(57)【要約】【解決手段】電動工具を駆動するために、電源、シャフトを駆動するよう構成されたモータ、電源及びモータを相互接続する電力スイッチングユニット、及びコントローラを具備する制御系が提供される。電力スイッチングユニットは、電源からのパルス幅変調（ＰＷＭ）された駆動信号をモータに印加する。コントローラは、電源、モータ及び電力スイッチングユニットのうち少なくとも１つのものの少なくとも一電気特性を監視し、電気特性に基づくＰＷＭ駆動信号の作動デューティーサイクルを調整する。
2004523200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動工具を駆動する制御系であって、
電源と、
シャフトを駆動するよう構成されたモータと、
前記電源及び前記モータを相互接続し、前記電源からのパルス幅変調された駆動信号を前記モータに印加する電力スイッチングユニットと、
前記電源、前記モータ及び前記電力スイッチングユニットのうち少なくとも１つのものの少なくとも一電気特性を監視し、該電気特性に基づいて前記パルス幅変調された駆動信号の作動デューティーサイクルを調整するコントローラとを具備することを特徴とする制御系。
【請求項２】
前記電気特性は電圧であることを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項３】
前記電気特性は電流であることを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項４】
前記コントローラは、前記電源両端の電圧降下を検出することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項５】
前記コントローラは、前記電源両端及び前記モータ両端の電圧降下を検出することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項６】
前記電力スイッチングユニットは、前記電源及び前記モータ間に直列に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴを具備し、
該パワーＭＯＳＦＥＴは、オン及びオフ間を切り換え、前記パルス幅変調された駆動信号のパルス幅を変化させることを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項７】
前記コントローラに接続され、トリガ位置を示す作業者トリガ信号を提供する入力リードをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項８】
前記コントローラに接続され、作業者の所望のモータ速度を示す作業者トリガ信号を提供する入力リードをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項９】
前記パルス幅変調された駆動信号は、モータ速度を調整することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項１０】
前記電源、前記モータ及び前記コントローラのうち少なくとも一つの両端の電圧降下を監視する電圧センサをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項１１】
前記コントローラは、作業者が選択した目標モータ状態を表わす目標デューティーサイクルを決定し、該目標デューティーサイクルを下回る前記作動デューティーサイクルを設定することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項１２】
前記コントローラは、作業者が選択した目標モータ状態を表わす目標デューティーサイクルを決定し、該目標デューティーサイクルと等しくない値に前記作動デューティーサイクルを設定することを特徴とする請求項１記載の制御系。
【請求項１３】
前記目標モータ状態はモータ速度を構成することを特徴とする請求項１２記載の制御系。
【請求項１４】
前記目標モータ状態はトルクを構成することを特徴とする請求項１２記載の制御系。
【請求項１５】
前記作動デューティーサイクルは、ピーク電流、及び電源がピーク電流で又はピーク電流付近で電流を供給する時間間隔から設定されることを特徴とする請求項１２記載の制御系。
【請求項１６】
工具を保持するチャックと、
モータと、
電源と、
前記電源及び前記モータを相互接続し、前記電源からのパルス幅変調された駆動信号を前記モータに印加する電力スイッチングユニットと、
前記電源、前記モータ及び前記電力スイッチングユニットのうち少なくとも１つのものの少なくとも一電気特性を監視し、該電気特性に基づいて前記パルス幅変調された駆動信号の作動デューティーサイクルを調整するコントローラとを具備することを特徴とする電動工具。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記電源両端の電圧降下を検出することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項１８】
前記コントローラは、前記電源両端及び前記モータ両端の電圧降下を検出することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項１９】
