CN105929788A - 电动工具的控制方法及系统、电动工具 - Google Patents

电动工具的控制方法及系统、电动工具 Download PDF

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牟国良
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Abstract

本发明提供一种电动工具的控制方法，包括如下步骤：检测用于表示输出轴负载的参数x；计算所述参数x的预设函数f(x)；根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载降低至等于或小于预设负载，进而改变所述电机的转速。本发明还提供给了一种控制系统和应用该控制系统的电动工具。与现有技术相比，本发明所提供的电动工具的控制方法和控制系统，能够将螺母与螺栓松开却不会使螺母和螺栓分离，用户能够根据需求手动分离螺母和螺栓，满足用户仅需松开螺母的特殊工况需求。

Description

电动工具的控制方法及系统、电动工具
技术领域
本发明涉及电动工具领域，尤其涉及一种电动工具的控制方法。
本发明还涉及一种应用该控制方法的控制系统。
本发明还涉及一种应用该控制系统的电动工具。
背景技术
现有的电动工具，如电动冲击扳手，通过加载的电源提供电流，来驱动电机转动，从而使工作头旋转以将螺纹紧固件旋紧或卸除。
然而，在某些特殊工况下，比如用户在松脚手架的扣件时，由于电动冲击扳手的电机始终是高速旋转的，在极短时间内，扣件上的螺母和螺栓就被完全分离，造成扣件掉落和脚手架散架，用户难有充足的反应时间来躲闪，极易被脚手架砸伤。
现有利用电动冲击扳手对扣件进行卸除时，通常依靠用户的经验来提前关停电动充电扳手，防止扣件上的螺母和螺栓被完全分离而引发脚手架散架；由于螺母的长度较短，通过经验难以保证关停电动冲击扳手的精确性，用户经常需高频率的重复多次开启和关停电动冲击扳手的动作，才能达到施工目的，极大的降低了扣件卸除的效率，甚至不如手动螺丝刀来的效率高，极大的影响了类似电动冲击扳手的电动工具的市场前景。
因此有必要提出一种新的电动工具的控制方法来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种电动工具的控制方法，能够在螺栓上完全松开但不卸除螺母。
为达到上述发明目的，本发明提供一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制方法包括如下步骤：检测用于表示输出轴负载的参数x；计算所述参数x的预设函数f(x)；根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载降低至等于或小于预设负载，进而改变所述电机的转速。
优选的，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；所述预设条件为：预设函数f(x)的值等于或小于预设导数阈值。
优选的，所述参数x为供给电机的电流值或输出轴的扭矩值。
优选的，在所述电动工具中电机启动并经过第二预设时长后，开始检测用于表示输出轴负载的参数x。
优选的，所述控制方法还包括检测用于表示输出轴负载的参数x之前的如下步骤：预设调速需求指令集，其包括多个调速需求指令，每个调速需求指令对应一种所述改变电机的转速步骤的一种具体方式；获取用户调速需求指令；根据用户调速需求指令确认所述改变电机的转速的步骤的具体方式。
优选的，所述改变电机转速的步骤具体为：控制电机在正转和反转之间周期性切换。
优选的，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：获取所述预设函数f(x)符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；在目标时刻在预设时刻之后时，在经过第一预设时长后关停电机。
优选的，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：获取所述预设函数f(x)符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；在目标时刻在预设时刻之后时，在电机运转预设圈数后关停电机。
优选的，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：获取所述预设函数f(x)符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；在目标时刻在预设时刻之后时，降低电机转速。
优选的，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；在目标时刻在预设时刻之前时，即时关停电机。
与现有技术相比，本发明所提供的电动工具的控制方法，能够将螺母与螺栓完全松开却不会使螺母和螺栓分离，用户能够根据需求手动分离螺母和螺栓，满足用户仅需松开螺母的特殊工况需求。
本发明提供一种电动工具的控制系统，能够在螺栓上完全松开但不卸除螺母。
为达到上述发明目的，本发明提供一种电动工具的控制系统，其中，电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制系统包括：检测模块，检测用于表示输出轴负载的参数x；计算模块，计算所述参数x的预设函数f(x)；控制模块，包括：函数判断子模块，根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载降低至等于或小于预设负载；电机变速子模块，进而改变所述电机的转速。
