JP2010269409A - ディスクグラインダ - Google Patents

Abstract

【課題】
作業者が無理なく本体部を把持することができ、片手で適切な押付け荷重を与えることができるディスクグラインダを提供する。
【解決手段】
回転軸を有するモータ６と、モータ６を収容するモータハウジング２と、モータハウジング２の前方に取り付けられ駆動伝達手段を収容するギヤカバー３と、モータハウジング２の後方に取り付けられるテールカバー４とを有し、伝達手段に取り付けられる先端工具を回転させるディスクグラインダ１において、モータハウジング２にギヤカバー３及びテールカバー４よりも細く、直径が３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下の握り部２ａを形成し、この握り部２ａ内にモータ６を収容した。モータ６は消費電力が２００Ｗ以上１４００ＷのブラシレスＤＣモータであり、スイッチング素子２２を搭載する制御基板２４はテールカバー４内に収容される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハウジングのモータ収容部分を握り部として用いることができる使い勝手の良いディスクグラインダを提供することにある。

従来のディスクグラインダを図１０を用いて説明する。図１０は従来のディスクグラインダを示す上面図である。ディスクグラインダ１０１は、駆動源であるモータを収容して成るモータハウジング１０２を有する。モータハウジング１０２の後方には、複数の吸気口１２７を有するテールカバー１０４が設けられ、テールカバー１０４には外部に接続される電源コード１０８と、ディスクグラインダ１０１の電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ１０７が設けられる。モータハウジング１０２の前方にはモータの回転軸による動力伝達方向を約９０度変換する駆動伝達手段を収容するギヤカバー１０３が設けられる。ギヤカバー１０３内の図示しないスピンドルには、砥石１１０が取り付けられる。ロックピン１１１は、砥石１１０を着脱する際にスピンドルが回転しないように、その回転を制限するものである。

ディスクグラインダ１０１に使用されるモータには種々あるが、必要な出力を考慮して５０ｍｍ以上の直径を有するＡＣモータが使用されることが多い。従って、モータの外周部に位置するモータハウジング１０２の直径ｄ_０は、最小でも直径が５６ｍｍ程度になっている。このようなディスクグラインダ１０１の場合、モータハウジング１０２は握り部として用いることは適切ではなく、その外表面は凹凸部のないストレート形状になっている。

ギヤカバー１０３の側方にはハンドル１０５が着脱可能に取り付けられる。図１０ではハンドル１０５をギヤカバー１０３の右側に取り付けた例を示しているが、右側でなく左側に取り付けることも可能である。ハンドル１０５を取り付けることにより、作業者は右手でハンドル１０５を握り、左手でモータハウジング１０２又はテールカバー１０４のいずれかの箇所を押さえることにより研削作業を行うことができる。このようにディスクグラインダ１０１に着脱可能なハンドル１０５を設けることにより、握り易さを補うことができる。しかし、ハンドル１０５は、ディスクグラインダ１０１本体から大きく飛び出すため、狭い場所では使用できないという欠点がある。

一方、ハンドル１０５を取り付けないで、片手でモータハウジング１０２を握りながら作業をすることも可能である。その場合、図１１に示すような持ち方が考えられるが、モータハウジング１０２の径が太いため掴みづらく、安定した作業がやりにくい。非特許文献１の１９９頁には、成人男性及び成人女性の親指と第２指（人差指）の先端が触れる状態で円をつくった時の円の直径に関するデータが示されており、その平均値が３９．７ｍｍであると記載されている。従って、モータハウジング１０２の直径をこれに近い値にすれば、作業者は親指と第２指（人差指）の先端が触れる状態で理想的に把持することができ、作業性が良くなる。しかし、図１０のディスクグラインダ１０１では、モータハウジング１０２の直径ｄ_０が最小でもφ５６ｍｍ程度であるため、十分力を入れて握ることが困難である。

このようにディスクグラインダを片手で把持する際の握り難さを改良するため、特許文献１では、モータの固定子外径よりも小さい径を有するくびれ部を、モータハウジングの一部に形成する技術が開示されている。この技術では、回転軸を延長してモータの取り付け位置をやや後方にずらし、回転軸に取り付けられる冷却ファンとモータとの間のハウジング部分にくびれ部を設けて、作業者の親指と人差指だけがそのくびれ部に入るように構成している。また、モータのステータを前後に分割配置することによって、くびれ部を形成する例も開示されている。

特開２００１−１５０３６６号公報

通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所編集、"設計のための人体寸法データ集"、人間生活工学研究センター、１９９９年９月、ｐ．１９９頁

モータハウジング１０２を把持し易いように特許文献１の技術を適用すると、狭い場所でも良好にディスクグラインダ１０１を使用することができる。特に親指と人差指だけはくびれ部にて握ることができるため、くびれ部の無いディスクグラインダに比べると良好に握持することができる。しかしながら、比較的長い時間の作業では把持する指に疲れが出やすい。特に、最近のディスクグラインダは作業スピードを得るために消費電力の高いモータを採用する傾向にあり、モータ質量が重くなるからである。

