(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に留め具打撃部を有するハウジングと、
前記ハウジングの留め具打撃部に設置され、該留め具打撃部に留め具を供給するためのマガジンと、
前記ハウジング内に設置され、前記留め具打撃部に供給された留め具を打撃できるように直線運動を行う駆動子と、
前記ハウジング内に設置されたモータと、
前記モータに機械的結合され、該モータの回転運動に基づく運動エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、
前記留め具打撃部の留め具に前記駆動子を打撃させるように、前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子に直線駆動力として与える駆動子送り機構と、
前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子送り機構に伝達するか又は遮断するように、前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合状態又は離脱状態に動作可能な動力伝達部と、
前記動力伝達部を前記係合状態または離脱状態に制御する係合離脱手段と、
前記モータの回転運動および前記係合離脱手段を制御するためのコントローラとを有する打込機において、
前記コントローラは、前記モータへの電力供給をオン又はオフするためのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオン又はオフする制御信号を出力するモータ制御手段と、
前記モータ制御手段によって前記モータへの電力供給を所定時間オフし、該オフの時間における前記モータの両端電圧を検知する電圧検知手段とを備え、
前記電圧検知手段によって検知した第１の両端電圧Ｖ１と、所定時間後に検知した第２の両端電圧Ｖ２に基づいて、前記モータの回転数が所定回転数に到達するまでのオン時間を決定し、
決定された時間のあいだ前記モータの電力供給をオンし、該オン時間の経過後に前記係合離脱手段を係合状態に制御することを特徴とする打込機。
【請求項２】
前記コントローラは、検知されたモータの前記両端電圧Ｖ１，Ｖ２と、前記モータが所定回転数に達するまでのオン時間との関係を表す情報を記憶する記憶部を有し、前記情報を参照することにより、前記オン時間を決定することを特徴とする請求項１に記載された打込機。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第１の両端電圧Ｖ１と、前記第２の両端電圧Ｖ２からプログラムされた演算式を用いて前記オン時間を求めることを特徴とする請求項１に記載された打込機。
【請求項４】
前記係合離脱手段は、ソレノイドを含み、前記ソレノイドの駆動によって前記動力伝達部が係合状態又は離脱状態に動作するように構成され、前記コントローラは、前記オン時間が経過したときには、前記モータを停止させ、前記ソレノイドを駆動させるように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載された打込機。
【請求項５】
前記電圧検知手段により検知したモータの両端電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて決定されたオン時間が所定値以上である場合、前記コントローラは、前記係合離脱手段に係合指令を出力しないことを特徴とする請求項１に記載された打込機。
【請求項６】
フライホイールを回転させるモータと、
前記フライホイールの回転駆動力を直線駆動力に変換して留め具を打撃する駆動子に伝達するための駆動子送り機構と、
前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子送り機構に伝達又は遮断するための動力伝達部と、
前記モータに供給する電力のオン・オフを制御するコントローラとを備えた打込機において、
該コントローラは、一定時間のあいだモータの電力供給をオンとした後に、電力供給を所定時間オフとしたときに、前記モータの回転により発生する逆起電圧と、その後、電力供給をオンとしたときに前記モータが所定回転数に達するまでの時間との関係を表す情報を予め記憶しておき、
前記モータに一定時間電力を供給した後、電力供給をオンからオフとし、前記モータの回転によって発生する逆起電圧を検出し、
検出した逆起電圧と、予め記憶されている前記情報に基づいて、前記モータが所定回転数に達するまでのモータのオン時間を求め、
該オン時間の間、前記モータへ電力を供給し、
該オン時間を経過した後に、前記モータへの電力の供給をオフ状態にすると共に、前記動力伝達部を遮断状態とすることを特徴とする打込機。
【請求項７】
フライホイールを回転させるモータと、
前記フライホイールの回転駆動力を直線駆動力に変換して留め具を打撃する駆動子に伝達するための駆動子送り機構と、
前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子送り機構に伝達又は遮断するための動力伝達部と、
前記モータに供給する電力のオン・オフを制御するコントローラとを備えた打込機において、
前記モータに一定時間のあいだ電力を供給した後、前記モータへの電力の供給をオン状態からオフ状態として第１の逆起電圧を検出し、該検出から所定時間モータの電力供給をオンとした後、再度前記モータへの電力の供給をオン状態からオフ状態として第２の逆起電圧を検出し、前記第１、第２の逆起電圧に基づいて前記オン時間を決定し、