前記電力スイッチングユニットは、前記電源及び前記モータ間に直列に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴを具備し、
該パワーＭＯＳＦＥＴは、オン及びオフ間を切り換え、前記パルス幅変調された駆動信号のパルス幅を変化させることを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項２０】
前記コントローラに接続され、トリガ位置を示す作業者トリガ信号を提供する入力リードをさらに具備することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項２１】
前記コントローラに接続され、作業者の所望のモータ速度を示す作業者トリガ信号を提供する入力リードをさらに具備することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項２２】
前記パルス幅変調された駆動信号は、モータ速度を調整することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項２３】
前記電源、前記モータ及び前記コントローラのうち少なくとも一つの両端の電圧降下を監視する電圧センサをさらに具備することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項２４】
前記コントローラは、作業者が選択した目標モータ状態を表わす目標デューティーサイクルを決定し、該目標デューティーサイクルを下回る前記作動デューティーサイクルを設定することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項２５】
前記コントローラは、作業者が選択した目標モータ状態を表わす目標デューティーサイクルを決定し、該目標デューティーサイクルと等しくない値に前記作動デューティーサイクルを設定することを特徴とする請求項１６記載の電動工具。
【請求項２６】
前記目標モータ状態はモータ速度を構成することを特徴とする請求項２５記載の電動工具。
【請求項２７】
前記目標モータ状態はトルクを構成することを特徴とする請求項２５記載の電動工具。
【請求項２８】
前記作動デューティーサイクルは、ピーク電流、及び電源がピーク電流で又はピーク電流付近で電流を供給する時間間隔から設定されることを特徴とする請求項２５記載の電動工具。
【請求項２９】
電動工具を駆動する制御系であって、
電源と、
シャフトを駆動するよう構成されたモータと、
前記電源及び前記モータを相互接続し、前記電源からの駆動信号を前記モータに印加する電力スイッチングユニットと、
前記電源、前記モータ及び前記電力スイッチングユニットのうち少なくとも２つのものの少なくとも一電気特性を監視し、前記電源、前記モータ及び前記電力スイッチングユニットのうち前記少なくとも２つのものの監視された前記電気特性に基づいて前記駆動信号の作動デューティーサイクルを調整して歯止めモードに入るコントローラとを具備することを特徴とする制御系。
【請求項３０】
前記コントローラは、大電流を引くモータ状態を表わす、前記電源両端の電圧減少、及び前記電力スイッチングユニット両端の電圧増加を検出する際に、前記歯止めモードに入ることを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３１】
前記コントローラは、モータ膠着状態を表わす、前記電源両端の電圧増加、及び前記電力スイッチングユニット両端の電圧減少を検出する際に、前記歯止めモードに入ることを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３２】
前記電力スイッチングユニットは、前記電源及び前記モータ間に直列に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴを具備することを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３３】
前記電気特性は電圧であることを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３４】
前記電気特性は電流であることを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３５】
前記コントローラは、前記電源両端の電圧降下を検出することを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３６】
前記コントローラは、前記電源両端及び前記モータ両端の電圧降下を検出することを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３７】
前記コントローラに接続され、トリガ位置を示す作業者トリガ信号を提供する入力リードをさらに具備することを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３８】
前記コントローラに接続され、作業者の所望のモータ速度を示す作業者トリガ信号を提供する入力リードをさらに具備することを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項３９】