また特許文献１の技術では、くびれ部を形成するために、回転軸を延長してモータのステータの取り付け位置を、くびれ部を避けるように配置する必要があり、モータの取付位置が後方になってしまい、重量バランスが悪くなる。別の方法であるモータのステータを前後に分割配置する場合、ステータの有効面積が小さくなってしまうため、ロータの大きさに比べて十分な回転トルクを得ることが難しい。これらに加え、従来のディスクグラインダ１０１においては、使用するモータがブラシを有する直流モータであるため、十分な回転トルクを得ながら小型化したモータを実現することも難しかった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、作業者が無理なく本体部を把持することができ、片手で適切な押付け荷重を与えることができるディスクグラインダを提供することにある。

本発明の他の目的は、着脱可能なハンドルを取り付けなくても良好に作業できるハウジング形状とし、狭い場所での使いやすさを向上させたディスクグラインダを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ブラシレスＤＣモータを用いることにより、細い握り部内にモータを収容しながら十分な回転トルクが得られるディスクグラインダを提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、回転軸を有するブラシレスモータと、モータを収容するモータハウジングと、モータハウジングの前方に取り付けられ、回転軸と直交する方向に延び、ブラシレスモータの回転が伝達されるスピンドルと、スピンドルに固定される先端工具と、モータハウジングの後方に設けられ、電源回路を収容するテールカバーと、を有するディスクグラインダにおいて、モータハウジングは、テールカバーよりも細い握り部を有し、握り部の直径を３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下に形成し、握り部内にブラシレスモータを収容するように構成した。ブラシレスモータは回転軸に取り付けられたロータと、ロータの外周側に設けられコイルが巻かれるステータを有し、ステータのコアの外径：軸方向長さの比が１：１．２〜１：２．１の範囲とすると好ましい。

本発明の他の特徴によれば、モータの回転軸と同軸であって、ギヤカバーとモータの間に冷却ファンを設け、モータハウジングは、冷却ファンを収容する太径部と、握り部となる細径部を有し、モータのステータ及びロータのすべてが握り部内に配置される。また、回転軸とスピンドルは、ギヤカバーの内部で接続され、握り部は、ギヤカバーのモータ側の開口部よりも細くなるように構成した。ブラシレスモータを駆動するスイッチング素子と、スイッチング素子を搭載する回路基板を有し、スイッチング素子と回路基板はテールカバー内に収容する。回路基板は、ロータよりも大きい直径を有し、回転軸と略垂直に設けられ、スイッチング素子はロータよりも外周側に配置する。

本発明の他の特徴によれば、回路基板は、ロータよりも大きい直径を有し、回転軸と略垂直に設けられ、スイッチング素子はロータよりも外周側に配置した。ブラシレスモータはインバータ回路を用いて駆動され、インバータ回路は、テールカバーにより挟み込み固定される。テールカバー内には、整流回路を搭載する電源基板が設けられ、回路基板と電源基板は、モータの回転軸方向と垂直方向に設けられる

請求項１の発明によればモータハウジングは、ギヤカバー及びテールカバーよりも細い握り部を有し、握り部の直径を３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下に形成し、ブラシレスモータを握り部内に収容したので、握り易い太さの握り部を実現でき、サイドハンドルを用いずとも作業中に片手でしっかりとディスクグラインダを掴むことができる。

請求項２の発明によれば、ブラシレスモータは回転軸に取り付けられたロータと、ロータの外周側に設けられコイルが巻かれるステータを有し、ステータのコアの外径：軸方向長さの比が１：１．２〜１：２．１の範囲であるので、直径が小さいにも関わらず十分な出力を有するディスクグラインダを実現できる。

請求項３の発明によれば、モータハウジングは、冷却ファンを収容する太径部と、握り部となる細径部を有し、モータのステータ及びロータのすべてが握り部内に配置されるので、冷却ファンの性能を低下させることなく、細い径の握り部を実現できる。

請求項４の発明によれば、回転軸とスピンドルは、ギヤカバーの内部で接続され、握り部は、ギヤカバーのモータ側の開口部よりも細いので、スピンドル等の動力伝達機構の小型化を図らずに、モータハウジングの小型化を実現できる。

請求項５の発明によれば、スイッチング素子と回路基板はテールカバー内に収容されるので、握り部内にはブラシレスモータだけを収容すれば良く、握り部の細径化を実現できる。

請求項６の発明によれば、回路基板は、ロータよりも大きい直径を有し、回転軸と略垂直に設けられ、スイッチング素子はロータよりも外周側に配置されるので、スイッチング素子を搭載するために本体の全長を延ばす必要がない。

請求項７の発明によれば、ブラシレスモータはインバータ回路を用いて駆動され、インバータ回路を搭載する基板は、テールカバーにより挟み込み固定されるので、製造時の組立性を向上させることができる。

請求項８の発明によれば、テールカバー内には、整流回路を搭載する電源基板が設けられ、回路基板と電源基板は、モータの回転軸方向と垂直方向に延在するように、互いに平行に設けられるので、細い径の握り部を実現しつつ回路基板を効果的にテールカバー内に配置することができる。

請求項９の発明によれば、握り部にブラシレスモータを収容し、握り部の外径を３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下に構成し、ブラシレスモータの消費電力を２００Ｗ以上１４００Ｗ以下としたので、握りやすく上にモータの重量によりディスクグラインダから被切削材への適度な押付け荷重をあたえることができ、作業業スピードの向上を図ることができる。

