電動工具
【課題】自動変速時のキックバックやチャタリングを生じ難くして、このキックバック等に起因する不要な切替動作の発生を抑制した電動工具を提供する。
【解決手段】本発明の電動工具は、モータ1の回転動力を減速したうえで出力部3に伝達する減速機構部4と、減速機構部4の減速比を切り替える切替機構部8と、切替機構部8を制御する制御部60と、モータ1の駆動状態を検知する駆動状態検知部62とを具備し、減速機構部4が切替機構部8によって高速低トルク状態と低速高トルク状態とに切り替わり、制御部60は駆動状態が所定条件を満たすと減速比を切り替えさせる制御を行い、高速低トルク状態から切り替える場合の変速点が、低速高トルク状態から切り替える場合の変速点と異なる。
【解決手段】本発明の電動工具は、モータ1の回転動力を減速したうえで出力部3に伝達する減速機構部4と、減速機構部4の減速比を切り替える切替機構部8と、切替機構部8を制御する制御部60と、モータ1の駆動状態を検知する駆動状態検知部62とを具備し、減速機構部4が切替機構部8によって高速低トルク状態と低速高トルク状態とに切り替わり、制御部60は駆動状態が所定条件を満たすと減速比を切り替えさせる制御を行い、高速低トルク状態から切り替える場合の変速点が、低速高トルク状態から切り替える場合の変速点と異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、減速比を切替自在とした電動工具に関する。
【背景技術】
【0002】
電動工具において、駆動源であるモータの回転動力を減速して伝達する減速機構部を備えたものがある。このような電動工具では、作業者が遊星減速機構を構成するリングギア等の切替部材をスライドさせる操作を行うことで、減速機構部の減速比を切り替えるものがある。そして、電動工具においては、この減速比の切り替えに伴い、出力トルクが小さい高速状態(高速低トルク状態)と、高速状態に比べて出力トルクが大きい低速状態(低速高トルク状態)とに切り替わる。そして、特許文献1に記載される電動工具のように、ソレノイドを用いて自動的に切替部材をスライドさせて、減速比を自動的に切り替えるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−56590号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
また、減速比を自動的に切り替える自動変速機能を有した電動工具では、モータの電流値や回転数等の検知結果が閾値に達する変速点に至ることで、自動変速させるものもある。この種の電動工具では、変速点が、高速低トルク状態から低速高トルク状態へ切り替える場合と、低速高トルク状態から高速低トルク状態へ切り替える場合とで、同じ条件(トルクの値が同じ)となっている(図13中T21,T22参照)。そのため、自動変速による切替直後に、切替先の状態から自動変速させる場合の条件を満たしてしまい、再度自動変速されて、切替前の状態に戻る、所謂キックバックを起こすことがある。
【0005】
更に、電動工具は、モータ回転や作業負荷等に起因した工具振動によって、検知結果が振動する(増減する)ことがある。そして、この工具振動による検知結果の変動が切替動作直後に発生すると、検知結果が閾値を介して増減してしまう。この切替動作直後に検知結果が閾値を介して増減すると、制御部が変速点に至ったとの判断を繰り返してしまい、切替動作(自動変速)を繰り返す、所謂チャタリングを起こすことがある。
【0006】
そして、このキックバックやチャタリングに起因する不要な切替動作を生じると、電動工具を利用した作業の効率を低下させたり、減速比切替用の部材の摩耗や疲労蓄積等の構成部材の消耗を早めたり、騒音が増大したりすることがある。
【0007】
本発明では、自動変速時のキックバックやチャタリングを生じ難くして、このキックバック等に起因する不要な切替動作の発生を抑制した電動工具を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するために本発明の電動工具は、駆動源となるモータと、前記モータの回転動力を減速したうえで伝達する減速機構部と、前記減速機構部の減速比を切り替える切替機構部と、前記減速機構部を介して伝達された前記回転動力を出力する出力部と、前記減速比の切替時に前記切替機構部を制御する制御部と、前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部とを具備し、前記減速機構部が前記切替機構部によって、高速低トルク状態と、前記出力部に伝達される前記回転動力が前記高速低トルク状態に比べて低速で且つ高い出力トルクとなる低速高トルク状態との二つの状態に切り替わり、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記駆動状態が所定条件を満たす変速点に至ると、前記切替機構部に前記減速比を切り替えさせる制御を行い、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点と異なることを特徴とする。
【0009】
この電動工具として、前記駆動状態検知部が、前記モータ又は前記出力部の回転数を前記駆動状態の指標として検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、小さい値であることが好ましい。
【0010】
この電動工具として、前記駆動状態検知部が、前記モータの電流値を前記駆動状態の指標として検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、大きい値であることが好ましい。
【0011】
この電動工具として、前記駆動状態検知部が、前記駆動状態の指標として少なくとも、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知することが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、自動変速時のキックバックやチャタリングを生じ難くして、キックバックやチャタリングに起因する不要な切替動作に伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大を抑制し易くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態1の電動工具のブロック図である。
【図2】同上の電動工具の減速機構部の1速の状態を示し、(a)は側面図、(b)は側断面図である。
【図3】同上の減速機構部の2速の状態を示し、(a)は側面図、(b)は側断面図である。
【図4】実施形態1の電動工具におけるモータの回転数−トルクの関係図である。
【図5】同上の電動工具における自動変速の説明図である。
【図6】変形例における自動変速の説明図である。
【図7】実施形態2の電動工具のブロック図である。
【図8】同上の電動工具におけるモータの電流値−トルクの関係図である。
【図9】同上の電動工具における自動変速の説明図である。
【図10】変形例における自動変速の説明図である。
【図11】実施形態3の電動工具のブロック図である。
【図12】同上の電動工具における自動変速の説明図であり、(a)がモータの回転数−トルクの関係図であり、(b)がモータの電流値−トルクの関係図である。
【図13】従来の電動工具における自動変速の説明図であって、(a)がトルクの指標にモータの回転数を用いた場合であり、(b)がトルクの指標にモータの電流値を用いた場合である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0015】
<実施形態1>
図1には、本発明の電動工具の実施形態1を示してある。この電動工具は、図1に示すように、駆動源であるモータ1(メインモータ)と、変速装置2と、出力部3とを備え、モータ1の回転動力は変速装置2を介して出力部3に伝達される。そして、本電動工具は、図1に示すように、トリガスイッチ101と、回転方向切替部102と、電源部70とを更に備える。トリガスイッチ101は電動工具のハウジング(図示せず)に対して引き込み自在に設けてあり、この引込量に応じてモータ1の出力回転数(回転数)が可変となっている。回転方向切替部102は、上記ハウジングに露出して設けてあり、モータ1の回転方向を、正転と、正転と反対向きの逆転とに切り替えるための操作部となっている。電源部70は外部電源に接続される電源コードやハウジングに着脱自在の電池パック等で主体が構成される。
【0016】
また、変速装置2は、図2,3に示すように、モータ1の回転動力を減速したうえで出力部3に伝達する減速機構部4と、減速機構部4の減速比を切り替える切替機構部8とを有する。そして、モータ1、減速機構部4、出力部3は、モータ1の軸方向に沿って配置され、モータ1の回転動力はモータ1から減速機構部4を介して出力部3に伝達される。以下、モータ1の軸方向を、単に軸方向Axと記載し、方向の一基準とする。
【0017】
切替機構部8は、図2,3に示すように、変速用アクチュエータ6と、変速カムプレート42とを有し、この変速用アクチュエータ6は、専用のモータ50(サブモータ)を駆動源とした回転式のアクチュエータとなっている。そして、変速用アクチュエータ6は、減速機構部4が有する切替部材7を、変速カムプレート42を介して軸方向Axにスライド移動させ、減速比の切替を行う。この点について詳しくは後述する。
【0018】
また、減速機構部4は、図2,3に示すように、ギアケース9内に三段の遊星減速機構を収容してある。そして、減速機構部4は、一つの遊星減速機構の減速状態と非減速状態を切り替えることによって、減速機構部4全体の減速比を切り替える。以下においては、モータ1に近い側から順に1、2、3段目の遊星減速機構として説明を行う。
【0019】
1段目の遊星減速機構は、モータ1からの回転動力によって軸中心に回転駆動される太陽ギア10と、該太陽ギア10と噛み合う複数の遊星ギア11と、各遊星ギア11に噛み合うリングギア12とを備える。遊星ギア11は太陽ギア10を囲むように位置し、リングギア12はこれら複数の遊星ギア11を囲むように位置する。1段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア11と回動自在に連結されるキャリア14と、遊星ギア11とキャリア14を連結させるキャリアピン13とをさらに備える。
【0020】
2段目の遊星減速機構は、1段目のキャリア14に結合される2段目の太陽ギア20と、該太陽ギア20と噛み合う複数の遊星ギア21と、各遊星ギア21に噛み合うリングギア22とを備える。遊星ギア21は太陽ギア20を囲むように位置し、リングギア22はこれら複数の遊星ギア21を囲むように位置する。2段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア21と回動自在に連結されるキャリア24と、遊星ギア21とキャリア24を連結するキャリアピン23とをさらに備える。
