JP2016140939A

JP2016140939A - バンドソー

Info

Publication number: JP2016140939A
Application number: JP2015017999A
Authority: JP
Inventors: 正金澤; Tadashi Kanazawa; 鈴木　康之; Yasuyuki Suzuki; 康之鈴木; 五史小川; Itsufumi Ogawa
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-08-08

Abstract

【課題】切断作業が正常に終了した際、又は、回転中に帯鋸が破損や外れた場合に速やかにモータを自動停止させるようにしたバンドソーを提供する。【解決手段】第一及び第二の鋸車と、第一の鋸車を回転させるモータと、第一及び第二の鋸車の外周間に張架された帯鋸と、モータの回転を制御する制御部を有するバンドソーにおいて、制御部は作業時のモータの電流５１を検出し、作業が終了してモータの電流が無負荷状態に対応する第一の電流閾値以下になった場合には、所定時間Ｔ１が経過後にモータの回転を自動停止させる。また、作業中に帯鋸が破損した場合には電流値５２が第二の閾値以下になったことを検出して、所定時間Ｔ２（但しＴ２＜Ｔ１）の経過後のモータの回転を自動停止させる。【選択図】図６

Description

本発明は、材料を鋸車に張架された帯鋸により切断等の加工を行うバンドソーに関し、特に、運転中に帯鋸が折損した時、帯鋸がはずれた時、または正常に切断作業が終了した時にモータを自動的に停止させる制御に関する。

電気モータを駆動源とするバンドソー（帯鋸盤）が広く用いられている。例えば特許文献１には、作業者によるトリガスイッチの操作に応じてモータを回転させて駆動鋸車を駆動し、駆動鋸車と従動鋸車の外周間に張架されるエンドレスの帯鋸を回転させることにより鉄パイプ等の被切断材を切断するバンドソーが開示されている。作業者は切断作業が終了した場合は、トリガスイッチのトリガを離すことにより作業が終了する。

特開２０１２−１３９７５３号公報

特許文献１に示す技術は携帯可能なバンドソーであるため、作業中に帯鋸が折損したか、帯鋸がはずれた等の異常が発生した場合には、作業者がそれを認識してトリガレバーを離すことによってモータを停止させるようにしていた。しかしながら、バンドソーを定置スタンドにセットして使用する場合や、トリガスイッチを引いた状態で維持できるオンロック機構を有するバンドソーの場合は、作業中に帯鋸が折損したか、帯鋸がはずれた等の異常が発生したことに気がついて作業者がトリガスイッチを戻す操作をするのに、操作の遅れが生ずる恐れがある。バンドソーは２つの鋸車間に張り渡された帯鋸が回転しガイドローラによって捻るようにして保持される、回転による曲げだけでなく、ねじり(せん断)を常に受けるため、刃先の寿命だけで無く胴部が寿命となることもあり、折損する恐れもある。そのため、切断終了後にはすぐにトリガを戻すようにしないと、帯鋸寿命が短くなってしまう。

また、定置スタンドにバンドソーをセットして使用する場合や、トリガスイッチを引いた状態で維持できるオンロック機構を設定して正常に切断作業を終了したとしても切断終了後すぐにはスイッチを切れないため、帯鋸の寿命が短くなりやすい。また、鋸車の径が小さい小型のバンドソーにおいては、帯鋸の曲げる部分の回転半径が小さいために帯鋸にかかる曲げ力が大きいため、不必要な無負荷運転の継続は帯鋸の寿命と密接に関係する。さらに、切断終了後に無負荷状態で回転を無駄に継続させることは無駄な電力を消費することになるため、できるだけ避けることが好ましい。特にバッテリを電源とする携帯型のバンドソーにおいては、切断作業時間の減少につながる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、切断作業が正常に終了した際にモータの回転を自動的に停止させるようにしたバンドソーを提供することにある。
本発明の他の目的は、帯鋸の回転中に帯鋸が破損した場合に、速やかにモータを自動停止させるように構成したバンドソーを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、帯鋸の切断終了時又は異常発生時にモータの回転を停止させる自動停止モードを設け、自動停止モードを有効にするか又は無効にするかを選択できるようにしたバンドソー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、第一及び第二の鋸車と、第一の鋸車を回転させるモータと、第一及び第二の鋸車を回転可能に支持する第一及び第二の鋸車ベースと、第一及び第二の鋸車の外周間に張架された帯鋸と、モータの回転を制御する制御部を有するバンドソーにおいて、制御部は、作業時のモータの電流を検出し、作業が終了してモータの電流が無負荷状態に対応する第一の電流閾値以下になった場合には、モータの回転を停止させるようにした。このように切断作業が終了したら速やかに帯鋸の回転を停止させるので、帯鋸の長寿命化を図ることができる。ここで第一の電流閾値は、無負荷時に計測された電流値に所定の値を加えることによって算出される。また第一の電流閾値は、モータの回転開始後に計測された無負荷電流値Ｉ_０に基づいて更新されるようにした。

本発明の他の特徴によれば、制御部は第一の電流閾値の値を予めメモリに格納しておき、検出された電流値Ｉと比較することによって作業の終了を検出するようにした。また、モータの回転速度を変更するための速度変更手段を設け、第一の電流閾値をモータの回転速度に合わせて設定するようにして、モータの回転速度に応じた最適な電流閾値を設けるようにした。制御部は、モータの回転が開始してモータの電流が第一の電流閾値を越えた後に、モータの電流が第一の電流閾値以下になったか否かの判定を開始し、モータの電流が第一の電流閾値以下の状態が所定時間Ｔ_２以上継続したらモータの回転を停止させる。

本発明のさらに他の特徴によれば、第一及び第二の鋸車と、第一の鋸車を回転させるモータと、第一及び第二の鋸車をハウジングの両端に回転可能に支持する第一及び第二の鋸車ベースと、第一及び第二の鋸車の外周間に張架された帯鋸と、帯鋸に所定の張力を保持するように第二の鋸車を外周側に付勢する弾性部材と、モータの回転を制御する制御部を有するバンドソーにおいて、制御部はモータの電流を監視し、モータの電流値が、帯鋸が正常に張架されている際の無負荷電流値Ｉ_０よりも低い第二の電流閾値以下になった場合にモータの回転を停止させるようにした。また、制御部は、モータの電流が第二の電流閾値以下の状態が所定時間Ｔ_３以上継続したらモータの回転を停止させるようにした。

