JP5834240B2 - Electric tool - Google Patents
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Description
本発明は電動工具、殊にモーター回転数のフィードバック制御を行っている電動工具に関するものである。 The present invention relates to an electric power tool, and more particularly to an electric power tool performing feedback control of a motor rotation speed.
電動工具として、ブラシレスDCモーターを動力源とするものでは、たとえばPWM制御によってモーター回転数を可変とするとともに、モーター回転数のフィードバック制御を行うものが多くなっている。 Many electric tools that use a brushless DC motor as a power source make the motor rotation speed variable by, for example, PWM control and perform feedback control of the motor rotation speed.
一方、電動工具を使用する作業としては、高速低トルク回転が望まれるものと、低速高トルク回転が望まれるものとがあり、両種の作業に対応することができるように、モーターの回転を変速機能付きの減速機を介して出力部に出力するものが提供されている。 On the other hand, there are two types of work using electric tools: high speed and low torque rotation is desired, and low speed and high torque rotation is desired, and the motor must be rotated so that both types of work can be handled. What outputs to an output part via the reduction gear with a speed change function is provided.
このような変速機能付きの電動工具において、上記のモーター回転数のフィードバック制御を行う場合、変速状態にかかわらずフィードバック制御は同じサイクルで行っていた。 In such an electric tool with a speed change function, when the feedback control of the motor rotation speed is performed, the feedback control is performed in the same cycle regardless of the shift state.
この場合、低速高トルク回転を得られる状態に減速機をセットした時も、高速低トルク回転を得られる状態に減速機をセットした時も、目標モーター回転数に対するモーター回転数の振れ幅は同じとなる。 In this case, when the reducer is set in a state where low-speed and high-torque rotation can be obtained, and when the reducer is set in a state where high-speed and low-torque rotation can be obtained, the amplitude of the motor rotation speed relative to the target motor rotation speed is the same. It becomes.
ここにおいて、低速回転を選択する時は、フィードバック制御に伴う回転数の振れ幅ができるだけ小さいことが好ましいことが多いのであるが、高速回転を選択した時と同じフィードバック制御を行っていると、振れ幅を抑えることが難しい。 Here, when low speed rotation is selected, it is often preferable that the rotational speed fluctuation associated with the feedback control be as small as possible. However, if the same feedback control is performed as when high speed rotation is selected, It is difficult to reduce the width.
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、低速回転での作業時にはモーター回転数の脈動を小さくすることができる電動工具を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a point, and makes it a subject to provide the electric tool which can make the pulsation of motor rotation speed small at the time of the operation | work at low speed rotation.
本発明は、駆動源としてのモーターと、このモーターの駆動制御用であってモーターの回転数をフィードバック制御する制御回路とを備えた電動工具であって、変速機能を備えた増減速手段を介して上記モーターの回転を出力部に伝達するものであるとともに、上記制御回路は、上記増減速手段の変速設定における出力部が低速となる低速モードのとき、出力部が高速となる高速モードのときよりもモーター回転数の制御サイクルを遅くするものであることに特徴を有している。変速設定に応じたフィードバック制御の制御サイクルの変更によって、回転数の振れ幅を変えることができるようにしたものである。 The present invention is an electric tool including a motor as a drive source and a control circuit for feedback control of the rotation speed of the motor for driving control of the motor , through an acceleration / deceleration means having a speed change function. The rotation of the motor is transmitted to the output unit, and the control circuit is in a low speed mode in which the output unit is set to a low speed and a high speed mode in which the output unit is set to a high speed. It is characterized in that the control cycle of the motor rotation speed is slower than that . By changing the control cycle of the feedback control according to the shift setting, the fluctuation range of the rotational speed can be changed.
また、上記モーターの回転を直接出力部に伝達する回転出力モードと、上記モーターの回転をインパクト機構を介して出力部に伝達するインパクトモードとを備えているものにおいて、上記制御回路は、上記回転出力モード時のモーター回転数の制御サイクルよりも、インパクトモード時のモーター回転数の制御サイクルを早くするものであってもよい。 The control circuit includes: a rotation output mode that directly transmits the rotation of the motor to the output unit; and an impact mode that transmits the rotation of the motor to the output unit via an impact mechanism. than the motor rotational speed control cycle of the output mode, or may be faster motor rotational speed control cycle during the impact mode.
さらに上記制御回路は、操作手段の操作量に応じてモーター回転数を増減させるものであるとともに、上記操作手段の操作量が大であるとき、モーター回転数の制御サイクルを早くし、操作量が小であるとき、モーター回転数の制御サイクルを遅くするものであってもよい。 Further, the control circuit increases or decreases the motor rotation speed according to the operation amount of the operation means, and when the operation amount of the operation means is large, the control cycle of the motor rotation speed is accelerated and the operation amount is reduced. When it is small , the motor rotation speed control cycle may be delayed .
