沖擊工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沖擊工具，并且更具體而言，本發(fā)明涉及一種采用被用作驅(qū)動源的電動機(jī)的改進(jìn)控制方法的沖擊工具。
【背景技術(shù)】
[0002]手持式?jīng)_擊工具(特別是，被存儲在電池中的電能驅(qū)動的無繩型沖擊工具)被廣泛使用。在通過使用電動機(jī)驅(qū)動諸如鉆頭或起子等前端工具旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行必要操作的沖擊工具中，例如如日本已公開專利公報(bào)N0.2008-278633所公開的那樣，使用電池驅(qū)動無刷直流電動機(jī)。無刷直流電動機(jī)是沒有電刷(整流用的電刷)的DC(直流)電動機(jī)。在無刷直流電動機(jī)中，線圈(繞組)用于轉(zhuǎn)子側(cè)，永磁體被用于定子側(cè)，并且由逆變器驅(qū)動的電力被順次供應(yīng)至預(yù)定線圈，以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。無刷電動機(jī)具有比有刷電動機(jī)高的效率，并且可以改善每次使用可充電的二次電池對沖擊工具進(jìn)行充電的操作時間。由于設(shè)置有具有用于驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的開關(guān)元件的電路，因此能夠容易地通過電子控制來進(jìn)行電動機(jī)的先進(jìn)旋轉(zhuǎn)控制。
[0003]無刷直流電動機(jī)包括:轉(zhuǎn)子，其具有永磁體；定子，其具有諸如三相繞組等多個相的電樞繞組(定子繞組)；位置檢測元件，其具有用于通過檢測轉(zhuǎn)子的永磁體的磁力來檢測轉(zhuǎn)子位置的多個霍爾1C;以及逆變電路，其使用諸如場效應(yīng)晶體管(FET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等半導(dǎo)體開關(guān)元件切換從電池組等供應(yīng)的直流電壓，以切換對各相的定子繞組的供電，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子。多個位置檢測元件與多個相的電樞繞組對應(yīng)，并且基于來自位置檢測元件的轉(zhuǎn)子的位置檢測結(jié)果設(shè)定各相的電樞繞組的供電定時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]定子或開關(guān)元件隨著沖擊工具的使用而發(fā)熱。對無刷直流電動機(jī)的各元件限定了工作溫度條件。因此，重要的是使定子或開關(guān)元件在條件范圍內(nèi)工作。在沖擊工具中，連續(xù)工作或過載會在電動機(jī)主體、固定在電動機(jī)主體上的驅(qū)動電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件等中出現(xiàn)溫度上升，因此可能會對電動機(jī)的部件或元件造成熱損傷。為了解決這個問題，優(yōu)選的是，在出現(xiàn)熱損傷之前，操作者通過降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速或停止電動機(jī)來冷卻電動機(jī)單元，但為了這種冷卻，需要停止緊固操作或切割操作，這造成工作效率下降。操作者難以判斷電動機(jī)單元的溫度是否異常上升。
[0005]考慮到上述情況而作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在抑制溫度上升和進(jìn)行大扭矩緊固操作的同時高效驅(qū)動電動機(jī)的沖擊工具。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠通過在不降低緊固扭矩的情況下調(diào)節(jié)電動機(jī)的驅(qū)動電力來提高使用單個充電電池的操作次數(shù)的沖擊工具。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠在使用具有小尺寸且能夠產(chǎn)生大功率的電動機(jī)時延長電動機(jī)壽命的沖擊工具。
[0008]下面將對本發(fā)明的代表性特征進(jìn)行描述。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的特征，提供一種沖擊工具，包括:電動機(jī)；控制裝置，其用于使用半導(dǎo)體開關(guān)元件控制供應(yīng)至電動機(jī)的驅(qū)動電力；以及撞擊機(jī)構(gòu)，其使用電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)力連續(xù)或間歇性地驅(qū)動前端工具，其中，在拉動手指觸發(fā)器之后直至松開手指的一次操作中，控制裝置通過改變用于驅(qū)動半導(dǎo)體開關(guān)元件的PWM驅(qū)動信號以混合基于高占空比的控制的高占空比撞擊和基于低占空比的控制的低占空比撞擊來驅(qū)動電動機(jī)?？刂蒲b置可以進(jìn)行控制，以使高占空比撞擊間歇性地出現(xiàn)在低占空比撞擊之間。當(dāng)使用無刷電動機(jī)作為電動機(jī)時，可以設(shè)置向無刷電動機(jī)供應(yīng)驅(qū)動電力的逆變電路，并且控制裝置可以控制逆變電路。當(dāng)使用有刷直流電動機(jī)作為電動機(jī)時，可以在將電池連接至電動機(jī)的連接電路之間設(shè)置半導(dǎo)體開關(guān)元件，并且控制裝置可以以PWM控制的方式控制半導(dǎo)體開關(guān)元件。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的特征，沖擊工具還可以包括用于檢測撞擊機(jī)構(gòu)的撞擊的撞擊檢測裝置，并且控制裝置可以基于所檢測到的撞擊的定時將占空比切換為高占空比或低占空比。撞擊檢測裝置可以通過檢測流過電動機(jī)或半導(dǎo)體開關(guān)元件的電流值來檢測是否進(jìn)行了撞擊，或者撞擊檢測裝置可以是加速度傳感器。例如，控制裝置可以改變PWM驅(qū)動信號，以使對于每兩次或更多次出現(xiàn)低占空比撞擊，高占空比撞擊出現(xiàn)一次(或兩次或三次)。優(yōu)選的是，低占空比等于或小于高占空比的90%。更優(yōu)選的是，低占空比在高占空比的50%至80%的范圍內(nèi)。
