JP2572036B2 - 電動工具のモ−タ速度制御回路 - Google Patents
電動工具のモ−タ速度制御回路Info
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- JP2572036B2 JP2572036B2 JP61038661A JP3866186A JP2572036B2 JP 2572036 B2 JP2572036 B2 JP 2572036B2 JP 61038661 A JP61038661 A JP 61038661A JP 3866186 A JP3866186 A JP 3866186A JP 2572036 B2 JP2572036 B2 JP 2572036B2
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- Japan
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- circuit
- voltage
- output
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- motor
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電動ドリルや電動ドライバーなどの電動工具
のモータの速度制御回路に関する。
のモータの速度制御回路に関する。
(従来技術) 電動ドリルや電動ドライバーなどの電動工具には、通
常、穴のあけ始め、ねじの締め始めには低速回転させて
ビットの位置合わせが行ない易いようにし、その後、高
速回転させるように機能する速度制御回路が備えられて
いる。
常、穴のあけ始め、ねじの締め始めには低速回転させて
ビットの位置合わせが行ない易いようにし、その後、高
速回転させるように機能する速度制御回路が備えられて
いる。
このような電動のドリルやドライバー等の使用状態を
考えてみると、高トルクが必要となるのはドライバーの
場合はねじの締め始めのねじ位置の決めにくい時、締め
終わりのしっかりと締め込みたい時であって、このよう
にねじの締め始めなどにおいては高速回転よりも低速の
方が回転によるぶれがなく、位置決めがしやすく操作上
便利である。一方、ねじ締めを行なっている途中は高速
回転が必要であるが、トルクはあまり必要でない。ま
た、穴あけのドリルでも同様に穴のあけ始めの位置決め
の時には低速で回転し、締トルクが発揮できる方が良い
が、位置が決まり穴をあけ出すと低トルクで高回転の方
が望ましい。
考えてみると、高トルクが必要となるのはドライバーの
場合はねじの締め始めのねじ位置の決めにくい時、締め
終わりのしっかりと締め込みたい時であって、このよう
にねじの締め始めなどにおいては高速回転よりも低速の
方が回転によるぶれがなく、位置決めがしやすく操作上
便利である。一方、ねじ締めを行なっている途中は高速
回転が必要であるが、トルクはあまり必要でない。ま
た、穴あけのドリルでも同様に穴のあけ始めの位置決め
の時には低速で回転し、締トルクが発揮できる方が良い
が、位置が決まり穴をあけ出すと低トルクで高回転の方
が望ましい。
ところが従来の電動工具では機械式クラッチを用い
て、回転数とトルクを別々に制御していたため、上記要
請を充分に満足する特性を得ることが困難であるととも
に、操作上においても不便であった。
て、回転数とトルクを別々に制御していたため、上記要
請を充分に満足する特性を得ることが困難であるととも
に、操作上においても不便であった。
(発明の目的) 本発明は前記背景のもとになされたもので、速度制御
とトルク制御とを連動させ、高速低トルク、低速高トル
ク動作を容易に得られるようにして、電動工具の使い勝
手を大巾に向上させることができるモータ速度制御回路
を提供するものである。
とトルク制御とを連動させ、高速低トルク、低速高トル
ク動作を容易に得られるようにして、電動工具の使い勝
手を大巾に向上させることができるモータ速度制御回路
を提供するものである。
(発明の構成) 本発明に係る電動工具のモータ速度制御回路は、モー
タの回転数に比例する信号を出力する速度検出回路と、
前記速度検出回路からの速度信号を周波数−電圧変換す
る周波数−電圧変換回路と、可変電圧を発生するモータ
速度可変手段と、前記周波数−電圧変換回路からの電圧
と前記モータ速度可変手段からの出力電圧との差電圧を
出力する差電圧出力回路と、基準三角波の電圧信号を発
生する基準三角波発生回路と、前記基準三角波電圧が前
記差電圧を越えた期間だけ定電圧を出力する比較回路
と、前記比較回路からのパルス出力の送出期間だけ前記
モータへ駆動電源を供給するスイッチング回路と、前記
比較回路からの出力パルスのレベルを、前記モータを速
度可変手段からの出力電圧のレベルと互いに逆方向に連
動可変するレベル可変手段とを備えたものである。
タの回転数に比例する信号を出力する速度検出回路と、
前記速度検出回路からの速度信号を周波数−電圧変換す
る周波数−電圧変換回路と、可変電圧を発生するモータ
速度可変手段と、前記周波数−電圧変換回路からの電圧
と前記モータ速度可変手段からの出力電圧との差電圧を
出力する差電圧出力回路と、基準三角波の電圧信号を発
生する基準三角波発生回路と、前記基準三角波電圧が前
記差電圧を越えた期間だけ定電圧を出力する比較回路
と、前記比較回路からのパルス出力の送出期間だけ前記
モータへ駆動電源を供給するスイッチング回路と、前記
比較回路からの出力パルスのレベルを、前記モータを速
度可変手段からの出力電圧のレベルと互いに逆方向に連
動可変するレベル可変手段とを備えたものである。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例によるモータ速度制御回路
を示し、第2図はそのタイムチャートを示す。
を示し、第2図はそのタイムチャートを示す。
第1図において、DCモータMの回転数に比例する信号
を出力する速度検出回路1は、周波数ジェネレータFG、
オペアンプOP1、抵抗RF,RSなどから構成されている。サ
ンプルパルスやリセットパルスといったタイミングパル
スを発生するタイミングパルス発生回路であるサンプル
・リセットパルス発生回路2は、台形波を発生する台形
波回路11と、ヒステリシスコンパレータOP2と、ICから
なるサンプル・リセットパルス発生器2aなどから構成さ
れ、サンプル・リセットパルス発生器2aaに台形波を入
力する台形波回路11は、定電流源I1、コンデンサCRなど
からなる。サンプル・リセットパルス発生器2aのリセッ
トパルスによって鋸歯状波を形成する鋸歯状波発生回路
3は定電流源I2、コンデンサCTなどから構成され、サン
プル・リセットパルス発生器2aのサンプルパルスによっ
て鋸歯状波電圧をサンプルホールドするサンプルホール
ド回路4はバッファ4a,4b、コンデンサCHなどから構成
されている。
を出力する速度検出回路1は、周波数ジェネレータFG、
オペアンプOP1、抵抗RF,RSなどから構成されている。サ
ンプルパルスやリセットパルスといったタイミングパル
スを発生するタイミングパルス発生回路であるサンプル
・リセットパルス発生回路2は、台形波を発生する台形
波回路11と、ヒステリシスコンパレータOP2と、ICから
なるサンプル・リセットパルス発生器2aなどから構成さ
れ、サンプル・リセットパルス発生器2aaに台形波を入
力する台形波回路11は、定電流源I1、コンデンサCRなど
からなる。サンプル・リセットパルス発生器2aのリセッ
トパルスによって鋸歯状波を形成する鋸歯状波発生回路
3は定電流源I2、コンデンサCTなどから構成され、サン
プル・リセットパルス発生器2aのサンプルパルスによっ
て鋸歯状波電圧をサンプルホールドするサンプルホール
ド回路4はバッファ4a,4b、コンデンサCHなどから構成
されている。
モータMの適宜な速度を設定する速度可変回路7は抵
抗RX、可変抵抗VR、バッファ7aなどからなり、その出力
は誤差増幅回路としてのエラーアンプ12に入力されてサ
ンプルホールド回路4からの出力と比較され、その差が
反転増幅される。さらに、エラーアンプ12の出力は基準
三角波発生回路5からの基準三角波と比較回路としての
カンパレータ13で比較され、このコンパレータ13の出力
がHレベルのときに、出力回路8を駆動する。そして、
この出力回路8の出力にてスイッチング回路を構成する
パワーMOS電界効果トランジスタ(FET)14をオン駆動し
て、モータMを駆動する。また、モータMの電源として
電池Bを用いている。なお、モータMの速度信号を周波
数−電圧(F−V)変換するF−V変換回路は、鋸歯状
波発生回路3とサンプルホールド回路4とで構成されて
いる。
抗RX、可変抵抗VR、バッファ7aなどからなり、その出力
は誤差増幅回路としてのエラーアンプ12に入力されてサ
ンプルホールド回路4からの出力と比較され、その差が
反転増幅される。さらに、エラーアンプ12の出力は基準
三角波発生回路5からの基準三角波と比較回路としての
カンパレータ13で比較され、このコンパレータ13の出力
がHレベルのときに、出力回路8を駆動する。そして、
この出力回路8の出力にてスイッチング回路を構成する
パワーMOS電界効果トランジスタ(FET)14をオン駆動し
て、モータMを駆動する。また、モータMの電源として
電池Bを用いている。なお、モータMの速度信号を周波
数−電圧(F−V)変換するF−V変換回路は、鋸歯状
波発生回路3とサンプルホールド回路4とで構成されて
いる。
次に、第1図と第2図とにより動作を説明する。第2
図の(a)〜(i)は第1図のa点〜i点の波形を示
し、モータMの回転数により比例した速度信号は周波数
ジェネレータFGにより出力され、その出力された速度信
号はオペアンプOP1によりPF/RS倍に増幅される。この速
度信号に相当する第2図(a)に示すようなオペアンプ
OP1の出力はヒステリシスコンパレータOP2に入力され、
第2図(b)に示すように回転数に比例した周波数の方
形波パルスを得る。この方形波によりサンプル・リセッ
トパルス発生回路2の台形波回路11で第2図(c)のよ
うに台形波を発生する。この台形波の立ち上がりを基準
電圧発生回路6からの基準電圧V1,V2,V3と比較し(第2
図(c))、サンプルパルス(第2図(e))とリセッ
トパルス(第2図(d))の発生するタイミングを決定
する。
図の(a)〜(i)は第1図のa点〜i点の波形を示
し、モータMの回転数により比例した速度信号は周波数
ジェネレータFGにより出力され、その出力された速度信
号はオペアンプOP1によりPF/RS倍に増幅される。この速
度信号に相当する第2図(a)に示すようなオペアンプ
OP1の出力はヒステリシスコンパレータOP2に入力され、
第2図(b)に示すように回転数に比例した周波数の方
形波パルスを得る。この方形波によりサンプル・リセッ
トパルス発生回路2の台形波回路11で第2図(c)のよ
うに台形波を発生する。この台形波の立ち上がりを基準
電圧発生回路6からの基準電圧V1,V2,V3と比較し(第2
図(c))、サンプルパルス(第2図(e))とリセッ
トパルス(第2図(d))の発生するタイミングを決定
する。
一方、鋸歯状波発生回路3では、コンデンサCTを定電
流源I2により充電し、第2図(f)に示すようにリセッ
トパルスが発生した時にコンデンサCTに充電された電荷
を放電し、同図のような鋸歯状波を発生する。サンプル
ホールド回路4では、サンプルパルスが発生した時に、
ホールドコンデンサCHを充電あるいは放電することによ
り、その時の鋸歯状波電圧をサンプルホールドする。従
って、サンプルホールド回路4にはサンプルホールド電
圧として第2図(g)に示すような回転数に比例したDC
信号が出力されることになる。
流源I2により充電し、第2図(f)に示すようにリセッ
トパルスが発生した時にコンデンサCTに充電された電荷
を放電し、同図のような鋸歯状波を発生する。サンプル
ホールド回路4では、サンプルパルスが発生した時に、
ホールドコンデンサCHを充電あるいは放電することによ
り、その時の鋸歯状波電圧をサンプルホールドする。従
って、サンプルホールド回路4にはサンプルホールド電
圧として第2図(g)に示すような回転数に比例したDC
信号が出力されることになる。
エラーアンプ12では、速度可変回路7で設定した電圧
VXとサンプルホールド回路4の出力電圧V0の差をRA/RN
倍に反転増幅し、その出力を第2図(h)に示すように
基準三角波発生回路5の基準三角波とコンパレータ13で
比較し方形波を得て、この方形波を出力回路8を通じて
出力して第2図(i)に示すようなゲート電圧を得て、
パワーMOSFET14によりモータMの供給電源をPMM(パル
スワイドモジュレーション)制御するようにしている。
なお、ロック保護回路9はモータMの回転数が設定値以
下になるとモータMの駆動を停止させるものである。す
なわち、モータMに過負荷がかかると、モータMの回転
数が落ち、従って、周波数ジェネレータFGの出力周波数
が小さくなり、サンプルホールド回路4の出力電圧が高
くなるが、ロック保護回路9はその電圧を抵抗RL1とRL2
とで分圧された電圧とコンパレータ15により検出し、回
転数が設定値以下に低下すると、出力パルスを遮断し、
モータMを停止させる。
VXとサンプルホールド回路4の出力電圧V0の差をRA/RN
倍に反転増幅し、その出力を第2図(h)に示すように
基準三角波発生回路5の基準三角波とコンパレータ13で
比較し方形波を得て、この方形波を出力回路8を通じて
出力して第2図(i)に示すようなゲート電圧を得て、
パワーMOSFET14によりモータMの供給電源をPMM(パル
スワイドモジュレーション)制御するようにしている。
なお、ロック保護回路9はモータMの回転数が設定値以
下になるとモータMの駆動を停止させるものである。す
なわち、モータMに過負荷がかかると、モータMの回転
数が落ち、従って、周波数ジェネレータFGの出力周波数
が小さくなり、サンプルホールド回路4の出力電圧が高
くなるが、ロック保護回路9はその電圧を抵抗RL1とRL2
とで分圧された電圧とコンパレータ15により検出し、回
転数が設定値以下に低下すると、出力パルスを遮断し、
モータMを停止させる。
出力回路8と昇圧回路10などはコンパレータ13の出力
側であって、FET14でなるスイッチング回路のゲートと
の間にコンパレータ13の出力電圧を可変する出力パルス
電圧可変手段16が介設されている。昇圧回路10は電池B
の電圧を昇圧回路出力電圧調整抵抗RVCにより設定され
た電圧に昇圧し、出力回路8に供給するものである。こ
れによりFET14のゲートに出力されるハイ信号のピーク
電圧は昇圧電圧となる。また、昇圧回路出力電圧調整抵
抗RVCは、速度可変回路7の可変抵抗VRと連動関係に構
成している。
側であって、FET14でなるスイッチング回路のゲートと
の間にコンパレータ13の出力電圧を可変する出力パルス
電圧可変手段16が介設されている。昇圧回路10は電池B
の電圧を昇圧回路出力電圧調整抵抗RVCにより設定され
た電圧に昇圧し、出力回路8に供給するものである。こ
れによりFET14のゲートに出力されるハイ信号のピーク
電圧は昇圧電圧となる。また、昇圧回路出力電圧調整抵
抗RVCは、速度可変回路7の可変抵抗VRと連動関係に構
成している。
すなわち、昇圧回路出力電圧調整抵抗RVCと可変抵抗V
Rとの連動関係は、一方の抵抗により得られる出力電圧
が高いときは、他方の抵抗により得られる出力電圧が低
くなるようになっており、これにより以下のような動作
が行われる。
Rとの連動関係は、一方の抵抗により得られる出力電圧
が高いときは、他方の抵抗により得られる出力電圧が低
くなるようになっており、これにより以下のような動作
が行われる。
上記スイッチング回路は、第2図(h)(i)の一点
鎖線で示すように、モータ速度を高速にした場合、すな
わち速度可変回路7の可変抵抗VRからバッファ7aを介し
て出力される電圧を高くすると、FET14のゲートパルス
のデューティは大きくなるが、昇圧回路出力電圧調整抵
抗RVCにより得られる電圧が低くなるのでピーク電圧が
低くなる。いまFET14のゲート・ソース間電圧VGSとドレ
イン・ソース間のON抵抗RDS(ON)の関係は第3図に示
すようにゲート電圧が高い時にはRDS(ON)は小さく、
ゲート電圧が低い時にはRDS(ON)は大きい。そのた
め、デューティが大きくオン抵抗が大きい時のモータ特
性は第4図のN1,T5を実線で結ぶような関係になる。そ
して、可変抵抗VRを変化させ第2図(h)(i)の破線
で示すようにモータMを低速にした場合、すなわち速度
可変回路7の可変抵抗VRからバッファ7aを介して出力さ
れる電圧を低くすると、FET14のゲートパルスのデュー
ティは小さくなるが、昇圧回路出力電圧調整抵抗RVCに
より得られる電圧が高くなるのでピーク電圧が高くな
る。そのため、FET14のドレイン・ソース間のオン抵抗R
DS(ON)は小さくなり、モータ特性は第4図のN5,N1を
実線で結ぶような関係になる。なお、第4図のモータの
トルク回転数の各特性はモータの電源回路に抵抗を入れ
た時、抵抗値R1〜R5(R1<R2<R3<R4<R5)をパラメー
タにとった場合のものを示す。
鎖線で示すように、モータ速度を高速にした場合、すな
わち速度可変回路7の可変抵抗VRからバッファ7aを介し
て出力される電圧を高くすると、FET14のゲートパルス
のデューティは大きくなるが、昇圧回路出力電圧調整抵
抗RVCにより得られる電圧が低くなるのでピーク電圧が
低くなる。いまFET14のゲート・ソース間電圧VGSとドレ
イン・ソース間のON抵抗RDS(ON)の関係は第3図に示
すようにゲート電圧が高い時にはRDS(ON)は小さく、
ゲート電圧が低い時にはRDS(ON)は大きい。そのた
め、デューティが大きくオン抵抗が大きい時のモータ特
性は第4図のN1,T5を実線で結ぶような関係になる。そ
して、可変抵抗VRを変化させ第2図(h)(i)の破線
で示すようにモータMを低速にした場合、すなわち速度
可変回路7の可変抵抗VRからバッファ7aを介して出力さ
れる電圧を低くすると、FET14のゲートパルスのデュー
ティは小さくなるが、昇圧回路出力電圧調整抵抗RVCに
より得られる電圧が高くなるのでピーク電圧が高くな
る。そのため、FET14のドレイン・ソース間のオン抵抗R
DS(ON)は小さくなり、モータ特性は第4図のN5,N1を
実線で結ぶような関係になる。なお、第4図のモータの
トルク回転数の各特性はモータの電源回路に抵抗を入れ
た時、抵抗値R1〜R5(R1<R2<R3<R4<R5)をパラメー
タにとった場合のものを示す。
このように速度可変回路7の可変抵抗VRと昇圧回路10
の可変抵抗RVCを連動して変化させ、デューティとピー
ク電圧を変化させることにより、第4図に示すような高
速低トルク、低速高トルクのモータ特性を得ることがで
きる。したがって、1個のスイッチ操作だけにより、モ
ータMの回転数と出力トルクを関連して調節することが
でき、作業に応じた回転数、トルクを片手で操作するこ
とができる。また、機械的なクラッチを廃止することに
より、手に与えるショックを少なくしクラッチ摩耗によ
る寿命も低減することができる。
の可変抵抗RVCを連動して変化させ、デューティとピー
ク電圧を変化させることにより、第4図に示すような高
速低トルク、低速高トルクのモータ特性を得ることがで
きる。したがって、1個のスイッチ操作だけにより、モ
ータMの回転数と出力トルクを関連して調節することが
でき、作業に応じた回転数、トルクを片手で操作するこ
とができる。また、機械的なクラッチを廃止することに
より、手に与えるショックを少なくしクラッチ摩耗によ
る寿命も低減することができる。
なお、第5図には本発明の速度制御回路が適用された
モータを内装した電動工具を示し、ハウジング101内に
モータM、電池B、スイッチ102などを有し、モータM
により回転駆動させるビット保持具103にビット104を差
込むと、ビット104に切込んである溝にビット保持具103
側のボール105がばね106に押されて嵌合することによ
り、ビット104が固定されるようになっている。
モータを内装した電動工具を示し、ハウジング101内に
モータM、電池B、スイッチ102などを有し、モータM
により回転駆動させるビット保持具103にビット104を差
込むと、ビット104に切込んである溝にビット保持具103
側のボール105がばね106に押されて嵌合することによ
り、ビット104が固定されるようになっている。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、設定操作によって可変
するモータ速度可変手段からの出力電圧レベルに対し、
比較回路からの出力パルスのレベルをレベル可変手段に
よって互いに逆方向に連動して可変するようにしたの
で、作業に応じて、低速で高トルクの状態と高速で低ト
ルクの状態を容易な操作で得ることができ、使い勝手の
良い電動工具を提供することができる。
するモータ速度可変手段からの出力電圧レベルに対し、
比較回路からの出力パルスのレベルをレベル可変手段に
よって互いに逆方向に連動して可変するようにしたの
で、作業に応じて、低速で高トルクの状態と高速で低ト
ルクの状態を容易な操作で得ることができ、使い勝手の
良い電動工具を提供することができる。
第1図は本発明の一実施例による電動工具のモータ制御
回路の回路図、第2図(a)〜(i)は第1図の回路各
部電圧のタイムチャート、第3図は電界効果トランジス
タのゲート・ソース間電圧とドレン・ソース間オン抵抗
の特性図、第4図はモータのトルクと回転数の特性図、
第5図は本発明が適用される電動工具の一例を示す概略
断面図である。 1……速度検出回路、2……サンプル・リセットパルス
発生回路(タイミングパルス発生回路)、3……鋸歯状
波発生回路、4……サンプルホールド回路、5……基準
三角波発生回路、7……速度可変回路、8……出力回
路、10……昇圧回路、12……エラーアンプ(誤差増幅回
路)、13……コンパレータ(比較回路)、14……FET
(スイッチング回路)、16……出力パルス電圧可変手
段、M……モータ、VR……可変抵抗、RVC……可変抵
抗。
回路の回路図、第2図(a)〜(i)は第1図の回路各
部電圧のタイムチャート、第3図は電界効果トランジス
タのゲート・ソース間電圧とドレン・ソース間オン抵抗
の特性図、第4図はモータのトルクと回転数の特性図、
第5図は本発明が適用される電動工具の一例を示す概略
断面図である。 1……速度検出回路、2……サンプル・リセットパルス
発生回路(タイミングパルス発生回路)、3……鋸歯状
波発生回路、4……サンプルホールド回路、5……基準
三角波発生回路、7……速度可変回路、8……出力回
路、10……昇圧回路、12……エラーアンプ(誤差増幅回
路)、13……コンパレータ(比較回路)、14……FET
(スイッチング回路)、16……出力パルス電圧可変手
段、M……モータ、VR……可変抵抗、RVC……可変抵
抗。
Claims (1)
- 【請求項1】モータの回転数に比例する信号を出力する
速度検出回路と、前記速度検出回路からの速度信号を周
波数−電圧変換する周波数−電圧変換回路と、可変電圧
を発生するモータ速度可変手段と、前記周波数−電圧変
換回路からの電圧と前記モータ速度可変手段からの出力
電圧との差電圧を出力する差電圧出力回路と、基準三角
波の電圧信号を発生する基準三角波発生回路と、前記基
準三角波電圧が前記差電圧を越えた期間だけ定電圧を出
力する比較回路と、前記比較回路からのパルス出力の送
出期間だけ前記モータへ駆動電源を供給するスイッチン
グ回路と、前記比較回路からの出力パルスのレベルを、
前記モータ速度可変手段からの出力電圧のレベルと互い
に逆方向に連動可変するレベル可変手段とを備えたこと
を特徴とする電動工具のモータ速度制御回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61038661A JP2572036B2 (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 電動工具のモ−タ速度制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61038661A JP2572036B2 (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 電動工具のモ−タ速度制御回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62196095A JPS62196095A (ja) | 1987-08-29 |
JP2572036B2 true JP2572036B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=12531448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61038661A Expired - Lifetime JP2572036B2 (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 電動工具のモ−タ速度制御回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2572036B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61156499U (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-27 |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP61038661A patent/JP2572036B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62196095A (ja) | 1987-08-29 |
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