(57)【要約】  本発明は、電動工具の制御方法、装置及び電動工具を提供し、電動工具の自動制御分野に関する。前記方法は、電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータを取得する工程と、少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出する工程と、前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程と、前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断する工程と、を備える。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータを取得する工程と、
少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出する工程と、
前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程と、
前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断する工程と、
を備えることを特徴とする電動工具の制御方法。
【請求項２】
前記複合平均法は、算術平均法と移動平均法との組合せである、ことを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
【請求項３】
前記複合平均法によって出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出する工程は、
算術平均法で出力軸負荷を表すパラメータの平均パラメータを算出する工程と、
移動平均法で平均パラメータの平均値を算出する工程とを含む、ことを特徴とする請求項2に記載の制御方法。
【請求項４】
前記移動平均法で平均パラメータの平均値を算出する工程は、具体的に、移動平均法でN回反復して平均パラメータの平均値を算出し（N≧2）、反復の具体的な操作は、前回の平均演算の結果を次回の平均演算のデータ源とすることである、ことを特徴とする請求項3に記載の制御方法。
【請求項５】
前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程は、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する工程と、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程とを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
【請求項６】
前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程は、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する工程と、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの1次傾き値を算出する工程と、
平均法で前記1次傾き値の平均傾き値を算出する工程とを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記平均法は1次算術平均演算を行うことである、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値に基づいて、電動工具のトルク出力を中断する工程は、
前記電動工具の負荷の大きさに基づいて、傾き閾値及びトリガ条件を確定する工程と、
算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの隣り合うN個の傾き値と前記傾き閾値とをそれぞれ比較する工程と、
比較結果が前記トリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果が前記トリガ条件を満たした場合、前記電動工具のトルク出力を中断する工程とを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項９】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記傾き閾値は第1の傾き閾値であり、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記傾き閾値は第2の傾き閾値であり、前記第2の傾き閾値は第1の傾き閾値よりも小さい、ことを特徴とする請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第1の傾き閾値よりも大きいことである、ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点のうちの前のM個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第2の傾き閾値よりも大きく、後のN−M個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値のうちの少なくとも一部が前記第2の傾き閾値よりも小さいことである、ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
前記傾き閾値は、少なくとも3種類の異なる傾き閾値を含み、異なる傾き閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっている、ことを特徴とする請求項8に記載の方法。
【請求項１３】
電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータを取得するための取得ユニットと、
少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出するための平均パラメータ算出ユニットと、
前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出するための傾き値算出ユニットと、
前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断するための実行ユニットと、
を備えることを特徴とする電動工具の制御装置。
【請求項１４】
前記複合平均法は、算術平均法と移動平均法との組合せである、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
前記平均パラメータ算出ユニットは、
算術平均法で出力軸負荷を表すパラメータの平均パラメータを算出するための算術平均算出ユニットと、
移動平均法で平均パラメータの平均値を算出するための移動平均算出ユニットとを含む、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項１６】
前記移動平均法で平均パラメータの平均値を算出する工程は、具体的に、移動平均法でN回反復して平均パラメータの平均値を算出し（N≧2）、反復の具体的な操作は、前回の平均演算の結果を次回の平均演算のデータ源とすることである、ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
【請求項１７】
前記傾き値算出ユニットは、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定するための時間確定ユニットと、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出するための差分算出ユニットとを含む、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項１８】
前記傾き値算出ユニットは、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定するための時間確定ユニットと、
出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの1次傾き値を算出するための差分算出ユニットと、
平均法で前記1次傾き値の平均傾き値を算出するための平均傾き値算出ユニットとを含む、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項１９】
前記平均法は1次算術平均演算を行うことである、ことを特徴とする請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記実行ユニットは、