【0021】
リングギア22はギアケース9に対して軸方向Axにスライド自在に且つ回転自在に配される。リングギア22は、モータ1側のスライド位置にあるときに、1段目のキャリア14の外周縁部14aに噛み合い、キャリア14と一体に回転自在となる。そして、リングギア22は、出力部3側のスライド位置にあるときに、ギアケース9に形成された係合歯部40に噛み合い、ギアケース9に回転不能で保持される。更に、リングギア22はいずれのスライド位置にあっても、遊星ギア21に噛み合う。以下の本文中において、軸方向Axを基準に、モータ1側を単に「入力側」といい、出力部3側を単に「出力側」という。
【0022】
3段目の遊星減速機構は、2段目のキャリア24に結合される3段目の太陽ギア30と、該太陽ギア30と噛み合う複数の遊星ギア31と、これら複数の遊星ギア31と噛み合うリングギア32とを備える。遊星ギア31は太陽ギア30を囲むように位置し、リングギア32はこれら複数の遊星ギア31を囲むように位置する。3段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア31と回動自在に連結されるキャリア(図示せず)と、このキャリアと遊星ギア31を連結させるキャリアピン(図示せず)とをさらに備える。
【0023】
これら3段の遊星減速機構は、軸方向Axに連結される。つまり、1〜3段目の太陽ギア10,20,30が軸方向Axの一直線上に並設され、これらを囲むように位置する三つのリングギア12,22,32もまた軸方向Axの一直線上に並設される。
【0024】
リングギア22は独立して軸方向Axにスライド自在であり、そのスライド位置に対応して減速比を切り替え、出力部3の回転出力を1速、2速に変更する。このように、本実施形態では、リングギア22が、軸方向Axにスライド自在な切替部材7をなす。
【0025】
図2には1速の状態、図3には2速の状態を示している。図2の1速にある減速機構部4では、切替部材7をなすリングギア22が入力側の位置にあり、2段目の遊星減速機構が非減速状態となる。図3の2速にある減速機構部4では、切替部材7をなすリングギア22が出力側の位置にあり、2段目の遊星減速機構が減速状態となる。そのため、2速の場合は1速の場合に比べて減速比が大きく、出力部3での回転速度は小さくなる。そして、2速の場合は1速の場合に比べて出力部3での出力トルクが大きい(高い)状態となる。すなわち、ここでの1速は高速低トルク状態となっており、2速は低速高トルク状態となっている。以下、高速低トルク状態を高速状態、低速高トルク状態を低速状態と記載する。
【0026】
また、切替部材7をなすリングギア22のスライド位置は、変速カムプレート42の回転位置に応じて決定される。変速カムプレート42は、筒状をなすギアケース9の外周面に沿う断面円弧状のプレートであり、ギアケース9の中心軸まわりに回転自在となるように装着される。変速カムプレート42にはカム溝41が設けてあり、カム溝41は、リングギア22のスライド移動に対応した折れ線形状を有する貫通溝となっており、カム溝41には変速ピン45が挿通されている。変速ピン45は先端部が、ギアケース9に貫通形成したガイド溝(図示せず)を通じてギアケース9内に挿入され、リングギア22の外周面の凹溝(図示せず)に係合する。ガイド溝は、減速機構部4の軸方向Axと平行に形成してある。
【0027】
この変速カムプレート42は、その周方向端部にギア部47を有し、ギア部47は回転式の変速用アクチュエータ6と噛み合う。変速用アクチュエータ6は、専用のモータ50と、モータ50の回転動力を減速して伝達する伝達部51と、伝達部51を通じて伝達される回転動力により回転駆動される出力部52とを有する。つまり、変速用アクチュエータ6はモータ50が駆動することで、変速カムプレート42を介して切替部材7を軸方向Axにスライドさせる。
【0028】
このように、減速機構部4は、軸方向Axにスライド自在な切替部材7と、これら切替部材7の軸方向Axのスライド位置に応じて該切替部材7との係合状態と非係合状態が切り替わるギア部材5と、を用いて形成してある。そして、ギア部材5は、1段目のキャリア14と係合歯部40となっており、切替部材7がいずれのギア部材5に係合するかに応じて、減速機構部4全体の減速比が切り替わる。
【0029】
また、本電動工具は、制御部60と、モータ駆動部61と、駆動状態検知部62とをさらに備え、制御部60とモータ駆動部61には電源部70から電力が供給される。モータ駆動部61は、モータ1を駆動させるとともにモータ1の回転動力を変更させる(調整させる)ものとなっており、モータ1の回転動力を調整する駆動調整部を兼ねている。
【0030】
駆動状態検知部62はモータ1の駆動状態(負荷トルク)を検知し、その検知結果を制御部60に入力する。そして、この検知結果としては、例えば、モータ1にかかる負荷トルク、または上記負荷トルクの指標となる、モータ1に流れる電流値や、モータ1の回転数や、出力部3の回転数等となっている。そして、本電動工具は、駆動状態検知部62として、モータ1の回転数を検知する回転数検知部63を備える。
【0031】
制御部60は、モータ駆動部61を介してモータ1を制御するモータ制御部の機能と、変速装置2を制御して変速装置2(切替機構部8)に減速比を切り替えさせる変速制御部の機能とを兼ねている。そして、制御部60は、駆動状態検知部62により検知されるモータ1の駆動状態に応じて、変速装置2に変速用アクチュエータ6を起動させ、切替部材7をスライド移動させることにより減速機構部4の減速比を変更する。
【0032】
更に、制御部60は、所定条件を満たした場合に、変速用アクチュエータ6のモータ50を起動させて、自動変速させる制御を行う。
【0033】
具体的には、1速から2速への減速比の切り替えの場合、制御部60は、変速用アクチュエータ6のモータ50を起動させ、変速カムプレート42を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン45は、ギアケース9のガイド溝にガイドされながら、カム溝41内を入力側から出力側へとスライド駆動され、切替部材7であるリングギア22を図2に示す位置から出力側へとスライド移動させる。
【0034】
スライド移動したリングギア22は、まず1段目のキャリア14との係合が解除され、切替途中の状態となる。このとき、リングギア22は、2段目の遊星ギア21に係合し、且つ、ギアケース9には回転固定されない状態にある。この切替途中の状態において、リングギア22は、1速にてキャリア14に係合していたときの回転慣性で回転を続けるが、これと同時に、モータ1により駆動される2段目の遊星ギア21からの反力によって、上記回転慣性とは反対方向の回転力を受ける。一方、リングギア22が次に係合するギア部材5である係合歯部40は、ギアケース9に対して固定されている。
【0035】
制御部60は、この回転慣性と反対方向の回転力を積極的に利用して、リングギア22と係合歯部40との相対回転速度を低減させ(好ましくはゼロとする)、係合歯部40と係合する際にはリングギア22の回転速度が極力ゼロに近づくように調整する。これにより、図3のようにリングギア22が係合歯部40と係合する際の衝撃を抑制し、スムーズ且つ安定的な自動変速を実現するとともに、衝突によるギアの磨耗や破損も抑制することができる。そして、前述の通りリングギア22が係合歯部40と係合することで、減速機構部4は1速の状態から2速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。
【0036】
次に、2速から1速へ自動変速させる場合、制御部60は、変速用アクチュエータ6のモータ50を起動させ、変速カムプレート42を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン45は、ギアケース9のガイド溝にガイドされながら、カム溝41内を出力側から入力側へとスライド駆動され、切替部材7であるリングギア22を図3に示す位置から入力側へとスライド移動させる。
【0037】
スライド移動したリングギア22は、まず係合歯部40との係合が解除され、切替途中の状態となる。そして、リングギア22は、切替途中の状態から更にスライド移動することで、図2に示すように、1段目のキャリア14と係合して、減速機構部4は2速の状態から1速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。
【0038】
加えて、制御部60は、減速比の切替動作時(自動変速時)に、変速装置2の情報検知部(図示せず)から検知した切替部材7(リングギア22)の位置に対応するかたちで、変速用アクチュエータ6の駆動を調整するように制御する。
【0039】
具体的には、情報検知部は、変速用アクチュエータ6が駆動されるときに、入出力情報として、電源部70から変速用アクチュエータ6に印加された供給電圧の値を随時検知し、検知結果を制御部60に出力する。制御部60は、入力された検知結果に応じて、切替部材7が所定の目標位置に至るまでの時間あたりのスライド量を一定にさせるように変速用アクチュエータ6を制御する。つまり、制御部60は、情報検知部の検知結果に応じてモータ50の回転動力を随時変更させて、所定の時間経過時に切替部材7が所定の目標位置に至るように、変速用アクチュエータ6を駆動調整する。
【0040】
これにより、電池パック(電源部70)の消耗による供給電圧の低下等に伴う切替部材7のスライド量または速度の低下に対応して、切替部材7のスライドを調整することができる。そのため、切替部材7の移動速度のばらつきに伴うスライド量不足を抑制し、切替部材7を所定の時間に所定の目標位置に到達させることができ、スムーズかつ安定な自動変速を実現する。なお、上記所定の時間とは、自動変速に要する切替時間であり、変速用アクチュエータ6の駆動時間と略同じ時間となっている。
【0041】
また、変速用アクチュエータ6を起動させる所定条件(自動変速させる条件)は、駆動状態検知部62(回転数検知部63)にてモータ1の駆動状態が所定水準を越えたと検知された場合となっている。制御部60は、駆動状態検知部62にて検知されたモータ1の回転数が回転数側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準を越えた(負荷トルクがトルク側の閾値に達した)として、変速用アクチュエータ6を起動させる。以下、特に規定しない限り、トルク側の閾値を、単に閾値と記載する
