CN1520022A - 转速控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转速控制装置。在无负载时按低速定速旋转控制电动机、在负载驱动时按高速定速旋转控制电动机的转速控制装置中,对从低速切换到高速的转换期间的电动机转速进行控制,希望提高使用于电动工具等时的操作安全性。当电流检测电路(116)输出的电流检测信号低于第一预定值时,即无负载时,转速设定电路(110)将代表第一转速的转速设定信号输出到转速控制用IC(109),使电动机按一定速度低速旋转。当电流检测信号高于第二预定值时,即负载驱动时,转速设定电路(110)输出代表第二转速的转速设定信号,使电动机按一定速度高速旋转。当电流检测电路(116)输出的电流检测信号处于第一预定值和第二预定值之间时,在第一转速以上第二转速以下的范围内,转速设定电路(110)输出代表与电流检测信号的电平大致成比例的转速的转速设定信号。
Description
技术领域
本发明涉及对应于电动机的负载、对电动机的转速进行适当控制的转速控制装置。
背景技术
以往,已知的旋转控制方法是,电动工具等使用的电动机的转速在无负载时自动地降低到预定的空转速度,在负载状态下工作时,自动地上升到预定的工作速度(例如参照专利文献1和专利文献2)。
专利文献1
特开昭60-77694号公报
专利文献2
特许第3301533号公报
(发明要解决的课题)
但是,根据上述已有技术,起因于电动机启动时产生的初始电流,考虑不将电动机的转速与启动同时地切换到工作速度,或者在负载状态动作仅短时间中断的情形,考虑不将电动机的转速从工作速度直接切换到空转速度,虽然如此,但是基本上是在负载电流增加超过基准值的情形,将电动机从空转速度切换到工作速度,相反在负载电流减少低于基准值的情形,从工作速度切换到空转速度。
根据上述已有技术,在用于驱动切断作业中所使用的成形锯或圆盘锯的电动机情形,电动机中流动的负载电流从锯接触工件的瞬间开始增加,在超过基准值的时刻,电动机的转速从空转速度急剧地切换到工作速度,安全性方面存在问题。
发明内容
为了克服上述已有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种转速控制装置,能够在从电动机的空转速度向工作速度转换期间,对应于电动机负载适当地控制电动机的转速。
为了实现上述目的,提供一种技术方案1所述的转速控制装置,包括:对电动机所加电压进行控制的半导体元件;检测电动机的转速、输出转速检测信号的转速检测装置;设定电动机的转速、输出转速设定信号的转速设定装置;对所述转速检测信号和所述转速设定信号进行比较、输出代表比较结果的信号的比较装置;根据所述比较装置输出的信号、控制所述半导体元件的导通角的相位控制装置;检测所述电动机流过的电流、输出电流检测信号的电流检测装置;其特征在于,所述转速设定装置,当所述电流检测装置输出的电流检测信号低于第一预定值时,输出代表第一转速的转速设定信号,当所述电流检测装置输出的电流检测信号高于第二预定值时,输出代表比第一转速大的第二转速的转速设定信号,当所述电流检测装置输出的电流检测信号处于第一预定值与第二预定值之间时,响应电流检测信号的增减,输出代表在第一转速以上、第二转速以下的范围内增减的转速的转速设定信号。
根据上述构成的转速控制装置,当由于无负载状态的所述电流检测装置输出的电流检测信号低于第一预定值时,转速设定装置输出代表第一转速的转速设定信号,使电动机按一定速度低速旋转,当电流检测信号高于第二预定值时,转速设定装置输出代表第二转速的转速设定信号,使电动机按一定速度高速旋转。当电流检测装置输出的电流检测信号处于第一预定值与第二预定值之间时,在第一转速以上、第二转速以下的范围内,从转速设定装置输出代表与电流检测信号的电平大致成比例的转速的转速设定信号。由此,在第一转速与第二转速之间的转换期间,电动机的转速慢速上升或下降,在用于电动工具的情形,提高了作业的安全性。
技术方案2所述的转速控制装置,除了包括技术方案1的特征之外,其特征在于,所述转速设定装置包括,用于设定所述第一预定值的第一预定值设定装置,和用于设定所述第二预定值的第二预定值设定装置。
技术方案3所述的转速控制装置,除了包括技术方案2的特征之外,其特征在于,所述第一预定值设定装置具有用于改变所述第一预定值的第一调整装置。