本発明によれば、運転中に帯鋸が折損した時、帯鋸がはずれた時、または、切断作業が終了した時に、作業者がトリガスイッチを切らなくてもマイコンが電流値を検知することによってモータの回転を自動で停止させるので、回転継続により帯鋸にかかる曲げ応力、せん断応力を抑えられるので、帯鋸の寿命向上を図ることができる。また、切断中に帯鋸が折損またははずれた場合に、マイコンが電流値の異常下降を感知して運転を自動停止させるので、破損した帯鋸が鋸車やその他の箇所に接触又はこすれて破損させることを効果的に回避できる。

本発明の実施例に係るバンドソー１の正面図である。本発明の実施例に係るバンドソー１を定置式スタンド１０１に取り付けた状態を示す図である。図２の従動鋸車３の取付構造を説明するための部分断面図である。本発明の実施例に係るバンドソー１の制御ブロック回路図である。本発明の実施例に係るバンドソー１の自動停止モードでの制御の概略を示すフローチャートである。本発明の実施例に係るバンドソー１のおけるモータの電流値を用いた切断完了又は折損の検出の仕方を説明するための概略図である。本発明の実施例に係るバンドソー１の制御部の詳細な制御手順を示すフローチャートである。図７のステップ８０のモータ自動停止処理の詳細手順を示すフローチャートである。本発明の実施例に係るバンドソー１の切断が正常に終了した時の電流値を示す図である。本発明の実施例に係るバンドソー１の切断時に帯鋸が破断した際の電流値を示す図である。本発明の実施例に係るバンドソー１の切断時に帯鋸が外れたり異物を挟み込んだりした際の電流値を示す図である。本発明の実施例に係るバンドソー１のダイヤルと無負荷電流値の関係を示すテーブルの一例である。

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、上下左右の方向は図中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バンドソー１の正面図である。バンドソー１は、図示しない給電用の電源コードにより給電される交流電力によって駆動される。給電がなされた状態で、作業者がトリガ１２ａを操作すると、ハウジング６内に配置されたモータが回転を開始する。ハウジング６の一方側（鋸車ベース４）には駆動鋸車が設けられ、ハウジング６の他方側（鋸車ベース５）には従動鋸車が設けられる。モータは、図示しない回転伝達機構によって駆動鋸車を回転させる。回転駆動される駆動鋸車は、その回転力を帯鋸１０に伝達し、帯鋸１０を矢印の方向に周回移動させる。駆動鋸車及び従動鋸車は円形の滑車であり、それらの間に張架されるエンドレスの帯鋸（バンドソー）１０を回転させることにより鉄パイプ等の被切断材を切断する。従動鋸車は、周回移動する帯鋸１０によって従動的に回転する。ハウジング６の中央部には略正方形の開口部９が形成され、開口部９の左右両側には、帯鋸１０を案内するための帯鋸ガイド７、８が設けられる。ハウジング６の右側の一端部にはハンドル部１３が設けられ、上方左側付近（他端部）には、帯鋸１０の切断方向と略垂直方向に延びる補助ハンドル１５が設けられる。ここでは見えないが、補助ハンドル１５の取付部付近には、バンドソー１の電源スイッチが配置される。

バンドソー１によって切断作業を行う場合は、電源スイッチを入れた後に一方の手でハンドル部１３を把持して、他方の手で補助ハンドル１５を把持してバンドソー１を被切断材の上側に移動させ、帯鋸１０の面方向が切断予定面と一致するように位置づける。そして作業者はトリガ１２ａを引くことにより、帯鋸１０を回転方向に回転させ、この状態にてバンドソー１を被切断材に向けて下方に移動させる。この際、帯鋸１０の面方向が鉄パイプ等の被切断材と正しい角度（鉄パイプならその長手方向と垂直方向）に位置させながらバンドソー１を移動させることが重要である。この切断の際には帯鋸１０の回転によって被切断材に対してバンドソー１を回転方向に移動させる力が加わるため、被切断材が押される側にガイドプレート１１を設けることによって、作業者はバンドソー１を被切断材側（反回転方向側）に押さえることができ、切断予定面にて切断できる。鋸車ベース４、５は広義のハウジング（筐体）の一部を構成するものであって鋸車を軸支するためのフレームの役目を兼用し、鋸車ベース４、５とハウジング６は一体式又は別体式に製造される。第一の鋸車たる駆動鋸車と、第二の鋸車たる従動鋸車は、ハウジング（筐体）の両端に回転可能に支持される。左側の帯鋸ガイド８は鋸車ベース４に固定される図示しない取付アームに設けられ、取付アームの位置はボルト３６を緩めることによって帯鋸１０の移動方向と同方向に移動可能であり、ボルト３６を長穴５ａ内の任意の位置で締めることで帯鋸ガイド８の位置を固定できる。このように帯鋸ガイド８を可動式の取付アームによって固定するようにしたので、切断対象の大きさに合わせて帯鋸１０を良好にガイドすることができ、高い切断精度を維持することが可能となる。駆動鋸車側には帯鋸ガイド７が設けられるが、帯鋸ガイド７側は帯鋸１０の移動方向と同方向又は反対方向に移動可能としても良いし固定式としても良い。

鋸車ベース５には、帯鋸１０による切断部分を照射するための照明装置１９が設けられ、照明装置１９の近傍にはその点灯をオン又はオフするためのライトスイッチ２５が設けられる。ここでは照明装置１９をＬＥＤにて構成できる。鋸車ベース５のほぼ中央付近には、帯鋸１０の周速設定用の速度調整ダイヤル１６が設けられ、速度調整ダイヤル１６を回転させる事によって所望のモータの回転速度を１〜６の間で設定できる。速度調整ダイヤル１６の下方には従動鋸車３へのテンションを設定又は開放することにより帯鋸１０の取付け又は取り外しを行うためのテンションレバー３０が設けられる。

