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CN114007816A - 冲击工具 - Google Patents

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CN114007816A
CN114007816A CN202080046438.7A CN202080046438A CN114007816A CN 114007816 A CN114007816 A CN 114007816A CN 202080046438 A CN202080046438 A CN 202080046438A CN 114007816 A CN114007816 A CN 114007816A
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CN
China
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electric motor
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CN202080046438.7A
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中原雅之
草川隆司
植田尊大
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Priority claimed from JP2019122445A external-priority patent/JP7369994B2/ja
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Priority claimed from JP2019126537A external-priority patent/JP7352793B2/ja
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Abstract

本发明的目的是提供能够检测冲击机构中的不稳定行为的发生状况的冲击工具。冲击工具(1)包括电动马达(3)、冲击机构(40)、获取单元(90)和行为决定单元(后退检测单元(79))。电动马达(3)包括永磁体(312)和线圈(321)。冲击机构(40)通过从电动马达(3)接收动力来进行产生冲击力的冲击操作。行为决定单元基于作为获取单元(90)所获取到的转矩电流的值的转矩电流获取值(电流测量值iq1)和作为获取单元(90)所获取到的励磁电流的值的励磁电流获取值(电流测量值id1)至少之一来做出与冲击机构(40)的行为有关的决定。

Description

冲击工具
技术领域
本发明通常涉及冲击工具,并且更特别地涉及包括电动马达的冲击工具。
背景技术
专利文献1公开了一种冲击旋转工具,其包括冲击机构、冲击检测单元、控制单元和电压检测单元。冲击机构包括锤子,并且通过马达的输出将冲击/震动(shock)施加到输出轴。冲击检测单元检测由冲击机构施加的冲击。控制单元基于冲击检测单元的检测结果来停止马达的转动。电压检测单元检测冲击检测单元处的电压。控制单元基于在马达未正在运行时电压检测单元所检测到的电压来判断冲击检测单元是否正不适当地工作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-132021
发明内容
因此,本发明的目的是提供能够做出与冲击机构的行为有关的决定的冲击工具。
根据本发明的一方面的一种冲击工具包括电动马达、冲击机构、获取单元和行为决定单元。所述电动马达包括永磁体和线圈。所述冲击机构通过从所述电动马达接收动力来进行产生冲击力的冲击操作。所述获取单元获取要供给至所述线圈的转矩电流的值和要供给至所述线圈的励磁电流的值至少之一。所述励磁电流在所述线圈中产生引起所述永磁体的磁通的变化的磁通。所述行为决定单元基于转矩电流获取值和励磁电流获取值至少之一来做出与所述冲击机构的行为有关的决定。所述转矩电流获取值是所述获取单元所获取到的转矩电流的值。所述励磁电流获取值是所述获取单元所获取到的励磁电流的值。
附图说明
图1是根据第一实施例的冲击工具的框图;
图2是该冲击工具的立体图;
图3是该冲击工具的侧截面图;
图4是该冲击工具的主要部分的立体图;
图5是该冲击工具的驱动轴和两个钢球的侧视图;
图6是该冲击工具的驱动轴和两个钢球的顶视图;
图7是示出该冲击工具的示例性操作的曲线图;
图8是示出根据第二实施例的冲击工具的示例性操作的曲线图;
图9是根据第三实施例的冲击工具的框图;
图10A至图10C例示该冲击工具的适当冲击操作;
图11A至图11D例示该冲击工具的双冲击操作;
图12A至图12D例示该冲击工具的V底冲击操作;
图13A至图13C例示根据第四实施例的冲击工具的适当冲击操作;
图14A至图14D例示该冲击工具的双冲击操作;
图15A至图15D例示该冲击工具的V底冲击操作;
图16例示该冲击工具的最大后退操作;以及
图17A至图17C例示该冲击工具的上表面滑动操作。
具体实施方式
现在将参考附图来详细说明冲击工具1的实施例。注意,以下要说明的实施例仅是本发明的各种实施例中的典型实施例,并且不应被解释为限制性的。相反,可以在未背离本发明的范围的情况下,根据设计选择或任何其它因素以各种方式容易地修改这些典型实施例。可选地,以下要说明的实施例及其变形例可以适当组合。此外,在以下对实施例的说明中要参考的图是示意图。也就是说,在这些图上示出的各个构成元件的尺寸(包括厚度)的比并不总是反映这些构成元件的实际尺寸比。
(概述)
根据典型实施例的冲击工具1包括电动马达3(AC马达)、冲击机构40、获取单元90和行为决定单元(后退检测单元79和识别单元84)。电动马达3包括永磁体312和线圈321。冲击机构40通过从电动马达3接收动力来进行产生冲击力的冲击操作。获取单元90获取以下项至少之一:要供给至电动马达3(的线圈321)的转矩电流的值;以及要供给至线圈321的励磁电流的值。励磁电流在线圈321中产生引起永磁体的312的磁通的变化的磁通。如本文所使用的,短语“在线圈321中产生引起永磁体312的磁通的变化的磁通”换言之意味着使用由线圈321产生的磁通来引起永磁体312周围的磁通密度的变化。行为决定单元基于转矩电流获取值和励磁电流获取值至少之一来做出与冲击机构40的行为有关的决定。转矩电流获取值是获取单元90所获取到的转矩电流的值。励磁电流获取值是获取单元90所获取到的励磁电流的值。
如可以看出,冲击工具1可以通过使用转矩电流获取值和励磁电流获取值至少之一来做出与冲击机构40的行为有关的决定,由此使得能够根据冲击机构40的行为采取适当措施。另外,与基于用作冲击工具1的电源的电池组的电池电压和电池电流做出与冲击机构40的行为有关的决定相比,这也提高了决定精度。此外,这也不需要在作出与冲击机构40的行为有关的决定时测量电池电压或电池电流。
(第一实施例)
(1-1)第一实施例的概述
在第一典型实施例中,检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况对应于做出与冲击机构40的行为有关的决定。行为决定单元包括后退检测单元79(检测单元)。后退检测单元79基于作为获取单元90所获取到的转矩电流的值的转矩电流获取值来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。这使得能够针对冲击机构40的不稳定行为采取适当措施。另外,与基于用作冲击工具1的电源的电池组的电池电压和电池电流检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况相比,这也提高了决定精度。此外,这也不需要在检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况时测量电池电压或电池电流。
(1-2)结构
将参考图2至图4来进一步详细说明冲击工具1的结构。在以下的说明中,(后面要说明的)驱动轴41和输出轴61并排布置的方向将被定义为前后方向,输出轴61被视为位于驱动轴41前方,并且驱动轴41被视为位于输出轴61后方。此外,在以下的说明中,(后面要说明的)筒部21和握持部22以一个在另一个之上的方式布置的方向将被定义为上下方向,筒部21被视为位于握持部22上方,握持部22被视为位于筒部21下方。
根据本实施例的冲击工具1包括电动马达3、传递机构4、输出轴61(插口安装部)、外壳2、触发扳机23和控制单元7(参见图1和图3)。
外壳2容纳电动马达3、传递机构4和控制单元7、以及输出轴61的一部分。外壳2包括筒部21和握持部22。筒部21具有圆筒形状。握持部22从筒部21突出。
触发扳机23从握持部22突出。触发扳机23是用于接受用于控制电动马达3的转动的操作命令的操作构件。可以通过拉动触发扳机23来切换电动马达3的接通/断开(ON/OFF)状态。另外,电动马达3的转动速度可通过指示触发扳机23被拉动的深度的操纵变量来调整。具体地,操作变量越大,电动马达3的转动速度变得越高。控制单元7(参见图1)开始或停止转动电动马达3,并根据指示触发扳机23被拉动的深度的操纵变量来控制电动马达3的转动速度。在根据本实施例的冲击工具1中,将插口62作为前端工具附接到输出轴61。输出轴61在接收来自电动马达3的转动动力时连同插口62一起转动。通过操作触发扳机23来控制电动马达3的转动速度使得能够控制插口62的转动速度。
可充电电池组可移除地附接到冲击工具1。冲击工具1由电池组作为电源供电。也就是说,电池组是供给用于驱动电动马达3的电流的电源。电池组不是冲击工具1的构成元件。可选地,冲击工具1可以包括电池组。电池组包括通过串联连接多个二次电池(诸如锂离子电池等)所形成的组装电池和容纳该组装电池的壳体。
电动马达3例如可以是无刷马达。特别地,根据本实施例的电动马达3是同步马达。更具体地,电动马达3可以是永磁同步马达(PMSM)。电动马达3包括:具有旋转轴311和永磁体312的转子31;以及具有线圈321的定子32。通过永磁体312和线圈321之间的电磁相互作用使得转子31相对于定子32转动。
插口62作为前端工具附接到输出轴61。传递机构4将电动马达3的旋转轴311的转动动力经由输出轴61传递到插口62,由此使得插口62转动。在将插口62放置在紧固构件(诸如螺栓、螺钉(例如,木螺钉)或螺母等)上的状态下转动插口62,这使得用户能够进行紧固或松开紧固构件的机械加工作业。传递机构4包括冲击机构40。根据本实施例的冲击工具1是用于在使用冲击机构40进行冲击操作的同时紧固螺钉的电动冲击螺丝刀。在冲击操作期间,经由输出轴61将冲击力施加到诸如螺钉等的紧固构件。
注意,插口62可附接到输出轴61并且可从输出轴61移除。插口砧座可以代替插口62附接到输出轴61。钻头(诸如螺丝刀钻头或钻机钻头等)可以作为前端工具经由插口砧座附接到输出轴61。
如可以看出,输出轴61是用于将前端工具(其可以是插口62或钻头)保持在其上的构成元件。在本实施例中,前端工具不是冲击工具1的构成元件。然而,这仅是示例,并且不应被解释为限制性的。可替代地,前端工具也可以是冲击工具1的构成元件其中之一。
传递机构4不仅包括冲击机构40而且还包括行星齿轮机构48。冲击机构40包括驱动轴41、锤子42、复位弹簧43、砧座45和两个钢球49。电动马达3的旋转轴311的转动动力经由行星齿轮机构48传递到驱动轴41。驱动轴41设置在电动马达3和输出轴61之间。
锤子42相对于砧座45移动并且在从电动马达3接收到动力时对砧座45施加转动冲击。锤子42包括锤子本体420和两个突起425。两个突起425从锤子本体420的面向输出轴61的面突出。锤子本体420具有供驱动轴41穿过的通孔421。锤子本体420在通孔421的内周面具有两个槽部423。驱动轴41在其外周面具有两个槽部413(参见图5)。两个槽部413彼此连接。两个钢球49夹持在两个槽部423和两个槽部413之间。两个槽部423、两个槽部413和两个钢球49一起形成凸轮机构。凸轮机构在两个钢球49正在滚动时,使得锤子42能够相对于驱动轴41沿着驱动轴41的轴移动并且相对于驱动轴41转动。在锤子42沿着驱动轴41的轴朝向或远离输出轴61移动时,锤子42相对于驱动轴41转动。
砧座45是与输出轴61一体地形成的。砧座45经由输出轴61将前端工具(其可以是插口62或钻头)保持在其上。砧座45包括砧座本体450和两个爪部455。砧座本体450具有环形形状。两个爪部455沿着砧座本体450的半径从砧座本体450突出。砧座45沿着驱动轴41的轴面向锤子本体420。另外,在冲击机构40未正在进行冲击操作的情况下,锤子42和砧座45连同在驱动轴41转动的方向上与砧座45的两个爪部455保持接触的锤子42的两个突起425一起转动。因此,此时,驱动轴41、锤子42、砧座45和输出轴61彼此一起转动。
复位弹簧43插入在锤子42和行星齿轮机构48之间。根据本实施例的复位弹簧43是圆锥形螺旋弹簧。冲击机构40还包括插入在锤子42和复位弹簧43之间的多个(例如,在图3所示的示例中为两个)钢球50和环51。这使得锤子42能够相对于复位弹簧43转动。锤子42从复位弹簧43接收沿着驱动轴41的轴朝向输出轴61施加的偏置力。
在以下的说明中,锤子42沿着驱动轴41的轴朝向输出轴61的移动在下文将被称为“锤子42的前进”。此外,在以下的说明中,锤子42沿着驱动轴41的轴远离输出轴61的移动在下文将被称为“锤子42的后退”。
在冲击机构40中,当负载转矩增加到预定值或更大时,开始冲击操作。也就是说,随着负载转矩的增加,具有使锤子42后退的方向的力分量的比例相对于在锤子42和砧座45之间产生的力增加。当负载转矩增加到预定值或更大时,锤子42在压缩复位弹簧43的同时后退。另外,随着锤子42的后退,在锤子42的两个突起425正在越过砧座45的两个爪部455的同时锤子42转动。之后,锤子42在接收到来自复位弹簧43的恢复力时前进。然后,当驱动轴41转了约半圈时,锤子42的两个突起425碰撞砧座45的两个爪部455的侧表面4550。在该冲击机构40中,每次驱动轴41转约半圈时,锤子42的两个突起425碰撞砧座45的两个爪部455。也就是说,每次驱动轴41转约半圈时,锤子42对砧座45施加转动冲击。
如可以看出,在该冲击机构40中,锤子42和砧座45之间的碰撞重复地发生。由这些碰撞引起的转矩使得与在锤子42和砧座45之间未发生碰撞的情形相比能够更紧地紧固诸如螺栓、螺钉或螺母等的紧固构件。
