(57)【要約】      （修正有）【課題】ねじ締め作業中にユーザが任意に正逆切換操作を行っても何の支障や不具合も出ないようにし、使い勝手やねじ締め作業の効率性を向上させた電動ドライバを提供する。【解決手段】操作指令回路３６は、スタートスイッチ２６、ブレーキスイッチ２８および正逆切換スイッチ３０よりそれぞれ発生されるスタート信号ＳＳ-，第１ブレーキ信号ＢＲ１-および正逆切換信号ＦＲを受け取り、それらのスイッチ２６，２８，３０の状態に応じてモータ２０の動作に関する指令を所定のロジックまたは判定基準で決定し、その決定した指令を信号の形態でモータ制御回路３８に与える。【選択図】図２
2008110443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ締め用の正転モードとねじ緩め用の逆転モードとを選択的に切り換えられる電動ドライバであって、
ドライバビットを着脱可能に保持するビットホルダを回転駆動するための正逆転可能なモータと、
前記モータの動作を制御するためのモータ制御部と、
ユーザの手動操作により正転モードを選択するための第１の位置と逆転モードを選択するための第２の位置との間で切換可能な正逆切換スイッチと、
前記モータの回転開始を指示するためのスタートスイッチと、
前記正逆切換スイッチおよび前記スタートスイッチの状態に応じて前記モータの回転動作に関する指令を前記モータ制御部に与える操作指令部と
を有し、
前記正転モードの実行中に前記正逆切換スイッチが前記第１の位置から前記第２の位置に切り換えられたときに、前記操作指令部がそのスイッチ切換操作に応動してブレーキ指令を前記モータ制御部に与え、前記モータ制御部が前記ブレーキ指令にしたがって前記モータにブレーキをかける電動ドライバ。
【請求項２】
前記逆転モードの実行中に前記正逆切換スイッチが前記第２の位置から前記第１の位置に切り換えられたときに、前記操作指令部がそのスイッチ切換操作に応動してブレーキ指令を前記モータ制御部に与え、前記モータ制御部が前記ブレーキ指令にしたがって前記モータにブレーキをかける請求項１に記載の電動ドライバ。
【請求項３】
ねじ締め付けの際に負荷トルクが設定値に達した時点で第１ブレーキ信号を発生するトルク監視部が備えられ、
前記操作指令部が前記トルク監視部からの前記第１ブレーキ信号に応動してブレーキ指令を前記モータ制御部に与え、前記モータ制御部が前記ブレーキ指令にしたがって前記モータにブレーキをかける請求項１または請求項２に記載の電動ドライバ。
【請求項４】
前記モータ制御部が発電制動によって前記モータにブレーキをかける請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ドライバ。
【請求項５】
前記モータはブラシレスＤＣモータである請求項４に記載の電動ドライバ。
【請求項６】
前記スタートスイッチが、前記ビットホルダの軸方向の変位に応動し、前記ビットホルダに軸方向の押圧力が所定値以上の大きさで加えられた時にスタート信号を発生し、前記ビットホルダに加えられていた前記軸方向の押圧力が解除された時に前記スタート信号を解除し、
前記操作指令部が、前記スタート信号に応答してスタート指令を前記モータ制御部に与え、前記スタート信号が解除された時に前記スタート指令を解除し、
前記モータ制御部が、前記スタート指令にしたがって前記モータに対する回転動作のための通電を開始し、前記スタート指令が解除された時に前記モータに対する通電を止める請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動ドライバ。
【請求項７】
前記スタートスイッチが、手動式操作レバーの変位に応動し、前記操作レバーが所定の位置まで押圧された時にスタート信号を発生し、前記操作レバーに加えられていた前記押圧力が解除された時に前記スタート信号を解除し、
前記操作指令部が、前記スタート信号に応答してスタート指令を前記モータ制御部に与え、前記スタート信号が解除された時に前記スタート指令を解除し、
前記モータ制御部が、前記スタート指令にしたがって前記モータに対する回転動作のための通電を開始し、前記スタート指令が解除された時に前記モータに対する通電を止める請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動ドライバ。
【請求項８】
前記操作指令部が、前記正逆切換スイッチが前記第１の位置と前記第２の位置との間にある状態を電気的に検出して第２ブレーキ信号を発生する回路を有し、前記第２ブレーキ信号に応答して前記ブレーキ指令を出力する請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動ドライバ。
【請求項９】