前記電動工具の負荷の大きさに基づいて、傾き閾値及びトリガ条件を確定するための実行条件設定ユニットと、
算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの隣り合うN個の傾き値と前記傾き閾値とをそれぞれ比較するための傾き比較ユニットと、
比較結果が前記トリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果が前記トリガ条件を満たした場合、前記電動工具のトルク出力を中断するための判定ユニットとを含む、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項２１】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記傾き閾値は第1の傾き閾値であり、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記傾き閾値は第2の傾き閾値であり、前記第2の傾き閾値は第1の傾き閾値よりも小さい、ことを特徴とする請求項20に記載の装置。
【請求項２２】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第1の傾き閾値よりも大きいことである、ことを特徴とする請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点のうちの前のM個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第2の傾き閾値よりも大きく、後のN−M個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値のうちの少なくとも一部が前記第2の傾き閾値よりも小さいことである、ことを特徴とする請求項21に記載の装置。
【請求項２４】
前記傾き閾値は、少なくとも3種類の異なる傾き閾値を含み、異なる傾き閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっている、ことを特徴とする請求項20に記載の装置。
【請求項２５】
モータと出力軸とを備え、前記モータは前記出力軸の動作を駆動することに用いられる電動工具であって、
モータの運転過程において出力軸負荷を表すパラメータを収集するためのパラメータ収集ユニットと、
請求項13〜24のいずれか一項に記載の電動工具の制御装置と、をさらに備えることを特徴とする電動工具。
【請求項２６】
前記モータの動作モードを設定するためのモード設定装置をさらに含み、
前記制御装置は、所定動作モードで前記モータを制御する、
ことを特徴とする請求項25に記載の電動工具。
【請求項２７】
前記動作モードは、少なくとも穴あけモードとドライバモードとを含み、前記ドライバモードを前記所定動作モードとしている、ことを特徴とする請求項26に記載の電動工具。
【請求項２８】
前記モード設定装置は、
使用者の操作を受信するためのキーユニットと、
前記使用者の操作に基づいて、前記モータの動作モードを設定するためのモード選択ユニットとを含む、ことを特徴とする請求項26に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具の自動制御分野に関し、具体的に電動工具の制御方法、装置及び電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動工具の多くにおいて、例えば、手持ち式電気ドリルは、運転状態に応じてスマート制御する機能を有する。従来の手持ち式電気ドリルは、電力でモータを駆動して穴あけをする機能と、電力でモータを駆動して締結部品を締め付ける機能との両方を同時に備えているのが一般的である。締結部品を締め付けるための機能について、電動工具の内部のプロセッサは、駆動される締結部品の位置に応じて自動停止の操作を行い、締結部品がちょうど所定位置に達した時に自動的に停止でき、作業者が手動的に関与する必要はない。
【０００３】
しかし、実際の使用過程においては、締結部品で貫通される材料の種類が多く、また、人為的操作によって生じる差異等の不確定要素があるため、モータの実際の運転状態は複雑になり、従来技術に開示された技術方案では、異なる運転状態に正確に適応できない。このため、異なる運転状態において所定の位置に正確に停止できず、さらに自動締め付け操作の効率が低下する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、従来技術において、電動工具の制御方法の誤判断率が高いという欠点を解決するためのものである。
【０００５】
これに鑑みて、本発明は、電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータを取得する工程と、少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出する工程と、前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程と、前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断する工程と、を備える電動工具の制御方法を提供する。
【０００６】
好ましくは、前記複合平均法は、算術平均法と移動平均法との組合せである。
【０００７】
好ましくは、前記複合平均法によって出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出する工程は、算術平均法で出力軸負荷を表すパラメータの平均パラメータを算出する工程と、移動平均法で平均パラメータの平均値を算出する工程とを含む。
【０００８】
好ましくは、前記移動平均法で平均パラメータの平均値を算出する工程では、具体的に、移動平均法でN回反復して平均パラメータの平均値を算出し（N≧2）、反復の具体的な操作は、前回の平均演算の結果を次回の平均演算のデータ源とすることである。
【０００９】
好ましくは、前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程は、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する工程と、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程とを含む。
【００１０】
好ましくは、前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出する工程は、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する工程と、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの1次傾き値を算出する工程と、平均法で前記1次傾き値の平均傾き値を算出する工程とを含む。
【００１１】
好ましくは、前記平均法は1次算術平均演算を行うことである。
【００１２】
好ましくは、前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値に基づいて、電動工具のトルク出力を中断する工程は、前記電動工具の負荷の大きさに基づいて、傾き閾値及びトリガ条件を確定する工程と、算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの隣り合うN個の傾き値と前記傾き閾値とをそれぞれ比較する工程と、比較結果が前記トリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果が前記トリガ条件を満たした場合、前記電動工具のトルク出力を中断する工程とを含む。
【００１３】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記傾き閾値は第1の傾き閾値であり、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記傾き閾値は第2の傾き閾値であり、前記第2の傾き閾値は第1の傾き閾値よりも小さい。
【００１４】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第1の傾き閾値よりも大きいことである。
