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【专利摘要】提供能够抑制电动机或开关元件的温度上升的作业工具。作业工具具备：电动机；对容许向电动机通电的接通状态、和阻断向电动机通电的关断状态进行切换的开关元件；设定电动机的目标转速的目标转速设定单元；通过使开关元件的开关周期中的接通时间可变而将电动机的转速控制为目标转速的转速控制单元；以及检测电动机和开关元件的至少一方的温度的温度检测单元，转速控制单元能够根据温度检测单元检出的检测温度来设定接通时间的上限值，并使接通时间在上限值以下的范围内可变。
【专利说明】
作业工具
技术领域
[0001]本发明涉及以电动机为驱动源的作业工具，特别地涉及对电动机的转速进行控制的作业工具。
【背景技术】
[0002]以往公知的一种作业工具，具备:载置被加工件的基座部、容纳电动机并能够旋转地支撑圆锯片的切断部、从基座部立设并将切断部支撑为与基座部对置的支撑台部、从交流电源或直流电源选择性地接受供电而能够向电动机供给适于电动机驱动的电能的电源部(专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2011 —167830号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]近年来多使用与以往使用的电动机相比功率更大的电动机。在使用大功率的电动机的情况下，由于流过电动机和用于电动机控制的开关元件的电流增大，因此具有电动机和开关元件的温度上升更加严重的倾向。但是，在上述的作业工具中没有考虑电动机和开关元件的温度上升，因此无法抑制电动机或开关元件的温度上升，会导致电动机和开关元件劣化。
[0008]为此，本发明的目的是提供一种作业工具，其能够抑制电动机和开关元件的温度上升，从而抑制电动机和开关元件的温度上升所导致的劣化。
[0009]用于解决课题的方案
[0010]为了解决上述课题，本发明提供一种作业工具，其具备:电动机;开关元件，其对容许向该电动机通电的接通状态和阻断向该电动机通电的关断状态进行切换；目标转速设定单元，其设定该电动机的目标转速;转速控制单元，其通过使该开关元件的开关周期中的接通时间可变，而将该电动机的转速控制为该目标转速;以及温度检测单元，其检测该电动机及该开关元件的至少一方的温度，上述作业工具的特征在于，该转速控制单元能够根据该温度检测单元检出的检测温度来设定该接通时间的上限值，并在该上限值以下的范围内使该接通时间可变。
[0011]当采用这种结构时，能够根据检测温度对开关元件的开关周期的接通时间设定上限值，因此通过使用与电动机和开关元件的温度上升对应的上限值，能够抑制流过电动机和开关元件的电流。因此，能够抑制因流过大电流而引起的温度上升，并抑制电动机和开关元件的温度上升所导致的劣化。
[0012]在上述结构中优选:该转速控制单元随着该检测温度升高而使该上限值降低。
[0013]当采用这种结构时，由于随着检测温度升高使上限值降低，因此在电动机和开关元件的温度上升的情况下，能够抑制流过电动机和开关元件的电流。因此，能够有效地抑制电动机和开关元件的温度上升，并有效地抑制电动机和开关元件的温度上升所导致的劣化。
[0014]并且优选:该转速控制单元能够设定温度阈值，并在该检测温度低于该温度阈值的情况下，将该上限值设定为第一上限值，而在该检测温度为该温度阈值以上的情况下，则将该上限值设定为比该第一上限值低的第二上限值。
[0015]当采用这种结构时，由于在检测温度超过温度阈值的情况下使上限值降低，因此在电动机和开关元件的温度上升而成为温度阈值以上的情况下，能够抑制流过电动机和开关元件的电流。因此，能够有效地抑制电动机和开关元件的温度上升，并有效地抑制电动机和开关元件的温度上升所导致的劣化。
[0016]并且优选:该转速控制单元能够设定多个温度阈值，该多个温度阈值被设定为随着该检测温度升高而使该上限值降低。
[0017]当采用这种结构时，由于以随着检测温度升高而使上限值降低的方式设定温度阈值，因此能够随着电动机和开关元件的温度上升而使流过电动机和开关元件的电流进一步减小。因此，能够更加有效地抑制电动机和开关元件的温度上升，并进一步抑制电动机和开关元件的温度上升所导致的劣化。
[0018]并且优选:该转速控制单元在该电动机的该目标转速为第一转速时，使供该上限值降低的降低幅度为第一降低幅度，而在该电动机的该目标转速为比第一转速小的第二转速时，使供该上限值降低的降低幅度为比第一降低幅度大的第二降低幅度。
[0019]当采用这种结构时，能够增大随着目标转速减小而使上限值降低的降低幅度。因此，在采用通过电动机驱动风扇旋转而对电动机或开关元件进行冷却的结构的情况下，当目标转速小而风扇冷却能力不足时，与目标转速大而风扇冷却能力充足时相比，能够进一步减小流过电动机和开关元件的电流。由此，能够有效地抑制电动机和开关元件的温度上升。
[0020]并且优选:该转速控制单元在该上限值为预定上限值的情况下，当该电动机的该目标转速为第一转速时使该温度阈值为第一阈值，而当该电动机的该目标转速为比该第一转速小的第二转速时，使该温度阈值为比该第一阈值低的第二阈值。
