CN101134308B - 电动工具 - Google Patents

Abstract

一种电动工具包括：驱动单元，它执行螺钉紧固工作；马达，它可旋转地驱动该驱动单元；触发开关，它开启和关闭该马达；及控制电路，它安装在电动工具的主体内，从而监测螺钉紧固工作。控制电路具有：螺钉紧固完成探测单元，它探测螺钉紧固工作的完成；螺钉紧固计数单元，它对所探测到的紧固工作的数目进行计数；螺钉紧固数目设定单元，它预先设定要被固定的螺钉的数目；及螺钉紧固完成通知单元，在所探测到的紧固工作的数目到达预先设定的螺钉数目时，它通报螺钉紧固工作的完成。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种具有监测螺钉紧固工作的功能的电动工具。

背景技术

在借助通过电动工具或者类似设备重复地执行螺钉紧固工作来装配产品时，并且如果检查一系列螺钉紧固工作的完成只依赖于操纵者，那么一些螺钉有时仍然没有被紧固。由于这种情况的产生可以导致损坏产品的质量和可靠性，因此在每个工作过程中需要检查紧固工作的数目。相应地，即使没有完全防止错误，但也对操纵者施加了过多的负担。

为此，有许多发明建议适合借助使用控制器来防止忘记螺钉紧固工作，其中该控制器连接到电动工具上，该电动工具对紧固工作的数目进行计数(参见，例如日本专利申请No.H9-150338，2003-123050和2005-125464)。

尽管上面这些现有技术可以改善忘记螺钉紧固工作的缺点，但是它的应用由于下面原因而受到限制：电动工具和控制器借助电源线而相互连接。在操纵者使用有线电动工具或者连接到送风管中的气动电动工具工作在受限制的工作区域内时，这个问题不是那么严重。但是，在操纵者工作在不受限制的区域内时，工具和控制器的操作变得麻烦起来，或者操纵者能够工作的区域可能受到限制。尤其地，在是无线的可再充电的电动工具的情况下，无线的固有优点减小了。

发明内容

考虑到现有技术的缺点，因此本发明提供一种电动工具，该电动工具借助在电动工具的主体中提供监测螺钉紧固工作的功能可以提高螺钉紧固工作的精确度和效率。此外，由于控制器和电动工具不需要借助电源线来连接，因此本发明可以克服现有技术中的工作区域受限制的问题。

根据本发明，提供了一种电动工具，该电动工具包括：驱动单元，用于执行螺钉紧固工作；马达，用于可旋转地驱动该驱动单元；触发开关，用于开启和关闭该马达；及控制电路，它容纳在电动工具的主体内，从而监测螺钉紧固工作。控制电路具有：螺钉紧固完成探测单元，用于探测螺钉紧固工作完成；螺钉紧固计数单元，用于对所探测到的紧固工作的数目进行计数；螺钉紧固数目设定单元，用于预先设定要被固定的螺钉的数目；及螺钉紧固完成通知单元，在所探测到的紧固工作的数目到达预先设定的螺钉数目时，它通报螺钉紧固工作的完成。

通过这种结构，电动工具主体可以具有监测螺钉紧固工作的功能，因此允许操纵者在没有留下任何没有紧固的螺钉的情况下完成螺钉紧固工作。相应地，现在可以避免错误地装配产品并且减小了操纵者由于害怕忘记固定螺钉所产生的压力。这些效果进一步改善了螺钉紧固工作的精确度和效率。而且，与现有技术不同，现在不需要通过电源线来连接电动工具和控制器。

优选的是，可再充电的电池组可拆下地连接到电动工具的主体上，并且在完成螺钉紧固工作之后过去了一特定时间期间时，切断从电池组到设定/显示单元的电力供给。在这种情况下，可以防止浪费电池能量。此外，由于在无线型的电动工具的主体中执行监测螺钉紧固工作的功能，因此工作区域没有受到限制，并且无线型的优点可以得到充分利用。

