Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи



Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи
Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи
Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи
Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи
Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи
Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи
Перезаряжаемый приводной инструмент, блок управления и носитель записи

 


Владельцы патента RU 2508182:

МАКИТА КОРПОРЕЙШН (JP)

Изобретение относится к области ручных приводных инструментов. Технический результат - повышение надежности. Приводной инструмент включает в себя двигатель постоянного тока, схему переключения, по меньшей мере один блок задания скорости, блок задания продолжительности включения, блок возбуждения, блок обнаружения рабочего значения, блок определения нарушения и блок задания порогового значения. Блок определения нарушения сравнивает рабочее значение, обнаруженное блоком обнаружения рабочего значения, и пороговое значение, заданное на основе рабочего значения, чтобы, таким образом, определить, является ли рабочее состояние приводного инструмента нарушенным. Блок задания порогового значения определения задает пороговое значение непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со скоростью вращения, заданной блоком задания скорости. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к перезаряжаемому приводному инструменту, который включает в себя двигатель постоянного тока, который вращается за счет электрической энергии от батареи (перезаряжаемой батареи) в качестве источника энергии и управляет скоростью вращения двигателя постоянного тока в соответствии с рабочим состоянием переключателя задания скорости, такого как триггерный переключатель и т.п.

Традиционно известный перезаряжаемый приводной инструмент такого типа включает в себя мостовую схему (другими словами, схему инвертора), которая состоит из переключающих устройств (верхние ключи и нижние ключи), каждое из которых предусмотрено между каждым из зажимов двигателя постоянного тока и положительным зажимом и отрицательным зажимом источника энергии постоянного тока (батареи), в качестве схемы возбуждения для двигателя постоянного тока.

В перезаряжаемом приводном инструменте, составленном, как описано выше, когда пользователь управляет триггерным переключателем в качестве переключателя задания скорости, контроллер задает продолжительность включения возбуждения для ШИМ-управления двигателем постоянного тока на основе рабочего значения триггерного переключателя и включает/выключает переключающие устройства в мостовой схеме в соответствии с продолжительностью включения возбуждения, таким образом, управляя вращением двигателя постоянного тока.

Также известен перезаряжаемый приводной инструмент, оснащенный отличным от вышеописанного триггерным переключателем с селектором скоростей в качестве переключателя задания скорости, который может переключать скорость вращения двигателя постоянного тока, например, между двумя режимами, т.е., режимом высокой скорости и режимом низкой скорости. В перезаряжаемом приводном инструменте, составленном таким образом, когда пользователь устанавливает селектор скоростей либо в режим высокой скорости, либо в режим низкой скорости (операция переключения) и вытягивает триггерный переключатель, контроллер управляет двигателем постоянного тока так, что скорость вращения двигателя постоянного тока становится скоростью вращения, соответствующей любому из выбранных скоростных режимов. Вращательная движущая сила двигателя постоянного тока передается выходному валу инструмента непосредственно или через механизм уменьшения числа оборотов и т.п.

В перезаряжаемом приводном инструменте, когда неправильное состояние, например, механическая блокировка двигателя постоянного тока, неисправность контроллера или короткое замыкание двигателя постоянного тока под нагрузкой, формируется во время возбуждения двигателя постоянного тока от источника энергии, избыточный ток может протекать в двигатель постоянного тока и его схему возбуждения, таким образом, вызывая нагрев этих компонентов и перегорание в некоторых случаях.

Соответственно, перезаряжаемый приводной инструмент обычно включает в себя схему защиты. Схема защиты определяет, находится или нет перезаряжаемый приводной инструмент в вышеописанном неправильном состоянии во время возбуждения двигателя постоянного тока. Когда определено, что перезаряжаемый приводной инструмент находится в неправильном состоянии, схема защиты выполняет защитную операцию типа остановки возбуждения двигателя постоянного тока.

Схема защиты может быть сконфигурирована разными способами. Например, схема защиты может включать в себя датчик тока, который обнаруживает величину тока двигателя постоянного тока. Когда величина тока превышает определенное пороговое значение, определяется, что двигатель постоянного тока находится в неправильном состоянии (генерируется избыточный ток).

В последние годы, однако, предложены различные способы для обнаружения избыточного тока без оснащения датчиком тока, чтобы достичь миниатюризации схемы и уменьшения стоимости. Пример таких способов раскрыт в нерассмотренной японской патентной публикации № 5-174874, в которой, когда наблюдаемое напряжение батареи уменьшается посредством формирования избыточного тока из-за короткого замыкания нагрузки, приложение тока к нагрузке останавливается (переключающие устройства, предусмотренные на пути тока, выключаются).

Сущность изобретения

Если вышеописанная технология для обнаружения избыточного тока на основе снижения напряжения батареи применена к инструменту, оснащенному переключателем задания скорости и выполненному с возможностью ШИМ-управления двигателем постоянного тока в соответствии с заданием переключателя задания скорости, неправильное состояние (избыточный ток) может не быть точно обнаружено в зависимости от задания скорости вращения двигателя постоянного тока.

Конкретно, в случае ШИМ-управления двигателем постоянного тока, когда переключающие устройства включены, величина тока двигателя постоянного тока увеличивается, тогда как напряжение батареи постепенно уменьшается. Если включенное состояние переключающих устройств продолжается, увеличение величины тока и снижение напряжения батареи останавливаются, и достигается устойчивое состояние. Когда переключающие устройства выключены, величина тока постепенно уменьшается до нуля (0), в то время как напряжение батареи постепенно увеличивается до напряжения разомкнутой цепи. Достигается или нет устойчивое состояние во время периода включения переключающих устройств, зависит от постоянной времени пути тока и продолжительности включения возбуждения (т.е., продолжительности периода включения).

Здесь, когда перезаряжаемый приводной инструмент приходит в неправильное состояние, и избыточный ток генерируется во время приложения тока к двигателю постоянного тока, напряжение батареи уменьшается больше, чем обычно.

Соответственно, схема защиты может быть сконфигурирована так, что, например, предварительно определенная величина напряжения, меньшая, чем величина батареи, когда ток непрерывно протекает напрямую к двигателю, задается в качестве порогового значения обнаружения напряжения для определения избыточного тока. Когда напряжение батареи становится ниже, чем пороговое значение обнаружения напряжения, определяется, что сгенерирован избыточный ток, и выполняется защитная операция.

Однако, чем меньше скорость, заданная переключателем задания скорости, тем меньше становится продолжительность включения возбуждения и короче становится период включения переключающих устройств. Следовательно, в переходном состоянии, после того как началось приложение тока посредством включения переключающих устройств, чем ниже заданная скорость, тем меньше понижение напряжения батареи. В частности, повышение приложенного тока и снижение напряжения батареи зависят от продолжительности включения возбуждения в ШИМ-управлении. Чем меньше продолжительность включения возбуждения (т.е., чем ниже заданная скорость), тем короче время, в течение которого напряжение батареи уменьшается, и меньше становится снижение напряжения батареи.

Пороговое значение обнаружения напряжения может быть задано низким на основе случая, когда, например, продолжительность включения возбуждения является большой (т.е., когда заданная скорость - высокая). Но тогда, даже если перезаряжаемый приводной инструмент перешел в неправильное состояние, когда заданная скорость низкая, и избыточный ток генерируется во время включения переключающих устройств, переключающие устройства выключаются прежде, чем напряжение батареи упадет ниже порогового значения обнаружения напряжения. Напряжение батареи начинает расти опять и, таким образом, избыточный ток может быть не обнаружен.

Чтобы воспрепятствовать возникновению вышеописанной ситуации, пороговое значение обнаружения напряжения может быть задано высоким на основе случая, когда продолжительность включения возбуждения является небольшой (т.е., когда заданная скорость низкая). Но тогда, напряжение батареи падает ниже порогового значения обнаружения напряжения, несмотря на то, что перезаряжаемый приводной инструмент находится в нормальном состоянии, когда продолжительность включения возбуждения является большой. Избыточный ток может быть ошибочно обнаружен.

Заблокированное состояние двигателя постоянного тока является одним примером неправильных состояний. Известны различные способы, чтобы обнаружить заблокированное состояние. В частности, существует способ обнаружения заблокированного состояния посредством предоставления датчика вращения, который выводит импульсный сигнал каждый раз, когда двигатель постоянного тока поворачивается на заданную величину. Если импульсный сигнал не выводится из датчика в течение предварительно определенного времени определения блокировки, определяется, что двигатель постоянного тока находится в заблокированном состоянии.

В этом случае, также, если время определения блокировки задано продолжительным на основе случая, например, когда продолжительность включения возбуждения является небольшой (т.е., заданная скорость низкая), чем выше скорость, заданная переключателем задания скорости, тем дольше время, в течение которого протекает избыточный ток, когда двигатель постоянного тока находится в заблокированном состоянии.