【００１５】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点のうちの前のM個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第2の傾き閾値よりも大きく、後のN−M個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値のうちの少なくとも一部が前記第2の傾き閾値よりも小さいことである。
【００１６】
好ましくは、前記傾き閾値は、少なくとも3種類の異なる傾き閾値を含み、異なる傾き閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっている。
【００１７】
したがって、本発明は、電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータを取得するための取得ユニットと、少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出するための平均パラメータ算出ユニットと、前記出力軸負荷を表すパラメータの平均値から、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出するための傾き値算出ユニットと、前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断するための実行ユニットと、を備える電動工具の制御装置をさらに提供する。
【００１８】
好ましくは、前記複合平均法は、算術平均法と移動平均法との組合せである。
【００１９】
好ましくは、前記平均パラメータ算出ユニットは、算術平均法で出力軸負荷を表すパラメータの平均パラメータを算出するための算術平均算出ユニットと、移動平均法で平均パラメータの平均値を算出するための移動平均算出ユニットとを含む。
【００２０】
好ましくは、前記移動平均法で平均パラメータの平均値を算出する工程では、具体的に、移動平均法でN回反復して平均パラメータの平均値を算出し（N≧2）、反復の具体的な操作は、前回の平均演算の結果を次回の平均演算のデータ源とすることである。
【００２１】
好ましくは、前記傾き値算出ユニットは、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定するための時間確定ユニットと、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの傾き値を算出するための差分算出ユニットとを含む。
【００２２】
好ましくは、前記傾き値算出ユニットは、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定するための時間確定ユニットと、出力軸負荷を表すパラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの1次傾き値を算出するための差分算出ユニットと、平均法で前記1次傾き値の平均傾き値を算出するための平均傾き値算出ユニットとを含む。
【００２３】
好ましくは、前記平均法は1次算術平均演算を行うことである。
【００２４】
好ましくは、前記実行ユニットは、前記電動工具の負荷の大きさに基づいて、傾き閾値及びトリガ条件を確定するための実行条件設定ユニットと、算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの隣り合うN個の傾き値と前記傾き閾値とをそれぞれ比較するための傾き比較ユニットと、比較結果が前記トリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果が前記トリガ条件を満たした場合、前記電動工具のトルク出力を中断するための判定ユニットとを含む。
【００２５】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記傾き閾値は第1の傾き閾値であり、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記傾き閾値は第2の傾き閾値であり、前記第2の傾き閾値は第1の傾き閾値よりも小さい。
【００２６】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第1の傾き閾値よりも大きいことである。
【００２７】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点のうちの前のM個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値がいずれも前記第2の傾き閾値よりも大きく、後のN−M個の時点において算出した前記出力軸負荷を表すパラメータの傾き値のうちの少なくとも一部が前記第2の傾き閾値よりも小さいことである。
【００２８】
好ましくは、前記傾き閾値は、少なくとも3種類の異なる傾き閾値を含み、異なる傾き閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっている。
【００２９】
本発明は、モータと出力軸とを備え、前記モータは前記出力軸の動作を駆動することに用いられる電動工具であって、モータの運転過程において出力軸負荷を表すパラメータを収集するためのパラメータ収集ユニットと、上記電動工具の制御装置と、をさらに備える電動工具をさらに提供する。
【００３０】
好ましくは、前記電動工具は、前記モータの動作モードを設定するためのモード設定装置をさらに含み、前記制御装置は、所定動作モードで前記モータを制御する。
【００３１】
好ましくは、前記動作モードは、少なくとも穴あけモードとドライバモードとを含み、前記ドライバモードを前記所定動作モードとしている。
【００３２】
好ましくは、前記モード設定装置は、使用者の操作を受信するためのキーユニットと、前記使用者の操作に基づいて、前記モータの動作モードを設定するためのモード選択ユニットとを含む。
【００３３】
本発明の実施例で提供した電動工具のモータ制御方法及び装置によれば、複合平均法によって電流の平均値を算出する。複数の平均電流値から傾き値を算出することによって算出した傾き値は、モータの実際の運転状態をより正確に示すことができ、後に当該傾き値をトルク出力制御の判断根拠とすることにより、停止制御の誤判断率を低減できるため、電動工具の自動締め付け操作の効率を向上させることができる。
【００３４】
本発明の実施例で提供した電動工具によれば、電流信号収集回路でモータの運転電流をリアルタイムに収集し、その制御装置が複合平均法によって電流の平均値を算出する。複数の平均電流値から傾き値を算出することによって算出した傾き値は、モータの実際の運転状態をより正確に示すことができ、後に当該傾き値をモータのトルク出力制御の判断根拠とすることにより、停止制御の誤判断率を低減できるため、自動締め付け操作の効率を向上させることができる。
【００３５】
本発明は、電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータを取得する工程と、前記パラメータから前記パラメータのX階導関数を算出する工程と、少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、前記X階導関数の平均値を算出する工程と、前記X階導関数の平均値から、前記パラメータのX＋1階導関数を算出する工程と、前記X＋1階導関数に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断する工程と、を備える電動工具の制御方法（X≧1）をさらに提供する。
【００３６】
好ましくは、前記パラメータから前記パラメータのX階導関数を算出する工程は、少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、前記パラメータの平均値を取得し、前記パラメータの平均値から前記パラメータのX階導関数を算出する工程を含む。
【００３７】
好ましくは、前記複合平均法によって前記パラメータの平均値を算出する工程は、算術平均法で前記パラメータの平均パラメータを算出する工程と、移動平均法で前記平均パラメータの平均値を算出する工程とを含む。
【００３８】
好ましくは、X＝1であり、前記パラメータの平均値から、前記パラメータのX階導関数を算出する工程は、パラメータの隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する工程と、パラメータの隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの1次X階導関数を算出する工程と、平均法で前記1次X階導関数の平均値を算出する工程とを含む。
【００３９】
