CN102470518A

CN102470518A - 冲击工具

Info

Publication number: CN102470518A
Application number: CN2010800335306A
Authority: CN
Inventors: 谷本英之; 高野信宏; 西河智雅; 岩田和隆; 益子弘识; 山口勇人; 中川淳司; 大森和博; 中村瑞穗; 内田洋树; 中野沙路磨
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: JP5440766B2; CN102470518B; EP2459346A1; JP2011031314A; US20130333910A1; WO2011013852A1

Abstract

本发明的根据一个实施例公开了一种冲击工具，包括：电动机；撞锤，该撞锤连接到该电动机并且具有撞击侧表面；以及砧，该砧被轴颈连接而可相对于撞锤旋转，具有被撞击侧表面，并且向顶端工具提供撞击力，其中电动机可在以下模式下驱动：第一驱动模式，其中电动机被连续地正转驱动；第二驱动模式，其中电动机被间歇地仅正转驱动；以及第三驱动模式，其中电动机被间歇地正转和反转驱动。

Description

冲击工具

技术领域

本发明的一方面涉及一种由电动机驱动的冲击工具并且实现一种新型撞击机构。

背景技术

在冲击工具中，旋转撞击机构由作为驱动源的电动机驱动，以向砧提供旋转和撞击，从而间歇地将旋转撞击力传递到顶端工具以便执行诸如拧紧螺钉之类的操作。广泛使用无刷DC电动机作为电动机。无刷DC电动机是例如不带电刷(用于整流的电刷)的DC(直流)电动机。线圈(绕组)设置在定子侧上，磁体(永磁体)设置在转子侧上，并且转子在由逆变器电路驱动的电力被顺序地施加到预定线圈时旋转。逆变器电路利用FET(场效应晶体管)和诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)之类的高容量输出晶体管构成，并通过大电流驱动。无刷DC电动机与有刷DC电动机相比具有优良的扭矩特性，并且能够以更强的力将螺钉、螺栓等紧固到基座部件。

JP-2009-072888-A公开了一种使用无刷DC电动机的冲击工具。在JP-2009-072888-A中，该冲击工具具有连续旋转式冲击机构。当扭矩经由动力传递机构(减速机构)提供给心轴时，以可移动方式沿心轴的旋转轴方向接合的撞锤旋转，并且使抵靠在撞锤上的砧旋转。撞锤和砧具有分别布置在旋转平面上的两个彼此对称位置的两个撞锤凸起部(撞击部)，这些凸起部位于齿轮沿旋转方向彼此啮合的位置，并且旋转撞击力通过凸起部之间的啮合传递。撞锤可在包围心轴的环形区域内相对于心轴轴向滑动，并且撞锤的内周面包括倒V形(大致三角形)凸轮凹槽。V形凸轮凹槽轴向设置在心轴的外周面上，并且撞锤经由插入凸轮凹槽与撞锤的内周凸轮凹槽之间的滚珠(钢珠)旋转。

在常规动力传递机构中，心轴和撞锤经由布置在凸轮凹槽中的滚珠被保持，并且撞锤构造成能够通过布置在其后端的弹簧而相对于心轴轴向向后后退。因此，心轴和撞锤的零件数增加，要求心轴与撞锤之间的高附连精度，从而增加了制造成本。

同时，在常规技术的冲击工具中，为了执行控制以便不操作冲击工具(亦即，为了不发生撞击)，例如，需要用于控制撞锤的后退操作的机构。JP-2009-072888-A的冲击工具不能被用于所谓的钻进模式下。此外，即使实现了钻进模式(即使控制了撞锤的后退操作)，为了在达到给定的紧固扭矩时还实现中断动力传输的离合操作，也需要单独设置离合器机构，并且在冲击工具中实现钻进模式和带离合器的钻进模式导致成本增加。

此外，在JP-2009-072888-A中，供应给电动机的驱动电力是恒定的，而与顶端工具在通过撞锤撞击期间的负载状态无关。因此，即使在轻负载状态下也使用高紧固扭矩来执行撞击。因此，过剩的电力被供应给电动机，并且发生无效的动力消耗。而且，发生所谓的脱离(coming-out)现象，其中螺钉在使用高紧固扭矩执行撞击时在螺钉拧紧期间过度前移，并且顶端工具与螺钉头分离。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种冲击工具，其中冲击机构由带有简单机构的撞锤和砧实现。

本发明的另一个目的是提供一种冲击工具，该冲击工具能够驱动相对旋转角度小于360度的撞锤和砧，从而通过设计电动机的驱动方法来执行紧固操作。

本发明的又一目的是提供一种多用冲击工具，该冲击工具能在钻进模式和冲击模式下切换和使用。

根据本发明的第一方面，提供一种冲击工具，该冲击工具包括：电动机；撞锤，该撞锤连接到该电动机并且具有撞击侧表面；以及砧，该砧被轴颈连接而可相对于撞锤旋转，具有被撞击侧表面，并且向顶端工具提供撞击力，其中该电动机可在以下模式下驱动：第一驱动模式，其中电动机被连续正转驱动；第二驱动模式，其中电动机被间歇地仅正转驱动；以及第三驱动模式，其中电动机被间歇地正转和反转驱动。

根据本发明的第二方面，可提供所述冲击工具，其中该冲击工具可在以下模式下操作：钻进模式，其中电动机在第一模式下被驱动；以及冲击模式，其中电动机在第一至第三模式中的至少两种模式下被驱动同时在其间进行切换。

根据本发明的第三方面，可提供所述冲击工具，该冲击工具还包括：逆变器电路，其向电动机供应给定驱动电流；以及控制单元，其控制逆变器电路，从而控制电动机的旋转方向和转速，以便执行第一至第三驱动模式。

根据本发明的第四方面，可提供所述冲击工具，其中通过所述逆变器电路的脉冲控制来执行第二驱动模式和第三驱动模式。

根据本发明的第五方面，可提供所述冲击工具，其中，在冲击模式下，当负载轻时电动机在第一驱动模式下被驱动，并且当负载变重时电动机在第二驱动模式下被驱动。

根据本发明的第六方面，可提供所述冲击工具，其中，在冲击模式下，当负载在电动机在第二模式下被驱动的状态进一步变得更重时，电动机在第三模式下被驱动。

根据本发明的第七方面，可提供所述冲击工具，其中控制单元基于以下参数使电动机在第一至第三驱动模式之间转换：流入电动机的电流的值；电动机的转速的变化；或在砧的输出轴处产生的冲击扭矩的值。

根据本发明的第八方面，可提供所述冲击工具，其中，在第三驱动模式下，电动机反转直到达到给定的反转速度。

根据本发明的第九方面，可提供所述冲击工具，该冲击工具还包括：检测流入电动机的电流的电流检测单元，其中，在钻进模式下，当所检测到的电流的值变成等于或高于给定阈值时，控制单元使电动机停止。

根据本发明的第十方面，可提供所述冲击工具，该冲击工具还包括开关拨盘，其允许用户：在钻进模式与冲击模式之间进行切换，并且在钻进模式内设定用于停止电动机的旋转的扭矩值的多个阶段。

根据本发明的第十一方面，提供一种冲击工具，该冲击工具包括：电动机；撞锤，该撞锤连接到该电动机并且具有撞击侧表面；以及砧，该砧被轴颈连接而可相对于撞锤旋转，具有被撞击侧表面，并且向顶端工具提供撞击力，其中电动机可在以下模式下驱动：第一间歇驱动模式；以及不同于第一间歇驱动模式的第二间歇驱动模式。

根据本发明的第十二方面，可提供所述冲击工具，其中，在第一间歇驱动模式下，电动机被间歇地仅沿正转旋转，其中，在第二间歇驱动模式下，电动机被间歇地正转和反转旋转，并且其中电动机可从第一间歇驱动模式切换到第二间歇驱动模式。

根据本发明的第十三方面，可提供所述冲击工具，其中电动机在一次紧固操作期间可从第一间歇驱动模式切换到第二间歇驱动模式。

根据本发明的第十四方面，可提供所述冲击工具，其中在第一间歇驱动模式下撞锤对砧的撞击力小于在第二间歇驱动模式下撞锤对砧的撞击力。

根据本发明的第十五方面，可提供所述冲击工具，其中在第一间歇驱动模式下撞锤的撞击速度小于在第二间歇驱动模式下撞锤的撞击速度。

根据本发明的第十六方面，可提供所述冲击工具，其中在第一间歇驱动模式下撞锤的转速小于在第二间歇驱动模式下撞锤的转速。

根据本发明的第十七方面，可提供所述冲击工具，该冲击工具还包括：逆变器电路，该逆变器电路向电动机供应给定驱动电流；以及控制单元，该控制单元进行控制，使得在第一间歇驱动模式下供应给逆变器电路以使电动机正转的驱动脉冲的供应时间、振幅或有效值小于在第二间歇驱动模式下的供应时间、振幅或有效值。

根据本发明的第一方面，由于通过在三种模式下驱动电动机来执行紧固，这三种模式包括连续正转驱动、间歇的仅正转驱动以及间歇的正转和反转驱动，所以能将砧和撞锤制造成简单的结构，并且撞锤不需要相对于砧连续旋转。因此，不需要设置常规的凸轮机构、轴向回退的机构、弹簧或类似部件，并且可以实现其中使轴向前-后长度短的紧凑撞击机构。

根据本发明的第二方面，由于冲击工具可在钻进模式和冲击模式下操作，所以可以实现已实现钻进模式和冲击模式这两种模式的所谓的多用工具。

根据本发明的第三方面，由于控制逆变器电路的控制单元控制电动机的旋转方向和转速，所以可以通过电子控制而容易地实现三种驱动模式。

根据本发明的第四方面，由于通过控制逆变器电路的脉冲来执行电动机的间歇驱动模式，所以可以实现撞锤撞击砧的撞击效果。

根据本发明的第五方面，在冲击模式下，当负载轻时在连续驱动模式下执行紧固，而在负载变重的情况下在间歇驱动模式下执行紧固。因此，可以有效且快速地执行紧固操作。

根据本发明的第六方面，由于在负载在仅正转的间歇驱动模式下进一步变得更重的情况下通过切换到重复电动机的正转和反转的间歇驱动模式来执行紧固，所以能以更高的紧固扭矩来紧固紧固主体部件。

根据本发明的第七方面，由于控制单元利用流入电动机的电流的值、电动机的转速的变化或在撞击机构的输出轴处产生的冲击扭矩的值来执行向驱动模式的转换，所以能在不设置用于驱动模式的转换的新元件或仪器的情况下利用现有元件来实现驱动模式的切换，并且能抑制成本增加。

根据本发明的第八方面，由于在正转和反转的间歇驱动模式下电动机反转直到达到给定的反转速度，所以撞锤在沿反向充分旋转之后能沿正转方向旋转，并且能以充分的能量撞击砧。因此，能实现高紧固扭矩。

根据本发明的第九方面，由于设置了电流检测电路，并且控制单元在所检测到的电流的值变成等于或高于给定阈值的情况下使处于钻进模式下的电动机停止，所以即使未设置机械离合器机构，也能以电子的方式实现离合器机构。

根据本发明的第十方面，由于开关拨盘设置成切换钻进模式和冲击模式，并且在钻进模式下在开关拨盘中提供了用于设定停止电动机的旋转的扭矩值的设定位置的多个阶段，所以能通过一个拨盘来执行模式的切换和离合器机构的扭矩值的设定。

根据本发明的第十一模式，由于利用作为电动机的控制模式的第一间歇驱动模式和在控制上不同于第一间歇驱动模式的第二间歇驱动模式来执行紧固，所以可以应付对多个紧固主体部件(匹配的部件)的紧固。

根据本发明的第十二方面，由于执行从仅正转的第一间歇驱动模式到执行正转和反转的间歇驱动的第二间歇驱动模式的切换，所以能在对要求的紧固扭矩值而言最佳的驱动模式下执行紧固操作。

根据本发明的第十三方面，由于在一次紧固操作期间执行从第一间歇驱动模式到第二间歇驱动模式的切换，所以能逐渐增加用于紧固主体部件(匹配的部件)的紧固扭矩，并且能执行有利的紧固。

根据本发明的第十四方面，由于在第一间歇驱动模式下撞锤对砧的撞击力小于在第二间歇驱动模式下撞锤对砧的撞击力，所以在紧固早期以小的扭矩执行紧固操作。

根据本发明的第十五方面，由于在第一间歇驱动模式下撞锤的撞击速度小于在第二间歇驱动模式下撞锤的撞击速度，所以在低负载的情况下能高速执行撞击。

根据本发明的第十六方面，由于在第一间歇驱动模式下撞锤的转速小于在第二间歇驱动模式下撞锤的转速，所以能以小的撞击力执行撞击。

根据本发明的第十七方面，由于供应给逆变器电路以使电动机正转的驱动脉冲的供应时间、振幅或有效值在第一间歇驱动模式下小于在第二间歇驱动模式下，所以能以小的撞击力执行撞击。

从下面的说明书和附图的描述中将清楚本发明的上述和其它目的和新颖特征。

附图说明

图1图示了与一个实施例相关的冲击工具1的剖视图。

图2图示了与该实施例相关的冲击工具1的外观。

图3图示了图1的撞击机构40周围的放大图。

图4图示了图1的冷却风扇18。

图5图示了与该实施例相关的冲击工具的电动机驱动控制系统的功能框图。

图6图示了与本发明的基本结构(第二实施例)相关的撞锤151和砧156。

图7图示了图6的撞锤151和砧156的撞击操作的六个阶段。

图8图示了图1的撞锤41和砧46。

图9图示了从不同角度观察的图1的撞锤41和砧46。

图10图示了图8和9中所示的撞锤41和砧46的撞击操作。

图11图示了在冲击工具1操作期间的触发器信号、逆变器电路的驱动信号、电动机3的转速以及撞锤41和砧46的撞击状态。

图12图示了与该实施例相关的电动机3的驱动控制步骤。

图13图示了在脉冲模式(1)和脉冲模式(2)下施加到电动机的电流和转数的曲线图。

图14图示了与该实施例相关的电动机在脉冲模式(1)下的驱动控制流程。

图15图示了电动机3的转数与经过的时间之间的关系和施加到电动机3的电流与经过的时间之间的关系。

图16图示了与该实施例相关的电动机3在脉冲模式(2)下的驱动控制流程。

具体实施方式

下文将参考附图描述实施例。在以下描述中，上下、前后和左右方向与图1和2中所示的方向相对应。

图1图示了根据一个实施例的冲击工具1。冲击工具1以可充电电池组30作为电源且以电动机3作为驱动源来驱动撞击机构40，并且将旋转和撞击提供给作为输出轴的砧46，以将连续扭矩或间歇的撞击力传递到顶端工具(未示出)，诸如电动螺丝刀的钻头，从而执行诸如螺丝拧紧或螺栓拧紧之类的操作。

电动机3是无刷DC电动机，并且被收纳在从侧面看呈大致T形的壳体6的管状主干部6a中。壳体6可拆分为两个大致对称的右部件和左部件，并且右部件和左部件由多个螺钉固定。例如，壳体6的右部件和左部件中的一者(在该实施例中为左部件)形成有多个螺钉凸台20，并且另一者(在该实施例中为右部件)形成有多个螺孔(未示出)。在主干部6a中，电动机3的旋转轴19由位于后端处的轴承17b和围绕中心部设置的轴承17a以可旋转方式保持。上面装载有六个开关元件10的板设置于电动机3的后部，并且通过对这些开关元件10进行逆变控制来旋转电动机3。诸如霍尔元件或霍尔IC等旋转位置检测元件58被装载于板7的前部，以检测转子3a的位置。

在壳体6中，握持部6b从主干部6a几乎垂直并且整体地延伸出来。触发器开关8和正向/反向切换杆15设置于握持部6b中的上部。触发器开关8的触发器操作部8a由弹簧(未示出)推压而从握持部6b突出。用于通过触发器操作部8a来控制电动机3的速度的控制电路板9收纳在握持部6b的下部。电池保持部6c形成在握持部6b的下部，并且包括多个镍氢或锂离子电池单元的电池组30以可拆卸方式安装在电池保持部6c上。

冷却风扇18位于电动机3的前部并附连于旋转轴19，以与旋转轴同步旋转。冷却风扇18经设置于主干部6a的后部的空气入口26a和26b吸入空气。所吸入的空气在主干部6a中从形成在冷却风扇18的径向外周侧周围的多个缝隙26c(参见图2)排放到壳体6外部。

撞击机构40包括砧46和撞锤41。撞锤41被固定并连接行星齿轮减速机构21的多个行星齿轮的旋转轴。与目前广泛使用的常规的冲击机构不一样，撞锤41不包括具有心轴、弹簧、凸轮凹槽、滚珠等的凸轮机构。砧46和撞锤41通过配合轴41a和形成在其旋转中心周围的配合凹槽46f彼此连接，使得仅能在砧46和撞锤41之间执行不足一圈的相对旋转。在砧46的前端，整体形成用于安装顶端工具(未示出)的输出轴部和沿轴向具有六边形截面形状的安装孔46a。砧46的后侧连接到撞锤41的配合轴41a，并且由金属轴承16a保持在轴向中心周围以便可相对于外壳5旋转。砧46和撞锤41的详细形状将在后文描述。

外壳5由金属整体形成，用于收纳撞击机构40和行星齿轮减速机构21，并且安装在壳体6的前侧。外壳5的外周侧覆盖有由树脂制成的罩盖11，以便防止热传递以及吸收冲击等。砧46的顶端包括用于以可拆卸方式附连顶端工具的套筒15和滚珠24。套筒15包括弹簧15a、垫圈15b和卡环15c。

当拉动触发器操作部8a并且电动机3起动时，电动机3的转速通过行星齿轮减速机构21减低，并且撞锤41以与电动机3的转速成给定减速比的转数旋转。当撞锤41旋转时，其扭矩被传递到砧46，并且砧46以与撞锤41相同的速度开始旋转。当施加到砧46的力通过从顶端工具侧接收的反作用力变大时，控制单元检测到紧固反作用力的增大，并且在电动机3停止旋转(电动机3被锁定)之前，在改变撞锤41的驱动模式的同时连续或间歇地驱动撞锤41。

图2图示了图1的冲击工具1的外观。壳体6包括三个部分6a、6b和6c，并且用于排放冷却空气的缝隙26c在主干部6a中形成在冷却风扇18的径向外周侧周围。控制面板31设置在电池保持部6c的上表面上。各种操作按钮、指示灯等布置于控制面板31，例如，用于开启/关闭LED灯12的开关和用于确认电池组的剩余电量的按钮布置在控制面板31上。例如，用于切换电动机3的驱动模式(钻进模式和冲击模式)的拨动开关32设置在电池保持部6c的侧面上。只要压下拨动开关32，便交替地切换钻进模式和冲击模式。

电池组30包括位于其左右两侧上的释放按钮30A，并且能通过在按压释放按钮30A的同时移动电池组30来使电池组30与电池保持部6c分离。金属带挂钩33以可拆卸方式附连到电池保持部6c的右侧和左侧之一。尽管在图2中带挂钩33附连于冲击工具1的左侧，但带挂钩33可以与冲击工具分离并附连于右侧。条带34附连在电池保持部6c的后端周围。

图3图示了图1的撞击机构40周围的放大图。行星齿轮减速机构21为齿轮式的。连接到电动机3的旋转轴19的顶端的恒星齿轮21a起到驱动轴(输入轴)的作用，并且多个行星齿轮21b在被固定到主干部6a上的外齿轮21d内旋转。行星齿轮21b的多个旋转轴21c由作为行星托架的撞锤41保持。撞锤41沿与电动机3相同的方向以给定减速比旋转，作为行星齿轮减速机构21的从动轴(输出轴)。基于诸如紧固物(螺钉或螺栓)和电动机3的输出以及要求的紧固扭矩之类的因素来设定该减速比。在本实施例中，将该减速比设定为使得撞锤41的转数变成电动机3的转数的约1/8至1/15。

内罩盖22设置在主干部6a内部的两个螺钉凸台20的内周侧。内罩盖22通过诸如塑料之类的合成树脂的整体模塑而制造。筒形部分形成在内罩盖的后侧，并且以可旋转方式固定电动机3的旋转轴19的轴承17a由内罩盖的筒形部分保持。具有两个不同直径的筒形台阶状部分设置在内罩盖22的前侧。滚珠轴承16b设置于直径较小的台阶状部分，并且外齿轮21d的一部分从前侧插入直径较大的筒形台阶状部分。由于外齿轮21d以不可旋转的方式附连于内罩盖22并且内罩盖22以不可旋转的方式附连于外壳6的主干部6a，所以外齿轮21被固定在不可旋转的状态。外齿轮21d的外周部包括形成有大外径的凸缘部分，并且O形圈23设置在该凸缘部分与内罩盖22之间。油脂(未示出)被涂敷到撞锤41和砧46的旋转部分，并且O形圈23执行密封使得油脂不会泄漏到内罩盖22侧。

在本实施例中，撞锤41起到保持行星齿轮21b的多个旋转轴21c的行星托架的作用。因此，撞锤41的后端延伸到轴承16b的内周侧。撞锤41的后内周部布置在筒形内空间中，该筒形内空间收纳附连于电动机3的旋转轴19的行星齿轮21a。轴向向前突出的配合轴41a形成在撞锤41的前中心轴线周围，并且配合轴41a与形成在砧46的后中心轴线周围的筒形配合凹槽46f配合。将配合轴41a和配合凹槽46f轴颈连接使得两者可相对于彼此旋转。

图4图示了冷却风扇18。通过诸如塑料之类的合成树脂的整体模塑来制造冷却风扇18。该冷却风扇的旋转中心形成有旋转轴19穿过的通孔18a，形成了筒形部分18b，其中该筒形部分与转子3a相距给定距离而转子3a在轴向上以给定距离覆盖旋转轴19，并且在筒形部分18b的外周侧形成多个鳍片(fin)18c。环形部分设置在每个鳍片18c的前侧和后侧，并且从轴向后侧(不仅仅是冷却风扇18的旋转方向)吸入的空气从形成在冷却风扇的外周周围的多个开口18d沿周向向外排放。由于冷却风扇18具备所谓的离心式风扇的功能，并且直接连接到电动机3的旋转轴19而不穿过行星齿轮减速机构21并以充分大于撞锤41的转数旋转，所以能够保证充分的空气量。

接下来，将参考图5描述电动机驱动控制系统的结构和操作。图5图示了电动机驱动控制系统。在本实施例中，电动机3包括三相无刷DC电动机。该无刷DC电动机为所谓的内转子式，并且具有转子3a、定子3b和三个旋转位置检测元件(霍尔元件)58，转子3a包括永磁体(磁体)，永磁体包括多组(在该实施例中为两组)N-S极，定子3b由卷绕为定子的三相定子绕组U、V和W组成，旋转位置检测元件58沿周向以给定间隔例如成60度布置，以检测转子3a的旋转位置。基于来自旋转位置检测元件58的位置检测信号，控制定子绕组U、V和W的通电方向和时间，从而旋转电动机3。旋转位置检测元件58在板7上设置于面向转子3a的永磁体3c的位置。

装载在板7上的电子元件包括作为三相桥连接的六个开关元件Q1至Q6，诸如FET。桥接的六个开关元件Q1至Q6的相应栅极(gate)连接到装载在控制电路板9上的控制信号输出电路53，并且六个开关元件Q1至Q6的相应漏极(drain)/源极(source)连接到卷绕为定子的定子绕组U、V和W。从而，六个开关元件Q1至Q6通过从控制信号输出电路53输入的开关元件驱动信号(驱动信号，诸如H4、H5和H6)来执行切换操作，并且向定子绕组U、V和W供电，其中施加到逆变器电路52的电池组30的直流电压作为三相电压(U相、V相和W相)Vu、Vv、Vw。

在开关元件驱动信号(驱动六个开关元件Q1至Q6的相应信号的三相信号)当中，将用于三个负极电源侧开关元件Q4、Q5和Q6的驱动信号作为脉冲宽度调制信号(PWM信号)H4、H5和H6供应，并且PWM信号的脉冲宽度(占空比)由装载在控制电路板9上的计算单元51基于触发器开关8的触发器操作部8a的操作量(行程)的检测信号来改变，藉此调节向电动机3的供电量并且控制电动机3的起动/停止和转速。

将PWM信号供应给逆变器电路52的正极电源侧开关元件Q1至Q3或负极电源侧开关元件Q4至Q6，并且通过高速切换开关元件Q1至Q3或开关元件Q4至Q6来控制从电池组30的直流电压向定子绕组U、V和W供电。在本实施例中，将PWM信号供应给负极电源侧开关元件Q4至Q6。因此，能通过控制PWM信号的脉冲宽度来控制电动机3的转速，从而调节待供应给各定子绕组U、V和W的电力。

冲击工具1包括用于切换电动机3的旋转方向的正向/反向切换杆14。只要旋转方向设定电路62检测到正向/反向切换杆14的变化，便将用于切换电动机的旋转方向的控制信号传递到计算单元51。计算单元51包括基于处理程序和数据来输出驱动信号的中央处理单元(CPU)、存储处理程序或控制数据的ROM以及临时存储数据的RAM、计时器等，不过未示出。

控制信号输出电路53形成用于基于旋转方向设定电路62和转子位置检测电路54的输出信号交替地切换预定开关元件Q1至Q6的驱动信号，并且将该驱动信号输出到控制信号输出电路53。这交替地使定子绕组U、V和W的预定绕组线通电，并且使转子3a沿设定的旋转方向旋转。这种情况下，基于施加电压设定电路61的输出控制信号将施加到负极电源侧开关元件Q4至Q6的驱动信号作为PWM调制信号输出。供应给电动机3的电流的值由电流检测电路59测量，并且当电流的值被反馈给计算单元51时被调节为设定的驱动电力。PWM信号可被施加到正极电源侧开关元件Q1至Q3。

检测在砧46中产生的冲击的大小的撞击冲击传感器56连接到装载在控制电路板9上的控制单元50，并且其输出经由撞击冲击检测电路57输入到计算单元51。撞击冲击传感器56可以由附连于砧46的应变仪等实现，并且当利用撞击冲击传感器56的输出以正常扭矩完成紧固时，电动机3可以自动停止。

接下来，在描述与本实施例相关的撞锤41和砧46的撞击操作之前，将参考图6和7描述撞锤和砧的基本结构及其撞击操作原理。图6图示了与基本结构(第二实施例)相关的撞锤151和砧156。撞锤151形成有一组突出部，即，从筒形主体部151b轴向突出的突出部152和突出部153。主体部151b的前中心形成有与形成于砧156的后部的配合凹槽(未示出)配合的配合轴151a，并且撞锤151和砧156连接在一起以便可相对于彼此旋转不足一圈的给定角度(小于360度)。突出部152用作撞击棘爪，并且具有形成在沿周向的两侧的平撞击侧表面152a和152b。撞锤151还包括用于与突出部152保持旋转平衡的突出部153。由于突出部153起到用于获得旋转平衡的配重部的作用，所以未形成撞击侧表面。

圆盘部151c经由连接部151d形成在主体部151b的后侧。主体部151b与圆盘部151d之间的空间设置成布置行星齿轮机构21的行星齿轮21b，并且圆盘部151d形成有用于保持行星齿轮21b的旋转轴21c的通孔151f。尽管未示出，但用于保持行星齿轮21b的旋转轴21c的保持孔也形成在主体部151b的面向圆盘部151d的一侧。

砧156形成有用于将顶端工具安装在筒形主体部156b的前端侧的安装孔156a，并且从主体部156b径向向外突出的两个突出部157和158形成在主体部156b的后侧。突出部157是具有被撞击侧表面157a和157b的撞击棘爪，并且是突出部158不具有被撞击侧表面的配重部。由于突出部157适合与突出部152发生碰撞，所以使其外径等于突出部152的外径。仅用作配重的两个突出部153和158成型为彼此不发生干涉并且不与任何零件发生碰撞。为了使撞锤151与砧156之间的旋转角度尽可能大(最大不足一圈)，使突出部153和158的径向厚度较小以增加周向长度，从而维持突出部152和157之间的旋转平衡。通过将相对旋转角度设定得很大，能获得当使撞锤与砧发生碰撞时撞锤的大加速区间(预备(run-up)区间)，并且能以相当大的能量执行撞击。

图7图示了在撞锤151和砧156的使用状态下的一圈运动的六个阶段。图7的剖面与轴向垂直，并且包括撞击侧表面152a(图6)。在图7(1)的状态下，虽然从顶端工具接收的紧固扭矩小，但砧156通过撞锤151的推力而逆时针旋转。然而，当紧固扭矩变大并且不可能仅通过撞锤151的推力而旋转时，由于砧156被撞锤151撞击，所以电动机3开始反转以便使撞锤151沿箭头161的方向反转。通过使电动机3在(1)中所示的状态下开始反转，从而使撞锤151的突出部152沿箭头161的方向旋转，并且使电动机3进一步反转，突出部152在如(2)中所示的沿箭头162的方向加速通过突出部158的外周侧的同时旋转。类似地，使突出部158的外径R _a1小于突出部152的内径R_h1，因此两个突出部不会彼此发生碰撞。使突出部157的外径R_a1小于突出部153的内径R_h1，因此两个突出部不会彼此发生碰撞。如果突出部以这种位置关系构成，则能使撞锤151和砧156的相对旋转角度大于180度，并且能保证撞锤151相对于砧156的充分反转角度。

当撞锤151进一步反转并且到达如箭头163a所示的图7(3)的位置(反转的停止位置)时，电动机3的旋转中止给定时间段，然后电动机3开始沿箭头163b的方向(正转方向)旋转。当撞锤151反转时，重要的是使撞锤151可靠地停止在停止位置以便不会与砧156发生碰撞。尽管撞锤151在撞锤与砧156发生碰撞的位置之前的停止位置是任意设定的，但希望根据要求的紧固扭矩而使停止位置尽可能大。不必每次都将停止位置设定为同一个位置，并且在紧固的初始阶段中可使反转角度小，而随着紧固进行可将反转角度设定得大。如果以此方式使停止位置可以改变，则由于能将反转所需的时间设定为最小，所以能在短时间内迅速执行撞击操作。

然后，撞锤151在沿箭头164的方向经过图7(4)的位置时进一步加速，并且突出部152的撞击侧表面152a在加速状态下在图7(5)中所示的位置与砧156的被撞击侧表面157a发生碰撞。作为这种碰撞的结果，强劲的旋转扭矩被传递到砧156，并且砧156沿箭头166所示的方向旋转。图7(6)的位置是撞锤151和砧156两者都已从图7(1)的状态旋转成给定角度的状态，并且通过再次重复从图7(1)至图7(5)中所示的状态来将紧固主体部件紧固到恰当扭矩。

如上所述，在与第二实施例相关的撞锤151和砧156中，使用电动机3反转的驱动模式，利用撞锤151和砧156作为撞击机构的简单结构来实现冲击工具。在该结构的撞击机构中，还可以通过设定电动机3的驱动模式来使电动机在钻进模式下旋转。例如，在钻进模式下，只通过使电动机3从图7(5)的状态旋转以使撞锤151沿正向旋转，可以使撞锤旋转以便像图7(6)那样跟随砧156。因此，通过重复该操作，可以高速紧固能够使紧固扭矩小的紧固主体部件，诸如螺钉或螺栓。

在与本实施例相关的冲击工具1中，使用无刷DC电动机作为电动机3。因此，通过计算从电流检测单元59(参见图5)流入电动机3的电流的值，检测电流的值已变得大于给定值的状态，并且使计算单元51停止电动机3，可以电子地实现在紧固到给定扭矩之后中断动力传递的所谓的离合器机构。因此，与本实施例相关的冲击工具1，也可以实现在钻进模式期间的离合器机构，并且可以通过具有简单结构的撞击机构来实现具有不带离合器的钻进模式、带离合器的钻进模式和冲击模式的多用紧固工具。

接下来，将参考图8和9描述图1和2中所示的撞击机构40的详细结构。图8图示了与第一实施例相关的撞锤41和砧46，其中撞锤41是从前面倾斜地观看的，并且砧46是从后面倾斜地观看的。图9图示了撞锤41和砧46，其中撞锤41是从后面倾斜地观看的，并且砧46是从前面倾斜地观看的。撞锤41形成有从筒形主体部41b径向突出的两个叶片部41c和41d。尽管叶片部41d和41c分别形成有轴向突出的突出部，但该结构与图6中所示的基本结构(第二实施例)的不同之处在于一组撞击部和一组配重部分别形成在叶片部41d和41c中。

叶片部41c的外周部具有风扇形状，并且突出部42从外周部轴向向前突出。风扇形部分和突出部42既起到撞击部(撞击棘爪)的作用，又起到配重部的作用。撞击侧表面42a和42b形成在突出部42沿周向的两侧。两个撞击侧表面42a和42b都成型为平表面，并且提供适度的角度以便还与砧46的被撞击侧表面(后文将描述)进行表面接触。同时，叶片部41d成型为具有风扇形外周部，并且风扇形部分的质量由于其形状而增加。因此，叶片部还用作配重部。此外，形成了从叶片部41d的径向中心周围轴向向前突出的突出部43。突出部43用作撞击部(撞击棘爪)，并且撞击侧表面43a和43b形成在突出部沿周向的两侧。两个撞击侧表面43a和42b都成型为平表面，并且沿周向提供适度的角度以便同样与砧46的被撞击侧表面(后文将描述)进行表面接触。

配合到砧46的配合凹槽46f内的配合轴41a形成在主体部41b的轴向中心周围的前侧。连接部44c形成在主体部41b的后侧，该连接部44c在沿周向的两个位置连接两个圆盘部44a和44b以便使其起到行星托架作用。通孔44d分别形成在圆盘部44a和44b的沿周向的两个位置，两个行星齿轮21b(参见图3)布置在圆盘部44a和44b之间，并且行星齿轮21b的旋转轴21c(参见图3)安装在通孔44d上。以圆筒形状延伸的筒形部44e形成在圆盘部44b的后侧。筒形部44e的外周侧被保持在轴承16b内侧。恒星齿轮21a(参见图3)布置在筒形部44e内侧的空间44f中。优选不仅在强度上而且在重量上将图8和9中所示的撞锤41和砧46制造为金属整体结构。

砧46形成有从筒形主体部46b径向突出的两个叶片部46c和46d。轴向向后突出的突出部47形成在叶片部46c的外周周围。被撞击侧表面47a和47b形成在突出部47沿周向的两侧。同时，轴向向后突出的突出部48形成在叶片部46d的径向中心周围。被撞击侧表面48a和48b形成在突出部48沿周向的两侧。当撞锤41正转(紧固螺钉等的旋转方向)时，撞击侧表面42a抵靠在被撞击侧表面47a上，同时撞击侧表面43a抵靠在被撞击侧表面48a上。当撞锤41反转(松开螺钉等的旋转方向)时，撞击侧表面42b抵靠在被撞击侧表面47b上，同时，撞击侧表面43b抵靠在被撞击侧表面48b上。突出部42、43、47和48成型为同时在两个位置抵靠。

由此，根据图8和9中所示的撞锤41和砧46，由于在关于旋转轴向中心对称的两个位置执行撞击，所以在撞击期间的平衡良好，并且冲击工具1在撞击期间很难晃动。由于撞击侧表面分别设置在突出部沿周向的两侧，所以不仅可以在正转期间进行冲击操作，而且可以在反转期间进行冲击操作，从而能实现易于使用的冲击工具。由于撞锤41仅沿周向撞击砧41，并且撞锤41不会轴向向前撞击砧46，所以顶端工具不一定推动紧固主体部件，并且当将木螺钉等紧固到木材内时具备优势。

接下来，将参考图10描述图8和9中所示的撞锤41和砧46的撞击操作。基本操作与图7中所述的操作相同，并且差别在于在撞击期间不是在一个位置而是在大致轴对称的两个位置同时执行撞击。图10图示了图3的A-A部分的截面图。图10图示了从撞锤41轴向突出的突出部42和43与从砧46轴向突出的突出部47和48之间的位置关系。砧47在紧固操作期间(在正转期间)的旋转方向为逆时针方向。

图10(1)处于撞锤41相对于砧46反转到最大反转位置的状态(相当于图7(3)的状态)。撞锤41从此状态沿箭头91的方向(沿正向)加速，以撞击砧46。然后，类似于图10(2)，突出部42穿过突出部48的外周侧，同时突出部43穿过突出部47的内周侧。为了允许两个突出部通过，使突出部42的内径RH2大于突出部48的外径RA1，因此突出部不会彼此发生碰撞。类似地，使突出部43的外径RH1小于突出部47的内径RA2，因此两个突出部不会彼此发生碰撞。根据这种位置关系，可以使撞锤41和砧46的相对旋转角度大于180度，可以保证撞锤41到砧46的充分反转角度，并且该反转角度在撞锤41撞击砧46之前可以位于加速区间。

接下来，当撞锤41正转到图10(3)的状态时，突出部42的撞击侧表面42a与突出部47的被撞击侧表面47a发生碰撞。同时，突出部43的撞击侧表面43a与突出部48的撞击侧表面47a碰撞。通过以此方式在与旋转轴线相对的两个位置引起碰撞，能执行相对于砧46平衡良好的撞击。作为这种撞击的结果，如图10(4)中所示，砧46沿箭头94的方向旋转，并且通过这种旋转来执行紧固主体部件的紧固。撞锤41具有突出部42，该突出部是位于径向同心位置(高于RH2且低于RH3的位置)的孤立突出体，并且具有突出部43，该突出部是位于同心位置(低于R_H1的位置)的第三孤立突出体。砧46具有突出部47，该突出部是位于径向同心位置(高于R_A2且低于R_A3的位置)的孤立突出体，并且具有突出部48，该突出部是位于同心位置(低于R_A1的位置)的孤立突出体。

接下来，将描述与本实施例相关的冲击工具1的驱动方法。在与本实施例相关的冲击工具1中，砧46和撞锤41成型为可以小于360度的旋转角度相对旋转。由于撞锤41不能执行相对于砧46旋转超过一圈，所以旋转的控制同样是唯一的。图11图示了在冲击工具1操作期间的触发器信号、逆变器电路的驱动信号、电动机3的转速以及撞锤41和砧46的撞击状态。在相应的曲线图中，水平轴线为时间(相应曲线图的时间是匹配的)。

在与本实施例相关的冲击工具1中，在冲击模式的紧固操作的情况下，首先在钻进模式下高速执行紧固，如果检测到所需的紧固扭矩变大，则通过切换到冲击模式(1)来执行紧固，并且如果所需的紧固扭矩进一步变大，则通过切换到冲击模式(2)来执行紧固。在图11的从时间T₁至时间T₂的钻进模式下，控制单元51基于目标转数来控制电动机3。由于此原因，电动机加速直到电动机3达到箭头85a所示的目标转数。此后，电动机3的转速由于来自附连于砧46的顶端工具的大的紧固反作用力而如箭头85b所示逐渐降低。因此，通过待供应给电动机3的电流的值来检测转速的降低，并且在时间T₂执行通过脉冲模式(1)切换到旋转驱动模式。

该脉冲模式(1)是这样一种模式：其中电动机3不是被连续驱动而是被间歇地驱动，并且被脉冲驱动以致多次重复“中止→正转驱动”。措辞“被脉冲驱动”意味着控制驱动以便使施加到逆变器电路52的栅极信号脉动，使供应给电动机3的驱动电流脉动，并且从而使电动机3的转数或输出扭矩脉动。通过重复具有大周期(例如，约几十赫兹到一百几十赫兹)的驱动电流的ON/OFF，诸如从时间T₂至时间T₂₁(暂停)待供应给电动机的驱动电流为ON(驱动)，从时间T₂₁至时间T₃电动机的驱动电流为ON(驱动)，从时间T₃至时间T₃₁驱动电流为OFF(暂停)，以及从时间T₃₁至时间T₄驱动电流为ON。尽管在驱动电流的ON状态下针对电动机3的转数的控制来执行PWM控制，但要进行脉动的周期与占空比控制的周期(通常为几千赫兹)相比足够小。

在图11的示例中，在中止自T₂起的给定时间段向电动机3供应驱动电流并且电动机3的转数降低到箭头85b之后，控制单元51(参见图5)将驱动信号83a发送到控制信号输出电路53，从而向电动机3供应脉动的驱动电流(驱动脉冲)以使电动机3加速。在加速期间的这种控制不一定意味着以100％的占空比驱动，而是意味着以小于100％的占空比控制。接下来，当撞锤41在箭头85c处与砧46发生强烈碰撞时如箭头88a所示提供撞击力。当提供撞击力时，中止在给定时间段向电动机3供应驱动电流，并且电动机的转速如箭头85b所示再次降低。此后，控制单元51将驱动信号83b发送到控制信号输出电路53，从而使电动机3加速。然后，当撞锤41在箭头85e处与砧46发生强烈碰撞时如箭头88b所示提供撞击力。在脉冲模式(1)下，电动机3的重复“中止→正转驱动”的上述间歇驱动被一次或多次重复。如果检测到需要更高的紧固扭矩，则执行通过脉冲模式(2)切换到旋转驱动模式。可以利用例如当提供箭头88b所示的撞击力时电动机3的转数(在箭头85e之前或之后)来判定是否需要更高的紧固扭矩。

尽管脉冲模式(2)是电动机3被间歇地驱动并且类似于脉冲模式(1)被脉冲驱动的模式，但电动机被驱动以致“中止→反转驱动→中止(停止)→正转驱动”被多次重复。亦即，在脉冲模式(2)下，为了不仅增加电动机3的正转驱动而且还增加电动机3的反转驱动，撞锤41沿正转方向加速以便在撞锤41相对于砧46反转充分的角度关系之后与砧46发生强烈碰撞。通过以此方式驱动撞锤41，在砧46中产生强劲的紧固扭矩。

在图11的示例中，当在时间T₄执行切换到脉冲模式(2)时，电动机3的驱动被暂时中止，然后通过沿负方向将驱动信号84a发送到控制信号输出电路53而使电动机3反转。当执行正转或反转时，通过切换从控制信号输出电路53输出到各开关元件Q1至Q6的每个驱动信号(ON/OFF信号)的信号模式来实现该正转或反转。如果电动机3已反转给定的旋转角度，则电动机3的驱动被暂时中止以开始正转驱动。由于此原因，沿正向的驱动信号84b被发送到控制信号输出电路53。在利用逆变器电路52的旋转驱动中，驱动信号未被切换到正侧或负侧。然而，驱动信号分为+方向和-方向并且在图11中被示意性地表示使得能容易地理解电动机是否在任何方向上被旋转驱动。

撞锤41在电动机3的转速达到最大速度(箭头86c)时与砧46发生碰撞。由于该碰撞，与在脉冲模式(1)下产生的紧固扭矩(88a，88b)相比产生明显更大的紧固扭矩89a。当以此方式执行碰撞时，电动机3的转数减小以便从箭头86c达到箭头86d。另外，可执行在检测箭头89a所示的碰撞时停止向电动机3发送驱动信号的控制。这种情况下，如果紧固主体为螺栓、螺母等，则在撞击后传递到用户的手的回弹小。通过在碰撞后也如本实施例中那样向电动机3施加驱动电流，施加给用户的反作用力比钻进模式小，并且适合中等负载下的操作。因此，能加快紧固速度，并且与强劲的脉冲模式相比能减少动力消耗。此后，类似地，通过以给定次数重复“中止→反转驱动→中止(停止)→正转驱动”来执行具有强力紧固扭矩的紧固，并且当用户在时间T₇释放触发器操作时停止电动机3以完成紧固操作。除由用户释放触发器操作之外，当计算单元51基于撞击冲击检测传感器56(参见图5)而判定完成了具有设定的紧固扭矩的紧固时可停止电动机3。

