JPS61147793A - 電動工具の電池駆動による制御装置 - Google Patents

電動工具の電池駆動による制御装置

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JPS61147793A
JPS61147793A JP59267733A JP26773384A JPS61147793A JP S61147793 A JPS61147793 A JP S61147793A JP 59267733 A JP59267733 A JP 59267733A JP 26773384 A JP26773384 A JP 26773384A JP S61147793 A JPS61147793 A JP S61147793A
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JP
Japan
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torque
motor
rotation speed
output
setting device
Prior art date
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Pending
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JP59267733A
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English (en)
Inventor
Fusao Fushiya
伏屋 房男
Takao Iwatsuki
岩月 高雄
Katsuhiko Hata
勝彦 秦
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Makita Corp
Original Assignee
Makita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61147793A publication Critical patent/JPS61147793A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • 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
    • H02P7/24Arrangements 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
    • H02P7/28Arrangements 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
    • H02P7/285Arrangements 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
    • H02P7/29Arrangements 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 pulse modulation

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) 本発明は電池を電源とする電動工具の回転数及びトルク
制御装置に関するものである。
(従来の技術) 従来、直流モータのトルク−回転数特性は第2図に示す
とおりで、電池駆動電動工具が例えば電動ドライバの場
合、ネジ締め対象ネジの大きさに応じて第3図に示す要
求特性のように、ネジ締め回転数を変えなければならず
、従って鉄製の対象物に対して第3図に示ずN1の回転
数でネジ締めをした場合、締め工程終了時にはT1のロ
ックトルクを発生し、これによってネジをネジ切ってし
まわないよう通常は機械的トルクリミッタのクラッチを
用いてモータがトルクT1で空転するようにし、これが
アルミサツシ等へのネジ締めの場合は、モータ回転数を
第3図のN4に設定することによって、ロックトルクは
第3図のT4に設定されてアルミサツシ等のネジ穴が破
壊されないようにしている。
このように第3図の可変速特性を電池駆動の直流モータ
に実現する手段としては、例えば第4図に示す電気制御
回路、又は、第5図に示す電気制御回路があり、第4図
の場合、電源用電池1にモータ2とMOS  FET3
と電流検出抵抗4とのそれぞれを直列に接続し、前記電
池1を電源とする三角波発生器5からの出力を任意デユ
ーティ−比のパルスに変換して前記MOSFET3のゲ
ートに入力させる比較器6と、前記電流検出抵抗4から
の出力に比例して前記比較器6から出力されるパルスの
デユーティ−比を制御するデユーティ−比制御回路7と
のそれぞれからなる電気制御回路であって、第6図に示
すトルク−回転数特性になり、第5図の場合、電源用電
池1にモータ2とMOS  FET3と電流検出抵抗4
