特許 7390587 電動工具、カムアウト検知方法及びプログラム

(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】2023-11-24

(45)【発行日】2023-12-04

(54)【発明の名称】電動工具、カムアウト検知方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25B 21/00 20060101AFI20231127BHJP

   B25B 21/02 20060101ALI20231127BHJP

   B25B 23/14 20060101ALI20231127BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20231127BHJP

【ＦＩ】

B25B21/00 510C

B25B21/00 530Z

B25B21/02 Z

B25B23/14 640M

B25F5/00 A

B25F5/00 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019207502

(22)【出願日】2019-11-15

(65)【公開番号】P2021079471

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-02-22

(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】植田 尊大

(72)【発明者】

【氏名】中原 雅之

(72)【発明者】

【氏名】草川 隆司

【審査官】山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／２３０１４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２３０１４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－３２８９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５４８３０８６（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｂ ２１／００

Ｂ２５Ｂ ２１／０２

Ｂ２５Ｂ ２３／１４

Ｂ２５Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、
前記モータをベクトル制御する制御部と、
先端工具と連結される出力軸と、
前記モータの動力を前記出力軸に伝達する伝達機構と、
前記モータの動作中に前記先端工具と前記先端工具による作業対象のねじとの嵌合が解除される現象であるカムアウト又は前記カムアウトの予兆を、前記モータに供給される励磁電流の正のピーク値に基づいて検知するカムアウト検知部と、を備え、
前記カムアウト検知部は、前記カムアウトと前記カムアウトの予兆とを区別せずに検知し、
前記カムアウト検知部は、所定の判定時間において前記正のピーク値がカムアウト閾値を上回った回数が所定回数以上であること、又は、前記所定の判定時間内における前記正のピーク値のばらつきが所定値を超えることをもって、前記カムアウトが生じた、又は、前記カムアウトの予兆が有ると判定する、
電動工具。

【請求項2】

前記制御部は、前記カムアウト検知部が前記カムアウト又は前記カムアウトの予兆を検知すると前記モータの回転数を低下させる又は前記モータを停止させるカムアウト応答機能を有する、
請求項１に記載の電動工具。

【請求項3】

前記制御部は、互いに切替え可能な動作モードとして、前記カムアウト応答機能を有効にする第１のモードと、前記カムアウト応答機能を無効にする第２のモードと、を有する、
請求項２に記載の電動工具。

【請求項4】

前記カムアウト検知部が前記カムアウト又は前記カムアウトの予兆を検知すると通知を行う通知部を備える、
請求項１～３のいずれか一項に記載の電動工具。

【請求項5】

前記伝達機構は、前記出力軸に加えられるトルクの大きさに応じて前記出力軸に打撃力を加える打撃動作を行うインパクト機構を有する、
請求項１～４のいずれか一項に記載の電動工具。

【請求項6】

モータと、
前記モータをベクトル制御する制御部と、
先端工具と連結される出力軸と、
前記モータの動力を前記出力軸に伝達する伝達機構と、を備える電動工具を対象として実行されるカムアウト検知方法であって、
前記カムアウト検知方法は、カムアウト検知部が、
前記モータの動作中に前記先端工具と前記先端工具による作業対象のねじとの嵌合が解除される現象であるカムアウト又は前記カムアウトの予兆を、前記モータに供給される励磁電流の正のピーク値に基づいて検知し、
前記カムアウトと前記カムアウトの予兆とを区別せずに検知し、
所定の判定時間において前記正のピーク値がカムアウト閾値を上回った回数が所定回数以上であること、又は、前記所定の判定時間内における前記正のピーク値のばらつきが所定値を超えることをもって、前記カムアウトが生じた、又は、前記カムアウトの予兆が有ると判定する、
カムアウト検知方法。

【請求項7】

請求項６に記載のカムアウト検知方法を、１以上のプロセッサに実行させるための、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は一般に電動工具、カムアウト検知方法及びプログラムに関し、より詳細には、ベクトル制御されるモータを備える電動工具、この電動工具を対象として実行されるカムアウト検知方法、及び、このカムアウト検知方法を実行するためのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のインパクト工具（電動工具）は、モータと、駆動軸と、出力軸と、ソケット（先端工具）と、を有する。モータの回転は駆動軸を介して出力軸に伝達される。出力軸は、ソケットに連結される。ソケットは、被締め付け部材であるボルト（ねじ）の頭部やナットと嵌合する角孔を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１９３０６２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記載のインパクト工具等の電動工具において、電動工具の動作中にソケット等の先端工具がボルト等のねじから外れる現象であるカムアウトが起きることがある。

【0005】

本開示は、カムアウト又はカムアウトの予兆を検知することができる電動工具、カムアウト検知方法及びプログラム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、モータと、制御部と、出力軸と、伝達機構と、カムアウト検知部と、を備える。前記制御部は、前記モータをベクトル制御する。前記出力軸は、先端工具と連結される。前記伝達機構は、前記モータの動力を前記出力軸に伝達する。前記カムアウト検知部は、カムアウト又は前記カムアウトの予兆を、前記モータに供給される励磁電流の正のピーク値に基づいて検知する。前記カムアウトは、前記モータの動作中に前記先端工具と前記先端工具による作業対象のねじとの嵌合が解除される現象である。前記カムアウト検知部は、前記カムアウトと前記カムアウトの予兆とを区別せずに検知する。前記カムアウト検知部は、所定の判定時間において前記正のピーク値がカムアウト閾値を上回った回数が所定回数以上であること、又は、前記所定の判定時間内における前記正のピーク値のばらつきが所定値を超えることをもって、前記カムアウトが生じた、又は、前記カムアウトの予兆が有ると判定する。

