JP5983928B2 - 電動作業機 - Google Patents

Description

本発明は、トリガスイッチ等の入力部の操作量に応じてモータを制御するブロワ等の電動作業機に関する。

従来から、ごみ等を吹き飛ばしたりして掃除をするコードレス携帯用ブロワが知られている。コードレス携帯用ブロワは、電池パックの電力により本体内に内蔵されたモータを駆動し、これによりファンを回転させ、生じた空気流を吹出口からノズルを経由して噴射し掃除をするものである。作業者は、ブロワのハンドル部を握って清掃作業を行う。一般には地面のごみ等を吹き飛ばすため、ノズルを前方斜め下に向けてブロワ本体を保持し、本体を左右に振ることでノズルを左右に振りながらごみ等を吹き飛ばして作業を行う。なお、集塵作業も可能なブロワもある。また、風量調節機能を備えたブロワでは、作業者によるトリガスイッチの引き量（引き代）に応じた回転数でモータを駆動しファンを回転させる。すなわち作業者は、トリガスイッチの引き量を調節することでブロワを所望の風量に調節できる。

２００９−９１９０８号公報

前述のブロワを用いて一定の風量で長時間駆動しようとする場合、作業者は長時間トリガスイッチの引き量を一定に保つ必要があるため、指が疲れたり、本体を様々な姿勢にするための持ち替えが困難という問題があった。こうした問題を解決する手段として、作業者がトリガスイッチから指を離してもトリガスイッチが元に戻らないようにする機械的な固定手段を設けることが考えられる。しかし、こうした機械的な固定手段は、構造の複雑化につながり、コストアップ要因となる。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、作業者が入力部を一定の操作量に保ち続けなくても、当該操作量に応じた制御を、機械的な固定手段によらずに継続することの可能な、電動作業機を提供することにある。

本発明のある態様は、電動作業機である。この電動作業機は、
作業者が回転数を設定可能な入力部と、前記入力部の操作位置に応じた設定回転数でモータを制御する制御部と、を備える電動作業機であって、
前記制御部は、前記設定回転数、または、周囲の回転数と比較して騒音値が高まる回転数範囲を避けて設定される代替回転数、によって前記モータを制御可能とする。

前記モータがブラシレスモータであり、
スイッチング素子を有するモータ制御回路と、前記モータの回転数を検出する回転数検出センサと、を備え、
前記制御部は、前記回転数検出センサの検出信号に基づいて、前記モータ制御回路に印加する駆動信号のオンオフを制御することで前記モータの回転数を制御してもよい。

前記騒音値が高まる回転数範囲は、前記モータの制御可能な回転数の範囲に複数あってもよい。

前記モータが駆動された状態で前記入力部の操作を離しても前記モータの駆動が継続されてもよい。

本発明の別の態様は、電動作業機である。この電動作業機は、
入力部の操作量に応じてモータを制御する制御部を備える電動作業機であって、
切替部に所定の操作が行われると、その後の前記入力部の操作量に関わらず前記所定の操作が行われたときの前記入力部の操作量に応じて前記モータを制御する固定制御モードに移行し、
前記固定制御モードの実行中に、前記入力部を初期位置に戻し、その後、前記固定制御モードに移行したときの前記入力部の操作量と同じ若しくはより大きな操作量となるように前記入力部を操作すると、前記固定制御モードが解除される。

前記入力部は初期位置に向けて付勢されていてもよい。

前記切替部の操作により前記制御部に電気信号が送信されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、作業者が入力部を一定の操作量に保ち続けなくても、当該操作量に応じた制御を、機械的な固定手段によらずに継続することの可能な、電動作業機を実現できる。

