[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2021191110A - 電動作業機 - Google Patents

電動作業機 Download PDF

Info

Publication number
JP2021191110A
JP2021191110A JP2020094309A JP2020094309A JP2021191110A JP 2021191110 A JP2021191110 A JP 2021191110A JP 2020094309 A JP2020094309 A JP 2020094309A JP 2020094309 A JP2020094309 A JP 2020094309A JP 2021191110 A JP2021191110 A JP 2021191110A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
braking
state
kickback
brake
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2020094309A
Other languages
English (en)
Inventor
教定 薮口
Norisada Yabuguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Makita Corp
Original Assignee
Makita Corp
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Makita Corp filed Critical Makita Corp
Priority to JP2020094309A priority Critical patent/JP2021191110A/ja
Priority to US17/331,037 priority patent/US12042951B2/en
Priority to CN202110581656.7A priority patent/CN113746380A/zh
Priority to DE102021113672.5A priority patent/DE102021113672A1/de
Publication of JP2021191110A publication Critical patent/JP2021191110A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27GACCESSORY MACHINES OR APPARATUS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; TOOLS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; SAFETY DEVICES FOR WOOD WORKING MACHINES OR TOOLS
    • B27G19/00Safety guards or devices specially adapted for wood saws; Auxiliary devices facilitating proper operation of wood saws
    • B27G19/02Safety guards or devices specially adapted for wood saws; Auxiliary devices facilitating proper operation of wood saws for circular saws
    • B27G19/04Safety guards or devices specially adapted for wood saws; Auxiliary devices facilitating proper operation of wood saws for circular saws for manually-operated power-driven circular saws
    • 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
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/22Safety devices specially adapted for cutting machines
    • B26D7/24Safety devices specially adapted for cutting machines arranged to disable the operating means for the cutting member
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27BSAWS FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL; COMPONENTS OR ACCESSORIES THEREFOR
    • B27B5/00Sawing machines working with circular or cylindrical saw blades; Components or equipment therefor
    • B27B5/29Details; Component parts; Accessories
    • B27B5/38Devices for braking the circular saw blade or the saw spindle; Devices for damping vibrations of the circular saw blade, e.g. silencing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H02K7/145Hand-held machine tool
    • 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
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • 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
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/24Arrangements for stopping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)

Abstract

【課題】キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮し、更に、使用者が操作部を操作するのを止める時には、モータ回転数が低下することにより発生する使用者への反動を低減する。【解決手段】電動作業機は、モータと操作部と制御部とキックバック検出部とを備える。操作部は、使用者により操作される。制御部は、操作部が操作されるとモータを回転させる。キックバック検出部は、当該電動作業機が作業対象から跳ね返されるキックバックを検出する。制御部は、第1制動制御と第2制動制御とを実行する。第1制動制御は、キックバックを検出した場合に、モータに対して第1制動力を発生させる。第2制動制御は、操作状態から非操作状態へ変化した場合に、モータに対して第1制動力より弱い第2制動力を発生させる。【選択図】図1