請求項１０の発明によれば、握り部の外径を３５ｍｍ以上４０ｍｍ以下にしたので、更に握りやすいディスクグラインダを実現できる。

請求項１１の発明によれば、ブラシレスモータの消費電力を６００Ｗ以上１０００Ｗ以下としたので、最適な握り径であって最適な出力を有するディスクグラインダを実現できる。

請求項１２の発明によれば、ステータコアの軸方向の長さが、１５ｍｍ以上２４８ｍｍ以下であるので、握り部の直径が３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下という制約の中で、ブラシレスモータの消費電力を２００Ｗ以上１４００Ｗ以下としたディスクグラインダを実現できる。

請求項１３の発明によれば、テータコアの軸方向の長さが、１９ｍｍ以上１８２ｍｍ以下であるので、握り部の直径が３５ｍｍ以上４０ｍｍ以下という制約の中で、ブラシレスモータの消費電力を６００Ｗ以上１０００Ｗ以下としたディスクグラインダを実現できる。

請求項１４の発明によれば、握り部の後方に、ブラシレスモータを駆動可能なスイッチング素子を搭載するインバータ回路基板を収容するテールカバーを配置し、握り部よりもテールカバーを大径に構成したので、回路基板を搭載するためのスペース（テールカバー内）を十分に確保することができる。また、スペース上の制約が少ないので、インバータ回路に使用するスイッチング素子の選択の自由度が増し、また、放熱面においても有利である。

請求項１５の発明によれば、消費電力は６００Ｗ以上であり、消費電力をハウジングの外径で割った数値が１８０Ｗ／ｍｍ以上であるので、ハウジングの径に対するブラシレスモータの出力を大きくしたディスクグラインダを実現できる。

請求項１６の発明によれば、ハウジングから径方向内側に突き当て部を設け、突き当て部にモータの後方を突き当てた状態で、ギヤカバーによってモータの前方を突き当ててギヤカバーをハウジングに接続することにより、モータをハウジングの内部で固定するので、モータを軸方向に固定するために特別な固定部材を設ける必要がなく、細い径のハウジングを実現できる。

請求項１７の発明によれば、ハウジングから径方向内側に突き当て部を設け、モータの後方を突き当て部に突き当て可能とし、ギヤカバーに接続されるモータ支持部材を設け、モータの前方をモータ支持部材と突き当て可能とし、突き当て部とモータ支持部材とにより、モータを挟み込むように固定したので、モータを軸方向に固定するために特別な固定部材を設ける必要がなく、細い径のハウジングを実現できる。

請求項１８の発明によれば、モータの回転軸の前方部には、冷却ファンが固定されており、モータハウジングは、冷却ファンが収容される拡径部を有し、モータ指示部材は、拡径部の内周に沿うように形成されるので、冷却ファンの配置に影響を与えずにモータの固定を行うことができる。

請求項１９の発明によれば、突き当て部は複数の分割コアの後部にそれぞれ設けられるので、分割コアの一部分だけずれることなく、突き当て部により良好に保持される。

請求項２０の発明によれば、ブラシレスモータで使用する回転センサを、モータハウジングとは別のテールカバーに設けることにより、容易にディスクグラインダを組み立てることができる。

請求項２１の発明によれば、回転軸に固定される永久磁石と、テールカバーに保持されるホール素子により回転の検出に関して信頼性の高いディスクグラインダとすることができる。また、ホール素子を容易にテールカバーに固定することができる。

請求項２２の発明によれば、テールカバーの外径がモータハウジングの外径よりも大きいので、テールカバーの回転軸方向の長さを押さえることができ、作用性の良いディスクグラインダとすることができる。

請求項２３の発明によれば、テールカバーをモータハウジングに挟み込み固定することにより、容易にテールカバーをモータハウジングに取り付けることができる。

請求項２４の発明によれば、インバータ回路基板をテールカバーに収容することにより、コンパクトなディスクグラインダとすることができる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の上面図である。 本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の断面図である。 図２のＡ−Ａ部の断面図である。 分割コア１３の形状を示す図である。 ディスクグラインダ１の各部の寸法を説明するための上面図である。 ディスクグラインダ１の各部の寸法を説明するための断面図である。 ハウジング外径と握り易さの関係を示した表である。 モータの消費電力と作業性の関係を示した表である。 ハウジング外径とモータの消費電力との寒駅を示した表である。 従来技術に係るディスクグラインダ１０１の上面図である。 従来技術に係るディスクグラインダ１０１で、片手で作業する状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、左右、上下の方向は図１、２に示す方向であるとして説明する。

図１は、本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の上面図である。ディスクグラインダ１のハウジングは、ブラシレスＤＣモータを内部に収容するモータハウジング２と、モータハウジング２の後方に取り付けられるテールカバー４と、モータハウジング２の前方に取り付けられるギヤカバー３、の３つの主要部分により構成される。本実施例において特徴的なことは、モータハウジング２の一部には、ギヤカバー３及びテールカバー４よりも直径（或いは高さ及び／又は幅）が小さい握り部（細径部）２ａが形成されることである。モータハウジング２の前方には太径部が形成され、ギヤカバー３はモータハウジング２の太径部に、例えば前から後ろ方向に挿入される複数のねじ２８により取り付けられる。ギヤカバー３内に設けられるスピンドル（出力軸）には砥石１０が取付けされ、モータ６の回転に連動してギヤカバー３に収納されたギヤを介して砥石１０が回転する。テールカバー４は、右側テールカバー４−１と左側テールカバー４−２により分割構成され、複数のねじ２０ａによってこれらが固定される。テールカバー４から外部に電源コード８が接続され、また、テールカバー４には電源スイッチ７が設けられる。テールカバー４の外周側には、後述する冷却ファンにより外気を吸引するための吸気口２７が複数形成される。

