JP5325441B2 - 電動工具駆動用のモータ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動工具駆動用の電動モータの駆動を制御するための電動工具駆動用のモータ駆動制御装置に関する。

上記電動工具においては、作動スイッチをＯＮ操作することによって、電動モータを駆動して各種の電動工具を作動させるようにしている。
また、電動工具には、前記作動スイッチを所定のＯＮ状態に維持させるためのロック手段を備えており、作動スイッチを所定のＯＮ状態に維持させたまま作業に集中することができるようになっている。
ところで、電動工具を使用中に例えば停電やコンセントが抜ける等の原因により電動工具への通電が遮断され、一旦電動工具が停止する場合がある。この場合に、作動スイッチを所定のＯＮ状態に維持させたままであると、停電復旧時やコンセントを再投入することにより、電動工具が不測に動き出してしまうという不都合があった。

そこで、停電やコンセントが抜ける等の原因により電動モータへの電力が断たれている状態で作動スイッチが所定のＯＮ状態に維持されているときには、電力が復帰しても電動モータの駆動を阻止することができるように構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平８−３３６７７９号公報（図１参照） 特表２００６−５１８１８１号公報（図３参照）

上記特許文献１では、交流電源に直列に接続され、制御部としてのマイクロコンピュータへの電力を供給する状態と供給しない状態とに切り替えるメインスイッチと、電動モータの駆動及び停止を行うためのオンスイッチ及びオフスイッチを備えたものである。
上記構成によれば、電動工具を駆動させるためには、メインスイッチをＯＮ操作するとともにオンスイッチをＯＮ操作しなければ、電動モータを駆動させることができないことから、安全性を高めることができるものの、２つのスイッチを操作しなければならず、スイッチ操作が面倒であった。
また、メインスイッチをＯＮ操作し、オンスイッチがＯＦＦの状態で有る場合には、電動モータは作動しないものの、その状態では、制御部への電力供給が行われる構成であるため、メインスイッチをＯＦＦにしていない間中は、制御部（マイクロコンピュータ）が例えばノイズ等の影響を受けて誤動作してしまう虞れがあった。
更に、前記交流電源に代えて直流電源としてのバッテリを用いる場合には、例えばメインスイッチがＯＮの状態でオンスイッチがＯＦＦ状態で作業を終了し、しかもバッテリを電動工具本体から抜かないで電動工具を収納しておくと、制御部（マイクロコンピュータ）に通電されている状態であることから、バッテリの放電が進むだけでなく、制御部（マイクロコンピュータ）が前述のようにノイズ等の影響を受けて誤動作してしまう虞れがあった。
上記特許文献２では、１つの作動スイッチのみをＯＮすることによって、特許文献１のようなスイッチ操作が面倒になるようなことがないものの、制御部としてのマイクロコンピュータにて、作動スイッチがＯＮの状態になっていることを作業者が気付いていない場合に、交流電源に接続された場合でも電動モータが動くことがないように阻止することができるようにしている。つまり、作動スイッチのＯＮ−ＯＦＦ操作に無関係に、電源が制御部（マイクロコンピュータ）に常時接続されている構成にしているため、特許文献１と同様に、制御部（マイクロコンピュータ）が前述のように誤動作してしまうことや、交流電源に代えて直流電源としてのバッテリを用いる場合のバッテリの放電などの不都合を解消することができないものであった。

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、操作性を向上させながらも、制御部の誤動作やバッテリの放電などの不都合を確実に解消することができる電動工具駆動用のモータ駆動制御装置を提供することを課題とする。

