CN110475647A

CN110475647A - 旋转工具

Info

Publication number: CN110475647A
Application number: CN201880023137.5A
Authority: CN
Inventors: 坂井裕纪; 吉成拓家; 益子弘识
Original assignee: Takeshige Co Ltd
Current assignee: Takeshige Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2019-11-19
Anticipated expiration: 2038-02-23
Also published as: EP3603895A1; JP7392748B2; US20200055159A1; WO2018180083A1; EP3603895A4; JP7036148B2; JP2022079474A; JPWO2018180083A1; JP2020146837A; US11745301B2; CN110475647B; EP3603895B1; JP6708300B2

Abstract

在旋转工具中，使开关断开而使前端工具停止时，抑制对前端工具进行固定的固定件松动。一种旋转工具，将通过固定件而旋转的前端工具安装于主轴，通过马达而使主轴及前端工具旋转，所述旋转工具包括：开关，能够切换马达的旋转或停止；以及控制装置，根据开关的操作对马达的旋转进行控制；并且控制装置在马达启动后经过所需时间T之后使开关断开后，对主轴进行通常的制动，而使旋转工具停止(104d、106d)，并在马达启动后经过所需时间T之前使开关断开后，不应用制动力，而利用惯性使前端工具停止(101d)。

Description

旋转工具

技术领域

本发明是一种旋转工具，使前端工具旋转，抑制对前端工具进行固定的固定件松动。

背景技术

已经知道一种旋转工具，其利用电气马达(electromotor)使前端工具旋转。在专利文献1中，公开了一种研磨机(grinder)，将无刷直流电(direct current，DC)马达设为驱动源。所述研磨机搭载着反相器电路(inverter circuit)，利用磁传感器检测转子的旋转位置，通过控制器来控制供给至马达的线圈的驱动电流，所述反相器电路用于对马达的线圈供给旋转磁场(三相交流)。马达的旋转力经由两个锥齿轮而传递至主轴。在主轴，安装有旋转的磨石等前端工具。前端工具相对于主轴的固定方法是通过如下的方式而进行：在主轴侧形成外螺纹，使主轴穿过前端工具的贯通孔之后将具有内螺纹的固定件螺合于主轴。旋转的主轴经由正在旋转的前端工具而受到大的负载扭矩，因而会受到使前端工具在与主轴的旋转扭矩相反的方向上转动的力。因此，为了使在前端工具的操作中固定件不会松动，以如下的方式确定主轴的螺纹牙与固定件的螺纹牙的方向，即，如果使磨石在与主轴的旋转方向相反的方向上旋转，固定件就紧固。

近年来，在如研磨机或圆锯等使前端工具在一个方向上旋转的旋转工具中，已实现如下的技术：如专利文献2，使马达的开关断开时实施刹止，以使前端工具迅速停止。在专利文献2中，当开关选择了马达的断开时，使由摩擦产生的制动力作用至马达。因此，在与马达的旋转轴为同轴的位置上设置刹止机构。作为其它的刹止机构，在专利文献3中，提出了一种刹止机构，通过使无刷马达的线圈短路，来实施电气刹止。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-269409号公报

专利文献2：日本专利特开2017-13166号公报

专利文献3：日本专利特开2013-165677号公报

发明内容

发明所要解决的问题

如果在旋转工具中应用如下的刹止机构，就能够使前端工具迅速停止，所述刹止机构是在使马达的开关断开时自动起作用。但是，当使强力的刹止起作用时，相对于将要减速的主轴，前端工具将会利用惯性而继续旋转，因此想要使它们相对旋转的力会起作用，而产生朝向使具有螺纹牙的固定件松动的方向的松动扭矩。另一方面，在马达启动时，使主轴相对于静止的前端工具加速，因而产生朝向使具有螺纹牙的固定件紧固的方向的紧固扭矩。在具有如上所述的特征的旋转工具中，如果操作员反复进行如下的操作，即，使马达的开关导通而使马达刚刚启动后，立即使开关断开而实施刹止，松动扭矩的大小就有可能大于紧固扭矩，而使得固定件从主轴松动。

本发明是鉴于所述背景而完成的，其目的在于提供一种旋转工具，当使开关断开而使前端工具停止时，能够抑制对前端工具进行固定的固定件松动。本发明的另一目的在于提供一种旋转工具，最佳地控制刹止的应用可否，以抑制固定件松动，所述刹止是在使开关断开时使前端工具停止。本发明的另一目的在于提供一种旋转工具，使开关刚刚导通之后，确实地赋予紧固扭矩，以使得对前端工具进行固定的固定件紧固。

解决问题的技术手段

如果说明本申请所公开的发明之中代表性的特征，则如下所述。根据本发明的一个特征，本发明是一种旋转工具，将通过固定件而旋转的前端工具安装于主轴，通过马达而使主轴及前端工具旋转，所述旋转工具包括：开关，能够切换马达的旋转或停止；以及控制装置，根据开关的操作对马达的旋转进行控制；并且，控制装置是在马达启动后经过所需旋转之后使开关断开后，对主轴进行通常的制动，而使旋转工具停止，并在马达启动后经过所需旋转之前使开关断开后，将比通常的制动更弱的制动力应用于主轴，或者不应用制动力，而使旋转工具停止。“经过所需旋转”的状态，是指使开关导通而使马达加速开始后经过了规定的时间的状态、或者使开关导通后马达的转速达到了规定转速的状态。

根据本发明的另一特征，在主轴形成螺纹部，并设置紧固件，所述紧固件具有与主轴侧螺纹部相对应的螺纹部，紧固件通过在与主轴的操作时的旋转方向相反的方向上旋转，而将前端工具相对于主轴紧固并固定。例如，可在主轴的前端形成外螺纹，前端工具设为螺母(nut)，所述螺母形成有使主轴贯通的贯通孔，在贯通孔的内周侧形成有内螺纹。

