JP5013260B2 - Electric tool - Google Patents

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Description

本発明は、電動工具に搭載されるブラシレスＤＣモータに関するものである。   The present invention relates to a brushless DC motor mounted on an electric tool.

ブラシレスＤＣモータを搭載したインパクトドライバ等には、一般的に作業者のトリガスイッチの操作を認識し、その操作量に応じてモータの動作を制御する制御回路が搭載されている。例えば、作業者が小さいネジのネジ締め等あまり大きな力を必要としない軽作業を行う場合は、トリガスイッチを軽く押す。前記制御回路はトリガの操作量が少ないことを認識して、その操作量に応じてモータの制御を行なうので適正な負荷で作業を行なうことができる。逆に、硬い材質に比較的長いネジをネジ締めする場合等大きな力を要する重作業を行なう場合はトリガスイッチを強く押す。この場合も前記制御回路はトリガの操作量が大きいことを認識し、その操作量に応じてモータの制御を行い、適正な作業を可能とする。   In general, an impact driver or the like equipped with a brushless DC motor is equipped with a control circuit for recognizing an operator's operation of a trigger switch and controlling the operation of the motor in accordance with the operation amount. For example, when a worker performs a light work that does not require a large force such as tightening a small screw, the trigger switch is lightly pressed. The control circuit recognizes that the operation amount of the trigger is small, and controls the motor according to the operation amount, so that the operation can be performed with an appropriate load. Conversely, when performing heavy work requiring a large force, such as tightening a relatively long screw on a hard material, the trigger switch is strongly pressed. In this case as well, the control circuit recognizes that the amount of operation of the trigger is large, and controls the motor according to the amount of operation to enable proper work.

特開平５−２２０６７７号Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-220677

かかる電動工具においては、トリガスイッチの微妙な操作に対応してモータの制御を行なうので、トリガスイッチが敏感に反応するような仕様で設計されている。すなわち、トリガスイッチが少しでも押されるとモータが回転してしまう。例えば電動工具は一般的に専用のケースの中に収納して保管するが、何らかの原因でケース内の収納が完全ではなく、トリガスイッチの部分に何かが接触することによってスイッチが押されモータが回り続けてしまうというケースが考えられる。例えばモータの駆動源がリチウムイオン電池である場合、モータが回り続ければ電池は過放電状態に陥る。リチウムイオン電池は過放電状態が継続されると、銅が析出し電極間をショートさせてしまい、最悪の場合発煙・発火に至るケースも考えられる。 In such an electric tool, since the motor is controlled in response to a delicate operation of the trigger switch, it is designed so that the trigger switch reacts sensitively. Chi words, when the trigger switch is depressed even slightly motor will rotate. For example, power tools are generally stored in a dedicated case and stored, but for some reason the case is not completely stored, and the switch is pushed when something touches the trigger switch, causing the motor to The case where it keeps turning is considered. For example, when the motor drive source is a lithium ion battery, the battery falls into an overdischarged state if the motor continues to rotate. When the lithium ion battery continues to be in an overdischarged state, copper is deposited and the electrodes are short-circuited. In the worst case, smoke and fire may occur.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ある所定時間スイッチトリガが押され、モータが回転し続けた場合モータの回転を停止する電動工具を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric tool that stops rotation of a motor when a switch trigger is pressed for a predetermined time and the motor continues to rotate. Is to provide.

上記の目的を達成するために本発明は、ブラシレスＤＣモータと、該ブラシレスＤＣモータを収容するハウジングと、作業者が操作できるように該ハウジングに設けられたスイッチトリガと、該スイッチトリガが押されると前記ブラシレスＤＣモータが駆動するように制御する制御部と、を備えた電動工具であって、前記スイッチトリガが押されている状態が所定時間以上継続した場合は前記制御部により前記ブラシレスＤＣモータの動作を停止するようにしたことに一つの特徴を有する。To achieve the above object, the present invention provides a brushless DC motor, a housing that houses the brushless DC motor, a switch trigger that is provided in the housing so that an operator can operate the switch trigger, and the switch trigger is pressed. And a control unit that controls the brushless DC motor to be driven, and the brushless DC motor is operated by the control unit when the switch trigger is pressed for a predetermined time or longer. One feature is that the operation is stopped.