図２は本発明の実施例に係るバンドソー１を定置式スタンド１０１に取り付けた状態を示す正面図であって、鋸車カバー１７の記載を一部省略して駆動鋸車２と従動鋸車３が見えるように図示している。定置式スタンド１０１はベース１０２を有し、ベース１０２には切断すべき被切断材（図示せず）を固定するための固定手段（バイス装置）が装着される。バイス装置は、被切断材を支持する固定バイス１１０と可動バイス１１１が対向するように配置したものであり、可動バイス１１１を移動させるためのノブ１１３を有するネジ１１２を有する。ベース１０２に対するネジ１１２の固定は、クラッチ１１４を介して行われる。ベース１０２からは、車輪１０４付きの延長ベース１０３が延びるように設けられ、延長ベース１０３には、揺動軸１０５によってヒンジ１０７が軸支される。ヒンジ１０７の揺動軸１０５と同軸には、捻りバネ等のスプリング１０６が設けられる。ヒンジ１０７の揺動軸１０５とは離れた端部側にはバンドソー１を保持するための装着部１０８が設けられる。装着部１０８にバンドソー１を取り付けて、ネジ１０９にて固定することによりバンドソー１が定置式スタンド１０１に固定される。

トリガ１２ａ（図１参照）が操作されると、ハウジング６内に配置された図示しないモータが回転し、その回転力を用いて動力伝達機構によって駆動鋸車２が駆動される。駆動鋸車２が回転することによって帯鋸１０も回転し、その回転に従って鋸車ベース５側に軸支される従動鋸車３も従動して回転する。駆動鋸車２及び従動鋸車３は、外周に円筒面を有する回転する円盤であって、帯鋸１０はそれらの外周面に沿って張架される。帯鋸１０は２つの鋸車（滑車）にベルトのようにかけて用いられ、帯状の鋼板の片側に鋸刃を刻んだものである。図示していないが駆動鋸車２及び従動鋸車３の外周面には鋸車ラバーがはめ込み式で取り付けられ、帯鋸１０は駆動鋸車又は従動鋸車の外周面と鋸車ラバーを介して接触する。帯鋸ガイド７（図１参照）、帯鋸ガイド８はそれぞれ２組のガイドローラを有し、駆動鋸車２又は従動鋸車３の外周面に対して所定の角度だけ斜め（６０度未満）になるように帯鋸１０を捻るようにして保持する。捻られた帯鋸１０の角度は、ハウジング６の正立方向とほぼ平行となる角度である。この結果、開口部における露出された帯鋸１０は、被切断材に対してほぼ垂直に押し当てられることが可能となる。

定置式スタンド１０１を用いて切断作業を行う際には、作業者は図示しない被切断材をベース１０２の上面に載せ、クラッチ１１４を動作させて可動バイス１１１を移動させて被切断材に突き当てる。次にノブ１１３を回転させて被切断材を固定する。次にバンドソー１を矢印１２０のように移動させて帯鋸１０を被切断材に押し当て、トリガスイッチ１２をオンにしてオンロックボタン１４を押してオンロック状態とする。オンロックボタン１４は、トリガスイッチ１２のトリガ１２ａを引いた状態（オン状態）を維持できるオンロック機構の動作スイッチであり、トリガ１２ａを引いた状態でオンロックボタン１４を押すことによってオンロック手段が動作する（オンロック状態となる）。切断時には帯鋸１０に衝撃が掛からないように、加える荷重を製品の自重のみとして、無理に荷重をかけないようにする。作業者は切り終わったらトリガスイッチ１２を再度引いてオンロック状態を解除すると同時にトリガもオフ状態になる。

図３は従動鋸車３（図２参照）の取付け構造を説明するための部分断面図であって、（１）は帯鋸１０を径方向外側にテンションを掛けて張った状態を示し、（２）は帯鋸１０のテンションを緩めた状態を示している。通常、バンドソー１においては適正なテンションを掛けて張った状態で帯鋸１０を駆動する。そのため帯鋸１０を案内する２つの鋸車のうち、モータによって駆動されない従動鋸車３に、テンションを掛ける機構を設けている。ここでは、カム部材３３と弾性部材たるスプリング３４を用いることによって従動鋸車３の回転軸３１を軸支する基台３５を、駆動鋸車２（図２参照）と離れる方向又は近づく方向に移動可能なように構成した。図３（１）において、テンションレバー３０の一端側は回転軸３２に固定される。回転軸３２の他端側には偏心カム３２ａが設けられ、テンションレバー３０を回転させる事によって偏心カム３２ａの位置を変えることにより基台３５の位置を変えることができる。このようにして図３（１）の状態から図３（２）のようにテンションレバー３０を約１８０度回転させる事によって、帯鋸１０に所定の張力を保持するように付勢するため、従動鋸車３の外周面と鋸車ベース５との間隔がｄ１からｄ２のように変更される。従って、作業中に帯鋸１０が破断した場合は、スプリング３４によってかかるテンションが消滅し、帯鋸１０を介してモータに伝わる負荷が一気に減少するので、その状態で駆動鋸車２だけ空転した際のモータの電流値Ｉは、帯鋸１０を付けたままの無負荷電力よりも小さくなる。

図４は本発明の実施例に係るバンドソー１の制御ブロック回路図である。本実施例では、モータ２０は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。モータ２０はインナーロータ型で、一対のＮ極およびＳ極を含む永久磁石を埋め込んで構成されたロータ２０ｂと、電気角１２０°の電流の通電区間に制御されるスター結線された３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗからなるステータ２０ａを含んで構成される。モータ２０の近傍には、ロータ２０ｂの回転位置を検出するために６０°毎に配置された３つの位置検出素子２６ａ〜２６ｃが設けられる。