本発明は、電動工具駆動用の電動モータと、該電動モータに電力を供給するための電源部と、該電源部からの電力により前記電動モータを駆動するためのＯＮ−ＯＦＦ操作可能な作動スイッチと、該作動スイッチが所定のＯＮ状態でかつ前記電源部から前記電動モータへの電力が断たれている状態にあるときに、該電源部からの電力が復帰しても該電動モータの駆動を阻止する阻止手段を備えた制御部とを備えた電動工具駆動用のモータ駆動制御装置であって、前記電源部と前記制御部とで構成される閉ループ中に、前記作動スイッチを介在し、前記作動スイッチが、設定されたストロークを操作可能に構成されたトリガスイッチからなり、該トリガスイッチは、該スイッチの操作位置に応じて前記電動モータの回転数を制御するためのボリュームコントローラを備え、前記阻止手段が、前記ボリュームコントローラからのボリューム位置から前記トリガスイッチの操作位置を検出する操作位置検出手段と、該操作位置検出手段により検出された操作位置に基づいて、前記作動スイッチが所定のＯＮ状態であると判断する判断手段とを備えていることを特徴としている。
上記のように電源部と制御部とで構成される閉ループ中に、作動スイッチを介在することによって、作動スイッチがＯＦＦ状態では、電源部から制御部へ電力が供給されることはない。また、電力が供給されている状態においては、作動スイッチをＯＮ−ＯＦＦ操作するだけで、電動モータの駆動及び停止を直ちに行うことができる。そして、電源部から電動モータへの電力が断たれている状態で作動スイッチが所定のＯＮ状態にあるときに、該電源部からの電力が復帰しても、制御部の阻止手段にて電動モータの駆動が阻止されることになる。

前記位置検出手段が、前記トリガスイッチの操作位置に応じて変動する前記ボリュームコントローラの電圧値を検出する手段であり、その検出された電圧値から前記作動スイッチが所定のＯＮ状態であることを判断してもよい。

前記トリガスイッチの前記所定のＯＮ状態となる操作位置で該トリガスイッチを固定するためのロック手段を備えていてもよい。

前記制御部にて前記阻止手段を作動させて前記電動モータの駆動が阻止されていることを作業者に報知するための報知手段を備えていてもよい。ここでいう報知手段は、ランプを点灯又は点滅させる手段の他、ブザー音や音声メッセージを鳴らす手段、あるいは電動工具本体に備える表示画面へメッセージを表示する手段などを含んでいる。

前記報知手段が、前記制御部により点灯又は点滅作動される発光ダイオードから構成されていてもよい。前記発光ダイオードの場合には、一般的なランプやブザーに比べて消費電力が少ないから、特にバッテリにて駆動する場合にバッテリへの負担を少なくすることができ有利になる。

電源部と制御部とで構成される閉ループ中に、作動スイッチを介在することによって、作動スイッチがＯＦＦ状態では、電源部から制御部へ電力が供給されることがなく、制御部の誤作動やバッテリの放電などの不都合を確実に解消することができる電動工具駆動用のモータ駆動制御装置を提供することができる。
しかも、作動スイッチの切り替え操作だけで、電動モータの駆動及び停止を直ちに行えるから、操作性の向上をも図ることができる。
さらには、電源部から電動モータへの電力が断たれている状態で作動スイッチが所定のＯＮ状態にあるときに、該電源部からの電力が復帰しても、制御部の阻止手段にて電動モータの駆動が阻止されることから、作業者が気付かない状態で電動モータが突然動き出すことがなく、信頼性の高い商品にすることができる。

図１は、電動ドリルやレシプロソーあるいはグラインダー等の電動工具駆動用のモータ駆動制御装置の一実施例を示す回路図である。
このモータ駆動制御装置は、電動工具駆動用の電動モータ１と、この電動モータ１に電力を供給するための電源部を構成するバッテリ２と、このバッテリ２からの電力により電動モータ１を駆動するためのＯＮ−ＯＦＦ操作可能な作動スイッチ３と、作動スイッチ３が所定のＯＮ状態でかつ電源部２から電動モータ１への電力が断たれている状態にあるときに、電源部２からの電力が復帰しても電動モータ１の駆動を阻止する阻止手段４を備えた制御部としてのマイクロコンピュータ５とを備えている。

前記バッテリ２と前記マイクロコンピュータ５とで構成される閉ループ中に、前記作動スイッチ３を介在してあり、作動スイッチ３をＯＮ操作していない状態（ＯＦＦ状態）では、バッテリ２からマイクロコンピュータ５への通電が行われないように構成されている。