砥石１０は、例えば直径１００ｍｍのレジノイドフレキシブルトイシ、フレキシブルトイシ、レジノイドトイシ、サンディングディスク等であり、用いる砥粒の種類の選択により金属、合成樹脂、大理石、コンクリートなどの表面研磨、曲面研磨が可能である。砥石１０の回転速度は、例えば最大４３００ｒｐｍである。ホイルガード９は、研削された部材や破損した砥粒等の飛散から作業者を保護するためのものである。

図２は本発明の実施例に係るディスクグラインダ１の断面図である。本実施例においては、モータ６として軸方向（前後方向）に細長いブラシレスＤＣ方式のモータ６を用いたことを特徴とする。モータ６は、ポリカーボネイド等の高分子樹脂の一体成型により製造されたモータハウジング２の握り部（細径部）２ａ内にその全長がすべて収まるように配置される。モータ６は３相ブラシレスＤＣモータであり、略円筒状の外形をもつステータコア１２と、ステータコア１２の内周部内に同心軸状に設けられるロータを含んで構成される。ステータコア１２には、３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗからなるコイル（電機子巻線）１４が巻かれる。ロータは、回転軸１７の外周側に取り付けられるロータコア１６と、Ｎ極およびＳ極を有する円筒形のマグネット（永久磁石）１５から構成される。マグネット１５として、例えば円管形ネオジウム焼結磁石を用いることによりマグネット１５の薄肉化を図ることができ、その結果モータ６の直径の小型化が実現できる。

モータ支持部材３２は、モータ６を前方からモータハウジング２の内部で固定するために設けられる。モータ支持部材３２の形状は、複数の径を有する略円筒形状であり、モータ６と同軸上に配置される。モータ支持部材３２は、軸方向後方から細径部３２ａ、拡大部３２ｂ、大径部３２ｃが順に並んで形成され、直径がこの順に大きくなっている。細径部３２ａは、ステータコア１２の前端部に突き当たるように構成される。また、拡大部３２ｂは、冷却ファン１９を避けるように、モータハウジング２のファン収容部分（拡径部）の内壁に沿うような形状に構成される。大径部３２ｃは、ギヤカバー３の後端に突き当たるように構成される。

回転軸１７は、ギヤカバー３に固定される前方ベアリング１８ａと、モータハウジング２に固定される後方ベアリング１８ｂにより、回転可能に保持される。回転軸１７の前方ベアリング１８ａとロータコア１６の間には、冷却ファン１９が設けられる。冷却ファン１９は例えばプラスチック製のファンである。モータ６の回転と同期して冷却ファン１９が回転することにより、吸気口２７（図１参照）から外気を吸引して、後述するスイッチング素子やモータ６の近傍を通過させる空気流を発生させ、排気口３ａから排出させる。回転軸１７の前端には第１の傘歯車２９が設けられ、第１の傘歯車２９はスピンドル３１の上側端部に取り付けられた第２の傘歯車３０に噛合する。ここで第２の傘歯車３０は直径が大きく、第１の傘歯車２９に比べて歯車数が多いので、これら駆動伝達手段はいわゆる減速機構として機能する。スピンドル３１の下端には、砥石１０が着脱可能に取り付けられる。尚、本実施例では砥石をとりつけた例を示しているが、砥石だけに限られず、ベベルワイヤブラシ、不織布ブラシ、ダイヤモンドホイール等を取り付けるようにしても良い。

回転軸１７の後端にはセンサマグネット２１が取り付けられる。センサマグネット２１は、ロータの回転位置を検出するために回転軸１７の後端に取り付けられる円形の磁石で、周方向に９０度ずつ隔ててＮＳＮＳ極の順に形成される。センサマグネット２１の後ろ側には、回転軸１７と垂直方向に、略円形又は略四角形の制御基板２４が設けられ、制御基板２４にはセンサマグネット２１の位置を検出するホール素子等の回転位置検出素子２３が設けられる。回転位置検出素子２３は、回転するセンサマグネット２１の位置を検出することにより、ロータの回転位置を検出するものであり、回転方向に６０°毎あるいは１２０°毎に３つ配置される。制御基板２４には更に、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の複数のスイッチング素子２２が設けられる。ここで、スイッチング素子２２はセンサマグネット２１の径方向外側に設けられ、スイッチング素子２２の設置のためにディスクグラインダ１の全長を延ばさなくても済むように配置している。また、スイッチング素子２２の搭載位置は、半径方向でみるとステータコア１２よりも外周側にあり、握り部（細径部）２ａよりも外周側に太くなったテールカバー４の内部に搭載される。スイッチング素子２２の近傍のテールカバー４部分には吸気口２７（図１参照）が形成され、冷却ファン１９によって吸引された空気がスイッチング素子２２を効果的に冷却する。右側テールカバー４−１には、２つのねじ穴２０ｂが形成され、ねじ２０ａ（図１参照）を左側テールカバー４−２に形成される図示しないねじボスにねじしめすることにより、右側テールカバー４−１及び左側テールカバー４−２がモータハウジング２に固定される。