前記電源、前記モータ及び前記コントローラのうち少なくとも一つの両端の電圧降下を監視する電圧センサをさらに具備することを特徴とする請求項２９記載の制御系。
【請求項４０】
電動工具を駆動する制御系であって、
電源と、
シャフトを駆動するよう構成されたモータと、
前記電源及び前記モータを相互接続し、前記電源からの駆動信号を前記モータに印加する電力スイッチングユニットと、
前記電源の少なくとも一電気特性を監視し、前記電源の前記電気特性に基づいて前記駆動信号の周波数を調整するコントローラとを具備することを特徴とする制御系。
【請求項４１】
前記電気特性は、前記電源により供給された最大電流と、該最大電流が供給可能である時間間隔とを有することを特徴とする請求項４０記載の制御系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の少なくとも一実施形態は、全般的には速度可変電動工具に関する。より詳細には、本発明の少なくとも一実施形態は、電動工具内の電気モータの速度及び周波数の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気ドリル等の携帯型電動工具は、工具を保持するチャックに動力を供給する電気モータを使用する。このような電動工具は通常、作業者により手動で作動するトリガを有し、モータは、トリガを押圧する作業者により制御される。トリガの押圧量に基づいてモータ及びチャックの速度が変化する電動工具は、速度可変電動工具として知られている。電動工具は、モータに電流を供給する交流又は直流電源により動力を供給されるモータを有する。作業者がトリガを引くと、より多くの動力がモータに供給され、シャフトをより速く回転させる。トリガが一旦放されると、電流は最早モータに供給されない。
【０００３】
電動工具は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用してモータに印加される電圧を制御する速度制御回路を有するのが代表的である。より具体的には、ＰＷＭ制御回路は、モータに対して動力のオン及びオフを迅速に繰り返す。ＰＷＭ制御回路は、トリガ位置に基づいてデューティーサイクルを制御する。トリガがより引かれると、オンタイムデューティーサイクルがより大きくなり、シャフトがより高速で回転する。
【特許文献１】
米国特許第５９２３１４５号明細書
【特許文献２】
米国特許第５７３１６７３号明細書
【特許文献３】
欧州特許出願公開第８０８０１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業負荷がモータ又はバッテリの能力を超えると、電動工具は大電流状態すなわち膠着状態（stalled condition）となることが多い。これらの状態は、バッテリ、モータ及び工具の他の電気部品に極端な負荷をもたらす。また、これらの状態は、バッテリ、モータ及び工具の他の電気部品が損傷することにより、工具の実効性を低下させる。
【０００５】
従来の電動工具は、閉成時に速度可変制御をバイパスするバイパスコンタクトを有することにより、膠着状態の悪影響を強める。バイパスコンタクトは、所望の出力電力が或る点を超えると閉成する。バイパスコンタクトが閉成すると、工具はモータ及びバッテリを直接接続し、利用可能な全動力をモータに供給する。或る条件下ではバッテリ、モータ及び工具の他の電気部品が損傷するおそれがあるので、バイパスコンタクトの使用は望ましくない。このため、バイパスコンタクトの使用は、工具の寿命を縮め、モータの膠着状態を招くおそれがある。
【０００６】
デューティーサイクルを決定する際に電動工具の電気状態をより効果的に監視する制御回路に対するニーズがある。また、デューティーサイクルの周波数を決定する際に電動工具の電気状態を監視する制御回路に対するニーズがある。さらに、バッテリを損傷することなくモータに最大動力量を提供し、モータの膠着状態を低減又は無くす電動工具コントローラに対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、電動工具を駆動するために、電源、シャフトを駆動するよう構成されたモータ、並びに電源及びモータを相互接続する電力スイッチングユニットを具備する制御系が提供される。電力スイッチングユニットは、電源からのパルス幅変調（ＰＷＭ）された駆動信号をモータに印加する。コントローラは、電源、モータ及び電力スイッチングユニットのうち少なくとも１つのものの少なくとも一電気特性を監視し、電気特性に基づいてＰＷＭ駆動信号の作動デューティーサイクルを調整する。
【０００８】
本発明の別の実施形態の一側面は、電源、モータ又は電力スイッチングユニットの電圧を監視することである。任意であるが、このシステムは、電源、モータ又は電力スイッチングユニットの電流を監視してもよい。
【０００９】
本発明の実施形態の別の側面は、電源両端の電圧降下を検出するコントローラを使用することである。任意であるが、コントローラは、電源及びモータの電圧降下を検出する。
【００１０】
