CN112894724A - 电动工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动工具领域，公开了一种电动工具及控制方法。电动工具包括电机、冲击机构、模式切换件、检测件及控制器。冲击机构能够在冲击模式下利用电机的驱动力形成对主轴沿主轴轴向的撞击；模式切换件可在第一位置和第二位置之间运动，模式切换件处于第一位置时，电动工具处于冲击模式，模式切换件处于第二位置时，电动工具处于非冲击模式；控制器用于根据扳机开关的行程量控制电机占空比，还用于在判断检测件检测到的模式切换件的当前位置为第一位置时，调整扳机开关最小行程量对应的电机占空比为大于零的预设值。由此处于冲击模式下时，电机在扳机行程较小时，也能够提供足够的驱动力形成对主轴沿主轴轴向的撞击，实现快速启锤。

Description

电动工具及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动工具技术领域，特别是涉及一种电动工具及其控制方法。

背景技术

电动工具是一种使用较为广泛的用手握持操作的作业工具，目前已经逐渐代替纯手动工具。其中，电动钻孔工具作为一种最常用的手持式动力工具，得到广泛研究和发展。

电动钻孔工具输出动力的大小主要是通过拉动扳机调整电机占空比，常见的扳机一般采用电位器制作，电位器通常是由电阻体和可移动的电刷组成，当电刷沿电阻体移动时，输出端即可获得与位移量呈一定关系的电压值。具体到电动钻孔工具上，随着扳机的拉动量增大，控制器端获取到的电压值也越大，根据预先存储的电压值和电机占空比的对应关系，进而确定电机的占空比。一般情况下，电压值越大，电机占空比越大，即扳机的拉动量越大，电机占空比越大。反之，扳机的拉动量越小，电机占空比越小，功率越低，扭矩越小，驱动力也就越小。

而当电动工具处于冲击模式下时，由于扳机拉动量较小时，电机的驱动力较小，冲击机构在较小的驱动力下往往无法形成对主轴沿主轴轴向的撞击，从而导致启锤失败，只能通过增大扳机拉动量，才能成功启锤，启锤速度较慢，导致电动工具的效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对电动工具处于冲击模式时启锤速度慢、工作效率低的问题，提供一种电动工具及其控制方法。

一种电动工具，包括：

壳体；

扳机开关；

主轴，设置于所述壳体内，端部安装有工具头；

电机，设置于所述壳体内，用于提供驱动力；

冲击机构，能够在所述冲击模式下利用所述电机的驱动力驱动所述主轴沿所述主轴轴向往复运动；

模式切换件，可操作地在第一位置和第二位置之间运动，当所述模式切换件处于所述第一位置时，所述电动工具处于冲击模式，当所述模式切换件处于所述第二位置时，所述电动工具处于非冲击模式；

检测件，用于检测所述模式切换件的当前位置；

控制器，分别与所述检测件、所述扳机开关、所述电机电性连接，根据所述扳机开关的行程量控制电机的占空比；

所述控制器还用于在判断出所述检测件检测到的所述模式切换件的当前位置为第一位置时，调整所述扳机开关的最小行程量对应的电机占空比为大于零的预设值。

在其中一个实施例中，所述检测件包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件二者之一固定于所述模式切换件，二者之另一固定于所述壳体，当所述模式切换件处于所述第一位置时，所述第二检测元件落入所述第一检测元件的检测范围内，当所述模式切换件处于所述第二位置时，所述第二检测元件未落入所述第一检测元件的检测范围内。

在其中一个实施例中，所述壳体套设于所述模式切换件外侧，所述模式切换件外侧壁设置有第一凹槽，所述壳体内侧壁设置有第二凹槽，所述第一检测元件和所述第二检测元件二者之一固定于所述第一凹槽内，二者之另一固定于所述第二凹槽内。

