(57)【要約】【課題】トルクコントロールを容易にすることができ、小さいトルクによってブラシレスＤＣモータを駆動することができる制御装置を提供する。【解決手段】電動インパクトドライバ１１を駆動するブラシレスＤＣモータ１５へ駆動信号を出力するインバータ回路２１と、ゲートドライブ回路２８と、ＰＷＭ制御する演算回路２２とを有し、トリガスイッチ１７からの信号によって演算回路２２へ速度指令信号を出力する速度指令回路２４と、モータが設定トルク値以上に回転しないように設定するトルクコントロールスイッチ３１を有し、このトルクコントロールスイッチ３１がＯＮ状態の時はモータ１５が設定トルク値以上に回転しないように演算回路２２が制御する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動ドライバ、または、電動インパクトドライバ等の電動工具を駆動するブラシレスＤＣモータへ駆動信号を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御するゲートドライブ回路と、前記ゲートドライブ回路をＰＷＭ制御する演算回路とを有したモータの制御装置であって、
前記電動工具を操作するためのトリガースイッチからの信号によって前記演算回路へ速度指令信号を出力する速度指令回路と、
前記モータが設定トルク値以上に回転しないように設定するためのトルクコントロールスイッチと、
を有し、
前記演算回路は、前記トルクコントロールスイッチがＯＮ状態のときは前記モータが設定トルク値以上に回転しないようにＰＷＭ制御する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
直流電源から前記インバータ回路へ流れる駆動電流を検知し、この検知した駆動電流が設定値以上になったときに制御信号を前記演算回路へ出力する電流制御回路を有し、
前記トルクコントロールスイッチが前記電流制御回路に接続され、前記電流制御回路は、前記トルクコントロールスイッチがＯＮ状態のときは前記演算回路へ設定トルク値以上に回転しないようにする閾値信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置。
【請求項３】
前記トルクコントロールスイッチが前記速度指令回路に接続され、前記速度指令回路は、前記トルクコントロールスイッチがＯＮ状態のときは前記演算回路へ設定トルク値以上の速度指令信号を出力しない
ことを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動ドライバや電動インパクトドライバ等の電動工具に用いられるブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動インパクトドライバにおいては、打撃機構において強大なトルクを発生させる反面、用途によってはトルクが大き過ぎるために小ネジなどの締まり過ぎや破損を招く場合がある。そのために、この問題を解決するために、機械的なクラッチ機構を追加し、用途に合わせて、打撃機構と前記クラッチ機構とを切り替えられるタイプのものがある。
【０００３】
そして、トルク設定を行う場合には、このクラッチ機構を用いて設定を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなタイプの電動インパクトドライバであると、クラッチ機構を設けるため構造が複雑となり部品点数も多くなって、コストが上昇するという問題点がある。
【０００５】
また、電動インパクトドライバの外形寸法が大きく、かつ、重たくなり作業性に不利となる問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、トルクコントロールを容易にすることができるモータの制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電動ドライバ、または、電動インパクトドライバ等の電動工具を駆動するブラシレスＤＣモータへ駆動信号を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御するゲートドライブ回路と、前記ゲートドライブ回路をＰＷＭ制御する演算回路とを有したモータの制御装置であって、前記電動工具を操作するためのトリガースイッチからの信号によって前記演算回路へ速度指令信号を出力する速度指令回路と、前記モータが設定トルク値以上に回転しないように設定するためのトルクコントロールスイッチと、を有し、前記演算回路は、前記トルクコントロールスイッチがＯＮ状態のときは前記モータが設定トルク値以上に回転しないようにＰＷＭ制御することを特徴とするモータの制御装置である。
【０００８】
