CN101678543B - 打击工具 - Google Patents

Abstract

一种打击工具，在其工具主体(1)内包括：活塞(2)，其通过使用马达(7)作为其驱动力而往复运动；打击构件(3)，其与活塞(2)的往复运动联动地执行其打击操作；以及中间构件(4)，其将打击构件(3)的打击力传递到安装在工具主体(1)的顶端上的顶端工具(5)。该工具主体(1)进一步包括测量打击构件(3)的打击状态的测量装置(13)以及控制马达(7)的回转数的控制装置(14)。控制装置(14)根据测量装置(13)的测量结果来判定打击构件(3)变得不能够跟随活塞(2)的往复运动的极限打击次数，从而控制马达(7)的回转数。

Description

打击工具

技术领域

本发明涉及一种打击工具，该打击工具将打击构件的打击力传递到安装在打击工具的主体的顶端上的诸如钻头或尖钻头这样的顶端工具，从而凿穿或破坏混凝土或石头，该打击构件能够与当通过马达驱动时往复运动的活塞联动地执行其打击运动。具体地，本发明涉及一种电锤、锤钻等。

背景技术

一般地，锤钻构造为使得活塞通过马达驱动以在顶端工具的轴上前后往复运动，从而改变形成在活塞与打击构件之间的气室的气压；因而，气压的变化(空气弹簧)用于使打击构件能够产生其打击运动。并且，锤钻通过中间构件将打击构件的打击力传递到顶端工具并且还通过诸如齿轮的减速机构将马达的旋转传递到顶端工具，从而在混凝土等中钻孔。(例如，JP-A-61-164785)。

这里，在作为锤钻的主要操作之一的用以在天花板的表面中钻孔的操作中，为了能够提高钻孔操作的效率，工具的主体的操作必须容易并且操作所需的时间必须短。这要求锤钻尺寸小重量轻并且能够以高速钻孔。

一般地，要开发能实现高速钻孔的工具，可增加工具的每次驱动的驱动能或者可增加马达的回转数从而增加打击的次数。然而，当增加每次驱动的驱动能时，必须增加打击构件的质量并且还必须增加用于驱动打击构件的驱动机构部的尺寸。因此，工具的主体的尺寸增加，从而削弱了操作的效率。鉴于此，优选地，可选择一种增加马达的回转数因而增加打击次数从而增加钻孔速度的方法。

然而，当通过增加打击次数来增加钻孔速度时，在特定的打击次数处，打击构件变得不能跟随活塞并因而打击构件的打击力相应变得较弱，由此钻孔速度降低。如上所述，与马达的旋转联动，活塞能够往复运动并因而改变气室的气压，由此打击构件能够产生其打击运动。也就是说，当活塞的往复运动太快时，打击构件不能跟随气压的变化，由此打击构件的打击运动被干扰，因而打击构件的打击力弱化。将打击构件相对于活塞的速度平衡开始失去时的打击次数称为极限打击次数。在作为边界的极限打击次数的情况下，钻孔速度突然且剧烈地降低，从而产生所谓的不佳打击。

因而，马达的回转数可以这样的方式降低，即能防止打击次数达到极限打击次数。鉴于此，市场上出售一种打击工具，在该打击工具中，在考虑到马达间的马达特征变化的情况下，将马达的回转数设低，以便能防止打击工具的打击次数达到极限打击次数。

然而，当将马达的回转数设低，从而能防止打击工具的打击次数达到极限打击次数时，仅考虑到马达特性的变化是不够的。也就是说，取决于要进行钻孔的混凝土的强度以及顶端工具的质量和形状，碰撞部件的恢复系数不同。此恢复系数与打击构件的打击运动显著相关；即，极限打击次数由于恢复系数而不同。因此，当也考虑到这些变化时，必须在设计时将打击工具的打击次数设定为大大低于极限打击次数。

此外，对于充电型打击工具，在运行期间，工具的马达的电池电压降低因而马达的回转数降低，由此工具的打击次数从极限打击次数大大降低，因而打击构件的打击效率也降低。

发明内容

根据本发明的一个或多个实施例，提供一种打击工具，该打击工具自身能在运行中把握极限打击次数并且能控制马达使得马达的旋转总能提供在工具的极限打击次数附近的回转数，从而能够提高其打击操作的效率并且还能实现工具的尺寸和重量的减少。