決定したオン時間の間、前記モータへ電力を供給し、該オン時間を経過した後に、前記モータへの電力の供給をオフ状態にすると共に、前記動力伝達部を遮断状態とすることを特徴とする打込機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、釘、ステープル等の留め具の打撃駆動源としてモータを使用する打込機に関し、特に、電動式打込機におけるモータの回転駆動力を、留め具を打撃するドライバブレードを有する駆動子に直線駆動力として伝達する、クラッチ機構を含む動力伝達機構の動作タイミングを制御するコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な留め具打込機の駆動方式としてはエアコンプレッサを用いる圧縮空気式が最も多く利用されている。このため、例えば、建築建屋等の作業現場の１階から２階に運搬して打込機を使用する場合、打込機と共にエアコンプレッサも持ち運びする必要があるため移動に大変不便であった。また、建築材料や工具が運び込まれた作業現場では平坦な場所が少ないため、エアコンプレッサの置き場所や駆動電源等を確保することが困難な場合もある。そこで、下記特許文献１に開示されているように、モータにより回転駆動されるフライホイールの運動エネルギーを、釘、ステープル等の留め具を打込む直線運動エネルギーに変える電動式打込機が提案されている。この電動式打込機は、モータによりフライホイールを回転させておき、その回転エネルギーをクラッチなどの動力伝達機構により釘打ち打撃機構部へ伝達させ、釘打動作を行わせるものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２０５５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような従来のフライホイールの回転運動エネルギーを利用する電動式打込機では、モータの回転速度制御のためのコントローラと共に、フライホイールの回転速度を検知するための速度センサおよびセンサ回路を設ける必要がある。このため、フライホイールと速度センサとの機械的構造が複雑となり、またその速度センサ回路とモータの速度コントローラとの位置関係も考慮する必要があり、コントローラの小型化およびコスト低減が困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、回転速度センサを省略し、モータの回転速度制御を含むコントローラでモータの逆起電力を検出し、動力伝達部（クラッチ機構）を制御する電動式打込機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に従って開示される発明のうち、代表的なものの要約を説明すれば、次のとおりである。
【０００７】
本発明の一つの特徴は、一端に留め具打撃部を有するハウジングと、前記ハウジングの留め具打撃部に設置され、該留め具打撃部に留め具を供給するためのマガジンと、前記ハウジング内に設置され、前記留め具打撃部に供給された留め具を打撃できるように直線運動を行う駆動子と、前記ハウジング内に設置されたモータと、前記モータに機械的結合され、該モータの回転運動に基づく運動エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、前記留め具打撃部の留め具に前記駆動子を打撃させるように、前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子に直線駆動力として与える駆動子送り機構と、前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子送り機構に伝達するか又は遮断するように、前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合状態又は離脱状態に動作可能な動力伝達部と、前記動力伝達部を前記係合状態または離脱状態に制御する係合離脱手段と、前記モータの回転運動および前記係合離脱手段を制御するためのコントローラとを有する打込機において、前記コントローラは、前記モータへの電力供給をオン又はオフするためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子をオン又はオフする制御信号を出力するモータ制御手段と、前記モータ制御手段によって前記モータへの電力供給を所定時間オフし、該オフの時間における前記モータの両端電圧を検知する電圧検知手段とを備え、前記電圧検知手段によって検知した第１の両端電圧Ｖ１と、所定時間後に検知した第２の両端電圧Ｖ２に基づいて、前記モータの回転数が所定回転数に到達するまでの時間を決定し、決定された時間のあいだ前記モータの電力供給をオンし、該オン時間の経過後に前記係合離脱手段を係合状態に制御するようにしたことにある。
【０００８】
本発明の他の特徴は、前記コントローラが検知されたモータの前記両端電圧と、前記モータが所定回転数に達するまでのオン時間との関係を表す情報を記憶する記憶部を有し、前記情報を参照することにより、前記オン時間を決定するようにしたことにある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、前記コントローラが前記第１の両端電圧Ｖ１と、前記第２の両端電圧Ｖ２からプログラムされた演算式を用いて前記オン時間を求めるようにしたことにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、前記係合離脱手段は、ソレノイドを含み、前記ソレノイドの駆動によって前記動力伝達部が係合状態又は離脱状態に動作するように構成され、前記コントローラは、前記オン時間が経過したときには、前記モータを停止させ、前記ソレノイドを駆動させるように制御するにある。