請求項２の発明は、直流電源から前記インバータ回路へ流れる駆動電流を検知し、この検知した駆動電流が設定値以上になったときに制御信号を前記演算回路へ出力する電流制御回路を有し、前記トルクコントロールスイッチが前記電流制御回路に接続され、前記電流制御回路は、前記トルクコントロールスイッチがＯＮ状態のときは前記演算回路へ設定トルク値以上に回転しないようにする閾値信号を出力することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記トルクコントロールスイッチが前記速度指令回路に接続され、前記速度指令回路は、前記トルクコントロールスイッチがＯＮ状態のときは前記演算回路へ設定トルク値以上の速度指令信号を出力しないことを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置である。
【００１０】
【作　用】
本発明のモータの制御装置であると、演算回路は、トルクコントロールスイッチがＯＮ状態の時はモータが設定トルク値以上に回転しないようにＰＷＭ制御を行うため、電動ドライバまたは電動インパクトドライバで小さいネジを締める場合に、締まり過ぎなどによって破損することがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例を示す電動インパクトドライバの正面図であり、図２は電動インパクトドライバ１１の制御装置１８を示すブロック図である。
【００１３】
（１）電動インパクトドライバ１１の構成
図１に基づいて、電動インパクトドライバ１１の構成について説明する。
【００１４】
電動インパクトドライバ１１は、胴部である略円筒状の外形の本体１２と、本体１２の先端部に工具が装着されるチャック部１３と、ピストル型になるように形成される把持部１４とを備えている。
【００１５】
本体１２の後部には、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１５と、ギアボックスと打撃機構を兼ねた打撃部１６とが内蔵されている。
【００１６】
把持部１４は作業者が手で把持できるように形成され、把持状態で指が位置する個所に引金状のトリガースイッチ１７が配されている。
【００１７】
このトリガースイッチ１７の操作により、モータ１５を所定の回転速度とトルクによって制御する制御装置１８の回路基板が、モータ１５の下方に配されている。
【００１８】
把持部１４の内部には、バッテリー１９と、このバッテリー１９と電気的に並列に接続された大容量の電源電圧平滑用コンデンサ２０が収納されている。
【００１９】
（２）制御装置１８の構成
次に、図２を参照して電動インパクトドライバ１１を制御する制御装置１８について説明する。
【００２０】
ブラシレスＤＣモータであるモータ１５は３相であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動信号がインバータ回路２１から供給される。即ち、インバータ回路２１を構成する６個のスイッチングトランジスタを用い、モータ１５のＹ結線された３相のコイルに双方向電流を流して駆動するバイポーラ駆動を行うものである。バイポーラ駆動の方法としては、１２０°通電矩形波駆動法が挙げられる。
【００２１】
モータ１５の回転子の回転位置を検出するために３つのホール素子Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３（以下、総称する場合はＨと呼ぶ）が設けられ、回転子の回転による各相毎の磁極変化に対応した回転信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（以下、総称する場合はＳと呼ぶ）をそれぞれ位置検出回路２３へ出力する。
【００２２】
このインバータ回路２１は、バッテリー１９である直流電源が供給されるが、インバータ回路２１とバッテリー１９との間には前記した電源電圧平滑用コンデンサ２０がバッテリー１９と並列に接続されている。
【００２３】
インバータ回路２１の各スイッチングトランジスタのゲート端子へゲート信号を送るゲートドライブ回路２８が設けられ、このゲートドライブ回路２８に対しＰＷＭ（パルス幅変調）信号を供給する演算回路２２が設けられている。この演算回路２２は、位置検出回路２３からの位置信号と、速度指令回路２４からの速度指令信号と、回転方向指令回路２５からの回転方向指令信号に基づいて、ＰＷＭ信号をゲートドライブ回路２８に出力する。
【００２４】
速度指令信号を出力する速度指令回路２４には、前記で説明したトリガースイッチ１７が接続され、このトリガースイッチ１７の作業者による押圧状態によって速度指令回路２４が演算回路２２に速度指令信号を出力する。即ち、トリガースイッチ１７を多く引くことによってより早く回転するように速度指令信号が出力される。
