CN104608100B - 一种多用电动工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用电动工具及其控制方法，该该多用电动工具包括：电机、冲击块、能对冲击块所处的位置和运动状态进行探测的探测组件、能根据探测组件的探测信息控制电机在达到预设状态时是否停机的主控电路板；该控制方法中探测组件将探测信息反馈给主控电路板，如果冲击块没有往复冲击，则主控电路板根据是否达到预设状态进行扭矩控制，如果冲击块正在往复冲击，主控电路板则使电机以不限流的正常模式进行输出，其优点在于作为一般螺丝批时扭矩控制更加精确，并且节约了空间和成本。

Description

一种多用电动工具及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动工具及其控制方法，具体涉及一种多用电动工具及其控制方法。

背景技术

现有的用于输出扭矩的电动工具中包括两种，一种用于连续输出扭矩，比如电钻和一般螺丝批，一种以间断冲击的方式输出扭矩，比如冲击螺丝批。这两种工具的结构往往因功能不同而不同。

为了方便用户，现在还有一种兼具两种扭矩输出模式的多用电动工具，其即可作为电钻、一般螺丝批也可作为冲击螺丝批。但是现有多用电动工具在作为一般螺丝批时为了实现扭矩控制，往往需要设置能实现扭矩控制的机构，比如扭矩杯组件，这就造成机身尺寸较大且成本较高的缺陷。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种通过电子控制实现扭矩控制的多用电动工具及其控制方法。

为了实现所述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种多用电动工具，包括：壳体、电机、能被所述电机驱动的传动机构，所述传动机构包括：能被所述电机驱动直接或间接驱动进行枢转的输入轴，能被锁定在第一轴向位置仅随着所述输入轴同轴同步枢转而在解除锁定时既随着所述输入轴同轴同步枢转又能往复的沿着轴向在第一轴向位置和第二轴向位置平移的冲击块，能被处于第一轴向位置的冲击块带动进行同步枢转的输出轴，能使所述冲击块锁定或解锁的锁定组件；作为改进其还包括：能对所述冲击块所处的位置和运动状态进行探测的探测组件，能根据所述探测组件的探测信息控制所述电机在达到预设状态时是否停机的主控电路板；所述探测组件与所述主控电路板电连接。

进一步地，所述冲击块至少设有一个沿着径行延伸的容纳孔，所述容纳孔内侧形成有限位台阶，所述输入轴至少设有一个在周向和轴向位置上与所述容纳孔对应的锁定孔，所述锁定组件至少包括：一个设置在所述容纳孔内能沿着径向运动的锁定销、一个套装在所述冲击块外围对所述锁定销构成限位的限位圈、一个套装在所述锁定销的外围使其向远离输入轴方向运动的螺旋弹簧、一个能通过自身移动压迫所述锁定销部分进入所述锁定孔或放松所述锁定销使其完全退出所述锁定孔的操作件；所述锁定销位于外侧的一端形成半球形端头，并该端头的内侧设有被所述螺旋弹簧顶住的限位台阶，所述限位圈设有一个能使所述锁定销的半球形端头通过而阻挡其限位台阶的通过孔，所述螺旋弹簧的两端分别顶住所述容纳孔和锁定销的限位台阶，所述操作件与所述壳体构成平行于轴向的滑动连接，其包括：能压迫所述锁定销的压环、能放松所述锁定销使其部分凸出所述限位圈的连接桥、能被人手在壳体外进行推拉的推钮。

进一步地，所述探测组件至少包括一个霍尔元件。

进一步地，所述探测组件包括：光电传感器、位置开关、拾音器中的一个或几个。

进一步地，所述电机预设状态为所述电机的电流达到预设电流值。

进一步地，以上所述的电动工具还包括：能通过选择挡位而设定所述主控电路板中作为是否达到预设状态判据的预设参数的操作装置，所述操作装置与所述主控电路板电连接。

一种多用电动工具，包括：电机、冲击块、能对所述冲击块的位置和运动状态进行探测的探测组件、能根据所述探测组件的探测信息控制所述电机在达到预设状态时是否停机的主控电路板；所述探测组件与所述主控电路板电连接。