[0021]当采用这种结构时，在采用通过电动机驱动风扇旋转而对电动机或开关元件进行冷却的结构的情况下，当目标转速小而风扇冷却能力不足时，与目标转速大而风扇冷却能力充足时相比，能够降低温度阈值。由此，能够进一步减小流过电动机和开关元件的电流，并有效地抑制电动机和开关元件的温度上升。
[0022]并且优选:该转速控制单元在该检测温度为预定温度的情况下，当该电动机的该目标转速为第一转速时使该上限值为第一上限值，而当该电动机的该目标转速为比该第一转速小的第二转速时，使该上限值为比该第一上限值低的第二上限值。
[0023]当采用这种结构时，在采用通过电动机驱动风扇旋转而对电动机或开关元件进行冷却的结构的情况下，当目标转速小而风扇冷却能力不足时，与目标转速大而风扇冷却能力充足时相比能够降低上限值，并进一步减小流过电动机和开关元件的电流。由此，能够有效地抑制电动机和开关元件的温度上升。
[0024]并且优选:该转速控制单元在使该上限值降低的情况下，经过该开关周期的两倍以上的时间使该上限值阶段地降低。
[0025]当采用这种结构时，由于在使上限值降低的情况下经过开关周期的两倍以上的时间而使该上限值阶段地降低，因此能够使上限值平滑地变化。由此，电动机的转速会平滑地变化，因此被加工件的精细程度良好。
[0026]并且优选:还具备电动机停止单元，该电动机停止单元在该检测温度成为预定温度以上的情况下使该电动机的驱动停止。
[0027]当采用这种结构时，通过将预定温度设定为电动机或开关元件能够容许的限界温度，从而能够抑制电动机或开关元件过度的温度上升。因此，能够抑制因过度的温度上升而导致电动机或开关元件损坏等。
[0028]并且优选:该转速控制单元还具备模式切换单元，该模式切换单元对设定该上限值的第一模式和未设定该上限值的第二模式进行切换。
[0029]当采用这种结构时，用户能够对第一模式和第二模式进行选择，因此用户能够根据作业状况选择是否设定上限值，作业性和便利性提高。
[0030]并且优选:还具备框体，该框体划分出容纳该电动机和该开关元件的容纳室，该检测温度检测单元容纳于该容纳室。
[0031]当采用这种结构时，由于在容纳室内容纳有温度检测单元、电动机和开关元件，因此温度检测单元的温度检测精度提高。
[0032]发明效果
[0033]根据本发明的作业工具，能够提供一种作业工具，其能够通过抑制电动机和开关元件的温度上升，从而抑制电动机和开关元件的温度上升所导致的劣化。
【附图说明】
[0034]图1是表不本发明第一实施方式的电动圆锯的外观的右侧视图。
[0035]图2是表示本发明第一实施方式的电动圆锯的外观的左侧视图。
[0036]图3是表不本发明第一实施方式的电动圆锯的外观的俯视图。
[0037]图4是表不本发明第一实施方式的电动圆锯的壳内部的局部剖面俯视图。
[0038]图5是包含表示本发明第一实施方式的电动圆锯的控制基板的框图的电路图。
[0039]图6是表示本发明第一实施方式的电动圆锯的电动机转速控制所涉及的检测温度与占空比的上限值的关系的上限值设定图表。
[0040]图7是表示本发明第一实施方式的电动圆锯的驱动控制的流程图。
[0041]图8是对本发明第一实施方式的电动圆锯和现有电动圆锯的驱动时的转速、检测温度和占空比的时间位移进行比较的图。
[0042]图9是表不本发明第一实施方式的电动圆锯和现有电动圆锯的驱动时的转速、检测温度及占空比与负载电流的关系的图。
[0043]图10是表示本发明第二实施方式的电动圆锯的电动圆锯外观的俯视图。
[0044]图11是表示本发明第二实施方式的电动圆锯的驱动控制电路的流程图。
[0045]图12是表示本发明第二实施方式的电动圆锯的驱动控制的流程图。
【具体实施方式】
[0046]根据图1至图9对本发明第一实施方式的作业工具进行说明。图1所示的作业工具即电动圆锯I具备可旋转地支撑锯片8的壳2和基座3，是使被加工件在基座3上滑动并利用锯片8的旋转来切断被加工件的工具。为了便于说明，在图1中以图中所示的前为前方向、后为后方向、上为上方向、下为下方向进行定义，且从后方向观察以右为右方向、左为左方向进行定义(图1的纸面近前为右方向、反之为左方向)。
[0047]如图1和图4所示，壳2主要由主体壳21、把手部22、锯罩23构成，相对于基座3能够左右倾动地设置。并且，基座3例如是铝等金属制的板状部件，在基座3上形成有贯通于上下方向并延伸于前后方向的未图示的孔，未图示的孔容许锯片8进入。基座3的长度方向(前后方向)与切断方向一致。
[0048]主体壳21例如是树脂制，内部容纳有电动机4、温度检测部5、控制基板6。如图4所示，电动机4、温度检测部5和控制基板6容纳于在主体壳21内部划出的容纳室21a内。并且如图3所示，主体壳21具备电源线21A、目标转速设定开关21B，并能够旋转地支承锯片8。后面将对电动机4、温度检测部5和控制基板6进行详述。