优选的，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；所述预设条件为：预设函数f(x)的值等于或小于预设导数阈值。
优选的，所述参数x为供给电机的电流值或输出轴的扭矩值。
优选的，在所述电动工具中电机启动并经过第二预设时长后，检测模块开始检测用于表示输出轴负载的参数x。
优选的，所述控制系统还包括模式设定模块，所述模式设定模块包括：指令预设子模块，用于预设调速需求指令集，其包括多个调速需求指令，每个调速需求指令对应一种所述改变电机的转速步骤的一种具体方式；指令获取子模块，用于获取用户调速需求指令；指令匹配子模块，用于根据用户调速需求指令确认所述改变电机的转速的步骤的具体方式。
优选的，所述电机变速子模块具体用于：控制电机在正转和反转之间周期性切换。
优选的，所述电机变速子模块包括：时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，经过第一预设时长后关停电机。
优选的，所述电机变速子模块包括：时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，控制电机运转预设圈数后关停电机。
优选的，所述电机变速子模块包括：时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，降低电机转速。
优选的，所述电机变速子模块包括：时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，即时关停电机。
与现有技术相比，本发明所提供的电动工具的控制系统，能够将螺母与螺栓完全松开却不会使螺母和螺栓分离，用户能够根据需求手动分离螺母和螺栓，满足用户仅需松开螺母的特殊工况需求。
本发明提供一种电动工具的控制系统，能够在螺栓上完全松开但不卸除螺母。
为达到上述发明目的，本发明提供一种电动工具，所述电动工具包括：电源；电机，获取电源的电力以提供旋转动力；输出轴，获取电机的旋转动力并输出；根据前述发明内容所述的控制系统，所述控制系统与电机和电源电性连接。
优选的，所述电动工具还包括：系统启动部件，其用于可操作的启动所述控制系统。
与现有技术相比，本发明所提供的电动工具，能够将螺母与螺栓完全松开却不会使螺母和螺栓分离，用户能够根据需求手动分离螺母和螺栓，满足用户仅需松开螺母的特殊工况需求。
本发明还提供另外一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制方法包括如下步骤：检测用于表示输出轴负载的参数x；计算所述参数x的预设函数f(x)；根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载等于或小于预设负载，进而改变所述电机的转速。
本发明还提供另外一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制方法包括如下步骤：松开紧固件的过程中，检测用于表示输出轴负载的参数x；计算所述参数x的预设函数f(x)；根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载等于或小于预设负载，进而改变所述电机的转速。
本发明还提供另外一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制方法包括如下步骤：检测用于表示输出轴负载的参数x；计算所述参数x的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；当预设函数f(x)的值等于或小于预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
本发明还提供另外一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制方法包括如下步骤：检测用于表示输出轴负载的参数x；计算所述参数x的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；当预设函数f(x)的值达到或超过预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
本发明还提供另外一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制方法包括如下步骤：检测供给电机的电流；计算所述电流的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为电流的一阶导数；当所述电流的一阶导数的值等于或小于预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
本发明还提供另外一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，所述控制方法包括如下步骤：松开紧固件的过程中，检测供给电机的电流；计算所述电流的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为电流的一阶导数；当所述电流的一阶导数的值等于或小于预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
本发明还提供另外一种电动工具，所述电动工具包括：电源；电机，获取电源的电力以提供旋转动力；输出轴，获取电机的旋转动力并输出；控制系统，所述控制系统与电机和电源电性连接，所述控制系统执行前述的控制方法。
附图说明
以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。
图1为本发明第一实施例中电动工具的结构示意图。