【００１１】
本発明の他の特徴は、前記電圧検知手段により検知したモータの両端電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて決定されたオン時間が所定値以上である場合、前記コントローラは、前記係合離脱手段に係合指令を出力しないようにしたことにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータの回転速度制御用コントローラにモータの逆起電力検出機構を組入れたので、フライホイールの回転数が所定値に達したかどうか検知する特別な回転センサをフライホイールに取付ける必要がない。また、釘、ステープル、ネジ等の留め具を打ち込むまでの時間をマイコンによって複雑な演算式を使用して演算させる必要がないので、処理速度を速くできる。従って、コントローラの小型化およびコスト低減ができる。
【００１３】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の留め具打込機を、電動式釘打込機に適用した実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
先ず、本発明の実施形態に係る電動式釘打込機の全体の構成について、図１乃至図８を参照して説明する。
【００１６】
図１の上面図および図２の側面図に示すように、打込機１００は、前端部に釘打撃部１ｃを有する本体ハウジング部１ａと、本体ハウジング部１ａの釘打撃部１ｃ（前端部）に設置され、この釘打撃部１ｃに釘を連続的に供給するためのマガジン２と、本体ハウジング部１ａから垂下して延びるハンドルハウジング部１ｂと、ハンドルハウジング部１ｂの分岐部に設けられた、釘打込み時に操作するためのトリガスイッチ５と、ハンドルハウジング部１ｂの下端に接続したリチウムイオン電池等の蓄電池から構成される電池パック（直流電源部）７とから構成されている。
【００１７】
マガジン２内には、図示されていなが、多数の連結釘（ブロック）で充填されており、その連結釘は、釘打撃部１ｃの射出口部１ｄに打撃される釘２ａが順次供給されるように、マガジン２の下方よりバネ（図示なし）により付勢される。
【００１８】
本体ハウジング部１ａ内には、釘打撃部１ｃにある釘２ａに打撃力を与えて打込むための駆動子３が設けられる。駆動子３は、釘２ａの頭に打撃力を伝えるドライバブレード３ａと、回転運動するピニオン１１と噛合うラック３ｂとを有する。駆動子３のラック３ｂとラック３ｂに噛合うピニオン１１とは、ピニオン１１の回転駆動力を駆動子３に直線駆動力として与える駆動子送り機構３ｃを構成する。
【００１９】
他方、図４に示されるように、本体ハウジング部１ａ内には、電池パック７（図２参照）による直流電源で駆動され、釘を打込む動力源となるモータ（ＤＣ整流子モータ）６と、モータ６の回転軸に固定されたモータギア８と、モータギア８とギヤで噛合うフライホイール９と、フライホイール９を回転可能に支持する駆動回転軸１０と、ピニオン１１を回転可能に支持する従動回転軸１２と、同軸上に設けられた駆動回転軸１０端部と従動回転軸１２端部とをそれぞれ内包するコイルスプリング１３と、ピニオン１１の回転軸方向にソレノイド駆動部（シャフト）１５を駆動するソレノイド１４とが設置されている。コイルスプリング１３は、図３の側面図（ａ）および正面図（ｂ）に示すように、軸方向に所定のピッチをもって巻かれたらせん形状を有している。図４に示されるように、コイルスプリング１３の一端部１３ａはフライホイール９の駆動回転軸１０に固定され、かつコイルスプリング１３の右縁端部は、駆動回転軸１０の外周面を内包して駆動回転軸１０と機械的に接続されている。すなわち、駆動回転軸１０が回転すれば、コイルスプリング１３が回転するように接続されている。
【００２０】
また、ソレノイド駆動部１５の端部には、図４に示すように、傾斜溝部１６ａを有する付勢部材１６とソレノイド戻りバネ１７を配設し、付勢部材１６およびソレノイド戻りバネ１７を、円筒状の従動回転軸１２の内周面側に設置することで、動力伝達機構の小型化を図っている。
【００２１】
さらに、図４および図５に示すように、円筒状の従動回転軸１２の一部には穴１８が設けられ、穴１８には、コイルスプリング１３に対するスプリング接触部材となるボール（鋼球）１９が径方向移動可能に設置される。ボール１９は、付勢部材１６の傾斜溝部１６ａによって従動回転軸１２の内周面側から支えられており、ボール１９の外周方向には従動回転軸１２を回転可能に支持する従動回転軸支持部２０が設置され、ボール１９が常に従動回転軸１２の穴１８に従動回転軸１２の回転方向で引っ掛かる状態となるようにボール１９の外周方向移動量が制限されている。ボール１９と従動回転軸支持部２０の間にはコイルスプリング１３の他端部１３ｂが設置されている。
【００２２】
図５に示すように、自然状態時のコイルスプリング１３の内径は従動回転軸１２より大きく、駆動回転軸１０よりは小さい。このため、自然状態時には、コイルスプリング１３が従動回転軸１２と非接触、駆動回転軸１０とは接触状態にあり、駆動回転軸１０の回転と同期してコイルスプリング１３も回転するが、従動回転軸１２は回転しない。
