JP4563259B2 - Electric tool - Google Patents
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Description
本発明は、電動工具に関する。特に、駆動源の動作を制御する制御回路を内蔵した電動工具に関する。 The present invention relates to a power tool. In particular, the present invention relates to an electric tool incorporating a control circuit for controlling the operation of a drive source.
電動工具は、工具を駆動する駆動源と、駆動源を運転／停止するために操作者が操作する操作部材を備えている。電動工具では、操作者が操作部材に運転操作を加えると駆動源が運転して工具を駆動し、操作者が操作部材に停止操作を加えると駆動源が停止して工具の駆動を中止するようになっている。
駆動源の動作を制御する制御回路を内蔵した電動工具が開発されている。図８は、その一例を示すものであり、駆動源であるモータＭの回転速度をフィードバック制御する制御回路３０を備える電動工具の電気的な構成を示している。図８に示すように、この電動工具は、工具を駆動するモータＭと、モータＭの回転速度をフィードバック制御する制御回路３０と、モータＭを運転／停止させるために操作者が操作する操作部材１４等を備えている。制御回路３０は電源２２に接続されており、電源２２から供給される電力によって動作する。制御回路３０の端子Ｐ５には、モータＭを電源２２に接続する回路に介挿されているスイッチング素子３２が接続されている。制御回路３０の端子Ｐ４には、モータＭの回転速度を検出するためのタコジェネレータ２８が接続されている。制御回路３０の端子Ｐ６には、操作部材１４の運転／停止操作に連動するメインスイッチ４８が接続されている。制御回路３０は、タコジェネレータ２８によって検出されたモータＭの回転速度に基づいて、スイッチング素子３２のデューティ比を調節する。それにより、電源２２からモータＭに供給される電力が増減調節されて、モータＭの回転速度がフィードバック制御される。制御回路３０の端子Ｐ６には、操作部材１４の運転操作に伴って運転指令（ゼロボルト）が入力され、操作部材１４の停止操作に伴って運転指令の入力が中止される。
図８に示す電動工具において、例えばタコジェネレータ２８をトルクセンサに変更することによって、モータＭのトルクをフィードバック制御する電動工具を具現化することができる。あるいは、タコジェネレータ２８をモータＭの通電電流を測定するためのシャント抵抗に変更することによって、モータＭの仕事率をフィードバック制御する電動工具を具現化することができる。
特許文献１には、モータの動作を制御する制御回路を内蔵する電動工具が記載されている。この制御回路では、モータの回転数を制御することに加え、モータに通電する電流を所定値以下に制限することによって、モータが過負荷の状態で運転し続けることを禁止する。
An electric tool incorporating a control circuit for controlling the operation of a drive source has been developed. FIG. 8 shows an example thereof, and shows an electrical configuration of an electric tool including a
In the electric tool shown in FIG. 8, for example, an electric tool that feedback-controls the torque of the motor M can be realized by changing the
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes a power tool incorporating a control circuit that controls the operation of a motor. In this control circuit, in addition to controlling the number of rotations of the motor, the current supplied to the motor is limited to a predetermined value or less, thereby prohibiting the motor from continuing to operate in an overloaded state.
制御回路を内蔵した電動工具では、駆動源の運転／停止に関わらず、制御回路が電源に接続されている限り、制御回路は起動した状態となって電力を消費している。例えば駆動源を運転させる必要がない間は、制御回路が起動している必要もないことから、制御回路によって無用に電力が消費されているといえる。制御回路によって消費される電力を低減するための技術が必要とされている。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、制御回路を内蔵した電動工具において、制御回路による消費電力を低減するための技術を提供する。
In an electric tool with a built-in control circuit, the control circuit is activated and consumes power as long as the control circuit is connected to a power source regardless of whether the drive source is operated or stopped. For example, since it is not necessary for the control circuit to be activated while it is not necessary to operate the drive source, it can be said that power is unnecessarily consumed by the control circuit. There is a need for techniques to reduce the power consumed by the control circuit.
The present invention solves the above problems. The present invention provides a technique for reducing power consumption by a control circuit in an electric tool incorporating a control circuit.
本発明によって具現化される電動工具は、工具を駆動する駆動源と、その駆動源を運転／停止させるために操作者が操作する操作部材と、その操作部材の運転操作に伴って駆動源の運転を開始するとともに、その操作部材の停止操作に伴って駆動源の運転を中止する制御回路と、その制御回路を電源に接続する回路に介挿されているスイッチ回路を備えている。スイッチ回路は、操作部材の運転操作に伴って制御回路を電源に接続するとともに、操作部材の停止操作から所定の遅延時間だけ遅れて制御回路を電源から遮断することを特徴とする。 Power tool, as embodied by the invention includes a driving source for driving the tool, an operating member operated by an operator in order to run / stop the drive source, the drive source in accordance with the driving operation of the operation member A control circuit that starts the operation and stops the operation of the drive source in accordance with the stop operation of the operation member, and a switch circuit that is inserted in a circuit that connects the control circuit to a power source are provided. The switch circuit is characterized in that the control circuit is connected to the power supply in accordance with the operation operation of the operation member, and the control circuit is cut off from the power supply after a predetermined delay time from the stop operation of the operation member.
