JP4692932B2 - 電動式打込機 - Google Patents

Description

本発明は、釘、ステープル等の留め具の打撃駆動源としてモータを使用する電動式打込機に関し、特に、電動式打込機におけるモータの回転駆動力を留め具を打撃するドライバブレードを有する駆動子に直線駆動力として伝達するクラッチ機構を含む動力伝達機構とモータの動作タイミングを制御するコントローラとを備えた電動式打込機に関する。

従来の一般的な留め具打込み機の駆動方式としては、エアコンプレッサで圧縮された圧縮空気をエアホースで導き動力源として用いる空気式打込機が小形、軽量のため最も多く利用されている。しかしながら、空気式打込機は、エアコンプレッサから打込機に圧縮空気を供給するホースが常に付き纏い作業性が損なわれるという問題がある。また空気式打込機と共に重いエアコンプレッサも持ち運びする必要があるため移動、設置に大変不便である。

そこで下記特許文献１に開示されているように、空気式打込機に代わり、蓄電池（電池パック）をエネルギー源とし、電動モータにより回転駆動されるフライホイールの回転運動エネルギーを、留め具を打込む直線運動エネルギーに変える電動式打込機が提案されている。この電動式打込機は、電動モータによりフライホイールを回転させておき、その回転エネルギーをクラッチなどの伝達機構により留め具打込み打撃機構部へ伝達させることにより留め具打込み動作を行わせるものである。

特開平８−２０５５７３号公報

この電動式打込機は、一般に、オフ状態（一方のスイッチ状態）からオン状態（他方のスイッチ状態）に操作可能なトリガスイッチおよびプッシュレバースイッチを有し、留め具打込み時にトリガスイッチを操作し、かつ留め具打込みタイミングを調整するためにプッシュレバースイッチを操作している。さらに、これらトリガスイッチおよびプッシュレバースイッチの操作に基づくスイッチ出力信号を、制御回路を構成するマイクロコンピュータで判断処理し、マイクロコンピュータによって両者のスイッチがオン（またはオフ）と判断されてから留め具の打込み動作を開始させるように構成されている。

静止しているフライホイールを電動モータで所定回転速度まで回転駆動させて留め具の打込み動作に必要な回転運動エネルギー量を得るためには数１００ミリ秒の時間を必要とする。このために、トリガスイッチのオンで電動モータを回してフライホイールに打込みに必要なエネルギーを蓄えておき、プッシュレバースイッチのオンで留め具の打込み動作を開始させる制御によって、打込みたい時に打込める早打ち動作を可能にできる。しかし、この制御の場合、一方ではプッシュレバースイッチのオンで留め具の打込み動作が開始されるために、被加工部材の狙った場所に正確に留め具を打込む狙い打ち動作が困難になるという問題があった。

本発明の一つの目的は、トリガスイッチおよびプッシュレバースイッチのスイッチの操作形態に合わせて留め具打込み動作を可能にした電動式打込機を提供することにある。

本発明の他の目的は、作業効率がよく、かつ単発モードに適した留め具打込み動作が可能な電動式打込機を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に従って開示される発明のうち、代表的なものの要約を説明すれば、次のとおりである。

本発明の一つの特徴は、一端に留め具打撃部を有する本体ハウジング部と、前記本体ハウジング部内に設置され、前記留め具打撃部に供給された留め具を打撃できるように直線運動を行う駆動子と、前記本体ハウジング部内に設置されたモータと、前記モータに機械的結合され、該モータの回転運動に基づく運動エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子に直線駆動力として与える駆動子送り機構と、前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子送り機構に伝達するか又は遮断するように前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合状態または離脱状態に制御する係合離脱制御手段と、前記本体ハウジング部から垂下して延びるハンドルハウジング部に設けられ、留め具打込み時に操作するトリガスイッチと、前記留め具打撃部の先端部に設けられ、工作物に押し当てることにより留め具打込みタイミングを調整するプッシュレバースイッチと、前記モータヘの電力供給をオン又はオフするための第1スイッチング素子と、前記係合離脱制御手段への電力供給をオン又はオフするための第２スイッチング素子と、前記第１及び第２スイッチング素子のオン・オフを制御するコントローラとを備えた打込機であって、前記コントローラは、前記トリガスイッチがオンになると、前記モータに電力を供給するように前記第１及スイッチング素子を制御し、該トリガスイッチのオン状態が予め定められた所定時間Ａのあいだ持続し、且つ前記所定時間Ａを経過した時点で、前記プッシュレバースイッチがオンのとき、又は前記時間Ａが経過した後に前記プッシュレバースイッチがオンになったときに、前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合するように前記第２スイッチング素子を制御するようにしたことにある。

本発明の他の特徴は、前記トリガスイッチがオンし、所定時間Ａを経過した時点で、既にプッシュレバースイッチがオン状態になっていた場合、所定時間Ａを経過した時点でモータへの電力供給を停止するように前記第１のスイッチング素子を制御することにある。

本発明の他の特徴は、前記トリガスイッチがオンし、所定の放置限界時間を経過してもプッシュレバースイッチがオンされない場合は、前記モータへの電力供給を停止するように前記第１のスイッチング素子を制御することにある。

本発明の他の特徴は、前記トリガスイッチがオン状態を持続している間に前記プッシュレバースイッチを複数回オン・オフしたときには、前記プッシュレバースイッチがオンの毎に、前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合するように前記第２スイッチング素子を制御することにある。

なお、本発明において、トリガスイッチおよびプッシュレバースイッチは、モーメンタリオンスイッチ（すなわち、ノーマリオフスイッチ）またはモーメンタリオフスイッチ（すなわち、ノーマリオンスイッチ）のいずれでも適用できる。以下の実施態様の説明では、モーメンタリオンスイッチが適用されている。

本発明によれば、トリガスイッチとプッシュレバースイッチとが同時にオン（前記他方の状態）した時にドライバブレードによる留め具打込み動作を実行するので、トリガスイッチとプッシュレバースイッチのオンする順序に関係なく、留め具を打込み動作によって打込みたい時に打込める早打ち動作が可能となり、また、被加工部材の狙った場所に正確に留め具を打込む狙い打ち動作が可能になる。従って、作業形態に合わせた留め具打込み動作が行えるので、作業効率が向上する効果がある。

本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。

以下、本発明を電動式打込機に適用した実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明では、実施形態に係る電動式打込機全体の構成および効果について理解を容易にするために、上述した本発明の特徴以外に他の発明に関する特徴についての説明も包含する。また、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

［電動式打込機の組立構造］
最初に、本発明の実施形態に係る電動式打込機の組立構造について、図１ないし図８を参照して説明する。

図１の上面図および図２の側面図に示すように、電動式打込機１００は、前端部に留め具打撃部（ノーズ部）１ｃを有する本体ハウジング部１ａと、本体ハウジング部１ａの留め具打撃部１ｃに設置され、この留め具打撃部１ｃの通路１ｅに釘等の留め具（図示なし）を連続的に供給するためのマガジン２と、本体ハウジング部１ａから連結し垂下して延びるハンドルハウジング部１ｂと、ハンドルハウジング部１ｂの連結部（分岐部）に設けられた、留め具打込み時に操作するためのトリガスイッチ５と、留め具打撃部１ｃの先端部に設けられ、工作物に押し当てることによって留め具打込みタイミングを調整するプッシュレバースイッチ２２と、ハンドルハウジング部１ｂの下端に接続したリチウムイオン電池等の蓄電池から構成される電池パック７とから構成されている。

マガジン２内には、図示されていなが、多数の連結留め具（ブロック）で充填されており、その連結留め具は、留め具打撃部１ｃのノーズ通路１ｅに打撃される留め具が順次供給されるように、マガジン２の下方よりバネ（図示なし）により付勢されている。マガジン２に関連し、マイクロスイッチから成る留め具残量センサ２５７が設けられる。留め具残量センサとして機能するマイクロスイッチ２５７は、マガジンマ２内の連結釘（留め具）の釘送り機構部２ａに係合するアーム２５７ａを有し、マガジン２内に整列された留め具の残量が少なくなると、アーム２５７ａが押圧されてオン状態となるスイッチである。マイクロスイッチ２５７に関連して設けられる留め具残量検出回路４０６（図９参照）については後述する。

図３の拡大背面図に示されるように、打込機の本体ハウジング１ａの背面には、連発モードの状態のとき点灯する単発モード／連発モード切替表示用ＬＥＤ（発光ダイオード）２４４と、動作可能モードにある制御系回路へ所定の電源電圧が供給されている場合に点灯する電源表示用ＬＥＤ２４６と、電池パック７の電池容量（放電残量）が少なくなると点灯する電池残量表示用ＬＥＤ２４２と、留め具残量センサ２５７によって検知するマガジン２内の留め具（釘）が少量となった場合に点灯する留め具残量表示用ＬＥＤ２４９とが設置されている。さらに、その背面には、単発モード／連発モード切替スイッチ（押しボタンスイッチ）２３３と、動作可能モードまたは低電力消費モードに切替えるための電源スイッチ（押しボタンスイッチ）２１０とが設置されている。これらの表示部およびスイッチ部の機能については後述する。

本体ハウジング部１ａ内には、留め具打撃部１ｃに送られる留め具に打撃力を与えて打込むための駆動子（プランジャ）３が設けられる。駆動子３は、ノーズ通路１ｅ内の留め具の頭に打撃力を伝えるドライバブレード３ａと、後述する回転運動するピニオン１１と噛合うラック３ｂとを有する。駆動子３のラック３ｂとラック３ｂに噛合うピニオン１１とは、ピニオン１１の回転駆動力を駆動子３に直線駆動力として与える駆動子送り機構３ｃを構成する。

他方、図４に示されるように、本体ハウジング部１ａ内には、電池パック７（図２参照）による直流電源で駆動され、釘等の留め具を打込む動力源となるモータ（ＤＣ整流子モータ）６と、モータ６の回転軸に固定されたモータギア８と、モータギア８とギヤで噛合うフライホイール９と、フライホイール９を回転可能に支持する駆動回転軸１０と、ピニオン１１を回転可能に支持する従動回転軸１２と、同軸上に設けられた駆動回転軸１０端部と従動回転軸１２端部（左端部）とをそれぞれ内包するコイルスプリング１３と、ピニオン１１の回転軸方向にソレノイド駆動部（シャフト）１５を駆動する係合離脱手段（クラッチ部）となるソレノイド１４とが設置されている。コイルスプリング１３は、図５の上面図（ａ）および（ｂ）、ならび正面図（ｃ）に示すように、軸方向に所定のピッチをもって巻かれたらせん形状を有している。図４に示すように、コイルスプリング１３の一端部１３ａはフライホイール９の駆動回転軸１０に固定され、一端部１３ａに連続する左側スプリング部１３ｃ（図５（ｂ）参照）は、駆動回転軸１０の外周面を内包して駆動回転軸１０と機械的に接続されている。すなわち、駆動回転軸１０が回転すれば、コイルスプリング１３が回転するように左側スプリング部１３ｃが駆動回転軸１０に取付けられている。この時、従動回転軸１２の外径は、自然状態時のコイルスプリング１３の内径、すなわち駆動回転軸１０の外径、よりは小さく形成されている。このため、自然状態時（離脱状態時）には、コイルスプリング１３の右側スプリング部１３ｄが従動回転軸１２と非接触状態にあり、駆動回転軸１０の回転と同期してコイルスプリング１３も回転するが、従動回転軸１２は回転しない。一方、コイルスプリング１３の他端部１３ｂは、図５の（ａ）に示されるように、コイルスプリング１３の他端部１３ｂは、クラッチリング２５の貫通穴２５ｂに挿入されることにより、クラッチリング２５に取付けられ、上記コイルスプリング１３の回転と共に、クラッチリング２５も回転する。

