CN102132133B - 配备有能用来确定便携式电动工具的其中至少一个是活动的两个元件的相对位置的装置的便携式电动工具 - Google Patents

Abstract

一种便携式电动工具，特别是电动或电子修枝剪，包括主体(1)，该主设计成用作手柄，在该主体的一个端部处安装有活动作用部件(2)，该活动作用部件的运动通过致动器(8)产生，其特征在于，该致动器(8)的活动部件配备有定向磁化的磁体(13)，该定向磁化的磁体能够移动通过固定在所述主体的固定元件(1a)上的磁阻传感器(16)，所述便携式电动工具还包括电路板，该电路板用于根据呈现给每个磁阻传感器(14，16)的磁场线的倾角分析每个磁阻传感器(14，16)发出的信息，以便控制致动器(8)的操作，从而根据控制装置(6)的位置准确地定位活动部件(2)的位置。

Description

配备有能用来确定便携式电动工具的其中至少一个是活动的两个元件的相对位置的装置的便携式电动工具

技术领域

本发明涉及一种便携式电动工具，该便携式电动工具配备有能够用于连续地且不接触地精确确定所述工具的两个相协作元件的两个相协作部分之间的相对位置的装置，所述两个相协作元件中的至少一个是可线性移动或成角度移动的。本发明可应用于便携式电动工具，特别地但非排它地应用于电子修枝剪或类似工具，该电子修枝剪或类似工具具有切割刀片，该切割刀片的闭合是可控的。

背景技术

最经常的是，在涉及到可动元件根据用户限定命令进行线性或角行进的装置中，我们发现两个相协作的元件，例如，在便携式电动工具的情况下为：

-控制器，其给出命令并且可能包括触发器；

-致动器，其执行动作并且可能通过传动系统连接至马达。

控制器和致动器之间的连接由控制电路板以电子方式提供，该控制电路板具有微处理器，并且该控制电路板还必须测量致动器的线性或角行程，以确保控制命令事实上已经执行。

当前存在各种能够用来实现该功能的装置，这些装置具有其固有的优点，但是特别地也具有其固有的缺点。

例如，已知电位测定型的线性或角传感器系统，所述传感器用于通过它们的电阻值的变化来测量行程，该变化是线性的并且由控制电子电路板来处理。这些电位测定型线性或角传感器的主要缺点是存在两个接触的部件，这两个部件抵靠彼此滑动，每个都固定到一个活动部件上；这些装置的长度等于(线性或角)行程的长度，它们占用空间，并且它们与其摩擦相关的磨损导致精度随着时间而变化并且使用寿命较短。

为避免活动部件间的接触，存在使用霍尔效应传感器C1、C2、C3、C4、C5的系统，所述传感器接连地安装在固定部件上和一固定于活动部件的被径向磁化的磁体上，只要被赋予磁场，所述霍尔效应传感器就发出信号。

如图1所示，该解决方案的缺点包括必须使用大量昂贵的传感器，特别是其不能用来精确地确定两个传感器之间的活动部件的位置，从而导致精度低。总行程L为行程l1+l2+l3+l4的总和，因而精度取决于两个传感器之间的行程的精度。如果没有无限数量的传感器-这在实际上是不可能的，则不可能精确地确定随机行程位置。

还已知使用磁阻传感器(其特性是测量磁场中的场线的倾角)和径向磁化的磁体(磁化方向与磁体垂直)的系统。

如图2所示，该解决方案的优点在于简单且无接触，但是其具有缺乏精度的缺陷，并且特别在行程很大时传感器与磁体之间需要相当大的距离。在该图中，我们发现，对于给定的行程，可以在行程末端测量到磁体的场线的角为45°，磁体和传感器之间的距离“l”必须因此为L/2。因而，随着行程的增加，距离“l”增加。另外，为了能被传感器检测到，距离越大，磁体的磁场就必须越强。

