CN105307818B - 冲击工具 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种能够在限制温度上升的同时通过高效驱动电动机进行大扭矩紧固操作的冲击工具。冲击工具具有：控制装置，其使用半导体开关元件控制供应至电动机的驱动电力；以及撞击机构，其使用电动机的旋转力连续或间歇性地驱动前端工具，其中，在从操作者拉动触发器到松开触发器的一次操作(周期t₀‑t₉)期间，控制装置改变用于驱动半导体开关元件的PWM驱动信号进行控制以在由低占空比(80％)控制产生的低占空比冲击(62b,62c,63b,63c…)之间间歇性地出现由高占空比(100％)控制产生的高占空比冲击(62a,63a…)。控制装置监测电动机的电流(80)，当超过阈值(I₁)时，使占空比为100％，当随后两次超过阈值(I₂)时，将占空比切换至(80％)。

Description

冲击工具

技术领域

本发明涉及一种冲击工具，并且更具体而言，本发明涉及一种采用被用作驱动源的电动机的改进控制方法的冲击工具。

背景技术

手持式冲击工具(特别是，被存储在电池中的电能驱动的无绳型冲击工具)被广泛使用。在通过使用电动机驱动诸如钻头或起子等前端工具旋转来进行必要操作的冲击工具中，例如如日本已公开专利公报No.2008-278633所公开的那样，使用电池驱动无刷直流电动机。无刷直流电动机是没有电刷(整流用的电刷)的DC(直流)电动机。在无刷直流电动机中，线圈(绕组)用于转子侧，永磁体被用于定子侧，并且由逆变器驱动的电力被顺次供应至预定线圈，以使转子旋转。无刷电动机具有比有刷电动机高的效率，并且可以改善每次使用可充电的二次电池对冲击工具进行充电的操作时间。由于设置有具有用于驱动电动机旋转的开关元件的电路，因此能够容易地通过电子控制来进行电动机的先进旋转控制。

无刷直流电动机包括：转子，其具有永磁体；定子，其具有诸如三相绕组等多个相的电枢绕组(定子绕组)；位置检测元件，其具有用于通过检测转子的永磁体的磁力来检测转子位置的多个霍尔IC；以及逆变电路，其使用诸如场效应晶体管(FET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)等半导体开关元件切换从电池组等供应的直流电压，以切换对各相的定子绕组的供电，从而驱动转子。多个位置检测元件与多个相的电枢绕组对应，并且基于来自位置检测元件的转子的位置检测结果设定各相的电枢绕组的供电定时。

发明内容

定子或开关元件随着冲击工具的使用而发热。对无刷直流电动机的各元件限定了工作温度条件。因此，重要的是使定子或开关元件在条件范围内工作。在冲击工具中，连续工作或过载会在电动机主体、固定在电动机主体上的驱动电路的半导体开关元件等中出现温度上升，因此可能会对电动机的部件或元件造成热损伤。为了解决这个问题，优选的是，在出现热损伤之前，操作者通过降低电动机的转速或停止电动机来冷却电动机单元，但为了这种冷却，需要停止紧固操作或切割操作，这造成工作效率下降。操作者难以判断电动机单元的温度是否异常上升。