在本实施例中,如图6所示,驱动轴41的两个槽部413(参见图5)中的各槽部当在上下方向上观看时形成为V字形。当各个钢球49停止在与V形槽中的关联V形槽的中央相对应的位置(如图5和图6中的实心圆所示)时,锤子42已前进到其可移动范围的前端。在冲击机构40未正在进行冲击操作时,钢球49停留在与V形槽的各个中央相对应的位置。另一方面,当各个钢球49停止在与其关联V形槽的两端中的任一端相对应的位置(如由图5和图6中的双点划线所示)时,锤子42后退到其可移动范围的后端。在以下的说明中,锤子42后退到其可移动范围的后端在下文中将被称为“最大后退”。也就是说,在本说明书中,锤子42在其可移动范围内移动到最远离砧座45的位置将在下文中被称为“最大后退”。锤子42的最大后退例如可以在冲击机构40正在进行冲击操作时在电动马达3的转数相对较大的情况下或者在施加到冲击工具1的输出轴61的负载的大小急剧增加的情况下发生。另外,锤子42的最大后退也可以在使锤子42前进的复位弹簧43的弹簧力不足的情况下发生。此外,锤子42的最大后退也可以在电动马达3的转数没有根据前端工具的类型、形状、刚性或任何其它参数适当调整的情况下发生。
当锤子42进行最大后退时,与当锤子42后退了适当距离时相比,锤子42的行为更不稳定。也就是说,在这种情况下,即使在使锤子42后退的方向上向锤子42施加力,锤子42也无法进一步后退。另外,在这种情况下,使锤子42后退的力将被吸收到锤子42中。这可能会缩短锤子42的寿命。
因此,后退检测单元79将锤子42的最大后退的发生状况检测为冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。根据一个实现,当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生这种不稳定行为(例如,锤子42的最大后退)时,控制单元7减少电动马达3的转数。具体地,当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生这种不稳定行为(例如,锤子42的最大后退)时,控制单元7减小电动马达3的转动的角速度的命令值cω1(参见图1)。这有助于取消最大后退。也就是说,减少电动马达3的转数对应于对抗冲击机构40中的不稳定行为的对策。
(1-3)控制单元
控制单元7包括包含一个或多个处理器以及存储器的计算机系统。通过使计算机系统的一个或多个处理器执行计算机系统的存储器中所存储的程序来进行控制单元7的功能的至少一部分。该程序可以存储在存储器中。该程序也可以经由诸如因特网等的远程通信线路下载,或者在存储在诸如存储卡等的非暂时性存储介质中之后进行分发。
如图1所示,控制单元7包括命令值生成单元71、速度控制单元72、电流控制单元73、第一坐标变换器74、第二坐标变换器75、磁通控制单元76、估计单元77、失步检测单元78和后退检测单元79。冲击工具1包括控制单元7、逆变器电路部81、马达转动测量单元82和多个(例如,在图1所示的示例中为两个)电流传感器91、92。
控制单元7控制电动马达3的操作。更具体地,控制单元7是连同向电动马达3供给电流的逆变器电路部81一起使用的,并且进行反馈控制以控制电动马达3的操作。控制单元7进行用于彼此独立地控制要供给至电动马达3的励磁电流(d轴电流)和转矩电流(q轴电流)的矢量控制。
在本实施例中,后退检测单元79包括在控制单元7中。然而,后退检测单元79不必包括在控制单元7中。
两个电流传感器91、92包括在上述的获取单元90中。获取单元90包括两个电流传感器91、92和第二坐标变换器75。获取单元90获取要供给至电动马达3的励磁电流(d轴电流的电流测量值id1)和转矩电流(q轴电流的电流测量值iq1)。获取单元90通过自身计算电流测量值id1、iq1来获取电流测量值id1、iq1。也就是说,电流测量值id1、iq1是通过由第二坐标变换器75对两个电流传感器91、92所测量到的两相电流进行变换所获得的。
多个电流传感器91、92各自例如包括霍尔元件电流传感器或分流电阻器元件。多个电流传感器91、92测量从电池组经由逆变器电路部81供给至电动马达3的电流。在本实施例中,将三相电流(即,U相电流、V相电流和W相电流)供给至电动马达3。多个电流传感器91、92测量至少两相的电流。在图1中,电流传感器91测量U相电流以输出电流测量值iu1,并且电流传感器92测量V相电流以输出电流测量值iv1。
马达转动测量单元82测量电动马达3的转动角。作为马达转动测量单元82,例如,可以采用光电编码器或磁编码器。
估计单元77对电动马达3的由马达转动测量单元82测量的转动角θ1进行微分,以计算电动马达3的角速度ω1(即,旋转轴311的角速度)。
第二坐标变换器75基于电动马达3的由马达转动测量单元82测量的转动角θ1,对由多个电流传感器91、92测量的电流测量值iu1、iv1进行坐标变换,由此计算电流测量值id1、iq1。也就是说,第二坐标变换器75将与三相电流相对应的电流测量iu1、iv1变换为与磁场分量(d轴电流)相对应的电流测量值id1和与转矩分量(q轴电流)相对应的电流测量值iq1。
命令值生成单元71生成电动马达3的角速度的命令值cω1。命令值生成单元71例如可以生成表示指示触发扳机23(参见图2)被拉动的深度的操作变量的命令值cω1。也就是说,随着操作变量的增加,命令值生成单元71相应地增大角速度的命令值cω1。
速度控制单元72基于命令值生成单元71所生成的命令值cω1和估计单元77所计算出的角速度ω1之间的差来生成命令值ciq1。命令值ciq1是指定电动马达3的转矩电流(q轴电流)的大小的命令值。也就是说,控制单元7控制电动马达3的操作,以使要供给至电动马达3的线圈321的转矩电流(q轴电流)更接近命令值ciq1(目标值)。速度控制单元72确定命令值ciq1以减小命令值cω1和角速度ω1之间的差。
磁通控制单元76基于估计单元77所计算出的角速度ω1以及电流测量值iq1(q轴电流)来生成命令值cid1。命令值cid1是指定电动马达3的励磁电流(d轴电流)的大小的命令值。也就是说,控制单元7控制电动马达3的操作,以使供给至电动马达3的线圈321的励磁电流(d轴电流)更接近命令值cid1(目标值)。
磁通控制单元76所生成的命令值cid1例如可以是将励磁电流的大小设置为零的命令值。磁通控制单元76可以始终生成将励磁电流的大小设置为零的命令值cid1,或者可以仅根据需要生成将励磁电流的大小设置为大于或小于零的值的命令值cid1。当励磁电流的命令值cid1变得小于零时,负的励磁电流(即弱磁电流)流经电动马达3,从而用弱磁削弱永磁体312的磁通。
电流控制单元73基于磁通控制单元76所生成的命令值cid1和第二坐标变换器75所计算出的电流测量值id1之间的差来生成命令值cvd1。命令值cvd1是指定电动马达3的励磁电压(d轴电压)的大小的命令值。电流控制单元73确定命令值cvd1以减小命令值cid1和电流测量值id1之间的差。
另外,电流控制单元73还基于速度控制单元72所生成的命令值ciq1和第二坐标变换部75所计算出的电流测量值iq1之间的差来生成命令值cvq1。命令值cvq1是指定电动马达3的转矩电压(q轴电压)的大小的命令值。电流控制单元73生成命令值cvq1以减小命令值ciq1和电流测量值iq1之间的差。
第一坐标变换器74基于电动马达3的马达转动测量单元82所测量到的转动角θ1对命令值cvd1、cvq1进行坐标变换,以计算命令值cvu1、cvv1、cvw1。具体地,第一坐标变换器74将针对磁场分量(d轴电压)的命令值cvd1和针对转矩分量(q轴电压)的命令值cvq1变换为与三相电压相对应的命令值cvu1、cvv1、cvw1。具体地,命令值cvu1对应于U相电压,命令值cvv1对应于V相电压,并且命令值cvw1对应于W相电压。
逆变器电路部81将与命令值cvu1、cvv1、cvw1分别相对应的三相电压供给至电动马达3。控制单元7通过对逆变器电路部81进行脉宽调制(PWM)控制来控制要供给至电动马达3的电力。
电动马达3是利用从逆变器电路部81供给的电力(三相电压)驱动的,由此生成转动驱动力。
结果,控制单元7控制励磁电流,使得流经电动马达3的线圈321的励磁电流(d轴电流)具有与由磁通控制单元76生成的命令值cid1相对应的大小。另外,控制单元7还控制电动马达3的角速度,使得电动马达3的角速度变成与由命令值生成单元71生成的命令值cω1相对应的角速度。
失步检测单元78基于从第二坐标变换器75获取到的电流测量值id1、iq1和从电流控制单元73获取到的命令值cvd1、cvq1来检测电动马达3的失步(失同步)。在检测到失步时,失步检测单元78将停止信号cs1发送到逆变器电路部81,由此使从逆变器电路部81向电动马达3的电力供给停止。
(1-4)示例性操作
接着,将参考图7来说明冲击工具1的示例性操作。
在图7中,“电池电压”是指用作电动马达3的电源的电池组的电池电压。尽管在图7中未示出,但在图7所示的示例性操作中,励磁电流的命令值cid1始终为零。
如上所述,根据一个实现,当后退检测单元79检测到冲击机构40中的不稳定行为(诸如最大后退等)的发生时,控制单元7减少电动马达3的转数。在图7中,虚线指示根据这样的实现、角速度ω1的命令值cω1如何随时间而改变。具体地,当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生不稳定行为时(在时间点T1),控制单元7减小命令值cω1。
然而,控制单元7不必进行这样的控制。在图7所示的示例性操作中,控制单元7也可以始终保持电动马达3的角速度ω1的命令值cω1恒定(如由表示命令值cω1的单点划线所示)。换句话说,在图7所示的示例性操作中,控制单元7始终保持电动马达3的转数的命令值恒定。因此,在图7所示的示例性操作中,即使当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生不稳定行为(最大后退)时,控制单元7也不进行用于减少电动马达3的转数的控制。
如可以看出,至少除非后退检测单元79所获得的检测结果指示在冲击机构40中发生不稳定行为,否则控制单元7控制电动马达3的操作,以使电动马达3的转数(角速度ω1)更接近某个目标值(命令值cω1)。即使在当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生不稳定行为时控制单元7进行用于减少电动马达3的转数的控制的情况下,命令值cω1也适当地保持恒定,只要后退检测单元79检测到在冲击机构40中没有发生不稳定行为即可。在进行这样的控制的冲击工具1中采用后退检测单元79使得后退检测单元79能够容易地检测由于电动马达3的转数的变化而导致的冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
获取单元90获取要供给至线圈321的转矩电流(q轴电流)的实际测量值(电流测量值iq1)作为转矩电流获取值。后退检测单元79基于获取单元90所获取到的转矩电流获取值来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。更具体地,后退检测单元79基于获取单元90所获取到的转矩电流获取值(电流测量值iq1)的瞬时值的绝对值来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。甚至更具体地,后退检测单元79在发现转矩电流的电流测量值iq1的绝对值大于阈值Th1时,检测到在冲击机构40中发生不稳定行为(最大后退)。也就是说,当锤子42的最大后退发生时,后退检测单元79检测到电流测量值iq1的变化。阈值Th1例如可以存储在用作控制单元7的计算机系统的存储器中。
除非发生最大后退,否则锤子42可以在相对于驱动轴41后退的同时转动。然而,当发生最大后退时,相对于驱动轴41正在后退的锤子42的转动受到限制。因此,当发生最大后退时,电动马达3的转矩增加,并且转矩电流的电流测量值iq1的绝对值也增大。因此,后退检测单元79检测到电流测量值iq1的绝对值的这种增加。
在图7中,假定冲击工具1用作冲击螺丝起子以紧固螺钉(或螺栓)。进行机械加工作业的人(以下称为“作业人员”)在时间点T0之前的时间点将螺钉插入插口62中。之后,作业人员在时间点T0之前的另一时间点进行拉动冲击工具1的触发扳机23的操作。这使得q轴电流(转矩电流)开始流经电动马达3,由此使得电动马达3开始转动。之后,电动马达3的转动速度(角速度ω1)根据指示触发扳机23被拉动的深度的操纵变量而逐渐增加。从时间点T0起,冲击工具1的冲击机构40进行冲击操作。
在时间点T1,转矩电流的电流测量值iq1超过阈值Th1。因此,后退检测单元79检测到发生了最大后退。另外,在各个时间点T2、T3、T4,转矩电流的电流测量值iq1也超过阈值Th1。因此,在各个时间点T2、T3、T4,后退检测单元79也检测到发生了最大后退。
如从前述说明可以看出,在根据本实施例的冲击工具1中,后退检测单元79可以通过使用转矩电流获取值(电流测量值iq1)来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。这使得能够针对冲击机构40的不稳定行为采取对策。例如,在不稳定行为发生时减少电动马达3的转数的对策可被视为对抗冲击机构40的不稳定行为的对策。
另外,与基于用作冲击工具1的电源的电池组的电池电压和电池电流来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况相比,这也提高了检测精度。也就是说,当在冲击机构40中发生不稳定行为时,转矩电流获取值往往比电池电压和电池电流变化得更显著。因此,使用转矩电流获取值来代替电池电压和电池电流,这有助于提高冲击机构40中的不稳定行为的发生状况的检测精度。
此外,这也不需要在检测到冲击机构40中的不稳定行为的发生状况时测量电池电压和电池电流。特别地,根据本实施例的冲击工具1采用基于d轴电流和q轴电流的电流测量值id1、iq1来控制要供给至电动马达3的电流的矢量控制。根据矢量控制,即使在不测量电池电压或电池电流的情况下,也可以控制电动马达3。因此,根据本实施例的冲击工具1实现了以下优点:即使在未设置有用于测量电池电压和电池电流的任何电路的情况下,也使得能够控制电动马达3并检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。这有助于减小冲击工具1所配备的电路的面积和尺寸,并降低提供这种电路的成本。可替代地,冲击工具1可以包括用于测量电池电压和电池电流的电路。此外,后退检测单元79可以不仅基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)而且基于电池电压和电池电流至少之一来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
