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JP2020023037A - Electric tool - Google Patents

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JP2020023037A
JP2020023037A JP2018149772A JP2018149772A JP2020023037A JP 2020023037 A JP2020023037 A JP 2020023037A JP 2018149772 A JP2018149772 A JP 2018149772A JP 2018149772 A JP2018149772 A JP 2018149772A JP 2020023037 A JP2020023037 A JP 2020023037A
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JP
Japan
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motor
voltage
unit
rotation speed
impact
Prior art date
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Pending
Application number
JP2018149772A
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Japanese (ja)
Inventor
卓也 香川
Takuya Kagawa
卓也 香川
光政 水野
Mitsumasa Mizuno
光政 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2018149772A priority Critical patent/JP2020023037A/en
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Abstract

【課題】締付トルクを制御するための技術を提供する。【解決手段】電圧検出部26は、モータ2に供給される電圧を検出する。インパクト機構9は、モータ2と出力軸8との間に配されて、モータ2の回転力を利用して出力軸8に間欠的な回転打撃力を付与する。回転数取得部19は、モータ2の回転数を取得する。モータ制御部24は、インパクト機構9が回転打撃力の付与を開始すると、モータの回転数が所定回転数以下となるようにモータ2への電力供給を制御する。モータ制御部24は、電圧検出部26により検出される電圧に応じて、モータ2への電力供給を、単位時間当たりの電圧積分値が一定となるように制御する。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for controlling a tightening torque. A voltage detection unit 26 detects a voltage supplied to a motor 2. The impact mechanism 9 is arranged between the motor 2 and the output shaft 8, and uses the rotational force of the motor 2 to apply an intermittent rotational striking force to the output shaft 8. The rotation speed acquisition unit 19 acquires the rotation speed of the motor 2. The motor control unit 24 controls the power supply to the motor 2 so that the rotation speed of the motor becomes equal to or less than the predetermined rotation speed when the impact mechanism 9 starts applying the rotational impact force. The motor control unit 24 controls the power supply to the motor 2 according to the voltage detected by the voltage detection unit 26 so that the voltage integral value per unit time becomes constant. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本開示は、ボルトやナットなどのねじ部材を間欠的な回転打撃力により締め付ける電動工具に関する。   The present disclosure relates to a power tool for tightening a screw member such as a bolt or a nut with an intermittent rotational impact force.

インパクト回転工具は、モータ出力で回転するハンマがアンビルを回転方向に間欠的に打撃することで、ねじ部材を締め付ける。インパクト回転工具は組立工場などで使用され、ねじ部材の締付トルクは、ユーザにより設定された値となるように正確に制御される必要がある。   The impact rotary tool tightens the screw member by the hammer rotating with the motor output intermittently hitting the anvil in the rotation direction. The impact rotary tool is used in an assembly factory or the like, and the tightening torque of the screw member needs to be accurately controlled to a value set by a user.

インパクト回転工具は、充電電池を内蔵したバッテリパックを装着されて、電力を供給される。電池電圧の低下によりモータ回転数を一定に維持できなくなると、締付トルクの制御が困難になることがある。特許文献1は、電源部の電圧が低下した場合に、電源部から入力される電圧を昇圧してモータに入力する変圧部を備えた電動工具を開示する。   The impact rotary tool is supplied with electric power by mounting a battery pack containing a rechargeable battery. If the motor speed cannot be kept constant due to a decrease in the battery voltage, it may be difficult to control the tightening torque. Patent Literature 1 discloses an electric tool including a transforming unit that increases a voltage input from a power supply unit and inputs the boosted voltage to a motor when the voltage of the power supply unit decreases.

特開2014−172163号公報JP 2014-172163 A

インパクト回転工具において、インパクト機構による回転打撃力の発生後は、締付トルクを高精度に管理するために、モータ回転数を一定に維持することが必要となる。したがって簡易な制御で、モータ回転数を一定に維持するための技術が望まれている。   In the impact rotary tool, after the rotation impact force is generated by the impact mechanism, it is necessary to maintain the motor rotation speed constant in order to manage the tightening torque with high accuracy. Therefore, a technique for maintaining a constant motor rotation speed with simple control is desired.

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、締付トルクを制御するための技術を提供することにある。   The present disclosure has been made in view of such a situation, and an object of the present disclosure is to provide a technique for controlling a tightening torque.

上記課題を解決するために、本開示のある態様の電動工具は、先端工具を取付可能な出力軸と、出力軸を駆動するモータと、モータに供給される電圧を検出する電圧検出部と、モータと出力軸との間に配されて、モータの回転力を利用して出力軸に間欠的な回転打撃力を付与するインパクト機構と、モータの回転数を取得する回転数取得部と、インパクト機構が回転打撃力の付与を開始すると、モータの回転数が所定回転数以下となるようにモータへの電力供給を制御するモータ制御部であって、電圧検出部により検出される電圧に応じて、モータへの電力供給を、単位時間当たりの電圧積分値が一定となるように制御するモータ制御部とを備える。   In order to solve the above problem, an electric tool according to an embodiment of the present disclosure has an output shaft to which a tip tool can be attached, a motor that drives the output shaft, and a voltage detection unit that detects a voltage supplied to the motor. An impact mechanism disposed between the motor and the output shaft to apply intermittent rotational impact to the output shaft using the rotational force of the motor, a rotational speed acquiring unit for acquiring the rotational speed of the motor, When the mechanism starts applying the rotary impact force, the motor control unit controls the power supply to the motor so that the rotation speed of the motor becomes equal to or less than a predetermined rotation speed, and according to the voltage detected by the voltage detection unit. And a motor control unit that controls power supply to the motor such that a voltage integrated value per unit time is constant.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、またはコンピュータプログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described components, and any conversion of the expression of the present disclosure between a method, an apparatus, a system, a computer program, and a recording medium on which the computer program is recorded are also effective as aspects of the present disclosure. is there.

