專利名稱：電動工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及設置有電動機的電動工具,所述電動機旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動用來安裝工具元件的旋轉(zhuǎn)軸。
背景技術：
已經(jīng)知道所謂的電子離合器式的電動工具。這類電動工具被構(gòu)造成，當用來安裝諸如螺絲批頭等工具元件的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩超過預設扭矩時停止電動機的驅(qū)動。該類電機工具通常用于根據(jù)設定扭矩來設定電流閾值，并且當電動機電流達到電 流閾值時，確定旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩達到設定扭矩并且停止電動機的驅(qū)動。當V為電源電壓、E是在驅(qū)動電動機時產(chǎn)生的反電動勢并且R是電樞繞組的電阻時，電動機電流Tm可以描述如下Im= (V-E) /R當電動機開始驅(qū)動時，因為轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)，因此反電動勢E=0。作為結(jié)果，緊接著電動機開始驅(qū)動之后，電動機電流暫時超過電流閾值。如果在電動機開始驅(qū)動之后立即將電動機電流限定為等于或小于電流閾值，則電動機的驅(qū)動不能夠
再持續(xù)。例如，日本未審查專利申請公開No. 2006-281404中揭示的電子離合器式電動工具用于即使電動機電流超過電流閾值，也不停止電動機的驅(qū)動，除非該狀態(tài)持續(xù)預定時段或更久。換句話說，在電動機開始驅(qū)動之后，在固定時間中停止電子離合器的功能，以便電動機的驅(qū)動能夠繼續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，當電動機開始驅(qū)動時施加在旋轉(zhuǎn)軸上的負載不恒定，并且根據(jù)電動工具的使用狀態(tài)而改變。 為此，如在上述電動工具中，如果電子離合器的操作在電動機開始驅(qū)動之后停止一定時段，則當該操作停止時旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩可能變得非常大。加工件或電動工具本身可能因電動工具而損壞。例如，如果電動工具是通過安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的螺絲批頭來緊固螺絲釘?shù)碾婒?qū)動器，則電動機驅(qū)動的啟動有時可能導致螺絲釘從一開始就旋轉(zhuǎn)，或者重新上緊實質(zhì)上已經(jīng)完成緊固要被緊固的對象的螺絲釘。在重新上緊螺絲釘時，旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩(即，螺絲釘?shù)木o固扭矩)在電動機開始驅(qū)動之后立即極大地增加。因此，在該使用條件下，如果電子離合器的操作在電動機開始驅(qū)動之后停止一定時段，則不能用等于或小于設定扭矩的適當扭矩來緊固螺絲釘。螺絲釘、要由螺絲釘緊固的對象或電動工具本身可能被損壞。
在本發(fā)明的一方面中，希望能夠提供一種能夠在電動機開始驅(qū)動之后立即將旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩限定為等于或小于設定扭矩的電動工具。本發(fā)明的電動工具包括電動機、電流檢測單元、操作部、電流閾值設定和控制單元。電動機旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動可安裝工具元件的旋轉(zhuǎn)軸。電流檢測單元檢測流過電動機的電動機電流。操作部被操作以輸入用于驅(qū)動電動機的命令。電流閾值設定單元根據(jù)預設的設定扭矩來設定電流閾值，所述電流閾值是所述電動機電流的上限。控制單元根據(jù)操作部的操作量來驅(qū)動電動機，并且當由電流檢測單元檢測到的電動機電流達到由電流閾值設定單元所設定的電流閾值時，停止電動機的驅(qū)動。電流閾值單元設定電流閾值，以使所述電流閾值根據(jù)在按通常方式啟動電動機的情形下從控制單元開始驅(qū)動電動機起到預定時間段過去時所流過的電動機電流的改變而進行改變。當預定時間段已經(jīng)過去時，電流閾值設定單元將電流閾值固定為與設定扭矩對應的恒定值。.