[0049]如图3所示，电源线21A从主体壳21的后部左侧向左延伸，并构成为能够与工业交流电源500连接。并且，电源线21A在主体壳21内部与控制基板6电连接，工业交流电源500的电能经由电源线21A和控制基板6向电动机4供给。
[0050]如图3所示，目标转速设定开关21B设于主体壳21的上表面，是用于选择电动机4的转速的开关。并且，标转速设定开关21B在主体壳21内部与控制基板6电连接，将表示目标转速的信号向控制基板6输出。用户能够通过对目标转速设定开关21B进行操作，从“高速”、“中速”、“低速”这三种速度中选择电动机4的转速。目标转速设定开关21B在每次被用户按压时按照“高速”、“中速”、“低速”的顺序切换目标转速的选择状态，用户可通过多次按压目标转速设定开关21B来选择所需的转速。并且，在本实施方式中“高速”是5000rpm、“中速”是4000rpm、“低速”是3000rpm。
[0051]如图1所示，锯片8呈圆板状，能够旋转地设置在主体壳21的右侧，并通过电动机4的旋转而被旋转驱动。
[0052]如图2所示，把手部22是用户在使用电动圆锯I时把持的部分，在主体壳21的上方延伸于前后方向。并且，在把手部22上设有用于控制电动机4的驱动的扳机22A。扳机22A在主体壳21内部与控制基板6电连接，用户通过向上方扣压扳机22A而向控制基板6输出使电动机4启动的启动信号。
[0053]如图1和图3所示，锯罩23例如是金属制，沿锯片8的外缘侧视时呈圆弧形状，在主体壳21的右侧设置而覆盖锯片8上侧的大致一半。并且，锯罩23具备保护罩23A。保护罩23A例如是树脂制，在锯罩23的后方侧设置为能够沿锯片8的外缘转动。在锯罩23与保护罩23A之间设有未图示的施力部件。未图示的施力部件在锯罩23的圆周方向上对保护罩23A向覆盖锯片8的下侧半部的方向施力。在未进行切断作业的状态下，保护罩23A覆盖除了锯片8的前方一部分之外的下半部分。
[0054]接下来对电动机4、温度检测部5和控制基板6进行说明。如图4及图5所示，电动机4是具备定子41、转子42、旋转轴43的三相无刷DC电动机。定子41由星形连结的三相线圈U、V、W构成，线圈U、V、W分别与控制基板6连接。转子42构成为包含以N极、S极为一组的两组永久磁石，在与永久磁石对置的位置配置有霍尔兀件42A。霍尔兀件42A向控制基板6输出转子42的位置信号。旋转轴43是能够旋转地支承于主体壳21并延伸于左右方向的轴，通过电动机4的驱动进行旋转驱动。在旋转轴43上能够同轴旋转地设有风扇43A。风扇43A因旋转轴43进行旋转驱动而旋转，对电动机4和控制基板6进行冷却。并且，旋转轴43经由未图示的减速机构与锯片8连接，锯片8利用旋转轴43的旋转驱动进行旋转。
[0055]如图5所示，控制基板6具备:整流平滑电路61、开关电路62、电流检测电阻63、控制部64。整流平滑电路61具备二极管电桥电路61A、平滑电容器61B，分别与工业交流电源500和开关电路62连接。如图4和图5所不，二极管电桥电路61A配置在控制基板6上，对从工业交流电源500输入的交流电压进行全波整流。平滑电容器61B在控制基板6上配置，使经全波整流的电压平滑化。整流平滑电路61利用二极管电桥电路61A对从工业交流电源500输入的交流电压进行全波整流，并利用平滑电容器61B进行平滑化而向开关电路62输出。
[0056]如图4及图5所示，开关电路62配置在控制基板6上，由连接成三相电桥形式的六个FETQl?Q6构成。六个FETQl?Q6的各栅极与控制部64连接，六个FETQl?Q6的各漏极或各源极与星形连结的线圈U、V、W连接。六个FETQl?Q6按照从控制部64输入的驱动信号进行反复接通/关断的开关动作，将经过整流平滑电路61进行了全波整流的直流电压作为三相电压向线圈U、V、W供给。FETQl?Q6相当于开关元件。
[0057]电流检测电阻63是用于检测电动机4中流过的电流的电阻，连接在整流平滑电路61与开关电路62之间。
[0058]如图4及图5所示，温度检测部5是在主体壳21内设于电动机4与控制基板6之间的例如热敏电阻等温度检测元件，对电动机4和开关电路62的FETQl?Q6的温度进行检测。并且，温度检测部5将检出的电动机4和FETQl?Q6的温度中最高的温度作为检测温度向控制部64输出。并且，虽然在本实施方式中是将检出的电动机4和FETQl?Q6的温度中最高的温度作为检测温度向控制部64输出，但是不限于此。向控制部64输出的检测温度也可以仅是电动机4的温度、电动机4和FETQl?Q6的温度平均、在FETQl?Q6中确定一个代表温度的FET且为该FET的温度。温度检测部5相当于温度检测单元。
[0059]如图5所示，控制部64具备电流检测电路64A、转子位置检测电路64B、目标转速设定电路64C、控制信号输出部64D、运算部64E。电流检测电路64A获取电流检测电阻63的电压下降值并向运算部64E输出。转子位置检测电路64B将从电动机4的霍尔元件42A输入的转子42的位置信号向运算部64E输出。目标转速设定电路64C将表示由目标转速设定开关21B选择的目标转速的信号向运算部64E输出。控制信号输出部64D与六个FETQI?Q6的各栅极连接，根据从运算部64E输入的驱动信号向六个FETQl?Q6的各栅极施加电压。在六个FETQl?Q6中，栅极被施加电压的FET成为接通状态而容许向电动机4的通电，栅极未施加电压的FET处于关断状态而阻断向电动机4的通电。
