JP2007284996A - 結束機 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧が低下してもモータを正常に作動させ、非結束体を結束体で結束することができる結束機を提供すること。
【解決手段】モータ４を作動させ被結束体９を結束体８で結束する、以下の要件を備えることを特徴とする結束機Ａ。
（イ）上記結束機Ａは上記モータ４を制御する制御回路１１に電圧を供給する制御用電源ＶＣＣと、上記モータ４に電力を供給するためのゲート回路１０を駆動するための駆動用電源ＶＩＮを有すること
（ロ）上記制御回路１１は上記駆動用電源ＶＩＮの電圧の降下時には昇圧手段１２を制御して上記駆動用電源ＶＩＮを昇圧すること
【選択図】図２

Description

本発明は、結束機、詳しくはバッテリを駆動源にモータを作動させて被結束体を結束体で結束する結束機であって、モータを駆動する駆動電源の電圧降下時には昇圧してモータを作動させる結束機に関するものである。

従来バッテリの電圧を監視し、電圧が降下するとモータが正常に作動しないので、電圧を監視し、電圧が降下した場合はモータが作動しないようにした結束機が本出願人より提案されている。この結束機は、電圧検出回路と検出信号保持回路を備え、電圧検出回路の検出電圧が基準電圧以下に降下すると、検出信号保持回路の出力が反転してその状態を保持するようにし、検出信号保持回路の出力が反転した状態では手動スイッチからトリガ信号を入力しても、トリガ信号制御回路から制御信号が出力されないようにしたもので、電池の交換によって検出信号保持回路をリセットしない限りモータは起動しないようにしたものである（例えば、特許文献１）。
実開平５−１０２０８号公報

本発明が解決しようとする問題点は、上述の結束機の場合、電圧が降下し、作動中にモータが動かなくなるとトラブルが発生するので電圧が降下した場合はモータを起動させないようにしたものであるが、電圧の降下原因として使用環境（温度の低下）が影響し、低温時には電圧の降下も考えられ、バッテリ電圧が基準電圧以下になるとモータが起動しなくなる恐れがあった。

本発明は、上記問題点を解決し、バッテリの電圧が環境の変化で低下してもモータを正常に作動させることができる結束機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明に係る結束機は、モータを作動させ被結束体を結束体で結束する、以下の要件を備えることを特徴とする。
（イ）上記結束機は上記モータを制御する制御回路に電圧を供給する制御用電源と、上記モータに電力を供給するためのゲート回路を駆動するための駆動用電源を有すること
（ロ）上記制御回路は上記駆動用電源の電圧の降下時には昇圧手段を制御して上記駆動用電源を昇圧すること
なお、前記昇圧手段をチャージポンプ回路で構成し、前記駆動用電源の電圧の降下時には前記制御部は上記チャージポンプ回路を制御して前記駆動用電源を前記制御用電源で昇圧させるようにすればよい。

また、前記昇圧手段を昇圧チョッパ回路で構成し、前記駆動用電源の電圧の降下時には上記昇圧チョッパ回路で前記駆動用電源を昇圧させるようにしてもよい。

本発明によれば、極低温などでバッテリの電圧降下が発生しても昇圧手段でモータ駆動用の駆動電源の昇圧を図ることにより、バッテリの電圧の低下による結束機の動作阻害を回避することができ、使用環境の影響を受けることなく作動させることができる結束機を提供することができる。

本発明に係る結束機Ａの一例を示し、本発明ではこの結束機Ａが鉄筋を結束する鉄筋結束機の場合について説明する。この鉄筋結束機Ａは、カートリッジ１から結束体であるワイヤ８を送りモータ２でガイドアーム３に送り出し、被結束体である鉄筋９に巻き回した後、ねじりモータ４を回転させて鉄筋９をワイヤ８で結束するもので、送りモータ２を正回転させワイヤ８を鉄筋９に巻き回した後、ねじりモータ４を正回転させてスリーブ（作業部）５を前方にスライド移動させると先端に設けたフック６がワイヤ８を掴んだ後、送りモータ２を逆回転させてワイヤ８の弛みをとり、再びねじりモータ４を正回転させてスリーブ５を前進させると、このスリーブ５に連係したカッター７が作動してワイヤ８がカットされる。

フック６は鉄筋９に巻きまわされたワイヤ８の一部を掴んだ状態になっているので、ねじりモータ４をさらに正回転させスリーブ５をさらに前進させると、スリーブ５の回転を抑制している図示しない爪から外れ、スリーブ５が回転を始めると、スリーブ５の先端に設けたフック６も一体となって回転し、掴んでいるワイヤ８をねじって鉄筋９を結束し、結束が終わるとねじりモータ４を逆回転させ、フック６によるワイヤ８の掴みをリリースし、スリーブ５を原点に復帰させるようになっている公知の結束機である。

図２は、上記結束機の電気的構成を示すブロック図で、この結束機はモータ４を駆動するゲート回路（インバータ回路）１０のゲートトランジスタとしてＦＥＴ（Ｆｅａｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用されているが、このＦＥＴは電圧が低下すると作動しなくなり、結果としてモータ４に駆動電流が流れなくなりモータが回転しなくなる問題があるため、制御回路（マイコン）１１は昇圧手段であるチャージポンプ回路１２を作動させ、電源ＶＩＮ１３に電源ＶＣＣ１４を嵩上げした電源ＶＩＮＶＣＣ１５を作り、インバータ回路１０を可動できるようにしている。

具体的には、電源としてはＤＣ９．６ＶのＮｉＭＨ電池（ニッケル水素電池）１６を用い、このＮｉＭＨ電池（以下、バッテリという）１６からモータ４を駆動する駆動電源ＶＭＭ１７、ＦＥＴ駆動用の電源ＶＩＮ１３、制御用の電源ＶＣＣ１４の３種類の電源を作り出し、本発明では各電圧は常温では、図３（ａ）に示すように、電源ＶＭＭ１７、電源ＶＩＮ１３はそれぞれ９．６ボルト、電源ＶＣＣ１４は３．３ボルトであるが、低温環境下では、図３（ｂ）に示すように、バッテリの電圧が下がり電源ＶＭＭ、電源ＶＩＮが５．０ボルト以下になっても、電源ＶＣＣ１４は電源ＶＭＭ１７から作っているので３．３Ｖを維持することができ、温度がＦＥＴが作動しなくなる温度になったときには制御回路（マイコン）はチャージポンプ回路１２をＯＮし、図３（ｄ）に示すように、、電源ＶＩＮの電圧を電源ＶＣＣで嵩上げするようにしたものである。

このチャージポンプ回路１２は、図４に示すように、抵抗とコンデンサとインバータで構成された公知の発振回路２０で電圧が印加されるとａ点の電圧が、図５（ａ）に示すように上昇すると、発振回路２０の出力（ｂ点）はＨｉからＬｏになる。次にａ点電圧が低下し、再びｂ点はＬｏからＨｉになり、それを繰り返すことにより電源ＶＣＣと同じ電圧波高値のパルス（図５（ｂ）参照）が出力され、電流供給回路２１の出力（ｃ点）からは発振回路２０の出力が反転した状態のパルス（図５（ｃ）参照）が出力される。ｃ点がＬｏの期間に電源ＶＩＮからダイオードＤ１を通じてコンデンサＣ６への充電（約ＶＩＮ電圧）を行なう。ｃ点がＨｉに転ずるとダイオードＤ２のアノード端子（ｄ点）は電源ＶＩＮ＋電源ＶＣＣの電位（＞Ｄ２のカソード端子ｅ点：ＶＩＮＶＣＣ電位）となる。この時ダイオードＤ２を通じてコンデンサＣ９に充電を行なう（約ＶＣＣ電圧）。これにより、電源ＶＩＮ１３の電圧に電源ＶＣＣ１４の電圧が嵩上げされることになり、ＦＥＴを駆動できる状態を維持することができる。