【0007】

本開示の一態様に係るカムアウト検知方法は、モータと、制御部と、出力軸と、伝達機構と、を備える電動工具を対象として実行されるカムアウト検知方法である。前記制御部は、前記モータをベクトル制御する。前記出力軸は、先端工具と連結される。前記伝達機構は、前記モータの動力を前記出力軸に伝達する。前記カムアウト検知方法は、カムアウト検知部が、カムアウト又は前記カムアウトの予兆を、前記モータに供給される励磁電流の正のピーク値に基づいて検知する。前記カムアウトは、前記モータの動作中に前記先端工具と前記先端工具による作業対象のねじとの嵌合が解除される現象である。前記カムアウト検知方法は、前記カムアウト検知部が、前記カムアウトと前記カムアウトの予兆とを区別せずに検知し、所定の判定時間において前記正のピーク値がカムアウト閾値を上回った回数が所定回数以上であること、又は、前記所定の判定時間内における前記正のピーク値のばらつきが所定値を超えることをもって、前記カムアウトが生じた、又は、前記カムアウトの予兆が有ると判定する。

【0008】

本開示の一態様に係るプログラムは、前記カムアウト検知方法を、１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0009】

本開示は、カムアウト又はカムアウトの予兆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】

【0010】

【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、同上の電動工具の制御部によるベクトル制御の説明図である。

【図4】図４は、同上の電動工具の作業対象であるねじの断面図である。

【図5】図５は、同上の電動工具の動作例を示すグラフである。

【図6】図６は、同上の電動工具の別の動作例を示すグラフである。

【図7】図７は、同上の電動工具におけるカムアウト検知方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

（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（図２参照）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。図１、図２に示すように、電動工具１は、モータ１５と、制御部４と、出力軸２１と、伝達機構１８と、カムアウト検知部５４と、を備える。制御部４は、モータ１５をベクトル制御する。出力軸２１は、先端工具２８と連結される。伝達機構１８は、モータ１５の動力を出力軸２１に伝達する。カムアウト検知部５４は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、モータ１５に供給される励磁電流（電流測定値ｉｄ１）の振幅に相関する物理量に基づいて検知する。カムアウトは、モータ１５の動作中に先端工具２８と先端工具２８による作業対象のねじ（締付部材３０）との嵌合が解除される現象である。

【0013】

本実施形態の電動工具１によれば、カムアウト又はカムアウトの予兆を検知することができる。そのため、カムアウト又はカムアウトの予兆の検知に応じた対処を、自動にて又は作業者の操作にて行うことができる。

【0014】

モータ１５は、ブラシレスモータである。特に、本実施形態のモータ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。モータ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、回転動力を出力する回転軸１６を有している。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。

【0015】

ベクトル制御は、モータ１５のコイル１４１に供給される電流を、磁束を発生する電流成分（励磁電流）とトルク（回転力）を発生する電流成分（トルク電流）とに分解し、それぞれの電流成分を独立に制御するモータ制御方式の一種である。

【0016】

電流測定値ｉｄ１は、ベクトル制御と、カムアウト又はカムアウトの予兆の検知と、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カムアウト又はカムアウトの予兆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】

（２）電動工具
図２に示すように、電動工具１は、電源部３２と、モータ１５と、モータ回転測定部２７と、伝達機構１８と、出力軸２１と、ソケット２３と、先端工具２８と、を備えている。また、電動工具１は、トリガスイッチ２９と、制御部４と、を備えている。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。

【0018】

出力軸２１は、モータ１５から伝達機構１８を介して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に固定されている。ソケット２３には、先端工具２８が着脱自在に取り付けられる。先端工具２８は、出力軸２１と一緒に回転する。電動工具１は、モータ１５の駆動力で出力軸２１を回転させることで、先端工具２８を回転させる。すなわち、電動工具１は、先端工具２８をモータ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。

【0019】

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。

【0020】

本実施形態の先端工具２８は、締付部材３０（ねじ）を締める又は緩めるためのドライバビットである。より詳細には、先端工具２８は、先端部２８０が＋（プラス）形に形成されたプラスドライバビットである。すなわち、出力軸２１は、ねじを締める又は緩めるためのドライバビットを保持し、モータ１５から動力を得て回転する。以下では、電動工具１によりねじを締める場合について説明する。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に示すように、本実施形態の締付部材３０は、木ねじである。締付部材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の第１端に、頭部３０１がつながっている。円筒部３０２の第２端に、ねじ部３０３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３１０（図４参照）が形成されている。ねじ穴３１０は、例えば、＋形の穴である。ねじ部３０３には、ねじ山が形成されている。

【0021】

先端工具２８は、締付部材３０と嵌合する。すなわち、先端工具２８は、締付部材３０の頭部３０１のねじ穴３１０に挿入される。この状態で、先端工具２８は、モータ１５に駆動されて回転し、締付部材３０を回転させる。これにより、締付部材３０（木ねじ）は、ねじ締め対象の部材（例えば壁材）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。すなわち、先端工具２８は、締付部材３０に締め付ける力（又は緩める力）を加える。

【0022】

本実施形態では、締付部材３０のねじ穴３１０（図４参照）に先端工具２８の先端部２８０の少なくとも一部が挿入された状態を指して、先端工具２８と締付部材３０とが嵌合していると言う。また、モータ１５の動作（回転）中に、先端工具２８と締付部材３０とが嵌合している状態から、先端工具２８の先端部２８０がねじ穴３１０の外に出ることを指して、先端工具２８と締付部材３０との嵌合が解除される現象、すなわち、カムアウトが起きると言う。そして、先端部２８０がねじ穴３１０の中に有るときであって、これからカムアウトが起きることが予測されるとき、カムアウトの予兆が有ると言う。

【0023】

電源部３２は、モータ１５を駆動する電流を供給する。電源部３２は、例えば、電池パックである。電源部３２は、例えば、１又は複数の２次電池を含む。

【0024】

伝達機構１８は、遊星歯車機構２５と、駆動軸２２と、インパクト機構１７と、を有している。伝達機構１８は、モータ１５の回転軸１６の回転動力を出力軸２１に伝達する。より詳細には、伝達機構１８は、モータ１５の回転軸１６の回転動力を調整して、出力軸２１の回転として出力する。

【0025】

モータ１５の回転軸１６は、遊星歯車機構２５に接続されている。駆動軸２２は、遊星歯車機構２５と、インパクト機構１７と、に接続されている。遊星歯車機構２５は、モータ１５の回転軸１６の回転動力を所定の減速比で減速して、駆動軸２２の回転として出力する。

