CN112467694A - 电动作业机 - Google Patents

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CN112467694A CN202010824112.4A CN202010824112A CN112467694A CN 112467694 A CN112467694 A CN 112467694A CN 202010824112 A CN202010824112 A CN 202010824112A CN 112467694 A CN112467694 A CN 112467694A
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林星太郎
大村翔洋
加藤慈
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Abstract

本发明提供一种电动作业机,能够抑制:马达朝向与使用者对开关等进行操作而设定的旋转方向不同的方向进行旋转。电动作业机具备:马达、驱动部、旋转方向选择部、以及马达控制部。对旋转方向选择部进行操作,以便将马达的旋转方向选择性地设定为第一方向及第二方向中的任意一者,并将第一设定信号及第二设定信号予以输出。第一设定信号及第二设定信号分别表示所设定的旋转方向。马达控制部对驱动部进行控制,以便使马达朝向第一设定信号和/或第二设定信号所表示的旋转方向进行旋转。当第一设定信号所表示的旋转方向和第二设定信号所表示的旋转方向不一致时,马达控制部使马达的旋转停止下来。

Description

电动作业机
技术领域
本发明涉及一种控制电动作业机中的马达的技术。
背景技术
专利文献1中公开的电动作业机具备开关和控制部,电动作业机的使用者对该开关进行操作,以便设定马达的旋转方向。控制部使马达向从开关输入的设定信号所表示的旋转方向旋转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-083254号公报
发明内容
上述的电动作业机中,如果开关或者与开关连接的配线等产生不良情况,则马达有可能向使用者不想要的方向旋转。例如,当开关故障而无法将设定信号向控制部恰当地输入时,例如,尽管使用者对开关进行操作以便使马达向第一方向旋转,但是,马达有可能向第二方向旋转。
本发明的1个方案的目的在于,能够抑制马达向与使用者对开关等进行操作而设定的旋转方向(即,使用者想要的旋转方向)不同的方向旋转。
本发明的1个方案中的电动作业机具备:马达、驱动部、旋转方向选择部、以及马达控制部。驱动部通过从电源供给来的电力来驱动马达。对旋转方向选择部进行操作,以便将马达的旋转方向选择性地设定为第一方向及第二方向中的任意一者,并输出第一设定信号及第二设定信号。第一设定信号及第二设定信号分别表示所设定的旋转方向。
马达控制部对驱动部进行控制,以便使马达朝向从旋转方向选择部输出来的第一设定信号和/或第二设定信号所表示的旋转方向进行旋转。当第一设定信号所表示的旋转方向和第二设定信号所表示的旋转方向不一致时,马达控制部使马达的旋转停止下来。
如上构成的电动作业机中,例如,因为旋转方向选择部故障或者其他各种主要原因而产生第一设定信号所表示的旋转方向和第二设定信号所表示的旋转方向不一致的异常(以下称为“设定信号不一致”)的情况下,马达的旋转停止。因此,能够抑制:产生了设定信号不一致的情况下,马达朝向与电动作业机的使用者对旋转方向选择部进行操作而设定的旋转方向(即,使用者想要的旋转方向)不同的方向进行旋转。
另外,是否产生了设定信号不一致的判断可以如下进行,例如,取得第一设定信号和第二设定信号,对两者所表示的旋转方向进行比较,不过,也可以基于与第一设定信号相对应的信息、和/或与第二设定信号相对应的信息来进行判断。即,例如,可以取得与第一设定信号相应地进行变化的信息,根据该信息而取得第一设定信号所表示的旋转方向。然后,可以基于这样取得的旋转方向、和第二设定信号所表示的旋转方向,来判断是否产生了设定信号不一致。
马达控制部可以具备控制电路。控制电路被输入有从旋转方向选择部输出来的第一设定信号及第二设定信号,且对驱动部进行控制,以便使马达朝向被输入的第一设定信号和/或第二设定信号所表示的旋转方向旋转。当第一设定信号所表示的旋转方向、和第二设定信号所表示的旋转方向不一致时,控制电路对驱动部进行控制,以便使马达的旋转停止下来。
如上构成的电动作业机中,产生了设定信号不一致的情况下,控制电路对驱动部进行控制,使得马达的旋转停止。因此,能够以简单的构成实现产生了设定信号不一致时的马达旋转的停止。
马达控制部可以具备:控制电路、判定电路以及停止电路,该控制电路被输入有从旋转方向选择部输出来的第一设定信号。控制电路对驱动部进行控制,以便使马达朝向被输入的第一设定信号所表示的旋转方向进行旋转。判定电路被输入从旋转方向选择部所输出的第二设定信号,对该输入的第二设定信号所表示的旋转方向、和马达的实际的旋转方向亦即实际旋转方向是否一致进行判定。当利用判定电路而判定为不一致时,停止电路使马达的旋转停止。
实际旋转方向依赖于第一设定信号,其是与第一设定信号相对应的信息之一。即,实际旋转方向可以视为第一设定信号所表示的旋转方向。因此,判定第二设定信号所表示的旋转方向和实际旋转方向是否一致可以视为:与判定实质上是否产生了设定信号不一致的情形等效。
如上构成的电动作业机中,通过有别于控制电路而另行设置的判定电路及停止电路,来实现是否产生了设定信号不一致的判定、以及产生了设定信号不一致时的马达旋转的停止。因此,即便控制电路产生了异常,也能够在产生了设定信号不一致的情况下使马达的旋转适当地停止。
在构成为通过判定电路来判定是否产生了设定信号不一致的电动作业机中,除了判定电路以外,控制电路也可以判定是否产生了设定信号不一致。并且,产生了设定信号不一致的情况下,控制电路可以对驱动部进行控制,以便使马达的旋转停止。
如上构成的电动作业机中,在产生了设定信号不一致的情况下,通过控制电路对驱动部的控制及停止电路,使马达的旋转停止,因此,能够使马达更可靠地停止。
判定电路可以具备旋转方向检测电路和判定执行电路。旋转方向检测电路对实际旋转方向进行检测。判定执行电路对被输入至判定电路的第二设定信号所表示的旋转方向和利用旋转方向检测电路检测出的实际旋转方向是否一致进行判定。
如上构成的电动作业机中,能够对是否产生了设定信号不一致适当地进行判定。
电动作业机可以进一步具备位置信息输出部,该位置信息输出部构成为:输出与马达的旋转位置相对应的旋转位置信息。旋转方向检测电路可以构成为:基于从位置信息输出部输出的旋转位置信息,来对实际旋转方向进行检测。
如上构成的电动作业机中,能够适当地检测实际旋转方向,进而,能够基于所检测出的实际旋转方向来适当地判定是否产生了设定信号不一致。
控制电路可以构成为:通过朝向驱动部输出驱动指令,来控制驱动部。旋转方向检测电路可以构成为:被输入从控制电路朝向驱动部输入的驱动指令,基于该输入的驱动指令,来对实际旋转方向进行检测。
如上构成的电动作业机中,能够基于驱动指令来适当地检测实际旋转方向,进而,能够基于所检测出的实际旋转方向来适当地判定是否产生了设定信号不一致。
马达控制部可以进一步具备旋转检测电路和无效化电路。旋转检测电路对马达旋转进行检测。无效化电路在利用旋转检测电路而未检测出马达旋转的期间,使利用停止电路而使马达的旋转停止下来的功能无效化。
如上构成的电动作业机中,在马达已经停止时,使得利用停止电路而使马达的旋转停止的功能无效化,因此,可以使该功能在有需要的适当时机实现。
旋转检测电路可以构成为:基于从位置信息输出部输出来的旋转位置信息,来对马达旋转进行检测。
如上构成的电动作业机中,可以基于旋转位置信息,来适当且容易地判定马达是否旋转。
旋转检测电路可以构成为:被输入有从控制电路朝向驱动部输入的驱动指令,基于该输入的驱动指令,来对马达旋转进行检测。
如上构成的电动作业机中,可以基于驱动指令,来适当且容易地判定马达是否旋转。
驱动部可以具备包括第一开关元件及第二开关元件在内的6个开关元件。驱动指令可以包括:朝向6个开关元件分别输入的6个驱动信号。6个驱动信号包括:朝向第一开关元件输入的第一驱动信号及朝向第二开关元件输入的第二驱动信号。
控制电路利用6个驱动信号而使6个开关元件在下述的时机处于通电期间接通,亦即该时机为针对6个开关元件分别设定的通电开始时机,由此生成用于驱动马达的三相电力。6个开关元件各自的通电开始时机为:与马达的旋转位置相对应的时机,且相位彼此错开一定电角度。通电期间为:从通电开始时机至马达旋转通电电角度为止的期间。
旋转方向检测电路可以构成为:基于第一驱动信号及第二驱动信号来对实际旋转方向进行检测。另外,此处所称的“基于第一驱动信号及第二驱动信号”并不意味着仅基于第一驱动信号及第二驱动信号。旋转方向检测电路除了基于第一驱动信号及第二驱动信号来检测实际旋转方向,还可以进一步基于其他驱动信号(即,基于3个以上的驱动信号)来检测实际旋转方向。
