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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektrisches Kraftwerkzeug, das zum Erzeugen einer Schlagkraft in einer Drehrichtung eines Werkzeugelements und Übertragen der Schlagkraft auf das Werkzeugelement ausgebildet ist.
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Das in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2010-207951 offenbarte elektrische Kraftwerkzeug ist mit einem Schlagmechanismus versehen, der einen Hammer, der sich ansprechend auf eine Drehkraft eines Motors dreht, und einen Amboss, der sich ansprechend auf eine Drehkraft des Hammers dreht, aufweist. Der Schlagmechanismus ist derart ausgebildet, dass, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, von außen auf den Amboss aufgebracht wird, der Hammer außer Eingriff mit dem Amboss gebracht wird, so dass er sich im Leerlauf befindet, und dann in der Drehrichtung auf den Amboss schlägt.
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Gemäß diesem elektrischen Kraftwerkzeug ist es, wenn der Motor zum Fixieren eines Zielobjekts wie einer Schraube und einer Mutter an einer Platte oder einem Bolzen in einer Vorwärtsrichtung gedreht wird, möglich, das Zielobjekt aufgrund des Schlagens des Ambosses durch den Hammer fest anzuziehen. Beim Lösen des angezogenen Zielobjekts wird der Motor in einer zu der Richtung beim Anziehen entgegengesetzten Richtung gedreht, so dass der Hammer den Amboss schlägt. Dadurch ist es möglich, das angezogene Zielobjekt ohne weiteres zu lösen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bei dem vorher beschriebenen elektrischen Kraftwerkzeug wird beispielsweise, wenn ein Benutzer eine Betätigungseinheit wie einen Drückerschalter mit einem maximalen Betätigungsausmaß betätigt, der Motor mit einer maximalen Antriebsleistung von 100% Antriebseinschaltdauer angetrieben, so dass der Motor (und ein Werkzeugbit) mit hoher Drehzahl gedreht wird.
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Auf diese Weise kann jedoch, wenn der Motor unmittelbar nach einem Start des Antriebs mit hoher Drehzahl angetrieben wird, das Werkzeugbit wie ein Treiberbit leicht außer Eingriff mit einem Zielobjekt wie einer Schraube gebracht werden. Möglicherweise wird ein Anziehen durch den Schlagmechanismus nicht zufriedenstellend ausgeführt.
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Beispielsweise kann in einem Fall, in dem durch das vorher beschriebene elektrische Kraftwerkzeug eine lange Schraube an einem Werkstück befestigt wird, wenn das Schlagen in einem Zustand begonnen wird, in dem die lange Schraube nicht ausreichend in das Werkstück eingeführt ist, das Werkzeugbit möglicherweise durch die rasche Laständerung und eine Auslenkung der langen Schraube zum Zeitpunkt des Beginns des Schlagens außer Eingriff mit einem Schraubenkopf gebracht werden. Manchmal kann das Werkstück, das Werkzeugbit, der Schraubenkopf oder dergleichen beschädigt werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es wünschenswert, ein elektrisches Kraftwerkzeug bereitzustellen, das verhindern kann, dass ein Werkzeugelement nach einem Schlagen außer Eingriff mit einem Zielobjekt gebracht wird.
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Das elektrische Kraftwerkzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Motor, einen Schlagmechanismus, einen Schlagdetektor und eine Steuereinheit auf. Der Motor erzeugt eine Drehkraft zum Drehen eines Werkzeugelements, das an dem elektrischen Kraftwerkzeug angebracht ist. Der Schlagmechanismus erzeugt, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, auf das Werkzeugelement aufgebracht wird, eine Schlagkraft in einer Drehrichtung des Werkzeugelements und überträgt die Schlagkraft auf das Werkzeugelement.
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Der Schlagdetektor detektiert eine Erzeugung der Schlagkraft durch den Schlagmechanismus. Die Steuereinheit steuert den Antrieb des Motors derart, dass der Motor in einen Zieldrehzustand gebracht wird. Die Steuereinheit stellt ferner eine Steuergröße des Motors derart ein, dass sich der Motor während einer Anfangsantriebsdauer mit einer niedrigeren Drehzahl als eine Drehzahl in dem Zieldrehzustand dreht. Nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer schaltet die Steuereinheit die Steuergröße zu einer Endsteuergröße, die dem Zieldrehzustand entspricht.
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Die Anfangsantriebsdauer ist eine Zeitdauer von einer Detektion der Erzeugung der Schlagkraft durch den Schlagdetektor bis zu einem Ablauf einer vorbestimmten ersten Zeitdauer nach dem Beginn des Antriebs des Motors.
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Gemäß diesem elektrischen Kraftwerkzeug wird, auch wenn ein Drehzustand, der eine maximale Antriebsleistung des Motors benötigt, als der Zieldrehzustand eingestellt wird, eine Erhöhung der Drehzahl des Motors verhindert, bis nach dem Beginn des Antriebs des Motors das Schlagen durch den Schlagmechanismus eingeleitet worden ist und eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist.
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Somit ist während der Anfangsantriebsdauer die Schlagkraft durch den Schlagmechanismus verringert. Es ist möglich, zu verhindern, dass das Werkzeugelement außer Eingriff mit einem Zielobjekt wie einer langen Schraube gebracht wird, wenn das Schlagen durch den Schlagmechanismus in einem Zustand eingeleitet wird, in dem das Objekt nicht ausreichend in ein Werkstück eingeführt ist.
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Zusätzlich dazu ist es, wenn die Anfangsantriebsdauer derart eingestellt ist, dass während dieser Dauer das Schlagen durch den Schlagmechanismus durchgeführt wird, möglich, ein Objekt wie eine lange Schraube durch das während der Anfangsantriebsdauer durchgeführte Schlagen sicher an dem Werkstück zu fixieren.
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Nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer wird die Steuergröße des Motors zu der Endsteuergröße geschaltet, und die Drehung des Motors wird erhöht. Somit wird die Schlagkraft durch den Schlagmechanismus stärker, und es ist möglich, zu verhindern, dass die zum Anziehen eines Objekts wie einer langen Schraube an einem Werkstück benötigte Zeit verlängert wird.
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Die Steuereinheit kann zum Bestimmen, dass die Anfangsantriebsdauer abgelaufen ist, wenn nach dem Beginn des Antriebs des Motors die Erzeugung der Schlagkraft eine vorbestimmte Anzahl von Malen durch den Schlagdetektor detektiert worden ist, ausgebildet sein. Zusätzlich dazu kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass die Anfangsantriebsdauer abgelaufen ist, wenn nach dem Beginn des Antriebs des Motors eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, seit die Erzeugung der Schlagkraft durch den Schlagdetektor detektiert worden ist.
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Mit anderen Worten, die Anfangsantriebsdauer bis zum Schalten der Steuergröße zu der Endsteuergröße nach dem Beginn des Antriebs des Motors kann durch die Anzahl von Malen eines Schlages durch den Schlagmechanismus eingestellt werden, oder sie kann durch die seit dem Einleiten des Schlagens durch den Schlagmechanismus abgelaufene Zeit eingestellt werden.
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Die Steuereinheit kann zum Antreiben des Motors in einer sogenannten Open-Loop-Steuerung ausgebildet sein, bei der die Antriebsleistung beim Antrieb des Motors (beispielsweise ein Leitungsstrom zu dem Motor, eine relative Antriebseinschaltdauer bei einer PWM-Steuerung und dergleichen) auf einfache Weise gesteuert wird.
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Zusätzlich dazu kann das elektrische Kraftwerkzeug einen Drehzahldetektor aufweisen, der zum Detektieren einer Drehzahl des Motors ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Steuereinheit zum Antreiben des Motors mit einer Drehsteuerung (einer sogenannten Rückkopplungssteuerung) ausgebildet sein, bei der die Steuergröße derart eingestellt wird, dass die von dem Drehzahldetektor detektierte Drehzahl gleich einer Zieldrehzahl wird.
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In diesem Fall kann das Schalten der Steuergröße des Motors gemeinsam mit dem Ablauf der Anfangsantriebsdauer implementiert werden, indem die Zieldrehzahl bei der Rückkopplungssteuerung so geschaltet wird, dass sie höher ist als die Drehzahl während der Anfangsantriebsdauer.
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Das heißt, beim Steuern des Antriebs des Motors mit der Rückkopplungssteuerung wird die Steuergröße zum Steuern der Antriebsleistung des Motors gemäß einer Abweichung zwischen der Drehzahl des Motors und der Zieldrehzahl eingestellt.
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Daher kann, wenn die Zieldrehzahl während der Anfangsantriebsdauer auf eine niedrige Drehzahl eingestellt wird und die Zieldrehzahl nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer auf eine höhere Drehzahl geschaltet wird, der obige Effekt auch dann erzielt werden, wenn die Steuereinheit bereits dazu ausgebildet ist, den Motor mittels der Rückkopplungssteuerung anzutreiben.
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Das elektrische Kraftwerkzeug kann eine Betätigungseinheit aufweisen, die zum Auswählen eines Betriebsmodus aus einer Mehrzahl von Betriebsmodi ausgebildet ist, die sich im Hinblick auf einen Zieldrehzustand unterscheiden, beispielsweise hohe Drehzahl und niedrige Drehzahl oder hohe Drehzahl, mittlere Drehzahl und niedrige Drehzahl etc.
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In diesem Fall kann die Steuereinheit zum Einstellen der Steuergröße derart, dass die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit von dem über die Betätigungseinheit ausgewählten Betriebsmodus eine niedrige Drehzahl oder eine hohe Drehzahl bzw. eine hohe Drehzahl, eine mittlere Drehzahl oder eine niedrige Drehzahl wird, ausgebildet sein.
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Zusätzlich dazu kann die Steuereinheit zum Einstellen der Steuergröße des Motors derart, dass sich der Motor während der Anfangsantriebsdauer mit einer niedrigeren Drehzahl als die Drehzahl in dem Zieldrehzustand dreht, und zum Schalten der Steuergröße des Motors zu der Endsteuergröße entsprechend dem Zieldrehzustand nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer für jeden Betriebsmodus ausgebildet sein.
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In diesem Fall kann die Steuereinheit, auch wenn der über die Betätigungseinheit ausgewählte Betriebsmodus ein Modus mit niedriger Drehzahl ist, in dem sich der Motor mit einer niedrigeren Drehzahl als eine Drehzahl des nicht ausgewählten Betriebsmodus dreht, zum Beginnen des Antreibens des Motors mit der Endsteuergröße, die dem Zieldrehzustand für den Modus mit niedriger Drehzahl entspricht, ausgebildet sein.
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Das heißt, die Steuereinheit kann so ausgebildet sein, dass sie nach dem Beginn des Antreibens des Motors in dem Modus mit niedriger Drehzahl die Steuergröße nicht schaltet und das Antreiben des Motors mit der Endsteuergröße beginnt, die dem Zieldrehzustand (in diesem Fall niedrige Drehzahl) entspricht.
