JP3444767B2 - 電動工具用トリガースイッチ回路 - Google Patents
電動工具用トリガースイッチ回路Info
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- resistor
- resistive conductor
- switching element
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Description
動工具に搭載されているトリガースイッチ回路に関する
ものであり、更に詳しくはトリガースイッチ回路内の特
に電源用スイッチの接点の消耗を抑制するようにした回
路構成に関する。
イッチ回路は、図6に示すように、操作レバーに連動し
てオン/オフする電源用スイッチSW1と、還流用ダイ
オードDと、操作レバーを最大操作量より僅か手前に引
き込んだ時にオンする短絡用スイッチSW2と、直流モ
ータMと、スイッチング素子FETと、コンパレータC
OMPと、分圧用抵抗Rと、操作レバーに連動して動く
可変抵抗器VRと、三角波信号を発生させる三角波発振
回路10とから構成され、これらは次のように接続され
ている。尚、三角波発振回路10とコンパレータCOM
Pでスイッチング素子FETの駆動部を構成する。
源Eのプラス側に接続し、電源用スイッチSW1の他方
側は、直列に接続した抵抗R1及び可変抵抗器VR及び
抵抗R2を介して直流電源Eのマイナス側に接続されて
いる。
モータM及びスイッチング素子FETとを、電源スイッ
チSW1を介して並列に接続した構成となっている。こ
のモータMにはダイオードDを並列に接続し、スイッチ
ング素子FETには短絡用スイッチSW2を並列に接続
した構成となっている。
ータCOMPのマイナス側入力端子に接続され、コンパ
レータCOMPのプラス側入力端子には三角波発振回路
10の出力側が接続されている。コンパレータCOMP
の出力端子はスイッチング素子FETのゲート側に接続
されている。
に、固定端子20と摺動子21とから構成されている。
固定端子20は、適宜間隔を持って平行に配設した長尺
な板状の抵抗領域20aとコモン領域20bとから構成
されている。
域20bとを跨ぐようにして配置され、図7(A)、
(B)に示すように、抵抗領域20aの最小抵抗値側
(P点)から摺動して最高抵抗値側(Q点)までの間を
操作レバーに連動して動く構造となっている。
イッチSW1がオンした時と、操作レバーを更に引き込
んで短絡スイッチSW2がオンする直前にスイッチング
素子FETのゲートに供給されるゲート信号波形を示し
たものである。
W1がオンすると、図8(A)に示すように、操作レバ
ーに連動して動く可変抵抗器VRは最小限の抵抗値とな
り、コンパレータCOMPに供給される出力電圧、即
ち、「電源用スイッチSW1がオンした時の比較電圧」
は最大の電圧値となる。従って、三角波信号の電圧と比
較するしきい値は高くなる。この比較電圧(しきい値)
と三角波信号の電圧が比較され、図8(B)に示すよう
に、コンパレータCOMPの出力端子から、三角波信号
の上部頂点近傍位置における矩形波信号が出力され、ス
イッチング素子FETのゲートに入力される。
がオン直前まで引き込まれると、図8(A)に示すよう
に、可変抵抗器VRは最大限の抵抗値となり、コンパレ
ータCOMPに供給される出力電圧、即ち、「短絡用ス
イッチSW2がオン直前の比較電圧」は最小の電圧値に
なる。従って、三角波信号の電圧と比較するしきい値は
低くなる。この比較電圧(しきい値)と三角波信号の電
圧が比較され、図8(C)に示すように、コンパレータ
COMPの出力端子から、三角波信号の下部頂点近傍位
置における矩形波信号が出力され、スイッチング素子F
ETのゲートに入力される。このようにして、三角波信
号の電圧と操作レバーの引き込み量から発生する比較電
圧(しきい値)とを比較して間欠的に発生する矩形波信
号のオンしている時間帯を長短に制御してモータMの回
転を制御する。
