CN105450143B - 电动工具的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具的控制方法，电动工具包括：电机、传动机构、控制装置和功能附件，电机通过传动机构驱动功能附件往复运动，功能附件具有一个标准位置，控制装置控制电机，控制装置中至少包括一个能检测功能附件位置的位置传感器；电动工具的控制方法至少包括一个使功能附件完成一个以上周期的往复运动后复位至标准位置的复位控制进程。本发明的电动工具的控制方法能使电动工具准确的自动复位。

Description

电动工具的控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种电动工具的控制方法。

背景技术

在电动工具中有一类工具是通过电机驱动功能附件往复运动来实现具体操作的，比如电动扭力扳手、电动剪枝机、修枝机等。对于这类电动工具而言，出于安全以及方便用户操作的考虑，希望该类电动工具不实现工具功能时能自动复位。以图1所示的电动扭力扳手100为例，该电动扭力扳手100为开口扳手，在使用该工具时，用户希望在每次使用时均能保持在图1所示的状态，而实际上每次停机之后，电动扭力扳手100往往如图2所示处于一个随机位置，给用户的使用造成极大的不便。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能使电动工具准确的自动复位的控制方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电动工具的控制方法，电动工具包括：电机、传动机构、控制装置和功能附件，电机通过传动机构驱动功能附件往复运动，功能附件具有一个标准位置，控制装置控制电机，控制装置中至少包括一个能检测功能附件位置的位置传感器；电动工具的控制方法至少包括一个使功能附件完成一个以上周期的往复运动后复位至标准位置的复位控制进程。

进一步地，电动工具的控制方法通过控制驱动电机的PWM信号控制电机转速。

进一步地，复位控制进程至少包括：一个控制功能附件以第一运动模式运动至标准位置并在之后的预设时长内仍以第一运动模式运动的预复位进程、一个在预复位进程结束后控制功能附件以第二运动模式运动的中间进程、一个在中间进程结束后控制功能附件以第三运动模式运动的复位进程。

进一步地，在第一运动模式中，功能附件作匀速或加速运动；在第二运动模式和第三运动模式中，功能附件作减速运动。

进一步地，在第一运动模式中功能附件的最大运动速度大于在第二运动模式中功能附件的最大运动速度；在第二运动模式中功能附件的最大运动速度大于在第三运动模式中功能附件的最大运动速度。

进一步地，位置传感器至少具有一个探测范围，探测范围中至少具有两个位于探测范围边界的极限探测位置以及一个位于它们之间的标准探测位置，传动机构具有一个与功能附件传动连接的传动件，传动件或者功能附件上至少具有一个检测点，检测点在功能附件处于标准位置时处于位置传感器的标准探测位置。

进一步地，检测点处于探测范围运动时，位置传感器根据检测点位置的变化产生与位置一一对应的位置信号；检测点处于极限探测位置时，位置传感器产生边界信号；检测点处于标准探测位置时，位置传感器产生对中信号。

进一步地，预复位进程中如果位置传感器检测到检测点则控制装置开始计时并在满足第一预设时长后触发中间进程，控制装置在触发中间进程时开始检测，并在检测到检测点进入到探测范围后触发复位进程；控制装置在触发复位进程时开始计时，在满足第二预设时长后停止电机转动。

进一步地，位置传感器至少具有一个探测范围，探测范围中至少具有两个位于探测范围边界的极限探测位置以及一个位于它们之间的标准探测位置，传动机构具有一个与功能附件传动连接的传动件，传动件或者功能附件上至少具有一个检测点，检测点在功能附件处于标准位置时处于位置传感器的标准探测位置；

电动工具的控制方法至少包括如下控制步骤：

a、由用户操作或控制信号触发复位控制启动；

b、控制装置以第一驱动模式驱动电机运行；

c、判断检测点是否经过探测范围，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

d、控制装置保持第一驱动模式驱动电机运行，同时控制装置进行计时；

e、判断控制装置计时的时长是否满足第一预设时长，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

f、控制装置改为以第二驱动模式驱动电机运行；

g、判断检测点是否经过极限探测位置，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

h、控制装置改为以第三驱动模式驱动电机运行，同时控制装置进行计时；

i、判断控制装置计时的时长是否满足第二预设时长，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

j、结束控制。

进一步地，预复位进程、中间进程、复位进程使用占空比不同的PWM信号驱动电机。

本发明的有益之处在于：对整个复位过程进行分段控制，通过预复位进程的控制找准余下控制进程所参照的基准，提高了复位控制的准确性，消除了停机时功能附件位置的随机性对复位控制带来的影响，并在通过对电机电流的控制使中间进程和复位进程中能准确控制功能附件的转速从而实现最终复位。