また、ソレノイド駆動部１５の端部には、図４に示すように、傾斜溝部１６ａを有する付勢部材１６とソレノイド戻りバネ１７を配設し、付勢部材１６およびソレノイド戻りバネ１７を、円筒状の従動回転軸１２の内周面側に設置する。さらに、円筒状の従動回転軸１２の内周面には駆動子戻りバネ２３が設けられる。この駆動子戻りバネ２３の一端部２３ａは円筒状の従動回転軸１２に固定され、その他端部２３ｂはソレノイド１４が取付けられる固定壁部２４に固定される。これによって、駆動子３は、釘（留め具）を打込み後に従動回転軸１２がコイルスプリング１３との連結が離脱された状態になると、先端側へと付勢する力が働かなくなるため、駆動子戻りバネ２３により後端側へと移動されて釘を打込前の状態に戻る。円筒状の従動回転軸１２の内周面内に付勢部材１６、ソレノイド戻りバネ１７および駆動子戻りバネ２３を設置することにより動力伝達機構の小型化を図っている。

さらに、図４および図６に示すように、円筒状の従動回転軸１２の円周面の一部には円周方向に１２０度の間隔で三つの穴１８が設けられ、各穴１８には、コイルスプリング１３に対するスプリング接触部材となるボール（鋼球）１９が径方向移動可能に設置される。ボール１９は、ソレノイド駆動部１５に設けられた付勢部材１６の傾斜溝部１６ａによってクラッチリング２５の内周面側から支えられており、ボール１９の外周方向には従動回転軸１２を回転可能に支持する従動回転軸支持部２０が設置され、ボール１９が常に従動回転軸１２の穴１８に従動回転軸１２の回転方向で引っ掛かる状態となるようにボール１９の外周方向移動量が制限されている。従動回転軸１２には、図４に示されるように、略環状のクラッチリング２５（図５（ａ）参照）が従動回転軸１２に対して僅かに隙間を有して同軸的に環装されている。また、クラッチリング２５が環装されている従動回転軸１２の位置よりも後述のソレノイド１４寄りの位置には、環状の従動回転軸支持部２０が従動回転軸１２を環装している。環状従動回転軸支持部２０は、ベアリング２４ａによって支持されており、従動回転軸１２を支承する。

図４および図６に示すように、自然状態時（離脱状態時）のコイルスプリング１３の内径は従動回転軸１２より大きく、駆動回転軸１０よりは小さい。このため、自然状態時には、コイルスプリング１３が従動回転軸１２と非接触、駆動回転軸１０とは接触状態にあり、駆動回転軸１０の回転と同期してコイルスプリング１３およびクラッチリング２５も回転するが、従動回転軸１２は回転しない。つまり、駆動回転軸１０の回転駆動力は、従動回転軸１２に伝達されない離脱状態となる。

上記状態と反対の係合状態において、図７および図８に示すように、ソレノイド１４にオン電流が流れた場合、ソレノイド駆動部１５の付勢部材１６がフライホイール９側（図７の左側）に移動するため、ボール１９は、付勢部材１６の傾斜溝部１６ａに沿って穴１８内に押し込まれ、従動回転軸１２の外周面から突出してクラッチリング２５の内周面の溝部２５ａ（図７参照）内に突出する。すなわち、ボール１９が傾斜溝部１６ａの最深部から傾斜部に沿って移動するとクラッチリング２５に係合し、従動回転軸支持部２０によって回転可能に支持された従動回転軸１２はクラッチリング２５と共に回転することになる。これによって、回転するコイルスプリング１３の右側スプリング部１３ｄは、内包する従動回転軸１２の外周面のスプリング着座部１２ａを締め付けるので、駆動回転軸１０に接触（接続）されているコイルスプリング１３は、従動回転軸１２のスプリング着座部１２ａにも接触状態となり、駆動回転軸１０の回転と同期して従動回転軸１２を回転させる。すなわち、ソレノイド１４に電流が供給される係合状態では、フライホイール９の回転力は、クラッチリング２５およびコイルスプリング１３を介して、駆動子送り機構３ｃを構成するピニオン１１に伝達される。ピニオン１１が回転運動すれば、ピニオン１１に噛合うラック３ｂによって直線運動に変換されて、駆動子３に固定されたドライバブレード３ａが留め具の頭部を打撃する。後述するような制御において、ドライバブレード３ａが留め具を打撃した後は、ソレノイド１４に流れる電流はオフされるので、コイルスプリング１３は従動回転軸１２のスプリング着座部１２ａとの機械的接触（結合）を開放する。駆動子３には、例えば定荷重バネから成る、駆動子戻りバネ２３が接続されている。このバネ力によって、打撃後の駆動子送り機構３ｃ（ラック３ｂとピニオン１１）の位置を、打撃前の位置に復帰させる。なお、図２に示されるように、本体ハウジング部１ａ内の駆動子３の往復通路１ｆの右端部にはダンパー部２６が設けられている。ダンパー部２６は、釘打込み時に駆動子３が本体ハウジング部１ａの内壁部に衝突する衝撃を吸収するために設けられている。

以上の構成から、従動回転軸１２のスプリング着座部１２ａとコイルスプリング１３は、フライホイール９と駆動子送り機構３ｃとの間を係合状態または離脱状態に動作可能な動力伝達部として機能し、ソレノイド１４、付勢部材１６、ボール１９、クラッチリング２５は、その動力伝達部を係合状態または離脱状態に制御する係合離脱手段として機能する。よって、動力伝達部は、フライホイール９の回転エネルギーを駆動子送り機構３ｃに伝達することができ、さらに係合離脱手段は、動力伝達部を係合状態または離脱状態にすることができる。

本体ハウジング部１ａの留め具打撃部１ｃの先端部には、プッシュレバースイッチ２２が設けられる。プッシュレバースイッチ２２によって、被加工部材への留め具の打込み深さの調整や、トリガスイッチ５と共に、留め具の打込みタイミングを調整する機能を持つ。

さらに、本体ハウジング部１ａ内には、プッシュレバースイッチ２２およびトリガスイッチ５の操作に基づいて、モータ６の回転およびソレノイド１４の駆動時間（オン時間）等を制御するためのコントローラ（制御装置）５０（図２参照）が設置されている。コントローラ５０は、略式的に図示されているが、回路基板（モジュール基板）と、回路基板に実装された半導体集積回路（ＩＣ）、パワーＦＥＴ、抵抗器、コンデンサ、ダイオード等の各種の電気部品とを含んでいる。また、コントローラ５０の配置は複数枚の回路基板に分割してハウジング内に分散配置してもよい。

［コントローラ５０の回路構成］
次に、本体ハウジング部１ａ内に設けられているコントローラ５０の回路構成について、図９を参照して説明する。なお、以下の説明おいてコントローラ（制御装置）５０とは、マイクロコンピュータ２２８（図２参照）等の制御信号を出力する制御回路自体の他に、該制御回路によって制御されるモータ６の駆動回路、ソレノイド１４の駆動回路、表示器（ＬＥＤ）駆動回路等の駆動回路（パワー出力回路）を含むものとする。

＜マイクロコンピュータ２２８の構成＞
マイクロコンピュータ（以下、単に「マイコン」と称する）２２８は、後述する図１３乃至図１５に示された、留め具打込み動作を制御する制御手順（ルーチン）を実行するために設けられている。つまり、上述したプッシュレバースイッチ２２、トリガスイッチ５等の制御入力信号に基づいて、留め具打込み動作に必要なモータ６の回転、ソレノイド１４の駆動等を制御するために設けられる。マイコン２２８は、図示されていないが、モータ６の駆動制御およびソレノイド１４の駆動制御などの制御プログラムを格納し、また後述するモータ６の検知逆起電圧からモータ６への電力供給のオン時間等を記憶するＲＯＭと、ＲＯＭに格納された制御プログラム等を実行する演算部を有するＣＰＵ（中央処理装置）と、ＣＰＵの作業領域の記憶や、モータ逆起電圧検知回路から入力された逆起電圧に関するデータを一時記憶するためのＲＡＭと、基準クロック信号発生器を含むＴＩＭ（タイマー）等を備える。

マイコン２２８は、トリガスイッチ５の出力信号を受信するための入力端子ＩＮ０と、後述する単発／連続モード切替スイッチ２３３の出力信号を受信する入力端子ＩＮ１と、プッシュレバースイッチ２２の出力信号を受信するための入力端子ＩＮ２と、留め具残量センサ（スイッチ）２５７の出力信号を受信する入力端子ＩＮ３と、モータ６の逆起電力（逆起電圧）の出力信号を受信するＡＤ変換入力端子ＡＤ０と、電池パック７の検出電圧を受信するＡＤ変換入力端子ＡＤ２と、ソレノイド１４を制御するための制御信号を出力するための出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２と、後述するカウンタ２４０にリセットパルス信号を出力する出力端子ＯＵＴ３と、表示用ＬＥＤ（発光ダイオード）２４２および表示用ＬＥＤ２４４に、それぞれ表示用駆動信号を出力するための出力端子ＯＵＴ４および出力端子ＯＵＴ５と、例えば２．８７Ｖの電源電圧を供給するための電源端子Ｖｃｃと、マイコン２２８に電源が供給された時にリセット信号を供給するためのリセット入力端子ＲＥＳとを有する。マイコン２２８の制御フローチャートについては後述する。

＜電源回路４０７の構成＞
電池パック７は、上述したように、例えば６個のリチウムイオン電池セルから成り、満充電直後において約２１．６Ｖのバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴを供給する。この電池パック７のバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴは、パワーＦＥＴ２７２等を含むモータ６の駆動回路や、パワーＦＥＴ２９５およびパワーＦＥＴ２８７を含むソレノイド１４の駆動回路等におけるパワー出力回路の電源電圧として直接利用される。電池パック７にはノイズ吸収用コンデンサ３１０が並列に接続されている。電池パック７の電池電圧Ｖ_ＢＡＴは、ダイオード２０１を介して電圧蓄積用コンデンサ２０２および電源回路４０７のトランジスタスイッチから成るスイッチング素子２１９（以下、「第４のスイッチング素子」と称する場合がある）に供給される。スイッチング素子２１９は、電源回路４０７の入力線路（スイッチング素子２１９のエミッタが接続される線路）と、電源回路４０７の出力線路（電源電圧Ｖｃｃの線路）との間に挿入された線路スイッチ手段として機能する。ダイオード２０１はコンデンサ２０２の電荷逆流防止用ダイオードでとして機能し、モータ６の起動時に流れる大電流により電池パック７の電池電圧Ｖ_ＢＡＴが過渡的に低下し、これに伴い電源回路４０７の入力電圧が一時的に低下するのを防止している。すなわち、ダイオード２０１およびコンデンサ２０２は、一種のフィルタ回路として機能する。

コンデンサ２０２に供給されるバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴは、ツェナーダイオード２０３のツェナー電圧（約８．６Ｖ）でクランプされてコンデンサ２０４に約１２Ｖの電源電圧Ｖｄｄを供給する。この電源電圧Ｖｄｄは、後述するディレイタイプフリップフロップ（Ｄタイプフリップフロップ）２０９、シュミットトリガインバータ２０７および２１５のような起動制御回路に必要な動作電圧を供給する。