图2为图1所示的电动工具中控制系统的具体模块图。
图3为图1所示的电动工具在松螺母时，螺母与螺栓结合紧密，供给其电机的电流随时间的变化曲线图。
图4为图1所示的电动工具在松螺母时，螺母与螺栓结合松散，供给其电机的电流随时间的变化曲线图。
图5为本发明第二实施例中控制系统的具体模块图。
图6为本发明第三实施例中控制系统的具体模块图。
图7为本发明第一实施例中电动工具的控制方法的流程图。
图8为本发明第二实施例中电动工具的控制方法的流程图。
图9为本发明第三实施例中电动工具的控制方法的流程图。
图示中的相关元件对应编号如下：
电动工具，10 函数判断子模块，462
电机，12 电机变速子模块，464
工作头，14 时刻获取单元，4642
输出轴，16 时刻判断单元，4644
脚手架，20 电机控制单元，4646
螺母，32 第一部分，A
螺栓，34 第一拐点，H
控制系统，40a、40b、40c 第二部分，B
预设模块，41 第二拐点，I
指令预设子模块，412 第三部分，C
指令获取子模块，414 第三拐点，J
指令匹配子模块，416 第四部分，D
检测模块，42 第五部分，E
时钟模块，43 初始部分，M
计算模块，44 中间部分，N
控制模块，46 最终部分，O
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明所提供的控制方法和控制系统可应用于多种类型的电动工具，以下主要以电动冲击扳手10为具体实施例进行说明。
参图1所示，本发明一实施例中，电动冲击扳手10包括电机12、工作头14以及连接于电机12和工作头14之间的输出轴16；电动冲击扳手10的工作头14在电机12驱动下来卸除脚手架20上螺母32，从而将使得螺母32和螺栓34松开，便于对脚手架20进行拆卸。
电动冲击扳手10内还设置有控制系统40a，控制系统40a位于电路板上，用于在电动冲击扳手10进行螺母32卸除时，控制电机12的转速。
参图2所示，本发明第一实施例中，控制系统40a包括检测模块42、计算模块44以及控制模块46。
检测模块42用于检测表示输出轴16负载的参数x。
电动冲击扳手10在扭转螺母32对其进行紧固或卸除的过程中，由于螺母32与螺栓34之间的螺纹紧固力的存在，螺母32会通过工作头14对电动冲击扳手10的输出轴16施加一个阻力矩，在电动冲击扳手10中电机12所输出的转动扭矩克服该阻力矩时，工作头14开始紧固或卸除螺母32。
阻力矩与螺母32和螺栓34之间的螺纹紧固力成正比，在螺母32拧入螺栓34的过程中，螺母32和螺栓34之间螺纹紧固力也逐渐增加，在螺母32和螺栓34被完全拧紧时，螺纹紧固力达到峰值；反之，在电动冲击扳手10卸除螺母32的过程中，螺纹紧固力已经处在峰值，初始时刻，电动冲击扳手10的输出轴16所承受的阻力矩最大，此时需要电动冲击扳手10中电机12输出较大的转动扭矩来克服位于峰值的阻力矩，在螺母32和螺栓34脱离完全拧紧后，电动冲击扳手10的输出轴16所承受的阻力矩降低至平缓，电机12所输出的转动扭矩也同步降低至平缓。
参数x用于表示电动冲击扳手10输出轴16的负载，即用于表示电动冲击扳手10输出轴16所承受的阻力矩，由于阻力矩与电动冲击扳手10电机12的输出扭矩始终保持一致，通过调用与电机12输出扭矩相关的参数作为前述参数x，则可实现通过监控参数x来识别输出轴16的负载的大小。
计算模块44计算参数x的预设函数f(x)。
本发明的第一实施例中，该预设函数f(x)为参数x的一阶导数。
其中，控制模块46包括函数判断子模块462和电机变速子模块464；函数判断子模块462监控参数x，判断参数x的预设函数f(x)是否符合预设条件，基于前述判断结果来确认输出轴16上负载是否已降低至等于或小于预设负载，若是，通过电机变速子模块464改变电机转速，若否，检测模块42重新获取当前的参数x，进而计算模块44计算当前的预设函数f(x)，函数判断子模块462进而判断当前的预设函数f(x)是否符合预设条件。
参图3所示，图3描述了采用电动冲击扳手10在卸除与螺栓34结合较紧密的螺母32时，供给其电机12的电流随时间的变化曲线；其中，字母t表示电机12开始工作的时间，字母i表示提供给电动冲击扳手10的电机12的电流值。
图3中的曲线包括第一部分A、第一拐点H、第二部分B、第二拐点I、第三部分C、第三拐点J、第四部分D、第五部分E以及第六部分F。
其中第一部分A是一段上升曲线，其表示电机12刚开始启动，此时螺母32尚未给工作头14施加阻力矩，第一部分A基本可以认为是线性的；紧随着第一部分A的是第一拐点K以及后续的第二部分B，第一拐点K相对于第一部分A有一个向下倾斜的突变，第二部分B为一个下降曲线，这表示螺母32已经开始与工作头14抵紧，螺母32对工作头14施加阻力矩；在经过第二拐点I后进入基本水平的第三部分C，此时工作头14开始克服阻力矩来慢慢松开螺母32；随着时间的推移，第三部分C在第三拐点J处发生向下的跃变，并形成明显下降的第四部分D，此时螺母32已经接近被完全松开；随后进入第五部分E，该部分基本上是一段水平的直线，表明螺母32已经被完全松开，电机12处于空载状态，最后进入第六部分F，此时电机12被关停，电流i也降为0。
参图4所示，图4描述了采用电动冲击扳手10在卸除与螺栓34结合松散的螺母32时，供给其电机12的电流随时间的变化曲线；其中，字母t表示电机12开始工作的时间，字母i表示提供给电动冲击扳手10的电机12的电流值。
其中初始部分M是一段上升曲线，其表示电机12刚开始启动，此时螺母32尚未给工作头14施加阻力矩，初始部分M基本可以认为是线性的；紧随着初始部分F的后续的中间部分N，中间部分N为一个下降曲线，这表示螺母32已经开始与工作头14抵紧，螺母32对工作头14施加阻力矩；由于螺母32和螺栓34结合不紧密，工作头14很短时间内便使得螺母32和螺栓34松开，此时直接进入基本水平的部分(未标号)，该部分基本上是一段水平的直线，表明螺母32已经被完全松开，电机12处于空载状态；最后进入最终部分O，此时电机12被关停，电流i也降为0。