本発明の実施の形態に係るコードレス携帯用ブロワの側断面図。 図１に示すコードレス携帯用ブロワのブロック図。 実施の形態における、固定制御モードへの移行と同モードの解除の例示的な流れを示すタイムチャート。 実施の形態における、ブラシレスモータ１の回転数に対する騒音値の例示的な特性図（その１）。 実施の形態における、ブラシレスモータ１の回転数に対する騒音値の例示的な特性図（その２）。 図１に示すコードレス携帯用ブロワの動作を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係るコードレス携帯用ブロワの側断面図である。コードレス携帯用ブロワは、本体ハウジング３の内部に、ブラシレスモータ１と、ファン２と、制御部としてのマイコン４とを備える。本体ハウジング３のハンドル部３ａ（グリップ部）には、人差し指側に入力部の例示であるトリガスイッチ５（スピードコントロールトリガスイッチ）が設けられ、親指側に切替部の例示であるタクトスイッチ６が設けられている。バッテリとしての電池パック７は、ハンドル部３ａの後方において本体ハウジング３に着脱自在に装着されている。本体ハウジング３の後端（図中左端）には空気取込口８があり、前端（図中右端）は空気吹出口９がある。空気吹出口９にはノズル１０が取り付けられている。作業者がトリガスイッチ５を引くと、電池パック７からブラシレスモータ１に電力が供給されてブラシレスモータ１が回転し、ブラシレスモータ１と例えば一体に回転するファン２によって空気流が発生し、空気取込口８から取り込まれた空気が空気吹出口９からノズル１０を経由して外部に吹き出される。

図２は、図１に示すコードレス携帯用ブロワのブロック図である。モータ制御回路１１は、例えば複数のスイッチング素子（ＦＥＴ等）を有するインバータ回路であり、電池パック７から供給される直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータ１に供給する。回転数検出センサ１２は、ブラシレスモータ１の回転数（及び回転位置）を検出する。モード表示ＬＥＤ１３は、現在の制御モード（後述の固定制御モードであるか否か）を含む情報を作業者に報知する報知手段の例示である。マイコン４は、トリガスイッチ５の引き量（操作量）を検出し、それに基づいてモータ制御回路１１に駆動信号（例えばＰＷＭ信号）を印加する。定回転制御の場合、マイコン４は、回転数検出センサ１２の検出信号を監視しながら、トリガスイッチ５の引き量に応じた回転数となるようにモータ制御回路１１に駆動信号を印加する。回転数の制御は、例えばモータ制御回路１１に印加する駆動信号のデューティー比を制御することで行われる。

タクトスイッチ６に所定の操作（例えば短押し操作）が行われると、マイコン４は、固定制御モードに移行する。具体的には、マイコン４は、タクトスイッチ６に接続した端子の電圧を監視しており、当該端子の電圧が前記所定の操作によって変化すると、すなわち当該端子に所定の電気信号（オンオフ信号）が入力されると、固定制御モードに移行する。固定制御モードでは、マイコン４は、タクトスイッチ６に前記所定の操作が行われた後のトリガスイッチ５の引き量に関わらず、タクトスイッチ６に前記所定の操作が行われたときの（固定制御モードへの移行直前の）トリガスイッチ５の引き量に応じてブラシレスモータ１を制御する（モータ制御回路１１に印加する駆動信号を制御する）。

図３は、実施の形態における、固定制御モードへの移行と同モードの解除の例示的な流れを示すタイムチャートである。作業者は、時刻ｔ０においてトリガスイッチ５を引き始め、所定の引き量（風量）となるまでトリガスイッチ５を操作し、時刻ｔ１においてタクトスイッチ６に前記所定の操作を行う。すると、マイコン４は、固定制御モードに移行する。本図の例では作業者は固定制御モードの期間中（時刻ｔ１〜ｔ４）にトリガスイッチ５の引き量を変更しているが、固定制御モードのため、風量は一定で変化しない。作業者は、時刻ｔ２においてトリガスイッチ５の引き量をゼロにする。なお、トリガスイッチ５は引き量がゼロになるように（初期位置に戻るように）付勢されているため、トリガスイッチ５から指を離せば自然にトリガスイッチ５の引き量はゼロになる。マイコン４は、トリガスイッチ５の引き量がゼロになったことを検出する。その後、作業者は、時刻ｔ３において再度トリガスイッチ５を引き始め、時刻ｔ４においてトリガスイッチ５の引き量が時刻ｔ１における引き量以上となり、マイコン４がそれを検出する。ここでは、一例として、固定制御モードの実行中にトリガスイッチ５の引き量がゼロになり、その後トリガスイッチ５の引き量が固定制御モードへの移行直前の引き量以上となることを固定制御モードの解除条件としている。このため、マイコン４は、固定制御モードを解除し、現在のトリガスイッチ５の引き量に応じてブラシレスモータ１を制御する通常制御モードに戻る。なお、固定制御モードへの移行直前の引き量に替えて予め設定された引き量以上となることを固定制御モードの解除条件としてもよい。図３の例では、作業者は、固定制御モードの解除後、トリガスイッチ５を元に戻し、作業を終了している。なお、固定制御モードの実行中にタクトスイッチ６に再度所定の操作を行うことで固定制御モードを解除してもよく、それとともに風量をゼロにしてもよい。