図4は、電動工具におけるモータ1の回転数N−トルクT特性の一例を示した説明図となっており、直線L1が高速状態におけるN−T特性を示した線となっており、直線L2が低速状態におけるN−T特性を示した線となっている。そして、直線L1は直線L2に比べて傾き(回転数Nの増分ΔN/トルクTの増分ΔT)が小さく、直線L1と直線L2は所定のトルクTで且つ所定の回転数Nの位置に交点を有する。更に、N−T特性を基準とした場合において、自動変速させる駆動状態の最良な所定条件は、直線L1と直線L2の交点となっている。以下、この交点を基準点P0と記載し、基準点P0におけるトルクTの値を基準値T0と記載する。
【0042】
ところで、従来の電動工具の場合、図13(a)に示すように、基準点P0が自動変速させる変速点(従来変速点P21)となっており、変速点はこの従来変速点P21の一つのみとなっている。そして、変速点が従来変速点P21一つとなっているため、高速状態から低速状態へ自動変速させる場合と、低速状態から高速状態へ自動変速させる場合とで、所定条件における負荷トルク(トルクT)の閾値T21が同じ値(基準値T0)となっている。そのため、従来変速点P21において、減速比の切替直後(自動変速直後)に、切替前の減速比に切り替える所定条件を満たしてしまい、切替直後に切替前の状態に戻る、所謂キックバックを起こす恐れがある。そして、自動変速直後に、工具振動等によって検知される回転数Nや負荷トルク(トルクT)が閾値N20,T21を介して振動する(増減する)と、自動変速を繰り返す、所謂チャタリングを起こす恐れがある。以下、高速状態から低速状態へ自動変速させる場合を、高速状態から切り替える場合とし、低速状態から高速状態へ自動変速させる場合を、低速状態から切り替える場合とする。
【0043】
対して、本実施形態の電動工具は、高速状態の場合と、低速状態の場合とで所定条件における負荷トルク(トルクT)の閾値が異なっており、変速点を二つ有した構成となっている。
【0044】
以下、図5に示す、モータ1の回転数N−トルクT特性の説明図を用いて、本実施形態における自動変速を具体的に説明する。なお、図5において、黒塗丸印が高速状態から切り替える場合の変速点(第1変速点P1)となっており、白抜き丸印が低速状態から切り替える場合の変速点(第2変速点P2)となっている。
【0045】
まず、ネジ締め作業等の作業の進行に伴い負荷トルク(トルクT)が大きくなる(増加する)作業を、高速状態で開始し、作業終了までトリガスイッチ101の引込量を一定とした場合を例にとり、高速状態から低速状態への自動変速を説明する。なお、この作業の場合、本電動工具は、図5中の矢印Ar1に示すように、負荷トルク(トルクT)の増加に伴って検知されるモータ1の回転数N(検知結果)が低下する。以下、上記作業の場合を、Ar1の場合と記載する。
【0046】
Ar1の場合において、高速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の増加に伴い回転数Nが低下して、第1変速点P1に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される回転数Nが回転数N1となる。そして、第1変速点P1に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第1閾値T1に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、低速状態に切り替える(変速装置2に自動変速させる)。
【0047】
次に、負荷トルク(トルクT)が小さくなる(低下する)作業を、低速状態で開始し、作業終了までトリガスイッチ101の引込量を一定とした場合を例にとり、低速状態から高速状態への自動変速を説明する。なお、この作業の場合、本電動工具は、図5中の矢印Ar2に示すように、負荷トルク(トルクT)の低下に伴って検知されるモータ1の回転数N(検知結果)が増加する。以下、上記作業の場合を、Ar2の場合と記載する。
【0048】
Ar2の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の低下に伴い回転数Nが増加して、第2変速点P2に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される回転数Nが回転数N2となる。そして、第2変速点P2に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第2閾値T2に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、高速状態に切り替える。
【0049】
すなわち、回転数N1が、高速状態から切り替える場合における回転数Nの閾値(回転数側の第1閾値)となっており、回転数N2が、低速状態から切り替える場合における回転数Nの閾値(回転数側の第2閾値)となっている。
【0050】
更に、制御部60は、動作中の状態(高速状態か低速状態か)に合わせて、自動変速させるための所定条件を区別して自動変速を制御する。そして、第1閾値T1は基準値T0と略同じ値となっており、第2閾値T2は第1閾値T1(基準値T0)に比べて小さい値となっている。そのため、第1変速点P1は、基準点P0に位置し、第2変速点P2は、第1変速点P1(基準点P0)に比べて回転数が大きい側(負荷トルクが小さい側)にずれて、直線L2上に位置し、第2変速点P2は直線L1上に位置しない。
【0051】
そして、Ar1の場合において、高速状態で動作中に、検知される回転数Nが回転数N2となるが、回転数N2は低速状態から切り替える場合の回転数側の閾値となっているため、この場合、制御部60は自動変速を行わない(所定条件を満たしたとしない)。更に、Ar2の場合において、低速状態で動作中に、検知される回転数Nが回転数N1となるが、回転数N1は高速状態から切り替える場合の回転数側の閾値となっているため、この場合、制御部60は自動変速を行わない。
【0052】
すなわち、所定条件は、Ar1の場合、高速状態で動作中に負荷トルク(トルクT)が第1閾値T1に達することとなっており、Ar2の場合、低速状態で動作中に負荷トルク(トルクT)が第2閾値T2に達することとなっている。そのため、Ar1の場合では、第2変速点P2における所定条件を満たすことがなく、Ar2の場合では、第1変速点P1における所定条件を満たすことがない構成となっている。
【0053】
以上のように、本実施形態の電動工具は、高速状態から切り替える場合と、低速状態から切り替える場合とで、自動変速させる変速点における負荷トルクの閾値を異ならせた構成になっている。そして、変速点毎に負荷トルクの閾値を異ならせたことで、自動変速直後に、切替先の状態における自動変速用の所定条件を満たすことを抑制することができ、キックバックやチャタリングが生じ難くなる。そのため、キックバックやチャタリングに起因する不要な自動変速による、作業効率の低下や、切替部材7やギア部材5の摩耗や疲労蓄積等の構成部材の消耗や、騒音の増大等を、抑制し易くすることができる。更に、第1閾値T1を第2閾値T2に比べて大きい値としたことで、不要な切替動作(自動変速)を生じる恐れが軽減されて、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。
【0054】
なお、図6に示す変形例のように、第2変速点P12が基準点P0に位置する場合、第2変速点P12の閾値T12が第1変速点P11の閾値T11に比べて大きいと、一方の変速点での切替後に他方の変速点を通る構成となる(図中矢印Ar3,Ar4参照)。そのため、この矢印Ar3や矢印Ar4を理想の切替動作として上記閾値T11,T12を有した電動工具では、作業効率を低下させる等の作業効率上好ましくない不要な自動変速を行う恐れがある。そこで、この場合、自動変速させる所定条件において、第1変速点P11ではモータ1の回転方向が正転のときとした条件を、第2変速点P12ではモータ1の回転方向が逆転とした条件等を更に加えて、不要な自動変速を発生し難くすることが好ましい。
【0055】
次に、電動工具の他の実施形態について順に述べる。なお、上述の実施形態1と同様の構成については詳しい説明を省略し、実施形態1とは相違する特徴的な構成について、主に詳述する。
【0056】
<実施形態2>
本実施形態の電動工具においても、高速状態から切り替える場合の変速点と低速状態から切り替える場合の変速点とで所定条件(トルク側の閾値)が異なっている。しかし、本実施形態においては、変速用アクチュエータ6を起動させるための所定条件等が実施形態1の場合と相違する。
【0057】
本実施形態の電動工具は、図7に示すように、駆動状態検知部62として、モータ1に流れる電流値を検知する電流検知部64を備える。そして、制御部60は、駆動状態検知部62(電流検知部64)にて検知されたモータ1の電流値が電流値側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準を越えた(負荷トルクがトルク側の閾値に達した)として、変速用アクチュエータ6を起動させる。
【0058】
図8は、電動工具におけるモータ1の電流値I−トルクT特性の説明図となっており、直線L3が高速状態におけるI−T特性を示した線となっており、直線L4が低速状態におけるI−T特性を示した線となっている。そして、直線L3は直線L4に比べて傾き(電流値Iの増分ΔI/トルクTの増分ΔT)が大きい。
【0059】
ところで、図13(b)に示すように、従来の電動工具は、モータの電流値Iを負荷トルクの指標とした場合でも、高速状態から切り替える場合と、低速状態から切り替える場合とで負荷トルク(トルクT)の閾値が同じ値(図中T22参照)となっている。そのため、高速状態から従来第2変速点P22で低速状態に切り替わると、従来第3変速点P23に位置し、低速状態から従来第3変速点P23で高速状態に切り替わると、従来第2変速点P22に位置し、キックバックやチャタリングを起こす恐れがある。
【0060】
対して、本実施形態の電動工具は、高速状態から切り替える場合の変速点と、低速状態から切り替える場合の変速点とで負荷トルクの閾値が異なっている。
【0061】
以下、図9に示す、モータ1の電流値I−トルクT特性の説明図を用いて、本実施形態における自動変速を具体的に説明する。
【0062】
図9において、矢印Ar5が、作業進行に伴い負荷トルク(トルクT)が大きくなる作業の場合となっており、矢印Ar6が、作業進行に伴い負荷トルク(トルクT)が小さくなる作業の場合となっている。そして、黒塗丸印が高速状態から切り替える場合の変速点(第3変速点P3)となっており、白抜き丸印が低速状態から切り替える場合の変速点(第4変速点P4)となっている。以下、負荷トルクが大きくなる作業の場合を、Ar5の場合と記載し、負荷トルクが小さくなる作業の場合を、Ar6の場合と記載する。
【0063】
Ar5の場合において、高速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の増加に伴い電流値Iが増加して、第3変速点P3に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される電流値Iが電流値I1となる。そして、第3変速点P3に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第3閾値T3に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、低速状態に切り替える。
【0064】
そして、Ar6の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の低下に伴い電流値Iが低下して、第4変速点P4に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される電流値Iが電流値I2となる。そして、第4変速点P4に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第4閾値T4に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、高速状態に切り替える。
【0065】
すなわち、電流値I1が、高速状態から切り替える場合における電流値Iの閾値(電流値側の第3閾値)となっており、電流値I2が、低速状態から切り替える場合における電流値Iの閾値(電流値側の第4閾値)となっている。そして、第3閾値T3が第4閾値T4に比べて大きい値となっており、第3変速点P3において低速状態へ切り替えたときの電流値Iとなる直線L4上の第3閾値T3に対応した電流値I1が、電流値I2に比べて大きい値となっている。
【0066】
更に、本電動工具は、制御部60が動作中の状態(高速状態か低速状態か)に合わせて自動変速させるための所定条件を区別して自動変速を制御する。そのため、Ar5の場合では、第4変速点P4における所定条件を満たすことがなく(第4変速点P4を通ることがなく)、Ar6の場合では、第3変速点P3における所定条件を満たすことがない(第3変速点P3を通ることがない)構成となっている。
【0067】
以上のように、高速状態から切り替える場合と、低速状態から切り替える場合とで、自動変速させる変速点における負荷トルクの閾値を異ならせたことで、自動変速直後に、切替先の状態における自動変速用の所定条件を満たすことを抑制することができる。そのため、キックバックやチャタリングを生じ難くなり、キックバックやチャタリングに起因する不要な自動変速による、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。更に、第3閾値T3を第4閾値T4に比べて大きい値としたことで、不要な切替動作(自動変速)を生じる恐れが軽減されて、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。なお、第3変速点P3の第3閾値T3は、図4における基準点P0の基準値T0とすることが好ましい。
【0068】
また、図10に示す変形例のように、第4変速点P14の閾値T14が第3変速点P13の閾値T13に比べて大きいと、一方の変速点での切替後に他方の変速点を通る(図中矢印Ar7,Ar8参照)。そのため、この場合、自動変速させる所定条件に、第3変速点P13ではモータ1の回転方向が正転のときとした条件を、第4変速点P14ではモータ1の回転方向が逆転とした条件を更に加えることで、不要な自動変速の発生を抑制することが好ましい。
【0069】
<実施形態3>
本実施形態の電動工具においても、高速状態から切り替える場合の変速点と低速状態から切り替える場合の変速点とで所定条件(負荷トルクの閾値)が異なっている。しかし、本実施形態においては、変速用アクチュエータ6を起動させるための所定条件として、モータ1の回転数Nとモータ1の電流値Iの両方を用いる点で、実施形態1,2の場合と相違する。
【0070】
本実施形態の電動工具は、図11に示すように、駆動状態検知部62として、モータ1に流れる電流値を検知する電流検知部64と、モータ1の回転数を検知する回転数検知部63とを備える。そして、制御部60は、駆動状態検知部62にて検知された回転数が回転数側の閾値に達し且つ検知された電流値が電流側の閾値に達することで、負荷トルクが閾値に達して駆動状態が所定水準を越えたとして、変速用アクチュエータ6を起動させる。
【0071】
図12(a)に示すN−T特性の説明図と、図12(b)に示すI−T特性の説明図とを用いて、具体的に説明する。なお、図中の矢印Ar9が、作業進行に伴い負荷トルクが大きくなる作業の場合となっており、以下、Ar9の場合と記載する。そして、図中の矢印Ar10が、作業進行に伴い負荷トルクが小さくなる作業の場合となっており、以下、Ar10の場合と記載する。
【0072】
Ar9の場合、高速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の増加に伴い、回転数Nが低下し且つ電流値Iが増加し、第5変速点P5に至るとき、検知される回転数Nが回転数N3となり、検知される電流値Iが電流値I3となる。そして、この検知結果から、制御部60は、負荷トルク(トルクT)が第5閾値T5に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、低速状態に切り替える。
【0073】
そして、Ar10の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の低下に伴い、回転数Nが増加し且つ電流値Iが低下し、第6変速点P6に至るとき、検知される回転数Nが回転数N4となり、検知される電流値Iが電流値I4となる。そして、この検知結果から、制御部60は、負荷トルク(トルクT)が第6閾値T6に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、高速状態に切り替える。
【0074】
すなわち、回転数N3が、回転数Nにおいて高速状態から切り替える場合の閾値(回転数側の第5閾値)となっており、電流値I3が、電流値Iにおいて高速状態から切り替える場合の閾値(電流値側の第5閾値)となっている。そして、回転数N4が、回転数Nにおいて低速状態から切り替える場合の閾値(回転数側の第6閾値)となっており、電流値I2が、電流値Iにおいて低速状態から切り替える場合の閾値(電流値側の第6閾値)となっている。
【0075】
以上のように、駆動状態検知部62にて検知された回転数N及び電流値Iの両方が閾値に達した際に、負荷トルクが動作中の状態に対応した閾値に達して、駆動状態が所定水準に越えて所定条件を満たしたとして、自動変速させる構成となっている。そのため、回転数Nと電流値Iの両方の閾値を満たすことで、動作中の状態に対応した変速点で自動変速させることができる。そして、一方のみの閾値が検知される負荷トルクが閾値に達していない場合における自動変速の発生を抑制することができる。すなわち、回転数Nと電流値Iの両方の検知結果から、負荷トルクの閾値を検知したことで、変速点の検知精度を向上させることができ、不要な切替動作を抑制し易くすることができる。そのため、キックバックやチャタリングに起因する不要な切替動作に伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。
【0076】
以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、各実施形態において適宜の設計変更を行うことや、各実施形態の構成を適宜組み合わせて適用することが可能である。例えば、減速機構部4は遊星減速段に限らない。また、変速用アクチュエータ6は、回転駆動式に限らず、ソレノイド等を用いたスライド駆動式のものであってもよい。また、駆動状態検知部62はトルクセンサ等を用いて負荷トルクを直接検知し、検知した負荷トルクを検知結果として制御部60に入力するものであってもよい。また、負荷トルクの指標に回転数を用いたものにおいて、回転数検知部63は、モータ1の回転数を検知するものに限らず、出力部3の回転数を検知するものであってもよい。なお、制御部60による切替動作(自動変速)の制御は、減速機構部4の代わりに、モータ1の回転動力を増速したうえで出力部3に伝達する増速機構部を具備したものにも適用可能である。
【符号の説明】
【0077】
1 モータ
2 変速装置
8 切替機構部
60 制御部
62 駆動状態検知部
【技術分野】
【0001】
本発明は、減速比を切替自在とした電動工具に関する。
【背景技術】
【0002】
電動工具において、駆動源であるモータの回転動力を減速して伝達する減速機構部を備えたものがある。このような電動工具では、作業者が遊星減速機構を構成するリングギア等の切替部材をスライドさせる操作を行うことで、減速機構部の減速比を切り替えるものがある。そして、電動工具においては、この減速比の切り替えに伴い、出力トルクが小さい高速状態(高速低トルク状態)と、高速状態に比べて出力トルクが大きい低速状態(低速高トルク状態)とに切り替わる。そして、特許文献1に記載される電動工具のように、ソレノイドを用いて自動的に切替部材をスライドさせて、減速比を自動的に切り替えるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−56590号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
また、減速比を自動的に切り替える自動変速機能を有した電動工具では、モータの電流値や回転数等の検知結果が閾値に達する変速点に至ることで、自動変速させるものもある。この種の電動工具では、変速点が、高速低トルク状態から低速高トルク状態へ切り替える場合と、低速高トルク状態から高速低トルク状態へ切り替える場合とで、同じ条件(トルクの値が同じ)となっている(図13中T21,T22参照)。そのため、自動変速による切替直後に、切替先の状態から自動変速させる場合の条件を満たしてしまい、再度自動変速されて、切替前の状態に戻る、所謂キックバックを起こすことがある。
【0005】
更に、電動工具は、モータ回転や作業負荷等に起因した工具振動によって、検知結果が振動する(増減する)ことがある。そして、この工具振動による検知結果の変動が切替動作直後に発生すると、検知結果が閾値を介して増減してしまう。この切替動作直後に検知結果が閾値を介して増減すると、制御部が変速点に至ったとの判断を繰り返してしまい、切替動作(自動変速)を繰り返す、所謂チャタリングを起こすことがある。
