CN110869170B - 电动工具 - Google Patents

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Abstract

提供一种能提高作业效率的电动工具。在电动工具(1)中，控制器(106)能够执行第一控制与第二控制，所述第一控制是：在马达(3)的启动后且前端工具成为作业状态之前的非作业状态时，以低速空载转速来驱动马达(3)，当前端工具成为作业状态时，以比低速空载转速高的通常转速来驱动马达(3)，所述第二控制是：在以通常转速驱动马达(3)的状态下的扳机开关(16)断开后，当扳机开关(16)在规定条件下再次导通时，不论前端工具的状态如何，均以通常转速来驱动马达(3)。

Description

电动工具
技术领域
本发明涉及一种冲击锤(hammer)或冲击钻(hammer drill)等电动工具。
背景技术
在冲击锤或冲击钻等电动工具中，为了抑制无负载时的不必要的噪音或振动，已知有如下所述的低速空载(slow idling)控制，即，在无负载时将马达控制为低转速，当探测到负载时，将马达切换为所需的高转速。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2010-173053号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在进行频繁切换使扳机开关(trigger switch)导通而驱动马达的状态与使扳机开关断开而不驱动马达的状态的作业(例如使用冲击锤的刨铲作业)的情况下，有时会因低速空载控制而导致作业效率下降。具体而言，每当重复将扳机开关暂时断开并再次导通的操作时，要进行以低转速驱动马达一次，待探测到负载后再使其上升至高转速的控制，因此存在下述问题：从使扳机开关再次导通直至马达的转速达到高转速(实际作业转速)为止的时滞(time lag)变大，作业效率下降。
本发明是认识到此种状况而完成，其目的在于提供一种能提高作业效率的电动工具。
[解决问题的技术手段]
本发明的一技术方案是一种电动工具。所述电动工具包括：马达；前端工具，由所述马达驱动；操作部，由操作者来操作；以及控制部，当所述操作部受到操作时，驱动所述马达，所述控制部能够执行第一控制与第二控制，所述第一控制是：在针对所述操作部的操作开始后且所述前端工具成为作业状态之前的非作业状态时，以第一转速来驱动所述马达，当所述前端工具成为作业状态时，以比所述第一转速高的第二转速来驱动所述马达，所述第二控制是：在以所述第二转速驱动所述马达的状态下的针对所述操作部的操作解除后，当所述操作部在规定条件下受到再次操作时，不论所述前端工具的状态如何，均以所述第二转速来驱动所述马达。
所述电动工具也可包括：检测部件，检测所述马达所承受的负载，所述控制部在所述检测部件所检测的所述负载小于第一设定值时，判断所述前端工具处于所述非作业状态，在所述负载为所述第一设定值以上时，判断所述前端工具处于所述作业状态。
所述规定条件也可为所述马达的转速并非规定转速以下这一条件。
所述规定条件也可为从所述操作解除后，尚未经过规定时间这一条件。
所述规定条件也可为在所述马达所承受的负载为第二设定值以上的状态下，所述操作解除进行之后这一条件。
所述规定条件也可为重复了针对所述操作部的操作及操作解除之后这一条件。
所述控制部也可在以所述第二转速来驱动所述马达时，即使所述前端工具成为所述非作业状态，仍至少在规定时间以所述第二转速来驱动所述马达。
所述电动工具也可包括：运动传递机构，能够通过所述马达的驱动力来将旋转力及冲击力传递至所述前端工具；以及切换机构，切换以至少包含冲击模式与旋转冲击模式的多个模式中的任一模式来驱动所述前端工具。
所述控制部也可仅在所述切换机构选择了冲击模式时执行所述第二控制。
所述控制部也可为，当在所述操作解除后，所述马达停止之前，通过所述切换机构切换模式的选择时，在所述操作部受到再次操作的情况下，以所述第一转速来驱动所述马达。