例えば、駆動源を運転するタイミングで制御回路を電源に接続し、駆動源の運転を中止するタイミングで制御回路を電源から遮断する方式を採用すれば、駆動源を運転する間だけ制御回路を起動させることができる。それにより、駆動源を運転する必要がない間に、制御回路によって無用に電力が消費されることを防ぐことができる。
しかしながら、上記の方式では、駆動源を運転する度に制御回路が起動することとなる。制御回路は起動する際に比較的多くの電力を消費するので、上記の方式を採用することによって、制御回路による消費電力が逆に上昇してしまうことがある。駆動源を運転する頻度によっては、駆動源の運転／停止に関わらず、制御回路を起動した状態に維持した方が、制御回路による消費電力を少なくすることができる。
電動工具を利用する多くの作業では、一連の作業期間が、駆動源がほとんど運転されない期間と、駆動源が短い間隔で繰り返し運転される期間に大別される。例えば工業製品の組立作業のように、電動ドライバを利用して部品を順次組付けていく作業を例に挙げる。先ず作業者は、組付ける部品を用意し、用意した部品を組付位置に位置決めする。この間、電動ドライバは運転されない。次いで作業者は、組付部品を固定するために複数のねじを電動ドライバによって締付ける。この間、電動ドライバは、短い間隔で繰り返し運転される。作業者が上記の作業を繰り返すことによって、電動ドライバがほとんど運転されない期間と、電動ドライバが短い間隔で繰り返し運転される期間が生じることとなる。このことから、電動工具に内蔵された制御回路によって消費される電力を低減するためには、駆動源の運転頻度が高い期間では制御回路を起動した状態に維持し、駆動源の運転頻度が低い期間では制御回路を電源から遮断することが有効といえる。
For example, if a method is adopted in which the control circuit is connected to the power supply when the drive source is operated and the control circuit is disconnected from the power supply when the drive source is stopped, the control circuit is activated only while the drive source is operated. Can be made. Thereby, it is possible to prevent unnecessary power consumption by the control circuit while it is not necessary to operate the drive source.
However, in the above method, the control circuit is activated every time the drive source is operated. Since the control circuit consumes a comparatively large amount of power when starting up, the power consumption by the control circuit may increase conversely by adopting the above method. Depending on the frequency of driving the drive source, power consumption by the control circuit can be reduced by keeping the control circuit activated regardless of whether the drive source is operating or stopped.
In many operations using an electric power tool, a series of operation periods is roughly divided into a period in which the drive source is hardly operated and a period in which the drive source is repeatedly operated at short intervals. For example, an operation of sequentially assembling parts using an electric screwdriver, such as an assembly operation of an industrial product, is given as an example. First, the worker prepares parts to be assembled and positions the prepared parts at the assembly position. During this time, the electric driver is not operated. Next, the worker tightens the plurality of screws with an electric screwdriver in order to fix the assembly part. During this time, the electric driver is repeatedly operated at short intervals. When the worker repeats the above work, a period in which the electric driver is hardly operated and a period in which the electric driver is repeatedly operated at short intervals are generated. For this reason, in order to reduce the power consumed by the control circuit built in the electric power tool, the control circuit is maintained in the activated state during a period when the drive source is operated frequently, and the drive source is operated less frequently. It can be said that it is effective to cut off the control circuit from the power source during the period.
本発明によって具現化される電動工具では、操作者が操作部材に運転操作を加えると、制御回路が電源に電気的に接続される。制御回路は起動するとともに、操作部材の運転操作に従って駆動源を運転させる。次いで、操作者が操作部材に停止操作を加えると、制御回路が駆動源の運転を中止させるとともに、所定の遅延時間だけ遅れて制御回路が電源から遮断される。このとき、遅延時間内に操作者が操作部材に運転操作を再び加えた場合には、制御回路が電源に接続された状態が維持される。遅延時間よりも短い間隔で駆動源が繰り返し運転される期間、即ち、駆動源の運転頻度が高い期間（前出の作業例においてねじを締付ける期間）では、制御回路は起動した状態に維持されることとなる。
一方、遅延時間内に運転操作が再度加えられない場合には、駆動源の運転頻度が低い期間（前出の作業例において部品を準備する期間）に推移し、さらに長時間に亘って駆動源は運転されないと推定できる。この場合、制御回路は電源から遮断され、制御回路が電力を無用に消費し続けることが禁止される。
この電動工具によると、制御回路を電源に接続した状態を維持する期間と、制御回路を電源から遮断する期間を適切に切換えることによって、制御回路による消費電力を低減することができる。操作者は、通常の電動工具と同様に、操作部材に運転／停止操作を加えればよく、特別な操作をする必要がない。
In the electric power tool embodied by the present invention, when the operator applies a driving operation to the operation member, the control circuit is electrically connected to the power source. The control circuit is activated and operates the drive source according to the operation of the operation member. Next, when the operator applies a stop operation to the operation member, the control circuit stops the operation of the drive source, and the control circuit is shut off from the power source after a predetermined delay time. At this time, when the operator again applies the driving operation to the operation member within the delay time, the state where the control circuit is connected to the power source is maintained. In a period in which the drive source is repeatedly operated at an interval shorter than the delay time, that is, a period in which the drive source is frequently operated (a period in which the screw is tightened in the above working example), the control circuit is maintained in an activated state. It will be.
On the other hand, when the driving operation is not added again within the delay time, the driving source is shifted to a period where the driving frequency is low (a period in which the parts are prepared in the above work example), and the driving source is further extended for a long time. Can be estimated not to drive. In this case, the control circuit is disconnected from the power source, and the control circuit is prohibited from continuing to use power unnecessarily.
According to this electric power tool, the power consumption by the control circuit can be reduced by appropriately switching between the period in which the control circuit is connected to the power supply and the period in which the control circuit is disconnected from the power supply. The operator only needs to perform a driving / stopping operation on the operation member, as in the case of a normal electric tool, and does not need to perform a special operation.
上記の電動工具において、スイッチ回路による遅延時間が増減調整可能であることが好ましい。この場合、例えば電動工具の生産段階において調整可能であってもよいし、電動工具の使用段階においてユーザ等が調整可能な構成を採用してもよい。
それにより、電動工具の種類や電動工具を利用する作業内容に応じて遅延時間を調整することができ、制御回路による消費電力をより低減することができる。
In the power tool, it is preferable that the delay time by the switch circuit can be adjusted. In this case, for example, it may be adjustable at the production stage of the power tool, or a configuration that can be adjusted by the user or the like at the use stage of the power tool may be adopted.
