JP2019030948A - 電動作業機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動作業機は、モータと、制御部と、設定部とを備える。制御部は、予め設定された低速回転にてモータの駆動を開始すると共に、モータの駆動開始後、所定の切替条件が成立すると、モータの回転を低速回転から高速回転に切り替える。また、設定部は、制御部がモータの回転を低速回転から高速回転に切り替える際の制御値を、切り替え前の低速回転時のモータの状態に基づき設定する。
【選択図】図2
Description
この回転打撃工具によれば、モータを正方向に回転させて、ねじやナット等の対象物を板やボルトに固定するときは、ハンマによるアンビルの打撃によって、対象物をしっかりと締め付けることができる。
また、高速回転時のモータの制御量、例えば、フィードバック制御時の制御目標であるモータの回転数や、オープンループ制御時のモータの駆動デューティ比等は、使用者によるトリガ操作量に応じて一義的に設定される。
そして、制御部は、予め設定された低速回転にてモータの駆動を開始すると共に、モータの駆動開始後、所定の切替条件が成立すると、モータの回転を低速回転から高速回転に切り替える。
このため、本開示の電動作業機によれば、所定の切替条件が成立したときに、モータの回転を低速回転から高速回転に切り替えることができるだけでなく、モータの回転を切り替える際の制御値を、切替前のモータの状態に応じて最適な値に設定することができる。
ここで、設定部は、低速回転時のモータの負荷に応じて、負荷が大きいときに大きくなるように、制御部がモータを高速回転させる際の制御目標値(例えば、指令回転数や指令トルク等)を設定するよう構成されていてもよい。
このようにすれば、設定部は、低速回転時のモータの負荷に応じて、モータの回転を低速回転から高速回転に切り替えるまでの時間を調整できるようになる。
つまり、このように、制御値として、切替条件である設定回数若しくは設定時間を、低速回転時のモータの負荷に応じて設定するようにすれば、低速回転時にモータに加わる負荷が大きいほど、モータの回転を切り替えるまでの時間を長くすることができる。
なお、本実施形態では、本開示の電動作業機の一例として、充電式インパクトドライバ1について説明する。
工具本体10は、後述するモータ4や打撃機構6等が収容されたハウジング2と、ハウジング2の下部(図1の下側)から突出するように形成されたグリップ部3とにより構成されている。
そして、打撃機構6は、スピンドル7と、スピンドル7に外装されたハンマ14と、このハンマ14の前方側で軸支されるアンビル15と、ハンマ14を前方へ付勢するコイルバネ16とから構成される。
また、スピンドル7の先端部は、アンビル15の後端に同軸で遊挿されることで回転可能に軸支されている。
なお、モータ4の出力軸12、スピンドル7、ハンマ14、アンビル15、及びチャックスリーブ19は、いずれも同軸状となるように配置されている。
一方、アンビル15には、その後端側に、ハンマ14の各打撃突部17,17が当接可能に構成された2つの打撃アーム18,18が周方向に180°の間隔を隔てて形成されている。
そして、ねじが所定位置まで締め付けられることにより、アンビル15に対して外部から所定値以上のトルクが加わると、そのアンビル15に対するハンマ14の回転力(トルク)も所定値以上になる。
トリガ21は、作業者により引き操作される操作部21aと、この操作部21aの操作状態を検出する検出部21bとを備えている。
また、グリップ部3における前方下部には、表示パネル24が設けられている。表示パネル24は、バッテリパック30内のバッテリ29の残容量や当該充電式インパクトドライバ1の動作モード等を表示するためのものであり、バッテリ残容量表示回路25及びモード表示回路26(図2参照)が備えられている。
モード切替SW36は、当該充電式インパクトドライバ1の動作モードを、トリガ21の操作量に応じてモータ4の回転を制御する通常モードと、モータ4の回転を低速回転から高速回転に切り替える変速モードと、の何れかに切り替えるためのものである。
次に、グリップ部3の下端には、バッテリ29を収容したバッテリパック30が、着脱自在に装着されている。このバッテリパック30は、装着時にはグリップ部3の下端に対してその前方側から後方側へとスライドさせることにより装着される。
また、モータ4は、本実施形態では、U,V,W各相の電機子巻線を備えた3相ブラシレスモータにて構成されている。そして、モータ4には、モータ4の回転位置(角度)を検出するための回転センサ50(図2参照)が設けられている。