イッチSW1がオンしてからモータMのデューテイ比が
変化する様子を示したものである。操作レバーを引き込
んで電源用スイッチSW1がオンした時は、モータMの
デューテイ比は最小である。この状態で更に操作レバー
を引き込んでくると、デューテイ比は直線的に比例して
上昇し、デューテイ比が略80%近傍でモータMが高速
回転になる。この状態で更に操作レバーを引き込むと、
スイッチング素子FETに並列接続してある短絡用スイ
ッチSW2がオンする。短絡用スイッチSW2がオンす
ると、このオンした短絡用スイッチSW2を介してモー
タMに電源が供給され、モータMのデューテイ比は10
0パーセントに達する。
電源用スイッチSW1と可変抵抗器VRと短絡用スイッ
チSW2の動作によりモータMの回転制御を行うことが
できる。
明した従来技術における電動工具用トリガースイッチ回
路は、図8に示すように、電源用スイッチSW1及び短
絡用スイッチSW2をオン/オフする時に、比較電圧が
三角波信号の電圧の範囲内に存在するため、常にスイッ
チング素子FETを制御可能な状態になっている。従っ
て、電源用スイッチSW1又は短絡用スイッチSW2が
オン/オフする時には、スイッチング素子FETがオン
/オフ制御されているため、スイッチの接点間には電位
差が生じ、スパークが発生してしまう。スパークが発生
すると接点消耗が多くなり、寿命向上が期待できないと
云う問題がある。
チの接点消耗を軽減させる回路構成に解決しなければな
らない課題を有している。
に、本発明に係る電動工具用トリガースイッチ回路は、
直流電源とモータ間に設けた電源用スイッチと、前記モ
ータと直列に接続したスイッチング素子と、該スイッチ
ング素子に並列に接続した短絡用スイッチと、前記スイ
ッチング素子を駆動させる駆動部と、操作レバーの操作
引込み量に応じて前記駆動部を制御する制御スイッチ
と、からなるトリガースイッチ回路であり、前記制御ス
イッチは、可変抵抗器である抵抗体の前端に設けた第1
の無抵抗の導体と、前記抵抗体の後端に設けた第2の無
抵抗の導体とからなる可変抵抗と、前記第1の無抵抗の
導体の一部、抵抗体及び第2の無抵抗の導体の長さに形
成すると共に前記可変抵抗に並列に配置したコモン部
と、前記可変抵抗と前記コモン部とを跨ぐように配置す
ると共に両者を電気的に接続する摺動子とで構成し、前
記第1の無抵抗の導体を前記直流電源のプラス側に接続
し、前記第2の無抵抗の導体を前記直流電源のマイナス
側に接続した構成にし、前記電源用スイッチと、前記制
御スイッチの摺動子と、前記短絡用スイッチとの三者を
前記操作レバーと連動して動作する構成にし、前記制御
スイッチの摺動子が前記第1の無抵抗の導体上に存在し
てフローテイングしている時に、前記駆動部は前記スイ
ッチング素子を常時オフの状態にして前記電源用スイッ
チをオン/オフするようにしたことである。
イッチと、前記モータと直列に接続したスイッチング素
子と、該スイッチング素子に並列に接続した短絡用スイ
ッチと、前記スイッチング素子を駆動させる駆動部と、
操作レバーの操作引込み量に応じて前記駆動部を制御す
る制御スイッチと、からなるトリガースイッチ回路であ
り、前記制御スイッチは、可変抵抗器である抵抗体の前
端に設けた第1の無抵抗の導体と、前記抵抗体の後端に
設けた第2の無抵抗の導体とからなる可変抵抗と、前記
第1の無抵抗の導体の一部、抵抗体及び第2の無抵抗の
導体の長さに形成すると共に前記可変抵抗に並列に配置
したコモン部と、前記可変抵抗と前記コモン部とを跨ぐ
ように配置すると共に両者を電気的に接続する摺動子と
で構成し、前記第1の無抵抗の導体を前記直流電源のプ
ラス側に接続し、前記第2の無抵抗の導体を前記直流電
源のマイナス側に接続した構成にし、前記電源用スイッ
チと、前記制御スイッチの摺動子と、前記短絡用スイッ
チとの三者を前記操作レバーと連動して動作する構成に
し、前記制御スイッチの摺動子が前記第1の無抵抗の導
体上に存在してフローテイングしている時に、前記駆動
部は前記スイッチング素子を常時オフの状態にして前記
