CN104070490A - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明揭示的电动工具包括机壳，设置在机壳内的电机，输出轴，设置在电机和输出轴之间的第一行星齿轮传动机构，第一行星齿轮传动机构包括动力输入件；以及锁定机构，其包括动力输出件，锁定机构具有锁定状态和非锁定状态，当扭力从电机传递至输出轴时，锁定机构处于非锁定状态，输出轴被电机驱动旋转，以进行电动操作，当输出轴逆向受力时，锁定机构处于锁定状态，第一行星齿轮传动机构的动力输入件被锁定，以进行手动操作，锁定机构通过第一行星齿轮传动机构与输出轴连接，锁定机构的动力输出件与第一行星齿轮传动机构的动力输出件止转连接。该电动工具能够记忆住操作者手动操作时输入的扭力并且按照此扭力进行工作。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具，尤其涉及具有电动螺丝批功能的电动工具。

背景技术

电动螺丝批是一种家庭常用工具，其具有快捷轻便、便宜实用、适用人群广泛等优点。然而，对于非专业的DIY用户，尤其是家庭主妇、老年人等，在控制螺钉打入深度，螺栓预紧扭力等方面存在困难，往往会导致所做的工作失败或者不完美。

在现有技术中，部分螺丝批具有机械式扭力杯，该扭力杯设有多个档位，分别适用不同的工况，但由于各档位所对应的扭力值是一定的，因此，用户无法完全按照自己的需求去选择档位。如果选择不到十分对应的档位，那么只能选择相近的档位，在这种情况下，用户往往不能很好地控制机器去精确地完成工作，除非其具有很好的操作技巧和丰富的经验。

另外，即使用户选择了十分对应的档位，在拧螺钉时，经常会发生螺钉没有被拧到位，或者拧得过紧的情况。现实中，用户往往希望在螺钉将要被拧紧时，手动地拧紧，以确保螺钉被拧到位。但是这样的电动加手动的操作方式，在工作量大的情况下，非常的费时费力，造成工作效率低。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的不足，提供一种能够记忆住操作者手动操作时输入的扭力并且按照此扭力进行工作的电动工具。

本发明的电动工具包括机壳，设置在机壳内的电机，输出轴，设置在电机和输出轴之间的第一行星齿轮传动机构，第一行星齿轮传动机构包括动力输入件；以及锁定机构，其包括动力输出件，锁定机构具有锁定状态和非锁定状态，当扭力从电机传递至输出轴时，锁定机构处于非锁定状态，输出轴被电机驱动旋转，以进行电动操作，当输出轴逆向受力时，锁定机构处于锁定状态，第一行星齿轮传动机构的动力输入件被锁定，以进行手动操作，锁定机构通过第一行星齿轮传动机构与输出轴连接，锁定机构的动力输出件与第一行星齿轮传动机构的动力输出件止转连接。

本发明另提出的一种电动工具包括机壳，设置在机壳内的电机，输出轴，设置在电机和输出轴之间的第一行星齿轮传动机构，第一行星齿轮传动机构包括第一内齿圈，锁定机构，其具有锁定状态和非锁定状态，当扭力从电机传递至输出轴时，锁定机构处于非锁定状态，输出轴被电机驱动旋转，以进行电动操作，当输出轴逆向受力时，锁定机构处于锁定状态，第一内齿圈被锁定，以进行手动操作，锁定机构通过第一行星齿轮传动机构与输出轴连接，电动工具还包括扭力控制系统，其包括用于检测第一内齿圈所受扭力的扭力检测模块，以及与扭力检测模块电连接的控制器，当锁定机构处于锁定状态时，扭力检测模块检测第一内齿圈所受到的扭力，并将其转换为第一电子参数进行存储；当锁定机构处于非锁定状态时，扭力检测模块检测与第一内齿圈所受的实时扭力相对应的第二电子参数，当第二电子参数大于或等于第一电子参数时，控制器停止向电机供电。

本发明的电动工具将操作者手动拧紧螺钉时所需的扭力相对应的电子参数存储在存储器中，在电动操作模式下拧紧同种螺钉时，电动工具测量实时的电子参数，并且与存储的电子参数相比较，当实时电子参数大于或等于存储的电子参数时，自动地停机，由此实现了扭力记忆、并且按照此扭力重复工作、自动控制的功能。因此，本发明的电动工具提供了更加直观的扭力感知，有效地提升了DIY用户的使用技能、提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的电动工具的外形图；