如上所述，在本实施例中，在仅需小的紧固扭矩的初始紧固阶段中在钻进模式下执行旋转驱动，当紧固扭矩变大时通过仅正转的间歇驱动而在冲击模式(1)下执行紧固，并且在最终紧固阶段中通过借助于电动机3的正转和反转的间歇驱动而在冲击模式(2)下强劲地执行紧固。另外，可利用冲击模式(1)和冲击模式(2)来执行驱动。从钻进模式直接转入冲击模式(2)而不提供冲击模式(1)的控制也是可能的。由于在冲击模式(2)中交替地执行电动机的正转和反转，所以紧固速度变成明显比钻进模式或冲击模式(1)下慢。当紧固速度以此方式突然变慢时，在过渡到撞击操作时的不适感与具有常规的旋转撞击机构的冲击工具相比变大。因此，在从钻进模式转换到冲击模式(2)时，操作感由于冲击模式(1)的介入而变成自然感。例如，通过尽可能多地在钻进模式或冲击模式(1)下执行紧固，可以缩短紧固操作时间。

接下来，将参考图12至图16描述与该实施例相关的冲击工具1的控制流程。图12图示了与该实施例相关的冲击工具1的控制流程。冲击工具1判定用户在开始操作之前是否使用拨动开关32(参见图2)选择了冲击模式(步骤101)。如果选择了冲击模式，则处理转入步骤102，并且如果未选择冲击模式，亦即，在正常钻进模式的情况下，处理转入步骤110。

在冲击模式下，计算单元51判定触发器开关8是否被打开。如果触发器开关被打开(触发器操作部8a被拉动)，如图11中所示，则电动机3以钻进模式起动(步骤103)，并且根据触发器操作部8a的拉动量来开始逆变器电路52的PWM控制(步骤104)。然后，电动机3的旋转在执行控制以使得供应给电动机3的峰值电流不会超过上限p的同时加速。接下来，利用电流检测电路59(参见图5)的输出检测在自启动起t毫秒之后供应给电动机3的电流的值I。如果检测到的电流值I未超过p1安培，则处理返回步骤104，并且如果电流值已超过p1安培，则处理转入步骤108(步骤107)。接下来，判定检测到的电流值I是否超过p2安培(步骤108)。

如果在步骤108中所检测到的电流值I未超过p2[A]，亦即，如果满足p1＜I＜p2的关系，则在执行图14中所示的脉冲模式(1)的流程之后处理转入步骤109(步骤120)。然后，如果所检测到的电流值I超过p2[A]，则处理直接转入步骤109而不执行脉冲模式(1)的流程。在步骤109中，判定触发器开关8是否被设定为ON。如果触发器开关被关闭，则处理返回步骤101。如果ON状态继续，则在执行图16中所示的脉冲模式(2)的流程之后处理返回步骤101。

如果在步骤101中选择了钻进模式，则执行钻进模式110，但钻进模式的控制与步骤102至107的控制相同。然后，通过紧接在电动机3被锁定为步骤107的p1之前检测电子离合器中的控制电流或过流状态，从而停止电动机3(步骤111)，结束钻进模式，并且处理返回步骤101。

将参考图13描述步骤107和108中的模式转换的判定流程。上侧曲线图示出了经过的时间与电动机3的转数之间的关系，下侧曲线图示出了供应给电动机3的电流值与时间之间的关系，并且使上侧与下侧曲线图的时间轴相同。在左侧曲线图中，当触发器开关在时间TA被拉动(相当于图12的步骤102)时，电动机3起动并且如箭头113a所示加速。在该加速期间，执行在最大电流值p被限制为如箭头114a所示的值的状态下的恒定电流控制。当电动机3的转数达到给定转数(箭头113b)时，在加速期间的电流变成如箭头114b所示的平常电流。因此，电流值减小。此后，当从紧固部件接收的反作用力随着螺钉、螺栓等的紧固进行而增大时，电动机3的转数如箭头113c所示逐渐减小，并且供应给电动机的电流的值增大。然后，在从电动机3起动起经过t毫秒之后确定电流值。如果如箭头114c所示满足关系p1＜I＜p2，则处理转换到后文将描述的脉冲控制(1)的控制，如步骤120中所示。

在右侧曲线图中，当触发器开关在时间T_B被拉动(相当于图12的步骤102)时，电动机3起动并且如箭头115a所示加速。在该加速期间，执行在最大电流值p被限制为如箭头116a所示的值的状态下的恒定电流控制。当电动机3的转数达到给定转数(箭头115b)时，在加速期间的电流变成如箭头116b所示的平常电流。因此，电流值减小。此后，当从紧固部件接收的反作用力随着螺钉、螺栓等的紧固进行而增大时，电动机3的转数如箭头115c所示逐渐减小，并且供应给电动机的电流的值增大。在此示例中，从紧固部件接收的反作用力迅速增大。因此，如箭头116c所示，电动机3的转速下降大，并且电流值的上升程度大。然后，由于在从电动机3起动起经过t毫秒之后的电流值如箭头116c所示满足p2＜I的关系，所以处理在步骤140中转换到图16中所示的脉冲模式(2)的控制。

通常，在螺钉、螺栓等的紧固操作中，由于螺钉或螺栓的加工精度的变化、紧固主体部件的状态、材料(例如，木材的节瘤、纹理等)的变化，紧固扭矩并非总是恒定的。因此，可仅通过钻进模式以一定行程执行紧固直到紧接着紧固完成为止。在这种情况下，当跳过在冲击模式(1)下的紧固并且向紧固扭矩更高的钻进模式(2)的紧固进行转换时，能在短时间内有效地完成紧固操作。

接下来，将参考图14描述冲击工具在脉冲模式(1)下的控制流程。如果处理已转换为脉冲模式(1)，则在给定中止周期之后峰值电流首先被限制为等于或小于p3安培(步骤121)，并且通过在给定时间段(即，T毫秒)向电动机3供应正转电流来使电动机3旋转(步骤122)。接下来，检测电动机3在已经过时间T毫秒之后的转速N_1n[rpm](n＝1，2，...)(步骤123)。接下来，切断供应给电动机3的驱动电流，并且测量电动机3的转数从N_1n降低到N_2n(＝N_1n/2)所需的时间t_1n。接下来，从t_2n＝X-t_1n获得t_2n，在该t_2n的周期期间将正转电流施加到电动机3(步骤126)，并且将峰值电流抑制为等于或小于p3安培，从而使电动机3加速。接下来，判定电动机3的转数N_1(n+1)在经过时间t_2n之后是否等于或小于用于转换到脉冲模式(2)的临界转数R_th。如果电动机的转数等于或小于R_th，则结束脉冲模式(1)的处理，并且处理返回图12的步骤120，并且如果电动机的转数等于或超过R_th，则处理返回步骤124(步骤128)。

图15图示了电动机3的转数与经过的时间之间的关系和供应给电动机3的电流与在执行图14中所示的控制流程时经过的时间之间的关系。首先在时间T将驱动电流132供应给电动机3。由于驱动电流将峰值电流限制为等于或小于p3安培，则如箭头132a所示地限制在加速期间的电流，此后，当电动机3的转数增加时电流值如箭头132b所示减小。在时间T₁，当测量出电动机3的转数已达到N₁₁时，通过计算来从N₂₁＝N₁₁/2算出电动机3开始旋转的转数N₂₁。例如，转数N₁₁为10,000rpm。当电动机3的转数减小到N₂₁时，供应驱动电流133，并且电动机3再次加速。通过t_2n＝X-t_1n来确定施加驱动电流133的时间t_2n。类似地，虽然在时间2X和3X执行相同的控制，但电动机3的转数的上升程度随着紧固反作用力变大而降低，并且转数N₁₄在时间4X将变成等于或小于临界旋转值R_th。此时，脉冲模式(1)的处理结束，并且处理转换到脉冲模式(2)的处理。