进一步地，所述探测组件至少包括一个霍尔元件。

进一步地，所述探测组件包括：光电传感器、霍尔元件、位置开关、拾音器中的一个或几个。

进一步地，该电动工具还包括：能通过选择挡位而设定所述主控电路板中作为是否达到预设状态判据的预设参数的操作装置，所述操作装置与所述主控电路板电连接。

进一步地，所述电机预设状态为所述电机的电流达到预设电流值。

一种多用电动工具的控制方法，该方法所控制多用电动工具包括：电机、冲击块、能对所述冲击块所处的位置和运动状态进行探测的探测组件，能根据所述探测组件的探测信息控制所述电机在达到预设状态时是否停机的主控电路板；所述探测组件与所述主控电路板电连接；在所述的控制方法中所述探测组件将探测信息反馈给所述主控电路板，如果所述冲击块没有往复冲击，则所述主控电路板根据是否达到预设状态进行扭矩控制，如果所述冲击块正在往复冲击，所述主控电路板不根据预设状态进行扭矩控制。

进一步地，所述电机预设状态为所述电机的电流达到预设电流值。

进一步地，在预设状态以预设电流值作为判断参数时，该控制方法具体包括如下步骤：

（a）启动；

（b）所述主控电路板对所述电机电流进行检测；

（c）所述主控电路板对检测到的所述电机的电流值进行判断，如果其大于第一电流阈值，则进行步骤（d）；如果其小于第一电流阈值，则回到步骤（b）；

（d）所述主控电路板判断所述探测组件的探测信息，如果探测信息表明所述冲击块没有往复冲击，则进行步骤（e），如果探测信息表明所述冲击块正在往复冲击，则回到步骤（b）；

（e）所述主控电路板对所述电机电流进行检测，

（f）所述主控电路板对检测到的所述电机的电流值进行判断，如果其大于第二电流阈值，则进行步骤（g）；如果其小于第二电流阈值，则回到步骤（c），所述第二电流阈值即为所述预设电流值；

（g）所述主控电路板控制所述电机停机；

（h）结束。

进一步地，在所述冲击块正在往复冲击、所述主控电路板不根据预设状态进行扭矩控制时，所述电机以不限流的正常模式进行输出。

进一步地，该方法所控制的电动工具还包括：能通过选择挡位而设定所述主控电路板中作为是否达到预设状态判据的预设参数的操作装置，所述操作装置与所述主控电路板电连接。

本发明的有益之处在于：采用了能对冲击块的状态进行检测的探测组件，从而使主控电路板能有效的判断出当前的扭矩输出模式，进而通过电子控制方式对电机加以精确的控制以实现在连续扭矩输出模式下作为一般螺丝批时的输出扭矩的精确控制，相对以往需要兼容两种扭矩输出模式的机械式扭矩控制结构而言，其控制更加精确，并且大大减少了实现功能所需的硬件结构，使机体尺寸和重量得到有效的降低，便于用户操作且降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明的多用电动工具的一个优选实施例的外观结构示意图；

图2是图1所示实施例内部的部分结构的示意图；

图3是图2所示结构中一部分从另一个角度观察的结构示意图；

图4是图3中A—A向剖面结构示意图；

图5是图1所示实施例中冲击块的结构示意图；

图6是图1所示实施例中输出轴的结构示意图；

图7是本发明的控制方法的一个优选实施例的逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1至6所示，本发明的多用电动工具100包括：壳体10、电机20、传动机构30、探测组件40以及主控电路板50。

其中，电机20设置在壳体10内部，传动机构30受到电机20的驱动。

具体而言，参照图2至6所示，传动机构30主要包括：齿轮箱31、轴座32、输入轴33、冲击块34、输出轴35以及锁定组件36。

其中，电机20的电机轴传动至齿轮箱31的输入端，齿轮箱31的输出端传动至轴座32，输出轴35与轴座32构成周向传动，它们可以一同枢转，冲击块34设置在输出轴35上，它们之间设有用于传递扭矩的两个钢球37，并且输出轴35和冲击块34均形成有相互配合的能容纳钢球37轨道槽，当输出轴35开始转动时，由于轨道槽的形状的设计，在钢球37的作用下，冲击块34沿轴向运动的同时，被输入轴33带动进行枢转，冲击块34最靠近输出轴35的轴向位置为第一轴向位置（图2、3、4中所示的位置），相反其最远离输入轴33的轴向位置为第二轴向位置；一旦输入轴33旋转，冲击块34即从第一轴向位置出发向第二轴向位置移动，此时钢球37是驱动它的动力，而在第二轴向位置返回第一轴向位置时则通过弹性件38提供动力。锁定组件36能将冲击块34的轴向位置锁定或释放，即将冲击块34锁定在第一轴向位置，或释放冲击块34使其能在第一轴向位置和第二轴向位置之间移动。

