JPH0435970B2 - - Google Patents
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- JPH0435970B2 JPH0435970B2 JP59267734A JP26773484A JPH0435970B2 JP H0435970 B2 JPH0435970 B2 JP H0435970B2 JP 59267734 A JP59267734 A JP 59267734A JP 26773484 A JP26773484 A JP 26773484A JP H0435970 B2 JPH0435970 B2 JP H0435970B2
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、電池に接続された工具駆動用モータ
をスイツチング素子を介してデユーテイー比制御
するとともに、モータロツク時性能を改良した電
動工具に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a power tool that controls the duty ratio of a tool drive motor connected to a battery through a switching element and has improved performance when the motor is locked. be.
(従来の技術)
従来、モータの焼損を保護し或いはモータのト
ルクを規制するためには、負荷電流が過負荷電流
値或いは予め設定したトルクに対応した電流値、
例えば第1図に示す11,12,13の設定電流
値に達したときにスイツチング素子をオフにして
電源を遮断している。(Prior Art) Conventionally, in order to protect the motor from burnout or regulate the torque of the motor, it is necessary to set the load current to an overload current value or a current value corresponding to a preset torque.
For example, when the set current values 11, 12, and 13 shown in FIG. 1 are reached, the switching element is turned off to cut off the power supply.
(発明が解決しようとする課題)
しかし、この場合、設定電流値によつては、モ
ータ起動時の大電流が前記設定電流値をオーバし
てスイツチング素子がオフする等の誤動作を発生
させるおそれがあり、又、電源電圧が定格より低
いと、モータロツク時においてもモータに規定の
ロツク電流、即ち、前記設定電流値の電流が流れ
ず、モータには前記設定電流値以下のロツク電流
が流れつずけて、モータが焼損するおそれがある
と言う欠点があつた。(Problem to be Solved by the Invention) However, in this case, depending on the set current value, there is a risk that the large current at the time of starting the motor may exceed the set current value, causing malfunctions such as turning off the switching element. Also, if the power supply voltage is lower than the rated value, the specified lock current, that is, the current of the set current value, will not flow through the motor even when the motor is locked, and a lock current that is less than the set current value will continue to flow through the motor. However, there was a drawback that the motor could burn out.
又、ネジ締め付け力等に対応して、ロツクトル
クを調整可能とした場合、スイツチング素子オフ
時の電流値も別個に調整しなければならないこと
から、調整箇所が2箇所になつて作業が煩雑にな
り、結局は、ロツクトルクのみを調整することに
なる。 Furthermore, if the locking torque can be adjusted in response to the screw tightening force, etc., the current value when the switching element is off must also be adjusted separately, which means that there are two adjustment points, making the work complicated. In the end, only the locking torque is adjusted.
その結果、ロツク時において、モータにはロツ
ク電流が流れ続け、このロツク状態を長く続ける
と、モータが焼損すると言う欠点があつた。 As a result, a lock current continues to flow through the motor during the lock state, and if this lock state continues for a long time, the motor will burn out.
又、1箇所のみの調整でモータのトルク:回転
数特性を、例えば第2図に示すデユユーテイー比
制御によつて第3図のように調整可能とした場
合、ロツク時において、モータにロツク電流が流
れ続けて、電池エネルギが無駄に消費され、電池
の放電を早めるばかりか、モータ発熱による電動
工具の加熱によつて作業に支障を来すと言う欠点
があつた。 Furthermore, if the torque/rotation speed characteristic of the motor can be adjusted by adjusting only one point, for example, as shown in Fig. 3 using the duty ratio control shown in Fig. 2, the lock current will flow through the motor when the motor is locked. If the battery continues to flow, the battery energy is wasted, which not only accelerates the discharge of the battery, but also causes problems in work due to the heating of the power tool due to the heat generated by the motor.