【0026】

インパクト機構１７は、出力軸２１と連結されている。インパクト機構１７は、遊星歯車機構２５及び駆動軸２２を介して受け取ったモータ１５（回転軸１６）の回転動力を出力軸２１に伝達する。また、インパクト機構１７は、出力軸２１に打撃力を加える打撃動作を行う。

【0027】

インパクト機構１７は、ハンマ１９と、アンビル２０と、ばね２４と、を備えている。ハンマ１９は、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に接触しており、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。

【0028】

出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷（トルク）がかかっていない場合には、インパクト機構１７は、モータ１５の回転動力により出力軸２１を連続的に回転させる。すなわち、この場合には、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。

【0029】

一方で、出力軸２１に所定の大きさ以上の負荷がかかった場合には、インパクト機構１７は、打撃動作を行う。インパクト機構１７は、打撃動作において、モータ１５の回転動力をパルス状のトルクに変換して打撃力を発生する。すなわち、打撃動作では、ハンマ１９は、駆動軸２２との間の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（つまり、出力軸２１側へ移動して）アンビル２０に回転方向の打撃力を加え、出力軸２１を回転させる。つまり、インパクト機構１７は、アンビル２０を介して出力軸２１に軸（出力軸２１）周りの回転打撃を加える。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加える動作が繰り返される。ハンマ１９が前進と後退とを１回ずつ行う間に、打撃力が１回発生する。

【0030】

トリガスイッチ２９は、モータ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。トリガスイッチ２９を引く操作により、モータ１５のオンオフを切替可能である。また、トリガスイッチ２９を引く操作の引込み量で、モータ１５の回転速度を調整可能である。その結果として、トリガスイッチ２９を引く操作の引込み量で、出力軸２１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、モータ１５及び出力軸２１の回転速度が速くなる。制御部４は、トリガスイッチ２９を引く操作の引込み量に応じて、モータ１５及び出力軸２１を回転又は停止させ、また、モータ１５及び出力軸２１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を介して出力軸２１に連結される。そして、トリガスイッチ２９への操作によってモータ１５及び出力軸２１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。

【0031】

モータ回転測定部２７は、モータ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。

【0032】

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、モータ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モータ１５の動作を制御する。

【0033】

（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。

【0034】

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、カムアウト検知部５４と、通知部５５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。

【0035】

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、電源部３２（図２参照）からインバータ回路部５１を介してモータ１５に供給される電流を測定する。ここで、モータ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。

【0036】

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

【0037】

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、モータ１５に供給されるｄ軸電流（励磁電流）及びｑ軸電流（トルク電流）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。

【0038】

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で測定されたモータ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。

【0039】

指令値生成部４１は、モータ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、トリガスイッチ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。

【0040】

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、モータ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。

【0041】

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と、に基づいて、指令値ｃｉｄ１を生成する。指令値ｃｉｄ１は、モータ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。すなわち、制御部４は、モータ１５のコイル１４１に供給される励磁電流（ｄ軸電流）を指令値ｃｉｄ１に近づけるようにモータ１５の動作を制御する。

【0042】

本実施形態では、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である。ただし、磁束制御部４６は、常時励磁電流の大きさを０にするための指令値ｃｉｄ１を生成してもよいし、必要に応じて、励磁電流の大きさを０よりも大きく又は小さくするための指令値ｃｉｄ１を生成してもよい。励磁電流の指令値ｃｉｄ１が０より小さくなると、モータ１５にマイナスの励磁電流（弱め磁束電流）が流れる。

【0043】

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、モータ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。

【0044】

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、モータ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。

【0045】

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で測定されたモータ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。

【0046】

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、モータ１５に供給される電力を制御する。これにより、インバータ回路部５１は、指令値ｃｖ_ｕ１、ｃｖ_ｖ１、ｃｖ_ｗ１に応じた３相電圧をモータ１５に供給する。

【0047】

モータ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。

【0048】

この結果、制御部４は、モータ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、モータ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モータ１５の角速度を制御する。

【0049】

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、モータ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からモータ１５への電力供給を停止させる。

【0050】

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。打撃検知部４９についての詳細は後述する。

【0051】

（４）ベクトル制御の詳細
以下、制御部４によるベクトル制御について更に詳細に説明する。図３は、ベクトル制御の解析モデル図である。図３には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻線固定軸が示されている。ベクトル制御では、モータ１５の回転子１３に設けられた永久磁石１３１が作る磁束の回転速度と同じ速度で回転する回転座標系が考慮される。回転座標系において、永久磁石１３１が作る実際の磁束の方向をｄ軸の方向とし、制御部４によるモータ１５の制御に対応する座標軸であってｄ軸に対応する座標軸を、γ軸とする。また、ｄ軸から電気角で９０度進んだ位相にｑ軸を取り、γ軸から電気角で９０度進んだ位相にδ軸を取る。

【0052】

ｄｑ軸は回転しており、その回転速度をωで表す。γδ軸も回転しており、その回転速度をω_ｅで表す。図３のω_ｅは、図１のω１と一致する。また、ｄｑ軸において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たｄ軸の角度（位相）をθで表す。同様に、γδ軸において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たγ軸の角度（位相）をθ_ｅで表す。図３のθ_ｅは、図１のθ１と一致する。θ及びθ_ｅにて表される角度は、電気角における角度であり、回転子位置又は磁極位置とも呼ばれる。ω及びω_ｅにて表される回転速度は、電気角における角速度である。

【0053】

θとθ_ｅとが一致しているとき、ｄ軸及びｑ軸はそれぞれγ軸及びδ軸と一致する。ベクトル制御において、制御部４は、基本的に、θとθ_ｅとが一致するように制御を行う。そのため、ｄ軸電流の指令値ｃｉｄ１が０の場合に、モータ１５にかかる負荷が増加又は減少すると、制御部４は、これにより生じるθとθ_ｅとの差分を補償するように制御を行うので、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１が正の値又は負の値となる。具体的には、モータ１５にかかる負荷が小さくなった直後は、ｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１は正の値となり、モータ１５にかかる負荷が大きくなった瞬間は、電流測定値ｉｄ１は負の値となる。

