WO2023054647A1 - 作業機 - Google Patents

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WO2023054647A1
WO2023054647A1 PCT/JP2022/036599 JP2022036599W WO2023054647A1 WO 2023054647 A1 WO2023054647 A1 WO 2023054647A1 JP 2022036599 W JP2022036599 W JP 2022036599W WO 2023054647 A1 WO2023054647 A1 WO 2023054647A1
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WO
WIPO (PCT)
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signal
circuit
control
output
motor
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/036599
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達也 伊藤
Original Assignee
工機ホールディングス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • 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
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/06Controlling the motor in four quadrants

Definitions

  • the present invention relates to a work machine configured to control a motor using a switching element.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which drive control for driving a motor and braking control for applying a brake (braking force) to the motor are executed by a control unit controlling a switching element (inverter circuit). It is
  • both drive control and braking control are controls using a common circuit (switching element), both drive control and braking control are present in the control configuration for controlling the switching element.
  • control flow there is a flow for driving and a flow for braking from the start to the end, making the flow long and complicated.
  • control configuration becomes complicated, it becomes difficult to confirm that the control unit operates normally and prove that it operates normally.
  • control electronic devices such as brushless motors and lighting in various ways.
  • An object of the present invention is to provide a working machine having a suitable switching element control circuit.
  • the work machine includes a motor, a switching element configured to control the motor, a control section having a first output section and a second output section connected to the switching element, the first output section and the a signal conversion unit connected to a second output unit, wherein the control unit provides first control for outputting a first signal from the first output unit and outputting a second signal from the second output unit. and a second control to control the switching element, and the signal conversion unit outputs a third signal to the switching element according to the first signal and the second signal.
  • the work machine includes a motor, a switching circuit for controlling the motor, and a control section for controlling the switching circuit, and the control section controls the switching circuit to switch the motor to a second 1 control or 2nd control can be performed, and the control section is configured to execute the 2nd control with priority over the 1st control.
  • the work machine includes a motor, a switching circuit for controlling the motor, and a control section for controlling the switching circuit, and the control section outputs a control signal for controlling the switching circuit. and an output unit that controls the switching circuit so that the motor can be controlled by first control or second control, and the output unit includes a first output unit and the first a second output section different from the output section, wherein the control section is capable of executing the first control based on the control signal from the first output section, and the The second control is configured to be executable based on the control signal.
  • Another aspect of the present invention is a work machine.
  • This work machine includes a motor, a switching element configured to control the motor, a first output section for outputting a first control signal for driving and stopping the motor, and a second output section for outputting a second control signal.
  • a control unit having two output units; and a signal conversion unit connected to the first output unit and the second output unit, wherein the signal conversion unit converts the first control signal and the second control signal. is configured to output a third control signal to the switching element in response to .
  • the present invention may be expressed as "electric working machine”, “electric tool”, “electrical equipment”, etc., and those expressed in such terms are also effective as aspects of the present invention.
  • FIG. 2 is a right side view of the working machine 1 according to Embodiment 1 of the present invention; 2 is a front cross-sectional view of the working machine 1; FIG. FIG. 2 is a left side view of the working machine 1; FIG. 2 is a left sectional view of the main body 10 of the working machine 1; 2 is a plan view of the working machine 1; FIG. FIG. 6 is an enlarged view of the operation panel 17 of FIG. 5; 2 is a cross-sectional view of the motor 6 of the working machine 1; FIG. FIG. 2 is an overall circuit block diagram of the working machine 1; FIG. 2 is a circuit block diagram showing a configuration related to brake control of work machine 1; FIG.
  • FIGS. 1 to 7 show the mechanical configuration of a working machine 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the work machine 1 is a portable circular saw (portable cutting machine).
  • 1 to 3 and 5 define front and rear, up and down, and left and right directions of the working machine 1 that are orthogonal to each other.
  • the front-rear direction is the working direction of the working machine 1 .
  • the vertical direction is the direction perpendicular to the base 30 .
  • the left-right direction is defined with reference to the forward direction (cutting direction).
  • 1 and 5 show a state in which the battery pack 51 is attached to the working machine 1, but FIG. 3 shows a state in which the battery pack 51 is not attached to the working machine 1.
  • FIG. 1 and 5 show a state in which the battery pack 51 is attached to the working machine 1
  • FIG. 3 shows a state in which the battery pack 51 is not attached to the working machine 1.
  • FIG. 1 and 5 show a state in which the battery pack 51 is attached to the working machine 1
  • the work implement 1 includes a main body 10 and a base 30 .
  • the main body 10 is connected and supported to the base 30 by the tilt support mechanism 20 and the swing support mechanism 25 .
  • the body 10 is supported by the tilting support mechanism 20 so that it can be tilted in at least one left-right direction with respect to the base 30 .
  • the main body 10 is vertically swingable with respect to the base 30 by being supported by a swing support mechanism (cutting depth adjustment mechanism) 25 .
  • the base 30 is, for example, a substantially rectangular plate made of metal such as aluminum.
  • the longitudinal direction of the base 30 coincides with the working direction of the working machine 1 .
  • the bottom surface of the base 30 is a sliding surface with the work material.
  • a housing (outer shell) of the main body 10 is composed of a motor housing 11, a handle housing 12, and a gear cover 13 which are combined and integrated with each other.
  • the motor housing 11 is, for example, a molded resin body, and accommodates the motor 6 shown in FIG. 2 therein.
  • the motor 6 is an inner rotor type brushless motor, and has a rotor core 6b made of a magnetic material that rotates integrally with the output shaft 6a around the output shaft 6a.
  • a rotor magnet (permanent magnet) 6c is inserted and held in the rotor core 6b.
  • a plurality of (for example, four) rotor magnets 6c are provided at equal intervals (for example, at intervals of 90 degrees) in the direction around the axis.
  • a stator core 6d is provided around the rotor core 6b (fixed to the motor housing 11).
  • a stator coil 6e (FIG.
  • An inverter circuit board 44 is provided on the left side of the stator core 6d substantially perpendicular to the output shaft 6a.
  • the inverter circuit board 44 is mounted with a plurality of (for example, six) switching elements 44a such as FETs and IGBTs. Switching element 44a corresponds to switching elements Q1-Q6 shown in FIG.
  • the stator core 6d has a plurality (for example, six) of tooth portions that serve as the winding shaft of the stator coil 6e at equal intervals (for example, 60-degree intervals) in the circumferential direction.
  • the teeth are U1, U2, V1, V2, W1, and W2.
  • a U-phase stator coil 6e (hereinafter also referred to as a "U-phase stator coil”) is wound around the teeth U1 and U2, and a V-phase stator coil 6e (hereinafter also referred to as a "V-phase stator coil”) is wound around the teeth V1 and V2.
  • W-phase stator coil 6e (hereinafter also referred to as “W-phase stator coil”) is wound around the teeth W1 and W2.
  • the Hall elements 42 are arranged between the teeth V1 and W1, between the teeth W1 and U2, and between the teeth U2 and V2.
  • the Hall elements 42 are arranged close to the outer peripheral surface of the rotor core 6b, and three Hall elements 42 are provided at intervals of 60 degrees in the direction around the axis of the motor 6.
  • the rotor rotational position in FIG. 7 is a rotational position where the axial position of the center Hall element 42 and the central axial position between the adjacent rotor magnets 6c coincide with each other. and corresponds to a rotor rotation angle of 0 degrees.
  • the advance angle is the rotor rotation position between the reference position shown in FIG. This is the difference in rotation angle.
  • the lead angle is 0 degrees.
  • the handle housing 12 is, for example, a left and right split resin molded body, and is connected to the gear cover 13 .
  • the handle housing 12 includes a base portion 12a that is connected to the motor housing 11 and the gear cover 13 and houses a control board 41 (FIG. 4), a handle portion 12b that serves as a grip portion, and a front end portion of the handle portion 12b and the base portion 12a. and connecting portion 12c.
  • An operation panel 17 is provided on the upper surface of the base portion 12a.
  • a rear end portion of the base portion 12a and a rear end portion of the handle portion 12b are connected to each other.
  • the handle portion 12b is provided with a trigger switch 5 by which the user can manually instruct the motor to be driven or stopped.
  • a contact portion 5a (FIG. 4) of the trigger switch 5 is provided within the handle portion 12b.
  • a battery pack 51 (FIGS. 1 and 5) is slidably attached to the rear end of the handle housing 12 from the rear.
  • the operation panel 17 includes a mode switch 17a, a mode display LED 17b, a light switch 17c, light status display LEDs 17d and 17e, a silent mode switch 17f, a silent mode display LED 17g, have
  • the mode changeover switch 17a is a switch that allows the operator to switch the operating mode of the working machine 1 between the normal mode and the high speed mode.
  • the mode display LED 17b is a notification unit for notifying the operation mode of the working machine 1, and is lit in the case of the high-speed mode, and extinguished in the case of the normal mode.
  • the light lighting switch 17c is a switch for the operator to switch between lighting and extinguishing of the LED light 49 (FIG. 8) that irradiates the work material with light.
  • the light status display LEDs 17d and 17e are notification units for notifying the lighting status of the LED light 49.
  • FIG. The silent mode switch 17f is a switch for setting the operation mode of the work implement 1 to the silent mode.
  • the silent mode display LED 17g lights up, for example, in the case of the silent mode, and goes out in other cases.
  • the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 43 are PWM-controlled to keep the rotation speed constant, while the load on the motor 6 is above a predetermined value.
  • the duty ratio is kept constant and the switching elements Q1 to Q6 are PWM-controlled.
  • the gear cover 13 is made of metal such as aluminum, and is connected to the handle housing 12 .
  • the gear cover 13 covers the reduction mechanism 8 ( FIG. 2 ) that decelerates the rotation of the motor 6 and transmits it to the saw blade 16 and also covers the upper half of the saw blade 16 .
  • the protective cover 15 is, for example, a resin molding, and covers the lower half of the saw blade 16 so that it can be opened and closed.
  • a saw blade 16 as a tip tool (rotary tool) is a disc-shaped rotary blade and is rotationally driven by the motor 6 .
  • the saw blade 16 protrudes downward from the bottom surface of the base 30 .
  • FIG. 8 is a circuit block diagram of work machine 1.
  • the control unit 40 is mounted on the control board 41 shown in FIG.
  • the control unit 40 performs various controls such as driving control of the inverter circuit 43 .
