電動工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動工具，該電動工具包括：電動機；前端工具，其構(gòu)造為由電動機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)；以及控制單元，其構(gòu)造為控制電動機的旋轉(zhuǎn)并且包括微處理器和存儲單元，其中，該存儲單元構(gòu)造為通過學(xué)習(xí)電動機的使用狀態(tài)來存儲控制信息，并且該電動機構(gòu)造為根據(jù)存儲的控制信息來被驅(qū)動。
【專利說明】電動工具【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的各方面涉及使用電動機驅(qū)動前端工具的電動工具，具體地涉及能夠利用學(xué)習(xí)功能實現(xiàn)最適合于操作者的對前端工具的驅(qū)動控制的電動工具。
【背景技術(shù)】
[0002]使用電動機作為驅(qū)動源來驅(qū)動前端工具的電動工具得到廣泛應(yīng)用。沖擊工具是這種電動工具的實例。沖擊工具是這樣的工具:其在使用驅(qū)動源驅(qū)動旋轉(zhuǎn)沖擊機構(gòu)的同時將旋轉(zhuǎn)力和撞擊力施加在撞砧上以間歇性地將旋轉(zhuǎn)撞擊力傳遞至前端工具從而執(zhí)行旋擰操作等。近來，廣泛地使用無刷直流電動機作為驅(qū)動源。無刷直流電動機是例如沒有電刷(整流刷)的直流電動機，該直流電動機使用定子側(cè)的線圈(繞組)和轉(zhuǎn)子側(cè)的磁體(永久磁體)并且將由逆變電路驅(qū)動的電力依次傳導(dǎo)至預(yù)定線圈從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。逆變電路由例如FET (場效應(yīng)晶體管)或IGBT (絕緣柵雙極晶體管)等大容量輸出晶體管構(gòu)成并且由大電流驅(qū)動。與有刷直流電動機相比，無刷直流電動機在扭矩特性方面更好，并且可以以較大的力將螺釘、螺栓等緊固在工件上。
[0003]使用無刷直流電動機的電動工具使用微處理器控制逆變電路，以實現(xiàn)例如電動機連續(xù)驅(qū)動控制和電動機間歇驅(qū)動控制等各種控制。例如，JP-A-2011-31314提出了一種具有所謂的電子離合器機構(gòu)的電動工具，該電子離合器機構(gòu)根據(jù)從前端工具接收到的反作用力監(jiān)測電動機的不斷增大的電流，并且在電流到達(dá)預(yù)定電流值時決定結(jié)束緊固操作并且停止電動機的旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題
[0005]在上述現(xiàn)有技術(shù)的電動工具中，由于在電動工具從工廠發(fā)貨之前電動工具制造商預(yù)先設(shè)定了被認(rèn)為是最適合于操作者(用戶)的控制模式，因此在電動工具從工廠發(fā)貨之后基本上不可能改變該控制模式。因此，用戶不可能根據(jù)自身的需求改變緊固控制和從連續(xù)驅(qū)動模式切換至間歇驅(qū)動模式的時刻。
[0006]鑒于上述背景做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種能夠為每個用戶實現(xiàn)最佳驅(qū)動模式的電動工具。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠通過學(xué)習(xí)最適合于每個用戶的驅(qū)動控制來實現(xiàn)最佳控制模式的電動工具。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠根據(jù)用戶的需求通過簡單的操作改變驅(qū)動控制條件的電動工具。
[0009]技術(shù)方案
[0010]在申請中公開的本發(fā)明的典型特性如下。
[0011]在第一方面中，提供一種電動工具，所述電動工具包括:電動機；前端工具，所述前端工具構(gòu)造為由所述電動機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)；以及控制單元，所述控制單元構(gòu)造為控制所述電動機的旋轉(zhuǎn)并且包括微處理器和存儲單元，其中，所述存儲單元構(gòu)造為通過學(xué)習(xí)所述電動機的使用狀態(tài)來存儲控制信息，并且所述電動機構(gòu)造為根據(jù)存儲的所述控制信息而被驅(qū)動。
[0012]在第二方面中，提供一種根據(jù)第一方面所述的電動工具，其中，所述控制信息包括所述電動機的緊固時間、所述電動機的電流極限值和所述電動機的轉(zhuǎn)數(shù)中的任何一個。
[0013]在第三方面中，提供一種根據(jù)第二方面所述的電動工具，其中，所述控制信息是在由操作者指定的特定操作期間內(nèi)獲得的學(xué)習(xí)值。
[0014]在第四方面中，提供一種根據(jù)第一方面至第三方面中任一方面所述的電動工具，其中，所述電動工具是包括撞錘和撞砧的撞擊工具，并且所述控制信息是用于確定使用所述撞錘和所述撞砧從連續(xù)驅(qū)動模式轉(zhuǎn)換到間歇驅(qū)動模式的時刻的信息。
[0015]在第五方面中，提供一種根據(jù)第四方面所述的電動工具，其中，所述控制信息是從連續(xù)驅(qū)動模式切換到間歇驅(qū)動模式時所述電動機的電流值。
[0016]在第六方面中，提供一種根據(jù)第一方面至第五方面中任一方面所述的電動工具還包括采樣模式開關(guān)，所述采樣模式開關(guān)用于指定所述特定操作的開始和結(jié)束。
[0017]在第七方面中，提供一種根據(jù)第六方面所述的電動工具，其中，所述特定操作執(zhí)行多次，并且在所述特定操作期間內(nèi)獲得的從多個驅(qū)動電流值計算出的計算值被設(shè)定為控制信息。
[0018]在第八方面中，提供一種根據(jù)第七方面所述的電動工具，其中，所述計算值是獲得的各驅(qū)動電流值的最大值的平均值。
[0019]在第九方面中，提供一種根據(jù)第一方面至第八方面中任一方面所述的電動工具還包括重置功能，該功能用于取消存儲在所述存儲單元中的所述控制信息并且將所述控制信息替換為在所述電動工具從工廠發(fā)貨時設(shè)定的控制信息。
[0020]有益效果
[0021]根據(jù)第一方面，控制單元包括存儲單元，該存儲單元構(gòu)造為通過學(xué)習(xí)電動機的使用狀態(tài)來存儲控制信息，并且電動機構(gòu)造為根據(jù)存儲的控制信息而被驅(qū)動。這樣可以實現(xiàn)最適合于每個操作者的各種緊固操作的控制。
[0022]根據(jù)第二方面，由于控制信息包括電動機的緊固時間、電動機的電流極限值和電動機的轉(zhuǎn)數(shù)中的任何一個，因此可以根據(jù)用戶的使用狀態(tài)將這種控制信息轉(zhuǎn)變?yōu)檫m當(dāng)?shù)男?br> 肩、O
[0023]根據(jù)第三方面，由于控制信息是在由用戶指定的特定操作期間內(nèi)獲得的學(xué)習(xí)值，因此通過幾次采樣操作可以確定適當(dāng)?shù)目刂菩畔ⅰ?br> [0024]根據(jù)第四方面，由于控制信息是用于確定使用撞錘和撞砧從連續(xù)驅(qū)動模式轉(zhuǎn)換到間歇驅(qū)動模式的時刻的信息，因此可以實現(xiàn)最適合于緊固操作的撞擊操作。
[0025]根據(jù)第五方面，由于控制信息是從連續(xù)驅(qū)動模式切換到間歇驅(qū)動模式時電動機的電流值，因此可以簡單地通過改變控制信息來容易地改變撞擊強度。
[0026]根據(jù)第六方面，通過提供用于指定特定操作的開始和結(jié)束的采樣模式開關(guān)，操作者可以在任意時刻執(zhí)行學(xué)習(xí)操作。
[0027]根據(jù)第七方面，由于特定操作執(zhí)行多次并且基于在多次特定操作中獲得的驅(qū)動電流值計算出的計算值被設(shè)定為切換電流(控制信息)，因此可以提供一種能夠可靠地再現(xiàn)操作者期望的控制狀態(tài)的電動工具。