参照图5和图6所示，冲击块34形成若干传动凸起342，相应的输出轴35形成若干能嵌入两个传动凸起342之间的传动凸起351，在连续输出扭矩时，它们通过持续接触传递扭矩，而在冲击的输出扭矩时，它们通过冲击传递扭矩。

另外，输出轴35的一端虽然设置在输出轴35形成凹槽中，但是这仅是使输出轴35的枢转得以支撑，它们之间并没有构成扭矩传动。

以上传动机构30的结构为现有的一种典型的冲击扭矩输出的传动结构，在此不加赘述。

作为一种优选方案，冲击块34至少设有一个沿着径行延伸的容纳孔341，容纳孔341内侧形成有限位台阶341a，输入轴33至少设有一个在周向和轴向位置上与容纳孔341对应的锁定孔331，锁定组件36至少包括：一个设置在容纳孔内341能沿着径向运动的锁定销361、一个套装在冲击块34外围对锁定销361构成限位的限位圈362、一个套装在锁定销361的外围使其向远离输入轴33方向运动的螺旋弹簧363、一个能通过自身移动压迫锁定销361部分进入锁定孔331或放松锁定销361使其完全退出锁定孔331的操作件364；锁定销361位于外侧的一端形成半球形端头361a，并该端头的内侧设有被螺旋弹簧363顶住的限位台阶361b，限位圈362设有一个能使锁定销361的半球形端头361a通过而阻挡其限位台阶的通过孔（图未标号，下同），螺旋弹簧363的两端分别顶住容纳孔341和锁定销361的限位台阶341a、361b，操作件364与壳体10（图2、3、4中未示出,下同）构成平行于轴向的滑动连接，其包括：能压迫锁定销361的压环364a、能放松锁定销361使其部分凸出限位圈362的连接桥364b、能被人手在壳体10外进行推拉的推钮364c。

在操作时，用户可以调整操作件364的位置使其压环364a在轴向位置上对准容纳孔341，压环364a压迫锁定销361使其另一端嵌入输入轴33的锁定孔331，从而锁定冲击块34和输入轴33的相对轴向位置，当需要解锁时，用户可以调整操作件364，使连接桥364b中能提供给锁定销361退出的部分对准容纳孔341，此时，锁定销361在螺旋弹簧363的作用下半球形端头361a被弹出，同时其另一端也退出锁定孔331实现解锁。

需要说明的是，轴座32、输入轴33、冲击块34和输出轴35的枢转轴线是重合的，即它们具有同一条枢转轴线，本申请中的轴向、径向以及周向均是以该枢转轴线作为基准轴线而言的。

探测组件40能对冲击块34所处的位置和运动状态进行探测，并将探测的信息反馈给主控电路板50，主控电路板50能根据该探测信息能控制电机20在达到预设状态时是否停机。探测组件40与主控电路板50构成电连接。

需要说明的是，设置预设状态的目的在于控制扭矩，所以应当认为不同的预设状态下电机20输出不同的扭矩，另外，预设状态不是一个状态而是能被用户选择或设置的多个状态，并且预设状态是可以通过一个可以被检测的预设参数所表达的，即达到该预设参数即可认为达到了预设状态，作为优选，我们可以以电机20的电流值作为表征预设状态的预设参数，即电机20的预设状态为其电流值达到了某一预设电流值。

当然，预设参数也可以是其他的诸如电压、占空比等电学参数或者诸如转速、时长等物理参数。

作为一种优选方案，探测组件40中至少包括一个霍尔元件41，在采用该方案时，参照图2所示，主控电路板50设置在传动机构30的下方，而探测组件40设置在输入轴33的下方，具体而言，该位置能让霍尔元件41对准冲击块34的一部分，从而实现对冲击块34的探测。

作为其他优选方案，探测组件40包括：光电传感器、位置开关、拾音器中的一个或几个（以上图中均未示出）。需要说明的是，这里所指的位置开关为除了基于霍尔元件的接近开关以外的接近开关，比如：高频振荡式、超声波式，电容式、差动线圈式、永磁式的接近开挂。

在采用光电传感器时可以通过光信号来探测冲击块34的位置，而在采用拾音器时则可以根据冲击块34在两种状态下的声音区别进行探测。

主控电路板50作为优选方案，其至少包括一个逻辑运算元件（图未示出），比如MCU芯片或DSP芯片，和为其供电以及实现信号输入输出的外围电路（图未示出）。

作为一种优选方案，为了给用户提供更多的选择，本发明的多用电动工具中还包括：能通过选择挡位而设定主控电路板中作为是否达到预设状态判据的预设参数的操作装置（图中未示出），操作装置与主控电路板50电连接。进一步而言，操作装置包括一个操作面板、一个存储器以及相应的电路装置，其操作面板向用户提供多个可选的挡位，对于用户而言，这些可选的挡位可以是扭矩档位，当用户选择某一挡位后，操作装置即能从存储器中调用出对应的参数作为主控电路板50中的预设参数，从而实现按照用户的设置输出扭矩的目的。

本发明的控制方法主要基于以上介绍的本发明的多用电动工具，在该方法中，探测组件40将探测信息反馈给主控电路板50，如果冲击块34没有往复冲击，则主控电路板50根据是否达到预设状态进行扭矩控制，如果冲击块34正在往复冲击，主控电路板50不根据预设状态进行扭矩控制，此时，电机20以不限流的正常模式进行输出。所谓正常模式，即电机20按照其硬件性能运转。

进一步而言，预设状态可以通过设置电机20的预设参数，比如电机20的电流值实现，经过设置的电流值为预设电流值，该预设电流值由用户在操作装置所选的扭矩挡位决定。

具体而言，作为一种优选方案，参照图7所示，该控制方法包括如下步骤：

S1：启动，电机20的电流随着用户扣动扳机60力度而增大，同时主控电路板50以及探测组件40通电工作。

S2：主控电路板50对电机20的电流进行检测；

S3：主控电路板50对检测到的电机20的电流值进行判断，如果其大于第一电流阈值，则进行步骤S4；如果其小于第一电流阈值，则回到步骤S2；该步骤是为了保证在冲击块34没有被锁定时，电机20具有足够的电流使冲击块34离开第一轴向位置而被探测组件40探测到。

S4：主控电路板50判断探测组件40的探测信息，如果探测信息表明冲击块34没有往复冲击，则进行步骤S5，如果探测信息表明冲击块34正在往复冲击，则回到步骤S2；更具体的而言，探测组件40是通过探测冲击块34是否处于第一轴向位置而向主控电路板50反馈的。

S5：主控电路板50对电机20电流进行检测，在该步骤中的电流检测是为了实现扭矩输出的控制。

S6：主控电路板50对检测到的电机20的电流值进行判断，如果其大于第二电流阈值，则进行步骤S7；如果其小于第二电流阈值，则回到步骤S3，第二电流阈值即为预设电流值。在该步骤中，一旦预设电流值被满足，说明设定的扭矩挡位已经达到。该步骤即通过电流来实现对扭矩的判断。

S7：主控电路板50控制电机20停机。

S8：结束。

这里需要说明的是，步骤S6在其判断结果为小于第二阈值时，其也可以回到步骤S4。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，所述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，所述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种多用电动工具，包括：壳体、电机、能被所述电机驱动的传动机构，所述传动机构包括：能被所述电机驱动直接或间接驱动进行枢转的输入轴，能被锁定在第一轴向位置仅随着所述输入轴同轴同步枢转而在解除锁定时既随着所述输入轴同轴同步枢转又能往复的沿着轴向在第一轴向位置和第二轴向位置平移的冲击块，能被处于第一轴向位置的冲击块带动进行同步枢转的输出轴，能使所述冲击块锁定或解锁的锁定组件；其特征在于，还包括：能对所述冲击块所处的位置和运动状态进行探测的探测组件，能根据所述探测组件的探测信息控制所述电机在达到预设状态时是否停机的主控电路板；所述探测组件与所述主控电路板电连接，其中，所述电机预设状态为所述电机的电流达到预设电流值；所述多用电动工具还包括：能通过选择挡位而设定所述主控电路板中作为是否达到预设状态判据的预设参数的操作装置，所述操作装置与所述主控电路板电连接；所述冲击块至少设有一个沿着径行延伸的容纳孔，所述容纳孔内侧形成有限位台阶，所述输入轴至少设有一个在周向和轴向位置上与所述容纳孔对应的锁定孔。