制御基板２４の後方側には、制御基板２４と平行になるように略円形又は略四角形の電源基板２５が設けられる。電源基板２５には、交流を直流に変換する整流回路２６が設けられる。整流回路２６は、ダイオードブリッジとコンデンサを用いた全波整流回路で実現できるが、これに限られるものではなく、その他の公知の整流回路を用いることができる。制御基板２４には、さらに図示しないマイクロコンピュータなどを搭載し、モータ６の回転を細かく制御しても良い。制御基板２４と電源基板２５は、右側テールカバー４−１及び左側テールカバー４−２により挟み込み固定される。この挟み込み固定をするために、右側テールカバー４−１及び左側テールカバー４−２の内壁には、複数の取付けボス３３が形成される。

ギヤカバー３は、例えばアルミニウム等の金属の一体成型により構成され、１組の傘歯車機構を収容すると共に、出力軸となるスピンドル３１を回転可能に保持する。ギヤカバー３にはロックピン１１が設けられ、モータの停止時にロックピン１１を押し込むことによりスピンドル３１の回転を制限できる。スピンドル３１を固定したら、図示しないスパナで砥石１０の下側から固定されるホイルナット（図示せず）を外して砥石１０を交換できる。

図３は、図２のＡ−Ａ部の断面図である。本実施例では、径の小さいモータ６を実現するために、ステータコア１２を６つの分割コア１３から構成した。分割コア１３は円周方向であってティース毎に６分割される。分割コア１３には回転軸と平行な方向に連続する凹部１３ｂが形成され、分割コア１３を６つ組み合わせてステータコア１２を組み立てた後に、モータハウジング２に形成された軸方向に延びるリブ２ａに凹部１３ｂを案内させながら、モータハウジング２の前方側の開口（拡径部）からステータコア１２を挿入し、モータハウジング２に形成された突き当て部２ｂに当接する位置まで押し込む。

突き当て部２ｂ（図２参照）は、モータ６のステータコア１２の後端と当接させるために内周側へ突出するように形成されたリング状に連続した段差であり、この突き当て部２ｂによってステータコア１２はそれ以上後方へ移動できない。突き当て部２ｂはリング状の段差だけでなく、円周方向に何カ所か突出した部分を有する複数の突起であっても良く、その場合は６つの分割コアの各コア部分の後方側に突起が設けることが重要である。組み立て時には、ステータコア１２をモータハウジング２の内部に挿入した後に、モータ支持部材３２をモータハウジング２の開口部から挿入する。モータ支持部材３２の後端（細径部３２ａの端部）は、ステータコア１２の前端と突き当たるようになっている。モータ支持部材３２の前端（大径部３２ｃの端部）をギヤカバー３に突き当てられた状態のままで、モータハウジング２にギヤカバー３をねじ２８で固定する。尚、この組立ての際には、モータ６のロータ部分の組み立てや、コイル１４のテールカバー４内への引き出しなどの作業も伴うが、その組み立て手順は従来とほぼ同じであるので説明を省略する。

このように構成することにより、ステータコア１２のモータハウジング２への組み込み及び固定が容易にできる。また、この構成によりステータコア１２の外周とモータハウジング２の内周（内壁）の間に微少の隙間が形成されるので、この空間に冷却風を流すことができ、ステータコア１２やコイル１４を良好に冷却することができる。

分割コア１３の各ティース部分には、銅線が巻かれておりコイル１４を形成する。本実施例では、コイル１４をＵ、Ｖ、Ｗ相の３相を有するスター結線とすることが好ましい。コイル１４（Ｕ、Ｖ、Ｗ）には、回転位置検出素子２３の位置検出信号に基づいて電気角１２０°の通電区間に制御された電流が、スイッチング素子２２を介して供給される。ステータコア１２の内周側には、回転軸１７、ロータコア１６と円筒形のマグネット１５からなるロータが回転可能に保持される。

図４は、分割コア１３の単体を示す断面図である。ステータコア１２は図４のように、ティースごとに円周方向に６分割して製造され、円周方向の分割部分に、凹状の接続部１３ａと凸状の接続部１３ｃが形成される。これら分割コア１３を６つ並べて、各ティース１３ｄを平面状に展開した状態でコイル１４を巻き、その後、６分割された分割コア１３を円周方向に丸めて溶接又は接着にて固定し、ステータコア１２を完成させる。このような組立法により、コイル１４に使用する巻線を従来よりも太くすることができ、コイル１４のスロット占積率を大きく改善できる。その結果、同じ出力を有するモータであっても、分割しないステータコアを用いたブラシレスＤＣモータに比べて、モータ径の小型化を達成することができ、モータの高密度化が実現できる。

次に、図５を用いて本実施例に係るディスクグラインダの寸法について説明する。本実施例において重要なことは、モータハウジング２の太径部たるファン収納部の直径ｄ１よりも細い握り部２ａを設けることであり、握り部２ａの直径ｄ２は太径部の直径ｄ１よりも小さくした。一般的に、モータ６は負荷に応じて電力を消費するため、消費電力が高くても作業時にディスクグラインダ１の負荷を与えないとパワーを効率よく引き出すことはできない。そして、ディスクグラインダ１の押付け荷重が低いときは、モータ６の消費電力が高くても意味が無い。そのためディスクグラインダ１の押付け荷重を適度に与えることができるように、握りやすい径の握り部２ａとすることが重要である。図７は、ハウジング外径と握り易さの関係を示したもので、握りやすさの度合いを、◎：たいへん握りやすい、○：握りやすい、△：どちらでもない、×：握り難い、の４段階で示している。発明者らが調査した結果、ハウジングの外径が３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下の範囲が握りやすいということが判明した。

