JP2007195366A - Speed controller for portable electric power cutting tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯用電動切断工具の速度制御装置に関し、特に、ソフトスタート機能を設けたものに関する。 The present invention relates to a speed control device for a portable electric cutting tool, and particularly to a device provided with a soft start function.
従来より、電動丸鋸等の携帯用電動切断工具は、その電動機の起動時の反動が大きいことから、電動機の速度制御においてソフトスタート機能(例えば0.7秒〜2秒)を設けた制御を行うことによって電動機の反動を抑える方法は一般的に知られている。このソフトスタート機能は、起動時の反動(電動機の回転方向とは反対向きの反動)を抑えるとともに、加速運転領域(ソフトスタート領域)から定速運転領域へ移る段階で急激に加速度がなくなることに起因して発生する、起動時とは逆の反動を抑える働きも有している。 Conventionally, a portable electric cutting tool such as an electric circular saw has a large recoil at the time of starting the electric motor. Therefore, a control with a soft start function (for example, 0.7 second to 2 seconds) is provided in the speed control of the electric motor. A method for suppressing the reaction of the electric motor by performing the method is generally known. This soft start function suppresses reaction at the time of start-up (reaction opposite to the rotation direction of the motor), and at the stage of moving from the acceleration operation area (soft start area) to the constant speed operation area, the acceleration is suddenly lost. It also has the function of suppressing the reaction that occurs due to the reverse reaction at the time of startup.
一方、ソフトスタートが終了して定速運転領域に移行する際に過渡的に回転速度が設定速度を超えて大きな回転速度となるオーバーシュートは、加速運転領域から定速運転領域に移る間の移行領域に要する時間を長くし、操作性を悪くしているだけでなく、電動工具に共振状態を生じる恐れがあることから、従来、このオーバーシュートを最小限にすることが提案されている(特許文献1参照)。 On the other hand, when the soft start is finished and the transition to the constant speed operation area is over, the overshoot that causes the rotational speed to transiently exceed the set speed and become a large rotation speed is a transition during the transition from the acceleration operation area to the constant speed operation area. In addition to lengthening the time required for the region and deteriorating operability, it has been proposed to minimize this overshoot because there is a risk of causing a resonance state in the power tool (patented) Reference 1).
ところで、上記ソフトスタートについては、例えば図4に示すように、オーバーシュートがないとした場合に、定速運転領域では電動機の回転速度を設定速度v1で制御する速度制御において、ソフトスタート時間t1によって加速運転領域をAの傾きで起動させるのに比べ、そのソフトスタート時間t1よりも長いソフトスタート時間t2(>t1)によって加速運転領域をBの傾きで起動させた方が、起動時に受ける反動は小さくなる。 By the way, with respect to the soft start, for example, as shown in FIG. 4, when there is no overshoot, in the speed control in which the rotation speed of the motor is controlled at the set speed v1 in the constant speed operation region, the soft start time t1 Compared to starting the acceleration operation region with a slope of A, the reaction that the acceleration operation region is started with a slope of B with a soft start time t2 (> t1) longer than the soft start time t1 Get smaller.
また、加速運転領域から定速運転領域に移るポイントC,Dでは、ソフトスタートの終了に伴い加速度が急激に0となるため、起動時とは逆の反動を受けることになるが、定速運転領域に達する迄のソフトスタート時間をより長くすれば、この逆の反動は少なくなる。すなわち、傾きBのように定速運転領域に達する迄のソフトスタート時間t2の長いポイントDの方が、傾きAのようにソフトスタート時間t1の短いポイントCに比べ、逆の反動を受け難くなる。
しかしながら、このように定速運転領域に達する迄のソフトスタート時間をより長くすることにより起動時の反動と起動時とは逆の反動とを抑制できる反面、頻繁に電源をON/OFFして使用する電動切断工具(例えば電動丸鋸等)の場合、定速運転領域に到達するまでのソフトスタート時間が長くなると、その分、切断開始に最適な速度(設定速度)である定速運転領域に至るまでの時間、すなわち起動開始から最適な速度で作業できるまでの待ち時間が長くなり、作業性が非常に悪くなるという問題がある。 However, by increasing the soft start time until reaching the constant speed operation range in this way, it is possible to suppress the reaction at the start and the reaction opposite to the start, but frequently use the power supply ON / OFF. In the case of an electric cutting tool (such as an electric circular saw), the longer the soft start time to reach the constant speed operation area, the more the speed (set speed) that is optimal for starting cutting will be There is a problem that the waiting time until the work can be completed at the optimum speed from the start of startup becomes long, and the workability becomes very bad.