前記操作指令部が、前記スタート信号がアクティブになっている間に前記ブレーキ信号に応動してセットされて前記ブレーキ指令を発生し、前記スタート信号が解除されて非アクティブになった時点でリセットされて前記ブレーキ指令を解除する自己保持回路を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電動ドライバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ドライバに係り、特に正逆転切換機能を有する電動ドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動ドライバは、モータの回転駆動力をギヤやクラッチを介してドライバビットに伝えてねじを回すように構成されており、ねじの締め付け時にドライバビットがねじ側から反作用として受ける負荷トルクが設定値に達した時点で所定のカムが働いてクラッチを切り、これと同時にモータを停止させるようにしている。この場合、モータの通電を切る方法もあるが、モータ制御回路ないし駆動回路を働かせてモータを発電機として動作させ、発電制動によるブレーキをかける方法も多用されている。このような締め付け完了時のブレーキ機能は、ねじ締めのサイクルを可及的に短くでき、かつ締め付けトルクの精度の向上を図れる利点がある。また、大抵の電動ドライバは、誤って締めたねじを緩めて外すためにモータを逆回転させる逆転機能も備えており、ユーザはメカニカル式の正逆切換スイッチによりねじ締め用の正転モードとねじ緩め用の逆転モードのいずれかを任意に選択できるようになっている。モータには、ブラシ付きＤＣモータやインバータ制御のブラシレスＤＣモータがよく使われている。
【特許文献１】特開２００６−６２０６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の電動ドライバにおいては、ユーザがねじ締めを誤った場合には、そのねじ締めの正転モードを終了させ、正逆切換スイッチを「正転」から「逆転」に切り換えて、ドライバビットを再度当該ねじの頭（十字穴）に当て、次いでスタートスイッチをオン操作するのが正逆転切換機能の正しい操作手順となっている。
【０００４】
しかしながら、実際の使用形態としては、ユーザがねじ締めの最中に締め付けミスまたは不良に気づいた瞬間にあわてて正逆切換スイッチを「逆転」に切り換えてしまうことがよくある。その場合、電動ドライバ内の制御部はそのような早とちりの正逆切換操作（操作ミス）にそのまま応動して、直ちにモータ駆動電圧の極性または位相を逆転させるようになっている。しかし、この時、モータはまだ正回転しているため、その逆起電力が逆回転用の駆動電圧に足し合わさることとなる。その結果、瞬時的にモータ巻線およびモータ駆動回路に非常に大きな電流が流れ、スイッチング素子（トランジスタ）の破壊を招くおそれがある。この対策に大容量のスイッチング素子を用いることも行われているが、装置コストの増大のみならず、駆動回路基板の大型化ひいてはドライバ全体の大型化を来たし、使い勝手を悪くしている。特に、ブラシレスモータは、インバータがスイッチング用のパワートランジスタを多数含むので、この問題が顕著に現れる。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ねじ締め作業中にユーザが任意に正逆切換操作を行っても何の支障や不具合も出ないようにして使い勝手やねじ締め作業の効率性を大きく向上させる電動ドライバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の電動ドライバは、ねじ締め用の正転モードとねじ緩め用の逆転モードとを選択的に切り換えられる電動ドライバであって、ドライバビットを着脱可能に保持するビットホルダを回転駆動するための正逆転可能なモータと、前記モータの動作を制御するためのモータ制御部と、ユーザの手動操作により正転モードを選択するための第１の位置と逆転モードを選択するための第２の位置との間で切換可能な正逆切換スイッチと、前記モータの回転開始を指示するためのスタートスイッチと、前記正逆切換スイッチおよび前記スタートスイッチの状態に応じて前記モータの回転動作に関する指令を前記モータ制御部に与える操作指令部とを有し、前記正転モードの実行中に前記正逆切換スイッチが前記第１の位置から前記第２の位置に切り換えられたときに、前記操作指令部がそのスイッチ切換操作に応動してブレーキ指令を前記モータ制御部に与え、前記モータ制御部が前記ブレーキ指令にしたがって前記モータにブレーキをかける。
【０００７】
上記の構成においては、ねじ締めのために正転モードでモータを正回転させている最中にユーザが正逆切換スイッチを第１の位置から第２の位置に切り換えた場合には、操作指令部およびモータ制御部が働いてモータに好ましくは発電制動によるブレーキをかける。正回転しているモータに対して逆回転用の通電制御は行わない。これにより、モータの巻線およびモータ駆動回路に過大な電流が流れることはない。また、ユーザは、直後にドライバビットを再度当該ねじの頭に押し当ててスタートスイッチをオン操作することにより、当該ねじの緩め（取り外し）作業を確実な開始タイミングで迅速に行うことができる。
【０００８】
本発明の好適な一態様によれば、逆転モードの実行中に正逆切換スイッチが第２の位置から第１の位置に切り換えられたときに、操作指令部がそのスイッチ切換操作に応動してブレーキ指令をモータ制御部に与え、モータ制御部がブレーキ指令にしたがってモータにブレーキをかける。このように、ねじ緩めのために逆転モードでモータを逆回転させている最中にユーザが正逆切換スイッチを切り換えた場合でも、ブレーキをかけるので、モータ駆動回路を保護することができる。
