JP7153879B2

JP7153879B2 - Electric tool

Info

Publication number: JP7153879B2
Application number: JP2019116570A
Authority: JP
Inventors: 雅之中原; 隆司草川; 尊大植田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2022-10-17
Anticipated expiration: 2039-06-24
Also published as: WO2020261756A1; JP2021000710A

Description

本開示は一般に電動工具に関し、より詳細には、電源によりモータを制御する電動工具に関する。 FIELD OF THE DISCLOSURE The present disclosure relates generally to power tools, and more particularly to power tools that control a motor with a power source.

特許文献１は、電動工具の駆動装置を開示する。 Patent Literature 1 discloses a driving device for an electric power tool.

特許文献１の電動工具の駆動装置は、インバーター回路と、ＰＷＭ制御回路と、駆動電流検出手段と、３相／２相変換手段と、速度検出手段と、速度指令信号出力手段と、制御手段と、を有している。インバーター回路は、電動工具の三相の誘導モータの固定子巻線へ、三相の駆動電流を供給する。ＰＷＭ制御回路は、インバーター回路へＰＷＭ信号を供給する。駆動電流検出手段は、三相の駆動電流を検出する。３相／２相変換手段は、検出した三相の駆動電流に基づいて、磁束に対応した電流成分であるｄ軸電流と、誘導モータのトルクに対応した電流成分であるｑ軸電流とに変換する。速度検出手段は、誘導モータの回転速度を検出する。速度指令信号出力手段は、速度指令信号を出力する。制御手段は、変換したｑ軸電流、検出した回転速度、及び速度指令信号に基づいて、速度指令信号に対応した回転速度になるようにＰＷＭ制御回路へ制御信号を出力する。 The power tool drive device of Patent Document 1 includes an inverter circuit, a PWM control circuit, drive current detection means, three-phase/two-phase conversion means, speed detection means, speed command signal output means, and control means. ,have. The inverter circuit supplies three-phase drive current to the stator windings of the three-phase induction motor of the power tool. A PWM control circuit supplies a PWM signal to the inverter circuit. The drive current detection means detects a three-phase drive current. The three-phase/two-phase conversion means converts the detected three-phase drive current into a d-axis current, which is a current component corresponding to the magnetic flux, and a q-axis current, which is a current component corresponding to the torque of the induction motor. do. The speed detection means detects the rotational speed of the induction motor. The speed command signal output means outputs a speed command signal. Based on the converted q-axis current, the detected rotational speed, and the speed command signal, the control means outputs a control signal to the PWM control circuit so as to achieve a rotational speed corresponding to the speed command signal.

特開２００５－１０２３７１号公報JP-A-2005-102371

特許文献１の駆動装置を備えた電動工具では、所定の回転数までモータを駆動させるときには、速度指令信号に相当する目標回転数と、検出した回転速度に相当する現在の回転数との差分に基づいて、誘導モータに与える電力を変化させる。そのため、ネジが回りにくい状態から急に回りやすい状態になるなど、負荷の状態に変動があった場合、モータに急激な加速又は減速が生じる可能性があり、操作性が悪くなる可能性があった。 In the power tool equipped with the driving device of Patent Document 1, when driving the motor up to a predetermined rotation speed, the difference between the target rotation speed corresponding to the speed command signal and the current rotation speed corresponding to the detected rotation speed is Based on this, the power supplied to the induction motor is changed. Therefore, if there is a change in the load condition, such as when it is difficult to turn the screw suddenly becomes easy to turn, the motor may suddenly accelerate or decelerate, and operability may deteriorate. rice field.

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、電動工具の操作性を向上することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above reasons, and aims to improve the operability of a power tool.

本開示の一態様に係る電動工具は、モータと、駆動力伝達機構と、操作部と、モータ制御装置と、トルク測定部と、電流測定部と、を備える。駆動力伝達機構は、前記モータの回転を先端工具に伝達して前記先端工具を駆動する。操作部は、ユーザからの操作を受け付ける。モータ制御装置は、前記操作部への前記操作に基づき、ベクトル制御を利用して、前記モータの動作を制御する。トルク測定部は、前記先端工具にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求める。前記電流測定部は、前記モータに流れる電流を測定する。前記モータ制御装置は、前記トルク測定値に基づいて前記モータに供給する電力を制御する測定トルク制御を行う機能を有する。前記モータ制御装置は、前記電流測定部で測定される前記電流に基づいてトルク電流値を算出するトルク電流算出部と、前記トルク電流値に基づいて前記先端工具にかかる前記負荷トルクの値であるトルク算出値を求めるトルク算出部と、を備える。前記測定トルク制御において、前記モータ制御装置は、前記トルク測定値と前記トルク算出値との両方に基づいて、前記モータに供給する電力を制御する。 An electric power tool according to an aspect of the present disclosure includes a motor, a driving force transmission mechanism, an operation section, a motor control device, a torque measurement section, and a current measurement section . The driving force transmission mechanism transmits rotation of the motor to the tool bit to drive the tool bit. The operation unit receives an operation from a user. The motor control device uses vector control to control the operation of the motor based on the operation on the operation unit. A torque measurement unit obtains a torque measurement value that is a measurement value of the load torque applied to the tip tool. The current measurement unit measures a current flowing through the motor. The motor control device has a function of performing measured torque control for controlling electric power supplied to the motor based on the measured torque value. The motor control device includes a torque current calculation unit that calculates a torque current value based on the current measured by the current measurement unit, and a value of the load torque applied to the tip tool based on the torque current value. and a torque calculation unit that obtains a torque calculation value. In the measured torque control, the motor control device controls power supplied to the motor based on both the measured torque value and the calculated torque value.

本開示によれば、電動工具の操作性を向上させることができる、という利点がある。 According to the present disclosure, there is an advantage that the operability of the power tool can be improved.

図１は、一実施形態の電動工具の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electric power tool according to one embodiment. 図２は、同上の電動工具のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the power tool same as the above. 図３は、上記電動工具のモータ制御装置による制御の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of control by the motor control device of the power tool.

以下、実施形態に係る電動工具１００について、図面を用いて説明する。 A power tool 100 according to an embodiment will be described below with reference to the drawings.

（１）概要
図１は、一実施形態の電動工具１００の概略構成のブロック図を示す。電動工具１００は、モータ１と、駆動力伝達機構４と、操作部７０と、モータ制御装置３と、トルク測定部６と、を備える。 (1) Outline FIG. 1 shows a block diagram of a schematic configuration of an electric power tool 100 according to one embodiment. The power tool 100 includes a motor 1 , a driving force transmission mechanism 4 , an operation section 70 , a motor control device 3 and a torque measurement section 6 .

駆動力伝達機構４は、出力軸５を有する。出力軸５には、例えばチャックを介して、先端工具５０が取付けられる。駆動力伝達機構４は、モータ１の回転を先端工具５０に伝達して先端工具５０を駆動する。操作部７０は、ユーザからの操作を受け付ける。モータ制御装置３は、操作部７０への操作に基づき、ベクトル制御を利用して、モータ１の動作を制御する。 The driving force transmission mechanism 4 has an output shaft 5 . A tip tool 50 is attached to the output shaft 5 via a chuck, for example. The driving force transmission mechanism 4 transmits the rotation of the motor 1 to the tip tool 50 to drive the tip tool 50 . The operation unit 70 receives operations from the user. The motor control device 3 controls the operation of the motor 1 using vector control based on the operation of the operation unit 70 .

トルク測定部６は、トルク測定値を求める。トルク測定値は、先端工具５０にかかる負荷トルクの、測定値である。 A torque measurement unit 6 obtains a torque measurement value. A torque measurement value is a measurement value of the load torque applied to the tip tool 50 .

