专利名称：无刷电动机驱动旋转工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用3相直流无刷电动机作为电动旋具等电动旋转工具的驱动用电动机的无刷电动机驱动旋转工具；尤其涉及为了进行根据无刷电动机驱动旋转工具的作业内容、用所希望的推压操作方式或手柄操作方式进行驱动控制的选择性操作，以及，为了进行当上述旋转工具上作用了预先设定的预定值以上的负载扭矩时的上述无刷电动机的停止控制，作为检测扭矩设定离合器机构的离合动作的机构、分别使用作为磁传感器的霍尔元件，通过这样使进行上述无刷电动机的驱动控制的控制机构小型紧凑化，能够将这样的控制单元全部安装配置到旋转工具的握持部壳体内，而且通过完全无触点化来实现长寿命、免维护，能够适当并且高效地进行螺栓等的定扭矩拧紧作业，并且能够容易地提高扭矩的控制精度的无刷电动机驱动旋转工具。
背景技术：
以前，本申请人曾提出过具备自动通电切断装置的螺栓拧紧装置，所述自动通电切断装置能够在电动旋具中流过因外来扭矩引起的过负载电流时、电气地检测到这种情况并停止向电动机通电，同时使电动机的电枢短路给电动机施加电气控制，使该电动机瞬间停止旋转(参照专利文献1)。即，该专利文献1所记载的螺栓拧紧装置为在具有由电动机驱动旋转的驱动轴的电动旋具中设置开关电路，当上述电动机驱动时流过的负载电流变化到预定值以上的过负载电流时，检测到这种情况并停止电动机驱动电流的供给，然后在经过一定的时间后恢复电动机驱动电流的提供；并且在电动机电枢电路中设置切换机构，当上述开关电路进行停止电动机驱动电流的供给的动作时、使上述电动机电枢电路短路，通过这样给电动机施加电气制动，使电动机能够瞬间停止旋转的装置。
并且，以往一般采用DC电动机作为电动旋具的驱动电动机。现在提倡采用无触点化、防止产生噪音、扭矩大体积小、旋转速度高以及寿命长等特性优良，具有免维护等优点的无刷电动机作为DC电动机，并已实用化。
可是，上述无刷电动机——例如3相直流无刷电动机在驱动控制时与现有技术的DC电动机的情况不同，需要产生旋转磁场的驱动电路。作为这样的驱动电路可以由检测磁铁转子的磁极相对于磁铁转子的位置的磁传感器(一般使用霍尔元件)、与上述转子磁极的位置相对应被励磁以施加一定方向的旋转力的驱动线圈(3相线圈)、以及驱动控制这些磁传感器和驱动线圈的专用IC电路(3相全波电桥结构构成的变换电路)构成。
从这种观点出发，作为可以采用上述无刷电动机的电动旋转工具，本申请人提出过能够根据作业内容选择用所希望的推压操作方式或手柄操作方式选择性地进行驱动控制的电动旋转工具的驱动开关方式(参照专利文献2)。
即，该专利文献2所记载的电动旋转工具的驱动开关方式的结构为在(1)设置了电动机、结合在该电动机的输出轴上进行螺栓拧紧等作业的螺丝刀头等旋转工具、驱动上述电动机使旋转工具开始上述作业的驱动开关、检测随着上述作业结束而在旋转工具中产生的负载扭矩的扭矩检测单元、以及当上述负载扭矩达到预先设定的扭矩值时使旋转工具的驱动停止的扭矩设定自动停止机构的电动旋转工具中，将磁铁与磁传感器相组合分别构成(2)使旋转工具与螺栓等作业对象相抵接并推挤使其产生位移来进行接通动作的推压操作方式的驱动开关、和(3)推压设置在电动旋转工具的握把上的开关手柄使其产生位移来进行接通动作的手柄操作方式的驱动开关，(4)将上述磁传感器分别与电动机的通电电路相连接，选择上述任意一种操作方式，利用选中的操作方式的磁传感器的磁感知动作使通电电路接通动作来开始驱动电动机。
因此，如果采用这种结构的电动旋转工具的驱动开关方式的话，当使用无刷电动机作为电动机时，能够将上述驱动开关与电动机的驱动控制电路一起紧凑地容纳配置到电动旋转工具的握把壳体内，利用完全无触点化来实现长寿命和免维护，具有能够使其操作简单化等优点。
并且，本申请人曾提出过能够总是适当并且高效率地进行螺栓等定扭矩拧紧作业，并且能够容易地达到使整个装置小型、紧凑化和提高扭矩的控制精度的电动旋转工具的扭矩控制方式的方案(参照专利文献3)。
即，该专利文献3所记载的电动旋转工具的扭矩控制方式为这样设定的方式在(1)设置内置有电动机的握把，通过减速机构将作为作业轴的从动轴结合到上述电动机的输出轴上，设置具备当上述从动轴上作用了预定值以上的负载扭矩时、切断上述输出轴与从动轴的卡合地进行动作的凸轮卡合部的离合器机构，设置结构为将上述离合器机构的动作点作为扭矩设定值使其能够调节的扭矩设定机构，并且设置有检测上述离合器机构的离合动作、同时进行上述电动机的驱动停止控制的扭矩检测机构的电动旋转工具中，(2)上述扭矩检测机构在上述离合器机构的凸轮卡合部的凸轮卡合完全被解除、离合动作结束的状态下，在进行该检测动作的同时进行上述电动机的驱动停止控制。
因此，如果采用这种结构的电动旋转工具的扭矩控制方式，将上述扭矩检测机构与磁铁和磁传感器相组合，在凸轮卡合完全被解除的状态下进行检测动作，通过采用这样的结构，能够消除现有技术的使用机械开关机构的扭矩检测机构中开关触点产生的电火花或磨损以及给周围电子设备或电子线路等带来危害的问题，并且能够实现构成元件的小型、长寿命化，能够使整个电动工具紧凑。
