JPS6226562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流電源を駆動源とする電磁ソレノ
イドの駆動制御回路に関し、特に上記ソレノイド
に供給される交流電源のワンサイクルの供給タイ
ミングを任意に制御し得る駆動制御回路に関する
ものであり、特に電動打撃工具の打撃駆動源とし
て有用なものである。

一般に、電動打撃工具においては、打撃用電磁
ソレノイドの可動鉄心に剛性結合されたロツド状
又はブレード状ドライバを打撃用電磁ソレノイド
の励磁又は消磁により往復動させ、並列連結され
た釘又はステープルを被打込材に連続的に打込む
ようにしている。

打撃用電磁ソレノイドを励磁させる方法にはコ
ンデンサ駆動型と交流電源駆動型の二種類が提案
されている。交流電源駆動型の電動打撃工具は、
コンデンサ駆動型のものに比較して極めて軽量、
かつ、小型のものとすることができること、即ち
操作性能が秀れていること、駆動用コンデンサの
充電及び放電の二制御に対して交流電源の通電の
制御のみでよいこと、駆動用コンデンサの時定数
に制約されないから速射性が秀れていること等の
特徴を有しているため、最近広く使用されるよう
になつて来た。

従来、上記交流電源駆動型の電撃打撃工具の中
で、ドライバのストロークが短かい小型のものに
おいては、大きな打撃力を得るために交流電源の
ワンサイクルを電磁ソレノイドに供給し、該ソレ
ノイドを駆動しているものが有る。

ところで、上記構造の電動打撃工具において
は、第１図に示すようにドライバの起動初期の加
速度が小さいために交流電源の電圧V′の後半の
半サイクルに印加されてもあまり加速度は増大せ
ずドライバの打撃時におけるエネルギ（出力）
（Kg・ｍ）が打撃に際して十分なものとなつてい
ないのが実情である。

また、交流電源の電流A′は打撃終了後におい
ても多量にソレノイドに供給され続けるためにコ
イルの発熱時間が長くなり、ソレノイドの消耗を
早める結果となるものであり、耐久性に乏しく、
また電流の無駄な使用ともなり電力の消費量の削
減化に対して逆行するものである。

なお、第１図において横軸は時間ｔを表わし、
D′はドライバの速度特性を示す波形図であり、
t′₁は始動地点位置、t′₂はドライバが釘を打撃し
た地点を示すものである。

すなわち、上記従来のものにおいては、交流電
源のワンサイクルが電磁ソレノイドに有効的に供
給されていないものであつた。

そこで、本発明は上記従来の欠点を解消するた
めに提案されたものであり、交流電源のワンサイ
クルを電磁ソレノイドに有効的に供給し得るよう
に制御することにより、該ソレノイドによつて駆
動するドライバの打撃時におけるエネルギー（出
力）が増大し得るようにすることを目的とする。

また、本発明は打撃終了後における上記ソレノ
イドのコイルの発熱を減少させることにより上記
ソレノイドの耐久性を向上させるとともに電力消
費量の削減化を図ることを目的とする。

さらに、また、本発明は電動打撃工具の軽量化
を図ることを目的とする。

以下、本発明の一実施例を図面に基づき具体的
に説明する。

第２図は本発明に係る電磁ソレノイドの駆動制
御回路を示す図である。この駆動制御回路１は、
一個の電磁ソレノイド２と、交流電源３に同期し
位相の可変自在なトリガパルス発生回路４と、上
記ソレノイド２に交流電源３の正の半サイクルを
供給する第１のサイリスタとなる電源供給用トラ
イアツク５と、上記ソレノイド２に交流電源３の
負の半サイクルを供給する第２のサイリスタとな
る電源供給用サイリスタ６と、上記電源供給用ト
ライアツク５に上記パルス発生回路４からのトリ
ガパルスを供給するトリガ回路７と、上記電源供
給用サイリスタ６にトリガパルスを供給する転流
回路８とから構成されている。

上記トリガパルス発生回路４は、上記交流電源
３の入力端子３ａ，３ｂ間に直列接続された電圧
位相制御用抵抗器９及び第１のSCR１０と、こ
の第１のSCR１０のゲートと一方の入力端子３
ｂ間に直列接続された第１のダイアツク１１及び
第１のコンデンサ１２と、上記抵抗器９、第１の
SCR１０、第１のダイアツク１１、第１のコン
デンサ１２との接続点３０に一方の接続端子１３
ａが接続された第２のダイアツク１３とから構成
されている。

