CN102441874A - 摆动动力工具 - Google Patents

Abstract

一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的电机轴、输出轴以及设置在所述电机轴和输出轴之间的偏心传动机构。所述偏心传动机构可选择地至少在两个工作模式之间转换，所述偏心传动机构位于不同的工作模式时，所述输出轴具有不同的摆动角度，从而使该摆动动力工具可满足不同的功能需求，并应用于不同的工作场合。

Description

摆动动力工具

技术领域

本发明涉及一种动力工具，具体是一种摆动动力工具。

背景技术

多功能机是业界常见的手持式摆动动力工具，它的工作原理是输出轴围绕自身的轴线做摆动运动。因此，当用户在输出轴上安装有不同的工作头附件后，可以实现多种不同的操作功能。常见的工作头附件包括直锯片、圆锯片、三角形磨砂盘、刮刀等，可以实现如锯、切、磨、刮等工作需求。

具体参考图1和图2，现有的一种摆动动力工具100′，包括机壳1′、自机壳1′内延伸出的驱动轴2′、设置在机壳1′内的电机11′及由电机11′驱动的主轴4′。主轴4′一端连接有偏移其轴线设置的连接轴41′，连接轴41′上安装有一具有球形外表面81′的轴承8′。主轴4′和驱动轴2′之间设有拨叉7′，拨叉7′的一端枢动连接在驱动轴2′上，另一端形成有一对位于轴承8′两侧的臂部71′。驱动轴2′与主轴4′的轴线大致垂直，轴承8′的外表面81′与拨叉7′的臂部71′的内表面紧密接触。主轴4′围绕其轴线转动时，通过轴承8′与拨叉7′的配合，带动驱动轴2′围绕其自身轴线的在一定的摆动角度内做旋转往复摆动运动，进而带动安装在驱动轴2′的工具头6′往复摆动。

上述摆动动力工具100′在工作时，轴承8′在连接轴41′的带动下绕主轴4′的轴线转动，拨叉7′用来与轴承8′接触的区域一直没变，因此，摆动动力工具100′的驱动轴2′只能在一个固定的摆动角度范围内摆动。而在使用过程中，用户通常希望摆动动力工具100′可以输出不同的摆动角度，以满足更多的功能应用。比如，当使用摆动动力工具100′安装直锯片在不同硬度的木质材料上开槽时，如果木质材料的硬度较低时，驱动轴2′输出常用的较小摆动角度即可；而木质材料的硬度较高时，较小的摆动角度下，木屑不容易排出，从而使直锯片很容易被卡住，此时需要驱动轴2′输出较大的摆动角度。显然，摆动动力工具100′已经不能满足这种需求。

为此，确实有必要提供一种改进的摆动动力工具，以克服上述摆动动力工具存在的不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有不同摆动角度的摆动动力工具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做旋转往复摆动运动的输出轴，其特征在于：所述摆动动力工具包括可驱动所述偏心传动机构在不同工作模式之间转换的调节装置，以使所述输出轴具有不同的摆动角度。

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉和连接在所述电机的电机轴上的驱动件，所述拨叉的一端连接在所述输出轴上，所述拨叉的另一端与所述驱动件相配合，所述驱动件可在所述调节装置的带动下与所述拨叉的不同位置配合。

优选地，所述拨叉具有与所述驱动件配合的配合部，所述配合部沿所述电机轴的轴线方向延伸，所述调节装置带动所述驱动件沿所述电机轴的轴线相对所述拨叉的配合部滑动。

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉及间隔连接在所述电机的电机轴上的第一驱动件和第二驱动件，所述拨叉上设置有可分别与所述第一驱动件和所述第二驱动件配合的第一配合部和第二配合部，所述偏心传动机构具有第一工作模式和第二工作模式，当所述偏心传动机构处于第一工作模式时，所述第一驱动件与所述拨叉的第一配合部相配合；在所述偏心传动机构处于第二工作模式时，所述第二驱动件与所述拨叉的第二配合部相配合。

优选地，所述电机轴上连接有偏心轴，所述驱动件安装在所述偏心轴上，所述偏心轴可相对所述电机轴轴向滑动。

优选地，所述调节装置包括推钮和与所述推钮连接的拨杆，通过所述推钮可驱动所述拨杆带动所述驱动件相对所述拨叉移动。

优选地，所述摆动动力工具设有在所述输出轴的摆动角度变化时调节所述输出轴的摆动频率的调速装置，所述调速装置包括档位调节电路和控制器，当所述输出轴的摆动角度改变时，所述控制器通过所述档位调节电路调节所述电机的转速。

