JP5201530B2 - Electric tool - Google Patents
Electric tool Download PDFInfo
- Publication number
- JP5201530B2 JP5201530B2 JP2008177132A JP2008177132A JP5201530B2 JP 5201530 B2 JP5201530 B2 JP 5201530B2 JP 2008177132 A JP2008177132 A JP 2008177132A JP 2008177132 A JP2008177132 A JP 2008177132A JP 5201530 B2 JP5201530 B2 JP 5201530B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- power supply
- circuit
- microcomputer
- tightening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
- Portable Power Tools In General (AREA)
Description
本発明は、モータにより回転駆動され、油圧によって発生する間欠的な打撃力を利用してボルト等の締結部材を締め付ける電動工具に関する。 The present invention relates to an electric tool that is rotationally driven by a motor and tightens a fastening member such as a bolt using an intermittent striking force generated by hydraulic pressure.
ネジやボルト等の締め付けを行うインパクト式工具として、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルスユニットを用いたインパクト式工具が知られている。オイルパルスユニットを用いた工具は、金属同士の衝突がないため作動音が低いという特徴を有する。オイルパルスユニットを用いたインパクト式工具を開示する例として、例えば特許文献1があり、オイルパルスユニットを駆動する動力としてエアモータが使用され、エアモータの出力軸がオイルパルスユニットに直結される。インパクト式工具を作動させるためのトリガスイッチを引くと、エアモータにエアーが供給される。そして規定の締め付けトルクで締め付けが行われたかを、トルクセンサや回転検出部からの出力を用いて検知し、規定の締め付け値に達したらエアモータの回転が停止される。
As an impact type tool for tightening screws, bolts, etc., an impact type tool using an oil pulse unit that generates an impact force using hydraulic pressure is known. A tool using an oil pulse unit has a feature that operation noise is low because there is no collision between metals. For example,
近年、可搬型電動工具のモータとして、ブラシレス直流モータが使われるようになってきた。ブラシレス直流モータは、高精度な回転制御が可能、メンテナンスフリーで長寿命、ロスが少なく作業量がアップする、というメリットを有する。可搬型電動工具においては、ブラシレス直流モータを駆動するためには、着脱可能な二次電池を用いることが多いが、二次電池の電圧は高くてもせいぜい24V程度であり、大きい径のボルト締めなど、高い締め付けトルクが要求される作業の場合、二次電池を使う場合には締め付けトルク不足となる恐れがあった。そのため、電源として二次電池でなくAC100Vなどの商用電源を使うことが考えられるが、その場合、高い締め付けトルクを達成するために24V以上の直流電圧を準備するとともに、大電流を許容する整流回路を設ける必要があり、この整流回路をインパクト式工具の内部に配置することはサイズ的な面から難しかった。また、商用電源を使う場合には電気的な絶縁についても考慮しなければならなかった。 In recent years, brushless DC motors have been used as motors for portable electric tools. A brushless DC motor has the advantages of being able to control rotation with high accuracy, maintenance-free, long life, low loss, and increased workload. In order to drive a brushless DC motor in a portable electric tool, a detachable secondary battery is often used, but the voltage of the secondary battery is at most about 24 V, and a bolt with a large diameter is tightened. In the case of work requiring a high tightening torque, the tightening torque may be insufficient when using a secondary battery. Therefore, it is conceivable to use a commercial power source such as AC100V instead of a secondary battery as the power source. In this case, a rectifier circuit that prepares a DC voltage of 24V or more and allows a large current to achieve a high tightening torque. It is difficult to arrange the rectifier circuit inside the impact type tool from the viewpoint of size. In addition, when using a commercial power source, it was necessary to consider electrical insulation.
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、小型、軽量化を図り、十分な締め付けトルクを有する電動工具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a power tool having a sufficient tightening torque, which is reduced in size and weight.
本発明の別の目的は、良好な絶縁性を有する商用電源を用いた電動工具を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a power tool using a commercial power source having good insulation.