前記バッテリ２としては、リチウム・イオン電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池等の二次電池の他、マンガン乾電池やアルカリ乾電池等の一次電池を使用することができる。

前記作動スイッチ３は、設定されたストロークを操作可能に構成されたトリガスイッチからなり、このトリガスイッチ３は、前記バッテリ２のプラス側と前記マイクロコンピュータ５の入力側との間に設けられ、トリガスイッチ３の引き込み操作の開始により閉じる接点６と、トリガスイッチ３の操作位置に応じて電動モータ１の回転数を制御するためのボリュームコントローラ７を備え、前記阻止手段４が、前記ボリュームコントローラ７からのボリューム位置から前記トリガスイッチ３の操作位置を検出する操作位置検出手段８と、この操作位置検出手段８により検出された操作位置に基づいて、トリガスイッチ３が所定のＯＮ状態（後述のロックＯＮ状態）であると判断する判断手段９とを備えている。尚、図１に示す１０は電圧を安定させるために回路中に設けられたツェナーダイオードである。

前記トリガスイッチ３が最大操作位置に近付くほど前記電動モータ１を高速駆動するように構成しており、電動工具の先端などに備えた工具の駆動速度を変えることができるようになっている。

前記位置検出手段８が、前記トリガスイッチ３の操作位置に応じて変動する前記ボリュームコントローラ７の電圧値を検出する手段であり、その検出された電圧値から前記作動スイッチ３が所定のＯＮ状態であることを判断するようになっている。
前記ボリュームコントローラ７は、抵抗からなるボリューム７Ａと、トリガスイッチ３の操作に連動して該ボリューム７Ａ上を摺動することにより基準電圧を任意の比に分圧し、その分圧された電圧をマイクロコンピュータ５へ出力するための可動電極７Ｂとを備えている。

具体的には、基準電圧を５Vとし、図２（ａ）に示すようにトリガスイッチ３を操作していない状態から、トリガスイッチ３を少し引いた状態を、図２（ｂ）に示している。図２（ａ）では、接点６が開放状態であるため、前述のように、バッテリ２からの電力は供給されず、基準電圧も０Vになっている。図２（ｂ）では、トリガスイッチ３が少し引かれることによって、前記接点６が直ちに閉じるとともに基準電圧が５Vに立ち上がる。しかし、トリガスイッチ３があまり引かれていないことから、ほぼ５Vとなり、この電圧をマイクロコンピュータ５の位置検出手段８にて検出し、その検出結果に基づいてマイクロコンピュータ５から電動モータ１をゆっくり駆動するようにＰＷＭ制御信号を後述するスイッチング素子１２へ出力している。
更にトリガスイッチ３が引かれることによって、図２（ｃ）に示すように可動電極７Ｂが摺動してそのときの電圧が０Vになる。この電圧をマイクロコンピュータ５の位置検出手段８にて検出し、その検出結果に基づいてマイクロコンピュータ５から電動モータ１を速く駆動するように（例えば最高速度で駆動するように）ＰＷＭ制御信号を後述するスイッチング素子１２へ出力している。

図１に示すように、前記トリガスイッチ３を最大操作位置で固定するためのロック手段１１を備えている。従って、ロック手段１１にてトリガスイッチ３を最大操作位置でロックした状態（ロックＯＮ状態）で電動工具を集中して使用することができるようになっている。そして、前記ロックＯＮ状態にて電動工具を長時間使用することによりバッテリの電力が大幅に消費され、電動工具が使用途中で動かなくなることがある。このような状態で前記ロックＯＮ状態にしていることを忘れたまま、バッテリ交換を行うと、マイクロコンピュータ５への通電が再開されることになるが、トリガスイッチ３を最大操作したときの最大操作位置、つまり前記所定のＯＮ状態となる位置にて前記阻止手段４を作動させるように構成してあり、電動モータ１が不測に駆動されることがないようにしている。

