JP7362375B2 - 電動作業機 - Google Patents

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Description

本開示は、電動作業機におけるモータを制御する技術に関する。
特許文献1に開示されている電動作業機は、モータの回転方向を設定するために電動作業機の使用者に操作されるスイッチと、制御部とを備える。制御部は、スイッチから入力される設定信号が示す回転方向へモータを回転させる。
特開2018-083254号公報
上記の電動作業機において、スイッチ或いはスイッチに接続された配線等に不具合が生じると、使用者の意図しない方向へモータが回転する可能性がある。例えば、スイッチが故障していて設定信号が制御部へ適正に入力されなくなると、例えば第1の方向へモータが回転するように使用者がスイッチを操作したにもかかわらず、第2の方向へモータが回転する可能性がある。
本開示の1つの局面は、使用者がスイッチ等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が回転することを抑制することを目的とする。
本開示の1つの局面における電動作業機は、モータと、駆動部と、回転方向選択部と、モータ制御部とを備える。駆動部は、電源から供給される電力によってモータを駆動する。 回転方向選択部は、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、第1設定信号及び第2設定信号を出力する。第1設定信号及び第2設定信号の各々は、設定された回転方向を示す。
モータ制御部は、回転方向選択部から出力された第1設定信号及び/又は第2設定信号が示す回転方向へモータが回転するように駆動部を制御する。モータ制御部は、第1設定信号が示す回転方向と第2設定信号が示す回転方向とが一致しないことに応じて、モータの回転を停止させる。
このように構成された電動作業機では、例えば回転方向選択部の故障或いはその他の種々の要因で、第1設定信号が示す回転方向と第2設定信号が示す回転方向とが一致しない異常(以下、「設定信号不一致」と称する)が生じた場合、モータ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、電動作業機の使用者が回転方向選択部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が回転することを抑制することが可能となる。
なお、設定信号不一致が生じたか否かの判断は、例えば、第1設定信号と第2設定信号とを取得して、両者が示す回転方向を比較することによって行ってもよいが、第1設定信号に応じた情報及び/又は第2設定信号に応じた情報に基づいて行ってもよい。即ち、例えば、第1設定信号に応じて変化する情報を取得し、その情報から、第1設定信号が示す回転方向を取得してもよい。そして、そのようにして取得した回転方向と、第2設定信号が示す回転方向とに基づいて、設定信号不一致が生じたか否かを判断してもよい。
モータ制御部は、制御回路を備えていてもよい。制御回路は、回転方向選択部から出力された第1設定信号及び第2設定信号が入力され、その入力された第1設定信号及び/又は第2設定信号が示す回転方向へモータが回転するように駆動部を制御する。制御回路は、第1設定信号が示す回転方向と第2設定信号が示す回転方向とが一致しないことに応じて、モータの回転が停止するように駆動部を制御する。
このように構成された電動作業機では、設定信号不一致が生じた場合、制御回路が駆動部を制御することによってモータ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おけるモータの回転の停止を簡素な構成で達成できる。
モータ制御部は、回転方向選択部から出力された第1設定信号が入力される制御回路と、判定回路と、停止回路とを備えていてもよい。制御回路は、入力された第1設定信号が示す回転方向へモータが回転するように駆動部を制御する。判定回路は、回転方向選択部から出力された第2設定信号が入力され、その入力された第2設定信号が示す回転方向と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。停止回路は、判定回路により一致しないと判定されることに応じてモータの回転を停止させる。
実回転方向は第1設定信号に依存し、第1設定信号に応じた情報の1つである。即ち、実回転方向が、第1設定信号が示す回転方向であると捉えることができる。そのため、第2設定信号が示す回転方向と実回転方向とが一致するか否かを判定することは、実質的に設定信号不一致が生じたか否かを判定することと等価であると捉えることができる。
このように構成された電動作業機では、制御回路とは別に設けられた判定回路及び停止回路によって、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の回転の停止が達成される。そのため、仮に制御回路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に適切にモータの回転を停止させることができる。
設定信号不一致が生じたか否かを判定回路によって判定するように構成された電動作業機において、判定回路に加えて制御回路も、設定信号不一致が生じたか否かを判定してもよい。そして、制御回路は、設定信号不一致が生じた場合、モータの回転が停止するように駆動部を制御してもよい。
このように構成された電動作業機では、設定信号不一致が生じた場合、制御回路による駆動部の制御、及び停止回路によってモータの回転が停止されるため、モータをより確実に停止させることが可能となる。
判定回路は、回転方向検出回路と、判定実行回路とを備えていてもよい。回転方向検出回路は、実回転方向を検出する。判定実行回路は、判定回路に入力された第2設定信号が示す回転方向と回転方向検出回路により検出された実回転方向とが一致するか否かを判定する。
このように構成された電動作業機では、設定信号不一致が生じたか否かを適切に判定することが可能となる。
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、実回転方向を適切に検出でき、延いては、その検出した実回転方向に基づいて設定信号不一致が生じたか否かを適切に判定することが可能となる。
制御回路は、駆動部へ駆動指令を出力することにより駆動部を制御するように構成されていてもよい。回転方向検出回路は、制御回路から駆動部へ入力される駆動指令が入力され、その入力された駆動指令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、駆動指令に基づいて実回転方向を適切に検出でき、延いては、その検出した実回転方向に基づいて設定信号不一致が生じたか否かを適切に判定することが可能となる。
モータ制御部は、さらに、回転検出回路と、無効化回路とを備えていてもよい。回転検出回路は、モータが回転していることを検出する。無効化回路は、回転検出回路によりモータが回転していることが検出されていない間は、停止回路によるモータの回転を停止させる機能を無効化する。
このように構成された電動作業機では、モータが停止しているときには停止回路によるモータの回転を停止させる機能が無効化されるため、当該機能を必要に応じた適切なタイミングで達成させることが可能となる。
回転検出回路は、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、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。
回転検出回路は、制御回路から駆動部へ入力される駆動指令が入力され、その入力された駆動指令に基づいて、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駆動指令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を、6個のスイッチング素子毎に設定された通電開始タイミング毎に通電期間中オンさせることによって、モータを駆動するための三相の電力を生成する。6個のスイッチング素子それぞれの通電開始タイミングは、モータの回転位置に応じたタイミングであって、互いに一定電気角ずつ位相がずれている。通電期間は、通電開始タイミングから、モータが通電電気角回転するまでの期間である。
回転方向検出回路は、第1の駆動信号及び第2の駆動信号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。なお、ここでいう「第1の駆動信号及び第2の駆動信号に基づいて」とは、第1の駆動信号及び第2の駆動信号のみに基づいて、という意味ではない。回転方向検出回路は、第1の駆動信号及び第2の駆動信号に加えてさらに他の駆動信号にも基づいて(つまり3つ以上の駆動信号に基づいて)実回転方向を検出してもよい。
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、6個の駆動信号のうちの2つに基づいて適切且つ容易に判定することが可能となる。
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。
