JP2013066961A - Power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電動工具、殊に動力源であるモータの温度過昇防止に関するものである。 The present invention relates to prevention of overheating of a power tool, particularly a motor as a power source.
モータを動力源とする電動工具においては、通常作業であれば、図5に示すように連続使用してもモータ温度はモータが発煙や発臭する温度limitに至るまで上昇することはないが、高負荷作業を連続で行えば上記温度limitに至ることになるとともに、モータロックが頻繁に生ずるような過酷作業であれば上記温度limitに早期に達して、発煙や発臭、あるいはモータの駆動素子の破壊などが生ずることになる。 In a power tool using a motor as a power source, if it is a normal operation, the motor temperature does not rise until reaching a temperature limit at which the motor emits smoke or smells even if it is continuously used as shown in FIG. If the high load work is continuously performed, the temperature limit is reached, and if the work is severe such that the motor is frequently locked, the temperature limit is reached at an early stage to generate smoke, odor, or a motor drive element. Will be destroyed.
このために、サーミスタなどの温度検出素子をモータもしくはモータ近傍に設置してモータ温度を監視し、モータ温度が所定温度に達すればモータを停止させてしまうことがなされている(特許文献1参照)。この場合、検出されるモータ温度が所定温度以下に下がるまで、トリガスイッチをいったんオフしてからオンにしても、モータが回転しない。 For this reason, a temperature detection element such as a thermistor is installed in the motor or in the vicinity of the motor to monitor the motor temperature, and the motor is stopped when the motor temperature reaches a predetermined temperature (see Patent Document 1). . In this case, the motor does not rotate even if the trigger switch is turned off and then on until the detected motor temperature falls below the predetermined temperature.
ところで、温度検出素子として常用されるサーミスタは、熱時定数を持っているために温度検出は数十秒程度の遅れを伴うことから、過酷作業時であれば、モータの実際の温度は上記温度limitを超えているのに、温度検出の遅れでモータへの通電が継続される場合がある。 By the way, a thermistor that is commonly used as a temperature detection element has a thermal time constant, and therefore temperature detection involves a delay of about several tens of seconds. Although the limit is exceeded, there is a case where energization of the motor is continued with a delay in temperature detection.
温度検出の遅延を考慮して、上記所定温度を上記温度limitよりかなり低めに設定すると、モータ温度がさほど高温でないにもかかわらず、モータが停止してしまって作業性が著しく低下する。また、温度上昇のためにモータが強制的にオフとなれば、モータを再起動させることができる状態となるまで、かなりの時間が必要となり、この点でも作業性が低下する。 If the predetermined temperature is set to be considerably lower than the temperature limit in consideration of a delay in temperature detection, the motor stops and the workability is remarkably lowered even though the motor temperature is not so high. Further, if the motor is forcibly turned off due to a temperature rise, a considerable amount of time is required until the motor can be restarted.
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、作業性を低下させることがない上にモータ温度上昇に対する安全性を高めることができる電動工具を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a point, and makes it a subject to provide the electric tool which can improve the safety | security with respect to a motor temperature rise, without reducing workability | operativity.
本発明は、駆動源としてのモータの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の出力に応じて上記モータの回転を制御する制御回路とを備えている電動工具において、
電源としての電池の電圧を検出する電圧検出手段を備えており、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔVの値が設定値を超えるとき、上記制御回路は回転中のモータのその後の回転を所定時間Mmax後に強制停止もしくは強制的に低回転数とするとともに、その後のモータの再起動を所定時間Sminだけ制限することに特徴を有している。
The present invention provides a power tool including a temperature detection unit that detects a temperature of a motor as a drive source, and a control circuit that controls the rotation of the motor according to an output of the temperature detection unit.
Voltage detecting means for detecting the voltage of the battery as a power source is provided, and when the value of the battery voltage during operation decreases per unit time -ΔV exceeds the set value, the control circuit performs the subsequent operation of the rotating motor. It is characterized in that the rotation is forcibly stopped after a predetermined time Mmax or is forced to a low rotation speed, and the subsequent restart of the motor is limited for a predetermined time Smin.
