KR20190128696A - 모터 제어장치 및 전동 공구 - Google Patents

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KR20190128696A
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니토 코키 가부시키가이샤
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Abstract

이 모터 제어장치(32)는, 온오프 스위치(22)와, 주제어부(36)와, 모터 제어 회로(38)와, 동작 전압 생성 회로(40)와, SW/AC 감시부(46)와, 동작 전압 감시부(48)를 가지고 있다. SW/AC 감시부(46)는, 온오프 스위치 SW의 상태 또는 온오프 스위치 SW와 모터(30)의 사이의 급전 라인(35)의 상태를 감시한다. 동작 전압 감시부(48)는, 동작 전압 생성 회로(40)로부터 출력되는 동작 전압 VCC의 전압 레벨을 감시한다. 주제어부(36)는, SW/AC 감시부(46)로부터의 SW/AC 모니터 신호 MS와 동작 전압 감시부(48)로부터의 동작 전압 모니터 신호 MV를 이중으로 체크하여 모터(30)의 기동 및 정지를 제어한다.

Description

모터 제어장치 및 전동 공구
본 발명은, 모터의 동작 및 제어에 외부 전원의 전력을 이용하는 모터 제어장치 및 전동 공구에 관한 것이다.
오늘 날, 모터(전동기)는, 가전용, 산업용 등 폭넓은 분야에서 다양한 용도에 이용되고 있다. 그 중에서, 본체에 전기 코드를 개재하여 부착되어 있는 플러그를 콘센트에 꽂아 넣고, 외부 전원 예를 들면 상용 교류 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 본체 내장의 모터를 동작시키는 가반형(可搬型)의 전기기기는, 우리들의 신변에 다수 존재한다. 일반적으로, 이 종류의 전기기기는, 본체에 구비되어 있는 온오프 스위치를 이용자가 수동 조작함으로써, 이용자가 자신의 의사로 당해 기기의 가동(稼動)·정지를 컨트롤할 수 있도록 되어 있다.
그러나, 이용자가 깜박하여 온오프 스위치를 온으로 한 상태에서 플러그를 콘센트에 꽂아 넣는 경우가 있으며, 이 경우에 당해 전기기기의 모터가 갑자기 시동되면, 다양한 지장을 초래할 우려가 있다. 당해 기기의 가동 중에 외부 전원이 돌연 정전하여 모터가 멈추고, 직후에 정전이 복귀되어 모터가 갑자기 재시동되었을 때도, 마찬가지이다.
종래로부터, 전동 공구의 분야에서는, 안전성 및 작업성을 향상시키기 위해서, 콘센트 플러그를 빼고 꽂을 때나 정전 복귀 시에 모터가 갑자기 시동 또는 재시동되는 것을 방지하는 기능을 구비한 모터 제어장치가 다양하게 개발되고 있다(특허문헌 1,2,3).
일본국 특허공개 특개소60-174079호 공보 일본국 특허공개 특개평8-308098호 공보 일본국 특허공개 특개평8-336779호 공보
상기와 같은 외부 급전(給電) 방식의 가반형 전기기기에 있어서는, 콘센트 플러그의 빼고 꽂음 혹은 일시 정전에 있어서는, 모터의 정지 후 잠시 있다가(일반적으로 몇초 이상 경과하고 나서) 플러그의 다시 꽂기가 행해지고, 혹은 정전이 복구되었을 때에는, 모터 제어장치가 일단 리셋되어 대응하므로, 모터의 불의의 시동이나 재시동을 미연에 막을 수 있다. 그러나, 모터 정지 후의 1~2초 이내에 정전이 복구되거나 플러그의 다시 꽂기가 행해졌을 경우에는, 모터 제어장치가 불안정 또는 일정하지 않은 동작 전압 하에서 리셋되지 않은 채 플러그의 다시 꽂기나 정전의 복구에 대응하는 결과, 이용자의 의도에 반하여 갑자기 모터를 시동 또는 재시동시켜버리는 경우가 있다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하는 것이며, 이용자가 의도하지 않는 모터의 시동 또는 재시동을 적확하면서 또한 확실하게 방지할 수 있도록 한 모터 제어장치 및 이를 구비하는 전동 공구를 제공한다.
본 발명의 제 1 관점에 있어서의 모터 제어장치는, 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 회전하는 모터의 동작을 제어하기 위해서, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하여, 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인 상에 전력이 공급되어 있는지 아닌지를 나타내는 제 1 모니터 신호를 발생하는 제 1 감시부를 구비하는 모터 제어장치에 있어서, 상기 동작 전압을 감시하여, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 나타내는 제 2 모니터 신호를 발생하는 제 2 감시부와, 상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 모니터 신호의 정보와 상기 제 2 모니터 신호의 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 모터 제어장치에 있어서는, 온오프 스위치의 상태 또는 온오프 스위치와 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 제 1 감시부에 감시시키는 것과 함께, 동작 전압의 전압 레벨을 제 2 감시부에 감시시켜, 제어부가 제 1 감시부로부터의 제 1 모니터 신호와 제 2 감시부로부터의 제 2 모니터 신호를 이중으로 체크하여 모터의 기동 및 정지를 제어하므로, 외부 전원으로부터의 전력의 입력이 갑자기 정지하고 바로 재개하여도, 이용자가 의도하지 않는 모터의 시동 또는 재시동을 적확하면서 또한 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 있어서의 모터 제어장치는, 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 회전하는 모터의 동작을 제어하기 위해서, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하는 제 1 감시부를 구비하는 모터 제어장치에 있어서, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 감시하는 제 2 감시부와, 상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 및 제 2 감시부에서의 감시 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지며, 상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 온오프 스위치가 오프상태로부터 온상태로 전환되었다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동(應動)하여 상기 모터를 기동하고, 상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 끊어졌다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동하여 상기 모터를 정지하고, 상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 낮다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서는, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 개시 또는 재개되었다는 감시 정보가 나와도, 상기 모터를 기동하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 모터 제어장치에 있어서는, 온오프 스위치의 상태 또는 온오프 스위치와 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 제 1 감시부에 감시시키는 것과 함께, 동작 전압의 전압 레벨을 제 2 감시부에 감시시켜, 제어부가 제 1 감시부에서의 감시 정보와 제 2 감시부에서의 감시 정보를 이중으로 체크하여 모터의 기동 및 정지를 제어하므로, 외부 전원으로부터의 전력의 입력이 갑자기 정지하고 바로 재개하여도, 이용자가 의도하지 않는 모터의 시동 또는 재시동을 적확하면서 또한 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 제 1 관점에 있어서의 전동 공구는, 본체와, 일정한 운동을 행하도록 상기 본체에 부착되는 가동(可動)의 공구와, 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 공구를 구동하기 위해서 상기 본체에 마련되는 모터와, 상기 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 모터의 동작을 제어하기 위해서 상기 본체에 마련되며, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하여, 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인 상에 전력이 공급되어 있는지 아닌지를 나타내는 제 1 모니터 신호를 발생하는 제 1 감시부를 가지는 모터 제어장치를 구비하는 전동 공구에 있어서, 상기 모터 제어장치가, 상기 동작 전압을 감시하여, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 나타내는 제 2 모니터 신호를 발생하는 제 2 감시부와, 상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 모니터 신호의 정보와 상기 제 2 모니터 신호의 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 전동 공구에 있어서는, 본 발명의 제 1 관점에 있어서의 모터 제어장치를 가짐으로써, 외부 전원으로부터의 전력의 입력이 갑자기 정지하고 바로 재개하여도, 이용자가 의도하지 않는 모터의 시동 또는 재시동을 적확하면서 또한 확실하게 방지하고, 안전성 및 작업성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 있어서의 전동 공구는, 본체와, 일정한 운동을 하도록 상기 본체에 부착되는 가동의 공구와, 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 공구를 구동하기 위해서 상기 본체에 마련되는 모터와, 상기 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 모터의 동작을 제어하기 위해서 상기 본체에 마련되며, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하는 제 1 감시부를 가지는 모터 제어장치를 구비하는 전동 공구에 있어서, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 감시하는 제 2 감시부와, 상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 및 제 2 감시부에서의 감시 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지며, 상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 온오프 스위치가 오프상태로부터 온상태로 전환되었다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동하여 상기 모터를 기동하고, 상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 끊어졌다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동하여 상기 모터를 정지하고, 상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 낮다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서는, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 개시 또는 재개되었다는 감시 정보가 나와도, 상기 모터를 기동하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 전동 공구에 있어서는, 본 발명의 제 2 관점에 있어서의 모터 제어장치를 가짐으로써, 외부 전원으로부터의 전력의 입력이 갑자기 정지하고 바로 재개하여도, 이용자가 의도하지 않는 모터의 시동 또는 재시동을 적확하면서 또한 확실하게 방지하고, 안전성 및 작업성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 모터 제어장치에 의하면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 외부 전원으로부터의 전력의 입력 정지 및 직후의 입력 재개에 대하여, 이용자가 의도하지 않는 모터의 시동 또는 재시동을 적확하면서 또한 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 전동 공구에 의하면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 이용자가 의도하지 않는 모터의 시동 또는 재시동을 적확하면서 또한 확실하게 방지하고, 안전성 및 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 전동 공구로서의 전동식 벨트 연삭기의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 전동식 벨트 연삭기에 탑재되는 모터 및 모터 제어장치의 시스템 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 상기 실시형태에 있어서의 모터 제어장치의 구체적인 회로 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4는 상기 실시형태에 있어서, 모터의 기동 및 정지에 관한 상기 모터 제어장치의 주(主)제어부의 기본적인 제어 순서를 나타내는 플로우 차트도이다.
