WO2023281814A1 - 電動工具、制御方法及びプログラム - Google Patents
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- B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
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- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
Definitions
- the present disclosure generally relates to an electric power tool, control method and program, and more particularly, the present disclosure relates to an electric power tool provided with a motor, and an electric power tool control method and program.
- the electric tightening machine described in Patent Document 1 includes an electric motor, a flywheel directly connected to the electric motor, a drive shaft to which a socket is attached, and a clutch that transmits rotation of the flywheel to the drive shaft. .
- the rotational energy stored in the flywheel in advance is transmitted to the drive shaft by instantaneously engaging the clutch.
- the electric tightening machine (electric tool) described in Patent Document 1 cuts off the electric motor current at the same time when the clutch is connected, and after the clutch is connected, tightens bolts and nuts (fastening parts) by the rotational energy accumulated in the flywheel in advance. . Therefore, in the electric tightening machine described in Patent Document 1, the rotational energy accumulated in the flywheel in advance is consumed during the period from the start of tightening of the bolt/nut (fastening part) until the fastening part is seated. There was a problem that the tightening torque did not reach the torque setting value.
- the present disclosure has been made in view of the above reasons, and aims to provide an electric power tool, a control method, and a program capable of improving the accuracy of tightening torque.
- a power tool includes a motor, a drive control section, an output shaft, a transmission mechanism, and a seating detection section.
- the drive control section controls the motor.
- the output shaft is connected to an end tool that tightens the fastening component.
- the transmission mechanism is arranged between the motor and the output shaft, and transmits the torque of the motor to the output shaft.
- the seating detection unit detects seating of the fastening component.
- the drive control unit controls the motor so that the number of revolutions of the motor at the time of seating becomes a predetermined number of revolutions according to the torque setting value.
- the drive control section reduces the value of the power element supplied to the motor to a predetermined value or less in response to the seating detection section detecting the seating.
- a control method is a control method used for an electric power tool that uses a motor as a power source to tighten fastening components.
- the control method has a detection step, a first control step, and a second control step.
- the detection step seating of the fastening component is detected.
- the motor is controlled such that the number of revolutions of the motor at the time of seating becomes a predetermined number of revolutions according to the torque set value.
- the value of the power element supplied to the motor is made equal to or less than a predetermined value in response to the seating being detected in the detecting step.
- a program according to one aspect of the present disclosure is a program for causing one or more processors to execute the above control method.
- FIG. 1 is a block diagram of a power tool according to one embodiment.
- FIG. 2 is a schematic diagram of the power tool same as the above.
- 3A to 3C are explanatory diagrams of the tightening operation of the electric power tool.
- FIG. 4 is a graph showing a current supplied to a motor in the power tool;
- FIG. 5 is a flow chart showing the operation of the electric power tool.
- FIG. 6 is a graph showing the current supplied to the motor in the power tool according to the modification.
- FIG. 1 A Overview First, an overview of the power tool 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
- FIG. 1 A Overview First, an overview of the power tool 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
- the power tool 1 includes a motor 2, a drive control section 71, an output shaft 6 (see FIG. 2), a transmission mechanism 3 (see FIG. 2), and a seating detection section. 72 and .
- the drive control unit 71 controls the motor 2.
- the output shaft 6 is connected to a tip tool 11 such as a driver bit for tightening a fastening part X1 (see FIG. 3) such as screws and bolts.
- the transmission mechanism 3 is arranged between the motor 2 and the output shaft 6 .
- the transmission mechanism 3 transmits the torque of the motor 2 to the output shaft 6 .
- the seating detection unit 72 detects seating of the fastening component X1.
- the "seating of the fastening component” as used in the present disclosure may include the fact that the fastening component X1 is tightened to a mating member X2 such as a wall material and a nut by a predetermined amount or more. Further, “seating of the fastening part” may include that the tightening torque for tightening the fastening part X1 becomes larger than a specified value within a predetermined time when the fastening part X1 is fastened to the mating member X2. In this embodiment, as shown in FIG.
- the contact of the facing surface X11 of the head X10 of the fastening component X1 with the surface X21 (facing surface) of the mating member X2 is referred to as "seating of the fastening component”.
- the action of the power tool 1 tightening the fastening component X1 to the mating member X2 may be referred to as “tightening action”.
- the drive control unit 71 of the present embodiment controls the motor 2 so that the number of revolutions of the motor 2 when the fastening part X1 is seated reaches a predetermined number of revolutions according to the torque setting value.
- the drive control unit 71 sets the value of the power element supplied to the motor 2 to a predetermined value or less.
- a “power element” as used in the present disclosure is an element that is supplied to the motor 2 and is an element for operating the motor 2 .
- a “power element” includes, for example, at least one of current, voltage, and power.
- the power tool 1 of this embodiment can improve the accuracy of tightening torque regardless of the length of the fastening part X1, for example, by controlling the number of rotations of the motor 2 when the fastening part X1 is seated.
- the electric power tool 1 reduces the value of the power element supplied to the motor 2 to a predetermined value or less according to the seating of the fastening part X1, so that the occurrence of kickback can be suppressed.
- FIG. 2 As shown in FIG. 2, the following description defines directions along the output shaft 6 as forward and rearward.
- the direction from the motor 2 side to the output shaft 6 side is defined as forward, and the direction from the output shaft 6 side to the motor 2 side is defined as rearward.
- directions perpendicular to the front and rear are defined as upward and downward.
- the direction from the grip portion 102 side described later to the body portion 101 side described later is defined as upward, and the direction from the body portion 101 side to the grip portion 102 side is defined as downward.
- directions orthogonal to forward, backward, upward, and downward are defined as leftward and rightward.
- the direction from the back side to the front side of the paper surface of FIG. 2 is defined as the left side
- the direction from the front side to the back side of the paper surface is defined as the right side.
- the power tool 1 is a portable power tool that can be held by an operator with one hand.
- the power tool 1 includes a housing 10, a motor 2, a transmission mechanism 3, an output shaft 6, a control section 7, a storage section 8 (see FIG. 1), a mounting section 12, a trigger 13, and a power switch 15. , and a forward/reverse changeover switch 16 .
- the housing 10 has a body portion 101 , a grip portion 102 and a mounting portion 103 .
- the body portion 101 has a cylindrical shape with a bottom at the rear end.
- the body portion 101 accommodates the motor 2 and the transmission mechanism 3 .
- the grip portion 102 protrudes downward from the body portion 101 .
- the grip portion 102 accommodates the control portion 7 .
- the mounting portion 103 is provided at the tip (lower end) of the grip portion 102 . In other words, the body portion 101 and the mounting portion 103 are connected by the grip portion 102 .
- Mounting portion 103 is configured to detachably mount battery pack 14 .
- a rechargeable battery pack 14 is detachably attached to the power tool 1 .
- the power tool 1 of this embodiment operates using the battery pack 14 as a power source. That is, the battery pack 14 is a power source that supplies current to drive the motor 2 . Battery pack 14 is not a component of power tool 1 . However, the power tool 1 may include the battery pack 14 .
- the battery pack 14 includes an assembled battery configured by connecting a plurality of secondary batteries (for example, lithium ion batteries) in series, and a case accommodating the assembled battery.
- the motor 2 is the power source in the electric tool 1.
- Motor 2 is, for example, a brushless motor.
- the motor 2 of this embodiment is a synchronous motor, more specifically, a Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM).
- the motor 2 includes a rotor with permanent magnets and a stator with armature windings for three phases (U phase, V phase, and W phase).
- the rotor has a motor shaft 21 .
- the motor 2 converts electric power supplied from the battery pack 14 into rotational force of the motor shaft 21 .
