JP7304267B2

JP7304267B2 - 可搬型工作機

Info

Publication number: JP7304267B2
Application number: JP2019197707A
Authority: JP
Inventors: 淳井戸田
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: JP2021070088A

Description

本発明は、可搬型工作機に関し、より詳細には、工作機本体を電磁石によって被加工物に対して固定した状態で加工作業を行うようにした可搬型工作機に関する。

穿孔機などの工作機において、作業現場に持ち運んで被加工物の加工作業を行うようにした可搬型の工作機がある。このような可搬型工作機は、種々の方法で被加工物に対して固定されるが、取り扱いの容易性や利便性を考慮して電磁石による磁気吸着により被加工物に対して固定するようにしたものがある。（特許文献１）

このような可搬型工作機において、電動モータの駆動や電磁石の作動を制御するために通常はマイクロコンピュータが使用される。可搬型工作機に電源が接続されたり電源スイッチがＯＮにされたりして、マイクロコンピュータに電力が供給されると、マイクロコンピュータは自動的に制御を開始する。

特開２０１４－２３１１２９号公報

可搬型工作機は様々な場所で使用され、時には電磁波ノイズの多い場所や外部電源の電圧が安定しない場所で使用されることもある。そうすると、外部からのノイズによりマイクロコンピュータが誤作動してリセットされることがある。また、マイクロコンピュータを含む制御回路や電動モータ等からのノイズによりマイクロコンピュータが誤作動してリセットされることもある。電磁石を備える可搬型工作機において、電力供給を開始したときに急に電磁石が作動すると危険な場合があるため、マイクロコンピュータは起動直後には電磁石を停止状態とするように制御している。一方で、可搬型工作機を電磁石で固定している状態で何らかの原因によりマイクロコンピュータがリセットされると、マイクロコンピュータによって電磁石の作動が不意に停止されることになり、可搬型工作機が倒れたり落下したりする虞がある。

そこで本発明は、電磁石が作動している最中にマイクロコンピュータがリセットされたときに電磁石の作動が不意に停止されることを防止できるようにした可搬型工作機を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
工作機本体と、
該工作機本体に取り付けられ、該工作機本体を被加工物に対して固定するための電磁石と、
該電磁石を制御するマイクロコンピュータと、
該電磁石の作動状態を示す作動状態データを記憶する不揮発性メモリと、
を備え、
該マイクロコンピュータは、該電磁石の作動を開始させたときに該作動状態データを作動中を示す値に書き換え、該電磁石の作動を停止させたときに該作動状態データを停止中を示す値に書き換えるようにされ、
該マイクロコンピュータによる制御が開始されたときに、該マイクロコンピュータが、該不揮発性メモリに記憶されている該作動状態データを読み出して、該作動状態データが作動中を示す値である場合には該電磁石を作動した状態とし、該作動状態データが停止中を示す値である場合には該電磁石を停止した状態とするようにした、可搬型工作機を提供する。

当該可搬型工作機においては、電磁石の作動状態が作動状態データとして不揮発性メモリに書き込まれ、マイクロコンピュータは制御を開始したときに不揮発性メモリに記憶されている作動状態データを読み出して、読み出した作動状態データが示す値にしたがって電磁石の作動を制御するようになっている。そのため、マイクロコンピュータがノイズなどで一時的に停止してリセットされた直後に制御を再開したときに、リセット前の電磁石の作動状態を維持することができる。よって、電磁石の作動中にマイクロコンピュータがリセットされたときに、電磁石の作動が不意に停止されてしまうことを防止することが可能ととなる。

また、
当該可搬型工作機に供給される電圧を監視する電圧監視部をさらに備え、
該マイクロコンピュータは、該電磁石が作動している状態で該電圧監視部が検知した電圧が所定の基準電圧値未満にまで低下したときに、該電磁石の作動を継続したまま該作動状態データを停止中を示す値に書き換えるようにすることができる。

電圧が所定の基準電圧値未満にまで低下した場合には、電力供給が停止した虞がある。上述のように、電磁石が作動している状態で電圧が基準電圧値未満にまで低下したときに、作動状態データを停止中を示す値に書き換えておくことで、電力供給が再開してマイクロコンピュータによる制御が開始されたときに電磁石の作動が急に開始されることを防止することが可能となる。

