專利名稱：電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具、控制方法及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及需要進(jìn)行緊固力矩設(shè)置的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，諸如對(duì)螺栓、螺母等進(jìn)行旋 緊的扳手、沖擊式扳手、或起子鉆，更具體地，涉及擁有力矩檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)從驅(qū)動(dòng)源(諸如 電機(jī))的輸出軸傳輸至末端工具的緊固力矩進(jìn)行檢測(cè)的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具。
背景技術(shù)：
在緊固諸如螺栓、螺母、或螺絲釘之類的緊固件的操作中，通常使用諸如沖擊式扳 手或起子鉆之類的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具。在電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具中，為了對(duì)從電機(jī)傳輸至末端工具(諸 如改錐)的旋緊所需的緊固力矩適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)末端工具的緊固力矩超過(guò)設(shè)定值時(shí)， 停止驅(qū)動(dòng)源(包括電機(jī))的操作，或機(jī)械斷開從驅(qū)動(dòng)源到末端工具的動(dòng)能傳輸。為了以上述方式對(duì)緊固力矩進(jìn)行管理，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具需要力矩檢測(cè)裝置或力矩估 計(jì)裝置，所述裝置檢測(cè)或估計(jì)電機(jī)的輸出軸或動(dòng)能輸出軸的緊固力矩。因此，傳統(tǒng)上，公開 了一種通過(guò)提供力矩測(cè)量裝置來(lái)實(shí)際測(cè)量緊固力矩并控制電機(jī)的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其中，力 矩測(cè)量裝置在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部件(包括電機(jī))的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸上具有力矩檢測(cè)傳感器，且還具有 控制電路裝置，其基于力矩測(cè)量裝置的力矩檢測(cè)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)/控制電機(jī)(例如，見(jiàn)專利文獻(xiàn) 1)。[專利文獻(xiàn)1]未審查日本專利申請(qǐng)公開No.Hll-138459。

發(fā)明內(nèi)容
在電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具中，當(dāng)在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸上提供有力矩測(cè)量裝置時(shí)， 可以對(duì)緊固力矩進(jìn)行精確檢測(cè)。然而，在力矩測(cè)量裝置中，其中所包括的驅(qū)動(dòng)輸出軸的機(jī)構(gòu) 部件較大，因此，會(huì)不可避免地增加電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的總長(zhǎng)度或末端工具側(cè)的外圍，并且總重 量增大。當(dāng)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的尺寸和重量增加時(shí)，就降低了電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的可用性或可操作 性。此外，由于需要特殊的力矩檢測(cè)器和檢測(cè)電路裝置來(lái)檢測(cè)力矩，因此還增加了電動(dòng)旋轉(zhuǎn) 工具的制造成本。為了解決上述傳統(tǒng)技術(shù)中的問(wèn)題而完成了本發(fā)明，且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供 能夠利用簡(jiǎn)單的裝置對(duì)緊固力矩進(jìn)行適當(dāng)管理的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具、控制方法及程序。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供具有電子離合器功能的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具、控制方法及 程序，其中該電子離合器在緊固力矩超過(guò)設(shè)定力矩時(shí)使作為驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)停止。下面將說(shuō)明本申請(qǐng)公開的用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的典型發(fā)明特征。根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具包括操作部件；電源部件；電機(jī)，其具有轉(zhuǎn)子和定子線圈；變換電路部件，其具有插入在電源部件和定子線圈之間的半導(dǎo)體開關(guān)元件；電流檢測(cè)部件，其用于檢測(cè)流經(jīng)定子線圈的驅(qū)動(dòng)電流，并輸出對(duì)應(yīng)于檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)；轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部件，其檢測(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)并輸出對(duì)應(yīng)于該檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)；力矩設(shè)定部件，其設(shè)定緊固力矩的目標(biāo)值；控制部件，其基于操作部件的操作程度、電流檢測(cè)部件的檢測(cè)信號(hào)、以及轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè) 部件的檢測(cè)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生并輸出PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)變換電路部件的半導(dǎo)體開關(guān)元件；以及力矩估計(jì)部件，其至少基于由電流檢測(cè)部件檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電流和由轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部件 檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)中的任意一個(gè)來(lái)估計(jì)緊固力矩，其中，控制部件在所估計(jì)的緊固力矩超過(guò)目標(biāo)值時(shí)停止驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，力矩估計(jì)部件基于檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電流計(jì)算第一緊固力 矩，基于檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算第二緊固力矩，以及基于第一緊固力矩和第二緊固力矩計(jì)算最 終緊固力矩的估計(jì)值。