JP6252778B2

JP6252778B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP6252778B2
Application number: JP2014130693A
Authority: JP
Inventors: 健太郎畠山
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-06-25
Also published as: JP2016007680A

Description

本発明は、防塵用のフィルタを備える電動工具に関する。

電動工具は、一般に、回転具を駆動するモータを備えており、モータによって回転されるファンが発生する気流をハウジング内に流すことによりモータを冷却している。このとき、ハウジング内に吸入する空気中に粉塵等が含まれると、短絡や軸受けの磨耗などの不具合の原因となる。このため、ハウジング内に吸入する空気の粉塵等を除去するためのフィルタの設置が求められる。防塵用のフィルタは、吸着した粉塵等を定期的に清掃する必要がある。特許文献１は、ベルト等により着脱可能なメッシュカバーによりモータハウジングを被覆することで粉塵等の侵入を防止する。

特開２００２−２８３２５５号公報

ハウジングに対するフィルタの装着に専用の部材（ベルト等）が必要であると、部品点数が増加し、また装着の作業性も良くない。

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、ハウジングに容易に着脱可能なフィルタ部材を備える電動工具を提供することにある。

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、
前記モータを覆うハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記モータの回転により回転し、前記ハウジング内に流れるファン風を発生させるファンと、
前記ハウジングに着脱可能に設けられ、前記モータの動力源となるバッテリと、
前記バッテリを取り外した状態でのみ前記ハウジングに着脱可能で、前記ハウジングに取り付けられた状態で前記ファン風の吸気口を形成するフィルタ部材とを備える。

前記フィルタ部材は、前記ハウジングに対してスライドさせることで取り付けられ、
前記バッテリは、前記フィルタ部材の取外し方向へのスライドを防止するように前記フィルタ部材と係合してもよい。

前記ハウジングは、前記バッテリを取り付けるための一対のレール受部を有し、
前記フィルタ部材は、前記レール受部の外側に設けられていてもよい。

前記フィルタ部材は、風窓を有する基部と、前記風窓を覆うように前記基部に設けられたフィルタ本体とを有してもよい。

前記基部が樹脂からなり、前記フィルタ本体が鋼材からなり、前記フィルタ本体が前記基部と一体になっていてもよい。

前記ハウジングは、前記フィルタ部材の取付け箇所の内側に複数の風窓を有してもよい。

前記モータの制御用のスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子が前記ファン風の経路上に位置してもよい。

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。

本発明によれば、ハウジングに容易に着脱可能なフィルタ部材を備える電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動工具としての、グラインダ１の平断面図。グラインダ１の側断面図。グラインダ１の、フィルタ部材３０を装着していない状態の要部側面図。グラインダ１の、フィルタ部材３０を装着した状態の要部側面図。図４のＧ−Ｇ断面図。図４のＦ−Ｆ断面図。フィルタ部材３０の上方斜視図。フィルタ部材３０の下方斜視図。フィルタ部材３０の断面図。グラインダ１の制御ブロック図。本発明の実施の形態２に係るグラインダの要部分解斜視図。同要部斜視図。

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。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動工具としての、グラインダ１の平断面図である。図２は、同側断面図である。なお、図１及び図２において、前後、上下、左右の各方向を定義している。図３は、グラインダ１の、フィルタ部材３０を装着していない状態の要部側面図である。図４は、グラインダ１の、フィルタ部材３０を装着した状態の要部側面図である。図５は、図４のＧ−Ｇ断面図である。図６は、図４のＦ−Ｆ断面図である。なお、図５及び図６において、ハウジング３とバッテリ７の内部の図示は省略している。

グラインダ１は、回転工具としての砥石２を備えており、溶接部の表面を平坦にする研削作業などに用いられる。なお、回転工具として切断用の砥石を用いることで、切断作業も行える。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（例えばアルミ合金等の金属製）とを備える。

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、駆動源としての電動モータ６が収容されている。電動モータ６は、ここではブラシレスモータとしている。電動モータ６は、ハウジング３の後端に着脱可能に装着されるバッテリ７から電力供給を受ける。電動モータ６の出力軸６ａの前端部には、第１のベベルギヤ２１が設けられる。出力軸６ａには、また、モータ等の冷却用のファン８が設けられる。ファン８は、電動モータ６の前方に位置する。図３、図５及び図６に示すように、ハウジング３の左右両側面後部には、ファン８が発生するファン風をハウジング３内に取り入れるための複数（図示の例では３つ）の吸気口（風窓）３ｅがそれぞれ設けられる。吸気口３ｅが複数に分割されていることにより、１つの大きな吸気口を設ける場合と比較してハウジング３の強度を保つことができる。ハウジング３の左右両側面後部には、また、吸気口３ｅを覆うように、フィルタ部材３０がそれぞれ着脱可能に装着される。したがって、ファン８の発生するファン風は、フィルタ部材３０によって粉塵等が除去された上で、吸気口３ｅを通ってハウジング３内に入ることになる。フィルタ部材３０の構成や装着方法の詳細は後述する。