そこで、本発明の目的は、モータ負荷の増大に
従つて、モータの回転速度の低下を緩和させて、
モータを第6図に示す所望のトルク:回転速度特
性で駆動した状態において、モータロツク時のロ
ツク電流の大小に拘わらずモータに対する電源供
給を遮断することができる電動工具を提供するこ
とにある。 Therefore, an object of the present invention is to alleviate the decrease in the rotational speed of the motor as the motor load increases.
An object of the present invention is to provide a power tool capable of cutting off power supply to the motor regardless of the magnitude of the lock current when the motor is locked when the motor is driven with the desired torque/rotation speed characteristic shown in FIG.
(課題を解決するための手段)
即ち、本発明は、工具駆動用モータを介して電
池に接続されたスイツチング素子を、前記モータ
の負荷変動に対応してデユーテイー比制御する電
動工具において、モータがロツクもしくはロツク
に近い状態になつたときのモータの逆起電力減少
による前記スイツチング素子両端間電圧の上昇に
よつて出力電圧を変化させるロツク検出器と、該
ロツク検出器からの出力電圧とモータロツクに対
応して予め設定した基準電圧とを比較してロツク
検出器からの出力電圧が基準電圧を越えたときに
出力を変化させるモータロツク検出用コンパレー
タとのそれぞれを備え、モータがロツクして前記
ロツク検出器からの出力電圧が前記基準電圧を越
えたときの前記モータロツク検出用コンパレータ
の出力変化によつて前記スイツチング素子を
OFF状態に保持する電動工具にある。(Means for Solving the Problem) That is, the present invention provides a power tool that controls the duty ratio of a switching element connected to a battery via a tool drive motor in response to load fluctuations of the motor. A lock detector that changes the output voltage by increasing the voltage across the switching element due to a reduction in the back electromotive force of the motor when the motor is locked or close to lock; A corresponding motor lock detection comparator is provided which compares the output voltage with a preset reference voltage and changes the output when the output voltage from the lock detector exceeds the reference voltage. The switching element is activated by a change in the output of the motor lock detection comparator when the output voltage from the motor exceeds the reference voltage.
It is on power tools that are held in the OFF state.
(実施例)
次に、本発明の一実施例の構成を第4図〜第7
図によつて説明する。(Example) Next, the configuration of an example of the present invention is shown in FIGS. 4 to 7.
This will be explained using figures.
電動工具、例えば図示省略電池パツクを電池挿
入孔1に挿着した状態においての正・逆切替えス
イツチ機能付メインスイツチSW1のオンによる
モータM1の回転によつてギヤ列2を介して図示
省略工具の例えばドリル用チヤツク3を回転させ
る電池駆動式電気ドリル4の本体ケース5内に
は、ダイアル6によつて抵抗値が調節される可変
抵抗VR1と該可変抵抗VR1の調節によつてモー
タM1の運転を制御する電気制御回路7が取り付
けられている。 When a power tool, for example, a battery pack (not shown) is inserted into the battery insertion hole 1, the main switch SW1 with a forward/reverse switch function is turned on, and the motor M1 is rotated through the gear train 2. For example, inside the body case 5 of a battery-driven electric drill 4 that rotates a drill chuck 3, there is a variable resistor VR1 whose resistance value is adjusted by a dial 6, and a motor M1 that is operated by adjusting the variable resistor VR1. An electric control circuit 7 is attached to control the .
このように構成された電気ドリル4の電池パツ
ク、即ち、電源電池Bには電源スイツチSW1と
モータM1と該モータM1に対する電力制御用パ
ワーMOS FETトランジスタFET1とのそれぞ
れが直列に接続されている。 A power switch SW1, a motor M1, and a power control power MOS FET transistor FET1 for the motor M1 are connected in series to the battery pack of the electric drill 4 constructed as described above, that is, the power supply battery B.