还优选的是，螺钉紧固数目设定单元设置有保持功能以防止预先设定的、要固定的螺钉的数目发生变化。然后，在保持功能被激活时，预先设定的螺钉数目不会意外地改变。例如，即使在工作期间无心地操纵了螺钉紧固数目设定单元，但是预先设定的螺钉数目不会改变。因此，可以精确地处理预先设定的螺钉数目，同时在工作期间保持设定状态。

电动工具还包括储存单元，储存单元用来储存预先设定的螺钉紧固数目设定单元的数目和所计算出的螺钉紧固计数单元的数目。在这种情况下，即使在螺钉紧固工作期间更换电池时，预先设定的数目和最后所计算出的数目也被储存在储存单元中，因此即使在改变电池之后也允许进行连续的螺钉紧固工作。

此外，优选的是，在马达工作期间，不允许把设定数据输入到螺钉紧固数目设定单元中。在这种情况下，例如即使在螺钉紧固工作期间偶然按下螺钉紧固数目设定单元的按钮时，预先设定的数据不会改变；及，因此可以精确地处理预先设定的螺钉数目，同时在工作期间保持该设定的状态。

优选的是，为了节省电池组的电能，因此电动工具还包括电池电压测量单元，该电池电压测量单元可以测量电池组的输出电压，及在所测得的电压小于或者等于阈值时，切断从电池组供给到螺钉紧固数目设定单元的电力供给。

还优选的是，提供了一大阈值和一小阈值；如果电池组电压小于或者等于该小阀值，那么切断供给到螺钉紧固数目设定单元的电力供给；及如果电池组电压小于或者等于该大阈值，那么切断到马达的电力供给。

在本发明中，监测螺钉紧固工作的控制电路被安装在电动工具主体的内部中。这种布置允许螺钉紧固工作从主体中受到监测。因此，与现有技术不同，电动工具和控制器不需要通过电源线来连接。因此，工作区域没有受到限制，及螺钉紧固工作的效率被提高了。

由于监测螺钉紧固工作的控制电路被嵌入到具有可连接/或可拆下的电池组的无线型电动工具的主体中，因此在没有留下任何未紧固的螺钉的情况下完成螺钉紧固工作；及，此外，工作区域没有受到限制，及可以充分地享受无线型的优点。

附图说明

结合附图所给出的、实施例的下面描述使得本发明的上述的和其它的目的和特征变得清楚，其中：

图1是本发明实施例的电动工具的透视图，该电动工具用在L形位置上；

图2示出了图1的电动工具的侧视图；

图3示出了图1的电动工具的侧横剖视图；

图4提供了用在直的形状中的电动工具的侧视图；

图5表示图4的电动工具的侧横剖视图；

图6表示本发明的另一个实施例的电动工具的透视图，其中伸出的弹性体被安装在电动工具的握紧部分的下前部外边缘的周围；

图7是设定/显示单元的前视图；

图8提供了视图，该视图解释了计数模式和设定/显示单元中的计数设定；

图9提出了用来解释设定/显示单元的功能设定模式的视图；

图10提出了监测螺钉紧固工作的控制电路的电路图；

图11示出了用来解释控制电路的示例工作的流程图；及

图12示出了用来解释控制电路的另一个示例工作的流程图。

具体实施方式

在下文中，参照形成其一部分的附图来详细地描述本发明的实施例。

在这个实施例中，作为电动工具1的例子来描述电动螺丝刀。但是，在没有脱离本发明范围的情况下，电动工具1可以是无线锤钻、无线钻子/起子或者对于本领域普通技术人员来讲显而易见的任何其它装置。

电动工具1包括：驱动单元24，用于执行螺钉紧固工作；马达11，用于可旋转地驱动该驱动单元11；触发开关SW，用于开启和关闭马达11；可连接/可拆下的可充电电池组9；及壳体3，它在其内安装上面这些零件。

驱动单元24设置有离合器机构。在进行螺钉紧固工作时，施加到螺丝刀钻头(driver bit)上的扭矩增大并且到达特定大小，其中该钻头被压靠在要固定的螺钉上。在那时，驱动离合器来使马达11和相应钻头之间的机械连接脱开。在驱动离合器时，螺钉紧固完成探测单元4进行探测并且把关闭信号(脉冲信号)传递到螺钉紧固计数单元5中。

电动工具主体2的壳体3可以具有直线形(T形)或者L形结构以使主体2平衡。在这里，如图1-5所示那样，握紧部分12和主体部分13绕着旋转轴部分14可旋转地连接起来，因此它们之间的角度可以自由地改变。旋转轴14允许主体2的壳体3在直线形和L形之间改变。此外，在没有限制到具体一种的情况下，可以合适地形成用来改变绕着旋转轴部分14的角度并且保持改变角度的结构。借助如上所述那样改变握紧部分12的角度，可以改变壳体3的形状以使操作者容易紧握。通常地，L形壳体3适合水平或者向上的螺钉紧固工作，而直线形壳体3适合于向下的螺钉紧固工作。

壳体3的主体部分13具有驱动单元24、马达11、触发开关SW、用来保持触发开关SW的关闭状态的锁紧开关15和用来调整马达11的输出扭矩和旋转速度的控制开关16。构成螺钉紧固完成探测单元4的光断续器4a安装在马达11的离合器侧上。一旦完成单个螺钉紧固工作，探测离合器的运动，并且探测信号被输送到螺钉紧固计数单元5中。螺钉紧固完成探测单元4不局限于采用用来探测完成螺钉固定的光断续器4a，而是也可以采用距离传感器或者使用马达关闭信号。

壳体3的握紧部分12设置有电池组安装部分17，从而可拆下地安装电池组9。此外，用来监测螺钉紧固工作的控制电路板8a被安装在握紧部分12中。而且，如图5所示那样，构成螺钉紧固计数单元5的微型计算机5a安装在靠近旋转轴部分14的握紧部分12的内部。微型计算机5a还可以安装在握紧部分12的下前部12a的内部中。

如从图5中所看到的那样，握紧部分12的下前部12a设置有构成螺钉紧固数目设定单元6的设定/显示单元6a；和构成螺钉紧固完成通知单元7的压电蜂鸣器7a。与握紧部分12的手握紧部分相比，在这个实施例中，握紧部分12的下前部12a沿着前部方向F更加向前伸出，因此在手握住该握紧部分12时，手没有接触下前部12a。相应地，在没有接触在下前部12a露出的设定/显示单元6a的情况下，操纵者可以方便地握住该握紧部分12。

在这里，握紧部分12的下前部12a表示设置在握紧部分12的手握紧部分下方的一部分，同时在手握住该握紧部分12时，沿着前部方向F面朝向前方。此外，前方向F与这样的方向相同，即在主体部分13和握紧部分12借助弯曲形成L形时，主体部分13的输出(钻头)侧沿着该方向。

如图7所示那样，在握紧部分12的下前部12a处所露出的设定/显示单元6a包括显示部分18和设定按钮19。显示部分18具有用来显示数值的LED部分18a和用来各自示出所选择的升序计数(count-up)和降序计数(count-down)模式的上、下灯18b、18c。设定按钮19具有“模式”按钮19a、“重置”按钮19d、“+”按钮19b和“-”按钮19c。此外，图7中的标号20表示用来支持在黑暗环境下进行工作的LED灯。

在下文中，参照图8和9来描述使用设定/显示单元6a的示例性方法。在电动工具主体12的触发开关SW开启时，显示部分18的LED部分18a被开启，如图8所示那样，因此设定或者改变所需要的紧固工作数量是可能的。开始时，如果短暂地按压“模式”按钮19a，那么执行升序计数/降序计数选择模式，在该模式中，上灯18b和下灯18c中的一个闪亮。如果上灯18b借助压下“+”按钮19b而闪亮，那么选择了升序计数模式。另一方面，如果下灯18c借助压下“-”按钮19c而闪亮，那么选择了降序计数模式。接下来，如果又短暂地按下“模式”按钮19a，那么所选择的模式被储存了，且执行设定值改变模式，在该改变模式中，LED部分18a闪亮。在那种状态下，借助按下“+”按钮19b或者“-”按钮19c来设定紧固工作的数目。在这个例子中，紧固工作的数目可以设置成高达99。之后，在又短暂地压下“模式”按钮19a时，设定值被储存。执行升序计数/降序计数选择模式和设定值改变模式的顺序可以改变。

同时，如果“模式”按钮19a被压下一个较长时间(例如超过2秒)，那么图9所示的声音设定模式开始了并且在这个例子中，在LED部分18a上示出“F1”。而且，在这种状态下，无论“+”按钮19b或者“-”按钮19c被压下一次时，接连地产生具有不同音调的这些警报声音(在这个例子中，警报声音具有三个不同的频率)中的一个。如果“模式”按钮19a被压下，同时形成了具有一特定音调的警报声音中的一个，那么具有那个音调的警报声音被选择并且被储存。其结果是，借助邻近操纵者的警报声音来防止处于相同区域中的多个操纵者产生混淆是可能的。接下来，如果短暂地按下“模式”按钮19a，那么显示在LED部分18a中的字符从“F1”转换成“F2”，并且执行错误计数校正模式。如果在工作期间由于马达11的停止而产生了错误计数，那么例如在LED 18A显示“F2”的状态期间，借助按下“+”按钮19b、“-”按钮19c和“重置”按钮19d可以校正错误计数。

而且，在这个实施例中，提供了双重紧固计数防止功能。在预定时间内执行紧固同一螺钉两次的双重紧固工作(紧固检验(tightencheck-out)工作)时，执行双重紧固计算防止功能。例如，如果计数时间被设置成1秒，那么只对在完成前面一个之后的一秒内所没有执行的紧固工作进行计数，而没有对在一秒内所执行的第二紧固工作进行计数。

图10示出了控制电路8的电路图，该控制电路8形成在控制电路板8a上从而监测螺钉紧固工作。在触发开关SW开启时，CPU21供给有电源电压。CPU21具有用来自己保持供给到其中的电力的电力自保持单元22和电池电压测量单元25，该单元25探测所供给的电力的电压。CPU21接受来自用作螺钉紧固完成探测单元4的光断续器4a的关闭信号和来自设定/显示单元6a的输入设定信号。图10的标号50、51和52各自表示电路电压驱动装置、马达驱动FET和中断FET。

在下文中，参照图11和12的流程图来描述控制电路8的示例性工作。如图11所示那样，在触发开关SW开启(步骤1)时，执行初始化过程(电路传导和储存恢复)(步骤2)。接下来，只在电池组输出电压(在下文中称为电池电压)被确定为大于第一阈值时，显示部分18开启(步骤3)。这时，显示部分18在其上显示预先设置的数据(例如，选择降序计数模式情况下的预先设置的数字(计数值的初始值)“10”)。在确定电池电压大于第二阈值(它大于第一阈值)时，驱动马达11来执行螺钉紧固工作(步骤4)。

之后，在紧固扭矩变成一特定值(例如在离合器被驱动时)时，关闭信号(脉冲信号)从光断续器4a传递到CPU21中，并且CPU21自动地使马达11停止。这时，借助螺钉紧固计数单元5来计算出紧固工作的数目、即“1”，因此在显示部分18上所显示的数目从“10”转换成“9”(如果选择了升序计数模式，那么显示部分18上所显示的数目从“0”转换成“1”)。在紧固工作的数目最后到达预先设置的数目时，从压电蜂鸣器7a中产生了警报声音，因此通知了紧固工作完成的操纵者并且防止操纵者忘记紧固所有的螺钉。在紧固工作的数目到达预先设置的数目时，在设定/显示单元6a上所显示的数目自动地返回到初始数目(例如“10”)(步骤5)，因此完成了相应的螺钉紧固工作。