本発明のさらに別の目的は、締め付けトルクの検出を行い、規定どおりの締め付けが行われたかを工具本体内で判定できる電動工具を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an electric tool that detects a tightening torque and can determine in a tool body whether a specified tightening has been performed.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, typical features will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、ブラシレス直流方式のモータと、モータの回転を制御する回転制御回路と、モータを収容するハウジングと、モータにより駆動され先端工具が装着される出力軸と、ハウジングの前方に取り付けられ出力軸を保持するケースを有する電動工具において、ケースの内部に取り付けられたセンサと、該センサの出力を用いて先端工具の締め付け制御用のマイコンを備え、モータと回転制御回路の電源となるモータ系電源は商用電源から整流された非絶縁の直流電源を用い、モータと回転制御回路を絶縁材料で構成したハウジングで覆い、トルク検出手段とマイコンの電源となる制御系電源は商用電源から整流された絶縁されている直流電源であることを特徴とする。モータ系電源は、例えばAC100Vの商用電源から整流される、絶縁されていない直流であり、その電圧は例えば140Vである。制御系電源は例えばAC100Vの商用電源から整流された低電圧の直流であり、その電圧は12Vである。電動工具は、モータによって駆動されるインパクトユニットを有し、出力軸はインパクトユニットのシャフトに連結され、センサは出力軸における衝撃トルクの発生を検知するトルク検知手段である。 According to one aspect of the present invention, a brushless DC motor, a rotation control circuit that controls rotation of the motor, a housing that houses the motor, an output shaft that is driven by the motor and on which a tip tool is mounted , and a housing An electric tool having a case attached to the front of the case and having a case for holding an output shaft , and a motor and a rotation control circuit including a sensor attached to the inside of the case and a microcomputer for controlling tightening of the tip tool using the output of the sensor The motor system power source used as the power source of the system is a non-insulated DC power source rectified from the commercial power source , the motor and the rotation control circuit are covered with a housing made of an insulating material, and the control system power source serving as the power source for the torque detection means and the microcomputer is characterized in that it is a DC power source that is isolated is rectified from a commercial power source. The motor system power supply is an uninsulated direct current rectified from, for example, a commercial power supply of AC 100V, and the voltage is 140V, for example. The control system power supply is, for example, a low-voltage direct current rectified from a commercial power supply of AC 100V, and the voltage is 12V. The electric tool has an impact unit driven by a motor, an output shaft is coupled to the shaft of the impact unit, and a sensor is torque detection means for detecting the generation of impact torque on the output shaft.
本発明の他の特徴によれば、モータ系電源のための整流回路と、制御系電源のための整流回路は、電動工具のハウジングの外部に別途設けられた電源ボックス内に配置される。 According to another feature of the present invention, the rectifier circuit for the motor system power supply and the rectifier circuit for the control system power supply are arranged in a power supply box provided separately outside the housing of the electric tool.
本発明のさらに他の特徴によれば、モータ系電源は、商用電源を全波整流平滑回路によって整流された直流である。また、制御系電源は、AC/DCコンバータによって商用電源から整流された直流である。回転制御回路には、モータの回転を起動させるトリガスイッチが接続され、トリガスイッチはモータ系電源に接続される。 According to still another feature of the present invention, the motor system power supply is a direct current obtained by rectifying a commercial power supply by a full-wave rectifying and smoothing circuit. The control system power supply is a direct current rectified from a commercial power supply by an AC / DC converter. A trigger switch for starting rotation of the motor is connected to the rotation control circuit, and the trigger switch is connected to a motor system power supply.
本発明のさらに他の特徴によれば、回転制御回路は、モータの位置検出回路と、インバータ回路と、これらを制御するモータ制御用マイコンを含み、モータ制御用マイコンは、締め付け制御用のマイコンと絶縁された通信路を介して通信を行う。そして、締め付け制御用のマイコンは、トルク検出手段からの出力を用いて適切な締め付けが行われたかを判断し、締め付けが完了した場合にはモータ制御用マイコンに通信路を介してモータの停止信号を送るように構成した。 According to still another aspect of the present invention, the rotation control circuit includes a motor position detection circuit, an inverter circuit, and a motor control microcomputer that controls the motor position detection circuit, and the motor control microcomputer includes: a tightening control microcomputer; Communication is performed through an insulated communication path. Then, the tightening control microcomputer determines whether proper tightening has been performed using the output from the torque detection means. When the tightening is completed, a motor stop signal is sent to the motor control microcomputer via the communication path. Configured to send.
請求項1の発明によれば、ブラシレス直流モータを利用した電動工具においてモータと回転制御回路の電源となるモータ系電源は高電圧の非絶縁の電源を用いて絶縁材料で構成したハウジングで覆い、センサとマイコンの電源となる制御系電源は絶縁されている低電圧の電源を用いるので、比較的小型のモータでありながら出力を大きくすることができ、十分な締め付けトルクを有する電動工具を実現できる。また、モータと回転制御回路を絶縁材料で構成したハウジングに収納されるので絶縁性も問題なく、漏電に対する安全性を確保できる。さらに、モータ系電源は商用電源から整流された非絶縁の直流であり、制御系電源は商用電源から整流された絶縁の直流であるので、一つの商用電源から二種類の電源を容易に作り出すことができるので、本構成の電動工具を簡単な構成で安価に実現することができる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、モータによって駆動されるインパクトユニットを有し、前記出力軸は前記インパクトユニットのシャフトに連結され、前記センサは前記出力軸における衝撃トルクの発生を検知するトルク検知手段であるので、十分な締め付けトルクで精度良く締め付けることができるインパクト工具を実現できる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an impact unit that is driven by a motor, the output shaft is connected to a shaft of the impact unit, and the sensor detects a generation of impact torque on the output shaft. Therefore, an impact tool that can be accurately tightened with a sufficient tightening torque can be realized .