考虑到上述情况而作出本发明，并且本发明的目的在于提供一种能够在抑制温度上升和进行大扭矩紧固操作的同时高效驱动电动机的冲击工具。

本发明的另一目的在于提供一种能够通过在不降低紧固扭矩的情况下调节电动机的驱动电力来提高使用单个充电电池的操作次数的冲击工具。

本发明的另一目的在于提供一种能够在使用具有小尺寸且能够产生大功率的电动机时延长电动机寿命的冲击工具。

下面将对本发明的代表性特征进行描述。

根据本发明的特征，提供一种冲击工具，包括：电动机；控制装置，其用于使用半导体开关元件控制供应至电动机的驱动电力；以及撞击机构，其使用电动机的旋转力连续或间歇性地驱动前端工具，其中，在拉动手指触发器之后直至松开手指的一次操作中，控制装置通过改变用于驱动半导体开关元件的PWM驱动信号以混合基于高占空比的控制的高占空比撞击和基于低占空比的控制的低占空比撞击来驱动电动机。控制装置可以进行控制，以使高占空比撞击间歇性地出现在低占空比撞击之间。当使用无刷电动机作为电动机时，可以设置向无刷电动机供应驱动电力的逆变电路，并且控制装置可以控制逆变电路。当使用有刷直流电动机作为电动机时，可以在将电池连接至电动机的连接电路之间设置半导体开关元件，并且控制装置可以以PWM控制的方式控制半导体开关元件。

根据本发明的特征，冲击工具还可以包括用于检测撞击机构的撞击的撞击检测装置，并且控制装置可以基于所检测到的撞击的定时将占空比切换为高占空比或低占空比。撞击检测装置可以通过检测流过电动机或半导体开关元件的电流值来检测是否进行了撞击，或者撞击检测装置可以是加速度传感器。例如，控制装置可以改变PWM驱动信号，以使对于每两次或更多次出现低占空比撞击，高占空比撞击出现一次(或两次或三次)。优选的是，低占空比等于或小于高占空比的90％。更优选的是，低占空比在高占空比的50％至80％的范围内。

根据权利要求1的构造，在手指拉动触发器之后直至松开手指的一次操作中，控制装置改变用于驱动半导体开关元件的PWM驱动信号，以混合基于高占空比的控制的高占空比撞击和基于低占空比的控制的低占空比撞击。因此，能够确保所需的紧固扭矩并且能够有效地防止高负载连续施加在电动机上。结果，能够采用大功率电动机并且能够实现电动机的省电，从而提高稳定性和冲击工具的寿命。

根据权利要求2的构造，由于控制装置进行控制，以使高占空比撞击间歇性地出现在低占空比撞击之间，因此能够有效地抑制电动机的温度上升。由于间歇性地进行使用电动机的大功率区域的紧固操作，因此能够增大紧固扭矩。

根据权利要求3的构造，由于控制装置基于撞击检测装置所检测到的撞击的定时在高占空比与低占空比之间切换占空比，因此能够良好地改变每次撞击的占空比，并由此以高精度实现紧固操作。

根据权利要求4的构造，由于撞击检测装置通过检测电流值来检测是否进行了撞击，因此能够使用现有的控制电路检测撞击而无需增加新的检测器，并由此能够抑制实施本发明的制造成本的上升。

根据权利要求5的构造，由于撞击检测装置是加速度传感器，因此能够通过仅增加廉价的冲击传感器来良好地检测撞击定时，并由此能够以高精度实现电动机的旋转控制。

根据权利要求6的构造，由于控制装置改变PWM驱动信号，以使对于每两次或更多次低占空比撞击，高占空比撞击周期性地出现一次，因此能够以限定的扭矩良好地完成紧固操作，而不造成紧固扭矩的缺少。能够防止出现不寻常的状态，例如在紧固操作期间电动机的功率的突然的不连续变化，由此能够平稳地控制电动机。

根据权利要求7的构造，由于低占空比等于或小于高占空比的90％，因此能够实现所需的紧固扭矩，并能够实现使功耗降低10％以上。

根据权利要求8的构造，由于低占空比在高占空比的50％至80％的范围内，因此能够实现功耗的大幅下降，并由此能够极大地延长使用电池的操作时间。

通过阅读以下描述和附图，本发明的上述目的、其它目的和新颖特征将变得更加清楚。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的冲击工具的内部结构的纵剖视图。

