JP5355717B2 - 可搬式ボール盤 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に穴あけ等の切削加工を施すためのボール盤に係わり、特に本体を電磁石等により被加工物に固定した状態で切削加工を行う可搬式のボール盤に関する。

通常、可搬式のボール盤は、商用の交流電源を使用し、ユーザによって電源スイッチが投入されると、本体の基部に組み込まれている電磁石が通電し、本体が鉄板等の被加工物に電磁石の磁力で吸着固定される。こうして本体を被加工物に固定した状態で、ユーザが起動スイッチをオン操作すると、本体に内蔵されている駆動モータが起動して、ドリル等の切削工具を回転駆動する。そして、ユーザがたとえば手動のハンドルまたはレバー操作により切削工具を降ろして被加工物に押し付けると、切削工具が回転しながら前進して被加工物を切削（たとえば穿孔）するようになっている（たとえば、特許文献１）。

特開２００７−１９６３６２

上記のように、可搬式ボール盤は、ユーザが始めに電源スイッチを入れると、電磁石が通電して本体が磁力で被加工物に吸着固定される状態になるだけであり、次に起動スイッチがオン操作されるまで駆動用のモータは起動しないようになっている。

ところが、駆動モータを制御する回路に用いられている電子部品、特に駆動モータと直列に接続されるスイッチング素子が短絡故障していると、電源スイッチを入れた瞬間に駆動モータが不意に起動してしまう。加えて、この場合、駆動モータの回転を止めるには、電源スイッチを切るほかない。

さらに、この種の可搬式ボール盤では、駆動モータの起動時に、駆動モータと切削工具との間に介在するギア等の伝動機構や工具保持部に加わる衝撃を緩和するために、スイッチング素子のスイッチング制御を通じて、駆動モータに流す負荷電流を徐々に立ち上げるソフトスタートの手法が採られる場合がある。しかし、上記のようにスイッチング素子が短絡故障しているときは、ソフトスタートは利かず、モータが最初から大きな短絡電流で始動する。これによって、伝動機構や工具保持部が強い衝撃を受けて損傷または劣化しやすくなる。

また、可搬式ボール盤の様々な機種の中には、被加工物に対する切削工具の進退移動を手動のハンドル操作に代えてモータ駆動の送り機構により電動で行えるものもある。このような機種においては、電動送り用のモータを制御する回路に用いられている電子部品、特に送りモータと直列に接続されるスイッチング素子が短絡故障していると、電源スイッチを投入した瞬間に送りモータが不所望に起動し、クラッチをＯＮさせると、切削工具が前進移動する。これも、改善すべき課題であった。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するものであり、駆動用のモータと直列に接続される回路部品が短絡故障を来したときは、その状態を確実に検出して、モータの誤始動を確実に防止するようにした可搬式ボール盤を提供する。

本発明の第１の観点における可搬式ボール盤は、切削工具を回転駆動するための駆動モータと、前記駆動モータの動作を制御するためのモータ制御部と、前記駆動モータおよび前記モータ制御部を搭載する可搬式の本体と、前記本体を被加工物に固定するための固定部とを有し、前記モータ制御部が、電源端子に対して前記駆動モータと直列に接続されるスイッチング素子および開閉器と、前記開閉器と並列に接続される第１の抵抗（７２）と、前記スイッチング素子が短絡故障を起こしているか否かを判定するために、前記スイッチング素子と並列に接続される第１の判定部（７０）と、前記スイッチング素子を制御するためのスイッチング制御部と、前記開閉器を制御するための開閉制御部（５２，６８）とを有する。

本発明の第２の観点における可搬式ボール盤は、切削工具を回転駆動するための駆動モータを含む回転駆動部と、前記切削工具を被加工物に対して前進移動または後退移動させるための送りモータと、前記送りモータの動作を制御するためのモータ制御部と、前記回転駆動部、前記送りモータおよび前記モータ制御部を搭載する可搬式の本体と、前記本体を被加工物に固定するための固定部とを有し、前記モータ制御部が、電源端子に対して前記送りモータと直列に接続されるスイッチング素子および開閉器と、前記開閉器と並列に接続される第１の抵抗（１２０）と、前記スイッチング素子が短絡故障を起こしているか否かを判定するために、前記スイッチング素子と並列に接続される第１の判定部（１１８）と、前記スイッチング素子を制御するためのスイッチング制御部と、前記開閉器を制御するための開閉制御部（５２，１１６）とを有する。

本発明の可搬式ボール盤においては、固定部により本体を被加工物に固定した状態の下で、スイッチング制御部によりスイッチング素子をオフ状態に保持し、開閉制御部により開閉器をオフ状態に保持することにより、第１の判定部によりスイッチング素子が短絡状態を起こしているか否かを判定することができる。さらには、開閉制御部により開閉器をオフ状態に保持し、スイッチング制御部によりスイッチング素子をオンさせることにより、開閉器が短絡状態を起こしているか否かを判定することもできる。また、開閉器と並列に第１の抵抗を接続しているので、開閉器をオフ状態に保持した状態でスイッチング素子の検査を行うことが可能であり、開閉器の損傷劣化や溶着等を抑制することができる。

本発明の好適な一態様においては、固定部は、本体に一体に組み込まれる電磁石を有し、電源スイッチが入れられると電磁石を通電させて被加工物に電磁力で吸着し、電源スイッチが切られると電磁石の通電を止めて電磁力の吸着を解除する。

別の好適な一態様においては、スイッチング素子が短絡故障を起こしているか否かを検査するために、電源スイッチが入れられて、固定部が本体を被加工物に固定した直後に、モータ制御部において、スイッチング制御部がスイッチング素子をオフ状態に保持し、開閉制御部が開閉器をオフ状態に保持し、第１の判定部が前記スイッチング素子の端子間電圧に応じた判定結果を出す。