[0028]根據(jù)第八方面，由于計算值是獲得的各驅(qū)動電流值的最大值的平均值，因此可以設(shè)定與用戶期望的狀態(tài)一致的適當(dāng)控制信息。
[0029]根據(jù)第九方面，通過提供取消存儲在存儲單元中的控制信息并且將該控制信息恢復(fù)為電動工具從工廠發(fā)貨時的控制信息的重置功能，即使學(xué)習(xí)到的控制信息處于不利狀態(tài)，也可以將該控制信息容易地恢復(fù)為其初始狀態(tài)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)易于使用的電動工具。
[0030]根據(jù)本說明書的以下描述和說明書附圖，可以清楚地了解本發(fā)明的上述目的和其他目的及新特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的示例性實施例的電動工具I的總體結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖；
[0032]圖2是示例性實施例的電動工具I的側(cè)視圖；
[0033]圖3是圖1所示的行星齒輪架組件51和撞砧61的形狀的分解透視圖；
[0034]圖4是沿圖1的A-A箭頭線截取的剖視圖，其在以六個階段示出旋轉(zhuǎn)一圈的運動的同時不出了撞錘52、53和撞站61的撞擊爪64、65的撞擊操作；
[0035]圖5是示例性實施例的電動工具I的電動機3的驅(qū)動控制系統(tǒng)的功能框圖；
[0036]圖6是在執(zhí)行示例性實施例的電動工具I的電動機3的驅(qū)動控制時的電動機的轉(zhuǎn)數(shù)和撞錘的旋轉(zhuǎn)角度的狀態(tài)的視圖；
[0037]圖7是根據(jù)示例性實施例在學(xué)習(xí)操作中的各部分的狀態(tài)的圖解表示；
[0038]圖8是示例性實施例的電動工具I的學(xué)習(xí)過程的流程圖；以及
[0039]圖9是根據(jù)示例性實施例在學(xué)習(xí)操作結(jié)束之后流過電動機的電流值的實例的圖
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【具體實施方式】
[0040][實施例1]
[0041]在下文中，參考附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行描述。在下面的描述中，上、下、前和后各方向是圖1所示的方向。
[0042]圖1是本發(fā)明的示例性實施例的電動工具I的總體結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。電動工具I利用可再充電電池組2作為電源并且利用電動機3作為驅(qū)動源來驅(qū)動撞擊機構(gòu)50。通過驅(qū)動撞擊機構(gòu)50將旋轉(zhuǎn)力和撞擊力施加在用作輸出軸的撞砧61上以將連續(xù)的旋轉(zhuǎn)力或間歇性的撞擊力傳遞至例如起子鉆頭等前端工具(未示出)，從而執(zhí)行螺釘緊固操作、螺栓緊固操作等。
[0043]電動機3是無刷直流電動機，并且以電動機3的旋轉(zhuǎn)軸4的軸向與電動機3的縱向一致的方式被收容在具有大致T形側(cè)視圖的機殼6的大致筒狀主體部6a中。機殼6由形狀大致對稱且可以彼此分隔開的左右兩個部件構(gòu)成，同時可以使用多個螺釘(未示出)將這兩個部件固定在一起。因此，可分割的機殼6的一個部件(在本不例性實施例中為左機殼)具有多個螺釘凸起1%，而其另一部件(右機殼)(未示出)具有多個螺釘孔。電動機3的旋轉(zhuǎn)軸4由設(shè)置在主體部6a的后端側(cè)的軸承17b和設(shè)置在主體部6a的中心部附近的軸承17a支撐而可旋轉(zhuǎn)。在電動機3的后面設(shè)置有安裝了六個開關(guān)元件11的逆變基板10，使用這些開關(guān)元件11執(zhí)行逆變控制從而使電動機3旋轉(zhuǎn)。在位于逆變基板10的前側(cè)且朝向轉(zhuǎn)子的永久磁體的位置安裝有例如霍爾IC等用于檢測轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測元件(未示出)。
[0044]機殼6在從主體部6a —體地延伸并且與主體部6a大致垂直的手柄部6b的上部中包括扳機操作部8a和正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)切換桿14，而扳機開關(guān)8包括由彈簧(未示出)施壓而從手柄部6b突出的扳機操作部8a。LED12保持在位于錘殼7的下方的位置而與主體部6a的前端側(cè)連接。LED12構(gòu)造為這樣:當(dāng)用作前端工具的鉆頭(未示出)安裝在安裝孔61a中時，LED12可以在鉆頭的前端附近進(jìn)行照射?？刂齐娐钒?包括具有根據(jù)扳機操作部8a的操作來控制電動機3的速度的功能的控制電路并且被收容在位于手柄部6b的內(nèi)部下方的電池保持部6c中。在控制電路板9的側(cè)部上設(shè)置有用于設(shè)定電動工具I的操作模式的多個開關(guān)(稍后將進(jìn)行討論)?？梢允褂眠@些開關(guān)切換多種操作模式:例如，可以將操作模式切換到“鉆孔模式(沒有離合器機構(gòu))”、“鉆孔模式(有離合器機構(gòu))”或者“沖擊模式”。在“沖擊模式”中，可以優(yōu)選地將撞擊扭矩的強度設(shè)定為逐步地變化或者連續(xù)地變化。
[0045]內(nèi)部收容有例如鎳氫電池單元或鋰離子電池單元等多個電池單元的電池組2可拆卸地安裝在機殼6的形成在手柄部6b的下方的電池保持部6c中。電池組2包括延伸到手柄部6b內(nèi)部的延伸部2a，并且當(dāng)從圖1所示的側(cè)面看時，電池組2具有大致L形的形狀。電池組2在兩個側(cè)表面上包括解鎖按鈕2b。當(dāng)在按下解鎖按鈕2b的同時使電池組2向下移動時，可以從電池保持部6c中取出電池組2。
[0046]在電動機3的前方設(shè)置有冷卻風(fēng)扇18，冷卻風(fēng)扇18安裝在旋轉(zhuǎn)軸4上并且可以與電動機3同步地旋轉(zhuǎn)。冷卻風(fēng)扇18是離心式風(fēng)扇，不管旋轉(zhuǎn)方向如何，冷卻風(fēng)扇18都可以吸入旋轉(zhuǎn)軸4附近的空氣并且將空氣沿徑向向外排出，從而從形成于主體部6a的后部的空氣吸入口 13a吸入空氣。吸入到機殼6中的空氣在電動機3的轉(zhuǎn)子3a和定子3b之間以及在定子3b的磁極之間穿過之后到達(dá)冷卻風(fēng)扇18,并且從沿徑向形成在冷卻風(fēng)扇18的外周側(cè)附近的多個空氣排出口(稍后將進(jìn)行討論)排出到機殼6的外部。
[0047]撞擊機構(gòu)50由兩個部分即撞砧61和行星齒輪架組件51組成。行星齒輪架組件51將行星齒輪減速機構(gòu)20的行星齒輪的旋轉(zhuǎn)軸連接在一起，并且具有用于撞擊撞砧61的撞錘(稍后將進(jìn)行討論)的功能。與當(dāng)前廣泛采用的現(xiàn)有技術(shù)的撞擊機構(gòu)不同，撞擊機構(gòu)50不具有包括心軸、彈簧、凸輪槽、球珠等的凸輪機構(gòu)。撞砧61和行星齒輪架組件51以只允許小于半圈的相對旋轉(zhuǎn)的方式通過形成在旋轉(zhuǎn)中心附近的接合軸和接合孔連接在一起。撞砧61與用于安裝前端工具的輸出軸部分(未示出)形成為一體，并且在前端中包括安裝孔61a。安裝孔61a的與軸向垂直的橫截面具有六邊形的形狀。作為選擇,撞站61和用于安裝前端工具的輸出軸可以形成為單獨部件，并且可以在以后連接在一起。撞砧61的后側(cè)與行星齒輪架組件51的接合軸連接，并且可旋轉(zhuǎn)地由金屬16a保持在錘殼7上的軸向中心部附近。撞砧61在前端中包括用于以單次操作(即，簡單操作一觸即可)安裝和拆卸前端工具的套筒15。稍后將對撞砧61和行星齒輪架組件51的具體形狀進(jìn)行描述。
