JP2014233793A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】作業条件に応じて電動モータの回転数を自動的に変更することのできる電動工具を提供する。【解決手段】電動モータ１２の動力で、工具保持部３１に取り付けられた先端工具１３を所定角度の範囲内で揺動させて、研磨、剥離、切断等の作業を行う電動工具１１であって、先端工具１３の負荷を電流値から間接的に検知し、先端工具１３の負荷に応じて電動モータ１２の回転数を最高回転数と最低回転数とに制御する制御装置を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動モータで先端工具を往復動作させて作業を行う電動工具に関する。

電動モータの動力を先端工具に伝達することにより、複数種類の作業、例えば、対象物を切断する作業、対象物を研磨する作業、対象物を剥離する作業等を行うことのできる電動工具の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された電動工具は、工具本体の内部に設けられた電動モータと、工具本体に取り付けられた出力軸と、工具本体の内部に設けられ、かつ、電動モータの回転力を出力軸の揺動力に変換する動力変換機構と、出力軸に取り付けられる先端工具と、工具本体の内部に設けられ、かつ、電動モータの回転数を制御する制御部と、工具本体に設けられ、かつ、作業者により操作される変速ダイヤル及びメインスイッチとを有する。

特許文献１に記載された電動工具は、作業者がメインスイッチを操作すると電動モータが回転または停止される。電動モータの回転力が、動力変換機構を経由して出力軸に伝達されると、先端工具が所定の角度範囲内で往復動作し、対象物を切断する作業、対象物を研磨する作業、対象物を剥離する作業等が行われる。また、特許文献１に記載された電動工具は、行う作業に応じて先端工具を取り換えることができる。さらに、作業者が変速ダイヤルを操作すると、作業の負荷、先端工具の種類等に応じて電動モータの回転数を増減することができる。

特開２０１２−２３２３８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電動工具は、使用される先端工具の種類、作業の種類等の先端工具の負荷に応じて、作業者が変速ダイヤルを操作して電動モータの回転数を変更しなければならず、操作が面倒であった。

本発明の目的は、先端工具の負荷に応じて電動モータの回転数を自動的に変更することのできる電動工具を提供することにある。

一実施形態の電動工具は、電動モータの動力で先端工具を所定角度の範囲内で揺動させて作業を行う電動工具であって、前記先端工具の負荷を検知し、かつ、前記負荷の検知結果に基づいて前記電動モータの回転数を制御する制御部を有する。

他の実施形態の電動工具は、電動モータの動力で先端工具を所定角度の範囲内で往復動作させる電動工具であって、前記先端工具の負荷を検知し、かつ、負荷の検知結果に基づいて前記電動モータの回転数を切り換える判定値を変更する制御部を有する。

本発明によれば、先端工具の負荷に応じて電動モータの回転数が自動的に制御されるため、作業者の操作を軽減できる。

（Ａ）は本発明の電動工具の平面図、（Ｂ）は本発明の電動工具の側面図である。 本発明の電動工具の断面図である。 本発明の電動工具の制御系統を示すブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の電動工具の動作を示す部分図である。 本発明の電動工具の制御に用いるマップの一例である。 本発明の電動工具で実行される制御例を示すフローチャートである。 本発明の電動工具の制御に用いるマップの一例である。 本発明の電動工具で実行される制御例を示すフローチャートである。 本発明の電動工具で実行される制御例を示すフローチャートである。 本発明の電動工具の特性を示す図表である。 本発明の電動工具の制御に用いるマップの一例である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１及び図２に示す電動工具１１は、電動モータ１２を動力源とした動力工具である。電動工具１１は、取り付けられる先端工具を変更することにより、複数種類の異なる作業を行うことができる。例えば、電動工具１１に、鋸歯を備えた先端工具を取り付けると、電動工具１１は先端工具により対象物を切断する作業を行うことができる。また、電動工具１１に、ダイヤモンドチップやカーバイトチップ等が固定された先端工具を取り付けると、電動工具１１は先端工具により対象物を研削または研磨する作業を行うことができる。さらに、電動工具１１に、スクレーパ形状の先端工具を取り付けると、先端工具により対象物を物体から剥離する作業を行うことができる。図１及び図２に示す電動工具１１は、スクレーパ形状の先端工具１３を取り付けた例である。

電動工具１１は工具本体として筒形状のハウジング１４を備え、動力源である電動モータ１２はハウジング１４の内部に収容されている。ハウジング１４の長手方向の一端には電源コード１５が接続されており、交流電源の電力が電源コード１５を介して電動モータ１２に供給される。