【0054】

（５）打撃検知
インパクト機構１７は、出力軸２１に加えられるトルクの大きさに応じて打撃動作を行う。打撃検知部４９は、モータ１５のコイル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。以下では、図５、図６を参照して、打撃検知部４９による打撃動作の有無の検知方法の一例を説明する。ユーザが先端工具２８を締付部材３０に押し付ける力は、図５の場合に、図６の場合と比較して小さいため、図５と図６とで電動工具１の挙動が異なっている。図５、図６において、Ｎ１は、モータ１５（回転子１３）の回転数であり、ｃＮ１は、モータ１５の回転数の指令値である。つまり、指令値ｃＮ１は、モータ１５の角速度の指令値ｃω１を回転数に換算した値である。Ｂｄ１は、単位時間あたりのｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の最大値（ピーク値）を、単位時間（例えば、数ミリ秒～数十ミリ秒）ごとにプロットした値である。Ｂｄ２は、単位時間あたりのｄ軸電流の電流測定値ｉｄ１の最小値を、単位時間（例えば、数ミリ秒～数十ミリ秒）ごとにプロットした値である。ここでは、Ｂｄ１は正の値であり、Ｂｄ２は負の値である。以下では、Ｂｄ１を正のｄ軸電流測定値と称し、Ｂｄ２を負のｄ軸電流測定値と称す。

【0055】

正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１及び負のｄ軸電流測定値Ｂｄ２は、ｄ軸電流（励磁電流）の振幅に相関する物理量である。ｄ軸電流の振幅に相関する物理量とは、ｄ軸電流の振幅そのものと、ｄ軸電流の振幅から算出される物理量と、を含む。

【0056】

ここでは、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１の両方に基づいて打撃動作の有無を検知する。より詳細には、電流測定値ｉｄ１に関しては、打撃検知部４９は、次の第１条件が満たされるか否かの判定を行う。第１条件は、電流測定値ｉｄ１の振幅が所定のｄ軸閾値よりも大きいことである。電流測定値ｉｄ１の振幅は、例えば、単位時間あたりの電流測定値ｉｄ１の最大値と最小値との差分の１／２として定義される。つまり、電流測定値ｉｄ１の振幅は、例えば、単位時間あたりの正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１の最大値と負のｄ軸電流測定値Ｂｄ２の最小値との差分の１／２として定義される。打撃検知部４９は、例えば、単位時間ごとに、第１条件が満たされるか否かを判定する。図５に図示されている振幅Ａ１は、ある時点ｔ５から単位時間（例えば、数ミリ秒～数十ミリ秒）が経過するまでの間の各時点の電流測定値ｉｄ１により定義される、電流測定値ｉｄ１の振幅の２倍の値である。

【0057】

このように、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１（励磁電流）の振幅に基づいて打撃動作の有無を検知する。

【0058】

また、電流測定値ｉｑ１に関しては、打撃検知部４９は、次の第２条件が満たされるか否かの判定を行う。第２条件は、所定時間（例えば、数十ミリ秒）あたりの電流測定値ｉｑ１の減少量が所定のｑ軸閾値よりも大きいことである。打撃検知部４９は、例えば、上記所定時間ごとに、第２条件が満たされるか否かを判定する。

【0059】

このように、打撃検知部４９は、所定時間あたりの電流測定値ｉｑ１（トルク電流）の減少量に基づいて打撃動作の有無を検知する。

【0060】

打撃検知部４９は、例えば、第１条件及び第２条件のうち一方が満たされてから、他方が満たされるまでに要した時間が所定の時間閾値以下の場合に、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を出力する。また、打撃検知部４９は、それ以外の場合に、インパクト機構１７が打撃動作をしていないという検知結果を出力する。

【0061】

つまり、モータ１５にかかる負荷は時々刻々と増減し、打撃動作が開始することにより、モータ１５にかかる負荷の増減量が大きくなるので、θとθｅとの差分が大きくなり、励磁電流の電流測定値ｉｄ１の振幅が大きくなる。また、打撃動作が開始することにより、モータ１５にかかる負荷が増減を繰り返しながら減少するので、トルク電流の電流測定値ｉｑ１が減少する。打撃検知部４９は、このような変化の有無を第１条件及び第２条件により判定することで、打撃動作の有無を検知する。

【0062】

ｄ軸閾値及びｑ軸閾値等の閾値は、例えば、制御部４を構成するマイクロコントローラのメモリに予め記録されている。

【0063】

なお、打撃検知部４９は、モータ１５の始動時（回転開始時）から所定のマスク期間Ｔｍ１が経過した後に、インパクト機構１７の打撃動作の有無の検知を開始する。そのため、マスク期間Ｔｍ１において打撃検知部４９が打撃動作を誤検知することを抑制できる。

【0064】

図５では、時点ｔ０にモータ１５が動作を開始した後、時点ｔ１に、インパクト機構１７が打撃動作を開始する。時点ｔ１から少し時間が経過してから、電流測定値ｉｄ１の振幅が増加する。また、時点ｔ１から時点ｔ２まで、電流測定値ｉｑ１は、増減を繰り返しながら減少する。時点ｔ１から時点ｔ２までの間に、第２条件が１回又は２回満たされる。打撃検知部４９は、時点ｔ１と時点ｔ２との間の少なくとも一部の期間において、第１条件及び第２条件に基づいて打撃動作を検知することができる。

【0065】

図６では、図５と同様に、時点ｔ０にモータ１５が動作を開始した後、時点ｔ１に、インパクト機構１７が打撃動作を開始する。時点ｔ１の後の時点ｔ２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を出力する。

【0066】

図５、図６では、時点ｔ６に、締付部材３０を締める作業が完了する。すなわち、時点ｔ６に、締付部材３０が着座する。そこで、時点ｔ６に、ユーザがトリガスイッチ２９を引き込む操作をやめる。これにより、指令値ｃＮ１が０［ｒｐｍ］まで低下するので、回転数Ｎ１が０［ｒｐｍ］となる。すなわち、モータ１５が停止する。

【0067】

（６）カムアウトが起きるメカニズム
以下、図４を参照して、カムアウトについて説明する。まず、電動工具１においてカムアウトが起きるメカニズムの第１例を説明する。モータ１５の回転数Ｎ１が不安定である場合等に、ハンマ１９は移動可能な範囲における前端まで前進し、その結果、先端工具２８から締付部材３０への押付力が瞬間的に増加することがある。その後、締付部材３０から先端工具２８への反作用により先端工具２８が締付部材３０から離れ、カムアウトが起きることがある。

