JPH02285996A - 電動工具のスイッチ回路 - Google Patents

電動工具のスイッチ回路

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JPH02285996A
JPH02285996A JP1109283A JP10928389A JPH02285996A JP H02285996 A JPH02285996 A JP H02285996A JP 1109283 A JP1109283 A JP 1109283A JP 10928389 A JP10928389 A JP 10928389A JP H02285996 A JPH02285996 A JP H02285996A
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伏屋 房男
Meiji Hayashi
林 明治
Fumiaki Sai
斉 文章
Kunio Nagata
永田 邦生
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
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    • H02P7/288Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using variable impedance

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、例えば、電気ドライバ、電気ドリル等の各
種電動工具のモータを駆動制御するような電動工具のス
イッチ回路に関する。
(ロ)従来の技術 上述の如き電動工具の回転数制御を司どるスイッチ回路
は、従来、第4図のように、DCC電源−DCモータM
が主回路31でむすばれ、この主回路31中に、DCモ
ータMを正逆転切換えする正逆転切換えスイッチ部32
と、パワースイッチング素子33と短絡用スイッチ34
との並列接続体とが設けられると共に、DCモータMの
両端に順方向のダイオード35.36を介して三角波発
生回路37が接続され、また、該三角波発生回路37か
らの三角波制御信号aと可変抵抗器38からの回転数設
定信号すとを比較して上記パワースイッチング素子33
のスイッチング回路40をドライブする比較器39とが
備えられていた。
上記可変抵抗器38は電動工具の操作トリガーに連動さ
れており、該トリガーを作動させるとその操作ストロー
ク量に応じて上記の回転数設定信号すの電圧レベルが変
化し、比較器39は回転数制御信号Cによってスイッチ
ング回路40がパワースイッチング素子33のベースバ
イアスのデユティ比を変化させる。即ち、操作トリガー
を強く引くほどデユティ比が増大し、パワースイッチン
グ素子33の導通時間が長くなってDCモータMの回転
数が無段階に上昇する。
また、操作トリが−を引き切ると短絡用スイッチ34が
ONされ、DC電源Eの電源電圧が直接DCモータMに
投入され、該モータが高速回転される。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 ところで、上記パワースイッチング素子33には通常パ
ワートランジスタが用いられるが、いまDC電源Eの電
圧を10vとして、DCモータMの高速回転のために短
絡用スイッチ34がONされた時点を考えてみると、こ
のスイッチON時点がパワースイッチング素子33のパ
ルスデユティの導通時間内であれば、該素子によって電
流が流れているからスイッチの開閉電圧は少なく、電源
電圧10Vが短絡用スイッチ34にダイレクトに印加さ
れることはないが、スイッチON時点がパワースイッチ
ング素子33の非導通時間内であれば、該素子に並列し
ている短絡用スイッチ34に電源電圧10・■がダレク
トに印加される結果、接点部にスパークが発生する。
これは短絡用スイッチ34がOFFされる瞬間も同じで
あって、このようなスパーク領域の使用が重なると、接
点が摩耗し、スイッチ寿命が短(なってしまう欠点があ
った。
そのため高速回転への移行時点がパワースイッチング素
子33の非導通時間に重ならないように、デユティ比が
100%というように大きく取れるパワートランジスタ
をパワースイッチング素子33に採用することも考えら
れたが、デユティ比の大きいパワートランジスタが高価
なため、コスト上昇を招く別の問題を生じた。
この発明は上記問題点に鑑み、DCモータの高速回転の
ために短絡用スッチをONさせるように切換えても、該