前記マイクロコンピュータ５にて阻止手段４を作動させて電動モータ１の駆動が阻止された場合には、電動工具に備えさせているＬＥＤ（発光ダイオード）１３（図１参照）を点滅させて作業者に電動モータ１の駆動が阻止されたことを知らせることができる報知手段を備えている。図１に示す１４は、前記ＬＥＤ１３を駆動するための駆動用トランジスタであり、マイクロコンピュータ５からの出力信号にて駆動用トランジスタ１４をＯＮ−ＯＦＦ制御することによって、ＬＥＤ１３を点滅（点灯でもよい）させるようにしている。

また、前記電動モータ１への電力供給経路中に前記マイクロコンピュータ５にて駆動可能なスイッチング素子１２を備え、該マイクロコンピュータ５からの指令信号に基づいて該スイッチング素子１２をＯＮ−ＯＦＦ制御して前記電動モータ１の回転数を制御することができるようになっている。つまり、前記マイクロコンピュータ５からは、パルス信号であるＰＷＭ制御信号が出力されるようになっており、そのパルス信号のデューティ比を大きく取ることによって、電動モータ１を高速で回転させることができるようになっている。

前記のように構成されたモータ駆動制御装置による電動モータ１の駆動制御を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、バッテリ２からの電力がマイクロコンピュータ５へ供給されているかどうかを判断する（ステップＳ１）。電力が供給されている場合には、ボリュームコントローラ７の電圧値を読み込み（ステップＳ２）、その電圧値が０Vであるか否かを判断する（ステップＳ３）。つまり、電圧値が０Ｖである場合には、前述したようにロック手段１１にてトリガスイッチ３が最大操作位置に保持されている（ロックＯＮ状態である）と判断して、前記阻止手段４を作動させて、電動モータ１の駆動を阻止することにより電動モータ１を停止させている（ステップＳ４）。それと同時にＬＥＤ１３を点滅させる（ステップＳ５）。そして、ＬＥＤ１３を点滅させながら、バッテリ２からの電力がマイクロコンピュータ５へ供給されているかどうかを判断し（ステップＳ６）、電力供給されている場合には、ＬＥＤ１３の点滅を続行し、電力供給が停止すると、電動モータ１の駆動制御（駆動を阻止する制御）を終了する。尚、前記電力供給が停止する場合は、トリガスイッチ３を最大操作位置から操作開始位置（接点６が開放となる位置）まで戻す、又はバッテリ２を取り外す、あるいはバッテリ２が消耗して電力供給ができなくなった状態のいずれかである。

前記ステップＳ３での判断のときに、トリガスイッチ３が引かれていない場合には、電圧が５Vとなり、トリガスイッチ３が最大操作位置に保持されていない（ロックＯＮ状態ではない）と判断し、トリガスイッチ３の操作位置に応じて電動モータ１を駆動することになる（ステップＳ７）。そして、トリガスイッチ３の操作位置に応じて電動モータ１を駆動しながらも、バッテリ２からの電力がマイクロコンピュータ５へ供給されているかどうかを判断し（ステップＳ８）、電力供給されている場合には、引き続きトリガスイッチ３の操作位置に応じて電動モータ１を駆動し、電力供給が停止すると、電動モータ１の駆動制御を終了する。尚、前記電力供給が停止する場合は、前述同様である。

前記トリガスイッチ３をロック手段１１にて最大操作位置で固定することができる構成を示したが、最大位置以外でかつ所定回転数以上の任意の複数の操作位置で固定することができるように構成してもよい。この場合、固定された複数の全ての操作位置に維持された状態がロックＯＮ状態（所定のＯＮ状態）であるとマイクロコンピュータにて判断させるように構成し、所定のＯＮ状態でかつ電動モータ１への電力が断たれている状態で、電力の供給が再開された場合には、前述のように電動モータ１の駆動を停止する構成にすることになる。尚、トリガスイッチ３の具体的構成は、図１に示す以外の構成であってもよい。

また、前記トリガスイッチ３の操作位置に応じて電動モータ１の回転数をリニアに変更できる場合を示したが、たとえば２段階又は３段階以上に回転数を変更できる構成であってもよいし、また設定された設定回転数でのみ回転する電動モータ１であってもよい。

