(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具であって、
電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路を有し、
その残容量検出回路は、（１）駆動源への通電オフから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差の絶対値が所定値を越えるときに残容量低下信号を出力することを特徴とする電池式電動工具。
【請求項２】
前記残容量検出回路は、電池電圧の無負荷開放電圧が予め設定された電圧値より低下しているときにさらに残容量低下信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電池式電動工具。
【請求項３】
前記残容量検出回路は、駆動源の起動時における電圧降下量が予め設定された電圧降下量を越えるときにさらに残容量低下信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の電池式電動工具。
【請求項４】
電池で駆動されるモータを備えた電池式電動工具であって、
電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路を有し、
その残容量検出回路は、モータへの通電オン後でモータ回転開始前に通電オフされた場合において、（１）モータへの通電オフから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差の絶対値が所定値を超えるときに残容量低下信号を出力することを特徴とする電池式電動工具。
【請求項５】
電池で駆動されるモータを備えた電池式電動工具であって、
電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路を有し、
その残容量検出回路は、モータ電流が一定で、かつ、モータ回転数が一定となっている状態でモータへの通電がオフされた場合において、（１）その通電オフから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差の絶対値が所定値を超えるときに残容量低下信号を出力することを特徴とする電池式電動工具。
【請求項６】
電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具であって、
スイッチと、
スイッチの操作により起動され、電池残容量が設定残容量より低下しているときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路と、
残容量検出回路から出力される残容量低下信号に基づいて電池残容量を報知する報知器とを有し、
前記残容量検出回路は、スイッチの操作に基づいて駆動源に所定時間通電し、（１）通電停止後から第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差に基づいて残容量低下信号を出力することを特徴とする電池式電動工具。
【請求項７】
電池によって駆動されるモータの回転が衝撃力発生機構を介して負荷軸に伝達され、負荷軸が回転することによってネジの締付を行う締付工具であって、
負荷軸の回転方向と回転角変化を検出する検出装置と、
検出された負荷軸の回転方向と回転角変化から負荷軸の回転停止を判定し、負荷軸が回転を停止していないと判定したときにモータの回転を継続し、負荷軸が回転を停止したと判定したときにモータの回転を停止する制御装置とを有し、
その制御装置は、さらに、（１）負荷軸が停止したと判定してモータの回転を停止させてから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差に基づいて電池の残容量検出を行うことを特徴とする締付工具。
【請求項８】
前記制御装置は、さらに、負荷軸が回転を停止したと判定してからモータの回転を停止するまでに電池電圧を検出し、その検出された電池電圧を用いて電池の残容量検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の締付工具。
【請求項９】
電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具の電池残容量検出方法であって、（１）駆動源への通電がオフされてから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差に基づいて電池残容量を検出することを特徴とする電池残容量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具に関し、詳しくは電池残容量を精度良く検出するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池式電動工具は、使用することで電池の残容量が減るため、一定期間使用すると電池を交換又は充電する必要が生じる。そのため、電池の残容量が低下したときに発光ダイオードを点灯等させることで、工具使用者に電池が交換時期あるいは充電時期になったことを警告する電池式電動工具が開発されている（実公平４−３２２２４号等）。
このような電池式電動工具には、電池の残容量が設定残容量より低下したことを検出する残容量検出回路が設けられる。この残容量検出回路は、電池の残容量が設定残容量より低下すると残容量低下信号を出力し、この出力された残容量低下信号によって警告等が発せられる。このように警告が発せられるタイミングは、残容量検出回路から出力される残容量低下信号の出力タイミングによって決まる。したがって、適切なタイミングで警告を発するためには、残容量検出回路によって電池残容量を精度良く検出する必要がある。そこで、電池残容量を精度良く検出するための方法として、電池残容量を検出するための専用ＩＣを用いる方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、専用ＩＣを用いて電池残容量を検出する方法では、電池残容量を精度良く検出できるものの、高価な専用ＩＣを用いなければならず、さらに、専用ＩＣに流れる電流を分流するためのシャント抵抗を装備する必要がある等、コスト高になるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたものであり、その目的は、専用ＩＣを用いることなく、電池残容量を精度良く検出することができる技術を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具であって、電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路を有する。そして、その残容量検出回路は、（１）駆動源への通電オフから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差の絶対値が所定値を越えるときに残容量低下信号を出力する。
この電池式電動工具では、駆動源への通電オフから所定時間経過後の電池電圧の時間的変化率、すなわち、駆動源への通電オフ後の電池電圧の回復特性（具体的には、駆動源への通電オフから第１設定時間経過後の電池電圧と、その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差）に基づいて電池の残容量を検出する。したがって、駆動源への通電がオフされた状態で電池残容量が検出されるため、駆動源の状態（例えば、負荷状態と無負荷状態の違い）等による影響が小さくなり、電池残容量を精度良く検出することができる。よって、上記電池式電動工具では、専用ＩＣを用いることなく電池残容量を精度良く検出することができる。
【０００６】
ここで、上記「電池電圧の回復特性」とは、電池が満充電の場合は、駆動源への通電がオフされると速やかに電池電圧が回復し、一方、電池残容量が少なくなった場合は、駆動源への通電がオフされると緩やかに電池電圧が回復するという特性のことをいう。図１を用いて具体的に説明する。図１は、駆動源を起動するメインスイッチ（トリガースイッチ）がオンされて駆動源が駆動され、所定時間経過後にメインスイッチをオフしたときの、電池電圧（バッテリ電圧）の変化の一例を模式的に示す図である。
図１から明らかなように、満充電の電池では、図１（ａ）に示すように駆動源への通電がオフされると速やかに電池電圧が回復し、逆に、電池残容量が少なくなった電池では、図１（ｂ）に示すように駆動源への通電がオフされると緩やかに電池電圧が回復する。したがって、駆動源がオフされてから所定時間経過したときの電池電圧の時間的変化率は、満充電の電池では電池電圧が既に回復した状態となっているため小さくなり、残容量が少ない電池では電池電圧が回復する途中の状態となるため電池電圧の時間的変化率は大きくなる。請求項１に記載の電動工具では、このことを利用して電池の残容量が少なくなったことを検出する。
