JPH0528954Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、トライアツクの位相制御用集積回路
を用いた電動機制御回路に関し、詳しくはメイン
スイツチオフ状態での電動機回転中にメインスイ
ツチをオンして再起動させた場合に、急速再起動
を可能にした電動機制御回路に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、電動工具等を駆動する電動機を制御する
に際して回転数制御、ソフトスタート、自動再ト
リガ等の機能を付与することを目的とした、位相
制御用IC、例えば***のAEGTELEFUNKEN社
製U211B，U209B，U210B，U212B，U213B等
がある。

上記ICを使用した回路例として第１図に示す
ように、メインスイツチＳ１を介して交流電源
AC100Vに接続される電動機Ｍにはトライアツク
TRCが直列に接続され、該トライアツクTRCに
は動作安定用コンデンサＣ１０と抵抗Ｒ１０の直
列回路が並列に接続されている。前記U211Bの
位相制御用集積回路ICには、安定化電源回路１、
参照電圧発生回路２、電圧検出回路３、電流検出
回路４、位相制御回路５、周波数／電圧変換器
６、制御増幅器７、ソフトスタート回路８、ゲー
トパルス出力回路９、自動再トリガ回路１０、電
流リミツト回路１１、電源監視回路１２、タコジ
エネ監視回路１３が内蔵されている。該位相制御
用集積回路ICの各端子Ｐ１〜Ｐ１８には各時定
数、分圧、電流制限、平滑、整流用抵抗Ｒ１〜Ｒ
９，Ｒ１１〜Ｒ１３、コンデンサＣ１〜Ｃ９，Ｃ
１１〜Ｃ１２、ダイオードＤ１が接続されている
他、電動機Ｍの回転数に対応した周波数を発生さ
せるタコジエネレータTGが接続されている。

この接続状態において、コンデンサＣ１、抵抗
Ｒ１、ダイオードＤ１による半波整流電流は安定
化電源回路１に、内部回路を動作させる直流電圧
を与え、更に、参照電圧発生回路２の端子Ｐ１６
に参照電圧を与え、また、タコジエネレータTG
の出力は端子Ｐ８を通して周波数／電圧変換器６
に与えられる。該変換器６の出力電圧U10は変換
定数をｋ、タコジエネレータTGの出力した周波
数をとするとU10＝ｋ・で示される。この電
圧U10は制御増幅器７によつて端子Ｐ１１の設定
電圧U11と比較され、端子Ｐ１２及び位相制御回
路５にレベル電圧U12を与える。位相制御回路５
では、電圧検出回路３によつて電源に同期し抵抗
Ｒ４、コンデンサＣ２で定まる傾きを持つ鋸歯状
波電圧と前記レベル電圧U12とが比較され、その
一致点でトリガパルスが発生するとともにゲート
パルス出力回路９を通してトライアツクTRCの
ゲートに前記パルスが与えられる。

電流検出回路４は、トライアツクTRCの負荷
が誘導負荷のため電流が電圧より遅れ、従つて電
流が交流の零点を通過するまでゲートパルス出力
回路９からトライアツクTRCのゲートにゲート
パルスを出力させないようにするため位相制御回
路５に接続される。一方、周波数／電圧変換器６
の出力E3はソフトスタート回路８に与えられ、
端子Ｐ１３のコンデンサＣ５の電荷を制御すると
ともに、この制御によつてソフトスタート回路８
は、電源投入直後、電源機Ｍが急速に回転を開始
して大きな衝撃が発生するのを防ぐため、電動機
Ｍへの印加電圧を徐々に増大させる。電流リミツ
ト回路１１は負荷電流が大幅に増大したときに抵
抗Ｒ１１の両端の電圧を検出し、抵抗Ｒ１３とコ
ンデンサＣ１２で定められる遅延時間後に、端子
Ｐ１２から電流を引き込んで前記電圧U12を低下
させることにより電動機Ｍに対する印加電圧を急
激に低下させる。

タコジエネ監視回路１３はタコジエネレータ
TGの動作状態を監視し、また、電源監視回路１
２は安定化電源回路１の動作状態を監視し、さら
に、自動再トリガ回路１０はミストリガが起きな
いように常に監視している。