電動工具１１を制御する制御部としての制御装置の構成を、図２〜図４に基づいて説明する。電動工具１１を制御する制御装置１６はハウジング１４に設けられている。交流電源２０と電動モータ１２とを接続する電気回路にメインスイッチ１７が設けられており、メインスイッチ１７には操作片１８が接続されている。作業者が操作片１８を操作してメインスイッチ１７がオンされると、交流電源２０の電力が、制御装置１６を介して電動モータ１２に供給されて、電動モータ１２のモータ軸１２ａが回転する。これに対して、操作片１８が操作されてメインスイッチ１７がオフされると、交流電源２０の電力は電動モータ１２に供給されなくなり、電動モータ１２のモータ軸１２ａが停止する。

また、ハウジング１４に変速ダイヤル１９が設けられている。変速ダイヤル１９は、電動モータ１２の目標回転数を設定する機構であり、変速ダイヤル１９は作業者により操作される。

ハウジング１４の内部には、電動モータ１２に固定された樹脂製のホルダ２１が収容されている。ホルダ２１には、軸受２３ａ，２３ｂを介して出力軸２２が回転自在に支持されている。モータ軸１２ａの中心線は、出力軸２２の中心線と直交している。また、出力軸２２の先端に工具保持部３１が設けられており、工具保持部３１はハウジング１４の外部に配置されている。

また、ホルダ２１の内部に振動機構部２４が設けられている。振動機構部２４は、モータ軸１２ａの回転力を、出力軸２２が所定角度の範囲内で往復動作する力に変換する機構である。振動機構部２４は、図２及び図４に示すように、モータ軸１２ａに固定されるスピンドル２５を備えている。このスピンドル２５はモータ軸１２ａと同心状に設けられており、スピンドル２５の先端部は、ホルダ２１に装着された軸受２８により回転自在に支持されている。スピンドル２５の中心線はモータ軸１２ａの中心線と同軸であり、スピンドル２５に偏心軸２５ａが設けられている。偏心軸２５ａの中心線は、スピンドル２５の中心線から偏心した位置に配置されている。

偏心軸２５ａの外周面に、ボールベアリング２６の内輪が取り付けられている。偏心軸２５ａと出力軸２２とが、スイングアーム２７により連結されている。スイングアーム２７は出力軸２２に固定されている。スイングアーム２７は、出力軸２２と平行に延びる一対のアーム部２７ａを備えたＵ字形状に形成されている。これらのアーム部２７ａはボールベアリング２６の外輪の外径に等しい間隔を開けて並んで配置されている。各アーム部２７ａは、ボールベアリング２６の外輪に接触している。つまり、一対のアーム部２７ａの間に、ボールベアリング２６の外輪を挟み込んだ状態となっている。

先端工具１３は工具保持部３１に対して着脱可能である。先端工具１３は、長方形状の板材を厚さ方向に折り曲げて形成された基部１３ａを備えている。この基部１３ａは、例えば鋼板等の金属材料により形成されている。基部１３ａの長手方向の一端に、鋼板製のスクレーパ本体１３ｂが溶接により固定されている。スクレーパ本体１３ｂの先端に、鋸形状の歯１３ｃが設けられ、この歯１３ｃを用いて剥離作業等が行われる。

先端工具１３は、ボルト３３により工具保持部３１に締結固定されている。つまり、先端工具１３が工具保持部３１に取り付けられると、先端工具１３は、出力軸２２の軸心から径方向の一方側に突出した構造となる。

電動工具１１において、電動モータ１２に電力が供給されてモータ軸１２ａが回転すると、スピンドル２５及びモータ軸１２ａが一体回転する。スピンドル２５が回転すると、偏心軸２５ａ及びボールベアリング２６は、スピンドル２５の中心線の回りを公転する。ボールベアリング２６がスピンドル２５の中心線の回りを公転すると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スイングアーム２７が、出力軸２２を中心として所定の角度範囲で往復運動する。つまり、スイングアーム２７及び出力軸２２は、所定角度の範囲内で一体的に揺動、すなわち、往復運動する。このようにして、電動モータ１２の回転力は、出力軸２２の往復動作力に変換される。

出力軸２２が所定角度範囲内で往復動作すると、先端工具１３も、出力軸２２を中心として、所定角度の範囲内で往復動作、つまり、振動する。ここで、先端工具１３の歯１３ｃを対象物と物体との境界部分に押し付けると、歯１３ｃが対象物と物体との間に食い込み、対象物を物体から離脱する剥離作業を行うことができる。対象物を物体から剥離させる作業を実行中は、先端工具１３の振動を妨げようとする抵抗力が、電動モータ１２に負荷として加わる。