- the transmission mechanism 3 is arranged between the motor 2 and the output shaft 6. Specifically, the transmission mechanism 3 is arranged in front of the motor 2 and behind the output shaft 6 . A motor shaft 21 and an output shaft 6 of the motor 2 are mechanically connected to the transmission mechanism 3 . The transmission mechanism 3 transmits the torque of the motor shaft 21 to the output shaft 6 .
- the transmission mechanism 3 of this embodiment has an inertia body 4 and a clutch mechanism 5 .
- the inertia body 4 is arranged between the clutch mechanism 5 and the motor 2. Specifically, it is arranged in front of the motor 2 and behind the clutch mechanism 5 .
- the inertia body 4 is mechanically connected to the motor shaft 21 and rotates integrally with the motor shaft 21 .
- the inertia body 4 is a so-called flywheel, and increases the inertia force of the rotational force of the motor 2 (motor shaft 21).
- the clutch mechanism 5 is arranged between the output shaft 6 and the inertia body 4 . Specifically, it is arranged in front of the inertia body 4 and behind the output shaft 6 .
- the clutch mechanism 5 switches between a first state and a second state.
- the first state is a state in which torque is transmitted from the motor 2 to the output shaft 6 .
- the second state is a state in which torque is not transmitted from the motor 2 to the output shaft 6 .
- the clutch mechanism 5 has a first transmission portion 51 and a second transmission portion 52 .
- the first transmission portion 51 is mechanically connected to the motor shaft 21 of the motor 2 .
- the second transmission portion 52 is mechanically connected to the output shaft 6 .
- the first transmission portion 51 and the second transmission portion 52 are detachably connected.
- the clutch mechanism 5 When the clutch mechanism 5 is in the first state, the first transmission portion 51 and the second transmission portion 52 are mechanically connected and integrated. That is, when the clutch mechanism 5 is in the first state, when the first transmission portion 51 rotates, the second transmission portion 52 also rotates.
- the clutch mechanism 5 is in the second state, the first transmission portion 51 and the second transmission portion 52 are separated (disconnected). That is, when the clutch mechanism 5 is in the second state, even if the first transmission portion 51 rotates, the second transmission portion 52 does not rotate.
- a mounting portion 12 is provided at the tip (front end) of the output shaft 6 .
- a tip tool 11 such as a driver bit and a socket can be attached to and detached from the attachment portion 12 .
- the tip tool 11 attached to the attachment portion 12 rotates.
- the tip tool 11 which is a driver bit, is attached to the mounting portion 12 as shown in FIG. , the work of tightening or loosening the fastening part X1 becomes possible.
- the trigger 13 projects forward from the grip portion 102 .
- the trigger 13 is an operation unit that receives an operation by an operator.
- the operator can switch the state of the clutch mechanism 5 by pulling the trigger 13 . That is, the operator pulls the trigger 13 to separate the first transmission portion 51 and the second transmission portion 52 from the first state in which the first transmission portion 51 and the second transmission portion 52 are connected. It can switch between the second state, which is a state in which the
- the power switch 15 protrudes leftward from the grip portion 102 .
- the motor 2 is driven by operating the power switch 15 while the battery pack 14 is attached to the power tool 1 .
- the normal/reverse selector switch 16 protrudes leftward from the grip portion 102 .
- the forward/reverse selector switch 16 is a switch that switches the rotation direction of the motor shaft 21 of the motor 2 between forward rotation and reverse rotation.
- the forward/reverse selector switch 16 is a switch that switches the rotation direction of the output shaft 6 between forward rotation and reverse rotation.
- the control unit 7 includes a computer system having one or more processors and memory. At least part of the functions of the control unit 7 are realized by the processor of the computer system executing a program recorded in the memory of the computer system.
- the program may be recorded in a memory, provided through an electric communication line such as the Internet, or recorded in a non-temporary recording medium such as a memory card and provided.
- control unit 7 of this embodiment has a drive control unit 71, a seating detection unit 72, and a clutch control unit 73.
- the drive control unit 71 controls the motor 2.
- the drive control unit 71 controls the motor 2 by vector control, for example.
- the drive control unit 71 decomposes the motor current, which is the current to be supplied to the motor 2, into a torque current (q-axis current) that generates torque and an excitation current (d-axis current) that generates magnetic flux, and divides each current component into independently controlled.
- q-axis current torque current
- d-axis current excitation current
- the drive control unit 71 may control the motor 2 by a control method different from vector control.
- the drive control unit 71 controls the motor 2 so that the tightening torque of the fastening part X1 becomes the torque set value (work set value). Specifically, the drive control unit 71 controls the motor 2 so that the rotation speed of the motor 2 at the time when the fastening component X1 is seated becomes a predetermined rotation speed according to the torque setting value.
- the “time point at which the fastening component X1 is seated” may include a period from immediately before the fastening component X1 is seated to immediately after the fastening component X1 is seated.
- the torque setting value is set by, for example, the operator performing a predetermined operation on the operation panel of the power tool 1 .
- the "predetermined number of rotations corresponding to the torque setting value" is a number of rotations preset in association with the torque setting value. For example, the higher the torque setpoint, the higher the predetermined number of revolutions.
- the storage unit 8 stores rotational speed information in which a plurality of torque setting values and a plurality of predetermined rotational speeds are associated one-to-one.
- the drive control unit 71 of the present embodiment confirms the rotation speed information stored in the storage unit 8 to obtain a predetermined rotation speed corresponding to the torque setting value. Get information about Then, the drive control unit 71 controls the motor 2 so that the rotation speed of the motor 2 when the fastening component X1 is seated becomes a predetermined rotation speed according to the torque setting value.
- the drive control unit 71 sets the value of the power element supplied to the motor 2 to a predetermined value when the seating detection unit 72 detects that the fastening component X1 (see FIG. 3C) is seated. value or less.
- the drive control unit 71 reduces the value of the motor current (torque current) supplied to the motor 2 to a predetermined value or less when the seating detection unit 72 detects that the fastening component X1 is seated. do.
- the predetermined value is stored in advance in the storage unit 8, for example, and the predetermined value is 0A, for example.
- the drive control unit 71 of the present embodiment cuts off the motor current supplied to the motor 2 when the seating detection unit 72 detects that the fastening component X1 is seated. Since the motor current supplied to the motor 2 is interrupted when the fastening part X1 is seated, there is an advantage that the occurrence of kickback can be further suppressed.
- the seating detection unit 72 detects seating of the fastening component X1.
- the seating detection unit 72 of this embodiment detects seating of the fastening component X1 by monitoring the motor current (torque current) supplied to the motor 2 .
- the operation of the seating detection unit 72 will be described with reference to FIG.
- FIG. 4 shows a graph representing the motor current in the power tool 1.
- FIG. A graph G1 in FIG. 4 represents the relationship between the number of rotations of the motor 2 and time, with the number of rotations of the motor 2 on the vertical axis and the time on the horizontal axis.
- Graph G2 represents the relationship between motor current and time, with the vertical axis representing the motor current (torque current) and the horizontal axis representing time. Since the seating detection unit 72 of this embodiment monitors the torque current, the graph G2 is regarded as a graph representing the relationship between the torque (load) applied to the output shaft 6 (motor shaft 21) and time. be able to.
- a graph G3 represents the relationship between the tightening torque of the fastening component X1 and time, with the vertical axis representing the fastening torque of the fastening component X1 and the horizontal axis representing time.
- the motor 2 is driven and the motor shaft 21 is rotating.
- the drive control unit 71 controls the motor 2 so that the rotation speed of the motor 2 reaches a predetermined rotation speed at the time when the fastening component X1 is seated (time t2).
- the state of the clutch mechanism 5 is the second state.
- the state of the fastening component X1 at time t1 is, for example, the state shown in FIG. 3A.
- the threaded portion X12 of the fastening part X1 and the threaded portion X22 of the mating member X2 such as a nut are not engaged.