テールカバー４の直径（又は幅）ｄ３は、握り部の直径ｄ２と同じか大きくすることが好ましい。ｄ３＞ｄ２とすれば、外周側に突出する部分ｈ２によりテールカバー４内の容積が大きくなるので、その内部に基板や各種電気回路を収容できる。ファン収容部の直径ｄ１は、内部に収容される冷却ファン１９の大きさによって決まる。また、ファン収容部の半径方向外周部分ではギヤカバー３とねじ止めするためのねじ穴（図示せず）が形成される。ここで図５から理解できるように握り部の前端（Ｌ２）がホイルガード９の後端（Ｌ３）よりも前に位置しておりオーバーラップ部分が生ずることである。このようにオーバーラップが生ずる程度まで握り部２ａを前側に配置すると、作業者が握り部２ａを握って片手で作業する際に、砥石１０と把持する手の距離が短くなるので、作業者は力を入りやすくなり、作業性が向上する。

テールカバー４の前後方向の長さ（Ｌ５−Ｌ４）は極力短い方が好ましく、握り部２ａの長さ（Ｌ４−Ｌ２）とほぼ同等か又は短いように構成すると好ましい。テールカバー４の直径ｄ３を握り部２ａより太く構成することによりディスクグラインダ１の全長を短くすることができる。尚、本体全長が十分短い場合には、テールカバー４の前後方向の長さ（Ｌ５−Ｌ４）をやや長くして、直径ｄ３を細く構成することも可能である。

図６はディスクグラインダ１の各部の寸法を説明するための断面図である。図６では、ディスクグラインダ１の停止時に床３５に置いたときの状態を示す。この図から理解できるように握り部２ａは上下方向前方でｈ３、後方でｈ４だけ細くなっている。従って、図示のようにディスクグラインダ１を把持したまま床３５に置いた場合、握り部２ａと床３５の間に十分な隙間ができるので、置いたときに手を挟みにくい。また、ディスクグラインダ１を床３５に置いた状態から握り部２ａを掴んで、ディスクグラインダ１を持ち上げる動作もやりやすい。特に、握り部２ａ後方で、隙間Ｓに加えてｈ４の分だけ隙間が大きくなっている効果が大きい。

尚、図６から理解できるように冷却ファン１９の直径ｄ_ｆよりも、モータ６の直径（＝ステータコア１２の最外部分の直径）ｄ_ｍは十分小さい。また、モータ６の直径ｄ_ｍに比べて回路基板の直径（又は高さ）ｄ_ｃは大きい。さらにモータ６のステータコア１２の全長Ｌは握り部２ａ内に完全に収まる。このように配置することにより、握りやすさを実現できる。さらに、重い構成部品であるモータ６を握り部２ａに配置できるので、ディスクグラインダ１を把持した場合の前後方向の重量バランスが良好になる。

次に図８を用いて、モータの消費電力と作業性の関係を説明する。本実施例において。モータ６は、（モータコア軸方向長さＬ）／（モータコア外径ｄ_ｍ）＝１．２以上２．１以下とし、軸方向に長く構成し、モータ径を小型化した。また、小型化しても従来以上の消費電力としたことにより十分な回転トルクが発生できるようにした。一般に、消費電力が大きくなると必然的にモータ６の重さが重くなるため、ディスクグラインダ１の重さが重くなる。一方、モータ６の消費電力を大きくすると出力が増えるため作業性が良くなり、また同時に、重さが重くなるのでディスクグラインダ１の被研削材への押付け荷重が増えるため作業スピードが高くなる。しかしながら、モータ６の消費電力を大きくしすぎるとモータ６が重くなりすぎて押付け荷重が過大となり、被研削材から受ける反力が大きくなるため作業性がかえって低下する。図８は、消費電力とモータ６の質量の関係を示したもので、作業性の良さの度合いを、◎：たいへん作業しやすい、○：作業しやすい、△：どちらでもない、×：作業し難い、の４段階で示している。発明者らが調査した結果、砥石の直径が１００〜１２５ｍｍ程度の場合は、モータ３の消費電力が２００Ｗ以上１４００Ｗ以下の範囲となるように構成すれば、作業がしやすいことが判明した。

図９は、モータハウジング２の外径と使用されモータ６の消費電力の関係を示す表である。市販されている複数のディスクグラインダをピックアップし、そのハウジングの外径とモータの消費電力の関係をプロットしたのが黒丸である。ハウジング外径が３０ｍｍ程度のグループは小型グラインダであり、ハウジング径が小さい者のモータの消費電力も小さい。ハウジング外径が５０〜６５ｍｍ程度のグループは、本実施例に相当する中型グラインダのグループに属するもので、砥石径が１００〜１２５ｍｍ程度のものである。このグループではブラシ付き直流モータが使われ、消費電力も大きいため、十分なパワーが得られるが、ブラシ付き直流モータの小型化が難しいため、ハウジング外径が大きめになっており、作業者が片手で把持してできるとは言い難い。ハウジング外径が１００〜１１０ｍｍ程度のグループは、砥石の径が大きいためモータも大型のものが用いられ、その消費電力も２５００Ｗ程度と大きい。