請求項3の発明によれば、モータ系電源のための整流回路と、制御系電源のための整流回路は、電動工具の本体ハウジングの外部に別途設けられた電源ボックス内に配置されるので、インパクト工具本体を小さく構成でき、小型、軽量化が達成できる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、回転制御回路は、モータの位置検出回路と、インバータ回路と、これらを制御するモータ制御用マイコンを含み、モータ制御用マイコンは締め付け制御用のマイコンと、絶縁された通信路を介して通信を行うので、締め付けトルクの検出を行い、規定どおりの締め付けが行われたかを工具本体内で判定してモータの回転を停止させることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the rotation control circuit includes a motor position detection circuit, an inverter circuit, and a motor control microcomputer for controlling them, and the motor control microcomputer is insulated from the tightening control microcomputer. Since the communication is performed through the communication path, it is possible to detect the tightening torque, determine in the tool body whether the tightening has been performed as specified, and stop the rotation of the motor.
請求項5の発明によれば、モータ系電源は、商用電源を全波整流平滑回路によって整流された直流であるので、簡単な構成で整流回路を実現でき、トランスを用いないために電源装置の小型軽量化が実現できる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、制御系電源は、AC/DCコンバータによって商用電源から整流された直流であるので、公知の電源回路を用いて、絶縁された低電圧の直流電圧を容易に作成することができる。 According to the invention of claim 6, since the control system power supply is a direct current rectified from a commercial power supply by an AC / DC converter, an insulated low voltage direct current voltage can be easily created using a known power supply circuit. can do.
請求項7の発明によれば、回転制御回路には、モータの回転を起動させるトリガスイッチが接続され、このトリガスイッチはモータ系電源に接続されるので、制御系電源に影響を与えず、制御系電源の絶縁状態を保つことができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the rotation control circuit is connected to the trigger switch for starting the rotation of the motor, and this trigger switch is connected to the motor system power supply. The insulation state of the system power supply can be maintained.
請求項8の発明によれば、締め付け制御用のマイコンは、トルク検出手段からの出力を用いて適切な締め付けが行われたかを判断し、締め付けが完了した場合にはモータ制御用マイコンに通信路を介してモータの停止信号を送るので、設定された適切な締め付けトルクによってボルトやナット、ネジ等を精度良く締め付けることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the tightening control microcomputer determines whether proper tightening has been performed using the output from the torque detection means, and when the tightening is completed, the microcomputer is connected to the motor control microcomputer. Since the stop signal of the motor is sent via the bolt, the bolt, nut, screw and the like can be tightened with high accuracy by the set appropriate tightening torque.
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。尚、本明細書の説明において電動工具の例としてインパクト式工具1を用いて説明し、インパクト式工具1の上下及び前後の方向は、図1中に示した方向として説明する。図1は本発明の実施形態に係るインパクト式工具及びそれに接続される電源ボックス30の全体を示す図であり、インパクト式工具1については断面図を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the present specification, the
インパクト式工具1は、電源ボックス30からケーブル2により供給される電力を利用してモータ3を駆動し、モータ3によってオイルパルスユニット4を駆動し、オイルパルスユニット4に連結された出力軸5に回転力と打撃力を与えることによって六角ソケット等の図示しない先端工具に回転打撃力を連続的又は間欠的に伝達してナット締めやボルト締め等の作業を行う。
The
ケーブル2により供給される電源は、例えば、直流140Vであり、この直流電源は、工具本体の外部に設けられた電源ボックス30内において、例えばAC100V等の商用電源29から生成される。電源ボックス30内においては、さらに制御系電源のために絶縁された直流12V電源が商用電源29から生成されケーブル2を介してインパクト式工具1に供給される。ケーブル2は、図示していないが内部に直流140V用の電源コードと、直流12V用の電源コードを含んで構成され、電源コードとインパクト式工具1及び/又は電源ボックス30は、図示しないコネクタを用いて脱着可能に構成しても良いし、脱着不能に構成しても良い。
The power supplied by the