附图说明

图1是本发明的控制方法所优选适用的一种电动扭力扳手的在其功能附件处于标准位置时的示意图；

图2是图1所示电动扭力扳手在其功能附件处于其他位置时的示意图；

图3是图1所示电动扭力扳手的结构示意图；

图4是为图3中的传动件上的检测点从初始位置a运动至探测范围中的位置b的过程示意图；

图5是为传动件从图4中的位置b运动至满足第一预设时长时的c位置的过程示意图；

图6是为传动件从图5中的c位置再次运动到探测范围中的d位置的过程示意图；

图7是为传动件从图6中的d位置运动至标准探测位置的过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1至图3所示，电动扭力扳手100为一种本发明控制方法所优选适用的电动工具。当然，本发明的控制方也适用于电动剪枝机、修枝机等电动工具。

如图1至图3所示，电动扭力扳手100包括：壳体110、支架120以及开口轮130。

壳体110被设计为把手的形状，且其内部容纳有：电机140、控制装置150。支架120固定设置在壳体110的其中一个端部，开口轮130作为能输出扭力的功能附件转动的设置在支架120中，支架120和开口轮130均设有一个开口（图未标），当它们的开口完全对齐时，开口轮130处于标准位置。控制装置150包括：一个位置传感器151、控制电路板152、MCU芯片153和复位按钮154。控制电路板152为位置传感器151、MCU芯片153供电，用户可以通过复位按钮154触发复位控制，当然也可以不设置复位按钮154而使MCU芯片153在感知用户结束工作后自动触发复位控制。需要说明的是，这需要控制电路板152在用户松开操作开关使电机140断电后延迟断电以使MCU芯片153具有足够的时间进行判断。

电动扭力扳手100还包括：传动机构160，其能将电机140输出的动力传递给开口轮130。在传动机构160中至少具有一个能与开口轮130联动的传动件161，为了使位置传感器151能在壳体110内即检测开口轮130的位置，在传动件161上设置一个能被位置传感器151检测到的检测点1611，位置传感器151可以通过对传动件161位置检测实现对开口轮130位置的检测。当然，检测点1611也可以直接设置在作为功能附件的开口轮130上。

另外，需要说明的一点是，位置传感器151一般而言是具有一定探测范围X（如图4所示）的区域感应，当然，精度越高的传感器探测范围X越小，并且能根据检测点1611在探测范围X内不同位置发送不同的信号。

本发明的电动工具的控制方法总的来说包括一个使功能附件完成一个以上周期的往复运动后复位至标准位置的复位控制进程。这样的好处在于，在复位控制进程中，能以位置传感器151第一次检测到功能附件处于标准位置作为接下来控制的基准，这无疑使接下来的控制进程不再依赖功能附件在停机时因惯性随机停留的位置

作为优选方案，复位控制进程包括：一个控制功能附件以第一运动模式运动至标准位置并在之后的预设时长内仍以第一运动模式运动的预复位进程、一个在预复位进程结束后控制功能附件以第二运动模式运动的中间进程、一个在中间进程结束后控制功能附件以第三运动模式运动的复位进程。

预复位进程是启动复位控制进程后的第一个控制进程，它包括两个主要过程，一是使功能附件尽快运动到一个能被位置传感器151检测到的位置，使后续的控制具有一个明确的开始基准，二是在位置传感器151检测检测点1611时触发一个计时，在第一预设时长内仍使功能附件保持第一运动模式运动。这里需要说明的是，我们希望预复位进程中，能够控制功能附件运动至标准位置时开始计时，并在满足预设时长内均保持第一运动模式运动，但因为位置传感器151通常是区域感应方式，难以准确的检测到标准位置所在的位置，因此作为更优选的方案是以功能附件运动至检测点1611能够被位置传感器151检测到的位置开始计时，并在第一预设时长内保持第一运动模式运动，根据实际情况，第一预设时长的计时起点早于预设时长的计时起点，因此可以设置第一预设时长大于从标准位置开始计时的预设时长。

另外，这里也可以直接将这个能被位置传感器151检测到的位置设置在标准位置上，这样第一预设时长可以与从标准位置开始计时的预设时长相等，这样的好处在于在完成复位时，位置传感器151又能检测最终是否复位，这样节省了一个位置传感器151或者一个探测头。