トランジスタFET1のゲート端子には、オペ
アンプOP1、OP2と抵抗R1〜R4とコンデンサC1
とのそれぞれからなる三角波発生器8からの出力
は、コンパレータ9を形成するオープンコレクタ
のオペアンプOP3の反転端子に入力される。 The gate terminal of transistor FET1 has operational amplifiers OP1 and OP2, resistors R1 to R4, and capacitor C1.
The output from the triangular wave generator 8 is input to the inverting terminal of an open collector operational amplifier OP3 forming a comparator 9.
オペアンプOP3の非反転端子には、モータM1
に負荷が加わつてモータM1の回転数が低下した
ことによるモータM1の逆起電力の低下によつて
上昇したトランジスタFET1のドレイン・ソー
ス間電圧が、抵抗R9〜R14、オフセツト電圧調
整用可変抵抗VR1、コンデンサC7、ダイオード
D5、オペアンプOP4とのそれぞれからなる増幅
器の基準電圧発生回路10を介して基準電圧とし
て入力されている。 The non-inverting terminal of operational amplifier OP3 is connected to motor M1.
The voltage between the drain and source of the transistor FET1, which has increased due to a decrease in the back electromotive force of the motor M1 due to a load being applied to the motor M1 and the rotational speed of the motor M1, is applied to the resistors R9 to R14 and the offset voltage adjustment variable resistor VR1. , capacitor C7, diode
It is input as a reference voltage via the reference voltage generation circuit 10 of the amplifier, which is composed of D5 and operational amplifier OP4.
このように三角波発生器8からの出力と基準電
圧発生回路10からの出力(基準電圧)を入力さ
せたコンパレータ9からの出力は、抵抗R5を介
してトランジスタFET1のゲート端子に接続さ
れている。 The output from the comparator 9, into which the output from the triangular wave generator 8 and the output (reference voltage) from the reference voltage generation circuit 10 are input, is connected to the gate terminal of the transistor FET1 via the resistor R5.
又、トランジスタFET1のゲート端子には、
抵抗R5を介して、ダイオードD1、D2と抵抗R8
とコンデンサC2とでモータM1によるノイズを
吸収した電池Bからの電源を、オペアンプOP1か
らの方形波とダイオードD3、D4とコンデンサ
C3、C4とで昇圧した電圧が印加されている。 Moreover, the gate terminal of transistor FET1 is
Through resistor R5, diodes D1, D2 and resistor R8
and capacitor C2 absorb the noise from motor M1, and the power from battery B is connected to the square wave from operational amplifier OP1, diodes D3 and D4, and the capacitor.
A voltage boosted by C3 and C4 is applied.
この接続状態で、コンパレータ9の出力がON
のとき、トランジスタFET1のゲート端子は、
そのゲート端子が抵抗R5を介して接地されて
OFFになり、コンパレータ9の出力がOFFのと
き、トランジスタFET1のゲート端子が抵抗R5、
R6を介してダイオードD3、D4とコンデンサC3、
C4とからなる昇圧回路に接続されてONになる。 In this connection state, the output of comparator 9 is ON.
When , the gate terminal of transistor FET1 is
Its gate terminal is grounded through resistor R5.
OFF, and when the output of comparator 9 is OFF, the gate terminal of transistor FET1 is connected to resistor R5,
Diode D3, D4 and capacitor C3, through R6
It is connected to the booster circuit consisting of C4 and turned ON.
従つて、モータM1負荷の増大によりコンパレ
ータ9の基準電圧が上昇して、三角波の値が前記
基準電圧以下になつている時間が長くなるととも
に、トランジスタFET1のON時間も長くなつ
て、モータM1に印加される電圧の実効値も増大
し、モータM1の回転速度の低下は緩和され、第
6図に示す所望のトルク:回転速度特性が得られ
る。 Therefore, as the load on the motor M1 increases, the reference voltage of the comparator 9 increases, and the time during which the value of the triangular wave remains below the reference voltage becomes longer, and the ON time of the transistor FET1 also becomes longer. The effective value of the applied voltage also increases, the decrease in rotational speed of motor M1 is alleviated, and the desired torque:rotational speed characteristic shown in FIG. 6 is obtained.