接下来，将参考图16描述冲击工具在脉冲模式(2)下的控制流程。首先，切断供应给电动机3的驱动电流，并且执行待机5毫秒(步骤141)。接下来，将反转电流供应给电动机3以便使电动机以-3000rpm旋转(步骤142)。“负”意味着使电动机3在与操作时的旋转方向相反的方向上以3000rpm旋转。接下来，如果电动机3的转数已达到-3000rpm，则切断供应给电动机3的电流，并且执行待机5毫秒(步骤143)。为何执行待机5毫秒的原因在于当使电动机3突然沿反方向反转时存在冲击工具的主体可能晃动的可能性。此外，还因为在这种待机期间不耗电，因此能实现节能。接下来，接通正转电流以便使电动机3沿正转方向旋转(步骤144)。在接通正转电流之后切断供应给电动机3的电流95毫秒。然而，当在该电流被切断之前撞锤41与砧46发生碰撞(撞击)时，在顶端工具中产生强劲的紧固扭矩。此后，检测触发器开关为ON状态是否被维持。如果触发器开关处于OFF状态，则停止电动机3的旋转，结束脉冲模式(2)的处理，并且处理返回图12的步骤140(步骤147和148)。在步骤147中，如果触发器开关8处于ON状态，则处理返回步骤141(步骤147)。

如上所述，根据本实施例，通过利用撞锤和砧(二者之间的相对旋转角度小于一圈)对电动机执行连续旋转、仅沿正向的间歇旋转以及沿正向和沿反向的间歇旋转，能有效地紧固紧固部件。此外，由于能将撞锤和砧制造成简单结构，所以能实现冲击工具的小型化和成本降低。

尽管到目前为止已基于所示的实施例描述了本发明，但本发明并不限于上述实施例并且可以在不脱离本发明的精神或范围情况下进行各种更改。例如，在本实施例中将电动机举例说明为无刷DC电动机，但本发明并不局限于此，并且可使用能沿正向和沿反向被驱动的其它类型的电动机。

此外，砧和撞锤的形状是任意的。仅需提供砧和撞锤不能相对于彼此连续旋转(当彼此上下重叠时不能旋转)的结构，保证小于360度的给定相对旋转角度，并且形成撞击侧表面和被撞击侧表面。例如，撞锤和砧的突出部可构造成不是轴向突出而是沿周向突出。此外，由于撞锤和砧的突出部不一定仅向外侧凸起并仅能够以给定形状形成撞击侧表面和被撞击侧表面的突出部，所以突出部可以是向撞锤或砧内部突出的突出部(亦即，凹部)。撞击侧表面和被撞击侧表面不必局限于平直表面，并且也可以是形成撞击侧表面或被撞击侧表面的弯曲形状或其它形状。

本申请要求2009年7月29日提交的日本专利申请No.2009-177115的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本申请。

工业适用性

根据本发明的一方面，提供了一种冲击工具，其中冲击机构由具有简单机构的撞锤和砧实现。

根据本发明的另一方面，提供了一种冲击工具，该冲击工具能够驱动相对旋转角度小于360度的撞锤和砧，从而通过设计电动机的驱动方法来执行紧固操作。

根据本发明的又一方面，提供了一种多用冲击工具，该冲击工具能在钻进模式和冲击模式下切换和使用。

Claims

1.一种冲击工具，包括：

电动机；以及

撞锤，所述撞锤连接到所述电动机并且具有撞击侧表面；以及

砧，所述砧被轴颈连接而能相对于所述撞锤旋转，具有被撞击侧表面，并且向顶端工具提供撞击力，

其中所述电动机能在以下模式下驱动：

第一驱动模式，其中所述电动机被连续地正转驱动；

第二驱动模式，其中所述电动机被间歇地仅正转驱动；以及

第三间歇驱动模式，其中所述电动机被间歇地正转和反转驱动。

2.根据权利要求1所述的冲击工具，

其中，所述冲击模式能在以下模式下操作：

钻进模式，其中所述电动机在第一模式下被驱动；以及

冲击模式，其中所述电动机在所述第一至第三驱动模式中的至少两种模式下被驱动同时在其间进行切换。

3.根据权利要求2所述的冲击工具，还包括：

逆变器电路，所述逆变器电路向所述电动机供应给定驱动电流；以及

控制单元，所述控制单元控制所述逆变器电路，从而控制所述电动机的旋转方向和转速以便执行所述第一至第三驱动模式。

4.根据权利要求3所述的冲击工具，

其中，通过所述逆变器电路的脉冲控制来执行所述第二驱动模式和所述第三驱动模式。

5.根据权利要求4所述的冲击工具，

其中，在所述冲击模式下，当负载轻时所述电动机在所述第一驱动模式下被驱动，并且当所述负载变重时所述电动机在所述第二驱动模式下被驱动。

6.根据权利要求5所述的冲击工具，

其中，在所述冲击模式下，当所述负载在所述电动机在所述第二模式下被驱动的状态下进一步变得更重时，所述电动机在所述第三模式下被驱动。

7.根据权利要求6所述的冲击工具，

其中，所述控制单元基于以下参数使所述电动机在所述第一至第三驱动模式之间转换：

流入所述电动机的电流的值；

所述电动机的转速的变化；或

在所述砧的输出轴处产生的冲击扭矩的值。

8.根据权利要求7所述的冲击工具，

其中，在所述第三驱动模式下，所述电动机反转直到达到给定的反转速度。

9.根据权利要求1所述的冲击工具，还包括：

电流检测单元，所述电流检测单元检测流入所述电动机的电流，

其中，在所述钻进模式下，当所检测到的电流的值变成等于或高于给定阈值时，所述控制单元使所述电动机停止。

10.根据权利要求9所述的冲击工具，还包括：

开关拨盘，其允许用户：

在所述钻进模式与所述冲击模式之间进行切换，并且

在所述钻进模式内设定用于停止所述电动机的旋转的扭矩值的多个阶段。

11.一种冲击工具，包括：

电动机；以及

其中所述电动机能在以下模式下驱动：

第一间歇驱动模式；以及

不同于所述第一间歇驱动模式的第二间歇驱动模式。

12.根据权利要求11所述的冲击工具，

其中，在所述第一间歇驱动模式下，所述电动机被间歇地仅正转旋转。

其中，在所述第二间歇驱动模式下，所述电动机被间歇地正转和反转旋转，并且

其中，所述电动机能从所述第一间歇驱动模式切换到所述第二间歇驱动模式。

13.根据权利要求11所述的冲击工具，

其中，所述电动机在一次紧固操作期间可从所述第一间歇驱动模式切换到所述第二间歇驱动模式。

14.根据权利要求11所述的冲击工具，

其中，在所述第一间歇驱动模式下所述撞锤对所述砧的撞击力小于在所述第二间歇驱动模式下所述撞锤对所述砧的撞击力。

15.根据权利要求11所述的冲击工具，

其中，在所述第一间隙驱动模式下所述撞锤的撞击速度小于在所述第二间歇驱动模式下所述撞锤的撞击速度。

16.根据权利要求11所述的冲击工具，

其中，在所述第一间隙驱动模式下所述撞锤的转速小于在所述第二间歇驱动模式下所述撞锤的转速。

17.根据权利要求11所述的冲击工具，还包括：

控制单元，所述控制单元进行控制，使得在所述第一间歇驱动模式下供应给所述逆变器电路以使所述电动机正转的驱动脉冲的供应时间、振幅或有效值小于在所述第二间歇驱动模式下的这些参数。