一方、第４のスイッチング素子２１９のエミッタに供給されたバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴは、第４のスイッチング素子２１９のエミッタ−コレクタ通路および過電流制限用抵抗器２２０を介してレギュレータ２２３に供給される。第４のスイッチング素子２１９のエミッタ−コレクタ通路は、そのベース回路に接続された、後述する制御用スイッチングトランジスタ２３１のオン／オフ制御によって制御され、トランジスタ２３１がオン（ＯＮ）の時、第４のスイッチング素子２１９がオンしてレギュレータ２２３の入力端子ＩＮにバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴを供給し、逆に、トランジスタ２３１がオフ（ＯＦＦ）の時、第４のスイッチング素子２１９をオフさせることによって、レギュレータ２２３の入力ＩＮへのバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴの供給を遮断する。従って、レギュレータ２２３の入力端子ＩＮへのバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴの供給（動作可能モードの状態）は、制御用スイッチトランジスタ２３１および第４のスイッチング素子２１９のオン／オフによって制御される。

レギュレータ２２３は、電池パック７のバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴ（例えば、２１Ｖ）を、より低い定電圧の電源電圧Ｖｃｃ（例えば、５Ｖ）に降圧する低電圧電源回路を構成する。レギュレータ２２３の入出力線路にはそれぞれ動作安定用のカップリングコンデンサとして機能するコンデンサ２２２および２２４が接続されている。レギュレータ２２３は、入力端子ＩＮに入力された高いバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴを定電圧化して、その出力端子ＯＵＴに、電池パック７の電源電圧Ｖ_ＢＡＴより低い電源電圧Ｖｃｃを出力する。電源電圧Ｖｃｃは、上記したマイコン２２８の動作電源として使用され、その他、ＬＥＤ２４２、２４４、２４６および２４９や、カウンタ２４０、発振回路ＯＳＣ２３９、オペアンプ２５６および２７６等の制御系回路の電源電圧Ｖｃｃとして使用される。従って、本発明に従えば、コントローラ５０を「低電力消費モード（スタンバイモード）」とするために電源電圧Ｖｃｃをマイコン２２８等の制御系回路に供給したくない場合は、第４のスイッチング素子２１９をオフ状態に制御し、逆に、コントローラ５０を「動作可能モード」とするために電源電圧Ｖｃｃをマイコン２２８等の制御系回路に供給したい場合は、第４のスイッチング素子２１９をオン状態に制御する。第４のスイッチング素子２１９のベース回路には、動作安定用抵抗器（バイアス抵抗器）２１８とベース電流制限用の抵抗器２２１が接続され、第４のスイッチング素子２１９のオン／オフ動作を制御するスイッチング用トランジスタ２３１が接続される。スイッチング用トランジスタ２３１のベースは、ベース電流制限用の抵抗器２３２を介して、制御回路として動作するDタイプフリップフロップ２０９のＱ出力端子に接続され、Dタイプフリップフロップ２０９のＱ出力端子の出力信号（オン／オフ信号）によって制御される。電源回路４０７および電源制御回路４０８の回路動作の詳細については後述する。

なお、図９の回路図において、電池パック７の電池電圧Ｖ_ＢＡＴ（約２１Ｖ）から電源電圧Ｖｄｄ（約１２Ｖ）および電源電圧Ｖｃｃ（約５Ｖ）の電圧源が構成されるが、電源電圧Ｖｄｄの供給線路を「Ｖｄｄ」として表示し、電源電圧Ｖｃｃの供給線路を「Ｖｃｃ」として表示する。

＜電源制御回路４０８の構成と電源スイッチ２１０の機能＞
電源制御回路４０８は、電池パック７を打込機本体１００にセットした時、第４のスイッチング素子２１９をオン状態としてコントローラ５０全体を「動作可能モード」に制御する機能を持つ。また、打込機本体１００が動作可能状態にあっては、打込機本体１００を、所定時間以上放置しておいた場合、自動的に「低電力消費モード」に制御する機能を持ち、さらに意図して電源スイッチ（動作可能モード／低電力消費モード切替スイッチ）２１０をオン操作することによって「動作可能モード」または「低電力消費モード」に制御する機能を持つ。電源制御回路４０８は、Ｄタイプフリップフロップ２０９と、第１のシュミットトリガインバータ２０７と、第２のシュミットトリガインバータ２１５と、電源スイッチ２１０と、トランジスタ等のスイッチング素子２１１とを具備する。図１０は、後述する電源制御回路４０８の動作について理解を容易にするために、動作テーブルとしてまとめたものである。表中、「Ｈ」は後述するレベル“１”、「Ｌ」はレベル“０”を意味する。また動作状態の“オン”は「ＯＮ」、“オフ”は「ＯＦＦ」として示されている。

Ｄタイプフリップフロップ２０９は、Ｑ出力端子が上記スイッチング用トランジスタ２３１のベース抵抗器２３２に接続され、その反転Ｑ出力端子がＤ入力端子に接続されてトグル動作を行うように構成されている。これによって、クロック入力端子ＣＫにレベル“１”の信号が入力される度に、Ｑ出力端子はそれまでの出力論理（クロック入力が一つ前の出力論理）（例えば、レベル“０”）を反転した論理出力（例えば、レベル“１”）となる（図１０参照）。Ｄタイプフリップフロップ２０９のＱ出力端子がレベル“１”の出力のときスイッチング素子２３１はオンし、結果的に第４のスイッチング素子２１９をオンさせる。このように第４のスイッチング素子２１９は、レギュレータ２２３への給電をオン／オフ制御するスイッチとして機能する。なお、Ｄタイプフリップフロップ２０９としては、市販されている半導体集積回路（ＩＣ）「ＭＣ１４０１３Ｂ」を適用することができる。このＤタイプフリップフロップ２０９は、第４のスイッチング素子２１９がこれまでオン状態であったか、すなわち動作可能モードであったか、またはこれまでオフ状態であったか、すなわち低電力消費モードであったかを記憶するための記憶手段として機能しているので、Ｄタイプフリップフロップ２０９としてＤタイプフリップフロップ以外の他の記憶手段を使用することもできる。

第１のシュミットトリガインバータ２０７がＤタイプフリップフロップ２０９のクロック入力端子ＣＫに接続される。シュミットトリガインバータ２０７には、例えば、市販の半導体製品ＭＣ１４５８４が適用できる。また、このシュミットトリガインバータ２０７の入力側には、電源スイッチ２１０が結合される。

電源スイッチ２１０は、手動スイッチ手段として機能し、特に限定されないが、一例としてモーメンタリオンスイッチ（またはノーマルオープンスイッチと称せられるもの）により構成される。ここでモーメンタリオンスイッチとは、通常はオープン状態（オフ状態）にあって、オン操作（押圧動作）の間のみオン状態となるスイッチを意味する。電源スイッチ２１０は、そのオン操作によりフリップフロップ２０９のクロック入力端子ＣＫにレベル“１”の制御信号（一種のクロック信号）を供給するためのスイッチであり、結果的に、電源スイッチ２１０をオンする度にフリップフロップ２０９の出力端子Ｑの論理出力を、それまでの出力論理と反転したものとする。従って、電源スイッチ２１０をオン操作する度に、Ｄタイプフリップフロップ２０９の出力端子Ｑを介して第４のスイッチング素子２１９をオンまたはオフに交互に制御することができる。すなわち、電源スイッチ２１０は、第４のスイッチング素子２１９のオン／オフ動作に対してトグルスイッチとして機能させることができる。

電源スイッチ２１０の動作についてさらに詳細に説明するならば、電源スイッチ２１０のオン操作によってシュミットトリガインバータ２０７の入力レベルは、抵抗器２０５、２０６とコンデンサ２０８の機能によりそれまでの“１”入力から“０”入力に反転する。その結果、シュミットトリガインバータ２０７の出力側（フリップフロップ２０９の入力端子ＣＫ）はそれまでの“0”出力から“1”出力に反転するので、電源スイッチ２１０のオン動作の度にフリップフロップ２０９の出力端子Ｑの論理が反転し、スイッチング素子２３１がオン／オフ制御されると同時に、第４のスイッチング素子２１９がオン／オフ制御される。

ここで、Ｄタイプフリップフロップ２０９のリセット入力端子ＲＥＳには、第２のシュミットトリガインバータ２１５と、抵抗器２１６、コンデンサ２１３およびダイオード２１４から成るリセット入力回路とが接続されている。抵抗器２１６およびコンデンサ２１３は時定数回路を構成し、電池パック７を打込機本体１００に装着し、コントローラ５０に電気的に接続した際、フリップフロップ２０９のリセット入力端子ＲＥＳを、所定時間の時限動作でレベル“１”の信号入力状態に一時的に保持し、これによって、最初にフリップフロップ２０９のＱ出力端子を“０”出力とし、第４のスイッチング素子２１９をオフ状態に固定する。その後、電源スイッチ２１０をオン操作することによりフリップフロップ２０９のＱ出力端子を“１”出力とし、第４のスイッチング素子２１９をオンさせる。

一方、第４のスイッチング素子２１９がオン状態にあるとき電源スイッチ２１０を再度オン操作すると、フリップフロップ２０９の出力端子Ｑが“０”出力となり、第４のスイッチング素子２１９をオフさせる。第４のスイッチング素子２１９がオフ状態あるときはマイコン２２８を含む制御回路系の電源電圧Ｖｃｃは０Ｖとなり、電源電圧Ｖｃｃが給電される制御回路系は電力を消費しない。所謂、電源スイッチ２１０によって低電力消費モードに切替えることができる。低電力消費モードにある場合、電源電圧Ｖｄｄは、約１２Ｖの電圧を、第１のシュミットトリガインバータ２０７、第２のシュミットトリガインバータ２１５、およびＤタイプフリップフロップ２０９に供給するが、それら回路の論理出力レベルは一定となるので、電流消費はごく僅かの数μＡ程度となる。このため、電池パック７のエネルギー消耗は実質的に無視し得るものとなり、低電力消費モードを保持できる。この低電力消費モードにおいて電源スイッチ２１０をオン操作すると、コントローラ５０の制御回路系には電源電圧Ｖｃｃが供給されて、コントローラ５０は動作可能状態（動作可能モード）に復帰する。さらに、電源スイッチ２１０には並列にトランジスタから成るスイッチング素子２１１が接続されている。そのベースは、ベース抵抗器２１２を介して後述するカウンタ制御回路４０９に接続されている。このスイッチング素子２１１は、図１０に示すように、動作可能モードの状態を所定時間（例えば、１５分）以上放置した場合、オン状態となって、電源スイッチ２１０と同様に、Ｄタイプフリップフロップ２０９のクロック端子ＣＫにレベル“１”を供給し、第４のスイッチング素子２１９をオフ状態として低電力消費モードに自動的に切替える機能を有する。すなわち、電源スイッチ２１０は、手動スイッチ手段として動作して任意に低電力消費モード／動作可能モードを切替え可能なスイッチとして機能する。一方、スイッチング素子２１１は、制御回路であるマイコン２２８からの指令により低電力消費モード／動作可能モードを切替え可能な電子的スイッチ手段として機能する。

＜カウンタ制御回路４０９の構成＞
コントローラ５０の省電力化のため、電源スイッチ２１０、プッシュレバースイッチ２２、トリガスイッチ５等が連続的に所定時間、例えば、１５分以上、スイッチオンされなかった場合、カウンタ２４０（例えば、市販半導体製品７４ＨＣ４０６０から成る）のリセット入力端子ＲＥＳにはリセットパルス“１”が入力されず、カウンタ２４０が所定時間をカウントアップし、その出力端子Ｑが論理“１”出力となる。この出力により、図１０を参照して上述したように、ベース抵抗器２１２を介してスイッチング素子２１１がオンし、第４のスイッチング素子２１９がオフし、結果的に、マイコン２２８を含むコントローラ５０への電源電圧Ｖｃｃの給電を停止させる。その結果、コントローラ５０が動作中に電源スイッチ２１０をオンした場合と同様に、電池パック７のエネルギーの消耗は殆んど無い、所謂、低電力消費モード（スタンバイ状態）に制御される。この低電力消費状態において電源スイッチ２１０をオンすると、上述したようにコントローラ５０は動作可能状態に復帰させることができる。