なお、電池電圧の回復特性を利用して電池残容量を検出する際の判定基準としては、駆動源への通電オフから所定時間経過後の電池電圧の時間的変化率（例えば、駆動源への通電オフから所定時間経過後における所定時間内の電圧上昇量等）のみならず、他の判定基準、例えば、駆動源への通電オフから電池電圧が所定の電圧値（無負荷開放電圧に基づいて定められる電圧）に回復するまでの時間を利用することができる。
【０００７】
前記残容量検出回路は、電池電圧の無負荷開放電圧が予め設定された電圧値より低下しているときにさらに残容量低下信号を出力することが好ましい。これによれば、駆動源への通電前に残容量低下信号を出力することができる
なお、このように異なる判定基準を利用して残容量低下信号を出力する場合には、判定基準毎に報知する報知器（ＬＥＤ等）を設けるようにしても良い。このような構成とすると、無負荷開放電圧による電池残容量の検出結果と、通電オフ時の電池電圧の回復特性による電池残容量の検出結果とに基づいて、電池の異常を判断することが可能となる。すなわち、無負荷開放電圧の判定が“残容量低下”であるにもかかわらず、電池電圧の回復特性が“残容量が充分にある”の場合は、電池のセルに充分に充電されているにもかかわらず、無負荷開放電圧が低い状態である。したがって、これら二つの判定結果によって電池の異常（例えば、セル短絡等）を判断することができる。
【０００８】
前記残容量検出回路は、駆動源の起動時における電圧降下量が予め設定された電圧降下量を越えるときにさらに残容量低下信号を出力することが好ましい。これによれば、駆動源への通電をオフする前のより早いタイミングで残容量低下信号を出力することができる。
なお、上記の場合にも判定基準毎に報知する報知器（ＬＥＤ等）を設けるようにしても良い。このような構成によると、起動時の電圧降下量による電池残容量の検出結果と、通電オフ時の電池電圧の回復特性による電池残容量の検出結果とに基づいて、電池の異常を判断することが可能となる。すなわち、電圧降下量による判定が“残容量低下”であるにもかかわらず、電池電圧の回復特性が“残容量が充分にある”の場合は、電池のセルに充分に充電されているにもかかわらず、電圧降下量が大きい状態である。したがって、これら二つの検出結果によって電池の異常（例えば、電池の内部インピーダンスの増加（セルの劣化）等）を判断することができる。
【０００９】
本発明の一態様としては、次に記載する電池式電動工具とすることができる。
この電池式電動工具は、電池で駆動されるモータと、電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路を有する。そして、その残容量検出回路は、モータへの通電オン後でモータ回転開始前に通電オフされた場合において、（１）モータへの通電オフから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差の絶対値が所定値を超えるときに残容量低下信号を出力する。
この電池式電動工具では、モータへの通電がオンされモータが回転を開始する前に通電オフされたときの電池電圧の回復特性によって電池残容量を検出する。したがって、モータが回転していない状態で検出された電池電圧の回復特性によるため、モータの回転による電池電圧の変動の影響が無く、電池残容量を正確に検出することができる。
【００１０】
また、本発明の他の態様としては、次に記載する電池式電動工具とすることができる。
この電池式電動工具は、電池で駆動されるモータと、電池残容量が設定残容量より低下したときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路を有する。そして、その残容量検出回路は、モータ電流が一定で、かつ、モータ回転数が一定となっている状態でモータへの通電がオフされた場合において、（１）その通電オフから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差の絶対値が所定値を超えるときに残容量低下信号を出力する。
この電池式電動工具では、モータ電流が一定で、かつ、モータ回転数が一定となる状態でモータへの通電がオフされたときの電池電圧の回復特性によって電池残容量を検出する。したがって、モータの負荷変動による電池電圧の変動の影響が無く、電池残容量を正確に検出することができる。
ここで、上記「モータ電流が一定で、かつ、モータ回転数が一定となっている状態」とは、具体的には、例えば（１）負荷軸が停止している状態，（２）無負荷でモータが回転している状態，等をいう。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様としては、次に記載する電池式電動工具とすることができる。
この電池式電動工具は、電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具であって、スイッチと、スイッチの操作により起動され、電池残容量が設定残容量より低下しているときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路と、残容量検出回路から出力される残容量低下信号に基づいて電池残容量を報知する報知器とを有する。そして、前記残容量検出回路は、スイッチの操作に基づいて駆動源に所定時間通電し、（１）通電停止後から第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差に基づいて残容量低下信号を出力する。
この電池式電動工具では、スイッチが操作されると、残容量検出回路が駆動源に所定時間通電し、通電停止後の電池電圧の回復特性に基づいて電池残容量を検出する。そして、検出した電池残容量が設定残容量より低下している場合には、報知器からその旨が報知される。したがって、工具使用者はスイッチを操作するだけで、電池の残容量をチェックすることができる。
ここで、駆動源に通電される所定時間は、通電されてから駆動源が機械的に動作する直前までの時間内に設定されることが好ましい。すなわち、通電が開始されてから駆動源が機械的に動作する前（例えば、駆動源がモータであった場合に、モータ回転軸が回転する前）に駆動源への通電が停止されれば、駆動源の機械的な動作による電池電圧への影響を無くすことができる。
【００１２】
また、本発明の一態様としては、次に記載する締付工具とすることができる。
この締付工具は、電池によって駆動されるモータの回転が衝撃力発生機構を介して負荷軸に伝達され、負荷軸が回転することによってネジの締付を行う工具であって、検出装置と制御装置を有する。
検出装置は、負荷軸の回転方向と回転角変化を検出する。制御装置は、検出された負荷軸の回転方向と回転角変化から負荷軸の回転停止を判定し、負荷軸が回転を停止していないと判定したときにモータの回転を継続し、負荷軸が回転を停止したと判定したときにモータの回転を停止する。さらに、制御装置は、（１）モータの回転を停止させてから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差に基づいて電池の残容量検出を行う。
この締付工具では、負荷軸が回転を停止するまでモータが回転（すなわち、モータに通電オン）して負荷軸を回転させる。このため、負荷軸に結合された締付部材（ナット類）は、それ以上回転することができない状態（充分な締付トルクを与えた状態）まで締め付けられる。
また、モータが回転しているにもかかわらず負荷軸（すなわち、締付部材）が回転を停止している状態は、モータの負荷が一定となり電池は定電流放電の状態となっている。したがって、制御装置は、電池が定電流放電の状態となっている状態で通電オフされたときの電池電圧の回復特性によって電池残容量を検出する。このために、電池残容量を正確に検出することができる。
【００１３】
上記の締付工具では、前記制御装置は、さらに、負荷軸が回転を停止したと判定してからモータの回転を停止するまでに電池電圧を検出し、その検出された電池電圧を用いて電池の残容量検出を行うことが好ましい。
このような構成によると、定電流放電時の電池電圧が検出され、その検出された電池電圧によっても電池の残容量検出が行われる。このため、より正確に電池残容量を検出することができる。
