JPS6077694A - 無負荷アイドリング時に回転速度が自動的に減少させられる電動機を制御する方法及び装置 - Google Patents

無負荷アイドリング時に回転速度が自動的に減少させられる電動機を制御する方法及び装置

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JPS6077694A
JPS6077694A JP58194431A JP19443183A JPS6077694A JP S6077694 A JPS6077694 A JP S6077694A JP 58194431 A JP58194431 A JP 58194431A JP 19443183 A JP19443183 A JP 19443183A JP S6077694 A JPS6077694 A JP S6077694A
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current
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capacitor
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アルフレツド ビンデル
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Kress Elektrik GmbH and Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明は回転速度が無負荷アイドリング(空転動作)時
に所定値まで自動的に低下し、負荷の下では所定値まで
自動的に上昇する%I動機、例えば手工具、鋸等を駆動
するための電動機、を制御する方法及び装置に係わる。
電rj!b椋の回転速度を自動的忙無負荷空転モード及
び負荷作業モードK適応させる制御装置はすでに公知で
ある(スイス特許第580883号:ドイッ特訂第24
07601号)。
公知の制御装置では電動槻の回転速度が自動的に、かつ
、例えばノイズ・レベルを低下させる目的からいきない
空転モードまで下げる。この回転速度低下は訪導電流変
流器を介して電動機の電流入力を感知し、これを閾値と
比較し、次いでこの閾値を利用することによシ例えば電
動機回路中に設けたトライアックの形態を取る半導体ス
イッチをトリガーすることによって達成される。
空転モードから作業モードへの整行は公知の制御装置の
場合、単に電動機への電流供給を全波電流供給から半波
電流供給に切換えるか、または変流器のセンタ・タツf
2次巻線をダイオードと接続し、その際、変流/ダイオ
ード回路とトライアックの制御回路中に設けたスイッチ
ング・トランジスタのそれぞれペース及びエミッタとの
接続回路が前記トランジスタのペース・エミッタ回路と
比較してダイオードの順方向電圧に適合するように配慮
するという極めて複雑々描成によって行なわれる(ドイ
ツ特許第2407601号)。その結果生ずる電圧差を
利用して空転モードから作業モードへの切換えを行なう
のである。しかし、ダイオードの順方向電圧もトランジ
スタのペース・エミッタ電圧も多くの場合その技術的設
計に依存し、必らずしも同一ではないから、所定の回転
速度において急激な切換えが行なわれるためには個々の
回路成分を慎重に選択しなければならない。
切換え動作が電動i電流の変化にそのまま追従するため
、負荷状態下の作業が短時間中断されただけで空転速度
に切換わったシ、あるいは負荷の変動だけでさえこの切
換えが起こる可能性があるのも公知制御装置の欠点であ
る。また、電流感知手段の感度を無負荷突転速度と作業
速度とにそれぞれ現われる異なる電流に合わせて自動調
整することができない。
電動機をスイッチ・オンすると、極めて高い初期電動機
電流の作用下に直ちに定格作業速度に切換わるのも公知
制御装置の欠点である。
例えば手工具駆動用電動機どの関連において、所定の基
準速度値を実速度値と比較し、通常はトライアックを利
用した位相制御手段から成る最終制御素子を比較結果に
従ってトリゴーする速度制御回路を利用して手工具の動
作速度を一定に保つととは公知である。この方法により
作業モード中に負荷が増大しても速度の低下を防止する
ことができる。場合によっては連続可変でさえある複数
の基準速度値を設定することも公知である。この場合、
一方の基準速度値から他方の基準速度値への切換えはキ
ー,スイッチまたは加減抵抗器によって行なわれる。
そこで本発明の目的は回転速度が無負荷空転モードから
、負荷状態作業モードへ、かつこれとは逆の方向へ自動
的に切換わる電動機を実用上の需要に適合させ、例えば
負荷の変動または負荷状態の一時的中断が確実に補償さ
れ、作業速度ではある無負荷の状態において電流入力が
空転速度または待機モードにおける電流入力よシ高い場
合でも電動機を安全に空転モードに切換えることができ
るようにし、最も一般的には動作を安定化することKあ
る。
発明の利点 本発明はこの目的を装置に関する特許梢求の範囲第6項
及び方法に関する特許請求の範囲第1項に特徴として記
載した構成要件によって達成する。
負荷状態動作への移行と同時に電流感知手段の感度が切
換えられるから、無負荷動作と負荷状態fJb作を弁別
する感知手段の能力が自動的に切換えられ、従って、高
い作業速度においてさえ確実に切換え指令が与えられる
のが本発明の利点である。
本発明の他の利点として、空転または待機速度への電S
機切換えが所定の遅延時間経過後に与えられる切換え指
令によって行なわれる。この遅延により、負荷状態動作
が短時間だけ中断されても電動機が直ちに低速に切換え
られることはなく、従って、このような中断が行なわれ
るごとに電動機をスピードアップする必要は々い。
本発明に従って制御され、例えば手工具,鋸などの駆動
に使用される電動機は通常の作業速度範囲内の単一また
は複数の基準速度と、それぞれの工作機械またはこれを
駆動する電動機が負荷の下で作業しない時、即ち、作業
動作の前後及び作業の一時的中断時に動作する低い待機