なお、スピンドル２５の中心線を含む平面内において、ボールベアリング２６の内輪の外周面は湾曲している。このため、スイングアーム２７が出力軸２２を中心として揺動し、スイングアーム２７が、偏心軸２５ａに対して傾斜しても、アーム部２７ａがボールベアリング２６の外輪に接触した状態が維持される。

上記制御装置１６の具体的な構成を、図３に基づいて説明する。制御装置１６は、電動モータ１２の回転数を制御するための装置であって、交流電源２０、メインスイッチ１７、コイル２９，３０、回転数検出器４９、電流検出用抵抗３２等を有する。また、制御装置１６は、電動モータ１２の回転数、つまり、実回転数を検出する回転数検出器４９を有する。さらに、制御装置１６は、回転数制御回路３４、回転数設定回路３５等を有する。

前記回転数設定回路３５は、作業者の操作に基づいて、電動モータ１２の目標回転数を設定する要素であり、回転数設定回路３５は、可変抵抗器ＶＲ１及び可変抵抗器ＶＲ２と、制御切換スイッチ３８と、目標回転数調整部３９と、先端工具識別部５０とを有する。目標回転数調整部３９は、作業者が操作するレバー、ノブ、スイッチ等を含み、目標回転数調整部３９は、前記ハウジング１４に設けられている。

可変抵抗器ＶＲ１は、変速ダイヤル１９の操作に基づいて、電動モータ１２の目標回転数として最高回転数を決定する。可変抵抗器ＶＲ２は、変速ダイヤル１９の操作に基づいて、電動モータ１２の目標回転数として最低回転数を決定する。

先端工具識別部５０は、先端工具１３の種類、具体的には、先端工具１３が、剥離用、切断用、研磨用のいずれであるかを判別する要素である。先端工具識別部５０は、例えば、工具保持部３１に設けることができる。そして、先端工具１３の基部１３ａに、先端工具１３の種類を表すバーコードが記録されたラベルを貼り付けておき、先端工具識別部５０を非接触の光学センサで構成することができる。このように構成すると、先端工具識別部５０でラベルのバーコードを読み取り、先端工具１３の種類を判別することができる。

また、先端工具１３の基部１３ａに、先端工具１３の種類に応じて異なる凹凸パターンを形成しておき、先端工具識別部５０を接触式センサで構成することも可能である。そして、先端工具識別部５０に凹凸パターンが接触することにより、先端工具１３の種類を判別することもできる。そして、回転数設定回路３５は、先端工具識別部５０により判別した先端工具１３の種類に応じて、電動モータ１２の目標回転数を設定する。先端工具１３の種類が異なると、異なる目標回転数が設定される。

変速ダイヤル１９の操作に基づいて、最低回転数及び最高回転数を決定する制御は、例えば、図５のマップを用いて行われる。図５のマップでは、横軸に変速ダイヤル１９の操作位置が示され、縦軸に電動モータ１２の回転数が示されている。この例では、変速ダイヤル１９の操作位置として操作位置Ｄ１〜Ｄ６があり、各操作位置の間を選択することもできる。図５のマップに示すように、操作位置Ｄ１から操作位置Ｄ６に近づくことに伴い、最低回転数及び最高回転数が高くなる特性を有する。

なお、電動モータ１２の目標回転数は、最低回転数と最高回転数との間に決定されることはない。また、電動モータ１２の回転数を制御する場合、基本的には、電動モータ１２の負荷に基づいて、最低回転数または最高回転数を選択する。

制御切換スイッチ３８は、電動モータ１２の負荷に基づいて、最低回転数と最高回転数との切り換えを行うか否かを、作業者が決めるために操作される。作業者が制御切換スイッチ３８をオンして「切換制御有り」を選択すると、電動モータ１２の負荷に応じて、最低回転数と最高回転数との切り換えを行うことが可能である。これに対して、作業者が制御切換スイッチ３８をオフして「切換制御無し」を選択すると、電動モータ１２の負荷に関わりなく、最高回転数が選択される。

目標回転数調整部３９を操作すると、図５のマップに示されている最低回転数及び最高回転数を、作業者が任意に変更することができる。すなわち、変速ダイヤル１９の操作位置に応じて、図５に示された最低回転数及び最高回転数が選択されるが、目標回転数調整部３９を操作すると、図５に示された最低回転数及び最高回転数を別々に作業者が設定可能である。