このような構成の場合には、定電流放電時の電池電圧による残容量検出の結果と、通電オフ後の電池電圧の回復特性による残容量検出の結果とによって、電池の異常を判定することができる。例えば、定電流放電時の電池電圧が‘残容量低下’で、電池電圧の回復特性が‘満充電’の場合には、電池のセル短絡等が原因であると判定することができる。また、定電流放電時の電池電圧が‘満充電’で、電池電圧の回復特性が‘残容量低下’の場合には、電池のセル劣化等が原因と判定することができる。さらに、定電流放電時の電池電圧が‘残容量低下’で、電池電圧の回復特性が‘残容量低下’の場合には、単なる充電不足が原因と判定することができる。
【００１４】
上記課題は請求項９に記載の発明によっても解決することができる。
すなわち、請求項９に記載の発明は、電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具の電池残容量検出方法であって、（１）駆動源への通電がオフされてから第１設定時間経過後の電池電圧と（２）その第１設定時間経過後からさらに第２設定時間経過後の電池電圧との差に基づいて電池残容量を検出する。
上記電池残容量検出方法によっても、電池残容量を精度良く検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上述した請求項のいずれかに記載の発明は、以下に記載の形態で好適に実施することができる。
（形態１）  請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電池式電動工具では、前記残容量検出回路から出力される残容量低下信号に基づいて電池残容量を報知する報知器が付加されていても良い。このような形態によると、電池残容量が設定残容量より低下すると報知器によってその旨が工具使用者に報知されるため、適切なタイミングで電池の交換又は充電が行われる。
（形態２）  請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電池式電動工具には、前記残容量検出回路から出力される残容量低下信号に基づいて駆動源への通電を遮断するスイッチ回路が設けられていても良い。このような形態によると、電池残容量が設定残容量より低下すると駆動源への通電が遮断されるため、電池残容量が低下した状態での作業を禁止することができる。
（形態３）  請求項６に記載の電池式電動工具では、前記スイッチは、作業時に駆動源を操作するためのメインスイッチと共通化され、メインスイッチが所定条件下操作されたときに、前記残容量検出回路が電池の残容量を検出するようにしても良い。このような形態によると、残容量検出回路を起動するためのスイッチを別途設ける必要がない。なお、上記「所定条件」は、電動工具の機種・仕様等に応じて適宜設定することができる。例えば、電動工具本体の電池収容部へ電池装着後の最初のメインスイッチ操作によって、残容量検出回路が作動するようにしても良い。
（形態４）  請求項６に記載の電池式電動工具では、前記スイッチは、作業時に駆動源を操作するためのメインスイッチと共通化され、メインスイッチが操作される毎に、前記残容量検出回路が電池の残容量を検出するようにしても良い。このような形態によると、電動工具により作業が行なわれる毎に電池残容量が検出される。したがって、使用中に電池残容量不足となった場合には、即座に電池残容量不足である旨が作業者に報知される。
（形態５）  形態４に記載の電池式電動工具では、残容量検出回路から残容量低下信号が出力されず、かつ、メインスイッチが操作され続けている場合には、残容量検出回路による駆動源への通電停止後に、再度駆動源への通電が再開されることが好ましい。このような形態によると、電池の残容量検出が終わると、引き続き電動工具による作業が行なわれる。
（形態６）  請求項６又は形態３又は形態４又は形態５に記載の電池式電動工具では、前記残容量検出回路はマイクロコンピュータを含んで構成され、そのマイクロコンピュータは、スイッチの操作に基づいて駆動源に所定時間通電し、通電停止後の電池電圧の回復特性に基づいて電池残容量を検出するようプログラムされていることが好ましい。このような形態によると、プログラムを適宜修正することにより、機種・仕様等が異なる種々の電動工具の残容量検出回路を共通化することができる。
（形態７）  請求項６に記載の電池式電動工具では、前記駆動源に通電する所定時間は、駆動源のインダクタンスと巻線抵抗によって決まる時定数以上の時間であることが好ましい。このような形態によると、起動電流が充分に流れることで駆動源への通電開始時における電圧降下量が充分な量となるため、電池電圧の回復特性の差が明確になって精度良く電池残容量を検出することができる。
（形態８）  請求項９に記載の電池残容量検出方法において、さらに、電池の無負荷開放電圧を考慮して電池残容量を検出することが好ましい。このような形態によると、無負荷開放電圧による電池残容量の検出結果と、通電オフ時の電池電圧の回復特性による電池残容量の検出結果とに基づいて、電池の異常（セル短絡等）を判断することが可能となる。
（形態９）  請求項９に記載の電池残容量検出方法において、さらに、駆動源起動時の電圧降下量を考慮して電池残容量を検出することが好ましい。このような形態によると、駆動源起動時の電圧降下量による電池残容量の検出結果と、通電オフ時の電池電圧の回復特性による電池残容量の検出結果とに基づいて、電池の異常（電池の内部インピーダンスの増加（セルの劣化）等）を判断することが可能となる。
（形態１０）  電池で駆動される駆動源を備えた電池式電動工具においては、駆動源を操作するためのメインスイッチと、メインスイッチの操作により起動され、電池残容量が設定残容量より低下しているときに残容量低下信号を出力する残容量検出回路と、残容量検出回路から出力される残容量低下信号により駆動源への通電をオフする駆動回路とを有するようにしても良い。このような形態によると、メインスイッチの操作により残容量検出が行われ、電池残容量が設定残容量より少ない場合には、その後メインスイッチを操作しても駆動源は駆動されない。したがって、電動工具により作業を行おうとしてメインスイッチが操作されると必ず残容量検出が行われ、残容量が少ないものは作動不能となる。このため、電池残容量が少ない状態での作業が確実に禁止される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を具現化した一実施例に係る電動工具について図面を参照して説明する。図２は本実施例に係る電動工具の回路構成を示す図である。図２に示すように、本実施例の電動工具は、電池パックＢＰと、電池パックＢＰが着脱可能に装着される電動工具本体１００により構成されている。
電池パックＢＰは、ニッケル水素電池等のセルを内蔵しており、充電可能となっている。この電池パックＢＰは電動工具本体１００の電池収容部に収容されると、電池パックＢＰの電池接点が電動工具本体１００の接点ＣＮ１，ＣＮ２に接続されるようになっている。
【００１７】
電動工具本体１００には、上述した電池パックＢＰから供給される電力により駆動されるモータＭと、電池パックＢＰの残容量を検出する残容量検出回路２００と、モータＭを駆動するために工具使用者により操作されるメインスイッチ（図示省略）が設けられている。モータＭは、その一端が接点ＣＮ１に接続され、その他端が接点ＣＮ２に接続されている。したがって、モータＭは、接点ＣＮ１及び接点ＣＮ２を介して電池パックＢＰと接続され、電池パックＢＰから供給される電力により回転駆動される。このモータＭの両端は、逆起電圧吸収用のダイオードＤ３を介して接続される。また、モータＭと接点ＣＮ２との間には、モータＭへの駆動電力を制御するための制御素子、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１が設けられている。このＦＥＴＱ１のゲート端子には、後で詳述する残容量検出回路２００の出力端子ＯＵＴ２が接続されている。
【００１８】
残容量検出回路２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭとＩ／Ｏが１チップ化されたマイクロコンピュータにより構成されている。この残容量検出回路２００のＲＯＭには、後述する残容量検出処理を実現するための制御プログラムが記憶されている。
残容量検出回路２００の入力端子ＩＮには、抵抗Ｒ１（その一端が接点ＣＮ１に接続されている）と抵抗Ｒ２（その一端が接点ＣＮ２に接続されている）の接続点が接続される。また、上記入力端子ＩＮと抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点の間には、ダイオードＤ１、Ｄ２が図示のように接続されている。したがって、電池パックＢＰの出力電圧は、抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧され、その分圧された電圧は、ダイオードＤ２によって負の成分を取り除かれ、残容量検出回路２００の入力端子ＩＮに入力するようになっている。なお、入力端子ＩＮに入力した電圧は、残容量検出回路２００内に設けられたＡ／Ｄコンバータ（図示省略）によりデジタル化され、後述する残容量検出処理に使用されることとなる。