【０００９】
また、好適な一態様によれば、ねじ締め付けの際に負荷トルクが設定値に達した時点で第１ブレーキ信号を発生するトルク監視部が備えられ、操作指令部がトルク監視部からの第１ブレーキ信号に応動してブレーキ指令をモータ制御部に与え、モータ制御部がブレーキ指令にしたがってモータにブレーキをかける。このように、ねじ締めが正常に完遂した場合にも、モータにブレーキをかけて、ねじ締めの所要時間を可及的に短くし、かつ締め付けトルクの精度の向上を図ってよい。
【００１０】
また、好適な一態様によれば、スタートスイッチが、ビットホルダの軸方向の変位に応動し、ビットホルダに軸方向の押圧力が所定値以上の大きさで加えられた時にスタート信号を発生し、ビットホルダに加えられていた軸方向の押圧力が解除された時にスタート信号を解除する。そして、操作指令部は、スタート信号に応答してスタート指令をモータ制御部に与え、スタート信号が解除された時にスタート指令を解除する。そして、モータ制御部は、スタート指令にしたがってモータに対する回転動作のための通電を開始し、スタート指令が解除された時にモータに対する通電を止める。
【００１１】
スタートスイッチの別の好適な一態様として、手動式操作レバーの変位に応動し、この操作レバーが所定の位置まで押圧された時にスタート信号を発生し、操作レバーに加えられていた押圧力が解除された時にスタート信号を解除するように構成してもよい。
【００１２】
また、好適な一態様によれば、操作指令部が、スタート信号に応答してスタート指令をモータ制御部に与え、スタート信号が解除された時にスタート指令を解除する。そして、モータ制御部は、該スタート指令にしたがってモータに対する回転動作のための通電を開始し、スタート指令が解除された時にモータに対する通電を止める。
【００１３】
また、好適な一態様において、操作指令部は、正逆切換スイッチが第１の位置と第２の位置との間にある状態を電気的に検出して第２ブレーキ信号を発生する回路を有し、第２ブレーキ信号に応答してブレーキ指令を出力する。
【００１４】
また、別の好適な一態様において、操作指令部は、スタート信号がアクティブになっている間にブレーキ信号に応動してセットされてブレーキ指令を発生し、スタート信号が解除されて非アクティブになった時点でリセットされてブレーキ指令を解除する自己保持回路を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動ドライバによれば、上記のような構成および作用により、ねじ締め作業中にユーザが任意に正逆切換操作を行っても何の支障も不具合も出ないようにし、使い勝手やねじ締め作業効率の向上もはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１７】
図１に、本発明の好適な一実施形態における電動ドライバの全体構成を示す。この電動ドライバは、片手で把持できるのに適したサイズを有する円筒状のハウジング１０を有している。このハウジング１０には、ビットホルダ１２から内奥または後方に向かって順にトルク調整リング１４、クラッチ部１６、ギヤ部１８、モータ２０および実装基板２２が一列に取付または収容されている。
【００１８】
実装基板２２は、この電動ドライバにおいて電源回路、制御回路、モータ駆動回路等を構成する電気部品の全部または大部分をプリント基板上に実装している。モータ２０は、たとえば３相のブラシレスＤＣモータからなり、インバータ制御で回転動作する。ビットホルダ１４は、締付対象のねじまたはビスに応じたドライバビット２４を着脱可能に挿入して固定保持するように構成されている。また、トルク調整リング１４を回すことによりトルクを無段階に調整することができる。
【００１９】
クラッチ部１６には、ドライバビット２４をねじの頭に当てて押し込んだ時に始動（回転開始）用のスタート信号ＳＳ-を発生するスタートスイッチ２６と、ねじの締め付けが完了した時に急停止用の第１ブレーキ信号ＢＲ１-を発生するブレーキスイッチ２８が設けられている。
【００２０】
スタートスイッチ２６は、たとえば、ビットホルダ１２またはそれと連動する部材の軸方向の変位に応動し、ドライバビット２４を介してビットホルダ１２に軸方向の押圧力（反作用）が所定値以上の大きさで加えられた時に、マイクロスイッチあるいはホール素子等の位置センサをオンさせて、ステップ波形（たとえばＨレベル→Ｌレベル波形）を有するスタート信号ＳＳ-を発生する。そして、ビットホルダ１２に加えられていた上記軸方向の押圧力が解除されると（ドライバビット２４をねじから離すと）、該位置センサをオフさせて、スタート信号ＳＳ-を切る（Ｈレベルに戻す）ようになっている。このスタートスイッチ２６より発生されるスタート信号ＳＳ-は、実装基板２２に搭載されている後述の操作指令回路３６（図２、図３）に送られる。
【００２１】