上記制御回路は、作業開始時のモータ温度に応じて、上記設定値や上記所定時間Mmax,Sminを変更することが好ましい。 The control circuit preferably changes the set value and the predetermined times Mmax and Smin according to the motor temperature at the start of work.
また、所定時間Mmax後にモータを強制停止もしくは強制的に低回転数とする状態にあるとき、上記制御回路は、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔVの値が他の設定値を超えたならば、強制停止もしくは強制的に低回転数とする所定時間Mmaxを短くすることや。モータの再起動を制限する所定時間Sminを長くすることが好ましい。 Further, when the motor is forcibly stopped after a predetermined time Mmax or in a state where the motor is forcibly set to a low rotation speed, the control circuit reduces the battery voltage during operation per unit time -ΔV is set to another set value. If it exceeds, the predetermined time Mmax for forcibly stopping or forcibly reducing the rotation speed may be shortened. It is preferable to lengthen the predetermined time Smin for limiting the restart of the motor.
さらに上記制御回路は、電池の残容量に応じて、上記設定値や上記所定時間Mmax,Sminを変更するものであってもよい。 Further, the control circuit may change the set value or the predetermined times Mmax and Smin according to the remaining capacity of the battery.
上記制御回路は、所定時間Mmax後にモータを強制停止もしくは強制的に低回転数とする状態にあるとき、およびモータの再起動を制限している状態にあるとき、これらを使用者に報知する報知手段を備えていることも好ましい。
ユーザーの使い勝手を損なうことなく、モータ温度検出の遅れをより軽減させ、モータ温度上昇による発煙、発臭防止、制御素子の破壊防止のためになされたものである。
When the control circuit is in a state where the motor is forcibly stopped or forcibly set to a low rotational speed after a predetermined time Mmax, and when the restart of the motor is restricted, a notification is issued to notify the user of these. It is also preferable to provide means.
This was made to further reduce the delay in detecting the motor temperature without impairing the user's convenience, and to prevent smoke, odor, and destruction of the control element due to the motor temperature rise.
本発明においては、温度検出素子で検出されるモータ温度が実際のモータ温度を反映できなくても、電池電圧の低下からモータ温度上昇を予測してモータの動作を規制してしまうものであり、しかも直ちにモータを停止させたり回転数を低下させたりするのではなく、所定時間後に停止させたり回転数を低下させるために、モータ温度がさほど高くない状態で規制を加えてしまうことがなく、加えるにモータの再起動の制限も所定時間Smin内でよいものであり、このために発煙・発臭の防止やモータ駆動素子の破壊の防止を図ることができると同時に、作業性を低下させてしまうこともないものである。 In the present invention, even if the motor temperature detected by the temperature detecting element cannot reflect the actual motor temperature, the motor temperature is predicted to be increased from the battery voltage decrease, and the motor operation is restricted. Moreover, instead of immediately stopping the motor or reducing the rotational speed, it is possible to stop the motor after a predetermined time or to reduce the rotational speed. In addition, the motor restart limit may be within the predetermined time Smin, and therefore, it is possible to prevent smoke / odor generation and to prevent the motor drive element from being destroyed, and at the same time, reduce workability. It is nothing.