本発明においては、モーター回転数の設定に応じて制御サイクルを変更するものであり、最終出力部の回転数を低速にする時には、フィードバック制御サイクルを遅くすることでモータ回転数の振れ幅を小さくして、脈動がきわめて小さい回転を得ることができるために、低速回転での作業時の精度を高めることができるものであり、しかも高速回転での作業時に支障が生じることを避けることができる。 In the present invention, the control cycle is changed in accordance with the setting of the motor rotation speed. When the rotation speed of the final output unit is reduced, the fluctuation width of the motor rotation speed is reduced by delaying the feedback control cycle. Thus, since a rotation with extremely small pulsation can be obtained, the accuracy at the time of working at a low speed can be improved, and it is possible to avoid the occurrence of trouble at the time of working at a high speed.
本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図2及び図3に示す電動工具は、モーター11を内蔵する工具本体1におけるグリップ部の下端に、二次電池を内蔵する電池パック2が着脱自在に装着されて、電池パック2から供給される電流によってモーター11が駆動されるもので、上記工具本体1内には、モーター11の回転出力を減速して出力部13に出力する減速機12と、トリガスイッチレバー14の引き量に応じて上記モーター11の回転数を制御する制御回路3や電源回路30(図3参照)等を実装した回路基板39が納められている。
The power tool shown in FIGS. 2 and 3 will be described in detail based on an embodiment of the present invention. The electric power tool shown in FIG. 2 and FIG. Is detachably mounted, and the
上記トリガスイッチレバー14を引き込めば、上記制御回路3はトリガスイッチ17のオンによってモーター11へのスイッチング素子32を介した給電を開始してモーター11を回転させるものであり、またトリガスイッチレバー14の引き込み量を可変抵抗18によって検知して上記引き込み量が大きくなるほどモーター回転数が大となるように例えばPWM制御を行い、トリガスイッチレバー14を最大限に引き込んだ時には、制御回路3はモーター11をフル回転させる。
When the trigger switch lever 14 is retracted, the
また、上記制御回路3は、モーター11が内蔵する周波数ジェネレータなどを利用した回転数のフィードバック制御(PID制御)も行っており、トリガスイッチレバー14の引き量に応じて設定されるモーター回転数目標値にモーター回転数を収束させる。図3中の30は電源回路、31は電池電圧検出回路であり、制御回路3は電池電圧検出回路31で検出された電池電圧に応じたモーター制御も行うものとなっている。
The
そして、この電動工具における上記減速機12は、モード切換レバー15の操作に伴って減速比を2段に切り替える変速機能付きのもので、変速操作により、出力部の回転数は図4に示すように、高速低トルクの高速モードと、低速高トルクの低速モードとを選択することができるものとなっている。
The speed reducer 12 in the electric tool has a speed change function for switching the speed reduction ratio to two steps in accordance with the operation of the
ここで、上記制御回路3は、上記モード切換レバー15の操作によってオンオフされるスイッチ16によって、高速モードにあるのか、低速モードにあるのかを検知できるものとなっている。そして制御回路3は、高速モードにある際は、上記のフィードバック制御を行うが、低速モードにあることが検知された時には、モーター回転数のフィードバック制御サイクルを高速モードの際のフィードバック制御サイクルよりも遅くする。
Here, the
具体的には図1に示すように、高速モードにある時は、スイッチング素子32を含むモーター駆動回路へのPWM出力を行いつつ、トリガスイッチレバー14の引き込み量変動の有無や回転数フィードバックによるPWMオンデューティの増減の必要の有無を判定し、増減が必要と判断された場合はPWMオンデューティを増減させて次のPWM出力を行うのに対し、低速モードにある時は、「所定時間待つ」というステップを挿入することで、モーター回転数の制御サイクルを高速モード時よりも遅くしている。
Specifically, as shown in FIG. 1, when in the high speed mode, PWM output to the motor drive circuit including the
フィードバック制御に際してのモーター回転数目標値と検出されたモーター回転数との差などに応じた制御ゲインに関しては高速モード時と低速モード時とで変更はしていないために、高速モード時には図5(a)に示すように、モーター回転数は振れ幅Hが大きいものの目標値に早く近づき、低速モード時には図5(b)に示すようにモーター回転数が目標値に到達するのが遅くなるものの、振れ幅Hは少なくなる。つまり、低速モード時にはモーター回転数の脈動がきわめて少ないものとなる。 Since the control gain according to the difference between the target value of the motor speed at the time of feedback control and the detected motor speed is not changed between the high speed mode and the low speed mode, FIG. As shown in a), the motor rotation speed approaches the target value quickly although the amplitude H is large, and in the low speed mode , the motor rotation speed reaches the target value as shown in FIG. The runout width H is reduced. That is, the pulsation of the motor speed is extremely small in the low speed mode.