如上构成的电动作业机中,可以基于6个驱动信号中的2个驱动信号来适当且容易地判定马达是否旋转。
控制电路可以构成为:利用6个驱动信号而使6个开关元件分别在所对应的通电期间中以切换频率周期性地进行接通及断开的切换,同时采用脉冲宽度调制方式来控制接通时间,由此生成三相电力。并且,电动作业机可以进一步具备第一低通滤波器和第二低通滤波器。
第一低通滤波器被输入第一驱动信号,使第一驱动信号中包含的、比第一截止频率高的频率的信号成分衰减并输出。第二低通滤波器被输入第二驱动信号,使第二驱动信号中包含的、比第二截止频率高的频率的信号成分衰减并输出。第一截止频率及第二截止频率比切换频率低。
并且,旋转方向检测电路可以构成为:基于通过了第一低通滤波器的所述第一驱动信号、以及通过了所述第二低通滤波器的所述第二驱动信号,来对实际旋转方向进行检测。
如上构成的电动作业机中,考虑切换频率而适当地设定第一截止频率及第二截止频率,因此,能够提高利用旋转方向检测电路来检测实际旋转方向的检测精度。
控制电路可以构成为:使所述马达以最大旋转速度以下的旋转速度进行旋转。第一截止频率及第二截止频率可以比最大换流频率高。最大换流频率为:以最大旋转速度旋转着的马达旋转一定电角度所需要的时间的倒数。
如上构成的电动作业机中,考虑切换频率及最大换流频率而更适当地设定第一截止频率及第二截止频率,因此,能够进一步提高利用旋转方向检测电路来检测实际旋转方向的检测精度。
电动作业机可以如下构成。即,驱动部可以具备6个开关元件。驱动指令可以包括:朝向6个开关元件分别输入的6个驱动信号。控制电路可以构成为:利用6个驱动信号而使6个开关元件分别在所对应的通电期间接通,由此生成用于驱动马达的三相电力。与6个开关元件分别对应的通电期间为:基于马达的旋转位置的期间,相位彼此不同。旋转检测电路可以构成为:基于6个驱动信号中的一个驱动信号,来对马达旋转进行检测。
另外,此处所称的“基于6个驱动信号中的一个驱动信号”并不意味着仅基于1个驱动信号。旋转检测电路可以基于2个以上的驱动信号来对马达旋转进行检测。
如上构成的电动作业机中,可以基于6个驱动信号中的一个驱动信号来适当且容易地判定马达是否旋转。
如上构成的电动作业机可以进一步如下构成。即,控制电路可以构成为:利用6个驱动信号而使6个开关元件分别在所对应的通电期间中以切换频率周期性地进行接通及断开的切换,同时采用脉冲宽度调制方式来控制接通时间,由此生成三相电力。电动作业机可以进一步具备低通滤波器,该低通滤波器构成为:使6个驱动信号中的一个驱动信号所包含的、比截止频率高的频率的信号成分衰减并输出。截止频率比切换频率低。并且,旋转检测电路可以构成为:基于通过了低通滤波器的信号来对马达旋转进行检测。
如上构成的电动作业机中,考虑切换频率而适当地设定截止频率,因此,能够提高利用旋转方向检测电路来检测实际旋转方向的检测精度。
这种情况下,截止频率可以比最大换流频率高。通过使截止频率比最大换流频率高,能够进一步提高利用旋转方向检测电路来检测实际旋转方向的检测精度。
电动作业机可以进一步具备触发操作部,对该触发操作部进行操作而使马达旋转。马达控制部可以构成为:当对触发操作部进行操作时,对驱动部进行控制,以便使马达旋转。马达控制部可以构成为:在对触发操作部进行操作的时机以后(例如对触发操作部进行了操作的时机、或者比对触发操作部进行了操作的时机更靠后的时机),当第一设定信号所表示的旋转方向和第二设定信号所表示的旋转方向不一致时,使马达的旋转停止。
旋转方向选择部可以构成为:产生第一方向及第二方向均未被选择的中立状态。当旋转方向选择部处于中立状态的情况下,马达控制部可以使马达的旋转停止。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电动作业机的电气结构的说明图。
图2是第一实施方式的马达控制处理的流程图。
图3是表示第二实施方式的电动作业机的电气结构的说明图。
图4是表示第二实施方式的电动作业机的动作例的说明图,特别地表示马达向第一方向旋转时的动作例。
图5是表示第二实施方式的电动作业机的动作例的说明图,特别地表示马达向第二方向旋转时的动作例。
图6是表示第三实施方式的电动作业机的电气结构的说明图。
图7是表示第三实施方式的电动作业机的动作例的说明图,特别地表示马达向第一方向旋转时的动作例。
图8是表示第三实施方式的电动作业机的动作例的说明图,特别地表示马达向第二方向旋转时的动作例。
图9是表示第四实施方式的电动作业机的电气结构的说明图。
图10是第四实施方式的监视处理的流程图。
图11是触发单元的立体图。
图12是用于说明触发单元中的杆的转动的说明图。
图13是马达控制处理的变形例的流程图。
符号说明
1、110、120、130…电动作业机,5…蓄电池组,6…蓄电池,10…作业机主体,11…马达,13…马达驱动器,14、31…控制电路,15…触发操作部,16…触发开关,17…旋转方向选择部,17a…开关,19…旋转位置检测部,32…无效化电路,40…判定电路,41…旋转方向检测电路,43…判定执行电路,50、80…旋转检测电路,60…马达停止电路,61…开关,73…无效化电路,91…监视电路。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。
[1.第一实施方式]
(1-1)电动作业机的构成
图1所示的第一实施方式的电动作业机1具备作业机主体10和蓄电池组5。蓄电池组5能够在作业机主体10进行装卸。图1示出了在作业机主体10装配有蓄电池组5的状态。
蓄电池组5具备:蓄电池6、蓄电池组正极端子5a、以及蓄电池组负极端子5b。蓄电池组正极端子5a与蓄电池6的正极连接。蓄电池组负极端子5b与蓄电池6的负极连接。蓄电池6可以为:能够进行充电及放电的二次电池(例如锂离子电池)。
作业机主体10具备:主体正极端子10a和主体负极端子10b。当在作业机主体10装配有蓄电池组5时,蓄电池组正极端子5a与主体正极端子10a连接,蓄电池组负极端子5b与主体负极端子10b连接,作业机主体10能够从蓄电池组5接受蓄电池6的电力(以下称为“蓄电池电力”)。
作业机主体10具备:马达11、工具驱动部12、以及马达驱动器13。
马达11通过从马达驱动器13输出的驱动电力而驱动旋转。本实施方式的马达11为例如无刷马达。
马达驱动器13接受蓄电池电力,根据蓄电池电力来生成用于驱动马达11的驱动电力(本实施方式中为例如三相电力),从而向马达11输出。马达11从马达驱动器13接受驱动电力而进行旋转。
马达11的旋转驱动力经由传递机构(未图示)而向工具驱动部12传递。在工具驱动部12装配有作业输出工具(未图示)。作业输出工具可以无法拆卸地固定于工具驱动部12,也可以能够从工具驱动部12拆卸。
作业输出工具构成为:作用于电动作业机1的外部的作业对象,换言之,对作业对象提供能量,由此实现电动作业机1的功能。
作业输出工具可以为:构成为进行旋转或往复移动,以便将例如木材及金属等材料切断的锯片,也可以为:构成为进行旋转,以便对草及小径树木等进行切割的旋转刀片,还可以为:构成为进行旋转,以便对被加工材料开孔的钻头尖,还可以为:构成为进行旋转,以便送风或吸引的风扇。
即,第一实施方式的电动作业机1可以为:例如具备上述锯片的圆锯,也可以为:具备上述旋转刀片的切割机,还可以为:具备上述钻头尖的钻头,还可以为:具备上述风扇的鼓风机。
作业机主体10具备:控制电路14、触发操作部15、触发开关16、旋转方向选择部17、电源电路18、旋转位置检测部19、以及LED20。
从装配在电动作业机1上的蓄电池组5向电源电路18输入蓄电池电力。电源电路18通过使所输入的蓄电池电力中的电压降低而生成直流的控制电压Vc。将控制电压Vc向包括控制电路14在内的作业机主体10内的各部分供给。控制电压Vc的电压值可以为任意值,例如可以为5V。
触发操作部15由电动作业机1的使用者进行操作。当对触发操作部15进行接通操作(例如拉动操作)时,如后所述,向马达11供给驱动电力,使得马达11旋转。当对触发操作部15进行断开操作(例如恢复操作)时,如后所述,向马达11供给驱动电力被停止,使得马达11的旋转停止。
触发开关16与触发操作部15联动地进行接通或断开。具体而言,对触发操作部15进行了断开操作的情况下(即,未进行接通操作的情况下),触发开关16进行断开;在对触发操作部15进行了接通操作的情况下,触发开关16进行接通。
触发开关16的第一端与电阻器R0的第一端连接。触发开关16的第二端与地线连接。地线与主体负极端子10b连接。向电阻器R0的第二端外加控制电压Vc。
触发开关16的第一端的电压作为触发信号TR而向控制电路14输入。触发信号TR表示触发开关16的状态(接通或断开)、以及触发操作部15的状态(接通操作或断开操作)。