优选地，所述摆动动力工具包括电源，所述电机具有至少一个预设转速，所述摆动动力工具设置有使所述电机在所述预设转速下恒定转动的稳速控制系统，所述稳速控制系统包括控制器和用于连接所述电源和所述电机的动力开关单元，所述控制器监测所述电机的工作电压和负载电流，并根据所述电机的负载电流计算达到预设转速所需的目标电压，调整所述电机的工作电压至所述目标电压，使所述电机在预设转速下恒定转动。

优选地，所述电机的预设转速在每分钟10000转以上。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做往复摆动运动的输出轴，其中，所述偏心传动机构具有至少在两个工作模式，所述偏心传动机构位于不同的工作模式时，所述输出轴具有不同的摆动角度。

本发明的有益效果是：本发明的摆动动力工具通过设置可在不同工作模式间转换的偏心传动机构，使输出轴可在不同的摆动角度内摆动，从而可满足不同的功能需求，应用于不同的工作场合。

附图说明

图1为现有的一种摆动动力工具的剖面示意图。

图2为图1所示摆动动力工具的局部结构示意图。

图3为本发明摆动动力工具第一实施方式的结构示意图。

图4为图3所示摆动动力工具的偏心传动结构位于第一工作模式的状态示意图。

图5为图3所示摆动动力工具的使用状态参考图，此时输出轴及锯片沿着逆时针方向摆动。

图6为图3所示摆动动力工具的使用状态参考图，此时输出轴及锯片及锯片位于初始位置。

图7为图3所示摆动动力工具的使用状态参考图，此时输出轴及锯片沿着顺时针方向摆动。

图8为图3所示摆动动力工具的偏心传动结构位于第二工作模式的状态示意图。

图9为图3所示摆动动力工具的部分元件立体分解示意图。

图10为图4所示偏心传动结构的俯视图。

图11为图8所示偏心传动结构的俯视图。

图12为本发明第二实施方式中偏心传动结构位于第一工作模式的状态示意图。

图13为图12所示偏心传动结构位于第二工作模式的状态示意图。

图14为图12所偏心传动结构的部分元件立体分解示意图。

图15为图12所示偏心传动结构的俯视图。

图16为图13所示偏心传动结构的俯视图。

图17为本发明动力工具的稳速控制系统的原理框图。

图18为图17所示稳速控制系统的电路图。

其中，相关元件对应编号如下：

100′、摆动动力工具 1′、机壳            11′、电机

2′、驱动轴         4′、主轴            41′、连接轴

6′、工具头         7′、拨叉            71′、臂部

8′、轴承           81′、外表面         100、多功能机

1、机壳             2、输出轴            3、电机轴

31、偏心轴          311、法兰部          312、第一段

313、第二段         32、收容槽           4、偏心传动机构

5、锯片             6、拨叉              61、套管

62、叉状部          621、延伸臂          622、配合部

623、内侧壁         7、驱动件            71、外圈

72、内圈            8、调节装置          81、拨杆

82、推钮            83、套环             91、电机轴

911、收容槽         92、输出轴           93、调节装置

931、推钮           932、拨杆            933、套环

94、拨叉            941、第一配合部      942、第二配合部

943、第一内侧壁         944、第二内侧壁        95、第一驱动件

96、第二驱动件          97、偏心轴             971、法兰部

972、第一段             973、第二段            974、第三段

10、电源                101、电池温度检测电路  102、电池电压检测电路

11、电机                111、续流管            12、控制器

13、动力开关单元        131、MOS管             132、MOSFET驱动器

14、主开关              15、降压电路           16、差分放大电路

17、电流采样放大电路    18、档位调节电路       19、角度传感器

具体实施方式

下面结合图3至图8，首先对本发明的第一实施方式进行说明。

请参阅图3至图4，一种摆动动力工具，尤其是一种手持式的摆动动力工具，即多功能机100，包括机壳1和自机壳1中竖直延伸延伸的输出轴2。其中，在机壳1中设置有电机(未图示)、由电机驱动旋转且水平方向设置的电机轴3及设置在电机轴3和输出轴2之间的偏心传动机构4。电机轴3大致垂直于输出轴2，通过偏心传动机构4，将电机轴3的转动转换为输出轴2的旋转往复摆动。输出轴2的一端与偏心传动机构4配接，另一端安装有工作头，在本实施方式中为工作头具体为锯片5，输出轴2可带动锯片5一起围绕其自身轴线X旋转往复摆动。