도 5는 상기 실시형태에 있어서, 온오프 스위치를 오프상태로 하고 플러그를 콘센트에 꽂아 넣었을 때에 외부 전원으로부터 전력이 정상적으로 급전된 경우의 각 부의 상태를 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 상기 실시형태에 있어서, 온오프 스위치를 온상태로 하고 플러그를 콘센트에 꽂아 넣었을 때에 외부 전원으로부터 전력이 정상적으로 급전된 경우의 각 부의 상태의 변화를 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 상기 실시형태에 있어서, 가동 중에 외부 전원으로부터의 전력의 입력이 일단 멈추고 직후에 재개된 일례에 대해서 각 부의 상태의 변화를 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 상기 실시형태에 있어서, 가동 중에 외부 전원으로부터의 전력의 입력이 일단 멈추고 직후에 재개된 다른 예에 대해서 각 부의 상태의 변화를 나타내는 타이밍도이다.
도 9는 상기 실시형태의 모터 제어장치로부터 동작 전압 감시부를 제거하였을 경우(비교예)에 있어서의 주제어부의 기본적인 제어 순서를 나타내는 플로우 차트도이다.
도 10은 비교예(도 9)에 있어서의 각 부의 상태의 변화를 나타내는 타이밍도이다.
도 11은 상기 모터 제어장치에 있어서의 주제어부의 제어 순서의 일 변형예를 나타내는 플로우 차트도이다.
이하, 첨부도를 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 설명한다.
[전동 공구의 외관 구성]
도 1에, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 전동 공구로서 전동식 벨트 연삭기의 외관을 나타낸다. 이 전동식 벨트 연삭기(1)는, 원통 형상의 본체(10)와, 이 본체(10)의 기단부에 전기 코드(12)를 개재하여 부착되는 콘센트 플러그(14)와, 본체(10)의 선단부에 선회 가능하게 부착되는 연삭 헤드(16)와, 이 연삭 헤드(16)의 기단부로부터 선단부에 걸쳐서 연장하는 가동의 연삭 벨트(18)와, 연삭 헤드(16)에 고착(固着)된 봉형상의 핸들(20)과, 본체(10)의 외주면의 적소에 마련되는 온오프 스위치(22) 및 표시부(24)를 가지고 있다.
본체(10)는, 핸들(20)과 페어를 이루는 편(片)방의 파지부로서도 기능하며, 그 내부에 후술하는 모터(30) 및 모터 제어장치(32)(도 2 및 도 3)의 회로기판을 수용하고 있다. 또한, 본체(10)의 선단부에는, 모터(30)의 회전 구동력을 연삭 헤드(16)에 전달해주는 기어 등의 전동 기구(도시 생략)도 수용되어 있다. 연삭 헤드(16)에는, 그 기단부에 구동 풀리(도시 생략)가 수용되는 것과 함께, 그 선단부에 종동(從動) 풀리(도시 생략)가 부착되고, 양쪽 풀리의 사이에 무단상(無端狀)의 연삭 벨트(18)가 연장되어 마련되어 있다. 가공 시에는, 모터(30)의 회전 구동력이 상기 전동 기구 및 구동 풀리 등을 개재하여 연삭 벨트(18)로 전달되어, 연삭 벨트(18)가 피가공물(도시 생략)을 문지르면서 양쪽 풀리 사이에서 직선 운동을 함으로써, 피가공물을 연삭 또는 연마하도록 되어 있다.
온오프 스위치(22)는, 예를 들면 슬라이드식의 수동 스위치로부터 이루어지며, 이용자가 그 온위치 또는 오프위치에서 손가락을 떼어놓으면, 그 떼어놓은 위치에서 록되도록 되어 있다. 표시부(24)는, 예를 들면 복수개의 LED 또는 램프를 가지며, 이 벨트 연삭기의 동작 상황이나 이상 사태 시의 알람 등을 소정의 발광색으로 점등 또는 점멸 표시하도록 되어 있다.
[모터 제어장치의 구성]
도 2에, 이 전동식 벨트 연삭기에 탑재되는 모터(30) 및 모터 제어장치(32)의 시스템 구성을 블록도로 나타낸다.
모터(30)는, 예를 들면 단상(單相) 교류 모터로부터 이루어지고, 예를 들면 상용의 AC(교류) 전원(34)으로부터 콘센트 플러그(14), 전기 케이블(12)(도 1) 및 온오프 스위치(22)를 개재하여 일정한 실효값 VE(예를 들면 100볼트)를 가지는 상용 주파수의 AC 전력 E의 공급을 받아, 모터 제어장치(32)의 제어 하에서 회전 동작하도록 되어 있다.
모터 제어장치(32)는, 기본 구성으로서, 온오프 스위치(22)와, 주제어부(36)와, 모터 제어 회로(38)와, 동작 전압 생성 회로(40)와, 기준 클락·타이밍부(42)와, 모터 회전수 계측부(44)와, SW/AC 감시부(46)와, 동작 전압 감시부(48)를 가지고 있다.
동작 전압 생성 회로(40)는, AC 전원(34)에 대하여 모터(30)와 전기적으로 병렬로 마련되며, AC 전원(34)으로부터의 AC 전력 E를 입력하고, 직류의 동작 전압 VCC를 소정의 정격값(예를 들면 5볼트)으로 출력하도록 구성되어 있다. 동작 전압 생성 회로(40)로부터 출력되는 동작 전압 VCC는, 이 모터 제어장치(32) 내에서 동작 전압을 필요로 하는 모든 유닛 또는 집적회로에 동작 전압 공급 라인을 개재하여 공급된다.
