JP4936226B2 - 集塵機 - Google Patents

Description

本発明は、丸鋸、ジグソー等の木材加工用電動工具、またはハンマードリル、石材カッター等のコンクリートもしくは石材への穴あけ、切断、研磨等に用いられる石材加工用電動工具等の電動工具に併設し、電動工具の駆動時に発生する切削粉塵または被研削粉塵を集塵する集塵機に関し、特に、電動工具の運転に応答して集塵機を動作させるための集塵機の連動制御装置に関する。

商用交流電源を供給するためのコンセントを筐体部に有し、該コンセントに接続された電気丸鋸、ジグソー等の電動工具が被加工材を加工するときに生じる被切削粉塵や被研削粉塵を、ダクトホースを介して上記筐体内に設けられるダストバッグやダストタンク内に集塵させる電動工具用集塵機が周知である。この集塵機においては、無駄な消費電力を軽減させ、かつ作業能率を向上させるために電動工具の運転の開始または停止に同期もしくは応答して集塵機の運転を開始または停止させるための連動制御装置を有するものが一般に使用されている。連動制御装置は、例えば、アナログ系の回路構成として比較的安価に構成することが要求される。

図４は、従来の連動制御装置付集塵機のコンセントに電動工具の一例である丸鋸を接続し、該丸鋸が被加工材を加工するときに生じる被切削粉塵や被研削粉塵を、併設した集塵機のホースから集塵する作業時の接続構成を示したものである。また、図５は、図４に示した従来の連動装置付集塵機および電動工具の回路図を示す。以下に、図４および図５を参照して従来の連動制御装置付集塵機の構成について説明する。

図４に示されるように、集塵機１は、商用交流電源を給電するためのコンセント１２と、吸込口５に接続されたダクトホース３とを具備し、電気丸鋸（電動工具）２の電源ケーブル６には集塵機1に設けられたコンセント１２より商用電源を供給し、電気丸鋸２の鋸歯保護カバー４の一部に形成された排出口４ａには、集塵機１の吸込口５に設けられたホース３の先端を接続する。

図５の回路図に示すように、近時、電動工具２は、丸鋸を駆動する電動モータ（交流モータ）２ｂから成る電動工具本体２ａの他に、交流電源２５を直流電源に変換する直流電源部２ｅおよび直流電源部２ｅによって駆動される手元灯、墨出しレーザ光源等の付帯機能部２ｆから成る付帯機能装置２ｄを有するものが使用されつつある。

集塵機１は、操作パネル１０に設けた連動／単動切替スイッチ１１をＯＦＦに設定することによって連動可能状態とし、この状態で操作パネル１０の電源スイッチ１３をＯＮにすれば、集塵機１は電動工具２の運転に応答する連動モードとなる。この連動モードでは、商用交流電源２５が、コンセント２６およびコンセント１２から電源スイッチ２ｃ１および２ｃ２を介して電動工具２に供給され、電動工具２の第１の電源スイッチ（工具全体の電源スイッチ）２ｃ１を最初にＯＮしてから、第２の電源スイッチ（工具本体の電源スイッチ）２ｃ２をＯＮすれば、電動工具本体２ａが運転状態となるので、連動制御装置８が動作するため、電動工具本体２ａを運転操作（ＯＮ操作）に応答して集塵機１の集塵モータ９が駆動され、集塵機１が運転される。

図５を参照して従来の連動制御装置８の回路構成についてさらに詳細に説明する。図５において、全波整流回路１４は、コンデンサ入力型整流回路から構成され、変流器ＣＴの出力を全波整流するブリッジダイオードＢＤ１と、全波整流するブリッジダイオードＢＤ１の出力を平滑するための平滑コンデンサＣ１および負荷抵抗器Ｒ１を含む平滑回路とから成る。

充放電回路１５は、オープンコレクタのコンパレータ（オペアンプＩＣ）Ｕ２Ａと、入力抵抗器Ｒ１１と、比較電圧（基準電圧）を設定するポテンショメータ用抵抗器Ｒ１２およびＲ１３、オープンコレクタのオペアンプＵ２Ａの負荷抵抗および充電抵抗として機能する抵抗器Ｒ１４と、充電検波ダイオードＤ１と、充放電コンデンサＣ２と、放電用抵抗器Ｒ１５とから成り、上記全波整流回路１４の出力が抵抗器Ｒ１２およびＲ１３によって設定された比較電圧より高電圧になると入力抵抗器Ｒ１１に印加された入力電圧に応答して充放電コンデンサＣ２を充電する。

比較回路１６は、オープンコレクタコンパレータ（オペアンプＩＣ）Ｕ２Ｂと、比較電圧を設定するポテンショメータ用抵抗器Ｒ１６およびＲ１７と、電流制限用抵抗器Ｒ２１と、コンパレータＵ２Ｂの負荷抵抗器Ｒ２２と、フォトトライアックＰＨ１内のフォトダイオード（発光ダイオード）部とから成り、充放電コンデンサＣ２の充電電圧が、比較電圧を設定する抵抗器Ｒ１６およびＲ１７によって設定される予定電圧より高電圧のとき、フォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部に電流を流すように機能する。

