CN109617503B - 一种多功能智能化电动工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能智能化电动工具，包括本体以及作业机构，本体内部设置有电源、控制器、以及电机，本体的外部设置有输入设定装置；电源为控制器供电，控制器通过输入设定装置的输入来控制电机的运作状态，电机连接作业机构；本体的端面上设置有第一触点，作业机构的端面上设置有第二触点，并且构成了当第一触点与第二触点接触后，控制器控制电机按照作业机构设定的运作状态运作。本发明公开的电动工具适用于不同的作业机构，其使用灵活性高，制备成本低，操作方法简便；本发明还公开一种电动工具的控制方法，其控制过程简单，同时可以避免损坏被操作工件或者出现电动工具中电机烧毁的现象。

Description

一种多功能智能化电动工具及其控制方法

技术领域

本发明属于电动工具技术领域，具体涉及一种多功能智能化电动工具及其控制方法。

背景技术

传统的电动工具一般只能通过输入设定装置来改变电机的转动速度，并且转动速度也会由于负载的不同而变化，无法准确控制。对于一些电动工具，例如电钻或电动螺丝起子，通常需要对其输出的扭矩进行限制，以防止损坏工件或烧毁电机。一般的电钻或电动螺丝起子在刀具夹头与电机之间设有机械式过载离合器，以限制输出扭矩。然而，机械式过载离合器的体积较大，扭矩调节的精确度较低。针对上述问题，人们开始寻求一种使用灵活性较高的电动工具。

实用新型专利CN205693591U公开了一种直驱式电动工具，包括控制器、电机、和设定装置，其中控制器被配置为接收来自设定装置的输入来控制电机的转矩和/或转速，电机的输出轴直接连接到作业构件。该电动工具相比较传统的电动工具，增加了电机的转矩控制，取消了机械式过载离合器，但是该电动工具无法对电机的转动圈数和角度进行控制。该电动工具虽然公开了将本体与作业机构分离，但是并没有公开如何实现本体与多种不同类型的作业机构进行匹配连接，同时也没有公开本体如何识别安装在本体上的不同的作业机构。这导致该电动工具使用无法实现智能化，并且使用场景受限。为此，需要对电动工具加以改进，实现多功能、智能化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种多功能智能化电动工具及其控制方法，解决了现有技术中电动工具的使用功能单一、智能化程度低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：一种多功能智能化电动工具，其特征在于：包括本体以及作业机构，所述本体内部设置有电源、控制器、以及驱动所述作业机构转动的电机，所述本体的外部设置有输入设定装置；所述电源为控制器供电，所述控制器通过所述输入设定装置的输入来控制电机的运作状态，所述电机的输出端连接作业机构，电机输出端中设置有扭矩传感器，所述电机的外部设置有磁铁，且电机转子带动所述磁铁转动，与磁铁位置对应处所述本体内部设置有磁编码器，所述磁编码器以及扭矩传感器与所述控制器电连接；所述本体的端面上设置有若干第一触点，所述作业机构的端面上设置有第二触点，并且构成了当第一触点与第二触点接触后，所述控制器与作业机构之间实现电连接。

优选的，所述电机的输出端连接有减速机，所述减速机的输出端连接作业机构。

优选的，所述输入设定装置包括显示屏、按钮、按键、或者扳机中的一种或任意组合。

优选的，所述电机的运作状态包括按照设定的转矩运作、按照设定的转速运作、按照设定的转动圈数运作、或者按照设定的转动角度运作中的一种或任意组合。

优选的，所述作业机构中设置有微动开关或者位置传感器，所述微动开关或者位置传感器与作业机构中的所述第二触点电连接。位置传感器可以为接近开关。设置微动开关或者位置传感器是为了确定作业机构运行时的初始位置。

优选的，所述作业机构包括实现转动的夹头或者实现往复运动的夹头中的任意一种。如作业机构可以为电钻夹头、螺丝起子夹头、胶枪夹头、电剪刀、拉铆夹头等。

一种多功能智能化电动工具的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括将本体中的第一触点与作业机构中的第二触点接触，使得控制器与作业机构建立电连接，控制器识别作业机构种类，并控制电机按照与所述作业机构设定的运作状态运作。