本発明の一実施形態において、電力スイッチングユニットは、電源及びモータ間に直列に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴを具備する。パワーＭＯＳＦＥＴは、オン及びオフ間を切り換え、ＰＷＭ駆動信号のパルス幅を変化させる。任意であるが、コントローラに接続された入力リードは、トリガ位置又はモータ速度を示す作業者トリガ信号を提供する。或いは、ＰＷＭ駆動信号はモータ速度を調整する。
【００１１】
本発明の一実施形態の別の側面は、電源、モータ及びコントローラのうち少なくとも一つの両端の電圧降下を監視する電圧センサの使用である。任意であるが、コントローラは、作業者が選択した目標モータ状態を表わす目標デューティーサイクルを決定し、目標デューティーサイクルを下回るか、目標デューティーサイクルと等しくない値に作動デューティーサイクルを設定する。任意であるが、目標モータ状態は、モータ速度又はトルクを構成することができる。或いは、作動デューティーサイクルは、ピーク電流、及び電源がピーク電流で又はピーク電流付近で電流を供給する時間間隔から設定されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本体７０、トリガ８０、前進・後退制御部９０、速度可変モータ２０、工具を保持するチャック３０、直流バッテリ４０、駆動シャフト６０、及びモータ２０を駆動する制御系５０を有する電動工具１０を示す。工具１０のモータ２０は、シャフト６０を介してチャック３０を駆動するよう構成されている。トリガ８０は、作業者がトリガ８０を引く量に基づいてバッテリ４０からモータ２０に供給される電流を制御することにより、作業者がチャック３０の速度を変更することを可能にする。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態に従って形成された制御系５０を示す。制御系５０は、直流バッテリ４０及びモータ２０と直列接続されている。直流バッテリ４０は、第1組のコンタクト１００に電気接続された正端子４１及び負端子４２を有する。バッテリ４０の端子４１，４２は、第1組のコンタクト１００に接続され、オン・オフスイッチ１１０と直列に配置される。ブレーキスイッチ１１５及びパワーＭＯＳＦＥＴ１３０は、互いに直列に配置され、コンタクト１００及びバッテリ４０の両端に接続される。
【００１４】
電圧調整器（voltage regulator）１４０は、一方のコンタクト１００を介してバッテリ４０の一方の端子に接続された入力部を有する。電圧調整器１４０の出力部は、マイクロプロセッサ１２０の電源入力端子ＶＣＣに接続されている。電圧調整器１４０は、マイクロプロセッサ１２０に供給される電圧を調整する。また、電圧調整器１４０は、ポテンショメータ１５０の一端に接続された接地端子ＧＮＤを有する。ポテンショメータ１５０の他端は、マイクロプロセッサ１２０の入力端子ＶＣＣに接続されている。ポテンショメータ１５０のセンタタップは、マイクロプロセッサ１２０の基準入力端子ＧＰ４に接続されて電圧調整器１４０の出力電圧を監視する。マイクロプロセッサ１２０は音声出力部１６０に接続されている。
【００１５】
第1分圧器１７０，１７１は、バッテリ４０の端子間に設けられる。分圧器１７０，１７１のセンタタップ１７２は、マイクロプロセッサ１２０の入力端子ＧＰ１に接続されてバッテリ４０両端の電圧を監視する。第２分圧器１８０，１８１は、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０の端子両端に設けられる。分圧器１８０，１８１のセンタタップ１８２は、マイクロプロセッサ１２０の入力端子ＧＰ２に接続されてパワーＭＯＳＦＥＴ１３０両端の電圧を監視する。任意であるが、第1組のコンタクトに直流電力を供給するＡＣ／ＤＣコンバータを用いて交流電源を使用してもよい。
【００１６】
制御系５０は、作業者がトリガ８０を引く際にモータ２０のデューティーサイクル及び周波数の一方又は双方を決定する。オン・オフスイッチ１１０はトリガ８０により制御され、トリガ８０を放すと開放し、トリガ８０を引くと閉成する。任意であるが、オン・オフスイッチ１１０もまたトリガ８０近傍に位置するボタンに基づいて開放・閉成してもよい。直流バッテリ４０は、オン・オフスイッチ１１０によりモータ２０に接続されモータ２０から遮断される。モータ２０のインダクタンス及び抵抗は、コイルインダクタンス２１及びコイル抵抗２２として図２に概略的にモデル化されている。またモータ２０は、前進・後退制御部９０を介して作業者が工具方向を切り換えることを可能にする前進・後退スイッチ２５を有する。作業者がトリガ８０を完全に放すと、オン・オフスイッチ１１０が開放しブレーキスイッチ１１５が閉成する。ブレーキスイッチ１１５が閉成すると、モータ２０の両端を短絡する。オン・オフスイッチ１１０が閉成すると、モータ２０に最早電力が供給されない。しかし、モータ２０は回転し続けるので、発電機として機能し続ける。モータ２０は、発電機として機能しながらブレーキスイッチ１１５により短絡された電流を生成する。この短絡はモータ２０からの電流を抑制し、モータ２０は巻線により生成される磁場が周囲の永久磁石の磁場と干渉を起こすので、駆動シャフト６０及びチャック３０に制動力を誘起する。
【００１７】
