冲击工具和控制冲击工具的方法技术

本发明专利技术公开一种冲击工具，包括：电动机；扳机；控制器，其构造成根据所述扳机的操作，使用半导体开关元件来控制供应至所述电动机的驱动电力；以及打击机构，其构造成借助所述电动机的旋转力连续地或间歇性地驱动尖端工具，所述打击机构包括锤和砧。所述控制器在所述扳机被操纵时以高占空比驱动所述半导体开关元件。驱动所述电动机，使得在所述锤在所述砧上进行第一次打击之前使占空比下降并且以低于高占空比的低占空比进行第一次打击。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冲击工具和控制冲击工具的方法
本专利技术涉及冲击工具，更具体地说，涉及一种改进了用作驱动源的电动机的控制方法的冲击工具。
技术介绍
便携式冲击工具，尤其是通过储存在电池中的电能来进行驱动的无绳冲击工具被广泛使用。例如，如JP2008-278633A所公开，在通过电动机旋转驱动尖端工具(例如，钻或起子)以进行所需工作的冲击工具中，使用电池驱动无刷直流电动机(无刷DC电动机)。无刷直流电动机是指不具有电刷(整流用电刷)的直流电动机。无刷直流电动机在定子侧使用线圈(绕组)，在转子侧使用永磁体，并且具有将逆变器驱动的电力连续施加给预定线圈以使转子旋转的构造。无刷直流电动机具有比有刷电动机更高的效率，并且能够利用可充电蓄电池获得较高的输出。此外，因为无刷直流电动机包括安装有用于旋转驱动电动机的开关元件的电路，所以容易通过电子控制获得先进的电动机旋转控制。无刷直流电动机包括具有永磁体的转子和具有例如三相绕组等多相电枢绕组(定子绕组)的定子。无刷直流电动机与位置检测元件安装在一起，位置检测元件由多个霍尔IC(霍尔集成电路)和逆变器电路形成，霍尔IC通过检测转子的永磁体的磁力来检测转子的位置，逆变器电路通过使用例如场效晶体管(FET，FieldEffectTransistor)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT，InsulatedGateBipolarTransistor)等半导体开关元件转换从电池组等供应的直流电压并且切换供应至各相定子绕组的通电来驱动转子。多个位置检测元件对应于多相电枢绕组，基于通过各个位置检测元件检测的转子位置检测结果来设置各相电枢绕组的通电时机。图12是示出常规冲击工具的电动机电流、PWM驱动信号的占空比以及紧固扭矩之间关系的图表。这里，按照如下方式进行紧固螺钉等的操作：操作人员在时间t0拉动扳机以使电动机转动。此时，PWM驱动信号的占空比202为100％。图12(3)表示紧固扭矩值(N/m)。紧固扭矩值203随着时间流逝而逐渐增加。然后，当来自紧固部件的反作用力等于或大于预定扭矩值时，锤相对于砧后退，因而砧与锤之间的接合关系解除。随着接合关系的解除，锤在旋转的同时向前移动并且在时间t1与砧碰撞，因而对砧产生有力的紧固扭矩。此时，如图12(2)中的占空比202所指，供应至逆变器电路以驱动电动机的PWM的占空比处于100％的状态，即，处于满功率状态。在这种电动机驱动控制下的电动机电流由图12(1)中的电动机电流201表示。电动机电流201随着锤后退而迅速增大(如箭头201a所指)并且在接合状态刚要解除之前达到峰值电流(箭头201b)。然后，当接合状态解除时，电动机电流201迅速减小。然后，在箭头201c所指处进行打击并且再次获得接合状态，从而电动机电流201再次开始增大。现在，将参考图13描述冲击工具的包括锤和砧的打击部分的运动与电动机电流的增大/减小之间的关系。锤210通过设置在主轴上的凸轮机构的作用而向前向后移动。锤在与砧接触的状态下旋转，此时来自砧220的反作用力很小。然而，随着反作用力增加，如箭头231所指，锤210开始后退到电动机侧(图13的上侧)，同时沿着凸轮机构的主轴凸轮槽压缩弹簧(图13(A))。然后，当锤210的凸起部通过锤210的后退运动而跨过砧220并因此解除锤与砧之间的接合时，锤210在借助主轴的旋转力而转动(如箭头232所指)的同时在凸轮机构和在弹簧中聚集的弹性能量的作用下迅速加速并向前移动(如箭头233所指)(图13(B))。然后，锤210的凸起部与砧220碰撞，并且锤与砧再次相互接合，从而锤与砧开始一起转动(如箭头234所指)(图13(C))。此时，有力的转转打击力施加在砧22上。此时用下侧曲线表示电动机电流240(单位：A)。在锤如箭头231所指向后移动同时沿着凸轮机构的主轴凸轮槽压缩弹簧时，电动机电流240如箭头240a所指达到峰值。然后，如图13(B)所示，锤210与砧220之间的接合状态解除。此时，反作用力没有施加在锤210上，因此负载变轻。结果，如箭头240b所指，电动机电流240减小。然后，如箭头240c所指，在电动机电流240接近低点附近时进行打击。这里，图12中的箭头201b和201c对应于图13中的箭头240a-240c这一部分。再次参考图12进行说明。在螺纹紧固部件为短螺钉的情况下，如果通过第一次打击，扭矩值突然超过设定扭矩值TN(如图12(3)中的箭头203a所指)，那么在图12中的时间t1(即，箭头201c所指的时间)进行打击。然而，在采用即使扭矩值达到设定扭矩值也不会自动停止的电动工具的情况下，在操作人员释放扳机之前可能会多进行数次打击。例如，在图12(3)的例子中，在时间t2进行第二次打击，而如箭头201c-201f所指，电动机电流此时增大或减小。此时，在一些情况下存在螺纹破裂或者螺钉头扭断的可能性。