图2是示出逆变电路板4的示意图，其中，图2的(1)是冲击工具1的从后侧观察时的后视图，而图2的(2)是冲击工具1的从侧面观察时的侧视图。

图3是示出根据本发明的第一实施例的电动机3的驱动控制系统的电路构造的框图。

图4是示出根据第一实施例的冲击工具中的紧固扭矩、电动机电流和PWM驱动信号的占空比之间的关系的曲线图。

图5是示出使用根据第一实施例的冲击工具1进行紧固操作时设定电动机控制用的占空比的处理流程的流程图。

图6是示出使用根据本发明的第二实施例的冲击工具1进行紧固操作时设定电动机控制用的占空比的处理流程的流程图。

具体实施方式

第一实施例

在下文中，将参考附图对本发明的第一实施例进行描述。在以下描述中，上、下、前、后的方向定义为图1箭头所示的方向。

图1是示出根据本发明的冲击工具1的内部结构的示意图。冲击工具1使用作为动力源的充电电池9和作为驱动源的电动机3驱动旋转撞击机构21，对作为输出轴的砧30施加旋转力和撞击力，并且将旋转撞击力间歇性地传递至由套管31的附接孔30a保持的诸如起子头等前端工具(未示出)，从而进行诸如螺钉紧固或螺栓紧固等操作。无刷直流型电动机3容纳到在侧视图中具有大致T形形状的外壳的管状主体部2a中。电动机3的旋转轴12可旋转地被设置在壳体2的主体部2a的中央附近的轴承19a和设置在壳体2的后端附近的轴承19b支撑，在电动机3的前侧设置有与旋转轴12同轴地附接且与电动机3同步旋转的转子风扇13，并且在电动机3的后侧设置有用于驱动电动机3的逆变电路板4。转子风扇13所产生的气流从空气入口17a、17b和形成在逆变电路板4周围的壳体部分中的狭槽(未示出)被引入到壳体2中，主要在转子3a与定子3b之间流动，从转子风扇13的后侧被吸入且沿转子风扇13的径向流动，并且从形成在转子风扇13周围的壳体部分中且稍后将进行描述的狭槽(未示出)排出，到达壳体2的外部。逆变电路板4是具有与电动机3的外形大致相同的圆形形状的双面电路板，并且在该电路板上安装有诸如FET等多个开关元件5和诸如霍尔IC等位置检测元件33。

在转子3a与轴承19a之间，套管14和转子风扇13与旋转轴12同轴地附接。转子3a使用磁体15形成磁路，并且例如通过堆叠内部形成有狭缝的平板状的四块薄金属板形成。套管14是允许转子风扇13和转子3a无空转地旋转的连接部件且由例如塑料形成。如果需要的话，在套管14的外周部中形成平衡修正用槽(未示出)。转子风扇13例如使用塑料模具一体地形成，是从其后侧的内周抽吸空气并且在前侧沿径向向外方向排出空气的所谓的离心风扇，并且包括从旋转轴12所穿过的通孔周围沿径向延伸的多个叶片。在转子3a与轴承19b之间设置有塑料的间隔件35。间隔件35的形状为大致筒状，并且限定了轴承19b与转子3a之间的间隙。该间隙用于将逆变电路板4(图1)设置为同轴并且用于形成冷却开关元件5的气流的流动通道的空间。

在以大致直角从壳体2的主体部2a一体地延伸的手柄2b的上部中设置有触发开关6，并且在触发开关6的下方设置有开关板7。在触发开关6的上方设置有用于切换电动机3的旋转方向的正转和反转切换杆10。在手柄2b的下部容纳有用于通过拉动触发开关6控制电动机3的转速的控制电路板8。控制电路板8与电池9和触发开关6电连接。控制电路板8经由信号线11b与逆变电路板4连接。诸如镍-镉电池或锂离子电池等电池9可拆卸地附接在手柄2b的下方。电池9是一组多个二次电池(例如锂离子电池)，并且在对电池9充电时通过从冲击工具1拆下电池9且将电池9附接在专用充电器(未示出)上进行充电。

