(57)【要約】【課題】作業に入ってない無負荷時のモータの回転数を、モータ固有の特性に準じることなく、低く設定し、作業に入り所定の負荷が生じた場合、モータ固有の特性に準じる回転数とすることで、作業に入ってない無負荷時の振動、騒音を抑制し操作性を向上させるとともに、電力の消費を抑えることができ、さらに作業性を向上することができる電動工具駆動用のモータ回転制御装置を提供する。【解決手段】無負荷状態では、当該モータがもつ本来の特性より予め低く設定された無負荷回転数に制御する制御手段と、モータの電気回路における負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、上記負荷電流検出手段により検出した負荷電流値が、予め設定された負荷電流値以上となると、前記モータに流れる電流値をモータがもつ本来の特性に応じて変化させる電流制御手段を備えたことを特徴とする。【選択図】図２
2010110875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動工具駆動用のモータと、該モータにより駆動する先端工具と、モータに電圧を供給するための電源部と、該電源部からの電圧により前記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、該作動スイッチの全押し状態で前記モータが最大回転となる電動工具駆動用のモータ回転制御装置であって、
無負荷状態では、当該モータがもつ本来の特性より予め低く設定された無負荷回転数に制御する制御手段と、
モータの電気回路における負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、
上記負荷電流検出手段により検出した負荷電流値が、予め設定された負荷電流値以上となると、前記モータに流れる電流値をモータがもつ本来の特性に応じて変化させる電流制御手段を備えたことを特徴とする電動工具駆動用のモータ回転制御装置。
【請求項２】
上記モータにより駆動する先端工具が、往復駆動する工具であることを特徴とする請求項１に記載の電動工具駆動用のモータ回転制御装置。
【請求項３】
上記予め設定された負荷電流値は、上記設定された無負荷回転数に対応する無負荷電流値の約１．４倍に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動工具駆動用のモータ回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具駆動用の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回転制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記電動工具駆動用のモータは、作動スイッチをＯＮ操作すると、そのモータの固有の特性に準じて回転し、先端の工具の駆動速度を低くするには、歯車等からなる減速機構をもちいていた。
しかし、モータ自体を各々のモータの固有の特性に応じて回転させていたのでは、電動工具の種類によっては、無負荷時の回転数が大きく、歯車等からなる減速機構のみでは、無負荷時の振動、騒音を抑制することができないという問題があった。
【０００３】
そこで、出願人は、先に、無負荷時のモータの回転数をモータの固有の特性に準じることなく、任意の低い回転数にする提案をしている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−１６４５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述特許文献１では、作業に入ってない無負荷時のモータの回転数をモータの固有の特性に準じることなく、任意の低い回転数にするだけでなく、作業に入り負荷が生じている場合であってもその回転数は、無負荷時の回転数と同じになるように提案されていた。そのため、振動、騒音は抑えることができたものの、作業時の負荷がかかる場合には、各々のモータの固有の特性に準じた回転数が必要な電動工具には、要求に応じられないものであった。また、作業時の負荷が生じている場合と、作業に入ってない無負荷時の場合の回転数が同じであるため、無負荷時の場合、必要のない電力が消費されているという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、作業に入ってない無負荷時のモータの回転数を、モータ固有の特性に準じることなく、低く設定し、作業に入り所定の負荷が生じた場合には、モータ固有の特性に準じる回転数とすることで、作業に入ってない無負荷時の振動、騒音を抑制し操作性を向上させるとともに、電力の消費を抑えることができ、さらに作業性を向上することができる電動工具駆動用のモータ回転制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電動工具駆動用のモータと、該モータにより駆動