因此，根據(jù)本發(fā)明的電動工具，緊接著開始驅(qū)動電動機之后，即使旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩超過外部負載施加在旋轉(zhuǎn)軸上的設定扭矩，仍可以基于電動機電流和電流閾值來檢測出旋轉(zhuǎn)扭矩超過設定扭矩，從而停止電動機的驅(qū)動?！?br> 因此，與背景技術中的上述電動工具相比，根據(jù)該種電動工具，能夠更安全地驅(qū)動電動機(和安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的零部件)。這里，在緊接著開始驅(qū)動電動機之后的預定時間段內(nèi)所設定的電流閾值可以被設定成根據(jù)在電動機按通常方式啟動時所流過的電動機電流而改變。在電動機按通常方式啟動時所流過的電動機電流暫時變得大于當在電動機啟動之后電動機的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定時的電動機電流。從而，可以如下所述來配置電流閾值設定單元。具體而言，電流閾值設定單元可以按下述方式設定電流閾值緊接在開始驅(qū)動電動機的預定時間段內(nèi)，電流閾值的最大值大于在經(jīng)過預定時間段之后所設定的恒定值。在該情形中，緊接著開始驅(qū)動電動機之后的電流閾值可以根據(jù)電動機正常旋轉(zhuǎn)時電動機電流的變化來設定。此外，為了使電流閾值設定單元在預定時間段內(nèi)按該方式設定電流閾值，可以例如基于電動機按通常方式啟動時所流過的電動機電流的變化模式來提前設定電流閾值的變化模式。換句話說，在緊接著開始驅(qū)動電動機之后的預定時間段內(nèi)設定電流閾值時，電流閾值設定單元可以利用預先設定的變化模式來設定電流閾值。控制單元可以包括驅(qū)動電路和占空比設定單元。驅(qū)動電路通過驅(qū)動設置在通向電動機的載流路徑中的開關元件來使電動機旋轉(zhuǎn)。另外，負載設定根據(jù)操作部的操作量設定目標占空比，并且將驅(qū)動電路用來驅(qū)動開關元件的驅(qū)動占空比逐漸增加至目標占空比，從而增加電動機的旋轉(zhuǎn)速度。在該情形下，當由占空比設定單元設定的驅(qū)動占空比向目標占空比增加時，電流閾值設定單元可以逐漸增加電流閾值。換句話說，如果在電動機開始驅(qū)動之后占空比設定單元增加驅(qū)動占空比時電動機正常旋轉(zhuǎn)，則電動機電流根據(jù)驅(qū)動占空比的增加而增加，從而旋轉(zhuǎn)速度也增加。根據(jù)如上構(gòu)造的電動工具，電流閾值根據(jù)電動機按通常方式啟動時電動機電流的變化而改變。通過將電流閾值與電動機電流相比較，抑制啟動電流的錯誤檢測，并且可以準確地檢測異常旋轉(zhuǎn)扭矩。當由占空比設定單元設定的驅(qū)動占空比達到目標占空比時，電流閾值設定單元可以逐漸減小電流閾值。另外，當電流閾值逐漸減小到等于與設定扭矩對應的恒定值時，電流閾值設定單元可以確定預定時間段已經(jīng)過去，并且將電流閾值固定至恒定值。在該情形下，當由占空比設定單元設定的驅(qū)動占空比達到目標占空比，并且將驅(qū)動占空比固定至目標占空比時，電動機從加速狀態(tài)進入恒定速度狀態(tài)。電動機電流進入與目標占空比對應的穩(wěn)定狀態(tài)。在這樣的電動工具中，當由占空比設定單元設定的驅(qū)動占空比達到目標占空比時，電流閾值逐漸減小，從而被變?yōu)榕c電動機電流對應的值。 因此，此種電動工具可以根據(jù)電動機按通常方式啟動時實際流過的電動機電流，在緊接著開始驅(qū)動電動機之后的預定時間段內(nèi)改變電流閾值，并且基于電流閾值，準確地確定緊接著開始驅(qū)動電動機之后的異常操作，同時抑制啟動電流的錯誤檢測電動工具可以包括能夠通過外部操作將任何扭矩設定為設定扭矩的扭矩設定部。在該情形下，當設定扭矩較大時，電流閾值設定單元可以根據(jù)經(jīng)由扭矩設定部所設定的設定扭矩在預定時間段內(nèi)將每單位時間內(nèi)的變化率變得較大。在這樣的電動工具中，根據(jù)設定扭矩，如果設定扭矩較大，則用于確定在緊接著開始驅(qū)動電動機的預定時間段內(nèi)是否停止驅(qū)動電動機的電流閾值可以被設定得較大。此種電動工具可以以更有利的方式抑制在緊接著開始驅(qū)動電動機之后旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩超過設定扭矩。另外，當操作部的操作量增加時，電流閾值設定單元可以暫時增加電流閾值。在該情形下，當操作部的操作量增加并且電動機電流增加時，可以抑制電動機電流暫時超過電流閾值，從而停止電動機的驅(qū)動。當驅(qū)動占空比達到目標占空比時，占空比設定單元可以按照電動機的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)楦鶕?jù)所述操作部的操作量而設定的目標旋轉(zhuǎn)速度的方式來更新驅(qū)動占空比。在該情形下，在在開始驅(qū)動電動機之后驅(qū)動占空比達到目標占空比時及在開始驅(qū)動電動機之后驅(qū)動占空比達到目標占空比之后，可以以恒定的旋轉(zhuǎn)速度來驅(qū)動安裝在旋轉(zhuǎn)軸(和加工件)上的零部件。


