特許 7555045 電動工具、制御方法、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】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】電動工具、制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25B 21/00 20060101AFI20240913BHJP

   B25B 21/02 20060101ALI20240913BHJP

   B25B 23/14 20060101ALI20240913BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

B25B21/00 510C

B25B21/00 530Z

B25B21/02 Z

B25B23/14 640M

B25F5/00 A

B25F5/00 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019210773

(22)【出願日】2019-11-21

(65)【公開番号】P2021079509

(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】草川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】中原 雅之

(72)【発明者】

【氏名】植田 尊大

【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、
ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御する制御部と、
前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する伝達機構と、
前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容するハウジングと、
を備え、
前記制御部は、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出する検出機能を有し、
前記制御部は、前記検出機能において、
単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は
単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、
前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出する、
電動工具。

【請求項2】

前記制御部は、前記検出機能において、前記トルク電流に基づいて求めた前記回転軸にかかる負荷が、所定値以上となると、前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆があると判定する、
請求項１に記載の電動工具。

【請求項3】

モータと、
ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御する制御部と、
前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する伝達機構と、
前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容するハウジングと、
を備え、
前記制御部は、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出する検出機能を有し、
前記制御部は、前記検出機能において、
単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上減少していることを検出する、及び／又は
単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以上となったことを検出すると、
前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出する、
電動工具。

【請求項4】

前記制御部は、前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出すると、前記モータの速度を低下させる又は前記モータを停止させる、
請求項１～３のいずれか１項に記載の電動工具。

【請求項5】

前記制御部は、前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出すると、前記モータの前記回転軸の前記回転力の前記先端工具への伝達を遮断させる、
請求項１～４のいずれか１項に記載の電動工具。

【請求項6】

前記電動工具は、前記先端工具が連結される出力軸を備え、
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１～５のいずれか１項に記載の電動工具。

【請求項7】

前記検出機能の有効と無効とを切り換える切換部を備える、
請求項１～６のいずれか１項に記載の電動工具。

【請求項8】

モータと、
ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御する制御部と、
前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する伝達機構と、
前記先端工具が連結される出力軸と、
前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容するハウジングと、
を備え、
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し、
前記制御部は、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出する検出機能を有し、
前記制御部は、前記検出機能において、前記打撃動作の開始後に、
単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、前記打撃動作の開始直後の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は
単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、
前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出する、
電動工具。

【請求項9】

電動工具の制御方法であって、
前記電動工具は、
モータと、
ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する伝達機構と、
前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容するハウジングと、
制御部と、
を備え、
前記制御方法は、前記制御部が、
ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御することと、
前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出することと、
を含み、
前記制御方法は、前記制御部が、
単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は
単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、
前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出することを含む、
制御方法。

【請求項10】

電動工具の制御方法であって、
前記電動工具は、
モータと、
ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する伝達機構と、
前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容するハウジングと、
制御部と、
を備え、
前記制御方法は、前記制御部が、
ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御することと、
前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出することと、
を含み、
前記制御方法は、前記制御部が、
単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上減少していることを検出する、及び／又は
単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以上となったことを検出すると、
前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出することを含む、
制御方法。

【請求項11】

電動工具の制御方法であって、
前記電動工具は、
モータと、
ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する伝達機構と、
前記先端工具が連結される出力軸と、
前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容するハウジングと、
制御部と、
を備え、
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し、
前記制御方法は、前記制御部が、
ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御することと、
前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出することと、
を含み、
前記制御方法は、前記制御部が、前記打撃動作の開始後に、
単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、前記打撃動作の開始直後の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は
単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、
前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出することを含む、
制御方法。

【請求項12】

１以上のプロセッサに、請求項９～１１のいずれか１項に記載の制御方法を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、制御方法、及びプログラムに関し、より詳細には、ベクトル制御を用いてモータを制御する電動工具、電動工具の制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電動工具を開示する。特許文献１記載の電動工具は、モータと、トリガスイッチと、制御部と、チャックと、を備える。制御部は、トリガスイッチの引き込み量に基づいてモータの回転数を制御する。チャックは、ホールソー等の先端工具が着脱可能となっている。トリガスイッチが引き込まれることで制御部によってモータが駆動される。これにより先端工具が回転し、穴開け等の作業が可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－０３０１１２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に記載されているような電動工具では、板材等の作業対象への穴開け作業中に、先端工具が作業対象を噛み込むと、先端工具の回転が阻害される場合がある。その場合、工具本体（ハウジング）が先端工具を中心として作業対象に対して回転する等して、工具本体に急峻な移動が起こる可能性がある。工具本体が急激に移動する可能性があると、使用者はその動きに対して身構えることとなるため、使用者にとって電動工具の使い勝手が低下する可能性がある。

【0005】

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、電動工具の使い勝手を向上させ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、操作部と、制御部と、伝達機構と、ハウジングと、を備える。前記操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。前記制御部は、ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御する。前記伝達機構は、前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する。前記ハウジングは、前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容する。前記制御部は、検出機能を有する。前記検出機能において、前記制御部は、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出する。前記制御部は、前記検出機能において、単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出する。
本開示の一態様に係る電動工具は、モータと、操作部と、制御部と、伝達機構と、ハウジングと、を備える。前記操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。前記制御部は、ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御する。前記伝達機構は、前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する。前記ハウジングは、前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容する。前記制御部は、検出機能を有する。前記検出機能において、前記制御部は、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出する。前記制御部は、前記検出機能において、単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上減少していることを検出する、及び／又は単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以上となったことを検出すると、前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出する。
本開示の一態様に係る電動工具は、モータと、操作部と、制御部と、伝達機構と、出力軸と、ハウジングと、を備える。前記操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。前記制御部は、ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御する。前記伝達機構は、前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する。前記出力軸は、前記先端工具が連結される。前記ハウジングは、前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容する。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。前記制御部は、検出機能を有する。前記検出機能において、前記制御部は、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出する。前記制御部は、前記検出機能において、前記打撃動作の開始後に、単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、前記打撃動作の開始直後の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出する。