触发开关16断开的情况下,触发信号TR成为H电平的信号、即包括与控制电压Vc的电压值大致相等的值的电压的信号。触发开关16接通的情况下,触发信号TR成为:L电平的信号、即包括与地线的电压值(本实施方式中为例如0V)大致相等的值的电压的信号。
旋转方向选择部17由使用者进行操作,以便电动作业机1的使用者选择(设定)马达11的旋转方向。旋转方向选择部17具备:由使用者操作的选择操作部(未图示)。使用者通过对选择操作部进行操作,能够将马达11的旋转方向选择性地设定为第一方向及第二方向中的任一者。第一方向可以为:例如正转、即所谓的CW(clockwise)的方向。第二方向可以为:例如反转、即所谓的CCW(counterclockwise)的方向。
旋转方向选择部17具备选择开关17a。选择开关17a具备:公共端子、第一端子、以及第二端子。公共端子与地线连接。第一端子与电阻器R1的第一端连接。向电阻器R1的第二端外加控制电压Vc。第二端子与电阻器R2的第一端连接。向电阻器R2的第二端外加控制电压Vc。
选择开关17a构成为:当使用者对选择操作部进行操作时,公共端子与第一端子或第二端子连接。如果利用选择操作部而选择第一方向,则选择开关17a中,公共端子与第一端子连接。图1示出了:选择第一方向的状态。如果利用选择操作部而选择第二方向,则选择开关17a中,公共端子与第二端子连接。
选择开关17a的第一端子的电压作为第一设定信号DS1而向控制电路14输入。选择开关17a的第二端子的电压作为第二设定信号DS2而向控制电路14输入。第一设定信号DS1及第二设定信号DS2分别表示:由使用者设定的马达11的旋转方向。
在旋转方向选择部17中设定了第一方向的情况下,第一设定信号DS1成为L电平的信号,第二设定信号DS2成为H电平的信号。在旋转方向选择部17中设定了第二方向的情况下,第一设定信号DS1成为H电平的信号,第二设定信号DS2成为L电平的信号。
旋转位置检测部19构成为:输出与马达11的旋转位置,详细的是输出马达11中的与转子(未图示)的旋转位置相对应的旋转位置信息。旋转位置信息包括:后述的第一位置信号Hu、第二位置信号Hv及第三位置信号Hw。
本实施方式的旋转位置检测部19具备:3个霍尔传感器、即第一霍尔传感器(未图示)、第二霍尔传感器(未图示)及第三霍尔传感器(未图示)。3个霍尔传感器在马达11的转子周围沿着转子的旋转方向彼此隔开电角度120度的间隔进行配置。
第一霍尔传感器输出第一位置信号Hu。第二霍尔传感器输出第二位置信号Hv。第三霍尔传感器输出第三位置信号Hw。第一位置信号Hu、第二位置信号Hv及第三位置信号Hw分别与对应的霍尔传感器和转子之间的相对位置关系相对应地进行变化。本实施方式中,第一霍尔传感器具备:霍尔元件、以及对来自霍尔元件的输出信号进行处理而转换为二值的数字信号的信号处理电路。该二值的数字信号作为第一位置信号Hu而被输出。第二霍尔传感器及第三霍尔传感器也是同样的。旋转位置信息向控制电路14输入。
图4及图5中示出了旋转位置信息(即第一位置信号Hu、第二位置信号Hv及第三位置信号Hw)的一例。图4中示出了:马达11向第一设定方向旋转的情况下从旋转位置检测部19输出的旋转位置信息的一例。图5中示出了:马达11向第二设定方向旋转的情况下从旋转位置检测部19输出的旋转位置信息的一例。图4及图5表示后述的第二实施方式的电动作业机110(参照图3)的动作例,不过,关于旋转位置信息,本第一实施方式也是相同的。
另外,图4及图5中的横轴表示触发开关16接通而使得马达11开始旋转之后的、马达11的旋转量(电角度)。例如,横轴中的“0°”表示触发开关16接通而使得马达11开始旋转的时机。后述的图7及图8中的横轴也是同样的。
如图4及图5所例示,第一位置信号Hu、第二位置信号Hv及第三位置信号Hw彼此以120°的相位差从L电平变为H电平,分别从变为H电平的时机开始旋转180°,则变为L电平。另外,图4及图5作为一例,在从旋转开始旋转了30°的时机,第一位置信号Hu变为H电平。从旋转开始至第一位置信号Hu变为H电平为止的旋转量依赖于旋转开始时的马达11的旋转位置(即转子的初始位置),可以变成例如0°~360°的范围内的任意值。
本实施方式中,马达驱动器13具备三相全桥电路。即,本实施方式的马达驱动器13具备6个开关元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。另外,本实施方式中,开关元件Q1~Q6分别为:例如金属氧化物半导体电场效应晶体管(MOSFET)。
开关元件Q1、Q3、Q5分别为所谓的高侧开关,开关元件Q2、Q4、Q6分别为所谓的低侧开关。即,开关元件Q1、Q3、Q5各自的漏极与主体正极端子10a连接,开关元件Q2、Q4、Q6各自的源极与地线连接。开关元件Q1的源极连接于开关元件Q2的漏极,且与马达11连接。开关元件Q3的源极连接于开关元件Q4的漏极,且与马达11连接。开关元件Q5的源极连接于开关元件Q6的漏极,且与马达11连接。
从控制电路14向马达驱动器13输入驱动指令。本实施方式中,驱动指令包括6个驱动信号。6个驱动信号包括:第一驱动信号UH、第二驱动信号UL、第三驱动信号VH、第四驱动信号VL、第五驱动信号WH及第六驱动信号WL。6个驱动信号均为二值的数字信号。
第一驱动信号UH向开关元件Q1的栅极输入,第二驱动信号UL向开关元件Q2的栅极输入。第三驱动信号VH向开关元件Q3的栅极输入,第四驱动信号VL向开关元件Q4的栅极输入。第五驱动信号WH向开关元件Q5的栅极输入,第六驱动信号WL向开关元件Q6的栅极输入。马达驱动器13中,开关元件Q1~Q6分别按照所对应的驱动信号进行接通或断开,由此生成三相驱动电力。
控制电路14具备包括CPU14a、存储器14b等的单片微型计算机。存储器14b可以包括RAM、ROM、非易失性存储器等各种半导体存储器。
存储器14b中存储有:CPU14a为了实现电动作业机1的各种功能而读取、执行的各种程序及数据等。存储器14b中所存储的程序包括:后述的图2的马达控制处理的程序。电动作业机1具备的各种功能通过CPU14a执行存储器14b中所存储的各种程序来实现。
另外,电动作业机1的各种功能并不局限于如上所述的软件处理,其一部分或全部的功能可以采用将逻辑电路、模拟电路等组合得到的硬件来实现。
控制电路14被输入有触发信号TR、第一设定信号DS1、第二设定信号DS2及旋转位置信息。控制电路14基于被输入的信号而生成驱动指令,将该驱动指令向马达驱动器13输出,由此对马达11进行控制。
在触发信号TR表示H电平、即触发开关16断开(以下称为“触发断开”)的情况下,控制电路14将用于使马达11的旋转停止的驱动指令向马达驱动器13输出,由此使马达11的旋转停止。另外,将用于使马达11的旋转停止的驱动指令输出可以包括:例如使6个驱动信号全部为L电平,以便使开关元件Q1~Q6全部断开。
在触发信号TR表示L电平、即触发开关16接通(以下称为“触发接通”)的情况下,控制电路14基于第一设定信号DS1及第二设定信号DS2中的任意一方或两方而取得使用者所设定的旋转方向(以下称为“设定旋转方向”)。并且,将用于使马达11向该设定旋转方向旋转的驱动指令向马达驱动器13输出,由此使马达11向设定旋转方向旋转。
图7及图8中示出了从控制电路14输出的驱动指令(即6个驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL)的一例。图7中示出了用于使马达11向第一设定方向旋转的驱动指令的一例。图8中示出了用于使马达11向第二设定方向旋转的驱动指令的一例。
图7及图8表示后述的第三实施方式的电动作业机120(参照图6)的动作例,不过,关于6个驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL,本第一实施方式也是相同的。
另外,图7的动作例与图4所示的旋转位置信息对应,图8的动作例与图5所示的旋转位置信息对应。即,图4及图7例示了:在从旋转开始旋转了30°的时机,第一位置信号Hu从L电平变为H电平,与该变化相对应地,第一驱动信号UH从L电平变为H电平,并且,第三驱动信号VH从H电平变为L电平。图5及图8也是同样的。
如图7及图8所示,本实施方式中,对开关元件Q1~Q6分别设定了与马达11的旋转位置相对应的通电开始时机(即,使其从断开变为接通的时机)。开关元件Q1~Q6各自的通电开始时机错开一定电角度(例如60°)。
开关元件Q1~Q6分别在从对应的通电开始时机至马达11旋转通电电角度(例如120°)为止的通电期间,根据所对应的驱动信号连续地或离散地变为H电平,而连续地或离散地进行接通。
例如,对于开关元件Q1,第一位置信号Hu从L电平变为H电平的时机被设定为通电开始时机。因此,在第一位置信号Hu变为H电平的通电开始时机,第一驱动信号UH变为H电平,由此开关元件Q1接通。