Description

本開示は、電動作業機に関する。
特許文献1には、電動作業機が作業対象から跳ね返されるキックバックを検出すると、電動作業機への電力供給を停止する技術が記載されている。
特公平1−6898号公報
電動作業機の刃物が回転している時にモータにブレーキをかけると、ブレーキをかけない場合に比べて早く刃物の回転を停止させることができる一方で、使用者への反動を大きくしてしまう。この反動は、回転数が高い程、高くなる。キックバックが発生した場合には、電動作業機のモータ回転を即座に停止させることが望ましい。しかし、キックバックが発生していない場合には、電動作業機のモータ回転を即座に停止させないようにすることが望ましい。
本開示は、キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮し、更に、使用者がモータを回転させる操作スイッチをオフした時には、モータ回転が停止するまでの時間を長くすることで、使用者への反動を低減することを目的とする。
本開示の一態様は、電動作業機であって、モータと、操作部と、制御部と、キックバック検出部とを備える。
操作部は、使用者により操作されるように構成される。制御部は、操作部が操作されると、モータを回転させるように構成される。
キックバック検出部は、当該電動作業機が作業対象から跳ね返されるキックバックを検出するように構成される。制御部は、第1制動制御と第2制動制御とを実行する。
第1制動制御は、キックバック検出部によりキックバックを検出した場合に、モータに対してモータの回転を停止させるための第1制動力を発生させる。第2制動制御は、操作部が操作されている操作状態から操作部が操作されていない非操作状態へ変化した場合に、モータに対して第1制動力より弱い第2制動力を発生させる。
このように構成された本開示の電動作業機は、キックバックが発生した場合には、第1制動力を発生させることによりモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができる。また、本開示の電動作業機は、使用者が操作部を操作するのを止めると、キックバックが発生した場合よりも弱い制動力を発生させることにより、モータ回転数が低下することにより発生する反動を低減することができる。以上より、本開示の電動作業機は、キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができるとともに、使用者が操作部を操作するのを止める時には、モータ回転数が低下することにより発生する使用者への反動を低減することができる。
本開示の一態様では、モータは3相ブラシレスモータであり、更に、複数のスイッチング素子を有して、モータへ3相交流電流を供給するインバータを備えるようにしてもよい。そして第1制動制御は、モータのモータ回転角度に応じて、複数のスイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第1制動力を発生させるようにしてもよい。さらに第2制動制御は、モータのモータ回転角度に応じて、複数のスイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第2制動力を発生させるようにしてもよい。そして、第1制動制御が複数のスイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えるときのモータ回転角度と、第2制動制御が複数のスイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えるときのモータ回転角度とは互いに異なるようにしてもよい。
本開示の一態様では、第1制動制御は、予め設定された基準タイミングから予め設定された第1ブレーキ遅延角度だけモータが回転したタイミングで複数のスイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第1制動力を発生させるようにしてもよい。また第2制動制御は、基準タイミングから予め設定された第2ブレーキ遅延角度だけモータが回転したタイミングで複数のスイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第2制動力を発生させるようにしてもよい。そして第2ブレーキ遅延角度は、第1ブレーキ遅延角度より大きいようにしてもよい。
本開示の一態様では、第1制動制御は、少なくとも3相短絡ブレーキを利用して第1制動力を発生させ、第2制動制御は、少なくとも2相短絡ブレーキを利用して第2制動力を発生させるようにしてもよい。
本開示の一態様では、第1制動制御は、3相ブラシレスモータの3相のうち3相に電流を流すことによりモータに対する制動力を発生させる3相ブレーキ期間の割合が、第2制動部より大きく、第2制動制御は、3相ブラシレスモータの3相のうち2相に電流を流すことにより制動力を発生させる2相ブレーキ期間の割合が、第1制動制御より大きいようにしてもよい。
本開示の一態様では、第1制動制御は、3相ブラシレスモータの3相のうち2相に電流を流すことによりモータに対する制動力を発生させる2相ブレーキ期間の割合が、第2制動制御より大きく、第2制動制御は、3相ブラシレスモータの3相の全てに電流を流さないことによって動力を発生させるオフブレーキ期間の割合が、第1制動制御より大きいようにしてもよい。
本開示の別の態様は、電動作業機であって、モータと、操作部と、制御部と、キックバック検出部とを備える。制御部は、第3制動制御と、第4制動制御とを実行する。
第3制動制御は、キックバック検出部によりキックバックを検出した直後に、モータに対してモータの回転を停止させるための制動力を発生させる。第4制動制御は、操作部が操作されている操作状態から操作部が操作されていない非操作状態へ変化した場合に、予め設定された待機時間が経過した後に、制動力を発生させる。
このように構成された本開示の電動作業機は、キックバックが発生した場合には、その直後に制動力を発生させることによりモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができる。また、本開示の電動作業機は、使用者が操作部を操作するのを止めると、待機時間が経過した後に制動力を発生させることにより、モータ回転数の急激な低下を抑制し、モータ回転数が低下することにより発生する反動を低減することができる。以上より、本開示の電動作業機は、キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができるとともに、使用者が操作部を操作するのを止める時には、モータ回転数が低下することにより発生する使用者への反動を低減することができる。
本開示の更に別の態様は、電動作業機であって、モータと、操作部と、制御部と、キックバック検出部とを備える。制御部は、第5制動制御と、第6制動制御とを実行する。
第5制動制御は、キックバック検出部によりキックバックを検出した直後に、モータに対してモータの回転を停止させるための制動力を発生させる。第6制動制御は、操作部が操作されている操作状態から操作部が操作されていない非操作状態へ変化した場合に、モータのモータ回転数が予め設定された所定回転数以下になった後に、制動力を発生させる。
このように構成された本開示の電動作業機は、キックバックが発生した場合には、その直後に制動力を発生させることによりモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができる。また、本開示の電動作業機は、使用者が操作部を操作するのを止めると、モータの回転数が所定回転数以下になった後に制動力を発生させることにより、モータ回転数の急激な低下を抑制し、モータ回転数が低下することにより発生する反動を低減することができる。以上より、本開示の電動作業機は、キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができるとともに、使用者が操作部を操作するのを止める時には、モータ回転数が低下することにより発生する使用者への反動を低減することができる。
電動作業機の全体構成を示す斜視図である。 電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 トリガオフ時ブレーキ処理が実行されるときにおけるモータ回転数の変化を示すタイミングチャートである。 キックバック時ブレーキ処理が実行されるときにおけるモータ回転数の変化を示すタイミングチャートである。 第1実施形態の作業機制御処理を示すフローチャートである。 トリガオフ時ブレーキ処理を示すフローチャートである。 第1実施形態のブレーキパターンテーブルを示す図である。 キックバック時ブレーキ処理を示すフローチャートである。 第1実施形態のトリガオフ時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号等の変化を示すタイミングチャートである。 第1実施形態のトリガオフ時ブレーキ処理の実行時における電流経路を示す図である。 第1実施形態のキックバック時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号等の変化を示すタイミングチャートである。 第1実施形態の2相ブレーキ期間および3相ブレーキ期間を示す図である。 第2実施形態のブレーキパターンテーブルを示す図である。 第2実施形態のトリガオフ時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号等の変化を示すタイミングチャートである。 第2実施形態のトリガオフ時ブレーキ処理の実行時における電流経路を示す図である。 第2実施形態のキックバック時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号等の変化を示すタイミングチャートである。 第2実施形態の2相ブレーキ期間およびオフブレーキ期間を示す図である。 第3実施形態の作業機制御処理を示すフローチャートである。 第3実施形態のフリーラン処理を示すフローチャートである。 第3実施形態のフリーラン処理の実行時におけるモータ回転数の変化を示すタイミングチャートである。 第4実施形態のフリーラン処理を示すフローチャートである。 第4実施形態のフリーラン処理の実行時におけるモータ回転数の変化を示すタイミングチャートである。 3相短絡ブレーキの実行時におけるホールセンサ信号等の変化を示すタイミングチャートである。
[第1実施形態]
以下に本開示の第1実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の電動作業機1は、図1に示すように、被加工部材の切断を主目的として使用されるマルノコである。
電動作業機1は、ベース2と、本体部3とを備える。ベース2は、被加工部材の切断作業を行う際に切断対象の被加工部材の上面に接触する略矩形状の部材である。本体部3は、ベース2の上面側に配置されている。
本体部3は、円形のノコ刃4と、ノコ刃ケース5と、カバー6とを備える。ノコ刃4は、本体部3における切断進行方向の右側に配置されている。ノコ刃ケース5は、ノコ刃4の上側における略半周の範囲の周縁を内部に収容して覆うように形成されている。
カバー6は、ノコ刃4の下側における略半周の範囲の周縁を覆うように形成されている。カバー6は開閉式であり、図1はカバー6が閉じられた状態を示している。カバー6は、被加工部材の切断時に電動作業機1を切断進行方向に移動させることにより、ノコ刃4の回転中心を中心として図1における反時計回り方向に回転して徐々に開かれていく。これにより、ノコ刃4が露出され、その露出部分が被加工部材に切り込まれて行く。
