JPS5882613A - 把握式携帯用電動工具及びその過負荷保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ドリル、Ｏζぎに、ハンマードリルのような、電子式速
度制御装置を持った携帯用電動工具は、峰−夕およびそ
ＯモータＯための制御部において発生された熱がそうし
九コンポーネントのいずれか又は両方を損傷させる過負
荷状態となることがある。、ｔ＃ｃＳそ）した工具およ
びその制御部に過負荷防止装置を与えることが望ましい
。これを達成する１つの方法は、その制御部およびモー
タと直列にバイメタルスイッチ撫子を挿入することで、
それによシ、そのモータへと流れる過電流がそのバイメ
゛タルを加熱して、その接点を開いてモータへの回路を
切るようにしている。

しかしながら、か＼るバイメタル装置は、運転中−にお
ける工具の振動がバイメタル接点要素に悪影醤を及ばし
て、時に性か＼る要素を破損したｐ、保護装置を故障さ
せたジ、その工具モー過負荷防止装置の別な問題は、か
＼る装置がモータへの回路を突然開いてその工具を一時
的に電気的に殺してしまう仁とである。オペレータは、
壬の工具が電気的に死んだものと信じて、接点が再保合
するのに充分な程度にバイメタルが冷えた時点で工具ｔ
−掘る手を収めたシ工具を傍に置こうとしたシする場合
があるしこの゛状−は工具が不意に始動することになシ
、時に紘オペレータを危険な状態にさらすことにもなる
。

又、モータのための電子式制御部にサイリスタ装置に対
する熱保役兼自己制御部ヲ与えることも知られておシ、
この場合には、サーミスタがサイリスタと物理的に接触
し且つそのサイリスクに対するファイヤリング制御部と
直列回路の関係において設けられる。過負荷状態におい
てそのサイリスタを介して流れる過大電流はサイリスタ
に高い温度を発生させて、サーミスタ制御回路への抵抗
を増大させ、それによシサイリスクに対する導通角を減
小させ、そこを通して流れる電流を減少させる。−流か
減少すると、増大させ、そのサイリスタを介して流れる
Ｗ＆を増大させる。このプロセスは、Ｑｒ望の平衡状態
が達成されて、そのサイリスタが過負荷状態による過熱
の危険なしに最大電流において運転されるまで、温度変
化を自動的に補償し続ける。

本発Ｉ！ｊＩ妹、モータに対する過負荷保饅と、携帯用
電動工具に対する電子的速度制御と、そしてその工具の
オペレータに対する改善され九安全性を提供するにある
。本発明において、制御サイリスクと熱伝導関係に置か
れ且つサイリスタに対するゲート制御に接続されたサー
ミスタを利用し、サイリスタの温度を検知してそれに・
従ってゲート信号を変え、サイリスタの導通角を、モー
タへ杜なおも電力が与えられているにもか＼わらずその
工具が動作を停止する点へと減少させる。モータへのこ
りした連続通電によ〕、オペレータに対する聴覚的およ
び触覚的信号が発生され、その工Ｋが完全に停止した状
態にある場合でさえ、その工具へはなおも通電されてい
ることをそのオペレータに警告し続ける。

本発呵の特徴および利点は添付図面を参照しての以下の
詳細なＩｔ載から一層明瞭に理解されよう。

特に第１図を参照するに、電動ドリルは携帯用のものと
して例示されている。ドリル２は、モータ６を含むハウ
ジング４を持っている。モータ６はそのハウジング内に
固定されている界磁巻線８と、そのハウジング内の前後
に伸長する軸受１２に界磁巻線内で回転可能に取付けら
れている電機子１０とを含んでいる。歯車列１４は、電
機子軸を、工具受入れチャック１８を担持した出力軸１
６に接続する。

