JP3886067B2 - 電動工具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例としてボルト締結機などの電動工具に関する。
【0002】
【従来の技術】
ボルト締め作業を行う際に、従来から、電動のボルト締結機(以下、締結機)が用いられている。この締結機において、内蔵されたモータがギア等を用いた変速機構を介して、ボルトの頭部に適合した形状の締結具を回転駆動する。従来から、適切な締結状態を得るための定格駆動位相角や前記締結具の定格電圧値を締結機に設定可能な技術が用いられている。このような締結条件値の設定が可能な締結機では、前記締結条件値として所望トルク値を設定するタイプや所望回転角度を設定するタイプ、或いは両者を併用できるタイプなどがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の締結機で、前述したように定格電圧や定格駆動位相角に基づいて駆動を行う場合でも、電源電圧が不所望に変動する場合がある。この場合、締結機の駆動源となるモータの駆動トルクが変動するため、電源電圧の変動を補償する必要がある。このような補償を行おうとする従来技術では、駆動時の電源電圧を読み取り、定格電圧時の駆動位相角から変動電圧に対応する位相差を演算して演算結果を定格位相角からずらす演算を行う必要がある。この演算を駆動時にリアルタイムに行おうとする場合、複雑な計算が必要であり、締結機に装備されているマイクロコンピュータ(以下、マイコン)を使用して演算する場合、マイコンのモータの回転数制御の処理速度が低下して、使用状態に即応した制御が困難になるという問題点がある。
【0004】
請求項1の発明は、上記問題点を解決しようとして成されたものであり、その目的は、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる電動工具を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の電動工具は、駆動源のモータと、モータの交流電源波形の半周期の位相角を予め定める段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の0〜100%の範囲を前記段階数で区分した%定義電圧値とを対応させた基準データテーブルと、モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相角設定部と、モータに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定部と、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、定格電圧を該段階数で区分した複数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電圧テーブルと、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧を前記段階数で区分した複数の電源対応電圧値とを対応させた位相角テーブルと、これらに基づいて、電源電圧が変動した場合のモータの駆動位相を演算する制御部とを備えている。
【0006】
これにより、本発明の電動工具では、前記制御部が、定格位相角設定部で設定された予め定められる駆動位相角に対応する%定義電圧値を基準データテーブルから読み取り、前記定格電圧設定部で設定された定格電圧を読みとって定格対応電圧テーブルを作成する。また、読み取られた%定義電圧値に対応する定格対応電圧値を定格対応電圧テーブルから読取り、電源電圧を読み取って前記位相角テーブルを作成する。この位相角テーブルから前記定格対応電圧値に対応する位相角段階の位相角を読み取り、読み取られた位相角に基づいてモータを位相制御する。
【0007】
これにより、電源電圧の変動分を補償する演算を行う場合に、前記各テーブルを作成して、各テーブルからのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例について以下に説明する。
【0009】
図1〜図7に本発明の一実施例を示す。
【0010】
図1は本実施例の締結機1の電気的構成を示すブロック図であり、図2は締結機1の斜視図であり、
図3は本実施例の締結機1に含まれる基準データテーブルの構成図であり、図4は本実施例の締結機1に含まれる定格対応電圧テーブルの構成図であり、図5は本実施例の締結機1に含まれる電源電圧対応テーブルの構成図であり、図6は本実施例の動作を説明する波形図であり、図7は本実施例の動作を説明するフローチャートである。
【0011】
以下、図2を参照して締結機1の構成に付いて説明する。締結機1は、略円筒状の外形の本体2と、本体2の一端部に装着された締結具3と、本体2の他端部に一体に形成されている機構部11とを備えている。機構部11は、握り部4を備えている。本体2の内部には、モータと速度変換機構(共に図示せず)とが内蔵されている。握り部4は作業者が手で把持できるように形成され、把持状態で指が位置する箇所に引き金状の電源スイッチ5が配置されている。電源スイッチ5の近傍には、引き金状の電源スイッチ5を引いた状態を固定するロックスイッチ6が設けられている。本体2の前記握り部4付近には、前記モータの回転、従って締結具3の回転を所定の正回転と逆回転との間で切り換える切換スイッチ7が配置されている。
【0012】
