JP2015027710A - Electric power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータによりドライバビット等の作業具を駆動するようにした電動工具に関する。 The present invention relates to an electric power tool configured to drive a work tool such as a driver bit by a motor.
モータを駆動源として作業具を駆動するようにした電動工具には、ドライバドリル、インパクトドライバ、カッター、ディスクグラインダ等がある。ドライバドリルは、先端工具とも言われる作業具をドライバビットとし、これを回転駆動して被駆動部材のねじ締め作業や穴あけ作業を行うために使用する電動工具である。インパクトドライバやインパクトレンチは、先端工具に打撃力つまりインパクトを与えるようにした電動工具であり、インパクトレンチにはねじ等の被駆動部材の種類に応じたソケットが装着される。カッターは円板形状の切断砥石や鋸刃を作業具として、木材やコンクリートにすじ付けしたり切断したりするために使用される。ディスクグラインダは研削砥石を先端工具としてこれを回転駆動して研削作業を行うための電動工具である。 Examples of the electric tools configured to drive a work tool using a motor as a drive source include a driver drill, an impact driver, a cutter, and a disc grinder. The driver drill is a power tool that is used to perform a screw tightening operation or a drilling operation of a driven member by using a working tool, also referred to as a tip tool, as a driver bit and rotating it. The impact driver and the impact wrench are electric tools designed to give impact force, that is, impact to the tip tool, and the impact wrench is attached with a socket corresponding to the type of driven member such as a screw. The cutter is used to streak or cut wood or concrete using a disc-shaped cutting wheel or saw blade as a work tool. The disc grinder is a power tool for performing a grinding operation by rotationally driving a grinding wheel as a tip tool.
このような電動工具においては、作業対象物の種類に応じて、モータによる作業具の回転数が作業者により設定される。モータの回転数を設定する方式としては、従来、デューティ比を変化させるPWM制御があり、デューティ比を変化させることによりモータのコイルに供給される電圧が制御される。デューティ比制御により回転数を制御するようにした電動工具においては、高回転を得るためには低トルクのモータを使用しなければならならない。低トルクのモータが搭載された電動工具においては、重負荷時には過負荷保護回路によってモータを停止させるようにしている。 In such an electric tool, the number of rotations of the work tool by the motor is set by the operator in accordance with the type of work object. As a method for setting the rotation speed of the motor, conventionally, there is PWM control for changing the duty ratio, and the voltage supplied to the motor coil is controlled by changing the duty ratio. In an electric tool whose rotational speed is controlled by duty ratio control, a low-torque motor must be used in order to obtain high rotation. In a power tool equipped with a low-torque motor, the motor is stopped by an overload protection circuit when the load is heavy.
特許文献1には、複数のコイルの接続を切り換えることによって、モータに加わる負荷に応じて低速・高トルクモードと、高速・低トルクモードとに自動的に切り換えるようにした電動工具が記載されている。
上述のように、デューティ比制御により電圧を制御してモータの回転数を設定するようにした電動工具においては、低トルクのモータを使用する必要がある。このため、重負荷の作業中にモータが停止してしまうことがあり、作業性が悪いという問題点がある。一方、モータに加わる負荷に応じて、回転数を低トルク高回転と、高トルク低回転との何れかに自動的に切り換えるようにした電動工具においては、作業者は作業対象物の種類に応じて、回転数を選択することができない。例えば、軽負荷時に中回転・中トルクでの作業を選択することができない。このため、作業対象物に応じた最適な回転数による作業を行うことができず、作業性が悪くなる。 As described above, in an electric tool in which the voltage is controlled by duty ratio control to set the rotation speed of the motor, it is necessary to use a low torque motor. For this reason, the motor may stop during heavy load work, and there is a problem that workability is poor. On the other hand, according to the load applied to the motor, in the electric tool that automatically switches the rotation speed between the low torque high rotation and the high torque low rotation, the operator depends on the type of work object. The rotation speed cannot be selected. For example, it is not possible to select an operation with medium rotation and medium torque at a light load. For this reason, it is not possible to perform work at an optimum rotational speed according to the work object, and workability deteriorates.
本発明の目的は、電動工具の作業性を向上することにある。 An object of the present invention is to improve the workability of an electric power tool.
本発明の電動工具は、作業具を駆動する電動工具であって、前記作業具に連結されるロータと、コイルが巻き付けられるステータとを備えたモータが搭載される電動工具本体と、前記モータの運転モードを入力する入力操作部と、前記入力操作部の操作により入力された回転数に対応させて、前記コイルに対する電気進角と通電角の少なくともいずれか一方の通電タイミングを設定する通電タイミング設定部と、を有する。 An electric tool of the present invention is an electric tool for driving a work tool, and an electric tool main body on which a motor including a rotor coupled to the work tool and a stator around which a coil is wound is mounted; An input operation unit that inputs an operation mode, and an energization timing setting that sets an energization timing of at least one of an electrical advance angle and an energization angle with respect to the coil in accordance with the rotation speed input by the operation of the input operation unit Part.
