JP3079937B2 - 卓上切断機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの動力伝達手段
に無端ベルトを用いた卓上切断機のモータコントロール
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すような被切断材の切断作業
で、被切断材32を反転させずに被切断材32の両側を傾斜
切断するには、切断刃物部108を左右両側に傾斜（45度
程度）自在にしなければならない。しかし、従来の卓上
切断機は、図７に示すように切断刃物部108の切断刃物
軸110のほぼ側方から水平方向にモータ111が突出してお
り、切断刃物部108をモータ111が突出した側（図７にお
いて右側）へ傾斜させたとしても、所望の傾斜角度にな
る前にモータハウジング117の端部117aがベース101上面
に当たるため、傾斜切断は不可能であった。

【０００３】従って、切断刃物部を左右両側へ傾斜自在
とした構成に、例えば、実開平５−６８６０１号公報が
ある。これは、モータの位置を切断刃物の上部へ配設
し、上下に離れたモータ軸と切断刃物軸との間に無端ベ
ルトを張り渡し、ベルト駆動で行う方法がある。また、
切断刃物部を45度程度の傾斜を可能とするためには、切
断刃物部の幅を狭くしなければならず、極力切断刃物部
の省スペース化を図らなければならない。通常、ベルト
駆動の場合、無端ベルトはモータの最大トルクが伝達で
きる程度の幅を持たせているが、上記した問題により、
無端ベルトは被切断材を切断する際に必要なトルクを伝
達する必要最小限の幅でしかなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した無端ベルトの
幅では、伝達トルクの限界が低いため、この限度を超え
るとモータ軸と無端ベルト間、切断刃物軸と無端ベルト
間でスリップが発生する。特にモータ起動時の加速トル
ク、急停止時の減速トルクおよび切断中における過負荷
時の負荷トルクが無端ベルトの許容伝達トルクを超える
とスリップが生じ、モータ軸と無端ベルト間、切断刃物
軸と無端ベルト間の摩擦で無端ベルトが早期摩耗を起こ
していた。加えて、前記した急停止はブレーキ装置で行
い、切断刃物の惰性回転を防いでおり、この急停止を繰
り返し行うと、無端ベルトの著しい早期摩耗を招き、す
ぐに無端ベルトを交換しなければならなかった。

【０００５】また、卓上切断機は手で切断刃物部を押し
下げて被切断材に切込みを与えているので、作業者の押
し下げる力加減によっては、切断中、切断刃物の回転数
が急激に変動する場合がある。急な回転数の変動は、切
断刃物に振動を発生させ、図９に示すような被切断材32
の切断面32aに切断量の段差、即ち一般的にいわれるソ
ーマーク33が生じ、切断面32aの仕上げを悪くしてい
た。このため、作業者は切断刃物軸の回転数が急激に変
化しないよう切断刃物部の押し下げ加減に気を配りなが
ら切断しなければならなかった。

【０００６】また、切断刃物の無負荷時の回転は、切断
時に適した回転数とするために高めの回転数に設定され
ており、切断刃物による騒音が大きい。

【０００７】さらに、切断刃物に円板状のものを使用す
ると、円板の平面度、機械本体の振動等の原因により被
切断材に切込みを入れる前の無負荷回転数と被切断材切
断時の実負荷回転数との間で、切断刃物の面振れによる
共振現象が発生する。この状態で切断作業を行うと、切
断面に前記ソーマークが発生していた。

【０００８】以上のような問題により、無端ベルトのス
リップを防止するには、無端ベルトの許容伝達トルクを
超えないようモータの回転を制御し、切断刃物の回転を
適正な回転数にする必要がある。

【０００９】従来、モータの回転制御として、例えば、
特開昭６１−１０９９１号公報や特開昭６１−１８０５
９３号公報に開示されているものがある。特開昭６１−
１０９９１号は、モータの回転数と最大トルクを個別に
調整自在にしたもので、特開昭６１−１８０５９３号
は、正逆を行うモータで、モータの回転数と負荷電流を
検出し、モータの回転数を一定にするとともに、モータ
負荷電流を調整する調整装置で、回転数を調整するよう
にしたものである。ここにおいては、ドリル等の電動工
具に利用したもので、この制御はいずれも加工時の負荷
だけに限定されるものであった。