[0048]錘殼7由金屬一體地成型以便收容沖擊機構(gòu)50和行星齒輪減速機構(gòu)20，并且安裝在機殼6的前方內(nèi)部上。錘殼7用于通過軸承機構(gòu)保持撞砧61，并且在被由左右分割部組成的機殼6完全覆蓋的同時被固定。錘殼7被牢固地保持在機殼6上,從而能夠防止撞石占61的軸承部分的晃動。
[0049]當(dāng)撥動扳機操作部8a而啟動電動機3時，電動機3的旋轉(zhuǎn)通過行星齒輪減速機構(gòu)20降速，并且行星齒輪架組件51以與電動機3的轉(zhuǎn)數(shù)成預(yù)定比例的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)行星齒輪架組件51旋轉(zhuǎn)時，設(shè)置在行星齒輪架組件51中的撞錘(稍后將進(jìn)行討論)將行星齒輪架組件51的旋轉(zhuǎn)力傳遞至撞砧61，從而使撞砧61以與行星齒輪架組件51的速度相同的速度開始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)因從前端工具側(cè)接收到的反作用力而使施加在撞砧61上的力增大時，控制單元(稍后將進(jìn)行討論)檢測緊固反作用力的增大并且在電動機3停止旋轉(zhuǎn)從而被鎖定之前改變行星齒輪架組件51的驅(qū)動模式以間歇性地驅(qū)動撞錘。
[0050]圖2是本發(fā)明的示例性實施例的電動工具I的側(cè)視圖。機殼6由三部分(主體部6a、手柄部6b和電池保持部6c)組成，而主體部6a具有形成在冷卻風(fēng)扇18的徑向外周側(cè)附近以排出冷卻空氣的空氣排出口 13b。機殼6由沿穿過電動機3的旋轉(zhuǎn)軸4的豎直表面分割開的左右兩個部分組成，而左右可分割的殼體6用多個螺釘19a固定在一起。構(gòu)成前端工具保持部的套筒15從機殼6的前側(cè)凸出。機殼6在電池保持部6c的一部分上包括模式顯示LED32和用于切換電動機3的驅(qū)動模式(鉆孔模式、沖擊模式)的模式切換開關(guān)31。
[0051]接下來，使用圖3和圖4對構(gòu)成撞擊機構(gòu)50的行星齒輪架組件51和撞砧61的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。圖3是行星齒輪架組件51和撞砧61的透視圖，其中從斜前方觀察行星齒輪架組件51并且從斜后方觀察撞砧61。本示例性實施例的行星齒輪減速機構(gòu)20是行星集成類型，并且包括太陽輪、齒圈和多個行星齒輪。行星齒輪架組件51包括與撞砧61的撞擊爪64、65對應(yīng)的用作撞擊爪的撞錘52、53。行星齒輪架組件51以與電動機3的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)。
[0052]行星齒輪架組件51包括作為其主要部分的一體結(jié)構(gòu)盤狀部件54，而盤狀部件54包括設(shè)置在其兩個相對部分上且沿軸向向前凸出的兩個撞錘52、53。撞錘52、53用作撞擊部(撞擊爪)。撞錘52在周向上包括撞擊面52a、52b,而撞錘53在周向上包括撞擊面53a、53bο撞擊面52a、52b、53a、53b分別形成為平面并且可以與撞站61的被撞擊面(稍后將進(jìn)行討論)形成良好的面接觸。盤狀部件54包括分別設(shè)置在其中心軸線附近的前方的抵接部56a和接合軸56b。
[0053]盤狀部件54在其后側(cè)包括兩個圓盤部55b (在圖3中只能看到一個圓盤部)，每個圓盤部55b均具有行星齒輪架的功能，而圓盤部55b包括分別形成在周向三個部分中以將兩個圓盤部連接在一起的三個連接部55c。每個圓盤部55b包括分別形成在周向三個部分中的貫通孔55e。當(dāng)三個行星齒輪(未示出)置于兩個圓盤部之間時，用作行星齒輪的旋轉(zhuǎn)軸的針銷(未示出)安裝到貫通孔55e中。這里，從強度和重量的觀點來看，行星齒輪架組件51可以優(yōu)選由金屬一體地制成。同樣，從強度和重量的觀點來看，撞站61也可以優(yōu)選由金屬一體地制成。
[0054]撞砧61包括形成在柱形輸出軸部分62的后部的圓盤部63，并且還包括沿圓盤部63的外周向凸出的兩個撞擊爪64、65。撞擊爪64包括存在于周向兩側(cè)的被撞擊面64a、64b。同樣，撞擊爪65包括存在于周向兩側(cè)的被撞擊面65a、65b。圓盤部63包括形成在其中心部分中的接合孔63a。當(dāng)接合軸56b可旋轉(zhuǎn)地接合到接合孔63a中時，行星齒輪架組件51和撞石占61可以在與電動機3的旋轉(zhuǎn)軸4同軸的延長線上相對于彼此旋轉(zhuǎn)。
[0055]當(dāng)行星齒輪架組件51沿正向(緊固螺釘?shù)鹊男D(zhuǎn)方向)旋轉(zhuǎn)時，撞擊面52a與被撞擊面64a接觸并且撞擊面53a與被撞擊面65a接觸。當(dāng)組件51沿反向(松開螺釘?shù)鹊姆较?旋轉(zhuǎn)時，撞擊面52b與被撞擊面65b接觸并且撞擊面53b與被撞擊面64b接觸。由于撞錘52、53和撞擊爪64、65的形狀被確定為使它們的接觸時刻彼此一致，因此在以旋轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)的兩個對稱部分中執(zhí)行撞擊操作并且組件51在撞擊操作中很好地平衡，從而電動工具I難以擺動。
[0056]圖4是使用狀態(tài)下的撞錘52、53和撞擊爪64、65的剖視圖，其中以六個階段示出旋轉(zhuǎn)一圈的運動。該剖面與軸向垂直并且是沿圖1的A-A部分截取的。在圖4中，撞錘52、53和圓盤部55a是在一起一體旋轉(zhuǎn)的部分(驅(qū)動側(cè)部分)，而撞擊爪64、65是在一起一體旋轉(zhuǎn)的部分(被驅(qū)動側(cè)部分)。在圖4 (I)的狀態(tài)下，當(dāng)來自前端工具的緊固扭矩較小時，撞擊爪64、65被撞錘52、53按壓從而逆時針旋轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)緊固扭矩增加到僅靠撞錘52、53的按壓力不能使撞擊爪64、65旋轉(zhuǎn)時，開始電動機3的反轉(zhuǎn)驅(qū)動以便使撞錘52、53反向旋轉(zhuǎn)。在圖4 (I)所示的狀態(tài)下開始電動機3的反轉(zhuǎn)，從而撞錘52、53沿圖4 (2)所示的箭頭58a的方向旋轉(zhuǎn)。
[0057]當(dāng)電動機3如圖4 (3)中的箭頭58b所示到達(dá)退回預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度的位置時，允許正轉(zhuǎn)方向的驅(qū)動電流流過電動機3，從而開始撞錘52、53沿箭頭59a的方向(正轉(zhuǎn)方向)的旋轉(zhuǎn)。這里，重要的是:當(dāng)撞錘52、53反轉(zhuǎn)時，為了防止撞錘52和撞擊爪65之間的碰撞以及撞錘53和撞擊爪64之間的碰撞，撞錘52、53應(yīng)當(dāng)確實地停止在停止位置。將撞錘52、53的停止位置設(shè)置在撞錘52、53與撞擊爪64、65碰撞的位置之前的程度可以是任意的。然而，當(dāng)所需要的緊固扭矩比較大時，優(yōu)選的是增大反轉(zhuǎn)角度。使用電動機3的旋轉(zhuǎn)位置檢測元件的輸出信號來檢測和控制停止位置。