電源用スイッチをオン/オフするようにし、前記制御ス
イッチの摺動子が前記抵抗体の終端から外れた前記第2
の無抵抗の導体上にある時に、前記駆動部は前記スイッ
チング素子を常時オンの状態にして前記短絡用スイッチ
をオン/オフさせるようにした電動工具用トリガースイ
ッチ回路である。
と短絡用スイッチとを連動させると共に、特に電源用ス
イッチをオン/オフする時にスイッチの接点間に電位差
をなくした状態にすることができ、スイッチの接点間で
発生するスパーク等の発生を抑制することができる。
リガースイッチ回路の実施の形態について図を参照にし
て説明する。尚、従来技術と同じものには理解しやすい
ように同一番号を付与して説明する。
に、電源用スイッチSW1と、還流用ダイオードDと、
短絡用スイッチSW2と、直流モータMと、スイッチン
グ素子FETと、コンパレータCOMPと、分圧用抵抗
Rと、制御スイッチSW3と、三角波発振回路10とか
ら構成され、これらは次のように接続されている。尚、
三角波発振回路10とコンパレータCOMPでスイッチ
ング素子FETの駆動部を構成する。
Eのプラス側に接続し、電源用スイッチSW1の他方側
は、直列に接続した抵抗R及び制御スイッチSW3の可
変抵抗器VRを介して直流電源Eのマイナス側に接続さ
れている。
モータM及びスイッチング素子FETが、電源スイッチ
SW1を介して並列に接続されている。このモータMに
はダイオードDを並列に接続し、スイッチング素子FE
Tには短絡用スイッチSW2を並列に接続した構成とな
っている。
抵抗体31の前端に設けた第1の無抵抗の導体34a
と、抵抗体31の後端に設けた第2の無抵抗の導体34
bとからなる可変抵抗VRと、第1の無抵抗の導体34
aの一部、抵抗体31及び第2の無抵抗の導体34bの
長さに形成すると共に可変抵抗VRに並列に配置したコ
モン部32と、可変抵抗VRとコモン部32とを跨ぐよ
うに配置すると共に両者を電気的に接続する摺動子33
とで構成され、第1の無抵抗の導体34aを直流電源E
のプラス側に接続し、第2の無抵抗の導体34bを直流
電源Eのマイナス側に接続した構成になっている。
同じであって操作レバーを引き込んでいない状態から電
源用スイッチSW1がオンした直後に位置する第1の無
抵抗の導体34aと、操作レバーを引き込んで短絡用ス
イッチSW2がオンする直前から最大操作量になる時に
位置する第2の無抵抗の導体34bとを設けた構造とな
っている。コモン部32は、抵抗体31の始端より僅か
手前に位置し第2の無抵抗の導体34bの終端までの長
さに形成されている。
体34aを介して直流電源Eのプラス側の抵抗Rに接続
し、他方側は第2の無抵抗の導体34bを介して直流電
源Eのマイナス側に接続されている。又、コモン部32
は、コンパレータCOMPのマイナス側入力端子に接続
されている。このコンパレータCOMPのプラス側入力
端子には三角波発振回路10が接続され、コンパレータ
COMPの出力端子はスイッチング素子FETのゲート
側に接続されている。
3は、抵抗体31及び第1、第2の無抵抗の導体34
a、34bとコモン部32とを跨いで摺動する摺動子3
3を有し、位置関係は、図2(A)、(B)及び図5に
示すように、大略P1〜P7の位置に大別できる。
引き込まない状態、即ち、電動工具を使用していない時
であり、摺動子がコモン部32の始端から外れてフロー
テングした状態の時の位置である。 P2の位置;摺動子がフローテングした状態におい
て、操作レバーを引き込んで電源用スイッチSW1がオ
ンした時の位置である。 P3の位置;操作レバーを更に引き込んで、摺動子が
第1の無抵抗の導体34aの領域に存在している時に、
コモン部32と接続されモータの回転制御ができる状態
になった時の位置である。 P4の位置;操作レバーを更に引き込んで、摺動子が
抵抗体31の領域に存在している時に、モータのデュー
テイ比が略50%に達した時の位置である。 P5の位置;操作レバーを更に引き込んで、摺動子が
抵抗体31の領域に存在している時に、モータのデュー
