２”まで広げてもよい。さらに、電圧表示部が表示する電圧は、無段階でもよい。さらに、電圧表示部が電圧を表示する形態は、ランプの点灯の他、数字、文字、記号、目盛、グラフで表示してもよい。電圧表示部がおこなう電圧の表示態様は、ユーザが目視確認可能であればよい。
【００５７】
処理工具は、ねじ部材を締め付けるドライバビットの他、木材、コンクリート等に穴をあけるドリルビットを含む。電動モータは、ブラシレスモータに代えてブラシ付きモータでもよい。本実施形態の電気機器は、回転部材により処理工具を回転させて処理を行う作業機を含む。処理工具の回転により行われる処理は、ねじ部材の締め付け及び緩め、ボルトの締め付け及び緩め、対象物の切断、対象物の切削、対象物の研磨を含む。作業機は、電動モータの回転力で回転部材を回転させ、回転部材に回転方向の打撃力を加えないもの、例えば、ドライバ、ドリルを含む。
【００５８】
電源部は、充電及び放電が可能な二次電池の他、放電が可能であり、かつ、充電を行えない一次電池を含む。電圧制御部及び信号制御部は、電気部品または電子部品の単体でもよいし、複数の電気部品または複数の電子部品を有するユニットでもよい。電気部品または電子部品は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、制御回路及びモジュールを含む。機器本体は、ハウジングの他、ケーシング、シェル及びフレームを含む。回転部材は、処理工具を保持するアンビルの他、ソケット、シャフト、プランジャ及びフレームを含む。
【符号の説明】
【００５９】
１０…インパクトドライバ、１１…ハウジング、１２…電動モータ、１４…ハンマ、１５…アンビル、４３…電池、４７…インバータ回路、５３…モータ制御部、６６…表示ランプ、６７…動力伝達機構。
【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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