また、残容量検出回路２００の出力端子ＯＵＴ１には、発光ダイオードＬＥＤが接続され、この発光ダイオードＬＥＤは抵抗Ｒ３を介して制御電源Ｖccに接続されている。
【００１９】
次に、上述した残容量検出回路２００において行われる残容量検出処理を、図３及び図４に示すフローチャートを参照して説明する。
電池パックＢＰが電池収容部に装着されて残容量検出回路２００に電源が供給され始めると、残容量検出回路２００は、図３に示すように入力端子ＩＮに入力する電圧をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換し（Ｓ１）、そのＡ／Ｄ変換した値を無負荷開放電圧ＶopenとしてＲＡＭ内の所定のアドレスに記憶する（Ｓ２）。次に、メインスイッチが操作されたか否かを判定し（Ｓ３）、メインスイッチが操作されていない場合には、メインスイッチが操作されるまでステップＳ１〜Ｓ３までの処理を繰り返す。
メインスイッチが操作されると、ステップＳ２で記憶した無負荷開放電圧Ｖopenが設定した電圧値より大きいか否かを判定する（Ｓ４）。そして、無負荷開放電圧Ｖopenが設定値以下の場合には図４のステップＳ２２に進み、無負荷開放電圧Ｖopenが設定値より大きい場合にはステップＳ５に進む。ここで、ステップＳ４の設定値（無負荷開放電圧Ｖopenと比較される電圧値）は、電池パックＢＰの放電特性（放電曲線）に基づいて決められている。
【００２０】
ステップＳ５に進むと、残容量検出回路２００は、出力端子ＯＵＴ２から駆動信号をＦＥＴＱ２に出力することによりモータＭへの電力供給を開始する。モータＭに電力供給（通電）されると、起動電圧Ｖon（ＲＡＭ内の所定のアドレスに格納されている値）に初期値ＦＦが記憶され（Ｓ６）、タイマのカウントが開始される（Ｓ７）。次に、入力端子ＩＮに入力する電圧をＡ／Ｄ変換し（Ｓ８）、その変換した値が起動電圧Ｖonより小さいか否かを判定する（Ｓ９）。Ａ／Ｄ変換した値が起動電圧Ｖonより小さい場合には、起動電圧ＶonをステップＳ８でＡ／Ｄ変換した電圧値に書換え（Ｓ１０）、Ａ／Ｄ変換した値が起動電圧Ｖon以上の場合にはステップＳ１０をスキップしてステップＳ１１の処理に進む。なお、ステップＳ６で起動電圧Ｖonとして記憶した初期値ＦＦは、起動電圧Ｖonとして記憶できる電圧値の最大値とされるため、モータＭが起動された直後のステップＳ９の判定は必ずＹＥＳとなって、ステップＳ１０の処理が行われる。
ステップＳ１１では、ステップＳ７でカウントを開始したタイマが設定時間となったか否かを判定する。タイマが設定時間となっていない場合には、ステップＳ８に戻ってステップＳ８〜Ｓ１１までの処理を繰返す。ステップＳ８〜Ｓ１１の処理が繰返されることで、起動電圧Ｖonは、モータＭが起動されてから設定時間経過するまでの間に入力端子ＩＮに入力した電圧の最小値に書換えられる。
一方、タイマが設定時間となっている場合には、出力端子ＯＵＴ２からＦＥＴＱ２に出力されている駆動信号をオフすることで、モータＭへの通電を停止する（Ｓ１２）。したがって、モータＭはメインスイッチがオンされてから設定時間だけ通電されることとなる。なお、モータＭに通電される時間（ステップＳ１１の設定時間）は、モータＭのインダクタンスと巻線抵抗によって決まる時定数より長い時間に設定される。これにより、モータＭの起動時の突入電流によって電池電圧降下量が充分な値となって通電オフ後の電圧変化が明確になる。また、ステップＳ１１の設定時間は、モータＭが回転を開始する前にモータＭへの通電がオフされるように設定されている。したがって、モータＭが回転することによる電池電圧への影響（モータＭの逆起電力等）を排除することができる。
以上の処理によって、モータＭを設定時間だけ通電した時の起動電圧Ｖonの最小値がＲＡＭに記憶されると、次に、無負荷開放電圧Ｖopenから起動電圧Ｖonを差し引いたもの、すなわち、モータＭに通電開始したときの電圧降下量（Ｖopen−Ｖon）が設定値より小さくなっているか否かを判定する（Ｓ１３）。モータＭに通電を開始したときの電圧降下量（Ｖopen−Ｖon）が設定値より小さい場合にはステップＳ１４に進み、電圧降下量（Ｖopen−Ｖon）が設定値以上の場合には図４のステップＳ２２に進む。
【００２１】
ステップＳ１４に進むと、タイマをリセットして、再度カウントを開始する（Ｓ１４）。そして、タイマが設定時間（ステップＳ１１の設定時間とは異なる）となるまで待機する（Ｓ１５）。なお、このステップＳ１４，Ｓ１５により設定時間だけ時間をカウントするのは、電池パックＢＰの出力電圧に含まれるノイズ（モータＭへの通電オフ時のノイズ）を検出しないためである。
タイマが設定時間をカウントすると、次に、入力端子ＩＮに入力する電圧をＡ／Ｄ変換し（Ｓ１６）、その変換した値を回復電圧ＶとしてＲＡＭに記憶する（Ｓ１７）。そして、再度、タイマをリセットしてカウントを開始し（Ｓ１８）、タイマが設定時間（ステップＳ１１、ステップＳ１５における設定時間とは異なる）となるまで待機する（Ｓ１９）。このステップＳ１８，Ｓ１９によりカウントされる時間は、電池電圧の回復特性の相違（満充電時の場合には速やかに電池電圧が回復し、電池残容量が少ない場合にはゆっくり電池電圧が回復する）を検出することができるように設定される。
タイマによるカウントが終了すると、再度、入力端子ＩＮに入力する電圧をＡ／Ｄ変換する（Ｓ２０）。そして、ステップＳ２０で変換した電圧値（モータＭへの通電オフからステップＳ１５とステップＳ１９の設定時間だけ経過したときの電圧値）からステップＳ１７で記憶した回復電圧Ｖ（モータＭへの通電オフからステップＳ１５の設定時間だけ経過したときの電圧値）を差し引き、その電圧回復量が設定値以上となっているか否かを判定する（Ｓ２１）。
電圧回復量が設定値より少ない場合、すなわち、電圧の時間的変化が少ない場合には、そのままメイン処理（メインスイッチの操作によりモータＭを回転駆動する処理、つまり、ＰＷＭ制御によりメインスイッチの引き代に応じてモータＭを駆動する処理）に移行する。なお、上記ステップＳ１１の設定時間（本実施例では、約３ｍｓ）及びステップＳ１５とステップＳ１９の設定時間の和（本実施例では、約７ｍｓ）は充分に短いため、作業者がステップＳ５とステップＳ１２の処理によるモータＭへの通電のオン／オフを意識することはない。したがって、作業者は、上述した電池残容量検出を意識することなく、そのまま通常の作業を行っているように感じる。
一方、電圧回復量が設定値以上となる場合には、電池パックＢＰの残容量が少ない旨の報知と、モータＭへの通電を禁止する処理を行う（Ｓ２２）。すなわち、残容量検出回路２００は、出力端子ＯＵＴ１から信号を出力することで発光ダイオードＬＥＤを点灯し、また、メインスイッチが操作されても出力端子ＯＵＴ２から駆動信号を出力しない状態（モータＭへ通電されない状態）とする。したがって、ステップＳ２２の処理が行われると、電池パックＢＰを新しい電池パックＢＰと交換しない限り、電動工具を用いて作業ができなくなる。
【００２２】
上述した電池残容量検出を行う際の電動工具の動作を、図５を用いて具体的に説明する。図５は、電池パックＢＰが満充電時の場合（同図（ａ））と、電池パックＢＰの残容量が少なくなった場合（同図（ｂ））の、電池パックＢＰの出力電圧（バッテリ電圧）の経時的変化を模式的に示す図である。
まず、電池パックＢＰが満充電の場合を、図５（ａ）を参照して説明する。メインスイッチがオンされると、設定時間ｔ１（ステップＳ１１の設定時間；約３ｍｓ）だけモータＭに通電が行なわれる。したがって、電池パックＢＰの出力電圧は時間の経過に伴って低下する。メインスイッチがオンされてから設定時間ｔ１だけ経過するとモータＭへの通電がオフされる。モータＭへの通電がオフされると、電池パックＢＰは満充電であるので、図５（ａ）に示すように、電池パックＢＰの出力電圧は速やかに回復する。ここで、電池パックＢＰが満充電であると、ステップＳ４（無負荷開放電圧による判定）、ステップＳ１３（起動時の電圧降下量による判定）、ステップＳ２１（電圧回復特性による判定）は全て“残容量が充分にある”となるため、モータＭへの通電がオフされてから設定時間ｔ２（ステップＳ１５とステップＳ１９の設定時間の和；約７ｍｓ）だけ経過するとモータＭへの通電が再開される。なお、図５（ａ）から明らかなように、通電再開後のモータＭへの通電はメインスイッチの引き代に応じたＰＷＭ制御によって行なわれる。
【００２３】
