电动工具的制作方法_2

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[0079]图12是表示涉及第二实施方式的冲击式螺丝改锥的动作的流程图。
[0080]图13是表示第二实施方式中的电机的驱动控制的一例的说明图。(a)是表示施加于电机的电压的时间变化的图,(b)是表示流经电机的电流的时间变化,(C)是表示PffM占空比D的时间变化的图。
[0081]图14是表示电源电压100V时的整流后电压、PffM占空比以及电机电流的关系的图。
[0082]图15是表示电源电压200V时的整流后电压、PffM占空比以及电机电流的关系的图。
[0083]图16是表示电源电压230V时的整流后电压、PffM占空比以及电机电流的关系的图。
[0084]图17是表示涉及第三实施方式的冲击式螺丝改锥中的电源电压实效值以及占空比切换时间的关系的图。
[0085]图18是表示涉及第三实施方式的冲击式螺丝改锥的动作的流程图。
[0086]图19是表不第三实施方式中的电机的驱动控制的一例的说明图。(a)是表不施加于电机的电压的时间变化的图,(b)是表示流经电机的电流的时间变化的图,(C)是表示PffM占空比的时间变化的图。
[0087]图20是表示涉及第四实施方式的冲击式螺丝改锥的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0088]以下,参照【附图说明】本发明的实施方式。在此,将适用于冲击式螺丝改锥的情况作为例子说明本发明。
[0089]图1是涉及实施方式的冲击式螺丝改锥的剖视图。冲击式螺丝改锥I相当于本发明的电动工具,如图1所示,主要由外壳2、电机3、齿轮机构4、锤5、砧座部6、变换器电路部7以及电源线8构成。
[0090]外壳2为树脂制,构成冲击式螺丝改锥I的外围,主要由大致筒状的胴体部2a、从胴体部2a延伸的手柄部2b构成。在胴体部2a内如图1所示,电机3以其轴向与胴体部2a的长度方向一致的方式配置,并且,齿轮机构4、锤5以及砧座部6向电机3的轴向一端侧并列配置。
[0091]在胴体部2a内的前侧位置上配置内置锤5以及砧座部6的金属制的锤壳体18。锤壳体18呈直径随着向前方慢慢变细的大致漏斗形状,在前端部分上形成开口 18a,从开口 18a露出后述的前端工具保持部16的前端部分,在其前端形成开口部16a。另外,在胴体部2a上形成用于通过后述的冷却风扇14向胴体部2a内吸入以及排出外部气体的未图示的吸气口以及排气口。通过该外部气体冷却电机3以及变换器基板7。
[0092]手柄部2b从胴体部2a的前后方向大致中央位置向下侧延伸,与胴体部2a —体构成。在手柄部2b的内部中内置开关机构9,并且,在其延伸方向前端位置上延伸可连接交流电源的电源线8。在手柄部2b中,在自胴体部2a的根部部分且前侧位置上设置作为成为作业者的操作位置的电子开关的触发器开关10。该触发器开关10与开关机构9连接,用于切换向电机3的驱动电力的供给与切断。另外,在手柄部2b与胴体部2a的连接部分且触发器开关10的正上方上设置切换电机3的旋转方向的正反切换开关11。而且,在手柄部2b的下部中收纳控制电路部12以及电源电路部13。
[0093]电机3是无刷电机,如图1所示,主要由具备输出轴3e以及多个永久磁铁3d的转子3a、配置于与该转子3a相对的位置上且具备多个线圈3c的定子3b构成。输出轴3e以轴向与前后方向一致的方式配置于胴体部2a内,在转子3a的前后方向上突出,在其突出的位置通过轴承可旋转地支撑于胴体部2a。在输出轴3e上,在向前侧突出的位置上设置与输出轴3e同轴一体地旋转的冷却风扇14。
[0094]齿轮机构4配置于电机3的前方。齿轮机构4是用具备多个齿轮的行星齿轮机构构成的减速机构,使输出轴3e的旋转减速地传递至锤5。锤5在前端具备一对碰撞部15。另外,锤5被弹簧5a向前方加力,也可克服该作用力移动至后方。
[0095]砧座部6配置于锤5的前方,主要由前端工具保持部16、砧座17构成。砧座17在前端工具保持部16的后方与该前端工具保持部16 —体构成,具备相对于前端工具保持部16的旋转中心配极地配置的一对被碰撞部17a。锤5旋转时,一方的碰撞部15与一方的被碰撞部17a碰撞,并且,另一方的碰撞部15与另一方的被碰撞部17a碰撞,由此,锤5的旋转力传递至砧座17,对砧座17施加打击。另外,碰撞部15与被碰撞部17a碰撞后,锤5克服弹簧5a的作用力边旋转边后退。并且,碰撞部51越过被碰撞部17a时,释放积蓄于弹簧5a中的弹性能量,锤5向前方移动,碰撞部15与被碰撞部17a再次碰撞。并且,在形成于前端工具保持部16的前端的开口部16a上可装卸地保持前端工具。
[0096]在变换器电路部7 上设置 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)与 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)等的开关元件 7a。电源线 8通过与商用交流电源连接,向各部供给电源。
[0097]其次,关于电机3的驱动控制系统的结构,基于图2进行说明。图2是涉及实施方式的冲击式螺丝改锥中的电机的控制方框图。
[0098]在本实施方式中,电机3由三相无刷电机构成。该无刷电机的转子3a包含由多组(本实施方式中为二组)N极以及S极形成的永久磁铁3d而构成,定子3b由星形接线的三相定子线圈(线圈3c) U、V、W构成。另外,霍尔元件21与永久磁铁3d对置配置,基于来自这些霍尔元件21的位置检测信号,控制向定子线圈U、V、W的通电方向以及时间。