また、マイクロコンピュータ５により電動モータ１の駆動が阻止されていることを、ＬＥＤ１３の点滅（点灯でもよい）により作業者に報知する報知手段を設けたが、ブザーや音声メッセージを鳴らして報知手段を構成してもよいし、また電動工具に表示画面を備えている場合には、その表示画面に文字メッセージなどにより電動モータ１の駆動が阻止されていることを表示する報知手段であってもよい。尚、前記ＬＥＤ１３を用いることによって、消費電力において有利になるが、他の一般的なランプを用いることもできる。また、場合によっては、作業者に報知するためのＬＥＤなどの報知手段を設けないで実施することもできる。

また、トリガスイッチ３がロック手段１１にて最大操作位置で固定されていることを、ボリュームコントローラ７の電圧値から確認する場合を示したが、ボリュームコントローラ７からの電流値やボリューム７Ａの抵抗値から確認するようにしてもよい。

また、電源部としてバッテリ２を用いて電動モータ１を駆動する構成について説明したが、商用交流電源にて電動モータ１を駆動するものであってもよいし、交流及び直流の何れでも電動モータ１を駆動することができる交直両用の構成であってもよい。

電動工具用のモータ駆動制御装置の一実施例を示す回路図である。 トリガスイッチの操作に伴って変化する接点とボリュームコントローラの動きを示す説明図であり、（ａ）はトリガスイッチを操作する直前の状態を示し、（ｂ）はトリガスイッチを少し操作して接点が閉じた状態を示し、（ｃ）はトリガスイッチを最大操作位置まで操作した状態を示している。 モータ駆動制御装置の駆動制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１…電動モータ、２…バッテリ（電源部）、３…作動スイッチ（トリガスイッチ）、４…阻止手段、５…マイクロコンピュータ（制御部）、６…接点、７…ボリュームコントローラ、７Ａ…ボリューム、７Ｂ…可動電極、８…操作位置検出手段、９…判断手段、１０…ツェナーダイオード、１１…ロック手段、１２…スイッチング素子、１４…駆動用トランジスタ、

Claims (5)

1. 電動工具駆動用の電動モータと、該電動モータに電力を供給するための電源部と、該電源部からの電力により前記電動モータを駆動するためのＯＮ−ＯＦＦ操作可能な作動スイッチと、該作動スイッチが所定のＯＮ状態でかつ前記電源部から前記電動モータへの電力が断たれている状態にあるときに、該電源部からの電力が復帰しても該電動モータの駆動を阻止する阻止手段を備えた制御部とを備えた電動工具駆動用のモータ駆動制御装置であって、
   前記電源部と前記制御部とで構成される閉ループ中に、前記作動スイッチを介在し、前記作動スイッチが、設定されたストロークを操作可能に構成されたトリガスイッチからなり、該トリガスイッチは、該スイッチの操作位置に応じて前記電動モータの回転数を制御するためのボリュームコントローラを備え、前記阻止手段が、前記ボリュームコントローラからのボリューム位置から前記トリガスイッチの操作位置を検出する操作位置検出手段と、該操作位置検出手段により検出された操作位置に基づいて、前記作動スイッチが所定のＯＮ状態であると判断する判断手段とを備えていることを特徴とする電動工具駆動用のモータ駆動制御装置。
2. 前記位置検出手段が、前記トリガスイッチの操作位置に応じて変動する前記ボリュームコントローラの電圧値を検出する手段であり、その検出された電圧値から前記作動スイッチが所定のＯＮ状態であることを判断することを特徴とする請求項１記載の電動工具駆動用のモータ駆動制御装置。
3. 前記トリガスイッチの前記所定のＯＮ状態となる操作位置で該トリガスイッチを固定するためのロック手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の電動工具駆動用のモータ駆動制御装置。
4. 前記制御部にて前記阻止手段を作動させて前記電動モータの駆動が阻止されていることを作業者に報知するための報知手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動工具駆動用のモータ駆動制御装置。
5. 前記報知手段が、前記制御部により点灯又は点滅作動される発光ダイオードから構成されている請求項４記載の電動工具駆動用のモータ駆動制御装置。

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