此外,具有相互不同的形状、刚性或任何其它参数的多个不同类型的多个前端工具其中之一可以附接到输出轴61。后退检测单元79可以检测由于前端工具之间的类型、形状、刚性或任何其它参数的差异而导致的冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。此外,控制单元7基于后退检测单元79所获得的检测结果来控制电动马达3的操作。这使得能够控制电动马达3,使得即使当前端工具的类型、形状、刚性或任何其它参数改变时,冲击机构40也仍可以以良好的稳定性工作。
(第一实施例的第一变形例)
接着,将参考图7来说明根据第一实施例的第一变形例的冲击工具1。在以下的说明中,该第一变形例的具有与上述第一实施例的对应部分相同的功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记来指定,并且这里将省略对这些构成元件的说明。
在根据该第一变形例的冲击工具1中,后退检测单元79在与第一实施例的条件不同的条件下判断在冲击机构40中是否存在任何不稳定行为(最大后退)。具体地,在该第一变形例中,后退检测单元79基于获取单元90所获取到的转矩电流获取值(电流测量值iq1)的AC分量的大小来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。
后退检测单元79可以以例如以下方式计算电流测量值iq1的AC分量的大小。具体地,后退检测单元79计算在从某个时间点(例如,当前)起直到比该某个时间点早了预定时间的时间点为止的时间段内的电流测量值iq1的瞬时值的最大值和最小值之间的差,并且将该差视为电流测量值iq1的AC分量的大小。也就是说,后退检测单元79将与电流测量值iq1的振幅的两倍相对应的值视为电流测量值iq1的AC分量的大小。图7示出在假定某个时间点是时间点T1时的电流测量值iq1的AC分量的大小iac。
然后,后退检测单元79在发现电流测量值iq1的AC分量的大小超过预定阈值时,检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。
电流测量值iq1的AC分量的大小具有不取决于转矩电流的DC分量的大小的值。因此,根据该第一变形例,即使要供给至电动马达3的转矩电流的DC分量的大小根据施加到冲击工具1的负载的大小而变化,也可以容易地检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
可选地,在该第一变形例中,后退检测单元79可以计算在某个时间点(例如,当前)的电流测量值iq1的瞬时值与在比该某个时间点早了预定时间的另一时间点的电流测量值iq1的瞬时值之间的差,并且可以将该差视为电流测量值iq1的AC分量的大小。预定时间例如可以是冲击机构40中锤子42和砧座45之间的碰撞的一个周期长的一半。
可替代地,后退检测单元79可以通过低通滤波器滤除电流测量值iq1的谐波,计算表示电流测量值iq1的波形的峰处的最大值和与该峰值相邻的谷处的最小值之间的差,并且将该差视为电流测量值iq1的AC分量的大小。
还可替代地,后退检测单元79可以获得电流测量值iq1的有效值,并且可以将由此获得的有效值视为电流测量值iq1的AC分量的大小。
还可替代地,后退检测单元79也可以基于电流测量值iq1的AC分量的大小和电流测量值iq1的瞬时值的绝对值这两者,来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。例如,后退检测单元79在发现电流测量值iq1的AC分量的大小超过预定阈值并且转矩电流的电流测量值iq1的绝对值超过阈值Th1时,可以检测到冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。
(第一实施例的其它变形例)
接着,将逐个列举第一实施例的其它变形例。可选地,可以适当地组合采用以下要说明的变形例。可替代地,可以适当地与上述变形例组合采用以下变形例中的任何变形例。
检测单元(后退检测单元79)仅必须检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况,并且不必被配置为检测锤子42的最大后退的发生状况。可替代地,检测单元例如也可以检测由于电动马达3的转数不稳定(诸如偏离目标值等)而引起的锤子42的速度的不稳定的发生状况,作为冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。还可替代地,检测单元也可以检测与锤子42的位置有关的不稳定行为的发生状况。与锤子42的位置有关的不稳定行为是指例如锤子42的前进或后退超过预定位置。还可替代地,检测单元也可以检测冲击机构40中的不稳定行为的发生的迹象作为不稳定行为的发生状况。例如,随着锤子42后退到锤子42在最大后退时到达的位置附近,电流测量值iq1的瞬时值的绝对值增加。因此,可以基于电流测量值iq1的瞬时值的绝对值的这种增加来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。
获取单元90不一定被配置为获取电流测量值iq1作为转矩电流获取值。可替代地,获取单元90可被配置为获取转矩电流命令值ciq1作为转矩电流获取值。在这种情况下,获取单元90至少包括速度控制单元72。
此外,获取单元90不一定被配置为通过自身计算电流测量值iq1来获取电流测量值iq1。可替代地,获取单元90也可以从除获取单元90自身之外的任何构成元件来获取电流测量值iq1。
可选地,后退检测单元79在感测到转矩电流的电流测量值iq1的绝对值超过阈值Th1的事件发生了预定次数(即,两次或更多次)时,可以检测到再冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。在这种情况下,可以提供具有预定长度的死区时间段以从电流测量值iq1的绝对值超过阈值Th1的时间点开始,并且后退检测单元79可以在除死区时间段以外的任何时间段中判断电流测量值iq1的绝对值是否超过阈值Th1。可替代地,可以通过低通滤波器滤除电流测量值iq1的谐波,并且后退检测单元79可以关于电流测量值iq1的波形的各峰判断峰值是否大于阈值Th1。还可选地,后退检测单元79在发现转矩电流的电流测量值iq1的绝对值超过阈值Th1的发生频率等于或大于预定发生频率时,也可以检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。
还可替代地,后退检测单元79在发现转矩电流的电流测量值iq1的绝对值从等于或小于阈值Th1的值改变为大于阈值Th1的值这一事件发生了预定次数(即,两次或更多次)时,也可以检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。
根据第一实施例的实现,当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)时,控制单元7减少电动马达3的转数。在这种情况下,可以针对控制单元7设置最大允许减少。可选地,每次后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生不稳定行为时,控制单元7可以将电动马达3的转数减少到小于最大允许减少的程度。另外,控制单元7也可被配置为在电动马达3的转数的减少达到最大允许减少时,停止进一步减少电动马达3的转数。可替代地,控制单元7也可被配置为每隔一定间隔减少电动马达3的转数,直到电动马达3的转数的减少达到最大允许减少为止。还可替代地,一旦后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为,控制单元7可以将电动马达3的转数减少到与最大允许减少相对应的程度。
可选地,可以根据从由前端工具的类型、重量和尺寸以及作为工件的负载的类型组成的组中所选择的至少一个参数来改变阈值Th1。负载的类型的示例包括螺栓、螺钉和螺母。
冲击工具1不必是冲击螺丝起子。可替代地,冲击工具1例如也可以是冲击扳手、冲击钻机或冲击钻机螺丝起子。
在根据本实施例的冲击工具1中,前端工具根据预期用途是可更换的。然而,前端工具不必是可更换的。可替代地,冲击工具1也可以是被设计为允许仅使用特定类型的前端工具的电动工具。
砧座45可以经由例如联接到砧座45的输出轴61来直接地或间接地保持前端工具。
可选地,输出轴61可以是与前端工具一体地形成的。
冲击工具1可以包括用于缓和在锤子42的最大后退时施加到锤子42的震动的缓冲构件。缓冲构件例如可以由橡胶作为其材料制成。在锤子42的最大后退时使锤子42与缓冲构件接触缓和了施加至锤子42的震动。
冲击工具1可以包括向用户通知后退检测单元79所获得的检测结果的通知单元。通知单元例如包括蜂鸣器或光源,并且当后退检测单元79检测到最大后退时,通过发出声音或光来向用户通知最大后退。
冲击工具1可以包括转矩测量单元。转矩测量单元测量电动马达3的操作转矩。转矩测量单元是可以检测例如扭转应变的磁致伸缩应变传感器。磁致伸缩应变传感器使电动马达3的非转动部分中所安装的线圈检测由于通过向电动马达3的输出轴61施加转矩所引起的应变而产生的磁导率的变化,并且输出与该应变成比例的电压信号。
冲击工具1可以包括钻头转动测量单元。钻头转动测量单元测量输出轴61的转动角。在这种情况下,输出轴61的转动角等于前端工具(插口62)的转动角。作为钻头转动测量单元,例如可以采用光电编码器或磁编码器。
(第二实施例)
接着,将参考图8来说明根据第二实施例的冲击工具1。在以下的说明中,该第二实施例的具有与上述第一实施例的对应部分相同功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记来指定,并且这里将省略对这些构成元件的说明。
(2-1)第二实施例的概述
根据第二实施例的冲击工具1通过与第一实施例的方法不同的方法来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。在其它方面,根据第二实施例的冲击工具1具有与第一实施例的对应部分相同的结构,并且以与第一实施例的对应部分相同的方式工作。作为根据第二实施例的冲击工具1的框图,参见图1。
根据本实施例的行为决定单元包括后退检测单元79(检测单元)。后退检测单元79基于作为获取单元90所获取到的励磁电流的值的励磁电流获取值来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。这使得能够针对冲击机构40的不稳定行为采取对策。
(2-2)示例性操作
接着,将参考图8来说明冲击工具1的示例性操作。
在图8中,“电池电压”是指用作电动马达3的电源的电池组的电池电压。在图8中,“电池电流”是指电池组的电池电流。尽管在图8中未示出,但在图8所示的示例性操作中励磁电流的命令值cid1始终为零。
与上述第一实施例一样,根据实现,当后退检测单元79检测到冲击机构40中的不稳定行为(诸如最大后退等)的发生时,控制单元7还减少电动马达3的转数。在图8中,虚线表示这种实现中的角速度ω1的命令值cω1如何随时间而改变。具体地,当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生不稳定行为时(在时间点T1),控制单元7减小命令值cω1。
然而,控制单元7不必进行这样的控制。在图8所示的示例性操作中,控制单元7也可以始终保持电动马达3的角速度ω1的命令值cω1恒定(如由表示命令值cω1的点划线所示)。换句话说,在图8所示的示例性操作中,控制单元7始终保持电动马达3的转数的命令值恒定。因此,在图8所示的示例性操作中,即使当后退检测单元79检测到冲击机构40中的任何不稳定行为(最大后退)的发生时,控制单元7也不进行减少电动马达3的转数的控制。
如可以看出,至少除非后退检测单元79所获得的检测结果指示在冲击机构40中发生不稳定行为,否则控制单元7控制电动马达3的操作,以使电动马达3的转数(角速度ω1)更接近某个目标值(命令值cω1)。即使在当后退检测单元79检测到在冲击机构40中发生不稳定行为时控制单元7进行用于减少电动马达3的转数的控制的情况下,命令值cω1也适当地保持恒定,只要后退检测单元79检测到在冲击机构40中没有发生不稳定行为即可。在进行这种控制的冲击工具1中采用后退检测单元79使得后退检测单元79能够容易地检测由于电动马达3的转数的变化而导致的冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
获取单元90获取要供给至线圈321的励磁电流(d轴电流)的实际测量值(电流测量值id1)作为励磁电流获取值。后退检测单元79基于获取单元79所获取到的负的励磁电流获取值(电流测量值id1)的大小,检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。在这种情况下,对于励磁电流,假定在线圈321中生成削弱永磁体312的磁通的磁通(即,弱磁)的方向上流动的电流是负电流。换句话说,假定负的励磁电流流动的方向是弱磁电流的方向。励磁电流获取值(电流测量值id1)的符号与励磁电流的符号一致。
更具体地,后退检测单元79在发现获取单元90所获取到的负的励磁电流获取值(电流测量值id1)小于阈值Th2时,检测到在冲击机构40中发生不稳定行为(最大后退)。也就是说,后退检测单元79检测到在锤子42的最大后退发生时的电流测量值id1的变化。阈值Th2是负值。阈值Th2例如可以存储在用作控制单元7的计算机系统的存储器中。
除非发生最大后退,否则锤子42可以在相对于驱动轴41后退的同时转动。然而,当发生最大后退时,相对于驱动轴41正在后退的锤子42的转动受到限制。因此,在最大后退的发生之前和之后,电动马达3的转数变化。如果电动马达3的转数急剧变化,则马达转动测量单元82对电动马达3的转动角θ1的测量将不能跟上转数的变化,由此使转动角θ1的测量值不同于其实际值。更具体地,除非发生最大后退,否则马达转动测量单元82所获得的转动角θ1的测量值是实时值。然而,一旦发生最大后退,马达转动测量单元82所获得的转动角θ1的测量值变为比当前略早的时间点获得的值。结果,由第二坐标变换器75基于马达转动测量单元82所测量到的转动角θ1而计算出的电流测量值id1变成与实际值不同的值。具体地,当发生最大后退时,电流测量值id1变为小于实际值的值。后退检测单元79检测到电流测量值id1的这种减小。
在图8中,假定冲击工具1用作冲击螺丝起子以紧固螺钉(或螺栓)。作业人员在时间点T0之前的时间点将螺钉插入到插口62中。之后,作业人员在时间点T0之前的另一个时间点进行拉动冲击工具1的触发扳机23的操作。这使得q轴电流(转矩电流)开始流经电动马达3,由此使得电动马达3开始运行。之后,电动马达3的转动速度(角速度ω1)根据指示触发扳机23被拉动的深度的操纵变量而逐渐增加。从时间点T0起,冲击工具1的冲击机构40进行冲击操作。