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Auf diese Weise wird in dem Modus mit niedriger Drehzahl die Steuergröße während der Anfangsantriebsdauer so eingestellt, dass sie die Steuergröße zum Antreiben des Motors mit einer niedrigeren Drehzahl als die Drehzahl in dem Zieldrehzustand ist. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass die Drehzahl des Motors vor einem Schlagen zu niedrig wird, und zu verhindern, dass die zum Anziehen des Objekts benötigte Zeit verlängert wird.
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Die Steuereinheit kann zum allmählichen bzw. stufenweisen Ändern der Steuergröße zu der Endsteuergröße ausgebildet sein, so dass die Drehzahl des Motors beim Schalten der Steuergröße des Motors zu der Endsteuergröße nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer allmählich bzw. stufenweise erhöht wird.
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In diesem Fall ist es, da die Drehzahl des Motors allmählich erhöht wird, möglich, zu verhindern, dass das Werkzeugelement durch das Schalten der Steuergröße außer Eingriff mit dem Objekt gebracht wird.
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Wenn die Betätigungseinheit zum Einstellen des Betriebsmodus vorgesehen ist, kann die Steuereinheit die Steuergröße mit einer für jeden der mehreren Betriebsmodi unterschiedlichen Änderungsrate allmählich zu der Endsteuergröße ändern, so dass die Drehzahl des Motors beim Schalten der Steuergröße des Motors zu der Endsteuergröße allmählich erhöht wird.
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In diesem Fall kann die Steuereinheit, wenn der Betriebsmodus ein Modus mit niedriger Drehzahl ist, in dem der Motor mit niedriger Drehzahl dreht, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Betriebsmodus ein Modus mit hoher Drehzahl ist, in dem der Motor mit hoher Drehzahl dreht, eine Änderungsrate der Steuergröße beim allmählichen Ändern der Steuergröße zu der Endsteuergröße erhöhen.
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Auf diese Weise kann, wenn der ausgewählte Betriebsmodus der Modus mit niedriger Drehzahl ist, der Drehzustand des Motors nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer rascher zu dem Zieldrehzustand umgeschaltet werden. Es ist möglich, eine Verlängerung einer zum Anziehen des Objekts in dem Modus mit niedriger Drehzahl benötigte Zeit zu verhindern.
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Umgekehrt kann, wenn der ausgewählte Betriebsmodus der Modus mit niedriger Drehzahl ist, die Steuereinheit eine Änderungsrate der Steuergröße beim allmählichen Ändern der Steuergröße zu der Endsteuergröße im Vergleich zu einem Fall, in dem der ausgewählte Betriebsmodus der Modus mit hoher Drehzahl ist, verringern.
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Auf diese Weise kann, wenn der ausgewählte Betriebsmodus der Modus mit niedriger Drehzahl ist, der Drehzustand des Motors nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer langsam zu dem Zieldrehzustand umgeschaltet werden. Es ist möglich, zu verhindern, dass das Werkzeugelement durch Umschalten der Steuergröße in dem Modus mit niedriger Drehzahl außer Eingriff mit dem Objekt gebracht wird.
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Beim allmählichen Ändern der Steuergröße des Motors zu der Endsteuergröße nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer kann die Steuereinheit die Steuergröße mit einer konstanten Änderungsrate variieren (mit anderen Worten, stufenweise mit einer Rate einer vorbestimmten Größe in einer vorbestimmten Zeit).
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In diesem Fall kann die Steuereinheit die Änderungsrate der Steuergröße nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer im Vergleich zu einer Anfangsänderungsrate, die eine Änderungsrate der Steuergröße zum Zeitpunkt einer Erhöhung der Drehzahl des Motors bei einem Beginn des Antriebs des Motors ist, verringern.
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Auf diese Weise wird die Änderungsrate der Steuergröße nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer kleiner als die Änderungsrate der Steuergröße beim Beginn des Antriebs des Motors, so dass das Schalten der Steuergröße zu der Endsteuergröße langsam durchgeführt werden kann. Daher ist es auch auf diese Weise möglich, zu verhindern, dass das Werkzeugelement aufgrund des Schaltens der Steuergröße nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer außer Eingriff mit dem Objekt gebracht wird.
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Ferner kann die Steuereinheit beim allmählichen Ändern der Steuergröße des Motors zu der Endsteuergröße nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer die Steuergröße so variieren, dass eine Änderungsrate der Steuergröße gemäß der abgelaufenen Zeit allmählich erhöht wird.
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Auf diese Weise wird nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer die Drehzahl des Motors nicht linear erhöht. Unmittelbar nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer ist es möglich, die Erhöhung der Drehzahl des Motors zu verhindern und zu verhindern, dass das Werkzeugelement außer Eingriff mit dem Objekt gebracht wird.
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Darüber hinaus ist es, da die Drehzahl des Motors nicht linear mit der seit der Anfangsantriebsdauer abgelaufenen Zeit zunimmt, möglich, zu verhindern, dass die zum Anziehen des Objekts benötigte Zeit verlängert wird.
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Ferner kann die Steuereinheit in einem Fall, in dem die Änderungsrate der Steuergröße variiert wird, so dass sie nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer allmählich zunimmt, die Änderungsrate der Steuergröße während einer vorbestimmten zweiten Dauer nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer im Vergleich zu der Anfangsänderungsrate verringern.
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In diesem Fall kann die Steuereinheit die Änderungsrate der Steuergröße im Vergleich zu der Anfangsänderungsrate mit der Zeit erhöhen, nachdem die zweite Dauer abgelaufen ist. Demzufolge ist es möglich, zu verhindern, dass die zum Anziehen des Objekts benötigte Zeit verlängert wird, während zugleich verhindert wird, dass das Werkzeugelement nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer außer Eingriff mit dem Objekt gebracht wird.
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Die Steuereinheit kann den Drehzustand des Motors nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer auf den Zieldrehzustand steuern, indem eine relative Einschaltdauer eines PWM-Signals, das zum Antreiben und Steuern des Motors verwendet wird, als die Steuergröße des Motors erhöht wird.
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Zusätzlich dazu kann die Steuereinheit den Drehzustand des Motors nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer durch Erhöhen eines Leitungswinkels zum Zeitpunkt eines Antriebs des Motors als die Steuergröße des Motors steuern.
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Auf diese Weise kann die Steuereinheit beispielsweise die relative Einschaltdauer des PWM-Signals, das zum Antreiben des Motors verwendet wird, auf 100% festlegen, so dass Zeitpunkte eines Beginnens und eines Beendens einer Leitung zu einer Motorwicklung gesteuert werden.
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Demzufolge ist es nicht notwendig, dass die Steuereinheit ein Schaltelement für eine Leitungssteuerung mit hoher Geschwindigkeit schaltet. Im Vergleich zu einem Fall, in dem die Steuereinheit zum Steuern der relativen Einschaltdauer des PWM-Signals angepasst ist, ist es möglich, die Wärmeerzeugung des Schaltelements zu verringern.
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Der Schlagmechanismus kann auf beliebige Weise so konfiguriert sein, dass er eine Schlagkraft in einer Drehrichtung eines Werkzeugelements erzeugt und die Schlagkraft auf das Werkzeugelement überträgt, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, auf das Werkzeugelement aufgebracht wird.
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Beispielsweise kann der Schlagmechanismus einen Hammer, der zur Drehung durch eine Drehkraft, die von einem Motor erzeugt wird, ausgebildet ist, einen Amboss, der zur Drehung ansprechend auf die Drehung des Hammers ausgebildet ist, und einen Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Werkzeugelements an dem Amboss aufweisen.
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In diesem Fall kann der Schlagmechanismus derart ausgebildet sein, dass, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, auf den Amboss aufgebracht wird, der Hammer außer Eingriff mit dem Amboss gebracht wird, so dass er sich im Leerlauf befindet, und den Amboss in der Drehrichtung des Werkzeugelements schlägt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 einen vertikalen Schnitt eines wiederaufladbaren Schlagschraubers einer Ausführungsform;
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2 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Motorantriebseinheit, die an dem wiederaufladbaren Schlagschrauber angebracht ist, zeigt;
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3 ein Flussdiagramm, das einen von einer Steuerschaltung ausgeführten Steuerprozess zeigt;
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4 ein Flussdiagramm, das einen in S140 in 3 ausgeführten Schlaganzahlprozess zeigt;
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5 ein Flussdiagramm, das einen in S150 in 3 ausgeführten Motorsteuerprozess zeigt;
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6 ein Flussdiagramm, das einen in S350 in 5 ausgeführten Motorantriebsprozess zeigt;
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7 ein Zeitdiagramm, das ein durch eine Motorsteuerung der Ausführungsform eingestelltes Steuerziel und Änderungen einer Drehzahl und eines Stroms eines Motors zeigt;
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8 ein Flussdiagramm, das einen Motorantriebsprozess einer ersten Variation zeigt;
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9 ein Zeitdiagramm, das ein Steuerziel und Änderungen einer Drehzahl und eines Stroms eines Motors bei der ersten Variation zeigt;
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10 ein Zeitdiagramm, das ein Steuerziel und Änderungen einer Drehzahl und eines Stroms eines Motors bei einer zweiten Variation zeigt;
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11 ein Flussdiagramm, das einen Motorantriebsprozess der zweiten Variation zeigt;
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12A und 12B Zeitdiagramme zur Erläuterung eines Beispiels einer Einstellprozedur eines Steuerziels durch eine Motorsteuerung einer vierten Variation;
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13 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines anderen Beispiels der Einstellprozedur des Steuerziels durch die Motorsteuerung der vierten Variation;
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14 ein Zeitdiagramm, das ein Steuerziel und Änderungen einer Drehzahl und eines Stroms eines Motors bei einer sechsten Variation zeigt;
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15 ein Flussdiagramm, das einen Motorantriebsprozess der sechsten Variation zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bei dieser beispielhaften Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die vorliegende Offenbarung auf einen wiederaufladbaren Schlagschrauber (im Folgenden als „Schrauber” bezeichnet) 1 angewandt wird, der ein Beispiel für ein elektrische Kraftwerkzeug ist.
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Wie in 1 gezeigt, weist der Schrauber 1 einen Werkzeugkörper 10 und ein Batteriepack 30, das dem Werkzeugkörper 10 elektrische Leistung zuführt, auf.
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Der Werkzeugkörper 10 weist ein Gehäuse 2 und einen Griffteil 3 auf. Das Gehäuse 2 nimmt einen Motor 4 und einen Schlagmechanismus 6 auf, die im Folgenden beschrieben werden. Der Griffteil 3 ist so ausgebildet, dass er von einem unteren Abschnitt des Gehäuses 2 (untere Seite in 1) vorsteht.