モータ3は、内周側に永久磁石を有する回転子3bを有し、外周側に鉄心に巻かれた巻き線を有する固定子3aとからなるブラシレス直流モータであって、2つのベアリング10a、10bによってその回転軸20が固定され、ハウジングの筒状の胴体部6a内に収容される。ハウジングは、胴体部6aとグリップ部6bと回路基板収納部6cが、絶縁体たるプラスチック等により一体的に製造される。モータ3の後方側には、モータ3を駆動するための駆動回路基板7bが配設され、この回路基板上にはFETなどの半導体素子により構成されるインバータ回路及び回転子3bの回転位置を検出するための回転位置検出素子42が搭載される。回転位置検出素子42としては、例えば、ホール素子、ホールICを用いることができる。ハウジングの胴体部6a内部の最後端には、モータ3及びオイルパルスユニット4を冷却するための冷却ファン17が設けられる。
The
ハウジングの胴体部6aから略直角に下方向に延びるグリップ部6bの取り付け部付近にはトリガスイッチ8が配設され、その直下に設けられるスイッチ回路基板14によりトリガスイッチ8を引いた量に比例する信号が、モータ制御用基板7aに伝達される。グリップ部6bの下側、回路基板収納部6cには、モータ制御用基板7a、制御用基板9が設けられる。制御用基板9には、複数の発光ダイオード(LED)18が設けられ、発光ダイオード18の光は図示しないハウジングの透過窓を透過して又は貫通孔を通して外部から識別できるように配置される。
A
ハウジングの胴体部6a内に内蔵されたオイルパルスユニット4は、公知のものを用いることができ、主に、モータ3と同期して回転する駆動部分と、先端工具が取り付けられる出力軸5と同期して回転する出力部分の2つの部分により構成される。モータ3と同期して回転する駆動部分は、モータ3の回転軸20に直結されるライナプレート23と、その外周側で前方に延びるように固定される外径が略円柱形のライナ22を含む。出力軸5と同期して回転する出力部分は、メインシャフト24と、メインシャフト24の外周側に180度隔てて形成された溝にバネを介して取付けられるブレード(図示せず)を含んで構成される。メインシャフト24は一体成型されたライナ22に貫通されて、ライナ22とライナプレート23により形成される閉空間内で回転できるように保持され、この閉空間内には、トルクを発生するためのオイル(作動油)が充填される。
As the
トリガスイッチ8が引かれてモータ3が起動されると、モータ3の回転力はオイルパルスユニット4に伝達される。オイルパルスユニット4の内部にはオイルが充填されていて、出力軸5に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい際には、オイルの抵抗のみで出力軸5はモータ3の回転にほぼ同期して回転する。出力軸5に強い負荷がかかると出力軸5及びメインシャフト24の回転が止まり、オイルパルスユニット4の外周側のライナ22のみが回転を続け、1回転に1箇所あるオイルを密閉する位置にてオイルの圧力が急激に上昇して衝撃パルスを発生し、尖塔状の強いトルクによりメインシャフト24を回転させ、出力軸5に大きな締付トルクが伝達される。以後、同様の打撃動作が数回繰り返され、締結対象が設定トルクで締め付けられる。
When the
出力軸5は、後方側端部がベアリング10cにより保持され、前方がメタルベアリング16によりケース15に保持される。本実施形態のベアリング10cはボールベアリングであるが、ニードルベアリング等の他の軸受を用いることができる。
The
ケース15の内周側においては、出力軸5の径が細くなっており、その細くなった部分に、トルク検出センサである歪ゲージ12が取り付けられる。歪ゲージ12が取り付けられる箇所の前方側においては、出力軸5の径は太くなっており、その箇所に歪ゲージ12へ電圧を供給する入力用トランス11aと、歪ゲージ12からの出力を伝達する出力用トランス11bが設けられる。入力用トランス11aと出力用トランス11bは、それぞれ内周側と外周側に配置されるコイルを含んで構成される。内周側のコイルは出力軸5に固定され、外周側のコイルはケース15に固定される。入力用トランス11aと出力用トランス11bへの入出力電圧は、コネクタ11cを介して制御用基板9に伝達される。出力軸5に取り付けられる上述した各部分は、円筒形のケース15に組み込まれ、ケース15はハウジングの胴体部6aに取り付けられる。また、ケース15の下部には、接続用の配線等をカバーするための配線カバー19が設けられる。
On the inner peripheral side of the
ここで、図2を用いて歪ゲージ12の取り付け構造を説明する。図2は、図1のA−A部の断面図である。回転子3aの内周側の空間には、出力軸5が位置する。ここで、図2にて理解できるように、円柱形の出力軸5において、歪ゲージ12が取り付けられる位置だけが、その径が細くなっていて、断面が略四角形になっている。そして断面の外周に位置する4つの平面それぞれに歪ゲージ12を設けた。これによりトルクの検出精度を向上させることができる。
Here, the mounting structure of the
次に、前記モータ3の駆動制御系の構成と作用を図3に基づいて説明する。図3はモータ3の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。本実施形態では、モータ3は3相のブラシレス直流モータで構成される。このブラシレス直流モータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組のN極とS極を含む永久磁石(マグネット)を含んで構成される回転子(ロータ)3bと、スター結線された3相の固定子巻線U、V、Wからなる固定子3a(ステータ)と、回転子3bの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度60°毎に配置された3つの回転位置検出素子42を有する。これら回転位置検出素子42からの位置検出信号に基づいて固定子巻線U、V、Wへの通電方向と時間が制御され、モータ3が回転する。
Next, the configuration and operation of the drive control system of the
駆動回路基板7b上には、3相ブリッジ形式に接続されたFET(Field effect transistor)等の6個のスイッチング素子Q1〜Q6からなるインバータ回路を含んで構成される。ブリッジ接続された6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ゲートは、回転制御回路51に接続され、6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ドレイン又は各ソースは、スター結線された固定子巻線U、V、Wに接続される。これによって、6個のスイッチング素子Q1〜Q6は、回転制御回路51から入力されたスイッチング素子駆動信号(H1〜H6の駆動信号)によってスイッチング動作を行い、インバータ回路に印加される140V直流を3相(U相、V相及びW相)電圧Vu、Vv、Vwとして固定子巻線U、V、Wに電力を供給する。
The
6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号(3相信号)のうち、3個の負電源側スイッチング素子Q4、Q5、Q6をパルス幅変調信号(PWM信号)H4、H5、H6として供給し、トリガスイッチ8の操作量(ストローク)を印加電圧設定回路49で検出し、この操作量に基づいた設定信号をモータ制御用の第1のマイコン50に出力する。マイコン50は、PWM(Pulse Width Modulation)信号のパルス幅(デューティ比)を変化させることによってモータ3への電力供給量を調整し、モータ3の起動/停止と回転速度を制御する。