本发明第一实施例中，参数x为供给电动冲击扳手10中电机12的电流值，预设函数f(x)为参数x的一阶导数值，前述预设条件则为：供给电动冲击扳手10中电机12的电流值的一阶导数等于或小于预设导数阈值。
在电动工具工作的过程中，电流i会产生噪声，在电流i随时间t的关系曲线上会表现为不规则的曲线或毛刺，从而影响其一阶导数值的计算。为了避免电流i的噪声的影响，在计算一阶导数值时可以包括以下步骤，可以在多个连续时间间隔测量电流，其电流值分别为i1、i2、i3、……in。并且分别对测量得到的电流i1、i2、i3、……in对时间求一阶导数di1/dt1、di2/dt2、di3/dt3……din/dtn，并将所得的n个di/dt求得平均数；然后对其平均数的数值进行是否符合等于或小于预设导数阈值的判断。
当然，对于电流i随时间t的关系曲线上表现为不规则的曲线或毛刺，还可采用例如线性回归等多种修正方法，此为本领域普通技术人员所熟知的技术，在此不做赘述。
结合图3和图4中的电流曲线，设定预设条件中的预设导数阈值为图3中第四部分D中预设位置的电流值的一阶导数值，同样也是图4中中间部分N中预设位置的电流值的一阶导数值；显然第四部分D会比第二部分B中波形陡峭，从而能够准确识别出预设位置，在预设函数f(x)下降至等于或小于图3中第四部分D中或图4中中间部分N中预设位置的电流值的一阶导数值，表明电流急剧下降，螺母32已经和螺栓34松开，电机变速子模块464进而改变电机12的转速。
本发明第一实施例中，电机变速子模块464包括时刻获取单元4642、时刻判断单元4644以及电机控制单元4646。
以电动工具电机启动时作为起算时刻，时刻获取单元4642开始计时，在供给电动冲击扳手10中电机12的电流值的一阶导数等于或小于预设导数阈值时，时刻获取单元4642生成当前的时刻并作为目标时刻T2输出至时刻判断单元4644，时刻判断单元4644内存储有预设时刻T1，根据目标时刻T2与预设时刻T1的前后，电机控制单元4646选择不同的改变电机转速的方式。
根据图3所示，由于螺母32与螺栓34结合较紧密，目标时刻T2在预设时刻T1之后，时刻判断单元4644输出对应控制指令至电机控制单元4646，进而电机控制单元4646经过第一预设时长后关停电机12；从而充分松开螺母32和螺栓34，但二者又不会脱离。
该第一预设时长可根据螺母32从当前位置至完全脱离螺栓所需行程进行设置，以在第一预设时长结束时，螺母32也仍然不会脱离螺栓34为基准；优选的，第一预设时长为10毫秒。
根据图4所示，由于螺母32与螺栓34结合较松散，目标时刻T2在预设时刻T1之前，时刻判断单元4644输出另一控制指令至电机控制单元4646，进而电机控制单元4646即时关停电机12；从而防止过度螺母32和螺栓34而使得二者脱离。
值得注意的是：前文所述“关停电机”包括对电机的停止和刹车，在此不做赘述。
通过根据针对不同的目标时刻T2来选择不同的改变电机12转速的方式，在螺母32，使得螺母32能够最大限度的自螺栓34中转出，但又不会与螺栓34分离，降低了用户手动卸除螺母32所耗费时间，大幅提高了用户体验。
参图5所示，本发明的第二实施例中，控制系统40b与其他实施例相比，区别仅在于：控制系统40b还包括预设模块41，该预设模块41包括指令预设子模块412、指令获取子模块414以及指令匹配子模块416。
其中，指令预设子模块412用于预设调速需求指令集，其包括多个调速需求指令，每个调速需求指令对应一种所述改变电机的转速步骤的一种具体方式；指令获取子模块414用于获取用户调速需求指令；指令匹配子模块416用于根据用户调速需求指令确认所述改变电机的转速的步骤的具体方式。
后续，电机变速子模块464根据指令匹配子模块416所确认的方式来改变电机转速。
依据螺母自螺栓上完全卸除的行程来设定不同的变速模式，例如，将长行程设定为第一变速模式，将中、短行程设定为第二变速模式；用户根据螺母的不同行程，发出最佳的用户调速需求指令，进而获取最合适的改变电机转速的模式；随后，变速模块通过该变速方式来改变电机转速。
使得用户能够根据工况来选择改变电机转速的方式，提高了控制系统对不同工况的适应能力，从而保证了在不同工况下，螺母总能卸除到最佳位置。
优选的，可通过在电动冲击扳手上设置模式切换拨钮并在拨钮周侧标注模式图示，便于用户在使用前预先操作拨钮来选择对应的变速模式。
参图6所示，本发明的第三实施例中，控制系统40c相对于第一实施例，区别在于：控制系统40c还包括时钟模块43，该时钟模块43用于提供时间起点，并控制检测模块在该时间起点启动检测参数x。
其中，时间起点为电动工具开机后经过第二预设时长后的时间节点。
结合图3和图4中的电流曲线，前述时间起点可为T0时刻，T0时刻的电流i位于图3中第二部分B及图4中中间部分N；在T0时间之前，控制系统并不启动，在T0时刻，控制系统开始启动，并通过其检测模块来获取参数x。
当然，第二预设时长也可为0，前述时间起点即为0时刻。
通过设定第二预设时长，使得控制系统启动时，工作头已经与螺母抵紧，螺母已经开始对工作头施加阻力矩，螺母即将被慢慢松开；使得控制系统能够更快的检测到预设函数f(x)符合预设条件的时刻，避免了在第一部分A或初始部分M中，工作头还未与螺母抵紧，导致控制系统并无工作需求所导致的工作效率低下和能量浪费。
本发明的第四实施例中，控制系统与第一实施例相比；区别仅在于：预设函数f(x)为参数x的二阶导数，预设条件为：预设函数f(x)同样等于或小于预设导数阈值。
当然，预设函数f(x)同样可为参数x的多阶导数，在此不做赘述。