根据本发明的进而另一特征，在马达的定子(stator)缠绕多个线圈，控制装置通过使线圈间短路，而进行电气制动。例如，马达是三相的无刷马达，具有反相器电路，所述反相器电路是通过多个开关元件来控制马达，控制装置对反相器电路进行控制而进行线圈间的短路。控制装置能够通过改变马达的短路相的数量、和/或短路时间来调整制动的强度，所述马达的短路相是通过开关元件而形成。

发明的效果

根据本发明，当使旋转工具的开关断开而使前端工具停止时，根据启动时的紧固量，判断是应用刹止，还是停止应用刹止，或是限制应用刹止，因此能够有效地抑制固定件松动的现象，所述固定件用于将前端工具固定于主轴。

附图说明

图1是本发明的实施例的旋转工具1的侧视图。

图2是表示本发明的实施例的旋转工具1的整体结构的纵剖面图。

图3是表示图2的磨石40相对于主轴30的安装结构的展开立体图。

图4是表示图1的马达5的驱动控制***的电路结构的框图。

图5是从图2的箭头A方向观察壳体50的箭视图。

图6是表示主轴30的从启动到停止为止的旋转速度的推移例的图。

图7是用于说明施加对主轴30的制动时的电气刹止的动作的电路图。

图8是表示使开关断开时的刹止控制顺序的流程图。

图9是表示主轴30的从启动到停止为止的旋转速度的推移例的图(其二)。

图10是表示由磨石的惯量(inertia)的差引起的启动时的加速状况的图。

图11是用于说明第二实施例的加速控制的图，表示通过变速刻度盘(dial)17而设定的每个设定速度的加速度曲线及减速曲线。

图12是表示在第二实施例中，使开关导通时的马达的加速控制顺序的流程图。

图13是用于说明速度设定刻度盘与马达的加减速状况的另一图。

具体实施方式

实施例1

以下，基于附图，对本发明的实施例进行说明。另外，在以下的图中，对具有相同功能的部分标注相同符号，并省略重复的说明。并且，在本说明书中，前后左右、上下的方向是设为图中所示的方向来进行说明。

图1是本发明的实施例的旋转工具1的侧视图。在这里，作为旋转工具1的一例，示出了盘式研磨机(disk grinder)，其具有主轴，所述主轴是以与圆筒状的罩体(housing)的轴线A1正交的轴线B1为中心进行旋转，固定于主轴的操作设备是圆形的磨石40。旋转工具1的罩体(外框或框体)包括齿轮壳体21、筒形状的马达罩体2及后盖(rear cover)3这三个零件，所述齿轮壳体21收容动力传递机构，所述筒形状的马达罩体2收容马达，所述后盖3收容安装于马达罩体2的后方的电气设备类。罩体的形状或分割的方法为任意，既可以如本实施例包括在前后方向上分割成三个的部分，也可以由其它分割形状形成。马达罩体2是树脂或金属的一体结构，构成为在前方侧具有开口的大致圆筒形。在马达罩体2的后方，安装后盖3。后盖3构成为能够利用穿过长度方向中心轴(作为马达的旋转轴的延长线的轴线A1)的铅垂面在左右方向上加以分割，并且通过未图示的螺钉而固定。在后盖3的右侧及左侧侧面，设置有用于撷取外部空气的多个风窗3b。并且，在后盖3的后端，设置有用于供给商用电源的电源线19。

在马达罩体2的左侧侧面，设置开关操纵杆(switch lever)11，所述开关操纵杆11切换后述马达的旋转或停止。开关操纵杆11是在前后方向上滑动，如图1所示，开关操纵杆11位于后方侧时成为开关断开的状态，位于前方侧时成为开关导通的状态。

图2是表示旋转工具1的整体结构的纵剖面图。马达5是无刷DC马达，以沿马达罩体2的中心轴方向(前后方向)的方式配置旋转轴9。马达5是所谓内转子型(inner rotortype)，转子6在定子8的内周侧空间内进行旋转。定子8通过在以如下的层叠结构而制造的芯(core)上缠绕铜线而形成线圈，所述层叠结构是在轴方向上将多块通过压制加工而切下的圆环状的薄铁板层叠而成。在本实施例中，线圈是设为具有U、V、W相的三相的星形接线(star connection)，但是也可以设为三角形接线(delta connection)。在转子6设置平板状的永久磁铁7，所述平板状的永久磁铁7具有北(north，N)极及南(south，S)极。

旋转轴9是由前方侧的轴承(第一轴承)14a及后方侧的轴承(第二轴承)14b能够旋转地保持，所述前方侧的轴承(第一轴承)14a固定在齿轮壳体21与马达罩体2的连接部附近，所述后方侧的轴承(第二轴承)14b固定于马达罩体2。在旋转轴9的轴方向上观察，在轴承14a与马达5之间设置冷却风扇15。冷却风扇15例如是塑料制的离心风扇，安装于马达5的旋转轴9，通过马达5的旋转而在罩体的内部，在以多个黑色箭头表示的方向上，产生用于使马达5或控制电路等冷却的风的流动(冷却风)。冷却风由设置于后盖3的左右两侧面的风窗3b(参照图1)抽吸，在收容电路基板51的壳体50的周围从后方流动至前方侧，并穿过设置于马达罩体2的轴承固持器部2b的开口(未图示)，流入至马达5的收容空间内。流入至马达5的收容空间的冷却风经由定子8的外周侧且为马达罩体2之间的间隙(参照图中的黑色箭头)或定子8的内侧空间而被冷却风扇15抽吸，并穿过风扇盖16的贯通孔，从齿轮壳体21的贯通孔如箭头15a所示向前方侧排出，或从风扇盖16的下侧的孔如箭头15b所示向前方排出。

齿轮壳体21是通过例如铝等金属的一体成形而构成，收容一组锥齿轮机构(22、23)，并且能够旋转地保持成为输出轴的主轴30。主轴30的轴线B1配置成在与马达5的旋转轴9的轴线A1大致正交的方向(在这里为上下方向)上延伸。在旋转轴9的前端部分设置第一锥齿轮22，第一锥齿轮22与第二锥齿轮23咬合，所述第二锥齿轮23安装于主轴30的上侧端部。第二锥齿轮23的直径大，与第一锥齿轮22相比齿轮数更多，因而这些动力传递单元作为减速机构而起作用。主轴30的上端侧通过金属25而能够旋转地轴支于齿轮壳体21，在中央附近，通过利用滚珠轴承的轴承26而轴支着。轴承26经由主轴盖27而固定于齿轮壳体21。

在主轴30的前端，设置支承主体(support body)33，在支承主体33的下侧安装磨石40等前端工具。磨石40通过由轮垫圈(wheel washer)35与垫圈螺母(washer nut)45夹持而固定。磨石40例如是直径100mm的挠性(flexible)磨石、树脂磨石、砂盘(sanding disk)等，通过选择所使用的研磨粒的种类，能够进行金属、合成树脂、大理石、混凝土等的表面研磨、曲面研磨。磨石40的后方侧的径向外侧及上侧由轮盘罩(wheel guard)39覆盖。另外，作为安装于旋转工具1的前端工具，并不仅限于磨石40，还可以安装曲丝钢丝刷(bevel wirebrush)、无纺布刷(nonwoven brush)、金刚石砂轮(diamond wheel)等其它工具。

在马达5的旋转轴9的后端，安装着在旋转方向上磁极不同的磁性体即传感器磁铁(sensor magnet)10。传感器磁铁10是薄的圆柱形的永久磁铁，为了检测转子6的旋转位置而安装，在圆周方向上每隔90度而依次形成北南北南(north south north south，NSNS)极。在传感器磁铁10的后侧即壳体50的内侧部分，设置在与旋转轴9垂直的方向上配置的大致半圆形的传感器基板52，在传感器基板52，设置旋转位置检测元件69，所述旋转位置检测元件69用于检测传感器磁铁10的位置。旋转位置检测元件69通过检测旋转的传感器磁铁10的磁场的变化，来检测转子6的旋转位置，例如使用三个霍尔集成电路(integratedcircuit，IC)，在旋转方向上每隔规定角度，在这里是每隔60°而配置。

在形成为大致圆筒形的后盖3的内部，收容：控制装置(后述的控制电路70)，进行马达5的旋转控制；反相器电路，用于使马达5驱动；以及电源电路，用于将从外部通过未图示的电源线而供给的交流转换成直流。在本实施例中，这些电路搭载于电路基板51，所述电路基板51是与旋转工具1的长度方向中心轴(与马达5的旋转轴9为同轴)平行地配置。电路基板51配置在容器状的壳体50的内部，所述容器状的壳体50是下侧的一面成为开口部，开关元件Q1～开关元件Q6是从基板向下配置，通过使液体状的树脂硬化的硬化性树脂，而加固至壳体50的规定深度部分为止。在这里，树脂56的液面达到壳体的深度的一半以上为止。马达罩体2的轴承固持器部2b从保持轴承14b(参照图2)的外轮部分的圆筒部分向外侧形成有多个支柱(未图示)，在支柱以外的地方，形成为空洞，因此成为如下的结构：冷却风从收容壳体50的空间向收容马达5侧的空间流动。在通过壳体50而划定的空间内(容器内)，除了电路基板51以外，还设置开关18及传感器基板52，所述传感器基板52用于搭载旋转位置检测元件69。开关18是切换马达5的导通与断开的构件，通过与开关操纵杆11联动而移动的连结臂12，来按下或打开柱塞(plunger)部分，从而切换导通状态与断开状态。传感器基板52配置成与马达5的旋转轴方向正交。

图3是表示磨石40相对于主轴30的安装结构的展开立体图。齿轮壳体21是金属制，且收容将马达5的旋转力传递至作为输出轴的主轴30的动力传递机构。在齿轮壳体21形成四处螺孔21a～21d，利用未图示的螺钉将齿轮壳体21固定于马达罩体2。主轴30的上端部分形成由金属25(参照图2)轴支的细径部31a，细径部31a的下侧形成固定锥齿轮23的主轴部31b，主轴部31b的下侧部分形成固定轴承26的轴承保持部31c。在主轴30的下端部分，形成用于固定垫圈螺母45的外螺纹32。外螺纹32是正螺纹，通过使垫圈螺母45在箭头48a的方向上旋转而紧固，通过使垫圈螺母45在箭头48b的方向上旋转而松动。在主轴30的主轴部31b的中央附近，设置主轴盖27。主轴盖27是用于轴支轴承26的固定构件，在下侧形成开口部27a，开口部27a的内周侧成为迷宫(labyrinth)部27b。

主轴30的上端侧通过金属25而能够旋转地轴支于齿轮壳体21，在中央附近，通过利用滚珠轴承的轴承26(参照图2)而轴支着。轴承26设置有支承主体33。支承主体33具有两面宽度，以无法与主轴30一并相对旋转的方式而连接，与主轴30一并旋转。在支承主体33的上方侧形成迷宫部33a。迷宫部33a通过在与主轴盖27的迷宫部27b之间形成接近的狭窄空间，来防止尘埃等侵入至齿轮壳体21的内部。在支承主体33的中央附近形成圆盘状的部分，并且形成防止止转用的突起部34a、突起部34b，所述防止止转用的突起部34a、突起部34b是从支承主体33的外缘两处在与轴线B1方向平行的方向上延伸。突起部34a、突起部34b与形成于轮垫圈35的孔部嵌合。轮垫圈35是金属制的构件，在中央形成有用于使外螺纹32贯通的贯通孔35a，保持所安装的磨石40的一个面(凸侧的面)，并且具有圆筒部35b，所述圆筒部35b位于磨石40的贯通孔41a内。磨石40形成有中央附近在轴方向上偏移的突出部41，在突出部41的中心形成使圆筒部35b贯通的贯通孔41a，可将磨石40准确地定位于与主轴30同心的位置上。磨石40的径向上的外侧部分形成能够用于磨削的操作面43，操作面43与突出部41之间由形成于斜面上的连接面42形成。垫圈螺母45是固定构件，通过在轴方向上紧固磨石40而将磨石40固定于主轴30，并在中央形成内螺纹45a。在垫圈螺母45的紧固时，使阻止主轴30的旋转的主轴锁定机构(未图示)起作用，利用专用的紧固工具(未图示)而紧固。