このように市販されているディスクグラインダには様々なものがあるが、本発明で実現できたことは、ハウジング外径が３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下、モータの出力が２００Ｗ以上１４００Ｗ以下の範囲の装置（図９中の範囲４１に入る装置）である。この範囲でディスクグラインダを実現すれば、握りやすさと使い勝手の良さを両立できる。尚、さらに理想的な範囲としては、ハウジング外径が３５ｍｍ以上４０ｍｍ以下、モータの出力が６００Ｗ以上１０００Ｗ以下の範囲の装置（図９中の範囲４２に入る装置）である。

本実施例では、分割コア１３にて構成されたブラシレスＤＣ式の細い径のモータ６を用い、そのモータ６の消費電力を２００Ｗ以上１４００Ｗ以下の範囲とし、ディスクグラインダ１の前後方向のほぼ中央付近に外径３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下の握り部を設けたことにより、大変使い勝手の良いディスクグラインダ１を実現できた。また、分割コア１３を用いることにより、モータの高密度化が可能となり、円管状のマグネット１５を用いることによりマグネット１５を薄肉化できたので、モータ６の収容する握り部２ａを細く形成することができた。この構成により、作業者に無理のない適切なディスクグラインダ１の押付け荷重が実現でき、従来よりも作業スピードが向上した。また、ハンドルを付けなくても良好に作業を行うことができ、狭い場所での作業性が著しく向上した。

以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、回転位置検出素子を用いてロータのマグネット１５の位置を検出する以外に、コイル１４の誘起電圧（逆起電力）をフィルタを通して論理信号として取り出すことによってロータ位置を検出する、いわゆるセンサレス方式の回転位置検出方式を採用することも可能である。また、本実施例ではＡＣ電源を用いたが、ＡＣ電源の代わりにリチウムイオン等の２次電池パックをもちいてブラシレスＤＣモータを駆動するようにしても良い。

１ ディスクグラインダ ２ モータハウジング
２ａ （モータハウジングの）リブ ２ｂ （モータハウジングの）突き当て部
３ ギヤカバー ４ テールカバー ４−１ 右側テールカバー
４−２ 左側テールカバー ５ ハンドル ６ モータ
７ 電源スイッチ ８ 電源コード ９ ホイルガード
１０ 砥石 １１ ロックピン １２ ステータコア
１３ 分割コア １３ａ、１３ｃ （分割コアの）接続部
１３ｂ （分割コアの）凹部 １３ｄ （分割コアの）ティース部
１４ コイル １５ マグネット １６ ロータコア １７ 回転軸、
１８ａ、１８ｂ ベアリング １９ 冷却ファン ２０ａ ねじ
２０ｂ ねじ穴 ２１ センサマグネット
２２ スイッチング素子 ２３ 回転位置検出素子 ２４ 制御基板
２５ 電源基板 ２６ 整流回路 ２７ 吸気口 ２８ ねじ
２９ 第一傘歯車 ３０ 第２傘歯車 ３１ スピンドル
３２ モータ支持部材
３２ａ （モータ支持部材の）細径部 ３２ｂ （モータ支持部材の）拡大部
３２ｃ （モータ支持部材の）大径部 ３３ 取付けボス ３５ 床
１０１ ディスクグラインダ １０２ モータハウジング
１０３ ギヤカバー １０４ テールカバー １０５ ハンドル
１０７ 電源スイッチ １０８ 電源コード １０９ ホイルガード
１１０ 砥石 １１１ ロックピン １２７ 吸気口

Claims (24)