【0068】

次に、電動工具１においてカムアウトが起きるメカニズムの第２例を説明する。締付部材３０のねじ穴３１０（図４参照）にはテーパ面３１１が設けられており、締付部材３０の軸方向と交差する方向の力が先端工具２８からテーパ面３１１に加わると、先端工具２８は、テーパ面３１１に沿ってねじ穴３１０の外へ移動することがある。すなわち、カムアウトが起きることがある。例えば、締付部材３０に対する先端工具２８の向きが斜め向きであるために先端工具２８から締付部材３０に加わる力のうち締付部材３０の軸方向と交差する方向の成分が比較的大きくなる場合等に、第２例のメカニズムでカムアウトが起きることがある。また、モータ１５の回転数Ｎ１に対して先端工具２８から締付部材３０への押付力が不足している場合等に、第２例のメカニズムでカムアウトが起きることがある。

【0069】

第１例で説明したメカニズム、第２例で説明したメカニズム、又はそれらの両方が原因となって、カムアウトが起きることがある。

【0070】

（７）カムアウト又はその予兆の検知
次に、カムアウト検知部５４がカムアウト又はその予兆を検知する過程の一例を、図５、図６を参照して説明する。

【0071】

カムアウト検知部５４は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、モータ１５に供給される励磁電流（電流測定値ｉｄ１）の振幅に相関する物理量に基づいて検知する。ここで、カムアウト検知部５４は、励磁電流の正のピーク値を、励磁電流の振幅に相関する物理量として用いる。つまり、カムアウト検知部５４は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１に基づいて検知する。

【0072】

より詳細には、カムアウト検知部５４は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、励磁電流の正のピーク値の変動に基づいて検知する。言い換えると、カムアウト検知部５４は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１の変動に基づいて検知する。

【0073】

一例として、カムアウト検知部５４は、カムアウト閾値Ｔｈ１を設定し、カムアウト閾値Ｔｈ１と正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１とを比較することで、カムアウト又はカムアウトの予兆を検知する。より詳細には、カムアウト検知部５４は、所定の判定時間において正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を上回った回数が所定回数以上であることをもって、カムアウトが生じた又はカムアウトの予兆が有ると判定する。

【0074】

ユーザが先端工具２８を締付部材３０に押し付ける力は、図５の場合に、図６の場合と比較して小さい。そのため、図５では、先端工具２８が締付部材３０のねじ穴３１０の内面から離れやすい。言い換えると、図５では、電動工具１は、カムアウトが生じやすい（カムアウトの予兆が有る）状態になっている。先端工具２８がねじ穴３１０の内面から離れた瞬間は、モータ１５にかかる負荷が小さくなるため、電流測定値ｉｄ１は正の値となり大きくなる。すなわち、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１が大きくなる。そして、カムアウトの予兆が有る状態においては、先端工具２８がねじ穴３１０の内面から離れる事象と内面に接する事象とを繰り返す可能性が高い。よって、カムアウト検知部５４は、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を上回った回数を監視することで、カムアウトの予兆を検知できる。

【0075】

また、カムアウトが生じる場合も同様に、カムアウトが起きる前に、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１が大きくなるので、カムアウト検知部５４は、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を上回った回数を監視することで、カムアウトを検知できる。

【0076】

本実施形態のカムアウト検知部５４は、カムアウトとカムアウトの予兆とを区別せずに検知する。つまり、カムアウト検知部５４がカムアウトを検知する条件とカムアウトの予兆を検知する条件とは同じであり、カムアウト検知部５４は、電動工具１においてカムアウトが生じた場合とカムアウトの予兆が有る場合とで、同じ検知結果を出力する。

【0077】

判定時間は、例えば、２００［ｍｓ］である。所定回数は、例えば、１０回である。つまり、この例では、カムアウト検知部５４は、２００［ｍｓ］の間に正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を１０回以上上回ると、カムアウトが生じた又はカムアウトの予兆が有ると判定する。

【0078】

図５では、時点ｔ３から時点ｔ４までの間の時間（判定時間）において、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を上回った回数は、１２回である。そのため、時点ｔ４において、カムアウト検知部５４は、カムアウトが生じた又はカムアウトの予兆が有ると判定する。

【0079】

図６では、図５と比較して正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１が小さい。図６では、時点ｔ０以降の任意の判定時間において、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を上回った回数は、１０回未満となる。そのため、カムアウト検知部５４は、カムアウトが生じておらず、かつ、カムアウトの予兆が無いと判定する。

【0080】

ところで、カムアウト閾値Ｔｈ１は、打撃検知部４９が打撃動作を検知しているときと、していないときとで、異なる値であってもよい。打撃検知部４９が打撃動作を検知しているときは、していないときよりも正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１が大きくなる傾向がある。そのため、カムアウト閾値Ｔｈ１は、打撃検知部４９が打撃動作を検知しているとき、していないときよりも大きい値であってもよい。

【0081】

電動工具１の通知部５５は、カムアウト検知部５４がカムアウト又はカムアウトの予兆を検知すると通知を行う。通知部５５は、例えば、発光ダイオード等の発光部を備えており、発光状態を変更することで、ユーザへ通知を行う。発光状態を変更するとは、例えば、点灯と消灯とを切り替えること、明るさを変更すること、及び、光の色を変更すること等である。あるいは、通知部５５は、例えば、ブザー又はスピーカ等を備えており、音（音声を含む）によりユーザへ通知を行う。音声による通知とは、例えば、「電動工具をねじに強く押し付けてください。」というメッセージを発することである。あるいは、通知部５５は、例えば、通信インタフェースを備えており、有線通信又は無線通信により信号を外部装置へ送信することにより、外部装置へ通知を行う。

【0082】

カムアウトの予兆が検知されたときに通知部５５が通知を行うことで、ユーザがカムアウトの予兆を知ることができる。また、カムアウトが検知されたときに通知部５５が通知を行うことで、ユーザが締付部材３０を視認できない状況であっても、ユーザは、カムアウトが生じたことを知ることができる。