[0060]运算部64E构成为包含:用于根据处理程序和数据输出驱动信号的未图示的中央处理装置(CPU);用于存储处理程序、控制数据、各种阈值等的未图示的ROM;用于临时存储数据的未图示的RAM。并且，运算部64E根据从转子位置检测电路64B输入的转子42的位置信号，形成用于使预定的FETQl?Q6交替进行开关的驱动信号，并将该控制信号向控制信号输出部64D输出。由此向线圈U、V、W中预定的线圈交替通电，使转子42朝预定的旋转方向旋转。此时，向与负电源侧连接的FETQ4?Q6输出的驱动信号，作为脉宽调制信号(P丽信号)而被输出。[0061 ]运算部64E根据来自目标转速设定电路64C的表示目标转速的信号使PffM信号的占空比变化，使FETQ4?Q6高速地接通/关断来调整向电动机4的供电量，对电动机4的转速(旋转速度)进行控制。PWM信号是能够变更使FET接通/关断的开关周期(预定时间)中的信号输出时间(脉冲宽度)的信号。占空比是信号输出时间在开关周期(预定时间)中所占的比例。运算部64E使占空比变化而使FETQ4?Q6的开关周期中的接通时间变化，从而改变向电动机4的供电量。并且，运算部64E根据来自扳机22A的启动信号来控制电动机4的启动/停止。
[0062]根据对电动机4的转速和从目标转速设定电路64C输入的目标转速进行比较的结果来决定向电动机4供给的电能，将电动机4的转速调整为所设定的目标转速，其中电动机4的转速是根据从转子位置检测电路64B输入的转子42的位置信号而计算的。如上所述，控制部64执行使电动机4的转速成为目标转速的恒定转速控制。
[0063]另外，运算部64E能够根据从温度检测部5输入的检测温度来设定FETQ4?Q6的开关周期中的接通时间的上限值，换言之即占空比的上限值。运算部64E执行根据检测温度来设定占空比上限值的上限值设定控制。上限值设定控制是通过在所设定的上限值以下的范围内改变占空比来进行恒定转速控制的控制。也就是说，在处于不是超过该上限值的占空比就无法维持恒定转速控制的状态的情况下，是相比于恒定转速控制，使占空比不超过该上限值的情况优先的控制。
[0064]图6所示的图表是表示在上限值设定控制中根据检测温度来设定上限值时的检测温度和上限值的关系，换言之是温度阈值和上限值的关系的上限值设定图表，存储在运算部64E的未图示的ROM中。另外，在图6的上限值设定图表中，开关周期中的FETQl?Q6的接通时间以占空比(％表示)表示，T表示检测温度。
[0065]如上限值设定图表所示，温度阈值设定为随着检测温度升高而使上限值降低。例如在目标转速设定为“高速”的情况下，检测温度为110°C以上且低于120°C时的上限值是60% (第一上限值的一例)，对应于该温度范围的温度阈值设定为120°C (温度阈值的一例)。检测温度上升至该温度阈值以上而检测温度为120°C以上且低于130°C时的上限值设定为50% (第二上限值的一例)，对应于该温度范围的温度阈值设定为130°C (温度阈值的一例)。
[0066]如上所述，由于温度阈值设定为随着检测温度升高而使上限值降低，因此在电动机4和FETQl?Q6的温度上升的情况下，能够抑制电动机4和FETQl?Q6中流通的电流。因此，能够有效地抑制温度上升，并抑制电动机4和FETQl?Q6的温度上升所导致的劣化。
[0067]并且，如上限值设定图表所示设定为，在检测温度成为所设定的温度阈值以上的情况下，使上限值降低的降低幅度随着目标转速减小而增大。例如，在目标转速设定为“低速”(第二转速的一例)的情况下，检测温度低于600C时的上限值是100 %，对应于该温度范围的温度阈值设定为60°C。检测温度上升为该温度阈值以上而检测温度为60°C以上且低于70°C时的上限值设定为80%，上限值的降低幅度是20% (第二降低幅度的一例)。另一方面，在目标转速设定为“中速”(第一转速的一例)的情况下，检测温度为90°C以上且低于100°C时的上限值是65%，对应于该温度范围的温度阈值设定为100°C。检测温度上升为该温度阈值以上而检测温度为100°C以上且低于110°C时的上限值设定为55%，上限值的降低幅度是10% (第一降低幅度的一例)。
[0068]如上所述，由于使上限值降低时的降低幅度设定为随着目标转速减小而增大，因此与目标转速较大而在电动机4的旋转轴43上设置的风扇43A的冷却能力具有一定程度的情况相比，在目标转速较小而风扇43A的冷却能力较低的情况下，能够使占空比的上限值较大幅度地降低。因此，在风扇43A的冷却能力较低而仅利用风扇43A的冷却能力不足以充分抑制电动机4和FETQl?Q6的温度上升的情况下，通过使占空比的上限值较大幅度地降低，来抑制电动机4和FETQl?Q6中流通的电流，能够更加有效地抑制电动机4和FETQl?Q6的劣化。