集塵モータ駆動回路１７は、トライアックＴＲ１と、ゲート入力用抵抗器Ｒ２４と、ゲート入力用コンデンサＣ３と、フォトトライアックＰＨ１内のトライアック部とから成り、前記比較回路１６のフォトトライアックPH1内の発光ダイオード部に電流が流れると、トライアックＴＲ１がＯＮ状態になり、集塵モータ９をＯＮ状態にし、集塵機１を運転状態にする。

直流電源回路１８は、ブリッジ接続されたダイオードＢＤ２と、電流制限用抵抗器Ｒ２５と、ツェナーダイオードＺＤ３と、平滑用コンデンサＣ４とから構成され、オペアンプＵ２ＡおよびＵ２Ｂ等の直流駆動電源として使用されている。

上記集塵機１の連動制御装置８の回路動作は次のとおりである。電動工具２の電源スイッチ２ｃ２がＯＦＦ状態で電動工具２の運転が停止状態ある場合、電源スイッチ１３をＯＮしてもコンセント１２の電流は実質的にゼロ状態にあり、コンセント１２に流れるコンセント電流を検出する変流器ＣＴの２次出力電圧はゼロになるので、全波整流回路１４の出力はゼロで、充放電回路１５の充放電コンデンサＣ２は充電されず、電圧はゼロボルトとなる。その結果、該充放電コンデンサＣ２の電圧がゼロなので、比較回路１６のフォトトライアックＰＨ１のフォトダイオードには電流が流れず、集塵モータ駆動回路１７のトライアックＴＲ１はＯＦＦ状態、集塵モータ９はＯＦＦ状態となり、集塵機１は停止状態にある。

一方、電源スイッチ１３をＯＮした上で、作業者が電動工具２の電源スイッチ２ｃ１および２ｃ２をＯＮ状態として電動工具２を運転状態にすると、コンセント１２（電源ケーブル６）には電動工具２の運転電流が流れる。運転電流は、通常、最初は電動モータ２ｂに起動電流が数百ミリ秒流れ、その後無負荷電流になる。そして、被切削材７を切削し始めると、電動モータ２ａに負荷状態に応じた負荷電流が流れる。

コンセント１２に電動工具２の電動モータ２ｂに運転電流が流れると、コンセント電流を検出する変流器ＣＴの２次出力電圧は電動工具２の運転電流に応じた電圧が発生する。このため、変流器ＣＴの２次巻線から、ブリッジダイオードＢＤ１および変流器ＣＴの負荷抵抗器Ｒ１を経由して変流器ＣＴの２次巻線へ戻るルートに電流が流れて変流器ＣＴの負荷抵抗器Ｒ１に電圧が発生し、並列に接続されている平滑コンデンサＣ１の作用によって抵抗器Ｒ１の両端電圧は平滑されて全波整流回路１４の出力は直流電圧となる。

該全波整流回路１４の平滑コンデンサＣ１の出力電圧が、充放電回路１５の抵抗器Ｒ１２およびＲ１３で設定された比較電圧より高電圧になると、充放電コンデンサＣ２が充電される。引続き、充放電コンデンサＣ２の充電電圧が、比較回路１６の抵抗器Ｒ１６およびＲ１７によって設定された電圧より高電圧になると、フォトトライアックＰＨ１のフォトダイオード部に電流が流れる。フォトトライアックＰＨ１のフォトダイオード部に電流が流れると、集塵モータ駆動回路１７のトライアックＴＲ１はゲートにトリガ電流を受けてＯＮ状態になる。その結果、集塵モータ９はＯＮ状態になって集塵機１は運転状態となる。

ここで、充放電回路１５の充電時定数は、電動工具２を運転した後、切削を始めて塵埃が発生する前に集塵機１の集塵能力を十分発揮できる状態にしておかなければならないので、電動工具２を運転した後、０．１秒程経過したときに集塵機１が運転状態になるよう設定されている。

他方、作業者が電動工具２の電源スイッチ２ｃをＯＦＦ状態として電動工具２を停止状態にすると、変流器ＣＴの２次出力電圧がゼロになり、全波整流器１４の平滑コンデンサＣ１に充電されていた電荷は変流器ＣＴの負荷抵抗器Ｒ１介して放電する。これにより、平滑コンデンサＣ１の電圧が充放電回路１５の比較電圧を設定する抵抗器Ｒ１２およびＲ１３で設定された電圧より低い電圧になると、充放電コンデンサＣ２の電荷は放電抵抗器Ｒ１５とコンパレータＵ２Ａを介して放電し、充放電コンデンサＣ２の電圧は徐々に低下する。充放電コンデンサＣ２の電圧が比較回路１６の抵抗器Ｒ１６およびＲ１７によって設定された予定電圧より低くなると、コンパレータＵ２Ｂの出力は、ＯＦＦレベルになって電源電圧と実質的に等しくなる。その結果、フォトトライアックＰＨ１のフォトダイオード部には電流が流れなくなるので、フォトトライアックＰＨ１のトライアック部はＯＦＦ状態になり、トライアックＴＲ１はＯＦＦ状態になり、集塵モータ９はＯＦＦされる。結果的に集塵機１は停止状態になる。