モータ制御装置３は、測定トルク制御を行う機能を有する。測定トルク制御は、ここでは、トルク測定部６で求めたトルク測定値に基づいて、モータ１に供給する電力を制御する制御を意味する。 The motor control device 3 has a function of performing measurement torque control. Measured torque control here means control for controlling the electric power supplied to the motor 1 based on the torque measurement value obtained by the torque measuring unit 6 .

電動工具１００が行う測定トルク制御では、負荷トルクの測定値であるトルク測定値に基づいて、モータ１に供給する電力が制御される。そのため、例えば負荷としてのネジが急に回りやすくなって負荷トルクが急激に減少する場合等、負荷の状態の変動に起因して負荷トルクが急激に変化した場合に、負荷トルクの急激な変化に対応するように、モータ１の動作を制御することが可能となる。これにより、モータ１の急激な減速及び加速が生じる可能性が低減され、電動工具１００の操作性を向上させることができる。 In the measured torque control performed by the power tool 100, the electric power supplied to the motor 1 is controlled based on the measured torque value, which is the measured value of the load torque. Therefore, when the load torque suddenly changes due to a change in the load state, such as when a screw as a load suddenly becomes easy to turn and the load torque drops suddenly, Correspondingly, it becomes possible to control the operation of the motor 1 . As a result, the possibility of rapid deceleration and acceleration of the motor 1 is reduced, and the operability of the power tool 100 can be improved.

（２）詳細
以下、本実施形態の電動工具１００について、図面を参照して更に詳細に説明する。 (2) Details Hereinafter, the power tool 100 of the present embodiment will be described in further detail with reference to the drawings.

本実施形態の電動工具１００は、電動ドリルドライバである。電動工具１００は、図１、図２に示すように、モータ１と、インバータ回路部２と、モータ制御装置３と、駆動力伝達機構４と、トルク測定部６と、入出力部７と、直流電源８と、電流測定部１１０と、を備える。 The power tool 100 of this embodiment is an electric drill driver. As shown in FIGS. 1 and 2, the power tool 100 includes a motor 1, an inverter circuit section 2, a motor control device 3, a driving force transmission mechanism 4, a torque measurement section 6, an input/output section 7, A DC power supply 8 and a current measurement unit 110 are provided.

モータ１は、ブラシ付きＤＣモータもしくは、ＤＣブラシレスモータである。本実施形態では、モータ１はＤＣブラシレスモータ（三相永久磁石同期モータ）であり、モータ１は、永久磁石を備えた回転子と３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分の電機子巻線を備えた固定子とを備える。 The motor 1 is a brushed DC motor or a DC brushless motor. In this embodiment, the motor 1 is a DC brushless motor (three-phase permanent magnet synchronous motor). a stator with windings.

直流電源８は、モータ１の駆動に用いられる電源である。直流電源８は、本実施形態では、二次電池を有している。直流電源８は、いわゆる、電池パックである。直流電源８は、インバータ回路部２及びモータ制御装置３の電源としても利用される。 A DC power supply 8 is a power supply used to drive the motor 1 . The DC power supply 8 has a secondary battery in this embodiment. The DC power supply 8 is a so-called battery pack. The DC power supply 8 is also used as a power supply for the inverter circuit section 2 and the motor control device 3 .

インバータ回路部２は、モータ１を駆動するための回路である。インバータ回路部２は、直流電源８からの電圧Ｖ_ｄｃを、モータ１用の駆動電圧Ｖ_ａに変換する。本実施形態では、駆動電圧Ｖ_ａは、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧を含む三相交流電圧である。以下では、必要に応じて、Ｕ相電圧をｖ_ｕ、Ｖ相電圧をｖ_ｖ、Ｗ相電圧をｖ_ｗで表す。また、各電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗは、正弦波電圧である。 The inverter circuit section 2 is a circuit for driving the motor 1 . The inverter circuit unit 2 converts the voltage _Vdc from the DC power supply 8 into the drive voltage _Va for the motor 1 . In this embodiment, the drive voltage _Va is a three-phase AC voltage including a U-phase voltage, a V-phase voltage and a W-phase voltage. Hereinafter, the U-phase voltage is represented by v _u , the V-phase voltage by v _v , and the W-phase voltage by v _w as necessary. Also, each voltage v _u , v _v , v _w is a sine wave voltage.

インバータ回路部２は、ＰＷＭインバータとＰＷＭ変換器とを利用して実現できる。ＰＷＭ変換器は、駆動電圧Ｖ_ａ（Ｕ相電圧ｖ_ｕ、Ｖ相電圧ｖ_ｖ、Ｗ相電圧ｖ_ｗ）の目標値（電圧指令値）ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に従って、パルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭインバータは、このＰＷＭ信号に応じた駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）をモータ１に与えてモータ１を駆動する。より具体的には、ＰＷＭインバータは、３相分のハーフブリッジ回路とドライバとを備える。ＰＷＭインバータでは、ドライバがＰＷＭ信号に従って各ハーフブリッジ回路におけるスイッチング素子をオン／オフすることにより、電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に従った駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）がモータ１に与えられる。これによって、モータ１には、駆動電圧Ｖ_ａ（ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗ）に応じた駆動電流が供給される。駆動電流は、Ｕ相電流ｉ_ｕ、Ｖ相電流ｉ_ｖ、及びＷ相電流ｉ_ｗを含む。より詳細には、Ｕ相電流ｉ_ｕ、Ｖ相電流ｉ_ｖ、及びＷ相電流ｉ_ｗは、モータ１の固定子における、Ｕ相の電機子巻線の電流、Ｖ相の電機子巻線の電流及びＷ相の電機子巻線の電流である。 The inverter circuit section 2 can be realized using a PWM inverter and a PWM converter. The PWM converter generates pulses according to target values (voltage command values) v _u ^* , v _v ^* , v _w ^* of drive voltages V _a (U-phase voltage v _u , V-phase voltage v _v , W-phase voltage v _w ). Generate a width modulated PWM signal. The PWM inverter drives the motor 1 by applying a drive voltage V _a (v _u , v _v , v _w ) corresponding to the PWM signal to the motor 1 . More specifically, the PWM inverter includes three-phase half-bridge circuits and drivers. In the PWM inverter, the driver turns on/off the switching elements in each half-bridge ^circuit according to the _PWM signal, _thereby driving the drive voltage ^V _a ( _v _u , ^v _v 1 , v _w ) are applied to the motor 1 . As a result, the motor 1 is supplied with a drive current corresponding to the drive voltage V _a (v _u , v _v , v _w ). The drive currents include U-phase current i _u , V-phase current i _v , and W-phase current i _w . More specifically, the U-phase current i _u , the V-phase current i _v , and the W-phase current i _w are the current of the U-phase armature winding and the current of the V-phase armature winding in the stator of the motor 1 . current and the current of the W-phase armature winding.

電流測定部１１０は、２つの相電流センサ１１を備える。２つの相電流センサ１１は、ここでは、インバータ回路部２からモータ１に供給される駆動電流のうちＵ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖを測定する。なお、Ｗ相電流ｉ_ｗは、Ｕ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖから求めることができる。なお、電流測定部１１０は、相電流センサ１１の代わりに、シャント抵抗等を利用した電流検出器を備えていてもよい。 The current measurement unit 110 has two phase current sensors 11 . The two phase current sensors 11 here measure the _U -phase current iu and the V-phase current _iv of the driving current supplied from the inverter circuit section 2 to the motor 1 . The _W -phase current iw can be obtained from the _U -phase current iu and the V-phase current _iv . Note that the current measurement unit 110 may include a current detector using a shunt resistor or the like instead of the phase current sensor 11 .

