(57)【要約】      （修正有）【課題】電気スクリュードライバーのトルクに応じ、機能を選んで使用して、電池の通常使用可能時間を二倍にするように設けられる省電力電気スクリュードライバーを提供する。【解決手段】マイクロコントローラ５を備えてなる電気スクリュードライバーの使用方法を三段階調整モード、即ち、高パフォーマンスモード、通常モード、省電力モードに設けてなると同時に、該電気スクリュードライバー内の制御基板に、ウルトラキャパシタ３と電池６の組み合わせで使用、それにより、マイクロコントローラ５による回転速度が変わらないことを前提として、トルクに応じる必要な電流、立ち上げ電流への制限を行い、電流の動作を変えさせ、電池６による電流出力への制限を行い、異なる省電力モードにおいて、いずれも、省電力効果を果すことができ、それと同時に、電流の節約で、電池６の温度が下がり、省電力の実現に、電池６の使用寿命が伸ばされることになる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
該電気スクリュードライバーの制御装置の仕組みは、省電力モードの切替スイッチ、ウルトラキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）が相互に電気的に接続し、該制御装置の入力側と電池とを、出力側とモーターを電気的に接続させるように設けられていることを特徴とする省電力電気スクリュードライバー。
【請求項２】
省電力モードは更に、高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ），通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）、省電力モード（ＥＣＯ）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の省電力電気スクリュードライバー。
【請求項３】
省電力モード（ＥＣＯ）は、出力トルクと電池の出力電力範囲を出力可能範囲の３０％〜５０％にし、電流立ち上がりを遅らせるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の省電力電気スクリュードライバー。
【請求項４】
通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）は、出力トルクと電池の出力電力範囲を出力可能範囲の５０％〜８０％にし、通常通りの電流立ち上がりを行わせるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の省電力電気スクリュードライバー。
【請求項５】
高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）は、出力トルクと電池の出力電力範囲を出力可能範囲の８０％〜１００％にし、一番早く電流立ち上がりを行わせるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の省電力電気スクリュードライバー。
【請求項６】
電気スクリュードライバーは、省電力モード（ＥＣＯ）または通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）で行うとき、負荷電流が出力馬力より大きく、ねじ締めができない場合、該マイクロコントローラ  （ＭＣＵ）が自動的に切替スイッチを、元の省電力モード（ＥＣＯ）を、高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）に切り替えて、ねじ締めを行わせるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の省電力電気スクリュードライバー。
【請求項７】
該マイクロコントローラ（ＭＣＵ）は更に、データベースの構築、工具故障保守の自動検知、自己記録、ねじ締め回数、ワークエリア制御及びＵＳＢデータ出力の機能を有していることを特徴とする請求項２に記載の省電力電気スクリュードライバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気スクリュードライバーの改良に関わり、特に環境にやさしく、省エネで経済的な省電力電気スクリュードライバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気スクリュードライバーは今までの電源コードで、コンセントに差し込むタイプから、電源供給の充電式電池タイプに変わって、電源供給の箇所に制限されず、使用されるようになっているが、充電式電池タイプでは使用上、時間に限りがあるから、電力不足などの時、該電気スクリュードライバーが使えなくなる。
【０００３】
そして、従来の電気スクリュードライバーで、ねじを締めるとき、トルクの強さを問わず、いつも、最高出力で行われており、使用者がめったに、電気スクリュードライバーを最大トルクにして使用すしないようであり、通常、よく使用される最大トルク値は３０％〜８０％の間にあり、特に作業時、最大トルク値の馬力で稼働させた場合、電気スクリュードライバーが熱くなり、電力がかかり、使用寿命が減少される。
【０００４】
それに、電気スクリュードライバーは、手操作による小型自動工具で、電池の大きさ、容量に限りがあるから、使用の時、電池の電力は気の付かないうちに、消耗されてしまう場合がよくある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）を備えてなり、電池の使用可能時間を伸ばし、使用効果を高め、そして各省電力モードの切換を通じて、電気スクリュードライバーのトルクに応じ、機能を選んで使用して、電池の通常使用可能時間を二倍にするように設けられる省電力電気スクリュードライバーを提供することを第一の目的とする。
【０００６】
