特許 7228763 電動工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-16

(45)【発行日】2023-02-27

(54)【発明の名称】電動工具

(51)【国際特許分類】

   B25B 21/00 20060101AFI20230217BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20230217BHJP

   B25B 23/14 20060101ALI20230217BHJP

【ＦＩ】

B25B21/00 510C

B25F5/00 C

B25B23/14 610E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019122446

(22)【出願日】2019-06-28

(65)【公開番号】P2021007999

(43)【公開日】2021-01-28

【審査請求日】2022-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中原 雅之

(72)【発明者】

【氏名】草川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】植田 尊大

【審査官】城野 祐希

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３２８９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１４１９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０６０６５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｂ ２１／００

Ｂ２５Ｆ ５／００

Ｂ２５Ｂ ２３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、
先端工具を保持し、前記電動機により駆動される出力軸と、
前記電動機に供給されるトルク電流の値を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記トルク電流の値であるトルク電流取得値に基づいて、前記先端工具による作業の進行状況を検知する検知部と、を備え、
前記出力軸は、ねじを締めるためのドライバビットを前記先端工具として保持し、
前記検知部は、前記ねじがねじ締め対象の部材に着座したか否かを検知し、
前記検知部は、前記トルク電流取得値が増加した後、前記トルク電流取得値の変化量が所定量以下になることをもって、前記ねじが前記部材に着座したことを検知する、
電動工具。

【請求項2】

電動機と、
先端工具を保持し、前記電動機により駆動される出力軸と、
前記電動機に供給されるトルク電流の値を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記トルク電流の値であるトルク電流取得値に基づいて、前記先端工具による作業の進行状況を検知する検知部と、を備え、
前記出力軸は、ねじを締めるためのドライバビットを前記先端工具として保持し、
前記検知部は、前記ねじがねじ締め対象の部材に着座したか否かを検知し、
前記検知部は、前記トルク電流取得値の増加後の大きさに基づいて、前記ねじが前記部材に着座したか否かを検知する、
電動工具。

【請求項3】

前記検知部は、前記トルク電流取得値の増加速度及び増加後の大きさのうち少なくとも一方に基づいて、前記ねじが前記部材に着座したか否かを検知する、
請求項１に記載の電動工具。

【請求項4】

前記検知部の検知結果に基づいて前記電動機の動作を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記ねじが前記部材に着座したことを前記検知部が検知すると、前記電動機の動作を停止させる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電動工具。

【請求項5】

前記検知部の検知結果に基づいて前記電動機の動作を制御する制御部を更に備える、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電動工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は一般に電動工具に関し、より詳細には、トルク電流が供給される電動機を備える電動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の電動工具は、モータと、モータの回転動力を減速して出力軸に伝達する動力伝達部と、出力軸に加わる負荷トルクを検出するトルク検出部と、検出した負荷トルクに応じて動力伝達部の減速比を変更する制御部とを備える。制御部は、動力伝達部に対して減速比を大きくする制御を行ってから所定時間内に、ロック条件の閾値に検出した負荷トルクが達すると、モータの駆動を停止させる。制御部は、所定のサンプリング時間毎に電流検出部からの検出信号に基づいてモータに供給される負荷電流を検出し、検出した負荷電流と負荷電流の検出時における動力伝達部の減速段とに基づいて出力軸に加わる負荷トルクを検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－０５０９２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１記載の電動工具は、作業中にモータ（電動機）のロック条件を満たしたか否かを検知するために、トルク検出部（トルクセンサ）を備えている必要があった。

【0005】

本開示は、電動工具がトルクセンサを備えていなくても作業の進行状況を検知することができる電動工具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】

本開示の一態様に係る電動工具は、電動機と、出力軸と、取得部と、検知部と、を備える。前記出力軸は、先端工具を保持する。前記出力軸は、前記電動機により駆動される。前記取得部は、前記電動機に供給されるトルク電流の値を取得する。前記検知部は、前記取得部で取得されたトルク電流の値であるトルク電流取得値に基づいて、前記先端工具による作業の進行状況を検知する。前記出力軸は、ねじを締めるためのドライバビットを前記先端工具として保持する。前記検知部は、前記ねじがねじ締め対象の部材に着座したか否かを検知する。前記検知部は、前記トルク電流取得値が増加した後、前記トルク電流取得値の変化量が所定量以下になることをもって、前記ねじが前記部材に着座したことを検知する。
本開示の別の一態様に係る電動工具は、電動機と、出力軸と、取得部と、検知部と、を備える。前記出力軸は、先端工具を保持する。前記出力軸は、前記電動機により駆動される。前記取得部は、前記電動機に供給されるトルク電流の値を取得する。前記検知部は、前記取得部で取得されたトルク電流の値であるトルク電流取得値に基づいて、前記先端工具による作業の進行状況を検知する。前記出力軸は、ねじを締めるためのドライバビットを前記先端工具として保持する。前記検知部は、前記ねじがねじ締め対象の部材に着座したか否かを検知する。前記検知部は、前記トルク電流取得値の増加後の大きさに基づいて、前記ねじが前記部材に着座したか否かを検知する。