[0099]变换器电路部7(图1)包含变换器电路20而构成。在搭载于该变换器电路20的基板上的电子元件上包含三相桥式连接的FET等的六个开关元件7a(Ql?Q6)。桥式连接的六个开关元件Ql?Q6的各选通电路连接于控制信号输出电路22,六个开关元件Ql?Q6的各排出口或各信号源连接于星形连接的定子线圈U、V、W。由此,六个开关元件Ql?Q6基于从控制信号输出电路22输入的开关元件驱动信号(H4、H5、H6等的驱动信号)进行开关动作,将通过整流电路23被全波整流的直流电压作为三相(U相、V相以及W相)电压Vu、Vv、Vw,向定子线圈U、V、W供给电力。
[0100]控制信号输出电路22将驱动六个开关元件Ql?Q6各选通电路的开关元件驱动信号(三相信号)中的驱动三个负电源侧开关元件Q4、Q5、Q6的开关元件驱动信号作为脉冲宽度调制信号(PffM信号)H4、H5、H6供给。并且,配置于控制电路部12上的运算部24通过基于触发器开关10的操作量(行程)的检测信号等使PWM信号的脉冲宽度(占空比)变化,调整向电机3的驱动电力的供给量,控制电机3的起动/停止与旋转速度。另外,控制信号输出电路22将驱动三个正电源侧开关元件Q1、Q2、Q3的开关元件驱动信号作为输出切换信号H1、H2、H3供给。
[0101]在此,PffM信号向变换器电路20的正电源侧开关元件Ql?Q3以及负电源侧开关元件Q4?Q6任意一方供给,通过高速开关开关元件Ql?Q3或开关元件Q4?Q6,控制从整流电路23的直流电压向各定子线圈U、V、W供给的电力。在本实施方式中,通过向负电源侧开关元件Q4?Q6供给PffM信号,控制PWM信号的脉冲宽度,调整向各定子线圈U、V、W供给的电力,能够控制电机3的旋转速度。并且,可以是向正电源侧开关元件Ql?Q3输出PffM信号H4、H5、H6、向开关元件Q4?Q6输出输出切换信号Hl、H2、H3的结构。另外,可以是错开时机地向对应的开关元件Ql?Q6输出PffM信号Hl?H6的结构。
[0102]在控制电路部12 (图1)中设置控制信号输出电路22、旋转件位置检测电路25、电流检测电路26、电压检测电路27、施加电压设定电路28、旋转方向设定电路29以及运算部24。
[0103]旋转件位置检测电路25基于来自霍尔元件21的信号检测转子3a的旋转位置,向运算部24输出。
[0104]电流检测电路26由并联电阻Rs测量向电机3供给的电流值,向运算部24输出。另外,电流检测电路26是本发明的电流检测机构的一例,测量向变换器电路20输入的电流值I,向运算部24输出。
[0105]电压检测电路27测量向电机3施加的电压值,向运算部24输出。另外,电压检测电路27是本发明的输入电压检测机构的一例,测量向变换器电路20输入的电压瞬时值V,向运算部24输出。而且,电压检测电路27是本发明的电源电压检测机构的一例,测量商用交流电源30的电源电压实效值Ve,向运算部24输出。
[0106]施加电压设定电路28基于触发器开关10的操作向运算部24输出控制信号。旋转方向设定电路29检测正反切换开关11的切换,向运算部24输出用于切换电机3的旋转方向的信号。
[0107]运算部24包含用于基于处理程序以及数据输出驱动信号的中央处理装置(CPU) 24a、用于存储处理程序和控制数据、各种临界值等的R0M24b、用于暂时存储数据的RAM24c、计时器24d而构成。控制信号输出电路22以及运算部24相当于本发明的抑制机构,运算部24相当于本发明的变更机构。
[0108]运算部24基于来自施加电压设定电路28的输出,生成PffM信号H4?H6,向控制信号输出电路22输出。另外,运算部24基于来自旋转件位置检测电路25以及旋转方向设定电路29的输出,生成输出切换信号Hl?H3。由此,定子线圈U、V、W的规定线圈相互通电,转子3a向设定的旋转方向旋转。另外,向电机3供给的电压值以及电流值通过上述的电流检测电路26以及电压检测电路27测量,通过将其值向运算部24反馈,以成为设定的驱动电力以及电流值的方式调整。
[0109]另外,在运算部24的R0M24b中存储表示PffM信号的脉冲宽度的占空比、即用于控制PffM占空比的数据。在该控制数据中参照图3以及图4进行说明。图3是表示根据电机样式的电源电压以及PWM占空比的关系的图,图4是表示涉及实施方式的冲击式螺丝改锥中的电源电压实效值以及PWM占空比的关系的图。
[0110]在冲击式螺丝改锥I中,电机3以相对于100V电源环境最适当的方式设计,例如,线圈3c的线径为0.5mm,匝数为每一极50匝(以下记为50/极)。该电机3由于容易流入电流,所以,输入电压的实效值比100V大,例如,在230V以上的电源环境中使用的情况下,
电流骤增。
[0111]一方面,构成变换器电路20的开关元件7a (Ql?Q6)也配合电压实效值100V而设计。因此,在高于此电压的电源环境下使用的情况下,通过电流的骤增,超过开关元件7a的最大额定值的电流流入开关元件7a,存在损坏开关元件7a的可能性。
[0112]因此,在电源电压为230V的电源环境下使用冲击式螺丝改锥I的情况下,变更电机3的样式,例如,如将线圈3c的线径作为0.35mm、匝数
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