本実施例の締結機1において、例として、本体2には、LCD(液晶表示素子)やLED(発光ダイオード素子)などからなる表示部8が設けられている。また、表示部8の近傍には、ボルト締結の際の所望トルク値や所望回転角等の締結条件値を入力するためのアップダウンスイッチなどの入力スイッチ9と、入力スイッチ9によって入力される締結条件値が、前記所望トルク値及び所望回転角のいずれかであるか、或いは両者の併用であるかを切り換えて設定する切換スイッチ10が設けられている。前記入力スイッチ9は、例として長手スイッチ片の一方端を押圧すると入力される締結条件値が次第に増大し、他方端を押圧すると入力される締結条件値が次第に減少するいわゆるアップダウンスイッチである。また、切換スイッチは、例として3つの安定位置を有するスイッチでもよく、或いは、一つの安定位置を有し、押圧操作毎に前記所望トルク値入力状態と、所望回転角入力状態と両者の併用状態とが交互に切り換えられるスイッチであってもよい。前記握り部4の先端には電源コード12が連結されている。
【0013】
以下、図1を参照して、締結機1の電気的構成について説明する。締結機1は、商用交流電源13に前記電源コード12を介して接続され、マイコンなどからなる制御部14を備える。制御部14からのモータ15を駆動するための出力は、位相制御部16からパワー部17に出力される。パワー部17は、例としてトライアック等を備え、位相制御部16からの例として位相変調された駆動制御信号に基づいて、モータ15を回転するに必要な適正タイミングでモータ15の固定子などの磁界をオン/オフする駆動信号に変換してモータ15に印加する。パワー部17の前記オン/オフ動作によってモータ15は所定の回転速度で回転駆動される。
【0014】
前記制御部14には、交流電源13の電源電圧を検出して検出された電源電圧値を出力する電源電圧検出部18が設けられる。また、締結機1に予め設定される駆動時の定格位相角と定格電圧とを設定する位相角設定部19と定格電圧設定部20とが設けられ、位相角設定部19から後述するように読み出される定格位相角は基準データテーブル21に入力され、定格電圧設定部20から後述するように読み出される定格電圧値と、基準データテーブル21から後述するように読み出される%定義電圧値とは、定格電圧対応テーブル22に入力される。前記電源電圧検出部18で検出された電源電圧と、定格電圧対応テーブル22から読み出される定格対応電圧値とは、位相角テーブル23に入力される。
【0015】
前記基準データテーブル21は、図3に示すメモリ構成を有している。基準データテーブル21は、図6に示されるようなモータ15の電源電圧の交流波形の半周期を例として100などの位相角の段階数で区分した位相角領域24と、電源電圧の0〜100%の範囲を前記100段階で区分した%定義電圧値を記憶した%定義電圧値領域25とを対応させた構成である。定格対応電圧テーブル22は、前記交流電源波形の半周期の位相角を前記100段階で区分した位相角領域26と、前記定格電圧を100段階で区分した定格対応電圧値を記憶した定格対応電圧値領域27とをそれぞれ対応させた構成である。また、位相角テーブル23は、交流電源波形の半周期の位相角を100段階で区分した位相角領域28と、駆動時の電源電圧を100段階で区分した電源対応電圧値を記憶した電源対応電圧値領域29とを対応させた構成である。
【0016】
以下、図3〜図7を併せて参照して、本実施例の締結機1の動作について説明する。以下の説明では、本例の締結機1を、定格電圧200V、定格位相角50゜の仕様であり、駆動時にはモータ15に142Vの駆動電圧が加えられる場合と、電源電圧が前記200Vから180Vに変動する場合を想定する。本実施例の締結機1は、変動後の電源電圧180Vにおける前記駆動電圧142Vを実現できる駆動位相角を容易に演算するものである。また、締結機1において、前記定格電圧および定格位相角が設定されると、前記基準データテーブル21および定格対応電圧テーブル22は直ちに作成される。このとき、定格電圧テーブル22の定格対応電圧値領域27の各データは、基準データテーブル21における%定義電圧値領域25の各データに定格電圧を乗算して得られる。
【0017】
図7のステップa1で、制御部14は、位相角設定部19で予め設定されている定格位相角を読み取る。ステップa2では、前記読み取られた定格位相角に基づいて、前記基準データテーブル21から、定格位相角50゜に対応する%定義電圧値71を読み取る。ステップa3では、定格電圧設定部20で設定されている前記定格電圧200Vを読み取り、ステップa4で前記定格対応電圧テーブル22から、前記定格電圧を定格位相角で用いた場合に前記モータ15に加えられる駆動電圧D(本例の場合、142V)を読み取る。ステップa5では、前記電源電圧検出部18で検出される電源電圧を読み取り、ステップa6で前記位相角テーブル23を作成する。この位相角テーブル23は、交流電源波形の半周期の位相角を100段階で区分した位相角領域28と、駆動時の電源電圧を100段階で区分した電源対応電圧値を記憶した電源対応電圧値領域29とを対応させて作成される。制御部14は、ステップa7で、この電源対応電圧値領域29から、定格対応電圧テーブル22において読み取られた駆動電圧D(142V)と、前記電源対応電圧値領域29のデータFとを、例として最大のデータから順次比較する。
【0018】
ステップa8では、各電圧D、Fが同等であるかどうかが判断され、DとFとが略等しくなるまで、この比較を繰り返す。本例では、図5に示されるように、位相角テーブル23における電圧値142VでDとFとが略等しくなる。制御部14は、ステップa9で、位相角テーブル23の位相角領域28から、前記電圧値142Vに対応する位相角44゜を読み取り、この位相角で、モータ15を駆動する。これにより、電源電圧180Vの場合におけるモータ15への駆動電圧を142Vとする駆動位相角が演算されたことなる。