Чтобы воспрепятствовать возникновению вышеописанной ситуации, время определения блокировки может быть задано коротким на основе случая, когда продолжительность включения возбуждения является большой (т.е., когда заданная скорость высокая). Но тогда, импульсный сигнал не выводится из датчика в течение времени определения блокировки, несмотря на то, что перезаряжаемый приводной инструмент находится в нормальном состоянии, когда продолжительность включения возбуждения является небольшой. Заблокированное состояние может быть ошибочно обнаружено.

В одном аспекте настоящего изобретения предпочтительно, в перезаряжаемом приводном инструменте, ШИМ-управление вращением двигателя постоянного тока в соответствии с заданной скоростью, чтобы обнаружение неправильного состояния инструмента могло быть гарантировано, несмотря на заданную скорость.

Перезаряжаемый приводной инструмент в первом аспекте настоящего изобретения включает в себя двигатель постоянного тока, схему переключения, по меньшей мере, один блок задания скорости, блок задания продолжительности включения, блок возбуждения, блок обнаружения рабочего значения, блок обнаружения неправильности и блок задания порогового значения определения. Двигатель постоянного тока вращается за счет электрической энергии, подаваемой из источника питания постоянного тока, и приводит в движение выходной вал инструмента. Схема переключения включает в себя, по меньшей мере, одно переключающее устройство, предусмотренное на пути тока от источника питания постоянного тока к двигателю постоянного тока. Блок задания скорости управляется пользователем, чтобы задавать скорость вращения двигателя постоянного тока. Блок задания продолжительности включения задает продолжительность включения возбуждения для ШИМ-управления двигателем постоянного тока через схему переключения на основе скорости вращения, заданной посредством управления блоком задания скорости. Блок возбуждения включает/выключает, по меньшей мере, одно переключающее устройство в схеме переключения в соответствии с продолжительностью включения возбуждения, заданной блоком задания продолжительности включения, чтобы, таким образом, вращать двигатель постоянного тока. Блок обнаружения рабочего значения обнаруживает, по меньшей мере, один тип рабочего значения, который непосредственно или косвенно указывает рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента, исключая величину тока двигателя постоянного тока, когда двигатель постоянного тока вращается посредством блока возбуждения. Блок определения неправильности сравнивает рабочее значение, обнаруженный блоком обнаружения рабочего значения, и пороговое значение определения, заданное на основе рабочего значения, чтобы, таким образом, определить, является ли рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента неправильным или нет. Блок задания порогового значения определения задает пороговое значение определения непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со скоростью вращения, заданной блоком задания скорости.

В перезаряжаемом приводном инструменте, сконфигурированном, как описано выше, пока двигатель постоянного тока вращается, рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента определяется на основе рабочего значения, обнаруженного блоком обнаружения рабочего значения, и порогового значения определения, заданного блоком задания порогового значения определения. В это время, если пороговое значение определения зафиксировано в постоянном значении, определение блоком определения неправильности может не быть точно выполнено в зависимости от скорости вращения, заданной блоком задания скорости (и продолжительности включения возбуждения, заданной блоком задания продолжительности включения).

В настоящем изобретении пороговое значение определения не зафиксировано в постоянном значении, а изменяется (задается непрерывным или ступенчатым образом) в соответствии со скоростью вращения, заданной блоком задания скорости (и в соответствии с продолжительностью включения возбуждения).

Как конкретно изменять пороговое значение определения в соответствии с заданной скоростью вращения (продолжительностью включения возбуждения) может быть рассмотрено произвольно. Например, согласно заданной скорости вращения, степени изменения в ожидаемом рабочем значении могут предполагаться заранее в случае, когда формируется неправильное состояние, пока двигатель постоянного тока вращается со скоростью вращения. Пороговое значение определения может быть задано так, что изменение в рабочем значении может быть достоверно обнаружено.

Следовательно, согласно перезаряжаемому приводному инструменту в первом аспекте настоящего изобретения, так как пороговое значение определения задано так, чтобы изменяться непрерывным или ступенчатым образом согласно заданной скорости вращения, время от времени соответствующие пороговые значения определения могут последовательно задаваться для скоростей вращения. Соответственно, несмотря на заданную скорость вращения, неправильное состояние перезаряжаемого приводного инструмента может быть достоверно обнаружено.

В перезаряжаемом приводном инструменте блок обнаружения рабочего значения может обнаружить напряжение в перезаряжаемой батарее, которая является источником питания постоянного тока, в качестве рабочего значения. Блок задания порогового значения определения может задать пороговое напряжение, в качестве порогового значения определения, более низкой величины, когда скорость вращения, заданная блоком задания скорости, является более высокой. Блок определения неправильности может определить, что рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента является неправильным, в случае, когда напряжение в перезаряжаемой батарее, обнаруженное блоком обнаружения рабочего значения, ниже, чем пороговое напряжение.

Когда неправильное состояние сформировано так, что избыточный ток течет в двигатель постоянного тока, напряжение перезаряжаемой батареи может быть меньше, чем обычно. Когда заданная скорость вращения является более высокой (т.е., когда возбуждающая продолжительность включения является большей, а время включения более долгим), степень снижения напряжения в перезаряжаемой батарее становится больше во время избыточного тока.

Следовательно, задавая пороговое напряжение ниже, когда заданная скорость вращения больше, и используя пороговое значение напряжения, определение неправильного состояния на основе снижения напряжения в перезаряжаемой батарее может быть достоверно выполнено.

В перезаряжаемом приводном инструменте блок обнаружения рабочего значения может выводить сигнал обнаружения в качестве рабочего значения всякий раз, когда двигатель постоянного тока поворачивается на постоянную величину. Блок задания порогового значения определения может задавать пороговое значение времени в качестве порогового значения определения в более низкое значение, когда скорость вращения, заданная блоком задания скорости, является более высокой. Блок определения неправильности может определить, что рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента является неправильным в случае, когда время, в течение которого сигнал обнаружения не выводится из блока обнаружения рабочего значения, равно или больше, чем пороговое значение времени.

Одним примером неправильного состояния является заблокированное состояние. Когда двигатель постоянного тока находится в незаблокированном состоянии, а в нормальном состоянии, число сигналов обнаружения, выводимых в течение постоянного времени, каждый раз, когда двигатель постоянного тока поворачивается на постоянную величину, согласуется с заданной скоростью вращения. Другими словами, чем выше заданная скорость вращения, тем больше сигналов обнаружения выводится в течение постоянного времени. Другими словами, если двигатель постоянного тока находится в заблокированном состоянии, число сигналов обнаружения, выведенных в течение постоянного времени, внезапно уменьшается (или отсутствует).

Следовательно, заблокированное состояние может быть определено посредством задания порогового значения времени и определения того, продолжается ли время, в течение которого сигнал обнаружения не выводится, в течение порогового значения времени или более. В этом случае, при высокой скорости вращения, в котором заданная скорость вращения является высокой, много сигналов обнаружения выводится в течение постоянного времени в нормальном состоянии. Наоборот, мало сигналов обнаружения выводится при низкой скорости вращения.

Таким образом, пороговое значение времени задается более коротким, когда заданная скорость вращения является более высокой. Используя пороговое значение времени, может быть достоверно и быстро определено заблокированное состояние, как одно из неправильных состояний, несмотря на заданную скорость вращения.

В перезаряжаемом приводном инструменте блок обнаружения рабочего значения, блок задания порогового значения определения и блок определения неправильности могут быть сконфигурированы следующим образом. Конкретно, блок обнаружения рабочего значения обнаруживает напряжение перезаряжаемой батареи как один из рабочих значений и выводит сигнал обнаружения в качестве одного из рабочих значений каждый раз, когда двигатель постоянного тока поворачивается на постоянную величину. Также, блок задания порогового значения определения задает пороговое значение напряжения и пороговое значение времени в качестве порогового значения определения так, что пороговое значение напряжения ниже, когда скорость вращения, заданная блоком задания скорости, больше, и пороговое значение времени короче, когда скорость вращения, заданная блоком задания скорости, больше. Блок определения неправильности определяет, что рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента является неправильным, если напряжение перезаряжаемой батареи, обнаруженное блоком обнаружения рабочего значения, ниже, чем пороговое значение напряжения, или если время без вывода сигнала обнаружения из блока обнаружения рабочего значения равно или больше, чем пороговое значение времени.

Вышеописанный перезаряжаемый приводной инструмент имеет функцию определения неправильного состояния на основе напряжения перезаряжаемой батареи и функцию обнаружения заблокированного состояния. Следовательно, согласно такому перезаряжаемому приводному инструменту, неправильное состояние может быть определено очень достоверно.

Блок задания скорости может быть сконфигурирован различными способами. Например, блок задания скорости может включать в себя селектор скоростей, триггерный переключатель или как селектор скоростей, так и триггерный переключатель.

Конкретно, блок задания скорости может включать в себя селектор скоростей, который используется для выборочного задания скорости вращения двигателя постоянного тока посредством управления пользователем, по меньшей мере, в два режима. Блок задания продолжительности включения задает продолжительность включения возбуждения на основе рабочего состояния селектора скоростей.