  • the inverter circuit 43 as a switching circuit includes switching elements Q1 to Q6 such as IGBTs and FETs connected in a three-phase bridge connection, and performs a switching operation according to the control of the control unit 40, so that the stator coil 6e (U, V , W) to control the motor 6 .
  • the switching elements Q1 to Q3 are high side (upper arm) side switching elements.
  • the switching elements Q4 to Q6 are low side (lower arm) side switching elements.
  • a thermistor 47 as temperature detection means is arranged near the switching elements Q1 to Q6.
  • a resistor Rs is provided in the path of the current flowing through the motor 6 (hereinafter also referred to as "motor current").
  • the control circuit voltage supply circuit 46 converts the voltage of the battery pack 51 into a voltage suitable for the operation of the control section 40 and supplies the voltage to the control section 40 .
  • the magnetic sensor 42 is, for example, a Hall element or a Hall IC, and outputs a signal corresponding to the rotational position of the motor 6 (rotor rotational position).
  • switches 17a, 17c, and 17f shown in FIG. 8 are blocks in which the mode changeover switch 17a, the light lighting switch 17c, and the silent mode switch 17f shown in FIG. 6 are put together.
  • the LED light 49 is, for example, a light that irradiates a work material with light, and is turned on under the control of a microcomputer (microcontroller) 34 as a computing unit when a light lighting switch 17c shown in FIG. 6 is turned on.
  • the motor current detection circuit 37 detects the motor current (load) from the voltage across the detection resistor Rs and transmits it to the microcomputer 34 .
  • a switch operation detection circuit 38 detects the operation of the trigger switch 5 by the user and transmits the result to the microcomputer 34 .
  • the battery pack identification circuit 39 is connected to an identification resistor Rb provided in the battery pack 51 and transmits a battery pack identification signal to the microcomputer 34 .
  • the microcomputer 34 recognizes the rated voltage and the like of the battery pack 51 from the battery pack identification signal.
  • the rotor position detection circuit 35 detects the rotational position of the motor 6 based on the signal from the magnetic sensor 42 and transmits it to the microcomputer 34 .
  • a motor rotation speed detection circuit 36 detects the rotation speed of the motor 6 based on the signal from the rotor position detection circuit 35 and transmits it to the microcomputer 34 .
  • the microcomputer 34 controls the control signal output circuit 45 according to the rotational position of the motor 6 detected by the rotor position detection circuit 35, and performs switching control (for example, PWM control) of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 43.
  • the microcomputer 34 calculates the number of revolutions of the motor 6 based on the detection result of the rotor position detection circuit 35 .
  • the microcomputer 34 can detect the rotation speed of the saw blade 16 from the detection result of the rotor position detection circuit 35 based on the set speed reduction ratio of the motor 6 and the saw blade 16 .
  • Inverter temperature detection circuit 48 detects the temperature of switching elements Q1-Q6 based on the output voltage of thermistor 47, and transmits the detected temperature to microcomputer .
  • the microcomputer 34 has an overcurrent protection function that stops energization of the stator coil 6e when the motor current exceeds the overcurrent protection threshold, and the temperature detection values of the switching elements Q1 to Q6 based on the output voltage of the thermistor 47 are used for temperature protection. and a temperature protection function (high temperature protection function) for stopping the energization of the stator coil 6e when the threshold value is exceeded.
  • FIG. 9 is a circuit block diagram showing a configuration related to brake control of work machine 1.
  • the microcomputer 34 has a port T for inputting the output signal (trigger signal) of the switch operation detection circuit 38 .
  • the switch operation detection circuit 38 includes a pull-up resistor R1 having one end connected to the power supply line. The other end of resistor R1 is connected to one end of trigger switch 5 . The other end of the trigger switch 5 is connected to ground. The voltage at the interconnection of resistor R1 and trigger switch 5 is the output signal of switch operation detection circuit 38 .
  • the switch operation detection circuit 38 outputs a low level signal when the trigger switch 5 is on, and outputs a high level signal when the trigger switch 5 is off.
  • the microcomputer 34 has ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, Wn and Br.
  • Port Up is a port that outputs a control signal for switching element Q1.
  • a port Un is a port that outputs a control signal for the switching element Q4.
  • Port Vp is a port for outputting a control signal for switching element Q2.
  • Port Vn is a port for outputting a control signal for switching element Q5.
  • Port Wp is a port for outputting a control signal for switching element Q3.
  • Port Wn is a port for outputting a control signal for switching element Q6.
  • the port Br is a port for outputting a brake control signal to the switching elements Q1 to Q6.
  • the control programs stored and executed by the microcomputer 34 include a drive control program and a brake control program that are independent of each other.
  • the drive control program is a first control program that controls output of control signals (first control signals) from ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn as first output units.
  • the brake control program is a second control program that controls the output of the control signal (second control signal) from the port Br as the second output section.
  • the microcomputer 34 can control forward rotation of the motor 6 by control signals output from ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn.
  • the microcomputer 34 can perform brake control of the motor 6 by a control signal output from the port Br.
  • Forward rotation drive control is an example of first control.
  • Brake control is an example of second control.
  • control signal output circuit 45 Due to the hardware configuration (circuit configuration) of the control signal output circuit 45, brake control is executed with priority over normal rotation drive control. That is, when the microcomputer 34 executes brake control and normal rotation drive control at the same time, the control signal output circuit 45 outputs port Br regardless of the control signals output from ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn. is applied to each control terminal (each gate) of the switching elements Q1 to Q6, and brake control of the motor 6 is executed. be.
  • the control signal output circuit 45 includes driver ICs 55 to 57, AND circuits 61 to 63, OR circuits 71 to 73, and a NOT circuit 75 as driver circuits.
  • AND circuits 61 to 63, OR circuits 71 to 73, and NOT circuit 75 are examples of logic circuits. It is configured to preferentially input the brake control signal to be output to the driver ICs 55 to 57 .
  • the first control signal for driving the motor 6 (performing the first control) from the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn and the first control signal from the port Br for decelerating or stopping the motor 6 When the second control signal for performing the second control is output at the same time, a signal having the same output pattern as the control signal (for braking) from the port Br is output to the switching elements Q1 to Q6. .
  • a signal output to the switching elements Q1-Q6 through the logic circuits (AND circuits 61-63, OR circuits 71-73, and NOT circuit 75) corresponds to the third signal in the present invention.
  • the AND circuits 61-63, the OR circuits 71-73, and the NOT circuit 75 are an example of a signal converting section that outputs third signals to the switching elements Q1-Q6 according to the first signal and the second signal. That is, the logic circuit in the present invention is an example of the signal converter.
  • One input terminal of AND circuit 61 is connected to port Up.
  • One input terminal of AND circuit 62 is connected to port Vp.
  • One input terminal of AND circuit 63 is connected to port Wp.
  • the other input terminal of each of AND circuits 61 - 63 is connected to the output terminal of NOT circuit 75 .
  • the input terminal of NOT circuit 75 is connected to port Br.
  • One input terminal of the OR circuit 71 is connected to the port Un.
  • One input terminal of the OR circuit 72 is connected to the port Vn.
  • One input terminal of OR circuit 73 is connected to port Wn.
  • the other input terminal of each of OR circuits 71-73 is connected to port Br.
  • Output terminals of the AND circuit 61 and the OR circuit 71 are connected to input terminals of the driver IC 55 .
  • Output terminals of the AND circuit 62 and the OR circuit 72 are connected to input terminals of the driver IC 56 .
  • Output terminals of the AND circuit 63 and the OR circuit 73 are connected to input terminals of the driver IC 57 .
  • the output signals of AND circuits 61-63 are input to respective control terminals of switching elements Q1-Q3, which are high-side switching elements, via driver ICs 55-57.
  • Output signals of the OR circuits 71-73 are input to respective control terminals of switching elements Q4-Q6, which are low-side switching elements, via driver ICs 55-57.
  • Driver IC 55 drives switching element Q 1 according to an input signal from AND circuit 61 and drives switching element Q 4 according to an input signal from OR circuit 71 .
  • Driver IC 56 drives switching element Q 2 according to the input signal from AND circuit 62 and drives switching element Q 5 according to the input signal from OR circuit 72 .
  • Driver IC 57 drives switching element Q 3 according to the input signal from AND circuit 63 and drives switching element Q 6 according to the input signal from OR circuit 73 .
  • the microcomputer 34 When the battery pack 51 is attached and power is supplied to the control section 40 by the control circuit voltage supply circuit 46, the microcomputer 34 is activated. In the state before the motor 6 is driven after the microcomputer 34 is activated, that is, when the trigger switch 5 is in the OFF state after the power is turned on, signals from all ports (Up, Un, Vp, Vn, Wp, Wn, Br) The output is low level. When the trigger switch 5 is turned on from off, a signal for driving the motor 6 is output from the control section 40 . Specifically, when the trigger switch 5 is turned on from off, the microcomputer 34 causes the control signals (first control signals) output from the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn to be (intermittently) high.
  • first drive signal It becomes a level signal (first drive signal).
  • first control signals from the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn are output so as to alternately switch between high level and low level to control the inverter circuit 43, thereby controlling the motor 6.
  • Rotational drive PWM control
  • the motor 6 is driven by intermittently outputting a high level.
  • the microcomputer 34 keeps the signal from the port Br at low level (second drive signal).
  • a low-level signal output from port Br is input to the other input terminal of each of OR circuits 71 to 73 without being level-inverted, and is level-inverted by NOT circuit 75 (converted to high level) and ANDed. It is input to the other input terminal of each of the circuits 61-63.
  • signals from ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn are converted to ( intermittently) and the signal from port Br must be brought to a low level. That is, the "signal for driving the motor 6" in the present invention includes intermittent high-level signals (first drive signals) output from ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn.
  • the "signal for driving the motor 6" in the present invention includes a low-level signal (second drive signal) output from the port Br.
  • the microcomputer 34 receives signals from ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn (second 1 control signal) is set to low level (first stop signal), and the control signal (second control signal) output from port Br is switched from low level to high level signal (second stop signal).
  • first stop signal and second stop signal are "signals for stopping the motor”.
  • a high-level signal output from port Br is input to the other input terminal of each of OR circuits 71 to 73 without being level-inverted, level-inverted by NOT circuit 75 (converted to low-level), and ANDed. It is input to the other input terminal of each of the circuits 61-63.
