JP2019107717A - Electric tool - Google Patents

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裕紀 坂井
Hiroki Sakai
裕紀 坂井
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Abstract

To provide an electric tool which can realize falling suppression of a tip tool and quick stop of the tip tool with a good balance.SOLUTION: An electric tool comprising: a motor 6; a tip tool which is rotated by the motor 6; rotation detection means which detects a rotation number of the tip tool; a control part 50 which controls rotation of the motor 6; and an operation switch 5 for instructing drive and stop of the motor 6. The control part 50 applies a brake force to the motor 6 when the operation switch 5 is so operated as to stop the motor 6, gradually reduces the brake force according to a lapse of time after reduction of the rotation number of the tip tool or start of application of the brake force, and controls the brake force so that the rotation number of the tip tool is linearly reduced in association with the lapse of time.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、制動機能を有するグラインダ等の電動工具に関する。   The present invention relates to a power tool such as a grinder having a braking function.

従来から、グラインダ等の電動工具において、トリガ等の操作スイッチがオフされると自動的に制動を行う(ブレーキをかける)ものが知られている。下記特許文献1は、グラインダにおいて、取り付けた先端工具の慣性モーメントが大きいほど制動力を小さく設定することを開示する。これによれば、先端工具の慣性モーメントによらず一定の制動を行う構成と比較して、慣性モーメントの大きい先端工具を取り付けている場合に、制動時に使用者に大きな反動が加わることを抑制することができる。また、取り付けた先端工具の慣性モーメントに合わせた制動力を設定するため、先端工具をスピンドルに固定するホイルナット(ロックナット)の制動時における緩みを抑制できる。   2. Description of the Related Art Conventionally, among power tools such as grinders, one that automatically performs braking (braking) when an operation switch such as a trigger is turned off is known. Patent Document 1 below discloses setting, in the grinder, the braking force to be smaller as the moment of inertia of the attached tip tool is larger. According to this, compared with the configuration in which constant braking is performed regardless of the moment of inertia of the tip tool, when the tip tool having a large moment of inertia is attached, it is suppressed that a large reaction is applied to the user at the time of braking be able to. Further, since the braking force is set in accordance with the inertia moment of the attached tip tool, it is possible to suppress the loosening of the wheel nut (lock nut) for fixing the tip tool to the spindle at the time of braking.

国際公開第2016/084553号International Publication No. 2016/084553

先端工具の慣性モーメントが同じであれば、制動時にホイルナットを緩めようとする力は、先端工具の回転数の減少速度によって決まる。制動開始から先端工具の停止までの期間において同じ制動力を与えた場合、先端工具が停止する直前に回転数の減少速度が最大となり、ホイルナットを緩めようとする力も最大となる。このため、先端工具が停止する直前にホイルナットが外れ、先端工具が脱落しやすくなる。一方、停止直前に先端工具が脱落しないように制動力を設定すると、先端工具を迅速に止めることができない。   If the moment of inertia of the tip tool is the same, the force to loosen the wheel nut at the time of braking depends on the rate of decrease of the number of turns of the tip tool. If the same braking force is applied during the period from the start of braking to the stop of the tip tool, the reduction speed of the rotational speed becomes maximum immediately before the tip tool stops, and the force to loosen the wheel nut also becomes maximum. Therefore, the foil nut is detached immediately before the tip tool is stopped, and the tip tool is easily dropped. On the other hand, if the braking force is set so that the tip tool does not fall off immediately before stopping, the tip tool can not be stopped quickly.

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、先端工具の脱落抑制と先端工具の迅速な停止をバランス良く実現可能な電動工具を提供することにある。   The present invention has been made in recognition of such a situation, and an object thereof is to provide a power tool which can realize well-balanced prevention of tip tool dropout and quick stop of the tip tool.

本発明のある態様は、電動工具である。この電動工具は、
モータと、
前記モータによって回転する先端工具と、
前記先端工具の回転数を検出する回転検出手段と、
前記モータの回転を制御する制御部と、
前記モータの駆動、停止を指示するための操作部と、を備え、
前記制御部は、前記モータを停止するように前記操作部が操作された場合に、前記モータに制動力を与えるとともに、前記先端工具の回転数の低下又は制動力を与え始めてからの時間の経過に応じて制動力を徐々に小さくする制御を実行する。
One aspect of the present invention is a power tool. This power tool is
Motor,
A tip tool rotated by the motor;
Rotation detecting means for detecting the number of rotations of the tip tool;
A control unit that controls the rotation of the motor;
And an operation unit for instructing to drive or stop the motor.
When the operation unit is operated to stop the motor, the control unit applies a braking force to the motor, and a lapse of time since the rotational speed of the tip tool starts to decrease or the braking force starts to be applied. Control to gradually reduce the braking force according to

前記制御部は、制動力を与え始めてから前記先端工具が停止するまでの期間の少なくとも一部において、前記先端工具の回転数が時間の経過と共に直線的に低下するように前記制動力を制御してもよい。   The control unit controls the braking force so that the number of rotations of the tip tool linearly decreases with time in at least a part of a period from when the application of the braking force is started to when the tip tool is stopped. May be

前記回転検出手段は、前記モータの回転子の回転位置を検出する位置センサを含んでもよい。   The rotation detection means may include a position sensor that detects a rotational position of a rotor of the motor.