また、該電磁石が作動している状態で該電圧監視部が検知した電圧が所定の基準電圧値未満にまで低下した後に、該マイクロコンピュータの制御が継続している状態で該電圧監視部が検知した電圧が所定の基準電圧値以上にまで上昇した場合には、該マイクロコンピュータが該作動状態データを作動中を示す値に書き換えるようにすることができる。

電圧が基準電圧値未満にまで低下した後にマイクロコンピュータの制御が継続している状態で基準電圧値以上にまで上昇した場合には、電力供給の停止が極短い時間であったといえるため、その場合には作動状態データを作動中を示す値に戻すことで作動状態データを電磁石の作動状態と合わせるようにできる。このようにすることにより、その後にマイクロコンピュータがリセットされたときに、電磁石の作動を停止させてしまうことを防止することが可能となる。

また、該マイクロコンピュータに接続された蓄電部材をさらに備え、
当該可搬型工作機への電力供給が停止したときに、該蓄電部材に蓄電された電力が該マイクロコンピュータに供給されて該マイクロコンピュータの制御が継続されるようにすることができる。

以下、本発明に係る可搬型工作機の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係る可搬型工作機の側面図である。図１の可搬型工作機の断面図である。図１の可搬型工作機の機能ブロック図である。本発明の可搬型工作機の動作を示す第１のフローチャートである。本発明の可搬型工作機の動作を示す第２のフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る可搬型工作機１は、図１に示すように、工作機本体１０と、工作機本体１０の下側に取り付けられた電磁石１２と、を備える。工作機本体１０の後方には、当該可搬型工作機１の電源となるバッテリ１４が着脱可能に取り付けられている。工作機本体１０は、図２に示すように、環状カッター１６が着脱可能に取り付けられる加工工具取付部１８を備え、工作機本体１０内には加工工具取付部１８を回転駆動するための電動モータ２０が設けられている。加工工具取付部１８と電動モータ２０とは複数のギヤからなるギヤ機構２２を介して駆動連結されている。図１に示すように、工作機本体１０にはレバー２４が取り付けられており、このレバー２４を枢動させることで加工工具取付部１８を環状カッター１６とともに上下動させるようになっている。図２に示すように、電磁石１２は、リング状の第１コイル２６と同じくリング状の第２コイル３０とを有する。当該可搬型工作機１を磁性体材料の上に載置した状態でこれら第１コイル２６及び第２コイル３０にバッテリ１４からの電力を供給すると、電磁石１２によって生じる磁気吸着力によって、工作機本体１０が磁性体材料である被加工物に対して固定される。当該可搬型工作機１は、電磁石１２によって工作機本体１０を被加工物に対して固定した状態で、電動モータ２０によって回転駆動された環状カッター１６を被加工物に押し当てることで、被加工物に対する加工作業を行うようにした穿孔機である。

図１に示すように、工作機本体１０の側面には、電動モータ２０の駆動を開始するためのモータ駆動スイッチ３４と、電動モータ２０の駆動を停止するためのモータ停止スイッチ３６と、電磁石１２の作動を開始及び停止させるための電磁石スイッチ３８とが配置されている。工作機本体１０の側面にはさらに、照明スイッチ４０も配置されている。照明スイッチ４０は、工作機本体１０の前方下面に配置された図示しない照明装置を点灯及び消灯するために使用される。これらのスイッチ３４、３６、３８、４０はいずれも、押している間だけＯＮ状態となり手を離すとＯＦＦ状態に戻るモーメンタリスイッチである。工作機本体１０にはさらに、当該可搬型工作機１の状態を作業者に示すためのＬＥＤ表示部４１が設けられている。

図２に示すように、電磁石１２には、磁気センサ４２が取り付けられている。磁気センサ４２は、電磁石１２の周囲に被加工物を通って形成される電磁石１２の磁気回路における磁束密度の大きさを測定するようになっている。