ハウジング３内には、バッテリ７と電動モータ６との電気的接続をオンオフするスイッチ機構５が設けられる。ハウジング３の外側には、スイッチ機構５を操作する電源スイッチとなる電源レバー３ｂが設けられる。電源レバー３ｂは、ハウジング３に設けられた支点３ｃを中心に回動可能であり、所定の操作によりスイッチ機構５のオンオフが切り替わり、電動モータ６への通電の有無が切り替えられる。ハウジング３内において電動モータ６の後部かつ吸気口３ｅよりも前側には、インバータ回路を成す複数のスイッチング素子１５を搭載した基板９が設けられる。スイッチング素子１５は冷却フィン１５ａを一体に有する。図２に示すように、ハウジング３にはスピードコントロールダイヤル３ｄが設けられ、使用者はスピードコントロールダイヤル３ｄの操作により電動モータ６の設定回転数を切り替えることができる。図５に示すように、ハウジング３の後端部には、バッテリ７を装着するための一対のレール受部３ｇが設けられる。

図２に示すように、ギヤケース４は、ケース本体１０と、ケース本体１０の開口部を塞ぐ蓋部材としてのパッキングランド１１とを有する。ケース本体１０は、ハウジング３の前端部に取り付けられる。ギヤケース４の前面には、ファン８の発生するファン風の出口となる所定数（図示の例では２つ）の排気口（風窓）４ａが設けられる。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）が設けられており、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ている。スピンドル２０は、電動モータ６の出力軸６ａと直交しており、その一端はパッキングランド１１を貫通して外部に突出している。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、電動モータ６の出力軸６ａに取り付けられた第１のベベルギヤ２１と噛み合う第２のベベルギヤ２２が設けられる（取り付けられる）。電動モータ６の回転は、第１のベベルギヤ２１及び第２のベベルギヤ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は電動モータ６によって回転駆動される。

砥石２は、ホイルワッシャ及びロックナット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。ホイルガード１４は、パッキングランド１１に取り付けられて砥石２の約半分を覆い、研削作業時に発生する切削粉や火花等の飛散を防止する。使用者が電源レバー３ｂを操作すると、バッテリ７から電動モータ６に電力が供給され、電動モータ６の出力軸６ａが回転し、第１のベベルギヤ２１及び第２のベベルギヤ２２によって出力軸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に固定されている砥石２が回転する。

図７は、フィルタ部材３０の上方斜視図である。図８は、フィルタ部材３０の下方斜視図である。図９は、フィルタ部材３０の断面図である。フィルタ部材３０は、例えば鋼材からなるフィルタ本体３１と、例えば樹脂製の基部３３とを有する。フィルタ本体３１は網状構造を取っており、基部３３と一体になっている（例えば一体成形されている）。基部３３には所定数（図示の例では６つ）の吸気口（風窓）３２が設けられる。フィルタ本体３１は、各吸気口３２を覆うように基部３３に設けられる。

基部３３の両側端部には、それぞれレール部３３ａが設けられる。図３、図４及び図６に示すように、ハウジング３の左右両側面後部には、吸気口３ｅを挟むようにフィルタガイド部（レール受部）３ａがそれぞれ設けられる。フィルタガイド部３ａは、バッテリ７をガイドするレール受部３ｇの左右両外側にそれぞれ位置する。上側のレール部３３ａの上端面から下側のレール部３３ａの下端面への距離は、上側のフィルタガイド部３ａの下端面から下側のフィルタガイド部３ａの上端面への距離よりも、わずかに長い。樹脂製であるフィルタ部材３０のレール部３３ａは、若干弾性変形しながらフィルタガイド部３ａに入り込み、前後スライド可能に支持される。フィルタ部材３０の基部３３の後端中央部には、下方に突出する凸部３３ｂが設けられる。図３及び図５に示すように、ハウジング３の左右両側面後端中央部には、凹部３ｆがそれぞれ設けられる。凹部３ｆは、ハウジング３に装着されたフィルタ部材３０の凸部３３ｂが入るスペースを成す。図５に示すように、凹部３ｆ内に位置するフィルタ部材３０の凸部３３ｂの後端面は、ハウジング３に装着されたバッテリ７と係合（当接）しており、フィルタ部材３０は後方（取外し方向）に移動（スライド）できないようになっている。また、ハウジング３にバッテリ７が装着された状態では、フィルタ部材３０はハウジング３に装着することができない。これは、フィルタ部材３０の凸部３３ｂがあることにより、フィルタ部材３０のレール部３３ａをハウジング３のフィルタガイド部３ａと同一直線上にセットできないためである。すなわち、フィルタ部材３０は、バッテリ７を取り外した状態でのみハウジング３に着脱可能である。

