JPH10315148A

JPH10315148A - 電動工具

Info

Publication number: JPH10315148A
Application number: JP9125455A
Authority: JP
Inventors: Toru Tanaka; 徹田中
Original assignee: Shibaura Engineering Works Co Ltd
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2017-05-15
Also published as: JP3886067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源
電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することがで
きる電動工具を提供する。【解決手段】締結機１は、制御部１４を備え、制御部
１４には、交流電源１３の電源電圧を検出して検出され
た電源電圧値を出力する電源電圧検出部１８が設けられ
る。締結機１に予め設定される駆動時の定格位相角と定
格電圧とを設定する位相角設定部１９と定格電圧設定部
２０とが設けられ、位相角設定部１９から読み出される
定格位相角は基準データテーブル２１に入力され、定格
電圧設定部２０から読み出される定格電圧値と、基準デ
ータテーブル２１から読み出される％定義電圧値とは、
定格電圧対応テーブル２２に入力される。前記電源電圧
検出部１８で検出された電源電圧と、定格電圧対応テー
ブル２２から読み出される定格対応電圧値とは、位相角
テーブル２３に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例としてボルト締
結機などの電動工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボルト締め作業を行う際に、従来から、
電動のボルト締結機（以下、締結機）が用いられてい
る。この締結機において、内蔵されたモータがギア等を
用いた変速機構を介して、ボルトの頭部に適合した形状
の締結具を回転駆動する。従来から、適切な締結状態を
得るための定格駆動位相角や前記締結具の定格電圧値を
締結機に設定可能な技術が用いられている。このような
締結条件値の設定が可能な締結機では、前記締結条件値
として所望トルク値を設定するタイプや所望回転角度を
設定するタイプ、或いは両者を併用できるタイプなどが
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の締結機で、前述
したように定格電圧や定格駆動位相角に基づいて駆動を
行う場合でも、電源電圧が不所望に変動する場合があ
る。この場合、締結機の駆動源となるモータの駆動トル
クが変動するため、電源電圧の変動を補償する必要があ
る。このような補償を行おうとする従来技術では、駆動
時の電源電圧を読み取り、定格電圧時の駆動位相角から
変動電圧に対応する位相差を演算して演算結果を定格位
相角からずらす演算を行う必要がある。この演算を駆動
時にリアルタイムに行おうとする場合、複雑な計算が必
要であり、締結機に装備されているマイクロコンピュー
タ（以下、マイコン）を使用して演算する場合、マイコ
ンのモータの回転数制御の処理速度が低下して、使用状
態に即応した制御が困難になるという問題点がある。

【０００４】請求項１の発明は、上記問題点を解決しよ
うとして成されたものであり、その目的は、電源電圧が
変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位
相角を速やかに算出することができる電動工具を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電動工
具は、駆動源のモータと、モータの交流電源波形の半周
期の位相角を予め定める段階数で区分した各位相角段階
と、電源電圧の０〜１００％の範囲を前記段階数で区分
した％定義電圧値とを対応させた基準データテーブル
と、モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相
角設定部と、モータに関する予め定格電圧を設定する定
格電圧設定部と、交流電源波形の半周期の位相角を前記
段階数で区分した各位相角段階と、定格電圧を該段階数
で区分した複数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させ
た定格対応電圧テーブルと、交流電源波形の半周期の位
相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧
を前記段階数で区分した複数の電源対応電圧値とを対応
させた位相角テーブルと、これらに基づいて、電源電圧
が変動した場合のモータの駆動位相を演算する制御部と
を備えている。

【０００６】これにより、本発明の電動工具では、前記
制御部が、定格位相角設定部で設定された予め定められ
る駆動位相角に対応する％定義電圧値を基準データテー
ブルから読み取り、前記定格電圧設定部で設定された定
格電圧を読みとって定格対応電圧テーブルを作成する。
また、読み取られた％定義電圧値に対応する定格対応電
圧値を定格対応電圧テーブルから読取り、電源電圧を読
み取って前記位相角テーブルを作成する。この位相角テ
ーブルから前記定格対応電圧値に対応する位相角段階の
位相角を読み取り、読み取られた位相角に基づいてモー
タを位相制御する。