【0006】
そして、このキックバックやチャタリングに起因する不要な切替動作を生じると、電動工具を利用した作業の効率を低下させたり、減速比切替用の部材の摩耗や疲労蓄積等の構成部材の消耗を早めたり、騒音が増大したりすることがある。
【0007】
本発明では、自動変速時のキックバックやチャタリングを生じ難くして、このキックバック等に起因する不要な切替動作の発生を抑制した電動工具を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するために本発明の電動工具は、駆動源となるモータと、前記モータの回転動力を減速したうえで伝達する減速機構部と、前記減速機構部の減速比を切り替える切替機構部と、前記減速機構部を介して伝達された前記回転動力を出力する出力部と、前記減速比の切替時に前記切替機構部を制御する制御部と、前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部とを具備し、前記減速機構部が前記切替機構部によって、高速低トルク状態と、前記出力部に伝達される前記回転動力が前記高速低トルク状態に比べて低速で且つ高い出力トルクとなる低速高トルク状態との二つの状態に切り替わり、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記駆動状態が所定条件を満たす変速点に至ると、前記切替機構部に前記減速比を切り替えさせる制御を行い、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点と異なることを特徴とする。
【0009】
この電動工具として、前記駆動状態検知部が、前記モータ又は前記出力部の回転数を前記駆動状態の指標として検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、小さい値であることが好ましい。
【0010】
この電動工具として、前記駆動状態検知部が、前記モータの電流値を前記駆動状態の指標として検知し、前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、大きい値であることが好ましい。
【0011】
この電動工具として、前記駆動状態検知部が、前記駆動状態の指標として少なくとも、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知することが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、自動変速時のキックバックやチャタリングを生じ難くして、キックバックやチャタリングに起因する不要な切替動作に伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大を抑制し易くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態1の電動工具のブロック図である。
【図2】同上の電動工具の減速機構部の1速の状態を示し、(a)は側面図、(b)は側断面図である。
【図3】同上の減速機構部の2速の状態を示し、(a)は側面図、(b)は側断面図である。
【図4】実施形態1の電動工具におけるモータの回転数−トルクの関係図である。
【図5】同上の電動工具における自動変速の説明図である。
【図6】変形例における自動変速の説明図である。
【図7】実施形態2の電動工具のブロック図である。
【図8】同上の電動工具におけるモータの電流値−トルクの関係図である。
【図9】同上の電動工具における自動変速の説明図である。
【図10】変形例における自動変速の説明図である。
【図11】実施形態3の電動工具のブロック図である。
【図12】同上の電動工具における自動変速の説明図であり、(a)がモータの回転数−トルクの関係図であり、(b)がモータの電流値−トルクの関係図である。
【図13】従来の電動工具における自動変速の説明図であって、(a)がトルクの指標にモータの回転数を用いた場合であり、(b)がトルクの指標にモータの電流値を用いた場合である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0015】
<実施形態1>
図1には、本発明の電動工具の実施形態1を示してある。この電動工具は、図1に示すように、駆動源であるモータ1(メインモータ)と、変速装置2と、出力部3とを備え、モータ1の回転動力は変速装置2を介して出力部3に伝達される。そして、本電動工具は、図1に示すように、トリガスイッチ101と、回転方向切替部102と、電源部70とを更に備える。トリガスイッチ101は電動工具のハウジング(図示せず)に対して引き込み自在に設けてあり、この引込量に応じてモータ1の出力回転数(回転数)が可変となっている。回転方向切替部102は、上記ハウジングに露出して設けてあり、モータ1の回転方向を、正転と、正転と反対向きの逆転とに切り替えるための操作部となっている。電源部70は外部電源に接続される電源コードやハウジングに着脱自在の電池パック等で主体が構成される。
【0016】
また、変速装置2は、図2,3に示すように、モータ1の回転動力を減速したうえで出力部3に伝達する減速機構部4と、減速機構部4の減速比を切り替える切替機構部8とを有する。そして、モータ1、減速機構部4、出力部3は、モータ1の軸方向に沿って配置され、モータ1の回転動力はモータ1から減速機構部4を介して出力部3に伝達される。以下、モータ1の軸方向を、単に軸方向Axと記載し、方向の一基準とする。
【0017】
切替機構部8は、図2,3に示すように、変速用アクチュエータ6と、変速カムプレート42とを有し、この変速用アクチュエータ6は、専用のモータ50(サブモータ)を駆動源とした回転式のアクチュエータとなっている。そして、変速用アクチュエータ6は、減速機構部4が有する切替部材7を、変速カムプレート42を介して軸方向Axにスライド移動させ、減速比の切替を行う。この点について詳しくは後述する。
【0018】
また、減速機構部4は、図2,3に示すように、ギアケース9内に三段の遊星減速機構を収容してある。そして、減速機構部4は、一つの遊星減速機構の減速状態と非減速状態を切り替えることによって、減速機構部4全体の減速比を切り替える。以下においては、モータ1に近い側から順に1、2、3段目の遊星減速機構として説明を行う。
【0019】
1段目の遊星減速機構は、モータ1からの回転動力によって軸中心に回転駆動される太陽ギア10と、該太陽ギア10と噛み合う複数の遊星ギア11と、各遊星ギア11に噛み合うリングギア12とを備える。遊星ギア11は太陽ギア10を囲むように位置し、リングギア12はこれら複数の遊星ギア11を囲むように位置する。1段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア11と回動自在に連結されるキャリア14と、遊星ギア11とキャリア14を連結させるキャリアピン13とをさらに備える。
【0020】
2段目の遊星減速機構は、1段目のキャリア14に結合される2段目の太陽ギア20と、該太陽ギア20と噛み合う複数の遊星ギア21と、各遊星ギア21に噛み合うリングギア22とを備える。遊星ギア21は太陽ギア20を囲むように位置し、リングギア22はこれら複数の遊星ギア21を囲むように位置する。2段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア21と回動自在に連結されるキャリア24と、遊星ギア21とキャリア24を連結するキャリアピン23とをさらに備える。
【0021】
リングギア22はギアケース9に対して軸方向Axにスライド自在に且つ回転自在に配される。リングギア22は、モータ1側のスライド位置にあるときに、1段目のキャリア14の外周縁部14aに噛み合い、キャリア14と一体に回転自在となる。そして、リングギア22は、出力部3側のスライド位置にあるときに、ギアケース9に形成された係合歯部40に噛み合い、ギアケース9に回転不能で保持される。更に、リングギア22はいずれのスライド位置にあっても、遊星ギア21に噛み合う。以下の本文中において、軸方向Axを基準に、モータ1側を単に「入力側」といい、出力部3側を単に「出力側」という。
【0022】
3段目の遊星減速機構は、2段目のキャリア24に結合される3段目の太陽ギア30と、該太陽ギア30と噛み合う複数の遊星ギア31と、これら複数の遊星ギア31と噛み合うリングギア32とを備える。遊星ギア31は太陽ギア30を囲むように位置し、リングギア32はこれら複数の遊星ギア31を囲むように位置する。3段目の遊星減速機構は、これら複数の遊星ギア31と回動自在に連結されるキャリア(図示せず)と、このキャリアと遊星ギア31を連結させるキャリアピン(図示せず)とをさらに備える。
【0023】
これら3段の遊星減速機構は、軸方向Axに連結される。つまり、1〜3段目の太陽ギア10,20,30が軸方向Axの一直線上に並設され、これらを囲むように位置する三つのリングギア12,22,32もまた軸方向Axの一直線上に並設される。
【0024】
リングギア22は独立して軸方向Axにスライド自在であり、そのスライド位置に対応して減速比を切り替え、出力部3の回転出力を1速、2速に変更する。このように、本実施形態では、リングギア22が、軸方向Axにスライド自在な切替部材7をなす。
【0025】
図2には1速の状態、図3には2速の状態を示している。図2の1速にある減速機構部4では、切替部材7をなすリングギア22が入力側の位置にあり、2段目の遊星減速機構が非減速状態となる。図3の2速にある減速機構部4では、切替部材7をなすリングギア22が出力側の位置にあり、2段目の遊星減速機構が減速状態となる。そのため、2速の場合は1速の場合に比べて減速比が大きく、出力部3での回転速度は小さくなる。そして、2速の場合は1速の場合に比べて出力部3での出力トルクが大きい(高い)状態となる。すなわち、ここでの1速は高速低トルク状態となっており、2速は低速高トルク状態となっている。以下、高速低トルク状態を高速状態、低速高トルク状態を低速状態と記載する。
【0026】
また、切替部材7をなすリングギア22のスライド位置は、変速カムプレート42の回転位置に応じて決定される。変速カムプレート42は、筒状をなすギアケース9の外周面に沿う断面円弧状のプレートであり、ギアケース9の中心軸まわりに回転自在となるように装着される。変速カムプレート42にはカム溝41が設けてあり、カム溝41は、リングギア22のスライド移動に対応した折れ線形状を有する貫通溝となっており、カム溝41には変速ピン45が挿通されている。変速ピン45は先端部が、ギアケース9に貫通形成したガイド溝(図示せず)を通じてギアケース9内に挿入され、リングギア22の外周面の凹溝(図示せず)に係合する。ガイド溝は、減速機構部4の軸方向Axと平行に形成してある。