電動工具として、回転方向衝撃を加えるインパクトモードにも切り換えることができるものにおいては、インパクトモード時には制御サイクルを早く、ドリルドライバーモードでは制御サイクルを遅くするようにしてもよい。図6にこの場合のフローチャートを示す。 In the case where the power tool can be switched to the impact mode in which the impact in the rotational direction is applied, the control cycle may be accelerated in the impact mode, and the control cycle may be delayed in the drill driver mode. FIG. 6 shows a flowchart in this case.
インパクトモードは、ハンマーばねに力を蓄えることと、これを解放してハンマーでアンビルに回転衝撃を与えることとを繰り返すことで木ねじなどを締め付けるモードであり、この間のモーター11の回転は、ばねに力を蓄えている間は低速、解放して衝撃を与える間は高速という瞬間的な挙動の繰り返しとなり、モーター回転数目標値に対してのフィードバックも瞬間的な反応が求められることから、フィードバックスピードは早いほうが望ましい。これに対してドリルドライバーモードではモーター回転数は減速機12を経て直接出力部の回転数となるために、作業精度が求められる場合はインパクトモードに比べてフィードバックスピードを早くしないほうがよいからである。
The impact mode is a mode in which a wooden screw or the like is tightened by repeatedly storing a force in the hammer spring and releasing and applying a rotational impact to the anvil with the hammer. During this time, the rotation of the
従って、モード切換レバー15の操作で上記高速モードと低速モード(いずれもドリルドライバーモード)に加えてインパクトモードへの切り換えもできるようにしている電動工具においては、インパクトモードでのフィードバック制御サイクルをもっとも早く、高速モードではインパクトモードと同等か少し遅い制御サイクルとし、低速モードではもっとも遅い制御サイクルとなるようにするとよい。なお、変速機能を有していない電動工具においても、インパクトモードとドリルドライバーモードとで制御サイクルを変更することは有効である。
Therefore, in a power tool that allows switching to the impact mode in addition to the high speed mode and the low speed mode (both drill driver modes) by operating the
また、トリガスイッチレバー14の引き込み量に応じてモーター回転数を変更している場合、トリガスイッチレバー14の引き込み量が大となるほど、モーター回転数を高くするために、トリガスイッチレバー14の引き込み量が所定値を超える時は、制御サイクルを早くし、引き込み量が所定値に達しない時には制御サイクルを遅くするようにしてもよい。図7にこの場合のフローチャートを示す。 When the motor rotation speed is changed according to the pull-in amount of the trigger switch lever 14, the pull-in amount of the trigger switch lever 14 is increased in order to increase the motor rotation speed as the pull-in amount of the trigger switch lever 14 increases. When the value exceeds a predetermined value, the control cycle may be accelerated, and when the pull-in amount does not reach the predetermined value, the control cycle may be delayed. FIG. 7 shows a flowchart in this case.
この場合も、変速機能を有していない電動工具において、トリガスイッチレバー14の引き込み量に応じた制御サイクルの変更を行うことは有効である。 Also in this case, it is effective to change the control cycle in accordance with the pulling amount of the trigger switch lever 14 in an electric tool that does not have a speed change function.
上記各実施例では、「所定時間待つ」というステップの挿入によって制御サイクルを変更してフィードバック制御についての処理速度を変更しているが、その他、制御回路3の動作クロックの変更で制御サイクル(時間的間隔)を変更するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the processing cycle for feedback control is changed by changing the control cycle by inserting the step “Wait for a predetermined time”, but the control cycle (time) is also changed by changing the operation clock of the
1 工具本体
2 電池パック
3 制御回路
10 工具本体
11 モーター
12 減速機
13 出力部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
変速機能を備えた増減速手段を介して上記モーターの回転を出力部に伝達するものであるとともに、上記制御回路は、上記増減速手段の変速設定における出力部が低速となる低速モードのとき、出力部が高速となる高速モードのときよりもモーター回転数の制御サイクルを遅くするものであることを特徴とする電動工具。 An electric tool comprising a motor as a drive source and a control circuit for feedback control of the rotation speed of the motor for driving control of the motor,
The rotation of the motor is transmitted to the output unit via the speed increasing / decreasing means having a speed change function, and the control circuit is in a low speed mode in which the output part in the speed setting of the speed increasing / decreasing means is at a low speed. An electric tool characterized in that the motor rotation speed control cycle is made slower than in the high-speed mode in which the output section is at a high speed .
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