  • Each of AND circuits 61 to 63 outputs a high level signal when a high level signal is input to the other input terminal and the signal level input to one input terminal becomes high level.
  • the OR circuits 71 to 73 output a signal of the same level as the signal input to the one input terminal.
  • each of AND circuits 61 to 63 outputs a low level signal regardless of the signal level of the one input terminal.
  • the OR circuits 71 to 73 When a high level signal is input to the other input terminal of the OR circuits 71 to 73, the OR circuits 71 to 73 output a high level signal regardless of the signal level of the one input terminal. That is, when the trigger switch 5 is turned off, regardless of the levels of the output signals (first control signals) of the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn, the AND circuits 61 to 63 and the OR circuits 71 to 73 are turned off. It outputs a signal having the same level as the signal input from Br (the second control signal whose level is partially inverted).
  • the microcomputer 34 sets the voltage level of the port Br to low level when the trigger switch 5 is on. As a result, high-level signals are input to the other input terminals of the AND circuits 61-63 via the NOT circuit 75, and low-level signals are input to the other input terminals of the OR circuits 71-73. In this case, the level of the output signal of each of AND circuits 61-63 matches the level of the output signal of ports Up, Vp and Wp. The level of the output signal of each of OR circuits 71-73 matches the level of the output signal of ports Un, Vn and Wn. Therefore, when the trigger switch 5 is on, the inverter circuit 43 is controlled by the control signals output from the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, Wn, and the driving of the motor 6 is controlled.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the AND circuits 61-63, the OR circuits 71-73, and the NOT circuit 75 of FIG.
  • AND circuit 61 includes diodes D1, D2 and resistor R3.
  • the resistor R3 is a pull-up resistor and has one end connected to the power supply line. The other end of resistor R3 is connected to the anodes of diodes D1 and D2.
  • the cathode of diode D1 is connected to port Up.
  • the cathode of diode D2 is connected to the output terminal of NOT circuit 75 .
  • AND circuit 62 includes diodes D3, D4 and resistor R4.
  • the resistor R4 is a pull-up resistor, one end of which is connected to the power supply line.
  • the other end of resistor R4 is connected to the anodes of diodes D3 and D4.
  • the cathode of diode D3 is connected to port Vp.
  • the cathode of diode D4 is connected to the output terminal of NOT circuit 75 .
  • AND circuit 63 includes diodes D5 and D6 and resistor R5.
  • a resistor R5 is a pull-up resistor, one end of which is connected to the power supply line. The other end of resistor R5 is connected to the anodes of diodes D5 and D6.
  • the cathode of diode D5 is connected to port Wp.
  • the cathode of diode D6 is connected to the output terminal of NOT circuit 75 .
  • the AND circuit 61 when the voltage level of the cathode of at least one of the diodes D1 and D2 is low, at least one of the diodes D1 and D2 becomes conductive, and the voltage drop across the resistor R3 causes the anode voltage of the diodes D1 and D2 to drop.
  • the voltage level that is, the level of the output voltage of AND circuit 61 becomes low level.
  • the diodes D1 and D2 are cut off, no voltage drop occurs due to the resistor R3, and the voltage level of the anodes of the diodes D1 and D2, that is, the AND circuit 61
  • AND circuits 62 and 63 also operate in the same manner as AND circuit 61 .
  • OR circuit 71 includes diodes D7, D8 and resistor R6.
  • a resistor R6 is a pull-down resistor and has one end connected to the ground. The other end of resistor R6 is connected to the cathodes of diodes D7 and D8.
  • the anode of diode D7 is connected to port Un.
  • the anode of diode D8 is connected to port Br.
  • OR circuit 72 includes diodes D9, D10 and resistor R7.
  • a resistor R7 is a pull-down resistor and has one end connected to the ground. The other end of resistor R7 is connected to the cathodes of diodes D9 and D10.
  • the anode of diode D9 is connected to port Vn.
  • the anode of diode D10 is connected to port Br.
  • OR circuit 73 includes diodes D11, D12 and resistor R8.
  • a resistor R8 is a pull-down resistor and has one end connected to the ground. The other end of resistor R8 is connected to the cathodes of diodes D11 and D12.
  • the anode of diode D11 is connected to port Wn.
  • the anode of diode D12 is connected to port Br.
  • the OR circuit 71 when the voltage level of the anode of at least one of the diodes D7 and D8 is high, at least one of the diodes D7 and D8 becomes conductive, and the voltage drop across the resistor R6 causes the cathode of the diodes D7 and D8 to The voltage level, that is, the level of the output voltage of the OR circuit 71 becomes high level.
  • the voltage levels at the anodes of both the diodes D7 and D8 are low, the diodes D7 and D8 are cut off, no voltage drop occurs due to the resistor R6, and the voltage level at the cathodes of the diodes D7 and D8, that is, the OR circuit 71 output voltage level becomes low level.
  • the OR circuits 72 and 73 also operate similarly to the OR circuit 71 .
  • NOT circuit 75 includes a switching element Q7 and a resistor R9.
  • a resistor R9 is a pull-up resistor, one end of which is connected to the power supply line. The other end of resistor R9 is connected to the drain of switching element Q7. The source of switching element Q7 is connected to the ground.
  • a control terminal of the switching element Q7, that is, an input terminal of the NOT circuit 75 is connected to the port Br. The drain of the switching element Q7 becomes the output terminal of the NOT circuit 75.
  • FIG. 11 is a flow chart of a first example of brake control by the microcomputer 34.
  • the microcomputer 34 When the trigger switch 5 is off (YES in S1), the microcomputer 34 outputs a high-level signal from the port Br to perform brake control of the motor 6 (S2).
  • the microcomputer 34 When the trigger switch 5 is on (NO in S1), the microcomputer 34 outputs a low level signal from the port Br to release the brake control of the motor 6 (S3).
  • FIG. 12 is a flowchart of a second example of brake control by the microcomputer 34.
  • the microcomputer 34 When the trigger switch 5 is off (YES in S5), the microcomputer 34 outputs a high level signal from the port Br to perform brake control of the motor 6 (S6). If the saw blade 16 does not stop rotating (NO in S7), the microcomputer 34 continues brake control of the motor 6 (S6). When the saw blade 16 stops rotating (YES in S7) or when the trigger switch 5 is on (NO in S5), the microcomputer 34 outputs a low level signal from the port Br to control the brake of the motor 6. Release (S8).
  • the timing of outputting a high level signal from the port Br may be delayed with respect to the timing of turning off the trigger switch 5.
  • Brake control (second control) is configured to be executed with priority over drive control (first control). That is, even if brake control and drive control are executed simultaneously, the motor 6 is not controlled by the drive control, but is controlled by the brake control. More specifically, when the trigger switch 5 is turned off and the microcomputer 34 outputs a high level signal from the port Br as a brake control signal, AND circuits 61 to 63, OR circuits 71 to 73, and NOT circuit 75 , irrespective of the control signals output from the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn, the control terminals of the switching elements Q1 to Q3 from the AND circuits 61 to 63 through the driver ICs 55 to 57.
  • a low-level signal is applied, and a high-level signal is applied from the OR circuits 71-73 to the control terminals of the switching elements Q4-Q6 via the driver ICs 55-57.
  • the switching elements Q1-Q3 are turned off, the switching elements Q4-Q6 are turned on (short-circuited), and the motor 6 is electrically braked (short-circuited brake). Therefore, even if the microcomputer 34 outputs unintended signals from the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn due to malfunction, the motor 6 is stopped by the high level signal (second stop signal) from the port Br. Brake control becomes possible, and adverse effects due to malfunction of the microcomputer 34 are suppressed.
  • the brake control is given priority over the drive control, so that the motor 6 is unintentionally driven and energy is wasted. can be suppressed.
  • the control section can execute first control for outputting the first signal from the first output section and second control for outputting the second signal from the second output section, and the signal conversion section (logic circuit ) is configured to output a third signal to the switching element in response to the first signal and the second signal. Since each control signal for normal rotation drive control and brake control using a common inverter circuit 43 (common switching elements Q1 to Q6) is output from separate ports of the microcomputer 34, the program in the microcomputer 34 is output from the output unit. can be assembled separately. This can suppress the possibility of malfunction. Also, the microcomputer 34 can respond to products that do not require brake control by another port by simply closing (not using) the port Br, and can respond without changing the program of the microcomputer 34 .
  • control unit control circuit
  • control circuit control circuit
  • common elements can simplify the circuit configuration, and can be manufactured at low cost.
  • the control programs stored and executed by the microcomputer 34 include a drive control program and a brake control program that are independent of each other.
  • the drive control program outputs control signals from ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn.
  • the brake control program controls the output of the control signal from the port Br. Therefore, even if the drive control program contains a cause of malfunction, it does not affect the operation of the brake control program. Therefore, the brake control of the motor 6 by the high-level signal from the port Br can be surely executed, and the adverse effect due to the malfunction of the microcomputer 34 can be suppressed.
  • the initial checking work and maintenance of the programs become easier, and the risk of malfunction can be reduced.
  • the microcomputer 34 may or may not have a function of performing brake control of the motor 6 based on control signals output from the ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn. That is, the drive control program may or may not include a description related to brake control. Although the drive control program does not include brake control, it is possible to solve the problem of complicating the control configuration (program). can be done.
  • a high-level signal from a single port Br is input to the other input terminal of each of the OR circuits 71 to 73 without level inversion, and level-inverted by the NOT circuit 75 (converted to low level).
  • the number of ports of the microcomputer 34 can be saved because of the configuration in which input is made to the other input terminal of each of the AND circuits 61-63.
  • Fig. 13 is a circuit block diagram showing a configuration relating to brake control of a working machine according to Embodiment 2 of the present invention. 13 differs from the configuration of FIG. 9 in that the microcomputer 34 is replaced with a microcomputer 34A and the control signal output circuit 45 is replaced with a control signal output circuit 45A.
  • the microcomputer 34A is obtained by adding a port Br1 to the microcomputer 34.
  • FIG. The control signal output circuit 45A is obtained by eliminating the NOT circuit 75 of the control signal output circuit 45 and connecting the other input terminals of the AND circuits 61 to 63 to the port Br1.
  • the microcomputer 34A When the trigger switch 5 is turned off, the microcomputer 34A outputs a high level signal from the port Br and a low level signal from the port Br1 as a brake control signal.