[0069]并且，同样地考虑到当目标转速减小时则风扇43A的冷却能力会降低的情况，在占空比设定为预定的上限值的情况下，温度阈值设定为随着目标转速减小而进一步降低。例如在上限值设定为100%的情况下，目标转速为“高速”(第一转速的一例)时的温度阈值是80 0C (第一阈值的一例)，“中速”(第一转速或第二转速的一例)时的温度阈值是70 0C (第一阈值或第二阈值的一例)，“低速”(第二转速的一例)时的温度阈值设定为60°C (第二阈值的一例)。
[0070]另外，考虑到当目标转速减小时则风扇43A的冷却能力会降低的情况，在检测温度是预定的温度的情况下，上限值设定为随着目标转速减小而进一步降低。例如，在检测温度为130°C以上且低于140°C的情况下，目标转速为“高速”(第一转速的一例)时的上限值是40% (第一上限值的一例)，“中速”(第一转速或第二转速的一例)时的上限值是25% (第一上限值或第二上限值的一例)，“低速”(第二转速的一例)时的上限值是10% (第二上限值的一例)。
[0071]如上所述，优选考虑电动机4的目标转速等适当地决定检测温度、上限值及温度阈值的关系。
[0072]并且，运算部64E在不论目标转速是“高速”、“中速”、“低速”哪一种而检测温度均为140°C以上的情况下，停止向控制信号输出部64D输出驱动信号而使电动机4的驱动停止。因此，在不论是哪一种目标转速而电动机4和FETQl?Q6均为负荷较大的温度的情况下，停止电动机4的驱动并阻断向电动机4和FETQl?Q6的通电，防止电动机4和FETQl?Q6因过度的温度上升而受损等。运算部64E相当于目标转速设定单元、转速控制单元及电动机停止单
J L ο
[0073]接下来，参照图7的流程图对电动圆锯I的驱动控制进行说明。若用户对电动圆锯I的扳机22A进行操作，则开始对电动机4的驱动控制(SlOl)。驱动控制开始后，运算部64E设定目标转速(S102)。目标转速设定电路64C将用户选择的目标转速向运算部64E输出，由此运算部64E设定目标转速。目标转速设定后，对电动机4和FETQl?Q6的温度进行检测(S103)。将上述的检测温度从温度检测部5向运算部64E输入来进行温度检测。
[0074]在温度检测执行后，根据检测温度和上限值设定图表来设定占空比的上限值，SP对FETQ4?Q6的开关周期中的接通时间设定上限值(S104)。例如在如上限值设定图表所示，将目标转速设定为“中速”的情况下，如果检测温度为70°C以上且低于80°C则上限值设定为85%，对应于该温度范围的温度阈值设定为80°C。
[0075]接下来检测电动机4的转速(S105)。电动机4的转速是通过从转子位置检测电路64B向运算部64E输入转子42的位置信号来进行检测的。接下来决定向FETQ4?Q6输出的PWM信号的占空比(S106)。占空比在由步骤104设定的上限值以下的范围内，根据对电动机4的转速和目标转速进行比较的结果来决定。
[0076]在决定占空比后进行FETQl?Q6的开关(S107)。该情况下，FETQ4?Q6通过使用所决定的占空比的PWM信号进行驱动。接下来判断检测温度是否为140°C以上(S108)。在判断为检测温度为140 °C以上的情况下(S108的“是”)，不向FETQl?Q6输出驱动信号而使电动机4的驱动停止(SllO)。
[0077]另一方面，在判断为检测温度不是140°C以上的情况下(S108的“否”)，判断扳机22A是否关断(S109)。在判断为扳机22A关断的情况下(S109的“是”)使电动机4停止(SllO)。在判断扳机22A未关断的情况下(S109的“否”)，返回步骤102并在扳机22A关断之前重复步骤102?109而持续驱动电动机4。在重复步骤102?109的期间如果检测温度上升，则在步骤104中根据检测温度和上限值设定图表对占空比的上限值进行再设定，对应于该温度范围的温度阈值也进行再设定。在对上限值进行再设定的情况下，运算部64E使上限值经过开关周期的两倍以上的时间阶段地降低。通过使上限值平滑地变化，从而使电动机的转速平滑地变化，能够使作业的精细程度良好。特别是在利用电动圆锯I的锯片8的旋转进行切断作业时等情况下，如果在切断作业中转速发生剧烈变化，则会导致被加工件的切断面的精细程度极端恶化，因而使电动机的转速平滑地变化则有助于使被加工件的切断面达到良好的精细程度。
[0078]如上所述，通过根据检测温度设定占空比的上限值来控制电动机4的转速，能够抑制电动机4和FETQl?Q6的温度上升。图8和图9是对本发明第一实施方式的电动圆锯I的电动机4的驱动控制(转速控制)与未考虑电动机及开关元件的温度上升的现有作业工具的驱动控制进行比较的图。
[0079]图8是表示负载恒定时的电动机的转速、检测温度及占空比的上限值的时间变化的图。另外，实线表示电动圆锯I的驱动控制的上述各值的变化，虚线表示现有作业工具的驱动控制的上述各值的变化。
[0080]如图8所示，在现有作业工具中，执行在时刻t0开始驱动并在时刻t2结束作业之前没有对占空比设定上限而维持恒定转速的驱动控制。
