JPH0620654B2 - 電動工具 - Google Patents

電動工具

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JPH0620654B2
JPH0620654B2 JP60006489A JP648985A JPH0620654B2 JP H0620654 B2 JPH0620654 B2 JP H0620654B2 JP 60006489 A JP60006489 A JP 60006489A JP 648985 A JP648985 A JP 648985A JP H0620654 B2 JPH0620654 B2 JP H0620654B2
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JP
Japan
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motor
voltage
overload
resistor
output voltage
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JP60006489A
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JPS61164707A (ja
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房男 伏屋
高雄 岩月
孝一 鈴木
紀男 磯谷
好幸 久保田
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Makita Corp
Original Assignee
Makita Electric Works Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/04Arrangements preventing overload of tools, e.g. restricting load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電動工具に関し、特にスイッチング素子を介
してデューティー比制御する工具駆動用直流モータの過
負荷検出と過負荷時に直流電源の供給を停止してモータ
駆動を停止させる電動工具の改良に関するものである。
(従来の技術) 従来、電動工具駆動用直流モータの過負荷検出するため
に、モータの回転速度又はモータに流れる電流値を検出
している。
直流モータの回転速度の検出には、高価で大体積の専用
検出手段が必要である。この場合、直流モータの回転軸
に前記専用検出手段を取り付けるため、電動工具の外形
形状が大きくなる。また直流モータの過負荷回転数を僅
かに変化させると、負荷トルクが大幅に変化するので、
過負荷検出が極めて難しいという欠点があった。
このため、前記モータの過負荷検出には、その電流値を
検出していた。しかし、この場合特開昭59−1245
07号公報に開示されているようにモータの電流値検出
のために、この電流を検出用抵抗に流し、この抵抗の電
圧降下を検出する方法が取られていた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述のようにモータの電流値検出用抵抗
を使用する方法では、この抵抗の電力消費が大きいの
で、この電力消費による電力損失が大きいとともに、前
記抵抗が大型になるので、電動工具が大型になるという
欠点があった。
したがって本発明の課題は、上述の従来例の欠点をなく
し、モータの過負荷検出可能で、電力消費が少なくてか
つ小型の電動工具を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 上記課題を解決するため本発明の構成は、デューティー
比制御されるスイッチング素子を介して直流電源に接続
された工具駆動用モータの負荷変動に対応した前記スイ
ッチング素子の導通時電圧降下を検出する過負荷検出回
路と、該過負荷検出回路からの出力電圧と過負荷に対応
して予め設定した過負荷基準電圧とを比較する比較回路
と、前記過負荷検出回路からの出力電圧が前記過負荷基
準電圧に達したときの前記比較回路からの出力によって
前記モータに対する前記直流電源の供給を遮断して前記
モータを停止させるモータ停止回路とを備えた電動工具
である。
(作用) 上記構成の電動工具において、モータに直流電源を供給
するスイッチング素子の導通時電圧降下を過負荷検出回
路が検出しているので、上述の従来例にあるモータの過
負荷検出用抵抗が不要となる。このためモータの過負荷
検出のために大きな電力損失がなく、かつ電動工具が大
型になることもない。
(実施例) 次に、一実施例を挙げて本発明を説明する。第1図は前
記一実施例の一部切欠いた側面を示し、第2図は前記一
実施例のモータ制御回路を示し、第3図は第2図の要部
の簡略回路を示し、第4図は第3図に対応するブロック
回路を示し、第5図は第4図の各部の動作電圧波形を示
す。
第1図において、電動工具としての電池駆動式電気ドリ
ル4にて、電池パックBは本体ケース5の電池挿入孔1
に挿着されている。メインスイッチSW1は、電池パッ
クBとモータM1との接続をオン・オフし、更にモータ
M1の正逆転の切換可能である。ギヤ列2はモータM1
の回転出力を減速してドリル用チャック3に伝えるよう
に配設されている。ドリル用チャック3は各種のドリル
を固定可能である。またモータ制御回路7はモータM1
の回転をデューティー比制御し、ダイアルVR1はモー
