JP5895185B2

JP5895185B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP5895185B2
Application number: JP2011206213A
Authority: JP
Inventors: 達哉三輪; 昌樹池田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: JP2013066961A

Description

本発明は電動工具、殊に動力源であるモータの温度過昇防止に関するものである。

モータを動力源とする電動工具においては、通常作業であれば、図５に示すように連続使用してもモータ温度はモータが発煙や発臭する温度ｌｉｍｉｔに至るまで上昇することはないが、高負荷作業を連続で行えば上記温度ｌｉｍｉｔに至ることになるとともに、モータロックが頻繁に生ずるような過酷作業であれば上記温度ｌｉｍｉｔに早期に達して、発煙や発臭、あるいはモータの駆動素子の破壊などが生ずることになる。

このために、サーミスタなどの温度検出素子をモータもしくはモータ近傍に設置してモータ温度を監視し、モータ温度が所定温度に達すればモータを停止させてしまうことがなされている（特許文献１参照）。この場合、検出されるモータ温度が所定温度以下に下がるまで、トリガスイッチをいったんオフしてからオンにしても、モータが回転しない。

ところで、温度検出素子として常用されるサーミスタは、熱時定数を持っているために温度検出は数十秒程度の遅れを伴うことから、過酷作業時であれば、モータの実際の温度は上記温度ｌｉｍｉｔを超えているのに、温度検出の遅れでモータへの通電が継続される場合がある。

温度検出の遅延を考慮して、上記所定温度を上記温度ｌｉｍｉｔよりかなり低めに設定すると、モータ温度がさほど高温でないにもかかわらず、モータが停止してしまって作業性が著しく低下する。また、温度上昇のためにモータが強制的にオフとなれば、モータを再起動させることができる状態となるまで、かなりの時間が必要となり、この点でも作業性が低下する。

特開２０１０−１１０８８２号公報

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、作業性を低下させることがない上にモータ温度上昇に対する安全性を高めることができる電動工具を提供することを課題とする。

本発明は、駆動源としてのモータの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の出力に応じて上記モータの回転を制御する制御回路とを備えている電動工具において、
電源としての電池の電圧を検出する電圧検出手段を備えており、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔＶの値が設定値を超えるとき、上記制御回路は回転中のモータのその後の回転を所定時間Ｍｍａｘ後に強制停止もしくは強制的に低回転数とするとともに、その後のモータの再起動を所定時間Ｓｍｉｎだけ制限するものであり、且つ上記制御回路は、作業開始時のモータ温度に応じて、上記設定値や上記所定時間Ｍｍａｘ，Ｓｍｉｎを変更することに特徴を有している。

また、所定時間Ｍｍａｘ後にモータを強制停止もしくは強制的に低回転数とする状態にあるとき、上記制御回路は、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔＶの値が他の設定値を超えたならば、強制停止もしくは強制的に低回転数とする所定時間Ｍｍａｘを短くすることや。モータの再起動を制限する所定時間Ｓｍｉｎを長くすることが好ましい。

さらに上記制御回路は、電池の残容量に応じて、上記設定値や上記所定時間Ｍｍａｘ，Ｓｍｉｎを変更するものであってもよい。

上記制御回路は、所定時間Ｍｍａｘ後にモータを強制停止もしくは強制的に低回転数とする状態にあるとき、およびモータの再起動を制限している状態にあるとき、これらを使用者に報知する報知手段を備えていることも好ましい。
ユーザーの使い勝手を損なうことなく、モータ温度検出の遅れをより軽減させ、モータ温度上昇による発煙、発臭防止、制御素子の破壊防止のためになされたものである。

本発明においては、温度検出素子で検出されるモータ温度が実際のモータ温度を反映できなくても、電池電圧の低下からモータ温度上昇を予測してモータの動作を規制してしまうものであり、しかも直ちにモータを停止させたり回転数を低下させたりするのではなく、所定時間後に停止させたり回転数を低下させるために、モータ温度がさほど高くない状態で規制を加えてしまうことがなく、加えるにモータの再起動の制限も所定時間Ｓｍｉｎ内でよいものであり、このために発煙・発臭の防止やモータ駆動素子の破壊の防止を図ることができると同時に、作業性を低下させてしまうこともないものである。