速度制御スイッチ２２がドリルハウジングのハンドル２
０に取付けられていてしかも工具操作員すなわちオペレ
ータの人さし指によって係合されるそのハンドル２０か
ら外方に突出している押込み可能な引金２４を持ってい
る。スイッチ２２紘それ自体のハウジング２６を持ち、
更にその引金２４をその伸張した位置へとバイアスする
ばね２８と、そして工具ハンドル２０の側部における開
口を通して地布している押込み可能なロック釦′３０と
を含んでいる。速度制御スイッチ２２は、１９７３年１
１月２７日付で発行され、現在では本件出願人の験受は
人によって所有されている米国％Ｍ第３．７７５．５７
６号←ＬＷ、ブラウン）において開示されている型式の
ものでよい。

速度制御スイッチ２２のコンポーネントは第意図におい
て図式的に示されている。第１の電力導体Ｌｌａ第１の
静止接点３２に接続されている。静止接点３２と共働す
る可動接点３４社シーリコン制御整流器８０Ｒ１のアノ
ードに接続されている。８ＣＲ１のカソード紘モータ６
の巻線８および電機子ｌＯと直列に接続され、そして第
２のスイッチ接点対３８を介して他の電力導体Ｌ２に通
じている。可変抵抗＠Ｅ４０は５ＣＲＩのアノードおよ
びゲート端子間に接続されてお）、そしてコンデンサ４
２Ｕ８ＣＲ１のゲートおよびカソード端子間に接続され
ている。正の温度係数（ＰＴＣ）を持つサーミスタ４４
は５ＣＲＩ０７’ノードに対して熱伝導関係において物
理的に取付けられていて、そして５ＣＲＩのアノードお
よびゲート端子間の可食抵抗器４０と直列に電気的に接
続されている。第２の静止接点３６が可動接点３４と弾
倉されるように設けられておシ、接点３６は、電子的速
度制御素子５ＣＲＩ。

４０．４２および４４を分路して、毫−夕６に直に接続
されていゐ、引金２４ａ可動接点３４゜スイッチ３８の
接触子および可変抵抗器４００摺動子に機械的に接続さ
れている。

引金２４が始めて押されると、それと同時にスイッチ接
点３８が閉じられ且つ可動接点３４が静止接点３ｚに接
続され、速度制御素子を介してモータ６が交ｆＬ源に接
続される。可変抵抗器４０とＰＴＣサーミスタ４４とを
介して流れる電流は８０Ｒ１を導通状態へとトリガーす
るのに十分な電圧値に到るまでコンデンサ４２を充電シ
、電流をそのアノードからカソードへと渡してモータ６
を電源に接続する。可変抵抗器４００摺動子は初めに高
抵抗端に設定されており、引金が押されると、その指動
子はゲート回路にイ収 おける抵抗を減少させるべくその声抗端に向って移動さ
れる。抵抗が小さくなると、コンデン交流供給電圧の各
正の半サイクル上で直ぐにそのトリガー電圧にまで光電
され、それにより８ＣＲ１を流れる電流を増大させてモ
ータ６の速・度を上ける。正常な電流負性の下での速度
制御範囲において動作しているときのＰＴＣサーミスタ
４４０ム抗は、可変抵抗４０の抵抗の約４〜１０％であ
るので、コンデンサ４２に接続され°た細路の全抵抗に
対しては無視し得る程度の影曽しか持たない。引金が完
全に押された状態において、可動接点３４は分路接点３
６と接触して、モータ６をライン電圧に直に接続し、そ
れによプ、モータ６に対して全波電力を与える。

工具に過′亀流か流れると、Ｓｌｌの温度は上昇し始め
る。この温度の上昇は、ＰＴＣサーミスタ４４によって
検知され、該サーきスタＯ抵抗が増加する。第５図を参
照するに、例えば、６０℃から８０Ｃへの龜膨上昇ケ１
ＰＴＣサーミスメ４４の抵抗をＩＯＫΩから約１００に
Ωへと増加しているのが見られ、この抵凝変化はコ゛ン
デ、１１ ／す４２に対する充電時間を増加させて、結果的に５Ｃ
Ｒ１１２）導通角を減少させるのに十分なものである。