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，力矩估計(jì)部件計(jì)算第一緊固力矩和第二緊固力矩的平均 值，作為緊固力矩的估計(jì)值。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，控制部件通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的PWM占空比來(lái)調(diào)整流經(jīng)定 子線圈的電流以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，控制部件在將PWM占空比與對(duì)應(yīng)于由力矩設(shè)定部件設(shè)定 的緊固力矩的目標(biāo)值的PWM信號(hào)的PWM占空比進(jìn)行比較的同時(shí)調(diào)整PWM占空比。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，控制部件通過(guò)將PWM占空比與對(duì)應(yīng)于由力矩設(shè)定部件設(shè) 定的緊固力矩的目標(biāo)值的PWM信號(hào)的PWM占空比進(jìn)行比較，同時(shí)改變PWM占空比的大小來(lái) 控制緊固力矩。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，控制部件根據(jù)操作部件的操作程度來(lái)改變PWM信號(hào)的 PWM占空比。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具是起子鉆、電鉆、沖擊式扳手、扳手、或盤磨 機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，電池組具有蓄電池。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，電池組具有鋰離子蓄電池。根據(jù)本發(fā)明第二方面的控制方法是電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的控制方法，其中該電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工 具包括操作部件；電源部件；具有轉(zhuǎn)子和定子線圈的電機(jī)；具有插入在電源部件和定子線 圈之間的半導(dǎo)體開關(guān)元件的變換電路部件；產(chǎn)生并輸出PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)變換電路部件的半 導(dǎo)體開關(guān)元件的控制部件，所述控制方法的特征在于其包括以下步驟第一步驟，設(shè)定緊固力矩的目標(biāo)值；第二步驟，檢測(cè)流經(jīng)定子線圈的驅(qū)動(dòng)電流；第三步驟，檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)；第四步驟，至少基于檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電流和檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)中的任意一個(gè)來(lái)估計(jì)緊固 力矩；以及第五步驟，當(dāng)估計(jì)的緊固力矩超過(guò)目標(biāo)值時(shí)，使控制部件停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明第三方面的程序是使計(jì)算機(jī)對(duì)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具進(jìn)行控制的程序，所述電 動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具包括操作部件；電源部件；具有轉(zhuǎn)子和定子線圈的電機(jī)；具有插入在電源部件 和定子線圈之間的半導(dǎo)體開關(guān)元件的變換電路部件；產(chǎn)生并輸出PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)變換部件的半導(dǎo)體開關(guān)元件的控制部件，其中該程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下進(jìn)程第一進(jìn)程，設(shè)定緊固力矩的目標(biāo)值；第二進(jìn)程，檢測(cè)流經(jīng)定子線圈的驅(qū)動(dòng)電流；第三進(jìn)程，檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)；第四進(jìn)程，至少基于檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電流和檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)中的任意一個(gè)來(lái)估計(jì)緊固 力矩；以及第五進(jìn)程，當(dāng)估計(jì)的緊固力矩超過(guò)目標(biāo)值時(shí)，使控制部件停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 根據(jù)上述發(fā)明，至少根據(jù)由電流檢測(cè)部件檢測(cè)到的流經(jīng)定子線圈的電流和由轉(zhuǎn)數(shù) 檢測(cè)部件檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)中的任意一個(gè)來(lái)估計(jì)緊固力矩；因此，在未附有實(shí)際檢測(cè)緊 固力矩的力矩檢測(cè)裝置的情況下就可以控制緊固力矩。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，基于流經(jīng)定 子線圈的電流或轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)估計(jì)緊固力矩；而且當(dāng)估計(jì)值超過(guò)目標(biāo)值時(shí)，中斷向末端工 具的輸出軸傳動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩(緊固力矩)，從而實(shí)現(xiàn)了電子離合器功能。根據(jù)本發(fā)明的上述另一構(gòu)造，基于檢測(cè)到的流經(jīng)定子線圈的電流計(jì)算第一緊固力 矩，以及基于檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算第二緊固力矩。然后，基于第一緊固力矩和第二緊固 力矩確定緊固力矩。因此，實(shí)際的緊固力矩可以由緊固力矩的估計(jì)值來(lái)近似。根據(jù)本發(fā)明的上述再一構(gòu)造，通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的PWM占空比來(lái)控制流經(jīng)定子線 圈的電流和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)；因此，可以容易地對(duì)緊固力矩進(jìn)行控制。尤其是，本發(fā)明適用于這 樣的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，在該電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具中，能夠通過(guò)改變PWM占空比來(lái)控制寬范圍的轉(zhuǎn)速 的無(wú)刷DC電機(jī)被用作驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。