JP6414603B2

JP6414603B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP6414603B2
Application number: JP2016561467A
Authority: JP
Inventors: 祐貴武田
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: US20170264219A1; JPWO2016084553A1; EP3578318A1; CN107000184A; CN110281121B; US10666168B2; CN110281121A; CN107000184B; WO2016084553A1; EP3225361A4; EP3225361B1; EP3225361A1

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。

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。グラインダには、作業の種類に応じて、砥石やカッター、ブラシ等の多様な回転具が選択的に取り付けられる。回転具の種類によって重量や外径は異なるため、回転具の慣性モーメントは大小さまざまである。

特開２００７−２７５９９９号公報

取り付けた回転具の慣性モーメントが大きいほど、制動時に使用者に加わる反動は大きくなる。このため、回転具の慣性モーメントによらず一定の制動を行う構成で制動力が大きいと、慣性モーメントの大きい回転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り、操作性が悪いという問題があった。また、制動力が小さいと、反動は小さいものの慣性モーメントが小さい回転具を取り付けている場合に、早期に回転具の回転を止めることができず、操作性が悪いという問題があった。

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、作業状態に応じて制動力を変更可能な操作性の良い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、前記モータによって駆動される回転具と、少なくとも前記モータの制動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転具の慣性モーメントが所定値以上のとき、前記慣性モーメントが所定値未満の場合と比較して制動力を小さくする。

前記制御部は、前記モータの加速時ないし減速時における回転数の時間変化率に基づいて前記回転具の慣性モーメントを判断してもよい。

前記モータの駆動、停止を切り替える操作スイッチを備え、前記制御部は、前記操作スイッチがオフされてからの所定期間における前記モータの回転数の時間変化率に基づいて前記回転具の慣性モーメントを判断してもよい。

前記制御部は、前記所定期間における前記モータの回転数が所定値以下のときは、前記回転具の慣性モーメントに応じた制動力の設定を行わなくてもよい。

前記制御部は、電気制動用にオンされるスイッチング素子のオン期間のデューティ比を変化させることにより制動時の制動力を変化させてもよい。

前記制御部は、電気制動用にオンされるスイッチング素子の数を変化させることにより制動時の制動力を変化させてもよい。

第１及び第２の制動手段を備え、前記制御部は、第２の制動手段の使用有無により制動時の制動力を変化させてもよい。

前記第１の制動手段は、前記モータと前記回転具との回転伝達経路において、接触して負荷を与えることで機械制動力を発生させるものであってもよい。

前記モータは、少なくとも一部が磁性体で形成されるロータを有し、前記第２の制動手段は、前記ロータが回転することにより電気制動力を発生させるものであってもよい。

前記制御部は、前記回転具にかかる負荷が所定値以上のときは前記回転具の慣性モーメントに応じた制動力の設定を行わなくてもよい。

前記モータはブラシレスモータであり、前記制御部は、前記スイッチング素子を制御することで、前記ブラシレスモータの駆動を制御してもよい。

前記モータは制動用コイルを有し、前記制御部は、制動時において、前記制動用コイルと前記モータを含むように閉回路を形成することで制動力を発生させてもよい。

前記制動用コイルは複数設けられており、前記制御部は、電流が流れる前記制動用コイルの数を変化させることで、前記制動力を変化させてもよい。
本発明のもう１つ態様は、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駆動される出力軸と、少なくとも前記モータの制動を制御する制御部と、を備え、
前記出力軸には、慣性モーメントが異なる複数種類の回転具が取り付け可能であり、
前記制御部は、慣性モーメントが小さい前記回転具と慣性モーメントが大きい前記回転具とでは、慣性モーメントが大きい回転具が回転している際の制動力が、慣性モーメントが小さい回転具が回転している際の制動力よりも小さくなるように制御する。

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、作業状態に応じて制動力を変更可能な操作性の良い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。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。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。グラインダ１の制御ブロック図。グラインダ１の第１の制御フローチャート。グラインダ１の第２の制御フローチャート。本発明の実施の形態２に係るグラインダ１Ａの、操作スイッチ５がオフの状態の側断面図。グラインダ１Ａの、操作スイッチ５がオンの状態の側断面図。本発明の実施の形態３に係るグラインダ２の平断面図。グラインダ２の側断面図。グラインダ２の制御ブロック図。各実施の形態における制動力の設定をまとめた表。

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。

実施の形態１図１は、本発明の実施の形態１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である。図２は、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である。図３（Ａ）は、図３（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。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である。

