JP6044811B2

JP6044811B2 - 携帯用電気かんな

Info

Publication number: JP6044811B2
Application number: JP2015502821A
Authority: JP
Inventors: 勇人山口
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: WO2014132744A1; JPWO2014132744A1

Description

本発明は、木材等の被削材の表面を削るのに用いて好適な携帯用電気かんなに関する。

携帯用電気かんなの基本的な構成は、例えば下記特許文献１に開示されている。携帯用電気かんなの構造及び使用方法を、図９に基づいて説明する。図９において、電動機により駆動されるカッタブロック１０が本体中央部に回転可能に配置され、カッタブロック１０の外周部には刃物１１が取り付けられている。また、本体下部には被削材７０に接するフロントベース８及びリヤベース９が取り付けられており、リヤベース９の後部にはベース底面より突出する回動可能なスタンド６が設けられる。非切削時はフロントベース８の先端とスタンド６が支点となり、被削材７０を傷つけることなく携帯用電気かんなを置くことを可能である。携帯用電気かんなを使用する際は、フロントベース８を被削材７０に沿わせて前方へ進め、カッタブロック１０の回転に伴う刃物の回転により、被削材７０を切削する。切削が始まると、以降はリヤベース９を切削加工面に沿わせ、本体を前進させてゆく。スタンド６は回動可能なため、本体の進行とともに被削材７０により切削加工面まで持ち上げられる。

特開２００９−１１３３９３号公報（本出願人提案）

従来の携帯用電気かんなは、電動機として、ロータ及びステータの双方に電磁石を用いた整流子電動機（例えばユニバーサルモータ）を使用していた。このため、長期間の使用により、整流子の交換が必要となるものであった。また、一般の整流子電動機では電動機の停止位置を制御することができない。そうすると、停止時のカッタブロックの回転位置を一定にすることができない等、制御面で改善の余地があった。

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、整流子の交換が不要で保守が容易な携帯用電気かんなを提供することにある。

本発明のある態様は、携帯用電気かんなである。この携帯用電気かんなは、
ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に設けられたカッタブロックと、前記カッタブロックに設けられた刃物と、前記ハウジングの下方に取り付けられたベース部と、前記ハウジングに内蔵され前記カッタブロックを回転駆動する電動機と、前記電動機を制御する制御部と、前記カッタブロックの回転位置を検出するセンサと、を備え、
前記電動機はブラシレスモータであり、
前記制御部は、前記ベース部を下にして本携帯用電気かんなを平面上に置いたときに前記刃物が前記平面に接触しない回転位置で前記カッタブロックを停止するように前記ブラシレスモータを制御することを特徴とする。

前記電動機には、マグネットが設けられ、
前記マグネットの位置を検出することで、前記電動機の回転位置を検出する位置検出基板が前記ハウジング内に設けられてもよい。

前記センサは、前記カッタブロックの端面と対向する配置であってもよい。

前記ベース部がフロントベース及びリヤベースを含み、前記制御部を搭載した制御回路基板が前記リヤベースと前記ハウジングの内面との間に設けられていてもよい。

前記制御部を搭載した制御回路基板と前記ブラシレスモータに電力を供給するスイッチング素子を搭載した電力供給用基板とが別々の基板であってもよい。

前記ベース部がフロントベース及びリヤベースを含み、前記制御回路基板が前記ハウジングのハンドル部の内側に設けられ、前記電力供給用基板が前記リヤベースと前記ハウジングの内面との間に設けられていてもよい。

前記ブラシレスモータの回転を前記カッタブロックに伝達するベルト伝動機構を備えてもよい。

前記制御部は、前記ブラシレスモータの回転数と前記カッタブロックの回転数とが所定の回転数比の範囲から外れると外部に報知し又は前記ブラシレスモータを停止してもよい。

前記ブラシレスモータに二次電池から電力を供給してもよい。

前記ブラシレスモータに外部の交流電源から電力を供給してもよい。

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、整流子の交換が不要で保守が容易な携帯用電気かんなを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る携帯用電気かんな１の、一部を断面とした右側面図。図１に示す携帯用電気かんな１の平断面図。図１に示すハウジング２内における電源回路基板４０及び制御回路基板５０の配置説明図。図１に示す携帯用電気かんな１の左側面図。図１に示すカッタブロック１０の拡大左側面図。図２に示すブラシレスモータ２０の、軸方向から見た拡大図。図１に示す携帯用電気かんな１の簡易的な機能ブロック図。図１に示す携帯用電気かんな１の停止動作のフローチャート。携帯用電気かんなの基本構成の、一部を断面とした右側面図。