速度または空転速度とを提供する。従って、工作機械の
ノイズ・レベルが著しく軽減され−このことは例えば丸
のこの場合特に重要な意義を持つ利点である一作業中断
中の電力消費も著しく低くなることはいうまでもない。
作業速度が必要かいなかは電子手段によって、即ち、電
流感知米子を利用し、かつその出方信号を処理すること
によって判断する。工作機械に負荷が加わるとたとえ空
転速度で動作中であっても電動機の電流入力が増大する
からである。
負荷状態が中断された場合の電動機の余走を制御する時
定リレーは再トリガー可能である。このことは無負荷余
走中に電動機の電カ消費が再び上昇し始めると、即ち、
電勤機が作業速度で、しかし無負荷状態で動作すると時
定リレーがリセットされることを意味する。この場合作
業速度は負荷とけ独立の速度制御回路によってーjlと
安定化される。
本発明は特許請求の範囲第2項ないし第5項及び第7項
ないし第22項に記載の構成要件にょシさらに有利に変
更及び改良することができる。特に好ましい構成は電動
機の始動時に例外なく発生する一時的な初期電流ピーク
を抑制するr−ト回路を含む。本発明のこの構成要件に
よシ、電動機及びこれによって駆動される工作機械が始
動と同時に作業速度に切換えられるのを防止することが
できる。これは初期電流が消え、空転速度に達する前に
電動機が作粟速度に切換わるのを防止する遅延回路によ
って達成される。
本発明に組込むことが好ましい速度制御回路は工作機械
のシャフトに連動させた速度計用発電根によって構成す
ることができる。曲記速度計用発電機の目的は所定の基
準速度値と比較し、上記位相制御手段を介して電動機速
度を調整するのに利用される実測速度に比例する電圧を
発生させることにある。
本発明を例えば種類の異なる拐料を加工するため2つ以
上の異なる作朶速度を提供する電動機によって駆動され
る工作機械にも利用できることはいうまでも々い。空転
速度から工作機械などの作業速度まで加速させるかの選
択はキー,スイッチまたはすベシ抵抗器による事前の選
択によって公知の態様で行なわれる。
例えば工作機械を迅速ガシーケンスで、しかも任意のイ
ンターバルでオン・オフする場合にシステムが制御不能
に陥る心配がなく、電動機が静止状態になっているかど
うかに関係なく、また、それぞれの回路成分について考
慮しガければならない減衰時間にも関係なくシステムが
必らず初期状態から始動するのも本発明の利点である。
換言すれば、工作機械を始動するたびに電動機が空転速
度または待機速度に切換えられ、全負荷を要求されると
、即ち、電動機に負荷がかかると前記待機速度から極め
て迅速に加速できる。この加速を達成するため、組込ま
れるのが普通の自動円滑起動手段に作用する回路手段を
補足する。
電流感知手段の感度に関連して工作機械の温度条件また
は工作機械がどの程度まで温度上昇しているかを考慮す
る特殊な温度補償手段を設けることによシ、工作機械を
冷たい状態から初めて始動させるか、一時的な作業中断
後にすでに温度上昇している工作機械を再始動させるか
に関係ガく、敏感な調整と安全な制御が行なわれること
も本発明の利点である。
本発明の重要な利点として、好ましくはこれも集積回路
の形態を取る制御ユニット及びその他の回路成分、例え
ば抵抗器やコンデンザなどと完全に一体化することさえ
可能な集積回路を広い範囲に亘って使用できる。
なお実施例としてここに述べる回路は単なる実施例にす
ぎない個々の回路構成を鶴・明するというよ)はむしろ
本発明の特徴的な作用及びこれら作用間の相互関係を明
らかにするだめのものである。
従って、上述のように回路の一部または大部分を集積化
して論理制御回路,マイクロコンビ一一タ,マイクロプ
ロセッサなどの形態とすることも可能である。ただし、
その場合非集和回路に関して後述する効果及び作用を得
られる−ことが萌提条件であることはいうまでもない。
本発明は配憶装随問合わせによりほぼ逐次モードで秒々
の動作シーケンスを実行する大規模集積回路にも係わる
本発明の他の改良実施例では電動機によって吸収される
時々刻々の実電流値を抵抗器によって測定し、次いでこ
れを制御ユニット自体によって増幅することによシ電動
機と直列接続する抵抗器の抵抗値が低くても電圧測定値
が充分に高く、負荷変動に呼応する電圧変動が充分繰著
となるようにする。本発明の他の利点として、電動機を
スイッチ・オンする時に発生する初期電流を抑制するコ
ンデンサから成る円滑起動回路を調速機に組込む。
調速機は電動機がスイッチ・オフされるごとに自動的に
コンデンサをリセット、即ち、放電し、空転速度から作
業速度への切換えを行々う本発明システムの一部である
遅延回路を円滑起動手段のコンデンサに接続したから、
工作機械のオン・オフを何度繰返見しても遅延回路は必
らず初期状態にリセットされる。
実施例の記述 以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図において、速度制御回路10及び電流感知素子1
2を介して手工具などを駆動する粗ipj+根Mに供給
電圧Uが供給さわる。基準速度値を発生させるためには
電動機Mのシャフトによって駆動されて速度制御回路1
0にその出力信号を供給する速度計用発電機Gを設けれ
ばよい。速度制御回路10は該速度制御回路10によっ
て供給される基準値に実速度値を調定することによシ例
えば公,知の位相制御手段を介して電fR.!+G}M
K対する供給電流を制御する。
電流感知手段12は電流が電動槓Mによって瞬間的に吸
収されるとこれを冴:実K感知する。?IL流感知手段
12によって感知される電流の強さが一定の閾値を超え
ると、電流感知手段12によってタイミングリレー(時
定リレー)14によってトリガーされる。時定リレー1
4は変速手段16Kよって追従される。変速手段1.6
i婢度制御回路10に基準速度値を供給する。日、j1
定リレー14がトリガーされていない状態なら、φ′が
ト手段16i1空転速度に相当する低基準速度値を{i
t給する。時定リレー14がトリガー状態にある限シ、