前記モータは、ブラシレスモータであり、
前記モータに電流を供給する、複数のスイッチング素子を含むインバータ回路を備え、
前記制御部は、前記インバータ回路を制御することで前記モータに電気制動力を与え、前記インバータ回路の所定のスイッチング素子のオン期間のデューティ比を制御することで前記電気制動力を制御してもよい。
The motor is a brushless motor,
An inverter circuit including a plurality of switching elements for supplying current to the motor;
The control unit applies an electric braking force to the motor by controlling the inverter circuit, and controls the electric braking force by controlling a duty ratio of a predetermined switching element of the inverter circuit. Good.

前記モータの回転子の回転を減速する減速部と、
前記減速部に接続され、前記回転子の回転軸と略直交する方向に伸びるスピンドルと、を備え、
前記先端工具は、前記スピンドルに取り付けられてもよい。
A decelerating portion for decelerating rotation of a rotor of the motor;
A spindle connected to the speed reducing portion and extending in a direction substantially orthogonal to the rotation axis of the rotor;
The tip tool may be attached to the spindle.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It is to be noted that arbitrary combinations of the above-described components, and those obtained by converting the expression of the present invention among methods, systems, and the like are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、先端工具の脱落抑制と先端工具の迅速な停止をバランス良く実現可能な電動工具を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an electric power tool capable of achieving well-balanced control of falling off of the tip tool and quick stop of the tip tool.

本発明の実施の形態に係るグラインダ1の、操作スイッチ5がオフの状態の側断面図。The side sectional view of the state where operation switch 5 is OFF of grinder 1 concerning an embodiment of the invention. グラインダ1の、操作スイッチ5がオンの状態の側断面図。The sectional side view in the state where operation switch 5 of grinder 1 is ON. 図3(A)は、図3(B)のA−A断面図。図3(B)は、図1のコントローラボックス40をB方向から見た矢視図。FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. FIG. 3B is an arrow view of the controller box 40 of FIG. 1 viewed from the B direction. ギヤケース4及びパッキングランド11に対して砥石10、ホイルワッシャ14、ホイルナット15及びスピンドル20を分解した状態の前方から見た斜視図。FIG. 3 is a perspective view of the gear case 4 and the packing land 11 as viewed from the front of the wheel 10, the wheel washer 14, the wheel nut 15, and the spindle 20 in a disassembled state with respect to the gear case 4 and the packing land 11; グラインダ1の制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram of a grinder 1; グラインダ1の制御フローチャート。A control flow chart of grinder 1. 図6に示すブレーキ制御を行った場合のモータ6の回転数の理想的な(目標とする)時間変化を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing an ideal (targeted) time change of the rotational speed of the motor 6 when the brake control shown in FIG. 6 is performed. 比較例に関し、デューティ比を一定とするブレーキ制御を行った場合のモータ6の回転数の時間変化の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the time change of the number of rotations of motor 6 at the time of performing brake control which makes a duty ratio fixed regarding a comparative example.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component shown by each drawing, a member, a process, etc., and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably. In addition, the embodiments do not limit the invention, and are merely examples, and all the features described in the embodiments and the combination thereof are not necessarily essential to the invention.

図1〜図4を参照し、本発明の実施の形態に係る電動工具としてのグラインダ1の機械的構成を説明する。グラインダ1は、先端工具(回転具)としての砥石10を備え、コンクリートや石材などの表面を平坦にする研削作業などに用いられる。なお、先端工具としては、円板状の研磨用砥石や切断用砥石の他に、円板状のブラシやカッター等も取付け可能である。グラインダ1は、ハウジング3(例えば樹脂製)と、ギヤケース4と、を備える。   The mechanical configuration of the grinder 1 as an electric tool according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The grinder 1 includes a grindstone 10 as a tip tool (rotary tool), and is used for a grinding operation or the like to flatten the surface of concrete, stone or the like. In addition to the disc-shaped grinding stone and the cutting stone, a disc-shaped brush, a cutter, and the like can be attached as the tip tool. The grinder 1 includes a housing 3 (for example, made of resin) and a gear case 4.

ハウジング3は、全体として略円筒形状を成しており、ハウジング3の内部には、原動機としてのモータ(電動モータ)6が収容されている。モータ6は、ハウジング3の後端から引き出された電源コード7を介して商用電源等の外部交流電源に接続される。モータ6の出力軸6aの前端部には、第1ベベルギヤ21が設けられる。ハウジング3には、モータ6の駆動、停止を指示するための操作部としての操作スイッチ(トリガスイッチ)5が設けられる。操作スイッチ5は、スプリング5cによって後方(オフになる方向)に付勢されているが、操作スイッチ5を前方にスライドさせて図2に示すように係止凸部5aをハウジング3の係止凹部3aに引っ掛けることで、操作スイッチ5をオン状態に係止できる。   The housing 3 has a generally cylindrical shape as a whole, and a motor (electric motor) 6 as a prime mover is accommodated in the housing 3. The motor 6 is connected to an external AC power source such as a commercial power source through a power cord 7 drawn from the rear end of the housing 3. A first bevel gear 21 is provided at the front end of the output shaft 6 a of the motor 6. The housing 3 is provided with an operation switch (trigger switch) 5 as an operation unit for instructing the drive and stop of the motor 6. The operation switch 5 is urged rearward (in the direction to be turned off) by the spring 5c. However, the operation switch 5 is slid forward so that the engagement convex portion 5a is engaged with the engagement concave portion of the housing 3 as shown in FIG. The operation switch 5 can be locked in the on state by hooking it to 3a.