모터 제어 회로(38)는, AC 전원(34)에 대하여 온오프 스위치(22) 및 모터(30)와 전기적으로 직렬로 마련되어 있다. AC 전원(34)으로부터 플러그(14) 및 전기 케이블(12)을 개재하여 AC 전력 E가 입력되고, 또한 온오프 스위치(22)가 온상태일 때에는, 주제어부(36)의 제어 하에서 모터 제어 회로(38)가 모터(30)에 흘리는 전류를 제어하도록 되어 있다.
기준 클락·타이밍부(42)는, 발진기(50)와 제로 크로스 검출부(52)를 포함하고 있다. 발진기(46)는, 예를 들면 수정 발진기로부터 이루어지고, 주제어부(36) 내의 연산 외의 처리에 필요한 기본 클락 CK를 생성한다. 제로 크로스 검출부(52)는, AC 전원(34)으로부터 공급되는 상용 주파수의 교류가 제로 레벨을 교차하는 타이밍을 검출하고, 주제어부(36)에 의한 모터(30)의 점호 제어 또는 위상 제어에 필요한 기준의 타이핑 펄스 신호 CZ를 생성한다.
모터 회전수 계측부(44)는, 모터(30)의 회전체(로터)의 위치를 검출하는 회전 검출 센서(54)와, 이 회전 검출 센서(54)의 출력 신호에 의거하여 모터(30)의 회전 속도를 연산하는 회전수 연산부(56)를 포함하고 있다.
SW/AC 감시부(46)는, 이 실시형태에 있어서의 제 1 감시부이며, 온오프 스위치 SW의 상태 또는 온오프 스위치 SW와 모터(30)의 사이의 급전 라인(35)의 상태를 감시하여, AC 전원(34)으로부터의 전력이 급전 라인(35)에 입력되어 있는지 아닌지를 나타내는 SW/AC 모니터 신호(제 1 모니터 신호) MS를 발생하도록 구성되어 있다.
동작 전압 감시부(48)는, 이 실시형태에 있어서의 제 2 감시부이며, 동작 전압 생성 회로(40)로부터 주제어부(36)에 공급되는 동작 전압 VCC와 같은 전압을 입력하여 이를 감시하여, 동작 전압 VCC의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 나타내는 동작 전압 모니터 신호(제 2 모니터 신호) MV를 발생하도록 구성되어 있다.
주제어부(36)는, 상기한 바와 같이, 동작 전압 생성 회로(40)로부터 동작 전압 VCC를 입력하고, 기준 클락·타이밍부(42)(50,52)로부터 기본 클락 CK 및 타이핑 펄스 신호 CZ를 입력하고, 모터 회전수 계측부(44)(54,56)로부터 모터(30)의 회전 속도를 나타내는 회전수 계측값을 입력하고, SW/AC 감시부(46)로부터 SW/AC 모니터 신호 MS를 입력하고, 동작 전압 감시부(48)로부터 동작 전압 모니터 신호 MV를 입력한다. 주제어부(36)는, 신호 처리 및 연산 처리 기능을 가지고 있으며, 모터 제어 회로(38)를 통하여 모터(30)의 기동, 회전 동작 및 정지를 제어하도록 되어 있다.
도 3에, 이 실시형태에 있어서의 모터 제어장치(32)의 구체적인 회로 구성을 나타낸다. 주제어부(36) 및 회전수 연산부(56)는, 바람직한 일 형태로서 마이크로 컴퓨터(microcomputer)에 의해 구성된다. 회전 검출 센서(54)는, 바람직한 일 형태로서 홀 IC에 의해 구성된다. 동작 전압 생성 회로(40)는, 교직(交直) 변환 회로로 이루어지고, 바람직한 일 형태로서, 입력 콘덴서(60)와, 브리지 접속된 4개의 다이오드로 이루어지는 전파 정류 회로(62)와, 평활화 또는 리플 억제용의 제너 다이오드(64,66), 저항(68,70) 및 콘덴서(72)를 포함하는 출력 회로(74)를 가진다.
제로 크로스 검출부(52)는, 바람직한 일 형태로서 포토 커플러(76)에 의해 구성된다. AC 전원(34)으로부터 AC 전력 E가 입력되어 있을 때에는, 이 상용 주파수의 교류가 제로 레벨과 교차할 때에만 순간적으로 포토 커플러(76)의 포토 트랜지터(76a)가 오프하고, 이 포토 트랜지터(76a)의 컬렉터 단자에는 상용 교류 주파수의 각 반사이클의 개시의 타이밍을 나타내는 타이핑 펄스 신호 CZ가 얻어지도록 되어 있다. 이 타이핑 펄스 신호 CZ는, 주제어부(36)의 소정의 입력 포트에 공급된다.
모터 제어 회로(38)는, 바람직한 일 형태로서, 쌍방향 사이리스터(78)과 포토 트라이액(80)을 가진다. 여기에서, 쌍방향 사이리스터(78)는, 스위칭 소자를 구성하고, AC 전원(34)에 대하여 온오프 스위치(22) 및 모터(30)와 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. 포토 트라이액(80)은, 주변의 콘덴서(82) 및 저항(83,84)과 조립되어 점호 회로 또는 위상 제어 회로를 구성하고, 그 발광 다이오드(80a)가 주제어부(36)의 소정의 출력 포트에 접속되어 있다. 주제어부(36)는, 발광 다이오드(80a)의 온(점등) 및 오프(소등)를 제어함으로써, 포토 트라이액(80)을 개재하여 쌍방향 사이리스터(78)를 타이핑 펄스 신호 CZ에 동기한 원하는 점고각 또는 위상각으로 스위칭 제어하고, 모터(30)에 흘리는 전류를 임의로 제어할 수 있도록 되어 있다.
이처럼, 모터 제어 회로(38)는, 점호 회로 또는 위상 제어 회로에 포토 트라이액(80)을 사용함으로써, AC 전원(34)의 고전압(AC 100볼트) 하에서 동작하는 모터 구동계의 회로와 동작 전압(DC 5볼트)으로 동작하는 제어계의 회로를 전기적으로 절연 분리하고 있다.
SW/AC 감시부(46)는, 바람직한 일 형태로서, 급전 라인(35) 내지 모터(30)에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되는 분기로 또는 분기 회로(86)를 가지며, 이 분기 회로(86)에 포토 커플러(88)와 전류 제한용의 저항(90)을 직렬 접속으로 마련하고 있다. 여기에서, 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)는, 그 컬렉터 단자가 풀업 저항(92)을 개재하여 동작 전압 VCC의 전압 공급 라인 또는 단자에 접속되는 것과 함께 주제어부(36)의 소정의 입력 포트에 접속되어, 그 이미터 단자가 그라운드 전위 단자에 접속되어 있다.
이러한 구성의 SW/AC 감시부(46)에 있어서는, AC 전원(34)으로부터의 AC 전력 E가 온오프 스위치(22)를 개재하여 급전 라인(35)에 입력되어 있을 때에는, 모터(30)의 상태(회전·정지)에 관계없이 분기 회로(86)에 전류가 흘러서 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)가 온하고, 그 컬렉터 단자에서 얻어지는 SW/AC 모니터 신호 MS가 그라운드 전위 즉 L레벨이 된다. 그러나, AC 전력 E가 동작 전압 생성 회로(40)에 입력되어 있어도 급전 라인(35)에 입력되지 않을 때(온오프 스위치(22)가 오프상태일 때)은, 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)가 오프하고, 그 컬렉터 단자에서 얻어지는 SW/AC 모니터 신호 MS가 동작 전압 VCC의 전위 즉 H레벨이 된다. 주제어부(36)는, SW/AC 모니터 신호 MS를 상시 받아 들여서 감시하여, 그 전압 레벨이 소정의 H레벨 문턱값 VH(예를 들면 2.0볼트)보다 높을 때에는 모니터 신호 MS가 H레벨(MS="H")이라고 판단하고, 소정의 L레벨 문턱값 VL(예를 들면 0.8볼트)보다 낮을 때에는 모니터 신호 MS가 L레벨(MS="L")이라고 판단하도록 되어 있다. 또한, 모니터 신호 MS의 전압 레벨이 L레벨 문턱값 VL과 H레벨 문턱값 VH의 사이에 있을 때에는, 일정하지 않다.