【0007】

本開示の一態様に係る制御方法は、電動工具の制御方法である。前記電動工具は、モータと、操作部と、伝達機構と、ハウジングと、制御部と、を備える。前記操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。前記伝達機構は、前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する。前記ハウジングは、前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容する。前記制御方法は、前記制御部が、ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御することを含む。前記制御方法は、前記制御部が、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出することを含む。前記制御方法は、前記制御部が、単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出することを含む。
本開示の一態様に係る制御方法は、電動工具の制御方法である。前記電動工具は、モータと、操作部と、伝達機構と、ハウジングと、制御部と、を備える。前記操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。前記伝達機構は、前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する。前記ハウジングは、前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容する。前記制御方法は、前記制御部が、ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御することを含む。前記制御方法は、前記制御部が、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出することを含む。前記制御方法は、前記制御部が、単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、直前の単位時間の値よりも所定の閾値以上減少していることを検出する、及び／又は単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以上となったことを検出すると、前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出することを含む。
本開示の一態様に係る制御方法は、電動工具の制御方法である。前記電動工具は、モータと、操作部と、伝達機構と、出力軸と、ハウジングと、制御部と、を備える。前記操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。前記伝達機構は、前記モータの回転軸の回転力を、作業対象に対して作業を行う先端工具へと伝達する。前記出力軸は、前記先端工具が連結される。前記ハウジングは、前記モータ及び前記伝達機構を少なくとも収容する。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。前記制御方法は、前記制御部が、ベクトル制御を利用して、前記操作部への操作に応じて前記モータの回転動作を制御することを含む。前記制御方法は、前記制御部が、前記モータに供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、前記作業対象に対する前記ハウジングの急峻な移動又はその予兆を検出することを含む。前記制御方法は、前記制御部が、前記打撃動作の開始後に、単位時間あたりの前記トルク電流の最大値又は最小値又は平均値が、前記打撃動作の開始直後の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出する、及び／又は単位時間あたりの前記励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、前記ハウジングの急峻な移動が生じた、又はその予兆があると検出することを含む。

【0008】

本開示の一態様に係るプログラムは、１以上のプロセッサに前記制御方法を実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、電動工具の使い勝手を向上させることができる、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、同上の電動工具の動作例を示すグラフである。

【図5】図５は、同上の電動工具の制御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
図１、図２に示すように、電動工具１は、モータ１５と、操作部２９と、制御部４と、伝達機構１８と、ハウジング９と、を備える。

【0013】

操作部２９は、ユーザからの操作を受け付ける。制御部４は、ベクトル制御を利用して、操作部２９への操作に応じてモータ１５の回転動作を制御する。伝達機構１８は、モータ１５の回転軸１６の回転力を、作業対象１００に対して作業を行う先端工具２８へと伝達する。ハウジング９は、少なくとも、モータ１５及び伝達機構１８を収容する。先端工具２８は、例えばソケットビット、レンチビット、ドライバビット、トルクス（登録商標）ビット等である。作業対象１００は、例えば木材、壁等である。

【0014】

制御部４は、検出機能を有している。検出機能は、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する機能である。制御部４は、検出機能において、モータ１５に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。

【0015】

また、電動工具１は、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出すると、ハウジング９の急峻な移動を抑制するための保護動作を実行する。一例において、制御部４は、保護動作として、モータ１５の速度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は、保護動作として、モータ１５を停止させる。

【0016】

電動工具１の検出機能では、モータ１５に供給されるトルク電流及び／又は励磁電流に基づいて、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆が検出される。そのため、制御部４は、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆の検出に応じて、モータ１５を停止させる等の対処を行うことが可能となる。そのため、検出機能を設けることで、電動工具１の使い勝手を向上できる。

【0017】

また、検出機能で用いられるトルク電流及び励磁電流は、モータ１５のベクトル制御にも用いられている。そのため、ハウジング９の動きを検出するための専用のセンサ（例えば加速度センサ）等を新たに追加する必要がなく、電動工具１の大型化及びコストの上昇を抑えることができる。

【0018】

（２）詳細
（２．１）電動工具
以下、本実施形態の電動工具１について、図面を参照して更に詳細に説明する。本実施形態の電動工具１は、いわゆるインパクト工具である。インパクト工具は、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。

【0019】

図１、図２に示すように、電動工具１は、モータ１５と、伝達機構１８と、出力軸２１と、ソケット２３と、先端工具２８と、電源部３２と、操作部２９と、制御部４と、インバータ回路部５１と、ハウジング９と、を備えている。

【0020】

ハウジング９は、モータ１５と、伝達機構１８と、制御部４と、インバータ回路部５１と、出力軸２１の一部と、を収容している。ハウジング９は、例えば樹脂製である。ハウジング９は、胴体部９１と、グリップ部９２と、を有している。胴体部９１の形状は、円筒状である。グリップ部９２は、胴体部９１から突出している。

【0021】

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。

【0022】

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。すなわち、出力軸２１には、先端工具２８が連結される。先端工具２８は、出力軸２１と一緒に回転する。

【0023】

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。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。

【0024】

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工具であってもよい。

【0025】

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。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。

【0026】

伝達機構１８は、インパクト機構１７と、遊星歯車機構２５と、駆動軸２２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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。インパクト機構１７は、打撃動作において、出力軸２１に打撃力を加える。

【0030】

図２に示すように、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。

【0031】

出力軸２１にかかる負荷（トルク）が所定の閾値より小さい場合には、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、更にハンマ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が駆動軸２２と一緒に回転する。

【0032】

一方で、出力軸２１に所定の閾値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（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（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が後退して前進する度に、打撃力が１回発生する。