短絡用スイッチにDC電源の全電圧が印加されることが
なく、したがってスパーク領域での短絡用スイッチの使
用を避けることができ、しかも安価なパワースイッチン
グ素子を採用できる電動工具のスイッチ回路の提供を目
的とする。
(ニ)問題点を解決するための手段 この発明は、デユティ比でスイッチング素子をドライブ
してモータ回転数を増減速するスイッチング素子を全開
する制御スイッチを設けて、該制御スイッチが短絡用ス
イッチのON動作に先行してONされ、かつ短絡用スイ
ッチのOFF動作後にOFFされるように入力操作に連
動した電動工具のスイッチ回路を特徴とする。
(ホ)作用 この発明によれば、スイッチング素子のベースバイアス
のデユティ比を可変してモータ回転数制御を行っている
状態から短絡用スイッチをONI。
てモータを高速回転に移行させようとすると、それに先
立って制御スイッチがONされる。
この制御スイッチはスイッチング素子を全開にするので
、このとき短絡用スイッチをONすると、該スイッチに
はスイッチング素子におけるエミッタ・コレクタ間の電
圧降下分だけが印加されて、全電源電圧が印加されない
このため、短絡用スイッチをスバ〜り領域で使用するこ
とがなくなる。
(へ)発明の効果 したがって、短絡用スイッチのスパークによる接点摩耗
がなくなり、スイッチ寿命か延びる。
しかも、スイッチング素子の全開は短絡用スイッチとの
切換え瞬時のみで該素子に負担とはならず、そのため該
素子にデユティ比が比較的小さい、かつ熱容1の小さい
安価なものが使用できて、コスト削減を図ることができ
る。
また、デユティ比の小さなスイッチング素子を用いなが
ら、無段変速に近い回転数制御が可能となる。
(ト)実施例 以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図はこの電動工具のスイッチ回路を示し、DC電源
EにDCモータMが主回路1にて直列にむすばれている
主回路1中には、I) CモータMを正逆転切換えする
正逆転切換えスイッチ部SW1と、パワースイッチング
素子3と短絡用スイッチSW2との並列接続体きが介装
されている。
正逆転切換えスイッチ部SW1は周知のようにスイッチ
接点2a、2bの切換えでDCモータMを正転させ、ま
た逆転させるものである。
上記並列接続体のうち、パワースイッチング素子3はD
CモータMを低速領域で回転数制御し、短絡用スイッチ
SW2はDCモータMを高速で回転させるもので、パワ
ースイッチング素子3はそのベースバイアスのデユティ
比が可変されることで主回路1の通電時間を変えて、D
CモータMの低速領域での回転を制御し、また短絡用ス
イッチSW2はこれがONされた時に、DC電源EをD
CモータMに直接投入して該モータを高速回転させる。
低速制御回路4は、三角波発振回路5と、スイッチング
回路6と、比較回路7によって構成され、三角波発振回
路5は、DCモータMの両端より順方向にダイオード8
,9を介して接続されると共に、該回路5は、抵抗とコ
ンデンサと増幅器によって回路構成され、第2図に示す
三角波制御信号aを出力する。
比較回路7は上記の三角波制御信号aと、可変抵抗器V
RIからの回転数を設定する設定信号すとを比較して、
三角波制御信号aのレベルが高い時に回転数制御信号C
を出力し、該信号でスイッチング回路6によりパワース
イッチング素子3のベースバイアスのデユティ比を変え
、DCモータMの回転数を制御する。
尚、可変抵抗器■R1によりデユティ比の可変範囲は5
0%以内に設定している。
上述の可変抵抗器VRIは電動工具の操作トリガーに連
動しており、操作トリガーを引(とその操作ストローク
量(操作入力量)に応じて抵抗値が変化し、主回路1か
ら該可変抵抗器VRIを介して取出す上記設定信号すの
電圧レベルが変化し、こt+により上記したパワースイ
ッチング素子3のデユティ比が50%以内で可変される
さらに、前述の可変抵抗器VRIと並列に高速回転制御
スイッチS W 3が比較回路7との間に接続される。
この制御スイッチS W 3はパワースイッチング素子
3をONして全開するためのレベルを比較回路7に入力
し、さらに、この制御スイッチSW3と短絡用スイッチ
SW2とは第3図のような関係になっており、前述の操
作トリガーを最終まで引くことによって短絡用スイッチ
SW2がONされる直前に高速回転制御スイッチSW3
がONされ、かつ短絡用スイッチSW2がOFFされた
後に高速回転制御スイッチSW3がOFFされるように
タイミング構成されている。
第1図回路の動作を説明すると、通常は短絡用スイッチ