する先端工具と、モータに電圧を供給するための電源部と、該電源部からの電圧により前記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、該作動スイッチの全押し状態で前記モータが最大回転となる電動工具駆動用のモータ回転制御装置であって、無負荷状態では、当該モータがもつ本来の特性より予め低く設定された無負荷回転数に制御する制御手段と、モータの電気回路における負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、上記負荷電流検出手段により検出した負荷電流値が、予め設定された負荷電流値以上となると、前記モータに流れる電流値をモータがもつ本来の特性に応じて変化させる電流制御手段を備えたことを最も主要な特徴とする。
【０００７】
上記構成を備えたことにより、無負荷状態では、当該モータがもつ本来の特性より予め低く設定された無負荷回転数に制御されるので、作業に入ってない無負荷時の振動、騒音を抑制し操作性を向上させるとともに、電力の消費を抑えることができる。
また、負荷電流値が、予め設定された負荷電流値以上となると、前記モータに流れる電流値をモータがもつ本来の特性に応じた回転数に変化させることができるので、種々の作業に対応可能となり作業性が向上する。
【０００８】
本発明は、上記モータにより駆動する先端工具が、往復駆動する工具であることを特徴とする。
【０００９】
上記のように、往復駆動する先端工具を備えた電動工具に本発明の駆動用のモータ回転制御装置を採用すれば、作業に入ってない無負荷時の振動、騒音をより抑制し操作性を向上させる効果がある。
【００１０】
本発明は、上記予め設定された負荷電流値が、設定された無負荷回転数に対応する無負荷電流値の約１．４倍に設定されていることをことを特徴とする。
【００１１】
上記のように、予め設定された負荷電流値を、設定された無負荷回転数に対応する無負荷電流値の約１．４倍に設定すればより効果的である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電動工具駆動用のモータ回転制御装置は、作業に入ってない無負荷時のモータの回転数を、モータ固有の特性に準じることなく、低く設定し、さらに作業に入り所定の負荷が生じた場合、モータ固有の特性に準じる回転数とすることで、作業に入ってない無負荷時の振動、騒音が抑制され、操作性が向上するとともに、電力の消費が抑えられ、さらに種々の作業に対応可能となり作業性が向上するという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態による電動工具駆動用のモータ回転制御装置を図面にもとづいて説明する。図１は本発明の電動工具駆動用のモータ回転制御装置を採用した電動工具の一種であるレシプロソーの正面断面図である。
【００１４】
図１に示すように、電動工具の一種であるレシプロソー１は、後方においてモータ２を収容する駆動部３と、前方において被加工材（図示せず）を加工する加工部４を備えるヘッド部５と、駆動部３とヘッド部５との間に配置され、モータ２の駆動力を加工部４に伝動するための伝動軸６を収容した把持部７とを備えている。
【００１５】
前記駆動部３は、ハウジング１０の後方側である後方本体部１７と、この後方本体部１７に収容される前記モータ２などを備えている。図に示すように、モータ２は後方本体部１７の上下方向略中心に配置されている。モータ２のモータ軸２０は、前後の軸受２１、２２を介して後方本体部１７に回転自在に支持されている。
【００１６】
前記把持部７は、後方本体部１７の前方側に形成されたハウジング１０の把持体部２５と、この把持体部２５に収容され前記モータ２のモータ軸２０と同軸に配置された前記伝動軸６と、モータ２の駆動をＯＮ−ＯＦＦ操作するためのトリガー式のスイッチ２６とを備えている。
【００１７】
前記伝動軸６は、モータ２のモータ軸２０と連結スリーブ２７を介して同一軸心上で連結されている。伝動軸６の先端部は前記ヘッド部５に備えられた軸受２４を介して回転自在に支持されている。さらに、伝動軸６の先端部には、ベベルギアからなる駆動ギア６０が設けられ、この駆動ギア６０によりヘッド部５内に収容された従動ギア６１にモータ２の駆動力を伝達している。
【００１８】
前記把持体部２５は後方本体部１７に連続する連続曲面部２９を有し、この連続曲面部２９は、図１に示すように、前方に向けて後方本体部１７から順次縮小する曲面で形成されている。さらに、把持体部２５は、後方本体部１７の先端部から前方に向けて下方に傾斜している。一方伝動軸６は把持体部２５内に水平に支持されている。
【００１９】
