JPH04178188A - 直流モータ制御回路 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気ドライバ、電気ドリル、電気のこぎり、
等のように直流モータによって駆動制御される電動工具
等に好適に実施できる直流モータ制御回路に関する。

（従来の技術） 直流モータを用いた電動工具例えば電気ドライバにおい
ては、一般には直流モータとドライバとの間に減速ギヤ
機構を介在させて直流モータを回転制御させている。そ
して、このような電気ドライバにおいて、直流モータを
高速回転させてネジを締め付けていくときに直流モータ
のトルクが急激に増大してきているのに、そのまま継続
してネジを更に締め付は続けると、ネジの頭部に過大な
トルクが作用する結果、該頭部が潰れてしまうことにな
る。そこで、直流モータのトルクがリミットトルクに達
すると動作するクラッチ機構を設け、直流モータのトル
クが一定のリミットトルクに達したときは、クラッチ機
構の作用で直流モータの回転力がドライバに伝達されな
いようにして直流モータが過大トルク状態にならないよ
うにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のものでは、トルクかりミツトトル
クに達したときにクラッチ機構の作用で直流モータのト
ルクをリミットしていたとしても、クラッチ機構が作用
したときには直流モータとか減速ギヤ機構等が直ちには
停止せず、ある程度は慣性の影響で動作を継続してから
停止することになる結果、直流モータが停止したときに
はネジ頭部がドライバからの過大なトルクによってＭ２
程度の小さなネジではその頭部が既に潰されてしまって
いるという不具合がる。

また、クラッチ機構を介在させず、電子的にクラッチ機
構と同様の機能を実現させようとしたものも提案されて
いるが、この電子的なものでは、上記慣性の影響なしに
精度よく定トルクリミットをかけることのできるもので
はなかったから、結局、その慣性の影響で定トルクリミ
ットがかからないばかりか、ネジ頭部まで潰してしまう
おそれのあるものであった。

したがって、本発明においては、直流モータのリミット
トルクを設定したときは、そのリミットトルクに直流モ
ータのトルクが達する前に、直流モータの回転数を落と
し込んで、直流モータとか減速ギヤ機構等の慣性の影響
を軽減させ、これによって、直流モータのトルクかりミ
ツトトルクに達したときは、直ちに直流モータが停止で
きるようにして、ネジ頭部が過大なトルクで潰されたり
しないようにすることを目的としている。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明の直流モータ
制御回路においては、直流モータのトルク検出手段と、
直流モータのトルク設定手段と、トルク検出手段から検
出トルクを、またトルク設定手段から設定トルクをそれ
ぞれ入力するとともに、入力した設定トルクから該設定
トルクより小さい比較トルクと検出トルクとを比較し、
検出トルクが比較トルクに達すると切換信号を出力する
比較手段と、直流モータを低速回転させる制御信号の出
力手段と、トルク比較手段からの切換信号に応答して前
記制御信号を出力して直流モータを低速制御する切換手
段とを具備したことを特徴としている。

（作用） 直流モータのトルクをトルク検出手段で検出する。そし
て、比較手段には、その検出トルクと、トルク設定手段
で設定された設定トルクとを与える。比較手段は、入力
した設定トルクから該設定トルクより小さい比較トルク
をもち、検出トルクが比較トルクに達したときは切換信
号を出力する。

そうすると、切換手段は、その切換信号に応答して直流
モータの制御信号出力手段からの制御信号を出力して直
流モータを低速制御に切り換える。

（実施例） 以下、本発明の実施例に係る直流モータ制御回路を、構
成的１こ−は第１図を、動作的には第２図をそれぞれ参
照して詳細に説明する。

ＲＳは、直流モータＭの回転数を検出するため該直流モ
ータＭの近辺に配置されたピックアップコイル等からな
る回転数検出器、ＦＶは、回転数検出器ＲＳの検出信号
の周波数が回転数に対応しているために、その回転数に
対応した電圧に変換出力する周波数／電圧（ｆ　／Ｖ）
変換回路である。

ＴＳは直流モータＭに直列に接続されていて該直流モー
タＭから流れてくるモータ電流を検出する電流検出器、
ＨＣは電流検出器ＴＳからの検出電流を電圧に変換する
平滑回路である。これらで、直流モータＭのトルク検出
手段を構成しており、直流モータＭの検出トルクＣを電
圧の形で出力する。

ＴＬＳは、抵抗基板と摺動子とで構成されていて、抵抗
基板に対して摺動子を直流モータＭのリミットトルクに
対応させて外部操作することによって設定トルクＡを電
圧の形で設定出力するトルクリミット設定器である。こ
れは、直流モータＭのトルク設定手段を構成している。

Ｏ１９は、抵抗基板と摺動子とで構成されていて、当該
電気ドライバの操作レバーを操作すると、その操作レバ
ーの操作ストロークに比例して摺動子か抵抗基板上を摺
動し、その摺動位置に対応して操作ストローク信号を電
圧の形で出力する操作ストローク設定器、ＣＧは直流モ
ータＭを低速状態で定速制御するためのもので、それに
対応した制御信号を出力する定速制御器であって、これ
は直流モータＭの制御信号出力手段を構成している。

ＴＣＩは前記トルク検出手段である平滑回路ＨＣからの
検出トルクＣと、トルクリミット設定器ＴＬＳから設定
トルクＡとをそれぞれ入力するとともに、人力した設定
トルクＡから該設定トルクＡより小さい比較トルクＢを
形成し、その形成した比較トルクＢと検出トルクＣとを
比較し、検出トルクＣが、比較トルクＢに達するまでは
第１の切換信号を出力し、比較トルクＢに達すると第２
の切換信号を出力する第１比較器、ＣＨは第１の比較器
ＴＣＩから第１の切換信号が与えられているときは、操
作ストローク設定器Ｏ８Ｓからの操作ストローク信号を
出力し、第２の切換信号が与えられたときは、定速制御
器ＣＣからの制御信号を出力するように切り換え動作す
る切換器、Ｔｅ３はトルクリミット設定器ＴＬＳからの
設定トルクＡと、平滑回路ＨＣからの検出トルクＣとを
入力し、両トルクＡ、Ｃを比較して所要の比較出力を出
力する第２比較器、Ｔｅ３は切換器ＣＨを介して与えら
れる操作ストローク信号と三角波発振器ＴＧからの三角
波信号とを、定速御器ＣＣからの制御信号と三角波信号
とを、第２比較器ＴＣ２からの比較出力と三角波出力と
をそれぞれ後述のように比較する第３比較器である。

動作を第２図を参照して説明する。

今、ユーザーがトルクリミット設定器ＴＬＳで設定トル
ク（リミットトルク）をＡに設定して電気ドライバでネ
ジの締め付は作業を開始したとすると、第１比較器ＴＣ
Ｉにおいては比較トルクか設定トルクＡよりも小さいＢ
にされる。そして、この状態で直流モータＭの回転数と
トルクとは検出トルクＣが比較トルクＢに達するまでは
第２図は動作特性線ａの関係にあるとする。

直流モータＭはそのトルクがモータ電流検出器ＴＳと平
滑回路ＨＣからなるトルク検出器で検出される。その検
出トルクＣは、第１比較器ＴＣＩに与えられる。ここで
、第１比較器ＴＣＩには、トルクリミット設定器ＴＬＳ
から設定トルクＡが入力されていて、該第１比較器ＴＣ
Ｉは、内部でその設定トルクＡより小さい比較トルクＢ
を有している。そして、第１比較器ＴＣＩは、検出トル
クＣが比較トルクＢより小さいときは、第１の切換信号
を切換器ＣＨに出力する。したがって、切換器ＣＨは、
操作ストローク設定器Ｏ８Ｓからの操作ストローク信号
を第３比較器ＴＣ３に出力する。

第３比較器ＴＣ３は、この操作ストローク信号、つまり
、操作レバーの操作ストロークに比例した電圧と、三角
波発振器ＴＧからの三角波電圧とを比較し、操作ストロ
ーク電圧が、三角波電圧の１つの変化周期内において、
該三角波電圧を越える時間比率、ら−まりオンデユーテ
イサイクルに応じた比較出力を出力する。そして、直流
モータＭはこのデユーティサイクルに対応した速度、つ
まり、操作レバーの操作ストロークに対応した速度で回
転制御される。

つぎに、ネジが締め付けられて、その直流モータＭにか
かる負荷が増大してくると、第２図に従ってその回転数
が低下してくるとともに、そのトルクが増大してくる。

そして、その検出トルクＣが比較トルクＢに達すると、
第１比較器ＴＣＩは、切換器ＣＨに対して第２の切換信
号を出力する。

その結果、切換器ＣＨは、第３比較器ＴＣ３に対して操
作ストローク設定器Ｏ８Ｓからの操作ストローク信号の
出力状態から定速制御器ＣＧからの制御信号の出力状態
に切り換え動作する。したがって、第３比較器ＴＣ３に
は制御信号が与えられる。