下面，參考附圖，通過實例來描述本發(fā)明，其中圖I是示出根據(jù)一個實施例的電動工具的整個驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖；圖2是示出在控制器中執(zhí)行的一系列控制過程的流程圖；圖3是示出在圖2的S130中所執(zhí)行的觸發(fā)拉動量(trigger pulling amount)改變確認過程的流程圖；圖4是示出在圖2的S140中所執(zhí)行的占空比設定過程的流程圖；圖5是示出在圖2的S150中所執(zhí)行的閾值設定過程的流程圖；圖6是示出在圖2的S160中所執(zhí)行的電動機驅(qū)動過程的流程圖；圖7是示出在占空比設定過程和閾值設定過程中所設定的驅(qū)動占空比和電流閾值的時間圖；圖8是示出用于執(zhí)行閾值設定過程的閾值設定的圖表的說明性示意圖；以及圖9是示出占空比設定過程的變形例的流程圖。
具體實施例方式本實施例的電動工具經(jīng)由作為零部件的刀頭(例如，螺絲批頭)通過旋轉(zhuǎn)用來安裝工具頭的旋轉(zhuǎn)軸來在加工件上執(zhí)行預定處理(例如，將螺絲釘緊固至待緊固對象)。圖I示出了被容納于電動工具的殼體內(nèi)或被連接至電動工具的殼體(未示出)的整個驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)造，該電動工具要用于以旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸。如圖I所示，電動工具包括使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的如電動機20的三相無刷DC電動機。電 動工具還包括電池組10、電動機驅(qū)動電路24、門電路28和作為對電動機20進行驅(qū)動控制的驅(qū)動單元的控制器40。通過將串聯(lián)連接的多個可充電電池容納在盒內(nèi)來構(gòu)造電池組10，所述盒能夠以可拆卸的方式連接至電動工具的殼體。電動機驅(qū)動電路24從電池組10接受電源，以使電流流動至電動機20的每一相繞組。電動機驅(qū)動電路24包括分別由FET構(gòu)成的六個開關元件Ql至Q6。在電動機驅(qū)動電路24中，開關元件Ql至Q3作為所謂的高側(cè)開關設置在電動機20的各個端子U、V和W與被連接至電池組10的正電極側(cè)的電源線之間。開關元件Q4至Q6作為所謂的低側(cè)開關設置在電動機20的各個端子U、V和W與連接至電池組10的負電極側(cè)的地線之間。其次，門電路28根據(jù)從控制器40輸出的控制信號，來使電動機驅(qū)動電路24內(nèi)的開關元件Ql至Q6導通/截止，以使電流流過電動機20的每一相繞組，從而使電動機20旋轉(zhuǎn)。本實施例的控制器40構(gòu)造成至少包括CPU 40UROM 402,RAM 403、I/O端口 404、A/D轉(zhuǎn)換器405和計時器406的單芯片微型計算機。在如此構(gòu)造的控制器40中，CPU 401根據(jù)存儲在ROM 402中的各種程序來執(zhí)行后文所述的各種處理。更具體而言，根據(jù)來自觸發(fā)開關30的驅(qū)動命令，控制器40對構(gòu)成電動機驅(qū)動電路24的開關元件Ql至Q6的驅(qū)動占空比進行設定?？刂破?0根據(jù)驅(qū)動占空比將控制信號輸出至門電路28，以便旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動電動機20。觸發(fā)開關30是用于輸入用來驅(qū)動電動工具的命令的開關。觸發(fā)開關30由電動工具的用戶來操作。觸發(fā)開關30與扭矩設定開關36和扭矩設定指示器38 —起被設置在電動工具的殼體中。觸發(fā)開關30包括主觸頭31、滑動電阻器32和正反觸頭33。主觸頭31是在用戶操作觸發(fā)開關30時導通的觸頭?；瑒与娮杵?2是電阻值根據(jù)用戶在觸發(fā)開關30上施加的拉動量(即，操作量)而改變的電阻器。正反觸頭33是用于從用戶接收切換旋轉(zhuǎn)方向的命令的觸頭。扭矩設定開關36是供用戶通過手動操作而設定旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩(例如，工具頭執(zhí)行的上緊扭矩)上限的開關。扭矩設定開關36被連接至控制器40。扭矩設定指示器38是用于顯示經(jīng)由扭矩設定開關36所設定的設定扭矩的指示器。在本實施例中，扭矩設定指示器38包括多個LED，并且扭矩設定指示器38被構(gòu)造成由LED對設定扭矩進行顯示。扭矩設定指示器38還連接至控制器40?？刂破?0控制扭矩設定指示器，以使扭矩設定指示器38顯示設定扭矩。在本實施例中，控制器40對扭矩設定指示器38中的多個點亮的LED或LED的點亮模式進行控制，從而使設定扭矩被顯示。其次，電動機20包括用于檢測電動機20的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置傳感器22。另外，在經(jīng)由電動機驅(qū)動電路24所形成的從電池組10通向電動機20的載流路徑中，設置電阻器26以便檢測流過電動機20的電動機電流。將來自旋轉(zhuǎn)位置傳感器22的檢測信號和來自電阻器26的電動機電流的檢測信號分別輸入至控制器40。另外，在電動工具的殼體內(nèi)設置有調(diào)節(jié)器42。該調(diào)節(jié)器42從電池組10接收電源，以生成恒定電源電壓Vcc (例如，DC 5V)，該恒定電源電壓Vcc進而供應至控制器40?！て浯危瑢⒏鶕?jù)圖2至圖6所示的流程圖來描述控制過程，該控制過程由控制器40(更具體而言，CPU 401)來執(zhí)行，以便根據(jù)來自觸發(fā)開關30的驅(qū)動命令旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動電動機20。該控制過程是當調(diào)節(jié)器42將電源電壓Vcc施加至控制器40時在控制器40中重復執(zhí)行的過程。如圖2所示，當控制過程開始時，在SllO (S表示步驟)中控制器40首先執(zhí)行切換過程。在切換過程中，對觸發(fā)開關30的主觸頭31的狀態(tài)和扭矩設定開關36的操作狀態(tài)進行識別。更具體而言，在切換過程中，根據(jù)扭矩設定開關36的操作狀態(tài)來識別設定扭矩，并且將設定扭矩顯示在扭矩設定指示器38上。另外，在切換過程中，當觸發(fā)開關30的主觸頭31處于截止狀態(tài)時，同時執(zhí)行以下初始化過程清除用于控制的各個標志，并且將作為電動機電流上限的電流閾值初始化為值 “O”。接著，在S120中，執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換過程。在A/D轉(zhuǎn)換過程中，經(jīng)由控制器40內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器405來重新得到觸發(fā)開關30的滑動電阻器32的電阻值和用于檢測電動機電流的電阻器26兩端之間的電壓，以便識別觸發(fā)開關30的拉動量(下文中稱為觸發(fā)拉動量)和電動機電流。接著，在后續(xù)的S130中，執(zhí)彳丁圖3中所不的觸發(fā)拉動量改變確認過程。在后續(xù)S140中，執(zhí)行圖4中所示的占空比設定過程。在后續(xù)S150中，執(zhí)行圖5所示的閾值設定過程。在后續(xù)S160中，執(zhí)行圖6所示的電動機驅(qū)動過程。在執(zhí)行S160中的電動機驅(qū)動過程之后，過程返回值S110。S130中執(zhí)行的觸發(fā)拉動量改變確認過程是，在判斷S120中所識別的觸發(fā)拉動量是否增加的過程中確定觸發(fā)拉動量已經(jīng)增加時對用于更新電流閾值的校正值A進行設定的過程。如圖3所示，在觸發(fā)拉動量改變確認過程中，首先在S210中判斷觸發(fā)拉動量是否已經(jīng)增加。除非觸發(fā)拉動量已經(jīng)增加，否則在S220中將值“0”設定為電流閾值的校正值A。當在S210中確定觸發(fā)拉動量已經(jīng)增加時，過程進入S230。接著，判斷增量是否大于預定增量確定值。如果觸發(fā)拉動量的增量不大于增量確定值，則在S240中將預設的預定值Al設定為的電流閾值的校正值A。根據(jù)經(jīng)由扭矩設定開關36設定的設定扭矩，可以將值Al設定為恒定值，或者如果設定扭矩較大，則可以將值Al設定為較大的值。接著，當在S230中確定觸發(fā)拉動量的增量大于預定增量確定值時，在S250中清除閾值減小標志，在S260中清除閾值恒定標志，并且在S270中將值“0”設定為電流閾值的校正值A。步驟S250至S270用于執(zhí)行以下過程當觸發(fā)拉動量中的增量大于增量確定值時，作為確定用戶再次操作觸發(fā)開關30來輸入用于驅(qū)動的命令的結(jié)果，對每一個上述標志和校正值A進行初始化。如上，在執(zhí)行S220、S240或S270之后，過程進而轉(zhuǎn)入S280。