ギヤケース4は、例えばアルミ合金等の金属製であり、ハウジング3の前端部に取り付けられる。ギヤケース4の開口部は、蓋部材としてのパッキングランド11によって塞がれる。パッキングランド11は、ギヤケース4に対して例えばネジ止め等により固定される。パッキングランド11は、後述のホイルガード30を保持する保持部材となる。ギヤケース4の内部には、2つの軸受(ニードルベアリング12及びボールベアリング13)が設けられ、これら軸受によってスピンドル20が回転自在に保持される。スピンドル20は、モータ6の出力軸6aと直交し、その一端はパッキングランド11を貫通して外部に突出する。一方、ギヤケース4内に位置するスピンドル20の他端には、モータ6の出力軸6aに取り付けられた第1ベベルギヤ21と噛み合う第2ベベルギヤ22が設けられる(取り付けられる)。モータ6の回転は、第1ベベルギヤ21及び第2ベベルギヤ22によって回転方向が90度変換されるとともに、回転速度が所定の減速比で減速されてスピンドル20に伝達される。すなわち、スピンドル20はモータ6によって回転駆動される。   The gear case 4 is made of metal such as aluminum alloy, for example, and is attached to the front end of the housing 3. The opening of the gear case 4 is closed by a packing land 11 as a lid member. The packing land 11 is fixed to the gear case 4 by, for example, screwing. The packing land 11 serves as a holding member for holding a foil guard 30 described later. Two bearings (a needle bearing 12 and a ball bearing 13) are provided inside the gear case 4, and the spindle 20 is rotatably held by these bearings. The spindle 20 is orthogonal to the output shaft 6 a of the motor 6, and one end thereof penetrates the packing land 11 and protrudes to the outside. On the other hand, at the other end of the spindle 20 located in the gear case 4, a second bevel gear 22 meshing with the first bevel gear 21 attached to the output shaft 6 a of the motor 6 is provided (attached). The rotation direction of the motor 6 is converted by 90 degrees by the first bevel gear 21 and the second bevel gear 22, and the rotational speed is reduced at a predetermined reduction ratio and transmitted to the spindle 20. That is, the spindle 20 is rotationally driven by the motor 6.

砥石10は、ホイルワッシャ14及びホイルナット(ロックナット)15によってスピンドル20に固定され、スピンドル20と一体的に回転する。ハウジング3に設けられた操作スイッチ5が操作されると、モータ6に電力が供給され、モータ6の出力軸6aが回転する。すると、第1ベベルギヤ21及び第2ベベルギヤ22を介して出力軸6aに連結されているスピンドル20が回転し、スピンドル20に固定された砥石10が回転する。パッキングランド11には、砥石10の外周の少なくとも1/2以上を覆うホイルガード30が取り付けられる。ホイルガード30は、作業中にその回動位置が変化しないように回り止めされるとともに、回り止めを解除すれば作業内容に合わせて回動位置を変更できるようになっている。   The grinding wheel 10 is fixed to the spindle 20 by a wheel washer 14 and a wheel nut (lock nut) 15, and rotates integrally with the spindle 20. When the operation switch 5 provided in the housing 3 is operated, the electric power is supplied to the motor 6, and the output shaft 6a of the motor 6 is rotated. Then, the spindle 20 connected to the output shaft 6 a via the first bevel gear 21 and the second bevel gear 22 rotates, and the grindstone 10 fixed to the spindle 20 rotates. A foil guard 30 is attached to the packing land 11 to cover at least half or more of the outer circumference of the grindstone 10. The wheel guard 30 is prevented from rotating so that its rotational position does not change during operation, and the rotational position can be changed according to the work content by releasing the rotation prevention.

モータ6は、本実施の形態ではブラシレスモータであり、出力軸6aの周囲に出力軸6aと一体に回転する磁性体からなるロータコア6bが設けられる。ロータコア6bには、複数の(例えば4つの)ロータマグネット6cが挿入保持される。ロータコア6bの周囲には、ステータコア6dが設けられる(ハウジング3に固定される)。ステータコア6dには、インシュレータ6fを介してステータコイル6eが設けられる。   The motor 6 is a brushless motor in the present embodiment, and a rotor core 6b made of a magnetic material that rotates integrally with the output shaft 6a is provided around the output shaft 6a. A plurality of (for example, four) rotor magnets 6c are inserted and held in the rotor core 6b. A stator core 6d is provided (fixed to the housing 3) around the rotor core 6b. A stator coil 6e is provided on the stator core 6d via an insulator 6f.