旋转工具1的开关操纵杆11经导通时的主轴30的旋转方向是箭头46的方向，对应于马达5的启动，磨石40也开始旋转。在所述启动时停止的磨石40中，朝向箭头47a的方向进行相对旋转的力作为主轴30朝向箭头46的方向的反作用力而起作用。这时，相同方向上的箭头48a的力也作用至对磨石40进行固定的紧固件即垫圈螺母45。所述箭头47a、箭头48a的方向上的力只在主轴30的加速开始时的短暂时间起作用，施加至垫圈螺母45的箭头48a的旋转方向在对垫圈螺母45进行紧固的方向上起作用，因此当使马达5启动时，垫圈螺母45变得紧固。反之，在对正在定速旋转的马达5，实施电气刹止等强大的制动力的情况下，主轴30开始减速时，通过磨石40的惯性力，而使得磨石40中，在箭头47b的方向上相对旋转的旋转力起作用。所述箭头47b的旋转力作为箭头48b的旋转力也作用至垫圈螺母45，因此当急剧实施电气刹止时，在实施的瞬间，会使松动扭矩作用至垫圈螺母45，由此垫圈螺母45有可能微微松动。因此，在本实施例中，以如下的方式构成：通过确实地赋予启动时朝箭头47a、箭头48a施加的相对旋转力，而施加紧固扭矩，由此使得垫圈螺母45充分紧固于主轴30，从而在制动时垫圈螺母45不会松动。

进而，在启动时充分加速未完成的状态下，即，在未充分赋予朝向箭头48a的方向的紧固力之前，判断实施刹止的状态，使得在扣动一次触发器(trigger)所引起的马达的从加速到停止为止的一系列动作中，箭头48b的松动力不会大于箭头48a的紧固力。通过如上所述维持(箭头48a的总紧固扭矩量)≥(箭头48a的总松动扭矩量)的关系，能够避免在赋予刹止时对前端工具进行固定的固定件(垫圈螺母45)松动。

其次，利用图4，说明马达5的驱动控制***的电路结构。通过电源线19而输入的从交流电源90供给的交流通过二极管电桥(diode bridge)60而整流，输入至反相器电路71。在二极管电桥60的下游侧设置平滑用的电容器61。在图4中，只图示了一个电容器61，但也可以将它们设为多个电容器，还可以在二极管电桥60的输入侧也设置电容器。并且，也可以不但附加电容器61，而且附加抗流线圈(choke coil)等。反相器电路71包括六个开关元件Q1～Q6，通过从控制电路70供给的栅极信号(gate signal)H1～H6来控制开关动作。作为开关元件Q1～开关元件Q6，例如可使用场效应晶体管(fieldeffecttransistor，FET)或绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)之类的大电容的输出晶体管。开关元件Q1～开关元件Q3的漏极(drain)端子与二极管电桥60的正极侧共同连接。并且，开关元件Q4～开关元件Q6的漏极端子分别与开关元件Q1～开关元件Q3的源极(source)端子、以及马达的V相、U相、W相的端子连接。开关元件Q4～开关元件Q6的源极端子与二极管电桥60的负极侧共同连接。在马达5的定子8的内侧，具有永久磁铁7的转子6旋转。在转子的旋转轴9连接着位置检测用的传感器磁铁10，通过利用霍尔IC等旋转位置检测元件69检测传感器磁铁10的位置，由此控制电路70检测马达5的旋转位置。

在二极管电桥60的输出侧，进而连接着恒压电源电路63。恒压电源电路63是用于对控制电路70供给经稳定化的基准电压(低电压)的直流的电源电路。恒压电源电路63构成为包括二极管64、平滑用的电解电容器65、***相位延迟(InsertionPhase Delay，IPD)电路66、电容器67及调节器(regulator)68。

控制电路70是用于进行马达5的启动、停止及旋转速度控制的控制单元，且构成为包括微型计算机(以下称为“微机”)。控制电路70基于伴随着开关18的操作而输入的启动信号、以及通过变速刻度盘17而设定的可变电阻72的信号，对马达5的旋转速度进行控制，并对针对线圈U、V、W的通电时间与驱动电压进行控制。控制电路70与反相器电路71的六个开关元件Q1～Q6的各栅极连接，供给用于使各开关元件Q1～Q6导通与断开的驱动信号H1～H6。

控制电路70利用包括霍尔IC的旋转位置检测元件69检测转子6的旋转位置，并对多个开关元件Q1～Q6输出驱动信号H1～驱动信号H6，进行开关动作，由此，反相器电路71将从二极管电桥60输出的直流电压，作为三相(U相、V相、W相)电压Vu、Vv、Vw，供给至马达5。供给至马达5的电流的大小是通过测定电流检测用的分流电阻(shunt resistance)62的两端电压，而由控制电路70检测，所述电流检测用的分流电阻62连接于二极管电桥60与反相器电路71之间。如上所述，通过利用反相器电路71对马达5的规定的线圈依次供给驱动电力，来形成旋转磁场而使马达5旋转。

图5是从图2的箭头A的方向观察壳体50的内部的箭视图，是表示开关元件Q1～开关元件Q6相对于电路基板51的搭载状况的图。收容于壳体50的内部的电路基板51是设为与壳体50的内部形状大致相等的形状，浸渍于树脂56(参照图2)，所述树脂56是由液体硬化而来。搭载于电路基板51的主要是二极管电桥60等整流电路、包括六个开关元件Q1～Q6的反相器电路71、构成控制电路70的微机、以及恒压电源电路63等(未图示)。在电路基板51的输入侧，从旋转工具1的外部连接着未图示的电源线19(参照图2)，将商用交流输入至二极管电桥60。未图示的电源线19是通过电源线保持部55而固定。电路基板51的输出侧是端子84a～端子84c，通过未图示的三条导线而与马达5的线圈的V相、U相、W相连接。

