具体实施方式
以下将基于附图所示的实施例来详细说明本发明。图2所示的电动工具是电钻驱动器。该电动工具包括:马达10,其用作动力源并且自由地正反转动;输出单元12;以及变速器11,其具有用以切换减速比的变速功能。然后,将马达10的转动输出经由变速器11输出至输出单元12。图2所示的附图标记18表示电池组。
变速器11能够经由诸如螺线管等的电磁构件进行减速比的切换。该减速比的切换操作是在控制电路13的控制下进行的。
控制电路13响应于触发开关14的操作来控制马达10的转动。控制电路13经由马达驱动电路15进行马达10的驱动,并且连接至以下部件:转数检测部件16,用于检测马达10的转数N;以及电流检测部件17,用于检测马达驱动电流I。在响应于作业负荷来自动进行减速比的切换操作的情况下,控制电路13响应于由转数检测部件16和电流检测部件17构成的驱动状态检测部件的检测输出,来指示变速器11进行变速器11中的减速比的切换。
这里,在马达10的启动时输出负荷小的情况下,马达驱动电流I增大并且马达转数N的增加率也增大。在输出负荷大的情况下,马达驱动电流I同样增大,但马达转数N的增加率减小或降为零。
因此,针对该电动工具中的由单芯片微计算机等构成的控制电路13,在初始设置中将减速比设置在低减速比侧(图1中的减速比1)。然后,在满足“马达驱动电流I≥I1(A)”以及“马达转数的增加率≤α1”这两个条件的情况下,向着高减速比侧(图1中的减速比2)自动变速。
因此,在启动时的负荷小、并且作业负荷随着作业的继续而逐渐增大的情况下,马达驱动电流I逐渐增大并且马达转数N减少。然后,在满足“马达驱动电流I≥I1(A)”和“马达转数N的增加率≤α1”这两个条件的情况下,控制电路13使变速器11向着高减速比侧自动变速。在马达转数N减少的情况下,马达转数N的增加率可以变为负值。
在上述条件下进行自动变速。因此,即使在马达10的启动时产生浪涌电流、或者在作业人员在输出无负荷的状态下重复进行用于接通触发开关14从而恢复为濒临断开状态(off-state)的操作时产生浪涌电流的情况下,也可以通过将上述α1的值设置为能够判断的增加率来防止进行错误的自动变速切换。
在作业负荷随着作业的继续而减小的情况下,向着减速比减小的方向变速。在作业负荷减小的情况下,马达驱动电流I减小并且马达转数N增大。因此,在满足“马达驱动电流I≤I3(A)”和“马达转数N≥N3”这两个条件的情况下,向着低减速比(高速侧)自动变速。
这里,诸如电钻驱动器等的电动工具经常用来通过使马达10正转来拧紧螺丝。在这种情况下,作业负荷在作业开始时较小并且随着螺丝拧紧的进行而增大。由于该原因,在进行上述自动变速的情况下,如上所述,优选在初始状态下将减速比设置为低减速比(低转矩高速转动)。优选地,在作业负荷增大的情况下,减速比自动转变为高减速比(高转矩低速转动),并且在作业完成且触发开关14断开的情况下,减速比恢复为初始状态下所设置的低减速比。
这里,当考虑通过使马达10反转来进行作业的情况时,作为主要示例,存在用于使已拧紧的螺丝变松的作业。在这种情况下,如图3(b)所示,作业初期的负荷大。此时,在初始设置中同样地设置了低减速比的情况下,在作业开始时向马达10添加大的负荷,此外,用于使螺丝变松的实际作业在将减速比切换为高减速比之后开始。结果,可能产生时间的损失。此外,在作业开始时可能产生马达锁止。在不进行组装作业而是进行拆卸作业的情况下,通过使马达反转来进行大部分的作业。由于该原因,如果在反转的情况下以与正转相同的方式设置初始减速比,则这种电动工具会遭遇许多问题。
因此,在电动工具中,响应于用于切换马达10的转动方向的转动方向切换部件19所设置的转动方向,在使马达正转的情况下将初始减速比设置为低减速比,并且在使马达反转的情况下将初始减速比设置为高减速比。优选在转动方向切换部件19切换马达10的转动方向时进行这种减速比的切换。
由于如上所述响应于马达10的转动方向来切换初始减速比,因此电动工具中的控制电路13对变速器11进行控制,以使得在使马达10正转的情况下在上述低减速比的状态下开始工作、然后随着作业负荷的增加将减速比自动切换为高减速比、然后在作业完成且触发开关14断开的情况下返回至低减速比。