[0058]如圖4 (4)所示，當(dāng)撞錘52、53沿箭頭59b方向加速并且在圖4 (5)所示的位置向電動機3的驅(qū)動電壓供應(yīng)停止時,幾乎與此同時,撞錘52的撞擊面52a與撞擊爪64的被撞擊面64a碰撞。同時,撞錘53的撞擊面53a與撞擊爪65的被撞擊面65a碰撞。這種碰撞的結(jié)果是:強有力的旋轉(zhuǎn)扭矩被傳遞至撞擊爪64、65，從而使它們沿圖4 (6)中的箭頭59d所示的方向旋轉(zhuǎn)。圖4 (6)所示的位置提供這樣的狀態(tài):撞錘52、53和撞擊爪64、65均從圖4 (I)所示狀態(tài)旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。通過再次重復(fù)從圖4 (I)至圖4 (5)狀態(tài)的正反轉(zhuǎn)操作，可以緊固待緊固的部件(被緊固部件)直到獲得適當(dāng)?shù)呐ぞ亍?br> [0059]接下來，參照圖5對電動機3的驅(qū)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作進(jìn)行描述。圖5是電動機3的驅(qū)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。在本示例性實施例中，電動機3由三相無刷直流電動機構(gòu)成。這種無刷直流電動機是所謂的內(nèi)轉(zhuǎn)子類型，并且包括含有永久磁體(磁鐵)(其包括多組(在本示例性實施例中為兩組)NS極)的轉(zhuǎn)子3a、由星形連接的三相定子繞組U、V、W構(gòu)成的定子3b、以及沿周向以預(yù)定間隔設(shè)置且用于檢測轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)位置的三個旋轉(zhuǎn)位置檢測元件(霍爾元件)78。根據(jù)來自這些旋轉(zhuǎn)位置檢測元件78的位置檢測信號，對定子繞組U、V、W的通電方向和通電時間進(jìn)行控制并且使電動機3旋轉(zhuǎn)。
[0060]安裝在逆變基板10上的逆變電路72包括例如FET的六個三相橋式連接的開關(guān)元件Ql?Q6 (圖1所示的開關(guān)元件11)。六個橋式連接的開關(guān)元件Ql?Q6的柵極與安裝在控制電路板9上的控制信號輸出電路73連接，而六個橋式連接的開關(guān)元件Ql?Q6的漏極和源極與星形連接的定子繞組U、V、W連接。因此，六個橋式連接的開關(guān)元件Ql?Q6根據(jù)從控制信號輸出電路73輸入的開關(guān)元件驅(qū)動信號(例如H4、H5和H6等驅(qū)動信號)執(zhí)行開關(guān)操作，從而在將電池組2的待施加在逆變電路72上的直流電壓切換至三相(U相、V相和W相)電壓Vu、Vv和Vw時將電力供給到定子繞組U、V、W。[0061]將用于驅(qū)動六個開關(guān)元件Ql?Q6中的三個負(fù)電源側(cè)開關(guān)元件Q4、Q5和Q6的柵極的三個開關(guān)元件驅(qū)動信號(三相信號)用作脈沖寬度調(diào)制信號(PWM信號)H4、H5和H6，并且使用安裝在控制電路板9上的計算單元71，根據(jù)表示檢測到的扳機開關(guān)8的扳機操作部8a的操作量(行程)的檢測信號來改變PWM信號的脈沖寬度(占空比)以調(diào)整待供給到電動機3的電量，從而控制電動機3的啟動/停止和旋轉(zhuǎn)速度。
[0062]這里，將PWM信號提供給逆變電路72的正電源側(cè)開關(guān)元件Ql?Q3或負(fù)電源側(cè)開關(guān)元件Q4?Q6以高速地切換開關(guān)元件Ql?Q3或開關(guān)元件Q4?Q6，從而控制待從電池組2的直流電壓供給到定子繞組U、V、W的電力。在本示例性實施例中，由于PWM信號被供給到負(fù)電源側(cè)開關(guān)元件Q4?Q6，因此通過控制PWM信號的脈沖寬度來調(diào)整待供給到定子繞組U、V、W的電力，以便控制電動機3的旋轉(zhuǎn)速度。
[0063]電動工具I包括用于切換電動機3的旋轉(zhuǎn)方向的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)切換桿14。因此，每當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定電路82檢測到正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)切換桿14的切換，旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定電路82就切換電動機3的旋轉(zhuǎn)方向并且將其控制信號發(fā)送到計算單元71。盡管未在附圖中示出，然而計算單元71還包括用于根據(jù)處理程序和控制數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動信號的中央處理單元(CPU)、用于存儲處理程序和控制數(shù)據(jù)的ROM、用于暫時存儲控制數(shù)據(jù)的RAM、計時器等。
[0064]控制信號輸出電路73根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定電路82和轉(zhuǎn)子位置檢測電路74的輸出信號產(chǎn)生用于交替地切換開關(guān)元件Ql?Q6中的指定開關(guān)元件的驅(qū)動信號并且將該驅(qū)動信號輸出到開關(guān)元件Ql?Q6。因此，對定子繞組U、V、W中的指定繞組交替地通電以使轉(zhuǎn)子3a沿設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，根據(jù)施加電壓設(shè)定電路81的輸出控制信號，將待施加在負(fù)電源側(cè)開關(guān)元件Q4?Q6上的驅(qū)動信號輸出作為PWM調(diào)制信號。通過電流檢測電路79測量待供給到電動機3的電流值,并且將該電流值反饋到計算單元71,在計算單元71中調(diào)整該電流值以提供設(shè)定的驅(qū)動電力。這里，PWM信號還可以施加在正電源側(cè)開關(guān)元件Ql?Q3上。
[0065]計算單元71包括作為非易失性外部存儲器的用于暫時存儲數(shù)據(jù)的RAM，作為非易失性外部存儲器的EEPR0M(電可擦除可編程只讀存儲器)76與計算單元71連接。EEPR0M76可以存儲待在計算單元71中執(zhí)行的多個程序、各種參數(shù)等。在本示例性實施例的學(xué)習(xí)控制下，可以選擇待執(zhí)行的最優(yōu)程序或者可以改變各種參數(shù)等。計算單元71包括用于控制模式顯示LED32的顯示的顯示控制電路84，從而通過點亮四個模式顯示LED84中的任何一個可以顯示操作者所選擇的控制模式。另外，使多個模式顯示LED32閃爍可以表明正在執(zhí)行采樣模式。顯示控制電路84根據(jù)計算單元71的指令執(zhí)行對模式顯示LED32的點亮控制。
[0066]接下來，使用圖6對用于驅(qū)動本不例性實施例的電動工具I的方法進(jìn)行描述。圖6示出了執(zhí)行電動機3的驅(qū)動控制時的電動機轉(zhuǎn)數(shù)、PWM控制占空比、撞擊扭矩、撞錘旋轉(zhuǎn)角度和電動機電流的狀態(tài)。圖6 (I)和圖6 (2)的曲線圖的橫軸分別表示經(jīng)歷時間t (秒)，這兩個曲線圖的橫軸的刻度相互匹配。在本示例性實施例的電動工具I中,撞砧61和撞錘52,53能夠以小于180°的旋轉(zhuǎn)角度相對旋轉(zhuǎn)。因此，撞錘52、53不能相對于撞砧61旋轉(zhuǎn)半圈以上。這使得旋轉(zhuǎn)控制是獨特的。具體而言，旋轉(zhuǎn)控制包括用于使行星齒輪架組件51以與撞砧61的速度相同的速度旋轉(zhuǎn)的“連續(xù)驅(qū)動模式”和用于重復(fù)它們的相互分離/連接和撞擊操作而不以相同速度旋轉(zhuǎn)的“間歇驅(qū)動模式”。