2.根据权利要求1所述的多用电动工具，其特征在于，所述锁定组件至少包括：一个设置在所述容纳孔内能沿着径向运动的锁定销、一个套装在所述冲击块外围对所述锁定销构成限位的限位圈、一个套装在所述锁定销的外围使其向远离输入轴方向运动的螺旋弹簧、一个能通过自身移动压迫所述锁定销部分进入所述锁定孔或放松所述锁定销使其完全退出所述锁定孔的操作件；所述锁定销位于外侧的一端形成半球形端头，并该端头的内侧设有被所述螺旋弹簧顶住的限位台阶，所述限位圈设有一个能使所述锁定销的半球形端头通过而阻挡其限位台阶的通过孔，所述螺旋弹簧的两端分别顶住所述容纳孔和锁定销的限位台阶，所述操作件与所述壳体构成平行于轴向的滑动连接，其包括：能压迫所述锁定销的压环、能放松所述锁定销使其部分凸出所述限位圈的连接桥、能被人手在壳体外进行推拉的推钮。

3.根据权利要求1或2所述的多用电动工具，其特征在于，所述探测组件至少包括一个霍尔元件。

4.根据权利要求1或2所述的多用电动工具，其特征在于，所述探测组件包括：光电传感器、位置开关、拾音器中的一个或几个。

5.一种多用电动工具，包括：电机、冲击块和输入轴，其特征在于，所述冲击块至少设有一个沿着径行延伸的容纳孔，所述容纳孔内侧形成有限位台阶，所述输入轴至少设有一个在周向和轴向位置上与所述容纳孔对应的锁定孔；还包括：能对所述冲击块的位置和运动状态进行探测的探测组件，能根据所述探测组件的探测信息控制所述电机在达到预设状态时是否停机的主控电路板；所述探测组件与所述主控电路板电连接；其中，所述电机预设状态为所述电机的电流达到预设电流值；所述多用电动工具还包括：能通过选择挡位而设定所述主控电路板中作为是否达到预设状态判据的预设参数的操作装置，所述操作装置与所述主控电路板电连接。

6.根据权利要求5所述的多用电动工具，其特征在于，所述探测组件至少包括一个霍尔元件。

7.根据权利要求5所述的多用电动工具，其特征在于，所述探测组件包括：光电传感器、霍尔元件、位置开关、拾音器中的一个或几个。

8.一种多用电动工具的控制方法，其特征在于，所述多用电动工具包括：电机、冲击块、能对所述冲击块所处的位置和运动状态进行探测的探测组件，能根据所述探测组件的探测信息控制所述电机在达到预设状态时是否停机的主控电路板；所述探测组件与所述主控电路板电连接；在所述的控制方法中所述探测组件将探测信息反馈给所述主控电路板，如果所述冲击块没有往复冲击，则所述主控电路板根据是否达到预设状态进行扭矩控制，如果所述冲击块正在往复冲击，所述主控电路板不根据预设状态进行扭矩控制。

9.根据权利要求8所述的多用电动工具的控制方法，其特征在于，所述电机预设状态为所述电机的电流达到预设电流值。

10.根据权利要求9所述的多用电动工具的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）启动；

（b）所述主控电路板对所述电机电流进行检测；

（c）所述主控电路板对检测到的所述电机的电流值进行判断，如果其大于第一电流阈值，则进行步骤（d）；如果其小于第一电流阈值，则回到步骤（b）；

（d）所述主控电路板判断所述探测组件的探测信息，如果探测信息表明所述冲击块没有往复冲击，则进行步骤（e），如果探测信息表明所述冲击块正在往复冲击，则回到步骤（b）；

（e）所述主控电路板对所述电机电流进行检测，

（f）所述主控电路板对检测到的所述电机的电流值进行判断，如果其大于第二电流阈值，则进行步骤（g）；如果其小于第二电流阈值，则回到步骤（c），所述第二电流阈值即为所述预设电流值；

（g）所述主控电路板控制所述电机停机；

（h）结束。

11.根据权利要求8所述的多用电动工具的控制方法，其特征在于，在所述冲击块正在往复冲击、所述主控电路板不根据预设状态进行扭矩控制时，所述电机以不限流的正常模式进行输出。

12.根据权利要求8所述的多用电动工具的控制方法，其特征在于，还包括：能通过选择挡位而设定所述主控电路板中作为是否达到预设状态判据的预设参数的操作装置，所述操作装置与所述主控电路板电连接。