技术方案4所述的转速控制装置,除了包括技术方案2或3的特征之外,其特征在于,所述第二预定值设定装置具有用于改变所述第二预定值的第二调整装置。
技术方案5所述的转速控制装置,除了包括技术方案1的特征之外,其特征在于,具有用于改变第一转速的第一转速改变装置。
技术方案6所述的转速控制装置,除了包括技术方案1的特征之外,其特征在于,具有用于改变第二转速的第二转速改变装置。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的转速控制装置的构成图。
图2是根据本发明的实施方式的转速控制装置工作时的特性图。
图3是装载了图1所示转速控制装置的整形锯的剖面图。
符号说明:
101…交流电源,102、104…线圈,103…电动机,105…三端双向可控硅器件,106…电流检测用电阻器,107…转速检测器,108…基准电压电路,109…转速控制用IC,110…转速设定电路,119…控制开始点调整用可变电阻器,130…控制结束点调整用可变电阻器,132…最高转速调整用可变电阻器,135…无负载转速调整用可变电阻器。
具体实施方式
以下参照附图,对本发明实施方式的转速控制装置予以说明。图1是旋转线控制装置的构成图。转速控制装置是用于控制电动机103的转速的装置,利用交流电源101、线圈102、104、三端双向可控硅器件105和电流检测用电阻器106构成的电路,驱动电动机103。转速控制装置,基本上由用于检测电动机103的转速的转速检测器107、用于设定电动机103的转速的转速设定电路110、根据检测转速和设定转速控制电动机103的旋转的转速控制用IC 109构成。
转速控制用IC 109包括,转速检测电路114,其与检测电动机103的转速的转速检测器107连接;比较运算电路117,其反相输入端子与转速检测电路114的输出连接,其非反相输入端子与转速设定电路110的输出连接,对电动机103的转速与转速设定值进行比较运算;相位控制电路115,根据比较运算电路117的运算结果,驱动三端双向可控硅器件105;电流检测电路116,与电流检测用电阻器106分支连接,用于检测电动机103流过的电流。此构成的转速控制用IC 109是市场上公开销售的。
转速控制装置还包括用于产生向转速设定电路110的各个部分提供的基准电压的基准电压电路108。基准电压电路108由二极管111、电阻器112、电容器113构成,是用于从交流电源101输出的交流电压转换成直流的基准电压Vcc的电路。
转速设定电路110由电阻器118、120、124、125、126、127、129、133、134、136、137、139、140、可变电阻器119、130、132、135、电容器121、运算放大器122、123、128、138、晶体管131构成,将转速设定电压输出到比较运算电路117的非反相输入端子。转速设定电路110输出的转速设定电压,或者是与无负载时使电动机103低速旋转的无负载转速对应的第一电压值,或者是与负载驱动时控制电动机103定速旋转的最高转速对应的第二电压值,或者是第一电压值以上第二电压值以下的范围内的电压值。
亦即,转速设定电路110,在无负载时输出使电动机103按无负载转速旋转的信号,在负载驱动时输出使电动机103按最高转速旋转的信号。而且,在从无负载时向负载驱动时的转换期间,随着负载电流的增加,使电动机103的转速从无负载转速渐增到最高转速。
以下,说明上述构成的转速控制装置的工作。
首先,通过转速检测器107检测电动机103的转速。转速检测器107输出与电动机103的转速所对应的脉冲信号,输出的脉冲信号被输入到转速检测电路114。输入的脉冲信号由转速检测电路114变换成直流信号,输入到比较运算电路117的反相输入端子。输入的直流信号与转速设定电路110设定的转速设定值进行比较运算,其结果输入到相位控制电路115。相位控制电路115根据比较运算结果对三端双向可控硅器件105的导通角进行控制。此时,当电动机103的负载增加、电动机103的转速降低时,增加三端双向可控硅器件105的导通角,控制电动机103的转速与通常的设定值相同。由此,即使电动机103的负载变化,也可以将电动机103的转速保持为通常的一定值,实现定速旋转控制。
另一方面,通过电流检测用电阻器106检测电动机103流过的电流值,通过电流检测器116将其结果变换成为电流检测信号(直流信号),如果此电流检测信号达到预先设定的值以上,则停止电动机103的驱动,实现对电动机103或者三端双向可控硅器件105的过电流保护。