이처럼, SW/AC 감시부(46)는, 분기 회로(86)에 전류가 흐르고 있는지 아닌지를 검출하기 위한 전류 검출부에 포토 커플러(88)를 사용함으로써, AC 전원(34)의 고전압(AC 100볼트) 하에서 동작하는 전류 검출 회로와 동작 전압(DC 5볼트)으로 동작하는 모니터 신호 출력 회로를 전기적으로 절연 분리하고 있다.
동작 전압 감시부(48)는, 바람직한 일 형태로서 집적회로에 의해 구성되며, 도시 생략하지만, 동작 전압 생성 회로(40)로부터 입력하는 동작 전압 VCC의 전압 레벨을 미리 설정한 감시값 VK와 비교해서 양자의 고저 관계를 나타내는 비교 결과를 출력하는 비교기와, 이 비교기로부터 나온 비교 결과를 2값의 동작 전압 모니터 신호 MV로서 주제어부(36)에 부여하는 출력 회로를 가지고 있다. 보다 상세하게는, 동작 전압 VCC의 전압 레벨이 감시값 VK보다 높을 때에는, 모니터 신호 MV가 H레벨로 출력되고, 동작 전압 VCC의 전압 레벨이 감시값 VK보다 낮을 때에는, 모니터 신호 MV가 L레벨로 출력되도록 되어 있다. 동작 전압 VCC의 전압 레벨이 감시값 VK와 같을 때에는, MV="H" 혹은 MV="L" 중 어느 것이라고 판단하여도 된다. 감시값 VK는, 주제어부(36)가 정상적으로 기능할 수 있는 동작 전압 VCC의 한계값보다도 높은 값으로 설정된다. 예를 들면, 동작 전압 VCC의 정격값 VS가 5볼트인 경우, 감시값 VK은 4.5볼트로 설정된다.
표시부(24)는, 예를 들면 발광색이 빨강, 노랑, 파랑(또는 초록)의 3개의 LED94R, 94Y, 94B를 가지고 있다. 이들의 LED94R, 94Y, 94B는, 주제어부(36)의 출력 포트에 병렬로 접속되며, 각각의 점등, 점멸, 소등이 개별적으로 제어되도록 되어 있다.
[모터 제어장치의 작용]
다음으로, 도 4~도 11을 참조하여, 이 실시형태에 있어서의 모터 제어장치(32)의 작용을 설명한다.
도 4에, 이 모터 제어장치(32)에 있어서 모터(30)의 기동 및 정지에 관한 주제어부(36)의 기본적인 제어 순서를 플로우 차트로 나타낸다. 또한 도 5 및 도 6에, 본 전동식 벨트 연삭기의 가동 중에 AC 전원(34)으로부터 AC 전력이 정상적으로 급전된 경우의 각 부의 상태의 변화를 타이밍도로 나타낸다.
이 모터 제어장치(32)에 있어서는, 플러그(14)가 AC 전원(34)의 콘센트에 꽂아 넣어지면, 온오프 스위치(22)의 상태와는 무관하게 AC 전원(34)으로부터의 AC 전력 E가 동작 전압 생성 회로(40)에 입력되어, 동작 전압 생성 회로(40)로부터 동작 전압 VCC가 출력된다. 이 때, 동작 전압 VCC는 지금까지의 0볼트로부터 순시에 정격값 VS(DC 5볼트)로 상승한다. 이 동작 전압 VCC가 정격값 VS로 상승하면, 동작 전압 VCC 하에서 동작하는 각 부, 즉 주제어부(36), 모터 회전수 계측부(44)(54,56), 동작 전압 감시부(48) 등이 액티브된다. 한편, AC 전력 E의 입력 개시와 동시에 제로 크로스 검출부(48)로부터 주제어부(36)에 대하여 타이핑 펄스 신호 CZ의 공급이 개시된다.
주제어부(36)는, 우선 초기화에 의해, 이번에 사용하는 레지스터나 입출력 포트 등에 대해서 소요의 초기 설정을 행한다(단계 S101). 이 초기화 중에서, 단위 딜레이 시간 TP의 설정값(예를 들면 10ms) 및 딜레이 횟수 NS의 설정값(예를 들면 5회)을 세트한다. 그리고, 딜레이 횟수의 초기화(N=0)를 행한다(단계 SR). 또한, 단위 딜레이 시간 TP는, 후술하는 감시값 도달 시간 TK보다 충분하게 짧은 값으로 설정된다. 이어서, 주제어부(36)는, 소정의 입력 포트를 통하여 SW/AC 감시부(46)로부터의 SW/AC 모니터 신호 MS를 받아 들여서 그 논리값을 판독한다(단계 S102).
도 5에 나타내는 바와 같이, 통상은, 이용자가 플러그(14)를 AC 전원(34)의 콘센트에 꽂아 넣을 때(시점 t0), 온오프 스위치(22)가 오프상태로 되어 있다. 이 경우, SW/AC 감시부(46)에 있어서는, 분기 회로(86)에 전류가 흐르지 않기 때문에 , 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)는 오프상태에 있다. 이에 의해, AC 전력 E의 입력 개시와 동시에, 즉 시점 t0에서, 동작 전압 VCC의 상승에 연동하여, SW/AC 모니터 신호 MS가 지금까지의 L레벨로부터 H레벨로 변화된다. 이렇게 하여, 주제어부(36)는, MS="H"라고 판단하고, 딜레이 시간 TP의 경과(단계 SF) 후, 동작 전압 감시부(48)로부터의 동작 전압 모니터 신호 MV의 값을 판독한다(단계 S103). 이 때, 동작 전압 VCC는 정격값(5볼트)으로 상승되어 있으며, MV="H"이다.
주제어부(36)는, MS="H" 또한 MV="H"의 상태를 확인하면, 루프[C](단계 SP→S104c→S105→S102→SF→S103→SP→‥)를 5바퀴 돌아, 딜레이 횟수 N이 설정 횟수 NS(5회)에 도달하면, 즉 시점 t0로부터 50ms(10ms×5)를 경과하면, 루프 C로부터 빠져 나와서 모터(30)를 기동하기 위한 준비를 행하고(단계 SP→S106), 그로부터 루프[D](단계 S107→S108→S107→‥)를 계속해서 순환하여, SW/AC 모니터 신호 MS가 H레벨로부터 L레벨로 변화되는 것을 기다린다.
도 5에 나타내는 바와 같이, SW/AC 모니터 신호 MS가 H레벨로부터 L레벨로 변화되는 것은, 이용자가 온오프 스위치(22)를 온으로 했을 때(시점 t1)이다. 이 때, SW/AC 감시부(46)에 있어서는, 분기 회로(86)에 전류가 흐르기 시작하고, 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)가 지금까지의 오프상태로부터 온상태로 변하고, SW/AC 모니터 신호 MS가 H레벨로부터 L레벨로 변한다.
