CN114346970B - 电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质。本发明要解决的问题是精确地检测不稳定行为。该电动工具(1)包括：马达(2)；安装单元，用于安装前端工具；驱动控制单元(64)，用于控制该马达(2)；转数检测单元(62)；以及转矩检测单元(63)。转数检测单元(62)检测第一检测对象轴的转数。转矩检测单元(63)检测第二检测对象轴的负荷转矩。驱动控制单元(64)基于所检测到的转数和负荷转矩来检测前端工具、第一检测对象轴和第二检测对象轴其中至少之一的不稳定行为，并且在检测到该不稳定行为的情况下使马达(2)减速或停止运行。

Description

电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质

技术领域

本发明一般涉及电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质，并且更具体地涉及全部被配置或设计为控制马达的电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质。

背景技术

JP 2015-100858 A公开了被设计为在检测到负荷急剧增加时(例如，当发生反冲时)使马达停止运行或减速的电动工具。具体地，JP 2015-100858 A的电动工具计算马达的惯性转矩，并且当发现由此计算的惯性转矩大于惯性转矩基准值时使马达停止运行或减速。

发明内容

发明要解决的问题

近年来，人们对诸如JP 2015-100858 A中所公开的电动工具等的需求不断增加，以精确地检测可能导致反冲和其它不便的任何不稳定行为。

鉴于前述背景，因此本发明的目的是提供全部被配置或设计为精确地检测不稳定行为的电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质。

用于解决问题的方案

根据本发明的一方面的电动工具包括马达、安装单元、传动机构、驱动控制单元、转数检测单元和转矩检测单元。安装单元安装前端工具。传动机构将马达的动力传动至安装单元。驱动控制单元控制马达。转数检测单元检测布置在马达与前端工具之间的第一检测对象轴的转数。转矩检测单元检测布置在马达与前端工具之间的第二检测对象轴的负荷转矩。驱动控制单元基于转数检测单元检测到的转数和转矩检测单元检测到的负荷转矩来检测前端工具、第一检测对象轴和第二检测对象轴其中至少之一的不稳定行为，并且在检测到不稳定行为的情况下使马达减速或停止运行。

根据本发明的另一方面的马达控制方法是用于控制电动工具的马达的方法。电动工具包括：马达；安装单元，用于安装前端工具；以及传动机构，用于将马达的动力传动至安装单元。马达控制方法包括转数检测步骤、转矩检测步骤、不稳定行为检测步骤和控制步骤。转数检测步骤包括检测布置在马达与前端工具之间的第一检测对象轴的转数。转矩检测步骤包括检测布置在马达与前端工具之间的第二检测对象轴的负荷转矩。不稳定行为检测步骤包括基于在转数检测步骤中检测到的转数以及在转矩检测步骤中检测到的负荷转矩来检测前端工具、第一检测对象轴和第二检测对象轴其中至少之一的不稳定行为。控制步骤包括在不稳定行为检测步骤中检测到不稳定行为的情况下使马达减速或停止运行。

根据本发明的又一方面的非暂时性存储介质存储有程序，该程序被设计成使得一个或多个处理器进行上述马达控制方法。

发明的效果

本发明提供全部被配置或设计为精确地检测不稳定行为的电动工具、马达控制方法及非暂时性存储介质。

附图说明

图1是示出根据示例性实施例的电动工具的功能配置的框图；

图2是示出电动工具的示意性配置的示意图；

图3示出表示电动工具中的转矩电流和转数如何随时间变化的曲线图；以及

图4是示出电动工具如何操作的流程图。

附图标记

1 电动工具

2 马达

21 旋转轴(第一检测对象轴、第二检测对象轴)

3 传动机构

4 安装单元

62 转数检测单元

63 转矩检测单元

64 驱动控制单元

9 螺丝刀头(前端工具)

10 电流检测单元

D1 增加程度

D2 减少程度

i1 转矩电流

r1 转数

T1 第一预定时段

T2 第二预定时段

Th1 增加阈值

Th2 减少阈值

Th3 阈值

Tq1 负荷转矩

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明的实施例。注意，以下描述的实施例仅是本发明的各种实施例中的示例性实施例，并且不应被解释为限制。而是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以根据设计选择或任意其它因素以各种方式容易地修改示例性实施例。在以下实施例的描述中所参考的附图全部都是示意性表示。即，附图所示的各个构成要素的尺寸(包括厚度)的比例并不一定反映它们的实际的尺寸比例。注意，在附图上指示各个方向的箭头仅是示例，并且不应被解释为限定应使用电动工具1的方向。此外，指示各个方向的这些箭头在附图上仅作为对描述的辅助而示出，并且不是实质性的。

(1)概述

首先，将参考图1和图2描述根据示例性实施例的电动工具1的概述。

电动工具1利用从诸如如图2所示的电池组7等的动力源供应的动力(诸如，电力等)进行操作。具体地，从电池组7供应有电力的马达2的旋转轴21转动以将旋转驱动力经由传动机构3传动到安装单元4。如果诸如螺丝刀头9等的前端工具安装至安装单元4，则电动工具1可以将待紧固构件(诸如，螺钉等)安装至作为加工工作的对象的工件。即，根据本实施例的电动工具1是电动螺丝刀。此外，根据本实施例的电动工具1不是用于利用施加至前端工具的冲击来紧固待紧固构件的冲击螺丝刀，而是钻头螺丝刀。