本開示によれば、単位時間当たりの電圧積分値が一定となるようにモータへの電力供給を制御することで、モータ回転数を一定に維持する技術を提供できる。   According to the present disclosure, it is possible to provide a technique for controlling the power supply to the motor such that the voltage integral value per unit time is constant, thereby maintaining the motor rotation speed constant.

実施形態に係る電動工具の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a power tool concerning an embodiment. 電動工具の機能ブロックを示す図である。It is a figure showing the functional block of a power tool. バッテリの放電特性の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a discharge characteristic of a battery. ハンマがアンビルに回転方向の打撃を加える様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a hammer hits an anvil in a rotation direction. ハンマによる打撃挙動を説明するための図である。It is a figure for explaining the impact behavior by a hammer. モータに印加される電圧波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a voltage waveform applied to a motor.

図1は、本開示の実施形態に係る電動工具1の構成の概要を示す。電動工具1において電力は、工具本体に着脱可能なバッテリパックに内蔵されたバッテリ13により供給される。モータ駆動回路11は、FET(電界効果型トランジスタ)やIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などのスイッチング素子を搭載してインバータ回路を構成し、制御部10から供給される制御信号にしたがってモータ2を回転させる。モータ2は、先端工具を取り付けられた出力軸を駆動する。   FIG. 1 shows an outline of a configuration of a power tool 1 according to an embodiment of the present disclosure. In the electric power tool 1, electric power is supplied by a battery 13 incorporated in a battery pack that is detachable from the tool body. The motor drive circuit 11 includes a switching element such as an FET (field effect transistor) or an IGBT (insulated gate bipolar transistor) to form an inverter circuit, and controls the motor 2 in accordance with a control signal supplied from the control unit 10. Rotate. The motor 2 drives an output shaft to which the tip tool is attached.

回転子位置検出部18は、モータ2の回転子の位置を検出し、回転子位置信号を制御部10に供給する。実施形態において回転子位置検出部18は、モータ2の回転角を検出する磁気ロータリエンコーダや、ホール素子などであってよい。電圧検出部26は、モータ2に供給される電圧を検出し、電圧検出信号を制御部10に供給する。打撃検出部12は、インパクト機構により出力軸に付与される回転打撃を検出し、打撃検出信号を制御部10に供給する。   The rotor position detector 18 detects the position of the rotor of the motor 2 and supplies a rotor position signal to the controller 10. In the embodiment, the rotor position detection unit 18 may be a magnetic rotary encoder that detects the rotation angle of the motor 2, a Hall element, or the like. The voltage detection unit 26 detects a voltage supplied to the motor 2 and supplies a voltage detection signal to the control unit 10. The impact detection unit 12 detects a rotary impact applied to the output shaft by the impact mechanism, and supplies an impact detection signal to the control unit 10.

図2は、実施形態に係る電動工具の機能ブロックを示す。モータ駆動回路11はモータ2を駆動し、モータ2の回転出力は、減速機3によって減速されて駆動軸5に伝達される。駆動軸5には、カム機構(図示せず)を介してハンマ6が連結され、ハンマ6は、ばね4により出力軸8を備えるアンビル7に向けて付勢される。出力軸8には、締付対象となるねじ部材や作業環境に適した先端工具が取付可能である。   FIG. 2 shows functional blocks of the power tool according to the embodiment. The motor drive circuit 11 drives the motor 2, and the rotation output of the motor 2 is reduced by the speed reducer 3 and transmitted to the drive shaft 5. A hammer 6 is connected to the drive shaft 5 via a cam mechanism (not shown). The hammer 6 is urged by a spring 4 toward an anvil 7 having an output shaft 8. The output shaft 8 can be attached with a screw member to be tightened or a tip tool suitable for a working environment.

ハンマ6とアンビル7との間に所定値以上の負荷が作用しない間は、ハンマ6とアンビル7とが回転方向に係合し、ハンマ6は、駆動軸5の回転をアンビル7に伝達する。しかしながらハンマ6とアンビル7との間に所定値以上の負荷が作用すると、ハンマ6がカム機構によりばね4に抗して後退し、ハンマ6とアンビル7との係合状態が解除される。その後、ばね4による付勢とカム機構による誘導により、ハンマ6は回転しながら前進してアンビル7に回転方向の打撃を加える。電動工具1において、ばね4、駆動軸5、ハンマ6およびカム機構は、モータ2と出力軸8との間に配されて、モータ2の回転力を利用してアンビル7および出力軸8に間欠的な回転打撃力を付与するインパクト機構9を構成する。   As long as no load equal to or more than a predetermined value acts between the hammer 6 and the anvil 7, the hammer 6 and the anvil 7 are engaged in the rotational direction, and the hammer 6 transmits the rotation of the drive shaft 5 to the anvil 7. However, when a load equal to or more than a predetermined value acts between the hammer 6 and the anvil 7, the hammer 6 retreats against the spring 4 by the cam mechanism, and the engagement state between the hammer 6 and the anvil 7 is released. Thereafter, by the urging by the spring 4 and the guidance by the cam mechanism, the hammer 6 advances while rotating, and applies a rotational impact to the anvil 7. In the electric power tool 1, the spring 4, the drive shaft 5, the hammer 6, and the cam mechanism are arranged between the motor 2 and the output shaft 8, and are intermittently mounted on the anvil 7 and the output shaft 8 by using the rotating force of the motor 2. And an impact mechanism 9 for applying an effective rotary impact force.