本電動ドライバは、ねじ締め付けの際にねじ側から反作用として受ける負荷トルクが設定値に達したか否かをクラッチ部１６に設けられたカム（図示せず）等のメカニカルな動作で監視するトルク監視部を有しており、該トルク監視部は負荷トルクが設定値に達したことが検出された時に、たとえばマイクロスイッチあるいはホール素子等の位置センサであるブレーキスイッチ２８をオンさせて、パルス波形の第１ブレーキ信号ＢＲ１-を発生するようになっている。このブレーキスイッチ２８より発生される第１ブレーキ信号ＢＲ１-も、実装基板２２上の操作指令回路３６に送られる。
【００２２】
ハウジング１０の外周面には、たとえばスライド式の正逆切換スイッチ３０が取り付けられている。この正逆切換スイッチ３０は、ユーザの手動操作により「正転」位置と「逆転」位置との間でスライド移動可能つまり切換可能となっており、「正転」位置に切り換えられたときはユーザがねじ締め用の正転モードを選択したことを示す第１論理値（たとえばＬレベル）の正逆切換信号ＦＲを発生し、「逆転」位置に切り換えられたときはユーザがねじ緩め用の逆転モードを選択したことを示す第２論理値（たとえばＨレベル）の正逆切換信号ＦＲを発生するように構成されている。この正逆切換信号ＦＲも実装基板２２上の操作指令回路３６に与えられる。
【００２３】
ハウジング１０の後端部には電気コード３２のコネクタが取り付けられており、電気コード３２を介して商用周波数の交流電力が給電されるようになっている。
【００２４】
図２に、実装基板２２上の主要な電気回路の構成を示す。図示のように、実装基板２２上には電源回路３４、操作指令回路３６、モータ制御回路３８およびインバータ回路４０が搭載されている。
【００２５】
電源回路３４は、商用交流電源４２より電気コード３２を介してたとえば１００Ｖの商用交流電圧を入力し、入力した交流をトランスおよび整流回路（図示せず）に通して所定電圧レベルの直流に変換し、モータ駆動用のＤＣ電流をインバータ回路４０に供給するとともに、制御用の内部電源電圧ＶDD，ＶCCを操作指令回路３６およびモータ制御回路３８に供給する。
【００２６】
操作指令回路３６は、上述したようにスタートスイッチ２６、ブレーキスイッチ２８および正逆切換スイッチ３０よりそれぞれ発生されるスタート信号ＳＳ-，第１ブレーキ信号ＢＲ１-および正逆切換信号ＦＲを受け取り、それらのスイッチ２６，２８，３０の状態に応じてモータ２０の動作に関する指令を所定のロジックまたは判定基準で決定し、その決定した指令を信号の形態でモータ制御回路３８に与えるようになっている。この操作指令回路３６の構成および作用は後に詳しく説明する。
【００２７】
モータ制御回路３８は、操作指令回路３６からの各指令に応動して、ブラシレスＤＣモータ２０に指令通りの動作（回転、ブレーキ、静止等）を行わせるようにインバータ回路４０を制御する。このインバータ制御にＰＷＭ制御を用いることができる。また、インバータスイッチングのタイミングを得るために、ロータの回転位置を検出する回転センサ４４がブラシレスＤＣモータ２０に取り付けられており、この回転センサ４４より発生される３相のロータ位置信号ＲＴがモータ制御回路３８に与えられる。
【００２８】
インバータ回路４０は、ブラシレスＤＣモータ２０の３相巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に対して６個のパワートランジスタからなるスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ６を３相ブリッジ結線してなり、モータ制御回路３８からのスイッチング制御信号に応じてそれらのスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ６を所定の位相シーケンスおよびサイクルで順次選択的にオン・オフさせて、３相のモータ駆動電流ＭＩをモータ２０に流すようになっている。
【００２９】
図３に、この実施形態における操作指令回路３６の具体的な回路構成例を示す。この操作指令回路３６は、スタートスイッチ２６からのスタート信号ＳＳ-、ブレーキスイッチ２８からの第１ブレーキ信号ＢＲ-および正逆切換スイッチ３０からの正逆切換信号ＦＲをそれぞれ受け付けてスタート指令、ブレーキ指令および正転指令／逆転指令を出力する回路に加えて、正逆切換スイッチ３０の状態に基づいて第１ブレーキ信号ＢＲ１-と同様のモータブレーキ動作を条件的に求める第２ブレーキ信号ＢＲ２-を発生する回路を有している。
【００３０】
スタートスイッチ２６（図１）からのスタート信号ＳＳ-は入力端子５０より受付回路５２に入力される。このスタート信号受付回路５２は、信号入力端子５０とノードＮａとの間に接続された抵抗５４と、電源電圧端子ＶDDとノードＮａとの間に接続された抵抗５６と、ノードＮａとグランド電位との間に接続されたコンデンサ５８とを有する。
【００３１】
ねじ締め作業が行われていない時（この実施形態ではドライバビット２４がねじ頭に押し付けられていない時）は、スタートスイッチ２６はオフ状態で、スタート信号ＳＳ-がＨレベルのままであり、ノードＮａの電位はＨレベルに保たれる。ねじ締め作業のためにユーザがスタートスイッチ２６をオンさせると、スタート信号ＳＳ-がステップ波形でＨレベルからＬレベルに変わり、ノードＮａの電位もそれまでのＨレベルからＬレベルに変わる。このノードＮａに得られるＨレベルからＬレベルへの電位の変化または二値信号が「スタート指令」として出力端子６０よりモータ制御回路３８に与えられる。さらに、ノードＮａの二値信号は、リセット入力（Ｒ）として両ＲＳフリップフロップ６２，６４に与えられる。
