(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源のモータと、
該モータの交流電源波形の半周期の位相角を予め定める段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の０〜１００％の範囲を該段階数で区分した％定義電圧値とを対応させた基準データテーブルと、
該モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相角設定部と、
該モータに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定部と、
該交流電源波形の半周期の該位相角を該段階数で区分した各位相角段階と、該定格電圧を該段階数で区分した複数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電圧テーブルと、
該交流電源波形の半周期の該位相角を該段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧を該段階数で区分した複数の電源対応電圧値とを対応させた位相角テーブルと、
該定格位相角設定部で設定された予め定められる駆動位相角に対応する％定義電圧値を基準データテーブルから読み取り、該定格電圧設定部で設定された該定格電圧を読みとって該定格対応電圧テーブルを作成し、該読み取られた％定義電圧値に対応する定格対応電圧値を該定格対応電圧テーブルから読取り、該電源電圧を読み取って該位相角テーブルを作成し、該位相角テーブルから該定格対応電圧値に対応する位相角段階の位相角を読み取り、該読み取られた位相角に基づいて該モータを位相制御する制御部とを備える電動工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例としてボルト締結機などの電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボルト締め作業を行う際に、従来から、電動のボルト締結機（以下、締結機）が用いられている。この締結機において、内蔵されたモータがギア等を用いた変速機構を介して、ボルトの頭部に適合した形状の締結具を回転駆動する。従来から、適切な締結状態を得るための定格駆動位相角や前記締結具の定格電圧値を締結機に設定可能な技術が用いられている。このような締結条件値の設定が可能な締結機では、前記締結条件値として所望トルク値を設定するタイプや所望回転角度を設定するタイプ、或いは両者を併用できるタイプなどがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の締結機で、前述したように定格電圧や定格駆動位相角に基づいて駆動を行う場合でも、電源電圧が不所望に変動する場合がある。この場合、締結機の駆動源となるモータの駆動トルクが変動するため、電源電圧の変動を補償する必要がある。このような補償を行おうとする従来技術では、駆動時の電源電圧を読み取り、定格電圧時の駆動位相角から変動電圧に対応する位相差を演算して演算結果を定格位相角からずらす演算を行う必要がある。この演算を駆動時にリアルタイムに行おうとする場合、複雑な計算が必要であり、締結機に装備されているマイクロコンピュータ（以下、マイコン）を使用して演算する場合、マイコンのモータの回転数制御の処理速度が低下して、使用状態に即応した制御が困難になるという問題点がある。
【０００４】
請求項１の発明は、上記問題点を解決しようとして成されたものであり、その目的は、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる電動工具を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の電動工具は、駆動源のモータと、モータの交流電源波形の半周期の位相角を予め定める段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の０〜１００％の範囲を前記段階数で区分した％定義電圧値とを対応させた基準データテーブルと、モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相角設定部と、モータに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定部と、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、定格電圧を該段階数で区分した複数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電圧テーブルと、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧を前記段階数で区分した複数の電源対応電圧値とを対応させた位相角テーブルと、これらに基づいて、電源電圧が変動した場合のモータの駆動位相を演算する制御部とを備えている。
【０００６】
これにより、本発明の電動工具では、前記制御部が、定格位相角設定部で設定された予め定められる駆動位相角に対応する％定義電圧値を基準データテーブルから読み取り、前記定格電圧設定部で設定された定格電圧を読みとって定格対応電圧テーブルを作成する。また、読み取られた％定義電圧値に対応する定格対応電圧値を定格対応電圧テーブルから読取り、電源電圧を読み取って前記位相角テーブルを作成する。この位相角テーブルから前記定格対応電圧値に対応する位相角段階の位相角を読み取り、読み取られた位相角に基づいてモータを位相制御する。
【０００７】