根据本发明的第一方面，一种打击工具包括：工具主体；马达；活塞，其通过使用该马达作为驱动力而往复运动；以及打击构件，其与该活塞的往复运动联动地执行其打击操作。该工具主体包括测量工具的驱动状态的测量装置以及控制马达的回转数的控制装置。在此打击工具中，控制装置根据测量装置的测量结果来控制马达的回转数。

根据本发明的第二方面，在该打击工具中，测量装置测量马达的驱动电流值，而控制装置监控该驱动电流值的变化，并且当该驱动电流值降低时，控制装置减小马达的回转数。

根据本发明的第三方面，在该打击工具中，控制装置每单位时间对驱动电流值进行取样并根据紧前取样的驱动电流值和当前取样的驱动电流值来监控驱动电流值的变化。

此外，根据本发明的第四方面，该打击工具进一步包括中间构件，该中间构件将打击构件的打击力传递到安装在工具主体的顶端上的顶端工具。工具主体包括测量打击构件的打击状态的测量装置。控制装置根据该测量装置的测量结果来判定打击构件变得不能够跟随活塞的往复运动的极限打击次数，从而控制马达的回转数。

根据本发明的第五方面，该测量装置测量马达的驱动电流的值。同时，控制装置监控该驱动电流值的变化，并且当驱动电流值降低时，控制装置判定马达的回转数超过极限打击次数。

根据本发明的第六方面，该控制装置每单位时间对驱动电流值进行取样并根据紧前取样的驱动电流值和当前取样的驱动电流值来监控驱动电流值的变化。

根据本发明的第七方面，控制装置增加马达的回转数，直到马达的回转数超过极限打击次数，从而搜索极限打击次数。并且，当马达的回转数超过极限打击次数时，控制装置减小马达的回转数并保持马达的回转数刚好小于极限打击次数；并且，当马达的回转数在马达的旋转期间再次超过极限打击次数时，控制装置重新修正马达的回转数，从而以如下方式搜索极限打击次数，即使得打击的次数总能保持在极限打击次数附近。

根据本发明的第八方面，能提供一种打击工具，该打击工具包括：工具主体；马达；活塞，其通过使用该马达作为其驱动力而往复运动；打击构件，其与该活塞的往复运动联动地执行其打击操作；中间构件，其将打击构件的打击力传递到安装在工具主体的顶端上的顶端工具；以及回转数调节装置，其设定马达的回转数。在该打击工具中，回转数调节装置被手动操作。

根据本发明的第一方面，能提供一种高性能的打击工具，通过以如下方式控制马达的回转数，即使得打击次数总能保持在极限打击次数附近，该打击工具不仅能将打击次数增加到极限数，从而能够提高打击操作的效率，而且能够减小工具的尺寸和重量并且能够提供出色的打击性能。

根据本发明的第八方面，由于根据驱动电流的值的变化能监控极限打击次数，所以能以如下方式控制马达的回转数，即使得打击次数总能保持在极限打击次数附近。

根据本发明的第三方面，由于提供设定马达回转数的回转数调节装置，并且还由于此回转数调节装置被手动操作，所以能够提供一种成本低并能提供高效率的打击工具。

根据下文本发明实施例的描述和附带的权利要求，本发明的其余特征和效果是明显的。

附图说明

图1是根据本发明的电动工具的内部结构的主要部分的纵向剖视图。

图2是用以说明分别对应于马达旋转的钻孔速度与驱动电流之间的关系的图示。

图3是电动工具的框图。

图4是用以说明电动工具的操作的流程图。

具体实施方式

图1是锤钻的主要部分的纵向剖视图。在图1中，附图标记1指示打击工具的工具主体。该工具主体1中包括：圆柱形底部的活塞2，其能够往复运动；打击构件3，其可滑动地布置在活塞2内；中间构件4，打击构件3的打击力传递到该中间构件4，该打击构件3能够与形成在活塞2与打击构件3之间的气室S的气压由于活塞2的前后往复运动的变化联动地执行其打击运动；以及顶端工具5，该打击力通过中间构件4传递到该顶端工具5。活塞2、中间构件4和顶端工具5可滑动地容纳在气缸6中。