本発明は、充電式電池の使用寿命を伸ばし、確実に省エネで炭素低減につながる実質的効果を果たすように設けられる省電力電気スクリュードライバーを提供することを第二の目的とする。
【０００７】
本発明は、電気スクリュードライバーのマイクロコントローラ  （ＭＣＵ）の設定により、データベースの構築、工具故障保守の自動検知、自己記録、ねじ締め回数、ワークエリア制御及びＵＳＢデータ出力という多機能効果を果たすことができる省電力電気スクリュードライバーを提供することを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した各目的を達成させるため、本発明の発明者は、オリジナルな省電力電気スクリュードライバーを開発、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）の設定により、電気スクリュードライバーの使用方法を三段階調整モード、即ち、高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）、通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）、省電力モード（ＥＣＯ）に設けてなり、そして、該電気スクリュードライバー内部の制御基板に、ウルトラキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）と電池の組み合わせで使用、制御基板のマイクロコントローラ  （ＭＣＵ）  による回転速度が変わらないことを前提とし、トルクに応じる電流制限、モードによる電流出力により、電池の電流出力への制御を行い、異なる省電力モードにおいて、いずれも、省電力効果を果すことができ、それと同時に、電流の節約で、電池の温度が下がり、省電力の実現に、電池の使用寿命が伸ばされるようになる。
【０００９】
省電力モード（ＥＣＯ）は、出力トルクと電池の出力電力範囲を出力可能範囲の３０％〜５０％にする、スロー起動モードであることを特徴とする。
【００１０】
通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）は、出力トルクと電池の出力電力範囲を出力可能範囲の５０％〜８０％にする、通常起動モードであることを特徴とする。
【００１１】
高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）は、出力トルクと電池の出力電力範囲を出力可能範囲の８０％〜１００％にする、スピーディ起動モードであることを特徴とする。
【００１２】
該電気スクリュードライバーは、省電力モード（ＥＣＯ）または通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）で行うとき、負荷電流が出力馬力より大きく、ねじ締めができない場合、該マイクロコントローラ（ＭＣＵ）  が自動的に切替スイッチを、元の省電力モード（ＥＣＯ）  を、高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）に切り替えて、ねじ締めを行わせるように設けられていることを特徴とする。
【００１３】
該マイクロコントローラ（ＭＣＵ）は更に、データベースの構築、工具故障保守の自動検知、自己記録、ねじ締め回数、ワークエリア制御及びＵＳＢデータ出力の機能を有していることを特徴とする。
【００１４】
次は、図面を合わせて、本発明の実施例を説明するが、次のように挙げられる実施例は、本発明を説明するために行われるもので、それを以て、本発明の範囲を制限するものではなく、当該技術の分かる者が、それらの変更や改造を行うことは可能だが、本発明の保護範囲は、後述の特許出願請求範囲に準じるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】好適な実施例の電気スクリュードライバーの外観図である。
【図２】好適な実施例の電気スクリュードライバーの下面図である。
【図３】好適な実施例の制御装置の電気回路図である。
【図４】好適な実施例の省電力モードのフローチャートである。
【図５】好適な実施例の通常モードのフローチャートである。
【図６】好適な実施例の高パフォーマンスモードのフローチャートである。
【図７】好適な実施例の制御装置の実際使用フローである。
【図８Ａ】充放電５００回以上使用した電池をそれぞれ、本発明と一般的な電気スクリュードライバーに入れて見たモーターの実際使用電流の比較グラフである。
【図８Ｂ】新しい電池をそれぞれ、本発明と一般的な電気スクリュードライバーに入れて見たモーターの実際使用電流の比較グラフである。
【図８Ｃ】本発明において、同じ容量でフル充電の電池を使用して、省電力モードにより行われたねじ締め回数の比較グラフである。
【図８Ｄ】本発明と一般的な電気スクリュードライバーは通常の使用時間下の温度変化比較グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すのは、好適な実施例の省電力電気スクリュードライバーであり、該電気スクリュードライバー（１）は充電式で、外部に、筐体（１０）を設けて備えてなり、該筐体（１０）は形状に限りがなく、例えば、筆タイプやピストルタイプなど、本実施例はピストルタイプであり、該筐体（１０）の内部には、モーター（図示せず）、ギア（図示せず）、クラッチ（図示せず）、クランプ（１１）、トリガー（１２）と制御装置（図示せず）が設けられており、これらのキットは、通常（ブラシレスモーター）の電気スクリュードライバーの有する基本的仕組と機能で、本発明の請求する要件ではないため、ここでそれ以上述べないことにする。
【００１７】