주제어부(36)는, SW/AC 모니터 신호 MS가 H레벨로부터 L레벨로 변화되면(시점 t1), 모터 제어 회로(38)를 통하여 모터(30)를 기동한다(단계 S107→S109). 그 후에도, 주제어부(36)는, SW/AC 모니터 신호 MS를 감시하여, 이 모니터 신호 MS가 L레벨인 것을 확인하면서, 루프[E](단계 S109→S110→S111→S109→‥)를 계속해서 순환하여, 모터(30)의 회전 동작을 계속한다.
이렇게 하여 모터(30)의 회전 동작을 계속하고 있는 동안, 주제어부(36)는, 모터 회전수 계측부(44)(54,56)를 통하여 모터(30)의 회전수 또는 부하를 계측하면서, 모터 제어 회로(38)를 통하여 모터(30)에 흘리는 전류를 제어하고, 이용자에 대해서는 표시부(24)를 통하여 동작 상황(특히 부하 상황)을 리얼타임으로 알린다. 예를 들면, 통상 시 또는 무부하(회전수 최대) 시에는 파랑(초록)의 LED94B를 점등하고, 경부하(회전수 80%) 시에는 노랑의 LED94Y를 점등하고, 고부하(회전수 60%) 시에는 빨강의 LED94R을 점등한다. 또한, 과부하 시에는, 빨강의 LED94R을 예를 들면 0.2초 간격으로 고속 점멸시키고 나서 모터(30)를 정지하고, 정지 직후에 빨강의 LED94R을 고속 점멸로부터 예를 들면 1초 간격의 저속 점멸으로 전환하는 등의 표시 제어를 행할 수 있다.
그리고, 이 전동식 벨트 연삭기에 의한 연삭 가공이 종료하고, 이용자가 온오프 스위치(22)를 오프로 하면(시점 t2), SW/AC 모니터 신호 MS가 지금까지의 L레벨로부터 H레벨로 변화된다. 이 때, SW/AC 감시부(46)에서는, 분기 회로(86)에 전류가 흐르지 않게 되고, 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)가 오프가 된다.
주제어부(36)는, SW/AC 모니터 신호 MS가 L레벨로부터 H레벨로 변화되면, 이 타이밍에서 모터 제어 회로(38)의 스위칭 소자(78)를 완전하게 오프하여 모터(30)를 정지시킨다(단계 S110→S112). 그리고, 딜레이 횟수의 초기화(N=0)를 행하고(단계 S113→SR), AC 전력 E의 입력 개시 직후일 때와 마찬가지로 루프[C]를 순환하여 MS="H" 또한 MV="H"의 확인을 딜레이 횟수 설정 횟수 NS(5회)만큼 반복하고 나서, 모터 기동의 준비에 들어가(단계 SP→S106), 그로부터 루프[D] 내를 계속해서 순환해서, 온오프 스위치(22)가 온으로 전환되어 있는 것을 기다린다.
도 5에 나타내는 예에서는, 이후 잠시 있다가, 예를 들면 몇초 이상 경과한 시점 t3에서, 이용자가 플러그(14)를 콘센트로부터 뺐을 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 주제어부(36)는, 플러그(14)가 콘센트로부터 빠지면, AC 전원(34)으로부터의 AC 전력 E가 동작 전압 생성 회로(40)에도 입력되지 않게 되고, 동작 전압 생성 회로(40)의 출력 전압 즉 동작 전압 VCC가 정격값으로부터 0볼트까지 저하된다. 이 경우, 동작 전압 생성 회로(40)의 출력 콘덴서(72)에 축적되어 있었던 전하가 저항(70)을 개재하여 방전됨으로써, 동작 전압 VCC는 일정한 시정수에서 점차적으로 저하한다. 그리고, 동작 전압 VCC가 소정의 동작 한계값(예를 들면 약1.8볼트)보다도 낮아지면, 주제어부(36)는 비액티브 상태가 된다.
도 6은, 이용자가 온오프 스위치(22)를 온상태로 한 채 플러그(14)를 AC 전원(34)의 콘센트에 꽂아 넣었을 경우이다. 이 경우에도, 온오프 스위치(22)의 상태와는 관계없이 AC 전원(34)으로부터의 AC 전력 E의 입력이 개시되면 동시(시점 t0)에, 동작 전압 생성 회로(40)가 동작 전압 VCC를 정격값 VS로 상승하고, 동작 전압 모니터 신호 MV가 지금까지의 L레벨로부터 H레벨로 상승한다.
이 경우, 주제어부(36)는, 초기 설정(단계 S101)의 직후에 SW/AC 모니터 신호 MS를 판독하면(단계 S102), 이 모니터 신호 MS가 L레벨인채로 되어 있다. 즉, SW/AC 감시부(46)에 있어서는, 온오프 스위치(22)가 온상태로 되어 있기 때문에, AC 전력 E의 입력 개시와 동시에 분기 회로(86)에 전류가 흐르기 시작하고, 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)가 온상태가 되는 것에 의해, SW/AC 모니터 신호 MS는 L레벨인채로 되어 있다. 주제어부(36)는, 루프[A](단계 S102→S104a→SR→S102→S104a‥‥)를 계속해서 순환하여, 모니터 신호 MS가 L레벨로부터 H레벨로 변하는 것을 기다린다.
그리고, 이용자가 온오프 스위치(22)를 오프로 전환하면, SW/AC 감시부(46)에서는 분기 회로(86)에 전류가 흐르지 않게 되고, 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)가 오프하고, SW/AC 모니터 신호 MS가 L레벨로부터 H레벨로 변화된다. 이렇게 해서, 주제어부(36)는, MS="H" 또한 MV="H"의 상태를 확인하고, 루프[C]를 5바퀴 회전하고, 딜레이 횟수 N이 설정 횟수 NS(5회)에 도달하면, 즉 시점 t0로부터 50ms(10ms×5)를 경과하면, 모터(30)를 기동하기 위한 준비에 들어가(단계 SP→S106), 온오프 스위치(22)가 온으로 전환될 때까지 루프[D] 내를 계속해서 순환한다.
그리고, 이용자가 온오프 스위치(22)를 온으로 하면(시점 t1), SW/AC 모니터 신호 MS가 H레벨로부터 L레벨로 변화되므로, 루프[D]로부터 빠져 나가서 모터(30)를 기동하고(단계 S107→S109), 루프[E] 내를 순환하여 모터(30)의 회전 동작을 계속한다. 그리고, 이용자가 온오프 스위치(22)를 오프로 하면, 또는 플러그(14)를 콘센트로부터 빼면, 모니터 신호 MS가 H레벨로부터 레벨로 변화되므로, 모터(30)를 정지시킨다(단계 S110→S112). 이후의 제어 순서 및 동작도, 도 5의 경우와 같다.
이처럼, 이 실시형태에서는, 이용자가 온오프 스위치(22)를 온상태로 한 채 플러그(14)를 AC 전원(34)의 콘센트에 꽂아 넣어도 모터(30)가 기동하지 않으며, 온오프 스위치(22)를 일단 오프로 전환하고 나서 온으로 전환하였을 때에 모터(30)가 기동하도록 되어 있다.