【0019】
これにより、本実施例の締結機1では、電源電圧の変動分を補償する演算を行う場合に、前記各テーブル21、22、23を作成して、各テーブル21、22、23からのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる。
【0020】
前記実施例の構成及び作用は、本発明の一実施例を示すものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、本発明の精神を逸脱しない範囲で、広い変形例を含むものである。
【0021】
【発明の効果】
請求項1の発明の電動工具は、駆動源のモータと、モータの交流電源波形の半周期の位相角を予め定める段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の0〜100%の範囲を前記段階数で区分した%定義電圧値とを対応させた基準データテーブルと、モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相角設定部と、モータに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定部と、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、定格電圧を該段階数で区分した複数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電圧テーブルと、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧を前記段階数で区分した複数の電源対応電圧値とを対応させた位相角テーブルと、これらに基づいて、電源電圧が変動した場合のモータの駆動位相を演算する制御部とを備えている。
【0022】
これにより、本発明の電動工具では、前記制御部が、定格位相角設定部で設定された予め定められる駆動位相角に対応する%定義電圧値を基準データテーブルから読み取り、前記定格電圧設定部で設定された定格電圧を読みとって定格対応電圧テーブルを作成する。また、読み取られた%定義電圧値に対応する定格対応電圧値を定格対応電圧テーブルから読取り、電源電圧を読み取って前記位相角テーブルを作成する。この位相角テーブルから前記定格対応電圧値に対応する位相角段階の位相角を読み取り、読み取られた位相角に基づいてモータを位相制御する。
【0023】
これにより、電源電圧の変動分を補償する演算を行う場合に、前記各テーブルを作成して、各テーブルからのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の締結機1の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】締結機1の斜視図である。
【図3】本実施例の締結機1に含まれる基準データテーブル21の構成図である。
【図4】本実施例の締結機1に含まれる定格対応電圧テーブル22の構成図である。
【図5】本実施例の締結機1に含まれる電源電圧対応テーブル23の構成図である。
【図6】本実施例の動作を説明する波形図である。
【図7】本実施例の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1 ボルト締結機
3 締結具
5 電源スイッチ
13 商用交流電源
14 制御部
15 モータ
16 位相制御部
18 電源電圧検出部
19 位相角設定部
20 定格電圧設定部
21 基準データテーブル
22 定格電圧対応テーブル
Claims (1)
- 駆動源のモータと、
該モータの交流電源波形の半周期の位相角を予め定める段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の0〜100%の範囲を該段階数で区分した%定義電圧値とを対応させた基準データテーブルと、
該モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相角設定部と、
該モータに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定部と、
該交流電源波形の半周期の該位相角を該段階数で区分した各位相角段階と、該定格電圧を該段階数で区分した複数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電圧テーブルと、
該交流電源波形の半周期の該位相角を該段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧を該段階数で区分した複数の電源対応電圧値とを対応させた位相角テーブルと、
該定格位相角設定部で設定された予め定められる駆動位相角に対応する%定義電圧値を基準データテーブルから読み取り、該定格電圧設定部で設定された該定格電圧を読みとって該定格対応電圧テーブルを作成し、該読み取られた%定義電圧値に対応する定格対応電圧値を該定格対応電圧テーブルから読取り、該電源電圧を読み取って該位相角テーブルを作成し、該位相角テーブルから該定格対応電圧値に対応する位相角段階の位相角を読み取り、該読み取られた位相角に基づいて該モータを位相制御する制御部とを備える電動工具。
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