旋转撞击机构21包括行星齿轮减速机构22、心轴27和锤24，旋转撞击机构21的后端被轴承20支撑，而旋转撞击机构21的前端被金属件29支撑。当拉动触发开关6启动电动机3时，电动机3沿正转和反转切换杆10所设定的方向启动自身的旋转，电动机3的旋转力被行星齿轮减速机构22降低并传递至心轴27，并且以预定速度驱动心轴27旋转。这里，心轴27和锤24通过凸轮机构彼此连接。凸轮机构包括：V形心轴凸轮凹槽25，其形成在心轴27的外周表面上；锤凸轮凹槽28，其形成在锤24的内周表面上；以及滚珠26，其与凸轮凹槽25、28接合。

锤24被弹簧23弹性推动至前侧，并且在锤24停止时通过使滚珠26和凸轮凹槽25、28彼此接合将锤24定位在与砧30的端面相距一定间隙的位置。在锤24和砧30的旋转表面上的面向彼此的两个位置处形成有对称的凸部(未示出)。当驱动心轴27旋转时，旋转经由凸轮机构被传递至锤24，并且锤24的凸部与砧30的凸部接合，以在锤24旋转半圈之前使砧30旋转。当这个时候由接合反作用力在心轴27与锤24之间产生相对旋转时，锤24在沿凸轮机构的心轴凸轮凹槽25压缩弹簧23的同时开始向后朝电动机3移动。

当锤24的向后运动使锤24的凸部越过砧30的凸部并且解除锤与砧之间的接合时，锤24依靠存储在弹簧23中的弹性能量并且除了依靠心轴27的旋转力之外还依靠凸轮机构的作用沿旋转方向和向前方向迅速加速，并在弹簧23的弹力下向前移动，锤24的凸部再次锁定在砧30的凸部上，并且这二者作为联合体开始旋转。此时，由于强的旋转撞击力施加在砧30上，因此旋转撞击力经由附接在砧30的附接孔30a中的前端工具(未示出)被传递至螺钉。之后，反复执行相同的操作，将旋转撞击力从前端工具间歇性地反复传递至螺钉，并因此例如将螺钉驱动到诸如木材等紧固材料(未示出)中。

下面将参考图2对根据本实施例的逆变电路板4进行描述。图2是示出逆变电路板4的示意图，其中，图2的(1)是冲击工具1的从后侧观察时的后视图，而图2的(2)是冲击工具1的从侧面观察时的侧视图。逆变电路板4例如由玻璃环氧树脂(其通过使用环氧树脂硬化玻璃纤维得到)形成，并且具有与电动机3的外形大致相同的圆形形状，在逆变电路板4的中央形成有被间隔件35穿过的孔4a。在逆变电路板4的外周中形成有四个螺孔4b，并且逆变电路板4借助穿过螺孔4b的螺钉固定在定子3b上。在逆变电路板4上附接有围绕孔4a的六个开关元件5。在本实施例中，使用薄FET作为开关元件5，但也可以使用具有普通尺寸的FET。

在本实施例中，由于开关元件5具有非常小的厚度，因此在开关元件5附接在电路板上的状态下使用表面贴装技术(SMT)将开关元件5附接在逆变电路板4上。尽管未示出，但优选的是，逆变电路板4涂覆有诸如硅树脂等树脂，以覆盖所有开关元件5。逆变电路板4是双面电路板，诸如三个位置检测元件33(在图2的(2)中仅示出两个)和热敏电阻34等电子元件安装在逆变电路板4的前表面上。逆变电路板4具有从与电动机3相同的圆形形状略微向下突出的形状，在突出部分中形成有多个贯通孔4d，并且信号线11b从前表面侧穿过贯通孔4d，并且借助焊料38b固定在后表面侧。类似地，电源线11a从前表面侧穿过逆变电路板4的贯通孔4c，并且借助焊料38a固定在后表面侧。信号线11b和电源线11a可以经由固定在逆变电路板4上的连接器固定在逆变电路板4上。