在电路基板51中，开关元件Q1～开关元件Q3、开关元件Q4～开关元件Q6分别以在轴方向上排列的方式配置有各三个。开关元件Q1～开关元件Q6是三条金属端子从封装体(package)的下侧延伸的元件，在封装体的背面侧设置金属制的散热板。在开关元件Q1～开关元件Q3，进而设置散热用的共同的金属板82。剩下的三个开关元件Q4～开关元件Q6是以排成一列的方式配置，在背面的散热板分别设置独立的金属板83a～金属板83c。

在电路基板51的前方侧，以与电路基板51正交的方式，配置传感器基板52，所述传感器基板52用于搭载三个旋转位置检测元件69(参照图2)，在电路基板51的后方搭载开关18，所述开关18与开关操纵杆11联动而运行。在壳体50的后方侧设置可变电阻72。在可变电阻72的旋转轴设置变速刻度盘17，变速刻度盘17是以一部分从后盖3的开口部分(未图示)露出的方式而设置，能够由操作员进行旋转操作。电路基板51及可变电阻72通过导线85来布线。

其次，利用图6，说明主轴30的从启动到停止为止的旋转速度例。图6的横轴是时间(单位：秒)，纵轴是马达5的转速r(单位：rpm)。在本实施例的旋转工具1中，作为使开关操纵杆11导通时的马达的旋转速度，能够进行六档速度的设定。在这里，作为表示时间与转速的关系的速度曲线，表示了刻度盘1时的主轴30的旋转速度101、刻度盘4时的旋转速度104、刻度盘6时的旋转速度的示例。当选择了刻度盘6时，转速r₆是27000rpm，在时刻0时操作员使开关操纵杆11导通后，马达5启动，如箭头101a、箭头104a、箭头106a所示，马达5的旋转进行加速，并如箭头106b所示，达到规定的旋转速度r₆而转入至定速旋转。当仍旧继续进行定速旋转时，如以虚线表示的箭头106c所示，维持定速旋转。在这里，当在正在定速旋转的时刻t_e，操作员使开关操纵杆11断开时，控制电路70通过使马达5的线圈的各相短路，而使电气刹止运行。于是，对马达5的旋转轴9施加强大的制动力，因此如箭头106d所示，主轴30的转速急剧减少，在时刻t_f，主轴30及安装于主轴30的磨石40停止。另外，时刻t_e至时刻t_f的时间例如是一秒左右。此外，如果想要从转速r₆(＝27000rpm)左右起无电气刹止而只靠惯性使主轴30及磨石40停止，则要花费八秒左右，但如果同时使用电气刹止，则会迅速停止。

选择了刻度盘4时的主轴30的转速r₄是22000rpm，当在时刻0使开关操纵杆11导通后，马达5启动而如箭头101a、104a所示加速，如果开关操纵杆11仍旧是导通的状态，则在时刻t₄达到转速r₄，如以箭头104b表示的虚线所示进行定速旋转。在这里，在成为定速旋转的时刻t_b(＞t₁)，操作员使开关操纵杆11断开时，使电气刹止起作用，所以旋转速度104如箭头104d所示减速，在时刻t_d，磨石40停止。

当选择了刻度盘1时，作为目标的转速r₁是9600rpm，在时刻0使开关操纵杆11导通后，马达5启动而如箭头101a所示加速，如果开关操纵杆11仍旧为导通的状态，则在时刻t₁达到转速r₁，并如箭头101b所示进行定速旋转。在这里，当在成为定速旋转之前的t_a(≤t₁)，操作员使开关操纵杆11断开时，使电气刹止不起作用，而使主轴30的旋转速度因惯性而减速，如箭头101d所示，在时刻t_c，磨石40停止。在本实施例中，是设为：在作为驱动源的马达5启动起到成为所需旋转状态为止，即，经过时间T之前，使开关断开后，不赋予电气刹止。在这里，是否达到所需旋转状态的阈值是通过使开关操纵杆11导通之后的经过时间来判断，并以如下的方式进行限制，即，直到经过与时刻0～t₁相等的时间T时，才赋予电气刹止。另外，在经过时间T为止之前限制实施刹止的目的在于，使得刹止时垫圈螺母45不会松动。因此，也能够构成为不实施一切刹止，还能够以制动力充分变弱的方式实施刹止。

如以上所述，在本实施例中，在马达5启动时在使垫圈螺母45在紧固方向(图3的箭头48a的方向)上充分旋转之前，不实施全刹止(full brake)。因此，启动时的垫圈螺母45的紧固量大于减速时的垫圈螺母45的松动量，所以能够避免磨石40的松动现象的产生。

其次，利用图7对电气刹止的原理进行说明。图7是利用开关元件Q1～开关元件Q6的反相器电路71的放大图。在这里，也图示各开关元件Q1～开关元件Q6中所含的逆流二极管73a～逆流二极管73f。当实施电气刹止时，控制电路70通过使下臂侧的开关元件Q4～开关元件Q6的栅极信号导通，而使开关元件Q4～开关元件Q6的源极与漏极之间短路。在所述短路状况下，通过马达的反电动势(back electromotive force)，而在V～W相分别流入箭头75a～箭头75e的短路电流，产生制动力。并且，在U～V相，在以虚线表示的75a、75b、75e的方向上流入电流，在U～W相，流入75a、75c、75e的短路电流。这时，穿过开关元件Q4的电流75e是与通常驱动时为相反方向的电流，通过电流75e流入至逆流二极管73d，来抑制开关元件Q4的破坏，所述逆流二极管73d设置于开关元件Q4内。同样地，开关元件Q5、开关元件Q6也向逆流二极管73e、逆流二极管73f分别流入电流75b、电流75d。当开关元件Q4～开关元件Q6的栅极信号断开时，解除U～W相的短路状态。因此，当赋予电气刹止时，通过开关元件Q4～开关元件Q6之中导通的栅极数、或进行使栅极信号导通与断开的脉宽调变(Pulse-WidthModulation，PWM)控制，控制电路70能够调整电气刹止的制动力。