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In dem Gehäuse 2 ist der Motor 4 in dem hinteren Abschnitt (linke Seite in
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1) aufgenommen, und ein glockenförmiges Hammergehäuse 5 ist mit der Vorderseite des Motors 4 (rechte Seite in 1) zusammengebaut. Der Schlagmechanismus 6 ist in dem Hammergehäuse 5 aufgenommen.
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Das heißt, in dem Hammergehäuse 5 ist eine Spindel 7 mit einem hohlen Abschnitt, der an ihrem hinteren Ende ausgebildet ist, koaxial aufgenommen, und ein an einem hinteren Ende des Hammergehäuses 5 vorgesehenes Kugellager 8 trägt ein hinteres Ende des Außenumfangs der Spindel 7 drehbar.
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An einem vorderen Teil des Kugellagers 8 der Spindel 7 greift ein Planetengetriebemechanismus 9 mit zwei Planetenrädern, die punktsymmetrisch bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert sind, in ein innenverzahntes Rad 11 ein, das in einem hinteren Ende einer Innenumfangsfläche des Hammergehäuses 5 ausgebildet ist.
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Der Planetengetriebemechanismus 9 ist zum Eingriff mit einem Ritzel 13 ausgebildet, das an einem Endabschnitt einer Ausgangswelle 12 des Motors 4 ausgebildet ist.
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Der Schlagmechanismus 6 weist die Spindel 7, einen Hammer 14, der über die Spindel 7 gepasst ist, einen Amboss 15, der vor dem Hammer 14 drehbar gelagert ist, und eine Schraubenfeder 16, die den Hammer 14 nach vorne vorspannt, auf.
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Das heißt, der Hammer 14 ist auf eine Weise mit der Spindel 7 verbunden, dass er integral drehbar und axial bewegbar ist, und wird durch die Schraubenfeder 16 nach vorne (zu der Seite des Ambosses 15) vorgespannt.
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Ein Endabschnitt der Spindel 7 ist dadurch, dass er lose und koaxial in ein hinteres Ende des Ambosses 15 eingeführt ist, drehbar gelagert.
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Der Amboss 15 empfängt eine Drehkraft und eine Schlagkraft aufgrund des Hammers 14, so dass er sich in axialer Richtung dreht. Der Amboss 15 ist durch ein Lager 20, das an einem Ende des Gehäuses 2 vorgesehen ist, auf eine Weise gelagert, dass er um seine Achse frei drehbar ist und in axialer Richtung nicht verschiebbar ist.
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An einem Ende des Ambosses 15 ist ein Werkzeugfutter 19 zum Montieren verschiedener Werkzeugbits (nicht gezeigt) wie ein Treiberbit, ein Hülsenbit usw. vorgesehen.
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Die Ausgangswelle 12 des Motors 4, die Spindel 7, der Hammer 14, der Amboss 15 und das Spannfutter 19 sind alle koaxial angeordnet.
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Auf der vorderen Endfläche des Hammers 14 stehen zwei Schlagvorsprünge 17, 17 zum Liefern einer Schlagkraft auf den Amboss 15 mit einem Intervall von 180° in Umfangsrichtung vor.
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Der Amboss 15 weist an seinem hinteren Ende zwei Schlagarme 18, 18 auf, die mit einem Intervall von 180° ausgebildet sind. Die zwei Schlagarme 18, 18 sind derart ausgebildet, dass jeder der Schlagvorsprünge 17, 17 des Hammers 14 an die zwei Schlagarme 18, 18 stoßen kann.
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Wenn der Hammer 14 durch eine Vorspannkraft der Schraubenfeder 16 zu der vorderen Endseite der Spindel 7 vorgespannt und dort gehalten wird, wird jeder der Schlagvorsprünge 17, 17 des Hammers 14 in Kontakt mit einem der Schlagarme 18, 18 des Ambosses 15 gebracht.
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In diesem Zustand wird, wenn die Spindel 7 über den Planetenradmechanismus 9 durch eine Drehkraft des Motors 4 gedreht wird, der Hammer 14 zusammen mit der Spindel 7 gedreht, und die Drehkraft des Hammers 14 wird durch die Schlagvorsprünge 17, 17 und die Schlagarme 18, 18 auf den Amboss 15 übertragen.
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Dadurch wird ein an der Spitze des Ambosses 15 angebrachtes Treiberbit oder dergleichen gedreht, und das Anziehen einer Schraube wird ermöglicht.
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Wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, aufgrund des Anziehens der Schraube an eine vorbestimmte Position von außen auf den Amboss 15 aufgebracht wird, wird die von dem Hammer 14 auf den Amboss 15 ausgeübte Drehkraft (das Drehmoment) ebenfalls größer oder gleich einem vorbestimmten Wert.
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Demzufolge wird der Hammer 14 gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 16 nach hinten bewegt. Jeder der Schlagvorsprünge 17, 17 des Hammers 14 bewegt sich über einen der Schlagarme 18, 18 des Ambosses 15. Mit anderen Worten, jeder der Schlagvorsprünge 17, 17 des Hammers 14 wird einmal bezüglich der Schlagarme 18, 18 des Ambosses 15 ausgelenkt und befindet sich im Leerlauf.
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Auf diese Weise wird, wenn sich die Schlagvorsprünge 17, 17 des Hammers 14 über die Schlagarme 18, 18 des Ambosses 15 bewegen, der Hammer 14 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 16 erneut nach vorne bewegt, während er sich zusammen mit der Spindel 7 dreht. Somit trifft jeder der Schlagvorsprünge 17, 17 des Hammers 14 in der Drehrichtung auf einen der Schlagarme 18, 18 des Hammers 15.
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Dementsprechend wird bei dem Schrauber 1 der vorliegenden Ausführungsform jedes Mal, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, auf den Amboss 15 aufgebracht wird, ein Schlagen des Hammers 14 auf den Amboss 15 wiederholt. Während die Schlagkraft des Hammers 14 intermittierend auf den Amboss 15 aufgebracht wird, kann eine Schraube mit einem hohen Drehmoment angezogen werden.
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Der Griffteil 3 ist ein Teil, den ein Bediener greift, wenn er den Schrauber 1 verwendet. Ein Drückerschalter 21 ist oberhalb des Griffteils 3 vorgesehen.
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Der Drückerschalter 21 weist einen von dem Bediener zu drückenden Drücker 21a und einen Schalterkörper 21b auf. Der Schalterkörper 21b ist derart ausgebildet, dass der Schalterkörper 21b durch das Drücken des Drückers 21a ein- und ausgeschaltet wird und sich ein Widerstandswert gemäß einem Betätigungsausmaß (einem Ausmaß eines Drückens) des Drückers 21a ändert.
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Ferner ist oberhalb des Drückerschalters 21 (untere Endseite des Gehäuses 2) ein Vorwärts-Rückwärts-Umschalter 22 zum Umschalten einer Drehrichtung des Motors 4 zwischen einer Vorwärtsrichtung (bei dieser Ausführungsform im Uhrzeigersinn von der hinteren Endseite des Werkzeugs aus gesehen) und einer Rückwärtsrichtung (einer Drehrichtung entgegengesetzt zu der Vorwärtsrichtung) vorgesehen.
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Ferner ist an einem unteren Vorderteil des Gehäuses 2 eine Beleuchtungs-LED 23 zum Beleuchten der Vorderseite des Schraubers 1, wenn der Drücker 21a gedrückt wird, vorgesehen.
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Zusätzlich dazu ist an einem unteren Vorderteil des Griffteils 3 ein Anzeigefeld 24 zum Anzeigen eines Betriebsmodus (hohe Drehzahl, niedrige Drehzahl) des Schraubers 1, einer verbleibenden Energie einer Batterie 29 und dergleichen vorgesehen.
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In der Nähe des Anzeigefelds 24 ist ein Drehzahlauswahlschalter 26 zum Einstellen des Betriebsmodus des Schraubers 1 auf entweder den Modus mit niedriger Drehzahl oder den Modus mit hoher Drehzahl vorgesehen (siehe 2).
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An einem unteren Ende des Griffteils 3 ist ein Batteriepack 30, das die Batterie 29 aufnimmt, lösbar befestigt. Das Batteriepack 30 wird durch Schieben von der Vorder- zu der Rückseite in Bezug auf das untere Ende des Griffteils 3 zum Zeitpunkt der Befestigung befestigt.
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Die Batterie 29, die in dem Batteriepack 30 aufgenommen ist, ist bei dieser Ausführungsform eine wiederholt wiederaufladbare Sekundärbatterie wie eine Lithiumionenbatterie.
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Der Motor 4 ist bei dieser Ausführungsform ein bürstenloser Dreiphasenmotor mit einer Ankerwicklung jeweils einer U-, einer V- und einer W-Phase. Der Motor 4 ist mit einem Drehsensor 50 zum Detektieren einer Drehposition (eines Winkels) des Motors 4 versehen (siehe 2).
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Der Drehsensor 50 weist beispielsweise drei Hall-Elemente auf, die in Entsprechung zu den jeweiligen Phasen des Motors 4 angeordnet sind, und weist eine Hall-IC oder dergleichen auf, die zum Erzeugen eines Drehdetektionssignals für jeden vorbestimmten Drehwinkel des Motors 4 ausgebildet ist.
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In dem Griffteil 3 ist eine Motorantriebseinheit 40 vorgesehen, die eine Leistungszufuhr von dem Batteriepack 30 empfängt und den Motor 4 antreibt und steuert (siehe 2).
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Die Motorantriebseinheit 40 weist wie in 2 gezeigt eine Treiberschaltung 42, eine Gate-Schaltung 44, eine Steuerschaltung 46 und einen Regler 48 auf.
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Die Treiberschaltung 42 empfängt eine Leistungszufuhr von der Batterie 29, so dass ein Strom zu jeder Phasenwicklung des Motors 4 fließt. Bei dieser Ausführungsform weist die Treiberschaltung 42 eine Dreiphasen-Vollbrückenschaltung mit sechs Schaltelementen Q1 bis Q6 auf. Jedes der Schaltelemente Q1 bis Q6 ist bei dieser Ausführungsform ein MOSFET.
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In der Treiberschaltung 42 sind die drei Schaltelemente Q1 bis Q3 jeweils zwischen den Anschlüssen U, V und W des Motors 4 und einer Leistungsversorgungsleitung, die mit einer positiven Elektrode der Batterie 29 verbunden ist, als sogenannte hochseitige Schalter vorgesehen.
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Die anderen drei Schaltelemente Q4 bis Q6 sind jeweils zwischen den Anschlüssen U, V und W des Motors 4 und einer Masseleitung, die mit einer negativen Elektrode der Batterie 29 verbunden ist, als sogenannte niederseitige Schalter vorgesehen.
