电动工具制造技术

一种电动工具，包括电动机、操作单元、控制参数设定单元及控制单元。该控制参数设定单元将电动机的与预定的设定扭矩对应的最优最大转速或者与最优最大转速对应的控制量设定为电动机的控制参数。该控制单元响应于操作单元的操作量来驱动电动机并且基于控制参数将电动机的转速控制在最优最大转速或者小于最优最大转速。控制参数设定单元将以在设定扭矩下转动输出轴所需的转动能量来转动的电动机的转速确定为最优最大转速并且将该最优最大转速设定为控制参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由电动机以转动的方式驱动的电动工具。
技术介绍
已知所谓的电子离合器式电动工具。该电子离合器式电动工具被配置成在旋转轴的转动扭矩超过预定的设定扭矩的情况下停止电动机驱动，在所述旋转轴上安装有例如起子头等工具元件。通常，根据这种类型的电动工具，与由使用者设定的设定扭矩对应地设定电流阈值，该电流阈值是电动机电流的上限，并且当电动机电流超过电流阈值时断开电动机驱动。例如在电动工具是螺钉紧固机的情况下，当通过驱动电动机来使该电动工具的输出轴(换句话说，螺钉)转动并且该螺钉坐落在要被紧固的对象物上吋，电动工具的输出轴的转动扭矩(换句话说，螺钉拧紧扭矩)増加。对于设置有机械式离合器的电动工具，当转动扭矩如上述那样增加并且达到设定扭矩时，电动机的转动轴与电动工具的输出轴之间的连接中断，从而使得可以将电动工具的输出轴的转动扭矩限制为设定扭矩。然而，对于电子离合器式电动工具，电动机的转动轴与电动工具的输出轴之间的连接不中断。因此，根据电子离合器式螺钉紧固机，正当螺钉坐落在要被紧固的对象物上时，电动工具的输出轴的转动扭矩增加并且达到设定扭矩，然后电动机驱动停止，转动能量电动工具的输出轴的转动扭矩通过电动机的转动能量进ー步地増加。因此，可能发生超扭矩，其中电动工具的输出轴的转动扭矩超过设定扭矩。为了阻止这种超扭矩的发生，在JP10193230A中提出，与示出在紧固螺钉时输出轴的转速与转动扭矩之间的关系的紧固需求曲线相对应地，控制电动机驱动电压。根据这种所建议的螺钉紧固机，当电动机驱动电压被控制为恒定吋，电动机的转速和转动扭矩之间的关系呈现成比例的特性曲线，在该曲线中转动扭矩对应于转速的減少而增加。在这里，两条特性线被设定为一条是电动机最大容量特性线，另一条是负载需要的最大容量特性线。电动机最大容量特性线是通过以最大值控制电动机驱动电压所获得的特性线。负载需求最大容量特性线呈现出对螺钉进行紧固所需的成比例的特性曲线。此外，根据上述螺钉紧固机，为了在停止电动机驱动之后使电动机的转动能量降低，与紧固需求曲线对应地设定下降特性，该下降特性从电动机最大容量特性线变动到负载需要的最大容量特性线。根据设定的下降特性，以在从开始螺钉紧固之后到电动工具的输出轴的转动扭矩达到设定扭矩时给定的任何任意转动扭矩来切换电动机驱动电压。因此，降低了电动机转动能量并且阻止了超扭矩的发生。
技术实现思路
根据上述提出的技术，通过与螺钉紧固机的紧固需求曲线对应地切换电动机驱动电压来阻止超扭矩的发生。因此，可以使螺钉拧紧扭矩超过设定扭矩的持续时间降低，但是不能以设定扭矩或者在设定扭矩以下控制螺钉拧紧扭矩。也就是说，可以通过实验、模拟等获得螺钉紧固机的紧固需求曲线和上述的最大容量特性线中的每条最大容量特性线，但是每条曲线或者线的特性受到实验条件、进行模拟时的參数设定等的影响。 因此，当通过在JP10193230A中公开的设计技术来构造电动工具的驱动系统时，可以阻止电动工具的输出轴的转动扭矩显著地超过设定扭矩，但是不能阻止超扭矩的发生。