本発明の他の特徴は、該スイッチトリガが押されている状態が所定時間以上継続して前記ブラシレスＤＣモータを停止させた後、前記スイッチトリガが押されていない状態を認識し、その後再び前記スイッチトリガが押された場合には前記ブラシレスＤＣモータを動作させるようにしたことにある。Another feature of the present invention is that the state in which the switch trigger is pressed continues for a predetermined time or more to stop the brushless DC motor, and then recognizes the state in which the switch trigger is not pressed, and then again When the switch trigger is pushed, the brushless DC motor is operated.

ある所定時間スイッチトリガが押され、モータが回転し続けた場合モータの回転を停止する電動工具を提供することである。   An object of the present invention is to provide an electric tool that stops rotation of a motor when a switch trigger is pressed for a predetermined time and the motor continues to rotate.

まず、本発明の実施形態における電動工具の一例として図１に示す電池駆動のインパクトドライバについて説明する。   First, a battery-driven impact driver shown in FIG. 1 will be described as an example of an electric tool in an embodiment of the present invention.

図１において、電動工具のハウジング１０１には、ブラシレスＤＣモータ２と、ブラシレスＤＣモータ２を駆動や、制御を行なうための制御部６と、モータ２の回転動力を伝達するための伝達機構部１０４が収容されている。モータ駆動のための電圧源として充電電池１を用いている。尚、モータ駆動のための電圧源としては、充電電池に限らない。伝達機構部１０４は、遊星ギア１０６とリングギア１０７で構成される減速機構部、スピンドル１０８とスピンドル１０８上に前後動可能に配されたバネ１１１により付勢されたハンマ１０９から構成されるインパクト機構部、先端工具を保持可能なアンビル１１０とアンビル１１０上に設けられたハンマ９の打撃衝撃が加わりアンビル１１０を回転させるための突起部１１２が設けられている。実際の作業中に伝達機構部１０４の動作について説明する。負荷が小さい間はスピンドル１０８からハンマ１０９を介してアンビル１１０にそのまま回転が伝達される。負荷が大きくなってくると、ハンマ１０９はバネ１１１の弾性力に抗した後退と、バネ１１１の弾性力の付勢を受けた状態で回転しながらの前進を交互に行なうものである。前進時にハンマ１０９はその打撃力をアンビル１１０に回転力として与えて、ネジ締め作業を行なう。また、ハウジング中央部にはブラシレスＤＣモータ２を動作させるためのスイッチトリガ９が配置されている。作業者はスイッチトリガ９の操作により電動工具の操作を行なう。 In FIG. 1, the housing 101 of the electric tool has a brushless DC motor 2, a control unit 6 for driving and controlling the brushless DC motor 2, and a transmission mechanism unit 104 for transmitting rotational power of the motor 2. Is housed. The rechargeable battery 1 is used as a voltage source for driving the motor. The voltage source for driving the motor is not limited to the rechargeable battery. The transmission mechanism 104 includes a speed reduction mechanism configured by a planetary gear 106 and a ring gear 107, and an impact mechanism configured by a spindle 108 and a hammer 109 urged by a spring 111 disposed on the spindle 108 so as to be movable back and forth. And an anvil 110 capable of holding the tip tool and a protrusion 112 for rotating the anvil 110 by applying a striking impact of the hammer 9 provided on the anvil 110. The operation of the transmission mechanism unit 104 during actual work will be described. While the load is small, rotation is transmitted as it is from the spindle 108 to the anvil 110 via the hammer 109. When the load increases, the hammer 109 alternately performs the reverse movement against the elastic force of the spring 111 and the forward movement while rotating in a state where the elastic force of the spring 111 is applied. During advance, the hammer 109 applies the impact force as a rotational force to the anvil 110 to perform a screw tightening operation. A switch trigger 9 for operating the brushless DC motor 2 is disposed in the center of the housing. The operator operates the power tool by operating the switch trigger 9.

図２は、本実施形態におけるブラシレスＤＣモータ２の制御回路の構成を示したものである。 Figure 2 is a diagram showing the configuration of the control circuits of the brushless DC motor 2 in this embodiment.