[0011]根據(jù)權(quán)利要求1的構(gòu)造，在手指拉動觸發(fā)器之后直至松開手指的一次操作中，控制裝置改變用于驅(qū)動半導(dǎo)體開關(guān)元件的PWM驅(qū)動信號，以混合基于高占空比的控制的高占空比撞擊和基于低占空比的控制的低占空比撞擊。因此，能夠確保所需的緊固扭矩并且能夠有效地防止高負(fù)載連續(xù)施加在電動機(jī)上。結(jié)果，能夠采用大功率電動機(jī)并且能夠?qū)崿F(xiàn)電動機(jī)的省電，從而提高穩(wěn)定性和沖擊工具的壽命。
[0012]根據(jù)權(quán)利要求2的構(gòu)造，由于控制裝置進(jìn)行控制，以使高占空比撞擊間歇性地出現(xiàn)在低占空比撞擊之間，因此能夠有效地抑制電動機(jī)的溫度上升。由于間歇性地進(jìn)行使用電動機(jī)的大功率區(qū)域的緊固操作，因此能夠增大緊固扭矩。
[0013]根據(jù)權(quán)利要求3的構(gòu)造，由于控制裝置基于撞擊檢測裝置所檢測到的撞擊的定時在高占空比與低占空比之間切換占空比，因此能夠良好地改變每次撞擊的占空比，并由此以高精度實(shí)現(xiàn)緊固操作。
[0014]根據(jù)權(quán)利要求4的構(gòu)造，由于撞擊檢測裝置通過檢測電流值來檢測是否進(jìn)行了撞擊，因此能夠使用現(xiàn)有的控制電路檢測撞擊而無需增加新的檢測器，并由此能夠抑制實(shí)施本發(fā)明的制造成本的上升。
[0015]根據(jù)權(quán)利要求5的構(gòu)造，由于撞擊檢測裝置是加速度傳感器，因此能夠通過僅增加廉價(jià)的沖擊傳感器來良好地檢測撞擊定時，并由此能夠以高精度實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制。
[0016]根據(jù)權(quán)利要求6的構(gòu)造，由于控制裝置改變PWM驅(qū)動信號，以使對于每兩次或更多次低占空比撞擊，高占空比撞擊周期性地出現(xiàn)一次，因此能夠以限定的扭矩良好地完成緊固操作，而不造成緊固扭矩的缺少。能夠防止出現(xiàn)不尋常的狀態(tài)，例如在緊固操作期間電動機(jī)的功率的突然的不連續(xù)變化，由此能夠平穩(wěn)地控制電動機(jī)。
[0017]根據(jù)權(quán)利要求7的構(gòu)造，由于低占空比等于或小于高占空比的90%，因此能夠?qū)崿F(xiàn)所需的緊固扭矩，并能夠?qū)崿F(xiàn)使功耗降低10%以上。
[0018]根據(jù)權(quán)利要求8的構(gòu)造，由于低占空比在高占空比的50 %至80 %的范圍內(nèi)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)功耗的大幅下降，并由此能夠極大地延長使用電池的操作時間。
[0019]通過閱讀以下描述和附圖，本發(fā)明的上述目的、其它目的和新穎特征將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0020]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的沖擊工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。
[0021]圖2是示出逆變電路板4的示意圖，其中，圖2的⑴是沖擊工具1的從后側(cè)觀察時的后視圖，而圖2的(2)是沖擊工具1的從側(cè)面觀察時的側(cè)視圖。
[0022]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電動機(jī)3的驅(qū)動控制系統(tǒng)的電路構(gòu)造的框圖。
[0023]圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施例的沖擊工具中的緊固扭矩、電動機(jī)電流和PWM驅(qū)動信號的占空比之間的關(guān)系的曲線圖。
[0024]圖5是示出使用根據(jù)第一實(shí)施例的沖擊工具1進(jìn)行緊固操作時設(shè)定電動機(jī)控制用的占空比的處理流程的流程圖。
[0025]圖6是示出使用根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的沖擊工具1進(jìn)行緊固操作時設(shè)定電動機(jī)控制用的占空比的處理流程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]第一實(shí)施例
[0027]在下文中，將參考附圖對本發(fā)明的第一實(shí)施例進(jìn)行描述。在以下描述中，上、下、前、后的方向定義為圖1箭頭所示的方向。
[0028]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的沖擊工具1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。沖擊工具1使用作為動力源的充電電池9和作為驅(qū)動源的電動機(jī)3驅(qū)動旋轉(zhuǎn)撞擊機(jī)構(gòu)21，對作為輸出軸的砧30施加旋轉(zhuǎn)力和撞擊力，并且將旋轉(zhuǎn)撞擊力間歇性地傳遞至由套管31的附接孔30a保持的諸如起子頭等前端工具(未