この電動工具においては、作業者が入力操作部を操作することにより、モータ回転数が設定される。コイルに対する電気進角と通電角の少なくともいずれか一方の通電タイミングが制御されて、モータの回転数を低回転、高回転およびこれらの中間の中速回転に設定することができる。これにより、作業対象物の種類に応じて、低トルク高回転での作業と、高トルク低回転での作業と、中トルク中回転での作業を行うことができ、電動工具による作業性が向上する。 In this electric power tool, the motor speed is set by the operator operating the input operation unit. The energization timing of at least one of the electrical advance angle and energization angle with respect to the coil is controlled, and the rotation speed of the motor can be set to a low rotation, a high rotation, and an intermediate speed between these. This makes it possible to perform work at low torque and high speed, work at high torque and low speed, and work at medium torque and medium speed according to the type of work object, improving workability with electric tools. To do.
作業具に負荷が変化してモータに加わる負荷が変化すると、通電タイミングを変化させることにより、モータ回転数は入力された一定の回転数で駆動される。モータの回転数は、電圧制御によらず、通電タイミングの制御により行われるので、モータに対して最大電圧を供給することができ、電動工具を大型化することなく、出力を大きくすることができ、電動工具による作業性が向上する。 When the load on the work tool changes and the load applied to the motor changes, the motor rotation speed is driven at the input fixed rotation speed by changing the energization timing. The motor rotation speed is controlled not by voltage control but by energization timing control, so the maximum voltage can be supplied to the motor and the output can be increased without increasing the size of the electric tool. The workability by the electric tool is improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は電動工具の一例としてのドライバドリル10を示す斜視図である。このドライバドリル10は、樹脂材料により成形されたケーシング11を有し、ケーシング11は電動工具本体を構成している。ケーシング11は、作業者により把持されるグリップ12と、グリップ12の一端部に設けられたモータケーシング13と、他端部に設けられたバッテリ装着部14とを備えている。モータケーシング13内にはモータ15が搭載されており、このモータ15のロータに連結されてロータにより回転駆動されるチャック16には、先端工具つまり作業具17が着脱自在に装着される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a
図1に示す電動工具は、ドライバドリル10であり、作業具17としてのドライバビットがチャック16に装着された状態が図1に示されている。バッテリ装着部14には、電池パック18が着脱自在に装着されるようになっており、この電池パック18内のバッテリからモータ15に電力が供給される。ケーシング11にはグリップ12に隣接させてトリガスイッチ19が設けられており、作業者がトリガスイッチ19を操作すると、モータ15により作業具17が回転駆動される。
The electric tool shown in FIG. 1 is a
電動工具本体としてのケーシング11には、図1に示されるように、操作パネル21が設けられている。操作パネル21は、図2(A)に示されるように、運転モードを入力する入力操作部22と、入力操作部22が作業者により操作されて入力された運転モードを表示する表示部23とを有している。入力操作部22は押ボタン式となっており、この入力操作部22が押されると、運転モードとして、作業具17の回転速度つまり回転数が、低速モード、中速モード、および高速モードのいずれかに設定される。中速モードとしては、1種類の回転が設定される。表示部23は、ドライバドリル10が低速モードとなっているときには、LED(1)が点灯し、中速モードとなっているときには、2つのLED(1)(2)が点灯し、高速モードとなっているときには3つのLED(1)〜(3)が点灯する。これにより、作業者はドライバドリル10を用いて作業対象物に対して作業を行うときには、入力した運転モードを表示部23により確認することができる。ただし、各モードに応じて、いずれか1つのLEDを点灯させるようにしても良い。
As shown in FIG. 1, an