抵抗および導通角の変化に対応してモータの速度および
音又はピッチが減少する。

その減少社除々ではあ゛るが、工具のオペレータにとっ
ては耳で陶こえる程度であ如、オペレータは過負荷状態
の始ｔｂを知ることができる。

過負荷状態の下でモータを連続的に作動させると、ｓｃ
ｇｘおよびＰＴＣサーミスタ４４の温度が更に、例えば
、１００℃にまで上昇する。この温度上昇ＦｉＰＴＣサ
ーミスタ４４の抵抗を増加させ、８Ｃ１ｌＬ１の導通角
を、モータ工具が停止しそれによって負荷のそれ以上の
増加および８０Ｈの温度上昇を阻止するに足る点にまで
減少させる。しかしながら、ＰＴＣサーミスタ４４の抵
抗は、電流を完全に遮断してコンデンサ４２の充電型完
全に停止して５ＣＲＩの４通角を箒に減少させる根大き
くはない。むしろ、それは、小さな電流を８０Ｒ１に流
し、成る電圧をモータ６に常時印加し、それにより、工
具を連続して生かしておくようにする。工具を使用して
いるオペレータは、モータが停止（立ち往生）している
のに引続き信号がモータに与えられてモータが唸シ且り
振動することにより、工具が引続き生きていると伝う事
実を触覚及び聴覚によシ明確に知ることができる。従っ
て、その工具のオペレータ株、ハム（唸り）を聞き且つ
自分の手でその工具における振動を感知することによ１
、その工具がなおも生きていることを知多、工具から自
分の手をゆるめる前に又は七ツ工具を側Ｋｔ＜ｆｉＢに
、その工具への電力な切る。

第２図に示されている半波交流構成において、オペレー
タ昧、モータの過負荷減速又は完全停止に際して、引金
２４を完全に押すことにより保腫機能を回路から外すこ
とができる。引金２４を完全に押すと、可動接点３４が
静止接点３６に閉じられて、制御コンポーネント５ＣＲ
１゜４０．４２および４４を分路してモータ６を電源に
直に接続さ゛せる。従って、制御スィッチ０８ＣＲ社も
はや分路されて電麹が流れ、ないので、その過負荷は、
ＳＣＨ上にではなく、その工具モータ上に直に加わる。

成る時間にわたるこのモー盪°での動作は５ＣＲＩおよ
びＰＴＣサー建スタ４４が冷却するのを可能にし、そこ
で、その工具社、もしも所望ならば、再度その速度制御
範囲において作動され得ることになる。勿論、こうした
条件のうちのいずれかの下に２叶る動作は極く短い時間
、しかも絶対に必要な場合に限って行なわれるべきであ
る。

第２図の回路の変形例が第３および第４図に示されてい
る。第３図においてはトライアックＴＲＩが第２図の５
ＣＲＩに代って使用されておｊＤ、ＳＣＨによって与え
られる半波制御に対比してモータ６′に対しては全波速
度制御を４えている。全波制御のために、分路接点３６
およびモータ６に対するその接続が省略されておシ、可
動接点３４′が接点３２′および３３′をブリッジする
ように構成されている。従って、その保護機能を外すご
゛とはできず、モータ６′は、常に、トライアツタＴＲ
Ｉによる過負荷保護機能の下におかれる。他の点におい
て、この回路社第２図の回路について記述されたのと同
様に動作する。また、類似のコンポーネントにはプライ
ム符号（り付の同一参照番号が付与されている。