  • Other points of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the signal from the port Br1 to the port Br is converted. It is configured to output a signal with a level different from that of the As a result, the NOT circuit 75 can be omitted, delay caused by the NOT circuit 75 can be avoided, and the number of parts can be reduced.
  • the braking force may be adjustable by outputting a PWM (Pulse Width Modulation) signal from the port Br while blocking the signal path from Vn, Wp, Wn (first control side).
  • PWM Pulse Width Modulation
  • port Br must be a port capable of outputting PWM signals, but port Br1 may be a port incapable of outputting PWM signals.
  • FIG. 14 is a circuit block diagram showing a configuration relating to brake control of a working machine according to Embodiment 3 of the present invention. 14 differs from the configuration of FIG. 13 in that the microcomputer 34A is replaced with a first microcomputer 34B and a second microcomputer 34C. The output signal of the switch operation detection circuit 38 is input to ports T of both the first microcomputer 34B and the second microcomputer 34C.
  • the first microcomputer 34B has ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn, and stores and executes a drive control program.
  • the second microcomputer 34C has ports Br and Br1 and stores and executes a brake control program. Other points of this embodiment are the same as those of the second embodiment. According to the present embodiment, even when a single microcomputer cannot secure the required number of ports, it can be dealt with effectively.
  • Fig. 15 is a circuit block diagram showing a configuration relating to brake control of a working machine according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the microcomputer 34 is replaced with a microcomputer 34D, and the connection destinations of the input terminal of the NOT circuit 75 and the other input terminals of the OR circuits 71 to 73 are switched from the port Br to the configuration of FIG. It replaces the output terminal of the operation detection circuit 38 .
  • the microcomputer 34D has ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn, and stores and executes a drive control program.
  • the output terminal of the switch operation detection circuit 38 is an example of the second output section.
  • the received signal (signal instructing to stop the motor 6) becomes a brake control signal (second stop signal).
  • Other points of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • it is possible to perform brake control according to turning off of the trigger switch 5 without relying on software. That is, since a signal (brake control signal) for reducing the rotation speed of the motor 6 can be output to the signal conversion unit (logic circuit) without going through the control unit, the motor 6 can be operated even if a problem occurs in the software. It can be slowed down or stopped. Also, since a brake control program is not required, the capacity of the microcomputer can be reduced.
  • Fig. 16 is a circuit block diagram showing a configuration relating to brake control of a working machine according to Embodiment 5 of the present invention. 16 differs from the configuration of FIG. 9 in that the microcomputer 34 is replaced with a microcomputer 34E, a sensor detection circuit 76 and a sensor 77 are added, and the input terminal of the NOT circuit 75 and the other side of each of the OR circuits 71 to 73 are added. is connected to the output terminal of the sensor detection circuit 76 instead of the port Br.
  • the microcomputer 34E eliminates the port Br from the microcomputer 34 and adds a port S for inputting the output signal (external signal) of the sensor detection circuit 76.
  • the microcomputer 34E has ports Up, Un, Vp, Vn, Wp, and Wn, and stores and executes drive control programs.
  • the sensor 77 is, for example, a circuit arbitrarily prepared outside the work machine by the user, and is a switch that is turned on when an arbitrarily set drivable condition is satisfied and turned off when not satisfied. be.
  • the sensor detection circuit 76 includes a pull-up resistor R2 having one end connected to the power supply line. The other end of resistor R2 is connected to one end of sensor 77 . The other end of sensor 77 is connected to ground. The voltage at the interconnection of resistor R 2 and sensor 77 is the output signal of sensor detection circuit 76 .
  • the sensor detection circuit 76 outputs a low level signal when the sensor 77 is on, and outputs a high level signal when the sensor 77 is off.
  • the output terminal of the sensor detection circuit 76 is an example of the second output section.
  • a signal indicating that the drivable condition is not satisfied becomes a control signal for braking.
  • Other points of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the brake control of the motor 6 can be performed by inputting a brake control signal from the outside of the work machine under conditions arbitrarily set by the user, thereby enhancing convenience.
  • the first control is the forward rotation drive control and the second control is the brake control in the embodiment, the first control and the second control are not limited to these.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a work machine having any two controls, where it is desired to give priority to one control over the other control. Examples of control include constant speed control in which switching elements are PWM-controlled so that the number of revolutions is maintained at a predetermined value even when the load on the motor fluctuates, and PWM control in which the current flowing through the motor does not exceed a predetermined value.
  • the brake control in which the method of braking the motor is different, such as a strong brake with a large braking force and a weak brake with a small braking force.