ここで、充放電コンデンサＣ２の放電時定数は、充放電コンデンサＣ２の電圧が比較回路１６の抵抗器Ｒ１６およびＲ１７によって設定された電圧より低くなるまでの時間が数秒になるように設定されているため、集塵機１の運転状態は作業者が電動工具２を停止しても数秒間は運転状態を持続してから停止する。これは、電動工具２を停止した直後は、電動工具２の刃物付近及び集塵機１に接続している塵埃を搬送するホース３（図４参照）の内部に、塵埃が滞在しているので、これらの塵埃を全て集塵機１の筐体内まで搬送した後に、集塵機を停止させるためである。

また、図５に示した連動／単動切替スイッチ１１をＯＮ状態にして単動モードに切替えると、集塵機１は、コンセント１２のコンセント電流に関係なく運転状態になる。このように使用する場合は、上述したような連動モードと区別されるので、単動モードと呼ばれる。

近年、電気ドリルや電気丸鋸等の電動工具において、電動工具本体に付属して、ドリルビット等の先端工具の先端照明用ＬＥＤ（発光ダイオード）を搭載したもの、電気丸鋸の鋸歯の前面照明用ＬＥＤを搭載したもの、被切削材の表面に記された墨線に鋸歯を合わせ易くするための照明用ＬＥＤを搭載したもの、電気丸鋸の鋸歯の進行方向をレーザ光で線状に被切削材上に照射する墨出しレーザ光源を搭載したものなど付帯機能装置を有する電動工具が要求されつつある。これら付帯機能装置を搭載する電動工具においても上述したような連動制御機構を備える集塵機を利用するのが一般的である。この場合、付帯機能装置の消費電力は、数ワット程度（実行電流は数十ミリアンペア）である。

図５の回路図に示したように、直流電源部２ｅおよびＬＥＤや墨出しレーザの光源等の付帯機能部２ｆを含む付帯機能装置２ｄを装着する電動工具２は、電動工具本体２ａの電動モータ２ｂが停止状態にあっても、付帯機能装置２ｄが運転状態にあるため、付帯機能装置２ｄには数十ミリアンペアの歪んだ電流が流れる。この原因は、一般的に、電動工具の付帯機能装置２ｄの直流電源部２ｅとして、整流ダイオードおよび大容量の平滑用コンデンサを具備するコンデンサ入力型整流回路が用いられるためである。すなわち、コンデンサ入力型整流回路によって電動工具本体に必要な商用交流電源の電源電圧を整流した後、ＤＣ−ＤＣコンバータで必要な直流電圧を得る方式を採用しているため、図６の電流ｉｐとして例示するように、平滑用コンデンサへの供給電流の波形は電源周波数の位相が９０度または２７０度付近で短時間（例えば、１ミリ秒）だけ電流が流れる歪電流（パルス状の歪んだ電流波形）ｉｐとなる。この歪電流ｉｐは、実効電流値は数十ミリアンペアながら、過渡的に流れる電流の波高値が数アンペアを超す場合が多い。

一方、上述した従来の集塵機１の連動制御装置８（図５参照）では、抵抗器Ｒ１２およびＲ１３で設定される充放電回路１５の比較電圧は、変流器ＣＴにコンセント電流が０．５アンペアから０．８アンペア程度流れた時に生ずる負荷抵抗器Ｒ１の電圧を基準に設定される。これは、一般に電動工具の無負荷電流の下限値が１アンペア程度なので、電動工具のモータが動作した時点で確実に集塵機が連動するように考慮されているためである。この電動工具の無負荷電流は実効値であり、電流波形は、図６の電流ｉｓで示すように、歪が小さい正弦波電流ｉｓとなるので、その波高値は実効値の１．４倍程度である。

また、コンセント電流を検出する変流器ＣＴは、１次巻線数が１巻回数、２次巻線数が１０００巻回数程度の小型の変流器が一般的に採用されるが、上述した従来の集塵機における連動制御装置８の全波整流回路１４のように、ブリッジダイオードＢＤ１で変流器ＣＴの出力を全波整流する場合は、ブリッジダイオードの順方向電圧降下（例えば、０．８Ｖ〜１．２Ｖの閾値電圧）が悪い影響を及ぼす。すなわち、変流器ＣＴの１次側電流が歪んでいる程実効値に対する波高値が大きいため、歪の小さいパルス電流は小さ目に、歪の大きいパルス電流は大き目に抵抗Ｒ１の両端電圧として変換され、波形の歪具合により集塵機１の連動制御電流値が変化し、歪の大きなコンセント電流に対して感度が良く、歪の小さなコンセント電流に対しては感度が見かけ上悪くなるという不都合を生ずる。