第４図は第２図の回路に類似した本発明による更に別の
実施例を示し、同一の構成要素には二重プライム符号（
＃）が付与されている。ＰＴＣナーンスタ４４′に対す
るヒーターとして独立の一ミスタと密な熱接触状態にあ
る。抵抗器５０社工具モータ６＃およびトライブックＴ
ＲＩ’と直列に接続されていて、その加熱効果は工具モ
ータ負荷に直接比例している。抵抗器５０社１０以下の
抵抗値で良いので、負荷に対しては大きなインピーダン
スとならない。ＳＣＲ又はトライアック自体によって発
生される熱に依存する代シに、ＰＴＣサーＺスタ４４＃
をトリガーする抵抗ヒーター５０を使用することによる
大きな利点は、応答時間が短かいことである。抵抗ヒ　
　゛−−−５０の熱的質量社パック−１９に収納、され
ている半導体に比較してかな夛小さいので、過負荷状態
に対する応答時間は最小となる。更に１ＰＴＣサー建ス
タ４４′に抵抗ヒータ５０を文字通シ巻回するか又は包
設することができるので、熱の伝達効果を高めて応答時
間を減少させることができる。′　トリガー２として使
用される抵抗ヒーターＯ更に別な利点は、ＰＴＣ２−ミ
スタを加熱するのに必要とする電流が調整できることで
ある。そのヒーターの抵抗は抵抗器を選択することによ
）変更られるので、所定の電流負荷の結果としてのその
温度上昇も変えられることになる。このこと紘相対的に
固定されたＩＩＲ損を持つ８ＣＲ又祉トライアック半導
体によっては達成できないことである。

以上の記述紘本発明を実施する上での好ましい実施例お
よび最善のモードを表わしているけれども、本発明は、
過負荷保護部とそして過負荷状態中にそのモータへの通
電を聴覚的および触覚的に示す手段とを伴なった携帯用
の工具速度制御に−）％ｆｈてＯ％定せる実施例に限定
されるもので杜なく、本発明の精神およびその範囲から
逸脱することなく幾多の変更および修正が可能であろう
こと社明白である。