如图1所示，根据本实施例的电动工具1包括转数检测单元62、转矩检测单元63和驱动控制单元64。

根据本实施例的转数检测单元62检测布置在马达2与前端工具之间的第一检测对象轴的转数。如本文所使用的，“布置在马达2与前端工具之间的第一检测对象轴”包括马达2的旋转轴21(见图2)、输出轴31(见图2)、以及前端工具(诸如螺丝刀头9等)的轴。此外，如本文所使用的，“检测转数”包括检测旋转速度(角速度)和检测角加速度。

根据本实施例的转矩检测单元63检测布置在马达2与前端工具之间的第二检测对象轴的负荷转矩。如本文所使用的，“布置在马达2与前端工具之间的第二检测对象轴”包括马达2的旋转轴21、输出轴31、以及前端工具(诸如，螺丝刀头9等)的轴。注意，第一检测对象轴和第二检测对象轴可以是相同的轴或者两个不同的轴，无论哪个情况都是适当的。在本实施例中，第一检测对象轴和第二检测对象轴这两者都是马达2的旋转轴21。

驱动控制单元64控制马达2。此外，根据本实施例的驱动控制单元64基于由转数检测单元62检测到的转数和由转矩检测单元63检测到的负荷转矩来检测不稳定行为。如本文使用的，“不稳定行为”是指在已经失去马达2的转数与负荷转矩之间的平衡的情形(即，负荷转矩已经增加至可能发生所谓的“反冲”和其它不便的程度的状态)下的行为。如本文所使用的，“已经失去马达2的转数与负荷转矩之间的平衡”的情形可以是指转数对于负荷转矩的大小而言低的情形。更具体地，本文中的“不稳定行为”是指以下情形：失去马达2的转数与负荷转矩之间的平衡将导致前端工具(诸如，螺丝刀头9等)、输出轴31和马达2的旋转轴21其中至少之一的行为不稳定。例如，根据本实施例的驱动控制单元64在马达2的旋转轴21的转数r1已减少且旋转轴21的负荷转矩Tq1已增加的情形下检测到不稳定行为。驱动控制单元64在检测到不稳定行为时进行使马达2减速或停止运行的控制(在下文中称为“马达停止处理”)。

根据本实施例的电动工具1可以通过使驱动控制单元64基于转数检测单元62检测到的转数和转矩检测单元63检测到的负荷转矩检测不稳定行为，来精确地检测不稳定行为。

(2)电动工具的配置

首先，将参考图1和图2描述根据本实施例的电动工具1的详细配置。在以下描述中，在下文中图2所示的旋转轴21和输出轴31并排布置的方向被定义为前后方向，其中从输出轴31朝向安装单元4的方向被假定为前方，并且从输出轴31朝向马达2的方向被假定为后方。另外，在以下描述中，在下文中筒体12和稍后要描述的握持部13彼此上下布置的方向将被定义为上下方向，其中从握持部13朝向筒体12的方向被假定为上方，并且从筒体12朝向握持部13的方向被假定为下方。

如图2所示，电动工具1包括本体11和触发开关8。

本体11包括筒体12、握持部13以及电池安装部14。筒体12具有在其末端(前端)处具有开口并且在其后端处具有封闭底部的圆柱形状。筒体12在其中容纳有马达2和传动机构3。握持部13从筒体12向下突出。握持部13容纳有触发开关8的一部分。电池安装部14被配置成使得电池组7可安装至电池安装部14并且可从电池安装部14移除。在该实施例中，电池安装部14设置在握持部13的末端部(即，底部)。换言之，筒体12和电池安装部14经由握持部13耦接在一起。

根据本实施例的电动工具1通过由电池组7供电而操作。即，电池组7是供应用于驱动马达2的电流的电源。在本实施例中，电池组7不是电动工具1的构成要素。然而，这仅是示例并且不应被解释为限制。可替代地，电动工具1可以包括电池组7作为其构成要素其中之一。电池组7包括通过串联连接多个(诸如锂离子电池等的)二次电池而形成的组合电池和容纳该组合电池的壳体。

如图2所示，触发开关8从握持部13突出。触发开关8是用于接受用于控制马达2的旋转的操作命令的操作构件。电动工具1被配置为可以通过拉动触发开关8来切换马达2的接通/断开状态。另外，马达2的旋转速度可通过指示触发开关8被拉动了多深的操纵变量来调节。具体地，操纵变量越大，马达2的旋转速度越高。

如图1所示，电动工具1包括马达2、传动机构3(见图2)、安装单元4(见图2)、逆变器电路5、控制单元6以及多个(例如，在图1所示的示例中为两个)电流检测单元10。

马达2可以是例如无刷马达。特别地，根据该实施例的马达2是同步马达。更具体地，马达2可以被实现为永磁同步马达(PMSM)。马达2包括具有永磁体的转子和具有用于U、V和W相的三相的三个电枢绕组的定子。转子包括旋转轴21(见图2)。

如图2所示，传动机构3布置在马达2的前方，马达2的旋转轴21机械地连接至传动机构3。传动机构3以预定减速比减少马达2的旋转驱动力(动力)，并且将由此减少的旋转驱动力输出至输出轴31。安装单元4机械地连接至输出轴31。换言之，传动机构3将马达2的旋转驱动力传动至安装单元4。

安装单元4布置在筒体12的前端处。诸如螺丝刀头9等的前端工具可以安装至安装单元4。安装单元4将已从传动机构3传动至安装单元4的旋转驱动力传动至螺丝刀头9。因此，螺丝刀头9也随着马达2的旋转轴21的旋转而相应地转动。转动与待紧固构件接触的螺丝刀头9能够使得完成紧固或松开待紧固构件的加工作业。

注意，螺丝刀头9可安装至安装单元4并且可从安装单元4移除。在该实施例中，诸如螺丝刀头9等的前端工具不是电动工具1的构成要素其中之一。然而，这仅是本发明的示例，并且不应被解释为限制。可替代地，前端工具也可以是电动工具1的构成要素其中之一。

如图1所示，逆变器电路5根据由控制单元6(的驱动控制单元64)给出的指令将从电池组7供应的电力转换为三相(即，U相、V相和W相)电力，并且将由此转换的三相电力供应至马达2。

两个电流检测单元10测量从逆变器电路5供应至马达2的三相的驱动电流中的至少两相的驱动电流。在本实施例中，两个电流检测单元10分别测量U相驱动电流和V相驱动电流。根据本实施例的电流检测单元10可以被实现为例如分流电阻器。

控制单元6包括计算机系统，该计算机系统包括一个或多个处理器以及存储器。控制单元6的至少一些功能是通过使计算机系统的处理器执行存储在计算机系统的存储器中的程序来进行。程序可以存储在存储器中。也可以经由诸如互联网等的电气通信线路下载程序，或者将程序已经存储在诸如存储卡等的非暂时性存储介质中之后分发程序。

根据本实施例的控制单元6通过将马达电流分解为生成转矩的转矩电流i1(q轴电流)和生成磁通量的激励电流(d轴电流)并且彼此独立地控制各个电流分量来进行矢量控制。在进行该矢量控制时，考虑以与针对马达2的转子所设置的永磁体而生成的磁通量相同的速度旋转的旋转坐标系。在旋转坐标系中，将永磁体所生成的磁通量的方向定义为d轴，并且将为了控制的目的而估计的并且与d轴相对应的轴定义为γ轴。另外，将相对于d轴超前90度电角度的相位定义为q轴，并且将相对于γ轴超前90度电角度并且为了控制的目的而估计的相位定义为δ轴。与实轴相对应的旋转坐标系是坐标轴由d轴和q轴(在下文中称为“dq轴”)定义的坐标系。为了控制的目的而估计的旋转坐标系是坐标轴由γ轴和δ轴(在下文中称为“γδ轴”)定义的坐标系。控制单元6基本地进行矢量控制以使得dq轴的相位与γδ轴的相位彼此一致。更具体地，控制单元6进行锁相环(PLL)控制以使得dq轴的相位与γδ轴的相位之间的相移为零。

如图1所示，根据本实施例的控制单元6包括坐标变换单元61、转数检测单元62、转矩检测单元63和驱动控制单元64。

坐标变换单元61对两个电流检测单元10分别检测到的U相驱动电流和V相驱动电流进行坐标变换，以计算γ轴电流和δ轴电流。然后，坐标变换单元61将与γ轴电流和δ轴电流有关的信息输出至转数检测单元62和转矩检测单元63。

转数检测单元62例如为了PLL控制的目的、通过例如使用γ轴电流或δ轴电流进行比例积分控制来估计dq轴上的坐标(在下文中称为“dq轴坐标”)。根据本实施例的转数检测单元62基于由此估计的dq轴坐标来检测马达2的旋转轴21的转数。根据本实施例的转数检测单元62基于d轴电流(激励电流)的值(进而基于所估计的dq轴坐标)来计算马达2的旋转轴21的转数rl。根据本实施例的转数检测单元62基于矢量控制(PLL控制)所需的激励电流值来计算马达2的转数rl，并且因此不需要电动工具1设置有诸如编码器等的任何附加传感器。已经提出了各种方法作为用于计算转数r1的方法。转数检测单元62可以采用已知的任意方法。转数检测单元62将由此计算出的转数r1输出至驱动控制单元64。

转矩检测单元63例如为了PLL控制的目的、通过例如使用γ轴电流或δ轴电流进行比例积分控制来估计dq轴坐标。根据本实施例的转矩检测单元63基于由此估计的dq轴坐标来检测马达2的旋转轴21的负荷转矩Tql。根据本实施例的转矩检测单元63基于q轴电流(转矩电流i1)的值(进而基于所估计的dq轴坐标)来计算马达2的旋转轴21的负荷转矩Tql。根据本实施例的转矩检测单元63基于矢量控制(PLL控制)所需的转矩电流i1的值来计算马达2的负荷转矩Tq1，并且因此，不需要电动工具1设置有任何附加转矩传感器。转矩检测单元63将由此计算出的负荷转矩Tq1输出至驱动控制单元64。可替代地，转矩检测单元63可以将基于所估计的dq轴坐标的转矩电流i1的值按照原样地输出至驱动控制单元64。仍可替代地，转矩检测单元63可以在不自己估计dq轴坐标的情况下通过使用转数检测单元62所估计的dq轴坐标来计算负荷转矩Tql。相反，转数检测单元62可以在不自己估计dq轴坐标的情况下通过使用转矩检测单元63所估计的dq轴坐标来计算转数rl。