別の好適な一態様においては、第１の判定部が、スイッチング素子と並列に接続される発光素子と、この発光素子と組み合わさってフォトカプラを構成する受光素子と、この受光素子に接続され、受光素子が非導通状態のときは第１論理値（Ｈレベル）の信号を発生し、受光素子が導通状態のときは第２論理値（Ｌレベル）の信号を発生する二値信号発生回路とを有する。さらに好適には、スイッチング素子と並列で発光素子と直列に接続される第２の抵抗（９０，１２６）が設けられる。

別の好適な一態様においては、モータ制御部が、上記駆動モータまたは送りモータを流れる電流の電流値を測定する電流測定部と、開閉器が短絡故障を起こしているか否かを判定するための第２の判定部（５２）とを有する。この場合、開閉器が短絡故障を起こしているか否かを検査するために、電源スイッチが入れられて、固定部が本体を被加工物に固定した直後に、モータ制御部において、開閉制御部が開閉器をオフ状態に保持し、スイッチング制御部がスイッチング素子を所望のデューティでスイッチング制御し、第２の判定部が電流測定部で得られた電流測定値を所定の基準値を比較し、比較結果に応じた判定結果を出す。

また、別の好適な一態様においては、所定のスイッチ操作に応じて、上記駆動モータまたは送りモータが工具保持部を回転駆動する間は、モータ制御部において、開閉制御部が開閉器をオン状態に保持し、スイッチング制御部がスイッチング素子を所望のデューティでスイッチング制御する。

本発明の可搬式ボール盤によれば、上記のような構成および作用により、駆動用のモータと直列に接続される回路部品が短絡故障を来したときは、その状態を確実に検出して、モータの誤始動を確実に防止し、安全性および信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態における可搬式ボール機構の外観を示す側面図である。 上記実施形態における可搬式ボール機構の電気系の構成を示すブロック図である。 トライアック検査判定部の一構成例を示す回路図である。 トライアック検査判定部の別の構成例を示すブロック図である。 上記実施形態の可搬式ボール盤における全体動作の手順を示すフローチャート図である。 上記実施形態におけるモータ制御回路点検の詳細な手順を示す。 別の実施形態における可搬式ボール機構の電気系の構成を示すブロック図である。 上記別の実施形態におけるモータ制御回路点検の詳細な手順を示すフローチャート図である。 上記別の実施形態におけるモータ制御回路点検の詳細な手順を示すフローチャート図である。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１に、本発明の一実施形態における可搬式ボール盤の外観を示す。この可搬式ボール盤は、所要の機械部品および電機・電子部品をそれぞれユニット内の適所に搭載または取付している本体１０を有している。

この本体１０は、被加工物Ｗの上に載置される立方体形状のベース部１２と、このベース部１２の前部の上にボルト等で固定され、縦方向に延びる筒形のケーシング１６と、この縦筒形ケーシング１６の背後にギアボックス１８を介して一体に取り付けられ、ベース部１２の上方で横方向に延びる筒形のケーシング２０とを有している。

ベース部１２は、本体１０を被加工物Ｗに電磁力で脱着可能に固定するための電磁石２２で構成されている。横筒形のケーシング２０には後述する駆動モータ４２（図２）が収容される。ギアボックス１８の中には、駆動モータ４２の出力軸と駆動結合する歯車列（図示せず）が収容されている。ベース部１２の上には、このボール盤に搭載される回路基板を収容する回路ボックス２６が取り付けられている。縦筒形ケーシング１６には、切削工具としてたとえば環状切削刃Ｃを着脱可能に保持する回転可能な保持部またはアーバー（図示せず）と、このアーバーを被加工物Ｗに対して上下に前進または後退移動させるための手動式の送り機構（図示せず）等が収容されている。

この実施形態では、駆動モータ４２、上記歯車列、上記アーバーおよび後述する駆動モータ制御回路４４（図２）によって、環状切削刃Ｃを回転駆動するための回転駆動部が構成されている。

本体１０の上部には、横筒形ケーシング２０の後部と縦筒形ケーシング１６の背部との間に架かる把手２８が取り付けられている。この把手２８は中空になっており、その後端部には電気ケーブル（図示せず）を通すためのシース３０が取り付けられ、前端部には各種操作ボタン（スイッチ）や表示器等を含む操作盤３２が設けられている。また、縦筒形ケーシング１６の一側面には、上記手動式送り機構を駆動するための操作レバーまたはハンドル３４が取り付けられている。

図２に、このボール盤における電気系の回路構成をブロック図で示す。このボール盤は、電源にたとえば商用の単相交流電源３６を使用する。交流電源３６と電源端子３８Ｌ，３８Ｍとの間に、たとえば押しボタン式の手動の電源スイッチ４０が電気的に挿入されている。この電源スイッチ４０が入ると（スイッチオンになると）、電気系の各部が動作状態または動作可能状態となる。この電源スイッチ４０が切られると（スイッチオフになると）、電気系の全ての回路が動作停止または休止状態となる。

駆動モータ４２は、たとえば交流整流子電動機からなり、電源端子３８Ｌ，３８Ｍに電気的に接続される。電源端子３８Ｌ，３８Ｍには、駆動モータ４２の動作を制御するための駆動モータ制御回路４４、直流の内部電源電圧を生成するための直流電源回路４６および電磁石２２等も接続されている。

電磁石２２は、全波整流回路４８および断線検出回路５０を介して電源端子３８Ｌ，３８Ｍに接続される。全波整流回路４８は、商用交流を全波整流して、直流の電流を電磁石２２に供給する。断線検出回路５０は、電源スイッチ４０が入っている時に、電磁石２２における通電の有無を検査し、電磁石２２が通電していなければ、電磁石２２のコイルが断線していると判定して、主制御部５２に警報信号を与えるようになっている。

直流電源回路４６は、たとえばシリーズレギュレータまたは三端子レギュレータからなり、降圧トランス５４を介して入力した商用の交流電圧を直流の電圧に変換して、定格値の異なる複数の直流電源電圧Ｖ_ａ，Ｖ_ｃｃ，Ｖ_ｄｄ・・を各部に給電する。

