JP2016093854A - Electrically powered apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、モータにより動作する電動機器に関する。 The present invention relates to an electric device operated by a motor.
この種の電動機器の一つとして、使用者からの駆動指令に従いモータの目標回転速度を設定し、モータの実回転速度がその目標回転速度になるようにモータの駆動電力(一般に駆動電流)をフィードバック制御する、所謂定回転制御方式のものが知られている。 As one of this type of electric equipment, the target rotational speed of the motor is set according to the driving command from the user, and the motor driving power (generally the driving current) is set so that the actual rotational speed of the motor becomes the target rotational speed. A so-called constant rotation control system that performs feedback control is known.
この電動機器は、外部負荷が変動しても、モータを略一定の回転速度で駆動することができるので、モータを一定電流にて駆動する定電流駆動方式の電動機器に比べて、作業効率を高めることができる。 This electric device can drive the motor at a substantially constant rotational speed even when the external load fluctuates, so that the working efficiency is higher than that of a constant current drive type electric device that drives the motor at a constant current. Can be increased.
ところで、定回転制御方式の電動機器においては、外部負荷の上昇に伴いモータの回転速度が低下すると、モータの回転速度を上昇させるために、モータの駆動電流を増加させる。 By the way, in the electric device of the constant rotation control system, when the rotation speed of the motor decreases with the increase of the external load, the drive current of the motor is increased in order to increase the rotation speed of the motor.
そして、その駆動電流を増加しすぎると、モータやモータの駆動回路を損傷させてしまうので、この種の電動機器には、通常、モータの駆動電流が所定の上限値に達すると、モータへの通電を遮断して、モータや駆動回路を過電流から保護するようになっている。 And if the drive current is increased too much, the motor and the motor drive circuit will be damaged, so this type of electric equipment usually has a motor drive current that reaches a predetermined upper limit value. The energization is cut off to protect the motor and drive circuit from overcurrent.
しかし、この保護機能は、モータやその駆動回路を保護するためにモータの駆動を停止させるものであり、外部負荷が大きくなったときに駆動電流の上昇を抑えて、モータの駆動を継続させることはできない。 However, this protection function stops the drive of the motor to protect the motor and its drive circuit. When the external load increases, the drive current is suppressed and the drive of the motor is continued. I can't.
このため、上記従来の電動機器においては、外部負荷が大きくなってモータの駆動電流が上昇しても、駆動電流が過電流判定用の上限値に達しなければ、定回転制御によるモータの駆動が継続されてしまい、その間、モータの駆動電力が著しく増加することがあった。 For this reason, in the conventional electric device described above, even if the external load increases and the motor drive current increases, if the drive current does not reach the upper limit for overcurrent determination, the motor is driven by constant rotation control. In the meantime, the driving power of the motor may increase significantly.
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、定回転制御によりモータを駆動制御するよう構成された電動機器において、外部負荷が大きくなったときのモータの駆動電力を抑えて、電動機器を効率よく駆動できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in an electric device configured to drive and control a motor by constant rotation control, the electric device is controlled by suppressing the driving power of the motor when an external load increases. The purpose is to enable efficient driving.
本発明の電動機器には、モータの回転速度を検出する速度検出部と、モータの駆動電流を検出する電流検出部と、外部からモータの駆動指令を受けてモータを駆動制御する制御部と、が備えられている。 The electric device of the present invention includes a speed detection unit that detects the rotational speed of the motor, a current detection unit that detects the drive current of the motor, a control unit that controls the drive of the motor in response to a motor drive command from the outside, Is provided.
制御部は、速度検出部にて検出されるモータの回転速度が所定の目標速度となるよう、モータの駆動電力を制御する、定回転制御方式のものである。
そして、制御部は、モータの駆動制御時に、電流検出部にて検出されるモータの駆動電流が予め設定された電流閾値を超えると、モータの駆動電力を制御するのに用いる制御パラメータを補正して、モータの駆動電力を抑制する、所謂電流制限制御も実行する。
The control unit is a constant rotation control type that controls the driving power of the motor so that the rotation speed of the motor detected by the speed detection unit becomes a predetermined target speed.
When the motor drive current detected by the current detector exceeds a preset current threshold during motor drive control, the control unit corrects the control parameter used to control the motor drive power. Thus, so-called current limit control for suppressing the drive power of the motor is also executed.
このため、本発明の電動機器によれば、定回転制御によるモータの駆動制御時に、外部負荷が大きくなって、モータの駆動電流が上昇しても、その駆動電流を電流閾値以下に抑えて、モータの駆動に伴う電力消費量を抑制できる。 Therefore, according to the electric device of the present invention, even when the external load becomes large and the drive current of the motor rises during the drive control of the motor by the constant rotation control, the drive current is suppressed below the current threshold, It is possible to suppress power consumption associated with driving the motor.
また、本発明では、モータの駆動電流が電流閾値を超えたときに、モータへの通電を遮断して、駆動電力を抑制するのではなく、モータを定回転制御するのに用いる制御パラメータを補正することで、駆動電力(電流)を抑制する。 Also, in the present invention, when the motor drive current exceeds the current threshold, the control parameter used for constant rotation control of the motor is corrected instead of suppressing the drive power by cutting off the energization to the motor. By doing so, driving power (current) is suppressed.