- the state of the clutch mechanism 5 shifts from the second state to the first state, so that the rotation speed (number of rotations) of the motor 2 decreases.
- the electric power tool 1 of this embodiment includes the inertia body 4 arranged between the first transmission portion 51 of the clutch mechanism 5 and the motor 2, it is possible to prevent the rotation speed of the motor 2 from decreasing. can be suppressed. For example, even if the fastening part X1 is very short, the number of rotations of the motor 2, which has decreased when switching from the second state to the first state, is brought close to a predetermined number of rotations before the fastening part X1 is seated. can be done.
- the facing surface X11 of the head X10 of the fastening component X1 contacts the surface X21 (facing surface) of the mating member X2, and the fastening component X1 is seated.
- the torque applied to the output shaft 6 sharply increases.
- the seating detection unit 72 of the present embodiment detects seating of the fastening component X1 when the value of the motor current becomes greater than or equal to a specified value within a predetermined period of time. In the example of FIG. 4, the seating detection unit 72 detects seating of the fastening component X1 at time t3.
- the drive control unit 71 cuts off the current supplied to the motor 2 (motor current) in response to the seating detection unit 72 detecting that the fastening component X1 is seated.
- graph G3 shows, after time t3, the fastening component X1 is tightened by the kinetic energy of the rotating inertia body 4 and the like, and the fastening torque of the fastening component X1 approaches the torque set value.
- the clutch control section 73 shown in FIG. 1 performs control to switch the state of the clutch mechanism 5 between the first state and the second state according to the operation of the trigger 13 (operation section).
- the clutch control unit 73 performs control to switch the state of the clutch mechanism 5 from the second state to the first state when the trigger 13 is pulled by the operator. Since the power tool 1 of the present embodiment includes the clutch control section 73, there is an advantage that the state of the clutch mechanism 5 can be switched between the first state and the second state according to the operator's operation.
- the storage unit 8 is, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) or the like.
- the storage unit 8 may be the memory of the control unit 7 .
- the storage unit 8 of the present embodiment stores the above-described rotational speed information.
- FIG. 5 is a flow chart showing the operation of the power tool 1. As shown in FIG.
- the drive control unit 71 supplies current (power element) to the motor 2 to drive the motor 2. (S2).
- the drive control unit 71 controls the motor 2 so that the rotation speed of the motor 2 at the time when the fastening component X1 is seated becomes a predetermined rotation speed according to the torque setting value.
- the state of the clutch mechanism 5 is the second state, and the tool bit 11 is not rotating.
- the operator sets the tip tool 11 on the fastening component X1.
- the clutch control unit 73 determines whether or not the operator has pulled the trigger 13 (triggered on) (S3). When the clutch control unit 73 determines that the trigger 13 is not pulled (S3: No), the clutch control unit 73 repeats the process of step S3 until the trigger 13 is pulled. On the other hand, when the clutch control unit 73 determines that the trigger 13 has been pulled (S3: Yes), the clutch control unit 73 performs control to connect the first transmission unit 51 and the second transmission unit 52, and operates the clutch mechanism 5. Connect (S4). Under the control of the clutch control section 73, the state of the clutch mechanism 5 is changed from the second state to the first state.
- the rotational force of the motor 2 is transmitted to the tool bit 11 to rotate the tool bit 11 .
- the rotation speed (number of rotations) of the motor 2 decreases as the state of the clutch mechanism 5 shifts from the second state to the first state.
- the drive control unit 71 controls the motor 2 so that the number of revolutions of the motor 2 when the fastening component X1 is seated reaches a predetermined number of revolutions according to the torque setting value.
- the seating detection unit 72 determines whether or not the fastening part X1 is seated (S5). When the seating detection unit 72 determines that the fastening component X1 is not seated (the seating detection unit 72 does not detect that the fastening component X1 is seated) (S5: No), the drive control unit 71 controls the seating detection unit 72 repeats the process of step S5 until it detects the seating of the fastening component X1. On the other hand, when the seating detection unit 72 determines that the fastening component X1 is seated (S5: Yes), the drive control unit 71 causes the motor 2 to The supplied current (power element) is cut off (S6).
- the drive control unit 71 sets the value of the power element supplied to the motor 2 to a predetermined value or less. After the motor 2 stops being driven, the fastening component X1 is tightened by the kinetic energy of the rotating inertia body 4 and the like.
- the clutch control unit 73 determines whether or not the operator has released the trigger 13 (whether the trigger has been turned off) (S7). When the clutch control unit 73 determines that the trigger 13 has not been returned (S7: No), the clutch control unit 73 repeats the process of step S7 until the trigger 13 is returned. On the other hand, when the clutch control unit 73 determines that the trigger 13 has been returned (S7: Yes), the clutch control unit 73 performs control to release the connection of the first transmission unit 51 and the second transmission unit 52, and disengages the clutch. Disconnect the mechanism 5 (S8). Under the control of the clutch control section 73, the state of the clutch mechanism 5 is changed from the first state to the second state. The power tool 1 returns to the process of step S2.
- a function equivalent to that of the power tool 1 according to the above embodiment may be embodied by a control method, a (computer) program, or a non-temporary recording medium recording the program.
- a control method according to one aspect is a control method used for an electric power tool 1 that tightens a fastening component X1 using a motor 2 as a power source.
- the control method has a detection step, a first control step, and a second control step.
- the detection step seating of the fastening component X1 is detected.
- the motor 2 is controlled so that the number of revolutions of the motor 2 at the time of seating becomes a predetermined number of revolutions according to the torque set value.
- the value of the power element supplied to the motor 2 is set to a predetermined value or less in response to the seating being detected in the detection step.
- a program according to one aspect is a program for causing one or more processors to execute the above control method.
- the power tool 1 includes a computer system in the control unit 7.
- a computer system is mainly composed of a processor and a memory as hardware.
- the function of the control unit 7 in the present disclosure is realized by the processor executing a program recorded in the memory of the computer system.
- the program may be recorded in advance in the memory of the computer system, may be provided through an electric communication line, or may be recorded in a non-temporary recording medium such as a computer system-readable memory card, optical disk, or hard disk drive. may be provided.
- a processor in a computer system is made up of one or more electronic circuits, including semiconductor integrated circuits (ICs) or large scale integrated circuits (LSIs). Integrated circuits such as ICs or LSIs are called differently depending on the degree of integration.
- Integrated circuits such as ICs and LSIs include integrated circuits called system LSI, VLSI (Very Large Scale Integration), or ULSI (Ultra Large Scale Integration).
- an FPGA Field-Programmable Gate Array
- a plurality of electronic circuits may be integrated into one chip, or may be distributed over a plurality of chips.
- a plurality of chips may be integrated in one device, or may be distributed in a plurality of devices.
- a computer system includes a microcontroller having one or more processors and one or more memories. Accordingly, the microcontroller also consists of one or more electronic circuits including semiconductor integrated circuits or large scale integrated circuits.
- the power tool 1 may include at least the motor 2, the drive control section 71, the output shaft 6, the transmission mechanism 3, and the seating detection section 72.
- a socket may be attached to the power tool 1 as the tip tool 11 instead of the driver bit.
- the power tool 1 is not limited to the configuration in which the battery pack 14 is used as the power supply, and may be configured to use the AC power supply (commercial power supply) as the power supply.
- the power tool 1 may also include a torque sensor that measures tightening torque.
- the torque sensor is, for example, a magnetostrictive strain sensor capable of detecting torsional strain.
- the magnetostrictive strain sensor is a sensor that detects changes in magnetic permeability according to strain generated by applying torque to the output shaft 6 and outputs a voltage signal proportional to the strain. If the power tool 1 includes a torque sensor, the seating detection section 72 may detect seating of the fastening component X1 based on the tightening torque detected by the torque sensor.