所述操作部也可为扳机开关。
所述马达也可为无刷马达。
另外，将以上的构成元件的任意组合、本发明的表达在方法或系统等之间转换者也作为本发明的技术方案而有效。
[发明的效果]
根据本发明，提供一种能提高作业效率的电动工具。
附图说明
图1是本发明的实施方式的电动工具1的侧剖面图。
图2是电动工具1的电路框图。
图3是表示电动工具1的控制的第一例的流程图。
图4是表示电动工具1的控制的第二例的流程图。
图5是表示进行图4所示的控制时的冲击钻模式下的马达3的转速的时间变化的一例的时间图。
图6是表示进行图4所示的控制时的冲击锤模式下的马达3的转速的时间变化的一例的时间图。
图7是本发明的另一实施方式的电动工具1A的平剖面图。
[附图标记说明]
1：电动工具(冲击钻)
1A：电动工具(便携式圆盘锯)
2：壳体
3：马达(无刷马达)
4：运动转换机构
5：旋转传递机构
6：活塞
7：压力室(空气室)
8：冲击件
9：中间件
10：前端工具
11：气缸
12：保持套接头(工具保持部)
13：模式设定拨盘(切换机构)
15：电源线
16：扳机开关(操作部)
17：轴(深度计)
20：电池组
40：控制电路基板
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边详述本发明的较佳实施方式。另外，对于各附图中所示的相同或等同的构成元件、构件、处理等标注相同的符号，并适当省略重复说明。而且，实施方式为例示而非限定发明人，实施方式所记述的所有特征或其组合未必是发明的本质。
图1是本发明的实施方式的电动工具1的侧剖面图。通过图1来定义前后及上下方向。电动工具1为冲击钻(冲击作业机)，通过对前端工具10施加旋转力与冲击力，能够对混凝土(concrete)或石材等被削材进行凿削作业、开孔作业、破碎作业。在电动工具1中，从马达3的旋转直至前端工具10的旋转及冲击的结构是众所周知的，因而以下只作简单说明。
电动工具1在此处为交流驱动，从壳体2的后端下部(把手部2a的下端部)，延伸有用于连接于外部的交流电源的电源线15。壳体2的后部为把手部2a，在把手部2a，设有扳机开关16，所述扳机开关16作为供使用者切换马达3的驱动、停止的操作部。在壳体2内，保持有马达3、构成运动传递机构的运动转换机构4及旋转传递机构5、气缸(cylinder)11以及保持套接头(retainer sleeve)(工具保持部)12。气缸11及保持套接头12以前后方向为轴而相对于壳体2旋转自如。在气缸11及保持套接头12内，活塞(piston)6、冲击件8及中间件9被设置为能够在前后方向往复运动。活塞6与冲击件8之间成为压力室(空气室)7。在保持套接头12的前端部，能够装卸地保持有前端工具10。
马达3在此处为内转子(inner rotor)型无刷马达，设在壳体2的下部。在壳体2内，在马达3的后方，设有用于控制马达3的驱动的控制电路基板40。以上下方向为轴的马达3的旋转，通过曲轴(crank)机构等运动转换机构4，而转换为活塞6的前后方向的往复运动。通过活塞6的往复运动，压力室7的压力(空气圧)发生变动(膨胀/压缩)，冲击件8沿着前后被往复驱动。冲击件8冲击中间件9，中间件9冲击前端工具10。另一方面，以上下方向为轴的马达3的旋转，通过包含一对伞齿轮的旋转传递机构5，而转换为以前后方向为轴的气缸11及保持套接头12的旋转。前端工具10与保持套接头12一同受到旋转驱动。使用者通过设在壳体2上部的作为切换机构的模式设定拨盘(dial)13，能在不对前端工具10施加旋转力而施加冲击力的冲击锤模式(冲击模式)与对前端工具10施加旋转力及冲击力这两种力的冲击钻模式(旋转冲击模式)之间，切换电动工具1的动作模式。在壳体2的上方沿前后方向延伸的轴(shaft)(深度计)17是用于通过前端与被削材接触来确定穿孔深度的构件，安装在相对于壳体2的前后方向的任意位置上。