【発明の効果】

【0007】

本開示は、電動工具がトルクセンサを備えていなくても作業の進行状況を検知することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係る電動工具のブロック図である。

【図2】図２は、同上の電動工具の概略図である。

【図3】図３は、同上の電動工具の動作例を示すグラフである。

【図4】図４Ａ～図４Ｅは、同上の電動工具により木ねじを木材にねじ込む作業の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態に係る電動工具１について、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の１つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

【0010】

（１）概要
本実施形態の電動工具１は、インパクト工具である。電動工具１は、例えば、インパクトドライバ、ハンマドリル、インパクトドリル、インパクトドリルドライバ又はインパクトレンチとして用いられる。本実施形態では、代表例として、電動工具１がねじをねじ締めするためのインパクトドライバとして用いられる場合について説明する。電動工具１は、図１、図２に示すように、電動機１５（交流電動機）と、出力軸２１と、取得部６０と、着座検知部５３（検知部）と、を備えている。

【0011】

出力軸２１は、先端工具２８を保持する。出力軸２１は、電動機１５により駆動される。取得部６０は、電動機１５に供給されるトルク電流の値を取得する。着座検知部５３は、取得部６０で取得されたトルク電流の値であるトルク電流取得値（電流測定値ｉｑ１）に基づいて、先端工具２８による作業の進行状況を検知する。

【0012】

以上により、本実施形態の電動工具１では、電動工具１がトルクセンサを備えていなくても作業の進行状況を検知することができる。

【0013】

着座検知部５３により検知される作業の進行状況の一例は、作業の完了の状態である。ねじが着座することで作業が完了する。そのため、着座検知部５３は、ねじの着座の有無を検知する。

【0014】

ここで言うトルクセンサは、電動機１５の動作トルクを測定する。トルクセンサは、例えば、ねじり歪みの検出が可能な磁歪式歪センサである。磁歪式歪センサは、電動機１５の後述の回転軸１６にトルクが加わることにより発生する歪みに応じた透磁率の変化を、電動機１５の非回転部分に設置したコイルで検出し、歪みに比例した電圧信号を出力する。

【0015】

電動機１５は、例えばブラシレスモータである。特に、本実施形態の電動機１５は、同期電動機であり、より詳細には、永久磁石同期電動機（PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor））である。電動機１５は、永久磁石１３１を有する回転子１３と、コイル１４１を有する固定子１４と、を含んでいる。回転子１３は、回転軸１６を含む。コイル１４１と永久磁石１３１との電磁的相互作用により、回転子１３は、固定子１４に対して回転する。制御部４は、ｄ軸電流（励磁電流）及びｑ軸電流（トルク電流）の電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１に基づいて、コイル１４１に供給されるｄ軸電流とｑ軸電流とを独立に制御するベクトル制御を行う。

【0016】

電流測定値ｉｑ１は、ベクトル制御と、先端工具２８による作業の進行状況の検知と、の両方に用いられる。そのため、ベクトル制御のための回路の一部と先端工具２８による作業の進行状況の検知のための回路の一部とを共有することができる。これにより、電動工具１に備えられる回路の面積及び寸法の低減、並びに、回路に要するコストの低減を図ることができる。

【0017】

また、電動工具１がトルクセンサを備えている場合に、電動工具１に生じる振動によりトルクセンサの固定が緩む可能性がある。トルクセンサの固定が緩むと、作業の進行状況の検知精度が低下する可能性がある。これに対して、本実施形態では、ベクトル制御のためにそもそも必要なセンサ（取得部６０の後述の電流センサ６１、６２）とは別にトルクセンサを備えていなくてもよい。そのため、電動工具１が電流センサ６１、６２とトルクセンサとを共に備えている場合と比較すると、センサ数が少ないため、電動工具１に生じる振動により不具合が発生する可能性を低減できる。また、電動工具１の部材点数の増加を抑制できる。

【0018】

ただし、電動工具１は、ベクトル制御のための回路と先端工具２８による作業の進行状況の検知のための回路とで個別に電流測定値ｉｑ１を取得するように構成されていてもよい。

【0019】

（２）電動工具
図２に示すように、電動工具１は、電動機１５と、電源３２と、駆動伝達部１８と、インパクト機構１７と、ソケット２３と、トリガボリューム２９と、制御部４と、モータ回転測定部２７と、を備えている。また、電動工具１は、先端工具２８を更に備えている。