此外，根據(jù)上述本發(fā)明，電機(jī)可以由處于不會(huì)使電機(jī)燒毀的范圍內(nèi)的緊固力矩來(lái) 驅(qū)動(dòng)；因此，可以減少電池組由于中斷操作而造成的功耗。此外，根據(jù)上述發(fā)明，根據(jù)負(fù)載狀態(tài)或PWM信號(hào)的PWM占空比來(lái)利用緊固力矩進(jìn)行 力矩管理；因此，可以改善電池組每次充電的工作效率。本發(fā)明的其他目的和本發(fā)明的其他新穎性特征將進(jìn)一步通過(guò)下面的說(shuō)明書和附 圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的起子鉆的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是電機(jī)沿圖1的線A-A的截面圖；圖3是圖1的起子鉆的功能框圖；圖4是示出圖1所示的起子鉆中開關(guān)觸發(fā)器的壓下距離與PWM占空比之間關(guān)系的 特性示意圖；圖5是根據(jù)圖3所示本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的控制流程圖；圖6是示出電機(jī)電流和第一緊固力矩的估計(jì)值之間的關(guān)系的特性圖；以及圖7是示出電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)與第二緊固力矩的估計(jì)值之間的關(guān)系的特性圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將基于附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。應(yīng)該注意，在用于說(shuō)明該實(shí) 施例的所有附圖中，以相同的參考標(biāo)號(hào)表示具有相同功能的元件，并將省略其重復(fù)的描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)繩型起子鉆的總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是起子鉆的電機(jī)沿圖1的線A-A的截面圖。此外，圖3是示出圖1所示的起 子鉆的總體的功能框圖。[電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的裝配構(gòu)造]如圖1所示，電機(jī)2位于起子鉆40的機(jī)殼部件Ia中。諸如改錐或鉆頭的末端工 具(未示出)通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)部件25連接至電機(jī)2。動(dòng)力傳動(dòng)部件25將電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)力傳 動(dòng)至諸如改錐或鉆頭的末端工具(未示出)。電機(jī)2由變換電路部件(電路板)3驅(qū)動(dòng)。變 換電路部件3位于機(jī)殼部件Ia中左側(cè)端部(電機(jī)2的左側(cè))。下面將更詳細(xì)地描述動(dòng)力傳動(dòng)部件25。動(dòng)力傳動(dòng)部件25具有減速機(jī)構(gòu)部件26和 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件27。電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸2e連接至減速機(jī)構(gòu)部件26。減速機(jī)構(gòu)部件26沿 轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸2e的方向傳動(dòng)電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)力，并減少其轉(zhuǎn)數(shù)。減速機(jī)構(gòu)部件26位于機(jī)殼部 件Ia的中部。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件27連接至減速機(jī)構(gòu)部件26。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件27將在減速機(jī)構(gòu)部件 26的輸出軸處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳動(dòng)至主軸27a。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件27位于機(jī)殼部件Ia的右側(cè) 端。應(yīng)該注意，可以在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部件27處設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)壓緊機(jī)構(gòu)部件。主軸27a是連接至傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件27的輸出軸。卡盤28連接至主軸27a。末端工 具由卡盤28可拆卸地保持。由驅(qū)動(dòng)變換電路部件3的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò) 減速機(jī)構(gòu)部件26、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件27、主軸27a、和卡盤28施加到末端工具。力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a設(shè)置在機(jī)殼部件Ia的右端部。力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a被配置為電設(shè) 定緊固力矩。如圖3所示，設(shè)定檢測(cè)電壓被輸入至力矩設(shè)定電路5。力矩設(shè)定電路5的輸出 被輸入到計(jì)算部件19 (稍后描述)，并在計(jì)算部件19中被用作例如電機(jī)2的轉(zhuǎn)數(shù)的控制信 號(hào)。例如，力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a可以設(shè)定對(duì)應(yīng)于負(fù)載力矩的大小的十級(jí)緊固力矩，并輸出對(duì)應(yīng) 于所設(shè)定的緊固力矩的十級(jí)電信號(hào)。力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a包括(例如)電位計(jì)。在本實(shí)施例 中，力矩轉(zhuǎn)盤5a安裝在機(jī)殼部件Ia的右端部；然而，其可以安裝在手持殼體部件Ib中的控 制電路部件4附近。如果將等于或大于由力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a設(shè)定的緊固力矩的負(fù)載力矩施加至主軸 27a,如稍后描述的，則流向電機(jī)2和變換電路部件3的電機(jī)電流被停止，并且停止包括減速 機(jī)構(gòu)部件26的動(dòng)力傳動(dòng)部件(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件)25的操作。因此，可以防止電機(jī)2和變換電 路部件3由于過(guò)載而燒毀。電子離合器功能的一個(gè)主要目的最初在于執(zhí)行漸進(jìn)的力矩控 制，然而，由根據(jù)本實(shí)施例的起子鉆40實(shí)現(xiàn)的電子離合器功能被提供用于防止過(guò)載電流。減速機(jī)構(gòu)部件26具有例如兩級(jí)行星齒輪減速機(jī)構(gòu)(變速齒輪箱)(未示出)，其與 電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸2e的行星小齒輪嚙合。電機(jī)2和變換電路部件3構(gòu)成三相無(wú)刷DC電機(jī)。