なお、カウンタ２４０のクロック入力端子ＣＫには、発振部２３９よりクロック信号が供給される。カウンタ２４０のリセット入力端子ＲＥＳには論理和用ダイオード２３５または論理和用ダイオード２３６を介して二つの信号が入力される。一つは、シュミットトリガインバータ２０７の出力が電圧レベル調整用の抵抗器２１７およびツェナーダイオード４１６によって所定電圧レベルにクランプされ、論理和用ダイオード２３５に入力される。他方、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ３の出力信号が論理和用ダイオード２３６を介して入力される。マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ３は、電源スイッチ２１０、プッシュレバースイッチ２２、トリガスイッチ５および単発／連発モード切替スイッチ２３３をオン操作する度に、カウンタ２４０のリセット入力端子ＲＥＳへリセットパルス信号を出力するように構成されている。なお、上記論理和用ダイオード２３５、２３６を通じて入力されるリセット信号は、さらに抵抗器２３７およびコンデンサ２３８から成るスパイク吸収用のフィルタ回路を介してリセット入力端子ＲＥＳへ供給される。

＜バックアップ電源回路を含むマイコン２２８のパワーオンリセット回路４０５＞
次に、バックアップ電源回路を含むマイコン２２８のパワーオンリセット回路４０５について説明する。

マイコン２２８のパワーオンリセット回路４０５は、リセット信号を出力するリセットＩＣ２２７と、電池パック７に対するバックアップ電源として機能する高容量のコンデンサ２２６と、ダイオード２２５とを具備する。コンデンサ２２６はアルミ電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等から成る高容量コンデンサで構成され、ダイオード２２５は逆方向耐圧電圧が高く、順方向電圧降下（スレッシュホールド電圧）が低いショットキーダイオード等から構成される。このダイオード２２５は、電圧供給路Ｖｃｃの供給電流を導通する方向に電気的接続される。

マイコン２２８は、第４のスイッチング素子２１９がオンしたとき、電源表示用ＬＥＤ２４６が点灯し、電池パック７よりレギュレータ２２３を介して電源電圧Ｖｃｃが供給される。この時、マイコン２２８のリセット端子ＲＥＳには、電源電圧２．８７Ｖでリセット動作するリセットＩＣ２２７からパワーオンリセット信号（レベル“１”出力）が入力される。これによって、マイコン２２８は初期状態に設定され、後述するような予め定められたプログラムに従って制御動作を開始する。

しかしながら、本願発明者は起動時の電源回路の動作に次のような問題があることを見出した。すなわち、電池パック７はモータ６を駆動しモータ６の重負荷となるフライホイールの回転を立ち上げるために、モータ６に大きな起動電流（ロック電流）を流す。このとき、図１１に示すように、電池パック７として満充電より放電が進んだ電池残量の少ない電池（例えば、図１１（ａ）の特性Ｌ２を持つ電池）を使用する場合、電池の内部抵抗が大きくなり、大きな起動電流（電池電流）により電池パック７の内部電圧降下が大きくなって、例えば、図１１（ｂ）の特性Ｌ２に示すように、電池電圧Ｖ_ＢＡＴが低くなる。従って、起動時にはレギュレータ２２３の出力電圧Ｖｃｃも所定の電圧から大きく降下して、時間Ｔ（例えば、２００ミリ秒）の過渡状態を経過する時、予期しないリセット動作（誤動作）をする場合がある。この問題を解決するために、バックアップ電源回路として機能する高容量のコンデンサ２２６と、低い順方向電圧を有するダイオード２２５とが使用される。コンデンサ２２６とダイオード２２５による蓄積電圧によって、数１００ミリ秒間以上の時間（図１１（ｂ）の時間Ｔに相当）、マイコン２２８およびリセットＩＣ２２７の正常動作を維持するに必要なエネルギーを補給することができるので、モータ６が起動する際に流れるロック電流に基づくマイコン２２８の意図しないリセット動作を防止できる。なお、図１１に示すような放電過渡特性は、満充電時には発生しないが、特に、電池パック７の放電が進んだときに問題となる。例えば、図１１に示すように、電池パック７の放電が進み電池残量（蓄積エネルギー）が少なくなると、放電過渡特性は、特性Ｌ１または特性Ｌ２に移行する。コンデンサ２２６の蓄積容量は、使用限界と判断される放電過渡特性の時間Ｔ（図１１（ｂ））に基づいて決定される。本実施形態では、使用している電池パックの電池残量が使用限界（過放電）に近づくと、マイコン２２８の制御によって電池残量表示用ＬＥＤ２４２が点灯警告するように構成されている。従って、バックアップ電源回路のコンデンサ２２６は、ＬＥＤ２４２の警告灯が点灯するまで、正常な電圧を補給できるように蓄積容量を決定できる。

＜モータ駆動回路およびモータ逆起電力検出回路４０３の構成＞
モータ６の駆動回路は、モータ６に直列接続されたＮチャンネル型パワーＭＯＳＦＥＴ等から成るモータ駆動用のスイッチング素子２７２（以下、第１のスイッチング素子２７２と称する）と、その駆動部を構成するＰＮＰ型トランジスタ２８２およびＮＰＮ型トランジスタ２８３とを具備する。第１のスイッチング素子２７２はモータ６への電力供給をオン／オフ制御するためにモータ６と直列接続されている。この直列回路には、高い電力供給を行うために、電池パック７の電池電圧Ｖ_ＢＡＴが直接印加される。第1のスイッチング素子２７２のゲートには分圧抵抗器２７２ａおよび２７３が接続され、トランジスタ２８２の負荷抵抗を形成している。トランジスタ２８２のオン動作により第１のスイッチング素子２７２がオンするように構成されている。トランジスタ２８２のベースにはベース電流制限用抵抗器２８５を通じてＮＰＮ型トランジスタ２８３のコレクタが接続される。ＮＰＮ型トランジスタ２８３のベースはベース電流制限用抵抗器２８４を介して後述するオペアンプ２５６の出力に接続され、トランジスタ２８３のエミッタはマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ０に接続されている。この回路構成により、オペアンプ２５６の出力がレベル“１”で、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ０がレベル“０”出力のとき、ＮＰＮ型トランジスタ２８３およびＰＮＰ型トランジスタ２８２がオンして、モータ駆動用スイッチング素子であるＮチャンネル型パワーＭＯＳＦＥＴ２７２がオンするように構成する。

モータ６の逆起電力検出回路は、オペアンプ２７６を具備する。オペアンプ２７６は、抵抗器２７４、２７５、２７７および２７８と共に差動増幅回路を構成し、モータ６の回転数制御のために、その回転子のコイル（図示なし）に発生する逆起電力を差動増幅してマイコン２２８のＡＤ変換端子ＡＤ０に供給するものである。抵抗器２６９とコンデンサ２６７で逆起電力の信号波形に対するフィルタ回路を構成する。ダイオード２７１はモータ６のフライバック電圧を吸収するためのダイオードである。

＜モータ駆動用パワーＦＥＴ２７２の温度検出回路４０４の構成＞
モータ駆動用パワーＦＥＴ（第１のスイッチング素子）２７２の温度検出回路４０４は、サーミスタ２７９と、分圧用抵抗器２８０と、平滑用コンデンサ２８１とから構成される。サーミスタ２７９は、モータ駆動用パワーＦＥＴ（第１のスイッチング素子）２７２が１４０℃以上の過度な温度上昇により破壊するのを防止するための温度計測素子である。このサーミスタ素子２７９は、図１２に示されるように、チップ型のサーミスタ２７９で構成され、モジュール回路基板ＰＣＢにパワーＦＥＴ２７２と共に実装される。すなわち、パワーＦＥＴ２７２は、他のパワーＦＥＴ２９５（図１２には図示なし）などと共に、そのソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄおよびゲート端子Ｇが回路板ＰＣＢのソース配線路Ｗｓ、ドレイン配線路Ｗｄおよびゲート配線路Ｗｇにそれぞれ半田付けされる。このとき、第１のスイッチング素子２７２の温度を正確に測定するために、チップ型サーミスタ２７９は、第１のスイッチング素子２７２からの放熱量が大きいソース配線路Ｗｓ中に接続される。サーミスタ２７９の他端は配線路Ｗｔを介して、抵抗器２８０を介して定電圧電源電圧Ｖｃｃに接続されると共に、マイコン２２８のＡＤ変換端子ＡＤ４に接続されている（図９参照）。この構成により、第１のスイッチング素子２７２のソース端子における温度に対応するサーミスタ２７９の電位変化をマイコン２２８のＡＤ変換端子ＡＤ４に供給して温度を検出できる。なお、第１のスイッチング素子２７２は電力損失が大きく放熱量が大きいので、図１２に示されるように、金属薄版から成る放熱板（ヒートシンク）ＨＳが、ビス穴Ｈ１を介して、第１のスイッチング素子２７２のパッケージにネジ止めされる。

＜ソレノイド１４の駆動回路４０２の構成＞
ソレノイド１４の駆動回路４０２は、ソレノイド１４に直列接続されたＰチャンネル型パワーＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子２９５（以下、第２のスイッチング素子２９５と称する）と、第２のスイッチング素子２９５の過電流防止用として機能する、一般に「ポリスイッチ」の名称で知られている過電流保護素子２９４と、ソレノイド１４に並列接続されたＮチャンネル型パワーＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子２８７（以下、第３のスイッチング素子２８７と称する）と、ソレノイド１４に並列接続されたフライバック電圧吸収用のダイオード２８６とを具備する。具体的に、第２のスイッチング素子２９５は過電流保護素子２９４と電流制限用抵抗器２９３を介してソレノイド１４に直列接続され、第３のスイッチング素子２８７は電流制限用抵抗器２９２を介してソレノイド１４に並列接続されている。

第３のスイッチング素子２８７のゲートには分圧抵抗器２８８および２８９が接続され、前段のＰＮＰ型トランジスタ２９０の負荷抵抗を形成している。トランジスタ２９０のオン動作により第３のスイッチング素子２８７がオンするように構成されている。トランジスタ２９０のベースにはベース電流制限用抵抗器２９１を通じてさらに前段のＮＰＮ型トランジスタ３０２のコレクタが接続される。ＮＰＮ型トランジスタ３０２のベースはベース電流制限用抵抗器３０３を介してマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ２に接続されている。この回路構成により、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ２の“１”出力でトランジスタ３０２およびトランジスタ２９０がオンし、第３のスイッチング素子２８７がオンする。

第２のスイッチング素子２９５のゲートには分圧抵抗器２９６および２９７が接続され、互いに直列に接続されたＮＰＮ型トランジスタ２９８およびＮＰＮ型トランジスタ３００の両者に負荷回路を構成する。両者のトランジスタ２９８および３００は、同時にオンしている間、第２のスイッチング素子２９５をオンさせることができる。

ＮＰＮ型トランジスタ２９８のベースは、ベース電流制限用抵抗器２９９を介して、上述したモータ駆動回路４０３のＮＰＮ型トランジスタ２８３のベースと同様に、オペアンプ２５６の出力に接続される。一方、ＮＰＮ型トランジスタ３００のベースは、次にのべるプッシュレバースイッチ２２、抵抗器２５９等で形成するプッシュレバースイッチ回路もしくはマイコン２２８の入力端子ＩＮ２に接続され、そのエミッタはマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ１に接続される。従って、トランジスタ２９８は、オペアンプ２５６の“１”出力によりオンし、一方、トランジスタ３００は、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ１が“０”出力で、かつ、そのベース電位が高い時にオンする。なお、トランジスタ３００のエミッタに接続されたダイオード２６４は、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ１が“１”出力となった時の逆流防止用のダイオードとして機能する。

