CN105408044B - 往复式电动工具 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一方面的往复式电动工具包括附接单元、电动机、电力传送单元和控制器。控制器被配置成：当启动时以第一速度操作电动机；当在启动之后满足第一条件时以高于第一速度的第二速度操作电动机；以及当在满足第一条件之后满足第二条件时以高于第二速度的第三速度操作电动机。

Description

往复式电动工具

对相关申请的交叉引用

该国际申请要求2013年7月24日在日本专利局提交的日本专利申请第2013-153778号的权益，并且其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于通过使得诸如锯条的前端工具往复运动而对工件进行加工的往复式电动工具。

背景技术

在诸如往复式锯和竖锯的往复式电动工具当中，已知被配置成在电动机处于空载状况时(换言之，当刀片没有与工件接触时)减小使得刀片(锯条)往复运动的电动机的旋转速度的往复式电动工具(例如，参见专利文献1)。

该类型的往复式电动工具可以通过减小空载操作时的电动机的旋转速度而减少往复式电动工具的振荡并且减少由于往复式电动工具产生的声音或无线电噪声。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第4002959号

发明内容

本发明要解决的问题

当在上述往复式电动工具中作为前端工具的刀片与工件接触并且电动机被加载时，电动机的旋转速度立即增加到特定加工速度或根据用户操作的触发开关的牵拉量而设置的命令速度，以增加输出功率。

上述传统往复式电动工具中的速度的这种立即增加有时使得工件的加工对于用户是困难的。

换言之，由于在上述往复式电动工具中刀片正在往复运动，因此当电动机的旋转速度增加时，刀片在与其往复轴垂直的方向上(更具体地，在与刀片的板面垂直的方向上)振荡。

如果存在形成在工件上以容纳刀片的边缘的切口，则这样的问题不成问题；然而，如果当切割例如铁管时在工件上没有切口，则刀片在工件的表面上打滑并且不能很好地加工工件。

优选地，本发明的一方面可以提供一种往复式电动工具，其可以在前端工具与工件接触的情况下开始加工时开始加工工件，而不会经历诸如刀片的前端工具在工件的表面上的打滑；并且一旦加工开始就可以迅速地完成加工。

用于解决问题的手段

本发明的一方面的往复式电动工具包括前端工具所附接的附接单元。该附接单元经由电力传送单元耦合到电动机；该附接单元通过电动机的旋转而往复运动，并且使得前端工具往复运动。

电动机由控制器操作。换言之，控制器在通过来自外部的命令被启动时以第一速度操作电动机，并且在启动之后满足第一条件时以高于第一速度的第二速度操作电动机，并且在满足第一条件之后满足第二条件时以高于第二速度的第三速度操作电动机。

这样的往复式电动工具的控制器根据当从外部输入了对电动工具的驱动命令时的指定驱动条件(第一条件或第二条件)，以从第一速度、第二速度至第三速度的三步(或更多步)逐步增加电动机的旋转速度。

根据如上所述的往复式电动工具，因此，与在两种模式(对于空载时间的模式和对于正常时间的模式)之间切换电动机的旋转速度的传统装置相比，可以在启动之后高效地对工件进行加工，并且可以减少加工工件所需的时间。

换言之，根据如上所述的往复式电动工具，如下的控制将是可能的：

(1)通过在空载操作时间期间以作为最低速度的第一速度驱动电动机，减少空载操作时间的消耗电力，所述空载操作时间从启动控制器并且开始电动机驱动的时间到使得前端工具与工件接触并且开始加工的时间；

(2)当前端工具开始对工件进行加工时，通过以低于用于正常加工的旋转速度的第二速度驱动电动机而使得前端工具往复运动以在工件上形成切口，同时减少在与前端工具的往复运动方向垂直的方向上前端工具的振荡的发生(换言之，减少前端工具在工件的表面上的打滑)；以及

(3)当在工件上形成切口之后由于用户将前端工具压在工件上以对工件进行加工而使得电动机上的负载进一步增加时，通过以用于正常加工的旋转速度驱动电动机而在短时间内对工件进行加工。

控制器切换电动机的旋转速度的条件(第一条件或第二条件)可根据表示负载状态检测单元检测的电动机负载状态的状态量(具体地，第一阈值或第二阈值)来设置。

结果，电动机的旋转速度可以根据前端工具对工件的加工状态来控制，并且上述控制(1)至(3)可以通过根据施加于电动机的负载逐步切换电动机的旋转速度而自动地执行。

在以上情况下，用户不需要根据工件的加工状态而手动调整电动机的旋转速度；因此，可以改进对工件进行加工的性能。

控制器切换电动机的旋转速度的条件(第一条件或第二条件)还可根据电动机的驱动时间(具体地，第一时间或第二时间)来设置。

这消除了负载状态检测单元检测负载状态的需要并且使得装置配置简单；因此，可以降低成本。

另外，考虑到上述控制(1)和(2)所需要的时间可以是大致恒定的，如果在对特定工件进行加工时适当地设置第一时间和第二时间，则可以改进对工件进行加工的性能。

如上所述的往复式电动工具可包括设置电动机的旋转速度的速度设置单元。控制器可在操作电动机时，无论是否满足第一条件或第二条件，都将电动机的旋转速度限制为由速度设置单元设置的旋转速度以下。