また、制御系は、モータ２０に電気接続されたフライホイールダイオード２００を有する。電流がインダクタ２１を通ると、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０がオフになり、電流はフライホイールダイオード２００により消費される。また、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０がオフになるのを速過ぎないようにする２個のダイオード２１０，２２０を設けてもよい。
【００１８】
パワーＭＯＳＦＥＴ１３０及びマイクロプロセッサ１２０は、制御系に電気接続されている。マイクロプロセッサ１２０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０のオン及びオフを繰り返してモータ２０にＰＷＭ電流／電圧を生成する。マイクロプロセッサ１２０は、８ピンマイクロプロセッサ等の市場で入手可能なマイクロプロセッサとすることができる。マイクロプロセッサ１２０は、部品数又は工具１０の特徴によって、より大きくしたり小さくしたりすることができる。
【００１９】
制御系５０は、工具の電気部品の電圧を検出する２つの分圧回路網１７０−１７２及び１８０−１８２を含む。一方の分圧回路網１８０−１８２はバッテリ４０に電気接続され、バッテリ４０両端の電圧を検出してマイクロプロセッサ１２０にバッテリ電圧を供給する。他方の分圧回路網１７０−１７２はパワーＭＯＳＦＥＴ１３０に電気接続され、ＭＯＳＦＥＴ１３０両端の電圧を検出してマイクロプロセッサ１２０にパワーＭＯＳＦＥＴ１３０両端の電圧を供給する。
【００２０】
また、制御系５０は、工具のマイクロプロセッサ１２０及び他の電気部品に対して安定した作動電圧を監視し供給する電圧調整器１４０を有してもよい。また、制御系５０は、電圧調整器１４０からの最大電圧を決定し、トリガ８０からの入力に依存してマイクロプロセッサ１２０への最大入力電圧を決定し送るポテンショメータ１５０を有してもよい。また、制御系５０は音声出力部１６０を有してもよい。音声出力部１６０は、圧電スピーカ又は作業者に音声信号を供給する他のデバイスであってもよい。
【００２１】
作動の際、作業者がトリガ８０を引くと、オン・オフスイッチ１１０が閉成し（経路Ａの方向に沿って）バッテリ４０からモータ２０に電流が流れる。マイクロプロセッサ１２０は、トリガ８０の位置に基づいて所望のデューティーサイクルを決定する。マイクロプロセッサ１２０はバッテリ４０両端及びパワーＭＯＳＦＥＴ１３０両端の電圧を監視し、（作業者からの入力に基づく）所望のデューティーサイクルが安全な最大出力を超えたかどうかを決定する。
【００２２】
マイクロプロセッサ１２０が所望の出力は安全な範囲内であると決定すると、次に、実際のデューティーサイクルは、作業者に選択された所望のデューティーサイクルになる。制御系５０は、作業者に選択されたデューティーサイクルに従ってモータ２０にＰＷＭ電流／電圧信号を送り、モータ２０は、チャック３０を回転させる駆動シャフト６０を駆動する。しかし、マイクロプロセッサ１２０が所望のデューティーサイクルは安全な作動パラメータの範囲外であると決定する場合、マイクロプロセッサ１２０はデューティーサイクルを調整し、バッテリ４０、モータ２０又はパワーＭＯＳＦＥＴ１３０の損傷を制限又は撲滅する。マイクロプロセッサ１２０がデューティーサイクルは安全な作動範囲内であると決定した後、マイクロプロセッサ１２０は、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０のオン及びオフを繰り返すことにより、モータ２０にＰＷＭ電流／電圧を供給する。作業者がトリガ８０を放すと、オン・オフスイッチ１１０が開放する。
【００２３】
例証のみとして、作業者がトリガ８０を引いて、駆動シャフト６０が最大回転能力の７５％で回転するという要望を示すことができる。しかし、マイクロプロセッサ１２０は、最大速度の７５％の速度で回転する駆動シャフト６０に関するデューティーサイクルが、バッテリ４０の現在の状態、駆動シャフト６０に誘起される現在の力、モータ２０及びパワーＭＯＳＦＥＴ１３０に置かれる現在の要求及び他の考慮事項を達成できないか望ましくないと決定することができる。これらの入力に基づき、マイクロプロセッサ１２０は、７５％未満の回転速度に関するより低いデューティーサイクルが好ましいと決定することができる。従って、例証のみとして、マイクロプロセッサ１２０はパワーＭＯＳＦＥＴ１３０を駆動し、駆動シャフト６０に最大回転速度の約５０％の回転速度のみを提供するＰＷＭ電流／電圧をモータ２０に供給することができる。
【００２４】
制御系は、モータ２０、バッテリ４０及び工具の他の電気部品に印加される過大電流を監視し、この過大電流を制限する。また、制御系は、バッテリ４０の減少電荷を監視し、或るレベルを下回るバッテリ４０の放電を防止する。
【００２５】