第1の低域通過フィルタは、第1の駆動信号が入力され、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。第2の低域通過フィルタは、第2の駆動信号が入力され、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。第1遮断周波数及び第2遮断周波数は、切替周波数よりも低い。
そして、回転方向検出回路は、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、第1遮断周波数及び第2遮断周波数が、切替周波数を考慮して適切に設定されるため、回転方向検出回路による実回転方向の検出精度を高めることが可能となる。
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いてもよい。第1遮断周波数及び第2遮断周波数は、最大転流周波数よりも高くてもよい。最大転流周波数は、最大回転速度で回転しているモータが一定電気角回転するのに要する時間の逆数である。
このように構成された電動作業機では、第1遮断周波数及び第2遮断周波数が、切替周波数に加えてさらに最大転流周波数も考慮してより適切に設定されるため、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。
電動作業機は、次のように構成されていてもよい。即ち、駆動部は、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。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にオンさせることによって、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いてもよい。6個のスイッチング素子それぞれに対応した通電期間は、モータの回転位置に基づく期間であって、互いに位相が異なる。回転検出回路は、6個の駆動信号のうちの1つに基づいて、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。
なお、ここでいう「6個の駆動信号のうちの1つに基づいて」とは、1つの駆動信号のみに基づいて、という意味ではない。回転検出回路は、2つ以上の駆動信号に基づいてモータが回転していることを検出してもよい。
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、6個の駆動信号のうちの1つに基づいて適切且つ容易に判定することが可能となる。
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。
このように構成された電動作業機では、遮断周波数が切替周波数を考慮して適切に設定されるため、回転方向検出回路による実回転方向の検出精度を高めることが可能となる。
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。
電動作業機は、さらに、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ていてもよい。モータ制御部は、トリガ操作部が操作されることに応じて、モータが回転するように駆動部を制御するように構成されていてもよい。モータ制御部は、トリガ操作部が操作されたタイミング以後(例えばトリガ操作部が操作されたタイミング、或いはトリガ操作部が操作されたタイミングより後のタイミング)に、第1設定信号が示す回転方向と第2設定信号が示す回転方向とが一致しないことに応じてモータの回転を停止させるように構成されていてもよい。
回転方向選択部は、第1方向及び第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いてもよい。モータ制御部は、回転方向選択部が中立状態にされている場合はモータの回転を停止させてもよい。
第1実施形態の電動作業機の電気的構成を示す説明図である。 第1実施形態のモータ制御処理のフローチャートである。 第2実施形態の電動作業機の電気的構成を示す説明図である。 第2実施形態の電動作業機の動作例を示す説明図であって、特に、モータが第1方向へ回転する場合の動作例を示す。 第2実施形態の電動作業機の動作例を示す説明図であって、特に、モータが第2方向へ回転する場合の動作例を示す。 第3実施形態の電動作業機の電気的構成を示す説明図である。 第3実施形態の電動作業機の動作例を示す説明図であって、特に、モータが第1方向へ回転する場合の動作例を示す。 第3実施形態の電動作業機の動作例を示す説明図であって、特に、モータが第2方向へ回転する場合の動作例を示す。 第4実施形態の電動作業機の電気的構成を示す説明図である。 第4実施形態の監視処理のフローチャートである。 トリガユニットの斜視図である。 トリガユニットにおけるレバーの回動を説明するための説明図である。 モータ制御処理の変形例のフローチャートである。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[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。
バッテリパック5は、バッテリ6と、パック正極端子5aと、パック負極端子5bとを備える。パック正極端子5aは、バッテリ6の正極に接続されている。パック負極端子5bは、バッテリ6の負極に接続されている。バッテリ6は、充電及び放電が可能な二次電池(例えばリチウムイオン電池)であってもよい。
作業機本体10は、本体正極端子10aと、本体負極端子10bとを備える。作業機本体10にバッテリパック5が装着されると、本体正極端子10aにパック正極端子5aが接続され、本体負極端子10bにパック負極端子5bが接続されて、作業機本体10がバッテリパック5からバッテリ6の電力(以下、「バッテリ電力」と称する)を受けることが可能となる。
作業機本体10は、モータ11と、ツール駆動部12と、モータドライバ13とを備える。
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。
モータドライバ13は、バッテリ電力を受け、バッテリ電力から、モータ11を駆動するための駆動電力(本実施形態では例えば三相電力)を生成して、モータ11へ出力する。モータ11は、モータドライバ13から駆動電力を受けると回転する。
モータ11の回転駆動力は、伝達機構(不図示)を介してツール駆動部12に伝達される。ツール駆動部12には、作業出力ツール(不図示)が装着される。作業出力ツールは、ツール駆動部12に離脱不能に固定されていてもよいし、ツール駆動部12から離脱可能であってもよい。
作業出力ツールは、電動作業機1の外部の作業対象に作用すること、換言すれば作業対象にエネルギーを与えることによって、電動作業機1の機能を達成するように構成されている。
作業出力ツールは、例えば、木材及び金属などの材料を切断するために回転又は往復移動するように構成されたノコ刃であってもよいし、草及び小径木などを刈り払うために回転するように構成された回転刃であってもよいし、被加工材に穴を開けるために回転するように構成されたドリルビットであってもよいし、送風または吸引するために回転するように構成されたファンであってもよい。
即ち、第1実施形態の電動作業機1は、例えば、上記ノコ刃を備えたマルノコであってもよいし、上記回転刃を備えた刈払機であってもよいし、上記ドリルビットを備えたドリルであってもよいし、上記ファンを備えたブロワであってもよい。
作業機本体10は、制御回路14と、トリガ操作部15と、トリガスイッチ16と、回転方向選択部17と、電源回路18と、回転位置検出部19と、LED20とを備える。
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。
トリガ操作部15は、電動作業機1の使用者により操作される。トリガ操作部15がオン操作(例えば引き操作)されると、後述するようにモータ11に駆動電力が供給され、モータ11が回転する。トリガ操作部15がオフ操作(例えば戻し操作)されると、後述するようにモータ11へ駆動電力の供給が停止され、モータ11の回転が停止する。
トリガスイッチ16は、トリガ操作部15と連動してオン又はオフする。具体的には、トリガスイッチ16は、トリガ操作部15がオフ操作されている場合(即ちオン操作されていない場合)はオフし、トリガ操作部15がオン操作されている場合はオンする。
トリガスイッチ16の第1端は、抵抗器R0の第1端に接続されている。トリガスイッチ16の第2端は、グランドラインに接続されている。グランドラインは、本体負極端子10bに接続されている。抵抗器R0の第2端には、制御電圧Vcが印加される。
トリガスイッチ16の第1端の電圧は、トリガ信号TRとして制御回路14に入力される。トリガ信号TRは、トリガスイッチ16の状態(オン又はオフ)、延いてはトリガ操作部15の状態(オン操作又はオフ操作)を示す。
トリガスイッチ16がオフされている場合、トリガ信号TRは、Hレベルの信号、即ち制御電圧Vcの電圧値にほぼ等しい値の電圧を含む信号となる。トリガスイッチ16がオンされると、トリガ信号TRは、Lレベルの信号、即ちグランドラインの電圧値(本実施形態では例えば0V)にほぼ等しい値の電圧を含む信号となる。