【0033】

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。電源部３２は、例えば、グリップ部９２に着脱可能に取り付けられる。

【0034】

操作部２９は、トリガスイッチを備えている。トリガスイッチは、グリップ部９２から突出している。トリガスイッチを引く操作により、モータ１５のオンオフを切換可能である。また、トリガスイッチを引く操作の引込み量で、モータ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。

【0035】

より詳細には、トリガスイッチは、操作信号を出力する多段階スイッチ又は無段階スイッチ（可変抵抗器）を備える。操作信号は、トリガスイッチへの操作量（引込み量）に応じて変化する。トリガスイッチは、操作信号に応じてモータ１５の速度（回転数）の目標値ω_１ ^＊を決定し、制御部４に与える。制御部４は、トリガスイッチから受け取った目標値ω_１ ^＊に基づいて、モータ１５の回転を制御する。

【0036】

インバータ回路部５１は、モータ１５を駆動するための回路である。インバータ回路部５１は、電源部３２からの電圧Ｖ_ｄｃを、モータ１５用の駆動電圧Ｖ_ａに変換する。本実施形態では、駆動電圧Ｖ_ａは、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧を含む三相交流電圧である。以下では、必要に応じて、Ｕ相電圧をｖ_ｕ、Ｖ相電圧をｖ_ｖ、Ｗ相電圧をｖ_ｗで表す。各電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗは、正弦波電圧である。

【0037】

インバータ回路部５１は、ＰＷＭインバータとＰＷＭ変換器とを利用して実現できる。ＰＷＭ変換器は、駆動電圧Ｖ_ａ（Ｕ相電圧ｖ_ｕ、Ｖ相電圧ｖ_ｖ、Ｗ相電圧ｖ_ｗ）の目標値（電圧指令値）ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に従って、パルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭインバータは、このＰＷＭ信号に応じた駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）をモータ１５に与えてモータ１５を駆動する。より具体的には、ＰＷＭインバータは、３相分のハーフブリッジ回路とドライバとを備える。ＰＷＭインバータでは、ドライバがＰＷＭ信号に従って各ハーフブリッジ回路におけるスイッチング素子をオン／オフすることにより、電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に従った駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）がモータ１５に与えられる。これによって、モータ１５には、駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）に応じた駆動電流が供給される。駆動電流は、Ｕ相電流ｉ_ｕ、Ｖ相電流ｉ_ｖ、及びＷ相電流ｉ_ｗを含む。より詳細には、Ｕ相電流ｉ_ｕ、Ｖ相電流ｉ_ｖ、及びＷ相電流ｉ_ｗは、モータ１５の固定子１４における、Ｕ相の電機子巻線の電流、Ｖ相の電機子巻線の電流及びＷ相の電機子巻線の電流である。

【0038】

制御部４は、操作部２９から与えられるモータ１５の速度の目標値ω_１ ^＊に基づいて、モータ１５の速度の指令値ω_２ ^＊を定める。また、制御部４は、モータ１５の速度が指令値ω_２ ^＊に一致するように、駆動電圧Ｖ_ａの目標値（電圧指令値）ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を決定して、インバータ回路部５１に与える。

【0039】

（２．２）制御部
以下、制御部４について更に詳細に説明する。制御部４は、本実施形態では、ベクトル制御を利用して、モータ１５の制御を行う。ベクトル制御は、モータ電流を、トルク（回転力）を発生する電流成分（トルク電流）と磁束を発生する電流成分（励磁電流）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。

【0040】

図３は、ベクトル制御におけるモータ１５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が作る磁束の方向をｄ軸にとり、ｄ軸に対応する制御上の回転軸をγ軸とする。また、ｄ軸から電気角で９０度進んだ位相にｑ軸をとり、γ軸から電気角で９０度進んだ位相にδ軸をとる。実軸に対応する回転座標系はｄ軸とｑ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸をｄｑ軸と呼ぶ。制御上の回転座標系はγ軸とδ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸をγδ軸と呼ぶ。

【0041】

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。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。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、それらは一般的に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。以下、必要に応じて、θ又はθ_ｅを、回転子位置と呼び、ω又はω_ｅを単に速度と呼ぶことがある。

【0042】

制御部４は、基本的に、θとθ_ｅとが一致するようにベクトル制御を行う。θとθ_ｅとが一致しているとき、ｄ軸及びｑ軸は夫々γ軸及びδ軸と一致することになる。なお、以下の説明では、必要に応じて、駆動電圧Ｖ_ａのγ軸成分及びδ軸成分を、それぞれγ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δで表し、駆動電流のγ軸成分及びδ軸成分を、それぞれγ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δで表す。

【0043】

また、γ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δの目標値を表す電圧指令値を、それぞれγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊により表す。γ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δの目標値を表す電流指令値を、それぞれγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊及びδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊により表す。

【0044】

制御部４は、γ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δの値がそれぞれγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊に追従しかつγ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δの値がそれぞれγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊及びδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊に追従するように、ベクトル制御を行う。

【0045】

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。

【0046】

図１に示すように、制御部４は、座標変換器４１１，４１２と、減算器４２１，４２２，４２３と、電流制御部４３と、磁束制御部４４と、速度制御部４５と、位置・速度推定部４６と、脱調検出部４７と、指令値生成部４８と、移動検出部４９と、を備える。なお、座標変換器４１１、減算器４２１，４２２，４２３、電流制御部４３、磁束制御部４４、速度制御部４５、位置・速度推定部４６、脱調検出部４７、指令値生成部４８及び移動検出部４９は、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。これらは、制御部４によって実現される機能を示している。よって、制御部４の各要素は、制御部４内で生成された各値を自由に利用可能となっている。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。

【0047】

複数の電流センサ６１，６２の各々は、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。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ｉ_ｕを測定し、電流センサ６２がＶ相電流ｉ_ｖを測定する。なお、Ｗ相電流ｉ_ｗは、Ｕ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖから求めることができる。

【0048】

座標変換器（第１の座標変換器）４１１は、回転子位置θ_ｅに基づいてＵ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖをγδ軸上に座標変換することにより、γ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δを算出して出力する。ここで、γ軸電流ｉ_γは、ｄ軸電流に対応し、励磁的な電流であり、トルクには殆ど寄与しない電流である。δ軸電流ｉ_δは、ｑ軸電流に対応し、トルクに大きく寄与する電流である。回転子位置θ_ｅは、位置・速度推定部４６にて算出される。

【0049】

減算器４２３は、速度ω_ｅと指令値ω_２ ^＊とを参照し、両者間の速度偏差（ω_２ ^＊－ω_ｅ）を算出する。速度ω_ｅは、位置・速度推定部４６にて算出される。

【0050】

速度制御部４５は、比例積分制御などを用いることによって、速度偏差（ω_２ ^＊－ω_ｅ）がゼロに収束するようにδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊を算出して出力する。

【0051】

磁束制御部４４は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊を決定して減算器４２１に出力する。γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊は、制御部４にて実行されるベクトル制御の種類やモータ１５の速度ωに応じて、様々な値をとりうる。例えば、ｄ軸電流をゼロとして最大トルク制御を行う場合は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が０とされる。また、ｄ軸電流を流して弱め磁束制御を行う場合は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が速度ω_ｅに応じた負の値とされる。以下の説明では、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が０である場合を取り扱う。

【0052】

減算器４２１は、磁束制御部４４から出力されるγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊より座標変換器４１１から出力されるγ軸電流ｉ_γを減算し、電流誤差（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）を算出する。減算器４２２は、速度制御部４５から出力される値ｉ_δ ^＊より座標変換器４１１から出力されるδ軸電流ｉ_δを減算し、電流誤差（ｉ_δ ^＊－ｉ_δ）を算出する。

【0053】

電流制御部４３は、電流誤差（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）及び（ｉ_δ ^＊－ｉ_δ）が共にゼロに収束するように、比例積分制御などを用いた電流フィードバック制御を行う。この際、γ軸とδ軸との間の干渉を排除するための非干渉制御を利用し、（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）及び（ｉ_δ ^＊－ｉ_δ）が共にゼロに収束するようにγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊を算出する。

【0054】

座標変換器（第２の座標変換器）４１２は、位置・速度推定部４６から出力される回転子位置θ_ｅに基づいて電流制御部４３から与えられたγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊を三相の固定座標軸上に座標変換することにより、電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊及びｖ_ｗ ^＊）を算出して出力する。

【0055】

位置・速度推定部４６は、回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅを推定する。より詳細には、位置・速度推定部４６は、座標変換器４１１からのｉ_γ及びｉ_δ並びに電流制御部４３からのｖ_γ ^＊及びｖ_δ ^＊の内の全部又は一部を用いて、比例積分制御等を行う。位置・速度推定部４６は、ｄ軸とγ軸との間の軸誤差（θ_ｅ－θ）がゼロに収束するように回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅを推定する。なお、回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅの推定手法として従来から様々な手法が提案されており、位置・速度推定部４６は公知の何れの手法をも採用可能である。

【0056】

脱調検出部４７は、モータ１５が脱調しているか否かを判定する。より詳細には、脱調検出部４７は、モータ１５の磁束に基づいて、モータ１５が脱調しているか否かを判定する。モータ１５の磁束は、ｄ軸電流及びｑ軸電流及びγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊から求められる。脱調検出部４７は、モータ１５の磁束の振幅が閾値未満であれば、モータ１５が脱調していると判断してよい。なお、閾値は、モータ１５の永久磁石が作る磁束の振幅に基づいて適宜定められる。なお、脱調検出手法として従来から様々な手法が提案されており、脱調検出部４７は公知の何れの手法をも採用可能である。

【0057】

指令値生成部４８は、制御部４において、モータ１５の速度の指令値ω_２ ^＊を求める部分である。ここでは、指令値生成部４８は、指令値ω_２ ^＊として、操作部２９から受け取った目標値ω_１ ^＊を設定する。

【0058】

移動検出部４９は、上述の検出機能の実行主体である。検出機能において、移動検出部４９は、モータ１５に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。移動検出部４９は、検出機能において、モータ１５に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、ハウジング９に加わる加速度の急激な増加を検出することで、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。なお、本開示では、これから作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動が起きることが予測されるとき、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動の予兆がある、という。

【0059】

移動検出部４９は、座標変換器４１１で算出したγ軸電流ｉ_γを励磁電流の測定値、δ軸電流ｉ_δをトルク電流の測定値としてそれぞれ用いて、検出機能を実行する。

【0060】

移動検出部４９が検出対象とするハウジング９の急峻な移動は、ここでは、作業対象１００からの反力によるハウジング９の移動を含む。移動検出部４９が検出対象とするハウジング９の急峻な移動の予兆は、ここでは、作業対象１００からの反力に起因してハウジング９に加わる加速度の急激な増加を含む。

【0061】

例えば、電動工具１としてのインパクトドライバ（図２参照）を用いて、木材（作業対象１００）にねじ（締付部材３０）を締めている途中において、ねじの先端が木材の硬い部分に接触する場合がある。この場合、木材から受ける負荷が急激に増加することで出力軸２１の回転速度が低下するが、その一方、モータ１５は、出力軸２１の速度を維持しようとして回転軸１６の速度を維持しようとする。そのため、モータ１５の本体（固定子１４を収容する部分）ひいてはモータ１５を保持するハウジング９には、出力軸２１の回転速度の低下にともなうモータ１５の回転力が、木材（作業対象１００）からの反力として作用する。そのため、電動工具１のハウジング９は、出力軸２１の回転方向と反対方向に回転しようとする（ハウジング９の急峻な移動）。

【0062】

本実施形態の電動工具１の制御部４の移動検出部４９は、トルク電流と励磁電流との少なくとも一方、ここでは両方に基づいて、このようなハウジング９の急峻な移動（出力軸２１周りの回転）又はその予兆を検出する。

【0063】

図４に、電動工具１（インパクトドライバ）によってねじを作業対象１００に締め付ける際の、モータ１５の速度ω、δ軸電流ｉ_δ（トルク電流）及びγ軸電流ｉ_γ（励磁電流）の概略の一例を示す。

【0064】

図４では、時点ｔ０にモータ１５への電流の供給が開始し、時点ｔ１でインパクト機構１７が打撃動作を開始する。また、時点ｔ２で、出力軸２１にかかる負荷が増大している。なお、以下では、便宜上、時点ｔ０～ｔ１の間の期間を第１期間Ｔ１、時点ｔ１～ｔ２の間の期間を第２期間Ｔ２、時点ｔ２以降の期間を第３期間Ｔ３ということがある。

【0065】

第１期間Ｔ１では、トリガスイッチの引込み量の増加（モータ１５の指令値ω_２ ^＊の増加）に追従して、モータ１５の速度ωが増加している。そして、トリガスイッチの引込み量が上限値で一定となった時点ｔ４以降は、モータ１５の速度ωも一定値に収束している。第１期間Ｔ１では、出力軸２１にかかる負荷が、インパクト機構１７が打撃動作を開始する閾値を超えていない。そのため、インパクト機構１７は打撃動作を行わず、出力軸２１は駆動軸２２と一体に回転する。なお、実際には、モータ１５の速度ωが増加する状態から一定値に維持される状態に転じる際（時点ｔ４）に、モータ１５の速度ωが指令値ω_２ ^＊を所定量以上超える状態であるオーバーシュートが発生することがあるが、ここでは無視している。

【0066】

時点ｔ１において、出力軸２１にかかる負荷が、インパクト機構１７が打撃動作を開始する閾値に達する。そして、時点ｔ１以降の第２期間Ｔ２では、インパクト機構１７が打撃動作を行う。第２期間Ｔ２では、モータ１５の速度ωは、インパクト機構１７の打撃動作に応じて、指令値ω_２ ^＊の周りで振動する。

【0067】

第２期間Ｔ２において、δ軸電流ｉ_δ（トルク電流）は、インパクト機構１７の打撃動作に応じて、所定値Ｉｐ_δ１周りで振動する。具体的には、インパクト機構１７の打撃動作において、ハンマ１９が後退する間は、モータ１５の回転軸１６にかかる負荷は徐々に増加する。そして、ハンマ１９とアンビル２０との結合が外れると、モータ１５の回転軸１６にかかる負荷が減少する。上述のように、制御部４は、ｄｑ軸における回転子位置θとγδ軸における回転子位置θ_ｅとが一致するように制御を行う。そのため、制御部４は、モータ１５の回転軸１６にかかる負荷が増加又は減少すると、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、δ軸電流ｉ_δの測定値が増加又は減少する。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、δ軸電流ｉ_δの測定値が減少し、モータ１５にかかる負荷が大きくなった瞬間は、δ軸電流ｉ_δの測定値が増加する。なお、図４におけるδ軸電流ｉ_δの振動の一往復が、インパクト機構１７による１回の打撃動作に相当している。

【0068】

また、第２期間Ｔ２において、γ軸電流ｉ_γ（励磁電流）は、インパクト機構１７の打撃動作に応じて、電流値ゼロの周りで振動する。すなわち、制御部４が、モータ１５の回転軸１６にかかる負荷の増加又は減少に応じてθとθ_ｅとの差分を補償するように制御を行うことで、δ軸電流ｉ_δと同様（詳細にはδ軸電流ｉ_δと逆位相で）、γ軸電流ｉ_γが振動する。図４におけるγ軸電流ｉ_γの振動の一往復が、インパクト機構１７による１回の打撃動作に相当している。

【0069】

このように、制御部４は、δ軸電流ｉ_δ（トルク電流）又はγ軸電流ｉ_γ（励磁電流）の振動の有無を検出することで、インパクト機構１７の打撃動作の有無（打撃動作の開始及び終了）を検出できる。制御部４は、例えば、δ軸電流ｉ_δ又はγ軸電流ｉ_γの振幅を所定の閾値と比較することで、δ軸電流ｉ_δ又はγ軸電流ｉ_γの振動の有無を検出する。なお、電流の振幅は、例えば、単位時間あたりの電流の最大値と最小値との差分の１／２として定義される。

【0070】

時点ｔ２において、ねじにかかる負荷が急増することで、出力軸２１にかかる負荷が増加する。図４に示すように、時点ｔ２以降の第３期間Ｔ３において、ねじにかかる負荷が増加した時点（時点ｔ２）の直後は、インパクト機構１７が打撃動作を継続している。

【0071】

ここで、第３期間Ｔ３では、第２期間Ｔ２に比べて出力軸２１にかかる負荷が増加し、ひいてはモータ１５の回転軸１６にかかる負荷が増加する。第３期間Ｔ３においては、制御部４は、回転軸１６にかかる負荷の増加に応じて、モータ１５に供給するトルク電流（δ軸電流ｉ_δ）を増加させる。そのため、第３期間Ｔ３において、δ軸電流ｉ_δ（トルク電流）は、インパクト機構１７の打撃動作に応じて、所定値Ｉｐ_δ２（＞Ｉｐ_δ１）周りで振動する。