还已知用于确定两个相协作的部件之间的相对位置的装置(DE-19612422，EP-0997706，EP-1074818，FR-2898189)，这两个相协作的部件中的至少一个是可线性移动的，这两个部件中的一个配备有被定向磁化的磁体，而另一个部件配备有磁阻传感器，其中，由磁阻传感器发出的模拟电信息可以基于提供给它的磁场线的倾角来分析，以便精确地确定这两个部件之间的相对位置。

发明内容

本发明涉及这种装置在便携式电动工具尤其是电动修枝剪或类似切割工具中的集成，其中有利的是，连续地且机械元件没有接触地精确确定和控制这种工具的至少两个相协作(配合)的部件的运动方向和位置。

以本身公知的方式，所述电动修枝剪具有至少一个活动(可动)切割刀片，该切割刀片安装在主体的前端，该主体成形为可用作手柄，在该主体内容纳有(带齿轮的)减速电机，该减速电机的输出端通过活动驱动部件或致动器连接至所述活动刀片，所述电动修枝剪还具有可从主体外部接近(操作)的枢转扳机(触发器)，该扳机能够致动电动控制装置。

已知可以在这种工具中集成这样的装置，即，该装置能基于由用户通过所述扳机给出的控制命令在刀片打开和闭合时以或高或低的精度控制刀片致动器的位置并因此控制所述刀片的位置，以使所述刀片的运动取决于所述扳机的运动，且考虑到切割的精度、舒适性和安全性。

FR2614568中描述了一种原位伺服控制的便携式电动工具，其中，驱动枢转刀片的活动部件包括滚珠型螺杆-螺母系统的螺母，该螺母可以根据螺杆的旋转方向而被沿一个方向或另一方向轴向地驱动，其中用于致动所述电动控制装置的枢转扳机从动于所述螺母，因此该枢转扳机跟随所述螺母进行线性移动。扳机的这些线性轨迹将螺母的行程长度限定于用户手指的长度。而且，因为电动控制装置与螺母一起移动，必须通过柔性连接件或柔性电路将所述组件和连接器连接起来，从而该柔性电路上的磨损可能会导致故障。

在FR2770372中，描述了机械致动的便携式切割工具的不同实施例，其中，活动切割刀片的位置由利用一个或多个电位计-一些线性和一些旋转电位计-的各种装置来检测，或者甚至通过利用混合的线性和旋转电位计装置来检测。我们注意到，在所有这些情况下，为了将某些旋转运动转变成线性运动，并且在旋转电位计的情况下由于对于活动部件和电位计来说旋转中心不必相同，因此每个电位计都必须通过长圆槽一方面连接至活动部件另一方面连接至工具的固定主体，以便进行适当的操作。这些装置的主要缺点在于，长圆槽存在功能间隙是十分关键的，因而该间隙必然在由电位计发送的位置的值中引入误差，该误差随着磨损的增加而增加。其他缺点在于电位计是具有两个永久接触的轨道的元件，如果进行大量操作，这两个轨道会快速磨损。另外，这种元件昂贵且笨重。

WO 2005/084416描述了一种机械致动的切割工具，其中，活动切割刀片由在工具主体的固定元件上沿着圆弧分布的多个霍尔效应传感器检测，从而能够检测到固定于与所述枢转切割刀片成一体的元件上的磁体的角运动。该装置的缺点在于，它不能高精度地确定枢转切割刀片的位置(该精度等于两个传感器之间的角度)，并且倘若需要使用多个昂贵的霍尔效应传感器则成本很高。

本发明的另一目的是给用户提供一种电动修枝剪，该电动修枝剪没有公知电动切割工具的上述缺点，并且可以用来在切割活动中提供更大的精度和速度，以及对用户而言更高的安全性，这些是通过将刀片的打开位置与由用户控制的扳机的位置精确地联动而实现的。