インバータ回路２３は、３相ブリッジ形式に接続された６個のＦＥＴ（以下、単に「トランジスタ」という。）Ｑ１〜Ｑ６と、ＦＥＴにそれぞれ接続されるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６から主に構成される。インバータ回路２３への入力用電源として、本実施例では直流源４０から供給される直流を用いる。本実施例では、電源コード１８（図２参照）を用いて供給される商用電源（交流）を図示しない整流回路を用いて直流源４０とするが、ニカド電池、リチウムイオン電池等の二次電池を直流源４０として用いても良い。二次電池を場合は、ハウジング６の一部に電動工具用の電池パック（図示せず）を装着可能に構成し、電池パックの電極と接触する端子から電源をインバータ回路２３に供給すると良い。トランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートはゲートドライバ２２に接続され、ソースまたはドレインはスター結線された電機子巻線Ｕ、ＶおよびＷに接続される。ゲートドライバ２２は、マイコン２１からの出力に基づいてトランジスタＱ１〜Ｑ６にＰＷＭ信号を供給する。インバータ回路２３は、ゲートドライバ２２から出力されたＰＷＭ信号のパルス幅の制御によってスイッチング動作を行い、直流源４０からインバータ回路２３に印加される直流を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、電機子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへ供給することによりモータ２０の回転速度を制御する。

インバータ回路２３の制御や、モータ２０のオンオフ及び回転速度制御はマイコン（マイクロコンピュータ）２１によって制御される。マイコン２１は電流検出器（モータ電流検出手段）２４の出力からモータ２０に流れる電流値を検出する。電流検出器２４はインバータ回路２３と直流源４０との間に直列に接続されたシャント抵抗２４ａと、シャント抵抗２４ａの両端の電圧を測定して差分をとる差動増幅器２４ｂを含んで構成され、差動増幅器２４ｂの出力がマイコン２１のＡ／Ｄ変換器に入力される。本実施例ではシャント抵抗２４ａを直流源４０とインバータ回路２３の間に設けてＦＥＴに流れる電流値を検出する方式であるが、シャント抵抗２４ａをインバータ回路２３とモータ２０の間に設けて、モータ２０に流れる電流を直接検出するようにしても良い。

マイコン２１のＡ／Ｄ変換器にはさらに、トリガスイッチ１２の出力と、速度調整ダイヤル１６の出力が入力される。マイコン２１は、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するためのＣＰＵと、後述するフローチャートを実行するプログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭと、データを一時記憶するためのＲＡＭと、タイマ等を含んで構成されるもので、制御部の中枢となるものである。マイコン２１は電流検出器２４によってモータ２０に流れる電流値を監視し、切断作業によって上昇した電流値が減少して所定の時間経過したら、モータ２０への電源供給を遮断させる。マイコン２１には、帯鋸１０の異常状態を報知するための手段、即ちＬＥＤ２９と、それを点灯させるためのＬＥＤドライバ２８が接続される。尚、帯鋸１０の異常状態を報知する手段は、光だけで無く音も併用して報知するように構成しても良い

トリガスイッチ１２は、トリガ１２ａの移動ストロークに応答してオン又はオフのいずれかの状態に切り替える切替スイッチであり、この出力がハイ信号又はロー信号（又はゼロ信号）としてマイコン２１に入力される。トリガスイッチ１２にはトリガ１２ａをオン状態の時に機械的にロック可能となるようにオンロックボタン１４が設けられる。速度調整ダイヤル１６は、図示しない可変抵抗器を含んで構成され、その出力がマイコン２１のＡ／Ｄ変換器に入力されることにより、マイコン２１はモータの回転速度（＝帯鋸の走行速度）の設定値を識別することができる。

マイコン２１はモータ２０のロータ２０ｂの回転位置を検出するホールＩＣ等の位置検出素子２６ａ〜２６ｃが出力する位置信号に基づき、モータ２０の回転速度を検出すると共に、内蔵のタイマモジュールによりトランジスタＱ１〜Ｑ６のＰＷＭデューティ比の設定及び転流制御を行い、モータ２０の回転速度と回転方向を制御する。この際、速度調整ダイヤル１６の設定量に応じてモータ２０の印加電圧、すなわちＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。

図５は本発明の実施例に係るバンドソー１の制御の概略を示すフローチャートである。作業者がトリガ１２ａを引いてバンドソー１の回転を起動すると（ステップ４１）、帯鋸１０の無負荷運転が開始される（ステップ４２）。無負荷運転とは、帯鋸１０が被切断物を切断しない状態（無負荷）で回転（空転）する運転状態を指すものである。次に、作業者は走行する帯鋸１０を被切断材に近づけて切断を開始する（ステップ４３）。この状態でモータ２０は、切断に伴う負荷を受けた状態で回転することになる。切断作業が正常に終了した場合は、切断完了後は再び無負荷状態になるので（ステップ４４）、マイコン２１はモータ２０に流れる電流値が負荷状態の高い値から無負荷状態に移行した電流変動を感知することにより（ステップ４７）、モータ２０への駆動電力を停止させて切断作業のため運転を自動停止する（ステップ４８）。

しかしながら、ステップ４３の後の切断時において帯鋸１０が折損、例えば破断することがある。通常、負荷状態でモータ２０が回転中に帯鋸１０が破断すると、モータ２０に掛かる負荷が大きく低下するため、モータ２０の電流値がステップ４２の無負荷電流よりもさらに低くなる（ステップ４５）。そこでマイコン２１は、この電流値を検出し（ステップ４７）、モータ２０への駆動電力を停止させる（ステップ４８）。一方、切断時において帯鋸１０がはずれることがありうる。負荷状態でモータ２０が回転中に帯鋸１０が鋸車からはずれると、モータ２０に掛かる負荷が大きく低下して、ステップ４２での無負荷電流よりもさらに低くなるので（ステップ４６）、この電流値を検出し（ステップ４７）、モータ２０への駆動電力を停止させる。このように本実施例では、被切断材、切断方法、帯鋸１０の種類、帯鋸１０の刃先の状態などによって変動する複数種類の電流値を感知することによって、モータ２０の回転を適切に停止させるようにした。