马达7容纳在工具主体1的后部中，而马达7的输出轴7a与中间轴8以啮合方式接合。运动转换构件9可旋转地安装在中间轴8的外表面上，该运动转换构件9构造为使得它能在中间轴8旋转时旋转。活塞2的后端通过摆动轴10连接到安装在中间轴8的外表面上的运动转换构件9。因而，当运动转换构件9旋转时，其旋转转换成摆动轴10的前后摆动运动。

也就是说，当马达7旋转时，其旋转力从输出轴7a传递到中间轴8。中间轴8的旋转力传递到运动转换构件9。当运动转换构件9旋转时，摆动轴10沿前后方向摆动，并且摆动轴10的前后摆动运动进一步转换成活塞2的往复运动。由于当活塞2往复运动时，存在于内部打击构件3后面的气室S的气压改变，所以还允许打击构件3与气压的这种变化联动地执行其打击运动，从而将其打击力施加到中间构件4。此外，该打击力进一步通过中间构件4传递到布置在活塞2的前部中的顶端工具5，由此顶端工具5能凿穿或破坏其所压住的目标构件，诸如混凝土或石头。

这里，尽管省去了锤钻的内部机构的细节，但是在锤钻中，能够在旋转/打击模式与打击模式之间进行选择，在旋转/打击模式中，顶端工具5在旋转的同时打击，而在打击模式中，顶端工具5不旋转而是仅执行其打击操作。

接下来，用于向马达7供电的动力电池12布置在把手11前面。也就是说，工具主体1的内部不仅必须能包括如上所述活塞2、中间构件4和顶端工具5沿前后方向连续布置的空间，而且在活塞2的后面，还必须包括活塞2能沿前后方向往复运动的空间。因此，由于其结构，工具主体1沿前后方向不可避免地长。此结构在工具主体1的下部中产生额外的空间。鉴于此，使用额外空间来布置动力电池12。此外，由于工具主体1的整个高度由分别存在于工具主体1的后部中的马达7、把手11等决定，所以在工具主体1与动力电池12之间产生了死空间。因此，马达7的控制基板(控制装置14，将在下文对其进行讨论)可布置在此死空间中。由此，能使工具的整体紧凑。

接下来，由于在马达7的旋转速度增加从而增加钻孔速度的阶段，上述锤钻有效地执行其高速钻孔操作，所以气室S内的空气弹簧失去平衡，由此钻孔速度突然降低。与此相应地，使用将在下文讨论的测量装置13来测量在此钻孔速度降低的情况下锤钻的极限打击次数；并且，控制装置14用于控制马达7，从而能够使得马达7的回转数恒定在刚好小于该极限打击次数。

也就是说，如图2中所示，当应用到马达7(无电刷马达)的电压(曲线c)增加时，钻孔速度(曲线a)几乎与马达7的回转数成比例地增加，但是在极限打击次数作为其峰值速度的情况下，钻孔速度突然降低。已知的是钻孔速度的变化对应于在无电刷马达7中流动的电流的变化(曲线b)，并且当电流变化超过其拐点P时，钻孔速度也突然降低。鉴于此，在本锤钻中，使用测量装置来监控此电流变化以检测电流值从其上升状态改变到其下降状态，从而能够确定马达的回转数超过极限打击次数。

图3是锤钻的框图。在图3中，附图标记13指示测量装置，14指示控制装置，25指示触发开关，16指示动力电池的电池组，17指示主开关，18指示用于将从电池组16供应的电压转换成能由控制装置14运行的电压的DC-DC转换器，而19指示用于驱动马达7的逆变电路。

测量装置13用于测量马达7的驱动电流的值。此外，此测量装置13可由电阻元件构成，而从此电阻元件的端电压可获得在电路中流动的驱动电流。此外，作为测量装置13，可使用霍尔元件式电流传感器等，其测量由于电路中流动的电流而产生的磁通量，从而得到驱动电流。通过测量装置13获得的测量结果输入到控制装置14。

控制装置14由微处理器组成并且根据驻存在安装于控制装置14内部的存储器中的控制程序来监控马达7的驱动电流。此外，控制装置14控制用于驱动开关元件(例如，功率晶体管)的驱动信号，用于控制要应用于马达7的定子线圈的电压，从而控制马达7的旋转速度、运行和停止。