降圧トランス５４の二次側に接続されるゼロクロス検出回路５６は、商用交流サイクルのゼロクロス点を検出し、後述するトライアック５８の各サイクルのスイッチング制御に必要な商用周波数のタイミングパルスを主制御部５２に与える。

駆動モータ制御回路４４は、主制御部５２と、電源端子３８Ｌ，３８Ｍに対して駆動モータ４２と直列に接続される半導体のスイッチング素子であるトライアック（スイッチング素子）５８および機械式リレー（開閉器）６０と、これらトライアック５８およびリレー６０に関係する周辺回路６２と、駆動モータ４２を流れる電流を測定するための電流測定部６４等を含んでいる。

主制御部５２は、マイクロコンピュータからなり、内蔵の記憶装置（ＲＯＭ）に格納されているソフトウェア（プログラム）にしたがって、駆動モータ制御回路４４内の各部を制御するだけでなく、このボール盤における全ての機能、動作およびシーケンスに関して個別的または統括的な制御を行う。

周辺回路６２には、主制御部５２からの制御信号にしたがってトライアック５８をスイッチング制御するトライアック制御回路６６、主制御部５２からの制御信号にしたがってリレー６０を制御するリレー制御回路６８、後述するトライアック検査で判定結果を出すトライアック検査判定部７０、リレー６０と並列に接続されるバイパス抵抗７２等が含まれる。

電流測定部６４は、駆動モータ２４に電流を流す導体たとえばケーブルに装着されるカレントトランスからなる電流検出部７４と、この電流検出部７４の出力信号を所定の増幅率で増幅する増幅回路７６と、この増幅回路７６の出力信号に基づいて駆動モータ４２を流れる電流（モータ電流）の電流測定値を演算する電流測定回路７８とで構成されている。電流測定回路７８は、Ａ／Ｄ変換器およびディジタル演算回路を有している。なお、この電流測定回路（Ａ／Ｄ変換器およびディジタル演算回路）７８は主制御部５２の中に組み込まれてもよい。

主制御部５２には、駆動モータ４２を起動（つまり環状切削刃Ｃの回転駆動を始動）させるための起動スイッチ８０、駆動モータ４２を停止（つまり環状切削刃Ｃの回転駆動を停止）させるための停止スイッチ８２、各種のアラームや動作状態等を表示する表示器８４等も接続される。

起動スイッチ８０および停止スイッチ８２はたとえば押しボタン式の手動スイッチからなり、表示器８４はたとえばＬＥＤランプからなる。これらのスイッチ８０，８２および表示器８４は、電源スイッチ４０と一緒に操作盤３２（図１）に設けられる。

図３に、トライアック検査判定部７０の好適な一構成例を示す。この構成例では、フォトカプラ８６を使用し、フォトカプラ８６の発光素子８８とバイパス抵抗９０とからなる直列回路をトライアック５８と並列に接続している。

発光素子８８は、互いに逆向きの極性で並列に接続された一対の発光ダイオード８８ａ，８８ｂで構成されている。フォトカプラ８６の受光素子９２は、たとえばフォトトランジスタからなり、そのエミッタ端子はグランド電位Ｖ_ｓｓの端子に接続され、コレクタ端子は抵抗９４を介して直流の電源電圧Ｖ_ｃｃの端子に接続されるとともに、出力端子として主制御部５２の入力ポートにも接続されている。

かかる構成例においては、フォトカプラ８６の出力信号ＳＡは、トライアック５８の端子（Ｔ_１−Ｔ_２）間電圧に依存する。すなわち、トライアック５８の端子（Ｔ_１−Ｔ_２）間電圧が所定のしきい値Ｖ_ＴＨよりも高いときは、バイパス抵抗９０および発光素子８８（極性に応じて発光ダイオード８８ａ，８８ｂのいずれか一方）に電流が一定値以上の大きさで流れ、発光素子８８が発光し、フォトトランジスタ９２が導通して、出力信号ＳＡがグランド電位Ｖ_ｓｓに略等しいＬレベルになる。しかし、トライアック５８の端子（Ｔ_１−Ｔ_２）間電圧が上記しきい値Ｖ_ＴＨよりも低いときは、バイパス抵抗９０および発光素子８８には電流が殆ど流れず、発光素子８８が発光しないため、フォトトランジスタ９２は非導通状態となり、出力信号ＳＡが電源電圧Ｖ_ｃｃに略等しいＨレベルになる。

このトライアック検査判定部７０は、上記のようにフォトカプラ８６を使用しているので、モータ電流の流れる駆動回路系と主制御部８６側の制御系とを電気的に絶縁分離しており、制御系の安全性には有利な構成となっている。

トライアック検査判定部７０の別の構成例として、図４に示すように、トライアック５８と並列にバイパス抵抗９０だけを接続し、バイパス抵抗９０の端子間電圧を判定回路９６で所定の基準値と比較し、比較結果に応じて２値の判定結果（出力信号ＳＡ）を出すことも可能である。ただし、この構成例においては、モータ駆動回路と制御回路とを電気的に分離するのに必要なアイソレーション回路の部品点数が多くなり、コスト高になる。

図５に、この可搬式ボール盤における全体動作の手順を示す。

ユーザは、本体１０の把手２８を掴んでこの可搬式ボール盤を任意の場所へ運ぶことが可能であり、被加工物Ｗ上の所望の位置に載置してから、電源スイッチ４０を入れる。

電源スイッチ４０が入ると（ステップＡ_１）、交流電源３６からの交流電力が電源端子３８Ｌ，３８Ｍを介して駆動モータ制御回路４４に給電されるだけでなく、電磁石２２にも給電される。駆動モータ制御回路４４においては、主制御部５２が制御プログラムを立ち上げて制御動作を開始し、最初にモータ制御回路内の点検を行う（ステップＡ_２）。このモータ制御回路点検処理の結果、後述するように点検対象の電気部品に不良があるときは、電源スイッチ４０が切られるまでその旨の警報表示（ＮＧ表示）を出し続ける（ステップＡ_３→Ａ_４→Ａ_５）。モータ制御回路点検処理（ステップＡ_２）は、本発明の特徴とする機能であり、後に詳しく説明する。