マイクロプロセッサ１２０は、分圧器１７０−１７２及び１８０−１８２を介してバッテリ４０の電圧及びパワーＭＯＳＦＥＴ１３０両端の電圧を監視する。これらの入力によりマイクロプロセッサ１２０は、バッテリ４０の状態及びモータ２０に印加される電流を監視することができる。例えば、マイクロプロセッサ１２０は、モータ２０、バッテリ４０及び他の電気部品の過大電流を検出することができる。マイクロプロセッサ１２０がモータ２０、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０及び他の電気部品の過大電流を検出すると、デューティーサイクルが下がるので、電流を許容レベルまで下げる。また、マイクロプロセッサ１２０はバッテリ４０の電圧減少も検出可能である。マイクロプロセッサ１２０は、バッテリ４０両端電圧が低い状態を検出すると、デューティーサイクルを低下させてバッテリ４０の電圧放出を低減することができる。
【００２６】
また、制御系５０は、工具の電気的状態を監視して工具１０が膠着状態かどうかを決定する。マイクロプロセッサ１２０は、工具１０が膠着状態であると一旦決定すると、「歯止め（ratchet）モード」に切り換えて駆動信号がモータ２０に供給される周波数を変更する。駆動信号の周波数を切り換えることにより、制御系は利用可能な電流を最大にし、工具の膠着状態を解消する能力を増大させる。
【００２７】
例えば、作業者がトリガ８０を引くと、マイクロプロセッサ１２０は５０％のデューティーサイクルを適用すべきであると決定する。パワーＭＯＳＦＥＴ１３０は、変調を伴うパルスでオン及びオフされ、５０％の時間だけモータ２０に電流を供給する。パワーＭＯＳＦＥＴ１３０は、オンの際にバッテリ４０から大電流を引き出すので、パワーＭＯＳＦＥＴ１３０両端の電圧は増加し、バッテリ４０両端の電圧は減少する。この状態は、工具が大電流を引いていることを示す。次の半サイクルにおいて、ＭＯＳＦＥＴ１３０はオフにされる。モータ２０が回転しない場合、すなわちモータ２０両端に生成される電圧が無い場合、この状態は、モータ２０が膠着状態にあることを示している。マイクロプロセッサ１２０は、モータ２０の膠着状態を検出すると、工具１０を歯止めモードに切り換える。この歯止めモードにおいて、マイクロプロセッサ１２０は、電流がモータ２０に供給される周波数を変更する。別の言い方をすれば、マイクロプロセッサ１２０は、歯止めモードにある場合、期間すなわちデューティーサイクルを長くする。例えば、通常の作動の際、周波数は０.１msの期間に対応する１０ｋHzである。歯止めモードの際、周波数は１秒の期間すなわちデューティーサイクルに対応する１Hzに下がる。
【００２８】
モータ２０への電流の周波数をより低い周波数に変更することにより、短い大電流の突発がモータ２０に供給される。歯止めモード動作は、バッテリ４０から排出される電圧量を減少させる。また、歯止めモードは、工具の能力を増加させてモータ２０の膠着状態を解消する。一実施形態において、マイクロプロセッサ１２０は、膠着状態を検知した後で歯止めモードに切り換わる前に、所定数のサイクルを待つよう設定することができる。
【００２９】
図３は、ａ）オン及びオフ状態のみを有する工具、ｂ）ＰＷＭで制御された工具、ｃ）歯止めモードで制御された工具の電圧対時間の一連のグラフを示す。図３に示されるように、歯止めモードで作動する工具は、モータへのオン電圧でより長いパルスを供給し、零又は低電圧状態のより長い期間が後続する。
【００３０】
任意であるが、工具のデューティーサイクル又は周波数（すなわち歯止めモード）がマイクロプロセッサ１２０により調整されるべきかどうかを決定するために、他の部品又は測定を監視することができる。例えば、モータ２０の速度はマイクロプロセッサ１２０により監視されるかもしれない。さらに、スピーカ１６０を使用して、デューティーサイクルが調整完了した時期、工具が歯止めモードにある時期、或いはバッテリ４０又は他の部品の交換が必要である時期を示すようにしてもよい。
【００３１】
任意であるが、制御系５０は、ねじ回し、鋸等の別のタイプの電動工具に使用してもよい。
【００３２】
以上、好適実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であり、等価物に置換可能であることは当業者であれば理解されよう。さらに、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況又は特定の材料を適用する多くの変形が可能である。従って、本発明は、開示された特定実施形態に限定することを意図するものではなく、添付の特許請求の範囲内の全実施形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に従って形成された電動工具を示す。
【図２】本発明の一実施形態に従った制御系の回路図を示す。
【図３】本発明の好適実施形態及び異なる電動工具の印加電圧対時間のグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１０    電動工具
２０    モータ
４０    直流バッテリ（電源）
５０    制御系
１３０  パワーＭＯＳＦＥＴ
【図１】
2004523200.tif 000003
【図２】
2004523200.tif 000004
【図３】
2004523200.tif 000005
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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