タ制御回路7の特性を変える。
第2図において、電池パックB(7.2V直流電源V
B)にメインスイッチSW1、モータM1及びパワーM
OSトランジスタFET1が直列に接続されている。
三角波電圧発生器8は、オペアンプOP1、抵抗R1、
R2、R3、R4及びコンデンサC1からなる。ここ
で、抵抗R3、R4はオペアンプOP1のバイアス用で
あり、抵抗R1及びコンデンサC1はオペアンプOP1
の負帰還用であり、抵抗R2は発振のための正帰還用で
ある。また発振周波数は抵抗R1とコンデンサC1とで
決まり、三角波電圧の振幅は抵抗R2、R3、R4で決
まる。
コンデンサC1両端の三角波電圧はコンパレータ9を構
成するオペアンプOP2の反転入力となる。このオペア
ンプOP2の出力は、抵抗R5を介してMOSトランジ
スタFET1のゲートに加えられる。
ツェナーダイオードZD1(ツェナー電圧6V)、コン
デンサC2、抵抗R6及びダイオードD1、D2は6V
の定電圧回路を形成する。ここで、ダイオードD1、D
2は、メインスイッチSW1によるモータM1の正逆転
のいずれの場合でも、電池パックBから抵抗R6を介し
てツェナーダイオードZD1に電流を供給している。コ
ンデンサC2は平滑用であり、また抵抗R26及びC1
4はモータM1の高周波ノイズを吸収する。
増幅器10は、オペアンプOP3、抵抗R12、R1
3、R14、R15及びコンデンサC10からなる。こ
こで増幅度は抵抗R13、R14、R15及びコンデン
サC10で決まる。増幅器10の出力はコンパレータ9
を構成するオペアンプOP2の非反転入力となる。
前記6Vの定電圧は、抵抗R11及び可変抵抗VR1に
より分圧されて、抵抗R13を介してオペアンプOP3
の反転入力端子に加えられる。
MOSトランジスタFE1のソース・ドレイン間電圧
は、抵抗R9、R10、ダイオードD5及び可変抵抗V
R2により分圧されて、抵抗R12を介してオペアンプ
OP3の非反転入力端子に加えられる。ここでコンデン
サC7、C8と抵抗R9、R10は低減フィルタを構成
している。また可変抵抗VR1(第1図のダイアルVR
1)、VR2はオフセット電圧調整用である。
前記オペアンプOP1の方形波電圧出力は、MOSトラ
ンジスタFET2、FET3により反転増幅され、更に
ダイオードD3、D4及びコンデンサC3、C4により
その電圧レベルが約6V昇圧される。
この昇圧された方形波電圧は、抵抗R25を介してツェ
ナーダイオードZD2に加えられる。
コンパレータ9の出力が低レベルのときには、MOSト
ランジスタFET1のゲートが抵抗R5を介して接地さ
れた状態になるので、MOSトランジスタFET1はオ
フとなる。
一方コンパレータ9の出力が高レベルのときには、前記
ツェナーダイオードZD2両端の前記方形波電圧が抵抗
R5を介してMOSトランジスタFET1のゲートに加
えられるので、MOSトランジスタFET1はオン・オ
フを繰り返す。
モータM1の負荷が増大して過負荷になると、オペアン
プOP3の非反転入力端子の電圧が高くなり、その結果
オペアンプOP2の非反転入力端子の電圧(基準電圧)
が高くなる。
このとき、オペアンプOP2の反転入力端子に加えられ
る前記三角波電圧がこの基準電圧以下になっている時間
が長くなるので、オペアンプ0P2の出力電圧が高レベ
ルになっている時間が長くなるため、MOSトランジス
タFET1がオンになっている時間が長くなる。このた
めモータM1に直流電圧VBが印加される時間が長くな
る。即ち、モータM1はデューティー比制御される。
このときモータM1に印加される電圧の実効値が増大す
るので、モータM1の回転速度の低下は緩和される。こ
のため所望のトルク対回転速度特性が得られる。
またMOSトランジスタFET4は、そのゲートが抵抗
R18を介してMOSトランスタFET1のゲートに接
続されているので、MOSトランジスタFET1に同期
してオン・オフする。
反転増幅器11は、オペアンプOP4及び抵抗R21、
R22、R23、R24からなる。ここで抵抗R21、
R22はオペアンプOP4の非反転入力端子のバイアス
用、抵抗R24は負帰還用である。
MOSトランジスタFET1のドレイン電圧は抵抗R2
3を介してオペアンプOP4の反転入力端子に加えられ
る。このためMOSトランジスタFET1のドレイン電
圧が増大すると、オペアンプOP4の出力電圧は低下す
る。このオペアンプOP4の出力電圧は、オン時のMO
SトランスタFET4のドレイン・ソース及び積分回路
12を介してオペアンプOP5の非反転入力端子に加え
られる。
なお積分回路12は抵抗R16及びコンデンサC11か
らなり、この積分回路12により、前記オペアンプOP
4の出力電圧は積分された状態で前記オペアンプOP5
の非反転入力端子に加えられる。
コンパレータ13は、オペアンプOP5及び抵抗R1
9、R20からなる。ここで、抵抗R19、R20は、
モータM1の過負荷運転に対応して設定した基準電圧
(VR)を決める。前記積分回路12の出力電圧がこの
基準電圧を越えたとき、オペアンプOP5の出力電圧が
低レベルになるので、MOSトランジスタFE1のゲー
ト(抵抗R17及びダイオードD7を介してオペアンプ
OP5の出力端子に接続されている)の電圧が低下し、
MOSトランジスタFET1がオフになるように構成さ
れている。この状態ではモータM1の電源供給が遮断さ
れることになる。
以上の構成により、次のように動作する。
メインスイッチSW1をオンにすると、モータM1は可
変抵抗VR1によって調整された任意のトルク対回転数
特性で運転される。
モータM1に負荷が加わり、モータM1の回転速度が低