在转动方向切换部件19将马达10的转动方向设置为反转方向的情况下,此时将变速器11切换为高减速比的状态。因此,用户可以在接通触发开关14时在高转矩低速转动的状态下开始作业。然后,作业负荷逐渐减小,并且在满足了上述条件的情况下,变速器11中的减速比向着低减速比侧自动变速。然后,在作业完成并且触发开关14断开的情况下,变速器11中的减速比自动向着高减速比侧恢复。
电动工具的优点在于:不仅在螺丝的拧紧时而且在螺丝的变松时,均无需单独进行变速器11的减速比的切换操作,此外将作业开始时的减速比设置为适合该作业的减速比。因此,用户可以使用具有良好可用性的电动工具。
这里,作为螺丝的类型,存在所谓的反螺纹螺丝。该反螺纹螺丝的拧紧是通过使马达10反转来进行的。该反螺纹螺丝的变松是通过使马达10正转来进行的。因此,在反螺纹螺丝用作作业对象的情况下,可以进行上述示例中的设置的相反设置。具体地,响应于转动方向切换部件19所设置的转动方向,在使马达正转的情况下可以将初始减速比设置为高减速比,并且在使马达反转的情况下可以将初始减速比设置为低减速比。图4示出这种情况下的流程图。图5(a)示出在通过使马达正转而使反螺纹螺丝变松的情况下的转矩变化。图5(b)示出在通过使马达反转而使反螺纹螺丝拧紧的情况下的转矩变化。
在这种情况下,由于在使马达10正转的情况下将减速比设置为高减速比,因此用户可以在接通触发开关14时在高转矩低速转动的状态下开始作业。然后,作业负荷逐渐减小,并且在满足了预定条件的情况下,减速比向着低减速比侧自动变速。在作业完成并且触发开关14断开的情况下,变速器11中的减速比向着高减速比侧自动恢复。
在转动方向切换部件19将马达10的转动方向设置为反转方向的情况下,此时将变速器11切换为低减速比的状态。因此,用户可以在触发开关14接通时在低减速比的状态下开始作业。在作业负荷增加的情况下,变速器11中的减速比自动变速为高减速比。然后,在作业完成并且触发开关14断开的情况下,减速比恢复为低减速比。
由于该原因,在该实施例的情况下,电动工具还可用来进行与正常螺丝的拧紧完全相反的反螺纹螺丝的拧紧作业等。
另外,存在如下情况:针对通过使马达正转所进行的作业,拧紧转矩的变化根据作业对象的类型而不同。在拧紧直径小的螺丝的情况下,转矩如图7(a)所示进行改变,并且可以期望以低减速比侧的低转矩高速转动开始有效地进行作业。另一方面,在拧紧直径大的螺丝(例如,方头螺丝)的情况下,转矩如图7(b)所示进行改变,并且可以期望在低减速比侧开始作业的情况下紧挨在该作业开始之后产生马达锁止。
在紧挨作业开始之后需要高的拧紧转矩的情况下,用户可以以高减速比开始有效地进行作业,并且可以减轻因马达锁止等所引起的施加于电动工具的负担。然后,在使已拧紧的螺丝变松的情况下,在变松开始时需要高转矩。结果,同样在这种情况下,高减速比的高转矩低速转动适合作业的开始。因此,在作业开始时针对正转和反转这两者均需要高转矩的情况下,如图6所示,优选在初始状态下设置高减速比。
在认为期望的初始减速比根据作业对象的类型而不同的情况下,优选地,电动工具具有可以通过用户操作来设置初始减速比的结构。图8示出还包括通过用户操作来设置初始减速比的作业开始时变速设置部件20的电动工具。控制电路13存储作业开始时变速设置部件20所设置的减速比,然后控制变速器11以使用所存储的减速比作为初始减速比。图9示出针对该电动工具的流程图。
在采用例如包括推式开关作为作业开始时变速设置部件20的电动工具的情况下,通过在电动工具处于停止状态并且利用转动方向切换部件19设置为正转的情况下操作推式开关,来切换在正转状态下开始作业时所使用的初始减速比。通过在电动工具处于停止状态并且设置为反转的情况下操作推式开关,来切换在反转下开始作业时所使用的初始减速比。此外,电动工具具有通过重复推式开关的ON(接通)操作来顺次切换初始减速比的结构。当然,作业开始时变速设置部件20不限于推式开关。如上所述,电动工具具有响应于转动方向切换部件19所设置的转动方向来改变初始减速比的结构,因此,电动工具可以在组件数量减少的情况下对马达正转时的初始减速比和马达反转时的初始减速比进行设置操作。此外,该电动工具可以提供用户的良好可用性。
存在用户连续进行相同作业的情况。在这种情况下,用户可以通过响应于作业的内容仅进行一次初始减速比的设置,在该状态下连续进行相同作业。因此,可以提高作业效率,并且还可以提高一台电动工具的使用效率。
本发明的电动工具可以具有变速器11能够分3级切换减速比的结构。图10示出这种情况下的流程图。
在将减速比设置为最低级的状态下,在满足“马达驱动电流I≥I1(A)”和“马达转数N的增加率≤α1”这两个条件时,将减速比切换为比最低减速比高一级的中等减速比。此外,在这种状态下,在满足“马达驱动电流I≥I2(A)”和“马达转数N的增加率≤α2”这两个条件的情况下,减速比向着较高侧自动变速。
另一方面,在将减速比设置为最高级的状态下,在满足“马达驱动电流I≤I4(A)”和“马达转数N≥N4”这两个条件时,减速比自动变速为中等减速比。在这种状态下,在满足“马达驱动电流I≤I3(A)”和“马达转数N≥N3”这两个条件的情况下,进行向着高速侧的自动变速。
如上所述,在变速器11能够进行3级变速的情况下,优选地,在正转和反转这两者的情况下,将初始减速比切换为中等减速比(中等转矩中速转动)。这里,在对木头钻孔的情况下,用户可能需要进行具有诸如等的各种直径的钻孔。图11示出与木头钻孔作业有关的作业转矩特性。如图11所示,转矩在钻孔开始时上升,然后逐渐下降并且变得稳定。最后,在钻孔机贯通木头的情况下,转矩减小为零。由于该原因,在以低减速比开始作业的情况下,紧挨在钻孔开始之后向着中等减速比侧变速,然后在维持中等减速比的状态下完成作业。在作业需要高转矩的情况下,从中等减速比进一步变速为高减速比,然后作业完成。也就是说,在木头钻孔作业中,不太需要以低减速比进行作业。因此,通过以中等减速比开始作业,可以在无需变速的情况下有效地进行作业并且可以减轻施加于用户的负担。
在还考虑将电动工具应用于上述螺丝的拧紧作业等的情况下,优选电动工具包括能够通过用户操作来改变初始减速比的作业开始时变速设置部件20。
图12和图13示出进一步包括用于向用户通知上述初始设置的减速比的指示部件21的电动工具。优选地,该指示部件21例如配备有位于电动工具上部的3个发光二极管。这3个发光二极管各自与低减速比(H)、中等减速比(M)和高减速比(L)相对应。在这种情况下,指示部件21使与转动方向切换部件19所设置的转动方向的作业开始时的初始减速比相对应的发光二极管点亮。这样,指示部件21向用户通知马达的当前转动方向上的初始减速比。
另外,指示部件21可以设置有正转和反转所用的3×2的总共6个发光二极管。由于用户可以容易地识别是预定的初始减速比还是用户自身所设置的初始减速比,因此电动工具可以防止由于以错误的初始减速比进行作业所引起的作业的失败。
如上所述,如图2所示,本发明的电动工具包括马达10、变速器11和输出单元12。将马达10定义为转动动力源。马达10被配置为自由地正反转动。更具体地,马达10被配置为自由地正反转动,由此在正方向和反方向上进行转动。输出单元12被配置为由马达10转动驱动。
电动工具还包括控制部件。控制部件被配置为响应于作业负荷来使变速器11进行减速比的切换操作。控制部件响应于马达10的转动方向来改变作业开始时的变速器11的初始减速比。初始减速比是减速比初始设置状态。
控制部件例如是如图2所示的控制电路13。
如图1的流程图所示,马达10的转动方向是反转的情况下的初始减速比被设置得高于马达10的转动方向是正转的情况下的初始减速比。
在从其它侧面说明的情况下,控制部件设置减速比,以使得马达10的转动方向是反转的情况下的初始减速比被设置得高于马达10的转动方向是正转的情况下的初始减速比。