次に、回転数制御回路３４の構成を説明する。回転数制御回路３４は、電動モータ１２の実回転数を、回転数設定回路３５で選択された目標回転数に近づけるフィードバック制御を行う。回転数制御回路３４は、回転数検出回路４０と位相制御回路４１と電流検出回路４２と比較演算回路４３とを有する。回転数検出回路４０は、回転数検出器４９に接続されており、電動モータ１２の実回転数を検出する。位相制御回路４１は、回転数検出器４９の誘導角を制御することで、電動モータ１２の実回転数を制御する。例えば、電動モータ１２に印加される電圧が上昇すると、電動モータ１２の実回転数が上昇し、電動モータ１２に印加される電圧が低下すると、電動モータ１２の実回転数が低下する。電流検出回路４２は、電動モータ１２に供給される電力の電流値を検出する。電動モータ１２に供給される電力の電流値に基づいて、電動モータ１２の負荷が検知される。比較演算回路４３は、実回転数と目標回転数とを比較する。

さらに、ハウジング１４には表示部４７が設けられている。表示部４７は、例えば、液晶画面を有しており、表示部４７は、目標回転数、実回転数等を表示し、作業者は表示部４７を目視確認できる。

次に、電動工具１１の制御例を、図６のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１１では、メインスイッチ１７がオンされている状態で、制御切換スイッチ３８がオンされているか否かが判断される。ステップＳ１１の判断結果がＮＯの場合は、ステップＳ１２に進み、電動モータ１２の回転数設定を負荷モードに設定する処理が実行される。負荷モードとは、電動モータ１２の目標回転数として最高回転数を選択することである。

ステップＳ１２に次ぐステップＳ１３では回転数設定値を検出する。つまり、変速ダイヤル１９の操作位置に対応する最高回転数を検出する。ステップＳ１３に次ぐステップＳ１４では、負荷モードに応じた回転数で電動モータ１２を駆動する。つまり、ステップＳ１４では、電動モータ１２の実回転数を、ステップＳ１３で検出された最高回転数とする制御を実行する。このように、制御切換スイッチ３８がオフされている場合は、電動モータ１２の回転数が最高回転数に固定され、最低回転数は選択されない。

一方、ステップＳ１１の判断結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ１５の制御を実行する。ステップＳ１５の制御は、ステップＳ１２の制御と同じである。また、ステップＳ１５に次いでステップＳ１６の制御を実行する。ステップＳ１６の制御は、ステップＳ１３の制御と同じである。ステップＳ１６に次ぐステップＳ１７では、負荷モードの回転数で電動モータ１２が回転を開始してから、電動モータ１２を１秒間駆動する。つまり、ステップＳ１７では、電動モータ１２の実回転数を、ステップＳ１６で検出された最高回転数で１秒間維持する制御を実行する。

これは、設定された最高回転数を作業者に知らせるためである。工具保持部３１に取り付けられた先端工具１３の種類、すなわち作業内容によって最適な回転数が存在するため、所望の作業が設定された最高回転数で適切か否かを作業者が知ることができる。

ステップＳ１７に次ぐステップＳ１８では、電動モータ１２の回転数設定を無負荷モードに設定する制御を実行する。この無負荷モードとは、電動モータ１２の目標回転数として、図５に示す最低回転数を選択することである。なお、無負荷モードにおける最低回転数は、負荷モードにおける最高回転数の８０％程度である。ステップＳ１８に次ぐステップＳ１９では、無負荷モードの回転数で電動モータ１２を駆動する。つまり、ステップＳ１９では、電動モータ１２の実回転数を最低回転数に近づける。

さらに、ステップＳ２０では、電動モータ１２に供給される電力の電流値が検知され、ステップＳ２１では、電動モータ１２が無負荷モードで駆動されているか否かを判断する。電動モータ１２が無負荷モードで駆動されているか否かは、電動モータ１２に供給される電力の電流値から検知できる。ステップＳ２１でＹＥＳと判断されると、ステップＳ２２では、電流値が増加して負荷判定値を超えたか否かが判断される。

例えば、図７に示すように、電流値が、負荷判定値としての電流値Ａ３以下であることにより、ステップＳ２２でＮＯと判断されると、ステップＳ２３に進み、回転数設定値を検出する制御を実行する。ステップＳ２３の制御は、ステップＳ１６の制御と同じである。また、ステップＳ２４では、設定されたモード回転数で電動モータ１２が駆動され、ステップＳ２０に戻る。ステップＳ２２でＮＯと判断されて、ステップＳ２４に進んだ場合、ステップＳ２４では、電動モータ１２の実回転数を、変速ダイヤル１９の操作位置に対応する最低回転数とする制御を実行する。