下すると、モータM1の逆起電力も低下して、MOSト
ランジスタFET1のドレイン電圧が上昇する。このた
め増幅器10の出力電圧も上昇するので、コンパレータ
9の基準電圧が上昇するため、コンパレータ9の出力電
圧は、高レベルの状態が低レベルの状態より長くなるの
で、MOSトランジスタFET1のオン時間が長くなる
ことになる。
このようなフィードバック作用により、スイッチング電
源のみでモータを駆動した場合に比べてトルク対回転速
度特性の垂下性が緩和されるので、モータM1は所望の
トルク対回転速度特性で運転される。
第5図は、第4図の各部の動作電圧波形を示している。
第5図において、図aはMOSトランスジスタFWT1
のドレイン電圧波形、図bは反転増幅器11の出力電圧
波形、図cはMOSトランジスタFET4の出力電圧波
形、図dは積分回路12の出力電圧波形、図eはコンパ
レータ13の出力電圧波形、図fはMOSトランジスタ
FET1のゲート電圧波形をそれぞれ示している。
図aにて、モータM1の負荷が増大して、MOSトラン
ジスタFET1オン時におけるドレイン電圧が増大する
と、MOSトランジスタFET1のドレイン電圧波形は
図aの左から右に示すように変化する。
このため図bに示すように、前記MOSトランジスタF
ET1の電圧波形に対応して、反転増幅器11の出力電
圧波形が変化する。
更に図cに示すように、反転増幅器11の出力電圧波形
に対応して、MOSトランジスタFET4の出力電圧波
形が変化する。
更に図dに示すように、MOSトランジスタFET4の
出力電圧波形に対応して、積分回路12の出力電圧波形
が変化する。
更に図eに示すように、積分回路12の出力電圧波形が
前記基準電圧(VR)より高レベルのときは、コンパレ
ータ13の出力電圧は高レベルであり、逆に積分回路1
2の出力電圧波形が基準電圧(VR)より低レベルのと
きは、コンパレータ13の出力電圧は低レベルとなる。
更に図fに示すように、コンパレータ13の出力電圧が
高レベルのときは、MOSトランジスタFET1のゲー
ト電圧はパルス波形となり、MOSトランジスタFET
1がオン・オフを繰り返すので、モータM1はデューテ
ィー比制御されてパルス駆動される。一方、コンパレー
タ13の出力電圧が低レベルのときは、MOSトランジ
スタFET1のゲート電圧は低レベルとなり、MOSト
ランジスタFET1はオフとなるので、モータM1の電
源供給は停止される。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明の電動工具によれ
ば、電動工具のモータ電流検出用抵抗を使用しないの
で、電動工具のモータの過負荷検出可能で、電力消費が
少なくて、かつ電動工具を小型にできることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の一部切欠側面図、第2図は
前記一実施例のモータ制御回路図、第3図は前記モータ
制御回路図の要部を示す簡略回路図、第4図は前記簡略
回路図に対応したブロック回路図、第5図は前記ブロッ
ク回路図の各部の電圧波形図である。 FET1……MOSトランジスタ 7……モータ制御回路 8……三角波電圧発生器 9、13……コンパレータ 10、11……増幅器 12……積分回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯谷 紀男 愛知県安城市住吉町3丁目11番8号 株式 会社マキタ電機製作所内 (72)発明者 久保田 好幸 愛知県安城市住吉町3丁目11番8号 株式 会社マキタ電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−124507(JP,A) 特開 昭57−138505(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】デューティー比制御されるスイッチング素
    子を介して直流電源に接続された工具駆動用モータの負
    荷変動に対応した前記スイッチング素子の導通時電圧降
    下を検出する過負荷検出回路と、該過負荷検出回路から
    の出力電圧と過負荷に対応して予め設定した過負荷基準
    電圧とを比較する比較回路と、前記過負荷検出回路から
    の出力電圧が前記過負荷基準電圧に達したときの前記比
    較回路からの出力によって前記モータに対する前記直流
    電源の供給を遮断して前記モータを停止させるモータ停
    止回路とを備えることを特徴とする電動工具。
JP60006489A 1985-01-16 1985-01-16 電動工具 Expired - Lifetime JPH0620654B2 (ja)

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JP60006489A JPH0620654B2 (ja) 1985-01-16 1985-01-16 電動工具

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JPS61164707A JPS61164707A (ja) 1986-07-25
JPH0620654B2 true JPH0620654B2 (ja) 1994-03-23

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59124507A (ja) * 1981-11-20 1984-07-18 Nitto Giken Kk 穿孔機

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