下面将参考图3对电动机3的驱动控制系统的构造和操作进行描述。图3是示出电动机的驱动控制系统的构造的框图。在本实施例中，电动机3包括三相无刷直流电动机。

电动机3是所谓的内转子类型，并且包括：转子3a，其内部埋设有具有一对N极和S极的磁体15(永磁体)；三个位置检测元件33，其以相隔60°的方式布置，以便检测转子3a的旋转位置；以及定子3b，其包括三相绕组U、V、W，三相绕组U、V、W是星形连接的，并且基于来自位置检测元件33的位置检测信号在电角度为120°的电流供应区间中受到控制。在本实施例中，使用诸如霍尔IC等位置检测元件33以电磁耦合的方式检测转子3a的位置，但也可以采用通过使用滤波器提取电枢绕组的感应电压(反电动势)作为逻辑信号来检测转子3a的位置的无传感器方法。

安装在逆变电路板4上的逆变电路包括以三相电桥的方式连接的六个FET(在下文中，简称为“晶体管”)Q1至Q6和安装在逆变电路板4上的续流二极管(未示出)。温度检测元件(热敏电阻)34在逆变电路板4上固定在靠近晶体管的位置。桥接的六个晶体管Q1至Q6的栅极与控制信号输出电路48连接，而六个晶体管Q1至Q6的源极或漏极与星形连接的电枢绕组U、V、W连接。因此，六个晶体管Q1至Q6基于从控制信号输出电路48输出的开关元件驱动信号进行开关操作，将施加在逆变电路上的电池9的直流电压转换成三相(U相、V相、W相)交流电压Vu、Vv、Vw，并且向电枢绕组U、V、W供应电力。

在控制电路板8上安装有计算单元40、电流检测电路41、电压检测电路42、施加电压设定电路43、旋转方向设定电路44、转子位置检测电路45、转速检测电路46、温度检测电路47以及控制信号输出电路48。尽管未示出，但计算单元40包括：微型计算机，其具有基于处理程序和数据输出驱动信号的CPU；ROM，其存储与稍后将描述的流程对应的程序或控制数据；RAM，其临时存储数据；计时器等。电流检测电路41是用于通过测量分流电阻36的电压来检测流过电动机3的电流的电流检测器，并且将检测到的电流输入到计算单元40。电压检测电路42是检测电池9的电池电压的电路，并且将检测到的电压输入到计算单元40。

施加电压设定电路43是响应于触发开关6的移动行程来设定施加在电动机3上的电压(也就是说，PWM信号的占空比)的电路。旋转方向设定电路44是检测电动机的正转或反转的操作(其由正转和反转切换杆10执行)的电路，并且设定电动机3的旋转方向。转子位置检测电路45是基于三个位置检测元件33的输出信号检测转子3a与定子3b的电枢绕组U、V、W之间的相对位置的电路。转速检测电路46是基于来自转子位置检测电路45的检测信号的每单位时间计数的数量来检测电动机的转速的电路。控制信号输出电路48基于计算单元40的输出将PWM信号供应至晶体管Q1至Q6。通过调节供应至电枢绕组U、V、W的电力可以控制电动机3的沿设定旋转方向的转速。

加速度传感器49检测因施加在砧30上的撞击而造成的加速度的量值，并且将加速度传感器49的输出输入到计算单元40。计算单元40通过监测加速度传感器49的输出可以检测发生撞击的定时或紧固扭矩的量值，并且可以判定是否以限定的扭矩值完成紧固。这样，通过加速度传感器49和计算单元40的组合实现了撞击检测装置，但根据本实施例加速度传感器49无需进行控制，因此可以不设置加速度传感器49。加速度传感器49的附接位置不受特定限制，只要位置位于壳体2内部即可。例如，加速度传感器49可以通过焊接或螺纹旋接而直接安装在控制电路板8或逆变电路板4上，或者加速度传感器49可以通过从电路板引出导线固定在电路板附近。加速度传感器49例如是所谓的压电加速度传感器。在这种情况下，加速度传感器49利用因加速度传感器49内部的压电元件(未示出)的扭转而产生电压的现象(压电效应)测量加速度。