马达7是无电刷马达，其尺寸小，但能提供高性能，具体地，能自由地控制马达7的回转数。无电刷马达7使用霍尔传感器H1到H3来检测转子的旋转位置。根据霍尔传感器H1到H3的检测结果，控制装置14将驱动信号输出到逆变电路19并向U相、V相和W相定子绕组C施加驱动电流，从而产生磁场；并因而，控制装置14允许由此产生的磁场和设置在转子上的永久磁铁彼此重复地吸引和排斥，从而使转子旋转。无电刷马达是传统已知类型的马达。

根据来自计时电路20的计时信号，控制装置14每经过单位时间(例如，大约1秒)对在马达7中流动的驱动电流的值进行取样，因而根据紧前取样的驱动电流值和当前取样的驱动电流值来监控驱动电流值的变化。

随着马达7的回转数增加，活塞2的往复运动的速度与马达7的旋转成比例地增加。由于打击构件3的打击次数增加，所以钻孔操作以高速进行。并且，打击构件3很快变得不能跟随活塞2的运动。如由图2中的特征曲线所示，当钻孔速度(曲线a)超过极限打击次数时，钻孔速度突然下降。此时，打击构件3的打击操作不佳，因而其打击输出降低，由此施加到马达的负载降低。由此，驱动电流值(曲线b)也同样降低。控制装置14监控每单位时间测量的驱动电流值的变化，并且当驱动电流值低于紧前测量的电流值时，控制装置14判定马达的回转数超过了曲线b的拐点P，即极限打击次数。

此外，根据用于把握锤钻的极限打击次数的方法，当马达7的驱动电流值低于紧前测量的驱动电流值时，判定马达7的回转数超过了极限打击次数。在此情形中，马达7的回转数可逐渐减小到刚好小于极限打击次数的数量，并且此数量可保持恒定，由此能以能提供最高效率的打击次数来驱动该打击构件3。

这里，在图3中，附图标记21指示回转数调节装置，该回转数调节装置21用于在不使用测量装置13的情况下手动地调节马达7的旋转。此回转数调节装置21可包括打击数减少按钮22、模式切换按钮23和用于在上面显示按钮状态的显示装置24；并且，装置21可设置在工具主体1的侧面等上。

接下来，下文将参照图4中所示的流程图来对上述电动工具的操作给出描述。

当触发开关25开启时(步骤ST1)，马达7旋转，由此打击构件3的打击操作开始(步骤ST2)。随着马达7的回转数增加，检测打击操作是否正常，即打击的次数是否小于马达7的回转数(电流值是否大于紧前测量的电流值)(步骤ST3)。当判定打击操作正常时(电流值大于紧前测量的电流值)，进程前进到步骤ST4，这里马达7的回转数增加。在步骤ST5中，再次检测打击操作是否正常，并且当发现正常的打击时，进程返回到步骤ST4，这里打击的次数进一步增加并且步骤ST4和ST5中的过程重复执行直到打击操作变得不正常。

在步骤ST5中，当打击操作变得不正常时(当前电流值变得小于紧前测量的电流值)，判定马达7的回转数超过极限打击次数，因而进程前进到步骤ST6。通过降低施加到马达7的电压并重新测量每单位时间的电流值，检测打击操作是否正常(后测量的电流值是否超过紧前测量的电流值)(步骤ST7)。当发现打击操作不正常时，进程返回到步骤ST6，这里施加到马达7的电压进一步降低并类似地再次检测打击操作是否正常。此步骤重复执行。并且，当发现打击操作变得正常时，进程前进到步骤ST8，这里检测触发开关25是否开启。当发现触发开关25开启时，进程返回到步骤ST7，这里再次检测打击操作是否正常。打击操作继续，直到触发开关25关闭。

如上所述，当拉动触发开关25从而开始打击构件3的打击操作时，控制装置14增加马达7的回转数，直到它超过极限打击次数，从而搜索该极限打击次数。当马达7的回转数超过极限打击次数时，控制装置14降低马达7的回转数，并保持马达7的回转数刚好小于该极限打击次数；并且，在马达7的旋转期间，当马达7的回转数超过极限打击次数时，控制装置14重新修正马达7的旋转。也就是说，控制装置14搜索马达7的稳定旋转以便能够保持顶端工具5的打击次数总在极限打击次数附近。通过使马达7以高速旋转，即通过控制马达7的旋转，使得它总保持在极限打击数附近，打击操作的效率能够得以提高。此外，无电刷马达7的使用能减小锤钻的尺寸和重量。