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Die Gate-Schaltung 44 schaltet jedes der Schaltelemente Q1 bis Q6 in der Treiberschaltung 42 gemäß einem von der Steuerschaltung 46 ausgegebenen Steuersignal ein und aus, wodurch ein Strom zu jeder der Phasenwicklungen des Motors 4 fließt, so dass der Motor 4 gedreht wird.
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Die Steuerschaltung 46 ist bei dieser Ausführungsform ein Microcomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM etc. Der Drückerschalter 21 (insbesondere der Schalterkörper 21b), der Vorwärts-Rückwärts-Umschalter 22, die Beleuchtungs-LED 23, das Anzeigefeld 24 und der Drehzahlauswahlschalter 26, die vorher beschrieben wurden, sind mit der Steuerschaltung 46 verbunden.
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Ferner ist in der Motorantriebseinheit 40 eine Stromdetektionsschaltung 54 zum Detektieren eines zu dem Motor 4 fließenden Stroms auf einem Strompfad, der sich von der Treiberschaltung 42 zu der negativen Elektrode der Batterie 29 erstreckt, vorgesehen. Die Stromdetektionsschaltung 54 weist beispielsweise einen Widerstand für eine Stromdetektion und eine Eingabeschaltung zum Eingeben einer Spannung zwischen beiden Enden des Widerstands als ein Stromdetektionssignal in die Steuerschaltung 46 auf.
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In die Steuerschaltung 46 werden ferner das Stromdetektionssignal von der Stromdetektionsschaltung 54 und das Drehdetektionssignal von dem Drehsensor 50, der in dem Motor 4 vorgesehen ist, eingegeben.
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Wenn der Drückerschalter 21 betätigt wird, erhält die Steuerschaltung 46 basierend auf dem Drehdetektionssignal von dem Drehsensor 50 die Drehposition und die Drehzahl des Motors 4 und treibt den Motor 4 gemäß dem Drehrichtungseinstellsignal von dem Vorwärts-Rückwärts-Umschalter 22 in einer vorbestimmten Drehrichtung an.
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Zusätzlich dazu stellt die Steuerschaltung 46, wenn der Motor 4 angetrieben wird, einen Drehzahlbefehlswert des Motors 4 gemäß dem Betätigungsausmaß (dem Ausmaß eines Drückens) des Drückerschalters 21 und dem über den Drehzahlauswahlschalter 26 eingestellten Betriebsmodus (hohe Drehzahl oder niedrige Drehzahl) ein.
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Die Steuerschaltung 46 steuert die Drehzahl des Motors 4 durch Einstellen einer relativen Einschaltdauer für jedes der Schaltelemente Q1 bis Q6, die in der Treiberschaltung 42 enthalten sind, gemäß dem Drehzahlbefehlswert und Ausgeben eines Steuersignals (PWM-Signals) gemäß der relativen Einschaltdauer zu der Gate-Schaltung 44.
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Die Steuerschaltung 46 führt separat von der Antriebssteuerung zum Antreiben des Motors 4 ebenfalls eine Steuerung zum Einschalten der Beleuchtungs-LED 23 etc. durch, wenn der Motor angetrieben wird.
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Der Regler 48 empfängt eine Leistungszufuhr von der Batterie 29 zum Erzeugen einer konstanten Leistungszufuhrspannung Vcc (beispielsweise 5 V Gleichspannung), die zum Betreiben der Steuerschaltung 46 benötigt wird. Die Steuerschaltung 46 ist in Betrieb, wenn die Leistungszufuhrspannung Vcc von dem Regler 48 zugeführt wird.
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Nun wird ein von der Steuerschaltung 46 auszuführender Steuerprozess beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt, führt die Steuerschaltung 46 wiederholt eine Reihe von Prozessen S120 bis S160 (S bezeichnet einen Schritt) zu dem vorbestimmten Steuerzyklus (Zeitbasis) aus.
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Das heißt, die Steuerschaltung 46 wartet auf den Ablauf einer vorbestimmten Steuerdauer, indem in S110 bestimmt wird, ob die Zeitbasis abgelaufen ist. Wenn in S110 bestimmt wird, dass die Zeitbasis abgelaufen ist, schreitet der Prozess zu S120 fort.
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In S120 wird durch Prüfen von Signaleingaben von dem Drückerschalter 21, dem Vorwärts-Rückwärts-Umschalter 22 und dem Drehzahlauswahlschalter 26 ein Schalterbetätigungsdetektionsprozess zum Detektieren der Betätigung der jeweiligen Schalter durchgeführt.
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In dem darauffolgenden S130 wird ein A/D-Wandlungsprozess durchgeführt, in dem das Betätigungsausmaß (das Ausmaß eines Drückens) des Drückerschalters 21, die Detektionssignale von der Stromdetektionsschaltung 54 und dem Drehsensor 50, die von dem Batteriepack 30 zugeführte Batteriespannung und dergleichen einer A/D-Wandlung unterzogen werden.
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In dem darauffolgenden S140 wird ein Schlaganzahlprozess ausgeführt, in dem ein Schlagen durch den Schlagmechanismus 6 und die Anzahl von Malen eines Schlagens (die Anzahl von Schlägen) anhand von Änderungen der Drehzahl des Motors 4, die durch das Detektionssignal von dem Drehsensor 50 erhalten wird, detektiert werden.
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In dem darauffolgenden S150 wird ein Motorsteuerprozess ausgeführt, in dem der Motor 4 basierend auf dem Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21, dem über den Drehzahlauswahlschalter 26 eingestellten Betriebsmodus und dem Resultat einer Detektion eines Schlagens durch den Schlaganzahlprozess angetrieben und gesteuert wird.
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Schließlich wird in S160 gemäß einem Befehl (einer Betriebseinstellung) von einem Benutzer ein Anzeigeprozess durchgeführt, der ein Anzeigen der verbleibenden Energie der Batterie 29 auf dem Anzeigefeld 24, ein Beleuchten der Beleuchtungs-LED 23 etc. beinhaltet. Der Prozess schreitet zu S110 fort.
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Nun wird der Schlaganzahlprozess, der in S140 auszuführen ist, beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt, wird, wenn der Schlaganzahlprozess begonnen wird, zuerst in S210 bestimmt, ob der Drückerschalter 21 von dem Benutzer betätigt wird und an ist. Wenn der Drückerschalter an ist, schreitet der Prozess zu S220 fort. Basierend auf dem Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 etc. wird bestimmt, ob der Motor 4 anzutreiben ist.
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Wenn in S220 bestimmt wird, dass der Motor 4 nicht anzutreiben ist, oder wenn in S210 bestimmt wird, dass der Drückerschalter 21 aus ist, schreitet der Prozess zu S295 fort. In S295 werden ein Zeitzähler, ein Schlaganzahl-Flag und ein Schlaganzahlbestimmungs-Flag, die im Folgenden beschrieben werden, alle gelöscht. Der Schlaganzahlprozess wird beendet.
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Wenn andererseits in S220 bestimmt wird, dass der Motor 4 anzutreiben ist, schreitet der Prozess zu S230 fort. Es wird bestimmt, ob das Schlaganzahl-Flag gesetzt ist. Wenn in S230 bestimmt wird, dass das Schlaganzahl-Flag nicht gesetzt ist (das heißt, wenn es gelöscht ist), schreitet der Prozess zu S240 fort. Es wird ein Schlagbestimmungsprozess ausgeführt.
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In dem Schlagbestimmungsprozess wird anhand von Änderungen der Drehzahl des Motors 4 ein Schlagen durch den Schlagmechanismus 6 detektiert, und die Anzahl von Malen einer Detektion (das heißt, die Anzahl von Schlägen) wird gezählt.
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Es sei bemerkt, dass eine Detektion eines Schlagens in dem Schlagbestimmungsprozess durch Detektieren von Änderungen des durch die Stromdetektionsschaltung 54 detektierten Stroms implementiert werden kann. Eine Detektion eines Schlagens kann ebenfalls durch Detektieren einer Vibration, die durch das Schlagen erzeugt wird, mittels eines Beschleunigungssensors oder dergleichen implementiert werden.
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Wenn der Schlagbestimmungsprozess des S240 abgeschlossen ist, schreitet der Prozess zu S250 fort. Es wird bestimmt, ob die Anzahl von Schlägen, die in dem Schlagbestimmungsprozess gezählt wurden, größer oder gleich einer spezifizierten Anzahl von Malen ist. Wenn die Anzahl von Schlägen größer oder gleich der spezifizierten Anzahl von Malen ist, wird in S260 das Schlaganzahl-Flag gesetzt, und der Schlaganzahlprozess wird beendet. Sofern die Anzahl von Schlägen größer oder gleich der spezifizierten Anzahl von Malen ist, wird der Schlaganzahlprozess beendet.
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Als Nächstes, wenn in S230 bestimmt wird, dass das Schlaganzahl-Flag gesetzt ist, schreitet der Prozess zu S270 fort. Ein Zeitzähler zum Zählen einer Antriebszeit des Motors 4 seit einem Setzen des Schlaganzahl-Flags in S260 wird erhöht (+1). Der Prozess schreitet zu S280 fort.
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In S280 wird basierend auf dem Zählwert des Zeitzählers bestimmt, ob eine seit dem Erreichen der spezifizierten Anzahl von Malen durch die Anzahl von Schlägen vergangene Zeit größer oder gleich einer im Voraus eingestellten spezifizierten Zeit ist. Wenn die abgelaufene Zeit größer oder gleich der spezifizierten Zeit ist, schreitet der Prozess zum Setzen der Schlaganzahlbestimmungs-Flag zu S290 fort.
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Wenn in S290 bestimmt wird, dass das Schlagbestimmungs-Flag zu setzen ist, oder in S280 bestimmt wird, dass die abgelaufene Zeit nicht die spezifizierte Zeit erreicht hat, wird der Schlaganzahlprozess beendet.
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Als Nächstes wird der in S150 in 3 ausgeführte Motorsteuerprozess beschrieben.
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Wie in 5 gezeigt, wird, wenn der Motorsteuerprozess begonnen wird, in S310 zuerst bestimmt, ob der Drückerschalter 21 durch den Benutzer betätigt wird und an ist. Wenn der Drückerschalter 21 an ist, schreitet der Prozess zu S320 fort. Basierend auf dem Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 wird bestimmt, ob der Motor 4 anzutreiben ist.
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Wenn in S320 bestimmt wird, dass der Motor 4 nicht anzutreiben ist, oder wenn in S310 bestimmt wird, dass der Drückerschalter 21 aus ist, schreitet der Prozess zu S400 fort. Es wird ein Motorstoppprozess zum Stoppen des Motors 4 ausgeführt.
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In dem Motorstoppprozess wird der Motor 4 entweder durch Erzeugen einer Bremskraft in dem Motor 4 über die Treiberschaltung 42 oder einfach durch Unterbrechen der Leistungszufuhr zum Bringen des Motors 4 in einen Freilaufzustand gestoppt.