図１に示すように、グラインダ１は、回転具としての砥石１０を備えており、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、回転具としては、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。

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、原動機としての電動モータ６が収容されている。電動モータ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。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。ハウジング３には、電動モータ６への通電有無を切り替える操作スイッチ（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。

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１０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。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、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が回転する。すると、第１のベベルギヤ２１及び第２のベベルギヤ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に固定されている砥石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が取り付けられている。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ているとともに、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。

電動モータ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。

ハウジング３内において、電動モータ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４に示すコントローラ５４等が設けられる。センサ基板４４は、電動モータ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、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、電動モータ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。

図４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、電動モータ６に駆動電流を供給する。検出抵抗Ｒｓは、電動モータ６に流れる電流を電圧に変換する。

図４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電動モータ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。

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電動モータ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電動モータ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、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、電動モータ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、電動モータ６の回転速度を使用者に報知する。

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４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。例えばローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ２をオンにすると、グランド、スイッチング素子Ｔｒ２、ステータコイル６ｅのＵ相巻線、Ｖ相巻線、グランドという閉回路が形成され、ロータコア６ｂの回転によって発生する電力を当該閉回路で消費してロータコア６ｂの回転を減速させることができる。このときの電気制動力は、スイッチング素子Ｔｒ２をＰＷＭ信号でオンオフし、その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も大きくなる。また、電気制動力は、ローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ２,Ｔｒ４,Ｔｒ６のうち制動時にオンされるものの数によって変化させることができ、オンさせるスイッチング素子を増やすほど制動力も大きくなる。制御部５０は、ローサイド側のスイッチング素子Ｔｒ２,Ｔｒ４,Ｔｒ６のうち制動時にオンされるものの数と、オン期間のデューティ比との組合せにより、任意の制動力を発生させることができる。

図５は、グラインダ１の第１の制御フローチャートである。制御部５０は、操作スイッチ５がオンされると電動モータ６を起動し（Ｓ１）、操作スイッチ５がオフされるまで電動モータ６の駆動を継続する（Ｓ２,ＮＯ）。制御部５０は、操作スイッチ５がオフされると（Ｓ２,ＹＥＳ）、電動モータ６の回転数Ｒ１を検出する（Ｓ３）。制御部５０は、回転数Ｒ１が所定値（例えば2000rpm）以上であれば（Ｓ４,ＹＥＳ）、所定時間（例えば０.２秒）待機し（Ｓ５）、電動モータ６の回転数Ｒ２を検出し（Ｓ６）、回転数Ｒ１,Ｒ２の差（Ｒ＝Ｒ１−Ｒ２）を算出する（Ｓ７）。回転数差Ｒは、電動モータ６の減速時における回転数の時間変化率に対応し、電動工具１に取り付けた回転具の慣性モーメントが大きいほど小さくなるため、制御部５０は、回転数差Ｒに基づいて前記回転具の慣性モーメントを判断することができる。制御部５０は、ステップＳ７で算出した回転数差Ｒ、すなわち前記慣性モーメントに応じて制動力を設定し、制動を行う（Ｓ８）。このとき、制御部５０は、回転数差Ｒが小さいほど、すなわち前記慣性モーメントが大きいほど、制動力を小さく設定する。制動力の大きさは、少なくとも２段階とし、必要に応じて３段階以上にする。制御部５０は、ステップＳ４において電動モータ６の回転数Ｒ１が2000rpm未満であるときは（Ｓ４,ＮＯ）、回転数Ｒ１が1000rpm以上か否かを判断する（Ｓ９）。制御部５０は、回転数Ｒ１が1000rpm以上であれば（Ｓ９,ＹＥＳ）、前記慣性モーメントによらない通常のブレーキ制御を行う（Ｓ１０）。ここでのブレーキ制御における制動力は、ステップＳ８で選択し得る制動力の中の１つであってもよいし、それらとは別に予め設定された制動力であってもよい。制御部５０は、回転数Ｒ１が1000rpm未満であるときは（Ｓ９,ＮＯ）、制動を行わない。この場合、電動モータ６は自然減速により停止する。

