CN104339299A - 一种电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具，包括电机、用于给电机供给电力的电源、用于检测所述电动工具的负载值并输出负载信号的传感装置、用于输入阈值的输入装置、用于对所述负载值与所述阈值进行比较并对电动工具进行控制的控制装置；采用了这种控制方法的电动工具可以在电动工具的负载大到一定的临界值时，自动维持当前电流，使之不再增加，这样负载也不会随之增加，达到保护工件表面、螺丝与电动工具的效果；同时避免使用单片机等元件，降低了成本。

Description

一种电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具，尤其涉及一种能够实现扭矩保护的方法与其对应的电动工具。

背景技术

目前市面上的无绳电动工具中，以电钻、螺丝批、冲击钻、冲击扳手为主，使用中，为了防止在工作中扭矩过大而打坏工作头或工件表面，电钻、螺丝批、冲击钻中往往都会用到扭矩环的结构，目前有机械式扭矩环与电子式扭矩环两种类型。机械式扭矩环主要由弹簧与离合销等机械构件组成，用户在使用前需要先将扭矩环旋转至合适的扭矩档位，使用中，若实际工作扭矩超过档位上标示的扭矩时，扭矩环会因弹簧的作用而打滑，使得扭矩不再提高，从而保护了工作头与工件表面，但是这种机械式的结构误差较大，设计制造的成本也高；电子式扭矩环则是通过先由用户设定一个阈值，一般该阈值都是与适合工件材料的工作电流有关，另设有传感装置用于测定工作电流等参数，当所测定的参数大于阈值时，电源会直接切断或将电流强度维持在一个非常小的数值，从而使得扭矩不再提高，也能起到保护工作头与工件表面的作用。

申请号为200910001862.5，名称为“电动工具的控制方法及执行该控制方法的电动工具”的申请公开文件中，公开了一种电动工具的控制方法和与其对应的电动工具，该电动工具使用的就是上述电子式扭矩环：当电动工具检测到工作电流大于设定值的时候，控制装置会将电流降至零或者一个非常小的数值。然而由于每次控制装置都是将电流降为零或者非常小的数值，导致了电路中必须要使用单片机来进行控制，而单片机的价格是比较贵的；同时多次的电流突降也会影响电动工具的耐久度。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单的，能够实现扭矩离合保护的电动工具。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电动工具，包括电机；电源，用于供给所述电机电力；传感装置，检测所述电动工具的负载值并输出负载信号；输入装置，用于输入阈值；控制装置，接收所述负载值并与所述阈值进行比较，根据比较结果对所述电动工具进行控制，在所述负载值与所述阈值相等时，控制所述电动工具的工作电流保持不变。

优选地，所述负载值为所述电动工具的工作电流。

优选地，所述控制装置还包括用于比较所述负载值与所述阈值的比较器。

优选地，所述控制装置通过所述负载信号获取所述负载值。

优选地，所述电动工具还包括直流斩波器。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：在电动工具的负载大到一定的临界值时，会自动维持当前电流，使之不再增加，这样电动工具的转速会因为施加在工作头上的负载而逐渐减小，直至用户将其人工停机或转速过小而停机，进而达到保护工件表面、螺丝与电动工具的效果，同时这种设计避免了使用单片机，降低了成本。 

附图说明

附图1为本发明电动工具打螺丝时螺丝的位置与对应的电流大小示意图；

附图2为本发明中电动工具的电路图。

其中：

1-电源，2-电机，3-开关，4-传感装置，5-运算器，6-输入装置，7-控制装置，8-直流斩波器；

21-续流二极管；41-电流采样电阻；71-比较器。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

附图1是以螺丝为例，记载了在螺丝处于不同位置时，对应的电动工具中对应的电流大小的I-t图、对应的转速大小的N-t图。首先，当电动工具启动时，会产生一个瞬时的高电流随后又降下去，也即坐标曲线中A点，此时电动工具的转速正在逐渐增加；随后电动工具的输出轴带动工作头转动，很快接触到了螺丝帽，此时由于需要克服负载做功，根据功与功率的关系W=Pt=UIt，负载W增加，电压U是稳定不变的，那么在同样的时间t内电流与负载大小成正比，也即电动工具的工作电流会根据当前的负载而逐步增加，从B点到C点，随着螺丝不断地在工件上深入，工作头上的负载逐渐增大，而当电流处于B点时，电动工具的转速刚好处于一个峰值；当到达C点时，螺丝的尾部接触到工件表面，此时若继续对电动工具施力，电流会因负载增大而进一步增大，有可能打坏工件表面或螺丝，同时电动工具的转速会逐渐趋于平缓。因此在这里需要控制电流不再增大，若控制住了电流，则输出轴的转速N也会逐渐减小，不至于打坏工件表面或螺丝，也即在D点处的将电流稳定在一确定值；在电流到达D点后，转速N逐渐减小是因为电动工具工作头始终有负载，最终会将稳定的功率消耗完毕至0，这样也使得用户有充足的反应时间将其停机。

