JP7362375B2 - 電動作業機 - Google Patents
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Description
電動作業機は、さらに、モータの回転位置に応じた回転位置情報を出力するように構成された位置情報出力部を備えていてもよい。回転方向検出回路は、位置情報出力部から出力された回転位置情報に基づいて実回転方向を検出するように構成されていてもよい。
このように構成された電動作業機では、モータが回転しているか否かを回転位置情報に基づいて適切且つ容易に判定することが可能となる。
駆動部は、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子を含む6個のスイッチング素子を備えていてもよい。駆動指令は、6個のスイッチング素子のそれぞれに入力される6個の駆動信号を備えていてもよい。6個の駆動信号は、第1のスイッチング素子に入力される第1の駆動信号及び第2のスイッチング素子に入力される第2の駆動信号を含む。
制御回路は、6個の駆動信号により、6個のスイッチング素子の各々を、対応する通電期間中、切替周波数で周期的にオン及びオフを切り替えつつパルス幅変調方式を用いてオン時間を制御することによって、三相の電力を生成するように構成されていてもよい。そして、電動作業機は、さらに、第1の低域通過フィルタと第2の低域通過フィルタとを備えていてもよい。
このように構成された電動作業機は、さらに、次のように構成されていてもよい。即ち、制御回路は、6個の駆動信号により、6個のスイッチング素子の各々を、対応する通電期間中、切替周波数で周期的にオン及びオフを切り替えつつパルス幅変調方式を用いてオン時間を制御することによって、三相の電力を生成するように構成されていてもよい。電動作業機は、さらに、6個の駆動信号のうちの1つに含まれている、遮断周波数より高い周波数の信号成分を減衰させて出力するように構成された低域通過フィルタを備えていてもよい。遮断周波数は、切替周波数よりも低い。そして、回転検出回路は、低域通過フィルタを通過した信号に基づいて、モータが回転していることを検出するように構成されていてもよい。
この場合、遮断周波数は、最大転流周波数よりも高くてもよい。遮断周波数を最大転流周波数よりも高くすることで、回転方向検出回路による実回転方向の検出精度をより高めることが可能となる。
[1.第1実施形態]
(1-1)電動作業機の構成
図1に示す第1実施形態の電動作業機1は、作業機本体10と、バッテリパック5とを備える。バッテリパック5は、作業機本体10に着脱可能である。図1は、作業機本体10にバッテリパック5が装着された状態を示している。
モータ11は、モータドライバ13から出力される駆動電力によって回転駆動する。本実施形態のモータ11は、例えばブラシレスモータである。
電源回路18は、電動作業機1に装着されたバッテリパック5からバッテリ電力が入力される。電源回路18は、入力されたバッテリ電力における電圧を降圧することにより、直流の制御電圧Vcを生成する。制御電圧Vcは、制御回路14を含む作業機本体10内の各部へ供給される。制御電圧Vcの電圧値はどのような値であってもよく、例えば5Vであってもよい。
本実施形態の制御回路14は、さらに、方向設定監視機能を備える。方向設定監視機能は、回転方向選択部17が正常に機能するか否かを監視する機能である。方向設定監視機能は、換言すれば、使用者が意図する回転方向が回転方向選択部17から制御回路14へ適正に伝わるか否か、さらに換言すれば、使用者が意図する回転方向を示す適正な第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2が制御回路14に入力されるか否か、を監視する機能である。
図2を参照して、制御回路14(詳しくはCPU14a)が実行するモータ制御処理について説明する。CPU14aは、制御電圧Vcが供給されることによって起動すると、モータ制御処理を実行する。前述の方向設定監視機能は、CPU14aがモータ制御処理を実行することにより達成される。
S120では、トリガ信号TRに基づいて、トリガスイッチ16がオンされているか否かを判断する。トリガスイッチ16がオフされている間はS120の判断を繰り返す。トリガスイッチ16がオンされている場合はS130に移行する。
(1-4)第1実施形態の効果等
以上説明した第1実施形態によれば、回転方向選択部17の故障或いはその他の種々の要因で、第1設定信号DS1が示す回転方向と第2設定信号DS2が示す回転方向とが一致しない異常(設定信号不一致)が生じた場合、モータ11の回転が停止される。そのため、設定信号不一致が生じた場合に、電動作業機1の使用者が回転方向選択部17を操作することによって設定した回転方向(即ち使用者が意図する回転方向)とは異なる方向へモータ11が回転することを抑制することが可能となる。
[2.第2実施形態]
第2実施形態の電動作業機110について、図3~図5を参照しつつ、主に第1実施形態の電動作業機1(図1参照)との相違点を以下に説明する。図3において、図1と同じ符号は、図1と同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