一方、前記ステップＳ２２の判断時点で、電流値が図７に示す電流値Ａ３を超えていることにより、ステップＳ２２でＹＥＳと判断されると、ステップＳ２５に進み、電流値が電流値Ａ３を超えている状態が、判定時間以上継続されたか否かが判断される。判定時間は、予め回転数制御回路３４に記憶されている。ステップＳ２５でＮＯと判断されると、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２５でＹＥＳと判断されると、ステップＳ２６で回転数設定を負荷モードに設定し、ステップＳ２３、Ｓ２４の制御を実行する。つまり、ステップＳ２６では、電動モータ１２の目標回転数として最高回転数を選択する。

そして、ステップＳ２６を経由してステップＳ２４に進んだ場合、ステップＳ２４では、電動モータ１２の実回転数を、変速ダイヤル１９の操作位置に対応する最高回転数とする制御を実行する。なお、電動モータ１２の目標回転数を、最低回転数から最高回転数に変更する場合、図７の電流値Ａ３から電流値Ａ４の範囲に実線で示すように、予め定められた勾配で緩やかに変更する。

前記ステップＳ２１でＮＯと判断された場合は、ステップＳ２７において、電流値が低下して、図７の無負荷判定値としての電流値Ａ２未満になったか否かが判断される。ステップＳ２７でＮＯと判断されると、ステップＳ２３、Ｓ２４の制御を実行する。ステップＳ２７でＮＯと判断されてステップＳ２４に進んだ場合、ステップＳ２４では、電動モータ１２の実回転数を、変速ダイヤル１９の操作位置に対応する最高回転数とする制御を実行する。

これに対して、ステップＳ２７でＹＥＳと判断された場合は、ステップＳ２８に進み、電流値が電流値Ａ４未満である状態が、判定時間以上継続されたか否かが判断される。ステップＳ２８でＮＯと判断されると、ステップＳ２３、Ｓ２４の制御を実行する。ステップＳ２８でＮＯと判断されてステップＳ２４に進んだ場合、ステップＳ２４では、電動モータ１２の実回転数を、変速ダイヤル１９の操作位置に対応する最高回転数とする制御を実行する。

ステップＳ２８でＹＥＳと判断されると、ステップＳ２９では、回転数設定モードを無負荷モードに設定する制御を実行し、次いで、ステップＳ２３、Ｓ２４の制御を実行する。ステップＳ２９の制御は、ステップＳ１８の制御と同じである。上記のように、ステップＳ２１でＮＯと判断されてステップＳ２９に進み、電動モータ１２の目標回転数を最高回転数から最低回転数に変更する場合、図７の電流値Ａ２から電流値Ａ１の範囲に破線で示すように、予め定められた勾配で緩やかに変更する。なお、図７のマップにおいて、
電流値Ａ１＜電流値Ａ２＜電流値Ａ３＜電流値Ａ４
の関係にある。また、図７に示す最高回転数及び最低回転数は、作業者が目標回転数調整部３９を操作して、別々に変更可能である。さらに、作業者が目標回転数調整部３９を操作して最高回転数を変更すると、これと連動して最低回転数が変更される構成とすることもできる。この場合、例えば、最高回転数の８０％の値に最低回転数が設定される。

次に、電動工具１１で実行される他の制御例を、図８のフローチャートに基づいて説明する。ステップＳ５１では、制御切換スイッチ３８がオンされて「切換制御有り」が選択され、かつ、メインスイッチ１７がオンされると、電動モータ１２の目標回転数として、負荷モード回転数の設定値を検出する。つまり、ステップＳ５１では、変速ダイヤル１９の操作位置に対応する最高回転数が検出される。また、ステップＳ５２では、ステップＳ５１で設定された回転数の設定値を、表示部４７で表示する制御を実行する。

ステップＳ５３では、負荷モード回転数が設定されてから所定時間が経過すると、電動モータ１２の目標回転数の設定値を、負荷モードから無負荷モードに変更する。ステップＳ５４では、変速ダイヤル１９の操作位置に対応する無負荷モード回転数の設定値、つまり、最低回転数を目標回転数として設定する。そして、ステップＳ５５では、ステップＳ５４で設定された無負荷モード回転数で、電動モータ１２を駆動する制御が実行される。

さらに、ステップＳ５６では電流値が検出され、ステップＳ５７では無負荷モードであるか否かが判断される。ステップＳ５６の制御はステップＳ２０の制御と同じであり、ステップＳ５７の制御は、ステップＳ２１の制御と同じである。ステップＳ５７でＹＥＳと判断されると、ステップＳ５８の制御をおこなう。ステップＳ５８の制御はステップＳ２２の制御と同じである。ステップＳ５８でＹＥＳと判断されると、ステップＳ５９の制御を実行する。ステップＳ５９の制御はステップＳ２３の制御と同じである。