在时间点T1,励磁电流的电流测量值id1变得小于阈值Th2。因此,后退检测单元79检测到发生了最大后退。另外,在各个时间点T2、T3、T4、T5和T6,励磁电流的电流测量值id1也小于阈值Th2。因此,在各个时间点T2、T3、T4、T5和T6,后退检测单元79也检测到发生了最大后退。
如从前述说明可以看出,在根据本实施例的冲击工具1中,后退检测单元79可以通过使用励磁电流获取值(电流测量值id1)来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。这使得能够针对冲击机构40的不稳定行为采取对策。例如,在发生不稳定行为时减少电动马达3的转数的对策可被视为对抗冲击机构40的不稳定行为的对策。
另外,与基于用作冲击工具1的电源的电池组的电池电压和电池电流来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况相比,这也提高了检测精度。也就是说,当在冲击机构40中发生不稳定行为时,励磁电流获取值往往比电池电压或电池电流变化得更显著。因此,使用励磁电流获取值代替电池电压和电池电流有助于提高冲击机构40中的不稳定行为的发生状况的检测精度。
此外,这也不需要在检测到冲击机构40中的不稳定行为的发生状况时测量电池电压和电池电流。特别地,根据本实施例的冲击工具1采用基于d轴电流和q轴电流的电流测量值id1、iq1来控制要供给至电动马达3的电流的矢量控制。根据矢量控制,即使在不测量电池电压或电池电流的情况下,也可以控制电动马达3。因此,根据本实施例的冲击工具1实现了以下优点:即使在未配备有用于测量电池电压和电池电流的任何电路的情况下,也使得能够控制电动马达3并检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。这有助于减小冲击工具1所配备的电路的面积和尺寸,并且降低提供这种电路的成本。可替代地,冲击工具1可以包括用于测量电池电压和电池电流的电路。此外,后退检测单元79可以不仅基于励磁电流获取值(电流测量值id1)而且基于电池电压和电池电流至少之一来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
此外,具有相互不同的形状、刚性或任何其它参数的多个不同类型的多个前端工具其中之一可以附接到输出轴61。后退检测单元79可以检测由于前端工具之间的类型、形状、刚性或任何其它参数的差异而导致的冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。此外,控制单元7基于后退检测单元79所获得的检测结果来控制电动马达3的操作。这使得能够控制电动马达3,使得即使当前端工具的类型、形状、刚性或任何其它参数改变时,冲击机构40也仍可以以良好的稳定性工作。
(第二实施例的第一变形例)
接着,将参考图8来说明根据第二实施例的第一变形例的冲击工具1。在以下的说明中,该第一变形例中的具有与上述第二实施例的对应部分相同的功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记来指定,并且这里将省略对这些对应部分的说明。
如上述第二实施例一样,控制单元7还控制电动马达3的操作以使励磁电流的实际测量值(电流测量值id1)更接近命令值cid1(目标值)。另外,根据该第一变形例的后退检测单元79基于励磁电流的命令值cid1(目标值)和励磁电流的实际测量值(电流测量值id1)之间的差,检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。
在图8中,励磁电流的命令值cid1始终等于零。因此,励磁电流的命令值cid1和电流测量值id1之间的差等于电流测量值id1。在图8中,示出在时间点T1的励磁电流的命令值cid1和电流测量值id1之间的差Δi1。
励磁电流的命令值cid1不一定是零,但也可以是大于零的值、小于零的值、或者随时间而改变的值。
后退检测单元79在发现励磁电流的命令值cid1和电流测量值id1之间的差的绝对值超过预定阈值时,检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。在这种情况下,预定阈值的大小例如可以等于根据第二实施例的阈值Th2的绝对值。在图8中,在各个时间点T1、T2、T3、T4、T5和T6,后退检测单元79检测到发生了最大后退。
在该第一变形例中,使用励磁电流的命令值cid1来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。因此,即使励磁电流的命令值cid1是大于零的值或小于零的值,也在考虑到命令值cid1的大小的情况下检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。这可以减少导致检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况的精度下降的可能性。
(第二实施例的第二变形例)
接着,将参考图8来说明根据第二实施例的第二变形例的冲击工具1。在以下的说明中,该第二变形例的具有与上述第二实施例的对应部分相同的功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记来指定,并且这里将省略对这些构成元件的说明。
与第二实施例一样,获取单元90也获取要供给至线圈321的励磁电流的电流测量值id1和要供给至线圈321的转矩电流的电流测量值iq1。后退检测单元79基于获取单元90所获取到的励磁电流获取值(电流测量值id1)和获取单元90所获取到的转矩电流获取值(电流测量值iq1)来检测冲击机构40中的不稳定行为(最大后退)的发生状况。
具体地,后退检测单元79在发现在预定时间内满足以下的第一条件和第二条件这两者时,检测到在锤子42中发生了最大后退。第一条件是励磁电流的电流测量值id1应小于阈值Th2。第二条件是转矩电流的电流测量值iq1的绝对值应大于阈值Th3。这些阈值Th2、Th3例如可以存储在用作控制单元7的计算机系统的存储器中。
预定时间例如可以是10ms。也就是说,如果由于从满足第一条件和第二条件中的一个条件直到满足第一条件和第二条件中的另一条件为止所需的时间在10ms内,因此后退检测单元79检测到在锤子42中发生了最大后退。
在图8中,后退检测单元79在时间点T1、T2检测到在锤子42中发生了最大后退。
与后退检测单元79仅基于励磁电流获取值(电流测量值id1)检测冲击机构40(锤子42)中的不稳定行为的发生状况的情况相比,该第二变形例有助于提高检测精度。这可以减少例如在冲击机构40中实际未发生不稳定行为的情况下、后退检测单元79误检测到冲击机构40中发生不稳定行为的可能性。
在另一示例中,预定时间段可以与电流测量值id1或iq1的采样周期一致。如果在相同的采样定时彼此同步地对电流测量值id1、iq1进行采样,则后退检测单元70在发现在电流测量值id1、iq1的某个采样定时满足了第一条件和第二条件这两者时,可以检测到发生了最大后退。
可替代地,后退检测单元79在发现满足了第一条件和第二条件至少之一时,也可以检测到发生了最大后退。
注意,获取单元90不一定被配置为获取电流测量值iq1作为转矩电流获取值。可替代地,获取单元90也可被配置为获取转矩电流的命令值ciq1作为转矩电流获取值。在这种情况下,获取单元90至少包括速度控制单元72。
另外,获取单元90不一定被配置为获取电流测量值id1作为励磁电流获取值。可替代地,获取单元90也可被配置为获取励磁电流的命令值cid1作为励磁电流获取值。在这种情况下,获取单元90至少包括磁通控制单元76。可选地,在第二实施例和第二实施例的第一变形例中,获取单元90还可被配置为获取励磁电流的命令值cid1作为励磁电流获取值。
此外,获取单元90不一定被配置为通过自身计算电流测量值id1、iq1来获取电流测量值id1、iq1。可替代地,获取单元90可以从除自身以外的任何构成元件获取电流测量值id1、iq1。可选地,在第二实施例和第二实施例的第一变形例中,获取单元90可以从除获取单元90自身以外的任何构成元件获取电流测量值id1、iq1。
(第二实施例的其它变形例)
接着,将逐一列举第二实施例的其它变形例。可选地,可以适当地组合采用以下要说明的变形例。可替代地,可以与上述变形例中的任何变形例适当地组合采用以下变形例中的任何变形例。
检测单元(后退检测单元79)仅必须检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况,并且不一定被配置为检测锤子42中的最大后退的发生状况。可替代地,检测单元例如也可以检测由于电动马达3的转数不稳定(诸如偏离目标值等)而引起的锤子42的速度的不稳定的发生状况,作为冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。还可替代地,检测单元也可以检测与锤子42的位置有关的不稳定行为的发生状况。与锤子42的位置有关的不稳定行为例如是指锤子42的前进或后退超过预定位置。还可替代地,检测单元也可以检测在冲击机构40中发生不稳定行为的迹象作为不稳定行为的发生状况。
根据第二实施例的后退检测单元79基于获取单元90所获取到的负的励磁电流获取值(电流测量值id1)的大小,检测到在锤子42中发生了最大后退。这是因为,当发生最大后退时,电流测量值id1减小。然而,根据不稳定行为的发生的类型和状况,电流测量值id1有时可能增大。也就是说,在冲击机构40中发生不稳定行为(不一定是最大后退)之前或之后,电流测量值id1可以增加。因此,不论励磁电流获取值(电流测量值id1)的符号是正还是负,后退检测单元79都可以基于励磁电流获取值的大小来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
可选地,后退检测单元79可以在感测到励磁电流的电流测量值id1小于阈值Th2的事件发生了预定次数(即,两次或更多次)时,检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。在这种情况下,可以提供具有预定长度的死区时间段以从电流测量值id1变得小于阈值Th2的时间点开始,并且后退检测单元79可以判断在除死区时间段以外的任何时间段中电流测量值id1是否变得小于阈值Th2。可替代地,可以通过低通滤波器滤除电流测量值id1的谐波,并且后退检测单元79可以针对电流测量值id1的波形的各谷判断底值是否小于阈值Th2。还可替代地,后退检测单元79在发现励磁电流的电流测量值id1变得小于的阈值Th2的发生频率等于或大于预定发生频率时,也可以检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。
还可替代地,后退检测单元79在发现励磁电流的电流测量值iq1从等于或大于阈值Th2的值改变为小于阈值Th2的值这一事件发生了预定次数(即,两次或更多次)时,也可以检测到在冲击机构40中发生了不稳定行为(最大后退)。
(第三实施例)
接着,将参考图9至图12D来说明根据第三实施例的冲击工具1。在以下的说明中,该第三实施例中的具有与上述第一实施例的对应部分相同的功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记来指定,并且这里将省略对这些构成元件的说明。
(3-1)第三实施例的概述
在第三实施例中,识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型对应于做出与冲击机构40的行为有关的决定。行为决定单元包括识别单元84(参见图9)。识别单元84基于作为获取单元90所获取到的转矩电流的值的转矩电流获取值来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
如本文所使用的,“识别冲击机构40的行为的类型”意味着将冲击机构40的实际行为的类型与其它类型区分开。例如,将行为的类型判断为作为适当行为的“适当冲击”意味着将冲击机构40的行为的类型与除“适当冲击”以外的行为区分开。也就是说,将行为的类型判断为“适当的影响”对应于识别行为的类型。
如可以看出,该冲击工具1可以通过使用转矩电流获取值来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
根据本实施例的冲击机构40包括锤子42和砧座45。具体地,冲击机构40所生成的冲击力是通过锤子42碰撞砧座45所生成的冲击力。正在进行冲击操作的冲击机构40的行为类型可根据例如锤子42和砧座45之间的接触(碰撞)的位置以及在由于锤子42碰撞了砧座45而导致锤子42与砧座45脱离时锤子42进行的移动的大小来分类。
冲击工具1基本上以与第一实施例相同的方式工作。如针对第一实施例已经说明的,在冲击工具1中,可能发生导致锤子42后退到其可移动范围的后端的“最大后退”。另外,与最大后退的情况相反,锤子42可能后退了不足距离。在这种情况下,与锤子42后退了适当距离的情况相比,锤子42的行为可能变得更不稳定。识别单元84将锤子42后退了不足距离的这种情况识别为正在进行冲击操作的冲击机构40的一种行为。
后面将在“(3-3)示例性操作”部分中进一步详细说明识别单元84检测(识别)正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型的这种实现。
(3-2)控制单元
如图9所示,控制单元7包括命令值生成单元71、速度控制单元72、电流控制单元73、第一坐标变换器74、第二坐标变换器75、磁通控制单元76、估计单元77和失步检测单元78。控制单元7还包括识别单元84、输出单元85和计数器86。
控制单元7基于识别单元84所获得的识别结果来控制电动马达3的操作。例如,控制单元7可以根据识别单元84所识别的正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型来增加或减少电动马达3的转数。根据本实施例的识别单元84包括在控制单元7中。然而,这仅是示例,并且不应被解释为限制性的。识别单元84不一定是控制单元7的构成元件其中之一。
输出单元85输出识别单元84所获得的识别结果。例如,识别单元84所获得的识别结果可以存储在控制单元7的存储器中,并且输出单元85可以从存储器读取识别单元84的识别结果,并将该结果作为电信号输出。输出单元85可以将识别单元84的识别结果输出到诸如存储卡等的非暂时性存储介质,或者通过有线通信或无线通信将该结果发送到冲击工具1外部的外部装置,无论哪种都是适当的。此外,输出单元85可以实时地输出识别单元84的识别结果。可替代地,输出单元85也可以在利用冲击工具1进行了机械加工作业之后集体输出在机械加工作业期间做出的所有识别结果。