优选的，所述控制器通过接收本体端面上若干第一触点的高低电平信号或者通过与作业机构通讯来识别作业机构种类。

优选的，所述控制器包括：

模式切换单元，用于切换进入运作状态的设定模式；

工作阈值设定单元，用于设定电机在运作状态下的工作阈值；

存储单元，用于存储所述工作阈值；

状态检测单元；接收电机在运作状态下的运行参数值；

处理单元，用于将电机在运作状态下的运行参数值与存储单元存储的工作阈值进行比对分析，并且控制电机在设定的工作阈值之间运行；

所述模式切换单元与所述处理单元连接，所述工作阈值设定单元包含若干个，且若干个所述工作阈值设定单元经所述存储单元后与所述处理单元连接，所述状态检测单元包含若干个，且若干个状态检测单元与所述处理单元连接。

优选的，所述工作阈值包含转矩阈值、转速阈值、转动圈数阈值、或者转动角度阈值中的一种或任意组合。

本发明的有益效果：本发明公开一种多功能智能化电动工具，该种电动工具由于可以实现对输出转矩、转速、转动圈数、或者转动角度的精确控制，因此可以适用于各种实现转动或者往复运动的作业机构，其使用灵活性高，制备成本低，同时操作人员只要掌握一种方法即可实现不同功能的电动工具的使用，操作方法简便；此外，该种电动工具的智能化程度高，通过预设定作业机构的运作状态，使得电动工具中的本体匹配作业机构后能够自动按照该作业机构预设定的运作状态运行；本发明还公开一种多功能智能化电动工具的控制方法，其控制过程简单，同时可以避免损坏被操作工件或者出现电动工具中电机烧毁的现象。

附图说明

图1为一种多功能智能化电动工具的结构示意图；

图2为一种多功能智能化电动工具的控制电路结构示意图；

图中附图标记，1-本体，1.1-电源，1.2-控制器，1.2.1-模式切换单元，1.2.2-电机转矩阈值设定单元，1.2.3-电机转速阈值设定单元，1.2.4-电机转动圈数阈值设定单元，1.2.5-电机转动角度阈值设定单元，1.2.6-存储单元，1.2.7-状态检测单元，1.2.8-处理单元；1.3-电机，1.4-扭矩传感器，1.5-减速机，1.6-磁铁，1.7-磁编码器，1.8-第一触点，1.9-显示屏，1.10-扳机；2-作业机构，2.1-第二触点，2.2-微动开关。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种多功能智能化电动工具，如图1所示，包括本体1以及作业机构2。其中，本体内部1设置有电源1.1、控制器1.2、以及电机1.3。本体1的外部设置有输入设定装置。电源1.1与控制器1.2连接，并给控制器1.2供电。输入设定装置与控制器1.2连接，向控制器1.2输入信号。控制器1.2与电机1.3连接，控制器1.2通过输入设定装置的输入来控制电机1.3的运作状态。本实施例中，电机1.3的运作状态包括按照设定的转矩运作、按照设定的转速运作、按照设定的转动圈数运作、以及按照设定的转动角度运作。电机1.3的输出端中设置有扭矩传感器1.4，扭矩传感器1.4测量电机的转动扭矩。电机1.3的输出端连接有减速机1.5，减速机1.5的输出端连接作业机构2。与电机输出端的相对一侧，电机1.3的端部固定有磁铁1.6，磁铁1.6与电机内部的的电机转子连接，电机转子带动磁铁1.6转动。与磁铁1.6位置对应处，本体1内部设置有磁编码器1.7。磁编码器1.7配合磁铁1.6可以测定电机的转速、电机的转动圈数、以及电机的转动角度等。磁编码器1.7以及扭矩传感器1.4与控制器1.2电连接，磁编码器以及扭矩传感器将电机的运行状态信号传递给控制器。本体1的端面上设置有第一触点1.8。本实施例中，第一触点1.8设置有4个。作业机构2的端面上设置有第二触点2.1，当第一触点1.8与第二触点2.1接触后，控制器1.2与作业机构2建立电连接，控制器1.2识别该种作业机构2种类。控制器1.2可以通过接收本体端面上第一触点1.8的高低电平信号或者通过与作业机构2实现通讯来识别作业机构种类。

本实施例中，采用控制器1.2可以通过接收本体端面上第一触点1.8的高低电平信号来识别作业机构的种类。具体的，第一触点产生的高低电平信号发送给控制器，控制器接收该高低电平信号后识别该作业机构的种类，并控制电机按照该种作业机构设定的运作状态运作。