专利文献1日本特公昭57-43389号公报专利文献2日本特开2002-254346号公报专利文献3日本特开2002-321166号公报但是，在采用上述专利文献2所提出的驱动开关方式的电动旋转工具和采用上述专利文献3所提出的扭矩控制方式的电动旋转工具中，为了完全无触点化来实现长寿命和免维护，使用无刷电动机、而且用磁铁与磁传感器相组合的电子开关作为进行该无刷电动机的驱动控制用的开关机构，通过采用这样的结构，能够获得具有上述专利文献2和专利文献3中公开的全部优点的电动旋转工具。
因此，本发明者进行深入的研究和反复实验的结果，构成了具备下述单元的无刷电动机驱动旋转工具驱动旋转工具旋转的直流无刷电动机，结合在该无刷电动机的输出轴上的减速机构，设置在上述减速机构与旋转工具的轴结合部上的扭矩设定离合器机构，能够作为驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路的驱动开关而选择性地操作的手柄操作机构和推压操作机构，结构为通过上述驱动开关的手柄操作或上述驱动开关的推压操作、驱动上述无刷电动机旋转、通过检测上述离合器机构的离合动作使上述无刷电动机的驱动停止的控制单元；完成了下述结构的无刷电动机驱动旋转工具在作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作机构上分别设置了用于检测手柄操作或推压操作的、作为磁传感器的霍尔元件，并且在上述离合器机构中设置了用于检测离合动作的霍尔元件，用前者的霍尔元件根据驱动开关的操作信号驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路、驱动无刷电动机旋转，用后者的霍尔元件根据离合器机构的动作信号控制上述无刷电动机的驱动控制电路使其停止、使无刷电动机的驱动停止。
即，如果采用上述结构的无刷电动机驱动旋转工具，不仅能够总是适当且高效率地进行螺栓等定扭矩拧紧作业，并且能够容易地达到使整个装置小型、紧凑化和提高扭矩的控制精度，而且能够消除现有技术的使用机械开关机构的驱动开关或扭矩检测机构等中的开关触点产生的电火花或磨损以及给周围电子设备或电子线路等带来危害的问题，能够实现构成部件的小型、长寿命化。
并且，上述无刷电动机驱动旋转工具可以用以下单元构成上述无刷电动机的驱动控制电路与获得驱动无刷电动机的电源电压的商用电源相连的AC/DC变换单元，将上述电源电压变换成无刷电动机的驱动电压的由半导体电桥结构构成的变换电路，适合开/关控制上述变换电路的由电桥结构构成的半导体的驱动电路，检测转子相对于无刷电动机的励磁线圈的位置的位置检测电路，用于将根据上述位置检测电路检测到的位置检测信号切换提供给上述励磁线圈的电流的控制信号输出给上述驱动电路的控制单元。
其中，在例如根据上述离合器机构中设置的霍尔元件检测到的离合器机构的动作信号控制无刷电动机的驱动控制电路使其停止时，切断无刷电动机的驱动电力，并且控制操作无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体使无刷电动机的励磁线圈短路、进行转子的制动，通过这样设定，能够进行无刷电动机的转子的紧急制动，能够进一步提高螺栓拧紧作业中扭矩的控制精度。
并且，在对能够作为驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路的驱动开关而选择性地操作的手柄操作机构和推压操作机构、中止其手柄操作或推压操作的情况下，也与上述一样切断无刷电动机的驱动电力，同时控制操作无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体使无刷电动机的励磁线圈短路、进行转子的制动。通过采用这样的结构，在螺栓的紧固或拧下作业中，当驱动开关中止时，能够防止驱动装置钻头空转，能够容易地达到作业的安全性和提高速度。
作为代表方案，本发明的无刷电动机驱动旋转工具的结构可以具备下述单元驱动旋转工具旋转的直流无刷电动机，结合在该无刷电动机的输出轴上的减速机构，检测上述无刷电动机的负载电流的负载电流检测单元，能够作为驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路的驱动开关而可选择性地操作的手柄操作机构和推压操作机构，结构为通过手柄操作上述驱动开关或推压操作上述驱动开关驱动上述无刷电动机旋转、当上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过预先设定的设定值时、进行上述无刷电动机的驱动停止的控制单元；可以采用下述结构在作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作机构中分别设置用于检测手柄操作或推压操作的、作为磁传感器的霍尔元件，根据上述霍尔元件检测到的驱动开关的操作信号驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路、驱动无刷电动机旋转，当上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过设定值时停止控制上述无刷电动机的驱动控制电路、使无刷电动机驱动停止。