また、ステップＳ５９に次ぐステップＳ６０では、設定された電動モータ１２の目標回転数を表示部４７で表示する制御をおこなう。そして、ステップＳ６１の制御を実行し、ステップＳ５６に戻る。ステップＳ６１の制御は、ステップＳ２４の制御と同じである。

前記ステップＳ５８でＹＥＳと判断されると、ステップＳ６２の制御が実行される。ステップＳ６２の制御は、ステップＳ２５の制御と同じであり、ステップＳ６２でＮＯと判断されると、ステップＳ５９に進む。ステップＳ６２でＹＥＳと判断されると、ステップＳ６３の制御を実行し、ステップＳ５９に進む。ステップＳ６３の制御は、ステップＳ２６の制御と同じである。

一方、前記ステップＳ５７でＮＯと判断されると、ステップＳ６４の制御が実行される。ステップＳ６４の制御はステップＳ２７の制御と同じであり、ステップＳ６４でＮＯと判断されると、ステップＳ５９に進む。ステップＳ６４でＹＥＳと判断されると、ステップＳ６５の制御が実行される。ステップＳ６５の制御はステップＳ２８の制御と同じである。ステップＳ６５でＮＯと判断されるとステップＳ５９に進み、ステップＳ６５でＹＥＳと判断されるとステップＳ６６に進む。ステップＳ６６の制御はステップＳ２９の制御と同じである。すなわち、本実施の形態では、作業を開始する前に設定された回転数を表示部４７に表示することで作業者に知らせることができる。

次に、電動工具１１で実行される他の制御例を、図９のフローチャートに基づいて説明する。ステップＳ３１では、制御切換スイッチ３８がオンされて「切換制御有り」が選択され、かつ、メインスイッチ１７がオンされていると、電動モータ１２の目標回転数として、負荷モードの最高回転数を設定する。また、回転数設定回路３５は、ステップＳ３２において、先端工具識別部５０が発生する先端工具１３の識別信号を検出する。回転数設定回路３５は、ステップＳ３３において、識別信号に基づいて先端工具１３の種類を判別する。例えば、先端工具１３が研磨作業用、剥離作業用、切断作業用のいずれであるかを判別する。

そして、回転数設定回路３５は、ステップＳ３４において、電動モータ１２の目標回転数として、識別した先端工具１３の種類に応じて、無負荷モードの最低回転数、負荷モードの最高回転数を設定する。また、ステップＳ３４では、先端工具１３の種類のそれぞれ毎に、負荷判定値及び判定時間、無負荷判定値及び判定時間、回転数切換時間を設定する。

ステップＳ３４の制御を、図１０のマップを参照して説明する。図１０には、電動モータ１２の回転数として、研磨用の先端工具の回転数が破線で示され、剥離用の先端工具の回転数が二点鎖線で示され、切断用の先端工具の回転数が実線で示されている。また、電流値Ａ１は、研磨用先端工具の負荷判定値であり、電流値Ａ２は、研磨用先端工具の無負荷判定値である。

また、電流値Ａ３は、剥離用先端工具の負荷判定値であり、電流値Ａ４は、剥離用先端工具の無負荷判定値であり、かつ、切断用先端工具の負荷判定値である。電流値Ａ５は切断用先端工具の無負荷判定値である。図１０のマップにおいては、先端工具の種類が異なれば、電動モータの目標回転数が設定される電流値が異なる。

ここで、電流値Ａ１〜Ａ５は
電流値Ａ１＜電流値Ａ２＜電流値Ａ３＜電流値Ａ４＜電流値Ａ５
の関係にある。なお、図１０に示す最高回転数及び最低回転数は、作業者が目標回転数調整部３９を操作して別々に変更可能である。切断用先端工具が取り付けられている場合、電動モータ１２の回転数を上昇させる判定値を、研磨用や剥離用の先端工具と同じ電流値としてしまうと、刃先を相手材に位置合わせして少し押し込むだけで電流値が判定値を超えてしまう。その結果、位置合わせの最中に電動モータ１２の回転数が上昇してしまい、切断箇所がずれてしまうことが考えられる。そのため、切断用先端工具の場合には、他の作業用の先端工具よりも大きな負荷判定値としている。

さらに、判定時間は、負荷モードと無負荷モードとの間で切り換えを行う場合に、所定の電流値が継続されていることの判断基準である。さらに、回転数切換時間は、負荷モードの回転数と無負荷モードの回転数との間で、相互に回転数を切り換える制御を開始してから、制御を完了するまでの所要時間である。つまり、図１０のように、最高回転数と最低回転数との間で相互に切り換えを行う場合は、予め定められた勾配で回転数を切り換える。