开关元件Q1~Q6可以分别在对应的通电期间维持为接通,不过,本实施方式的控制电路14采用PWM(Pulse Width Modulation;脉冲宽度调制),来对马达11进行控制。即,6个驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL以规定的切换频率(所谓的PWM频率)周期性地进行H电平和L电平的切换,而并不是所有驱动信号在所对应的通电期间均维持在H电平。由此,开关元件Q1~Q6分别在所对应的通电期间周期性地进行接通及断开的切换。此外,对切换频率在一个周期内的H电平的时间(即脉冲宽度)进行控制,由此对向马达11供给的三相驱动电力进行控制,对马达11的旋转速度或者输出扭矩进行控制。控制电路14可以利用任意方法来控制脉冲宽度。例如,可以检测触发操作部15的拉动操作量,控制电路14根据该拉动操作量来控制脉冲宽度。
(1-2)方向设定监视功能
本实施方式的控制电路14还具备方向设定监视功能。方向设定监视功能是:监视旋转方向选择部17是否正常地发挥作用的功能。方向设定监视功能是:换言之,监视使用者想要的旋转方向是否从旋转方向选择部17向控制电路14恰当地传递的功能,再换言之,监视表示使用者想要的旋转方向的恰当的第一设定信号DS1及第二设定信号DS2是否向控制电路14输入的功能。
控制电路14如下所述实现方向设定监视功能。即,如果第一设定信号DS1和第二设定信号DS2的组合恰当,则控制电路14判断为旋转方向选择部17恰当地发挥作用。恰当的组合包括:H电平的第一设定信号DS1和L电平的第二设定信号DS2的组合、以及L电平的第一设定信号DS1和H电平的第二设定信号DS2的组合。
另一方面,在第一设定信号DS1和第二设定信号DS2的组合不恰当(例如产生逻辑矛盾)的情况下,控制电路14判断为旋转方向选择部17没有恰当地发挥作用。这种情况下,即便触发信号TR表示触发接通,控制电路14也输出用于使马达11停止的驱动指令,由此使马达11停止。不恰当的组合包括:第一设定信号DS1及第二设定信号DS2均为H电平或L电平的组合。这些组合表示:第一设定信号DS1所表示的旋转方向和第二设定信号DS2所表示的旋转方向不一致。
在第一设定信号DS1和第二设定信号DS2的组合不恰当的情况下,控制电路14进而向LED20输出错误信号ER,驱动LED20,由此通知发生了错误。错误信号ER是:用于使LED20以规定的点亮方式及颜色点亮的信号。点亮方式可以为任意方式。点亮方式例如可以构成为:在一定周期内闪烁,也可以构成为:持续点亮一定时间并经过一定时间后熄灭。
控制电路14可以在任意时机来执行方向设定监视功能,不过,本实施方式中,例如在触发开关16被接通的时机、即对触发操作部15进行了接通操作的时机来执行。
(1-3)马达控制处理
参照图2,对控制电路14(详细的为CPU14a)所执行的马达控制处理进行说明。当CPU14a被供给控制电压Vc而启动时,执行马达控制处理。通过CPU14a执行马达控制处理,来实现前述的方向设定监视功能。
当开始马达控制处理时,CPU14a在S110中进行初始设定。初始设定包括例如CPU14a中的各端口的设定。
在S120,基于触发信号TR,判断触发开关16是否接通。在触发开关16断开期间反复进行S120的判断。在触发开关16接通的情况下,进入S130。
在S130,判断第一设定信号DS1和第二设定信号DS2的组合是否恰当。在第一设定信号DS1和第二设定信号DS2的组合恰当的情况下,进入S140。
在S140,判断第一设定信号DS1所表示的旋转方向。在第一设定信号DS1表示第一方向(正转)的情况下,进入S150。另外,在S140,可以判断第二设定信号DS2所表示的旋转方向。在S150,生成用于使马达11向第一方向旋转的驱动指令,并向马达驱动器13输出,由此使马达11向第一方向旋转。
在S160,判断触发开关16是否断开。在触发开关16未断开的情况下,进入S150。在触发开关16断开的情况下,进入S190。
在S190,执行马达停止处理。具体而言,生成用于使马达11的旋转停止的驱动指令,并向马达驱动器13输出,由此使马达11的旋转停止。在S190,使马达11的旋转停止后,进入S120。
在S140,在第一设定信号DS1表示第二方向(反转)的情况下,进入S170。在S170,生成用于使马达11向第二方向旋转的驱动指令,并向马达驱动器13输出,由此使马达11向第二方向旋转。
在S180,判断触发开关16是否断开。在触发开关16未断开的情况下,进入S170。在触发开关16断开的情况下,进入S190,执行马达停止处理。
在S130,在第一设定信号DS1和第二设定信号DS2的组合不恰当的情况下,进入S200。在S200,执行与S190同样的马达停止处理。在S200,使马达11的旋转停止后,进入S210。
在S210,进行错误显示。具体而言,向LED20输出错误信号ER,由此使LED20以与错误信号ER相对应的点亮方式进行点亮。
(1-4)第一实施方式的效果等
根据以上说明的第一实施方式,在因旋转方向选择部17故障或者其他各种主要原因而产生第一设定信号DS1所表示的旋转方向和第二设定信号DS2所表示的旋转方向不一致的异常(设定信号不一致)的情况下,马达11的旋转停止。因此,在产生了设定信号不一致的情况下,能够抑制:马达11朝向与电动作业机1的使用者对旋转方向选择部17进行操作而设定的旋转方向(即,使用者想要的旋转方向)不同的方向旋转的情形。
另外,第一实施方式中,控制电路14基于向控制电路14输入的第一设定信号DS1及第二设定信号DS2,判定是否产生了设定信号不一致。并且,在判定为产生了设定信号不一致的情况下,控制电路14以使得马达11停止地输出驱动指令、或者停止驱动指令的输出,由此使马达11的旋转停止。因此,能够以简单的构成实现产生了设定信号不一致时的马达11的旋转停止。
另外,马达驱动器13相当于本发明中的驱动部的一例。
[2.第二实施方式]
关于第二实施方式的电动作业机110,以下,参照图3~图5,主要对与第一实施方式的电动作业机1(参照图1)之间的不同点进行说明。图3中,与图1相同的标记表示与图1相同的构成,参照前面的说明。
图3所示的第二实施方式的电动作业机110中,控制电路31与第一实施方式的控制电路14相比较,在以下方面不同。即,控制电路31没有被输入第二设定信号DS2,不具备方向设定监视功能。因此,对于控制电路31所执行的马达控制处理,从图2所示的第一实施方式的马达控制处理中省略了S130、S200及S210。第二实施方式中,通过后述的判定电路40、旋转检测电路50、无效化电路32及马达停止电路60,来实现方向设定监视功能。
如图3所示,电动作业机110具备马达停止电路60。本第二实施方式的马达停止电路60具备开关61。开关61设置于:从主体正极端子10a向马达驱动器13供给蓄电池电力的电流路径上,用于对该电流路径进行导通或截止。开关61根据后述的导通控制信号ST进行接通或断开。当开关61接通时,电流路径导通;当开关61断开时,电流路径截止。
如图3所示,电动作业机110具备判定电路40。判定电路40具备:旋转方向检测电路41和判定执行电路43。
旋转方向检测电路41对马达的实际的旋转方向亦即实际旋转方向进行检测。本第二实施方式中,旋转方向检测电路41基于旋转位置信息,来对实际旋转方向进行检测。具体而言,旋转方向检测电路41基于第一位置信号Hu、第二位置信号Hv及第三位置信号Hw中的任意2个(本实施方式中,例如第一位置信号Hu和第二位置信号Hv),来对实际旋转方向进行检测。
旋转方向检测电路41具备例如D型触发器(以下简称为“D-FF”)42。D-FF42中,向时钟输入端子输入第一位置信号Hu,向数据输入端子输入第二位置信号Hv。D-FF42的输出信号向判定执行电路43输入。D-FF42的输出信号表示实际旋转方向,以下称为“实际旋转方向信号”。
在马达11向第一方向旋转的情况下,如图4所例示,第一位置信号Hu向H电平变化的时机的第二位置信号Hv为L电平。因此,在马达11向第一方向旋转的情况下,实际旋转方向信号成为L电平。在马达11向第二方向旋转的情况下,如图5所例示,第一位置信号Hu变为H电平的时机的第二位置信号Hv为H电平。因此,在马达11向第二方向旋转的情况下,实际旋转方向信号成为H电平。
判定执行电路43判断(运算):利用旋转方向检测电路41检测出的实际旋转方向和由使用者设定的设定旋转方向是否一致,并将其结果输出。判定执行电路43被输入实际旋转方向信号和第二设定信号DS2。
判定执行电路43具备例如第一XOR电路44。第一XOR电路44运算:实际旋转方向信号和第二设定信号DS2的运算逻辑和,并将其运算结果输出。以下,将从第一XOR电路44输出的运算结果称为“判定信号DET”。判定信号DET表示设定旋转方向和实际旋转方向是否一致。在设定旋转方向和实际旋转方向一致的情况下,判定信号DET成为H电平。例如,在设定旋转方向为第一方向、且实际旋转方向也为第一方向的情况下,第二设定信号DS2成为H电平,实际旋转方向信号成为L电平,因此,判定信号DET成为H电平。在设定旋转方向和实际旋转方向不一致的情况下,判定信号DET成为L电平。