通过电阻器120、电容器121,对电流检测电路116输出的电流检测信号进行平均化。而且,经过运算放大器123(电压跟随器)输入到运算放大器128的非反相端子。并且,同时由电阻器118、可变电阻器119设定的控制开始设定电压,也通过运算放大器122(电压跟随器)输入到运算放大器128的反相端子。运算放大器128是加减运算放大器,根据电阻器124、125、126、127的设定值,对输入的信号进行加减运算和放大。之后,运算的电流检测信号由电阻器129、可变电阻器130分压,输入到晶体管131的基极端。
由电阻器133、可变电阻器132设定的最高转速设定电压被输入到晶体管131的发射极端子,响应基极端子输入的电流检测信号,发射极电压变化。亦即,由于电流检测信号(基极电压)充分大时,晶体管131处于截止状态,所以发射极电压成为由电阻器133、可变电阻器132设定的最高转速设定电压,但是电流检测信号(基极电压)小时,晶体管131成为导通状态,响应电流检测信号(基极电压),发射极电压降低。
然后,晶体管131的发射极电压输入到运算放大器138的非反相端子。该运算放大器138是加法运算器,根据电阻器136、137、139、140的设定值,与电阻器134、可变电阻器135设定的无负载转速设定电压进行加法运算,作为转速设定电压输入到转速控制用IC 109。
以下,通过附图2说明电动机103的负载大小(电动机103流过的电流)与电动机103的转速(转速设定电压)之间的关系。
首先,由于电动机103流过的电流(从电流检测电路116输出的电流检测信号)小时,晶体管131处于导通状态,所以发射极电压仅输出基极·发射极之间电压部分,与电阻器134、可变电阻器135设定的无负载转速设定电压与该基极·发射极间电压之和相当的电压,作为转速设定电压输入到转速控制用IC 109。
之后,与电动机103流过的电流(电流检测信号)对应的电压,如果开始超过电阻器118、可变电阻器119设定的控制开始设定电压,则晶体管131的发射极电压也随之上升,结果输入到转速控制用IC 109的转速设定电压也上升。之后,代表电动机103流过电流的晶体管131的基极电压,如果高于电阻器133、可变电阻器132设定的最高转速设定电压,则晶体管131处于截止状态,由于发射极电压仅上升到电阻器133、可变电阻器132设定的最高转速设定电压,所以在转速控制用IC 109输入的转速设定电压也是一定的。
而且,图2所示的无负载转速、最高转速、控制开始点、控制结束点可以自由地设定。亦即,可以通过可变电阻器135适当地设定无负载转速,通过可变电阻器132适当地设定最高转速,通过可变电阻器119适当地设定控制开始点,通过可变电阻器130适当地设定控制结束点。并且,如果这些可变电阻器119、130、132、135无需特别的精度,则也可以使用与电动机特性(电流-转速)或转速标称相符的设定值的固定电阻器。
而且,本发明的转速控制装置,并不限于上述实施方式,在不脱离本发明的要点的范围内,显然可以做出各种变化。
根据技术方案1所述的本发明,电流检测装置输出的电流检测信号处于第一预定值与第二预定值之间时,响应于电流检测信号的增减,代表在第一转速以上第二转速以下的范围内增减的转速的转速设定信号从转速设定装置输出,根据转速设定信号对电动机进行旋转控制。因此,如果电动机的负载小,则电动机流过的电流也小,电动机按比较低的转速旋转,如果电动机的负载增大,则电动机流过的电流也增大,电动机的转速也随之增大。这样,在从低速(第一转速)的定速旋转控制状态向高速(第二转速)的定速旋转控制状态转变期间,电动机负载如果增大,则电动机的转速也随之增大。因此,在本发明用于切断作业的整形锯或圆盘锯应用的情形,由于锯刃的往复运动速度或旋转速度随锯刃与工件的压接程度而变化,所以不会给操作者带来不自然的操作感觉,能够提高操作开始时的安全性。图3是整形锯的剖面图。由于整形锯的一般结构是公知的,所以在此省略对其的详细说明。
根据技术方案1至6所述的本发明,通过对应于电动机的负载适当地控制电动机的转速,当电流检测装置输出的电流检测信号低于第一预定值时,能够判断为电动机无负载状态(无负载时),将电动机的转速(第一转速)设定得较低。由此,可以降低无负载时的噪声或振动以及功耗,而且可以抑制电动机寿命的缩短。本发明应用于电动工具(例如,切断作业所使用的整形锯或圆盘锯,研磨作业所使用的盘磨机等)时,作业中的安全性也可以提高。