【0020】

インパクト機構１７は、電動機１５から動力を得て打撃力を発生させる打撃動作を行う。インパクト機構１７は、出力軸２１を有している。出力軸２１は、電動機１５から伝達された駆動力により回転する部分である。ソケット２３は、出力軸２１に固定されており、先端工具２８が着脱自在に取り付けられる部分である。電動工具１は、先端工具２８を電動機１５の駆動力で駆動する工具である。先端工具２８（ビットとも言う）は、例えば、ドライバビット又はドリルビット等である。各種の先端工具２８のうち用途に応じた先端工具２８が、ソケット２３に取り付けられて用いられる。なお、出力軸２１に直接に先端工具２８が装着されてもよい。

【0021】

本実施形態の先端工具２８は、ねじを締めるためのドライバビットである。すなわち、インパクト機構１７の出力軸２１は、ねじを締めるためのドライバビットを保持し、電動機１５から動力を得て回転する。ねじの種類は特に限定されず、例えば、ボルト、ビス又はナットであってよい。図２には、ねじとしての木ねじ３０を図示している。木ねじ３０は、頭部３０１と、円筒部３０２と、ねじ部３０３と、を有している。円筒部３０２の両端に、頭部３０１とねじ部３０３とがつながっている。頭部３０１には、先端工具２８に適合するねじ穴（例えば、十字穴）が形成されている。ねじ部３０３には、ねじ山が形成されている。

【0022】

先端工具２８が木ねじ３０の頭部３０１のねじ穴に挿入された状態で、先端工具２８は、電動機１５に駆動されて回転し、木ねじ３０を回転させる。木ねじ３０は、ねじ締め対象の部材（例えば木材７００（図４Ａ参照））に穴とねじ溝とを形成しながら、ねじ締め対象の部材に埋め込まれる。円筒部３０２の全体がねじ締め対象の部材に埋め込まれると、頭部３０１がねじ締め対象の部材に接する、言い換えると、木ねじ３０がねじ締め対象の部材に着座する（図４Ｃ参照）。

【0023】

電動機１５は、先端工具２８を駆動する駆動源である。電動機１５は、回転動力を出力する回転軸１６を有している。電源３２は、電動機１５を駆動する電流を供給する。電源３２は、例えば、１又は複数の２次電池を含む。駆動伝達部１８は、電動機１５の回転動力を調整して所望のトルクを出力する。駆動伝達部１８は、出力部である駆動軸２２を備えている。

【0024】

駆動伝達部１８の駆動軸２２は、インパクト機構１７に接続されている。インパクト機構１７は、駆動伝達部１８を介して受け取った電動機１５の回転動力をパルス状のトルクに変換してインパクト力を発生する。インパクト機構１７は、ハンマ１９と、アンビル２０と、出力軸２１と、ばね２４と、を備えている。ハンマ１９は、駆動伝達部１８の駆動軸２２にカム機構を介して取り付けられている。アンビル２０はハンマ１９に結合されており、ハンマ１９と一体に回転する。ばね２４は、ハンマ１９をアンビル２０側に押している。アンビル２０は、出力軸２１と一体に形成されている。なお、アンビル２０は、出力軸２１とは別体に形成されて出力軸２１に固定されていてもよい。

【0025】

出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷（トルク）がかかっていないときには、カム機構により連結された駆動軸２２とハンマ１９とが一体に回転し、さらにハンマ１９とアンビル２０とが一体に回転するので、アンビル２０と一体に形成された出力軸２１が回転する。一方で、出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷がかかった時には、ハンマ１９がカム機構による規制を受けながらばね２４に抗して後退する（つまり、アンビル２０から離れる）。ハンマ１９の後退によりハンマ１９とアンビル２０との結合が外れた時点で、ハンマ１９は回転しながら前進してアンビル２０に回転方向の打撃力を与え、出力軸２１を回転させる。インパクト機構１７の打撃動作では、ハンマ１９がアンビル２０に回転方向の打撃力を与える動作が繰り返される。インパクト機構１７の動作が正常な場合には、ハンマ１９が前進と後退とを１回ずつ行う間に、打撃動作が１回行われる。

【0026】

トリガボリューム２９は、電動機１５の回転を制御するための操作を受け付ける操作部である。トリガボリューム２９を引く操作により、電動機１５のオンオフを切替可能である。また、トリガボリューム２９を引く操作の引込み量で、出力軸２１の回転速度、つまり電動機１５の回転速度を調整可能である。上記引込み量が大きいほど、電動機１５の回転速度が速くなる。制御部４は、トリガボリューム２９を引く操作の引込み量に応じて、電動機１５を回転又は停止させ、また、電動機１５の回転速度を制御する。この電動工具１では、先端工具２８がソケット２３に取り付けられる。そして、トリガボリューム２９への操作によって電動機１５の回転速度が制御されることで、先端工具２８の回転速度が制御される。