また、特許文献1のようにオーバーシュートの発生をなくしたり小さくしたりすると、前述の逆反動は、オーバーシュートにより打ち消されたり減少させられたりすることなく発生する。
Further, when the occurrence of overshoot is eliminated or reduced as in
特に、電動丸鋸のように大きな径をした重量のある刃物を有する電動切断工具では、加速運転領域から定速運転領域に移る点Cで、刃物の慣性により大きな加速度が付いている刃物の加速度が急激に0となることにより発生する起動時の反動(ハンドルを持った手を支点にして丸鋸の前側を下げようとするカ)とは逆向きの反動(ハンドルを持った手を支点にして丸鋸の前側を持ち上げようとするカ)が、発生しないか又は小さくされたオーバーシュートにより抑えられる(打ち消される)ことなくそのまま発生することとなるため、却って操作性が悪くなるのは避けられない。 In particular, in an electric cutting tool having a heavy blade with a large diameter, such as an electric circular saw, the acceleration of the blade having a large acceleration due to the inertia of the blade at a point C that moves from the acceleration operation region to the constant speed operation region. The reaction at the time of start-up that occurs when the value suddenly becomes zero (the action that attempts to lower the front side of the circular saw with the hand holding the handle as the fulcrum) (the reaction with the hand holding the handle as the fulcrum) Therefore, the operability of the circular saw is lifted without being generated or suppressed (cancelled) by the reduced overshoot. Absent.
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、携帯用電動切断工具における電動機の速度制御に工夫を加えることにより、そのソフトスタート時間を長くすることなく、加速運転領域から定速運転領域に移行する時に発生する起動時とは逆の反動を抑え、携帯用電動切断工具の作業性及び操作性の向上を図ることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to improve the speed control of the electric motor in the portable electric cutting tool without increasing the soft start time and from the acceleration operation region. The object is to suppress the reaction opposite to the start-up that occurs when shifting to the constant speed operation region, and to improve the workability and operability of the portable electric cutting tool.
上記の目的の達成のため、この発明では、加速運転領域から定速運転領域に移る際の起動時とは逆の反動を抑えるために、敢えてオーバーシュートを強制的に発生させるようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, an overshoot is forcibly generated in order to suppress a reaction opposite to that at the time of startup when moving from the acceleration operation region to the constant speed operation region.
具体的には、第1の発明では、電動機の回転速度を起動から所定のソフトスタート時間を経た後に定速運転領域の設定速度に到達させるソフトスタート機能を備えた携帯用電動切断工具の速度制御装置において、上記ソフトスタート機能の終了時、電動機の回転速度が上記定速運転領域の設定速度を一旦超えた後に該設定速度に低下するように電動機の回転速度のオーバーシュート制御を強制的に行う速度制御手段を設けたことを特徴とする。 Specifically, in the first invention, the speed control of the portable electric cutting tool having a soft start function for causing the rotation speed of the electric motor to reach the set speed in the constant speed operation region after a predetermined soft start time from the start. In the apparatus, at the end of the soft start function, overshoot control of the rotational speed of the motor is forcibly performed so that the rotational speed of the motor once exceeds the set speed in the constant speed operation region and then decreases to the set speed. A speed control means is provided.