在S280中，判斷值“0” 是否被設定為校正值A。如果校正值A=0，則過程轉(zhuǎn)入S290。在S290中，固定時間計數(shù)器清零，該固定時間計數(shù)器用于對從在S240中將預定值Al設定為校正值A時開始所過去的時間進行計數(shù)。接著，過程轉(zhuǎn)入S330。當在S280中確定校正值A不具有值“0”時，過程轉(zhuǎn)入S300。接著，基于固定時間計數(shù)器的計數(shù)值判斷從在S240中將預定值Al設定為校正值A時開始是否已經(jīng)過去了特定時間段。接著，當在S300中確定特定時間段尚未過去時，過程立即轉(zhuǎn)入S330。當在S300中確定特定時間段已經(jīng)過去時，在S310中將值“0”設定給校正值A。接著，在S320中將固定時間計數(shù)器清零之后，過程轉(zhuǎn)入S330。在S330中，為了能夠下一次在步驟S210和S230中確定觸發(fā)拉動量增加及增量大小，將此次觸發(fā)拉動量存儲在控制器40內(nèi)的存儲器(RAM403)中。觸發(fā)拉動量改變確認過程結(jié)束。上述在S140中執(zhí)行的占空比設定過程是用于對經(jīng)由門電路28驅(qū)動電動機驅(qū)動電路24內(nèi)的開關元件Ql至Q6中的每一個的輸出占空比進行設定的過程。如圖4所示，在占空比設定過程中，在S410中基于觸發(fā)拉動量，首先設定用于將電動機20的旋轉(zhuǎn)速度控制為與觸發(fā)拉動量對應的旋轉(zhuǎn)速度的占空比。接著，在S420中，執(zhí)行輸出占空比的更新過程。在更新過程中，通過對當前輸出占空比(初始值0)增加預定更新值a來增大輸出占空比。接著，在后續(xù)S430中，判斷在S420中更新的輸出占空比是否超過在S410中設定的目標占空比。如果輸出占空比沒有超過目標占空比，則占空比設定過程立即結(jié)束。另一方面，當在S430中判斷輸出占空比超過目標占空比時，過程轉(zhuǎn)入S440。在將目標占空比設定為輸出占空比之后，過程轉(zhuǎn)入S450。在S450中，設定閾值減小標志，并且占空比設定過程結(jié)束。換句話說，在占空比設定過程中，如圖7所示，根據(jù)觸發(fā)拉動量來設定目標占空t匕。接著，將輸出占空比逐漸增加至目標占空比。作為結(jié)果，可以通過后文描述的電動機驅(qū)動過程，將通過門電路28和電動機驅(qū)動電路24驅(qū)動的電動機20的旋轉(zhuǎn)速度增加至與觸發(fā)拉動量對應的旋轉(zhuǎn)速度。其次，上述S150中所執(zhí)行的閾值設定過程是用于設定電流閾值的過程。在閾值設定過程中，如圖7所示，從開始驅(qū)動電動機20時起(時刻t0)設定電流閾值。如圖5所示，在閾值設定過程中，首先在S510中，基于經(jīng)由扭矩設定開關36和圖8所示圖表而設定的設定扭矩來設定電流閾值的最終值，以便將旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩限定為設定扭矩。如果設定扭矩較大，則基于圖8所示的圖表以及后文描述的更新值P和Y，將電流閾值的最終值設定得較大。其后，在S520中，判斷閾值減小標志是否被清除。如果閾值減小標志被清除，則過程轉(zhuǎn)入S530。通過對當前設定的電流閾值(初始值0)增加更新值3和校正值A與，來更新(增加)電流閾值。過程轉(zhuǎn)入S600。 另一方面，如果在S520中確定閾值減小標志沒有被清除(S卩，標志被設定)，則過程轉(zhuǎn)入S540。接著，判斷閾值恒定標志是否被清除。 如果閾值恒定標志被清除，則過程轉(zhuǎn)入S550。通過用當前設定的電流閾值減去基于圖8中所示圖表所設定的更新值Y，并且加上校正值A，來更新(減小)電流閾值。當在上述觸發(fā)拉動量改變確認過程中拉動量以小于增量確定值的增長率增加時，僅僅在特定時間段內(nèi)將校正值A設定為預定值Al。由于在其它條件下設定為值“0”，因此在S530和S550中通常僅僅利用更新值3或Y來更新電流閾值。另外，在電流閾值的最終值的情形下，基于圖8所示的圖表，如果設定扭矩較大，則更新值3和Y不僅被設定得較大，而且以使電流閾值的最大值比該最終值大得多的方式來設定更新值P和Y。S卩，如圖7所示，從開始驅(qū)動電動機20的時刻t0 —直到閾值減小標志被設定的時刻tl電流閾值以更新值P逐漸增加，然后以更新值Y逐漸減小。由此，電流閾值在閾值減小標志被設定的時刻tl具有最大值。用于對電流閾值的每單位時間的變化率進行確定的更新值P和Y被設定，從而電流閾值在時刻tl的最大值大于與設定扭矩對應的最終值。