【００２３】
図６および図７に示すように、もしソレノイド１４にオン電流が流れた場合、ソレノイド駆動部１５および付勢部材１６がフライホイール９側に移動するため、ボール１９は、付勢部材１６の傾斜溝部１６ａに沿って穴１８内に押し込まれ、従動回転軸１２の外周面から突出してコイルスプリング１３の他端部１３ｂを従動回転軸支持部２０に押し付ける。これによって、回転するフライホイール９はコイルスプリング１３を従動回転軸１２外周面に締め付けるので、駆動回転軸１０に接触（接続）されているコイルスプリング１３は、従動回転軸１２のスプリング着座部１２ａにも接触状態となり、駆動回転軸１０の回転と同期して従動回転軸１２を回転させる。すなわち、ソレノイド１４に電流が供給された場合、フライホイール９の回転力は、コイルスプリング１３を介して、駆動子送り機構３ｃを構成するピニオン１１に伝達される。ピニオン１１が回転運動すれば、ピニオン１１に噛合うラック３ｂによって直線運動に変換されて、駆動子３に固定されたドライバブレード３ａが２ａの頭部を打撃する。後述するように、ドライバブレード３ａが釘２ａを打撃した後は、ソレノイド１４に流れる電流はオフされるので、コイルスプリング１３は従動回転軸１２のスプリング着座部１２ａとの機械的接触（結合）を開放する。駆動子３の端部には、例えば定荷重バネから成る、駆動子戻りバネ４（図２参照）が接続されている。このバネ力によって、打撃後の駆動子送り機構３ｃ（ラック３ｂとピニオン１１）の位置を、打撃前の位置に復帰させる。
【００２４】
以上の構成から明らかなように、従動回転軸１２のスプリング着座部１２ａとコイルスプリング１３は、フライホイール９と駆動子送り機構３ｃとの間を係合状態または離脱状態に動作可能な動力伝達部（クラッチ機構）として機能し、ソレノイド１４、付勢部材１６、ボール１９は、その動力伝達部を係合状態または離脱状態に制御する係合離脱手段として機能する。よって、動力伝達部は、フライホイール９の回転エネルギーを駆動子送り機構３ｃに伝達することができ、さらに係合離脱手段は、動力伝達部を係合状態または離脱状態にすることができる。
【００２５】
本体ハウジング部１ａの釘打撃部１ｃの先端部には、プッシュレバースイッチ２２が設けられる。プッシュレバースイッチ２２によって、被加工物への釘の打込み深さの調整や、トリガスイッチ５と共に、釘の打込みタイミングを調整する機能を持つ。
【００２６】
さらに、本体ハウジング部１ａ内には、プッシュレバースイッチ２２およびトリガスイッチ５の操作に基づいて、モータ６の回転およびソレノイド１４の駆動時間（オン時間）を制御するためのコントローラ（制御回路装置）５０（図２参照）が設置されている。
【００２７】
次に、コントローラ５０の詳細について、図９および図１０を参照して説明する。
【００２８】
図９に示すように、コントローラ５０は、プッシュレバースイッチ２２からの信号を受けるプッシュレバースイッチ検知回路５２と、トリガスイッチ５からの信号を受けるトリガスイッチ検知回路５３と、モータ６への電力の供給をオン状態からオフ状態にしたときに、モータ６の回転による逆起電圧を検知するためのモータ逆起電圧検知回路５６とを有し、さらに、それらプッシュレバースイッチ検知回路５２、トリガスイッチ検知回路５３およびモータ逆起電圧検知回路５６の各出力信号に基づいて上記モータ６のモータ駆動回路５４および上記ソレノイド１４のソレノイド駆動回路５５を制御するためのマイクロコンピュータ（以下、単に、「マイコン」と称する）５１を有する。
【００２９】
マイコン５１は、モータ６の駆動制御およびソレノイド１４の駆動制御などの制御プログラムを格納し、また後述するモータの検知逆起電圧からモータへの電力供給のオン時間を判定する表を記憶するＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）５１ｂと、ＲＯＭ５１ｂに格納された制御プログラム等を実行する演算部を有するＣＰＵ（中央処理装置）５１ａと、ＣＰＵ５１ａの作業領域の記憶や、モータ逆起電圧検知回路５６から入力された逆起電圧に関するデータを一時記憶するためのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）５１ｃと、基準クロック信号発生器を含むＴＩＭ（タイマー）５１ｄとを備える。
【００３０】
マイコン５１は、モータ（具体的にはアーマチュアコイル）６に電池パック７の電圧を印加するためのスイッチング素子（例えば、ＰＮＰトランジスタ）５７のベース電流を制御するモータ駆動回路５４に、図１０の（ａ）に示すようなモータ駆動信号（制御信号）を供給すると共に、ソレノイド１４の駆動時間（オン時間）を制御するためにソレノイド駆動回路５５に、図１０の（ｄ）に示すようなソレノイド駆動信号（制御信号）を供給する。モータ駆動回路５４は、モータ６の駆動電流をオンまたはオフ制御するためのスイッチング素子（例えば、ＰＮＰトランジスタ）５７をオンまたはオフに駆動する。ソレノイド駆動回路５５は、ソレノイド１４の駆動電流をオンまたはオフ制御するためにスイッチング素子（例えば、ＰＮＰトランジスタ）５８をオンまたはオフに駆動する。
【００３１】