【００１０】従って、モータの動力伝達手段に無端ベル
トを用いることは周知であるが、モータ起動から切断、
停止までの全工程に渡って無端ベルトの許容伝達トルク
に対応したモータのトルク及び回転数、並びに切断刃物
の共振を防止する回転数に制御するものはなかった。

【００１１】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
をなくし、モータ起動から、切断、停止までの全工程で
無端ベルトの許容伝達トルクを超えないようモータを制
御し、無端ベルトのスリップを防止することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、動力伝達手段に無端ベルトを用い、
モータ起動時にモータの回転を緩やかに立上げ加速時の
トルクを制御するソフトスタート手段を設け、前記モー
タ又は切断刃物どちらか一方の回転数を検出する回転数
検出手段と、前記モータの負荷電流を検出する負荷電流
検出手段を設け、前記モータ起動中、前記回転数検出手
段の信号と前記負荷電流検出手段の信号を受け、前記無
端ベルトの許容回転数と許容伝達トルクを超えないよう
前記モータの回転数とトルクを制御するモータコントロ
ール手段を設け、前記モータの電源を遮断したとき前記
無端ベルトの許容伝達トルクを超えない減速トルクでモ
ータの回転を停止させるブレーキ手段を設け、モータの
回転数、トルクを関連的に制御するようにしたものであ
る。

【００１３】

【作用】上記のように構成することで、モータ起動時、
ソフトスタート手段でモータの回転を緩やかに立上げ、
モータ軸と無端ベルト間、切断刃物軸と無端ベルト間で
スリップしないよう切断刃物に動力を伝達し、次に、回
転数検出手段で検出したモータの回転数の信号をモータ
コントロール手段にフィードバックさせ、モータコント
ロール手段によりあらかじめ設定した回転数にモータの
回転数を制御する。

【００１４】また、モータの負荷電流検出手段により負
荷電流を検出しているので、被切断材の切断中にモータ
負荷が無端ベルトの許容伝達トルクをこえる負荷を検出
したときは、モータコントロール手段によりモータの給
電を止め、モータのトルクを低減させ、無端ベルトのス
リップを防止する。

【００１５】さらに、モータの回転中に電源を遮断した
ときは、ブレーキ手段により無端ベルトの許容伝達トル
ク内の減速トルクでモータが停止するので、モータ軸と
無端ベルト間及び切断刃物軸と無端ベルト間でスリップ
が生じることはない。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図６により説明す
る。図１は本発明となる卓上切断機の一実施例を示す左
側面図、図２は図１の一部断面正面図、図３はモータハ
ウジングの断面図である。図４は本発明のモータコント
ロール手段のブロック図である。

【００１７】図において、ベース１の上面後方には被切
断材32を支持するフェンス３を固着するとともに、ベー
ス１のほぼ中央に水平方向へ回動自在なターンテーブル
２を埋設する。ターンテーブル２の後方にホルダシャフ
ト４を支点にホルダ６を左右回動自在に軸支し、クラン
プレバー５をホルダ６に形成した図示しない長穴からタ
ーンテーブル２後方に形成したねじ穴部へ嵌合させるこ
とで、ホルダ６の回動位置を固定することができる。ホ
ルダ６上方にはシャフト７を支点として、ベース１上面
に対して垂直に揺動する切断刃物部８を軸支し、切断刃
物部８は、切断刃物９、スイッチ１３を備えたハンドル
14、電機子15と界磁巻線16からなるモータ11、モータ11
間の動力伝達手段を収納するモータハウジング17で構成
されている。動力伝達手段は、切断刃物軸10、モータ軸
12、切断刃物軸10とモータ軸12間に張り渡したゴム状の
無端ベルト18からなる。

【００１８】モータ11は、切断刃物部８を図２において
右方向への傾斜を可能とするために切断刃物９の上部に
配設している。よって、切断刃物９を保持する切断刃物
軸10とモータ11のモータ軸12との間に、モータ11の動力
を切断刃物９に伝達する無端ベルト18を縦方向に張り渡
している。なお、本実施例では、無端ベルト18にゴムを
使用しているが、Ｖベルト、ポリＶベルト等、又は鉄製
ベルトなどの鋼性ベルトでも構わない。