[0081]另一方面，在电动圆锯I中，则是在时刻t0开始驱动并且在时刻tl由于检测温度成为温度阈值以上而使占空比的上限值降低来抑制电动机4和FETQI?Q6中流通的电流。在时刻tl以后的电动圆锯I的驱动控制中，则由于如上所述使占空比的上限值降低而抑制了电动机4和FETQl?Q6中流通的电流，使得温度上升与现有作业工具的驱动控制相比减缓。
[0082]另外，在持续使用而从时刻tl起到时刻t2结束作业之前的过程中，每当检测温度超过温度阈值时则使占空比的上限值顺次降低而进一步抑制电动机4和FETQl?Q6中流通的电流。因此，在电动圆锯I的驱动控制中从时刻tl到时刻t2的温度上升幅度，比在现有作业工具的驱动控制中从时刻tl到时刻t2的温度上升幅度大幅度减小。
[0083]图9是表示随着负载电流的上升而发生的电动机的转速、检测温度及占空比的上限值的变化的图。另外，实线表示电动圆锯I的驱动控制的上述各值的变化，虚线表示现有作业工具的驱动控制的上述各值的变化。
[0084]如图9所示，在现有作业工具的驱动控制中，在时刻t3开始驱动进行恒定转速控制并在时刻t4之前维持恒定转速。在时刻t4以后成为即使负载增大而使占空比达到100%也无法维持恒定转速控制的状态，在时刻t6结束作业之前转速随着负载增大而降低。
[0085]另一方面，在电动圆锯I中，则是在时刻t3开始驱动而在时刻t4成为即使负载增大而使占空比达到100%也无法维持恒定转速控制的状态，在时刻t4以后转速随着负载的上升而降低。此后在t5检测温度为温度阈值以上，因此使占空比的上限值降低为低于100%的值来抑制电动机4和FETQl?Q6中流通的电流。该情况下，虽然由于使占空比的上限值降低而转速会降低，但是负载电流也会暂且降低而能够抑制温度上升，因此与现有作业工具的驱动控制相比减缓了温度上升。另外，在持续使用电动圆锯I而从时刻t5起到时刻t6结束作业之前的过程中，每当检测温度超过温度阈值时则使占空比的上限值顺次降低而使电动机4和FETQl?Q6中流通的负载电流降低并且进一步抑制温度上升。因此，在电动圆锯I的驱动控制中从时刻t5到时刻t6的温度上升幅度，比在现有作业工具的驱动控制中从时刻t5到时刻t6的温度上升幅度大幅度减小。
[0086]如上所述，在本发明第一实施方式的电动圆锯I中，随着检测温度上升而使占空比的上限值降低，来抑制电动机4和FETQl?Q6中流通的电流，从而能够有效地抑制电动机4和FETQl?Q6的温度上升。另外，为了明确使占空比的上限值降低的情况，在图8及图9中没有图示使上述占空比的上限值经过开关周期的两倍以上的时间阶段地降低的情形。
[0087]接下来参照图10至图12对本发明第二实施方式的作业工具即电动圆锯200进行说明。对于和本发明第一实施方式的电动圆锯I相同的结构及控制方法标记相同符号而省略说明，主要对不同于电动圆锯I的结构及控制方法进行说明。
[0088]如图10和图11所示，电动圆锯200的主体壳21具备控制切换开关221C，且内部容纳有电动机204、转速检测部204A、温度检测部205、驱动控制电路206。并且，电动圆锯200具备上限值设定控制和常规控制这两种驱动控制类型。后面将对驱动控制进行详述。
[0089]如图10所示，控制切换开关221C在主体壳21的上表面设于目标转速设定开关21B的前方。控制切换开关221C是切换电动圆锯200的驱动控制的开关，每当用户按压时则交替地切换接通/关断。在控制切换开关221C接通的情况下，作为驱动控制选择上限值设定控制，在控制切换开关221C关断的情况下选择常规控制。并且，控制切换开关221C在主体壳21内与驱动控制电路206电连接，将表示上限值设定控制和常规控制中用户所选模式的信号向驱动控制电路206输出。后面将对上限值设定控制和常规控制进行详述。另外，控制切换开关221C相当于模式切换单元。并且，上限值设定控制相当于第一模式，常规控制相当于第二模式。
[0090]如图11所示，电动机204是有刷AC电动机，在电动机204附近设有转速检测部204A。转速检测部204A例如是磁性传感器，检测电动机204的转速并将该检测结果向驱动控制电路206输出。温度检测部205例如是热敏电阻等感温元件，设置在电动机204和后述的三端双向开关(TRIAC)206A附近。温度检测部205检测电动机204和三端双向开关206A的温度，并将电动机204和三端双向开关206A的温度中较高的温度作为检测温度向驱动控制电路206输出。温度检测部205相当于温度检测单元。
[0091]驱动控制电路206在主体壳21内部与工业交流电源500和电动机204连接，具备:三端双向开关206A、分流电阻206B、电流检测电路206C、目标转速设定电路206D、转速检测电路206E、温度检测电路206F、零交检测电路206H、电源电路206G、微型电子计算机2061。
[0092]三端双向开关206A经由分流电阻206B连接在工业交流电源500与电动机204之间。三端双向开关206A是通过根据微型电子计算机2061的信号执行接通/关断，来控制双向的电流导通/阻断的交流用开关元件。在三端双向开关206A处于接通状态的情况下，容许从工业交流电源500向电动机204通电，而在三端双向开关206A处于关断状态的情况下，则阻断从工业交流电源500向电动机204通电。分流电阻206B是电流检测用电阻。三端双向开关206A相当于开关元件。