さらに、主制御部５２は、電磁石２２が正常に通電しているかどうか、つまり本体１０が電磁石２２の磁力で被加工物Ｗにしっかり固定されているかどうかの確認情報を断線検出回路５０より受け取り、電磁石２２が通電していないときは表示器８４を通じて所定の警報を出す。

通常は、電源スイッチ４０を入れた後、ユーザは手動で起動スイッチ８０をオン操作する。起動スイッチ８０がオンすると（ステップＡ_７）、これに応動して駆動モータ４２を起動させる（ステップＡ_８）。主制御部５２は、駆動モータ４２を回転動作させるために、リレー６０をオン状態に保持し、トライアック制御回路７０を通じてトライアック５８をスイッチング制御する。

好適には、駆動モータ４２を起動させる際にソフトスタートがかけられる。すなわち、駆動モータ４２にモータ電流を流すデューティが最小値から最大値に向かって次第に増大するように、商用電源電圧の各半サイクルに同期してトライアック５８のゲートＧに印加するトリガ信号の位相を線形的に変化させる。これによって、駆動モータ４２は静止状態からスムースに回転速度を設定値まで上昇させるので、歯車等の伝動機構やアーバーに与える起動時の衝撃を抑制することができる。

ユーザは、起動スイッチ８０をオンにした後に、ハンドル３４を正方向（図１では反時計回り）に回動操作して、環状切削刃Ｃを降下させて被加工物Ｗに押し付ける。そうすると、環状切削刃Ｃが回転しながら被加工物Ｗの中に前進し、その反作用で駆動モータ４２のトルクが上昇し、モータ電流つまり負荷電流が増大する。

主制御部５２は、切削加工中に電流測定部６４を通じて負荷電流をモニタリングする（ステップＡ_１０）。このモニタリングでは、負荷電流の測定値を所定の基準値と比較して、その比較結果から負荷電流が過大になっているか否か（つまり過負荷になっているか否か）を判断する。過負荷状態になっているときは、表示器８４を通じて所定の警報表示を行うか、あるいは駆動モータ４２の強制的に停止するなどの安全措置を取るようになっている。

上記のようなハンドル３４の回動操作によって環状切削刃Ｃが被加工物Ｗに深く食い込み、または貫通して、所期の切削加工が完了すると、ユーザは、ハンドル３４を逆方向（図１の時計回り）に回動操作し、環状切削刃Ｃを上昇（復動）させ、しかる後に停止スイッチ８２のボタンを押す。

停止スイッチ８２が操作されると（ステップＡ_９）、これに応動して駆動モータ４２を停止させる（ステップＡ_１１）。主制御部５２は、駆動モータ４２の回転動作を終了するために、トライアック５８に対するスイッチング制御を停止し、リレー６０をオフ状態に切り換える。

通常、ユーザは、駆動モータ４２の回転を止めた後、いったん電源スイッチ４０を切る（ステップＡ_６）。これによって、モータ制御回路４４の各部が全てオフ状態になると同時に、電磁石２２の通電も止まって、本体１０は磁力の吸着固定状態から解放され、被加工物Ｗから分離可能となる。

図６に、この実施形態における上記モータ制御回路の点検動作（ステップＳ_２）の詳細な手順を示す。

上記のように、この点検動作（ステップＳ_２）は、電源スイッチ７６が入った直後に実行される。先ず、主制御部５２は、この点検動作および後続の装置動作（ステップＡ_２〜Ａ_１１）に必要な初期化を行う（ステップＳ_１１）。

次に、主制御部５２は、リレー６０のオフ状態およびトライアック５８のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_１２）、トライアック検査判定部７０の出力信号ＳＡを取り込んで、トライアック５８が短絡故障しているか否かを判断する。

すなわち、この点検時には、トライアック５８にトリガ信号を一切与えないので、トライアック５８が短絡故障していなければ、交流電源３６からの交流電流は、駆動モータ４２、トライアック検査判定部７０（バイパス抵抗９０および発光ダイオード８８ａ／８８ｂ）、バイパス抵抗７２を含む閉回路を流れ、トライアック５８には全く流れない。このときの電流値は、交流電源３６の電源電圧、駆動モータ４２の巻線インピーダンス、バイアス抵抗９０，７２の抵抗値によって規定され、発光ダイオード８８ａ／８８ｂが十分な光強度で発光するように設定されている。このため、トライアック検査判定部７０において、フォトトランジスタ９２が導通して、出力信号ＳＡがＬレベルになる。したがって、主制御部５２は、取り込んだトライアック検査判定部７０の出力信号ＳＡがＬレベルであれば、トライアック５８は短絡故障しておらず正常であるとみなす（ステップＳ_１３）。

なお、このとき、バイパス抵抗７２の抵抗値が大きいため（たとえば１００Ｋオーム）、駆動モータ４２、トライアック検査判定部７０、バイパス抵抗７２等に流れる電流の値は小さく、駆動モータ４２を起動させるほどではない。

しかし、トライアック５８が短絡故障していれば、トライアック５８にトリガ信号を一切与えなくても、トライアック５８は交流電源３６からの交流電流を短絡状態で通すので、トライアック検査判定部７０には電流が流れず、このときは出力信号ＳＡがＨレベルのままでいる。したがって、主制御部５２は、取り込んだトライアック検査判定部７０の出力信号ＳＡがＨレベルであれば、トライアック５８は短絡故障しているとみなす（ステップＳ_１３）。この場合は、リレー６０のオフ状態およびトライアック５８のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_１４）、トライアック不良（ＮＧ）の判定出力を行い（ステップＳ_１５）、今回のモータ制御回路の点検動作を終了する。