回転方向検出回路41は、モータの実際の回転方向である実回転方向を検出する。本第2実施形態では、回転方向検出回路41は、回転位置情報に基づいて実回転方向を検出する。具体的には、回転方向検出回路41は、第1位置信号Hu、第2位置信号Hv及び第3位置信号Hwのうちのいずれか2つ(本実施形態では例えば第1位置信号Huと第2位置信号Hv)に基づいて実回転方向を検出する。
導通制御信号STは、モータ停止回路60に入力されると共に、反転回路33で論理反転されてLED20に入力される。そのため、導通制御信号STがLレベルになってスイッチ61がオフされると、LED20が点灯することにより、エラーが発生したことが報知される。
さらに、第2実施形態の電動作業機110では、制御回路31とは別に設けられた判定回路40及びモータ停止回路60によって(即ちハードウェア処理によって)、設定信号不一致が生じたか否かの判定、及び設定信号不一致が生じた場合におけるモータ11の回転の停止が達成される。そのため、仮に制御回路31に異常が生じたとしても、設定信号不一致が発生した場合はハードウェア処理によって適切にモータの回転を停止させることができる。
[3.第3実施形態]
第2実施形態の電動作業機120について、図6~図8を参照しつつ、主に、第1実施形態の電動作業機1(図1参照)及び第2実施形態の電動作業機110(図3参照)との相違点を以下に説明する。図6において、図1又は図3と同じ符号は、図1又は図3と同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[4.第4実施形態]
第4実施形態の電動作業機130について、図9、図10を参照しつつ、主に、第1実施形態~第3実施形態との相違点を以下に説明する。図9において、図1,図3又は図6と同じ符号は、図1,図3又は図6と同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
S350では、回転位置情報が変化したか否か判断する。モータ11が停止している場合は、回転位置情報は変化しない。一方、モータ11が回転すると、図4及び図5に例示したように、回転位置に応じて回転位置情報が変化する。S350の処理は、モータ11が回転しているか否かを判断する処理である。
なお、モータ11は第1設定信号DS1に従って回転されるため、監視回路91により検出される実回転方向は、第1設定信号DS1に対応した回転方向であると言える。そのため、S370の処理は、実質的に、第1設定信号DS1が示す回転方向と第2設定信号DS2が示す回転方向とが一致している否かを判定する処理であると捉えることができる。
さらに、電動作業機130では、設定信号不一致が生じたか否かの判断が、監視回路91においてソフトウェア処理によって実行される。そのため、実回転方向に基づく判定を、電動作業機130のハードウェア構成を簡素化しつつ適切に実行することが可能となる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(5-6)本開示の電動作業機は、バッテリパックを着脱可能に構成されていなくてもよい。即ち、本開示は、例えばバッテリが内蔵された電動作業機に対しても適用可能である。さらに、本開示は、モータを駆動する電力にバッテリ電力を用ない電動作業機であって当該電動作業機の外部から交流電力を受けてモータを駆動するように構成された電動作業機に対しても適用可能である。
Claims (22)
- モータと、
電源から供給される電力によって前記モータを駆動するように構成された駆動部と、
前記モータの回転方向を第1方向及び第2方向のいずれかに選択的に設定するために操作されるように構成され、前記第1方向及び前記第2方向のうちのいずれか一方のみ選択可能に構成された、操作部と、
前記操作部に連動するように構成されたスイッチであって、前記操作部により前記第1方向が選択されていることに応じて、いずれも前記第1方向を示す第1設定信号及び第2設定信号を出力し、前記操作部により前記第2方向が選択されていることに応じて、いずれも前記第2方向を示す前記第1設定信号及び前記第2設定信号を出力するように構成されたスイッチと、
前記スイッチから出力された前記第1設定信号及び/又は前記第2設定信号が示す前記回転方向へ前記モータが回転するように前記駆動部を制御するように構成されたモータ制御部であって、前記第1設定信号が示す前記回転方向と前記第2設定信号が示す前記回転方向とが一致しないことに応じて前記モータの回転を停止させるように構成されたモータ制御部と、
を備える電動作業機。 - 請求項1に記載の電動作業機であって、
前記モータ制御部は、前記スイッチから出力された前記第1設定信号及び前記第2設定信号が入力されるように構成された制御回路であって、入力された前記第1設定信号及び/又は前記第2設定信号が示す前記回転方向へ前記モータが回転するように前記駆動部を制御するように構成され、前記第1設定信号が示す前記回転方向と前記第2設定信号が示す前記回転方向とが一致しないことに応じて、前記モータの回転が停止するように前記駆動部を制御するように構成された制御回路を備える、
電動作業機。 - 請求項1に記載の電動作業機であって、
前記モータ制御部は、
前記スイッチから出力された前記第1設定信号が入力され、その入力された前記第1設定信号が示す前記回転方向へ前記モータが回転するように前記駆動部を制御するように構成された制御回路と、
前記スイッチから出力された前記第2設定信号が入力され、その入力された前記第2設定信号が示す前記回転方向と前記モータの実際の回転方向である実回転方向とが一致するか否かを判定するように構成された判定回路と、