そして、この制御信号は、第３比較器ＴＣ３において、
三角波発振器ＴＧからの三角波電圧と比較される。第３
比較ＴＣ３は、直流モータＭが低速でかつ定速となるよ
うな比較出力を出力する。したがって、直流モータＭは
、低速でかつ定速で回転が制御される。この場合の定速
制御には、回転数検出器ＲＳからの検出信号が周波数／
電圧変換器ＦＶを介して定速制御器ＣＣに与えられるか
ら、定速制御器ＣＣは、この回転数検出信号の入力に応
答して直流モータＭを低速でかつ定速で制御するような
制御信号を生成出力する。

ついで、トルク検出器からの検出トルクＣか設定トルク
Ａに達したことが、第２比較器ＴＣ２で比較検出され、
それに対応した比較出力が該第２比較器ＴＣ２から出力
されると、第３比較器ＴＣ３は、直流モータＭの回転を
停止させる比較出力を出力する。

このようにして、この実施例においては、直流モータＭ
のトルクが比較トルクＢに達すると、直流モータＭの回
転が高速回転状態から低速でかつ定速回転状態になるか
ら、そのトルクが設定トルクＡに達して直流モータＭを
回転停止させるときは、該直流モータＭおよびその減速
ギヤ機構の慣性の影響を受けることがなくなる結果、該
直流モータＭは設定トルクＡにおいて、ただちに回転停
止し、ネジに過大なトルクがかかることを防止すること
ができる。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明によれば、
直流モータのトルクか設定トルクより小さい比較トルク
になると、直流モータはそれ以降から設定トルクになる
までは低速制御されるように構成したから、設定トルク
に達して直流モータを停止させるときには、直流モータ
とかその減速ギヤ機構等の慣性が小さくなっているので
、直流モータはその設定トルクで直ちに停止することが
できる。

すなわち、単にクラッチ機構でドライバを直流モータか
ら外してその回転力がドライバに伝達されないようにし
た従来のものでは、慣性の影響でどうしてもドライバが
即停止できず、し１こがって、小さなネジでは慣性で回
転するドライバからかかるトルクで頭部が潰されること
があるのに対して、本発明では、その慣性の影響を受け
ないように低速に直流モータを制御し、それからトルク
リミットをかけるようにしたからドライバを即停止させ
ることができ、ネジの頭部の損傷を回避できる。

また、クラッチ機構なして電子的にトルクリミットをか
ける従来のものでは、直流モータを例えば高速状態から
トルクリミットをかける場合では、ドライバは上記慣性
の影響をクラッチ機構付きの場合よりも強く受けて即停
止することが困難となり、その結果ネジ頭部が損傷する
場合があったが、本発明では、直流モータを一旦、トル
クリミットの前に低速にしてから該トルクリミットをか
けるので、クラッチ機構なしであってもクラッチ機構付
きと同等の能力でネジ頭部を損傷させることなくトルク
リミットをかけることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は第１図
の直流モータの回転数とトルクとの関係を示す図である
。 Ｒ３・・・回転数検出器、ＦＶ・・・周波数／ｌｉ圧変
換器、ＴＳ・・・モータ電流検出器、ＨＣ・・・平滑回
路、ＣＣ・・・定速制御器、ＴＬＳ・・・トルクリミッ
ト設定器、Ｏ１９・・・操作ストローク設定器、ＣＨ・
・・切換器、ＴＣＩ・・・第■比較器、Ｔｅ３・・・第
２比較器、Ｔｅ３・・・第３比較器。 第２図 制ｗＪ幀琢

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流モータのトルク検出手段と、 直流モータのトルク設定手段と、 トルク検出手段から検出トルクを、またトルク設定手段
   から設定トルクをそれぞれ入力するとともに、入力した
   設定トルクから該設定トルクより小さい比較トルクと検
   出トルクとを比較し、検出トルクが比較トルクに達する
   と切換信号を出力する比較手段と、 直流モータを低速回転させる制御信号の出力手段と、 トルク比較手段からの切換信号に応答して前記制御信号
   を出力して直流モータを低速制御する切換手段と、 を具備したことを特徴とする直流モータ制御回路。