上記の構成によると、電動機の起動時、ソフトスタート機能により起動から所定のソフトスタート時間を経た後に定速運転領域の設定速度に到達するとともに、この加速運転領域(ソフトスタート領域)から定速運転領域に移るポイントでは、速度制御手段によりオーバーシュート制御が強制的に行われ、電動機の回転速度が切断工具の切削に最適な速度である設定速度を敢えて超えた後、設定速度まで落ちる制御が行われるので、ソフトスタート領域が終了して加速度がなくなった時の逆反動を、ソフトスタート時間を長くせずとも少なくすることができ、操作性が向上する。 According to the above configuration, when the motor is started, the set speed of the constant speed operation area is reached after a predetermined soft start time from the start by the soft start function, and constant speed operation is performed from this acceleration operation area (soft start area). At the point that moves to the area, overshoot control is forcibly performed by the speed control means, and after the motor speed has deliberately exceeded the set speed, which is the optimum speed for cutting the cutting tool, control is performed to drop to the set speed. Therefore, the reverse reaction when the soft start region ends and the acceleration disappears can be reduced without increasing the soft start time, and the operability is improved.
また、ソフトスタート時間を長くする必要がないので、設定速度まで素早く立ち上げることができることになり、作業性が大幅に向上する。 Further, since it is not necessary to lengthen the soft start time, it is possible to quickly start up to the set speed, and the workability is greatly improved.
第2の発明では、上記速度制御手段は、電動機に対する回転速度フィードバック制御(位相制御電圧)の応答性を鈍くすることで、オーバーシュート制御を行うものとする。このことで、オーバーシュートの発生を容易に行うことができる。 In the second invention, the speed control means performs overshoot control by reducing the responsiveness of the rotational speed feedback control (phase control voltage) to the electric motor. Thus, overshoot can be easily generated.
第3の発明では、上記携帯用電動切断工具は電動丸鋸とする。このことで、上記効果を有効に奏することのできる携帯用電動切断工具が得られる。 In the third invention, the portable electric cutting tool is an electric circular saw. Thereby, the portable electric cutting tool which can show | play the said effect effectively is obtained.
以上説明のように、第1及び第3の発明によると、電動機の起動後の加速運転領域から定速運転領域に移るポイントで、電動機の回転速度が切削に最適な設定速度を一旦超えた後に設定速度まで落ちるオーバーシュート制御を強制的に行うようにしたことにより、ソフトスタート時間を長くすることなく、ソフトスタート領域が終了して加速度がなくなった時の逆反動を少なくすることができ、携帯用電動切断工具の操作性及び作業性双方の向上を図ることができる。 As described above, according to the first and third aspects of the invention, after the motor rotation speed has shifted from the acceleration operation area to the constant speed operation area after the motor starts, the rotation speed of the motor once exceeds the optimum setting speed for cutting. By overloading control forcibly down to the set speed, it is possible to reduce the reverse reaction when the soft start region ends and acceleration disappears without increasing the soft start time. Both the operability and workability of the electric power cutting tool can be improved.
第2の発明によれば、電動機に対する位相制御電圧の応答性を鈍くしてオーバーシュート制御を行うようにしたことにより、オーバーシュートの発生を容易に行うことができる。 According to the second invention, overshoot control can be easily performed by reducing the response of the phase control voltage to the electric motor and performing the overshoot control.
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its application, or its application.