[0067]在緊固操作中，當(dāng)選擇“沖擊模式”作為電動工具I的操作模式時，在圖6 (I)的to至t2的時間段內(nèi)以“連續(xù)驅(qū)動模式”高速地執(zhí)行緊固操作，并且當(dāng)所需要的緊固扭矩值增大時，在t2至t13的時間段內(nèi)，將操作模式切換至“間歇驅(qū)動模式”并且執(zhí)行緊固操作。在連續(xù)驅(qū)動模式下，計算單元71根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)控制電動機3。因此，電動機3加速直到其轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nt,并且在撞站61被撞錘52、53按壓的同時撞站61與撞錘52、53 —體地旋轉(zhuǎn)。此后，在時間^，當(dāng)來自安裝在撞砧61上的前端工具的緊固反作用力增大時，撞砧61給撞錘52、53的反作用力增大，從而電動機3的旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低。當(dāng)檢測到電動機3的降低的旋轉(zhuǎn)速度之后，計算單元71在時間t2使用間歇驅(qū)動模式開始驅(qū)動電動機3以使其反向旋轉(zhuǎn)。
[0068]間歇驅(qū)動模式是間歇性地而不是連續(xù)地驅(qū)動電動機3的模式，即以脈沖化方式驅(qū)動電動機3以便將反轉(zhuǎn)驅(qū)動和正轉(zhuǎn)驅(qū)動重復(fù)多次。這里，在本說明書中“以脈沖化方式驅(qū)動電動機”是指通過將待施加在逆變電路72上的柵極信號脈沖化來將待供給到電動機3的驅(qū)動電流脈沖化，從而將電動機3的轉(zhuǎn)數(shù)或輸出扭矩脈沖化。脈沖化周期是例如約幾十赫茲到一百幾十赫茲。當(dāng)切換正轉(zhuǎn)驅(qū)動和反轉(zhuǎn)驅(qū)動時，它們之間可以插有靜止時間或者也可以直接切換而沒有靜止時間。這里，盡管在驅(qū)動電流導(dǎo)通時對電動機3的轉(zhuǎn)數(shù)控制執(zhí)行PWM控制，然而與其占空比控制的周期(通常為幾千赫茲)相比，脈沖化周期足夠小。
[0069]圖6 (I)是電動機3的轉(zhuǎn)數(shù)100的曲線圖，其中“ + ”表示正轉(zhuǎn)方向(與預(yù)期旋轉(zhuǎn)方向相同的方向)，而“”表不反轉(zhuǎn)方向(與預(yù)期旋轉(zhuǎn)方向相反的方向)。圖中的縱軸表不電動機3的轉(zhuǎn)數(shù)(單位:rpm (每分鐘圈數(shù)))。當(dāng)撥動扳機操作部8a從而在時間h啟動電動機3時，電動機3加速直到轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nt，并且如圖箭頭101所示電動機3受控制而以目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)Nt恒速旋轉(zhuǎn)。
[0070]此后，用作待緊固目標(biāo)的螺栓等被放置到位，撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度的變化率大幅減小，并且從時間h開始電動機3的轉(zhuǎn)速逐漸降低。當(dāng)在時間h至t2期間內(nèi)檢測到旋轉(zhuǎn)角度的變化率低于預(yù)定閾值時，計算單元71停止向電動機3供給正轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓，從而將電動機3切換至間歇驅(qū)動模式下的旋轉(zhuǎn)控制。在時間t2，啟動向電動機3供給反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓。通過計算單元71 (參見圖5)將反向驅(qū)動信號發(fā)送至控制信號輸出電路73 (參見圖5)來進(jìn)行反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓的供給。通過切換待從控制信`號輸出電路73輸出至開關(guān)元件Ql~Q6的各個驅(qū)動信號(0N/0FF信號)的信號圖形可以實現(xiàn)電動機3在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間的切換。這里，在使用逆變電路72的電動機3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中，施加的電壓不會從正切換為負(fù)而僅僅是向線圈的驅(qū)動電壓供給的順序發(fā)生變化。
[0071]反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓的供給使電動機3開始反向旋轉(zhuǎn)，從而撞錘52、53也開始反向旋轉(zhuǎn)(箭頭102)。在該反轉(zhuǎn)時間內(nèi)，撞錘52、53沿遠(yuǎn)離撞擊爪64、65的方向移動，從而撞錘52、53在無負(fù)載的情況下旋轉(zhuǎn)。因此，撞錘52、53進(jìn)行很大的反向旋轉(zhuǎn)。此后，在重復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的同時，進(jìn)行撞擊操作。這里，箭頭102所示的時間t2至t4和箭頭104所示的時間t7至t9供電動機3的反轉(zhuǎn)驅(qū)動，而箭頭103所示的時間t4至t7和箭頭105所示的時間t9至t17供電動機3的正轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0072]圖6 (2)是撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度即行星齒輪架組件51的旋轉(zhuǎn)角度110的曲線圖。圖中的縱軸表示撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度(單位:弧度)。計算單元71周期性地獲取以連續(xù)驅(qū)動模式旋轉(zhuǎn)的撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度的變化率(=Λ Θ / At)并且監(jiān)測該變化率。由于轉(zhuǎn)子位置檢測電路74根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測元件78的輸出信號在每個預(yù)定間隔將檢測脈沖輸出至計算單元71，因此通過監(jiān)測檢測脈沖的數(shù)目計算單元71可以計算出撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度的變化率。在本示例性實施例中，由于按照60°的旋轉(zhuǎn)角度間隔設(shè)置例如霍爾IC等的三個旋轉(zhuǎn)位置檢測元件78，因此每隔60°的旋轉(zhuǎn)角度輸出待從位置檢測電路74輸出的檢測脈沖。另外，由于行星齒輪減速機構(gòu)20以預(yù)定減速比(在本示例性實施例中為1:8)降低了轉(zhuǎn)子3a的轉(zhuǎn)速，因此每隔撞錘52、53的7.5°旋轉(zhuǎn)角度輸出旋轉(zhuǎn)位置檢測元件78的檢測脈沖。因此，通過計算從位置檢測電路74輸出的檢測脈沖的數(shù)目，計算單元71可以檢測撞錘52、53相對于撞站61的旋轉(zhuǎn)角度。
[0073]在從時間h至&的連續(xù)驅(qū)動模式下，由于電動機3的轉(zhuǎn)數(shù)幾乎是恒定的，因此旋轉(zhuǎn)角度變化率Λ Θ/At也幾乎是恒定的。在時間12至14期間內(nèi)，如箭頭112所示，電動機3反向旋轉(zhuǎn)。在時間t4，當(dāng)撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度的減少量達(dá)到預(yù)定反轉(zhuǎn)角度時，開始向電動機3供應(yīng)正轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓。正轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓使電動機3開始正向旋轉(zhuǎn)，從而撞錘52、53也開始正向旋轉(zhuǎn)。在該正轉(zhuǎn)時間內(nèi)，撞錘52、53沿再次靠近撞砧61的撞擊爪64、65的方向移動，因此撞錘52、53在無負(fù)載的情況下旋轉(zhuǎn)，從而極大地增加撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度。