【００１９】図３に示すように、無端ベルト18の反対側
のモータ軸12の端部に固着したマグネットホルダ19には
モータ軸12とともに回転するマグネットリング20が設け
られ、このマグネットリング20には複数の磁極が着磁さ
れている。モータハウジング17のマグネットリング20側
に、モータ11を制御するモータコントローラ手段となる
コントローラボックス21が設けられ、コントローラボッ
クス21の中にマグネットリング20の磁極を検出し、切断
刃物９の回転数検出手段となるマグネットピックアップ
22が設けられている。なお、回転数検出手段として、本
実施例はマグネットリング20とマグネットピックアップ
22を使用しているが、ロータリエンコーダなどの回転数
検出器を用いても構わない。また、回転数の検出位置
は、モータ軸12の端部だけでなく切断刃物軸10、無端ベ
ルト18などの回転を検出しても構わない。

【００２０】モータ11は一般に直巻整流子モータとよば
れるものを使用し、界磁巻線16と直列に電機子15が接続
され、この界磁巻線16と電機子15に流れる電流を制御す
るトライアック23と、モータ11の負荷電流を検出する負
荷電流検出手段となる抵抗器24が接続され、コントロー
ラボックス21内に収められている。なお、トライアック
23に代わり、サイリスタ、ＦＥＴ、トランジスタ、イン
バータ制御などを用いても構わない。

【００２１】また、ブレーキ手段となる発電制動用コイ
ル25は、スイッチ13で電源を遮断したときに、電機子15
と界磁巻線16と直列に閉回路となるように設けてある。
発電制動用コイル25は、電機子15に対して制動を行う方
向に界磁を発生する巻回数ｎ１の界磁コイル26と、制動
を行う方向と反対方向に界磁コイル26より弱い界磁を発
生させる巻回数ｎ２の界磁コイル27（ｎ１＞ｎ２）が直
列に接続されている。なお、ブレーキ手段として界磁コ
イル26，27により形成し緩やかな停止を行っているが、
単に発電制動用コイル25の抵抗値を上げ制動界磁を弱め
たり、モータ軸12および切断刃物軸10にベルトの張力を
利用し、機械的に緩やかな制動をかけても構わない。

【００２２】コントローラボックス21内の制御回路28に
は、スイッチ13を入れてモータ11を起動させる際、加速
時のトルクが無端ベルト18の許容伝達トルクを超えない
ようトライアック23の導通角を徐々に大きくし、モータ
11に加わる電圧を徐々に増すように制御するソフトスタ
ート手段となるソフトスタート回路29を設けている。

【００２３】図５は、本実施例のモータ11の回転数−ト
ルク、回転数−負荷電流の特性曲線を示す。破線部はモ
ータ11の制御を行わないときのモータ特性で、実線部は
本実施例のモータ特性である。

【００２４】図５に示すようにモータ11の回転数は、実
切断負荷時の回転数Ｎに規制し、最大トルクは、無端ベ
ルト18の許容伝達トルクのトルク値Ｔに規制している。
制御回路28内には、切断中、モータ11を回転数Ｎに制御
する定速度制御回路30が設けられている。定速度制御回
路30には実切断負荷の回転数Ｎが設定され、モータ軸12
の回転に連動するマグネットリング20の回転をマグネッ
トピックアップ22が検出し、定速度制御回路30に信号を
出力する。定速度制御回路30は、前記回転数Ｎとマグネ
ットピックアップ22からの回転数を比較し、回転数Ｎと
一致するように電機子15と界磁巻線16に流れる電流をト
ライアック23で制御してモータ11の回転を制御する。

【００２５】同じく制御回路28内には、無端ベルト18に
許容伝達トルク以上の負荷がかかると、モータ11を停止
させる過負荷保護回路31が設けられ、この過負荷保護回
路31はモータ11のトルクに対する回転数の変動と、負荷
電流に対する回転数の変動は等しいので、負荷電流を検
出してトルクの制御を行っている。なお、モータ軸12の
回転数を検出してもモータ11の許容伝達トルクの制御は
可能である。過負荷保護回路31には無端ベルト18の許容
伝達トルクのトルク値Ｔに相当する負荷電流値Ｉが設定
され、無端ベルト18に許容伝達トルク以上の負荷がかか
り、負荷電流値Ｉ以上の負荷電流がモータ11に流れる
と、その負荷電流を抵抗器24が検出し制御回路28内に設
けた過負荷保護回路31に入力され、過負荷保護回路31は
トライアック23の駆動信号を止めてモータ11を停止させ
る。