本体部3における左側には、略円筒状のモータケース7が設置されている。このモータケース7の内部に、電動作業機1の駆動源であるモータ11が収容されている。なお、モータ11は、図1に示されておらず、図2に示されている。
モータケース7とノコ刃4との間には、図示しないギヤ機構が収容されている。モータ11が回転すると、その回転がギヤ機構を介してノコ刃4へ伝達され、ノコ刃4が回転する。
本体部3における上側には、電動作業機1の使用者により把持されるハンドル8が配置されている。ハンドル8は、本体部3の上側においてアーチ状に取り付けられている。すなわち、ハンドル8は、一端が本体部3における切断進行方向の後端側に固定され、他端がその後端よりも切断進行方向の前方側に固定されている。
ハンドル8には、トリガ9が取り付けられている。電動作業機1の使用者は、ハンドル8を握った状態で、トリガ9に対して引き操作および戻し操作をすることができる。なお、電動作業機1の使用者は、トリガ9の付近においてハンドル8の左右方向に突出しているロックオフレバーを操作した状態で、トリガ9を引くことができる。具体的には、電動作業機1の使用者は、左側または右側からロックオフレバーを押すことで、トリガ9を引くことができる。以下、トリガ9に対して引き操作された状態をオン状態、トリガ9に対して戻し操作された状態をオフ状態という。
本体部3の後端には、繰り返し充電可能なバッテリ12を収容したバッテリパック10が、着脱自在に装着されている。本体部3にバッテリパック10が装着されている状態で、トリガ9が引き操作されると、バッテリ12の電力により本体部3内のモータ11が回転する。なお、バッテリ12は、図1に示されておらず、図2に示されている。
図2に示すように、電動作業機1は、制御ユニット20を備える。制御ユニット20は、電源端子20aおよびグランド端子20bを備える。本体部3にバッテリパック10が装着されると、電源端子20aおよびグランド端子20bはそれぞれ、バッテリパック10の電源端子10aおよびグランド端子10bに接続される。
バッテリパック10の電源端子10aは、バッテリ12の正極に接続されている。バッテリパック10のグランド端子10bは、バッテリ12の負極に接続されている。
制御ユニット20は、バッテリパック10内のバッテリ12から電力供給を受けてモータ11を駆動制御する。本実施形態では、モータ11は、3相ブラシレスモータである。
制御ユニット20は、3相インバータ21と、コントローラ22とを備える。
3相インバータ21は、バッテリ12から電力供給を受けて、モータ11の各相巻線に電流を流すための回路である。本実施形態では、3相インバータ21は、6つのスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6を備える3相フルブリッジ回路として構成されている。本実施形態では、スイッチング素子Q1〜Q6はMOSFETである。
3相インバータ21において、スイッチング素子Q1,Q3,Q5はそれぞれ、モータ11の各端子U,V,Wと、バッテリ12の正極との間を接続する電源ラインに配置される。スイッチング素子Q2,Q4,Q6はそれぞれ、モータ11の各端子U,V,Wと、バッテリ12の負極との間を接続するグランドラインに配置される。
コントローラ22は、CPU22a、ROM22bおよびRAM22c等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。マイクロコンピュータの各種機能は、CPU22aが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ROM22bが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、CPU22aが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。また、コントローラ22を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。
また電動作業機1は、トリガスイッチ13と、ホールセンサ15とを備える。
トリガスイッチ13は、トリガ9が引き操作されているときにオン状態となるメインスイッチ13aと、トリガ9の引き量を検出する操作量検出部13bとを備える。
メインスイッチ13aは、トリガ信号を出力する。トリガ信号は、トリガ9に対して引き操作されたオン状態であるときにハイとなり、トリガ9に対して戻し操作されたオフ状態であるときにローとなる信号である。操作量検出部13bは、トリガ9の引き量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗である。メインスイッチ13aおよび操作量検出部13bは、コントローラ22に接続される。
ホールセンサ15は、ホール素子を備える回転位置センサである。ホールセンサ15は、モータ11のロータの回転に伴う磁界の変化に基づいて、U,V,W相毎に位置検出信号(以下、ホールセンサ信号)Hu,Hv,Hwを出力する。ホールセンサ信号Hu,Hv,Hwは、モータ11のロータが電気角で180°回転する毎に、ハイとローとに切り替わる。そして、各ホールセンサ信号Hu,Hv,Hwの位相は、電気角で120°ずつずれる。このため、モータ11のロータが電気角で60°回転する毎に、ホールセンサ信号Hu,Hv,Hwの何れかにレベル変化エッジが生じる。レベル変化エッジとは、ローからハイへの立ち上がりエッジと、ハイからローへの立ち下がりエッジとの、両方を含む。以下、レベル変化エッジを、単にエッジという。また、ホールセンサ信号Hu,Hv,Hwを総称して、ホールセンサ信号Hという。ホールセンサ信号Hu,Hv,Hwは、コントローラ22に入力される。
図3に示すように、時刻t1でトリガ信号がローからハイへ切り替わると、制御ユニット20は、モータ11の駆動処理を開始する。これにより、モータ回転数は、トリガ9の引き量に応じた回転数になる時刻t2まで、徐々に増加する。
その後、時刻t3でトリガ信号がハイからローへ切り替わると、制御ユニット20は、後述のトリガオフ時ブレーキ処理を開始する。これにより、モータ回転数は、0rpmになる時刻t4まで徐々に減少する。
図4に示すように、時刻t11でトリガ信号がローからハイへ切り替わると、制御ユニット20は、モータ11の駆動処理を開始する。これにより、モータ回転数は、トリガ9の引き量に応じた回転数になる時刻t12まで、徐々に増加する。
その後、時刻t13でキックバックが発生し、時刻t14でモータ回転変化率がキックバック判断変化率Jkより小さくなると、制御ユニット20は、後述のキックバック時ブレーキ処理を開始する。これにより、モータ回転数は、0rpmになる時刻t15まで徐々に減少する。
次に、コントローラ22のCPU22aが実行する作業機制御処理の手順を説明する。作業機制御処理は、コントローラ22の動作中に繰り返し実行される処理である。
作業機制御処理が実行されると、CPU22aは、図5に示すように、まずS10にて、トリガ9がオン状態であるか否かを判断する。ここで、トリガ9がオフ状態である場合には、CPU22aは、作業機制御処理を終了する。一方、トリガ9がオン状態である場合には、CPU22aは、S20にて、モータ駆動処理を実行する。具体的には、CPU22aは、ホールセンサ信号Hに基づいてモータ11の電気角を特定し、特定した電気角に応じて、3相インバータ21内の各スイッチング素子Q1〜Q6をオン状態またはオフ状態にすることで、モータ11の各相巻線に電流を流し、モータ11を回転させる。
次にCPU22aは、S30にて、キックバック検出処理を実行する。具体的には、CPU22aは、まず、モータ回転数における単位時間当たりの変化量(すなわち、モータ回転変化率)を算出する。そしてCPU22aは、算出したモータ回転変化率が予め設定されたキックバック判断変化率Jkより小さいか否かを判断する。ここで、モータ回転変化率がキックバック判断変化率Jkより小さい場合には、CPU22aは、キックバックが発生していると判断する。一方、モータ回転変化率がキックバック判断変化率Jk以上である場合には、CPU22aは、キックバックが発生していないと判断する。
そしてCPU22aは、S40にて、S30にてキックバックが発生していると判断したか否かを判断する。ここで、キックバックが発生していない場合には、CPU22aは、S50にて、トリガ9がオフ状態であるか否かを判断する。ここで、トリガ9がオフ状態でない場合には、CPU22aは、S20に移行する。
一方、トリガ9がオフ状態である場合には、CPU22aは、S60にて、後述のトリガオフ時ブレーキ処理を実行する。そして、トリガオフ時ブレーキ処理が終了すると、CPU22aは、作業機制御処理を終了する。
またS40にて、キックバックが発生している場合には、CPU22aは、S70にて、後述のキックバック時ブレーキ処理を実行する。そして、キックバック時ブレーキ処理が終了すると、CPU22aは、作業機制御処理を終了する。
次に、S60で実行されるトリガオフ時ブレーキ処理の手順を説明する。
トリガオフ時ブレーキ処理が実行されると、CPU22aは、図6に示すように、まずS210にて、エッジ検出処理を実行する。具体的には、CPU22aは、ホールセンサ信号Hu,Hv,Hwにおいてエッジが発生したか否かを検出する。
そしてCPU22aは、S220にて、S210での検出結果に基づいて、エッジが発生したか否かを判断する。ここで、エッジが発生していない場合には、CPU22aは、S270に移行する。
一方、エッジが発生した場合には、CPU22aは、S230にて、エッジ間隔時間を算出する。具体的には、CPU22aは、今回のエッジ検出処理においてエッジを検出した今回エッジ時刻と、前回においてエッジを検出した前回エッジ時刻との差を、エッジ間隔時間として算出する。
そしてCPU22aは、S240にて、式(1)により、トリガオフ時待機時間を算出する。式(1)において、Tbnはトリガオフ時待機時間、θnはトリガオフ時ブレーキ遅延角度、Teはエッジ間隔時間である。本実施形態では、トリガオフ時ブレーキ遅延角度θnは50[°]である。
Tbn=(θn/60°)×Te ・・・(1)
次にCPU22aは、S250にて、トリガオフ時待機時間Tbnが経過したか否かを判断する。ここで、トリガオフ時待機時間Tbnが経過していない場合には、S250の処理を繰り返すことによって、トリガオフ時待機時間Tbnが経過するまで待機する。
そして、トリガオフ時待機時間Tbnが経過すると、CPU22aは、S260にて、上段スイッチング素子(すなわち、スイッチング素子Q1,Q3,Q5)をオフ状態にするとともに、ROM22bに記憶されているブレーキパターンテーブルBTに基づいて下段スイッチング素子(すなわち、スイッチング素子Q2,Q4,Q6)のオン状態およびオフ状態を切り替えて、S270に移行する。
S270に移行すると、CPU22aは、モータ11が停止しているか否かを判断する。ここで、モータ11が停止していない場合には、CPU22aは、S210に移行する。一方、モータ11が停止している場合には、CPU22aは、トリガオフ時ブレーキ処理を終了する。
ブレーキパターンテーブルBTは、図7に示すように、第1ブレーキ期間、第2ブレーキ期間、第3ブレーキ期間、第4ブレーキ期間、第5ブレーキ期間および第6ブレーキ期間のそれぞれについて、下段スイッチング素子のオン状態またはオフ状態を設定する。