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In dem darauffolgenden S410 werden eine Hochdrehzahlschalt-Flag und eine relative Antriebseinschaltdauer, die ein Ausgabewert (mit anderen Worten, eine Steuergröße des Motors 4) zum Antreiben des Motors 4 über die Treiberschaltung 42, was im Folgenden beschrieben wird, beide gelöscht. Der Motorsteuerprozess wird beendet.
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Als Nächstes schreitet der Prozess, wenn in S320 bestimmt wird, dass der Motor 4 anzutreiben ist, der Prozess zu S330 fort. Es wird bestimmt, ob der durch den Drehzahlauswahlschalter 26 eingestellte Betriebsmodus ein Modus mit hoher Drehzahl ist.
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Wenn in S330 bestimmt wird, dass der Betriebsmodus des Schraubers 1 kein Modus mit hoher Drehzahl ist (das heißt, ein Modus mit niedriger Drehzahl), schreitet der Prozess zu S340 fort. Es wird ein Niederdrehzahleinstellprozess ausgeführt, in dem ein Niederdrehzahlzielwert zum Antreiben des Motors 4 in dem Modus mit niedriger Drehzahl eingestellt wird. Der Prozess schreitet zu S350 fort.
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Es sei bemerkt, dass der Niederdrehzahlzielwert ein Ausgabewert (eine relative Einschaltdauer für einen Antrieb) ist, der zum Steuern der Drehzahl des unbelasteten Motors 4 zum Einstellen einer Drehzahl N1 (siehe 7) gemäß dem Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 ist.
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In S340 wird unter Verwendung eines Kennfelds oder eines Rechenausdrucks für den Modus mit niedriger Drehzahl, die das Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 als einen Parameter enthalten, der Niederdrehzahlzielwert (die Niederdrehzahlzieleinschaltdauer, die in 7 gezeigt ist) eingestellt.
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Als Nächstes schreitet, wenn in S330 bestimmt wird, dass der Betriebsmodus des Schraubers 1 des Modus mit hoher Drehzahl ist, der Prozess zu S360 fort. Es wird bestimmt, ob das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist.
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Wenn in S360 bestimmt wird, dass das Hochdrehzahlschalt-Flag nicht gesetzt ist, schreitet der Prozess zu S370 fort. Es wird bestimmt, ob das Schlaganzahlbestimmungs-Flag gesetzt ist.
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Wenn in S370 bestimmt wird, dass das Schlaganzahlbestimmungs-Flag nicht gesetzt ist, wird in S340 der Niederdrehzahleinstellprozess ausgeführt, und der Prozess schreitet zu S350 fort.
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Wenn andererseits in S360 bestimmt wird, dass das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist, oder wenn in S370 bestimmt wird, dass das Schlaganzahlbestimmungs-Flag gesetzt ist, schreitet der Prozess zu S380 fort. Es wird ein Hochdrehzahleinstellprozess ausgeführt, in dem ein Hochdrehzahlzielwert zum Antreiben des Motors 4 in dem Modus mit hoher Drehzahl eingestellt wird.
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In dem anschließenden S390 wird das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt, und der Prozess schreitet zu S350 fort.
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Es sei bemerkt, dass der in S380 gesetzte Hochdrehzahlzielwert ein Ausgabewert (eine relative Einschaltdauer für einen Antrieb bzw. Antriebseinschaltdauer) ist, der zum Steuern der Drehzahl des unbelasteten Motors 4 auf eine Einstelldrehzahl N2 (siehe 7) gemäß dem Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 benötigt wird.
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In S380 wird unter Verwendung eines Kennfelds oder eines Rechenausdrucks für den Hochdrehzahlmodus, die das Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 als einen Parameter enthalten, der Hochdrehzahlzielwert (die in 7 gezeigte Hochdrehzahlzieleinschaltdauer) eingestellt.
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Als Nächstes wird in S350 basierend auf dem Niederdrehzahlzielwert, der in S340 eingestellt wird, oder dem Hochdrehzahlzielwert, der in S380 eingestellt wird, der Ausgabewert, der die Steuergröße zum tatsächlichen Steuern des Motors 4 ist, eingestellt. Dann wird der Motorantriebsprozess ausgeführt, in dem basierend auf dem eingestellten Ausgabewert ein Steuersignal erzeugt und zu der Gate-Schaltung 44 ausgegeben wird. Nach Ausführung des Motorantriebsprozesses des S350 wird der Motorsteuerprozess beendet.
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Als Nächstes wird der Motorantriebsprozess in Verbindung mit dem in 6 gezeigten Flussdiagramm beschrieben.
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Wie in 6 gezeigt, wird in dem Motorantriebsprozess in S510 zuerst bestimmt, ob das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist.
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Wenn das Hochdrehzahlschalt-Flag nicht gesetzt ist, wird in S520 ein im Folgenden beschriebener Stufenzeitzähler gelöscht, und der Ausgabewert (die relative Antriebseinschaltdauer), der für die Antriebssteuerung des Motors 4 zu verwenden ist, wird durch Addieren eines vorbestimmten Additionswerts A zu dem aktuellen Ausgabewert in S530 aktualisiert. Der Prozess schreitet zu S540 fort.
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In S540 wird bestimmt, ob der Ausgabewert den Niederdrehzahlzielwert überschreitet. Wenn der Ausgabewert den Niederdrehzahlzielwert überschreitet, wird der Ausgabewert in S550 auf den Niederdrehzahlzielwert eingestellt, und der Motorantriebsprozess wird beendet. Wenn der Ausgabewert den Niederdrehzahlzielwert nicht überschreitet, wird der Motorantriebsprozess beendet.
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Es sei bemerkt, dass der Ausgabewert zum Erzeugen eines Steuersignals (PWM-Signals) zum Anwenden einer PWM-Steuerung auf die dem Motor 4 zugeführte Leistung über die Gate-Schaltung 44 in einem separat in der Steuerschaltung 46 ausgeführten Steuersignalausgabeprozess verwendet wird.
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Der Ausgabewert erhöht sich, da er die relative Antriebseinschaltdauer darstellt und bei gestopptem Motor „null” ist, allmählich bzw. stufenweise von dem Ausgangswert „null” um den Additionswert A, so dass er aufgrund der wiederholten Ausführung des Prozesses des S530 nach dem Beginn des Antreibens des Motors 4 den Niederdrehzahlzielwert (die in 7 gezeigte Niederdrehzahlzieleinschaltdauer) erreicht.
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Als Nächstes, wenn in S510 bestimmt wird, dass das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist, das heißt, wenn der Betriebsmodus der Hochdrehzahlmodus ist, die Anzahl von Schlägen durch den Schlagmechanismus 6 die spezifizierte Anzahl erreicht, die spezifizierte Zeit abgelaufen ist und der Hochdrehzahlzielwert in S380 eingestellt worden ist, schreitet der Prozess zu S560 fort.
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In S560 wird bestimmt, ob der Ausgabewert gleich dem Hochdrehzahlzielwert ist. Wenn der Ausgabewert gleich dem Hochdrehzahlzielwert ist, wird der Motorantriebsprozess beendet. Wenn der Ausgabewert nicht gleich dem Hochdrehzahlzielwert ist, schreitet der Prozess zu S570 fort.
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In S570 wird der Stufenzeitzähler erhöht (+1), und der Prozess schreitet zu S580 fort. In S580 wird bestimmt, ob eine von dem Stufenzeitzähler gezählte Stufenzeit gleich einer vorbestimmten eingestellten Zeit (Einstellzeit) ist. Sofern die Stufenzeit nicht gleich der Einstellzeit ist, wird der Motorantriebsprozess beendet. Wenn die Stufenzeit gleich der Einstellzeit ist, schreitet der Prozess zu S590 fort.
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In S590 wird der Stufenzeitzähler gelöscht, und der Ausgabewert (die relative Einschaltdauer zum Antreiben) wird durch Addieren eines vorbestimmten Additionswerts B zu dem aktuellen Ausgabewert aktualisiert. Es sei bemerkt, dass der Additionswert B so eingestellt ist, dass er kleiner ist als der Additionswert A.
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In dem darauffolgenden S600 wird bestimmt, ob der Ausgabewert den Hochdrehzahlzielwert überschritten hat. Wenn der Ausgabewert den Hochdrehzahlzielwert überschritten hat, wird der Ausgabewert in S610 so eingestellt, dass er der Hochdrehzahlzielwert ist, und der Motorantriebsprozess wird beendet. Wenn der Ausgabewert den Hochdrehzahlzielwert nicht überschritten hat, wird der Motorantriebsprozess beendet.
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Wie vorher beschrieben, wird bei dem Schrauber 1 der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Drückerschalter 21 betätigt wird und der Motor 4 angetrieben wird, der Ausgabewert (die relative Antriebseinschaltdauer) für den Motor 4 allmählich auf den Niederdrehzahlzielwert (die Niederdrehzahlzieleinschaltdauer) erhöht (S530 bis S550).
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Daher wird, wie in 7 gezeigt, nach dem Beginn des Antriebs des Motors 4 (Zeit t1) die Drehzahl des Motors 4 allmählich auf die eingestellte Drehzahl N1 erhöht und auf dieser gehalten.
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Wenn daher die Schraube unter Verwendung des Schraubers 1 der vorliegenden Ausführungsform angezogen wird, ist es möglich, eine Erhöhung der Drehzahl des Motors 4 unmittelbar nach dem Beginn des Anziehens zu verhindern, und zu verhindern, dass das Treiberbit außer Eingriff mit der Schraube gebracht wird, was zu eine Beschädigung des Schraubenkopfs und des Werkstücks führen kann.
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Ferner wird, wenn durch das Anziehen der Schraube eine Last beginnt, auf den Motor 4 aufgebracht zu werden (Zeit t2), die Drehzahl des Motors 4 verringert, und dann wird das Schlagen durch den Schlagmechanismus 6 begonnen.
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Wenn der Betriebsmodus der Modus mit niedriger Drehzahl ist, wird der Ausgabewert (die relative Antriebseinschaltdauer) für den Motor 4 auf der Niederdrehzahlzieleinschaltdauer gehalten, und das Schlagen durch den Schlagmechanismus 6 wird fortgesetzt.
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Wenn andererseits der Betriebsmodus der Modus mit hoher Drehzahl ist, wird, wenn die Anzahl von Schlägen durch den Schlagmechanismus 6 die spezifizierte Anzahl von Malen erreicht und dann die spezifizierte Zeit abgelaufen ist (Zeit t3), das Steuerziel von dem Niederdrehzahlzielwert (Niederdrehzahlzieleinschaltdauer) zu dem Hochdrehzahlzielwert (Hochdrehzahlzieleinschaltdauer) geschaltet.