回転方向選択部17は、電動作業機1の使用者がモータ11の回転方向を選択(設定)するために使用者により操作される。回転方向選択部17は、使用者により操作される選択操作部(不図示)を備える。使用者は、選択操作部を操作することにより、モータ11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できる。第1方向は、例えば正転、即ちいわゆるCW(clockwise)の方向であってもよい。第2方向は、例えば逆転、即ちいわゆるCCW(counterclockwise)の方向であってもよい。
回転方向選択部17は、選択スイッチ17aを備える。選択スイッチ17aは、コモン端子と、第1端子と、第2端子とを備える。コモン端子はグランドラインに接続されている。第1端子は抵抗器R1の第1端に接続されている。抵抗器R1の第2端には制御電圧Vcが印加される。第2端子は抵抗器R2の第1端に接続されている。抵抗器R2の第2端には制御電圧Vcが印加される。
選択スイッチ17aは、使用者による選択操作部の操作に応じて、コモン端子が第1端子又は第2端子に接続されるように構成されている。選択操作部により第1方向が選択されると、選択スイッチ17aにおいて、コモン端子が第1端子に接続される。図1は、第1方向が選択されている状態を示している。選択操作部により第2方向が選択されると、選択スイッチ17aにおいて、コモン端子が第2端子に接続される。
選択スイッチ17aの第1端子の電圧は、第1設定信号DS1として制御回路14に入力される。選択スイッチ17aの第2端子の電圧は、第2設定信号DS2として制御回路14に入力される。第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2の各々は、使用者により設定されたモータ11の回転方向を示す。
回転方向選択部17において第1方向が設定されている場合、第1設定信号DS1はLレベルの信号となり、第2設定信号DS2はHレベルの信号となる。回転方向選択部17において第2方向が設定されている場合、第1設定信号DS1はHレベルの信号となり、第2設定信号DS2はLレベルの信号となる。
回転位置検出部19は、モータ11の回転位置、詳しくはモータ11におけるロータ(不図示)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ている。回転位置情報は、後述する第1位置信号Hu、第2位置信号Hv及び第3位置信号Hwを含む。
本実施形態の回転位置検出部19は、3つのホールセンサ、即ち第1のホールセンサ(不図示)、第2のホールセンサ(不図示)及び第3のホールセンサ(不図示)を備えている。3つのホールセンサは、モータ11のロータの周囲において、ロータの回転方向に沿って互いに電気角120度の間隔を隔てて配置されている。
第1のホールセンサは、第1位置信号Huを出力する。第2のホールセンサは、第2位置信号Hvを出力する。第3のホールセンサは、第3位置信号Hwを出力する。第1位置信号Hu、第2位置信号Hv及び第3位置信号Hwの各々は、対応するホールセンサとロータとの相対的位置関係に応じて変化する。第1のホールセンサは、本実施形態では、ホール素子、及びホール素子からの出力信号を処理して二値のデジタル信号に変換する信号処理回路を備える。この二値のデジタル信号が第1位置信号Huとして出力される。第2のホールセンサ及び第3のホールセンサについても同様である。回転位置情報は、制御回路14に入力される。
回転位置情報(即ち第1位置信号Hu、第2位置信号Hv及び第3位置信号Hw)の一例が、図4及び図5に示されている。図4には、モータ11が第1設定方向へ回転する場合に回転位置検出部19から出力される回転位置情報の一例が示されている。図5には、モータ11が第2設定方向へ回転する場合に回転位置検出部19から出力される回転位置情報の一例が示されている。図4及び図5は、後述する第2実施形態の電動作業機110(図3参照)の動作例を示しているが、回転位置情報については本第1実施形態も同じである。
なお、図4及び図5における横軸は、トリガスイッチ16がオンされてモータ11が回転を開始した後の、モータ11の回転量(電気角)を示す。例えば、横軸における「0°」は、トリガスイッチ16がオンされてモータ11が回転を開始したタイミングを示す。後述する図7及び図8における横軸も同様である。
図4及び図5に例示するように、第1位置信号Hu、第2位置信号Hv及び第3位置信号Hwは互いに120°の位相差でLレベルからHレベルに変化し、それぞれ、Hレベルに変化したタイミングから180°回転するとLレベルに変化する。なお、図4及び図5は、回転開始から30°回転したタイミングで第1位置信号HuがHレベルに変化しているが、これは一例である。回転開始から第1位置信号HuがHレベルに変化するまでの回転量は、回転開始時のモータ11の回転位置(即ちロータの初期位置)に依存し、例えば0°~360°の範囲内のいずれかになり得る。
モータドライバ13は、本実施形態では、三相フルブリッジ回路を備える。即ち、本実施形態のモータドライバ13は、6つのスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6を備える。なお、スイッチング素子Q1~Q6の各々は、本実施形態では例えば金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)である。
スイッチング素子Q1,Q3,Q5の各々は、いわゆるハイサイドスイッチであり、スイッチング素子Q2,Q4,Q6の各々は、いわゆるローサイドスイッチである。即ち、スイッチング素子Q1,Q3,Q5のそれぞれのドレインは本体正極端子10aに接続され、スイッチング素子Q2,Q4,Q6のそれぞれのソースはグランドラインに接続されている。スイッチング素子Q1のソースは、スイッチング素子Q2のドレインに接続されると共にモータ11に接続される。スイッチング素子Q3のソースは、スイッチング素子Q4のドレインに接続されると共にモータ11に接続される。スイッチング素子Q5のソースは、スイッチング素子Q6のドレインに接続されると共にモータ11に接続される。
モータドライバ13には、制御回路14から駆動指令が入力される。駆動指令は、本実施形態では6個の駆動信号を含む。6個の駆動信号は、第1駆動信号UH、第2駆動信号UL、第3駆動信号VH、第4駆動信号VL、第5駆動信号WH及び第6駆動信号WLを含む。6個の駆動信号はいずれも二値のデジタル信号である。
第1駆動信号UHはスイッチング素子Q1のゲートに入力され、第2駆動信号ULはスイッチング素子Q2のゲートに入力される。第3駆動信号VHはスイッチング素子Q3のゲートに入力され、第4駆動信号VLはスイッチング素子Q4のゲートに入力される。第5駆動信号WHはスイッチング素子Q5のゲートに入力され、第6駆動信号WLはスイッチング素子Q6のゲートに入力される。モータドライバ13においては、スイッチング素子Q1~Q6の各々が、対応する駆動信号に従ってオン又はオフされることにより、三相駆動電力が生成される。
制御回路14は、CPU14a、メモリ14bなどを含む1チップのマイクロコンピュータを備えている。メモリ14bは、RAM、ROM、不揮発性メモリなどの各種半導体メモリを含んでいてもよい。
メモリ14bには、CPU14aが電動作業機1の各種機能を達成するために読み込み、実行する各種プログラム及びデータ等が記憶されている。メモリ14bに記憶されているプログラムには、後述する図2のモータ制御処理のプログラムが含まれる。電動作業機1が備える各種機能は、CPU14aがメモリ14bに記憶されている各種プログラムを実行することにより達成される。
なお、電動作業機1の各種機能は、前述のようなソフトウェア処理に限るものではなく、その一部又は全部の機能が、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて達成されてもよい。
制御回路14には、トリガ信号TR、第1設定信号DS1、第2設定信号DS2及び回転位置情報が入力される。制御回路14は、入力される信号に基づいて駆動指令を生成し、その駆動指令をモータドライバ13へ出力することにより、モータ11を制御する。
トリガ信号TRが、Hレベル、即ちトリガスイッチ16がオフしていること(以下、「トリガオフ」と称する)を示している場合、制御回路14は、モータ11の回転を停止させるための駆動指令をモータドライバ13へ出力することにより、モータ11の回転を停止させる。なお、モータ11の回転を停止させるための駆動指令を出力することは、例えば、スイッチング素子Q1~Q6を全てオフさせるために6個の駆動信号を全てLレベルにすること、を含んでいてもよい。
トリガ信号TRが、Lレベル、即ちトリガスイッチ16がオンしていること(以下、「トリガオン」と称する)を示している場合、制御回路14は、第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2のうちの何れか一方または両方に基づいて、使用者により設定されている回転方向(以下、「設定回転方向」と称する)を取得する。そして、その設定回転方向へモータ11を回転させるための駆動指令をモータドライバ13へ出力することにより、モータ11を設定回転方向へ回転させる。