在其中一个实施例中，所述第一检测元件为霍尔传感器，所述第二检测元件为磁铁。

在其中一个实施例中，所述第一检测元件为接近传感器，所述第二检测元件为磁铁。

在其中一个实施例中，所述第一检测元件为光学传感器，所述第二检测元件为光识别码。

在其中一个实施例中，所述光学传感器为激光传感器，所述光识别码为若干间隔设置的凹凸结构。

在其中一个实施例中，所述预设值小于等于50％。

一种电动工具的控制方法，包括：

检测模式切换件的当前位置；

根据模式切换件的当前位置，调整扳机开关的最小行程量对应的电机的占空比。

在其中一个实施例中，根据模式切换件的当前位置，调整扳机开关的最小行程量对应的电机的占空比的步骤包括：

根据所述模式切换件的当前位置，确定所述电动工具所处模式；

当确定所述电动工具处于冲击模式时，调整扳机开关的最小行程量对应的电机的占空比为大于零的预设值。

在其中一个实施例中，所述预设值为50％。

在其中一个实施例中，在检测模式切换件的当前位置的步骤之前还包括：

确定所述模式切换件的位置与所述电动工具的模式之间的映射关系并存储。

本申请提供的电动工具，可通过调节模式切换件的位置来调节电动工具的工作模式，具体地，当模式切换件处于第一位置时，电动工具处于冲击模式，当模式切换件处于第二位置时，电动工具处于非冲击模式。通过检测件能够检测出模式切换件当前位置并发送至控制器，当控制器判断出模式切换件处于第一位置时，即电动工具处于冲击模式下时，调整扳机开关最小行程量对应的电机占空比为大于零的预设值。电机占空比增大，即，使得电机转速提高，功率提高，扭矩变大，进而可使电动工具处于冲击模式下时，电机在扳机行程较小时，也能够提供足够的驱动力形成对主轴沿主轴轴向的撞击，实现快速启锤，提高电动工具的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电动工具的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的电动工具中导向件的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的电动工具中冲击切换件的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的电动工具中冲击切换件与导向件分离时的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的电动工具中的模式切换件处于第一位置时，第一检测元件和第二检测元件的位置关系示意图；

图6为本发明实施例一提供的电动工具中的模式切换件处于第二位置时，第一检测元件和第二检测元件的位置关系示意图；

图7为本发明实施例一提供的电动工具的扳机开关行程量与电机占空比之间的关系图。

附图标记：

10-壳体；101-第二凹槽；

20-电机；

30-冲击机构；301-撞锤；302-导向件；3021-第二固定齿；303-蓄能元件；304-第一导引件；305-第二导引件；

40-主轴；

50-模式切换件；501-第一凹槽；

60-检测件；601-第一检测元件；602-第二检测元件；

70-控制器；

80-传动机构；

90-冲击切换件；901-第一固定齿；

100-工具头；

200-电池；

300-扳机开关。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件或者一个元件与另一个元件“相连”，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，并且应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域中的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

本发明实施例提供了一种电动工具，具有冲击模式和非冲击模式，如图1所示，包括壳体10、扳机开关300、设置于壳体10内部，端部用于安装工具头100的主轴40，设置于壳体10内的用于提供驱动力的电机20、由电机20驱动工作的冲击机构30，冲击机构30能够在冲击模式下利用电机20的驱动力形成对主轴40沿主轴轴向的撞击，以使主轴40能够带动工具头100往复运动。还包括可操作地在第一位置和第二位置之间运动的模式切换件50，当模式切换件50处于第一位置时，电动工具处于冲击模式，当模式切换件50处于第二位置时，电动工具处于非冲击模式。另外，该电动工具内还包括用于检测模式切换件50当前位置的检测件60以及控制器70，控制器70分别与检测件60、扳机开关300、电机20电性连接，用于根据扳机开关300的行程量来控制电机20的占空比，本实施例中，控制器70还用于在判断出检测件60检测到的模式切换件50的当前位置为第一位置时，即，电动工具处于冲击模式下时，调整扳机开关的最小行程量对应的电机20的占空比为大于零的预设值。

主轴40用于接收工具头100，具有中心轴线X。冲击模式下，主轴40沿其中心轴线X往复运动。非冲击模式下，主轴40不能够沿其中心轴线X作往复运动。模式切换件50则用以使电动工具在冲击模式和非冲击模式之间转换。

如图1和图2所示，冲击机构30包括撞锤301、导向件302、与撞锤301抵接的蓄能元件303，撞锤301上设置有第一导引件304、导向件302上设置有第二导引件305。冲击模式下，撞锤301相对导向件302旋转，使得第一导引件304通过第二导引件305能驱动撞锤301克服蓄能元件303的作用力沿中心轴线X朝第二轴向A运动，蓄能元件303能够驱动撞锤301沿中心轴线X朝与第二轴向A相反的第一轴向B运动以冲击主轴40；非冲击模式下，撞锤301与导向件302无相对旋转。图1所示的实施例中，第二轴向A为水平向左，第一轴向B为水平向右。