本发明的第五实施例中，控制系统与第一实施例相比，区别仅在于：参数x为电机12的输出扭矩值；预设条件为：输出扭矩的一阶导数值等于或小于预设扭矩导数阈值。
检测电机输出扭矩值可通过扭矩传感器来获取；获取预设扭矩导数阈值的方法可参考前述获取预设电流导数的方式，通过构建电机的扭矩曲线，明确电机空载时扭矩的一阶导数值，进而将其作为预设扭矩导数阈值，在此不做赘述。
本发明的第六实施例中，控制系统与前述实施例相比，控制系统中所对应的参数x和预设条件可采用前述第一至第五实施例中任一项所提及的方式，区别在于：在预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后时，电机变速子模块464在电机运转预设圈数后关停电机。
本发明的第七实施例中，控制系统与第六实施例相比，区别仅在于：在预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后时，电机变速子模块464降低电机转速后关停电机。
本发明的第八实施例中，控制系统与第六实施例相比，区别仅在于：在预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后时，电机变速子模块464降低电机转速，通过转速降低提示用户，使得用户手动关停电机。
本发明的第九实施例中，控制系统与第六实施例相比，区别仅在于：无论预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后还是之前时，电机变速子模块464均可通过使电机在连续正转和反转之间周期性切换，来提示用户，使得用户手动关停电机。
与现有技术相比，本发明的实施例中，控制系统能够将螺母与螺栓松开却不会使螺母和螺栓分离，用户能够根据需求手动分离螺母和螺栓，满足用户仅需松开螺母的特殊工况需求。
参图7所示，本发明第一实施例中，电动工具的控制方法包括如下步骤：
步骤S20，检测表示输出轴16负载的参数x。
电动冲击扳手10在扭转螺母32对其进行紧固或卸除的过程中，由于螺母32与螺栓34之间的螺纹紧固力的存在，螺母32会通过工作头14对电动冲击扳手10的输出轴16施加一个阻力矩，在电动冲击扳手10中电机12所输出的转动扭矩克服该阻力矩时，工作头14开始紧固或卸除螺母32。
阻力矩与螺母32和螺栓34之间的螺纹紧固力成正比，在螺母32拧入螺栓34的过程中，螺母32和螺栓34之间螺纹紧固力也逐渐增加，在螺母32和螺栓34被完全拧紧时，螺纹紧固力达到峰值；反之，在电动冲击扳手10卸除螺母32的过程中，螺纹紧固力已经处在峰值，初始时刻，电动冲击扳手10的输出轴16所承受的阻力矩最大，此时需要电动冲击扳手10中电机12输出较大的转动扭矩来克服位于峰值的阻力矩，在螺母32和螺栓34脱离完全拧紧后，电动冲击扳手10的输出轴16所承受的阻力矩降低至平缓，电机12所输出的转动扭矩也同步降低至平缓。
参数x用于表示电动冲击扳手10输出轴16的负载，即用于表示电动冲击扳手10输出轴16所承受的阻力矩，由于阻力矩与电动冲击扳手10电机12的输出扭矩始终保持一致，通过调用与电机12输出扭矩相关的参数作为前述参数x，则可实现通过监控参数x来识别输出轴16的负载的大小。
随后进入步骤S40，计算参数x的预设函数f(x)。
随后进入步骤S60，其具体包括：
S62、判断参数x的预设函数f(x)是否符合预设条件，基于前述判断结果来确认输出轴16上负载是否已降低至等于或小于预设负载，若是，执行步骤S64；若否，返回步骤S20；
S64、改变所述电机的转速。
参图3所示，图3描述了采用电动冲击扳手10在卸除与螺栓34结合较紧密的螺母32时，供给其电机12的电流随时间的变化曲线；其中，字母t表示电机12开始工作的时间，字母i表示提供给电动冲击扳手10的电机12的电流值。
图3中的曲线包括第一部分A、第一拐点H、第二部分B、第二拐点I、第三部分C、第三拐点J、第四部分D、第五部分E以及第六部分F。
其中第一部分A是一段上升曲线，其表示电机12刚开始启动，此时螺母32尚未给工作头14施加阻力矩，第一部分A基本可以认为是线性的；紧随着第一部分A的是第一拐点K以及后续的第二部分B，第一拐点K相对于第一部分A有一个向下倾斜的突变，第二部分B为一个下降曲线，这表示螺母32已经开始与工作头14抵紧，螺母32对工作头14施加阻力矩；在经过第二拐点I后进入基本水平的第三部分C，此时工作头14开始克服阻力矩来慢慢松开螺母32；随着时间的推移，第三部分C在第三拐点J处发生向下的跃变，并形成明显下降的第四部分D，此时螺母32已经接近被完全松开；随后进入第五部分E，该部分基本上是一段水平的直线，表明螺母32已经被完全松开，电机12处于空载状态，最后进入第六部分F，此时电机12被关停，电流i也降为0。
参图4所示，图4描述了采用电动冲击扳手10在卸除与螺栓34结合松散的螺母32时，供给其电机12的电流随时间的变化曲线；其中，字母t表示电机12开始工作的时间，字母i表示提供给电动冲击扳手10的电机12的电流值。
其中初始部分M是一段上升曲线，其表示电机12刚开始启动，此时螺母32尚未给工作头14施加阻力矩，初始部分M基本可以认为是线性的；紧随着初始部分F的后续的中间部分N，中间部分N为一个下降曲线，这表示螺母32已经开始与工作头14抵紧，螺母32对工作头14施加阻力矩；由于螺母32和螺栓34结合不紧密，工作头14很短时间内便使得螺母32和螺栓34松开，此时直接进入基本水平的部分(未标号)，该部分基本上是一段水平的直线，表明螺母32已经被完全松开，电机12处于空载状态；最后进入最终部分O，此时电机12被关停，电流i也降为0。
本发明第一实施例中，参数x为供给电动冲击扳手10中电机12的电流值，预设函数f(x)为参数x的一阶导数值，前述预设条件则为：供给电动冲击扳手10中电机12的电流值的一阶导数值等于或小于预设导数阈值。
在电动工具工作的过程中，电流i会产生噪声，在电流i随时间t的关系曲线上会表现为不规则的曲线或毛刺，从而影响其一阶导数值的计算。为了避免电流i的噪声的影响，在计算一阶导数值时可以包括以下步骤，可以在多个连续时间间隔测量电流，其电流值分别为i1、i2、i3、……in。并且分别对测量得到的电流i1、i2、i3、……in对时间求一阶导数di1/dt1、di2/dt2、di3/dt3……din/dtn，并将所得的n个di/dt求得平均数；然后对其平均数的数值进行是否符合小于预设导数阈值的判断。
当然，对于电流i随时间t的关系曲线上表现为不规则的曲线或毛刺，还可采用例如线性回归等多种修正方法，此为本领域普通技术人员所熟知的技术，在此不做赘述。
结合图3和图4中的电流曲线，设定预设条件中的预设电流为图3中第四部分D中预设位置的电流值的一阶导数值，同样也是图4中中间部分N中预设位置的电流值的一阶导数值；显然第四部分D会比第二部分B中波形陡峭，从而能够准确识别出预设位置，便于预设函数f(x)下降至等于或小于图3中第四部分D中或图4中中间部分N中预设位置的电流值的一阶导数值，表明电流急剧下降，螺母32已经和螺栓34松开，通过步骤S64来改变电机12的转速。
本发明第一实施例中，前述S64具体包括如下步骤：
S642、以电动工具电机启动时作为起算时刻，在供给电动冲击扳手10中电机12的电流值的一阶导数等于或小于预设导数阈值时，获取当前的时刻并作为目标时刻T2；
S644、判断目标时刻T2在预设时刻T1的之前还是之后，若在其之后，执行S646，若在其之前，执行S648；
S646、经过第一预设时长后关停电机12；
S648、即时关停电机12。
根据图3所示，由于螺母32与螺栓34结合较紧密，目标时刻T2在预设时刻T1之后，通过S646来经过第一预设时长后关停电机12；从而充分松开螺母32和螺栓34，但二者又不会脱离。
该第一预设时长可根据螺母32从当前位置至完全脱离螺栓所需行程进行设置，以在第一预设时长结束时，螺母32也仍然不会脱离螺栓34为基准；优选的，第一预设时长为10毫秒。
根据图4所示，由于螺母32与螺栓34结合较松散，目标时刻T2在预设时刻T1之前，通过S648来即时关停电机12；从而防止过度螺母32和螺栓34而使得二者脱离。
值得注意的是：前文所述“关停电机”包括对电机的停止和刹车两个步骤，在此不做赘述。
通过根据针对不同的目标时刻T2来选择不同的改变电机12转速的方式，在螺母32，使得螺母32能够最大限度的自螺栓34中转出，但又不会与螺栓34分离，降低了用户手动卸除螺母32所耗费时间，大幅提高了用户体验。
参图8所示，本发明的第二实施例中，控制方法与其他实施例相比，区别仅在于：控制方法还包括位于步骤S20之前的步骤S10，其具体包括：
S12、预设调速需求指令集，其包括多个调速需求指令，每个调速需求指令对应一种所述改变电机的转速步骤的一种具体方式；
S14、获取用户调速需求指令；
S16、根据用户调速需求指令确认所述改变电机的转速的步骤的具体方式。
依据螺母自螺栓上完全卸除的行程来设定不同的变速模式，例如，将长行程设定为第一变速模式，将中、短行程设定为第二变速模式；用户根据螺母的不同行程，发出最佳的用户调速需求指令，进而获取最合适的改变电机转速的模式；随后步骤S80通过该变速方式来改变电机转速。
使得用户能够根据工况来选择改变电机转速的方式，提高了控制方法对不同工况的适应能力，从而保证了在不同工况下，螺母总能卸除到最佳位置。
优选的，可通过在电动冲击扳手上设置模式切换拨钮并在拨钮周侧标注模式图示，便于用户在使用前预先操作拨钮来选择对应的变速模式。
参图9所示，本发明的第三实施例中，控制方法方法相对于第一实施例，区别在于：控制方法还包括步骤S30，该步骤S30具体包括：提供时间起点，并步骤S20在该时间起点启动。
其中，时间起点为电动工具开机后经过第二预设时长后的时间节点。
结合图3和图4中的电流曲线，前述时间起点可为T0时刻，T0时刻的电流i位于图3中第二部分B及图4中中间部分N；在T0时间之前，控制方法并不启动，在T0时刻，开始启动其步骤S20。
当然，第二预设时长也可为0，前述时间起点即为0时刻。
通过设定第二预设时长，使得控制方法启动时，工作头已经与螺母抵紧，螺母已经开始对工作头施加阻力矩，螺母即将被慢慢松开；使得控制方法能够更快的检测到预设函数f(x)符合预设条件的时刻，避免了在第一部分A或初始部分M中，工作头还未与螺母抵紧，导致控制方法并无工作需求所导致的工作效率低下和能量浪费。
本发明的第四实施例中，控制方法与第一实施例相比；区别仅在于：预设函数f(x)为参数x的二阶导数，预设条件为：预设函数f(x)同样等于或小于预设导数阈值。
当然，预设函数f(x)同样可为参数x的多阶导数，在此不做赘述。
本发明的第五实施例中，控制方法与第一实施例相比，区别仅在于：参数x为电机12的输出扭矩值；预设条件为：输出扭矩的一阶导数值等于或小于预设扭矩导数阈值。
检测电机输出扭矩值可通过扭矩传感器来获取；获取预设扭矩导数阈值的方法可参考前述获取预设电流导数的方式，通过构建电机的扭矩曲线，明确电机空载时扭矩的一阶导数值，进而将其作为预设扭矩导数阈值，在此不做赘述。
本发明的第六实施例中，控制方法与前述实施例相比，控制方法中所对应的参数x和预设条件可采用前述第一至第五实施例中任一项所提及的方式，区别在于：在预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后时，步骤S646调整为：在电机运转预设圈数后关停电机。
本发明的第七实施例中，控制方法与第六实施例相比，区别仅在于：在预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后时，步骤S646调整为：降低电机转速后关停电机。
本发明的第八实施例中，控制方法与第六实施例相比，区别仅在于：在预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后时，步骤S646调整为：降低电机转速，通过转速降低提示用户，使得用户手动关停电机。
本发明的第九实施例中，控制方法与第六实施例相比，区别仅在于：在预设函数f(x)符合预设条件所处的目标时刻T2在预设时刻T1之后时，步骤S646和S648均可调整为：通过使电机在连续正转和反转之间周期性切换。来提示用户，使得用户手动关停电机
与现有技术相比，本发明的实施例中，控制方法能够将螺母与螺栓松开却不会使螺母和螺栓分离，用户能够根据需求手动分离螺母和螺栓，满足用户仅需松开螺母的特殊工况需求。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
检测用于表示输出轴负载的参数x；
计算所述参数x的预设函数f(x)；
根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载降低至等于或小于预设负载，进而改变所述电机的转速。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；所述预设条件为：预设函数f(x)的值等于或小于预设导数阈值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述参数x为供给电机的电流值或输出轴的扭矩值。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述电动工具中电机启动并经过第二预设时长后，开始检测用于表示输出轴负载的参数x。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括检测用于表示输出轴负载的参数x之前的如下步骤：
预设调速需求指令集，其包括多个调速需求指令，每个调速需求指令对应一种所述改变电机的转速步骤的一种具体方式；
获取用户调速需求指令；
根据用户调速需求指令确认所述改变电机的转速的步骤的具体方式。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述改变电机转速的步骤具体为：控制电机在正转和反转之间周期性切换。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：
获取所述预设函数f(x)符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；
在目标时刻在预设时刻之后时，在经过第一预设时长后关停电机。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：
获取所述预设函数f(x)符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；
在目标时刻在预设时刻之后时，在电机运转预设圈数后关停电机。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：
获取所述预设函数f(x)符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；
在目标时刻在预设时刻之后时，降低电机转速。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述改变电机转速的步骤的具体方式为：
获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻，该目标时刻自电动工具电机启动后起算；
在目标时刻在预设时刻之前时，即时关停电机。
11.一种电动工具的控制系统，其中，电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制系统包括：
检测模块，检测用于表示输出轴负载的参数x；
计算模块，计算所述参数x的预设函数f(x)；
控制模块，包括：
函数判断子模块，根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载降低至等于或小于预设负载；
电机变速子模块，进而改变所述电机的转速。
12.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；所述预设条件为：预设函数f(x)的值等于或小于预设导数阈值。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述参数x为供给电机的电流值或输出轴的扭矩值。
14.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，在所述电动工具中电机启动并经过第二预设时长后，检测模块开始检测用于表示输出轴负载的参数x。
15.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括模式设定模块，所述模式设定模块包括：
指令预设子模块，用于预设调速需求指令集，其包括多个调速需求指令，每个调速需求指令对应一种所述改变电机的转速步骤的一种具体方式；
指令获取子模块，用于获取用户调速需求指令；
指令匹配子模块，用于根据用户调速需求指令确认所述改变电机的转速的步骤的具体方式。
16.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述电机变速子模块具体用于：控制电机在正转和反转之间周期性切换。
17.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述电机变速子模块包括：
时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；
时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；
电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，经过第一预设时长后关停电机。
18.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述电机变速子模块包括：
时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；
时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；
电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，控制电机运转预设圈数后关停电机。
19.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述电机变速子模块包括：
时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；
时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；
电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，降低电机转速。
20.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述电机变速子模块包括：
时刻获取单元，以电动工具电机启动为起算时刻，获取所述参数x符合所述预设条件时的目标时刻；
时刻判断单元，判断目标时刻是否在预设时刻之后；
电机控制单元，在目标时刻是否在预设时刻之后时，即时关停电机。
21.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括：
电源；
电机，获取电源的电力以提供旋转动力；
输出轴，获取电机的旋转动力并输出；
根据权利要求11至20中任一项所述的控制系统，所述控制系统与电机和电源电性连接。
22.根据权利要求21所述电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括：系统启动部件，其用于可操作的启动所述控制系统。
23.一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
检测用于表示输出轴负载的参数x；
计算所述参数x的预设函数f(x)；
根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载等于或小于预设负载，进而改变所述电机的转速。
24.一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
松开紧固件的过程中，检测用于表示输出轴负载的参数x；
计算所述参数x的预设函数f(x)；
根据所述预设函数f(x)符合预设条件来判定所述输出轴负载等于或小于预设负载，进而改变所述电机的转速。
25.一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
检测用于表示输出轴负载的参数x；
计算所述参数x的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；
当预设函数f(x)的值等于或小于预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
26.一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
检测用于表示输出轴负载的参数x；
计算所述参数x的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为参数x的N阶导数，所述N为正整数；
当预设函数f(x)的值达到或超过预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
27.一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
检测供给电机的电流；
计算所述电流的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为电流的一阶导数；
当所述电流的一阶导数的值等于或小于预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
28.一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机及连接电机的输出轴，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
松开紧固件的过程中，检测供给电机的电流；
计算所述电流的预设函数f(x)，所述预设函数f(x)为电流的一阶导数；
当所述电流的一阶导数的值等于或小于预设导数阈值时，改变所述电机的转速。
29.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括：
电源；
电机，获取电源的电力以提供旋转动力；
输出轴，获取电机的旋转动力并输出；
控制系统，所述控制系统与电机和电源电性连接，执行权利要求23至28任一项所述的控制方法。
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