本発明の省電力電気スクリュードライバーは更に、該発明者の特許番号第Ｍ４４４９１３号による台湾特許取得の加速器（または増圧器）を設けてなることができ、即ち、実施の時、該加速器をモーターの動力出力軸のところに設けて、スロー起動を行わせるようになり、それによって、約３０％の消費電力だけの増加で、（ブラシレス）モーターの馬力が倍増可能、こうすると、ねじ締めの時間が短縮、作業効率が向上すること、そして、外部調整式トルクロック装置を該省電力電気スクリュードライバーのクランプ（１１）のところ（図示せず）に設置、使用者がみだりにトルク値を調整したりして、ねじ締めの品質にマイナスな影響を及ぼすことを防ぎ、製品の品質を有効に管理することができる。
【００１８】
図２に示すように、本発明の電気スクリュードライバーは多機能なマイクロコントローラ（ＭＣＵ）を備えてなり、該マイクロコントローラ（ＭＣＵ）（５）の新機能は、定期的にチェック可能で、作業品質を有効で確実に管理するためのデータベースの構築（工具によるねじ締めの合計回数、毎回作業回数、ＯＫ／ＮＧ回数を含み）、保守の実施に役立つ工具故障保守の自動検知（過温度表示、過電流表示、過電圧表示、起動不能の破損、ＭＯＳ破損、ＭＣＵ破損、ブレーキ板破損を含み）、省電力で、作業管理を確実に行うための自己記録（工具番号、ＬＥＤ灯の選択、ブザーの選択、逆回転の選択、動時間の設定、ブレーキ時間の設定、操作時間の設定を含み）、ねじ締めの成功率に役立つためのねじ締め時のねじ締め回数（ＯＫ／ＮＧ回数表示、ねじの長さ設定、ねじの合計角度設定を含み）、特定エリアに使用できず、締め付けのミスを減少させ、品質を向上すると同時に、より簡単に管理できるためのワークエリア制御（特定エリアの使用に設定可能）、及び、カウント表示装置やデータ入力装置の同時購入は不要、操作や管理が簡単に行えるためのＵＳＢデータ出力（すべてのデータをＰＣへ接続させるようにし、ダウンロードや読み込み、記録が可能、それから、メインコンピューターにつなげて品質管理を行い、上述のすべての機能の操作・使用を行い、より簡単に管理、入力が可能、ミスの発生が低減になる）機能を備えている。
【００１９】
図２に示すように、該電気スクリュードライバーの制御装置は、該マイクロコントローラ（ＭＣＵ）（５）のほかに、その内部構成に更にウルトラキャパシタが設置、充電式電池との組み合わせで、共に該電気スクリュードライバー（１）の立ち上がり時に必要な電力を供給することになっており、具体的な実施にあっては、該制御装置の仕組みは少なくとも、省電力モードの切替スイッチ（２）、ウルトラキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（３）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）（４）、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）（５）が備わっており、該制御装置の入力側は充電式電池（６）と、出力側はモーター（７）と電気的に接続している。
【００２０】
図３に示すように、該制御装置の作動原理として、立ち上げ用電流が電池（６）から出力、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）（５）が切替スイッチ（２）を通じ、異なる省電力モードに応じて、電流出力の割合（如５０％，８０％，１００％）で使用するように制御しており、残りの電流は、ウルトラキャパシタ  （Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（３）より供給、補充され、該マイクロコントローラ（ＭＣＵ）（５）が、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）（４）への制御を行い、モーター（７）を駆動させ、運転を立ち上げることになっており、本発明での制御装置は、電気スクリュードライバー（１）の正常な立ち上げ、使用、停止時の電流を制御するが、その回転速度が変わらないので、ねじ締めの効果や品質に影響を及ぼさない。
【００２１】
省電力電気スクリュードライバーの各モードの運転状況や機能について、次のように説明するが、省電力モード（ＥＣＯ）とは、出力トルク範囲を出力可能範囲の３０％〜５０％にし、モーター立ち上がりを、電流の出力を遅らせるモード、通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）とは、出力トルク範囲を出力可能範囲の５０％〜８０％にし、通常通りのモーター立ち上がりを行うモード、高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）とは、出力トルク範囲を出力可能範囲の８０％〜１００％にし、スピーディのモーター立ち上がりを行うモードである。
【００２２】
図４に示すのは省電力モードのフローチャート。該図面に示すように、電池（６）より供給された電流は、切替スイッチ（２）を通じて、一部の電流がウルトラキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（３）内に蓄積され、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）（５）が金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）（４）への制御を行い、モーター（７）の運転を駆動させることになっており、該モーター（７）の立ち上げに大きな電流が必要となるため、この時、ウルトラキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（３）より大きな電流が供給され、該モーター（７）の立ち上がりをゆっくり行わせるようになり、立ち上げに必要とされる大きな電流はすべて、電池より供給される必要はないこと、該モーター（７）の運転開始後、電池（６）が続けて電力を提供することになっており、效能において、切替スイッチ（６）を、省電力モード（ＥＣＯ）に切り替えたとき、例えば、モーター（７）の最大馬力が５０％にプリセットされた場合、電池（６）がその５０％の電力を供給することとなり、負荷は最大、５０％の馬力のみの出力電流になる。  