【0083】

（８）カムアウト応答機能
制御部４は、カムアウト応答機能を有する。カムアウト応答機能において、制御部４は、カムアウト検知部５４がカムアウト又はカムアウトの予兆を検知するとモータ１５の回転数Ｎ１を低下させる又はモータ１５を停止させる。

【0084】

また、制御部４は、互いに切替え可能な動作モードとして、カムアウト応答機能を有効にする第１のモードと、カムアウト応答機能を無効にする第２のモードと、を有する。図５、図６は、制御部４の動作モードが第２のモードのときのグラフである。ただし、図５の破線部ｃＮ２は、仮に制御部４の動作モードが第１のモードである場合の、時点ｔ４以降の指令値ｃＮ１の変化を示している。

【0085】

制御部４の動作モードが第１のモードの場合に、図５では、時点ｔ４において、カムアウト検知部５４は、カムアウト又はカムアウトの予兆を検知する。すると、制御部４は、モータ１５の回転数Ｎ１を低下させる又はモータ１５を停止させる。ここでは、制御部４がモータ１５の回転数Ｎ１を低下させるとして説明する。すなわち、時点ｔ４において、制御部４は、破線部ｃＮ２で示されるように、モータ１５の回転数Ｎ１の指令値ｃＮ１を低下させる。これにより、回転数Ｎ１も低下する。制御部４は、例えば、カムアウト検知部５４がカムアウト又はカムアウトの予兆を検知した時点以降には、トリガスイッチ２９の引込み量に応じて指令値ｃＮ１を仮決定した後に、指令値ｃＮ１を低下させる。より具体的には、制御部４の指令値生成部４１が、角速度の指令値ｃω１を低下させることで、実質的に回転数Ｎ１の指令値ｃＮ１を低下させる。

【0086】

なお、制御部４は、低下前の回転数Ｎ１に基づいて、低下後の回転数Ｎ１を決定してもよい。例えば、制御部４は、カムアウト検知部５４がカムアウト又はカムアウトの予兆を検知すると、その時点における指令値ｃＮ１に０よりも大きく１よりも小さい所定の値（例えば、０．９）を乗じた値を、新たな指令値ｃＮ１としてもよい。また、制御部４は、カムアウト検知部５４がカムアウト又はカムアウトの予兆を検知すると、その時点における指令値ｃＮ１から所定の値（例えば、２０００［ｒｐｍ］）を引いた値を、新たな指令値ｃＮ１としてもよい。ただし、制御部４は、指令値ｃＮ１が０以上となるように、適宜上記所定の値を調整する。

【0087】

モータ１５の回転数Ｎ１を低下させることにより、インパクト機構１７の打撃動作における打撃力の大きさが低下する。その結果、先端工具２８から締付部材３０に加わる力が低下する。また、締付部材３０から先端工具２８に作用する、先端工具２８を締付部材３０から離れさせる向きの力（反力）が低下する。その結果、カムアウトが起きる可能性を低減できる。

【0088】

また、モータ１５の回転数Ｎ１が低下することで、インパクト機構１７の打撃動作における打撃力の発生間隔（すなわち、ハンマ１９とアンビル２０との衝突の周期）が長くなるので、カムアウトが起きる可能性を低減できる。

【0089】

なお、カムアウト又はその予兆が検知された場合に制御部４がモータ１５を停止させる場合には、モータ１５の停止後、ユーザは、次のような対処を取ることができる。ユーザは、改めてトリガスイッチ２９を引いてモータ１５を始動させ、先端工具２８を締付部材３０に更に強く押し付けることで、カムアウトが起きる可能性を低減させることができる。また、ユーザは、先端工具２８を締付部材３０に適した種類の先端工具へと取り換えることで、カムアウトが起きる可能性を低減させることができる。通知部５５は、ユーザが取り得る対処の内容を通知してもよい。

【0090】

なお、電動工具１は、例えば、ユーザの操作を受け付ける第１のユーザインターフェースを備えている。第１のユーザインターフェースは、例えば、釦、スライドスイッチ又はタッチパネル等である。第１のユーザインターフェースに対するユーザの操作に応じて、制御部４は、動作モードを第１のモードと第２のモードとの間で切り替える。一例として、ユーザは、電動工具１を用いてねじ締めをする場合に制御部４の動作モードを第１のモードにし、それ以外の場合に第２のモードにする。

【0091】

また、第１のユーザインターフェースは、第１のモードへの切替えに対応する位置に、カムアウト検知に対応する表示を有していてもよい。上記表示は、例えば、「カムアウト検知モード」若しくは「カムアウト防止モード」等の文字、又は、ねじがカムアウトする様子を表す図、絵若しくは写真等である。第１のモードに切り替えるための機械的な釦又はタッチパネルの画面に表示された釦に、上記表示が設けられていてもよいし、釦の近傍に上記表示が設けられていてもよい。また、第１のモードのときのスライドスイッチの位置の近傍に、上記表示が設けられていてもよい。

【0092】

（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。

【0093】

電動工具１と同様の機能は、カムアウト検知方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

【0094】

一態様に係るカムアウト検知方法は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、モータ１５に供給される励磁電流の振幅に相関する物理量に基づいて検知する。

【0095】

すなわち、図７に示すように、カムアウト検知部５４は、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１を取得する（ステップＳＴ１）。さらに、カムアウト検知部５４は、判定時間において正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を上回った回数が所定回数以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。カムアウト検知部５４は、判定時間において正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１がカムアウト閾値Ｔｈ１を上回った回数が所定回数以上の場合は（ステップＳＴ２：ＹＥＳ）、カムアウトが生じた又はカムアウトの予兆が有ると判定する（ステップＳＴ３）。カムアウト検知部５４がカムアウトが生じた又はカムアウトの予兆が有ると判定すると、制御部４は、モータ１５の回転数Ｎ１を低下させる（ステップＳＴ４）。

【0096】

一態様に係るプログラムは、上記のカムアウト検知方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

【0097】

本開示における電動工具１は、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は、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。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プロセッサが実行することによって、本開示における電動工具１としての機能の一部が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