モータ６の回転時の両端電圧（逆起電圧）を検出するために、モータ逆起電圧検知回路５６が設置され、モータ逆起電圧検知回路５６からマイコン５１にモータ逆起電圧に対応した信号が送られる。モータ６の逆起電力による電圧の検出は、図１０の（ａ）に示すように、モータ６の加速途上において、モータ６への電力の供給を、短い時間Ｔｏｆｆ、例えば５ｍｓ（ミリセコンド）、オフさせ、図１０の（ｃ）に示すように、オフ時のモータ６の回転数に従ったモータ電圧Ｖ１、Ｖ２を検出するものである。
【００３２】
ＤＣモータ６の等価回路は、コイルインダクタンス分とコイル巻線抵抗、ブラシ部分の電圧降下、モータの界磁とアーマチャ全導体数と回転速度で決まる速度起電力（逆起電圧）からなる。そのうち、コアのインダクタンス分と巻線抵抗、ブラシ部分の電圧降下は、モータ電流によって変化する。しかし、スイッチング素子５７がオフしているＴｏｆｆ期間では、モータの速度起電力そのものがモータ電圧（Ｖ１、Ｖ２）として出ると考えてよく、その速度起電力は、モータ６の回転数に比例する。従って、モータ６の所定の逆起電圧（Ｖｄ）を判定することにより、図１０の（ｂ）に示すようなモータ回転数すなわち機械的に結合しているフライホイール９の所定の回転数（Ｎｄ）を知ることができる。なお、図１０の（ｂ）に示したモータ回転数は、予め、図１０の（ｃ）に示したモータ電圧との関係を把握するために、実験的に測定した結果である。
【００３３】
本発明に従えば、このオンオフ制御とモータ逆起電圧検知をモータ６の加速途上で１回以上、望ましくは２回以上行い、そこで検知されたモータ電圧（逆起電圧）Ｖ１、Ｖ２から、予め実測に基づいて用意された演算式または表によって、モータ６の逆起電圧が、適切な回転エネルギーを与える所定回転数Ｎｄに対応する所定電圧Ｖｄに達するまでの加速時間Ｔｃ（図１０の（ａ）参照）を予測し、その予測加速時間Ｔｃの経過後にモータ６をオフさせ、ソレノイド１４を駆動するものである。
【００３４】
これによって、従来の回転センサをフライホイールに取付ける必要がなく、製品の小型化およびコスト低減を実現する。さらに加えて、モータ６を頻繁にオフさせる必要がないのでモータ６の回転立上げ時間、すなわちモータ６の加速時間を速くすることができる。また、回転数を見るために定期的にモータ６をオフさせる必要がないので、電池パック７の電圧を途切れることなくモータ６に印加して回転させることができるので、モータ６の性能を有効に使うことができる。
【００３５】
次に、コントローラ５０の動作について、図１１に示す制御手順のフローチャートを参照して、さらに詳細に説明する。
【００３６】
マイコン５１は、ステップＳ１０１において初期設定をした後、ステップＳ１０２において、作業者が打込機１００の本体先端部を図示されていない被打込部材（被加工部材）に押し付けるとプッシュレバースイッチ２２がオンするので、そのオン状態を検知する。その後、ステップＳ１０３で、作業者がさらにトリガスイッチ５を引くと、トリガスイッチ５がオンして、そのオン状態を検知する。最初にプッシュレバースイッチ２２をオンし、次にトリガスイッチ５をオンすると、プッシュレバースイッチ２２およびトリガスイッチ５の両方がオンするので、ステップＳ１０３においてＹＥＳの状態と判断される。
【００３７】
ステップＳ１０３においてＹＥＳの状態と判断されると、ステップ１０４に進んで、マイコン５１はモータ駆動回路５４にモータ駆動信号（制御信号）を出して、釘（留め具）２ａを駆動子３によって打撃するための打ち動作を開始する。図１０に示すタイムチャートの時刻ｔ０は、プッシュレバースイッチ２２およびトリガスイッチ５の両スイッチをオンした時を示す。モータ駆動回路５４は、マイコン５１から、図１０の（ａ）に示すように、時刻ｔ０において、モータ駆動信号を受け取ると、スイッチング素子５７をオンしてモータ６を起動させる。
【００３８】
次に、ステップＳ１０５において、図１０の（ａ）に示すように、時刻ｔ０の起動から、時刻ｔ１までの時間Ｔａを、例えば、１００ｍｓに設定し、スイッチング素子５７をオンし続けてモータ６を駆動させる。ステップ１０５において時間Ｔa＝１００ｍｓの経過後の時刻ｔ１と判断した場合（ステップＳ１０５のＹＥＳの場合）、ステップ１０６においてマイコン５１はスイッチング素子５７をオフとし、ステップＳ１０７において時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔｏｆｆ（例えば、５ｍｓ）の間、スイッチング素子５７をオフ状態とする。
【００３９】
ステップＳ１０７において時間Ｔｏｆｆを経過して時刻ｔ２となった場合（ステップＳ１０７でＹＥＳと判断した場合）、ステップＳ１０８に進み、マイコン５１は、モータ逆起電圧検知回路５６からのモータ両端電圧に対応した信号を検知し、ＲＡＭ５１ｃに記憶する。図１０の（ｃ）に示すように、この値を第一モータ逆起電圧Ｖ１とする。
【００４０】
その後、ステップＳ１０９において、マイコン５１は、モータ駆動回路５４を介してスイッチング素子５７をオンさせ、モータ６を回転させる。スイッチング素子５７のオン状態は、図１０の（ｃ）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３の時間Ｔｂ（例えば、５０ｍｓ）の間となる。時間Ｔｂ＝５０ｍｓが経過したか否かはステップＳ１１０で判定する。
【００４１】
時間Ｔｂの間、モータ６がオン状態であることを判定したら、ステップＳ１１１に進み、スイッチング素子５７をオフ状態としてモータ６への電力の供給をオフする。
【００４２】