[0074]接下來，在時間t6，當(dāng)撞錘52、53的旋轉(zhuǎn)角度的增加量達(dá)到預(yù)定反轉(zhuǎn)角度時，停止向電動機3供應(yīng)正轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓。這個停止時間接近于電動機3的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到最大速度的時間。因此，撞錘52、53與撞擊爪64、65重重地碰撞,從而產(chǎn)生較大的撞擊扭矩。通過以這種方式重復(fù)向電動機3供給反轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓(箭頭114)、向電動機3供給正轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓(箭頭115)、以及停止向電動機3供應(yīng)驅(qū)動電壓(時間t12至t13)來執(zhí)行沖擊操作，以完成對例如螺栓等緊固部件的緊固。通過操作者在時間t13松開扳機操作部8a來實現(xiàn)緊固操作的結(jié)束。這里，代替松開扳機操作部8a，還可以通過下述方式執(zhí)行操作的結(jié)束:另外設(shè)置用于檢測由撞砧61提供的緊固扭矩值的已知傳感器(未示出)，并且當(dāng)檢測到的緊固扭矩值達(dá)到預(yù)定值時，計算單元71可以強制停止向電動機3的驅(qū)動電壓供給。
[0075]如上所述，在電動工具I中，通過在計算單元71的控制下實現(xiàn)連續(xù)驅(qū)動模式下的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和間歇驅(qū)動模式(沖擊操作)下的間歇驅(qū)動，可以緊固螺釘、螺栓等。這種控制可以根據(jù)各種設(shè)定條件實現(xiàn)各種控制狀態(tài)和控制模式，設(shè)定條件是例如電動機的旋轉(zhuǎn)角度的設(shè)定、將連續(xù)驅(qū)動模式切換至間歇驅(qū)動模式的時刻的設(shè)定、反轉(zhuǎn)角度的設(shè)定、以及在各種條件下向電動機供給的電流的電量。
[0076]在本示例性實施例中，可以根據(jù)操作者的使用狀態(tài)改變計算單元71的控制方法。例如，在沖擊工具中，被視為這種變化的前提條件的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括最優(yōu)轉(zhuǎn)數(shù)、管理扭矩值、撞擊動作的次數(shù)等。在具有離合器功能的起子機中，學(xué)習(xí)內(nèi)容是離合器機構(gòu)工作時所需的緊固扭矩值。這樣，可以利用學(xué)習(xí)功能實現(xiàn)對待由不同操作者執(zhí)行的操作的適當(dāng)控制。在本示例性實施例中，對特定部分執(zhí)行多次用作參考例的緊固操作，以獲取例如緊固時間、電動機電流、轉(zhuǎn)數(shù)變化和撞擊操作的次數(shù)等各種數(shù)據(jù)，同時使用獲得的數(shù)據(jù)創(chuàng)建控制信息并將該信息存儲在EEPR0M76 (參見圖5)中。在學(xué)習(xí)操作結(jié)束之后，使用存儲在EEPR0M76中的控制信息執(zhí)行對電動工具的控制。
[0077]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的各部分在學(xué)習(xí)操作時間內(nèi)的狀態(tài)。圖7
(I)至圖7 (4)所示的各個曲線圖的橫軸(時間t)被匹配為相同的刻度。在圖7中，將電動工具I設(shè)定在學(xué)習(xí)操作模式(采樣模式)下，在學(xué)習(xí)操作模式下將作為樣本的電動工具的操作執(zhí)行多次，從而獲得采樣操作模式下的電動工具的工作條件，并且在學(xué)習(xí)操縱結(jié)束之后將這些工作條件反映到正常操作中。
[0078]首先，如圖7 (I)所示，操作用于將電動工具設(shè)定在采用模式下的預(yù)定開關(guān)。在這種情況下，可以設(shè)置用于設(shè)定采樣模式的專用開關(guān)。然而，優(yōu)選的是:例如可以通過將模式切換開關(guān)31的多個按鈕(參見圖2)按下預(yù)定時段來設(shè)定采樣模式。使用多個按鈕的原因在于:由于不會頻繁地設(shè)定采樣模式，因此通過使采樣模式設(shè)定操作不同于正常操作可以盡可能地防止錯誤操作。另外，將各按鈕按下預(yù)定時段可以防止在執(zhí)行正常操作期間內(nèi)容易地從正常操作切換至采樣模式。當(dāng)同時將模式切換開關(guān)31的多個按鈕按下預(yù)定時段時，將用于采樣模式的ON信號121從開關(guān)操作檢測電路83 (參見圖5)發(fā)送至計算單元71。在收到這個信號后，計算單元71執(zhí)行稍后將討論的采樣模式的控制。當(dāng)再次將模式切換開關(guān)31的多個按鈕按下預(yù)定時段時，一個采樣模式持續(xù)進(jìn)行直到ON信號122從開關(guān)操作檢測電路83發(fā)送至計算單元71為止。在這個采樣模式期間內(nèi)，使模式顯示LED32中的一個或者全部閃爍，從而表明當(dāng)前操作不是正常操作而是采樣模式期間內(nèi)的學(xué)習(xí)操作(圖7 (2)的箭頭 131)。
[0079]電動工具的操作者實際執(zhí)行在該采樣模式期間內(nèi)需要學(xué)習(xí)的操作。圖7 (3)示出了已經(jīng)使用圖1所示的沖擊起子機實際執(zhí)行了四次緊固操作(緊固操作141?144)的狀態(tài)。在這種情況下，在連續(xù)驅(qū)動模式的實際操作中執(zhí)行用于確定從連續(xù)驅(qū)動模式切換至間歇驅(qū)動模式的時刻的學(xué)習(xí)操作，特別是執(zhí)行將例如螺釘或螺栓等緊固部件緊固到待緊固部件上的操作。在緊固操作141中，操作者在時間t15撥動扳機操作部8a以啟動電動機3，將扳機操作部8a的撥動量增加到100%直到時間t16為止，并且在模式切換至間歇驅(qū)動模式時的任意緊固深度處松開扳機操作部8a。圖7 (3)示出了操作者在時間t18時松開扳機操作部8a的狀態(tài)。電流檢測電路79 (參見圖5)在這個時間檢測到的電動機電流是圖7 (4)所示的電流值151。
[0080]電流值151在時間t15上升，由于此時的電流是電動機3的啟動電流，因此電流值在箭頭151a部分中變得最大。此后，當(dāng)啟動電流的影響減小時，電流值151如箭頭151b那樣下降，從時間t17起變成穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)時的電流值。在連續(xù)驅(qū)動模式下，由于撞錘沒有撞擊撞砧，所以為了提供預(yù)定的高扭矩值，操作者必須用手牢牢握住電動工具I。在承受從緊固部件提供的反作用力時操作者執(zhí)行緊固操作，并且在扭矩似乎已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)扭矩時或者在操作者用手無法承受該反作用力(箭頭151c、時間t18)時操作者松開扳機操作部8a從而使電動機3停止旋轉(zhuǎn)。這里，盡管操作142、143和144是同一操作的重復(fù)形式，然而這些操作給出了如下狀態(tài):在經(jīng)受更強反作用力時，操作者始終使電動機旋轉(zhuǎn)直到達(dá)到假定的最佳扭矩值的狀態(tài)。在圖7所示的實例中，各個緊固操作結(jié)束時的電動機電流I如同圖7 (4)中的152c、153c和154c那樣增加，操作144的電流值154最終增加達(dá)到Ifixl。當(dāng)判定處于待學(xué)習(xí)狀態(tài)的采樣操作已經(jīng)結(jié)束時，操作者再次將模式切換開關(guān)31的多個按鈕按下預(yù)定時段以結(jié)束第一次米樣操作。