图2是本发明的电动工具的爆炸图；

图3是放大了的锁定机构爆炸图；

图4是锁定机构处于非锁定状态的剖视图；

图5是锁定机构处于锁定状态的剖视图；

图6是电动工具的电路框图；

图7是运用电动工具手动地拧紧螺钉的逻辑图；

图8是运用电动工具电动地拧紧螺钉的逻辑图；

图9是建立数据库的逻辑图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的电动工具包括机壳10以及从机壳10中伸出的披头20，机壳10上形成一个供操作者握持的把手11，开关扳机12安装在机壳上、并且靠近把手11，方便操作者控制该电动工具。

如图2所示，机壳10内装有电池1、电机2，以及传动装置。电池1位于把手11内，并且与开关扳机12以及电机2电连接。电机2通过传动装置与披头20连接、带动披头20旋转，从而拧紧螺钉。

传动装置包括第一行星齿轮传动机构5、锁定机构4、第二行星齿轮传动机构3。第一行星齿轮传动机构与输出轴6连接，第二行星齿轮传动机构3与电机1连接，锁定机构4位于第一、第二行星齿轮传动机构5、3之间。

第二行星齿轮传动机构3包括第二太阳轮31、第二行星轮32、第二行星架33和第二内齿圈34。第二太阳轮31与电机2的输出轴（图未示）止转连接、由电机2驱动旋转，第二内齿圈34通过螺钉固定连接于电机盖板21上，因此第二内齿圈34固定不动地安装在机壳10内。第二行星轮32同时与第二太阳轮31和第二内齿圈34啮合、并且通过销35可转动地安装在第二行星架33上。当第二太阳轮31被电机1驱动旋转时，第二行星轮32既绕着第二太阳轮31旋转、同时也自转，继而带动与之连接的第二行星架33旋转。

如图3所示，锁定机构4包括限制部40、锁定销41、固定环42、锁定件43、安装环44和安装销45。限制部40、锁定销41和锁定件43安装在固定环42中，固定环42不可转动地安装在安装环44中，安装环44通过安装销45安装在机壳10上。锁定件43作为锁定机构4的动力输出件。

限制部40固定连接于第二行星架33上，相邻的两个限制部40之间设有凸台46（如图5中有显示）。锁定件43包括三个定位块430，相邻两个定位块430之间通过两个平直面431和一个凸轮面432连接，凸轮面432位于两个平直面431之间。如图4所示，在装配状态下，第二行星架33与锁定件43邻接，定位块430与凸台46对齐。在周向上，每个锁定销41位于限制部40和定位块430之间；在径向上，锁定销43位于固定环42和锁定件43之间的空隙内，具体地说，是位于固定环42的内表面与平直面431之间。

第一行星齿轮传动机构5包括第一太阳轮51、第一行星轮52、第一行星架53和第一内齿圈54。第一太阳轮51作为第一行星齿轮传动机构5的动力输入件，其与锁定件43止转连接，即两者之间无相对转动。第一行星轮52通过销55与第一行星架53连接，输出轴6与第一行星架53止转连接。当锁定件43旋转时，第一太阳轮51跟随其一起旋转，通过第一太阳轮51与第一行星轮52的啮合，带动第一行星轮52旋转，继而带动第一行星架53以及与其固定连接的输出轴6旋转，最终带动与输出轴6连接的披头20旋转，从而实施拧紧螺钉。同时，第一内齿圈54也被第一行星轮52带动旋转。

如图4所示，当操作者扳动开关扳机12、启动电机2时，扭力从电机2传递至输出轴6，电机2直接驱动第二太阳轮31旋转，通过第二行星齿轮传动机构3带动第二行星架33旋转，继而带动固定在第二行星架33上的限制部40一起旋转，例如沿图4的顺时针方向旋转，限制部40推动锁定销41运动，锁定销41再推动定位块430，使得锁定件43被驱动旋转，此状态为锁定机构4的非锁定状态。锁定件43带动与其固定连接的第一太阳轮51一起旋转，通过第一行星齿轮传动机构5，带动第一行星架53旋转，最终带动与第一行星架53固定连接的输出轴6转动，从而实现扭力从电机2传递至输出轴6，利用披头20实施拧紧螺钉，这是电动工具的电动操作模式。反之，如图5所示，当扭力逆向传递时，即操作者不开启电机2、而是手动拧螺钉，操作者握紧机壳10、旋转披头20及输出轴6，输出轴6逆向受力，与输出轴6固定连接的第一行星架53随其一起旋转，通过第一行星齿轮传动机构5，带动第一太阳轮51和第一内齿圈54旋转，第一太阳轮51继而带动与其固定连接的锁定件43一起旋转，例如沿图5中的顺时针方向旋转，由于锁定销41被锁定在固定环42和平直面431之间，因此，锁定件43无法推动锁定销41运动，锁定件43的动力通过锁定销41传递至固定环42上，而固定环42固定连接在安装环44上，并且安装环44通过安装销45固定在机壳10上，因此，锁定件43的动力最终被传递至机壳10上，因此，操作者可以手动拧紧螺钉，而电机2不转动，此为锁定机构4的锁定状态，也即电动工具的手动操作模式。

本发明的电动工具还包括扭力控制系统，该扭力控制系统能够记忆住操作者手动操作时输入的扭力，在电动地操作其他同种螺钉时，该电动工具能够运用所记忆的扭力自动地完成拧紧工作，使得后续的输出扭力与操作者所需要的扭力相同。

扭力控制系统包括用于检测第一内齿圈所受扭力的扭力检测模块和与该扭力检测模块电连接的控制器。扭力检测模块包括位移检测机构和电子变换器。如图2所示，位移检测机构包括设于第一内齿圈54上、且开口朝向输出轴6的V型凹槽56以及可轴向移动的活动环71。活动环71通过弹簧72与挡板73连接，挡板73固定在机壳10上，因此活动环71可以克服弹簧力而轴向移动。活动环71上设有可以与V型凹槽56相配合的凸块74，凸块74位于V型凹槽56中，并且可以沿着V型凹槽56的斜面移动。当第一内齿圈54旋转时，V型凹槽56推动凸块74沿其斜面运动，继而推动整个活动环71克服弹簧力轴向移动，从而将第一内齿圈54的周向运动转化成活动环71的轴向移动。电子变换器8通过连接杆75连接于活动环71上，因此活动环71的轴向移动通过连接杆75传递至电子变换器8上，电子变换器8将活动环71的轴向位移量转化为电子参数。在本实施方式中，电子变换器8为滑动变阻器，其可以将活动环71的轴向位移量转化为电阻值，在其他实施方式中，电子变换器也可以采用传感器或者其他电位器。

如图6所示，本发明的电动工具的电路包括控制器以及与控制器电连接的电流检测模块、按键模块、存储器、扭力检测模块、电保持电路。电池通过电源转换器与控制器、电保持电路电连接，用于向控制器和电保持电路供电，同时，电池也与电机连接，用于向电机供电。控制器通过电子开关与电机连接，用于控制电机的启闭。

如图7所示，在手动操作模式下，操作者压紧螺钉，手动地旋转电动工具，使得输出轴6旋转，通过第一行星齿轮传动机构5，带动第一内齿圈54转动，通过V型凹槽56和凸台74的配合，第一内齿圈54的周向运动被转换成活动环71的轴向移动，再通过连接杆75，活动环71的轴向移动被传递至电子变换器8， 电子变换器8将轴向位移量转换成电子信号，通过AD采样记录至控制器中，此时测量当前状态下的电压值，查询数据库程序，将电压值转换成对应的电流值，作为第一电子参数存储至存储器中。由此，操作者手动操作的扭力被检测、并且被转换成第一电子参数存储、记忆在电动工具中。

如图8所示，在电动操作模式下，操作者按下开关扳机12，用电机2驱动拧紧螺钉。在拧紧过程中，电流呈现上升趋势，电流检测模块检测实际电流，作为第二电子参数与存储的电流值（第一电子参数）进行比较，当实际电流值大于或者等于存储的电流值时，控制器控制电机停机。因此，在电动操作模式下，电动工具输出的拧紧力与手动操作模式下操作者手腕扭动的力是相等的，即电动工具能记忆住操作者手动操作的扭力，并且运用相同大小的扭力自动地拧紧螺钉，完全满足了操作者对扭力的需求。

如图9所示，其显示了上述数据库的建立。首先，使电机从启动到带载旋转、再到堵转，得到这一过程中的第一内齿圈的位移信号图；其次，使电机启动到带载旋转、再到堵转，得到这一过程中的电流图；最后，建立其第一内齿圈的位移和电流之间对应的关系曲线，从而形成数据库程序。

作为本发明的另一种实施方式，在电动操作模式下，第二电子参数也可以不通过电流检测模块直接检测出，而是通过扭力检测模块首先检测出第一内齿圈所受的实时扭力，并将其转化成电流值，作为第二电子参数与存储的第一电子参数进行比较。

优选地，本发明的电动工具的机壳10上还装有扭力显示条15和扭力锁定钮14。在操作过程中，扭力显示条15可以直观地、实时地显示扭力的大小。扭力锁定钮14用于使电动工具锁定住或者记忆住当前的扭力值，在手动操作模式下，当螺钉被手动拧紧时，操作者按下扭力锁定钮14，与此时的扭力值相应的电流值即被存储，在后续的电动操作模式中，电动工具将运用同样的扭力拧紧螺钉。