【0027】

なお、本実施形態の電動工具１はソケット２３を備えることで、先端工具２８を用途に応じて交換可能であるが、先端工具２８が交換可能であることは必須ではない。例えば、電動工具１は、特定の先端工具２８のみ用いることができる電動工具であってもよい。

【0028】

モータ回転測定部２７は、電動機１５の回転角を測定する。モータ回転測定部２７としては、例えば、光電式エンコーダ又は磁気式エンコーダを採用することができる。

【0029】

電動工具１は、インバータ回路部５１（図１参照）を備えている。インバータ回路部５１は、電動機１５に電流を供給する。制御部４は、インバータ回路部５１と共に用いられ、フィードバック制御により電動機１５の動作を制御する。

【0030】

（３）制御部
制御部４は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、制御部４の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0031】

制御部４は、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する打撃検知部４９を有している。制御部４の制御は、ベクトル制御による弱め磁束制御を含む。弱め磁束制御では、制御部４は、インバータ回路部５１から電動機１５のコイル１４１に弱め磁束電流（マイナスの励磁電流）を流させる。弱め磁束電流は、永久磁石１３１の磁束を弱める磁束（弱め磁束）をコイル１４１に発生させる。これにより、電動機１５の回転数（回転軸１６の回転数）が増加する。

【0032】

「永久磁石１３１の磁束を弱める磁束をコイル１４１に発生させる」とは、言い換えると、コイル１４１で発生する磁束により、永久磁石１３１の周囲の磁束密度を弱めることである。

【0033】

また、制御部４の制御は、通常制御を含む。通常制御では、制御部４は、インバータ回路部５１からコイル１４１に弱め磁束電流を流させない。つまり、通常制御においてコイル１４１に流れる電流は、トルク電流（ｑ軸電流）のみとなる。

【0034】

通常制御は、励磁電流の指令値ｃｉｄ１を０にし、励磁電流の電流測定値ｉｄ１がこの指令値ｃｉｄ１に収束するように行う制御と言える。弱め磁束制御は、励磁電流の指令値ｃｉｄ１を０より小さくし、電流測定値ｉｄ１がこの指令値ｃｉｄ１に収束するように行う制御と言える。励磁電流の指令値ｃｉｄ１が０より小さくなると、電動機１５にマイナスの励磁電流が流れ、弱め磁束により、永久磁石１３１の磁束が弱まる。

【0035】

また、制御部４は、着座検知部５３の検知結果に基づいて電動機１５の動作を制御する。より詳細には、制御部４は、着座検知部５３がねじの着座を検知すると、電動機１５を停止させる。これにより、ねじの締め過ぎを抑制できる。

【0036】

図１に示すように、制御部４は、指令値生成部４１と、速度制御部４２と、電流制御部４３と、第１の座標変換器４４と、第２の座標変換器４５と、磁束制御部４６と、推定部４７と、脱調検出部４８と、打撃検知部４９と、着座検知部５３と、を有している。また、電動工具１は、複数（図１では２つ）の電流センサ６１、６２を備えている。

【0037】

複数の電流センサ６１、６２はそれぞれ、例えば、ホール素子電流センサ又はシャント抵抗素子を含んでいる。複数の電流センサ６１、６２は、電源３２からインバータ回路部５１を介して電動機１５に供給される電流を測定する。ここで、電動機１５には、３相電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流）が供給されており、複数の電流センサ６１、６２は、少なくとも２相の電流を測定する。図１では、電流センサ６１がＵ相電流を測定して電流測定値ｉ_ｕ１を出力し、電流センサ６２がＶ相電流を測定して電流測定値ｉ_ｖ１を出力する。

【0038】

推定部４７は、モータ回転測定部２７で測定された電動機１５の回転角θ１を時間微分して、電動機１５の角速度ω１（回転軸１６の角速度）を算出する。

【0039】

取得部６０は、２つの電流センサ６１、６２と、第２の座標変換器４５と、を有している。取得部６０は、電動機１５に供給されるｄ軸電流及びｑ軸電流を取得する。すなわち、２つの電流センサ６１、６２で測定された２相の電流が第２の座標変換器４５で変換されることで、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１及びｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１が算出される。

【0040】

第２の座標変換器４５は、複数の電流センサ６１、６２で測定された電流測定値ｉ_ｕ１、ｉ_ｖ１を、モータ回転測定部２７で測定された電動機１５の回転角θ１に基づいて座標変換し、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１を算出する。すなわち、第２の座標変換器４５は、３相電流に対応する電流測定値ｉ_ｕ１、ｉ_ｖ１を、磁界成分（ｄ軸電流）に対応する電流測定値ｉｄ１と、トルク成分（ｑ軸電流）に対応する電流測定値ｉｑ１とに変換する。