制御回路14から出力される駆動指令(即ち6個の駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WL)の一例が、図7及び図8に示されている。図7には、モータ11を第1設定方向へ回転させるための駆動指令の一例が示されている。図8には、モータ11を第2設定方向へ回転させるための駆動指令の一例が示されている。
図7及び図8は、後述する第3実施形態の電動作業機120(図6参照)の動作例を示しているが、6個の駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLについては本第1実施形態も同じである。
また、図7の動作例は、図4に示した回転位置情報に対応しており、図8の動作例は、図5に示した回転位置情報に対応している。即ち、図4及び図7は、回転開始から30°回転したタイミングで第1位置信号HuがLレベルからHレベルに変化し、この変化に応じて、第1駆動信号UHがLレベルからHレベルに変化すると共に第3駆動信号VHがHレベルからLレベルに変化することを例示している。図5及び図8についても同様である。
図7及び図8に示すように、本実施形態では、スイッチング素子Q1~Q6のそれぞれに、モータ11の回転位置に応じた通電開始タイミング(つまりオフからオンに変化させるタイミング)が設定されている。スイッチング素子Q1~Q6それぞれの通電開始タイミングは、一定電気角ずつ(例えば60°ずつ)ずれている。
スイッチング素子Q1~Q6のそれぞれは、対応する通電開始タイミングから、モータ11が通電電気角(例えば120°)回転するまでの、通電期間中に、対応する駆動信号が連続的又は離散的にHレベルされることに応じて、連続的又は離散的にオンされる。
例えばスイッチング素子Q1は、第1位置信号HuがLレベルからHレベルに変化するタイミングが通電開始タイミングに設定されている。そのため、スイッチング素子Q1は、第1位置信号HuがHレベルに変化する通電開始タイミングで、第1駆動信号UHがHレベルに変化することによってオンする。
スイッチング素子Q1~Q6のそれぞれは、対応する通電期間中、オンに維持されてもよいが、本実施形態の制御回路14は、PWM(Pulse Width Modulation;パルス幅変調)を用いてモータ11を制御する。即ち、6個の駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLはいずれも、対応する通電期間中、Hレベルに維持されるのではなく、所定の切替周波数(いわゆるPWM周波数)で周期的にHレベルとLレベルとが切り替わる。これにより、スイッチング素子Q1~Q6の各々は、対応する通電期間中、周期的にオン及びオフが切り替わる。さらに、切替周波数の一周期内におけるHレベルの時間(即ちパルス幅)が制御されることにより、モータ11へ供給される三相駆動電力が制御され、モータ11の回転速度あるいは出力トルクが制御される。制御回路14は、どのような方法でパルス幅を制御してもよい。制御回路14は、例えば、トリガ操作部15の引き操作量を検出し、その引き操作量に応じてパルス幅を制御してもよい。
(1-2)方向設定監視機能
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。
制御回路14は、方向設定監視機能を、例えば以下に述べるようにして達成する。即ち、制御回路14は、第1設定信号DS1と第2設定信号DS2との組合せが適正であれば、回転方向選択部17が適正に機能すると判断する。適正な組合せには、Hレベルの第1設定信号DS1とLレベルの第2設定信号DS2との組合せと、Lレベルの第1設定信号DS1とHレベルの第2設定信号DS2との組合せと、が含まれる。
一方、制御回路14は、第1設定信号DS1と第2設定信号DS2との組合せが不適正である(例えば論理矛盾が生じている)場合は、回転方向選択部17が適正に機能しないと判断する。この場合、制御回路14は、トリガ信号TRがトリガオンを示していても、モータ11を停止させるための駆動指令を出力することによりモータ11を停止させる。不適正な組合せには、第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2のいずれもHレベル又はLレベルである組合せが含まれる。これらの組合せは、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ことを示している。
制御回路14は、第1設定信号DS1と第2設定信号DS2との組合せが不適正である場合、さらに、LED20へエラー信号ERを出力してLED20を駆動することにより、エラーが発生したことを報知する。エラー信号ERは、LED20を所定の点灯パターン及び色で点灯させるための信号である。点灯パターンはどのようなパターンであってもよい。点灯パターンは、例えば、一定周期で点滅させるように構成されていてもよいし、一定時間継続して点灯させて一定時間経過したら消灯させるように構成されていてもよい。
制御回路14は、方向設定監視機能をどのタイミングで実行してもよいが、本実施形態では例えばトリガスイッチ16がオンされたタイミング、即ちトリガ操作部15がオン操作されたタイミングで実行する。
(1-3)モータ制御処理
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。
CPU14aは、モータ制御処理を開始すると、S110で、初期設定を行う。初期設定には、例えば、CPU14aにおける各ポートの設定が含まれる。
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。
S130では、第1設定信号DS1と第2設定信号DS2との組合せが適正であるか否か判断する。第1設定信号DS1と第2設定信号DS2との組合せが適正である場合は、S140に移行する。
S140では、第1設定信号DS1が示す回転方向を判断する。第1設定信号DS1が第1方向(正転)を示している場合は、S150に移行する。なお、S140では、第2設定信号DS2が示す回転方向を判断してもよい。S150では、モータ11を第1方向へ回転させるための駆動指令を生成してモータドライバ13へ出力することにより、モータ11を第1方向へ回転させる。
S160では、トリガスイッチ16がオフされているか否か判断する。トリガスイッチ16がオフされていない場合はS150に移行する。トリガスイッチ16がオフされている場合はS190に移行する。
S190では、モータ停止処理を実行する。具体的には、モータ11の回転を停止させるための駆動指令を生成してモータドライバ13へ出力することにより、モータ11の回転を停止させる。S190でモータ11の回転を停止させた後は、S120に移行する。
S140で、第1設定信号DS1が第2方向(逆転)を示している場合は、S170に移行する。S170では、モータ11を第2方向へ回転させるための駆動指令を生成してモータドライバ13へ出力することにより、モータ11を第2方向へ回転させる。
S180では、トリガスイッチ16がオフされているか否か判断する。トリガスイッチ16がオフされていない場合はS170に移行する。トリガスイッチ16がオフされている場合は、S190に移行して、モータ停止処理を実行する。
S130で、第1設定信号DS1と第2設定信号DS2との組合せが不適正である場合は、S200に移行する。S200では、S190と同様のモータ停止処理を実行する。S200でモータ11の回転を停止させた後は、S210に移行する。
S210では、エラー表示を行う。具体的には、LED20へエラー信号ERを出力することにより、LED20をエラー信号ERに応じた点灯パターンで点灯させる。
(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。
また、第1実施形態では、制御回路14が、制御回路14に入力される第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2に基づいて、設定信号不一致が生じたか否かを判定する。そして、制御回路14は、設定信号不一致が生じていると判定した場合は、モータ11が停止するように駆動指令を出力するか若しくは駆動指令の出力を停止することで、モータ11の回転を停止させる。そのため、設定信号不一致が生じた場合におけるモータ11の回転の停止を簡素な構成で達成できる。
なお、モータドライバ13は、本開示における駆動部の一例に相当する。
[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。
図3に示す第2実施形態の電動作業機110において、制御回路31は、第1実施形態の制御回路14と比較して、以下の点で相違する。即ち、制御回路31は、第2設定信号DS2が入力されず、方向設定監視機能を備えない。したがって、制御回路31が実行するモータ制御処理では、図2に示した第1実施形態のモータ制御処理から、S130,S200及びS210が省かれる。第2実施形態では、後述する判定回路40、回転検出回路50、無効化回路32及びモータ停止回路60によって、方向設定監視機能が達成される。