[0093]电流检测电路206C根据分流电阻206B的电压下降值来检测电动机204中流通的电流并向微型电子计算机2061输出。目标转速设定电路206D将表示由目标转速设定开关21B设定的目标转速的信号向微型电子计算机2061输出。转速检测电路206E将从转速检测部204A输入的电动机204的转速向微型电子计算机2061输出。温度检测电路206F将从温度检测部205输入的检测温度向微型电子计算机2061输出。
[0094]电源电路206G与工业交流电源500连接，并通过对工业交流电源500的电压进行变换而输出供微型电子计算机2061的驱动电源等使用的基准电压Vcc。
[0095]零交检测电路206H连接在工业交流电源500与微型电子计算机2061之间。零交检测电路206H检测出工业交流电源500的电压为O亦即工业交流电源500的相位角为0°的零交点，并将该零交点向微型电子计算机2061输出。
[0096]微型电子计算机2061构成为包含:用于根据处理程序和数据输出驱动信号的未图示的中央处理装置(CPU);用于存储处理程序、控制数据、各种阈值等的未图示的ROM;用于临时存储数据的未图示的RAM。
[0097]微型电子计算机2061能够输出用于使三端双向开关206A进行开关的驱动信号，进行使三端双向开关206A的导通角变化亦即使开关周期中的接通时间变化的导通角控制。微型电子计算机2061根据表示来自目标转速设定电路206D的目标转速的信号使导通角变化，并使三端双向开关206A高速地接通/关断，从而调整向电动机204的供电量，控制电动机204的转速。
[0098]向电动机204供给的电能根据对从转速检测电路206E输入的转速和从目标转速设定电路206D输入的目标转速进行比较的结果来决定，将电动机204的转速调整为所设定的目标转速。如上所述，驱动控制电路206执行使电动机204的转速达到目标转速的恒定转速控制。
[0099]另外，微型电子计算机2061能够根据从温度检测电路206F输入的检测温度，来设定三端双向开关206A的开关周期中的接通时间的上限值亦即导通角的上限值。在利用控制切换开关221C将驱动控制设定为上限值设定控制的情况下，微型电子计算机2061根据检测温度来设定导通角的上限值。在上限值设定控制中，通过在所设定的上限值以下的范围内变更导通角来进行恒定转速控制。也就是说，在处于不是超过该上限值的导通角就无法维持恒定转速控制的状态的情况下，是相比于恒定转速控制，使导通角不超过该上限值的情况优先的驱动控制。另外，常规模式是进行不设定导通角的上限值的常规的恒定转速控制的驱动控制。微型电子计算机2061相当于目标转速设定单元、转速控制单元及电动机停止单元。
[0100]接下来，参照图12的流程图对电动圆锯200的驱动控制进行说明。当用户对电动圆锯200的扳机22A进行操作时，则微型电子计算机2061开始驱动而开始电动机204的驱动控制(S301)。驱动控制开始后，微型电子计算机2061设定目标转速(S302)。目标转速设定电路206D将用户选择的目标转速向微型电子计算机2061输出，由此微型电子计算机2061设定目标转速。在目标转速设定后，检测电动机204和三端双向开关206A的温度(S303)。温度检测是通过从温度检测电路206F向微型电子计算机2061输入上述的检测温度来进行的。
[0101]接下来判断控制切换开关221C是否接通(S304)。在判断为控制切换开关221C未接通的情况下(S304的“否”)，将导通角的上限值设定为100% (以角度表示则为180°)，即不对开关周期中的三端双向开关206A的接通时间设定上限值而进行常规控制(S306)。而在判断为控制切换开关221C接通的情况下(S304的“是”)，则根据检测温度和上限值设定图表来设定导通角的上限值，即对三端双向开关206A的开关周期中的接通时间设置上限值而进行上限值设定控制(S305)。
[0102]接下来检测电动机204的转速(S307)。电动机204的转速是通过从转速检测电路206E向微型电子计算机2061输入转速来进行检测的。接下来决定三端双向开关206A的导通角(S308)。在由步骤304判断为控制切换开关221C接通的情况下，导通角在由步骤305设定的上限值以下的范围内，根据对电动机204的转速和目标转速进行比较的结果来决定。在由步骤304判断为控制切换开关221C未接通的情况下，不对导通角设定上限值(在导通角为0°?180°的范围内)而根据对电动机204的转速和目标转速进行比较的结果来决定。
[0103]在决定导通角后进行三端双向开关206A的开关(S309)。该情况下，三端双向开关206A使用所决定的导通角而被驱动。接下来判断检测温度是否为140°C以上(S310)。在判断为检测温度为140°C以上的情况下(S310的“是”)，不向三端双向开关206A输出驱动信号而使电动机204的驱动停止(S312)。