在从其它侧面进一步说明的情况下,转动方向切换部件19被配置为切换马达10的转动方向。这使得马达10响应于转动方向切换部件19所确定的马达10的转动方向来以正转或反转的方式进行转动。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10正转的情况下,控制部件被配置为使马达10以第一减速比转动。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10反转的情况下,控制部件被配置为使马达10以第二减速比转动。在这种情况下,第二减速比高于第一减速比。
转动方向切换部件19例如可以是针对电动工具所设置的开关或杆,但不限于此。也就是说,转动方向切换部件19可以采用任何组件,只要转动方向切换部件19是能够切换马达10的转动方向的组件即可。
此外,存在将电动工具用于反螺纹螺丝的情况。
因此,如图4的流程图所示,马达10的转动方向是反转的情况下的初始减速比可以被设置得低于马达10的转动方向是正转的情况下的初始减速比。
在从其它侧面说明的情况下,控制部件设置减速比,以使得马达10的转动方向是反转的情况下的初始减速比被设置得低于马达10的转动方向是正转的情况下的初始减速比。
在从其它侧面进一步说明的情况下,转动方向切换部件19被配置为切换马达10的转动方向。这使得马达10响应于转动方向切换部件19所确定的马达10的转动方向来以正转或反转的方式进行转动。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10反转的情况下,控制部件被配置为使马达10以第一减速比转动。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10正转的情况下,控制部件被配置为使马达10以第二减速比转动。在这种情况下,第二减速比高于第一减速比。
可以将马达10的转动方向是正转的情况下的初始减速比设置在非低减速比侧,并且还可以将马达10的转动方向是反转的情况下的初始减速比设置在非低减速比侧。
如图8所示,电动工具还包括作业开始时变速设置部件20,其中该作业开始时变速设置部件20用于通过用户操作来改变作业开始时的变速器11的减速比初始设置。
如图10所示,变速器11能够分3级或更多级来切换减速比。
如图13所示,电动工具还包括指示部件,其中该指示部件用于向用户指示减速比初始设置状态。
此外,如图2所示,电动工具包括转动方向切换部件19。转动方向切换部件19被配置为切换马达10的转动方向。这使得马达10响应于转动方向切换部件19所确定的马达10的转动方向来以正转或反转的方式进行转动。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10正转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得低于预定减速比。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10反转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得高于预定减速比。
此外,如图2所示,控制部件包括马达转数检测部件16和马达电流检测部件17。马达转数检测部件16被配置为检测马达10的转数。控制部件被配置为检测从马达10的转数所获得的信息是否满足第一转动条件。然后,马达电流检测部件17被配置为检测马达10的驱动电流。控制部件被配置为检测马达10的驱动电流的电流值是否满足第一电流状态。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10正转的情况下,控制部件被配置为控制变速器11以将减速比设置得低于预定减速比。在控制部件检测到马达转数检测部件16所检测到的转动信息满足第一转动条件且马达电流检测部件17所检测到的马达10的驱动电流的电流值满足第一电流状态、并且此外转动方向切换部件19使马达10正转的情况下,控制部件被配置为控制变速器11以将减速比设置得高于预定减速比。