图2是电动工具1的电路框图。在交流电源50，经由噪声应对电路51而连接有作为整流电路的二极管电桥(diode bridge)103。在二极管电桥103的输出侧，经由功率因数改善电路104而连接有逆变器电路102。噪声应对电路51具备下述作用，即，避免逆变器电路102中产生的噪声传递至交流电源50侧。二极管电桥103将交流电源50的交流转换成直流，并供给至逆变器电路102。逆变器电路102具有经三相桥接的场效应晶体管(Field EffectTransistor，FET)或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等开关元件Tr1～开关元件Tr6，对马达3的定子线圈U1、定子线圈V1、定子线圈W1供给驱动电流。
控制逆变器电路102的马达控制部105具有控制器106。从控制器106经由控制信号输出电路107来对逆变器电路102的各开关元件的栅极(gate)(控制端子)施加控制信号(例如脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)信号)。霍尔元件HS1～HS3的检测信号被送往转子位置检测电路101。从转子位置检测电路101输出的信号被送往控制器106及马达转速检测电路108。马达转速检测电路108算出马达3的实际转速。从马达转速检测电路108输出的信号被送往控制器106。控制器106具有：微处理器(micro processor)，对输出至控制信号输出电路107的控制信号进行运算；存储器，保存有用于马达3的转速控制的程序(program)、运算式、数据(data)；以及计时器(timer)，测定时间。控制器106执行与跟模式设定拨盘13的旋转位置相应的动作模式(冲击锤模式或冲击钻模式)对应的控制。控制器106根据设在马达3的电流路径中的作为电流(负载)检测部件的电阻Rs两端的电压，对流经马达3的电流(负载)进行检测。
图3是表示电动工具1的控制的第一例的流程图。当扳机开关16变为导通时(受到操作时)(步骤S1的是)，控制器106启动马达3(步骤S2)，并以使马达3的转速成为作为第一转速的规定的低速空载转速N0的方式控制马达3(步骤S4)。控制器106对流经马达3的电流(以下也称作“马达电流I”)进行检测，并与作为用于判定是否为实际负载状态的第一设定值的电流阈值I1进行比较(步骤S5)。
控制器106在并非实际负载状态即I≧I1的情况下(步骤S6的否)，若扳机开关16为导通(步骤S7的是)，则继续以低速空载转速N0对马达3的控制(步骤S4)，当扳机开关16变为断开时(受到操作解除时)(步骤S7的否)，使马达3减速(步骤S8)。马达3的减速既可为自然减速，也可为例如通过使逆变器电路102的上臂侧开关元件(开关元件Tr1、开关元件Tr3、开关元件Tr5)断开并使下臂侧开关元件(开关元件Tr2、开关元件Tr4、开关元件Tr6)导通而实现的借助电气制动的减速(后述的步骤S13中也同样)。控制器106在马达3尚未停止的情况下(步骤S9的否)，只要扳机开关16并未导通(步骤S10的否)，则继续马达3的减速(步骤S8)。控制器106在马达3停止时(步骤S9的是)，返回步骤S1。当在马达3停止前(步骤S9的否)而扳机开关16导通(步骤S10的是)时，控制器106返回以低速空载转速N0对马达3的控制(步骤S4)。
若在步骤S6中为实际负载状态即I≧I1(步骤S6的是)，则控制器106以使马达3的转速成为作为第二转速的规定的通常转速(实际作业转速)N1的方式控制马达3(步骤S11)。若扳机开关16为导通(步骤S12的是)，则控制器106继续以通常转速N1对马达3的控制(步骤S11)。当扳机开关16变为断开时(步骤S12的否)，控制器106使马达3减速(步骤S13)。控制器106将马达3的转速N与规定的转速阈值N2进行比较(步骤S14)。转速阈值N2也可为0。当在N＞N2的情况下(步骤S15的是)扳机开关16导通(步骤S12的是)时，控制器106返回以通常转速N1对马达3的控制(步骤S11)。若在N＞N2的情况下(步骤S15的是)扳机开关16为断开(步骤S12的否)，则控制器106继续马达3的减速(步骤S13)。若在N≦N2的情况下(步骤S15的否)扳机开关16为断开(步骤S10的否)，则控制器106跳转至步骤S8中的马达3的减速。当在N≦N2的情况下(步骤S15的否)扳机开关16变为导通时(步骤S10的是)，控制器106返回以低速空载转速N0对马达3的控制(步骤S4)。