SW2がOFFしているから、低速制御回路4が動作状
態にあり、操作トリが−を引くことにより正逆転切換え
スイッチSW1によって設定された正逆いずれかの方向
に低速でDCモータMは回転制御される。
この場合の制御は先に述べたように操作トリガーを引い
たストローク量(操作人力Ji )に応しパワースイッ
チング素子3のベースバイアスのデユティ比を50%以
内で可変して行われる。即ち、操作ストローク量が増大
するほどデユティ比も大きくなって、DCモータMの回
転数が上昇する。
次に操作ストロークが最大となってDCモータMが高速
移行される時は短絡用スイッチSW2かONされ、電源
電圧がそのままDCモータMに投入されるが、その直前
に該短絡用スイッチSW2に先行して高速回転制御スイ
ッチSW3がONされる。
これによってパワースイッチング素子3がONして全開
となるので、いま電源電圧をIOVとし、パワースイッ
チング素子3のエミッタ・コレクタ間の電圧降下分2〜
3■とすると、この時に短絡用スイッチSW2にかかる
開閉電圧は電圧降下分の2〜3■であって、全電源電圧
の印加がなく、したがって短絡用スイッチSW2の接点
部にスパークが発生しない。これは短絡用スイッチSW
2が逆にOFFされる時点でも同じである。
すなわち、短絡用スイッチSW2のOFF動作後に、高
速回転制御スイッチSW3がOFFすることで、短絡用
スイッチSW2に全電源電圧の印加が防止される。
したがって、この実施例構成であれば、短絡用スイッチ
SW2がスパーク領域で使用されることがなくなり、ス
イッチ寿命が長くなる。
また、上記のように短絡用スイッチSW2のONまたは
OFFはパワースイッチング素子3のデユティ比に影響
されることがない構造となっている。したがって従来で
は、スパーク領域での短絡用スイッチSW2の使用を避
けるため、デユティ比が100%で連続使用可能という
ような高価なパワートランジスタをパワースイッチング
素子3に用いる必要があったが、この実施例ではデユテ
ィ比が40〜50%というパワートランジスタをパワー
スイッチング素子3に使用しても、短絡用スイッチSW
2に切換わる瞬間にトランジスタが全開されるだけであ
るので、何等問題はない。
つまり、デユティ比の小さい、かつ熱容量の小さい安価
なパワートランジスタの使用が可能となって、その分ロ
ーコスト化が図れる。
しかも、デユティ比が小さくとも、それに影響されずに
無段階的な回転数制御が行えることになる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示し、 第1図は電動工具のスイッチ回路図、 第2図は第1図回路の信号波形図、 第3図は第1図回路スイッチのタイミングチャート、 第4図は従来スイッチ回路図である。 1・・・主回路  3・・・パワースイッチング素子E
・・・DC電源     M・・・DCモータSW2・
・・短絡用スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源とモータとをむすぶ主回路中にスイッチング
    素子と短絡用スイッチとの並列接続 体が介装され、モータ回転数を可変する操 作入力量に比例したデュティ比でスイッチ ング素子をドライブしてモータ回転数を増 減速すると共に、上記操作量の最大入力量 で上記短絡用スイッチをONさせるように 構成した電動工具のスイッチ回路であって、前記スイッ
    チング素子を全開にする制御ス イッチを設けて、該制御スイッチが上記短 絡用スイッチのON動作に先行してONさ れ、かつ短絡用スイッチのOFF動作後に OFFされるように入力操作に連動させた 電動工具のスイッチ回路。
JP1109283A 1989-04-26 1989-04-26 電動工具のスイッチ回路 Expired - Lifetime JP2636043B2 (ja)

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US07/513,939 US4977358A (en) 1989-04-26 1990-04-24 Switching circuit for varying rotational speed of motor
EP90304508A EP0395401B1 (en) 1989-04-26 1990-04-26 Switching circuit for varying the rotational speed of a motor
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