次に、電池パックＢＰの残容量が少なくなった場合を、図５（ｂ）を参照して説明する。なお、図５（ｂ）に示す例では、ステップＳ４の無負荷開放電圧による判定と、ステップＳ１３の電圧降下量による判定では、“残容量が充分にある”と判定され、ステップＳ２１の電圧回復特性に基づく判定により“残容量低下”と判定される場合を示している。電池パックＢＰの残容量が少なくなった場合でも、メインスイッチがオンされるとモータＭに通電が開始され、設定時間ｔ１（ステップＳ１１の設定時間；約３ｍｓ）だけ経過するとモータＭへの通電がオフされる。モータＭへの通電がオフされると、電池パックＢＰの残容量が少なくなっているので、図５（ｂ）に示すように電池パックＢＰの出力電圧は緩やかに回復する。このため、ステップＳ２１による判定（電圧回復特性による判定）は“残容量低下”となり、ＬＥＤが点灯され、また、メインスイッチをＯＮ操作し続けてもモータＭへの通電が再開されない（モータＭが回転駆動されない）。
【００２４】
上述した説明から明らかなように、本実施例に係る電動工具では、無負荷開放電圧が設定した電圧値以下の場合（ステップＳ４でＮＯの場合）、起動時の電圧降下量が設定した電圧降下量以上の場合（ステップＳ１３でＮＯの場合）、モータＭへの通電オフから所定時間経過したときの電池電圧の時間的変化率（回復率）が設定した値以上の場合（ステップＳ２１でＹＥＳの場合）には、電池パックＢＰの残容量が設定残容量より少ないとして、発光ダイオードＬＥＤが点灯されるとともに、モータＭが駆動されない状態となる。したがって、電池パックＢＰの残容量検出が３つの異なる方法により行われ、電池パックＢＰの残容量が少ない状態での電動工具の使用が確実に防止される。特に、メインスイッチの操作毎に残容量検出が行なわれるため、使用中に電池残容量が無くなることによる作業不良を確実に防止することができる。
また、通電オフ後の電池の回復特性によって電池パックＢＰの残容量を検出するため、駆動源へ通電されていない状態で電池電圧が検出され、電池の残容量検出が行なわれる。特に、モータＭが回転する前にモータＭへの通電を停止するため、モータＭへの負荷の有無や、モータＭの回転による逆起電力等の影響が排除され、電池パックＢＰの残容量を精度良く検出することが可能となる。
また、メインスイッチがＰＷＭ機能のついた変速スイッチであっても、本実施例では残容量検出回路（マイクロコンピュータ）によってモータＭがオン−オフ制御（ステップＳ５，ステップＳ１２）されるため、メインスイッチの操作態様の違いによる誤検出が防止される。
【００２５】
なお、上述した実施例では、残容量検出回路を汎用のマイクロコンピュータにより構成したが、このような例に限られず、種々の電子素子（比較器等）を適宜組み合わせることによって、同様の機能を有する残容量検出回路を構成することができる。
また、上述した実施例では、無負荷開放電圧が設定電圧より低い場合や、起動時の電圧降下量が設定降下量より大きい場合には、電圧回復特性による判定を行うことなくＬＥＤを点灯させ、モータＭへの通電を禁止した。しかしながら、本発明はこのような例に限られず、例えば、無負荷開放電圧が設定値より低い場合や、起動時の電圧降下量が設定降下量より大きい場合においても、電圧回復特性による判定を行うようにしても良い。この際には、判定基準毎に点灯するＬＥＤを変え、どの判定が“残容量低下”となったかを表示することが好ましい。このような構成によると、電圧回復特性が“残容量が充分にある”で無負荷開放電圧が“残容量低下”の場合には、セル短絡等の電池の異常と判断することができ、また、電池回復特性が“残容量が充分にある”で起動時の電圧降下量が“残容量低下”の場合には、セルの劣化による電池の内部インピーダンスの増加や、接続端子等のメカニカルな電気接点の接触不良によるインピーダンスの増加等の異常と判断することができる。
【００２６】
また、上述の電池残容量検出技術は、電池式の電動工具であればどのようなものにでも適用可能である。特に、電池式締付工具（ビス、ナット、ボルト等のねじ類を締付けるためのスクリュードライバ、トルクレンチ、インパクトレンチ等）に好適に実施することができる。すなわち、電池式締付工具では、電池の残容量が低下した状態で締付作業が行われると締付けトルクが不充分となって作業品質が維持できない場合を生じる。このため、本発明に係る電池残容量検出技術を利用することで電池残容量が低下した状態での締付作業を回避することができ、作業品質を一定に維持することができる。
【００２７】
（第２実施例）  次に、上述の電池残容量検出技術を締付工具に適用した第２実施例について説明する。第２実施例は、上述の電池残容量検出技術を締付工具の一種であるアングルソフトインパクトレンチに適用した例である。
第２実施例においても、通電オフ後の電池電圧の回復特性に基づいて電池残容量を検出する点は第１実施例と同様である。しかしながら、第１実施例ではモータを駆動する前（すなわち、作業開始前）に電池残容量を検出するようにしていたが、第２実施例ではモータを駆動後（すなわち、作業完了時）に電池残容量を検出する点で大きく異なる。以下、第２実施例について詳細に説明する。
なお、インパクトレンチ等の締付工具では、一般的に、負荷軸の先端に取付けられたソケットにネジ類を係合させ、この状態で負荷軸を回転させてネジ類の締付を行う。通常、ソケットとネジの間にはがたがあるため、負荷軸の衝撃力をネジに伝達する際の反作用（ハンマリング作用）によって、負荷軸は正転（ネジ締付方向の回転）と逆転（ネジを緩める方向の回転）とを繰返しながらネジが締付られる。このため、ネジの回転が停止して締付が完了した後も、ハンマリング作用によりソケット（すなわち、負荷軸）が正転と逆転を繰返す場合がある。そこで、第２実施例のアングルソフトインパクトレンチでは、負荷軸の回転方向と回転角変化を検出することで負荷軸（すなわち、ネジ類）の回転停止を検出し、負荷軸が回転停止するとモータを停止している。したがって、電池の残容量検出は、負荷軸の回転停止が判定されてモータの回転停止（モータへの通電停止）の後に行われる。
【００２８】
図６はアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図を示している。図１に示すアングルソフトインパクトレンチ１は、ハウジング３内に駆動源であるモータＭ（図６において図示省略：但し図１１に図示）が収容固定されている。モータＭの出力軸２０には遊星歯車機構１８が接続され、遊星歯車機構１８の出力軸１６には緩衝機構１４を介してオイルユニット１２が接続される。
オイルユニット１２は、内部に収容したオイルの圧力を利用して出力軸８に瞬間的に大きな衝撃力（オイルパルス）を発生させる公知の装置である。オイルユニット１２で発生するオイルパルスの衝撃力は、内部に収容したオイルの最大圧力値を調節することで制御することができ、これによって所定の締付トルクが得られるようになっている。また、緩衝機構１４はオイルパルス発生時の衝撃がダイレクトに遊星歯車機構１６側に伝達されることを防止するための公知の機構（例えば、実開平７−３１２８１号等）である。
オイルユニット１２の出力軸８は、後で詳述する軸受装置１０により軸支されており、その先端にはベベルギヤ６が連結されている。ベベルギヤ６はベベルギヤ４に噛合し、ベベルギヤ４は出力軸８に対して直交状に軸支されるスピンドル２の一端に取付けられている。スピンドル２の他端には、ボルトやナット等の頭部に係合する図示されていないソケットが取付けられる。
上記のアングルソフトインパクトレンチ１においてモータＭが回転すると、その回転が遊星歯車機構１６によって減速されてオイルユニット１２に伝達される。オイルユニット１２は、締め付け初期の段階においてはスピンドル２（出力軸８）への負荷が低いため、オイルパルスを発生させること無くモータ２２から伝達された回転をそのままスピンドル２に伝達する。このため、スピンドル２が連続的に回転し、これにともなってネジ類も連続的に締め付けられる。一方、ネジ類が締め付けられてスピンドル２（出力軸８）への負荷が高くなると、オイルユニット１２からオイルパルスが発生し、その衝撃力によってネジ類がさらに強固に締付けられることとなる。
【００２９】
次に、上述のように作動するオイルユニット１２の出力軸８を回転可能に支持する軸受装置１０について図７〜１０を参照して説明する。ここで、図７は軸受装置の構造を示す断面図であり、図８は軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図であり、図９と図１０は出力軸８が正転又は逆転するときに二つの回転角検出センサから出力される検出信号の出力タイミングをそれぞれ示す図である。