１はＤＣブラシレスモータ２の駆動源である充電電池である。２はブラシレスＤＣモータであり、複数の永久磁石２ａを埋め込んで構成させる回転子２ｂと、複数の突極にそれぞれ固定子巻線２ｄが巻回されている固定子２ｃとを備えて構成されている。なお、永久磁石の配置および永久磁石の数や、固定子の突極の数など、回転子や固定子の構造は上記述のものに限られるものではない。また、回転子２ｂの永久磁石２ａに対応するようにホールＩＣ３、４、５が設けてあり、回転子２ｂの回転位置を検出する。この構成におけるモータの制御部６は、ホールＩＣ３、４、５で検出される回転子の回転位置検出信号を入力ポート６ｂに入力し、その情報に基づいて適正な固定子巻線への通電を行い、回転子を回転させている。また、前記回転位置検出信号に基づいて制御部６は、モータの回転数の検出も行っている。 A rechargeable battery 1 is a driving source of the DC brushless motor 2. Reference numeral 2 denotes a brushless DC motor, which includes a rotor 2b in which a plurality of permanent magnets 2a are embedded, and a stator 2c in which a stator winding 2d is wound around a plurality of salient poles. Yes. The structure of the rotor and the stator, such as the arrangement of the permanent magnets, the number of permanent magnets, and the number of salient poles of the stator, is not limited to that described above. Hall ICs 3, 4, and 5 are provided so as to correspond to the permanent magnet 2a of the rotor 2b, and the rotational position of the rotor 2b is detected. In this configuration, the motor controller 6 inputs the rotor rotational position detection signal detected by the Hall ICs 3, 4, and 5 to the input port 6b, and supplies the appropriate stator windings based on the information. And rotate the rotor. Further, based on the rotational position detection signal, the control unit 6 also detects the rotational speed of the motor.

６は制御部であり、本実施形態においてはマイクロコンピュータを用いている。制御部であるマイクロコンピュータは、Ａ／Ｄポート６ａ、入力ポート６ｂ、タイマ６ｃを有している。   Reference numeral 6 denotes a control unit, which uses a microcomputer in this embodiment. The microcomputer as a control unit has an A / D port 6a, an input port 6b, and a timer 6c.

７は、ブラシレスＤＣモータ２に通電する電流を制御する３相インバータブリッジであり、スイッチング素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆから構成されている。
作業者がスイッチトリガ８を押した場合、制御部６のＡ／Ｄポート６ａにおいてスイッチトリガが押されたことを認識する。その後、制御部６はスイッチトリガ８の操作量、すなわち制御部６のＡ／Ｄポート６ａの入力に応じてゲートドライバ９を介して、３相インバータブリッジ７のスイッチング素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆをタイマモジュール６ｃによりデューティー制御する。 Reference numeral 7 denotes a three-phase inverter bridge that controls a current to be supplied to the brushless DC motor 2, and includes switching elements 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, and 7f.
When the operator presses the switch trigger 8 , it is recognized that the switch trigger is pressed at the A / D port 6a of the control unit 6. Thereafter, the control unit 6 switches the switching elements 7a, 7b, 7c, 7d of the three-phase inverter bridge 7 via the gate driver 9 according to the operation amount of the switch trigger 8, that is, the input of the A / D port 6a of the control unit 6. , 7e, 7f are duty controlled by the timer module 6c .

次に、本実施形態における動作の一例を図３のフローチャートを用いて説明する。まず、制御部６はスイッチトリガが押されたか否かを検出する（ステップ３０１）。スッチトリガが押されたか否かは制御部６のＡ／Ｄポート６ａにおいて入力が認識できたか否かによって判別する。ステップ３０１において、スイッチトリガが押されたと認識した場合は、制御部６は、ステップ３０１において認識されたスイッチトリガの操作量、すなわち制御部６のＡ／Ｄポート６ａの入力に応じて、ゲートドライバ９を介して、３相インバータブリッジ７のスイッチング素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆをタイマモジュール６ｃによりデューティー制御し、モータを回転させる（ステップ３０２）。 Next, an example of the operation in the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. First, the control unit 6 detects whether or not the switch trigger has been pressed (step 301). Whether or not the switch trigger is pressed is determined depending on whether or not the input is recognized at the A / D port 6a of the control unit 6. When it is recognized in step 301 that the switch trigger has been pressed, the control unit 6 determines the gate driver according to the operation amount of the switch trigger recognized in step 301, that is, the input to the A / D port 6a of the control unit 6. 9 , the duty of the switching elements 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f of the three-phase inverter bridge 7 is controlled by the timer module 6c to rotate the motor (step 302).