附图2是本发明中电动工具的控制方法所对应的电动工具的电路图。其中包括了电源1，用于供给整个电路的电力；电机2用于向外界提供动力，在电机上传动连接了输出轴，输出轴上有工作头，与电机2并联有续流二极管21，对电机进行保护；开关3设于主干电路上，用于控制整个电路的通断；传感装置4用于检测能够体现当前电动工具负载大小的数值，也即负载值，这里优选负载值为电动工具的工作电流，传感装置4上设置了电流采样电阻41，在检测到负载值的同时会输出一负载信号；运算器5将传感装置4输出的负载信号进行转化，以待控制装置7的获取，以便和接下来设定的阈值进行比较；输入装置6是用于设定整个电路中的阈值的，作为优选方案，可以根据不同类型的螺丝，经过试验测定出这些螺丝的尾部与工件表面接触时的电流大小，换算成电动工具上的扭矩档位，便于用户在使用前对电流大小的阈值进行设定；控制装置7是用于接收所述负载值并与所述阈值进行比较，根据比较结果对所述电动工具进行控制的，其中比较器71会通过负载信号获取负载值，比较的结果将导致控制装置7的下一步动作；由于该电动工具可能用于不同额定电压的电池包，因此在电路上还设有直流斩波器8（DC/DC），其作用是对额定电压进行调节。

当用户使用工具前，先调节扭矩环，以设定所需要的扭矩，这样输入装置6会根据用户的设定得出一个阈值I0，然后用户闭合电动工具的开关3，电动工具开始工作，在经历开机瞬时的高电流后，空载时的工作电流处于一个较低值；随后电动工具的工作头接触到了螺丝，往工件内部推进时，工作头开始有了负载，此时工作电流开始逐渐增加，在工作的过程中，传感装置4会随时测量此时的工作电流I，由于一开始电流并不大，因此此时的电流经过运算器5得出的负载信号在通过比较器71转化成负载值比较后并没有超过设定的阈值I0，此时控制装置不生成任何新的控制信号；随着螺丝不断进入工件内部，负载也越来越大，当螺丝的尾部接触到工件表面时，不需要再继续推进了，此时的负载已经到了一个临界点，此时工作电流为I1，I1 =I0。此时控制装置7生成控制信号，将工作电流保持为I1，也即维持当前工作电流不变，此时电流的导数为0，电机的转速也将从稳定的数值逐渐减小；在经历了一小段过渡时间后，螺丝帽的端面与工件表面平齐，此时的工作电流也无法驱动电动工具产生更大的扭矩使螺丝进一步推进，因而此时电动工具便开始“打滑”，从而实现保护工件表面的功能。由于电流大小在一旦达到阈值就会保持不变，因此也不存在电流大小超出阈值的情况。

本发明电动工具对转速的控制方式与现有技术中的电子扭矩环的控制方式有所不同，并没有在电流达到临界值后直接断电或突降为较小值，这样可以在不影响使用效果的情况下很大程度上简化设计电路，避免了在设计中使用较昂贵的单片机等元件，大大降低了成本；同时由于电流突降的情况大量减少，也保护了电动工具内部的元件。相较于现有技术具备突出的实质性特点与显著的进步。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电动工具，包括：

     电机；

     电源，用于供给所述电机电力；

其特征在于，所述电动工具还包括：

     传感装置，检测所述电动工具的负载值并输出负载信号；

     输入装置，用于输入阈值；

     控制装置，接收所述负载值并与所述阈值进行比较，根据比较结果对所述电动工具进行控制，在所述负载值与所述阈值相等时，控制所述电动工具的工作电流保持不变。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述负载值为所述电动工具的工作电流。

3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述控制装置还包括用于比较所述负载值与所述阈值的比较器。

4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述控制装置通过所述负载信号获取所述负载值。

5.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具还包括直流斩波器。