如圖2所示，電機(jī)2具有定子 2c、轉(zhuǎn)子(磁轉(zhuǎn)子)2a、和定子線圈(電樞線圈)2d。定子2c具有圓柱形外形，從而形成定 子磁軛。在定子2c的內(nèi)圓周側(cè)表面上，設(shè)置有齒部2h。轉(zhuǎn)子2a同心地設(shè)置在定子2c的齒部2h的內(nèi)圓周部分中。轉(zhuǎn)子2a是內(nèi)部磁布局 類型的旋轉(zhuǎn)體，在該轉(zhuǎn)子中嵌入有沿轉(zhuǎn)子輸出軸2e的方向延伸的北極和南極永磁體(磁 體)2b。定子線圈2d是三相線圈U、V、和W。下文中，還將定子線圈2d稱為定子線圈2d (U、V、W)。定子線圈2d(U、V、W)借助包含樹脂材料的絕緣層2f纏繞在間隙2g中，進(jìn)而包圍定 子2c的齒部2h。定子線圈2d (U、V、W)為星形連接。在轉(zhuǎn)子2a的附近，為了檢測(cè)轉(zhuǎn)子2a的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向以60°的間隔設(shè)置三 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)元件(霍爾IC) 10、11和12(圖3)。轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)元件10、11和12的位置檢測(cè)信號(hào)輸出至控制電路部件4?？刂齐?路部件4基于所輸入的位置檢測(cè)信號(hào)控制變換電路部件3。作為該控制的結(jié)果，被控制在 120°電角度的電能分布范圍內(nèi)的電流被施加至定子線圈2d (U、V、W)。應(yīng)該注意，利用霍爾IC以電磁耦合方式來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置的元件被用作轉(zhuǎn)動(dòng)位置 檢測(cè)元件10、11、和12。然而，作為轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)元件10、11、和12，還可以采用通過(guò)濾波器 提取定子線圈2d(U、V、W)的感應(yīng)電壓(反電勢(shì))作為邏輯信號(hào)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的無(wú)傳感器 型元件。如圖1所示，機(jī)殼部件Ia包括合成樹脂材料且與手持殼體部件Ib整體形成。機(jī) 殼部件Ia和手持殼體部件Ib被垂直平面(圖1的局部截面圖中的截面)沿電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng) 軸分成兩部分。換言之，各自具有半圓截面形狀的一對(duì)部件被制備作為整體形成的機(jī)殼部 件Ia和手持殼體部件lb。在將殼中的物體(諸如電機(jī)2的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸2e和定子2c)與一 側(cè)的機(jī)殼部件Ia和手持殼體部件Ib結(jié)合在一起后，將另一側(cè)的機(jī)殼部件Ia和手持殼體部 件Ib疊加于其上，然后利用螺絲緊固使二者接合在一起等，從而，完成了起子鉆的裝配。在該對(duì)機(jī)殼部件Ia和手持殼體部件Ib的接合體(完成體)中，定子2c的外周表 面為與機(jī)殼部件Ia整體形成的多個(gè)定子保持部(肋部)所保持或夾置。在電機(jī)2的右側(cè)端設(shè)置有冷卻風(fēng)扇24。盡管未示出，但是在冷卻風(fēng)扇24附近的機(jī) 殼部件Ia上形成有排風(fēng)口(通風(fēng)口)。同時(shí)，在機(jī)殼部件Ia的左端形成有進(jìn)風(fēng)口(通風(fēng) 口)21。形成為從進(jìn)風(fēng)口 21到形成在冷卻風(fēng)扇24附近的排風(fēng)口的路徑23是冷卻空氣的流 通路徑。路徑23抑制了變換電路部件3中的半導(dǎo)體開關(guān)元件3a的溫度升高以及電機(jī)2中 的定子線圈2d的溫度升高。特別地，在改錐模式或鉆頭模式中，根據(jù)電機(jī)2的負(fù)載狀態(tài)會(huì) 有大電流流向半導(dǎo)體開關(guān)元件3a，且半導(dǎo)體開關(guān)元件3a的熱量值變得很大，因此，變換電 路部件3需要由冷卻風(fēng)扇24進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。應(yīng)該注意，變換電路部件3包括環(huán)形電路板，且完全覆蓋電機(jī)2的定子2c的一側(cè) 端。同時(shí)，在定子2c的另一側(cè)端設(shè)置有防塵蓋22。與變換電路部件3—樣，防塵蓋22覆蓋 定子2c的另一側(cè)端表面。變換電路部件3和防塵蓋22 二者都具有將定子2c和轉(zhuǎn)子2a — 起封住或密封的防塵結(jié)構(gòu)(密封結(jié)構(gòu))。因此，可防止灰塵進(jìn)入電極2。用作電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電源的電池組8可拆卸地連接至手持殼體部件Ib的下端部。 電池組8的上部設(shè)置有沿紙面橫向延伸的用于控制變換電路部件3的控制電路部件(電路 板)4。開關(guān)觸發(fā)器7設(shè)置在手持殼體部件Ib的上端部。開關(guān)觸發(fā)器7的觸發(fā)器操作部 件7a以借助彈簧力偏置的狀態(tài)從手持殼體部件Ib突出。當(dāng)操作者逆著彈簧力沿手持殼體 Ib的向內(nèi)方向握住觸發(fā)器操作部件7a時(shí)，就調(diào)整了觸發(fā)器壓下距離(操作程度)。電機(jī)2 的轉(zhuǎn)數(shù)受觸發(fā)器壓下距離的控制。根據(jù)該實(shí)施例，根據(jù)觸發(fā)器壓下距離來(lái)改變驅(qū)動(dòng)變換電 路部件3的半導(dǎo)體開關(guān)元件3a的PWM信號(hào)的脈寬調(diào)制占空比(PWM占空比)；因此，開關(guān)觸 發(fā)器7和所應(yīng)用的電壓設(shè)定電路14(見(jiàn)圖3)(稍后描述)彼此電連接。
為了向開關(guān)觸發(fā)器7、控制電路部件4和變換電路部件3提供驅(qū)動(dòng)能量，將它們與 電池組8電連接。蓄電池被用作電池組8的電池。例如，將鋰離子電池用作蓄電池。鋰離 子電池的電源電壓被設(shè)置為例如14. 4V。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)在于與鎳鎘電池或鎳氫電池相 比具有高約3倍的能量密度，且該電池體積小重量輕。從而，可以降低將電池組8容納在 手持殼體部件Ib中所需的空間。因此，不需要將電池組8容納在手持殼體部件Ib的手握 部分中，因此，相比于使用其他類型的電池的情形，可以將手握部分的外周的長(zhǎng)度形成得更 短。從而，可以使得手握部分的形狀成為可以容易握住的手持形狀。[電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的電路構(gòu)造]下面將參照?qǐng)D3來(lái)描述電機(jī)2、變換電路部件3、和控制電路部件4的電路構(gòu)造。變換電路部件(功率變換器)3具有六個(gè)以三相橋接方法連接的半導(dǎo)體開關(guān)元件 3a。作為半導(dǎo)體開關(guān)元件3a，可以使用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。這六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件 3a也稱作晶體管Ql至Q6。 晶體管Ql和Q4的組合、晶體管Q2和Q5的組合、晶體管Q3和Q6的組合在電池組 (DC電源)8的正電極和負(fù)電極之間三相橋接。晶體管Ql至Q6的集電極或發(fā)射極連接至電 機(jī)2的以星形連接的定子線圈2d (U、V、W)。晶體管Ql至Q6的柵極連接至控制電路部件4?？刂齐娐凡考?