图8是表示旋转工具的启动时的控制的流程图。图8所示的一系列顺序能够通过预先存储于控制电路70的程序而以软件方式执行。通过操作员使开关操纵杆11向前方侧滑动而导通，来进行马达5的启动。当开关操纵杆11导通后，控制电路70检测变速刻度盘17(参照图5)的设定值，并且使马达5启动而加速，以达到经设定的旋转速度(步骤201、202)。其次，控制电路70判定开关操纵杆11是否已断开(步骤203)，在仍旧导通的情况下，通过微机来进行马达的加速及所设定的旋转速度下的定速运转的控制，并返回至步骤203，继续进行同样的处理(步骤204)。步骤204中的马达5的旋转控制与现有的研磨机中的马达的旋转控制方法同样，因此在这里省略详细说明。

当在步骤203中使开关操纵杆11断开时，控制电路70判定使开关操纵杆11导通起到变为断开为止的经过时间是否是达到规定时间T(＝1秒)之前(步骤205)。在步骤205中时间间隔大于一秒时，控制电路70通过进行如下的刹止控制，即，使反相器电路71的多个开关元件短路，并且使马达5的各相的线圈间短路，而使得马达5迅速停止(步骤207)。在步骤205中，当时间间隔为一秒以下时，控制电路70不应用使用反相器电路71的所谓电气刹止，而使磨石40因惯性而停止(步骤206)。另外，作为所述阈值的经过时间T只要在设计开发时，通过实验等而预先设定，并预先记录于微机即可。并且，将是否应用电气刹止的判断阈值并不只限于经过时间T，还可以设为使用旋转速度r的阈值。在所述情况下，以如下的方式构成即可：在加速过程中的旋转速度r达到规定的阈值为止之前，不应用电气刹止，达到规定的旋转速度r后则应用电气刹止。此外，也可以如下的方式构成：作为是否应用电气刹止的判断阈值，使用利用分流电阻62而检测到的电流的测定值来探测，以使得启动时暂时增加的启动电流下降至规定值为止后再应用。在步骤208中，当磨石40停止时，停止基于流程图的控制。

在利用图6～图8而说明的本实施例中，是利用经过时间T来判断是否应用电气刹止的“经过所需旋转”状态，并将所述时间设为一秒，但是以图6中所说明的哪个状态设为判断电气刹止的应用的避免的“经过所需旋转”状态，只要根据所使用的马达、减速机构、旋转机构等的特性、磨石的种类适当设定即可。

其次，利用图9，说明如下的示例：使用其它值作为是否应用电气刹止的判断阈值。在图9中，将是否已达到通过变速刻度盘17而设定的最高旋转速度(在这里是刻度盘6)的设定旋转速度r₆，设为经过所需旋转状态的判断阈值。达到设定旋转速度r₆后，可以利用霍尔IC等旋转位置检测元件69所检测到的位置信号，通过控制电路70而容易地检测。

在图9中，在刻度盘6时在时刻0，开关操纵杆11变为导通，如箭头111a、箭头114a、箭头116a所示，旋转速度116上升，达到判断是否应用电气刹止的阈值转速r₆。在所述状态以后，在时刻t_e，开关操纵杆11断开后，应用电气刹止而如箭头116d所示急剧减速，在时刻t_f，磨石40停止。当选择了刻度盘4时，定速旋转的转速r₄为22000rpm，在时刻0时，操作员使开关操纵杆11导通后，马达5启动而如箭头111a、箭头114a所示旋转加速。这时，即使在时刻t_b，操作员使开关操纵杆11断开，也未达到作为阈值的转速r₆，因此如箭头114d所示，不应用电气刹止，而使磨石40因惯性而停止。同样地，在刻度盘1时在时刻ta使开关操纵杆11断开后，不应用电气刹止，使磨石40因惯性而停止。如图9所示，将判断是否应用电气刹止的阈值转速设为r₆，但当如上所述而设定时，在刻度盘1～刻度盘5，电气刹止运行的状态消除。因此，实际上，只要在r_a～r₆的范围内设置适当的阈值即可。此外，也可以如下方式构成：如后述实施例2所述，在刻度盘1～刻度盘5的启动时，暂时使旋转速度上升至阈值转速r₆为止后，减速至设定速度为止。另外，在实施例1中，是以如下的方式构成，即，在经过所需旋转前使开关操纵杆11断开时，不应用电气刹止，而使磨石40因惯性而停止，但是也可以设为：在经过所需旋转前使开关操纵杆11断开时，通过利用制动力实施电气刹止，来减弱施加至垫圈螺母45的容易松动的力，所述制动力弱于经过所需旋转后所应用的电气刹止。

实施例2

其次，利用图10～图13，说明本申请发明的第二实施例。在第二实施例中，为了在启动时抑制固定件的松动，除了防止赋予刹止时的松动，还在启动时强化朝向图3的箭头48a的方向的固定件的紧固状况。图10是表示因磨石40的不同而引起的主轴30的加速度的不同的图。当安装于主轴30的磨石40是最轻而惯量小的磨石时，如箭头121a所示以大的加速度上升，并如以箭头121b所示，以通过变速刻度盘17(参照图5)而设定的速度r_c以固定速度而旋转。另一方面，在能够安装的磨石40之中最重而惯量大的磨石的情况下，如箭头122a所示，以用虚线表示的小的加速度上升，并以用箭头121b表示的速度r_c进行旋转。即，以惯量小的磨石的加速所需的时间为t₁，惯量大的磨石的加速所需的时间为t₂的方式，根据磨石40的种类，所需加速时间出现偏差。但是，在本实施例中，无论使用哪种磨石40，通过加速时的控制都会抑制垫圈螺母45松动。