【0027】
この変速カムプレート42は、その周方向端部にギア部47を有し、ギア部47は回転式の変速用アクチュエータ6と噛み合う。変速用アクチュエータ6は、専用のモータ50と、モータ50の回転動力を減速して伝達する伝達部51と、伝達部51を通じて伝達される回転動力により回転駆動される出力部52とを有する。つまり、変速用アクチュエータ6はモータ50が駆動することで、変速カムプレート42を介して切替部材7を軸方向Axにスライドさせる。
【0028】
このように、減速機構部4は、軸方向Axにスライド自在な切替部材7と、これら切替部材7の軸方向Axのスライド位置に応じて該切替部材7との係合状態と非係合状態が切り替わるギア部材5と、を用いて形成してある。そして、ギア部材5は、1段目のキャリア14と係合歯部40となっており、切替部材7がいずれのギア部材5に係合するかに応じて、減速機構部4全体の減速比が切り替わる。
【0029】
また、本電動工具は、制御部60と、モータ駆動部61と、駆動状態検知部62とをさらに備え、制御部60とモータ駆動部61には電源部70から電力が供給される。モータ駆動部61は、モータ1を駆動させるとともにモータ1の回転動力を変更させる(調整させる)ものとなっており、モータ1の回転動力を調整する駆動調整部を兼ねている。
【0030】
駆動状態検知部62はモータ1の駆動状態(負荷トルク)を検知し、その検知結果を制御部60に入力する。そして、この検知結果としては、例えば、モータ1にかかる負荷トルク、または上記負荷トルクの指標となる、モータ1に流れる電流値や、モータ1の回転数や、出力部3の回転数等となっている。そして、本電動工具は、駆動状態検知部62として、モータ1の回転数を検知する回転数検知部63を備える。
【0031】
制御部60は、モータ駆動部61を介してモータ1を制御するモータ制御部の機能と、変速装置2を制御して変速装置2(切替機構部8)に減速比を切り替えさせる変速制御部の機能とを兼ねている。そして、制御部60は、駆動状態検知部62により検知されるモータ1の駆動状態に応じて、変速装置2に変速用アクチュエータ6を起動させ、切替部材7をスライド移動させることにより減速機構部4の減速比を変更する。
【0032】
更に、制御部60は、所定条件を満たした場合に、変速用アクチュエータ6のモータ50を起動させて、自動変速させる制御を行う。
【0033】
具体的には、1速から2速への減速比の切り替えの場合、制御部60は、変速用アクチュエータ6のモータ50を起動させ、変速カムプレート42を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン45は、ギアケース9のガイド溝にガイドされながら、カム溝41内を入力側から出力側へとスライド駆動され、切替部材7であるリングギア22を図2に示す位置から出力側へとスライド移動させる。
【0034】
スライド移動したリングギア22は、まず1段目のキャリア14との係合が解除され、切替途中の状態となる。このとき、リングギア22は、2段目の遊星ギア21に係合し、且つ、ギアケース9には回転固定されない状態にある。この切替途中の状態において、リングギア22は、1速にてキャリア14に係合していたときの回転慣性で回転を続けるが、これと同時に、モータ1により駆動される2段目の遊星ギア21からの反力によって、上記回転慣性とは反対方向の回転力を受ける。一方、リングギア22が次に係合するギア部材5である係合歯部40は、ギアケース9に対して固定されている。
【0035】
制御部60は、この回転慣性と反対方向の回転力を積極的に利用して、リングギア22と係合歯部40との相対回転速度を低減させ(好ましくはゼロとする)、係合歯部40と係合する際にはリングギア22の回転速度が極力ゼロに近づくように調整する。これにより、図3のようにリングギア22が係合歯部40と係合する際の衝撃を抑制し、スムーズ且つ安定的な自動変速を実現するとともに、衝突によるギアの磨耗や破損も抑制することができる。そして、前述の通りリングギア22が係合歯部40と係合することで、減速機構部4は1速の状態から2速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。
【0036】
次に、2速から1速へ自動変速させる場合、制御部60は、変速用アクチュエータ6のモータ50を起動させ、変速カムプレート42を回転移動させる。この回転移動に伴い、変速ピン45は、ギアケース9のガイド溝にガイドされながら、カム溝41内を出力側から入力側へとスライド駆動され、切替部材7であるリングギア22を図3に示す位置から入力側へとスライド移動させる。
【0037】
スライド移動したリングギア22は、まず係合歯部40との係合が解除され、切替途中の状態となる。そして、リングギア22は、切替途中の状態から更にスライド移動することで、図2に示すように、1段目のキャリア14と係合して、減速機構部4は2速の状態から1速の状態へ自動変速され、自動変速が完了となる。
【0038】
加えて、制御部60は、減速比の切替動作時(自動変速時)に、変速装置2の情報検知部(図示せず)から検知した切替部材7(リングギア22)の位置に対応するかたちで、変速用アクチュエータ6の駆動を調整するように制御する。
【0039】
具体的には、情報検知部は、変速用アクチュエータ6が駆動されるときに、入出力情報として、電源部70から変速用アクチュエータ6に印加された供給電圧の値を随時検知し、検知結果を制御部60に出力する。制御部60は、入力された検知結果に応じて、切替部材7が所定の目標位置に至るまでの時間あたりのスライド量を一定にさせるように変速用アクチュエータ6を制御する。つまり、制御部60は、情報検知部の検知結果に応じてモータ50の回転動力を随時変更させて、所定の時間経過時に切替部材7が所定の目標位置に至るように、変速用アクチュエータ6を駆動調整する。
【0040】
これにより、電池パック(電源部70)の消耗による供給電圧の低下等に伴う切替部材7のスライド量または速度の低下に対応して、切替部材7のスライドを調整することができる。そのため、切替部材7の移動速度のばらつきに伴うスライド量不足を抑制し、切替部材7を所定の時間に所定の目標位置に到達させることができ、スムーズかつ安定な自動変速を実現する。なお、上記所定の時間とは、自動変速に要する切替時間であり、変速用アクチュエータ6の駆動時間と略同じ時間となっている。
【0041】
また、変速用アクチュエータ6を起動させる所定条件(自動変速させる条件)は、駆動状態検知部62(回転数検知部63)にてモータ1の駆動状態が所定水準を越えたと検知された場合となっている。制御部60は、駆動状態検知部62にて検知されたモータ1の回転数が回転数側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準を越えた(負荷トルクがトルク側の閾値に達した)として、変速用アクチュエータ6を起動させる。以下、特に規定しない限り、トルク側の閾値を、単に閾値と記載する
図4は、電動工具におけるモータ1の回転数N−トルクT特性の一例を示した説明図となっており、直線L1が高速状態におけるN−T特性を示した線となっており、直線L2が低速状態におけるN−T特性を示した線となっている。そして、直線L1は直線L2に比べて傾き(回転数Nの増分ΔN/トルクTの増分ΔT)が小さく、直線L1と直線L2は所定のトルクTで且つ所定の回転数Nの位置に交点を有する。更に、N−T特性を基準とした場合において、自動変速させる駆動状態の最良な所定条件は、直線L1と直線L2の交点となっている。以下、この交点を基準点P0と記載し、基準点P0におけるトルクTの値を基準値T0と記載する。
【0042】
ところで、従来の電動工具の場合、図13(a)に示すように、基準点P0が自動変速させる変速点(従来変速点P21)となっており、変速点はこの従来変速点P21の一つのみとなっている。そして、変速点が従来変速点P21一つとなっているため、高速状態から低速状態へ自動変速させる場合と、低速状態から高速状態へ自動変速させる場合とで、所定条件における負荷トルク(トルクT)の閾値T21が同じ値(基準値T0)となっている。そのため、従来変速点P21において、減速比の切替直後(自動変速直後)に、切替前の減速比に切り替える所定条件を満たしてしまい、切替直後に切替前の状態に戻る、所謂キックバックを起こす恐れがある。そして、自動変速直後に、工具振動等によって検知される回転数Nや負荷トルク(トルクT)が閾値N20,T21を介して振動する(増減する)と、自動変速を繰り返す、所謂チャタリングを起こす恐れがある。以下、高速状態から低速状態へ自動変速させる場合を、高速状態から切り替える場合とし、低速状態から高速状態へ自動変速させる場合を、低速状態から切り替える場合とする。
【0043】
対して、本実施形態の電動工具は、高速状態の場合と、低速状態の場合とで所定条件における負荷トルク(トルクT)の閾値が異なっており、変速点を二つ有した構成となっている。
【0044】
以下、図5に示す、モータ1の回転数N−トルクT特性の説明図を用いて、本実施形態における自動変速を具体的に説明する。なお、図5において、黒塗丸印が高速状態から切り替える場合の変速点(第1変速点P1)となっており、白抜き丸印が低速状態から切り替える場合の変速点(第2変速点P2)となっている。
【0045】
まず、ネジ締め作業等の作業の進行に伴い負荷トルク(トルクT)が大きくなる(増加する)作業を、高速状態で開始し、作業終了までトリガスイッチ101の引込量を一定とした場合を例にとり、高速状態から低速状態への自動変速を説明する。なお、この作業の場合、本電動工具は、図5中の矢印Ar1に示すように、負荷トルク(トルクT)の増加に伴って検知されるモータ1の回転数N(検知結果)が低下する。以下、上記作業の場合を、Ar1の場合と記載する。
【0046】
Ar1の場合において、高速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の増加に伴い回転数Nが低下して、第1変速点P1に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される回転数Nが回転数N1となる。そして、第1変速点P1に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第1閾値T1に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、低速状態に切り替える(変速装置2に自動変速させる)。
【0047】