[0104]在判断为检测温度不是140°C以上的情况下(S310的“否”)，则判断扳机22A是否关断(S311)。在判断为扳机22A关断的情况下(S311的“是”)，使电动机4停止(S312)。在判断扳机22A未关断的情况下(S311的“否”)，返回步骤302，并在扳机22A关断之前重复步骤302?311并持续电动机204的驱动。
[0105]如上所述，在本发明第二实施方式的电动圆锯200中，能够通过切换控制切换开关221C的接通/关断来切换上限值设定控制和常规控制。因此，用户能够根据作业状况对上限值设定控制和常规控制进行选择，作业性和便利性提高。
[0106]另外，本发明的作业工具不限于上述实施方式，而能够在专利请求所记载的范围内进行各种变形和改良。例如，虽然在本发明中作业工具以电动圆锯I为例，但是不限于此，也可以是具有当扳机接通后控制电动机的转速成为目标转速的转速控制单元的砂轮机、台式圆锯、电锤等。
[0107]符号说明
[0108]1、200—电动圆锯;2—壳;3—基座;4、204—电动机;5、205—温度检测部;6—控制基板;7—控制电路;8—据片;21 —主体壳;21A —电源线;21B —目标转速设定开关;21a—容纳室；22—把手部；22A—板机;23—据罩;23A—保护罩;41 一定子;42—转子;42A—霍尔兀件;43—旋转轴;43A—风扇;61—整流平滑电路;61A—二极管电桥电路;61B—平滑电容器；62—开关电路;63—电流检测电阻;64—控制部;64A、206C —电流检测电路;64B—转子位置检测电路;64C、206D —目标转速设定电路;64D—控制信号输出部;64E—运算部；204A—转速检测部;206—驱动控制电路;206A—三端双向开关;206B—分流电阻；206E—转速检测电路;206F—温度检测电路;206G—电源电路;206H—零交检测电路;2061—微型电子计算机；221C—控制切换开关;500—工业交流电源。
【主权项】
1.一种作业工具，具备:电动机;开关元件，其对容许向该电动机通电的接通状态和阻断向该电动机通电的关断状态进行切换；目标转速设定单元，其设定该电动机的目标转速；转速控制单元，其通过使该开关元件的开关周期中的接通时间可变，而将该电动机的转速控制为该目标转速；以及温度检测单元，其检测该电动机及该开关元件的至少一方的温度，上述作业工具的特征在于，该转速控制单元能够根据该温度检测单元检出的检测温度来设定该接通时间的上限值，并在该上限值以下的范围内使该接通时间可变。2.根据权利要求1所述的作业工具，其特征在于，该转速控制单元随着该检测温度升高而使该上限值降低。3.根据权利要求1或2所述的作业工具，其特征在于，该转速控制单元能够设定温度阈值，并在该检测温度低于该温度阈值的情况下，将该上限值设定为第一上限值，而在该检测温度为该温度阈值以上的情况下，则将该上限值设定为比该第一上限值低的第二上限值。4.根据权利要求1所述的作业工具，其特征在于，该转速控制单元能够设定多个温度阈值，该多个温度阈值被设定为随着该检测温度升高而使该上限值降低。5.根据权利要求4所述的作业工具，其特征在于，该转速控制单元在该电动机的该目标转速为第一转速时，使供该上限值降低的降低幅度为第一降低幅度，而在该电动机的该目标转速为比第一转速小的第二转速时，使供该上限值降低的降低幅度为比第一降低幅度大的第二降低幅度。6.根据权利要求4所述的作业工具，其特征在于，该转速控制单元在该上限值为预定上限值的情况下，当该电动机的该目标转速为第一转速时使该温度阈值为第一阈值，而当该电动机的该目标转速为比该第一转速小的第二转速时，使该温度阈值为比该第一阈值低的第二阈值。7.根据权利要求4所述的作业工具，该转速控制单元在该检测温度为预定温度的情况下，当该电动机的该目标转速为第一转速时使该上限值为第一上限值，而当该电动机的该目标转速为比该第一转速小的第二转速时，使该上限值为比该第一上限值低的第二上限值。8.根据权利要求2至7中任一项所述的作业工具，其特征在于，该转速控制单元在使该上限值降低的情况下，经过该开关周期的两倍以上的时间使该上限值阶段地降低。9.根据权利要求1至8中任一项所述的作业工具，其特征在于，还具备电动机停止单元，该电动机停止单元在该检测温度成为预定温度以上的情况下使该电动机的驱动停止。10.根据权利要求1至9中任一项所述的作业工具，其特征在于，该转速控制单元还具备模式切换单元，该模式切换单元对设定该上限值的第一模式和未设定该上限值的第二模式进行切换。11.根据权利要求1至10中任一项所述的作业工具，其特征在于，还具备框体，该框体划分出容纳该电动机和该开关元件的容纳室，该检测温度检测单元容纳于该容纳室。
【文档编号】H02P29/00GK106061685SQ201580009538
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】高野信宏, 河野祥和, 小泉俊彰, 谷本英之, 岩田和隆, 牛渡繁春
【申请人】日立工机株式会社