- the drive control unit 71 may set the value of electric power to be supplied to the motor 2 to a predetermined value or less in response to the seating detection unit 72 detecting that the fastening component X1 is seated. Further, the drive control unit 71 may set the value of the voltage applied to the motor 2 to a predetermined value or less when the seating detection unit 72 detects that the fastening component X1 is seated. By setting the value of the power or voltage supplied (applied) to the motor 2 by the drive control unit 71 to a predetermined value or less according to the seating of the fastening part X1, there is an advantage that the occurrence of kickback can be suppressed.
- the drive control unit 71 As an example of setting the power element (current) supplied to the motor 2 by the drive control unit 71 to a predetermined value or less in accordance with the seating of the fastening part X1, the power element is cut off. However, the drive control unit 71 does not have to cut off the power element when the fastening component X1 is seated. As shown in FIG. 6, when the seating detection unit 72 detects that the fastening component X1 is seated, the drive control unit 71 changes the value of the power element supplied to the motor 2 to the value at the time when the fastening component X1 is seated. It may be less than the value of the power element in In the example of FIG.
- the value of the motor current at time t2 when the fastening component X1 is seated is, for example, 30A.
- the drive control unit 71 sets the value of the power element supplied to the motor 2 to 10 A, for example.
- the power tool (1) includes the motor (2), the drive control section (71), the output shaft (6), the transmission mechanism (3), and the seating detection section. (72) and A drive control section (71) controls a motor (2).
- the output shaft (6) is connected to a tip tool (11) that tightens the fastening part (X1).
- the transmission mechanism (3) is arranged between the motor (2) and the output shaft (6), and transmits the rotational force of the motor (2) to the output shaft (6).
- a seating detection unit (72) detects seating of the fastening part (X1).
- the drive control section (71) controls the motor (2) so that the number of rotations of the motor (2) at the time of seating becomes a predetermined number of rotations according to the torque setting value.
- the drive control section (71) reduces the value of the power element supplied to the motor (2) to a predetermined value or less in response to the seating detection section (72) detecting the seating.
- the rotation speed of the motor (2) is controlled when the fastening part (X1) is seated, it is possible to improve the accuracy of the tightening torque regardless of the length of the fastening part (X1). can.
- the value of the power element supplied to the motor (2) is set to a predetermined value or less according to the seating of the fastening part (X1), it is possible to suppress the occurrence of kickback.
- the power element includes at least one of current, voltage, and power.
- the value of at least one of the current, voltage, and power supplied to the motor (2) is set to a predetermined value or less. The occurrence can be suppressed.
- the predetermined value is the value of the power element at the time of seating.
- the value of the power element supplied to the motor (2) is made equal to or less than the value of the power element at the time of seating, so that the occurrence of kickback is further suppressed. can do.
- the drive control section (71) is configured to , cut off the power element supplying the motor (2).
- the power element supplied to the motor (2) is cut off according to the seating of the fastening part (X1), so the occurrence of kickback can be further suppressed.
- the transmission mechanism (3) has a clutch mechanism (5).
- the clutch mechanism (5) has a first state in which torque is transmitted from the motor (2) to the output shaft (6) and a state in which torque is not transmitted from the motor (2) to the output shaft (6). Toggle between a second state and
- the operation unit accepts operations.
- a clutch control section (73) performs control to switch the state of the clutch mechanism (5) between the first state and the second state according to the operation of the operation section.
- the state of the clutch mechanism (5) can be switched between the first state and the second state, for example, according to the operator's operation.
- the transmission mechanism (3) further has an inertial body (4).
- the inertia body (4) is arranged between the clutch mechanism (5) and the motor (2) to increase the inertia force of the rotational force of the motor (2).