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、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。

図１は、本発明の実施の形態に係る携帯用電気かんな１の、一部を断面とした右側面図である。図２は、携帯用電気かんな１の平断面図である。図３は、携帯用電気かんな１のハウジング２内における電源回路基板４０及び制御回路基板５０の配置説明図である。図４は、携帯用電気かんな１の左側面図である。図５は、携帯用電気かんな１のカッタブロック１０の拡大左側面図である。図６は、携帯用電気かんな１のブラシレスモータ２０の、軸方向から見た拡大図である。なお、図６において巻線（ステータコイル）の図示は省略している。また、図６においてブラシレスモータ２０に通電していないときの磁束の流れを矢印で記している。

携帯用電気かんな１は、電源コード５を介して商用電源等の交流電源から電力供給を受けて動作する。携帯用電気かんな１において、ハウジング２内の中央部に、カッタブロック１０がベアリング１８,１９によって回転自在に支持される。カッタブロック１０の外周部には刃物１１がボルト等の締結部材３５によって取り付け固定される。カッタブロック１０の端面には、図２及び図５に示すように、センサマグネット３０が設けられる（固定される）。刃物位置検出基板３１は、センサマグネット３０に対向する配置となるようにハウジング２内に設けられ、センサマグネット３０の磁界を検出する。カッタブロック１０を回転駆動する電動機は、ブラシレスモータ２０である。

ブラシレスモータ２０は、ハウジング２内においてカッタブロック１０の後方に設けられる。ブラシレスモータ２０の出力軸２１は、ベアリング１６,１７によって回転自在に支持される。ステータコア２４は、ハウジング２内に固定支持される。出力軸２１にはロータコア２２が一体に設けられ、ロータコア２２には所定数の（ここでは４極分の）板状のマグネット２３が挿入固定される（図６）。ロータコア２２の端面にはセンサマグネット３２が設けられる（固定される）。モータ位置検出基板２５は、センサマグネット３２に対向する配置となるようにハウジング２内に設けられ、センサマグネット３２の磁界を検出する。冷却用のファン２６は、出力軸２１に取り付けられて出力軸２１と一体に回転する。出力軸２１の回転は、プーリー２７,２８及びベルト２９からなるベルト伝動機構（巻掛け伝動機構）により、カッタブロック１０に伝達される。

ハウジング２の下部には、被削材７０に接するフロントベース８及びリヤベース９が取り付けられる。フロントベース８及びリヤベース９はベース部の例示である。リヤベース９の後部にはスタンド６が回動可能に設けられる。スタンド６は、不図示のスプリング（ねじりコイルばね）により起立状態になるように付勢され、リヤベース９の下面より突出する。切込み深さ調整機構７は、フロントベース８を上下動させて刃物２による被削材の切込み深さを調整するために設けられる。

図２及び図３に示すように、電源回路基板４０は、リヤベース９の上方に位置するようにハウジング２内に設けられる。電源回路基板４０には、交流電源からの供給電圧を整流するダイオードブリッジ４３と、平滑用のコンデンサ４１と、ブリッジ接続されてインバータ回路を構成するスイッチング素子４２（ＩＧＢＴやＦＥＴ等）とが搭載される。図３に示すように、制御回路基板５０は、ハンドル部３の内部に設けられる。制御回路基板５０には、ブラシレスモータ２０の動作を制御する制御部としてのマイコン５１が搭載される。電源回路基板４０及び制御回路基板５０はケーブル等により相互に電気的に接続される。

電源回路基板４０に搭載される各素子は発熱量が大きいため、ハウジング２には電源回路基板４０の両側に風窓１２,１３（図１、図２及び図４）が設けられる。ファン２６の回転により風窓１２,１３から冷却風が取り込まれる。冷却風は、ハウジング２の内部の隔壁１４に設けられた通気穴１５を通ってファン２６側に抜けていく。また、ハウジング２にはブラシレスモータ２０の冷却用に風窓３３（図３）が設けられ、ファン２６の回転により風窓３３からも冷却風が取り込まれる。ファン２６を抜けた冷却風は、向きを変えてカッタブロック１０の上方の空間を通り、図３及び図４に示す排気孔３４から排出される。この際、刃物１１によって上方に跳ね上げられた削り屑が図３に示す貫通孔３６から冷却風の通路に入り込み、冷却風に乗って排気孔３４から排出される。