向六個(gè)晶體管Ql 至Q6的柵極輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)Hl至H6。通過(guò)PWM信號(hào)Hl至H6來(lái)執(zhí)行六個(gè)晶體管Ql 至Q6的切換操作。施加至變換電路部件3的電池組8的DC電壓通過(guò)切換操作變換為三相 (U相、V相、和W相)的驅(qū)動(dòng)電壓Vu、Vv、和Vw。這三相(U相、V相、和W相)的驅(qū)動(dòng)電壓 Vu、Vv、和Vw分別施加給電機(jī)2的定子線圈2d (U、V、W)。控制電路部件4驅(qū)動(dòng)變換電路部件3。控制電路部件4具有轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)部件16、 轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)電路17、電流檢測(cè)電路18、電壓檢測(cè)電路20、施加電壓設(shè)定電路14、轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)定 電路15、力矩設(shè)定電路5、計(jì)算部件19、以及控制信號(hào)輸出電路13。轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路16基于轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)元件10、11和12的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子 2a相對(duì)于定子2c的定子線圈2d(U、V、W)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子2a的轉(zhuǎn)動(dòng)位置輸出 至計(jì)算部件19。轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)電路17基于從轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)元件10、11和12輸出的信號(hào)的時(shí)間間隔來(lái) 檢測(cè)電機(jī)2(轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)數(shù)。檢測(cè)到的電機(jī)2的轉(zhuǎn)數(shù)輸出至計(jì)算部件19。電流檢測(cè)電路18總是檢測(cè)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)電流(流經(jīng)定子線圈2d的電流)。檢測(cè) 到的電流值輸出至計(jì)算部件19。電壓檢測(cè)電路20總是檢測(cè)從電池組8提供至電機(jī)2的定子線圈2d的電源電壓。施加電壓設(shè)定電路14根據(jù)利用開關(guān)觸發(fā)器7的觸發(fā)器操作部件7a得到的觸發(fā)器 壓下距離來(lái)設(shè)定與從開關(guān)觸發(fā)器7輸出的控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)的脈寬的占空比(以下 稱為“PWM占空比”)。轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)定電路15檢測(cè)由正向/反向開關(guān)桿9 (見(jiàn)圖1)設(shè)置的電機(jī)2 (轉(zhuǎn)子2a) 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是正向還是反向，以及基于檢測(cè)結(jié)果設(shè)定電機(jī)2(轉(zhuǎn)子2a)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。轉(zhuǎn)動(dòng)方 向設(shè)定電路15將包括設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的信息的轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)定信號(hào)輸出至計(jì)算部件19。力矩設(shè)定電路5輸入上述力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a的檢測(cè)信號(hào)，并將緊固力矩的設(shè)定值輸 出至計(jì)算部件19。
基于電流檢測(cè)電路18、電壓檢測(cè)電路20、施加電壓設(shè)定電路14的輸出信息，計(jì)算 部件19產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)(即，用于變換電路部件3的開關(guān)元件Ql至Q6的PWM信號(hào))，并輸出 這些信號(hào)，以控制施加至電機(jī)2的電壓Vu、Vv、和Vw。并且，計(jì)算部件19基于從轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)定電路15和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路16輸出的信 息以預(yù)定順序切換預(yù)定的開關(guān)元件Ql至Q6。于是，所施加的電壓ViuVvjn Vw以預(yù)定順序 提供給定子線圈2d(U、V、W)，因此電機(jī)2以設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。此外，計(jì)算部件19基于力矩設(shè)定電路5的輸出信息來(lái)控制對(duì)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)的啟動(dòng)
或停止。計(jì)算部件19是微計(jì)算機(jī)，且具有ROM、CPU、RAM、各種定時(shí)器等(這些都未示出)。 ROM存儲(chǔ)執(zhí)行稍后描述的控制流程的處理程序和控制數(shù)據(jù)。CPU執(zhí)行上述處理程序并產(chǎn)生 上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。RAM臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所述定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)。計(jì)算部件19使用輸入至所述六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件3a (Ql至Q6)的柵極的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)(三相信號(hào))中輸入至負(fù)電源側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4、Q5和Q6的柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為 脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM信號(hào))H4、H5和H6。然后，計(jì)算部件19基于與開關(guān)觸發(fā)器7的觸發(fā)器 操作部件7a的觸發(fā)器壓下距離(見(jiàn)圖1)相對(duì)應(yīng)的施加電壓設(shè)定電路14的輸出信號(hào)來(lái)改 變PWM信號(hào)的PWM占空比，從而調(diào)整電機(jī)2的功率以進(jìn)行電機(jī)2的啟動(dòng)和速度控制。開關(guān)觸發(fā)器7的觸發(fā)器操作部件7a的觸發(fā)器壓下距離與PWM占空比(PWM占空 比)之間的關(guān)系的實(shí)例如圖4所示。