【００２６】次に、図７に示すような被切断材32の切断
方法を図６のフローチャートをもとに説明する。まず、
被切断材32をターンテーブル２上に置き、図示しない固
定手段で被切断材32をターンテーブル２に固定する。次
に、クランプレバー５を緩め、ホルダ６を右方向に回動
させ、切断刃物部８を所定角度まで傾斜させる。ハンド
ル14を持ち切断刃物部８を押し下げ、切断刃物９を被切
断材32に近づけ、この状態でスイッチ13を押し、制御回
路28に給電する（Ｓ１）。この制御回路28の給電でソフ
トスタート回路29が駆動し、トライアック23の導通角を
徐々に広げ、モータ11の電機子15、界磁巻線16に電流が
徐々に流れる（Ｓ２）。これにより、モータ11の電機子
15は徐々に回転が立ち上がるので、加速トルクが規制さ
れ、無端ベルト18の許容伝達トルクを超えることなく、
モータ11の動力が確実に切断刃物軸10に伝達され、切断
刃物９は徐々に実負荷回転数Ｎまで上がる。よって、無
端ベルト18はスリップせず、また、モータ11の起動時の
反動もなく、本体の振動が低減される。

【００２７】制御回路28は、切断刃物９が実負荷回転数
Ｎに達しているか、否かどうかを判断する（Ｓ３）。も
し、達していなければ、定速度制御回路30でモータ11に
流れる電流を制御して、回転数を上げる（Ｓ４）。無負
荷時の切断刃物９の回転数を被切断材32切断時の実負荷
回転数Ｎと同程度とすることで、従来の無負荷回転数と
実負荷回転数との間で生じていた切断刃物９の共振現象
も必然的に回避でき、無負荷回転数は従来の無負荷回転
数に比べて低いため、切断刃物９による騒音も小さい。

【００２８】次に、切断刃物９で被切断材32の右側を傾
斜切断する（Ｓ５）。切断中のモータ11の回転数は、モ
ータ11に連動するマグネットリング20の回転をマグネッ
トピックアップ22が検出し、この検出信号を定速度制御
回路30に入力することで、切断中、定速度制御回路30は
切断刃物９が実負荷回転数Ｎのままであるか、否かを判
断し（Ｓ６）、常に回転数Ｎになるよう定速度制御回路
30でトライアック23を制御する。実負荷回転数Ｎでなけ
れば、定速度制御回路30でモータ11に流れる電流を制御
し、回転数Ｎにする（Ｓ７）。これにより、切断刃物９
は負荷変動により回転数が変化することはなく、切断刃
物９の共振や振動が生じない。よって、被切断材32の切
断面32aに図９に示すようなソーマーク33が生じること
はなく、きれいな仕上げ面となる。

【００２９】被切断材32を切断中、ハンドル14の押し下
げ加減により切断刃物９に負荷がかかりすぎ、規制され
たトルクＴを超える負荷電流がモータ11に流れると（Ｓ
８）、抵抗器24の電圧が上昇し、この信号が過負荷保護
回路31に入力される。過負荷保護回路31は負荷電流値Ｉ
以上と判断すると、トライアック23への駆動信号を止
め、モータ11の回転を停止させる（Ｓ９）。そして、切
断刃物９の負荷がなくなり負荷電流値Ｉ以下になれば、
再びモータ11に給電され、切断刃物９は回転数Ｎに回復
する。これにより、無端ベルト18には切断中に許容伝達
トルクのトルク値Ｔを超えるトルクが加わることはな
い。また、無端ベルト18のスリップを防止するととも
に、モータ11、トライアック23の焼損を防止する。

【００３０】被切断材32の切断が終了し、スイッチ13で
モータ11の電源を遮断すると（Ｓ10）、電機子15と発電
制動用コイル25は閉回路となる。そのとき、電機子15の
運動エネルギーが電圧を発生させ、発電制動用コイル25
内に電流が流れる。そして、電機子15に対して制動をか
ける方向に界磁を発生させる界磁コイル26と、制動をか
ける方向と反対の方向に界磁コイル26より弱い界磁を発
生させる界磁コイル27により緩やかに電機子15の回転に
減速トルクが発生し制動がかかり、無端ベルト18の許容
伝達トルク内の減速トルクでモータ11の回転が止まる
（Ｓ11）。よって、無端ベルト18は、モータ軸12及び切
断刃物軸10でスリップすることなく、電機子15を停止す
ることができる。