  • the brake control is prioritized over the drive control, but priority may be set among a plurality of drive controls, or priority may be set among different brake controls. may For example, when normal braking when the trigger switch is turned off and heavy braking when an abnormal condition occurs are performed at the same time, the heavy braking may be prioritized.
  • the working machine of the present invention is not limited to the portable circular saw illustrated in the embodiment, and may be a working machine other than the portable circular saw.
  • SYMBOLS 1 Working machine (portable circular saw), 5... Trigger switch, 5a... Contact part, 6... Motor, 6a... Output shaft, 6b... Rotor core, 6c... Rotor magnet (permanent magnet), 6d... Stator core, 6e...

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Abstract

好適なスイッチング素子の制御回路を有した作業機の提供。トリガスイッチ5がオフになってマイコン34がポートBrからハイレベルの信号を出力すると、AND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75による論理演算により、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される制御信号に関わらず、AND回路61~63からドライバIC55~57を介してスイッチング素子Q1~Q3の各制御端子のローレベルの信号が印加され、OR回路71~73からドライバIC55~57を介してスイッチング素子Q4~Q6の各制御端子にハイレベルの信号が印加される。これにより、スイッチング素子Q1~Q3はオフ、スイッチング素子Q4~Q6はオンとなり、モータ6に電気ブレーキがかけられる。

Description

作業機
本発明は、スイッチング素子によりモータを制御する構成の作業機に関する。
下記特許文献1には、スイッチング素子(インバータ回路)を制御部が制御することで、モータを駆動させる駆動制御と、モータにブレーキ(制動力)を与える制動制御と、が実行される構成が開示されている。
特開2020-146837号公報
駆動制御と制動制御とは、共通の回路(スイッチング素子)を利用した制御であるため、スイッチング素子を制御する制御構成に、駆動制御と制動制御の両方が存在することとなる。制御フローでいうならば、スタートからエンドの間に、駆動のためのフローと制動のためのフローとが存在し、フローが長く複雑になる。制御構成が複雑になることで、制御部が正常に動作することの確認作業や、正常に動作することの証明が困難になってしまう。近年の作業機においては、制御部を搭載することで、ブラシレスモータや照明等の電子装置を様々なかたちで制御することにより作業性を向上することが可能となっているが、機能を盛り込むほどに上記したような制御構成(制御内容)の複雑化を招く恐れが生じる。この問題に対し、例えば制御毎に専用の素子を設けるといった対策が考えられるが、上記特許文献1にこの方法を適用した場合、スイッチング素子(インバータ回路)を増やす必要があり、回路の大型化や製造コスト増加が生じてしまう。また、別の課題として、外部からのノイズ等の影響によって制御部が作業者の意図しない動作を行った場合、モータを正しく制御できなくなる恐れがあり、例えば、正しくモータが回転しない、ブレーキが実行されない、といった状況を招く恐れがある。
本発明は、好適なスイッチング素子の制御回路を有する作業機の提供を目的とする。
本発明のある態様は、作業機である。この作業機は、モータと、前記モータを制御するよう構成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された第1出力部及び第2出力部を有する制御部と、前記第1出力部と前記第2出力部に接続される信号変換部と、を有し、前記制御部は、前記第1出力部から第1信号を出力する第1制御と、前記第2出力部から第2信号を出力する第2制御とを実行可能であり、前記信号変換部は、前記第1信号と前記第2信号に応じて第3信号を前記スイッチング素子に出力する。
本発明の別の態様は、作業機である。この作業機は、モータと、前記モータを制御するためのスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記スイッチング回路を制御することで前記モータを第1制御または第2制御にて制御することが可能に構成され、前記制御部は、前記第2制御を前記第1制御に対して優先して実行するように構成されている。
本発明の別の態様は、作業機である。この作業機は、モータと、前記モータを制御するためのスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記スイッチング回路を制御するための制御信号を出力する出力部を有するとともに、前記スイッチング回路を制御することで前記モータを第1制御または第2制御にて制御することが可能に構成され、前記出力部は、第1出力部と、前記第1出力部とは異なる第2出力部と、を含み、前記制御部は、前記第1出力部からの前記制御信号に基づいて前記第1制御を実行可能であり、かつ前記2出力部からの前記制御信号に基づいて前記第2制御を実行可能に構成されている。本発明の別の態様は、作業機である。この作業機は、モータと、前記モータを制御するよう構成されたスイッチング素子と、前記モータを駆動・停止させるための第1制御信号を出力する第1出力部、第2制御信号を出力する第2出力部を有する制御部と、前記第1出力部と前記第2出力部に接続される信号変換部と、を有し、前記信号変換部は、前記第1制御信号と前記第2制御信号に応じて第3制御信号を前記スイッチング素子に出力するように構成されている。
本発明は「電動作業機」や「電動工具」、「電気機器」等と表現されてもよく、そのように表現されたものも本発明の態様として有効である。
本発明によれば、制御部の誤動作による悪影響が抑制された作業機を提供できる。また、本発明によれば、制御内容の複雑化が抑制された作業機を提供できる。
本発明の実施の形態1に係る作業機1の右側面図。 作業機1の正断面図。 作業機1の左側面図。 作業機1の本体10の左側断面図。 作業機1の平面図。 図5の操作パネル17の拡大図。 作業機1のモータ6の断面図。 作業機1の全体回路ブロック図。 作業機1のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図。 図9のAND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75の具体構成例を示す回路図。 作業機1のブレーキ制御の第1例のフローチャート。 作業機1のブレーキ制御の第2例のフローチャート。 本発明の実施の形態2に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図。 本発明の実施の形態3に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図。 本発明の実施の形態4に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図。 本発明の実施の形態5に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図。
以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
(実施の形態1) 図1~図7は、本発明の実施の形態1に係る作業機1の機械構成を示す。作業機1は、携帯用丸鋸(携帯用切断機)である。図1~図3及び図5により、作業機1における互いに直交する前後、上下、左右の各方向を定義する。前後方向は、作業機1の作業方向である。上下方向は、ベース30と垂直な方向である。左右方向は、前方向(切断進行方向)を見た場合を基準に定義する。なお、図1及び図5は作業機1に電池パック51が装着された状態を示すが、図3は作業機1に電池パック51が装着されていない状態を示す。
作業機1は、本体10及びベース30を備える。本体10は、傾動支持機構20及び揺動支持機構25により、ベース30に連結支持される。本体10は、傾動支持機構20の支持により、ベース30に対して左右の少なくとも一方向に傾動可能である。本体10は、揺動支持機構(切込深さ調整機構)25の支持により、ベース30に対して上下方向に揺動可能である。ベース30は、例えばアルミ等の金属製の略長方形の板材である。ベース30の長手方向は作業機1の作業方向と一致する。ベース30の底面は、被削材との摺動面である。本体10のハウジング(外殻)は、相互に組み合わされて一体化された、モータハウジング11、ハンドルハウジング12、及びギヤカバー13により構成される。
モータハウジング11は、例えば樹脂成形体であり、図2に示すモータ6を内部に収容する。モータ6は、インナーロータ型のブラシレスモータであり、出力軸6aの周囲に、出力軸6aと一体に回転する磁性体からなるロータコア6bを有する。ロータコア6bには、ロータマグネット(永久磁石)6cが挿入保持される。ロータマグネット6cは、軸周り方向に等間隔(例えば90度間隔)に複数(例えば4つ)設けられる。ロータコア6bの周囲には、ステータコア6dが設けられる(モータハウジング11に固定される)。ステータコア6dにステータコイル6e(図7)が設けられる。ステータコア6dの左方には、インバータ回路基板44が、出力軸6aと略垂直に設けられる。インバータ回路基板44には、複数の(例えば6つの)FETやIGBT等のスイッチング素子44aが搭載される。スイッチング素子44aは、図8に示すスイッチング素子Q1~Q6に対応する。
図7に示すように、ステータコア6dは、ステータコイル6eの巻軸となるティース部を軸周り方向に等間隔(例えば60度間隔)で複数(例えば6つ)有する。図7では、各ティース部を、U1、U2、V1、V2、W1、W2としている。ティース部U1、U2にはU相のステータコイル6e(以下「U相ステータコイル」とも表記)が巻かれ、ティース部V1、V2にはV相のステータコイル6e(以下「V相ステータコイル」とも表記)が巻かれ、ティース部W1、W2にはW相のステータコイル6e(以下「W相ステータコイル」とも表記)が巻かれる。
ティース部V1、W1間、ティース部W1、U2間、ティース部U2、V2間には、それぞれホール素子42が配置される。ホール素子42は、ロータコア6bの外周面に近接する配置であり、モータ6の軸周り方向に60度間隔で3つ設けられる。図7におけるロータ回転位置は、真ん中のホール素子42の軸周り方向位置と、隣り合うロータマグネット6c間の中央の軸周り方向位置と、が互いに一致する回転位置であり、進角の基準位置であると共に、ロータ回転角0度に相当する。図7における反時計回りをロータ回転方向(正転方向)とした場合、進角は、図7に示す基準位置と、U相ステータコイルへの通電を開始するロータ回転位置と、の間のロータ回転角の差である。図7に示す基準位置においてU相ステータコイルに通電を開始する場合、進角は0度である。
ハンドルハウジング12は、例えば左右二分割構造の樹脂成形体であり、ギヤカバー13に接続される。ハンドルハウジング12は、モータハウジング11及びギヤカバー13に接続されると共に制御基板41(図4)を収容する基部12a、グリップ部となるハンドル部12b、及びハンドル部12bの前端部と基部12aとを連結する連結部12c、を含む。基部12aの上面には、操作パネル17が設けられる。基部12aの後端部とハンドル部12bの後端部とが互いに接続される。ハンドル部12bには、使用者がモータの駆動、停止を手動で指示可能なトリガスイッチ5が設けられる。トリガスイッチ5の接点部5a(図4)が、ハンドル部12b内に設けられる。ハンドルハウジング12の後端部に、電池パック51(図1及び図5)が後方から着脱可能にスライド装着される。
図6に示すように、操作パネル17には、モード切替スイッチ17aと、モード表示LED17bと、ライト点灯スイッチ17cと、ライト状態表示LED17d、17eと、サイレントモードスイッチ17fと、サイレントモード表示LED17gと、を有する。モード切替スイッチ17aは、作業者が作業機1の動作モードを通常モードと高速モードとの間で切り替えるスイッチである。モード表示LED17bは、作業機1の動作モードを報知する報知部であり、例えば高速モードの場合に点灯し、通常モードの場合に消灯する。ライト点灯スイッチ17cは、被削材に光を照射するLEDライト49(図8)の点灯、消灯を作業者が切り替えるスイッチである。ライト状態表示LED17d、17eは、LEDライト49の点灯状態を報知する報知部である。サイレントモードスイッチ17fは、作業機1の動作モードをサイレントモードにするためのスイッチである。サイレントモード表示LED17gは、例えばサイレントモードの場合に点灯し、それ以外の場合に消灯する。サイレントモードは、モータ6への負荷が所定未満の場合に、インバータ回路43のスイッチング素子Q1~Q6をPWM制御して回転数が一定になるように制御しつつ、モータ6への負荷が所定以上になった場合に、Duty比を増加させることでモータ6の回転数を上昇させたあと、Duty比を一定にしてスイッチング素子Q1~Q6をPWM制御する制御である。