作为一种可选的实施方式，本实施例所提供的电动工具还包括传动机构80，传动机构80用于将电机20的驱动力传递至撞锤301和导向件302两者中的至少一个。模式切换件50可操作地在第一位置和第二位置之间切换，模式切换件50处于第一位置时，撞锤301能够相对导向件302旋转，也即两者之间有相对转动，电动工具处于冲击模式；模式切换件50处于第二位置时，导向件302能够由电机20驱动旋转，但撞锤301与导向件302无相对旋转，电动工具处于非冲击模式。

本实施例中，如图1、图3以及图4所示，还包括冲击切换件90，模式切换件50可操作地在第一位置和第二位置之间运动，实际是通过模式切换件50的位置切换来实现冲击切换件90与导向件302的啮合或分离。具体地，模式切换件50处于第一位置时，冲击切换件90与导向件302啮合，导向件302相对壳体10固定，此时，在电机20驱动下，撞锤301相对导向件302旋转，使得第一导引件通过第二导引件能驱动撞锤301克服蓄能元件303的作用力沿中心轴线X朝第二轴向A运动，蓄能元件303能够驱动撞锤301沿中心轴线X朝与第二轴向A相反的第一轴向B运动以冲击主轴40，电动工具进入冲击模式；模式切换件50运动至第二位置时，冲击切换件90与导向件302分离，导向件302相对壳体10可旋转，撞锤301与导向件302无相对旋转，电动工具进入非冲击模式。

本实施例中，模式切换件50以相对于壳体10可转动的方式设置，并通过转动进而驱动冲击切换件90进行轴向移动。这样，可以减小模式切换件50的操作空间。这种方式下，在第二位置与第一位置之间切换时，模式切换件50是通过转动一定的角度的方式来实现位置切换。当然，作为可替换的实施方式，模式切换件50也可以是相对壳体10轴向运动以改变位置，进而驱动冲击切换件90进行轴向移动。

冲击切换件90设有第一固定齿901，导向件302设有第二固定齿3021，模式切换件50相对壳体10旋转并驱动冲击切换件90沿中心线轴线X移动以使第一固定齿901与第二固定齿3021啮合或分离。当第一固定齿901与第二固定齿3021啮合时，冲击切换件90可以限定导向件302的运动，导向件302相对壳体10固定，电动工具进入冲击模式。第一固定齿901与第二固定齿3021分离时，导向件302相对壳体10可旋转，电动工具进入非冲击模式。

作为一种可选的实施方式，如图1、图5以及图6所示，检测件60包括第一检测元件601和第二检测元件602，第一检测元件601和第二检测元件602二者之一固定于模式切换件50，二者之另一固定于壳体10，当模式切换件50处于第一位置时，第二检测元件602落入第一检测元件601的检测范围内，当模式切换件50处于第二位置时，第二检测元件602未落入第一检测元件601的检测范围内。其中，第一检测元件601用于检测第二检测元件602，且具有一定的检测范围，当旋转模式切换件50至第一位置处时，第二检测元件602落入第一检测元件601的检测范围，当旋转模式切换件50至第二位置处时，第二检测元件602则未落入第一检测元件601的检测范围。

本实施例中，模式切换件50和壳体10一般为套设位置关系，且至少有部分是直接相对设置，模式切换件50可以套设于壳体10外侧，壳体10也可以套设于模式切换件50的外侧。在壳体10套设于模式切换件50外侧的情况下，模式切换件50至少有部分结构暴露在外，以供用户旋转，即，壳体10套设于模式切换件50的一部分。另外，旋转模式切换件50时，壳体10固定不动。

作为一种可选的实施方式，壳体10套设于模式切换件50外侧，模式切换件50外侧壁设置有第一凹槽501，壳体10内侧壁设置有第二凹槽101，第一检测元件601和第二检测元件602二者之一固定于第一凹槽501内，二者之另一固定于第二凹槽101内。

假设第一检测元件601固定于第一凹槽501内，第二检测元件602落入第二凹槽101内，旋转模式切换件50至第一位置处的过程中，第一凹槽501逐渐向第二凹槽101靠近，进而使得第一凹槽501内的第一检测元件601逐渐向第二凹槽101内的第二检测元件602靠近，当模式切换件50处于第一位置处，第二凹槽101内的第二检测元件602落入第一凹槽501内的第一检测元件601的检测范围内。当旋转模式切换件50至第二位置的过程中，第一凹槽501逐渐向第二凹槽101远离，当模式切换件50处于第二位置处，第二凹槽101内的第二检测元件602未落入第一凹槽501内的第一检测元件601的检测范围内。