通過在電動機20開始驅(qū)動之后根據(jù)電動機20正常旋轉(zhuǎn)時電動機電流的改變來改變電流閾值，能夠在開始驅(qū)動電動機之后立即出現(xiàn)電動機電流暫時激增時，根據(jù)電動機電流確定異常旋轉(zhuǎn)扭矩同時抑制啟動電流的錯誤檢測。其后，在S560中，將在S550中更新的電流閾值與在S510中設定的電流閾值的最終值進行比較，以判斷電流閾值是否等于或小于最終值。如果電流閾值等于或小于最終值，則在S570中將最終值設定為電流閾值。在S580中設定閾值恒定標志之后，過程轉(zhuǎn)入S600。如果在S560中電流閾值不等于或不小于最終值，則過程立即轉(zhuǎn)入S600。其后，當在S540中確定閾值恒定標志沒有被清除(即，標志被設定)時，處理轉(zhuǎn)入S590。在將對S510中所設定的最終值增加校正值A所獲得的值設定為電流閾值之后，過程轉(zhuǎn)入S600。在S600中，讀出通過電阻器26所檢測的電動機電流。接著，判斷電動機電流是否超過電流閾值。如果電動機電流沒有超過電流閾值，則閾值設定過程立即結(jié)束。另一方面，如果在S600中確定電動機電流超過電流閾值，則過程轉(zhuǎn)入S610。接著，判斷當前設定的輸出占空比是否為等于或小于諸如10%等預定占空比的低占空比。
如果在S610中確定當前設定的輸出占空比為低占空比，則由于考慮到即使電動機20的驅(qū)動繼續(xù)，旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩也不會顯著增加，因此閾值設定過程立即結(jié)束，。相反，如果在S610中確定當前設定輸出占空比不是低占空比，則在S620中設定上緊(tightening)完成標志。然后，閾值設定過程解說。其次，當用戶正在操作觸發(fā)開關30時，上述在S160中執(zhí)行的電動機驅(qū)動過程是通過將與在上述占空比設定過程中所設定的輸出占空比對應的控制信號輸出至門電路28來旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動電動機20的過程。如圖6所示，在電動機驅(qū)動過程中，首先在S710中，判斷觸發(fā)開關30的主觸頭31是否處于導通狀態(tài)(即，觸發(fā)開關30是否被操作)。
如果確定觸發(fā)開關30的主觸頭31處于導通狀態(tài)，則過程轉(zhuǎn)入S720。接著，判斷在上述閾值設定過程S620中所設定的上緊完成標志是否被清除。如果確定上緊完成標志被清除，則過程轉(zhuǎn)入S730。通過將與在占空比設定過程中所設定的輸出占空比對應的控制信號輸出至門電路28來旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動電動機20。然后，電動機驅(qū)動過程結(jié)束。另一方面，如果在S710中確定觸發(fā)開關30的主觸頭31沒有處于導通狀態(tài)，或者在S720中上緊完成標志沒有有被清除(換句話說，標志被設定)，則過程轉(zhuǎn)入S740。在S740中，僅僅在使電動機20停止旋轉(zhuǎn)所需的特定時間段內(nèi)執(zhí)行制動過程，然后結(jié)束電動機驅(qū)動過程。在制動過程中，停止產(chǎn)生使電動機20旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，并且通過門電路28和電動機驅(qū)動電路24來在電動機20中產(chǎn)生制動力。如上所述，在本實施例的電動工具中，為了將通過電動機20旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩抑制為等于或小于由用戶設定的設定扭矩，設定是電動機電流的上限的電流閾值。當電動機電流超過電流閾值時，停止驅(qū)動電動機20。此外，在從開始驅(qū)動電動機20起到電動機電流如以前一樣穩(wěn)定的特定時間段過去之后，不執(zhí)行通過電流閾值進行的對電動機電流的限制，而是在開始驅(qū)動電動機20之后立即執(zhí)行通過電流閾值進行的對電動機電流的限制。然而，電動機20中產(chǎn)生的反電動勢在開始驅(qū)動電動機20之后立即實質(zhì)上變?yōu)榱?。從而，與電動機20正常驅(qū)動時相比，電動機電流增加。由此，當根據(jù)設定扭矩設定緊接著開始驅(qū)動電動機20之后的電流閾值時，電動機電流在開始驅(qū)動電動機20之后立即超過電流閾值。然后，停止驅(qū)動電動機20。因此，在本實施例中，如圖7所示，電流閾值以由更新值P確定的恒定斜率增加，而用于電動機20的驅(qū)動控制的輸出占空比在開始驅(qū)動電動機20之后增加(即，從時刻t0至時刻tl)。另外，在時刻tl及稍后，電流閾值以由更新值Y確定的恒定斜率而減小。