轉速控制裝置的製作方法
2023-07-23 13:02:06
專利名稱：轉速控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對應於電動機的負載、對電動機的轉速進行適當控制的轉速控制裝置。
背景技術：
以往，已知的旋轉控制方法是，電動工具等使用的電動機的轉速在無負載時自動地降低到預定的空轉速度，在負載狀態下工作時，自動地上升到預定的工作速度(例如參照專利文獻1和專利文獻2)。
專利文獻1特開昭60-77694號公報專利文獻2特許第3301533號公報(發明要解決的課題)但是，根據上述已有技術，起因於電動機啟動時產生的初始電流，考慮不將電動機的轉速與啟動同時地切換到工作速度，或者在負載狀態動作僅短時間中斷的情形，考慮不將電動機的轉速從工作速度直接切換到空轉速度，雖然如此，但是基本上是在負載電流增加超過基準值的情形，將電動機從空轉速度切換到工作速度，相反在負載電流減少低於基準值的情形，從工作速度切換到空轉速度。
根據上述已有技術，在用於驅動切斷作業中所使用的成形鋸或圓盤鋸的電動機情形，電動機中流動的負載電流從鋸接觸工件的瞬間開始增加，在超過基準值的時刻，電動機的轉速從空轉速度急劇地切換到工作速度，安全性方面存在問題。
發明內容
為了克服上述已有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種轉速控制裝置，能夠在從電動機的空轉速度向工作速度轉換期間，對應於電動機負載適當地控制電動機的轉速。
為了實現上述目的，提供一種技術方案1所述的轉速控制裝置，包括對電動機所加電壓進行控制的半導體元件；檢測電動機的轉速、輸出轉速檢測信號的轉速檢測裝置；設定電動機的轉速、輸出轉速設定信號的轉速設定裝置；對所述轉速檢測信號和所述轉速設定信號進行比較、輸出代表比較結果的信號的比較裝置；根據所述比較裝置輸出的信號、控制所述半導體元件的導通角的相位控制裝置；檢測所述電動機流過的電流、輸出電流檢測信號的電流檢測裝置；其特徵在於，所述轉速設定裝置，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號低於第一預定值時，輸出代表第一轉速的轉速設定信號，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號高於第二預定值時，輸出代表比第一轉速大的第二轉速的轉速設定信號，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號處於第一預定值與第二預定值之間時，響應電流檢測信號的增減，輸出代表在第一轉速以上、第二轉速以下的範圍內增減的轉速的轉速設定信號。
根據上述構成的轉速控制裝置，當由於無負載狀態的所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號低於第一預定值時，轉速設定裝置輸出代表第一轉速的轉速設定信號，使電動機按一定速度低速旋轉，當電流檢測信號高於第二預定值時，轉速設定裝置輸出代表第二轉速的轉速設定信號，使電動機按一定速度高速旋轉。當電流檢測裝置輸出的電流檢測信號處於第一預定值與第二預定值之間時，在第一轉速以上、第二轉速以下的範圍內，從轉速設定裝置輸出代表與電流檢測信號的電平大致成比例的轉速的轉速設定信號。由此，在第一轉速與第二轉速之間的轉換期間，電動機的轉速慢速上升或下降，在用於電動工具的情形，提高了作業的安全性。
技術方案2所述的轉速控制裝置，除了包括技術方案1的特徵之外，其特徵在於，所述轉速設定裝置包括，用於設定所述第一預定值的第一預定值設定裝置，和用於設定所述第二預定值的第二預定值設定裝置。
技術方案3所述的轉速控制裝置，除了包括技術方案2的特徵之外，其特徵在於，所述第一預定值設定裝置具有用於改變所述第一預定值的第一調整裝置。
技術方案4所述的轉速控制裝置，除了包括技術方案2或3的特徵之外，其特徵在於，所述第二預定值設定裝置具有用於改變所述第二預定值的第二調整裝置。
技術方案5所述的轉速控制裝置，除了包括技術方案1的特徵之外，其特徵在於，具有用於改變第一轉速的第一轉速改變裝置。
技術方案6所述的轉速控制裝置，除了包括技術方案1的特徵之外，其特徵在於，具有用於改變第二轉速的第二轉速改變裝置。
圖1是根據本發明的實施方式的轉速控制裝置的構成圖。
圖2是根據本發明的實施方式的轉速控制裝置工作時的特性圖。
圖3是裝載了圖1所示轉速控制裝置的整形鋸的剖面圖。