图11是用于说明第二实施例的加速控制的图，表示通过变速刻度盘17而设定的每个设定速度的加速度曲线与减速曲线。在本实施例中，在加速时，进行软启动(soft start)控制，即，使PWM控制的占空(Duty)(比)逐渐增大而加速。在本实施例中，设为使变速刻度盘17的设定值为1～3时的加速度高于现有的加速度。在刻度盘4～刻度盘6的情况，根据如箭头134a、箭头135a、箭头136a所示的如现有技术的加速曲线进行加速，达到如箭头134b、箭头135b、箭头136b的经设定的速度。在现有的加速控制中，刻度盘1～刻度盘3的状态也是以与箭头134a、箭头135a、箭头136a所示的加速曲线同样的倾斜度而进行加速。然而，在本实施例中，通过如箭头131a、箭头132a、箭头133a所示，增大启动时的垫圈螺母45的紧固状况容易不足的低速设定时的加速度，即，增大选择了刻度盘1～刻度盘3时的加速度，来增大加速时的赋予至垫圈螺母45的容易紧固的力。进而，在启动时垫圈螺母45的紧固状况最不足的刻度盘1时，如箭头137a所示，使转速131暂时上升至刻度盘2的设定转速为止之后，如箭头137d所示减速而达到如箭头131b所示的定速状态。具体地说，进行(如描绘三次曲线的)控制，即，从t₁缓慢地减速，然后迅速减速，在即将达到箭头131b的转速之前再次缓慢地减速。通过从t₁缓慢地减速，能够适当地抑制从加速切换至减速时垫圈螺母45因磨石40的惯量而松动，并且在箭头137b所示的曲线的中腹，提高了减速率，所以能够迅速达到目标转速。在刻度盘2的情况，以如下方式进行控制：如箭头131a～箭头132a所示加速，并以如箭头137a至箭头132b的方式无减速，而达到设定转速。

在图11中，是否进行电气刹止的制动的阈值是与实施例1同样地设为通过如下的方式来判定：是否达到时刻t₁，即，是否经过时间T1。因此，在刻度盘1的设定时，如箭头131a所示在加速过程中使开关操纵杆11断开后，如箭头131d所示不实施电气刹止而使主轴30因惯性而停止。同样地在刻度盘4的旋转速度134的曲线中，在加速过程中即达到时刻t₁之前使开关操纵杆11断开后，如箭头134d所示，不实施电气刹止而使主轴30因惯性而停止。另一方面，在刻度盘1中如箭头131b所示，在定速旋转过程中使开关操纵杆11断开的情况，是达到阈值的时刻t₁之后，因此应用电气刹止而如箭头131c所示使主轴30急剧停止。

其次，利用图12的流程图，说明已通过图11而说明的加速控制的顺序。图12的流程图是在马达5从停止过程中起到加速而转入至定速控制为止的期间内所执行的流程。首先，判断开关操纵杆11是否呈导通状态，在仍旧断开的情况下仍旧待机(步骤211)。当开关操纵杆11变为导通后，控制电路70判定变速刻度盘17的设定值是否为4以上(步骤212)，在变速刻度盘17的设定值未达4，即是1～3的情况下，作为启动时的加速度，设定成以0.3％/ms使占空(Duty)上升(步骤213)，在4以上的情况下，作为启动时的加速度，设定成以与现有技术同样的0.1％/ms使占空(Duty)上升(步骤214)。

其次，判定变速刻度盘17的设定值是否为2以上(步骤215)，在2以上的情况下，与现有例的旋转工具1同样地，加速至通过变速刻度盘17而设定的设定值的目标转速为止，并以固定速度而稳定(步骤217)。另外，这时的加速度是按照在步骤213或步骤214中设定的加速度。在步骤215中，变速刻度盘17的设定值未达2的情况下，设定12000rpm作为目标转速，以在步骤213中设定的加速度使主轴30加速，直到成为目标转速为止(步骤216)。其次，控制电路70判定是否经规定的时间，例如经10ms检测到主轴30的转速为12000rpm以上(步骤218)。在检测到的情况，以通过变速刻度盘17而设定的旋转速度使主轴30定速旋转(步骤220)。在变速刻度盘17的设定值为“1”的情况下，主轴30的旋转速度为9600rpm，因此使主轴30从12000rpm减速至9600rpm为止。在步骤218中，经10ms以上未检测到12000rpm以上时，判定是否从启动起经过1.2秒以上，当未经过时返回至步骤218(步骤219)。在步骤219中经过了1.2秒以上的情况下，在时间上经过了充分的加速时间，所以视为启动时的垫圈螺母45的紧固充分，而进入至步骤220。步骤219是如下的步骤：在步骤211之后随即对磨石40施加负载，即使在主轴30的转速未达到12000rpm的情况下，也通过变速刻度盘17的设定来使目标转速稳定。通过以上的顺序，控制电路70以通过变速刻度盘17而设定的目标转速进行定速旋转控制，而使马达旋转，直到开关操纵杆11变为断开为止(步骤221)。另外，在步骤221中，开关操纵杆11变为断开之后的顺序如图8的流程图中所述。

如以上说明，在第二实施例中，当刻度盘值为4以上时，通过如现有技术的软启动而启动，与现有的旋转工具同样地，对垫圈螺母45赋予容易紧固的力。接着，在经过成为所需旋转状态的时间T2之前使开关断开时，以不实施刹止的方式进行控制。另一方面，在刻度盘值为3以下时，在启动时以一端高速(例：占空(Duty)50％)使旋转工具旋转，而大量赋予容易紧固方向的扭矩，由此使垫圈螺母45充分紧固之后，使旋转工具以定速(占空(Duty)40％)旋转。在经过时间T2之前使开关断开时，以不实施刹止而使旋转工具因惯性而停止的方式，防止垫圈螺母45的松动。

其次，利用图13，说明第二实施例的变形例。在图11所示的图中，对于刚刚加速后是否赋予电气刹止的阈值，将转入至刻度盘设定值为3的旋转时的定速旋转为止的时间T1(＝0～时刻t₁)设为基准。但是，本变形例是以转入至刻度盘设定值为最高旋转时的定速旋转为止的时间T2(＝0～时刻t₆)为基准，设定所述阈值。其它控制相同。在这里，当在经过时刻t₁之前使开关操纵杆11断开时，如箭头131d、箭头134d所示不赋予电气刹止而使旋转因惯性而停止。并且，在旋转速度131时，即使在箭头131b所示的定速旋转状态下，也会在作为阈值的时刻t₆之前使开关操纵杆11断开后，如箭头137d所示不赋予电气刹止而因惯性减速。在作为阈值的时刻t₆之后使开关操纵杆11断开时，如箭头131c所示应用电气刹止而立即使前端工具的旋转停止。另外，作为判定“经过所需旋转”状态的阈值，不只限于使用经过时间T2，还可以使用实际的转速来检测。