図４は、実施の形態における、ブラシレスモータ１の回転数に対する騒音値の例示的な特性図（その１）である。本図により、固定制御モードでの回転数の固定禁止範囲（固定禁止回転数）について説明する。ブロワの騒音は一般に、ブラシレスモータ１の回転数が高くなるほど（すなわちファン２の回転数が高くなるほど）大きくなる相関関係がある。しかし、固有振動などの要因で、周囲の回転数と比較して騒音値が突出して高まる回転数あるいは回転数範囲が存在する。このため、本実施の形態では、周囲の回転数と比較して騒音値が突出して高まる回転数の近傍を、固定制御モードにおける回転数の固定禁止範囲とする。

図５は、実施の形態における、ブラシレスモータ１の回転数に対する騒音値の例示的な特性図（その２）である。本図では、図４と比較して横軸を拡大して１つの固定禁止範囲のみ示している。タクトスイッチ６に前記所定の操作が行われたときのブラシレスモータ１の回転数が固定禁止範囲内にある場合、マイコン４は、図５に示すように、ブラシレスモータ１の回転数を、タクトスイッチ６に前記所定の操作が行われたときの回転数から代替回転数に変更する（固定制御モードではブラシレスモータ１の回転数を代替回転数に固定する）。代替回転数は、例えば、固定禁止範囲外で、かつタクトスイッチ６に前記所定の操作が行われたときのブラシレスモータ１の回転数に最も近い回転数とする。なお、この場合、代替回転数への変更時に回転数が高くなるか低くなるかはその時々で異なる。これを統一する場合には、代替回転数は、固定禁止範囲外で、かつ固定禁止範囲の上限あるいは下限のいずれか一方の近傍としてもよい。

図６は、図１に示すコードレス携帯用ブロワの動作を示すフローチャートである。コードレス携帯用ブロワは、作業者がトリガスイッチ５を引くことで動作を開始する（Ｓ１）。マイコン４は、固定制御モードに移行する前は、現在のトリガスイッチ５の引き量に応じてブラシレスモータ１を制御する通常モードで動作する（Ｓ２のＮ）。一方、作業者がタクトスイッチ６に前記所定の操作を行うと（Ｓ２のＹ）、マイコン４は、固定制御モードに移行する。すなわち、作業者がタクトスイッチ６に前記所定の操作を行った時のブラシレスモータ１の回転数を回転数検出センサ１２からの信号により検出し、回転数が固定禁止範囲内にある、すなわち回転数が固定禁止回転数であれば（Ｓ３のＹ）、固定禁止回転数以外の最も近い回転数に変更し固定する（Ｓ４）。回転数が固定禁止範囲外であれば（Ｓ３のＮ）、そのままの回転数で固定する（Ｓ５）。固定制御モードは、タクトスイッチ６が再度操作されるまで、あるいは固定制御モードの解除条件が充足されるまで継続する（Ｓ６のＮ、Ｓ７のＮ）。一方、固定制御モードの実行中に、作業者がタクトスイッチ６を再度操作すると（Ｓ６のＹ）、マイコン４は、ブラシレスモータ１を停止する、すなわちコードレス携帯用ブロワの動作を停止する（Ｓ８）。また、固定制御モードの実行中に作業者がトリガスイッチ５を元に戻し、その後トリガスイッチ５を固定制御モードへの移行直前よりも引く等により固定制御モードの解除条件が充足されると（Ｓ７のＹ）、固定制御モードが解除される（Ｓ９）。解除後は現在のトリガスイッチ５の引き量に応じてブラシレスモータ１を制御する通常モードで動作する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) タクトスイッチ６に所定の操作が行われるのを契機としてマイコン４が固定制御モードに移行し、固定制御モードではタクトスイッチ６に前記所定の操作が行われたときのトリガスイッチ５の引き量に応じてブラシレスモータ１を制御するため、作業者がトリガスイッチ５を一定の引き量（操作量）に保ち続けなくても、当該操作量に応じた制御を、トリガスイッチ５を機械的に固定せずに継続することが可能となる。構成としてはタクトスイッチ６の追加のみで足りるため、便利な上にコスト安である。