モータ駆動装置70には、図2に示すように、モータ駆動用のブリッジ回路72、ドライバ回路74、及び、制御回路80が設けられている。
ドライバ回路74は、制御回路80から出力された制御信号に従い、ブリッジ回路72内の各スイッチング素子Q1〜Q6をオン/オフさせることで、モータ4の各相巻線に電流を流し、モータ4を回転させるものである。
レギュレータは、バッテリパック30から電力供給を受けて、制御回路80駆動用の電源電圧を生成するためのものであり、生成した電源電圧は、制御回路80の周辺回路を動作させるのにも利用される。
図3に示すように、制御回路80は、所定の制御周期(タイムベース)でS120〜S170(Sはステップを表す)の一連の処理を繰り返し実行する。
この入力処理では、図4に示すように、S210にて、トリガSW32のオン・オフ状態を検出するトリガSW入力処理を実行し、S220にて、回転方向SW22のオン・オフ状態からモータ4の駆動時の回転方向を検出する回転方向SW入力処理を実行する。
S130では、操作量検出部34から入力されるトリガ21の操作量(引き量)や、電流検出回路76、電圧検出回路78、温度検出回路84等からの検出信号をA/D変換して取り込むA/D変換処理を実行する。
つまり、本実施形態では、図5に示すように、変速モードでモータ4を低速回転及び高速回転させる際の速度モードとして、それぞれ、3種類の低速モード1〜3及び高速モード1〜3が設定されている。
そして、低速回転時及び高速回転時の3種類の速度モードと2種類の変化率は、それぞれ、締め付け対象となるねじa〜iの種類(特性)に応じて割り当てられることにより、ねじa〜i毎に2種類、合計18種類の制御パターンが設定されている。
そして、動作モードが変速モードであれば、S520に移行して、現在、モータ4の駆動中であるか否かを判断し、駆動中であれば、S530に移行して、打撃判定処理を実行する。
次に、S510にて、動作モードは変速モードではない(換言すれば通常モードである)と判断された場合、或いは、S520にて、現在、モータ駆動中ではないと判断された場合には、S560に移行する。
すなわち、モータ指令回転数高速設定処理では、まずS651にて、モード設定処理にて設定された変速モード時の制御パターンにおいては、高速モード1が設定されているか否かを判断する。
すなわち、モータ指令回転数低速設定処理では、まずS671にて、モード設定処理にて設定された変速モード時の制御パターンにおいては、低速モード1が設定されているか否かを判断する。
図11に示すように、モータ回転数制御処理では、まずS662にて、指令回転数に基づき、モータ4を実際に駆動する際の制御回転数を設定する、制御回転数ソフトスタート処理を実行する。
なお、本実施形態においては、制御回路80が、本開示の制御部に相当し、制御回路80にて実行される処理のうち、切替判定処理にて切替条件である規定回数を検出電流(負荷)に応じて設定するS580〜S584の処理が、本開示の設定部として機能する。
(第1変形例)
上記実施形態では、変速モードでのモータ4の低速回転時及び高速回転時の回転数は、使用者が打撃力切替SW38を操作することにより設定される制御モードに応じて設定されるものとして説明した。
すなわち、図14に示すモータ指令回転数高速設定処理では、まずS652にて、モータ4の回転を低速回転から高速回転に切り替える前に電流検出回路76にて検出された検出電流が、負荷判定用として予め設定された閾値電流を超えているか否かを判断する。
(第2変形例)
上記実施形態では、モータ制御処理において、モータ4の制御量として、モータ4の指令回転数を設定し、その指令回転数からモータ4を実際に制御する際の制御回転数を設定するものとして説明した。
具体的には、図7に示したモータ制御処理のS650で実行されるモータ指令回転数高速設定処理を、図16に示す手順で実施するようにするとよい。
(第3変形例)
次に、上記実施形態では、図6に示した切替判定処理において、モータ4の回転を低速から高速に切り替える前の検出電流が閾値電流よりも大きいか否かによって、切替条件である規定回数を設定するものとして説明した。
つまり、図18は、図6に示した切替判定処理において、S580で検出電流の判定(つまり負荷の大小判定)を実施するのに代えて、S581にて、使用者が設定した設定モードがモード1か否かを判断するようにした、切替判定処理を表している。
(第4変形例)
次に、上記実施形態及び第3変形例では、切替判定処理にて、モータ4の回転を低速回転から高速回転に切り替えるか否かを判定する際には、打撃回数を用いるものとして説明したが、モータ4に流れる電流(換言すれば負荷)に基づき判定するようにしてもよい。