駆動力伝達機構４は、ギアと、出力軸５と、チャックとを備える。駆動力伝達機構４は、モータ１の回転を先端工具５０に伝達して先端工具５０を駆動する。出力軸５は、例えばギアを介して、モータ１の回転軸（回転子）に連結されている。チャックは、出力軸５に結合されている。チャックには、ドリルビット、ドライバビット等の先端工具５０が着脱自在に取付けられる。駆動力伝達機構４は、例えば、速度切換スイッチへの操作に応じてギア比を変更可能な減速機構を備えていてもよい。速度切換スイッチは、例えば入出力部７に備えられる。 The driving force transmission mechanism 4 includes a gear, an output shaft 5, and a chuck. The driving force transmission mechanism 4 transmits the rotation of the motor 1 to the tip tool 50 to drive the tip tool 50 . The output shaft 5 is connected to the rotating shaft (rotor) of the motor 1 via, for example, a gear. A chuck is coupled to the output shaft 5 . A tip tool 50 such as a drill bit or a driver bit is detachably attached to the chuck. The driving force transmission mechanism 4 may include, for example, a reduction mechanism capable of changing the gear ratio according to the operation of the speed changeover switch. The speed changeover switch is provided in the input/output unit 7, for example.

トルク測定部６は、先端工具５０にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求める。ここでは、トルク測定部６は、磁歪式歪センサである。磁歪式歪センサは、出力軸５にトルクが加わることにより発生する歪みに応じた透磁率の変化を、例えば電動工具１００のハウジング（非回転部分）に設置したコイルで検出し、歪みに比例した電圧信号を出力する。つまり、トルク測定部６は、出力軸５にかかるトルクを測定し、測定したトルクを、先端工具５０にかかる負荷トルク（トルク測定値）として出力する。 The torque measurement unit 6 obtains a torque measurement value that is a measurement value of the load torque applied to the tip tool 50 . Here, the torque measuring unit 6 is a magnetostrictive strain sensor. The magnetostrictive strain sensor detects a change in magnetic permeability according to strain generated by applying torque to the output shaft 5, for example, with a coil installed in the housing (non-rotating portion) of the power tool 100, and detects the change proportional to the strain. Outputs a voltage signal. That is, the torque measurement unit 6 measures the torque applied to the output shaft 5 and outputs the measured torque as the load torque (torque measurement value) applied to the tip tool 50 .

入出力部７は、ユーザインタフェースである。入出力部７は、電動工具１００の動作に関する表示、電動工具１００の動作の設定、及び、電動工具１００の操作に利用される装置（例えば、表示器、入力器、操作部７０）を備える。本実施形態では、入出力部７は、モータ１の速度の目標値ω_１ ^＊を設定する機能を有している。 The input/output unit 7 is a user interface. The input/output unit 7 includes devices (for example, a display device, an input device, and an operation unit 70 ) used for displaying information about the operation of the power tool 100 , setting the operation of the power tool 100 , and operating the power tool 100 . In this embodiment, the input/output unit 7 has a function of setting the target value ω ₁ ^* of the speed of the motor 1 .

本実施形態では、入出力部７は、ユーザからの操作を受け付ける操作部７０を備える。操作部７０は、ここではトリガボリューム（トリガスイッチ）である。トリガボリュームは、押しボタンスイッチの一種である。トリガボリュームは、操作量（押し込み量）に応じて操作信号が変化する多段階スイッチ又は無段階スイッチ（可変抵抗器）である。入出力部７は、トリガボリュームからの操作信号に応じて目標値ω_１ ^＊を決定し、モータ制御装置３に与える。 In this embodiment, the input/output unit 7 includes an operation unit 70 that receives operations from the user. The operation unit 70 is a trigger volume (trigger switch) here. A trigger volume is a type of push button switch. The trigger volume is a multistep switch or stepless switch (variable resistor) whose operation signal changes according to the amount of operation (the amount of depression). The input/output unit 7 determines the target value ω ₁ ^* according to the operation signal from the trigger volume and gives it to the motor control device 3 .

モータ制御装置３は、モータ１の速度の指令値ω_２ ^＊を求める。特に、モータ制御装置３は、入出力部７から与えられるモータ１の速度の目標値ω_１ ^＊に基づいて、モータ１の速度の指令値ω_２ ^＊を求める。なお、モータ制御装置３は、モータ１の速度の指令値ω_２ ^＊を求める際にトルク測定値及びトルク算出値を参照する場合があるが、この点については後述する。また、モータ制御装置３は、モータ１の速度が指令値ω_２ ^＊に一致するように駆動電圧Ｖ_ａの目標値（電圧指令値）ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を決定してインバータ回路部２に与える。 The motor control device 3 obtains a speed command value ω ₂ ^* of the motor 1 . In particular, the motor control device 3 obtains the command value ω ₂ ^* for the speed of the motor 1 based on the target value ω ₁ ^* for the speed of the motor 1 given from the input/output unit 7 . Note that the motor control device 3 may refer to the torque measurement value and the torque calculation value when obtaining the speed command value ω ₂ ^* of the motor 1, but this point will be described later. Further, the motor control device 3 determines the target values (voltage command values) _vu ^* , _vv ^* , _vw ^* of the drive voltage _Va such that the speed of the motor 1 coincides with the command value ω2 _* ^. It is applied to the inverter circuit section 2 .

以下、モータ制御装置３について更に詳細に説明する。モータ制御装置３は、本実施形態では、ベクトル制御を利用して、モータ１の制御を行う。ベクトル制御は、モータ電流を、トルク（回転力）を発生する電流成分と磁束を発生する電流成分とに分解し、それぞれの電流成分を独立に制御するモータ制御方式の一種である。 The motor control device 3 will be described in more detail below. The motor control device 3 controls the motor 1 using vector control in this embodiment. Vector control is a type of motor control method that separates a motor current into a current component that generates torque (rotational force) and a current component that generates magnetic flux, and controls each current component independently.

図３は、ベクトル制御におけるモータ１の解析モデル図である。図３には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻線固定軸が示されている。ベクトル制御では、モータ１の回転子に設けられた永久磁石が作る磁束の回転速度と同じ速度で回転する回転座標系が考慮される。回転座標系において、永久磁石が作る磁束の方向をｄ軸にとり、ｄ軸に対応する制御上の回転軸をγ軸とする。また、ｄ軸から電気角で９０度進んだ位相にｑ軸をとり、γ軸から電気角で９０度進んだ位相にδ軸をとる。実軸に対応する回転座標系はｄ軸とｑ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸をｄｑ軸と呼ぶ。制御上の回転座標系はγ軸とδ軸を座標軸に選んだ座標系であり、その座標軸をγδ軸と呼ぶ。 FIG. 3 is an analysis model diagram of the motor 1 in vector control. FIG. 3 shows U-phase, V-phase, and W-phase armature winding fixed shafts. Vector control considers a rotating coordinate system that rotates at the same speed as the magnetic flux produced by the permanent magnets provided in the rotor of the motor 1 . In a rotating coordinate system, the d-axis is the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet, and the γ-axis is the control rotation axis corresponding to the d-axis. Also, the q-axis is taken at a phase leading 90 electrical degrees from the d-axis, and the δ-axis is taken at a phase leading 90 electrical degrees from the γ-axis. A rotating coordinate system corresponding to the real axes is a coordinate system in which the d-axis and the q-axis are selected as coordinate axes, and the coordinate axes are called dq-axes. A rotating coordinate system for control is a coordinate system in which the γ-axis and the δ-axis are selected as coordinate axes, and the coordinate axes are called γδ-axes.

