JPH05130788A - 直流モータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】操作レバーの操作をして電源スイッチが閉じた
際に駆動電源の高側電圧変動で直流モータの初速が安定
し、その場合に操作レバーの操作に無駄がない。 【構成】電源スイッチＳＷ１は、操作レバーの操作量が
所定量に達したときに閉じ、直流モータＭを主回路内の
駆動電源Ｅに接続する。三角波電圧出力回路ＴＯは、定
電圧回路ＣＶからの定電圧を受けて三角波電圧Ｖ２を出
力し、設定電圧出力回路ＳＳは、操作レバーの引き込み
操作に応じて速度設定ボリュームＶＲのボリューム端子
Ｔから設定電圧Ｖ１を出力する。比較回路ＨＣでの三角
波電圧Ｖ２と設定電圧Ｖ１との比較大小から直流モータ
駆動信号を出力し、駆動回路ＤＣで駆動信号の大きさに
応じて直流モータＭへの駆動電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動工具等のように直
流モータによって駆動される駆動対象に好適に実施でき
る直流モータ制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気ドリルでは操作レバーを引き
込み操作することで直流モータを回転駆動させてそのド
リル刃を駆動し工作物に対する穴あけ加工を施すが、そ
の場合、操作レバーを引き込み操作させると直ちにドリ
ル刃が駆動したのでは操作上から穴あけ加工がしにく
い。そこで、これまでの直流モータ制御回路において
は、適宜の電源スイッチを直流モータと電源との間に設
けるとともに、そのスイッチの開閉を操作レバーに連動
させ、そして、操作レバーが所定の引き込み操作量（遊
び分の操作量）に、達するまではドリル刃が駆動しない
ようにそのスイッチを開かせておいて直流モータを非回
転状態とし、達したときはそのスイッチを閉じることで
直流モータに駆動電流を供給させてこれを回転させてド
リル刃を駆動するようにしたものがある。

【０００３】図２はこのような直流モータ制御回路の従
来例の回路図である。

【０００４】図に示すように、Ｅは電気ドリル内蔵の駆
動電源、Ｍは直流モータ、ＳＷ１は電源スイッチであ
る。この電源スイッチＳＷ１は駆動電源Ｅと直流モータ
Ｍとの間の主回路内に設けられており、かつ、操作レバ
ーの引き込み操作量が所定量（遊び分の操作量）に達し
たときにこれに応動して閉じるようになっている。そし
て、この電源スイッチＳＷ１においては、図示の接点位
置では直流モータＭの両端のモータ端子を短絡してお
り、直流モータＭを一方側に回転駆動させるときは図で
上側の接点だけが図とは反対側に、また他方側に回転駆
動させるときは図で下側の接点だけが図とは反対側に、
それぞれ、切り替わる。いずれにしても電源スイッチＳ
Ｗ１の一方の接点だけが図の状態から切り替わることで
直流モータＭに駆動電流Ｉａが流れて該直流モータＭが
回転駆動される。

【０００５】ＣＶは定電圧回路であって、抵抗Ｒ１１と
ツェナーダイオードＺＤとを直列に接続してなり、か
つ、電源スイッチＳＷ１およびダイオードＤ１を介して
与えられる駆動電源Ｅに基づいてツェナーダイオードＺ
Ｄのカソード側に所定の定電圧を出力する。

【０００６】ＴＯは三角波電圧出力回路であって、抵抗
Ｒ１２〜Ｒ１５、コンデンサＣ１、およびオペアンプＯ
Ａからなり、ツェナーダイオードＺＤのカソード側から
の定電圧を抵抗Ｒ１２を介してオペアンプＯＡの非反転
入力部（＋）に入力するとともに、該オペアンプＯＡか
ら三角波電圧Ｖ２を生成出力するように発振動作する。

【０００７】ＳＳは設定電圧出力回路であって、速度設
定ボリュームＶＲ、抵抗Ｒ１６，Ｒ１７からなる。速度
設定ボリュームＶＲは、図示していない電気ドリルの操
作レバーの引き込み操作に連動してボリューム端子Ｔが
可変してツェナーダイオードＺＤのカソード側の定電圧
を分圧するとともに、その分圧電圧を設定電圧Ｖ１とし
てボリューム端子Ｔから出力する。

【０００８】比較回路ＨＣは、非反転入力部（＋）に三
角波電圧Ｖ２が、反転入力部（−）に設定電圧Ｖ１が、
それぞれ、入力されるとともに、入力した両電圧Ｖ１，
Ｖ２の大小を比較し、その比較電圧Ｖ３を出力するもの
であって、かつ、三角波電圧Ｖ２＞設定電圧Ｖ１のとき
には、直流モータＭを駆動する駆動（ＯＮ）信号を、ま
た、Ｖ２＜Ｖ１のときにはその駆動の停止（ＯＦＦ）信
号を出力する。

【０００９】ＤＣは、直流モータ駆動回路であって、ト
ランジスタＴｒ１０〜Ｔｒ１２と抵抗Ｒ１８〜Ｒ２０と
からなり、かつ、初段のトランジスタＴｒ１０のベース
に、比較回路ＨＣからＯＮとかＯＦＦの信号を入力する
とともに、ＯＮ信号入力時では各トランジスタＴｒ１０
〜Ｔｒ１２が導通して直流モータＭに駆動電流Ｉａが流
れるようにする。

【００１０】動作を図３および図４を参照して説明す
る。図３は駆動電源Ｅの大きさがＥ１のときに、図４は
駆動電源Ｅの大きさがＥ２（＞Ｅ１）のときに、それぞ
れ、対応している。

【００１１】（１）駆動電源Ｅの大きさがＥ１の場合： 操作レバーを引き込み操作し、その引き込み操作量が所
定量に達すると、電源スイッチＳＷ１が閉じ、これによ
って、回路に駆動電源Ｅが投入される。このとき、操作
レバーの引き込み操作に設定電圧出力回路ＳＳ内の速度
設定ボリュームＶＲのボリューム端子Ｔが連動する結
果、該操作レバーの引き込み操作量に対応した設定電圧
Ｖ１〔図３（Ａ）〕が比較回路ＨＣの反転入力部（−）
に与えられる。一方、この比較回路ＨＣの非反転入力部
（＋）には三角波電圧出力回路ＴＯから三角波電圧Ｖ２
〔図３（Ａ）〕が与えられている。比較回路ＨＣは、両
電圧Ｖ１，Ｖ２の大小を比較し、その比較電圧Ｖ３〔図
３（Ｂ）〕を駆動信号として駆動回路ＤＣのトランジス
タＴｒ１のベースに出力し、これによって、各トランジ
スタＴｒ２，Ｔｒ３がスイッチング動作して、直流モー
タＭは図３（Ｃ）に示されるようにそれの両端にかかる
電圧Ｖ４に対応した駆動電流Ｉａで駆動される。ここ
で、Ｖ５は両端印加電圧Ｖ４の平均を示しており、直流
モータＭの回転速度は、この平均の電圧Ｖ５に対応した
ものとなる。

【００１２】（２）駆動電源Ｅの大きさがＥ２の場合： この場合は、設定電圧出力回路ＳＳも三角波電圧出力回
路ＴＯも共に定電圧回路ＣＶからの定電圧で作動するか
ら、速度設定ボリュームＶＲのボリューム端子Ｔでの設
定電圧Ｖ１の大きさも、三角波電圧出力回路ＴＯからの
三角波電圧Ｖ２の大きさも、図４（Ａ）（Ｂ）に示すよ
うに共に変化がない。これに対し、駆動電源Ｅの大きさ
がＥ１からＥ２に高く（Ｅ２／Ｅ１倍）なると、トラン
ジスタＴｒ２，Ｔｒ３がスイッチング動作したときに直
流モータＭの両端に印加される電圧Ｖ４は図４（Ｃ）に
示すように図３（Ｃ）に比較してＥ２／Ｅ１倍分大きく
なり、これによって、その平均Ｖ５も大きくなる結果、
直流モータＭは、図３の場合での操作レバーの引き込み
操作量と同一であるにもかかわらず、それよりも大きな
回転速度、つまりＥ２／Ｅ１倍の回転速度となってしま
う。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来例の直流モータ制
御回路にあっては、電気ドリルで工作中に該工作物への
穴あけにより直流モータＭにかかる負荷が同一であるに
もかかわらず、このように駆動電源Ｅの変動で直流モー
タＭの回転速度が変動してしまうことになるが、これで
は、駆動電源Ｅの電圧が高いと、電源スイッチＳＷ１が
閉じた時での直流モータＭの初速が高回転となることが
予想されその工作作業がしにくいばかりではなく危険で
もある。

【００１４】これを防止するには、電源スイッチＳＷ１
の投入時には設定電圧Ｖ１と三角波電圧Ｖ２とが図３
（Ａ）とか図４（Ａ）のように交差しないように操作レ
バーの操作に余裕をもたせることが考えられるが、この
ようにした場合では、操作レバーを引き込み操作しても
直流モータＭの回転速度が変化しない、いわゆる不感帯
を設けたことになり操作レバーを引き込み操作したのに
一向に回転速度が上がらず、その引き込み操作が無駄に
なるなどの操作上たいへん不便なものとなってしまう。

【００１５】したがって、本発明においては、駆動電源
の電圧が高く変動した場合で操作レバーを所定の操作を
して電源スイッチが閉じた際に該変動で直流モータの初
速が高回転とならず安定で回転するにようにし、かつ、
その場合に操作レバーの引き込み操作に無駄がないよう
にすることを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の直流モータ制御回路においては、操
作レバーの操作量が所定量に達したときに、これに応動
して閉じることで直流モータを主回路内の駆動電源に接
続する電源スイッチと、前記駆動電源から定電圧を生成
する定電圧回路と、この定電圧回路からの定電圧を受け
て三角波電圧を出力する三角波電圧出力回路と、操作レ
バーの操作に応じてボリューム端子位置が連動する速度
設定ボリュームを含み、かつボリューム端子位置に対応
した大きさの設定電圧を出力するとともに、該設定電圧
が駆動電源の電圧の変動に追随して変動する設定電圧出
力回路と、三角波電圧と設定電圧とを比較し、その比較
の大小に応じた直流モータの駆動信号を出力する比較回
路と、前記主回路内における直流モータと駆動電源との
間に挿入されて、かつ、駆動信号の大きさに応じて駆動
電源から直流モータに供給される駆動電流の大きさを制
御する駆動回路とを具備したことを特徴としている。

【００１７】

【作用】電源スイッチは、操作レバーの操作量が所定量
に達したときに、これに応動して閉じ、これによって、
直流モータは主回路内の駆動電源に接続される。定電圧
回路は、この駆動電源から定電圧を生成出力している。
また、三角波電圧出力回路は、定電圧回路からの定電圧
を受けて三角波電圧を発振出力している。そして、設定
電圧出力回路は、操作レバーの操作に応じて内部の速度
設定ボリュームのボリューム端子から設定電圧を出力し
ている。比較回路は、この三角波電圧と設定電圧とを比
較し、その比較の大小に応じた直流モータの駆動信号を
出力するから、駆動回路は、この駆動信号の大きさに応
じて駆動電源から直流モータに供給される駆動電流の大
きさを制御する。

【００１８】したがって、駆動電源の電圧が高い側に変
動した場合でも三角波電圧出力回路からの三角波電圧
は、定電圧回路からの定電圧に基づいているから該三角
波電圧のレベルは変わらない。これに対し、設定電圧出
力回路からの設定電圧は、駆動電源の電圧の変動で高く
なる。これによって、操作レバーの操作量が同一であっ
ても駆動電源の電圧変動で設定電圧が高くなる。したが
って、駆動電源の電圧が高く変動すると、これに伴っ
て、直流モータに供給される駆動電流が大きくなってそ
れの回転速度が大きくなろうしても、設定電圧が駆動電
源の電圧変動に追随して大きくなるために、比較回路で
の比較の結果として、駆動回路によって直流モータへの
駆動電流が一定に制御され、駆動電源の電圧変動でも安
定して直流モータが回転することになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例に係る直流モータ
制御回路の回路図であり、図２に係る従来例のそれと対
応する部分には同一の符号を付し、その同一の符号に係
る部分についての詳しい説明は省略する。なお、この実
施例の直流モータ制御回路による駆動対象は説明の都合
で一例として電気ドリルとし、その操作レバーの引き込
みに応じて直流モータを駆動制御してドリル刃を回転駆
動させるものとする。

【００２１】この実施例で従来例と異なる構成は次の通
りである。

【００２２】すなわち、従来例では設定電圧出力回路Ｓ
Ｓが、定電圧回路ＣＶのツェナーダイオードＺＤのカソ
ードからの定電圧を速度設定ボリュームＶＲのボリュー
ム端子Ｔ位置で分圧していたから、駆動電源Ｅの電圧変
動とは無関係に、その設定電圧Ｖ１は操作レバーの引き
込み操作量に対応していた。これに対して、実施例では
設定電圧出力回路ＳＳを、抵抗Ｒ２１を介して駆動電源
Ｅ側に接続した構成として、駆動電源Ｅの電圧が変動す
ると、これに追随して設定電圧Ｖ１が変動するようにな
っている。具体的には、設定電圧出力回路ＳＳは、従来
例と同様にして抵抗Ｒ１６，Ｒ１７と速度設定ボリュー
ムＶ１との直列回路で構成されているが、従来例ではそ
の抵抗Ｒ１６の一端がツェナーダイオードＺＤのカソー
ドに接続されているのに対し、実施例ではその抵抗Ｒ１
６の一端が駆動電源Ｅに対して、抵抗Ｒ２１を介して接
続されている。