【0041】

指令値生成部４１は、電動機１５の角速度の指令値ｃω１を生成する。指令値生成部４１は、例えば、トリガボリューム２９（図２参照）を引く操作の引込み量に応じた指令値ｃω１を生成する。すなわち、指令値生成部４１は、上記引込み量が大きいほど、角速度の指令値ｃω１を大きくする。

【0042】

速度制御部４２は、指令値生成部４１で生成された指令値ｃω１と推定部４７で算出された角速度ω１との差分に基づいて、指令値ｃｉｑ１を生成する。指令値ｃｉｑ１は、電動機１５のトルク電流（ｑ軸電流）の大きさを指定する指令値である。速度制御部４２は、指令値ｃω１と角速度ω１との差分を小さくするように指令値ｃｉｑ１を決定する。

【0043】

磁束制御部４６は、推定部４７で算出された角速度ω１と、電流制御部４３で生成される指令値ｃｖｑ１（後述する）と、電流測定値ｉｑ１（ｑ軸電流）と、打撃検知部４９の検知結果とに基づいて、指令値ｃｉｄ１を生成する。指令値ｃｉｄ１は、電動機１５の励磁電流（ｄ軸電流）の大きさを指定する指令値である。制御部４の制御が通常制御の場合は、磁束制御部４６で生成される指令値ｃｉｄ１は、励磁電流の大きさを０にするための指令値となる。制御部４の制御が弱め磁束制御の場合は、磁束制御部４６は、指令値ｃｉｄ１を０より小さい値にする。

【0044】

電流制御部４３は、磁束制御部４６で生成された指令値ｃｉｄ１と第２の座標変換器４５で算出された電流測定値ｉｄ１との差分に基づいて、指令値ｃｖｄ１を生成する。指令値ｃｖｄ１は、電動機１５のｄ軸電圧の大きさを指定する指令値である。電流制御部４３は、指令値ｃｉｄ１と電流測定値ｉｄ１との差分を小さくするように指令値ｃｖｄ１を決定する。

【0045】

また、電流制御部４３は、速度制御部４２で生成された指令値ｃｉｑ１と第２の座標変換器４５で算出された電流測定値ｉｑ１との差分に基づいて、指令値ｃｖｑ１を生成する。指令値ｃｖｑ１は、電動機１５のｑ軸電圧の大きさを指定する指令値である。電流制御部４３は、指令値ｃｉｑ１と電流測定値ｉｑ１との差分を小さくするように指令値ｃｖｑ１を生成する。

【0046】

第１の座標変換器４４は、指令値ｃｖｄ１、ｃｖｑ１を、モータ回転測定部２７で測定された電動機１５の回転角θ１に基づいて座標変換し、指令値ｃｖ_ｕ１、ｃｖ_ｖ１、ｃｖ_ｗ１を算出する。すなわち、第１の座標変換器４４は、磁界成分（ｄ軸電圧）に対応する指令値ｃｖｄ１と、トルク成分（ｑ軸電圧）に対応する指令値ｃｖｑ１とを、３相電圧に対応する指令値ｃｖ_ｕ１、ｃｖ_ｖ１、ｃｖ_ｗ１に変換する。指令値ｃｖ_ｕ１はＵ相電圧に、指令値ｃｖ_ｖ１はＶ相電圧に、指令値ｃｖ_ｗ１はＷ相電圧に対応する。

【0047】

インバータ回路部５１は、指令値ｃｖ_ｕ１、ｃｖ_ｖ１、ｃｖ_ｗ１に応じた３相電圧を電動機１５に供給する。制御部４は、インバータ回路部５１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、電動機１５に供給される電力を制御する。

【0048】

電動機１５は、インバータ回路部５１から供給された電力（３相電圧）により駆動され、回転動力を発生させる。

【0049】

この結果、制御部４は、電動機１５のコイル１４１に流れる励磁電流が、磁束制御部４６で生成された指令値ｃｉｄ１に対応した大きさとなるように励磁電流を制御する。また、制御部４は、電動機１５の角速度が、指令値生成部４１で生成された指令値ｃω１に対応した角速度となるように電動機１５の角速度を制御する。

【0050】

脱調検出部４８は、第２の座標変換器４５から取得した電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１と、電流制御部４３から取得した指令値ｃｖｄ１、ｃｖｑ１と、に基づいて、電動機１５の脱調を検出する。脱調が検出された場合は、脱調検出部４８は、インバータ回路部５１に停止信号ｃｓ１を送信して、インバータ回路部５１から電動機１５への電力供給を停止させる。

【0051】

打撃検知部４９は、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する。より詳細には、打撃検知部４９は、コイル１４１に供給されるトルク電流及び励磁電流のうち少なくとも一方に基づいて、インパクト機構１７の打撃動作の有無を検知する。