符號說明101…交流電源，102、104…線圈，103…電動機，105…三端雙向可控矽器件，106…電流檢測用電阻器，107…轉速檢測器，108…基準電壓電路，109…轉速控制用IC，110…轉速設定電路，119…控制開始點調整用可變電阻器，130…控制結束點調整用可變電阻器，132…最高轉速調整用可變電阻器，135…無負載轉速調整用可變電阻器。
具體實施例方式
以下參照附圖，對本發明實施方式的轉速控制裝置予以說明。圖1是旋轉線控制裝置的構成圖。轉速控制裝置是用於控制電動機103的轉速的裝置，利用交流電源101、線圈102、104、三端雙向可控矽器件105和電流檢測用電阻器106構成的電路，驅動電動機103。轉速控制裝置，基本上由用於檢測電動機103的轉速的轉速檢測器107、用於設定電動機103的轉速的轉速設定電路110、根據檢測轉速和設定轉速控制電動機103的旋轉的轉速控制用IC 109構成。
轉速控制用IC 109包括，轉速檢測電路114，其與檢測電動機103的轉速的轉速檢測器107連接；比較運算電路117，其反相輸入端子與轉速檢測電路114的輸出連接，其非反相輸入端子與轉速設定電路110的輸出連接，對電動機103的轉速與轉速設定值進行比較運算；相位控制電路115，根據比較運算電路117的運算結果，驅動三端雙向可控矽器件105；電流檢測電路116，與電流檢測用電阻器106分支連接，用於檢測電動機103流過的電流。此構成的轉速控制用IC 109是市場上公開銷售的。
轉速控制裝置還包括用於產生向轉速設定電路110的各個部分提供的基準電壓的基準電壓電路108。基準電壓電路108由二極體111、電阻器112、電容器113構成，是用於從交流電源101輸出的交流電壓轉換成直流的基準電壓Vcc的電路。
轉速設定電路110由電阻器118、120、124、125、126、127、129、133、134、136、137、139、140、可變電阻器119、130、132、135、電容器121、運算放大器122、123、128、138、電晶體131構成，將轉速設定電壓輸出到比較運算電路117的非反相輸入端子。轉速設定電路110輸出的轉速設定電壓，或者是與無負載時使電動機103低速旋轉的無負載轉速對應的第一電壓值，或者是與負載驅動時控制電動機103定速旋轉的最高轉速對應的第二電壓值，或者是第一電壓值以上第二電壓值以下的範圍內的電壓值。
亦即，轉速設定電路110，在無負載時輸出使電動機103按無負載轉速旋轉的信號，在負載驅動時輸出使電動機103按最高轉速旋轉的信號。而且，在從無負載時向負載驅動時的轉換期間，隨著負載電流的增加，使電動機103的轉速從無負載轉速漸增到最高轉速。
以下，說明上述構成的轉速控制裝置的工作。
首先，通過轉速檢測器107檢測電動機103的轉速。轉速檢測器107輸出與電動機103的轉速所對應的脈衝信號，輸出的脈衝信號被輸入到轉速檢測電路114。輸入的脈衝信號由轉速檢測電路114變換成直流信號，輸入到比較運算電路117的反相輸入端子。輸入的直流信號與轉速設定電路110設定的轉速設定值進行比較運算，其結果輸入到相位控制電路115。相位控制電路115根據比較運算結果對三端雙向可控矽器件105的導通角進行控制。此時，當電動機103的負載增加、電動機103的轉速降低時，增加三端雙向可控矽器件105的導通角，控制電動機103的轉速與通常的設定值相同。由此，即使電動機103的負載變化，也可以將電動機103的轉速保持為通常的一定值，實現定速旋轉控制。
另一方面，通過電流檢測用電阻器106檢測電動機103流過的電流值，通過電流檢測器116將其結果變換成為電流檢測信號(直流信號)，如果此電流檢測信號達到預先設定的值以上，則停止電動機103的驅動，實現對電動機103或者三端雙向可控矽器件105的過電流保護。
通過電阻器120、電容器121，對電流檢測電路116輸出的電流檢測信號進行平均化。而且，經過運算放大器123(電壓跟隨器)輸入到運算放大器128的非反相端子。並且，同時由電阻器118、可變電阻器119設定的控制開始設定電壓，也通過運算放大器122(電壓跟隨器)輸入到運算放大器128的反相端子。運算放大器128是加減運算放大器，根據電阻器124、125、126、127的設定值，對輸入的信號進行加減運算和放大。之後，運算的電流檢測信號由電阻器129、可變電阻器130分壓，輸入到電晶體131的基極端。
由電阻器133、可變電阻器132設定的最高轉速設定電壓被輸入到電晶體131的發射極端子，響應基極端子輸入的電流檢測信號，發射極電壓變化。亦即，由於電流檢測信號(基極電壓)充分大時，電晶體131處於截止狀態，所以發射極電壓成為由電阻器133、可變電阻器132設定的最高轉速設定電壓，但是電流檢測信號(基極電壓)小時，電晶體131成為導通狀態，響應電流檢測信號(基極電壓)，發射極電壓降低。