このようにモータM1をデユーテイー比制御す
るトランジスタFET1のゲート・ソース間には、
モータM1停止時にトランジスタFET1を強制
的にOFFにするトランジスタTr1が接続されて
いる。 In this way, between the gate and source of the transistor FET1 that controls the duty ratio of the motor M1,
A transistor Tr1 is connected that forcibly turns off the transistor FET1 when the motor M1 is stopped.
即ち、トランジスタFET1のドレーン・ソー
ス間には、モータM1がロツクもしくはロツクに
近い状態になつたときのモータM1の逆起電力減
少によるトランジスタFET1のドレーン・ソー
ス間電圧の上昇によつて出力電圧を変化させるロ
ツク検出器11、この場合、トランジスタTr2
と抵抗R18、19とからなるロツク検出器11が接
続されている。 That is, an output voltage is generated between the drain and source of the transistor FET1 due to an increase in the voltage between the drain and source of the transistor FET1 due to a decrease in the back electromotive force of the motor M1 when the motor M1 is in a locked or nearly locked state. The lock detector 11 to be varied, in this case transistor Tr2
A lock detector 11 consisting of and resistors R18 and R19 is connected.
又、ロツク検出器11の出力端子とトランジス
タTr1との間には、ロツク検出器11からの出
力電圧が、モータM1ロツクに対応して予め設定
した基準電圧VR、この場合、シエナーダイオー
ドZD1で設定した基準電圧VRを越えたときに出
力を変化させてトランジスタTr1をONにするモ
ータロツク検出用コンパレータ12、この場合、
オペアンプOP5と抵抗R15〜R17、ダイオード
D6、基準電圧VR設定用シエナーダイオードZD1
とからなるモータロツク検出用コンパレータ12
が接続されている。 Further, between the output terminal of the lock detector 11 and the transistor Tr1, the output voltage from the lock detector 11 is connected to a reference voltage VR set in advance corresponding to the lock of the motor M1, in this case, a Siener diode ZD1. A motor lock detection comparator 12 that changes its output and turns on transistor Tr1 when the set reference voltage VR is exceeded; in this case,
Opamp OP5, resistors R15 to R17, and diodes
D6, Sienna diode ZD1 for setting reference voltage VR
A motor lock detection comparator 12 consisting of
is connected.
次に、本実施例の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.
このように構成された電動工具用制御装置にお
いて、メインスイツチSW1をONにすると、モー
タM1は可変抵抗VR1によつて調整された例え
ば第6図に示す任意のトルク:回転数特性で運転
される。 In the power tool control device configured as described above, when the main switch SW1 is turned on, the motor M1 is operated with the arbitrary torque/rotation speed characteristic as shown in FIG. 6, for example, adjusted by the variable resistor VR1. .
この運転状態で、モータM1の回転数がモータ
ロツクの停止状態乃至はロツクに近い回転数以上
のときは、モータM1の逆起電力が高いことから
ロツク検出器11からの出力電圧はシエナーダイ
オードZD1で設定した基準電圧VRより低く、モ
ータロツク検出用コンパレータ12からの出力は
「L」、従つて、トランジスタTr1はOFFでモー
タM1は第6図に示すトルク:回転数特性で運転
される。 In this operating state, when the rotation speed of the motor M1 is at or above the motor lock stop state or the rotation speed close to the lock, the output voltage from the lock detector 11 is changed to the siener diode ZD1 because the back electromotive force of the motor M1 is high. The output from the motor lock detection comparator 12 is "L", so the transistor Tr1 is OFF and the motor M1 is operated with the torque/rotation speed characteristic shown in FIG.
