JPH0420752B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電動ハンマー機械に関するものであ
る。

従来技術の電動ハンマー機械においてはモータ
の動作速度は単に一つだけである。このことは、
例えばドリル穴のつば付け中には欠点である。こ
の場合ドリルビツトは岩壁面上で動き回る傾向が
ある。

この発明の目的は、モータに可変周波数および
振幅の交流電流を供給するモータ駆動装置を設け
ることによつて上述の問題を解決することにあ
る。固体インバータを介してモータを駆動するこ
とによつて、通常の回路網周波数より実質的に高
い周波数を用いることができ、従つてより小型か
つ軽量のモータを使用できるようになる。また四
極またはそれ以上の極を備えたモータの利点を取
り入れることもできる。この発明は特許請求の範
囲によつて特定される。

この発明の実施例を以下添附図面について説明
する。

第１図に示すハンマー機械ハウジング１１９を
有し、駆動ピストン１０３およびハンマーピスト
ン１０４は軸方向に動くことができる。ハンマー
ピストン１０４は工具１１５に対して加圧ガスク
ツシヨン１０６の形式の弾性装置を介して駆動さ
れる。駆動ピストン１０３はブラシなし交流モー
タ１０１によつて歯車１１１，１１２およびクラ
ンク機構１１４，１０５を介して駆動される。ク
ランクピン１１４は歯車１１２に偏心して取付け
られている。連結棒１０５はクランクピン１１４
および駆動ピストン１０３に連結されている。フ
ード１１８は騒音の放出をやわらげかつ冷却空気
を機械内部へ向けるために設けられる。冷却空気
は入口開口１２０から取り入れられそしてインバ
ータ１０７を通過する。この装置はまた制御装置
１０（第４図）および他の電子装置を備えてい
る。冷却空気はモータを通過する。冷却空気流は
モータの軸に連結したフアン１１３によつて駆動
される。そして冷却空気流はハンマー機構を通り
そして機械の底部から放出される。モータ１０１
にはインバータ１０７に接続された導線１１０を
介して可変振幅および周波数の電力が供給され
る。固体インバータであるインバータ１０７は給
電導線１０２に配置されている。代りに機械の外
部に設けたインバータ１１６を用いることもでき
る。導線１１７は主電源に接続される。機械には
さらにハンドル１０８およびモータの速度の調整
するレバー１０９が設けられる。

機械は外管１３１を備えたアクチユエータ１３
１を備え、このアクチユエータにおいてマグネツ
トホルダ１３２内のマグネツト１３３は多数の磁
気作動型スイツチ１４４，１４５，１４６を横切
つて軸方向に動くことができる。マグネツトホル
ダ１３２は穴１３４を備え、この穴１３４内に糸
状部材１３０が挿入されている。この糸状部材１
３０はまたレバー１０９に接続され、そこでマグ
ネツト１３３の位置はレバー１０９の位置によつ
て決められるようにされる。スイツチ１４４，１
４５，１４６は抵抗１４１，１４２，１４３を介
して電圧源１４０および出力端子１４７に接続さ
れる。各スイツチはホールセンサ、シユミツトト
リガおよびスイツチトランジスタから成つてい
る。このことは、スイツチが二つの状態のいずれ
かにあり得ることを意味している。スイツチは予
定のレベル以上の強さの磁界を受けたとき導通状
態となり、その他の場合は非導通状態にある。出
力端子１４７における出力電圧は抵抗１４１，１
４２，１４３の値および導通状態あるスイツチの
数によつて決まる。マグネツトが第２図に示す位
置にあるときにはスイツチは全く導通しない。従
つて出力電圧は電圧源１４０における電圧に等し
い。これは機械の最大速度に相応している。マグ
ネツトがその他方端位置にくると、全てのスイツ
チは導通し、出力電圧はゼロとなる。この状態に
おいて機械は停止する。出力端子１４７は制御装
置１０の入力１９に接続される。

第４図に示す駆動装置は三相整流器２２を有
し、この整流器２２は標準の定周波主電源に接続
される。整流器２２は実質的に定電圧の直流を導
線２４，２５に供給し、これらの導線はインバー
タの直流電源の正の端子２４および負の端子２５
を構成している。インバータは、ブラシなし交流
モータ２３のモータ端子２８，２９，３０を直流
電源の正の端子２４および負の端子２５に順次接
続する六つのスイツチング要素３１〜３６から成
つている。これらのスイツチング要素は図面には
トランジスタとして示されているが、当然サイリ
スタまたはその他の要素を組合せたものでもよ
い。トランジスタのしや断時の反動電流を処理す
るため各トランジスタに逆並列にダイオード２７
が接続される。インバータを制御するため第５図
に示す制御装置１０の出力１１〜１６から制御信
号が供給される。これらの制御信号は増幅器２６
を介してそれぞれのトランジスタのベースに供給
される。制御装置１０は入力１７，１８を備え、
これらの入力１７，１８を介して導線２４におけ
る直流を感知する。制御装置１０はさらに出力３
９および入力１９，２０，２１を備えている。出
力３９は、動作中にモータの回転方向を変えたい
場合に用いられるだけである。回転方向は入力２
１に論理信号を加えることによつて選択される。
ただ一方向の回転が要求される場合には入力２１
は正電圧か共通線に接続される。モータ２３の速
度は入力１９に加えられる電圧を変えることによ
つて変更され得る。例えば切削機の場合のよう
に、モータをある一定の速度で駆動する必要のあ
る場合には、入力１９は所望の速度に相応した適
当な電圧に接続される。入力２０は、回転または
停止を選択する始動・停止信号を受けるようにさ
れる。始動、停止が入力１９に加えられた電圧に
よつて選択されると、入力２０はモータの回転に
相応した電圧に接続される。