図2(B)は、操作パネル21の変形例であり、この操作パネル21にはダイアル式の入力操作部22が設けられている。図2(B)において入力操作部22を回転操作することにより、作業具17の回転数を低速モードと高速モードとこれらの間の任意の中間回転数の中速モードが設定される。入力操作部22を図2(B)において時計方向に回転させると、運転モードとしての作業具17の回転数が高められ、逆方向に回転させると、回転数が低められる。この操作パネル21には、電池パック18内のバッテリの残量を表示するための残量表示部24と、ケーシング11に設けられた図示しない照明用の電灯をオンオフするための点灯スイッチ25とが設けられている。残量表示部24は、複数のLED(a),LED(b)を有し、バッテリの残量が減少すると、点灯するLEDの数が少なくなる。
FIG. 2B is a modification of the
モータ15は、図3(A)に示すように、モータ主軸30に設けられたロータ31と、ロータ31の外側に配置されるステータ32とを有し、チャック16はモータ主軸30を介してロータ31に連結される。モータ15は、三相ブラシレスモータであり、ロータ31は4つの永久磁石33を有し、ステータ32には三相のコイルが設けられている。ステータ32は、6つのステータコア34を有し、それぞれに巻き付けられた巻線により、U1相,U2相,V1相,V2相,W1相,W2相の各コイルが形成されている。U1相とU2相のコイルは相互に接続されており、V相、W相のコイルについても同様となっている。モータ15には、ステータ32に対するロータ31の円周方向の位置を検出するために、ホール素子からなる位置センサH1〜H3が設けられている。
As shown in FIG. 3A, the
図3(B)は、各コイルに接続されたインバータ回路35を示す。このインバータ回路35は、それぞれ直列に接続された2つのスイッチング素子Tr1、Tr2と、2つのスイッチング素子Tr3、Tr4と、2つのスイッチング素子Tr5、Tr6とを有し、それぞれは、電池パック18内に装着されたバッテリ36の正極と負極とに接続される。2つのスイッチング素子Tr1、Tr2の間には、U相コイルの一方の接続端子が接続されている。2つのスイッチング素子Tr3、Tr4の間には、V相のコイルの一方の接続端子が接続されている。2つのスイッチング素子Tr5、Tr6の間には、W相のコイルの一方の接続端子が接続されている。U相、V相およびW相のそれぞれのコイルの他方の接続端子は、相互に接続されている。例えば、スイッチング素子Tr1とスイッチング素子Tr4のベースに制御信号が供給されると、U相とV相のコイルに電流が供給される。それぞれのスイッチング素子に供給される制御信号のタイミングを調整することにより、ロータ31のステータ32に対する回転角度に応じて、それぞれのコイルの電気進角や通電角、つまり通電タイミングが調整される。図3(B)に示すスイッチング素子Tr1〜Tr6は、バイポーラ型であるが、スイッチング素子としては、MOS型等の種々の半導体素子を使用することができる。
FIG. 3B shows an
図4および図5は、ロータ31のステータ32に対する回転角度に応じた位置センサH1〜H3のオンオフと、各スイッチング素子Tr1〜Tr6のオンオフのタイミングを示すタイムチャートである。それぞれのスイッチング素子Tr1〜Tr6がオンとなっているときには、オンとなっているスイッチング素子を介してコイルに電流が供給される。図4および図5においては、ロータ31のステータ32に対する相対回転位置が、図3(A)に示される位置関係となっているときを、ロータ回転角度を0度としている。
4 and 5 are time charts showing the on / off timings of the position sensors H1 to H3 and the on / off timings of the switching elements Tr1 to Tr6 according to the rotation angle of the
位置センサH1〜H3は、ロータ31の永久磁石33の円周方向の境界が位置センサH1〜H3を横切るときに、オンオフが切り換えられる。ロータ31には4つの永久磁石33が設けられているので、それぞれの位置センサH1〜H3は、ロータ31が90度回転する毎にオンオフが切り換えられる。3つの位置センサH1〜H3は、円周方向に60度ずつずれてモータ15に配置されているので、相互に60度の位相でオンオフの切換タイミングがずれている。
The position sensors H1 to H3 are switched on and off when the circumferential boundary of the
図4(A)は、コイルに対する通電タイミングを電気進角θが0度、通電角αが120度としたときのスイッチング素子のオンオフタイミングを示す。図4(B)は、図4(A)の状態から電気進角θを30度に増加させたときのスイッチング素子のオンオフタイミングを示す。例えば、ロータ31が図3(A)で示す0度の位置から180度回転したときには、スイッチング素子Tr1がオフからオンに切り換えられ、U相のコイルに電流が供給される。それぞれのコイルには、ロータ31が60度回転する範囲において電流が供給され、ロータ31が360度回転する間では、合計120度の範囲において電流が供給されるので、コイルの通電角αは120度となっている。図4(B)に示すように、電気進角θを0度から30度に変化させると、ステータ32に対してロータ31が30度進めた回転角度に電気進角が進められる。このように電気進角θを増加させると、電圧を変化させることなく、モータ15の回転数を高めることができる。電気進角θを30度よりも60度に増加させると、モータ回転数はより高速となり、電気進角を60度よりも90度に増加させると、モータ回転数はより高速となる。