図６は本発明の実施例に係るバンドソー１のおける電流値による切断完了又は折損の検出の仕方を説明するための概略図である。横軸は時間の経過であり（単位：秒）、縦軸はモータ２０に流れる電流値（単位：Ａ）である。ここでは速度調整ダイヤル１６が“３”の位置の時の電流値５１を模式的に示しており、時刻ｔ_０にてトリガ１２ａを引くとモータ２０の回転が開始され、帯鋸１０が一定の回転数で回転し、そのときの電流が無負荷電流値Ｉ_０となる。周知のように通常はモータ２０を起動した際に大きな起動電流が発生するが、ここでは起動電流の図示を省略している。作業者が帯鋸１０を被切断材に近づけて時刻ｔ_１にて切断作業を開始すると、切断に伴うモータ２０にかかる負荷が増大するため、矢印５１ａで示すように実線で示す電流値５１は大きく上昇し、切断中は矢印５１ｂのように所定の負荷電流（ここでは約２０Ａ）が流れる。矢印５１ｃの時点で切断が終了するとモータ２０に流れる電流値５１が大きく減少する。すると電流値５１が矢印５１ｄのように第一の閾値を下回り、矢印５１ｅのようにもとの無負荷電流値Ｉ_０に戻る。作業者はトリガを離すことによりモータ２０の回転が停止させることができるが、本実施例では矢印５１ｄにて第一の閾値を下回った状態が所定の時間Ｔ１だけ経過したらマイコン２１がモータ２０の回転を自動的に停止させるものである。

ここで矢印５２ａの時点で点線で示す電流値５２のように、何らかの原因で帯鋸１０の折損、例えば破断が起きた場合にはモータ２０の電流値５２は急激に低下し、矢印５２ｂにて第一の閾値を下回り、矢印５２ｃにて第二の閾値を下回る。これは図２で説明したように帯鋸１０は従動鋸車３によって周回方向外周側にテンションを掛けられているので、このテンションが開放された際のモータ２０の負荷が急激に低下するためである。そして、駆動鋸車２だけが空転することになるので、矢印５２ｄで示す“折損時の無負荷電流”は第二の閾値を下回った状態で安定する。作業者は時刻ｔ_２又はそれ以前に異常状態を認識してトリガ１２ａを離すことによりモータ２０の回転が停止させるが、本実施例では矢印５２ｃにて第二の閾値を下回ったら速やかに（時間Ｔ２の経過後たる時刻ｔ_２）に、マイコン２１がモータ２０の回転を自動的に停止させる。

本実施例では、第一と第二の閾値を利用することによりマイコン２１がモータ２０の回転を自動停止するものであって、第一の閾値を下回ってから所定の時間Ｔ１が経過したらモータ２０を停止させる。また、第二の閾値を下回ってから所定の時間Ｔ２が経過したらモータ２０を停止させる。ここで、時間Ｔ１に対して時間Ｔ２が十分短くなるように構成すると好ましく、電流値５２が矢印５２ｂの時点で第一の閾値を下回って時間Ｔ１が経過するよりも、矢印５２ｃの時点で第二の閾値を下回って時間Ｔ２が経過する時間のほうが早く到達するようにすると良い。こうすれば、折損発生時には迅速にモータ２０を停止することができ、矢印５１ｄ、５１ｅのような正常に切断作業が終了した場合には、その作業終了を確実に確認した後にモータ２０の回転を終了させることができるので、電流検出値のばらつきやノイズ等の影響を抑制し、安定した自動停止動作を行うことができる。

次に、図７のフローチャートを用いて本発明の実施例に係るバンドソー１の制御部における制御手順を説明する。図７に示す一連の手順は、マイコンにあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能である。本実施例の手順は、バンドソー１の電源コード１８をコンセント（図示せず）に差して図示しない電源スイッチがオンになると開始される。まず、マイコン２１は、作業者によってトリガ１２ａが引かれて“トリガＯＮ”の状態になったかどうかを判断し、トリガＯＮになっていない場合は、ＯＮになるまで待機する（ステップ６１）。トリガＯＮになったら、マイコン２１はインバータ回路２３を駆動することによりモータ２０に対して所定の駆動電流を供給することによりモータ２０を起動する（ステップ６２）。

次にマイコン２１は、設定されているバンドソー１の動作モードが本実施例の特徴である“自動停止モード”か否かを判定する（ステップ６３）。本実施例のバンドソー１では、“自動停止モード”を作動させるか非作動にするかを選択するためのモード切替スイッチ（図示せず）を有するものとし、作業者が事前に“自動停止モード”の使用の有無を選択可能とした。図示しないモード切替スイッチは、ハウジング６の任意の位置に設けて、作業開始前に作業者が自動停止モードをオン（実行する）か、オフ（実行しない）に選択できるようにすると良い。ここで“自動停止モード”でない場合は従来のトリガスイッチ１２による制御方法を実行し、マイコン２１は、作業者がトリガ１２ａを引いている状態（トリガＯＮ）の時はモータ２０を回転させて、作業者がトリガ１２ａを離した状態（トリガＯＦＦ）でモータ２０を停止させる（ステップ７６、７７）。

ステップ６３にて“自動停止モード”が選択されている場合は、マイコン２１は速度調整ダイヤル１６（図１参照）の設定値に応じた無負荷電流値Ｉ_０を、図示しないメモリから読み取ると共に、“自動停止モード”を実行するために必要な閾値の算出やカウンタの初期化を行う（ステップ６４）。ここでは、メモリから読み取られた速度調整ダイヤル１６の設定値に対応する無負荷電流値Ｉ_０に所定の値αを加算することにより第一の電流閾値を算出し、無負荷電流値Ｉ_０から所定の値βを減算することにより第二の電流閾値を算出する。同時に、トリガＯＮになった後に所定の切断作業を行ったか否かを示す“負荷フラグ”を０にクリアする。負荷フラグは、切断作業をする前が“０”であって、切断作業が行われた場合に“１”がセットされる。さらに、マイコン２１は経過時間をカウントするための２つの値Ｔ１とＴ２のカウント値をゼロにする。