第1ブレーキ期間、第2ブレーキ期間、第3ブレーキ期間、第4ブレーキ期間、第5ブレーキ期間、第6ブレーキ期間の順に遷移し、第6ブレーキ期間が終了すると第1ブレーキ期間に遷移して、上述の順で遷移を繰り返す。
第1ブレーキ期間は、ホールセンサ信号Hu,Hvがハイであり且つホールセンサ信号Hwがローである期間である。第2ブレーキ期間は、ホールセンサ信号Huがハイであり且つホールセンサ信号Hv,Hwがローである期間である。
第3ブレーキ期間は、ホールセンサ信号Hu,Hwがハイであり且つホールセンサ信号Hvがローである期間である。第4ブレーキ期間は、ホールセンサ信号Hwがハイであり且つホールセンサ信号Hu,Hvがローである期間である。
第5ブレーキ期間は、ホールセンサ信号Hv,Hwがハイであり且つホールセンサ信号Huがローである期間である。第6ブレーキ期間は、ホールセンサ信号Hvがハイであり且つホールセンサ信号Hu,Hwがローである期間である。
第1ブレーキ期間および第2ブレーキ期間では、スイッチング素子Q2,Q6がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q4がオフ状態に設定される。
第3ブレーキ期間および第4ブレーキ期間では、スイッチング素子Q4,Q6がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q2がオフ状態に設定される。
第5ブレーキ期間および第6ブレーキ期間では、スイッチング素子Q2,Q4がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q6がオフ状態に設定される。
次に、S70で実行されるキックバック時ブレーキ処理の手順を説明する。
キックバック時ブレーキ処理が実行されると、CPU22aは、図8に示すように、まずS310にて、S210と同様にして、エッジ検出処理を実行する。
そしてCPU22aは、S320にて、S220と同様にして、S310での検出結果に基づいて、エッジが発生したか否かを判断する。ここで、エッジが発生していない場合には、CPU22aは、S370に移行する。
一方、エッジが発生した場合には、CPU22aは、S330にて、S230と同様にして、エッジ間隔時間を算出する。
そしてCPU22aは、S340にて、式(2)により、キックバック時待機時間を算出する。式(2)において、Tbaはキックバック時待機時間、θaはキックバック時ブレーキ遅延角度、Teはエッジ間隔時間である。本実施形態では、キックバック時ブレーキ遅延角度θnは30[°]である。
Tba=(θa/60°)×Te ・・・(2)
次にCPU22aは、S350にて、キックバック時待機時間Tbaが経過したか否かを判断する。ここで、キックバック時待機時間Tbaが経過していない場合には、S350の処理を繰り返すことによって、キックバック時待機時間Tbaが経過するまで待機する。
そして、キックバック時待機時間Tbaが経過すると、CPU22aは、S360にて、S260と同様にして、上段スイッチング素子をオフ状態にするとともに、ブレーキパターンテーブルBTに基づいて下段スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えて、S370に移行する。
S370に移行すると、CPU22aは、モータ11が停止しているか否かを判断する。ここで、モータ11が停止していない場合には、CPU22aは、S310に移行する。一方、モータ11が停止している場合には、CPU22aは、キックバック時ブレーキ処理を終了する。
図9は、トリガオフ時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号Hu,Hv,Hwと、スイッチング素子Q2,Q4,Q6の状態と、U相電流Iuと、V相電流Ivと、W相電流Iwとの変化を示すタイミングチャートである。
図9に示すように、時刻t21〜時刻t22までの期間が第1ブレーキ期間P1である。時刻t22〜時刻t23までの期間が第2ブレーキ期間P2である。時刻t23〜時刻t24までの期間が第3ブレーキ期間P3である。時刻t24〜時刻t25までの期間が第4ブレーキ期間P4である。時刻t25〜時刻t26までの期間が第5ブレーキ期間P4である。時刻t26〜時刻t27までの期間が第6ブレーキ期間P6である。時刻t27〜時刻t28までの期間が第1ブレーキ期間P1である。
時刻t21においてホールセンサ信号Huでエッジが発生して第1ブレーキ期間P1が開始されると、時刻t21からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q4がオン状態からオフ状態に切り替わるとともにスイッチング素子Q6がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t23においてホールセンサ信号Hwでエッジが発生して第3ブレーキ期間P3が開始されると、時刻t23からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q2がオン状態からオフ状態に切り替わるとともにスイッチング素子Q4がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t25においてホールセンサ信号Hvでエッジが発生して第5ブレーキ期間P5が開始されると、時刻t25からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q6がオン状態からオフ状態に切り替わるとともにスイッチング素子Q2がオフ状態からオン状態に切り替わる。
例えば、第2ブレーキ期間P2では、図10に示すように、スイッチング素子Q1,Q3,Q5およびスイッチング素子Q4がオフ状態であり、スイッチング素子Q2,Q6がオン状態である。この場合に、グランドからスイッチング素子Q2を通ってモータ11に至るU相電流Iuと、グランドからスイッチング素子Q4を通ってモータ11に至るV相電流Ivと、モータ11からスイッチング素子Q6を通ってグランドに至るW相電流Iwとが発生する。
図11は、キックバック時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号Hu,Hv,Hwと、スイッチング素子Q2,Q4,Q6の状態と、U相電流Iuと、V相電流Ivと、W相電流Iwとを示すタイミングチャートである。
図11に示すように、時刻t31〜時刻t32までの期間が第1ブレーキ期間P1である。時刻t32〜時刻t33までの期間が第2ブレーキ期間P2である。時刻t33〜時刻t34までの期間が第3ブレーキ期間P3である。時刻t34〜時刻t35までの期間が第4ブレーキ期間P4である。時刻t35〜時刻t36までの期間が第5ブレーキ期間P4である。時刻t36〜時刻t37までの期間が第6ブレーキ期間P6である。時刻t37〜時刻t38までの期間が第1ブレーキ期間P1である。
時刻t31においてホールセンサ信号Huでエッジが発生して第1ブレーキ期間P1が開始されると、時刻t31からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q4がオン状態からオフ状態に切り替わるとともにスイッチング素子Q6がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t33においてホールセンサ信号Hwでエッジが発生して第3ブレーキ期間P3が開始されると、時刻t33からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q2がオン状態からオフ状態に切り替わるとともにスイッチング素子Q4がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t35においてホールセンサ信号Hvでエッジが発生して第5ブレーキ期間P5が開始されると、時刻t35からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q6がオン状態からオフ状態に切り替わるとともにスイッチング素子Q2がオフ状態からオン状態に切り替わる。
このように構成された電動作業機1は、モータ11と、トリガ9と、制御ユニット20とを備える。
トリガ9は、使用者により操作される。制御ユニット20は、トリガ9が操作されると、モータ11を回転させる。
制御ユニット20は、当該電動作業機1が作業対象から跳ね返されるキックバックを検出する。制御ユニット20は、キックバック時ブレーキ処理とトリガオフ時ブレーキ処理とを実行する。
キックバック時ブレーキ処理は、キックバックを検出した場合に、モータ11に対してモータ11の回転を停止させるための第1制動力を発生させる。トリガオフ時ブレーキ処理は、トリガ9が操作されている操作状態からトリガ9が操作されていない非操作状態への変化を検出した場合に、モータ11に対して第1制動力より弱い第2制動力を発生させる。
このように電動作業機1は、キックバックが発生した場合には、第1制動力を発生させることによりモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができる。また、電動作業機1は、使用者がトリガ9を操作するのを止めると、キックバックが発生した場合よりも弱い制動力を発生させることにより、モータ回転数が低下することにより発生する反動を低減することができる。以上より、電動作業機1は、キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができるとともに、使用者がトリガ9を操作するのを止める時には、モータ回転数が低下することにより発生する使用者への反動を低減することができる。
また、モータ11は3相ブラシレスモータである。電動作業機1は、更に、スイッチング素子Q1〜Q6を有して、モータ11へ3相交流電流を供給する3相インバータ21を備える。
そしてキックバック時ブレーキ処理は、モータ11のモータ回転角度に応じて、スイッチング素子Q1〜Q6のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第1制動力を発生させる。さらにトリガオフ時ブレーキ処理は、モータ回転角度に応じて、スイッチング素子Q1〜Q6のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第2制動力を発生させる。そして、第1制動力を発生させるときにスイッチング素子Q1〜Q6のオン状態およびオフ状態を切り替えるときのモータ回転角度と、第2制動力を発生させるときにスイッチング素子Q1〜Q6のオン状態およびオフ状態を切り替えるときのモータ回転角度とは互いに異なる。
キックバック時ブレーキ処理は、ホールセンサ信号Hu,Hv,Hwにおいてエッジが発生したタイミング(以下、基準タイミング)から予め設定されたキックバック時ブレーキ遅延角度θaだけモータ11が回転したタイミングでスイッチング素子Q1〜Q6のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第1制動力を発生させる。またトリガオフ時ブレーキ処理は、基準タイミングから予め設定されたトリガオフ時ブレーキ遅延角度θnだけモータ11が回転したタイミングでスイッチング素子Q1〜Q6のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、第2制動力を発生させる。そしてトリガオフ時ブレーキ遅延角度θnは、キックバック時ブレーキ遅延角度θaより大きい。具体的には、第1制動力を発生させるときのキックバック時ブレーキ遅延角度θaが30[°]であり、第2制動力を発生させるときのトリガオフ時ブレーキ遅延角度θnが50[°]である。
