CN111491763B - 电动工具、电动工具的控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于防止因由电动马达产生的反电动势而在信息存储单元中保存的数据破坏。该电动螺丝刀具备：电动马达、检测电动马达的旋转来发送旋转检测信号的霍尔传感器、和保存与电动马达的控制相关的设定数据的存储器。若对电动螺丝刀的控制电路施加电压从而控制电路启动(S100)，则通过霍尔传感器来检测电动马达的旋转，设为当电动马达旋转时不访问存储器(S104)。若电动马达停止的时间成为给定的基准时间(100ms)以上，则允许对存储器的访问(S106、S108)。

Description

电动工具、电动工具的控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于具备电动马达的电动工具的控制电路、以及电动工具的控制方法。

背景技术

例如专利文献1中公开了一种设为通过电动马达旋转驱动螺丝批头来进行螺钉拧紧作业的电动螺丝刀。在这样的电动螺丝刀中，通常设为，用户能够与螺钉的种类、螺钉被紧固的构件相符合地变更紧固转矩、紧固时间等的设定。因此，在电动螺丝刀中设置有用于事先记录设定数据的信息存储单元。该信息存储单元在大多情况下由能够读入以及写入的半导体存储器构成。若将电动螺丝刀连接到外部电源来对电动螺丝刀的控制电路施加电压，则控制电路自动地启动，进行电动螺丝刀的初始化以及基于设定数据的电动螺丝刀的控制条件的设定。若这样的初始设定结束，则成为能够按照用户的操作来执行螺钉拧紧作业的状态。

在具备上述电动螺丝刀这样的电动马达的电动工具中，即使是未与外部电源连接的状态，如果通过外力旋转电动马达从而发生反电动势来对控制电路施加电压。由此，若将对于使控制电路启动而足够的大小的电压施加给控制电路，则有时控制电路启动来进行电动工具的初始化、控制条件的设定。电动马达的反电动势是不稳定的且是暂时产生的，因此，基于反电动势的对控制电路的电力供给不稳定。因此，通常，控制电路即使一旦启动也变得立即停止。因此，若控制电路通过反电动势而启动，则有时在对记录有设定数据的存储器等信息存储单元进行访问的过程中，控制电路停止。若这样在对存储器的访问中控制电路突然停止，则在信息存储单元中保存的设定数据等数据可能破坏。

为了防止这样的数据破坏，还进行了，在电动马达和控制电路之间配置二极管，使伴随着电动马达的反电动势的电流不会在控制电路中流过，并使控制电路不会通过反电动势而启动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/170648号

发明内容

发明要解决的课题

例如在上述这样的电动螺丝刀中，螺钉的紧固转矩与在电动马达中流过的电流大小大致成比例，因此，若想要使紧固转矩增大，则变得在电动马达中流过大电流。用于使反电动势不会被施加给控制电路的二极管需要是可耐受这样的大电流的大容量二极管，然而获得这样的二极管是困难的，或者即使获得了也会成为大尺寸，必须使电动螺丝刀本身增大。

因此，本发明的目的在于，提供一种不追加利用二极管等电流控制电路元件而能够防止因由电动马达产生的反电动势而在信息存储单元中保存的数据破坏的、用于电动工具的控制电路。此外，目的在于，提供一种具备这样的控制电路的电动工具、以及能够防止数据破坏的电动工具的控制方法。

用于解决课题的手段

即，本发明提供一种控制电路，用于电动工具，该电动工具具备：电动马达、检测该电动马达的旋转来发送旋转检测信号的旋转检测单元、以及保存与该电动马达的控制相关的设定数据的信息存储单元，其中，当对该控制电路施加了电压时，根据该旋转检测信号来判断该电动马达有无旋转，设为当该电动马达旋转时不访问该信息存储单元。

在该控制电路中，设为在对控制电路施加了电压时电动马达旋转的情况下，不访问信息存储单元。当在对控制电路施加了电压的时间点电动马达旋转时，电动马达通过外力而旋转来发生反电动势，通过该反电动势对控制电路施加电压从而该控制电路启动的可能性高。在该控制电路中，设为当控制电路通过反电动势而启动的可能性高时，不访问信息存储单元。由此，能够防止如下情况：控制电路通过电动马达的反电动势暂时启动而访问信息存储单元的过程中控制电路停止，由此在信息存储单元中保存的设定数据等数据破坏。