【００３２】
ブレーキスイッチ２８からの第１ブレーキ信号ＢＲ１-は、入力端子６６より受付回路６８に入力される。この第１ブレーキ信号受付回路６８は、入力抵抗６７、結合コンデンサ７０およびタイマ回路７２を有する。
【００３３】
第１ブレーキ信号ＢＲ１-は定常時はＨレベルに保たれ、ねじの締め付けで負荷トルクが設定値に達した時だけＬレベルのパルス波形となる。第１ブレーキ信号ＢＲ-がＨレベルからＬレベルに変化した時にノードＮｂの電位もＨレベルからＬレベルに立ち下がり、この立ち下りエッジに応動してタイマ回路７２が一定のパルス幅を有するＨレベルの出力信号を発生する。このタイマ回路７２からのＨレベルの出力信号はセット信号（Ｓ）としてＲＳフリップフロップ６２に入力される。ここで、ＲＳフリップフロップ６２のリセット入力（Ｒ）がＬレベルになっている時は、つまりスタート信号ＳＳ-がアクティブ（Ｌレベル）になっている時は、タイマ回路７２からのＨレベルの出力信号に応動してＲＳフリップフロップ６２の出力（Ｑ-）がそれまでのＨレベルからＬレベルに変わる。そうすると、ＮＡＮＤゲート７４およびＮＯＴ回路７６を介して出力端子７８にＲＳフリップフロップ６２の出力（Ｑ-）と同じ論理値変化（Ｈレベル→Ｌレベル）を示す出力信号が得られ、このＬレベルの出力信号が「ブレーキ指令」としてモータ制御回路３８に与えられる。第１ブレーキ信号ＢＲ-がアクティブなＬレベルから非アクティブなＨレベルに戻った後も、ＲＳフリップフロップ６２の自己保持機能によりリセット入力（Ｒ）がＨレベルになるまで（スタートスイッチ２６がオフするまで）、「ブレーキ指令」が持続的に出力される。
【００３４】
ＲＳフリップフロップ６２は、一対のＮＯＲゲート８０，８２で構成されている。タイマ回路７２は、ＮＯＴ回路で代用してもよい。
【００３５】
なお、ブレーキスイッチ２８がクラッチ部１６に設けられた、たとえばカムに乗り上げた状態で止まると、ブレーキスイッチ２８がオン状態（第１ブレーキ信号ＢＲ１-がアクティブなＬレベルの状態）にホールドされることがある。しかし、第１ブレーキ信号ＢＲ１-がＨレベルからＬレベルに立ち下がった時から一定時間の経過後にタイマ回路７２の出力信号はＨレベルからＬレベルに戻る。これにより、スタートスイッチ２６がオフした時点で、ＲＳフリップフロップ６２のリセット入力（Ｒ）がＨレベルになって、ＲＳフリップフロップ６２はリセットされる。つまり、本電動ドライバを停止させた際にブレーキスイッチ２８がクラッチ部１６に設けられたカムに乗り上げた状態になっても、スタートスイッチ２６をいったんオフさせてから再度オン操作すれば、本電動ドライバを正常に再起動させることができる。
【００３６】
また、タイマ回路７２の代わりにＮＯＴ回路を使用した場合においても、ブレーキスイッチ２８が上記カムに乗り上げた状態にあるときは、結合コンデンサ７０の働き（時定数機能）によりＮＯＴ回路のＨレベル状態つまりＲＳフリップフロップ６２のセット入力（Ｓ）のＨレベル状態は所定時間しか続かないので、そのうちＲＳフリップフロップ６０のリセット入力（Ｒ）がＨレベルになれば、その時点でＲＳフリップフロップ６２がリセットされる。そして、スタートスイッチ２６を再度オン操作して、ＲＳフリップフロップ６２のリセット入力（Ｒ）をＬレベルにすれば、本電動ドライバは正常に再スタートする。
【００３７】
正逆切換スイッチ３０は、電気的には、可動操作部材（たとえばスライド部材）に対応する可動接点３０Ｍと、「正転」位置に対応する第１固定接点３０Ｆと、「逆転」位置に対応する第２固定接点３０Ｒとを有しており、ユーザが手動操作で「正転」を選択したときは可動接点３０Ｍが第１固定接点３０Ｆに接続され、「逆転」を選択したときは可動接点３０Ｍが第２固定接点３０Ｒに接続されるように構成されている。
【００３８】
可動接点３０Ｍはグランド電位に接続されている。第１固定接点３０Ｆは抵抗８４を介してノードＮｃに接続され、第２固定接点３０Ｒは抵抗８６を介してノードＮｄに接続されている。ここで、ノードＮｃは、電源電圧端子ＶDDとグランド電位との間に直列接続された抵抗８８およびコンデンサ９０の接続点に設定されており、ＮＡＮＤゲート９２の一方の入力端子に接続されている。また、ノードＮｄは、電源電圧端子ＶDDとグランド電位との間に直列接続された抵抗９４およびコンデンサ９６の接続点に設定されており、ＮＡＮＤゲート９２の他方の入力端子に接続されるとともに、正転指令／逆転指令用の出力端子９８にも接続されている。
【００３９】
正逆切換スイッチ３０が「正転」位置に切り換わっている時、つまり可動接点３０Ｍが第１固定接点３０Ｆに接続されている時は、ノードＮｃの電位はＬレベルであり、このＬレベルの信号が「正転指令」として出力端子９８よりモータ制御回路３８に与えられる。この時、ノードＮｄの電位はＨレベルであり、ＮＡＮＤゲート９２の出力はＨレベルである。
【００４０】
また、正逆切換スイッチ３０が「逆転」位置に切り換わっている時、つまり可動接点３０Ｍが第２固定接点３０Ｒに接続されている時は、ノードＮｃの電位はＨレベルであり、このＨレベルの信号が「逆転指令」として出力端子９８よりモータ制御回路３８に与えられる。この時、ノードＮｄの電位はＬレベルであり、ＮＡＮＤゲート９２の出力はＨレベルである。