これにより、電源電圧の変動分を補償する演算を行う場合に、前記各テーブルを作成して、各テーブルからのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例について以下に説明する。
【０００９】
図１〜図７に本発明の一実施例を示す。
【００１０】
図１は本実施例の締結機１の電気的構成を示すブロック図であり、図２は締結機１の斜視図であり、
図３は本実施例の締結機１に含まれる基準データテーブルの構成図であり、図４は本実施例の締結機１に含まれる定格対応電圧テーブルの構成図であり、図５は本実施例の締結機１に含まれる電源電圧対応テーブルの構成図であり、図６は本実施例の動作を説明する波形図であり、図７は本実施例の動作を説明するフローチャートである。
【００１１】
以下、図２を参照して締結機１の構成に付いて説明する。締結機１は、略円筒状の外形の本体２と、本体２の一端部に装着された締結具３と、本体２の他端部に一体に形成されている機構部１１とを備えている。機構部１１は、握り部４を備えている。本体２の内部には、モータと速度変換機構（共に図示せず）とが内蔵されている。握り部４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箇所に引き金状の電源スイッチ５が配置されている。電源スイッチ５の近傍には、引き金状の電源スイッチ５を引いた状態を固定するロックスイッチ６が設けられている。本体２の前記握り部４付近には、前記モータの回転、従って締結具３の回転を所定の正回転と逆回転との間で切り換える切換スイッチ７が配置されている。
【００１２】
本実施例の締結機１において、例として、本体２には、ＬＣＤ（液晶表示素子）やＬＥＤ（発光ダイオード素子）などからなる表示部８が設けられている。また、表示部８の近傍には、ボルト締結の際の所望トルク値や所望回転角等の締結条件値を入力するためのアップダウンスイッチなどの入力スイッチ９と、入力スイッチ９によって入力される締結条件値が、前記所望トルク値及び所望回転角のいずれかであるか、或いは両者の併用であるかを切り換えて設定する切換スイッチ１０が設けられている。前記入力スイッチ９は、例として長手スイッチ片の一方端を押圧すると入力される締結条件値が次第に増大し、他方端を押圧すると入力される締結条件値が次第に減少するいわゆるアップダウンスイッチである。また、切換スイッチは、例として３つの安定位置を有するスイッチでもよく、或いは、一つの安定位置を有し、押圧操作毎に前記所望トルク値入力状態と、所望回転角入力状態と両者の併用状態とが交互に切り換えられるスイッチであってもよい。前記握り部４の先端には電源コード１２が連結されている。
【００１３】
以下、図１を参照して、締結機１の電気的構成について説明する。締結機１は、商用交流電源１３に前記電源コード１２を介して接続され、マイコンなどからなる制御部１４を備える。制御部１４からのモータ１５を駆動するための出力は、位相制御部１６からパワー部１７に出力される。パワー部１７は、例としてトライアック等を備え、位相制御部１６からの例として位相変調された駆動制御信号に基づいて、モータ１５を回転するに必要な適正タイミングでモータ１５の固定子などの磁界をオン／オフする駆動信号に変換してモータ１５に印加する。パワー部１７の前記オン／オフ動作によってモータ１５は所定の回転速度で回転駆動される。
【００１４】
前記制御部１４には、交流電源１３の電源電圧を検出して検出された電源電圧値を出力する電源電圧検出部１８が設けられる。また、締結機１に予め設定される駆動時の定格位相角と定格電圧とを設定する位相角設定部１９と定格電圧設定部２０とが設けられ、位相角設定部１９から後述するように読み出される定格位相角は基準データテーブル２１に入力され、定格電圧設定部２０から後述するように読み出される定格電圧値と、基準データテーブル２１から後述するように読み出される％定義電圧値とは、定格電圧対応テーブル２２に入力される。前記電源電圧検出部１８で検出された電源電圧と、定格電圧対応テーブル２２から読み出される定格対応電圧値とは、位相角テーブル２３に入力される。
【００１５】
前記基準データテーブル２１は、図３に示すメモリ構成を有している。基準データテーブル２１は、図６に示されるようなモータ１５の電源電圧の交流波形の半周期を例として１００などの位相角の段階数で区分した位相角領域２４と、電源電圧の０〜１００％の範囲を前記１００段階で区分した％定義電圧値を記憶した％定義電圧値領域２５とを対応させた構成である。定格対応電圧テーブル２２は、前記交流電源波形の半周期の位相角を前記１００段階で区分した位相角領域２６と、前記定格電圧を１００段階で区分した定格対応電圧値を記憶した定格対応電圧値領域２７とをそれぞれ対応させた構成である。また、位相角テーブル２３は、交流電源波形の半周期の位相角を１００段階で区分した位相角領域２８と、駆動時の電源電圧を１００段階で区分した電源対応電圧値を記憶した電源対応電圧値領域２９とを対応させた構成である。
【００１６】
以下、図３〜図７を併せて参照して、本実施例の締結機１の動作について説明する。以下の説明では、本例の締結機１を、定格電圧２００Ｖ、定格位相角５０゜の仕様であり、駆動時にはモータ１５に１４２Ｖの駆動電圧が加えられる場合と、電源電圧が前記２００Ｖから１８０Ｖに変動する場合を想定する。本実施例の締結機１は、変動後の電源電圧１８０Ｖにおける前記駆動電圧１４２Ｖを実現できる駆動位相角を容易に演算するものである。また、締結機１において、前記定格電圧および定格位相角が設定されると、前記基準データテーブル２１および定格対応電圧テーブル２２は直ちに作成される。このとき、定格電圧テーブル２２の定格対応電圧値領域２７の各データは、基準データテーブル２１における％定義電圧値領域２５の各データに定格電圧を乗算して得られる。