【0052】

打撃検知部４９は、例えば、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の交流成分の振幅とｑ軸電流の電流測定値ｉｑ１の交流成分の振幅とのうち少なくとも一方が、対応する閾値よりも大きい場合に、打撃動作が行われていることを検知する。この場合に、打撃検知部４９は、インパクト機構１７が打撃動作をしているという検知結果（打撃検知信号ｂ１）を出力する。

【0053】

（４）着座検知部
先端工具２８により、ねじがねじ締めされる。着座検知部５３は、ねじがねじ締め対象の部材に着座したか否かを検知する。より詳細には、着座検知部５３は、トルク電流取得値（電流測定値ｉｑ１）が増加した後、トルク電流取得値（電流測定値ｉｑ１）の変化量が所定量以下になることをもって、ねじがねじ締め対象の部材に着座したことを検知する。ねじ締め対象の部材は、例えば、木材７００（図４Ａ参照）である。

【0054】

ここで、着座検知部５３は、電流測定値ｉｑ１を平滑化し、平滑化後の電流測定値ｉｑ１に基づいて着座を検知する。図３では、時点Ｔ３～Ｔ６において、平滑化後の電流測定値ｉｑ１を破線Ｌ１で図示している。平滑化後の電流測定値ｉｑ１は、時点Ｔ４～Ｔ５において増加した後、時点Ｔ５～Ｔ６において、その変化量が所定量以下となる。これをもって、着座検知部５３はねじの着座を検知する。より具体的には、着座検知部５３は、平滑化後の電流測定値ｉｑ１が所定時間（例えば、１００ミリ秒）に所定量（例えば、１０％）以上増加した後、その変化量がある範囲内（例えば、変化量の絶対値が電流測定値ｉｑ１の５％以下）の状態がある時間（例えば、１００ミリ秒）継続することをもって、ねじの着座を検知する。

【0055】

図４Ａ～図４Ｅは、電動工具１により木ねじ３０をねじ締め対象の部材（ここでは、木材７００）にねじ込む際の木ねじ３０の位置を時系列順に示した図である。図４Ａは図３の時点Ｔ１に対応する。図４Ｂは時点Ｔ３に、図４Ｃは時点Ｔ４に、図４Ｄは時点Ｔ５に、図４Ｅは時点Ｔ６に対応する。

【0056】

図４Ａは、木ねじ３０が木材７００に穴をあける前の状態を示す。図４Ｂは、木ねじ３０が木材７００に穴をあけて木ねじ３０の一部が木材７００に埋め込まれた状態を示す。

【0057】

図４Ｃは、木ねじ３０の頭部３０１が木材７００に接した状態を示す。言い換えると、図４Ｃにおいて木ねじ３０が木材７００に着座している。図４Ｄは、木ねじ３０の頭部３０１が木材７００に埋め込まれ、頭部３０１の先端と木材７００の座面７０１（表面）とが略面一である状態を示す。図４Ｅは、木ねじ３０が木材７００に更に埋め込まれ、頭部３０１の先端が木材７００の座面７０１よりも奥に位置している状態を示す。

【0058】

着座を検知するとは、着座した直後の図４Ｃの状態を検知することと、図４Ｃよりも後の状態（例えば、図４Ｄ又は図４Ｅの状態）を検知することと、のうち少なくとも一方を行うことを言う。

【0059】

制御部４は、ねじがねじ締め対象の部材に着座したことを着座検知部５３が検知すると、電動機１５の動作を停止させる（時点Ｔ６参照）。

【0060】

（５）動作例
次に、電動工具１の動作例について、図３、図４Ａ～図４Ｅを参照して説明する。図３において、「電池電圧」は、電源３２の電池電圧を指し、「電池電流」は、電源３２の電池電流を指す。図３では図示していないが、図３の動作例では、励磁電流の指令値ｃｉｄ１は常に０である。つまり、図３の動作例では、制御部４は、常に通常モードにて動作する。

【0061】

まず、ユーザが先端工具２８を木ねじ３０に差し込み、木ねじ３０の先端をねじ締め対象の部材（ここでは、木材７００）に当てる（図４Ａ参照）。時点Ｔ１においてユーザが電動工具１のトリガボリューム２９を引く操作をすることで、電動機１５が回転を開始する。その後、トリガボリューム２９に対する引込み量に応じて、角速度ω１は徐々に変化する。時点Ｔ２付近において、トリガボリューム２９に対する引込み量は最大にされる。そのため、角速度ω１の指令値ｃω１が上限値Ｒ１まで徐々に増加し、これに応じて角速度ω１が徐々に増加する。また、出力軸２１にかかっているトルクが増加することにより、時点Ｔ３において、インパクト機構１７が打撃動作を開始する（図４Ｂ参照）。