とのそれぞれを直列に接続し、前記電池1を電源とする
三角波発生器5からの出力を任意デユーティ−比のパル
スに変換して前記MO3FET3のゲートに。
入力させる比較器6と、前記電流検出抵抗4からの出力
に比例して前記比較器6から出力されるパルスのデユー
ティ−比を制御するデユーティ−比制御回路7と、前記
電流検出抵抗4からの出力が予め設定したモータ2の設
定トルク出力に対応したときに前記MO3FET3のゲ
ート電圧を制御してモータ2に対する電源の供給を停止
させるトルクリミッタ回路8とのそれぞれからなる電気
制御回路であって、第7図に示すトルク−回転数特性に
なる。
これら第6図及び第7図に示すトルク−回転数特性とも
トルクが大きくなるに従って回転数が上がって制御特性
を不安定にするが、これはデユーティ−比制御回路7の
入力特性が第8図に1で示す特性のように直線である上
、モータ2の負荷増大にともなう電流波形が電流の小さ
いときは第10図のように疑似三角形であるのに対して
、電流が大きくなると第11図のようにほぼ方形波にな
って平均入力電圧を急に増加させてフィードバック電圧
特性を非線形にするため、比較器6の電流−デユーティ
−比特性は第9図に1で示す特性になって、モータ2回
転数が急に加速されると言う欠点があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は電池駆動式電動工具における直流モータのパル
ス幅制御を用いての可変制御において、負荷電流増大時
にモータ回転数が急に増大する等の不安定なトルク−回
転数特性を安定した特性にした状態で、負荷の要求に対
応した適切なトルク−回転数特性が容易に得られるよう
にすることにある。
(問題を解決するための手段) 本発明は第1図に示すように、電源用電池11にモータ
12とMOS  FET13とを介して直列に接続され
る電流検出抵抗14と、前記モータ12の設定回転数に
対応した出力を発生させる手動設定の回転数設定器15
と、前記モータ12のリミッタトルクに対応した出力を
発生させる手動設定のトルク設定器16と、前記電流検
出抵抗14と回転数設定器15とトルク設定器16との
それぞれからの出力を入力させるとともに予め設定した
トルク−回転数特性に対応した出力を前記MOSFET
13のゲートに入力させるマイクロプロセッサ17との
それぞれを備えた電動工具の電池駆動による制御装置に
ある。
(実施例) 次に本発明の一実施例の構成を第12図〜第16図によ
って説明する。
電源用電池Bには電源スィッチSW1と、電動工具駆動
用直流モータMと、モータMに対する電力制御用パワー
MOSFETトランジスタでバイポーラトランジスタに
比してオン抵抗が小さく放熱板を小さくできるとともに
何個でも並列に接続して例えば2個並列に接続すること
によって1個の場合に比較して電力損失を半分にするこ
とができるMOS FETトランジスタTrlと、モー
タM電流検出用10一30 1とのそれぞれが直列に接続され、図示省略ROMに記
憶された第15図、第16図のデータ及びプログラムに
従って制御される1チツプマイクロプロセッサMPUの
各入力ポートIP1〜IPI5には、モータMの無負荷
回転数、この場合、モータMの無負荷時駆動パルス幅を
決定する例えばBCDコード出力の回転数設定用ロータ
リスイッチSW2と、電流検出用抵抗R1からの出力を
A/D変換するA/D変換器ADCと、モータMのリミ
ッタトルクを設定する例えばBCDコード出力のリミッ
タトルク設定用ロータリスイッチSW3とのそれぞれか
らの出力が入力され、マイクロプロセッサMPLJの各
出力ポートOPI〜0P12には、ドライバ回路DV1
と電流制限用抵抗R2−1〜R2−nとを介してロータ
リスイッチSW2によって設定されたモータ回転数を表
示する表示器LED1−1〜LED1−nと、ドライバ
回路DV2と電流制限用抵抗R3−1〜R3−nとを介
してロータリスイッチSW3によって設定されたモータ
Mのリミッタトルクを表示する表示器LED2−1〜L
ED2−nとのそれぞれが接続されている他、パワーM
OSFETトランジスタTrlのゲート端子が接続され
て、該ゲート端子にモータM用駆動パルスが出力される
なお、十■Bは電池電圧を示し、+Vccは電源電圧を
安定化した電圧を示す。
次に、本実施例の作用について説明する。
このように構成された電動工具の電池駆動による制御装
置おいて、モータMのトルク−回転数は第15図に示す
モータ回転数に応じて平均電流を演算するROMテーブ
ルと第16図に示すモータ回転数に応じて駆動パルス幅
を演算するROMテーブルと第13図に示すフローチャ
ートによって制御される。
即ち、本発明は第4図、第5図に示すデユーティ−比回
路7の入出力特性を第8図に直線1で示す特性からロー
タリースイッチSW2の速度設定ポジションに応じた第
8図に2〜4で示す特性になるようにマイクロプロセッ
サMPUで演算することによって、MOS FETトラ
ンジスタTr1のゲートに印加される駆動パルスのデユ