Of the switching element drive signals (three-phase signals) for driving the gates of the six switching elements Q1 to Q6, the three negative power supply side switching elements Q4, Q5, Q6 are converted into pulse width modulation signals (PWM signals) H4, The operation amount (stroke) of the
ここで、PWM信号は、インバータ回路の正電源側スイッチング素子Q1〜Q3又は負電源側スイッチング素子Q4〜Q6の何れか一方に供給され、スイッチング素子Q1〜Q3又はスイッチング素子Q4〜Q6を高速スイッチングさせることによって結果的に140V直流を各固定子巻線U、V、Wに供給する電力を制御する。尚、本実施の形態では、負電源側スイッチング素子Q4〜Q6にPWM信号が供給されるため、このPWM信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線U、V、Wに供給する電力を調整してモータ3の回転速度を制御することができる。このように本実施形態においては、スイッチング素子Q1〜Q6に供給される直流電流は140Vであり、二次電池を使う場合に比べて5〜15倍の高電圧であるので、モータ3の回転トルクを極めて高くすることができる。
Here, the PWM signal is supplied to any one of the positive power supply side switching elements Q1 to Q3 or the negative power supply side switching elements Q4 to Q6 of the inverter circuit, and the switching elements Q1 to Q3 or the switching elements Q4 to Q6 are switched at high speed. As a result, the power supplied to each stator winding U, V, W is controlled by 140V DC. In this embodiment, since the PWM signal is supplied to the negative power supply side switching elements Q4 to Q6, the electric power supplied to the stator windings U, V, W by controlling the pulse width of the PWM signal. Can be adjusted to control the rotation speed of the
マイコン50は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置(CPU)、処理プログラムや制御データを記憶するためのROM、データを一時記憶するためのRAM、時計機能をもつタイマ等を含んで構成される。尚、詳細は後述するが、図3で示す回路には、絶縁されていない140V直流が直接又は減圧されて供給される。
Although not shown, the
次に図4を用いて、本発明の実施形態に係るインパクト式工具1の回路の全体構成を説明する。本実施形態によるインパクト式工具1においては、モータ3及びモータ制御回路の電源となるモータ系電源と、その他の制御機器への制御用電源の2系統に分け、モータ系電源を非絶縁電源で、制御系電源を絶縁された電源で駆動されるように構成したことに特徴がある。
Next, the overall configuration of the circuit of the
インパクト式工具の内部に組み込まれる全体回路1Aには、外部に設けられる電源ボックス30からケーブル2を介して2つの直流が供給される。一つはAC電源29に対して絶縁されていない140V直流と、AC電源29に対して絶縁されている12V直流である。140V直流は、電源ボックス30内の全波整流平滑回路31により生成される。全波整流平滑回路31は、例えば、整流素子4個をブリッジ状に接続した整流回路とコンデンサによる平滑回路を組み合わせたもので、本実施形態ではトランスを利用しないので、AC電源29に対して非絶縁の状態にある。これは、モータ3に大電流が流れるため、仮にAC電源29に対して絶縁しようとすると巨大なトランスが必要になるので、電源ボックス30を実用上差し障りがない程度に小型化するのが難しくなるからである。また、140V直流の供給先が図3で示す回路部分、特に、モータ3とモータ制御用の回路のみであるため、絶縁対策が比較的容易であるので、140V直流として絶縁されていない電源を用いた。12V直流は、電源ボックス30内に配置されるAC/DCコンバータ32により生成され、本実施形態ではAC/DCコンバータ32は、その出力が絶縁された公知の機器を用いる。
Two direct currents are supplied from the
回路1A内において、140V直流はモータ3の駆動回路基板7bに供給される。これは、図3のインバータ回路への供給電源である。駆動回路基板7bに搭載されたインバータ回路により、所定のモータ3の固定子巻線に駆動電源が供給される。140V直流はさらに、18V定電圧回路53にも供給される。18V定電圧回路53は絶縁されておらず、直流140Vの電源から18Vの直流電圧を作成するもので、公知のチョッパー回路で構成しても良いし、ツエナーダイオードとトランジスタを組み合わせた公知の定電圧回路で構成しても良い。次に、18V定電圧回路53から出力された非絶縁18V直流は、第2の定電圧回路52に入力され、第2の定電圧回路52によって、マイコン50が動作するための動作電圧Vcc、例えば5V直流と3.3V直流が生成される。ここで、18V定電圧回路53と第2の定電圧回路52の二段構成にしたのは、設計上の便宜のためであり、可能ならば140V直流から直接マイコン50が動作するための動作電圧を作成しても良い。また、マイコン50を動作させるための信号を、絶縁された12V電源からでなく、絶縁されていない140V電源から作成するようにしたのは、マイコン50に接続される回路が絶縁されていないため、ここに絶縁された12V電源を用いると絶縁状態でなくなってしまうからである。図4から明らかなように、モータ3及びモータ制御用の回路はすべて非絶縁の直流140Vを利用して駆動される。
In the
電源ボックス30で生成された絶縁された12V直流電源は、モータ3の制御用の回路以外の部分に入力される。まず、12V直流電源は定電圧回路64に入力され、そこでマイコン60の動作用の電圧、例えば5V、3.3Vが生成され、マイコン60に入力される。また。±12V電源71に入力される。±12V電源71では、+12Vに加えて−12Vの電圧をも生成する。−12Vは歪ゲージ12の駆動用に用いられる。なお、±12V電源71から歪ゲージ12に至る電源ラインは図示していない。