プッシュレバースイッチ２２をオン操作すると、マイコン２２８の入力端子ＩＮ２が“１”出力になると共に、ダイオード２６０および抵抗器２６１を介してコンデンサ２６２が比較的速やかに充電され、抵抗器３０１を通してトランジスタ３００にベース電流が流れる準備ができる。抵抗器２５９はプッシュレバースイッチ２２がオン操作されないオフ状態にある時、マイコン２２８の入力端子ＩＮ２をレベル“０”にする。抵抗器２６３はコンデンサ２６２の電荷放電用の抵抗器である。また、抵抗器２６１およびコンデンサ２６２で構成する積分回路は、留め具の打込み途上でプッシュレバースイッチ２２がそのスイッチ自体の振動（チャタリング）等によりオフされても、コンデンサ２６２に蓄えられた電荷をトランジスタ３００のベース電流として供給し、結果的に第２のスイッチング素子２９５のオン状態を持続させる機能を持つ。

＜留め具残量検出回路４０６の構成＞
留め具残量検出回路４０６は、留め具残量センサ２５７と、オペアンプ２５６と、遅延回路４０１とを具備し、マガジン２に装填された釘等の留め具の残量が少量になったことを検出するための回路である。留め具残量センサ２５７は、マガジンマ２内の連結釘（留め具）の釘送り機構部２ａ（図２参照）に関連して設けられたマイクロスイッチ等から成り、マガジン２内に整列している留め具の残量が少なくなるとマイクロスイッチ２５７のアーム２５７ａが、マガジン２内の釘送り機構部２ａと当接または接触してオンする。留め具残量センサ２５７がオンすることにより、留め具残量センサ２５７のオフ時に抵抗器２４５と充電スピードアップ用ダイオード２５５を介してコンデンサ２５３に充電されていた電荷を、抵抗器２５４を介して緩やかに放電させると共に、マイコン２２８の入力端子ＩＮ３をそれまでの“１”から“０”に反転させる。遅延回路４０１は、コンデンサ２５３および抵抗器２５４から構成され、スイッチ（留め具残量センサ）２５７のオン動作によって発生した“０”信号がオペアンプ２５６の非反転入力端子（＋）に“０”信号として入力されるまでの時間を遅延または減衰させる機能を持つ。その遅延時間はコンデンサ２５３および抵抗器２５４の時定数によって決定され、ドライバブレードによる留め具打込み動作期間に対応する時間に設定される。この遅延回路４０１の機能については後述する。

オペアンプ２５６の反転入力端子（−）には、電源電圧Ｖｃｃを抵抗器２５０と抵抗器２５２によって分圧された電圧が印加されており、留め具残量センサ２５７のオンによりオペアンプ２５６の非反転入力端子（＋）は、電源電圧Ｖｃｃに近いレベル“１”から略０Ｖのレベル“０”に変化するので、オペアンプ２５６の出力端子はそれまでのレベル“１”出力からレベル“０”出力に反転する。オペアンプ２５６の出力端子がレベル“０”出力に反転することにより、留め具残量表示器を構成するＬＥＤ（発光ダイオード）２４９が点灯し、マガジン２内の留め具が少量となったことを警告すると共に、第１のスイッチング素子２７２および第２のスイッチング素子２９５をオフさせてドライバブレードによる留め具打込み動作を停止させる。なお、コンデンサ２５１は、電池パック７をコントローラ５０に接続した瞬間にオペアンプ２５６の出力端子が一時的に“０”出力となって、上記残量表示用ＬＥＤ２４９が一瞬点灯するような誤動作を防止するための積分用コンデンサである。

＜電池パック７の電圧検出回路＞
電池パック７のバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴは、抵抗器２６８および抵抗器２７０で分圧され、抵抗器２６６とコンデンサ２６５から成る積分回路を介してマイコン２２８のＡＤ変換端子ＡＤ２に入力される。マイコン２２８は電池パック７の電圧を検出し、電池パック７のエネルギー残量をモニターする。

＜表示回路＞
ＬＥＤ２４６は電流制限用抵抗器２４７を介してレギュレータ２２３に並列に接続された電源表示器で、レギュレータ２２３が正常に動作している状態（動作可能状態）にある時に点灯する。

ＬＥＤ２４２は、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ４と、レギレータ２２３の出力電圧Ｖｃｃとの間に電流制限用抵抗器２４１を介して接続された電池残量表示器で、電池パック７の放電残量が少なくなると点灯する。例えば、電池パック７の電池残量が１８Ｖ未満になると点灯する。

また、ＬＥＤ２４４は、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ５と、レギレータ２２３の出力電圧Ｖｃｃとの間に電流制限用抵抗器２４３を介して接続されたモード表示器で、特にコントローラ５０が連発モードにあるとき点灯する連発モード表示器として機能する。

＜その他の回路構成＞
トリガスイッチ５はオンすると、マイコン２２８の入力端子ＩＮ０にレベル“１”を入力する。トリガスイッチ５に直列接続された抵抗器２３０は、トリガスイッチ５がオフしている状態ではマイコン２２８の入力端子ＩＮ０にレベル“０”を入力するために設けられている。

スイッチ２３３は電源スイッチ２１０と同様に、モーメンタリオンスイッチ（またはノーマルオープンスイッチ）により構成され、単発／連発モード切替スイッチとして機能する。単発／連発モード切替スイッチ２３３がオンすると、これまで単発モードであれば連発モードに切替り、逆にこれまで連発モードであれば単発モードに切替る。スイッチ２３３は、オンする度にマイコン２２８の入力端子ＩＮ１にレベル“１”を入力する。単発／連発モード切替スイッチ２３３に直列接続された抵抗器２３４は、単発／連発モード切替スイッチ２３３がオフしている状態ではマイコン２２８の入力端子ＩＮ１にレベル“０”を入力するために設けられている。

［電動式打込機１００の留め具打込みの基本動作］
次に、電動式打込機１００の留め具打込みの基本動作を機械的な観点から説明する。作業者が、トリガスイッチ５を引き、さらにプッシュレバースイッチ２２を被加工部材（工作物）に押し当てると、コントローラ５０の制御動作により第１のスイッチング素子２７２がオンし、電池パック７を電源にしてモータ６が回転する（図１参照）。これによって、モータ６の回転駆動力は、モータ６と機械的に接続されたモータギア８を介してフライホイール９に伝達され、さらに駆動回転軸１０に取付けられたコイルスプリング１３を回転させる（図４参照）。この状態では、モータ６の回転数の増加と共に、フライホイール９の回転速度が時間と共に所定値まで増加する。フライホイール９は、モータ６の駆動により回転速度が大きくなるほど、大きな運動エネルギーを蓄積する。このとき、図４および図６に示すように、コイルスプリング１３の内径は従動回転軸１２より大きいので、コイルスプリング１３の回転力は従動回転軸１２を回転させない。また、コイルスプリング１３と従動回転軸１２とがすべり接触した場合に生じる摩耗という問題も生じない。

フライホイール９の回転が所定時間経過後、コントローラ５０がソレノイド１４を励磁すると、図７および図８に示すように、ソレノイド駆動部１５および付勢部材１６がフライホイール９に向う方向に動くため、付勢部材１６の傾斜溝１６ａによってボール１９が従動回転軸１２の穴１８より外周側に押し出され、穴１８より外周側に突出したボール１９はクラッチリング２５の溝部２５ａと係合し、クラッチリング２５は従動回転軸１２にボール１９を介して機械的に接続されることになる。従って、コイルスプリング１３の他端部１３ｂはクラッチリング２５の穴２５ｂに挿入されているので、クラッチリング２５の回転とともに、コイルスプリング１３の右側スプリング部１３ｄは従動回転軸１２に巻き付けられることになる。その結果、駆動回転軸１０の回転力を利用して発生する巻付き力によってコイルスプリング１３と従動回転軸１２の外周面とで必要十分な摩擦力が発生し、従動回転軸１２は数十ミリ秒以内に十分な回転速度を得ることができる。さらに、従動回転軸１２が回転するとピニオン１１が同期して回転するため、ピニオン１１と駆動子３のラック３ｂが噛合う駆動子送り機構３ｃは、ドライバブレード３ａをマガジン２に充填された留め具に近づく方向に動き、ドライバブレード３ａが留め具と衝突完了（打撃）した時に打込みが終わる。

打込み完了時にはソレノイド１４の駆動も終了し、ソレノイド戻りバネ１７のバネ力によってソレノイド駆動部１５および付勢部材１６を初期位置に戻す。付勢部材１６が初期位置に戻るとボール１９の押付け力が消失するので、ボール１９とクラッチリング２５との摩擦力が無視できるほど小さくなり、コイルスプリング１３の内径が自然状態になるまで拡大する。このとき、駆動回転軸１０から従動回転軸１２への動力伝達は切断されるので、駆動子戻りバネ２３によってドライバブレード３と、駆動子送り機構３ｃのピニオン１１および駆動子３とは初期状態に戻る。

［コントローラ５０の制御動作］
次に、本実施形態の特徴であるコントローラ５０の動作の詳細について、図１３、図１４および図１５に記載された制御フローチャートを参照して説明する。

電池パック７をコントローラ５０（打込機本体１００）に装着して電気的接続したときの電源制御回路４０８の動作は、図１０に示したとおりである。図１０を参照して上述したように、電池パック７の装着直後の電源回路４０７のスイッチング素子２１９はオフ状態となる。その後、電源スイッチ２１０をオンすると、図１０に示すように、フリップフロップ２０９の出力端子Ｑがそれまでのレベル“０”出力からレベル“１”出力に反転し、第４のスイッチング素子２１９がオンする。その結果、レギュレータ２２３は５Ｖを出力し、コンデンサ２２６を約５Ｖに充電する。定電圧５ＶがリセットＩＣ２２７の入力端子ＩＮに印加されると、その出力端子ＯＵＴからマイコン２２８のリセット入力端子ＲＥＳへパワーオンリセット信号（レベル“１”信号）が入力され、マイコン２２８は、図１３、図１４および図１５に記載された打込み動作の制御フローチャートに従って動作を開始する。

まず、ステップ５０１で、マイコン２２８は、出力端子ＯＵＴ２には第３のスイッチング素子２８７をオン状態にするように、レベル“１”を出力し、かつ「単発モード」を設定する。また、出力端子ＯＵＴ５には連発モード表示用ＬＥＤ２４４を「消灯状態」とするようなレベルの信号を出力する。

次に、ステップ５０２でトリガスイッチ５およびプッシュレバースイッチ２２が共にオフ状態かを確認する。両者がオフ状態のとき、初期状態（ステップ５６６）にあると判断され、以下の動作が開始される。

＜電池パック７の残量表示処理＞
ステップ５０３〜ステップ５０５において、電池パック７が充電されているか放電量が多いか残量表示処理が行なわれる。マイコン２２８がＡＤ変換端子ＡＤ２の電池電圧Ｖ_ＢＡＴを読み取り、モータ６ソレノイド１４が動作してない状態で、例えば、リチウムイオン２次電池の６本を直列接続した公称電圧２１．６Ｖの電池パック７の電圧が例えば１８Ｖ未満になると、マイコン２２８は、ＬＥＤ２４２を「消灯状態」から「点灯状態」にさせる。なお、マイコン２２８は、留め具打込み動作後１秒以内は電池パック７の電池電圧出力が回復途上にあるので、これらの処理を実行しないようにするか、または読み取ったＡＤ変換端子ＡＤ２の検出電圧の移動平均化処理により電池パック７の真の残量を演算し、残量を表示しても良い。