このように形成されたU211B形位相制御用IC
は第２図に示すソフトスタート特性を持ち、第２
図Ａは電動機Ｍの回転子が停止している状態で電
源を投入する場合の電動機Ｍ急速回転に対応した
ソフトスタート特性で、この場合、タコジエネレ
ータTGが回転していないため周波数／電圧変換
器６の出力E3が当初出力されず、第２図Ａ中に
点線で示した僅かなデツドタイムのあとに電動機
Ｍは急速全回転する。供給電源が遮断された状態
で回転している電動機Ｍに対して電源遮断２〜３
秒後に電源を再投入するとタコジエネレータTG
は回転を継続し、前記出力E3が出力されている
ため電動機Ｍは第２図Ｂに示すように点線後にお
いて徐々に回転する。

また、メインスイツチＳ１オフ後、すぐにメイ
ンスイツチＳ１を再投入する場合、電動機Ｍの回
転はあまり低下しておらず、高速状態であるのに
電動機Ｍの印加電圧は電動機Ｍの回転に関係なく
一定の初期印加電圧から上昇していく。初期印加
電圧はソフトスタート回路の外付コンデンサの容
量によつて設定できるが、電動機Ｍの回転が停止
している状態からのソフトスタート特性に合わせ
るため、０ボルトもしくは０ボルトに近い印加電
圧から上昇させる。このため、電動機Ｍの回転が
それほど低下していない状態でメインスイツチＳ
１を再投入した場合、第３図Ａに示すようにメイ
ンスイツチＳ１が入つているにもかかわらず、電
動機Ｍの回転は上昇しないだけでなく、初期印加
電圧では電動機Ｍの回転を維持できず、電動機Ｍ
に対する印加電圧が回転数に対応した電圧になる
まで、電動機Ｍの回転は落ちたままとなる。

（考案が解決しようとする問題点） 上記状態は、電動機Ｍの回転子回転中に電源を
再投入したとき、電動機Ｍが急速回転しないよう
にという安全性を考慮したものであるが、グライ
ンダ作業等のように被加工物のセツト→研削除
去・セツト→研削除去の間欠的作業を連続して行
う場合にメインスイツチＳ１再投入後、電動機Ｍ
が全速となるまで２〜３秒要していたのでは作業
能率が低下する。また、メインスイツチＳ１投入
タイミングと電動機Ｍの回転上昇にタイムラグが
あるため、作業者にとまどいを与えることにな
る。この状態を解決するために、電動工具の種類
によつて個々に特性の異なる位相制御用ICを用
いることは電動機制御回路の生産コストを大幅に
上昇させることになるという問題があつた。

そこで本考案は上記問題を解決するため、同一
集積回路を用いて電動機の速度制御をするに際し
て、メインスイツチ遮断時から再投入時までの時
間に対応してソフトスタート回路の時定数設定用
コンデンサの電圧を変化させる放電回路を設け
て、第３図Ｂに示すように電動機の印加電圧が遮
断された状態での回転からメインスイツチ再投入
による再起動時に電動機を急速回転させる特性を
得ることを、解決すべき技術的課題とするもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、主として
繰り返し作業をする電動工具のメインスイツチＳ
１を介して交流電源に接続されるとともに、位相
制御回路５により点弧制御されるトライアツク
TRCで通電駆動される電動機Ｍと、その電動機
Ｍの回転数を検出するタコジエネレータTGと、
前記メインスイツチＳ１がオンされたとき、時定
数設定用コンデンサＣ５の充電電圧に対応したソ
フトスタート用の制御信号を前記位相制御回路５
に出力することによつて、前記電動機Ｍをソフト
スタートさせるソフトスタート回路８とを設けた
電動機制御回路において、前記ソフトスタート回
路８と前記時定数設定用コンデンサＣ５の間に
は、前記メインスイツチＳ１がオンされた状態で
前記ソフトスタート回路８から前記時定数設定用
コンデンサＣ５に充電される充電電流の通電方向
を一方向に規制するダイオードＤ２を接続する一
方、前記時定数設定用コンデンサＣ５に接続さ
れ、前記メインスイツチＳ１がオフされた状態
で、その時定数設定用コンデンサＣ５からの放電
電流の通電方向を一方向に規制するダイオードＤ
４と、そのダイオードＤ４に接続され、そのダイ
オードＤ４を介して前記時定数設定用コンデンサ
Ｃ５から放電された前記放電電流を通電制御する
トランジスタTr１と、そのトランジスタTr１に
接続された抵抗Ｒ１６とを有する定電流型の放電
回路を設けるとともに、前記ソフトスタート回路
８は、前記メインスイツチＳ１が再度オンされ、
前記電動機Ｍが再起動されるときに、前記時定数
設定用コンデンサＣ５の、その時点における充電
電圧に対応した再起動回転速度で電動機Ｍを回転
させるための再起動用の制御信号を前記位相制御
回路５に出力するように構成することである。