- the rotation speed (number of rotations) when switching from the second state to the first state is increased. You can suppress the decline. For example, even if the fastening part (X1) is very short, the number of rotations of the motor (2), which is reduced when switching from the second state to the first state, can be reduced until the fastening part (X1) is seated. The number of revolutions in (2) can be brought close to a predetermined number of revolutions.
- Configurations other than the first aspect are not essential configurations for the power tool (1) and can be omitted as appropriate.
- a control method is a control method used for an electric power tool (1) that uses a motor (2) as a power source to tighten a fastening component (X1).
- the control method has a detection step, a first control step, and a second control step.
- the detection step seating of the fastening component (X1) is detected.
- the motor (2) is controlled so that the number of revolutions of the motor (2) at the time of seating becomes a predetermined number of revolutions according to the torque set value.
- the value of the power element supplied to the motor (2) is set to a predetermined value or less in response to the seating being detected in the detection step.
- the tightening torque is adjusted regardless of the length of the fastening part (X1), for example.
- the value of the power element supplied to the motor (2) in accordance with the seating of the fastening part (X1) is set to a predetermined value or less, so that the occurrence of kickback can be suppressed.
- a program according to the ninth aspect is a program for causing one or more processors to execute the control method according to the eighth aspect.
- the tightening torque is adjusted regardless of the length of the fastening part (X1), for example.
- the value of the power element supplied to the motor (2) in accordance with the seating of the fastening part (X1) is set to a predetermined value or less, so that the occurrence of kickback can be suppressed.
Landscapes
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Abstract
本開示の課題は、締付トルクの精度の向上を図ることである。電動工具(1)は、モータ(2)と、駆動制御部(71)と、出力軸と、伝達機構と、着座検知部(72)と、を備える。駆動制御部(71)は、モータ(2)を制御する。出力軸は、締結部品を締め付ける先端工具に連結される。着座検知部(72)は、締結部品の着座を検知する。駆動制御部(71)は、上記着座の時点におけるモータ(2)の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ(2)を制御する。駆動制御部(71)は、着座検知部(72)によって着座が検知されたことに応じて、モータ(2)に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。
Description
本開示は、一般に電動工具、制御方法及びプログラムに関し、より詳細には、本開示は、モータを備える電動工具、電動工具の制御方法及びプログラムに関する。
特許文献1に記載の電動締付機は、電動モータと、電動モータに直結されたはずみ車と、ソケットが取り付けられたドライブ軸と、はずみ車の回転をドライブ軸に伝達するクラッチと、を備えている。特許文献1に記載の電動締付機では、予めはずみ車に蓄積した回転エネルギを、クラッチを瞬時に接続することによりドライブ軸に伝える。
特許文献1に記載の電動締付機(電動工具)は、クラッチを接続すると同時に電動モータ電流を遮断し、クラッチの接続後は予めはずみ車に蓄積した回転エネルギによってボルト・ナット(締結部品)を締め付ける。そのため、特許文献1に記載の電動締付機では、ボルト・ナット(締結部品)を締め付けだしてから締結部品が着座するまでの間に、予めはずみ車に蓄積した回転エネルギが消費され、締結部品の締付トルクがトルク設定値に達さないという問題があった。
本開示は、上記事由に鑑みてなされており、締付トルクの精度の向上を図ることができる電動工具、制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る電動工具は、モータと、駆動制御部と、出力軸と、伝達機構と、着座検知部と、を備える。前記駆動制御部は、前記モータを制御する。前記出力軸は、締結部品を締め付ける先端工具に連結される。前記伝達機構は、前記モータと前記出力軸との間に配置されており、前記モータの回転力を前記出力軸へ伝達する。前記着座検知部は、前記締結部品の着座を検知する。前記駆動制御部は、前記着座の時点における前記モータの回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるように前記モータを制御する。前記駆動制御部は、前記着座検知部によって前記着座が検知されたことに応じて、前記モータに供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。
本開示の一態様に係る制御方法は、モータを動力源として締結部品を締め付ける電動工具に用いられる制御方法である。前記制御方法は、検知ステップと、第1制御ステップと、第2制御ステップと、を有する。前記検知ステップでは、前記締結部品の着座を検知する。前記第1制御ステップでは、前記着座の時点における前記モータの回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるように前記モータを制御する。前記第2制御ステップでは、前記検知ステップにて前記着座を検知したことに応じて、前記モータに供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。
本開示の一態様に係るプログラムは、上記の制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。
以下、本開示に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において互いに共通する要素には同一符号を付しており、共通する要素についての重複する説明は省略する場合がある。以下の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。本開示において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、図面中の各向きを示す矢印は一例であり、電動工具1の使用時の向きを規定する趣旨ではない。また、図面中の各向きを示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。
(1)概要
まず、本実施形態に係る電動工具1の概要について、図1~図4を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る電動工具1の概要について、図1~図4を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る電動工具1は、モータ2と、駆動制御部71と、出力軸6(図2参照)と、伝達機構3(図2参照)と、着座検知部72と、を備えている。
駆動制御部71は、モータ2を制御する。出力軸6は、ねじ及びボルト等の締結部品X1(図3参照)を締め付けるドライバビット等の先端工具11に連結されている。伝達機構3は、モータ2と出力軸6との間に配置されている。伝達機構3は、モータ2の回転力を出力軸6へ伝達する。着座検知部72は、締結部品X1の着座を検知する。
ここで、本開示でいう「締結部品の着座」とは、締結部品X1が壁材及びナット等の相手部材X2に対して、所定以上締め付けられたことを含み得る。また、「締結部品の着座」とは、締結部品X1が相手部材X2に締め付けられる際に、締結部品X1を締め付ける締付トルクが所定時間内に規定値以上大きくなることを含み得る。本実施形態では、図3Cに示すように、締結部品X1の頭部X10の対向面X11が、相手部材X2の表面X21(対向面)に接することを、「締結部品の着座」という。なお、以下の説明において、電動工具1が締結部品X1を相手部材X2に締め付ける動作のことを、「締付動作」ということがある。
本実施形態の駆動制御部71は、締結部品X1の着座の時点におけるモータ2の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ2を制御する。そして、駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1の着座が検知されたことに応じて、モータ2に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。本開示でいう「動力要素」は、モータ2に供給される要素のことであり、モータ2を動作させるための要素である。「動力要素」は、例えば、電流、電圧、及び電力のうちの少なくとも1つを含む。