FIG. 4A shows the ON / OFF timing of the switching element when the electrical advance angle θ is 0 degree and the electrical conduction angle α is 120 degrees. FIG. 4B shows the on / off timing of the switching element when the electrical advance angle θ is increased to 30 degrees from the state of FIG. For example, when the
したがって、例えば、コイルに供給される電圧を一定として、モータ15を最低速度つまり低速モードで回転させるための電気進角θを30度とし、最高速度つまり高速モードで回転させるための電気進角θを90度とし、さらに、電気進角θを30度と90度の中間値に設定するようにすると、モータ回転数は、最低回転数と最高回転数の中間回転数となる。この中間値として、複数の中間値を設定すると、複数段の中間回転数を設定することができる。また、この中間値を無段階に設定すると、無段階の中間回転数を設定することができる。
Therefore, for example, the voltage supplied to the coil is constant, the electrical advance angle θ for rotating the
図5(A)は、図4(A)と同様に、コイルに対する通電タイミングを電気進角θが0度、通電角αが120度としたときのスイッチング素子のオンオフタイミングを示す。図5(B)は、図5(A)の状態から電気進角θを変えることなく、通電角αを150度に増加させたときのスイッチング素子のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。 FIG. 5A shows the ON / OFF timing of the switching element when the electrical advance angle θ is 0 degrees and the electrical conduction angle α is 120 degrees, as in FIG. 4A. FIG. 5B is a time chart showing the ON / OFF timing of the switching element when the energization angle α is increased to 150 degrees without changing the electrical advance angle θ from the state of FIG.
図5(B)に示すように、通電角αを120度から150度に変化させると、各コイルに電流が供給されるロータ31の回転角度が増加する。このように通電角αを増加させると、電圧を変化させることなく、モータ15の回転数を高めることができる。通電角αを120度よりも140度に増加させると、モータ回転数はより高速となり、通電角αを140度よりも160度に増加させると、モータ回転数はそれよりもさらに高速となる。
As shown in FIG. 5B, when the energization angle α is changed from 120 degrees to 150 degrees, the rotation angle of the
したがって、例えば、コイルに供給される電圧を一定として、モータ15を低速モードで回転させるための通電角αを120度とし、高速モードで回転させるための通電角αを160度とし、さらに通電角αを120度と160度の中間値に設定するようにすると、モータ回転数は、低速回転と高速回転の中間回転数となる。この中間値として、複数の中間値を設定すると、複数段の中間回転数を設定することができる。また、この中間値を無段階に設定すると、無段階の中間回転数を設定することができる。
Therefore, for example, the voltage supplied to the coil is constant, the conduction angle α for rotating the
このように、通電タイミングとしての電気進角θと通電角αとの一方を変化させると、コイルに供給される電圧を変化させることなく、モータ回転数を変化させることができる。また、電気進角θと通電角αの双方を変化させることによっても、モータ回転数を変化させることができる。つまり、電気進角θと通電角αの少なくともいずれか一方の通電タイミングを変化させることにより、モータ回転数を任意の回転数に設定することができる。 As described above, when one of the electrical advance angle θ and the energization angle α as the energization timing is changed, the motor rotation speed can be changed without changing the voltage supplied to the coil. Also, the motor rotational speed can be changed by changing both the electrical advance angle θ and the energization angle α. In other words, the motor rotational speed can be set to an arbitrary rotational speed by changing the energization timing of at least one of the electrical advance angle θ and the energization angle α.