図3に示すように、電動作業機110は、モータ停止回路60を備える。本第2実施形態のモータ停止回路60は、スイッチ61を備える。スイッチ61は、本体正極端子10aからモータドライバ13へバッテリ電力が供給される電流経路に設けられ、この電流経路を導通又は遮断する。スイッチ61は、後述する導通制御信号STに従ってオン又はオフする。スイッチ61がオンすると電流経路が導通し、スイッチ61がオフすると電流経路が遮断される。
図3に示すように、電動作業機110は、判定回路40を備える。判定回路40は、回転方向検出回路41と、判定実行回路43とを備える。
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。
回転方向検出回路41は、例えばD型フリップフロップ(以下、「D-FF」と略称する)42を備える。D-FF42において、クロック入力端子に第1位置信号Huが入力され、データ入力端子に第2位置信号Hvが入力される。D-FF42の出力信号は、判定実行回路43に入力される。D-FF42の出力信号は、実回転方向を示しており、以下、「実回転方向信号」と称する。
モータ11が第1方向に回転している場合、図4に例示するように、第1位置信号HuがHレベルに変化するタイミングにおける第2位置信号HvはLレベルである。そのため、モータ11が第1方向に回転している場合、実回転方向信号はLレベルとなる。モータ11が第2方向に回転している場合、図5に例示するように、第1位置信号HuがHレベルに変化するタイミングにおける第2位置信号HvはHレベルである。そのため、モータ11が第2方向に回転している場合、実回転方向信号はHレベルとなる。
判定実行回路43は、回転方向検出回路41により検出された実回転方向と使用者により設定された設定回転方向とが一致するか否かを判断(演算)し、その結果を出力する。判定実行回路43には、実回転方向信号と、第2設定信号DS2とが入力される。
判定実行回路43は、例えば第1XOR回路44を備える。第1XOR回路44は、実回転方向信号と第2設定信号DS2との排他的論理和を演算し、その演算結果を出力する。第1XOR回路44から出力される演算結果を、以下、「判定信号DET」と称する。判定信号DETは、設定回転方向と実回転方向とが一致しているか否かを示す。設定回転方向と実回転方向とが一致している場合、判定信号DETはHレベルとなる。例えば、設定回転方向が第1方向であって実回転方向も第1方向である場合、第2設定信号DS2はHレベル、実回転方向信号はLレベルとなるため、判定信号DETはHレベルとなる。設定回転方向と実回転方向とが一致していない場合は、判定信号DETはLレベルとなる。
図3に示すように、電動作業機110は、回転検出回路50を備える。回転検出回路50は、モータ11が回転しているか否かを検出する。本第2実施形態では、回転検出回路50は、回転位置情報に基づいて、モータ11が回転しているか否かを検出する。
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、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。よって、判定回路40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してその判定結果を判定信号DETとして出力するものであると捉えることができる。
回転検出回路50は、例えば第2XOR回路51を備える。第2XOR回路51には、第1位置信号Hu、第2位置信号Hv及び第3位置信号Hwが入力される。第2XOR回路51は、入力されたこれら3つの信号の排他的論理和を演算し、その演算結果を出力する。
モータ11が第1方向に回転する場合、図4に例示するように、60°回転する毎、より詳しくは回転位置情報が変化する毎に、第2XOR回路51の出力信号の論理が反転する。
第2XOR回路51の出力端子は、コンデンサC1の第1端に接続されている。コンデンサC1の第2端は、ダイオードD3のカソード及びダイオードD4のアノードに接続されている。ダイオードD3のアノードはグランドラインに接続されている。ダイオードD4のカソードは、抵抗器R3の第1端及びコンデンサC2の第1端に接続されている。抵抗器R3の第2端及びコンデンサC2の第2端は、グランドラインに接続されている。ダイオードD4のカソードの電圧は、モータ11が回転しているか否かを示す回転検出信号RDとして、回転検出回路50から出力される。
コンデンサC1とダイオードD3は、微分回路として機能する。即ち、第2XOR回路50の出力信号がHレベルに変化する毎に、図4に例示するように、微分回路の出力電圧値(即ちコンデンサC1の第2端の電圧値)は、ピーク値まで急増しその後0Vに減少する。ピーク値は、コンデンサC2の充電電圧値に依存する。このような構成により、第2XOR回路50の出力信号がHレベルに変化する毎に、微分回路からの出力電圧によってコンデンサC2の充電電圧値が上昇していくことにより、その充電電圧値、即ち回転検出信号RDの電圧値が、Hレベル閾値以上となる。即ち、回転検出信号RDが、Hレベル(詳しくは、後述するOR回路32aの入力段でLレベルに反転され得るレベル)となる。図4の例では、モータ11が330°回転したタイミングで、回転検出信号RDがHレベルになる。
モータ11が停止している場合、第2XOR回路51の出力信号が変化しないため、コンデンサC2は充電されず、回転検出信号RDはLレベルに維持される。回転検出信号RDがHレベルになるということは、モータ11が回転しているということを意味する。
図3に示すように、電動作業機110は、無効化回路32を備える。無効化回路32は、前述の導通制御信号STを出力する。無効化回路32は、回転検出回路50によってモータ11が回転していることが検出されている間、判定信号DETに応じて導通制御信号STを出力する。
即ち、判定信号DETが、設定回転方向と実回転方向とが一致していることを示している場合は、Hレベルの信号を導通制御信号STとして出力することにより、スイッチ61をオンさせる。判定信号DETが、設定回転方向と実回転方向とが一致していないことを示している場合は、Lレベルの信号を導通制御信号STとして出力することにより、スイッチ61をオフさせる。
一方、無効化回路32は、回転検出回路50によってモータ11が回転していることが検出されていない場合は、設定回転方向と実回転方向とが一致しているか否かにかかわらず、Hレベルの導通制御信号STを出力することにより、スイッチ61をオンさせる。つまり、モータ11が回転していないときは判定回路40の判定結果にかかわらずモータ11への電力供給を許容する。
本第2実施形態の無効化回路32は、例えばOR回路32aを備える。OR回路32aには、回転検出信号RD及び判定信号DETが入力される。回転検出信号RDは、論理が反転されて入力される。そして、OR回路32aの出力信号が、導通制御信号STとして出力される。このような構成により、回転検出信号RDがLレベルの場合(即ちモータ11が回転していない場合)は、判定信号DETにかかわらず、OR回路32aの出力信号がHレベルとなって(即ち導通制御信号STがHレベルとなって)スイッチ61がオンされる。一方、回転検出信号RDがHレベルの場合(即ちモータ11が回転している場合)は、判定信号DETに応じてOR回路32aの出力信号が変化(即ち導通制御信号STが変化)する。判定実行回路43で回転方向の不一致が判定されることによって判定信号DETがLレベルになると、導通制御信号STがLレベルになり、スイッチ61がオフされる。スイッチ61がオフされると、バッテリ電力がモータドライバ13に供給されなくなり、これによりモータ11の回転が停止される。
無効化回路32は、モータ11が回転していることが検出されていない間は、判定信号DETに応じてスイッチ61をオフする機能を無効化するために設けられている。
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。
以上詳述した第2実施形態によれば、第1実施形態と同じ構成要素によって達成される機能等に関しては第1実施形態と同様の効果が得られる。
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。
また、電動作業機110では、回転検出回路50によってモータ11の回転が検出されていない間は、無効化回路32によって、判定回路40からの判定信号DETが無効化される。そのため、判定回路40による判定結果を適切なタイミングで有効化することが可能となる。
なお、モータ停止回路60は本開示における停止回路の一例に相当する。回転位置検出部19は本開示における位置情報出力部の一例に相当する。
[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。
図6に示す第3実施形態の電動作業機120では、回転方向検出回路41は、駆動指令に基づいて実回転方向を検出する。即ち、D-FF42には、6個の駆動信号UH,UL,VH,VL,WH,WLのうちのいずれか2つが、それぞれLPF(低域通過フィルタ)を経て入力される。
具体的には、例えば、D-FF42のクロック入力端子には、第1濾波信号UHf、即ち第1LPF71を通過した第1駆動信号UHが入力される。D-FF42のデータ入力端子には、第4濾波信号VLf、即ち第2LPF72を通過した第4駆動信号VLが入力される。なお、図7において、第1駆動信号UHは、実質的に第1濾波信号UHfをも示しているものと見なすことができ、第4駆動信号VLは、実質的に第4濾波信号VLfをも示しているものと見なすことができる。