因此，在这种结构的无刷电动机驱动旋转工具中也与上述一样，不仅能够总是适当且高效率地进行螺栓等定扭矩拧紧作业，并且能够容易地达到使整个装置小型、紧凑化和提高扭矩的控制精度，而且能够消除现有技术的使用机械开关机构的驱动开关或扭矩检测机构等中的开关触点产生的电火花或磨损、以及给周围电子设备或电子线路等带来危害的问题，能够实现构成元件的小型、长寿命化。
并且，与上述一样，在由负载电流检测单元检测到的负载电流超过设定值时停止控制无刷电动机的驱动控制电路之际，切断无刷电动机的驱动电力，同时开/关控制操作无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体使无刷电动机的励磁线圈短路、进行转子的制动，能够进行无刷电动机的转子的紧急制动，进一步提高扭矩的控制精度。
发明内容
因此，本发明的目的就是要提供一种不仅能够总是适当且高效率地进行螺栓等的定扭矩拧紧作业，并且能够容易地达到使整个装置小型、紧凑化和提高扭矩的控制精度，而且能够消除现有技术的使用机械开关机构的驱动开关或扭矩检测机构等中的开关触点产生的电火花或磨损、以及给周围电子设备或电子线路等带来危害的问题，能够实现构成部件的小型、长寿命化的无刷电动机驱动旋转工具。
为了达到上述目的，本发明的第1方案的无刷电动机驱动旋转工具具备驱动旋转工具旋转的直流无刷电动机；设置在该无刷电动机的输出轴与旋转工具的轴结合部上的扭矩设定离合器机构；驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路的驱动开关；以及，结构为通过上述驱动开关的操作驱动上述无刷电动机旋转、通过检测上述离合器机构的离合动作进行上述无刷电动机的驱动停止的控制单元；其特征在于设置对作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作机构、检测手柄操作或推压操作的第1霍尔元件；并且设置对上述离合器机构检测离合动作的第2霍尔元件；构成了这样的控制单元，该控制单元根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作信号驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路，来驱动无刷电动机旋转，根据上述第2霍尔元件检测到的离合器机构的动作信号停止控制上述无刷电动机的驱动控制电路，使无刷电动机驱动停止。
本发明的第2方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，还设置了进行上述无刷电动机的正/反转切换操作的正/反转切换操作机构，并且设置了对上述正/反转切换操作机构检测正/反转切换操作的第3霍尔元件；根据上述第3霍尔元件检测到的正/反转切换操作信号，通过上述控制单元使无刷电动机正转或反转。
本发明的第3方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，上述无刷电动机的驱动控制电路由以下构成连接到获得用于驱动无刷电动机的电源电压的商用电源上的AC/DC变换单元；用于将上述电源电压变换成无刷电动机的驱动电压的由半导体电桥结构构成的变换电路；适当开/关控制上述变换电路的由电桥结构构成的半导体的驱动电路；检测转子相对于无刷电动机的励磁线圈的位置的位置检测电路；以及，用于将根据上述位置检测电路检测到的位置检测信号、切换提供给上述励磁线圈的电流用的控制信号输出给上述驱动电路的控制单元。
本发明的第4方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，利用上述控制单元这样进行设定当根据上述第2霍尔元件检测到的离合器机构的动作信号、停止控制无刷电动机的驱动控制电路时，切断无刷电动机的驱动电力，并且控制操作无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
本发明的第5方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，当中止上述作为无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构的手柄操作或推压操作机构的推压操作时，这样设定来进行无刷电动机的停止控制根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作中止信号，控制操作上述无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