参照图4，偏心传动机构4包括拨叉6和连接在电机轴3上的驱动件7，电机轴3朝向拨叉6的一端安装有偏心轴31，驱动件7安装在偏心轴31上。拨叉6的一端连接在输出轴2的顶端，其另一端与驱动件7相配合。拨叉6包括套设在输出轴2上的套管61及自套管61一侧朝向电机轴3水平延伸的叉状部62。驱动件7为滚珠轴承，其具有外圈71和内圈72，其中，外圈71具有球形外表面，内圈72套设在偏心轴31上。偏心轴31的轴线与电机轴3的轴线不重合，且径向偏移一定的间踞。拨叉6的叉状部62大致呈U型，其包括两个相对设置的延伸臂621。这两个延伸臂621末端分别设有包覆在驱动件7的外圈71的两侧的配合部622，该配合部622具有大致呈平面的内侧壁623，内侧壁623与外圈71的外表面紧密地滑动接触。

当电机驱动电机轴3转动时，偏心轴31则在电机轴3的带动下相对电机轴3的轴线偏心旋转，进而带动驱动件7相对电机轴3的轴线偏心旋转。驱动件7偏心旋转时，通过驱动件7的外圈71与拨叉6的配合部622的配合，带动拨叉6产生围绕输出轴2的轴线X旋转往复摆动，进一步地带动输出轴2围绕其自身轴线X做旋转往复摆动运动。

下面请参考图5至图7，详细介绍输出轴2带动锯片5往复旋转摆动的过程。本实施方式中，锯片5水平安装在输出轴2上，在静止时，锯片5的纵向中心线平行于上述电机轴3的轴线。在工作时，输出轴2会带动锯片5在一定的摆动角度α内旋转往复摆动。如图5所示，锯片5相对电机轴3的轴线逆时针最大的摆动角度是θ°。当锯片5逆时针摆动到最大的角度θ°后，开始顺时针回复摆动，如图6所示，锯片5会回复摆动至其中心线与电机轴3的轴线平行的位置。如图7所示，锯片5继续顺时针摆动，直到摆动至顺时针最大的角度θ°后，开始逆时针回复摆动。周而复始，输出轴2带动锯片5旋转往复摆动，从而实现切割、锯等功能。由上可知，输出轴2在整个摆动行程中的摆动角度α等于2θ°。

下面同时参考图4和图8，本实施方式多功能机100的偏心传动机构4可通过拨叉6和驱动件7的配合在不同的工作模式间转换，在不同的工作模式时，可使输出轴2输出不同的摆动角度α。多功能机100还包括设置在偏心轴31上的调节装置8，该调节装置8可驱动上述偏心传动机构4在不同的工作模式之间转换。

拨叉6的两配合部622的内侧壁623相平行，且沿水平方向延伸有一段距离。调节装置8包括拨杆81和与拨杆81相连接的推钮82，其中，拨杆81位于驱动件7的一侧并包括套设在偏心轴31上的套环83，推钮82连接于拨杆81的自由端且与拨杆81大致垂直。推钮82设在上述机壳1的外部，并与机壳1可在若干不同位置配合并锁定，手动推动推钮82时，推钮82会带动拨杆81一起移动。

如图9所示，偏心轴31包括法兰部311及分别位于法兰部311两侧的第一段312及第二段313，电机轴3朝向偏心轴31的一端轴向开设有扁方形收容槽32。偏心轴31的第一段312的两侧被切除而形成扁方形，并可滑动地收容在电机轴3的收容槽32内。驱动件7安装在偏心轴31的第二段313上，调节装置8的套环83位于驱动件7和偏心轴31的法兰部311之间。套环83的内径远大于第二段313的外径，当电机轴3带动偏心轴31转动时，偏心轴31的第二段313不会干涉到调节装置8的套环83。