【００３１】次に、被切断材32の左側を傾斜切断する場
合は、被切断材32を反転させることなく、被切断材32を
切断位置へ水平移動し、切断刃物部８を左方向に傾斜さ
せ、上記手順をくり返し行なえばよい。

【００３２】本実施例では、制御回路28はマイクロコン
ピュータ、位相制御用ＩＣ、又はインバータなどで構成
されても構わない。また、モータ11は直巻整流子モ−タ
にて行っているが、誘導電動機でも構わない。制御回路
28にあらかじめ設定される回転数Ｎおよびトルク値Ｔ
は、モータ特性上、高効率点又は切断効率の高い点に設
定しても構わない。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、切断刃物部の省スペー
ス化を図るために、被切断材を切断する際に必要なトル
クを伝達する必要最小限の幅の無端ベルトを使用して
も、モータ起動時から切断時、モータ停止時までの全工
程において、モータの回転数とトルクを制御することに
より、モータ軸と無端ベルト間及び切断刃物軸と無端ベ
ルト間において、無端ベルトのスリップが生じない適正
なトルク、回転数に制御されるので、無端ベルトの長寿
命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明となる卓上切断機の一実施例を示す左側
面図である。

【図２】図１の一部断面正面図である。

【図３】モータハウジングの断面図である。

【図４】本発明の卓上切断機を制御するモータコントロ
ール手段を示すブロック図である。

【図５】モータの回転数−トルク、回転数−負荷電流の
特性曲線を示す図である。

【図６】モータコントロール手段のフローチャートであ
る。

【図７】従来の卓上切断機の左側面図である。

【図８】左右両側を傾斜切断した被切断材の正面図であ
る。

【図９】図８のＡ方向から見た矢視図である。

【符号の説明】

８…切断刃物部、９…切断刃物、10…切断刃物軸、11…
モータ、12…モータ軸、13…スイッチ、15…電機子、16
…界磁巻線、18…無端ベルト、20…マグネットリング、
21…コントローラボックス（モータコントローラ手
段）、22…マグネットピックアップ（回転数検出手
段）、23…トライアック、24…抵抗器、25…発電制動用
コイル（ブレーキ手段）、26，27…界磁コイル、28…制
御回路、29…ソフトスタート回路（ソフトスタート手
段）、30…定速度制御回路、31…過負荷保護回路、32…
被切断材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被切断材を支持するベース上方にベース
   上面に対し垂直に揺動する切断刃物部を設け、該切断刃
   物部は切断刃物、モータと該モータの動力を切断刃物に
   伝達する動力伝達手段とからなる卓上切断機において、
   前記動力伝達手段に無端ベルトを用い、前記モータ起動
   時にモータの回転を緩やかに立上げ加速時のトルクを制
   御するソフトスタート手段を設け、前記モータ又は切断
   刃物どちらか一方の回転数を検出する回転数検出手段
   と、前記モータの負荷電流を検出する負荷電流検出手段
   を設け、前記モータ起動中、前記回転数検出手段の信号
   と前記負荷電流検出手段の信号を受け、前記無端ベルト
   の許容回転数と許容伝達トルクを超えないよう前記モー
   タの回転数とトルクを制御するモータコントロール手段
   設け、前記モータの電源を遮断したとき前記無端ベルト
   の許容伝達トルクを超えない減速トルクでモータの回転
   を停止させるブレーキ手段を設けたことを特徴とする卓
   上切断機。
2. 【請求項２】 前記モータコントロール手段に前記切断
   刃物で被切断材を切断加工する際の負荷回転数と無負荷
   回転数をほぼ等しくし、かつ前記切断刃物の負荷変動に
   かかわらず切断刃物の回転数を一定にするフィードバッ
   ク制御を行う定速度制御手段を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の卓上切断機。
3. 【請求項３】 前記モータに直巻整流子モータを用い、
   前記ブレーキ手段を前記モータの回転を制動させる方向
   に界磁を発生させるコイルと、制動をあたえる界磁と反
   対方向に前記コイルより弱い界磁を発生させるコイルと
   により構成した発電制動用コイルとしたことを特徴とす
   る請求項１又は２記載の卓上切断機。