ｄｑ軸は回転しており、その回転速度をωで表す。γδ軸も回転しており、その回転速度をω_ｅで表す。また、ｄｑ軸において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たｄ軸の角度（位相）をθで表す。同様に、γδ軸において、Ｕ相の電機子巻線固定軸から見たγ軸の角度（位相）をθ_ｅで表す。θ及びθ_ｅにて表される角度は、電気角における角度であり、それらは一般的に回転子位置又は磁極位置とも呼ばれる。ω及びω_ｅにて表される回転速度は、電気角における角速度である。以下、必要に応じて、θ又はθ_ｅを、回転子位置と呼び、ω又はω_ｅを単に速度と呼ぶことがある。回転子位置及びモータの速度を推定によって導出する場合、γ軸及びδ軸を制御上の推定軸と呼ぶことがある。 The dq-axes are rotating and their rotational speed is represented by ω. The γδ axis is also rotating, and its rotational speed is represented by _ωe . In the dq-axis, the angle (phase) of the d-axis viewed from the U-phase armature winding fixed axis is represented by θ. Similarly, on the γδ-axis, the angle (phase) of the γ-axis viewed from the U-phase armature winding fixed axis is represented by _θe . The angles denoted by θ and θ _e are angles in electrical degrees, and they are also commonly referred to as rotor positions or magnetic pole positions. The rotational velocities represented by ω and ω _e are angular velocities in electrical angles. Hereinafter, θ or _θe may be referred to as the rotor position, and ω or _ωe may simply be referred to as the speed, as required. When the rotor position and motor speed are derived by estimation, the γ-axis and δ-axis are sometimes called control estimation axes.

モータ制御装置３は、基本的に、θとθ_ｅとが一致するようにベクトル制御を行う。θとθ_ｅとが一致しているとき、ｄ軸及びｑ軸は夫々γ軸及びδ軸と一致することになる。なお、以下の説明では、必要に応じて、駆動電圧Ｖ_ａのγ軸成分及びδ軸成分を、それぞれγ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δで表し、駆動電流のγ軸成分及びδ軸成分を、それぞれγ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δで表す。 The motor control device 3 basically performs vector control so that θ and _θe match. When θ and θe match, the _d -axis and q-axis match the γ-axis and δ-axis, respectively. In the following description, the γ-axis component and the δ-axis component of the drive voltage _Va are represented by the γ-axis voltage vγ and the _δ -axis voltage vδ, respectively, and the _γ -axis component and the δ-axis component of the drive current The components are denoted by γ-axis current i _γ and δ-axis current i _δ , respectively.

また、γ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δの目標値を表す電圧指令値を、それぞれγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊により表す。γ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δの目標値を表す電流指令値を、それぞれγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊及びδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊により表す。 Also, the voltage command values representing the target values of the γ-axis voltage v _γ and the δ-axis voltage v _δ are represented by the γ-axis voltage command value v _γ ^* and the δ-axis voltage command value v _δ ^* , respectively. Current command values representing the target values of the γ-axis current i _γ and the δ-axis current i _δ are represented by the γ-axis current command value i _γ ^* and the δ-axis current command value i _δ ^* , respectively.

モータ制御装置３は、γ軸電圧ｖ_γ及びδ軸電圧ｖ_δの値がそれぞれγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊に追従しかつγ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δの値がそれぞれγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊及びδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊に追従するようにベクトル制御を行う。 In the motor control device 3, the values of the γ-axis voltage v _γ and the δ-axis voltage v _δ follow the γ-axis voltage command value v _γ ^* and the δ-axis voltage command value v _δ ^* , respectively, and the γ-axis currents i _γ and δ-axis Vector control is performed so that the value of the current i _δ follows the γ-axis current command value i _γ ^* and the δ-axis current command value i _δ ^* , respectively.

モータ制御装置３は、所定の更新周期にて自身が算出（又は検出）して出力する指令値（ｉ_γ ^＊、ｉ_δ ^＊、ｖ_γ ^＊、ｖ_δ ^＊、ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊及びｖ_ｗ ^＊）、状態量（ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_γ、ｉ_δ、θ_ｅ及びω_ｅ）を更新する。 The motor control device 3 calculates (or detects) and outputs command values (i _γ ^* , i _δ ^* , v _γ ^* , v _δ ^* , v _u ^* , v _v ^* and v _w ^* ), state quantities (i _u , _iv , i _γ , i _δ , θ _e and ω _e ).

モータ制御装置３は、例えば、１以上のプロセッサ（一例としてはマイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラムを実行することで、モータ制御装置３として機能する。１以上のプログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。 The motor control device 3 can be realized by, for example, a computer system including one or more processors (one example is a microprocessor) and one or more memories. That is, one or more processors function as the motor control device 3 by executing one or more programs stored in one or more memories. One or more programs may be pre-recorded in a memory, or may be provided by being recorded in a non-temporary recording medium such as a memory card or through an electric communication line such as the Internet.

モータ制御装置３は、図２に示すように、座標変換器１２と、減算器１３と、減算器１４と、電流制御部１５と、磁束制御部１６と、速度制御部１７と、座標変換器１８と、減算器１９と、位置・速度推定部２０と、脱調検出部２１と、設定部２２と、を備える。なお、座標変換器１２、減算器１３，１４，１９、電流制御部１５、磁束制御部１６、速度制御部１７、座標変換器１８、位置・速度推定部２０、脱調検出部２１、及び設定部２２は、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。これらは、モータ制御装置３によって実現される機能を示している。よって、モータ制御装置３の各要素は、モータ制御装置３内で生成された各値を自由に利用可能となっている。 As shown in FIG. 2, the motor control device 3 includes a coordinate converter 12, a subtractor 13, a subtractor 14, a current controller 15, a magnetic flux controller 16, a speed controller 17, and a coordinate converter. 18 , a subtractor 19 , a position/velocity estimator 20 , a step-out detector 21 , and a setting unit 22 . Coordinate converter 12, subtractors 13, 14, 19, current controller 15, magnetic flux controller 16, speed controller 17, coordinate converter 18, position/speed estimator 20, step-out detector 21, and setting Portion 22 does not necessarily represent a tangible configuration. These indicate functions realized by the motor control device 3 . Therefore, each element of the motor control device 3 can freely use each value generated within the motor control device 3 .

座標変換器１２は、回転子位置θ_ｅに基づいてＵ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖをγδ軸上に座標変換することにより、γ軸電流ｉ_γ及びδ軸電流ｉ_δを算出して出力する。ここで、γ軸電流ｉ_γは、ｄ軸電流に対応し、励磁的な電流であり、トルクには殆ど寄与しない電流である。δ軸電流ｉ_δは、ｑ軸電流に対応し、トルクに大きく寄与する電流である。回転子位置θ_ｅは、位置・速度推定部２０にて算出される。 The coordinate converter 12 calculates the _γ -axis current iγ and the _δ -axis current _iδ by coordinate-transforming the _U -phase current iu and the V-phase current _iv onto the γδ-axis based on the rotor position θe. output. Here, the γ-axis current i _γ corresponds to the d-axis current, is an exciting current, and is a current that hardly contributes to the torque. The δ-axis current i _δ is a current that corresponds to the q-axis current and greatly contributes to the torque. The rotor position θ _e is calculated by the position/speed estimator 20 .

減算器１９は、速度ω_ｅと指令値ω_２ ^＊とを参照し、両者間の速度偏差（ω_２ ^＊－ω_ｅ）を算出する。速度ω_ｅは、位置・速度推定部２０にて算出される。 The subtractor 19 refers to the speed ω _e and the command value ω ₂ ^* to calculate the speed deviation (ω ₂ ^* - ω _e ) between them. The velocity ω _e is calculated by the position/velocity estimator 20 .

速度制御部１７は、比例積分制御などを用いることによって、速度偏差（ω_２ ^＊－ω_ｅ）がゼロに収束するようにδ軸電流指令値ｉ_δ ^＊を算出して出力する。 The speed control unit 17 uses proportional integral control or the like to calculate and output the δ-axis current command value i _δ ^* so that the speed deviation (ω ₂ ^* - ω _e ) converges to zero.