なお、このときも、バイパス抵抗７２の抵抗値が大きいため（たとえば１００Ｋオーム）、駆動モータ４２、トライアック検査判定部７０、バイパス抵抗７２等を含む閉回路に流れる電流の値は小さく、駆動モータ４２を起動させるほどではない。

上記のトライアック検査でトライアック５８は正常であるとの判定を行った場合は、次にリレー６０の検査を行う。このリレー検査において、主制御部５２は、リレー制御回路６８を通じてリレー６０をオフ状態に保持したまま、トライアック制御回路６６を通じてトライアック５８をオンさせる（ステップＳ_１６）。このトライアック９２のオン動作では、たとえばトライアック５８を所望のデューティ（たとえば１００％）で一定時間（たとえば０．１秒間）だけスイッチング制御する。

リレー６０が短絡故障していなければ、そのようなトライアック５８のオン動作中に、交流電源３６からの電流は駆動モータ４２、トライアック５８、バイアス抵抗７２を含む閉回路を流れる。バイアス抵抗７２の抵抗値を相当高い値（たとえば１００ｋΩ以上）に選ぶことにより、このときの電流値を相当低い値（数ミリアンペア以下）にすることができる。このとき、トライアック５８をオンしている時間が短く、また、バイパス抵抗７２の抵抗値が大きいため、駆動モータ４２、トライアック検査判定部７０、バイパス抵抗７２等含む閉回路に流れる電流の値は小さく、駆動モータ４２を起動させるほどではない。

しかし、リレー６０が溶着等によって短絡故障を起こしている場合は、トライアック５８のオン動作中に、交流電源３６からの電流がバイアス抵抗７２を通らずに駆動モータ４２、トライアック５８、短絡状態のリレー回路６０を含む閉回路を流れるため、相当大きな電流値（たとえば数アンペア以上）になる。このとき、トライアック５８をオンしている時間が短いため、駆動モータ４２はほとんど回転しない。

主制御部５２は、電流測定部６４を通じて、トライアック５８のオン動作中に駆動モータ４２を流れる電流の測定値Ｉ_ｍを読み込み（ステップＳ_１７）、この電流測定値Ｉ_ｍを所定の基準値Ｉｓと比較する（ステップＳ_１８）。

そして、比較結果として、Ｉ_ｍ＞Ｉｓのときは、リレー６０が短絡故障しているとみなし、リレー６０のオフ状態およびトライアック５８のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_１９）、リレー不良（ＮＧ）の判定出力を行い（ステップＳ_２０）、今回のモータ制御回路の点検動作を終了する。

また、比較結果として、Ｉ_ｍ＜Ｉｓのときは、リレー６０が短絡故障しておらず正常であるとみなし、リレー６０のオフ状態およびトライアック５８のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_２１）、このモータ制御回路の点検動作を終了する。

上記のように、この実施形態では、電源スイッチ４０が入った直後に、交流モータからなる駆動モータ４２の回転動作を制御するためのスイッチング素子であるトライアック５８およびこのトライアック５８と直列に接続される開閉器であるリレー６０が短絡故障を起こしているか否かを検査し、短絡故障を起こしているときはその旨の警報（ＮＧ判定）を出力し（ステップＳ_１５，Ｓ_２０）、ユーザに作業の中止つまり電源スイッチ４０のオフ操作（ステップＡ_５）を促すようにしている。このように、駆動モータ制御回路４４のトライアック５８またはリレー６０が短絡故障を起こしているときは、駆動モータ４２を起動させずに、警報表示を出し続けて、この可搬式ボール盤の安全性および信頼性を向上させることができる。

また、トライアック５８の検査で用いられるトライアック検査判定部７０は、フォトカプラ８６によって、モータ駆動回路系と主制御部５２側の制御回路系とを電気的に絶縁できるので、制御回路系の安全性を図ることができる。

また、トライアック５８と並列でトライアック検査判定部７０の発光素子８８と直列に抵抗９０を接続しているので、トライアック５８がオフ状態でリレー６０がオン状態または短絡状態のときに発光素子８８に過大な電流が流れる危険性を回避することができる。

さらに、リレー６０と並列に接続されているバイパス抵抗７２の機能も重要である。このバイパス抵抗７２を備えていない場合は、トライアック５８の検査の際にリレー６０をオン状態にしなくてはならない。しかし、このトライアック５８が短絡故障している場合は、その検査で非常に大きな電流がモータ駆動回路を流れる。リレー６０をオフにすることで、この大電流を遮断することができるが、リレー６０の負担が大きく、リレー接点が損傷または溶着しやすくなる。この実施形態では、バイパス抵抗７２を備えているので、上記のようにリレー６０をオフ状態に保持した状態でトライアック５８の検査を行うことができる。したがって、リレー６０の負担が軽減され、リレー接点の損傷劣化や溶着を抑制することができる。

さらに、バイパス抵抗７２を備えていることで、リレー検査の判定精度を一層高めることができる。すなわち、バイパス抵抗７２を備えていない場合は、リレー６０の検査において電流測定部６４より得られる電流測定値Ｉ_ｍが零であったとしても、駆動モータ４２の巻線が断線している可能性まで考慮すると、必ずしもリレー６０が短絡故障していないと速断することはできない。

その点、この実施形態によれば、リレー検査において、電流測定部６４より得られる電流測定値Ｉ_ｍが基準値Ｉ_ｓより低い場合は、さらにＩ_ｍが零であるか否かを比較判定することによって、駆動モータ４２の巻線が断線しているのか、それともリレー６０が短絡故障を起こしているのかを判別することが可能である。

上記した実施形態では、駆動モータ４２の動作を制御するための駆動モータ制御回路４４で使用されるトライアック（スイッチング素子）５８またはリレー（開閉器）６０が短絡故障を起こしたときにその不良状態を確実に検出して、駆動モータ４２の誤始動を確実に防止または回避するようにした。

