CN115816358A - 一种电钻防扭手控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电钻技术领域，涉及一种电钻防扭手控制装置及控制方法，本发明包括电机、扭矩传递装置和控制组件，控制组件包括开关检测装置、电流检测装置、工作模式切换单元和MCU控制单元；所述开关检测装置电信号连接有开关，所述电流检测装置与电机电信号连接；所述MCU控制单元与电流检测装置电信号连接，所述工作模式切换单元电信号连接MCU控制单元和电机，所述工作模式切换单元包括旋转工作单元和脉冲冲击工作单元，所述MCU控制单元根据流经电机的工作电流切换工作模式切换单元，MCU控制单元将电流检测装置测得的工作电流与旋转工作单元和脉冲冲击工作单元进行比较，切换电机工作模式，保持工具最大输出扭矩同时防止反作用转矩过大施加于工具主体。

Description

一种电钻防扭手控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及电钻技术领域，涉及一种电钻防扭手控制装置及控制方法。

背景技术

现有电钻在针对被加工材料的钻孔作业中，当钻头意外锁定时，与钻头的旋转方向产生相反的过大扭矩，也即反作用转矩作用于工具主体上，从而存在因过大的反作用转矩带动工具主体侧摆动，摆动幅度过大就会扭伤操作者的手。

为了实现防扭手功能，现主要有两种方案：1、使用加速度传感器或陀螺仪传感器检测旋转角度的变化，并停止马达的驱动，实现防扭手功能；2、使用机械离合器方式，超过离合器脱扣值时切断扭矩传递，实现防扭手功能。

但是现有技术方案中，存在以下缺陷:1、在控制板组件上会增加加速度传感器或陀螺仪传感器，成本较高；2、因常规机械离合器添加在马达与工具钻头进行旋转动作的驱动机构之间，而在结构方面体积较大，影响外观。

发明内容

鉴于以上所述现有技术方案中的缺点，本发明的目的在于提供了一种电钻防扭手控制装置及控制方法，用于解决现有技术中成本高且占用空间大的问题。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现：

一种电钻防扭手控制装置,包括：

电机，所述电机用于提供旋转动力；

扭矩传递装置，所述扭矩传递装置用于传递电机的旋转动能；

控制组件，所述控制组件包括开关检测装置、电流检测装置、工作模式切换单元和MCU控制单元；所述开关检测装置电信号连接有开关，所述开关检测装置用于检测开关状态；所述电流检测装置与电机电信号连接，所述电流检测装置用于检测流经电机的工作电流；所述MCU控制单元与电流检测装置电信号连接，所述工作模式切换单元电信号连接MCU控制单元和电机，所述工作模式切换单元包括旋转工作单元和脉冲冲击工作单元，所述旋转工作单元的旋转保护电流值小于脉冲冲击工作单元的冲击保护电流值，所述旋转工作单元持续时间大于脉冲冲击工作单元持续时间，所述MCU控制单元根据流经电机的工作电流切换工作模式切换单元。

一种电钻防扭手控制方法，包括以下步骤：

S1：通过开关检测装置检测开关状态；

S2：若S1中开关检测装置检测开关状态为开启，则电流检测装置检测流过电机的工作电流A；

S3：通过MCU控制单元将S2中工作电流A与工作模式切换单元中的旋转工作单元的旋转保护电流值B进行比较；

S4：若工作电流A小于旋转保护电流值B，则工作模式切换单元为旋转工作单元，MCU控制单元通过旋转工作单元控制电机驱动，电机处于正常工作模式；

S5：若工作电流A达到旋转保护电流值B后，则MCU控制单元将S2中工作电流A与工作模式切换单元中的脉冲冲击工作单元的冲击保护电流值C进行比较；

S6：若工作电流A小于冲击保护电流值C，则工作模式切换单元为脉冲冲击工作单元，MCU控制单元通过脉冲冲击工作单元控制电机驱动，电机处于防扭手工作模式；若工作电流A达到冲击保护电流值C，MCU控制单元关断电机停止转动。

进一步的改进，在S4步骤中，若工作电流A小于旋转保护电流值B，继续通过开关检测装置检测开关是否按下，通过MCU控制单元将S2中工作电流A再次与工作模式切换单元中的旋转工作单元的旋转保护电流值B进行比较。