【０００７】これにより、電源電圧の変動分を補償する
演算を行う場合に、前記各テーブルを作成して、各テー
ブルからのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算
で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動
した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角
を速やかに算出することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明を実施例について以下に説
明する。

【０００９】図１〜図７に本発明の一実施例を示す。

【００１０】図１は本実施例の締結機１の電気的構成を
示すブロック図であり、図２は締結機１の斜視図であ
り、図３は本実施例の締結機１に含まれる基準データテ
ーブルの構成図であり、図４は本実施例の締結機１に含
まれる定格対応電圧テーブルの構成図であり、図５は本
実施例の締結機１に含まれる電源電圧対応テーブルの構
成図であり、図６は本実施例の動作を説明する波形図で
あり、図７は本実施例の動作を説明するフローチャート
である。

【００１１】以下、図２を参照して締結機１の構成に付
いて説明する。締結機１は、略円筒状の外形の本体２
と、本体２の一端部に装着された締結具３と、本体２の
他端部に一体に形成されている機構部１１とを備えてい
る。機構部１１は、握り部４を備えている。本体２の内
部には、モータと速度変換機構（共に図示せず）とが内
蔵されている。握り部４は作業者が手で把持できるよう
に形成され、把持状態で指が位置する箇所に引き金状の
電源スイッチ５が配置されている。電源スイッチ５の近
傍には、引き金状の電源スイッチ５を引いた状態を固定
するロックスイッチ６が設けられている。本体２の前記
握り部４付近には、前記モータの回転、従って締結具３
の回転を所定の正回転と逆回転との間で切り換える切換
スイッチ７が配置されている。

【００１２】本実施例の締結機１において、例として、
本体２には、ＬＣＤ（液晶表示素子）やＬＥＤ（発光ダ
イオード素子）などからなる表示部８が設けられてい
る。また、表示部８の近傍には、ボルト締結の際の所望
トルク値や所望回転角等の締結条件値を入力するための
アップダウンスイッチなどの入力スイッチ９と、入力ス
イッチ９によって入力される締結条件値が、前記所望ト
ルク値及び所望回転角のいずれかであるか、或いは両者
の併用であるかを切り換えて設定する切換スイッチ１０
が設けられている。前記入力スイッチ９は、例として長
手スイッチ片の一方端を押圧すると入力される締結条件
値が次第に増大し、他方端を押圧すると入力される締結
条件値が次第に減少するいわゆるアップダウンスイッチ
である。また、切換スイッチは、例として３つの安定位
置を有するスイッチでもよく、或いは、一つの安定位置
を有し、押圧操作毎に前記所望トルク値入力状態と、所
望回転角入力状態と両者の併用状態とが交互に切り換え
られるスイッチであってもよい。前記握り部４の先端に
は電源コード１２が連結されている。

【００１３】以下、図１を参照して、締結機１の電気的
構成について説明する。締結機１は、商用交流電源１３
に前記電源コード１２を介して接続され、マイコンなど
からなる制御部１４を備える。制御部１４からのモータ
１５を駆動するための出力は、位相制御部１６からパワ
ー部１７に出力される。パワー部１７は、例としてトラ
イアック等を備え、位相制御部１６からの例として位相
変調された駆動制御信号に基づいて、モータ１５を回転
するに必要な適正タイミングでモータ１５の固定子など
の磁界をオン／オフする駆動信号に変換してモータ１５
に印加する。パワー部１７の前記オン／オフ動作によっ
てモータ１５は所定の回転速度で回転駆動される。

【００１４】前記制御部１４には、交流電源１３の電源
電圧を検出して検出された電源電圧値を出力する電源電
圧検出部１８が設けられる。また、締結機１に予め設定
される駆動時の定格位相角と定格電圧とを設定する位相
角設定部１９と定格電圧設定部２０とが設けられ、位相
角設定部１９から後述するように読み出される定格位相
角は基準データテーブル２１に入力され、定格電圧設定
部２０から後述するように読み出される定格電圧値と、
基準データテーブル２１から後述するように読み出され
る％定義電圧値とは、定格電圧対応テーブル２２に入力
される。前記電源電圧検出部１８で検出された電源電圧
と、定格電圧対応テーブル２２から読み出される定格対
応電圧値とは、位相角テーブル２３に入力される。