（作用） 上記構成の電動機制御回路によれば、メインス
イツチＳ１がオフされたあと、その間の時間間隔
が短く、電動機Ｍがまだ慣性力で回転しているよ
うな状態でメインスイツチＳ１が再度オンされた
場合、その時点における時定数設定用コンデンサ
Ｃ５の充電電圧は上記時間間隔に対応した電圧ま
で放電されるが、その電圧は、上記時間間隔が短
ければ短いほど、放電による電圧降下が小さく、
そのため、メインスイツチＳ１が再度オンされ、
電動機Ｍが再起動されたときの再起動回転速度が
速く、急速再起動が可能であり、電動工具を繰り
返し使用する場合の作業効率を向上させる。

（実施例） 次に、本考案の第１実施例について第４図に示
した電気回路に従い説明する。

前記第１図に示した電動機制御回路の位相制御
用IC、例えばメーカ型式でU211Bの端子Ｐ１３
にはソフトスタート回路８の時定数設定用コンデ
ンサＣ５が接続される。

今、第４図に示すように、端子Ｐ１３とコンデ
ンサＣ５の間にダイオードＤ２をカソード側がコ
ンデンサＣ５に接続されるように挿入し、さらに
コンデンサＣ５とダイオードＤ２の接続点には、
ダイオードＤ３と抵抗Ｒ１５から成る直列回路の
ダイオードＤ３アノード側が接続される。また、
抵抗Ｒ１５の他端はAC100ボルト回路の一端に接
続される。

この状態で電動機Ｍが回転したときメインスイ
ツチＳ１をオフすると、位相制御用ICの端子Ｐ
１６における参照電圧が低下し、コンデンサＣ５
に充電された電荷が抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ１５を通
して放電される。その結果、第６図に示すように
位相制御用ICの端子Ｐ１６の電位を基準とする
端子Ｐ１３の電圧は時間とともに、ほぼ直線的に
低下する。そのため、第６図に示すメインスイツ
チオフ時T1以後にメインスイツチＳ１が再度オ
ンされた場合は、前記端子Ｐ１３の電圧に対応し
た印加電圧が電動機Ｍに供給され、回転状態から
の電動機の再起動立上りをスムーズにする。

次に、本考案の第２実施例について第５図に示
した電気回路に従い説明する。

前記第１図に示した電動機制御回路の位相制御
用IC，U211Bへの端子Ｐ１３にはソフトスター
ト回路８の時定数設定用コンデンサＣ５が接続さ
れている。第５図に示すように、前記端子Ｐ１３
とコンデンサＣ５の間に、第１実施例と同様にダ
イオードＤ２をカソード側がコンデンサＣ５に接
続されるように挿入し、さらにコンデンサＣ５と
ダイオードＤ２の接続点にはダイオードＤ４のア
ノード側が接続される。ダイオードＤ４のカソー
ド側には、放電回路の電流制限用としてのＮチヤ
ンネル接合形電界効果トランジスタTR１のドレ
イン極が接続され、ソース極は抵抗Ｒ１６を介し
て、またゲート極は直接、前記U211BICの端子
Ｐ１６ラインに接続される。さらにダイオードＤ
５のアノード側は電源AC100ボルト回路の一端に
接続され、また、カソード側は前記トランジスタ
TR１のドレイン極に接続されてメインスイツチ
Ｓ１オン時にコンデンサＣ５から充電電流が放電
されるのを防止する。