以上，已基于实施例对本发明进行说明，但是本发明并不限定于所述实施例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。例如，在所述实施例中，作为旋转工具1的示例，是以如下的研磨机为例进行说明，所述研磨机是将电气马达作为动力源而使安装于主轴30的磨石等旋转，但是并不只限于研磨机，只要是具有通过动力源而旋转的旋转轴，利用垫圈螺母之类的紧固具将前端工具固定于旋转轴的旋转工具，便可以是其它旋转工具。并且，本发明的动力源并不限定于电气马达，也可以是任意的动力源。此外，本发明的刹止单元不只限定于使马达的线圈短路的电气刹止，也可以是机械刹止或其它刹止单元。

符号的说明

1：旋转工具

2：马达罩体

2b：轴承固持器部

3：后盖

3b：风窗

5：马达

6：转子

7：永久磁铁

8：定子

9：旋转轴

10：传感器磁铁

11：开关操纵杆

12：连结臂

14a、14b：轴承

15：冷却风扇

15a、15b：冷却风的流动

16：风扇盖

17：变速刻度盘

18：开关

19：电源线

21：齿轮壳体

21a～21d：螺孔

22、23：锥齿轮

25：金属

26：轴承

27：主轴盖

27a：开口部

27b：迷宫部

30：主轴

31a：细径部

31b：主轴部

31c：轴承保持部

32：外螺纹

33：支承主体

33a：迷宫部

34a、34b：突起部

35：轮垫圈

35a：贯通孔

35b：圆筒部

39：轮盘罩

40：磨石

41：突出部

4la：贯通孔

42：连接面

43：操作面

45：垫圈螺母

45a：内螺纹

50：壳体

51：电路基板

52：传感器基板

55：电源线保持部

56：树脂

60：二极管电桥

61：电容器

62：分流电阻

63：恒压电源电路

64：二极管

65：电解电容器

66：IPD电路

67：电容器

68：调节器

69：旋转位置检测元件

70：控制电路

71：反相器电路

72：可变电阻

73a～73f：逆流二极管

75a～75e：刹止电流

82、83a～83c：金属板

84a～84c：端子

85：导线

90：交流电源

111、114、116、121：旋转速度

131～136：旋转速度

Q1～Q6：开关元件

A1：(马达的)轴线

B1：(主轴的)轴线

Claims

1.一种旋转工具，将通过固定件而旋转的前端工具安装于主轴，通过马达而使所述主轴及所述前端工具旋转，所述旋转工具的特征在于包括：开关，能够切换所述马达的旋转或停止；以及控制装置，根据所述开关的操作对所述马达的旋转进行控制；并且

所述控制装置在所述马达启动后经过所需旋转之后使所述开关断开后，对所述主轴进行通常的制动，而使所述旋转工具停止，并在所述马达启动后经过所需旋转之前使所述开关断开后，将比所述通常的制动更弱的制动力应用于所述主轴，或者不应用制动力而使所述旋转工具停止。

2.根据权利要求1所述的旋转工具，其特征在于，所述主轴形成有螺纹部，并设置有紧固件，所述紧固件具有与所述螺纹部相对应的螺纹部，所述紧固件通过在与所述主轴的旋转方向相反的方向上旋转，而使所述前端工具相对于所述主轴紧固并固定。

3.根据权利要求2所述的旋转工具，其特征在于，在所述主轴，在前端形成外螺纹，所述前端工具包括使所述主轴贯通的贯通孔，所述紧固件是具有内螺纹的螺母。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转工具，其特征在于，所述经过所需旋转，是指使所述开关导通，所述马达开始加速后经过了规定的时间的状态。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转工具，其特征在于，所述经过所需旋转是使所述开关导通后，所述马达的转速达到了规定转速的状态。

6.根据权利要求4或5所述的旋转工具，其特征在于，所述马达具有线圈，所述控制装置通过使所述线圈短路，来进行所述制动。

7.根据权利要求6所述的旋转工具，其特征在于，所述马达是三相的无刷马达，具有反相器电路，所述反相器电路利用多个开关元件对所述马达进行控制，所述控制装置通过对所述反相器电路进行控制，来对所述马达的旋转及制动进行控制。

8.根据权利要求7所述的旋转工具，其特征在于，所述控制装置通过由所述开关元件改变所述马达的短路相的数量、和/或短路时间，来调整所述制动的强度。

9.根据权利要求1所述的旋转工具，其特征在于，所述控制装置在使所述开关导通时，使所述马达加速至高于已设定的固定速度的紧固阈值转速为止之后，减速至小于所述紧固阈值转速的规定速度，而对马达以所述固定速度进行驱动。

10.根据权利要求9所述的旋转工具，其特征在于包括：速度调整装置，设定所述马达的定速旋转速度；并且所述紧固阈值转速设定在大于由所述速度调整装置设定的速度调整范围的最低值，且为最高值以下的范围内，当所述速度调整装置选择了低于所述紧固阈值转速的转速时，使所述马达达到所述紧固阈值转速之后减速而达到所选择的所述转速。

11.根据权利要求10所述的旋转工具，其特征在于，所述速度调整装置能够选择多个级别的设定转速，所述紧固阈值转速是除最低级别以外的任一级别的设定转速。

12.根据权利要求10或11所述的旋转工具，其特征在于，当所述速度调整装置所设定的转速未达规定值时，与所述规定值以上时相比，所述控制装置以所述马达的加速度增大的方式进行控制。

13.根据权利要求12所述的旋转工具，其特征在于，所述速度调整装置能够选择多个档次的设定转速，所述控制装置是以大于紧固阈值转速的上位级别的设定转速的加速度，小于下位级别的设定转速的加速度的方式来进行控制。

14.根据权利要求12所述的旋转工具，其特征在于，所述速度调整装置能够选择多个档次的设定转速，所述控制装置使制动时的所述马达的减速度与所述设定转速的高度成反比，以此方式来进行控制。