本发明所揭示的电动工具并不局限于以上实施方式中所述的内容及附图所代表的结构。在本发明的基础上对其中构件的形状及位置所作的显而易见的改变、替代或者修改，都在本发明要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.电动工具，包括：

机壳；

设置在机壳内的电机；

输出轴；

设置在电机和输出轴之间的第一行星齿轮传动机构，所述第一行星齿轮传动机构包括动力输入件；以及

锁定机构，包括动力输出件，所述锁定机构具有锁定状态和非锁定状态，当扭力从电机传递至输出轴时，锁定机构处于非锁定状态，输出轴被电机驱动旋转，以进行电动操作，当输出轴逆向受力时，锁定机构处于锁定状态，所述第一行星齿轮传动机构的动力输入件被锁定，以进行手动操作；

其特征在于，所述锁定机构通过第一行星齿轮传动机构与传动轴连接，锁定机构的动力输出件与第一行星齿轮传动机构的动力输出件止转连接。

2.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述第一行星齿轮传动机构包括第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈和第一行星架，第一行星架与输出轴止转连接，所述第一行星齿轮传动机构的动力输入件为第一太阳轮。

3.如权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述锁定机构包括限制部、锁定销、锁定件和固定环，限制部、锁定销和锁定件安装在固定环中，每个限制部两侧各有一个锁定销，在径向上，锁定销位于固定环和锁定环之间的空隙内，所述锁定机构的动力输出件为锁定件，锁定件与第一太阳轮止转连接。

4.如权利要求3所述的电动工具，其特征在于，还包括连接于电机和锁定机构之间的第二行星齿轮传动机构，第二行星齿轮传动机构包括第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈和第二行星架，第二太阳轮由电机驱动旋转，所述锁定机构的限制部形成于第二行星架上。

5.如权利要求4所述的电动工具，其特征在于，还包括一个用于检测第一内齿圈所受扭力的扭力检测模块，扭力检测模块包括位移检测机构和电子变换器，电子变换器通过连接杆与位移检测机构连接，用于将位移检测机构检测到的位移量转化成电子参数的。

6.如权利要求5所述的电动工具，其特征在于，所述位移检测机构包括设于第一内齿圈上、且开口朝向输出轴的V型凹槽和可轴向移动的活动环，活动环通过弹性件安装在机壳内，活动环上设有与V型凹槽相配合的凸块，凸块位于V型凹槽中、并且可以沿着V型凹槽的表面移动，当第一内齿圈旋转时，凸块推动活动环、克服弹性件的偏压力轴向移动。

7.电动工具，包括：

机壳；

设置在机壳内的电机；

输出轴；

设置在电机和输出轴之间的第一行星齿轮传动机构，所述第一行星齿轮传动机构包括第一内齿圈；

锁定机构，所述锁定机构具有锁定状态和非锁定状态，当扭力从电机传递至输出轴时，锁定机构处于非锁定状态，输出轴被电机驱动旋转，以进行电动操作，当输出轴逆向受力时，锁定机构处于锁定状态，所述第一内齿圈被锁定，以进行手动操作；

其特征在于，所述锁定机构通过第一行星齿轮传动机构与输出轴连接，所述电动工具还包括扭力控制系统，其包括：

用于检测第一内齿圈所受扭力的扭力检测模块；以及

与扭力检测模块电连接的控制器，

当锁定机构处于锁定状态时，扭力检测模块检测第一内齿圈所受到的扭力，并将其转换为第一电子参数进行存储；当锁定机构处于非锁定状态时，扭力检测模块检测与第一内齿圈所受的实时扭力相对应的第二电子参数，当第二电子参数大于或等于第一电子参数时，控制器停止向电机供电。

8.如权利要求7所述的电动工具，其特征在于，所述扭力检测模块包括用于将第一内齿圈的周向运动转换成轴向位移的位移检测机构和电子变换器，电子变换器通过连接杆与位移检测机构连接，用于将第一内齿圈所受的扭力转换成电子信号。

9.如权利要求8所述的电动工具，其特征在于，还包括用于存储所述第一电子参数与第一内齿圈轴向位移量之间关系曲线的数据库。

10.如权利要求9所述的电动工具，其特征在于，所述电子信号通过AD采样记录至控制器中，测量当前的电压值，通过查询数据库，将电压值转换成对应的电流值。

11.如权利要求10所述的电动工具，其特征在于，所述第二电子参数为检测到的第一内齿圈所受扭力转化而成或者是与扭力成线性关系的电流参数。

12.如权利要求11所述的电动工具，其特征在于，还包括一个安装在机壳上的扭力锁定钮，用于将第一电子参数存储到存储器中。

13.如权利要求12所述的电动工具，其特征在于，还包括一个安装在机壳上的扭力显示条，用于显示扭力的大小。