ステップＳ３４に次いで、ステップＳ３５の制御を実行する。ステップＳ３５の制御は、ステップＳ１９の制御と同じである。ステップＳ３５に次いで、ステップＳ３６の制御を実行する。ステップＳ３６の制御は、ステップＳ２０の制御と同じである。ステップＳ３６に次いで、ステップＳ３７の制御を実行する。ステップＳ３７の制御は、ステップＳ２１の制御と同じであり、かつ、ステップＳ３７では、先端工具１３の種類に応じた電流値を用いる。

ステップＳ３７でＹＥＳと判断されると、ステップＳ３８の制御を実行する。ステップＳ３８の制御は、ステップＳ２２と同じであり、ステップＳ３８では、先端工具１３の種類に応じた負荷判定値を用いる。ステップＳ３８でＮＯと判断されると、ステップＳ３９の制御を実行し、ステップＳ３６に戻る。ステップＳ３９の制御は、ステップＳ２４の制御と同じであり、先端工具１３の種類及びモードに応じた回転数を用いる。

前記ステップＳ３８でＹＥＳと判断されると、ステップＳ４０の制御を実行する。ステップＳ４０の制御は、ステップＳ２５の制御と同じであり、先端工具１３の種類毎に、ステップＳ３４で設定した判定時間を用いる。ステップＳ４０でＮＯと判断されると、ステップＳ３９に進み、ステップＳ４０でＹＥＳと判断されると、ステップＳ４１の制御を実行する。ステップＳ４１の制御はステップＳ２６の制御と同じであり、ステップＳ４１では、ステップＳ３４で先端工具１３の種類毎に負荷モードに設定した最高回転数を用いる。ステップＳ４１に次ぐステップＳ４２では、ステップＳ３４で先端工具１３の種類毎に設定した回転数切換時間を用いて、電動モータ１２の回転速度を加速して、回転数を上昇させる制御を実行する。また、ステップＳ４２の実行後は、ステップＳ３９に進む。

一方、前記ステップＳ３７でＮＯと判断されると、ステップＳ４３の制御が実行される。ステップＳ４３の制御はステップＳ２７の制御と同じであり、ステップＳ４３でＮＯと判断されると、ステップＳ３９に進む。ステップＳ４３でＹＥＳと判断されると、ステップＳ４４の制御が実行される。ステップＳ４４の制御はステップＳ２８の制御と同じである。ステップＳ４４でＮＯと判断されるとステップＳ３９に進み、ステップＳ４４でＹＥＳと判断されるとステップＳ４５に進む。

ステップＳ４５の制御はステップＳ２９の制御と同じであり、ステップＳ３４で先端工具１３の種類毎に設定された無負荷モードの回転数を用いる。ステップＳ４５に次ぐステップＳ４６では、ステップＳ３４で設定された回転数切換時間により、電動モータ１２の回転数を低下する制御、つまり、回転速度を減速する制御を実行する。つまり、最高回転数から最低回転数に切り換える制御を、回転数切換時間を使って完了させる。なお、ステップＳ４６の制御が実行された後は、ステップＳ３９に進む。

次に、電動モータ１２の回転数を制御する際の特性を、図１１に基づいて説明する。電動モータ１２の目標回転数として最低回転数を選択すると、先端工具１３の最高振動数は毎分15,000回、先端工具１３の歯１３ｃの最高周速度は毎分16,000ｍである。電動モータ１２の目標回転数として最高回転数を選択すると、先端工具１３の最高振動数は毎分18,000〜20,000回、先端工具１３の歯１３ｃの最高周速度は毎分19,000〜21,000ｍである。
ここで、振動数１回は、先端工具１３が出力軸２２を中心として１往復することであり、周速度は、出力軸２２の中心を基準とする歯１３ｃの移動速度である。

上記のように、電動工具１１は、負荷の変化を検知し、検知結果に基づいて電動モータ１２の実回転数を自動的に制御することができ、振動及び騒音を軽減できる。特に、無負荷時には電動モータ１２の回転数を低下させるため、消費電力も軽減することができる。また、制御切換スイッチ３８を操作して「切換制御有り」が選択されていると、電動モータ１２の目標回転数として、一旦、最高回転数が選択され、電動モータ１２の実回転数を最高回転数に近づける制御が自動的に実行される。したがって、作業者は、変速ダイヤル１９を操作して設定した最高回転数を、触感及び先端工具１３の動きで確認することができる。

さらに、制御切換スイッチ３８を操作して「切換制御有り」が選択されていると、電動モータ１２の目標回転数として、一旦、最高回転数が選択され、その後、電動モータ１２の目標回転数として最低回転数が選択される。したがって、作業者が先端工具１３の歯１３ｃを対象物と物体との境界部分に位置合わせし易くなり、作業性が向上する。

