JPS6232787Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はモータ回転数をサイリスタ、トライア
ツク等のスイツチング素子で制御するモータ駆動
式電動工具の安全装置に関するものである。

従来、電動工具、例えば第１図に示すように、
モータハウジング１の先端部にギヤボツクス２を
介して砥石３を回転可能に取付けかつモータハウ
ジング１後端部のハンドル４内にメインスイツチ
５と回路ブロツク６を組込んだジスクグラインダ
７においては、モータ８のアーマチユアシヤフト
９に円筒体１０を介して取付けたマグネツトリン
グ１１と図示省略感磁性素子とによるモータ８回
転数検出信号によつて回路ブロツク６内に組込ん
だスイツチング素子１２を制御しているが、この
場合、スイツチング素子１２の容量が大きく、従
つて冷却用スペースを相当取らなければならない
こともあつて、スイツチング素子１２を含む回路
ブロツク６の外形形状が例えばモータハウジング
１の外径100mmに対してジスクグラインダ７長手
方向寸法、第１図のＬが50〜60mmにも達し、これ
が原因で従来のジスクグラインダ７においては次
のような欠点があつた。即ち、 (1) 電動工具全体が非常に長くかつ大きくなるた
め、特に狭い場所での作業性が極めて悪い。

(2) 過負荷時における発熱量の増大に対応して大
容量放熱フイン１３とそれらを覆う大形ハウジ
ング１４を用いていることから、工具重量が増
大して使い難く、作業者に必要以上の疲労を与
えている。

(3) 非常に高価な大容量大形放熱フイン１３とそ
れらを集納する高価な金型を用いての大きなハ
ウジング１４を必要とすることから、電動工具
全体の生産コストが大巾に上昇する。

(4) 大量の熱が発生する過負荷時等においては特
に大風量によつてモータを空冷する必要がある
が、局部加熱を防止するための手段として冷却
風吸入口に、ひだが多く非常に空気摩擦抵抗の
大きい放熱フインを特設していることから、逆
に風量が減少し、過負荷時においてモータ焼損
が多く発生する。

又、このようにスイツチング素子１２によつて
モータ８の回転数を制御する電動工具の安全装
置、即ち、モータ８の回転数が異常に高くなつて
例えばジスクグラインダ７の砥石３が破損して飛
び散るおそれがあるような場合の安全装置として
は、一般的に、異常回転検出時にスイツチング素
子１２のゲート回路を機械的或は電気的に遮断す
る装置が用いられているが、この場合、ゲート制
御回路不良によるモータ８の異常回転を防止する
ことはできても、例えば電動工具の過酷な使用に
よる発熱、衝撃等が原因してスイツチング素子１
２自体が制御不能に陥つたり導通破壊した場合に
おけるモータの異常回転を防止することはでき
ず、これが例えば第１図に示すジスクグラインダ
７の場合にはモータ８の回転数が砥石３の最大周
速を越え、場合によつては砥石３が割れて周囲に
飛び散り、作業者に大怪我をさせるおそれがある
等、極めて危険性が高く、しかも、ゲート回路を
電気的に遮断する場合には、スイツチング素子１
２が破壊した場合の他、異常回転検出回路が不良
になつた場合にも前記同様の危険な状態になると
云う欠点があつた。

本考案の目的は構造簡単にして確実にモータの
異常回転を防止することができる安全装置付電動
工具を提供することによつて、前記従来の欠点を
除去することにある。

次に、本考案の一実施例の構成を第２図〜第７
図によつて説明する。

モータハウジング１５の先端部にギヤボツクス
１６を介して砥石１７を回転可能に取付けかつモ
ータハウジング１５後端部のハンドル１８内にメ
インスイツチSW１と樹脂モールドの制御回路ブ
ロツク１９を組込んだジスクグラインダ２０にお
いて、モータＭ１を形成するフイールドＦ１のコ
ア２１にはモータＭ１と直列に接続されたスイツ
チング素子、この場合、絶縁タイプのトライアツ
クTRI１が例えば第３図のように取付金具２２を
介して取付けられるか、或は、第４図のように直
付けされ、トライアツクTRI１の接続端子部分に
はそれぞれ透明な絶縁ビニールチユーブ２３，２
４が接着剤を介して取付けられている。