作为一个示例,转动信息表示马达10的转数的增加率。控制部件被配置为检测是否满足马达10的转数的增加率小于或等于预定增加率的第一转动条件。控制部件被配置为检测是否满足马达10的驱动电流的电流值大于或等于第一电流值的第一电流状态。
作为一个示例,转动信息是马达10的转数,但不限于此。也就是说,转动信息可以是马达10的转数的增加率。或者,转动信息可以是与马达10的转数相对应的信息。或者,转动信息可以是与马达10的转数的增加率相对应的信息。
控制部件还包括马达转数检测部件16和马达电流检测部件17。马达转数检测部件16被配置为检测马达10的转数。控制部件被配置为检测从马达10的转数所获得的转动信息是否满足第二转动条件。马达电流检测部件17被配置为检测马达10的驱动电流的电流值。控制部件被配置为检测马达10的驱动电流的电流值是否满足第二电流状态。在转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10反转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得高于预定减速比。在控制部件检测到马达转数检测部件16所检测到的转动信息满足第二转动条件且马达电流检测部件17所检测到的马达10的驱动电流的电流值满足第二电流状态、并且此外转动方向切换部件19使马达10反转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得低于预定减速比。
作为一个示例,转动信息表示马达10的转数。控制部件被配置为检测是否满足马达10的转数大于或等于预定转数的第二转动条件。控制部件被配置为检测是否满足马达10的驱动电流的电流值小于或等于第二电流值的第二电流状态。
电动工具还包括作业开始时变速设置部件20。作业开始时变速设置部件20被配置为改变马达10的操作开始的情况下的减速比。
作业开始时变速设置部件20被配置为选择性地具有第一设置状态或第二设置状态。在作业开始时变速设置部件20具有第一设置状态、并且转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10正转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得低于预定减速比。在作业开始时变速设置部件20具有第二设置状态、并且转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10正转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得高于预定减速比。
如上所述,电动工具可用于卸下螺丝的情况,并且可用于反螺纹螺丝的情况。
在这些情况下,作业开始时变速设置部件20被配置为选择性地具有第一设置状态或第二设置状态。在作业开始时变速设置部件20具有第一设置状态、并且转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10反转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得高于预定减速比。在作业开始时变速设置部件20具有第二设置状态、并且转动方向切换部件19确定马达10的转动方向以使得马达10反转的情况下,变速器11被配置为将减速比设置得低于预定减速比。
在上述说明中,马达10正转的情况下马达10的转动方向是与马达10反转的情况下马达10的转动方向相反的方向。因此,在将马达10正转时的马达10的转动方向定义为右转动的情况下,将马达10反转时的马达10的转动方向定义为左转动。在将马达10正转时的马达10的转动方向定义为左转动的情况下,将马达10反转时的马达10的转动方向定义为右转动。
附图标记说明
10 马达
11 变速器
12 输出单元
13 控制电路
14 触发开关
15 马达驱动电路
16 马达转数检测部件
17 马达电流检测部件
18 电池组
19 转动方向切换部件
20 作业开始时变速设置部件
21 指示部件