モータ回転数は、作業者が入力操作部22を操作して運転モードを入力することにより設定される。作業具17に負荷が加わっていないとき、つまり無負荷時におけるモータ回転数は入力された回転数に設定される。さらに、作業具17に過度の負荷が加わらない通常運転モードでドライバドリル10が使用されているときには、定速運転モードに設定され、無負荷時と同一のモータ回転数に調整される。定速運転モード時におけるモータ回転数は、モータ15に加わる負荷に応じて、上述した通電タイミングを変化させることにより自動的に制御される。一方、作業具17に過度の負荷が加わったときには、モータ15は重負荷運転モードに自動的に切り換えられて、モータ15は高トルクかつ低速度で駆動される。ただし、過度の負荷が加わったときには、モータ15を停止させるようにしても良い。
The motor rotation speed is set by the operator operating the
図6はモータの制御回路を示すブロック図である。モータ制御ユニット41は、入力操作部22からの信号が送られるコントローラ42を有しており、作業者が入力操作部22を操作することにより設定されたモータ回転数の信号がコントローラ42に入力される。コントローラ42からは、制御信号出力回路43を介してインバータ回路35に制御信号が送られる。図6に示すインバータ回路35においては、それぞれのスイッチング素子Tr1〜Tr6として、MOS型半導体が使用されており、制御信号出力回路43からはそれぞれのスイッチング素子Tr1〜Tr6のゲートに通電タイミング信号が出力される。ゲートに送られる通電タイミング信号により、上述した電気進角θと通電角αが調整される。
FIG. 6 is a block diagram showing a motor control circuit. The
位置センサH1〜H3の検出信号は、回転子位置検出回路44に送られる。回転子位置検出回路44からは、ロータ31のステータ32に対する回転角度に応じた信号がコントローラ42に出力される。また、回転子位置検出回路44からはモータ回転数検出回路45に信号が送られ、モータ回転数検出回路45からはコントローラ42にモータ回転数に応じた信号が出力される。コントローラ42は、制御信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラム、演算式およびデータなどが格納されるメモリとを有しており、コントローラ42に設けられたマイクロプロセッサは、電気進角θと通電角αなどの通電タイミングを設定する通電タイミング設定部を構成している。
Detection signals from the position sensors H <b> 1 to H <b> 3 are sent to the rotor
図1に示したトリガスイッチ19が操作されると、スイッチ操作検出回路46、および印加電圧設定回路47を介してそれぞれの信号がコントローラ42に送られる。バッテリ36の電力は、制御回路電圧供給回路48からモータ制御ユニット41、および制御回路電圧検出回路49に供給される。バッテリ36の電圧は、電流電圧検出回路51により検出され、コントローラ42に検出信号が送られる。
When the
作業具17によりドライバドリル10を用いて作業が行われたときに、モータ15に加わる負荷を検出するために、モータ電流検出回路52がモータ制御ユニット41に設けられている。このモータ電流検出回路52によりモータ15に流れる電流を検出することによって、モータ15に加わる負荷が検出される。これにより、無負荷時および定速運転モードでドライバドリル10が使用されているときには、入力操作部22の操作により設定された一定のモータ回転数でモータ15が駆動される。一方、作業具17に過度の負荷が加わったときには、モータ15は過負荷運転モードに自動的に切り換えられて、モータ15は高トルクかつ低速度で駆動される。モータ15に加わる負荷を検出する指標としては、モータ電流を検出することに代えて、モータ回転数、バッテリ電圧、バッテリ電流を指標としても良い。
A motor
図7は、作業具からモータに加わる負荷に応じて電気進角を変化させた場合における運転モードの制御を示す運転モード特性線図である。先端工具に加わる負荷は、モータ電流Iを検出することにより求められる。図7(A)〜(D)は、モータ電流Iに応じた運転電圧V、電気進角θ、モータ回転速度つまりモータ回転数N、およびモータトルクTの変化を示す。 FIG. 7 is an operation mode characteristic diagram showing control of the operation mode when the electrical advance angle is changed according to the load applied to the motor from the work tool. The load applied to the tip tool is obtained by detecting the motor current I. 7A to 7D show changes in the operating voltage V, the electric advance angle θ, the motor rotation speed, that is, the motor rotation speed N, and the motor torque T according to the motor current I.
図2(A)に示した入力操作部22の操作により、無負荷時および定速運転モード時におけるモータ回転数としては、15000rpmの低速と、25000rpmの高速と、20000rpmの中速との三段階に入力設定することができる。モータトルクTは、モータ回転数が低速の方が高速よりも大きくなる。無負荷時および定速運転モード時においては、低速モードに対応した電気進角θは30度に設定され、高速モードに対応した電気進角θは90度に設定され、中速モードに対応した電気進角θは60度に設定される。したがって、トリガスイッチ19が操作される前に、作業者による入力操作によりモータ回転数が入力されると、入力された回転数に応じた電気進角θが予め設定される。
By operating the
トリガスイッチ19が操作されると、モータ15が駆動される。この状態のもとで、ドライバドリル10により作業対象物に対する作業が行われると、作業具17に加わる負荷によりモータ15に負荷が加えられる。モータ15に加えられる負荷に応じて、図7(B)に示されるように、電気進角θが制御される。負荷の増加に伴って電気進角θを大きくすると、モータ回転数Nを一定として、図7(D)に示されるように、モータトルクTを増加させることができる。この定速運転モードのもとで、負荷が減少してモータ回転数が高くなると、減少した負荷に応じて電気進角θが調整され、モータ回転数Nは入力設定された一定の回転数に維持される。
When the
モータ15に加わる負荷が重負荷判定用の閾値Ibを超えたときは、運転モードは、定速運転モードから重負荷運転モードに切り換えられて、電気進角θは低速高トルクの30度に自動的に切り換えられる。この重負荷運転モードにおいては、負荷が増加すると、モータ回転数は低下し、モータトルクTは増加する。これにより、重負荷がモータ15に加わっても、作業具17により重負荷作業を円滑に行うことができる。重負荷運転モードで作業が行われていたときに、モータ15に加わる負荷が減少すると、負荷に応じて自動的に通常運転モードに切り換えられる。
When the load applied to the
図8および図9は、図7に示されるように、作業具に加わる負荷に応じて電気進角を変化させた場合における運転モードの制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 8 and 9 are flowcharts showing an algorithm for controlling the operation mode when the electrical advance angle is changed in accordance with the load applied to the work tool as shown in FIG.