【0072】

移動検出部４９は、このδ軸電流ｉ_δ（トルク電流）の増加を検出することで、回転軸１６にかかる負荷の増加に起因したハウジング９の急峻な移動又はその予兆を、検出している。具体的には、移動検出部４９は、トルク電流（δ軸電流ｉ_δ）の最大値、最小値及び平均値のうちのいずれか一つが増加したことを検出することで、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。例えば、移動検出部４９は、単位時間あたりのトルク電流の最大値（又は最小値又は平均値）が、打撃動作の開始直後の値よりも所定の閾値以上増加していることを検出すると、ハウジング９に急峻な移動が起こった又はその予兆があると判定する。

【0073】

要するに、制御部４（移動検出部４９）は、検出機能において、トルク電流に基づいて求めた回転軸１６にかかる負荷が、所定値以上となると、ハウジング９の急峻な移動があると判定する。ここでの所定値は、例えば、検出対象がトルク電流の平均値の場合、上記の所定値Ｉｐ_δ１に設定され得る。

【0074】

また、第３期間Ｔ３では、上述のように、第２期間Ｔ２に比べて出力軸２１にかかる負荷が増加し、モータ１５の回転軸１６にかかる負荷が増加する。そのため、第３期間Ｔ３では、インパクト機構１７の打撃動作において、ハンマ１９が後退する間に生じるθとθ_ｅとの差分が、第２期間Ｔ２に比べて大きくなる。制御部４はθとθ_ｅとの差分を補償するように制御を行うので、θとθ_ｅとの差分の増加は、γ軸電流ｉ_γの最小値の低下（負の方向の最大値の絶対値の増加）として現れる（図４参照）。

【0075】

移動検出部４９は、このγ軸電流ｉ_γ（励磁電流）の最小値の低下を検出することで、回転軸１６にかかる負荷の増加に起因したハウジング９の急峻な移動又はその予兆を、検出している。具体的には、移動検出部４９は、打撃動作の開始直後の値よりも、励磁電流（γ軸電流ｉ_γ）の最小値が減少したこと（絶対値で見た場合、増加したこと）を検出することで、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。例えば、移動検出部４９は、単位時間あたりの励磁電流の最小値が、所定の閾値以下となったことを検出すると、ハウジング９に急峻な移動が起こった又はその予兆があると判定してもよい。

【0076】

このように、移動検出部４９は、モータ１５に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。移動検出部４９は、励磁電流に基づく検出結果とトルク電流に基づく検出結果との論理和に基づいて、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出してもよいし、論理積に基づいてハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出してもよい。

【0077】

制御部４は、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出すると、保護動作を実行する。ここでは、制御部４は、保護動作として、モータ１５を停止させる。制御部４は、例えば、インバータ回路部５１に与えられる駆動電圧Ｖ_ａの目標値（電圧指令値）ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を０とすることで、モータ１５を停止させる。これにより、ハウジング９に急峻な移動又はその予兆があった場合に、その原因となるモータ１５の回転が停止されるので、電動工具１から使用者にかかる負荷が低減される。そのため、本実施形態の電動工具１によれば、使い勝手を向上させることが可能となる。

【0078】

（３）変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、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。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。

【0079】

電動工具１の制御部４と同様の機能は、電動工具１の制御方法、（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。

【0080】

一態様に係る電動工具１の制御方法は、ベクトル制御を利用して、操作部２９への操作に応じてモータ１５の回転動作を制御することを含む。また、制御方法は、モータ１５に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出することを含む。

【0081】

具体的には、図５に示すように、制御部４は、操作部２９が操作されると、操作部２９への操作量に応じて設定した指令値ω_２ ^＊を用いて、モータ１５をベクトル制御する（ＳＴ１）。また、制御部４は、モータ１５をベクトル制御している間、トルク電流に基づいてハウジング９の急峻な移動又はその予兆の存否を判定し（ＳＴ２）、励磁電流に基づいてハウジング９の急峻な移動の存否又はその予兆を判定する（ＳＴ３）。制御部４は、トルク電流及び励磁電流のうちの一方又は両方に基づいてハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出すると（ＳＴ４：Ｙｅｓ）、保護動作としてモータ１５を停止させる（ＳＴ５）。

【0082】

なお、図５は、本実施形態の制御方法の一例であり、必ずしも図５のフローチャートの通りに処理が実行される必要はない。例えば、ステップＳＴ２とステップＳＴ３とが逆の順序で実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。

【0083】

一態様に係るプログラムは、１以上のプロセッサに、上記の電動工具１の制御方法を実行させるためのプログラムである。

【0084】

以上述べた制御部４の実行主体は、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、本開示における制御部４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。

【0085】

また、制御部４における複数の機能が、１つのハウジング内に集約されていることは必須の構成ではない。制御部４の構成要素は、複数のハウジングに分散して設けられていてもよい。反対に、制御部４における複数の機能が、基本例のように、１つのハウジング内に集約されてもよい。さらに、制御部４の少なくとも一部の機能、例えば、制御部４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。

【0086】

（３－１）変形例１
以下、変形例１に係る電動工具１について説明する。本変形例の電動工具１において、実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0087】

本変形例の電動工具１は、例えばハンマドリルである。本変形例の電動工具１では、移動検出部４９が検出対象とするハウジング９の急峻な移動は、作業対象１００から先端工具２８（出力軸２１）にかかる負荷の急激な減少（負荷の喪失）に起因するハウジング９の移動を含む。移動検出部４９が検出対象とするハウジング９の急峻な移動の予兆は、作業対象１００から出力軸２１にかかる負荷の急激な減少（負荷の喪失）に起因してハウジング９に加わる加速度の急激な増加を含む。

【0088】

例えば、先端工具２８としてドリルビットを用いて、木材（作業対象１００）に穴開け作業を行っているときに、ビットが木材を貫通する場合がある。この場合、木材から受ける負荷が急激に減少することで、ハウジング９が先端工具２８とともに前方へ急激に移動する可能性がある（ハウジング９の急峻な移動）。

【0089】

本変形例の電動工具１の制御部４の移動検出部４９は、トルク電流と励磁電流との少なくとも一方、ここでは両方に基づいて、このようなハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。