変速手段16は手工具の作業速度に相当する高基準速度
イ+6を供給する。
時定リレー14は電流感知手段12によって供給される
トリガー信号が終ってから所定時間に亘ってトリガーさ
れた状態を維持し、この時間に亘って変速手段16に高
基準速度値を供給し続けるように所定のラグを有する。
また、時定リレー14は再トリガー可能であシ、このこ
とは電流感知手段12からトリガー信号が受信されるた
びにあらためてラグがヌタートすることを意味する。
時定リレー14は該時定リレー14がトリガーされた状
態にある時に電流感知手段12の電流間値を上昇させる
閾値変更手段18をトリガーする作用をも有する。この
場合電流感知手段12は電動機Mによる吸収電流が、電
動機Mが無負荷状態において高い作業速度で動作する時
に得られる電流閾値を超える時にだけ時定リレー14に
トリがー信号を供給する。
ほかに、遅延回路20を設ける。この遅延回路20は供
給電圧Uがスイッチ・オンされた後一定時間に亘って時
定リレー14をブロックする。遅延回路20によって与
えられる遅延の長さ(/′t供給電圧Uがスイッチ・オ
ンされた後電動機Mが低い空転速度に達した時に初めて
電流感知手段12が時定リレー14をトリガーできるよ
うK設定する遅延回路20の作用下に、始動段階で電動
機Mの電流消費が高くhっても直ちに時定リレー14を
トリガーせず、また直ちに速度制御回路10を高い作業
速度に切換えることも力い。
第2図は第1図にブロック・ダイヤグラムで示す回路構
成の一実施例の詳細図である。
〔速度調整装置〕
速度制御回路10け電動機Mと直列に接続した位相制御
用トリアック24をスイッチする創積回路として構成さ
れた公知の制御回路から成る。この集積制御回路22に
は基3¥t速度値としての迎度計用発電杆”Gの出力電
圧が供給される。基準連廐値に対応する電圧が現われる
と詳しくは後述する態様で集積回路22に供給される。
〔電流感知手段〕
電動機Mによる吸収電流は以下に述べるように構成され
た電流感知手段12によって感知される。
負の供給電圧−UBは抵抗器R17,電位差計P1及び
抵抗器R6に亘ってDC電圧を形成し、これが電位差P
1においてタップされる。抵抗器R6は電動機Mとも直
列に接続しているから、この抵抗器R6における電圧降
下が、従って電位差計PIKおいてタップされる電圧が
電動機Mによる消費電流にも影響される。
電動機にACが供給される時にはりプル性である、電位
差計におけるタップDC電圧はダイオードD4を介して
トランジスタT1のぺ−2に供給される。電位差計P1
は工作機械が低待機速度で空転している間トランジスタ
T1がこれに供給されるDC電圧によって不導通化され
るようにセットされている。電動機Mの電流入力が負荷
の下で上昇すると、抵抗器R6における電圧降下が増大
し、電位差計P1でタップされる電圧が上昇し、トラン
ジスタT1が導通する。ダイオードD4とトランジ2タ
T1の間に抵抗器R18及びコンデンサC11,抵抗P
RR20及びコンデンサCl2からそれぞれ成る2つの
び分素子を設ける。この積分素子はトランジスタT1が
干渉電圧ピークによって導通するのを防ぐ。
〔時定リレー〕
トランジスタT1の導通に伴ない、後述する時定リレー
14がトリガーされる。トランジスタT1が導通しかつ
時定リレー14がトリガーされる電動機Mの電流人力闘
値は電位差計PIによってプリセットすることができな
い。
トランジスタTIと直列に接続するコンデンサC9はト
ランジスタT1が4通すると直列抵抗器R14を介して
充電され、この充電の時定数は極めて短かく、約10m
sg度である。
手工具が負荷の下K動作している限シ、即ち、電動機M
の電流入力がプリセット閾値以上なら、トランジスタT
1は清通状態を維持してコンデンサC1を充電状態に維
持する。しかし手工具が9荷を除かれ、電動機の消費電
流がゾリセノトM値以下に降下するやいなや、トランジ
スタT1は再び不導通状態に戻る。コンデンサC9は抵
抗器R15を介して放電される。コンデンサc9及び抵
抗器R15によって決定される時定数が時定リレー14
のラグを決定する。このタイム・ラグ中に手工具に再び
負荷が作用すると、トランジスタT1が再び導通し、コ
ンデンサc9が再び充電され、その結果、タイム・ラグ
があらためてスタートする。即ち、時定リレー14は再
トリガー可能である。
〔速度変化手段〕
時定リレー14が変速手段16を制御する。集積回路2
2の入力22aに供給される電圧は速度制御回路10の
基準速度値を決定する。入カ22aは抵抗器R8及びR
7によって形成される分圧器と接続する一方、直列に接
続する2つのインパータ25b,25c,抵抗器R12
及びダイオードD2を介してコンデンサC1とも接続す
る。
電動機が無負荷状態、コンデンサC9が放電状態なら、
負の作用電圧一UBがインバータ25cの出力に供給さ
れて抵抗器R12がダイオードD2を介して抵抗器R8
と並列接続する。従って集積回路22の出力22aKお
ける電圧は負仰1となって速度制御回路10が短動機M
の速度を(プリセットされた)低い空転速度に訂1持す
る。工作機械に負荷がかかると、コンデンサC9が充電
されるからインパータ25cの出力における電圧が正側
となってダイオードD2を不カ.通化する。出力22a
における電圧は抵抗器R7及びR8の分圧比だけで決定
されるから比較的高いレイルにまで上昇する。
従って、出力22aにおける゛屯圧がこのように高くな
るのに呼応して速度制御回路10が電動機Mを高い作業
速度に加速する。工作機械から負荷が除かれると、時定
リレー14のタイム・ラグが終ってコンデンサC9の電
圧がダイオードD2が再び導通するレベルまで降下する
やいなや速度が再び低い空転速度に切換わる。
〔閾値切換え手段〕
インバータ25bとインパータ25cの接続点は抵抗器
13及びコンデンサC13、直列接続されたインパータ
25e及び25d,及び抵抗器R22から成る積分素子
を介してトランジスタT2の制御入力と接続する。トラ
ンジスタT2は抵抗器R21と直列のトランジスタT1
のR−スと接続する。
この構成は以下に述べるように作用する閾値切換え手段
18を形成する。工作機械が無負荷状態ならインパータ
25bは正の電位にあ)、従って、インパータ25dの
出力も正の電位にあるから、トランジスタT2は不導通
状態にある。ところか時定リレー14がトリガーされか
つコンデンサC9が充電されると、インバータ25bの
出力は負の電位にあシ、インバータ25dの出力も負の
電位を取るから、トランジスタT2が導通する。
その結果、抵抗器R21が作動し、抵抗器R20と共に
電位差計P1からの電圧に対する分圧器を形成する。こ
の分圧器の作用下に、抵抗器R6け必然的に電圧を大き
く降下させてトランジスタT1を導通させる。このこと
は電流検知手段12の電流間値が増大することを意味す
る。
抵抗器R20及びR21の分圧比はまた、抵抗器R6に
おける電圧降下が無負荷状態(空転状態)で、電動機M
が高い作業速度で回転する場合の電力消費に相当する時
トランジスタT1が導通しないように設定する。トラン
ジスタT1が導通するのけ負荷の下に電動機の電力消費
が無負荷速度の電動機による消費電流のr@値以上に上
昇する場合に限られる。fflJち、タイム・ラグ中に
あらたに負荷状態が発生する時にだけ時定リレー14が
再トリガーされる。
抵抗器R13及びコンデンサC13から成る積分素子の
作用下に、前記閾値は時定リレー14のトリガー後一定
の遅延を伴なって切換わシ、この遅延量は抵抗器R13
及びコンデンサC130時定数によって決定される。従
って、電流感知手段12の感度は電動機Mが作朶速度廿
で加で{!されて初めてリセットされる。これによりハ
ンチングが回避される。
以下余白 〔カットイン遅延回路手段〕 スイッチ・オンの際の高い初期電流強さが電動機Mをい
きたり作業速度まで加速するのを防止するため、下記の
ようなカットイン遅延回路手段を設ける。時定リレー1
4のコンデンサC9はいずれも直列に接続されているダ
イオードD3,インパータ25a,及び抵抗器R16と
コンデンサC10から成る積分素子によってバイパスさ
れる。
作用電圧一UBがスイッチオンされると、コンデンサC
9は当初導通状態にあるダイオードD3によって短絡さ
れるから、トランジスタT1を介して充電されることは
不可能である。コンデンサCIOが該コンデンサCIO
及び抵抗器R16によって決定される時定数が終ると同
時に充電されて初めてダイオードD3が不導通化し、従
ってコンデンサC9が充電可能となる。即ち、時定リレ
ー14がトリガー可能となる。以後は作用電圧−UBが
供給されている限シコンデンサCIOは充電状態を維持
し、ダイオードD3は不導通のままである。
第3図のグラフKは、本発明による回路構成の動作及び
作用を説明するため時間tの関数として速度nを示して
ある。
時点toに手工具、例えば鋸がスイッチ・オンされる。
電動機Mが始動し、例えば2200〜2300r.p.
rn.の低い空転速度まで加速する。この速度に達する
のが時点tiである。時点10がらt1までの時間中カ
ットイン遅延回路2oが作動するから、始動段階におけ
る電動機Mの入方が高いにもかかわらずこれによって時
定リレー14がトリガーされることはない。ここで手工
具は時点t2まで低い空転速度で動作し、時点2におい
て作業速度に達する。負荷の作用下に電動機Mの電流消
費が急に増大するから、時定リレー14が約10ms以
内にトリガーされ、速度制御回路1oが速度切換え回路
16によシ高い作朶速度に切換えられる。電動機Mは約
0.5秒以内に約3800〜4000r.p.m.の高
い作穿速度まで加速するが、この速度に達するのが時点
t3である。この高い作業速度は時点t4までの全作業
時間中、速度制御回路lOによって維持される。時点t
4において作業が中断されても時点t5までは、即ち、
時限リレー14のタイム・ラグに相当する約5秒間は作
業速度が維持される。前記タイム・ラグ中に、即ち、時
点t4からt5までの間に再び時定リレー14をトリガ
ーするような新しい加工作業が開始されなければ、速度
切換え回路16は時点t5において低い基準速度値Kリ
セットされ、電動機Mの速度は低下し、時点t6におい
て空転速度に達する。従って時点t7において次の加工
作業が開始されるまで手工具はノイズ・レベルの低いこ
の低い空転速度で動作する。
第4図及び第5図に示す第2実施例も以上に述べた基本
原理に基づくものであるが、この原理をもっと柔軟に応
用し、著しく異なる加工祭件下での実際的な作業を可能
にする実施例である。以下の説明でも本発明による回路
構成の各ユニットを別々の見出しの下で説明する。以下
に述べるユニットは第2実施例を構成する部分であるか
ら、第1実施例と区別するため見出しの末尾Kω)が添
えられる。
〔第2実施例のブロック・タイヤダラム(IDE速度調
整装置1け該速度調腎装置によって制御されるトライア
ック30(制御ユニットによる位相制御手段)及び亀流
感知手段2と直列に接続する電動機Mの速度を鑑視及び
制御し、仙の外部オたは内部回路及び/又は素子によっ
て適当にトリが−されると、本発明を実施するだめに電
動機Mを制御する。速度調整装置1は論理制御回路、例
えばプリント・ボードに配列された個別の素子から成る
増幅/比較/トリが一回路,またはマイクロコンピュー
タ,マイクロノロセンサなどで4f’j成することがで
きる。本発明を実施する上で重要なのは以下に述べる個
々の構成成分の機能が正しく行なわれることだけである
。このことは当然のことながら第1実施例についても四
杭である。
速度調整装置はこれと連携干る手段として速度調整装置
またはこれを形成する集積回路に絹込むこともできる電
流感知・制限回路1aのI1、かに、待機速度(空転速
度)と作業速度(例えば定格速度)の切換えを準備する
機能を有する電流検知ブロック3をも含む。電流検知回
路3は速度調整装置1,1&から、電流感知手段2Kよ
って供給される増幅さi″L′k電流信号を受信する。
電流検知回賂3は電動vyrの負荷に呼応して所定時間
に亘ってそれぞれ異なるスイッチング状態を取るように
構成された再トリガー可能な時定リレー4を制御し、前