フィルタ部材３０の装着の際には、バッテリ７が取り外されたハウジング３のフィルタガイド部３ａにフィルタ部材３０のレール部３３ａを後方から通して、フィルタガイド部３ａの前端部に突き当たるまでフィルタ部材３０を前方（装着方向）にスライドさせる。このとき、レール部３３ａは若干弾性変形してフィルタガイド部３ａに接触し、摩擦力を発生させながらスライドする。その後、バッテリ７のレール部７ｂをハウジング３のレール受部３ｇに通して下方（装着方向）にスライドさせ、バッテリ７をハウジング３に装着する。バッテリ７を装着することで、フィルタ部材３０は後方（取外し方向）へのスライドが防止される（すなわちフィルタ部材３０がハウジング３に固定される）。バッテリ７は不図示のラッチ機構によりハウジング３に装着され、使用者はラッチ操作部７ａを押すことでラッチ機構を解除しながらバッテリ７を上方（取外し方向）にスライドさせることで、ハウジング３からバッテリ７を取り外すことができる。また、バッテリ７を取り外した状態でフィルタ部材３０を後方にスライドさせることで、ハウジング３からフィルタ部材３０を取り外すことができる。このとき、バッテリ７を取り外した状態でハウジング３の後部を下向きにしても、レール部３３ａとフィルタガイド部３ａとの間に発生する摩擦力によって、フィルタ部材３０が抜け落ちることがない。

ハウジング３に装着されたフィルタ部材３０の基部３３は、ハウジング３の吸気口３ｅを全周に渡って取り囲むようにハウジング３と係合（当接）しているため、ファン８が発生するファン風は、フィルタ部材３０の吸気口３２及びフィルタ本体３１を通り抜けてからハウジング３の吸気口３ｅに到達することになる。そして吸気口３ｅからハウジング３内に取り込まれたファン風は、ハウジング３内を後方から前方に流れ、スイッチング素子１５や電動モータ６を冷却し、ギヤケース４の前面の排気口４ａからハウジング３の外部に排気される。

図１０は、グラインダ１の制御ブロック図である。電動モータ６は、いわゆるインナーロータ型のブラシレスモータであって、ロータ６ｂと、図示しないステータと、３つの位置検出素子４２（ホール素子等の磁気検出素子）とを有する。ロータ６ｂは、複数組（本実施の形態では２組）のＮ極とＳ極を含むロータマグネット６ｅを含んで構成される。ステータは、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成るステータコイル６ｄ及びステータコア６ｃを含む。３つの位置検出素子４２は、ロータ６ｂの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置される。これら位置検出素子４２からの信号に基づいて回転子位置検出回路４３が回転位置検出信号を生成し、制御部４１は回転位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間を制御し、電動モータ６を回転駆動する。制御部４１は、また、スピードコントロールダイヤル３ｄの位置に応じてスピードコントローラ１６を制御し、電動モータ６の速度調節を行う。

インバータ回路４７は、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６（図１及び図２のスイッチング素子１５にそれぞれ対応）を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、スピードコントローラ１６に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレイン又は各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、スピードコントローラ１６から入力されたスイッチング素子駆動信号Ｈ１〜Ｈ６によってスイッチング動作を行い、インバータ回路４７に印加されるバッテリ７の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する。

スイッチング素子駆動信号Ｈ１〜Ｈ６のうちローサイド側のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のゲートに印加される信号（Ｈ４〜Ｈ６）あるいはハイサイド側のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のゲートに印加される信号（Ｈ１〜Ｈ３）の少なくともいずれかは、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）であり、このＰＷＭ信号のデューティを変化させることで電動モータ６への電力供給量を調節し、電動モータ６の起動、停止、及び回転速度を制御することができる。制御部４１は、例えばマイコンであり、図示していないが、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中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含む。スピードコントローラ１６は、制御部４１の制御に従い、回転子位置検出回路４３の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を発生する。これにより固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電され、ロータ６ｂが回転される。電動モータ６に供給される電流値（検出抵抗Ｒsに流れる電流値）は、電流検出回路４８によって測定され、その値が制御部４１にフィードバックされ、電動モータ６の負荷が監視される。電圧検出回路５２は、インバータ回路４７に印加される電圧（バッテリ７の電圧）を検出し、制御部４１にフィードバックする。