また、第1制動力を発生させるときには、3相ブラシレスモータであるモータ11の3相のうち3相に電流を流すことによりモータ11に対する制動力を発生させる3相ブレーキ期間の割合が、第2制動力を発生させるときより大きい。また、第2制動力を発生させるときには、3相ブラシレスモータであるモータ11の3相のうち2相に電流を流すことにより制動力を発生させる2相ブレーキ期間の割合が、第1制動力を発生させるときより大きい。
第1制動力を発生させるためにキックバック時ブレーキ処理を実行しているときには、図11に示すように、第2,4,6ブレーキ期間P2,P4,P6では、U相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwが常時流れている。一方、第1ブレーキ期間P1では、W相電流Iwが流れていない(すなわち、0A)W相非通電期間が存在する。また、第3ブレーキ期間P3では、V相電流Ivが流れていないV相非通電期間が存在する。第5ブレーキ期間P5では、U相電流Iuが流れていないU相非通電期間が存在する。
第2制動力を発生させるためにトリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときには、図9に示すように、第2,4,6ブレーキ期間P2,P4,P6では、U相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwが常時流れている。一方、第1ブレーキ期間P1では、W相非通電期間が存在する。第3ブレーキ期間P3では、V相非通電期間が存在する。第5ブレーキ期間P5では、U相非通電期間が存在する。
そして、図11におけるU,V,W相非通電期間はそれぞれ、図9におけるU,V,W相非通電期間より短い。すなわち、キックバック時ブレーキ処理の実行時における3相ブレーキ期間の割合は、トリガオフ時ブレーキ処理の実行時における3相ブレーキ期間の割合より大きい。また、トリガオフ時ブレーキ処理の実行時における2相ブレーキ期間の割合は、キックバック時ブレーキ処理の実行時における2相ブレーキ期間の割合より大きい。
図12に示すように、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときにおける3相ブレーキ期間B12,B14,B16は、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときにおける3相ブレーキ期間B2,B4,B6より長い。このため、第1ブレーキ期間P1から第6ブレーキ期間P6までの期間において、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときには、3相ブレーキ期間の割合が、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときより大きい。
また、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときにおける2相ブレーキ期間B1,B3,B5は、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときにおける2相ブレーキ期間B11,B13,B15より長い。このため、第1ブレーキ期間P1から第6ブレーキ期間P6までの期間において、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときには、2相ブレーキ期間の割合が、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときより大きい。
以上説明した実施形態において、トリガ9は操作部に相当し、S10,S20,S40〜S70は制御部としての処理に相当し、S30はキックバック検出部としての処理に相当する。
また、S60は第1制動制御に相当し、S70は第2制動制御に相当し、3相インバータ21はインバータに相当する。
[第2実施形態]
以下に本開示の第2実施形態を図面とともに説明する。なお第2実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
第2実施形態の電動作業機1は、図13に示すように、ブレーキパターンテーブルBTが変更された点が第1実施形態と異なる。
すなわち、第1ブレーキ期間では、スイッチング素子Q2がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q4,Q6がオフ状態に設定される。第2ブレーキ期間では、スイッチング素子Q2,Q6がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q4がオフ状態に設定される。
第3ブレーキ期間では、スイッチング素子Q6がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q2,Q4がオフ状態に設定される。第4ブレーキ期間では、スイッチング素子Q4,Q6がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q2がオフ状態に設定される。
第5ブレーキ期間では、スイッチング素子Q4がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q2,Q6がオフ状態に設定される。第6ブレーキ期間では、スイッチング素子Q2,Q4がオン状態に設定され且つスイッチング素子Q6がオフ状態に設定される。
図14は、第2実施形態のトリガオフ時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号Hu,Hv,Hwと、スイッチング素子Q2,Q4,Q6の状態と、U相電流Iuと、V相電流Ivと、W相電流Iwとを示すタイミングチャートである。
図14に示すように、時刻t41〜時刻t42までの期間が第1ブレーキ期間P1である。時刻t42〜時刻t43までの期間が第2ブレーキ期間P2である。時刻t43〜時刻t44までの期間が第3ブレーキ期間P3である。時刻t44〜時刻t45までの期間が第4ブレーキ期間P4である。時刻t45〜時刻t46までの期間が第5ブレーキ期間P4である。時刻t46〜時刻t47までの期間が第6ブレーキ期間P6である。時刻t47〜時刻t48までの期間が第1ブレーキ期間P1である。
時刻t41においてホールセンサ信号Huでエッジが発生して第1ブレーキ期間P1が開始されると、時刻t41からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q4がオン状態からオフ状態に切り替わる。
時刻t42においてホールセンサ信号Hvでエッジが発生して第2ブレーキ期間P1が開始されると、時刻t42からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q6がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t43においてホールセンサ信号Hwでエッジが発生して第3ブレーキ期間P3が開始されると、時刻t43からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q2がオン状態からオフ状態に切り替わる。
時刻t44においてホールセンサ信号Huでエッジが発生して第4ブレーキ期間P4が開始されると、時刻t44からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q4がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t45においてホールセンサ信号Hvでエッジが発生して第5ブレーキ期間P5が開始されると、時刻t45からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q6がオン状態からオフ状態に切り替わる。
時刻t46においてホールセンサ信号Hwでエッジが発生して第6ブレーキ期間P6が開始されると、時刻t46からトリガオフ時待機時間Tbnが経過した後に、スイッチング素子Q2がオフ状態からオン状態に切り替わる。
例えば、第3ブレーキ期間P3では、図15に示すように、スイッチング素子Q1,Q3,Q5およびスイッチング素子Q4がオフ状態であり、スイッチング素子Q2,Q6がオン状態である。この場合に、グランドからスイッチング素子Q2を通ってモータ11に至るU相電流Iuと、モータ11からスイッチング素子Q6を通ってグランドに至るW相電流Iwとが発生する。
図16は、第2実施形態のキックバック時ブレーキ処理の実行時におけるホールセンサ信号Hu,Hv,Hwと、スイッチング素子Q2,Q4,Q6の状態と、U相電流Iuと、V相電流Ivと、W相電流Iwとを示すタイミングチャートである。
図16に示すように、時刻t51〜時刻t52までの期間が第1ブレーキ期間P1である。時刻t52〜時刻t53までの期間が第2ブレーキ期間P2である。時刻t53〜時刻t54までの期間が第3ブレーキ期間P3である。時刻t54〜時刻t55までの期間が第4ブレーキ期間P4である。時刻t55〜時刻t56までの期間が第5ブレーキ期間P4である。時刻t56〜時刻t57までの期間が第6ブレーキ期間P6である。時刻t57〜時刻t58までの期間が第1ブレーキ期間P1である。
時刻t51においてホールセンサ信号Huでエッジが発生して第1ブレーキ期間P1が開始されると、時刻t51からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q4がオン状態からオフ状態に切り替わる。
時刻t52においてホールセンサ信号Hvでエッジが発生して第2ブレーキ期間P1が開始されると、時刻t52からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q6がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t53においてホールセンサ信号Hwでエッジが発生して第3ブレーキ期間P3が開始されると、時刻t53からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q2がオン状態からオフ状態に切り替わる。
時刻t54においてホールセンサ信号Huでエッジが発生して第4ブレーキ期間P4が開始されると、時刻t54からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q4がオフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t55においてホールセンサ信号Hvでエッジが発生して第5ブレーキ期間P5が開始されると、時刻t55からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q6がオン状態からオフ状態に切り替わる。
時刻t56においてホールセンサ信号Hwでエッジが発生して第6ブレーキ期間P6が開始されると、時刻t56からキックバック時待機時間Tbaが経過した後に、スイッチング素子Q2がオフ状態からオン状態に切り替わる。
