CN101256910B

CN101256910B - 电动工具开关及使用该开关的电动工具

Info

Publication number: CN101256910B
Application number: CN2007100201937A
Authority: CN
Inventors: 沈建成
Original assignee: Positec Power Tools Suzhou Co Ltd
Current assignee: Positec Power Tools Suzhou Co Ltd
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: CN101256910A

Abstract

本发明涉及一种电动工具，其包括工作头，用于操作外部工作件进行作业；电机，驱动所述工作头旋转；电源，供给电动工具工作所需的电力；电子控制组件，控制所述电机的运转状态；开关，用于驱动电机运转，其包括有第一信号线，所述电子控制组件通过所述第一信号线与电机电性连接来监测电机的运转状态。本发明通过在电动工具的开关内增设电性连接微处理器和电机的信号线来辅助监测电机的运转状态，从而减小了在微处理器和电机之间直接布线的困难度。

Description

电动工具开关及使用该开关的电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具开关，尤其涉及一种可与电动工具的微处理器交换数据信号的电动工具开关。

本发明还涉及一种使用上述开关的电动工具，尤其涉及一种使用上述开关的手持类电动工具。

背景技术

现有的手持类电动工具，如电动螺丝刀，通过加载的电源提供电流，来驱动电机转动，从而使工作头旋转以将螺丝钻进木板中。这种类型的电动工具的机壳通常包括水平部分和竖直部分。其中机壳的水平部分内通常布置有电机、齿轮减速系统、工作头等部件，机壳的竖直部分作为手柄使用，其内通常布置有组合式机械开关，和集成有微处理器(MCU)、通过高频开闭以将未经稳压的直流输入电源稳定直流输出的MOS(Metal-oxide semiconductor，金属氧化物半导体)管、以及其他电子元器件的电路板。

机械开关通常布置在手柄部分的上部，紧靠位于机壳水平部分的后部的电机位置处，以方便使用者操作，而集成电路板则位于手柄部分的下部。由于电机的运转状态都是需要通过微处理器来控制，所以需要在微处理器和电机之间形成电性通道，以用于数据信号的传递。但在机壳中微处理器所处的电路板和电机之间间隔有机械开关，所以在微处理器和电机之间直接排布信号导线比较困难。另外，为满足某些客户群体的需要，如女性使用者，手柄尺寸通常设计的很小，如此，进一步加大了在微处理器和电机之间直接布线的困难度。

发明内容

本发明提供一种电动工具开关，其具有电性连接电动工具的微处理器和电机的信号线，从而方便监测电机运转的状态。

本发明还提供一种使用上述开关的电动工具，其通过在开关内设置电性连接微处理器和电机的信号线来辅助监测电机的运转状态，从而减小了手柄内布线的难度。

为实现上述第一个目的，本发明的技术方案是：

一种电动工具开关，用于控制电动工具的电机的运转，其包括：

本体；

扳机，安装在本体上并可相对于本体活动来控制电机运转；

第一导电端子，由本体延伸出用于电性连接供给电机电力的电源；

第二导电端子和第三导电端子，由本体延伸出用于分别和电机的输入端和输出端电性连接；

信号线，由本体延伸出用于输出表示电机的运转状态的信号。

为实现上述第二个目的，本发明的技术方案是：

一种电动工具，其包括：

工作头，用于操作外部工作件进行作业；

电机，驱动所述工作头旋转；

电源，供给电动工具工作所需的电力；

电子控制组件，控制所述电机的运转状态；

开关，用于驱动电机运转，其包括有第一信号线，所述电子控制组件通过所述第一信号线与电机电性连接来监测电机的运转状态。

与现有技术相比，本发明通过在电动工具的开关内增设电性连接微处理器和电机的信号线来辅助监测电机的运转状态，从而减小了在微处理器和电机之间直接布线的困难度。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施方式中电动工具开关的结构示意图。

图2是本发明的实施方式中电动工具开关的电路原理图，其中虚线51、52、53表示扳机的作动可分别控制通断开关K1、K2，滑动电阻R，和刹车开关K3。

图3本发明的实施方式中电动工具的主要结构框图。

图4是本发明的实施方式中电动工具的工作流程框图。

具体实施方式

以下主要以电动螺丝刀及其使用的开关作为具体实施方式进行说明，但需要注意的是，这是申请人为便于说明而提供的较佳实施方式，也就是说，本发明的电动工具开关的构造和功能实现并不仅限于实施方式所述，且其应用也不仅限于电动螺丝刀，其还可应用于电钻、冲击钻、冲击扳手等所有手持类电动工具。

图1所示为本实施方式中开关1的构造，其包括一本体10、安装在本体上的扳机11、由本体10上延伸出的若干导电端子、和由本体延伸出的若干信号线。扳机11可活动的安装在本体10上，在本实施方式中，扳机11可相对于本体10前后运动。当开关1安装到电动工具的机壳(未图示)上后，扳机11会凸露在机壳外，从而使用者可以通过按压扳机来启动电机，并通过按压扳机的深度来人为地调节电机转速。配合参照图3所示，导电端子包括由本体10向下延伸出的用于连接到电源70的第一导电端子21，由本体10向上延伸出的用于分别和电机61的输入端和输出端连接的第二导电端子22和第三导电端子23(其中M1、M2为第一、二导电端子与相应导线的接点)，以及由本体10向下延伸出的用于和电子控制组件80的MOS管82连接的第四导电端子24。开关1还包括一机械式自锁杆40，在电机61处于空闲状态，即未旋转时，可将该自锁杆40拨动到特定位置来锁住扳机11，从而避免空闲时不小心触动扳机而使电机运转并发生意外。

配合参照图2所示，信号线包括第一信号线31和第二信号线32。其中第一信号线31用于电性连接电机61和微处理器81以便于监测电机的运转状态，在本实施方式中，第一信号线31的一端直接连接到第一导电端子22上以与电机61的输入端电性导通，另一端则连接到微处理器81的相应的针脚(未图示)上，从而在电机61和微处理器81之间建立电性通路。对于本领域的普通技术人员可轻易想到的是，第一信号线也可以直接连接到电机的输入端。上述第一信号线与第一导电端子或电机的直接连接可以是焊接或其它机械连接方式。第二信号线32用于电性连接电机61和微处理器81以在两者间传递数据信号来实现控制电机的功能。这些功能可根据不同应用需求预先设定，在本实施方式中，第二信号线32是用来传递调速信号的，其包括有三条信号线321、322、323，分别与一调速电路的三个输出端连接。调速电路是由滑动电阻R构成的一个分压电路，当使用者沿图2所示的箭头方向按压扳机11时，滑动电阻R的滑动杆41会随着改变位置，然后，各第二信号线321、322、323将得到不同的分压信号值并传递给微处理器81，随之由微处理器81处理这些信号并相应调节电机61的转速。当然，对于本领域的技术人员可轻易想到采用压力传感器或光电传感器来替代本实施方式中的调速电阻来实现电机转速的调节。

参照图2所示的开关工作的电路原理图，在本实施方式中，开关1为一组合式开关，其包括接通和关断电源的通断开关K1、K2，用于使电机瞬间停止转动的刹车开关K3，和用于改变电机旋转方向的换向开关K4。这些开关可以是机械式的开关，可以是电子开关，也可以由通过固化在微处理器内的指令来实现，由于这些开关的构造或实现均为现有技术，且为本领域的普通技术人员所熟知，所以申请人在此不再予以赘述。需要注意的是，其中通断开关K1、K2和刹车开关K3呈反向设置，也就是说，当使用者按压扳机11时，刹车开关K3先断开，而后通断开关K1、K2顺序接通，而当使用者松开扳机11后，通断开关K2、K1顺序断开，接着刹车开关K3闭合接通而使电机瞬间停转。