應(yīng)該注意，代替使用輸入至負(fù)電源側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q4、Q5和Q6的柵極的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)作為PWM信號(hào)，可以使用輸入至正電源側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1、Q2和Q3的柵極的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)作為PWM信號(hào)。從而，即使在這種情況中，電池組8的DC電壓也可以轉(zhuǎn)換成提供至定 子線圈2d (U、V、W)的施加電壓Vu、Vv、和Vw?？刂菩盘?hào)輸出電路13將從計(jì)算部件19輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)變換成實(shí)際輸入至開關(guān)元 件Ql至Q6的柵極的控制信號(hào)(電壓信號(hào))，并輸出這些信號(hào)?？刂齐娐凡考?利用上述構(gòu)造基于從轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)定電路15輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)定 信號(hào)、從定子位置檢測(cè)電路16輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)信號(hào)、從轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)電路17輸出的轉(zhuǎn)數(shù)檢 測(cè)信號(hào)、從電流檢測(cè)電路18輸出的電機(jī)電流檢測(cè)信號(hào)、從電壓檢測(cè)電路20輸出的電源電壓 檢測(cè)信號(hào)、從施加電壓設(shè)定電路14輸出的PWM占空比設(shè)定信號(hào)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)Hl至H6。這些控制信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql至Q6的切換操作，且三相AC電壓被施加給 電機(jī)2的定子線圈2d (U、V、W)。電機(jī)2通過(guò)控制電路部件4的這種控制進(jìn)行啟動(dòng)或停止。此外，控制電路部件4調(diào) 整驅(qū)動(dòng)信號(hào)Hl至H6中驅(qū)動(dòng)信號(hào)部分的PWM占空比，從而控制電機(jī)電流和電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn) 速)。[電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的緊固力矩檢測(cè)的控制流程]下面將參照?qǐng)D5說(shuō)明由電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具40執(zhí)行的例如螺栓或螺母的旋緊操作情況 的控制流程。首先，當(dāng)通過(guò)力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a設(shè)定與例如螺栓或螺母的旋緊力矩的幅度(負(fù)載狀 態(tài))對(duì)應(yīng)的期望緊固力矩(Tset)時(shí)，力矩設(shè)定轉(zhuǎn)盤5a的輸出被輸入至力矩設(shè)定電路5，且 該設(shè)定值被存儲(chǔ)到計(jì)算部件19的存儲(chǔ)部件(RAM)中(步驟300)。
接下來(lái)，計(jì)算部件19進(jìn)行等待，直到操作者扳動(dòng)開關(guān)觸發(fā)器7 (觸發(fā)器操作部件 7a)從而接通開關(guān)觸發(fā)器(步驟301)。直到該點(diǎn)，重復(fù)設(shè)定了緊固力矩的目標(biāo)值Tset。當(dāng) 開關(guān)觸發(fā)器7接通(步驟301中的是)時(shí)，計(jì)算部件19啟動(dòng)電機(jī)2 (步驟302)。接下來(lái)，計(jì)算部件19基于開關(guān)觸發(fā)器7的觸發(fā)器操作部件7a的觸發(fā)器操作程度 (觸發(fā)器扳動(dòng)程度)來(lái)設(shè)定PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)(Hl至H6)中每一個(gè)的PWM占空比(PWM_DUTY) 的目標(biāo)值(PWM_DUTYset)(步驟303)。P麗占空比的目標(biāo)值PWM_DUTYset根據(jù)緊固力矩的 目標(biāo)值Tset (其在上述步驟300中設(shè)定)進(jìn)行設(shè)定。應(yīng)該注意，PWM占空比的目標(biāo)值PWM_ DUTYset的值本身由開關(guān)觸發(fā)器7的操作部件的操作程度確定，且其設(shè)定與上述目標(biāo)緊固 力矩Tset無(wú)關(guān)。接下來(lái)，計(jì)算部件19執(zhí)行PWM占空比的相加，從而檢測(cè)到的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的PWM 占空比(PWM_DUTY)變?yōu)镻麗占空比的設(shè)定目標(biāo)值PWM_DUTYset (步驟304)。在該相加過(guò)程 中，增加了相對(duì)于當(dāng)前PWM_DUTY(下文中簡(jiǎn)稱為“PWM_DUTY”)的某一比率(例如(B是 大于1且小于100的實(shí)數(shù))。計(jì)算部件19基于觸發(fā)器操作部件7a的觸發(fā)器操作程度(觸發(fā)器扳動(dòng)程度)確定 PWM占空比(PWM_DUTY)是否已經(jīng)超過(guò)PWM占空比的目標(biāo)值PWM_DUTYset (步驟305)。當(dāng) PWM_DUTY超過(guò)目標(biāo)值PWM_DUTYset (步驟305中的是)時(shí)，計(jì)算部件19將PWM_DUTY更新為 PWM_DUTYset (步驟 306)。當(dāng)PWM_DUTY被更新為PWM_DUTYset (步驟306)或PWM_DUTY被確定為小于PWM_ DUTYset (步驟305中的否)時(shí)，計(jì)算部件19檢測(cè)電機(jī)電流I (步驟307)。隨后，計(jì)算部件19基于檢測(cè)到的電機(jī)2 (定子線圈2d)的電機(jī)電流I計(jì)算第一緊 固力矩Tl的估計(jì)值(步驟308)。通過(guò)將電機(jī)電流I乘以電機(jī)的力矩特征常數(shù)K1、并從乘 積值(KlXI)中減去損耗力矩TO計(jì)算得到第一緊固力矩Tl。計(jì)算公式如下所示Tl = KlXI-TO(1)圖6示出了電機(jī)電流I和估計(jì)的第一緊固力矩Tl之間的關(guān)系。該關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ) 在計(jì)算部件19的存儲(chǔ)部件(ROM)中。隨后，計(jì)算部件19通過(guò)轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)電路17檢測(cè)電機(jī)2的轉(zhuǎn)數(shù)N(步驟309)。接下來(lái)，計(jì)算部件19通過(guò)電壓檢測(cè)電路20檢測(cè)從電池組8提供至電機(jī)2的電源 電壓V(步驟310)，并基于檢測(cè)到的電壓V和PWM_DUTY利用下面的公式來(lái)計(jì)算施加至電機(jī) 2 (定子線圈2d)的電機(jī)施加電壓E (步驟311)E = VXPWM_DUTY (2)此外，計(jì)算部件19基于檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)N和計(jì)算得到的電機(jī)施加電壓E計(jì)算第二緊 固力矩的估計(jì)值T2 (步驟312)。第二緊固力矩的估計(jì)值T2是通過(guò)從電機(jī)施加電壓E與力 矩特征常數(shù)K2相乘得到的值減去轉(zhuǎn)數(shù)N與力矩特征常數(shù)K3相乘得到的值、再減去損耗力 矩TO而計(jì)算得到的。其計(jì)算公式如下所示T2 = K2XE-K3XN-T0 (3)圖7示出了電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N和估計(jì)的第二緊固力矩T2之間的關(guān)系。該關(guān)系與第一緊 固力矩Tl 一樣也預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算部件19的存儲(chǔ)部件(ROM)中。接下來(lái)，計(jì)算部件19利用下面的公式得到上述第一緊固力矩的估計(jì)值Tl和上述 第二緊固力矩T2的平均值Tave (步驟313)。