【００２５】
本体１２には、回転方向切替スイッチ２６が設けられ、この回転方向切替スイッチ２６を正転または反転に切替えることによって、その回転方向に応じた回転方向指令信号を回転方向指令回路２５が出力する。
【００２６】
ゲートドライブ回路２８と演算回路２２との間にはロック保護回路２７が設けられている。このロック保護回路２７は、駆動信号がモータ１５に出力されているにも係わらず、モータ１５の回転がホール素子Ｈからの回転信号Ｓによっては検出されないことを位置検出回路２３が検知すると、演算回路２２からのゲートドライブ回路２８への信号を強制的に遮断する回路である。
【００２７】
バッテリー１９から出力される駆動電流を検出するための抵抗３２が接続され、この抵抗３２を流れる駆動電流を検出する電流制御回路２９が設けられている。この電流制御回路２９は、２つの目的を有している。
【００２８】
第１の目的は、抵抗３２を流れる駆動電流が設定値以上になった場合には過電流であると判断して演算回路２２に回転速度またはトルクを落とすように指示する制御信号を出力する。この制御信号が出力されると、演算回路２２は、ＰＷＭ波形のパルス幅を強制的に狭め、モータ１５の出力を低下させる。これにより、モータ１５のそれ以上の発熱が抑制され、温度上昇も起こることがなく制御装置１８の熱による損傷を防止できる。
【００２９】
第２の目的は、小さいネジなどを締める場合にトルクコントロールを行うことである。
【００３０】
すなわち、電流制御回路２９には、トルクコントロールスイッチ３１が接続されている。このトルクコントロールスイッチ３１は、本体１２に設けられているスイッチである。このトルクコントロールスイッチ３１がＯＮ状態になると、電流制御回路２９は演算回路２２に対し、閾値信号を出力する。この閾値信号が演算回路２２に入力すると、速度指令回路２４からの速度指令信号に関わらず、設定トルク値以上にならないように、ＰＷＭ波形のパルス幅を制御する。なお、トルクはモータに与えられる電力によって決まり、この電力は電流と電圧の積である。そして、この電圧値を上げると回転速度も上がり、また、この電流値が上がると電力値が上がり、トルクも上がる。そこで、この電流値を調整して設定トルク値以上にならないにように演算回路２２では、ＰＷＭ波形のパルス幅を狭める。
【００３１】
これによって、小さいネジなどを締める場合にトルクコントロールスイッチ３１をＯＮ状態にしておくと、作業者はトリガースイッチ１７を深く押し込んでも設定値以上の出力にならないため、小さいネジが潰れたりすることがない。
【００３２】
このようにすることで打撃運転時においてもある程度のトルクコントロールが可能となる。そして、打撃部１６にトルクコントロールを調整するための機構を設ける必要がないため打撃部１６を安価に小型に制作できるため、電動インパクトドライバ１１自身を小型軽量化にすることができ、作業者の作業をする際に作業性に優れている。
【００３３】
（変更例１）
上記実施例では電動インパクトドライバ１１について説明したが、これに代えて打撃機構を有しない通常の電動ドライバにおいてもこの制御装置１８を用いれば、トルクコントロールを行うことができる。
【００３４】
（変更例２）
上記実施例では電流制御回路２９にトルクコントロールスイッチ３１を設けたが、これに代えて速度指令回路２４にトルクコントロールスイッチ３１を接続し、このトルクコントロールスイッチ３１がＯＮ状態の時は、速度指令回路２４は、設定値以上の回転速度とトルクにならないように速度指令信号を演算回路２２に出力してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上により本発明のモータの制御装置であると、トルクコントロールスイッチによって一定値以上のトルクが出力されないようにすることができるので、小さいネジなどを締める場合にこれらネジが潰れたりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電動インパクトドライバの正面図である。
【図２】制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１１　電動インパクトドライバ
１５　モータ
１７　トリガスイッチ
１８　制御装置
２１　インバータ回路
２２　演算回路
２３　位置検出回路
２４　速度指令回路
２５　回転方向指令回路
２６　回転方向切替スイッチ
２８　ゲートドライブ回路
２９　電流制御回路
３１　トルクコントロールスイッチ
【図１】
2004015986.tif 000003
【図２】
2004015986.tif 000004