在以上情况下，减少了以超过用户经由速度设置单元设置的旋转速度的速度操作电动机的情形；因此，用户可以安全地使用往复式电动工具。

如果当以第三速度操作电动机时表示电动机的负载状态的状态量减小到等于或低于第一阈值的第三阈值，则控制器可以以第一速度操作电动机。

在该情况下，一旦电动机的旋转速度增加到第三速度，就继续电动机的驱动而不减小电动机的速度，直到此后状态量减小到第三阈值为止。

这减少了当在对工件进行加工期间用户张力的突然释放使得状态量减小到第二阈值时，由于电动机的旋转速度从第三速度下降到第二速度而导致的工件上的用户不期望的加工的发生。

简言之，根据如上配置的往复式电动工具，电动机的旋转速度维持在第三速度；因此，将如用户所期望的那样容易地对工件进行加工。

当以第三速度操作电动机时，控制器可继续电动机的操作直到输入对于电动机的操作停止命令为止，并且一旦输入了对于电动机的操作停止命令，就可停止电动机的操作。

例如，当如利用竖锯等绘制曲线一样切割工件时，作为前端工具的刀片偶尔从工件移开片刻以改变刀片相对于工件的角度；在这样的片刻期间，电动机处于空载状况。

在该情况下，如果如在以上情况下每次电动机处于空载状况时将电动机的旋转速度减小为第一速度，则对于用户来说加工性能显著降低。

因此，在如上所述的往复式电动工具中，一旦电动机的旋转速度达到作为工件的加工速度的第三速度，就通过将电动机的旋转速度维持在第三速度直到输入对于电动机的操作停止命令为止来减少对工件进行加工的性能的降低。

接下来，当以第三速度操作电动机时，当表示电动机负载状态的状态量减小到第四阈值时，控制器可以以第二速度操作电动机，该第四阈值等于第二阈值或者在第二阈值与第三阈值之间。

当以第二速度操作电动机时，当表示电动机负载状态的状态量减小到第三阈值时，控制器可以以第一速度操作电动机，第三阈值等于或低于第一阈值。

根据如上配置的往复式电动工具，当施加于电动机的负载减小时，可以在施加于电动机的负载增加时的步骤的相反方向上逐步减小电动机的旋转速度。

这样，根据如上配置的往复式电动工具，因此减少了电动机的旋转速度的急剧减小；因此，可以通过例如减少当重复加工工件时所引起的前端工具的振荡来改进加工的性能。

当以第三速度操作电动机的经过时间达到预设的设定时间时，控制器可以以第一速度操作电动机。

在该情况下，可以通过减小电动机的旋转速度来完成工件的加工而无需在对工件进行加工时检测电动机的负载状态，其中，上述控制(3)所需的时间大致恒定；因而，可以改进对工件进行加工的性能。

另外，由于不需要负载状态检测单元检测负载状态，因此可以简化装置配置从而降低成本。

如上所述的往复式电动工具可包括从外部设置控制参数(诸如第一条件、第二条件、第一速度、第二速度或第三速度)的控制参数设置单元；该控制参数由控制器用于控制电动机的操作。

在该情况下，用户可以将控制器对于电动机的控制操作适当地设置为期望控制操作；因此，用户可以经历改进的使用性。

控制器可被配置成：除了以控制模式之外还可以以正常模式操作，在正常模式，根据来自外部的命令，以指定旋转速度操作电动机，在控制模式，根据上述第一条件或第二条件切换电动机的旋转速度。

往复式电动工具可包括操作设置单元，操作设置单元将控制器的操作模式设置为控制模式或正常模式。

因而，如果用户经由操作设置单元将控制器的操作模式设置为正常模式，则可以根据例如触发开关的牵拉量而以期望旋转速度驱动电动机，并且禁止电动机的旋转速度通过控制器的操作被自动调整。因此，如上所述的往复式电动工具可以用作对于用户更合用的电动工具。

上述往复式电动工具可包括触发开关。触发开关可被配置成：向控制器发出用于电动机的操作的命令，并且根据触发开关的牵拉量而向控制器发出用于电动机的旋转速度的命令。触发开关可包括以最大牵拉量保持触发开关的锁定功能件。

如上配置的往复式电动工具使得能够在启动之后逐步切换电动机的旋转速度，即，从第一速度到第二速度到第三速度…；因此，可以使得触发开关对速度的精细调整不必要。

此外，即使触发开关配备有将触发开关保持在最大牵拉量的锁定功能件，利用如上所述的往复式电动工具，也可以高效地对工件进行加工，并且可以高效地执行对工件进行加工所需的操作。

另外，负载状态检测单元可通过使用电动机的电流、旋转速度以及扭矩中的至少一个来计算表示电动机负载状态的状态量。往复式电动工具通常包括用于监测电动机的电流、旋转速度、扭矩等的一个或多个传感器。通过使用从这些传感器获得的这种操作量中的至少一个来计算表示负载状态的状态量，可以降低成本并且可以减小电路尺寸，而无需任何另外的传感器。

附图说明

图1是示出示例性实施例中的往复式锯的示意配置的说明图；

图2A至图2C是示出设置操作模式的操作设置单元的配置的说明图；

图3是示出第一模式中的电动机的控制操作的时序图；

图4是示出第二模式中的电动机的控制操作的时序图；

图5A是示出第二模式中的电动机的驱动控制处理的一部分的流程图；

图5B是示出驱动控制处理的剩余部分的流程图；

图6A至图6B是当切割金属管时刀片的移动的说明图，图6A示出了第一模式中的刀片的移动，并且图6B示出了第二模式中的刀片的移动；

图7是示出操作设置单元的变型的说明图；

图8是示出控制参数设置单元的示例的说明图；

图9是示出图4中的控制操作的第一变型的时序图；

图10是示出图4中的控制操作的第二变型的时序图；

图11是示出图4中的控制操作的第三变型的时序图；

图12是示出图4中的控制操作的第四变型的时序图。

附图标记说明

2往复式锯，3把手部，4工具主体，6电池，8刀片夹(blade holder)，9刀片，10电动机，12电力传送单元，14驱动电路，16触发开关，17锁定机构，18监测电路，20控制器，22操作设置单元，24操作单元，30控制参数设置单元，32数字显示单元，33、34操作按钮

具体实施方式

在下文中参照附图描述本发明的示例性实施例。

在本实施例中，本发明应用于图1所示的往复式锯2。往复式锯2包括：细长形状的工具主体4，工具主体4的一端(图1的左侧)形成有把手部3以为用户提供把手；以及在工具主体4上可拆卸地附接在把手部3下方的电池6。

工具主体4上的把手部3包括触发开关16，触发开关16用于在用户握住把手部3时输入对于往复式锯2的驱动命令。

与形成把手部3的一端相对的工具主体4的另一端(图1的右侧)设置有刀片9被附接作为前端工具的刀片夹8。

工具主体4在内部包括：电动机10；电力传送单元12，将电动机10的旋转转换成往复运动并且将往复运动传送到刀片夹8；以及驱动电路14，作为使得刀片夹8(因此，刀片9)往复运动的驱动系统部件，接收来自电池6的供电以及将电流提供到电动机10。

工具主体4在内部还包括：监测电路18；控制器20；以及作为用于经由驱动电路14控制电动机10的旋转速度(因此，刀片9的往复速度)的控制系统部件的操作设置单元22。

监测电路18基于在电动机10中流动的电流i和施加于电动机10的电压V而估计作用于电动机10的扭矩τ和电动机10的旋转速度ω作为表示电动机10的负载状态的状态量。

基于施加于电动机10的电压V和扭矩τ的估计值τe，监测电路18通过使用双输入双输出电动机模型M而估计旋转速度ω和电流i，在双输入双输出电动机模型M中，电压V和扭矩τ用作输入，并且旋转速度ω和电流i用作输出。

来自估计的电流i的估计值ie与电动机10中实际流动的电流i之间的差Δi(＝i-ie)然后与指定增益G相乘，并且结果被反馈回到电动机模型M。该反馈值用作扭矩τ的估计值τe。

作为使用监测电路18的结果，因此可以基于电动机10的电流i和电压V来估计电动机10的扭矩τ和旋转速度ω。

该估计过程包括在本申请的申请人提交的较早申请(日本专利申请JP2011-027787)中，并且在该早期申请的国际公布(WO20121/108246A1)中描述了该过程的细节。WO20121/108246A1的公开内容通过引用合并于此；因而省略了对该估计过程的任何进一步说明。

控制器20根据用户通过操作触发开关16输入的驱动命令而经由驱动电路14对电动机10进行驱动控制，并且控制器20包括微计算机，该微计算机包括CPU、ROM、RAM等。

当触发开关16被操作并且处于接通状态时，控制器20以正常模式或控制模式(第一模式或第二模式)工作，在正常模式，控制器20根据触发开关16的牵拉量而控制电动机10的旋转速度ω，在控制模式，控制器20以两步或三步逐步地控制电动机10的旋转速度ω。

操作设置单元22由用户用于将往复式锯2的操作模式设置为正常模式、第一模式或第二模式中的任意模式；操作设置单元22配置有例如选择器开关，利用该选择器开关，可以在如图2A至图2C所示的三种模式之间切换操作单元24的位置。

控制器20根据用户经由操作设置单元22设置的操作模式而工作，并且当操作模式被设置为正常模式时，基于监测电路18估计的扭矩τ和旋转速度ω而控制电动机10的实际旋转速度。

在控制模式的模式当中，第一模式适合于利用往复式锯2对木头的切割加工，并且第二模式适合于利用往复式锯2对金属材料的切割加工。

当操作模式被设置为第一模式时，控制器20确定电动机10处于空载状况直到施加于电动机10的扭矩τ达到阈值τ01为止，并且将电动机10的旋转速度ω控制为如图3所示的空载模式的目标速度ω01。

当施加于电动机10的扭矩τ超过阈值τ01时(具体地，当刀片9与木头接触并且电动机10上的负载增加时)，控制器20将电动机10的旋转速度ω控制为加载模式的目标速度ω02。

当在超过阈值τ01一次之后施加于电动机10的扭矩τ减小到小于阈值τ01的阈值τ02时，控制器20确定作为工件的木头的加工完成并且将电动机10的旋转速度ω控制为空载模式的目标速度ω01。

当操作模式被设置为第二模式时，控制器20确定电动机10处于空载状况直到施加于电动机10的扭矩τ达到第一阈值τ1为止，并且将电动机10的旋转速度ω控制为如图4所示的空载模式的对于金属材料的目标速度(第一速度)ω1。

当施加于电动机10的扭矩τ超过第一阈值τ1时，控制器20确定刀片9与金属材料接触，并且将电动机10的旋转速度ω控制为加载模式1的目标速度(第二速度ω2)，在加载模式1，刀片9在金属材料上形成切口。

当在超过第一阈值τ1之后施加于电动机10的扭矩τ超过大于第一阈值τ1的第二阈值τ2时，控制器20确定在金属材料上形成切口并且用户将刀片9牢牢地压向金属材料；然后加快刀片9的驱动速度。

换言之，由于在该情况下从刀片9施加于电动机10的负载(即，扭矩τ)增加，因此控制器20确定金属材料需要切割加工并且将电动机10的旋转速度ω控制为加载模式2的目标速度(第三速度ω3)，在加载模式2，对金属材料进行切割。

当在超过第二阈值τ2之后施加于电动机10的扭矩τ减小到小于第一阈值τ1的第三阈值τ3时，控制器20确定作为工件的金属材料的加工完成并且将电动机10的旋转速度ω控制为第一速度ω1。

注意，当操作模式是控制模式(第一模式或第二模式)时，控制器20设置电动机10的旋转速度ω的上限，以便限制或禁止电动机10的旋转速度ω超过根据正常模式时的触发开关16的牵拉量设置的旋转速度。

在从根据用户对触发开关16的操作触发开关16处于接通状态时直到触发开关16的牵拉量达到使得电动机10旋转的牵拉量时为止的时段期间，甚至在空载模式，也将电动机的旋转速度ω设置为零(0)(参见图3和图4)。

这是为了限制电动机10的旋转速度ω超过用户期望的旋转速度以及给用户为难的感觉。

与操作模式被设置为何种模式无关，当用户对触发开关16的牵拉量增加以开始电动机10的驱动时，电动机10的目标速度不是被设置为根据触发开关16的牵拉量设置的控制速度或者空载模式的第一速度ω1；电动机10的目标速度逐渐增加到控制速度或第一速度ω1(参见图3和图4)。

这是为了通过执行所谓的软启动而限制电动机10的旋转的突然上升对用户的手施加影响，在软启动中，在开始电动机10的驱动时，电动机10的旋转速度ω逐渐增加。

在如上所述的控制器20执行的电动机10的驱动控制处理中，接下来参照图5A和图5B所示的流程图来说明作为本发明的主要处理的第二模式中的驱动控制处理。

当该处理开始时，在如图5A和图5B所示的S 100(S表示步骤)中读取用于在第二模式控制电动机10的旋转速度ω的控制参数(具体地，扭矩τ的阈值τ1、τ2或τ3；第一速度ω1、第二速度ω2、第三速度ω3；等)。

在确定触发开关16是否处于接通状态的同时，处理然后在S110中等待直到用户操作触发开关16为止。当触发开关16被操作由此处于接通状态时，处理进行到S120；通过将电动机10的目标速度设置为第一速度ω1而将用于驱动电动机的加载模式设置为空载模式。

当在S120中模式被设置为空载模式时，控制器20设置电动机10的控制量以使得在监测电路18处估计的电动机10的旋转速度ω是第一速度ω1，并且开始驱动电路14对电动机10的驱动。

然后，在S130中确定用于驱动电动机的加载模式在给定时刻是否被设置为加载模式2。如果在给定时刻用于驱动电动机的加载模式没有被设置为加载模式2，则处理进行到S140。

在S140中，从监测电路18读取电动机10的扭矩τ；然后确定电动机10的扭矩τ是否超过第二阈值τ2。

如果电动机10的扭矩τ没有超过第二阈值τ2，则处理进行到S150，并且清除模式2时间计数器C2。并且，在接下来的S160中，从监测电路18读取电动机10的扭矩τ；然后确定所读取的值是否超过第一阈值τ1。

如果在S160中确定电动机10的扭矩τ超过第一阈值τ1，则处理进行到S170以增加模式1时间计数器C1；处理然后进行到S180。

在S180中确定在S170中增加的模式1时间计数器C1的值是否等于或大于预设计数值CT1。

如果在S180中确定模式1时间计数器C1不等于或大于计数值CT1，则处理进行到S130；如果在S180中确定模式1时间计数器C1等于或大于计数值CT1，则处理进行到S190。

在S190中清除模式1时间计数器C1，并且在接下来的S200中将用于驱动电动机的加载模式设置为加载模式1；然后，处理进行到S130。

如果在S200中将模式设置为加载模式1，则控制器20改变电动机10的控制量以使得在监测电路18处估计的电动机10的旋转速度ω是第二速度ω2，并且将驱动电路14对电动机10的驱动速度切换为第二速度ω2。

如上所述的模式1时间计数器C1用于确认在将用于驱动电动机的加载模式改变为加载模式1时，在基于计数值CT1所确定的指定时间或更长时间内扭矩τ超过第一阈值τ1；模式1时间计数器C1用作所谓的低通滤波器以消除噪声。

因此，即使在监测电路18对扭矩τ的估计中发生时间误差，也可以确定电动机10的扭矩τ超过第一阈值τ1，并且将用于驱动电动机10的目标速度设置为第二速度ω2，而不受这样的误差的影响。

如果在S140中确定电动机10的扭矩τ超过第二阈值τ2，则处理进行到S210以增加模式2时间计数器C2，并且处理进行到S220。

在S220中确定在S210中增加的模式2时间计数器C2的值是否等于或大于预设计数值CT2。

如果在S220中确定模式2时间计数器C2不等于或大于计数值CT2，则处理进行到S130；如果在S220中确定模式2时间计数器C2等于或大于计数值CT2，则处理进行到S230。

在S230中清除模式2时间计数器C2。并且，在随后的S240中，然后将用于驱动电动机的加载模式设置为加载模式2。处理然后进行到S130。

如果在S240中将模式设置为加载模式2，则控制器20改变电动机10的控制量以使得在监测电路18处估计的电动机10的旋转速度ω是第三速度ω3，并且将驱动电路14对电动机10的驱动速度切换为第三速度ω3。

如上所述的模式2时间计数器C2用于确认当将用于驱动电动机的加载模式改变为加载模式2时，在基于计数值CT2确定的指定时间或更长时间内扭矩τ超过第二阈值τ2；模式2时间计数器C2用作所谓的低通滤波器以消除噪声。

因此，即使在监测电路18的扭矩τ的估计中发生时间误差时，也可以确定电动机10的扭矩τ超过第二阈值τ2，并且将用于驱动电动机10的目标速度设置为第三速度ω3，而不受这样的误差的影响。

接下来，如果在S160中确定电动机10的扭矩τ不超过第一阈值τ1，则处理进行到S250以清除模式1时间计数器C1。

在随后的S260中，从监测电路18读取电动机10的扭矩τ；然后确定所读取的值是否等于或小于第三阈值τ3。

如果在S260中确定电动机10的扭矩τ大于第三阈值τ3，则在S270中清除空载时间计数器C0，并且处理进行到S130。

如果在S260中确定电动机10的扭矩τ等于或小于第三阈值τ3，则处理进行到S280以增加空载时间计数器C0，然后处理进行到S290。

在S290中确定在S280中增加的空载时间计数器C0的值是否等于或大于预设计数值CT0。

如果在S290中确定空载时间计数器C0不等于或大于计数值CT0，则处理进行到S130；如果在S290中确定空载时间计数器C0等于或大于计数值CT0，则处理进行到S300。

在S300中清除空载时间计数器C0。并且在随后的S310中，将用于驱动电动机的加载模式设置为空载模式。处理然后进行到S130。

如果在S310中将模式设置为空载模式，则控制器20改变电动机10的控制量以使得在监测电路18处估计的电动机10的旋转速度ω是第一速度ω1，并且将驱动电路14对电动机10的驱动速度切换为第一速度ω1。

如上所述的空载时间计数器C0用于确认当将用于驱动电动机的加载模式从加载模式2改变为空载模式时，在基于计数值CT0确定的指定时间或更长时间内扭矩τ等于或小于第三阈值τ3；空载时间计数器C0用作所谓的低通滤波器以消除噪声。

因此，即使在监测电路18的扭矩τ的估计中发生了时间误差，也可以确定电动机10的扭矩τ等于或小于第三阈值τ3，并且将用于驱动电动机10的目标速度从第三速度ω3改变为第一速度ω1，而不受这样的误差的影响。

如以上已说明的，当用户操作本实施例中的往复式锯2的触发开关16时，根据经由操作设置单元22设置的操作模式而执行电动机10的驱动控制。

当操作模式被设置为正常模式时，以根据触发开关16的牵拉量(操作量)的旋转速度驱动电动机10。用户可以由此通过将往复式锯2的操作模式设置为正常模式而根据触发开关16的操作量旋转电动机10。

当操作模式被设置为第一模式时，基于表示电动机10的负载状态的状态量(本实施例中为扭矩τ)，以两步(目标速度ω01和目标速度ω02)逐步控制电动机10的旋转。

与如上所述的传统技术相同，第一模式实现了如下事情：诸如，在刀片9不与工件接触的空载时间中以低速驱动电动机10，以及当刀片9与工件接触并且工件需要被加工时以高速驱动电动机10。

在该第一模式，通过在刀片9与木头接触时将电动机10的旋转速度ω切换为高速，可以缩短切割作为工件的木头所需的时间，并且可以提高切割木头的执行效率。

第一模式因此适合于加工木头，其中，由于以两步(低速和高速)切换电动机10的旋转速度ω，因此刀片9在加工开始时不打滑。

然而，如果在切割铁管100的情况下以第一模式控制电动机10，则当刀片9与铁管100接触并且电动机10的扭矩τ增加时，将电动机10的旋转速度ω切换为高速；刀片9然后在与刀片9的板面垂直的方向上振荡，并且在铁管100的表面上滑动，如图6A所示。因此，不能有效地切割铁管100。