第５図に詳しく示す制御装置１０は、導線２４
における直流電流を感知する感知装置４０を有し
ている。この電流は入力１７，１８間の電圧とし
て与えられる。感知装置４０の出力信号は、第１
ピーク検出器４１、低域フイルタ４２、第２ピー
ク検出器４３および比較器４９に加えられる。第
１、第２ピーク検出器４１，４３は正および負の
信号にそれぞれ反応するダイオードを有してい
る。ピーク検出器はまた低域フイルタを備えてい
る。第１ピーク検出器４１は好ましくは約４／ｆ
（ｆはモータ２３に供給される電流の最大基本周
波数である）の時定数をもつ。第１ピーク検出器
４１のしや断周波数−3dBは好ましくは約0.1fで
ある。低域フイルタ４２は好ましくはほぼ同じし
や断周波数をもつ。第２ピーク検出器４３の時定
数は好ましくは約１／ｆであり、またそのしや断
周波数は好ましくは約0.5fである。

第１ピーク検出器４１からのピーク値信号は第
６図に詳しく示す第１調整器４５に供給される。
入力１９，２０からの入力信号はランプ信号発生
器の形式の装置４４に供給される。ランプ信号発
生器４４は、調整器４５にモータの始動加速時に
は増加ランプ電圧をまたモータの停止減速時に減
少ランプ電圧をそれぞれ供給する積分器として接
続された一つまたは二つの演算増幅器から成つて
いる。このようにして、モータの始動または停止
時に通常の速度最大負荷電流を越えるのを避ける
ことができる。また入力１９における速度要求信
号の変化はランプ信号発生器４４で積分される。
従つてランプ信号発生器４４の出力が入力信号に
十分に適合されるまでに幾分時間がかかる。

第１ピーク検出器４１からのピーク値信号は抵
抗７２を介して演算増幅器７５の入力の一方に供
給される。この信号は、可変抵抗７３で予じめ設
定されそして抵抗７４を介して増幅器に供給され
た基準信号と比較される。この増幅器はフイード
バツク抵抗７６を備えている。増幅器７５の出力
信号は抵抗７７を介してダイオード７９に加えら
れる。ランプ信号発生器４４からの出力信号は抵
抗７８を介して演算増幅器９１の入力の一方に供
給される。増幅器９１はダイオード７９と直列に
第１フイードバツク抵抗９２と第２フイードバツ
ク抵抗９３とを備えている。第２フイードバツク
抵抗９３は第１フイードバツク抵抗９２より非常
に低い抵抗値をもつ。好ましくはその比は約1/20
である。ダイオード７９で測定した増幅器７５か
らの出力信号がダイオード７９で測定した増幅器
９１からの出力信号より負である場合には、ダイ
オード７９は逆方向バイアスとなる。従つて増幅
器９１の閉ループ増幅は高くなる。調整器４５
は、ランプ信号発生器４４から一定信号を受ける
とすると、第７図の線９４に従つて作動する。第
１ピーク検出器４１からの信号が増大すると、増
幅器７５からの出力信号は負でなくなり、そして
抵抗７３で予じめ設定されるある一定の信号レベ
ルすなわち第７図のレベル９５になり、ダイオー
ド７９は順方向バイアスとなる。こうして増幅器
９１の閉ループ増幅は急激に減少され、調整器４
５は第７図の線９６に従つて周波数制御信号を発
生する。この信号はレベル９５における信号の約
120％でゼロとなる。増幅器９１の出力からの周
波数制御信号は電圧制御型発振器４７、出力３９
およびアナログ割り算器４６例えば“アナログデ
バイスAD534”に供給される。電圧制御型発振
器４７は入力電圧に比例した周波数をもつ出力信
号を発生する。