このように構成された電動作業機1では、第1制動力を発生させるときには、3相ブラシレスモータであるモータ11の3相のうち2相に電流を流すことによりモータ11に対する制動力を発生させる2相ブレーキ期間の割合が、第2制動力を発生させるときより大きい。また、第2制動力を発生させるときには、3相ブラシレスモータであるモータ11の3相の全てに電流を流さないことによって制動力を発生させるオフブレーキ期間の割合が、第1制動力を発生させるときより大きい。
第2制動力を発生させるためにトリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときには、図14に示すように、第1,3,5ブレーキ期間P1,P3,P5では、3相のうち2相で相電流が常時流れている。一方、第2,4,6ブレーキ期間P2,P4,P6では、U相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwが流れていない全相非通電期間が存在する。
第1制動力を発生させるためにキックバック時ブレーキ処理を実行しているときには、図16に示すように、第1,3,5ブレーキ期間P1,P3,P5では、3相のうち2相で相電流が常時流れている。一方、第2,4,6ブレーキ期間P2,P4,P6では、全相非通電期間が存在しないか、存在するとしても非常に短い。
すなわち、キックバック時ブレーキ処理の実行時における2相ブレーキ期間の割合は、トリガオフ時ブレーキ処理の実行時における2相ブレーキ期間の割合より大きい。また、トリガオフ時ブレーキ処理の実行時におけるオフブレーキ期間の割合は、キックバック時ブレーキ処理の実行時におけるオフブレーキ期間の割合より大きい。
図17に示すように、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときにおける2相ブレーキ期間B31,B33,B35,B37は、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときにおける2相ブレーキ期間B21,B23,B25,B27より長い。このため、第1ブレーキ期間P1から第6ブレーキ期間P6までの期間において、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときには、2相ブレーキ期間の割合が、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときより大きい。
また、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときにおけるオフブレーキ期間B32は、2相ブレーキ期間B31から2相ブレーキ期間B33へ遷移する極短時間である。同様にオフブレーキ期間B34,B36はそれぞれ、2相ブレーキ期間B33,B35から2相ブレーキ期間B35,B37へ遷移する極短時間である。
従って、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときにおけるオフブレーキ期間B22,B24,B26は、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときにおけるオフブレーキ期間B32,B34,B36より長い。このため、第1ブレーキ期間P1から第6ブレーキ期間P6までの期間において、トリガオフ時ブレーキ処理を実行しているときには、オフブレーキ期間の割合が、キックバック時ブレーキ処理を実行しているときより大きい。
[第3実施形態]
以下に本開示の第3実施形態を図面とともに説明する。なお第3実施形態では、第1実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
第3実施形態の電動作業機1は、作業機制御処理が変更された点が第1実施形態と異なる。
第3実施形態の作業機制御処理は、図18に示すように、S70の処理が省略された点と、S400の処理が追加された点とが第1実施形態と異なる。
すなわち、S40において、キックバックが発生している場合には、CPU22aは、S60に移行する。
また、S50において、トリガ9がオフ状態である場合には、CPU22aは、S400にて、後述のフリーラン処理を実行し、S60に移行する。
ここで、S400で実行されるフリーラン処理の手順を説明する。
フリーラン処理が実行されると、CPU22aは、図19に示すように、まずS410にて、スイッチング素子Q1〜Q6をオフ状態にする。そしてCPU22aは、S420にて、モータ回転数が予め設定された待機回転数Je以下であるか否かを判断する。
ここで、モータ回転数が待機回転数Jeを超えている場合には、CPU22aは、S410に移行する。一方、モータ回転数が待機回転数Je以下である場合には、CPU22aは、フリーラン処理を終了する。
図20に示すように、時刻t61でトリガ信号がローからハイへ切り替わると、制御ユニット20は、モータ11の駆動処理を開始する。これにより、モータ回転数は、トリガ9の引き量に応じた回転数になる時刻t62まで、徐々に増加する。
その後、時刻t63でトリガ信号がハイからローへ切り替わると、制御ユニット20は、フリーラン処理を開始する。これにより、モータ回転数が徐々に減少する。
そして、時刻t64でモータ回転数が待機回転数Je以下になると、制御ユニット20は、トリガオフ時ブレーキ処理を開始する。これにより、モータ回転数は、0rpmになる時刻t65まで徐々に減少する。
このように構成された電動作業機1は、モータ11と、トリガ9と、制御ユニット20とを備える。
S40およびS60の処理は、キックバックを検出した直後に、モータ11に対してモータ11の回転を停止させるための制動力を発生させる。S410,S420およびS60の処理は、トリガ9の操作状態から非操作状態への変化を検出した場合に、モータ11のモータ回転数が待機回転数Je以下になった後に、制動力を発生させる。
このように電動作業機1は、キックバックが発生した場合には、その直後に制動力を発生させることによりモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができる。また、電動作業機1は、使用者がトリガ9を操作するのを止めると、モータ11の回転数が待機回転数Je以下になった後に制動力を発生させることにより、モータ回転数の急激な低下を抑制し、モータ回転数が低下することにより発生する反動を低減することができる。以上より、電動作業機1は、キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができるとともに、使用者がトリガ9を操作するのを止める時には、モータ回転数が低下することにより発生する使用者への反動を低減することができる。
以上説明した実施形態において、S40およびS60は第5制動制御に相当し、S410,S420およびS60は第6制動制御に相当し、待機回転数Jeは所定回転数に相当する。
[第4実施形態]
以下に本開示の第4実施形態を図面とともに説明する。なお第4実施形態では、第3実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
第4実施形態の電動作業機1は、フリーラン処理が変更された点が第3実施形態と異なる。
次に、第4実施形態のフリーラン処理の手順を説明する。
第4実施形態のフリーラン処理が実行されると、CPU22aは、図21に示すように、まずS410にて、スイッチング素子Q1〜Q6をオフ状態にする。そしてCPU22aは、S460にて、スイッチング素子Q1〜Q6のオフ状態を開始してから、予め設定された待機時間Teが経過したか否かを判断する。
ここで、待機時間Teが経過していない場合には、CPU22aは、S410に移行する。一方、待機時間Teが経過した場合には、CPU22aは、フリーラン処理を終了する。
図22に示すように、時刻t71でトリガ信号がローからハイへ切り替わると、制御ユニット20は、モータ11の駆動処理を開始する。これにより、モータ回転数は、トリガ9の引き量に応じた回転数になる時刻t72まで、徐々に増加する。
その後、時刻t73でトリガ信号がハイからローへ切り替わると、制御ユニット20は、フリーラン処理を開始する。これにより、モータ回転数が徐々に減少する。
そして、時刻t74で待機時間Teが経過すると、制御ユニット20は、トリガオフ時ブレーキ処理を開始する。これにより、モータ回転数は、0rpmになる時刻t75まで徐々に減少する。
このように構成された電動作業機1は、モータ11と、トリガ9と、制御ユニット20とを備える。
S40およびS60の処理は、キックバックを検出した直後に、モータ11に対してモータ11の回転を停止させるための制動力を発生させる。S410,S460およびS60の処理は、トリガ9の操作状態から非操作状態への変化を検出した場合に、待機時間Teが経過した後に、制動力を発生させる。
このように電動作業機1は、キックバックが発生した場合には、その直後に制動力を発生させることによりモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができる。また、電動作業機1は、使用者がトリガ9を操作するのを止めると、待機時間Teが経過した後に制動力を発生させることにより、モータ回転数の急激な低下を抑制し、モータ回転数が低下することにより発生する反動を低減することができる。以上より、電動作業機1は、キックバックの発生時にモータ回転が停止するまでの時間を短縮することができるとともに、使用者がトリガ9を操作するのを止める時には、モータ回転数が低下することにより発生する使用者への反動を低減することができる。
以上説明した実施形態において、S40およびS60は第3制動制御に相当し、S410,S460およびS60は第4制動制御に相当する。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記実施形態では、第1制動力を発生させる場合と、第2制動力を発生させる場合とで、スイッチング素子Q1〜Q6のオン状態およびオフ状態を切り替えるときのモータ回転角度を異なるようにした形態を示した。しかし、少なくとも3相短絡ブレーキを利用して第1制動力を発生させ、少なくとも2相短絡ブレーキを利用して第2制動力を発生させるようにしてもよい。
3相短絡ブレーキは、3相ブラシレスモータの3つの端子間を短絡することによりモータ11に対して制動力を発生させる。3相短絡ブレーキは、例えば、スイッチング素子Q1,Q3,Q5をオフ状態とし、例えば図23に示すようにスイッチング素子Q2,Q4,Q6をオン状態とすることより、制動力を発生させることができる。
2相短絡ブレーキは、3相ブラシレスモータの2つの端子間を短絡することによりモータ11に対して制動力を発生させる。2相短絡ブレーキは、例えば、スイッチング素子Q1,Q3,Q5をオフ状態とし、例えば図9に示すようにスイッチング素子Q2,Q4,Q6のうち2つをオン状態とすることより、制動力を発生させることができる。
本開示の技術は、例えばグラインダ、チェンソーといった各種電動作業機に適用することができる。
上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。
上述した電動作業機1の他、制御ユニット20としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、工具制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
1…電動作業機、9…トリガ、11…モータ、20…制御ユニット