前記ヘッド部５は、前方本体部３３と、この前方本体部３３の下部に配置され、さらに前方に突出するように設けられ鋸刃を形成した先端工具３５からなる加工部４とから構成されている。さらに、前記前方本体部３３には、前記伝動軸６の先端に設けられた駆動ギヤ６０を介して回転駆動力を伝達するための従動ギア６１などからなる伝動装置３６と、回転運動を水平往復運動に変える往復動機構３７とを備えている。この往復動機構３７には、先端工具３５を水平往復動自在に案内する往復動軸３８を備えている。この往復動軸３８の先端には先端工具３５の基部３５ａが連結され、前記モータ２の駆動により、先端工具３５が伝動装置３６および往復動機構３７を介して水平方向に往復運動する構成になっている。
【００２０】
前記駆動部３を構成する後方本体部１７の下方には、バッテリー装着部１７ａが設けられている。このバッテリー装着部１７ａには内部に複数の図示していない蓄電池を備えた電源部としてのバッテリー１８が前後方向に向けて着脱可能に装着されている。
【００２１】
以上が本発明の実施形態によるレシプロソー１の基本構成である。次に、このレシプロソー１のモータ回転制御装置を、図２に示す回路図をもとに説明する。
【００２２】
このモータ回転制御装置は、レシプロソー１のモータ２と、このモータ２に電力を供給するための電源部を構成するバッテリ１８と、このバッテリ１８からの電力によりモータ２を駆動するためのＯＮ−ＯＦＦ操作可能な作動スイッチであるトリガー式のスイッチ２６と、無負荷状態での回転数を、当該モータがもつ本来の特性より予め低く設定された無負荷回転数に制御する制御手段であるマイクロコンピュータ８１と、モータ２に供給される電流を制御する電流制御手段としての電流制御回路８０と、モータ２に生じる負荷電流を検出するための負荷電流検出手段としての負荷電流検出回路７０とから構成されている。
【００２３】
上記電流制御回路８０は、鋸引き作業の開始により、モータ２に所定の負荷（トルク）がかかった場合に生じる負荷電流値を予め設定された負荷電流値として記憶するマイクロコンピュータ８１と、このマイクロコンピュータ８１からの指令信号に基づいてＯＮ−ＯＦＦ制御されるスイッチング素子８２（ＦＥＴ）とからなっている。スイッチング素子８２は、マイクロコンピュータ８１からの指令信号に基づいてモータ２に電流を供給し、モータ２の回転数を制御している。
【００２４】
本実施形態における無負荷状態での回転数は、上記マイクロコンピュータ８１の制御により、具体的にはＰＷＭ制御により、当該モータがもつ本来の特性より予め低く設定された無負荷回転数に制御される。具体的には、個々のモータが固有にもつ本来のトルク特性であるデューティ１００％の時のトルク特性に対し、デューティ２５％の時のトルク特性となるようにプログラムにて設定されている。これを回転数と電流値で表すと、回転数は、約１６０００ｒｐｍ、電流値は、約５アンペアとなる。そして、これらの値が、予め低く設定された無負荷回転数であり、モータ２に供給される予め定められた無負荷電流値となる。そして、無負荷状態で負荷電流が生じていない場合には、マイクロコンピュータ８１によるＰＷＭ制御により、デューティ２５％を維持し、以って、予め低く設定された無負荷回転数、約１６０００ｒｐｍを維持する。
【００２５】
なお、この無負荷電流値は、本実施形態のレシプロソー１では、少なくとも４．５〜５．５アンペアの間に設定されていれば良い。
【００２６】
上記負荷電流検出回路７０は、負荷電流を検出するための抵抗７１と、検出した負荷電流に比例した電圧（Ｖ）を出力信号としてマイクロコンピュータ８１に出力する積分回路７２とからなっている。
【００２７】
一方、マイクロコンピュータ８１は、負荷電流検出回路７０からの出力信号の有無を判別するとともに、負荷電流検出回路７０で検出した負荷電流に比例して出力された電圧値が、予め設定されている負荷電流に対応する電圧値と一致するか否かを判別する判別手段を有している。
【００２８】
本実施形態における上記予めマイクロコンピュータ８１に記憶されたモータ２に所定の負荷がかかった場合に生じる負荷電流値は、モータの回転が予め設定された無負荷回転数になるべく前記駆動モータへ供給される電流値（無負荷電流値）の約１．４倍に設定されている。具体的には、約７アンペアに設定されている。
【００２９】
なお、この負荷電流値は、少なくとも電動工具の機械ロスやモータ特性のバラッキを考慮した値で、少なくともこの値か、この値よりわずかに大きな値に設定している。本実施形態のレシプロソー１では、少なくとも６．５〜７．５アンペアの間に設定されていれば良い。
【００３０】
さらに、前記バッテリ１８と前記マイクロコンピュータ８１とで構成される回路中には、前記スイッチ２６を介在してあり、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１８からマイクロコンピュータ８１への通電が行われないように構成されている。
【００３１】