図2は本発明の実施形態に係る携帯用電動切断工具としての電動丸鋸Aの構成を概略的に示す。この電動丸鋸Aはハウジング1を備え、このハウジング1は、水平左右方向(図2の紙面と直交する方向)に延びかつ右端(図2では手前側)が開口された有底筒状のモータケース2と、このモータケース2の右端部に一体的に取付固定された密閉状のギヤボックス3と、モータケース2の右端外周部に一体的に組み付けられ、下側に開放された丸鋸刃カバー4とを備えてなる。上記モータケース2の内部には、水平左右方向に延びる出力軸9aを有するモータ9(電動機)が該出力軸9aを上記ギヤボックス3内に突出させて収容固定され、この出力軸9aの外周にギヤ部10が形成されている。また、モータケース2の上部には電動丸鋸Aを操作するためのハンドル5が一体的に固定されている。
FIG. 2 schematically shows the configuration of an electric circular saw A as a portable electric cutting tool according to an embodiment of the present invention. This electric circular saw A includes a
上記ギヤボックス3内には、水平左右方向に延びる中間軸17及び鋸刃軸18が回転可能に支持され、中間軸17の左端部には上記モータ出力軸9aのギヤ部10に噛合しかつ該ギヤ部10よりも大径の第1中間ギヤ13が、また右端部には第1中間ギヤ13よりも小径の第2中間ギヤ14がそれぞれ回転一体に設けられている。一方、鋸刃軸18の左端部には上記第2中間ギヤ14に噛合しかつ該第2中間ギヤ14と略同径の第3中間ギヤ15が回転一体に設けられ、鋸刃軸18の右端部はギヤボックス3の外側に突出し、この突出部(右端部)に、その先端面に螺合する取付ボルト21によって丸鋸刃20が回転一体に取り付けられ、この鋸刃軸18への取付状態で丸鋸刃20の略上半部が上記丸鋸刃カバー4により覆われるようになっている。
An
そして、以上のモータ出力軸9aのギヤ部10及び第1〜第3中間ギヤ13〜15により、モータ9の出力軸9aの回転を減速して丸鋸刃20に伝達して、その丸鋸刃20を図2で反時計回り方向に回転駆動する伝動ギヤ機構12が構成されている。
The rotation of the
尚、上記ハウジング1の下側には定盤7が配設され、この定盤7は、前端部(図で右側端)がハウジング1の前端に締結部材6を介して回動可能に締結されており、その回動角度を調整することにより、丸鋸刃20の定盤7下側への突出量(電動丸鋸Aの切込み深さ)を加減するようになっている。
A
また、8はギヤボックス3の右端部に回動可能に支持された安全カバーで、図外のワークを切断する際にはワークに押されて回動しながらハウジング1の丸鋸刃カバー4内に入り込むようになっている。また、22は上記丸鋸刃カバー4の右壁部に開口された切粉排出口である。
Reference numeral 8 denotes a safety cover rotatably supported at the right end of the gear box 3. When cutting a workpiece (not shown), the safety cover 8 is pushed by the workpiece and is rotated while rotating inside the circular
図1は、以上の構成を持つ電動丸鋸Aのモータ9の回転速度(回転数)を制御するための速度制御装置A1の回路図を示す。この速度制御装置A1は、電動丸鋸Aのハンドル5に設けた操作スイッチ(図示せず)のON操作により商用電源100VACに接続されるもので、モータ9の回転速度を起動から所定のソフトスタート時間を経た後に定速運転領域の設定速度に到達させるソフトスタート機能を備えている。速度制御装置A1は専用IC30(U−211B)を有し、このIC30はソフトスタート機能及び回転数フィードバック機能を有する位相制御ICからなっている。上記モータ9は例えば整流子モータからなり、図1ではモータ9をその界磁コイル及びアマチュアコイルによって示している。
FIG. 1 shows a circuit diagram of a speed control device A1 for controlling the rotational speed (number of rotations) of the
上記IC30は、100VACからコンデンサC1、抵抗R1及びダイオードD1により形成される電源電圧を制御する電源電圧制御部31と、その電圧を監視する電圧監視部32と、IC30の7番ピンに接続されて、モータ9の回転数(回転速度)を検出する回転速度センサ43の出力パルス信号(周波数)を電圧に変換するF/V変換器33と、モータ9を起動時にソフトスタートさせるためのソフトスタート部34と、F/V変換器33の出力とIC30の6番ピンに接続された抵抗R13及び可変抵抗器VRにより設定される定速運転領域の設定回転数とを比較する制御アンプ35と、この制御アンプ35の出力に基づき位相制御を行う位相制御ブロック36と、位相制御ブロック36の出力により4番ピンに接続されているTRIAC44のゲート端子にトリガパルスを出力するパルス出力部37との他、電圧検出部38、電流検出部39、負荷制限部40、基準電圧部41等を有する。
The
上記ソフトスタート部34は、モータ9の回転速度を電源投入による起動から所定のソフトスタート時間を経た後に定速運転領域の設定速度に到達させるもので、そのソフトスタート時間は、IC30の12番ピンに接続されたコンデンサC3の値により決定され、この実施形態では例えば約0.7秒に設定されている。
The
また、IC30の11番ピンに接続されたコンデンサC7,C8及び抵抗R7を、モータ9に対する回転速度フィードバック制御(位相制御電圧)の応答性を鈍くするように設定することで、上記ソフトスタート機能の終了時、モータ9の回転速度が上記定速運転領域の設定速度(最適切削速度)を一旦超えた後に該設定速度に低下するオーバーシュート制御を強制的に行うようになっており、この実施形態では、上記コンデンサC7,C8及び抵抗R7により、オーバーシュート制御を行うための速度制御手段46が構成されている。