ドライバドリル10の電源がオンされると、ステップS1〜S3が実行され、運転モードは低速モードに設定される。つまり、電気進角θが30度、モータ回転数Nが15000rpmに初期設定されるとともに、図2(A)に示した操作パネル21の表示部23におけるLED(1)が点灯される。この状態のもとで、入力操作部22が操作されることなく、トリガスイッチ19が操作されると、初期設定された回転数でモータ15が回転駆動される(ステップS4〜S6)。一方、ステップS4において、入力操作部22が操作されたと判定されたときには、ステップS7,S8が実行されて、入力操作部22が操作される毎に、中速モード、高速モードに切り換えられる。つまり、入力操作部22が操作される毎に、電気進角が30度増加され、モータ回転数Nが5000rpm増加される。したがって、初期設定のもとで、入力操作部22が1回押し込み操作されると、電気進角θは60度に増加され、モータ回転数Nは20000rpmに増加される。電気進角θが90度に設定され、モータ回転数Nが25000rpmとなった状態のもとで、更に入力操作部22が操作されると、ステップS9において、最大の電気進角θである90度を超える値が入力されたことになり、ステップS10が実行されて、低速モードつまり電気進角θは30度に、そしてモータ回転数Nは15000rpmに戻される。
When the power of the
入力された電気進角θに応じ、ステップS11において、表示部23のLEDが点灯する。低速モードが入力されて電気進角θが30度に設定されたときには、LED(1)が点灯し、中速モードが入力されて電気進角θが60度に設定されたときには、LED(1)(2)が点灯する。さらに、高速モードが入力されて電気進角θが90度に設定されたときには、3つのLED(1)〜(3)が点灯する。入力操作部22の操作が終了した状態のもとで、ステップS5においてトリガスイッチ19のオンが判定されると、ステップS6においてモータ15が設定された回転数Nで駆動される。
In step S11, the LED of the
ドライバドリル10を用いて作業対象物に対する作業が行われると、作業具17に負荷が加えられる。ステップS13,S14において、モータ回転数Nと運転電流Iとを検出する。ステップS15において運転電流Iが上述した閾値Ibを超えていないと判定されたときには、検出されたモータ回転数Nが回転差判定の閾値Naを超えているか否かがステップS16で判定される。このステップS16で閾値Naよりもモータ回転数Nが高くなっていると判定されたときには、ステップS17において電気進角θが1度増加される。一方、ステップS16で閾値Naよりもモータ回転数Nが低下していると判定されたときには、ステップS18において電気進角θが1度低下される。これにより、作業具17に負荷が加わった状態のもとで、モータ15は定速運転モードとなって、入力された一定の回転数でモータ15は回転駆動される。なお、電気進角θが1度増減されると、モータ回転数Nは数百回転変化する。
When work is performed on the work object using the
これに対し、ステップS15において、運転電流Iが上述した閾値Ibを超えていると判定されたときは、先端工具17に重負荷が加わっており、ステップS19が実行されて、運転モードは、重負荷運転モードに切り換えられる。ドライバドリル10を用いた作業が終了し、トリガスイッチ19がオフされると、モータ15は停止される(ステップS20,S21)。
On the other hand, when it is determined in step S15 that the operating current I exceeds the threshold value Ib described above, a heavy load is applied to the
図10は、先端工具に加わる負荷に応じて通電角を変化させた場合における運転モードの制御を示す運転モード特性線図である。図10に示す場合には、モータ15の回転数を制御するために、図5に示すように、通電角αを変化させることにより、モータ15を定速運転モードで運転するようにしている。先端工具に加わる負荷は、上述した場合と同様に、モータ電流Iを検出することにより求められる。図10(A)〜(D)は、モータ電流Iに応じた運転電圧V、通電角α、モータ回転数N、およびモータトルクTの変化を示す。
FIG. 10 is an operation mode characteristic diagram showing operation mode control when the energization angle is changed according to the load applied to the tip tool. In the case shown in FIG. 10, in order to control the rotation speed of the
図10に示す場合も、定速運転モード時におけるモータ回転数としては、15000rpmの低速と、25000rpmの高速と、20000rpmの中速との三段階に入力設定することができる。無負荷時および定速運転モード時においては、低速モードに対応した通電角α120度であり、高速モードに対応した通電角αは140度であり、中速モードに対応した通電角αは160度である。 Also in the case shown in FIG. 10, the motor speed in the constant speed operation mode can be input and set in three stages: a low speed of 15000 rpm, a high speed of 25000 rpm, and a medium speed of 20000 rpm. In the no-load and constant speed operation modes, the conduction angle α corresponding to the low speed mode is 120 degrees, the conduction angle α corresponding to the high speed mode is 140 degrees, and the conduction angle α corresponding to the medium speed mode is 160 degrees. It is.
ドライバドリル10により作業対象物に対する作業が行われて、作業具17に加わる負荷によりモータ15に負荷が加えられる。モータ15に加えられる負荷に応じて、図10(B)に示されるように、通電角αが制御される。負荷の増加に伴って通電角αを大きくすると、モータ回転数を一定として、図10(D)に示されるように、モータトルクTを増加させることができる。この定速運転モードのもとで、負荷が減少してモータ回転数が高くなると、減少した負荷に応じて通電角αが調整され、モータ回転数Nは設定された一定の回転数に維持される。
A work is performed on the work object by the
モータ15に加わる負荷が重負荷判定値としての電流閾値Ibを超えたときは、運転モードは、定速運転モードから重負荷運転モードに切り換えられて、通電角αは低速高トルクの120度に自動的に切り換えられる。この重負荷運転モードにおいては、負荷が増加すると、モータ回転数は低下し、モータトルクTは増加する。これにより、重負荷がモータ15に加わっても、作業具17により重負荷作業を円滑に行うことができる。重負荷運転モードで作業が行われていたときに、モータ15に加わる負荷が減少すると、負荷に応じて自動的に通常運転モードに切り換えられる。
When the load applied to the
図11および図12は、作業具に加わる負荷に応じて通電角を変化させた場合における運転モードの制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 FIG. 11 and FIG. 12 are flowcharts showing an algorithm for controlling the operation mode when the energization angle is changed according to the load applied to the work tool.
ドライバドリル10の電源がオンされると、ステップS31〜S33が実行され、運転モードは低速モードに設定される。つまり、通電角αが120度、モータ回転数Nが15000rpmに初期設定されるとともに、図2(A)に示した操作パネル21の表示部23におけるLED(1)が点灯される。この状態のもとで、入力操作部22が操作されることなく、トリガスイッチ19が操作されると、初期設定された回転数Nでモータ15が回転駆動される(ステップS34〜S36)。一方、ステップS34において、入力操作部22が操作されたと判定されたときには、ステップS37,S38が実行されて、入力操作部22が操作される毎に、中速モード、高速モードに切り換えられる。つまり、入力操作部22が操作される毎に、通電角αが20度増加され、モータ回転数Nが5000rpm増加される。したがって、初期設定のもとで、入力操作部22が1回押し込み操作されると、通電角αは20度に増加され、モータ回転数Nは20000rpmに増加される。通電角αが120度に設定され、モータ回転数Nが25000rpmとなった状態のもとで、更に入力操作部22が操作されると、ステップS39において、最大の通電角αである160度を超える値が入力されたことになり、ステップS40が実行されて、低速モードつまり通電角αは120度に、そしてモータ回転数Nは15000rpmに戻される。
When the power of the
入力された通電角αに応じ、ステップS41において、表示部23のLEDが点灯する。低速モードが入力されて通電角αが120度に設定されたときには、LED(1)が点灯し、中速モードが入力されて通電角αが140度に設定されたときには、LED(1)(2)が点灯する。さらに、高速モードが入力されて通電角αが160度に設定されたときには、3つのLED(1)〜(3)が点灯する。入力操作部22の操作が終了した状態のもとで、ステップS35においてトリガスイッチ19のオンが判定されると、ステップS36においてモータ15が設定された回転数Nで駆動される。
In step S41, the LED of the
ドライバドリル10を用いて作業対象物に対する作業が行われると、作業具17に負荷が加えられる。ステップS43,S44において、モータ回転数Nと運転電流Iとを検出する。ステップS45において運転電流Iが上述した閾値Ibを超えていないと判定されたときには、検出されたモータ回転数Nが回転差判定の閾値Naを超えているか否かがステップS46で判定される。このステップS46で閾値Naよりもモータ回転数Nが高くなっていると判定されたときには、ステップS47において通電角αが1度増加される。一方、ステップS46で閾値Naよりもモータ回転数Nが低下していると判定されたときには、ステップS48において通電角αが1度低下される。これにより、作業具17に負荷が加わった状態のもとで、モータ15は定速運転モードとなって一定の回転数で回転駆動される。なお、通電角αが1度増減されると、モータ回転数Nは数百回転変化する。
When work is performed on the work object using the
これに対し、ステップS45において、運転電流Iが上述した閾値Ibを超えていると判定されたときは、作業具17に重負荷が加わっており、ステップS49が実行されて、運転モードは、重負荷運転モードに切り換えられる。ドライバドリル10を用いた作業が終了し、トリガスイッチ19がオフされると、モータ15は停止される(ステップS50,S51)。
On the other hand, when it is determined in step S45 that the operating current I exceeds the threshold value Ib described above, a heavy load is applied to the
モータ回転数Nの制御は、図7〜図9に示す場合においては、電気進角θを変化させるようにしている。一方、図10〜図12に示す場合においては、通電角αを変化させるようにしている。ただし、電気進角θと通電角αの双方を変化させることにより、モータ回転数Nを制御するようにしても良い。 In the case shown in FIGS. 7 to 9, the motor rotation speed N is controlled by changing the electrical advance angle θ. On the other hand, in the case shown in FIGS. 10 to 12, the conduction angle α is changed. However, the motor rotational speed N may be controlled by changing both the electrical advance angle θ and the energization angle α.