好ましくは、前記複合平均法によって前記X階導関数の平均値を算出する工程は、算術平均法で前記X階導関数の平均導関数を算出する工程と、移動平均法で前記平均導関数の平均値を算出する工程とを含む。
【００４０】
好ましくは、前記移動平均法で平均導関数の平均値を算出する工程は、具体的に、移動平均法でN回反復して平均導関数の平均値を算出し（N≧2）、反復の具体的な操作は、前回の平均演算の結果を次回の平均演算のデータ源とすることである。
【００４１】
好ましくは、前記X階導関数の平均値から、X＋1階導関数を算出する工程は、X階導関数の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する工程と、X階導関数の隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、X＋1階導関数を算出する工程とを含む。
【００４２】
好ましくは、前記X階導関数からX＋1階導関数を算出する工程は、X階導関数の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する工程と、X階導関数の隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、出力軸負荷を表すパラメータの1次X＋1階導関数を算出する工程と、平均法で前記1次X＋1階導関数の平均値を算出する工程とを含む。
【００４３】
好ましくは、前記平均法は1次算術平均演算を行うことである。
【００４４】
好ましくは、前記X＋1階導関数に基づいて、電動工具のトルク出力を中断する工程は、前記電動工具の負荷の大きさに基づいて、高階導関数閾値及びトリガ条件を確定する工程と、算出した隣り合うN個の前記X＋1階導関数と前記高階導関数閾値とをそれぞれ比較する工程と、比較結果が前記トリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果が前記トリガ条件を満たした場合、前記電動工具のトルク出力を中断する工程とを含む。
【００４５】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記高階導関数閾値は第1の高階導関数閾値であり、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記高階導関数閾値は第2の高階導関数閾値であり、前記第2の高階導関数閾値は第1の高階導関数閾値よりも小さい。
【００４６】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点における前記X＋1階導関数がいずれも前記第1の高階導関数閾値よりも大きいことである。
【００４７】
好ましくは、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点のうちの前のM個の時点における前記X＋1階導関数がいずれも前記第2の高階導関数閾値よりも大きく、後のN−M個の時点における前記X＋1階導関数のうちの少なくとも一部が前記第2の高階導関数閾値よりも小さいことである。
【００４８】
好ましくは、前記高階導関数閾値は、少なくとも3種類の異なる高階導関数閾値を含み、異なる高階導関数閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっている。
【００４９】
本発明は、前記制御方法を実行するための電動工具の制御装置をさらに提供する。
【００５０】
本発明は、モータと出力軸とを備え、前記モータは前記出力軸の動作を駆動することに用いられる電動工具であって、モータの運転過程において出力軸負荷を表すパラメータを収集するためのパラメータ収集ユニットと、前記電動工具の制御装置と、を備える電動工具をさらに提供する。
【００５１】
好ましくは、前記電動工具は、前記モータの動作モードを設定するためのモード設定装置をさらに含み、前記制御装置は、所定動作モードで前記モータを制御する。
【００５２】
好ましくは、前記動作モードは、少なくとも穴あけモードとドライバモードとを含み、前記所定動作モードをドライバモードとしている。
【００５３】
好ましくは、前記モード設定装置は、使用者の操作を受信するためのキーユニットと、前記使用者の操作に基づいて、前記モータの動作モードを設定するためのモード選択ユニットとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
本発明の具体的な実施形態又は従来技術の技術方案をより明確に説明するために、以下、具体的な実施形態又は従来技術を説明するために必要な図面を簡単に説明する。次に描く図面は本発明の幾つかの実施形態のものであり、当業者にとって、創造的労働をせずに、これらの図面に基づいてその他の図面を得ることができることは自明である。
【図１】図1は、本発明の第1発明に係る第1の好ましい実施例が提供する電動工具の制御方法のフローチャートである。
【図２】図2は、本発明の第1発明に係る第2の好ましい実施例が提供する電動工具の制御方法のフローチャートである。
【図３】図3は、本発明の第1発明に係る実施例が提供する傾き値を算出する好ましいフローチャートである。
【図４】図4は、本発明の第1発明に係る実施例が提供する電動工具の制御装置の構造模式図である。
【図５】図5は、本発明の第1発明に係る実施例が提供する電動工具の回路構造模式図である。
【図６】図6は、本発明の第1発明に係る実施例が提供する電動工具の外形構造正面図である。
【図７】図7は、本発明の第1発明に係る実施例が提供する電動工具の外形構造上面図である。
【図８】図8は、本発明の第2発明に係る実施例が提供する電動工具の制御装置の構造模式図である。
【図９】図9は、本発明の第2発明に係る第1の好ましい実施例が提供する電動工具の制御方法のフローチャートである。
【図１０】図10は、本発明の第2発明に係る第2の好ましい実施例が提供する電動工具の制御方法のフローチャートである。
【図１１】図11は、本発明の第2発明に係る実施例が提供するX＋1階導関数値を算出する好ましいフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、図面を参照しながら本発明の技術方案を明確かつ完全に説明する。当然ながら、以下の実施例は本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本発明に記載の実施例に基づいて、当業者が創造的労働をせずに得られる他の実施例の全部は、いずれも本発明の請求範囲に属する。
【００５６】
なお、以下に説明する本発明の異なる実施形態における技術的特徴は、互いに衝突さえしなければ相互に組み合わせることができる。
【００５７】
以下、まず、図1〜7を参照し、本発明の第1発明を詳細に説明する。
【００５８】
本発明の第1発明に係る実施例は、電動工具のモータ制御方法を提供する。当該方法は、電動工具のプロセッサによって実行されることができる。図1は、当該制御方法の第1の好ましい実施例を示す。本実施例において、当該モータ制御方法は、次の工程を含む。
【００５９】
S1.電動工具の運転過程における電流値を取得する。電流以外に、電圧値、パワー値等出力軸負荷を表すことが可能なパラメータを取得してもよい。電流値を例にすると、電流収集回路で、電動工具のモータがある時点に運転した時にn個の運転電流値I1…Inを収集でき、そしてプロセッサで上記電流値を取得することができる。また、モータが起動直後に突入電流が生じてしまうため、本態様で取得した運転電流値は、突入電流を避けた後に収集した電流値であり、例えば、収集回路は突入電流を避けるように所定時間待ってから電流値を収集し始め、プロセッサに送信して後の演算を行うことができる。
【００６０】
S2.少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、電流の平均値を算出する。平均法は、例えば算術平均法、移動平均法、幾何平均法、加重平均法等の多種類の方法を含む。本発明は、多種類の平均法のうちのいずれか2種類の組合せで平均値を算出することができる。例えば、まず、ある算法で平均値を算出し、そして前の算法の算出結果に基づいて別の算法で再び平均値を算出し、これにより類推し、少なくとも2回の平均演算を行うことができる。演算の効率を向上させるために、本実施例は、算術平均法と移動平均法との組合せを上記複合平均法とすることが好ましい。
【００６１】
上記算出過程において使用される電流値の個数、算出した平均電流値の個数及び平均演算回数は、必要に応じて、又はプロセッサとメモリの演算能力及びデータ記憶能力に応じて設定することができる。
【００６２】