可应用本发明的电动修枝剪具有至少一个活动作用元件，该活动作用元件位于主体的前端，该主体成形为可用作手柄，在该主体内容纳有减速电机，该减速电机的输出端通过传动系统连接至所述活动作用元件，这些电动修枝剪还包括可从所述主体的外部接近的枢转扳机和由该扳机致动的电子控制装置，该电子控制装置连接至所述减速电机的电子控制电路板。

根据本发明的便携式电动工具特别包括：

-一方面，具有两个相协作的部件的致动器，所述两个相协作的部件中的至少一个是可线性(直线)移动或角移动的，该致动器的该可动部件负责(保证)所述活动作用元件的运动；

-另一方面，用来控制所述致动器的操作的控制装置，该控制装置包括两个相协作的部件，这两个相协作的部件中的至少一个部件是可线性移动或角移动的；

并且该便携式电动工具的特别显著之处在于，所述致动器和所述控制装置的相协作部件中的一个配备有被定向磁化的磁体，而另一部件配备有磁阻传感器；

所述便携式电动工具还具有用于控制和管理的电子电路板，该电子电路板包括微处理器，并构造成能够分析由每个磁阻传感器发出的、以呈现给所述磁阻传感器的磁场线的倾角为基础的模拟或数字电信息，以控制所述致动器的操作，并且基于所述控制装置的位置精确地定位所述活动元件。

更具体地说

-一方面，磁阻传感器固定地安装在所述主体的一元件上或安装在一与所述主体成一体的元件上，并且所述扳机-优选该扳机的自由端-配备有其磁场线被定向的磁体，该磁体能够通过枢转所述扳机而相对于所述磁阻传感器移动，并且

-另一方面，磁阻传感器固定地安装至所述工具的主体，具有定向磁场线的磁体与螺杆-螺母(滚珠丝杠)系统的活动螺母(滚珠)形成一体，该磁场线被定向的磁体能够通过所述螺杆-螺母系统的致动相对于所述磁阻传感器移动。

应当指出，所述螺杆-螺母可以具有活动的螺母和转动的螺杆或反之。应当理解，用以从旋转运动产生平移运动的螺杆-螺母系统可以替换为凸轮系统或甚至曲轴或等同装置。

通过上述结构，可以确定扳机的位置，并因此确定由用户发出的命令以及致动刀片的活动作用元件的位置；永久并精确地已知这两个位置，则可以通过控制减速电机的电路板来使刀片位置与扳机的位置联动，并且与致动所述刀片的活动作用元件联动。

更一般地说，本发明由便携式电动工具特别是电动或电子修枝剪的原始结构构成，根据本发明，采用本身已知的特定装置来确定对这些设备至关重要的相协作元件之间的相对位置，这些特定装置分别由其活动刀片的致动器和该致动器的控制装置的扳机构成，这些装置由能够使刀片的运动与扳机的运动联动的电子致动器控制电路板控制。