【0090】

以下、本変形例の電動工具１の動作について、簡単に説明する。

【0091】

本変形例の電動工具１によって木材（作業対象１００）に穴開け作業を行う場合、ドリルビットが木材を貫通する前におけるモータ１５の速度ω、δ軸電流ｉ_δ（トルク電流）、及びγ軸電流ｉ_γ（励磁電流）の概略は、実施形態の第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２のそれらと同様である。

【0092】

一方、ドリルビットが木材を貫通すると、貫通する前に比べて出力軸２１にかかる負荷が減少し、モータ１５の回転軸１６にかかる負荷が減少する。

【0093】

そのため、ドリルビットが木材を貫通した後の期間（以下、「貫通後期間」という）では、回転軸１６にかかる負荷の減少に応じて、δ軸電流ｉ_δ（トルク電流）が減少する。つまり、作業対象１００の穴開けの完了に伴うハウジング９の急峻な移動は、作業対象１００からの反力によるハウジング９の急峻な移動の場合（実施形態参照）とは反対に、トルク電流の電流値の最大値、最小値、及び平均値の減少として現れる。移動検出部４９は、このδ軸電流ｉ_δ（トルク電流）の減少を検出することで、出力軸２１にかかる負荷の減少に起因したハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。

【0094】

また、貫通後期間においては、ハンマ１９が後退する間に生じるθとθ_ｅとの差分は、ドリルビットが木材を貫通する前に比べて小さくなる。そのため、貫通後期間においては、γ軸電流ｉ_γの測定値の最小値が増加する（負の方向の最大値の絶対値が減少する；ゼロに近づく）。移動検出部４９は、このγ軸電流ｉ_γ（励磁電流）の最小値の増加を検出することで、出力軸２１にかかる負荷の減少に起因したハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。

【0095】

このように、移動検出部４９は、モータ１５に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する。移動検出部４９は、励磁電流に基づく検出結果とトルク電流に基づく検出結果との論理和に基づいて、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出してもよいし、論理積に基づいてハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出してもよい。

【0096】

本変形例の電動工具１でも、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆の検出に応じて、モータ１５を停止させる等の対処を行うことが可能となり、電動工具１の使い勝手を向上できる。

【0097】

電動工具１は、本変形例の検出機能と上記実施形態の検出機能との両方を兼ね備えていてもよい。

【0098】

（３－２）変形例２
以下、変形例２に係る電動工具１について説明する。本変形例の電動工具１において、実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0099】

本変形例の電動工具１では、伝達機構１８がインパクト機構１７を備えておらず、例えば駆動軸２２と出力軸２１とが一体に結合されている点で、実施形態の電動工具１と相違する。本変形例の電動工具１は、例えばドリルドライバである。

【0100】

以下、本変形例の電動工具１の動作について、簡単に説明する。

【0101】

ドリルドライバとしての本変形例の電動工具１を用いて、ねじ締め作業を行う場合、モータ１５の速度ω、δ軸電流ｉ_δ（トルク電流）、及びγ軸電流ｉ_γ（励磁電流）の概略は、実施形態の第１期間Ｔ１のそれらと同様である。また、出力軸２１にかかる負荷が増加した後の、モータ１５の速度ω、δ軸電流ｉ_δ、及びγ軸電流ｉ_γの概略は、実施形態の第３期間Ｔ３のそれらと同様である。つまり、本変形例の電動工具１（ドリルドライバ）を用いてねじ締め作業を行う場合、モータ１５の速度ω、δ軸電流ｉ_δ、及びγ軸電流ｉ_γの概略は、第２期間Ｔ２が無い以外は、実施形態のそれらと同様である。

【0102】

また、本変形例の電動工具１を用いて、穴開け作業を行う場合、モータ１５の速度ω、δ軸電流ｉ_δ、及びγ軸電流ｉ_γの概略は、第２期間Ｔ２が無い以外は、変形例１で説明したのと同様である。

【0103】

したがって、本変形例の電動工具１でも、制御部４（移動検出部４９）は、モータ１５に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象１００に対するハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出できる。

【0104】

なお、作業対象１００によっては、第３期間Ｔ３（或いは貫通後期間）において、δ軸電流ｉ_δの電流値及びγ軸電流ｉ_γの電流値が振動しない場合もあり得る。

【0105】

（３－３）その他の変形例
一変形例において、制御部４は、保護動作として、指令値生成部４８で生成する指令値ω_２ ^＊を０とすることでモータ１５を停止させてもよい。

【0106】

一変形例において、電動工具１の制御部４は、保護動作として、モータ１５の回転速度を低下させてもよい。

【0107】

一変形例において、制御部４は、保護動作として、モータ１５の回転軸１６の回転力の、先端工具２８への伝達を遮断させてもよい。例えば、伝達機構１８がクラッチ機構を含んでいる場合、クラッチ機構により、モータ１５の回転軸１６の回転力の先端工具２８への伝達を遮断させてもよい。クラッチ機構は、例えば電子クラッチにより実現されてもよい。

【0108】

一変形例において、伝達機構１８（例えば遊星歯車機構２５）が変速機構を含んでいる場合、制御部４は、保護動作として、モータ１５の回転軸１６の速度に対する先端工具２８の速度の比（減速比）を低下させてもよい。

【0109】

一変形例において、電動工具１は、先端工具２８としての丸鋸刃を備える電動のソーであってもよい。

【0110】

一変形例において、電動工具１は、電動の油圧式工具（オイルパルスインパクト工具等）であってもよい。

【0111】

一変形例において、電動工具１は、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出する加速度センサ又はジャイロセンサを備えてもよい。制御部４は、センサの検出結果を更に参照して、ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出してもよい。