【００１７】
図７のステップａ１で、制御部１４は、位相角設定部１９で予め設定されている定格位相角を読み取る。ステップａ２では、前記読み取られた定格位相角に基づいて、前記基準データテーブル２１から、定格位相角５０゜に対応する％定義電圧値７１を読み取る。ステップａ３では、定格電圧設定部２０で設定されている前記定格電圧２００Ｖを読み取り、ステップａ４で前記定格対応電圧テーブル２２から、前記定格電圧を定格位相角で用いた場合に前記モータ１５に加えられる駆動電圧Ｄ（本例の場合、１４２Ｖ）を読み取る。ステップａ５では、前記電源電圧検出部１８で検出される電源電圧を読み取り、ステップａ６で前記位相角テーブル２３を作成する。この位相角テーブル２３は、交流電源波形の半周期の位相角を１００段階で区分した位相角領域２８と、駆動時の電源電圧を１００段階で区分した電源対応電圧値を記憶した電源対応電圧値領域２９とを対応させて作成される。制御部１４は、ステップａ７で、この電源対応電圧値領域２９から、定格対応電圧テーブル２２において読み取られた駆動電圧Ｄ（１４２Ｖ）と、前記電源対応電圧値領域２９のデータＦとを、例として最大のデータから順次比較する。
【００１８】
ステップａ８では、各電圧Ｄ、Ｆが同等であるかどうかが判断され、ＤとＦとが略等しくなるまで、この比較を繰り返す。本例では、図５に示されるように、位相角テーブル２３における電圧値１４２ＶでＤとＦとが略等しくなる。制御部１４は、ステップａ９で、位相角テーブル２３の位相角領域２８から、前記電圧値１４２Ｖに対応する位相角４４゜を読み取り、この位相角で、モータ１５を駆動する。これにより、電源電圧１８０Ｖの場合におけるモータ１５への駆動電圧を１４２Ｖとする駆動位相角が演算されたことなる。
【００１９】
これにより、本実施例の締結機１では、電源電圧の変動分を補償する演算を行う場合に、前記各テーブル２１、２２、２３を作成して、各テーブル２１、２２、２３からのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる。
【００２０】
前記実施例の構成及び作用は、本発明の一実施例を示すものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、本発明の精神を逸脱しない範囲で、広い変形例を含むものである。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明の電動工具は、駆動源のモータと、モータの交流電源波形の半周期の位相角を予め定める段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧の０〜１００％の範囲を前記段階数で区分した％定義電圧値とを対応させた基準データテーブルと、モータに関する予め定格位相角を設定する定格位相角設定部と、モータに関する予め定格電圧を設定する定格電圧設定部と、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、定格電圧を該段階数で区分した複数の定格対応電圧値とをそれぞれ対応させた定格対応電圧テーブルと、交流電源波形の半周期の位相角を前記段階数で区分した各位相角段階と、電源電圧を前記段階数で区分した複数の電源対応電圧値とを対応させた位相角テーブルと、これらに基づいて、電源電圧が変動した場合のモータの駆動位相を演算する制御部とを備えている。
【００２２】
これにより、本発明の電動工具では、前記制御部が、定格位相角設定部で設定された予め定められる駆動位相角に対応する％定義電圧値を基準データテーブルから読み取り、前記定格電圧設定部で設定された定格電圧を読みとって定格対応電圧テーブルを作成する。また、読み取られた％定義電圧値に対応する定格対応電圧値を定格対応電圧テーブルから読取り、電源電圧を読み取って前記位相角テーブルを作成する。この位相角テーブルから前記定格対応電圧値に対応する位相角段階の位相角を読み取り、読み取られた位相角に基づいてモータを位相制御する。
【００２３】
これにより、電源電圧の変動分を補償する演算を行う場合に、前記各テーブルを作成して、各テーブルからのデータの読み取りと、データ間の簡単な演算で必要な位相角を演算することができ、電源電圧が変動した場合でも、変動後の電源電圧に対応した駆動位相角を速やかに算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の締結機１の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】締結機１の斜視図である。
【図３】本実施例の締結機１に含まれる基準データテーブル２１の構成図である。
【図４】本実施例の締結機１に含まれる定格対応電圧テーブル２２の構成図である。
【図５】本実施例の締結機１に含まれる電源電圧対応テーブル２３の構成図である。
【図６】本実施例の動作を説明する波形図である。
【図７】本実施例の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  ボルト締結機
３  締結具
５  電源スイッチ
１３  商用交流電源
１４  制御部
１５  モータ
１６  位相制御部
１８  電源電圧検出部
１９  位相角設定部
２０  定格電圧設定部
２１  基準データテーブル
２２  定格電圧対応テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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