【0062】

その後、時点Ｔ４に（図４Ｃ参照）、木ねじ３０の頭部３０１が木材７００に接する（着座する）。時点Ｔ４以降に、木ねじ３０の頭部３０１が木材７００に埋め込まれる。時点Ｔ６において、着座検知部５３が木ねじ３０の着座を検知する。着座検知部５３が着座を検知すると、制御部４は、電動機１５の動作を停止させる。すなわち、制御部４は、電動機１５の角速度ω１の指令値ｃω１を０にする。これにより、電動機１５の角速度ω１は０となる。

【0063】

（実施形態の変形例）
以下、実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

【0064】

着座検知部５３は、トルク電流取得値（電流測定値ｉｑ１）の増加速度及び増加後の大きさのうち少なくとも一方に基づいて、ねじがねじ締め対象の部材に着座したか否かを検知してもよい。例えば、着座検知部５３は、電流測定値ｉｑ１を平滑化し、平滑化後の電流測定値ｉｑ１に基づいて着座を検知してもよい。着座検知部５３は、平滑化後の電流測定値ｉｑ１が所定時間（例えば、１００ミリ秒）に所定量（例えば、１０％）以上増加した後、平滑化後の電流測定値ｉｑ１がある範囲内の状態（例えば、所定の閾値より大きい状態）がある時間（例えば、１００ミリ秒）継続することをもって、ねじの着座を検知してもよい。

【0065】

着座検知部５３は、打撃検知部４９がインパクト機構１７の打撃動作を検知してから、所定のマスク期間が経過した後に、着座の有無の検知を開始してもよい。

【0066】

取得部６０は、トルク電流取得値としての電流測定値ｉｑ１を取得する構成に限定されない。取得部６０は、トルク電流取得値としてのトルク電流の指令値ｃｉｑ１を取得する構成であってもよい。この場合、取得部６０は、少なくとも速度制御部４２を含む。

【0067】

また、取得部６０は、取得部６０自身により電流測定値ｉｑ１を算出することで、電流測定値ｉｑ１を取得する構成に限定されない。取得部６０は、取得部６０以外の構成から電流測定値ｉｑ１を取得してもよい。

【0068】

電動工具１は、インパクト工具に限らず、インパクト機構１７を備えていない電動工具に適用されてもよい。電動工具１の構成は、例えば、インパクト工具に代えて、電動のドライバ、ドリル、ドリルドライバ、フライス、グラインダ、クリーナ、ジグソー又はホールソーに適用されてもよい。

【0069】

先端工具２８を用いた特定の作業時には、電流測定値ｉｑ１が増加し、その後、作業が完了した場合（例えば、ねじが着座した場合）、及び、不具合の発生時等には、電流測定値ｉｑ１の増加速度の減少、又は、電流測定値ｉｑ１の減少等が起きる。そこで、検知部（着座検知部５３）は、電流測定値ｉｑ１の増加を検知した後、電流測定値ｉｑ１の増加速度の減少、又は、電流測定値ｉｑ１の減少等を検知することで、作業の進行状況を検知してもよい。例えば、電流測定値ｉｑ１の変化速度又は電流測定値ｉｑ１の瞬時値を対応する閾値と比較することで、電流測定値ｉｑ１又はその増加速度の、増加又は減少を検知することができる。

【0070】

本開示の内容がドリル、フライス、ジグソー又はホールソーに適用される場合に、着座検知部５３に相当する検知部は、例えば、作業が完了したか否かを検知してもよい。本開示の内容がドリルに適用される場合は、作業の完了とは、先端工具としてのドリルビットが穴あけ対象の部材（木材等）を貫通することである。本開示の内容がフライス、ジグソー又はホールソーに適用される場合は、作業の完了とは、先端工具が切断対象の部材（木材等）を切断することである。検知部は、例えば、トルク電流の電流測定値ｉｑ１が第１の閾値よりも大きい状態から、所定時間以内に、第２の閾値以上低下することをもって、作業の完了を検知してもよい。検知部が作業の完了を検知すると、制御部４は、電動機１５の動作を停止させてもよい。

【0071】

また、着座検知部５３に相当する検知部は、作業の進行中に発生する不具合を検知してもよい。不具合の一例は、先端工具２８が破損すること、又は、ねじのねじ穴が潰れること等である。検知部は、例えば、トルク電流の電流測定値ｉｑ１が第３の閾値よりも大きい状態から、所定時間以内に、第４の閾値以上低下することをもって、不具合を検知してもよい。検知部が不具合を検知すると、制御部４は、電動機１５の動作を停止させてもよい。

【0072】

また、着座検知部５３は、先端工具２８により駆動されるナットが着座したか否かを検知してもよい。ナットが着座するとは、ナットが回転しながら直線的に移動して、移動方向に配置された部材の座面又は座面に配置された座金等に接することを言う。ナットの着座の有無の検知には、例えば、ねじの着座の有無の検知と同様の判定条件が用いられればよい。着座検知部５３がナットの着座を検知すると、制御部４は、電動機１５の動作を停止させてもよい。