一并参考图10和图11，当推动调节装置8的推钮82在图面内朝左移动时，推钮82带动推杆81一起左移，并通过推杆81的套环83推压驱动件7的右侧，从而带动驱动件7和偏心轴31一起相对电机轴3向左移动。相反，当推动调节装置8的推钮82在图面内朝右移动时，推钮82带动推杆81一起右移，并通过推杆81的套环83推压偏心轴31的法兰部311的左侧，从而带动偏心轴31和驱动件7一起相对电机轴3向右移动。显然，驱动件7的移动，使其外圈71的外表面相对拨叉6的配合部622的内侧壁623滑动，从而使拨叉6与驱动件7可以在若干不同的位置配合，使偏心传动机构4具有若干不同的工作模式。

如图10所示，偏心传动机构4位于第一工作模式，此时驱动件7与拨叉6的配合部622的右端配合，驱动件7到输出轴2的轴心的水平距离为D1，此时输出轴2具有摆动角度α1。如图11所示，偏心传动机构4位于第二工作模式，此时驱动件7与拨叉6的配合部622的左端配合，驱动件7到输出轴2的轴心的水平距离为D2，此时输出轴2具有摆动角度α2。显然，当通过调节装置8驱动偏心传动机构4由第一工作模式移动至第二工作模式时，驱动件7到输出轴2的轴心的水平距离由D1逐渐减小为D2，相应地，输出轴2的摆动角度则由α1逐渐增大到α2。

需要指出的是，调节装置8的推钮82与机壳1可在若干不同位置配合并锁定，因此，可在第一工作模式和第二工作模式之间设置其它工作模式，从而使偏心传动机构4可在多个工作模式之间转换，以使输出轴2可选择输出多个不同的摆动角度α。

下面结合图12至图16，具体描述本发明的第二实施方式。

本实施方式与第一实施方式的不同之处主要在于偏心传动机构，后续主要针对本实施方式中的偏心传动机构进行介绍。本发明摆动动力工具包括由电机(未图示)驱动的电机轴91和相对电机轴91垂直设置的输出轴92以及设置在电机轴91与输出轴92之间的偏心传动机构。图12中所示偏心传动机构位于第一工作模式，图13中所示偏心传动机构位于第二工作模式。本实施方式的偏心传动机构可选择地在第一工作模式和第二工作模式之间转换，偏心传动机构位于不同的工作模式时，输出轴92输出不同的摆动角度。摆动动力工具还包括可驱动偏心传动机构在第一工作模式和第二工作模式之间转换的调节装置93。

偏心传动机构包括拨叉94和可分别与拨叉94配合的第一驱动件95和第二驱动件96。电机轴91上连接有偏心轴97，电机轴91和偏心轴97的轴线不重合并偏移一定的距离。上述第一驱动件95和第二驱动件96间隔套设在偏心轴97上，而且第一驱动件95的外径尺寸小于第二驱动件96的外径尺寸。拨94呈U型，其上设有可分别与第一驱动件95和第二驱动件96配合的第一配合部941和第二配合部942。第一配合部941具有两相对平行设置的第一内侧壁943，第二配合部942具有两相对平行设置的第二内侧壁944，两第一内侧壁943之间的间距小于两第二内侧壁944之间的间距。

调节装置93包括可手动推动的推钮931和垂直于推钮931的拨杆932。推钮931设置在机壳(未图示)的外部，拨杆932一端连接在推钮931上，另一端具有套设在偏心轴97上的套环933。推钮931与机壳1可在若干不同工作模式配合并锁定，推动推钮931时，推钮931会带动拨杆932一起移动。偏心轴97的一端轴向伸入电机轴91内，并可相对电机轴91轴向滑动。通过操作调节装置93的推钮931，带动拨杆932在水平方向内往复移动，进而推动第一驱动件95、第二驱动件96和偏心轴97一起相对电机轴91轴向往复移动，从而使偏心传动机构在不同的工作模式间转换。

如图14所示，偏心轴97包括法兰部971、分别位于法兰部971两侧的第一段972及第二段973，以及在图面内位于第二段973左侧的第三段974。电机轴91朝向偏心轴97的一端轴向开设有扁方形收容槽911，偏心轴97的第一段972的两侧被切除而形成扁方形，并可滑动地收容在电机轴3的收容槽911内。第一驱动件95安装在偏心轴97的第三段974上，第二驱动件96安装在偏心轴97的第二段973上，且第一驱动件95与第二驱动件96之间存在一定间隔。调节装置93的套环933位于第二驱动件96和偏心轴97的法兰部971之间，且套环933的内径远大于第二段973的外径，当电机轴91带动偏心轴97转动时，偏心轴97的第二段973不会干涉到调节装置93的套环933。