本发明的第6方案的无刷电动机驱动旋转工具具备驱动旋转工具旋转的直流无刷电动机；检测该无刷电动机的负载电流的负载电流检测单元；驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路的驱动开关；以及，结构为通过上述驱动开关的操作驱动上述无刷电动机旋转，当由上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过预先设定的设定值时进行上述无刷电动机的驱动停止的控制单元；其特征在于设置有对作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作机构检测手柄操作或推压操作的第1霍尔元件；构成了控制单元，该控制单元根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作信号驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路，驱动无刷电动机旋转，当上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过设定值时停止控制上述无刷电动机的驱动控制电路，使无刷电动机驱动停止。
本发明的第7方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，还设置了进行上述无刷电动机的正/反转切换操作的正/反转切换操作机构，并且设置了对上述正/反转切换操作机构检测正/反转切换操作的第3霍尔元件；根据上述第3霍尔元件检测到的正/反转切换操作信号，通过上述控制单元使无刷电动机正转或反转。
本发明的第8方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，上述无刷电动机的驱动控制电路由以下构成用于获得驱动无刷电动机用的电源电压的AC/DC变换单元；用于将上述电源电压变换成无刷电动机的驱动电压的、与商用电源连接的、由半导体电桥结构构成的变换电路；适当开/关控制上述变换电路的由电桥结构构成的半导体的驱动电路；检测转子相对于无刷电动机的励磁线圈的位置的位置检测电路；以及，用于将根据上述位置检测电路检测到的位置检测信号切换提供给上述励磁线圈的电流的控制信号输出给上述驱动电路的控制单元。
本发明的第9方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，利用上述控制单元这样设定当上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过设定值时，停止控制无刷电动机的驱动控制电路，此时切断无刷电动机的驱动电力，并且控制操作无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
本发明的第10方案的无刷电动机驱动旋转工具的特征在于，当中止作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作推压操作机构的手柄操作或者推压操作时，这样设定无刷电动机的停止控制根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作中止信号，控制操作上述无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
发明的效果如果采用本发明的方案1的无刷电动机驱动旋转工具，使驱动开关和扭矩设定离合器机构的操作或检测动作无触点化，不仅能够总是适当且高效率地进行螺栓等定扭矩拧紧作业，并且能够容易达到使整个装置小型、紧凑化和提高扭矩的控制精度，而且能够消除现有技术的使用机械开关机构的驱动开关或扭矩检测机构等中的开关触点产生的电火花或磨损以及给周围电子设备或电子线路等带来危害，能够实现构成元件的小型、长寿命化。
如果采用本发明的方案6的无刷电动机驱动旋转工具，通过使驱动开关的操作无触点化，并且用负载电流检测单元进行设定扭矩的检测动作，不仅能够总是适当且高效率地进行螺栓等定扭矩拧紧作业，并且能够容易达到使整个装置小型、紧凑化和提高扭矩的控制精度，而且能够消除现有技术的使用机械开关机构的驱动开关或扭矩检测机构等中的开关触点产生的电火花或磨损以及给周围电子设备或电子线路等带来危害的弊端，能够实现构成元件的小型、长寿命化。
如果采用本发明的方案2和7的无刷电动机驱动旋转工具，即使在设置了可以拧上螺栓和拧下螺栓的无刷电动机的正/反转切换操作机构的情况下，通过使上述正/反转切换操作机构的操作无触点化，能够期待与上述相同的优良效果。
如果采用本发明的方案3和8的无刷电动机驱动旋转工具，能够使无刷电动机的驱动控制电路的结构紧凑，能够与各自的霍尔元件一起成为一个整体容易地组装到无刷电动机驱动旋转工具的握把部壳体的内部而一体化，能够低成本地制造整个无刷电动机驱动旋转工具。