根据本发明的电动修枝剪或类似切割工具还提供其他有益优点。例如：

-它没有活动的电子部件，这提高了操作可靠性；

-可以使检测装置的部件(定向磁化的磁体和磁阻传感器)之间的距离变短，这避免了使用大磁体的需要并且使得能减小工具体积；

-检测装置的部件之间没有接触，因而这些部件没有磨损；

-不需要使用大磁体；

-可以根据磁体的磁场线的倾角直接读取致动器的位置，因此不必为了确定该位置而进行计算。

附图说明

从下面的说明和附图中可以更好地理解上述目的、特征和优点以及其他方面，在附图中：

图1是可用在用于确定活动部件的位置的系统中的第一已知检测装置的图；

图2是另一已知检测装置的图；

图3是另一已知检测方法的第一实施例的图，该检测方法的第一实施例适用于能够用来确定线性运动的活动部件的位置的系统；

图4是图3所示检测方法的第二实施例的图，该检测方法的第二实施例适用于能够用来确定角运动的活动部件的位置的系统；

图5是根据本发明的电动修枝剪的局部剖开的正视图；

图6是该修枝剪的非常简化的正视图；

图7是图6的放大比例的细部图，其中示出本发明所述的修枝剪的主要部件，该修枝剪的活动刀片处于完全打开位置；

图8是与图7类似的细部图，其中示出处于部分打开(半打开)位置的活动刀片；

图9是与图7和8类似的细部图，其中示出处于闭合位置的活动刀片。

具体实施方式

参照附图描述本发明的便携式电动工具的一个有利但非限制性的实施例，根据该有利的实施例，该电动工具由电动修枝剪构成。

图3和4所示的附图示了用于确定两个相协作的部件之间的相对位置的方法的两个实施例，所述两个相协作部件中的至少一个是活动的，其中，电磁机构确保根据本发明的便携式电动工具的操作。

该方法本身是公知的，根据该方法，所述活动部件与定向磁化的磁体A制成为一体，该磁体A的磁场线在该磁体A的中心两侧反向倾斜，该定向磁化的磁体在磁阻传感器C的前面(正面)移动，该磁阻传感器C固定在固定部件1c上。

根据图3的图中所示的实施例，磁体A被假定为固定至线性运动的活动部件上。

实线和虚线示出该定向磁化的磁体A相对于磁阻传感器C的两个极限位置。

根据由图4的操作图示出的第二实施例，弯曲的定向磁化磁体A′固定至进行角运动的柱状部件P上。在该图中，示出定向磁化的磁体A′相对于磁阻传感器C的三个位置：

-在图的左侧，磁体A′示出为处于中央位置；

-图的中央部分示出了部件P和磁体A′的逆时针角运动；

-而在图的右侧，示出在顺时针运动之后的磁体A′。

在所述三个位置中，以及在包含于其极限位置之间的每个中间位置中，定向磁化的磁体A′的磁场线由磁阻传感器C检测。

还已知的是，磁体A′的磁场线与它们到所述磁体的中心的距离成比例地逐渐倾斜，例如1mm倾斜1°，2mm倾斜2°等等。

通过利用能够确定磁体的磁场线的倾斜度的磁阻传感器，可以减少磁体的行程的角度值，并因而减少部件P的行程的角度值(根据上述示例，1°减少1mm)。

这种测量行程的减少和管理由电子控制电路板执行，该电子控制电路板包括微处理器并且接收由传感器C发出的信号。

本发明涉及一种便携式电动工具，该便携式电动工具具有主体1，该主体1成形为用作手柄，并且在该主体1的其中一个端部处安装有活动作用元件2，该活动作用元件2由致动器8和控制装置6作用而运动，该控制装置6能够借助于电子指令和控制板(电路板)控制所述致动器的操作。该便携式电动工具的特别显著之处在于，所述致动器8使用(用作)用于确定两个部件间相对位置的装置，这两个部件中的至少一个是活动的(可移动的)，该活动部件的运动是如前所述的线性运动或角运动；

并且/或者

在于控制装置6使用(用作)用于确定这些部件中的一个之间的相对位置的装置，这些部件中的至少一个是活动的。

下面描述本发明在电动或电子修枝剪上的非常有利的应用。然而，应当指出，本发明也可以应用于其它具有切割刀片的便携式电动工具，例如园艺剪。

电动或电子修枝剪一般包括中空主体1，该中空主体1的形状设计成能作为手柄，该中空主体1的前端安装有切割头，该切割头具有至少一个活动作用元件2。通常，该作用元件由枢转的切割刀片构成，该切割刀片通过铰接轴4安装在配对刀片或固定钩3上。在主体1内容纳有减速电机5，该减速电机5的输出端通过传动系统连接至所述活动作用元件2。所述电动或电子修枝剪还具有包括扳机6的控制装置，该扳机6安装成能够围绕轴7枢转并且可在主体1的外部接近。