그런데, 도 7에 나타내는 바와 같이, 모터(30)의 회전 동작을 한창 계속하고 있는 중에, 예를 들면 시점 ta에서, 돌연 정전이 일어나거나, 혹은 의도하지 않게 플러그(14)가 콘센트로부터 빠지는 경우가 있다. 이 경우에는, AC 전력 E의 입력이 일단 멈추는 것에 의해, 온오프 스위치(22)가 온상태로 되어 있어도 급전 라인(35) 및 모터(30)에의 급전이 멈추고, 동작 전압 생성 회로(40)에의 급전도 멈춘다. 그러나, 동작 전압 생성 회로(40)에 있어서는, 출력 회로(74)의 콘덴서(72)에 축적되어 있었던 전력이 일정한 시정수에서 방전되기 때문에, 그 출력 전압 즉 동작 전압 VCC가 정상 시에 플러그(14)를 콘센트로부터 뽑았을 때와 마찬가지로 지금까지의 정격값 VS로부터 지수함수적으로 저하된다.
이렇게 해서, AC 전력 E의 입력 정지와 동시에, SW/AC 감시부(46)에 있어서는, 지금까지 분기 회로(86)에 흐르고 있었던 전류가 끊어져서, 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)가 오프하고, SW/AC 모니터 신호 MS가 지금까지의 L레벨로부터 H레벨로 변화된다. 주제어부(36)는, 이 모니터 신호 MS의 변화(MS="L"→"H")의 타이밍에서 모터 제어 회로(38)를 통하여 모터(30)를 정지한다(단계 S110→S112).
도 7의 예에서는, AC 전력 E의 입력이 정지한 시점 ta로부터 동작 전압 VCC의 전압 레벨이 소정의 감시값 VK를 밑돌 때까지의 일정 시간(감시값 도달 시간) TK(예를 들면 30ms)를 경과한 직후의 시점, 예를 들면 AC 전력 입력 정지 시점 ta로부터 40ms를 경과한 시점 tC에서, 이용자가 플러그(14)를 콘센트에 다시 꽂아 넣어, AC 전력 E의 입력이 재개했을 경우를 나타내고 있다.
이 경우, 시점 tC에서 AC 전원(34)으로부터의 AC 전력 E의 입력이 재개하면, 동작 전압 생성 회로(40)가 동작 전압 VCC를 일순에 정격값 VS로 되돌리고, 동작 전압 감시부(48)도 동작 전압 모니터 신호 MV를 일순에 L레벨로부터 H레벨로 변화시킨다. 한편, AC 전력 E의 입력 재개와 동시에, SW/AC 감시부(46)가 포토 커플러(88)의 포토 트랜지스터(88a)를 온시켜서, SW/AC 모니터 신호 MS의 전압 레벨을 지금까지의 H레벨로부터 순시에 0볼트(L레벨)로 저하시킨다. 또한, SW/AC 모니터 신호 MS의 전압 레벨은, AC 전력 E의 입력이 정지하면, 일단 정격값 VS 부근까지 상승한 후, 동작 전압 VCC에 따라 지수함수적으로 저하된다. 주제어부(36)는, SW/AC 모니터 신호 MS의 전압 레벨이 H레벨 문턱값 VH를 밑돌 때까지는, MS="H"라고 판단한다.
이 경우의 주제어부(36)의 처리 순서는 다음과 같게 된다. 즉, 모터(30)를 정지시키고 나서, 딜레이 횟수의 초기화(N=0)를 행하고(단계 S113→SR), MS="H" 또한 MV="H"를 확인하고, 루프[C]를 계속해서 순환한다. 이 사이에, 상기 감시값 도달 시간 TK(30ms)가 경과하면, 여기에서 동작 전압 모니터 신호 MV가 H레벨로부터 L레벨로 변화되기 때문에, 루프[C]로부터 루프[B](단계 S103→S104b→SR→S102→SF→S103→‥)로 이동한다. 그리고, 직후의 시점 tC에서, AC 전력 E의 입력이 재개해서 동작 전압 모니터 신호 MV가 L레벨로부터 H레벨로 복귀하면, 루프[B]로부터 빠져 나와, 딜레이 횟수의 체크를 행한다(단계 S103→SP). 이 때, 딜레이 횟수가 아직 설정 횟수 NS(5회)에 도달하고 있지 않기 때문에 , 루프[C]로 들어가서 SW/AC 모니터 신호 MS를 체크한다(단계 SP→S104c→S105→S102). 그러면, MS="L"이기 때문에, 루프[A](단계 S102→S104a→SR→‥)에 들어가고, 그 후도 루프[A] 내를 계속해서 순환한다.
이 실시예에서는, AC 전력 E의 입력 재개 시점 tC가 단위 딜레이 시간(10ms)에 딜레이 설정 횟수 NS를 곱한 시간(50ms)을 넘은 경우에도, 주제어부(36)는 루프[A]~[C] 내에 머무르고, 모터 기동 준비(단계 S106)에 이행하지 않도록 되어 있다. 즉, 루프[C]를 4바퀴 돈 시점에서, 즉 AC 전력 입력 정지 시점 ta로부터 40ms를 경과한 시점 tb에서, 동작 전압 모니터 신호 MV가 H레벨로부터 L레벨로 변화되고, 이에 의해, 루프[C]로부터 루프[B]로 이행하고(단계 S103→S104b→SR→‥), 그 후, 시점 tC에서 AC 전력 E의 입력이 재개하면, 루프[B]로부터 빠져 나오지만(단계 S103→SP), 딜레이 횟수가 설정 횟수 NS(5회)에 도달하고 있지 않기 때문에 , 일단 루프[C]에 들어간다(단계 SP→S104c→S105→S102). 그러나, 이 때 SW/AC 모니터 신호 MS가 L레벨이 되어 있으므로, 루프[C]로부터 루프[A]에 이행하고(단계 S102→S104a→SR→‥), 그 후도 루프[A] 내에 머무른다.
도 8의 예는, AC 전력 E의 입력이 정지한 시점 ta로부터 감시값 도달 시간 TK(30ms)를 경과하는 것보다 전 시점(예를 들면 AC 전력 입력 정지 시점 ta로부터 20ms를 경과한 시점) tβ에서, 이용자가 플러그(14)를 콘센트에 다시 꽂아 넣어, AC 전력 E의 입력이 재개했을 경우를 나타내고 있다.
이 경우의 주제어부(36)의 처리 순서는 다음과 같게 된다. 즉, 모터(30)를 정지시킨 후, 딜레이 횟수의 초기화(N=0)를 행하고(단계 S113→SR), 이어서, SW/AC 모니터 신호 MS 및 동작 전압 모니터 신호 MV의 논리값을 체크한다(단계 S102,S103). 그러면, AC 전력 입력 정지의 직후는, MS="H", MV="H"이기 때문에, 루프[C]를 계속해서 순환한다. 그리고, 감시값 도달 시간 TK(30ms) 전의 시점 tβ에서 AC 전력 E의 입력이 재개되면, 루프[C]의 내에서 SW/AC 모니터 신호 MS를 체크한다(단계 S103→S104c→S105→S102). 그러면, SW/AC 모니터 신호 MS도 시점 tβ에서 H레벨로부터 L레벨로 변화되어 있으므로, 루프[A]에 들어가고, 이후도 루프[A] 내에 머무른다.
이처럼, 이 실시형태에서는, 주제어부(36)가 SW/AC 감시부(46)로부터의 감시 정보(MS)와 동작 전압 감시부(48)로부터의 감시 정보(MV)를 이중으로 체크하고, 동작 전압 감시부(48)로부터 동작 전압 VCC의 전압 레벨이 소정의 감시값 VK보다 낮다는 감시 정보(MV="L")가 나와 있는 상태 하에서는, SW/AC 감시부(46)로부터 AC 전원(34)으로부터 급전 라인(35)에의 AC 전력의 입력이 개시 또는 재개되었다는 감시 정보(MS="H"→"L")가 나와도, 모터(30)를 기동하지 않도록 하고 있다.