次に、マイコン２１は、メモリから無負荷電流値Ｉ_０を読み出してから０．２秒が経過するまで待機する（ステップ６５）。これは、モータ２０の起動直後に急激に増加する起動電流の影響を防ぐため、又は速度調整ダイヤル１６が切替えられた直後の一時的な電流変動の影響を防ぐためである。この経過時間の設定はモータ２０の電流値の監視を開始するためのタイミングを決めるためのディレイタイムＴ_ｄの設定であり、このディレイタイム中の電流値の検出は行われない。ここではディレイタイムＴ_ｄを０．２秒としたが、このディレイタイムＴ_ｄは使われるモータ２０や帯鋸１０や駆動系の特性に合わせて適宜設定すれば良い。次にマイコン２１は、トリガＯＮの状態が維持されているかを判定する（ステップ６６）。ここでトリガ１２ａが戻されている場合はステップ７７に進み、モータ２０の回転を停止させて処理を終了する。

ステップ６６でトリガＯＮの状態が継続されていたら、マイコン２１は電流検出器２４の出力からモータ２０に流れる電流値Ｉを測定し（ステップ６７）、測定された電流値が第二の閾値以下であるか否かを判定する（ステップ６８）。ここで、測定された電流値が第二の閾値以下の場合は、第二の閾値以下が継続した時間Ｔ２をカウントするためのカウンタをカウントアップする（ステップ７８）。次にマイコン２１は、カウントされた時間Ｔ２が所定の値Ｂ以上になったか否かを判定し、Ｂ以上の場合はステップ８０に移動しモータ２０の自動停止処理を行う。ステップ８０の詳細手順については図８にて後述する。ステップ７９にて時間Ｔ２が所定の値Ｂ未満の場合は、ステップ６９に進む。尚、ステップ６８においてＹＥＳの際に直接ステップ８０に移行するようにして、直ちにモータ２０を停止するように構成しても良いが、何らかの理由による突発的な電流減少や、ノイズの影響等を効果的に防止するために、マイコン２１が第二の閾値以下の電流を複数回継続して検出した後にステップ８０に移行するようにした。このように第二の閾値以下の電流を複数回継続して検出したとしても、電流値の検出のサンプリング周波数が十分高いため、作業者から見たら瞬時に帯鋸１０の回転が停止するように感じる。ここでは時間Ｔ２は０．２秒程度とすれば良い。

次にマイコン２１は測定された電流値が第一の閾値以下であるか否かを判定する（ステップ６９）。ここでＮＯの場合は、ステップ７０に移動し、負荷フラグが１でなければ負荷フラグを“１”にセットし（ステップ７０、７１）、ステップ７５に進む。ステップ７０にて負荷フラグが既に“１”の場合は、ステップ７１を実行せずにステップ７５に進む。ステップ７５では速度調整ダイヤル１６が切替えられたか否かを判定し、切替えられたらステップ６４に進み、切替えられていなかったらステップ６６に進む。

ステップ６９において測定された電流値Ｉが第一の閾値以下の場合は、第一の閾値以下が継続した時間をカウントするための時間Ｔ１をカウントアップする（ステップ７２）。但し、時間Ｔ１のカウントアップは負荷フラグが１の場合のみ行い、負荷フラグが０の場合（トリガがＯＮになった直後であって無負荷時での回転が継続している場合）は時間Ｔ１のカウントアップを行わない。ステップ７８とステップ７２のカウントアップは平行して行われ、ステップ７８でカウントアップがされる場合は同時にステップ７２におけるカウントアップも行われることになる。次に、マイコン２１は時間Ｔ１が所定の時間Ａを経過したかどうかを判定する（ステップ７３）。ここでは、時間Ａの値を時間Ｂ（０．２秒）に比べて十分長くすると良く、例えば１〜５秒程度に設定すると良い。本実施例では２秒に設定する。ステップ７３でＮＯの場合はステップ７５に進み、ＹＥＳの場合は、測定された電流値Ｉを実測した無負荷電流値Ｉ_０としてマイコン２１の図示しないメモリのデータを更新する（ステップ７４）。

このように実際のバンドソー１の状態に応じて無負荷電流値Ｉ_０を更新するようにすれば、経年変化による帯鋸１０の伸びや、作業環境（例えば気温）の変化に起因する帯鋸１０の変形による無負荷電流値Ｉ_０の変化に対応することができる。ここで図１２を用いてメモリに格納される無負荷電流値Ｉ_０の更新手順を説明する。図１２はマイコン２１内部又は外部のメモリにテーブル形式で格納されるものである。ここでは速度調整ダイヤル１６の設定値“１”〜“６”に対応した無負荷電流値９８が、“ａ”〜“ｆ”のように予めインプットされている。ここではａ〜ｆで示しているが、実際には数値として格納される。例えばダイヤル位置が３の場合は、無負荷電流値Ｉ_０たるｃ＝７．０（Ａ）となる。これらａ〜ｆについては、予め実験等によって最適な値を求めて、バンドソー１の製造工程において予め設定しておくと良い。図７のステップ７４においては、メモリの内容を変更して、９９の欄のようにａをＡに、ｄをＤに、ｆをＦのようにインプットされた値に更新する。尚、ここではデフォルト記録値（９８）と、更新された記録値（９９）を別々に格納する例を示しているがデフォルト記録値（９９）に直接上書きする形で更新するようにしても良い。再び図７に戻る。ステップ７４が終了したら、マイコン２１はモータ２０の自動停止処理を実行して処理を終了する（ステップ８０）。次にモータ２０の自動停止処理の詳細について図８を用いて説明する。

図８は図７のステップ８０の内容を示すものである。最初にマイコン２１はＬＥＤドライバ２８（図４参照）に点灯指示を出力することによりＬＥＤ２９（図４参照）を点灯させる（ステップ８１）。ＬＥＤ２９は例えば赤色であって、マイコン２１がトリガ１２ａの動作に反してモータ２０を停止させた場合に点灯する。次に、マイコン２１はインバータ回路２３からモータ２０への駆動電力の供給を停止することによりモータ２０を停止させる（ステップ８２）。この際、モータ２０に対して電気的な制動を行うように制御しても良い。次にマイコン２１は、作業者がトリガ１２ａを開放して“トリガＯＮ”の状態が解除されたか、又は、ＬＥＤ２９を点灯させる所定時間（例えば２秒）が経過したかを判定する（ステップ８３）。所定時間経過前にトリガＯＮの状態が維持されている場合はそのまま待機し、トリガ１２ａの引き動作が解除されてトリガＯＦＦの状態になったか、又は、所定時間が経過したらマイコン２１はＬＥＤ２９を消灯させて自動停止処理を終了する（ステップ８４）。