上述のように、このドライバドリル10においては、作業具17の回転数を低速回転と、高速回転と、これらの中間の中速回転に設定することができる。これにより、低負荷高速回転、および高負荷低速回転のみならず、軽負荷での中回転、中トルクでの作業を行うことができ、電動工具の作業性を向上させることができる。
As described above, in the
このドライバドリル10により作業を行っているときに、作業具17に負荷が加わっても、モータ15は定速運転モードで一定の回転数で駆動される。定速運転モードでは、モータ15に供給される電圧を変化させることなく、コイルに供給される電流の電気進角θや通電角α等の通電タイミングを変化させることにより、モータ回転数を制御するようにしたので、バッテリ36の最大電圧をモータ15に供給することができ、電動工具の作業性を向上させることができる。これにより、バッテリ36を大型化することなく、作業具17の出力を大きくすることができる。ただし、デューティ比を変化させた電圧制御と通電タイミングの制御とを組み合わせて、モータ回転数を制御するようにしても良い。
Even when a load is applied to the
作業具17に過度の負荷が加わったときには、運転モードが重負荷運転モードに切り換えられて、高トルクかつ低速回転のモードとなるので、重負荷作業を円滑に行うことができ、電動工具の作業性を向上させることができる。ただし、上述したそれぞれの場合において、モータ15に重負荷が加わったときには、重負荷運転モードに設定することなく、モータ15を停止させるようにしても良い。
When an excessive load is applied to the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、モータ15は、三相ブラシレスモータに限られることなく、ロータに永久磁石が設けられていないリラクタンスモータとしても良く、種々のタイプを使用することができる。図1は電動工具としてのドライバドリルを示すが、電動工具としては、カッターやインパクトレンチ等のように、モータを駆動源として作業具を駆動する形態であれば、どのようなものにも本発明を適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the
10 ドライバドリル
11 ケーシング
12 グリップ
13 モータケーシング
14 バッテリ装着部
15 モータ
16 チャック
17 作業具
18 電池パック
19 トリガスイッチ
21 操作パネル
22 入力操作部
23 表示部
24 残量表示部
25 点灯スイッチ
30 モータ主軸
31 ロータ
32 ステータ
33 永久磁石
34 ステータコア
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記作業具に連結されるロータと、コイルが巻き付けられるステータとを備えたモータが搭載される電動工具本体と、
前記モータの運転モードを入力する入力操作部と、
前記入力操作部の操作により入力された回転数に対応させて、前記コイルに対する電気進角と通電角の少なくともいずれか一方の通電タイミングを設定する通電タイミング設定部と、
を有する電動工具。 An electric tool for driving a work tool,
A power tool main body on which a motor including a rotor coupled to the working tool and a stator around which a coil is wound is mounted;
An input operation unit for inputting an operation mode of the motor;
An energization timing setting unit that sets an energization timing of at least one of an electrical advance angle and an energization angle with respect to the coil in correspondence with the rotation speed input by the operation of the input operation unit;
A power tool having
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013157954A JP2015027710A (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Electric power tool |
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JP2013157954A JP2015027710A (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Electric power tool |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018198673A1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 工機ホールディングス株式会社 | Electric tool |
CN113195138A (en) * | 2018-12-20 | 2021-07-30 | 株式会社牧田 | Drilling tool |
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2013
- 2013-07-30 JP JP2013157954A patent/JP2015027710A/en active Pending
Cited By (6)
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CN113195138B (en) * | 2018-12-20 | 2023-11-14 | 株式会社牧田 | Drilling tool |
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