【００２３】したがって、駆動電源Ｅの電圧がＥ１から
Ｅ２（＞Ｅ１）に変動する場合、駆動電源Ｅの電圧がＥ
１では図３を参照して従来例においても前述したのと同
様にして設定電圧Ｖ１は操作レバーの引き込み操作に応
じて変化し、直流モータＭの回転速度をそれに応答して
制御することができる。そして、駆動電源Ｅの電圧がＥ
２に変化した場合では、従来例では図４を参照して説明
したように問題があったが、実施例では図３と図５とを
参照して説明するように、設定電圧Ｖ１は図３（Ａ）か
ら図５（Ａ）のように高くなり、したがって、三角波電
圧Ｖ２と設定電圧Ｖ１とを比較する比較回路ＨＣにおい
ては、設定電圧Ｖ１が高くなると、駆動信号としての比
較電圧Ｖ３のパルス幅が図３（Ｂ）から図５（Ｂ）のよ
うに短くなり、その結果、直流モータＭ両端への印加電
圧Ｖ４のパルス幅は図３（Ｃ）から図５（Ｃ）のように
短くなり、その平均Ｖ５をとると、図３（Ｃ）と図５
（Ｃ）とでは同一のものとし、結果、直流モータＭの回
転の初速は電源スイッチＳＷ１が閉じても一定の安定し
たものとなる。

【００２４】なお、電源スイッチＳＷ１が閉じる際に
は、従来例では駆動電源Ｅの電圧が高くなると、駆動信
号のパルス幅が長くなって直流モータＭへの駆動電流が
流れている時間が図４（Ｃ）のように長くなって該電源
スイッチＳＷ１の接点の寿命に悪影響があるが、実施例
では駆動電源Ｅの電圧が高くなると、駆動電流が流れて
いる時間が図５（Ｃ）のように短くなってその接点の寿
命向上に効果がある。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、駆動電源
の電圧が高い側に変動した場合でも三角波電圧出力回路
からの三角波電圧は、定電圧回路からの定電圧に基づい
ているから該三角波電圧のレベルは変わらないものの、
設定電圧出力回路からの設定電圧は、駆動電源の電圧の
変動で高くなるようにし、これによって、操作レバーの
操作量が同一であっても駆動電源の電圧変動で設定電圧
が高くなり、これによって、駆動電源の電圧が高く変動
すると、直流モータに供給される駆動電流が大きくなっ
てそれの回転速度が大きくなろうしても、設定電圧が駆
動電源の電圧変動に追随して大きくなるために、比較回
路での比較の結果として、駆動回路によって直流モータ
への駆動電流が一定に制御され、駆動電源の電圧変動で
も安定して直流モータが回転するようになり、操作レバ
ーを操作して電源スイッチが閉じた際に該変動で直流モ
ータの初速が高回転とならず安定で回転することにな
り、その場合に操作レバーの操作に無駄がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る直流モータ制御回路の
回路図である。

【図２】従来例に係る直流モータ制御回路の回路図であ
る。

【図３】実施例と従来例それぞれの直流モータ制御回路
の動作説明に供するタイミングチャートである。

【図４】実施例と従来例それぞれの直流モータ制御回路
の動作説明に供するタイミングチャートである。

【図５】実施例の直流モータ制御回路の動作説明に供す
るタイミングチャートである。

【符号の説明】

ＣＶ 定電圧回路 ＴＯ 三角波電圧出力回路 ＳＳ 設定電圧出力回路 ＤＣ 直流モータ駆動回路 Ｍ 直流モータ ＳＷ１ 駆動電流供給・遮断用スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作レバーの操作量が所定量に達したと
   きに、これに応動して閉じることで直流モータ（Ｍ）を
   主回路内の駆動電源（Ｅ）に接続する電源スイッチ（Ｓ
   Ｗ１）と、 前記駆動電源（Ｅ）から定電圧を生成する定電圧回路
   （ＣＶ）と、 この定電圧回路（ＣＶ）からの定電圧を受けて三角波電
   圧（Ｖ２）を出力する三角波電圧出力回路（ＴＯ）と、 操作レバーの操作に応じてボリューム端子（Ｔ）位置が
   連動する速度設定ボリューム（ＶＲ）を含み、かつボリ
   ューム端子（Ｔ）位置に対応した大きさの設定電圧（Ｖ
   １）を出力するとともに、該設定電圧（Ｖ１）が駆動電
   源（Ｅ）の電圧の変動に追随して変動する設定電圧出力
   回路（ＳＳ）と、 三角波電圧（Ｖ２）と設定電圧（Ｖ１）とを比較し、そ
   の比較の大小に応じた直流モータ（Ｍ）の駆動信号を出
   力する比較回路（ＨＣ）と、 前記主回路内における直流モータ（Ｍ）と駆動電源
   （Ｅ）との間に挿入されて、かつ、駆動信号の大きさに
   応じて駆動電源（Ｅ）から直流モータ（Ｍ）に供給され
   る駆動電流の大きさを制御する駆動回路（ＤＣ）とを具
   備したことを特徴とする直流モータ制御回路。