如果采用本发明的方案4和9的无刷电动机驱动旋转工具，这种结构的无刷电动机的驱动控制电路中，通过使无刷电动机的励磁线圈短路进行转子的紧急制动来进行拧紧螺栓操作时用预定的螺栓拧紧扭矩拧紧螺栓结束后的无刷电动机的停止控制，由此能够容易地提高扭矩的控制精度。
如果采用本发明的方案5和10的无刷电动机驱动旋转工具，即使在中止手柄操作或推压操作作为无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作机构的情况下，通过与上述无刷电动机的停止控制一样通过使无刷电动机的励磁线圈短路进行转子的紧急制动，来保持上述手柄操作或推压操作的中止状态，并且不仅在拧上螺栓的情况下，就是在拧下螺栓的情况下也能够达到适当并且顺畅的无刷电动机驱动旋转工具的控制操作。
图1是表示作为本发明的无刷电动机驱动旋转工具的一个实施例的无刷电动机驱动螺丝刀的大致结构和控制系统的说明图。
图2是本发明的无刷电动机驱动旋转工具中的无刷电动机的控制单元的实施例的控制系统图。
图3是本发明的无刷电动机驱动旋转工具中的无刷电动机的控制动作过程的流程图。
图4是表示作为本发明的无刷电动机驱动旋转工具的其他实施例的电动旋具的大致结构和控制系统的说明图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的无刷电动机驱动旋转工具的实施例。
实施例1图1为表示作为本发明的无刷电动机驱动旋转工具的一个实施例的使用螺丝刀头作为旋转工具的无刷电动机驱动螺丝刀的大致结构和控制系统的说明图。即，图1中参照符号10表示内部安装有无刷电动机12的无刷电动机驱动螺丝刀，该无刷电动机驱动螺丝刀10设置有通过适当的减速机构将结合保持螺丝刀头14的从动轴结合到上述无刷电动机12的输出轴上，具备当上述从动轴上作用了预先设定的预定值以上的负载扭矩时、切断上述输出轴与从动轴的卡合地动作的凸轮卡合部的扭矩设定离合器机构16。并且，在上述无刷电动机12的输出轴与从动轴的结合部上，设置有通过沿轴线方向推压操作上述螺丝刀头14产生位移、起驱动开关的作用的推压操作机构18。而且，在内置有上述无刷电动机12的无刷电动机驱动螺丝刀的握把壳体的外侧面上，不仅设置有起驱动开关作用的手柄操作机构20，而且设置有进行上述无刷电动机12的正/反转切换操作的正/反转切换操作机构22。
并且，在本实施例的无刷电动机驱动螺丝刀10中，如图1所示在作为上述无刷电动机12的驱动开关设置的手柄操作机构20和推压操作机构18上分别设置与适合检测用的磁铁相组合的第1霍尔元件31a、31b作为磁传感器。并且，在上述扭矩设定离合器机构16上设置与适合检测用的磁铁相组合的第2霍尔元件32作为磁传感器。而且，在上述正/反转切换操作机构22上设置与适合检测用的磁铁相组合的第3霍尔元件33作为磁传感器。
此时，上述第1霍尔元件31a、31b可以像例如日本特开2002-254346号公报(上述专利文献2)所公开的驱动开关(32、30)上设置的磁传感器(33b、31b)一样，设置在作为驱动开关的手柄操作机构20和推压操作机构18上。并且，上述第2霍尔元件32也可以像例如日本特开2002-321166号公报(上述专利文献3)所公开的扭矩检测机构(42)上设置的磁传感器(44)一样，设置在扭矩设定离合器机构16上。
另一方面，在上述无刷电动机12上连接配置有驱动控制电路40。然而，该无刷电动机12的驱动控制电路40如图2所示，由以下构成连接在用于获得驱动无刷电动机12用的电源电压的商用电源P上的AC/DC变换单元42；将上述电源电压变换成无刷电动机12的驱动电压的由半导体3相全波电桥结构构成的变换电路44；适当开/关控制上述变换电路44的由电桥结构构成的半导体的驱动电路46；检测转子相对于无刷电动机12的励磁线圈12a、12b、12c的位置的位置检测电路48；以及，用于将根据上述位置检测电路48检测到的位置检测信号切换提供给上述励磁线圈12a、12b、12c的电流用的控制信号输出给上述驱动电路46的控制单元50。
在这种结构的本实施例的无刷电动机驱动螺丝刀10中，通过操作作为驱动开关的手柄操作机构20或推压操作机构18，输出由第1霍尔元件31a或31b检测到的驱动开关的操作状态的手柄操作信号S31a或推压操作信号S31b，输入给控制单元50。因此，上述控制单元50根据这样输入的驱动开关的操作信号S31a或S31b将驱动控制信号S46a输出给无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46，通过变换电路44驱动控制无刷电动机12。另外，在这种情况下，输出由无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的位置检测电路48检测到的转子相对于无刷电动机12的励磁线圈12a、12b、12c的位置的位置检测信号S48，输入控制单元50中，同时上述控制单元50通过驱动电路46和变换电路44获得用于切换提供给无刷电动机12的励磁线圈12a、12b、12c的电流的控制信号作为上述驱动控制信号S46a(参照图1和图2)。通过这样，无刷电动机驱动螺丝刀10能够进行所需要的拧紧螺栓的作业。