次に、制御部６はスイッチトリガが押されたか状態であるか否かを検出する（ステップ３０３）。スッチトリガが押されたか否かは制御部６のＡ／Ｄポート６ａにおいて入力が認識できたか否かによって判別する。ステップ３０３においてトリガスイッチが押された状態でない、すなわちトリガスイッチが押されていないと判別した場合は制御部６はゲートドライバ９を介して、３相インバータブリッジ７のスイッチング素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆをオフすることによりモータを停止する（ステップ３０４）。モータ停止後は再び、スイッチトリガが押されたか否かを検出するためにステップ３０１に戻る。ステップ３０３においてスイッチトリガが押された状態を継続していると判別した場合は、スイッチトリガがオンされたと認識してから所定時間が経過しているか否かを判別する（ステップ３０５）。ステップ３０５において所定時間経過していないと判別した場合は、引き続きステップ３０２に戻り、スイッチトリガ８の操作量に基づき引き続きモータ２を回転させる。ステップ３０５において所定時間経過していると判別した場合は、制御部６はゲートドライバ９を介して、３相インバータブリッジ７のスイッチング素子７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆをオフすることによってモータを停止させる（ステップ３０６）。この所定時間は例えば５分程度を設定すればよいがこれに限るものではない。
次に、制御部６はスイッチトリガが押されたか否かを検出する（ステップ３０７）。スッチトリガが押されたか否かは制御部６のＡ／Ｄポート６ａにおいて入力が認識できたか否かによって判別する。ステップ３０７においてスイッチトリガが押されていると判別した場合、すなわちトリガスイッチ８を押して所定時間モータが回転し続けたためステップ３０６においてモータが停止した後もスイッチトリガを押し続けた状態においてはモータを回転しないようにする。ステップ３０７においてスイッチトリガが押されていないと判別した場合は、ステップ３０１に戻りスイッチトリガの入力待ち状態になる。 Next, the control unit 6 detects whether or not the switch trigger has been pressed (step 303). Whether or not the switch trigger is pressed is determined depending on whether or not the input is recognized at the A / D port 6a of the control unit 6. If it is determined in step 303 that the trigger switch has not been pressed, that is, the trigger switch has not been pressed, the control unit 6 via the gate driver 9 switches the switching elements 7a, 7b, 7c, The motor is stopped by turning off 7d, 7e, and 7f (step 304). After the motor stops, the process returns to step 301 to detect again whether the switch trigger has been pressed. If it is determined in step 303 that the state in which the switch trigger is pressed is continued, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since it was recognized that the switch trigger was turned on (step 305). If it is determined in step 305 that the predetermined time has not elapsed, the process returns to step 302 and the motor 2 is continuously rotated based on the operation amount of the switch trigger 8 . If it is determined in step 305 that the predetermined time has elapsed, the control unit 6 turns off the switching elements 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, and 7f of the three-phase inverter bridge 7 via the gate driver 9 . The motor is stopped (step 306). The predetermined time may be set to about 5 minutes, for example, but is not limited thereto.
Next, the control unit 6 detects whether or not the switch trigger is pressed (step 307). Whether or not the switch trigger is pressed is determined depending on whether or not the input is recognized at the A / D port 6a of the control unit 6. If it is determined in step 307 that the switch trigger is being pressed, that is, if the trigger switch 8 is pressed and the motor continues to rotate for a predetermined time, the motor is rotated if the switch trigger is kept pressed after the motor stops in step 306. Do not. If it is determined in step 307 that the switch trigger has not been pressed, the process returns to step 301 to wait for the switch trigger input.

ＤＣブラシレスモータの一例を説明した図。The figure explaining an example of DC brushless motor. 本実施例におけるモータ駆動制御部の概略を説明した図。The figure explaining the outline of the motor drive control part in a present Example. 本実施例における動作の一例を示したフローチャート。The flowchart which showed an example of the operation | movement in a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

１は充電電池、２はモータ、６は制御部、７は３相インバータブリッジ、８はスイッチトリガである。 Reference numeral 1 is a rechargeable battery, 2 is a motor, 6 is a control unit, 7 is a three-phase inverter bridge, and 8 is a switch trigger.

Claims (7)