本実施例では以上のように制御することによって、正常切断終了時には切断完了後に速やかにモータ２０の電流を停止させることができ、異常発生時には直ちにモータ２０の電流を停止させることができるので、従来技術のように運転中に帯鋸が折損した時や帯鋸がはずれた時、また、切断作業が終了した時に運転を継続してしまう事態を効果的に回避できる。さらに、電流監視によって作業終了を判断しているので、新たなセンサを組み込む必要が無く、コスト上昇を大幅に抑制しつつ自動停止処理を行う事ができる。次に、図９〜図１１を用いて本実施例のモータ２０に流れる電流値の推移を説明する。

図９はバンドソー１を用いて鉄パイプ等の切断作業を行う際のモータ電流の大きさを示す図である。縦軸は電流値（単位Ａ）であり、横軸は時間経過（単位ｓｅｃ．）であり、ここでは速度調整ダイヤル１６が“３”の時の状態を示している。時刻ｔ_０において作業者がトリガ１２ａを引くことよりモータ２０が始動すると、モータ２０には矢印９１ａのような大きな起動電流が流れ、その後矢印９１ｂのように低下して低い電流値（無負荷電流値Ｉ_０）で落ち着く。時刻ｔ_２において作業者が切断を開始すると被切断材から受ける切断抵抗から徐々に電流値９１が増加し、切断中は矢印９１ｃのようにおおよそ２０〜３０Ａの範囲内で推移し、時刻ｔ_３付近において切断が終了する。電流値９１は矢印９１ｄのように急激に低下し、矢印９１ｅの時点、即ち時刻ｔ_４において第一の電流閾値にまで低下し、時刻ｔ_５にて無負荷電流値Ｉ_０まで下がり、そこで安定する。ここでマイコン２１は、第一の電流閾値にまで低下した時刻ｔ_４において時間Ｔ１のカウントを開始し、Ｔ１が所定の値（例えば２秒）に到達した時刻ｔ_６においてモータ２０への電力供給を停止してモータ２０の回転を停止させる。モータ２０が停止したら作業者はトリガ１２ａを離して切断作業を終了する。尚、マイコン２１がモータ２０を自動的に停止させる前（時刻ｔ_４〜ｔ_６の間）に作業者がトリガ１２ａを離すことによりモータ２０を停止させるようにしても良い。このようにマイコン２１がモータ電流を監視することによって切断作業の終了時に、作業者がトリガ１２ａを戻さなくても運転を自動停止させるようにした。尚、時刻ｔ_０直後のモータ２０の始動時において電流値９１は起動電流のため瞬間的に増大するので、時刻ｔ_０から所定時間Ｔ_ｄだけ電流値９１の測定を行わないか、あるいは測定してもその結果を用いないようにした。時間Ｔ_ｄの長さはモータ２０や帯鋸１０等の特性によって適宜設定すれば良く、ここではｔ_ｄ＝０．２５秒とした。時刻ｔ_１〜時刻ｔ_２の電流値９１及び時刻ｔ_５〜時刻ｔ_６の電流値９１は、切断作業を開始する前と終了した後の状態であり、いわゆる“無負荷電流値Ｉ_０”であって、帯鋸１０が付いた状態で切断をせずに空転させたときのモータ電流の大きさである。この無負荷電流値Ｉ_０だけでなく、時刻ｔ_２〜時刻ｔ_３の間のいわゆる“切断時電流値”は、速度調整ダイヤル１６によって設定された回転速度に応じて変化するものであるので注意されたい。

図１０はバンドソー１を用いて鉄パイプ等の切断作業を行う際のモータ電流の大きさを示す図であって、切断時に帯鋸１０が破断した際の電流値９３を示す図である。時刻ｔ_０にから時刻ｔ_２までの流れは図９と同じである。切断作業中に時刻ｔ_３付近で帯鋸１０が破断してしまうと、矢印９３ｄのように電流値９３が急激に低下する。そして矢印９３ｅのように時刻ｔ_４の直前で第一の閾値付近となり、時刻ｔ_４にて矢印９３ｆで示すように第二の閾値以下まで低下する。ここでマイコン２１は、第一の電流閾値まで低下した時から時間Ｔ１のカウントを開始し、第二の電流閾値まで低下した時から時間Ｔ２のカウントを開始し、これらのカウントのいずれかが所定値に届いたら、モータ２０への電力供給を停止してモータ２０の回転を停止させる。ここでは、第二の電流閾値まで低下した時刻ｔ_４から時刻ｔ_５までに時間Ｔ２が先に経過するので、時刻ｔ_５にてモータ２０の回転が停止する。以上のように制御することによって、マイコン２１は切断作業の正常終了時だけで無く、切断時に帯鋸１０が破断した際にもモータ２０の回転を速やかに停止させることができる。

図１１はバンドソー１を用いて鉄パイプ等の切断作業を行う際のモータ電流の大きさを示す図であって、切断時に帯鋸１０が鋸車から外れたり異物を挟み込んだりした際の電流値９６を示す図である。時刻ｔ_０にから時刻ｔ_２までの流れは図９、図１０と同じである。切断作業中に時刻ｔ_３付近で帯鋸１０が急に鋸車から外れると、矢印９６ｄのように電流値９６が急激に低下する。そして時刻ｔ_３と時刻ｔ_４の間くらいで第一の閾値付近となり、時刻ｔ_４で一旦第二の閾値以下まで低下する。ここでマイコン２１は、第一の電流閾値まで低下した時から時間Ｔ１のカウントを開始し、第二の電流閾値まで低下した時から時間Ｔ二のカウントを開始する。時刻ｔ_４経過後に電流値９６は再び第二の電流閾値以上に上昇して、第一の電流閾値と第二の電流閾値の間くらいになるが、電流値９６が第一の電流閾値にならない限り時間Ｔ２のカウントは遮断されないように構成しても良い。このようにすれば、時刻ｔ_４から時間Ｔ２が経過した時刻ｔ_５においてマイコン２１はモータ２０の回転を速やかに停止させることができる。尚、電流値９６が第一の電流閾値にならない限り時間Ｔ２のカウントは遮断されないようにする方法だけでなく他の方法でカウントするようにしても良い。例えば、時間Ｔ１、Ｔ２を閾値以下の継続時間でカウントするので無く、電流値のサンプリング周期に対応した検出回数にて設定して、第一又は第二の電流閾値以下の検出回数の累積値が所定サンプリング回数分に到達したらマイコン２１がモータ２０の回転を速やかに停止させるように構成しても良い。このように構成すればノイズの影響による測定誤差を除去することができる。