當電流閾值達到基于設定扭矩所設定的最終值時(時刻t2)，將電流閾值固定至最終值。為此，根據(jù)本實施例的電動工具，在施加在旋轉(zhuǎn)軸上的外部負載在開始驅(qū)動電動機20之后立即增加的情況下，例如上緊螺絲釘?shù)那闆r下，即使很大幅度地操作觸發(fā)開關30并且旋轉(zhuǎn)軸的扭矩超過設定扭矩，也可以利用電流閾值和電動機電流立即檢測出扭矩增力口。由此,可以停止電動機20的驅(qū)動。從而，與背景技術中的電動工具相比，根據(jù)本實施例，零部件能夠更安全地驅(qū)動的電動機20 (和安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的零部件)。此外，在本實施例中，在圖7所示的從時刻t0至t2的預定時間段內(nèi)的電流閾值沒有根據(jù)預定改變模式來進行設定，而是根據(jù)用于電動機20的電傳導控制的輸出占空比上的變化來進行設定。為此，可以在預定的時間段內(nèi)設定電流閾值，以避免根據(jù)電動機20的動作而錯誤地確定異常旋轉(zhuǎn)扭矩。能夠提高如電子離合器等的控制精度。此外，在本實施例中，對觸發(fā)拉動量即觸發(fā)開關30的操作量的改變進行監(jiān)測。當觸發(fā)拉動量的增量大小在預定范圍內(nèi)時，將對電流閾值增加校正值A，以使電流閾值暫時增加。為此，根據(jù)本實施例的電動工具，如果在旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動電動機20時因用戶進一步拖拉觸發(fā)開關30而使輸出占空比增加并且電動機電流增加,則能夠抑制電動機電流超過電流閾值以停止電動機20的驅(qū)動?！み@里，在本實施例中，電阻器26對應于本發(fā)明的電流檢測單元的示例。觸發(fā)開關30對應于本發(fā)明的操作部的示例。門電路28和電動機驅(qū)動電路24對應于本發(fā)明的驅(qū)動電路的示例。扭矩設定開關36對應于本發(fā)明的扭矩設定部的示例。另外，控制器40用作本發(fā)明的電流閾值設定單元的示例、控制單元的示例以及占空比設定單元的示例。換句話說，本發(fā)明的電流閾值設定單元的功能由在控制器40中執(zhí)行的閾值設定過程來實現(xiàn)，占空比設定單元的功能由在控制器40中執(zhí)行的占空比設定過程來實現(xiàn)，控制單元的功能由在控制器40中執(zhí)行的電動機驅(qū)動過程來實現(xiàn)。以上描述了本發(fā)明的一個實施例。然而，本發(fā)明不限于上述實施例，并且可以在不脫離本發(fā)明主旨的情形下采取不同的模式。例如，在上述實施例中，在占空比設定過程中當輸出占空比達到目標占空比時，則將輸出占空比設定為目標占空比。如果觸發(fā)拉動量沒有改變，則通過恒定的輸出占空比(等于目標占空比)來控制電動機20。然而，如圖9所示，在占空比設定過程中當輸出占空比達到目標占空比時，則可以執(zhí)行步驟S460和S470，以使得可以將電動機20的旋轉(zhuǎn)速度控制為與觸發(fā)拉動量對應的目標旋轉(zhuǎn)速度。具體而言，在圖9所示的占空比設定過程中，在S400中判斷閾值減小標志是否被清除。如果閾值減小標志被清除，則以與圖4中的占空比設定過程相同的方式執(zhí)行從S410至S450的步驟。另一方面，如果在S400確定閾值減小標志沒有被清除(換句話說，標志被設定)，則由于輸出占空比已經(jīng)達到目標占空比，因此過程轉(zhuǎn)入S460?；谟|發(fā)拉動量，設定電動機20的目標旋轉(zhuǎn)速度。接著，在后續(xù)的S470中，執(zhí)行反饋控制，并且增加或減小輸出占空比以使電動機20的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)槟繕诵D(zhuǎn)速度，在反饋控制中電動機20的旋轉(zhuǎn)速度經(jīng)由旋轉(zhuǎn)位置傳感器22來檢測，。如果以該方式執(zhí)行占空比設定過程，則電動機20 (和旋轉(zhuǎn)軸)的旋轉(zhuǎn)速度可以被控制為與觸發(fā)拉動量對應的恒定速度。這能夠提高適用性。其次，在以上實施例中，控制器40被構(gòu)造為微型計算機，但可以構(gòu)造為諸如ASIC(專用集成電路)、FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)等可編程邏輯裝置。 另外，由控制器40執(zhí)行的以上控制過程通過由構(gòu)成控制器40的CPU執(zhí)行程序來實現(xiàn)。該程序可以被寫入到控制器40內(nèi)的存儲器(諸如R0M402)中，或者可以被記錄在其中的數(shù)據(jù)可由控制器40讀取的記錄介質(zhì)上。作為記錄介質(zhì)，可以使用便攜式半導體存儲器(例如，USB存儲器、記憶卡，等等)。另外，在以上實施例中，將電動機20描述為三相無刷DC電動機。電動機20可以是能夠旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動安裝零部件的旋轉(zhuǎn)軸的任何電動機。