如图3所示,电动作业机110具备旋转检测电路50。旋转检测电路50对马达11是否旋转进行检测。本第二实施方式中,旋转检测电路50基于旋转位置信息,来对马达11是否正在旋转进行检测。
另外,马达11按照第一设定信号DS1进行旋转,因此,可以说实际旋转方向为:与第一设定信号DS1相对应的旋转方向。由此,可以掌握:判定电路40实质上判定第一设定信号DS1所表示的旋转方向和第二设定信号DS2所表示的旋转方向是否一致,并将其判定结果作为判定信号DET输出。
旋转检测电路50具备例如第二XOR电路51。第二XOR电路51被输入第一位置信号Hu、第二位置信号Hv及第三位置信号Hw。第二XOR电路51运算:所输入的这3个信号的运算逻辑和,并将其运算结果输出。
在马达11向第一方向旋转的情况下,如图4所例示,每旋转60°,更详细而言,旋转位置信息每变化一次,第二XOR电路51的输出信号的逻辑都会反转。
第二XOR电路51的输出端子与电容器C1的第一端连接。电容器C1的第二端与二极管D3的阴极及二极管D4的阳极连接。二极管D3的阳极与地线连接。二极管D4的阴极与电阻器R3的第一端及电容器C2的第一端连接。电阻器R3的第二端及电容器C2的第二端与地线连接。二极管D4的阴极的电压作为表示马达11是否旋转的旋转检测信号RD而从旋转检测电路50被输出。
电容器C1和二极管D3作为微分电路而发挥作用。即,如图4所例示,第二XOR电路50的输出信号每次变为H电平,微分电路的输出电压值(即电容器C1的第二端的电压值)都骤增至峰值,然后,减少到0V。峰值依赖于电容器C2的充电电压值。根据这样的构成,第二XOR电路50的输出信号每次变为H电平,电容器C2的充电电压值都会因来自微分电路的输出电压而上升,由此,其充电电压值、亦即旋转检测信号RD的电压值成为H电平阈值以上。即,旋转检测信号RD成为H电平(详细的为,能够在后述的OR电路32a的输入段反转为L电平的电平)。图4的例子中,在马达11旋转了330°的时机,旋转检测信号RD变成H电平。
马达11停止的情况下,第二XOR电路51的输出信号没有变化,因此,电容器C2没有被充电,旋转检测信号RD维持在L电平。旋转检测信号RD变成H电平意味着:马达11发生旋转。
如图3所示,电动作业机110具备无效化电路32。无效化电路32输出前述的导通控制信号ST。无效化电路32在利用旋转检测电路50来检测马达11旋转的期间,根据判定信号DET,输出导通控制信号ST。
即,在判定信号DET表示设定旋转方向和实际旋转方向一致的情况下,将H电平的信号作为导通控制信号ST而输出,由此使开关61接通。在判定信号DET表示设定旋转方向和实际旋转方向不一致的情况下,将L电平的信号作为导通控制信号ST输出,由此使开关61断开。
另一方面,在利用旋转检测电路50未检测出马达11旋转的情况下,无论设定旋转方向和实际旋转方向是否一致,无效化电路32均输出H电平的导通控制信号ST,由此使开关61接通。即,马达11未旋转时,无论判定电路40的判定结果如何,都容许向马达11供电。
本第二实施方式的无效化电路32具备例如OR电路32a。OR电路32a被输入旋转检测信号RD及判定信号DET。旋转检测信号RD是以逻辑反转的形式输入的。并且,OR电路32a的输出信号作为导通控制信号ST而被输出。根据像这样的构成,在旋转检测信号RD为L电平的情况下(即马达11未旋转的情况下),无论判定信号DET如何,OR电路32a的输出信号都成为H电平(即导通控制信号ST成为H电平),使得开关61接通。另一方面,在旋转检测信号RD为H电平的情况下(即马达11旋转的情况下),OR电路32a的输出信号根据判定信号DET而发生变化(即导通控制信号ST发生变化)。如果判定执行电路43中判定出旋转方向不一致而使得判定信号DET变成L电平,则导通控制信号ST变成L电平,开关61断开。如果开关61断开,则蓄电池电力无法向马达驱动器13供给,由此马达11的旋转停止。
无效化电路32设置成:在未检测出马达11旋转的期间,使根据判定信号DET而将开关61断开的功能无效化。
导通控制信号ST向马达停止电路60输入,并且,在反转电路33中被逻辑反转而向LED20输入。因此,当导通控制信号ST变成L电平而使得开关61断开时,LED20进行点亮,由此通知发生了错误。
根据以上详述的第二实施方式,通过与第一实施方式相同的构成要素而实现的功能等得到与第一实施方式同样的效果。
此外,在第二实施方式的电动作业机110中,通过有别于控制电路31而另行设置的判定电路40及马达停止电路60(即硬件处理),来实现:是否产生了设定信号不一致的判定、以及产生了设定信号不一致时的马达11的旋转停止。因此,即便控制电路31产生了异常,在产生了设定信号不一致的情况下,也能够通过硬件处理而使马达的旋转适当地停止。
另外,在电动作业机110中,在利用旋转检测电路50未检测出马达11旋转的期间,通过无效化电路32而使来自判定电路40的判定信号DET无效化。因此,能够在适当的时机使判定电路40的判定结果有效化。
另外,马达停止电路60相当于本发明中的停止电路的一例。旋转位置检测部19相当于本发明中的位置信息输出部的一例。
[3.第三实施方式]
关于第三实施方式的电动作业机120,以下,参照图6~图8,主要对与第一实施方式的电动作业机1(参照图1)以及第二实施方式的电动作业机110(参照图3)之间的不同点进行说明。图6中,与图1或图3相同的标记表示与图1或图3相同的构成,参照前面的说明。
在图6所示的第三实施方式的电动作业机120中,旋转方向检测电路41基于驱动指令,来对实际旋转方向进行检测。即,6个驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL中的任意2个分别经由LPF(低通滤波器)而向D-FF42输入。
具体而言,例如,D-FF42的时钟输入端子被输入第一滤波信号Uhf,亦即被输入经过了第一LPF71的第一驱动信号UH。D-FF42的数据输入端子被输入第四滤波信号VLf,亦即被输入经过了第二LPF72的第四驱动信号VL。另外,图7中,第一驱动信号UH可以视为实质上也表示第一滤波信号UHf的信号,第四驱动信号VL可以视为实质上也表示第四滤波信号VLf的信号。
第一LPF71使所输入的信号中的比第一截止频率高的频率的信号成分衰减而输出。第一截止频率例如比前述的切换频率(PWM频率)低、且比最大换流频率高。
换流频率为:向马达11供给的电流的方向按照驱动指令发生变化的频率。本实施方式中,如图7所例示,马达11每旋转60°,驱动指令的一部分发生变化,由此从马达驱动器13向马达11供给的电流的方向就会发生变化。因此,本第三实施方式中,与马达11每旋转60°所需要的时间相对应的频率亦即该时间的倒数为换流频率。本第三实施方式中,设定马达11的最大旋转速度,从而控制电路14构成为:使马达11以该最大旋转速度以下的速度进行旋转。上述的最大换流频率是指:使马达11以最大旋转速度进行旋转时的换流频率。
第二LPF72使所输入的信号中的比第二截止频率高的频率的信号成分衰减而输出。第二截止频率与第一截止频率同样地,比切换频率(PWM频率)低、且比最大换流频率高。第二截止频率可以与第一截止频率相同,也可以不同。
在马达11向第一方向旋转的情况下,如图7所例示,第一滤波信号UHf变为H电平的时机的第四滤波信号VLf为L电平。因此,在马达11向第一方向旋转的情况下,实际旋转方向信号与第二实施方式同样地变成L电平。在马达11向第二方向旋转的情况下,如图8所例示,第一滤波信号UHf变为H电平的时机的第四滤波信号VLf为H电平。因此,在马达11向第二方向旋转的情况下,实际旋转方向信号与第二实施方式同样地变成H电平。
本第三实施方式的旋转检测电路80与第二实施方式的旋转检测电路50同样地,对马达11是否旋转进行检测。不过,本第三实施方式的旋转检测电路80基于驱动指令,来对马达11是否旋转进行检测。更具体而言,基于6个驱动信号中的例如1个驱动信号,来进行检测。本第三实施方式中,例如,基于第一驱动信号UH(更详细而言,基于经过第一LPF71之后的第一滤波信号UHf),来对马达11是否旋转进行检测。
如图6所示,旋转检测电路80具备:T型触发器(以下称为“T-FF”)81、闩锁电路82、以及延迟电路83。T-FF81中,时钟输入端子被输入第一滤波信号Uhf,复位端子被输入触发信号TR。
如图7所例示,T-FF81构成为:在向复位端子输入的触发信号TR为H电平的期间(即触发开关16断开的期间),输出H电平的输出信号。当触发开关16接通而使得向复位端子输入的触发信号TR变为L电平时,在该L电平期间,T-FF81的输出信号能够与所输入的第一滤波信号UHf相对应地进行变化。
即,如图7所例示,触发信号TR变为L电平,马达11开始旋转之后,如果在旋转了30°的时机,第一滤波信号UHf变为H电平,则T-FF81的输出信号变为L电平。然后,如果马达11旋转360°,使得第一滤波信号UHf再次变为H电平,则T-FF81的输出信号变为H电平。即,每次在第一滤波信号Uhf从L电平向H电平变化的时机,T-FF81的输出信号的逻辑电平都依次进行切换。
在马达11的旋转中,如果使用者进行触发断开操作而使得触发开关16断开,触发信号TR变为H电平,则T-FF81的输出信号无论第一滤波信号Uhf如何变化都维持在H电平。
T-FF81的输出信号向L电平变化意味着马达11旋转。因此,考虑将T-FF81的输出信号作为旋转检测信号RD输出。不过,T-FF81的输出信号是与马达11的旋转相对应地进行变化。因此,本实施方式中,设置有闩锁电路82,由此,马达11开始旋转而使得T-FF81的输出信号最初变为L电平之后,将旋转检测信号RD维持在L电平,直至触发开关16断开。
闩锁电路82具备OR电路82a和二极管D5。T-FF81的输出信号经由电阻器R5而向OR电路82a的第一输入端子及二极管D5的阳极输入。OR电路82a的第二输入端子被输入触发信号TR。OR电路82a运算:触发信号TR和与第一输入端子的电压值(与图7中的A点的电压值相同的值)相对应的逻辑电平之间的逻辑和,并将该运算结果输出。二极管D5的阴极与OR电路82a的输出端子连接。以下,将OR电路82a的输出信号称为“闩锁输出”。
如图7所例示,在马达11停止期间,T-FF81的输出信号如上所述维持在H电平,因此,A点的电压为H电平,闩锁输出也为H电平。如果在该状态下触发开关16接通,马达11开始旋转,第一滤波信号UHf变为H电平,则T-FF81的输出信号、A点的电压值及闩锁输出均变成L电平(0V)。
然后,如果马达11旋转360°,使得第一滤波信号UHf再次从L电平向H电平变化,则T-FF81的输出信号变为H电平。此时,如果没有二极管D5,则A点的电压值也变为相当于H电平的电压值。但是,在本实施方式中,由于设置有二极管D5,所以,在闩锁输出为L电平的状态下,即便TFF81的输出信号向H电平变化,A点的电压值也没有变为相当于H电平的值,如图7所例示,只上升到二极管D5的正向电压值或接近于该正向电压值的低电压值Vr。该低电压值Vr为:在OR电路82a中识别为L电平的值。因此,如图7所例示,即便T-FF81的输出信号向H电平变化,闩锁输出也仍维持在L电平。
并且,如果触发开关16断开,使得触发信号TR变为H电平,则触发信号TR变为H电平,由此,OR电路82a的输出变为H电平,闩锁电路82的能够将闩锁输出维持在L电平的功能就会被解除。控制电路14在触发开关16被断开并经过规定时间To后,使驱动指令的输出停止,从而使马达11停止。
延迟电路83使闩锁输出在一定的延迟时间Td内延迟,并作为旋转检测信号RD予以输出。使闩锁输出延迟而输出的理由如下。即,如果实际上马达11没有旋转,则无法检测到实际旋转方向。因此,判定电路40如果不是在实际上马达11旋转而恰当地检测到马达11的旋转方向之后,则无法恰当地进行:是否产生了设定信号不一致的判定。参照图7进行说明,在马达11刚开始旋转的、实际旋转方向信号不确定的状态下,无法恰当地进行:是否产生了设定信号不一致的判定。因此,该不确定的状态下,从判定执行电路43输出的判定信号DET的可靠性会较低。
因此,在本第三实施方式中,使旋转检测信号RD延迟而输出,以便利用无效化电路32而使判定信号DET无效直至恰当地检测出旋转方向为止。通过使旋转检测信号RD延迟,例如,即便同时检测出马达11旋转和旋转方向,也能够将实际旋转方向信号从不确定状态朝向L电平变化的过渡期间中的、可靠性较低的判定信号DET进行无效化。并且,在经过延迟时间Td后的、实际旋转方向信号在L电平稳定的状态下,能够将判定信号DET进行有效化。
另外,本第三实施方式的旋转检测信号RD与第二实施方式的旋转检测信号RD构成逆逻辑。即,在第二实施方式中,在马达11旋转的情况下,旋转检测信号RD变成H电平,但是,本第三实施方式中,在马达11旋转的情况下,旋转检测信号RD变成L电平。
因此,本第三实施方式的无效化电路73中的OR电路73a没有使旋转检测信号RD逻辑反转地进行处理。所以,本第三实施方式的无效化电路73与第二实施方式的无效化电路32同样地,在未检测出马达11旋转的期间,使判定信号DET无效化,而使开关61接通。并且,在马达11旋转的期间,根据判定信号DET而使开关61接通或断开。
另外,第三实施方式中,如图6所示,错误信号ER经由二极管D1而向LED20输入,导通控制信号ST经由反转电路33及二极管D2而向LED20输入。
另外,第三实施方式中,在控制电路14中的第二设定信号DS2的输入端子连接有电阻器R4,第二设定信号DS2经由电阻器R4而向控制电路14输入。虽然设置电阻器R4不是必须的,但是,第三实施方式中,以如下所述的理由设置电阻器R4。
即,假设:设定旋转方向被设定为第一方向而使得第二设定信号DS2变为H电平。此外,假设未设置电阻器R4。这种情况下,如果在控制电路14中的第二设定信号DS2的输入端口发生异常而导致输入端口在地线短路,则向第一XOR电路44输入的第二设定信号DS2变为L电平,有可能在判定电路40中发生错误判定。
因此,第三实施方式中,设置了电阻值比电阻器R2的电阻值高的电阻器R4,由此,即便输入端口在地线短路,向判定电路40输入的第二设定信号DS2也不会变为L电平。
利用以上详述的第三实施方式的电动作业机120,针对设定信号不一致也能获得与第二实施方式的电动作业机110同样的效果。
[4.第四实施方式]
关于第四实施方式的电动作业机130,以下,参照图9、图10,主要对与第一实施方式~第三实施方式的不同点进行说明。图9中,与图1、图3或图6相同的标记表示与图1、图3或图6相同的构成,参照前面的说明。
图9所示的第四实施方式的电动作业机130具备监视电路91,监视电路91实现方向设定监视功能。监视电路91具备:包括CPU91a、存储器91b等的单片微型计算机。存储器91b可以包括RAM、ROM、非易失性存储器等各种半导体存储器。
存储器91b中存储有:CPU91a为了实现方向设定监视功能而读取并执行的各种程序及数据等。存储器91b中所存储的程序包括图10所示的监视处理的程序。
监视电路91被输入触发信号TR及第二设定信号DS2。另外,触发信号TR经由电阻器R7而向控制电路14输入,并且,经由电阻器R8而向监视电路91输入。第二设定信号DS2经由电阻器R4而向控制电路14输入,并且,经由电阻器R6而向监视电路91输入。
第一位置信号Hu经由电阻器R11而向控制电路14输入,并且,经由电阻器R14而向监视电路91输入。第二位置信号Hv经由电阻器R12而向控制电路14输入,并且,经由电阻器R15而向监视电路91输入。第三位置信号Hw经由电阻器R13而向控制电路14输入,并且,经由电阻器R16而向监视电路91输入。
参照图10,对监视电路91(详细的为CPU91a)所执行的监视处理进行说明。CPU91a通过被供给控制电压Vc而启动时,执行监视处理。
CPU14a开始监视处理时,在S310中执行初始处理。在S320,许可:向马达驱动器13供给蓄电池电力。具体而言,通过向马达停止电路60输出H电平的导通控制信号ST,使得开关61接通。
在S330,判断触发开关16是否接通。在触发开关16断开期间,反复进行S330的处理。在触发开关16接通的情况下,进入S340。
在S340,确认第二设定信号DS2。具体而言,取得第二设定信号DS2所表示的旋转方向(以下称为“第二设定方向”)。
在S350,判断旋转位置信息是否发生了变化。在马达11停止的情况下,旋转位置信息没有变化。另一方面,如果马达11旋转,则如图4及图5所例示,旋转位置信息根据旋转位置而发生变化。S350的处理为:判断马达11是否旋转的处理。
在S350,在旋转位置信息没有变化的情况下,进入S330。在旋转位置信息发生变化的情况下,即,在第一位置信号Hu、第二位置信号Hv及第三位置信号Hw中的任意一个发生变化的情况下,进入S360。在S360,基于旋转位置信息,来检测实际旋转方向。
在S370,判断:在S340所取得的第二设定方向、和在S360检测到的实际旋转方向是否一致。在第二设定方向和实际旋转方向一致的情况下,进入S330。在第二设定方向和实际旋转方向不一致的情况下,进入S380。
在S380,将向马达驱动器13供给蓄电池电力进行断开。具体而言,通过向马达停止电路60输出L电平的导通控制信号ST,使得开关61断开。
在S390,进行错误显示。具体而言,通过将H电平的错误信号ER经由二极管D2而向LED20输出,使LED20点亮。
另外,马达11按照第一设定信号DS1进行旋转,因此,可以说利用监视电路91检测的实际旋转方向为:与第一设定信号DS1相对应的旋转方向。因此,可以掌握:S370的处理实质上为:判定第一设定信号DS1所表示的旋转方向和第二设定信号DS2所表示的旋转方向是否一致的处理。
利用以上详述的第四实施方式的电动作业机130,针对设定信号不一致也能获得与第二实施方式及第三实施方式同等的效果。