【００４１】
正逆切換スイッチ３０が「正転」位置から「逆転」位置に切り換わるまでの間、つまり可動接点３０Ｍが第１固定接点３０Ｆまたは第２固定接点３０Ｒのいずれにも接続されていない時は、ノードＮｃ，Ｎｄの双方が共にＨレベルになり、ＮＡＮＤゲート９２の出力がそれまでのＨレベルからＬレベルに変わる。この実施形態では、抵抗８４，８６，８８，９４、コンデンサ９０，９６およびＮＡＮＤゲート９２により第２ブレーキ信号生成回路９５を構成し、ＮＡＮＤゲート９２の出力を第２ブレーキ信号ＢＲ２-とする。この第２ブレーキ信号ＢＲ２-はＬレベルでアクティブになる。
【００４２】
ＮＡＮＤゲート９２よりアクティブなＬレベルの第２ブレーキ信号ＢＲ２-が出力されると、その次段のＮＯＴ回路１００の出力がＨレベルになり、これがＲＳフリップフロップ６４にセット入力（Ｓ）として与えられる。ここで、ＲＳフリップフロップ６２のリセット入力（Ｒ）がＬレベルになっている時は、つまりスタート信号ＳＳ-がアクティブ（Ｌレベル）になっている時は、ＮＯＴ回路１００からのＨレベルの出力信号に応動してＲＳフリップフロップ６４の出力（Ｑ-）がそれまでのＨレベルからＬレベルに変わる。そうすると、ＮＡＮＤゲート７４およびＮＯＴ回路７６を介して出力端子７８にＲＳフリップフロップ６４の出力（Ｑ-）と同じ論理値変化（Ｈレベル→Ｌレベル）を示す出力信号が得られ、このＬレベルの出力信号がブレーキ指令としてモータ制御回路３８に与えられる。この場合も、第２ブレーキ信号ＢＲ-がアクティブなＬレベルから非アクティブなＨレベルに戻った後も、つまり正逆切換スイッチ３０において可動接点３０Ｍが固定接点３０Ｆ，３０Ｒのいずれかに接続された後も、ＲＳフリップフロップ６４の自己保持機能によりリセット入力（Ｒ）がＨレベルになるまで（スタートスイッチ２６がオフするまで）、「ブレーキ指令」が持続的に出力される。なお、ＲＳフリップフロップ６４は、一対のＮＯＲゲート１０２，１０４で構成されている。
【００４３】
図４および図５に、この実施形態における電動ドライバの主要な動作手順（特に操作指令回路３６およびモータ制御回路３８の処理手順）をフローチャートで示す。以下、このフローチャートに基づいてこの電動ドライバの作用を説明する。
【００４４】
電源スイッチが入力されると、この電動ドライバは使用可能になる。先ず、正逆切換スイッチ３０が「正転」または「逆転」のどちらの位置に切り換わっているのかを判別する（ステップＳ1）。通常、ユーザは、ねじ締め作業を行うときは、正逆切換スイッチ３０を「正転」位置に切り換えておく。上記のように、正逆切換スイッチ３０が「正転」に切り換わっているときは、正逆切換スイッチ３０より得られる正逆切換信号ＦＲがＬレベルで、操作指令回路３６より「正転指令」が出される。もっとも、操作指令回路３６より「スタート指令」が出されていないので、モータ制御回路３８はインバータ回路４０をオフ状態に保っておく。したがって、ブラシレスＤＣモータ２０も静止したまである。
【００４５】
そして、ユーザが締付対象のねじの頭（十字穴）にドライバビットを当てて押し込むと、スタートスイッチ２６がオンして、スタート信号ＳＳ-がそれまでのＨレベルからアクティブなＬレベルに変わり、上記のように操作指令回路３６より「スタート指令」が出される（ステップＳ2）。そうすると、モータ制御回路３８は、操作指令回路３６からの「スタート指令」および「正転指令」にしたがって、ブラシレスＤＣモータ２０を正方向に回転させるようにインバータ回路４０のスイッチング制御を開始する（ステップＳ3）。
【００４６】
こうして、ブラシレスＤＣモータ２０が正方向に回転することにより、その回転駆動力がギヤ部１８、クラッチ部１６、ビットホルダ１２を介してドライバビット２４に伝えられ、このドライバビット２４の回転トルクによって当該ねじが締められる。そして、このねじ締めが正常に完遂すると、つまり負荷トルクが設定値に達すると（ステップＳ5）、その時点で自動的にブレーキスイッチ２８よりパルス波形の第１ブレーキ信号ＢＲ１-が出力され、これを受けて操作指令回路３６より「ブレーキ指令」が出される。モータ制御回路３８は、「スタート指令」および「正転指令」に加えて「ブレーキ指令」を受け取ることとなり、「ブレーキ指令」にしたがってインバータ回路４０を通じてブラシレスＤＣモータ２０に発電制動によるブレーキをかける（ステップＳ6）。このブラシレスＤＣモータ２０の発電制動は、たとえば、インバータ回路４０において上部トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３の全部をオンにし、下部トランジスタＴＲ４，ＴＲ５，ＴＲ６の全部をオフにすることによって行われる。
【００４７】
