JP2020189373A - 電動工具 - Google Patents
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Abstract
Description
[電動工具]
図1〜図3には、本発明の一つの実施形態として、携帯用マルノコ1を示す。なお、携帯用マルノコは、作業者が携帯可能な切断加工用の電動工具である携帯用切断機の一種であり、この携帯用切断機には他に例えばカッタが含まれる。この携帯用マルノコ1は、工具本体部10と、工具本体部10を支持するベース3とを備える。工具本体部10には先端工具である円形の鋸刃2を着脱可能であり、鋸刃2は工具本体部10に内蔵された電動モータ20を駆動源として回転する。ベース3には上下方向に貫く窓部3aが開けられ、鋸刃2の下側がこの窓部3aを経てベース3の下側に突き出される。被加工材Wを切断する際、使用者はベース3を被加工材Wの上面に当て、ベース3から下方に突き出された鋸刃2を被加工材Wに切り込ませる。
図3に示すように、固定カバー11の背面側には減速ギヤ列15を介して電動モータ20が取り付けられる。電動モータ20は、回転の軸線を鋸刃2の面に直交させた横向き姿勢で配置される。減速ギヤ列15は、固定カバー11の背面に一体に設けられたギヤハウジング15a内に収容される。固定カバー11とギヤハウジング15aとは金属(例えばマグネシウムダイキャスト)で一体に形成される。ギヤハウジング15aに金属製(例えばアルミニウムダイキャスト)のモータハウジング21が結合される。
図2〜図3に示すように、電動モータ20の後側には携帯用マルノコ1の電源となるバッテリパック31を取り付けるためのバッテリ取り付け部30が設けられる。バッテリ取り付け部30は、例えば、その下面に2つのバッテリパック31を前後に並べて取り付けることができるようなものとする。バッテリパック31は、例えば、複数の種類の電動工具に取り付け可能な出力18Vのリチウムイオンバッテリであり、バッテリ取り付け部30から取り外して別途用意した充電器で充電することにより繰り返し電源として利用することができる。また、別の実施形態として、バッテリ取り付け部30を設ける代わりに、交流100Vの商用電源を利用する電動工具とすることもできる。
図3に示すように、バッテリ取り付け部30の内側の空間には、電動モータ20の動作や電力供給の制御を行う種々の回路を含むコントローラ32が収容される。固定子22には回転子23の回転位置を検出する磁気センサを備えたセンサ基板28が取り付けられる。コントローラ32には、例えば、このセンサ基板28で検知された回転子23の位置情報に基づいて制御信号を送信するマイコンからなる制御回路、この制御回路から受信した制御信号に基づいて電動モータ20の電流をスイッチングするFETからなるスイッチング回路、及びバッテリパック31の状態の検出結果に応じて過放電又は過電流状態とならないように電動モータ20への電力供給を遮断するオートストップ回路等が搭載される。
図4〜図9に示すように、携帯用マルノコ1には、非通電時にスピンドル17の回転をロックするためのシャフトロック機構50が設けられる。図4〜図6には第一の実施形態によるシャフトロック機構50を示す。スピンドル17に対する鋸刃2の脱着を行うにはスピンドル17に対して固定ボルト2cを回す必要がある。しかし、非通電時であってもモータ軸24は自由に回転可能であるため、単に固定ボルト2cを回そうとするとスピンドル17も一体で回転してしまう。このときシャフトロック機構50を作動させてモータ軸24をロックすると、スピンドル17が固定されて固定ボルト2cを回すことができる。
上述の電動モータ20のような永久磁石23aを用いたモータでは、非通電時にモータ軸24を回転させると周期的に引っ掛かりを感じさせる「コギング」という現象が起きることが知られている。これは、図10〜図14に示すように回転子23に向かって突出する磁性材料からなる複数のティース22aに回転子23の各永久磁石23aが引き寄せられることによって発生する。これに起因して回転子23やモータ軸24にかかるトルクはコギングトルクと呼ばれ、その大きさと向きは固定子22に対する回転子23の回転方向の位置に周期的に依存する。この周期は磁極(永久磁石23a)の数とティース22aの数との最小公倍数によって決まり、例えば、磁極4個、ティース6個の場合は30度(=360度/12)となる。図15は約一周期分のコギングトルクTの変化を示すグラフを示す。ここでは説明のために回転子23の回転角θ°(回転方向の位置)は図10の位置で0度とし、図10〜図14で見たときの反時計回りを正とする。なお、コギングトルクTの変化は構成要素の配置や形状など種々の要因に依存するため単純ではないが、グラフは簡単のために正弦曲線として表現している。図15からわかるように、回転子23には時計回りと反時計回りのトルクが釣り合って正味のコギングトルクTがゼロとなるような平衡位置が周期的に現れる。平衡位置には安定な平衡位置(図10と図14)と不安定な平衡位置(図12)があり、これらは例えば15度ごとに交互に現れる。回転子23がそれ以外の位置にある場合(図11と図13)、コギングトルクTは回転子23を最寄りの安定な平衡位置(それぞれ図10と図14)に向かわせるような方向に働く。