在马达11被停止之后更新该设定数据的情况下，首先确定电池电压是否大于第一阈值，如图12所示那样。只在确定电池电压大于第一阈值时，显示部分18被开启(步骤6)。接下来，在输入新的设定数目时，最新输入的数目作为更新过的紧固工作的数目被储存(步骤7)。同时，如果在没有接受设定数目的情况下过去了一定时间，那么供给到设定/显示单元6a中的电力被断开从而关闭显示部分18。(步骤8)

根据上面结构，电动工具主体2配置有监测螺钉紧固工作的功能，因此可以防止操纵者忘记固定所有的螺钉。相应地，避免错误地装配产品并且减少潜在地忘记螺钉紧固工作所伴随的操纵者负担是可能的，因此提高了螺钉紧固工作的精确度和效率。而且，与现有技术不同，不需要通过电源线连接电动工具和控制器。更加具体地说，借助于这个例子的具有可连接/可拆下的电池组9的、无线可再充电的电动工具所提供的监测螺钉紧固工作的功能，工作区域不再受到限制。因此，可以充分地利用无线型的优点。

此外，借助在握紧部分12的下前部12a上设置螺钉紧固数目设置单元6和螺钉紧固完成通知单元7，主体部分13或者壳体3的握紧部分12不需要被扩大，并且还不会阻碍握紧该握紧部分12。此外，与在其中具有马达11的笨重主体部分13相比，在电动工具1在使用期间落下时，握紧部分12不会受到较大的撞击或者振动。因此，有效地防止损坏螺钉紧固数目设置单元6和螺钉紧固完成通知单元7的零件是可能的。

而且，在完成螺钉紧固工作之后，在一定时间过去之后，关闭从电池组9到设定/显示单元6a的电力。因此，可以避免浪费电池组9中的电池。此外，在所测得的电池电压小于或者等于一定值(第一阈值)时，到达设定/显示单元6a的电力被关闭。此外，在所测得的电池电压小于或者等于第二阈值(它大于第一阈值)时，到达马达11的电力停止了。相应地，可以节省电力，并且此外，可以减小电池组9上的负载。

在这个实施例中，控制电路8的设定/显示单元6a设置有保持开关10，该保持开关10防止显示部分18上的数据变化，如图10所示那样。保持开关10的操纵部分设置在靠近设定/显示单元6a的侧表面上，该单元6a设置在握紧部分12的下前部12a上(参见图1)。在保持开关10开启状态(ON)时，允许输入到设定/显示单元6a中，而在保持开关10处于关闭状态(OFF)时，不能输入到设定/显示单元6a中。借助使保持开关10保持开启，可以允许输入到设定/显示单元6a中。此外，借助使保持开关10保持关闭，即使设定/显示单元6a在工作期间偶然接触，紧固工作的数目也不会改变。换句话说，在保持开关10关闭时，即使在显示部分18的按钮被压下时，也不允许数字改变。在设定/显示单元6a设置在电动工具主体2的情况下，借助在工作期间偶然接触设定/显示单元6a的按钮，可以改变紧固工作的数目。但是，借助启动本发明的实施例的保持功能，可以防止在工作期间的设定改变。其结果是，可以精确地处理紧固工作的数目，同时可以保持设定状态。

为了取代保持开关10，可以设置这样的结构：即在马达11的工作期间，该结构不允许输入设定数据。例如，电路被构造成，在输入开启马达11的信号时取消来自设定/显示单元6a的操纵信号。相应地，即使在工作期间偶然地按下设定/显示单元6a的按钮时，设定数据或者计算数目不会改变，如在驱动保持开关10的情况一样。

本实施例中的CPU21具有用来储存计算数目或者设定/显示单元6a的设定数据的储存器(未示出)。其结果是，在螺钉紧固工作期间更换电池时，在储存单元中保持预先设定的紧固工作的数目或者最后计数数目是可能的。因此，在改变电池之后可以连续地进行螺钉紧固工作。

在本实施例中，可以颠倒地显示设置在握紧部分12的下前部12a上的设定/显示单元6a上的紧固工作的数目的显示从而适应在电动工具1的直线形和“L”形之间的角度变化。相应地，在借助头朝上或者朝下地握住握紧部分12操纵者使用电动工具1时，操纵者读出设定/显示单元6a上的数据并且执行平稳的螺钉紧固工作是容易的。借助例如把“+”按钮19b和“-”按钮19c一起按下，可以实现颠倒的显示字符或者标号。借助这样来做，嵌入的换向开关被改变，并且显示控制电路允许字符或者标记颠倒地显示在显示部分上。

图6示出了本发明的另一个实施例，该实施例公开了这样的例子，即伸出的弹性体30被安装在握紧部分12的下前部12a外边缘的周围。弹性体30被设计成，在使用期间电动工具主体2落下时吸收撞击。相应地，可以防止握紧部分12受到较大的撞击或者振动，并且还可以防止螺钉紧固数目设定单元6和它的零件(设定/显示单元6a、压电蜂鸣器7a和控制电路8)受到损坏。如上所述那样，通过增加弹性体30可以进一步提高电动工具1的使用寿命，因此在严酷的条件下也可以使用电动工具1。其结果是，本发明的电动工具可适用于各种产品制造过程或者构造场所。此外，借助壳体的弹性树脂和成型树脂的2色注模，弹性体30也可以方便地设置到壳体中。

本发明的电动工具可以应用到有线型电动工具和可再充电型的电动工具上。

尽管参照实施例示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该知道，在没有脱离下面权利要求所限定出的本发明范围的情况下可以进行各种变化和改进。

Claims (8)

1.一种电动工具，包括：

驱动单元，用于执行螺钉紧固工作；

马达，用于可旋转地驱动该驱动单元；

触发开关，用于开启和关闭该马达；及

控制电路，用于容纳在电动工具的主体内，以监测螺钉紧固工作；

其中，控制电路具有：螺钉紧固完成探测单元，用于探测螺钉紧固工作的完成；螺钉紧固计数单元，用于对所探测到的紧固工作的数目进行计数；螺钉紧固数目设定单元，用于预先设定要被固定的螺钉的数目；及螺钉紧固完成通知单元，在所探测到的紧固工作的数目到达预先设定的螺钉数目时，它通报螺钉紧固工作的完成，

其中，可再充电的电池组可拆下地连接到电动工具的主体上；及在完成螺钉紧固工作之后过去了一特定时间期间时，切断从电池组到设定/显示单元的电力供给，以及

其中，电动工具还包括储存单元，该储存单元用来储存所述螺钉紧固数目设定单元的预先设定数目和所述螺钉紧固计数单元的计数数目，

当可再充电的电池组被取出更换时，所述储存单元保持螺钉紧固数目设定单元的设定数目和所述螺钉紧固计数单元的计数数目；以及

其中所述电池组向马达供电。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，螺钉紧固数目设定单元设置有保持功能以防止要被固定的螺钉的预先设定数目发生变化。

3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，在马达工作期间，不允许将设定数据输入到所述螺钉紧固数目设定单元。

4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，还包括电池电压测量单元，该电池电压测量单元能够测量电池组的输出电压；及在所测得的电压小于或者等于阈值时，切断从电池组到螺钉紧固数目设定单元的电力供给。

5.根据权利要求1或4所述的电动工具，其特征在于，提供一大阈值和一小阈值；如果电池组电压小于或者等于该小阀值，那么切断到螺钉紧固数目设定单元的电力供给；及如果电池组电压小于或者等于该大阈值，那么切断到马达的电力供给。

6.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，螺钉紧固数目设定单元包括按钮，用于预定设定将被紧固的螺钉数目和设定警报声音的音调，其中当在所探测到的紧固工作的数目到达预先设定的螺钉数目时，产生警报声音。

7.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，螺钉紧固完成探测单元是光断续器。

8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于，光断续器安装在马达的离合器侧上并且探测离合器的运动，以便一旦完成螺钉紧固工作，就将探测信号输送到螺钉紧固计数单元中。

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