ステップＳ１１２において、モータへの電力の供給のオフ状態は、時刻ｔ３から時刻ｔ４の時間Ｔｏｆｆ＝５ｍｓに設定され、この時間Ｔｂを経過した後のステップＳ１１３において、マイコン５１は、モータ逆起電圧検知回路５６からのモータ両端電圧に対応した信号を検知して、そのモータ両端電圧はマイコン５１のＲＡＭ５１ｃへ第二のモータ逆起電圧Ｖ２として記憶する（図１０の（ｃ）参照）。
【００４３】
次に、ステップＳ１１４に進み、上記ＲＡＭ５１ｃに記憶された第一のモータ逆起電圧Ｖ１および第二のモータ逆起電圧Ｖ２の値（図１０の（ｃ）参照）から、マイコン５１のＲＯＭ５１ｂに予め記憶されている図１２に示すような表を用いて、所定の逆起電圧（モータの回転駆動力が最大に達する時の逆起電圧Ｖｄ）に達するまでのモータへの電力の供給をオンする時間Ｔｃ（図１０の（ａ）および（ｃ）参照）を判定（予測）する。本実施形態では、マイコン５１のＲＯＭ５１ｂに記憶した図１２に示す表を使用することによって、実測した逆起電圧Ｖ１およびＶ２から、モータ６への電力供給をオフ状態にするまでのオン時間Ｔｃ（所定の逆起電圧Ｖｄに達するまでの時間）を判定する。
【００４４】
図１２に示す表において、縦軸に示す第一モータ逆起電圧Ｖ１は、Ｖ１１からＶ２０へ行くほど電圧が高くなり、横軸に示す第二モータ逆起電圧Ｖ２は、Ｖ２１からＶ３０へ行くほど電圧が高くなることを表している。さらに、判定オン時間Ｔｃは、Ｖ１およびＶ２が高くなるに従って、少ない時間もしくは一定の時間となる。この表を用いてＴｃを判定する場合、例えば、第一逆起電圧Ｖ１がＶ１４以上Ｖ１５未満である場合、Ｖ１４の行を使用し、一方、第二の逆起電圧Ｖ２がＶ２５以上Ｖ２６未満であれば、Ｖ２５の列を用いる。この例で言うと、Ｖ１４の列とＶ２５の行から、Ｔｃ４５という値をオン時間Ｔｃとして判定する。すなわち、判定オン時間Ｔｃの間、モータ６に電力を供給すれば、モータ６は所定の逆起電圧Ｖｄを発生することとなり、釘を打込むために必要な回転エネルギーが得ることができる。
【００４５】
上述したようにモータ逆起電圧はモータの回転数に対応しており、上記実施例では、時刻ｔ０でモータ６に電力を供給し始めてから１００ｍｓ経過後（Ｔａ経過後）に第一の逆起電圧Ｖ１を測定し、さらに５０ｍｓ経過後（Ｔｂ経過後）に第二の逆起電圧Ｖ２を測定し、計２回の測定を行い、その結果から、フライホイール９が釘を打込むに必要な回転エネルギーを貯えるまでの時間Ｔｃを予測するものである。
【００４６】
逆起電圧の実測値（Ｖ１、Ｖ２など）から所定の逆起電圧Ｖｄへ増加するまでのオン時間Ｔｃとの関係式は、モータの界磁コイルの抵抗（Ｒｍｏｔ）および巻線数（Ｎ）等、ならびに電池パック７のバッテリ電圧（Ｖｂａｔ）および内部抵抗（Ｒｂａｔ）等の値がパラメータとなるので、図１２に示すように予め実測によってＶ１およびＶ２とＴｃとの関係を表にしておくことが望ましい。この表の数値は、例えば以下のように求められる。
【００４７】
予め実験的に種々の状態の電池とモータからモータの回転起動特性を測定し、その起動特性から上述したｔ２時間後およびｔ４時間後の回転数と、所定回転数まで立上がるまでの時間とを求める。ｔ２時間後の回転数およびｔ４時間後の回転数は、それぞれ逆起電圧に換算が可能であり、その換算した逆起電圧Ｖ１、Ｖ２から決まる所定回転数Ｎｄ（所定逆起電圧Ｖｄ）まで立上がる時間を判定オン時間Ｔｃとする。
【００４８】
図１２に示し実測逆起電圧（Ｖ１、Ｖ２）と判定オン時間Ｔｃとの関係表は、図１３に示すように、Ｔｃの欄の一部を空欄とすることができる。
【００４９】
図１３において、図１２と同様に、縦軸に示す第一モータ逆起電圧Ｖ１は、Ｖ１１からＶ２０へ行くほど電圧が高くなり、横軸に示す第二モータ逆起電圧Ｖ２は、Ｖ２１からＶ３０へ行くほど電圧が高くなる。さらに、判定オン時間Ｔｃは、Ｖ１およびＶ２が高くなるに従って、少ない時間もしくは一定の時間となる。図１３の表に示すように、通常Ｖ１＜Ｖ２となるので、Ｖ２がＶ１より小さい値に対する関係表は不要となる。図１３の表における左下半分の三角形の空欄部分はＴｃ値を必要としない部分を表す。例えば、第一モータ逆起電圧Ｖ１がＶ１５で、第二モータ逆起電圧Ｖ２の値Ｖ２５〜Ｖ２１がＶ１５以下の値である場合、Ｖ１５とＶ２５〜Ｖ２１との関係値（Ｔｃ）は不要となり、表のＴｃのＶ１５に対する行はスペースとなる。同時に、Ｖ１＜＜Ｖ２（Ｖ１より非常に大きいいＶ２）となることも、モータ６と電池パック７の電源電圧の関係で、通常あり得ない値となるので、図１３の表における右上三角形の空欄部分も関係値（Ｔｃ）が不要となる。
【００５０】
さらに、表のＴｃの数値は、第二モータ逆起電圧Ｖ２の実測値のある範囲に対し、まとめた数値としても良い。例えば、図１３の表において、第一モータ逆起電圧Ｖ１の実測値Ｖ１５の行に対し、第二モータ逆起電圧Ｖ２の実測値Ｖ２８およびＶ２９は、判定オン時間Ｔｃが同一の時間Ｔｃ２となっているが、実用上、同一の時間Ｔｃ２対して同様な回転エネルギーを得ることができる。
【００５１】
ステップＳ１１５において、上記ステップＳ１１４で判定したオン時間Ｔｃ（上記例では、Ｔｃ４５）をタイマー５１ｄにタイマー時間として設定（セット）する。これによって、釘打ち動作に影響無く、表を記憶するマイコン５１のＲＯＭ５１ｂの容量を減らすことができ、マイコンのコスト低減が可能になる。また、外付けのＲＯＭの場合であっても容量を減らすことができ、ＲＯＭのコスト減が可能になる。
【００５２】