【００１５】前記基準データテーブル２１は、図３に示
すメモリ構成を有している。基準データテーブル２１
は、図６に示されるようなモータ１５の電源電圧の交流
波形の半周期を例として１００などの位相角の段階数で
区分した位相角領域２４と、電源電圧の０〜１００％の
範囲を前記１００段階で区分した％定義電圧値を記憶し
た％定義電圧値領域２５とを対応させた構成である。定
格対応電圧テーブル２２は、前記交流電源波形の半周期
の位相角を前記１００段階で区分した位相角領域２６
と、前記定格電圧を１００段階で区分した定格対応電圧
値を記憶した定格対応電圧値領域２７とをそれぞれ対応
させた構成である。また、位相角テーブル２３は、交流
電源波形の半周期の位相角を１００段階で区分した位相
角領域２８と、駆動時の電源電圧を１００段階で区分し
た電源対応電圧値を記憶した電源対応電圧値領域２９と
を対応させた構成である。

【００１６】以下、図３〜図７を併せて参照して、本実
施例の締結機１の動作について説明する。以下の説明で
は、本例の締結機１を、定格電圧２００Ｖ、定格位相角
５０゜の仕様であり、駆動時にはモータ１５に１４２Ｖ
の駆動電圧が加えられる場合と、電源電圧が前記２００
Ｖから１８０Ｖに変動する場合を想定する。本実施例の
締結機１は、変動後の電源電圧１８０Ｖにおける前記駆
動電圧１４２Ｖを実現できる駆動位相角を容易に演算す
るものである。また、締結機１において、前記定格電圧
および定格位相角が設定されると、前記基準データテー
ブル２１および定格対応電圧テーブル２２は直ちに作成
される。このとき、定格電圧テーブル２２の定格対応電
圧値領域２７の各データは、基準データテーブル２１に
おける％定義電圧値領域２５の各データに定格電圧を乗
算して得られる。

【００１７】図７のステップａ１で、制御部１４は、位
相角設定部１９で予め設定されている定格位相角を読み
取る。ステップａ２では、前記読み取られた定格位相角
に基づいて、前記基準データテーブル２１から、定格位
相角５０゜に対応する％定義電圧値７１を読み取る。ス
テップａ３では、定格電圧設定部２０で設定されている
前記定格電圧２００Ｖを読み取り、ステップａ４で前記
定格対応電圧テーブル２２から、前記定格電圧を定格位
相角で用いた場合に前記モータ１５に加えられる駆動電
圧Ｄ（本例の場合、１４２Ｖ）を読み取る。ステップａ
５では、前記電源電圧検出部１８で検出される電源電圧
を読み取り、ステップａ６で前記位相角テーブル２３を
作成する。この位相角テーブル２３は、交流電源波形の
半周期の位相角を１００段階で区分した位相角領域２８
と、駆動時の電源電圧を１００段階で区分した電源対応
電圧値を記憶した電源対応電圧値領域２９とを対応させ
て作成される。制御部１４は、ステップａ７で、この電
源対応電圧値領域２９から、定格対応電圧テーブル２２
において読み取られた駆動電圧Ｄ（１４２Ｖ）と、前記
電源対応電圧値領域２９のデータＦとを、例として最大
のデータから順次比較する。

【００１８】ステップａ８では、各電圧Ｄ、Ｆが同等で
あるかどうかが判断され、ＤとＦとが略等しくなるま
で、この比較を繰り返す。本例では、図５に示されるよ
うに、位相角テーブル２３における電圧値１４２ＶでＤ
とＦとが略等しくなる。制御部１４は、ステップａ９
で、位相角テーブル２３の位相角領域２８から、前記電
圧値１４２Ｖに対応する位相角４４゜を読み取り、この
位相角で、モータ１５を駆動する。これにより、電源電
圧１８０Ｖの場合におけるモータ１５への駆動電圧を１
４２Ｖとする駆動位相角が演算されたことなる。