磁束制御部１６は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊を決定して減算器１３に出力する。γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊は、モータ制御装置３にて実行されるベクトル制御の種類やモータ１の速度ωに応じて、様々な値をとりうる。例えば、ｄ軸電流をゼロとして最大トルク制御を行う場合は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が０とされる。また、ｄ軸電流を流して弱め磁束制御を行う場合は、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が速度ω_ｅに応じた負の値とされる。以下の説明では、γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊が０である場合を取り扱う。 The magnetic flux control unit 16 determines the γ-axis current command value i _γ ^* and outputs it to the subtractor 13 . The γ-axis current command value i _γ ^* can take various values depending on the type of vector control executed by the motor control device 3 and the speed ω of the motor 1 . For example, when maximum torque control is performed with the d-axis current set to zero, the γ-axis current command value i _γ ^* is set to zero. Further, when the flux-weakening control is performed by passing the d-axis current, the γ-axis current command value i _γ ^* is set to a negative value corresponding to the speed ω _e . The following description deals with the case where the γ-axis current command value i _γ ^* is zero.

減算器１３は、磁束制御部１６から出力されるγ軸電流指令値ｉ_γ ^＊より座標変換器１２から出力されるγ軸電流ｉ_γを減算し、電流誤差（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）を算出する。減算器１４は、速度制御部１７から出力される値ｉ_δ ^＊より座標変換器１２から出力されるδ軸電流ｉ_δを減算し、電流誤差（ｉ_δ ^＊－ｉ_δ）を算出する。 The subtractor 13 subtracts the γ-axis current i _γ output from the coordinate converter 12 from the γ-axis current command value i _γ ^* output from the magnetic flux control unit 16 to obtain a current error (i _γ ^* −i _γ ). calculate. The subtractor 14 subtracts the δ-axis current i _δ output from the coordinate converter 12 from the value i _δ ^* output from the speed controller 17 to calculate a current error (i _δ ^* −i _δ ).

電流制御部１５は、電流誤差（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）及び（ｉ_δ ^＊－ｉ_δ）が共にゼロに収束するように、比例積分制御などを用いた電流フィードバック制御を行う。この際、γ軸とδ軸との間の干渉を排除するための非干渉制御を利用し、（ｉ_γ ^＊－ｉ_γ）及び（ｉ_δ ^＊－ｉ_δ）が共にゼロに収束するようにγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊を算出する。 The current control unit 15 performs current feedback control using proportional integral control or the like so that both the current errors (i _γ ^* −i _γ ) and (i _δ ^* −i _δ ) converge to zero. At this time, non-interference control is used to eliminate interference between the γ-axis and the δ-axis so that (i _γ ^* -i _γ ) and (i _δ ^* -i _δ ) both converge to zero. γ-axis voltage command value v _γ ^* and δ-axis voltage command value v _δ ^* are calculated.

座標変換器１８は、位置・速度推定部２０から出力される回転子位置θ_ｅに基づいて電流制御部１５から与えられたγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊を三相の固定座標軸上に座標変換することにより、電圧指令値（ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊及びｖ_ｗ ^＊）を算出して出力する。 The coordinate converter 18 converts the γ-axis voltage command value v _γ ^* and the δ-axis voltage command value v _δ ^* given from the current control unit 15 based on the rotor position θ _e output from the position/speed estimation unit 20 to Voltage command values (v _u ^* , v _v ^* and v _w ^* ) are calculated and output by performing coordinate transformation on three-phase fixed coordinate axes.

位置・速度推定部２０は、回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅを推定する。より詳細には、位置・速度推定部２０は、座標変換器１２からのｉ_γ及びｉ_δ並びに電流制御部１５からのｖ_γ ^＊及びｖ_δ ^＊の内の全部又は一部を用いて、比例積分制御等を行う。位置・速度推定部２０は、ｄ軸とγ軸との間の軸誤差（θ_ｅ－θ）がゼロに収束するように回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅを推定する。なお、回転子位置θ_ｅ及び速度ω_ｅの推定手法として従来から様々な手法が提案されており、位置・速度推定部２０は公知の何れの手法をも採用可能である。 The position/speed estimator 20 estimates the rotor position θ _e and speed ω _e . More specifically, the position/velocity estimation unit 20 uses all or part of i _γ and i _δ from the coordinate converter 12 and v _γ ^* and v _δ ^* from the current control unit 15 to calculate the proportional Perform integral control, etc. The position/speed estimator 20 estimates the rotor position θ _e and the rotor speed ω _e such that the axis error (θ _e −θ) between the d-axis and the γ-axis converges to zero. Various methods have been conventionally proposed as methods for estimating the rotor position θ _e and the rotor speed ω _e , and the position/speed estimator 20 can employ any known method.

脱調検出部２１は、モータ１が脱調しているか否かを判定する。より詳細には、脱調検出部２１は、モータ１の磁束に基づいて、モータ１が脱調しているか否かを判定する。モータ１の磁束は、ｄ軸電流及びｑ軸電流及びγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊及びδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊から求められる。脱調検出部２１は、モータ１の磁束の振幅が閾値未満であれば、モータ１が脱調していると判断してよい。なお、閾値は、モータ１の永久磁石が作る磁束の振幅に基づいて適宜定められる。なお、脱調検出手法として従来から様々な手法が提案されており、脱調検出部２１は公知の何れの手法をも採用可能である。 The step-out detector 21 determines whether the motor 1 is out of step. More specifically, the step-out detector 21 determines whether the motor 1 is out of step based on the magnetic flux of the motor 1 . The magnetic flux of the motor 1 is obtained from the d-axis current, the q-axis current, the γ-axis voltage command value v _γ ^* , and the δ-axis voltage command value v _δ ^* . The step-out detector 21 may determine that the motor 1 is out of step if the amplitude of the magnetic flux of the motor 1 is less than the threshold. Note that the threshold is appropriately determined based on the amplitude of the magnetic flux generated by the permanent magnets of the motor 1 . Various methods have been conventionally proposed as methods for detecting out-of-step, and the step-out detection unit 21 can employ any known method.

設定部２２は、モータ制御装置３において、指令値ω_２ ^＊を求める部分である。設定部２２は、入出力部７から受け取った目標値ω_１ ^＊に基づいて、指令値ω_２ ^＊を求める。 The setting unit 22 is a part of the motor control device 3 that obtains the command value ω ₂ ^* . The setting unit 22 obtains the command value ω ₂ ^* based on the target value ω ₁ ^* received from the input/output unit 7 .

設定部２２は、動作モードとして、通常モードと測定トルクモードとを有している。設定部２２が測定トルクモードで動作する場合のモータ制御装置３の制御が、上記の測定トルク制御である。また、以下では、設定部２２が通常モードで動作する場合のモータ制御装置３の制御を、通常制御と呼ぶこともある。設定部２２の動作モード（すなわち、モータ制御装置３の通常制御と測定トルク制御と）は、入出力部７に設けられている切換部７１（スイッチ）に対するユーザからの操作に応じて、切り換えられる。すなわち、電動工具１００は、測定トルク制御の許可と禁止とを切り換える切換部７１を備えている。 The setting unit 22 has a normal mode and a measurement torque mode as operation modes. The control of the motor control device 3 when the setting unit 22 operates in the measurement torque mode is the measurement torque control described above. Also, hereinafter, the control of the motor control device 3 when the setting unit 22 operates in the normal mode may be referred to as normal control. The operation mode of the setting unit 22 (that is, the normal control and the measured torque control of the motor control device 3) is switched according to the user's operation of the switching unit 71 (switch) provided in the input/output unit 7. . That is, the power tool 100 includes a switching section 71 that switches between permission and prohibition of measurement torque control.