优选地，设为，当判断为该电动马达的旋转停止的时间成为给定的基准时间以上时，能够允许对该信息存储单元的访问。

通过设为这样，能够使得更可靠地检知电动马达的旋转处于停止的状态，仅在更安全的状态下访问信息存储单元。作为旋转检测单元，考虑了霍尔传感器、编码器等各种旋转检测单元，其中还存在仅在电动马达的旋转轴经过了给定的旋转位置时发出信号的旋转检测单元。当利用这样的手段的情况下，表示电动马达的旋转的信号仅以脉冲方式发送，由此，即使电动马达旋转也会产生控制电路不接收该信号的时间。根据上述结构，即使在这样的情况下，也能够更准确地判断电动马达的旋转停止，从而更可靠地防止尽管电动马达在旋转中却错误地判断为电动马达处于停止从而访问信息存储单元这一情况。

优选地，设为，当该停止的时间成为该基准时间以上时，访问该信息存储单元来读入该设定数据，并根据该读入的设定数据来设定该电动工具的控制条件。

此外，能够设为，若对该信息存储单元的访问一旦被允许，则之后维持不论该电动马达有无旋转对该信息存储单元的访问均被允许的状态。

具体地，能够设为，该信息存储单元是能够读入以及写入的存储器。

本发明进一步提供一种电动工具，具备：

电动马达；

旋转检测单元，其检测该电动马达的旋转来发送旋转检测信号；

信息存储单元，其保存与该电动马达的控制相关的设定数据；以及

上述任一种的控制电路。

本发明进一步提供一种控制方法，是电动工具的控制方法，该电动工具具备：电动马达、检测该电动马达的旋转来发送旋转检测信号的旋转检测单元、保存与该电动马达的控制相关的设定数据的信息存储单元、以及控制电路，其中，包含如下步骤：

当对该控制电路施加了电压时，通过该旋转检测单元来检测该电动马达的旋转；以及

设为当该电动马达旋转时不访问该信息存储单元。

在该方法中，能够设定进一步包含如下步骤：

对该电动马达的旋转停止的时间进行计时；

当该停止的时间成为该基准时间以上时，访问该信息存储单元来读入该设定数据；

根据该读入的设定数据来设定该电动工具的控制条件；以及

在该设定的步骤之后，设为不论该电动马达有无旋转对该信息存储单元的访问均被允许的状态。

以下，基于附图来说明本发明所涉及的电动工具的实施方式。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的电动螺丝刀的外观图。

图2是图1的电动螺丝刀的功能框图。

图3是表示旋转检测单元的另一个实施方式的图。

图4是表示在图l的电动螺丝刀中的启动时的动作的流程图。

图5是本发明的第2实施方式所涉及的电动螺丝刀的外观图。

图6是图5的电动螺丝刀的功能框图。

图7是表示在图5的电动螺丝刀中的启动时的动作的流程图。

具体实施方式

本发明的第1实施方式所涉及的电动螺丝刀(电动工具)100如图1以及图2所示那样，具备：工具壳体110、内置于工具壳体110的电动马达112、和由电动马达112旋转驱动的头保持件114。在头保持件114，可拆卸地安装了与成为对象的螺钉相符合地适当选择出的螺丝批头116。在工具壳体110设置有：具有显示部118以及输入按钮120的输入接口122、和用于将该电动螺丝刀100连接到外部电源123的电源线124。在工具壳体110内，进一步设置有：用于控制电动马达112的驱动的马达驱动电路126、用于进行该电动螺丝刀100整体的控制的控制电路128、对电动马达112的转子的旋转位置进行检测的霍尔传感器130、以及保存有设定数据的能够读入以及写入的非易失性半导体存储器(信息存储单元)132。此外，尽管图中未示出，然而还具有在制造阶段预先存储控制程序的程序用存储器、和当控制电路128执行控制程序时所利用的数据存储器以及寄存器(register memory)。程序用存储器除了程序的更新等的特别状况之外，还被用作只读存储器，基本上不会由用户来写入数据、或者删除数据。数据存储器以及寄存器是仅在控制程序的执行中被使用，随着电源停止而内部数据被删除的易失性存储器。

这里，所谓“设定数据”，主要是指用于进行与电动马达112的控制有关的设定的数据，例如是用于对螺钉拧紧作业时的设定转矩、电动马达112的旋转时间、进行紧固的螺钉的条数、判断为正常地结束了螺钉拧紧作业时的合格基准等进行设定的数据。通过操作输入接口122、或者从个人计算机等外部装置发送数据，用户能够任意地变更设定数据。变更后的设定数据被写入存储器132来保存。

霍尔传感器130被固定于电动马达112的定子侧，通过检知由设置于转子的磁铁而产生的磁场，来检测转子的旋转位置。根据通过霍尔传感器130检测出的转子的旋转位置，来控制对定子的各线圈的通电定时，由此，使得转子顺利地旋转。此外，在该电动螺丝刀100中，还使得控制电路128接收从霍尔传感器130发送的输出信号，并根据该输出信号来判断电动马达112有无旋转。即，霍尔传感器130还作为用于检测电动马达112的旋转的旋转检测单元而发挥功能。控制电路128在输出信号(旋转检测信号)不存在变化的情况下，判断为电动马达112的旋转处于停止，在输出信号存在变化的情况下，判断为电动马达112正在旋转。

作为用于检测电动马达112的旋转的旋转检测单元，能够使用霍尔传感器130以外的任意旋转检测单元。例如在图3中示出了在与电动马达112的各线圈接通的各布线134连接了电阻元件136的实施方式。在该实施方式中，设为通过检知各电阻元件136中的电压变化，来检知流过布线134的电流。所谓在布线134中流过电流时，被认为是，根据控制程序对电动马达112供给电力来对电动马达112进行旋转驱动时，或者利用外力将电动马达112旋转由此产生了反电动势时的任一种。无论哪一种，在布线134中产生了电流的状态下，电动马达112旋转的可能性高。由此，通过检知各电阻元件136之间的电压变化，能够检测电动马达112有无旋转。此外，在图示的示例中，电动马达112是三相马达，然而也可以是单相马达。或者，还能够设为，在电动马达112的旋转轴、或用于从该旋转轴到螺丝批头116传递动力的旋转机构配置转矩传感器，当转矩传感器检知到转矩变化时，判断为电动马达112旋转。另外，还能够设为通过编码器来进行旋转检测。本发明中的旋转检测单元能够如上述那样利用各种装置，在不脱离本发明的目的的范围内还可以设为基于其他任何检测原理的手段。

关于该电动螺丝刀100的启动时的动作(控制方法)，参照图4在以下进行说明。若对控制电路128施加电压，控制电路128启动来进行初始设定。具体地，若控制电路128启动(S100)，则首先进行初始化(S102)。这里，所谓初始化，例如意味着设为能够从程序用存储器读入控制程序、或者将必要的数据存储到数据存储器或寄存器，来执行控制程序的状态的动作。接着，根据从霍尔传感器130发送的旋转检测信号，判断电动马达112有无旋转(S104)。具体地，如果旋转检测信号不存在变化，则判断为电动马达112处于停止，如果存在变化，则判断为电动马达112旋转。当电动马达112旋转时，进行待机，直至电动马达112停止为止。当电动马达112处于停止时，对电动马达112停止的时间进行计时(S106)，并进行待机，直至停止时间达到给定的基准时间(在本实施方式中为100ms)为止。若停止时间成为基准时间以上，则开始对存储器132的访问来进行设定数据的读入(S108)，并根据读入的设定数据来设定该电动螺丝刀100的控制条件(S110)。此外，此时，在存储器132中写入表示启动次数的数据。若该设定正常结束(S112)，则一系列的初始设定结束，成为能够执行基于用户的操作的螺钉拧紧作业的状态(S114)。

在该电动螺丝刀100中，成为如上述那样，若对控制电路128施加电压则自动地进行初始设定。对控制电路128施加电压通常是当将该电动螺丝刀100连接到外部电源123来从外部电源123供给了电力时。此时，通常电动马达112尚未进行旋转，因此，按照图4的流程图，允许对存储器132的访问来进行基于设定数据的设定。另一方面，在未将该电动螺丝刀100连接到外部电源123的状况下，若利用手旋转螺丝批头116等从而通过外力将电动马达112旋转，则在电动马达112发生反电动势，成为从电动马达112向控制电路128流过电流来对控制电路128施加电压的状态。此时，如果对控制电路128施加启动所需要的大小的电压，则控制电路128启动。通常，电动马达112的反电动势大多以几秒或者其以下的短时间产生，因此，控制电路128即使启动了也变得立即停止。因此，若在控制电路128通过反电动势而暂时启动的过程中访问存储器132，则在访问中，电力供给消失而控制电路128停止的可能性比较高。若在访问存储器132的过程中、特别地在对存储器132进行数据的写入的过程中控制电路128停止，则在存储器132内存储的设定数据等数据可能会破坏。在该电动螺丝刀100中，如上述那样，设为，通过霍尔传感器130来监视电动马达112的旋转，当电动马达112旋转时，进行待机直至其旋转停止。由此，当通过伴随着电动马达112的旋转的反电动势而控制电路128启动了时，不访问存储器132。即，在该电动螺丝刀100中，设为，仅在进行来自外部电源123的稳定的电力供给时访问存储器132，因此，能够降低在控制电路128访问存储器132的过程中因控制电路128停止而导致的存储器132内的设定数据破坏的可能性。此外，程序用存储器、数据存储器、以及寄存器当在初始化工序(S102)中通过反电动势而启动了时也可被访问，然而，由于程序用存储器是只读的，在启动时并不会进行数据的写入，因此，因控制电路128的停止而数据破坏的可能性低，并且，数据存储器以及寄存器内的数据原本是若电力供给停止则被删除的数据，因此，即使保存在那里的数据发生损坏，也不会成为问题。