ハウジング3内において、モータ6の後方には、コントローラボックス40が設けられる。コントローラボックス40には、メイン基板41、センサ基板44、及びスイッチ基板46が収容され、図3(A),(B)に示すようにウレタン48が充填される。メイン基板41には、ダイオードブリッジ42やインバータ回路43、図5に示すコントローラ54等が設けられる。センサ基板44は、モータ6の出力軸6aの後端部に設けられたセンサマグネット8と対向する。センサ基板44の、センサマグネット8との対向面には、位置センサとしての3つのホールIC(磁気センサ)45が例えば60°間隔で設けられる。センサマグネット8の発生する磁界をホールIC45で検出することで、モータ6の回転位置(回転子位置)を検出することができる。スイッチ基板46は、操作スイッチ5の操作に連動してスライドするスライドバー5bの先端部に設けられたスイッチマグネット5dと対向する。スイッチ基板46の、スイッチマグネット5dとの対向面には、2つのホールIC(磁気センサ)47が設けられる。スイッチマグネット5dは、操作スイッチ5のオンオフに応じていずれかのホールIC47と正対する。   In the housing 3, behind the motor 6, a controller box 40 is provided. The main board 41, the sensor board 44, and the switch board 46 are accommodated in the controller box 40, and urethane 48 is filled as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). On the main substrate 41, a diode bridge 42, an inverter circuit 43, a controller 54 shown in FIG. 5 and the like are provided. The sensor substrate 44 faces the sensor magnet 8 provided at the rear end of the output shaft 6 a of the motor 6. Three Hall ICs (magnetic sensors) 45 as position sensors are provided, for example, at intervals of 60 ° on the surface of the sensor substrate 44 facing the sensor magnet 8. The rotational position (rotor position) of the motor 6 can be detected by detecting the magnetic field generated by the sensor magnet 8 with the Hall IC 45. The switch substrate 46 faces the switch magnet 5 d provided at the tip of the slide bar 5 b that slides in conjunction with the operation of the operation switch 5. Two Hall ICs (magnetic sensors) 47 are provided on the surface of the switch substrate 46 facing the switch magnet 5 d. The switch magnet 5 d faces one of the Hall ICs 47 in accordance with the on / off of the operation switch 5.

図5は、グラインダ1の制御ブロック図である。交流電源51には、ノイズ対策用のフィルタ回路52を介してダイオードブリッジ42が接続される。ダイオードブリッジ42の出力端子には、力率改善回路53を介してインバータ回路43が設けられる。力率改善回路53は、例えばMOSFETからなるトランジスタTrと、トランジスタTrのゲートにPWM制御信号を出力するゲートドライバIC53aとを含み、インバータ回路43の各スイッチング素子で発生する高調波電流を制限値以下に抑える働きを持つ。インバータ回路43は、例えばMOSFETからなるスイッチング素子Tr1〜Tr6を三相ブリッジ接続したものであり、モータ6に駆動電流を供給する。検出抵抗Rsは、モータ6に流れる電流を電圧に変換する。   FIG. 5 is a control block diagram of the grinder 1. The diode bridge 42 is connected to the AC power supply 51 via the noise reduction filter circuit 52. An inverter circuit 43 is provided at the output terminal of the diode bridge 42 via a power factor correction circuit 53. The power factor correction circuit 53 includes, for example, a transistor Tr, which is a MOSFET, and a gate driver IC 53a that outputs a PWM control signal to the gate of the transistor Tr. Work to reduce The inverter circuit 43 is, for example, a three-phase bridge connection of switching elements Tr1 to Tr6 formed of MOSFETs, and supplies a drive current to the motor 6. The detection resistor Rs converts the current flowing through the motor 6 into a voltage.

図5において、操作スイッチ検出回路55は、図1のスイッチ基板46に搭載された2つのホールIC47であり、操作スイッチ5の位置(オンオフ)に応じたスイッチ操作検出信号をコントローラ54に送信する。コントローラ54は、スイッチ操作検出信号により操作スイッチ5がオンになったことを検出すると、通電ランプ61を点灯する。モータ電流検出回路56は、検出抵抗Rsの端子電圧に基づいてモータ6に流れる電流を特定し、モータ電流検出信号をコントローラ54に送信する。制御信号出力回路(ゲートドライバIC)57は、コントローラ54の制御に従い、インバータ回路43を構成する各スイッチング素子のゲートにPWM信号等の駆動信号を印加する。   In FIG. 5, the operation switch detection circuit 55 is the two Hall ICs 47 mounted on the switch substrate 46 of FIG. 1, and transmits to the controller 54 a switch operation detection signal according to the position (on / off) of the operation switch 5. When the controller 54 detects that the operation switch 5 is turned on based on the switch operation detection signal, the controller 54 turns on the power supply lamp 61. The motor current detection circuit 56 identifies the current flowing through the motor 6 based on the terminal voltage of the detection resistor Rs, and transmits a motor current detection signal to the controller 54. The control signal output circuit (gate driver IC) 57 applies a drive signal such as a PWM signal to the gate of each switching element forming the inverter circuit 43 according to the control of the controller 54.