请参考图15，偏心传动机构在调节装置93的驱动下，位于第一工作模式。此时，第二驱动件96的两侧与拨叉94的第二配合部942的两第二内侧壁944相分离，而第一驱动件95的两侧与拨叉94的第一配合部941的两第一内侧壁943紧密接触。第一驱动件95至输出轴92的轴心的距离为D3，输出轴92具有第一摆动角度α3。

请参考图16，偏心传动机构在调节装置93的驱动下，由第一工作模式转换至第二工作模式。此时，第一驱动件95的两侧与拨叉94的第一配合部941的两第一内侧壁943相分离开，而第二驱动件96的两侧与拨叉94的第二配合部942的两第二内侧壁944紧密接触。第二驱动件96至输出轴92的轴心的距离为D4，输出轴92具有第二摆动角度α4。

可以理解，由于第一驱动件95的外径尺寸小于第二驱动件96的外径尺寸，而第一驱动件95到输出轴92的轴心的距离D3小于第二驱动件96到输出轴92的轴心的距离D4。由于，输出轴92的摆动角度是由驱动件的外径尺寸和到输出轴的轴心的距离共同确定的，因此，可使第一摆动角度α3与第二摆动角度α4不等。因此，通过操作调节装置93，可驱动偏心传动机构在第一工作模式和第二工作模式之间转换，从而使输出轴92可选择地输出第一摆动角度α3或第二摆动角度α4。

需要指出的是，本实施方式中第一驱动件95、第二驱动件96和偏心轴96一起相对电机轴91滑动设置，也可以用其它方式来实现。如：偏心轴96可相对电机轴91固定设置，并在偏心轴96上设置可相对偏心轴96滑动的套管，将第一驱动件95和第二驱动件96安装在套管上。通过调节装置93的驱动，可使第一驱动件95和第二驱动件96一起相对偏心轴96滑动。另外，偏心传动机构也不限于在两个工作模式之间转换，可以通过增加驱动件的数量来实现在更多工作模式之间的转换，从而使输出轴具有更多的摆动角度。

与现有技术相比，本发明的摆动动力工具可通过调节装置来驱动偏心传动机构在不同的工作模式之间转换，从而使输出轴具有不同的摆动角度，进而满足不同功能应用的需求，使该摆动动力工具具有更大的应用领域。

可以理解，由于本发明的摆动动力工具的输出轴可以输出不同的摆动角度，因此可以设置输出轴具有至少一个摆动角度大于4°，可以设置为大于4°的任何值，如可以是5°、6°、7°、8°、9°或10°中的一种，也可以大于10°。通过设置较大的摆动角度，可获得较高的工作效率。

下面参考下表中的实验数据，进一步说明大摆动角度下摆动动力工具效率的提高情况。从下表中可看出，输出轴的摆动角度为7°时，在使用精确锯片切割相同尺寸的白松板或中等密度板时，效率较摆动角度为4°时均提高70％以上；而在使用标准锯片切割中等密度板时，效率也可以较摆动角度为4°时提高50％；另外，在使用双断锯片切割铁钉时，效率则可以提高48％。

通过设置一种较大(大于4°)的输出轴摆动角度，可获得较高的工作效率，，并且便于锯片工作时碎屑的排出。另外，大的摆动角度可配合安装其它种类的附件工作头，从而扩展摆动动力工具的应用功能，如剪草、钻孔、锤击等。当然，大的摆动角度，也会带来另一方面的后果震动的增加。而常规较小(小于4°)的摆动角度，效率虽然相对低一些，但是相应震动也较小。因此，用户可以根据需要，选择不同的摆动角度来实现不同的功能。因此，本发明的摆动动力工具，输出轴可根据用户选择输出不同的摆动角度，大大提高了该摆动动力工具的适用性。

为了进一步提高本发明实施方式中摆动动力工具的工作效率，该摆动动力工具有使电机的转速保持恒定的稳速控制系统。

图17所示为本发明的稳速控制系统的原理框图，该稳速控制系统包括控制器12及动力开关单元13。摆动动力工具进一步包括为其供电的电源10，且电机11(即上文中所提到的电机)具有若干预设转速n*，可根据选择以某个具体的预设转速n*转动。