Или блок задания скорости может включать в себя триггерный переключатель, который используется для задания скорости вращения двигателя постоянного тока в соответствии с рабочим значением от пользователя. Блок задания продолжительности включения может задавать продолжительность включения возбуждения в соответствии с рабочим значением триггерного переключателя.

Или блок задания скорости может включать в себя селектор скоростей и триггерный переключатель. Селектор скоростей используется для выборочного задания скоростного режима двигателя постоянного тока посредством воздействия пользователя, по меньшей мере, в два режима. Триггерный переключатель используется для задания скорости вращения двигателя постоянного тока в соответствии с рабочим значением от пользователя. Блок задания продолжительности включения может задавать продолжительность включения возбуждения в соответствии с рабочим значением триггерного переключателя и так, что максимальная продолжительность включения возбуждения, которая является продолжительностью включения возбуждения, когда рабочее значение является наибольшим, отличается для каждого скоростного режима.

Какую одну из вышеописанных трех конфигураций принять, может быть произвольно определено согласно спецификации, требуемой для инструмента. В каждой конфигурации скорость вращения задается (продолжительность включения возбуждения задается) посредством воздействия пользователя. В соответствии с установками пороговое значение определения задается соответствующим образом. Таким образом, неправильное состояние может быть достоверно определено.

Перезаряжаемый приводной инструмент может дополнительно включать в себя блок защиты, который защищает двигатель постоянного тока посредством остановки приложения тока к двигателю постоянного тока, когда блоком определения неправильности определено, что рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента является неправильным.

Приложение тока к двигателю постоянного тока может быть остановлено различными способами. В частности, например, все переключающие устройства в схеме переключения могут быть выключены посредством задания продолжительности включения возбуждения равной нулю (0). Или переключатель может быть предусмотрен на пути тока от перезаряжаемой батареи к двигателю постоянного тока, и посредством выключения переключателя подача энергии к двигателю постоянного тока может быть принудительно прервана.

Согласно перезаряжаемому приводному инструменту, сконфигурированному, как описано выше, когда рабочее состояние определено неправильным, приложение тока к двигателю постоянного тока останавливается. Таким образом, двигатель постоянного тока может быть надежно защищен от неправильных состояний, и перезаряжаемый приводной инструмент может быть надежно защищен.

Блок управления перезаряжаемого приводного инструмента во втором аспекте настоящего изобретения включает в себя блок задания продолжительности включения, блок возбуждения, блок обнаружения рабочего значения, блок определения неправильности и блок задания порогового значения определения. Блок задания продолжительности включения задает продолжительность включения возбуждения для ШИМ-управления двигателем постоянного тока перезаряжаемого приводного инструмента на основе скорости вращения, заданной блоком задания скорости, управляемым пользователем. Блок возбуждения вращает двигатель постоянного тока в соответствии с продолжительностью включения возбуждения, заданной блоком задания продолжительности включения. Блок обнаружения рабочего значения обнаруживает, по меньшей мере, один тип рабочего значения, который непосредственно или косвенно указывает рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента, исключая величину тока двигателя постоянного тока, когда двигатель постоянного тока вращается блоком возбуждения. Блок определения неправильности сравнивает рабочее значение, обнаруженное блоком обнаружения рабочего значения, и пороговое значение определения, заданное на основе рабочего значения, чтобы, таким образом, определить, является ли рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента неправильным или нет. Блок задания порогового значения определения задает пороговое значение определения непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со скоростью вращения, заданной блоком задания скорости.

Согласно блоку управления второго аспекта настоящего изобретения, так как пороговое значение определения задано изменяющимся непрерывным или ступенчатым образом согласно заданной скорости вращения, время от времени соответствующие пороговые значения определения могут последовательно задаваться для скоростей вращения. Соответственно, несмотря на заданную скорость вращения, неправильное состояние перезаряжаемого приводного инструмента может быть достоверно обнаружено.

Программа, записанная на носитель записи в третьем аспекте настоящего изобретения, инструктирует компьютер исполнять этап задания продолжительности включения возбуждения, этап вращения двигателя постоянного тока, этап обнаружения рабочего значения, этап определения и этап задания порогового значения определения. На этапе задания продолжительности включения возбуждения продолжительность включения возбуждения для ШИМ-управления двигателем постоянного тока перезаряжаемого приводного инструмента задается на основе скорости вращения, заданной блоком задания скорости, управляемым пользователем. На этапе вращения двигателя постоянного тока двигатель постоянного тока вращается в соответствии с заданной продолжительностью включения возбуждения. На этапе обнаружения рабочего значения, по меньшей мере, один тип рабочего значения, который непосредственно или косвенно указывает рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента, исключая величину тока двигателя постоянного тока, обнаруживается, когда двигатель постоянного тока вращается. На этапе определения обнаруженное рабочее значение и пороговое значение определения, заданное на основе рабочего значения, сравниваются, таким образом, определяя, является ли рабочее состояние перезаряжаемого приводного инструмента неправильным или нет. На этапе задания порогового значения определения пороговое значение определения задается непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со скоростью вращения, заданной блоком задания скорости.

Согласно программе, записанной на носитель записи третьего аспекта настоящего изобретения, так как пороговое значение определения задано изменяющимся непрерывным или ступенчатым образом согласно заданной скорости вращения, время от времени соответствующие пороговые значения определения могут последовательно задаваться для скоростей вращения. Соответственно, несмотря на заданную скорость вращения, неправильное состояние перезаряжаемого приводного инструмента может быть достоверно обнаружено.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение теперь будет описано в варианте осуществления в качестве примера со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых:

Фиг. 1 является видом в перспективе, показывающим внешний вид перезаряжаемого ударного приводного механизма в варианте осуществления согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2 является схемой электрической цепи, показывающей конфигурацию блока возбуждения двигателя постоянного тока в варианте осуществления;

Фиг. 3 является поясняющим видом, иллюстрирующим контур изменения в DUTY (продолжительности включения возбуждения) для величины вытягивания (LEVEL) триггерного переключателя для каждого скоростного режима;

Фиг. 4A-4C являются поясняющими видами, показывающими DUTY (продолжительность включения возбуждения), время определения блокировки и пороговое значение обнаружения напряжения для величины вытягивания (LEVEL) триггерного переключателя для каждого скоростного режима; и

Фиг. 5 является блок-схемой, показывающей процесс управления, выполняемый контроллером, чтобы привести в действие двигатель постоянного тока.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Как показано на фиг. 1, перезаряжаемый ударный приводной механизм 1 в варианте осуществления настоящего изображения сформирован посредством сборки правой и левой половин 2, 3 корпуса и включает в себя основной корпус 5 с частью 4 рукоятки, предусмотренной вытянутым образом в нижней его части, и блок 6 батарей, который должен закрепляемым/съемным образом устанавливаться на нижнем конце части 4 рукоятки основного корпуса 5.

Часть 7, вмещающая двигатель, для вмещения двигателя 20 постоянного тока (DC) (см. фиг. 2) в качестве источника энергии перезаряжаемого ударного приводного механизма 1 предусмотрена сзади (слева на фиг. 1) основного корпуса 5. Механизм уменьшения числа оборотов и ударный механизм размещены перед частью 7, размещающей двигатель. Переходный конус 8 зажимного патрона для прикрепления биты инструмента (не показан) к верхнему концу ударного механизма протягивающимся образом предусмотрен спереди основного корпуса 5.

Ударный механизм включает в себя, например, шпиндель, вращающийся через механизм уменьшения числа оборотов, ударник, вращающийся вместе с шпинделем и перемещающийся в осевом направлении, и пятку, предусмотренную перед ударником, для упрощения прикрепления к нему биты инструмента. Ударный механизм работает следующим образом:

Конкретно, в ударном механизме, когда шпиндель вращается, следуя за вращением двигателя 20 постоянного тока, пятка вращается посредством ударника, заставляя биту инструмента (например, биту приводного механизма) вращаться. Впоследствии, когда происходит затягивание винта битой инструмента, и нагрузка на пятку возрастает, ударник отходит от смещающей силы кольцевой пружины, чтобы отступить от пятки, и затем вращается вместе со шпинделем, и перемещается за счет смещающей силы кольцевой пружины, чтобы опять войти в контакт с пяткой, обеспечивая прерывистый удар, и, таким образом, выполняя дополнительное втягивание.

Так как такой ударный механизм хорошо известен (см., например, японскую нерассмотренную патентную публикацию № 2006-0218605), подробное его объяснение здесь опущено.

Часть 4 рукоятки основного корпуса 5 включает в себя триггерный переключатель 10, управляемый пользователем при охвате части 4 рукоятки.

Ниже части 4 рукоятки основного корпуса 5 предусмотрен кнопочный селектор 9 скоростей, чтобы задавать скоростной режим двигателя 20 постоянного тока (и скоростной режим биты инструмента).