回転子位置検出回路58は、ホールIC45の出力信号に基づいてモータ6の回転子の回転位置を検出し、回転子位置検出信号をコントローラ54及びモータ回転数検出回路59に送信する。モータ回転数検出回路59は、回転子位置検出回路58からの回転子位置検出信号に基づいてモータ6の回転数を検出し、モータ回転数検出信号をコントローラ54に送信する。コントローラ54は、コントローラ54は、スイッチ操作検出信号、モータ電流検出信号、回転子位置検出信号、及びモータ回転数検出信号、並びに速度設定ダイヤル62の位置に応じて制御信号出力回路57を制御し、インバータ回路43を構成する各スイッチング素子を駆動し、モータ6を回転駆動する。コントローラ54は、速度表示部63により、モータ6の回転速度を使用者に報知する。   The rotor position detection circuit 58 detects the rotational position of the rotor of the motor 6 based on the output signal of the Hall IC 45, and transmits a rotor position detection signal to the controller 54 and the motor rotation number detection circuit 59. The motor rotation number detection circuit 59 detects the rotation number of the motor 6 based on the rotor position detection signal from the rotor position detection circuit 58, and transmits a motor rotation number detection signal to the controller 54. The controller 54 controls the control signal output circuit 57 according to the switch operation detection signal, the motor current detection signal, the rotor position detection signal, the motor rotational speed detection signal, and the position of the speed setting dial 62, The respective switching elements constituting the inverter circuit 43 are driven to rotationally drive the motor 6. The controller 54 notifies the user of the rotational speed of the motor 6 by means of the speed display section 63.

グラインダ1において制動を行う場合、電気制動(電気ブレーキ)を利用することができる。具体的には、図5において、制御部50は、インバータ回路43を構成する複数のスイッチング素子のうちハイサイド側のスイッチング素子Tr1,Tr3,Tr5をオフ、ローサイド側のスイッチング素子Tr2,Tr4,Tr6の少なくとも1つをオンにすることで、電気制動を行うことができる。このときの電気制動力は、オン期間のデューティ比によって変化させることができる。オン期間のデューティ比が大きいほど制動力は大きくなる。よって、制御部50は、オン期間のデューティ比の制御により、任意の制動力を発生させることができる。   When braking is performed in the grinder 1, an electric brake (electric brake) can be used. Specifically, in FIG. 5, the control unit 50 turns off the high side switching elements Tr1, Tr3 and Tr5 among the plurality of switching elements constituting the inverter circuit 43, and switches the low side switching elements Tr2, Tr4 and Tr6. The electric braking can be performed by turning on at least one of the two. The electric braking force at this time can be changed by the duty ratio of the on period. The braking force increases as the duty ratio of the on period increases. Therefore, the control unit 50 can generate any braking force by controlling the duty ratio in the on period.

本実施の形態では、後述のように制御部50は、制動開始後にデューティ比を徐々に低下させることにより、モータ6の回転数(砥石10の回転数)が直線的に低下するように制動力を制御する。換言すれば、制御部50は、時間当たりの回転数の変化量が一定になるように制動力を制御する。なお、制御部50はモータ6の回転数を検出するが、モータ6の回転数(回転子の回転数)と砥石10の回転数は、回転子の回転を減速する減速部(減速機構)をとしての第1ベベルギヤ21及び第2ベベルギヤ22の減速比によって1対1で対応することから、制御部50は砥石10の回転数も検出していることになる。   In the present embodiment, as described later, the control unit 50 gradually reduces the duty ratio after the start of braking, so that the number of rotations of the motor 6 (the number of rotations of the grinding wheel 10) decreases linearly. Control. In other words, the control unit 50 controls the braking force so that the amount of change in the number of revolutions per hour becomes constant. Although the control unit 50 detects the number of rotations of the motor 6, the number of rotations of the motor 6 (the number of rotations of the rotor) and the number of rotations of the grinding stone 10 reduce the rotation of the rotor. Since the speed ratio of the first bevel gear 21 and the second bevel gear 22 correspond one-to-one, the control unit 50 also detects the number of revolutions of the grindstone 10.

図6は、グラインダ1の制御フローチャートである。このフローチャートは、使用者が操作スイッチ5をオンにすることよって開始される。制御部50は、操作スイッチ5がオンされるとモータ6を起動し(S1)、操作スイッチ5がオフにならない限り(S2のNO)、モータ6の駆動(回転数制御)を継続する(S3)。制御部50は、操作スイッチ5がオフになると(S2のYES)、すなわち操作スイッチ5がモータ6を停止するように操作されると、電気ブレーキを利用したブレーキ制御を開始する(S4)。具体的には、制御部50は、初期デューティ比で所定のスイッチング素子をオンオフする(PWM制御する)ブレーキ制御を行う。初期デューティ比は、実験的に定められる。制御部50は、現在のデューティ比でのブレーキ制御を所定時間Δt(例えば0.1秒)だけ継続する(S5)。なお、ステップS5は、現在のデューティ比でのブレーキ制御をモータ6の回転数がΔωだけ低下するまで継続するものであってもよい。   FIG. 6 is a control flowchart of the grinder 1. This flowchart is started by the user turning on the operation switch 5. The control unit 50 starts the motor 6 when the operation switch 5 is turned on (S1), and continues driving (rotational speed control) of the motor 6 unless the operation switch 5 is turned off (NO in S2) (S3) ). When the operation switch 5 is turned off (YES in S2), that is, when the operation switch 5 is operated to stop the motor 6, the control unit 50 starts brake control using the electric brake (S4). Specifically, the control unit 50 performs brake control to turn on / off (PWM control) a predetermined switching element with an initial duty ratio. The initial duty ratio is determined experimentally. The control unit 50 continues the brake control at the current duty ratio for a predetermined time Δt (for example, 0.1 seconds) (S5). Step S5 may continue brake control at the current duty ratio until the number of revolutions of motor 6 decreases by Δω.