As a result, the delay time can be adjusted according to the type of power tool and the work content using the power tool, and the power consumption by the control circuit can be further reduced.
本発明により、制御回路による消費電力を低減することが可能となり、電動工具全体の消費電力を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce power consumption by the control circuit, and it is possible to suppress power consumption of the entire power tool.
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１） 電動工具は、充電式の電動工具である。
（形態２） 制御回路は、操作部材の運転操作に伴ってモータを運転させ、操作部材の停止操作に伴ってモータの運転を中止させる。
（形態３） 制御回路は、電源からモータに供給される電力を増減調節する。
（形態４） 制御回路は、モータの回転速度をフィードバック制御する。
First, the main features of the embodiments described below are listed.
(Mode 1) The power tool is a rechargeable power tool.
(Mode 2) The control circuit operates the motor in accordance with the operation of the operation member, and stops the operation of the motor in accordance with the stop operation of the operation member.
(Mode 3) The control circuit increases or decreases the power supplied from the power source to the motor.
(Mode 4) The control circuit feedback-controls the rotation speed of the motor.
本発明を具現化した電動工具について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の電動工具２を模式的に示している。電動工具２は、電動工具本体（単に本体ということがある）４と、本体４に回転可能に設けられている工具軸１０と、工具軸１０に脱着可能に設けられている工具１２と、本体４に設けられている操作部材１４等を備えている。本体４の内部には、工具軸１０（即ち、工具１２）を回転駆動するモータＭ等が内蔵されている。本体４には、電源である電池パック８が脱着可能に取付けられている。
操作部材１４は、モータＭを運転／停止させるために利用者が操作する操作部材である。操作部材１４はいわゆるトリガスイッチ（詳しくはトリガスイッチの操作部）であり、操作量が調節可能であるとともに、原点位置（オフとなる位置）に向けて付勢されている。利用者が操作部材１４を引く（運転操作）と、電池パック８の蓄電電力がモータＭへと供給され、工具１２は回転する。利用者が操作部材１４を引き続ける（運転操作し続ける）と、工具１２は回転し続ける。利用者が操作部材１４を原点位置に戻す（停止操作）と、工具１２は停止する。工具１２の回転速度は、操作部材１４の操作量に応じて変化するようになっている。
An electric tool embodying the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a
The
図２は、電動工具２の電気的な構成を模式的に示している。図２に示すように、電池パック８は、複数の二次電池からなる二次電池群２２と、二次電池群２２の正極側に接続されている正極端子２４ａと、二次電池群２２の負極側に接続されている負極端子２６ａを備えている。電池パック８は充電することによって繰り返し利用可能な充電式の電池パックである。二次電池群２２のそれぞれには、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池やニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池を採用することができる。本実施例では、リチウムイオン電池を採用している。
電動工具２の本体４は、電池パック８の正極端子２４ａと接続するための正極接続端子２４ｂと、電池パック８の負極端子２６ａと接続するための負極接続端子２６ｂを備えている。図１は、本体４に電池パック８が装着された状態を示しており、正極端子２４ａと正極接続端子２４ｂが電気的に接続しており、負極端子２６ａと負極接続端子２６ｂが電気的に接続している。本体４に内蔵されているモータＭは、正極接続端子２４ｂと負極接続端子２６ｂに接続されている。モータＭは、端子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂと第１スイッチング素子３２を介して二次電池群２２に接続される。
FIG. 2 schematically shows the electrical configuration of the
The main body 4 of the
モータＭを二次電池群２２に接続する回路には、第１スイッチング素子３２が介挿されている。第１スイッチング素子３２には、例えばｎｐｎ型トランジスタや電界効果トランジスタ等を用いることができる。第１スイッチング素子３２がオンすると、モータＭと二次電池群２２が電気的に接続される状態となり、二次電池群２２からモータＭへと電力が供給される。第１スイッチング素子３２がオフすると、モータＭが二次電池群２２から遮断される状態となり、二次電池群２２からモータＭへ電力は供給されない。第１スイッチング素子３２を断続的にオン・オフさせるとともに、オンさせる期間の割合（いわゆるデューティ比）を調節することによって、二次電池群２２からモータＭへ供給される電力を調節することができる。
モータＭには、モータＭの回転速度を検出するためのタコジェネレータ２８が設けられている。タコジェネレータ２８は、モータＭの回転速度、即ち、工具１２の回転速度に対応する電圧を出力する。
A
The motor M is provided with a
図２に示すように、本体４は、制御回路３０と、スイッチ回路５０と、メインスイッチ４８等を備えている。メインスイッチ４８は、操作部材１４の運転／停止操作に連動して導通／開放するスイッチである。