通常モードにおいて、設定部２２は、指令値ω_２ ^＊として、入出力部７から受け取った目標値ω_１ ^＊を用いる。そのため、通常モードでは、指令値ω_２ ^＊は目標値ω_１ ^＊と一致する。 In the normal mode, the setting unit 22 uses the target value ω ₁ ^* received from the input/output unit 7 as the command value ω ₂ ^* . Therefore, in the normal mode, the command value ω ₂ ^* matches the target value ω ₁ ^* .

測定トルクモードにおいて、設定部２２は、指令値ω_２ ^＊を求めるにあたって、トルク測定値及びトルク算出値を参照する。より詳細には、設定部２２は、測定トルクモードでは、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて目標値ω_１ ^＊を補正することで、指令値ω_２ ^＊を求める。言い換えれば、測定トルク制御において、モータ制御装置３は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて、モータ１に供給する電力を制御する。 In the measured torque mode, the setting unit 22 refers to the measured torque value and the calculated torque value to obtain the command value ω ₂ ^* . More specifically, in the measured torque mode, the setting unit 22 obtains the command value ω ₂ ^* by correcting the target value ω ₁ ^* based on the difference between the measured torque value and the calculated torque value. In other words, in the measured torque control, the motor control device 3 controls the electric power supplied to the motor 1 based on the difference between the torque measurement value and the torque calculation value.

ここにおいて、トルク測定値は、トルク測定部６で測定された負荷トルクの測定値である。一方、トルク算出値は、電流測定部１１０で測定された電流に基づいて求められる、先端工具５０にかかる負荷トルクの算出値である。 Here, the measured torque value is the measured value of the load torque measured by the torque measuring section 6 . On the other hand, the calculated torque value is a calculated value of the load torque applied to the tip tool 50 based on the current measured by the current measuring section 110 .

トルク算出値は、トルク電流値に基づいて求められる、先端工具５０にかかる負荷トルクの値である。図１に示すように、設定部２２は、トルク算出部２２０を備えている。トルク算出部２２０は、トルク電流算出部１２０から、トルク電流値を受け取る。トルク算出部２２０は、受け取ったトルク電流値に基づいて、トルク算出値を求める。トルク電流値とトルク算出値との関係は、例えば演算式又はデータテーブルの形式で、モータ制御装置３を構成するコンピュータシステムのメモリに記憶されている。 The calculated torque value is the value of the load torque applied to the tool bit 50, which is obtained based on the torque current value. As shown in FIG. 1 , the setting section 22 has a torque calculation section 220 . Torque calculation section 220 receives the torque current value from torque current calculation section 120 . Torque calculation section 220 obtains a torque calculation value based on the received torque current value. The relationship between the torque current value and the calculated torque value is stored in the memory of the computer system that constitutes the motor control device 3, for example, in the form of an arithmetic expression or data table.

トルク電流値は、モータ１に流れる電流（相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗ）の、トルク成分の大きさを意味する。ここでは、ｑ軸電流の値に対応するδ軸電流ｉ_δの値が、トルク電流値として用いられる。つまり、本実施形態の電動工具１００では、トルク電流値として、座標変換器１２で算出されるδ軸電流ｉ_δの値が用いられる。そのため、座標変換器１２は、電流測定部１１０で測定される電流に基づいてトルク電流値を算出するトルク電流算出部１２０として機能する。 The torque current value means the magnitude of the torque component of the current (phase currents i _u , i _v , i _w ) flowing through the motor 1 . Here, the value of the δ-axis current i _δ corresponding to the value of the q-axis current is used as the torque current value. That is, in the power tool 100 of the present embodiment, the value of the δ-axis current i _δ calculated by the coordinate converter 12 is used as the torque current value. Therefore, the coordinate converter 12 functions as a torque current calculation section 120 that calculates a torque current value based on the current measured by the current measurement section 110 .

測定トルクモードにおいて、設定部２２は、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、目標値ω_１ ^＊を補正して指令値ω_２ ^＊を定める。言い換えれば、測定トルク制御において、モータ制御装置３は、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、モータ１の動作を制御する。所定範囲の下限値は、０である。所定範囲の上限値は、小さい方が好ましく、０に近いことが好ましい。入出力部７から受け取る目標値ω_１ ^＊、トルク測定値とトルク算出値との差分、並びに補正量の間の関係は、例えば演算式又はデータテーブルの形式で、モータ制御装置３を構成するコンピュータシステムのメモリに記憶されている。 In the measured torque mode, the setting unit 22 corrects the target value ω ₁ ^* and determines the command value ω ₂ ^* so that the difference between the measured torque value and the calculated torque value converges within a predetermined range. In other words, in the measured torque control, the motor control device 3 controls the operation of the motor 1 so that the difference between the measured torque value and the calculated torque value converges within a predetermined range. The lower limit of the predetermined range is 0. The upper limit of the predetermined range is preferably small, and preferably close to zero. The relationship between the target value ω ₁ ^* received from the input/output unit 7, the difference between the torque measurement value and the torque calculation value, and the correction amount is, for example, in the form of an arithmetic expression or a data table, and is stored in a computer that constitutes the motor control device 3. stored in system memory.

このように、モータ制御装置３が測定トルク制御を行うことによって、トルク算出値がトルク測定値に近付くように、モータ１の速度がフィードバック制御される。つまり、トルク算出値がトルク測定値に対して過大である場合は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて補正された目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）に基づいて、速度制御部１７は、δ軸電流指令値ｉ_δ ^＊を低下させる。これにより、トルク電流値が低下し、よって、トルク算出値が低下する。一方で、トルク算出値がトルク測定値に対して過小である場合は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて補正された目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）に基づいて、速度制御部１７は、δ軸電流指令値ｉ_δ ^＊を増加させる。これにより、トルク電流値が増加し、よって、トルク算出値が増加する。 In this manner, the motor control device 3 performs the measured torque control, thereby feedback-controlling the speed of the motor 1 so that the calculated torque value approaches the measured torque value. That is, when the calculated torque value is excessive relative to the measured torque value, based on the target value ω ₁ ^* (command value ω ₂ ^* ) corrected based on the difference between the measured torque value and the calculated torque value, The speed control unit 17 reduces the δ-axis current command value i _δ ^* . As a result, the torque current value is decreased, and thus the torque calculation value is decreased. On the other hand, if the calculated torque value is too small for the measured torque value, the target value ω ₁ ^* (command value ω ₂ ^* ) corrected based on the difference between the measured torque value and the calculated torque value is used. , the speed control unit 17 increases the δ-axis current command value i _δ ^* . This increases the torque current value and thus increases the calculated torque value.

例えば、先端工具５０としてドライバビットを用いて、電動工具１００によりネジの締付け作業を行う場合、締付け作業の開始直後では、電動工具１００から実際にネジに与えられる負荷トルクは非常に小さい。一方、入出力部７から与えられる目標値ω_１ ^＊のみに基づいてベクトル制御を行う場合（通常制御の場合）、トルク電流値は大きな値になり得る。トルク電流によるトルクが、実際にネジに与えられる負荷トルクよりも大きな場合、その差分（トルク電流によるトルクから、負荷トルクを減算した残り）のトルクは、モータ１の速度を増加させるようにモータ１の動作に寄与する。そのため、モータ１が急激に加速する可能性がある。 For example, when a driver bit is used as the tip tool 50 and the power tool 100 is used to tighten a screw, the load torque actually applied to the screw from the power tool 100 is very small immediately after the start of the tightening process. On the other hand, when vector control is performed based only on the target value ω ₁ ^* given from the input/output unit 7 (in the case of normal control), the torque current value can become a large value. If the torque due to the torque current is greater than the load torque that is actually applied to the screw, the difference (the remainder of the torque due to the torque current minus the load torque) causes the motor 1 to increase its speed. contributes to the operation of Therefore, the motor 1 may accelerate rapidly.