本実施例によれば、切断作業が終了して切断作業してない時にはマイコン２１がモータ２０の回転を自動的に停止するように構成したので電力消費量を抑えることができる。この効果は、電源がバッテリを用いるコードレス式のバンドソーの場合に大きく、１つのバッテリによる作業回数、作業時間を向上させることができる。また、切断作業終了後の無駄な帯鋸回転が削減されるので、特に小径の鋸車を用いる小型のバンドソーにおいては、帯鋸の寿命を効果的に向上させることができる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、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。例えば上述の実施例では携帯型のバンドソーについて説明したが、携帯できないバンドソーであっても同様に適用できる。また、電流値を検出してモータ２０を停止させる自動停止処理においては、無負荷電流値Ｉ_０や、それ以下の電流値を検出するようにしたが、それだけでなく切断作業中に電流値Ｉが過大になった状態を検出して、モータ２０の停止制御を行う過負荷時の自動停止制御と併用しても良い。また、電流閾値は、モータ２０の回転開始後や回転停止直前に計測された無負荷電流値Ｉ_０に基づいて更新されるように構成したが、無負荷電流値Ｉ_０を更新せずに予め格納されている値のみを使用するような構成としても良い。

１バンドソー２駆動鋸車
３従動鋸車４（第一の）鋸車ベース
５（第二の）鋸車ベース５ａ長穴
６ハウジング７、８帯鋸ガイド
９開口部１０帯鋸
１１ガイドプレート１２トリガスイッチ
１２ａトリガ１３ハンドル部
１４オンロックボタン１５補助ハンドル
１６速度調整ダイヤル１７鋸車カバー
１８電源コード１９照明装置
２０モータ２０ａステータ
２０ｂロータ２１マイコン
２２ゲートドライバ２３インバータ回路
２４電流検出器２４ａシャント抵抗
２４ｂ差動増幅器２５ライトスイッチ
２６ａ〜２６ｃ位置検出素子２８ＬＥＤドライバ
２９ＬＥＤ３０テンションレバー
３１、３２回転軸３２ａ偏心カム
３３カム部材３４スプリング
３５基台３６ボルト
４０直流源５１、５２電流値
９１、９３、９６電流値１０１定置式スタンド
１０２ベース１０３延長ベース
１０４車輪１０５揺動軸
１０６スプリング１０７ヒンジ
１０８装着部１０９ネジ
１１０固定バイス１１１可動バイス
１１２ネジ１１３ノブ
１１４クラッチ
Ｉ_０無負荷電流値
Ｔｄディレイタイム
Ｔ１第一の電流閾値を下回ってからモータ２０を停止させるまでの時間
Ｔ２第二の電流閾値を下回ってからモータ２０を停止させるまでの時間

Claims

第一及び第二の鋸車と、前記第一の鋸車を回転させるモータと、該第一及び第二の鋸車を回転可能に支持する第一及び第二の鋸車ベースと、前記第一及び第二の鋸車の外周間に張架された帯鋸と、前記モータの回転を制御する制御部を有するバンドソーにおいて、
前記制御部は、作業時の前記モータの電流を検出し、作業が終了して前記モータの電流が無負荷状態に対応する第一の電流閾値以下になった場合には、前記モータの回転を停止させることを特徴とするバンドソー。
前記第一の電流閾値は無負荷時に計測された電流値に所定の値を加えて算出することを特徴とする請求項１に記載のバンドソー。
前記制御部は前記第一の電流閾値の値を予めメモリに格納しておき、検出された電流値Ｉと比較することを特徴とする請求項１に記載のバンドソー。
前記第一の電流閾値は、前記モータの回転開始後に計測された無負荷電流値Ｉ_０に基づいて更新されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバンドソー。
前記モータの回転速度を変更するための速度変更手段を設け、前記第一の電流閾値は前記モータの回転速度に合わせて設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバンドソー。
前記モータの回転が開始して前記モータの電流が前記第一の電流閾値を越えた後に、前記モータの電流が前記第一の電流閾値以下になったか否かの判定を開始することを特徴とする請求項４又は５に記載のバンドソー。
前記制御部は、前記モータの電流が前記第一の電流閾値以下の状態が所定時間Ｔ１以上継続したら前記モータの回転を停止させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のバンドソー。
前記制御部が前記第一の電流閾値に基づいて前記モータの回転を停止させる自動停止モードを、作動させるか又は非作動にするかを切り替えるモード切替スイッチを設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のバンドソー。
第一及び第二の鋸車と、前記第一の鋸車を回転させるモータと、該第一及び第二の鋸車をハウジングの両端に回転可能に支持する第一及び第二の鋸車ベースと、前記第一及び第二の鋸車の外周間に張架された帯鋸と、前記帯鋸に所定の張力を保持するように前記第二の鋸車を前記第一の鋸車から離れる方向に付勢する弾性部材と、前記モータの回転を制御する制御部を有するバンドソーにおいて、
前記制御部は、前記モータの電流を監視し、前記モータの電流が、前記帯鋸が正常に張架されている際の無負荷電流値Ｉ_０よりも低い第二の電流閾値以下になった場合に前記モータの回転を停止させることを特徴とするバンドソー。
前記制御部は、前記モータの電流が第二の電流閾値以下の状態が所定時間Ｔ２以上継続したら前記モータの回転を停止させることを特徴とする請求項９に記載のバンドソー。