当該可搬型工作機１は、工作機本体１０内に制御回路基板４６を有し、制御回路基板４６には電動モータ２０や電磁石１２などを制御するためのマイクロコンピュータ４８（図３）が設けられている。バッテリ１４を工作機本体１０に装着すると、バッテリ１４から制御用電源回路５０を介してマイクロコンピュータ４８に電力が供給されてマイクロコンピュータ４８が起動する。マイクロコンピュータ４８は、モータ駆動スイッチ３４とモータ停止スイッチ３６の操作状態に応じて電動モータ２０の駆動を制御する。具体的には、モータ駆動スイッチ３４が押されてＯＮ状態となると電動モータ２０の駆動を開始し、モータ停止スイッチ３６が押されてＯＮ状態となると電動モータ２０の駆動を停止する。マイクロコンピュータ４８は、モータ制御部５２に制御信号を送信して電動モータ２０の回転速度を制御する。またマイクロコンピュータ４８は、モータ電流検出部５４で電動モータ２０に流れる電流量を検出して電動モータ２０の負荷状況を監視している。マイクロコンピュータ４８は、電磁石１２が作動していない状態で電磁石スイッチ３８が押されてＯＮ状態となると電磁石１２の作動を開始し、電磁石１２が作動している状態で電磁石スイッチ３８が押されてＯＮ状態となると電磁石１２の作動を停止する。マイクロコンピュータ４８は、コイル制御回路５６を介して第１コイル２６及び第２コイル３０に供給する電力を制御する。第１コイル２６と第２コイル３０は直列に接続されているため、第１コイル２６と第２コイル３０に供給される電力は通常同じになる。コイル断線検出回路５８は、第１コイル２６と第２コイル３０に流れる電流を検知して第１コイル２６と第２コイル３０の断線を検出する。第１コイル２６又は第２コイル３０の断線が検出された場合には、マイクロコンピュータ４８は制御を停止するとともにＬＥＤ表示部４１を点灯させてコイル２６、３０が断線したことを使用者に知らせる。またマイクロコンピュータ４８は、コイル２６、３０が断線したことを記憶して、バッテリ１４が一旦外された後に再接続されてマイクロコンピュータ４８の制御が再開されたときにＬＥＤ表示部４１を点灯させてコイル２６、３０が断線していることを使用者に知らせるようにもなっている。

制御回路基板４６にはさらに、マイクロコンピュータ４８に接続されたマイクロコンピュータ用コンデンサ（蓄電部材）６０と、電磁石１２に接続された電磁石用コンデンサ６２とを備える。これらマイクロコンピュータ用コンデンサ６０と電磁石用コンデンサ６２は、バッテリ１４が接続されたときにバッテリ１４から供給される電力によって蓄電される。そして、バッテリ１４からの電力供給が停止したときには、マイクロコンピュータ用コンデンサ６０に蓄電された電力によってマイクロコンピュータ４８の制御が継続され、電磁石用コンデンサ６２に蓄電された電力によって電磁石１２の作動が継続されるようになっている。制御回路基板４６にはさらに、工作機本体１０に接続されたバッテリ１４から供給される電圧を監視するための電圧監視部６４を備える。

制御回路基板４６はさらに、不揮発性メモリ６６を備える。不揮発性メモリ６６には、制御プログラムや、電磁石１２及び電動モータ２０を制御するための制御パラメータ等が記憶されている。また不揮発性メモリ６６には、電磁石１２の作動状態を示す作動状態データが記憶されている。マイクロコンピュータ４８は、電磁石１２の作動を開始したときに作動状態データを電磁石１２が「作動中」であることを示す値に書き換え、電磁石１２の作動を停止したときに作動状態データを電磁石が「停止中」であることを示す値に書き換える。また、マイクロコンピュータ４８は、制御を開始したときに不揮発性メモリ６６に記憶されている作動状態データを読み出して、作動状態データが「作動中」を示す値である場合には電磁石１２を作動した状態とし、作動状態データが「停止中」を示す値である場合には電磁石１２を停止した状態とするようになっている。なお、当該実施形態においては、不揮発性メモリ６６は、制御回路基板４６に配置されたＥＥＰＲＯＭであるが、マイクロコンピュータ４８に内蔵されていてもよいし、制御回路基板４６に対して外付けされていてもよい。また、他の形態のメモリとしてもよい。