接着，由无刷电动机驱动螺丝刀10进行螺栓拧紧作业，当到达所需要的拧紧螺栓的扭矩值、扭矩设定离合器机构16进行离合动作时，输出由第2霍尔元件32检测到的该动作状态的离合器动作信号S32，输入给控制单元50。然后，上述控制单元50根据输入的该离合器机构16的动作信号S32将停止控制信号S46b输出给无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46，通过变换电路44停止控制无刷电动机12(参照图1和图2)。通过这样，无刷电动机驱动螺丝刀10能够完成所需要的螺栓拧紧作业。
另外，在本实施例中，在例如拧下螺栓的情况下，需要反向驱动无刷电动机12旋转。在这种情况下可以采用这样的结构通过操作正/反转切换操作机构22、输出由第3霍尔元件33检测到的正向旋转或反向旋转的状态的正/反转切换操作信号S33，输入到控制单元50中。接着，上述控制单元50根据上述正/反转切换操作信号S33将驱动控制信号S46a输出给无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46，通过变换电路44驱动控制无刷电动机12使其正转或反转(参照图1和图2)。
并且，在本实施例中，在停止控制无刷电动机12的情况下，可以这样设定上述控制单元50根据输入的离合器机构16的动作信号S32将停止控制信号S46b输出无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46中，此时切断无刷电动机12的驱动电力，同时控制操作无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的变换电路44的由电桥结构构成的半导体使无刷电动机12的励磁线圈12a、12b、12c短路，进行转子的紧急制动。
下面参照图3所示的流程图说明伴随上述结构的本实施例的无刷电动机驱动螺丝刀10进行螺栓拧紧作业时进行的无刷电动机12的驱动控制和停止控制时的控制过程。
随着螺栓拧紧作业的开始，首先操作正/反转切换操作机构22决定是驱动控制无刷电动机12使其正旋转还是反旋转(步-1)。该正/反转切换操作机构22的操作状态由第3霍尔元件33检测，输出获得的正/反转切换操作信号S33，输入控制单元50中。然后上述控制单元50设定输出给无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46的驱动控制信号S46a，使无刷电动机12正转地进行驱动控制或者使其反转地进行驱动控制。
接着，操作作为驱动开关的手柄操作机构20或推压操作机构18(步骤-2)。此时，由第1霍尔元件31a或31b输出手柄操作驱动开关的操作信号S31a或推压操作驱动开关的操作信号S3 1b，输入到控制单元50中。然后，上述控制单元50将驱动控制信号S46a输出给无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46，通过变换电路44驱动控制无刷电动机12(步骤-3)。如此这般，无刷电动机驱动螺丝刀10进行所需要的螺栓拧紧作业。
当达到上述无刷电动机驱动螺丝刀10进行的所需要的螺栓拧紧作业时，扭矩设定离合器机构16进行离合动作(步骤-4)。此时，由第2霍尔元件32输出离合器动作信号S32，输入到控制单元50中。然后，上述控制单元50将停止控制信号S46b输出给无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46中，通过变换电路44控制无刷电动机12使其停止(步骤-5)。这样一来，能够完成无刷电动机驱动螺丝刀10进行的所需要的螺栓拧紧作业。另外，在继续进行螺栓拧紧作业的情况下，反复进行上述步骤-2～步骤-5地设定。
另外，在进行上述无刷电动机12的停止控制时(步骤-5)，可以像以上叙述的一样这么设定切断无刷电动机12的驱动电力，同时控制操作无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的变换电路44的由电桥结构构成的半导体将无刷电动机12的励磁线圈12a、12b、12c短路，进行转子的紧急制动。
并且，在本实施例中，当在操作上述作为驱动开关的手柄操作机构20或推压操作机构18(步骤-2)的过程中，中止手柄操作或推压操作(步骤-6)时，与上述步骤-5一样进行无刷电动机12的停止控制(步骤-7)。即，此时这样进行设定切断无刷电动机12的驱动电力，同时控制操作无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的变换电路44的由电桥结构构成的半导体将无刷电动机12的励磁线圈12a、12b、12c短路，进行转子的紧急制动。