なお、制御回路によるチャージポンプ回路１２の制御は、図６（ａ）のフローチャート図に示すように、環境温度が０℃以下になった場合は強制的にチャージポンプ回路１２をＯＮしてモータ４を駆動するようにし、環境温度が０℃以下にならない状態であっても電源ＶＩＮの電圧が５Ｖ以下になった場合は、チャージポンプ回路１２をＯＮするように設定しても良いし、図６（ｂ）のフローチャート図に示すように、予めチャージポンプ回路１２を作動させる条件でスタートし、環境温度が５℃以上若しくは電源ＶＩＮが６Ｖ以上でなければそのままチャージポンプ回路１２をＯＮさせてモータ４を駆動し、環境温度が５℃以上であり、電源ＶＩＮの電圧が６Ｖ以上であれば、チャージポンプ回路１２をＯＦＦしてモータ４を駆動させるようにしてもよい。

但し、電源ＶＩＮの低下を電源ＶＭＭを検出して予見できる場合、電源ＶＭＭをもって判定をしても発明の本質を損なわない。

また、上述の昇圧手段はチャージポンプ回路に限定されるものではなく、昇圧チョッパ回路を使用するようにしても構わない。この昇圧チョッパ回路は、図７に示すように、駆動用電源ＶｍｍＯＵＴの電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧して検出し、この検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒとの差分を増幅回路３０で増幅する。検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒより低くなったときは、増幅回路３０の出力電圧が上がり、三角波発生回路３１の信号との比較結果（比較回路３２の出力ＰＷＭ信号）が、Ｈｉデューティが広がる方向に出力され、スイッチング素子３３のＯＮデューティを大きくする。スイッチング素子３３がＯＮする期間でチョークコイル３４にバッテリ３５からの電流を蓄積し、ＯＦＦの期間でダイオード３６を介して平滑コンデンサ３７に放出することにより、昇圧したＶｍｍＯＵＴとなって出力されるようになっている。

上記スイッチング素子３３のＯＮ／ＯＦＦデューティが１００％ＯＦＦならばＶｍｍＯＵＴはＶｍｍと同じ電圧になり、５０％ＯＦＦならばＶｍｍＯＵＴはＶｍｍの２倍の電圧になる。Ｖｍｍの電圧が低下しなければ、検出電圧Ｖｄは基準電圧Ｖｒよりも高くなり、増幅回路３０の出力電圧は下がるため、比較回路３２の出力はスイッチング素子３３をＯＦＦし、昇圧チョッパ回路は作動することはない。このように、昇圧チョッパ回路を使えば、Ｖｍｍの電圧低下に対してスイッチング素子のデューティを変化させて昇圧比を制御し、駆動電圧を安定に供給することができる。

上述のように、環境温度がバッテリの電圧に大きく影響する場合は、チャージポンプ回路又は昇圧チョッパ回路を用いてＦＥＴの駆動電圧を上昇させることにより、低温の環境においても正常にモータを作動させることができる結束機を実現することができる。

本発明に係る結束機の一例を示す説明図 上記結束機のブロック図 （ａ）〜（ｄ）はチャージポンプ回路のＯＮ／ＯＦＦにおける駆動電圧の変化の説明図 チャージポンプ回路の説明図 （ａ）〜（ｅ）はチャージポンプ回路による電圧の変化を説明するタイムチャート図 （ａ）（ｂ）はチャージポンプ回路の制御を説明するフローチャート図 昇圧チョッパ回路の説明図

符号の説明

４ モータ
１０ ゲート回路（インバータ回路）
１１ 制御回路（マイコン）
１２ 昇圧手段（チャージポンプ回路）
Ａ 結束機
ＶＣＣ 制御用電源
ＶＩＮ 駆動用電源

Claims (3)

1. モータを作動させ被結束体を結束体で結束する、以下の要件を備えることを特徴とする結束機。
   （イ）上記結束機は上記モータを制御する制御回路に電圧を供給する制御用電源と、上記モータに電力を供給するためのゲート回路を駆動するための駆動用電源とを有すること
   （ロ）上記制御回路は上記駆動用電源の電圧の降下時には昇圧手段を制御して上記駆動用電源を昇圧すること
2. 前記昇圧手段はチャージポンプ回路で構成され、前記駆動用電源の電圧の降下時には前記制御部は上記チャージポンプ回路を制御して前記駆動用電源を前記制御用電源で昇圧させる、請求項１記載の結束機。
3. 前記昇圧手段は昇圧チョッパ回路で構成され、前記駆動用電源の電圧の降下時には上記昇圧チョッパ回路で前記駆動用電源を昇圧させる、請求項１記載の結束機。
   

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