従って、上記した従来の集塵機１の連動制御装置８では、コンセント電流の波高値に近い電流値に応答して連動動作をしているので、上記した実効電流値は数十ミリアンペアながら、波高値が１アンペアを超すような歪んだパルス電流が流れる直流電源装置２ｅを駆動源とする手元灯から成る付帯機能装置や、墨出しレーザ光源を搭載した電気丸鋸などの付帯機能装置を有する電動工具を集塵機のコンセントに接続して使用する場合、電動工具本体が停止状態にもかかわらず、付帯機能装置の電源電流に応答して、運転状態になってしまうという誤動作を生ずる。このため、集塵機能が不要である時にも集塵機が運転状態となるので、無駄な電力を消費することになる。さらに、電動工具の作業者は、不要な集塵機の運転音が騒音となり、また電動工具の操作手順を誤る場合がある。

従って、本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、電動工具の付帯機能の動作に基づく歪電流の発生に影響されることなく、電動工具の運転状態に応答した集塵機の停止状態または運転状態を保持し得る連動制御装置を具備する電動工具用集塵機を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するために、本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。

本発明の一つの特徴によれば、電動工具の運転中に発生する粉塵を集塵するための集塵モータと、該集塵モータを駆動させるための駆動回路と、前記電動工具の運転の開始または停止に応答して前記駆動回路の動作をＯＮまたはＯＦＦさせるための連動制御装置と、を具備する集塵機において、前記連動制御装置は、前記電動工具に電源を供給するコンセントと、該コンセントの電流を検出する変流器と、該変流器から出力される正または負の電圧に応答する絶対電圧を整流する全波整流回路と、該全波整流回路の実効値出力に応答する出力レベルを検出する出力検出回路と、該出力検出回路の出力電圧が予め定められた閾値を超えたとき充電を開始する充放電回路と、該充放電回路の前記充電電圧が所定の第１の比較電圧を超えたとき前記駆動回路をＯＮする制御信号を出力する比較回路とを有する。

本発明の他の特徴によれば、前記比較回路は、前記充放電回路の前記充電電圧が所定の第１の比較電圧より低い第２の比較電圧に低下したとき、前記駆動回路をＯＮからＯＦＦする制御信号を出力するヒステリシス特性を有する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記出力検出回路は、前記全波整流回路の出力を平滑する積分回路によって構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記出力検出回路は、前記全波整流回路の出力の実効値を検波する実効値検波回路によって構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記全波整流回路は、前記変流器の出力信号を半波整流する前段オペアンプと、前記変流器の出力信号および前記前段オペアンプの半波整流出力信号を加算する後段オペアンプとから成る。

本発明のさらに他の特徴によれば、工具用モータ、該工具用モータの駆動を開始または停止するスイッチ、および発光ダイオード等を含む付帯機能装置を具備する電動工具と、前記電動工具の運転中に発生する粉塵を集塵するための集塵モータ、該集塵モータを駆動させるための駆動回路、および前記電動工具の運転の開始または停止に応答して前記駆動回路の動作をオンまたはオフさせるための連動制御装置を具備する集塵機と、から成る電動工具と集塵機の組合せ構造において、前記連動制御装置は、前記電動工具に電源を供給するコンセントと、該コンセントの電流を検出する変流器と、該変流器からの出力信号に基づいて前記駆動回路を制御する制御回路とを有し、前記制御回路は、前記工具用モータが停止中の場合であって前記付帯機能装置が駆動しているときに、前記変流器の出力信号に基づく前記集塵機の駆動を禁止するための禁止手段を有する。

本発明の上記特徴によれば、電動工具の付帯機能の動作に基づく歪電流の発生に影響されることなく、電動工具の運転状態に応答した集塵機の停止状態または運転状態を保持し得る連動制御装置を有する電動工具用集塵機を提供できる。

従って、集塵機による無駄な消費電力を排除し、作業者は、不要な集塵機の運転音に曝されることがなく、より快適な環境で、電動工具の作業効率を向上させることができる。

本発明の上記および他の目的、ならびに本発明の上記および他の新規な特徴は、本明細書の以下の記述および添付図面から更に明らかにされるであろう。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、上述した従来技術と同様な機能を有する部材については同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る連動制御装置２０を有する集塵機１および電動工具２の回路図を示す。図１において、以下、連動制御装置２０の構成について説明する。

変流器ＣＴの出力を全波整流する全波整流回路２１は、オペアンプ（汎用オペアンプ）Ｕ１ＡおよびＵ１Ｂと、抵抗器Ｒ２〜Ｒ８と、ダイオードＤ２およびＤ３とで構成されている。オペアンプＵ１ＡおよびＵ１Ｂは、直流電源１９の＋Ｖｃｃ（例えば、＋１２Ｖ）と−Ｖｄｄ（例えば、−５Ｖ）の正負の電源で駆動され、コンセント電流を検出する変流器ＣＴの負荷抵抗器Ｒ１の電圧を全波整流して出力する。

全波整流回路２１は、抵抗器Ｒ１に生ずる入力電圧の絶対値をオペアンプＵ１Ｂの出力電圧とするため、一般に絶対値回路とも呼ばれるもので、オペアンプＵ１Ａ、ダイオードＤ２およびＤ３、および抵抗器Ｒ２、Ｒ４およびＲ５によって構成された半波整流回路（理想ダイオード回路）と、オペアンプＵ１Ｂ、および抵抗器Ｒ３、Ｒ６〜Ｒ８によって構成された加算回路とを含んでいる。全波整流回路２１の入出力特性は、入力電圧の瞬時値の絶対値が出力されるので、入力がゼロ付近から直線状に上昇する出力が得られ、増幅率は１である。

このため、変流器ＣＴに接続される負荷抵抗器Ｒ１の電圧レベルの制約がないため、変流器ＣＴの負荷抵抗器Ｒ１の抵抗値は、変流器ＣＴの２次巻線の抵抗値とほぼ同じ１００〜２００Ωに設定する。このため、コンセント電流が数アンペア程度までは、コンセント電流の波形の瞬時値にほぼ対応した全波整流波形の出力が得られる。

出力検出回路２２は、全波整流回路２１の出力を平滑または検出するために設けられている。本実施態様では、出力検出回路２２は、積分回路によって構成され、オペアンプＵ１Ｃと、抵抗器Ｒ９およびＲ１０と、コンデンサＣ１とを含んでいる。全波整流回路２１の出力が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ等の商用電源周波数の電圧を全波整流した波形の電圧の場合は、ほぼその実効値に比例した直流レベルが得られるように、抵抗器Ｒ９およびＲ１０の値と、コンデンサＣ１の値とが設定される。この場合は、上述したようにコンセント電流が数十ミリアンペアの実効値電流であって、波高値電流が実効値に対して数十倍となるような１アンペアを超すような電流であっても、積分回路の出力（波高値／実効値）を数分の１まで抑制することができる。

積分回路２２の出力が入力される充放電回路２３は、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）ＺＤ１と、バイアス抵抗器を内蔵するｎ型デジタルトランジスタＴｒ１と、バイアス抵抗器を内蔵するｐ型デジタルトランジスタＴｒ２と、充電用抵抗器Ｒ１４と、充放電用コンデンサＣ２と、放電用抵抗器Ｒ１５とから構成される。

充放電回路２３は、上述した図５に示した従来技術における連動制御装置８の充放電回路１５とほぼ同様の動作をするが、従来の充放電回路１５では、抵抗器Ｒ１２およびＲ１３で設定する比較電圧より高レベルの入力があったときに充放電コンデンサＣ２に充電していたが、本発明における充放電回路２３では、その入力電圧レベルが、定電圧ダイオードＺＤ１の電圧降下（Ｖｚ）とｎ型デジタルトランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間電圧降下（Ｖｂｅ）とで定まる閾値電圧（Ｖｚ＋Ｖｂｅ）より高レベルのとき、充放電コンデンサＣ２が充電される。このため、前段の積分回路２２の増幅度は、コンセント電流が、例えば、０．６５アンペア程度の時に生ずる負荷抵抗器Ｒ１の電圧のとき、充放電コンデンサＣ２の充電が開始されるようなレベルに設定される。

充放電回路２３の出力を受信し、後述するモータ駆動回路１７に制御信号を出力するための比較回路２４は、オペアンプＵ１Ｄおよび抵抗器Ｒ１６〜Ｒ２０によって、充放電回路２３の出力レベルを設定値と比較するためのヒステリシス特性を持つ比較部を構成し、
定電圧ダイオードＺＤ２、抵抗器内蔵型ｐ型デジタルトランジスタＴｒ３、電流制限用抵抗器Ｒ２１、およびフォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部によって、モータ駆動回路１７の制御信号を出力する信号出力部を構成する。比較回路２４は、充放電回路２３の充電電圧が所定の第１の比較電圧を超えたとき、モータ駆動回路１７をＯＮする制御信号を出力し、逆に、充放電回路２３の充電電圧が前記第１の比較電圧より低い第２の比較電圧に低下したとき、モータ駆動回路１７をＯＮからＯＦＦする制御信号を出力するヒステリシス特性を有する。

比較回路２４は、上記した従来の連動制御装置8の充放電回路１６とほぼ同様の動作をするが、本実施態様の連動制御装置２０では、正負両電源で動作するオペアンプＵ１Ｄによる比較回路を採用し、電流制限抵抗器Ｒ２１とフォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部とを駆動するために、レベル変換が必要になるので、定電圧ダイオードＺＤ２とｐ型デジタルトランジスタＴｒ３を付加した構成になっている。

連動制御装置２０の集塵モータ駆動回路１７は、上述した従来の連動制御装置８（図５参照）の集塵モータ駆動回路１７と同様な回路構成を持ち、トライアックＴＲ１、電流制限用抵抗器Ｒ２３、ゲート抵抗器Ｒ２４、ゲートコンデンサＣ３、およびフォトトライアックＰＨ１から構成されている。集塵モータ駆動回路１７では、上記比較回路２４のフォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部に電流が流れた時、フォトトライアックＰＨ１のトライアックがＯＮ状態になり、電流制限抵抗器Ｒ２１、フォトトライアックＰＨ１のトライアック部を経由してトライアックＴＲ１のゲートにゲート電流が流れて、トライアックＴＲ１はＯＮ状態になり、集塵モータ９はＯＮ状態になって集塵機１は運転状態となる。前記比較回路２４のフォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部に電流が流れない時は、トライアックＴＲ１はＯＦＦ状態となり、集塵機１は停止状態となる。