驱动控制单元64控制马达2。驱动控制单元64基于例如由触发开关8的操纵变量定义的马达2的速度(旋转速度)的目标值来确定针对马达2的速度的命令值(在下文中称为“马达2速度命令值”)。然后，驱动控制单元64确定U相、V相和W相的驱动电压的目标值(电压命令值)，以使得马达2的速度与马达2速度命令值一致，并且将该电压命令值输出至逆变器电路5。

另外，根据本实施例的驱动控制单元64也基于转数检测单元62所检测(计算)的旋转轴21的转数rl和转矩检测单元63所检测(计算)的旋转轴21的负荷转矩Tql来检测不稳定行为。如本文所使用的，“不稳定行为”是指可能发生所谓的“反冲”和其它不便的情形下的不稳定行为。在该情况下，驱动控制单元64可以基于转数检测单元62所检测的旋转轴21的转数r1和转矩检测单元63所检测的转矩电流i1来检测不稳定行为。当检测到不稳定行为时，驱动控制单元64使马达2减速或停止运行。另一方面，当未检测到不稳定行为时，驱动控制单元64根据用户通过触发开关8输入的命令来控制马达2。

(3)操作

接着，将参考图3和图4描述驱动控制单元64用于检测不稳定行为而进行的操作(马达控制方法)。

图3示出表示转矩电流i1(负荷转矩Tq1)和转数r1如何随时间变化的曲线图。在图3中，曲线图G1示出转矩电流il如何随时间变化，曲线图G2示出转矩电流i1的增加程度D1如何随时间变化，曲线图G3示出转数r1如何随时间变化，以及曲线图G4示出转数r1的减少程度D2如何随时间变化。

根据本实施例的驱动控制单元64基于转矩电流i1的增加程度D1和转数r1的减少程度D2来检测不稳定行为。具体地，增加程度D1是第一预定时段T1结束时的转矩电流i1相对于第一预定时段T1开始时的转矩电流i1的增加程度。换言之，增加程度D1是基于通过从第一预定时段T1结束时的转矩电流i1减去第一预定时段T1开始时的转矩电流i1而获得的值的程度。注意，在曲线图G2中，正域中的纵坐标的大小越大，增加程度D1越大。第一预定时段T1是具有预定长度的时段，其结束点由计算增加程度D1的定时来定义。根据本实施例的驱动控制单元64每到计算增加程度D1的各个定时，就以计算增加程度D1的定时是第一预定时段T1的结束的方式来计算增加程度D1。图3所示的第一预定时段T1是从驱动控制单元64已开始进行用于检测不稳定行为的操作起的最初的时段。即，图3所示的第一预定时段T1是在定时t2处的第一预定时段T1。例如，第一预定时段T1可以具有200ms的持续时间。

减少程度D2是第二预定时段T2结束时的转数r1相对于第二预定时段T2开始时的转数r1的减少程度。换言之，减少程度D2是基于通过从第二预定时段T2结束时的转数rl减去第二预定时段T2开始时的转数rl而得到的值的程度。可替代地，减少程度D2也可以是旋转速度(角速度)或角加速度的减少程度。在本实施例中，通过从第二预定时段结束时的转数rl减去第二预定时段T2开始时的转数rl而得到的值越小(即，负值的大小越大)，减少程度D2越大。注意，在曲线图G4中，将通过从第二预定时段结束时的转数rl减去第二预定时段T2开始时的转数rl而得到的值作为减少程度D2。因此，在曲线图G4中，负域中的纵坐标的大小越大，减少程度D2越大。第二预定时段T2是具有预定长度的时段，其结束点由计算减少程度D2的定时来定义。根据本实施例的驱动控制单元64每到计算减少程度D2的各个定时，就以计算减少程度D2的定时是第二预定时段T2的结束的方式来计算减少程度D2。图3所示的第二预定时段T2是从驱动控制单元64已开始进行用于检测不稳定行为的操作起的最初的时段。即，图3所示的第二预定时段T2是在定时t2处的第二预定时段T2。第二预定时段T2可以具有例如200ms的持续时间，在本实施例中该持续时间与第一预定时段T1一样长。

驱动控制单元64在转矩电流i1的增加程度D1等于或大于增加阈值Th1、并且转数r1的减少程度D2等于或大于减少阈值Th2的情况下检测到不稳定行为。转矩电流il的增加程度D1的增加阈值Th1适当地落入从约20A至约35A的范围内，并且例如可以是25A。另一方面，转数r1的减少程度D2的阈值Th2例如可以是0。即，根据本实施例的驱动控制单元64在转矩电流i1的增加程度D1等于或大于25A、并且转数r1的减少程度D2等于或大于0的情况下(即，在通过从第二预定时段结束时的转数r1减去第二预定时段T2开始时的转数r1而获得的值等于或小于0的情况下)，检测到不稳定行为。在本实施例中，减少阈值Th2为0，并且因此在下文中，“转数r1的减少程度D2等于或大于0”的情形将被称为“转数r1的减少程度D2等于或大于减少阈值Th2”的情形。在图3所示的示例中，在定时t3处，转矩电流i1的增加程度D1等于或大于增加阈值Th1，并且转数r1的减少程度D2等于或大于减少阈值Th2(即，通过从第二预定时段T2结束时的转数r1减去第二预定时段T2开始时的转数r1而获得的值等于或小于减少阈值Th2)。因此，驱动控制单元64在定时t3处检测到不稳定行为。

另外，根据本实施例的驱动控制单元64在从检测到不稳定行为的定时t3起经过了预定时间段的情况下进行马达停止处理。换言之，驱动控制单元64使马达停止处理的开始相对于检测到不稳定行为的定时t3延迟了预定时间间隔。使不稳定行为在预定时间段期间继续使得用户能够识别不稳定行为的存在。在该情况下，在驱动控制单元64检测到了不稳定行为的时间点与驱动控制单元64开始进行马达停止处理的时间点之间的预定时间段适当地落入从约10ms至约90ms的范围内，并且例如可以是10ms。

此外，驱动控制单元64在从触发开关8已切换的定时t0到马达2开始运行的定时t1的时段期间不进行用于检测不稳定行为的处理。换言之，驱动控制单元64在马达2开始运行的定时t1处开始进行用于检测不稳定行为的处理。在从定时t0到定时t1的时段内，浪涌电流可能流过马达2。因此，驱动控制单元64在马达2开始运行的定时t1开始进行用于检测不稳定行为的处理。这减少了由于浪涌电流的存在而导致错误地检测不稳定行为的可能性。

此外，在从马达2已开始运行的定时t1(即，开始检测不稳定行为的定时)起经过了第一预定时段T1之前，驱动控制单元64在转矩电流i1的绝对值等于或大于阈值Th3的情况下检测到不稳定行为。然后，在从马达2已开始运行的定时t1起经过了第一预定时段T1之后，驱动控制单元64如上所述基于转矩电流i1的增加程度D1和转数r1的减少程度D2来检测不稳定行为。这是因为，直到从已开始检测不稳定行为的定时t1起经过了第一预定时段T1为止，才可以检测到转矩电流i1的增加程度D1。即，直到从定时t1起经过了第一预定时段T1为止，基于转矩电流il的绝对值来检测不稳定行为，使得即使在无法检测转矩电流il的增加程度D1的间隔期间，也能够检测不稳定行为。

在这种情况下，转矩电流i1的绝对值的阈值Th3适当地落入从约40A至约70A的范围内，并且例如可以是50A。在这种情况下，由于在马达2启动时，需要供应大的转矩电流il以使得马达2的转子(旋转轴21)开始旋转，因此将阈值Th3设置成比增加阈值Th1大的值。将阈值Th3设置成比增加阈值Th1大的值，可以减少由于在马达2启动时的转矩电流i1的存在而导致错误地检测不稳定行为的可能性。

接着，将参考图4描述驱动控制单元64如何进行用于检测不稳定行为的操作。在检测到用户已对触发开关8进行操作时，驱动控制单元64开始进行用于检测不稳定行为的处理。另一方面，在驱动控制单元64正进行用于检测不稳定行为的处理期间感测到用户不再操作触发开关8的情况下，驱动控制单元64结束进行用于检测不稳定行为的处理。

在开始用于检测不稳定行为的处理时，驱动控制单元64检查马达2的转数r1(步骤S1)。在发现马达2的转数r1为0(即，马达2尚未启动)的情况下(在步骤S2中答案为“否”)，处理返回至步骤S1。另一方面，在发现马达2的转数rl不为0(即，马达2已启动)的情况下(在步骤S2中答案为“是”)，驱动控制单元64判断从马达2启动起是否经过了第一预定时段T1(步骤S3)。在从马达2启动起已经过了第一预定时段T1的情况下(在步骤S3中答案为“是”)，驱动控制单元64计算转矩电流i1(负荷转矩Tq1)的增加程度D1和转数r1的减少程度D2(步骤S4和S5)。在增加程度D1等于或大于增加阈值Th1并且减少程度D2等于或大于减少阈值Th2的情况下(在步骤S6中答案为“是”)，驱动控制单元64检测到不稳定行为。一旦驱动控制单元64检测到了不稳定行为，驱动控制单元64就等待直到从检测到不稳定行为起经过了预定时间为止(在步骤S7中答案为“否”)。在经过了预定时间的情况下(在步骤S7中答案为“是”)，驱动控制单元64进行马达停止处理(步骤S8)。进行了马达停止处理的驱动控制单元64结束进行用于检测不稳定行为的处理。

另一方面，在步骤S6中已证明增加程度D1小于增加阈值Th1(在步骤S6中回答为“否”)或者减少程度D2小于减少阈值Th2(在步骤S6中答案为“否”)的情况下，处理返回至步骤S4。另外，在步骤S6中已证明增加程度D1小于增加阈值Th1并且减少程度D2小于减少阈值Th2(在步骤S6中答案为“否”)的情况下，处理也返回至步骤S4。

在步骤S3中已证明从马达2启动起尚未经过第一预定时段T1(在步骤S3中答案为“否”)的情况下，驱动控制单元64检查转矩电流i1(负荷转矩Tq1)(步骤S9)。在转矩电流i1小于阈值Th3(在步骤S10中答案为“否”)的情况下，处理返回至步骤S3。另一方面，在转矩电流i1等于或大于阈值Th3(在步骤S10中答案为“是”)的情况下，驱动控制单元64检测不稳定行为。一旦驱动控制单元64检测到了不稳定行为，驱动控制单元64就等待直到从检测到不稳定行为起经过了预定时间为止(步骤S7中答案为“否”)。在经过了预定时间(在步骤S7中答案为“是”)的情况下，驱动控制单元64进行马达停止处理(步骤S8)。已进行马达停止处理的驱动控制单元64结束进行用于检测不稳定行为的处理。

(4)变形例

接着，将逐一列举上述示例性实施例的变形例。注意，以下描述的变形例可以适当地与示例性实施例组合采用。

可选地，根据上述示例性实施例的电动工具1的功能也可以被实施为例如马达控制方法、(计算机)程序或存储有程序的非暂时性存储介质。根据一方面的马达控制方法是用于控制电动工具1的马达2的方法。电动工具1包括：马达2；安装单元4，用于安装末端工具；以及传动机构3，用于将马达2的动力传动至安装单元4。该马达控制方法包括转数检测步骤、转矩检测步骤、不稳定行为检测步骤以及控制步骤。转数检测步骤包括检测布置在马达2与前端工具之间的第一检测对象轴(旋转轴21)的转数r1。转矩检测步骤包括检测布置在马达2与前端工具之间的第二检测对象轴(旋转轴21)的负荷转矩Tq1。不稳定行为检测步骤包括基于在转数检测步骤中检测到的转数r1以及在转矩检测步骤中检测到的负荷转矩Tq1来检测前端工具、第一检测对象轴和第二检测对象轴其中至少之一的不稳定行为。控制步骤包括在不稳定行为检测步骤中检测到不稳定行为的情况下使马达2减速或停止运行。根据另一方面的程序被设计成使得一个或多个处理器进行上述马达控制方法。

电动工具1在其控制单元6中包括例如计算机系统。计算机系统可以包括处理器和存储器作为其主要硬件组件。根据本发明的控制单元6的功能可以通过使处理器执行存储在计算机系统的存储器中的程序来进行。程序可以预先存储在计算机系统的存储器中。可替代地，也可以通过电气通信线路下载程序，或者在将程序记录在诸如存储卡、光盘或硬盘驱动器等的一些非暂时性存储介质中之后分发，该非暂时性存储介质中的任意一个对于计算机系统是可读的。计算机系统的处理器可以被实现为包括半导体集成电路(IC)或大规模集成电路(LSI)的单个或多个电子电路。如本文所使用的，“集成电路”(诸如IC或LSI等)根据其集成度而被称为不同的名称。集成电路的示例包括系统LSI、超大规模集成电路(VLSI)和极大规模集成电路(ULSI)。可选地，也可以采用要在制造了LSI之后编程的现场可编程门阵列(FPGA)，或者使得能够重新配置LSI内部的连接或电路区段的可重新配置的逻辑器件作为处理器。这些电子电路可以一起集成在单个芯片上或者分布在多个芯片上，无论哪种都是适当的。这些多个芯片可以一起集成在单个装置中或者分布在多个装置中而没有限制。如本文所使用的，“计算机系统”包括微控制器，该微控制器包括一个或多个处理器以及一个或多个存储器。因此，微控制器还可以被实现为包括半导体集成电路或大规模集成电路的单个或多个电子电路。

可选地，电动工具1可以包括显示单元、扬声器、或者用于在检测到任何不稳定行为时向用户通知已检测到不稳定行为的任意其它通知部件。显示单元包括液晶显示器和诸如发光二极管(LED)等的发光单元。可替代地，电动工具1还可以通过振动或气压向用户通知已检测到不稳定行为。

电流检测单元10可以被实现为例如霍尔元件电流传感器。

转数检测单元62可以通过使用霍尔元件电流传感器、光电编码器或磁性编码器来检测马达2的旋转轴21的转数r1。可替代地，转数检测单元62可以检测输出轴31、安装单元4或诸如螺丝刀头9等的前端工具的转数来代替马达2的旋转轴21的转数rl。

转矩检测单元63可以通过使用转矩传感器来检测马达2的旋转轴21的负荷转矩Tq1。在这种情况下，转矩传感器可以是例如能够检测转矩应变的磁致伸缩应变(magnetostriction strain)传感器。磁致伸缩应变传感器检测与向旋转轴21施加转矩所引起的应变相对应的导磁率的变化，并且输出其大小与该应变的大小成比例的电压信号。可替代地，转矩检测单元63可以检测输出轴31或诸如螺丝刀头9等的前端工具的负荷转矩来代替马达2的旋转轴21的负荷转矩Tq1。

可选地，第一预定时段T1和第二预定时段T2可以具有相互不同的长度。注意，第一预定时段T1和第二预定时段T2适当地具有约50ms至约500ms的长度。

(重述)

从以上描述可以看出，根据第一方面的电动工具(1)包括马达(2)、安装单元(4)、传动机构(3)、驱动控制单元(64)、转数检测单元(62)以及转矩检测单元(63)。安装单元(4)安装前端工具(螺丝刀头9)。传动机构(3)将马达(2)的动力传动至安装单元(4)。驱动控制单元(64)控制马达(2)。转数检测单元(62)检测布置在马达(2)与前端工具(螺丝刀头9)之间的第一检测对象轴(旋转轴21)的转数(r1)。转矩检测单元(63)检测布置在马达(2)与前端工具(螺丝刀头9)之间的第二检测对象轴(旋转轴21)的负荷转矩(Tq1)。驱动控制单元(64)基于转数检测单元(62)检测到的转数(r1)和转矩检测单元(63)检测到的负荷转矩(Tq1)来检测前端工具(螺丝刀头9)、第一检测对象轴(旋转轴21)和第二检测对象轴(旋转轴21)其中至少之一的不稳定行为，并且在检测到不稳定行为的情况下使马达(2)减速或停止运行。

该方面使得能够基于转数检测单元(62)检测到的转数(r1)和转矩检测单元(63)检测到的负荷转矩(Tq1)来精确地检测不稳定行为。

在根据可以结合第一方面实现的第二方面的电动工具(1)中，驱动控制单元(64)基于负荷转矩(Tq1)的增加程度(D1)和转数(r1)的减少程度(D2)来检测不稳定行为。

该方面甚至使得能够基于负荷转矩(Tq1)的增加程度(D1)和转数(r1)的减少程度(D2)来检测不能简单地通过感测显著负荷转矩(Tq1)来检测的不稳定行为。

在根据可以结合第二方面实现的第三方面的电动工具(1)中，驱动控制单元(64)在发现负荷转矩(Tq1)的增加程度(D1)等于或大于增加阈值(Th1)、并且发现转数(r1)的减少程度(D2)等于或大于减少阈值(Th2)的情况下检测到不稳定行为。增加程度(D1)是第一预定时段(T1)结束时的负荷转矩(Tq1)相对于第一预定时段(T1)开始时的负荷转矩(Tq1)的增加程度。减少程度(D2)是第二预定时段(T2)结束时的转数(r1)相对于第二预定时段(T2)开始时的转数(r1)的减少程度。

该方面使得能够通过进行简单的算术运算来检测不稳定行为。

在根据可以结合第三方面实现的第四方面的电动工具(1)中，第一预定时段(T1)和第二预定时段(T2)具有相同的长度。

根据该方面，第一预定时段(T1)和第二预定时段(T2)具有相同的长度，因此使得能够在具有相同长度的时段中检查负荷转矩(Tq1)的增加程度(D1)和转数(r1)的减少程度(D2)。另外，在第一预定时段(T1)的开始和第二预定时段(T2)的开始设置在相同的定时处的情况下，也可以在相同的定时处测量负荷转矩(Tq1)和转数(r1)。

在根据可以结合第三方面或第四方面实现的第五方面的电动工具(1)中，驱动控制单元(64)在从马达(2)已开始运行起经过第一预定时段(T1)之前，在发现负荷转矩(Tq1)等于或大于阈值(Th3)的情况下检测到不稳定行为。另外，驱动控制单元(64)还在从马达(2)已开始运行起经过了第一预定时段(T1)之后基于负荷转矩(Tq1)的增加程度(D1)和转数(r1)的减少程度(D2)来检测不稳定行为。

该方面使得即使在马达(2)刚刚开始运行时无法检测负荷转矩(Tq1)的增加程度的情形下也能够检测不稳定行为。

在根据可以结合第一方面至第五方面中任一方面实现的第六方面的电动工具(1)中，在已检测到不稳定行为的情况下，驱动控制单元(64)在从驱动控制单元(64)检测到不稳定行为起经过了预定时间段的定时处使马达(2)减速或停止运行。

由于不稳定行为至少持续预定时间段，因此该方面使得能够向用户通知不稳定行为的存在。

根据可以结合第一方面至第六方面中任一方面实现的第七方面的电动工具(1)还包括电流检测单元(10)。电流检测单元(10)检测流过马达(2)的驱动电流。马达(2)为无刷马达。转数检测单元(62)基于根据驱动电流的值计算出的激励电流值来计算转数(rl)。转矩检测单元(63)基于根据驱动电流的值计算出的转矩电流(i1)值来计算负荷转矩(Tq1)。

根据该方面，基于已根据驱动电流计算出的激励电流和转矩电流(i1)来计算转数(r1)和负荷转矩(Tq1)，由此使得能够在同一定时处检测转数(r1)和负荷转矩(Tq1)。由于基于已在同一定时测量到的转数(rl)和负荷转矩(Tql)来检测不稳定行为，因此能够甚至更精确地检测不稳定行为。

在根据可以结合第一方面至第七方面中任一方面实现的第八方面的电动工具(1)中，驱动控制单元(64)推迟开始进行用于检测不稳定行为的处理，直到马达(2)开始运行为止。

该方面减少了在需要显著的负荷转矩(Tq1)来使马达(2)开始运行的时段期间错误地检测不稳定行为的可能性。

注意，根据除了第一方面之外的所有方面的构成要素不是电动工具(1)的必要构成要素，而是可以适当地省略。

根据第九方面的马达控制方法是用于控制电动工具(1)的马达(2)的方法。电动工具(1)包括：马达(2)；安装单元(4)，用于安装前端工具(螺丝刀头9)；以及传动机构(3)，用于将马达(2)的动力传动至安装单元(4)。该马达控制方法包括转数检测步骤、转矩检测步骤、不稳定行为检测步骤和控制步骤。转数检测步骤包括检测布置在马达(2)与前端工具(螺丝刀头9)之间的第一检测对象轴(旋转轴21)的转数(r1)。转矩检测步骤包括检测布置在马达(2)与前端工具(螺丝刀头9)之间的第二检测对象轴(旋转轴21)的负荷转矩(Tq1)。不稳定行为检测步骤包括基于在转数检测步骤中检测到的转数(r1)以及在转矩检测步骤中检测到的负荷转矩(Tq1)来检测前端工具(螺丝刀头9)、第一检测对象轴(旋转轴21)和第二检测对象轴(旋转轴21)其中至少之一的不稳定行为。控制步骤包括在不稳定行为检测步骤中检测到不稳定行为的情况下使马达(2)减速或停止运行。