控制器12监测电机11工作时两端的工作电压Uc和负载电流Ic，并根据电机11的负载电流Ic计算出电机11要达到预设转速n*所需的目标电压Uo；进而基于工作电压Uc和目标电压Uo的差值调整电源10的PWM占空比，并将PWM占空比施加给动力开关单元13以调节电机11的工作电压Uc到目标电压Uo，从而使电机11在预设转速n*下近似地恒定转动。

本实施方式中，动力开关单元13包括串联连接在电源10和电机11之间的金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET(简称为MOS管)131，MOS管131在通断状态之间切换，以改变PWM占空比的脉冲宽度。

图18所示为本发明中稳速控制系统的详细电路图，下面结合图11和图12进一步详细描述本发明多功能机100控制系统的详细工作原理。

该电路包括主开关14，主开关14用于控制整个电路的断开和闭合。电机11为直流电机，具体可以为直流永磁电机或者直流无刷电机。电源10为可充电的10.8伏电池，电源10通过降压电路15与控制器12的输入端口VDD相连，为控制器12提供稳定的5伏电源。电机11和MOS管131一起，与电源10及主开关14串联。

电机11两端并联有差分放大电路16，以检测电机11工作时两端的工作电压Uc。该差分放大电路16将检测到的电机11两端的工作电压Uc进行放大，然后通过输入端口VDD将工作电压Uc的数值传递至控制器12。

电机11与控制器12之间串联有电流采样放大电路17，用于检测电机11工作时的负载电流Ic。该电流采样放大电路17将检测到的电机11工作时的负载电流Ic进行放大，然后通过输入端口AN6将负载电流Ic数值传递至控制器12。

动力开关单元13还包括与MOS管131连接的MOSFET驱动器132，用于根据来自控制器12的PWM占空比调节MOS管的通断。该MOSFET驱动器132的输入端与控制器12的输出端口PWM相连，其输出端与MOS管的输入端相连。

下面详细介绍动力开关单元13调节电机11两端的工作电压Uc的原理。首先，MOS管具有根据接收到的PWM占空比，迅速的导通、关断的作用。在本实施例中，控制器12以2000HZ的频率输出PWM占空比，即PWM占空比信号具有周期T＝0.5毫秒。该PWM占空比信号经MOSFET驱动器132放大，由5伏变为12伏，以驱动MOS管导通或关断。在周期T内，脉冲信号具有一个高电平和一个低电平，高电平和低电平在周期T内持续时间长度的比值即为可变化的PWM占空比。其中，在脉冲信号为高电平时，MOS管处于导通的状态，此时电源10的电压可以通过MOS管施加到电机11上；在脉冲信号为低电平时，MOS管处于关闭的状态，此时电源10的电压无法通过MOS管施加到电机11上，但可以通过电机11两端的续流管111。这样，通过调节MOS管的PWM占空比，可以调节周期T内电源10的电压有效的施加到电机11上的时间，即可以调节周期T内电源10传输给电机11的能量，从而调节电机11两端的工作电压Uc。由于周期T持续时间短，在操作者可感知的时间上电机11始终是被驱动的。

该系统还包括用来检测电源10的电池电压Ub的电池电压检测电路102，用来保护电源10，防止电源10过放。该电池电压检测电路102将检测到的电源10的电池电压Ub通过输入端口AN3输出至控制器12，当电池电压Ub低于一定的预定值时，控制器12会断开整个系统，切断电源10的供电。

为了保护电源10，本系统进一步设置了电池温度检测电路101，以检测电源10两端的电池温度Tb，并通过输入端口AN7将电池温度输入至控制器12。当电池温度Tb超过一定的预设值时，控制器12同样会断开整个系统，切断电源10的供电。

摆动动力工具通常需要设置不同的转速供用户选择，因此，本稳速控制系统还设置有档位调节电路18。控制器12可通过输出端口AN4控制转速调节电路18，使电机11的转速可在若干不同的预设转速n*之间转换。

下面介绍本发明摆动动力工具的稳速控制系统调节电机速度的详细过程。

主开关14打开时，控制整个系统电路通电，控制器12被预置，预置包括控制器12内的寄存器初始化，以及定时器复位调整。在本阶段，控制器12会读取速度设定部分输入的信号，根据用户选择设定一个预设转速n*，电机11开始以预设转速n*转动。

