CN109121799B - 一种往复工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复工具，其包括由被控制器控制的电动机驱动的往复装置，该控制器被布置成接收用户输入；其中，控制器包括卡刀感测设备，卡刀感测设备被布置成当往复装置沿第一方向被驱动时检测往复装置中的卡刀，并且当检测到卡刀时，激活第一反卡刀程序，并且当检测到用户输入改变时，激活被布置成沿第二方向驱动往复装置的第二反卡刀程序。

Description

一种往复工具及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种往复工具和控制往复工具的方法，并且具体但非排他地涉及一种往复工具，该往复工具包括当工具发生卡刀时控制往复工具的方法。

背景技术

往复工具(诸如绿篱修剪机和锯)通常包括一对往复臂，它们被驱动彼此移动以执行特定功能。然而，在操作过程中，往复臂可能卡刀，导致工具卡在卡刀位置。

卡刀有时难以清除，因为卡刀可能导致往复臂在卡刀中锁定在一起。结果，为了清除卡刀，用户可能需要使用单独的工具或通过往复臂的进一步用户操纵来清除卡刀。这是不利的，因为卡刀可能导致工具操作的显着延迟，同时当使用者操纵往复臂以清除卡刀时增加受伤风险。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种往复工具，其包括：

由设置成接收用户输入的控制器控制的电动机驱动的往复装置；其中，控制器包括卡刀感测设备，卡刀感测设备布置成当往复装置沿第一方向被驱动时检测往复装置中的卡刀，并且当检测到卡刀时激活第一反卡刀程序，并且当检测到用户输入改变，激活布置成沿第二方向驱动往复装置的第二反卡刀程序。

在第一方面的一个实施例中，第一方向是往复装置的操作方向。

在第一方面的一个实施例中，第二方向与第一方向相反。

在第一方面的一个实施例中，控制器布置成经由致动器接收用户输入，致动器布置成由用户操纵以指示控制器在第一方向上驱动往复装置。

在第一方面的一个实施例中，当控制器在第一方向上驱动往复装置时，用户进一步操纵致动器，控制器检测到用户输入的改变。

在第一方面的实施例中，致动器的进一步操纵包括由使用者释放致动器。在第一方面的实施例中，通过检测来自电动机的高于预定阈值流通的电流来检测卡刀。

在第一方面的实施例中，卡刀感测设备包括霍尔效应传感器和/或光学传感器，以确定往复工具的一个或多个操作部件的位置，速度，移动方向或其任何组合以检测卡刀。

在第一方面的一个实施例中，第一反卡刀程序包括终止往复装置的驱动。

在第一方面的一个实施例中，第二反卡刀程序包括逆转往复装置。

在第一方面的一个实施例中，往复装置的逆转在短时间内进行，以便将往复装置从卡刀中移除。

在第一方面的一个实施例中，往复装置的逆转进行三秒或更少。

在第一方面的一个实施例中，往复装置是一对往复刀片。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制往复工具的方法，包括以下步骤：

-当往复装置沿第一方向被驱动时，检测往复装置中的卡刀；并且当检测到卡刀时，

-激活第一反卡刀程序，并且当检测到用户输入的改变时；

-激活布置成沿与第一方向相反的第二方向驱动往复装置的第二反卡刀程序。

在第二方面的一个实施例中，第一反卡刀程序被布置成终止往复装置在第一方向上的驱动。

在第二方面的一个实施例中，用户输入的改变是被布置成由用户致动以操作往复工具的致动器的释放。

附图说明

现在将参考附图以举例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1示出根据本发明的一个方面的具有绿篱修剪机的一个实施例的透视图；

图2示出图1所示的绿篱修剪机的往复刀片的俯视图；

图3示出图1的绿篱修剪机的控制部件的框图；以及

图4示出控制图1的绿篱修剪机的方法的流程图。

具体实施方式

参照图1，示出了往复工具的示例，在该示例中，往复工具是绿篱修剪机 10。绿篱修剪机10是由园丁和其他操作员用来修剪植被以便保持植被处于现有状态的工具。通常，绿篱修剪机被设计用于切割轻的植被，包括小树枝，树枝，草，树叶或小枝，并且因此允许用户快速修剪灌木树篱至期望的长度或形状。

如在图1和图2中所示出的那样，绿篱修剪机具有形式为一对切割刀片 202、204的往复装置290，其在图2中更详细地示出。刀片202、204以往复方式被驱动并且在两个端点之间往复运动。该往复运动将看到，刀片202、204 在同一平面内绕着彼此移动，其中一个刀片204沿着与另一个刀片202相反的方向移动。这可以通过向前移动一个刀片202来实现，而第二刀片204在相同的平面内沿相反的方向(向后)移动，并且一旦两个刀片到达其移动范围的端点，则将刀片移回到其初始位置。或者，其中一个刀片可以是固定的，而另一个刀片围绕固定叶片向前和向后移动。