根据本专利技术的方面，在电子离合器型电动工具中，在由于对对象物进行紧固而使电动机減速并且使输出轴的转动扭矩增加的情况下，优选的是阻止输出轴的转动扭矩超过设定扭矩。根据本专利技术的第一方面的电动工具包括用于使用者输入用于驱动电动机的驱动命令的操作単元。当该操作单元被操作时，控制单元响应于操作单元的操作量来驱动电动机。控制单元基于由控制參数设定单元设定为控制參数的最优最大转速或者控制量来将电动机的转速控制在等于最优最大转速或者小于最优最大转速。控制參数设定单元将以在设定扭矩下转动电动工具的输出轴所需的转动能量来转动的电动机的转速确定为最优最大转速，并且将该最优最大转速设定为控制參数。另外，控制參数设定单元还可以将以在设定扭矩下以足以防止当中断条件满足时旋转扭矩超过预定的设定扭矩的速度转动输出轴所需的转动能量来转动的电动机的转速确定为最优最大转速，并且将最优最大转速设定为控制參数。因此，根据第一方面的电动工具，可以将电动机的转速限制在最优最大转速或者小于最优最大转速，在该最优最大转速处电动工具的输出轴的转动扭矩不超过设定扭矩。此外，可以在紧固对象物时阻止电动工具的输出轴的转动扭矩(换句话说，拧紧扭矩)超过设定扭矩。下面解释的是最优最大转速，该最优最大转速是通过控制參数设定单元设定控制參数的基础。在电动工具中，当电动机转动时，电动机被认为具有转动能量。因此,当通过安装在电动工具的输出轴上的工具元件来紧固对象物时，转动能量贡献为对象物的拧紧扭矩。当电动机的转速是《并且惯性カ矩是J时，电动机的转动能量表示为(1/2) -J-Co20在这种情况下，在紧固对象物的时候，电动机的转速《与拧紧扭矩(电动工具的输出轴的转动扭矩)之间的关系被描述为如以下公式(3)中所示出的那样。= T/ {(K J)1/2} G (3)其中K为接合系数，G为设置在电动机与电动工具的输出轴之间的变速器的齿轮比。如以下公式(4)中所示出的那样用对象物的拧紧角度0来描述接合系数K。T/G = K 9 G/. K = T/ ( 9 G2) (4)因此，如公式(5)中所示出的那样描述对象物拧紧扭矩T与电动机转速Co之间的关系，并且如公式(6)中所示出的那样描述对象物拧紧扭矩T。Co = T/ {(K J)1/2} G= T/ [ {(T “ 0 G2)) J}1/2] G = T/ {(T/ 9 ) J}1/2to2 = T 0 /J (5)T= (J/ 9 ) O2 (6)通过电动机的特性来确定惯性カ矩J。拧紧角度9是输出轴的适合于紧固处在对象物上的螺钉的转动角度，并且拧紧角度e基于对象物的类型和电动工具的使用条件来确定。因此，当用系数a代替J/0时可以如公式(7)中所示出的那样重新描述上述公式(6)。T = a O2 (7)根据公式(6)和公式(7)明显的是，对象物的的拧紧扭矩T (即，电动工具的输出轴的转动扭矩)由电动机的转速《決定。因此，为了控制拧紧扭矩不超过设定扭矩，优选的是将电动机的转速控制在满足公式(6)或者公式(7)的转速或者小于满足公式(6)或者公式(7)的转速。此外，可以如公式(8)中所示出的那样来描述上述公式中的对象物的拧紧扭矩T。因此，优选的是将电动机的转速控制在满足公式(8)的转速或者小于满足公式(8)的转速。T= w G (K J)1/2 (8)因此，根据本专利技术，获得以在设定扭矩下转动电动工具的输出轴所需的转动能量来转动的电动机的转速作为最优最大转速。最优最大转速或者与最优最大转速对应的控制量被设定作为用于限制电动机的转速的控制參数。