かかる連動制御装置２０を有する集塵機１の動作について、以下に説明する。電動工具２が停止状態の時（スイッチ２ｃ１および２ｃ２がＯＦＦの時）は、電源スイッチ１３をＯＮしても集塵機１のコンセント１２に電源ケーブル６を通して流れるコンセント電流はゼロとなり、コンセント電流を検出する変流器ＣＴの２次出力電圧はゼロとなる。このため、変流器ＣＴの負荷抵抗Ｒ１の両端電圧もゼロとなり、該負荷抵抗Ｒ１の電圧を入力する全波整流回路２１の出力もゼロとなる。従って、積分回路２２の出力は、全波整流回路２１の出力に応答してゼロとなり、次段の充放電回路２３の充放電コンデンサＣ２には電荷が全く充電されない。その結果、充放電コンデンサＣ２の電圧を入力する比較回路２４のオペアンプＵ１Ｄの出力は高レベルとなってｐ型トランジスタＴｒ３は遮断状態にあるので、フォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部には電流が流入しない。これにより、集塵モータ駆動回路１７のトライアックＴＲ１はＯＦＦ状態になり、集塵モータ９はＯＦＦ状態を維持して集塵機１は停止状態にある。

次に、電動工具２の電源スイッチ２ｃ１をＯＮして、その付帯機能装置２ｄの直流電源部２ｅがＯＮすると、コンセント１２に電動工具２の付帯機装置２ｄの電流が流れ、変流器ＣＴの負荷抵抗器Ｒ１に電動工具２の運転電流に応じた電圧が生じ、全波整流回路２１の出力には負荷抵抗器Ｒ１に生じた電圧の全波整流波形が出力される。

この付帯機能装置２ｄの電流は、上述したように、付帯機能装置２ｄの直流電源部２ｅが一般にコンデンサ入力型整流回路が使用されることから、図６のパルス電流ｉｐとして示したように、電源周波数（例えば、５０Ｈｚ）の最大値Ｉｐが１ミリ秒程度だけ電流が流れる歪電流である。しかし、その実効電流値は数十ミリアンペアながら、その波高値は1アンペアを超す比較的大きな電流である。このため、全波整流回路２１の出力は、商用電源周波数の２倍の周期を持つパルス状の電圧となる。

このパルス状の電圧が、積分回路２２に入力されると、積分されて、出力は直流成分を含んだなだらかなパルス波形になり、出力波形の実効値に対する波高値の割合（波高値／実効値）は、数分の１まで抑制される。すなわち、積分回路２２の入力パルス状電圧は、積分回路の出力側において、積分回路の時定数により尖頭部が鈍った波形を持つ出力電圧となる。このため、積分回路２２の出力が次段の充放電回路２３に入力されても、充放電回路２３の充電開始レベルより高電位になることはなく、充放電コンデンサＣ２は充電されない。ここで、充放電回路２３の入力側には、定電圧ダイオードＺＤ１とｎ型デジタルトランジスタＴｒ１のベース・エミッタ通路が直列接続されているので、積分回路２２の出力電圧が、定電圧ダイオードＺＤ１の電圧降下（Ｖｚ）とｎ型デジタルトランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間電圧降下（Ｖｂｅ）とで定まる閾値電圧（Ｖｚ＋Ｖｂｅ）より高いレベルのとき、充放電コンデンサＣ２に充電されることになる。

従って、充放電コンデンサＣ２の充電電圧を入力とする比較回路２４は、充放電コンデンサＣ２の充電電圧が抵抗器Ｒ１６およびＲ１７によって設定された比較電圧より低いので、ｐ型デジタルトランジスタＴｒ３を導通状態とすることなく、フォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部に電流を流さない。その結果、集塵モータ駆動回路１７のトライアックＴＲ１はＯＦＦ状態になり、集塵モータ９はＯＦＦ状態を維持し、集塵機１は停止状態のままとなる。つまり、絶対値全波整流回路２１、積分回路２２および充放電回路２３は、工具用モータ２ｂが停止中の場合であって、付帯機能装置２ｄが駆動しているときに、変流器ＣＴの比較的小さい出力信号に対する集塵機１の駆動を禁止するための禁止手段として機能する。

作業者が、電動工具本体２ａのスイッチ２ｃ２をＯＮすることにより、電動工具本体２ａを運転状態にすると、集塵機１のコンセント１２に電動工具本体２ａの正弦波に近い運転電流（モータ電流）が流れ、変流器ＣＴの負荷抵抗器Ｒ１に運転電流に応じた電圧が生じる。これにより、全波整流回路２１の出力には負荷抵抗器Ｒ１に生じた電圧の全波整流波形が出力され、積分回路２２で積分される。この積分回路２２の出力は、コンセント電流の実効値に比例した直流レベルとなる。積分回路２２の出力が、充放電回路２３の上記閾値電圧（Ｖｚ＋Ｖｂｅ）に近い充電開始レベルより高電位になると、抵抗器内蔵ｐ型デジタルトランジスタＴｒ２、充電抵抗器Ｒ１４、および充放電コンデンサＣ２を通して充電電流が流れ、充放電コンデンサＣ２に電圧が充電される。

充放電コンデンサＣ２の充電電圧が、次段の比較回路２４におけるヒステリシスのある比較回路部（オペアンプ部）Ｕ１Ｄの予め設定されたＯＮ電圧より高電圧になると、抵抗器内蔵ｐ型デジタルトランジスタＴｒ３がＯＮ状態になり、フォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部に電流が流れる。フォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部に電流が流れると、集塵モータ駆動回路１７のトライアックＴＲ１はＯＮ状態になり、集塵モータ９はＯＮし、集塵機１は運転を開始する。これにより、集塵機１は、電動工具２の運転により発生する粉塵を捕集することができる。

作業者が、電動工具本体２ａのスイッチ２ｃ２をＯＦＦして電動工具本体２ａの運転を停止すると、コンセント１２に流れるコンセント電流は実質的にゼロになり、コンセント電流を検出する変流器ＣＴの２次巻線の出力電圧はゼロになる。これにより、負荷抵抗Ｒ１に発生する電圧もゼロになるため、全波整流回路２１の出力電圧もゼロとなる。全波整流回路２１の出力を入力する積分回路２２の出力は、全波整流回路２１の出力がゼロになったので、徐々に低下して、数十ミリ秒後にゼロになる。積分回路２２の出力が、次段充放電回路２３の充電開始レベルより低い電位になると、抵抗器内蔵ｐ型デジタルトランジスタＴｒ２はＯＦＦ状態となり充放電コンデンサＣ２への充電は停止される。

その結果、充放電コンデンサＣ２の電荷は放電用抵抗器Ｒ１５を介して放電され、充放電コンデンサＣ２の電圧は緩やかに低下する。充放電コンデンサＣ２の電圧が、次段の比較回路２４のヒステリシスのある比較回路部Ｕ１Ｄに予め設定されたＯＦＦ電圧（比較電圧）より低い電圧になると、抵抗器内蔵ｐ型デジタルトランジスタＴｒ３がＯＦＦ状態になり、フォトトライアックＰＨ１の発光ダイオード部に電流が流れなくなる。フォトトライアックＰＨ１の発光ダイオードに電流が流れなくなると、集塵モータ駆動回路１７のトライアックＴＲ１はＯＦＦ状態になり、集塵モータ９はＯＦＦになり、集塵機１は停止する。充放電コンデンサＣ２の放電時定数は、充放電コンデンサＣ２の電圧が抵抗器Ｒ１６およびＲ１７によって設定された比較回路２４の比較電圧より低下するまで、数秒の時間を要するように設定される。この設定により集塵機１の運転は、作業者が電動工具本体２ａを停止させてから数秒間経過した後に停止させる。つまり、電動工具本体２ａの運転を完全に終了させた後に、短時間経過させてから集塵機１による集塵動作を完了させる。

以上の実施態様の説明から明らかにされるように、本発明の構成によれば、集塵機１の連動制御装置２０は、電動工具本体２ａが運転されていない状態で発生する好ましくない波高値の高いパルス電流（大きな歪電流）の影響を防止して、電動工具本体２ａが真に運転されたときに、電動工具２の運転開始に同期もしくは応答して集塵機１の集塵モータ９を運転開始させることができる。また、電動工具本体２ａの運転が停止された場合は、その運転の停止に応答もしくは遅延して集塵機１の運転を停止させることができる。従って、集塵機による無駄な消費電力を排除し、作業者は、不要な集塵機の運転音に曝されることがなく、より快適な環境で、電動工具の作業効率を向上させることができる。

本発明による連動制御装置２０を有する集塵機１の特性図を図２および図３に示す。図２は、正弦波のコンセント電流（電動モータの運転電流）の実効値に対する充放電回路の充電コンデンサＣ２の入力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２（観測点電圧／閾値電圧）の関係を示す特性図であり、図３は、大きな歪電流であるパルス状コンセント電流（付帯機能装置のノイズ電流）の波高値に対する充放電回路の入力電圧Ｖｏ１、Ｖｏ２（観測点電圧／閾値電圧）の関係を示す特性図である。

図２および図３において、特性曲線Ｖｏ１は、本発明における充放電回路２３の入力電圧Ｖｏ１（図１参照）を示し、特性曲線Ｖｏ２は、従来技術における充放電回路１５の入力電圧Ｖｏ２（図５参照）を示す。図２は、特に、コンセント電流が周波数５０Ｈｚで正弦波状の電流時の応答で、電流値は実効値で示している。また、図３は、コンセント電流が、「波高値／実効値」の値が２０程度で、繰返し周期が１００Ｈｚのパルス状電流時の応答で、電流値は波高値で示している。なお、充放電回路の入力電圧の大きさＶｏ１およびＶｏ２は、充放電回路の充電開始電圧である閾値電圧で除して正規化してあるので、図２に示したようなコンセント電流が正弦波状の特性では、本発明Ｖｏ１および従来技術Ｖｏ２とも、観測点電圧／閾値電圧＝１以上のとき、充放電回路の充放電コンデンサＣ２に充電が開始され、集塵機１が運転状態になることを示している。