Перезаряжаемый ударный приводной механизм 1 настоящего варианта осуществления сконфигурирован так, что скоростной режим переключается между тремя режимами, т.е., высокоскоростным режимом, среднескоростным режимом и низкоскоростным режимом, посредством действия пользователя с селектором 9 скоростей. Для каждого скоростного режима максимальная скорость вращения (максимальная продолжительность включения возбуждения) двигателя 20 постоянного тока задается по-разному. Максимальная скорость вращения в высокоскоростном режиме является наивысшей, тогда как максимальная скорость вращения в низкоскоростном режиме является наименьшей.

Когда пользователь управляет триггерным переключателем 10, двигатель 20 постоянного тока вращается с заданной скоростью вращения в соответствии с рабочим значением (значением втягивания) триггерного переключателя 10 вплоть до максимальной скорости вращения соответствующего скоростного режима, заданного с помощью селектора 9 скоростей.

Блок 6 батарей включает в себя батарею 18 (см. фиг. 2), в которой перезаряжаемые батареи, имеющие предварительно определенное напряжение, соединены последовательно. Часть 4 рукоятки вмещает блок возбуждения, который работает, принимая энергию, подаваемую от батареи 18 внутри блока 6 батарей, и вращает двигатель 20 постоянного тока, пока на триггерный переключатель 10 оказывает воздействие.

Как показано на фиг. 2, двигатель 20 постоянного тока в варианте осуществления составлен как трехфазный бесщеточный двигатель, в котором зажимы для соответствующих фаз двигателя 20 постоянного тока соединены с блоком 6 батарей (в частности, с батареей 18) в качестве источника энергии постоянного тока через схему 12 возбуждения двигателя.

Схема 12 возбуждения двигателя сконфигурирована как мостовая схема, которая включает в себя три переключающих устройства Q1-Q3 в качестве так называемых переключателей верхней стороны и три переключающих устройства Q4-Q6 в качестве так называемых переключателей нижней стороны. Переключающие устройства Q1-Q3 соединяют соответствующие зажимы для соответствующих фаз двигателя 20 постоянного тока с положительной стороной батареи 18, в то время как переключающие устройства Q4-Q6 соединяют соответствующие выводы двигателя 20 постоянного тока с отрицательной стороной батареи 18.

Переключающие устройства Q1-Q6, составляющие схему 12 возбуждения двигателя, включают в себя n-канальные FET и вентильные схемы 21-26, которые включают переключающие устройства Q1-Q6, прикладывая напряжения возбуждения, равные или превышающие пороговые значения между затворами и истоками переключающих устройств Q1-Q6, соединены с соответствующими переключающими устройствами Q1-Q6. Вентильные схемы 21-26 приспособлены для индивидуального включения/выключения переключающих устройств Q1-Q6 в схеме 12 возбуждения двигателя. Вентильные схемы 21-26 управляются контроллером 13.

Конкретно, когда задействован триггерный переключатель 10, контроллер 13 включает/выключает переключающие устройства Q1-Q6 в схеме 12 возбуждения двигателя через соответствующие вентильные схемы 21-26 на основе сигнала обнаружения от датчика 14 поворота, обеспеченного двигателю 20 постоянного тока, чтобы, таким образом, управлять протеканием тока к соответствующим фазным обмоткам двигателя 20 постоянного тока и вращать двигатель 20 постоянного тока. Управляющие сигналы для того, чтобы возбудить соответствующие переключающие устройства Q1-Q6, вводятся из контроллера 13 в соответствующие вентильные схемы 21-26.

Датчик 14 поворота включает в себя один или более пропусков IC, и выводит импульсный сигнал контроллеру 13 в соответствии с положением вращения двигателя 20 постоянного тока (т.е., каждый раз, когда двигатель 20 постоянного тока поворачивается на предварительно определенную величину). Контроллер 13 вычисляет положение поворота и скорость вращения двигателя 20 постоянного тока на основе импульсного сигнала от датчика 14 поворота, чтобы, таким образом, осуществлять ШИМ-управление двигателем 20 постоянного тока так, что скорость вращения совпадает с заданной скоростью вращения, определенной рабочими состояниями селектора 9 скоростей и триггерного переключателя 10.

Блок возбуждения включает в себя непоказанное устройство источника питания постоянного напряжения, которое генерирует питание постоянного напряжения, которое является напряжением батареи 18, ступенчатым образом пониженным до постоянного напряжения Vcc (например, 5 В). Источник питания постоянного напряжения (Vcc) используется в качестве источника энергии для управления описанных схем внутри блока возбуждения, включающего в себя контроллер 13.

Селектор 9 скоростей является известной нормально разомкнутой нажимной кнопкой. Один конец селектора 9 скоростей соединен с линией источника энергии постоянного напряжения, имеющей постоянное напряжение Vcc, в то время как другой конец селектора 9 скоростей соединен с линией заземления (потенциалом земли) через резистор R1, также как и к ранее описанному порту (порт ввода сигнала селектора скоростей) контроллера 13. Другими словами, сигнал селектора скоростей в соответствии с рабочим состоянием селектора 9 скоростей вводится в порт ввода сигнала селектора скоростей контроллера 13.

Благодаря вышеописанной конфигурации контакт селектора 9 скоростей является разомкнутым в расчетное время. Таким образом, порт ввода сигнала селектора скоростей контроллера 13 находится в заземленном состоянии через резистор R1. Другими словами, сигнал селектора скоростей, введенный в порт ввода сигнала селектора скоростей контроллера 13 от селектора 9 скоростей является сигналом низкого уровня (0 В). С другой стороны, когда пользователь нажимает на селектор 9 скоростей и контакт замыкается, порт ввода сигнала селектора скоростей контроллера 13 имеет тот же потенциал, что и постоянное напряжение Vcc источника энергии постоянного напряжения через селектор 9 скоростей. Другими словами, сигнал селектора скоростей, введенный в порт ввода сигнала селектора скоростей контроллера 13 от селектора 9 скоростей, является сигналом высокого уровня (5 В). Когда пользователь прекращает операцию нажатия, селектор 9 скоростей опять размыкается за счет силы упругости пружины.

В контроллере 13 скоростной режим двигателя 20 постоянного тока задается в соответствии с пользовательским воздействием на селектор 9 скоростей. Конкретно, когда пользователь выполняет операцию нажатия, нажимая один раз на селектор 9 скоростей, сигнал селектора скоростей, введенный в контроллер 13, изменяется с низкого на высокий уровень во время операции нажатия. Контроллер 13 последовательно изменяет скоростной режим с высокого, который является режимом по умолчанию, на средний, низкий и затем обратно на высокий режим каждый раз, когда сигнал селектора скоростей изменяется с низкого на высокий уровень (т.е., каждый раз, когда пользователь выполняет операцию нажатия).

Одним способом, чтобы пользователь мог узнать какой скоростной режим задан в перезаряжаемом ударном приводном механизме 1 в текущий момент, является, например, воспроизведение уведомляющего звука, соответствующего выбранному скоростному режиму, каждый раз, когда задействуется селектор 9 скоростей, или предоставление LED и т.п., которые должны светиться в соответствии с выбранным скоростным режимом. Конечно, вышеуказанные способы являются некоторыми из примеров.

Триггерный переключатель 10 более подробно включает в себя пусковой переключатель 16 и переменный резистор 17, как показано на фиг. 2. Одни конец пускового переключателя 16 соединен с постоянным напряжением Vcc через резистор R2, также как и с предварительно определенным портом (портом ввода сигнала запуска) контроллера 13, в то время как другой конец пускового переключателя 16 соединен с заземленной линией.

Переменный резистор 17 сконфигурирован как так называемый потенциометр. Переменный резистор 17 вводит напряжение (сигнал рабочего значения триггера) в соответствии с рабочим значением (значением втягивания) триггерного переключателя 10 в порт ввода сигнала рабочего значения триггера контроллера 13 с постоянным напряжением Vcc в качестве источника энергии.

Благодаря такой конфигурации, когда пользователь начинает втягивать (например, немного втягивает) триггерный переключатель 10, пусковой переключатель 16 включается, таким образом, заставляя сигнал пуска, указывающий включенное состояние пускового переключателя 16, вводиться в контроллер 13. Контроллер 13, когда сигнал пуска введен, начинает осуществлять ШИМ-управление двигателем 20 постоянного тока, следуя сигналу рабочего значения триггера от переменного резистора 17 с тем, чтобы вращать двигатель 20 постоянного тока со скоростью вращения в соответствии с рабочим значением (значением втягивания) триггерного переключателя 10, указанным сигналом рабочего значения триггера.

Другими словами, вплоть до максимальной скорости вращения, соответствующей скоростному режиму, заданному селектором 9 скоростей, продолжительность включения возбуждения схемы 12 возбуждения двигателя задана такой, что чем больше величина втягивания триггерного переключателя 10, тем больше скорость вращения (т.е., выше продолжительность включения возбуждения). В состоянии, когда пользователь втянул триггерный переключатель 10 до ограничения, продолжительность включения возбуждения является значением, соответствующим максимальной скорости вращения выбранного скоростного режима.

Как показано на фиг. 3, в настоящем варианте осуществления величина втягивания триггерного переключателя 10 выбирается из двадцати уровней (LEVEL 1 до LEVEL 20). Для каждого уровня (LEVEL) определяется DUTY (продолжительность включения возбуждения). DUTY для величины втягивания (LEVEL) триггерного переключателя 10 увеличивается (частично не изменяется) в любом из скоростных режимов, когда величина втягивания увеличивается.

Способ увеличения DUTY является разным для каждого выбранного скоростного режима. В высоком режиме DUTY увеличивается к наивысшему DUTY (NHmax; 100% в настоящем варианте осуществления), когда величина втягивания триггерного переключателя 10 увеличивается. Когда пользователь полностью втягивает триггерный переключатель 10 до ограничения, DUTY становится максимальной NHmax. В среднем режиме DUTY увеличивается к наивысшему DUTY (NMmax; 65% в настоящем варианте осуществления), когда величина втягивания триггерного переключателя 10 увеличивается. Когда пользователь полностью втягивает триггерный переключатель 10 до ограничения, DUTY становится максимальной NMmax. В низком режиме DUTY увеличивается к наивысшему DUTY (NLmax; 38% в настоящем варианте осуществления), когда величина втягивания триггерного переключателя 10 увеличивается. Когда пользователь полностью втягивает триггерный переключатель 10 до ограничения, DUTY становится максимальной NLmax.

Изменение в DUTY, показанное на фиг. 3, схематически указывает способ изменения в DUTY для величины втягивания триггерного переключателя 10. Отдельное значение DUTY для каждой величины втягивания, как показано на фиг. 4A-4C. Фиг. 4A-4C является поясняющими видами, показывающими DUTY (продолжительность включения возбуждения), время определения блокировки и пороговое значение обнаружения напряжения для величины втягивания (LEVEL) триггерного переключателя для каждого скоростного режима. Время определения блокировки и пороговое значение обнаружения напряжения будут описаны позже.

Как описано выше, контроллер 13 задает продолжительность включения возбуждения для осуществления ШИМ-управления двигателем 20 постоянного тока на основе скоростного режима, заданного селектором 9 скоростей, и скорости вращения, соответствующей сигналу рабочего значения триггера от триггерного переключателя 10, чтобы, таким образом выполнять работу по управлению переключающими устройствами в схеме возбуждения 12 двигателя согласно продолжительности включения возбуждения. В результате, управляется течение тока к каждой фазе двигателя 20 постоянного тока. Двигатель 20 постоянного тока вращается со скоростью вращения, соответствующей заданному скоростному режиму и рабочему значению триггерного переключателя 10. Таким образом, выходной вал инструмента (переходный конус 8 зажимного патрона и бита инструмента) приводится в движение.

Блок возбуждения настоящего варианта осуществления включает в себя схему 11 обнаружения напряжения батареи для обнаружения напряжения Vb батареи. Схема 11 обнаружения напряжения батареи является обычной схемой, включающей в себя два резистора R3, R4 делителя напряжения, соединенных последовательно для деления напряжения Vb батареи. Напряжение батареи после того, как разделено двумя резисторами R3, R4 делителя напряжения, вводится в порт ввода сигнала обнаружения напряжения батареи контроллера 13 в качестве сигнала обнаружения напряжения батареи. Также в контроллер 13 вводится импульсный сигнал от датчика 14 поворота, как ранее описано.

Контроллер 13 определяет, находится или нет перезаряжаемый ударный приводной механизм 1 в неправильном состоянии, где избыточный ток генерируется в двигателе 20 постоянного тока, на основе сигнала обнаружения напряжения батареи из схемы 11 обнаружения напряжения батареи и импульсного сигнала от датчика 14 поворота. Ниже, приведено подробное описание по определению неправильного состояния.

Во-первых, дано объяснение по определению неправильного состояния на основе сигнала обнаружения напряжения батареи из схемы 11 обнаружения напряжения батареи. Когда перезаряжаемый ударный приводной механизм 1 переходит в неправильное состояние, и избыточный ток течет в двигатель 20 постоянного тока, напряжение Vb батареи становится ниже, чем обычно. Следовательно, пороговое значение Vt обнаружения напряжения предварительно задается для значения напряжения Vb батареи, указанного сигналом обнаружения напряжения батареи. Затем, может быть выполнено определение неправильного состояния, когда напряжение Vb батареи падает ниже порогового значения Vt обнаружения напряжения.

Как и в традиционном способе обнаружения избыточного тока на основе напряжения батареи, если пороговое значение Vt обнаружения напряжения зафиксировано в постоянном значении, точное определение (обнаружение) неправильного состояние не может быть выполнено в зависимости от выбранной скорости (продолжительности включения возбуждения).

Учитывая изменение напряжения батареи для продолжительности включения возбуждения, чем больше продолжительность включения возбуждения, тем дольше период приложения тока (переключающие устройства включены) в ШИМ-управлении, и, таким образом, ниже становится напряжение батареи.

Соответственно, даже в состоянии избыточного тока снижение напряжения батареи не так велико в случае небольшой продолжительности включения возбуждения. Следовательно, пороговое значение Vt обнаружения напряжения может быть задано в относительно большое значение. В случае, когда пороговое значение Vt обнаружения напряжения слишком мало, и продолжительность включения возбуждения маленькая, напряжение Vb батареи не падает ниже порогового значения Vt обнаружения напряжения даже в состоянии избыточного тока, как упомянуто ранее. Состояние избыточного тока может не быть обнаружено.

С другой стороны, чем больше продолжительность включения возбуждения, тем больше снижение в напряжении батареи. Соответственно, пороговое значение Vt обнаружения напряжения может быть задано в относительно небольшое значение. В случае, когда пороговое значение Vt обнаружения напряжения слишком велико, и продолжительность включения возбуждения большая, напряжение Vb батареи падает ниже порогового значения Vt обнаружения напряжения даже в нормальном состоянии, как упомянуто ранее. Может быть ошибочно обнаружено состояние избыточного тока.

В настоящем варианте осуществления пороговое значение Vt обнаружения напряжения не зафиксировано в постоянном значении, а задается более низким, когда продолжительность включения возбуждения становится большой. В частности, как показано на фиг.4A-4C, для каждого скоростного режима (высокий, средний и низкий скоростной режим), заданного посредством действия с селектором 9 скоростей, чем больше становится DUTY в соответствии с величиной втягивания (LEVEL) триггерного переключателя 10, тем ниже задается пороговое значение Vt обнаружения напряжения. Наоборот, пороговое значение Vt обнаружения напряжения задается выше, когда DUTY становится меньше.

Теперь приведено объяснение по определению неправильного состояния на основе импульсного сигнала от датчика 14 поворота. Во время использования перезаряжаемого ударного приводного механизма 1, когда двигатель 20 постоянного тока приходит в заблокированное состояние из-за неисправности или т.п. ударного механизма, формируется неправильное состояние, в котором в двигателе 20 постоянного тока протекает избыточный ток. Таким образом, может быть сразу обнаружено заблокированное состояние так, что выполняется защитное действие, например, прерывание приложенного тока.

Чтобы определить заблокированное состояние, предварительно задается время Tr определения блокировки, которое является временем для определения. В случае, когда импульсный сигнал от датчика 14 поворота не вводится в течение времени Tr определения блокировки, может быть определено заблокированное состояние.

Как отмечено ранее, если время Tr определения блокировки зафиксировано в постоянном значении, заблокированное состояние не может быть точно и быстро определено (обнаружено) в зависимости от выбранной скорости (продолжительности включения возбуждения).

Учитывая изменение скорости вращения для продолжительности включения возбуждения, чем больше продолжительность включения возбуждения, тем больше становится скорость вращения, и большее число импульсных сигналов вводится в контроллер 13 от датчика 14 поворота за единицу времени. Соответственно, если продолжительность включения возбуждения велика, время Tr определения блокировки может быть задано относительно коротким. В случае, когда время Tr определения блокировки слишком продолжительное, а продолжительность включения возбуждения - велика, заблокированное состояние немедленно не обнаруживается, несмотря на то, что двигатель 20 постоянного тока находится в заблокированном состоянии, и избыточный ток продолжает протекать в двигатель, как упомянуто ранее. Двигатель 20 постоянного тока может быть поврежден.

С другой стороны, чем меньше продолжительность включения возбуждения, тем меньше становится скорость вращения, и меньшее число импульсных сигналов вводится в контроллер 13 от датчика 14 поворота за каждую единицу времени. Соответственно, если продолжительность включения возбуждения небольшая, время Tr определения блокировки может быть задано относительно продолжительным. В случае, когда время Tr определения блокировки слишком короткое, и продолжительность включения возбуждения - невелика, заблокированное состояние определяется ошибочно, несмотря на то, что двигатель 20 постоянного тока не находится в заблокированном состоянии, а вращается нормально с низкой скоростью, как упомянуто ранее. Фактическая работа пользователя может быть прервана.

В настоящем варианте осуществления время Tr определения блокировки не зафиксировано на постоянном значении, а задается более коротким, когда продолжительность включения возбуждения становиться большей. В частности, как показано на фиг.4A-4C, для каждого скоростного режима (высокий, средний и низкий скоростной режим), заданного посредством действия с селектором 9 скоростей, чем больше становится DUTY в соответствии с величиной втягивания (LEVEL) триггерного переключателя 10, тем короче задается время Tr определения блокировки. Наоборот, время определения блокировки задается более продолжительным, когда DUTY становится меньше.

Контроллер 13 в варианте осуществления является микрокомпьютером, который включает в себя, по меньшей мере, CPU 131, ROM 132, RAM 133 и порт 134 ввода/вывода (I/O). В контроллере 13, CPU 131 выполняет различные обработки согласно программе, сохраненной в ROM 132.

Соответствующие значения DUTY, времени определения блокировки и порогового значения обнаружения напряжения для скоростного режима и величины втягивания (LEVEL) триггерного переключателя 10, показанные на фиг. 4A-4C, хранятся в энергонезависимой памяти 19 внутри контроллера 13.

Далее будет описан процесс управления, выполняемый контроллером 13, со ссылкой на блок-схему на фиг. 5. В перезаряжаемом ударном приводном механизме 1 настоящего варианта осуществления контроллер 13 запускается, когда блок 6 батарей прикрепляется к нижнему концу части 4 рукоятки, и источник питания прикладывается к соответствующим частям блока возбуждения (фиг. 2). Контроллер 13 затем выполняет процесс управления, показанный на фиг. 5, согласно программе процесса управления, сохраненной в ROM 132.

Когда процесс управления запускается, во-первых выполняется первоначальный процесс (S110). Здесь, выполняются различные процессы инициализации, необходимые для функционирования контроллера 13, включающие в себя процесс, который очищает описанный позже счетчик. Когда первоначальный процесс выполнен, определяется, находится или нет перезаряжаемый ударный приводной инструмент 1 в неправильном состоянии (S120).

Определение выполняется на основе флага неправильности, предварительно заданного внутри контроллера 13. Пока перезаряжаемый ударный приводной инструмент 1 находится в нормальном состоянии, флаг неправильности сброшен. Процесс переходит от этапа S120 к этапу S130. После того как флаг неправильности задан на описанном позже этапе S240 или S260 из-за того, что перезаряжаемый ударный приводной инструмент 1 перешел в неправильное состояние, флаг неправильности удерживается заданным, пока контроллер 13 опять не будет инициализирован (т.е., пока контроллер 13 не продолжит функционировать). Таким образом, после того как флаг неправильности задан, на этапе S120 выполняется положительное определение непрерывно, и процесс не переходит к этапу S130 и далее.

Когда процесс переходит к S130 из-за того, что на этапе S120 определения определено, что перезаряжаемый ударный приводной инструмент 1 не находится в неправильном состоянии, то определяется, находится или нет триггерный переключатель 10 во включенном положении за счет действий пользователя. Это определение, в частности, выполняется на основе того, находится или нет пусковой переключатель 16, включенный в триггерный переключатель 10, во включенном состоянии. Когда определено, что триггерный переключатель 10 не находится во включенном состоянии (т.е., пусковой переключатель 16 не находится во включенном состоянии), процесс возвращается к этапу S120. Если триггерный переключатель 10 находится во включенном состоянии, процесс переходит к этапу S140.

На этапе S140, продолжительность включения возбуждения (DUTY) задается на основе скоростного режима (любого из высокого, среднего или низкого скоростного режима), заданного селектором 9 скоростей, и величины втягивания триггерного переключателя 10. DUTY задается в соответствии со значением (см. фиг. 4A-4C), сохраненным в энергонезависимой памяти 19, как отмечено ранее. Например, когда триггерный переключатель 10 втянут до уровня LEVEL 10 при высокоскоростном режиме, DUTY задается в 58%.

Когда DUTY задана, время Tr определения блокировки и пороговое значение Vt обнаружения напряжения, соответствующие заданной DUTY, задаются на этапе S150. Эти значения (Tr и Vt) также задаются согласно значениям (см. фиг. 4A-4C), сохраненным в энергонезависимой памяти 19. Например, когда триггерный переключатель 10 втянут до уровня LEVEL 20 в режиме средней скорости, время Tr определения блокировки задается в 0,2 секунды, а пороговое значение Vt обнаружения напряжения задается в 9,3В.

Когда время Tr определения блокировки и пороговое значение Vt обнаружения напряжения заданы, напряжение, соответствующе DUTY, заданной на этапе S140, прикладывается к двигателю 20 постоянного тока на этапе S160. Конкретно, приложение тока к двигателю 20 постоянного тока управляется через ШИМ с заданной DUTY.

На этапе S170, значение счетчика обновляется (увеличивается). На этапе S180 определяется, обновлен или нет сигнал пропуска, т.е. импульсный сигнал от датчика 14 поворота, включающего в себя пропуск счетчика команд. Конкретно, после того как счетчик очищен на этапе S110 или на этапе S200, определяется введен или нет вновь сигнал пропуска. Если сигнал пропуска обновлен, счетчик очищается на этапе S200, и процесс переходит к этапу S210. Если сигнал пропуска не обновлен, процесс переходит к этапу S190, и определяется, является или нет текущее значение счетчика (т.е., продолжительность по времени состояния, когда сигнал пропуска не обновляется, также как и прошедшее время после того, как сигнал пропуска был ранее обновлен) равным или большим, чем время Tr определения блокировки.

Если текущее значение счетчика не достигло времени Tr определения блокировки, процесс переходит к этапу S210, чтобы, таким образом, обнаружить напряжение Vb батареи. На этапе S220, определяется, является или нет обнаруженное напряжение Vb батареи более низким, чем пороговое значение Vt обнаружения напряжения. Если напряжение Vb батареи равно или больше, чем пороговое значение Vt обнаружения батареи, процесс возвращается к этапу S120, и процесс продолжается далее.

С другой стороны, если состояние, где сигнал пропуска не обновляется, продолжается в течение времени Tr определения блокировки или более, значение счетчика также достигает времени Tr определения блокировки. В этом случае на этапе S190 выполняется положительное определение, и процесс переходит к этапу S230. На этапе S230 определяется неправильное состояние (здесь, заблокированное состояние двигателя 20 постоянного тока), так что соответствующие переключающие устройства схемы 12 возбуждения двигателя выключаются, чтобы, таким образом, остановить приложение тока к двигателю 20 постоянного тока. На этапе S240 задается флаг неправильности, и процесс возвращается к этапу S120.

Когда напряжение Vb батареи падает ниже порогового значения Vt обнаружения напряжения, на этапе S220 выполняется положительное определение, и процесс переходит к этапу S250. На этапе S250 определяется неправильное состояние (здесь, снижение напряжения батареи из-за избыточного тока), так что соответствующие переключающие устройства схемы 12 возбуждения двигателя выключаются, чтобы, таким образом, остановить приложение тока к двигателю 20 постоянного тока. На этапе S260 задается флаг неправильности, и процесс возвращается к этапу S120.

Как описано выше, в перезаряжаемом ударном приводном механизме 1 в настоящем варианте осуществления скоростной режим может быть задан в один из режимов высокой, средней или низкой скорости посредством действия пользователя с селектором 9 скоростей, а продолжительность включения возбуждения двигателя 20 постоянного тока задается, как показано на фиг. 4A-4C, в зависимости от выбранного скоростного режима и величины втягивания (LEVEL) триггерного переключателя 10, втягиваемого пользователем. Также, неправильное состояние инструмента может быть обнаружено на основе импульсного сигнала (сигнала пропуска) от датчика 14 поворота и напряжения Vb батареи. Пороговое значение, используемое при обнаружении, задается различного значения в зависимости от продолжительности включения возбуждения. В частности, как показано на фиг. 4A-4C, пороговое значение Vt обнаружения напряжения, используемое для обнаружения неправильного состояния на основе напряжения Vb батареи, задается ниже, когда продолжительность включения возбуждения становится больше. Также, время Tr определения блокировки, используемое для обнаружения неправильного состояния (заблокированного состояния) на основе сигнала пропуска, задается более коротким, когда продолжительность включения возбуждения становится больше.

Следовательно, согласно перезаряжаемому ударному приводному механизму 1 в настоящем варианте осуществления неправильное состояние, в котором избыточный ток течет в двигатель 20 постоянного тока в перезаряжаемом ударном приводном механизме 1, определяется на основе и напряжения Vb батареи, и сигнала пропуска. Неправильное состояние может быть достоверно определено.

Так как пороговое значение Vt обнаружения напряжения, используемое для определения неправильного состояния на основе напряжения Vb батареи, задано более низким, когда заданная скорость вращения является большей (когда продолжительность включения возбуждения больше), определение неправильного состояния на основе снижения напряжения Vb батареи может быть достоверно выполнено, несмотря на заданную скорость вращения.

Кроме того, пороговое значение Tr определения блокировки, используемое для определения неправильного состояния на основе сигнала пропуска, задается коротким, когда заданная скорость вращения больше (когда продолжительность включения возбуждения больше). Определение неправильного состояния на основе снижения напряжения Vb батареи может быть достоверно и быстро выполнено, несмотря на заданную скорость вращения.

Хотя один вариант осуществления настоящего изобретения был описан выше, должно быть понятно, что настоящее изобретение не должно ограничиваться вышеописанным вариантом осуществления, а может быть осуществлено в различных формах в технических рамках настоящего изобретения.

Например, настоящее изобретение может быть применено к перезаряжаемому ударному приводному механизму, который не снабжен селектором 9 скоростей и выполнен с возможностью задавать продолжительность включения возбуждения просто в соответствии с величиной втягивания триггерного переключателя 10. В частности, например, продолжительность включения возбуждения, время Tr определения блокировки и пороговое значение Vt обнаружения напряжения могут быть заданы с помощью любого из значений на фиг. 4A-4C (например, значений при режиме высокой скорости на фиг. 4C). Другими словами, продолжительность включения возбуждения может быть задана выше, когда величина втягивания триггерного переключателя больше, а время Tr определения блокировки может задаваться более коротким и пороговое значение обнаружения напряжения может быть задано более низким, когда продолжительность включения возбуждения является более высокой.

Настоящее изобретение может быть применено даже к перезаряжаемому ударному приводному механизму сконфигурированному так, что триггерный переключатель 10 является переключателем только для включения/выключения возбуждения двигателя 20 постоянного тока, а скорость вращения двигателя 20 постоянного тока задается только селектором 9 скорости, невзирая на величину втягивания триггерного переключателя 10, например, посредством задания соответствующих значений на LEVEL 20 на фиг. 4A в случае режима низкой скорости, задания соответствующих значений на LEVEL 20 на фиг. 4B в случае режима средней скорости и задания соответствующих значений на LEVEL 20 на фиг. 4C в случае режима высокой скорости. Другими словами, продолжительность включения возбуждения может быть задана выше, время Tr определения блокировки может быть задано короче, а пороговое значение обнаружения напряжения может быть задано ниже, когда скоростной режим изменяется с режима низкой скорости на режим средней и высокой скорости.

В настоящем варианте осуществления неправильное состояние обнаруживается на основе напряжения Vb батареи и сигнала пропуска, и, если сигнал пропуска не обновился в течение времени Tr определения блокировки, или напряжение Vb батареи падает ниже порогового значения Vt обнаружения напряжения, перезаряжаемый ударный приводной механизм определяется как находящийся в неправильном состоянии. Однако, например, без обнаружения неправильного состояния на основе сигнала пропуска (обнаружения заблокированного состояния) может быть предоставлена только функция обнаружения неправильности на основе напряжения Vb батареи, или без обнаружения неправильного состояния на основе напряжения Vb батареи может быть предоставлена только функция обнаружения неправильности на основе сигнала пропуска (обнаружения заблокированного состояния).

В варианте осуществления, как показано на фиг. 4A-4C, величина втягивания триггерного переключателя 10 разделена на 20 уровней LEVEL 1-LEVEL 20. Для каждого LEVEL определены DUTY, время Tr определения блокировки и пороговое значение Vt обнаружения напряжения. Однако, это только пример. DUTY, время Tr определения блокировки и пороговое значение Vt обнаружения напряжения могут быть разделены более детально (чтобы отличаться) для каждого LEVEL или могут быть заданы более грубо так, что, например, одинаковые значения используются соответственно для LEVEL 1-7, LEVEL 8-14 и LEVEL 15-20.

Чтобы подвести итог, пока время Tr определения блокировки становится короче, а пороговое значение Vt обнаружения напряжения становится ниже, когда DUTY становится больше в целом, может быть произвольно определено для соответствующих параметров то, какие значения или подробные значения до какой степени заданы.

В упомянутом выше варианте осуществления скоростной режим может быть изменен между тремя режимами из режимов высокой, средней и низкой скорости. Однако, скоростной режим может изменяться, например, между двумя режимами или между четырьмя или более режимами. Или скоростной режим может быть сделан переключаемым непрерывным (или не ступенчатым) образом.

В вышеупомянутом варианте осуществления датчик 14 поворота включает в себя пропуск счетчика. Однако, пока поворот и скорость вращения двигателя 20 постоянного тока могут быть обнаружены, отдельная конфигурация датчика 14 поворота не ограничивается.

Дополнительно, в то время как переключающие устройства в схеме 12 возбуждения двигателя, все состоят из n-канальных FET в вышеупомянутом варианте осуществления, p-канальный FET, например, может использоваться в качестве ключа верхней стороны. Альтернативно, в качестве соответствующих переключающих устройств могут использоваться биполярные транзисторы.

Контролер 13, который состоит из микрокомпьютера в вышеупомянутом варианте осуществления, может состоять из ASIC (специализированных интегральных схем) или программируемого логического устройства, такого как FPGA (программируемая пользователем матричная БИС).

В то время как настоящее изобретение применяется к блоку возбуждения, выполненному с возможностью возбуждать трехфазный бесщеточный двигатель постоянного тока, включая/выключая шесть переключающих устройств, настоящее изобретение может быть применено к блоку возбуждения, выполненному с возможностью возбуждать щеточный двигатель постоянного тока, включая/выключая одно переключающее устройство. Настоящее изобретение также может быть применено к блоку возбуждения, выполненному с возможностью возбуждать щеточный двигатель постоянного тока, включая/выключая четыре переключающих устройства, которые формируют так называемую схему H-моста (схему полного моста). Настоящее изобретение дополнительно может быть применено к блоку возбуждения, выполненному с возможностью возбуждать щеточный двигатель постоянного тока, включая/выключая два переключающих устройства, которые формируют так называемую двухтактную схему (схему полумоста).

В то время как ROM 132 в контроллере 13 используется в качестве носителя записи для программы процесса управления в вышеописанном варианте осуществления, RAM 133 может использоваться вместо ROM 132.

Также, программа процесса управления может быть записана на машиночитаемом носителе записи, отличных от ROM и RAM. Такой носитель записи включает в себя, например, гибкий диск (FD), оптический диск (MO), DVD, CD-ROM, диск Blu-ray, HD-DVD, жесткий диск и съемную полупроводниковую память (например, USB-память, карту памяти и т.д.).

Дополнительно, программа процесса управления может быть предоставлена контроллеру 13 через сеть.

Кроме того, в то время как настоящее изобретение применяется к перезаряжаемому ударному приводному механизму в вышеописанном варианте осуществления, настоящее изобретение может быть применено к любому электрическому приводному инструменту, снабженному двигателем постоянного тока в качестве источника энергии, тем же способом, что и в вышеописанном варианте осуществления, чтобы достичь тех же эффектов. Некоторыми примерами такого электрически питаемого инструмента являются: перезаряжаемый ударный гайковерт, допускающий прикрепление гнезда или т.п. к пятке для крепежных болтов, винтов и т.п.; перезаряжаемая ударная дрель, допускающая прикрепление различных бит или сверл к сверлильному патрону, чтобы сверлить обрабатываемый материал; перезаряжаемая ручная пила для отрезания обрабатываемого материала с помощью лезвия пилы; перезаряжаемый заточный станок, допускающий прикрепление точильного камня к валу для затачивания режущего инструмента и т.д.

1. Приводной инструмент с перезаряжаемым источником питания постоянного тока, содержащий двигатель постоянного тока, который вращается за счет электрической энергии, подаваемой из источника питания постоянного тока, и приводит в движение выходной вал инструмента, схему переключения, которая включает в себя по меньшей мере одно переключающее устройство, предусмотренное на пути тока от источника питания постоянного тока к двигателю постоянного тока, по меньшей мере один блок задания скорости, который управляется пользователем, чтобы задавать частоту вращения двигателя постоянного тока, блок задания продолжительности включения, который задает продолжительность включения возбуждения для ШИМ-управления двигателем постоянного тока через схему переключения на основе частоты вращения, заданной посредством работы блока задания частоты, блок возбуждения, который включает/выключает по меньшей мере одно переключающее устройство в схеме переключения в соответствии с продолжительностью включения возбуждения, заданной блоком задания продолжительности включения, чтобы таким образом вращать двигатель постоянного тока, блок обнаружения рабочего значения, который обнаруживает по меньшей мере один тип рабочего значения параметра, характеризующего состояние приводного инструмента, блок определения нарушения, который определяет нарушение рабочего состояния приводного инструмента путем сравнения рабочего значения параметра, обнаруженного блоком обнаружения рабочего значения, и порогового значения параметра, заданного на основе рабочего значения, чтобы таким образом определить рабочее состояние приводного инструмента, и блок задания порогового значения, который задает пороговое значение параметра, характеризующего состояние приводного инструмента, непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со частотой вращения, заданной блоком задания частоты.