实施例2图4为表示本发明的无刷电动机驱动旋转工具的其他实施例的无刷电动机驱动螺丝刀的大致结构和控制系统的说明图。另外，在为了便于说明，对于与上述图1所示的实施例1相同的结构部分，添加相同的参照符号，详细的说明省略。即，本实施例的无刷电动机驱动螺丝刀10′为省略了上述实施例中的扭矩设定离合器机构16、在无刷电动机12的驱动控制电路40中设置了负载电流检测单元(图中未表示)的装置。其他的结构基本上与上述实施例1的无刷电动机驱动螺丝刀10相同。
但是，在本实施例中，驱动控制无刷电动机12时驱动开关的操作与上述实施例完全相同(参照图3的步骤-1～步骤-3)。于是，当用无刷电动机驱动螺丝刀10′进行螺栓拧紧作业、达到所需要的螺栓拧紧扭矩值时，在本实施例中由将负载电流检测单元(图中未表示)检测到的负载电流检测信号S52输入控制单元50中取代上述扭矩设定离合器机构16进行的离合动作(参照图3的步骤-4)。因此这样进行设定上述控制单元50将输入的负载电流检测信号S52与预先设定的设定值进行比较，当超过设定值时，将停止控制信号S46b输出给无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的驱动电路46，通过变换电路44控制无刷电动机12使其停止(参照图3的步骤-5)。通过这样，无刷电动机驱动螺丝刀10′能够完成所需要的螺栓拧紧作业。
并且，本实施例可以与上述实施例一样作如下设定当进行无刷电动机12的停止控制时(参照图3的步骤-5)，切断无刷电动机12的驱动电力，同时控制操作无刷电动机12的驱动控制电路40中设置的变换电路44的由电桥结构构成的半导体将无刷电动机12的励磁线圈12a、12b、12c短路，进行转子的紧急制动。
并且，本实施例也可以与上述实施例一样作如下设定当在操作上述作为驱动开关的手柄操作机构20或推压操作机构18(参照图3的步骤-2)的过程中，中止手柄操作或推压操作(参照图3的步骤-6)时，与上述步骤-5一样进行无刷电动机12的停止控制(参照图3的步骤-7)。
以上分别说明了本发明的优选实施例，但本发明并不局限于上述实施例的无刷电动机驱动螺丝刀，可以应用于能够由无刷电动机分别驱动控制的各种旋转工具，此外，在不超出本发明的精神的范围内能够进行多种设计变更。
权利要求
1.一种无刷电动机驱动旋转工具，具备驱动旋转工具旋转的直流无刷电动机；设置在该无刷电动机的输出轴与旋转工具的轴结合部上的扭矩设定离合器机构；驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路的驱动开关；以及，结构为通过上述驱动开关的操作驱动上述无刷电动机旋转、通过检测上述离合器机构的离合动作进行上述无刷电动机的驱动停止的控制单元；其特征在于设置对作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作机构、检测手柄操作或推压操作的第1霍尔元件；并且设置对上述离合器机构检测离合动作的第2霍尔元件；构成了这样的控制单元，该控制单元根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作信号驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路，来驱动无刷电动机旋转，根据上述第2霍尔元件检测到的离合器机构的动作信号停止控制上述无刷电动机的驱动控制电路，使无刷电动机驱动停止。
2.如权利要求1所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，还设置了进行上述无刷电动机的正/反转切换操作的正/反转切换操作机构，并且设置了对上述正/反转切换操作机构检测正/反转切换操作的第3霍尔元件；根据上述第3霍尔元件检测到的正/反转切换操作信号，通过上述控制单元使无刷电动机正转或反转。
3.如权利要求1或2所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，上述无刷电动机的驱动控制电路由以下构成连接到获得用于驱动无刷电动机的电源电压的商用电源上的AC/DC变换单元；用于将上述电源电压变换成无刷电动机的驱动电压的由半导体电桥结构构成的变换电路；适当开/关控制上述变换电路的由电桥结构构成的半导体的驱动电路；检测转子相对于无刷电动机的励磁线圈的位置的位置检测电路；以及，用于将根据上述位置检测电路检测到的位置检测信号、切换提供给上述励磁线圈的电流用的控制信号输出给上述驱动电路的控制单元。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，利用上述控制单元这样进行设定当根据上述第2霍尔元件检测到的离合器机构的动作信号、停止控制无刷电动机的驱动控制电路时，切断无刷电动机的驱动电力，并且控制操作无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，当中止上述作为无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构的手柄操作或推压操作机构的推压操作时，这样设定来进行无刷电动机的停止控制根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作中止信号，控制操作上述无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