図７は、携帯用電気かんな１の簡易的な機能ブロック図である。電源４５は、マイコン５１の動作に必要な直流電圧（例えば５Ｖ）を出力する。マイコン５１は、インバータ回路４４（図２に示すスイッチング素子４２のブリッジ回路）を制御し、ブラシレスモータ２０に交流電圧を印加する。ブラシレスモータ２０の回転はベルト伝動機構によりカッタブロック１０に伝達され、カッタブロック１０が回転駆動される。モータ位置検出基板２５は、ホールＩＣ等の磁気センサを搭載しており、図２に示すセンサマグネット３２の発生する磁界を検出することでブラシレスモータ２０の回転位置を検出する。刃物位置検出基板３１は、ホールＩＣ等の磁気センサを搭載しており、図２に示すセンサマグネット３０の発生する磁界を検出することでカッタブロック１０の回転位置（すなわち刃物１１の回転位置）を検出する。刃物位置検出基板３１及び磁気センサは、カッタブロック１０の回転位置を検出する位置検出手段に相当する。また、マイコン５１は、ブラシレスモータ２０の回転数とカッタブロック１０の回転数を監視し、それらの回転数比が所定の回転数比の範囲（本来の回転数比から例えば±１０％の範囲）から外れると、ベルト２９の劣化等の異常と判断し、ランプの点灯やブザーの鳴動等により外部に報知し、又はブラシレスモータ２０の回転を停止する。ベルト２９の磨耗がなければブラシレスモータ２０の回転数とカッタブロック１０の回転数は常に同じ回転数比となるが、ベルト２９が磨耗等により劣化してくるとプーリー２８,２９との間で滑りが生じ、回転数比が変化する。

図８は、携帯用電気かんな１の停止動作のフローチャートである。このフローチャートは、使用者がトリガスイッチ４をオンしてブラシレスモータ２０が回転している状態からスタートする。この状態において使用者がトリガスイッチ４を切断すると（Ｓ１のYes）、マイコン５１は、インバータ回路４４の駆動信号のデューティ比を落とす等によりブラシレスモータ２０の回転速度を低下させる（Ｓ２）。マイコン５１は、ブラシレスモータ２０の回転数Ｎ[rpm]が所定のＮ１[rpm]未満になったことを確認すると（Ｓ３のYes）、刃物位置検出基板３１からの検出信号によりカッタブロック１０の回転位置を検出し（Ｓ４）、カッタブロック１０が所定の回転位置に来たところでブラシレスモータ２０を完全に停止する（Ｓ６）。このとき、永久磁石モータに特有のコギングトルクにより、ブラシレスモータ２０は完全に停止される。所定の回転位置は、刃物１１がベース部の下面から突出しない位置、すなわち携帯用電気かんな１を平面上に置いたときに刃物１１が前記平面に接触しない位置である。より具体的には、刃物１１の刃先がフロントベース８とリヤベース９の間の開口から外れた位置に配置される回転位置である。この際、２枚の刃物１１のうち、刃先が前方側（フロントベース８側）にあるものの刃先は、フロントベース８の下面よりも高い位置にある。好ましくは、所定の回転位置は、図１に示すように刃物１１を固定する締結部材３５が下方に臨む位置とする。この場合、刃物１１の交換作業が容易となる。また、２枚の刃物１１のうち、刃先が後方側（リヤベース９側）にあるものの刃先は、リヤベース９の前端に最も近づく位置から３０°以上、望ましくは４５°以上手前の回転位置にカッタブロック１０は停止する。この位置に停止することによって、次の作業において携帯用電気かんな１を木材に押付けた状態で作業を開始する場合に、カッタブロック１０がある程度加速した状態で木材に接触することになるので、作業開始がスムースなものとなる。