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Wenn das Steuerziel geschaltet wird, wird der Additionswert B jedes Mal dann, wenn die von dem Stufenzeitzähler gezählte Stufenzeit die eingestellte Zeit erreicht, zu dem Ausgabewert (der relativen Einschaltdauer zum Antreiben) addiert, und der Ausgabewert (die relative Antriebseinschaltdauer) nimmt stufenweise auf den Hochdrehzahlzielwert (die Hochdrehzahlzieleinschaltdauer) zu (S560 bis S610).
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Das heißt, wenn der Betriebsmodus der Hochdrehzahlmodus ist, wird die Antriebsleistung des Motors 4 während einer Anfangsantriebsdauer von einem Beginn eines Antreiben des Motors 4 bis zu einem Erreichen der spezifizierten Anzahl von Malen durch die Anzahl von Schlägen durch den Schlagmechanismus 6 und dem Ablauf der spezifizierten Zeit und nach dem Ablauf der Anfangsantriebsdauer von niedriger Leistung zu hoher Leistung geschaltet.
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Daher kann in dem Hochdrehzahlmodus die Schlagkraft durch den Schlagmechanismus 6 während der Anfangsantriebsdauer des Motors 4 mehr als normal verringert sein. Es ist möglich, zu verhindern, dass das Treiberbit außer Eingriff mit der Schraube gebracht wird, wenn das Schlagen durch den Schlagmechanismus 6 begonnen wird, während die Schraube nicht ausreichend in das Werkstück eingeführt ist.
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Ferner wird, wenn die Anfangsantriebsdauer in dem Hochdrehzahlmodus abläuft, das Steuerziel des Motors 4 zu dem Hochdrehzahlzielwert geschaltet, der eine Endsteuergröße (eine Hochdrehzahlzieleinschaltdauer) ist, und die Schlagkraft durch den Schlagmechanismus 6 wird erhöht. Somit ist es möglich, die zum Anziehen der Schraube an dem Werkstück benötigte Zeit zu verkürzen.
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Ferner wird beim Schalten der relativen Antriebseinschaltdauer, die der Ausgabewert ist, von der Niederdrehzahlzieleinschaltdauer zu der Hochdrehzahlzieleinschaltdauer in dem Hochdrehzahlmodus die relative Antriebseinschaltdauer stufenweise erhöht. Somit ist es ebenfalls möglich, zu verhindern, dass die Drehzahl des Motors 4 durch das Umschalten des Ausgabewerts rasch erhöht wird.
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Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform der Additionswert B, der zum Erhöhen der relativen Antriebseinschaltdauer von der Niederdrehzahlzieleinschaltdauer auf die Hochdrehzahlzieleinschaltdauer verwendet wird, kleiner als der Additionswert A, der zum Erhöhen der relativen Antriebseinschaltdauer von dem Ausgangswert „null” bei einem Stopp des Antriebs auf die Niederdrehzahlzieleinschaltdauer verwendet wird.
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Daher ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, zu verhindern, dass eine Erhöhung einer Drehzahl des Motors 4 im Vergleich zu der Erhöhung bei einem Beginn des Antreibens des Motors 4 gehemmt wird, indem eine Rate einer Erhöhung der Zieleinschaltdauer beim Erhöhen der relativen Antriebseinschaltdauer von der Niederdrehzahlzieleinschaltdauer auf die Hochdrehzahlzieleinschaltdauer im Vergleich zu einer Rate einer Erhöhung unmittelbar nach einem Beginn des Antreibens des Motors 4 (das heißt einer Anfangsänderungsrate) verringert wird.
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Daher ist es gemäß dieser Ausführungsform auch bei dieser Konfiguration möglich, zu verhindern, dass das Treiberbit nach Beginn des Schlagens durch den Schlagmechanismus 6 außer Eingriff mit der Schraube kommt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Drehzahlauswahlschalter 26 einem Beispiel für eine Betätigungseinheit der vorliegenden Offenbarung. Die Steuerschaltung 46 entspricht einem Beispiel für einen Schlagdetektor und eine Steuereinheit der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere dient der Schlaganzahlprozess, der von der Steuerschaltung 46 ausgeführt wird, als ein Beispiel für den Schlagdetektor der vorliegenden Offenbarung, und der Motorsteuerprozess, der von der Steuerschaltung 46 ausgeführt wird, dient als ein Beispiel für die Steuereinheit der vorliegenden Offenbarung.
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Im Vorhergehenden wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann verschiedene Formen annehmen, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
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(Erste Variation)
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Beispielsweise wurde bei der obigen Ausführungsform beschrieben, dass beim Schalten des Ausgabewerts, der die Steuergröße des Motors 4 darstellt, in dem Modus mit hoher Drehzahl die relative Antriebseinschaltdauer des Motors 4 von der Niederdrehzahlzieleinschaltdauer zu der Hochdrehzahlzieleinschaltdauer geschaltet wird.
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Auf der anderen Seite ist es ebenfalls möglich, denselben Effekt wie bei der obigen Ausführungsform zu erzielen, wenn ein Leitungswinkel zum Zeitpunkt eines Antreiben des Motors 4 anstelle der relativen Antriebseinschaltdauer des PWM-Signals als die Steuergröße des Motors 4 geändert wird. Dazu kann der Motorantriebsprozess gemäß der in 8 gezeigten Prozedur ausgeführt werden.
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Es sei bemerkt, dass in dem Motorantriebsprozess die Zieleinschaltdauer, die gemäß dem Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 einzustellen ist, als die relative Antriebseinschaltdauer des Motors 4 verwendet wird, so dass die Zieleinschaltdauer 100% wird, wenn das Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 das maximale Betätigungsausmaß ist.
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Deshalb wird in dem Motorantriebsprozess in 8 eine Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass ein Vorauseilwinkelwert, der ein Zeitpunkt zum Beginnen einer Leitung zu jeder Phasenwicklung bei einem Antrieb des Motors 4 ist, und der Leitungswinkel, der die Leitungsdauer darstellt, als der Ausgabewert eingestellt werden.
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Wie in 8 gezeigt, wird in dem Motorsteuerprozess zuerst in S710 bestimmt, ob das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist. Wenn das Hochdrehzahlschalt-Flag nicht gesetzt ist, werden in S720 der Stufenzeitzähler und ein Leitungswinkelschalt-Flag gelöscht.
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In dem darauffolgenden S730 wird der für die Antriebssteuerung des Motors 4 zu verwendende Vorauseilwinkelwert durch Addieren eines vorbestimmten Additionswerts X zu dem aktuellen Vorauseilwinkelwert aktualisiert. Der Prozess schreitet zu S740 fort.
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In S740 wird bestimmt, ob der Vorauseilwinkelwert den Niederdrehzahlzielwert (z. B. 22,5°) überschritten hat. Wenn der Vorauseilwinkelwert den Niederdrehzahlzielwert überschritten hat, wird der Vorauseilwinkelwert in S750 auf den Niederdrehzahlzielwert eingestellt. Der Motorantriebsprozess wird dann beendet. Wenn der Vorauseilwinkelwert den Niederdrehzahlzielwert nicht überschritten hat, wird der Motorantriebsprozess beendet.
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Es sei bemerkt, dass ein Anfangswert des Vorauseilwinkelwerts kleiner als der Niederdrehzahlzielwert (z. B. null) ist. Daher wird durch den Prozess des S730 der Vorauseilwinkelwert allmählich erhöht, wenn der Motor 4 angetrieben wird, und der Leitungsbeginnzeitpunkt des Motors 4 bewegt sich auf die Vorauseilwinkelseite, wodurch die Antriebsleistung des Motors 4 (und somit das Antriebsdrehmoment) zunimmt.
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Als Nächstes schreitet der Prozess, wenn in S710 bestimmt wird, dass das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist, zu S760 fort. Es wird bestimmt, ob der Vorauseilwinkelwert gleich dem Hochdrehzahlzielwert (z. B. 37,5°) ist. Sofern der Vorauseilwinkelwert nicht gleich dem Hochdrehzahlzielwert ist, schreitet der Prozess zu S770 fort. Wenn der Vorauseilwinkelwert gleich dem Hochdrehzahlzielwert ist, schreitet der Prozess zu S820 fort.
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In S770 wird der Stufenzeitzähler erhöht (+1). Der Prozess schreitet zu S780 fort. In S780 wird bestimmt, ob die von dem Stufenzeitzähler gezählte Stufenzeit gleich einer vorbestimmten Einstellzeit ist. Wenn die Stufenzeit nicht gleich der Einstellzeit ist, wird der Motorantriebsprozess beendet. Wenn die Stufenzeit gleich der Einstellzeit ist, schreitet der Prozess zu S790 fort.
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In S790 wird der Stufenzeitzähler gelöscht. Der Vorauseilwinkelwert wird durch Addieren eines vorbestimmten Additionswerts Y zu dem aktuellen Vorauseilwinkelwert aktualisiert. Der Prozess schreitet zu S800 fort.
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In S800 wird bestimmt, ob der Vorauseilwinkelwert den Hochdrehzahlzielwert überschritten hat. Wenn der Vorauseilwinkelwert den Hochdrehzahlzielwert überschritten hat, wird der Vorauseilwinkelwert in S810 auf den Hochdrehzahlzielwert eingestellt. Der Motorantriebsprozess wird beendet. Wenn der Vorauseilwinkelwert den Hochdrehzahlzählwert nicht überschritten hat, wird der Motorantriebsprozess beendet.
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Als Nächstes wird in S820 bestimmt, ob das Leitungswinkelschalt-Flag gesetzt ist. Wenn das Leitungswinkelschalt-Flag gesetzt ist, wird der Motorantriebsprozess beendet. Sofern das Leitungswinkelschalt-Flag nicht gesetzt ist (das heißt, wenn es gelöscht ist), schreitet der Prozess zu S830 fort.
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In S830 wird der Stufenzeitzähler erhöht (+1). In dem darauffolgenden S840 wird bestimmt, ob die von dem Stufenzeitzähler gezählte Stufenzeit gleich der vorbestimmen Einstellzeit ist. Es sei bemerkt, dass die Einstellzeit dieselbe wie die Einstellzeit für die Bestimmung in S780 oder unterschiedlich sein kann.
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Wenn in S840 bestimmt wird, dass die Stufenzeit nicht gleich der Einstellzeit ist, wird der Motorantriebsprozess beendet. Wenn bestimmt wird, dass die Stufenzeit gleich der Einstellzeit ist, schreitet der Prozess zu S850 fort. Der Leitungswinkel zum Zeitpunkt eines Antreibens des Motors 4 wird erhöht.
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Das heißt, in S850 wird ein Leitungsendzeitpunkt zu den Phasenwicklungen um einen vorbestimmten Winkel (z. B. 15°) verzögert, so dass der Leitungswinkel zum Zeitpunkt des Antreibens des Motors gleich dem Hochdrehzahlzielwert (z. B. 150°) wird, der größer als der Niederdrehzahlzielwert (z. B. 120°) ist.