図４のフローチャートに基づいて、当該可搬型工作機１の動作をより詳細に説明する。工作機本体１０にバッテリ１４を装着して電力供給が開始されると（Ｓ１０）、マイクロコンピュータ４８による制御が開始される（Ｓ１２）。マイクロコンピュータ４８はまず不揮発性メモリ６６に記憶されている作動状態データを読み込む（Ｓ１４）。読み込んだ作動状態データが「停止中」を示す値である場合には（Ｓ１６）、電磁石１２を作動させずに電磁石スイッチ３８が操作されるまで待機する（Ｓ１８）。電磁石スイッチ３８が押されてＯＮになると（Ｓ１８）、マイクロコンピュータ４８は電磁石１２の作動を開始する（Ｓ２０）。また、マイクロコンピュータ４８は不揮発性メモリ６６に記憶されている作動状態データを「作動中」を示す値に書き換える（Ｓ２２）。一方で、読み込んだ作動状態データが「作動中」を示す値であった場合には（Ｓ１６）、マイクロコンピュータ４８は電磁石１２の作動を開始する（Ｓ２４）。電磁石１２が作動している状態でモータ駆動スイッチ３４が押されてＯＮになると（Ｓ２６）、マイクロコンピュータ４８は電動モータ２０の駆動を開始する（Ｓ２８）。そして、モータ停止スイッチ３６が押されてＯＮになると（Ｓ３０）、マイクロコンピュータ４８は電動モータ２０の駆動を停止する（Ｓ３２）。電動モータ２０の駆動が停止している状態で電磁石スイッチ３８を押してＯＮにすると（Ｓ３４）、マイクロコンピュータ４８は電磁石１２の作動を停止し（Ｓ３６）、不揮発性メモリ６６に記憶されている作動状態データを「停止中」を示す値に書き換える（Ｓ３８）。その後、マイクロコンピュータ４８は電磁石スイッチ３８が操作されるまで待機した状態に戻る（Ｓ１８）。

マイクロコンピュータ４８はさらに、電磁石１２が作動しているときには、図５のフローチャートに示す制御も行う。具体的には、Ｓ２２又はＳ２４で電磁石１２の作動が開始されると（Ｓ５０）、電圧監視部６４によってバッテリ１４から供給される電圧を測定する（Ｓ５２）。測定した電圧が所定の基準電圧値未満である場合には、マイクロコンピュータ４８は電磁石１２の作動を継続したまま作動状態データを「停止中」を示す値に書き換える（Ｓ５６）。ここで、基準電圧値は、電動モータ２０や電磁石１２、マイクロコンピュータ４８を正常に動作させることができなくなるほどに低い電圧値である。供給電圧が基準電圧値未満となるのは、例えばバッテリ１４が一時的に取り外されるなどして電力供給が停止した場合が考えられる。当該可搬型工作機１においては、上述の通りマイクロコンピュータ用コンデンサ６０を備えているため、電力供給が停止するなどして供給電圧が基準電圧値未満にまで低下してもマイクロコンピュータ用コンデンサ６０に蓄電された電力がマイクロコンピュータ４８に供給されることによって、マイクロコンピュータ４８はしばらくの間は制御を継続することができる。測定した電圧が基準電圧値以上である場合には（Ｓ５４）、作動状態データを確認し（Ｓ５８）、作動状態データが「停止中」である場合には（Ｓ５８）、作動状態データを「作動中」を示す値に書き換える（Ｓ６０）。電磁石１２が作動中である場合には、上記制御（Ｓ５０～Ｓ６０）を繰り返し行い、電磁石１２の作動が停止したら制御を終了する。

上記Ｓ５８において、不揮発性メモリ６６に記憶されている作動状態データが「停止中」を示す値となっているのは、Ｓ５６において作動状態データを「停止中」に書き換えた場合である。すなわち、測定電圧が基準電圧値未満にまで低下して（Ｓ５４）作動状態データを「停止中」に書き換えた（Ｓ５６）後に、測定電圧が基準電圧値以上にまで上昇して（Ｓ５４）、作動状態データの確認を行った場合（Ｓ５８）である。