第1LPF71は、入力された信号を、当該信号における第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。第1遮断周波数は、例えば、前述の切替周波数(PWM周波数)よりも低く、最大転流周波数よりも高い。
転流周波数は、駆動指令に従ってモータ11に供給される電流の方向が変化する周波数である。本実施形態では、図7に例示するように、モータ11が60°回転する毎に駆動指令の一部が変化し、これによりモータドライバ13からモータ11へ供給される電流の方向が変化する。したがって、本第3実施形態では、モータ11が60°回転するのに要する時間に対応した周波数、即ち当該時間の逆数が、転流周波数である。本第3実施形態では、モータ11の最大回転速度が設定されていて、制御回路14はモータ11をその最大回転速度以下の速度で回転させるように構成されている。上記の最大転流周波数とは、モータ11を最大回転速度で回転させる際の転流周波数を意味する。
第2LPF72は、入力された信号を、当該信号における第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。第2遮断周波数は、第1遮断周波数と同様に、切替周波数(PWM周波数)よりも低く、最大転流周波数よりも高い。第2遮断周波数は、第1遮断周波数と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
モータ11が第1方向に回転している場合、図7に例示するように、第1濾波信号UHfがHレベルに変化するタイミングにおける第4濾波信号VLfはLレベルである。そのため、モータ11が第1方向に回転している場合、実回転方向信号は、第2実施形態と同様にLレベルとなる。モータ11が第2方向に回転している場合、図8に例示するように、第1濾波信号UHfがHレベルに変化するタイミングにおける第4濾波信号VLfはHレベルである。そのため、モータ11が第2方向に回転している場合、実回転方向信号は、第2実施形態と同様にHレベルとなる。
本第3実施形態の回転検出回路80は、第2実施形態の回転検出回路50と同じく、モータ11が回転しているか否かを検出する。ただし、本第3実施形態の回転検出回路80は、駆動指令に基づいて、モータ11が回転しているか否かを検出する。より具体的には、6個の駆動信号のうちの例えば1つに基づいて検出する。本第3実施形態では、例えば、第1駆動信号UHに基づいて(より詳しくは第1LPF71を通過した後の第1濾波信号UHfに基づいて)、モータ11が回転しているか否かを検出する。
図6に示すように、回転検出回路80は、T型フリップフロップ(以下、「T-FF」と称する)81と、ラッチ回路82と、遅延回路83とを備える。T-FF81において、クロック入力端子には第1濾波信号UHfが入力され、リセット端子にはトリガ信号TRが入力される。
図7に例示するように、T-FF81は、リセット端子に入力されるトリガ信号TRがHレベルである間(即ちトリガスイッチ16がオフされている間)はHレベルの出力信号を出力するように構成されている。トリガスイッチ16がオンされてリセット端子に入力されるトリガ信号TRがLレベルになると、そのLレベルの間、T-FF81の出力信号は、入力される第1濾波信号UHfに応じて変化する。
即ち、図7に例示するように、トリガ信号TRがLレベルに転じてモータ11が回転を開始した後、30°回転したタイミングで第1濾波信号UHfがHレベルに変化すると、T-FF81の出力信号はLレベルに変化する。その後、モータ11が360°回転して第1濾波信号UHfが再びHレベルに変化すると、T-FF81の出力信号はHレベルに変化する。つまり、第1濾波信号UHfがLレベルからHレベルに変化するタイミング毎に、T-FF81の出力信号の論理レベルが順次切り替わる。
モータ11の回転中、使用者がトリガオフ操作をすることによりトリガスイッチ16がオフされてトリガ信号TRがHレベルに変化すると、T-FF81の出力信号は、第1濾波信号UHfの変化にかかわらずHレベルに維持される。
T-FF81の出力信号がLレベルに変化するということは、モータ11が回転していることを意味する。そのため、T-FF81の出力信号を回転検出信号RDとして出力することが考えられる。ただし、T-FF81の出力信号はモータ11の回転に応じて変化する。そこで、本実施形態では、モータ11の回転が開始されてT-FF81の出力信号が最初にLレベルに変化した後、トリガスイッチ16がオフされるまでは回転検出信号RDがLレベルに維持されるように、ラッチ回路82が設けられている。
ラッチ回路82は、OR回路82aと、ダイオードD5とを備える。T-FF81の出力信号は、抵抗器R5を介して、OR回路82aの第1入力端子及びダイオードD5のアノードに入力される。OR回路82aの第2入力端子には、トリガ信号TRが入力される。OR回路82aは、トリガ信号TRと、第1入力端子の電圧値(図7におけるA点の電圧値と同値)に対応した論理レベルとの論理和を演算し、その演算結果を出力する。ダイオードD5のカソードは、OR回路82aの出力端子に接続されている。OR回路82aの出力信号のことを、以下、「ラッチ出力」と称する。
図7に例示するように、モータ11が停止している間は、T-FF81の出力信号は前述の通りHレベルに維持されているため、A点の電圧はHレベルであり、ラッチ出力もHレベルである。この状態で、トリガスイッチ16がオンしてモータ11が回転を開始し、第1濾波信号UHfがHレベルに変化すると、T-FF81の出力信号、A点の電圧値、及びラッチ出力は、いずれもLレベル(0V)となる。
その後、モータ11が360°回転して、第1濾波信号UHfが再びLレベルからHレベルに変化すると、T-FF81の出力信号がHレベルに変化する。このとき、仮にダイオードD5がなければ、A点の電圧値もHレベル相当の電圧値に変化する。しかし、本実施形態では、ダイオードD5が設けられているため、ラッチ出力がLレベルの状態でT-FF81の出力信号がHレベルに変化しても、A点の電圧値はHレベル相当の値にならず、図7に例示するように、ダイオードD5の順方向電圧値又はそれに近い低電圧値Vrに上昇するにとどまる。この低電圧値Vrは、OR回路82aにおいてLレベルと認識される値である。そのため、図7に例示するように、T-FF81の出力信号がHレベルに変化しても、ラッチ出力はLレベルに維持される。
そして、トリガスイッチ16がオフされてトリガ信号TRがHレベルに変化すると、トリガ信号TRがHレベルに変化することによってOR回路82aの出力がHレベルになり、ラッチ回路82による、ラッチ出力をLレベルに維持する機能が解除される。制御回路14は、トリガスイッチ16がオフされてから規定時間To経過後に、駆動指令の出力を停止してモータ11を停止させる。
遅延回路83は、ラッチ出力を、一定の遅延時間Tdだけ遅延させて、回転検出信号RDとして出力する。ラッチ出力を遅延させて出力する理由は、次の通りである。即ち、実回転方向は、実際にモータ11が回転しなければ検出できない。そのため、判定回路40は、実際にモータ11が回転してモータ11の回転方向が適正に検出された後でなければ、設定信号不一致が生じたか否かの判定を適正に行うことができない。図7を参照して説明すると、モータ11が回転を開始した直後における、実回転方向信号が不定の状態では、設定信号不一致が生じたか否かの判定を適正に行うことができない。そのため、この不定の状態で判定実行回路43から出力される判定信号DETは信頼性が低い。
そこで、本第3実施形態では、回転方向が適正に検出されるまでは判定信号DETが無効化回路32で無効にされるように、回転検出信号RDを遅延させて出力するようにしている。回転検出信号RDを遅延させることにより、例えば、モータ11が回転したことと回転方向とが同時に検出されたとしても、実回転方向信号が不定状態からLレベルに変化する過渡期における信頼性の低い判定信号DETを無効化することができる。そして、遅延時間Td経過後の、実回転方向信号がLレベルに安定している状態で、判定信号DETを有効化することができる。
なお、本第3実施形態の回転検出信号RDは、第2実施形態の回転検出信号RDとは逆論理となっている。即ち、第2実施形態では、モータ11が回転している場合に回転検出信号RDがHレベルとなるのに対し、本第3実施形態ではモータ11が回転している場合は回転検出信号RDがLレベルとなる。
そこで、本第3実施形態の無効化回路73におけるOR回路73aは、回転検出信号RDを論理反転させずに処理する。したがって、本第3実施形態の無効化回路73は、第2実施形態の無効化回路32と同様に、モータ11が回転していることが検出されていない間は、判定信号DETを無効化してスイッチ61をオンさせる。そして、モータ11が回転している間に、判定信号DETに応じてスイッチ61をオン又はオフさせる。
なお、第3実施形態では、図6に示すように、エラー信号ERは、ダイオードD1を介してLED20に入力され、導通制御信号STは、反転回路33及びダイオードD2を介してLED20に入力される。