另外,输出单元85还包括呈现单元。呈现单元例如通过声音或光来呈现识别单元84所获得的识别结果。换句话说,输出单元85将识别单元84所获得的识别结果例如作为声音或光来呈现。例如,呈现单元可以包括诸如发光二极管等的光源,并且可以根据识别单元84所获得的识别结果来改变光源的点亮状态。可替代地,呈现单元可以包括扬声器或蜂鸣器,以根据正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型来发出声音。还可替代地,呈现单元可以包括用以呈现识别单元84所获得的识别结果的显示器。
计数器86对在冲击机构40生成冲击力的次数进行计数。更具体地,计数器86在识别单元84所识别的冲击力的行为的类型是特定类型的行为的状态下在冲击力机构40中生成了冲击力的次数进行计数。特定类型的行为例如可以是作为适当类型的行为的“适当冲击”。
(3-3)示例性操作
接着,将参考图10A至图12D来说明冲击工具1的示例性操作。注意,图10A、图11A和图12A所示的第一阈值Th1至第三阈值Th3不同于第一实施例和第二实施例的阈值Th1-Th3。
识别单元84基于获取单元90所获取到的转矩电流获取值来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。在本实施例中,获取单元90获取作为转矩电流获取值的电流测量值iq1作为转矩电流获取值。识别单元84使用电流测量值iq1作为转矩电流获取值。
图10A、图11A和图12A各自指示电流测量值iq1随时间的示例性变化。在各个图10A、图11A和图12A中,横轴上的时间点T1和T5之间的间隔的长度等于驱动轴41转约半圈所需的时间的长度,其例如可以是约20ms。每当驱动轴41转约半圈时,锤子42的两个突起425碰撞砧座45的两个爪部455并施加转动冲击。在各个时间点T1和T5,锤子42的两个突起425碰撞砧座45的两个爪部455。
也就是说,冲击机构40在正在进行冲击操作时按每个预定冲击周期生成冲击力。在本实施例中,冲击周期等于从时间点T1到时间点T5的间隔的长度,并且例如可以是约20ms。识别单元84基于冲击周期的起点(时间点T1)和其终点(时间点T5)之间的转矩电流获取值(电流测量值iq1),识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
更具体地,识别单元84将与一个冲击周期相对应的时间段划分为多个(例如,四个)子时间段。具体地,识别单元84将与一个冲击周期相对应的时间段平均地划分为四个子时间段,即时间点T1和T2之间的子时间段、时间点T2和T3之间的子时间段、时间点T3和T4之间的子时间段以及时间点T4和T5之间的子时间段。识别单元84例如通过判断在这四个子时间段中的特定时间段中电流测量值iq1是否超过阈值,来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。注意,一个冲击周期中的时间点T5与下一个冲击周期中的时间点T1一致。
识别单元84可以按每个冲击周期识别冲击机构40的行为的类型。例如,识别单元84将如从冲击操作开始时计数的第K(其中K是自然数)个冲击周期中的行为的类型以独立于第L(其中L是不同于K的任意自然数)个冲击周期中的行为的类型的方式来识别。如果冲击周期反复出现N次(其中N是自然数),则识别单元84可以输出最多N个识别结果。
基于电动马达3的转数来计算一个冲击周期。在本实施例中,计算出作为转数的倒数的一半的时间段作为一个冲击周期。在本实施例中,由估计单元77计算一个冲击周期。估计单元77通过对电动马达3的转动角θ1进行时间微分来计算电动马达3的角速度ω1。估计单元77基于角速度ω1来计算转数,然后基于转数来计算一个冲击周期。可替代地,估计单元77也可以直接基于角速度ω1来计算一个冲击周期。
图10B和图10C、图11B至图11D以及图12B至图12D各自示意性示出锤子42和砧座45的相对位置。实际上,在锤子42转一圈期间,如图4所示,两个突起425顺次越过砧座45的两个爪部455。在图10B和图10C、图11B至图11D以及图12B至图12D中,锤子42转一圈的这种操作是通过使得一个突起425顺次越过砧座45的两个爪部455的锤子42的朝向纸面左侧的移动来表示的。也就是说,在图10B和图10C、图11B至图11D以及图12B至图12D中,表示锤子42的两个突起425的相对旋转的轨迹周围的区域被例示为展开成直线。注意,在图10B和图10C、图11B至图11D以及图12B至图12D中,双点划线是将砧座45的两个爪部455连接到锤子42的转动方向的线,并且是非实体的线。此外,在图10B和图10C、图11B至图11D以及图12B至图12D中,从突起425延伸出的箭头指示锤子42的两个突起425其中之一的轨迹,并且也是非实体的轨迹。
除非另外陈述,否则参考图10A至12D的以下说明将仅关注于锤子42的两个突起425中的一个突起425。
图10A至图10C示出冲击机构40正在适当地进行冲击操作的“适当冲击”的情况。也就是说,在图10A至图10C中,锤子42至少可以说没有后退到最大程度,而是后退了适当距离。另外,在图10A至图10C中,在锤子42后退之后,通过由复位弹簧43施加的弹簧力使得锤子42以适当前进速度前进。因此,在图10A至图10C中,当锤子42前进时,锤子42相对于砧座45以适当转动速度转动。此外,在图10A至图10C中,在锤子42的突起425和砧座45的两个爪部455之间存在大的接触面积。更具体地,锤子42的突起425碰撞爪部455以与各个爪部455的几乎整个侧表面4550接触。注意,当锤子42前进到达其可移动范围的前端时,在锤子本体420的面向输出轴61的面(即,前表面4201)和爪部455其中之一的面向驱动轴41的面(即,后表面4551)之间存在间隙。
在与时间点T1相对应的图10B所示的状态下,锤子42的突起425(在图10B和图10C中示出仅一个)与砧座45的两个爪部455其中之一接触。随着锤子42从该状态后退(在纸面上向上移动),锤子42通过越过砧座45的两个爪部455而转动。这使锤子42的突起425与下一爪部455接触。也就是说,转变为与时间点T5相对应的图10C所示的状态。在从时间点T1到时间点T5的间隔期间,锤子42转半圈。之后,锤子42通过进行相同的操作以恢复(与时间点T1相对应的)图10B所示的状态而转半圈。也就是说,每次锤子42转半圈时,其突起425以一个接一个的方式交替地碰撞两个爪部455。换句话说,每次锤子42转半圈时,重复图10B和图10C所示的操作。
在图10A中,电流测量值iq1以良好的稳定性进行。在图10A中,电流测量值iq1在时间点T1和时间点T5之间的间隔中没有脉冲。在图10A中,电流测量值iq1在时间点T1和T5之间的间隔内保持小于第一阈值Th1。
识别单元84在例如发现在从时间点T1到时间点T5的四个子时间段中的任何子时间段中电流测量值iq1保持小于第一阈值Th1时,判断为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为类型应是“适当冲击”。
图11A示出冲击机构40正在进行“双冲击”或“向上滑动”操作作为其冲击操作的示例性情况。图11B至图11D示出冲击机构40正在进行“双冲击”操作的情况。如本文所使用的,“双冲击”操作是指如下的操作模式:锤子42的突起425碰撞砧座45的两个爪部455其中之一(参见图11B),再一次碰撞同一个爪部455(参见图11C),然后碰撞另一爪部455(参见图11D)。本文中的“向上滑动”操作是指如下的操作模式:锤子42的突起425碰撞砧座45的两个爪部455其中之一,然后移动以沿着爪部455的侧表面4550滑动(即,同时保持与侧表面4550接触),由此越过爪部455。
当使得锤子42前进的复位弹簧43施加过大的弹簧力时,可能出现“双冲击”和“向上滑动”操作。另外,当电动马达3的转数不足时,也可能出现“双冲击”和“向上滑动”操作。此外,“双冲击”和“向上滑动”操作有时导致冲击机构40在其冲击操作期间施加的冲击力不足。
在“双冲击”操作的情况下,在从锤子42的突起425碰撞砧座45的两个爪部455中的一个爪部455的时间点T1到突起425碰撞砧座45的另一爪部455的时间点T5的间隔期间,如图11C所示,突起425再次碰撞突起425在时间点T1曾碰撞的爪部455。结果,在时间点T2和T3之间的时间点T21,如图11A所示,电流测量值iq1暂时增加。在图11A中,在时间点T21,电流测量值iq1超过第二阈值Th2。第二阈值Th2可以与第一阈值Th1相同或不同(参见图10A)。
识别单元84例如在时间点T2和T3之间的间隔期间发现电流测量值iq1超过第二阈值Th2时,可以判断为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型是“双冲击”操作或“向上滑动”操作。
在图12B至12D中,与图10B和图10C以及图11B至图11D所示的对应部分相比,锤子42的锤子本体420的图示的大部分没有省略,但图12B至图12D所示的锤子42具有与图10B和图10C以及图11B至图11D所示的对应部分相同的尺寸。
图12A至12D示出冲击机构40进行“V底冲击”操作的情况。如本文所使用的,“V底冲击”操作是指如下的操作模式:锤子42的突起425碰撞砧座45的两个爪部455中的一个爪部455(参见图12B),锤子42前进到达其可移动范围的前端,然后突起425碰撞两个爪部455中的另一爪部455(参见图12D)。如图5和图6的实心圆所示,使锤子42前进到其可移动范围的前端使得分别布置在两个V形槽部413上的钢球49与槽部413的内表面(对应于V字形的中央)碰撞。在“V底冲击”操作中,锤子42的突起425越过两个爪部455中的一个爪部455,移动以绘制V形图案,然后与另一爪部455碰撞。也就是说,在锤子42的突起425越过了爪部455之后,锤子42前进(参见图12C),并且由前进产生的推动力使得各个钢球49碰撞槽部413的与V字形的中央相对应的内表面。之后,在锤子42开始后退之后,如图12D所示,锤子42的突起425碰撞砧座45的爪部455。在图12D中,锤子42已后退,因此锤子42的突起425与砧座45的爪部455之间的接触面积与图12B所示的情况相比变小。
当使锤子42前进的复位弹簧43施加过大的弹簧力时,可能出现“V底冲击”操作。此外,当电动马达3的转数不足时,也可能出现“V底冲击”操作。此外,“V底冲击”操作有时导致在进行冲击操作时由冲击机构40施加的冲击力的不足。
在“V底冲击”操作的情况下,在从锤子42的突起425碰撞砧座45的两个爪部455中的一个爪部455的时间点T1到突起425碰撞另一爪部455的时间点T5的间隔期间,各个钢球49碰撞槽部413的与V字形的中央相对应的内表面。结果,在时间点T4和T5之间的时间点T41,如图12A所示,电流测量值iq1临时增加。在图12A中,在时间点T41,电流测量值iq1超过第三阈值Th3。第三阈值Th3可以与第一阈值Th1(参见图10A)和第二阈值Th 2(参见图11A)相同或不同。
识别单元84在例如在时间点T4和T5之间的间隔期间发现电流测量值iq1超过第三阈值Th3时,可以判断为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型为“V底冲击”操作。
如上所述,计数器86对在识别单元84所识别的冲击机构40的行为的类型是“适当冲击”的状态下在冲击机构40中产生了冲击力的次数进行计数。例如,如果冲击周期反复出现N次(其中N是自然数),则识别单元84输出与N个周期相对应的N个识别结果,并且计数器86对这N个识别结果中的指示“适当冲击”的识别结果的数量进行计数。
识别单元84基于计数器86的计数来判断冲击机构40正在进行的冲击操作的状态。作为识别单元84所获得的决定结果而输出的冲击操作的状态例如可以是在所进行的冲击操作中存在一些异常的状态或者在所进行的冲击操作中不存在异常的状态。换句话说,识别单元84基于计数器86的计数来判断在冲击机构40所进行的冲击操作中是否存在任何异常。输出单元85向用户通知识别单元84所获得的决定结果。例如,如果当冲击周期反复出现N次(其中N是自然数)时计数器86的计数小于预定次数,则识别单元84判断为在冲击机构40所进行的冲击操作中应存在一些异常。作为响应,输出单元85通过声音或光向用户通知在冲击机构40所进行的冲击操作中存在一些异常。也就是说,如本文所使用的,“在冲击操作中不存在异常的状态”不仅指不包括除“适当冲击”操作以外的类型的冲击操作的情况,而且指除“适当冲击”操作以外的一些类型的冲击操作包括在容许范围内的状态。
控制单元7基于识别单元84所获得的识别结果来控制电动马达3的操作。识别单元84所获得的识别结果例如包括与计数器86的计数有关的信息。例如,如果在冲击周期反复出现N次(其中N是自然数)时计数器86的计数小于预定次数,则控制单元7进行增加或减少电动马达3的转数的控制。可选地,控制单元7可以根据识别单元84所识别的冲击操作的类型来判断需要增加还是减少电动马达3的转数。如本文所使用的,“减少电动马达3的转数”包括停止电动马达3。
控制单元7在冲击机构40正在进行冲击操作的同时,基于识别单元84所获得的识别结果来控制电动马达3的操作。这使得除非正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型是“适当冲击”,否则能够改变对电动马达3的控制的类型,由此冲击机构40的行为的类型变为“适当冲击”。也就是说,控制单元7基于识别单元84所获得的识别的结果来对电动马达3进行反馈控制。
注意,当需要紧固螺栓时而不是当需要紧固诸如木螺钉等的螺钉时,识别单元84可以更适当地识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。其原因在于,紧固螺栓与紧固螺钉相比通常需要更高的转矩,因此,使得电流测量值iq1根据正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型而变化得更显著。
如从前述说明可以看出,在根据本实施例的冲击工具1中,识别单元84可以通过使用转矩电流获取值(电流测量值iq1)来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。这使得能够根据识别单元84所获得的识别结果来自适应地采取对策。