従って、本発明によれば、モータの駆動電流が電流閾値を超えたときに、モータへの通電を継続しつつ、駆動電力を抑制することが可能となり、駆動電力を抑制することによって、モータに周期的な回転変動を発生させることがない。 Therefore, according to the present invention, when the driving current of the motor exceeds the current threshold, it is possible to suppress the driving power while continuing to energize the motor. There is no periodic rotation fluctuation.
よって、本発明の電動機器によれば、モータを安定して回転させつつ、駆動電力、延いては、電力消費量を抑制することができる。
ここで、制御部は、モータの駆動電流が電流閾値を超えたときに、制御パラメータを所定の補正量にて補正するように構成してもよい。
Therefore, according to the electric device of the present invention, it is possible to suppress the driving power and thus the power consumption while rotating the motor stably.
Here, the control unit may be configured to correct the control parameter by a predetermined correction amount when the driving current of the motor exceeds the current threshold value.
また、制御部は、モータの駆動電流が電流閾値を超えているときに、電流検出部にて検出される駆動電流が電流閾値よりも大きいほど大きくなるよう、制御パラメータに対する補正量を設定するように構成してもよい。 In addition, the control unit sets a correction amount for the control parameter so that when the driving current of the motor exceeds the current threshold, the larger the driving current detected by the current detection unit is, the larger the current is You may comprise.
そして、このようにすれば、モータの駆動電流の大きさに応じて補正量(換言すれば電流制限値)を設定できるようになり、モータを駆動しつつ、その消費電力をより効率よく低減することが可能となる。 In this way, a correction amount (in other words, a current limit value) can be set according to the magnitude of the motor drive current, and the power consumption can be reduced more efficiently while driving the motor. It becomes possible.
また、制御部は、モータの駆動制御時に、電流検出部にて検出される駆動電流が電流閾値を超えると、制御パラメータの一つである目標速度を補正することで、モータの駆動電力を抑制するように構成してもよい。 In addition, when the drive current detected by the current detection unit exceeds the current threshold during motor drive control, the control unit suppresses the motor drive power by correcting the target speed, which is one of the control parameters. You may comprise.
また、制御部が、モータの回転速度と目標速度との偏差に対する比例項及び積分項を有する制御則に則って、モータをPI制御(比例積分制御)するよう構成されている場合には、比例項及び積分項の少なくとも一方を補正することで、モータの駆動電力を抑制するように構成してもよい。 Further, when the control unit is configured to perform PI control (proportional integral control) of the motor in accordance with a control law having a proportional term and an integral term with respect to the deviation between the rotational speed of the motor and the target speed, it is proportional. The driving power of the motor may be suppressed by correcting at least one of the term and the integral term.
また、本発明では、モータの駆動電流が電流閾値を超えると、制御部が、目標速度、比例項、積分項、等の制御パラメータを補正することで、モータの駆動電力を抑制するが、制御パラメータの補正量についても、所謂PI制御によって設定するようにしてもよい。 Further, in the present invention, when the motor drive current exceeds the current threshold, the control unit suppresses the motor drive power by correcting the control parameters such as the target speed, proportional term, integral term, etc. The parameter correction amount may also be set by so-called PI control.
つまり、制御部は、制御パラメータを補正するための補正量を、モータの駆動電流と電流閾値との偏差及びその偏差の積分値に基づき設定するように構成してもよい。
そして、このようにすれば、外部負荷が大きくなってモータの駆動電流が電流閾値を超えたときに、駆動電流の上下変動を抑制しつつ、駆動電流を電流閾値以下に速やかに収束させることができるようになる。
That is, the control unit may be configured to set the correction amount for correcting the control parameter based on the deviation between the motor drive current and the current threshold and the integrated value of the deviation.
In this way, when the external load increases and the motor drive current exceeds the current threshold, the drive current can be quickly converged below the current threshold while suppressing the vertical fluctuation of the drive current. become able to.
次に、電動機器に、モータの駆動モードを複数の駆動モードの一つに設定するための駆動モード設定部が備えられている場合、制御部は、その駆動モード設定部にて設定された駆動モードに応じて、目標速度及び電流閾値の内の少なくとも一方を設定するように構成してもよい。 Next, when the electric device is provided with a drive mode setting unit for setting the motor drive mode to one of a plurality of drive modes, the controller sets the drive set by the drive mode setting unit. Depending on the mode, at least one of the target speed and the current threshold value may be set.
そして、このように、モータの駆動モードが変更されたときに、駆動モードに応じて目標速度や電流制限用の電流閾値を設定するようにすれば、モータをその設定された駆動モードに応じて良好に駆動制御することができるようになる。 As described above, when the drive mode of the motor is changed, if the target speed and the current threshold for current limitation are set according to the drive mode, the motor is set according to the set drive mode. Good drive control can be achieved.