与现有技术相比，本发明电钻防扭手控制装置及控制方法的有益效果：

电流检测装置实时检测电机实际工作电流大小，MCU控制单元将电流检测装置测得的工作电流与工作模式切换单元内部的旋转工作单元和脉冲冲击工作单元逐次进行比较，实时切换适合工况的电机工作模式，既解决了工具最大输出扭矩，又能防止反作用转矩过大施加于工具主体。

与现有技术相比，不增加额外的加速度传感器或陀螺仪传感器，成本低廉；不增加机械离合器装置，不涉及原先结构变化，体积可以做到最小化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明的控制流程示意图

图中，1-电机，2-扭矩传递装置，3-控制组件，4-开关，5-开关检测装置，6-电流检测装置，7-工作模式切换单元，71-旋转工作单元，72-脉冲冲击工作单元，8-MCU控制单元。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域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。

下面结合实施例及附图1～2，对本发明的技术方案作进一步的阐述。

实施例1

一种电钻防扭手控制装置，包括：电机1、扭矩传递装置2和控制组件3，所述扭矩传递装置3用于为传递电机1的旋转动能，所述控制组件3包括开关检测装置5、电流检测装置6、工作模式切换单元7和MCU控制单元8；所述开关检测装置5电信号连接有开关4，所述开关检测装置5用于检测开关4状态；所述电流检测装置6与电机1电信号连接，所述电流检测装置6用于检测流经电机1的工作电流；所述MCU控制单元8与电流检测装置6电信号连接，所述工作模式切换单元7电信号连接MCU控制单元8和电机1，所述工作模式切换单元7包括旋转工作单元71和脉冲冲击工作单元72，所述旋转工作单元71的旋转保护电流值小于脉冲冲击工作单元72的冲击保护电流值，所述旋转工作单元71持续时间大于脉冲冲击工作单元72持续时间，所述MCU控制单元8根据流经电机1的工作电流切换工作模式切换单元7，所述脉冲冲击工作单元72持续时间小于200ms。MCU(MicrocontrollerUnit)，即单片机。

电机1，其被构成用于为旋转提供动力；

扭矩传递装置2，其被构成用于为传递电机1的旋转动能，驱动工具钻头对操作工件进行旋转作业；

操作工件，其构成为被加工对象；

电流检测装置6，其被构成为用于检测流过电机1的工作电流A；

工作模式切换单元7，其被构成为用于根据预设的工作模式电流阈值，切换不同的驱动方式；

MCU控制单元8，其被构成为用于根据操作工件的操作量来驱动电机，并且当由电流检测装置6检测到的电机1的工作电流A达到工作模式切换电流阈值时，完成工作模式中旋转工作单元71和脉冲冲击工作单元72模式切换，来达到防扭手功能。

电池，为整体进行供电。

一种电钻防扭手控制方法，包括以下步骤：

S1：通过开关检测装置5检测开关4状态；

S2：若S1中开关检测装置5检测开关4状态为开启，则电流检测装置4检测流过电机1的工作电流A；

S3：通过MCU控制单元8将S2中工作电流A与工作模式切换单元7中的旋转工作单元71的旋转保护电流值B进行比较；

S4：若工作电流A小于旋转保护电流值B，则工作模式切换单元7为旋转工作单元71，MCU控制单元8通过旋转工作单元71控制电机1驱动，电机1处于正常工作模式；

S5：若工作电流A达到旋转保护电流值B后，则MCU控制单元8将S2中工作电流A与工作模式切换单元7中的脉冲冲击工作单元72的冲击保护电流值C进行比较；

S6：若工作电流A小于冲击保护电流值C，则工作模式切换单元7为脉冲冲击工作单元72，MCU控制单元8通过脉冲冲击工作单元72控制电机1驱动，电机1处于防扭手工作模式；若工作电流A达到冲击保护电流值C，MCU控制单元8关断电机1停止转动。MCU控制单元8关断电机1停止转动，但整机没断电，相当于电子保护。

正常工作模式时电机工作的旋转保护电流值B不宜太大，越大当钻头意外锁定时，钻头的反作用力就越大，施加到工具主体的摆动幅度就越大，越大越容易扭伤操作人员的手；但也不宜太小，太小施加给操作工件的扭矩值也会越小，不利于螺丝拧紧。旋转保护电流值B可在20安培到80安培之间。

防扭手工作模式电机工作保护电流比正常工作模式保护电流阈值大，但持续时间比正常工作模式持续时间短，防扭手工作模式保护电流阈值大，既保证了扭矩的最大输出，防扭手工作模式护电流阈值持续时间短，又保证了电机输出旋转角度合理，工具主体侧摆动摆动幅度较小，进而减少扭手现象的发生。

电流检测装置实时检测电机实际工作电流大小，MCU控制单元将电流检测装置测得的工作电流首先与工作模式切换单元内部的旋转工作单元中的旋转保护电流值进行比较，当工作电流达到旋转工作单元的旋转保护电流值后再将工作电流和脉冲冲击工作单元中的冲击保护电流值进行比较，实时切换适合工况的电机工作模式，既解决了工具最大输出扭矩，又能防止反作用转矩过大施加于工具主体。

也可将上述防扭手控制装置以及控制方法应用于其他电动工具中，例如除电钻以外的金属切削动力工具，磁力钻，电铰刀等，以及直磨机，角磨机，挠性轴磨机，模具电磨机，砂光机等砂光电动工具等，实现输出角度的控制，进而防止防扭手的产生。

与现有技术相比，不增加额外的加速度传感器或陀螺仪传感器，成本低廉；不增加机械离合器装置，不涉及原先结构变化，体积最小化。

作为进一步的优先实施例，在S4步骤中，若工作电流A小于旋转保护电流值B，继续通过开关检测装置5检测开关4，通过MCU控制单元8将S2中工作电流A再次与工作模式切换单元7中的旋转工作单元71的旋转保护电流值B进行比较。如果电流小于旋转保护电流值B，程序又回去判断开关4是否按下，如果没松开扳机，就会一直处于正常工作模式。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电钻防扭手控制装置，其特征在于，包括：

电机，所述电机用于提供旋转动力；

扭矩传递装置，所述扭矩传递装置用于传递电机的旋转动能；

控制组件，所述控制组件包括开关检测装置、电流检测装置、工作模式切换单元和MCU控制单元；所述开关检测装置电信号连接有开关，所述开关检测装置用于检测开关状态；所述电流检测装置与电机电信号连接，所述电流检测装置用于检测流经电机的工作电流；所述MCU控制单元与电流检测装置电信号连接，所述工作模式切换单元电信号连接MCU控制单元和电机，所述工作模式切换单元包括旋转工作单元和脉冲冲击工作单元，所述旋转工作单元的旋转保护电流值小于脉冲冲击工作单元的冲击保护电流值，所述旋转工作单元持续时间大于脉冲冲击工作单元持续时间，所述MCU控制单元根据流经电机的工作电流切换工作模式切换单元。

2.一种电钻防扭手控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过开关检测装置检测开关状态；

S2：若S1中开关检测装置检测开关状态为开启，则电流检测装置检测流过电机的工作电流A；

S3：通过MCU控制单元将S2中工作电流A与工作模式切换单元中的旋转工作单元的旋转保护电流值B进行比较；

S4：若工作电流A小于旋转保护电流值B，则工作模式切换单元为旋转工作单元，MCU控制单元通过旋转工作单元控制电机驱动，电机处于正常工作模式；

S5：若工作电流A达到旋转保护电流值B后，则MCU控制单元将S2中工作电流A与工作模式切换单元中的脉冲冲击工作单元的冲击保护电流值C进行比较；

S6：若工作电流A小于冲击保护电流值C，则工作模式切换单元为脉冲冲击工作单元，MCU控制单元通过脉冲冲击工作单元控制电机驱动，电机处于防扭手工作模式；若工作电流A达到冲击保护电流值C，MCU控制单元关断电机停止转动。

3.根据权利要求2所述的一种电钻防扭手控制方法，其特征在于，在S4步骤中，若工作电流A小于旋转保护电流值B，继续通过开关检测装置检测开关是否按下，通过MCU控制单元将S2中工作电流A再次与工作模式切换单元中的旋转工作单元的旋转保护电流值B进行比较。

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