[0081]這樣，通過采樣模式期間內(nèi)的學(xué)習(xí)操作，可以獲得各種電動機的電流I。在本示例性實施例中，例如使用的是電動機最大電流Ifixl。使用這個最大電流Ifixl執(zhí)行電動工具的下述操作。然而，還存在這樣的擔(dān)心:僅僅在一次(一組)學(xué)習(xí)操作中不能正確地獲得最大電流Ifixl。因此，將圖7所示的一系列操作執(zhí)行多次，例如執(zhí)行三次以獲取最大電流Ifixl、最大電流Ifix2和最大電流Ifix3，并且取這三個最大電流值的平均值來獲取Ifix。因此，在本示例性實施例中，緊接著采樣模式下的ON信號122啟動第二采樣周期。同樣，在第三采樣周期結(jié)束之后，當(dāng)將模式切換開關(guān)31的多個按鈕按下預(yù)定時段時，結(jié)束采樣模式，并且將模式恢復(fù)為電動工具I的正常操作模式。這里，在本示例性實施例中，采樣周期設(shè)定為連續(xù)進(jìn)行三次。然而，并不限于三次，也可以設(shè)定任意次數(shù)，或者操作者可以任意地指定次數(shù)。
[0082]這里，在圖7中，操作者以連續(xù)驅(qū)動模式執(zhí)行緊固操作，并且當(dāng)操作者判定緊固操作結(jié)束時用戶松開扳機操作部8a。然而，也可以安裝扭矩測量裝置，并且在實際使用扭矩測量裝置測量扭矩值的同時，操作者可以執(zhí)行緊固操作。
[0083]接下來，將使用圖8所示的流程圖對由計算單元71進(jìn)行的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行描述。當(dāng)通過包含在計算單元71中的微處理器(未示出)執(zhí)行程序時，可以以軟件形式實現(xiàn)該流程圖所示的學(xué)習(xí)過程。
[0084]首先，當(dāng)將電池組2安裝在電動工具I中時，對存儲在電動工具I的易失性存儲器中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化并且計算單元71對采樣操作的計數(shù)值S_CNT進(jìn)行清零(步驟201)。通過按下采樣開關(guān)來執(zhí)行切換到采樣模式的操作，并且計算單元71判斷是否按下了采樣開關(guān)(步驟202)。這里，例如可以將同時按下模式切換開關(guān)31的多個按鈕預(yù)定時段定義為采樣開關(guān)，以這種方式使用模式切換開關(guān)31不需要單獨設(shè)置采樣開關(guān)。當(dāng)按下采樣開關(guān)時，模式顯示LED32開始閃爍(步驟203)。通過使模式顯示LED32閃爍，操作者可以容易地知道當(dāng)前模式是不同于正常操作模式的采樣模式。接下來，計算單元71判斷采樣操作的計數(shù)值S_CNT是否為零(步驟204)，當(dāng)計數(shù)值S_CNT是零時，將過去的采樣數(shù)據(jù)重置(205)。當(dāng)計數(shù)值S_CNT不是零時，計算單元71轉(zhuǎn)入步驟206。
[0085]接下來，對用于給從步驟207到步驟212的過程的執(zhí)行次數(shù)計數(shù)的計數(shù)器N清零(步驟206)。然后，計算單元71檢測操作者是否已經(jīng)撥動了扳機操作部8a以及是否已經(jīng)打開了扳機開關(guān)8。當(dāng)扳機開關(guān)8為OFF (關(guān)閉)時，計算單元71等待直到扳機開關(guān)8為ON(打開)為止(步驟207)。當(dāng)扳機操作部8a被撥動并且扳機開關(guān)8被打開時，計數(shù)器N以增量為I的方式累加計數(shù)(步驟207、步驟208)，并且計算單元71根據(jù)電流檢測電路79的輸出值檢測流過電動機3的電流值(步驟209)。接下來，計算單元71將獲得的電流數(shù)據(jù)暫時存儲到存儲器的預(yù)定部分中作為DATA(N)。由于重復(fù)進(jìn)行檢測電流值并將電流數(shù)據(jù)存儲到存儲器的預(yù)定部分中作為DATA (N)的操作直到扳機操作部8a為OFF (關(guān)閉)為止(步驟209至步驟211)，因此在關(guān)閉扳機操作部8a時，分別將圖7中箭頭151c、152c、153c和154c所示位置的電流值(通常，這些電流值提供最大的電流)存儲在DATA (N)中作為獲得的數(shù)據(jù)。
[0086]接下來，通過再次按下采樣開關(guān)，計算單元71檢測第一次采樣操作是否結(jié)束(步驟212)。當(dāng)采樣操作未在步驟212中結(jié)束時，計算單元71返回到步驟207并且重復(fù)步驟207至步驟211。當(dāng)采樣操作在步驟212中結(jié)束時，從存儲在DATA (N)中的獲得的數(shù)據(jù)中選擇最大值并且將該最大值定義為DATAmax (S_CNT)。接下來，計算單元71以增量為I的方式增加S_CNT (步驟214)并且判斷5_0階是否變?yōu)? (步驟215)。當(dāng)在步驟215中S_CNT不是3時，計算單元71返回到步驟202并且重復(fù)步驟202至步驟214中的處理。
[0087]接下來,使用在三次處理中獲得的DATAmax (O)、DATAmax (I)和DATAmax (2),計算單元71更新用于控制電動工具I的閾值(步驟216)。關(guān)于如何計算要更新的數(shù)據(jù)，存在各種可用的方法。在本示例性實施例中，使用數(shù)據(jù)的平均值，即，將計算出的平均電流值更新為當(dāng)從沖擊工具的連續(xù)驅(qū)動模式切換至間歇驅(qū)動模式時的電動機3的電流閾值ITH。接下來，計算單元71將閾值存儲在EEPR0M76 (參見圖5)中，因此將該閾值反映為重新設(shè)定值(重置值)，然后計算單元71結(jié)束該處理(步驟217)。
[0088]如上所述，在本示例性實施例中，將電動工具設(shè)定為采樣模式，并且在采樣模式中，學(xué)習(xí)操作者操作電動工具的使用狀態(tài)并且可以根據(jù)所學(xué)到的數(shù)據(jù)改變用于控制的各個閾值和參數(shù)。另外，由于閾值和參數(shù)存儲在EEPR0M76中并且此后用于控制，因此在執(zhí)行特定的緊固操作時，操作者能夠使電動工具學(xué)習(xí)操作者所需要的學(xué)習(xí)狀態(tài)，因此可以設(shè)定最佳操作條件。
[0089]圖9示出了使用在本示例性實施例中學(xué)習(xí)到的電動機3的電流閾值、將連續(xù)驅(qū)動模式切換至間歇驅(qū)動模式的控制。在電動工具I中選擇沖擊模式時，在時間t2(l，以連續(xù)驅(qū)動模式啟動電動機3。在如箭頭160a所示的啟動電流過后,流過電動機3的電流值暫且降低，此后如同箭頭160b那樣增加，并且在時間t21如同箭頭160c那樣到達(dá)在采樣模式下獲得的電流閾值Ith。
[0090]在監(jiān)測電流檢測電路79的輸出的同時，當(dāng)檢測到電流值160達(dá)到電流閾值Ith時，計算單元71將其控制從當(dāng)前使用的連續(xù)驅(qū)動模式切換到間歇驅(qū)動模式，從而重復(fù)如圖4所示的用于使電動機反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)的驅(qū)動。在時間t21暫且切斷向電動機3供給的電流之后，計算單元71從時間t22到時間t23供給反轉(zhuǎn)電流161，從而使撞錘52、53 (參見圖3)反轉(zhuǎn)預(yù)定的反轉(zhuǎn)角度。當(dāng)撞錘52、53 (參見圖3)反轉(zhuǎn)了預(yù)定角度時，在時間t23暫且切斷向電動機3供給的電流之后，計算單元71從時間t24到時間t25供給反轉(zhuǎn)電流161。在時間t25附近，撞錘52、53與撞擊爪64、65碰撞,從而將強有力的撞擊力傳遞至撞站61。