【0112】

一変形例において、電動工具１は、検出機能の有効と無効とを切り換える切換部を備えていてもよい。切換部は、例えば、ユーザの操作を受け付けるスイッチ等を備え得る。スイッチへの操作に応じて、検出機能の有効と無効とが切り換えられる。

【0113】

一変形例において、制御部４は、モータ１５の速度ωが所定の速度閾値以下の場合、検出機能と保護動作とのうちの少なくとも一方を無効としてもよい。

【0114】

一変形例において、制御部４は、保護動作の履歴を記憶する記憶部を備えていてもよい。制御部４は、例えば、保護動作を実行してから所定時間内にハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出した場合、保護動作を行わないように構成されていてもよい。例えば、一旦ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出してモータ１５を停止（保護動作を実行）した後、所定時間内に再度ハウジング９の急峻な移動又はその予兆を検出した場合、制御部４は、モータ１５を停止させずにモータ１５の回転動作を維持する。これにより、作業効率の向上を図ることができる。

【0115】

（４）態様
以上説明した実施形態及び変形例等から以下の態様が開示されている。

【0116】

第１の態様の電動工具（１）は、モータ（１５）と、操作部（２９）と、制御部（４）と、伝達機構（１８）と、ハウジング（９）と、を備える。操作部（２９）は、ユーザからの操作を受け付ける。制御部（４）は、ベクトル制御を利用して、操作部（２９）への操作に応じてモータ（１５）の回転動作を制御する。伝達機構（１８）は、モータ（１５）の回転軸（１６）の回転力を、作業対象（１００）に対して作業を行う先端工具（２８）へと伝達する。ハウジング（９）は、モータ（１５）及び伝達機構（１８）を少なくとも収容する。制御部（４）は、モータ（１５）に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象（１００）に対するハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆を検出する検出機能を有する。

【0117】

この態様によれば、ハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆の検出に応じて、モータ（１５）を停止させる等の対処を行うことが可能となり、電動工具（１）の使い勝手を向上できる。

【0118】

第２の態様の電動工具（１）では、第１の態様において、制御部（４）は、検出機能において、トルク電流に基づいて求めた回転軸（１６）にかかる負荷が、所定値以上となると、ハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆があると判定する。

【0119】

この態様によれば、回転軸（１６）にかかる負荷の増加に起因するハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆を、検出可能となる。

【0120】

第３の態様の電動工具（１）では、第１又は第２の態様において、ハウジング（９）の急峻な移動は、作業対象（１００）からの反力によるハウジング（９）の移動を含む。

【0121】

この態様によれば、作業対象（１００）からの反力に起因するハウジング（９）の急峻な移動を、検出可能となる。

【0122】

第４の態様の電動工具（１）では、第１～第３のいずれか１つの態様において、制御部（４）は、ハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆を検出すると、モータ（１５）の速度を低下させる又はモータ（１５）を停止させる。

【0123】

この態様によれば、ハウジング（９）に急峻な移動又はその予兆があった場合に、その原因となるモータ（１５）が停止又は減速されるので、電動工具（１）からその使用者にかかる負荷が低減される。そのため、電動工具（１）の使い勝手が向上する。

【0124】

第５の態様の電動工具（１）では、第１～第４のいずれか１つの態様において、制御部（４）は、ハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆を検出すると、モータ（１５）の回転軸（１６）の回転力の先端工具（２８）への伝達を遮断させる。

【0125】

この態様によれば、ハウジング（９）に急峻な移動又はその予兆があった場合に、その原因となる出力軸（２１）の回転が停止されるので、電動工具（１）からその使用者にかかる負荷が低減される。そのため、電動工具（１）の使い勝手が向上する。

【0126】

第６の態様の電動工具（１）は、第１～第５のいずれか１つの態様において、先端工具（２８）が連結される出力軸（２１）を備える。伝達機構（１８）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インパクト機構（１７）を有する。

【0127】

この態様によれば、インパクト機構（１７）を備えたいわゆるインパクト工具の使い勝手を向上できる。

【0128】

第７の態様の電動工具（１）は、第１～第６のいずれか１つの態様において、検出機能の有効と無効とを切り換える切換部を備える。

【0129】

この態様によれば、検出機能が不要な場合に、機能を無効にすることができ、電動工具（１）の使い勝手を向上できる。

【0130】

第９の態様の制御方法は、電動工具の制御方法である。電動工具（１）は、モータ（１５）と、操作部（２９）と、伝達機構（１８）と、ハウジング（９）と、を備える。操作部（２９）は、ユーザからの操作を受け付ける。伝達機構（１８）は、モータ（１５）の回転軸（１６）の回転力を、作業対象（１００）に対して作業を行う先端工具（２８）へと伝達する。ハウジング（９）は、モータ（１５）及び伝達機構（１８）を少なくとも収容する。制御方法は、ベクトル制御を利用して、操作部（２９）への操作に応じてモータ（１５）の回転動作を制御することを含む。制御方法は、モータ（１５）に供給されるトルク電流と励磁電流との少なくとも一方に基づいて、作業対象（１００）に対するハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆を検出することを含む。

【0131】

この態様によれば、ハウジング（９）の急峻な移動又はその予兆の検出に応じて、モータ（１５）を停止させる等の対処を行うことが可能となり、電動工具（１）の使い勝手を向上できる。

【0132】

第９の態様のプログラムは、１以上のプロセッサに、第８の態様の制御方法を実行させるためのプログラムである。

【0133】

この態様によれば、ハウジング（９）の急峻な移動の検出又はその予兆に応じて、モータ（１５）を停止させる等の対処を行うことが可能となり、電動工具（１）の使い勝手を向上できる。

【符号の説明】

【0134】

１ 電動工具
４ 制御部
９ ハウジング
１５ モータ
１６ 回転軸
１７ インパクト機構
１８ 伝達機構
２１ 出力軸
２８ 先端工具
２９ 操作部
１００ 作業対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】