图4是表示电动工具1的控制的第二例的流程图。图4所示的流程图中，根据是冲击锤模式还是冲击钻模式，来进行不同的控制。以下，以与图3的不同点为中心作具体说明。在马达3的启动(步骤S2)后，若为冲击锤模式(步骤S3的是)，则控制器106以使马达3的转速成为作为第一转速的规定的低速空载转速NH0的方式控制马达3(步骤S4a)。控制器106检测马达电流I，并与作为用于判定是否为实际负载状态的第一设定值的电流阈值IH1进行比较(步骤S5a)。在并非实际负载状态即I≧IH1的情况下(步骤S6a的否)，若扳机开关16为导通(步骤S7的是)，则控制器106继续以低速空载转速NH0对马达3的控制(步骤S4a)，当扳机开关16变为断开时(步骤S7的否)，使马达3减速(步骤S8)。当在马达3停止前(步骤S9的否)而扳机开关16导通(步骤S10的是)时，控制器106返回模式判别(步骤S3)。
若在步骤S6a中为实际负载状态即I≧IH1(步骤S6a的是)，则控制器106以使马达3的转速成为作为第二转速的规定的通常转速NH1的方式控制马达3(步骤S11a)。若扳机开关16为导通(步骤S12的是)，则控制器106继续以通常转速NH1对马达3的控制(步骤S11a)。当扳机开关16变为断开时(步骤S12的否)，控制器106使马达3减速(步骤S13)。控制器106将马达3的转速N与规定的转速阈值NH2进行比较(步骤S14a)。转速阈值NH2也可为0。当N＞NH2(步骤S15a的是)且在冲击锤模式(步骤S16的是)中扳机开关16导通(步骤S12的是)时，控制器106返回以通常转速NH1对马达3的控制(步骤S11a)。若N＞NH2(步骤S15a的是)且在冲击锤模式(步骤S16的是)中扳机开关16为断开(步骤S12的否)，则控制器106继续马达3的减速(步骤S13)。在N≦NH2的情况下(步骤S15a的否)、或者在N＞NH2(步骤S15a的是)且为冲击钻模式(步骤S16的否)的情况下，若扳机开关16为断开(步骤S10的否)，则控制器106跳转至步骤S8中的马达3的减速，当扳机开关16变为导通时(步骤S10的是)，返回模式判别(步骤S3)。
在马达3的启动(步骤S2)后，若为冲击钻模式(步骤S3的否)，则控制器106以使马达3的转速成为规定的低速空载转速ND0的方式控制马达3(步骤S21)。低速空载转速ND0也可与低速空载转速NH0相等。控制器106检测马达电流I，并与作为用于判定是否为实际负载状态的第一设定值的电流阈值ID1进行比较(步骤S22)。电流阈值ID1也可与电流阈值IH1相等。在并非实际负载状态即I≧ID1的情况下(步骤S23的否)，若扳机开关16为导通(步骤S24的是)，则控制器106继续以低速空载转速ND0对马达3的控制(步骤S21)，当扳机开关16变为断开时(步骤S24的否)，使马达3减速(步骤S8)。若在步骤S23中实际负载状态即I≧ID1(步骤S23的是)，则控制器106以使马达3的转速成为规定的通常转速ND1的方式控制马达3(步骤S25)。通常转速ND1也可与通常转速NH1相等。若扳机开关16为导通(步骤S26的是)，则控制器106返回步骤S22。当扳机开关16变为断开时(步骤S26的否)，控制器106跳转至步骤S8中的马达3的减速。