また、電動機器に、モータの回転方向を設定するための回転方向設定部が備えられている場合には、制御部は、回転方向設定部にて設定された回転方向に応じて、目標速度及び電流閾値の内の少なくとも一方を設定するように構成してもよい。このようにすれば、モータを、その回転方向に応じて、より最適に駆動制御することができるようになる。 Further, when the electric device is provided with a rotation direction setting unit for setting the rotation direction of the motor, the control unit sets the target speed and the speed according to the rotation direction set by the rotation direction setting unit. It may be configured to set at least one of the current thresholds. If it does in this way, it will become possible to drive-control a motor more optimally according to the rotation direction.
また更に、制御部は、モータの駆動制御時に、電流検出部にて検出されるモータの駆動電流が予め設定された電流閾値を超えると、その旨を報知するよう構成していもよい。
そして、このようにすれば、モータの駆動電流が増加して、制御部によるモータ制御が、通常の「定回転制御」から、「定回転制御+電流制限制御」に切り変わったことを、使用者に報知することができるようになり、電動機器の使い勝手を向上することが可能となる。
Furthermore, the control unit may be configured to notify that when the motor drive current detected by the current detection unit exceeds a preset current threshold during motor drive control.
In this way, the fact that the motor drive current has increased and the motor control by the control unit has been switched from normal "constant rotation control" to "constant rotation control + current limit control" is used. The user can be notified, and the usability of the electric device can be improved.
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1に示すように、本実施形態の電動工具1は、所謂ハンマドリルとして構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the electric power tool 1 of this embodiment is comprised as what is called a hammer drill.
具体的には、電動工具1は、モータハウジング2と、モータハウジング2の上方に位置するギアハウジング3と、ギアハウジング3の前方に位置するドリルチャック4と、ギアハウジング3の後方に位置する操作部5とを備えている。
Specifically, the electric tool 1 includes a
モータハウジング2は、ドリルチャック4を回転駆動させる駆動力を発生するモータ20(図2参照)を収容している。なお、本実施形態では、モータ20は、ブラシレスモータである。
The
ギアハウジング3は、モータ20の駆動力をドリルチャック4に伝達するギア機構(図示せず)を収容している。また、ギアハウジング3には、ドリルチャック4の回転動作を、例えば、回転(ドリル)モード、打撃(ハンマ)モードなどに設定するために、電動工具1の使用者が切替操作するための、回転動作モード切替スイッチ6(以下、スイッチをSWと記載する)が設けられている。
The gear housing 3 accommodates a gear mechanism (not shown) that transmits the driving force of the
ドリルチャック4は、当該ドリルチャック4の前端部に工具ビット(図示せず)を着脱自在に装着する装着機構(図示せず)を備えている。ドリルチャック4とギアハウジング3との間には、電動工具1の下方向に向かって延出した棒状のグリップ部7が電動工具1から取り外し可能に取り付けられている。このグリップ部7は、使用者が当該グリップ部7を一方の手で把持可能に成形されている。 The drill chuck 4 includes a mounting mechanism (not shown) for detachably mounting a tool bit (not shown) on the front end of the drill chuck 4. Between the drill chuck 4 and the gear housing 3, a rod-like grip portion 7 extending downward from the electric power tool 1 is detachably attached to the electric power tool 1. The grip portion 7 is formed so that the user can hold the grip portion 7 with one hand.
操作部5は、使用者が当該操作部5を他方の手で把持可能に成形されている。操作部5の前側には、使用者がモータ20を駆動/停止させるためのトリガSW8が設けられている。また、操作部5の上部には、モータ20の回転方向(正転/逆転)を切り替えるための回転方向切替SW9が設けられている。
The operation unit 5 is formed so that the user can hold the operation unit 5 with the other hand. A
また、操作部5の下端部には、バッテリパック10が電動工具1から離脱可能に装着されている。なお、バッテリパック10は、例えば、リチウムイオン電池を構成する複数のセルを直列接続することにより、満充電時の出力電圧がモータ20の駆動に適した所定電圧となるように構成されている。
A
また、図1には示されていないが、操作部5の後側には、図2に示すように、モータ20を低速・中速・高速の何れの回転速度で駆動するかを使用者が設定するための駆動速度モード切替SW12、及び、電動工具1の状態を表示するための表示部14も設けられている。
Although not shown in FIG. 1, on the rear side of the operation unit 5, as shown in FIG. 2, the user determines whether the
表示部14は、駆動速度モード切替SW12を介して設定された駆動速度モード(低速・中速・高速)や、後述のモータ制御処理による電流制限制御の実行状態、等を表示するためのものであり、例えば、LED等からなる複数の発光素子、若しくは、LCD等からなる表示パネルにて構成される。
The
次に、電動工具1内部には、図2に示す制御回路30が収納されている。
制御回路30は、上記各切替SW6、9、12を介して設定された動作モードや回転方向に応じて、モータ20を駆動制御し、表示部14に低速・中速・高速等の駆動速度や電流制限制御の実行状態を表示するためのものである。
Next, the
The
図2に示すように、制御回路30は、モータ20へ通電することによりモータ20を駆動するモータ駆動部32、モータ20に流れる電流(駆動電流)を検出する電流検出部34、及び、MCU(Micro Control Unit )40を備える。
As shown in FIG. 2, the
また、制御回路30には、バッテリパック10から電力供給を受けて電源電圧(直流定電圧)を生成するレギュレータ部36も備えられており、MCU40は、このレギュレータ部36から電源供給を受けて動作する。
The
MCU40は、モータ20に設けられた回転センサ22及び電流検出部34からの検出信号に基づき、モータ20の回転数(回転速度)が所定の指令回転数(目標速度)となるよう、モータ駆動部32を介してモータ20を駆動制御する、定回転制御を実行する。
The
モータ20の指令回転数(目標速度)は、上記各切替SW6、9、12による動作設定に応じて設定され、例えば、電動工具1の回転動作モードがドリルモードであるときの指令回転数は、駆動速度モード及び回転方向に応じて、図3に示すように設定される。
The command rotational speed (target speed) of the
すなわち、モータ20の回転方向が正方向である場合、例えば、駆動速度が高速であるときの指令回転数は7000rpmに設定され、駆動速度が中速であるときの指令回転数は5000rpmに設定され、駆動速度が低速であるときの指令回転数は3000rpmに設定される。また、モータ20の回転方向が正方向とは逆方向(逆転)である場合には、例えば、指令回転数は、設定されている駆動速度に関係なく3000rpmに設定される。
That is, when the rotational direction of the
また、MCU40は、モータ20を定回転制御によって駆動しているときに、外部負荷が上昇して、モータ20の駆動電流が所定の電流閾値を超えると、モータ20の駆動電力(電流)を抑えるために、定回転制御に加えて、電流制限制御を実行する。
Further, when the
そして、この電流制限制御を実行するか否かを判定するための電流閾値についても、指令回転数と同様、駆動速度モード及び回転方向に応じて設定される。
例えば、図3に示すように、モータ20の回転方向が正方向である場合には、駆動速度が高速であるときの電流閾値が20Aに設定され、駆動速度が中速であるときの電流閾値が10Aに設定され、駆動速度が低速であるときの電流閾値が5Aに設定される。また、例えば、モータ20の回転方向が正方向とは逆方向(逆転)である場合には、電流閾値は、設定されている駆動速度に関係なく7Aに設定される。
The current threshold value for determining whether or not to execute the current limit control is also set according to the drive speed mode and the rotation direction, similarly to the command rotational speed.
For example, as shown in FIG. 3, when the rotation direction of the
次に、このようにモータ20を駆動制御するためにMCU40にて実行される制御処理を、図4及び図5のフローチャートを用いて説明する。
図4に示すように、MCU40は、レギュレータ部36から電源供給を受けて起動すると、まず、S110(Sはステップを表す)にて、予め設定された制御周期が経過したか否かを判断することにより、所定の制御周期が経過するのを待機する。
Next, control processing executed by the
As shown in FIG. 4, when the
そして、S110にて、所定の制御周期が経過したと判断すると、S120〜S180の一連の処理を実行し、再度S110に戻ることにより、S120〜S180の一連の処理を、所定の制御周期で、周期的に実行する。 When it is determined in S110 that the predetermined control cycle has elapsed, a series of processes in S120 to S180 are executed, and by returning to S110 again, a series of processes in S120 to S180 are performed at a predetermined control period. Run periodically.
S120では、MCU40の暴走監視用のウォッチドッグタイマ(WDT)をクリアする、WDTクリア処理を実行し、続くS130にて、トリガSW8や上記各切替SW6、9、12からのスイッチ信号を確認する、スイッチ信号確認処理を実行する。
In S120, a watchdog timer (WDT) for runaway monitoring of the
また、続くS140では、電流検出部34にて検出された駆動電流や、バッテリパック10から供給されるバッテリ電圧を、A/D変換して取り込むA/D変換処理を実行し、続くS150では、モータ20に設けられた回転センサ22からの検出信号を取り込み、モータ20の回転数(回転速度)を求める回転数取得処理を実行する。
Further, in the subsequent S140, A / D conversion processing is performed in which the drive current detected by the
また、続くS160では、S140でのA/D変換結果やS150で取得したモータ20の回転数等から、バッテリ電圧の低下、モータ20の回転異常、等の各種異常を確認する異常確認処理を実行する。
In the subsequent S160, an abnormality confirmation process for confirming various abnormalities such as a decrease in battery voltage and an abnormal rotation of the
そして、続くS170では、モータ20を駆動制御するモータ制御処理を実行し、続くS180では、上述した駆動速度モード(低速・中速・高速)や電流制限制御の実行状態を表示部14に表示する報知制御処理を実行し、再度S110に移行する。
In subsequent S170, a motor control process for driving and controlling the
なお、この報知制御処理では、S160での異常確認処理にて異常が検出された際には、表示部14を介して、その旨を表示する。
次に、S170にて実行されるモータ制御処理について、図5のフローチャートに沿って説明する。
In the notification control process, when an abnormality is detected in the abnormality confirmation process in S160, the fact is displayed via the
Next, the motor control process executed in S170 will be described along the flowchart of FIG.