ギヤカバー13は、例えばアルミ等の金属製であり、ハンドルハウジング12に接続される。ギヤカバー13は、モータ6の回転を減速して鋸刃16に伝達する減速機構8(図2)を覆うと共に、鋸刃16の上半分を覆う。保護カバー15は、例えば樹脂成形体であり、鋸刃16の下半分を開閉可能に覆う。先端工具(回転具)としての鋸刃16は、円板状の回転刃であり、モータ6によって回転駆動される。鋸刃16は、ベース30の下面から下方に突出する。
図8は、作業機1の回路ブロック図である。制御部40は、図4に示す制御基板41に搭載される。制御部40は、インバータ回路43の駆動制御等の各種制御を行う。スイッチング回路としてのインバータ回路43は、三相ブリッジ接続されたIGBTやFET等のスイッチング素子Q1~Q6を含み、制御部40の制御に従ってスイッチング動作することで、モータ6のステータコイル6e(U,V,Wの各巻線)に駆動電流を供給し、モータ6を制御する。スイッチング素子Q1~Q3は、ハイサイド(上アーム)側スイッチング素子である。スイッチング素子Q4~Q6は、ローサイド(下アーム)側スイッチング素子である。
温度検出手段としてのサーミスタ47は、スイッチング素子Q1~Q6の近傍に配置される。抵抗Rsは、モータ6に流れる電流(以下「モータ電流」とも表記)の経路に設けられる。制御回路電圧供給回路46は、電池パック51の電圧を制御部40の動作に適した電圧に変換して制御部40に供給する。磁気センサ42は、例えばホール素子又はホールICであり、モータ6の回転位置(ロータ回転位置)に応じた信号を出力する。
図8に示す各種スイッチ17a、17c、17fは、図6に示すモード切替スイッチ17a、ライト点灯スイッチ17c、及びサイレントモードスイッチ17fをまとめたブロックである。LEDライト49は、例えば被削材に光を照射するライトであり、図6に示すライト点灯スイッチ17cがオンされると、演算部としてのマイコン(マイクロコントローラ)34の制御で点灯される。
制御部40において、モータ電流検出回路37は、検出抵抗Rsの両端の電圧によりモータ電流(負荷)を検出し、マイコン34に送信する。スイッチ操作検出回路38は、使用者によるトリガスイッチ5の操作を検出し、マイコン34に送信する。電池パック識別回路39は、電池パック51に設けられた識別抵抗Rbに接続され、電池パック識別信号をマイコン34に送信する。マイコン34は、電池パック識別信号により、電池パック51の定格電圧等を認識する。
回転子位置検出回路35は、磁気センサ42からの信号に基づいてモータ6の回転位置を検出し、マイコン34に送信する。モータ回転数検出回路36は、回転子位置検出回路35からの信号に基づいてモータ6の回転数を検出し、マイコン34に送信する。マイコン34は、回転子位置検出回路35で検出したモータ6の回転位置に応じて、制御信号出力回路45を制御し、インバータ回路43のスイッチング素子Q1~Q6をスイッチング制御(例えばPWM制御)する。マイコン34は、回転子位置検出回路35の検出結果に基づいてモータ6の回転数を演算する。マイコン34は、設定されたモータ6と鋸刃16の減速比に基づいて、回転子位置検出回路35の検出結果から鋸刃16の回転数を検出できる。
インバータ温度検出回路48は、サーミスタ47の出力電圧を基にスイッチング素子Q1~Q6の温度を検出し、マイコン34に送信する。マイコン34は、モータ電流が過電流保護の閾値を超えるとステータコイル6eへの通電を停止する過電流保護機能と、サーミスタ47の出力電圧に基づくスイッチング素子Q1~Q6の温度検出値が温度保護の閾値を超えるとステータコイル6eへの通電を停止する温度保護機能(高温保護機能)と、を有する。
図9は、作業機1のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図である。マイコン34は、スイッチ操作検出回路38の出力信号(トリガ信号)を入力するためのポートTを有する。スイッチ操作検出回路38は、一端が電源ラインに接続されたプルアップ用の抵抗R1を含む。抵抗R1の他端は、トリガスイッチ5の一端に接続される。トリガスイッチ5の他端はグランドに接続される。抵抗R1及びトリガスイッチ5の相互接続部の電圧が、スイッチ操作検出回路38の出力信号となる。スイッチ操作検出回路38は、トリガスイッチ5がオンのときはローレベルの信号を出力し、トリガスイッチ5がオフのときはハイレベルの信号を出力する。
マイコン34は、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wn、Brを有する。ポートUpは、スイッチング素子Q1の制御信号を出力するポートである。ポートUnは、スイッチング素子Q4の制御信号を出力するポートである。ポートVpは、スイッチング素子Q2の制御信号を出力するポートである。ポートVnは、スイッチング素子Q5の制御信号を出力するポートである。ポートWpは、スイッチング素子Q3の制御信号を出力するポートである。ポートWnは、スイッチング素子Q6の制御信号を出力するポートである。ポートBrは、スイッチング素子Q1~Q6にブレーキ用の制御信号を出力するポートである。
マイコン34が記憶し実行する制御プログラムは、互いに独立した駆動制御プログラムとブレーキ制御プログラムとを含む。駆動制御プログラムは、第1出力部としてのポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnからの制御信号(第1制御信号)の出力を制御する第1制御プログラムである。ブレーキ制御プログラムは、第2出力部としてのポートBrからの制御信号(第2制御信号)の出力を制御する第2制御プログラムである。
マイコン34は、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力する制御信号によって、モータ6の正転駆動制御が可能である。マイコン34は、ポートBrから出力する制御信号によって、モータ6のブレーキ制御が可能である。正転駆動制御は、第1制御の一例である。ブレーキ制御は、第2制御の一例である。
制御信号出力回路45のハードウェア構成(回路構成)により、ブレーキ制御は、正転駆動制御に対して優先して実行される。すなわち、マイコン34においてブレーキ制御と正転駆動制御の実行が重複したとき、制御信号出力回路45は、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される制御信号に関わらず、ポートBrから出力されるブレーキ用の制御信号(モータ6を停止させるための信号)をスイッチング素子Q1~Q6の各制御端子(各ゲート)に印加し、モータ6のブレーキ制御が実行されるように構成される。
制御信号出力回路45は、ドライバ回路としてのドライバIC55~57、AND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75を含む。AND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75は、論理回路の一例であり、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される制御信号に対して、ポートBrから出力されるブレーキ用の制御信号を優先してドライバIC55~57に入力するように構成される。換言すれば、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnからのモータ6を駆動させる(第1制御を行う)ための第1制御信号と、ポートBrからのモータ6を減速または停止させる(第2制御を行う)ための第2制御信号とが同時に出力された場合には、ポートBrからの(ブレーキ用の)制御信号の出力パターンと同様の信号がスイッチング素子Q1~Q6へ出力される。論理回路(AND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75)を経てスイッチング素子Q1~Q6へ出力される信号が本発明における第3信号に相当する。AND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75は、第1信号と第2信号とに応じてスイッチング素子Q1~Q6へ第3信号を出力する信号変換部の一例である。すなわち、本願発明における論理回路は信号変換部の一例である。
AND回路61の一方の入力端子は、ポートUpに接続される。AND回路62の一方の入力端子は、ポートVpに接続される。AND回路63の一方の入力端子は、ポートWpに接続される。AND回路61~63の各々の他方の入力端子は、NOT回路75の出力端子に接続される。NOT回路75の入力端子は、ポートBrに接続される。
OR回路71の一方の入力端子は、ポートUnに接続される。OR回路72の一方の入力端子は、ポートVnに接続される。OR回路73の一方の入力端子は、ポートWnに接続される。OR回路71~73の各々の他方の入力端子は、ポートBrに接続される。
AND回路61及びOR回路71の出力端子は、ドライバIC55の入力端子に接続される。AND回路62及びOR回路72の出力端子は、ドライバIC56の入力端子に接続される。AND回路63及びOR回路73の出力端子は、ドライバIC57の入力端子に接続される。AND回路61~63の出力信号は、ドライバIC55~57を介してハイサイド側スイッチング素子であるスイッチング素子Q1~Q3の各制御端子に入力される。OR回路71~73の出力信号は、ドライバIC55~57を介してローサイド側スイッチング素子であるスイッチング素子Q4~Q6の各制御端子に入力される。
ドライバIC55は、AND回路61からの入力信号に応じてスイッチング素子Q1を駆動し、OR回路71からの入力信号に応じてスイッチング素子Q4を駆動する。ドライバIC56は、AND回路62からの入力信号に応じてスイッチング素子Q2を駆動し、OR回路72からの入力信号に応じてスイッチング素子Q5を駆動する。ドライバIC57は、AND回路63からの入力信号に応じてスイッチング素子Q3を駆動し、OR回路73からの入力信号に応じてスイッチング素子Q6を駆動する。
電池パック51が装着され、制御回路電圧供給回路46によって制御部40に電力が供給されると、マイコン34が起動する。マイコン34起動後のモータ6を駆動させる前の状態、すなわち電源投入後のトリガスイッチ5がオフ状態の場合には、全てのポート(Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn、Br)からの出力はローレベルとなっている。トリガスイッチ5がオフからオンになると、制御部40からはモータ6を駆動させるための信号が出力される。具体的には、マイコン34は、トリガスイッチ5がオフからオンになると、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される制御信号(第1制御信号)が(断続的な)ハイレベルの信号(第1駆動信号)となる。具体的には、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnからの第1制御信号を、ハイレベルとローレベルとを交互に切り替えるように出力してインバータ回路43を制御し、モータ6の回転駆動(PWM制御)を開始する。すなわち断続的にハイレベルを出力してモータ6を駆動させる。一方、電源投入後にトリガスイッチ5がオンからオフになっても、マイコン34はポートBrからの信号をローレベルのまま(第2駆動信号)とする。ポートBrから出力されるローレベルの信号は、レベル反転されずにOR回路71~73の各々の他方の入力端子に入力され、NOT回路75でレベル反転されて(ハイレベルに変換されて)AND回路61~63の各々の他方の入力端子に入力される。詳細は後述するが、本実施の形態においては、信号変換部(論理回路)の働きにより、モータ6を駆動させるためには、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnからの信号を(断続的に)ハイレベルにするとともに、ポートBrからの信号をローレベルとする必要がある。すなわち、本発明における「モータ6を駆動させるための信号」は、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される断続的なハイレベルの信号(第1駆動信号)を含む。また、本発明における「モータ6を駆動させるための信号」は、ポートBrから出力されるローレベルの信号(第2駆動信号)を含む。モータ6が駆動している状態でトリガスイッチ5への操作を解除する、すなわちトリガスイッチ5がオンからオフになると、マイコン34はポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnからの信号(第1制御信号)をローレベル(第1停止信号)にするとともに、ポートBrから出力される制御信号(第2制御信号)をローレベルからハイレベルの信号(第2停止信号)へと切り替える。これら第1停止信号と第2停止信号は、「モータを停止させるための信号」である。ポートBrから出力されるハイレベルの信号は、レベル反転されずにOR回路71~73の各々の他方の入力端子に入力され、NOT回路75でレベル反転されて(ローレベルに変換されて)AND回路61~63の各々の他方の入力端子に入力される。