根据技术方案1至6所述的本发明,当电流检测装置输出的电流检测信号低于第一预定值时,例如在无负载时,输出代表第一转速的转速设定信号,使电动机的转速保持一定,所以即使无负载时的电动机流过的电流值在第一预定值以下的范围内变化,也可以稳定无负载时的电动机的转速。
根据技术方案1至6所述的本发明,当电流检测装置输出的电流检测信号高于第二预定值时,输出代表第二转速的转速设定信号,使电动机的转速保持在最高转速,所以即使电动机的负载(电动机流过的电流)在第二预定值以上的范围内变化,也可以稳定电动机的转速。
根据技术方案3和4所述的本发明,由于可以自由地设定第一预定值和第二预定值,所以能够容易地对应电动机特性(电流-转速)的偏差。
根据技术方案5和6所述的本发明,由于可以自由地设定电动机流过的电流值在第一预定值以下和第二预定值以上的定速旋转范围中的电动机转速,所以例如在应用于电动工具的情形,可以容易地对应取决于各种使用目的的电动机转速规格。
Claims (12)
1.一种转速控制装置,包括:对电动机所加电压进行控制的半导体元件;检测电动机的转速、输出转速检测信号的转速检测装置;设定电动机的转速、输出转速设定信号的转速设定装置;对所述转速检测信号和所述转速设定信号进行比较、输出代表比较结果的信号的比较装置;根据所述比较装置输出的信号、控制所述半导体元件的导通角的相位控制装置;检测所述电动机流过的电流、输出电流检测信号的电流检测装置;其特征在于:
所述转速设定装置,当所述电流检测装置输出的电流检测信号低于第一预定值时,输出代表第一转速的转速设定信号,当所述电流检测装置输出的电流检测信号高于第二预定值时,输出代表比第一转速大的第二转速的转速设定信号,当所述电流检测装置输出的电流检测信号处于第一预定值与第二预定值之间时,响应电流检测信号的增减,输出代表在第一转速以上、第二转速以下的范围内增减的转速的转速设定信号。
2.根据权利要求1所述的转速控制装置,其特征在于:所述转速设定装置包括:用于设定所述第一预定值的第一预定值设定装置,和用于设定所述第二预定值的第二预定值设定装置。
3.根据权利要求2所述的转速控制装置,其特征在于:所述第一预定值设定装置具有用于改变所述第一预定值的第一调整装置。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的转速控制装置,其特征在于:所述第二预定值设定装置具有用于改变所述第二预定值的第二调整装置
5.根据权利要求1所述的转速控制装置,其特征在于:具有用于改变第一转速的第一转速改变装置。
6.根据权利要求1所述的转速控制装置,其特征在于:具有用于改变第二转速的第二转速改变装置。
7.一种电动工具,包括:电动机;对所述电动机所加电压进行控制的半导体元件;检测电动机的转速、输出转速检测信号的转速检测装置;设定电动机的转速、输出转速设定信号的转速设定装置;对所述转速检测信号和所述转速设定信号进行比较、输出代表比较结果的信号的比较装置;根据所述比较装置输出的信号、控制所述半导体元件的导通角的相位控制装置;检测所述电动机流过的电流、输出电流检测信号的电流检测装置,其特征在于:
所述转速设定装置,当所述电流检测装置输出的电流检测信号低于第一预定值时,输出代表第一转速的转速设定信号,当所述电流检测装置输出的电流检测信号高于第二预定值时,输出代表比第一转速大的第二转速的转速设定信号,当所述电流检测装置输出的电流检测信号处于第一预定值与第二预定值之间时,响应电流检测信号的增减,输出代表在第一转速以上、第二转速以下的范围内增减的转速的转速设定信号。
8.根据权利要求7所述的电动工具,其特征在于:所述转速设定装置包括:用于设定所述第一预定值的第一预定值设定装置,和用于设定所述第二预定值的第二预定值设定装置。
9.根据权利要求8所述的电动工具,其特征在于:所述第一预定值设定装置具有用于改变所述第一预定值的第一调整装置。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的电动工具,其特征在于:所述第二预定值设定装置具有用于改变所述第二预定值的第二调整装置。
11.根据权利要求7所述的电动工具,其特征在于:具有用于改变第一转速的第一转速改变装置。
12.根据权利要求7所述的电动工具,其特征在于:具有用于改变第二转速的第二转速改变装置。
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