また、第3実施形態では、制御回路14における第2設定信号DS2の入力端子に、抵抗器R4が接続されており、第2設定信号DS2は抵抗器R4を介して制御回路14に入力される。抵抗器R4を設けることは必須ではないが、第3実施形態では、次に述べる理由で、抵抗器R4を設けている。
即ち、設定回転方向が第1方向に設定されて第2設定信号DS2がHレベルになっていることを想定する。さらに、抵抗器R4が設けられていないことを想定する。この場合、仮に、制御回路14における第2設定信号DS2の入力ポートに異常が発生して、入力ポートがグランドラインに短絡すると、第1XOR回路44に入力される第2設定信号DS2がLレベルに変化し、判定回路40で誤判定される可能性がある。
そこで、第3実施形態では、抵抗器R2の抵抗値よりも高い抵抗値の抵抗器R4を設けることで、仮に入力ポートがグランドラインに短絡しても、判定回路40に入力される第2設定信号DS2がLレベルに変化しないようにしている。
以上詳述した第3実施形態の電動作業機120によっても、設定信号不一致に対して第2実施形態の電動作業機110と同様の効果が得られる。
[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。
図9に示す第4実施形態の電動作業機130は、監視回路91を備え、監視回路91が方向設定監視機能を達成する。監視回路91は、CPU91a、メモリ91bなどを含む1チップのマイクロコンピュータを備えている。メモリ91bは、RAM、ROM、不揮発性メモリなどの各種半導体メモリを含んでいてもよい。
メモリ91bには、CPU91aが方向設定監視機能を達成するために読み込み、実行する各種プログラム及びデータ等が記憶されている。メモリ91bに記憶されているプログラムには、図10に示す監視処理のプログラムが含まれる。
監視回路91には、トリガ信号TR及び第2設定信号DS2が入力される。なお、トリガ信号TRは、抵抗器R7を介して制御回路14に入力されると共に抵抗器R8を介して監視回路91に入力される。第2設定信号DS2は、抵抗器R4を介して制御回路14に入力されると共に抵抗器R6を介して監視回路91に入力される。
第1位置信号Huは、抵抗器R11を介して制御回路14に入力されると共に抵抗器R14を介して監視回路91に入力される。第2位置信号Hvは、抵抗器R12を介して制御回路14に入力されると共に抵抗器R15を介して監視回路91に入力される。第3位置信号Hwは、抵抗器R13を介して制御回路14に入力されると共に抵抗器R16を介して監視回路91に入力される。
図10を参照して、監視回路91(詳しくはCPU91a)が実行する監視処理について説明する。CPU91aは、制御電圧Vcが供給されることによって起動すると、監視処理を実行する。
CPU14aは、監視処理を開始すると、S310で初期処理を実行する。S320では、モータドライバ13へのバッテリ電力の供給を許可する。具体的には、モータ停止回路60へHレベルの導通制御信号STを出力することにより、スイッチ61をオンさせる。
S330では、トリガスイッチ16がオンされているか否か判断する。トリガスイッチ16がオフされている間はS330の処理を繰り返す。トリガスイッチ16がオンされている場合は、S340に移行する。
S340では、第2設定信号DS2を確認する。具体的には、第2設定信号DS2が示す回転方向(以下、「第2設定方向」と称する)を取得する。
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。
S350で、回転位置情報が変化していない場合は、S330に移行する。回転位置情報に変化が生じた場合、即ち第1位置信号Hu、第2位置信号Hv及び第3位置信号Hwのうちの何れか1つが変化した場合は、S360に移行する。S360では、回転位置情報に基づいて、実回転方向を検出する。
S370では、S340で取得した第2設定方向とS360で検出した実回転方向とが一致するか否か判断する。第2設定方向と実回転方向が一致した場合は、S330に移行する。第2設定方向と実回転方向が一致しない場合は、S380に移行する。
S380では、モータドライバ13へのバッテリ電力の供給を遮断する。具体的には、モータ停止回路60へLレベルの導通制御信号STを出力することにより、スイッチ61をオフさせる。
S390では、エラー表示を行う。具体的には、Hレベルのエラー信号ERをダイオードD2を介してLED20に出力することにより、LED20を点灯させる。
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。
以上詳述した第4実施形態の電動作業機130によっても、設定信号不一致に対して第2実施形態及び第3実施形態と同等の効果が得られる。
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。
[5.他の実施形態]
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。
(5-1)第2実施形態の電動作業機110(図3参照)において、制御回路31は、第2設定信号DS2を受け、第1設定信号DS1と第2設定信号DS2に基づいて、設定信号不一致が生じたか否かを判断してもよい。そして、設定信号不一致が生じている場合は、駆動指令によってモータ11を停止させてもよい。
逆に、第3実施形態の電動作業機120(図6参照)及び第4実施形態の電動作業機130(図9参照)において、制御回路14に代えて、第2実施形態の電動作業機110における制御回路31を適用してもよい。即ち、設定信号不一致が生じているか否かの判定を制御回路以外のハードウェア或いはソフトウェアに任せるようにしてもよい。
(5-2)第4実施形態の電動作業機130において、監視回路91は、実回転方向の検出、及びモータ11が回転しているか否かの検出のうちの少なくとも一方を、第3実施形態の電動作業機120と同様に駆動指令に基づいて行ってもよい。
(5-3)上記各実施形態とは逆に、選択スイッチ17aの第2端子の電圧が第1設定信号DS1として出力され、選択スイッチ17aの第1端子の電圧が第2設定信号DS2として出力されてもよい。
この場合、例えば第2実施形態(図3参照)及び第3実施形態(図6参照)においては、選択スイッチ17aの第1端子からの第2設定信号DS2とD-FF42からの実回転方向信号とに基づいて実回転方向と設定回転方向とが一致するか否かが適正に判断されるように判定実行回路が構成されてもよい。
回転方向選択部17は、上記各実施形態とは異なっていてもよい。例えば、第1設定信号DS1と第2設定信号DS2とが同じ論理値を示してもよい。即ち、例えば、第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2のいずれも、Hレベルの場合に第1方向であることを示し、Lレベルの場合に第2方向であることを示してもよい。また、回転方向選択部17は、第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2をどのような方法で生成してもよい。回転方向選択部17は、選択スイッチ17aとは異なる回路等によって第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2を生成してもよい。
(5-4)回転方向選択部17は、回転方向選択部17における前述の選択操作部(不図示)が使用者に操作されることに応じて、第1状態、第2状態及び中立状態のいずれかに切り替わるように構成されていてもよい。第1状態は、例えば図1に示したように選択スイッチ17aにおいてコモン端子と第1端子とが接続されている状態、即ち回転方向が第1方向に選択されている状態である。第2状態は、選択スイッチ17aにおいてコモン端子と第2端子とが接続されている状態、即ち回転方向が第2方向に選択されている状態である。中立状態は、選択スイッチ17aにおいてコモン端子が第1端子及び第2端子のどちらにも接続されていない状態、即ち回転方向が第1方向及び第2方向のいずれにも選択されていない不定(中立)の状態である。
使用者は、選択操作部を操作(例えば往復操作)することによって、回転方向選択部17を第1状態及び第2状態のいずれかに切り替えることができる。中立状態は、第1状態から第2状態に変化する過程、及び第2状態から第1状態に変化する過程で生じる。
さらに、トリガ操作部15は、回転方向選択部17が第1状態又は第2状態である場合にオン操作可能である一方、回転方向選択部17が中立状態である場合はオン操作できないように構成されていてもよい。
このように構成された回転方向選択部17及びトリガ操作部15の具体的な構成例を、図11に示す。図11に示すトリガユニット150は、上記各実施形態の電動作業機1,110,120,130のいずれにおいても採用され得る。
図11に示すように、トリガユニット150は、トリガ操作部15と、スイッチボックス151とを備える。スイッチボックス151には、トリガスイッチ16及び選択スイッチ17aが内蔵されている。トリガ操作部15は、プランジャ152を介してスイッチボックス151と連結されている。プランジャ152は、トリガ操作部15と連動する。図11は、トリガ操作部15がオフ操作されている状態(例えば使用者により触れられていない状態)を例示している。トリガ操作部15が使用者に触れられていない場合、トリガ操作部15は、不図示の付勢部材(例えばバネ)による付勢力によって、図11に示す位置(オフ操作に対応した位置)に維持される。