如图2所示，由于本示例中的往复工具是绿篱修剪机，因此这里所示的刀片是绿篱修剪机刀片，其被成形为具有多个单独的齿202A、202B、204A、204B。这些齿间隔开以使得存在一个小的距离，以便在每个齿之间提供间隙。该间隙允许待切割的物体，诸如小植物(例如小树枝，草，树叶，棒等)被夹在这些间隙内的齿之间。齿202A、202B、204A、204B具有通常设置在每个齿的前缘上的至少一个尖锐边缘，并且因此当刀片向前移动时，间隙中的待切割的小树枝，草叶，枝条等将被切割，允许绿篱修剪机可用于修剪树篱，草地或树枝。在一些示例中，齿的两个边缘都可以被磨尖以便当刀片沿相反方向移动时允许切割动作发生。在其他一些示例中，其中一个边缘可以是“钩状”，以便在间隙内捕获更多植物以进行切割。

返回到图1，在该示例中，刀片202、204由发动机或引擎驱动，但是优选地，如该实施例所示，刀片由电动机驱动。电动机(未示出)可以由诸如电池的电源或通过用电缆传输至修剪器的干线电力来供电。电动机还可以连接到传动机制，例如齿轮箱，当将电力被传送到电动机时，该传动机制将来自发动机的旋转驱动传递到往复驱动的刀片202、204上。通常，当用户致动开关或致动器(例如触发器)时，该过程发生以操作绿篱修剪机。

参照图3，示出了可以控制绿篱修剪机10的方式的框图。如图3所示，电动机302由致动器304控制，致动器304在需要操作绿篱修剪机10时由用户致动。优选地，如该示例性实施例所示，电动机302可以由数字控制器306 控制，数字控制器306可以是具有由微处理器或计算电路控制的电子电路的电子装置，以便将电力引导或终止到发动机302。在一个示例性实施例中，这通过使用电子致动器304来实现，该电子致动器304检测用户输入(致动器的压下)并且将该输入馈送到控制器的微处理器中以启动来从电池316或电源316 AC发动机的电流。电子控制器306的使用是优选的，因为可以通过致动器304 向用户提供更大的控制，而故障安全机构可以被编程到控制器中以提高操作效率和安全性。

在该实施例中，可以通过软件，硬件或两者的组合适当地编程控制器306 以执行控制往复工具10的方法的示例实施例，该方法包括以下步骤：

-当往复装置312沿第一方向被驱动时，检测往复装置312中的卡刀；并且当检测到卡刀时，

-激活第一反卡刀程序310，并且当检测到用户输入的改变时；

-激活布置成沿与第一方向相反的第二方向驱动往复装置312的第二反卡刀程序310。

相反，绿篱修剪机10可以作为往复工具的示例实施例进行操作，该往复工具包括：由电动机302驱动的往复装置10，该电动机302由控制器306控制，该控制器306被布置成接收用户输入；其中，控制器306包括卡刀感测设备308，该卡刀感测设备308被布置成往复装置312在第一方向上被驱动时检测往复装置312中的卡刀，并且当检测到卡刀时激活第一反卡刀程序310，并且当检测到用户输入发生改变时，激活被布置成沿第二方向驱动往复装置312 的第二反卡刀程序310。

在该实施例中，绿篱修剪机的控制器将包括卡刀检测设备或卡刀感测设备 308，其布置成当绿篱修剪机10操作时检测刀片312的卡刀。作为一个例子，当绿篱修剪机10在使用中时，可能在刀片312内遇到比预期更强的树枝或枝条。然而，刀片312可能不能切穿这个比预期的树枝或枝条更强的树枝。取决于刀片312的位置和发动机302的驱动位置，当发动机302试图将刀片312驱动到前进位置时，绿篱修剪机10可能卡刀，直到其到达其运动范围的末端，而意外的树枝或枝条可能会阻止刀片向前行进。结果是绿篱修剪机10在该卡刀位置变得卡刀，因为发动机302在没有用户介入的情况下不会从卡刀逆转。

因此，在该示例中，卡刀检测设备308被布置成检测绿篱修剪机10已被卡刀，并且当检测到卡刀时，控制器306被布置为适当地响应以解除绿篱修剪机10的卡刀。在此实施例中，可以通过使用传感器来检测卡刀检测设备308 以检测传动机制314内的刀片312或驱动齿轮的位置。在这些示例中，可以使用诸如霍尔效应传感器或基于光的光学传感器(红外传感器)的位置传感器来确定刀片相对于绿篱修剪机10的往复装置312所允许的运动范围的位置，或绿篱修剪机的一个或多个操作部件的速度，位置和方向。反过来，传感器可以检测刀片的位置或速度，运动方向以及刀片是否移动。