在该电动螺丝刀100中，并不是在判断为电动马达112的旋转停止了之后立即允许对存储器132的访问，而设为，在确认电动马达112停止了给定的基准时间(100ms)以上之后允许访问。还考虑了如下情况，即当通过外力将电动马达旋转时，电动马达的旋转并不是连续地进行，而是会暂时停止然后立即又旋转。此外，如上述那样，作为旋转检测单元，能够采用各种旋转检测单元，其中还存在仅在转子成为给定的旋转位置时发送信号的旋转检测单元，当采用这样的旋转检测单元的情况下，即使未发送旋转检测信号，实际上也可能会存在电动马达112旋转这一情况。通过设置上述这样的给定的基准时间，能够更可靠地判断电动马达112处于停止，由此，能够更可靠地防止当基于反电动势的启动时对存储器132的访问。

此外，在对存储器132的访问一旦被允许而初始设定结束了的状态下，通过稳定的外部电源123来进行对该电动螺丝刀100的电力供给的可能性高，因此，在对信息存储单元的访问中，电力供给被紧急停止的可能性极低。因此，若对存储器132的访问一旦被允许，则在此之后设为不论电动马达112有无旋转在任意的定时对存储器132的访问均被允许的状态，并且该状态被维持。

本发明的第2实施方式所涉及的电动螺丝刀200如图5以及图6所示那样，由电动螺丝刀主体202和用于对其进行控制的控制器204构成。电动螺丝刀主体202和控制器204经由在各自中设置的通信部238a、238b通过通信电缆206而连接。与外部电源223连接的电源线224设置于控制器204侧，从控制器204经由通信电缆206来进行从外部电源223对电动螺丝刀主体202的电力供给。在电动螺丝刀主体202的工具壳体210内，如图6所示那样，设置有与第1实施方式所涉及的电动螺丝刀100同样的电动马达212、马达驱动电路226、以及霍尔传感器230。输入接口222设置于控制器204侧。

在该电动螺丝刀200中，在电动螺丝刀主体202和控制器204中分别设置有控制电路228a、228b。这两个控制电路228a、228b经由通信电缆206而相互通信，通过两个控制电路228a、228b，实现了与第1实施方式中的控制电路128同样的功能。同样地，在电动螺丝刀主体202和控制器204各自中设置有存储器232a、232b，通过这两个存储器232a、232b，实现了与第1实施方式中的存储器132同样的功能。

若对控制电路228a、228b施加电压，则如图7所示那样，控制电路228a、228b分别启动来进行初始设定。具体地，若电动螺丝刀主体202侧的控制电路228a启动(S200)，则首先进行初始化(S202)。接着，根据来自霍尔传感器230的旋转检测信号，判断电动马达212有无旋转(S204)。当电动马达212未停止时，进行待机，直至电动马达212停止为止。当电动马达212处于停止时，对电动马达212停止的时间进行计时(S206)。进行待机，直至停止时间达到给定的基准时间(在本实施方式中为100ms)。若停止时间成为基准时间以上，则对控制器204侧的控制电路228b发送正常开始信号(S208)。

控制器204侧的控制电路228b若在启动后(S250)接收正常开始信号(S252)，则访问存储器232b来读入设定数据(S254)，将读入的设定数据发送给电动螺丝刀主体202侧的控制电路228a(S256)。电动螺丝刀主体202侧的控制电路228a若接收设定数据(S210)，则根据接收到的设定数据来设定该电动螺丝刀200的控制条件(S212)。此时，在存储器232a中写入设定数据。接着，判断设定是否正常地结束了(S214)，若正常地结束了，则将OK信号发送给控制器204侧的控制电路228b(S216)，若未正常地结束，则将NG信号发送给控制器204侧的控制电路228b(S218)。当发送出OK信号时，在电动螺丝刀主体202侧的初始设定结束，成为能够执行螺钉拧紧作业的状态(S220)。控制器204侧的控制电路228b在接收到0K信号时(S258)，结束在控制器204侧的初始设定，成为能够执行螺钉拧紧作业的状态(S260)。另一方面，当接收到NG信号时(S258)，再次访问存储器132，重新进行设定数据的读入(S254)。在该电动螺丝刀200中，与第1实施方式所涉及的电动螺丝刀100同样地，在控制电路228a、228b的启动时监视电动马达212有无旋转，由此，当通过电动马达212的反电动势而启动了时，设为并不访问存储器232a、232b。由此，能够防止在控制电路228a、228b访问存储器232a、232b的过程中，伴随着控制电路228a、228b停止的存储器232a、232b内的设定数据等数据的破坏。