然後，電晶體131的發射極電壓輸入到運算放大器138的非反相端子。該運算放大器138是加法運算器，根據電阻器136、137、139、140的設定值，與電阻器134、可變電阻器135設定的無負載轉速設定電壓進行加法運算，作為轉速設定電壓輸入到轉速控制用IC 109。
以下，通過附圖2說明電動機103的負載大小(電動機103流過的電流)與電動機103的轉速(轉速設定電壓)之間的關係。
首先，由於電動機103流過的電流(從電流檢測電路116輸出的電流檢測信號)小時，電晶體131處於導通狀態，所以發射極電壓僅輸出基極·發射極之間電壓部分，與電阻器134、可變電阻器135設定的無負載轉速設定電壓與該基極·發射極間電壓之和相當的電壓，作為轉速設定電壓輸入到轉速控制用IC 109。
之後，與電動機103流過的電流(電流檢測信號)對應的電壓，如果開始超過電阻器118、可變電阻器119設定的控制開始設定電壓，則電晶體131的發射極電壓也隨之上升，結果輸入到轉速控制用IC 109的轉速設定電壓也上升。之後，代表電動機103流過電流的電晶體131的基極電壓，如果高於電阻器133、可變電阻器132設定的最高轉速設定電壓，則電晶體131處於截止狀態，由於發射極電壓僅上升到電阻器133、可變電阻器132設定的最高轉速設定電壓，所以在轉速控制用IC 109輸入的轉速設定電壓也是一定的。
而且，圖2所示的無負載轉速、最高轉速、控制開始點、控制結束點可以自由地設定。亦即，可以通過可變電阻器135適當地設定無負載轉速，通過可變電阻器132適當地設定最高轉速，通過可變電阻器119適當地設定控制開始點，通過可變電阻器130適當地設定控制結束點。並且，如果這些可變電阻器119、130、132、135無需特別的精度，則也可以使用與電動機特性(電流-轉速)或轉速標稱相符的設定值的固定電阻器。
而且，本發明的轉速控制裝置，並不限於上述實施方式，在不脫離本發明的要點的範圍內，顯然可以做出各種變化。
根據技術方案1所述的本發明，電流檢測裝置輸出的電流檢測信號處於第一預定值與第二預定值之間時，響應於電流檢測信號的增減，代表在第一轉速以上第二轉速以下的範圍內增減的轉速的轉速設定信號從轉速設定裝置輸出，根據轉速設定信號對電動機進行旋轉控制。因此，如果電動機的負載小，則電動機流過的電流也小，電動機按比較低的轉速旋轉，如果電動機的負載增大，則電動機流過的電流也增大，電動機的轉速也隨之增大。這樣，在從低速(第一轉速)的定速旋轉控制狀態向高速(第二轉速)的定速旋轉控制狀態轉變期間，電動機負載如果增大，則電動機的轉速也隨之增大。因此，在本發明用於切斷作業的整形鋸或圓盤鋸應用的情形，由於鋸刃的往復運動速度或旋轉速度隨鋸刃與工件的壓接程度而變化，所以不會給操作者帶來不自然的操作感覺，能夠提高操作開始時的安全性。圖3是整形鋸的剖面圖。由於整形鋸的一般結構是公知的，所以在此省略對其的詳細說明。
根據技術方案1至6所述的本發明，通過對應於電動機的負載適當地控制電動機的轉速，當電流檢測裝置輸出的電流檢測信號低於第一預定值時，能夠判斷為電動機無負載狀態(無負載時)，將電動機的轉速(第一轉速)設定得較低。由此，可以降低無負載時的噪聲或振動以及功耗，而且可以抑制電動機壽命的縮短。本發明應用於電動工具(例如，切斷作業所使用的整形鋸或圓盤鋸，研磨作業所使用的盤磨機等)時，作業中的安全性也可以提高。
根據技術方案1至6所述的本發明，當電流檢測裝置輸出的電流檢測信號低於第一預定值時，例如在無負載時，輸出代表第一轉速的轉速設定信號，使電動機的轉速保持一定，所以即使無負載時的電動機流過的電流值在第一預定值以下的範圍內變化，也可以穩定無負載時的電動機的轉速。
根據技術方案1至6所述的本發明，當電流檢測裝置輸出的電流檢測信號高於第二預定值時，輸出代表第二轉速的轉速設定信號，使電動機的轉速保持在最高轉速，所以即使電動機的負載(電動機流過的電流)在第二預定值以上的範圍內變化，也可以穩定電動機的轉速。
根據技術方案3和4所述的本發明，由於可以自由地設定第一預定值和第二預定值，所以能夠容易地對應電動機特性(電流-轉速)的偏差。
根據技術方案5和6所述的本發明，由於可以自由地設定電動機流過的電流值在第一預定值以下和第二預定值以上的定速旋轉範圍中的電動機轉速，所以例如在應用於電動工具的情形，可以容易地對應取決於各種使用目的的電動機轉速規格。
權利要求