이에 의해, 이 전동식 벨트 연삭기를 이용해서 연삭 가공을 한창 하고 있는 중에, 플러그(14)가 이용자의 의도에 반해서 콘센트로부터 빠졌을 때에, 황급히 플러그(14)를 콘센트에 다시 꽂아도, 모터(30)가 기동될 일은 없다. 연삭 가공 중에 AC 전원(34)이 돌연 정전되어 즉시 복귀했을 경우에도, 마찬가지이다. 이러한 경우, 이용자는, 온오프 스위치(22)를 일단 오프하고 다시 온으로 함으로써, 모터(30)를 재기동할 수 있다.
또한, 주제어부(36)는, 상기한 바와 같이 해서 모터(30)의 재기동을 저지했을 때에는, 표시부(24)의 알람을 통하여, 예를 들면 초록의 LED94G를 저속 점멸시켜서, 이용자에 대하여 온오프 스위치(22)의 조작을 촉구한다.
이와 관련하여, 비교예로서, 이 실시형태에 있어서의 모터 제어장치로부터 동작 전압 감시부(48)를 제거한 경우에는, 주제어부(36)의 제어 순서는 도 9에 나타내는 바와 같게 되며, 각 부의 전압 레벨 또는 논리값은 도 10에 나타내는 바와 같이 변화한다. 이 경우에는, 동작 전압 감시부(48)로부터의 감시 정보(동작 전압 모니터 신호 MV)를 체크하는 공정(단계 S103), 딜레이 관련 공정(단계 SR, SF, SP), 루프[B],[C] 등이 구비되어 있지 않아, 주제어부(36)는 SW/AC 감시부(46)로부터의 감시 정보(SW/AC 모니터 신호 MS)에만 의거하여 모터(30)의 기동 및 정지를 제어하게 된다. 이 때문에, 연삭 가공 중에 AC 전력 E의 입력이 돌연 정지하고 즉시 재개되면(시점 tC), SW/AC 모니터 신호 MS가 H레벨로부터 L레벨로 변화되고, 주제어부(36)는 이에 응동하여 모터(30)를 재기동시켜버린다(단계 S106→S109). 그러나, 이러한 재기동은 이용자가 의도하지 않은 것으로, 이용자 본인이나 주위의 사람에 있어서 위험하며, 작업적으로도 바람직하지 않다.
[다른 실시형태 또는 변형예]
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 상기 서술한 실시형태는 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 당업자에게 있어서는, 구체적인 실시양태에 있어서 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위로부터 일탈하지 않고 다양한 변형·변경을 추가하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에 있어서, 주제어부(36)의 제어 순서(도 4)를 도 11과 같이 변형하는 것도 가능하다. 이 변형예 또는 제 2 실시예는, 딜레이 초기화 공정(단계 SR), 딜레이 횟수 체크 공정(단계 SP) 및 루프[C]를 생략하고, 대신에 SW/AC 모니터 신호 재체크 공정(단계 SG) 및 루프[F]를 추가하고 있다. 여기에서, 딜레이 공정(단계 SF)에 있어서의 딜레이 시간 TP는 감시값 도달 시간 TK(30ms)와 같거나, 그보다 조금만 긴 값(예를 들면 30~35ms)으로 설정된다. 이 실시예의 제어 순서에 의해도, 도 7 및 도 8과 마찬가지의 동작이 행해진다.
즉, 도 7의 경우에는, AC 전력 E의 입력이 정지한 시점 ta로부터 딜레이 시간 TP를 계시(計時)하고 있는 동안에, 감시값 도달 시간 TK(30ms)가 경과하여, 동작 전압 모니터 신호 MV가 H레벨로부터 L레벨로 변화된다. 이에 의해, 딜레이 시간 TP의 경과 후에 동작 전압 모니터 신호 MV를 체크하면, MV="L"이기 때문에, 루프[B](단계 S103→S104b→S102→SF→S103→S104b‥‥)에 들어간다. 그리고, 이후의 시점 tC에서 AC 전력 E의 입력이 재개하면, SW/AC 모니터 신호 MS가 L레벨이 되므로, 루프[A](단계 S102→S104a→S102‥)에 들어가고, 그 후도 루프[A] 내에 머무른다.
또한, 도 8의 경우에는, AC 전력 E의 입력이 정지한 시점 ta로부터 딜레이 시간 TP를 계시하고 있는 동안에, 시점 tβ에서 AC 전력 E의 입력이 재개되어, 동작 전압 모니터 신호 MV가 L레벨로부터 H레벨로 변화되지만(단계 S103), SW/AC 모니터 신호 MS가 L레벨이 되어 있으므로, 루프[F]를 경유해서 개재하여 루프[A](단계 SG→S104a→S102‥)에 들어가고, 그 후도 루프[A] 내에 머무른다.
주제어부(36) 경유의 회로에 관해서, 예를 들면 동작 전압 생성 회로(40)는 복수 종류의 동작 전압을 생성해도 된다. 그 경우, 동작 전압 감시부(48)는, 그 복수 종류의 동작 전압 중 어느 하나를, 통상은 주제어부(36)에 공급되지만 전압 레벨을 감시하면 된다. 또한, 외부 전원(34)은, 단상의 상용 교류 전원으로 한정되지 않으며, 임의의 주파수를 가지는 단상 또는 삼상의 교류 전원이어도 되고, 직류전원이어도 된다. 따라서, 동작 전압 생성 회로(40)도, 단상의 교류 직류 변환 회로에 한하지 않고, 삼상의 교류 직류 변환 회로여도 되고, 혹은 스위칭 전원 회로나 인버터 회로 등으로 구성되어도 된다. 모터(30)도, 단상 교류 모터에 한정되지 않으며, 임의의 모터이며 된다. SW/AC 감시부(46)에 있어서는, 상기 실시형태와 같은 포토 커플러를 이용함으로써 고속의 전류 검출부를 구성할 수 있지만, 포토 커플러 대신에 예를 들면 릴레이 등을 이용도 가능하다.
상기 실시형태에 있어서의 전동식 벨트 연삭기는 본 발명의 전동 공구의 일례이며, 본 발명은 전동식의 모따기 기계, 디스크 연삭기, 디스크 연마기, 박리기, 절단기, 타발기 등, 동력원에 모터를 이용하는 외부 급전 방식의 임의인 전동 공구에 적용가능하다. 또한, 본 발명의 모터 제어장치는, 전동 공구에 한하지 않고, 동력원에 모터를 이용하는 외부 급전 방식의 임의인 전기기기에 적용가능하다.
