冲击工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冲击工具，并且更具体而言，本发明涉及一种采用被用作驱动源的电动机的改进控制方法的冲击工具。
【背景技术】
[0002]手持式冲击工具(特别是，被存储在电池中的电能驱动的无绳型冲击工具)被广泛使用。在通过使用电动机驱动诸如钻头或起子等前端工具旋转来进行必要操作的冲击工具中，例如如日本已公开专利公报N0.2008-278633所公开的那样，使用电池驱动无刷直流电动机。无刷直流电动机是没有电刷(整流用的电刷)的DC(直流)电动机。在无刷直流电动机中，线圈(绕组)用于转子侧，永磁体被用于定子侧，并且由逆变器驱动的电力被顺次供应至预定线圈，以使转子旋转。无刷电动机具有比有刷电动机高的效率，并且可以改善每次使用可充电的二次电池对冲击工具进行充电的操作时间。由于设置有具有用于驱动电动机旋转的开关元件的电路，因此能够容易地通过电子控制来进行电动机的先进旋转控制。
[0003]无刷直流电动机包括:转子，其具有永磁体；定子，其具有诸如三相绕组等多个相的电枢绕组(定子绕组)；位置检测元件，其具有用于通过检测转子的永磁体的磁力来检测转子位置的多个霍尔1C;以及逆变电路，其使用诸如场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)等半导体开关元件切换从电池组等供应的直流电压，以切换对各相的定子绕组的供电，从而驱动转子。多个位置检测元件与多个相的电枢绕组对应，并且基于来自位置检测元件的转子的位置检测结果设定各相的电枢绕组的供电定时。
【发明内容】
[0004]定子或开关元件随着冲击工具的使用而发热。对无刷直流电动机的各元件限定了工作温度条件。因此，重要的是使定子或开关元件在条件范围内工作。在冲击工具中，连续工作或过载会在电动机主体、固定在电动机主体上的驱动电路的半导体开关元件等中出现温度上升，因此可能会对电动机的部件或元件造成热损伤。为了解决这个问题，优选的是，在出现热损伤之前，操作者通过降低电动机的转速或停止电动机来冷却电动机单元，但为了这种冷却，需要停止紧固操作或切割操作，这造成工作效率下降。操作者难以判断电动机单元的温度是否异常上升。
[0005]考虑到上述情况而作出本发明，并且本发明的目的在于提供一种能够在抑制温度上升和进行大扭矩紧固操作的同时高效驱动电动机的冲击工具。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种能够通过在不降低紧固扭矩的情况下调节电动机的驱动电力来提高使用单个充电电池的操作次数的冲击工具。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种能够在使用具有小尺寸且能够产生大功率的电动机时延长电动机寿命的冲击工具。
[0008]下面将对本发明的代表性特征进行描述。
[0009]根据本发明的特征，提供一种冲击工具，包括:电动机；控制装置，其用于使用半导体开关元件控制供应至电动机的驱动电力；以及撞击机构，其使用电动机的旋转力连续或间歇性地驱动前端工具，其中，在拉动手指触发器之后直至松开手指的一次操作中，控制装置通过改变用于驱动半导体开关元件的PWM驱动信号以混合基于高占空比的控制的高占空比撞击和基于低占空比的控制的低占空比撞击来驱动电动机。控制装置可以进行控制，以使高占空比撞击间歇性地出现在低占空比撞击之间。当使用无刷电动机作为电动机时，可以设置向无刷电动机供应驱动电力的逆变电路，并且控制装置可以控制逆变电路。当使用有刷直流电动机作为电动机时，可以在将电池连接至电动机的连接电路之间设置半导体开关元件，并且控制装置可以以PWM控制的方式控制半导体开关元件。