下面将参考图4对根据本实施例的冲击工具中的紧固扭矩、电动机电流和PWM驱动信号的占空比之间的关系进行描述。在图4的(1)至(3)所示的曲线图中，横轴表示时间(毫秒)，并且以彼此对应的方式示出横轴。在本实施例中，在执行高负载操作(例如紧固扭矩为100N·m以上的螺栓紧固操作)的控制时，一旦使用冲击工具1，操作者在时间t₀拉动触发开关6以启动电动机3，并由此在砧30中产生预定扭矩60。当螺栓坐靠就位时，扭矩值增大并且锤24的凸部越过砧30的凸部，以通过锤24的向后移动解除锤24的凸部与砧30的凸部之间的接合。结果，锤24通过储存在弹簧23中的弹性能量和凸轮机构(箭头61a)的作用撞击砧30的凸部。在锤24的撞击之后，锤24受冲击而向后移动。因此，施加在电动机3上的负载随后立即达到最大值，并且电流值达到峰值。类似地，当进行箭头61b至61d所示的撞击时，来自前端工具的反作用力慢慢增大，并且流过电动机3的电流随后增大，并超过箭头82a所示的第一阈值I₁。在本实施例中，如图4的(3)所示，第一阈值I₁是用于设定将已设定为相对较高值的占空比切换至相对较低值的定时的阈值，并且当电流大于第一阈值I₁时，将占空比从100％的占空比(高占空比)切换至80％的占空比(低占空比)。由作为控制装置的计算单元40控制切换的判定或执行。在本说明书中，使用大于第一阈值I₁的电流的驱动(也就是说，以高占空比驱动和产生的撞击)被称为“高占空比撞击”。

如图4的(3)所示，当以低占空比(80％的占空比)进行多次撞击(例如两次撞击(箭头62b、62c))时，计算单元40在时间t₂将占空比90从80％(低占空比)切换至100％(高占空比)。在本说明书中，以比箭头62a所示的撞击的占空比低的占空比驱动和产生的撞击被称为“低占空比撞击”。通过对电流值超过第二阈值I₂的定时进行计数，计算单元40可以检测是否如箭头62b、62c所示那样进行了两次撞击。这里，第二阈值I₂是用于检测以等于或高于低占空比的占空比进行撞击的产生的阈值。通过基于第二阈值I₂进行判定，能够检测低占空比撞击和高占空比撞击。作为计算单元40的检测结果，后续撞击(在时间t₃的箭头63a所示的高占空比撞击)大于两次先前的撞击(箭头62b、62c)。当进行箭头63a所示的撞击时，电流值再次超过第一阈值I₁，并由此在时间t₃再次将占空比90从100％(高占空比)切换至80％(低占空比)。类似地，当如箭头63b、63c所示那样进行两次低占空比(80％)的撞击时，在时间t₄再次将占空比90切换至100％(高占空比)。随后，执行重复高占空比撞击和低占空撞击的相同控制，直至在时间t₉操作者的手从触发开关6移开为止。

如上所述，在本实施例中，在进行了高占空比的撞击之后，进行一次或多次低占空比的撞击，而不是连续进行100％占空比的撞击。周期性或间歇性地进行高占空比撞击的原因在于：本发明的发明人经分析揭露如下事实：引起峰值扭矩的一次或两次高占空比撞击足以紧固螺栓。当连续进行高占空比撞击时，负载被施加在诸如撞击机构或减速机构等机构部件上，这对于延长冲击工具的寿命而言是不利的。在本实施例中，通过在启动撞击时，间歇性地进行产生最大扭矩的高占空比撞击，能够确保所需的紧固扭矩，能够节省电池的电力，并且能够延长产品的寿命。间歇性地插入高占空比撞击的周期可以是有规律的或可以是无规律的。然而，当不提供恒定规律性时，电动机3的驱动声是不规律的，因此，操作者可能会感到不适。因此，周期可以被设定为恒定周期或慢慢增大(减小)的周期。在本实施例中，高占空比被设定为100％，而低占空比被设定为80％，但这些占空比也可以设定为诸如90％和70％等其它占空比的组合。