次に、この運転状態で、モータM1の回転数が
ほぼロツク状態になると、モータM1の逆起電力
が減少してトランジスタFET1のドレーン・ソ
ース間電圧が上昇して、ロツク検出器11からの
出力電圧がモータロツクに対応して予め設定した
基準電圧VRを越えて、モータロツク検出用コン
パレータ12の出力が「H」になつて、トランジ
スタTr1がONで自己保持される。 Next, in this operating state, when the rotational speed of the motor M1 becomes almost locked, the back electromotive force of the motor M1 decreases, the drain-source voltage of the transistor FET1 increases, and the output from the lock detector 11 increases. When the voltage exceeds the preset reference voltage VR corresponding to the motor lock, the output of the motor lock detection comparator 12 becomes "H" and the transistor Tr1 is self-maintained in the ON state.
その結果、トランジスタFET1はOFFになる
とともに、モータM1はメインスイツチを
OFF・ONの再起動操作をするまで、前記OFF状
態が保持され、電池Bの無駄なエネルギ消費と電
動工具の加熱も有効に防止される。 As a result, transistor FET1 turns OFF and motor M1 turns off the main switch.
The OFF state is maintained until the OFF/ON restart operation is performed, and wasteful energy consumption of battery B and heating of the power tool are effectively prevented.
しかも、このような供給電源の遮断に際して、
ロツク電流を調整する等の煩わしい作業を必要と
せず、電動工具を使用しての作業能率を著しく向
上させることができる。 Moreover, when the power supply is cut off,
This eliminates the need for troublesome work such as adjusting the lock current, and can significantly improve work efficiency when using a power tool.
(発明の効果)
本発明は、工具駆動用モータを介して電池に接
続されたスイツチング素子、例えば、トランジス
タFET1を、前記モータの負荷変動に対応して
デユーテイー比制御する電動工具において、モー
タがロツクもしくはロツクに近い状態になつたと
きのモータの逆起電力減少による前記スイツチン
グ素子両端間電圧の上昇によつて出力電圧を変化
させるロツク検出器と、該ロツク検出器からの出
力電圧とモータロツクに対応して予め設定した基
準電圧とを比較してロツク検出器からの出力電圧
が基準電圧を越えたときに出力を変化させるモー
タロツク検出用コンパレータとのそれぞれを備
え、モータがロツクして前記ロツク検出器からの
出力電圧が前記基準電圧を越えたときの前記モー
タロツク検出用コンパレータの出力変化によつて
前記スイツチング素子をOFF状態に保持するこ
とを特徴とする電動工具にある。(Effects of the Invention) The present invention provides a power tool that controls the duty ratio of a switching element, such as a transistor FET1, connected to a battery via a tool drive motor in response to load fluctuations of the motor. Or a lock detector that changes the output voltage by increasing the voltage across the switching element due to a reduction in the back electromotive force of the motor when the motor is in a state close to lock, and the output voltage from the lock detector corresponds to the motor lock. and a motor lock detection comparator that changes the output when the output voltage from the lock detector exceeds the reference voltage by comparing it with a preset reference voltage. The power tool is characterized in that the switching element is held in an OFF state by a change in the output of the motor lock detection comparator when the output voltage from the motor exceeds the reference voltage.
これによつて本発明は、モータを負荷の増大に
対応して電源供給量が増大するようにデユーテイ
ー比制御して、モータ負荷の増大に従つてモータ
に印加される電圧の実効値を増大させて、モータ
の回転速度の低下を緩和し、第6図に示す所望の
トルク:回転速度特性を得ることができ、しか
も、モータのロツク状態検出に、モータと直列に
電流検出用抵抗を接続することなく、モータの逆
起電力の変動によるスイツチング素子両端間の電
圧変動を用いていることから、電池を電源とする
電動工具において最も重要な電池エネルギを消耗
させることなく、モータのロツク状態を検出し
て、モータに対する電源供給を有効に遮断するこ
とができる効果がある。 As a result, the present invention controls the duty ratio so that the amount of power supplied to the motor increases in response to an increase in the load, and increases the effective value of the voltage applied to the motor as the motor load increases. In this way, it is possible to alleviate the decrease in the rotational speed of the motor and obtain the desired torque/rotation speed characteristics shown in FIG. Since it uses voltage fluctuations across the switching element due to fluctuations in the back electromotive force of the motor, it is possible to detect the locked state of the motor without wasting battery energy, which is most important in battery-powered power tools. This has the effect of effectively cutting off the power supply to the motor.