技术实现思路
顺便提及，最近已经实现了冲击工具的输出的增加，因而可以获得高旋转速度和高紧固扭矩，同时减小了工具的尺寸。然而，当在螺钉紧固工作等中进行第一次打击时，高紧固扭矩的实现使得打击强于需要施加的打击。结果，螺钉损坏的风险很高。作为对策，考虑在降低电动机旋转速度以减小冲击的状态下进行紧固工作。然而，在这种情况下，整个紧固所需的时间变长，因而使操作效率下降。鉴于上述背景而制成本专利技术，本专利技术的目的在于提供一种能够在以高的精度在高速下紧固小螺钉或平头螺钉等的冲击工具。本专利技术的另一个目的在于提供一种能够在打击期间防止螺钉头损坏而不降低紧固效率的冲击工具。本专利技术的再一个目的在于提供一种能够高效地紧固具有预留孔功能的自钻螺钉或自攻螺钉的冲击工具。将要在本申请中公开的本专利技术的各个方面如下。(1)一种冲击工具，包括：电动机；扳机；控制器，其构造成根据所述扳机的操作使用半导体开关元件来控制供应至所述电动机的驱动电力；以及旋转打击机构，其构造成借助所述电动机的旋转力连续地或间歇性地驱动尖端工具，所述旋转打击机构包括锤和砧，其中，所述控制器在所述扳机被操纵时以高占空比驱动所述半导体开关元件，并且其中，所述电动机被驱动使得在所述锤在所述砧上进行第一次打击之前使占空比下降，并且所述第一次打击以低于所述高占空比的低占空比进行。(2)根据方面(1)所述的冲击工具，其中，在所述锤与所述砧之间的接合解除之前进行从所述高占空比到所述低占空比的切换。(3)根据方面(1)所述的冲击工具，其中，在所述锤开始后退之前进行从所述高占空比到所述低占空比的切换。(4)根据方面(1)-(3)所述的冲击工具，还包括电流检测器，所述电流检测器构造成检测流过所述电动机或所述半导体开关元件的电流的电流值，其中，所述控制器被控制为使得：当所述电流值第一次超过第一阈值时，占空比从所述高占空比切换到所述低占空比。(5)根据方面(1)-(4)所述的冲击工具，其中所述电动机是无刷直流电动机，并且所述无刷直流电动机由逆变器电路使用多个半导体开关元件进行驱动。(6)根据方面(4)或(5)所述的冲击工具，其中所述高占空比被设定在80％至100％的范围内，并且所述低占空比被设定为等于或小于所述高占空比的60％的值。(7)根据方面(4)或(5)所述的冲击工具，其中，当所述电流值超过第二阈值时，所述控制器停止驱动所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击工具，包括：电动机；扳机；控制器，其构造成根据所述扳机的操作，使用半导体开关元件来控制供应至所述电动机的驱动电力；以及打击机构，其构造成借助所述电动机的旋转力连续地或间歇性地驱动尖端工具，所述打击机构包括锤和砧，其中，所述控制器在所述扳机被操纵时以高占空比驱动所述半导体开关元件，并且其中，所述电动机被驱动为使得在所述锤在所述砧上进行第一次打击之前占空比下降并且所述第一次打击以低于所述高占空比的低占空比进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.22 JP 2012-2803631.一种冲击工具，包括：电动机；扳机；控制器，其构造成根据所述扳机的操作，使用半导体开关元件来控制供应至所述电动机的驱动电力；以及旋转打击机构，其构造成借助所述电动机的旋转力连续地或间歇性地驱动尖端工具，所述旋转打击机构包括锤和砧，其中，所述控制器在所述扳机被操纵时以高占空比驱动所述半导体开关元件，其特征在于，所述电动机被驱动为使得在所述锤在所述砧上进行第一次打击之前占空比下降并且所述第一次打击以低于所述高占空比的低占空比进行。2.根据权利要求1所述的冲击工具，其中，在所述锤与所述砧之间的接合解除之前进行从所述高占空比到所述低占空比的切换。3.根据权利要求1所述的冲击工具，其中，在所述锤开始后退之前进行从所述高占空比到所述低占空比的切换。4.根据权利要求1至3中任一项所述的冲击工具，还包括电流检测器，所述电流检测器构造成检测流过所述电动机或所述半导体开关元件的电流的电流值，其中，所述控制器被控制为使得当所述电流值第一次超过第一阈值时占空比从所述高占空比切换到所述低占空比。5.根据权利要求1至3中任一项所述的冲击工具，其中所述电动机是无刷直流电动机，并且所述无刷直流电动机由逆变器电路使用多个半导体开关元件来驱动。6.根据权利要求4所述的冲击工具，其中所述高占空比被设定在80％至100％的范围内，并且所述低占空比被设定为等于或小...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩田和隆，小室义广，
申请(专利权)人：日立工机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP