CN105965451A - 动力工具 - Google Patents

Abstract

动力工具包括：电动机，所述电动机由从电池组供应的电力驱动；触发开关，所述触发开关能够由用户操作；控制器，所述控制器根据所述触发开关的操作量来控制所述电动机；以及负载确定单元，所述负载确定单元使用在所述电动机停止工作时的所述电池组的端电压作为参考电压，从而基于在驱动所述电动机时的来自所述参考电压的电压降量、所述触发开关的所述操作量、以及所述触发开关的操作时间的关系来确定施加到所述电动机的负载。

Description

动力工具

技术领域

本发明涉及动力工具。

背景技术

日本专利特许公开No.2014-213422公开了手持动力工具。手持动力工具包括以可移除的方式附接到动力工具主体的电池组，动力工具主体包括例如电动机和控制电路。具有包括电池单元的内置可再充电电池的电池组向动力工具主体供应驱动电力。

上述动力工具的电动机具有高输出。这增大了施加到电动机的负载，并且电动机容易发热。当施加到电动机的负载增大时，动力工具可能不能正常运行。因此，为了保护电动机免受过载，可以使用例如如下器件来监控电动机的状态：检测电动机的温度的温度传感器、检测电动机的旋转速度的旋转传感器、或检测流经电动机的电流的电流检测器。然而，难以增加传感器的数量并为传感器提供空间。因此，可以期望的是，开发一种动力工具，该动力工具允许利用有限数量的部件来确定施加到电动机的负载。

本发明的目的是提供能够利用有限数量的部件来确定施加到电动机的负载的动力工具。

发明内容

根据本发明的一个方面的动力工具包括：电动机，所述电动机由从电池组供应的电力驱动；触发开关，所述触发开关能够由用户操作；控制器，所述控制器根据触发开关的操作量来控制电动机；以及负载确定单元，所述负载确定单元使用在电动机停止工作时的电池组的端电压作为参考电压，从而基于在驱动电动机时的来自参考电压的电压降量、触发开关的操作量、以及触发开关的操作时间的关系来确定施加到电动机的负载。

本发明的动力工具能够在减少部件的数量的同时确定施加到电动机的负载。

附图说明

图1是示出动力工具的一个实施例的结构的示意性侧视图。

图2是示出动力工具的构造的示意性方框图。

图3是示出触发开关的触发操作量与动力工具中的控制器的占空比的关系的曲线图。

图4是示出基于触发开关的操作量和动力工具中的电池组的电压降量的所估计的电流的曲线图。

图5是示出由在动力工具的电动机中流动的电流的量中的差异所引起的电动机中的温度增加的曲线图。

图6是示出动力工具的一个操作示例中的电压降量的曲线图。

图7是示出动力工具的一个操作示例的示意图。

图8是示出动力工具的一个操作示例的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图对动力工具的一个实施例进行描述。

如图1中所示，本实施例的动力工具10包括动力工具主体11和电池组12，电池组12以可移除的方式附接到动力工具主体11。

形成动力工具主体11的外壳的壳体13包括管状主体14、手柄15、和电池组底座16。手柄15从主体14的中部沿纵向方向向下延伸。电池组底座16容纳手柄15的下端处的电池组12。

如图1中所示，主体14包括布置在主体14中的电动机17和驱动传输单元18。驱动传输单元18耦合到电动机17的电动机轴17a。驱动传输单元18将由电动机17产生的旋转驱动力传输到位于驱动传输单元18前方的输出轴(未示出)。驱动传输单元18包括例如减速驱动和离合器机构。

驱动传输单元18耦合到位于输出轴的远端处的卡盘19。因此，当电动机17产生旋转时，驱动传输单元18使卡盘19旋转。诸如螺丝起子头或丝锥之类的钻头以可移除的方式附接到卡盘19并且与卡盘19一起旋转。在本实施例中，电动机17的电动机轴17a的轴向方向被称为纵向(前到后)方向，手柄15延伸的方向被称为垂直方向，并且正交于前到后方向和垂直方向的动力工具10的纬向方向被称为横向方向。

动力工具主体11的手柄15从主体14的纵向中间部分向下延伸。触发开关20布置在手柄15的上端处。用户操作触发开关20以指导动力工具主体11开始和停止操作。只要手柄15布置在动力工具主体11上，就不会特别限制手柄15的位置。

正向-反向开关21被布置在略微高于触发开关20处。例如，正向-反向开关21被暴露并且从手柄15的表面突出。只要正向-反向开关21布置在动力工具主体11上，就不会特别限制正向-反向开关21的位置。用户使用正向-反向开关21来指导工具(钻头)的旋转方向，即电动机17的旋转方向。正向-反向开关21包括沿横向方向延伸穿过手柄15的操作杆。操作杆沿横向方向移动以指导电动机17的旋转方向。

电池组底座16布置在手柄15的下端处。电池组底座16具有沿主体14的纵向方向(前到后方向)延长的扁平盒的形式。

现在将参考图2对本实施例的动力工具10的电气构造进行描述。

如图2中所示，动力工具10包括电动机17、控制器CP、触发开关20、触发检测电路22、定时器23、存储器24、电池组12、以及电压检测器25。

触发检测电路22电连接到控制器CP。触发检测电路22给控制器CP提供操作信号，该操作信号根据触发开关的被操作量(被拉动量)来驱动电动机17。这种触发检测电路22还以相同的方式包括在常规动力工具中。

定时器23电连接到控制器CP。定时器23测量触发开关20的操作时间。定时器23包括例如计数器电路。

存储器24存储各种类型的信息。例如，存储器24存储紧接在触发开关20的操作之前(即，在驱动电动机17之前)的电池组12的端电压Vb作为参考电压Vb1(参考图6)。

电压检测器25被配置为检测电池组12的端电压Vb并且给控制器CP提供与所检测的端电压Vb有关的信息。

控制器CP被配置为基于来自触发检测电路22的操作信号将来自电池组12的电力供应到电动机17。

更具体而言，如图2和3中所示，随着触发操作量L的增大，控制器CP控制电动机17以较高的占空比对开关元件(未示出)执行PWM控制。

此外，当控制器CP被提供有来自触发检测电路22的操作信号时，控制器CP激活定时器23以测量触发开关20的操作时间。

图4示出了触发操作量L与电压降量ΔV的关系。

如图4中的直线W1到W4所示，触发操作量L随着电压降量ΔV的增大而增大。图4中的直线W1到W4均示出了根据任务而不同的所需扭矩。更具体而言，所需扭矩以直线W1、W2、W3和W4的顺序增大。电动机的T-I特性也以这个顺序使所需电流值增大。例如，直线W1指示在电流值为5A时所执行的任务操作，直线W2指示在电流值为20A时所执行的任务，直线W3指示在电流值为40A时所执行的任务，并且直线W4指示在电流值为100A时所执行的任务。

在本实施例的动力工具10中，上述关系提前存储在存储器24中作为用于估计电流的表。这允许控制器CP参考存储在存储器24中的电流估计表、使用在驱动电动机17时由电压检测器25检测到的电压降量ΔV和由触发检测电路22检测到的触发操作量L来估计流经电动机17的电流的值。

图5是示出由流经电动机的电流的值中的差异引起的电动机的温度增加的曲线图。

如图5中的线X1到X3所示，当驱动电动机时，电动机的温度逐渐增大。在图5中，线X1到X3代表流经电动机的电流的不同值。更具体而言，流经电动机的电流的值以线X1、X2和X3的顺序增大，其中，线X1代表10A，线X2代表50A，并且线X3代表100A。

如上所述，控制器CP能够根据例如由控制器CP估计的电流值(所估计的电流值)来估计电动机17的温度。这允许控制器CP确定施加到电动机17的负载。现在将对电动机负载确定的示例进行描述。参考图5，在下述电动机负载确定中，在对应于线X3中的电动机的可操作时间Y1(例如，四秒)的温度T1确定过载，线X3指示电流值为100A。

电动机负载确定功能

如图2中所示，控制器CP紧接在任务开始之前使用电压检测器25来测量(获得)电池组12的端电压Vb(参考电压Vb1(参考图6))。随后，控制器CP将端电压Vb存储在存储器24中。

当操作触发开关20时，触发检测电路22给控制器CP提供操作信号。当接收到操作信号时，控制器CP向电动机17供应电力以驱动电动机17。控制器CP激活定时器23以开始测量任务时间。

此外，控制器CP使用电压检测器25来不断地或以预定的时序检测电池组12的端电压Vb。

参考图6，当大于预定值的电压降量ΔV1出现在时刻t1时，控制器CP(图2)参考存储器24(图2)中的表以根据电压降量ΔV1来估计电动机17(图2)的电流值。

参考图2，控制器CP使用定时器23来获得电流继续以所估计的值流动的时间段。在该示例中，在时间段Δt1(时刻t1到时刻t2)期间，控制器CP根据电压降量ΔV1来估计电动机17的电流值为80A，并且确定电动机17的电流值在由定时器23测量的六秒内连续地为80A。参考图7，80A的电流流经电动机17六秒的任务等效于100A的电流流经电动机17大约一秒的任务。当控制器CP确定100A的电流流经电动机17大约一秒的任务不是过载时，控制器CP将时间段Δt1的任务内容(80A，六秒)暂时存储在存储器24中。即，控制器CP将100A的电流流经电动机17的时间段与可操作时间Y1进行比较，并且确定该时间段比电动机的可操作时间Y1短。因此，控制器CP确定该任务不会导致过载。

当时间段Δt1之后的时间段Δt2(时刻t2到时刻t3)大于或等于预定时间(例如三秒)时，控制器CP确定在时间段Δt1期间发热的电动机已被充分冷却并且从存储器24中删除了任务内容。即，当从电压降在时间段Δt1期间结束时开始经过预定时间时，控制器CP确定发热的电动机已被充分冷却并且从存储器24中删除了操作量。

参考图6，当大于预定值的电压降量ΔV2出现在时刻t3时，控制器CP参考存储器24(图2)中的表来根据电压降量ΔV2估计电动机17(图2)的电流值。

控制器CP使用定时器23来测量电流继续以所估计的值流动的时间段。在该示例中，参考图7，当电压降量ΔV2在时间段Δt3(时刻t3到时刻t4)期间出现时，控制器CP估计电动机17的电流值为100A，并且确定电动机17的电流值在由定时器23测量的四秒内为100A。控制器CP将100A的电流流经电动机的时间段与可操作时间Y1进行比较，并且确定该时间段与电动机的可操作时间Y1相同。因此，控制器CP确定100A的电流流经电动机17四秒的任务导致过载并且使电动机17停止工作。

当时间段Δt1之后的时间段Δt2比预定时间(例如三秒)短时，控制器CP将时间段Δt1的任务内容存储在存储器中。

当大于预定值的电压降量ΔV2出现在如图6中所示的时刻t3时，控制器CP(图2)参考存储器24(图2)中的表来根据电压降量ΔV2估计流经电动机17的电流的值。控制器CP使用定时器23来测量电流以所估计的值继续流动的时间段。在该示例中，参考图8，控制器CP根据电压降量ΔV2来估计电动机17的电流值为100A，并且确定电动机17的电流值在由定时器23测量的3.2秒内为100A。参考图8，电压降量ΔV2出现的时间段Δt3的所估计的电流值等效于100A的电流流经电动机17持续3.2秒的任务。控制器CP将在时间段Δt1期间100A的电流流经电动机17大约一秒的任务与在时间段Δt3期间100A的电流流经电动机17持续大约3.2秒的任务相加，以对100A的电流流经电动机17四秒的任务进行确定。控制器CP将100A的电流流经电动机17的四秒的时间段与可操作时间Y1(例如四秒)进行比较。如果该时间段比电动机的可操作时间Y1长或等于电动机的可操作时间Y1，那么控制器CP确定该任务导致过载并且使电动机17停止工作。

本实施例具有下述优点。

(1)控制器CP利用在驱动电动机17时来自参考电压Vb1的电压降量ΔV、触发开关20的操作量、以及触发开关20的操作时间的关系来确定施加到电动机17的负载。以这种方式，控制器CP使用触发开关20的操作量和电池组12的端电压(电压降量)来确定施加到电动机17的负载。触发开关20和电池组12也包括在常规动力工具中。换言之，不需要监控例如电动机17的旋转速度、温度、以及电流的传感器。这允许控制器CP在限制部件的数量的同时确定施加到电动机17的负载。

(2)控制器CP利用来自参考电压Vb1的电压降量ΔV来估计流经电动机17的电流。如果在所估计的电流下电动机17的操作时间超过可操作时间Y1，那么控制器CP确定向电动机17施加了过载并且使电动机17停止工作。以这种方式，当确定向电动机17施加了过载时，电动机17停止工作。这减小了施加到电动机17的过载并且限制了由发热引起的电动机17的故障。

对本领域技术人员应显而易见的是，本发明可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下体现在很多其它具体的形式中。特别地，应当理解，本发明可体现在以下形式中。

在实施例中，当以100A执行任务时，可操作时间Y1为四秒。然而，可操作时间Y1可以根据动力工具和电动机的规格而发生变化。

当前的示例和实施例应被认为是说明性的而不是限制性的，并且本发明不限于本文中所给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等效形式内进行修改。

Claims (10)

1.一种动力工具，包括：

电动机，所述电动机由从电池组供应的电力驱动；

触发开关，所述触发开关能够由用户操作；

控制器，所述控制器根据所述触发开关的操作量来控制所述电动机；以及

负载确定单元，所述负载确定单元使用在所述电动机停止工作时的所述电池组的端电压作为参考电压，从而基于在驱动所述电动机时的来自所述参考电压的电压降量、所述触发开关的所述操作量、以及所述触发开关的操作时间的关系来确定施加到所述电动机的负载。

2.根据权利要求1所述的动力工具，其中：

所述负载确定单元根据在驱动所述电动机时的来自所述参考电压的所述电压降量来估计流经所述电动机的电流，并且在所述发动机以所估计的电流操作预定的可操作时间或更长时间时确定向所述电动机施加了过载，并且

当所述负载确定单元确定向所述电动机施加了过载时，所述控制器使所述电动机停止工作。

3.根据权利要求2所述的动力工具，还包括存储器，所述存储器存储指示在驱动所述电动机时的来自所述参考电压的所述电压降量与所述触发开关的所述操作量的关系的表，其中

所述负载确定单元被配置为基于所述表、根据所述触发开关的所述操作量来指定在驱动所述电动机时的来自所述参考电压的所述电压降量。

4.根据权利要求3所述的动力工具，其中，所述表针对所述电动机用不同的扭矩进行操作的多个任务中的每一个任务来指示所述电压降量与所述触发开关的所述操作量的关系。

5.根据权利要求4所述的动力工具，其中，所述负载确定单元被配置为基于对应于所述表中的所述任务中的其中之一的、所述电压降量与所述触发开关的所述操作量的关系根据所述触发开关的所述操作量来指定所述电压降量。

6.根据权利要求2或3所述的动力工具，还包括定时器，所述定时器测量所述触发开关的所述操作时间以产生显示所测量的操作时间的第一操作时间数据。

7.根据权利要求6所述的动力工具，其中，所述负载确定单元被配置为：

从所述定时器接收所述第一操作时间数据；

基于所述第一操作时间数据来指定所估计的电流流经所述电动机的第一时间段；

将所述电动机的第一时间段与所述预定的可操作时间进行比较；并且

当确定所述第一时间段比所述预定的可操作时间长或等于所述预定的可操作时间时确定向所述电动机施加了过载。

8.根据权利要求7所述的动力工具，其中，当再次操作所述触发开关时，所述定时器测量所述触发开关的所述操作时间以产生显示所测量的操作时间的第二操作时间数据，并且

所述负载确定单元被配置为：

从所述定时器接收所述第二操作时间数据；

基于所述第二操作时间数据来指定所估计的电流流经所述电动机时的第二时间段；以及

将所述第一时间段与所述第二时段相加以将相加的时间段与所述预定的可操作时间进行比较。

9.根据权利要求8所述的动力工具，其中，在从先前操作所述触发开关时开始经过预定时间之后再次操作所述触发开关时，所述负载确定单元被配置为仅将所述第二时间段与所述预定的可操作时间进行比较。

10.根据权利要求3或4所述的动力工具，其中，所述负载确定单元被配置为：

不断地或以预定时序测量所述电池组的端电压以将所述电池组的所测量的端电压存储在所述存储器中；并且

选择紧接在所述触发开关的操作之前测量的存储在所述存储器中的所述电池组的所述端电压的其中之一作为所述参考电压。