權利要求
1.一種電動工具，包括 電動機，其被構(gòu)成為用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動可安裝工具元件的旋轉(zhuǎn)軸； 電流檢測單元，其被構(gòu)成為用于檢測流過所述電動機的電動機電流； 操作部，其被構(gòu)成為用于被操作以輸入用于驅(qū)動所述電動機的命令； 電流閾值設定單元，其被構(gòu)成為用于根據(jù)預設的設定扭矩來設定電流閾值，所述電流閾值是所述電動機電流的上限；以及 控制單元，其被構(gòu)成為用于根據(jù)所述操作部的操作量來驅(qū)動所述電動機，并且當由所述電流檢測單元檢測到的所述電動機電流達到由所述電流閾值設定單元所設定的所述電流閾值時，停止所述電動機的驅(qū)動， 其中，所述電流閾值設定單元進一步被構(gòu)成為用于設定所述電流閾值，以使所述電流閾值根據(jù)在按通常方式啟動所述電動機的情形下從所述控制單元開始驅(qū)動所述電動機起到預定時間段過去時所流過的所述電動機電流的改變而改變，并且當所述預定時間段已經(jīng)過去時，所述電流閾值設定單元將所述電流閾值固定為與所述設定扭矩對應的恒定值。
2.根據(jù)權利要求I所述的電動工具，其中， 在所述預定時間段過去之前，所述電流閾值設定單元按照所述電流閾值的最大值大于所述恒定值的方式來設定所述電流閾值。
3.根據(jù)權利要求2所述的電動工具，其中所述控制單元包括 驅(qū)動電路，用于驅(qū)動在通向所述電動機的載流路徑中設置的開關元件，以旋轉(zhuǎn)所述電動機；以及 占空比設定單元，用于在所述操作部被操作時，根據(jù)所述操作量來設定目標占空比，并且將所述驅(qū)動電路用來驅(qū)動所述開關元件的驅(qū)動占空比逐漸增加至所述目標占空比， 其中，當由所述占空比設定單元設定的所述驅(qū)動占空比向所述目標占空比增加時，所述電流閾值設定單元逐漸增加所述電流閾值。
4.根據(jù)權利要求3所述的電動工具，其中， 所述驅(qū)動占空比以至少部分地基于所述設定扭矩的單位時間變化率增加。
5.根據(jù)權利要求3所述的電動工具，其中， 當由所述占空比設定單元設定的所述驅(qū)動占空比達到所述目標占空比時，所述電流閾值設定單元逐漸減小所述電流閾值。
6.根據(jù)權利要求5所述的電動工具，其中 當通過逐漸減小所述電流閾值而使所述電流閾值變得等于所述恒定值時，所述電流閾值設定單元確定所述預定時間段已經(jīng)過去，并且將所述電流閾值固定為所述恒定值。
7.根據(jù)權利要求6所述的電動工具，其中， 所述電流閾值以至少部分地基于所述設定扭矩的單位時間變化率逐漸減小。
8.根據(jù)權利要求I所述的電動工具，其中， 所述電流閾值設定單元改變所述電流閾值的單位時間的變化率。
9.根據(jù)權利要求8所述的電動工具，其中所述電動工具還包括 扭矩設定部，其被構(gòu)成為根據(jù)多個預設扭矩設定中的一個設定扭矩， 其中，根據(jù)經(jīng)由所述扭矩設定部所設定的設定扭矩，如果所述設定扭矩較大，則所述電流閾值的單位時間的變化率被設定為較大。
10.根據(jù)權利要求I所述的電動工具，其中 當所述操作部的操作量增加時，所述電流閾值設定單元使所述電流閾值暫時增加至少部分地基于所述操作部的操作量的量。
11.根據(jù)權利要求3所述的電動工具，其中 當所述驅(qū)動占空比達到目標占空比時，所述占空比設定單元按照所述電動機的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)楦鶕?jù)所述操作部的操作量而設定的目標旋轉(zhuǎn)速度的方式來更新所述驅(qū)動占空比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動工具，其包括電動機、電流檢測單元、操作部、電流閾值設定單元和控制單元。電流閾值單元設定電流閾值，以使電流閾值根據(jù)在按通常方式啟動電動機的情形下從控制單元開始驅(qū)動電動機起到預定時間段過去時所流過的電動機電流的改變而改變。當預定時間段過去時，電流閾值設定單元將電流閾值固定為與設定扭矩對應的恒定值。
文檔編號H02P27/08GK102969974SQ201210320328
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者草川卓也 申請人:株式會社牧田