示例性对策可以是根据识别单元84所获得的识别结果来增加或减少电动马达3的转数。例如,控制单元7的命令值生成单元71可以基于识别单元84所获得的识别结果来生成电动马达3的角速度的命令值cω1。可替代地,控制单元7可以使得弱磁电流能够流经电动马达3的线圈321以增加电动马达3的转数。还可替代地,控制单元7可以使得强磁电流能够流经电动马达3的线圈321以减少电动马达3的转数。
另一示例性对策可以是替换或修理诸如复位弹簧43等的构件。
又一典型实施例可以如下:如果识别单元84所获得的识别结果是“适当冲击”,则使得控制单元7能够继续对电动马达3进行相同类型的控制。
另外,根据本实施例的冲击工具1采用基于d轴电流和q轴电流的电流测量值id1、iq1来控制要供给至电动马达3的电流的矢量控制。在该冲击工具1中,同样作为用于执行矢量控制的构成元件的获取单元90可以用作用于获取电流测量值iq1的构成元件。然后,识别单元84基于获取单元90所获取到的电流测量值iq1来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。也就是说,冲击工具1不必包括与用于进行矢量控制的构成元件分开的专用于获取电流测量值iq1的构成元件。这可以减少冲击工具1所需的构件的数量的增加。
此外,具有相互不同的形状、刚性或任何其它参数的多个不同类型的多个前端工具其中之一可以附接到输出轴61。冲击机构40的行为的类型可由于前端工具之间的类型、形状、刚性或任何其它参数的差异而变化。即使在这种情况下,识别单元84也可以基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)来识别冲击机构40的行为的类型。另外,控制单元7基于识别单元84所获得的识别的结果来控制电动马达3的操作。这使得控制单元7能够控制电动马达3,使得即使前端工具的类型、形状、刚性或任何其它参数改变,正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型也是“适当冲击”。
另外,设计人员或任何其它人可以基于识别单元84所获得的识别结果来分析冲击工具1的异常的原因。
(第三实施例的第一变形例)
如针对第三实施例所述,识别单元84可以按每个冲击周期识别冲击机构40的行为的类型。根据一个变形例,识别单元84可以基于以冲击周期为单位获得的识别结果来识别冲击机构40在包括多个冲击周期的时间段内的行为的类型。例如,如果冲击周期反复出现N次(其中N是自然数),则识别单元84可以输出N个冲击周期的N个识别结果,并且可以输出这N个识别结果中最常识别出的行为的类型作为N个周期的识别结果。
(第三实施例的第二变形例)
识别单元84可以通过将电流测量值iq1与多个模型波形中的各模型波形进行比较并计算电流测量值iq1和各个模型波形之间的匹配率,来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。多个模型波形以一对一的方式对应于诸如“适当冲击”、“双冲击”和“向上滑动”等的多个类型的行为。多个模型波形可以例如预先存储在用作控制单元7的计算机系统的存储器中。识别单元将电流测量值iq1与多个模型波形中的各模型波形进行比较,并且输出与相对于电流测量值iq1的匹配率最高的模型波形相对应的行为的类型作为识别结果。
(第三实施例的第三变形例)
在上述第三实施例中,识别单元84将正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型识别为“适当冲击”、“双冲击”、“向上滑动”或“V底冲击”。然而,这些仅仅是冲击机构40的行为的示例性类型。可替代地,识别单元84也可以将例如锤子42的“最大后退”识别为冲击机构40的行为的另一类型。
当锤子42进行最大后退时,与在锤子42后退了适当距离的情况相比,锤子42的行为变得更不稳定。也就是说,在前者情况下,即使在通常使锤子42后退的方向上向锤子42施加力,锤子42也无法后退。另外,通常使得锤子42后退的力将被吸收到锤子42中。这可能会缩短锤子42的寿命。
因此,识别单元84可以将锤子42的最大后退检测为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的一个类型。例如,识别单元84在发现转矩电流的电流测量值iq1的瞬时值的绝对值超过阈值时,检测到发生了锤子42的最大后退。该阈值不同于上述第一阈值Th1至第三阈值Th3中的任何阈值。
另外,识别单元84也可以将最大后退的特定发生状况识别为冲击机构40的行为的一个类型。例如,识别单元84可以将例如存在最大后退的迹象的状况识别为冲击机构40的行为的一个类型。
此外,识别单元84也可以将“上表面滑动”识别为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的另一类型。如本文所使用的,“上表面滑动”是指在锤子42前进的方向上、锤子42的突起425与砧座45的两个爪部455其中之一接触的操作。也就是说,在“上表面滑动”操作中,各个突起425的前表面4251(即,面向输出轴61的面)与爪部455的后表面4551(即,面向驱动轴41的面)接触(参见图10B)。
此外,识别单元84也可以将“轻冲击”识别为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的又一类型。如本文所使用的,“轻冲击”是指如下的操作:如图11C所示,锤子42的突起425仅在突起425的前端周围和爪部455的后端周围的限制区域中碰撞砧座45的爪部455。在“轻冲击”的情况下,不同于“双冲击”的情况,突起425不会与同一爪部455碰撞两次或更多次。
例如,当电动马达3的转数相对较大时,可能发生“上表面滑动”和“轻冲击”操作。另外,当导致锤子42前进的复位弹簧43的弹簧力不足时,也可能发生“上表面滑动”和“轻冲击”操作。此外,“上表面滑动”和“轻冲击”操作可能导致由冲击机构40所进行的冲击操作具有过大的冲击力。
识别单元84例如基于与“轻冲击”相对应的模型波形和电流测量值iq1之间的匹配率,可以判断正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型是否是“上表面滑动”操作、以及正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型是否是“轻冲击”操作。
在识别单元84检测到与电动马达3的过多转数相对应的任何行为时,控制单元7可以减少电动马达3的转数。与电动马达3的过多转数相对应的行为的示例包括“最大后退”、“上表面滑动”和“轻冲击”。可选地,当识别单元84检测到与电动马达3的转数不足相对应的任何行为时,控制单元7可以增加电动马达3的转数。与电动马达3的转数不足相对应的行为的示例包括“双冲击”、“向上滑动”和“V底冲击”操作。
(第三实施例的第四变形例)
与上述第三实施例一样,获取单元90获取要供给至电动马达3的线圈321的转矩电流的值的值和供给至线圈321的励磁电流的值。识别单元84基于作为获取单元90获取到的转矩电流的值的转矩电流获取值(电流测量值iq1)和作为获取单元90获取到的励磁电流的值的励磁电流获取值(电流测量值id1),识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。获取单元90获取转矩电流和励磁电流的实际测量值(即,电流测量值iq1、id1)作为转矩电流获取值和励磁电流获取值。
与第三实施例一样,识别单元84将与一个冲击周期相对应的一个时间段平均地划分为四个子时间段,即时间点T1和T2之间的子时间段、时间点T2和T3之间的子时间段、时间点T3和T4之间的子时间段以及时间点T4和T5之间的子时间段。识别单元84获得在这四个子时间段各自中的电流测量值id1的脉冲数,并基于结果来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
识别单元84根据基于电流测量值id1的决定结果和基于电流测量值iq1的决定结果来获得最终决定结果。例如,在发现基于电流测量值id1的决定结果和基于电流测量值iq1的决定结果彼此一致时,识别单元84将决定结果视为最终决定结果。另一方面,在发现基于电流测量值id1的决定结果和基于电流测量值iq1的决定结果彼此不一致时,识别单元84将最终决定结果视为“异常”。也就是说,在这种情况下,识别单元84决定冲击机构40的行为的类型至少不应是“适当冲击”。
另外,识别单元84可以针对至少一些类型的行为改变施加到电流测量值id1和电流测量值iq1的权重。在根据第三实施例的冲击工具1中,可以基于电流测量值id1来容易地识别“最大后退”和“上表面滑动”操作,而可以基于电流测量值iq1来容易地识别“双冲击”、“向上滑动”和“V底冲击”操作。因此,如果基于电流测量值id1的识别结果是“最大后退”或“上表面滑动”、并且基于电流测量值iq1的识别结果是“适当冲击”,则识别单元84可以将基于电流测量值id1的识别结果视为最终识别结果。另一方面,如果基于电流测量值id1的识别结果是“适当冲击”并且基于电流测量值iq1的识别结果是“双冲击”、“向上滑动”或“V底冲击”,则识别单元84可以将基于电流测量值iq1的识别结果视为最终识别结果。
(第三实施例的其它变形例)
接着,将逐个列举第三实施例的其它变形例。可选地,可以适当地组合采用以下要说明的变形例。可替代地,可以适当地组合上述变形例中的任何变形例来采用以下要说明的变形例中的任何变形例。
计数器86可以对识别单元84所获得的各个识别结果的数量进行计数。例如,计数器86可以对检测到“适当冲击”的次数、检测到“双冲击”和“向上滑动”的组合次数、以及检测到“V底冲击”的次数至少之一进行计数。
如果控制单元7基于识别单元84所获得的识别结果来改变电动马达3的转数,则可以针对转数设置最大变化幅度。如果识别单元84所获得的识别结果是特定结果,则控制单元7可以将电动马达3的转数改变得小于最大变化幅度。另外,控制单元7可被配置为在电动马达3的转数的变化达到最大变化幅度时,停止进一步改变电动马达3的转数。可替代地,控制单元7也可以按每个预定时间段改变电动马达3的转数,直到电动马达3的转数的变化达到最大变化幅度为止。还可替代地,如果识别单元84所获得的识别结果是特定结果,则控制单元7可以立即将电动马达3的转数改变最大变化幅度。
识别单元84识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型所要使用的算法可以根据前端工具的类型、刚性、重量和尺寸以及作为工件的负载的类型而改变。负载的类型的示例包括螺栓、螺钉和螺母。
识别单元84通过使用通过从电流测量值iq1去除特定频率分量所获得的值作为转矩电流获取值,可以识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
基于计数器86的计数来判断冲击机构40所进行的冲击操作的状态的功能可以由除识别单元84以外的任何构成元件来进行。
获取单元90不一定被配置为获取电流测量值id1作为励磁电流获取值。可替代地,获取单元90也可被配置为获取励磁电流的命令值cid1作为励磁电流获取值。在这种情况下,获取单元90至少包括磁通控制单元76。
获取单元90不一定被配置为获取电流测量值iq1作为转矩电流获取值。可替代地,获取单元90也可被配置为获取转矩电流的命令值ciq1作为转矩电流获取值。在这种情况下,获取单元90至少包括速度控制单元72。
可选地,冲击工具1可以包括震动传感器。震动传感器输出大小与施加到震动传感器的振动的大小相对应的电压或电流。计数器86可以基于震动传感器的输出对在冲击机构40中产生了冲击力的次数进行计数。震动传感器仅必须设置在冲击机构40所产生的振动传递到的位置处。震动传感器例如可以设置在冲击机构40的附近或者在控制单元7的附近。
(第四实施例)
接着,将参考图13A至图17C来说明根据第四实施例的冲击工具1。在以下的说明中,第四实施例中的具有与上述第三实施例的对应部分相同功能的任何构成元件将由与该对应部分相同的附图标记来指定,并且这里将省略对这些构成元件的说明。
根据本实施例的冲击工具1通过与第三实施例中采用的方法不同的方法来识别冲击机构40的行为的类型。在其它方面,冲击工具1具有与上述第三实施例的对应部分相同的结构并进行与该对应部分相同的操作。关于根据本实施例的冲击工具1的框图,参见图9。
行为决定单元包括识别单元84(参见图9)。识别单元84基于作为获取单元90所获取到的励磁电流的值的励磁电流获取值来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。在本实施例中,获取单元90获取作为励磁电流的实际测量值的电流测量值id1作为励磁电流获取值。识别单元84使用电流测量值id1作为励磁电流获取值。
图13A、图14A、图15A、图16和图17A各自指示电流测量值id1随时间的示例性变化。在图13A、图14A、图15A、图16和图17A中的横轴上示出的时间点T1-T5分别对应于图10A、图11A和图12A所示的时间点T1-T5。识别单元84基于冲击周期的起点(时间点T1)和其终点(时间点T5)之间的励磁电流获取值(电流测量值id1),来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
更具体地,识别单元84将与一个冲击周期相对应的一个时间段划分为多个(例如,四个)子时间段。具体地,识别单元84将与一个冲击周期相对应的时间段平均地划分为四个子时间段,即时间点T1和T2之间的子时间段、时间点T2和T3之间的子时间段、时间点T3和T4之间的子时间段以及时间点T4和T5之间的子时间段。识别单元84例如通过判断在这四个子时间段中的特定时间段中电流测量值id1是否超过阈值,来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。注意,一个冲击周期中的时间点T5与下一冲击周期中的时间点T1一致。也就是说,时间点T5不仅是一个冲击周期的终点,而且也是下一冲击周期的起点。
识别单元84可以按每个冲击周期识别冲击机构40的行为的类型。例如,识别单元84将如从冲击操作的开始起计数的第K个(其中K是自然数)冲击周期中的行为的类型以独立于第L个(其中L是不同于K的任意自然数)冲击周期中的行为的类型的方式进行识别。如果冲击周期反复出现N次(其中N是自然数),则识别单元84最多可以输出N个识别结果。