当該可搬型工作機１においては、電磁石１２の作動状態が作動状態データとして不揮発性メモリ６６に書き込まれ、マイクロコンピュータ４８は制御を開始したときに不揮発性メモリ６６に記憶されている作動状態データを読み出して、読み出した作動状態データが示す値にしたがって電磁石１２の作動を制御するようになっている。そのため、マイクロコンピュータ４８がノイズなどで一時的に停止してリセットされた直後に制御を再開したときに、リセット前の電磁石１２の作動状態を維持するようにすることができる。よって、例えば電磁石１２の作動中にマイクロコンピュータ４８がリセットされたときに、電磁石１２の作動が不意に停止されてしまうことを防止することが可能となる。ただし、バッテリ１４が取り外されるなどして電力供給が停止し当該可搬型工作機１の制御が完全に停止した後に、充電したバッテリ１４を取り付けて電力供給が再開されたときに、電磁石１２の作動が急に開始されると危険な場合がある。そのため当該可搬型工作機１においては、電圧監視部６４で測定した電圧が所定の基準電圧値未満となったときには、電力供給が停止された可能性が高いため、作動状態データを「停止中」を示す値に書き換えておき、電力供給が再開されたときに電磁石１２の作動が急に開始されないようにしている。なお、測定電圧が基準電圧値未満にまで低下した後で、マイクロコンピュータ４８の制御が継続している間に測定電圧が基準電圧値以上にまで上昇した場合には、電力供給の停止が極短い時間であったと判断して、電磁石１２の作動を継続しながら作動状態データを「作動中」に戻すようにしている。そうすることにより、その後に電磁石１２の作動を継続している状態でマイクロコンピュータ４８がリセットされたときに、電磁石１２の作動を急に停止させてしまうことを防止できる。

以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、環状カッターではなくドリルなどの他の加工工具が取り付けられるようにした工作機としてもよい。また、上記実施形態においてはバッテリを電源として利用しているが、ＡＣ電源などの外部電源を利用するようにしてもよい。電力供給が停止したときに制御部や電磁石に電力を供給するための蓄電部材は、コンデンサに代えて一次電池や二次電池を利用することもできる。

１可搬型工作機
１０工作機本体
１２電磁石
１４バッテリ
１６環状カッター
１８加工工具取付部
２０電動モータ
２２ギヤ機構
２４レバー
２６第１コイル
３０第２コイル
３４モータ駆動スイッチ
３６モータ停止スイッチ
３８電磁石スイッチ
４０照明スイッチ
４１ＬＥＤ表示部
４２磁気センサ
４６制御回路基板
４８マイクロコンピュータ
５０制御用電源回路
５２モータ制御部
５４モータ電流検出部
５６コイル制御回路
５８コイル断線検出回路
６０マイクロコンピュータ用コンデンサ（蓄電部材）
６２電磁石用コンデンサ
６４電圧監視部
６６不揮発性メモリ

Claims

工作機本体と、
該工作機本体に取り付けられ、該工作機本体を被加工物に対して固定するための電磁石と、
該電磁石を制御するマイクロコンピュータと、
該電磁石の作動状態を示す作動状態データを記憶する不揮発性メモリと、
を備え、
該マイクロコンピュータは、該電磁石の作動を開始させたときに該作動状態データを作動中を示す値に書き換え、該電磁石の作動を停止させたときに該作動状態データを停止中を示す値に書き換えるようにされ、
該マイクロコンピュータによる制御が開始されたときに、該マイクロコンピュータが、該不揮発性メモリに記憶されている該作動状態データを読み出して、該作動状態データが作動中を示す値である場合には該電磁石を作動した状態とし、該作動状態データが停止中を示す値である場合には該電磁石を停止した状態とするようにした、可搬型工作機。
当該可搬型工作機に供給される電圧を監視する電圧監視部をさらに備え、
該マイクロコンピュータは、該電磁石が作動している状態で該電圧監視部が検知した電圧が所定の基準電圧値未満にまで低下したときに、該電磁石の作動を継続したまま該作動状態データを停止中を示す値に書き換えるようにされた、請求項１に記載の可搬型工作機。
該電磁石が作動している状態で該電圧監視部が検知した電圧が所定の基準電圧値未満にまで低下した後に、該マイクロコンピュータの制御が継続している状態で該電圧監視部が検知した電圧が所定の基準電圧値以上にまで上昇した場合には、該マイクロコンピュータが該作動状態データを作動中を示す値に書き換えるようにされた、請求項２に記載の可搬型工作機。
該マイクロコンピュータに接続された蓄電部材をさらに備え、
当該可搬型工作機への電力供給が停止したときに、該蓄電部材に蓄電された電力が該マイクロコンピュータに供給されて該マイクロコンピュータの制御が継続されるようにされた、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可搬型工作機。