本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図2に本発明に係る電動工具のブロック回路図を示す。図中1はモータMを動力源とする工具本体、2は電源である二次電池Bを備えた電池パックであり、工具本体1に対して着脱自在とされている電池パック2内には、電池状態監視部20を備えている。
The present invention will be described in detail based on an example of an embodiment. FIG. 2 shows a block circuit diagram of an electric tool according to the present invention. In the figure,
工具本体1内に配されたモータMにはこのモータMの温度検出用のサーミスタからなる温度検出素子10が設置されており、温度検出素子10で検出された温度は、モータMの駆動用のFETからなる駆動素子11の動作制御のためのマイクロコンピュータからなる制御回路12に送られる。
The motor M disposed in the
また、モータMに直列に接続されたトリガスイッチ3のオンオフ情報がトリガスイッチ検出ブロック14を通じて入力される上記制御回路12には、電池電圧検出回路13が接続されて電池電圧VB情報も入力されるようになっている。図中15は動作表示のための表示回路である。
The
この電動工具では、トリガスイッチ3をオンとした時、制御回路12は駆動素子11をオンとしてモータMに通電することでモータMを動作させる。そして、温度検出素子10で検出されるモータ温度Tmが上昇し、前記温度limitを超えて発煙や発臭に至ったり、あるいは駆動素子11が破壊されてしまうことを防ぐために、ここでは電源である二次電池20の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔVの値を基にして次の制御を行っている。
In this electric power tool, when the
すなわち、温度検出素子10で検出されるモータ温度Tmが、ある設定値以上(例えば80℃)になるととともに、電池電圧検出回路13で検出した電池電圧VBの単位時間当たりの電圧低下−ΔVの値が予め設定した値を超えた場合、この時点からの駆動時間が予め設定されている駆動上限時間Mmaxを超えた瞬間に、制御回路12は駆動素子11をオフとしてモータMを強制停止させる。また、強制停止時間が予め設定されている休止下限時間Sminを超えた時点で、モータMの強制停止を解除し、その時にトリガスイッチ3がオンであればモータMを回転させる。
That is, when the motor temperature Tm detected by the
また、作業負荷が大であるほど大電流が流れて、電池電圧VBの単位時間当たりの低下の値も大きくなることから、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値に応じて駆動上限時間Mmaxと休止下限時間Sminの値を変えることが好ましい。表1に示す例では、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値が大きいほど、駆動上限時間Mmaxを短く、休止下限時間Sminを長くしている。図1に示すタイムチャートは、表1に基づく制御を行った時のモータ温度と電池電圧の変化を示している。 Further, since the larger the work load, the larger the current flows and the value of the decrease in the battery voltage VB per unit time becomes larger. Therefore, the upper limit of the drive according to the value of the decrease in the battery voltage VB per unit time −ΔV. It is preferable to change the values of the time Mmax and the pause lower limit time Smin. In the example shown in Table 1, the drive upper limit time Mmax is shortened and the suspension lower limit time Smin is lengthened as the value of the decrease in battery voltage VB per unit time −ΔV increases. The time chart shown in FIG. 1 shows changes in motor temperature and battery voltage when control based on Table 1 is performed.
なお、モータMの駆動時間を制限することになるための初期条件に、温度検出素子10で検出されるモータ温度Tmがある設定値を超えることを入れている実施例で説明したが、このモータ温度Tmに関係なく、上記電圧低下−ΔVの値だけを条件として駆動制限を行うようにしてもよい。
In addition, although the motor temperature Tm detected by the
逆に、温度検出素子10で検出される作業開始時のモータ温度Tmと、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値とに応じて駆動上限時間Mmaxと休止下限時間Sminの値を設定してもよい。表2に一例を示す。もちろん、作業開始時のモータ温度が高いほど、駆動上限時間Mmaxを短く、休止下限時間Sminを長くする。図3はこのような制御を行う場合のモータ温度と電池電圧の変化を示したタイムチャートである。
On the contrary, the drive upper limit time Mmax and the stop lower limit time Smin are set according to the motor temperature Tm at the start of the operation detected by the
ところで、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値が予め定めた値を超えたことから駆動上限時間Mmaxが設定された状態で作業を続行している時、負荷が急に大きくなったために、モータ温度の上昇も急なものとなり、駆動上限時間Mmaxに達するまでにモータ温度が温度limitを超えてしまう場合が考えられる。 By the way, when the operation is continued in a state where the drive upper limit time Mmax is set because the value of the decrease in battery voltage VB per unit time -ΔV exceeds a predetermined value, the load suddenly increases. In addition, the motor temperature rises suddenly, and the motor temperature may exceed the temperature limit before reaching the drive upper limit time Mmax.
この点からすれば、駆動上限時間Mmaxが設定された状態においても、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値の監視を行い、この値がさらに大きな閾値に達した時点で、駆動上限時間Mmaxをより短い値に変更することが好ましい。表3はこのような制御を行うためのテーブル内容を示している。 From this point of view, even when the drive upper limit time Mmax is set, the battery voltage VB is monitored for a decrease per unit time -ΔV, and when this value reaches a larger threshold value, the drive upper limit is reached. It is preferable to change the time Mmax to a shorter value. Table 3 shows the contents of a table for performing such control.