上記回路構成のもとでメインスイツチＳ１がオ
ンの状態からメインスイツチＳ１をオフすると、
位相制御用ICの端子Ｐ１６における参照電圧が
低下し、コンデンサＣ５に充電された電荷が前記
トランジスタTR１及び抵抗Ｒ１６を通して放電
される。その結果、第７図に示すように位相制御
用ICの端子Ｐ１６の電位を基準とする端子Ｐ１
３の電圧は時間とともに直線的に低下する。その
ため、第７図に示すメインスイツチオフ時Ｔ１以
後にメインスイツチＳ１が再度オンされた場合
は、前記端子Ｐ１３の電圧に対応した印加電圧が
電動機Ｍに供給され、回転状態からの電動機の再
起動立上りをスムーズにする。

以上のように、メインスイツチＳ１オフ後の前
記ソフトスタート設定用コンデンサＣ５からの放
電を前記位相制御用ICを介して放電させること
を阻止し、前記端子Ｐ１３の電圧低下に対応して
別に設けた放電回路により放電させ、回転中から
の電動機の再起動をスムーズにさせることができ
る。

（考案の効果） 上記実施例からも明らかなように、本考案は電
動機の起動特性を電動機に印加される電圧が遮断
されたあとの経過時間に対応して変化させること
により、回転中からの再起動時の回転上昇の遅れ
を無くし、急速回転させることにより電動工具等
の作業者のとまどいを無くすとともに作業能率を
向上させることができ、又、安全性を重視する輸
出用製品及び一般家庭向け電動工具においては同
一集積回路を用いて電動機駆動電源遮断回転中の
再起動時に緩やかな回転上昇も可能で、これによ
つて電動機制御回路の生産コストを特性の選択を
可能にした状態で大幅に低下させることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の実施例の電気回路図、第２図及
び第３図Ａはその動作特性図、第３図Ｂは本考案
の動作改善特性図、第４図は本考案の第１実施例
の電気回路図、第５図は本考案の第２実施例の電
気回路図、第６図は第１実施例の放電電圧特性
図、第７図は第２実施例の放電電圧特性出図であ
る。 IC……位相制御集積回路、Ｍ……電動機、Ｓ
１……メインスイツチ、TG……タコジエネレー
タ、TRC……トライアツク、８……ソフトスタ
ート回路、Ｃ５……ソフトスタート時定数設定用
コンデンサ、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５……ダイオ
ード、TR１……電界効果トランジスタ、Ｒ１
５，Ｒ１６……抵抗。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 主として繰り返し作業をする電動工具のメイン
   スイツチＳ１を介して交流電源に接続されるとと
   もに、位相制御回路５により点弧制御されるトラ
   イアツクTRCで通電駆動される電動機Ｍと、そ
   の電動機Ｍの回転数を検出するタコジエネレータ
   TGと、前記メインスイツチＳ１がオンされたと
   き、時定数設定用コンデンサＣ５の充電電圧に対
   応したソフトスタート用の制御信号を前記位相制
   御回路５に出力することによつて、前記電動機Ｍ
   をソフトスタートさせるソフトスタート回路８と
   を設けた電動機制御回路において、 前記ソフトスタート回路８と前記時定数設定用
   コンデンサＣ５の間には、前記メインスイツチＳ
   １がオンされた状態で前記ソフトスタート回路８
   から前記時定数設定用コンデンサＣ５に充電され
   る充電電流の通電方向を一方向に規制するダイオ
   ードＤ２を接続する一方、前記時定数設定用コン
   デンサＣ５に接続され、前記メインスイツチＳ１
   がオフされた状態で、その時定数設定用コンデン
   サＣ５からの放電電流の通電方向を一方向に規制
   するダイオードＤ４と、そのダイオードＤ４に接
   続され、そのダイオードＤ４を介して前記時定数
   設定用コンデンサＣ５から放電された前記放電電
   流を通電制御するトランジスタTr１と、そのト
   ランジスタTr１に接続された抵抗Ｒ１６とを有
   する定電流型の放電回路を設けるとともに、前記
   ソフトスタート回路８は、前記メインスイツチＳ
   １が再度オンされ、前記電動機Ｍが再起動される
   ときに、前記時定数設定用コンデンサＣ５の、そ
   の時点における充電電圧に対応した再起動回転速
   度で電動機Ｍを回転させるための再起動用の制御
   信号を位相制御回路５に出力するように構成した
   ことを特徴とする電動機制御回路。