図６は、グラインダ１の第２の制御フローチャートである。図５では電動モータ６の減速時の回転数変化率によって慣性モーメントを判断したが、図６では電動モータ６の加速時（起動時）の回転数変化率によって慣性モーメントを判断する。制御部５０は、操作スイッチ５がオンされると電動モータ６を起動する（Ｓ１１）。制御部５０は、電動モータ６の起動から所定時間（例えば０.１秒）経過後（Ｓ１２）、電動モータ６の回転数Ｒを検出する（Ｓ１３）。回転数Ｒは、電動モータ６の加速時における回転数の時間変化率に対応し、電動工具１に取り付けた回転具の慣性モーメントが大きいほど小さくなるため、制御部５０は、回転数Ｒに基づいて前記回転具の慣性モーメントを判断することができる。制御部５０は、回転数Ｒが検出されたときにモータ電流Ｉが所定値ａを超えていない場合は（Ｓ１４,ＹＥＳ）、操作スイッチ５がオフされるまで電動モータ６の駆動を継続し（Ｓ１５,ＮＯ）、操作スイッチ５がオフされると（Ｓ１５,ＹＥＳ）、ステップＳ１３で検出した回転数Ｒ、すなわち前記慣性モーメントに応じて制動力を設定し、制動を行う（Ｓ１６）。制御部５０は、回転数Ｒが検出されたときにモータ電流Ｉが所定値ａを超えている場合（Ｓ１４,ＮＯ）、操作スイッチ５がオフされると（Ｓ１７,ＹＥＳ）、慣性モーメントによらない通常のブレーキ制御を行う（Ｓ１８）。これは、モータ電流Ｉが所定値ａを超えている場合（Ｓ１４,ＮＯ）、つまり回転数Ｒの検出時において負荷がかかっている場合は慣性モーメントを正しく判断できないためである。

図５及び図６に示す制御は、相互に組み合わせることも可能である。例えば、図５においては制動開始時の電動モータ６の回転数が2000rpm以下のときは慣性モーメントによらない通常のブレーキ制御を行い、電動モータ６の回転数が1000rpm未満のときは制動を行わなかったが、こうした制御を図６で説明した制御に取り入れてもよい。また、図６においては、回転数検出時のモータ電流が所定値を超えているときは慣性モーメントによらない通常のブレーキ制御を行ったが、こうした制御を図５で説明した制御に取り入れてもよい。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 制御部５０は、取り付けた回転具の慣性モーメントに応じて制動時の制動力を設定する構成であり、具体的には慣性モーメントが大きいほど制動力を小さく設定するため、回転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回転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、操作性が良好になる。また、取り付けた回転具の慣性モーメントに合わせた制動力を設定するため、回転具をスピンドル２０に固定するホイルナットの制動時における緩みを抑制できる。このため、ホイルナットの緩み止めに別途ボルト等を設けたりする必要が無く、部品点数の削減に有利である。

(2) 制御部５０は、電動モータ６の加速時ないし減速時の回転数変化率によって慣性モーメントを判断するため、通常行っている回転数監視の構成を慣性モーメントの判断にも利用でき、慣性モーメント判定のための回路構成が簡易で済む。

(3) 制動開始時の電動モータ６の回転数が所定値（例えば2000rpm）以下の場合は、制動時の反動が小さいため慣性モーメントによらない通常のブレーキ制御を行うようにしており、電動モータ６の回転数によらず常に慣性モーメントを判断して制動力を設定する場合と比較して制御が簡略化される。さらに、電動モータ６の回転数が所定値（例えば1000rpm）未満の場合は操作スイッチ５がオフされても制動を行わないため、操作スイッチ５がオフされると常に制動を行う場合と比較して制御が簡略化される。

実施の形態２図７は、本発明の実施の形態２に係るグラインダ１Ａの、操作スイッチ５がオフの状態の側断面図である。図８は、グラインダ１Ａの、操作スイッチ５がオンの状態の側断面図である。グラインダ１Ａは、実施の形態１のものと異なり、第２の制動手段としての電気制動力発生手段に加え、第１の制動手段としての機械制動力発生手段を備える。また、センサ基板４４は、コントローラボックス４０内の電動モータ６側に設けられ、センサ基板４４上のホールＩＣ４５は、対向するロータマグネット６ｃの発生する磁界を検出することで、電動モータ６の回転位置を検出する。機械制動力発生手段は、ブレーキロータ６５及びブレーキパッド６６を含む。ブレーキロータ６５は、電動モータ６の前方に設けられ、電動モータ６の出力軸６ａと一体に回転する。ブレーキパッド６６は、ブレーキロータ６５の前方に設けられてブレーキロータ６５と対向する。ブレーキパッド６６は、スプリング６７によって後方に付勢され、操作スイッチ５がオフの位置にあるときは、図７に示すようにブレーキロータ６５と対面接触して負荷を与え、機械的制動力を発生する。一方、ブレーキパッド６６は、操作スイッチ５がオンの位置にスライドされると、操作スイッチ５のスライドに連動してスライドするスライドバー６８によってスプリング６７の付勢に抗して前方に移動し、図８に示すようにブレーキロータ６５と非接触で対面し、機械的制動力を発生しない。本実施の形態において操作スイッチ５がオフされると、機械制動力は慣性モーメント及び電動モータ６の回転数によらず常に発生する。制動力は、機械制動力に加えて電気制動力の使用するか否か、あるいは電気制動力の大きさによって変化させることができる。電気制動力の大きさは、図５あるいは図６に示した流れで設定可能である。本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様であり、同様の効果を奏することができる。