＜第１のスイッチング素子２７２の温度検出処理＞
ステップ５０６において、マイコン２２８は、ＡＤ変換端子ＡＤ４の入力電圧に基づいて第１のスイッチング素子２７２の温度が所定温度、例えば１４０℃以下か否かをチェックする。１４０℃を超えている場合はステップ５０７に進み、ダイナミックストップ状態となり、ＬＥＤ２４２および２４４を点滅表示させ続けて、ステップ５０８以降の留め具打込み動作を停止する。このとき、第1のスイッング素子２７２はマイコン２２８によってオンされることはない。

＜単発モードと連続モード間の切替え処理＞
ステップ５０８〜ステップ５１１は、単発モードと連発モード間の切替え処理を実行するステップである。このステップで、単発／連発モード切替スイッチ２３３をオンすると、マイコン２２８は、初期に設定された「単発モード」から「連発モード」に切替わり、連発モード表示用ＬＥＤ２４４が「連発モード」の設定を示すために点灯する。なお、マイコン２２８が「連発モード」の設定状態にあるとき、単発／連発モード切替スイッチ２３３をオンすると再び「単発モード」を設定するように構成されている。単発／連発モード切替スイッチ２３３は、所謂、トグルスイッチとして機能し、オンする度に単発モードと連発モード間の切替えを行う。

＜単発モードの処理＞
ステップ５１２で単発モードと判断されると、本発明に従ってステップ５１３〜ステップ５１５に進み単発モードのための処理が実行される。

すなわち、ステップ５１３でトリガスイッチ５を最初にオンすると、ステップ５１４に進み、マイコン２２８は、出力端子ＯＵＴ０よりレベル“０”を出力し、モータ６の回転を開始させる。この開始と同時に、ステップ５１５において、マイコン２２８内の二つのタイマーＴ１およびＴ２（図示なし）が時間のカウントをスタートする。この場合、タイマーＴ１は、モータ６が所定の定速度Ｃ（ｒｐｍ）（例えば、Ｃ＝２１，０００ｒｐｍに設定）またはそれに近い速度に達するために必要な所定時間（第１の加速時間）Ａ、例えば、３５０ミリ秒（以下、単位「ミリ秒」を「ｍｓ」と表現する場合がある）、経過後にタイムアップする機能をもち、またタイマーＴ２は、次の処理が放置されていないか否か決定するために割当てられた時間をタイムアップする機能を有する。なお、トリガスイッチ５を最初にオンした後、所定時間Ａ（３５０ミリ秒）経過後はタイマーＴ１がタイムアップし、ステップ５１８に進み、モータ６が所定の定速度Ｃ（例えば、２１，０００ｒｐｍ）になるようにＰＷＭ速度制御を開始する。このモータ６の定速度制御については後述する。

図１６の動作タイムチャートに示すように、トリガスイッチ５を最初にオンした後、所定時間Ａ（３５０ミリ秒）経過する前に、作業者が打込機１００の本体先端部２２（図１参照）を、図示されていない被打込部材（被加工部材）に押し付けると、プッシュレバースイッチ２２（図９参照）がオンする。プッシュレバースイッチ２２がオンすると、ステップ５２２においてプッシュレバースイッチ２２はオンと判断され、ステップ５２３〜ステップ５３０の制御処理が実行される。すなわち、トリガスイッチ５をオンした時より所定時間Ａ（ミリ秒）経過後に、ステップ５２３において、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ０よりレベル“１”を出力してトランジスタ２８３をオフすることによりモータ６をオフ処理する。また、ステップ５２４において、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ２よりレベル“０”を出力して、誤動作防止スイッチとして機能する第３のスイッチング素子２８７をオフさせてソレノイド１４に励磁電流を流す準備、すなわちソレノイド１４をオンするための準備を完了する。次に、ステップ５２５で１０ミリ秒の経過を待って、ステップ５２６でマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ１よりレベル“０”を出力して第２のスイッチング素子２９５をオンさせてソレノイド１４をオンさせる。その後、ステップ５２７でソレノイド１４を２０ミリ秒間オンさせ、ステップ５２８で、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ１よりレベル“１”を出力して第２のスイッチング素子２９５をオフさせてソレノイド１４をオフさせる。このステップ５２６およびステップ５２８におけるクラッチ手段（係合離脱手段）を構成するソレノイド１４の駆動によって、上述したように、フライホイール９の回転駆動力が、クラッチ手段を構成するコイルスプリング１３を介して駆動子３へ直線駆動力として伝達され、ドライバブレード３ａはノーズ１ｃ（図２参照）に充填された留め具（釘）を打撃し、留め具は被加工部材に打ち込まれる。その後、ステップ５２９で、誤動作防止のために１０ミリ秒間ソレノイド１４のオフを維持し、ステップ５３０において、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ２よりレベル“１”を出力して、誤動作防止スイッチとして機能する第３のスイッチング素子２８７をオンさせてソレノイド１４をオフ状態に維持する。その後、ステップ５３２でトリガスイッチ５およびプッシュレバースイッチ２２の両者がオフ状態であると判断されれば、初期状態５６６を経由して次の留め具打込み体勢となる。

＜単発モードの動作タイムチャートの形態＞
本発明に従った単発モードにおける打込み動作形態について次に説明する。

（形態１）
上記の制御フローチャートに従った電動式打込機１００の動作タイムチャートの一例が図１６に示される。なお、図１６において、プッシュレバースイッチ２２のオン（ＯＮ）またはオフ（ＯＦＦ）が破線部で示されている。電動式打込機１００の留め具打込み動作時の反動などによりプッシュレバースイッチ２２が留め具打込み動作の途上でオフになっても、上述したコンデンサ２６２の充電電荷により留め具打込み動作は正常に完了することができる。

（形態２）
また、上述した図１３の制御フローチャートおよび図１７の動作タイムチャートに示すように、トリガスイッチ５をオンした後、所定時間Ａ（ｍｓ）経過前にプッシュレバースイッチ２２をオンまたはオフしても留め具打込み動作は行われず、所定時間Ａ（３５０ｍｓ）経過後、モータ６の定速度制御が実行されている段階でプッシュレバースイッチ２２が再度オンされれば、留め具の打込み動作が行われる。

（形態３）
図１８の動作タイムチャートに示されるように、タイマーＴ１が所定時間Ａをタイムアップし、後述するステップ５１８のモータ６の定速度制御を開始し、所定の定速度Ｃ（例えば、２１，０００ｒｐｍ）に達した場合、プッシュレバースイッチ２２をオンしたとき、タイマーＴ２が所定時間（放置限界時間）、例えば、４秒（以下、時間単位「秒」を「ｓ」と表示する場合がある）、をタイムアップする以前であれば、上述の場合と同様に、留め具打込み動作が行われる。

（形態４）
さらに、図１９の動作タイムチャートに示されるように、トリガスイッチ５をオンした後、タイマーＴ２が所定の放置限界時間、例えば、４秒、を経過してもプッシュレバースイッチ２２がオンされない場合は、ステップ５２０およびステップ５３１の処理によりタイマーＴ２がタイムアップし、モータ６をオフさせる。さらに、トリガスイッチ５をオンした後、トリガスイッチ５を途中でオフすると、ステップ５１６またはステップ５２１の処理によりステップ５３１に進み、モータ６をオフさせる。

（形態５）
図２１の動作タイムチャートに示されるように、プッシュレバースイッチ２２を最初にオンし、しかる後、トリガスイッチ５をオンすると、ステップ５１３からステップ５１４に進み、ステップ５１４でモータ６が回転を開始し、ステップ５１５でタイマーＴ１およびタイマーＴ２がスタートする。さらに、ステップ５１７で所定時間Ａ（３５０ミリ秒）経過後にタイマーＴ１がタイムアップし、ステップ５２２でプッシュレバースイッチ２２がオンされていることを判断し、直ちにステップ５２３に進み、ステップ５２３以下のステップに従って留め具打込み動作が行われる。ステップ５２３以下の動作は、上述の場合と同様である。最終的なステップ５３２でトリガスイッチ５およびプッシュレバースイッチ２２の両方がオフになる初期状態５６６を経由して次の留め具打込み体勢になる。なお、この図１３の制御フローチャートから明らかなように、トリガスイッチ５のオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）の破線部で示すように、トリガスイッチ５が留め具打込み動作の途上でオフになっても留め具打込み動作は正常に完了する。

（形態６）
図２２の動作タイムチャートに示されるように、プッシュレバースイッチ２２をオンした後、所定時間Ａ（３５０ミリ秒）経過以内にトリガスイッチ５をオンし、かつオフしても、留め具打込み動作は行われず、所定時間Ａ（３５０ミリ秒）経過するトリガスイッチ５のオンで留め具打込み動作が行われる。

＜モータ６の速度制御と逆起電力検出＞
（速度制御）
図１８の動作タイムチャートの形態に示すように、トリガスイッチ５を最初にオンした後、所定時間Ａ（３５０ミリ秒）経過後はタイマーＴ１がタイムアップし、ステップ５１８に進み、モータ６が所定の定速度Ｃ（ｒｐｍ）、例えば、２１，０００ｒｐｍ、になるようにＰＷＭ速度制御を開始する。ＰＷＭ速度制御は、図２０の（ａ）に示されるようなマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ０に出力されるＰＷＭパルスのタイミングに基づいて制御される。図２０（ａ）のＰＷＭパルスは、電池パック７からモータ６への電力供給をオフするための第１の所定期間Ｄと、電池パック７からモータ６への電力供給をオンまたはオフしてモータ６への電力供給を制御するための第２の所定期間Ｅとを一周期のタイミングとするパルスである。すなわち、第１の所定期間Ｄ（例えば、５ｍｓ）において、マイコン２２８の出力端子ＯＵＴ０にレベル“１”を出力し、第１のスイッチング素子２７２をオフさせる。この第１の所定期間Ｄにおいて、上述したモータ逆起電力検出回路４０３によってモータ６の逆起電力（モータの回転数に比例する）を検出し、定速回転数に対応する目標となるモータ逆起電力とＰＩＤ演算により比較する。第１の所定期間Ｄに引き続く第２の所定期間Ｅ（例えば、２０ｍｓ）において、前記ＰＩＤ演算による比較結果に基づいて第２の所定期間Ｅ内のモータ６のオフとオンの給電時間割合、すなわち図２０（ａ）におけるモータオフ期間Ｔ_ＯＦＦとモータオン期間Ｔ_ＯＮの比率を決定し、モータ６の回転数を定速の回転数Ｃ（ｒｐｍ）に維持するためのＰＷＭパルスをマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ０にレベル“１”またはレベル“０”として出力し、第１のスイッチング素子２７２をオフまたはオンさせて、モータ６をＰＷＭ制御する。この速度制御におけるマイコン２２８の制御タイミングは図２０（ｂ）に示されている。以下、モータの定速度制御の手順について詳細に説明する。

ステップ５１８におけるＰＷＭパルスによるモータ６の定速度制御は、図１５の処理フローチャートに示すように、マイコン２２８のタイマー割込みステップ５９３が起動し、ステップ５７０で第１の処理状態（ＳＴＡＴＵＳ＝０）を判断し、ステップ５７１において所定の第１の期間Ｄ（例えば、５ミリ秒間）のモータ６のオフ期間中にモータ６の逆起電力が正確に検出できる時間、例えば、２２５０μ秒（以下、単位「μ秒」を「μｓ」と表示する場合がある）のタイマーをスタートさせ、ステップ５７２においてモータ６をオフし、ステップ５７３においてＳＴＡＴＵＳを１にセットすることによりステップ５７４でタイマー割込みステップから一旦脱出する。ここで、２２５０μ秒の時間は、モータ６の逆起電力が巻線のインダクタンスによるフライバック電流などの影響を受けることなく、正しく検出できる時間として設定される。この後２２５０μ秒経過すると、再びタイマー割込みステップ５９３が起動し、ステップ５７５のＳＴＡＴＵＳ＝１の確認を経て、ステップ５７６以下の処理を実行する。ここでは次回２５０μ秒後に、タイマー割り込みステップ５９３が起動するように構成し、モータ６の逆起電力をマイコン２２８のＡＤ変換端子ＡＤ０から読込む。以下同様に、タイマー割込みステップ５９３が起動される度に、ステップ５７８、ステップ５８０、ステップ５８２、ステップ５８５およびステップ５８８と、それら各ＳＴＡＴＵＳに続くステップ５７９、ステップ５８１、ステップ５９２、ステップ５８６およびステップ５８９以下の処理を実行する。