该方面使得能够基于在转数检测步骤中检测到的转数(r1)以及在转矩检测步骤中检测到的负荷转矩(Tq1)来精确地检测不稳定行为。

根据第十方面的非暂时性存储介质存储有程序，该程序被设计成使得一个或多个处理器进行根据第九方面所述的马达控制方法。

该方面使得能够基于在转数检测步骤中检测到的转数(r1)以及在转矩检测步骤中检测到的负荷转矩(Tq1)来精确地检测不稳定行为。

Claims (9)

1.一种电动工具，包括：

马达；

安装单元，其被配置为安装前端工具；

传动机构，其被配置为将所述马达的动力传动至所述安装单元；

驱动控制单元，其被配置为控制所述马达；

转数检测单元，其被配置为检测第一检测对象轴的转数，其中所述第一检测对象轴布置在所述马达与所述前端工具之间，或者所述第一检测对象轴是所述马达的旋转轴、输出轴或前端工具的轴，其中所述转数检测单元被配置为检测旋转速度、角速度和角加速度其中至少之一；以及

转矩检测单元，其被配置为检测第二检测对象轴的负荷转矩，所述第二检测对象轴布置在所述马达与所述前端工具之间，或者所述第二检测对象轴是所述马达的所述旋转轴、所述输出轴或所述前端工具的所述轴，

所述第一检测对象轴和所述第二检测对象轴是相同的轴或者两个不同的轴，

其中，所述驱动控制单元被配置为基于所述转数检测单元检测到的转数和所述转矩检测单元检测到的负荷转矩来检测所述前端工具、所述第一检测对象轴和所述第二检测对象轴其中至少之一的不稳定行为，并且在检测到所述不稳定行为的情况下使所述马达减速或停止运行，以及，

所述驱动控制单元被配置为基于所述负荷转矩的增加程度和所述转数的减少程度来检测所述不稳定行为。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其中，

所述驱动控制单元被配置为在发现第一预定时段结束时的负荷转矩相对于所述第一预定时段开始时的负荷转矩的增加程度等于或大于增加阈值、并且发现第二预定时段结束时的转数相对于所述第二预定时段开始时的转数的减少程度等于或大于减少阈值的情况下，检测到所述不稳定行为。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其中，

所述第一预定时段和所述第二预定时段具有相同的长度。

4.根据权利要求2或3所述的电动工具，其中，

所述驱动控制单元被配置为：

在从所述马达已开始运行起经过所述第一预定时段之前，在发现所述负荷转矩等于或大于阈值的情况下，检测到所述不稳定行为，以及

在从所述马达已开始运行起经过了所述第一预定时段之后，基于所述负荷转矩的增加程度和所述转数的减少程度来检测所述不稳定行为。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电动工具，其中，

所述驱动控制单元被配置为在已检测到所述不稳定行为的情况下，在从所述驱动控制单元已检测到所述不稳定行为起经过了预定时间段的定时处使所述马达减速或停止运行。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电动工具，还包括电流检测单元，所述电流检测单元被配置为检测流过所述马达的驱动电流，

其中，所述马达是无刷马达，

所述转数检测单元被配置为基于根据所述驱动电流的值计算出的激励电流值来计算所述转数，以及

所述转矩检测单元被配置为基于根据所述驱动电流的值计算出的转矩电流值来计算所述负荷转矩。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电动工具，其中，

所述驱动控制单元被配置为推迟开始进行用于检测所述不稳定行为的处理，直到所述马达开始运行为止。

8.一种用于控制电动工具的马达的马达控制方法，所述电动工具包括：所述马达；安装单元，其被配置为安装前端工具；以及传动机构，其被配置为将所述马达的动力传动至所述安装单元，所述马达控制方法包括：

转数检测步骤，其包括检测布置在所述马达与所述前端工具之间的第一检测对象轴的转数，其中所述第一检测对象轴布置在所述马达与所述前端工具之间，或者所述第一检测对象轴是所述马达的旋转轴、输出轴或前端工具的轴，其中所述转数检测步骤包括检测旋转速度、角速度和角加速度其中至少之一；

转矩检测步骤，其包括检测布置在所述马达与所述前端工具之间的第二检测对象轴的负荷转矩，所述第二检测对象轴布置在所述马达与所述前端工具之间，或者所述第二检测对象轴是所述马达的所述旋转轴、所述输出轴或所述前端工具的所述轴，

所述第一检测对象轴和所述第二检测对象轴是相同的轴或者两个不同的轴；

不稳定行为检测步骤，其包括基于在所述转数检测步骤中检测到的转数和在所述转矩检测步骤中检测到的负荷转矩来检测所述前端工具、所述第一检测对象轴和所述第二检测对象轴其中至少之一的不稳定行为；以及

控制步骤，其包括在所述不稳定行为检测步骤中检测到所述不稳定行为的情况下使所述马达减速或停止运行，

其中，所述不稳定行为检测步骤包括基于所述负荷转矩的增加程度和所述转数的减少程度来检测所述不稳定行为。

9.一种存储有程序的非暂时性存储介质，所述程序被设计成使得一个或多个处理器进行根据权利要求8所述的马达控制方法。