[0091 ] 在重復(fù)類似的操作以進(jìn)一步向電動機3供給反轉(zhuǎn)電流163、正轉(zhuǎn)電流164和反轉(zhuǎn)電流165的同時，計算單元171執(zhí)行電動機3的間歇性驅(qū)動。這里，在圖9所示的實例中，時間間隔1^1至t23至t25至ta;、t27至U和至設(shè)定為電源切斷區(qū)間，在這些期間內(nèi)不向電動機3供給電流。這是由于:當(dāng)供給到電動機3的電流突然發(fā)生逆轉(zhuǎn)時，存在電動機3的操作可能不穩(wěn)定的擔(dān)心。然而，還可以基于學(xué)習(xí)到的電流閾值Ith計算出電源切斷時間間隔的大小。另外，還可以通過基于在采樣模式下獲得的數(shù)據(jù)計算出例如時間間隔t22至t23、t24至t25、t26至t27、t28至t29和t3(l至t31等其他控制參數(shù)來設(shè)定這些控制參數(shù)。
[0092]在上述示例性實施例中，在步驟210中獲得的數(shù)據(jù)被定義為流過電動機3的電流值。然而，獲得用于學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)不限于電動機3的電流值，還可以獲得和反映例如電動機3的轉(zhuǎn)數(shù)的上限值、撞擊時間內(nèi)開關(guān)元件11的PWM占空比的極限值(強弱控制)、以及撞錘52、53對撞砧61的撞擊操作的次數(shù)或撞擊時間等各種數(shù)據(jù)。在本示例性實施例中，使用狀態(tài)不限于電動工具從工廠發(fā)貨時設(shè)定的狀態(tài)，操作者(用戶)可以任意地執(zhí)行操作以設(shè)定作為基準(zhǔn)的狀態(tài)并且允許工具學(xué)習(xí)該狀態(tài)，從而實現(xiàn)適當(dāng)?shù)氖褂脿顟B(tài)。因此，可以實現(xiàn)能夠進(jìn)行最適合于操作者的使用條件的驅(qū)動控制的電動工具。
[0093]重要的是通過在采樣模式下的學(xué)習(xí)可以設(shè)定電動工具I的控制，還比較重要的是提供了能夠?qū)W(xué)習(xí)狀態(tài)重置的重置功能。例如，在操作者想要取消學(xué)習(xí)內(nèi)容并將工具的狀態(tài)恢復(fù)為從工廠發(fā)貨時的初始狀態(tài)時，通過分配給特定開關(guān)的重置操作可以將狀態(tài)恢復(fù)為初始狀態(tài)。在該重置操作時間內(nèi)，考慮到例如電動工具主體的老化損壞等校準(zhǔn)因素，可以不將狀態(tài)完全地恢復(fù)為初始狀態(tài)，而可以設(shè)定為這樣的狀態(tài):表面上看起來的狀態(tài)變成與從工廠發(fā)貨時的狀態(tài)相同。[0094]這里，作為可以在采樣模式下學(xué)習(xí)到的參數(shù)和可以使用重置操作恢復(fù)為初始狀態(tài)的參數(shù)，可以使用各種參數(shù)。同時，重要的是:不能通過學(xué)習(xí)操作改變例如過電流保護(hù)值、過溫保護(hù)值、過放電電壓值和撞擊周期等用于保護(hù)電動工具I的主體的各種設(shè)定值的最優(yōu)值。
[0095]雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的示例性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明不限于上述示例性實施例，在不背離本發(fā)明的主題的情況下，可以對本發(fā)明做出各種可行的變更。例如，在上述示例性實施例中，對使用沖擊起子機的實例進(jìn)行了說明。然而，沖擊起子機不是限制性的，本發(fā)明可以應(yīng)用于任意電動工具，只要該電動工具可以由微處理器進(jìn)行控制即可。另外，在上述示例性實施例中，對沖擊起子機從連續(xù)驅(qū)動模式到間歇驅(qū)動模式的切換時間內(nèi)的控制閾值的學(xué)習(xí)進(jìn)行了說明。然而，待學(xué)習(xí)的閾值并不限于此，還可以是具有電子離合器的起子機的離合器操作閾值或者操作電動工具的用戶能夠?qū)W習(xí)的任意數(shù)據(jù)或參數(shù)。
[0096]此外，可以預(yù)先將多個控制程序和控制參數(shù)存儲在EEPROM中，并且可以使用在采樣模式下獲得的數(shù)據(jù)從這些程序和參數(shù)中選取最優(yōu)的控制程序或參數(shù)。同樣在這種情況下，由于可以按操作者的自主意愿啟動學(xué)習(xí)功能，因此能夠?qū)崿F(xiàn)易于使用的電動工具。
[0097]本申請要求2011年7月21日提交的日本專利申請N0.2011-159909的優(yōu)先權(quán)，該日本專利申請的全部內(nèi)容在此以引用方式并入本文中。
[0098]工業(yè)實用性
[0099]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種能夠為每個用戶實現(xiàn)最佳驅(qū)動模式的電動工具。
【權(quán)利要求】
1.一種電動工具，包括: 電動機； 前端工具，其構(gòu)造為由所述電動機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)；以及 控制單元，其構(gòu)造為控制所述電動機的旋轉(zhuǎn)并且包括微處理器和存儲單元， 其中，所述存儲單元構(gòu)造為通過學(xué)習(xí)所述電動機的使用狀態(tài)來存儲控制信息，并且 所述電動機構(gòu)造為根據(jù)存儲的所述控制信息而被驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動工具，其中， 所述控制信息包括所述電動機的緊固時間、所述電動機的電流極限值和所述電動機的轉(zhuǎn)數(shù)中的任何一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動工具，其中， 所述控制信息是在由操作者指定的特定操作期間內(nèi)獲得的學(xué)習(xí)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電動工具，其中， 所述電動工具是包括撞錘和撞砧的撞擊工具，并且 所述控制信息是用于確定使用所述撞錘和所述撞砧從連續(xù)驅(qū)動模式轉(zhuǎn)換到間歇驅(qū)動模式的時刻的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動工具，其中， 所述控制信息是從連續(xù)驅(qū)動模式切換到間歇驅(qū)動模式時所述電動機的電流值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的電動工具，還包括: 采樣模式開關(guān)，其用于指定所述特定操作的開始和結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動工具，其中， 所述特定操作執(zhí)行多次，并且基于在所述特定操作期間內(nèi)獲得的多個驅(qū)動電流值計算出的計算值被設(shè)定為控制信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動工具，其中， 所述計算值是獲得的各驅(qū)動電流值的最大值的平均值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的電動工具，還包括: 重置功能，其用于取消存儲在所述存儲單元中的所述控制信息并且將所述控制信息替換為在所述電動工具從工廠發(fā)貨時設(shè)定的控制信息。
【文檔編號】B25B23/147GK103687700SQ201280036225
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月21日
【發(fā)明者】益子弘識, 高野信宏 申請人:日立工機株式會社