Claims (8)

  1. 電動作業機であって、
    モータと、
    使用者により操作されるように構成された操作部と、
    前記操作部が操作されると、前記モータを回転させるように構成された制御部と、
    当該電動作業機が作業対象から跳ね返されるキックバックを検出するように構成されたキックバック検出部とを備え、
    前記制御部は、
    前記キックバック検出部により前記キックバックを検出した場合に、前記モータに対して前記モータの回転を停止させるための第1制動力を発生させる第1制動制御と、
    前記操作部が操作されている操作状態から前記操作部が操作されていない非操作状態へ変化した場合に、前記モータに対して前記第1制動力より弱い第2制動力を発生させる第2制動制御とを実行する電動作業機。
  2. 請求項1に記載の電動作業機であって、
    前記モータは3相ブラシレスモータであり、
    更に、複数のスイッチング素子を有して、前記モータへ3相交流電流を供給するインバータを備え、
    前記第1制動制御は、前記モータのモータ回転角度に応じて、複数の前記スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、前記第1制動力を発生させ、
    前記第2制動制御は、前記モータの前記モータ回転角度に応じて、複数の前記スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、前記第2制動力を発生させ、
    前記第1制動制御が複数の前記スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えるときの前記モータ回転角度と、前記第2制動制御が複数の前記スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えるときの前記モータ回転角度とは互いに異なる電動作業機。
  3. 請求項2に記載の電動作業機であって、
    前記第1制動制御は、予め設定された基準タイミングから予め設定された第1ブレーキ遅延角度だけ前記モータが回転したタイミングで複数の前記スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、前記第1制動力を発生させ、
    前記第2制動制御は、前記基準タイミングから予め設定された第2ブレーキ遅延角度だけ前記モータが回転したタイミングで複数の前記スイッチング素子のオン状態およびオフ状態を切り替えることにより、前記第2制動力を発生させ、
    前記第2ブレーキ遅延角度は、前記第1ブレーキ遅延角度より大きい電動作業機。
  4. 請求項1に記載の電動作業機であって、
    前記第1制動制御は、少なくとも3相短絡ブレーキを利用して前記第1制動力を発生させ、
    前記第2制動制御は、少なくとも2相短絡ブレーキを利用して前記第2制動力を発生させる電動作業機。
  5. 請求項2に記載の電動作業機であって、
    前記第1制動制御は、前記3相ブラシレスモータの3相のうち3相に電流を流すことにより前記モータに対する制動力を発生させる3相ブレーキ期間の割合が、前記第2制動制御より大きく、
    前記第2制動制御は、前記3相ブラシレスモータの3相のうち2相に電流を流すことにより前記制動力を発生させる2相ブレーキ期間の割合が、前記第1制動制御より大きい電動作業機。
  6. 請求項2に記載の電動作業機であって、
    前記第1制動制御は、前記3相ブラシレスモータの3相のうち2相に電流を流すことにより前記モータに対する制動力を発生させる2相ブレーキ期間の割合が、前記第2制動制御より大きく、
    前記第2制動制御は、前記3相ブラシレスモータの3相の全てに電流を流さないことによって前記制動力を発生させるオフブレーキ期間の割合が、前記第1制動制御より大きい電動作業機。
  7. 電動作業機であって、
    モータと、
    使用者により操作されるように構成された操作部と、
    前記操作部が操作されると、前記モータを回転させるように構成された制御部と、
    当該電動作業機が作業対象から跳ね返されるキックバックを検出するように構成されたキックバック検出部とを備え、
    前記制御部は、
    前記キックバック検出部により前記キックバックを検出した直後に、前記モータに対して前記モータの回転を停止させるための制動力を発生させる第3制動制御と、
    前記操作部が操作されている操作状態から前記操作部が操作されていない非操作状態へ変化した場合に、予め設定された待機時間が経過した後に、前記制動力を発生させる第4制動制御とを実行する電動作業機。
  8. 電動作業機であって、
    モータと、
    使用者により操作されるように構成された操作部と、
    前記操作部が操作されると、前記モータを回転させるように構成された制御部と、
    当該電動作業機が作業対象から跳ね返されるキックバックを検出するように構成されたキックバック検出部とを備え、
    前記制御部は、
    前記キックバック検出部により前記キックバックを検出した直後に、前記モータに対して前記モータの回転を停止させるための制動力を発生させる第5制動制御と、
    前記操作部が操作されている操作状態から前記操作部が操作されていない非操作状態へ変化した場合に、前記モータのモータ回転数が予め設定された所定回転数以下になった後に、前記制動力を発生させる第6制動制御とを実行する電動作業機。
JP2020094309A 2020-05-29 2020-05-29 電動作業機 Pending JP2021191110A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020094309A JP2021191110A (ja) 2020-05-29 2020-05-29 電動作業機
US17/331,037 US12042951B2 (en) 2020-05-29 2021-05-26 Electric work machine
CN202110581656.7A CN113746380A (zh) 2020-05-29 2021-05-26 电动作业机
DE102021113672.5A DE102021113672A1 (de) 2020-05-29 2021-05-27 Elektroarbeitsmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020094309A JP2021191110A (ja) 2020-05-29 2020-05-29 電動作業機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021191110A true JP2021191110A (ja) 2021-12-13