こうしてブレーキ機能によりモータ２０の回転が急停止する。ユーザがドライバビット２４を引いて当該ねじの頭から離すと、ここでスタートスイッチ２６がオフして、スタート信号ＳＳ-がそれまでのＬレベルからＨレベルに変わる（ステップＳ7）。これを受けて、操作指令回路３６は、モータ制御回路３８に対して「スタート指令」を解除し、それと同時にフリップフロップ６２をリセットさせて「ブレーキ指令」も解除する。「ブレーキ指令」が解除されると、モータ制御回路３８は発電制動のためのインバータ制御を終了し、インバータ回路４０内のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６を全部オフにする（ステップＳ8）。こうして、標準操作によるねじ締め作業の１サイクルを終了する。
【００４８】
この実施形態で最も特徴的な動作は、ユーザがねじ締めの最中に正逆切換スイッチ３０を「逆転」に切り換えた場合である。たとえば、ねじの打点を間違えた場合や、傾いてねじ込んだりした場合に、ねじ締めの途中でもユーザはそれに気づいた瞬間に反射的に正逆切換スイッチを「逆転」に切り換えることが多々ある。このようなねじ締め最中の正逆切換操作は、従来の電動ドライバにおいては早とちりの操作ミスであったが、この実施形態では以下に説明するように決して操作ミスにはならない。
【００４９】
この実施形態において、ねじ締めが完了する前にユーザが正逆切換スイッチ３０を「逆転」に切り換えた場合は（ステップＳ4）、上記のように正逆切換スイッチ３０が「正転」位置から「逆転」位置へ移行する途中で、操作指令回路３６内でアクティブな第２ブレーキ信号ＢＲ２-が生成され、この第２ブレーキ信号ＢＲ２-に応じた「ブレーキ指令」が出力される。モータ制御回路３８は、スタート指令」および「正転指令」に加えてこの「ブレーキ指令」を操作指令回路３６から受け取ると、ねじ締め完了時のときと全く同じインバータ制御でブラシレスＤＣモータ２０に発電制動によるブレーキをかける（ステップＳ6）。
【００５０】
このように、ねじ締めのためにモータ２０を正回転させている最中に正逆切換スイッチ３０を「正転」から「逆転」に切り換えた場合には、モータ２０に逆回転用の通電を行うのではなく、発電制動用の通電を行う。このことにより、モータ２０およびインバータ回路４０に過大な電流が流れることはなく、スイッチングトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６等の故障には至らない。
【００５１】
なお、正逆切換スイッチ３０が「逆転」位置に切り換わると、正逆切換信号ＦＲがＨレベルになり、操作指令回路３６より「逆転指令」が出力される。しかし、同時に「ブレーキ指令」も出力されているので、モータ制御回路３８はこの「逆転指令」を無視する。
【００５２】
そして、ユーザがねじ締めを中断した当該ねじからドライバビット２４を離すと、ここでスタートスイッチ２６がオフして、スタート信号ＳＳ-がそれまでのＬレベルから非アクティブなＨレベルに変わる（ステップＳ7）。この場合も、操作指令回路３６は、モータ制御回路３８に対して「スタート指令」を解除し、それと同時にフリップフロップ６４をリセットさせて「ブレーキ指令」も解除する。「ブレーキ指令」が解除されたことで、モータ制御回路３８は発電制動のためのインバータ制御を終了し、インバータ回路４０内のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６を全部オフにする（ステップＳ8）。
【００５３】
通常、ユーザは、この直後にドライバビット２４を当該ねじの頭に再度押し当てて、逆転モードによるねじ緩め（取り外し）の作業を行う。この場合、正逆切換スイッチ３０が「逆転」位置にある状態の下でスタートスイッチ３０がオンし（ステップＳ1→Ｓ10）、操作指令回路３６より「逆転指令」および「スタート指令」が同時に出力され、これらの指令にしたがってモータ制御回路３８はブラシレスＤＣモータ２０を逆方向に回転させるようにインバータ回路４０のスイッチング制御を開始する（ステップＳ11）。
【００５４】
この逆回転動作によりねじが緩められと、ユーザはドライバビット２４をねじ頭から引き離すので、スタートスイッチ２６がオフし（ステップＳ13）、操作指令回路３６は「スタート指令」を解除する。この「スタート指令」の解除を受けて、モータ制御回路３８はインバータ回路４０内のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６を全部オフにし（ステップＳ16）、ブレーキを使わないでブラシレスＤＣモータ２０を停止させる。
【００５５】
非常に特殊な使い方として、ユーザがねじ緩めの逆回転動作を開始させた直後にドライバビット２４を当該ねじの頭に押しつけたまま正逆切換スイッチ３０を「逆転」位置から「正転」位置へ切り換える場合もあり得る（ステップＳ12）。この場合も、この実施形態では、操作指令回路３６が第２ブレーキ信号ＢＲ２-をアクティブにして「ブレーキ指令」を出力し、この「ブレーキ指令」にしたがってモータ制御回路３８が上記と同じインバータ制御でブラシレスＤＣモータ２０に発電制動によるブレーキをかける（ステップＳ14）。直後に、ユーザがドライバビット２４を当該ねじから離すと、スタートスイッチ２６がオフし（ステップＳ15）、操作指令回路３６から「スタート指令」の解除を受けてモータ制御回路３８がインバータ回路４０を完全オフにする（ステップＳ16）。
【００５６】