ーティ−比を第9図に2〜4で示す特性になるように制
御するものであって、電源スィッチSW1がオンされる
とステップ101でロータリースイッチSW2からの回
転数設定値が読込まれるとともに、ステップ102で回
転数設定値に応じた平均電流値が第15図に示すROM
テーブルから選択され、ステップ103で無負荷時駆動
パルス幅が任意の計算式若しくは第16図に示すROM
テーブルから決定され、かつ、ステップ104でロータ
リースイッチSW3からのリミッタトルクが読込まれ、
ステップ105でMOS FETトランジスタTr1に
各ロータリースイッチSW2、SW3で設定されたデユ
ーティ−比の駆動パルスが供給されてモータMが運転さ
れる。
この運転状態において負荷が増大すると、この負荷が増
大状態はステップ106で負荷電流のパルス振幅とパル
ス幅が読込まれるとともに、ステップ107で電流パル
スの平均値が演算され、この演算結果に基づいた制御電
流値がステップ108で演算若しくは第15図に示すR
OMテーブルによって決定され、この制御電流値から駆
動電流のパルス幅がステップ109で演算若しくは第1
6図に示すROMテーブルから決定され、ステップ11
0で電源スイッチSW1オンが判別された状態において
、ステップ111で駆動パルス幅がステップ109で決
定されたパルス幅に修正され、かつ、負荷電流で検出さ
れたモータトルクがロータリースイッチSW2で設定さ
れたリミッタトルクに達していないとステップ112で
判別された状態において、モータMは第8図、第9図の
2〜4、第14図の2〜5で示す負荷運転に適した特性
で運転される。
このモータMの運転状態において電源スィッチSW1が
オフになると、ステップ110で判別されてMOS F
ETトランジスタTr1に対する駆動パルスの供給が停
止されてモータMは停止し、又、負荷電流で検出された
モータトルクがロータリースイッチSW2で設定された
リミッタトルクに達するとステップ112で判別される
とともに、ステップ113でMOS FETトランジス
タTr1に対する駆動パルスの供給が停止されてモータ
Mは停止し、モータMに対する負荷が除去されたことを
ステップ114でA/D変換器ADCを通じ第15図及
び第16図のROMテーブルによる出力によって判別さ
れた状態においてモータMの運転は再び開始される。
なお、リミッタトルク設定用ロータリスイッチSW3は
設定リミッタトルクを速度設定値によって予め対応させ
ておくことによって、作業者は回転数の設定だけで良く
、電動工具の操作を一層容易にすることができる。
(発明の効果) 本発明は電源用電池にモータとMOS  FETとを介
して直列に接続される電流検出抵抗と回転数設定器とト
ルク設定器とのそれぞれからの出力を入力させるマイク
ロプロセッサからの出力による前記MOSFETの制御
によって、前記モータを負荷特性に対応して予め設定し
た任意のトルク−回転数特性で運転することができる他
、電気回路全体を極めて簡単にすることができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を明示するブロック図、第2図と
第3図は従来実施例と本発明が対象とする直流モ〜りの
トルク−回転数特性図、第4図と第5図は従来の実施例
の電気回路図、第6図と第7図はそのトルク−回転数特
性図、第8図と第9図は従来実施例と本発明との特性比
較図、第10図と第11図は従来実施例と本発明とに共
通の電流波形特性図、第12図は本発明の一実施例の電
気回路図、第13図はそのフローチャート図、第14図
はその動作特性図、第15図と第16図はそのデータ図
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源用電池にモータとMOSFETとを介して直
    列に接続される電流検出抵抗と、前記モータの設定回転
    数に対応した出力を発生させる手動設定の回転数設定器
    と、前記モータのリミッタトルクに対応した出力を発生
    させる手動設定のトルク設定器と、前記電流検出抵抗と
    回転数設定器とトルク設定器とのそれぞれからの出力を
    入力させるとともに予め設定したトルク−回転数特性に
    対応した出力を前記MOSFETのゲートに入力させる
    マイクロプロセッサとのそれぞれを備えることを特徴と
    する電動工具の電池駆動による制御装置。
  2. (2)回転数設定器によるモータの回転数設定に従つて
    前記モータの回転数に対応させたリミッタトルクを自動
    設定することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の電動工具の電池駆動による制御装置。
JP59267733A 1984-12-18 1984-12-18 電動工具の電池駆動による制御装置 Pending JPS61147793A (ja)

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