The insulated 12V DC power generated by the
12V直流は、さらに冷却ファン17にも供給される。冷却ファン17は、マイコン60の制御により、ドライブ回路72によりON/OFFが制御される。ここで、冷却ファン17を絶縁された12V直流で駆動するようにしたのは、それを制御するマイコン60が絶縁された電源で駆動されるからである。尚、マイコン50によって冷却ファン17を制御するならば、非絶縁系の定電圧回路53の電源を使うことも可能である。但し、冷却ファン17には、空気流入口や空気流出口などが形成されており、内部に埃やゴミが入ったりすることがありうる。また、冷却ファン17の取り付け位置がハウジング6の本体部6aの後端部に位置していることから、誤って触れてしまう恐れを極力さけるためにも、冷却ファン17は絶縁された電源によって駆動される方が好ましい。
The 12 V direct current is also supplied to the cooling
歪ゲージ12には、トルク検出回路70の発振回路70aからの発振信号が入力用トランス11aを介して供給される。同時に発振回路70aからの基準振幅はマイコン60にも送られる。この基準振幅の入力がないとマイコン60はトルク波形から歪みを検出できないからである。出力軸5にオイルパルスユニット4による締め付けトルクが生ずると、歪ゲージ12の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化により変化した基準振幅信号は出力用トランス11bを介して検波回路70bに伝達され検波される。検波回路70bには、マイコン60からオフセット調整用の信号が送られているので、オフセット補正された検波信号をマイコン60に出力する。マイコン60は、歪ゲージ12の出力値を用いて、どのくらいのトルク値で締め付けが行われたか(締め付けトルク)を算出する。
The
第1のマイコン50と、第2のマイコン60は、信号ラインにて接続されて双方でデータのやりとりを行うが、双方の絶縁関係を保つために信号ラインはフォトカプラ65を介して接続される。第2のマイコン60から第1のマイコン50に送られる信号は、モータ3の回転駆動力を設定するための信号68及びモータ3の回転をOFFさせるためのON/OFF制御信号69である。第1のマイコン50から第2のマイコン60に送られるデータは、トリガ8がONされたか否かの信号66と、モータ3の回転駆動力を設定するための信号68に対するAcknowledge信号67である。もちろん、信号の種類はこれだけに限られず、その他の信号のやりとりをすることは任意である。
The
次に、本実施形態のインパクト式工具1を用いたボルトの締め付け時の動作を説明する。まず、作業者は、工具本体の操作ボタン(図示せず)を操作して、締め付けトルク値を設定する。締め付けトルク設定手段62は、入力されたトルク値を認識してマイコン60に出力する。作業者が先端工具にボルト等をセットし、被締結材に位置決めした後にトリガスイッチ8を引くと、その引かれたストロークに応じてマイコン50はモータ3を回転させるように制御する。この際、マイコン60は設定された締め付けトルクに応じて、モータ3の回転速度を制限することがあり、例えば、締め付けトルクが低い場合は、マイコン60はマイコン50に対して低い締め付けトルクに対応するモータ3の最大回転数を指示しておく。マイコン50は、そのようにモータ3の回転数が制限されているときは、トリガスイッチ8のストロークがそれ以上の回転数に対応している場合でも、モータ3の回転が指示された最大回転数に保たれるように制御する。
Next, the operation at the time of bolt tightening using the
次に、マイコン60は歪ゲージ12の出力をモニターし、所定の締め付けトルクで締め付けが行われたかをモニターする。マイコン60は設定された締め付けトルク値で正常に締め付けが完了したと判断したら、信号線69を介してモータ3をOFFさせる信号をマイコン50に送る。マイコン50は、そのモータOFFの指示を受けると、トリガスイッチがONになっているにも関わらずにモータ3の回転を停止させる。作業者は、モータ3が自動停止したことにより作業が完了したことを認識できる。
Next, the
尚、詳細の説明は省略するが、マイコン60は送受信機61を介して、様々なデータを上位装置などの外部の機器とやりとりすることが可能である。この場合、送受信機61と上位装置は、図示しないケーブルを用いて接続される。また、有線方式を用いずに、公知の無線通信方式を用いても良い。
Although detailed description is omitted, the
図5は、本実施形態において非絶縁電源が供給される電気回路部分を示したもので、太線で囲んだ部分に140V直流が供給される。モータ3には140V直流が供給されるが、ブラシレス直流モータの場合、コイルが配置される固定子3aと回転軸20に取り付けられる回転子3bが隙間を隔てており、非接触であるため、回転軸20に対しての絶縁は良好に保つことができる。スイッチ回路基板14にも140V直流が供給されるが、トリガスイッチ8はプラスチック等の絶縁材料で構成されるので、この部分での絶縁性も問題ない。また、モータ制御用基板7aは、絶縁材料で構成されるハウジング6内に収納されるので、この部分での絶縁性も問題ない。
FIG. 5 shows an electric circuit portion to which a non-insulated power supply is supplied in this embodiment, and 140 V direct current is supplied to a portion surrounded by a thick line. 140V DC is supplied to the
尚、非絶縁電源の電圧は140Vに限定されず、商用電源から直接整流できる高電圧、例えば商用電源の1/2以上の電圧であれば、任意の電圧数に設定することが可能である。また、絶縁電源については、商用電源より大幅に小さい電圧で感電の危険性が低い電圧、例えば24V以下の電圧であれば、任意の電圧数に設定することが可能である。 Note that the voltage of the non- insulated power supply is not limited to 140 V, and any voltage can be set as long as it is a high voltage that can be directly rectified from the commercial power supply, for example, a voltage that is ½ or more of the commercial power supply. The insulated power supply can be set to any number of voltages as long as it is a voltage that is significantly lower than the commercial power supply and has a low risk of electric shock, for example, a voltage of 24 V or less.