图13B和图13C、图14B至图14D、图15B至图15D以及图17B和图17C各自示意性示出锤子42和砧座45的相对位置。实际上,如图4所示,在锤子42转一圈期间,两个突起425顺次越过砧座45的两个爪部455。在图13B和图13C、图14B至图14D、图15B至图15D以及图17B和图17C中,锤子42转一圈的这种操作是通过使得一个突起425顺次越过砧座45的两个爪部455的锤子42的朝向纸面左侧的移动来表示的。也就是说,在图13B和图13C、图14B至图14D、图15B至图15D以及图17B和图17C中,表示锤子42的两个突起425的相对转动的轨迹周围的区域被示出为展开成直线。注意,在图13B和图13C、图14B至图14D、图15B至图15D以及图17B和图17C中,双点划线是将砧座45的两个爪部455连接到锤子42的转动方向的线,并且是非实体的线。此外,在图13B和图13C、图14B至图14D、图15B至图15D以及图17B和图17C中,从突起425延伸出的箭头指示锤子42的两个突起425中的一个突起425的轨迹,并且也是非实体的轨迹。
在图13A至图17C所示的示例性操作中,励磁电流的命令值cid1始终等于零。
除非另外说明,否则以下参考图13A至图17C的说明将仅集中于锤子42的两个突起425中的一个突起425。
图13A至图13C示出冲击机构40正在适当地进行冲击操作的“适当冲击”的情况。也就是说,在图13A至图13C中,锤子42至少没有后退到最大程度,而是后退了适当距离。另外,在图13A至图13C中,在锤子42后退之后,通过由复位弹簧43施加的弹簧力使锤子42以适当前进速度前进。因此,在图13A至图13C中,当锤子42前进时,锤子42以适当的转动速度相对于砧座45转动。此外,在图13A至图13C中,锤子42的突起425和砧座45的两个爪部455之间存在大的接触面积。更具体地,锤子42的突起425碰撞爪部455以接触各个爪部455的几乎整个侧表面4550。注意,当锤子42前进到其可移动范围的前端时,在锤子本体420的面向输出轴61的面(即,前表面4201)和爪部455其中之一的面向驱动轴41的面(即,后表面4551)之间存在间隙。
在与时间点T1相对应的图13B所示的状态下,锤子42的突起425(在图13B和图13C中仅示出一个突起)与砧座45的两个爪部455其中之一接触。随着锤子42从该状态后退(在纸面上向上移动),锤子42通过越过砧座45的两个爪部455而转动。这使得锤子42的突起425与下一爪部455碰撞。也就是说,转变到与时间点T5相对应的图13C所示的状态。在从时间点T1到时间点T5的间隔期间,锤子42转半圈。之后,锤子42通过进行相同的操作转半圈以恢复(与时间点T1相对应的)图13B所示的状态。也就是说,每次锤子42转半圈时,突起425以一个接一个的方式交替地与两个爪部455中的一个爪部455碰撞。换句话说,每次锤子42转半圈时,重复图13B和图13C所示的操作。
在图13A中,在各个时间点T1和T5,在电流测量值id1中产生单个脉冲。换句话说,在图13A中,在一个冲击周期的每个起点在电流测量值id1中产生单个脉冲。识别单元84在发现在以时间点T1和T5(换句话说,一个冲击周期的起点)各自为中心的预定时间段内产生单个脉冲并且在任何其它时间点未产生脉冲时,判断为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型应是“适当冲击”。在该示例中,预定时间段的示例性长度可以是时间点T1和T2之间的间隔的长度的20%。换句话说,预定时间段的示例性长度可以是一个冲击周期的5%。
图14A示出冲击机构40正在进行“双冲击”或“向上滑动”操作作为其冲击操作的示例性情况。图14B至图14D示出冲击机构40正在进行“双冲击”操作的情况。在“双冲击”操作的该实例中,在锤子42的突起425碰撞砧座45的两个爪部455中的一个爪部455的时间点T1和锤子42的突起425碰撞另一爪部455的时间点T5之间的间隔期间,如图14C所示,突起425再次碰撞突起425在时间点T1已碰撞的爪部455。因此,如图14A所示,在时间点T1和T2之间的间隔期间产生多个脉冲。换句话说,如图14A所示,在从冲击周期开始起经过了一定时间段之前产生多个脉冲。
识别单元84例如在发现在从时间点T1到时间点T2的间隔期间(换句话说,在从一个冲击周期开始起经过一定时间段之前)产生了至少预定数量的脉冲时,可以判断为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型应是“双冲击或向上滑动”。
在图15B至图15D中,锤子42的锤子本体420的图示中没有被省略的部分与图13B和图13C以及图14B至图14D所示的对应部分相比较大,但图15B至图15D所示的锤子42具有与图13B和图13C以及图14B至图14D所示的对应部分相同的尺寸。
图15A至图15D示出冲击机构40进行“V底冲击”操作的情况。在“V底冲击”操作的该实例中,在从锤子42的突起425碰撞砧座45的两个爪部455中的爪部455的时间点T1到突起425碰撞另一爪部455的时间点T5的间隔期间,各个钢球49碰撞槽部413的与V字形的中央相对应的内表面。结果,如图15A所示,在时间点T4和T5之间的间隔期间产生多个脉冲。换句话说,如图15A所示,在从比冲击周期的结束早某个时间段的时间点到冲击周期结束的间隔期间产生多个脉冲。
识别单元84例如在发现在从时间点T4到时间点T5(换句话说,从比冲击周期的结束早了某个时间段的时间点到冲击周期的结束)的间隔期间产生了至少预定数量的脉冲时,可以判断为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型应是“V底冲击”。
图16示出冲击机构40所进行的冲击操作的类型是“最大后退”操作的情况。也就是说,图16示出在锤子42后退到最大程度时的示例性电流测量值id1。在图16中,在各个时间点T1和T5处在电流测量值id1中产生单个脉冲。另外,在时间点T2和T3之间的间隔期间,产生多个脉冲。换句话说,在形成一个冲击周期的前半个周期的半周期期间产生多个脉冲。
识别单元84例如在发现在从时间点T2到时间点T3的间隔期间(换句话说,在形成一个冲击周期的前半个周期的半周期期间)产生了至少预定数量的脉冲时,可以判断为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型应是“最大后退”。
在锤子42进行最大后退时,锤子42的行为与锤子42后退了适当距离时相比更不稳定。也就是说,在这种情况下,即使在通常使得锤子42后退的方向上对锤子42施加力,锤子42也不能进一步后退。另外,在这种情况下,使得锤子42后退的力将被吸收到锤子42中。这会缩短锤子42的寿命。使识别单元84检测最大后退例如可以响应于该检测而允许控制单元7采取诸如减少电动马达3的转数等的对策以抵消最大后退。
图17A至图17C示出冲击机构40所进行的冲击操作的类型是“上表面滑动”操作的情况。如本文所使用的,“上表面滑动”是指在锤子42前进的方向上、锤子42的突起425与砧座45的两个爪部455中的一个爪部455接触的操作(参见图17C)。也就是说,在“上表面滑动”操作中,各个突起425的前表面4251(即,面向输出轴61的面)与爪部455的后表面4551(即,面向驱动轴41的面)接触。
在图17B中,锤子42的突起425在锤子42的转动方向上碰撞两个爪部455中的一个爪部455。之后,突起425越过该爪部455,然后突起425的前表面4251与另一爪部455的后表面4551接触。突起425移动以在后表面4551上滑动。
例如,当电动马达3的转数相对较大时,可能发生“上表面滑动”操作。另外,例如,当使得锤子42前进的复位弹簧43的弹簧力不足时,也可能发生“上表面滑动”操作。此外,“上表面滑动”操作也可能导致冲击机构40在进行冲击操作的同时施加过大的冲击力。
在图17A中,在各个时间点T1和T5处在电流测量值id1中产生单个脉冲。另外,在时间点T3和T4之间的间隔期间也产生多个脉冲。换句话说,在形成一个冲击周期的后半部分的半周期期间产生多个脉冲。因此,识别单元84例如在发现在时间点T3和T4之间的间隔期间(换句话说,在形成一个冲击周期的后半部分的半周期期间)产生至少预定数量的脉冲时,判断为进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型应是“上表面滑动”操作。
与上述第三实施例一样,计数器86对在识别单元84所识别的冲击机构40的行为的类型是“适当冲击”的状态下在冲击机构40中产生了冲击力的次数进行计数。识别单元84基于计数器86的计数来判断冲击机构40正在进行的冲击操作的状态。控制单元7基于识别单元84所获得的识别结果来控制电动马达3的操作。
注意,当需要紧固螺栓时而非当需要紧固诸如木螺钉等的螺钉时,识别单元84可以更适当地识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。其原因在于,紧固螺栓与紧固螺钉相比通常需要更高的转矩,因此,使得电流测量值id1根据正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型而变化得更显著。
如从前述说明可以看出,在根据本实施例的冲击工具1中,识别单元84可以通过使用励磁电流获取值(电流测量值id1)来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。这使得能够自适应地根据识别单元84所获得的识别结果来采取对策。
另外,根据本实施例的冲击工具1采用基于d轴电流和q轴电流的电流测量值id1、iq1来控制供给至电动马达3的电流的矢量控制。在该冲击工具1中,也作为用于进行矢量控制的构成元件的获取单元90可以用作用于获取电流测量值id1的构成元件。然后,识别单元84基于获取单元90所获取到的电流测量值id1来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。也就是说,冲击工具1不一定包括与用于进行矢量控制的构成元件分开的专用于获取电流测量值id1的构成元件。这可以减少冲击工具1所需的构件数量的增加。
此外,具有相互不同的形状、刚性或任何其它参数的多个不同类型的多个前端工具其中之一可以附接到输出轴61。冲击机构40的行为的类型可能由于前端工具之间的类型、形状、刚性或任何其它参数的差异而变化。即使在这种情况下,识别单元84也可以基于励磁电流获取值(电流测量值id1)来识别冲击机构40的行为的类型。另外,控制单元7基于识别单元84所获得的识别结果来控制电动马达3的操作。这使得控制单元7能够控制电动马达3,使得即使前端工具的类型、形状、刚性或任何其它参数改变,正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型也是“适当冲击”。
另外,设计人员或任何其它人可以基于识别单元84所获得的识别结果来分析冲击工具1的异常的原因。
(第四实施例的第一变形例)
如针对第四实施例所述,识别单元84可以按每个冲击周期识别冲击机构40的行为的类型。根据一个变形例,识别单元84可以基于以冲击周期为单位获得的识别结果来识别在包括多个冲击周期的时间段内的冲击机构40的行为的类型。例如,如果冲击周期反复出现N次(其中N是自然数),则识别单元84可以输出N个冲击周期的N个识别结果,并且可以输出N个识别结果中最常识别的行为的类型作为N个周期的识别结果。
(第四实施例的第二变形例)
识别单元84通过将电流测量值id1与多个模型波形中的各模型波形进行比较并计算电流测量值id1和各个模型波形之间的匹配率,可以识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。多个模型波形以一对一的方式对应于诸如“适当冲击”、“双冲击”和“向上滑动”等的多个类型的行为。多个模型波形例如可以预先存储在用作控制单元7的计算机系统的存储器中。识别单元84将电流测量值id1与多个模型波形中的各模型波形进行比较,并且输出与相对于电流测量值id1的匹配率最高的模型波形相对应的行为的类型作为识别的结果。
(第四实施例的第三变形例)
在上述第四实施例中,识别单元84将正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型识别为“适当冲击”、“双冲击”、“向上滑动”、“V底冲击”、“最大后退”或“上表面滑动”。然而,这些仅仅是冲击机构40的行为的示例性类型。可替代地,识别单元84例如也可以检测“轻冲击”作为正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的又一类型。
识别单元84例如基于与“轻冲击”相对应的模型波形以及电流测量值id1之间的匹配率,可以判断正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型是否是“轻冲击”操作。
另外,识别单元84也可以将最大后退的特定发生状况识别为冲击机构40的行为的又一类型。例如,识别单元84例如可以将存在最大后退的迹象的状况识别为冲击机构40的行为的一个类型。
(第四实施例的其它变形例)
接着,将逐个列举第四实施例的其它变形例。可选地,可以适当地组合采用以下要说明的变形例。可替代地,可以适当地组合上述变形例中的任何变形例来采用以下要说明的变形例中的任何变形例。
计数器86可以对识别单元84所获得的各个识别结果的数量进行计数。例如,计数器86可以对检测到“适当冲击”的次数、检测到“双冲击”和“向上滑动”的组合次数、检测到“V底冲击”的次数、检测到“最大后退”的次数以及检测到“上表面滑动”的次数至少之一进行计数。
识别单元84可以通过使用通过从电流测量值id1去除特定频率分量所获得的值作为励磁电流获取值,来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
(概括)
上述实施例及其变形例可以是本发明的以下方面的具体实现。
根据第一方面的冲击工具1包括电动马达3、冲击机构40、获取单元90和行为决定单元(包括后退检测单元79和识别单元84)。电动马达3包括永磁体312和线圈321。冲击机构40通过从电动马达3接收动力来进行产生冲击力的冲击操作。获取单元90获取要供给至线圈321的转矩电流的值和要供给至线圈321的励磁电流的值至少之一。励磁电流在线圈321中产生导致永磁体的312的磁通变化的磁通。行为决定单元基于转矩电流获取值和励磁电流获取值至少之一,做出与冲击机构40的行为有关的决定。转矩电流获取值是获取单元90所获取到的转矩电流的值。励磁电流获取值是获取单元90所获取到的励磁电流的值。
该配置使得能够通过使用转矩电流获取值(电流测量值iq1)和励磁电流获取值(电流测量值id1)至少之一来做出与冲击机构40的行为有关的决定。
在可以结合第一方面来实现的根据第二方面的冲击工具1中,行为决定单元包括检测单元(后退检测单元79)。检测单元基于转矩电流获取值和励磁电流获取值至少之一来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