テイ比が略80%に達した時の位置である。 P6の位置;操作レバーを更に引き込んで短絡用スイ
ッチSW2がオン直前の引込み量となり、摺動子が第2
の無抵抗の導体34b上のマイナス側にある時に、モー
タのデューテイ比が100%に達した時の位置である。 P7の位置;短絡用スイッチSW2がオンした時の位
置である。
すると、 先ず操作レバーに連動して動く摺動子33
は、制御スイッチSW3の抵抗体31の最小抵抗値から
外れたプラス側(電源側)、即ち、第1の無抵抗の導体
34aと接続する位置(例えばP1の位置)になってい
る。操作レバーを引き込むと電源用スイッチSW1がオ
ンする(P2の位置)。この時、摺動子33は第1の無
抵抗の導体34a上にあり、コモン部32は開放された
状態、即ち、フローテングした状態で、コンパレータC
OMPを含む回路へ電源電圧が供給される。コンパレー
タCOMPのマイナス側入力端子はフローテングした状
態であるから、コンパレータCOMPの出力側の論理値
は常時オフの状態を維持する。そのため、スイッチング
素子FETは常時オフの状態になる。従って、電源電圧
は回路にのみ供給され、スイッチング素子FET等の消
費電力の多い素子には供給されないから電源用スイッチ
SW1の接点間におけるスパークの発生は極めて少ない
ものになる。
がオンする直前まで引き込まれると、摺動子33が可変
抵抗器VRの抵抗体31の最大抵抗値から外れたマイナ
ス側(接地側)の第2の無抵抗の導体34b上に位置し
(P6の位置)、更に操作レバーが引き込まれると短絡
用スイッチSW2がオンする(P7の位置)。この第2
の無抵抗の導体34bの位置(P6、P7の位置)にな
ると、摺動子33からコンパレータCOMPに入力され
る電圧は、接地GND又はそれに近い電圧値となり、コ
ンパレータCOMPの出力側は論理値オンの状態を維持
する。従って、スイッチング素子FETは常時オンの状
態となり、短絡用スイッチSW2の接点間には電位差が
ないか極めて少ない状態で短絡用スイッチSW2をオン
することができる。
イッチ回路におけるコンパレータCOMPで比較する三
角波信号の電圧と比較電圧について図3及び図4を参照
して説明する。
スイッチSW2がオンした時の比較電圧と、三角波信号
の電圧との関係を示したものである。
SW1がオンする時には、可変抵抗器VRからの出力電
圧がコンパレータCOMPのマイナス側入力端子に入力
される。即ち、可変抵抗器VRからの出力電圧である
「電源用スイッチSW1がオンした時の比較電圧」は、
可変抵抗器VRから外れた第1の無抵抗の導体34aの
位置(図2参照)にあり、コモン部32はフローテング
の状態(開放状態)になる。従って、コンパレータCO
MPは開放状態の比較電圧(しきい値)と、三角波発振
回路から発生する三角波信号の電圧とを比較することが
できないため、その出力端子からは図4(A)に示すよ
うに、論理値オフの信号を常時出力する状態となる。従
って、電源用スイッチSW1がオンした時にはスイッチ
ング素子FETは継続してオフの状態を維持することが
できる。
イッチSW2がオンする時には、摺動子33が可変抵抗
器VRの抵抗体31を通過してマイナス側の第2の無抵
抗の導体34b領域に位置する。従って、コンパレータ
COMPのマイナス側入力端子に供給される出力電圧で
ある「短絡用スイッチSW2がオン時の比較電圧」は、
接地電圧GNDに等しいか極めてこれに近い電圧にな
る。この比較電圧(しきい値)は、三角波信号の電圧の
最小電圧値よりも低い電圧値となり、コンパレータCO
MPの出力端子からは、図4(B)に示すように、論理
値オンの信号を常時出力する状態となる。従って、スイ
ッチング素子FETは継続してオンの状態を維持するこ
とができる。
イッチSW1がオンしてからモータMのデューテイ比が
変化する様子を示したものである。操作レバーを引き込
んで電源用スイッチSW1がオンした時には、制御スイ
ッチSW3のコモン部32はフローテングの状態である
からコンパレータCOMPの出力端子からは論理値オフ
の信号が継続して出力される。従って、モータMへのデ
ューテイ比はゼロの状態を維持する。この状態で更に操
作レバーを引き込んでくると操作レバーに連動している
摺動子33が抵抗体31に接続されている第1の無抵抗
の導体34aとコモン部32とを接続し、コンパレータ
COMPが可変抵抗器VRからの比較電圧と三角波信号
の電圧と比較できる体制が整う。そして、更に操作レバ
ーを引き込んでくると、摺動子33が抵抗体31上を摺
動して接続し、モータMのデューテイ比が最小値から直
線的に比例して上昇する。この直線的な制御の最大は、
スイッチング素子FETが最大の間欠駆動をした時であ
り、デューテイ比が略100%近傍である。この時にモ
ータMが高速回転する。この状態で更に操作レバーを引
き込むと、摺動子33が抵抗体31から外れ第2の無抵
抗の導体34bの位置になりスイッチング素子FETは
継続してオン状態となり、短絡用スイッチSW2の接点
間には電位差がないか又は極めて少ない状態となる。こ
の状態でスイッチング素子FETと並列に接続してある
短絡用スイッチSW2は接点間からスパークを発生させ
ない状態でオンすることができる。短絡用スイッチSW
2がオンすると、この短絡用スイッチSW2を介してモ
ータMに電源が供給され、そのデューテイ比は最大値
(100パーセント)に達する。
制御スイッチSW3と短絡用スイッチSW2との三者に
連動した操作レバーの引き込みで、電源用スイッチSW
1がオンする時には、スイッチング素子FETを動作さ
せない状態でスイッチをオンするため、接点から発生す
るスパーク等の発生を防止して接点の寿命を伸ばすこと
ができるようになる。又、操作レバーを戻して電源用ス
イッチSW1をオフする時も、先ずスイッチング素子F
ETの動作をオフ状態に維持してから電源用スイッチS
W1をオフする。
に、更に操作レバーを引くとスイッチング素子FETに
並列接続されている短絡用スイッチSW2がオンする。
この時に先行して、上述したように可変抵抗器VRの摺
動子33はマイナス側(接地側)の電位又はそれに近い
電位をコンパレータCOMPのマイナス側入力端子に供
給するようになっている。従って、スイッチング素子F
ETは継続した駆動状態を維持することができるため、
短絡用スイッチSW2の接点間には電位差が発生しない
か極めて少ない電位差となる。電位差のない状態での短
絡用スイッチSW2のオン又はオフは接点間にスパーク
等を発生させないから接点の寿命を伸ばすことができ
る。
タを最大限回転させる時とで、電源用スイッチSW1及
び短絡用スイッチSW2の接点間の電位差を極めて少な
くするか、なくすようにして、それぞれの電源用スイッ
チSW1及び短絡用スイッチSW2をオンさせる。又、
オフする時も同様にスイッチの接点間の電位差を極めて
少なくするか、なくしてオフするようにすれば接点の寿
命を伸ばすことができると共に、接点の材質を安価なも
のにすることも可能になる。
工具のトリガースイッチ回路は、回路構成の一部である
電源用スイッチ、及びスイッチング素子に並列接続した
短絡スイッチの両者において、スイッチの接点間の電位
差を極めて少なくするか、又はなくすようにしてオン/
オフするようにしたため、両スイッチの接点から発生す
るスパーク等を極めて少なくすることができ、接点の寿
命を伸ばすことができると共に、スイッチの材質を安価
なものすることができるという効果がある。
ッチ回路図である。
係を示した説明図であり、(A)はその平面図であり、
(B)は側面図である。
チがオンした時の三角波信号の電圧と比較電圧との関係
を示した説明図である。
り、(A)は電源用スイッチがオンしたときのスイッチ
ング素子FETのゲート信号の波形を示したものであ
り、(B)は短絡用スイッチがオンした時のスイッチン
グ素子FETのゲート信号の波形を示したものである。
モータのデューテイ比との関係を示したグラフである。
スイッチ回路図である。
と摺動子との関係を示した説明図であり、(A)はその
平面図、(B)は側面図である。
したものであり、(A)は電源用スイッチがオンした時
のスイッチング素子FETのゲート信号の波形を示した
ものであり、(B)は短絡用スイッチがオンした時のス
イッチング素子FETのゲート信号の波形を示したもの
である。
ータのデューテイ比との関係を示したグラフである。
部、33;摺動子、34a;第1の無抵抗の導体、34
b;第2の無抵抗の導体、D;ダイオード、E;直流電
源、M;モータ、R;抵抗、VR;可変抵抗器、FE
T;スイッチング素子、COMP;コンパレータ、SW
1;電源用スイッチ、SW2;短絡用スイッチ、SW
3;制御スイッチ
Claims (2)
- 【請求項1】 直流電源とモータ間に設けた電源用スイ
ッチと、 前記モータと直列に接続したスイッチング素子と、 該スイッチング素子に並列に接続した短絡用スイッチ
と、 前記スイッチング素子を駆動させる駆動部と、 操作レバーの操作引込み量に応じて前記駆動部を制御す
る制御スイッチと、 からなるトリガースイッチ回路であり、 前記制御スイッチは、可変抵抗器である抵抗体の前端に
設けた第1の無抵抗の導体と、前記抵抗体の後端に設け
た第2の無抵抗の導体とからなる可変抵抗と、前記第1
の無抵抗の導体の一部、抵抗体及び第2の無抵抗の導体
の長さに形成すると共に前記可変抵抗に並列に配置した
コモン部と、前記可変抵抗と前記コモン部とを跨ぐよう
に配置すると共に両者を電気的に接続する摺動子とで構
成し、 前記第1の無抵抗の導体を前記直流電源のプラス側に接
続し、前記第2の無抵抗の導体を前記直流電源のマイナ
ス側に接続した構成にし、 前記電源用スイッチと、前記制御スイッチの摺動子と、
前記短絡用スイッチとの三者を前記操作レバーと連動し
て動作する構成にし、 前記制御スイッチの摺動子が前記第1の無抵抗の導体上
に存在してフローテイングしている時に、前記駆動部は
前記スイッチング素子を常時オフの状態にして前記電源
用スイッチをオン/オフするようにしたこと を特徴とす
る電動工具用トリガースイッチ回路。 - 【請求項2】 直流電源とモータ間に設けた電源用スイ
ッチと、 前記モータと直列に接続したスイッチング素子と、 該スイッチング素子に並列に接続した短絡用スイッチ
と、 前記スイッチング素子を駆動させる駆動部と、 操作レバーの操作引込み量に応じて前記駆動部を制御す
る制御スイッチと、 からなるトリガースイッチ回路であり、 前記制御スイッチは、可変抵抗器である抵抗体の前端に
設けた第1の無抵抗の導体と、前記抵抗体の後端に設け
た第2の無抵抗の導体とからなる可変抵抗と、前記第1
の無抵抗の導体の一部、抵抗体及び第2の無抵抗の導体
の長さに形成す ると共に前記可変抵抗に並列に配置した
コモン部と、前記可変抵抗と前記コモン部とを跨ぐよう
に配置すると共に両者を電気的に接続する摺動子とで構
成し、 前記第1の無抵抗の導体を前記直流電源のプラス側に接
続し、前記第2の無抵抗の導体を前記直流電源のマイナ
ス側に接続した構成にし、 前記電源用スイッチと、前記制御スイッチの摺動子と、
前記短絡用スイッチとの三者を前記操作レバーと連動し
て動作する構成にし、 前記制御スイッチの摺動子が前記第1の無抵抗の導体上
に存在してフローテイングしている時に、前記駆動部は
前記スイッチング素子を常時オフの状態にして前記電源
用スイッチをオン/オフするようにし、 前記制御スイッチの摺動子が前記抵抗体の終端から外れ
た前記第2の無抵抗の導体上にある時に、前記駆動部は
前記スイッチング素子を常時オンの状態にして前記短絡
用スイッチをオン/オフさせるようにしたこと を特徴と
する電動工具用トリガースイッチ回路。
Priority Applications (1)
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JP30524497A JP3444767B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 電動工具用トリガースイッチ回路 |
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