[0010]根据本发明的特征，冲击工具还可以包括用于检测撞击机构的撞击的撞击检测装置，并且控制装置可以基于所检测到的撞击的定时将占空比切换为高占空比或低占空比。撞击检测装置可以通过检测流过电动机或半导体开关元件的电流值来检测是否进行了撞击，或者撞击检测装置可以是加速度传感器。例如，控制装置可以改变PWM驱动信号，以使对于每两次或更多次出现低占空比撞击，高占空比撞击出现一次(或两次或三次)。优选的是，低占空比等于或小于高占空比的90%。更优选的是，低占空比在高占空比的50%至80%的范围内。
[0011]根据权利要求1的构造，在手指拉动触发器之后直至松开手指的一次操作中，控制装置改变用于驱动半导体开关元件的PWM驱动信号，以混合基于高占空比的控制的高占空比撞击和基于低占空比的控制的低占空比撞击。因此，能够确保所需的紧固扭矩并且能够有效地防止高负载连续施加在电动机上。结果，能够采用大功率电动机并且能够实现电动机的省电，从而提高稳定性和冲击工具的寿命。
[0012]根据权利要求2的构造，由于控制装置进行控制，以使高占空比撞击间歇性地出现在低占空比撞击之间，因此能够有效地抑制电动机的温度上升。由于间歇性地进行使用电动机的大功率区域的紧固操作，因此能够增大紧固扭矩。
[0013]根据权利要求3的构造，由于控制装置基于撞击检测装置所检测到的撞击的定时在高占空比与低占空比之间切换占空比，因此能够良好地改变每次撞击的占空比，并由此以高精度实现紧固操作。
[0014]根据权利要求4的构造，由于撞击检测装置通过检测电流值来检测是否进行了撞击，因此能够使用现有的控制电路检测撞击而无需增加新的检测器，并由此能够抑制实施本发明的制造成本的上升。
[0015]根据权利要求5的构造，由于撞击检测装置是加速度传感器，因此能够通过仅增加廉价的冲击传感器来良好地检测撞击定时，并由此能够以高精度实现电动机的旋转控制。
[0016]根据权利要求6的构造，由于控制装置改变PWM驱动信号，以使对于每两次或更多次低占空比撞击，高占空比撞击周期性地出现一次，因此能够以限定的扭矩良好地完成紧固操作，而不造成紧固扭矩的缺少。能够防止出现不寻常的状态，例如在紧固操作期间电动机的功率的突然的不连续变化，由此能够平稳地控制电动机。
[0017]根据权利要求7的构造，由于低占空比等于或小于高占空比的90%，因此能够实现所需的紧固扭矩，并能够实现使功耗降低10%以上。
[0018]根据权利要求8的构造，由于低占空比在高占空比的50 %至80 %的范围内，因此能够实现功耗的大幅下降，并由此能够极大地延长使用电池的操作时间。
[0019]通过阅读以下描述和附图，本发明的上述目的、其它目的和新颖特征将变得更加清楚。
【附图说明】
[0020]图1是示出根据本发明的第一实施例的冲击工具的内部结构的纵剖视图。
[0021]图2是示出逆变电路板4的示意图，其中，图2的⑴是冲击工具1的从后侧观察时的后视图，而图2的(2)是冲击工具1的从侧面观察时的侧视图。
[0022]图3是示出根据本发明的第一实施例的电动机3的驱动控制系统的电路构造的框图。
[0023]图4是示出根据第一实施例的冲击工具中的紧固扭矩、电动机电流和PWM驱动信号的占空比之间的关系的曲线图。
[0024]图5是示出使用根据第一实施例的冲击工具1进行紧固操作时设定电动机控制用的占空比的处理流程的流程图。
[0025]图6是示出使用根据本发明的第二实施例的冲击工具1进行紧固操作时设定电动机控制用的占空比的处理流程的流程图。
【具体实施方式】
[0026]第一实施例
[0027]在下文中，将参考附图对本发明的第一实施例进行描述。在以下描述中，上、下、前、后的方向定义为图1箭头所示的方向。
[0028]图1是示出根据本发明的冲击工具1的内部结构的示意图。冲击工具1使用作为动力源的充电电池9和作为驱动源的电动机3驱动旋转撞击机构21，对作为输出轴的砧30施加旋转力和撞击力，并且将旋转撞击力间歇性地传递至由套管31的附接孔30a保持的诸如起子头等前端工具(未