制御回路３０は、モータＭの回転速度をフィードバック制御する回路である。詳しくは、第１スイッチング素子３２のデューティ比を増減調節し、モータＭへ供給される電力を増減調節することよって、モータＭの回転速度を制御する回路である。制御回路３０には、電源入力端子Ｐ１と、接地端子Ｐ２と、スイッチング信号出力端子Ｐ５と、実測電圧入力端子Ｐ４と、指令信号入力端子Ｐ６と、制御電源出力端子Ｐ７等が設けられている。
制御回路３０の電源入力端子Ｐ１と接地端子Ｐ２は、制御回路３０に電源電力を入力するための端子である。制御回路３０の電源入力端子Ｐ１は、スイッチ回路５０を介して正極接続端子２４ｂに接続されている。制御回路３０の接地端子Ｐ２は、負極接続端子２６ｂに接続されている。制御回路３０は、端子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂとスイッチ回路５０を介して二次電池群２２に接続され、二次電池群２２から供給される電力によって動作する。
制御回路３０のスイッチング信号出力端子Ｐ５は、第１スイッチング素子３２を断続的にオン・オフさせるスイッチング信号を出力する端子である。スイッチング信号出力端子Ｐ５には、第１スイッチング素子３２が接続されている。制御回路３０の出力するスイッチング信号によって、第１スイッチング素子３２のデューティ比が制御される。
制御回路３０の実測電圧入力端子Ｐ４は、モータＭの実際の回転速度に対応する電圧を入力するための端子である。実測電圧入力端子Ｐ４には、タコジェネレータ２８が接続されている。制御回路３０は、タコジェネレータ２８の出力信号（出力電圧）によって、モータＭの実際の回転速度、即ち、工具１２の実際の回転速度を把握する。制御回路３０の動作については後段において詳細に説明する。
As shown in FIG. 2, the main body 4 includes a
The
The power input terminal P1 and the ground terminal P2 of the
The switching signal output terminal P5 of the
The actual measurement voltage input terminal P4 of the
制御回路３０の指令信号入力端子Ｐ６は、制御回路３０にモータＭの運転指令を入力するための端子である。指令信号入力端子Ｐ６には、メインスイッチ４８を介して負極接続端子２６ｂが接続されている。メインスイッチ４８が導通している間、指令信号入力端子Ｐ６にモータＭの運転指令（ゼロボルト）が入力される。メインスイッチ４８が開放すると、運転指令の入力が中止される。操作部材１４の運転操作に伴って制御回路３０にモータＭの運転指令が入力され、操作部材１４の停止操作に伴って運転指令の入力が中止される。制御回路３０は、指令信号入力端子Ｐ６にゼロボルトが入力されている間、スイッチング信号出力端子Ｐ５から第１スイッチング素子３２を断続的にオン・オフさせるスイッチング信号を出力して、モータＭを運転させる。
制御回路３０の制御電源出力端子Ｐ７は、制御機器用の電源電圧である定電圧Ｖｃｃを出力する端子である。
The command signal input terminal P6 of the
The control power supply output terminal P7 of the
本実施例の制御回路３０について詳細に説明する。図２に示すように、制御回路３０は、制御電源回路３４と、比較回路３６と、目標電圧生成回路４０等を備えている。
制御電源回路３４は、二次電池群２２による電池電圧を入力し、定電圧Ｖｃｃに変圧して出力する回路である。制御電源回路３４が出力する定電圧Ｖｃｃは、比較回路３６や、目標電圧生成回路４０や、スイッチ回路５０等に、電源電圧として入力される。
目標電圧生成回路４０は、モータＭの目標回転速度に対応する電圧を生成する回路である。目標電圧生成回路４０は、抵抗器４２と、抵抗器４２と直列に接続されている可変抵抗器４４と、抵抗器４２と可変抵抗器４４との直列回路に対して並列に接続されている抵抗器４６等を備えている。目標電圧生成回路４０は、定電圧Ｖｃｃを抵抗器４２と可変抵抗器４４によって分圧することによってモータＭの目標回転速度に対応する電圧を生成し、目標電圧出力端子Ｐ３から出力する。可変抵抗器４４の抵抗値は、操作部材１４の操作量に連動して変化するようになっており、目標電圧出力端子Ｐ３から出力される電圧は、操作部材１４の操作量に応じて変化するようになっている。
比較回路３６は、第１スイッチング素子３２を断続的にオン・オフさせるスイッチング信号を出力する回路である。比較回路３６は、目標電圧生成回路４０の目標電圧出力端子Ｐ３から出力されるモータＭの目標回転速度に対応する電圧を、目標電圧入力端子Ｐ８から入力する。また、タコジェネレータ２８からモータＭの実際の回転速度に対応する電圧を入力する。そして、目標回転速度に対応する電圧と実際の回転速度に対応する電圧に基づいて、第１スイッチング素子３２へスイッチング信号を出力する。
The
The control
The target
The
図３を参照して、比較回路３６が出力するスイッチング信号について説明する。図３（ａ）の電圧Ｖ３はモータＭの目標回転速度に対応する電圧の一例を示しており、図３（ａ）の電圧Ｖ４はモータＭの実際回転速度に対応する電圧の一例を示している。図３（ｂ）の電圧Ｖ５は、比較回路３０が出力するスイッチング信号（電圧）の一例を示している。
図３（ｂ）に示すように、比較回路３６は、周期Ｐｅ毎にパルス状のオン信号（高電圧）を繰り返し出力する。オン信号が出力されているオン期間Ｐｎでは、第１スイッチング素子３２がオン状態となり、二次電池群２２からモータＭへ電力が供給される。オン信号が出力されないオフ期間Ｐｆでは、第１スイッチング素子３２がオフ状態となり、二次電池群２２からモータＭへ電力が供給されない。オン期間の割合（オン期間Ｐｎ／周期Ｐｅ）は、一般にデューティ比と称される。第１スイッチング素子３２のデューティ比が大きいほど、二次電池群２２からモータＭへ供給される電力は多くなる。
図３に示すように、比較回路３６は、モータＭの目標回転速度に対応する電圧Ｖ３と、モータＭの実際回転速度に対応する電圧Ｖ４の大小関係に基づいて、スイッチング信号のオン期間Ｐｎの長短を調節する。例えば、モータＭの目標回転速度に対応する電圧Ｖ３よりも、工具１２の実際回転速度に対応する電圧Ｖ４の方が低い期間Ｔ１では、オン期間Ｐｎを長くする。即ち、第１スイッチング素子３２のデューティ比を増大させる。それにより、モータＭへ供給される電力が増大することとなり、モータＭの回転速度が増速する。一方、工具１２の目標回転速度に対応する電圧Ｖ３よりも、工具１２の実際回転速度に対応する電圧Ｖ４の方が高い期間Ｔ２では、オン期間Ｐｎを短くする。即ち、第１スイッチング素子３２のデューティ比を低下させる。それにより、モータＭへ供給される電力が低下することとなり、モータＭの回転速度が減速する。このように、制御回路３０は、第１スイッチング素子３２のデューティ比を増減調節することによって、モータＭの回転速度をフィードバック制御する。