さらに引続くステップＳ１１６において、マイコン５１は、モータ駆動回路５４を介してスイッチング素子５７をオンさせる。そして、ステップＳ１１７において、時刻ｔ４から時刻ｔｅの時間Ｔｃの間、スイッチング素子５７をオン状態とする。
【００５３】
ステップＳ１１７においてＴｃ時間が経過したと判定されると（ステップＳ１１７のＹＥＳの場合）、ステップＳ１１８に進み、マイコン５１は、モータ駆動回路５４を制御し、スイッチング素子５７をオフさせる。
【００５４】
ステップＳ１１８のモータ６のオフ動作と同時に、ステップＳ１１９に進み、図１０の（ｄ）に示すように、マイコン５１は、ソレノイド駆動回路５５へ、所定時間Ｔｓ（例えば２０ｍｓ）の間、ソレノイド駆動信号（ソレノイド制御信号）を出力する。この間、ソレノイド駆動回路５５は、スイッチング素子５８をオンさせる信号を出力して、クラッチ機構を構成するソレノイド１４を駆動させる。これによって、フライホイール９の回転駆動力が、クラッチ機構を構成するコイルスプリング１３を介して駆動子３へ直線駆動力として伝達され、駆動子３のドライバブレード３ａは釘２ａを打撃する。そして、釘２ａは被加工部材に打込まれる。この打込み時間Ｔｓ（２０ｍｓ）が経過したか否かはステップＳ１２０で判定される。
【００５５】
ステップＳ１２０で、図１０の（ｄ）に示すように、時刻ｔｅ以後の所定時間Ｔｓが経過したことを判定すると、ステップＳ１２１へ進み、マイコン５１は、ソレノイド駆動回路５５へソレノイド駆動信号（ソレノイド制御信号）を出力し、スイッチング素子５８をオフさせ、釘打動作を終了させる。
【００５６】
連発で釘打ちを行う場合は、再び、ステップＳ１０２に戻り、プッシュレバースイッチ２２を被打込部材（被加工部材）に押し付けると、プッシュレバースイッチ２２がオンするので、上述の全体のステップＳ１０２ないしＳ１２１を繰り返して釘が連打できる。
【００５７】
次に、本発明の実施形態に係る打込機１００全体の釘打ち動作について、図１乃至図１１を参照して説明する。
【００５８】
作業者が、プッシュレバースイッチ２２を被加工部材に押し当て、さらにトリガスイッチ５を引くと、上記のようにコントローラ５０のマイコン５１およびモータ駆動回路５４の動作によりスイッチング素子５７がオンし、電池パック７を電源にしてモータ６が回転する（図９参照）。これによって、モータ６の回転駆動力は、モータ６と機械的に接続されたモータギア８を介してフライホイール９に伝達され、さらに駆動回転軸１０に取付けられたコイルスプリング１３を回転させる（図４参照）。この状態では、モータ６の回転数の増加と共に、フライホイール９の回転速度が時間と共に所定値まで増加する（図１０参照）。フライホイール９は、モータ６の駆動により回転速度が大きくなるほど、大きな運動エネルギーを蓄積する。このとき、図４および図５に示すように、コイルスプリング１３の内径は、従動回転軸１２より大きいので、コイルスプリング１３の回転力は従動回転軸１２を回転させない。また、コイルスプリング１３と従動回転軸１２とがすべり接触した場合に生じる摩耗という問題も生じない。
【００５９】
コントローラ５０（図９参照）のマイコン５１がモータ逆起電圧検知回路５６を介して検出したモータ６の逆起電圧（Ｖ１、Ｖ２）から、決定されたタイマー時間Ｔｃが経過したとマイコン５１によって判断された場合、マイコン５１はソレノイド駆動回路５５を介してスイッチング素子５８をオンとし、ソレノイド１４を励磁する。ソレノイド１４が励磁されると、図６および図７に示すように、ソレノイド駆動部１５および付勢部材１６がフライホイール９に向う方向に動くため、付勢部材１６の傾斜溝部１６ａによってボール１９が従動回転軸１２の穴１８より外周側に押し出される。その結果、ボール１９と従動回転軸支持部２０との間にコイルスプリング１３が挟み込まれるため摩擦力によってボール１９とコイルスプリング１３とが機械的に接続される。さらに、ボール１９と従動回転軸１２は常に係合しているため、静止していた従動回転軸１２にコイルスプリング１３が巻付き始める。その結果、駆動回転軸１０の回転力を利用して発生する巻付き力によってコイルスプリング１３と従動回転軸１２の外周面とで必要十分な摩擦力が発生し、従動回転軸１２は数十ミリ秒以内に十分な回転速度を得ることができる。このときボール１９はコイルスプリング１３との接触部が曲面なので、コイルスプリング１３の摩耗が抑制される。さらに、従動回転軸１２が回転するとピニオン１１が同期して回転するため、ピニオン１１とラック３ｂが噛合う駆動子送り機構３ｃは、駆動子３をマガジン２に充填された釘２ａに近づく方向に動き、駆動子３のドライバブレード３ａが釘２ａと衝突完了（打撃）した時に打込みが終わる。打込み完了時の打込機の側面図を図８に示す。  
打込み完了時にはソレノイド１４の駆動も終了し、ソレノイド戻りバネ１７のバネ力によってソレノイド駆動部１５および付勢部材１６を初期位置に戻す。付勢部材１６が初期位置に戻るとボール１９の押付け力が消失するので、ボール１９とコイルスプリング１３との摩擦力が無視できるほど小さくなり、コイルスプリング１３の内径が自然状態になるまで拡大する。このとき、駆動回転軸１０から従動回転軸１２への動力伝達は切断されるので、駆動子戻りバネ４によって駆動子３（ドライバブレード３ａ）と、駆動子送り機構３ｃのピニオン１１およびラック３ｂとは初期状態に戻る。なお、コントローラ５０は、判定されたオン時間Ｔｃが所定値以上である場合、係合離脱手段を構成するソレノイド１４を動作させないように制御できる。
【００６０】