【0098】

また、電動工具１における複数の機能が、１つの筐体内に集約されていることは電動工具１に必須の構成ではなく、電動工具１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、電動工具１の少なくとも一部の機能、例えば、カムアウト検知部５４の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

【0099】

モータ１５は、交流モータであってもよいし、直流モータであってもよい。

【0100】

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。

【0101】

先端工具２８は、プラスドライバビットに限定されず、例えば、マイナスドライバビットであってもよいし、トルクス（登録商標）ビットであってもよいし、レンチビットであってもよい。

【0102】

打撃検知部４９は、制御部４とは別に設けられていてもよい。つまり、モータ１５をベクトル制御する制御部４の機能を実現する構成と、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の機能を実現する構成とが、別々に設けられていてもよい。

【0103】

カムアウト検知部５４は、制御部４とは別に設けられていてもよい。つまり、モータ１５をベクトル制御する制御部４の機能を実現する構成と、カムアウト又はその予兆を検知するカムアウト検知部５４の機能を実現する構成とが、別々に設けられていてもよい。

【0104】

モータ回転測定部２７に代えて、モータ１５の回転軸１６の角加速度又は周方向の加速度を測定する加速度センサを用いてもよい。

【0105】

打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１に関する第１条件及び電流測定値ｉｑ１に関する第２条件のうち少なくとも一方が満たされることをもって、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を出力してもよい。また、打撃検知部４９は、第１条件のみに基づいて打撃動作の有無を判定してもよいし、第２条件のみに基づいて打撃動作の有無を判定してもよい。

【0106】

また、打撃検知部４９は、第２条件として、電流測定値ｉｑ１の絶対値に関する条件を用いてもよい。例えば、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｑ１（瞬時値）の絶対値が所定の閾値を超えることを、第２条件としてもよい。そして、打撃検知部４９は、例えば、第２条件が満たされた後に第１条件が満たされることをもって、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を出力してもよい。あるいは、打撃検知部４９は、例えば、第１条件及び第２条件のうち一方が満たされてから、他方が満たされるまでに要した時間が所定の時間閾値以下の場合に、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を出力してもよい。

【0107】

また、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｑ１の絶対値が所定の閾値を超え、その後、所定時間あたりの電流測定値ｉｑ１の減少量が所定のｑ軸閾値よりも大きいことを、第２条件としてもよい。そして、打撃検知部４９は、例えば、第１条件及び第２条件のうち一方が満たされてから、他方が満たされるまでに要した時間が所定の時間閾値以下の場合に、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を出力してもよい。

【0108】

このように、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｑ１（トルク電流）の絶対値と所定時間あたりの電流測定値ｉｑ１（トルク電流）の減少量とのうち少なくとも一方に基づいて打撃動作の有無を検知してもよい。

【0109】

また、打撃検知部４９は、電流測定値ｉｄ１、ｉｑ１のうち少なくとも一方に加えて、モータ１５の回転数Ｎ１に基づいて、打撃動作の有無を検知してもよい。

【0110】

打撃検知部４９は、トルク電流の電流測定値ｉｑ１に代えて、指令値ｃｉｑ１に基づいて打撃動作の有無を検知してもよい。すなわち、実施形態及び各変形例での打撃動作の有無の検知において、電流測定値ｉｑ１を指令値ｃｉｑ１に置き換えてもよい。

【0111】

打撃検知部４９は、励磁電流の電流測定値ｉｄ１に代えて、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１及び負のｄ軸電流測定値Ｂｄ２の少なくとも一方に基づいて打撃動作の有無を検知してもよい。

【0112】

制御部４は、カムアウト閾値Ｔｈ１を変更する機能を有していてもよい。電動工具１は、例えば、ユーザの操作を受け付ける第２のユーザインターフェースを備えていてもよい。第２のユーザインターフェースは、例えば、釦、スライドスイッチ又はタッチパネル等である。第２のユーザインターフェースに対するユーザの操作に応じて、制御部４は、カムアウト閾値Ｔｈ１を変更する。あるいは、電動工具１は、例えば、信号の入力を受け付ける受信部を備えていてもよい。受信部は、電動工具１の外部装置から上記信号を受信し、これに応じて、制御部４は、カムアウト閾値Ｔｈ１を変更する。外部装置と受信部との間の通信方式は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。第２のユーザインターフェースと第１のユーザインターフェースとの間で、少なくとも一部の構成が共用されていてもよい。

【0113】

また、制御部４は、電流測定値ｉｄ１に基づいてカムアウト閾値Ｔｈ１を変更してもよい。制御部４は、例えば、所定の判定時間（例えば、２００［ｍｓ］）ごとに、判定時間内における正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１の最大値を求め、求めた最大値を、次の判定時間で用いられるカムアウト閾値Ｔｈ１としてもよい。

【0114】

カムアウト検知部５４は、カムアウト又はその予兆の検知を、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１に代えて、負のｄ軸電流測定値Ｂｄ２に基づいて行ってもよい。また、カムアウト検知部５４は、カムアウト又はその予兆の検知を、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１と負のｄ軸電流測定値Ｂｄ２とに基づいて行ってもよい。また、カムアウト検知部５４は、カムアウト又はその予兆の検知を、正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１及び負のｄ軸電流測定値Ｂｄ２に代えて、電流測定値ｉｄ１の振幅に基づいて行ってもよい。

【0115】

また、カムアウト検知部５４は、電流測定値ｉｄ１の振幅に相関する物理量のばらつきに基づいて、カムアウト又はその予兆を検知してもよい。カムアウト検知部５４は、例えば、所定の判定時間内における電流測定値ｉｄ１の振幅に相関する物理量のばらつきが所定値を超えることをもって、カムアウトが生じた又はその予兆が有ると判定してもよい。

【0116】

カムアウト検知部５４は、カムアウト又はその予兆の検知を、励磁電流（正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１等）に加えて、トルク電流（電流測定値ｉｑ１等）に更に基づいて行ってもよい。カムアウト検知部５４は、励磁電流に加えて、例えば、トルク電流の大きさ、振幅に相関する物理量及び波形パターンのうち少なくとも１つに更に基づいて、カムアウト又はその予兆の検知を行ってもよい。