ところで、可搬式ボール盤においては、被加工物に対する切削工具の進退移動を手動のハンドル操作に代えてモータ駆動の送り機構により電動で行うこともある。そのような電動式の送り機構において送りモータの動作を制御するためのモータ制御回路に対しても、本発明は適用可能である。

図７に、この実施形態の可搬式ボール盤が電動式の送り機構を備える場合の電気系統の構成を示す。図中、上記した実施形態におけるものと同様の構成または機能を有する部分には同一の参照符号を付しており、特に駆動モータ４２に関連する部分は簡略的なブロックで示している。

電動式の送り機構を備える場合は、図７に示すように、送りモータ１００、自動送りスイッチ１０２、送りモータ１００の動作を制御するための送りモータ制御回路１０４が設けられる。

ここで、送りモータ１００は、たとえば直流電動機からなり、機械的には、縦筒形ケーシング１６内の送り機構（図示せず）にギア機構（図示せず）を介して駆動接続され、電気的には、直流電源電圧Ｖ_ｄｄの電源端子を介して直流電源回路４６より給電される。

送りモータ制御回路１０４は、主制御部５２と、電源電圧端子Ｖ_ｄｄ，Ｖ_ｓｓの間で送りモータ１００と直列に接続される半導体のスイッチング素子であるトランジスタ（スイッチング素子）１０６および機械式リレー（開閉器）１０８と、これらトランジスタ１０６およびリレー１０８に関係する周辺回路１１０と、送りモータ１００を流れる電流を測定するための電流測定部１１２等を含んでいる。

周辺回路１１０には、主制御部５２からの制御信号にしたがってトランジスタ１０６をスイッチング制御するトランジスタ制御回路１１４、主制御部５２からの制御信号にしたがってリレー１０８を制御するリレー制御回路１１６、後述するトランジスタ検査で判定結果を出すトランジスタ検査判定部１１８、リレー１０８と並列に接続されるバイパス抵抗１２０が含まれる。

トランジスタ検査判定部１１８は、好適には、フォトカプラ１２２を使用し、フォトカプラ１２２の発光素子たとえば発光ダイオード１２４とバイパス抵抗１２６とからなる直列回路をトランジスタ１１０と並列に接続している。フォトカプラ１２２の受光素子たとえばフォトトランジスタ１２８のエミッタ端子はグランド電位Ｖ_ｓｓの端子に接続され、コレクタ端子は抵抗１３０を介して直流の電源電圧Ｖ_ｃｃの端子に接続されるとともに、出力端子として主制御部５２の入力ポートにも接続されている。

電流測定部１１２は、駆動モータ４２側に備えられる電流測定部６４と同様の構成でよく、電流検出部１３２、増幅回路１３４、電流測定回路１３６を有している。

全体動作（図５）において、起動スイッチ８０をオンさせると（ステップＡ_７）、駆動モータ４２が起動するだけでなく、送りモータ１００も回転動作を開始する。その後、ハンドル操作によりクラッチ（図示せず）が入ることで、送り機構がクラッチを介して送りモータ１００に連結され、切削工具Ｃが送りモータ１００の駆動で下降するようになっている。そして、被加工物Ｗに穴が開けられると、駆動モータ４２の負荷電流の電流値を主制御部５２が電流測定部６４を通じて読み取ることにより、穴開けの完了を検知または認識して、送りモータ１００を逆転させ、切削工具Ｃを上昇（復動）させる。この時、駆動モータ４２は回転状態を継続している。そして、切削工具Ｃが原位置まで戻ると、縦筒形ケーシング１６内で所定のスライド板（図示せず）が所定のリミットスイッチ（図示せず）を押すことにより、駆動モータ４２および送りモータ１００の全てが停止し、電源スイッチ４０のＯＦＦ待ちになる。ユーザが電源スイッチ４０を切ると（ステップＡ_６）、主制御部５２が駆動モータ制御回路４４および送りモータ制御回路１０４の各部を全てオフ状態とし、電磁石２２の通電も止まって、本体１０は磁力の吸着固定状態から解放され、被加工物Ｗから分離可能となる。

図８Ａおよび図８Ｂに、この実施形態における駆動モータ制御回路４４および送りモータ制御回路１０４の点検動作（ステップＡ_２）の詳細な手順を示す。

この点検動作は、電源スイッチ４０が入った直後に実行される。先ず、主制御部５２は、この点検動作および後続の装置動作（ステップＡ_２〜Ａ_１１）に必要な初期化を行う（ステップＳ_２１）。

次に、主制御部８６は、駆動モータ４２側の第１リレー６０のオフ状態およびトライアック５８のオフ状態ならびに送りモータ１００側の第２リレー１０８のオフ状態およびトランジスタ１０６のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_２２）、最初に上記実施の形態と同様に、トライアック検査判定部７０を介してトライアック５８の検査を行う（ステップＳ_２３）。

このトライアック検査の結果、トライアック５８は短絡故障していると判定した場合は、上記第１および第２リレー６０，１０８のオフ状態、トライアック５８のオフ状態およびトランジスタ１０６のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_２４）、トライアック不良（ＮＧ）の判定出力を行い（ステップＳ_２５）、この段階で今回のモータ制御回路の点検動作を終了する。

トライアック検査でトライアック５８は正常であるとの判定を行った場合は、次に第１リレー６０の検査を行う。この第１リレー検査において、主制御部５２は、第１および第２リレー６０，１０８およびトランジスタ１０６をオフ状態に保持したまま、トライアック制御回路６６を通じてトライアック５８を所望のデューティ（たとえば１００％）で一定時間（たとえば０．１秒間）だけオンさせ（ステップＳ_２６）、電流測定部６４より駆動モータ４２を流れる電流の測定値Ｉ_ｍ１を読み込み、電流測定値Ｉ_ｍ１を基準値Ｉ_ｓ１と比較して、この比較結果を基に第１リレー６０が短絡故障しているか否かを判定する（ステップＳ_２８）。

そして、第１リレー６０が短絡故障していると判定したときは、上記第１および第２リレー６０，１０８のオフ状態、トライアック５８のオフ状態およびトランジスタ１０６のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_２９）、第１リレー不良（ＮＧ）の判定出力を行い（ステップＳ_３０）、この段階でモータ制御回路の点検動作を終了する。なお、第１リレー６０が短絡故障しているとき、上記実施の形態と同様に、トライアック５８をオンしている時間が短いため、駆動モータ４２はほとんど回転しない。

第１リレー６０が短絡故障しておらず正常であると判定した場合は、上記第１および第２リレー６０，１０８のオフ状態、トライアック５８のオフ状態およびトランジスタ１０６のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_３１）、送りモータ１００側でトランジスタ１０６の検査を行う（ステップＳ_３２）。このトランジスタ検査は、トランジスタ検査判定部１１８を通じて行われ、トランジスタ検査判定部１１８の出力信号ＳＢがＬレベルになったときは正常（短絡故障なし）、Ｈレベルのままであれば不良（短絡故障）と判定する。

トランジスタ１０６が不良（短絡故障）であると判定した場合は、上記第１および第２リレー６０，１０８のオフ状態、トライアック５８のオフ状態およびトランジスタ１０６のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_３３）、トランジスタ不良（ＮＧ）の判定出力を行い（ステップＳ_３４）、この段階で今回のモータ制御回路の点検動作を終了する。

上記のトランジスタ検査でトランジスタ１０６は正常であるとの判定を行った場合は、次に第２リレー１０８の検査を行う。この第２リレー検査において、主制御部５２は、第１および第２リレー６０，１０８およびトライアック５８をオフ状態に保持したまま、トランジスタ制御回路１１４を通じてトランジスタ１０６を所望のデューティ（たとえば１００％）で一定時間（たとえば０．１秒間）だけオンさせ（ステップＳ_３５）、電流測定部１１２より送りモータ１００を流れる電流の測定値Ｉ_ｍ２を読み込み（ステップＳ_３６）、電流測定値Ｉ_ｍ２を基準値Ｉ_ｓ２と比較して。この比較結果を基に第２リレー１０８が短絡故障しているか否かを判定する（ステップＳ_３７）。

そして、第２リレー１０８が短絡故障していると判定したときは、上記第１および第２リレー６０，１０８のオフ状態、トライアック５８のオフ状態およびトランジスタ１０６のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_３８）、第２リレー不良（ＮＧ）の判定出力を行い（ステップＳ_３９）、この段階でモータ制御回路の点検動作を終了する。なお、第２リレー１０８が短絡故障しているとき、上記実施の形態と同様に、トランジスタ１０６をオンしている時間が短いため、送りモータ１００はほとんど回転しない。

第２リレー１０８が短絡故障しておらず正常であると判定した場合は、上記第１および第２リレー６０，１０８のオフ状態、トライアック５８のオフ状態およびトランジスタ１０６のオフ状態を確認したうえで（ステップＳ_４０）、今回のモータ制御回路の点検動作を終了する。

上記のように、この実施形態では、電源スイッチ４０が入った直後に、駆動モータ４２の回転動作を制御するためのスイッチング素子であるトライアック５８およびこのトライアック５８と直列に接続される開閉器である第１リレー６０が短絡故障を起こしているか否か、さらには送りモータ１００の回転動作を制御するためのスイッチング素子であるトランジスタ１０６およびこのトランジスタ１０６と直列に接続される開閉器である第２リレー１０８が短絡故障を起こしているか否かを検査し、その中のいずれかが短絡故障を起こしているときはその旨のＮＧ判定および警報表示を行って（ステップＳ_２５，Ｓ_３０，Ｓ_３４，Ｓ_３９，Ａ_４）、ユーザに作業の中止つまり電源スイッチ４０のオフ操作（ステップＡ_５）を促すようにしている。

これにより、駆動モータ制御回路４４のトライアック５８または第１リレー６０が短絡故障を起こしているときに、駆動モータ４２を起動させずに所定の警報表示を出し続けて、この可搬式ボール盤の安全性および信頼性を向上させるだけでなく、送りモータ制御回路１０４のトランジスタ１０６または第２リレー１０８が短絡故障を起こしているときに、送りモータ１００を起動させずに所定の警報表示を出し続けて、この可搬式ボール盤の安全性および信頼性を向上させることができる。

なお、起動スイッチ８０がオン操作された後に、送りスイッチ１０２がオン操作されると、これに応答してクラッチを介することなく送りモータ１００を送り機構に作動結合する構成も可能である。その場合も、送りモータ制御回路１０４のトランジスタ１０６または第２リレー１０８が短絡故障を起こしているときは、モータ制御回路点検処理（ステップＡ_２）の直後に所定のＮＧ表示を行うことにより（ステップＡ_４）、この可搬式ボール盤の安全性および信頼性を向上させることができる。

また、送りモータ制御回路１０４においては、トランジスタ検査判定部１１８より上記トライアック検査判定部７０と同様の作用効果が得られ、バイパス抵抗１２０より上記バイパス抵抗７２と同様の作用効果が得られる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものでは決してなく、その技術思想の範囲内で他の実施形態または種種の変形が可能である。たとえば、工具保持部を回転駆動するための回転駆動部に、直流モータからなる駆動モータおよび上記送りモータ制御回路１０４と同様の構成を有する直流用モータ制御回路を用いることも可能である。あるいは、工具保持部を進退移動させるための自動送り駆動部に、交流モータからなる送りモータおよび上記駆動モータ制御回路４４と同様の構成を有する交流用モータ制御回路を用いることも可能である。伝動機構や工具保持部等においても種種の構成または形態が可能である。

Claims (16)