【００１９】これにより、本実施例の締結機１では、電
源電圧の変動分を補償する演算を行う場合に、前記各テ
ーブル２１、２２、２３を作成して、各テーブル２１、
２２、２３からのデータの読み取りと、データ間の簡単
な演算で必要な位相角を演算することができ、電源電圧
が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動
位相角を速やかに算出することができる。

【００２０】前記実施例の構成及び作用は、本発明の一
実施例を示すものであり、本発明を限定するものではな
い。本発明は、本発明の精神を逸脱しない範囲で、広い
変形例を含むものである。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明の電動工具は、駆動源の
モータと、モータの交流電源波形の半周期の位相角を予
め定める段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の
０〜１００％の範囲を前記段階数で区分した％定義電圧
値とを対応させた基準データテーブルと、モータに関す
る予め定格位相角を設定する定格位相角設定部と、モー
タに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定部と、
交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した
各位相角段階と、定格電圧を該段階数で区分した複数の
定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電圧テ
ーブルと、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数
で区分した各位相角段階と、電源電圧を前記段階数で区
分した複数の電源対応電圧値とを対応させた位相角テー
ブルと、これらに基づいて、電源電圧が変動した場合の
モータの駆動位相を演算する制御部とを備えている。

【００２２】これにより、本発明の電動工具では、前記
制御部が、定格位相角設定部で設定された予め定められ
る駆動位相角に対応する％定義電圧値を基準データテー
ブルから読み取り、前記定格電圧設定部で設定された定
格電圧を読みとって定格対応電圧テーブルを作成する。
また、読み取られた％定義電圧値に対応する定格対応電
圧値を定格対応電圧テーブルから読取り、電源電圧を読
み取って前記位相角テーブルを作成する。この位相角テ
ーブルから前記定格対応電圧値に対応する位相角段階の
位相角を読み取り、読み取られた位相角に基づいてモー
タを位相制御する。

【００２３】これにより、電源電圧の変動分を補償する
演算を行う場合に、前記各テーブルを作成して、各テー
ブルからのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算
で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動
した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角
を速やかに算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の締結機１の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】締結機１の斜視図である。

【図３】本実施例の締結機１に含まれる基準データテー
ブル２１の構成図である。

【図４】本実施例の締結機１に含まれる定格対応電圧テ
ーブル２２の構成図である。

【図５】本実施例の締結機１に含まれる電源電圧対応テ
ーブル２３の構成図である。

【図６】本実施例の動作を説明する波形図である。

【図７】本実施例の動作を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ボルト締結機３締結具５電源スイッチ１３商用交流電源１４制御部１５モータ１６位相制御部１８電源電圧検出部１９位相角設定部２０定格電圧設定部２１基準データテーブル２２定格電圧対応テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源のモータと、該モータの交流電源波形の半周期の位相角を予め定める
段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の０〜１０
０％の範囲を該段階数で区分した％定義電圧値とを対応
させた基準データテーブルと、該モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相角
設定部と、該モータに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定
部と、該交流電源波形の半周期の該位相角を該段階数で区分し
た各位相角段階と、該定格電圧を該段階数で区分した複
数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電
圧テーブルと、該交流電源波形の半周期の該位相角を該段階数で区分し
た各位相角段階と、電源電圧を該段階数で区分した複数
の電源対応電圧値とを対応させた位相角テーブルと、該定格位相角設定部で設定された予め定められる駆動位
相角に対応する％定義電圧値を基準データテーブルから
読み取り、該定格電圧設定部で設定された該定格電圧を
読みとって該定格対応電圧テーブルを作成し、該読み取
られた％定義電圧値に対応する定格対応電圧値を該定格
対応電圧テーブルから読取り、該電源電圧を読み取って
該位相角テーブルを作成し、該位相角テーブルから該定
格対応電圧値に対応する位相角段階の位相角を読み取
り、該読み取られた位相角に基づいて該モータを位相制
御する制御部とを備える電動工具。