すなわち、図２０（ｂ）のタイムチャートに示すように、モータ６の逆起電力（逆起電圧）をマイコン２２８のＡＤ変換端子ＡＤ０から４回２５０μ秒毎に読込み、ステップ５８２の処理フローにおいて、ステップ５８３で４回目のＡＤ変換値を読み込んだ後、ステップ５８４において４回読込んだＡＤ変換値を平均化し、この平均値と予め定められた目標となるモータ６の逆起電力とＰＩＤ演算処理し、ステップ５８６およびステップ５８９において、モータ６をＰＷＭ制御する所定の第２の期間Ｅにおけるモータ６のオフ時間（Ｔ_ＯＦＦ時間）およびモータ６のオン時間（Ｔ_ＯＮ時間）をそれぞれ算出し、かつＴ_ＯＦＦタイマーおよびＴ_ＯＮタイマーのそれぞれをスタートさせる。図２０（ｂ）に示すように、このモータ６のオフ時間設定のＴ_ＯＦＦタイマー値と、モータ６のオン時間設定のＴ_ＯＮタイマー値との和が、図２０（ａ）および（ｂ）に示したＰＷＭパルスの所定Ｅ時間（２０ｍｓ）となる。

以上の説明から明らかなように、図２０（ａ）および（ｂ）において、モータ６のＰＷＭ速度制御は、逆起電力検出のためのＡＤ変換およびＰＩＤ演算に必要な第１の所定時間（オフ割当て時間）Ｄとして５（ｍｓ）を割当て、またモータ６をオン／オフ駆動するために必要な第２の所定時間（オン割当て時間）Ｅとして２０（ｍｓ）を割当てて合計２５（ｍｓ）を１周期とする定速度制御を構成している。モータ６をオフした直後、逆起電圧が現れるまでの間２２５０（μｓ）のディレータイマーの後、２５０（μｓ）毎に、第１回目から第４回目まで４回逆起電力（逆起電圧）を測定し、それに続く２０００（μｓ）にてＰＩＤ演算を行い、それによって決定したＰＷＭパルス出力のＴ_ＯＦＦ時間およびＴ_ＯＮ時間に従って、図示された「Ｔ_ＯＦＦタイマー値」と、「Ｔ_ＯＮタイマー値」とでモータ６をオン／オフ駆動し、これら一連の動作の繰り返しでモータ６を定速度制御するように構成する。

なお、図１７の（ｃ）のタイムチャートに時間（第１の加速時間）Ａ（ｍｓ）として表示したように、モータ６が起動してから上述の定速度制御が開始されるまでの所定時間Ａ（ｍｓ）間は、モータ６の回転数が所定の定速回転数Ｃ（ｒｐｍ）の設定値に向かって上昇している段階なので、モータ６の回転数を速やかに上昇させるために、第１のスイッチング素子２７２を、前記Ａ時間、常時オンしてモータ６を駆動させ続けることが好ましい。所定時間Ａ（ｍｓ）経過後は、上記のとおり、第１のスイッチング素子２７２のオン／オフ制御をくり返し行い、オフ時の速度起電力からモータ６の回転数を計測しながら速度制御を行うことが好ましい。

（モータ６の逆起電力検出）
上述したように、モータ６の逆起電力検出回路は、オペアンプ２７６と、オペアンプ２７６と差動増幅回路を構成する抵抗器２７４、２７５、２７７および２７８とから構成され、モータ６の回転子のコイル（図示なし）に発生する逆起電力を、抵抗器２６９とコンデンサ２６７から成るフィルタ回路を介してマイコン２２８のＡＤ変換端子ＡＤ０に供給するものである。モータ６の回転駆動によって蓄積されるフライホイール９の運動エネルギーが留め具を打撃するエネルギーになるようにモータ６を定速度制御するようになっており、このときモータ６の逆起電力も所定の電圧に達する。従って、この逆起電力を予め設定した設定電圧と比較演算することによって、留め具の打撃に最適なモータ６の回転駆動力を維持することができる。さらに詳細に述べるならば、ＤＣモータ６の等価回路は、コイルインダクタンス分とコイル巻線抵抗、ブラシ部分の電圧降下、モータの界磁と回転速度で決まる速度起電力からなる。そのうち、コアのインダクタンス分と巻線抵抗、ブラシ部分の電圧降下は、モータ電流によって変化する。しかし、第１のスイッチング素子２７２がオフしている期間は、モータ６の速度起電力そのものがモータ電圧として発生するものと考えてよく、その速度起電力はモータ６の回転数に比例する。従って、上記モータ６の逆起電力検出回路によってモータ回転数すなわち機械的に結合しているフライホイール９の回転数を知ることができる。そして、上述したようにマイコン２２８がその逆起電圧を所定電圧と比較し、いわゆるＰＩＤ演算することにより、モータ６を所定定速回転数Ｃ（ｒｐｍ）に維持することができる。これによって、回転センサをフライホイールに取付ける必要がなく、製品の小型化およびコスト低減を実現できる。

＜ソレノイド駆動回路４０２の誤動作防止＞
モータ６の回転中にソレノイド１４に励磁電流が流れると、作業者が意図しなくても留め具の打込み誤動作が行われるため、マイコン２２８は、留め具の打込み動作以外の時において、出力端子ＯＵＴ２からレベル“１”を出力して第３のスイッチング素子２８７をオンさせることによって、打込み誤動作を防止できる。第３のスイッチング素子２８７をオンさせた状態にしておけば、仮に第２のスイッチング素子２９５が何らかの原因で短絡故障し、過電流制限用のポリスイッチ２９４および電流制限用抵抗器２９３に過大電流が流れたとしても、オン状態にある第３のスイッチング素子２８７にその電流が分流されてソレノイド１４には殆んど電流が流れなくなるので、留め具打込み誤動作を防止できる。一方、第２のスイッチング素子２９５が正常状態の時、何等かの原因でマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ１からレベル“０”が出力されたとしても、プッシュレバースイッチ２２がオフ状態であるので、前段トランジスタ３００にはベース電流が流れず、第２のスイッチング素子２９５はオンすることはないので、留め具の打込み誤動作は防止できる。この誤動作の防止により、加工精度と作業効率を向上させることができる。

＜連発モードの処理フローチャートおよび動作タイムチャート＞
図１３のステップ５１２における判断が連発モードの場合は、図１４の連発モードの処理フローチャートに示すように、ステップ５４０でトリガスイッチ５をオンすると、ステップ５４０から、ステップ５４１以下の処理ステップに進み、ステップ５４１でマイコン２２８の出力端子ＯＵＴ０をレベル“０”出力としてモータ６の回転を開始し、ステップ５４２でタイマーＴ１およびタイマーＴ２をスタートさせる。続いてプッシュレバースイッチ２２をオンすると、ステップ５４４においてタイマーＴ１が所定時間Ａ（３５０ミリ秒）を経過後に、ステップ５４８からステップ５４９以降の処理ステップに進行し、単発モードにおけるステップ５２３〜ステップ５３０と同様な処理に従って、モータ６を停止して、ソレノイド１４を駆動し留め具打込み動作を実行する。

ステップ５４４で所定時間Ａ（３５０ミリ秒）経過後もプッシュレバースイッチ２２がオフ状態の時は、ステップ５４５におけるタイマー割込みステップ５９３（図１５参照）が起動し、上記したシーケンスに従ってモータ６の定速度制御を行い、トリガスイッチ５をオンした後、タイマーＴ２の４秒間の経過以内にプッシュレバースイッチ２２をオンすれば、単発モードのステップ５２３〜ステップ５３０のシーケンスと同様なステップ５４９〜ステップ５５０のシーケンスが逐次実行され、モータ６を停止し、ソレノイド１４を駆動することによって留め具打込み動作が行なわれる。なお、トリガスイッチ５をオンした後、タイマーＴ２の所定時間（４秒）経過以内にプッシュレバースイッチ２２をオンしないときは、ステップ５４６の判断に基づきに、ステップ５３１でモータ６の回転を停止させる。

前回の留め具打込み動作後も引き続きトリガスイッチ５がオン状態にあると、ステップ５５１からステップ５５２およびステップ５５３に進行し、留め具打込み動作後、ステップ５５５においてタイマーＴ３を所定時間Ａより少ない所定時間（第２の加速時間）Ｂ（例えば、２００ミリ秒）をタイムアップ（測定）し、ステップ５５５において、タイマーＴ３でタイムアップする前の所定時間Ｂ（２００ミリ秒）の範囲内では、モータ６に電池パック７の電池電圧Ｖ_ＢＡＴをフルに供給して回転駆動力を早く立ち上がらせ、所定時間Ｂ（２００ミリ秒）の経過後は、上述したＰＷＭパルス制御による定速度制御を行う。

前回の留め具打込み動作後に、一旦、プッシュレバースイッチ２２がオフし、その後プッシュレバースイッチ２２が再びオンになると、ステップ５５９およびステップ５６３を通過し、所定時間Ｂ（２００ミリ秒）の経過後に、上述のステップ５２３〜ステップ５３０のシーケンスと同様のステップ５６４とステップ５６５の間に連続するシーケンスの処理が逐次実行され、モータ６を停止し、ソレノイド１４を駆動することによって留め具打込み動作が実行される。

このとき、前回の留め具打込み動作後に、一旦、プッシュレバースイッチ２２がオフしたままの状態の時は、モータ６は前回の留め具打込み動作後も回転しているので留め具の打込みに必要な回転数に達する時間はモータ６が静止状態から起動する所要時間Ａ（３５０ミリ秒）よりも短い所要時間Ｂ（２００ミリ秒）の経過後に、ステップ５５６におけるタイマーの割込み（図１５のステップ５９３）が許可され、モータ６はＰＷＭパルス制御による定速度回転が行なわれる。この状態において、プッシュレバースイッチ２２をオンにすると、ステップ５６３を通過して、上述のステップ５２３〜ステップ５３０のシーケンスと同様のステップ５６４とステップ５６５の間に連続するシーケンスの処理が逐次実行され、モータ６を停止し、ソレノイド１４を駆動することによって留め具打込み動作が実行される。

図２３および図２４の動作タイムチャートは、上記連発モードの処理フローチャートに従った動作を示す。

図２３から明らかにされるように、上記連発モードは、起動時のモータ６の回転駆動は所定時間Ａの経過後に留め具打込み動作を実行し、２回目以降の連続する留め具打込み動作は、前回の打込み動作完了後、所定時間Ａより短い所定時間Ｂでモータ６を回転駆動させることを特徴としている。また、起動時の回転駆動の所定時間Ａまたは２回目以降の回転駆動の所定時間Ｂ（Ｂ＜Ａ）の経過後のモータ６の速度制御は定速制御を行うことを特徴とする。これによって、動作時間の短縮および電池パックのエネルギー消費量を低減させて、作業効率および電池パックのエネルギー利用率を向上させることができる。

ステップ５５９およびステップ５６２の処理によってトリガスイッチ５がオフされると、モータ６の回転は停止する。トリガスイッチ５およびプッシュレバースイッチ２２がオフにされると、ステップ５３２を通過し、初期状態のステップ５６６に戻る。