根据一种有利的实施例，使减速电机5与活动刀片2相连的传动系统包括活动驱动部件，该活动驱动部件包括螺杆-螺母系统8、9的螺母8和一对杆10。

转动的螺杆9联接至减速电机5的输出端，而可轴向移动的螺母8通过一对杆10和铰接部连接至一延伸部或杆部2a，该延伸部或杆部2a由枢转的刀片2提供。

更具体地，杆10通过铰接部11和12分别联接至枢转的刀片2的延伸部2a和构成工具的致动器的螺母8的体部。这样，螺母8的任何线性运动都会通过杆10引起活动刀片2围绕轴4的枢转运动，从而相对于固定刀片或钩3闭合和打开所述刀片。

根据一种特征性布置，所述便携式电动工具具有：

-一方面，具有定向磁场线的磁体13和磁阻传感器14，该磁体13固定地安装在活动螺母8上，该磁阻传感器14在这样一位置固定地安装至主体1，即，在该位置前面，所述定向磁化的磁体13在所述螺母8向前或向后线性运动期间行进；

-另一方面，具有定向磁场线的磁体15和磁阻传感器16，该磁体15固定在扳机6上，优选固定在该扳机6的自由端上，该磁阻传感器16在主体1的一元件1a中或在一与主体成一体的元件中固定地安装在这样一位置，即，在该位置之前，当枢转的扳机6进行枢转运动时，设置在该枢转的扳机6的自由端的所述定向磁化的磁体15移动。

有利地，磁阻传感器16固定地安装一连接件1a中，该连接件1a使主体1和工具的保护件1b刚性地连接，这具有增强该保护将并使工具的使用更舒适的益处，特别是当在较高的部位工作时防止手回弹。

由磁阻传感器14发出的信号被传送至一电子控制电路板(未示出)，该电子控制电路板构造并编程为控制减速电机5，并因此控制活动刀片2的打开或闭合，而且还控制所述刀片使之停止在闭合和完全打开之间的任何中间位置。

由磁阻传感器16发出的信号被传送至一电子控制电路板(未示出)，该电子控制电路板构造并且编程为控制减速电机5。该电子控制电路板可以与接收由磁阻传感器14发出的信号的电子控制电路板相同。

更具体地说，该用于控制和管理的电子电路板包括微处理器，并构造成分析由各磁阻传感器14、16发送的模拟或数字电信息，从而根据各磁阻传感器14、16的磁场线的倾角控制致动器8的操作，以便基于控制装置6的位置精确地定位活动元件2。

应当理解，本发明也可应用于枢转刀片2的致动器8的控制系统(定向磁化的磁体13和磁阻传感器14)以确定和控制枢转刀片2的打开，以及可应用于包括扳机6的控制系统(定向磁化的磁体15和磁阻传感器16)以确定所述控制扳机的行程。

还应理解，当扳机以及由此相关联的定向磁化磁体15移动一定的角度(用户期望的刀片2的运动值)时，磁阻传感器16读取所述磁体15的磁场的倾角，该倾角与所述扳机6的角位移相对应。

由磁阻传感器16读取的该值被传送至减速电机5的用于指令和控制的电子电路板，该电子电路板向所述电机发出命令，以将该电机设置在运动状态下，并由此沿着期望方向致动螺杆-螺母装置8、9，以便通过杆10移动刀片2。

当螺母8移动而实现该动作时，固定在所述螺母上的定向磁化的磁体13在固定于工具的主体1的磁阻传感器14前面移动。

当磁阻传感器14读取定向磁化的磁体13的磁场的倾角-该倾角与由电子控制板控制的运动相对应-时，电子控制板立即使减速电机5停止。

可以看出，以这种方式，可以精确地控制刀片2在打开和闭合期间的位置，因此可以精确地将该刀片2的位置与由使用者控制的扳机的位置相联动。

简言之，本发明在于在诸如电动或电子修枝剪之类的便携式电动工具的确定位置集成特定装置，该特定装置用于确定对这种装置来说必不可少的相协作元件之间的相对位置，该装置分别由其所述电动工具的活动刀片的致动器和所述致动器的控制装置的扳机构成，这些装置由能够非常精确地使刀片的运动与扳机的运动联动的电子电路板来管理。