モータＭ１のアーマチユアシヤフト２５一端部
にセレーシヨン２６を介して取付けられたプラス
チツク成形の回転リング２７には、制御回路ブロ
ツク１９に埋込成形した感磁性素子Ｑ１と対向し
てモータＭ１の回転数を検出するマグネツト２８
が埋込まれている他、プシユプレート２９が回転
リング２７のラジアル方向往復動可能かつピン３
０とスプリング３１を介して回転リング２７の軸
心方向に付勢された状態で取付けられ、モータＭ
１の回転数が異常回転の例えば7000r.p.m.以上に
なつた状態においてプシユプレート２９にはスプ
リング３１の付勢力以上の遠心力が作用するとと
もに、プシユプレート２９は第５図ａ及び第６図
ａに示す回転リング２７内停止位置から第５図ｂ
及び第６図ｂに示す回転リング２７外方の飛び出
し位置に変位し、この変位状態においてプシユプ
レート２９は、制御回路ブロツク１９に取付けら
れた、例えば第５図に示す安全スイツチ３２のア
クチユエータロツド３３を押して可動接点３４を
固定接点３５から離すとともにセツトスプリング
３６を介して安全スイツチ３２をこのオフ状態で
ロツクするか、或は、第６図に示す安全スイツチ
３７のアクチユエータレバー３８をスプリング３
９の図示反時計方向付勢力に抵して回転させるこ
とによる可動接点４０とレバー３８の爪部４１と
の係合解除によつて可動接点４０をその弾性復元
力を介して固定接点４２から離すとともに安全ス
イツチ３７をこのオフ状態に保持する。

なお、第６図の安全スイツチ３７にはリセツト
ボタン４３を介して可動接点４０をその弾性復元
力に抗して押すことによる固定接点４２との圧接
によつて安全スイツチ３７をオン状態にするとと
もに、このオン状態におけるアクチユエータレバ
ー３８のスプリング３９による図示反時計方向回
転によつてオン状態の可動接点４０をレバー３８
の爪部４１に係合させ、安全スイツチ３７をオン
状態に保持・復帰させるリセツト装置が取付けら
れている。

次に、第７図は本実施例の電気回路図であつ
て、メインスイツチSW１と安全スイツチ３２若
しくは３７と抵抗Ｒ１を介してＸ，Ｙ端子の交流
電源に接続された全波整流素子DS１からの出力
を逆流防止用ダイオードＤ１を介して平滑化する
コンデンサＣ１両端間には、メインスイツチSW
１とトライアツクTRI１を介して交流電源に接続
されるモータＭ１の回転リング２７に取付けられ
たマグネツト２８に感応する感磁性抵抗Ｒ２，Ｒ
３からなる感磁性素子Ｑ１と基準電圧設定用抵抗
Ｒ４，Ｒ５とオペアンプのコンパレータＱ２とか
らなる回転数検出回路４４、及び、パルス巾が抵
抗Ｒ６とコンデンサＣ２で設定されたモノマルチ
ステーブルＱ３、及び、モノマルチステーブルＱ
３からの出力をダイオードＤ２と抵抗Ｒ７、コン
デンサＣ３を介して平滑化するとともに可変抵抗
VR１を介してトランジスタTr１のベース電位を
制御する平滑回路（積分回路）４５、及び、同平
滑回路４５からの出力とツエナーダイオードZD
１の電圧とをオペアンプのコンパレータＱ４で比
較してトランジスタTr２のベース電位を制御す
る過負荷電流制限回路４６とのそれぞれが接続さ
れ、又、全波整流素子DS１に接続された台形波
形発生用ツエナーダイオードZD２には、トラン
ジスタTr３とコンデンサＣ４及びトランジスタ
Tr３のベース・エミツタ間バイアス抵抗Ｒ８と
並列に接続された抵抗Ｒ９，Ｒ１０を介しての各
トランジスタTr１，Tr２とコンデンサＣ５を介
してプログラマブルユニジヤンクシヨントランジ
スタPUT１を制御するとともに同PUT１の出力
によつてトライアツクTRI１のトリガ回路４７を
形成するフオトカプラPC１，PC２の各発光ダイ
オードLED１，LED２を制御する位相制御基準
パルス発生回路４８が接続されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、このように構成されたジスクグラインダ
２０において、モータＭ１が停止及び通常の例え
ば6000r.p.m.以下で正常回転している状態におい
て、プシユプレート２９にスプリング３１の付勢
力以上の遠心力が作用することはないため、この
停止及び正常回転状態においてプシユプレート２
９は第５図ａ及び第６図ａに示す回転リング２７
内にあつて、安全スイツチ３２若しくは３７も第
５図ａ及び第６図ａに示すスイツチオンの状態に
確保されている。