AND回路61~63の各々は、他方の入力端子にハイレベルの信号が入力されると、一方の入力端子へ入力される信号レベルがハイレベルになった場合にハイレベルの信号を出力する。OR回路71~73は、他方の入力端子にローレベルの信号が入力されると、一方の入力端子へ入力される信号レベルと同じレベルの信号を出力する。また、AND回路61~63の各々は、他方の入力端子にローレベルの信号が入力されると、一方の入力端子の信号レベルに関わらず、ローレベルの信号を出力する。OR回路71~73は、他方の入力端子にハイレベルの信号が入力されると、一方の入力端子の信号レベルに関わらず、ハイレベルの信号を出力する。すなわちトリガスイッチ5がオフになると、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnの出力信号(第1制御信号)のレベルに関わらず、AND回路61~63とOR回路71~73は、ポートBrから入力される信号(一部がレベル反転された第2制御信号)と同じレベルの信号を出力する。
このように、トリガスイッチ5がオフになってマイコン34がポートBrからハイレベルの信号を出力すると、AND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75による論理演算により、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される制御信号に関わらず、AND回路61~63からドライバIC55~57を介してスイッチング素子Q1~Q3の各制御端子のローレベルの信号が印加され、OR回路71~73からドライバIC55~57を介してスイッチング素子Q4~Q6の各制御端子にハイレベルの信号が印加される。これにより、ハイサイド側のスイッチング素子Q1~Q3はオフ、ローサイド側のスイッチング素子Q4~Q6はオンとなり、スイッチング素子Q4~Q6が短絡され、モータ6に電気ブレーキがかけられる。
マイコン34は、トリガスイッチ5がオンのときは、ポートBrの電圧レベルをローレベルとする。これにより、NOT回路75を介してAND回路61~63の他方の入力端子にはハイレベルの信号が入力され、OR回路71~73の他方の入力端子にはローレベルの信号が入力される。この場合、AND回路61~63の各々の出力信号のレベルは、ポートUp、Vp、Wpの出力信号のレベルと一致する。また、OR回路71~73の各々の出力信号のレベルは、ポートUn、Vn、Wnの出力信号のレベルと一致する。したがって、トリガスイッチ5がオンのときはポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される制御信号によりインバータ回路43が制御され、モータ6の駆動が制御される。
図10は、図9のAND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75の具体構成例を示す回路図である。
AND回路61は、ダイオードD1、D2、及び抵抗R3を含む。抵抗R3は、プルアップ抵抗であり、一端が電源ラインに接続される。抵抗R3の他端は、ダイオードD1、D2のアノードに接続される。ダイオードD1のカソードは、ポートUpに接続される。ダイオードD2のカソードは、NOT回路75の出力端子に接続される。
AND回路62は、ダイオードD3、D4、及び抵抗R4を含む。抵抗R4は、プルアップ抵抗であり、一端が電源ラインに接続される。抵抗R4の他端は、ダイオードD3、D4のアノードに接続される。ダイオードD3のカソードは、ポートVpに接続される。ダイオードD4のカソードは、NOT回路75の出力端子に接続される。
AND回路63は、ダイオードD5、D6、及び抵抗R5を含む。抵抗R5は、プルアップ抵抗であり、一端が電源ラインに接続される。抵抗R5の他端は、ダイオードD5、D6のアノードに接続される。ダイオードD5のカソードは、ポートWpに接続される。ダイオードD6のカソードは、NOT回路75の出力端子に接続される。
AND回路61において、ダイオードD1、D2の少なくとも一方のカソードの電圧レベルがローレベルの場合、ダイオードD1、D2の少なくとも一方が導通状態となり、抵抗R3での電圧降下により、ダイオードD1、D2のアノードの電圧レベル、すなわちAND回路61の出力電圧のレベルがローレベルとなる。ダイオードD1、D2の双方のカソードの電圧レベルがハイレベルの場合、ダイオードD1、D2は遮断状態となり、抵抗R3による電圧降下は発生せず、ダイオードD1、D2のアノードの電圧レベル、すなわちAND回路61の出力電圧のレベルがハイレベルとなる。AND回路62、63も、AND回路61と同様に動作する。
OR回路71は、ダイオードD7、D8、及び抵抗R6を含む。抵抗R6は、プルダウン抵抗であり、一端がグランドに接続される。抵抗R6の他端は、ダイオードD7、D8のカソードに接続される。ダイオードD7のアノードは、ポートUnに接続される。ダイオードD8のアノードは、ポートBrに接続される。
OR回路72は、ダイオードD9、D10、及び抵抗R7を含む。抵抗R7は、プルダウン抵抗であり、一端がグランドに接続される。抵抗R7の他端は、ダイオードD9、D10のカソードに接続される。ダイオードD9のアノードは、ポートVnに接続される。ダイオードD10のアノードは、ポートBrに接続される。
OR回路73は、ダイオードD11、D12、及び抵抗R8を含む。抵抗R8は、プルダウン抵抗であり、一端がグランドに接続される。抵抗R8の他端は、ダイオードD11、D12のカソードに接続される。ダイオードD11のアノードは、ポートWnに接続される。ダイオードD12のアノードは、ポートBrに接続される。
OR回路71において、ダイオードD7、D8の少なくとも一方のアノードの電圧レベルがハイレベルの場合、ダイオードD7、D8の少なくとも一方が導通状態となり、抵抗R6での電圧降下により、ダイオードD7、D8のカソードの電圧レベル、すなわちOR回路71の出力電圧のレベルがハイレベルとなる。ダイオードD7、D8の双方のアノードの電圧レベルがローレベルの場合、ダイオードD7、D8は遮断状態となり、抵抗R6による電圧降下は発生せず、ダイオードD7、D8のカソードの電圧レベル、すなわちOR回路71の出力電圧のレベルがローレベルとなる。OR回路72、73も、OR回路71と同様に動作する。
NOT回路75は、スイッチング素子Q7及び抵抗R9を含む。抵抗R9は、プルアップ抵抗であり、一端が電源ラインに接続される。抵抗R9の他端は、スイッチング素子Q7のドレインに接続される。スイッチング素子Q7のソースは、グランドに接続される。スイッチング素子Q7の制御端子、すなわちNOT回路75の入力端子は、ポートBrに接続される。スイッチング素子Q7のドレインが、NOT回路75の出力端子となる。ポートBrの出力信号がハイレベルの場合、スイッチング素子Q7はオンであり、NOT回路75の出力信号はローレベルとなる。ポートBrの出力信号がローレベルの場合、スイッチング素子Q7はオフであり、NOT回路75の出力信号はハイレベルとなる。
図11は、マイコン34によるブレーキ制御の第1例のフローチャートである。マイコン34は、トリガスイッチ5がオフの場合(S1のYES)、ポートBrからハイレベルの信号を出力してモータ6のブレーキ制御を行う(S2)。マイコン34は、トリガスイッチ5がオンの場合(S1のNO)、ポートBrからローレベルの信号を出力してモータ6のブレーキ制御を解除する(S3)。
図12は、マイコン34によるブレーキ制御の第2例のフローチャートである。マイコン34は、トリガスイッチ5がオフの場合(S5のYES)、ポートBrからハイレベルの信号を出力してモータ6のブレーキ制御を行う(S6)。マイコン34は、鋸刃16の回転が停止していない場合(S7のNO)、モータ6のブレーキ制御を継続する(S6)。マイコン34は、鋸刃16の回転が停止した場合(S7のYES)、あるいはトリガスイッチ5がオンの場合(S5のNO)、ポートBrからローレベルの信号を出力してモータ6のブレーキ制御を解除する(S8)。
図11及び図12のいずれの制御においても、トリガスイッチ5のターンオフのタイミングに対して、ポートBrからハイレベルの信号を出力するタイミングを遅延させてもよい。
図11及び図12のフローチャートを比較すると、図12では、図11と比較して、ブレーキ制御の実行中に鋸刃16の回転が停止した場合にポートBrからローレベルの信号を出力してモータ6のブレーキ制御を解除する処理が追加されている。これによれば、鋸刃16の回転が停止した後に何らかの要因でハイサイド側のスイッチング素子Q1~Q3のいずれかがオンした場合にローサイド側のスイッチング素子Q4~Q6との貫通を抑制でき、誤動作による悪影響が抑制される。
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
(1) ブレーキ制御(第2制御)が駆動制御(第1制御)よりも優先して実行されるように構成した。すなわち、ブレーキ制御と駆動制御が同時に実行されたとしても、モータ6は駆動制御によって制御されず、ブレーキ制御によって制御されるように構成される。より具体的には、トリガスイッチ5がオフになってマイコン34がポートBrからブレーキ用の制御信号としてハイレベルの信号を出力すると、AND回路61~63、OR回路71~73、及びNOT回路75による論理演算により、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力される制御信号に関わらず、AND回路61~63からドライバIC55~57を介してスイッチング素子Q1~Q3の各制御端子のローレベルの信号が印加され、OR回路71~73からドライバIC55~57を介してスイッチング素子Q4~Q6の各制御端子にハイレベルの信号が印加される。これにより、スイッチング素子Q1~Q3はオフ、スイッチング素子Q4~Q6はオン(短絡)となり、モータ6に電気ブレーキ(短絡ブレーキ)がかけられる。したがって、誤動作によりマイコン34がポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから意図しない信号を出力した場合であっても、ポートBrからのハイレベルの信号(第2停止信号)によりモータ6のブレーキ制御が可能となり、マイコン34の誤動作による悪影響が抑制される。ポートBrからの信号出力の制御は、図11又は図12に示すようなシンプルな制御となるため、ポートBrからの信号出力に関する誤動作のリスクは抑制される。特に、本実施の形態においては、駆動制御よりもブレーキ制御が優先されて実行されるように構成されているので、意図せずモータ6が駆動して無駄にエネルギーを消費する状態になってしまうことを抑制することができる。
(2) 制御部が、第1出力部から第1信号を出力する第1制御と、第2出力部から第2信号を出力する第2制御とを実行可能であり、信号変換部(論理回路)が、第1信号と第2信号に応じて第3信号をスイッチング素子に出力するように構成されている。共通のインバータ回路43(共通のスイッチング素子Q1~Q6)を使用した正転駆動制御とブレーキ制御の各制御信号をマイコン34の別々のポートから出力する構成のため、マイコン34内のプログラムを出力部別に組むことができる。これによって誤動作の恐れを抑制できる。また、マイコン34は、別ポートによるブレーキ制御が不要な製品に対しても、ポートBrを閉じる(使用しない)だけで対応可能となり、マイコン34のプログラムを変更せずに対応可能となる。これによって、本願制御部(制御回路)を様々な作業機に適用することができる。また、正転駆動制御とブレーキ制御で別の回路(別のスイッチング素子)を用いる場合と比較して、素子共通化により回路構成を簡素化でき、安価に製造できる。
(3) マイコン34が記憶し実行する制御プログラムは、互いに独立した駆動制御プログラムとブレーキ制御プログラムとを含み、駆動制御プログラムによりポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnからの制御信号の出力を制御し、ブレーキ制御プログラムによりポートBrからの制御信号の出力を制御する。このため、仮に駆動制御プログラムに誤動作の原因が含まれていても、ブレーキ制御プログラムの動作には影響しない。よって、ポートBrからのハイレベルの信号によるモータ6のブレーキ制御は確実に実行でき、マイコン34の誤動作による悪影響が抑制される。また、駆動制御プログラムとブレーキ制御プログラムを別々にすることで、プログラムの初期確認作業やメンテナンスが容易となり、誤動作のリスクを抑制できる。なお、マイコン34は、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnから出力する制御信号に基づいてモータ6のブレーキ制御を行う機能を有してもよいし、有さなくてもよい。すなわち、駆動制御プログラムは、ブレーキ制御に係る記述を含んでもよいし、含まなくてもよい。駆動制御プログラムがブレーキ制御を含まないことで、制御構成(プログラム)が複雑化するという課題を解決できるが、含んでいたとしても作業者の意図しない制御部の動作を抑制可能という効果を奏することができる。
(4) 正転駆動制御に用いるポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnと、ブレーキ制御に用いるポートBrと、を単一のマイコン34が有する構成のため、部品点数の増大を抑制できる。