与此同时，差分放大电路16将检测到的电机11的工作电压Uc传递给控制器12，而电流采样放大电路17则将检测到的电机11的负载电流Ic同样传递至控制器12。控制器12通过电机11的预设转速n*和实时监测到的电机11的负载电流Ic，根据相应的公式计算出在负载电流Ic时，使电机11的实际转速n保持为预设转速n*所需要的目标电压Uo。控制器12根据相应算法来调节输出的PWM占空比信号的频宽比，从而通过MOSFET驱动器132控制MOS管131的导通时间。在MOS管131导通时，电机11的两端才会受到电源10的电压；在不导通时，电机11的两端没有受到电压，这样，通过调节PWM占空比信号的频宽比，可以调节一定时间周期内施加给电机11有效电压的时间比例，进而调节在宏观上一定时间内施加到电机11两端的工作电Uc，以及电源10输出的能量，进而调节实际转速n。当电机11的工作电压Uc高于目标电Uo时，控制器12调节降低PWM占空比信号的频宽比，电机11接受的能量减少，电机11两端的工作电压Uc减小而接近于目标电压Uo，从而使电机11的实际转速n得以降低，使之接近于预设转速n*。反之亦然，当电机11的工作电压Uc低于目标电压Uo时，控制器12调节提高PWM占空比信号的频宽比，电机11接受的能量增多，电机11两端的工作电压Uc增大而接近于目标电压Uo，从而使电机11的实际转速n得以升高，使之接近于预设转速n*。

具体的，控制器12将电机1当前的工作电压Uc和目标电压Uo比较，得出电压的偏差ΔU，控制器12根据偏差ΔU计算得出当前为达到目标电压Uo应输出的PWM占空比信号，PWM占空比信号经MOSFET驱动器132放大并传递到MOS管131，以控制电源10特定时间内输送给电机11的能量，使电机1当前的工作电压Uc达到目标电压Uo。

在本实施例中，控制器12计算其输出的脉冲信号频宽比所采用的算法为比例-积分-微分算法(简称PID算法)。PID算法是工业上常见的控制算法，在PID算法里，这个算法会计算比例、积分、微分的响应和这三者的和，以此来计算真实的输出。

进一步的，本实施例采用增量式PID算法。在调节过程中，处理器12每50毫秒对电机11两端的工作电压Uc进行取样计算，并将其存储，处理器12根据当前工作电压Uc1、前次工作电压Uc2、再前次工作电压Uc3进行比例积分微分计算，得出输出PWM占空比信号。

具体的，脉冲宽度调制信号的频宽比可根据以下的方法计算来获得：

第一、差分放大电路16测量电机11的工作电压Uc，并输出信号到控制器12。

第二、控制器12记录电机11的当前工作电压Uc1、前次工作电压Uc2、再前次工作电压Uc3，并计算它们的偏差。

第三、根据工作电压Uc的偏差，调整PWM占空比(PWM占空比)信号。

第四、MOS管131根据接收的PWM占空比信号调节电机11两端的工作电压Uc达到目标电压Uo，从而调节电机11的实际转速n逼近于预设转速n*。

本发明多功能机100的控制系统，通过直接检测电机11两端的工作电压Uc及负载电流Ic，不需设置速度传感器来检测电机11的转速，就可使多功能机100的电机11保持近似恒定的预设转速n*，结构简单，性能较稳定。

另外，如图17所示，由于本发明多功能机100的输出轴2可以输出不同的摆动角度α，而输出轴2的摆动角度α不同时，相应所产生的震动大小也不同。因此，多功能机100设置了调速装置。在输出轴2的摆动角度α改变时，该调速装置可自动改变输出轴2的摆动频率。

上述调速装置包括与控制器12连接的角度传感器99和上文介绍过的档位调节电路18及控制器2，角度传感器99将检测到的输出轴2的摆动角度α传递至控制器12，当输出轴2的摆动角度α改变时，控制器2通过档位调节电路18自动改变电机11的预设转速n*。很容易理解，由于电机11与输出轴2之间未设置任何减速装置，因此改变电机11的预设转速n*，就相应改变了输出轴2的摆动频率。