2. Приводной инструмент по п.1, в котором источник энергии постоянного тока является перезаряжаемой батареей, блок обнаружения рабочего значения обнаруживает напряжение перезаряжаемой батареи в качестве рабочего значения, блок задания порогового значения задает пороговое значение напряжения в качестве порогового значения более низкой величины, когда частота вращения, заданная блоком задания частоты, является более высокой, и блок определения нарушения определяет, что рабочее состояние приводного инструмента является нарушенным в случае, когда напряжение перезаряжаемой батареи, обнаруженное блоком обнаружения рабочего значения, ниже, чем пороговое значение напряжения.

3. Приводной инструмент по п.1, в котором блок обнаружения рабочего значения выводит сигнал обнаружения в качестве рабочего значения каждый раз, когда двигатель постоянного тока поворачивается на постоянную величину, блок задания порогового значения задает пороговое значение времени в качестве порогового значения более низкой величины, когда частота вращения, заданная блоком задания скорости, является более высокой, и блок определения нарушения определяет, что рабочее состояние приводного инструмента является нарушенным в случае, когда время, в течение которого сигнал обнаружения не выводится из блока обнаружения рабочего значения, равно или больше, чем пороговое значение времени.

4. Приводной инструмент по п.1, в котором источник энергии постоянного тока является перезаряжаемой батареей, блок обнаружения рабочего значения обнаруживает напряжение перезаряжаемой батареи как одно из рабочих значений и выводит сигнал обнаружения в качестве одного из рабочих значений каждый раз, когда двигатель постоянного тока поворачивается на постоянную величину, блок задания порогового значения задает пороговое значение напряжения и пороговое значение времени в качестве порогового значения так, что пороговое значение напряжения ниже, когда частота вращения, заданная блоком задания частоты, больше, а пороговое значение времени короче, когда частота вращения, заданная блоком задания частоты, больше и блок определения нарушения определяет, что рабочее состояние приводного инструмента является нарушенным в одном из случаев, в которых напряжение перезаряжаемой батареи, обнаруженное блоком обнаружения рабочего значения, ниже, чем пороговое значение напряжения, и в которых время без вывода сигнала обнаружения из блока обнаружения рабочего значения равно или больше, чем пороговое значение времени.

5. Приводной инструмент по п.1, в котором блок задания частоты включает в себя селектор частот, который используется для выборочного задания частоты вращения двигателя постоянного тока посредством пользовательского управления, по меньшей мере, в двух режимах, и блок задания продолжительности включения задает продолжительность включения возбуждения на основе рабочего состояния селектора частот.

6. Приводной инструмент по п.1, в котором блок задания частоты включает в себя триггерный переключатель, который используется для задания частоты вращения двигателя постоянного тока в соответствии с рабочим значением от пользователя, и блок задания продолжительности включения задает продолжительность включения возбуждения в соответствии с рабочим значением триггерного переключателя.

7. Приводной инструмент по п.1, в котором блок задания частоты включает в себя селектор частот, который используется для выборочного задания скоростного режима двигателя постоянного тока посредством воздействия пользователя по меньшей мере в двух режимах, и триггерный переключатель, который используется для задания частоты вращения двигателя постоянного тока в соответствии с рабочим значением от пользователя и блок задания продолжительности включения, который задает продолжительность включения возбуждения в соответствии с рабочим значением триггерного переключателя так, что максимальная продолжительность включения возбуждения, которая является продолжительностью включения возбуждения, когда рабочее значение является наибольшим, отличается для каждого скоростного режима.

8. Приводной инструмент по п.1, дополнительно содержащий блок защиты, который защищает двигатель постоянного тока посредством остановки приложения тока к двигателю постоянного тока, когда блоком определения нарушения определено, что рабочее состояние приводного инструмента является нарушенным.

9. Блок управления приводного инструмента с перезаряжаемым источником питания постоянного тока, содержащий блок задания продолжительности включения, который задает продолжительность включения возбуждения для ШИМ-управления двигателем постоянного тока приводного инструмента на основе частоты вращения, заданной блоком задания частоты, управляемым пользователем, блок возбуждения, который вращает двигатель постоянного тока в соответствии с продолжительностью включения возбуждения, заданной блоком задания продолжительности включения, блок обнаружения рабочего значения, который обнаруживает по меньшей мере один тип рабочего значения параметра, характеризующего состояние приводного инструмента, блок определения нарушения, который обнаруживает нарушение рабочего состояния приводного инструмента путем сравнения рабочего значения, обнаруженного блоком обнаружения рабочего значения, и порогового значения параметра, заданного на основе рабочего значения, чтобы таким образом определить рабочее состояние приводного инструмента, и блок задания порогового значения, который задает пороговое значение параметра, характеризующего состояние приводного инструмента непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со частотой вращения, заданной блоком задания частоты.

10. Носитель записи, читаемый компьютером, причем носитель записи содержит программу для побуждения выполнения блоком управления приводного инструмента с перезаряжаемым источником питания постоянного тока по п.9 следующих этапов: этапа задания продолжительности включения возбуждения, на котором задают продолжительность включения возбуждения для ШИМ-управления двигателем постоянного тока приводного инструмента на основе частоты вращения, заданной блоком задания частоты, управляемым пользователем, этапа вращения двигателя постоянного тока, на котором вращают двигатель постоянного тока в соответствии с заданной продолжительностью включения возбуждения, этапа обнаружения рабочего значения, на котором обнаруживают, по меньшей мере, один тип рабочего значения параметра, характеризующего рабочее состояние приводного инструмента, этапа определения нарушения, на котором определяют нарушение рабочего состояния приводного инструмента путем сравнения рабочего значения, обнаруженного на этапе обнаружения рабочего значения, и порогового значения параметра, заданного на основе рабочего значения, чтобы таким образом определить рабочее состояние приводного инструмента, и этапа задания порогового значения, на котором задают пороговое значение параметра, характеризующего состояние приводного инструмента, непрерывным или ступенчатым образом в соответствии со частотой вращения, заданной блоком задания частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам измерительной техники и может быть применено в качестве датчика угла фазового сдвига между напряжением и током в системах регулирования возбуждения синхронных электродвигателей, когда они работают в режиме стабилизации коэффициента мощности в узле нагрузки, а также в системах регулирования компенсации реактивной мощности индукционных нагревательных установок, работающих на промышленной и средней частотах при нагреве до высоких температур, к выходу устройства может подключаться прибор для измерения угла фазового сдвига ±80°.

Изобретение относится к разделу управления и может быть использовано для регулирования скорости электромеханического объекта, представляющего собой электродвигатель постоянного тока и упругосвязанный с ним исполнительный механизм.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с идеальным валопроводом заданных программ перемещения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах или машинах. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования механичеки коммутируемого электродвигателя постоянного тока или универсального двигателя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления двигателем постоянного тока, преимущественно при питании от низковольтного источника.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами с идеальными валопроводами заданных программ перемещения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, предназначенных для автоматического регулирования двигателя постоянного тока, а также в электроприводах переменного тока, построенных на базе асинхронных двигателей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих системах автоматического регулирования и управления. .

Изобретение относится к области управления параметрами и механическими характеристиками электродвигателей переменного тока. .

Изобретение относится к контроллеру двигателя, который содержит процессор, выборочно выводящий сигнал включения либо на переключающий элемент верхнего плеча, либо на переключающий элемент нижнего плеча, основываясь на определенном датчиком положения положении, устройства управления затвором, подающие управляющее напряжение на затворы переключающих элементов сдвигом уровня сигнала включения от процессора на переключающий элемент верхнего плеча, и конденсатор в цепи положительной обратной связи, сформированный с возможностью зарядки, когда переключающий элемент верхнего плеча выключен, и выполняющий функции источника напряжения для устройства управления затвором, когда переключающий элемент верхнего плеча включен.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрическом приводе для бесщеточного двигателя с постоянными магнитами и способу его управления.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для управления вентильными двигателями с широким диапазоном регулирования частоты вращения. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для возбуждения синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, встроенного в электрическое транспортное средство.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие контактных систем устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой.

Изобретение относится к инструментам с электрическим приводом. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широко регулируемых вентильных двигателях. .

Изобретение относится к устройству и способу для управления гибридным двигателем, а более конкретно к устройству и способу для управления гибридным двигателем, в котором в роторе вместо катушки индуктивности используется постоянный магнит.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых вентильных электроприводах, в частности в электроприводах для управления запорной арматурой в различных отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления и регулирования. .

Изобретение относится к электроинструментам. .
Наверх