以上の実施形態によれば、回転数検知のセンサを用いることなく、さらに釘を打込むまでの時間を、ＣＰＵ内で複雑な演算式を使って演算させる必要が無いので処理速度が速くなり、コントローラの小型化およびコスト低減ができる。
【００６１】
なお、上記実施形態では、図９に示すように、モータ６の＋端子と電池パック７の＋端子間にＰＮＰ型トランジスタをスイッチング素子５７として設けたが、モータ駆動回路５４の出力信号レベルまたはモータ逆起電圧検知回路５６の入力レベルの大きさ等を考慮するとスイッチング素子５７としてＮＰＮ型トランジスタを使用しても良い。この場合、モータ駆動回路５４にレベルシフト回路を用いるか、もしくはＮＰＮ型トランジスタを用いるスイッチング素子５７は、モータ６の−端子と電池パック７の−端子間に接続され、モータ逆起電圧検知部５６は、モータ６の＋端子とモータ６の−端子との差電圧を検出することが望ましい。
【００６２】
なお、図１２および図１３の表については、Ｖ１およびＶ２とＴｃとの関係を予め実験的または理論的に求めた近似式をマイコン５１にプログラムとして求めておき、実測Ｖ１およびＶ２を測定したら、その都度、その近似式を用いてマイコン５１によって演算させて求めても良い。この場合、近似式は、マイコン５１の演算能力を考えて指数関数の使用を省略して、２次式もしくは３次式を使うのが望ましい。さらに、実測する逆起電圧はＶ１またはＶ２のどちらか一方の値としてＴｃを求めても良い。
【００６３】
以上の本発明による実施形態では、打込機の留め具として釘の場合について説明したが、本発明は、ステープル（コの字型の釘）、ネジ等の釘以外の留め具を打撃力によって打込む打込機に適用しても、上述した釘打込機と同様な効果を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施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内で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係る打込機の釘打込み前の上面図。
【図２】本発明の実施形態に係る打込機の釘打込み前の側面図。
【図３】本発明の実施形態に係る打込機に使用されたコイルスプリングの側面図（ａ）および正面図（ｂ）。
【図４】本発明の実施形態に係る打込機の釘打込み前における要部拡大上面図。
【図５】図４に示した破断線Ａ−Ａに沿う断面図。
【図６】本発明の実施形態に係る打込機の釘打込み後における要部拡大上面図。
【図７】図６に示した破断線Ａ−Ａに沿う断面図。
【図８】本発明の実施形態に係る打込機の釘打込み後の側面図。
【図９】本発明の実施形態に係る打込機に使用されたコントローラのブロック図。
【図１０】図９に示したコントローラの動作を示すタイムチャート。
【図１１】図９に示したコントローラの制御手順を示すフローチャート。
【図１２】図９に示したコントローラの制御手順に用いられるモータの実測逆起電圧と設定逆起電圧に達するオン時間との関係を予測するための第１の表例。
【図１３】図９に示したコントローラの制御手順に用いられるモータの実測逆起電圧と設定逆起電圧に達するオン時間との関係を予測するための第２の表例。
【符号の説明】
【００６６】
１ａ：本体ハウジング部      １ｂ：ハンドルハウジング部      １ｃ：釘打撃部
１ｄ：射出口部      ２：マガジン      ２ａ：釘（留め具）      ３：駆動子
３ａ：ドライバブレード      ３ｂ：ラック      ３ｃ：駆動子送り機構
４：駆動子戻りバネ      ５：トリガスイッチ      ６：モータ（整流子モータ）
７：電池パック      ８：モータギア      ９：フライホイール
１０：駆動回転軸      １１：ピニオン      １２：従動回転軸
１２ａ：スプリング着座部      １３：コイルスプリング
１３ａ：コイルスプリングの一端部      １３ｂ：コイルスプリングの他端部
１４：ソレノイド      １５：ソレノイド駆動部      １６：付勢部材
１６ａ：傾斜溝部      １７：ソレノイド戻りバネ      １８：穴
１９：ボール（鋼球）      ２０：従動回転軸支持部
２２：プッシュレバースイッチ      ５０：コントローラ（制御回路装置）
５１：マイコン        ５１ａ：ＣＰＵ      ５１ｂ：ＲＯＭ      ５１ｃ：ＲＡＭ
５１ｄ：ＴＩＭ（タイマー）      ５２：プッシュレバースイッチ検知回路
５３：トリガスイッチ検知回路      ５４：モータ駆動回路
５５：ソレノイド駆動回路      ５６：モータ逆起電圧検知回路
５７：スイッチング素子      ５８：スイッチング素子      １００：打込機
【図１】
0004662309.tif 000002
【図２】
0004662309.tif 000003
【図３】
0004662309.tif 000004
【図４】
0004662309.tif 000005
【図５】
0004662309.tif 000006
【図６】
0004662309.tif 000007
【図７】
0004662309.tif 000008
【図８】
0004662309.tif 000009
【図９】
0004662309.tif 000010
【図１０】
0004662309.tif 000011
【図１１】
0004662309.tif 000012
【図１２】
0004662309.tif 000013
【図１３】
0004662309.tif 000014