1 전동식 벨트 연삭기
22 온오프 스위치
30 모터
32 모터 제어장치
34 AC 전원
36 주제어부
38 모터 제어 회로
40 동작 전압 생성 회로
46 SW/AC 감시부
48 동작 전압 감시부
78 쌍방향 사이리스터
88 포토 커플러

Claims (18)

  1. 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 회전하는 모터의 동작을 제어하기 위해서, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하여, 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인 상에 전력이 공급되어 있는지 아닌지를 나타내는 제 1 모니터 신호를 발생하는 제 1 감시부를 구비하는 모터 제어장치에 있어서,
    상기 동작 전압을 감시하여, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 나타내는 제 2 모니터 신호를 발생하는 제 2 감시부와,
    상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 모니터 신호의 정보와 상기 제 2 모니터 신호의 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징하는 모터 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 감시부는, 상기 외부 전원으로부터 보아서 상기 온오프 스위치의 후단에서 상기 모터와 전기적으로 병렬로 접속되는 분기 회로와, 상기 분기 회로에 전류가 흐르고 있는지 아닌지를 검출하는 전류 검출부를 가지는 모터 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 검출부는, 상기 분기 회로에 마련되는 포토 커플러를 가지며,
    상기 포토 커플러의 포토 트랜지스터는, 상기 동작 전압의 전압 공급 단자에 저항을 개재하여 접속되는 제 1 단자와, 그라운드 전위 단자에 접속되는 제 2 단자를 가지며, 상기 제 1 단자에서 상기 제 1 모니터 신호가 얻어지는, 모터 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 모니터 신호는, 상기 동작 전압의 정격값과 그라운드 전위의 사이에 설정된 제 1 문턱값 및 그보다 낮은 제 2 문턱값을 가지는 2값 신호로서 생성되며,
    상기 제어부는, 상기 제 1 모니터 신호의 전압 레벨이 상기 제 1 문턱값보다 높을 때에는, 상기 제 1 모니터 신호가 제 1 논리값을 가지고 있다고 판단하고, 상기 제 1 모니터 신호의 전압 레벨이 상기 제 2 문턱값보다 낮을 때에는, 상기 제 1 모니터 신호가 제 2 논리값을 가지고 있다고 판단하는 모터 제어장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 모니터 신호가 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높은 것을 나타내고 있는 상태 하에서, 상기 제 1 모니터 신호가 제 1 논리값으로부터 제 2 논리값으로 변화되었을 때에, 상기 모터를 기동하고,
    상기 제어부는, 상기 제 2 모니터 신호가 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높은 것을 나타내고 있는 상태 하에서, 상기 제 1 모니터 신호가 제 2 논리값으로부터 제 1 논리값으로 변화되었을 때에, 상기 모터를 정지하는 모터 제어장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 모니터 신호가 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 낮은 것을 나타내고 있는 상태 하에서는, 상기 제 1 모니터 신호가 제 1 논리값으로부터 제 2 논리값으로 변화되어도 상기 모터를 기동하지 않는, 모터 제어장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 감시값은, 상기 온오프 스위치가 온상태 하에서 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 멈추었을 때에, 상기 제 1 모니터 신호의 전압 레벨이 상기 문턱값보다 낮아지기 전에 상기 동작 전압이 상기 감시값보다 낮아지도록 설정되는, 모터 제어장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 감시부는, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높을 때에는 상기 제 2 모니터 신호를 제 1 논리값으로 발생하고, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 낮을 때에는 상기 제 2 모니터 신호를 제 2 논리값으로 발생하는, 모터 제어장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 모니터 신호가 제 2 논리값을 가지고 있는 한, 상기 제 1 모니터 신호의 값에 관계없이 상기 모터를 기동하지 않는, 모터 제어장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 모터를 정지한 직후는, 그 정지 시로부터 소정의 딜레이 시간이 경과될 때까지는, 상기 제 1 모니터 신호 또는 상기 제 2 모니터 신호의 값에 관계없이 상기 모터의 정지 상태를 보지(保持)하는, 모터 제어장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 딜레이 시간은, 상기 온오프 스위치가 온상태 하에서 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 멈추었을 때에, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 정격값으로부터 상기 감시값까지 저하하는데에 요하는 시간과 같거나, 또는 그보다도 조금만 긴 시간으로 설정되는, 모터 제어장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 모터를 정지한 직후는, 소정의 딜레이 시간을 걸쳐서 상기 제 1 모니터 신호와 상기 제 2 모니터 신호를 소정 횟수 반복하여 체크하는, 모터 제어장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 딜레이 시간은, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 정격값으로부터 상기 감시값까지 저하하는데에 요하는 시간보다도 짧은 시간으로 설정되는, 모터 제어장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 전원에 대하여 상기 모터 및 상기 온오프 스위치와 전기적으로 직렬로 접속되는 스위칭 소자가 구비되며,
    상기 제어부는, 상기 스위칭 소자를 일정한 주파수에서 스위칭 제어함으로써 상기 모터의 회전 동작을 제어하고, 상기 모터를 정지시킬 때에는 상기 스위칭 소자를 오프하는, 모터 제어장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 전원은 교류 전원이며,
    상기 동작 전압 생성 회로는, 상기 교류 전원으로부터 입력된 교류의 전력을 직류의 전력으로 변환하는 교직 변환 회로를 가지며,
    상기 교직 변환 회로는, 그 출력단에 콘덴서를 가지고, 그 콘덴서의 충전 전압을 상기 동작 전압으로서 출력하는 모터 제어장치.
  16. 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 회전하는 모터의 동작을 제어하기 위해서, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하는 제 1 감시부를 구비하는 모터 제어장치에 있어서,
    상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 감시하는 제 2 감시부와,
    상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 및 제 2 감시부에서의 감시 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 온오프 스위치가 오프상태로부터 온상태로 전환되었다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동하여 상기 모터를 기동하고,
    상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 끊어졌다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동하여 상기 모터를 정지하고,
    상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 낮다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서는, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 개시 또는 재개되었다는 감시 정보가 나와도, 상기 모터를 기동하지 않는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
  17. 본체와,
    일정한 운동을 행하도록 상기 본체에 부착되는 가동의 공구와,
    외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 공구를 구동하기 위해서 상기 본체에 마련되는 모터와,
    상기 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 모터의 동작을 제어하기 위해서 상기 본체에 마련되며, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하여, 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인 상에 전력이 공급되어 있는지 아닌지를 나타내는 제 1 모니터 신호를 발생하는 제 1 감시부를 가지는 모터 제어장치를 구비하는 전동 공구에 있어서,
    상기 모터 제어장치가, 상기 동작 전압을 감시하여, 상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 나타내는 제 2 모니터 신호를 발생하는 제 2 감시부와, 상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 모니터 신호의 정보와 상기 제 2 모니터 신호의 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징하는 전동 공구.
  18. 본체와,
    일정한 운동을 하도록 상기 본체에 부착되는 가동의 공구와,
    외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 공구를 구동하기 위해서 상기 본체에 마련되는 모터와,
    상기 외부 전원으로부터 전력의 공급을 받아서 상기 모터의 동작을 제어하기 위해서 상기 본체에 마련되며, 상기 외부 전원에 대하여 상기 모터와 전기적으로 직렬로 마련되는 온오프 스위치와, 상기 외부 전원으로부터의 전력을 입력하여 직류의 동작 전압을 출력하는 동작 전압 생성 회로와, 상기 온오프 스위치의 상태 또는 상기 온오프 스위치와 상기 모터의 사이의 급전 라인의 상태를 감시하는 제 1 감시부를 가지는 모터 제어장치를 구비하는 전동 공구에 있어서,
    상기 동작 전압의 전압 레벨이 미리 설정한 감시값보다 높은지 낮은지를 감시하는 제 2 감시부와,
    상기 동작 전압 하에서 동작하며, 상기 제 1 및 제 2 감시부에서의 감시 정보에 의거하여 상기 모터의 기동 및 정지를 제어하는 제어부를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 온오프 스위치가 오프상태로부터 온상태로 전환되었다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동하여 상기 모터를 기동하고,
    상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 높다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 끊어졌다는 감시 정보가 나왔을 때에는, 상기 제 1 감시부에서의 그 감시 정보에 응동하여 상기 모터를 정지하고,
    상기 제어부는, 상기 제 2 감시부로부터 상기 동작 전압의 전압 레벨이 상기 감시값보다 낮다는 감시 정보가 나와 있는 상태 하에서는, 상기 제 1 감시부로부터 상기 외부 전원으로부터 상기 급전 라인에의 전력의 입력이 개시 또는 재개되었다는 감시 정보가 나와도, 상기 모터를 기동하지 않는 것을 특징으로 하는 전동 공구.
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