本発明の実施の形態の一例の動作を示すタイムチャートである。同上のブロック回路図である。同上の動作を示すフローチャートである。他例の動作を示すタイムチャートである。モータの温度上昇についての説明図である。

本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図２に本発明に係る電動工具のブロック回路図を示す。図中１はモータＭを動力源とする工具本体、２は電源である二次電池Ｂを備えた電池パックであり、工具本体１に対して着脱自在とされている電池パック２内には、電池状態監視部２０を備えている。

工具本体１内に配されたモータＭにはこのモータＭの温度検出用のサーミスタからなる温度検出素子１０が設置されており、温度検出素子１０で検出された温度は、モータＭの駆動用のＦＥＴからなる駆動素子１１の動作制御のためのマイクロコンピュータからなる制御回路１２に送られる。

また、モータＭに直列に接続されたトリガスイッチ３のオンオフ情報がトリガスイッチ検出ブロック１４を通じて入力される上記制御回路１２には、電池電圧検出回路１３が接続されて電池電圧ＶＢ情報も入力されるようになっている。図中１５は動作表示のための表示回路である。

この電動工具では、トリガスイッチ３をオンとした時、制御回路１２は駆動素子１１をオンとしてモータＭに通電することでモータＭを動作させる。そして、温度検出素子１０で検出されるモータ温度Ｔｍが上昇し、前記温度ｌｉｍｉｔを超えて発煙や発臭に至ったり、あるいは駆動素子１１が破壊されてしまうことを防ぐために、ここでは電源である二次電池Ｂの電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔＶの値を基にして次の制御を行っている。

すなわち、温度検出素子１０で検出されるモータ温度Ｔｍが、ある設定値以上（例えば８０℃）になるととともに、電池電圧検出回路１３で検出した電池電圧ＶＢの単位時間当たりの電圧低下−ΔＶの値が予め設定した値を超えた場合、この時点からの駆動時間が予め設定されている駆動上限時間Ｍｍａｘを超えた瞬間に、制御回路１２は駆動素子１１をオフとしてモータＭを強制停止させる。また、強制停止時間が予め設定されている休止下限時間Ｓｍｉｎを超えた時点で、モータＭの強制停止を解除し、その時にトリガスイッチ３がオンであればモータＭを回転させる。

また、作業負荷が大であるほど大電流が流れて、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下の値も大きくなることから、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値に応じて駆動上限時間Ｍｍａｘと休止下限時間Ｓｍｉｎの値を変えることが好ましい。表１に示す例では、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値が大きいほど、駆動上限時間Ｍｍａｘを短く、休止下限時間Ｓｍｉｎを長くしている。図１に示すタイムチャートは、表１に基づく制御を行った時のモータ温度と電池電圧の変化を示している。

なお、モータＭの駆動時間を制限することになるための初期条件に、温度検出素子１０で検出されるモータ温度Ｔｍがある設定値を超えることを入れている実施例で説明したが、このモータ温度Ｔｍに関係なく、上記電圧低下−ΔＶの値だけを条件として駆動制限を行うようにしてもよい。

逆に、温度検出素子１０で検出される作業開始時のモータ温度Ｔｍと、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値とに応じて駆動上限時間Ｍｍａｘと休止下限時間Ｓｍｉｎの値を設定してもよい。表２に一例を示す。もちろん、作業開始時のモータ温度が高いほど、駆動上限時間Ｍｍａｘを短く、休止下限時間Ｓｍｉｎを長くする。図３はこのような制御を行う場合のモータ温度と電池電圧の変化を示したタイムチャートである。

ところで、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値が予め定めた値を超えたことから駆動上限時間Ｍｍａｘが設定された状態で作業を続行している時、負荷が急に大きくなったために、モータ温度の上昇も急なものとなり、駆動上限時間Ｍｍａｘに達するまでにモータ温度が温度ｌｉｍｉｔを超えてしまう場合が考えられる。