在这样的情况下，除了上述正常模式和第一模式之外，在本实施例中的往复式锯2中还可以将操作模式设置为第二模式。

在第二模式中，基于表示电动机10的负载状态的状态量(本实施例中为扭矩τ)，以三步逐步控制电动机10的旋转，这三步为第一速度ω1、第二速度ω2和第三速度ω3。

因此，如果用户通过操作操作设置单元22而将往复式锯2的操作模式设置为第二模式，则当如图6B所示切割铁管100时，可以获得如下所述的效果(1)至(3)。

(1)通过在从操作触发开关16时到刀片9与铁管100接触并且电动机10的扭矩τ超过第一阈值τ1时为止的空载时间期间，将电动机10的旋转速度ω控制为第一速度ω1，可以减小电动机10的振荡，以减少声音或无线电噪声的发生以及减少从电动机10的驱动生成的消耗电力。

(2)在从刀片9与铁管100接触，在铁管100上做出切口并且用户将刀片9压向铁管100以切割铁管100时到电动机10的扭矩τ超过第二阈值τ2为止的时间期间，可以将电动机10的旋转速度ω控制为适合于在铁管100上做出切口的第二速度ω2，以减少或防止刀片9在铁管100的表面上的滑动。

(3)当电动机10的扭矩τ超过第二阈值τ2时，可以通过将电动机10的旋转速度ω控制为适合于切割铁管100的第三速度ω3以缩短切割铁管100所需的时间来提高切割铁管100的执行效率。

在以上情况下，用户不需要根据诸如铁管100的金属材料的加工状态而手动调整电动机10的旋转速度ω；因此，可以改进对金属材料进行切割加工的性能。

在本实施例中，触发开关16不仅被配置为输入往复式锯2(因此，电动机10)的驱动命令，而且被配置为能够根据触发开关16的牵拉量而设置正常模式时的电动机的旋转速度ω以及控制模式(第一模式或第二模式)时的电动机10的速度的上限。

因此，根据本实施例的往复式锯2，由于电动机10被限制或防止以超过用户经由触发开关16指定的旋转速度ω被驱动，因此用户可以安全地使用往复式锯2。

在本实施例中，当正以第三速度ω3驱动电动机10时，如果表示电动机10的负载状态的扭矩τ减小到低于第一阈值τ1的第三阈值τ3，则以第一速度ω1驱动电动机。

换言之，在本实施例中，一旦电动机10的旋转速度ω增加到第三速度ω3，就继续驱动电动机10而不减小其速度，直到扭矩τ等于或小于第三阈值τ3为止。

因此，例如，当切割铁管100时，当扭矩τ由于用户张力的突然释放而减小到第二阈值τ2时，作为电动机10的旋转速度ω从第三速度ω3下降到第二速度ω2的结果，可以减小在铁管100的切割表面上形成的用户不期望的高度差等。

也就是说，当根据本实施例的往复式锯2对金属材料进行加工时，电动机10的旋转速度可以维持在第三速度ω3；因此，变得容易地如用户期望的那样对金属材料进行加工。

另外，根据本实施例的往复式锯2，如果电动机10的扭矩τ下降到第三阈值以下而没有达到第二阈值τ2，则电动机10的旋转速度ω通过从S260至S310的处理而减小到第一速度ω1。

根据本实施例，因此，可以减小在开始电动机10的驱动之后电动机10的扭矩τ没有达到第二阈值τ2的情况下的消耗电力。

在本实施例中，刀片夹8对应于本发明的附接单元的一个示例；控制器20对应于本发明的控制器的一个示例；监测电路18对应于本发明的负载状态检测单元的一个示例；以及，触发开关16对应于本发明的速度设置单元的一个示例。

尽管至此说明了本发明的示例性实施例，但是本发明不限于上述实施例，并且可以采用各种模式而不背离本发明的精神的范围。

(变型例1)

上述实施例例如说明了操作设置单元22配置有选择器开关，该选择器开关可以切换三种模式中的操作单元24的位置，以将往复式锯2的操作模式设置为正常模式、第一模式或第二模式中的任意模式。

然而，操作设置单元22还可配置有如图7所示的旋转开关，以便根据旋转开关的旋转位置从第一模式N1和第二模式N2(未示出)选择控制模式；以及从具有电动机10的不同目标速度的多个模式(正常模式1、正常模式2、正常模式3…)选择正常模式。

在该情况下，如果当选择了正常模式1、2或3之一时经由触发开关16等输入了驱动命令，则可以以与所选择的正常模式对应的目标速度驱动电动机10。

(变型例2)

上述实施例还说明了当往复式锯2的操作模式被设置为控制模式的第一模式或第二模式时，在预设目标速度ω01与ω02之间或者在第一速度ω1、第二速度ω2与第三速度ω3之间逐步切换电动机10的旋转速度ω。

然而，可设置如图8所示的控制参数设置单元30以使得用户可以适当地设置诸如电动机10的旋转速度ω01、ω02、ω1、ω2和ω3以及用于确定改变旋转速度的扭矩τ的阈值τ01、τ02、τ1、τ2和τ3的控制参数。

图8所示的控制参数设置单元30配置有七段数字显示单元32以及两个操作按钮34，这两个操作按钮34改变并且确定数值以使得可以使用从0(零)至9的数值从最多10种类型中选择要设置的控制参数的类型和所选择的控制参数的值。

注意，该配置是一个示例；控制参数设置单元30可以是用户可以输入控制参数的任何单元。

(变型例3)

上述实施例接下来说明了当往复式锯2的操作模式为第二模式时，一旦电动机10的旋转速度ω增加到加载模式2的第三速度ω3，就维持加载模式2直到扭矩τ减小到第三阈值τ3为止；当扭矩τ等于或小于第三阈值τ3时，使得电动机10的旋转速度ω回到空载模式的第一速度ω1。