Further, by setting the capacitors C7 and C8 and the resistor R7 connected to the 11th pin of the
したがって、上記実施形態においては、電動丸鋸Aの操作スイッチのON操作により、速度制御装置A1に100VACが入力されると、コンデンサC1、抵抗R1及びダイオードD1によりIC30に電源が供給される。IC30のパルス出力部37から4番ピンによりTRIAC44のゲート端子にトリガパルスが出力され、モータ9が起動されて回転し始める。
Therefore, in the above embodiment, when 100 VAC is input to the speed control device A1 by turning on the operation switch of the electric circular saw A, power is supplied to the
また、回転数センサ43によってモータ9の回転数が検出され、その回転数情報はIC30の7番ピンによってF/V変換器33に入力されてパルス数に応じた電圧に変換される。
The rotation speed of the
そして、抵抗R13及び可変抵抗器VRにより設定された設定回転数に対応する電圧がIC30の10番ピンを経て制御アンプ35の+極へ入力され、この制御アンプ35において、−極に入力されて電圧に変換された上記モータ回転数の電圧と比較され、制御アンプ35の出力により位相制御ブロック36及びパルス出力部37を介してTRIAC44の導通角が変えられ、センサ43により検出されたモータ9の回転数が設定回転数になるようにフィードバック制御が行われる。
A voltage corresponding to the set rotational speed set by the resistor R13 and the variable resistor VR is input to the positive pole of the
ここで、仮に、IC30の11番ピンに接続されたコンデンサC7,C8及び抵抗R7の値により決定される回転速度フィードバック制御(位相制御電圧)の応答性を高く(良く)するか、又は突入電流をなくしたり小さくしたりすれば、図3で破線にて示すように、加速運転領域から定速運転領域(設定速度領域)への移行時において、起動時の過渡的に回転数が増加する現象であるオーバーシュートを減少させることができる。しかし、そのオーバーシュートを小さくすると、加速運転領域から定速運転領域へ移行する時点のポイントCにおいて、加速度が急激に0或いは小さくなり、起動時とは逆の反動(図2の矢印aに示すように、ハンドル5を持った手を支点にして丸鋸Aの前側を持ち上げようとする力)を生じることとなる。
Here, suppose that the responsiveness of the rotational speed feedback control (phase control voltage) determined by the values of the capacitors C7 and C8 and the resistor R7 connected to the 11th pin of the
しかし、この実施形態に係る電動丸鋸Aでは、上記コンデンサC7,C8及び抵抗R7の値が、上記回転速度フィードバック制御(位相制御電圧)の応答性を低く(鈍く)するように設定されているので、図3で実線にて示すように、加速運転領域から定速運転領域(設定速度領域)への移行時にモータ9の回転数が強制的に増加(増速)されてオーバーシュートが生じ、切断作業に最適とされる速度である設定速度v1を一旦超え、その後に設定速度v1へ滑らかに移行する。このように、ソフトスタート終了時のモータ9の回転数(速度)を一旦、設定速度よりもオーバシュートさせた後に、設定速度まで滑らかに移行するようにしたため、上記の如き起動時とは逆の反動を抑制でき、電動丸鋸Aの操作性を向上させることができることとなる。例えば図3の破線はC7を3.3μF、C8を0.22μF、抵抗R7を22KΩとしたものであるのに対し、実線はC7を3.3μF、C8を0.22μF、抵抗R7を33KΩとしたものである。
However, in the electric circular saw A according to this embodiment, the values of the capacitors C7 and C8 and the resistor R7 are set so as to lower (dull) the responsiveness of the rotational speed feedback control (phase control voltage). Therefore, as shown by a solid line in FIG. 3, the rotational speed of the
すなわち、ソフトスタート時間を長く取ることなく、起動時とは逆の反動を抑制することができるようになるので、電動丸鋸Aを使用する作業者にとって、起動時、回転速度が設定速度に達するまでのソフトスタートによる待ち時間を必要以上に長くする必要がなくなり、よって、電動丸鋸Aの作業性を損なうことなく、その操作性を向上させることができる。 That is, since it becomes possible to suppress the reaction opposite to that at the time of starting without taking a long soft start time, the rotation speed reaches the set speed at the time of starting for the operator who uses the electric circular saw A. Thus, it is not necessary to make the waiting time due to the soft start longer than necessary, so that the operability of the electric circular saw A can be improved without impairing the workability.