図4〜図9に示すように、ロック部材51を収容する空間の周囲には周壁15cが設けられる。この周壁15cはギヤハウジング15aと一体に形成される。この周壁15cには、ロック部材51の操作部51aをハウジングの外部に出すための切欠き15dが設けられる。この切欠き15dの周方向の幅は、ロック部材51に対し正常位置(コギングトルクによりずれる前の位置)から両側に所定の角度のずれを許容するような余裕を持たせた幅とする。この角度の具体的な値は永久磁石23aの磁力の強さなどによって決めることができ、例えば、図に示したように両側それぞれに2.5度とする。切欠き15dの幅が狭い場合、コギングトルクが発生しているときにロック部材51をモータ軸24に係合させると、ロック部材51が正常位置から外れるように回転してこじれが発生し、操作部51aが周壁15cに食い込む。このようにロック部材51が正常位置を外れたこじれ位置にあると、使用者がロックを解除しようとしてロック部材51の押し込みを緩めてもモータ軸24や周壁15cとの摩擦によってロック部材51がアンロック位置に戻りにくくなる。しかし、上述のように切欠き15dの幅に余裕を持たせるとロック部材51の操作部51aが切欠き15dの中を動けるため、ある程度のコギングトルクが作用してもロック部材51の操作部51aが周壁15cに食い込みにくくなる。
以上に説明した携帯用マルノコ1は、コギングトルクが発生している状態でロック部材51をモータ軸24に係合させることによってロック部材51が回転方向にずれても、ラバーピン54〜58や金属ピンにコーティングされたエラストマーが弾性力でロック部材51を押し戻すため、ロック部材51が正常位置に近づいてこじれが緩和されるという効果が得られる。
1 携帯用マルノコ
2 鋸刃
2a アウタフランジ
2c 固定ボルト
3 ベース
3a 窓部
4、6 支持部
5、7 傾動支軸
10 工具本体部
11 固定カバー
12 揺動支軸
14 可動カバー
15 減速ギヤ列
15a ギヤハウジング
15b 隔壁
15c 周壁
15d 切欠き
15e 穴
15f ねじ穴
15g 突起
15h 切欠き
15i 突起
16 従動ギヤ
17 スピンドル
20 電動モータ
21 モータハウジング
22 固定子
22a ティース
23 回転子
23a 永久磁石
24 モータ軸
24a 駆動ギヤ
24b 平面部
25、26 軸受
28 センサ基板
30 バッテリ取り付け部
31 バッテリパック
32 コントローラ
40 メインハンドル
42 スイッチレバー
44 フロントハンドル
50 シャフトロック機構
51 ロック部材
51a 操作部
51b 孔
51c 孔の円形部
51d 孔の長溝部
51e 段付きねじ用の長孔
51f ラバーピン用の長孔
51g 脚部
51h 突出部
51i 脚部
52 圧縮ばね
53 段付きねじ
53a 首部
53b 頭部
54〜58 ラバーピン
Claims (10)
- 電動工具であって、
ハウジングと、
ハウジングの内部に配置され永久磁石を有する電動モータと、
ハウジングに対して軸線周りに回転可能に設けられ、電動モータからの動力を伝達するシャフトと、
電動モータの非通電時にロック位置とアンロック位置の間を動くことができるよう設けられ、ロック位置でシャフトに係合することによりシャフトの回転をロックするロック部材と、
ロック部材がロック位置にあるときに電動モータの永久磁石に起因してロック部材にかかる軸線周りのトルクに対し反対方向の力をロック部材に与える当接部材とを備えた電動工具。 - 請求項1の電動工具であって、前記当接部材が弾性部材である電動工具。
- 請求項1または2の電動工具であって、前記ロック部材に第一の長孔がその長軸方向をロック部材の動く方向に沿わせて設けられ、この第一の長孔の中に前記当接部材が挿通されている電動工具。
- 請求項3の電動工具であって、前記ロック部材に第二の長孔が前記第一の長孔と平行に設けられ、この第二の長孔にガイドピンが挿通されており、ロック部材がロック位置とアンロック位置の間を動くときにこの第二の長孔によってガイドされる電動工具。
- 請求項4の電動工具であって、前記ガイドピンは段付きねじであり、前記ロック部材がロック位置とアンロック位置の間を動くときにこの段付きねじの首部が前記第二の長孔によってガイドされる電動工具。
- 請求項1から5のいずれかの電動工具であって、前記当接部材が第一の当接部材と第二の当接部材からなり、軸線周りの第一の向きのトルクに対し第一の当接部材が反対方向の力をロック部材に与え、軸線周りの第二の向きのトルクに対し第二の当接部材が反対方向の力をロック部材に与える電動工具。
- 請求項1から6のいずれかの電動工具であって、前記ハウジングは前記シャフトの周方向を覆う周壁を有し、この周壁に切欠きが設けられており、
前記ロック部材は操作部を有し、この操作部が周壁の切欠きを通して前記ハウジングの外部に突き出されており、
前記ロック部材がロック位置にあってこのロック部材に軸線周りのトルクがかかったとき、前記操作部が切欠きの側縁に当たる前にロック部材が前記当接部材に当たるようになっている電動工具。 - 請求項1から7のいずれかの電動工具であって、前記ハウジングは前記シャフトが貫通する隔壁を有しており、
この隔壁から延びる突起と、前記ロック部材から延びる脚部とを備えており、
前記ロック部材がロック位置にあるとき、ロック部材が回転すると脚部が突起に当たることによってロック部材のこじれが抑制される、電動工具。 - 請求項1から8のいずれかの電動工具であって、前記シャフトは前記電動モータの出力軸である電動工具。
- 請求項1から9のいずれかの電動工具であって、携帯用切断機である電動工具。
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