(5) 単一のポートBrからのハイレベルの信号をレベル反転せずにOR回路71~73の各々の他方の入力端子に入力し、NOT回路75でレベル反転して(ローレベルに変換して)AND回路61~63の各々の他方の入力端子に入力する構成のため、マイコン34のポート数を節約できる。
(実施の形態2) 図13は、本発明の実施の形態2に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図である。図13の構成は、図9の構成と比較して、マイコン34がマイコン34Aに替わり、制御信号出力回路45が制御信号出力回路45Aに替わったものである。マイコン34Aは、マイコン34にポートBr1を追加したものである。制御信号出力回路45Aは、制御信号出力回路45のNOT回路75を無くし、AND回路61~63の他方の入力端子をポートBr1に接続したものである。
マイコン34Aは、トリガスイッチ5がオフになると、ブレーキ用の制御信号として、ポートBrからハイレベルの信号を出力し、ポートBr1からローレベルの信号を出力する。本実施の形態のその他の点は、実施の形態1と同様である。本実施の形態では、実施の形態1のようにポートBrからの信号をNOT回路75でレベル変換してAND回路61~63の他方の入力端子に入力することに替えて、ポートBr1からポートBrとは異なるレベルの信号を出力する構成としている。これによりNOT回路75を省略し、NOT回路75による遅延を回避できると共に、部品点数を抑制できる。ポート数が足りる場合には、本実施の形態の構成を採用することで上記のメリットを享受できる。また、ブレーキ制御時にスイッチング素子をPWM制御することでブレーキ力(制動力)を調整する技術は周知であるが、本願発明においては、ポートBr1からの信号出力を契機としてポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wn(第1制御側)からの信号経路を遮断しつつ、ポートBrからPWM(Pulse Width Modulation)信号を出力するように構成することでブレーキ力を調整可能にしてもよい。この場合、ポートBrはPWM信号が出力可能なポートとする必要があるが、ポートBr1はPWM信号を出力できないポートでもよい。
(実施の形態3) 図14は、本発明の実施の形態3に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図である。図14の構成は、図13の構成と比較して、マイコン34Aが第1マイコン34B及び第2マイコン34Cに替わったものである。スイッチ操作検出回路38の出力信号は、第1マイコン34B及び第2マイコン34Cの双方のポートTに入力される。第1マイコン34Bは、マイコン34AからポートBr、Br1を無くしたものであって、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnを有し、駆動制御プログラムを記憶し実行する。第2マイコン34Cは、ポートBr、Br1を有し、ブレーキ制御プログラムを記憶し実行する。本実施の形態のその他の点は、実施の形態2と同様である。本実施の形態によれば、単一のマイコンで必要なポート数を確保できない場合にも好適に対応できる。
(実施の形態4) 図15は、本発明の実施の形態4に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図である。図15の構成は、図9の構成と比較して、マイコン34がマイコン34Dに替わり、NOT回路75の入力端子及びOR回路71~73の各々の他方の入力端子の接続先がポートBrからスイッチ操作検出回路38の出力端子に替わったものである。マイコン34Dは、マイコン34からポートBrを無くしたものであって、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnを有し、駆動制御プログラムを記憶し実行する。
本実施の形態では、スイッチ操作検出回路38の出力端子が第2出力部の例示となり、トリガスイッチ5がオフのときにスイッチ操作検出回路38が出力するハイレベルの信号、すなわちトリガスイッチ5から出力される信号(モータ6の停止を指示する信号)が、ブレーキ用の制御信号(第2停止信号)となる。本実施の形態のその他の点は、実施の形態1と同様である。本実施の形態によれば、ソフトウェアに依存せずに、トリガスイッチ5のオフに応じたブレーキ制御が可能となる。すなわち、制御部を介さずに信号変換部(論理回路)へモータ6の回転速度を低下させるための信号(ブレーキ制御用の信号)を出力できるため、ソフトウェアに不具合が生じた場合でもモータ6を減速、または停止させることができる。また、ブレーキ制御プログラムが不要となるため、マイコン容量を小さくできる。
(実施の形態5) 図16は、本発明の実施の形態5に係る作業機のブレーキ制御に係る構成を示す回路ブロック図である。図16の構成は、図9の構成と比較して、マイコン34がマイコン34Eに替わり、センサ検出回路76及びセンサ77が追加され、NOT回路75の入力端子及びOR回路71~73の各々の他方の入力端子の接続先がポートBrからセンサ検出回路76の出力端子に替わったものである。マイコン34Eは、マイコン34からポートBrを無くす一方で、センサ検出回路76の出力信号(外部信号)を入力するためのポートSを追加したものである。マイコン34Eは、ポートUp、Un、Vp、Vn、Wp、Wnを有し、駆動制御プログラムを記憶し実行する。
センサ77は、例えばユーザが作業機の外部に任意に準備した回路であり、ここでは任意に設定した駆動可能条件が満たされている場合にオンとなり、満たされていない場合にオフとなるスイッチである。センサ検出回路76は、一端が電源ラインに接続されたプルアップ用の抵抗R2を含む。抵抗R2の他端は、センサ77の一端に接続される。センサ77の他端はグランドに接続される。抵抗R2及びセンサ77の相互接続部の電圧が、センサ検出回路76の出力信号となる。センサ検出回路76は、センサ77がオンのときはローレベルの信号を出力し、センサ77がオフのときはハイレベルの信号を出力する。
本実施の形態では、センサ検出回路76(の出力端子)が第2出力部の例示となり、センサ77がオフのときにセンサ検出回路76が出力するハイレベルの信号、すなわち任意に設定したモータの駆動可能条件が満たされていないことを示す信号が、ブレーキ用の制御信号となる。本実施の形態のその他の点は、実施の形態1と同様である。本実施の形態によれば、ユーザが任意に設定した条件でブレーキ用の制御信号を作業機外部から入力することでモータ6のブレーキ制御が可能となり、利便性が高められる。
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
実施の形態では第1制御が正転駆動制御、第2制御がブレーキ制御である場合を示したが、第1制御と第2制御はこれらに限定されない。本発明は、任意の2つの制御がある作業機において、一方の制御を他方の制御に対して優先させたい場合に広く適用できる。制御の例としては、モータへの負荷が変動した場合でも回転数を所定値に維持するようにスイッチング素子をPWM制御する定速度制御や、モータに流れる電流が所定値を超えないようにPWM制御する定電流制御、上述したサイレントモードなどの駆動制御のほか、制動力の大きい強ブレーキや制動力の小さい弱ブレーキなど、モータに対する制動の仕方が異なるブレーキ制御も含まれる。また、実施の形態では駆動制御よりもブレーキ制御が優先されるように構成されていたが、複数の駆動制御の中で優先順位を設けてもよいし、異なるブレーキ制御の中で優先順位を設けてもよい。例えばトリガスイッチのオフ時における通常ブレーキと異常状態発生時の強ブレーキが同時に実行された場合には、強ブレーキが優先されるように構成してもよい。本発明の作業機は、実施の形態で例示した携帯用丸鋸に限定されず、携帯用丸鋸以外の作業機であってもよい。
1…作業機(携帯用丸鋸)、5…トリガスイッチ、5a…接点部、6…モータ、6a…出力軸、6b…ロータコア、6c…ロータマグネット(永久磁石)、6d…ステータコア、6e…ステータコイル、8…減速機構、10…本体、11…モータハウジング、12…ハンドルハウジング、12a…基部、12b…ハンドル部、12c…連結部、13…ギヤカバー、15…保護カバー、16…鋸刃(回転具)、17…操作パネル、17a…モード切替スイッチ(モード切替部)、17b…モード表示LED、17c…ライト点灯スイッチ、17d,17e…ライト状態表示LED、17f…サイレントモードスイッチ、17g…サイレントモード表示LED、20…傾動支持機構、25…揺動支持機構(切込深さ調整機構)、30…ベース、34,34A,34D,34E…マイコン(マイクロコントローラ)、34B…第1マイコン(第1マイクロコントローラ)、34C…第2マイコン(第2マイクロコントローラ)、35…回転子位置検出回路、36…モータ回転数検出回路、37…モータ電流検出回路、38…スイッチ操作検出回路、39…電池パック識別回路、40…制御部(コントローラ)、41…制御基板、42…磁気センサ、43…インバータ回路(スイッチング回路)、45,45A…制御信号出力回路、47…サーミスタ(温度検出素子)、48…インバータ温度検出回路、49…LEDライト、51…電池パック、55~57…ドライバIC(ドライバ回路)、61~63…AND回路、71~73…OR回路、75…NOT回路、76…センサ出力検出回路、77…センサ、D1~D12…ダイオード、Q1~Q7…スイッチング素子、Rb…識別抵抗、Rs…検出抵抗、R1~R9…抵抗。

Claims (11)

  1. モータと、
    前記モータを制御するよう構成されたスイッチング素子と、
    前記モータを駆動・停止させるための第1制御信号を出力する第1出力部、第2制御信号を出力する第2出力部を有する制御部と、
    前記第1出力部と前記第2出力部に接続される信号変換部と、を有し、
    前記信号変換部は、前記第1制御信号と前記第2制御信号に応じて第3制御信号を前記スイッチング素子に出力する、作業機。
  2. 作業者によって操作されるトリガスイッチを有し、
    前記制御部は、前記トリガスイッチがオフされると、前記第1出力部及び前記第2出力部から前記モータを停止させるための前記第1制御信号及び前記第2制御信号をそれぞれ出力する、請求項1に記載の作業機。
  3. 前記制御部は、前記第1出力部と前記第2出力部を持つマイクロコントローラを有し、
    前記マイクロコントローラは、前記トリガスイッチがオフされると前記モータを停止させるための前記第1制御信号及び前記第2制御信号を出力する、請求項2に記載の作業機。
  4. 前記制御部は、前記第1出力部を有する第1マイクロコントローラと、前記第2出力部を有する第2マイクロコントローラと、を別々に有し、
    前記第1マイクロコントローラ及び前記第2マイクロコントローラは、前記トリガスイッチがオフされると前記モータを停止させるための前記第1制御信号及び前記第2制御信号を出力する、請求項2に記載の作業機。
  5. 前記制御部は、前記第1出力部を持つマイクロコントローラと、前記第2出力部としてのスイッチ操作検出回路とを有し、
    前記マイクロコントローラ及び前記スイッチ操作検出回路は、前記トリガスイッチがオフされると前記モータを停止させるための前記第1制御信号及び前記第2制御信号を出力する、請求項2に記載の作業機。
  6. 前記信号変換部は、前記第1制御信号及び前記第2制御信号のいずれかが前記モータを停止させる信号である場合には、前記第3制御信号を前記モータを停止させる信号とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の作業機。
  7. 前記信号変換部と前記スイッチング素子との間に、前記第3制御信号を受け、前記スイッチング素子のオン・オフを制御するドライバ回路を有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の作業機。
  8. 前記スイッチング素子は、ハイサイド側スイッチング素子と、ローサイド側スイッチング素子とを含む、6つのスイッチング素子からなり、
    前記信号変換部は、前記第1制御信号と前記第2制御信号との論理演算を行うAND回路とOR回路とを含み、
    前記AND回路の出力信号が前記ドライバ回路を介して前記ハイサイド側スイッチング素子と前記ローサイド側スイッチング素子の一方に入力され、前記OR回路の出力信号が前記ドライバ回路を介して前記ハイサイド側スイッチング素子と前記ローサイド側スイッチング素子の他方に入力される、請求項7に記載の作業機。
  9. 前記第2制御信号が前記モータを停止させる信号である場合、前記第2制御信号はハイレベルの信号であり、
    前記ハイレベルの信号は、レベル反転されずに前記OR回路に入力され、レベル反転されて前記AND回路に入力される、請求項8に記載の作業機。
  10. 前記第2出力部は、前記第2制御信号として、ハイレベル・ローレベルの異なる2つの信号を出力し、前記モータを停止させる場合には、前記OR回路にハイレベルの信号、前記AND回路にローレベルの信号を出力し、前記モータを駆動させる場合には、前記OR回路にローレベルの信号、前記AND回路にハイレベルの信号を出力する、請求項8に記載の作業機。
  11. 第2制御信号が前記モータを停止させる信号である場合、前記ローサイド側スイッチング素子を短絡させる請求項8に記載の作業機。
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