CN102079082A - 旋转工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转工具，所述旋转工具包括可外部操作的操作开关；用作功率源的电机；用于传输所述电机的旋转的功率传输块；用于检测所述电机的负载量的负载检测单元；以及用于控制所述电机的控制单元。所述控制单元被配置成执行操作控制和反馈控制，通过所述操作控制来控制所述电机以使得与所述操作开关的操作量成比例地增加所述电机的旋转速度，并且通过所述反馈控制根据所述负载检测单元的检测结果控制所述电机的所述旋转速度。所述控制单元在所述操作开关的所述操作量等于或者小于阈值时的时间期间禁止所述反馈控制，并且仅在所述操作开关的所述操作量大于所述阈值时执行所述反馈控制。

Description

旋转工具

技术领域

本发明涉及一种具有反馈功能的旋转工具。

背景技术

通常，已经提出一种用于与操作开关(或者触发器开关)的操作量成比例地旋转驱动电机的旋转工具。旋转工具设置有反馈功能以使得即使负载取决于工件等等的变化发生改变也能够平滑地执行工作。(例如，参见专利号为3391951的日本专利)。

利用反馈功能，监测施加到电机的负载以按照如下方式控制电机，使得对负载的增加做出响应而自动增加电机的旋转速度同时对负载的降低做出响应而自动降低电机的旋转速度。采用反馈功以实现平滑工作。

然而，在具有反馈功能的旋转工具中，由于旋转工具的尖端(即钳口)伴随着振动旋转，会产生所谓的齿槽转矩(cogging torque)问题。例如在触发器开关在无负载状态下被稍微接通(pull in)并且被那样固定的情况下，可能会产生齿槽转矩。

发明内容

考虑到上述情况，本发明提供一种旋转工具，尽管所述旋转工具使用反馈功能，但是也能够实现平滑工作并且能够有效防止齿槽转矩的产生。

按照本发明的实施例，提供一种旋转工具，包括：可外部操作的操作开关；用作功率源的电机；用于传输所述电机的旋转的功率传输块；用于检测所述电机的负载量的负载检测单元；以及用于控制所述电机的控制单元，其中所述控制单元被配置成执行操作控制和反馈控制，通过所述操作控制来控制所述电机以使得与所述操作开关的操作量成比例地增加所述电机的旋转速度，并且通过所述反馈控制根据所述负载检测单元的检测结果来控制所述电机的所述旋转速度，所述控制单元在所述操作开关的所述操作量等于或者小于阈值时的时间期间禁止所述反馈控制，并且仅在所述操作开关的所述操作量大于所述阈值时执行所述反馈控制。

利用按照上面配置的当前旋转工具，反馈控制的使用使得即使在电机的负载根据工件的变化而发生改变时也能够平滑地执行工作。还能够通过在操作开关的操作量处于齿槽转矩可能发生的范围中时的时间期间禁止反馈控制来有效防止齿槽转矩的产生。

所述旋转工具可以进一步包括用于向电机供应电功率的电池单元以及用于检测电池单元的剩余功率量的剩余功率检测单元，设置所述控制单元以在由所述剩余功率检测单元检测的剩余功率量大于阈值时不执行所述反馈控制的禁止。

通过设置所述控制单元以在所述剩余功率量处于齿槽转矩难于产生的水平时不禁止所述反馈控制，能够通过与防止产生齿槽转矩的效应高度兼容的反馈控制来实现确保平滑工作。

旋转工具可以进一步包括用于检测功率传输块的温度的温度检测单元，设置所述控制单元以在由所述温度检测单元检测的温度大于阈值温度时不执行所述反馈控制的禁止。

通过设置所述控制单元以在所述温度处于难于产生齿槽转矩的区域时不禁止所述反馈控制，能够通过与防止产生齿槽转矩的效应高度兼容的反馈控制实现确保平滑工作。

所述控制单元可以包括高速模式和低速模式，对于所述操作开关的相同拉动(pulling)量，所述电机在所述高速模式中的旋转速度大于在所述低速模式中的旋转速度，设置所述控制单元以在所述高速模式中时不执行所述反馈控制的禁止。

通过设置所述控制单元以在所述控制单元处于难于产生齿槽转矩的模式中时不禁止所述反馈控制，能够通过与防止产生齿槽转矩的效应高度兼容的反馈控制实现确保平滑工作。

利用本发明，提供了通过使用反馈功能以及有效防止产生齿槽效应扭矩能够实现平滑工作的有利效果。

附图说明

通过结合附图给出的对实施例的下面描述，本发明的目的和特征将变得显而易见，在附图中：

图1是示出根据本发明第一实施例的旋转工具的电路方框图；

图2是示出图1所示的旋转工具的整体结构的示意图；

图3是示出根据本发明第二实施例的旋转工具的电路方框图；以及

图4是示出根据本发明第三实施例的旋转工具的电路方框图。

具体实施方式

下面将参照作为本发明一部分的附图描述本发明的实施例。图1和图2示出了根据本发明第一实施例的旋转工具。

本实施例的旋转工具包括工具主体1以及安装到工具主体1的电池组2。工具主体1包括用于将电机3和功率传输块4保持在其中的中空主体部分5以及从中空主体部分5径向向外延伸以将控制单元6保持在其中的手柄部分7。触发器开关8按照自由拉动的方式附接到手柄部分7。

功率传输块4由速度降低机构和冲击机构构成并且被设计成将电机3的旋转，即功率源的旋转传输到旋转工具的尖端(即钳口)50。电池组2将由用于将电功率馈送到电机3的二次电池形成的电池单元19保持在其中。电池组2可去除地安装到手柄部分7的尖端端部。

控制单元6连接到电机3和电池组2。控制单元6与触发器开关8的拉动量成比例地将电池组2的电功率馈送到电机3，从而执行电机3并且因而整个旋转工具的驱动控制。

在本实施例中，触发器开关8构成可外部操作的操作开关9。用于检测触发器开关8的开/关状态的开/关检测块10和用于检测触发器开关8的拉动量的拉动量检测块11被保持在工具主体1内(参见图1)。控制单元6包括连接到块10和11的FET控制电路12，使得FET控制电路12能够与触发器开关8的拉动量成比例地控制电机3的旋转速度。

在本实施例的工具主体1中，设置用于检测施加到电机3的负载的负载检测单元13以及用于检测电池组2的剩余功率的剩余功率检测单元14。

负载检测单元13由设置在工具主体1内的漏极电压检测单元15构成以检测FET控制电路12的漏极电压。漏极电压检测单元15连接到控制单元6的反馈电路16。剩余功率检测单元14连接到位于工具主体1内的FET控制电路12。

在工具主体1中，还设置有用于例如通过使用LED从外部显示旋转工具的使用状态的显示电路17。显示电路17连接到FET控制电路12。在电池组2内，设置有用于监测电池单元19的状态的电池状态监测电路单元18。在将电池组2安装到工具主体1时，电池状态监测电路单元18连接到控制单元6的FET控制电路12。

在按照上述配置的本实施例的旋转工具中，如果用户紧握手柄部分7并且拉动触发器开关8，则控制单元6的FET控制电路12对从开/关检测块10和拉动量检测块11输入的检测信号做出响应而向电机3馈送电功率，从而执行操作控制。这里使用的术语“操作控制”的意思是控制电机3以使得其旋转速度能够与触发器开关8的拉动量的增加成比例地变得更大。

反馈电路16基于从漏极电压检测单元15输入的检测结果监测电机3的反向电动力。反馈电路16控制FET控制电路12以使得在反向电动力高时能够增加电机3的转矩同时在反向电动力低时降低电机3的转矩。通过在控制单元6中提供反馈电路16，如果电机3的负载为高则增加电机3的输出功率并且如果电机3的负载为低则降低电机3的输出功率。这实现了用于执行平滑工作的反馈功能。

在本实施例的控制单元6中，在触发器开关8的拉动量处于指定的初始范围中(即，直到拉动量检测块11的检测值变得大于预定的阈值为止)的时间期间禁止基于漏极电压的反馈控制。这使得能够有效防止齿槽现象的发生，所述齿槽现象趋于在无负载操作或者低速工作期间发生。不必说，在触发器开关8的拉动量超出指定的初始范围时(即，在拉动量检测块11的检测值变得大于预定的阈值时)执行反馈控制。

能够改变本实施例的控制单元6以不执行反馈控制的禁止。更具体而言，如果由剩余功率检测单元14检测的电池单元19的剩余功率量大于预定的阈值(例如满充电的功率量的50％)，则不执行反馈控制的禁止。换句话说，与触发器开关8的拉动量无关地执行反馈控制。如果电池单元9的剩余功率量变得等于或者小于阈值，则控制单元6执行反馈控制的禁止。换句话说，控制单元6控制电机3以使得在触发器开关8的拉动量处于初始范围中的时间期间不能够执行反馈控制。例如通过预先在FET控制电路12的微计算机中存储表来设置电池单元19的剩余功率量的阈值。

在剩余功率量为低的情况下，电机3的旋转期间的压降变得更大，从而增加了齿槽转矩的产生的可能性。相比而言，如果剩余功率量为高，则难于产生齿槽转矩。因此，通过如前所述确保仅在剩余功率量为低时才禁止反馈控制能够有效地防止齿槽转矩的产生。

在拉动触发器开关8时将反馈禁止区域转换到反馈允许区域中使用的阈值A可以与在释放触发器开关8时将反馈允许区域转换到反馈禁止区域中使用的阈值B不相等。也就是说，能够期望阈值A大于或者小于阈值B并且不等于阈值B。

接下来将参照图3描述根据本发明第二实施例的旋转工具。将不再详细描述与第一实施例中相同的那些配置并且下面将描述与第一实施例不同的那些特征配置。

在本实施例的旋转工具中，用于检测功率传输块4的温度的温度检测单元20构建在工具主体1中。温度检测单元20由诸如热敏电阻器等等的温度检测元件构成。温度检测单元20向控制单元6的FET控制电路12输出检测信号。温度检测单元20并不局限于直接检测功率传输块4的温度的类型而是可以是通过检测例如电机3的外部部分的其它部件的温度来间接检测功率传输块4的温度的类型。

如果由温度检测单元20检测的温度大于预定的阈值(例如，5℃)，则不执行反馈控制的禁止。换句话说，与触发器开关8的拉动量无关地执行反馈控制。如果温度变得等于或者小于阈值，则控制单元6执行反馈控制的禁止。换句话说，控制单元6控制电机3以使得在触发器开关8的拉动量在初始范围中的时间期间不能够执行反馈控制。

将油施加到功率传输块4的相关位置并且在低温下将油的粘性保持为高。因此，在电机3进行初始旋转时需要大电流。特别是如果功率传输块4是填充有相对大量的油的液压冲击机构，则该现象变得显著。为此，齿槽转矩在低温下可能产生但是在高温下难于产生。因此，通过仅在检测温度与先前提到的一样低时禁止反馈控制，能够有效防止齿槽转矩的产生。

接下来将参照图4描述根据本发明第三实施例的旋转工具。将不再详细描述与第一实施例相同的那些配置并且下面将描述与第一实施例不同的那些特征配置。

在本实施例的旋转工具中，用于检测流经电机3的电流的电流检测单元30构建在工具主体1中。电流检测单元30包括介于电池单元19和电机3之间的具有小电阻值(大约几个mΩ)的电阻器31以及用于放大施加在电阻器31的相对端之间的电压的电压信号放大器32。电流检测单元30连接到FET控制电路12。

如果由电流检测单元30检测的电流大于预定的阈值，则不执行反馈控制的禁止。换句话说，与触发器开关8的拉动量无关地执行反馈控制。如果电流变得等于或者小于阈值，则控制单元6执行反馈控制的禁止。换句话说，控制单元6控制电机3以使得在触发器开关8的拉动量在初始范围中的时间期间不能够执行反馈控制。该设置使得能够有效防止齿槽转矩的产生。

接下来，将对根据本发明第四实施例的旋转工具进行描述。将不再详细描述与第一实施例相同的那些配置并且下面将描述与第一实施例不同的那些特征配置。

在本实施例的旋转工具中，用于改变高速模式和低速模式的模式改变开关(未示出)设置在工具主体1中。即使触发器开关8的拉动量保持相同，电机3的旋转速度在高速模式中与在低速模式中不同。换句话说，对于触发器开关8的相同拉动量，电机3的旋转速度在高速模式中比在低速模式中大。

如果旋转工具处于高速模式中，则不执行反馈控制的禁止。换句话说，与触发器开关8的拉动量无关地执行反馈控制。如果旋转工具处于低速模式中，则控制单元6执行反馈控制的禁止。换句话说，控制单元6控制电机3以使得在触发器开关8的拉动量在初始范围中的时间期间不能够执行反馈控制。该设置使得能够有效防止齿槽转矩的产生。

尽管这里已经描述了本发明的某些实施例，但是本发明并非局限于这些实施例。在不偏离本发明的范围的情况下，可以在设计上适当修改各个实施例并且可以适当组合各个实施例。

尽管已经关于这些实施例示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不偏离在所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以做出各种变化和变型。

Claims (4)

1.一种旋转工具，包括：

可外部操作的操作开关；

用作功率源的电机；

用于传输所述电机的旋转的功率传输块；

用于检测所述电机的负载量的负载检测单元；以及

用于控制所述电机的控制单元，

其中，所述控制单元被配置成执行操作控制和反馈控制，通过所述操作控制来控制所述电机从而与所述操作开关的操作量成比例地增加所述电机的旋转速度，并且通过所述反馈控制根据所述负载检测单元的检测结果来控制所述电机的所述旋转速度，所述控制单元在所述操作开关的所述操作量等于或者小于阈值时的时间期间禁止所述反馈控制，并且仅在所述操作开关的所述操作量大于所述阈值时执行所述反馈控制。

2.如权利要求1所述的旋转工具，还包括用于向所述电机供应电功率的电池单元以及用于检测所述电池单元的剩余功率量的剩余功率检测单元，如果由所述剩余功率检测单元检测的所述剩余功率量大于阈值，则所述控制单元被设置成不执行所述反馈控制的禁止。

3.如权利要求1所述的旋转工具，还包括用于检测所述功率传输块的温度的温度检测单元，如果由所述温度检测单元检测的温度大于阈值温度，则所述控制单元被设置成不执行所述反馈控制的禁止。

4.如权利要求1所述的旋转工具，其中，所述控制单元包括高速模式和低速模式，对于所述操作开关的相同拉动量，所述电机在所述高速模式中的旋转速度大于在所述低速模式中的旋转速度，在所述高速模式中时，所述控制单元被设置成不执行所述反馈控制的禁止。

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