当该信息由控制器306的微处理器处理时，将其与发动机302是由用户致动还是由发动机302消耗/流通的电流量进行比较。通过这些比较，可以确定修剪器10的刀片312当前是否被卡刀或处于正常运动。因此，例如，如果位置传感器检测到刀片312没有移动(例如刀片的位置不变)，但是用户已经致动致动器304并且发动机302当前正在流通电流，则修剪器10可能被卡刀。

在一个示例中，在使用霍尔效应传感器来检测卡刀的情况下，霍尔效应传感器可以被放置在邻近或位于合适的位置以检测用于卡刀检测的工具(例如刀片，发动机，齿轮或轴)的操作部件的速度。在这些示例中，如果由霍尔传感器测量的速度被确定为小于预定值，则控制器306然后可以确定工具是否正在经历卡刀。

在优选实施例中，卡刀检测设备308被布置成测量流通电动机302的电流以确定是否发生卡刀状况。在卡刀期间，叶片312的运动可能不移动或可能移动非常小的量。然而，由于电动机302正在尽可能多地流通电流以克服卡刀，所以流通电动机302的电流可能远高于正常值。因此，通过监控发动机302在一段时间内流通的功率可以作为刀片卡刀的指示。

在一个示例中，为了将该逻辑实施到控制器306中，基于发动机302的操作特性和工具本身，可以预先确定发动机302在一段时间内流通的功率(电流) 水平。一旦这些预定的操作特性已知，就可以在控制器306的微处理器中编程在卡刀的一段时间特性上流通的电流阈值，以检测卡刀。因此，在这个示例中，发动机302以2安培正常操作，并且在重负载下流通2.5安培，如果发动机302 在3安培的卡刀位置内维持1.5秒持续时间，则微处理器可以确定由所流通的电流及其持续时间代表的卡刀发生。接下来，将在下面参照图4的描述中触发反卡刀程序310。

这种卡刀检测方法的优点在于不需要附加的位置传感器。这可以降低制造和设计成本，同时由于降低了复杂性而提高了可靠性。

在如图4所示的这个示例性实施例中，用户可以使用诸如绿篱修剪机10 之类的往复动力工具来进行正常操作402。当绿篱修剪机遇到卡刀404时，卡刀检测设备检测到卡刀。在此之后，微处理器被布置为响应于卡刀而激活反卡刀例程。该反卡刀例程包括两个反卡刀程序，其中第一程序406被布置为停止绿篱修剪机的操作，以及第二程序410，由此当在第一程序完成之后发生用户事件时，继续向刀片施加逆转驱动，以将其从卡刀中移开。

在一个示例中，第一反卡刀程序406可以通过在检测到卡刀时停止向电动机302输送动力来完成。这可以由控制器306执行，使得当卡刀感测设备检测到卡刀时，控制器306被布置为切断到发动机302的电力。这又将停止发动机302驱动刀片。另外，如果在绿篱修剪机中也使用制动系统，那么也可以应用制动系统，虽然这是非必需的，因为当刀片312在正常情况下处于卡刀位置时其应该是静止的，尽管可以应用这样的步骤/机构以满足动力工具的任何安全或物理要求。

一旦进行第一反卡刀程序406，绿篱修剪机10的刀片312应该是固定的，并且来自发动机302的任何驱动也应该被终止408。在这个阶段，控制器的微处理器将在激活第二反卡刀程序开始之前等待用户输入410的改变，以便完成反卡刀过程。

在操作过程的这个阶段，用户将一直致动致动器304，也就是说，用户将一直按压触发器或开关以操作绿篱修剪器10。一旦修剪器由于卡刀404和 /或由于第一反卡刀程序406的操作而停止，用户可能仍保持致动器的致动，因为卡刀是不可预见的事件。然而，用户很容易知道绿篱修剪机10已经停止工作，并且因此用户可以直观地释放触发器以重试切割操作或停止绿篱修剪器，以便他或她可以调查卡刀或停止操作的原因。

因此，用户可以在此阶段释放致动器304。此时，一旦致动器304被释放，完成第一反卡刀程序406的控制器将等待该事件/触发408。接着，控制器306将开始第二反卡刀程序410，由此控制器306向发动机302施加电力，使得刀片在短时间内从其操作方向逆转。这可以通过向发动机302施加逆转电流来执行，例如，以D.C.配置逆转功率输入的极性，使得发动机302在相反的方向上操作，或者可选地，也可以对传动机制314进行调节以逆转对刀片的驱动。