また、電動モータ１２の負荷が変化すると、電動モータ１２の実回転数が自動的に変更される。このため、作業者は、負荷に応じて電動モータ１２の実回転数を手動操作で切り換える煩わしさがない。したがって、電動工具１１の操作性及び作業性が向上する。

さらに、電動モータ１２の目標回転数を、最低回転数と最高回転数との間で相互に切り換える際には、電動モータ１２の負荷の変化に対応させて徐々に目標回転数を変化させるため、目標回転数が急激に変化することを防止できる。したがって、作業者の違和感を回避できる。また、先端工具１３が相手材に食いついた際の反動を低減することができる。

さらに、作業者は電動工具１１を使用して行う作業内容に合わせて、制御切換スイッチ３８を操作して「切換制御有り」または「切換制御無し」を選択することができる。例えば、対象物を先端工具１３で研磨作業を行う場合は、制御切換スイッチ３８を操作して「切換制御無し」を選択することができる。すると、作業者の意図により、先端工具１３を対象物に押し付ける力を変化させて、電動モータ１２の負荷が変化しても、目標回転数は最高回転数に維持されるため、作業者が違和感を持つことを回避できる。

さらに、作業者が目標回転数調整部３９を操作して、最高回転数及び最低回転数を調整することにより、先端工具１３の最高振動数を作業内容に合わせることができ、作業性が一層向上する。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本発明の電動工具は、交流電源から電力コードを介して電動モータに電力を供給する構造の他、ハウジングに着脱される電池パックを備え、電池パックから電動モータに電力を供給する構造を含む。また、図５、図７、図１０のマップでは、変速ダイヤル１９の操作位置に対応させて、最高回転数及び最低回転数が変更されているが、変速ダイヤル１９の操作位置に関わりなく、最低回転数を同一にすることも可能である。また、先端工具を識別するセンサは、スイッチ等がある。また、先端工具の負荷として電動モータの回転数を用いてもよい。

１１…電動工具、１２…電動モータ、１３…先端工具、１６…制御装置。

Claims (14)

1. 電動モータの動力で先端工具を所定角度の範囲内で往復動作させる電動工具であって、
   前記先端工具の負荷を検知し、かつ、負荷の検知結果に基づいて前記電動モータの回転数を制御する制御部を有する、電動工具。
2. 前記先端工具の負荷は、前記電動モータの電流値である、請求項１に記載の電動工具。
3. 異なる作業に用いる複数種類の前記先端工具を取り換えて着脱可能であり、
   前記先端工具の負荷は、前記先端工具の種類である、請求項１に記載の電動工具。
4. 前記制御部は、前記先端工具の負荷に基づいて前記先端工具の最高回転数及び最低回転数を設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。
5. 前記制御部は、前記最高回転数と前記最低回転数との切換えを行うか否かを決定する制御切換スイッチを含む、請求項４に記載の電動工具。
6. 前記制御部は、前記電動モータが回転を開始してから所定時間の間、前記電動モータを前記最高回転数に制御する、請求項４に記載の電動工具。
7. 前記制御部は、前記最高回転数と前記最低回転数とを、別々に設定可能である、請求項４または６に記載の電動工具。
8. 前記制御部は、前記先端工具の種類に応じて、前記電動モータの最高回転数及び最低回転数を設定する、請求項３に記載の電動工具。
9. 前記制御部は、前記先端工具の種類に応じて、前記電動モータの最高回転数と最低回転数とを相互に切り換える制御を開始してから完了するまでの所要時間を設定する、請求項３に記載の電動工具。
10. 前記制御部は、前記先端工具の種類に応じて前記電動モータの最高回転数と最低回転数とを相互に切り換える基準となる前記電動モータの電流値を、前記先端工具の種類に応じて異ならせる、請求項３に記載の電動工具。
11. 前記最高回転数または前記最低回転数の少なくとも一方を表示する表示部を有する、請求項４〜８のいずれか１項に記載の電動工具。
12. 電動モータの動力で先端工具を所定角度の範囲内で往復動作させる電動工具であって、
    前記先端工具の負荷を検知し、かつ、負荷の検知結果に基づいて前記電動モータの回転数を切り換える判定値を変更する制御部を有する、電動工具。
13. 前記判定値は、前記先端工具の種類に応じて異なる、請求項１２に記載の電動工具。
14. 前記先端工具は、少なくとも切断用先端工具、研磨用先端工具、剥離用先端工具の３種類を含み、
    前記切断用先端工具の判定値は、前記研磨用先端工具の判定値及び前記剥離用先端工具の判定値よりも大きい、請求項１３に記載の電動工具。

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