ブラシレスＤＣモータと、
該ブラシレスＤＣモータを収容するハウジングと、
作業者が操作できるように該ハウジングに設けられたスイッチトリガと、
該スイッチトリガが押されると前記ブラシレスＤＣモータが駆動するように制御する制御部と、を備えた電動工具であって、
前記スイッチトリガが押されている状態が所定時間以上継続した場合は前記制御部により前記ブラシレスＤＣモータの動作を停止するようにしたことを特徴とする電動工具。 A brushless DC motor;
A housing that houses the brushless DC motor;
A switch trigger provided in the housing for operation by an operator;
A control unit that controls the brushless DC motor to be driven when the switch trigger is pressed,
The power tool characterized in that the operation of the brushless DC motor is stopped by the control unit when the state where the switch trigger is pressed continues for a predetermined time or more. 永久磁石を備えた回転子と固定子巻線を備えた固定子とからなるブラシレスＤＣモータと、
外部電源から供給される直流電圧をスイッチングして各相の固定子巻線への通電を切り換えて前記ブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ回路と、
作業者のトリガ操作により前記ブラシレスＤＣモータを動作させるスイッチトリガと、
前記スイッチトリガの操作を認識し、その操作量に応じて前記インバータ回路を構成するスイッチング素子を制御して前記ブラシレスＤＣモータの印加電圧を制御する制御信号出力部とを備えた電動工具であって、
前記スイッチトリガが押されている状態が所定時間以上継続した場合は前記インバータ回路を構成するスイッチング素子をオフして前記ブラシレスＤＣモータの動作を停止するようにした電動工具。 A brushless DC motor comprising a rotor with a permanent magnet and a stator with a stator winding;
An inverter circuit that drives the brushless DC motor by switching a DC voltage supplied from an external power source and switching energization to the stator winding of each phase;
A switch trigger for operating the brushless DC motor by an operator's trigger operation;
A power tool comprising: a control signal output unit for recognizing an operation of the switch trigger and controlling a switching element constituting the inverter circuit according to the operation amount to control an applied voltage of the brushless DC motor. ,
An electric tool configured to stop the operation of the brushless DC motor by turning off a switching element constituting the inverter circuit when the switch trigger is pressed for a predetermined time or longer. ブラシレスＤＣモータと、
該ブラシレスＤＣモータを収容するハウジングと、
作業者が操作できるように該ハウジングに設けられたスイッチトリガと、
該スイッチトリガが押されると前記ブラシレスＤＣモータが駆動するように制御する制御部と、を備えた電動工具であって、
前記スイッチトリガが押されている状態が所定時間以上継続した場合は、スイッチトリガが押されている状態においても前記ブラシレスＤＣモータの動作を停止するようにしたことを特徴とする電動工具。 A brushless DC motor;
A housing that houses the brushless DC motor;
A switch trigger provided in the housing for operation by an operator;
A control unit that controls the brushless DC motor to be driven when the switch trigger is pressed,
An electric tool characterized in that the operation of the brushless DC motor is stopped even when the switch trigger is pressed when the switch trigger is pressed for a predetermined time or longer. 該スイッチトリガが押されている状態が所定時間以上継続して前記ブラシレスＤＣモータを停止させた後、前記スイッチトリガが押されていない状態を認識し、その後再び前記スイッチトリガが押された場合には前記ブラシレスＤＣモータを動作させるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項記載の電動工具。   When the state where the switch trigger is pressed continues for a predetermined time or longer and the brushless DC motor is stopped, then the state where the switch trigger is not pressed is recognized, and then the switch trigger is pressed again. The electric tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the brushless DC motor is operated. 前記外部電源は、充電電池であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項記載の電動工具。   The electric power tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the external power source is a rechargeable battery. ブラシレスＤＣモータと、
該ブラシレスＤＣモータを収容するハウジングと、
作業者が操作できるように該ハウジングに設けられたスイッチトリガと、
該スイッチトリガが押されると前記ブラシレスＤＣモータが駆動するように制御する制御部と、を備えた電動工具であって、
前記スイッチトリガが押されている状態が所定時間以上継続した場合は、前記ブラシレスＤＣモータの動作を停止すると共に、該ブラシレスＤＣモータが停止した後も前記スイッチトリガが押され続けた場合は、該ブラシレスＤＣモータの停止状態を維持することを特徴とする電動工具。 A brushless DC motor;
A housing that houses the brushless DC motor;
A switch trigger provided in the housing for operation by an operator;
A control unit that controls the brushless DC motor to be driven when the switch trigger is pressed,
When the state where the switch trigger is pressed continues for a predetermined time or more, the operation of the brushless DC motor is stopped, and when the switch trigger is continuously pressed even after the brushless DC motor is stopped, An electric tool characterized by maintaining a stopped state of a brushless DC motor. 請求項６において、前記スイッチトリガを一旦オフにした後、再度オンとした場合は、前記スイッチトリガの操作量に応じて前記ブラシレスＤＣモータを制御可能としたことを特徴とする電動工具。   7. The electric tool according to claim 6, wherein when the switch trigger is once turned off and then turned on again, the brushless DC motor can be controlled according to an operation amount of the switch trigger.
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