次に、負荷トルク(トルクT)が小さくなる(低下する)作業を、低速状態で開始し、作業終了までトリガスイッチ101の引込量を一定とした場合を例にとり、低速状態から高速状態への自動変速を説明する。なお、この作業の場合、本電動工具は、図5中の矢印Ar2に示すように、負荷トルク(トルクT)の低下に伴って検知されるモータ1の回転数N(検知結果)が増加する。以下、上記作業の場合を、Ar2の場合と記載する。
【0048】
Ar2の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の低下に伴い回転数Nが増加して、第2変速点P2に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される回転数Nが回転数N2となる。そして、第2変速点P2に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第2閾値T2に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、高速状態に切り替える。
【0049】
すなわち、回転数N1が、高速状態から切り替える場合における回転数Nの閾値(回転数側の第1閾値)となっており、回転数N2が、低速状態から切り替える場合における回転数Nの閾値(回転数側の第2閾値)となっている。
【0050】
更に、制御部60は、動作中の状態(高速状態か低速状態か)に合わせて、自動変速させるための所定条件を区別して自動変速を制御する。そして、第1閾値T1は基準値T0と略同じ値となっており、第2閾値T2は第1閾値T1(基準値T0)に比べて小さい値となっている。そのため、第1変速点P1は、基準点P0に位置し、第2変速点P2は、第1変速点P1(基準点P0)に比べて回転数が大きい側(負荷トルクが小さい側)にずれて、直線L2上に位置し、第2変速点P2は直線L1上に位置しない。
【0051】
そして、Ar1の場合において、高速状態で動作中に、検知される回転数Nが回転数N2となるが、回転数N2は低速状態から切り替える場合の回転数側の閾値となっているため、この場合、制御部60は自動変速を行わない(所定条件を満たしたとしない)。更に、Ar2の場合において、低速状態で動作中に、検知される回転数Nが回転数N1となるが、回転数N1は高速状態から切り替える場合の回転数側の閾値となっているため、この場合、制御部60は自動変速を行わない。
【0052】
すなわち、所定条件は、Ar1の場合、高速状態で動作中に負荷トルク(トルクT)が第1閾値T1に達することとなっており、Ar2の場合、低速状態で動作中に負荷トルク(トルクT)が第2閾値T2に達することとなっている。そのため、Ar1の場合では、第2変速点P2における所定条件を満たすことがなく、Ar2の場合では、第1変速点P1における所定条件を満たすことがない構成となっている。
【0053】
以上のように、本実施形態の電動工具は、高速状態から切り替える場合と、低速状態から切り替える場合とで、自動変速させる変速点における負荷トルクの閾値を異ならせた構成になっている。そして、変速点毎に負荷トルクの閾値を異ならせたことで、自動変速直後に、切替先の状態における自動変速用の所定条件を満たすことを抑制することができ、キックバックやチャタリングが生じ難くなる。そのため、キックバックやチャタリングに起因する不要な自動変速による、作業効率の低下や、切替部材7やギア部材5の摩耗や疲労蓄積等の構成部材の消耗や、騒音の増大等を、抑制し易くすることができる。更に、第1閾値T1を第2閾値T2に比べて大きい値としたことで、不要な切替動作(自動変速)を生じる恐れが軽減されて、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。
【0054】
なお、図6に示す変形例のように、第2変速点P12が基準点P0に位置する場合、第2変速点P12の閾値T12が第1変速点P11の閾値T11に比べて大きいと、一方の変速点での切替後に他方の変速点を通る構成となる(図中矢印Ar3,Ar4参照)。そのため、この矢印Ar3や矢印Ar4を理想の切替動作として上記閾値T11,T12を有した電動工具では、作業効率を低下させる等の作業効率上好ましくない不要な自動変速を行う恐れがある。そこで、この場合、自動変速させる所定条件において、第1変速点P11ではモータ1の回転方向が正転のときとした条件を、第2変速点P12ではモータ1の回転方向が逆転とした条件等を更に加えて、不要な自動変速を発生し難くすることが好ましい。
【0055】
次に、電動工具の他の実施形態について順に述べる。なお、上述の実施形態1と同様の構成については詳しい説明を省略し、実施形態1とは相違する特徴的な構成について、主に詳述する。
【0056】
<実施形態2>
本実施形態の電動工具においても、高速状態から切り替える場合の変速点と低速状態から切り替える場合の変速点とで所定条件(トルク側の閾値)が異なっている。しかし、本実施形態においては、変速用アクチュエータ6を起動させるための所定条件等が実施形態1の場合と相違する。
【0057】
本実施形態の電動工具は、図7に示すように、駆動状態検知部62として、モータ1に流れる電流値を検知する電流検知部64を備える。そして、制御部60は、駆動状態検知部62(電流検知部64)にて検知されたモータ1の電流値が電流値側の閾値に達することで、駆動状態が所定水準を越えた(負荷トルクがトルク側の閾値に達した)として、変速用アクチュエータ6を起動させる。
【0058】
図8は、電動工具におけるモータ1の電流値I−トルクT特性の説明図となっており、直線L3が高速状態におけるI−T特性を示した線となっており、直線L4が低速状態におけるI−T特性を示した線となっている。そして、直線L3は直線L4に比べて傾き(電流値Iの増分ΔI/トルクTの増分ΔT)が大きい。
【0059】
ところで、図13(b)に示すように、従来の電動工具は、モータの電流値Iを負荷トルクの指標とした場合でも、高速状態から切り替える場合と、低速状態から切り替える場合とで負荷トルク(トルクT)の閾値が同じ値(図中T22参照)となっている。そのため、高速状態から従来第2変速点P22で低速状態に切り替わると、従来第3変速点P23に位置し、低速状態から従来第3変速点P23で高速状態に切り替わると、従来第2変速点P22に位置し、キックバックやチャタリングを起こす恐れがある。
【0060】
対して、本実施形態の電動工具は、高速状態から切り替える場合の変速点と、低速状態から切り替える場合の変速点とで負荷トルクの閾値が異なっている。
【0061】
以下、図9に示す、モータ1の電流値I−トルクT特性の説明図を用いて、本実施形態における自動変速を具体的に説明する。
【0062】
図9において、矢印Ar5が、作業進行に伴い負荷トルク(トルクT)が大きくなる作業の場合となっており、矢印Ar6が、作業進行に伴い負荷トルク(トルクT)が小さくなる作業の場合となっている。そして、黒塗丸印が高速状態から切り替える場合の変速点(第3変速点P3)となっており、白抜き丸印が低速状態から切り替える場合の変速点(第4変速点P4)となっている。以下、負荷トルクが大きくなる作業の場合を、Ar5の場合と記載し、負荷トルクが小さくなる作業の場合を、Ar6の場合と記載する。
【0063】
Ar5の場合において、高速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の増加に伴い電流値Iが増加して、第3変速点P3に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される電流値Iが電流値I1となる。そして、第3変速点P3に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第3閾値T3に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、低速状態に切り替える。
【0064】
そして、Ar6の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の低下に伴い電流値Iが低下して、第4変速点P4に至るとき、駆動状態検知部62にて検知される電流値Iが電流値I2となる。そして、第4変速点P4に至ると、制御部60は、検知結果から負荷トルク(トルクT)が第4閾値T4に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、高速状態に切り替える。
【0065】
すなわち、電流値I1が、高速状態から切り替える場合における電流値Iの閾値(電流値側の第3閾値)となっており、電流値I2が、低速状態から切り替える場合における電流値Iの閾値(電流値側の第4閾値)となっている。そして、第3閾値T3が第4閾値T4に比べて大きい値となっており、第3変速点P3において低速状態へ切り替えたときの電流値Iとなる直線L4上の第3閾値T3に対応した電流値I1が、電流値I2に比べて大きい値となっている。
【0066】
更に、本電動工具は、制御部60が動作中の状態(高速状態か低速状態か)に合わせて自動変速させるための所定条件を区別して自動変速を制御する。そのため、Ar5の場合では、第4変速点P4における所定条件を満たすことがなく(第4変速点P4を通ることがなく)、Ar6の場合では、第3変速点P3における所定条件を満たすことがない(第3変速点P3を通ることがない)構成となっている。
【0067】
以上のように、高速状態から切り替える場合と、低速状態から切り替える場合とで、自動変速させる変速点における負荷トルクの閾値を異ならせたことで、自動変速直後に、切替先の状態における自動変速用の所定条件を満たすことを抑制することができる。そのため、キックバックやチャタリングを生じ難くなり、キックバックやチャタリングに起因する不要な自動変速による、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。更に、第3閾値T3を第4閾値T4に比べて大きい値としたことで、不要な切替動作(自動変速)を生じる恐れが軽減されて、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。なお、第3変速点P3の第3閾値T3は、図4における基準点P0の基準値T0とすることが好ましい。
【0068】
また、図10に示す変形例のように、第4変速点P14の閾値T14が第3変速点P13の閾値T13に比べて大きいと、一方の変速点での切替後に他方の変速点を通る(図中矢印Ar7,Ar8参照)。そのため、この場合、自動変速させる所定条件に、第3変速点P13ではモータ1の回転方向が正転のときとした条件を、第4変速点P14ではモータ1の回転方向が逆転とした条件を更に加えることで、不要な自動変速の発生を抑制することが好ましい。
【0069】