此外，尽管本实施例包括通过逐渐增加马达的回转数来搜索极限打击次数的步骤，但是通过使用如下流程也同样能预期此效果：即，马达以能提供先前预期的钻孔速度的回转数运行，并且当产生不佳的打击操作时，或者当检测到不佳的打击操作似乎要出现时，降低马达的回转数。

至此，针对上述的电动工具，已对测量马达7的驱动电流以自动把握极限打击次数并使马达7恰好在该极限打击次数之前稳定旋转的情形给出了描述。然而，可替代地，操作者可实际判断待驱动构件的状态或顶端工具5的形状以调节马达的速度；或者，操作者可实际操作顶端工具5，并且在当产生不佳的打击操作时，操作者可手动调节马达7的旋转。用于调节马达7的回转数的回转数调节装置21可包括打击数减少按钮22以及模式切换按钮23，当操作者确认不佳的打击操作时能由操作者按压和操作打击数减少按钮22，模式切换按钮23用于减少打击次数以便防止具有小直径的顶端工具5的破坏或防止混凝土的破坏；并且，装置21可进一步包括显示装置24，该显示装置24用于在其上显示这些按钮的状态。

至此已参照本发明的具体实施例对本发明进行了详细描述。然而，对本领域中的技术人员而言明显的是在不偏离本发明的精神和范围的情况下，各种变形和修改是可能的。

本专利申请基于2007年6月5日提交的日本专利申请(专利申请No.2007-149431)，因而将该申请的内容合并于此用于参考。

工业实用性

本发明能提供高性能的打击工具，通过控制马达的回转数以保持该工具的打击次数总在工具的极限打击次数附近，该打击工具能将打击次数增加到该极限数，从而提高了工具的打击操作的效率。此外，此打击工具尺寸小和重量轻，但能提供出色的打击性能。

Claims (7)

1.一种打击工具，包括：

工具主体；

马达；

活塞，该活塞通过使用所述马达作为驱动力而往复运动；以及

打击构件，该打击构件与所述活塞的往复运动联动地执行其打击操作，其中，

所述工具主体包括测量装置以及控制装置，该测量装置测量所述工具的驱动状态，该控制装置控制所述马达的回转数，以及

所述控制装置根据所述测量装置的测量结果来控制所述马达的回转数，使得回转数总保持在所述工具的极限打击数附近。

2.根据权利要求1所述的打击工具，其中，

所述测量装置测量所述马达的驱动电流值，并且

所述控制装置监控所述驱动电流值的变化，并且当所述驱动电流值降低时，所述控制装置减小所述马达的回转数。

3.根据权利要求2所述的打击工具，其中，

所述控制装置每单位时间对所述驱动电流值进行取样，并根据紧前取样的驱动电流值和当前取样的驱动电流值来监控所述驱动电流值的变化。

4.根据权利要求1所述的打击工具，进一步包括：

中间构件，该中间构件将所述打击构件的打击力传递到安装在所述工具主体的顶端上的顶端工具，其中，

所述工具主体包括测量所述打击构件的打击状态的所述测量装置，以及

所述控制装置根据所述测量装置的测量结果来判定所述打击构件变得无法跟随所述活塞的往复运动的极限打击次数，从而控制所述马达的回转数。

5.根据权利要求1所述的打击工具，其中，

所述测量装置测量所述马达的所述驱动电流值，以及

所述控制装置监控所述驱动电流值的变化，并且当所述驱动电流值降低时，所述控制装置判定所述马达的回转数超过所述极限打击次数。

6.根据权利要求5所述的打击工具，其中，

所述控制装置每单位时间对所述驱动电流值进行取样，并根据紧前取样的驱动电流值和当前取样的驱动电流值来监控所述驱动电流值的变化。

7.根据权利要求5所述的打击工具，其中，

所述控制装置增加所述马达的回转数，直到所述马达的回转数超过所述极限打击次数，从而寻求所述极限打击次数，

当所述马达的回转数超过所述极限打击次数时，所述控制装置减小所述马达的回转数，并保持所述马达的回转数刚好小于所述极限打击次数，以及

当所述马达的回转数在所述马达的旋转期间再次超过所述极限打击次数时，所述控制装置重新修正所述马达的回转数，从而以如下方式寻求所述极限打击次数：即使得打击次数总是保持在所述极限打击次数附近。

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