【0117】

実施形態のカムアウト検知部５４は、カムアウトとカムアウトの予兆とを区別せずに検知するが、これに限定されず、カムアウトとカムアウトの予兆とを区別して検知してもよい。カムアウトの予兆が有る状態では、先端工具２８がねじ穴３１０の内面から離れる事象と内面に接する事象とを繰り返すため、電流測定値ｉｑ１（又は正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１）がカムアウト閾値Ｔｈ１を何度も上回るという事象が発生する。カムアウト検知部５４は、これを検知することをもって、カムアウトの予兆と判定できる。一方で、カムアウトが起こる場合には、まず、カムアウトの予兆が検知され、その後、カムアウトが発生することで、先端工具２８がねじ穴３１０の内面から離れ、内面に接する事象が起きなくなるため、電流測定値ｉｑ１の振幅（又は正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１）が減少する。カムアウト検知部５４は、電流測定値ｉｑ１の振幅（又は正のｄ軸電流測定値Ｂｄ１）の減少を検知することをもって、カムアウトの発生と判定できる。

【0118】

制御部４は、カムアウト検知部５４がカムアウト又はその予兆を検知する度に、モータ１５の回転数Ｎ１を低下させてもよい。あるいは、モータ１５が始動してからモータ１５が停止するまでの間に、制御部４がモータ１５の回転数Ｎ１を低下させる回数の上限が決まっていてもよい。上限は、１回でもよいし、２回以上であってもよい。

【0119】

電動工具１は、インパクト機構１７を備えていなくてもよい。

【0120】

（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。

【0121】

第１の態様に係る電動工具（１）は、モータ（１５）と、制御部（４）と、出力軸（２１）と、伝達機構（１８）と、カムアウト検知部（５４）と、を備える。制御部（４）は、モータ（１５）をベクトル制御する。出力軸（２１）は、先端工具（２８）と連結される。伝達機構（１８）は、モータ（１５）の動力を出力軸（２１）に伝達する。カムアウト検知部（５４）は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、モータ（１５）に供給される励磁電流（電流測定値ｉｄ１）の振幅に相関する物理量に基づいて検知する。カムアウトは、モータ（１５）の動作中に先端工具（２８）と先端工具（２８）による作業対象のねじ（締付部材３０）との嵌合が解除される現象である。

【0122】

上記の構成によれば、カムアウト又はカムアウトの予兆を検知することができる。

【0123】

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、制御部（４）は、カムアウト応答機能を有する。カムアウト応答機能において、制御部（４）は、カムアウト検知部（５４）がカムアウト又はカムアウトの予兆を検知するとモータ（１５）の回転数（Ｎ１）を低下させる又はモータ（１５）を停止させる。

【0124】

上記の構成によれば、カムアウトが発生する可能性を低減できる。

【0125】

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、制御部（４）は、互いに切替え可能な動作モードとして、第１のモードと、第２のモードと、を有する。第１のモードでは、制御部（４）は、カムアウト応答機能を有効にする。第２のモードでは、制御部（４）は、カムアウト応答機能を無効にする。

【0126】

上記の構成によれば、必要に応じて、カムアウト応答機能の有無を切り替えることができる。

【0127】

また、第４の態様に係る電動工具（１）は、第１～３の態様のいずれか１つにおいて、通知部（５５）を備える。通知部（５５）は、カムアウト検知部（５４）がカムアウト又はカムアウトの予兆を検知すると通知を行う。

【0128】

上記の構成によれば、カムアウトの発生又はカムアウトの予兆をユーザ等が知ることができる。

【0129】

また、第５の態様に係る電動工具（１）では、第１～４の態様のいずれか１つにおいて、伝達機構（１８）は、インパクト機構（１７）を有する。インパクト機構（１７）は、出力軸（２１）に加えられるトルクの大きさに応じて出力軸（２１）に打撃力を加える打撃動作を行う。

【0130】

上記の構成によれば、打撃動作におけるカムアウト又はカムアウトの予兆を検知することができる。

【0131】

また、第６の態様に係る電動工具（１）では、第１～５の態様のいずれか１つにおいて、カムアウト検知部（５４）は、励磁電流（電流測定値ｉｄ１）の正のピーク値を、励磁電流の振幅に相関する物理量として用いる。

【0132】

上記の構成によれば、カムアウト又はカムアウトの予兆の検知精度を高められる。

【0133】

また、第７の態様に係る電動工具（１）では、第６の態様において、カムアウト検知部（５４）は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、励磁電流（電流測定値ｉｄ１）の正のピーク値の変動に基づいて検知する。

【0134】

上記の構成によれば、カムアウト又はカムアウトの予兆の検知精度を更に高められる。

【0135】

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。

【0136】

また、第８の態様に係るカムアウト検知方法は、電動工具（１）を対象として実行される。電動工具（１）は、モータ（１５）と、制御部（４）と、出力軸（２１）と、伝達機構（１８）と、を備える。制御部（４）は、モータ（１５）をベクトル制御する。出力軸（２１）は、先端工具（２８）と連結される。伝達機構（１８）は、モータ（１５）の動力を出力軸（２１）に伝達する。カムアウト検知方法は、カムアウト又はカムアウトの予兆を、モータ（１５）に供給される励磁電流（電流測定値ｉｄ１）の振幅に相関する物理量に基づいて検知する。カムアウトは、モータ（１５）の動作中に先端工具（２８）と先端工具（２８）による作業対象のねじ（締付部材３０）との嵌合が解除される現象である。

【0137】

上記の構成によれば、カムアウト又はカムアウトの予兆を検知することができる。

【0138】

また、第９の態様に係るプログラムは、第８の態様に係るカムアウト検知方法を、１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

【0139】

上記の構成によれば、カムアウト又はカムアウトの予兆を検知することができる。

【0140】

上記態様に限らず、実施形態に係る電動工具（１）の種々の構成（変形例を含む）は、方法及びプログラムにて具現化可能である。

【符号の説明】

【0141】

１ 電動工具
４ 制御部
１５ モータ
１７ インパクト機構
１８ 伝達機構
２１ 出力軸
２８ 先端工具
３０ 締付部材（ねじ）
５４ カムアウト検知部
５５ 通知部
ｉｄ１ 電流測定値（励磁電流）
Ｎ１ 回転数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】