该配置通过使用转矩电流获取值(电流测量值iq1)和励磁电流获取值(电流测量值id1)至少之一,使得能够检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
可以结合第二方面来实现的根据第三方面的冲击工具1包括控制单元7。控制单元7控制电动马达3的操作。
该配置使得冲击工具1能够自主地控制电动马达3的操作。
在可以结合第三方面来实现的根据第四方面的冲击工具1中,至少除非检测单元(后退检测单元79)所获得的检测结果指示在冲击机构40中发生不稳定行为,否则控制单元7控制电动马达3的操作以使电动马达3的转数更接近一定目标值。
该配置便于检测由于电动马达3的转数的变化而导致的冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
在可以结合第三方面或第四方面来实现的根据第五方面的冲击工具1中,当检测单元(后退检测单元79)检测到在冲击机构40中发生不稳定行为时,控制单元7减少电动马达3的转数。
该配置可以减少冲击工具1的寿命因冲击机构40的不稳定行为而缩短的可能性。
在可以结合第三方面至第五方面中任一方面来实现的根据第六方面的冲击工具1中,控制单元7控制电动马达3的操作以使供给至线圈321的励磁电流更接近一定目标值(命令值cid1)。检测单元(后退检测单元79)基于励磁电流的目标值(命令值cid1)和励磁电流的实际测量值(电流测量值id1)之间的差,检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
该配置使得能够通过简单处理来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
在可以结合第二方面至第六方面中任一方面来实现的根据第七方面的冲击工具1中,检测单元(后退检测单元79)基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)的AC分量的大小来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
该配置使得例如即使供给至电动马达3的转矩电流的DC分量的大小根据负载的大小而变化,也能够容易地检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
在可以结合第二方面至第七方面中任一方面来实现的根据第八方面的冲击工具1中,检测单元(后退检测单元79)基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)的瞬时值的绝对值来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
该配置使得能够通过简单处理来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
在可以结合第二方面至第八方面中任一方面来实现根据第九方面的冲击工具1中,冲击机构40包括砧座45和锤子42。砧座45保持有前端工具。锤子42相对于砧座45移动,并且通过从电动马达3接收动力来对砧座45施加转动冲击。不稳定行为是在锤子42的可移动范围内锤子42向离砧座45最远的位置的最大后退。
该配置使得能够检测最大后退的发生状况,并相应地采取适当措施。
在可以结合第二方面至第九方面中任一方面来实现的根据第十方面的冲击工具1中,在假定关于励磁电流、在线圈321中产生削弱永磁体的312的磁通的磁通的方向上流动的电流是负电流的情况下,检测单元(后退检测单元79)基于作为负值的励磁电流获取值(电流测量值id1)的大小,检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
该配置使得能够通过简单处理来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
在可以结合第二方面至第十方面中任一方面来实现的根据第十一方面的冲击工具1中,获取单元90获取转矩电流获取值(电流测量值iq1)和励磁电流获取值(电流测量值id1)。检测单元(后退检测单元79)基于获取单元90所获取到的转矩电流获取值和励磁电流获取值来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况。
与检测单元(后退检测单元79)仅基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)或仅基于励磁电流获取值(电流测量值id1)来检测冲击机构40中的不稳定行为的发生状况的情况相比,该配置有助于提高检测精度。
在可以结合第一方面至第十一方面中任一方面来实现的根据第十二方面的冲击工具1中,行为决定单元包括检测单元(后退检测单元79)。检测单元基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)和励磁电流获取值(电流测量值id1)至少之一来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
该配置通过使用转矩电流获取值(电流测量值iq1)和励磁电流获取值(电流测量值id1)至少之一,使得能够识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
在可以结合第十二方面来实现的根据第十三方面的冲击工具1中,冲击机构40在进行冲击操作的同时按每个预定冲击周期产生冲击力。识别单元84基于冲击周期的开始和结束之间的转矩电流获取值(电流测量值iq1)和励磁电流获取值(电流测量值id1)至少之一,识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
该配置使得识别单元84能够在每次产生冲击力时响应地识别冲击机构40的行为的类型。也就是说,不同于基于多次产生冲击力的时间段期间的转矩电流获取值和励磁电流获取值至少之一来识别冲击机构40的行为的类型的情况,可以在每次产生冲击力时逐一识别冲击机构40的行为的类型。
在可以结合第十三方面来实现的根据第十四方面的冲击工具1中,基于电动马达3的转数来计算冲击周期。
该配置使得能够容易地计算冲击周期。
可以结合第十二方面至第十四方面中任一方面来实现的根据第十五方面的冲击工具1还包括输出单元85。输出单元85输出识别单元84所获得的识别结果。
该配置使得用户或任何其他人能够检查识别单元84所获得的识别结果。
可以结合第十二方面至第十五方面中任一方面来实现的根据第十六方面的冲击工具1还包括控制单元7。控制单元7基于识别单元84所获得的识别结果来控制电动马达3的操作。
该配置使得能够根据正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型来控制电动马达3的操作。
可以结合第十二方面至第十六方面中任一方面来实现的根据第十七方面的冲击工具1还包括计数器86。计数器86对产生了冲击力的次数进行计数。
该配置使得用户或任何其他人能够通过组合地参考计数器86的输出和识别单元84的输出来估计计数器86的输出的性质(例如,输出是否正常)。
在可以结合第十七方面来实现的根据第十八方面的冲击工具1中,计数器86对在识别单元84所识别的冲击机构40的行为是特定类型的行为的状态下产生冲击力的次数进行计数。
该配置使得用户或任何其他人能够基于计数器86的输出来判断冲击机构40的特定类型的行为是否仍然持续。
在可以结合第十二方面至第十八方面中任一方面来实现的根据第十九方面的冲击工具1中,获取单元90获取转矩电流获取值(电流测量值iq1)和励磁电流获取值(电流测量值id1)。识别单元84基于获取单元90所获取到的转矩电流获取值和励磁电流获取值来识别正在进行冲击操作的冲击机构40的行为的类型。
与识别单元84仅基于转矩电流获取值(电流测量值iq1)或仅基于励磁电流获取值(电流测量值id1)来识别冲击机构40的行为的类型的情况相比,该配置有助于提高识别精度。
在可以结合第一方面到第十九方面中任一方面来实现的根据第二十方面的冲击工具1中,获取单元90获取转矩电流的实际测量值(电流测量值iq1)作为转矩电流获取值。
与使用转矩电流的目标值(命令值ciq1)作为转矩电流获取值的情况相比,该配置使得能够基于电动马达3的实际操作来做出与冲击机构40的行为的类型有关的决定。
注意,根据除第一方面以外的所有方面的构成元件对于冲击工具1而言并非必要的,而且可以适当地省略。
产业上的可利用性
1 冲击工具
3 电动马达
40 冲击机构
42 锤子
45 砧座
7 控制单元
79 后退检测单元(检测单元)
84 识别单元
85 输出单元
86 计数器
90 获取单元
312 永磁体
321 线圈
id1 电流测量值(励磁电流获取值)
iq1 电流测量值(转矩电流获取值)

Claims (20)

1.一种冲击工具,包括:
电动马达,其包括永磁体和线圈;
冲击机构,其被配置为通过从所述电动马达接收动力来进行产生冲击力的冲击操作;
获取单元,其被配置为获取要供给至所述线圈的转矩电流的值和要供给至所述线圈的励磁电流的值至少之一,所述励磁电流在所述线圈中产生引起所述永磁体的磁通的变化的磁通;以及
行为决定单元,其被配置为基于转矩电流获取值和励磁电流获取值至少之一来做出与所述冲击机构的行为有关的决定,所述转矩电流获取值是所述获取单元所获取到的转矩电流的值,所述励磁电流获取值是所述获取单元所获取到的励磁电流的值。
2.根据权利要求1所述的冲击工具,其中,
所述行为决定单元包括检测单元,所述检测单元被配置为基于所述转矩电流获取值和所述励磁电流获取值至少之一来检测所述冲击机构中的不稳定行为的发生状况。
3.根据权利要求2所述的冲击工具,包括控制单元,所述控制单元被配置为控制所述电动马达的操作。
4.根据权利要求3所述的冲击工具,其中,
所述控制单元被配置为至少除非所述检测单元所获得的检测结果指示在所述冲击机构中发生不稳定行为,否则控制所述电动马达的操作以使所述电动马达的转数更接近一定目标值。
5.根据权利要求3或4所述的冲击工具,其中,
所述控制单元被配置为在所述检测单元检测到在所述冲击机构中发生不稳定行为的情况下,减少所述电动马达的转数。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的冲击工具,其中,
所述控制单元被配置为控制所述电动马达的操作,以使供给至所述线圈的励磁电流更接近目标值,以及
所述检测单元被配置为基于所述目标值和所述励磁电流的实际测量值之间的差来检测所述冲击机构中的不稳定行为的发生状况。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的冲击工具,其中,
所述检测单元被配置为基于所述转矩电流获取值的AC分量的大小来检测所述冲击机构中的不稳定行为的发生状况。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的冲击工具,其中,
所述检测单元被配置为基于所述转矩电流获取值的瞬时值的绝对值来检测所述冲击机构中的不稳定行为的发生状况。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的冲击工具,其中,
所述冲击机构包括:
砧座,其被配置为保持有前端工具;以及
锤子,其被配置为相对于所述砧座移动,并且通过从所述电动马达接收动力来向所述砧座施加转动冲击,以及
所述不稳定行为是在所述锤子的可移动范围内所述锤子向离所述砧座最远的位置的最大后退。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的冲击工具,其中,
在假定关于所述励磁电流、在所述线圈中产生使所述永磁体的磁通削弱的磁通的方向上流动的电流是负电流的情况下,所述检测单元被配置为基于作为负值的所述励磁电流获取值的大小来检测所述冲击机构中的不稳定行为的发生状况。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的冲击工具,其中,
所述获取单元被配置为获取所述转矩电流获取值和所述励磁电流获取值,以及
所述检测单元被配置为基于所述获取单元所获取到的所述转矩电流获取值和所述励磁电流获取值来检测所述冲击机构中的不稳定行为的发生状况。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的冲击工具,其中,
所述行为决定单元包括识别单元,所述识别单元被配置为基于所述转矩电流获取值和所述励磁电流获取值至少之一来识别正在进行所述冲击操作的所述冲击机构的行为的类型。
13.根据权利要求12所述的冲击工具,其中,
所述冲击机构被配置为在进行所述冲击操作的同时按每个预定冲击周期产生所述冲击力,以及
所述识别单元被配置为基于所述冲击周期的开始和结束之间的所述转矩电流获取值和所述励磁电流获取值至少之一来识别正在进行所述冲击操作的所述冲击机构的行为的类型。
14.根据权利要求13所述的冲击工具,其中,
所述冲击周期是基于所述电动马达的转数计算出的。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的冲击工具,还包括输出单元,所述输出单元被配置为输出所述识别单元所获得的识别结果。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的冲击工具,还包括控制单元,所述控制单元被配置为基于所述识别单元所获得的识别结果来控制所述电动马达的操作。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的冲击工具,还包括计数器,所述计数器被配置为对产生了所述冲击力的次数进行计数。
18.根据权利要求17所述的冲击工具,其中,
所述计数器被配置为对在所述识别单元所识别的所述冲击机构的行为是特定类型的行为的状态下产生了所述冲击力的次数进行计数。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的冲击工具,其中,
所述获取单元被配置为获取所述转矩电流获取值和所述励磁电流获取值,以及
所述识别单元被配置为基于所述获取单元所获取到的所述转矩电流获取值和所述励磁电流获取值,识别正在进行所述冲击操作的所述冲击机构的行为的类型。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的冲击工具,其中,
所述获取单元被配置为获取所述转矩电流的实际测量值作为所述转矩电流获取值。
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