此外,在电动作业机130中,在监视电路91中利用软件处理,来执行是否产生了设定信号不一致的判断。因此,能够简化电动作业机130的硬件构成且适当地执行基于实际旋转方向的判定。
[5.其他实施方式]
以上,对本发明的实施方式进行了说明,不过,本发明不限定于上述的实施方式,可以进行各种变形来实施。
(5-1)第二实施方式的电动作业机110(参照图3)中,控制电路31可以接受第二设定信号DS2,基于第一设定信号DS1和第二设定信号DS2,来判断是否产生了设定信号不一致。并且,在发生设定信号不一致的情况下,可以通过驱动指令而使马达11停止。
反之,第三实施方式的电动作业机120(参照图6)及第四实施方式的电动作业机130(参照图9)中,可以应用第二实施方式的电动作业机110中的控制电路31来代替控制电路14。即,可以将是否发生设定信号不一致的判定委托给控制电路以外的硬件或者软件。
(5-2)第四实施方式的电动作业机130中,监视电路91可以与第三实施方式的电动作业机120同样地,基于驱动指令,来进行实际旋转方向的检测及马达11是否旋转的检测中的至少一方。
(5-3)与上述各实施方式不同,可以将选择开关17a的第二端子的电压作为第一设定信号DS1输出,并将选择开关17a的第一端子的电压作为第二设定信号DS2输出。
这种情况下,例如第二实施方式(参照图3)及第三实施方式(参照图6)中,判定执行电路可以构成为:基于来自选择开关17a的第一端子的第二设定信号DS2和来自D-FF42的实际旋转方向信号,来恰当地判断实际旋转方向和设定旋转方向是否一致。
旋转方向选择部17可以与上述各实施方式不同。例如,第一设定信号DS1和第二设定信号DS2可以表示相同的逻辑值。即,例如第一设定信号DS1及第二设定信号DS2均可以为:在H电平的情况下表示为第一方向,在L电平的情况下表示为第二方向。另外,旋转方向选择部17可以利用任意方法来生成第一设定信号DS1及第二设定信号DS2。旋转方向选择部17可以通过与选择开关17a不同的电路等来生成第一设定信号DS1及第二设定信号DS2。
(5-4)旋转方向选择部17可以构成为:与使用者对旋转方向选择部17中的前述的选择操作部(未图示)进行操作相对应地,向第一状态、第二状态及中立状态中的任一者切换。第一状态是:例如图1所示,选择开关17a中公共端子和第一端子连接的状态、即旋转方向选择为第一方向的状态。第二状态是:选择开关17a中公共端子和第二端子连接的状态、即旋转方向选择为第二方向的状态。中立状态是:选择开关17a中公共端子与第一端子及第二端子均未连接的状态、即旋转方向对第一方向及第二方向均未进行选择的不确定(中立)的状态。
使用者对选择操作部进行操作(例如往复操作),由此能够将旋转方向选择部17向第一状态及第二状态中的任一者切换。在从第一状态向第二状态变化的过程中、以及从第二状态向第一状态变化的过程中产生中立状态。
此外,触发操作部15可以构成为:在旋转方向选择部17为第一状态或第二状态的情况下,能够进行接通操作,另一方面,在旋转方向选择部17为中立状态的情况下,无法进行接通操作。
将如上构成的旋转方向选择部17及触发操作部15的具体构成例示于图11。在上述各实施方式的电动作业机1、110、120、130中均可以采用图11所示的触发单元150。
如图11所示,触发单元150具备触发操作部15和开关盒151。开关盒151中内置有触发开关16及选择开关17a。触发操作部15借助柱塞152而与开关盒151连结。柱塞152与触发操作部15联动。图11例示了对触发操作部15进行了断开操作的状态(例如使用者未触碰的状态)。在使用者未触碰触发操作部15的情况下,触发操作部15利用由未图示的施力部件(例如弹簧)带来的施力而被维持在图11所示的位置(与断开操作相对应的位置)。
当使用者抵抗施力部件的施力而对已被断开操作的触发操作部15进行拉动操作时,触发操作部15朝向开关盒151移动。由此,对触发操作部15进行接通操作。即,触发开关16接通。
触发单元150还具备大致棒状的杆153。杆153具备:转动轴153a、突起153b、以及卡止部153c。转动轴153a设置于杆153的第一端。突起153b设置于杆153的第二端。转动轴153a以能够旋转的方式卡止于开关盒151。由此,如图12所例示,杆153能够以转动轴153a为中心进行转动。
如图11及图12所示,在触发操作部15设置有第一插入口15b及第二插入口15c。在第一插入口15b与第二插入口15c之间设置有限制部件15a。
卡止部153c卡止于旋转方向选择部17中的前述的选择操作部。由此,杆153能够与对选择操作部进行操作相联动地进行转动。例如,当旋转方向选择部17处于第一状态时,如图12的上部所例示,杆153的第一外侧面与触发操作部15的第一内侧面接触或者接近。反之,当旋转方向选择部17处于第二状态时,如图12的下部所例示,杆153的第二外侧面与触发操作部15的第二内侧面接触或者接近。并且,当旋转方向选择部17处于中立状态时,如图12的中部所例示,杆153的突起153b与限制部件15a对置。
在旋转方向选择部17处于第一状态的情况下,与对触发操作部15进行拉动操作相对应地,突起153b插入于第一插入口15b。在旋转方向选择部17处于第二状态的情况下,与对触发操作部15进行拉动操作相对应地,突起153b插入于第二插入口15c。
另一方面,在旋转方向选择部17处于中立状态的情况下,当对触发操作部15进行拉动操作时,虽然触发操作部15稍微向开关盒151侧移动,但是,限制部件15a与突起153b抵接,之后,移动被限制。使用者通过只能稍微对触发操作部15进行拉动操作,就能够识别旋转方向选择部17处于中立状态。
另外,中立状态下,使用者虽然只能在限制部件15a与突起153b抵接之前稍微对触发操作部15进行拉动操作,但是,在限制部件15a与突起153b抵接的状态下,触发开关16接通。
如上构成的触发单元150搭载于例如第一实施方式的电动作业机1的情况下,控制电路14可以执行例如图13所示的马达控制处理。图13所示的马达控制处理与图2所示的第一实施方式的马达控制处理的不同点在于:增加了S220的处理。
即,对于图13所示的马达控制处理,在S200,使马达11的旋转停止后,进入S205。在S205,判断旋转方向选择部17a是否处于中立状态。例如,在第一设定信号DS1及第二设定信号DS2均为H电平的情况下,可以判断为处于中立状态。在S205判断为旋转方向选择部17a未处于中立状态的情况下,进入S210,进行错误显示。另一方面,在S205判断为旋转方向选择部17a处于中立状态的情况下,将马达控制处理结束而无需进行错误显示。中立状态是:使用者无法明确地选择旋转方向的旋转方向不确定的状态,并不是在旋转方向选择部17发生异常。因此,处于中立状态的情况下,虽然即便触发开关16接通也无法使马达11旋转,但是不进行错误显示。
另外,中立状态下、第一设定信号DS1及第二设定信号DS2均变为H电平只是一例。旋转方向选择部17可以构成为:中立状态下,输出与H电平的第一设定信号DS1及H电平的第二设定信号不同的、表示中立状态的信号。
(5-5)本发明的马达可以为与无刷马达不同的马达。本发明的马达可以为例如带有刷子的直流马达。
(5-6)本发明的电动作业机可以不构成为能够对蓄电池组进行装卸。即,本发明也可以应用于内置有例如蓄电池的电动作业机。此外,本发明还可以适用于驱动马达的电力不使用蓄电池电力的电动作业机、亦即构成为从该电动作业机的外部接受交流电力来驱动马达的电动作业机。
(5-7)本发明可以适用于各种电动作业机。具体而言,本发明可以适用于在例如手工、制造、园艺、工程等的作业现场使用的、石工用、金工用、木工用的电动工具、园艺用的作业机、调整作业现场的环境的装置等各种电动作业机。更具体而言,本发明可以适用于例如电动锤子、电动锤钻、电动钻头、电动驱动器、电动扳手、电动磨床、电动圆锯、电动往复锯、电动线锯、电动刀具、电动链锯、电动刨、电动绿篱机、电动剪草机、电动草坪剪、电动切割机、电动鼓风机等各种电动作业机。
(5-8)可以将上述实施方式中的1个构成要素所具有的多个功能通过多个构成要素来实现,或者,可以将1个构成要素所具有的1个功能通过多个构成要素来实现。另外,可以将多个构成要素所具有的多个功能通过1个构成要素来实现,或者,可以将由多个构成要素实现的1个功能通过1个构成要素来实现。另外,可以将上述实施方式的构成的一部分省略。另外,可以将上述实施方式的构成的至少一部分相对于其他的上述实施方式的构成进行附加或置换。

Claims (19)

1.一种电动作业机,其特征在于,具备:
马达;
驱动部,该驱动部构成为通过从电源供给来的电力来驱动所述马达;
旋转方向选择部,该旋转方向选择部构成为对该旋转方向选择部进行操作,以便将所述马达的旋转方向选择性地设定为第一方向及第二方向中的任意一者,并将表示所设定的所述旋转方向的第一设定信号及第二设定信号予以输出;以及