操作部材１４が停止操作されており、メインスイッチ４８が開放していると、比較回路３８の目標電圧入力端子Ｐ８には、目標電圧生成回路４０の目標電圧出力端子Ｐ３から、定電圧Ｖｃｃが入力される。比較回路３８では、比較回路３８の目標電圧入力端子Ｐ８に定電圧Ｖｃｃが入力されている場合、第１スイッチング素子３２へオフ信号を出力し続ける。即ち、比較回路３８は、モータＭを運転させない。
With reference to FIG. 3, the switching signal output from the
As shown in FIG. 3B, the
As shown in FIG. 3, the
When the
図２に示すように、スイッチ回路５０は、制御回路３０を二次電池群２２に接続する回路に介挿されている。スイッチ回路５０は、制御回路３０と二次電池群２２を電気的に接続／遮断する回路である。スイッチ回路５０は、第２スイッチング素子５８と、第３スイッチング素子６０と、タイマ回路６２等を備えている。
第２スイッチング素子５８は、制御回路３０の電源入力端子Ｐ１を、本体４の正極接続端子２４ｂに接続している接続線に介挿されている。第２スイッチング素子５８には、例えばｐｎｐ型トランジスタを用いることができる。第２スイッチング素子５８のベースは、メインスイッチ４８を介して負極接続端子２６ｂに接続されている。第２スイッチング素子５８は、メインスイッチ４８が導通すると、オンするようになっている。
第３スイッチング素子６０は、第２スイッチング素子５８のベースと負極接続端子２６ｂ（図中では接地記号で示す）を接続している接続線に介挿されている。第３スイッチング素子６０がオンすると、第２スイッチング素子５８はオンするようになっている。即ち、スイッチ回路５０では、メインスイッチ４８と第３スイッチング素子６０の少なくとも一方が導通（オン）していると、第２スイッチング素子５８がオン状態となる。一方、メインスイッチ４８および第３スイッチング素子６０の両者が開放（オフ）していると、第２スイッチング素子５８がオフ状態となる。第３スイッチング素子６０には、例えばｎｐｎ型トランジスタを用いることができる。第３スイッチング素子６０のベースには、タイマ回路６２が接続されている。
タイマ回路６２は、制御回路３０の指令信号入力端子Ｐ６に接続されており、操作部材１４の操作状態を認識している。タイマ回路６２は、操作部材１４の運転操作に伴って第３スイッチング素子６０へオン信号（ゲート電流）を出力し、操作部材１４の停止操作から所定の遅延時間だけ遅れてオン信号（ゲート電流）の出力を中止する。タイマ回路６２は、例えばＩＣ回路（例えばマイコンチップ）等を用いて構成することができる。タイマ回路６２では、この遅延時間を増減調整可能に構成されている。この遅延時間は、例えば電動工具の製造段階において電動工具の種類に応じて設定してもよい。あるいは、電動工具の使用段階においてユーザが作業内容に応じて設定できる構成としてもよい。
As shown in FIG. 2, the
The
The
The
図２に示すように、第２スイッチング素子５８をメインスイッチ４８に接続している接続線には、ダイオード６４が介挿されている。また、制御回路３０をメインスイッチ４８に接続している接続線には、ダイオード６６が介挿されている。ダイオード６４、６６は、二次電池群２２による電池電圧と制御電源回路３４による定電圧Ｖｃｃが、混触することを防止する。
As shown in FIG. 2, a
図４は、操作部材１４の運転／停止操作と、それに伴う電動工具２の各部の動作を示すタイムチャートである。図４（ａ）は、操作部材１４が運転操作されているオン期間（ＯＮ）と、操作部材１４が停止操作されているオフ期間（ＯＦＦ）を示している。図４（ａ）が示すオン期間とオフ期間は、メインスイッチ４８が導通する期間と開放する期間にそれぞれ対応する。図４（ｂ）は、第２スイッチング素子５８のオン期間とオフ期間を示している。図４（ｃ）は、第３スイッチング素子６０のオン期間とオフ期間を示している。図４（ｄ）は、モータＭによる工具１２の駆動期間と停止期間を示している。
時点ｔ１において操作部材１４が運転操作されると、メインスイッチ４８が導通することによって、第２スイッチング素子５８がオン状態となる。その結果、制御回路３０が二次電池群２２に接続されることとなり、制御回路３０が起動する。メインスイッチ４８が導通することによって、制御回路３０にモータＭの運転指令が入力される状態となるが、制御回路３０が起動するまで、モータＭの運転開始は遅れることとなる。
時点ｔ１から微小時間Δｔだけ遅れた時点ｔ２になると、制御回路３０によってモータＭの運転が開始される。操作部材１４の運転操作に対して、モータＭの運転開始が微小時間Δｔだけ遅れることとなるが、電動工具２の利用に支障をきたすことはない。モータＭは、操作部材１４の運転操作に伴って運転を開始するといえる。制御回路３０が起動することによって、タイマ回路６２も動作を開始する。タイマ回路６２は第３スイッチング素子６０にオン信号を入力し、第３スイッチング素子６０はオン状態となる。
FIG. 4 is a time chart showing the operation / stop operation of the
When the
When the time t2 is delayed by a minute time Δt from the time t1, the
時点ｔ３において操作部材１４が停止操作されると、メインスイッチ４８が開放されることによって、制御回路３０への運転指令の入力が中止される。制御回路３０は、モータＭの運転を中止させる。一方、第３スイッチング素子６０は、タイマ回路６２によって、操作部材１４が停止操作された時点ｔ２から少なくとも遅延時間Ｄに亘って、オン状態が維持される。それにより、第２スイッチング素子５８はオン状態が維持されて、制御回路３０と二次電池群２２が電気的に接続した状態が維持される。制御回路３０が二次電池群２２に接続された状態では、モータＭの運転／停止に関わらず、制御回路３０が二次電池群２２の蓄電電力を消費する。
時点ｔ４において操作部材１４が再び運転操作されると、メインスイッチ４８が導通される。このとき、時点ｔ３から時点ｔ４までの時間は、タイマ回路６２に設定されている遅延時間Ｄよりも短いものとする。この場合、第２スイッチング素子５８はオン状態が維持されており、制御回路３０は起動したままの状態となっているので、制御回路３０はモータＭを直ちに運転させることができる。
時点ｔ５において操作部材１４が再び停止操作されると、メインスイッチ４８が開放されることによって、制御回路３０への工具１２の運転指令の入力が中止される。それに伴い、制御回路３０はモータＭの運転を中止させる。一方、タイマ回路６２は、操作部材１４が停止操作された時点ｔ２から少なくとも遅延時間Ｄに亘って、第３スイッチング素子６０をオン状態に維持する。時点ｔ５から所定時間Ｄが経過した時点ｔ６までに再び操作部材１４が運転操作されない場合には、タイマ回路６２は第３スイッチング素子６０をオフさせる。それに追従して第２スイッチング素子５８がオフすることとなり、制御回路３０が二次電池群２２から電気的に遮断される。制御回路３０が二次電池群２２から電気的に遮断された以降は、制御回路３０によって二次電池群２２の蓄電電力が消費されない。
When the
When the
When the
本実施例の電動工具２では、操作者が操作部材１４に運転操作を加えると、制御回路３０が二次電池群２２と電気的に接続されるとともに、制御回路３０によってモータＭの運転が開始される。モータＭの回転速度は、制御回路３０によってフィードバック制御される。操作者が操作部材１４に停止操作を加えると、モータＭの運転が中止される。そして、所定の遅延時間Ｄに亘って操作部材１４が再び運転操作されない場合には、スイッチ回路５０によって制御回路３０が二次電池群２２から電気的に遮断される。電動工具２が長時間に亘って運転されない期間において、制御回路３０によって電力が無用に消費されることを防ぐことができる。それにより、例えば電池パック８が装着された状態で電動工具２が長期間に亘って放置された場合でも、二次電池群２２を過放電させてしまうことを防ぐことができる。二次電池は、過放電されることによって大きく劣化してしまうという特性を有している。特にリチウムイオン電池では、その特性が顕著に現れる。本実施例の電動工具２によると、リチウムイオン電池である二次電池群２２の劣化を無駄に進行させてしまうことがない。
In the
一方、本実施例の電動工具２では、比較的に短い間隔（遅延時間Ｄ以下）で運転操作が繰り返される期間において、制御回路３０と二次電池群２２との電気的な接続が維持される。モータＭを運転する度に、制御回路３０が起動することはない。制御回路３０が起動する際に消費する電力によって、二次電池群２２の蓄電電力が余分に消費されることを防ぐことができる。
本実施例の電動工具２によると、制御回路３０を二次電池群２２に接続し続ける状態と、制御回路３０を二次電池群２２から遮断する状態とが適切に切換えられることとなり、制御回路３０による消費電力を有意に低減することができる。このとき操作者は、操作部材１４に運転／停止操作を加えながら通常通りの作業を実施すればよく、特別な操作が必要とされない。
On the other hand, in the
According to the
（実施例２）
図５は、本発明を実施した実施例２の電動工具の電気的な構成を示している。実施例２の電動工具の一部では、実施例１の電動工具２と同一の構成が採用されている。従って、実施例１の電動工具２と同一の構成については、同一の符号を付すことによって、重複して説明することは避けるように努める。
図５に示すように、実施例２の電動工具は、電動工具本体（単に本体ということがある）７４と、電池パック８を備えている。実施例２の本体７４は、実施例１の本体４と同様に、モータＭと、第１スイッチング素子３２と、制御回路３０と、スイッチ回路５０と、メインスイッチ４８等を備えている。一方、実施例２の電動工具本体７４では、実施例１の本体４に対して、第４スイッチング素子７６と、第５スイッチング素子７８と、第６スイッチング素子８０が付加されている。
(Example 2)
FIG. 5 shows an electrical configuration of the electric power tool according to the second embodiment in which the present invention is implemented. In a part of the electric power tool of the second embodiment, the same configuration as that of the
As shown in FIG. 5, the power tool of Example 2 includes a power tool main body (sometimes simply referred to as a main body) 74 and a
第５スイッチング素子７８は、スイッチ回路５０の第２スイッチング素子５８のベースと負極接続端子２６ｂ（図中では接地記号で示す）を接続している接続線に介挿されている。少なくとも第５スイッチング素子７８がオンしている間は、第２スイッチング素子５８がオンするようになっている。第５スイッチング素子７８には、例えばｎｐｎ型トランスジスタを用いることができる。
第６スイッチング素子８０は、制御回路３０の指令信号入力端子Ｐ６と負極接続端子２６ｂを接続している接続線に介挿されている。第６スイッチング素子８０がオンしていると制御回路３０にモータＭの運転指令が入力され、第６スイッチング素子８０がオフすると制御回路３０への運転指令の入力が中止される。第６スイッチング素子８０には、例えばｎｐｎ型トランスジスタを用いることができる。
第４スイッチング素子７６は、第５スイッチング素子７８のベースおよび第６スイッチング素子８０のベースを正極接続端子２４ｂに接続している接続線に介挿されている。第４スイッチング素子７６がオン状態となると、第５スイッチング素子７８および第６スイッチング素子８０の両者はオン状態となる。第４スイッチング素子７６がオフ状態となると、第５スイッチング素子７８および第６スイッチング素子８０の両者はオフ状態となる。第４スイッチング素子７６のオン／オフに同期して、第５スイッチング素子７８および第６スイッチング素子８０の両者はオン／オフする。
第４スイッチング素子７６のベースは、メインスイッチ４８を介して負極接続端子２６ｂに接続されている。それにより、操作部材１４の運転操作に伴ってメインスイッチ４８が導通すると、第４スイッチング素子７６と第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０がオン状態となる。操作部材１４の停止操作に伴ってメインスイッチ４８が開放すると、第４スイッチング素子７６と第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０がオフ状態となる。即ち、操作部材１４の運転／停止操作に連動して、第４スイッチング素子７６と第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０のオン／オフ状態は切換わる。
The
The
The
The base of the
図６は、操作部材１４の運転／停止操作と、それに伴う実施例２の電動工具の各部の動作を示すタイムチャートである。図６（ａ）は、操作部材１４が運転操作されているオン期間（ＯＮ）と、操作部材１４が停止操作されているオフ期間（ＯＦＦ）を示している。図６（ａ）が示すオン期間とオフ期間は、メインスイッチ４８が導通する期間と開放する期間にそれぞれ対応する。図６（ｂ）は、第４スイッチング素子７６のオン期間とオフ期間を示している。図６（ｃ）は、第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０のオン期間とオフ期間を示している。図６（ｄ）は、第２スイッチング素子５８のオン期間とオフ期間を示している。図６（ｅ）は、第３スイッチング素子６０のオン期間とオフ期間を示している。図６（ｆ）は、モータＭによる工具１２の駆動期間と停止期間を示している。
時点ｔ１において操作部材１４が運転操作されると、メインスイッチ４８が導通することによって、第４スイッチング素子７６がオンする。第４スイッチング素子７６がオンすることによって、第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０がオンする。第５スイッチング素子７８がオンすると、第２スイッチング素子５８がオンすることとなり、制御回路３０が二次電池群２２から電力の供給を受けて起動する。一方、第６スイッチング素子８０がオンすると、制御回路３０にモータＭの運転指令が入力される状態となるが、制御回路３０が起動するまで、モータＭの運転開始は遅れることとなる。
時点ｔ１から微小時間Δｔだけ遅れた時点ｔ２になると、制御回路３０によってモータＭの運転が開始される。制御回路３０が起動することによって、タイマ回路６２も動作を開始する。タイマ回路６２が第３スイッチング素子６０にオン信号を入力し、第３スイッチング素子６０はオン状態となる。
FIG. 6 is a time chart showing the operation / stop operation of the
When the
When the time t2 is delayed by a minute time Δt from the time t1, the
時点ｔ３において操作部材１４が停止操作されると、メインスイッチ４８が開放されることによって、第４スイッチング素子７６がオフする。第４スイッチング素子７６がオフすることによって、第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０がオフする。第６スイッチング素子８０がオフすることによって、制御回路３０へのモータＭの運転指令の入力が中止される。制御回路３０は、モータＭの運転を中止させる。一方、タイマ回路６２は、操作部材１４が停止操作された時点ｔ２から所定時間Ｄに亘って、第３スイッチング素子６０のオン状態を維持する。それにより、第２スイッチング素子５８はオン状態が維持されて、制御回路３０が二次電池群２２に接続された状態が維持される。
時点ｔ４において操作部材１４が再びオン操作されると、メインスイッチ４８が導通されることによって、第４スイッチング素子７６と第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０がオンする。このとき、時点ｔ３から時点ｔ４までの時間は、タイマ回路６２に設定されている所定時間Ｄよりも短いものとする。この場合、第２スイッチング素子５８はオン状態が維持されており、制御回路３０は起動したままの状態となっている。制御回路３０はモータＭを直ちに運転させることができる。
時点ｔ５において操作部材１４が再び停止操作されると、メインスイッチ４８が開放されることによって、制御回路３０へのモータＭの運転指令の入力が中止される。制御回路３０は、モータＭの運転を中止させる。一方、タイマ回路６２は、操作部材１４が停止操作された時点ｔ５から所定時間Ｄに亘って、第３スイッチング素子６０のオン状態を維持する。時点ｔ５から所定時間Ｄが経過した時点ｔ６までに再び操作部材１４が停止操作されないときは、タイマ回路６２は第３スイッチング素子６０がオフさせる。それに連動して第２スイッチング素子５８がオフされることとなり、制御回路３０が二次電池群２２から電気的に遮断される。
When the
When the
When the
実施例２の電動工具においても、実施例１の電動工具２と同様に、操作部材１４の運転操作に伴って制御回路３０が二次電池群２２に電気的に接続されるとともに、操作部材１４の停止操作から所定の遅延時間だけ遅れて制御回路３０が二次電池群２２から電気的に遮断される。それにより、制御回路３０による消費電力を低減することができる。
実施例２の電動工具では、二次電池群２２による電池電圧が印加される回路と、制御電源回路による定電圧Ｖｃｃが印加される回路が、第４スイッチング素子７６と第５スイッチング素子７８と第６スイッチング素子８０等によって電気的に分離されている。それにより、二次電池群２２による電池電圧と制御電源回路３４による定電圧Ｖｃｃが混触してしまうことをより確実に防止することができる。
Also in the electric tool of the second embodiment, as with the
In the electric power tool of the second embodiment, the circuit to which the battery voltage by the
（実施例３）
図７は、本発明を実施した実施例２の電動工具の電気的な構成を示している。実施例３の電動工具の一部では、実施例１の電動工具２と同一の構成が採用されている。従って、実施例１の電動工具２と同一の構成については、同一の符号を付すことによって、重複して説明することは避けるように努める。
図７に示すように、実施例３の電動工具は、電動工具本体（単に本体ということがある）８４と、電池パック８を備えている。実施例３の本体８４は、実施例１の本体４と同様に、モータＭと、第１スイッチング素子３２と、制御回路３０と、スイッチ回路８５と、メインスイッチ４８等を備えている。ただし、実施例３のスイッチ回路８５は、実施例１のスイッチ回路５０と構成が異なっている。
実施例３のスイッチ回路８５は、第２スイッチング素子５８と、可変抵抗器８８と、抵抗器９０と、コンデンサ８６を備えている。可変抵抗器８８と抵抗器９０は、第２スイッチング素子５８のベースとメインスイッチ４８を接続している接続線に直列に介挿されている。コンデンサ８６は、第２スイッチング素子５８のエミッタ側とベース側を、可変抵抗器８８を跨いで接続している。
(Example 3)
FIG. 7 shows an electrical configuration of the electric power tool according to the second embodiment in which the present invention is implemented. In a part of the electric power tool of the third embodiment, the same configuration as that of the
As shown in FIG. 7, the power tool of Example 3 includes a power tool main body (sometimes simply referred to as a main body) 84 and a
The
実施例３の電動工具では、操作部材１４の運転操作に伴ってメインスイッチ４８が導通すると、第２スイッチング素子５８がオンすることとなり、制御回路３０が起動する。このとき、第２スイッチング素子５８のベース電流によって、可変抵抗器８８の両端に電圧が発生し、コンデンサ８６に電荷が蓄電されることとなる。それにより、操作部材１４の停止操作に伴ってメインスイッチ４８が開放された後においても、コンデンサ８６に蓄電されている電荷によって、第２スイッチング素子５８のエミッタ−ベース間には所定時間に亘って電流が流れ続ける。その結果、第２スイッチング素子５８は、操作部材１４の停止操作から所定の遅延時間だけ遅れてオフすることとなる。即ち、本実施例３の電動工具は、実施例１の電動工具と同様に動作することができる。