下面将参考图5所示的流程图对使用冲击工具1进行紧固操作时设定电动机控制用的占空比的处理流程进行描述。图5所示的控制处理可以通过软件来实现，例如，通过使具有微处理器的计算单元40执行计算机程序。首先，计算单元40检测触发开关6是否被操作者拉动和打开(步骤101)。当触发开关6被拉动时，进行步骤102的处理。当在步骤101中检测到触发开关6被拉动时，计算单元40通过将控制信号输出到控制信号输出电路48而将PWM信号的占空比设定为100％来驱动电动机3(步骤102)。然后，在电动机3被驱动时，计算单元40监测电流检测电路41的输出(步骤103)，并且判定电流值I是否大于第一阈值I₁。当电流80的值增大并且判定电流值等于或大于第一阈值I₁时，计算单元40通过将控制信号输出到控制信号输出电路48而将PWM信号的占空比设定为80％来驱动电动机3(步骤105)。

然后，计算单元40判断触发开关6是否被保持拉动(步骤106)。当解除触发开关6的拉动时，也就是说，当操作者结束紧固操作时，处理流程转入步骤109，并且计算单元40停止电动机3并结束处理流程。当在步骤106中判定触发开关6被保持拉动时，则在电动机3被驱动时，计算单元40监测电流检测电路41的输出(步骤107)，并且计算单元40判断电流值I是否两次超过第二阈值I₂(步骤108)。这里，如图4所示，两次的设定使得在高占空比撞击(例如箭头62a)之后，出现两次低占空比撞击(例如箭头62b、62c)。在本实施例中，当高占空比撞击定义为H且低占空比撞击定义为L时，计算单元40进行控制，使得在时间t₁之后出现HLLHLLHLL…。这种表现样式并不限于本实例，而可以是例如HLLLHLLLHLLL...或HLHLHLHL...。占空比在高占空比和低占空比这两个等级之间进行切换，但也可以在大约三个等级之间进行切换。在这种情况下，可以设定中间占空比而增加中间占空比撞击M，并且撞击可规律性地重复为HLMLHLMLHLML...。当在步骤108中判定电流值I两次超过第二阈值I₂时，处理流程返回步骤101。由于通过重复上述处理混合高占空比撞击和低占空比撞击来驱动电动机3，因此能够极大地提高电动机3的耐用性。由于间歇性地进行高占空比撞击，因此能够以限定的扭矩值完成紧固操作。还能够降低电动机3的功耗，并由此延长电池的寿命。

第二实施例

下面将参考图6所示的流程图对根据第二实施例的设定占空比的处理流程进行描述。在第一实施例中，基于流过电动机3的电流值的量值切换占空比。这是因为在撞击时从前端工具施加的负载增大造成电流值增大，并且通过监测电流值检测撞击定时。相反，在第二实施例中，使用安装在控制电路板8上或处于任意位置的诸如加速度传感器49(参见图3)等冲击检测装置或撞击检测装置进行控制。首先，计算单元40检测触发开关6是否被操作者拉动和打开。当触发开关6被拉动时，处理流程转入步骤202(步骤201)。当在步骤201中检测到触发开关6被拉动时，计算单元40将PWM信号的占空比为100％并且驱动电动机3(步骤202)。然后，计算单元40监测电动机3的加速度传感器49的输出(步骤203)，并且判断加速度传感器49是否检测到预定量值以上，即，撞击位置(步骤204)。当检测到撞击位置时，计算单元40将占空比设定为80％并且驱动电动机3(步骤205)。

然后，计算单元40判断触发开关6是否被保持拉动(步骤206)。当解除触发开关6的拉动时，处理流程转入步骤209，并且计算单元40停止电动机3并结束处理流程。当在步骤206中判定触发开关6被保持拉动时，计算单元40监测电动机3的加速度传感器49的输出(步骤207)，并且判断加速度传感器49是否在步骤204中的检测之后检测到两次额外的撞击(步骤208)。这里，当两次检测到撞击位置时，处理流程返回步骤201。由于通过重复上述处理混合高占空比撞击和低占空比撞击来驱动电动机3，因此能够极大地提高电动机3的耐用性。