その後、制御部50は、モータ6の回転数を検出すると共に(S6)、現時点での理想の回転数(目標回転数)を計算する(S7)。理想の回転数は、ブレーキ制御開始時のモータ6の回転数とブレーキ制御開始からの経過時間を基に計算できる。制御部50は、検出した回転数が0でなければ(S8のNO)、すなわちモータ6が停止していなければ、検出した回転数と計算した理想の回転数との差分に応じてブレーキ制御のデューティ比を調整する(S9)。具体的には、調整後のデューティ比をXn+1、現在のデューティ比をXn、補正係数をα、検出した回転数(角速度)をωn、理想の回転数(角速度)をω*nとして、
Xn+1=Xn+α(ωn−ω*n) …式1
を計算し、デューティ比をXn+1に変化させる。補正係数αは、正の値であり、実験的に定められる。検出した回転数が理想回転数よりも高い場合(ωn>ω*n)は、α(ωn−ω*n)は正の値となり、制御部50はブレーキ制御のデューティ比を高くして制動力を大きくすることになる。検出した回転数が理想回転数よりも低い場合(ωn<ω*n)は、α(ωn−ω*n)は負の値となり、制御部50はブレーキ制御のデューティ比を低くして制動力を小さくすることになる。以降、制御部50は、所定時間Δtが経過するごとに上記式1の計算によるデューティ比の調整を繰り返し(S5〜S9)、検出した回転数が0になると(S8のYES)、すなわちモータ6が停止すると、ブレーキ制御を停止する(S10)。
Thereafter, the control unit 50 detects the number of revolutions of the motor 6 (S6), and calculates the ideal number of revolutions (target number of revolutions) at the present time (S7). The ideal rotational speed can be calculated based on the rotational speed of the motor 6 at the start of the brake control and the elapsed time from the start of the brake control. If the detected rotational speed is not 0 (NO in S8), that is, if the motor 6 is not stopped, the control unit 50 performs the brake control according to the difference between the detected rotational speed and the calculated ideal rotational speed. The duty ratio is adjusted (S9). Specifically, the adjusted duty ratio is Xn + 1, the current duty ratio is Xn, the correction coefficient is α, the detected rotation speed (angular velocity) is ωn, and the ideal rotation speed (angular velocity) is ω * n.
X n + 1 = X n + α (ω n −ω * n) equation 1
And change the duty ratio to Xn + 1. The correction coefficient α is a positive value and is determined experimentally. When the detected number of revolutions is higher than the ideal number of revolutions (ωn> ω * n), α (ωn-ω * n) becomes a positive value, and the control unit 50 increases the duty ratio of the brake control to make the braking force Will be increased. When the detected number of revolutions is lower than the ideal number of revolutions (ωn <ω * n), α (ωn-ω * n) becomes a negative value, and the control unit 50 reduces the duty ratio of the brake control to reduce the braking force Will be reduced. Thereafter, the control unit 50 repeats the adjustment of the duty ratio according to the calculation of the equation 1 every time the predetermined time Δt elapses (S5 to S9), and when the detected rotational speed becomes 0 (YES in S8), that is, the motor 6 When is stopped, the brake control is stopped (S10).

図7は、図6に示すブレーキ制御を行った場合のモータ6の回転数の理想的な(目標とする)時間変化を示すグラフである。図8は、比較例に関し、デューティ比を一定とするブレーキ制御を行った場合のモータ6の回転数の時間変化の一例を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing an ideal (targeted) time change of the rotational speed of the motor 6 when the brake control shown in FIG. 6 is performed. FIG. 8 is a graph showing an example of a time change of the number of revolutions of the motor 6 in the case of performing the brake control in which the duty ratio is constant regarding the comparative example.

図8に示すように、デューティ比を一定とするブレーキ制御では、モータ6の回転数の低下速度が、ブレーキ制御の開始(時刻t0)からの時間の経過(モータ6の回転数の低下)に従って大きくなる。このため、砥石10が停止する直前にホイルナット15が外れ、砥石10が脱落しやすくなる。一方、停止直前に砥石10が脱落しないようにデューティ比(制動力)を設定すると、砥石10を迅速に止めることができない。   As shown in FIG. 8, in the brake control in which the duty ratio is constant, the reduction speed of the rotation speed of the motor 6 follows the passage of time (the reduction of the rotation speed of the motor 6) from the start of brake control (time t0). growing. For this reason, the foil nut 15 is removed immediately before the grinding wheel 10 stops, and the grinding wheel 10 is easily detached. On the other hand, if the duty ratio (braking force) is set so that the grindstone 10 does not fall off immediately before the stop, the grindstone 10 can not be stopped quickly.