然而，如图9所示，在电动机10的旋转速度ω增加到加载模式2的第三速度ω3之后，当扭矩τ等于或小于第四阈值τ4时，可使得电动机10的旋转速度ω回到加载模式1的第二速度ω2，第四阈值τ4是第二阈值τ2与第一阈值τ1之间的值；然后，当扭矩τ等于或小于第五阈值τ5时，可进一步使得电动机10的旋转速度ω回到空载模式的第一速度ω1，第五阈值τ5是小于第一阈值τ1的值。

作为上述结果，当电动机10的扭矩τ减小时，可以在当电动机10的扭矩τ随着对金属材料进行加工而增加时的步骤的相反方向上逐步减小电动机10的旋转速度ω。

在这样的情况下，因此，当结束金属材料的加工时，可以限制或防止电动机10的旋转速度ω的急剧减小；因此，可以通过例如减小当重复加工金属材料时引起的刀片9的振荡而改进加工的性能。

(变型例4)

如图10所示，当电动机10的旋转速度ω一旦增加到加载模式2的第三速度ω3时，电动机10的旋转速度ω就可维持在加载模式2的第三速度ω3，直到确定触发开关16处于断开状态并且输入了电动机10的操作停止命令为止；当触发开关16处于断开状态时，然后可停止电动机10的驱动。

上述控制可应用于竖锯。也就是说，当利用竖锯在金属板上绘制曲线时，刀片偶尔移开金属板片刻以改变刀片相对于金属板的角度；电动机在该片刻期间处于空载状况。在该情况下，如果每次电动机处于空载状况时电动机的旋转速度ω减小到第一速度ω1，则对于用户的加工性能显著降低。

然而，如图10所示，如果控制电动机10的旋转速度ω，则电动机10的旋转速度ω维持在第三速度ω3，直到触发开关16关断为止；因此，可以减少利用竖锯加工金属板时的性能降低。

(变型例5)

上述实施例接下来说明了当往复式锯2的操作模式为第二模式时，以从第一速度ω1至第三速度ω3的三步逐步增加电动机10的旋转速度ω。

然而，当往复式锯2的操作模式为第二模式时或者当往复式锯2的操作模式为新的第三模式时，如图11所示，每次电动机10的扭矩τ超过从第一阈值τ1至第三阈值τ3的三个阈值时，可从第一速度ω1至第二速度ω2、第三速度ω3以及第四速度ω4逐步增加电动机10的旋转速度ω。

作为上述结果，诸如往复式锯2的往复式电动工具可以根据工件的加工状态而更精细地切换电动机10的旋转速度ω；因此可以提高工件的加工精度。

在该情况下，在将电动机10的旋转速度ω增加到加载模式3的第四速度ω4之后减小电动机10的旋转速度ω的方法可与上述实施例相同，或者可与变型例3和4相同。

在如上所述逐步改变电动机10的旋转速度ω的情况下，速度改变步数可以是如上述实施例中的三步，或者是如变型例5中的四步，或者大于4步。

(变型例6)

上述实施例和变型例说明了切换电动机10的旋转速度ω的条件是为了通过使用经由监测电路18估计的电动机10的扭矩τ，逐步增加作为第一条件的当扭矩τ超过作为第一阈值τ1时以及作为第二条件的当扭矩τ超过第二阈值τ2时的电动机10的旋转速度ω。

然而，这样的条件(第一条件和第二条件)可基于从如图11所示的驱动开始时的电动机10的驱动时间(如图12所示的第一时间t1、第二时间t2和第三时间t3)来设置。

作为上述结果，监测电路18对扭矩τ的估计不是必须的；因此，与上述实施例相比，可通过简化装置配置来降低成本。

在表示电动机10的负载状态的状态量用作切换电动机10的旋转速度ω的条件的情况下，不总是需要如在上述实施例中使用电动机10的扭矩τ作为状态量。在电动机10中流动的电流、电动机10的旋转速度或者其组合可用作状态量。

上述实施例说明了通过使用监测电路18而基于电动机10的电流和电压估计电动机10的扭矩τ和旋转速度ω，并且电动机10的扭矩τ和旋转速度ω用于控制电动机10的驱动。然而，可通过使用扭矩传感器和旋转传感器直接检测电动机10的扭矩τ和旋转速度ω。

另外，与表示电动机10的负载状态的状态量或与从开始电动机10的驱动时起的经过时间不同的参数可用作切换电动机10的旋转速度ω的条件。替选地，可根据用户通过操作操作开关而输入的速度改变命令逐步切换电动机10的旋转速度ω。

上述实施例和变型例说明了本发明可以应用于往复式锯或竖锯。然而，与上述实施例相同，本发明还可以应用于任何电动工具，只要其是通过使得前端工具往复运动对工件进行加工的电动工具即可。

上述实施例和变型例说明了用于减小电动机10的旋转速度ω的阈值(换言之，用于切换旋转速度的条件)被设置为与用于增加电动机10的旋转速度ω的阈值不同的值。然而，用于减小电动机10的旋转速度ω的阈值可被设置为与用于增加电动机10的旋转速度ω的阈值相同的值。例如，在上述实施例的情况下，第一阈值τ1和第三阈值τ3可被设置为相同的值。