(その他の実施形態)
尚、上記実施形態では、モータ9に対する回転速度フィードバック制御(位相制御電圧)の応答性を鈍くすることで、オーバーシュート制御を行うようにしているが、本発明は上記方法に限定されず、他の方法によりオーバーシュート制御を行うようにしてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the overshoot control is performed by slowing down the response of the rotational speed feedback control (phase control voltage) to the
また、上記実施形態は、電動丸鋸Aに適用した例であるが、本発明は電動丸鋸A以外の携帯用電動切断工具にも適用できるのは勿論であり、同様の作用効果を奏することができる。 Moreover, although the said embodiment is an example applied to the electric circular saw A, of course, this invention is applicable also to portable electric cutting tools other than the electric circular saw A, and there exists the same effect. Can do.
本発明は、携帯用電動切断工具のソフトスタートによる待ち時間を必要以上に長くすることなく、起動時とは逆の反動を抑制して、その作業性と操作性との両立を図ることができるので、極めて有用で産業上の利用可能性が高い。 The present invention makes it possible to achieve both workability and operability by suppressing a reaction opposite to that at the time of activation without unnecessarily increasing the waiting time due to soft start of the portable electric cutting tool. Therefore, it is extremely useful and has high industrial applicability.
A 電動丸鋸(携帯用電動切断工具)
A1 速度制御装置
1 ハウジング
9 モータ(電動機)
12 伝動ギヤ機構
20 丸鋸刃
30 IC
43 回転数センサ
46 速度制御手段
A Electric circular saw (portable electric cutting tool)
A1
12
43
Claims (3)
上記ソフトスタート機能の終了時、電動機の回転速度が上記定速運転領域の設定速度を一旦超えた後に該設定速度に低下するように電動機の回転速度のオーバーシュート制御を強制的に行う速度制御手段を設けたことを特徴とする携帯用電動切断工具の速度制御装置。 In the speed control device for a portable electric cutting tool having a soft start function for reaching the set speed in the constant speed operation region after passing a predetermined soft start time from the start of the rotation speed of the electric motor,
Speed control means for forcibly performing overshoot control of the rotation speed of the motor so that the rotation speed of the motor once decreases beyond the set speed in the constant speed operation region at the end of the soft start function. A speed control device for a portable electric cutting tool characterized by comprising:
速度制御手段は、電動機に対する回転速度フィードバック制御の応答性を鈍くすることで、オーバーシュート制御を行うものであることを特徴とする携帯用電動切断工具の速度制御装置。 In the speed control device of the portable electric cutting tool according to claim 1,
A speed control device for a portable electric cutting tool, characterized in that the speed control means performs overshoot control by reducing the responsiveness of the rotational speed feedback control to the electric motor.
携帯用電動切断工具は電動丸鋸であることを特徴とする携帯用電動切断工具の速度制御装置。 In the speed control device of the portable electric cutting tool according to claim 1 or 2,
A speed control device for a portable electric cutting tool, wherein the portable electric cutting tool is an electric circular saw.
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