実施の形態３図９は、本発明の実施の形態３に係るグラインダ２の平断面図である。図１０は、グラインダ２の側断面図である。図１１は、グラインダ２の制御ブロック図である。グラインダ２は、実施の形態１のものと異なり、電動モータ６がブラシ付きモータである。電動モータ６は、ステータコイル６ｇ,６ｈと、ブレーキコイル（制動用コイル）６ｉ,６ｊとを含む。ブレーキコイル６ｉ,６ｊは、電動モータ６の制動用のコイルである。図１１のコントローラ８０において、演算部７１は、操作スイッチ５がオンされると、制御信号出力回路７２を制御し、電動モータ６と直列接続されたトライアック７０のゲートに駆動信号（例えばＰＷＭ信号）を印加し、電動モータ６を回転駆動する。回転数検出回路６９は、ホールＩＣ（磁気センサ）７３の出力信号により電動モータ６の回転数を検出し、演算部７１にフィードバックする。演算部７１は、例えばＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１,Ｑ２のいずれかをオンすることで、ブレーキコイル６ｉと電動モータ６、あるいはブレーキコイル６ｉ,６ｊと電動モータ６を含む閉回路を形成し、電動モータ６の制動が可能である。具体的には、スイッチング素子Ｑ１をオンすると、スイッチング素子Ｑ１、ブレーキコイル６ｉ、電動モータ６、スイッチング素子Ｑ１という閉回路が形成され、小さい制動力が発生する。スイッチング素子Ｑ２をオンすると、スイッチング素子Ｑ２、ブレーキコイル６ｉ、電動モータ６、ブレーキコイル６ｊ、スイッチング素子Ｑ２という閉回路が形成され、大きい制動力が発生する。なお、ブレーキコイル６ｉ,６ｊの巻数を相互に異ならせ、制動時の閉回路にブレーキコイル６ｉを含めずにブレーキコイル６ｊを含めることも可能な回路構成としてもよく、この場合、制動力を３段階にすることができる。

なお、本実施の形態では、操作スイッチ５がオフされた後、スイッチング素子Ｑ１をオンにして弱いブレーキをかけながら回転具の慣性モーメントを判定し、制動力の設定に反映させる。操作スイッチ５がオフになった後すぐに制動をかける理由は、電動モータ６を開放してしまうと短時間で電流が逃げてしまうため、回生回路を働かせることができないことによる。以下、具体的動作を説明する。操作スイッチ５がオフになると、演算部７１が制御信号（オフ信号）をトライアック７０のゲートに送信し、交流電源５１からの電流を遮断する。それと同時にスイッチング素子Ｑ１をオンにし、ブレーキコイル６ｉと電動モータ６の閉回路を構成する。これによりブレーキコイル６ｉのみの弱いブレーキがかかり、演算部７１は、その間に回転具の慣性モーメントを判定する。そして、前記慣性モーメントに応じて、ブレーキコイルを１つ使うか、２つ使うか、それともブレーキコイルを使わないか、を選択することで制動力を変化させる。本実施の形態のその他の点は実施の形態１と同様であり、同様の効果を奏することができる。

図１２は、各実施の形態における制動力の設定をまとめた表である。この表において、回転数差Ｒは、電動モータ６の回転数変化率に対応する。本表の例では、回転数差Ｒを、1000rpm以下、1000rpmを超えて2500rpm以下、2500rpm超えの３段階に分けており、取り付けた回転具の慣性モーメント及び選択されるブレーキ力もそれぞれ大中小の３段階としている。本表に示す実施例１は、実施の形態１に対応し、ブラシレスモータに通電するためのインバータ回路のローサイド側のスイッチング素子のオン期間のデューティ比により制動力を変化させる例である。実施例２は、実施の形態２に対応し、電気制動力発生手段に加え、機械制動力発生手段を備える例である。実施例３は、実施の形態３に対応し、弱い制動力を発生させるブレーキコイルのみ使用、強い制動力を発生させるブレーキコイルのみ使用、及び双方のブレーキコイルを使用という３態様により３段階の制動力を発生する。