Tave = (Tl+T2)/2 (4)接下來(lái)，計(jì)算部件19確定上述緊固力矩Tave是否已經(jīng)超過(guò)初始設(shè)定的緊固力矩 丁8討(設(shè)定的目標(biāo)值？麗_0^78討)(步驟314)。當(dāng)已經(jīng)超過(guò)目標(biāo)值(步驟314中的是)時(shí)， 計(jì)算部件19停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)2 (步驟315)。因此，在相對(duì)于待緊固元件而旋緊諸如螺栓或螺 母的過(guò)程中，可以防止螺釘損毀以及出現(xiàn)過(guò)緊。當(dāng)未超過(guò)目標(biāo)值Tset (步驟314中的否) 時(shí)，計(jì)算部件19返回步驟303。此后，重復(fù)上述操作，直到返回預(yù)定的緊固力矩。根據(jù)上述實(shí)施例，緊固力矩通過(guò)基于電機(jī)電流I計(jì)算得到的第一緊固力矩Tl和基 于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N計(jì)算得到的第二緊固力矩Τ2的平均值(Tl+T2)/2估計(jì)得到。因此，實(shí)際的緊 固力矩可以由該估計(jì)值近似。該估計(jì)的緊固力矩是逐漸變化的。此外，在上述實(shí)施例中，上述基于電機(jī)電流I計(jì)算得到的第一緊固力矩Tl和上述 基于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N計(jì)算得到的第二緊固力矩Τ2中的任意一個(gè)都可以被直接看作是緊固力矩， 以與預(yù)先設(shè)定的緊固力矩的目標(biāo)值Tset進(jìn)行比較。然而，當(dāng)上述第一緊固力矩Tl和上述 第二緊固力矩Τ2與它們的平均值Tave進(jìn)行比較時(shí)，它們會(huì)大大偏離實(shí)際的緊固力矩。因 此，當(dāng)設(shè)定的緊固力矩Tset相當(dāng)大且上述偏離可以被忽略時(shí)可以實(shí)際使用上述方法。此外，根據(jù)上述實(shí)施例，緊固力矩是基于流經(jīng)電機(jī)2的定子線圈2a且由電流檢測(cè) 電路18檢測(cè)到的電流I、和由轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)電路17檢測(cè)到的電機(jī)2的轉(zhuǎn)子2a的轉(zhuǎn)數(shù)(N)估計(jì) 得到的。因此，可以在未附有實(shí)際檢測(cè)緊固力矩的力矩檢測(cè)裝置的條件下控制緊固力矩。此外，根據(jù)上述實(shí)施例，根據(jù)電機(jī)2的PWM信號(hào)的PWM占空比(PWM_DUTY)來(lái)控制 緊固力矩。此外，由于通過(guò)改變PWM占空比來(lái)控制電機(jī)電流(流經(jīng)定子線圈2d的電流)和 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)子2a的轉(zhuǎn)數(shù))，因此可以對(duì)緊固力矩進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?。具體地，本實(shí)施例適用 于其中將能夠通過(guò)改變PWM占空比來(lái)控制寬范圍的轉(zhuǎn)速的無(wú)刷DC電機(jī)用作驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的 電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具。此外，根據(jù)上述實(shí)施例，當(dāng)設(shè)定了處于不會(huì)引起電機(jī)2燒毀范圍內(nèi)的緊固力矩時(shí)， 對(duì)電機(jī)2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；因此，可以減小由中斷操作引起的電池組8的功耗。此外，根據(jù)上述實(shí) 施例，由于緊固力矩是根據(jù)負(fù)載狀態(tài)或PWM信號(hào)的PWM占空比進(jìn)行控制的，因此可以提高電 池組8每次充電的工作效率。應(yīng)該注意，在上述實(shí)施例中，已經(jīng)說(shuō)明了其中將三相無(wú)刷DC電機(jī)用作電機(jī)2的情 形，然而，還可以使用除了三相無(wú)刷DC電機(jī)以外的無(wú)刷DC電機(jī)。此外，除了在上述實(shí)施例 中說(shuō)明了的起子鉆40以外，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，諸如電鉆、改錐、沖 擊式扳手、盤磨機(jī)。此外，盡管可以將鋰離子電池用作電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的電池組8的電池(蓄 電池)，但是還可以使用諸如鎳鎘電池的蓄電池。然而，在使用了鋰離子電池時(shí)，可以減小電 池組的尺寸，減輕其重量，提高電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的工作效率、并且可以期望由于減小的尺寸以 及減輕的重量而改善操作性。已經(jīng)基于上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，然而，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且 在不背離本發(fā)明要旨的條件下可以進(jìn)行各種改進(jìn)。本申請(qǐng)基于與2008年2月29日提交的第2008-049540號(hào)日本專利申請(qǐng)。其公開 的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、和附圖全部結(jié)合到本文中。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，包括操作部件；電源部件；電機(jī)，其具有轉(zhuǎn)子和定子線圈；變換電路部件，其具有插入在所述電源部件和所述定子線圈之間的半導(dǎo)體開關(guān)元件；電流檢測(cè)部件，其用于檢測(cè)流經(jīng)所述定子線圈的驅(qū)動(dòng)電流，并輸出對(duì)應(yīng)于檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)；轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部件，其檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)并輸出對(duì)應(yīng)于檢測(cè)結(jié)果的信號(hào)；力矩設(shè)定部件，其設(shè)定緊固力矩的目標(biāo)值；控制部件，其基于所述操作部件的操作程度、所述電流檢測(cè)部件的檢測(cè)信號(hào)、以及所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部件的檢測(cè)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生并輸出PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述變換電路部件的半導(dǎo)體開關(guān)元件；以及力矩估計(jì)部件，其至少基于由所述電流檢測(cè)部件檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電流和由所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部件檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)中的任意一個(gè)來(lái)估計(jì)緊固力矩；其中，所述控制部件在所估計(jì)的緊固力矩超過(guò)目標(biāo)值時(shí)停止驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述力矩估計(jì)部件基于檢測(cè)到 