输入设定装置包括显示屏、按钮、按键、或者扳机中的一种或多种。本实施例中，本体1的外侧设置有显示屏1.9，本体1的内侧设置有扳机1.10。

本实施例中，为了更精确地控制电动工具的启动，作业机构2中可以设置微动开关或者位置传感器来确定作业机构的初始位置。微动开关或者位置传感器与作业机构中的第二触点电连接。由于铆接过程中需要确定铆钉铆接的起始位置，通常铆接夹头中需要安装微动开关或者位置传感器。本实施例中，作业机构2为铆接夹头。铆接夹头2的端部设置有微动开关2.2，微动开关2.2与铆接夹头中的第二触点2.1电连接。电动工具中本体开始运行时，通过第一触点检测微动开关的状态。如果微动开关未接通，则表明铆接夹头中用于夹持铆钉的铆接头没有回到初始位置。控制器识别当前作业机构的种类后，会控制电机旋转，直到作业机构中的铆接头回到初始位置，此时，铆接夹头端部的微动开关接通。当然作业结构不仅限于拉铆夹头，还可以有电钻夹头、螺丝起子夹头、胶枪夹头等。

一种多功能智能化电动工具的控制方法，包括将本体中的第一触点1.8与作业机构中的第二触点2.1接触，控制器1.2接收本体端面上第一触点1.8的高低电平信号确定作业机构种类，并控制电机按照与该种作业机构设定的运作状态运作。本实施例中，以电钻夹头、螺丝起子夹头、胶枪夹头以及拉铆夹头为例进行说明。需要说明的是，电钻夹头、螺丝起子夹头、胶枪夹头以及拉铆夹头中的第二触点数量以及位置与本体端面中第一触点的数量以及位置对应。本实施例中预设定电钻夹头与本体连接时，本体中第一触点的电平信号为0001，此时控制器接收该电平信号后确定本体与电钻夹头连接，并自动进入电钻夹头对应的运行状态——按照设定的转矩运作；预设定螺丝起子夹头与本体连接时，本体中第一触点的电平信号为0011，此时控制器接收该电平信号后确定本体与螺丝起子夹头连接，并自动进入螺丝起子夹头对应的运行状态——按照设定的转矩运作；预设定胶枪夹头与本体连接时，本体中第一触点的电平信号为0111，此时控制器接收该电平信号后确定本体与胶枪夹头连接，并自动进入胶枪夹头对应的运行状态——按照设定的转速运作；预设定拉铆夹头与本体连接时，本体中第一触点的电平信号为1111，此时控制器接收该电平信号后确定本体与拉铆夹头连接，并自动进入拉铆夹头对应的运行状态——按照设定的转动圈数运作。因此本实施例所述的电动工具智能化程度较高，能够根据不同的作业机构，切换成对应作业机构的工作模式，减少人工设定，避免因人工设定错误导致电动工具损坏被操作工件或者电机工具烧毁电机。

本实施例中，如图2所示，控制器1.2包括：

模式切换单元1.2.1，用于切换进入运作状态的设定模式；

工作阈值设定单元，用于设定电机在运作状态下的工作阈值；本实施例中，工作阈值设定单元包括电机转矩阈值设定单元1.2.2、电机转速阈值设定单元1.2.3、电机转动圈数阈值设定单元1.2.4、以及电机转动角度阈值设定单元1.2.5。通过电机转矩阈值设定单元、电机转速阈值设定单元、电机转动圈数阈值设定单元、以及电机转动角度阈值设定单元可以分别设置电机转矩阈值、电机转速阈值、电机转动圈数阈值、以及电机转动角度阈值。