記スイッチング状態は出力端に接続された変速回路ブロ
ック5によって演算され、この演算結果が信号として速
度調整装置1に供給され、とitに呼応して速度調整装
置がトライブック30を介して電動機を制御して変速す
る。
再トリガー可能な時定リレーを形成する回路ブロック5
は応答感度切換え回Mブロック6をも制御する。このよ
うに構成したから、電動機Mが作業速度まで加速された
あとでも電動機Mの無負荷状態を確実に検知できるよう
に応答感度を時々刻刻に検知される電流に応じて調定す
ることができる。さらに、再トリガー可能な時定リレー
が電動接Mの負荷状態検知信号を発するとこれに呼応し
18閂ロRGO−77694(9) で確実に作業速度へ加速させる回路ブロック7を設ける
。これによシ応答性能が高められ、電動様が全出力に達
するまでの待機時間がほとんどなくなシ、加速時の速度
曲線の勾配が急になる。
電動機がスイッチ・オンされるごとに電動機を作業速度
まで加速するという形で本発明の装置が応答するのを防
止するため、常態では電動機始動時に現われる高い初期
電流を抑制する回路ブロック8を設ける。初期電流の抑
制は直列に接続した時定衆子8aを介して一定のラグを
伴なって行なわれる。
電流検知回路ブロックに、制御される電動機Mの、かつ
ある意味ではこの電動機に駆動される装置全体の温度を
補償する別の回路ブロック9を連携させる。これにより
、負荷を変化K関係なく工作機械の温度条件だけに起因
する種々の電MIX変化を補償することができる。換言
すhば、本発明の装置は時々刻々の電動機及び巻線の温
朋に影をされず、独自に応答する。以下第2図を参照し
て回路ブロック1〜9の構成,接続及び機能を詳細に訝
明する。
〔速度制御手段ω)〕
速度調V装置1によって行なわ九る速度制御は従来の標
準タイプのものを採用すればよく、負荷に関係なく運転
中一定の速度値が維持されるように宿成すればよい。こ
の措成の具体的々実施態様は本発明にとって重要ではカ
<、従って、本発明の範囲を限定することはできないが
、電動機Mによって駆動され、抵抗器R5を介して速度
調整装置1の実速度値入力E1に出力信号を供給する速
度計用発電機Gの形態を取る実測値ビックアップによっ
て達成することができる。この場合、プリセット基準速
度値を速度調整装置IK供給し、これを入力E1におい
て受信される実測値と比較し、ダイオードD5を介して
、好ましくは位相制御回路の態様を有するトリアック3
0をトリガーするという公知の態様で速度制御が行なわ
れる。使用者が手動でセットするか、または本発明を採
用する場合、以下に述べるようにセットすることによっ
て所定の基準速度値を速度調整装置1に供給する。
〔電流感知手段(■)〕
電流感知手段(のは電動機M及びその制御トライアック
30と直列に接続され、かつ当然のことながら抵抗値が
極めて低い抵抗器R6から成シ、電動機Mによる前記抵
抗器の電圧降下は抵抗器R4を介して制御ユニット1の
IC(実負荷電流飴入力E2)に供給される。受信され
た電圧信号は制御ユニット1において適当に増幅され、
必要ならば整流された後出力A1に供給され、ここで負
荷電流に比例する電圧信号が並列接続されたコンデンサ
C9’及び抵抗器R15’,R15″から成るRC回路
を介して積分される。
なお、第2図では第1図との関連性を明らか傾するため
個々の回路成分をできるだけ破線で囲んだ。また、本発
明による回路の笑bfgK際して、主として後述する回
路成分の伸域においてゼロ11,位または地電位に対し
て負の供給電圧(一U)を造択したが、このことは本発
明を制約するものではない。このように供給電圧を選択
したのは単なる便宜上の理由によるものである。電.動
機Mには交流を供給するのが普通である。
電流検知手段のコンデンサC9’において得られ、制御
ユニットの出力A1に供給される積分値が所定値を超え
ると、制御二二ツ}1に組込まれている電流制限手段が
作動可能となる。
〔電流検知手段(■)〕
電流検知作用のため、電流感知手段のコンデンサC9’
を、後述する他のコンパレータと同様に集積ユニットの
形態を取ることのできるコンノヤレータK1の一方の入
力(反転入力)に接続する。コン・ぐレータの他方の入
力には、−Uとアースの間に設けられ、かつ抵抗器R3
0,R31,R32及びNTC抵抗器として構成された
抵抗器R33から成る分圧回路を介して基準電圧が供給
され、この基準電圧はNTC抵抗器の影響を度外視すれ
ば一定と考えることができ、従って、極めて低い負荷で
あっても工作機械に負荷が加わるとコンノ4レータK1
はC9に現われる所定閾値に対するいかなる電圧上昇を
も検知することができる。図示の実・施例では、電動機
Mの負荷が増大する時に限シコンデンサC9’における
積分がコンAレータK1の反転入力に正方向に上昇する
電圧と々って現われ、この場合、コンパレータK1がス
イッチ・オバーされ、(この笑施例では)直列コンデン
サC5K、抵抗器R19を介して負方向に上昇する電圧
を充策する。
〔温度補償手段(■)〕
温度補償手段は電流検知手段の回路の一部であ多、NT
C抵抗器の形態を取る抵抗器R33から成る。この抵抗
器R33は工作機械,電動機または巻線と近接してその
いかなる温度変化をも検知し、温度変化に従って電流検
知手段の感度を増大させることができるように配置゛さ
れている。このようK構成する理由は負荷が同じであっ
ても工作機械が高温状態か低温状態かによって電流震動
に差が生ずるから、工作機椋温度の上昇に伴なうNTC
抵抗器R33の温度上昇を利用してコンパレークK1の
基準間値を高め、感度を増大させるためである。NTC
抵抗器R33け工作橙械がスイノチ・オンされた後電流
供給抵抗R1によって徐々に加熱されるようvc’?X
成することが好ましい。
〔再トリが一可能な時定リレー([)]すでに述べたよ
うに、コンデンサC15は工作楢械に負荷がかかり、そ
の結果コン/4レータK1がスイッチ・オバーされるご
とに充電される。コンデンサC15id並列放%抵抗器
R34と共に直列のコンi’?レータK2の反転入力と