的驅(qū)動(dòng)電流計(jì)算第一緊固力矩，基于檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算第二緊固力矩，以及基于所述第一 緊固力矩和所述第二緊固力矩計(jì)算緊固力矩的估計(jì)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述力矩估計(jì)部件計(jì)算所述第 一緊固力矩和所述第二緊固力矩的平均值來(lái)作為緊固力矩的估計(jì)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述控制部件通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào) 的PWM占空比來(lái)調(diào)整流經(jīng)所述定子線圈的電流以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述控制部件在將PWM占空比與 對(duì)應(yīng)于由所述力矩設(shè)定部件設(shè)定的緊固力矩的目標(biāo)值的PWM信號(hào)的PWM占空比進(jìn)行比較的 同時(shí)調(diào)整PWM占空比。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述控制部件通過(guò)在將PWM占空 比與對(duì)應(yīng)于由所述力矩設(shè)定部件設(shè)定的緊固力矩的目標(biāo)值的PWM信號(hào)的PWM占空比進(jìn)行比 較的同時(shí)改變PWM占空比的大小來(lái)控制緊固力矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述控制部件根據(jù)所述操作部 件的操作程度來(lái)改變PWM信號(hào)的PWM占空比。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具是起子鉆、電 鉆、沖擊式扳手、扳手、或盤磨機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，電池組具有蓄電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，所述電池組包括鋰離子蓄電池。
11.一種電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的控制方法，所述電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具包括操作部件；電源部件；具 有轉(zhuǎn)子和定子線圈的電機(jī)；具有插入在所述電源部件和所述定子線圈之間的半導(dǎo)體開關(guān)元 件的變換電路部件；產(chǎn)生并輸出PWM信號(hào)來(lái)用于驅(qū)動(dòng)所述變換部件的半導(dǎo)體開關(guān)元件的控 制部件，所述控制方法步驟第一步驟，設(shè)定緊固力矩的目標(biāo)值； 第二步驟，檢測(cè)流經(jīng)所述定子線圈的驅(qū)動(dòng)電流； 第三步驟，檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)；第四步驟，至少基于所檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電流和所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)中的任意一個(gè)來(lái)估計(jì)緊固 力矩；以及第五步驟，當(dāng)估計(jì)的緊固力矩超過(guò)目標(biāo)值時(shí)，使所述控制部件停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
12. —種使計(jì)算機(jī)對(duì)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具進(jìn)行控制的程序，所述電動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具包括操作部 件；電源部件；具有轉(zhuǎn)子和定子線圈的電機(jī)；具有插入在電源部件和定子線圈之間的半導(dǎo) 體開關(guān)元件的變換電路部件；產(chǎn)生并輸出PWM信號(hào)來(lái)用于驅(qū)動(dòng)所述變換部件的半導(dǎo)體開關(guān) 元件的控制部件，其中所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下進(jìn)程 第一進(jìn)程，設(shè)定緊固力矩的目標(biāo)值； 第二進(jìn)程，檢測(cè)流經(jīng)定子線圈的驅(qū)動(dòng)電流； 第三進(jìn)程，檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)；第四進(jìn)程，至少基于檢測(cè)到的驅(qū)動(dòng)電流和檢測(cè)到的轉(zhuǎn)數(shù)中的任意一個(gè)來(lái)估計(jì)緊固力 矩；以及第五進(jìn)程，當(dāng)估計(jì)的緊固力矩超過(guò)目標(biāo)值時(shí)，使所述控制部件停止驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明利用了簡(jiǎn)單的裝置對(duì)緊固力矩進(jìn)行適當(dāng)?shù)毓芾?。電?dòng)旋轉(zhuǎn)工具(40)包括無(wú)刷DC電機(jī)(2)、變換電路部件(3)、和控制電路部件(4)。控制電路(4)具有檢測(cè)電機(jī)電流(I)的電流檢測(cè)電路(18)、檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(N)的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)電路(17)、和基于電機(jī)電流(I)的檢測(cè)信息計(jì)算第一緊固力矩(T1)以及基于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(N)計(jì)算第二緊固力矩(T2)的計(jì)算部件(19)。計(jì)算部件(19)基于第一緊固力矩(T1)或第二緊固力矩(T2)的估計(jì)值來(lái)估計(jì)緊固力矩(Tave)。計(jì)算部件(19)在所估計(jì)的緊固力矩(Tave)超過(guò)設(shè)定值(Tset)時(shí)停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)。
文檔編號(hào)H02H7/08GK101959650SQ200980106680
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者巖田和隆 申請(qǐng)人:日立工機(jī)株式會(huì)社