図２に示すように、電動工具本体２ａが運転状態でコンセント電流が正弦波状の場合は、本発明の特性Ｖｏ１および従来技術の特性Ｖｏ２は、（観測点電圧／閾値電圧）＝１の時点で充放電回路の充放電コンデンサＣ２に充電が開始され、集塵機１が運転状態となることを示している。この時のコンセント電流は、０．６５アンペアで、コンセント電流の閾値電流を１．０アンペア以下に設定できる。

一方、図３に示すように、電動工具本体２ａが運転されていない、付帯機能装置２ｄより発生するパルス状電流の時の応答では、従来技術の特性Ｖｏ２は、コンセント電流の波高値が０．９２アンペア程度で、（観測点電圧／閾値電圧）＝１になり、集塵機１が運転状態になる。これに対し、本発明に従う特性Ｖｏ１は、コンセント電流の波高値が１．５アンペアでも、（観測点電圧／閾値電圧）＝０．７５程度で、充放電回路の充放電コンデンサＣ２に充電が開始されることはない。すなわち、本発明によれば、パルス状のコンセント電流に対して誤動作を防止できることが明らかである。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上述した出力検出回路（積分回路）２２は、増幅器と増幅度が１の積分回路とを組合せて構成してもよい。また、上記出力検出回路として用いた積分回路の代わりに、実効値検波回路を使用してもよい。充放電回路２３に用いた定電圧ダイオードＺＤ１と、二つのｎ型およびｐ型トランジスタＴｒ１およびＴｒ２の代わりに、コンパレータＩＣで構成してもよい。さらに、比較回路２４の比較回路部をオペアンプで構成したが、コンパレータＩＣを用いて構成してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

本発明の実施形態に係る集塵機および電動工具の回路図。 集塵機における正弦波状コンセント電流対充放電回路の入力電圧の特性図。 集塵機におけるパルス状コンセント電流対充放電回路の入力電圧の特性図。 集塵機に電動工具を接続した接続斜視図。 従来技術に係る集塵機と電動工具の回路図。 従来技術に係る集塵機におけるコンセント電流の波形図。

符号の説明

１：集塵機 ２：電動工具（電気丸鋸） ２ａ：電動工具本
２ｂ：電動工具の電動モータ ２ｃ１、２ｃ２：電動工具の電源スイッチ
２ｄ：付帯機能装置 ２ｅ：直流電源部 ２ｆ：付帯機能部
３：ダクトホース ４：鋸歯保護カバー ４ａ：排出口
５：吸込口 ６：電源ケーブル ７：被切削材 ８：連動制御装置
９：集塵モータ １０：操作パネル １１：連動／単動切替スイッチ
１２：コンセント １３：電源スイッチ １４：全波整流回路
１５：充放電回路 １６：比較回路 １７：集塵モータ駆動回路
１８：直流電源回路 １９：直流電源回路 ２０：連動制御装置
２１：全波整流回路 ２２：積分回路 ２３：充放電回路
２４：比較回路 ＣＴ：変流器

Claims (5)

1. 電動工具の運転中に発生する粉塵を集塵するための集塵モータと、該集塵モータを駆動させるための駆動回路と、前記電動工具の運転の開始又は停止に応答して前記駆動回路の動作をＯＮ又はＯＦＦさせるための連動制御装置と、を具備する集塵機において、
   前記連動制御装置は、前記電動工具に電源を供給するコンセントと、該コンセントの電流を検出する変流器と、該変流器から出力される正又は負の電圧に応答する電圧を整流する全波整流回路と、該全波整流回路の実効値出力に応答する出力レベルを検出する出力検出回路と、該出力検出回路の出力電圧が予め定められた閾値を超えたとき充電を開始する充放電回路と、該充放電回路の前記充電電圧が所定の第１の比較電圧を超えたとき前記駆動回路をＯＮする制御信号を出力する比較回路と、を有することを特徴とする集塵機。
2. 前記比較回路は、前記充放電回路の前記充電電圧が所定の第１の比較電圧より低い第２の比較電圧に低下したとき、前記駆動回路をＯＮからＯＦＦする制御信号を出力するヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項１に記載された集塵機。
3. 前記出力検出回路は、前記全波整流回路の出力を平滑する積分回路によって構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された集塵機。
4. 前記出力検出回路は、前記全波整流回路の出力の実効値を検波する実効値検波回路によって構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された集塵機。
5. 前記全波整流回路は、前記変流器の出力信号を半波整流する前段オペアンプと、前記変流器の出力信号及び前記前段オペアンプの半波整流出力信号を加算する後段オペアンプとから成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載された集塵機。

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