1.一種轉速控制裝置，包括對電動機所加電壓進行控制的半導體元件；檢測電動機的轉速、輸出轉速檢測信號的轉速檢測裝置；設定電動機的轉速、輸出轉速設定信號的轉速設定裝置；對所述轉速檢測信號和所述轉速設定信號進行比較、輸出代表比較結果的信號的比較裝置；根據所述比較裝置輸出的信號、控制所述半導體元件的導通角的相位控制裝置；檢測所述電動機流過的電流、輸出電流檢測信號的電流檢測裝置；其特徵在於所述轉速設定裝置，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號低於第一預定值時，輸出代表第一轉速的轉速設定信號，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號高於第二預定值時，輸出代表比第一轉速大的第二轉速的轉速設定信號，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號處於第一預定值與第二預定值之間時，響應電流檢測信號的增減，輸出代表在第一轉速以上、第二轉速以下的範圍內增減的轉速的轉速設定信號。
2.根據權利要求1所述的轉速控制裝置，其特徵在於所述轉速設定裝置包括用於設定所述第一預定值的第一預定值設定裝置，和用於設定所述第二預定值的第二預定值設定裝置。
3.根據權利要求2所述的轉速控制裝置，其特徵在於所述第一預定值設定裝置具有用於改變所述第一預定值的第一調整裝置。
4.根據權利要求2或3中任一項所述的轉速控制裝置，其特徵在於所述第二預定值設定裝置具有用於改變所述第二預定值的第二調整裝置
5.根據權利要求1所述的轉速控制裝置，其特徵在於具有用於改變第一轉速的第一轉速改變裝置。
6.根據權利要求1所述的轉速控制裝置，其特徵在於具有用於改變第二轉速的第二轉速改變裝置。
7.一種電動工具，包括電動機；對所述電動機所加電壓進行控制的半導體元件；檢測電動機的轉速、輸出轉速檢測信號的轉速檢測裝置；設定電動機的轉速、輸出轉速設定信號的轉速設定裝置；對所述轉速檢測信號和所述轉速設定信號進行比較、輸出代表比較結果的信號的比較裝置；根據所述比較裝置輸出的信號、控制所述半導體元件的導通角的相位控制裝置；檢測所述電動機流過的電流、輸出電流檢測信號的電流檢測裝置，其特徵在於所述轉速設定裝置，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號低於第一預定值時，輸出代表第一轉速的轉速設定信號，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號高於第二預定值時，輸出代表比第一轉速大的第二轉速的轉速設定信號，當所述電流檢測裝置輸出的電流檢測信號處於第一預定值與第二預定值之間時，響應電流檢測信號的增減，輸出代表在第一轉速以上、第二轉速以下的範圍內增減的轉速的轉速設定信號。
8.根據權利要求7所述的電動工具，其特徵在於所述轉速設定裝置包括用於設定所述第一預定值的第一預定值設定裝置，和用於設定所述第二預定值的第二預定值設定裝置。
9.根據權利要求8所述的電動工具，其特徵在於所述第一預定值設定裝置具有用於改變所述第一預定值的第一調整裝置。
10.根據權利要求8或9中任一項所述的電動工具，其特徵在於所述第二預定值設定裝置具有用於改變所述第二預定值的第二調整裝置。
11.根據權利要求7所述的電動工具，其特徵在於具有用於改變第一轉速的第一轉速改變裝置。
12.根據權利要求7所述的電動工具，其特徵在於具有用於改變第二轉速的第二轉速改變裝置。
全文摘要
本發明提供一種轉速控制裝置。在無負載時按低速定速旋轉控制電動機、在負載驅動時按高速定速旋轉控制電動機的轉速控制裝置中，對從低速切換到高速的轉換期間的電動機轉速進行控制，希望提高使用於電動工具等時的操作安全性。當電流檢測電路(116)輸出的電流檢測信號低於第一預定值時，即無負載時，轉速設定電路(110)將代表第一轉速的轉速設定信號輸出到轉速控制用IC(109)，使電動機按一定速度低速旋轉。當電流檢測信號高於第二預定值時，即負載驅動時，轉速設定電路(110)輸出代表第二轉速的轉速設定信號，使電動機按一定速度高速旋轉。當電流檢測電路(116)輸出的電流檢測信號處於第一預定值和第二預定值之間時，在第一轉速以上第二轉速以下的範圍內，轉速設定電路(110)輸出代表與電流檢測信號的電平大致成比例的轉速的轉速設定信號。
文檔編號H02P29/00GK1520022SQ20031012168
公開日2004年8月11日 申請日期2003年12月11日 優先權日2002年12月11日
發明者河野祥和, 高野信宏, 佐藤友一, 立花俊彥, 一, 宏, 彥 申請人:日立工機株式會社