2019525845.tif 000003
【００６３】
S4.前記電流の傾き値に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断する。実験により、締結部品が予定位置に達した時の傾き値等のデータを計測し、当該実験データに基づいてトルク出力を中断する条件を確定できる。例えば、実験データに基づいて閾値範囲を設定し、又は傾き値の変化傾向を設定することができる。傾き値が、設定した閾値範囲に達した場合、又は変化傾向が所定変化傾向を満たした場合、トルクの出力を停止するようにモータを制御する。トルクを1つ又は複数の異なる方法で中断することができ、特に限定されず、モータへのパワーを中断したり、モータへのパワーを低減したり、モータを効果的に制動したり、又はモータと出力心棒との間に設けられる機械クラッチを動作させたりすることができる。一つの代表的な実施例において、モータを制動することによってトルクが中断され、それにより締結部品を所望の位置に設ける。
【００６４】
本発明の実施例で提供した電動工具のモータ制御方法によれば、複合平均法によって電流の平均値を算出する。複数の平均電流値から傾き値を算出することによって算出した傾き値は、モータの実際の運転状態をより正確に示すことができ、後に当該傾き値をトルク出力制御の判断根拠とすることにより、停止制御の誤判断率を低減できるため、自動締め付け操作の効率を向上させることができる。
【００６５】
図2は、第1発明に係る第2の好ましい電動工具の制御方法のフローチャートを示す。本実施例と第1の好ましい実施例との違いは、本実施例において、第1の好ましい実施例における工程S2に対応する工程が次の工程をさらに含むことができることにある。
【００６６】
2019525845.tif 000004
【００６７】
2019525845.tif 000005
【００６８】
順次に算術平均法及び移動平均法で算出した平均電流値は、モータの実際の運転状態をより正確に示すことができ、後の停止制御のために、より信頼性のあるデータとして提供することができる。
【００６９】
2019525845.tif 000006
【００７０】
2019525845.tif 000007
【００７１】
2019525845.tif 000008
【００７２】
本実施例と第1の好ましい実施例との違いは、本実施例において、第1の好ましい実施例における工程S3に対応する工程が次の工程をさらに含むことができることにもある。
【００７３】
S31.電流の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定し、2つの隣り合う平均電流値の間に経過する時間tを確定する。
【００７４】
2019525845.tif 000009
【００７５】
より好ましくは、傾き値は平均法で算出することもできる。図3は、傾き値を算出する別の好ましいフローチャートを示す。すなわち、第1の好ましい実施例における工程S3に対応する上記工程は、次のサブ工程を含むこともできる。
【００７６】
S’31.電流の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する。
【００７７】
S’32.電流の隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、電流の1次傾き値を算出する。工程S’31及びS’32は上記工程S31及びS32と同じである。ある時間経過後、複数の傾き値k1…knを算出することができる。
【００７８】
2019525845.tif 000010
【００７９】
上記好ましい態様は、複数の時点で算出した傾き値に対して平均演算を行って最終的に所要の傾き値が得られる。当該平均傾き値はより実際の運転状態に近く、後の停止制御操作の正確性を向上させることができる。演算の効率を向上させるために、本実施例では、上記した平均傾き値の算出過程において1次算術平均演算を行うことが好ましい。
【００８０】
本実施例において、第1の好ましい実施例における工程S4に対応する工程は、次のサブ工程を含むことができる。
【００８１】
2019525845.tif 000011
【００８２】
本実施例におけるトリガ条件は傾き値に関連する条件である。電動工具のトリガ条件は一般的にただ1回の閾値比較の結果ではなく、連続する複数回の一連の比較結果であることは、当業者にとって理解可能である。また、異なる運転状態によって、トリガ条件も異なっている。したがって、本分野では、トリガ条件は複数種類があり、傾き閾値と同様に、トリガ条件も現在の負荷状況に基づいて確定できるものである。
【００８３】
さらに、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、傾き閾値を第1の傾き閾値と決め、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、傾き閾値を第2の傾き閾値と決め、第2の傾き閾値は第1の傾き閾値よりも小さい。すなわち、負荷が大きければ、傾き閾値は大きくなり、負荷が小さければ、傾き閾値は小さくなる。
【００８４】
2019525845.tif 000012
【００８５】
2019525845.tif 000013
【００８６】
上記好ましい態様は、異なる作業環境に適応できるように、異なる運転状態に応じて異なる傾き閾値及び停止トリガ条件を設定することにより、自動制御操作の確度及び効率を向上させることができる。
【００８７】
傾き閾値は、少なくとも3種類の異なる傾き閾値を含み、かつ異なる傾き閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっていることが好ましい。例えば、3つの異なる傾き閾値Kx、Ky、Kzがある場合、Kxは第1のトリガ条件に対応し、KyとKzは第2のトリガ条件に対応することができる。異なる運転状態に応じて、3〜9種類の異なる傾き閾値を設定することがさらに好ましい。負荷の大きさに応じて、9種類の異なる傾き閾値K1〜K9を設定すると、K1とK2は同じトリガ条件に対応し、K3〜K5は同じトリガ条件に対応し、K6、K7、K8、K9はそれぞれ異なるトリガ条件に対応する。当然、他の対応関係であってもよく、ここではすべてを列挙しない。
【００８８】
2019525845.tif 000014
【００８９】
S43.比較結果が前記トリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果が前記トリガ条件を満たした場合、前記電動工具のトルク出力を中断する。傾き閾値が確定された後、上記一連の比較では、一部の時点における傾き値が傾き閾値よりも大きく、他方の時点における傾き値が傾き閾値よりも小さいことになり、これらの一連の比較結果により傾きと閾値との比較結果の変化傾向が形成でき、当該変化傾向が前に決められた停止条件を満たした場合、トルク出力を中断する。
【００９０】
一つの具体的な実施例において、カウンタで上記傾き値と閾値との関係の変化傾向を計ることができる。具体的に言えば、傾き値と閾値とを比較した後、比較結果に基づいてカウンタ数値に対して異なる修正を行う（すなわち、カウンタの値を増減する）と共に、上記5個の時点におけるカウンタ数値をそれぞれ記録する。
【００９１】
2019525845.tif 000015
【００９２】
本発明の第1発明に係る別の実施例は、電動工具のモータ制御装置をさらに提供する。図4に示すように、当該装置は、
電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータ（電流値であってよい）を取得するための取得ユニット21と、
少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、電流の平均値を算出するための平均パラメータ算出ユニット22と、
前記電流の平均値から、電流の傾き値を算出するための傾き値算出ユニット23と、
前記電流の傾き値に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断するための実行ユニット24と、を備える。
【００９３】
本発明の実施例で提供した電動工具のモータ制御装置によれば、複合平均法によって電流の平均値を算出する。複数の平均電流値から傾き値を算出することによって算出した傾き値は、モータの実際の運転状態をより正確に示すことができる。後に当該傾き値をトルク出力制御の判断根拠とすることにより、停止制御の誤判断率を低減できるため、自動締め付け操作の効率を向上させることができる。
【００９４】
好ましくは、上記装置の平均パラメータ算出ユニット22が利用する複合平均法は、算術平均法と移動平均法の組合せである。
【００９５】
2019525845.tif 000016
【００９６】
上記好ましい態様で順次に算術平均法及び移動平均法で算出した平均電流値は、モータの実際の運転状態をより正確に示すことができ、後の停止制御のために、より信頼性のあるデータとして提供することができる。
【００９７】
2019525845.tif 000017
【００９８】
一つの好ましい実施形態として、前記傾き値算出ユニット23は、
電流の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定するための時間確定ユニットと、
電流の隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、電流の傾き値を算出するための差分算出ユニットと、を含むことができる。
【００９９】
別の好ましい実施形態として、前記傾き値算出ユニット23は、
電流の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定するための時間確定ユニットと、
電流の隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、電流の1次傾き値を算出するための差分算出ユニットと、
複数の隣り合う時点における1次傾き値から、平均法で前記電流の傾き値を算出するための平均傾き値算出ユニットと、を含むことができる。
【０１００】
さらに、前記平均傾き値算出ユニットが採用する平均法は、1次算術平均演算を行うことが好ましい。
別の好ましい実施形態として、前記実行ユニット24は、
前記電動工具の負荷の大きさに基づいて、傾き閾値及びトリガ条件を確定するための実行条件設定ユニットと、
算出した隣り合うN個の前記電流の傾き値と前記傾き閾値とをそれぞれ比較するための傾き比較ユニットと、
比較結果が前記トリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果が前記トリガ条件を満たした場合、前記電動工具のトルク出力を中断するための判定ユニットと、を含むことができる。
【０１０１】
さらに、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記傾き閾値は第1の傾き閾値であり、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記傾き閾値は第2の傾き閾値であり、前記第2の傾き閾値は第1の傾き閾値よりも小さい。
【０１０２】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点において算出した前記電流の傾き値がいずれも前記第1の傾き閾値よりも大きいことである。
【０１０３】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、前記トリガ条件は、前記N個の連続する時点のうちの前のM個の時点において算出した前記電流の傾き値がいずれも前記第2の傾き閾値よりも大きく、後のN−M個の時点において算出した前記電流の傾き値のうちの少なくとも一部が前記第2の傾き閾値よりも小さいことである。
【０１０４】
好ましくは、上記傾き閾値は、少なくとも3種類の異なる傾き閾値を含み、異なる傾き閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっている。
【０１０５】
本発明の第1発明に係る別の実施例は電動工具をさらに提供する。図5に示すように、当該工具は、モータ31と、ドリル32と、パラメータ収集ユニット33と、上記実施例が提供する電動工具の制御装置34とを備える。そのうち、モータ31はドリル32の回転を駆動することに用いられる。パラメータ収集ユニット33は、モータ31の出力軸負荷を表すパラメータを収集することに用いられ、前の実施例を参照すると、当該パラメータは電流値であってよい。電動工具の制御装置34は、パラメータ収集ユニット33で収集した電流値を取得し、モータに対して上記実施例に示すような制御操作を行うことができる。
【０１０６】
例えば、制御装置34は、パラメータ収集ユニット33で収集した電流値に対して上記実施例に示すような判断と算出を行い、中断条件を満たしたと判断すると、制御装置34は、モータ31の運転を停止するように、モータ31へトルク出力を中断する制御命令を発することができる。
【０１０７】
制御装置34は、CPU（Central Processing Unit）、マイクロコントローラ（Microcontrollers）、FPGA（Field−Programmable Gate Array）等のデバイスであってよい。上記部材は、図6及び図7に示す電動工具の枠体中に設けることができる。
【０１０８】
突入電流を避けるために、パラメータ収集ユニット33は、モータ31が起動中であるか否かを監視すると共に、モータ31が起動後に所定時間待ってからモータ31の運転電流値を連続して収集し始めることができる。
【０１０９】
本発明の実施例で提供した電動工具によれば、電流信号収集回路でモータの運転電流をリアルタイムに収集し、その制御装置が複合平均法によって電流の平均値を算出する。複数の平均電流値から傾き値を算出することによって算出した傾き値は、モータの実際の運転状態をより正確に示すことができる。後に当該傾き値をモータのトルク出力制御の判断根拠とすることにより、停止制御の誤判断率を低減できるため、自動締め付け操作の効率を向上させることができる。
【０１１０】
一つの好ましい実施形態として、上記電動工具は、
前記モータ31の動作モードを設定するためのモード設定装置35をさらに含み、上記制御装置34は、所定動作モードで前記モータを制御し、モード設定装置35は制御装置34によりモータ31の動作モードを設定することができる。
【０１１１】
さらに、上記動作モードは、少なくとも穴あけモードとドライバモードとを含み、本実施例において、ドライバモードを前記所定動作モードとしている。
【０１１２】
好ましくは、前記モード設定装置35は、使用者の操作を受信するためのキーユニット351と、前記使用者の操作に基づいて、前記モータの動作モードを設定するためのモード選択ユニット、とを含むことができる。そのうち、キーユニット351は、使用者が操作しやすいように図6及び図7に示すような位置に設けることができる。本実施例では、キーユニット351は、穴あけモードとドライバモードとにそれぞれ対応する2つのキーがある。モード選択ユニットは枠体の内部に設けられ、2つのキーはそれぞれモード選択ユニットへ電気信号を送信し、モード選択ユニットは受信した電気信号に基づいてモータ31の動作モードを設定するモード設定命令をモータ31へ発することができる。
【０１１３】
以下、図8〜11を参照しながら、本発明の第2発明に係る実施例を詳細に説明する。
【０１１４】
図8は、本発明の第2発明に係る電動工具の第1の好ましい実施例である。電動工具は、モータ31’と、作業ヘッド32’と、パラメータ収集ユニット33’と、制御装置34’とを備える。パラメータ収集ユニット33’は、モータの回転数、モータを流れる電流、モータの両端の電圧、モータの効率等のモータ31’の関連パラメータを収集することによって、出力軸負荷を表すパラメータを取得する。もちろん、出力軸の回転数、出力軸のトルク等の他のパラメータを収集することによって、出力軸負荷を表すパラメータを取得することもできる。これらのパラメータは同様に第1発明に係る各実施例にも適用できる。本実施例において、パラメータ収集ユニット33’で収集するパラメータがモータ31’を流れる電流であることを例として、詳細に説明する。電動工具の制御装置34’は、パラメータ収集ユニット33’によって伝達された電流値を受信し、本発明の制御方法を実行することにより、適当な時点で電動工具のトルク出力を中断する。これにより、電動工具は異なる運転状態においても所定の位置に正確に停止でき、自動締め付け操作の効率を向上させることができる。
【０１１５】
好ましくは、電動工具は、電動工具の動作モードを設定するためのモード設定装置35’をさらに含むことができる。制御装置34’は、異なる動作モードで実行される制御方法も異なり、所定動作モードでしか本発明の制御方法を実行しない。モード設定装置35’は、制御装置34’によって電動工具の動作モードを設定することができる。好ましくは、動作モードは、少なくとも穴あけモードとドライバモードとを含む。本実施例では、制御装置34’は、モード設定装置35’の信号に基づいて使用者が設定したモードがドライバモードであると判断した場合、本発明の制御方法を実行する。