図5に示すように、モータ制御処理では、まずS210にて、上述した各切替SW6、9、12を介して、回転動作モード、回転方向、及び駆動速度モードの何れかの動作設定が変更されたか否かを判断する。
As shown in FIG. 5, in the motor control process, first, in S210, the operation setting of any one of the rotation operation mode, the rotation direction, and the drive speed mode is changed via each of the switching
そして、S210にて、動作設定が変更されたと判定されると、S220及びS230を順次実行することで、その変更された動作設定と図3に例示したマップとを用いて、指令回転数(目標速度)及び電流閾値を変更する。 Then, when it is determined in S210 that the operation setting has been changed, by sequentially executing S220 and S230, using the changed operation setting and the map illustrated in FIG. Speed) and current threshold.
つまり、S220及びS230では、切替SW6、9、12を介して設定変更されたモータ20の駆動速度やモータ20の回転方向に応じて、モータ20駆動時の目標速度である指令回転数と、モータ20の駆動電流の上限値である電流閾値を、それぞれ設定する。
That is, in S220 and S230, according to the driving speed of the
S210にて、動作設定は変更されていないと判断されるか、S220及びS230にて、指令回転数及び電流閾値が設定されると、S240に移行して、トリガSW8がオン状態になったか否か(換言すれば、トリガSW8が操作されたか否か)を判断する。
If it is determined in S210 that the operation setting has not been changed, or if the command rotation speed and the current threshold value are set in S220 and S230, the process proceeds to S240, and whether or not the trigger SW8 has been turned on. (In other words, whether or not the
そして、S240にて、トリガSW8は操作されていないと判断されると、S250に移行して、モータ20の制御量である駆動デューティ比(Duty)を算出するのに用いられる補正値α、β、及び、偏差積分値を初期化する。
If it is determined in S240 that the trigger SW8 has not been operated, the process proceeds to S250, and correction values α and β used to calculate the drive duty ratio (Duty), which is the control amount of the
つまり、本実施形態の制御回路30は、モータ駆動部32を介してモータ20の所定回転角当たりの通電期間をデューティ制御することにより、モータ20を駆動制御するように構成されている。
That is, the
このため、MCU40は、モータ20を駆動制御する際、後述のS390にて、モータ制御量(Duty)を、次式で記述される制御則に則って算出する。
モータ制御量(Duty)
=Gp((指令回転数+α)−実回転数))
+Gi(回転偏差積分値+β)
なお、上式において、Gpは比例ゲイン、Giは積分ゲイン、実回転数は回転センサ22を用いて検出されるモータ20の実際の回転数、回転偏差積分値は指令回転数と実回転数との偏差の積分値である。従って、上式における2行目の項(第1項)は比例項、3行目の項(第2項)は積分項、である。
For this reason, the
Motor control amount (Duty)
= Gp ((command rotational speed + α) −actual rotational speed))
+ Gi (rotational deviation integral value + β)
In the above equation, Gp is a proportional gain, Gi is an integral gain, the actual rotational speed is the actual rotational speed of the
そして、S250では、現在、モータ20を駆動制御する必要がないので、上式における指令回転数に対する補正値α、回転偏差積分値に対する補正値β、及び、回転偏差積分値自体を、それぞれ、初期値「0」に設定する。
In S250, since it is not currently necessary to control the
また、続くS260では、モータ制御量(Duty)を、モータ20を駆動制御しないときの値「0%」に設定し、当該モータ制御処理を終了する。なお、モータ制御量(Duty)は、モータ駆動部32を介してモータ20への通電(換言すれば駆動電力)をデューティ制御するのに用いられる。
In the subsequent S260, the motor control amount (Duty) is set to a value “0%” when the
次に、S240にて、トリガSW8がオン状態になっていると判断されると、S270に移行して、S220の処理にて設定された最新の設定指令回転数は、現在モータ20の駆動制御用として設定されている現指令回転数よりも小さいか否かを判断する。
Next, in S240, if it is determined that the trigger SW8 is in the on state, the process proceeds to S270, where the latest set command rotational speed set in the process of S220 is the
そして、S270にて、設定指令回転数は現指令回転数よりも小さいと判断された場合には、S280に移行して、現指令回転数から所定回転数N1(例えば100rpm)を減じることで、現指令回転数を更新し、S290に移行する。 If it is determined in S270 that the set command rotational speed is smaller than the current command rotational speed, the process proceeds to S280, where a predetermined rotational speed N1 (for example, 100 rpm) is subtracted from the current command rotational speed. The current command rotational speed is updated, and the process proceeds to S290.
なお、このS280の処理により、モータ20を実際に駆動制御するのに用いられる現指令回転数が、設定指令回転数に近づくことになる。この結果、例えば、モータ20の駆動開始直後には、現指令回転数が徐々に増加することにより、モータ20がゆっくりと回転上昇することになり、モータ20をソフトスタートさせることが可能となる。
It should be noted that the current command rotational speed used to actually drive and control the
次に、S290では、S280での現指令回転数の更新により、設定指令回転数が現指令回転数以上になったか否かを判断する。
そして、設定指令回転数が現指令回転数以上になっていなければ、そのままS340に移行し、設定指令回転数が現指令回転数以上になっていれば、S300にて、現指令回転数を設定指令回転数に設定した後、S340に移行する。
Next, in S290, it is determined whether or not the set command rotational speed is equal to or greater than the current command rotational speed by updating the current command rotational speed in S280.
If the set command speed is not equal to or higher than the current command speed, the process proceeds to S340. If the set command speed is equal to or higher than the current command speed, the current command speed is set in S300. After setting to the command rotational speed, the process proceeds to S340.
一方、S270にて、設定指令回転数は現指令回転数以上であると判断された場合には、S310に移行して、設定指令回転数は現指令回転数よりも大きいか否かを判断する。
そして、S310にて、設定指令回転数は現指令回転数よりも大きいと判断されなかった場合には、設定指令回転数と現指令回転数とは一致しているので、そのままS340に移行する。
On the other hand, if it is determined in S270 that the set command rotational speed is greater than or equal to the current command rotational speed, the process proceeds to S310, and it is determined whether or not the set command rotational speed is greater than the current command rotational speed. .
If it is determined in S310 that the set command rotational speed is not greater than the current command rotational speed, the set command rotational speed matches the current command rotational speed, and the process directly proceeds to S340.
また、S310にて、設定指令回転数は現指令回転数よりも大きいと判断された場合には、S320に移行し、現指令回転数から所定回転数N2(例えば100rpm)を加えることで、現指令回転数を更新し、S330に移行する。 If it is determined in S310 that the set command rotational speed is greater than the current command rotational speed, the process proceeds to S320, where a predetermined rotational speed N2 (for example, 100 rpm) is added from the current command rotational speed to The command rotational speed is updated, and the process proceeds to S330.
なお、S320の処理は、S280と同様、モータ20を駆動制御するのに用いられる現指令回転数を、設定指令回転数に徐々に近づけるための処理である。そして、このS320の処理により、モータ20の減速時に、モータ20の回転速度が急速に低下するのを防止できる。
Note that the process of S320 is a process for gradually bringing the current command rotational speed used to drive and control the
次に、S330では、S320での現指令回転数の更新により、設定指令回転数が現指令回転数以下になったか否かを判断する。
そして、設定指令回転数が現指令回転数以下になっていなければ、そのままS340に移行し、設定指令回転数が現指令回転数以下になっていれば、S300にて、現指令回転数を設定指令回転数に設定した後、S340に移行する。
Next, in S330, it is determined whether or not the set command rotational speed has become equal to or less than the current command rotational speed by updating the current command rotational speed in S320.
If the set command rotational speed is not less than or equal to the current command rotational speed, the process proceeds to S340, and if the set command rotational speed is less than or equal to the current command rotational speed, the current command rotational speed is set in S300. After setting to the command rotational speed, the process proceeds to S340.
次に、S340では、S140のA/D変換処理にて得られたモータ20の駆動電流が、S230の電流閾値変更処理にて更新される電流閾値よりも大きいか否かを判断する。
そして、S340にて、モータ20の駆動電流は電流閾値以下であると判断されると、S350及びS360にて、補正値α、βをそれぞれ初期値「0」に設定し、S390に移行する。
Next, in S340, it is determined whether the drive current of the
If it is determined in S340 that the drive current of the
また、S340にて、モータ20の駆動電流は電流閾値よりも大きいと判断されると、S370及びS380にて、S140のA/D変換処理にて得られた現在の駆動電流の値(現電流値)と電流閾値とに基づき、次式を用いて補正値α、βをそれぞれ算出し、S390に移行する。
If it is determined in S340 that the drive current of the
α=Ga(電流閾値−現電流値)+Gb(電流偏差積分値)
β=Gc(電流閾値−現電流値)+Gd(電流偏差積分値)
なお、上式において、電流偏差積分値は、電流閾値と現電流値との偏差(電流偏差:電流閾値−現電流値)の積分値である。また、Ga、Gcは、電流偏差に対する係数であり、所謂、補正値算出用の比例ゲインである。また、Gb、Gdは、電流偏差積分値に対する係数であり、所謂、補正値算出用の積分ゲインである。
α = Ga (current threshold−current current value) + Gb (current deviation integrated value)
β = Gc (current threshold−current current value) + Gd (current deviation integrated value)
In the above equation, the current deviation integrated value is an integrated value of the deviation between the current threshold value and the current current value (current deviation: current threshold value−current current value). Ga and Gc are coefficients for current deviation, and are so-called proportional gains for calculating correction values. Gb and Gd are coefficients for the current deviation integral value, and are so-called correction value calculation integral gains.
そして、続くS390では、S350及びS360、又は、S370及びS380にて設定された補正値α、βを用いて、モータ制御量(Duty)を算出し、当該モータ制御処理を終了する。 In the subsequent S390, the motor control amount (Duty) is calculated using the correction values α and β set in S350 and S360, or S370 and S380, and the motor control process ends.