前記判定回路により一致しないと判定されることに応じて前記モータの回転を停止させるように構成された停止回路と、
を備える電動作業機。 - 請求項3に記載の電動作業機であって、
前記制御回路は、さらに、前記スイッチから出力された前記第2設定信号が入力され、前記第1設定信号が示す前記回転方向と前記第2設定信号が示す前記回転方向とが一致しないことに応じて、前記モータの回転が停止するように前記駆動部を制御するように構成されている、電動作業機。 - 請求項3又は請求項4に記載の電動作業機であって、
前記判定回路は、
前記実回転方向を検出するように構成された回転方向検出回路と、
前記判定回路に入力された前記第2設定信号が示す前記回転方向と前記回転方向検出回路により検出された前記実回転方向とが一致するか否かを判定するように構成された判定実行回路と、
を備える電動作業機。 - 請求項5に記載の電動作業機であって、
さらに、前記モータの回転位置に応じた回転位置情報を出力するように構成された位置情報出力部を備え、
前記回転方向検出回路は、前記位置情報出力部から出力された前記回転位置情報に基づいて前記実回転方向を検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項5に記載の電動作業機であって、
前記制御回路は、前記駆動部へ駆動指令を出力することにより前記駆動部を制御するように構成されており、
前記回転方向検出回路は、前記制御回路から前記駆動部へ入力される前記駆動指令が入力され、その入力された前記駆動指令に基づいて前記実回転方向を検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項3~請求項7のいずれか1項に記載の電動作業機であって、
前記モータ制御部は、さらに、
前記モータが回転していることを検出するように構成された回転検出回路と、
前記回転検出回路により前記モータが回転していることが検出されていない間は前記停止回路による前記モータの回転を停止させる機能を無効化するように構成された無効化回路と、
を備える電動作業機。 - 請求項8に記載の電動作業機であって、
さらに、前記モータの回転位置に応じた回転位置情報を出力するように構成された位置情報出力部を備え、
前記回転検出回路は、前記位置情報出力部から出力された前記回転位置情報に基づいて前記モータが回転していることを検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項8に記載の電動作業機であって、
前記制御回路は、前記駆動部へ駆動指令を出力することにより前記駆動部を制御するように構成されており、
前記回転検出回路は、前記制御回路から前記駆動部へ入力される前記駆動指令が入力され、その入力された前記駆動指令に基づいて前記モータが回転していることを検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項7に記載の電動作業機であって、
前記駆動部は、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子を含む6個のスイッチング素子を備え、
前記駆動指令は、前記6個のスイッチング素子のそれぞれに入力される6個の駆動信号であって、前記第1のスイッチング素子に入力される第1の駆動信号及び前記第2のスイッチング素子に入力される第2の駆動信号を含む、6個の駆動信号を備え、
前記制御回路は、前記6個の駆動信号により、前記6個のスイッチング素子を、前記6個のスイッチング素子毎に設定された、前記モータの回転位置に応じた通電開始タイミングであって一定電気角ずつ位相がずれた通電開始タイミング毎に、前記通電開始タイミングから前記モータが通電電気角回転するまでの通電期間中にオンさせることによって、前記モータを駆動するための三相の電力を生成するように構成されており、
前記回転方向検出回路は、前記第1の駆動信号及び前記第2の駆動信号に基づいて前記実回転方向を検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項11に記載の電動作業機であって、
前記制御回路は、前記6個の駆動信号により、前記6個のスイッチング素子の各々を、対応する前記通電期間中、切替周波数で周期的にオン及びオフを切り替えつつパルス幅変調方式を用いてオン時間を制御することによって、前記三相の電力を生成するように構成されており、
前記電動作業機は、さらに、
前記第1の駆動信号が入力され、前記第1の駆動信号に含まれている、第1遮断周波数より高い周波数の信号成分を減衰させて出力するように構成された第1の低域通過フィルタと、
前記第2の駆動信号が入力され、前記第2の駆動信号に含まれている、第2遮断周波数より高い周波数の信号成分を減衰させて出力するように構成された第2の低域通過フィルタと、
を備え、
前記第1遮断周波数及び前記第2遮断周波数は、前記切替周波数よりも低く、
前記回転方向検出回路は、前記第1の低域通過フィルタを通過した前記第1の駆動信号及び前記第2の低域通過フィルタを通過した前記第2の駆動信号に基づいて前記実回転方向を検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項12に記載の電動作業機であって、