(2) 周囲の回転数と比較して騒音値が突出して高まる回転数の近傍を固定制御モードにおける回転数の固定禁止範囲としているため、固定制御モードでの騒音を低減することができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

入力部は、実施の形態で例示のトリガスイッチ５に限定されず、スロットルグリップ等の他の入力装置であってもよい。

切替部は、実施の形態で例示のタクトスイッチ６に限定されず、他のスイッチであってもよい。

モータは、実施の形態で例示のブラシレスモータ１に限定されず、入力部の操作量に応じて制御されるモータであればブラシ付きモータであってもよい。

マイコン４によるブラシレスモータ１の制御は、トリガスイッチ５の引き量に応じた回転数制御に限定されず、トリガスイッチ５の引き量に応じた電流制御や出力制御等の他の制御であってもよい。この場合、固定制御モードでは、負荷電流や出力が一定になるようにブラシレスモータ１を制御する。

電動作業機は、実施の形態で例示のコードレス携帯用ブロワに限定されず、電動刈払機や電動集塵機、あるいはベルトサンダーやロータリバンドソー等、種々の電動工具であってもよい。

１ ブラシレスモータ、２ ファン、３ 本体ハウジング、３ａ ハンドル部、４ マイコン、５ トリガスイッチ、６ タクトスイッチ、７ 電池パック、８ 空気取込口、９ 空気吹出口、１０ ノズル、１１ モータ制御回路、１２ 回転数検出センサ、１３ モード表示ＬＥＤ

Claims (7)

1. 作業者が回転数を設定可能な入力部と、前記入力部の操作位置に応じた設定回転数でモータを制御する制御部と、を備える電動作業機であって、
   前記制御部は、前記設定回転数、または、周囲の回転数と比較して騒音値が高まる回転数範囲を避けて設定される代替回転数、によって前記モータを制御可能とする、電動作業機。
2. 前記モータがブラシレスモータであり、
   スイッチング素子を有するモータ制御回路と、前記モータの回転数を検出する回転数検出センサと、を備え、
   前記制御部は、前記回転数検出センサの検出信号に基づいて、前記モータ制御回路に印加する駆動信号のオンオフを制御することで前記モータの回転数を制御することを特徴とする、請求項１に記載の電動作業機。
3. 前記騒音値が高まる回転数範囲は、前記モータの制御可能な回転数の範囲に複数あることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電動作業機。
4. 前記モータが駆動された状態で前記入力部の操作を離しても前記モータの駆動が継続されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動作業機。
5. 入力部の操作量に応じてモータを制御する制御部を備える電動作業機であって、
   切替部に所定の操作が行われると、その後の前記入力部の操作量に関わらず前記所定の操作が行われたときの前記入力部の操作量に応じて前記モータを制御する固定制御モードに移行し、
   前記固定制御モードの実行中に、前記入力部を初期位置に戻し、その後、前記固定制御モードに移行したときの前記入力部の操作量と同じ若しくはより大きな操作量となるように前記入力部を操作すると、前記固定制御モードが解除される、電動作業機。
6. 前記入力部は初期位置に向けて付勢されている請求項５に記載の電動作業機。
7. 前記切替部の操作により前記制御部に電気信号が送信される請求項５又は６に記載の電動作業機。