【０１１６】
一つの好ましい実施例において、モード設定装置35’は、使用者の操作を受信するためのキーユニット351と、使用者の操作に基づいて、電動工具の動作モードを設定するためのモード選択ユニットとを含む。そのうち、キーユニット351は、使用者が操作しやすいように図6及び図7に示すような位置に設けることができる。本実施例では、キーユニット351は、穴あけモードとドライバモードとにそれぞれ対応する2つのキーがある。モード選択ユニットは枠体の内部に設けられ、2つのキーはそれぞれモード選択ユニットへ電気信号を送信し、モード選択ユニットは受信した電気信号に基づいて電動工具の動作モードを設定するモード設定命令を制御装置34’へ発することができる。
【０１１７】
以下、図9〜図11を参照しながら、制御装置34’が実行する制御方法を詳細に説明する。
【０１１８】
図9は、本発明の第2発明に係る制御方法の第1の好ましい実施形態であり、次の工程を含む。
【０１１９】
S100.電動工具の運転過程における出力軸負荷を表すパラメータを取得する。本実施例において、電流を例として説明するが、電流以外に、電圧値、パワー値等出力軸負荷を表すことが可能なパラメータを取得してもよい。パラメータ収集ユニット33’で、電動工具のモータの運転過程における電流値I1…Inを収集し、そして電流値を制御装置34’に伝達する。また、モータが起動直後に突入電流が生じてしまうため、本態様で制御装置34’が取得した運転電流値は、突入電流を避けた後に収集した電流値である。例えば、制御装置34’は、パラメータ収集ユニット33’により伝達された信号を常時的に受信するが、突入電流を避けるように所定時間待ってからデータを処理し始めることができる。
【０１２０】
S200.パラメータからパラメータのX階導関数を算出する（ただし、X≧1）。電流のX階導関数の算出方法は、線形回帰法、差分法、分周変調法等の複数の方法がある。
【０１２１】
一階導関数の算出を例として、線形回帰法を説明する。制御装置34’により取得した電流プロファイルにおいて、散点データの最も好ましいフィッティングラインは方程式y＝a＋bxで限定される。ここで、最も好ましいフィッティングラインの傾きをb=(Σxy−(ΣxΣy)/n)/(Σx2−(Σx)2/n)と確定することができる。nはデータ点の数であり、yは電流値であり、切片を無視する。上記公式に基づいてbが得られ、di/dt＝bとして、一階導関数を算出する。当該方法でX階導関数を算出する時、XをX−1階導関数に置き換えればよい。
【０１２２】
一階導関数を例として、差分法を説明する。一階導関数はdi/dtで示され、かつdi/dt＝（in−in−1）/（tn−tn−1）である。すなわち、2つの隣り合う時点における電流値の差分値を時点の差分値で割る。隣り合う2つの時点における電流値は、リアルタイムに収集された数値であってもよいし、算出された平均値であってもよい。当該方法でX階導関数を算出する時、iをX−1階導関数に置き換えればよい。
【０１２３】
一階導関数を例として、分周調幅法を説明する。分周調幅法で一階導関数を求める方法は、第1発明に係る傾きの算出方法と同じであるので、ここで詳細な説明をせずに、次のように簡単に説明する。
【０１２４】
工程1.電動工具の運転過程における電流値を取得する。工程2.複合平均法によって電流の平均値を算出する。工程3.前記電流の平均値から電流の傾き値を算出する。好ましくは、電流の平均値から算出した電流の傾き値は、算出された初期傾き値、すなわち、前記実施例における1次傾き値であってもよいし、1次傾き値に対して平均法を実行して得られた平均傾き値であってもよい。当該方法でX階導関数を算出する時、iをX−1階導関数に置き換えればよい。
【０１２５】
S300.少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、X階導関数の平均値を算出する。平均法は、例えば算術平均法、移動平均法、幾何平均法、加重平均法等の多種類の方法を含む。本発明は、多種類の平均法のうちのいずれか2種類の組合せで平均値を算出することができる。例えば、まず、ある算法で平均値を算出し、そして前の算法の算出結果に基づいて別の算法で再び平均値を算出し、これにより類推し、少なくとも2回の平均演算を行うことができる。演算の効率を向上させるために、本実施例は、算術平均法と移動平均法との組合せを上記複合平均法とすることが好ましい。
【０１２６】
上記算出過程において取得したX階導関数の個数、算出したX階導関数の平均値の個数及び平均演算回数は、必要に応じて、又はプロセッサとメモリの演算能力及びデータ記憶能力に応じて設定することができる。
【０１２７】
2019525845.tif 000018
【０１２８】
S500.X＋1階導関数に基づいて、電動工具のトルク出力を中断する。実験により、締結部品が予定位置に達した時のX＋1階導関数等のデータを計測し、当該実験データに基づいてトルク出力を中断する条件を確定できる。例えば、実験データに基づいて閾値範囲を設定し、又はX＋1階導関数の変化傾向を設定することができる。X＋1階導関数が設定した閾値範囲に達した場合、又は変化傾向が所定変化傾向を満たした場合、出力トルクを停止するようにモータを制御する。トルクを1つ又は複数の異なる方法で中断することができる。特に限定されず、モータへのパワーを中断したり、モータへのパワーを低減したり、モータへ間欠的に電流を出力したり、モータを効果的に制動したり、又はモータと出力心棒との間に設けられる機械クラッチを動作させたりすることができる。一つの代表的な実施例において、モータを制動することによってトルクが中断され、それにより締結部品を所望の位置に設ける。
【０１２９】
本発明の実施例で提供した電動工具の制御方法によれば、複合平均法によってX階導関数の平均値を算出する。複数のX階導関数の平均値からX＋1階導関数値を算出することによって算出したX＋1階導関数値は、電動工具の実際の運転状態をより正確に示すことができ、後に当該X＋1階導関数値をトルク出力制御の判断根拠とすることにより、トルク出力の中断制御の誤判断率を低減できるため、自動締め付け操作の効率を向上させることができる。
【０１３０】
図10は、本発明の第2発明に係る第2の好ましい電動工具の制御方法のフローチャートを示す。本実施例と本発明に係る第1の好ましい実施例との違いは、本実施例において、第1の好ましい実施例における工程S200に対応する工程が次の工程をさらに含むことができることにある。
【０１３１】
S201.複合平均法によってパラメータの平均値を算出する。
【０１３２】
S202.パラメータの平均値からパラメータのX階導関数を算出する。
【０１３３】
X＝1である場合、工程S201とS202の具体的な内容は、前記工程S2、S3、S21、S22、S31、S32を参照できるため、ここでは詳しく説明しない。X＞1である場合、同様に前記工程S2、S3、S21、S22、S31、S32を参照できる。ただし、パラメータiをX−1階導関数の数値に置き換える必要がある。
【０１３４】
図10に示す実施例において、第1の好ましい実施例における工程S300に対応する工程は、次の工程をさらに含むことができる。
【０１３５】
2019525845.tif 000019
【０１３６】
2019525845.tif 000020
【０１３７】
順次に算術平均法及び移動平均法で算出した平均導関数は、電動工具の実際の運転状態をより正確に示すことができ、後のトルク出力の中断制御のために、より信頼性のあるデータとして提供することができる。
【０１３８】
2019525845.tif 000021
【０１３９】
2019525845.tif 000022
【０１４０】
2019525845.tif 000023
【０１４１】
図10に示す実施例と本発明に係る第1の好ましい実施例との違いは、本実施例において、第1の好ましい実施例における工程S400に対応する工程が次の工程をさらに含むことができることにもある。
【０１４２】
S401.X階導関数の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定し、X階導関数の2つの隣り合う平均値の間に経過する時間tを確定する。
【０１４３】
2019525845.tif 000024
【０１４４】
好ましくは、図11に示すように、X＋1階導関数値は平均法で算出することもできる。すなわち、上記実施例における工程S400に対応する工程は、次のサブ工程を含むこともできる。
【０１４５】
S’401.X階導関数の隣り合う2つの平均値が対応する時点を確定する。
【０１４６】
S’402.X階導関数の隣り合う2つの平均値の差分値を、対応する時点の差分値で割る方法で、電流の1次X＋1階導関数値を算出する。工程S’401及びS’402は上記工程S401及びS402と同じである。ある時間経過後、複数の1次X＋1階導関数dn+1i/dt1…dn+1i/dtnを算出することができる。
【０１４７】
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【０１４８】
上記好ましい態様は、複数の時点で算出したX＋1階導関数値に対して平均演算を行って最終的に所要のX＋1階導関数値が得られる。当該X＋1階導関数の値はより実際の運転状態に近く、後の電動工具のトルク出力の中断制御操作の正確性を向上させることができる。演算の効率を向上させるために、本実施例では、上記した平均X＋1階導関数値の算出過程において1次算術平均演算を行うことが好ましい。
【０１４９】
図10に示す実施例において、前記実施例における工程S500に対応する工程は、次のサブ工程を含むことができる。
【０１５０】
2019525845.tif 000026
【０１５１】
本実施例におけるトリガ条件は高階導関数値に関連する条件である。電動工具のトリガ条件は一般的にただ1回の閾値比較の結果ではなく、連続する複数回の一連の比較結果であることは、当業者にとって理解可能である。また、異なる運転状態によって、トリガ条件も異なっている。したがって、本分野では、トリガ条件は複数種類があり、高階導関数閾値と同様に、トリガ条件も現在の負荷状況に基づいて確定できるものである。
【０１５２】
さらに、電動工具の負荷が第1の負荷よりも大きい場合、高階導関数閾値を第1の高階導関数閾値と決め、電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、高階導関数閾値を第2の高階導関数閾値と決め、第2の高階導関数閾値は第1の高階導関数閾値よりも小さい。すなわち、負荷が大きければ、高階導関数閾値は大きくなり、負荷が小さければ、高階導関数閾値は小さくなる。
【０１５３】
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【０１５４】
電動工具の負荷が第1の負荷よりも小さい場合、トリガ条件は、N個の連続する時点のうちの前のM個の時点におけるX＋1階導関数値がいずれも第2の高階導関数閾値よりも大きく、後のN−M個の時点において算出したX＋1階導関数値のうちの少なくとも一部が第2の高階導関数閾値よりも小さいことである。例えば、ims、（i＋25）ms、（i＋75）msといった3個の時点におけるX＋1階導関数値がいずれも高階導関数閾値よりも大きく、（i＋100）ms、（i＋125）msといった2個の時点におけるX＋1階導関数値がいずれも高階導関数閾値よりも小さい場合、出力トルクを中断する。
【０１５５】
上記好ましい態様は、異なる作業環境に適応できるように、異なる運転状態に応じて異なる高階導関数閾値及びトルク出力を中断するトリガ条件を設定することにより、自動制御操作の確度及び効率を向上させることができる。
【０１５６】
高階導関数閾値は、少なくとも3種類の異なる高階導関数閾値を含み、かつ異なる高階導関数閾値のうちの少なくとも一部が対応するトリガ条件は異なっていることが好ましい。例えば、3つの異なる高階導関数閾値dn+1i/dtx、dn+1i/dty、dn+1i/dtzがある場合、dn+1i/dtxは第1のトリガ条件に対応し、dn+1i/dtyとdn+1i/dtzは第2のトリガ条件に対応することができる。異なる運転状態に応じて、3〜9種類の異なる高階導関数閾値を設定することがさらに好ましい。負荷の大きさに応じて、9種類の異なる高階導関数閾値dn+1i/dt1〜dn+1i/dt9を設定すると、dn+1i/dt1とdn+1i/dt2は同じトリガ条件に対応し、dn+1i/dt3〜dn+1i/dt5は同じトリガ条件に対応し、dn+1i/dt6、dn+1i/dt7、dn+1i/dt8、dn+1i/dt9はそれぞれ異なるトリガ条件に対応する。当然、他の対応関係であってもよく、ここではすべてを列挙しない。
【０１５７】
2019525845.tif 000028
【０１５８】
S503.比較結果がトリガ条件を満たすか否かを判断し、前記比較結果がトリガ条件を満たした場合、電動工具のトルク出力を中断する。高階導関数閾値が確定された後、上記一連の比較では、一部の時点におけるX＋1階導関数値が高階導関数閾値よりも大きく、他方の時点におけるX＋1階導関数値が高階導関数閾値よりも小さいことになり、これらの一連の比較結果によりX＋1階導関数値と閾値との比較結果の変化傾向が形成でき、当該変化傾向が前に決められたトリガ条件を満たした場合、トルク出力を中断する。
【０１５９】
一つの具体的な実施例において、カウンタで上記X＋1階導関数値と閾値との関係の変化傾向を計ることができる。具体的に言えば、X＋1階導関数値と閾値とを比較した後、比較結果に基づいてカウンタ数値に対して異なる修正を行う（すなわち、カウンタの値を増減する）と共に、上記5個の時点におけるカウンタ数値をそれぞれ記録する。
【０１６０】
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【０１６１】
本発明は、第3発明に係る第1の好ましい実施例をさらに提供する。本実施例において、次の工程を含む。
【０１６２】
S100A.電動工具の運転過程におけるパラメータを取得する。具体的に前記実施例における工程S1を参照する。
【０１６３】
S200A.少なくとも2種類の平均法の組合せを含む複合平均法によって、電流の平均値を算出する。具体的に前記実施例における工程S2、S21、S22等を参照する。
【０１６４】
S300A.パラメータの平均値から、パラメータの一階導関数値を算出する。具体的に前記実施例における工程S3、S31、S32、S’31、S’32、S’33等を参照する。
【０１６５】
S400A.一階導関数値から、二階導関数を算出する。一階導関数から二階導関数を算出する方法は、差分法又は線形回帰法であってよい。具体的に前記実施例における工程S200の関連内容を参照する。
S500A.二階導関数に基づいて、前記電動工具のトルク出力を中断する。
【０１６６】
好ましくは、本実施例において、X階導関数からX＋1階導関数を算出する工程S402Aをさらに含むこともできる。それに対して、工程S500AをX＋1階導関数に基づいて電動工具のトルク出力を中断することに変更する。X階導関数からX＋1階導関数を算出する方法はS400Aと同じである。ただし、工程S400Aにおける一階導関数をX階導関数に置き換えると同時に、工程S400Aにおける二階導関数をX＋1階導関数に置き換える。
【０１６７】
前記実施例では、制御方法、制御装置、及び電動工具は、いずれも電動工具の運転過程における電流値を取得して現在の電動工具の出力軸の負荷状況を判断し、当該負荷状況が示す運転状態に基づいて対応する制御を行う。しかし、他の実施例では、電動工具の運転過程におけるモータの回転数、モータの電圧、電源の電圧変化、出力軸のトルク等の各パラメータを取得して現在の電動工具の出力軸の負荷状況を把握し、当該負荷状況が示す運転状態に基づいて対応する制御を行うこともできる。つまり、本発明が提供する制御方法、制御装置は、出力軸負荷を表すパラメータを取得し、前記複合平均法によって出力軸負荷を表すパラメータの平均値を算出し、平均値から傾き値を算出し、傾き値に基づいて電動工具のトルク出力を中断することにより、本発明の目的を図ることもできる。それに応じて、電動工具には出力軸負荷を表すパラメータを収集するためのセンサが設けられている。
【０１６８】
当然ながら、上記実施例は本発明を明確に説明するための例に過ぎず、実施形態に対して限定するものではない。当業者にとって、上記説明を基礎として他の異なる形式の変化又は変更を行うこともできる。ここでは、全ての実施形態をすべてを列挙する必要がなく、むしろ、すべてを列挙することはできない。それに基づく自明な変化又は変更も本発明の請求範囲にある。
【０１６９】
以上は電動ドライバを例として説明したが、もちろん、本発明の制御方法は、他の電動工具、例えば電気ドリル、電動レンチ等にも利用できる。当業者にとって、その利用は上記実施形態により容易に実現できるから、ここで詳細な説明を省略する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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