JP2015009284A - 電動工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上限リミッタ処理の実行条件が成立していないか、この実行条件が成立していてもモータの回転数が上限回転数に達していなければ、モータは、トリガスイッチの操作量に応じて設定された制御量(設定dyty)にて駆動される(S310−S320)。一方、実行条件が成立し、モータの回転数が上限回転数に達すると、モータの回転数が目標回転数となるように制御量を算出し、その算出した制御量(算出dyty)にて、モータを駆動する(S330−S350)。
【選択図】図6
Description
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、ロータが永久磁石にて構成されたモータを備えた電動工具において、モータの温度上昇に伴い、モータの回転数が異常に上昇して、使い勝手が低下するのを防止することを目的とする。
従って、本発明の電動工具によれば、モータの駆動時に、モータの回転数が上限回転数に達すると、その後は、モータの回転数が目標回転数に制御されることになり、ロータの温度上昇によって、モータの回転数が異常に上昇するのを防止できる。
つまり、本発明では、モータの回転数が上限回転数に達したか否かを判断して、モータの駆動制御を回転制御に切り換える制御を実施する際の実行条件として、操作部の操作量若しくはモータの制御量がしきい値以上であること、を設定しているのである。
なお、本発明は、請求項3に記載の技術と、請求項4に記載の技術を組み合わせて、制御手段を構成してもよい。
本実施形態では、電動工具として、充電式ドライバドリルに本発明を適用した場合について説明する。
工具本体10は、使用者が手で握るためのグリップ部12が下方に突出するように形成されたハウジング11を備え、そのハウジング11内に各種構成部品を収納することにより構成されている。
次に、グリップ部12には、使用者がグリップ部12を把持しつつ指で操作するためのトリガスイッチ21が設けられている。
また、ハウジング11の下部前方には、操作部21aが引き操作されたときに当該充電式ドライバドリル1の前方を光で照射するための照明LED23が設けられている。
次に、グリップ部12の下端には、バッテリ29を収容したバッテリパック30が、着脱自在に装着されている。なお、バッテリパック30は、グリップ部12の下端に対してその前方側から後方側へとスライドさせることにより装着される。
また、モータ4は、ロータ5が上述したボンド磁石にて構成された3相のブラシレスDCモータにて構成されている。そして、モータ4には、モータ4の回転位置を検出するホールIC50(図3参照)が設けられている。
また、グリップ部12には、バッテリパック30から電力供給を受けて、モータ4を駆動制御するモータ駆動装置40(図3参照)が設けられている。
駆動回路42は、バッテリ29から電源供給を受けて、モータ4各相の巻線に電流を流すためのものであり、本実施形態では、6つのスイッチング素子Q1〜Q6からなる3相フルブリッジ回路として構成されている。なお、各スイッチング素子Q1〜Q6は、本実施形態ではMOSFETである。
次に、制御回路46は、トリガスイッチ21が操作されると、ホールIC50からの回転検出信号に基づきモータ4の回転位置及び回転速度を求め、正逆切換スイッチ22からの回転方向設定信号に従い、モータ4を所定の回転方向に駆動する。
なお、モータ4の制御量は、駆動回路42を構成するスイッチング素子Q1〜Q6をオン/オフさせるためにゲート回路44に出力する制御信号の駆動デューティ比(以下、単にdutyとも記載する)である。
また、制御回路46は、こうしたモータ4駆動のための駆動制御とは別に、モータ駆動時に照明LED23を点灯させる制御や、残容量表示部24にバッテリ29の残容量を表示する表示処理も実行する。
図4に示すように、モータ駆動処理では、まず、S110(Sはステップを表す)にて、モータ駆動の制御周期である所定のタイムベースが経過したか否かを判断する。
ここで、S120の駆動指令処理では、トリガスイッチ21が操作されたことを検出し、トリガスイッチ21の操作量(引き量)に応じて制御量(duty)を設定する。
また、S140のA/D変換処理では、バッテリ電圧検出部52、コントローラ温度検出部56、電流検出回路54等から入力される検出信号を、制御回路46内のA/D変換回路(図示せず)を介して取り込むことで、バッテリ電圧、コントローラ温度、モータ電流を検出する。
すなわち、モータ制御処理では、まずS210にて、トリガスイッチ21がオン状態でるか否かを判断する。そして、トリガスイッチ21がオン状態でなければ(つまり、トリガスイッチ21が操作されていなければ)、S220に移行して、モータ4を停止させるモータ停止処理を実行し、当該モータ制御処理を終了する。
図6に示すように、上限リミッタ処理が開始されると、まずS310にて、上限リミッタ処理の実行条件が成立しているか否かを判断する。
(1)駆動指令処理にてトリガスイッチ21の操作量(引き量)に応じて設定される制御量(duty)がしきい値(例えば90%)以上であり、モータ4の温度上昇によって、回転数が上限回転数を越える可能性があること。
(2)コントローラ温度が、予め設定されたしきい値以上であり、モータ4の回転数が上限回転数を越える可能性があること。
(3)電流検出回路54にて検出された電流がしきい値以上であり、モータ4の回転数が上限回転数を越える可能性があること。
また、上記(1)の条件は、トリガスイッチ21の操作量(引き量)に応じて設定される制御量(duty)がしきい値以上であること、としているが、トリガスイッチ21の操作量(引き量)がしきい値以上であること、としてもよい。
このため、図7に示すように、例えば、モータ4が停止している状態で、使用者がトリガスイッチ21を最大操作量にて操作した場合には、モータ4の制御量(duty)がトリガスイッチ21の操作量に対応した最大値(例えば、duty=100%)まで徐々に増加し、モータ4の回転数が、duty=100%に対応した全速回転数まで上昇する。
例えば、上記実施形態では、温度検出手段として、コントローラ温度検出部56を備えているものとして説明したが、温度検出手段は、モータ4若しくはホールIC50が実装されている基板に温度センサを設けることによって実現してもよい。
Claims (5)
- ロータが永久磁石にて構成されたモータと、
操作部の操作に応じて前記モータの制御量を設定し、該制御量にて前記モータを駆動制御する制御手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
を備え、前記制御手段は、
前記モータの駆動時に、前記回転数検出手段にて検出された回転数が予め設定された上限回転数に達すると、前記モータの駆動制御を、前記モータの回転数が所定の目標回転数となるよう前記制御量を増減する回転制御に切り換えることを特徴とする電動工具。 - 前記モータは、前記ロータが、合成樹脂若しくはゴムに磁性体粉末を混合させることで形成された永久磁石からなることを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
- 前記制御手段は、
前記操作部の操作量に応じて前記モータの制御量を設定し、該操作量若しくは該制御量が、予め設定されたしきい値以上であるとき、前記回転数検出手段にて検出された回転数が前記上限回転数に達すると、前記モータの駆動制御を前記回転制御に切り換えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動工具。 - 温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が予め設定された上限温度以上であるとき、前記回転数検出手段にて検出された回転数が前記上限回転数に達すると、前記モータの駆動制御を前記回転制御に切り換えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動工具。 - 前記上限回転数は、
前記モータが正常温度範囲内にあるとき、前記モータを駆動した際に得られる前記モータの回転数に基づき設定されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電動工具。
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