【００２３】
図５に示すのは通常モードのフローチャートである。該図面に示すように、切替スイッチ（２）を通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）に切り替えたとき、モーター（７）の最大馬力が８０％にプリセットされた場合、電池（６）がその８０％の電力を供給するだけで、該モーター（７）を駆動させ、通常通りの立上げを行わせることになっており、実際使用の時、該モーター（７）の最大出力馬力はその８０％となる。
【００２４】
図６に示すのは高パフォーマンスモードのフローチャート。該図面に示すように、切替スイッチ（２）を高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）に切り替えたとき、モーター（７）の最大馬力が００％にプリセットされたとき、電池（６）がその１００％の電力を供給することとなり、そして、該モーター（７）を駆動させ、スピーディの立上げを行わせるようになるため、実際使用の時、該モーター  （７）の最大出力馬力はその１００％となる。
【００２５】
省電力電気スクリュードライバー（１）は、省電力モード（ＥＣＯ）または通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）で行うとき、負荷電流がプリセットされた最大出力馬力（５０％または８０％）より大きく、ねじ締めができない場合、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）（５）  が自動的に切替スイッチ（２）を、元の省電力モード（ＥＣＯ）または通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）を、高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）に切り替えて、該省電力電気スクリュードライバー（１）  が最も省電力可能な状態下で、ねじ締めを行わせることができる。
【００２６】
図７に示すのは電気スクリュードライバーの実際使用後のフローチャート。該図面に示すように、電池（６）を繰り返して使用したあと、老化発生により、元の電力がその６０％しかなく、該省電力電気スクリュードライバー（１）の駆動にその８０％が必要な場合、不足部分がウルトラキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）（３）より補充され、驅動モーター（７）の運転を駆動して、通常の作業を行わせることになっており、そうすると、電池の使用寿命が延び、無駄な電池電力の使用が防止可能、確実に低炭素化の実施的効果につながることができる。
【００２７】
最後に、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すのは、本発明の省電力電気スクリュードライバー及び一般的な電気スクリュードライバーに使用される電池が実際に実施された時に行われた測定結果のグラフィックで、その中、図８（Ａ）と図８（Ｂ）は、充放電５００回以上使用した電池と新しい電池を、それぞれ本発明と一般的な電気スクリュードライバーに入れて見たモーターの実際使用電流の比較。それらの図を見て明らかに分かるように、ウルトラキャパシタ内蔵の本発明では、新しい電池や、次第に老化が起こりつつある電池の使用を問わず、モーターの立上げに必要とされる、電池より供給される電流が顕著に少なく、実測値によると、その電力の２５〜３５％が節約可能で、省電力効果が実現される。
【００２８】
図８（Ｃ）は、本発明において、同じ容量でフル充電の電池を使用して、省電力モードにより行われたねじ締め回数の比較を示している。該図に示すように、高パフォーマンスモード（Ｓｐｏｒｔ）  の時、馬力と最大電流が最大限になり、最大トルクが出力され、実際の測定結果によると、本発明の省電力電気スクリュードライバーは、約１５００回のねじ締めを行うことが可能、その中、通常モード（Ｎｏｒｍａｌ）の時、電池の出力電流が制限されるため、実際の測定結果によると、モーターがより大きな馬力が得られ、最大トルクの８０％の出力が可能、５０％のねじ締め回数が増え、即ち、実際の測定結果によると、約１７００回のねじ締めが可能、省電力モード（ＥＣＯ）の時、立上げ、使用、停止時の電流（最大電流の約５０％）と最大電流への制御が行われ、回転速度が変わらないまま、電流への制限を行うだけで、電流出力が制御されるようになり、省電力（約７０％の電力が節約可能）で、二倍弱のねじ締め回数の電力が節約可能、実際の測定結果によると、約２３００回のねじ締めが可能なため、該省電力電気スクリュードライバーの效能が顕著に向上した。
【００２９】
図８（Ｄ）に示すのは、本発明と一般的な電気スクリュードライバーは通常の使用時間下の温度変化比較。該図を見て明らかに分かるように、ウルトラキャパシタ内蔵の本発明は２小時連続使用後、一般的な電気スクリュードライバーの場合より、温度が約その半分のみ上昇、即ち、長時間作業の時、電池の発熱による上昇温度の幅が一般的な場合より小さく、電池の使用寿命が伸ばされる。
【符号の説明】
【００３０】
１      省電力電気スクリュードライバー
１１    クランプ
１２    トリガー
２      切替スイッチ
３      ウルトラキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）
４      金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）
５      マイクロコントローラ（ＭＣＵ）
６      電池
７      モーター
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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