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In dem darauffolgenden S860 wird der Stufenzeitzähler gelöscht, und das Leitungswinkelschalt-Flag wird gesetzt. Der Motorantriebsprozess wird beendet.
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Somit wird in dem Motorantriebsprozess, der in 8 gezeigt ist, der Vorauseilwinkelwert zum Zeitpunkt eines Antriebs des Motors 4 nach dem Beginn des Antriebs des Motors 4 (Zeit t1) wie in 9 gezeigt allmählich auf den Niederdrehzahlzielwert (Niederdrehzahlzielvorauseilwinkelwert) erhöht. Dadurch wird die Drehzahl des Motors 4 auf die eingestellte Drehzahl N1 erhöht (S720 bis S750).
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Wenn aufgrund des Anziehens einer Schraube eine Last beginnt, auf den Motor 4 aufgebracht zu werden (Zeit t2), wird die Drehzahl des Motors 4 verringert. Dann wird, auch wenn das Schlagen durch den Schlagmechanismus 6 begonnen wird, der Vorauseilwinkelwert auf dem Niederdrehzahlzielvorauseilwinkelwert gehalten, wenn der Betriebsmodus der Niederdrehzahlmodus ist, und der Leitungswinkel für den Motor 4 wird ebenfalls auf einen vorbestimmten Niederdrehzahlzielwert festgelegt.
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Wenn andererseits der Betriebsmodus der Hochdrehzahlmodus ist und wenn die Anzahl von Schlägen durch den Schlagmechanismus 6 die spezifizierte Anzahl von Malen erreicht und die spezifizierte Zeit abgelaufen ist (zur Zeit t3), wird das Steuerziel des Vorauseilwinkelwerts von dem Niederdrehzahlzielvorauseilwinkelwert zu dem Hochdrehzahlzielvorauseilwinkelwert umgeschaltet.
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Wenn das Steuerziel des Vorauseilwinkelwerts geschaltet wird, wird jedes Mal, wenn die von dem Stufenzeitzähler gezählte Stufenzeit die Einstellzeit erreicht, der Additionswert Y zu dem Vorauseilwinkelwert addiert, und der Vorauseilwinkelwert nimmt stufenweise auf den Hochdrehzahlzielvorauseilwinkelwert zu (S770 bis S810).
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Das heißt, wenn der Betriebsmodus der Hochdrehzahlmodus ist, wird, wenn die Anzahl von Schlägen durch den Schlagmechanismus 6 die spezifizierte Anzahl von Malen erreicht und die spezifizierte Zeit seit dem Beginn des Antriebs des Motors 4 abgelaufen ist, der Vorauseilwinkelwert zum Zeitpunkt eines Antreiben des Motors 4 im Vergleich zu dem Vorauseilwinkelwert in dem Niederdrehzahlmodus zu der Vorauseilwinkelseite korrigiert, und der Leitungswinkel für den Motor 4 wird allmählich erhöht.
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Daher wird in dem Hochdrehzahlmodus die Schlagkraft durch den Schlagmechanismus 6 während der Anfangsantriebsdauer des Motors 4 in demselben Ausmaß wie in dem Niederdrehzahlmodus verringert. Auch bei der ersten Variation kann derselbe Effekt wie bei der obigen Ausführungsform erzielt werden.
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In dem Hochdrehzahlmodus wird, wie in 9 gezeigt, wenn der Vorauseilwinkelwert den Hochdrehzahlzielvorauseilwinkelwert erreicht (zur Zeit t4), nach Ablauf einer vorbestimmten Einstellzeit der Leitungsendzeitpunkt für jede der Phasenwicklungen um einen vorbestimmten Winkel verzögert, so dass der Leitungswinkel gleich dem Hochdrehzahlzielwert (z. B. 150°) wird (S830 bis S860).
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Demzufolge wird gemäß der ersten Variation die Drehzahl des Motors 4 durch Schalten des Leitungswinkels in dem Hochdrehzahlmodus weiter erhöht. Es ist möglich, die zum Anziehen der Schraube an dem Werkstück benötigte Zeit zu verkürzen.
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Bei der ersten Variation kann, wenn das Betätigungsausmaß des Drückerschalters 21 das maximale Betätigungsausmaß ist, die relative Einschaltdauer zum Antreiben des Motors 4 100% betragen. Somit ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem die relative Antriebseinschaltdauer des Motors 4 gesteuert wird, möglich, die Wärmeerzeugung des Schaltelements in der Treiberschaltung 42 zu verringern.
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(Zweite Variation)
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Bei der obigen Ausführungsform und der Variation wird beim Schalten der Steuergröße (der relativen Antriebseinschaltdauer oder dem Vorauseilwinkelwert) zu der Endsteuergröße (der Hochdrehzahlzieleinschaltdauer oder dem Hochdrehzahlzielvorauseilwinkelwert) in dem Hochdrehzahlmodus die Steuergröße mit einer konstanten Änderungsrate, die durch den Additionswert B oder Y bestimmt wird, allmählich geändert.
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Beim Schalten der Steuergröße zu der Endsteuergröße kann jedoch die Änderungsrate (die Rate einer Erhöhung) der Steuergröße so geändert werden, dass sie wie in 10 dargestellt gemäß der vergangenen Zeit allmählich zunimmt.
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Das heißt, in 10 wird bei dem Schrauber 1 der Ausführungsform, wenn der Betriebsmodus der Hochdrehzahlmodus ist, die Anfangsantriebsdauer abläuft und das Steuerziel des Motors 4 zu der Hochdrehzahlzieleinschaltdauer geschaltet wird, die relative Antriebseinschaltdauer nicht linear geändert (erhöht).
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Genauer gesagt ist die Rate einer Erhöhung der relativen Antriebseinschaltdauer nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer (Zeit t3 oder danach) kleiner als die Rate einer Erhöhung unmittelbar nach einem Beginn des Startens des Motors 4 unmittelbar nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer, und nimmt dann allmählich zu, so dass sie schließlich größer wird als die Rate einer Erhöhung unmittelbar nach einem Beginn des Antriebs des Motors 4.
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Somit ist es, wenn die relative Antriebseinschaltdauer nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer nicht linear auf die Hochdrehzahlzieleinschaltdauer erhöht wird, möglich, die Erhöhung der Drehzahl des Motors 4 unmittelbar nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer zu hemmen.
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Insbesondere ist in dem in 10 gezeigten Zeitdiagramm die Rate einer Erhöhung der relativen Antriebseinschaltdauer unmittelbar nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer kleiner als die Rate einer Erhöhung unmittelbar nach einem Beginn des Antriebs des Motors 4. Es ist möglich, die rasche Zunahme der Drehzahl des Motors 4 ausreichend zu hemmen.
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Daher ist es gemäß der zweiten Variation möglich, zuverlässiger zu verhindern, dass das Treiberbit außer Eingriff mit der Schraube gebracht wird, nachdem das Schlagen begonnen worden ist.
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Ferner ist es, da die Drehzahl des Motors auf nicht lineare Weise (progressiv) mit der seit der Anfangsantriebsdauer vergangenen Zeit erhöht wird, möglich, zu verhindern, dass die zum Anziehen der Schraube benötigte Zeit verlängert wird.
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Zum Ändern der relativen Antriebseinschaltdauer auf nicht lineare Weise nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer kann der in 6 gezeigte Motorantriebsprozess wie in 11 gezeigt geändert werden. Diese Änderung wird im Folgenden erläutert.
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In dem in 11 gezeigten Motorantriebsprozess werden die Prozesse der S582 und S584 ausgehend von einer Bestimmung in S510, dass das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist, bis zu einer Bestimmung in S560, dass der Ausgabewert gleich dem Hochdrehzahlzielwert ist oder einer Bestimmung in S580, dass die Stufenzeit gleich der Einstellzeit ist, ausgeführt.
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In S582 wird durch Aktualisieren (+1) eines Schaltzeitzählers, der mit dem Stufenzeitzähler in S520 gelöscht wird, eine seit dem Setzen des Hochdrehzahländerungs-Flags abgelaufene Zeit, bis der Ausgabewert den Hochdrehzahlzielwert erreicht, gezählt.
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In dem darauffolgenden S584 wird auf der Basis des Zählwerts des Schaltzeitzählers (das heißt, der nach dem Ende der Anfangsantriebsdauer vergangenen Zeit) der Additionswert B eingestellt. Der Prozess des S584 ist ein Prozess zum Ändern des Ausgabewerts auf nicht lineare Weise durch Erhöhen des Additionswerts B gemäß der nach dem Ende der Anfangsantriebsdauer vergangenen Zeit. Zum Einstellen des Additionswerts B wird ein Rechenausdruck mit dem Zählwert des Schaltzeitzählers als einem Parameter oder ein Kennfeld verwendet.
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Wenn der Additionswert B in S584 eingestellt wird, schreitet der Prozess zu S590 fort. Durch Addieren des eingestellten Additionswerts B zu dem Ausgabewert wird der Ausgabewert aktualisiert. Der Prozess des S600 und die darauffolgenden Schritte werden ausgeführt.
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Somit wird nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer die relative Antriebseinschaltdauer des Motors 4, die der Ausgabewert ist, wie in 10 gezeigt nicht linear erhöht. Der oben beschriebene Effekt kann beobachtet werden.
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(Dritte Variation)
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Bei der obigen Ausführungsform und den Variationen ist die Anfangsantriebsdauer nach dem Beginn des Antriebs des Motors 4 bis zum Schalten des Steuerziels der relativen Antriebseinschaltdauer von der Niederdrehzahlzieleinschaltdauer zu der Hochdrehzahlzieleinschaltdauer eine Dauer, bis die Anzahl von Schlägen durch den Schlagmechanismus 6 die spezifizierte Anzahl von Malen erreicht und dann die vorbestimmte Einstellzeit abgelaufen ist.
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Die Anfangsantriebsdauer kann jedoch lediglich durch die Anzahl von Schlägen durch den Schlagmechanismus 6 festgelegt sein, oder lediglich durch die seit dem Beginn des Antriebs des Motors 4 vergangene Zeit festgelegt sein.
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(Vierte Variation)
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Bei der obigen Ausführungsform und den Variationen wurde beschrieben, dass die Steuergröße (die relative Antriebseinschaltdauer oder der Vorauseilwinkelwert) in dem Niederdrehzahlmodus nicht geschaltet wird.
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Dies liegt daran, dass in dem Niederdrehzahlmodus die relative Antriebseinschaltdauer oder der Vorauseilwinkelwert, die bzw. der das Endziel darstellt, niedrig ist, und davon ausgegangen wird, dass, auch wenn der Motor 4 mit der Steuergröße angetrieben und gesteuert wird, es nicht vorkommen wird, dass das Treiberbit außer Eingriff mit der Schraube kommt, wenn das Schlagen stattfindet.