(变型例7)

根据上述实施例和变型例，触发开关16可配备有以最大牵拉量保持触发开关16的锁定机构17(参见图1)。

简言之，根据上述实施例，电动机10的旋转速度可以从启动之后的空载时间的旋转速度切换为两步或更多步；因此，触发开关16对速度的精细调整是不必要的。

因此，根据上述实施例，尽管触发开关16通过包括在触发开关16中的锁定机构17的功能(锁定功能)而以最大牵拉量保持，但是仍可以高效地加工工件，并且仍可以高效地执行对工件进行加工所需的工作。

Claims (12)

1.一种往复式电动工具，包括：

附接单元，用于附接通过往复运动而对工件进行加工的前端工具；

电动机，使得所述附接单元往复运动；

电力传送单元，被配置成将所述电动机的旋转转换成往复运动以使得所述附接单元往复运动；以及

控制器，被配置成根据来自外部的命令而操作所述电动机，

其中，所述控制器被配置成：当启动时以第一速度操作所述电动机；当在启动之后满足所述前端工具与所述工件接触的第一条件时，以高于所述第一速度的第二速度操作所述电动机；以及当在满足所述第一条件之后满足在所述工件上形成切口并且所述往复式电动工具的用户将所述前端工具压向所述工件的第二条件时，以高于所述第二速度的第三速度操作所述电动机。

2.根据权利要求1所述的往复式电动工具，

所述往复式电动工具包括负载状态检测单元，所述负载状态检测单元被配置成检测表示所述电动机的负载状态的状态量，

其中，所述控制器被配置成：

针对所述负载状态检测单元检测的状态量，至少设置第一阈值和大于所述第一阈值的第二阈值；

当以所述第一速度操作所述电动机时，当所述状态量达到所述第一阈值时确定满足所述第一条件，并且以所述第二速度操作所述电动机；以及

当以所述第二速度操作所述电动机时，当所述状态量达到所述第二阈值时确定满足所述第二条件，并且以所述第三速度操作所述电动机。

3.根据权利要求1所述的往复式电动工具，

其中，所述控制器被配置成：

至少设置第一时间和第二时间；

当以所述第一速度操作所述电动机时，当过去了所述第一时间时确定满足所述第一条件，并且以所述第二速度操作所述电动机；以及

当以所述第二速度操作所述电动机时，当过去了所述第二时间时确定满足所述第二条件，并且以所述第三速度操作所述电动机。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的往复式电动工具，

所述往复式电动工具包括设置所述电动机的旋转速度的速度设置单元，

其中，所述控制器被配置成当操作所述电动机时，无论是否满足所述第一条件或所述第二条件，都将所述电动机的旋转速度限制为由所述速度设置单元设置的旋转速度以下。

5.根据权利要求2所述的往复式电动工具，

其中，所述控制器被配置成：当以所述第三速度操作所述电动机时，当所述状态量减小到等于或低于所述第一阈值的第三阈值时，以所述第一速度操作所述电动机。

6.根据权利要求1所述的往复式电动工具，

其中，所述控制器被配置成：当以所述第三速度操作所述电动机时，继续所述电动机的操作直到输入所述电动机的操作停止命令为止，并且当输入了所述电动机的操作停止命令时，停止所述电动机的操作。

7.根据权利要求5所述的往复式电动工具，

其中，所述控制器被配置成：

当以所述第三速度操作所述电动机时，当所述状态量减小到第四阈值时，以所述第二速度操作所述电动机，所述第四阈值等于所述第二阈值或者在所述第二阈值与所述第三阈值之间；以及

当以所述第二速度操作所述电动机时，当所述状态量减小到等于或低于所述第一阈值的第三阈值时，以所述第一速度操作所述电动机。

8.根据权利要求1所述的往复式电动工具，

其中，所述控制器被配置成：当以所述第三速度操作所述电动机的经过时间达到预设的设定时间时，以所述第一速度操作所述电动机。

9.根据权利要求1所述的往复式电动工具，

所述往复式电动工具还包括控制参数设置单元，所述控制参数设置单元从外部设置用于所述控制器控制所述电动机的操作的控制参数。

10.根据权利要求1所述的往复式电动工具，

其中，所述控制器被配置成：除了控制模式之外还能够以正常模式工作，在所述正常模式，根据来自外部的命令，以指定的旋转速度操作所述电动机，在所述控制模式，根据所述第一条件或所述第二条件而切换所述电动机的旋转速度，

所述往复式电动工具还包括操作设置单元，所述操作设置单元将所述控制器的操作模式设置为所述控制模式或所述正常模式。

11.根据权利要求1所述的往复式电动工具，

所述往复式电动工具还包括触发开关，所述触发开关被配置成：向所述控制器提供用于所述电动机操作的命令，并且基于所述触发开关的牵拉量向所述控制器提供用于所述电动机的旋转速度的命令，

其中，所述触发开关包括锁定功能，所述锁定功能以最大牵拉量保持所述触发开关。

12.根据权利要求2所述的往复式电动工具，

其中，所述负载状态检测单元被配置成通过使用所述电动机的电流、旋转速度以及扭矩中的至少一个来计算表示所述电动机的负载状态的状态量。