従つて、この安全スイツチ３２若しくは３７の
オン状態において、メインスイツチSW１をオン
にすると、その瞬間においてはコンデンサＣ５電
位が零のためトランジスタTr３はオフでPUT１
からの出力はなく、トライアツクTRI１はトリガ
されないが、コンデンサＣ５が充電されてその電
位が高くなるに従つてトランジスタTr３の導通
抵抗が減少してコンデンサＣ４の充電時間が短く
なるためPUT１を介してのトリガパルスによる
トライアツクTRI１の導通位相角が徐々に増大
し、その結果、ジスクグラインダ２０のモータＭ
１は起動と同時に徐々に回転するため起動時にお
いて作業者にモータＭ１起動の反動を与えること
はなく作業を安全に進めることができる。

このようにしてモータＭ１が回転すると、アー
マチユアＡ１の１回転毎に回転数検出回路４４の
コンパレータＱ２から出力が発生するとともにモ
ノマルチステーブルＱ３からはアーマチユアＡ１
の１回転毎に一定巾のパルスが出力される結果、
平滑回路４５のコンデンサＣ３からはモータＭ１
の回転数に対応した電圧が発生するとともに、可
変抵抗VR１を介してモータＭ１の回転数に対応
して制御されるトランジスタTr１の導通抵抗と
バイアス抵抗Ｒ８とによつて位相制御基準パルス
発生回路４８のPUT１からは、可変抵抗VR１で
設定された特定回転数を基準にして、モータＭ１
回転数が特定回転数を越えた状態においてはコン
デンサＣ３電位が上昇してトランジスタTr１の
導通抵抗が減少し、PUT１を介してのトライア
ツクTRI１導通位相角が小さくなつてモータＭ１
の回転数が減少し、モータＭ１回転数が特定回転
数より降下した状態においてコンデンサＣ３電位
も下降してトランジスタTr１の導通抵抗が増大
し、PUT１を介してのトライアツクTRI１導通
位相角が大きくなつてモータＭ１の回転数が増大
する結果、ジスクグラインダ２０のモータＭ１回
転数は負荷変動に対してほヾ一定の回転数を安定
した状態で保持することができる。

このモータＭ１回転状態において砥石１７に過
大負荷が加わつてモータＭ１回転数が、この過大
負荷に対応して予め設定した過負荷回転数以下に
なつたとき、平滑回路４５のコンデンサＣ３電圧
よりツエナーダイオードZD１電圧の方が高くな
つてトランジスタTr２がオンする結果、トラン
ジスタTr３はそのバイアス抵抗の減少によつて
導通抵抗が増大するとともに位相制御基準パルス
発生回路４８のコンデンサＣ４充電時間が長くな
つてトライアツクの導通位相角が小さくなり、過
負荷時におけるモータＭ１の負荷電流が低く抑え
られるとともにモータＭ１の焼損が防止される。

このようにしてジスクグラインダ２０はスロー
スタート、安定回転、過大電流防止の安定した動
作特性で運転されるが、電動工具の外形形状を大
きくすることなく電動工具の作業能力を増大させ
るとともに、電源電圧下降時においても作業能力
を十分に保持できるようにするため、電源電圧
100Vに対して電動工具の定格電圧を75V程度に設
定する場合があるが、この場合、過負荷時におけ
る負荷電流の増大によつて電動工具の作業能力が
高くなる反面、負荷電流の増大によるスイツチン
グ素子、例えばトライアツクTRI１の破壊によつ
てトライアツクTRI１がトリガ制御に関係なく導
通し、特に、この導通状態でモータＭ１が無負荷
回転した場合、モータＭ１の回転数は前記特定回
転数を大巾に越えて増大するが、この回転数増大
による遠心力の増大によつてアーマチユアシヤフ
ト２５に取付けられた回転リング２７内のプシユ
プレート２９がスプリング３１の付勢力に抗して
第５図ｂ及び第６図ｂのように回転リング２７外
方に突出し、安全スイツチ３２のアクチユエータ
ロツド３３若しくは安全スイツチ３７のアクチユ
エータレバー３８が押されて接点３４，３５、若
しくは、４０，４２がオフに保持され、モータＭ
１に対する電源供給が断たれる結果、モータＭ１
と砥石１７の暴走回転が防止されかつモータＭ１
ととともに砥石１７の惰性回転が急ブレーキ等の
反動を受けることなく徐々に停止するため、この
異常回転発生時における作業者の安全を十分に確
保することができる他、安全スイツチ３２若しく
は３７作動後は、安全スイツチ３２を交換、若し
くは、安全スイツチ３７のリセツトボタン４３を
押すことによつて、ジスクグラインダ２０を再び
使用可能状態にすることができる。

なお、本実施例における各トランジスタTr
１，Tr２，Tr３はオペアンプに代えることがで
き、又、安全スイツチ３２，３７は図示復帰レス
及び復帰式の他、トグル機構を用いて可動接点３
４，４０を反転移動させることができ、又、本願
出願人が先に出願した実願昭55−151689号明細書
及び図面に記載された銅製リング４０のブレーキ
シユー３１と軽く接触してのブレーキ効果を期待
しない状態での加熱によるメタルフユーズの溶断
或は温度センサを介してのメインスイツチSW１
等のオフによつてモータＭ１に対する電源の供給
を強制的に遮断することもできる。

次に、本考案の効果について説明する。

本考案は電動工具駆動用モータと直列に接続し
モータの回転数を調節する位相制御回路用スイツ
チング素子をモータのフイールドコアに取付け
て、スイツチング素子の熱を放熱するように構成
した電動工具において、メインスイツチと、該電
動工具駆動用モータと、該位相制御回路用スイツ
チング素子と、該モータが異常回転数になつた時
に電源主回路を開放してモータを停止保持する安
全装置のスイツチ部、例えばプシユプレート２９
で操作される安全スイツチ３２若しくは３７との
それぞれを直列に接続した安全装置付電動工具に
ある。

これによつて、本考案は電動工具をその容量の
割に小形、軽量として電動工具を用いての作業性
を向上させることができる他、モータの焼損をも
防止し、かつ、フイールドコア部分の風量が特に
多いこともあつてスイツチング素子の冷却効果が
高く、スイツチング素子自体の熱破壊を有効に防
止することができるとともに、例えスイツチング
素子が破壊して導通状態になつたとしてもモータ
の暴走回転を電源供給の遮断によつて確実に防止
し、かつ、モータを徐々に停止させることによつ
てモータ暴走時における作動者の安全を確実に保
持することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の実施例の破断正面図、第２図は
本考案の一実施例の破断正面図、第３図と第４図
はそのフイールドコア２１部分の斜視図、第５図
ａ，ｂはその安全スイツチ３２部分の詳細図、第
６図ａ，ｂはその安全スイツチ３７部分の詳細
図、第７図はその電気回路図である。 ２０……ジスクグラインダ、２１……フイール
ドコア、２５……アーマチユアシヤフト、２７…
…回転リング、２９……プシユプレート、３２，
３７……安全スイツチ、４４……回転数検出回
路、４５……平滑回路、４６……負荷電流制限回
路、４７……トリガ回路、４８……位相制御基準
パルス発生回路、Ｍ１……モータ、TRI１……ト
ライアツク、Ｑ３……モノマルチステーブル、
Tr３……トランジスタ、Ｃ４，Ｃ５……コンデ
ンサ、Ｒ８……バイアス抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電動工具駆動用モータと直列に接続しモータの
   回転数を調節する位相制御回路用スイツチング素
   子をモータのフイールドコアに取付けて、スイツ
   チング素子の熱を放熱するように構成した電動工
   具において、メインスイツチと、該電動工具駆動
   用モータと、該位相制御回路用スイツチング素子
   と、該モータが異常回転数になつた時に電源主回
   路を開放してモータを停止保持する安全装置のス
   イツチ部とのそれぞれを直列に接続したことを特
   徴とする安全装置付電動工具。