【0073】

検知部（着座検知部５３）は、作業の進行状況を検知するための判定条件を、先端工具２８の種類等に応じて、複数の条件の中から自動で切り替えてもよい。電動工具１は、例えば、先端工具２８の種類を先端工具２８に付された識別符号を読み取ることで判定し、先端工具２８の種類に応じて、作業の進行状況を検知するための判定条件を切り替えてもよい。

【0074】

電動工具１は、着座検知部５３（検知部）の検知結果を報知する報知部を備えていてもよい。報知部は、例えば、ブザー又は光源を有し、着座検知部５３が着座を検知すると、音又は光を発することにより着座を報知する。

【0075】

電動機１５は、交流電動機に限定されず、直流電動機であってもよい。また、回転式の電動機１５に代えて、リニアモータが用いられてもよい。

【0076】

電動機１５において、回転子１３がコイル１４１を有しており、かつ、永久磁石１３１が固定子１４を有していてもよい。

【0077】

打撃検知部４９は、ショックセンサを備えていてもよい。ショックセンサは、ショックセンサに加えられた振動の大きさに応じた大きさの電圧又は電流を出力する。打撃検知部４９は、ショックセンサの出力に基づいてインパクト機構１７の打撃動作の有無を検知してもよい。ショックセンサは、インパクト機構１７で発生する振動が伝わる位置に配置されていればよい。例えば、インパクト機構１７の付近に配置されてもよいし、制御部４の付近に配置されてもよい。

【0078】

先端工具２８は、電動工具１の構成に含まれていなくてもよい。

【0079】

電動工具１は、ビット回転測定部を備えていてもよい。ビット回転測定部は、出力軸２１の回転角を測定する。ここでは、出力軸２１の回転角は、先端工具２８（ビット）の回転角に等しい。ビット回転測定部としては、例えば、光電式エンコーダ又は磁気式エンコーダを採用することができる。

【0080】

（まとめ）
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。

【0081】

第１の態様に係る電動工具１は、電動機１５と、出力軸２１と、取得部６０と、検知部（着座検知部５３）と、を備える。出力軸２１は、先端工具２８を保持する。出力軸２１は、電動機１５により駆動される。取得部６０は、電動機１５に供給されるトルク電流の値を取得する。検知部は、取得部６０で取得されたトルク電流の値であるトルク電流取得値（電流測定値ｉｑ１）に基づいて、先端工具２８による作業の進行状況を検知する。

【0082】

上記の構成によれば、電動工具１がトルクセンサを備えていなくても、作業の進行状況を検知することができる。

【0083】

また、第２の態様に係る電動工具１では、第１の態様において、出力軸２１は、ねじを締めるためのドライバビットを先端工具２８として保持する。検知部（着座検知部５３）は、ねじがねじ締め対象の部材に着座したか否かを検知する。

【0084】

上記の構成によれば、ねじの着座を検知できるので、着座後にねじを締め過ぎることを抑制するための対策等を実施することが可能となる。

【0085】

また、第３の態様に係る電動工具１では、第２の態様において、検知部（着座検知部５３）は、トルク電流取得値（電流測定値ｉｑ１）が増加した後、トルク電流取得値の変化量が所定量以下になることをもって、ねじが部材に着座したことを検知する。

【0086】

上記の構成によれば、簡素な処理によりねじの着座を検知できる。

【0087】

また、第４の態様に係る電動工具１では、第２又は３の態様において、検知部（着座検知部５３）は、トルク電流取得値（電流測定値ｉｑ１）の増加速度及び増加後の大きさのうち少なくとも一方に基づいて、ねじが部材に着座したか否かを検知する。

【0088】

上記の構成によれば、簡素な処理によりねじの着座を検知できる。

【0089】

また、第５の態様に係る電動工具１は、第２～４の態様のいずれか１つにおいて、制御部４を更に備える。制御部４は、検知部（着座検知部５３）の検知結果に基づいて電動機１５の動作を制御する。制御部４は、ねじが部材に着座したことを検知部が検知すると、電動機１５の動作を停止させる。

【0090】

上記の構成によれば、ねじの締め過ぎを抑制できる。

【0091】

また、第６の態様に係る電動工具１は、第１～４の態様のいずれか１つにおいて、制御部４を更に備える。制御部４は、検知部（着座検知部５３）の検知結果に基づいて電動機１５の動作を制御する。

【0092】

上記の構成によれば、作業の進行状況に応じて電動機１５を制御することができる。

【0093】

第１の態様以外の構成については、電動工具１に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

【符号の説明】

【0094】

１ 電動工具
４ 制御部
１５ 電動機
２１出力軸
２８ 先端工具
５３ 着座検知部（検知部）
６０ 取得部
ｉｑ１ 電流測定値（トルク電流取得値）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】