電動工具1において、制御部10、設定部15などの構成は、制御基板に搭載されるマイクロコンピュータなどにより実現される。制御部10は、回転数取得部19、回転角取得部20、回転速度取得部21、エネルギ算出部22、締付トルク算出部23、モータ制御部24および制御信号出力部25を有し、締付トルクを算出して、算出した締付トルクにもとづいてモータ2の回転を制御する機能を有する。   In the electric power tool 1, the components such as the control unit 10 and the setting unit 15 are realized by a microcomputer mounted on a control board. The control unit 10 includes a rotation speed acquisition unit 19, a rotation angle acquisition unit 20, a rotation speed acquisition unit 21, an energy calculation unit 22, a fastening torque calculation unit 23, a motor control unit 24, and a control signal output unit 25. It has a function of calculating the fastening torque and controlling the rotation of the motor 2 based on the calculated fastening torque.

本開示における電動工具または方法の主体は、コンピュータを備えている。このコンピュータがプログラムを実行することによって、本開示における工具または方法の主体の機能が実現される。コンピュータは、プログラムにしたがって動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備える。プロセッサは、プログラムを実行することによって機能を実現することができれば、その種類は問わない。プロセッサは、半導体集積回路(IC)、またはLSI(large scale integration)を含む1つまたは複数の電子回路で構成される。ここではICやLSIと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(very large scale integration)もしくはUSLI(ultra large scale integration)と呼ばれるものであってもよい。LSIの製造後にプログラムされる、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、又はLSI内部の接合関係の再構成又はLSI内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスも同じ目的で使うことができる。複数の電子回路は、1つのチップに集積されてもよいし、複数のチップに設けられてもよい。複数のチップは1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に備えられていてもよい。プログラムは、コンピュータが読み取り可能なROM、光ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録される。プログラムは、記録媒体に予め格納されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。   The subject of the power tool or method according to the present disclosure includes a computer. When the computer executes the program, the main function of the tool or the method according to the present disclosure is realized. The computer includes, as a main hardware configuration, a processor that operates according to a program. The type of the processor is not limited as long as the function can be realized by executing the program. The processor includes one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or an LSI (large scale integration). Here, the term is referred to as an IC or an LSI, but the term varies depending on the degree of integration, and may be called a system LSI, a VLSI (very large scale integration), or a USLI (ultra large scale integration). A field programmable gate array (FPGA), which is programmed after the manufacture of the LSI, or a reconfigurable logic device capable of reconfiguring junction relations inside the LSI or setting up circuit sections inside the LSI, may be used for the same purpose. Can be. The plurality of electronic circuits may be integrated on one chip, or may be provided on a plurality of chips. A plurality of chips may be integrated in one device, or may be provided in a plurality of devices. The program is recorded on a non-transitory recording medium such as a computer-readable ROM, an optical disk, and a hard disk drive. The program may be stored in a recording medium in advance, or may be supplied to the recording medium via a wide area communication network including the Internet or the like.

操作スイッチ16は、ユーザにより引き操作されるトリガスイッチである。モータ制御部24は、操作スイッチ16の操作によりモータ2のオンオフを制御するとともに、操作スイッチ16の引込量に応じた回転数でモータ2を回転させる制御信号を、制御信号出力部25からモータ駆動回路11に供給させる。モータ駆動回路11は、制御信号出力部25から供給される制御信号によりモータ2に駆動電圧を供給して、モータ2を回転させる。   The operation switch 16 is a trigger switch operated by a user. The motor control unit 24 controls on / off of the motor 2 by operating the operation switch 16, and sends a control signal for rotating the motor 2 at a rotation speed corresponding to the amount of pull-in of the operation switch 16 from the control signal output unit 25 to the motor drive. It is supplied to the circuit 11. The motor drive circuit 11 supplies a drive voltage to the motor 2 according to a control signal supplied from the control signal output unit 25, and rotates the motor 2.

電動工具1において、バッテリ13の電池電圧には使用可能範囲が設定されており、モータ制御部24は、電池電圧が使用可能範囲の停止電圧を下回ると、電圧低下異常を判断してモータ駆動を禁止するバッテリ管理を行っている。   In the power tool 1, a usable range is set for the battery voltage of the battery 13. When the battery voltage falls below the stop voltage in the usable range, the motor control unit 24 determines a voltage drop abnormality and starts motor driving. Battery management is prohibited.

図3は、バッテリ13の放電特性の例を示す。このバッテリ13は、満充電時、24.9Vの電圧を供給可能であり、満充電状態から電池容量が減少すると、約21.6Vの定格電圧を供給する。この例では、停止電圧がTE Vに設定され、電池電圧が停止電圧TEを下回ると、モータ制御部24は、モータ駆動を禁止する。   FIG. 3 shows an example of the discharge characteristics of the battery 13. The battery 13 can supply a voltage of 24.9 V when fully charged, and supplies a rated voltage of about 21.6 V when the battery capacity decreases from the fully charged state. In this example, when the stop voltage is set to TEV and the battery voltage falls below the stop voltage TE, the motor control unit 24 prohibits motor drive.

電動工具1において、ハンマ6とアンビル7との間に所定値以上の負荷が作用しない間、モータ制御部24は、操作スイッチ16の引込量に応じた回転数でモータ2を回転させる。その後、インパクト機構9が回転打撃力の付与を開始すると、モータ制御部24は、モータ2の回転数が所定回転数以下である一定値となるように、モータ2への電力供給を制御する。実施形態で回転数取得部19は、回転子位置信号からモータ2の回転数を取得し、モータ制御部24は、モータ2の回転数が回転数Nとなるように、モータ2への電力供給を制御する。回転数Nを予め低い値に制限しておくことで、電池電圧の使用可能範囲において、モータ制御部24は、モータ2を常に回転数Nで回転制御することが可能となる。   In the power tool 1, while no load equal to or greater than the predetermined value acts between the hammer 6 and the anvil 7, the motor control unit 24 rotates the motor 2 at a rotation speed corresponding to the amount of operation switch 16 pulled in. Thereafter, when the impact mechanism 9 starts applying the rotational impact force, the motor control unit 24 controls the power supply to the motor 2 so that the rotational speed of the motor 2 becomes a constant value that is equal to or less than a predetermined rotational speed. In the embodiment, the rotation speed acquisition unit 19 obtains the rotation speed of the motor 2 from the rotor position signal, and the motor control unit 24 supplies power to the motor 2 so that the rotation speed of the motor 2 becomes the rotation speed N. Control. By limiting the rotation speed N to a low value in advance, the motor control unit 24 can always control the rotation of the motor 2 at the rotation speed N in the usable range of the battery voltage.

打撃検出部12は、インパクト機構9によりアンビル7および出力軸8に加えられた打撃を検出する。たとえば打撃検出部12は、ハンマ6がアンビル7を打撃することによる衝撃を検出する衝撃センサと、衝撃センサの出力を増幅して制御部10に供給する増幅器を含んで構成されてよい。たとえば衝撃センサは、圧電式ショックセンサであって衝撃に応じた電圧信号を出力し、増幅器は、出力された電圧信号を増幅して制御部10に供給する。なお打撃検出部12は、別の構成を採用してもよく、たとえば打撃音を検出することで、インパクト機構9によりアンビル7に加えられた衝撃を検出する音センサであってもよい。   The impact detection unit 12 detects an impact applied to the anvil 7 and the output shaft 8 by the impact mechanism 9. For example, the impact detection unit 12 may include an impact sensor that detects an impact caused by the hammer 6 striking the anvil 7, and an amplifier that amplifies the output of the impact sensor and supplies the output to the control unit 10. For example, the shock sensor is a piezoelectric shock sensor that outputs a voltage signal corresponding to a shock, and the amplifier amplifies the output voltage signal and supplies the amplified voltage signal to the control unit 10. Note that the impact detection unit 12 may adopt another configuration, for example, a sound sensor that detects an impact applied to the anvil 7 by the impact mechanism 9 by detecting an impact sound.

回転子位置検出部18は、回転子位置信号を回転角取得部20に供給する。実施形態において回転角取得部20は、回転子位置信号から、出力軸8の回転角を取得する機能を有する。ここで回転角取得部20は、インパクト機構9による打撃ごとに出力軸8が回転する角度を取得する。以下、1回の打撃により出力軸8が回転する角度を、単に「出力軸回転角」と呼ぶ。   The rotor position detection unit 18 supplies a rotor position signal to the rotation angle acquisition unit 20. In the embodiment, the rotation angle acquisition unit 20 has a function of acquiring the rotation angle of the output shaft 8 from the rotor position signal. Here, the rotation angle acquisition unit 20 acquires an angle at which the output shaft 8 rotates for each impact by the impact mechanism 9. Hereinafter, the angle at which the output shaft 8 rotates by one impact is simply referred to as “output shaft rotation angle”.

図4(a)〜図4(c)は、ハンマ6がアンビル7に回転方向の打撃を加える様子を示す。ハンマ6は、前面から立設する一対のハンマ爪6a、6bを有し、アンビル7は、中心部から径方向に延びる一対のアンビル爪7a、7bを有する。なおアンビル7は出力軸8と一体であり、出力軸8はアンビル7とともに回転する。   FIGS. 4A to 4C show how the hammer 6 applies a rotational impact to the anvil 7. The hammer 6 has a pair of hammer claws 6a, 6b standing upright from the front, and the anvil 7 has a pair of anvil claws 7a, 7b extending radially from the center. The anvil 7 is integral with the output shaft 8, and the output shaft 8 rotates together with the anvil 7.

図4(a)は、ハンマ爪とアンビル爪とが周方向に係合した状態を示す。ハンマ爪6a、6bは、それぞれアンビル爪7a、7bに係合して、矢印Aで示す方向に回転力を加える。
図4(b)は、ハンマ爪とアンビル爪との係合状態が解除された状態を示す。係合状態においてハンマ6とアンビル7の間に所定値以上の負荷が作用すると、ハンマ6はカム機構(図示せず)によりアンビル7に対して後退し、ハンマ爪6aとアンビル爪7aとの係合状態、およびハンマ爪6bとアンビル爪7bとの係合状態がそれぞれ解除される。
図4(c)は、ハンマ爪がアンビル爪を打撃してアンビル7を回転させた状態を示す。ハンマ爪6a、6bとアンビル爪7a、7bとの係合状態が解除されると、ハンマ6は矢印Aで示す方向に回転しながら前進して、ハンマ爪6a、6bが、それぞれアンビル爪7b、7aを打撃する。この打撃衝撃によりアンビル7は、l1とl2のなす角度θだけ回転し、このときハンマ6の回転角は(π+θ)となる。
FIG. 4A shows a state in which the hammer claw and the anvil claw are engaged in the circumferential direction. The hammer claws 6a and 6b engage with the anvil claws 7a and 7b, respectively, and apply a rotational force in a direction indicated by an arrow A.
FIG. 4B shows a state in which the engagement state between the hammer claw and the anvil claw has been released. When a load equal to or more than a predetermined value acts between the hammer 6 and the anvil 7 in the engaged state, the hammer 6 retreats with respect to the anvil 7 by a cam mechanism (not shown), and the engagement between the hammer claw 6a and the anvil claw 7a. The engagement state and the engagement state between the hammer claw 6b and the anvil claw 7b are released.
FIG. 4C shows a state where the hammer claw hits the anvil claw to rotate the anvil 7. When the engagement state between the hammer claws 6a, 6b and the anvil claws 7a, 7b is released, the hammer 6 advances while rotating in the direction indicated by the arrow A, and the hammer claws 6a, 6b respectively move the anvil claws 7b, 7b. Hit 7a. Due to the impact, the anvil 7 rotates by an angle θ formed by l1 and l2. At this time, the rotation angle of the hammer 6 becomes (π + θ).

図5(a)〜図5(d)は、ハンマ6による打撃挙動を説明するために、ハンマ6およびアンビル7を周方向に模式的に展開した位置関係を示す。
図5(a)は、ハンマ爪6a、6bがそれぞれアンビル爪7a、7bを打撃したときの状態を示す。ハンマ6は、矢印Aで示す方向に回転力を加えられており、また前進方向(アンビル7に向かう方向)にばね4による付勢力を加えられている。
FIGS. 5A to 5D show a positional relationship in which the hammer 6 and the anvil 7 are schematically deployed in the circumferential direction in order to explain the impact behavior of the hammer 6.
FIG. 5A shows a state in which the hammer claws 6a and 6b hit the anvil claws 7a and 7b, respectively. The hammer 6 is applied with a rotational force in a direction indicated by an arrow A, and is applied with a biasing force by a spring 4 in a forward direction (a direction toward the anvil 7).

ハンマ爪6a、6bがアンビル爪7a、7bを打撃すると、衝突の反力を受けてカム機構により後退しながら、アンビル爪7a、7bから周方向に相対的に離れる方向に移動する(図5(b)参照)。その後ハンマ爪6a、6bは、それぞれアンビル爪7a、7bを乗り越えるように動き(図5(c)参照)、ハンマ6は矢印Aで示す方向に回転しながら、押し縮められたばね4の付勢力によってアンビル7に向かって前進する。そして図5(d)に示すように、ハンマ爪6a、6bが、それぞれアンビル爪7b、7aを打撃する。ねじ部材の締付作業中、以上の動作が高速で繰り返され、ハンマ6による回転打撃力がアンビル7に対して繰り返し付与される。   When the hammer claws 6a, 6b strike the anvil claws 7a, 7b, they move in the direction relatively away from the anvil claws 7a, 7b in the circumferential direction while being retracted by the cam mechanism under the reaction force of the collision (FIG. 5 ( b)). Thereafter, the hammer claws 6a and 6b move so as to get over the anvil claws 7a and 7b, respectively (see FIG. 5C). Advance toward anvil 7. Then, as shown in FIG. 5D, the hammer claws 6a and 6b strike the anvil claws 7b and 7a, respectively. During the tightening operation of the screw member, the above operation is repeated at a high speed, and the rotary impact force of the hammer 6 is repeatedly applied to the anvil 7.

回転角取得部20は、打撃検出部12による検出結果および回転子位置検出部18による検出結果を用いて、1打撃あたりの出力軸回転角θを取得する。具体的に回転角取得部20は、以下の(式1)を用いて、打撃間のモータ回転角φから、1回の打撃による出力軸回転角θを取得する。打撃検出部12がインパクト機構9による打撃を検出すると、回転角取得部20は、打撃が検出されたタイミングで、回転子位置信号から打撃間の出力軸回転角θを導出する。
θ=(φ/η)−π ・・・ (式1)
ここでηは減速機3による減速比を示す。
The rotation angle acquisition unit 20 acquires the output shaft rotation angle θ per impact using the detection result by the impact detection unit 12 and the detection result by the rotor position detection unit 18. Specifically, the rotation angle acquisition unit 20 acquires the output shaft rotation angle θ by one impact from the motor rotation angle φ between impacts using the following (Equation 1). When the impact detection unit 12 detects the impact by the impact mechanism 9, the rotation angle acquisition unit 20 derives the output shaft rotation angle θ between the impacts from the rotor position signal at the timing when the impact is detected.
θ = (φ / η) −π (Equation 1)
Here, η indicates the reduction ratio by the reduction gear 3.

回転速度取得部21は、打撃検出部12による検出結果、回転子位置検出部18による検出結果およびタイマ(図示せず)からの情報を用いて、打撃間の打撃速度ωを取得する。回転速度取得部21は、タイマ出力から打撃間の時間を特定して、打撃速度ωを算出する。エネルギ算出部22は、アンビル7および出力軸8の慣性モーメントをJとするとき、以下の(式2)を用いて、インパクト機構9の1回の打撃によりアンビル7および出力軸8に加えられた打撃エネルギEを算出する。
E=(1/2)×J×ω ・・・ (式2)
The rotation speed acquisition unit 21 acquires the impact speed ω between impacts using the detection result by the impact detection unit 12, the detection result by the rotor position detection unit 18, and information from a timer (not shown). The rotation speed acquisition unit 21 specifies the time between hits from the timer output and calculates the hit speed ω. When the moment of inertia of the anvil 7 and the output shaft 8 is J, the energy calculation unit 22 applies the moment of inertia to the anvil 7 and the output shaft 8 by one impact of the impact mechanism 9 using the following (Equation 2). The impact energy E is calculated.
E = (1/2) × J × ω 2 (2)

締付トルク算出部23は、以下の(式3)を用いて、エネルギ算出部22が算出した打撃エネルギEと、回転角取得部20が取得した出力軸回転角θにもとづいて締付トルクTを算出する。
T=E/θ ・・・ (式3)
モータ制御部24は、締付トルク算出部23が算出した締付トルクTにもとづいてモータ2の回転を制御し、具体的にはモータ2の回転を自動停止させる。以下、モータ自動停止の制御例について説明する。
The tightening torque calculating unit 23 calculates the tightening torque T based on the impact energy E calculated by the energy calculating unit 22 and the output shaft rotation angle θ acquired by the rotation angle acquiring unit 20 using the following (Equation 3). Is calculated.
T = E / θ (Equation 3)
The motor control unit 24 controls the rotation of the motor 2 based on the tightening torque T calculated by the tightening torque calculation unit 23, and specifically, automatically stops the rotation of the motor 2. Hereinafter, a control example of the automatic motor stop will be described.

ユーザは作業開始前に、作業対象に応じた目標締付トルク値(以下、単に「目標トルク値」とも呼ぶ)を電動工具1に設定する。受付部14はユーザによる操作入力を受け付け、設定部15に供給する。受付部14は無線通信モジュールを有し、ユーザは工具付属のリモートコントローラを用いて、電動工具1に対する操作入力を行ってよい。実施形態の電動工具1で、ユーザは、30ステップの目標トルク値の中から1つを選択できる。なお工具本体に操作ボタン類やタッチパネルが設けられ、受付部14が、ユーザから目標トルク値の入力を受け付けてもよい。   The user sets a target tightening torque value (hereinafter, also simply referred to as “target torque value”) corresponding to the work target in the power tool 1 before starting the work. The receiving unit 14 receives an operation input by the user and supplies the operation input to the setting unit 15. The receiving unit 14 has a wireless communication module, and the user may perform an operation input on the power tool 1 using a remote controller attached to the tool. In the power tool 1 of the embodiment, the user can select one of the target torque values of 30 steps. Note that operation buttons and a touch panel may be provided on the tool body, and the receiving unit 14 may receive an input of a target torque value from a user.

受付部14が目標トルク値の入力を受け付けると、設定部15はシャットオフ打撃数記憶部17の記憶内容を参照して、目標トルク値に対応するシャットオフ打撃数および所定のトルク値を導出し、制御部10に設定する。設定部15がシャットオフ打撃数および所定のトルク値を制御部10に供給し、制御部10がシャットオフ打撃数をモータ2の回転制御に利用できる状態にすることを、シャットオフ打撃数の設定処理と呼ぶ。   When the receiving unit 14 receives the input of the target torque value, the setting unit 15 derives the number of shut-off hits and the predetermined torque value corresponding to the target torque value with reference to the storage contents of the number of shut-off hits storage unit 17. Are set in the control unit 10. The setting unit 15 supplies the number of shut-off hits and a predetermined torque value to the control unit 10, and the control unit 10 sets the shut-off hit number to a state that can be used for rotation control of the motor 2. Called processing.

シャットオフ打撃数記憶部17は、30ステップの目標トルク値ごとに、所定のトルク値に達してから目標トルク値に達するまでの打撃数を記憶する。シャットオフ打撃数記憶部17はマスターテーブルとして構成され、記憶内容は更新不可とされてよい。   The shut-off hit number storage unit 17 stores, for each target torque value of 30 steps, the number of hits from when a predetermined torque value is reached to when the target torque value is reached. The number of shut-off hits storage unit 17 may be configured as a master table, and the storage content may not be updated.

モータ制御部24は、締付トルク算出部23が算出した締付トルクTにもとづいてモータ2の回転を制御する。具体的にモータ制御部24は、締付トルクTが所定のトルク値に達すると、打撃検出部12により検出された打撃をカウントして、カウントした打撃数がシャットオフ打撃数になるとモータ2の回転を停止させる。このようなモータ制御により、電動工具1は、締付トルクを高精度に制御する。   The motor control unit 24 controls the rotation of the motor 2 based on the tightening torque T calculated by the tightening torque calculation unit 23. Specifically, when the tightening torque T reaches a predetermined torque value, the motor control unit 24 counts the number of impacts detected by the impact detection unit 12, and when the counted number of impacts becomes the shut-off impact number, the motor control unit 24 Stop rotation. By such motor control, the power tool 1 controls the tightening torque with high accuracy.

以上のシャットオフ制御において、シャットオフ打撃数記憶部17は、モータ回転数が一定値(回転数N)であることを前提としたシャットオフ打撃数を記憶している。そのため実施形態の電動工具1は、バッテリ13からの供給電圧が変動した場合であっても、モータ2を所定の回転数Nで回転させる必要がある。   In the above shut-off control, the shut-off hit number storage unit 17 stores the shut-off hit number on the assumption that the motor rotation speed is a constant value (the rotation speed N). Therefore, the power tool 1 of the embodiment needs to rotate the motor 2 at a predetermined rotation speed N even when the supply voltage from the battery 13 fluctuates.

図3に示すように、バッテリ13は、残量の低下とともに、出力電圧が低下する放電特性をもつ。実施形態のモータ制御部24は、電圧検出部26により検出される電圧に応じて、モータ2への電力供給を、単位時間当たりの電圧積分値が一定となるように制御する機能を有する。   As shown in FIG. 3, the battery 13 has a discharge characteristic in which the output voltage decreases as the remaining amount decreases. The motor control unit 24 of the embodiment has a function of controlling the power supply to the motor 2 according to the voltage detected by the voltage detection unit 26 so that the voltage integrated value per unit time is constant.

図6(a)は、電圧検出部26により満充電電圧が計測されるときにモータ2に印加される電圧波形の概念図を示す。この電圧波形によれば、満充電電圧24.9Vが50%のデューティ比でモータ2に印加される。   FIG. 6A is a conceptual diagram of a voltage waveform applied to the motor 2 when the voltage detection unit 26 measures the full charge voltage. According to this voltage waveform, a full charge voltage of 24.9 V is applied to the motor 2 at a duty ratio of 50%.

図6(b)は、電圧検出部26により定格電圧が計測されるときにモータ2に印加される電圧波形の概念図を示す。この電圧波形によれば、定格電圧21.6Vが57.6%のデューティ比でモータ2に印加される。   FIG. 6B is a conceptual diagram of a voltage waveform applied to the motor 2 when the rated voltage is measured by the voltage detection unit 26. According to this voltage waveform, a rated voltage of 21.6 V is applied to the motor 2 at a duty ratio of 57.6%.

図6(a)、(b)において、単位時間あたりの電圧積分値は等しく設定される。つまり、
24.9[V]×50[%]=21.6[V]×57.6[%]
そのため双方の電圧波形で、モータ2に付与する電圧積分値を等しくできる。制御値記憶部30は、供給電圧に応じたデューティ比を記録したテーブルを保持してよい。モータ制御部24は、電圧検出部26で検出された電圧に応じたデューティ比を制御値記憶部30から読み出し、読み出したデューティ比で、制御信号出力部25から出力する制御信号を生成する。
6A and 6B, the voltage integral values per unit time are set equal. That is,
24.9 [V] × 50 [%] = 21.6 [V] × 57.6 [%]
Therefore, the voltage integral value applied to the motor 2 can be made equal between the two voltage waveforms. The control value storage unit 30 may hold a table in which a duty ratio according to the supply voltage is recorded. The motor control unit 24 reads a duty ratio corresponding to the voltage detected by the voltage detection unit 26 from the control value storage unit 30 and generates a control signal output from the control signal output unit 25 at the read duty ratio.

このようにモータ制御部24が、モータ2への供給電圧の変動に応じて、モータ2に供給する電圧のデューティ比を変動させることで、モータ2の供給電圧の変動によりモータ回転数が変動する状況を回避できる。これにより電動工具1は、締付トルクを高精度に管理できる。   As described above, the motor control unit 24 changes the duty ratio of the voltage supplied to the motor 2 in accordance with the change in the supply voltage to the motor 2, so that the motor rotation speed changes due to the change in the supply voltage of the motor 2. Avoid the situation. Thereby, the power tool 1 can manage the tightening torque with high accuracy.

なおモータ制御部24は、モータ2への供給電圧の変動に応じて、モータ2の進角制御を調整することで、モータ2への電力供給を、単位時間当たりの電圧積分値が一定となるように制御してもよい。モータ制御部24は、コイル電流の位相遅れを予測して印加電圧の位相を進める進角制御を実施している。制御値記憶部30が、供給電圧に応じた進角量を記録したテーブルを保持しておき、モータ制御部24は、電圧検出部26で検出された電圧に応じた進角量を制御値記憶部30から読み出し、読み出した進角量となるように、制御信号出力部25から出力する制御信号を生成してもよい。   The motor control unit 24 adjusts the advance angle control of the motor 2 in accordance with the fluctuation of the supply voltage to the motor 2, so that the power supply to the motor 2 has a constant voltage integrated value per unit time. May be controlled as follows. The motor control unit 24 performs advance angle control for estimating a phase delay of the coil current and advancing the phase of the applied voltage. The control value storage unit 30 holds a table in which the advance amount according to the supply voltage is recorded, and the motor control unit 24 stores the advance amount according to the voltage detected by the voltage detection unit 26 as the control value. The control signal output from the control signal output unit 25 may be generated so as to be read out from the unit 30 and to have the read advance amount.

以上、本開示を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present disclosure has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component or each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present disclosure. .

本開示の態様の概要は、次の通りである。
本開示のある態様の電動工具(1)は、先端工具を取付可能な出力軸(8)と、出力軸(8)を駆動するモータ(2)と、モータ(2)に供給される電圧を検出する電圧検出部(26)と、モータ(2)と出力軸(8)との間に配されて、モータ(2)の回転力を利用して出力軸(8)に間欠的な回転打撃力を付与するインパクト機構(9)と、モータ(2)の回転数を取得する回転数取得部(19)と、インパクト機構が回転打撃力の付与を開始すると、モータの回転数が所定回転数以下となるようにモータへの電力供給を制御するモータ制御部(24)であって、電圧検出部(26)により検出される電圧に応じて、モータへの電力供給を、単位時間当たりの電圧積分値が一定となるように制御するモータ制御部(24)と、を備える。
An overview of aspects of the present disclosure is as follows.
An electric power tool (1) according to an embodiment of the present disclosure includes an output shaft (8) to which a tip tool can be attached, a motor (2) for driving the output shaft (8), and a voltage supplied to the motor (2). A voltage detection unit (26) to be detected is disposed between the motor (2) and the output shaft (8), and the output shaft (8) is intermittently hit by rotation using the torque of the motor (2). An impact mechanism (9) for applying a force, a rotation speed acquisition unit (19) for obtaining the rotation speed of the motor (2), and when the impact mechanism starts to apply a rotational impact force, the rotation speed of the motor is reduced to a predetermined rotation speed. A motor control unit (24) that controls power supply to a motor as follows, and supplies power to the motor in accordance with a voltage detected by a voltage detection unit (26). A motor control unit (24) for controlling the integrated value to be constant.

モータ制御部(24)は、モータへの供給電圧の変動に応じて、モータに供給する電圧のデューティ比を変動させてよい。またモータ制御部(24)は、モータへの供給電圧の変動に応じて、モータの進角制御を調整してよい。   The motor control unit (24) may change the duty ratio of the voltage supplied to the motor according to the change in the voltage supplied to the motor. Further, the motor control unit (24) may adjust the advance angle control of the motor according to the fluctuation of the supply voltage to the motor.

1・・・電動工具、2・・・モータ、8・・・出力軸、9・・・インパクト機構、10・・・制御部、11・・・モータ駆動回路、13・・・バッテリ、18・・・回転子位置検出部、19・・・回転数取得部、23・・・締付トルク算出部、24・・・モータ制御部、25・・・制御信号出力部、26・・・電圧検出部、30・・・制御値記憶部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power tool, 2 ... Motor, 8 ... Output shaft, 9 ... Impact mechanism, 10 ... Control part, 11 ... Motor drive circuit, 13 ... Battery, 18 · · · Rotor position detection unit, 19 · · · rotation speed acquisition unit, 23 · · · tightening torque calculation unit, 24 · · · motor control unit, 25 · · · control signal output unit, 26 · · · voltage detection Unit, 30... Control value storage unit.

Claims (3)

先端工具を取付可能な出力軸と、
前記出力軸を駆動するモータと、
前記モータに供給される電圧を検出する電圧検出部と、
前記モータと前記出力軸との間に配されて、前記モータの回転力を利用して前記出力軸に間欠的な回転打撃力を付与するインパクト機構と、
前記モータの回転数を取得する回転数取得部と、
前記インパクト機構が回転打撃力の付与を開始すると、前記モータの回転数が所定回転数以下となるように前記モータへの電力供給を制御するモータ制御部であって、前記電圧検出部により検出される電圧に応じて、前記モータへの電力供給を、単位時間当たりの電圧積分値が一定となるように制御するモータ制御部と、
を備えることを特徴とする電動工具。
An output shaft to which the accessory tool can be attached,
A motor for driving the output shaft;
A voltage detection unit that detects a voltage supplied to the motor,
An impact mechanism that is disposed between the motor and the output shaft, and that applies an intermittent rotational impact to the output shaft using the rotational force of the motor,
A rotation speed obtaining unit for obtaining the rotation speed of the motor,
When the impact mechanism starts to apply the rotational impact force, the motor control unit controls the power supply to the motor so that the rotation speed of the motor is equal to or less than a predetermined rotation speed, and is detected by the voltage detection unit. A motor control unit that controls power supply to the motor in accordance with the voltage to be applied so that a voltage integrated value per unit time is constant.
A power tool comprising:
前記モータ制御部は、前記モータへの供給電圧の変動に応じて、前記モータに供給する電圧のデューティ比を変動させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の電動工具。
The motor control unit varies a duty ratio of a voltage supplied to the motor in accordance with a variation in a supply voltage to the motor.
The power tool according to claim 1, wherein:
前記モータ制御部は、前記モータへの供給電圧の変動に応じて、前記モータの進角制御を調整する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電動工具。
The motor control unit adjusts the advance angle control of the motor according to a change in a supply voltage to the motor,
The power tool according to claim 1 or 2, wherein:
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