优选地，刀片的这种逆转仅在有限的时间内并且将取决于工具本身，尽管在优选的实施例中，发动机将以与操作方向相反的方向驱动刀片最多长达3 秒，优选的持续时间为0.5秒。这是为了驱动刀片离开卡刀本身以将刀片从卡刀中释放。优选地，通过沿相反方向短时间驱动刀片，第二反卡刀程序410未采取的唯一操作是释放刀片并且不继续操作绿篱修剪机。这是有利的，因为在决定是否进行第二次尝试，换挡位置或放弃切割动作之前，用户有机会检查卡刀或绿篱修剪机的状况。

一旦刀片在相反的方向上短时间内被驱动，则完成第二反卡刀程序410，在此之后，刀片应该不再被卡住，并且绿篱修剪机将返回到其正常状态，以便等待来自用户的进一步的操作命令412。在此阶段，用户可以选择通过在适合用户的任何时间致动致动器304来操作刀片修剪器。

应该理解的是，参考绿篱修剪机来描述上述示例实施例。然而，反卡刀程序也可以与其他往复工具一起操作，包括锯，头发修剪器，挖掘机，锤子等。

还将意识到，在本发明的方法和系统完全由计算系统实现或部分由计算系统实现的情况下，则可以使用任何适当的计算系统体系结构。这将包括独立电脑，网络电脑和专用硬件设备。在使用术语“计算系统”和“计算设备”的情况下，这些术语旨在涵盖能够实现所描述的功能的任何适当的计算机硬件布置。

本领域技术人员应该理解，可以对具体实施方式中所示的本发明进行多种变化和/或修改，而不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围。因此，本实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。

除非另有说明，否则本文包含的对现有技术的任何提及不被视为承认该信息是一般常识。

Claims (15)

1.一种往复工具(10)，包括：

往复装置(290)，所述往复装置由控制器(306)控制的电动机驱动，所述控制器被布置成接收用户输入；其中，所述控制器包括卡刀感测设备(308)，所述卡刀感测设备被布置成当所述往复装置沿第一方向被驱动时检测所述往复装置中的卡刀，并且被布置成当检测到卡刀时激活第一反卡刀程序，其特征在于，在激活所述第一反卡刀程序之后，当检测到所述用户输入的改变时，所述卡刀感测设备被布置成激活沿第二方向驱动所述往复装置的第二反卡刀程序。

2.如权利要求1所述的往复工具(10)，其特征在于，所述第一方向是所述往复装置的操作方向。

3.如权利要求2所述的往复工具(10)，其特征在于，所述第二方向是与所述第一方向相反的方向。

4.如权利要求1所述的往复工具(10)，其特征在于，所述控制器(306)被布置为通过由用户操纵的致动器(304)来接收所述用户输入以指示所述控制器在所述第一方向上驱动所述往复装置。

5.如权利要求4所述的往复工具(10)，其特征在于，当所述控制器在所述第一方向上驱动所述往复装置(290)时，在所述用户进一步操纵所述致动器(304)时由所述控制器(306)检测所述用户输入的改变。

6.如权利要求5所述的往复工具(10)，其特征在于，所述致动器(304)的进一步操纵包括由所述用户释放所述致动器。

7.如权利要求1至6中任一项所述的往复工具(10)，其特征在于，通过检测来自所述电动机的预定阈值以上流通的电流来检测所述卡刀。

8.如权利要求1至6中任一项所述的往复工具(10)，其特征在于，所述卡刀感测设备(308)包括霍尔效应传感器和/或光学传感器，以确定所述往复工具的一个或多个操作部件的位置、速度、移动方向或其任何组合以检测所述卡刀。

9.如权利要求1至6中任一项所述的往复工具(10)，其特征在于，所述第一反卡刀程序包括终止对所述往复装置的所述驱动。

10.如权利要求1至6中任一项所述的往复工具(10)，其特征在于，所述第二反卡刀程序包括逆转所述往复装置(290)。

11.如权利要求10所述的往复工具(10)，其特征在于，所述往复装置(290)的逆转在3秒或更短内被执行以将所述往复装置从所述卡刀中移除。

12.如权利要求1至6中任一项所述的往复工具(10)，其特征在于，所述往复装置(290)是一对往复刀片(202、204)。

13.一种控制根据权利要求1至12中任一项所述的往复工具(10)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-当所述往复装置沿第一方向被驱动时，检测所述往复装置(290)中的卡刀；并且当检测到卡刀时，

-激活第一反卡刀程序，并且在激活所述第一反卡刀程序之后，当检测到用户输入的改变时；

-激活沿与所述第一方向相反的第二方向驱动所述往复装置的第二反卡刀程序。

14.如权利要求13所述的用于控制往复工具(10)的方法，其特征在于，所述第一反卡刀程序被布置成终止所述往复装置(290)在所述第一方向上的驱动。

15.如权利要求13或14所述的用于控制往复工具(10)的方法，其特征在于，所述用户输入的改变是由所述用户激活以操作所述往复工具的致动器(304)的释放。

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