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Auch in dem Niederdrehzahlmodus kommt jedoch das Treiberbit manchmal außer Eingriff mit der Schraube, wenn ein Schlagen stattfindet. In solchen Fällen kann die relative Antriebseinschaltdauer ähnlich wie in dem Hochdrehzahlmodus geschaltet werden.
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Bei der obigen Ausführungsform und den Variationen wurde der wiederaufladbare Schlagschrauber 1 beschrieben, bei dem der Betriebsmodus über den Drehzahlauswahlschalter 26 zu zwei Stufen mit einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Drehzahl geschaltet werden kann. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch beispielsweise auch auf einen wiederaufladbaren Schlagschrauber angewendet werden, bei dem der Betriebsmodus ähnlich wie bei der obigen Ausführungsform zu drei Stufen mit niedriger Drehzahl, mittlerer Drehzahl und hoher Drehzahl oder sogar zu mehr Stufen geschaltet werden kann.
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Beim Ermöglichen des Schaltens des Betriebsmodus zu drei Stufen kann die relative Antriebseinschaltdauer auch in dem Niederdrehzahlmodus und dem Modus mit mittlerer Drehzahl ähnlich wie in dem Hochdrehzahlmodus geschaltet werden, wie in 12A oder 13 gezeigt ist.
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Es sei bemerkt, dass beim Schalten der relativen Antriebseinschaltdauer zu mehreren Betriebsmodi ein Motorsteuerprozess für jeden Betriebsmodus (siehe 5) durchgeführt werden kann und die Steuergröße (relative Antriebseinschaltdauer oder Leitungswinkel) zwischen der Anfangsantriebsdauer und einer Endantriebsdauer nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer geschaltet werden kann.
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In diesem Fall kann, wie aus der vergrößerten Ansicht der 12A ersichtlich ist, beim Ändern der Steuergröße zu der Endsteuergröße nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer die Rate einer Änderung der Steuergröße für jeden Betriebsmodus beispielsweise durch unterschiedliches Einstellen des Additionswerts B oder Y für den jeweiligen Betriebsmodus eingestellt werden.
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Es sei bemerkt, dass in der vergrößerten Ansicht von 12A die Rate einer Änderung (die Steigung in Richtung einer Zunahme) der relativen Antriebseinschaltdauer beim Ändern der relativen Antriebseinschaltdauer zu der Endzieleinschaltdauer in dem Niederdrehzahlmodus größer ist als in dem Hochdrehzahlmodus. Wie in der vergrößerten Ansicht in 12B gezeigt, kann jedoch die Rate einer Änderung in dem Hochdrehzahlmodus größer sein als die Rate einer Änderung in dem Niederdrehzahlmodus. Mit anderen Worten, ein Unterschied hinsichtlich der Änderungsrate kann in Abhängigkeit von den Charakteristiken des zu steuernden Motors (d. h. des Werkzeugs) geeignet eingestellt werden.
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Wie bei der zweiten Variation beschrieben, zeigt 13, dass die Steuergröße durch Erhöhen der Änderungsrate der Steuergröße mit der Zeit nicht linear variiert wird. In diesem Fall kann für jeden Betriebsmodus ein Kennfeld bereitgestellt werden, das zum Einstellen der Additionswerte B und Y gemäß der vergangenen Zeit verwendet wird.
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(Fünfte Variation)
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Bei der obigen Ausführungsform und den Variationen wurde beschrieben, dass, wenn der Betriebsmodus der Hochdrehzahlmodus ist, die Steuergröße (relative Antriebseinschaltdauer oder Leitungswinkel) des Motors 4 stets geschaltet wird.
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Es ist jedoch nicht notwendig, dass dieses Schalten zu allen Zeiten durchgeführt wird. Beispielsweise kann der Benutzer dazu in der Lage sein, auszuwählen, ob eine Schaltsteuerung wie bei der obigen Ausführungsform oder eine Steuerung mit der Endsteuergröße in dem Hochdrehzahlmodus ohne Durchführen der Schaltsteuerung durchzuführen ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Einsetzbarkeit des wiederaufladbaren Schlagschraubers 1 zu verbessern.
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(Sechste Variation)
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Bei der obigen Ausführungsform und den Variationen wurde beschrieben, dass die Steuerschaltung 46 die Steuergröße (relative Antriebseinschaltdauer oder Leitungswinkel) des Motors 4 basierend auf dem gemäß dem Betriebsmodus (hohe Drehzahl oder niedrige Drehzahl) eingestellten Drehzahlbefehlswert einstellt.
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Die Steuerschaltung 46 kann jedoch derart ausgebildet sein, dass die Zieldrehzahl des Motors 4 gemäß dem Betriebsmodus (hohe Drehzahl oder niedrige Drehzahl) eingestellt wird und zum Zeitpunkt eines Antriebs des Motors 4 der Motor 4 so angetrieben und gesteuert wird, dass die Drehzahl des Motors 4 gleich der Zieldrehzahl wird.
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Beispielsweise werden, wie in 14 gezeigt, die Zieldrehzahlen NT1, NT2 gemäß dem Betriebsmodus (Niederdrehzahlmodus, Hochdrehzahlmodus) eingestellt, und auf den Motor 4 wird eine Rückkopplungssteuerung angewandt, so dass die Drehzahl des Motors 4 gleich der eingestellten Zieldrehzahl NT1, NT2 wird.
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Bei der sechsten Variation kann der Motor 4 ebenfalls wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen während der Anfangsantriebsdauer von t1 bis t3 in dem Hochdrehzahlmodus mit der Zieldrehzahl NT1 in dem Niederdrehzahlmodus angetrieben und gesteuert werden, und die Zieldrehzahl kann nach Ablauf der Anfangsantriebsdauer zu der Zieldrehzahl NT2 umgeschaltet werden.
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Es sei bemerkt, dass 14 zeigt, dass nach Schalten der Zieldrehzahl bei Ablauf der Anfangsantriebsdauer die relative Antriebseinschaltdauer, die die Steuergröße darstellt, allmählich (genauer gesagt, nicht linear wie bei der zweiten Variation) geändert wird, bis die Drehzahl des Motors 4 die Zieldrehzahl NT2 erreicht.
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Im Falle einer Steuerung der Drehzahl des Motors 4 auf diese Weise kann die Zieldrehzahl NT1 in S340 des Motorsteuerprozesses, der in 5 gezeigt ist, als ein Zieldrehzustand des Motors 4 eingestellt werden, und die Zieldrehzahl NT2 kann in S380 als der Zieldrehzustand des Motors 4 eingestellt werden.
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In diesem Fall kann der Motorantriebsprozess des S350 durch die in 15 gezeigte Prozedur implementiert werden. Der Motorantriebsprozess der 15 wird im Folgenden erläutert.
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In dem Motorantriebsprozess in 15 werden ähnlich wie bei dem in 11 gezeigten Motorantriebsprozess bei einer Bestimmung in S510, dass das Hochdrehzahlschalt-Flag nicht gesetzt ist, der Stufenzeitzähler und der Schaltzeitzähler in S520 gelöscht.
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In dem darauffolgenden S522 wird bestimmt, ob ein Drehzahlbefehl für den Motor 4 kleiner als die Zieldrehzahl NT1 ist. Wenn der Drehzahlbefehl kleiner als die Zieldrehzahl NT1 ist, schreitet der Prozess zu S532 fort. Der Drehzahlbefehl wird durch Addieren des Additionswerts A zu dem Drehzahlbefehl aktualisiert.
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Wenn der Drehzahlbefehl in S532 aktualisiert wird, oder wenn in S522 bestimmt wird, dass der Drehzahlbefehl die Zieldrehzahl NT1 erreicht hat, schreitet der Prozess zu S620 fort.
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Wenn andererseits das Hochdrehzahlschalt-Flag gesetzt ist, wird in S562 bestimmt, ob der Drehzahlbefehl kleiner als die Zieldrehzahl NT2 ist.
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Wenn der Zieldrehzahlbefehl kleiner als die Zieldrehzahl NT2 ist, wird in S570 der Stufenzeitzähler erhöht (+1). In S580 wird bestimmt, ob die von dem Stufenzeitzähler gezählte Stufenzeit gleich der Einstellzeit ist.
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Wenn in S562 bestimmt wird, dass der Drehzahlbefehl die Zieldrehzahl NT2 erreicht hat, oder wenn in S580 bestimmt wird, dass die Stufenzeit nicht gleich der Einstellzeit ist, schreitet der Prozess zu S620 fort.
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Wenn in S580 bestimmt wird, dass die Stufenzeit gleich der Einstellzeit ist, wird in S582 der Schaltzeitzähler aktualisiert (+1), und der Additionswert B wird in S584 basierend auf dem Zählwert des Schaltzeitzählers eingestellt, ähnlich wie bei dem in 11 gezeigten Motorantriebsprozess.
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In S592 wird der Stufenzeitzähler gelöscht. In dem darauffolgenden S594 wird der Drehzahlbefehl durch Addieren des Additionswerts B zu dem Drehzahlbefehl aktualisiert. Der Prozess schreitet zu S620 fort.
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In S620 wird basierend auf dem Drehzahlunterschied zwischen der Drehzahl des Motors 4 und dem Drehzahlbefehl der Ausgabewert (die relative Antriebseinschaltdauer) aktualisiert (erhöht oder verringert). Der Motorantriebsprozess wird beendet.
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Demzufolge wird die Drehzahl des Motors 4 auf die Zieldrehzahl NT1 oder NT2 gesteuert.
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Die Ausführungsform und die Variationen der vorliegenden Offenbarung wurden im Vorhergehenden beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf einen wiederaufladbaren Schlagschrauber beschränkt und kann auf alle Arten von elektrischen Kraftwerkzeugen angewandt werden, die mit einem von einem Motor angetriebenen Schlagmechanismus versehen sind, beispielsweise einen Kraftschrauber und dergleichen.
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Bei der obigen Ausführungsform und den Variationen wurde der Motor 4 als ein bürstenloser Dreiphasenmotor beschrieben, er kann jedoch ein beliebiger Motor sein, der den Schlagmechanismus 6 zur Drehung antreiben kann. Beispielsweise ist die vorliegende Offenbarung nicht auf batteriebetriebene Werkzeuge beschränkt, sondern kann auf elektrische Kraftwerkzeuge angewandt werden, die elektrische Leistung über ein Kabel erhalten, oder auf elektrische Kraftwerkzeuge, die zum Antreiben eines Werkzeugelements zur Drehung durch einen Wechselstrommotor ausgebildet sind.
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Bei der obigen Ausführungsform und den Variationen war die Steuerschaltung 46 ein Mikrocomputer, sie kann jedoch eine Kombination aus verschiedenen einzelnen Elektronikbauteilen, ein ASIC, eine programmierbare Logikvorrichtung wie beispielsweise ein FPGA oder eine Kombination daraus sein.
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Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränken der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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