本実施形態の電動工具1は、締結部品X1の着座の時点におけるモータ2の回転数を制御することで、例えば締結部品X1の長さに関係なく締付トルクの精度を向上させることができる。また、電動工具1は、締結部品X1の着座に応じて、モータ2に供給する動力要素の値を、所定の値以下とするため、キックバックの発生を抑制することができる。
(2)電動工具の構成
以下、本実施形態に係る電動工具1の詳細な構成について、図1~図4を参照して説明する。図2に示すように、以下の説明では、出力軸6に沿った向きを前方及び後方と規定する。モータ2側から出力軸6側への向きを前方とし、出力軸6側からモータ2側への向きを後方とする。また、以下の説明では、図2の紙面上において、前方及び後方と直交する向きを上方及び下方と規定する。後述するグリップ部102側から後述する胴体部101側への向きを上方とし、胴体部101側からグリップ部102側への向きを下方とする。また、以下の説明では、前方、後方、上方、及び下方と直交する向きを左方及び右方と規定する。本実施形態では、図2の紙面において、紙面の奥側から手前側への向きを左方と規定し、紙面の手前側から奥側への向きを右方と規定する。
以下、本実施形態に係る電動工具1の詳細な構成について、図1~図4を参照して説明する。図2に示すように、以下の説明では、出力軸6に沿った向きを前方及び後方と規定する。モータ2側から出力軸6側への向きを前方とし、出力軸6側からモータ2側への向きを後方とする。また、以下の説明では、図2の紙面上において、前方及び後方と直交する向きを上方及び下方と規定する。後述するグリップ部102側から後述する胴体部101側への向きを上方とし、胴体部101側からグリップ部102側への向きを下方とする。また、以下の説明では、前方、後方、上方、及び下方と直交する向きを左方及び右方と規定する。本実施形態では、図2の紙面において、紙面の奥側から手前側への向きを左方と規定し、紙面の手前側から奥側への向きを右方と規定する。
電動工具1は、作業者が片手で把持可能な可搬型の電動工具である。電動工具1は、ハウジング10と、モータ2と、伝達機構3と、出力軸6と、制御部7と、記憶部8(図1参照)と、取付部12と、トリガ13と、電源スイッチ15と、正逆切替スイッチ16と、を備えている。
ハウジング10は、胴体部101と、グリップ部102と、装着部103とを有している。胴体部101の形状は、後端が有底の筒状である。胴体部101は、モータ2と、伝達機構3とを収容している。グリップ部102は、胴体部101から下方に突出している。グリップ部102は、制御部7を収容している。装着部103は、グリップ部102の先端部(下端部)に設けられている。言い換えれば、胴体部101と装着部103とが、グリップ部102にて連結されている。装着部103は、電池パック14が取り外し可能に装着されるように構成されている。
電動工具1には、充電式の電池パック14が着脱可能に取り付けられる。本実施形態の電動工具1は、電池パック14を電源として動作する。すなわち、電池パック14は、モータ2を駆動する電流を供給する電源である。電池パック14は、電動工具1の構成要素ではない。ただし、電動工具1は、電池パック14を備えていてもよい。電池パック14は、複数の二次電池(例えば、リチウムイオン電池)を直列接続して構成された組電池と、組電池を収容したケースと、を備えている。
モータ2は電動工具1における動力源である。モータ2は、例えばブラシレスモータである。特に、本実施形態のモータ2は、同期電動機であり、より詳細には、永久磁石同期電動機(Permanent Magnet Synchronous Motor:PMSM)である。モータ2は、永久磁石を備えた回転子と、3相(U相、V相、W相)分の電機子巻線を備えた固定子とを備える。回転子はモータ軸21を有している。モータ2は、電池パック14から供給される電力をモータ軸21の回転力に変換する。
伝達機構3は、モータ2と出力軸6との間に配置されている。具体的には、伝達機構3は、モータ2の前方かつ出力軸6の後方に配置されている。伝達機構3には、モータ2のモータ軸21及び出力軸6が機械的に接続されている。伝達機構3は、モータ軸21の回転力を出力軸6に伝達する。
本実施形態の伝達機構3は、慣性体4と、クラッチ機構5とを有している。
慣性体4は、クラッチ機構5とモータ2との間に配置されている。具体的には、モータ2の前方かつクラッチ機構5の後方に配置されている。慣性体4は、モータ軸21と機械的に接続されており、慣性体4は、モータ軸21と一体的に回転する。慣性体4は、いわゆるフライホイールであり、モータ2(モータ軸21)の回転力の慣性力を増加させる。
クラッチ機構5は、出力軸6と慣性体4との間に配置されている。具体的には、慣性体4の前方かつ出力軸6の後方に配置されている。クラッチ機構5は、第1状態と第2状態とを切り替える。第1状態は、モータ2から出力軸6へ回転力が伝達される状態である。第2状態は、モータ2から出力軸6へ回転力が伝達されない状態である。
クラッチ機構5は、第1伝達部51と第2伝達部52とを有している。第1伝達部51は、モータ2のモータ軸21に機械的に接続されている。第2伝達部52は、出力軸6に機械的に接続されている。第1伝達部51及び第2伝達部52は、着脱自在に接続される。クラッチ機構5が第1状態のとき、第1伝達部51及び第2伝達部52は、機械的に接続されて一体となっている状態である。すなわち、クラッチ機構5が第1状態のとき、第1伝達部51が回転すると第2伝達部52も回転する。クラッチ機構5が第2状態のとき、第1伝達部51及び第2伝達部52は分離している状態(接続が解除された状態)である。すなわち、クラッチ機構5が第2状態のとき、第1伝達部51が回転しても、第2伝達部52は回転しない。
出力軸6の先端(前端)には取付部12が設けられている。取付部12は、例えばドライバビット及びソケット等の先端工具11が着脱できる。出力軸6が回転するのに伴い、取付部12に取り付けられた先端工具11が回転する。図2に示すようにドライバビットである先端工具11が取付部12に取り付けられている場合、先端工具11が締結部品X1(図3A参照)にセットされた状態で先端工具11が回転することにより、締結部品X1を締め付ける又は緩めるといった作業が可能となる。
トリガ13は、グリップ部102から前方に突出している。トリガ13は、作業者による操作を受け付ける操作部である。作業者はトリガ13を引く操作により、クラッチ機構5の状態を切替え可能である。つまり、作業者は、トリガ13を引く操作により、第1伝達部51及び第2伝達部52が接続された状態である第1状態と、第1伝達部51及び第2伝達部52が分離された状態である第2状態と、を切り替えることができる。
電源スイッチ15は、グリップ部102から左方に突出している。電池パック14が電動工具1に取り付けられている状態で、電源スイッチ15が操作されることにより、モータ2が駆動される。
正逆切替スイッチ16は、グリップ部102から左方に突出している。正逆切替スイッチ16は、モータ2のモータ軸21の回転方向を正転と逆転とで切り替えるスイッチである。言い換えると、正逆切替スイッチ16は、出力軸6の回転方向を正転と逆転とで切り替えるスイッチである。
制御部7は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、制御部7の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
図1に示すように、本実施形態の制御部7は、駆動制御部71と、着座検知部72と、クラッチ制御部73と、を有している。
駆動制御部71は、モータ2を制御する。駆動制御部71は、例えばベクトル制御でモータ2を制御する。駆動制御部71は、モータ2に供給する電流であるモータ電流を、トルクを発生するトルク電流(q軸電流)と磁束を発生させる励磁電流(d軸電流)とに分解し、それぞれの電流成分を独立に制御する。なお、駆動制御部71がモータ2を制御する方法は、ベクトル制御に限られない。駆動制御部71は、ベクトル制御とは異なる制御方法でモータ2を制御してもよい。
駆動制御部71は、締結部品X1の締付トルクがトルク設定値(作業用設定値)となるようにモータ2を制御する。具体的には、駆動制御部71は、締結部品X1の着座の時点におけるモータ2の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ2を制御する。本開示でいう「締結部品X1の着座の時点」とは、締結部品X1が着座する直前から締結部品X1が着座した直後までの期間を含み得る。なお、トルク設定値は、例えば作業者によって電動工具1の操作パネルに所定の操作が行われることによって、設定される。
また、「トルク設定値に応じた所定の回転数」とは、トルク設定値に対応付けて予め設定された回転数である。例えば、トルク設定値が高い程、所定の回転数は高くなる。本実施形態では、複数のトルク設定値と複数の所定の回転数とが一対一で対応付けられた回転数情報が記憶部8に記憶されている。本実施形態の駆動制御部71は、例えば作業者によってトルク設定値が設定されると、記憶部8に記憶されている回転数情報を確認することで、トルク設定値に応じた所定の回転数の情報を取得する。そして、駆動制御部71は、締結部品X1の着座の時点におけるモータ2の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ2を制御する。
また、上述のように、駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1(図3C参照)の着座が検知されることに応じて、モータ2に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。本実施形態では、駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1の着座が検知されることに応じて、モータ2に供給するモータ電流(トルク電流)の値を、所定の値以下とする。なお、所定の値は例えば記憶部8に予め記憶されており、所定の値は例えば0Aである。本実施形態の駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1の着座が検知されたことに応じて、モータ2に供給するモータ電流を遮断する。締結部品X1の着座に応じてモータ2に供給するモータ電流が遮断されるため、キックバックの発生をより抑制できるという利点がある。
着座検知部72は、締結部品X1の着座を検知する。本実施形態の着座検知部72は、モータ2に供給するモータ電流(トルク電流)を監視することで、締結部品X1の着座を検知する。図4を参照して、着座検知部72の動作を説明する。
図4は、電動工具1におけるモータ電流を表すグラフを示している。図4中のグラフG1は、モータ2の回転数を縦軸とし時間を横軸として、モータ2の回転数と時間との関係を表している。グラフG2は、モータ電流(トルク電流)を縦軸とし時間を横軸として、モータ電流と時間との関係を表している。なお、本実施形態の着座検知部72はトルク電流を監視しているため、グラフG2は、出力軸6(モータ軸21)にかかるトルク(負荷)と時間との関係を表すグラフであるとみなすことができる。グラフG3は、締結部品X1の締付トルクを縦軸とし時間を横軸として、締結部品X1の締付トルクと時間との関係を表している。