图5是表示进行图4所示的控制时的冲击钻模式下的马达3的转速的时间变化的一例的时间图。在时刻t1，当扳机开关16导通时，控制器106启动马达3，以低速空载转速ND0来驱动马达3。在时刻t2，当扳机开关16变为断开时，控制器106使马达3减速，在马达3停止之前的时刻t3，当扳机开关16再次变为导通时，控制器106再次以低速空载转速ND0来驱动马达3。另外，即使在时刻t3时马达3停止，但当扳机开关16再次导通时，控制器106仍再次以低速空载转速ND0来驱动马达3。在时刻t4，当从无负载转变为实际负载时(当前端工具10从非作业状态转变为作业状态时)，控制器106将马达3的转速提高至通常转速ND1。在时刻t5，当扳机开关16变为断开时，控制器106使马达3减速，在马达3停止之前的时刻t6，当扳机开关16再次变为导通时，控制器106再次以低速空载转速ND0来驱动马达3。另外，即使在时刻t6时马达3停止，但当扳机开关16再次导通时，控制器106仍再次以低速空载转速ND0来驱动马达3。在时刻t7，当检测到为实际负载时，控制器106将马达3的转速提高至通常转速ND1。时刻t6～时刻t7为止的时间是控制器106判定为无负载还是实际负载所需的时间。在时刻t8，当从实际负载转变为无负载时(前端工具10从作业状态转变为非作业状态时)，控制器106使马达3的转速降至低速空载转速ND0。在时刻t9，当扳机开关16变为断开时，控制器106使马达3减速，马达3停止。
图6是表示进行图4所示的控制时的冲击锤模式下的马达3的转速的时间变化的一例的时间图。在时刻t11，当扳机开关16导通时，控制器106启动马达3，以低速空载转速NH0来驱动马达3。在时刻t12，当扳机开关16变为断开时，控制器106使马达3减速，在马达3停止之前的时刻t13，当扳机开关16再次变为导通时，控制器106再次以低速空载转速NH0来驱动马达3。另外，即使在时刻t13时马达3停止，但当扳机开关16再次变为导通时，控制器106仍再次以低速空载转速NH0来驱动马达3。在时刻t14，当从无负载转变为实际负载时(前端工具10从非作业状态转变为作业状态时)，控制器106将马达3的转速提高至通常转速NH1。在时刻t15，当扳机开关16变为断开时，控制器106使马达3减速，在马达3的转速变为NH2以下之前的时刻t16，当扳机开关16再次变为导通时，控制器106再次以通常转速NH1来驱动马达3。在时刻t18，即使从实际负载转变为无负载(即使前端工具10从作业状态转变为非作业状态)，控制器106仍将马达3维持为通常转速NH1。在时刻t19，当扳机开关16变为断开时，控制器106使马达3减速，马达3停止。
根据本实施方式，能够起到下述效果。
(1)控制器106执行第一控制，即，在马达3启动后且前端工具10成为作业状态之前的非作业状态时，以低速空载转速来驱动马达3，当前端工具10成为作业状态时，以比低速空载转速高的通常转速来驱动马达3，因此能够抑制马达3的启动后直至成为作业状态为止的非作业状态下的不必要的噪音或振动。
(2)控制器106在图3所示的控制或者图4所示的冲击锤模式时的控制中，执行第二控制，即，在以通常转速来驱动马达3的状态下的扳机开关16断开后，当在规定条件(马达3的转速并非规定的转速阈值以下这一条件)下的扳机开关16再次导通时，不论前端工具10的状态(作业状态或非作业状态)如何，均再次以通常转速来驱动马达3，因此能够减小扳机开关16再次导通直至马达3的转速达到通常转速(实际作业转速)为止的时滞，从而能够改善作业效率。所述规定条件既可为从扳机开关16的断开尚未经过规定时间这一条件，也可为在马达3所承受的负载(马达电流)为第二设定值以上的状态下的扳机开关16断开之后这一条件，还可为重复了扳机开关16的导通断开之后这一条件，还可为满足多个条件中的任一个或多个这一条件。另外，第二设定值也可与用于判定是否为实际负载状态的第一设定值相等。
(3)控制器106在图3所示的控制或者图4所示的冲击锤模式时的控制中，即使在以通常转速来驱动马达3的状态下的前端工具10成为非作业状态，仍以通常转速来驱动马达3，因此能够抑制因每当使前端工具10离开被削材时变为低速空载转速而造成的作业效率的下降。另外，控制器106也可在前端工具10成为非作业状态后，在经过规定时间后将马达3降至低速空载转速。