很明显，对于扳机来说，就其刀片由旋转和非线性装置直接致动的修枝剪(例如，FR-2670372，WO-2005/084416中描述的类型的修枝剪)来说，可以将所描述的建设性的解决方案应用于如图4所示的角运动。

Claims (6)

1.一种便携式电动工具，其类型为具有主体（1），该主体的形状设计成能用作手柄，在该主体的一个端部安装有活动作用元件（2），该便携式电动工具包括:

－致动器（8），该致动器具有两个相协作的部件（8，1c），这两个相协作的部件中的至少一个部件（8）是能线性移动或角移动的，该致动器的可动部件（8）确保所述活动作用元件（2）的运动；和

－控制装置（6），该控制装置用来控制所述致动器（8）的操作，该控制装置包括两个相协作的部件（6，1a），这两个相协作的部件中的至少一个部件（6）是能线性移动或角移动的，

其特征在于，

—一方面，所述致动器（8）的相协作的部件中的一个部件配备有定向磁化的磁体（13），而另一个部件（1c）配备有磁阻传感器（14）；以及

—另一方面，所述控制装置（6）的相协作的部件中的一个部件配备有定向磁化的磁体（15），而另一个部件（1a）配备有磁阻传感器（16）；

所述便携式电动工具还具有用于进行控制和管理的电子电路板，该电子电路板包括微处理器，该电子电路板构造成使得能够根据呈现给每个磁阻传感器的磁场线的倾角来分析由每个磁阻传感器（14，16）发出的模拟或数字电信息，以便控制所述致动器（8）的操作并且基于所述控制装置（6）的位置精确地定位所述活动作用元件（2）。

2.根据权利要求1所述的便携式电动工具，其具有主体（1），该主体的形状设计成能用作手柄，在该主体的一个端部安装有活动作用元件（2），该活动作用元件的运动通过致动器（8）产生，其特征在于，所述致动器（8）的可动部件配备有定向磁化的磁体（13），该定向磁化的磁体能在固定至所述主体（1）的磁阻传感器（14）前面移动。

3.根据权利要求1或2所述的便携式电动工具，其具有主体（1），该主体的形状设计成能用作手柄，在该主体的一个端部安装有活动作用元件（2），该活动作用元件的运动通过致动器（8）和扳机（6）产生，该扳机用于借助于用于指令和控制的电子电路板控制所述致动器的操作，其特征在于，所述扳机（6）配备有定向磁化的磁体（15），该定向磁化的磁体能在固定至与所述主体成一体的固定元件（1a）上的磁阻传感器（16）前面移动。

4.根据权利要求2所述的便携式电动工具，该便携式电动工具是电动或电子修枝剪，其具有至少一个安装在主体（1）的前端上的活动作用元件（2），该主体的形状设计成能用作手柄，在该主体内容纳有减速电机（5），该减速电机的输出端通过传动系统连接至所述活动作用元件（2），该传动系统具有可动驱动部件或致动器（8），该电动修枝剪还包括枢转的扳机（6）和由该扳机致动的用于指令和控制的电子电路板，其特征在于，磁阻传感器（16）固定地安装在与所述主体（1）成一体的元件（1a）上，所述扳机（6）的自由端配备有带定向磁场线的磁体（15），该磁体能够通过枢转所述扳机而面对所述磁阻传感器移动。

5.根据权利要求2所述的便携式电动工具，其致动器包括滚珠型螺杆-螺母系统（8、9）的螺母（8），其特征在于，磁阻传感器（14）固定地安装在所述工具的主体（1）中，具有定向磁场线的磁体（13）集成在所述滚珠型螺杆-螺母系统的活动螺母上，该具有定向磁场线的磁体（13）能够通过所述螺杆-螺母系统（8、9）的致动而在所述磁阻传感器（14）前面移动。

6.根据权利要求1或2所述的便携式电动工具，其特征在于，该便携式电动工具是电动或电子修枝剪。

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