時点t0において、モータ2は駆動されており、モータ軸21が回転している。時点t0において、駆動制御部71は、締結部品X1の着座の時点(時点t2)におけるモータ2の回転数が所定の回転数になるようにモータ2を制御している。時点t0において、クラッチ機構5の状態は第2状態である。クラッチ機構5の状態が第2状態のうちに、モータ2を駆動させて回転数を上げておくことで、電動工具1の締付動作の開始から完了までの時間が短くなるという利点がある。
時点t1において、作業者にトリガ13が引かれることにより、電動工具1は締付動作を開始する。より具体的には、作業者にトリガ13が引かれることにより、クラッチ機構5(図2参照)の状態が第2状態から第1状態に移行する。すなわち、第1伝達部51と第2伝達部52とが接続された状態になり、クラッチ機構5はモータ軸21の回転力を出力軸6に伝達する。
時点t1における締結部品X1の状態は、例えば図3Aに示すような状態である。時点t1において、締結部品X1のねじ部X12とナット等の相手部材X2のねじ部X22とは嵌合していない。
時点t1の後、図3Bに示すように、締結部品X1のねじ部X12の少なくとも一部と、相手部材X2のねじ部X22とが嵌合している。図4に示すように、締結部品X1のねじ部X12と相手部材X2のねじ部X22とが嵌合する部分が増えるのにつれて、出力軸6にかかるトルクは大きくなる。
また、時点t1においてクラッチ機構5の状態が第2状態から第1状態に移行することで、モータ2の回転速度(回転数)が低下する。ここで、本実施形態の電動工具1は、クラッチ機構5の第1伝達部51とモータ2との間に配置された慣性体4を備えているため、モータ2の回転数が低下することを抑制することができる。例えば、締結部品X1が非常に短い場合であっても締結部品X1が着座するまでに、第2状態から第1状態への切り替え時に低下したモータ2の回転数を、所定の回転数に近づけることができる。
時点t2において、図3Cに示すように、締結部品X1の頭部X10の対向面X11が、相手部材X2の表面X21(対向面)と接し、締結部品X1が着座する。図4に示すように、締結部品X1が着座すると、出力軸6にかかるトルクは急激に大きくなる。本実施形態の着座検知部72は、所定時間内にモータ電流の値が規定値以上大きくなった場合に、締結部品X1の着座を検知する。図4の例では、時点t3において、着座検知部72は締結部品X1の着座を検知する。時点t3において、駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1の着座が検知されたことに応じて、モータ2に供給する電流(モータ電流)を遮断する。グラフG3が示すように、時点t3の後、回転する慣性体4等が有する運動エネルギによって、締結部品X1が締め付けられ、締結部品X1の締付トルクはトルク設定値に近づく。
図1に示すクラッチ制御部73は、トリガ13(操作部)に対する操作に応じて、クラッチ機構5の状態を第1状態と第2状態とのうちで切り替える制御を行う。クラッチ制御部73は、作業者によってトリガ13が引かれると、クラッチ機構5の状態を第2状態から第1状態に切り替える制御を行う。本実施形態の電動工具1がクラッチ制御部73を備えることで、作業者の操作に応じて、クラッチ機構5の状態を第1状態と第2状態とのうちで切り替えられるという利点がある。
記憶部8は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等である。記憶部8は、制御部7のメモリでもよい。本実施形態の記憶部8には、上述の回転数情報が記憶されている。
(3)電動工具の動作
以下、本実施形態に係る電動工具1の動作について、図5を参照して説明する。図5は、電動工具1の動作を示すフローチャートである。
以下、本実施形態に係る電動工具1の動作について、図5を参照して説明する。図5は、電動工具1の動作を示すフローチャートである。
電動工具1の電源スイッチ15が操作されることにより電動工具1の電源がオンされると(S1)、駆動制御部71は、モータ2に電流(動力要素)を供給してモータ2を駆動させる(S2)。ここで、駆動制御部71は、締結部品X1の着座の時点におけるモータ2の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ2を制御する。なお、ステップS2の時点では、クラッチ機構5の状態は第2状態であり、先端工具11は回転していない。ここで、作業者は、先端工具11を締結部品X1にセットする。
クラッチ制御部73は、作業者によってトリガ13が引かれたか(トリガオンしたか)否かを判断する(S3)。トリガ13が引かれていないとクラッチ制御部73が判断した場合(S3:No)、クラッチ制御部73は、トリガ13が引かれるまでステップS3の処理を繰り返す。一方で、トリガ13が引かれたとクラッチ制御部73が判断すると(S3:Yes)、クラッチ制御部73は、第1伝達部51及び第2伝達部52を接続する制御を行い、クラッチ機構5を接続させる(S4)。クラッチ制御部73の制御により、クラッチ機構5の状態が第2状態から第1状態になる。クラッチ機構5の状態が第2状態から第1状態になることにより、モータ2の回転力が先端工具11に伝達されて、先端工具11が回転する。なお、クラッチ機構5の状態が第2状態から第1状態に移行することで、モータ2の回転速度(回転数)が低下する。駆動制御部71は、締結部品X1の着座の時点におけるモータ2の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ2を制御する。
着座検知部72は、締結部品X1が着座したか否かを判断する(S5)。締結部品X1が着座していないと着座検知部72が判断した(着座検知部72が締結部品X1の着座を検知していない)場合(S5:No)、駆動制御部71は、着座検知部72が締結部品X1の着座を検知するまでステップS5の処理を繰り返す。一方で、締結部品X1が着座していると着座検知部72が判断した(着座検知部72が締結部品X1の着座を検知した)場合(S5:Yes)、駆動制御部71は、モータ2に供給する電流(動力要素)を遮断する(S6)。言い換えると、駆動制御部71は、モータ2に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。モータ2が駆動されなくなった後、回転する慣性体4等が有する運動エネルギによって、締結部品X1が締め付けられる。
クラッチ制御部73は、作業者によってトリガ13が戻されたか(トリガオフしたか)否かを判断する(S7)。トリガ13が戻されていないとクラッチ制御部73が判断した場合(S7:No)、クラッチ制御部73は、トリガ13が戻されるまでステップS7の処理を繰り返す。一方で、トリガ13が戻されたとクラッチ制御部73が判断した場合(S7:Yes)、クラッチ制御部73は、第1伝達部51及び第2伝達部52の接続を解除する制御を行い、クラッチ機構5の接続を解除させる(S8)。クラッチ制御部73の制御により、クラッチ機構5の状態が第1状態から第2状態になる。電動工具1は、ステップS2の処理に戻る。
(4)変形例
以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
上記実施形態に係る電動工具1と同等の機能は、制御方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る制御方法は、モータ2を動力源として締結部品X1を締め付ける電動工具1に用いられる制御方法である。制御方法は、検知ステップと、第1制御ステップと、第2制御ステップと、を有する。検知ステップでは、締結部品X1の着座を検知する。第1制御ステップでは、着座の時点におけるモータ2の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ2を制御する。第2制御ステップでは、検知ステップにて着座を検知したことに応じて、モータ2に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。一態様に係るプログラムは、上記の制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。
本開示における電動工具1は、制御部7にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御部7としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1又は複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なる。IC又はLSI等の集積回路は、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスも、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1又は複数の電子回路で構成される。
電動工具1は、少なくともモータ2と、駆動制御部71と、出力軸6と、伝達機構3と、着座検知部72と、を備えていればよい。
電動工具1には、ドライバビットの代わりにソケットが先端工具11として取り付けられてもよい。さらに、電動工具1は、電池パック14を電源とする構成に限らず、交流電源(商用電源)を電源とする構成であってもよい。
また、電動工具1は、締付トルクを測定するトルクセンサを備えていてもよい。トルクセンサは、例えば、ねじり歪みの検出が可能な磁歪式歪センサである。磁歪式歪センサは、出力軸6にトルクが加わることにより発生する歪みに応じた透磁率の変化を検出し、歪みに比例した電圧信号を出力するセンサである。電動工具1がトルクセンサを備える場合、着座検知部72は、トルクセンサによって検知される締付トルクに基づいて、締結部品X1の着座を検知してもよい。
駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1の着座が検知されたことに応じて、モータ2に供給する電力の値を、所定の値以下とするようにしてもよい。また、駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1の着座が検知されたことに応じて、モータ2に印加する電圧の値を、所定の値以下とするようにしてもよい。締結部品X1の着座に応じて、駆動制御部71がモータ2に供給(印加)する電力又は電圧の値を所定の値以下にすることで、キックバックの発生を抑制できるという利点がある。
上記実施形態では、締結部品X1の着座に応じて駆動制御部71がモータ2に供給する動力要素(電流)を所定の値以下とする一例として、動力要素を遮断する場合を例示した。ただし、駆動制御部71は、締結部品X1の着座に応じて、動力要素を遮断しなくともよい。図6に示すように、駆動制御部71は、着座検知部72によって締結部品X1の着座が検知されたことに応じて、モータ2に供給する動力要素の値を、締結部品X1の着座の時点における動力要素の値以下としてもよい。図6の例では、締結部品X1が着座した時点t2におけるモータ電流の値は例えば30Aである。着座検知部72が締結部品X1の着座を検知した時点t3以降、駆動制御部71は、モータ2に供給する動力要素の値を例えば10Aとする。締結部品X1の着座に応じて、駆動制御部71がモータ2に供給する動力要素の値を着座の時点における動力要素の値以下にすることで、キックバックの発生を抑制できるという利点がある。