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) カッタブロック１０を回転駆動する電動機にブラシレスモータ２０を用いることで、従来のようにロータ及びステータの双方が電磁石である整流子電動機を用いる場合と異なり、永久磁石モータに特有のコギングトルクを利用してブラシレスモータ２０の回転停止位置を制御することができる。このため、刃物１１がベース部の下面から突出しない位置でブラシレスモータ２０を停止することが可能となり、スタンド６を立てなくても、被削材７０を傷つけることなく、また刃物１１を劣化させることなく、携帯用電気かんな１を置くことができる。また、誤って本体を押したり衝撃が加わったりして不用意にスタンド６が外れても、被削材７０を傷つけたり刃物１１を劣化させたりすることを防止できる。

(2) ブラシレスモータ２０の回転数とカッタブロック１０の回転数を監視することで、ベルト２９の劣化等の異常を迅速に検出できる。

(3) 発熱量の多い素子を搭載した電源回路基板４０と熱に弱いマイコン５１を搭載した制御回路基板５０とを別基板として相互に離間した配置としているため、電源回路基板４０の発熱がマイコン５１の動作に悪影響を及ぼすことを防止できる。

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。

実施の形態で示したスタンド６は省略してもよい。電源回路基板４０の発熱量によっては、電源回路基板４０と制御回路基板５０とを単一基板としてもよい。ブラシレスモータ２０は、商用電源等の交流電源による駆動に限定されず、二次電池によって駆動されてもよい。

１携帯用電気かんな、２ハウジング、３ハンドル部、４トリガスイッチ、５電源コード、６スタンド、７切込み深さ調整機構、８フロントベース、９リヤベース、１０カッタブロック、１１刃物、１２,１３風窓、１４隔壁、１５通気穴、１６〜１９ベアリング、２０ブラシレスモータ、２１出力軸、２２ロータコア、２３マグネット、２４ステータコア、２５モータ位置検出基板、２６ファン、２７,２８プーリー、２９ベルト、３０センサマグネット、３１刃物位置検出基板、３２センサマグネット、３３風窓、３４排気孔、３５締結部材、３６貫通孔、４０電源回路基板、４１コンデンサ、４２スイッチング素子、４３ダイオードブリッジ、４４インバータ回路、４５電源、５０制御回路基板、５１マイコン、７０被削材

Claims

ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に設けられたカッタブロックと、前記カッタブロックに設けられた刃物と、前記ハウジングの下方に取り付けられたベース部と、前記ハウジングに内蔵され前記カッタブロックを回転駆動する電動機と、前記電動機を制御する制御部と、前記カッタブロックの回転位置を検出するセンサと、を備え、
前記電動機はブラシレスモータであり、
前記制御部は、前記ベース部を下にして本携帯用電気かんなを平面上に置いたときに前記刃物が前記平面に接触しない回転位置で前記カッタブロックを停止するように前記ブラシレスモータを制御することを特徴とする、携帯用電気かんな。
前記電動機には、マグネットが設けられ、
前記マグネットの位置を検出することで、前記電動機の回転位置を検出する位置検出基板が前記ハウジング内に設けられる、請求項１に記載の携帯用電気かんな。
前記センサは、前記カッタブロックの端面と対向する配置である、請求項１又は２に記載の携帯用電気かんな。
前記ベース部がフロントベース及びリヤベースを含み、前記制御部を搭載した制御回路基板が前記リヤベースと前記ハウジングの内面との間に設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯用電気かんな。
前記制御部を搭載した制御回路基板と前記ブラシレスモータに電力を供給するスイッチング素子を搭載した電力供給用基板とが別々の基板である請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯用電気かんな。
前記ベース部がフロントベース及びリヤベースを含み、前記制御回路基板が前記ハウジングのハンドル部の内側に設けられ、前記電力供給用基板が前記リヤベースと前記ハウジングの内面との間に設けられている、請求項５に記載の携帯用電気かんな。
前記ブラシレスモータの回転を前記カッタブロックに伝達するベルト伝動機構を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の携帯用電気かんな。
前記制御部は、前記ブラシレスモータの回転数と前記カッタブロックの回転数とが所定の回転数比の範囲から外れると外部に報知し又は前記ブラシレスモータを停止する、請求項７に記載の携帯用電気かんな。
前記ブラシレスモータに二次電池から電力を供給する請求項１から８のいずれか一項に記載の携帯用電気かんな。
前記ブラシレスモータに外部の交流電源から電力を供給する請求項１から８のいずれか一項に記載の携帯用電気かんな。