図７に示すように軸受装置１０は、内筒３０と、内筒３０を回転自在に支持する外筒３４を備える。内筒３０には、オイルユニット１２の出力軸８の外径と略同径（出力軸８の外径より若干小さい）の貫通孔が形成される。この貫通孔には、図面右端側よりオイルユニット１２の出力軸８が圧挿され、これによって出力軸８に内筒３０が固定される。したがって、出力軸８が回転すると内筒３０も一体となって回転する。
また、内筒３０の図面右端には、円筒状の磁石取付部材４０が固定されており、この磁石取付部材４０の外周状には複数の磁石４２（図８において４２ａ，４２ｂ，４２ｃ・・で示されている。）が等間隔で配置されている。磁石４２は、図８に示すようにＳ極が外周側となるように配置される磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となるように配置される磁石４２ｂ・・とがあり、Ｓ極が外周側となる磁石４２ａ，４２ｃ・・と、Ｎ極が外周側となる磁石４２ｂ・・とは交互に配置されている。なお、隣接する磁石間の中心角（例えば、磁石４２ａの中心と内筒３０の回転中心とを結ぶ線分と、磁石４２ｂの中心と内筒３０の回転中心とを結ぶ線分とがなす角度）は、図８に示すようにそれぞれα°で一定の値となっている。
【００３０】
外筒３４は、図７に示すように内筒３０より大なる内径を有する円筒状部材である。内筒３０と外筒３４の間にはボール３２が介装され、内筒３０は外筒３４に対して回転可能に組み付けられる。したがって、外筒３４がハウジング３内に収容固定されると、内筒３０（すなわち、出力軸８）は外筒３４（すなわち、ハウジング３）に対して回転可能に支持されることとなる。
外筒３４の図面右端には、円筒状のセンサ取付部材３６が固定され、センサ取付部材３６の内壁面上には回転角検出センサ３８ａ，３８ｂが取付けられている。したがって、この２つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、磁石４２と対向するように配されることとなる（図８参照）。
回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、磁界の変化を検出するホールＩＣであり、磁界の変化によって出力する検出信号の状態（レベル）を切替える。すなわち、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、Ｓ極側が外周側となる磁石４２ａ，４２ｃ・・が対向する位置にくると検出信号をＬＯＷレベルに切替え、Ｎ極側が外周側となる磁石４２ｂ，・・が対向する位置にくると検出信号をＨＩＧＨレベルに切替える。
また、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、図８に良く示されるように中心角がθ°（本実施例ではθ＝α°／２）だけずれた位置に配設される。したがって、内筒３０（すなわち、出力軸８）が正転方向へ回転すると、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態は図９に示すように変化する。
具体的に説明するため、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂと磁石４２ａ，４２ｂ，４２ｃが図８の状態にあり、出力軸８が正転方向に回転するものとする。図８の状態では、回転角検出センサ３８ａは磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）と対向する位置にあるため、その検出信号はＨＩＧＨレベルとなっている。一方、回転角検出センサ３８ｂは既に通過した磁石４２ｃ（Ｓ極が外周側）によって、その検出信号はＬＯＷレベルとなっている。この状態から内筒３０がθ°だけ回転すると、磁石４２ｂ（Ｎ極が外周側）が回転角検出センサ３８ｂと対向する位置となるため、回転角検出センサ３８ｂの検出信号はＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わる。このとき、回転角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧＨレベルのままである。内筒３０がさらに回転し、図８の状態からα°だけ回転した状態となると、磁石４２ａが回転角検出センサ３８ａと対向する位置となり、回転角検出センサ３８ａの検出信号はＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに切り替わる。このとき、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態はＨＩＧＨレベルのままである。以下、同様にして、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わってから角θ°だけ出力軸８が回転（正転方向）すると、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わることとなる。
また、出力軸８が逆転方向へ回転すると、上述の場合とは逆に、各回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号は図１０に示すように変化する。すなわち、回転角検出センサ３８ｂの検出信号の状態が切り替わってから角θ°だけ出力軸８が回転（逆転方向）すると、回転角検出センサ３８ａの検出信号の状態が切り替わることとなる。
上述の説明から明らかなように、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは、内筒３０（すなわち、オイルユニット１２の出力軸８）がα°回転する毎に検出信号のレベルが切り替わる。したがって、出力軸８が２×α°回転する毎に回転角検出センサ３８ａ，３８ｂは１のパルス波を出力する。このパルス波の立上がりエッジは、後述するマイクロコンピュータ５０により検出され、これによって出力軸８の回転角変化が検出される。したがって、出力軸８が回転（正転・逆転を問わない）しても、パルス波の立ち上がりエッジが検出できない場合は、回転角変化は０°となる。
また、二つの回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号はθ°だけ位相がずれ、位相がずれる方向は出力軸８の回転方向によって異なる。したがって、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の位相のずれによって、出力軸８の回転方向が検出される。
【００３１】
また、アングルソフトインパクトレンチ１には、上述したものの他、モータＭを起動するためのメインスイッチ２２が設けられ、また、ハウジング３の下端には、モータＭや次に説明するマイクロコンピュータ５０等に電力を供給するバッテリパック２４（電池）が着脱可能に取付けられている。
【００３２】
次に、図１１を参照してアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路の構成を説明する。本実施例に係るアングルソフトインパクトレンチ１の制御回路は、ハウジング３内に収容されたマイクロコンピュータ５０（第１実施例における残容量検出回路に相当）を中心に構成される。
マイクロコンピュータ５０は、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６とＩ／Ｏ５８が１チップ化されたマイクロコンピュータであり、図６に示すように接続されている。マイクロコンピュータ５０のＲＯＭ５４には、後で詳述するモータＭの駆動を自動的に停止するための制御プログラムや、電池残容量を検出するためのプログラム等が記憶されている。
上述した回転角検出センサ（ホールＩＣ）３８ａ，３８ｂは、Ｉ／Ｏ５８の所定の入力ポートに接続され、各回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号がマイクロコンピュータ５０に入力するようになっている。
電源であるバッテリパック２４は、電源回路６４を介してマイクロコンピュータ５０に接続されている。バッテリパック２４の出力電圧は、電源回路により所定の電圧（すなわち、マイクロコンピュータ５０の動作電圧）に変圧され、マイクロコンピュータ５０に供給される。さらに、バッテリパック２４は、第１実施例（図２参照）と同様の回路構成でマイクロコンピュータ５０の一の入力端子に接続され、バッテリパック２４の出力電圧がマイクロコンピュータ５０（Ｉ／Ｏ５８）の一の入力端子に入力するようになっている。入力端子に入力した電圧は、マイクロコンピュータ５０内に設けられたＡ／Ｄコンバータによりデジタル化される。
また、バッテリパック２４は、駆動回路６２を介してモータＭに接続されている。モータＭは、駆動回路６２及びブレーキ回路６０を介してマイクロコンピュータ５０に接続されている。マイクロコンピュータ５０のＩ／Ｏ５８には、発光ダイオード２６ａ，２６ｂが接続されている。発光ダイオード２６ａ，２６ｂは、それぞれ異なる色で発光するようになっている。すなわち、発光ダイオード２６ａは赤色で発光し、発光ダイオード２６ｂは緑色で発光する。