上記構成からなるトリガパルス発生回路４は、
第３図に示すように、上記コンデンサと抵抗器９
との時定数に応じて位相制御され、第３図Ａに示
す交流電圧波形に対し任意の位相差すなわち後述
するトリガパルス信号を正の半サイクルのピーク
近傍で発生させるに好適な位相差を有する第３図
Ｂに示すような波形の電圧により各第１のSCR
１０、第１のダイアツク１１、第２のダイアツク
１３が作動する。すなわち、上記第１のダイアツ
ク１１は第３図Ｂに示す電圧において、正の半サ
イクルの時間t₁₀における電圧V₂によつてトリガ
される。ここで正の半サイクルの時間t₁₀は交流
電源３のピーク近傍のタイミングとすることがで
き、この時間t₁₀と後述する時間t₁₀′によりトリガ
パルス信号（第３図Ｇ参照）を形成し、トリガ回
路を介して後述する電源供給用トライアツク５の
制御を行つて、交流電圧（第３図Ａ参照）のピー
ク近傍の時点でソレノイド２を通電することがで
きる。このダイアツク１１のターンオン動作によ
り上記第１のSCR１０はトリガされ、このSCR
１０は第３図Ｃに示すように所定期間T₂の間タ
ーンオン動作する。すると、上記第２のダイアツ
ク１３の一方の接続端子１３ａ側には第３図Ｄに
示す交流電圧が印加される状態となる。

一方、上記第２のダイアツク１３は第３図Ｂと
同じように第３図Ｅに示す位相のずれた電圧にお
いて、正の半サイクルの時間t′₁₀における電圧V₁
によつてトリガされる。すると、このダイアツク
１３は第３図Ｆに示すように所定期間T₁の間タ
ーンオン動作する。このダイアツク１３のターン
オン動作により他方の接続端子１３ｂ側には第３
図Ｇに示すトリガパルス信号が得られる。このト
リガパルスによつて前記トリガ回路７を構成する
第２のSCR１５がトリガされる。

前記トリガ回路７において、起動スイツチ１４
をON作動すると、このトリガ回路７を構成する
上記起動スイツチ１４に直列に接続された第１の
コンデンサ１６に上記第２のSCR１５を介して
カソード電流が充電される。このコンデンサ１６
は二回励磁防止用のもので、上記スイツチ１４が
ON作動している時に交流電源３がワンサイクル
以上前記ソレノイド２に供給されないように制御
するように第２の抵抗器１６との時定数が設定さ
れている。

一方、上記入力端子３ａ，３ｂ間には交流電源
３からのワンサイクルの駆動電流をソレノイド２
に一方向に流すための全波整流回路１７が接続さ
れてなる。この整流回路１７は、前記電源供給用
トライアツク５と前記電源供給用サイリスタ６
と、第１及び第２のダイオード１８，１９をブリ
ツジ状に接続し構成してなる。そして、上記整流
回路１７の出力端子間、すなわち上記トライアツ
ク５の一方のアーノードと上記サイリスタ６のア
ーノードとの間の接続点２０と、上記第１及び第
２のダイオード１８，１９の間の接続点２１との
間には前記電磁ソレノイド２が接続されている。
また、その接続点２１からは転流回路８を構成す
るように直列に転流用コンデンサ２２と抵抗が配
されており、この転流回路の他端は上記サイリス
タ６のゲートに接続されている。ここで、この転
流回路について簡単に説明を加えると、前記電源
供給用トライアツク５がON動作しているとき
（正の半サイクルの一部）に、前記サイリスタ６
のカソード・ゲートに流れる電流によつて前記コ
ンデンサ２２を充電し、正の半サイクル終了時点
で、このコンデンサ２２に充電された電位を以て
前記サイリスタ６を負の半サイクル時に導通させ
る回路である。

前記スイツチ１４をON作動しても、前述のト
リガパルスがなければトリガ回路７の第２の
SCR１５はターンオンせず、前記整流回路１７
のトライアツク５がターンオン動作することもな
いが、前記スイツチ１４のON作動時に前記トリ
ガパルスが前記トリガパルス発生回路４から送ら
れてきた場合には、トリガ回路７の第２のSCR
１５はターンオンすることになり、これによつて
前記整流回路１７のトライアツク５がターンオン
動作することになる。そうすると、上記電磁ソレ
ノイド２には上記交流電源３の正の電流がこのト
ライアツク５を介して第２図中矢印Ａ方向に示す
如く流れる。この時、上記正の電流は上記転流回
路８を構成する転流用コンデンサ２２に供給さ
れ、該コンデンサ２２は充電される。

そして、上記ソレノイド２への交流電源３の正
の半サイクルの供給が終了すると、上記サイリス
タ６は上記転流回路８のコンデンサ２２の放電電
圧によつてターンオン動作し、上記ソレノイド２
には交流電源３からの負の半サイクルの駆動電流
が上記サイリスタ６を介して第２図中矢印Ａ方向
に流れる。

したがつて、前記起動スイツチ１４をON作動
すると、まず上記電磁ソレノイド２は前記トリガ
パルス発生回路４によつて電圧の立上がりが制御
された交流電圧の正の半サイクルの途中すなわち
そのピーク近傍における電圧によつて駆動し、そ
の後前記転流回路８により交流電圧の負の半サイ
クルの電圧によつて駆動する。