此外，在该实施方式中，将控制电路228a、228b以及存储器232a、232b分散地配置于电动螺丝刀主体202和控制器204，然而该作用分担也可以适当变更。此外，控制电路228a、228b、存储器232a、232b也能够汇总地配置于电动螺丝刀主体202和控制器204中的一者。

以上，说明了本发明的实施方式，然而本发明并不受限于这些实施方式。例如，在上述实施方式中，以电动螺丝刀为例说明了本发明，然而，还能够设为转矩扳手、研磨机等以电动马达为驱动源的其他方式的电动工具。此外，设为在电动马达的旋转停止的时间成为给定的基准时间以上之后允许对存储器的访问，然而该基准时间能够任意地变更。此外，当采用了例如能够可靠地检知电动马达的旋转停止的旋转检测单元的情况下等，还可以设为，不存在基准时间，当判断为电动马达的旋转处于停止之后立即允许对存储器的访问。作为用于保存设定数据的信息存储单元，除了上述那样的内置的半导体存储器以外，还能够采用硬盘驱动器、能够写入的CD、DVD等记录介质、以及可拆卸的USB存储器等其他手段。

符号说明

100 电动螺丝刀(电动工具)

110 工具壳体

112 电动马达

114 头保持件

116 螺丝批头

118 显示部

120 输入按钮

122 输入接口

123 外部电源

124 电源线

126 马达驱动电路

128 控制电路

130 霍尔传感器

132 存储器(信息存储单元)

134 布线

136 电阻元件

200 电动螺丝刀

202 电动螺丝刀主体

204 控制器

206 通信电缆

210 工具壳体

212 电动马达

222 输入接口

223 外部电源

224 电源线

226 马达驱动电路

228a 控制电路

228b 控制电路

230 霍尔传感器

232a 存储器

232b 存储器

238a 通信部

238b 通信部。

Claims (8)

1.一种控制电路，用于电动工具，该电动工具具备：电动马达、检测该电动马达的旋转来发送旋转检测信号的旋转检测单元、以及保存与该电动马达的控制相关的设定数据的信息存储单元，其中，

当对该控制电路施加了电压而该控制电路启动了时，根据该旋转检测信号来判断该电动马达有无旋转，设为当判断为该电动马达旋转时不访问该信息存储单元。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，

被设为当判断为该电动马达的旋转停止的时间成为给定的基准时间以上时允许对该信息存储单元的访问。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，

被设为当该停止的时间成为该基准时间以上时，访问该信息存储单元来读入该设定数据，并根据该读入的设定数据来设定该电动工具的控制条件。

4.根据权利要求2所述的控制电路，其中，

被设为若对该信息存储单元的访问一旦被允许，则之后维持不论该电动马达有无旋转对该信息存储单元的访问均被允许的状态。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其中，

该信息存储单元是能够读入以及写入的存储器。

6.一种电动工具，其中，

具备：

电动马达；

旋转检测单元，其检测该电动马达的旋转来发送旋转检测信号；

信息存储单元，其保存与该电动马达的控制相关的设定数据；以及

权利要求1至4中任一项所述的控制电路。

7.一种控制方法，是电动工具的控制方法，该电动工具具备：电动马达、检测该电动马达的旋转来发送旋转检测信号的旋转检测单元、保存与该电动马达的控制相关的设定数据的信息存储单元、以及控制电路，其中，

该控制方法包含如下步骤：

当对该控制电路施加了电压而该控制电路启动了时，通过该旋转检测单元来检测该电动马达的旋转；以及

设为当在检测该电动马达的旋转的步骤中判断为该电动马达旋转时不访问该信息存储单元。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，

包含如下步骤：

对该电动马达的旋转停止的时间进行计时；

当该停止的时间成为给定的基准时间以上时，访问该信息存储单元来读入该设定数据；

根据该读入的设定数据来设定该电动工具的控制条件；以及

在该设定的步骤之后，设为不论该电动马达有无旋转对该信息存储单元的访问均被允许的状态。

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