かかる構成において、モータＭが駆動されると、オイルユニット１２の出力軸８が回転し、これに伴って回転角検出センサ３８ａ，３８ｂからマイクロコンピュータ５０に検出信号が入力する。マイクロコンピュータ５０は、入力する検出信号に基づいて以下に説明する処理を行い、所定のタイミングでモータＭへの通電を停止するとともに、ブレーキ回路６０を動作させることでモータＭを停止する。また、マイクロコンピュータ５０は、モータＭへの通電をオフするとバッテリパック２４の残容量を検出する処理を行い、検出された残容量が設定残容量より少ないと発光ダイオード２６ａ，２６ｂを発光させる処理を行う。
【００３３】
次に、上述のように構成されるアングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付ける際のマイクロコンピュータ５０の処理について、図１２乃至１１４に示すフローチャートを参照して説明する。図１２はマイクロコンピュータ５０で行われる処理全体のフローチャートを示し、図１３は電池残容量を検出する処理のフローチャートを示し、図１４は電池残容量を報知する処理のフローチャートを示している。
アングルソフトインパクトレンチ１を用いてナット類を締付けるためには、まず、作業者はスピンドル２の先端に取付けられたソケットにナット類を係合させメインスイッチ２２をＯＮする。メインスイッチ２２をＯＮすると、マイクロコンピュータ５０は、モータＭの回転駆動を開始するとともに以下に説明する処理を行う。
なお、本実施例では、メインスイッチ２２をＯＮした直後は最大電力でモータＭを駆動することはせず、メインスイッチ２２のＯＮから所定時間内はモータＭの回転数を徐々に上昇させる制御（以下、ソフトスタートという）を行う。このソフトスタートのための処理は、従来公知の処理と同様であるので、ここではモータＭの駆動を停止する際の処理について説明する。
【００３４】
図１２に示すようにメインスイッチ２２がＯＮされると、まず、マイクロコンピュータ５０はオートストップタイマをリセットしてカウントを開始する（Ｓ１０）。オートストップタイマは、モータＭを停止するか否かを判定するためのタイマであり、後述するようにオートストップタイマが予め設定された設定値となるとモータＭの駆動が停止される。
オートストップタイマが初期化されると、次にソフトスタートタイマをリセットしてカウントを開始する（Ｓ１２）。ソフトスタートタイマは、モータＭがソフトスタートにより駆動制御されているか否かを判定するためのタイマである。
ステップＳ１４では、出力軸８の逆転量を記憶する変数Ｒの値をクリアする（Ｓ１４）。次に、メインスイッチ２２がＯＮ状態か否かを判定する（Ｓ１６）。
メインスイッチ２２がＯＮ状態でない場合〔ステップＳ１６でＮＯの場合〕にはモータＭを停止して処理を終了する（Ｓ４１）。したがって、メインスイッチ２２をＯＮした作業者がネジ締付作業の途中でメインスイッチ２２をＯＦＦした場合には、締付作業の途中でもモータＭが停止することとなる。また、この場合には、後述する電池残容量の検出処理は行われない。
一方、メインスイッチ２２がＯＮ状態の場合〔ステップＳ１６でＹＥＳの場合〕には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂから出力される検出信号の状態を確認する（Ｓ１８）。具体的には、回転角検出センサ３８ａ，３８ｂの検出信号が入力する入力ポートの状態を確認することで、検出信号のパルスエッジ（検出信号の立上がり）が検出されたか否かをチェックする。
【００３５】
ステップＳ２０では、ステップＳ１８の処理によって検出信号のパルスエッジが検出できたか否かを判定する。回転角検出センサ３８ａ又は３８ｂから出力される検出信号のパルスエッジを検出していない場合〔ステップＳ２０でＮＯの場合〕には、ソフトスタートが終了しているか否かを判定する（Ｓ３６）。具体的には、ステップＳ１２でカウントを開始したソフトスタートタイマが所定時間（ソフトスタートでモータＭを駆動する時間）を超えたか否かで判定する。
ソフトスタートが終了している場合〔ステップＳ３６でＹＥＳの場合〕にはステップＳ４０に進む。一方、ソフトスタートが終了していない場合〔ステップＳ３６でＮＯの場合〕にはステップＳ３５に進んでオートストップタイマをリセットして再スタートし、ステップＳ１６に戻る。
ステップＳ４０に進むとオートストップタイマが設定値と一致するか否かを判定する（Ｓ４０）。オートストップタイマが設定値以上の場合〔ステップＳ４０でＹＥＳの場合〕はステップＳ４２に進んで電池残容量検出処理（後で詳述する）を行い、オートストップタイマが設定値と一致しない場合〔ステップＳ４０でＮＯの場合〕はステップＳ１６に戻って、ステップＳ１６からの処理が繰返される。
したがって、本実施例ではソフトスタートが終了していない状態ではオートストップタイマがリセットされてしまい、マイクロコンピュータ５０によってモータＭが自動的に停止されることは無い。これによって、モータＭがソフトスタート中に停止され、ネジ類が締付トルク不足となることが防止される。
【００３６】
一方、上述したステップＳ２０の処理によって回転角検出センサ３８ａ又は３８ｂから出力される検出信号のパルスエッジを検出した場合〔ステップＳ２０でＹＥＳの場合〕は、出力軸８の回転方向が正転方向か否かを判定する（Ｓ２４）。具体的には、回転角検出センサ３８ａの検出信号（パルスエッジ）と回転角検出センサ３８ｂの検出信号（パルスエッジ）との位相差により判定する。図９に示すように回転角検出センサ３８ｂの検出信号がθ°だけ遅れると出力軸８は正転したと判定し、図１０に示すように回転角検出センサ３８ａの検出信号がθ°だけ遅れると出力軸８は逆転したと判定する。
【００３７】
出力軸８が正転方向に回転していない場合〔ステップＳ２４でＮＯの場合〕には、出力軸８は逆転方向に回転しているため逆転量を記憶する変数Ｒに１を加算し（Ｓ２６）、ステップＳ３６に進む。したがって、ソフトスタートが終了している場合〔ステップＳ３６でＹＥＳの場合〕にはオートストップタイマはリセットされず、オートストップタイマのカウントが継続される。
【００３８】
逆に、出力軸８が正転方向に回転している場合〔ステップＳ２４でＹＥＳの場合〕は、記憶されている逆転量Ｒが０か否かを判定する（Ｓ３０）。既に説明したように、締付工具ではソケットのがたやハンマリング作用のため、ナット類が回転しない状態となった後も出力軸８は正転と逆転を繰返す。したがって、出力軸８が正転した場合、それによってナット類が締め付けられたのか（ナット類が回転したのか）、単にハンマリング作用等によって出力軸８が元の位置に戻ったのかを判定する必要が生じる。このため、記憶されている逆転量Ｒが０であるか否かによって、正転方向の回転によってナット類が締め付けが行われたか否かを判定する。具体的には、逆転量Ｒが０の状態で出力軸８が正転方向に回転した場合は、出力軸８の回転によってナット類が締め付けられたと判定する。一方、逆転量Ｒが０でない状態〔逆転量が０以外の状態（出力軸８が逆転方向に回転している状態）〕で出力軸８が正転方向に回転した場合は、出力軸８の回転によってナット類は締め付けられず、出力軸８が元の位置（逆転する前の位置）に戻った状態（すなわち、出力軸８は停止している状態）と判定する。
記憶されている逆転量Ｒが０でない場合〔ステップＳ３０でＮＯの場合〕は、この正転方向の回転によって出力軸８が元の位置（逆転する前の位置）に戻ると考えられるため、記憶されている逆転量Ｒから１減算し（Ｓ３２）、ステップＳ３６に進む。したがって、ソフトスタートが終了していれば、ステップＳ４０に進んでオートストップタイマの判定を行うこととなる。
一方、記憶された逆転量Ｒが０の場合〔ステップＳ３０でＹＥＳの場合〕は、出力軸８の正転方向の回転によりネジが締め付けられたと判断し、ステップＳ３５に進んでオートストップタイマのリセットと再スタートを行い、ステップＳ１６に戻る。
【００３９】
ステップＳ４２に進むと、マイクロコンピュータ５０は電池残容量検出処理を行う。電池残容量検出処理について図１３を参照して説明する。
図１３に示すように、マイクロコンピュータ５０は、入力するバッテリパック２４の出力電圧をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換を行い（Ｓ４４）、そのＡ／Ｄ変換した値を定電流放電電圧ＶconstとしてＲＡＭ５６内の所定のアドレスに記憶する（Ｓ４６）。これによって、出力軸８が回転していない状態（出力軸８が正転と逆転を繰返すだけでナット類の締め付けが行われない状態）におけるバッテリパック２４の出力電圧がＲＡＭ５６内に格納される。なお、出力軸８が回転しない状態では、後で詳述するようにモータＭの回転数が一定でモータＭに供給される電流が一定の状態となっている。