接続しているカラ、コンデンサC15がコンノぐレーク
K2の他方の入力K供給される定電圧以下の値に並列抵
抗器n34を介して放電されるまでコンAレータK2は
その出力を(有効供給電圧一Uと相対的を、地電位側の
)正電圧に切換える。このため、抵抗器R30,R35
から成る分圧器をも設ける。成分C15及びR34から
成る時定素子は負荷条件の消失゛または低下に呼応する
コンパレータK1のスイッチ・オフ後、コンノぐレータ
K2のリセットを遅延させ、必要な所定タイム・ラグが
達成され、短時間に亘る作業中断中電がII機が作業速
度のままとなるようKs成する。例えば注油のため穴ぐ
シの途中にドリルを後退させる場合、または丸のと使用
中追加材料を作業位置へ送)込む場合など、電動手工具
による作栗はしばしば中断される。工作機械が作業速度
でll/b作している段階でもあらたに負荷状態が発生
するごとにコンデンサC15が充電されることはいう壕
でもなく、従って、作業中断が短時間ならこの再トリガ
ーによって作業速度がそのまま維持され、作業が中断さ
れるごとに電動機が即座に空転速度に切換わって作業に
無用の困乱を及ほすことはない。
再トリガー可能な時定リレー4K含1れるコンパレータ
K2の岳力佃号は後述のように3通りの態様で利用され
る。
〔速度変化手段(■)〕
IC制御ユニッ}1の一方の入力E3K,抵抗器It3
6,R37及び前記抵抗器R36と並列接続するコンデ
ンサC5から成る分圧器を介してノメー準速度値が供給
される。工作機械が空転速度で−無負荷で、かつK2の
出力がほほ負供給1」2圧(一U)の状態で一動作して
いる間は抵抗器824はダイオードD5を介しR36と
並列に接続し、分圧比に従って入力E3における制御電
圧は空転速度(待機速度)の所期値に対応し、この値は
速度制御ユニット1によって実際に調整される。
上述のように、工作機械の負荷条件によシコンパレータ
K2の出力が地電位にむかってシフトすると、ダイオー
ドD5が不導通状態となシ、抵抗器R24はR36,R
37の分圧比に従って抑制される。その結果、E3Kお
ける所期の速度値がさらに正側にシフトし、電動機Mが
作業速度にまで加速される。
〔加速(It)) K2の出力切換えと同時に、直列接続した抵抗器R23
及びR38,及びダイオードD6を介して追加の充電t
流がIC−制御ユモ−ツ−ト1の他方の入力E4と接続
するコンデンサC8に供給される。
このコンデンサは制御ユニット1内の円滑起動回路の一
部であシ、コンデンサCIの外部回路によって円滑度を
所吸の値に変化させることができ、この構成によシ作業
速度への勾配がかなり急な加速曲線が得られる。これに
より極めて短かい起動または待機時間でさえ回避でき、
使用者は工作機械がいかなる負荷条件にも即時応答する
かのような印象を得るという理由からこの構成は%K有
利である。また、制御ユニット1は工作機械がスイッチ
・オフされるごとに内部リセットによってコンデンサC
8を放電させ、円滑起動回路を再作動させるように作用
する。これは高い起動電流の抑制である。コンデンサC
8のこの放電は空転速度から作業速度への切換えに対す
る影響に関連して後述する初期電流を制限する上でも貞
要である。
〔感度変化手段(■)〕
無負荷状態にあっても、作業速度においては待機または
空転速度で回転する時よりも電動機による吸収電流が大
きいから、工作機械の加速後、看t流検知手段の感度を
低下させる必要がある。さもないと負荷状態が終ると同
時に作業速度から再び空転速度に切換えることは不可能
となる。従って、K2の切換えによシ工作機械が作業速
度まで加速されると、他方のコンノヤレータK3の反転
入力とも接続しているK2の出力、ここに前記他方のコ
ンパレータの他の入力はコンノぐレータK2と共通の抵
抗器R30,R35から成る分圧器接続点と接続してい
る、が、この実施例の場合に限ってのことであるが、K
3の出力を実質的に負の供給電圧にセットするから、抵
抗器R25は電流感知手段のコンデンサC9′及びその
並列抵抗器R15’,R15“と並列に接続する。その
結果としてコンデンサC9’において負荷電流から積分
される電圧が余分の負荷となシ、一作業速度においてー
コンデンサC9’の電圧を、電動機を作業速度のまま維
持できるレベルに保つためには比較的高い電流が流れる
必要があるが、これは作業速度でかつ負荷の下で動作す
る場合に限られる。換言すれば、工作機械の作業速度だ
けではコンデンサC9’の電圧を保持できないから、コ
ンパレータK1がセット・パックされ、Cl5及びR3
4の並列回路で決定される時定数に従って速度は結局の
ところ再び空転速度に切換えられる。
以下余白 〔初期電流制限手段(■)〕 自動円滑起動手段を設けたとしても電動機をスイッチ・
オンすると必らず高い初期電流が発生し、これが電動機
を直ちに作業速度まで加速することになシ、シかもコン
デンサC8に高い充電電流が供給されるため、自動円滑
起動手段を少なくとも部分的に無効にする。
このような現象を回避するため、初期電流の作用を抑制
する回路8を設け7’Coここに述べる実施例では、抵
抗器R26,R27の直列回路を介して一方の入力に一
定基準電圧が供給され、コンデンサC16及び抵抗器R
39から成る時定回路に他方の入力(非反転または正入
力)を接続した補助コンデンサK4によってこの回路8
を形成する。
この構成の要点は抵抗器R39を円滑起動コンデンサC
8のペース(入力E4に対応)K接続することによシ下
記のような作用を得ることにある。
装置全体をスイッチ・オンすると、コンパレータK4の
入力に供給される電圧はコンノ臂レータK4がコンデン
サC9’を迂回して、電流検知回路3が応答できるよう
な電圧の形成を防止するような分配される。円滑起動時
間が経過した後、コンデンサC8がしかるべく充電され
て初めて、R39を介してK4の非反転入力に供給され
る電圧が分圧回路R26,R27からの電圧よりも正側
と?zD、その結果、コンパレータK4がブロックされ
てコンデンサC9’の充電を可能にする。R39/CI