低域フイルタ２から得られた整流された平均値
信号は、直流電源２４，２５の電圧が実質的に一
定であるので、モータ２３に供給される電力に相
応する。この信号は割り算器４６に供給され、そ
してモータ２３の回転速度の要求信号である周波
数制御信号で割り算される。従つて割り算器４６
の出力信号はモータ２３からのトルク要求に相応
する。この出力信号すなわち第１電圧制御信号は
第２調整器４８に供給される。第２ピーク検出器
４３から得られた第２電圧制御信号を成す負のピ
ーク値信号は調整器４８に供給され、そこで調整
器４８の出力信号は第１、第２電圧制御信号の差
に比例するようになる。ピーク検出器４３からの
負のピーク値信号はモータ２３の磁化の程度に相
応している。この信号は、トランジスタ３１〜３
６のしや断時に直流源に戻される負のパルスから
得られる。これらの負のパルスのレベルを制御す
ることによつて、モータの予定の磁化レベルを得
ることができ、それにより出力・重量比を高くで
きかつ許容できない損失をもたらす過飽和を避け
ることができる。

感知装置４０からの信号が予定のレベルを越え
ると、比較器４９の出力は低くなる。その結果
ANDゲート８２，８４，８６の出力１２，１４，
１６もそれぞれ低くなる。これによりインバータ
のトランジスタ３２，３４，３６はしや断され、
モータ端子２８，２９，３０は直流源の負端子２
５からしや断される。従つてこのしや断はインバ
ータに対する過渡電流保護として作用する。

電圧制御型発振器４７からの出力信号はタイマ
５１好ましくは標準型５５５の工業用タイマおよ
び割り算器５０に供給される。割り算器５０は好
ましくはプログラム可能なカウンタであり、選ん
だ定数で割り算した入力信号の周波数に等しい周
波数のパルス列を発生する。タイマ５１は電圧制
御型発振器４７からの出力信号の周波数に等しい
周波数のパルス列を発生する。パルス幅は第２調
整器４８からの出力信号によつて制御される。こ
のパルス列はANDゲート８１，８３，８５に供
給される。割り算器５０からのパルス列はクロツ
ク信号としてリングカウンタ５２に供給される。
このリングカウンタには一つの１と五つの０とが
記憶される。１は出力５３から５８を通つて５３
へ戻るパルス列によつてシフトされる。これによ
りモータ２３に供給される電流の基本周波数の一
周期が形成される。リングカウンタ５２の出力５
３〜５８はORゲート５９，６０，６１によつて
デコーデイングされる。これらゲートの各々の出
力は半分は高く、半分は低い。論理信号インバー
タ６２およびANDゲート６３〜６８はモータ２
３の回転方向を選択するために設けられる。ゲー
ト５９，６０，６１の出力信号はインバータにお
けるスイツチングトランジスタ３１〜３６の作動
を制御するANDゲート８１〜８６に供給される。
ゲート８２，８４，８６の入力は論理信号インバ
ータ７１，７０，６９をそれぞれ備えている。

タイマ５１から出るパルスのパルス幅は、調整
器４８からの信号が一定である場合周波数に関係
なく一定のままであるので、モータ端子のいずれ
かに印加される電圧の基本周波数の一周期の半分
にわたる平均値は基本の電磁法則によつて要求さ
れる周波数と同時に変化する。平均値電圧の付加
的な制御は調整器４８によつて制御されるパルス
幅の変更によつて得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気駆動型ハンマー機械を示し、第２
図は第１図の機械のアクチユエータを示し、第３
図はアクチユエータをブロツク線図で示し、第４
図はモータ駆動装置を示し、第５図は第４図の制
御装置を示し、第６図は第５図の調整器を示し、
第７図は第６図の調整器の伝達関数を示す。 図中、１０１：電動機、１０２：電源導線、１
０３：駆動ピストン、１０４：ハンマーピスト
ン、１０５：クランク機構、１０６：弾性装置、
１０７：固体インバータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源導線１０２を備えた電動機１０１及び駆
   動ピストン１０３ハンマーピストン１０４とを備
   えたハンマー機構を有し、上記駆動ピストン１０
   ３がクランク機構１０５を介して上記電動機１０
   １に連結され、上記ハンマーピストン１０４が弾
   性装置１０６を介して上記駆動ピストン１０３に
   より往復駆動される電動ハンマー機械において、
   上記電動機１０１がブラシなし交流電動機であ
   り、上記電源導線１０２が上記電動機１０１に可
   変振幅及び周波数の電力を供給する固体インバー
   タ１０７を備え、また多数の磁気差動型スイツチ
   １４４，１４５，１４６を備えたアクチユエータ
   が制御装置１０に直流信号を供給するように設け
   られ、上記直流信号のレベルが上記磁気差動型ス
   イツチ１４４，１４５，１４６によつて選択さ
   れ、さらに、上記制御装置１０が上記直流信号の
   変動に応じて上記電動機１０１に供給される電力
   の振幅及び周波数を制御する上記固体インバータ
   １０７に接続されることを特徴とする電動ハンマ
   ー機械。 ２ 固体インバータ１０７及び制御装置１０が冷
   却フアン１１３によつて冷却すべき機械に装着さ
   れる特許請求の範囲第１項に記載の電動ハンマー
   機械。