上記のように、この実施形態の電動ドライバにおいては、ユーザがねじ締めの最中に正逆切換スイッチ３０を「正転」から「逆転」に切り換えた場合には、その切換操作に応じてモータ２０に逆回転用の通電を行うのではなく、発電制動によるブレーキをかけてモータ２０を急停止させるようにしたので、モータ２０の巻線およびインバータ回路４０に過大な電流が流れることはない。このことにより、実装基板２２上で大きな面積を占めるインバータ回路４０に大容量の大型スイッチングトランジスタを使用する必要がないので、実装基板２２を小さくし、ハウジング１０のコンパクト化をはかることができる。
【００５７】
また、ユーザは、そのようなねじ締めの途中で正逆切換操作を行った場合は、上記のようなブレーキがかかった後に、ドライバビット２４をいったん当該ねじ頭から離して直後に再度押し付けることより、自分が意識したタイミングで電動ドライバに逆回転によるねじ緩め（取り外し）を開始させることができる。この使い勝手は、ねじ頭の損傷を防止するうえで非常に重要である。つまり、ドライバビット２４がねじ頭（十字穴）にゆるく嵌まっている状態で不意に逆回転によるねじ緩め（取り外し）が開始されると、ねじ頭が損傷するおそれがある。その点、この実施形態の電動ドライバにおいては、ユーザが自分の意思で自分のコントロールできるタイミングでスタートスイッチ２６をオンさせるので、ねじ頭に十分な押圧力を加えた状態でねじ緩め（取り外し）の逆回転動作を開始させることが可能であり、ねじ頭が損傷するおそれはない。したがって、不所望なねじ頭の損傷を気にすることなく安心してねじ締め作業を遂行できるので、結果的には作業の効率性が向上する。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは決してなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形・変更が可能である。
【００５９】
たとえば、ブラシレスＤＣモータの代わりにブラシ付きＤＣモータを用いることも可能であり、インバータ回路以外のモータ駆動回路を用いることも可能である。また、上記実施形態では、ビットホルダ１２の軸方向の変位に応動してオン・オフするスタートスイッチ２６を設け、ドライバビット２４に所定値以上の押圧力が加えられたときにスタートスイッチ２６がオンするように構成した。しかし、図示省略するが、たとえばトリガ式やプッシュ式のレバーをハウジング１０に取り付け、ユーザがこのレバーを操作してスタートスイッチをオン・オフするように構成することも可能である。すなわち、ユーザが指でレバーを弾発的に押し込んだときにスタートスイッチがオンし、ユーザがレバーから指を離すようにして押圧力を解除したときにスタートスイッチがオフするようにしてよい。
【００６０】
上記実施形態では、ハウジング１０内にモータ２０、モータ制御回路３８、正逆切換スイッチ３０、スタートスイッチ２６、操作指令回路３６、インバータ回路４０、電源回路３８等の電気系が設けられている。しかし、モータ２０以外のそれら電気系の一部（たとえばモータ制御回路３８等）または全部を別置のユニットに設ける構成も可能である。
【００６１】
また、正逆切換スイッチ３０において、「正転」位置と「逆転」位置との間に「ニュートラル」位置を設ける構成も可能である。その場合、「ニュートラル」位置に切り換えた場合は、たとえスタートスイッチをオンさせてもモータが回転しないように操作指令回路３６ないしモータ制御回路３８を構成することができる。もっとも、スタートスイッチをオンさせてからモータ回転中に「ニュートラル」に切り換えた場合は、本発明による「ブレーキ」機能を働かせてよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態における電動ドライバの全体の構成を示す略側面図である。
【図２】実施形態の電動ドライバにおける主要な電気回路の構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態の電動ドライバにおける操作指令回路の具体的な回路構成例を示す回路図である。
【図４】実施形態の電動ドライバにおける主要な動作手順（制御系の処理手順）を示すフローチャート図である。
【図５】実施形態の電動ドライバにおける主要な動作手順（制御系の処理手順）を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    ハウジング
１２    ビットホルダ
２０    モータ
２４    ドライバビット
２６    スタートスイッチ
２８    ブレーキスイッチ
３０    正逆切換スイッチ
３４    電源回路
３６    操作指令回路（操作指令部）
３８    モータ制御回路
４０    インバータ回路
５２    スタート信号受付回路
６２    ＲＳフリップフロップ
６４    ＲＳフリップフロップ
６８    第１ブレーキ信号受付回路
９５    第２ブレーキ信号生成回路
【図１】
2008110443.tif 000003
【図２】
2008110443.tif 000004
【図３】
2008110443.tif 000005
【図４】
2008110443.tif 000006
【図５】
2008110443.tif 000007