この点からすれば、駆動上限時間Ｍｍａｘが設定された状態においても、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値の監視を行い、この値がさらに大きな閾値に達した時点で、駆動上限時間Ｍｍａｘをより短い値に変更することが好ましい。表３はこのような制御を行うためのテーブル内容を示している。

駆動上限時間Ｍｍａｘをより短い値に変更するだけでなく、表４に示すように、休止下限時間Ｓｍｉｎをより長い値に変更することも行えば、さらに確実にモータ温度の過昇を防ぐことができる。

なお、上記の各例では、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値の判定値を、作業開始時のモータ温度にかかわらず同じとしているが、作業開始時のモータ温度に応じて、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値の判定値を変えるようにしてもよい。また、判定値として、−０．５Ｖ／１秒と、−０．７５Ｖ／１秒と、−１Ｖ／１秒とを各表で示しているが、これらは一例であり、これらの数値に限定されるものではない。駆動上限時間Ｍｍａｘ及び休止下限時間Ｓｍｉｎの値や他の数値についても同様である。

また、電池電圧ＶＢの単位時間当たりの低下−ΔＶの値の判定値や、駆動上限時間Ｍｍａｘと停止後の休止下限時間Ｓｍｉｎを、電池の残容量に応じても変化させてもよい。表２に示したものに、電池残容量も反映させるようにした場合の一例を表５及び図４に示す。作業開始時の電池電圧ＶＢによって、満タン域、通常域、空域の領域を判断し、−ΔＶ値、駆動上限時間Ｍｍａｘ、休止下限時間Ｓｍｉｎをその領域ごとに違う設定値とする。表３及び表４に示したものに電池残容量を反映させるようにしてもよいのはもちろんである。

このほか、強制上限時間Ｍａｘ内のモータＭ動作であることや、休止下限時間Ｓｍｉｎ内の強制停止であることは、前記表示回路１５を用いて使用者に報知することが好ましい。該表示回路１５としては、例えばＬＥＤの点灯や点滅を利用することができる。駆動上限時間Ｍｍａｘ内の動作に関しては、駆動上限時間Ｍｍａｘに近づくにつれて点滅速度が速くなるようにすると、使用者にしてみれば駆動上限時間Ｍｍａｘ内の動作であることに加えて、駆動上限時間Ｍｍａｘに達するまでの時間を容易に判別することができる。

Ｍモータ
１工具本体
２電池パック
１０温度検出素子
１１駆動素子
１２制御回路
１３電池電圧検出回路

Claims

駆動源としてのモータの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の出力に応じて上記モータの回転を制御する制御回路とを備えている電動工具において、
電源としての電池の電圧を検出する電圧検出手段を備えており、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔＶの値が設定値を超えるとき、上記制御回路は回転中のモータのその後の回転を所定時間Ｍｍａｘ後に強制停止もしくは強制的に低回転数とするとともに、その後のモータの再起動を所定時間Ｓｍｉｎだけ制限するものであり、且つ上記制御回路は、作業開始時のモータ温度に応じて、上記設定値や上記所定時間Ｍｍａｘ，Ｓｍｉｎを変更することを特徴とする電動工具。
所定時間Ｍｍａｘ後にモータを強制停止もしくは強制的に低回転数とする状態にあるとき、上記制御回路は、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔＶの値が他の設定値を超えたならば、強制停止もしくは強制的に低回転数とする所定時間Ｍｍａｘを短くすることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
所定時間後にモータを強制停止もしくは強制的に低回転数とする状態にあるとき、上記制御回路は、作業中の電池電圧の単位時間当たりの低下−ΔＶの値が他の設定値を超えたならば、モータの再起動を制限する所定時間Ｓｍｉｎを長くすることを特徴とする請求項１または２記載の電動工具。
上記制御回路は、電池の残容量に応じて、上記設定値や上記所定時間Ｍｍａｘ，Ｓｍｉｎを変更することを特徴とする特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動工具。
上記制御回路は、所定時間Ｍｍａｘ後にモータを強制停止もしくは強制的に低回転数とする状態にあるとき、およびモータの再起動を制限している状態にあるとき、これらを使用者に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動工具。