在预复位进程结束之后，即第一预设时长计时满足后，开始中间进程，控制功能附件以第二运动模式运动，由于触发第一预设时长计时的条件是位置传感器151检测到检测点1611，并且在此期间，功能附件的运动模式保持不变，所以中间进程控制的起点位置是一定的，中间进程的控制是为了使功能附件从一个固定起点以一定的运动模式运动到一个固定终点以使功能附件完成复位的一部分行程。为了使功能附件在中间进程中运动的行程固定，控制电机140使功能附件在中间进程中保持以第二运动模式运动，同时通过位置传感器151检测检测点1611所处的位置，在中间进程中，当再次检测到检测点1611时，也即是检测点1611进入到探测范围X时，结束中间进程。当中间进程结束时开始复位进程。

在复位进程中，功能附件以第三运动模式运动直至停止在标准位置，在中间进程结束后，控制装置150开始计时，当计时时长满足第二预设时长时，则结束复位进程。作为优选方案，在复位进程中，电机140断电，整个传动机构160以及功能附件均依靠惯性运动，此时由于惯性运动的起始点是固定的，即是中间进程的终止点，所以在同样的条件下，惯性运动的终点也是固定的，因此可以通过适当设置中间进程的终止点使复位进程的惯性运动停止时功能附件正好停在标准位置。

作为优选方案，预复位进程、中间进程、复位进程使用占空比不同的PWM信号驱动电机140，从而使得三个进程中功能附件具有不同的运动模式，更具体的，在第一运动模式中，功能附件作匀速或加速运动；在第二运动模式和第三运动模式中，功能附件作减速运动；在第一运动模式中功能附件的最大运动速度大于在第二运动模式中功能附件的最大运动速度；在第二运动模式中功能附件的最大运动速度大于在第三运动模式中功能附件的最大运动速度。

以下结合电动扭力扳手100和一个具体的控制步骤进一步介绍本发明的电动工具的控制方法。在本发明中，我们设置探测范围X中具有两个位于探测范围X边界的极限探测位置A、B以及一个位于它们之间的标准探测位置，检测点1611在功能附件处于标准位置时处于位置传感器151的标准探测位置，检测点1611处于探测范围X运动时，位置传感器151根据检测点1611位置的变化产生与位置一一对应的位置信号；检测点1611处于极限探测位置A、B时，位置传感器151产生边界信号；检测点1611处于标准探测位置时，位置传感器151产生对中信号。

参照图4所示，在完成一次工作后，电机140停机，传动件161停止转动使检测点1611随机的处于a位置，此时，启动复位控制，具体而言包括如下步骤：

S01、由用户操作或控制信号触发复位控制启动。

S02、控制装置150以第一驱动模式驱动电机140运行。

S03、判断检测点1611是否经过探测范围X，若是则进行下一步，若否则回到上一步。

参照图4所示，检测点1611由随机停止的位置a到达能被位置传感器151检测到的b位置之前，一直反复执行步骤S02和S03。该阶段为预复位阶段的第一个阶段，它使检测点1611能尽快转至b位置已获得后继控制的时间基准。一旦位置传感器151检测到检测点1611即开始后继的控制进程。

需要说明的是，由于传动机构160是固定的，所以驱动电机140的模式决定了功能附件的运动模式，即电机140的驱动模式与功能附件的运动模式是对应的。具体而言，在以第一驱动模式驱动电机140运行时，传动件161驱动开口轮130以第一运动模式运动。

S04、控制装置150保持第一驱动模式驱动电机140运行，同时控制装置150进行计时。

S05、判断控制装置150计时的时长是否满足第一预设时长，若是则进行下一步，若否则回到上一步。

参照图5所示，在第一预设时间被满足之前，控制装置150保持第一驱动模式驱动电机140运行，直至第一预设时间满足，此时检测点1611运动至位置c，根据之前的说明可知，此时预复位进程结束，而且其结束时检测点1611所处的位置，或者说开口轮130的开口的位置也是确定的，因此接下来的控制进程就可以排出随机性影响相对准确的控制电机140从而实现复位。

作为优选方案，为了加快复位的进程，电机140的第一驱动模式可以是以较大的占空比进行驱动，从而使检测点1611快速转至能被检测位置然后再完成一定的复位行程。

S06、控制装置150改为以第二驱动模式驱动电机140运行。

S07、判断检测点1611是否经过极限探测位置A，若是则进行下一步，若否则回到上一步。

参照图6所示，在该过程中，检测点1611从位置c移动到位置d，在这个过程中，第二驱动模式以较小的占空比驱动电机140，以使传动件161和开口轮130均开始减速，为了最后复位做刹车准备。

这里以传动件161或者功能附件做逆时针运动为例，当传动件161或者功能附件做顺时针运动时，也可是将该步骤设置为判断检测点1611是否经过极限探测位置B，从而不管是顺时针或者使逆时针，都能够让功能附件能够完成自动复位。