(まとめ)
以上説明したように、第1の態様に係る電動工具(1)は、モータ(2)と、駆動制御部(71)と、出力軸(6)と、伝達機構(3)と、着座検知部(72)と、を備える。駆動制御部(71)は、モータ(2)を制御する。出力軸(6)は、締結部品(X1)を締め付ける先端工具(11)に連結される。伝達機構(3)は、モータ(2)と出力軸(6)との間に配置されており、モータ(2)の回転力を出力軸(6)へ伝達する。着座検知部(72)は、締結部品(X1)の着座を検知する。駆動制御部(71)は、上記着座の時点におけるモータ(2)の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ(2)を制御する。駆動制御部(71)は、着座検知部(72)によって上記着座が検知されたことに応じて、モータ(2)に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。
以上説明したように、第1の態様に係る電動工具(1)は、モータ(2)と、駆動制御部(71)と、出力軸(6)と、伝達機構(3)と、着座検知部(72)と、を備える。駆動制御部(71)は、モータ(2)を制御する。出力軸(6)は、締結部品(X1)を締め付ける先端工具(11)に連結される。伝達機構(3)は、モータ(2)と出力軸(6)との間に配置されており、モータ(2)の回転力を出力軸(6)へ伝達する。着座検知部(72)は、締結部品(X1)の着座を検知する。駆動制御部(71)は、上記着座の時点におけるモータ(2)の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ(2)を制御する。駆動制御部(71)は、着座検知部(72)によって上記着座が検知されたことに応じて、モータ(2)に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。
この態様によれば、締結部品(X1)の着座の時点におけるモータ(2)の回転数を制御するため、例えば締結部品(X1)の長さに関係なく締付トルクの精度を向上させることができる。また、締結部品(X1)の着座に応じて、モータ(2)に供給する動力要素の値を、所定の値以下とするため、キックバックの発生を抑制することができる。
第2の態様に係る電動工具(1)では、第1の態様において、動力要素は、電流、電圧、及び電力のうちの少なくとも1つを含む。
この態様によれば、締結部品(X1)の着座に応じて、モータ(2)に供給する電流、電圧、及び電力のうちの少なくとも1つの値を、所定の値以下とするため、キックバックの発生を抑制することができる。
第3の態様に係る電動工具(1)では、第1又は第2の態様において、所定の値は、上記着座の時点における動力要素の値である。
この態様によれば、締結部品(X1)の着座に応じて、モータ(2)に供給する動力要素の値を、着座の時点における動力要素の値以下にするため、キックバックの発生をより抑制することができる。
第4の態様に係る電動工具(1)では、第1から第3のいずれかの態様において、駆動制御部(71)は、着座検知部(72)によって上記着座が検知されたことに応じて、モータ(2)に供給する動力要素を遮断する。
この態様によれば、締結部品(X1)の着座に応じて、モータ(2)に供給する動力要素を遮断するため、キックバックの発生をより抑制することができる。
第5の態様に係る電動工具(1)では、第1から第4のいずれかの態様において、伝達機構(3)は、クラッチ機構(5)を有する。クラッチ機構(5)は、モータ(2)から出力軸(6)へ回転力が伝達される状態である第1状態と、モータ(2)から出力軸(6)へ回転力が伝達されない状態である第2状態と、を切り替える。
この態様によれば、例えば第2状態において予めモータ(2)の回転数を上げておくことで、締結部品(X1)の締付開始から締付完了までの時間を短くすることができる。
第6の態様に係る電動工具(1)は、第5の態様において、操作部(トリガ13)と、クラッチ制御部(73)と、を更に備える。操作部は操作を受け付ける。クラッチ制御部(73)は、操作部に対する操作に応じて、クラッチ機構(5)の状態を第1状態と第2状態とのうちで切り替える制御を行う。
この態様によれば、例えば作業者の操作に応じて、クラッチ機構(5)の状態を第1状態と第2状態とのうちで切り替えることができる。
第7の態様に係る電動工具(1)では、第5又は第6の態様において、伝達機構(3)は、慣性体(4)を更に有する。慣性体(4)は、クラッチ機構(5)とモータ(2)との間に配置されており、モータ(2)の回転力の慣性力を増加させる。
この態様によれば、クラッチ機構(5)とモータ(2)との間に慣性体(4)を配置することで、第2状態から第1状態に切り替えたときの回転速度(回転数)が低下することを抑制できる。例えば、締結部品(X1)が非常に短い場合であっても、第2状態から第1状態への切り替え時に低下したモータ(2)の回転数を、締結部品(X1)が着座するまでにモータ(2)の回転数を所定の回転数に近づけることができる。
第1の態様以外の構成については、電動工具(1)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
第8の態様に係る制御方法は、モータ(2)を動力源として締結部品(X1)を締め付ける電動工具(1)に用いられる制御方法である。制御方法は、検知ステップと、第1制御ステップと、第2制御ステップと、を有する。検知ステップでは、締結部品(X1)の着座を検知する。第1制御ステップでは、上記着座の時点におけるモータ(2)の回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるようにモータ(2)を制御する。第2制御ステップでは、検知ステップにて上記着座を検知したことに応じて、モータ(2)に供給する動力要素の値を、所定の値以下とする。
この態様によれば、電動工具(1)において、締結部品(X1)の着座の時点におけるモータ(2)の回転数を制御するため、例えば締結部品(X1)の長さに関係なく締付トルクの精度を向上させることができる。また、電動工具(1)において、締結部品(X1)の着座に応じてモータ(2)に供給する動力要素の値を所定の値以下とするため、キックバックの発生を抑制することができる。
第9の態様に係るプログラムは、第8の態様に係る制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。
この態様によれば、電動工具(1)において、締結部品(X1)の着座の時点におけるモータ(2)の回転数を制御するため、例えば締結部品(X1)の長さに関係なく締付トルクの精度を向上させることができる。また、電動工具(1)において、締結部品(X1)の着座に応じてモータ(2)に供給する動力要素の値を所定の値以下とするため、キックバックの発生を抑制することができる。
1 電動工具
11 先端工具
13 トリガ(操作部)
2 モータ
3 伝達機構
4 慣性体
5 クラッチ機構
6 出力軸
71 駆動制御部
72 着座検知部
73 クラッチ制御部
X1 締結部品
11 先端工具
13 トリガ(操作部)
2 モータ
3 伝達機構
4 慣性体
5 クラッチ機構
6 出力軸
71 駆動制御部
72 着座検知部
73 クラッチ制御部
X1 締結部品
Claims (9)
- モータと、
前記モータを制御する駆動制御部と、
締結部品を締め付ける先端工具に連結される出力軸と、
前記モータと前記出力軸との間に配置されており、前記モータの回転力を前記出力軸へ伝達する伝達機構と、
前記締結部品の着座を検知する着座検知部と、
を備え、
前記駆動制御部は、
前記着座の時点における前記モータの回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるように前記モータを制御し、
前記着座検知部によって前記着座が検知されたことに応じて、前記モータに供給する動力要素の値を、所定の値以下とする、
電動工具。 - 前記動力要素は、電流、電圧、及び電力のうちの少なくとも1つを含む、
請求項1に記載の電動工具。 - 前記所定の値は、前記着座の時点における前記動力要素の値である、
請求項1又は2に記載の電動工具。 - 前記駆動制御部は、前記着座検知部によって前記着座が検知されたことに応じて、前記モータに供給する前記動力要素を遮断する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の電動工具。 - 前記伝達機構は、
前記モータから前記出力軸へ前記回転力が伝達される状態である第1状態と、前記モータから前記出力軸へ前記回転力が伝達されない状態である第2状態と、を切り替えるクラッチ機構、を有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の電動工具。 - 操作を受け付ける操作部と、
前記操作部に対する操作に応じて、前記クラッチ機構の状態を前記第1状態と前記第2状態とのうちで切り替える制御を行うクラッチ制御部と、
を更に備える、
請求項5に記載の電動工具。 - 前記伝達機構は、
前記クラッチ機構と前記モータとの間に配置されており、前記モータの前記回転力の慣性力を増加させる慣性体、を更に有する、
請求項5又は6に記載の電動工具。 - モータを動力源として締結部品を締め付ける電動工具に用いられる制御方法であって、
前記締結部品の着座を検知する検知ステップと、
前記着座の時点における前記モータの回転数が、トルク設定値に応じた所定の回転数になるように前記モータを制御する第1制御ステップと、
前記検知ステップにて前記着座を検知したことに応じて、前記モータに供給する動力要素の値を、所定の値以下とする第2制御ステップと、
を有する、
制御方法。 - 請求項8に記載の制御方法を、1以上のプロセッサに実行させるためのプログラム。
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JPH04336979A (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Matsushita Electric Works Ltd | 電動工具 |
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2021
- 2021-07-08 JP JP2021113699A patent/JP2023009977A/ja active Pending
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2022
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- 2022-03-07 EP EP22837236.3A patent/EP4368345A1/en active Pending
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