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。

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、慣性モーメントの異なる回転具を選択的に取付可能な他の種類の電動工具であってもよい。実施の形態で示したパラメータ、例えば慣性モーメント判断の境界となる回転数変化率、慣性モーメント判定時の待機時間、制動力の段階数等は一例に過ぎず、各パラメータは実験的に又は要求される性能に合わせて任意に設定すればよい。

また、本発明における実施の形態においては、制御部が回転具の慣性モーメントに応じて自動的に制動力を設定する構成としたが、作業者が使用される回転具の慣性モーメントを判断し、制動力選択スイッチを動作させることで制御部に信号が与えられ、制御部が制動力を設定するようにした電動工具であっても良い。

１,１Ａ,２…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…電動モータ（原動機）、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、６ｇ,６ｈ…ステータコイル、６ｉ,６ｊ…ブレーキコイル（制動用コイル）、７…電源コード、８…センサマグネット、１０…砥石、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、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…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、６５…ブレーキロータ、６６…ブレーキパッド、６７…スプリング、６８…スライドバー、６９…回転数検出部、７０…トライアック、７１…演算部、７２…制御信号出力回路、７３…ホールＩＣ（磁気センサ）、８０…コントローラ、Ｒｓ…検出抵抗

Claims

モータと、前記モータによって駆動される回転具と、少なくとも前記モータの制動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転具の慣性モーメントが所定値以上のとき、前記慣性モーメントが所定値未満の場合と比較して制動力を小さくする、電動工具。
前記制御部は、前記モータの加速時ないし減速時における回転数の時間変化率に基づいて前記回転具の慣性モーメントを判断する、請求項１に記載の電動工具。
前記モータの駆動、停止を切り替える操作スイッチを備え、前記制御部は、前記操作スイッチがオフされてからの所定期間における前記モータの回転数の時間変化率に基づいて前記回転具の慣性モーメントを判断する、請求項１又は２に記載の電動工具。
前記制御部は、前記所定期間における前記モータの回転数が所定値以下のときは、前記回転具の慣性モーメントに応じた制動力の設定を行わない、請求項３に記載の電動工具。
前記制御部は、電気制動用にオンされるスイッチング素子のオン期間のデューティ比を変化させることにより制動時の制動力を変化させる、請求項１から４のいずれか一項に記載電動工具。
前記制御部は、電気制動用にオンされるスイッチング素子の数を変化させることにより制時の制動力を変化させる、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動工具。
第１及び第２の制動手段を備え、前記制御部は、第２の制動手段の使用有無により制動時の制動力を変化させる、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動工具。
前記第１の制動手段は、前記モータと前記回転具との回転伝達経路において、接触して負荷を与えることで機械制動力を発生させるものである、請求項７に記載の電動工具。
前記モータは、少なくとも一部が磁性体で形成されるロータを有し、前記第２の制動手段は、前記ロータが回転することにより電気制動力を発生させるものである、請求項７又は８に記載の電動工具。
前記制御部は、前記回転具にかかる負荷が所定値以上のときは前記回転具の慣性モーメントに応じた制動力の設定を行わない、請求項１から９のいずれか一項に記載の電動工具。
前記モータはブラシレスモータであり、前記制御部は、前記スイッチング素子を制御することで、前記ブラシレスモータの駆動を制御する、請求項５又は６に記載の電動工具。
前記モータは制動用コイルを有し、前記制御部は、制動時において、前記制動用コイルと前記モータを含むように閉回路を形成することで制動力を発生させる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電動工具。
前記制動用コイルは複数設けられており、前記制御部は、電流が流れる前記制動用コイルの数を変化させることで、前記制動力を変化させる、請求項１２に記載の電動工具。
モータと、前記モータによって駆動される出力軸と、少なくとも前記モータの制動を制御する制御部と、を備え、
前記出力軸には、慣性モーメントが異なる複数種類の回転具が取り付け可能であり、
前記制御部は、慣性モーメントが小さい前記回転具と慣性モーメントが大きい前記回転具とでは、慣性モーメントが大きい回転具が回転している際の制動力が、慣性モーメントが小さい回転具が回転している際の制動力よりも小さくなるように制御する、電動工具。