本実施例３の電動工具では、可変抵抗器８８の抵抗値を調整することによって、上記の遅延時間を増減調整することができる。可変抵抗器８８の抵抗値は、工場出荷段階において電動工具の種類等に基づいて設定してよいし、電動工具の使用段階においてユーザが作業内容に応じて調整可能な構成としてもよい。なお、可変抵抗器８８は、遅延時間を調節する手段の一例であって、これに限定されない。
In the electric power tool of the third embodiment, when the
In the electric power tool according to the third embodiment, the delay time can be increased or decreased by adjusting the resistance value of the
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば電動工具が内蔵する制御回路は、モータの回転速度をフィードバック制御する制御回路に限られず、例えばモータのトルクを制御する制御回路であってもよいし、モータが出力する仕事率を制御する制御回路であってもよい。また、それらの各指標を制御する制御回路は、それらの各指標をフィードバック制御するものに限られず、例えばそれらの各指標を所定の上限値以下に規制する制御回路（速度リミッタ回路やトルクリミッタ回路や過負荷防止回路）等であってもよい。本実施例の技術は、駆動源であるモータの動作を制御する様々な制御回路を内蔵した電動工具に適用することができる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, the control circuit built in the electric tool is not limited to a control circuit that feedback-controls the rotation speed of the motor, and may be a control circuit that controls the torque of the motor, for example, or a control that controls the power output by the motor. It may be a circuit. In addition, the control circuit that controls each of these indices is not limited to the one that performs feedback control of each of these indices. For example, a control circuit that regulates each of these indices to a predetermined upper limit value or less (speed limiter circuit or torque limiter circuit) Or an overload prevention circuit). The technique of the present embodiment can be applied to an electric tool incorporating various control circuits that control the operation of a motor that is a drive source.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. The technology illustrated in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and achieving one of the objects itself has technical utility.
２・・電動工具
４・・電動工具本体
８・・電池パック
１０・・工具軸
１２・・工具
１４・・操作部材
２２・・二次電池群
２８・・タコジェネレータ
３０・・制御回路
３２・・第１スイッチング素子
４８・・メインスイッチ
５０、８５・・スイッチ回路
５８・・第２スイッチング素子
６０・・第３スイッチング素子
７６・・第４スイッチング素子
７８・・第５スイッチング素子
８０・・第６スイッチング素子
８６・・実施例３のスイッチ回路のコンデンサ
８８・・実施例３のスイッチ回路の可変抵抗器
2. Power tool 4.
Claims (2)
その駆動源を運転／停止させるために操作者が操作する操作部材と、
その操作部材の運転操作に伴って駆動源の運転を開始するとともに、その操作部材の停止操作に伴って駆動源の運転を中止する制御回路と、
その制御回路を電源に接続する回路に介挿されているスイッチ回路を備え、
前記スイッチ回路は、前記操作部材の運転操作に伴って制御回路を電源に接続するとともに、前記操作部材の停止操作から所定の遅延時間だけ遅れて制御回路を電源から遮断することを特徴とする電動工具。 A drive source for driving the tool;
An operation member operated by an operator to operate / stop the drive source;
A control circuit that starts driving the drive source in accordance with the operation of the operating member and stops driving the drive source in accordance with the stop operation of the operating member ;
A switch circuit inserted in a circuit for connecting the control circuit to a power source,
The switch circuit connects the control circuit to a power source in accordance with the operation of the operation member, and shuts off the control circuit from the power source after a predetermined delay time from the stop operation of the operation member. tool.
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