本実施の形態によれば、フィルタ部材３０は、ハウジング３のフィルタガイド部３ａに沿ってスライドさせるだけでハウジング３に装着でき、またバッテリ７によってハウジング３からの外れが防止されるため、ハウジング３に対するフィルタ部材３０の装着に専用の部材（ベルト等）が不要となり、従来と比較して部品点数が少なく装着作業性が良好となる。

実施の形態２
図１１は、本発明の実施の形態２に係るグラインダの要部分解斜視図であり、図１２は同要部斜視図である。このグラインダは、図１等に示した実施の形態１ものと比較して、フィルタ部材３０がハウジング３の後端部上側縁の切欠３ｈに設けられている点で相違し、その他の点で一致する。図１２に示すようにフィルタ部材３０の基部３３の後端部がバッテリ７と係合（当接）し、フィルタ部材３０の後方へのスライドが防止される。本実施の形態も、実施の形態１と同様に、ハウジング３に対するフィルタ部材３０の装着に専用の部材が不要で、従来と比較して部品点数が少なく装着作業性が良好である。

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。

実施の形態においてフィルタ部材３０は、フィルタ本体３１と基部３３とを一体とした構成としたが、基部３３と吸気口３ｅとの間にフィルタ本体３１が入り込む構成であればフィルタ本体３１と基部３３は別体でも良い。このような構成によれば、フィルタ部材３０をハウジング３から取り外すことでフィルタ本体３１と基部３３が分かれるので、清掃等のメンテナンスが容易となる。

また、フィルタ本体３１は鋼材からなる網状構造としたが、スポンジなど空気中からゴミや塵埃などを取り除き、空気を清浄にする働きを持つものであれば変更可能である。このような構成とすることで、例えば作業状況に合わせて最適なフィルタを選択することができる。

また、レール部３３ａの幅方向の長さを調整することで摩擦力を発生させる構成としたが、厚み方向の長さを調整して摩擦力を発生させる構成でも良い。

実施の形態では電動工具としてグラインダを例示したが、バッテリとファンを使用する電動工具全般に本発明は適用可能である。

１グラインダ（ディスクグラインダ）、２砥石（回転工具）、３ハウジング、３ａフィルタガイド部（レール受部）、３ｂ電源レバー（電源スイッチ）、３ｃ支点、３ｄスピードコントロールダイヤル、３ｅ吸気口（風窓）、３ｆ凹部、３ｇレール受部、３ｈ切欠、４ギヤケース、４ａ排気口（風窓）、５スイッチ機構、６電動モータ（ブラシレスモータ）、６ａ出力軸、７バッテリ（電池パック）、７ａラッチ操作部、７ｂレール部、８ファン、９基板、１０ケース本体、１１パッキングランド、１２ニードルベアリング、１３ボールベアリング、１４ホイルガード、１５スイッチング素子、１５ａ冷却フィン、１６スピードコントローラ、２０スピンドル、２１第１のベベルギヤ、２２第２のベベルギヤ、３０フィルタ部材、３１フィルタ本体、３２吸気口（風窓）、３３基部、３３ａレール部、３３ｂ凸部

Claims

モータと、
前記モータを覆うハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記モータの回転により回転し、前記ハウジング内に流れるファン風を発生させるファンと、
前記ハウジングに着脱可能に設けられ、前記モータの動力源となるバッテリと、
前記バッテリを取り外した状態でのみ前記ハウジングに着脱可能で、前記ハウジングに取り付けられた状態で前記ファン風の吸気口を形成するフィルタ部材とを備える、電動工具。
前記フィルタ部材は、前記ハウジングに対してスライドさせることで取り付けられ、
前記バッテリは、前記フィルタ部材の取外し方向へのスライドを防止するように前記フィルタ部材と係合する、請求項１に記載の電動工具。
前記ハウジングは、前記バッテリを取り付けるための一対のレール受部を有し、
前記フィルタ部材は、前記レール受部の外側に設けられている、請求項１又は２に記載の電動工具。
前記フィルタ部材は、風窓を有する基部と、前記風窓を覆うように前記基部に設けられたフィルタ本体とを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電動工具。
前記基部が樹脂からなり、前記フィルタ本体が鋼材からなり、前記フィルタ本体が前記基部と一体になっている、請求項４に記載の電動工具。
前記ハウジングは、前記フィルタ部材の取付け箇所の内側に複数の風窓を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。
前記モータの制御用のスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子が前記ファン風の経路上に位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動工具。