6.一种无刷电动机驱动旋转工具，具备驱动旋转工具旋转的直流无刷电动机；检测该无刷电动机的负载电流的负载电流检测单元；驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路的驱动开关；以及，结构为通过上述驱动开关的操作驱动上述无刷电动机旋转，当由上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过预先设定的设定值时进行上述无刷电动机的驱动停止的控制单元；其特征在于设置有对作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作机构检测手柄操作或推压操作的第1霍尔元件；构成了控制单元，该控制单元根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作信号驱动控制上述无刷电动机的驱动控制电路，驱动无刷电动机旋转，当上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过设定值时停止控制上述无刷电动机的驱动控制电路，使无刷电动机驱动停止。
7.如权利要求6所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，还设置了进行上述无刷电动机的正/反转切换操作的正/反转切换操作机构，并且设置了对上述正/反转切换操作机构检测正/反转切换操作的第3霍尔元件；根据上述第3霍尔元件检测到的正/反转切换操作信号，通过上述控制单元使无刷电动机正转或反转。
8.如权利要求6或7所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，上述无刷电动机的驱动控制电路由以下构成用于获得驱动无刷电动机用的电源电压的AC/DC变换单元；用于将上述电源电压变换成无刷电动机的驱动电压的、与商用电源连接的、由半导体电桥结构构成的变换电路；适当开/关控制上述变换电路的由电桥结构构成的半导体的驱动电路；检测转子相对于无刷电动机的励磁线圈的位置的位置检测电路；以及，用于将根据上述位置检测电路检测到的位置检测信号切换提供给上述励磁线圈的电流的控制信号输出给上述驱动电路的控制单元。
9.如权利要求6～8中的任一项所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，利用上述控制单元这样设定当上述负载电流检测单元检测到的负载电流超过设定值时，停止控制无刷电动机的驱动控制电路，此时切断无刷电动机的驱动电力，并且控制操作无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
10.如权利要求6～9中的任一项所述的无刷电动机驱动旋转工具，其特征在于，当中止作为上述无刷电动机的驱动开关的手柄操作机构或推压操作推压操作机构的手柄操作或者推压操作时，这样设定无刷电动机的停止控制根据上述第1霍尔元件检测到的驱动开关的操作中止信号，控制操作上述无刷电动机的驱动控制电路中设置的变换电路的由电桥结构构成的半导体，使无刷电动机的励磁线圈短路，进行转子的制动。
全文摘要
本发明提供一种不仅能够总是适当且高效率地进行螺栓等定扭矩拧紧作业，并且能够容易地达到使整个装置小型、紧凑化和提高扭矩的控制精度，而且能够消除现有技术的开关触点产生的电火花或磨损以及给周围电子设备或电子线路等带来危害的问题，能够实现构成元件的小型、长寿命化的无刷电动机驱动旋转工具。其中，设置检测作为驱动开关的手柄操作机构(20)或推压操作机构(18)的各种操作的第1霍尔元件(31a、31b)；并且设置检测离合动作的第2霍尔元件(32)；根据上述第1霍尔元件(31a、31b)输出的操作信号驱动直流无刷电动机(12)旋转，根据上述第2霍尔元件(32)的动作信号停止驱动直流无刷电动机(12)地构成控制单元(50)。
文档编号B25B21/00GK1988984SQ20058002489
公开日2007年6月27日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年7月23日
发明者户津胜行 申请人:户津胜行