第1図と第3図は従来の実施例の特性図、第2
図はそのデユーテイー比制御を示す波形図、第4
図は本発明の一実施例の電気ドリル4の破断側面
図、第5図はその電気回路図、第6図はそのモー
タM1のトルク:回転数特性図、第7図はその動
作状態を示す波形図である。
4:電気ドリル、7:電気制御回路、8:三角
波発生器、9,12:コンパレータ、10:基準
電圧発生器、11:ロツク検出器、FET1:
MOS FETトランジスタ、Tr1:トランジスタ。
Figures 1 and 3 are characteristic diagrams of the conventional embodiment;
The figure is a waveform diagram showing the duty ratio control.
The figure is a cutaway side view of an electric drill 4 according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an electric circuit diagram thereof, FIG. 6 is a torque/rotation speed characteristic diagram of the motor M1, and FIG. 7 is a diagram showing its operating state. FIG. 4: Electric drill, 7: Electric control circuit, 8: Triangular wave generator, 9, 12: Comparator, 10: Reference voltage generator, 11: Lock detector, FET1:
MOS FET transistor, Tr1: transistor.
Claims (1)
スイツチング素子を、前記モータの負荷変動に対
応してデユーテイー比制御する電動工具におい
て、モータがロツクもしくはロツクに近い状態に
なつたときのモータの逆起電力減少による前記ス
イツチング素子両端間電圧の上昇によつて出力電
圧を変化させるロツク検出器と、該ロツク検出器
からの出力電圧とモータロツクに対応して予め設
定した基準電圧とを比較してロツク検出器からの
出力電圧が基準電圧を越えたときに出力を変化さ
せるモータロツク検出用コンパレータとのそれぞ
れを備え、モータがロツクして前記ロツク検出器
からの出力電圧が前記基準電圧を越えたときの前
記モータロツク検出用コンパレータの出力変化に
よつて前記スイツチング素子をOFF状態に保持
することを特徴とする電動工具。1. In a power tool that controls the duty ratio of a switching element connected to a battery via a tool drive motor in response to load fluctuations on the motor, the motor reverses when the motor becomes locked or close to lock. A lock detector changes the output voltage due to an increase in the voltage across the switching element due to a decrease in electromotive force, and a lock is established by comparing the output voltage from the lock detector with a reference voltage set in advance corresponding to the motor lock. and a motor lock detection comparator that changes the output when the output voltage from the detector exceeds the reference voltage. A power tool characterized in that the switching element is held in an OFF state by a change in the output of the motor lock detection comparator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26773484A JPS61147735A (en) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | Electrically operated tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26773484A JPS61147735A (en) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | Electrically operated tool |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61147735A JPS61147735A (en) | 1986-07-05 |
JPH0435970B2 true JPH0435970B2 (en) | 1992-06-12 |
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ID=17448828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26773484A Granted JPS61147735A (en) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | Electrically operated tool |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS61147735A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5895211B2 (en) * | 2012-03-13 | 2016-03-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric tool and control device for electric tool |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5688683A (en) * | 1979-12-20 | 1981-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | Control circuit for motor of sewing machine |
JPS5999926A (en) * | 1982-11-30 | 1984-06-08 | 株式会社東芝 | Protecting device for controlling motor |
-
1984
- 1984-12-18 JP JP26773484A patent/JPS61147735A/en active Granted
Patent Citations (2)
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JPS5688683A (en) * | 1979-12-20 | 1981-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | Control circuit for motor of sewing machine |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS61147735A (en) | 1986-07-05 |
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