以上、説明したように本実施形態によれば、比較的小型のモータでありながら、その出力を大きくすることができ十分な締め付けトルクを有するインパクト式工具を実現できる。 As described above, according to the present embodiment, an impact type tool having a sufficient tightening torque can be realized while the output can be increased while the motor is relatively small.
尚、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、モータ系電源として非絶縁の直流電源を用いたが、非絶縁に限定されるものではなく、絶縁系の直流電源を用いても同様に適用できる。また、電動工具の例としてインパクト式工具を用いてせつめいしたが、インパクト工具に限られず、ブラシレス直流モータを用いた電動工具であれば同様に適用することができる。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, although a non-insulated DC power supply is used as the motor system power supply, the present invention is not limited to non-insulation, and the present invention can be similarly applied by using an insulating DC power supply. Further, although an impact type tool is used as an example of the electric tool, the electric tool is not limited to the impact tool, and can be similarly applied to an electric tool using a brushless DC motor.
1 インパクト式工具 1A (内部に組み込まれる)全体回路
2 ケーブル 3 モータ
3a モータの固定子 3b モータの回転子
4 オイルパルスユニット
5 出力軸 6a (ハウジングの)胴体部
6b (ハウジングの)グリップ部
6c (ハウジングの)回路基板収納部
7 モータ系基板 7a モータ制御用基板 7b 駆動回路基板
8 トリガスイッチ 9 制御用基板
10a、10b、10c ベアリング
11a 入力用トランス 11b 出力用トランス 11c コネクタ
12 歪ゲージ 14 スイッチ回路基板 15 ケース
16 メタルベアリング 17 冷却ファン 18 発光ダイオード
19 配線カバー 20 回転軸 22 ライナ
23 ライナプレート 24 メインシャフト 29 商用電源
30 電源ボックス 31 全波整流平滑回路
32 AC/DCコンバータ
41 演算部 42 回転位置検出素子
47 インバータ回路 49 印加電圧設定回路
50 マイコン 51 回転制御回路 52 定電圧回路
53 18V定電圧回路 60 マイコン 61 送受信機
63 角度検出回路 64 定電圧回路 65 フォトカプラ
66、67、68、69 信号線
70 トルク検出回路 71 ±12V電源
DESCRIPTION OF
6c (Housing) Circuit board housing part 7
10a, 10b, 10c Bearing
30 Power supply box 31 Full wave
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41
Claims (8)
前記ケースの内部に取り付けられたセンサと、該センサの出力を用いて先端工具の締め付けを制御するマイコンを備え、
前記モータと前記回転制御回路の電源となるモータ系電源は商用電源から整流された非絶縁の直流電源を用い、前記モータと前記回転制御回路を絶縁材料で構成した前記ハウジングで覆い、
前記センサと前記マイコンの電源となる制御系電源は、商用電源から整流された絶縁されている直流電源を用いることを特徴とする電動工具。 Brushless DC system motor, rotation control circuit for controlling rotation of the motor , housing for housing the motor , output shaft driven by the motor and mounted with a tip tool, and attached to the front of the housing In the electric tool having a case for holding the output shaft ,
A sensor attached to the inside of the case, and a microcomputer for controlling the tightening of the tip tool using the output of the sensor ,
The motor system power source serving as the power source for the motor and the rotation control circuit is a non-insulated DC power source rectified from a commercial power source, and the motor and the rotation control circuit are covered with the housing made of an insulating material,
Control system power supply as a power supply of the sensor and before Symbol microcomputer, power tool, which comprises using a DC power source that is isolated is rectified from a commercial power source.
前記センサは前記出力軸における衝撃トルクの発生を検知するトルク検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の電動工具。 Having an impact unit driven by the motor , the output shaft being connected to a shaft of the impact unit;
The electric power tool according to claim 1, wherein the sensor is a torque detection unit that detects generation of an impact torque in the output shaft .