同理，当第一检测元件601固定于第二凹槽101内，第二检测元件602固定于第一凹槽501内时，当模式切换件50处于第一位置处，第一凹槽501内的第二检测元件602则落入第二凹槽101内的第一检测元件601的检测范围内。当旋转模式切换件50至第二位置的过程中，第一凹槽501逐渐向第二凹槽101远离，当模式切换件50处于第二位置处，第一凹槽501内的第二检测元件602未落入第二凹槽101内的第一检测元件601的检测范围内。

当然，也可以通过其他方式将第一检测元件601和第二检测元件602固定于模式切换件50或壳体10，并不局限于设置凹槽的方式。

作为一种可选的实施方式，第一检测元件601为霍尔传感器，第二检测元件602为磁铁。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，其输出的电学参数(例如电压)会随着磁场强度的变化而变化，模式切换件50处于第一位置时霍尔传感器感应到的磁场强度与模式切换件50处于第二位置时霍尔传感器感应到的磁场强度不同，因此输出的电学参数也不同，据此对模式切换件50的所处位置进行检测。

作为变形，第一检测元件601可以为接近传感器，第二检测元件602为磁铁。接近传感器的原理与霍尔传感器类似，在此不赘述。

作为另一种变形，第一检测元件601为光学传感器，第二检测元件602为光识别码。其中，光学传感器可以为激光传感器，光识别码可以为若干间隔设置的凹凸结构。当模式切换件50处于第一位置时，激光传感器发射的激光能够照射到凹凸结构上时，由于激光到凸面和凹面的距离不同，因此激光传感器处接收到的光识别码所反射的距离信号存在较为规律的差异，由此可检测到光识别码。而当模式切换件50处于第二位置时，激光传感器接收到的反射信号不存在上述特征，据此对模式切换件50的所处位置进行检测。

需要说明的是，光识别码的结构还可以有多种，例如设置为黑白间隔设置的区块，或者将相邻两个区块中的其中一个区块表面设置为斜面，均可影响激光传感器接收到的信号。

还需要说明的是，第一检测元件601和第二检测元件602也不局限于上述几种实施方式，其他能够实现同样功能的元件均适用于本申请。

以下对电动工具的启动过程进行描述：

旋转模式切换件50至所需位置，按动扳机开关300，控制器70与电池200连通，控制器70上电，同时控制器70对电机20进行供电，检测件60检测模式切换件50所处位置，并将位置信息发送至控制器70，控制器70对位置信息进行判断，当模式切换件50处于第一位置时，即该电动工具处于冲击模式，控制器70发送控制信号至电机20，以使电机20的初始占空比(即，扳机开关最小行程量对应的电机占空比，下文简称为初始占空比)调为大于零的预设值，电机20启动。

作为一种可选的实施方式，预设值小于等于50％。进一步优选地，预设值设置为50％，当将电机初始占空比设置为50％时，在保证电机能够提供足够的驱动力驱动主轴往复运动的同时，还能确保电机的驱动力不会对负载造成损坏。

如图7所示，实际应用中，扳机开关300的行程量与电机20的占空比一般呈线性关系，随着扳机开关300的行程量增加，电机20的占空比线性递增趋势。图7中，以预设值为50％为例，当电动工具处于冲击模式下时，扳机开关300最小行程量对应的电机20占空比为50％，行程量由0增加到L的过程中，电机20占空比由50％线性递增至100％。而当电动工具处于非冲击模式下时，扳机开关300最小行程量对应的电机20占空比为0，行程量由0增加到L的过程中，电机20占空比由0线性递增至100％。

需要说明的是，扳机开关行程量与电机占空比之间也可以为非线性关系，可根据实际需求设定，在此不做限定。

当然，电机20的初始占空比还可以调整为大于50％，例如60％、65％、70％等，可根据实际需求来设定预设值。电机20占空比增大，即，使得电机20转速提高，功率提高，扭矩变大，进而可使电动工具处于冲击模式下时，电机20在扳机开关300行程较小时，也能够提供足够的驱动力形成对主轴40沿主轴40轴向的撞击，实现快速启锤，提高电动工具的工作效率。