举体来说，多功能机100的输出轴2具有依次增大的摆动角度α1、α2、α3，而电机11则有依次增大的预设转速n1、n2、n3。本实施方式中，摆动角度α1、α2、α3与预设转速n1、n2、n3依次对应。即当输出轴2的摆动角度α增大时，相应降低电机11的预设转速n*，以使输出轴2在较大的摆动角度α时，相应的摆动频率较小，从而使输出轴2的震动相对较小，使多功能机100具有较好的操作手感。调速装置的具体工作过程如下：角度传感器99实时监测输出轴2的摆动角度α并传递至控制器12，当控制器12发现输出轴的摆动角度α由α1变为α2或α3时，则通过档位调节电路18调节电机11的预设转速n*由n1变为n2或n3。

本发明系统的电路元件并不限于上述实施方式中所列举的的具体形式，如业界人士容易知悉的，这些元件的具体形式的选择是多样的。例如，控制器12也可以为模拟比较电路；也可以通过其它的电路来检测电机11两端的工作电压Uc和负载电流Ic；动力开关单元13也可以采用除MOS管131以外的其它类型的场效晶体管；输出轴2的摆动角度α和电机11的预设转速n*也不限于三种，也可以在摆动角度α增大时，同时提高预设转速n*，以具有更高的工作效率。

多功能机100在工作时，锯片5的负载通常不是一成不变，而是不断变化的。通过设置稳速控制系统，在锯片5的负载变化时，也不会改变电机11的转速，而是始终使电机11的转速保持相对恒定，从而使输出轴2的摆动频率相对恒定，进而使锯片5具有相对恒定的摆动频率，从而大大提高了多功能机100的工作效率。

Claims (10)

1.一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做旋转往复摆动运动的输出轴，其特征在于：所述摆动动力工具包括可驱动所述偏心传动机构在不同工作模式之间转换的调节装置，以使所述输出轴具有不同的摆动角度。

2.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述偏心传动机构包括拨叉和连接在所述电机的电机轴上的驱动件，所述拨叉的一端连接在所述输出轴上，所述拨叉的另一端与所述驱动件相配合，所述驱动件可在所述调节装置的带动下与所述拨叉的不同位置配合。

3.如权利要求2所述的摆动动力工具，其特征在于：所述拨叉具有与所述驱动件配合的配合部，所述配合部沿所述电机轴的轴线方向延伸，所述调节装置带动所述驱动件沿所述电机轴的轴线相对所述拨叉的配合部滑动。

4.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述偏心传动机构包括拨叉及间隔连接在所述电机的电机轴上的第一驱动件和第二驱动件，所述拨叉上设置有可分别与所述第一驱动件和所述第二驱动件配合的第一配合部和第二配合部，所述偏心传动机构具有第一工作模式和第二工作模式，当所述偏心传动机构处于第一工作模式时，所述第一驱动件与所述拨叉的第一配合部相配合；在所述偏心传动机构处于第二工作模式时，所述第二驱动件与所述拨叉的第二配合部相配合。

5.如权利要求2或4所述的摆动动力工具，其特征在于：所述电机轴上连接有偏心轴，所述驱动件安装在所述偏心轴上，所述偏心轴可相对所述电机轴轴向滑动。

6.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述调节装置包括推钮和与所述推钮连接的拨杆，通过所述推钮可驱动所述拨杆带动所述驱动件相对所述拨叉移动。

7.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述摆动动力工具设有在所述输出轴的摆动角度变化时调节所述输出轴的摆动频率的调速装置，所述调速装置包括档位调节电路和控制器，当所述输出轴的摆动角度改变时，所述控制器通过所述档位调节电路调节所述电机的转速。

8.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述摆动动力工具包括电源，所述电机具有至少一个预设转速，所述摆动动力工具设置有使所述电机在所述预设转速下恒定转动的稳速控制系统，所述稳速控制系统包括控制器和用于连接所述电源和所述电机的动力开关单元，所述控制器监测所述电机的工作电压和负载电流，并根据所述电机的负载电流计算达到预设转速所需的目标电压，调整所述电机的工作电压至所述目标电压，使所述电机在预设转速下恒定转动。

9.如权利要求8所述的摆动动力工具，其特征在于：所述电机的预设转速在每分钟10000转以上。

10.一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做往复摆动运动的输出轴，其特征在于：所述偏心传动机构具有至少在两个工作模式，所述偏心传动机构位于不同的工作模式时，所述输出轴具有不同的摆动角度。

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