Family

ID=78509262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020094309A Pending JP2021191110A (ja) 2020-05-29 2020-05-29 電動作業機

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12042951B2 (ja)
JP (1) JP2021191110A (ja)
CN (1) CN113746380A (ja)
DE (1) DE102021113672A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019020165A1 (de) * 2017-07-24 2019-01-31 Festool Gmbh Elektrowerkzeug und verfahren zum erkennen eines ereignisses und/oder zustands eines elektrowerkzeugs
JP2021191110A (ja) * 2020-05-29 2021-12-13 株式会社マキタ 電動作業機

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013243824A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Makita Corp 3相ブラシレスモータの制動装置
JP2015100156A (ja) * 2013-11-18 2015-05-28 株式会社マキタ 電動工具の制動装置
JP2019198951A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 工機ホールディングス株式会社 電動工具

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4267914A (en) 1979-04-26 1981-05-19 Black & Decker Inc. Anti-kickback power tool control
US4249117A (en) 1979-05-01 1981-02-03 Black And Decker, Inc. Anti-kickback power tool control
US6479958B1 (en) 1995-01-06 2002-11-12 Black & Decker Inc. Anti-kickback and breakthrough torque control for power tool
CN103068537A (zh) * 2010-08-11 2013-04-24 布楼恩特公司 回踢检测方法和装置
JP6003078B2 (ja) 2012-02-15 2016-10-05 日立工機株式会社 電動作業機
US9496809B2 (en) 2012-02-15 2016-11-15 Hitachi Koki Co., Ltd. Electric working machine
JP6513006B2 (ja) 2015-09-30 2019-05-15 株式会社マキタ モータの制御装置
EP3398724B1 (en) * 2015-12-28 2023-01-04 Koki Holdings Co., Ltd. Electric tool
JP6901329B2 (ja) 2017-06-15 2021-07-14 株式会社マキタ 電動作業機
JP2021191110A (ja) * 2020-05-29 2021-12-13 株式会社マキタ 電動作業機
CN115768610A (zh) * 2020-07-01 2023-03-07 费斯托工具有限责任公司 适于圆锯锯片的安全制动器、包括该安全制动器的圆锯、以及操作圆锯的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013243824A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Makita Corp 3相ブラシレスモータの制動装置
JP2015100156A (ja) * 2013-11-18 2015-05-28 株式会社マキタ 電動工具の制動装置
JP2019198951A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 工機ホールディングス株式会社 電動工具

Also Published As

Publication number Publication date
CN113746380A (zh) 2021-12-03
US20210370544A1 (en) 2021-12-02
US12042951B2 (en) 2024-07-23
DE102021113672A1 (de) 2021-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021191110A (ja) 電動作業機
JP6090576B2 (ja) 電動工具
US9246416B2 (en) Braking apparatus for three-phase brushless motor, and motor-driven appliance provided with same
JP6066079B2 (ja) 電動工具
CN110417325B (zh) 电动工具
JP6513006B2 (ja) モータの制御装置
JP6545064B2 (ja) モータの制御装置
JP6901329B2 (ja) 電動作業機
WO2008146446A1 (ja) 電力変換装置
JP5320106B2 (ja) 電動機器
JP5381390B2 (ja) 電動工具
JP2016083750A (ja) 電動工具
JP4879570B2 (ja) 電動工具用トリガースイッチ
JP2022180078A (ja) 電動作業機
JP2014061579A (ja) 電動工具
JP7281744B2 (ja) インパクト工具、インパクト工具の制御方法及びプログラム
JP2019033649A (ja) 電動工具
CN114346970B (zh) 电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质
JP2021171869A (ja) 動力工具
JP7378064B2 (ja) 電動工具システム、電動工具システムの使用方法及びプログラム
JP7153879B2 (ja) 電動工具
JP2021058942A (ja) 作業機
JP2011194484A (ja) 電動工具
WO2023281814A1 (ja) 電動工具、制御方法及びプログラム
JP4939673B2 (ja) トリガースイッチ及びそれを用いたモータの駆動回路

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240112

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240312