Oによって形成される時定素子はコンデンサC9’が一
時的な過渡速度状態で充電されるのを防止するようにセ
ットする。
上述のように、コンデンサC8は工作機械がスイッチ・
オフされるごとに制御ユニット1による内部リセットに
よって放電させられる。他方、コンデンサC9’は工作
機械がスイッチ・オンされるごとにコンパレータK1に
よって迂回される。このことは例えば工作機械が迅速な
シーケンスで、また任意のインターバルでオン・オフさ
れる場合に極めて有益である。との場合、もし本発明の
初期電流制限手段がなければコンデンサC16を充分外
迅速さで放電させることができず、状況によって初期電
流の抑制が不可能となるおそれがある。
第2図に示す非集積回路中参照番号のない回路成分はい
ずれも本発明にとって余シ重要でないか、捷たは全く重
要でない回路成分であシ、回路構成の理解を助けるため
図中K挿入したにすぎない。
明細書または特許請求の範囲K記載した、または添付図
面に図示した特徴はすべて、単独でも任意に組合わせた
形でも本発明にとって重要である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的寿ブロツク線図、gl42は第
1図のブロック・ダイヤグラムに基づく詳細な回路図、
第3図は空転速度と少なくとも1つの作業速度との間の
切換え作用を説明するための速度/時間特性図、蕗4図
は本発り」の他の実施例の拡充ブロック線図、第5図は
第4図のブロック線図に従い、かつ集積回路ユニットを
利用して空転速度と作業速度との切換え?自動的に行な
う装置の好ましい具体化例の詳細を示す図である。 1・・・速度調整装置、制御ユニット、2・・・電流感
知手段、3・・・電流検知回路3、4・・・再ト’)j
!一可能な時定リレー、5・・・変速回路、6・・・感
度調整回路、7・・・加速回路、8・・・初期電流制限
回路、9・・・温度補償回路、10・・・速度制御回路
、12・・・電流感知手段、14・・・時定リレー、1
6・・・変速手段、18・・・閾値変更手段、20・・
・遅延回路、22・・・集積制御回路、24・・・トラ
イアック、C・・・コンデンサ、R・・・抵抗器、P・
・・電位差計、K・・・コン・々レータ、D・・・ダイ
オード、U・・・供給電圧、M・・・電動機゛。 特許出願人 クレスーエレクトリクグゼルシャフトミソトヘシュレン
クテルハフツンクウントコンノぐ二エレクトロモトレン
ファブリク 特許出願代理人 弁理士青木朗 弁理士西舘和之 弁理士松下操 弁理士山口昭之 弁理士西山雅也 −527− −528− 手続補正書C方式) 昭和59年2月Lq日 特許庁長官若杉和夫殿 1.事件の表示 昭和58年特許願第194431号 2.発明の名称 無負荷アイドリンク時に回転速度が自動的に減少させら
れる電動機を制御する方法及び装置3.補正をする者 事件との関係特許出願人 名称クレスーエレクトリクゲゼルシャフトミットベシュ
レンクテルハフッy/f ウントコンバニエレクトロモトレンファブリク4,代理
人 住所東京都港区虎ノ門一丁目8番10号静光虎ノ門ビル
〒105電話(504)0721−−−氏名弁理士(6
579)青木朗ifJl(外4名) 5.@正命令の日付 昭和59年1月31日(発送B.), 6.補正の対象 (1)願書の「出願人の代表者」の欄 (2)委任状 (3)明細書 (4)図面 7.補正の内容 (11.(21別紙の通り (31明細書の浄書(内容に変更なし)(4)図面の浄
書(内容に変更々し) 8添付書類の目録 (1)訂正願書1通 (2)委任状及び訳文各1通 (3)浄書明細書1通 (4)浄書図面1通

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1電動機による時々刻々の吸収電流を感知し、これを評
    価して電動機に供給される有効電圧を急激に変えること
    によシ回転速度を無負荷アイドリング時には自動的に低
    下させ、負荷状態では自動的に所定速度(定格速度)ま
    で上昇させる、手工具,鋸等を駆動するための電動機の
    制御方法において、電流感知手段の感度範囲を負荷状態
    における高速動作に移行すると同時に比較的高い閾値に
    切換えることによって自動的に調整することと、無負荷
    状態に移行しても所定時間だけアイドリング速度へのリ
    セットを遅延させることを特徴とする電動機の制御方法
    。 2,工作機械がスイッチ・オンされても直ちに作業速度
    に加速されるのを防止するカットイン遅延回路を、工作
    機械のオン・オフごとに初期状態にリセットすることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3負荷電流の変動から加速の必扱が生じた場台、通常採
    用される円滑始動作用を抑制することによ)補足的に加
    速することを%徴とする特許詞求の範囲第1項または第
    2項記載の方法。 4負荷変動に関する情報を提供する電流検知手段の感度
    を電動機及び/又はその他の回路成分の温度に適応させ
    ることを特徴とする特許dへの範囲第1項から第3項ま
    でのいずれかK記載の方法。 5.比較的高い閾値に切換える際に電流感知手段の感度
    調整を遅延させることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項から第4項までのいずれかに記載の方法。 6電動機による時々刻々の吸収電流を電流感知手段によ
    って感知し、得られた値に基づき電動機に供給される有
    効電圧を適肖に変化さぜることにより、速度制御回路を
    介して回転数を無負荷アイドリング時には自動的に低下
    させ、負荷状態における作業動作時には自動的に所定速
    度値にまで上昇させる、手工具,鋸等を駆動するための
    電動機の制御装置において、所定の電流閾値を超えると
    電流感知手段(2.12)によってトリがーされるよう
    に再トリガー可能k時定リレー(4,14)を設けたこ
    とと、負荷状態が持続する間時定リレー(4.14)の