これに対し、図7に示すように、本実施の形態によれば、ブレーキ制御におけるデューティ比を時間の経過(モータ6の回転数の低下)に応じて徐々に小さくする(制動力を徐々に小さくする)ことで、モータ6の回転数を時間の経過と共に直線的に低下させることができる。このため、モータ6の回転数低下の速度(傾き)を、ホイルナット15が外れを確実に防止できる範囲で最大とすることで、砥石10の脱落を抑制しながら砥石10を迅速に停止させることができる(砥石10の脱落抑制と砥石10の迅速な停止をバランス良く実現できる)。   On the other hand, as shown in FIG. 7, according to the present embodiment, the duty ratio in brake control is gradually reduced according to the passage of time (the reduction of the number of rotations of motor 6) (the braking force is gradually By making it smaller, the number of revolutions of the motor 6 can be decreased linearly with the passage of time. For this reason, the grinding wheel 10 is rapidly stopped while suppressing the falling off of the grinding wheel 10 by setting the speed (inclination) of the rotation speed reduction of the motor 6 to the maximum within the range where the wheel nut 15 can reliably prevent the falling off. (It is possible to achieve well-balanced prevention of falling off of the grinding wheel 10 and quick stop of the grinding wheel 10).

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。   Although the present invention has been described above by taking the embodiment as an example, it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. It is a place. The following describes the modification.

制御部50は、モータ6の減速時の回転数変化率、モータ6の加速時(起動時)の回転数変化率、あるいはモータ6の起動電流により、先端工具の慣性モーメントを導出し、先端工具の慣性モーメントに応じてブレーキ制御における初期デューティ比やモータ6の目標とする回転数低下速度、式1の補正係数αを決定してもよい。慣性モーメントを導出しない場合は、グラインダ1に装着し得る先端工具のうち最も慣性モーメントの大きなものに合わせてブレーキ制御における初期デューティ比やモータ6の目標とする回転数低下速度、式1の補正係数αを予め決めておけばよい。   The control unit 50 derives the moment of inertia of the tip tool based on the rate of change in rotational speed at the time of deceleration of the motor 6, the rate of change in rotational speed at the time of acceleration (at start) of the motor 6, or the starting current of the motor 6, The initial duty ratio in the brake control, the target rotational speed reduction speed of the motor 6, and the correction coefficient α of the equation 1 may be determined according to the moment of inertia of When the moment of inertia is not derived, the initial duty ratio in brake control, the target speed reduction speed of the motor 6 as a target of the largest moment of inertia among the tip tools that can be mounted on the grinder 1, the correction coefficient of Equation 1 It is sufficient to determine α in advance.

制御部50は、デューティ比を時間の経過に応じて徐々に小さくするブレーキ制御(モータ6の回転数を時間の経過と共に直線的に低下させるブレーキ制御)を、ブレーキ制御の開始からモータ6の停止までのブレーキ期間のうちの一部の期間のみ(例えば後半のみ)に限定して行い、他の期間は固定デューティ比でのブレーキ制御を行ってよい。この場合も、ブレーキ期間の全てにおいて固定デューティ比でのブレーキ制御を行う場合と比較すれば、砥石10の脱落抑制と砥石10の迅速な停止をバランス良く実現できる。   The control unit 50 gradually decreases the duty ratio in accordance with the passage of time (brake control in which the number of rotations of the motor 6 is linearly decreased with the passage of time), and stops the motor 6 from the start of the brake control. The braking control may be performed with a fixed duty ratio limited to a part (for example, only the second half) of the up to braking periods. Also in this case, as compared with the case where the brake control is performed at the fixed duty ratio in all of the braking period, it is possible to realize well-balanced suppression of the falling off of the grinding wheel 10 and quick stop of the grinding wheel 10.

本発明の電動工具は、グラインダに限定されず、例えば丸鋸やコンクリートカッタ、刈払機、芝刈機など、比較的慣性モーメントの大きな先端工具を取付可能な他の種類の電動工具であってもよい。また、本発明の電動工具は、外部の交流電源からの電力で動作するコード付きタイプ(AC駆動)に限定されず、電池パックの電力で動作するコードレスタイプ(DC駆動)であってもよい。   The power tool according to the present invention is not limited to a grinder, and may be, for example, a circular saw, a concrete cutter, a cutter, a lawn mower, or any other type of power tool to which a tip tool having a relatively large moment of inertia can be attached. . Further, the electric power tool according to the present invention is not limited to a corded type (AC drive) operated by power from an external AC power supply, and may be a cordless type (DC drive) operated by power of a battery pack.