1. 回転軸を有するブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータを収容するモータハウジングと、
   前記モータハウジングの前方に取り付けられ、前記回転軸と直交する方向に延び、前記ブラシレスモータの回転が伝達されるスピンドルと、
   前記スピンドルに固定される先端工具と、
   前記モータハウジングの後方に設けられ、電源回路を収容するテールカバーと、を有するディスクグラインダにおいて、
   前記モータハウジングは、前記テールカバーよりも細い握り部を有し、該握り部の直径を３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下に形成し、
   前記握り部内に前記ブラシレスモータを収容したことを特徴とするディスクグラインダ。
2. 前記ブラシレスモータは、回転軸に取り付けられた永久磁石を有するロータと、該ロータの外周側に設けられコイルが巻かれるステータを有し、
   前記ステータのコアの外径：軸方向長さの比が１：１．２以上１：２．１以下であって、前記コアは前記握り部内に収容されることを特徴とする請求項１に記載のディスクグラインダ。
3. 前記ブラシレスモータの回転軸と同軸上であって、前記スピンドルと前記ブラシレスモータの間に冷却ファンを設け、
   前記ブラシレスモータハウジングは、冷却ファンを収容する太径部と、前記握り部となる細径部を有し、
   前記ブラシレスモータのステータ及びロータのすべてが前記握り部内に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクグラインダ。
4. 前記回転軸と前記スピンドルは、ギヤカバーの内部で接続され、
   前記握り部は、前記ギヤカバーの前記モータ側の開口部よりも細いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のディスクグラインダ。
5. 前記ブラシレスモータを駆動するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を搭載する回路基板を有し、
   前記スイッチング素子と前記回路基板は前記テールカバー内に収容されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のディスクグラインダ。
6. 前記回路基板は前記ロータよりも大きい直径を有し、前記回転軸と略垂直に設けられ、
   前記スイッチング素子は前記ロータよりも外周側に配置されることを特徴とする請求項５に記載のディスクグラインダ。
7. 前記ブラシレスモータはインバータ回路を用いて駆動され、
   前記インバータ回路を搭載する基板は前記テールカバーにより挟み込み固定されることを特徴とする請求項５に記載のディスクグラインダ。
8. 前記テールカバー内には整流回路を搭載する電源基板が設けられ、前記回路基板と前記電源基板は、モータの回転軸方向と垂直方向に設けられることを特徴とする請求項７に記載のディスクグラインダ。
9. 回転軸を有するブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータを収容するモータハウジングと、
   前記モータハウジングの前方に取り付けられ、前記回転軸と直交する方向に延び、前記ブラシレスモータの回転が伝達されるスピンドルと、
   前記スピンドルに固定される先端工具と、
   前記モータハウジングの後方に設けられ、電源回路を収容するテールカバーと、を有するディスクグラインダであって、
   前記モータハウジングは握り部を有し、
   前記握り部にブラシレスモータを収容し、
   前記握り部の外径を３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下に構成し、
   前記ブラシレスモータの消費電力を２００Ｗ以上１４００Ｗ以下としたことを特徴とするディスクグラインダ。
10. 前記握り部の外径を３５ｍｍ以上４０ｍｍ以下にしたことを特徴とする請求項９に記載のディスクグラインダ。
11. 前記ブラシレスモータの消費電力を６００Ｗ以上１０００Ｗ以下としたことを特徴とする請求項１０に記載のディスクグラインダ。
12. 前記ステータコアの軸方向の長さが、１５ｍｍ以上２４８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１に記載のディスクグラインダ。
13. 前記ステータコアの軸方向の長さが、１９ｍｍ以上１８２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載のディスクグラインダ。
14. 前記握り部の後方に、前記ブラシレスモータを駆動可能なスイッチング素子を搭載するインバータ回路基板を収容するテールカバーを配置し、
    前記握り部よりも前記テールカバーを大径に構成したことを特徴とする請求項１３に記載のディスクグラインダ。
15. 前記消費電力は６００Ｗ以上であり、
    前記消費電力を前記ハウジングの外径で割った数値が１８０Ｗ／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載のディスクグラインダ。
16. モータと、
    前記モータを収容する筒状のハウジングと、
    前記ハウジングの前方に接続されるギヤカバーと、
    前記ギヤカバーから突出するように設けられる先端工具と、を有するディスクグラインダであって、
    前記ハウジングから径方向内側に突き当て部を設け、前記突き当て部に前記モータの後方を突き当てた状態で、前記ギヤカバーによって前記モータの前方を突き当ててギヤカバーをハウジングに接続することにより、前記モータをハウジングの内部で固定することを特徴とするディスクグラインダ。
17. モータと、
    前記モータを収容する筒状のハウジングと、
    前記ハウジングの前方に接続されるギヤカバーと、
    前記ギヤカバーから突出するように設けられる先端工具と、を有するディスクグラインダであって、
    前記ハウジングから径方向内側に突き当て部を設け、前記モータの後方を前記突き当て部に突き当て可能とし、
    前記ギヤカバーに接続されるモータ支持部材を設け、前記モータの前方を前記モータ支持部材と突き当て可能とし、
    前記突き当て部と前記モータ支持部材とにより、前記モータを挟み込むことを特徴とするディスクグラインダ。
18. 前記モータの回転軸の前方部には、冷却ファンが固定され、
    前記モータハウジングは、冷却ファンが収容される拡径部を有し、
    前記モータ指示部材は、拡径部の内周に沿うように形成されることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のディスクグラインダ。
19. 前記モータは、複数の分割コアを有し、
    前記突き当て部は、前記複数の分割コアの後部にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１７に記載のディスクグラインダ。
20. 回転軸を有するブラシレスモータと、
    前記ブラシレスモータを収容するモータハウジングと、
    前記モータハウジングの前方に取り付けられ、前記回転軸とほぼ直交するように延び、前記ブラシレスモータの回転が伝達されるスピンドルと、
    前記スピンドルに固定される先端工具と、
    前記モータハウジングの後方に設けられ、電源回路を収容するテールカバーと、を有するディスクグラインダであって、
    前記モータハウジングを筒状のハウジングで形成し、
    前記筒状のハウジングで前記回転軸を保持する軸受を保持し、
    前記テールカバーを分割のハウジングで形成し、
    前記分割のハウジングに回転センサを収容したことを特徴とするディスクグラインダ。
21. 前記回転センサは、前記回転軸に固定される永久磁石と、
    前記テールカバーによって保持されるホール素子であることを特徴とする請求項２０に記載のディスクグラインダ。
22. 前記テールカバーの外径は、前記モータハウジングの外径よりも大きいことを特徴とする請求項２０に記載のディスクグラインダ。
23. 前記テールカバーは、前記モータハウジングに挟み込み固定されることを特徴とする請求項２０に記載のディスクグラインダ。
24. 前記テールカバーに、前記ブラシレスモータを駆動可能なインバータ回路基板が収容されることを特徴とする請求項２０に記載のディスクグラインダ。

Images