马达控制部,该马达控制部构成为对所述驱动部进行控制,以便使所述马达朝向从所述旋转方向选择部输出来的所述第一设定信号和/或所述第二设定信号所表示的所述旋转方向进行旋转,且还构成为根据所述第一设定信号所表示的所述旋转方向和所述第二设定信号所表示的所述旋转方向不一致,使所述马达的旋转停止。
2.根据权利要求1所述的电动作业机,其特征在于,
所述马达控制部具备控制电路,该控制电路构成为被输入有从所述旋转方向选择部输出来的所述第一设定信号及所述第二设定信号,且还构成为对所述驱动部进行控制,以便使所述马达朝向被输入的所述第一设定信号和/或所述第二设定信号所表示的所述旋转方向进行旋转,并还构成为根据所述第一设定信号所表示的所述旋转方向和所述第二设定信号所表示的所述旋转方向不一致,对所述驱动部进行控制,以便使所述马达的旋转停止。
3.根据权利要求1所述的电动作业机,其特征在于,
所述马达控制部具备:
控制电路,该控制电路构成为被输入有从所述旋转方向选择部输出来的所述第一设定信号,对所述驱动部进行控制,以便使所述马达朝向该被输入的所述第一设定信号所表示的所述旋转方向进行旋转;
判定电路,该判定电路构成为被输入有从所述旋转方向选择部输出来的所述第二设定信号,对该被输入的所述第二设定信号所表示的所述旋转方向和所述马达的实际的旋转方向亦即实际旋转方向是否一致进行判定;以及
停止电路,该停止电路构成为根据利用所述判定电路而判定为不一致,使所述马达的旋转停止。
4.根据权利要求3所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制电路构成为还被输入有从所述旋转方向选择部输出来的所述第二设定信号,根据所述第一设定信号所表示的所述旋转方向和所述第二设定信号所表示的所述旋转方向不一致,对所述驱动部进行控制,以便使所述马达的旋转停止。
5.根据权利要求3或4所述的电动作业机,其特征在于,
所述判定电路具备:
旋转方向检测电路,该旋转方向检测电路构成为对所述实际旋转方向进行检测;以及
判定执行电路,该判定执行电路构成为对被输入至所述判定电路的所述第二设定信号所表示的所述旋转方向和利用所述旋转方向检测电路检测出的所述实际旋转方向是否一致进行判定。
6.根据权利要求5所述的电动作业机,其特征在于,
所述电动作业机还具备位置信息输出部,该位置信息输出部构成为输出与所述马达的旋转位置相对应的旋转位置信息,
所述旋转方向检测电路构成为基于从所述位置信息输出部输出来的所述旋转位置信息,来对所述实际旋转方向进行检测。
7.根据权利要求5所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制电路构成为通过朝向所述驱动部输出驱动指令,来控制所述驱动部,
所述旋转方向检测电路构成为被输入有从所述控制电路朝向所述驱动部输入的所述驱动指令,基于该被输入的所述驱动指令,来对所述实际旋转方向进行检测。
8.根据权利要求3~7中的任一项所述的电动作业机,其特征在于,
所述马达控制部还具备:
旋转检测电路,该旋转检测电路构成为对所述马达旋转进行检测;以及
无效化电路,该无效化电路构成为在利用所述旋转检测电路而未检测出所述马达旋转的期间,使得利用所述停止电路而使所述马达的旋转停止的功能无效化。
9.根据权利要求8所述的电动作业机,其特征在于,
所述电动作业机还具备位置信息输出部,该位置信息输出部构成为输出与所述马达的旋转位置相对应的旋转位置信息,
所述旋转检测电路构成为基于从所述位置信息输出部输出来的所述旋转位置信息,来对所述马达旋转进行检测。
10.根据权利要求8所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制电路构成为通过朝向所述驱动部输出驱动指令,来对所述驱动部进行控制,
所述旋转检测电路构成为被输入有从所述控制电路朝向所述驱动部输入的所述驱动指令,基于该被输入的所述驱动指令,来对所述马达旋转进行检测。
11.根据权利要求7所述的电动作业机,其特征在于,
所述驱动部具备:包括第一开关元件及第二开关元件在内的6个开关元件,
所述驱动指令包括:朝向所述6个开关元件分别输入的6个驱动信号,这6个驱动信号包括:朝向所述第一开关元件输入的第一驱动信号及朝向所述第二开关元件输入的第二驱动信号,
针对所述6个开关元件而分别设定:与所述马达的旋转位置相对应的通电开始时机,所述控制电路构成为:利用所述6个驱动信号而使所述6个开关元件在相位错开一定电角度的所述通电开始时机、且在从所述通电开始时机至所述马达旋转通电电角度为止的通电期间中进行接通,由此生成用于驱动所述马达的三相电力,
所述旋转方向检测电路构成为:基于所述第一驱动信号及所述第二驱动信号,来对所述实际旋转方向进行检测。
12.根据权利要求11所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制电路构成为:利用所述6个驱动信号而使所述6个开关元件分别在所对应的所述通电期间中以切换频率周期性地进行接通及断开的切换,同时采用脉冲宽度调制方式来控制接通时间,由此生成所述三相电力,
所述电动作业机还具备:
第一低通滤波器,该第一低通滤波器构成为被输入所述第一驱动信号,使所述第一驱动信号中包含的、比第一截止频率高的频率的信号成分衰减并输出;以及
第二低通滤波器,该第二低通滤波器构成为被输入所述第二驱动信号,使所述第二驱动信号中包含的、比第二截止频率高的频率的信号成分衰减并输出,
所述第一截止频率及所述第二截止频率比所述切换频率低,
所述旋转方向检测电路构成为基于通过了所述第一低通滤波器的所述第一驱动信号以及通过了所述第二低通滤波器的所述第二驱动信号,来对所述实际旋转方向进行检测。
13.根据权利要求12所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制电路构成为:使所述马达以最大旋转速度以下的旋转速度进行旋转,
所述第一截止频率及所述第二截止频率比最大换流频率高,
所述最大换流频率为:以所述最大旋转速度进行旋转的马达旋转所述一定电角度所需要的时间的倒数。
14.根据权利要求10所述的电动作业机,其特征在于,
所述驱动部具备6个开关元件,
所述驱动指令包括:朝向所述6个开关元件分别输入的6个驱动信号,
所述控制电路构成为:利用所述6个驱动信号而使所述6个开关元件分别在基于所述马达的旋转位置的通电期间亦即是相位针对所述6个开关元件而分别不同的通电期间进行接通,由此生成用于驱动所述马达的三相电力,
所述旋转检测电路构成为:基于所述6个驱动信号中的一个驱动信号,来对所述马达旋转进行检测。
15.根据权利要求14所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制电路构成为:利用所述6个驱动信号而使所述6个开关元件分别在所对应的通电期间中以切换频率周期性地进行接通及断开的切换,同时采用脉冲宽度调制方式来控制接通时间,由此生成所述三相电力,
所述电动作业机还具备低通滤波器,该低通滤波器构成为:使所述6个驱动信号中的所述一个驱动信号所包含的、比截止频率高的频率的信号成分衰减并输出,
所述截止频率比所述切换频率低,
所述旋转检测电路构成为:基于通过了所述低通滤波器的信号,来对所述马达旋转进行检测。
16.根据权利要求15所述的电动作业机,其特征在于,
所述控制电路构成为:使所述马达以最大旋转速度以下的旋转速度进行旋转,
所述截止频率比最大换流频率高,
所述最大换流频率为:以所述最大旋转速度进行旋转的马达旋转所述一定电角度所需要的时间的倒数。
17.根据权利要求1~16中的任一项所述的电动作业机,其特征在于,
所述电动作业机还具备触发操作部,对该触发操作部进行操作而使所述马达旋转,
所述马达控制部构成为:根据对所述触发操作部进行操作,来对所述驱动部进行控制,以便使所述马达旋转,
所述马达控制部构成为:在对所述触发操作部进行操作的时机以后,根据所述第一设定信号所表示的所述旋转方向和所述第二设定信号所表示的所述旋转方向不一致,使所述马达的旋转停止。
18.根据权利要求2所述的电动作业机,其特征在于,
所述电动作业机还具备触发操作部,对该触发操作部进行操作而使所述马达旋转,
所述控制电路构成为:根据对所述触发操作部进行操作,来对所述驱动部进行控制,以便使所述马达旋转,
所述控制电路构成为:在对所述触发操作部进行操作的时机,根据所述第一设定信号所表示的所述旋转方向和所述第二设定信号所表示的所述旋转方向不一致,来对所述驱动部进行控制,以便使所述马达的旋转停止。
19.根据权利要求1~18中的任一项所述的电动作业机,其特征在于,
所述旋转方向选择部构成为:产生所述第一方向及所述第二方向均未被选择的中立状态,
所述马达控制部构成为:所述旋转方向选择部处于所述中立状态的情况下,使所述马达的旋转停止。
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