S08、控制装置150改为以第三驱动模式驱动电机140运行，同时控制装置150进行计时。

S09、判断控制装置150计时的时长是否满足第二预设时长，若是则进行下一步，若否则回到上一步。

S10、结束控制。

参照图7所示，在该过程中，第三驱动模式驱动电机140进一步减速，在满足第二预设时长时，其速度是一定的，此时停止控制不再驱动电机140，检测点1611在惯性作用下继续运动一段距离后停止在位置e，这个位置e是可以控制和重现的，适当设置传动件161和开口轮130的位置关系即能使此时开口轮130处于标准位置。

需要说明的是，检测点1611由位置d到位置e的前半段过程是受到驱动的，后半段是在惯性作用下完成的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括：电机、传动机构、控制装置和功能附件，所述电机通过所述传动机构驱动所述功能附件往复运动，所述功能附件具有一个标准位置，所述控制装置控制所述电机，所述控制装置中至少包括一个能检测所述功能附件位置的位置传感器；所述电动工具的控制方法至少包括一个使所述功能附件完成一个以上周期的往复运动后复位至所述标准位置的复位控制进程。

2.根据权利要求1所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述电动工具的控制方法通过控制驱动所述电机的PWM信号控制所述电机转速。

3.根据权利要求1所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述复位控制进程至少包括：一个控制所述功能附件以第一运动模式运动至所述标准位置并在之后的预设时长内仍以所述第一运动模式运动的预复位进程、一个在所述预复位进程结束后控制所述功能附件以第二运动模式运动的中间进程、一个在所述中间进程结束后控制所述功能附件以第三运动模式运动的复位进程。

4.根据权利要求3所述的电动工具的控制方法，其特征在于，在所述第一运动模式中，所述功能附件作匀速或加速运动；在所述第二运动模式和第三运动模式中，所述功能附件作减速运动。

5.根据权利要求4所述的电动工具的控制方法，其特征在于，在所述第一运动模式中所述功能附件的最大运动速度大于在所述第二运动模式中所述功能附件的最大运动速度；在所述第二运动模式中所述功能附件的最大运动速度大于在所述第三运动模式中所述功能附件的最大运动速度。

6.根据权利要求5所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述位置传感器至少具有一个探测范围，所述探测范围中至少具有两个位于所述探测范围边界的极限探测位置以及一个位于它们之间的标准探测位置，所述传动机构具有一个与所述功能附件传动连接的传动件，所述传动件或者所述功能附件上至少具有一个检测点，所述检测点在所述功能附件处于所述标准位置时处于所述位置传感器的所述标准探测位置。

7.根据权利要求6所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述检测点处于所述探测范围运动时，所述位置传感器根据所述检测点位置的变化产生与位置一一对应的位置信号；所述检测点处于所述极限探测位置时，所述位置传感器产生边界信号；所述检测点处于所述标准探测位置时，所述位置传感器产生对中信号。

8.根据权利要求6所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述预复位进程中如果所述位置传感器检测到所述检测点则所述控制装置开始计时并在满足第一预设时长后触发所述中间进程，所述控制装置在触发所述中间进程时开始检测，并在检测到所述检测点进入到所述探测范围后触发所述复位进程；所述控制装置在触发所述复位进程时开始计时，在满足第二预设时长后停止所述电机转动。

9.根据权利要求1所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述位置传感器至少具有一个探测范围，所述探测范围中至少具有两个位于所述探测范围边界的极限探测位置以及一个位于它们之间的标准探测位置，所述传动机构具有一个与所述功能附件传动连接的传动件，所述传动件或者所述功能附件上至少具有一个检测点，所述检测点在所述功能附件处于所述标准位置时处于所述位置传感器的所述标准探测位置；

所述电动工具的控制方法至少包括如下控制步骤：

a、由用户操作或控制信号触发复位控制启动；

b、所述控制装置以第一驱动模式驱动所述电机运行；

c、判断所述检测点是否经过所述探测范围，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

d、所述控制装置保持第一驱动模式驱动所述电机运行，同时所述控制装置进行计时；

e、判断所述控制装置计时的时长是否满足第一预设时长，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

f、所述控制装置改为以第二驱动模式驱动所述电机运行；

g、判断所述检测点是否经过所述极限探测位置，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

h、所述控制装置改为以第三驱动模式驱动所述电机运行，同时所述控制装置进行计时；

i、判断所述控制装置计时的时长是否满足第二预设时长，若是则进行下一步，若否则回到上一步；

j、结束控制。

10.根据权利要求3所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述预复位进程、中间进程、复位进程使用占空比不同的PWM信号驱动所述电机。