【図面の簡単な説明】

、第１図は聴覚めおよび触覚的過負荷表示を与える過負
荷保護を持つ電子的速度制御スイッチを具備した電動工
具を概略的に示している図である。 一第２図は、第１図の工具の半波交流制御回路の概略図
である。 第３図は、第２図のものに類似する全波交流制御回路の
概略図である。 第４図は、第２および第３図のものと類似して社いるが
本発明の更に別の実施例を示す概略図である。 第５図は温度に対するサーミスタの抵抗をプロットして
いるグラフである。 第６図は保護なしの工具における負荷電流の数種の値に
ついて時間に対する温度上昇をプロットし九曲線を示し
ているグラフ士ある。・＃Ｉ７図は保−付工具における
第６図と同様の負荷電流について時間に対する温度上昇
を示すグラフである。 第８図はバイメタル保鰻された工具および電子的Ｋｍ！
ｉされた工具におゆる減速率およびノイズレベルを示し
ているグラフである。 ２・・・・・・工具　　　　６・・−・・・モータ２２
−速度制御スイッチ ２４・・・引金　　　　４０・・・可変抵抗器４２・・
・　コンデンサ　４４・−ナーミメタ５０・−抵抗器 ５ＣＲＩ−・シリコン制御整流器 ＴＲＹ−）ライアツク Ｌｌ、Ｌ２・−・電源導体 （＃１か１名） ＩＪ’　　　　ｌ／ ｌｆ　　　　、ｉｃ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）把握式携帯用電動工具（２）において：モータ（
   ６）と； 前記モータ（６）を電源（Ｌｌ、Ｌ２）に接続するぺ〈
   導通状態に作動可能なすイリスタ手段（ＳＣＲＩ、ＴＲ
   Ｉ）および前記モータの速度を変えるべく前記サイリス
   タ手段（８０Ｒ１，ＴＲＩ）の導通期間を変えるための
   手動で制御される手段（２４，４０，４２）からなる前
   記モータの速度を制御するための制御手段（２２）と；
   そして　′ 前記導通期間中に前記サイリスタ手段 （ＳＣＲＩ、ＴＲＩ）を通して流れる電流の結果として
   該サイリスタ手段に熱的に応答し、過電流に伴なう温度
   を検知した際に動作して前記手動で制御される手段（２
   ４，４０，４２）とは独立に前記導通期間を除々に減少
   させ、前記モータ（６）の速度を除々に減少させ、それ
   によって過負荷状態についての表示を与える温度検知手
   段（４４）とを含み； 前記温度検−手Ｒ（４４）　鵬工具が過負荷状態の下で
   連続して動作される際に、前記サイリスタ手段（８ＣＲ
   １’、ＴＲＩ）を流れる電流を完全Ｋ１１１１止するこ
   となく前記モータ（６）を停止させるに十分なたり前記
   導通期間を減少させることＫよって前記モータ（６）へ
   の電力を維持して、電力が前記モータに供給されている
   ことを示す信号を前記モータに放出させるように作−す
   ることを特徴とする把握式携帯用電動工具。 （２）前記温度検知手段（４４）は、前記過負荷状態が
   解消されたとき前記導通期間を除々に増大させ、前記モ
   ータ（６）の速度を除々に増加させて、モータの作動の
   不意で急激な変化を防止するように作動することを特徴
   とする４Ｉ奸請、求の範囲＃Ｉ１項にＶ、献の把握式携
   帯用電動工具。 （３１前記信号は可聴のハム（唸シ）であることｔ−ｖ
   ｉ＋ｉとする特許請求の範囲第１項に記載の把握式携帯
   用電動工具。 （４）前記信号は触覚によシ感知し得る振動であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の把握式携帯
   用電動工具。 （５）　　前記温度検知手段は、前記手動で制御される
   手段＜２４．４０．４２）の一部分を形成しているｔ［
   （４０）−コンデンサ（４２）充電回路内に電気的に接
   続されていて、前記サイリスク手段での増大され九温度
   の関数として前記充電回路における抵抗を増大させ、そ
   れによシ前記導通期間を除々に減少させるぺ〈作動する
   正の温度係数を持つサーミスタ（４４）を含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の把握式携
   帯用電動工具。 （６）前記温度検知手段（４４，４４’）は前記サイリ
   スタ手段（ＳＣＲＩ、ＴＲＩ）と熱的に伝導接触してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（７）　　前記温
   度検知手段は、前記サイリスタ手段（ＴＲ１つおよび前
   記モータ（６つと直列に接続され且つ前記温度検知手板
   （４４つの近傍に取付けられている加熱用抵抗（５０）
   を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の把握式携帯用電動工具。 傳）　電子式速度制御部を持つ携帯用電動工具（２）°
   において過負荷状態に応答してそのモータ速度を緩慢に
   変化させ且つ停止した状態におけるモータに対しても減
   少した電力を連続的に与える過負荷防止装置であって： モータ（６）と； オン期間中に前記モータを電源（Ｌｌ、ＩＪ）Ｋｌ続す
   るべく、オン状−とオフ状態との間を作動されるサイリ
   スタ手段（８ＣＲ１，ＴＲＩ）と； 前記サイリスタ手段（ＳＣＲＩ、ＴＲＩ）のアノードと
   ゲートとの−」に接続されている手動で制御される可変
   抵抗器（４０）および前記サイリスタ手段（ＳＣＲＩ、
   ＴＲＩ）のゲートとカソードとの間に接続されているコ
   ンデンサ（４２）を含み、オフ期間に関して前記オン期
   間の間隔を変えるための前記サイリスタ手段（８ＣＲ１
   ，ＴＲＩ）Ｋ対するゲート制御手段（２４，４０，４２
   ）と；そして 前記７ノードおよびゲート間において前記可変抵抗器（
   ４０）に直列に！ｌ！続され耳り前記サイリスタ手段（
   ＳＣＲＩ、ＴＲ１）に熱的に接続されていて、前記サイ
   リスタの温度が上昇したとき前記ゲート制御手段（２４
   ，４０，４２）の抵抗を増加させる丸めの正の温度係数
   を持つサーミスタ（４４）とから成ることを特徴とする
   過負荷防止装置。