<実施形態3>
本実施形態の電動工具においても、高速状態から切り替える場合の変速点と低速状態から切り替える場合の変速点とで所定条件(負荷トルクの閾値)が異なっている。しかし、本実施形態においては、変速用アクチュエータ6を起動させるための所定条件として、モータ1の回転数Nとモータ1の電流値Iの両方を用いる点で、実施形態1,2の場合と相違する。
【0070】
本実施形態の電動工具は、図11に示すように、駆動状態検知部62として、モータ1に流れる電流値を検知する電流検知部64と、モータ1の回転数を検知する回転数検知部63とを備える。そして、制御部60は、駆動状態検知部62にて検知された回転数が回転数側の閾値に達し且つ検知された電流値が電流側の閾値に達することで、負荷トルクが閾値に達して駆動状態が所定水準を越えたとして、変速用アクチュエータ6を起動させる。
【0071】
図12(a)に示すN−T特性の説明図と、図12(b)に示すI−T特性の説明図とを用いて、具体的に説明する。なお、図中の矢印Ar9が、作業進行に伴い負荷トルクが大きくなる作業の場合となっており、以下、Ar9の場合と記載する。そして、図中の矢印Ar10が、作業進行に伴い負荷トルクが小さくなる作業の場合となっており、以下、Ar10の場合と記載する。
【0072】
Ar9の場合、高速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の増加に伴い、回転数Nが低下し且つ電流値Iが増加し、第5変速点P5に至るとき、検知される回転数Nが回転数N3となり、検知される電流値Iが電流値I3となる。そして、この検知結果から、制御部60は、負荷トルク(トルクT)が第5閾値T5に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、低速状態に切り替える。
【0073】
そして、Ar10の場合において、低速状態で動作中に、負荷トルク(トルクT)の低下に伴い、回転数Nが増加し且つ電流値Iが低下し、第6変速点P6に至るとき、検知される回転数Nが回転数N4となり、検知される電流値Iが電流値I4となる。そして、この検知結果から、制御部60は、負荷トルク(トルクT)が第6閾値T6に達して駆動状態が所定水準を越えて所定条件を満たしたとして、変速用アクチュエータ6を起動させて、高速状態に切り替える。
【0074】
すなわち、回転数N3が、回転数Nにおいて高速状態から切り替える場合の閾値(回転数側の第5閾値)となっており、電流値I3が、電流値Iにおいて高速状態から切り替える場合の閾値(電流値側の第5閾値)となっている。そして、回転数N4が、回転数Nにおいて低速状態から切り替える場合の閾値(回転数側の第6閾値)となっており、電流値I2が、電流値Iにおいて低速状態から切り替える場合の閾値(電流値側の第6閾値)となっている。
【0075】
以上のように、駆動状態検知部62にて検知された回転数N及び電流値Iの両方が閾値に達した際に、負荷トルクが動作中の状態に対応した閾値に達して、駆動状態が所定水準に越えて所定条件を満たしたとして、自動変速させる構成となっている。そのため、回転数Nと電流値Iの両方の閾値を満たすことで、動作中の状態に対応した変速点で自動変速させることができる。そして、一方のみの閾値が検知される負荷トルクが閾値に達していない場合における自動変速の発生を抑制することができる。すなわち、回転数Nと電流値Iの両方の検知結果から、負荷トルクの閾値を検知したことで、変速点の検知精度を向上させることができ、不要な切替動作を抑制し易くすることができる。そのため、キックバックやチャタリングに起因する不要な切替動作に伴う、作業効率の低下や構成部材の消耗や騒音の増大等を抑制し易くすることができる。
【0076】
以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、各実施形態において適宜の設計変更を行うことや、各実施形態の構成を適宜組み合わせて適用することが可能である。例えば、減速機構部4は遊星減速段に限らない。また、変速用アクチュエータ6は、回転駆動式に限らず、ソレノイド等を用いたスライド駆動式のものであってもよい。また、駆動状態検知部62はトルクセンサ等を用いて負荷トルクを直接検知し、検知した負荷トルクを検知結果として制御部60に入力するものであってもよい。また、負荷トルクの指標に回転数を用いたものにおいて、回転数検知部63は、モータ1の回転数を検知するものに限らず、出力部3の回転数を検知するものであってもよい。なお、制御部60による切替動作(自動変速)の制御は、減速機構部4の代わりに、モータ1の回転動力を増速したうえで出力部3に伝達する増速機構部を具備したものにも適用可能である。
【符号の説明】
【0077】
1 モータ
2 変速装置
8 切替機構部
60 制御部
62 駆動状態検知部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動源となるモータと、前記モータの回転動力を減速したうえで伝達する減速機構部と、前記減速機構部の減速比を切り替える切替機構部と、前記減速機構部を介して伝達された前記回転動力を出力する出力部と、前記減速比の切替時に前記切替機構部を制御する制御部と、前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部とを具備し、
前記減速機構部が前記切替機構部によって、高速低トルク状態と、前記出力部に伝達される前記回転動力が前記高速低トルク状態に比べて低速で且つ高い出力トルクとなる低速高トルク状態との二つの状態に切り替わり、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記駆動状態が所定条件を満たす変速点に至ると、前記切替機構部に前記減速比を切り替えさせる制御を行い、
前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点が、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点と異なる
ことを特徴とする電動工具。
【請求項2】
前記駆動状態検知部が、前記モータ又は前記出力部の回転数を前記駆動状態の指標として検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、
前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、小さい値である
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
【請求項3】
前記駆動状態検知部が、前記モータの電流値を前記駆動状態の指標として検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、
前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、大きい値である
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
【請求項4】
前記駆動状態検知部が、前記駆動状態の指標として少なくとも、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
【請求項1】
駆動源となるモータと、前記モータの回転動力を減速したうえで伝達する減速機構部と、前記減速機構部の減速比を切り替える切替機構部と、前記減速機構部を介して伝達された前記回転動力を出力する出力部と、前記減速比の切替時に前記切替機構部を制御する制御部と、前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部とを具備し、
前記減速機構部が前記切替機構部によって、高速低トルク状態と、前記出力部に伝達される前記回転動力が前記高速低トルク状態に比べて低速で且つ高い出力トルクとなる低速高トルク状態との二つの状態に切り替わり、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記駆動状態が所定条件を満たす変速点に至ると、前記切替機構部に前記減速比を切り替えさせる制御を行い、
前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点が、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記変速点と異なる
ことを特徴とする電動工具。
【請求項2】
前記駆動状態検知部が、前記モータ又は前記出力部の回転数を前記駆動状態の指標として検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記回転数が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、
前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、小さい値である
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
【請求項3】
前記駆動状態検知部が、前記モータの電流値を前記駆動状態の指標として検知し、
前記制御部は、前記駆動状態検知部で検知された前記電流値が閾値に達する前記変速点に至ると、前記減速比を切り替えさせる前記制御を行い、
前記高速低トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値が、
前記低速高トルク状態から切り替えさせる場合の前記閾値に比べて、大きい値である
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
【請求項4】
前記駆動状態検知部が、前記駆動状態の指標として少なくとも、前記モータ又は前記出力部の回転数と、前記モータの電流値との両方を検知する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2013−66943(P2013−66943A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−204994(P2011−204994)
【出願日】平成23年9月20日(2011.9.20)
【出願人】(509119153)パナソニックESパワーツール株式会社 (107)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月20日(2011.9.20)
【出願人】(509119153)パナソニックESパワーツール株式会社 (107)
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