なお、S532〜S536においては、検出電流が閾値電流以上か否かで電流カウンタをインクリメント・デクリメントすることで、そのカウント値から、対象物からモータ4に加わる負荷の大きさを判定できるようにしている。
この結果、図20に示すように、時点t1でモータ4の駆動を開始してから、検出電流が閾値電流以上となって、その期間(時点t2以降の期間)が既定値にて設定される所定期間T1、T2に達すると、指令回転数が高速側に切り替えられることになる。
また、S590にて、検出電流が判定電流よりも小さいと判断されると、S594に移行して、既定値として予め設定されたカウント値C2を設定し、S542に移行する。なお、カウント値C1は、カウント値C2よりも大きい値に設定されている。
(第5変形例)
次に上記実施形態及び変形例では、モータ4の低速回転から高速回転への切り替えは、打撃回数や負荷(電流)に基づき判定されるものとして説明したが、この切り替え判定は、必ずしも自動で行う必要はなく、使用者からの指令に基づき判定するようにしてもよい。
(第6変形例)
上記実施形態では、S140のモード設定処理において、モード切替SW36の操作に応じて、動作モードが、変速モード若しくは通常モードに切り替えられるものとして説明した。
(第7変形例)
上記第6変形例では、トリガ21が操作されて、モータ4の駆動を開始するときには動作モードを変速モードにし、トリガ21がリトリガ操作されると、動作モードを通常モードに切り替えるものとして説明した。
すなわち、図25に示すように、モード設定処理において、S410にてトリガSW32がオン状態であると判断されると、S425に移行して、トリガ操作量が規定値以上でトリガ21が全引き状態であるか否かを判断する。
そして、S425にて、トリガ21が全引き状態であると判断されると、S440に移行して、動作モードを通常モードに設定し、当該モード設定処理を終了する。
このようにすれば、使用者は、図26に示すように、トリガ21の操作量(引き量)により、動作モードを変速モード又は通常モードに設定できることになるので、このようにしても、充電式インパクトドライバ1の使い勝手を向上することができる。
(他の変形例)
上記実施形態では、変速モードでのモータ4の制御モードは、使用者が打撃力切替SW38を操作(押下)することにより、複数の制御モードの一つに順次切り換えられるものとして説明した。
Claims (6)
- モータと、
予め設定された低速回転にて前記モータの駆動を開始すると共に、前記モータの駆動開始後、所定の切替条件が成立すると、前記モータの回転を前記低速回転から高速回転に切り替える制御部と、
前記制御部が前記モータの回転を前記低速回転から前記高速回転に切り替える際の制御値を、切り替え前の低速回転時の前記モータの状態に基づき設定する設定部と、
を備えている電動作業機。 - 前記設定部は、前記低速回転時の前記モータの負荷に応じて、該負荷が大きいときに大きくなるように、前記制御部が前記モータを高速回転させる際の制御目標値を設定するよう構成されている請求項1に記載の電動作業機。
- 前記設定部は、前記低速回転時の前記モータの負荷に応じて、該負荷が大きいときに大きくなるように、前記制御部が前記モータを高速回転させる際の前記モータへの通電制御量を設定するよう構成されている請求項1に記載の電動作業機。
- 前記設定部は、前記制御部が前記モータの回転を前記低速回転から高速回転に切り替える際の前記切替条件を、前記低速回転時の前記モータの負荷に応じて設定するよう構成されている請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電動作業機。
- 打撃機構と、該打撃機構による打撃を検出する打撃検出部と、を備え、
前記制御部は、前記モータを前記低速回転にて駆動しているときに、前記打撃検出部による打撃の検出回数が設定回数に達すると、前記切替条件が成立したものとして、前記モータの回転を前記低速回転から前記高速回転に切り替えるように構成され、
前記設定部は、前記低速回転時の前記モータの負荷に応じて、該負荷が大きいときに大きくなるよう、前記設定回数を設定するよう構成されている請求項4に記載の電動作業機。 - 前記制御部は、前記モータを前記低速回転にて駆動しているときに、前記モータへの通電電流が閾値以上となった時間を積算し、該積算時間が設定時間に達すると、前記切替条件が成立したものとして、前記モータの回転を前記低速回転から前記高速回転に切り替えるように構成され、
前記設定部は、前記低速回転時の前記モータの負荷に応じて、該負荷が大きいときに長くなるよう、前記設定時間を設定するよう構成されている請求項4に記載の電動作業機。
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