図２５の動作タイムチャートに示すように、連発モードの場合は、ステップ５６７によりプッシュレバースイッチ２２、トリガスイッチ５の順序でオンになっても、モータ６の駆動、ソレノイド１４の駆動、および留め具打込み動作を実行しない。

トリガスイッチ５のオンによるモータ６の駆動後、所定時間Ａ（３５０ミリ秒）の経過以前に、プッシュレバースイッチ２２がオンからオフになった場合、所定時間Ａ経過後にＰＷＭパルス制御による定速度Ｃの制御を行う。この後、プッシュレバースイッチ２２がオンされれば、留め具打込み動作を行う。ただし、モータ６の停止でソレノイド１４が駆動状態になってからプッシュレバースイッチ２２をオフにしても打込み動作を続ける。

＜留め具残量センサ２５７および遅延回路４０１の動作＞
単発モードあるいは連発モードで１本の留め具を打ち込み終了時に、留め具残量センサ（マイクロスイッチ）２５７のアーム２５７ａが留め具の残量が少ないことを検知すると、留め具残量センサ２５７がオンする。このオン動作によって、遅延回路４０１を構成するコンデンサ２５３は抵抗器２５４を介して留め具残量センサ２５７で放電され、オペアンプ２５６の非反転入力端子（＋）は反転入力端子（−）よりも低い入力電圧になるので、オペアンプ２５６の出力端子はそれまでのレベル“１”出力からレベル“０”出力に反転し、留め具残量表示器であるＬＥＤ２４９が点灯すると同時に、トランジスタ２９８およびトランジスタ２８３はベース電流が供給されないためにオフ状態となる。その結果、第１のスイッチング素子２７２および第２のスイッチング素子２９５はゲート電圧が供給されないのでオフ状態を維持し、モータ６およびソレノイド１４はオフされて留め具打込み動作は停止される。

このとき、留め具残量センサ２５７は、電動式打込機１００の留め具打込み動作中に留め具打込みの衝撃、反動等を受けてマイクロスイッチ（２５７）の可動接触片が振動して短い時間であるが不必要にオンする場合がある。また、留め具の打込み動作中に留め具残量が無いことを検知する場合もある。従って、このような不用意な留め具残量センサ２５７のオン動作または打込み動作中の留め具残量センサ２５７のオン動作に対して、直ちに不必要な打込み動作が開始または停止されないように、遅延回路４０１が付加されている。遅延回路４０１のコンデンサ２５３と抵抗器２５４の放電時定数は、ドライバブレード３ａによる留め具打込み動作期間、留め具残量センサを構成するマイクロスイッチ（２５７）の可動接触片の固有振動時間に対応して決定され、例えば、１５０ミリ秒に設定される。この遅延回路４０１の遅延機能または減衰機能によって、不用意な残量センサ２５７のオン動作によって発生する接地電位がオペアンプ２５６の非反転入力端子（＋）に供給されるのを防止し、また打込み動作中に留め具残量センサ２５７が少残量を検知してオン動作しても非反転入力端子（＋）の入力電圧を急激に低下させないために、進行中の留め具打込み動作は直ちに停止または阻害されることはない。

［本発明の効果］
以上説明した実施形態の単発モードの留め具打込み動作より明らかなように、本発明によれば、フライホイール９を回転させるモータ６と、フライホイール９の回転駆動力を直線駆動力に変換して留め具を打撃するドライバブレード３ａに伝達するための駆動子送り手段３ｃと、フライホイール９の回転駆動力を駆動子送り手段３ｃに伝達または遮断するための動力伝達部１０、１３、１２と、前記動力伝達部を係合状態または離脱状態に制御する係合離脱手段１４と、モータ６および係合離脱手段１４への電力供給源として設けられた電池パック７と、一方のスイッチ状態（例えば、オフ状態）から他方のスイッチ状態（例えば、オン状態）に切替え操作可能なトリガスイッチ５およびプッシュレバースイッチ２２と、トリガスイッチ５およびプッシュレバースイッチ２２の切替え操作に基づいて電池パック７からモータ６および係合離脱手段１４への電力の供給を制御してドライバブレード３ａの留め具打込み動作を実行するコントローラ５０とを具備する電動式打込機１００において、コントローラ５０は、留め具打込み動作を単発モードまたは連発モードで実行する単発／連発モード切替スイッチ２３３を有し、コントローラ５０は、前記単発／連発モード切替スイッチ２３３が単発モードを指示している場合、トリガスイッチ５およびプッシュレバースイッチ２２が、それらの切替え操作によって、共に前記一方のスイッチ状態から前記他方のスイッチ状態（例えば、オン状態）に切替えた状態にある時にドライバブレード３ａの留め具打込み動作を実行する。その結果、トリガスイッチ５とプッシュレバースイッチ２２のオンする順序に関係なく、留め具を打込み動作によって打込みたい時に打込める早打ち動作が可能となり、また、被加工部材の狙った場所に正確に留め具を打込む狙い打ち動作が可能になる。従って、作業形態に合わせた留め具打込み動作が行なえるので、作業効率が向上する効果がある。

以上の本発明による実施形態では、打込機の留め具として釘の場合について説明したが、本発明は、ステープル（コの字型の釘）、ネジ等の釘以外の留め具を打撃力によって打込む打込機に適用しても、上述した打込機と同様な効果を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施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内で種々の変更が可能である。

本発明の実施形態に係る電動式打込機の上面図。 図１に示した電動式打込機の側面図。 図１に示した電動式打込機の拡大背面図。 図１に示した電動式打込機の動力伝達部（クラッチＯＦＦ状態）の拡大上面図。 図４に示した電動式打込機に用いられるコイルスプリングの上面図（ａ）および（ｂ）、ならびに正面図（ｃ）。 図５に示した切断線Ｚ−Ｚに沿う断面図（クラッチＯＦＦ状態）。 図１に示した電動式打込機の動力伝達部（クラッチＯＮ状態）の拡大上面図。 図７に示した切断線Ｚ−Ｚに沿う断面図（クラッチＯＮ状態）。 図１に示した電動式打込機のコントローラの回路図。 図９に示したコントローラを構成する電源制御回路の動作テーブル。 図９に示したコントローラの電池パックの動作特性図。 図９に示したコントローラを構成するサーミスタの実装基板の上面図。 図９に示したコントローラの制御手順を示す第１のフローチャート。 図１３に示した第１のフローチャートに連続する制御手順を示す第２のフローチャート。 図１３および図１４に示した第１および第２のフローチャートに連続する制御手順を示す第３のフローチャート。 図１に示した電動式打込機の第１の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第２の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第３の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第４の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機のＰＷＭ速度制御動作を説明するためのタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第５の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第６の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第７の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第８の動作形態を示すタイムチャート。 図１に示した電動式打込機の第９の動作形態を示すタイムチャート。

符号の説明

１ａ：本体ハウジング部 １ｂ：ハンドルハウジング部 １ｃ：ノーズ
１ｄ：射出口部 １ｅ：ノーズの通路 ２：マガジン ２ａ：釘送り機構部
３：駆動子 ３ａ：ドライバブレード ３ｂ：ラック
３ｃ：駆動子送り機構 ３ｄ：駆動子レール ４：駆動子戻りバネ
５：トリガスイッチ ６：モータ（整流子モータ） ７：電池パック
８：モータギア ９：フライホイール １０：駆動回転軸 １１：ピニオン
１２：従動回転軸 １２ａ：スプリング着座部 １３：コイルスプリング
１３ａ：コイルスプリングの一端部 １３ｂ：コイルスプリングの他端部
１３ｃ：左側スプリング部 １３ｄ：右側スプリング部
１４：ソレノイド（係合離脱手段）
１５：ソレノイド駆動部 １６：付勢部材 １６ａ：傾斜溝部
１７：ソレノイド戻りバネ １８：穴 １９：ボール（鋼球）
２０：従動回転軸支持部 ２２：プッシュレバースイッチ
２３：駆動子戻りバネ ２３ａ：駆動子戻りバネの一端部
２３ａ：駆動子戻りバネの他端部 ２４：固定壁部 ２４ａ：ベアリング
２５：クラッチリング ２５ａ：クラッチリングの溝部 ２５ｂ：挿入穴
５０：コントローラ（制御回路装置） １００：電動式打込機
２０９：Ｄタイプフリップフロップ（記憶手段）
２１０：電源スイッチ（動作可能モード／低電力消費モード切替スイッチ）
２１９：第４のスイッチング素子 ２２３：レギュレータ ２２５：ダイオード
２２６：コンデンサ ２２７：リセットＩＣ ２２８：マイコン
２３３：単発／連発モード切替スイッチ ２４２、２４４、２４６：ＬＥＤ（表示器）
２４９：ＬＥＤ（表示器） ２５３：コンデンサ ２５４：抵抗器
２５５：ダイオード ２５７：留め具残量センサ（スイッチ）
２７２：第１のスイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ） ２７９：サーミスタ
２８７：第３のスイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ）
２９５：第２のスイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ ４０１：遅延回路
４０２：ソレノイド駆動回路 ４０３：モータ駆動回路
４０４：温度検出回路 ４０５：パワーオンリセット回路
４０６：留め具残量検出回路 ４０７：電源回路 ４０８：電源制御回路
４０９：カウンタ制御回路 Ａ：第１の加速時間 Ｂ：第２の加速時間
Ｃ：モータの定速度回転数 Ｄ：第１の期間 Ｅ：第２の期間

Claims (4)

1. 一端に留め具打撃部を有する本体ハウジング部と、前記本体ハウジング部内に設置され、前記留め具打撃部に供給された留め具を打撃できるように直線運動を行う駆動子と、前記本体ハウジング部内に設置されたモータと、前記モータに機械的結合され、該モータの回転運動に基づく運動エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子に直線駆動力として与える駆動子送り機構と、前記フライホイールの回転駆動力を前記駆動子送り機構に伝達するか又は遮断するように前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合状態または離脱状態に制御する係合離脱制御手段と、前記本体ハウジング部から垂下して延びるハンドルハウジング部に設けられ、留め具打込み時に操作するトリガスイッチと、前記留め具打撃部の先端部に設けられ、工作物に押し当てることにより留め具打込みタイミングを調整するプッシュレバースイッチと、前記モータヘの電力供給をオン又はオフするための第1スイッチング素子と、前記係合離脱制御手段への電力供給をオン又はオフするための第２スイッチング素子と、前記第１及び第２スイッチング素子のオン・オフを制御するコントローラとを備えた打込機であって、
   前記コントローラは、前記トリガスイッチがオンになると、前記モータに電力を供給するように前記第１及スイッチング素子を制御し、
   該トリガスイッチのオン状態が予め定められた所定時間Ａのあいだ持続し、且つ前記所定時間Ａを経過した時点で、前記プッシュレバースイッチがオンのとき、又は前記時間Ａが経過した後に前記プッシュレバースイッチがオンになったときに、
   前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合するように前記第２スイッチング素子を制御することを特徴とする電動式打込機。
2. 請求項１において、前記コントローラは、前記トリガスイッチがオンし、所定時間Ａを経過した時点で、既にプッシュレバースイッチがオン状態になっていた場合、所定時間Ａを経過した時点でモータへの電力供給を停止するように前記第１のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動式打込機。
3. 請求項１において、前記コントローラは、前記トリガスイッチがオンし、所定の放置限界時間を経過してもプッシュレバースイッチがオンされない場合は、前記モータへの電力供給を停止するように前記第１のスイッチング素子を制御することを特徴とする電動式打込機。
4. 請求項１において、前記コントローラは、前記トリガスイッチがオン状態を持続している間に前記プッシュレバースイッチを複数回オン・オフしたときには、前記プッシュレバースイッチがオンの毎に、前記フライホイールと前記駆動子送り機構との間を係合するように前記第２スイッチング素子を制御することを特徴とする電動式打込機。

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