CN117245593A - 一种电动工具及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具，包括头壳、电机、开关模块及控制模块，控制模块检测开关模块的操作量，控制模块内存储有与操作量对应的驱动占空比，控制模块根据操作量控制输出相应的驱动占空比驱动电机运转；电机包括第一运行阶段和第二运行阶段，当开关模块闭合时，电机处于第一运行阶段，当控制模块检测到开关模块的操作量大于等于第一阈值，且持续预定的时间时，控制电机切换为第二运行阶段，其中，第一阈值和预定的时间预先存储在控制模块内部。本发明专利通过将电机运行分阶段处理，用户可在不同阶段设置短路保护值，既满足了电动工具在启动时需要大电流而正常工作时需要相对较小堵转保护和短路保护数值的需求。

Description

一种电动工具及控制方法

技术领域

本发明涉及电动工具领域，特别涉及一种电动工具及控制方法。

背景技术

随着电动工具的广泛应用，电动扳手逐渐取代传统的手动扳手，而电动棘轮扳手由于其锁紧力大的优势，成为了用户在紧固螺栓时的首选，电动棘轮扳手区别于常规的电动扳手，其由棘轮结构实现传动，拧紧螺栓时完全依靠电机堵转的力量完成螺栓紧固，在拧紧螺栓的瞬间，电流突变，每完成一次螺栓紧固就相当于电机堵转一次。在追求螺栓锁紧力的情况下，电机堵转时的保护电流越大，螺栓锁紧力越大，同时带来的问题是堵转时的电流越大，MOS管需要承受约110A的瞬间电流冲击，易出现烧毁现象，同时机头的传动结构也会缩减使用寿命，因此需要下调电动棘轮扳手的短路保护数值至53A，同时又需要满足电动棘轮扳手快速启动的要求，而启动时的电流尖峰极易超过53A，触发短路保护。

请参阅于2020年12月01日公告的中国发明专利第CN109986154B号，其揭示了一种多工位叶片电解加工的智能控制脉冲电源系统及控制方法，该系统包括短路保护电路，且该短路保护电路采用最大电流限制法，给出一预设电流值，若加工过程中电流超过预设值，则会采取电路保护措施。然而，这种控制方式只能在电路中电流过大时实现短路保护，不能满足当棘轮扳手完成螺栓紧固需要大电流的情况。

鉴于此，有必要提供一种改进的电动工具及控制方法，以克服现有技术存在的缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够适用于在启动时需要大电流而正常工作时需要相对较小堵转保护和短路保护数值的控制方法。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种电动工具，包括头壳、位于所述头壳内的电机、与所述电机连接的开关模块及控制模块，所述控制模块检测所述开关模块的操作量，所述控制模块内存储有与所述操作量对应的驱动占空比，所述控制模块根据所述操作量控制输出相应的驱动占空比驱动所述电机运转；所述控制模块内存储有第一阈值、第二阈值、第三阈值和预定的时间，所述第二阈值大于所述第三阈值；所述电机包括第一运行阶段和第二运行阶段，所述第一运行阶段和所述第二运行阶段分别设置有不同的短路保护值，当所述开关模块闭合时，所述电机处于第一运行阶段，所述控制模块设置所述短路保护值为第二阈值，当所述控制模块检测到所述开关模块的操作量大于等于第一阈值，且持续预定的时间时，控制所述电机切换为所述第二运行阶段，所述控制模块设置所述短路保护值为第三阈值。

进一步改进方案为：所述第二阈值为所述电机在所述第一运行阶段的最大电流值，所述第三阈值为所述电机在所述第二运行阶段的最大电流值/>，且所述第二阈值/>大于所述第三阈值/>。

进一步改进方案为：所述第二阈值为所述短路保护值的初始值，即当所述电动工具开始工作时，所述控制模块控制设置所述短路保护值为/>。

进一步改进方案为：所述第一运行阶段为所述电动工具软启动阶段，所述第二运行阶段为所述电动工具正常工作阶段。

本发明解决现有技术问题还可采用如下技术方案：一种电动工具控制方法，所述控制方法包括：

控制模块检测开关模块的闭合状态；

所述控制模块根据所述闭合状态确定电机的工作状态；

当所述工作状态指示所述电机处于第一运行状态时，设置短路保护值为第二阈值，并获取所述开关模块的操作量；

当所述开关模块的操作量大于等于第一阈值时，获取所述开关模块处于所述操作量的持续时间；

当所述持续时间达到预定的时长时，所述电机切换为第二运行阶段，并设置短路保护值为第三阈值。

进一步改进方案为：所述第二阈值为所述电机在所述第一运行阶段的最大电流值，所述第三阈值为所述电机在所述第二运行阶段的最大电流值/>，且所述第二阈值/>大于所述第三阈值/>。

.进一步改进方案为：所述第二阈值为所述短路保护值的初始值，即当所述电动工具开始工作时，所述控制模块控制设置所述短路保护值为/>。

进一步改进方案为：所述第一运行阶段为所述电动工具软启动阶段，所述第二运行阶段为所述电动工具正常工作阶段。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：所述开关模块闭合，所述电机处于第一运行阶段，当所述控制模块检测到所述开关模块的操作量大于等于第一阈值，且持续预定的时间时，控制所述电机切换为所述第二运行阶段。通过将电机运行分阶段处理，用户可在不同阶段设置短路保护值，既满足了电动工具在启动时需要大电流而正常工作时需要相对较小堵转保护和短路保护数值的需求。

[附图说明]

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明:

图1是本发明电动工具的主视图；

图2是本发明电动工具的剖视图；

图3是本发明电动工具的头壳的主视图；

图4是本发明电动工具的头壳的剖视图；

图5是本发明电动工具的电路原理图；

图6是本发明电动工具的原理流程图；

图7是本发明电动工具的电流图；

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。

在本发明中使用的术语是仅仅处于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。如下述的“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系。仅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/元件必须具有特定的方位或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。

请参阅图1所示，为本发明电动工具的主视图，在本发明中，所述电动工具为棘轮扳手，所述棘轮扳手100包括头壳101及沿纵向延伸的壳体102，所述壳体102包括包覆头壳101后端的主体部1021及位于所述主体部1021后端的握持部1022，所述握持部1022用于供用户握持。

请参阅图2所示，为本发明电动工具的剖视图，所述棘轮扳手100还包括位于所述壳体102内的电机103和电池200，所述电机103和所述电池200之间设有控制模块104。具体的，所述电池200自所述壳体102的纵向后端插入而部分位于所述握持部1022内，用于为所述棘轮扳手100供电。所述棘轮扳手100还包括连接于所述控制模块104的开关模块105，所述开关模块105部分露出于所述壳体102外侧，以供用户操作而控制所述棘轮扳手100的启停。

请参阅图2、图3及图4所示，为本发明电动工具的剖视图和头壳的主视图和剖视图，所述棘轮扳手100还包括连接于所述电机103的传动模块106、由所述传动模块106驱动的驱动模块107及连接于所述驱动模块107前端的棘轮模块108，其中，所述传动模块106为行星轮系结构。所述棘轮模块108包括位于所述驱动模块107前端的离合叉1081及位于所述离合叉1081内的棘轮组件1082。

所述驱动模块107包括连接于所述传动模块106的输出轴1071和自所述输出轴1071的前端向前延伸的偏心销1072。所述输出轴1071固定连接于所述传动模块106的纵向前端且由所述传动模块106驱动，所述电机103通过所述传动模块106驱动所述驱动模块107绕纵向旋转，且所述电机103的电机轴（图未示）与所述驱动模块107的输出轴1071具有相同的旋转轴线，所述棘轮模块108连接于所述驱动模块107前端，且将所述驱动模块107的旋转转化为绕垂直于纵向的竖向旋转。所述偏心销1072自所述输出轴1071的轴心偏置一定距离，所述输出轴1071绕纵向轴线旋转时，所述偏心销1072绕纵向轴线作圆周运动。

请参与图5至图7所示，为本发明电动工具的电路原理图、原理流程图和电流图，所述棘轮扳手100还包括检测所述电池200电压的电压检测模块109，检测所述电机103电流的电流检测模块110和电源模块111，所述电源模块111与所述电池200连接，所述电池200为所述电源模块111供电。

所述开关模块105供用户操作，所述控制模块104检测所述开关模块105的操作量，在本实施方式中，所述开关模块105为扳机，所述控制模块104检测所述扳机105被按下的行程量，所述控制模块104内存储有与所述行程量对应的驱动占空比，所述控制模块104根据所述行程量控制输出相应的驱动占空比驱动所述电机103运转，所述行程量越大，所述控制模块104控制输出的驱动占空比越大，所述电机103的转速越高。

所述电机103包括第一运行阶段和第二运行阶段，所述扳机105闭合，所述电机103处于第一运行阶段，当所述控制模块104检测到所述扳机105的行程量大于等于第一阈值，且持续预定的时间时，控制所述电机103切换为所述第二运行阶段，其中，所述第一阈值和所述预定的时间预先存储在所述控制模块104内部。在本实施方式中，所述第一运行阶段为所述棘轮扳手100软启动阶段，所述第二运行阶段为所述棘轮扳手100正常工作阶段，所述第一阈值为所述扳机行程量的50%，所述预定的时间为50ms。

所述控制模块104内还存储有第二阈值和、或第三阈值，所述第二阈值为所述电机103在所述第一运行阶段的最大电流值，所述第三阈值为所述电机103在所述第二运行阶段的最大电流值/>，且所述第二阈值/>大于所述第三阈值/>。所述第二阈值/>为所述短路保护值的初始值，即当所述棘轮扳手100开始工作时，所述控制模块104控制设置所述短路保护值为/>。

在本实施方式中，用户预先在所述控制模块104内设置所述第二阈值为110A，所述第三阈值/>为53A，所述棘轮扳手100在所述软启动阶段需要进行螺栓紧固，所述电机103工作的瞬时电流很大，因此当所述棘轮扳手100启动时，将所述棘轮扳手100的短路保护电流值设置为110A，防止所述电机103的工作电流过大使所述棘轮扳手100发生损坏；所述棘轮扳手100完成螺栓紧固后，处于正常工作阶段，所述电机103工作的电流远远小于所述瞬时电流，因此在所述正常工作阶段，将所述棘轮扳手100的短路保护电流值设置为53A，确保所述电机103在所述正常工作阶段的工作电流不会过大。

在本实施方式中，所述控制模块104设置所述初始短路保护电流值为110A，用户按下所述扳机105，所述控制模块104检测到所述扳机105的闭合信号，控制输出所述驱动占空比驱动所述电机103运转，所述电机103处于所述第一运行阶段，随着所述扳机105的行程量不断增加，所述电机103的转速不断增加，当所述控制模块104检测到所述扳机105的行程量大于等于50%时，判断是否持续50ms，若持续50ms，则所述控制模块104控制将所述短路保护电流值切换为53A，所述电机103处于第二运行阶段；若没有持续50ms，则所述控制模块104控制所述短路保护电流值保持为110A，所述电机103处于第一运行阶段，继续检测所述扳机的行程量是否持续50ms，直至将所述短路保护电流值切换为53A，使得所述电机103在所述第二运行阶段正常运行。

本发明电动工具及控制方法通过将电机运行分阶段处理，用户可在不同阶段设置短路保护值，既满足了电动工具在启动时需要大电流而正常工作时需要相对较小堵转保护和短路保护数值的需求。

本发明不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本发明原理和范畴的前提下，本发明电动工具及控制方法还有其他很多的替代方案。本发明的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (8)

1.一种电动工具，包括头壳、位于所述头壳内的电机、与所述电机连接的开关模块及控制模块，所述控制模块检测所述开关模块的操作量，所述控制模块内存储有与所述操作量对应的驱动占空比，所述控制模块根据所述操作量控制输出相应的驱动占空比驱动所述电机运转；其特征在于：所述控制模块内存储有第一阈值、第二阈值、第三阈值和预定的时间，所述第二阈值大于所述第三阈值；所述电机包括第一运行阶段和第二运行阶段，所述第一运行阶段和所述第二运行阶段分别设置有不同的短路保护值，当所述开关模块闭合时，所述电机处于第一运行阶段，所述控制模块设置所述短路保护值为第二阈值，当所述控制模块检测到所述开关模块的操作量大于等于第一阈值，且持续预定的时间时，控制所述电机切换为所述第二运行阶段，所述控制模块设置所述短路保护值为第三阈值。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述第二阈值为所述电机在所述第一运行阶段的最大电流值，所述第三阈值为所述电机在所述第二运行阶段的最大电流值/>，且所述第二阈值/>大于所述第三阈值/>。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述第二阈值为所述短路保护值的初始值，即当所述电动工具开始工作时，所述控制模块控制设置所述短路保护值为。

4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述第一运行阶段为所述电动工具软启动阶段，所述第二运行阶段为所述电动工具正常工作阶段。

5.一种电动工具控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：

控制模块检测开关模块的闭合状态；

所述控制模块根据所述闭合状态确定电机的工作状态；

当所述工作状态指示所述电机处于第一运行状态时，设置短路保护值为第二阈值，并获取所述开关模块的操作量；

当所述开关模块的操作量大于等于第一阈值时，获取所述开关模块处于所述操作量的持续时间；

当所述持续时间达到预定的时长时，所述电机切换为第二运行阶段，并设置短路保护值为第三阈值。

6.根据权利要求5所述的电动工具控制方法，其特征在于：所述第二阈值为所述电机在所述第一运行阶段的最大电流值，所述第三阈值为所述电机在所述第二运行阶段的最大电流值/>，且所述第二阈值/>大于所述第三阈值/>。

7.根据权利要求6所述的电动工具控制方法，其特征在于：所述第二阈值为所述短路保护值的初始值，即当所述电动工具开始工作时，所述控制模块控制设置所述短路保护值为/>。

8.根据权利要求5所述的电动工具控制方法，其特征在于：所述第一运行阶段为所述电动工具软启动阶段，所述第二运行阶段为所述电动工具正常工作阶段。