なお、このモータ制御量(Duty)は、モータ駆動部32に出力され、上記のように、モータ20への通電をデューティ制御するのに用いられる。また、S390でのモータ制御量(Duty)の算出には、上述した制御則「Duty=Gp((指令回転数+α)−実回転数)+Gi(回転偏差積分値+β)」が用いられる。
The motor control amount (Duty) is output to the
以上説明したように、本実施形態の電動工具1においては、MCU40が、モータ20の実回転数が指令回転数となるようにモータ制御量(Duty)を設定することで、モータ20を定回転制御(所謂フィードバック制御)する。
As described above, in the electric power tool 1 of the present embodiment, the
また、その定回転制御によるモータ20の駆動時に、モータ20に流れる駆動電流が電流閾値を超えると、モータ制御量(Duty)の設定に用いる指令回転数と回転偏差積分値とを補正してモータ20の駆動電流の上昇を抑える、電流制限制御も併せて実行する。
Further, when the
このため、本実施形態の電動工具1によれば、定回転制御によるモータ20の駆動時に、外部負荷が大きくなって、駆動電流が上昇しても、その駆動電流を電流閾値以下に抑えて、モータ20の駆動に伴う電力消費量を抑制することができる。
Therefore, according to the electric tool 1 of the present embodiment, when the
また、本実施形態では、駆動電流が電流閾値を超えたときに、モータ20への通電を遮断するのではなく、定回転制御のための制御パラメータ(つまり、指令回転数及び回転偏差積分値)を補正することから、モータ20を安定して回転させつつ、駆動電力を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, when the drive current exceeds the current threshold, the energization to the
また、本実施形態では、定回転制御のための制御パラメータである指令回転数と回転偏差積分値を補正するに当たって、その補正値α、βを、それぞれ、電流閾値とモータ20に実際に流れている駆動電流(現電流値)との偏差(電流偏差)の比例・積分により設定する。
Further, in the present embodiment, when correcting the command rotational speed and the rotational deviation integral value, which are control parameters for constant rotational control, the correction values α and β are actually passed to the current threshold and the
このため、本実施形態の電動工具1によれば、外部負荷が大きくなってモータ20の駆動電流が電流閾値を超えているとき、駆動電流の上下変動を抑制しつつ、駆動電流を電流閾値以下に収束させることができる。
For this reason, according to the electric tool 1 of the present embodiment, when the external load increases and the drive current of the
また更に、本実施形態では、モータ20の駆動速度モードを、高速・中速・低速の3段階に設定でき、しかも、モータ20の回転方向を通常の正方向とは異なる逆転方向に設定することもできる。
Furthermore, in this embodiment, the drive speed mode of the
そして、MCU40は、モータ20の目標速度である速度指令値と電流閾値とを、これら各駆動モード(高速・中速・低速及び逆転)に応じて、それぞれ設定し、その設定した速度指令値及び電流閾値に従い、モータ20を駆動制御するように構成されている。
Then, the
従って、本実施形態の電動工具1によれば、モータ20を、各駆動モード(高速・中速・低速及び逆転)に応じて最適に駆動制御することができるようになり、これによっても、モータ20駆動時の消費電力を抑えることができる。
Therefore, according to the electric power tool 1 of the present embodiment, the
また、本実施形態では、モータ20の駆動時に、モータ制御処理にて、駆動電流が電流閾値を超えたと判定(S340−YES)されることにより、電流制限制御が実行されると、報知制御処理によって、その旨が表示部14に表示される。
In the present embodiment, when the
このため、本実施形態の電動工具1によれば、電流制限制御によって、モータ20の駆動電流が上昇するのを抑制できるだけでなく、電流制限制御を実行中であることを使用者に報知することで、電動工具1の使い勝手を向上することが可能となる。
For this reason, according to the electric tool 1 of this embodiment, not only can the drive current of the
つまり、電流制限制御が開始されると、モータ20の駆動トルクが低下するので、使用者に違和感を与えることが考えられるが、電流制限制御の実行状態を報知することにより、使用者に違和感を与えるのを防止することができるので、電動工具1の使い勝手を向上できることになる。
That is, when the current limit control is started, the driving torque of the
なお、本実施形態では、回転センサ22が、本発明の速度検出部に相当し、MCU40が、本発明の制御部に相当し、駆動速度モード切替SWが、本発明の駆動モード設定部に相当し、回転方向切替SW9が、本発明の回転方向設定部に相当する。
In the present embodiment, the rotation sensor 22 corresponds to the speed detection unit of the present invention, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、本発明を、ハンマドリルを構成する電動工具1に適用した場合について説明したが、本発明は、ハンマドリル以外の電動工具に適用することができる。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various aspect can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.
For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the power tool 1 constituting the hammer drill has been described, but the present invention can be applied to a power tool other than the hammer drill.
また、本発明は、電動工具に限らず、例えば、草刈機、チェーンソー、といった園芸用の作業機等、モータを備えた電動機器であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。 In addition, the present invention is not limited to an electric tool, and for example, if it is an electric device equipped with a motor such as a horticultural working machine such as a mower, a chain saw, etc., the present invention is applied in the same manner as in the above embodiment, and the same effect Can be obtained.
また、本発明は、バッテリパックから電力供給を受ける充電式の電動機器であっても、商用電源から交流電力を受けて動作する電動機器であっても、上記実施形態と同様に適用できる。 In addition, the present invention can be applied to the rechargeable electric device that receives power supply from the battery pack or the electric device that operates by receiving AC power from a commercial power source, as in the above embodiment.
また、制御回路30には、MCU40に代えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブル・ロジック・デバイスを設けるようにしてもよい。
The
つまり、ASICやFPGAは、プログラミングにより、上記実施形態のMCU40と同様に機能させることができるので、制御回路30にこれらのデバイスを設けるようにしても、本発明を適用して、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
That is, the ASIC and FPGA can be programmed to function in the same manner as the
また、上記実施形態では、電動工具1は、PI制御によってモータ20を駆動制御するものとして説明したが、PID制御(比例積分微分制御)を利用するようにしてもよい。
In the above embodiment, the power tool 1 is described as driving and controlling the
1…電動工具、2…モータハウジング、3…ギアハウジング、4…ドリルチャック、5…操作部、6…回転動作モード切替SW、7…グリップ部、8…トリガSW、9…回転方向切替SW、10…バッテリパック、12…駆動速度モード切替SW、14…表示部、20…モータ、22…回転センサ、30…制御回路、32…モータ駆動部、34…電流検出部、36…レギュレータ部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric tool, 2 ... Motor housing, 3 ... Gear housing, 4 ... Drill chuck, 5 ... Operation part, 6 ... Rotation operation mode switching SW, 7 ... Grip part, 8 ... Trigger SW, 9 ... Rotation direction switching SW, DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記モータの回転速度を検出する速度検出部と、
前記モータの駆動電流を検出する電流検出部と、
外部から前記モータの駆動指令を受けると、前記速度検出部にて検出される前記モータの回転速度が所定の目標速度となるよう、前記モータの駆動電力を制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記モータの駆動制御時に、前記電流検出部にて検出される前記モータの駆動電流が予め設定された電流閾値を超えると、前記モータの駆動電力を制御するのに用いる制御パラメータを補正して、前記モータの駆動電力を抑制するように構成されている、電動機器。 A motor,
A speed detector for detecting the rotational speed of the motor;
A current detection unit for detecting a drive current of the motor;
A control unit for controlling the driving power of the motor so that the rotational speed of the motor detected by the speed detection unit becomes a predetermined target speed when receiving an instruction to drive the motor from the outside;
The control unit controls the driving power of the motor when the driving current of the motor detected by the current detection unit exceeds a preset current threshold during the driving control of the motor. An electric device configured to correct a control parameter to be used and suppress driving power of the motor.
前記モータの駆動制御時に、前記電流検出部にて検出される前記駆動電流が前記電流閾値を超えると、前記制御パラメータとして前記目標速度を補正することで、前記モータの駆動電力を抑制するように構成されている、請求項1又は請求項2に記載の電動機器。 The controller is
During the drive control of the motor, when the drive current detected by the current detection unit exceeds the current threshold, the drive speed of the motor is suppressed by correcting the target speed as the control parameter. The electric device according to claim 1 or 2, wherein the electric device is configured.
前記モータの回転速度と前記目標速度との偏差に対する比例項及び積分項を有する制御則に則って、前記モータの駆動電力を制御し、
前記モータの駆動制御時に、前記電流検出部にて検出される前記駆動電流が前記電流閾値を超えると、前記制御パラメータとして前記比例項及び前記積分項の少なくとも一方を補正することで、前記モータの駆動電力を抑制する、
ように構成されている、請求項1又は請求項2に記載の電動機器。 The controller is
In accordance with a control law having a proportional term and an integral term with respect to the deviation between the rotational speed of the motor and the target speed, the drive power of the motor is controlled,
When the drive current detected by the current detection unit exceeds the current threshold during drive control of the motor, the control parameter is corrected by correcting at least one of the proportional term and the integral term. Suppresses drive power,
The electric device according to claim 1, configured as described above.
前記モータの駆動制御時に、前記電流検出部にて検出される前記駆動電流が前記電流閾値を超えると、該駆動電流と電流閾値との偏差及び該偏差の積分値に基づき、前記制御パラメータの補正量を設定するよう構成されている、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の電動機器。 The controller is
When the drive current detected by the current detection unit exceeds the current threshold during the drive control of the motor, the control parameter is corrected based on the deviation between the drive current and the current threshold and the integrated value of the deviation. The electric device according to any one of claims 1 to 4, wherein the electric device is configured to set an amount.
前記制御部は、前記駆動モード設定部にて設定された駆動モードに応じて、前記目標速度及び前記電流閾値の内の少なくとも一方を設定するように構成されている、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の電動機器。 A drive mode setting unit for setting the drive mode when driving the motor to one of a plurality of drive modes;
The said control part is comprised so that at least one of the said target speed and the said current threshold value may be set according to the drive mode set in the said drive mode setting part. The electric device according to any one of the above.
前記制御部は、前記回転方向設定部にて設定された回転方向に応じて、前記目標速度及び前記電流閾値の内の少なくとも一方を設定するように構成されている、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の電動機器。 A rotation direction setting unit for setting the rotation direction of the motor;
The said control part is comprised so that at least one of the said target speed and the said current threshold value may be set according to the rotation direction set in the said rotation direction setting part. The electric device according to any one of the above.
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