实施例二

本发明实施例提供了一种实施例一中所提供的电动工具的控制方法，包括以下步骤：

步骤S21、检测模式切换件50的当前位置。具体地，通过检测件60检测模式切换件50的当前位置，具体检测方式可参见实施例一中的相关描述，在此不再赘述。

步骤S22、根据模式切换件50的当前位置，调整扳机开关300的最小行程量对应的电机20的占空比。

具体地，步骤S22包括：

步骤S220、根据模式切换件50的当前位置，确定电动工具所处模式。其中，模式切换件50的位置可包括第一位置和第二位置，当模式切换件50处于第一位置时，电动工具处于冲击模式，当模式切换件50处于第二位置时，电动工具处于非冲击模式。

步骤S221、当确定电动工具处于冲击模式时，调整扳机开关的最小行程量对应的电机的占空比为大于零的预设值。其中，预设值可以设置为大于0，小于等于50％，优选为50％。可根据实际需求来设定预设值，以使电机20能够提供足够的驱动力形成对主轴40沿主轴40轴向的撞击，实现快速启锤。

当确定电动工具处于非冲击模式时，对电机20的初始占空比不进行调整。

作为一种可选的实施方式，步骤S21之前还包括：

步骤S20、确定模式切换件50的位置与电动工具的模式之间的映射关系并存储。由此，当控制器70获取到模式切换件50的位置信息时，可根据存储的模式切换件50的位置与电动工具的模式之间的映射关系，快速判断出当前所处模式，进而在处于冲击模式时，快速调整电机20初始占空比，提高该电动工具的启动效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种电动工具，其特征在于，包括：

壳体；

扳机开关；

主轴，设置于所述壳体内，端部安装有工具头；

电机，设置于所述壳体内，用于提供驱动力；

冲击机构，能够在所述冲击模式下利用所述电机的驱动力驱动所述主轴沿所述主轴轴向往复运动；

模式切换件，可操作地在第一位置和第二位置之间运动，当所述模式切换件处于所述第一位置时，所述电动工具处于冲击模式，当所述模式切换件处于所述第二位置时，所述电动工具处于非冲击模式；

检测件，用于检测所述模式切换件的当前位置；

控制器，分别与所述检测件、所述扳机开关、所述电机电性连接，根据所述扳机开关的行程量控制电机的占空比；

所述控制器还用于在判断出所述检测件检测到的所述模式切换件的当前位置为第一位置时，调整所述扳机开关的最小行程量对应的电机占空比为大于零的预设值。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述检测件包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件二者之一固定于所述模式切换件，二者之另一固定于所述壳体，当所述模式切换件处于所述第一位置时，所述第二检测元件落入所述第一检测元件的检测范围内，当所述模式切换件处于所述第二位置时，所述第二检测元件未落入所述第一检测元件的检测范围内。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述壳体套设于所述模式切换件外侧，所述模式切换件外侧壁设置有第一凹槽，所述壳体内侧壁设置有第二凹槽，所述第一检测元件和所述第二检测元件二者之一固定于所述第一凹槽内，二者之另一固定于所述第二凹槽内。

4.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述第一检测元件为霍尔传感器，所述第二检测元件为磁铁。

5.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述第一检测元件为接近传感器，所述第二检测元件为磁铁。

6.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述第一检测元件为光学传感器，所述第二检测元件为光识别码。

7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述光学传感器为激光传感器，所述光识别码为若干间隔设置的凹凸结构。

8.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述预设值小于等于50％。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的电动工具的控制方法，其特征在于，包括：

检测模式切换件的当前位置；

根据模式切换件的当前位置，调整扳机开关的最小行程量对应的电机的占空比。

10.根据权利要求9所述的电动工具的控制方法，其特征在于，根据模式切换件的当前位置，调整扳机开关的最小行程量对应的电机的占空比的步骤包括：

根据所述模式切换件的当前位置，确定所述电动工具所处模式；

当确定所述电动工具处于冲击模式时，调整扳机开关的最小行程量对应的电机的占空比为大于零的预设值。

11.根据权利要求10所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述预设值为50％。

12.根据权利要求10所述的电动工具的控制方法，其特征在于，在检测模式切换件的当前位置的步骤之前还包括：

确定所述模式切换件的位置与所述电动工具的模式之间的映射关系并存储。

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