1. 切削工具を回転駆動するための駆動モータと、
   前記駆動モータの動作を制御するためのモータ制御部と、
   前記駆動モータ及び前記モータ制御部を搭載する可搬式の本体と、
   前記本体を被加工物に固定するための固定部と
   を有し、
   前記モータ制御部が、
   電源端子に対して前記駆動モータと直列に接続されるスイッチング素子および開閉器と、
   前記開閉器と並列に接続される第１の抵抗と、
   前記スイッチング素子が短絡故障を起こしているか否かを判定するために、前記スイッチング素子と並列に接続される第１の判定部と、
   前記スイッチング素子を制御するためのスイッチング制御部と、
   前記開閉器を制御するための開閉制御部と
   を有する、可搬式ボール盤。
2. 前記モータ制御部が、
   前記駆動モータを流れる電流の電流値を測定する電流測定部と、
   前記開閉器が短絡故障を起こしているか否かを判定するための第２の判定部と
   を有する、請求項１に記載の可搬式ボール盤。
3. 前記開閉器が短絡故障を起こしているか否かを検査するために、電源スイッチが入れられて、前記固定部が前記本体を前記被加工物に固定した直後に、前記モータ制御部において、
   前記開閉制御部が、前記開閉器をオフ状態に保持し、
   前記スイッチング制御部が、前記スイッチング素子を所望のデューティでスイッチング制御し、
   前記第２の判定部が、前記電流測定部で得られた電流測定値を所定の基準値を比較し、比較結果に応じた判定結果を出す、
   請求項２に記載の可搬式ボール盤。
4. 所定のスイッチ操作に応じて、前記駆動モータが正規に回転動作する間は、前記モータ制御部において、
   前記開閉制御部が、前記開閉器をオン状態に保持し、
   前記スイッチング制御部が、前記スイッチング素子を所望のデューティでスイッチング制御する、
   請求項１に記載の可搬式ボール盤。
5. 前記駆動モータは交流モータであり、前記電源端子は交流電源に接続され、前記スイッチング素子はトライアックである、請求項１に記載の可搬式ボール盤。
6. 前記駆動モータは直流モータであり、前記電源端子は直流電源に接続され、前記スイッチング素子はトランジスタである、請求項１に記載の可搬式ボール盤。
7. 切削工具を回転駆動するための駆動モータを含む回転駆動部と、
   前記切削工具を被加工物に対して前進移動または後退移動させるための送りモータと、
   前記送りモータの動作を制御するためのモータ制御部と、
   前記回転駆動部、前記送りモータおよび前記モータ制御部を搭載する可搬式の本体と、
   前記本体を被加工物に固定するための固定部と
   を有し、
   前記モータ制御部が、
   電源端子に対して前記送りモータと直列に接続されるスイッチング素子および開閉器と、
   前記開閉器と並列に接続される第１の抵抗と、
   前記スイッチング素子が短絡故障を起こしているか否かを判定するために、前記スイッチング素子と並列に接続される第１の判定部と、
   前記スイッチング素子を制御するためのスイッチング制御部と、
   前記開閉器を制御するための開閉制御部と
   を有する、可搬式ボール盤。
8. 前記モータ制御部が、
   前記送りモータを流れる電流の電流値を測定する電流測定部と、
   前記開閉器が短絡故障を起こしているか否かを判定するための第２の判定部と
   を有する、請求項７に記載の可搬式ボール盤。
9. 前記開閉器が短絡故障を起こしているか否かを検査するために、電源スイッチが入れられて、前記固定部が前記本体を前記被加工物に固定した直後に、前記モータ制御部において、
   前記開閉制御部が、前記開閉器をオフ状態に保持し、
   前記スイッチング制御部が、前記スイッチング素子を所望のデューティでスイッチング制御し、
   前記第２の判定部が、前記電流測定部で得られた電流測定値を所定の基準値を比較し、比較結果に応じた判定結果を出す、
   請求項８に記載の可搬式ボール盤。
10. 所定のスイッチ操作に応じて、前記送りモータが正規に回転動作する間は、前記モータ制御部において、
    前記開閉制御部が、前記開閉器をオン状態に保持し、
    前記スイッチング制御部が、前記スイッチング素子を所望のデューティでスイッチング制御する、
    請求項７に記載の可搬式ボール盤。
11. 前記送りモータは交流モータであり、前記電源端子は交流電源に接続され、前記スイッチング素子はトライアックである、請求項７に記載の可搬式ボール盤。
12. 前記送りモータは直流モータであり、前記電源端子は直流電源に接続され、前記スイッチング素子はトランジスタである、請求項７に記載の可搬式ボール盤。
13. 前記スイッチング素子が短絡故障を起こしているか否かを検査するために、電源スイッチが入れられて、前記固定部が前記本体を前記被加工物に固定した直後に、前記モータ制御部において、
    前記スイッチング制御部が、前記スイッチング素子をオフ状態に保持し、
    前記開閉制御部が、前記開閉器をオフ状態に保持し、
    前記第１の判定部が、前記スイッチング素子の端子間電圧の大きさに応じた判定結果を出す、
    請求項１または請求項７に記載の可搬式ボール盤。
14. 前記第１の判定部が、
    前記スイッチング素子と並列に接続される発光素子と、
    前記発光素子と組合わさってフォトカプラを構成する受光素子と、
    前記受光素子に接続され、前記受光素子が非導通状態のときは第１論理値の信号を発生し、前記受光素子が導通状態のときは第２論理値の信号を発生する二値信号発生回路と
    を有する、請求項１３に記載の可搬式ボール盤。
15. 前記スイッチング素子と並列で前記発光素子と直列に接続される第２の抵抗を有する、請求項１４に記載の可搬式ボール盤。
16. 前記固定部は、前記本体に一体に組み込まれる電磁石を有し、電源スイッチが入れられると前記電磁石を通電させて前記被加工物に電磁力で吸着し、電源スイッチが切られると前記電磁石の通電を止めて電磁力の吸着を解除する、請求項１または請求項７に記載の可搬式ボール盤。

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