また、先端工具５０としてドリルビットを用いて、電動工具１００により、板材等の孔開け対象物に孔開け作業を行う場合、孔開けが完了した直後では、孔開け作業中に比べて負荷トルクが急激に小さくなり得る。トルク電流によるトルクが、実際に孔開け対象物に与えられる負荷トルクよりも大きな場合、その差分（トルク電流によるトルクから、負荷トルクを減算した残り）のトルクは、モータ１の速度を増加させるようにモータ１の動作に寄与する。そのため、モータ１が急激に加速する可能性がある。 Further, when a drill bit is used as the tip tool 50 and the power tool 100 is used to drill a hole in an object to be drilled, such as a plate, the load torque is higher immediately after the completion of drilling than during the drilling operation. can decrease rapidly. If the torque due to the torque current is greater than the load torque actually applied to the object to be drilled, the difference (residue after subtracting the load torque from the torque due to the torque current) will increase the speed of the motor 1. contributes to the operation of the motor 1. Therefore, the motor 1 may accelerate rapidly.

これに対し、測定トルク制御においては、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、差分に基づいて補正した目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）を用いてベクトル制御を行う。これにより、モータ制御装置３からモータ１に与えられるトルク電流は、トルク測定値がトルク算出値と一致する（これらの差分が、所定範囲内に収束する）ような大きさとなるよう制御される。そのため、モータ１の急激な加速を抑制することが可能となる。 On the other hand, in the measured torque control, the target value ω ₁ ^* (command value ω ₂ ^* ) corrected based on the difference is used so that the difference between the measured torque value and the calculated torque value converges within a predetermined range. vector control. As a result, the torque current supplied from the motor control device 3 to the motor 1 is controlled so that the torque measurement value matches the torque calculation value (the difference between them converges within a predetermined range). Therefore, rapid acceleration of the motor 1 can be suppressed.

また、例えば、通常制御において、先端工具５０としてドリルビットを用い、電動工具１００によって積み重ねた複数の孔開け対象物に連続して孔開け作業を行う場合には、孔開け対象物が変わった時に、負荷トルクが急激に大きくなる可能性がある。トルク電流によるトルクが、実際に孔開け対象物に与えられる負荷トルクよりも小さな場合、その差分（トルク電流によるトルクから、負荷トルクを減算した残り）のトルクは、モータ１の速度を減少させるようにモータ１の動作に寄与する。そのため、モータ１が急激に減速する可能性がある。これに対し、測定トルク制御においては、トルク測定値とトルク算出値との差分が所定範囲内に収束するように、差分に基づいて補正した目標値ω_１ ^＊（指令値ω_２ ^＊）を用いてベクトル制御を行う。これにより、モータ制御装置３からモータ１に与えられるトルク電流は、トルク測定値がトルク算出値と一致する（これらの差分が、所定範囲内に収束する）ような大きさとなるよう制御される。そのため、モータ１の急激な減速を抑制することが可能となる。 Further, for example, in the normal control, when a drill bit is used as the tip tool 50 and the power tool 100 continuously drills a plurality of stacked objects to be drilled, when the object to be drilled changes, , the load torque may suddenly increase. If the torque due to the torque current is smaller than the load torque actually applied to the object to be drilled, the difference torque (residue after subtracting the load torque from the torque due to the torque current) will reduce the speed of the motor 1. contributes to the operation of the motor 1. Therefore, the motor 1 may suddenly decelerate. On the other hand, in the measured torque control, the target value ω ₁ ^* (command value ω ₂ ^* ) corrected based on the difference is used so that the difference between the measured torque value and the calculated torque value converges within a predetermined range. vector control. As a result, the torque current supplied from the motor control device 3 to the motor 1 is controlled so that the torque measurement value matches the torque calculation value (the difference between them converges within a predetermined range). Therefore, rapid deceleration of the motor 1 can be suppressed.

このように、本実施形態の電動工具１００によれば、操作性が向上する。 Thus, according to the power tool 100 of the present embodiment, operability is improved.

（３）変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。 (3) Modifications Embodiments of the present disclosure are not limited to the above embodiments. The above-described embodiment can be modified in various ways according to design and the like, as long as the object of the present disclosure can be achieved. Modifications of the above embodiment are listed below.

上記実施形態では、駆動電圧Ｖ_ａのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗは、正弦波電圧である。しかしながら、一変形例において、駆動電圧Ｖ_ａのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗは、矩形波電圧であってもよい。つまり、インバータ回路部２は、モータ１を正弦波駆動してもよいし、矩形波駆動してもよい。 In the above embodiment, the U-phase, _V -phase, and _W -phase voltages vu, vv, and _vw of the drive voltage _Va are sinusoidal voltages. However, in a modified example, the voltages v _u , v _v , and v _w of the U-phase, V-phase, and W-phase of the drive voltage V _a may be rectangular wave voltages. In other words, the inverter circuit unit 2 may drive the motor 1 with a sine wave or a rectangular wave.

上記実施形態では、電動工具１００は、駆動力伝達機構４として、ギアと出力軸５とチャックとを備えている。しかしながら、電動工具１００は、この構成に限定されない。一変形例において、チャックなしで、出力軸５が先端工具５０と一体であってもよい。一変形例において、電動工具１００は、ブレードを備える電動鋸であってもよい。この場合、電動工具１００の駆動力伝達機構４は、モータ１の回転を往復運動に変換する変換機構を備え、変換機構の往復運動によりブレードを往復させる。一変形例において、駆動力伝達機構４は、スピンドル、ハンマ、及びアンビルを備えるインパクト機構を備えていてもよい。 In the above-described embodiment, the power tool 100 includes the gear, the output shaft 5, and the chuck as the driving force transmission mechanism 4. As shown in FIG. However, the power tool 100 is not limited to this configuration. In one variation, the output shaft 5 may be integral with the tip tool 50 without a chuck. In one variation, power tool 100 may be a power saw with a blade. In this case, the driving force transmission mechanism 4 of the power tool 100 includes a conversion mechanism that converts the rotation of the motor 1 into reciprocating motion, and the reciprocating motion of the conversion mechanism causes the blade to reciprocate. In one variant, the driving force transmission mechanism 4 may comprise an impact mechanism comprising a spindle, a hammer and an anvil.

一変形例において、モータ制御装置３は、トルク測定値が所定の条件を満たした場合にのみ、測定トルク制御を行ってもよい。例えば、モータ制御装置３は、トルク測定値とトルク算出値との差分が、予め決められた許容範囲を超えた場合、測定トルク制御を行ってもよい。この場合の測定トルク制御は、モータ１を停止させる制御であることが好ましい。 In one modification, the motor control device 3 may perform the measured torque control only when the measured torque value satisfies a predetermined condition. For example, the motor control device 3 may perform measurement torque control when the difference between the torque measurement value and the torque calculation value exceeds a predetermined allowable range. The measurement torque control in this case is preferably control for stopping the motor 1 .

一変形例において、設定部２２は、トルク算出値を参照することなく、トルク測定値のみに基づいて、目標値ω_１ ^＊を補正して指令値ω_２ ^＊を定めてもよい。つまり、設定部２２はトルク算出部２２０を備えず、トルク測定部６で測定されたトルク測定値のみに基づいて、目標値ω_１ ^＊を補正してもよい。例えば、設定部２２は、トルク測定値が基準値よりも大きければ、目標値ω_１ ^＊よりも大きくなるように指令値ω_２ ^＊を設定し、トルク測定値が基準値よりも小さければ、目標値ω_１ ^＊よりも小さくなるように指令値ω_２ ^＊を設定してもよい。 In a modified example, the setting unit 22 may determine the command value ω ₂ ^* by correcting the target value ω ₁ ^* based only on the torque measurement value without referring to the torque calculation value. That is, the setting unit 22 may correct the target value ω ₁ ^* based only on the torque measurement value measured by the torque measurement unit 6 without the torque calculation unit 220 . For example, the setting unit 22 sets the command value ω 2 * to be greater than the target value ω 1 * if the torque measurement value is greater than the reference value, and sets the command value ω ₂ ^* to be greater than the target value ω ₁ ^* if the torque measurement value is smaller than the reference value. The command value ω ₂ ^* may be set to be smaller than the value ω ₁ ^* .