存储单元1.2.6，用于存储工作阈值；本实施例中，存储单元用于存储电机转矩阈值、电机转速阈值、电机转动圈数阈值、以及电机转动角度阈值。

状态检测单元1.2.7；接收电机在运作状态下的运行参数值；本实施例中，状态检测单元接收扭矩传感器以及磁编码器传输的信号，并将上述信号转化为电机的运行参数值。

处理单元1.2.8，用于将电机在运作状态下的运行参数值与存储单元存储的工作阈值进行比对分析，并且控制电机在设定的工作阈值之间运行。

模式切换单元与处理单元连接。本实施例中，模式切换单元通过处理单元切换进入对应的工作阈值设定单元。通过模式切换单元可以分别进入电机转矩阈值设定单元、进入电机转速阈值设定单元、进入电机转动圈数阈值设定单元、以及进入电机转动角度阈值设定单元。例如，通过模式切换单元切换进入电机转矩阈值设定单元，通过电机转矩阈值设定单元设定转矩阈值为5N·m，表明安装某一作业机构后，若该作业机构按照设定的转矩运作，则该作业机构最大转矩为5N·m；设定完毕后，再次通过模式切换单元切换进入电机转速阈值设定单元，通过电机转速阈值设定单元设定转速阈值为1000r/min，表明安装某一作业机构后，若该作业机构按照设定的转速运作，则该作业机构最大转速为1000r/min；设定完毕后，再次通过模式切换单元切换进入电机转动圈数阈值设定单元，通过电机转动圈数阈值设定单元设定转动圈数阈值为500圈，表明安装某一作业机构后，若该作业机构按照设定的转动圈数运作，则该作业机构最大转动圈数为500圈；设定完毕后，再次通过模式切换单元切换进入电机转动角度阈值设定单元，通过电机转动角度阈值设定单元设定转动角度阈值为120度，表明安装某一作业机构后，若该作业机构按照设定的转动角度运作，则该作业机构最大转动角度为120度。设定完毕后，转矩阈值、转速阈值、转动圈数阈值、以及转动角度阈值存储于存储单元中。我们以螺丝起子夹头、胶枪夹头、以及拉铆夹头为例进行再次说明。当安装上螺丝起子夹头后，螺丝起子夹头中的第二触点与本体中的第一触点接触，第一触点将对应的电平信号传输至控制器，控制器控制电机按照固定的转矩运作，即按照设定的5N·m进行运作。当安装上胶枪夹头后，胶枪夹头中的第二触点与本体中的第一触点接触，第一触点将对应的电平信号传输至控制器，控制器控制电机按照设定的转速运作，即按照设定的1000r/min进行运作。当安装上拉铆夹头后，拉铆夹头中的第二触点与本体中的第一触点接触，第一触点将对应的电平信号传输至控制器，控制器控制电机按照设定的转动圈数运作，即按照设定的500圈进行运作。按照这种控制方法进行运作的电动工具使用过程安全，而且不会损坏被操作工件；同时不要求操作人员有太多的工作经验要求，只要预先设定好工作阈值，使得各个作业机构按照固定的运作状态运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种多功能智能化电动工具，其特征在于：包括本体以及作业机构，所述本体内部设置有电源、控制器、以及驱动所述作业机构转动的电机，所述本体的外部设置有输入设定装置；所述电源为控制器供电，所述控制器通过所述输入设定装置的输入来控制电机的运作状态，所述电机的输出端连接作业机构，电机输出端中设置有扭矩传感器，所述电机的外部设置有磁铁，且电机转子带动所述磁铁转动，与磁铁位置对应处所述本体内部设置有磁编码器，所述磁编码器以及扭矩传感器与所述控制器电连接；所述本体的端面上设置有若干第一触点，所述作业机构的端面上设置有第二触点，并且构成了当第一触点与第二触点接触后，所述控制器与作业机构之间实现电连接；

所述控制器用于在本体中的第一触点与作业机构中的第二触点接触使得控制器与作业机构建立电连接后，识别作业机构种类，并控制电机按照与作业机构设定的运转状态运作；所述控制器用于通过接收本体端面上若干第一触点的高低电平信号来识别作业机构种类；所述电机的运作状态包括按照设定的转矩运作、按照设定的转速运作、按照设定的转动圈数运作及按照设定的转动角度运作；

所述控制器包括工作阈值设定单元、存储单元、状态检测单元和处理单元；所述工作阈值设定单元用于设定电机在运作状态下的工作阈值；所述工作阈值包括电机转矩阈值、电机转速阈值、电机转动圈数阈值和电机转动角度阈值；所述存储单元用于存储工作阈值；所述状态检测单元用于接收扭矩传感器和磁编码器传输的信号，并将所述信号转化为电机的运行参数值；所述处理单元用于将电机在运作状态下的运行参数值与存储单元存储的工作阈值进行比对分析，并控制电机在设定的工作阈值之间运行。

2.根据权利要求1所述一种多功能智能化电动工具，其特征在于：所述电机的输出端连接有减速机，所述减速机的输出端连接作业机构。

3.根据权利要求1所述一种多功能智能化电动工具，其特征在于：所述输入设定装置包括显示屏、按钮、按键、或者扳机中的一种或任意组合。

4.根据权利要求1所述一种多功能智能化电动工具，其特征在于：所述作业机构中设置有微动开关或者位置传感器，所述微动开关或者位置传感器与作业机构中的所述第二触点电连接。

5.根据权利要求1所述一种多功能智能化电动工具，其特征在于：所述作业机构包括实现转动的夹头或者实现往复运动的夹头中的任意一种。

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