1 グラインダ、3 ハウジング、3a 係止凹部、4 ギヤケース、5 操作スイッチ(トリガスイッチ)、5a 係止凸部、5b スライドバー、5c スプリング、5d スイッチマグネット、6 モータ(電動モータ)、6a 出力軸、6b ロータコア、6c ロータマグネット、6d ステータコア、6e ステータコイル、6f インシュレータ、7 電源コード、8 センサマグネット、10 砥石(先端工具)、11 パッキングランド(保持部材)、12 ニードルベアリング、13 ボールベアリング、14 ホイルワッシャ、15 ホイルナット(ロックナット)、20 スピンドル、21 第1ベベルギヤ、22 第2ベベルギヤ、30 ホイルガード、40 コントローラボックス、41 メイン基板、42 ダイオードブリッジ、43 インバータ回路、44 センサ基板、45 ホールIC(磁気センサ)、46 スイッチ基板、47 ホールIC(磁気センサ)、48 ウレタン、50 制御部、51 交流電源、52 フィルタ回路、53 力率改善回路、53a ゲートドライバIC、54 コントローラ、55 操作スイッチ検出回路、56 モータ電流検出回路、57 制御信号出力回路(ゲートドライバIC)、58 回転子位置検出回路、59 モータ回転数検出回路、61 通電ランプ、62 速度設定ダイヤル、63 速度表示部、Rs 検出抵抗 Reference Signs List 1 grinder, 3 housing, 3a locking recess, 4 gear case, 5 operation switch (trigger switch), 5a locking protrusion, 5b slide bar, 5c spring, 5d switch magnet, 6 motor (electric motor), 6a output shaft, 6b rotor core, 6c rotor magnet, 6d stator core, 6e stator coil, 6f insulator, 7 power cord, 8 sensor magnet, 10 grindstone (tip tool), 11 packing land (holding member), 12 needle bearing, 13 ball bearing, 14 foil Washer, 15 wheel nut (lock nut), 20 spindle, 21 first bevel gear, 22 second bevel gear, 30 wheel guard, 40 controller box, 41 main board, 42 diode bridge, Reference Signs List 3 inverter circuit, 44 sensor board, 45 hole IC (magnetic sensor), 46 switch board, 47 hole IC (magnetic sensor), 48 urethane, 50 control unit, 51 AC power supply, 52 filter circuit, 53 power factor improvement circuit, 53a Gate driver IC, 54 controller, 55 operation switch detection circuit, 56 motor current detection circuit, 57 control signal output circuit (gate driver IC), 58 rotor position detection circuit, 59 motor rotation number detection circuit, 61 energizing lamp, 62 speed Setting dial, 63 speed display, Rs detection resistance

Claims (5)

モータと、
前記モータによって回転する先端工具と、
前記先端工具の回転数を検出する回転検出手段と、
前記モータの回転を制御する制御部と、
前記モータの駆動、停止を指示するための操作部と、を備え、
前記制御部は、前記モータを停止するように前記操作部が操作された場合に、前記モータに制動力を与えるとともに、前記先端工具の回転数の低下又は制動力を与え始めてからの時間の経過に応じて制動力を徐々に小さくする制御を実行する、電動工具。
Motor,
A tip tool rotated by the motor;
Rotation detecting means for detecting the number of rotations of the tip tool;
A control unit that controls the rotation of the motor;
And an operation unit for instructing to drive or stop the motor.
When the operation unit is operated to stop the motor, the control unit applies a braking force to the motor, and a lapse of time since the rotational speed of the tip tool starts to decrease or the braking force starts to be applied. The electric power tool performs control to gradually reduce the braking force according to.
前記制御部は、制動力を与え始めてから前記先端工具が停止するまでの期間の少なくとも一部において、前記先端工具の回転数が時間の経過と共に直線的に低下するように前記制動力を制御する、請求項1に記載の電動工具。   The control unit controls the braking force so that the number of rotations of the tip tool linearly decreases with the passage of time during at least a part of a period from when the application of the braking force is started to when the tip tool is stopped. The power tool according to claim 1. 前記回転検出手段は、前記モータの回転子の回転位置を検出する位置センサを含む、請求項1又は2に記載の電動工具。   The power tool according to claim 1, wherein the rotation detection unit includes a position sensor that detects a rotational position of a rotor of the motor. 前記モータは、ブラシレスモータであり、
前記モータに電流を供給する、複数のスイッチング素子を含むインバータ回路を備え、
前記制御部は、前記インバータ回路を制御することで前記モータに電気制動力を与え、前記インバータ回路の所定のスイッチング素子のオン期間のデューティ比を制御することで前記電気制動力を制御する、請求項1から3のいずれか一項に記載の電動工具。
The motor is a brushless motor,
An inverter circuit including a plurality of switching elements for supplying current to the motor;
The control unit applies an electric braking force to the motor by controlling the inverter circuit, and controls the electric braking force by controlling a duty ratio of a predetermined switching element of the inverter circuit. The power tool according to any one of Items 1 to 3.
前記モータの回転子の回転を減速する減速部と、
前記減速部に接続され、前記回転子の回転軸と略直交する方向に伸びるスピンドルと、を備え、
前記先端工具は、前記スピンドルに取り付けられる、請求項1から4のいずれか一項に記載の電動工具。
A decelerating portion for decelerating rotation of a rotor of the motor;
A spindle connected to the speed reducing portion and extending in a direction substantially orthogonal to the rotation axis of the rotor;
The power tool according to any one of claims 1 to 4, wherein the tip tool is attached to the spindle.
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