可以基于转动扭矩T与转速《之间的上述关系表达式来预先计算最优最大转速(或者与最优最大转速对应的控制量)，并且将该最优最大转速(或者与最优最大转速对应的控制量)存储为控制数据之一。控制參数设定单元可以通过读出控制数据来设定最优最大转速(或者与最优最大转速对应的控制量)。此外，每当操作単元被操作并且控制単元开始对电动机驱动进行控制时，控制參数设定单元可以基于转动扭矩T与转速《之间的上述关系表达式来计算最优最大转速(或者与最优最大转速对应的控制量)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动工具，包括：电动机，其被构成为用于以转动的方式驱动输出轴，工具能够可拆卸地安装在所述输出轴上；操作单元，其被构成为用于被外部地操作以输入用于操作所述电动机的驱动命令；控制参数设定单元，用于将所述电动机的与预定的设定扭矩对应的最优最大转速或者与所述最优最大转速对应的控制量设定为所述电动机的控制参数；以及控制单元，其被构成为用于响应于所述操作单元的操作量来驱动所述电动机，并且基于由所述控制参数设定单元设定的所述控制参数，将所述电动机的转速控制为等于或者小于所述最优最大转速，其中，所述控制参数设定单元将以在所述设定扭矩下转动所述输出轴所需的转动能量来转动的所述电动机的转速确定为所述最优最大转速，并且将所述最优最大转速设定为所述控制参数。

【技术特征摘要】
2011.09.20 JP 2011-2047201.一种电动工具，包括 电动机，其被构成为用于以转动的方式驱动输出轴，工具能够可拆卸地安装在所述输出轴上； 操作单元，其被构成为用于被外部地操作以输入用于操作所述电动机的驱动命令；控制参数设定单元，用于将所述电动机的与预定的设定扭矩对应的最优最大转速或者与所述最优最大转速对应的控制量设定为所述电动机的控制参数；以及 控制单元，其被构成为用于响应于所述操作单元的操作量来驱动所述电动机，并且基于由所述控制参数设定单元设定的所述控制参数，将所述电动机的转速控制为等于或者小于所述最优最大转速， 其中，所述控制参数设定单元将以在所述设定扭矩下转动所述输出轴所需的转动能量来转动的所述电动机的转速确定为所述最优最大转速，并且将所述最优最大转速设定为所述控制参数。2.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制参数设定单元计算所述电动机的转速《以满足以下公式(I): T 彡 a O2 (I) 其中 T是所述输出轴的所述设定扭矩； 是所述电动机的所述转速；以及 a是系数， 并且其中，所述控制参数设定单元将所述转速《确定为所述最优最大转速，并且将所述最优最大转速设定为所述控制参数。3.根据权利要求1所述的电动工具，进一步包括 扭矩设定单元，用于响应于外部操作，从多个可用预定扭矩中选择所述设定扭矩， 其中，所述控制参数设定单元将与通过所述扭矩设定单元能够选择的所述多个可用预定扭矩中的至少一个扭矩对应的最优最大转速或者与所述最优最大转速对应的控制量设定为所述控制参数。4.根据权利要求2或3所述的电动工具，还包括 电动机电流检测单元，用于检测流到所述电动机的电动机电流；以及电流阈值设定单元，用于响应于所述设定扭矩来设定作为所述电动机电流的上限的电流阈值， 其中，在驱动所述电动机时，当由所述电动机电流检测单元检测到的所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：草川卓也，平林德夫，小林宪司，
申请(专利权)人：株式会社牧田，
类型：发明
国别省市：