前記制御回路は、前記モータを最大回転速度以下で回転させるように構成されており、
前記第1遮断周波数及び前記第2遮断周波数は、最大転流周波数よりも高く、
前記最大転流周波数は、前記最大回転速度で回転している前記モータが前記一定電気角に対応する回転角度を回転するのに要する時間の逆数である、
電動作業機。 - 請求項10に記載の電動作業機であって、
前記駆動部は、6個のスイッチング素子を備え、
前記駆動指令は、前記6個のスイッチング素子のそれぞれに入力される6個の駆動信号を備え、
前記制御回路は、前記6個の駆動信号により、前記6個のスイッチング素子の各々を、前記モータの回転位置に基づく通電期間であって前記6個のスイッチング素子毎に一定電気角ずつ位相がずれた通電期間にオンさせることによって、前記モータを駆動するための三相の電力を生成するように構成されており、
前記回転検出回路は、前記6個の駆動信号のうちの1つに基づいて前記モータが回転していることを検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項14に記載の電動作業機であって、
前記制御回路は、前記6個の駆動信号により、前記6個のスイッチング素子の各々を、対応する前記通電期間中、切替周波数で周期的にオン及びオフを切り替えつつパルス幅変調方式を用いてオン時間を制御することによって、前記三相の電力を生成するように構成されており、
前記電動作業機は、さらに、前記6個の駆動信号のうちの前記1つに含まれている、遮断周波数より高い周波数の信号成分を減衰させて出力するように構成された低域通過フィルタを備え、
前記遮断周波数は、前記切替周波数よりも低く、
前記回転検出回路は、前記低域通過フィルタを通過した信号に基づいて前記モータが回転していることを検出するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項15に記載の電動作業機であって、
前記制御回路は、前記モータを最大回転速度以下で回転させるように構成されており、
前記遮断周波数は、最大転流周波数よりも高く、
前記最大転流周波数は、前記最大回転速度で回転している前記モータが前記一定電気角に対応する回転角度を回転するのに要する時間の逆数である、
電動作業機。 - 請求項1~請求項16のいずれか1項に記載の電動作業機であって、
さらに、前記モータを回転させるために操作されるトリガ操作部を備え、
前記モータ制御部は、前記トリガ操作部が操作されることに応じて、前記モータが回転するように前記駆動部を制御するように構成されており、
前記モータ制御部は、前記トリガ操作部が操作されたタイミング以後に、前記第1設定信号が示す前記回転方向と前記第2設定信号が示す前記回転方向とが一致しないことに応じて前記モータの回転を停止させるように構成されている、
電動作業機。 - 請求項2に記載の電動作業機であって、
さらに、前記モータを回転させるために操作されるトリガ操作部を備え、
前記制御回路は、前記トリガ操作部が操作されることに応じて、前記モータが回転するように前記駆動部を制御するように構成されており、
前記制御回路は、前記トリガ操作部が操作されたタイミングで、前記第1設定信号が示す前記回転方向と前記第2設定信号が示す前記回転方向とが一致しないことに応じて前記モータの回転が停止するように前記駆動部を制御するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項1~請求項18のいずれか1項に記載の電動作業機であって、
前記操作部は、前記第1方向及び前記第2方向のいずれも選択されていない中立状態が生じるように構成されており、
前記モータ制御部は、前記操作部が前記中立状態にされている場合は前記モータの回転を停止させるように構成されている、
電動作業機。 - 請求項1に記載の電動作業機であって、
前記スイッチは、
第1端子と、
第2端子と、
前記第1端子及び前記第2端子のいずれか一方に択一的に接続されるように構成されたコモン端子であって、前記操作部により前記第1方向が選択されていることに応じて前記第1端子に接続され、前記操作部により前記第2方向が選択されていることに応じて前記第2端子に接続されるように構成された、コモン端子と、
を備え、
前記第1端子の電圧が、前記第1設定信号として出力され、
前記第2端子の電圧が、前記第2設定信号として出力される、
ように構成されている、電動作業機。 - 請求項8に記載の電動作業機であって、
前記無効化回路は、(i)前記判定回路により前記第2設定信号が示す前記回転方向と前記実回転方向とが一致しないと判定されていて且つ(ii)前記回転検出回路により前記モータが回転していることが検出されていない場合、前記停止回路による前記モータの回転を停止させる機能を無効化するように構成されている、
電動作業機。 - 請求項21に記載の電動作業機であって、
前記判定回路は、前記第2設定信号が示す前記回転方向と前記実回転方向とが一致しないと判定した場合、当該一致しないことを示す制御信号を前記停止回路へ出力するように構成されており、
前記停止回路は、前記制御信号が入力された場合に前記モータの回転を停止させるように構成されており、
前記無効化回路は、前記停止回路への前記制御信号を無効化するように構成されている、
電動作業機。
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