图3揭示了本实施方式中采用上述开关的电动螺丝刀的主要构成。该电动螺丝刀6包括工作部分60、电源70、电子控制组件80和开关1。其中工作部分60被布置在工具机壳(未图示)的水平部分，其包括电机61，用于驱动一工作头64旋转，以将一螺丝65钻进木板66中。电机61到工作头64之间依次通过弹簧与离合器系统62、以及一卡盘63连接。本实施方式中，电源70是直流电源，或者是可充电电池，其可以被布置在工具机壳(未图示)竖直部分的底部，也可以是插接到机壳上的外部电池包。当然，本领域的普通技术人员可轻易想到用交流电源来为本发明的电动工具提供电力，如在电动工具上增设一个电缆插头。开关1和电子控制组件80依次被布置在工具机壳竖直部分的上部和下部。电子控制组件80包括有处理单元和高频电子开关元件，在本实施方式中，分别为微处理器(MCU)81和MOS管82。其中微处理器81通过设置在开关内的第一与第二信号线31、32与电机61电性连接，从而来控制电机的运转状态。

在本实施方式中，电机61的运转状态包括正转、反转、和空闲三种状态。当电机61的运转状态为正转时，通过电机61的电流由M1流向M2，此时，由于第一信号线31与第二导电端子22或电机61的输入端直接连接，其将监测到一个高电平信号，并将该信号输出给微处理器81。当电机61的运转状态为反转时，通过电机61的电流则由M2流向M1，此时，第一信号线31将监测到一个低电平信号，并将该信号输出给微处理器81。当电机61的运转状态为空闲时，表明无电流通过电机，此时，第一信号线31将监测到一个高阻值信号，并将该信号输出给微处理器81。在具体实现过程中，微处理器81接收到的可以是三个电压值信号，当电压值高于某一高预设值时，则判断接收到的是高电平信号；当电压值低于某一低预设值时，则判断接收到的是低电平信号；而当电压值位于该两预设值之间时，则判断接收到的是高阻值信号。当然，对于本领域的普通技术人员可轻易想到的是，第一信号线31也可以直接连接到第三导电端子23或电机61的输出端，与上述实施方式不同的是，当电机运转状态为正转时，第一信号线将会输出一个低电平信号，而当电机运转状态为反转时，第一信号线将会输出一个高电平信号。

微处理器81在得知电机61的旋转状态后会根据需要执行相应的控制功能，以下配合图4以电动螺丝刀6的电机转速自动调节功能为例进行说明。

首先，使用者启动电机。

然后，电机进入正常运转状态。

接着，开始监测电机的运转状态。

当探测到电机处于正转时，表明电动螺丝刀正在执行操作将螺丝钻入木板中。螺丝钻入木板中的恰当位置是螺丝的头部贴到木板表面，所以为防止电机在正转过程中将螺丝钻到恰当位置后仍继续工作，需要微处理器在电机正转过程中启动电机转速自动调节功能。这种调节功能可以是，在电机正转时监测通过电机的电流值，当该电流值大于某一预定值时，表明螺丝已到达恰当位置，这时，微处理器会自动调节电机的转速，如将电机转速降低到一个较低的水平、或者降低到零，或者是改变通过电机的电流流向而使电机迅速停转，从而确保螺丝在到达恰当位置后不会被进一步钻入木板中。

当探测到电机处于反转时，表明电动螺丝刀可能正在将螺丝从木板中起出，此时不需要启动电机转速自动调节功能，只需要维持电机现有运转状态。

当探测到电机处于空闲时，即电机处于停转时，这时微处理器会启动电机自锁功能以防止电机被意外启动。该自锁功能可以是通过关闭MOS管等方式来切断电源供给电机的电力。另外，这种自锁功能可以配合前述机械式自锁杆40一起使用来实现双重保护。

上述电机的转向监测和空闲监测可根据应用需要同时执行，也可以单独执行。如仅监测电机的转向或仅监测电机是否处于空闲状态。另外，在本实施方式中，只有电机在正转才需要启动相关功能，在其他实施方式中，可以设定只有在电机反转时启动相关功能，或者在电机正转和反转时分别启动不同的功能。

上述实施方式中是通过监测电机的输入端或输出端的电压值来实现输出表示电机运转状态的信号的。当然，也可以采用其他实施方式来监测电机的运转状态，如设置反映换向开关位置的位置传感器，第一信号线与位置传感器电性连接，当换向开关被拨动到相应档位(如正转、反转、空闲档位)时会触发位置传感器，并将该档位信号通过第一信号线传递给微处理器，从而实现电机运转状态的监测。

本发明通过在电动工具的开关内增设电性连接微处理器和电机的信号线来辅助监测电机的运转状态，从而减小了在微处理器和电机之间直接布线的困难度。

Claims

1.一种电动工具开关，用于控制电动工具的电机的运转，其包括：

本体；

扳机，安装在本体上并可相对于本体活动来控制电机运转；

第二导电端子和第三导电端子，由本体延伸出用于分别和电机的电源输入端和输出端电性连接；

2.根据权利要求1所述的电动工具开关，其特征在于：所述信号线与第二导电端子或第三导电端子直接连接。

3.根据权利要求1所述的电动工具开关，其特征在于：所述电机的运转状态包括正转和反转。

4.根据权利要求3所述的电动工具开关，其特征在于：当所述电机的运转状态为正转时，所述信号线输出高电平信号；当所述电机的运转状态为反转时，所述信号线输出低电平信号。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的电动工具开关，其特征在于：所述电机的运转状态包括空闲状态，在此状态下所述信号线输出高阻值信号。

6.一种电动工具，其包括：

工作头，用于操作外部工作件进行作业；

电机，驱动所述工作头旋转；

电子控制组件，控制所述电机的运转状态；

电动工具开关，用于控制电动工具的电机的运转，其包括：

本体；扳机，安装在本体上并可相对于本体活动来控制电机运转；

其特征在于：所述电动工具开关，包括有第一信号线，所述电子控制组件通过所述第一信号线来监测电机的运转状态。

7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于：所述电机的运转状态包括正转和反转。

8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于：当所述电机的运转状态为正转时，所述第一信号线向电子控制组件输出高电平信号；当所述电机的运转状态为反转时，所述第一信号线向电子控制组件输出低电平信号。

9.根据权利要求8所述的电动工具，其特征在于：所述开关还包括电性连接电子控制组件和电机的第二信号线，用于实现电子控制组件对电机的调速控制。

10.根据权利要求8或9所述的电动工具，其特征在于：当电子控制组件接收到高电平信号时，电子控制组件启动电机转速自动调节功能；当电子控制组件接收到低电平信号时，电机保持原有的工作状态。

11.根据权利要求6、7或8所述的电动工具，其特征在于：所述电机的运转状态包括空闲状态，在此状态下所述第一信号线向电子控制组件输出高阻值信号。

12.根据权利要求11所述的电动工具，其特征在于：当电子控制组件接收到高阻值信号时，电子控制组件切断供给电机的电力。

13.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于：所述电子控制组件包括有微处理器。

14.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于：该电动工具还包括直流电源，用来供给电动工具工作所需的电力。

15.根据权利要求14所述的电动工具，其特征在于：所述第一信号线和电机的电源输入端或输出端电性导通。

16.根据权利要求15所述的电动工具，其特征在于：所述第一信号线与第二导电端子或第三导电端子直接连接。

17.根据权利要求15或16所述的电动工具，其特征在于：所述电子控制组件包括有MOS(Metal-oxide semiconductor，金属氧化物半导体)管，所述开关包括有与MOS管电性连接的第四导电端子。