オフ操作されているトリガ操作部15が、使用者により、付勢部材の付勢力に抗して引き操作されると、トリガ操作部15は、スイッチボックス151に向けて移動する。これにより、トリガ操作部15がオン操作される。即ち、トリガスイッチ16がオンする。
トリガユニット150は、さらに、略棒状のレバー153を備える。レバー153は、回動軸153aと、突起153bと、係止部153cとを備える。回動軸153aは、レバー153における第1端に設けられている。突起153bはレバー153における第2端に設けられている。回動軸153aは、スイッチボックス151に回転可能に軸止されている。これにより、レバー153は、図12に例示するように、回動軸153aを中心に回動可能である。
図11及び図12に示すように、トリガ操作部15には、第1挿入口15b及び第2挿入口15cが設けられている。第1挿入口15bと第2挿入口15cとの間には、規制部材15aが設けられている。
係止部153cは、回転方向選択部17における前述の選択操作部に係止される。これにより、レバー153は、選択操作部が操作されることに連動して回動する。例えば、回転方向選択部17が第1状態にされると、図12の上段に例示するように、レバー153における第1の外側面が、トリガ操作部15における第1の内側面に接触若しくは近接する。逆に、回転方向選択部17が第2状態にされると、図12の下段に例示するように、レバー153における第2の外側面が、トリガ操作部15における第2の内側面に接触若しくは近接する。そして、回転方向選択部17が中立状態にされると、図12の中段に例示するように、レバー153における突起153bが、規制部材15aに対向する。
回転方向選択部17が第1状態にされている場合、トリガ操作部15の引き操作が進むことに応じて突起153bが第1挿入口15bに挿入されていく。回転方向選択部17が第2状態にされている場合、トリガ操作部15の引き操作が進むことに応じて突起153bが第2挿入口15cに挿入されていく。
一方、回転方向選択部17が中立状態にされている場合、トリガ操作部15が引き操作されると、トリガ操作部15は、わずかにスイッチボックス151側に移動するものの、規制部材15aが突起153bに当接し、以後は移動が規制される。使用者は、トリガ操作部15がわずかしか引き操作できないことによって、回転方向選択部17が中立状態であることを認識することができる。
なお、中立状態では、使用者は、規制部材15aが突起153bに当接するまでのごくわずかしかトリガ操作部15を引き操作できないものの、規制部材15aが突起153bに当接した状態ではトリガスイッチ16がオンする。
このように構成されたトリガユニット150が例えば第1実施形態の電動作業機1に搭載される場合、制御回路14は、例えば図13に示すモータ制御処理を実行してもよい。図13に示すモータ制御処理が図2に示した第1実施形態のモータ制御処理と異なるのは、S220の処理が追加されていることである。
即ち、図13に示すモータ制御処理では、S200でモータ11の回転を停止させた後、S205に移行する。S205では、回転方向選択部17aが中立状態であるか否か判断する。例えば、第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2のいずれもHレベルである場合に中立状態であると判断してもよい。S205で回転方向選択部17aが中立状態ではないと判断した場合は、S210に移行して、エラー表示を行う。一方、S205で回転方向選択部17aが中立状態であると判断した場合は、エラー表示を行うことなくモータ制御処理を終了する。中立状態は、使用者により回転方向が明確に選択されていない回転方向不定の状態であって、回転方向選択部17に異常が生じているわけではない。そのため、中立状態である場合は、トリガスイッチ16がオンしてもモータ11を回転させないものの、エラー表示は行わない。
なお、中立状態において第1設定信号DS1及び第2設定信号DS2のいずれもHレベルになることは一例である。回転方向選択部17は、中立状態において、Hレベルの第1設定信号DS1およびHレベルの第2設定信号とは異なる、中立状態を示す信号を出力するように構成されていてもよい。
(5-5)本開示のモータは、ブラシレスモータとは異なるモータであってもよい。本開示のモータは、例えば、ブラシ付き直流モータであってもよい。
(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。
(5-7)本開示は、各種の電動作業機に適用されてもよい。具体的には、本開示は、例えば、日曜大工、製造、園芸、工事などの作業現場で使用される、石工用、金工用、木工用の電動工具、園芸用の作業機、作業現場の環境を整える装置等の、各種の電動作業機に適用されてもよい。より具体的には、例えば、電動ハンマ、電動ハンマドリル、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動マルノコ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動カッター、電動チェンソー、電動カンナ、電動ヘッジトリマ、電動芝刈り機、電動芝生バリカン、電動刈払機、電動ブロワなどの各種の電動作業機に本開示が適用されてもよい。
(5-8)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
1,110,120,130…電動作業機、5…バッテリパック、6…バッテリ、10…作業機本体、11…モータ、13…モータドライバ、14,31…制御回路、15…トリガ操作部、16…トリガスイッチ、17…回転方向選択部、17a…スイッチ、19…回転位置検出部、32…無効化回路、40…判定回路、41…回転方向検出回路、43…判定実行回路、50,80…回転検出回路、60…モータ停止回路、61…スイッチ、73…無効化回路、91…監視回路。

Claims (22)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
  21. 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。
  22. 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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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008183691A (ja) 2007-01-31 2008-08-14 Makita Corp 電動工具
JP2015013327A (ja) 2013-07-03 2015-01-22 株式会社マキタ 電動工具
JP2018083254A (ja) 2016-11-24 2018-05-31 株式会社マキタ 電動作業機
US20200343838A1 (en) 2019-04-25 2020-10-29 Black & Decker Inc. Dual-controller system for a sensorless brushless motor control

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4639878B2 (ja) * 2005-03-18 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 車両システム起動制御装置
JP5632865B2 (ja) * 2012-02-28 2014-11-26 セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー モータ駆動回路
US9457462B2 (en) * 2012-05-02 2016-10-04 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having a speed selector switch
JP2014172164A (ja) * 2013-03-13 2014-09-22 Panasonic Corp 電動工具

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008183691A (ja) 2007-01-31 2008-08-14 Makita Corp 電動工具
JP2015013327A (ja) 2013-07-03 2015-01-22 株式会社マキタ 電動工具
JP2018083254A (ja) 2016-11-24 2018-05-31 株式会社マキタ 電動作業機
US20200343838A1 (en) 2019-04-25 2020-10-29 Black & Decker Inc. Dual-controller system for a sensorless brushless motor control

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