定電流放電電圧ＶconstがＲＡＭ５６に格納されると、モータＭへの通電が停止され、これによってモータＭの回転が停止する（Ｓ４８）。モータＭへの通電がオフされるとタイマのカウントが開始され（Ｓ５０）、タイマが設定時間（第１実施例におけるステップＳ１５の設定時間に相当する）となるまで待機する（Ｓ５２）。
タイマが設定時間をカウントすると、次に、バッテリパック２４の出力電圧をＡ／Ｄ変換し（Ｓ５４）、その変換した値を回復電圧ＶとしてＲＡＭ５６に記憶する（Ｓ５６）。そして、再度、タイマをリセットしてカウントを開始し（Ｓ５８）、タイマが設定時間（第１実施例におけるステップＳ１９の設定時間に相当する）となるまで待機する（Ｓ６０）。
タイマによるカウントが終了すると、再度、バッテリパック２４の出力電圧をＡ／Ｄ変換する（Ｓ６２）。そして、ステップＳ６２で変換した電圧値（モータＭへの通電オフからステップＳ５０の設定時間とステップＳ６０の設定時間を足し合わせた時間だけ経過したときの電圧値）からステップＳ５６で記憶した回復電圧Ｖ（モータＭへの通電オフからステップＳ５２の設定時間だけ経過したときの電圧値）を差し引いた値を、電圧変化ΔＶとしてＲＡＭ５６内の所定のアドレスに格納する（Ｓ６４）。
【００４０】
上述した処理によって、電圧変化ΔＶ（通電オフ時の電池電圧の回復特性）と定電流放電電圧ＶconstがＲＡＭ５６に格納されると、バッテリパック２４の残容量を報知する残容量報知処理が行われる（Ｓ６６）。残容量報知処理について図１４を参照して説明する。
図１４に示すように、マイクロコンピュータ５０は、まず定電流放電電圧Ｖconstが設定値以下となるか否かを判定する（Ｓ６８）。この設定値は、バッテリパック２４の放電特性から適宜の値が設定される。
定電流放電電圧Ｖconstが設定値以下の場合〔ステップＳ６８でＹＥＳの場合〕には、赤色の発光ダイオード２６ａを点灯する（Ｓ７０）。一方、定電流放電電圧Ｖconstが設定値を超える場合〔ステップＳ６８でＮＯの場合〕には、ステップＳ７２に進む。
ステップＳ７２では、電圧差ΔＶが設定値以上となるか否かを判定する。この設定値は、第１実施例におけるステップＳ２１の設定値（図４参照）に相当し、バッテリパック２４の電圧回復特性に基づいて定められる。電圧差ΔＶが設定値以上となる場合〔ステップＳ７２でＹＥＳの場合〕には、緑色の発光ダイオード２６ｂを点灯する（Ｓ７４）。一方、電圧差ΔＶが設定値より小さい場合〔ステップＳ７２でＮＯの場合〕には、そのまま処理を終了する。
【００４１】
上述した説明から明らかなように本実施例では、出力軸８（ナット類）が回転を停止した状態（すなわち、モータＭの回転数が一定、かつ、モータ電流が一定の定電流放電状態）でバッテリパック２４の出力電圧が測定され、測定した出力電圧の大きさによってバッテリパック２４の残容量が判定される。さらに、定電流放電状態の電圧が測定された後にモータＭへの通電がオフされると、その時の電圧回復特性によってもバッテリパック２４の残容量が検出される。このため、２つの基準によって電池の残容量が検出され、また、電池電圧が同一条件で測定されるため、電池の残容量を精度良く検出することができる。
また、定電流放電状態の電圧が“残容量低下”であった場合には、赤色の発光ダイオード２６ａが点灯され、電圧回復特性が“残容量低下”であった場合には、緑色の発光ダイオード２６ｂが点灯される。このため、作業者は２つの発光ダイオード２６ａ，２６ｂの点灯状態によってバッテリパック２４の異常を判定し、その後の処置を決定することができる。
具体的には、定電流放電電圧と電圧回復特性が共に“残容量低下”の場合（発光ダイオード２６ａ，２６ｂが共に点灯する場合）は、バッテリパック２４の残容量が単に低下しているだけなので、バッテリパック２４に充電する等の処置を行えばよいことが分かる。また、定電流放電電圧が“残容量低下”で、電圧回復特性が“残容量が充分にある”の場合（赤色の発光ダイオード２６ａが点灯し、緑色の発光ダイオード２６ｂが消灯する場合）は、バッテリパック２４のセルが短絡する等の異常が生じていると判断でき、バッテリパック２４を新しいバッテリパックに交換する必要があることが分かる。さらに、定電流放電電圧が“残容量が充分にある”で、電圧回復特性が“残容量低下”の場合（赤色の発光ダイオード２６ａが消灯し、緑色の発光ダイオード２６ｂが点灯する場合）は、バッテリパック２４のセルが劣化している等の異常が生じていると判断でき、バッテリパック２４を新しいバッテリパックに交換する必要があることが分かる。
【００４２】
上述したアングルソフトインパクトレンチ１で締付作業を行ったときのバッテリパック２４の電圧値と電流値の経時変化を図１５に示す。図１５（ａ）はバッテリパック２４が満充電の場合の電圧値・電流値を示し、図１５（ｂ）はバッテリパック２４の残容量が少なくなった場合の電圧値・電流値を示している。
バッテリパック２４が満充電か残容量が少ないかにかかわらず、メインスイッチ２２がオンされるとバッテリパック２４の電圧値は徐々に低下し、最後（出力軸８の回転が停止した状態）は略一定の値となる（図１５（ａ），図１５（ｂ）参照）。また、バッテリパック２４の電流値は、電圧値が徐々に低下するのにともなって徐々に増加し、最後（出力軸８の回転が停止した状態）は略一定の値となる。
一方、図１５（ａ）と図１５（ｂ）の比較から明らかなように、出力軸８の回転が停止した状態におけるバッテリパック２４の電圧値は、バッテリパック２４が満充電の場合に１４Ｖ程度あるのに対して、バッテリパック２４の残容量が少なくなると１０Ｖ程度となる。本実施例では、この相違点を利用してバッテリパック２４の残容量を検出する。
また、モータＭの停止後（モータＭへの通電オフ後）のバッテリパック２４の電圧は、満充電時（図１５（ａ）参照）においては速やかに回復するのに対して、バッテリパック２４の残容量が少なくなると緩やかに回復する（図１５（ｂ）参照）。本実施例では、この相違点をも利用してバッテリパック２４の残容量を検出する。
上記の２つの観点からバッテリパック２４の残容量が検出されると、検出結果は発光ダイオード２６ａ，２６ｂを点灯することで工具使用者に報知される。
【００４３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  満充電時と残容量が少ない時の電池電圧の回復特性を模式的に示す図。
【図２】  第１実施例に係る電動工具の要部回路図。
【図３】  残容量検出回路における残容量検出処理を示すフローチャート。
【図４】  残容量検出回路における残容量検出処理を示すフローチャート。
【図５】  第１実施例に係る電動工具の満充電時と残容量が少ない時の電池電圧の経時的変化を模式的に示す図。
【図６】  第２実施例に係るアングルソフトインパクトレンチの一部断面側面図。
【図７】  軸受装置の構造を示す断面図。
【図８】  軸受装置に組み込まれる磁石と回転角検出センサの位置関係を模式的に示す図。
【図９】  出力軸が正転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の出力タイミングを示す図。
【図１０】  出力軸が逆転するときに、二つの回転角検出センサから出力される検出信号の出力タイミングを示す図。
【図１１】  アングルソフトインパクトレンチの制御回路の構成を示すブロック図。
【図１２】  モータをオートストップする処理の全体の手順を示すフローチャート。
【図１３】  電池残容量検出処理の手順を示すフローチャート。
【図１４】  残容量報知処理の手順を示すフローチャート。
【図１５】  第２実施例のアングルソフトインパクトレンチで締付作業を行ったときのバッテリ電圧とバッテリ電流の経時変化を示す図であり、同図（ａ）はバッテリが満充電の場合を示し、同図（ｂ）はバッテリの残容量が少なくなった場合を示す。
【符号の説明】
１  ・・アングルソフトインパクトレンチ
８  ・・出力軸
１０・・軸受装置
１２・・オイルユニット
２４・・バッテリ
２６・・発光ダイオード
３０・・内筒
３４・・外筒
３６・・センサ取付部材
３８ａ，３８ｂ・・回転角検出センサ
４０・・磁石取付部材
４２・・磁石
５０・・マイクロコンピュータ
１００・・電動工具本体
２００・・残容量検出回路
ＢＰ・・電池パック
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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