前記スイッチ２６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ー式のスイッチからなり、このスイッチ２６は、前記バッテリ１８のプラス側と前記マイクロコンピュータ８１の入力側との間に設けられ、スイッチ２６の押し込み操作の開始により閉じる接点２６ａと、スイッチ２６の操作位置に応じてモータ２の回転数を制御するためのボリュームコントローラ２６ｂを備えている。通常、無負荷状態で、この種スイッチ２６を全押し操作すればそのモータ２が本来持つ特性の最大回転数を生じさせることができるところ、本発明のモータ回転制御装置では、無負荷状態でスイッチ２６を全押し操作した場合、上述のごとく、デューティ２５％の時のトルク特性に準じた低い回転数となる。具体的には、デューティ１００％の場合の無負荷回転数約２００００ｒｐｍに対し、約１６０００ｒｐｍの回転数となる。
【００３２】
なお、図中、９０はノイズを除去するためのコンデンサ、８３はマイクロコンピュータ８１の電源をつくるツェナーダイオード、９１はモータ２の効率を良くするためのフライホイールダイオードである。
【００３３】
上記のように構成された本発明のモータ回転制御装置でのモータ２の制御を、図２とモータ２のトルクＴと回転数Ｎ、トルクＴと電流Ｉの関係を示した図３をもとに説明する。Ｔ−Ｎ曲線Ａ、Ｔ−Ｉ曲線Ａはデューティ１００％、Ｔ−Ｎ曲線Ｂ、Ｔ−Ｉ曲線Ｂはデューティ２５％の場合のトルク特性を示している。
【００３４】
まず、鋸引き作業を行っていない状態でスイッチ２６を全押し操作すると、マイクロコンピュータ８１によるＰＷＭ制御により、モータ２は無負荷状態(図中、トルク０）での回転（約１６０００ｒｐｍ）となる。上記負荷電流検出回路７０では負荷電流が検出されないため、マイクロコンピュータ８１へ出力信号が出力されることはなく、引き続きマイクロコンピュータ８１はデューティ２５％のトルク特性に準じて駆動すべくスイッチング素子８２に指令信号を出力する。そして、電流値約５アンペア、回転数約１６０００ｒｐｍとなる。
【００３５】
次に、鋸引き作業が開始され、負荷が増加し始めると、負荷電流検出回路７０では、デューティ２５％の場合のトルク特性（Ｔ−Ｎ曲線Ｂ、Ｔ−Ｉ曲線Ｂ）に準じ、負荷電流が検出され始める。さらに負荷が増加し所定の負荷（トルクＴ１）となり、負荷電流検出回路７０が約７アンペアの負荷電流値を検出し、この電流値に比例する電圧からなる出力信号をマイクロコンピュータ８１に出力する。マイクロコンピュータ８１は、判別手段により、生じた負荷電流が、予め設定されている負荷電流値（約７アンペア）以上であるか否かを判別する。予め設定されている負荷電流値以上と判別すると、スイッチング素子８２にデューティ１００％の場合のトルク特性（Ｔ−Ｎ曲線Ａ、Ｔ−Ｉ曲線Ａ）に準じた電流をモータ２に供給するよう指令を出し、モータ２の回転数を制御する。
【００３６】
本発明のモータ回転制御装置をレシプロソー１に採用すると、鋸引き作業を行っていない場合には、モータ２の回転数を低く抑えることができ、一方鋸引き作業が開始されると、モータ２が本来もつトルク特性に準じた出力が可能となる。従って、特に鋸引き作業を行っていない場合の鋸刃の前後運動による振動、騒音を低く抑えることができので、レシプロソー１の他の構造部に悪い影響を及ぼすことがなくなるとともに、操作者の疲労発生を低減でき、操作性が向上する。また、鋸引き作業を行っていない場合には、電力消費を少なく抑えることができるので省エネ効果も生じる。さらに、鋸引き作業が開始されると、モータ２が本来もつトルク特性に準じた出力となるので、鋸引き作業の作業効率（作業性）がよくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の実施形態による電動工具駆動用のモータ回転制御装置は、先端工具が前後方向に往復駆動する電動工具である上記レシプロソーに限らず、先端工具が左右方向に往復駆動する電動工具である芝刈り機（バリカン）、上下方向に往復駆動するジグソー、回転駆動するトリマ、丸鋸、ドリルなどに採用すると振動、騒音を低く抑えることができ、また操作者の疲労発生を低減し操作性が向上し、さらに、電力消費を少なく抑えることができるので省エネ効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の電動工具駆動用のモータ回転制御装置を採用した電動工具の一種であるレシプロソーの正面断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電動工具駆動用のモータ回転制御装置の回路図を示した図である。
【図３】本発明による電動工具駆動用のモータ回転制御装置のトルクＴと回転数Ｎ、トルクＴと電流Ｉの関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      レシプロソー
２      モータ
１８    バッテリー
２６    スイッチ
３５    先端工具
７０    負荷電流検出回路
８０    電流制御回路
【図１】
2010110875.tif 000003
【図２】
2010110875.tif 000004
【図３】
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