駆動上限時間Mmaxをより短い値に変更するだけでなく、表4に示すように、休止下限時間Sminをより長い値に変更することも行えば、さらに確実にモータ温度の過昇を防ぐことができる。 Not only changing the drive upper limit time Mmax to a shorter value but also changing the lower limit stop time Smin to a longer value as shown in Table 4 can prevent the motor temperature from rising excessively. it can.
なお、上記の各例では、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値の判定値を、作業開始時のモータ温度にかかわらず同じとしているが、作業開始時のモータ温度に応じて、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値の判定値を変えるようにしてもよい。また、判定値として、−0.5V/1秒と、−0.75V/1秒と、−1V/1秒とを各表で示しているが、これらは一例であり、これらの数値に限定されるものではない。駆動上限時間Mmax及び休止下限時間Sminの値や他の数値についても同様である。 In each of the above examples, the determination value of the value of the decrease in battery voltage VB per unit time −ΔV is the same regardless of the motor temperature at the start of work, but depending on the motor temperature at the start of work, You may make it change the determination value of the value of the fall of the battery voltage VB per unit time-(DELTA) V. Moreover, although -0.5V / 1 second, -0.75V / 1 second, and -1V / 1 second are shown in each table as judgment values, these are examples and are limited to these numerical values. Is not to be done. The same applies to the values of the drive upper limit time Mmax and the stop lower limit time Smin and other numerical values.
また、電池電圧VBの単位時間当たりの低下−ΔVの値の判定値や、駆動上限時間Mmaxと停止後の休止下限時間Sminを、電池の残容量に応じても変化させてもよい。表2に示したものに、電池残容量も反映させるようにした場合の一例を表5及び図4に示す。作業開始時の電池電圧VBによって、満タン域、通常域、空域の領域を判断し、−ΔV値、駆動上限時間Mmax、休止下限時間Sminをその領域ごとに違う設定値とする。表3及び表4に示したものに電池残容量を反映させるようにしてもよいのはもちろんである。 Further, the determination value of the value of the decrease in battery voltage VB per unit time −ΔV, the driving upper limit time Mmax and the stop lower limit time Smin after stopping may be changed depending on the remaining capacity of the battery. An example of the case where the remaining battery capacity is reflected in the table 2 is shown in Table 5 and FIG. Based on the battery voltage VB at the start of the operation, the full, normal, and air regions are determined, and the −ΔV value, the drive upper limit time Mmax, and the stop lower limit time Smin are set to different set values for each region. Of course, the remaining battery capacity may be reflected in the ones shown in Tables 3 and 4.
このほか、強制上限時間Max内のモータM動作であることや、休止下限時間Smin内の強制停止であることは、前記表示回路15を用いて使用者に報知することが好ましい。該表示回路15としては、例えばLEDの点灯や点滅を利用することができる。駆動上限時間Mmax内の動作に関しては、駆動上限時間Mmaxに近づくにつれて点滅速度が速くなるようにすると、使用者にしてみれば駆動上限時間Mmax内の動作であることに加えて、駆動上限時間Mmaxに達するまでの時間を容易に判別することができる。
In addition, it is preferable to notify the user of the operation of the motor M within the forced upper limit time Max or the forced stop within the suspension lower limit time Smin using the
M モータ
1 工具本体
2 電池パック
10 温度検出素子
11 駆動素子
12 制御回路
13 電池電圧検出回路
Claims (6)
電源としての電池の電圧を検出する電圧検出手段を備えており、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔVの値が設定値を超えるとき、上記制御回路は回転中のモータのその後の回転を所定時間Mmax後に強制停止もしくは強制的に低回転数とするとともに、その後のモータの再起動を所定時間Sminだけ制限することを特徴とする電動工具。 In an electric tool comprising temperature detection means for detecting the temperature of a motor as a drive source, and a control circuit for controlling the rotation of the motor according to the output of the temperature detection means,
Voltage detecting means for detecting the voltage of the battery as a power source is provided, and when the value of the battery voltage during operation decreases per unit time -ΔV exceeds the set value, the control circuit performs the subsequent operation of the rotating motor. An electric tool characterized in that the rotation is forcibly stopped after a predetermined time Mmax or the rotation speed is forcibly reduced, and the subsequent restart of the motor is limited by a predetermined time Smin.
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