以上述べたモータ制御装置３の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを有する。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示におけるモータ制御装置３の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよい。また、プログラムは、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１乃至複数の電子回路で構成される。ここでは、ＩＣやＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わる。例えば、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（very large scale integration）、若しくはＵＬＳＩ（ultralarge scale integration）と呼ばれるものであってもよい。ＬＳＩの製造後にプログラムされる、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＧＰＡ）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスも同じ目的で使うことができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。 The execution subject of the motor control device 3 described above includes a computer system. A computer system has a processor and memory as hardware. The processor executes a program recorded in the memory of the computer system, thereby realizing the function of the motor control device 3 in the present disclosure as an execution entity. The program may be prerecorded in the memory of the computer system, or may be provided through an electric communication line. Also, the program may be provided by being recorded on a non-temporary recording medium such as a computer system-readable memory card, optical disk, hard disk drive, or the like. A processor in a computer system consists of one or more electronic circuits including semiconductor integrated circuits (ICs) or large scale integrated circuits (LSIs). Here, they are called ICs and LSIs, but the names change depending on the degree of integration. For example, it may be called a system LSI, VLSI (very large scale integration), or ULSI (ultralarge scale integration). A field programmable gate array (FGPA) that is programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable logic device that can reconfigure the connection relationships inside the LSI or set up circuit partitions inside the LSI for the same purpose. can be done. A plurality of electronic circuits may be integrated into one chip, or may be distributed over a plurality of chips. A plurality of chips may be integrated in one device, or may be distributed in a plurality of devices.

（４）態様
以上説明した実施形態及び変形例等から以下の態様が開示されている。 (4) Aspects The following aspects are disclosed from the above-described embodiments, modifications, and the like.

第１の態様の電動工具（１００）は、モータ（１）と、駆動力伝達機構（４）と、操作部（７０）と、モータ制御装置（３）と、トルク測定部（６）と、を備える。駆動力伝達機構（４）は、モータ（１）の回転を先端工具（５０）に伝達して先端工具（５０）を駆動する。操作部（７０）は、ユーザからの操作を受け付ける。モータ制御装置（３）は、操作部（７０）への操作に基づき、ベクトル制御を利用して、モータ（１）の動作を制御する。トルク測定部（６）は、先端工具（５０）にかかる負荷トルクの測定値であるトルク測定値を求める。モータ制御装置（３）は、トルク測定値に基づいてモータ（１）に供給する電力を制御する測定トルク制御を行う機能を有する。 The power tool (100) of the first aspect includes a motor (1), a driving force transmission mechanism (4), an operating section (70), a motor control device (3), a torque measuring section (6), Prepare. A driving force transmission mechanism (4) transmits the rotation of the motor (1) to the tip tool (50) to drive the tip tool (50). An operation unit (70) receives an operation from a user. The motor control device (3) controls the operation of the motor (1) using vector control based on the operation of the operation section (70). A torque measurement unit (6) obtains a torque measurement value, which is a measurement value of load torque applied to the tip tool (50). The motor controller (3) has the function of performing measured torque control to control the power supplied to the motor (1) based on the measured torque value.

この態様によれば、電動工具（１００）の操作性を向上させることができる。 According to this aspect, the operability of the power tool (100) can be improved.

第２の態様の電動工具（１００）は、第１の態様において、電流測定部（１１０）を更に備える。電流測定部（１１０）は、モータ（１）に流れる電流を測定する。モータ制御装置（３）は、トルク電流算出部（１２０）と、トルク算出部（２２０）と、を備える。トルク電流算出部（１２０）は、電流測定部（１１０）で測定される電流に基づいて、トルク電流値を算出する。トルク算出部（２２０）は、トルク電流値に基づいて先端工具（５０）にかかる負荷トルクの値であるトルク算出値を求める。測定トルク制御において、モータ制御装置（３）は、トルク測定値とトルク算出値との差分に基づいて、モータ（１）に供給する電力を制御する。 The power tool (100) of the second aspect, in the first aspect, further comprises a current measuring section (110). A current measuring unit (110) measures the current flowing through the motor (1). A motor control device (3) includes a torque current calculator (120) and a torque calculator (220). A torque current calculation section (120) calculates a torque current value based on the current measured by the current measurement section (110). A torque calculation section (220) obtains a torque calculation value, which is the value of the load torque applied to the tip tool (50), based on the torque current value. In the measured torque control, the motor control device (3) controls the electric power supplied to the motor (1) based on the difference between the torque measurement value and the torque calculation value.

第３の態様の電動工具（１００）では、第２の態様において、測定トルク制御において、モータ制御装置（３）は、差分（トルク測定値とトルク算出値との差分）が所定範囲内に収束するように、モータ（１）の動作を制御する。 In the electric power tool (100) of the third aspect, in the second aspect, in the measured torque control, the motor control device (3) causes the difference (the difference between the torque measurement value and the torque calculation value) to converge within a predetermined range. to control the operation of the motor (1).

第４の態様の電動工具（１００）では、第１～第３のいずれか１つの態様において、モータ制御装置（３）は、トルク測定値が所定の条件を満たした場合にのみ、測定トルク制御を行う。 In the electric power tool (100) of the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the motor control device (3) performs the measured torque control only when the measured torque value satisfies a predetermined condition. I do.

第５の態様の電動工具（１００）は、第１～第４のいずれか１つの態様において、測定トルク制御の許可と禁止とを切り換える切換部（７１）を更に備える。 The power tool (100) of the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, further comprises a switching section (71) for switching between permission and prohibition of the measurement torque control.

１モータ
３モータ制御装置
４駆動力伝達機構
６トルク測定部
５０先端工具
７０操作部
７１切換部
１１０電流測定部
１２０トルク電流算出部
２２０トルク算出部
１００電動工具 REFERENCE SIGNS LIST 1 motor 3 motor control device 4 driving force transmission mechanism 6 torque measurement unit 50 tip tool 70 operation unit 71 switching unit 110 current measurement unit 120 torque current calculation unit 220 torque calculation unit 100 electric tool

Claims

a motor;
a driving force transmission mechanism that transmits the rotation of the motor to the tip tool to drive the tip tool;
an operation unit that receives an operation from a user;
a motor control device that controls the operation of the motor using vector control based on the operation on the operation unit;
a torque measurement unit that obtains a torque measurement value that is a measurement value of the load torque applied to the tip tool;
a current measuring unit that measures the current flowing through the motor;
with
The motor control device has a function of performing measured torque control for controlling electric power supplied to the motor based on the measured torque value,
The motor control device
a torque current calculation unit that calculates a torque current value based on the current measured by the current measurement unit;
a torque calculation unit that calculates a torque calculation value that is the value of the load torque applied to the tip tool based on the torque current value;
with
In the measured torque control, the motor controller controls power supplied to the motor based on both the measured torque value and the calculated torque value.
Electric tool.

In the measured torque control, the motor control device controls power supplied to the motor based on the difference between the torque measurement value and the torque calculation value.
The power tool according to claim 1.

In the measurement torque control, the motor control device controls the operation of the motor so that the difference converges within a predetermined range.
The power tool according to claim 2.

The motor control device performs the measured torque control only when the measured torque value satisfies a predetermined condition.
The power tool according to any one of claims 1 to 3.

further comprising a switching unit for switching between permission and prohibition of the measurement torque control;
The power tool according to any one of claims 1-4.