    作用下に速度制御回路(1.10)が電動機の速度を作
    業速度に維持することと、電動機によって有効に吸収さ
    れる電流が電流感知手段の閾値以下になると、時定リレ
    ー(14)が速度制御回路(1.10)を所定の遅延時
    間に亘って作業速度に維持することを特徴とする電動機
    の制御装置。 7。電流感知手段(2.12)を2つの電流閾値間で切
    換えることができることと、時定リレー(14)がトリ
    ガーされた状態で電流感知手段が時定リレーにより高い
    方の閾値に維持されることを特徴とする特許請求の範囲
    第6項に記載の装置。 8電流感知手段(12)を時定素子(R13.111川
    ’tjDLl−#OtJ’i%4/C13)を介して時
    定リレー(14)により高い方の電流閾値に切換えるこ
    とができることを特徴とする特許請求の範囲第6項K記
    載の装置。 9,供給電圧をスイッチ・オンしてから所定時間に亘っ
    て速度制御回路(10)が作秦速度に切換わるのを阻止
    するカットイン遅延回路(20)を設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第6項から第8項までのいずれかに
    記載の装置。 10カットイン遅延回路(20)が時定リレー(14)
    のトリガーを阻止することを特徴とする特許請求の範凹
    第9項に記載の装置。 11.電流感知手段(12)が電動機(M)と直列に接
    続するオーム抵抗(R6)から成ることと、このオーム
    抵抗(R6)における電圧降下が、時定リレー(4.1
    4)をトリガーする電子スイッチング素子を制御するこ
    とを%9とずるlfM訂詰求の範囲第6項から第10項
    までのいずれかに記載の装置。 12スイッチング素子がスイッチング・トランジスタ(
    T1)であることを特徴とする特許請求の範囲第11項
    に記載の装置。 13,時定リレー(14)がスイッチング素子を介して
    充電できかつその充tt電圧が速度制御回路(10)を
    制御するコンデンサ(C9)を含むことを特徴とする特
    許請求の範囲第11項または第12項に記載の装置。 14.コンデンサ(C9)を放電させる抵抗器(R15
    )を設け、コンデンサ(C9)及び抵抗器(Rl5)の
    時定数がタイムラグの長さを決定するようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第13項に記載の装置。 15.電流感知手段(12)の抵抗器(R6)において
    降下する電圧が時定リレー(14)によって切換えるこ
    とのできる分圧器(R20,R21)を介してスイッチ
    ング素子に供給されることを特徴とする判.許請求の範
    囲第11項から第14項までのいずれかに記載の装置。 16.時定リレー(14)のコンデンサ(C9)がダイ
    オード(D3)及び積分素子(R16,C10)によっ
    てパイ/4’スされることと、供給電圧がスイッチ・オ
    ンされた後、程・分累子によって決定される時定数経過
    と同時にダイオード(D3)が不導通化されることを特
    徴とする特許請求の範囲第13項に記載の装欝。 17.積分コンデンサ(C9’)Kおいて降下する負荷
    比例電圧が好ましくはIC制御ユニット(1)自体によ
    って増幅された後、第1コンノレータ(K1)によって
    システムの龜度に依存する基準電圧と比較され、コンノ
    クレータの出力において哨定累子(C15,R34)に
    供給され、〜,動機の余走を作業速度に維持するととを
    特徴とする備鉤詰求の範囲第6項から第16項までのい
    ずれかに記載の装置。 18時定素子(C15,R34)において私分された後
    、負荷比例電圧が、作業速度が要求されると円滑始動作
    用を抑制する円渭始動回路に出力が接続している直列の
    第2コンパレータ(K2)に供給され、基準速度切換え
    回路(分圧器R36,R37)に供給され、さらにさか
    のぼって11℃流検知感度抑制のための負荷比例電圧信
    号用の按分コンデンサ(C9’)に供給されることを特
    徴とする特許請求の範囲第17項に記載の装置。 19.積分コンデンサ(C9’)と並列に、システムが
    スイッチ・オンされるど発生する高い初期電流を抑制し
    て電動機が直ちに作業速度にまで加速されるのを防止す
    る抑制回路(コンパレータK4)を設けたことを特徴と
    する特許話求の範囲第17項または第18項に記載の装
    置。 加,抑制回路が一方の入力に一定基準電圧を供給され、
    他方の入力に、所定の速度値に達すると変化する基準電
    圧を好ましくは時定素子(ci6,R39)を介して供
    給されるととによシ不導通となるコンノ臂レーク(K4
    )の形態を取ることを特徴とする特許請求の範囲第19
    項に記載の装置。 21.基準電圧が円滑始動回路の時定コンデンサ(C8
    )によって形成されることと、その充電性向上、スイッ
    チ・オンされるごとに工作機械を円滑に始動させること
    のできる時定コンデンサ(C8)が、工作機がスイッチ
    ・オフされるごとに内部リセット手段、好ましくはIC
    制御ユニット(1)+++4+++1111υυ】1リ
    ノ によってリセットされることを特徴とする特許請求の範
    囲第19項または第20項に記載の装置。 22.第2コンパレーク(K2)の出方と円滑始動回路
    の時定コンデンサ(c8)との間に、作業速度が要求さ
    れた時の加速を可能にするための充電回路を形成したこ
    とを特徴とする特許請求の岬1囲第17項から第21項
    までのいずれかに記載の装置。
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