图7是本发明的另一实施方式的电动工具1A的平剖面图。电动工具1A为便携式圆盘锯(便携式切割机)，其机械结构与日本专利特开2014-231130号公报所记载的无线圆盘锯相同。以下作简单说明，电动工具1A包括：作为电源的电池组20；马达(无刷马达)3；前端工具(锯片)10，经由未图示的减速机构而由马达3来驱动；未图示的扳机开关；以及控制电路基板40，搭载有对马达3的驱动进行控制的控制部(控制器等)。设于控制电路基板40的控制器进行与实施方式1的控制器106同样的控制。本实施方式也能够起到与实施方式1同样的效果。
以上，以实施方式为例说明了本发明，但本领域技术人员当理解，在实施方式的各构成元件或各处理过程中可包含权利要求所记载的范围内的各种变形。

Claims (11)

1.一种电动工具，其特征在于，包括：
马达；
前端工具，由所述马达驱动；
扳机开关，由操作者来操作；以及
控制部，当所述扳机开关受到操作时，驱动所述马达，根据检测部件的检测结果判断所述前端工具是处于作业状态还是非作业状态，
所述控制部能够执行第一控制与第二控制，
所述第一控制是：判断为在针对所述扳机开关的操作开始后且所述前端工具成为所述作业状态之前的所述非作业状态时，以第一转速来驱动所述马达，判断为当所述前端工具成为作业状态时，以比所述第一转速高的第二转速来驱动所述马达，
所述第二控制是：在以所述第二转速驱动所述马达的状态下的针对所述扳机开关的操作解除后，在以仅通过操作所述扳机开关而满足的规定条件的情况下，不论所述前端工具的状态如何，均以所述第二转速来驱动所述马达。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，
所述检测部件检测所述马达所承受的负载，
所述控制部在所述检测部件所检测的所述负载小于第一设定值时，判断所述前端工具处于所述非作业状态，在所述负载为所述第一设定值以上时，判断所述前端工具处于所述作业状态。
3.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，
所述规定条件是所述马达的转速并非规定转速以下这一条件。
4.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，
所述规定条件是从所述操作解除后，尚未经过规定时间这一条件。
5.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，
所述规定条件是在所述马达所承受的负载为第二设定值以上的状态下，所述操作解除进行之后这一条件。
6.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，
所述规定条件是重复了针对所述扳机开关的操作及操作解除之后这一条件。
7.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，
所述控制部在以所述第二转速来驱动所述马达时，即使所述前端工具成为所述非作业状态，仍至少在规定时间以所述第二转速来驱动所述马达。
8.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，包括：
运动传递机构，能够通过所述马达的驱动力来将旋转力及冲击力传递至所述前端工具；以及
切换机构，切换以至少包含冲击模式与旋转冲击模式的多个模式中的任一模式来驱动所述前端工具。
9.根据权利要求8所述的电动工具，其特征在于，
所述控制部仅在所述切换机构选择了冲击模式时执行所述第二控制。
10.根据权利要求8所述的电动工具，其特征在于，
当在所述操作解除后，所述马达停止之前，通过所述切换机构切换模式的选择时，在所述扳机开关受到再次操作的情况下，所述控制部以所述第一转速来驱动所述马达。
11.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，
所述马达为无刷马达。
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