虽然已经在上面基于实施例对本发明进行了描述，但本发明不限于上述实施例，而是可以在不脱离本发明的主旨的情况下以各种形式进行修改。例如，在上述实施例中已经对用电池驱动的冲击工具的实例进行了描述，但本发明不限于无绳型冲击工具，而是可以类似地应用于使用商用电源的冲击工具。通过调节PWM控制的占空比来调节用于撞击的驱动电力，但也可以使用任何方法改变在撞击时施加在电动机上的电压或/和电流，并且可以通过进行控制以便间歇性地驱动高电压或/和大电流来驱动冲击工具。在进行多次撞击时通过增大或减小占空比控制电动机期间，可以在高占空比撞击与低占空比撞击之间设定两个或三个等级，也可以在高占空比撞击与低占空比撞击之间设定四个或更多个等级，或者可以通过使用例如周期性增大或减小占空比的函数表达式计算每次撞击的占空比来连续改变占空比。

附图标记的说明

1 冲击工具

2 壳体

2a 主体部

3 电动机

3a 转子

3b 定子

4 逆变电路板

4a、4b 孔

4c、4d 贯通孔

5 开关元件

6 触发开关

7 开关板

8 控制电路板

9 电池

10 正转和反转切换杆

11a 电源线

11b 信号线

12 旋转轴

13 转子风扇

14 套管

15 磁体

17a 空气入口

19a、19b、20 轴承

21 旋转撞击机构

22 行星齿轮减速机构

23 弹簧

24 锤

25 心轴凸轮凹槽

26 滚珠

27 心轴

28 锤凸轮凹槽

29 金属

30 砧

30a 附接孔

31 套管

33 位置检测元件

34 热敏电阻

35 间隔件

36 分流电阻

40 计算单元

41 电流检测电路

42 电压检测电路

43 施加电压设定电路

44 旋转方向设定电路

45 转子位置检测电路

46 转速检测电路

47 温度检测电路

48 控制信号输出电路

49 加速度传感器

60 扭矩

80 电流

90 占空比

Claims (8)

1.一种冲击工具，包括：

电动机；

控制装置，其用于使用半导体开关元件控制供应至所述电动机的驱动电力；以及

撞击机构，其使用所述电动机的旋转力连续或间歇性地驱动前端工具，

其中，在拉动触发器之后直至松开所述触发器的一次操作中，所述控制装置通过改变PWM驱动信号以混合高占空比撞击和低占空比撞击来驱动所述电动机，所述PWM驱动信号用于驱动所述半导体开关元件，所述高占空比撞击基于高占空比的控制，所述低占空比撞击基于低占空比的控制。

2.根据权利要求1所述的冲击工具，其中，所述控制装置使所述高占空比撞击间歇性地出现在所述低占空比撞击之间。

3.根据权利要求2所述的冲击工具，还包括：用于检测所述撞击机构的撞击的撞击检测装置，

其中，所述控制装置基于所检测到的撞击的定时在所述高占空比与所述低占空比之间切换所述占空比。

4.根据权利要求3所述的冲击工具，其中，所述撞击检测装置通过检测流过所述电动机或所述半导体开关元件的电流值来检测是否进行了撞击。

5.根据权利要求3所述的冲击工具，其中，所述撞击检测装置是加速度传感器。

6.根据权利要求4或5所述的冲击工具，其中，所述控制装置改变所述PWM驱动信号，以使对于每两次或更多次出现低占空比撞击，所述高占空比撞击出现一次。

7.根据权利要求6所述的冲击工具，其中，所述低占空比等于或小于所述高占空比的90％。

8.根据权利要求7所述的冲击工具，其中，所述低占空比在所述高占空比的50％至80％的范围内。