次に、上述のように駆動する電磁ソレノイド２
を備えた電動釘打機の釘打込み一行程について第
４図の電磁ソレノイド駆動特性図に従い説明す
る。なお、第４図において横軸は時間ｔを表わす
ものであり、t₁は釘打用ドライバの始動地点、t₂
はそのドライバが釘を打撃した地点を示すもので
ある。また、Ｖは交流電圧、Ａは交流電流、Ｄは
ドライバの速度を表わす特性図である。

先ず、前記起動スイツチ１４をON作動する
と、上記電磁ソレノイド２には正の半サイクルの
立ち上がりが制御された電圧Ｖが印加される。こ
のように、上記ソレノイド２に最初に印加される
電圧を制御することにより、正の半サイクルのピ
ーク近傍の電圧が印加されることから、ソレノイ
ド２の動作の初期に大きな出力を出すことがで
き、ドライバの起動時における加速度はこの実施
例と同一条件で測定された前記第１図に示すもの
と比べて大きくなる。このように、上記ドライバ
の起動時の加速度が大きいと負の半サイクルの電
圧のピーク値がソレノイド２に印加される地点t₃
におけるドライバの速度は大きいものとなり、最
終的に打撃地点t₂におけるドライバの速度は実験
の結果9.98m/sとなり、前記従来のものにおける
ドライバの速度8.58m/sと比較して約15％大きい
ものとなつた。

また、上記ソレノイド２によるドライバの打撃
時におけるエネルギー（出力）Ｅについて、実験
した結果、上記実施例のものはＥ＝0.585Kg・
ｍ、前記第１図に示す従来のものはE′＝0.432
Kg・ｍとなり、前記従来のものと比較して約10％
増大することができる。

一方、上記ソレノイド２に供給される交流電流
Ａは、打撃地点t₂においては、略０電流に戻り、
上記ソレノイド２への供給が終了している。した
がつて、上記ソレノイド２への電流の無駄な供給
は殆ど無く、電力消費量を従来よりも削減するこ
とができる。また、コイルの発熱も減少し、電磁
ソレノイド２の耐久性が向上する。

以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、交流電圧のピーク近傍のタイミングで発生す
るトリガパルスによつて、ソレノイドの作動の初
期に大きな出力を出させることができ、交流電流
のワンサイクルを電磁ソレノイドに無駄なく有効
的に供給することができるので、該ソレノイドに
よるドライバの打撃時におけるエネルギー（出
力）は大きなものとなる。したがつて、この電磁
ソレノイドによつて打込力の大きい打撃工具を提
供することができる。

また、上記ドライバの打撃終了後におけるコイ
ルの発熱を減少させることができるので電力消費
量の削減化を図ることができる。

また、本発明によれば、１個の電磁ソレノイド
によつて大きな出力を得ることができるので、軽
量化が望まれている小型の電動打撃工具に対して
は多大な効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁ソレノイドの駆動特性を示
す波形図、第２図は本発明の一実施例を示す駆動
制御回路図。第３図はトリガパルス発生回路のタ
イムチヤートであり、第３図Ａは交流電圧の波形
図、第３図Ｂは抵抗器及びコンデンサの時定数に
よつて位相がずれた交流電圧の波形図、第３図Ｃ
は第１のSCRの出力波形図、第３図Ｄは第２の
ダイアツクの一方の接続端子側に印加される電圧
の波形図、第３図Ｅは上記第３図Ｂと同様に位相
のずれた波形図、第３図Ｆは第２のダイアツクの
出力波形図、第３図Ｇはトリガパルス発生回路か
ら得られる出力波形図である。第４図は上記実施
例における電磁ソレノイドの駆動特性を示す波形
図である。 １…駆動制御回路、２…電磁ソレノイド、３…
交流電源、４…トリガパルス発生回路、５…電源
供給用トライアツク、６…電源供給用サイリス
タ、７…トリガ回路、８…転流回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一個の電磁ソレノイドと、交流電源に同期し
   位相の可変自在なトリガパルス発生回路と、上記
   ソレノイドに交流電源の正の半サイクルを供給す
   る第１のサイリスタと、上記ソレノイドに交流電
   源の負の半サイクルを供給する第２のサイリスタ
   と、上記第１のサイリスタに上記パルス発生回路
   からのトリガパルスを起動スイツチを介して供給
   するトリガ回路と、上記第２のサイリスタのゲー
   トに接続し転流用コンデンサを用いてトリガパル
   スを供給する転流回路とを備え、上記パルス発生
   回路によつて得られる任意の位相に設定自由なト
   リガパルスを上記トリガ回路の上記起動スイツチ
   のON動作時に該トリガ回路を介して上記第１の
   サイリスタに供給することにより交流電源を正の
   半サイクルの途中から上記ソレノイドに供給し、
   続く負の半サイクルの交流電源を上記第２のサイ
   リスタを介して上記ソレノイドに供給するように
   したことを特徴とする電磁ソレノイドの駆動制御
   回路。