前記モータ制御用マイコンは前記締め付け制御用のマイコンと、絶縁された通信路を介して通信を行うことを特徴とする請求項3に記載の電動工具。 The rotation control circuit includes a position detection circuit for the motor, an inverter circuit, and a motor control microcomputer that controls these,
4. The electric tool according to claim 3, wherein the motor control microcomputer communicates with the tightening control microcomputer through an insulated communication path.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008177132A JP5201530B2 (en) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | Electric tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008177132A JP5201530B2 (en) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | Electric tool |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010012585A JP2010012585A (en) | 2010-01-21 |
JP5201530B2 true JP5201530B2 (en) | 2013-06-05 |
Family
ID=41699196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008177132A Expired - Fee Related JP5201530B2 (en) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | Electric tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5201530B2 (en) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5622020B2 (en) * | 2010-01-25 | 2014-11-12 | 日立工機株式会社 | Electric tool |
JP5545594B2 (en) * | 2010-06-18 | 2014-07-09 | 日立工機株式会社 | Portable cutting machine |
JP2012051067A (en) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Hitachi Koki Co Ltd | Oil pulse tool |
JP5936302B2 (en) | 2010-12-28 | 2016-06-22 | 日立工機株式会社 | Electric tool |
JP5879712B2 (en) * | 2011-03-18 | 2016-03-08 | 日立工機株式会社 | Electric tool |
RU2584606C2 (en) * | 2011-03-18 | 2016-05-20 | Хитачи Коки Ко., Лтд. | Electric tool |
US9193055B2 (en) | 2012-04-13 | 2015-11-24 | Black & Decker Inc. | Electronic clutch for power tool |
JP6097920B2 (en) * | 2012-07-09 | 2017-03-22 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Brushless motor control device |
WO2014123070A1 (en) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | 日立工機株式会社 | Electric tool |
CN108616154B (en) * | 2014-05-18 | 2021-09-14 | 百得有限公司 | Electric tool system |
JP5954386B2 (en) * | 2014-09-29 | 2016-07-20 | 日立工機株式会社 | Electric tool |
WO2016196918A1 (en) | 2015-06-05 | 2016-12-08 | Ingersoll-Rand Company | Power tool user interfaces |
US11260517B2 (en) | 2015-06-05 | 2022-03-01 | Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. | Power tool housings |
US10668614B2 (en) | 2015-06-05 | 2020-06-02 | Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. | Impact tools with ring gear alignment features |
US11491616B2 (en) | 2015-06-05 | 2022-11-08 | Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. | Power tools with user-selectable operational modes |
US10418879B2 (en) | 2015-06-05 | 2019-09-17 | Ingersoll-Rand Company | Power tool user interfaces |
WO2016196905A1 (en) | 2015-06-05 | 2016-12-08 | Ingersoll-Rand Company | Lighting systems for power tools |
JP7516070B2 (en) * | 2020-02-25 | 2024-07-16 | ニデックエレシス株式会社 | Motor Control Device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2959946B2 (en) * | 1994-03-11 | 1999-10-06 | 日東精工株式会社 | Automatic part fastening machine and fastening method |
JP2003189681A (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-04 | Nikon Corp | Motor driver |
JP4203268B2 (en) * | 2002-06-11 | 2008-12-24 | 日本電産シバウラ株式会社 | Motor control device |
JP2006000937A (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Nitto Kohki Co Ltd | Electric screwdriver unit |
JP4551386B2 (en) * | 2006-10-31 | 2010-09-29 | 日東工器株式会社 | Electric screwdriver |
-
2008
- 2008-07-07 JP JP2008177132A patent/JP5201530B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010012585A (en) | 2010-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5201530B2 (en) | Electric tool | |
JP5333719B2 (en) | Electric tool | |
JP5182562B2 (en) | Electric tool | |
JP5446253B2 (en) | Impact type screw tightening device | |
US10505473B2 (en) | Electric tool | |
EP3162513B1 (en) | High power brushless motor | |
JP5743085B2 (en) | Electric tool | |
JP6414224B2 (en) | Electric working machine | |
JP5622020B2 (en) | Electric tool | |
WO2016067997A1 (en) | Powered working machine | |
JP2010155291A (en) | Power tool | |
US20150303842A1 (en) | Impact tool | |
US20170341213A1 (en) | Electric tool | |
US20170288580A1 (en) | Power tool and motor drive system thereof | |
JP5299668B2 (en) | Electric tool | |
JP6404399B2 (en) | Screw driver | |
JP5954386B2 (en) | Electric tool | |
WO2014132878A1 (en) | Electric tool | |
JP5727064B2 (en) | Electric tool | |
JP6138526B2 (en) | Screw driver | |
JP6421835B2 (en) | Electric tool | |
JP2004009284A (en) | Cordless power tool | |
WO2022083384A1 (en) | Electric tool | |
JP5840713B2 (en) | Electric tool | |
KR101385062B1 (en) | Driving device of bldc motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110315 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121018 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121023 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130121 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5201530 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130203 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160222 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |