CN118252001A - 手持式挖掘工具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种手持式挖掘工具，包括：钻杆机构，用于以第一轴线为轴旋转以进行钻孔；驱动机构，包括电机；驱动机构用于驱动钻杆机构工作；支撑机构，用于支撑驱动机构；控制器，用于控制电机的运行；控制器被配置为：当钻杆机构的负载参数达到第一阈值，以及检测到支撑机构的旋转位移参数达到第二阈值时，限制电机的扭矩输出。该手持式挖掘工具安全性能高。

Description

手持式挖掘工具

技术领域

本申请涉及一种电动工具，具体涉及一种手持式挖掘工具。

背景技术

手动操作式挖掘装置，比如地钻广泛用于园林，种植，植树，物探，道路建设等领域，通常在坡地、沙地、硬质土地上种植时进行挖坑、钻孔作业。通常包括驱动部件和可转动钻头，其中螺旋钻叶片围绕钻头同轴安装。驱动部件中的电动力马达驱动钻头并将螺旋钻叶片向下转动到土壤中。

冰钻主要在寒冷的冬季进行破冰作业，冰钻的使用工况相较于土钻的使用工况，其工作面特性不同，其对机器的性能要求也不同。

本部分提供了与本申请相关的背景信息，这些背景信息不一定是现有技术。

发明内容

本申请的一个目的是解决或至少减轻上述问题的一部分或者全部。为此，本申请的一个目的在于提供一种手持式挖掘工具，提供更好的性能。

为了实现上述目标，本申请采用如下的技术方案：

一种手持式挖掘工具，包括：钻杆机构，用于以第一轴线为轴旋转以进行钻孔；驱动机构，包括电机；驱动机构用于驱动钻杆机构工作；支撑机构，用于支撑驱动机构；控制器，用于控制电机的运行；控制器被配置为：当钻杆机构的负载参数达到第一阈值，以及检测到支撑机构的旋转位移参数达到第二阈值时，限制电机的扭矩输出。

在一些实施例中，负载参数用于表征钻杆机构的扭矩，负载参数包括电机电流相关参数和电机转速相关参数中的任意一个。

在一些实施例中，支撑机构的旋转位移参数包括支撑机构绕第一轴线方向旋转的角度、角度的变化值、角加速度以及角加速度变化值中的至少一个。

在一些实施例中，还包括位置传感器，用于在电机启动时，获取支撑机构的旋转位移参数信息。

在一些实施例中，控制器被配置为：当电机电流相关参数满足电机电流保护阈值时，控制电机在预设时间后停机。

在一些实施例中，控制器被配置为：在预设时间段内，电机的转速由当前转速线性减速至停机。

在一些实施例中，还包括制动开关，用于在被触发时电机停机，控制器被配置：为当制动开关未被触发时，电机的转速的变化达到预设变化阈值时，限制电机的扭矩输出。

在一些实施例中，控制器还被配置为：当支撑机构沿第一轴线方向的压力参数到达启动阈值，且电机有电能供应时，电机启动以驱动钻杆机构运动。

在一些实施例中，压力参数包括支撑机构沿第一轴线方向的向下运动的位移值、支撑机构沿第一轴线方向受到的下压力值、支撑机构沿第一轴线方向受到钻杆机构的反作用力值中的至少一个。

在一些实施例中，还包括环境检测组件，用于检测工作环境内的电网线路、燃气管路和水管。

在一些实施例中，钻杆机构包括：具有第一功能的第一钻杆机构和具有第二功能的第二钻杆机构；驱动机构被配置为可选择的与第一钻杆机构和第二钻杆机构中的一个连接，以驱动第一钻杆机构的以第一输出转速工作或第一钻杆机构以第二输出转速工作。

本申请的有益之处在于：钻杆机构的负载参数可以表征钻杆机构的受力状态，支撑机构的旋转位移参数可以表征支撑机构或者主机的倾倒、实体运动层面上的异常位移等，根据不同的原理来相互配合，可以适应更多的工况。而且两种方式的检测和确认可以相互修正检测结果，以使对于电机扭矩进行限制的过程的启动更加准确,安全性更高。

附图说明

图1是本申请手持式挖掘工具的结构示意图，其中，安装为第一钻杆机构；

图2是本申请手持式挖掘工具的实施例中，主机、第一钻杆机构、第二钻杆机构的结构示意图；

图3是本申请中的实施例中主机的另一个视角的结构示意图；

图4是本申请中的实施例中主机的内部结构的示意图；

图5是本申请中的实施例中主机（除去电池包）与第一支撑部的结构的示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是本申请中的实施例中支撑机构的结构示意图；

图8是图7的俯视图；

图9是本申请中的实施例中控制机构的结构图；

图10是本申请中的实施例的电气结构图；

图11是本申请中手持式挖掘工具的控制流程图。

具体实施方式

在详细解释本申请的任何实施方式之前，应当理解，本申请不限于其应用到以下描述中阐述的或以上附图中所示的结构细节和组件布置。

在本申请中，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请中，术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“和/或”的关系。

本申请中，术语“连接”、“结合”、“耦合”、“安装”可以是直接连接、结合、耦合或安装，也可以是间接连接、结合、耦合或安装。其中，进行举例示范，直接连接指的是两个零件或组件之间不需设置中间件而连接在一起，间接连接指的是两个零件或组件分别与至少一个中间件连接，这两个零件或组件通过中间件实现连接。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括电连接或耦合。

在本申请中，本领域普通技术人员将理解，结合数量或条件使用的相对术语(例如，“约”，“大约”，“基本”等)为包括所述值并且具有上下文所指示的含义。例如，该相对术语至少包括与特定值的测量相关的误差程度，与特定值相关的由制造，组装，使用造成的公差等。这种术语也应被视为公开了由两个端点的绝对值限定的范围。相对术语可指代所指示的值的一定百分比(例如1％，5％，10％或更多)的加或减。未采用相对术语的数值，也应该被揭示为具有公差的特定值。此外，“基本”在表达相对的角度位置关系时（例如，基本平行，基本垂直），可指代在所指示的角度的基础上加或减一定度数（例如1度，5度，10度或更多）。

在本申请中，本领域普通技术人员将理解，由组件执行的功能可以为由一个组件，多个组件，一个零件，或多个零件执行。同样的，由零件执行的功能也可以由一个零件，一个组件，或多个零件组合来执行。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位词是以附图所示的方位和位置关系来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。还应当理解的，上侧、下侧、左侧、右侧、前侧、后侧等方位词不仅代表正方位，也可以理解为侧方位。例如，下方可以包括正下方、左下方、右下方、前下方以及后下方等。

为了清楚的说明本申请的技术方案，在说明书附图中定义上侧、下侧、左侧、右侧、前侧和后侧。

如图1示出了本申请第一实施例的动力工具100。在本实施例中，动力工具100具体为一种手持式挖掘工具。可以理解的，该动力工具100还可以为手持式搅拌工具。

手持式挖掘工具100用于在基材中钻出预设尺寸的深孔洞。在本实施例中，手持式挖掘工具100包括主机1和具有第一功能的第一钻杆机构2。其中，第一钻杆机构2适用于土地钻孔，例如，基材是土壤、沙子、墙壁、木材。当主机1与第一钻杆机构2适配时，手持式挖掘工具100为地钻。主机1还至少适配具有第二功能的第二钻杆机构3。其中，第二钻杆机构3适用于冰类钻孔。第一钻杆机构2和第二钻杆机构3均用于以第一轴线101为轴旋转以沿第一轴线101方向进行钻孔工作。当主机1与第二钻杆机构3适配时，手持式挖掘工具100为冰钻。本实施例中的主机1可以适配第一钻杆机构2和第二钻杆机构3中的一个。可选的，第一钻杆机构2和第二钻杆机构3分别包括不同的直径尺寸。可选的，第一钻杆机构2和第二钻杆机构3分别包括不同的长度尺寸。可选的，主机1还可适配具有与第一钻杆机构2和第二钻杆机构3使用工况不同的第三钻杆机构，其与主机1具有相互配合的接口。第一钻杆机构2包括钻轴21和螺旋钻叶22。不同功能的钻杆机构其钻轴21和螺旋钻叶22的尺寸和形态不同。当为手持式搅拌工具时，第一钻杆机构包括旋转轴和螺旋叶片。

为方便指代，使用钻杆机构作为指代第一钻杆机构2和第二钻杆机构3中的任意一个，但并不能作为对本申请的限制。

如图1至图3所示，主机1包括支撑机构11、驱动机构12和供电电源。支撑机构11用于支撑驱动机构12。供电电源为电池包13，电池包13配合相应的电源电路，至少为手持式挖掘工具100内的驱动机构12供电。本领域技术人员应当理解，电源并不限于使用电池包13的场景，还可通过市电、交流电源，配合相应的整流、滤波和调压电路，实现对机内的相应部件供电。

在本实施例中，电池包13的标称电压大于40V小于80V。在一些实施例中，电池包13的标称电压大于等于40V小于等于80V。在一些实施例中，电池包13的标称电压为56V。电池包13的容量为4Ah至5Ah。在一些实施例中，电池包13的容量为2.5Ah至12Ah。可选的，电池包21可为锂电池包、固态电池包或软包电池包。

如图4至图6所示，驱动机构12包括电机121。电机121用于驱动钻杆机构。在本实施例中，电机121为直流电机。可选的，电机121为外转子直流无刷电机。如图6所示，电机121包括定子1211和转子，定子1211包括定子铁芯和定子绕组。转子1213包括转子铁芯和永磁体。转子1213上形成或连接绕电机轴线102旋转的电机轴1215，用于输出动力。针对外转子电机，转子套设在定子外侧。在一些实施例中，电机121外径大于等于φ60mm。在一些实施例中，电机121外径大于等于φ80mm。在一些实施例中，电机121外径大于等于φ90mm。在一些实施例中，电机121外径大于等于φ100mm。在本实施例中，电机121外径为φ105mm。

在一些实施例中，如图10所示，电机121为三相无刷电机，包括具有永磁体的转子和以电子方式换向的三相定子绕组U、V、W。在一些实施例中，三相定子绕组U、V、W之间采用星型连接，在另一些实施例中，三相定子绕组U、V、W之间采用角型连接。然而，必须理解的是其他类型的无刷电动机也在本公开的范围。无刷电动机可包括少于或多于三相。

在本实施例中，手持式挖掘工具100输出最大扭矩大于等于80N·m。在一些实施例中，手持式挖掘工具100输出最大扭矩大于等于81N·m、83N·m、85N·m、88N·m、90N·m。本申请中，在使用直流电源的情况下，手持式挖掘工具的输出扭矩可以达到交流产品的水平。

在本实施例中，手持式挖掘工具100在安装电池包13后的重量大于等于10kg且小于等于25kg。手持式挖掘工具100在安装电池包13后的重量大于等于14kg且小于等于25kg。手持式挖掘工具100在安装电池包13后的重量大于等于14kg且小于等于20kg。电池包13的标称电压大于40V，手持式挖掘工具100的最大输出扭矩与手持式挖掘工具100重量的比值大于等于4.0 N·m/kg。在本实施例中，通过使用外转子电机，提高电机输出性能，在单位重量的输出扭矩高。另一方面，电池包的标称电压小于80V，可以减少机器的重量，使用高性能电机以使本申请的手持式挖掘工具的单位重量的输出扭矩高。

在一些实施例中，手持式挖掘工具100的输出最大扭矩与电池包13容量比大于等于20N·m/Ah。在相关技术中可知，输出大扭矩必然对应着大电流和低转速，而电池包13容量又与其电流相关。本申请此设置的输出最大扭矩与所述电池包13容量比大于等于20N·m/Ah是为了实现电机121输出扭矩与大电流之间的平衡。提升电机121性能，在保证电机121能够输出大扭矩的同时，不提高电流，提升手持式挖掘工具100的性能。能够兼容冰钻和土钻的性能要求。能够有效避免过流以及温升对电池包13的不可逆损害。

手持式挖掘工具100至少包括：适配第一功能的第一输出转速和适配第二功能的第二输出转速。可选的，驱动机构包括输出第一输出转速的第一档位和输出第二输出转速的第二档位。可选的，电机121的包括至少高速档位和低速档位。其中，电机121高速挡位时，电机转速大于等于5500 rpm小于等于7000 rpm。电机低速档位时，电机转速大于等于4500rpm小于等于6000rpm。可选的，第一输出转速为电机高速挡位时的任意一个转速值或转速范围。第二输出转速为电机低速挡位时的任意一个转速值或转速范围。第一输出转速与第二输出转速不同。在一些实施例中，第一输出转速与第二输出转速最大值不同。在一些实施例中，第一输出转速与第二输出转速大部分不同，但在工作的全过程中会出现一个时刻或一个时间段内的输出转速相同。

如图4至图6所示，驱动机构12还包括传动组件14和输出轴125。传动组件14的一端与电机121相配合，另一端与输出轴125相配合，以将电机121输出的动力传递给输出轴125。输出轴125通过紧固件与第一钻杆机构2和第二钻杆机构3均能适配。输出轴125与第一钻杆机构2和第二钻杆机构3均同心同轴设置。

在本实施例中，传动组件14为减速齿轮箱。可选的，传动组件使用减速增矩齿轮机构以进一步提升手持式挖掘工具的工作能力。传动组件14包括圆柱齿轮传动。可选的。传动组件14包括第一主动齿轮141、第一从动齿轮142、中间轴143、第二主动齿轮144和第二从动齿轮145。其中，第一主动齿轮141形成或连接在电机轴1215的末端。第一主动齿轮141绕电机轴线102旋转运动。第一主动齿轮141驱动第一从动齿轮142。第一从动齿轮142与第一主动齿轮141外啮合。第一从动齿轮142连接在中间轴143上。第一主动齿轮141与第一从动齿轮142形成减速传动。中间轴143绕第三轴线103旋转。中间轴143上形成或连接有第二主动轮144。第二主动齿轮144驱动第二从动齿轮145。第二从动齿轮145与第二主动齿轮144外啮合。第二主动齿轮144与第二从动齿轮145形成减速传动。第二从动齿轮145连接在输出轴125上。第二从动齿145以第一轴线101为轴旋转。通过使用两级减速传动提高手持式挖掘工具的工作能力。在本实施例中，第一钻杆机构2的转速大于等于50rpm且小于等于220rpm。

如图1-3及图5-图8所示, 支撑机构11用于支撑驱动机构12。支撑机构11包括第一支撑部111和把手架112。第一支撑部111基本呈板状或带翻边的盘状。第一支撑部111与把手架112固定安装。第一支撑部111设置有与驱动机构12相配合的通孔1111和力矩承受件。力矩承受件用以承受驱动机构12传递给第一支撑部111的力矩。力矩承受件的数量可以依需而设。当力矩承受件的数量为多个时，力矩承受件均匀分布在通孔1111的周缘。如此设置，可以使得每个力矩承受件承担近乎相等的力矩，从而有效避免因力矩承受不均而致使某些力矩承受件易于损坏。

把手架112沿第一支撑部111周侧往上弯折延伸。如图3及图7至8所示，把手架112包括主把手架113、第一把手114和第二把手115。其中，主把手架113与第一支撑部111连接。第一支撑部111通过紧固件固定安装在主把手架113上。如图3及图8所示，把手架112的第一侧112a形成有用于容纳操作者的第一容纳空间112b。在本实施例中，第一侧112a为靠近操作者的一侧即后侧。第一侧112a的对侧为把手架112的第二侧112c，第二侧112c为前侧。第一把手114和第二把手115由第一侧112a延伸至第二侧112c，即由后侧延伸至前侧。可选的，第一把手114和第二把手115不一定沿前后方向水平延伸，其由第一侧112a方向延伸至第二侧112c方向延伸并在上下方向上有一定的倾斜。第一把手114和第二把手115可以具有比主把手架113和第一支撑部111更高的竖直位置。换句话说，当操作员握住两个把手并操作动力工具100时，主把手架113和第一支撑部111可以在操作员的腰部或大腿附近的水平处。在本实施例中，第一把手114和第二把手115位于第一侧112a的部分分别设置有护套116。护套116为软性材料。护套116基本围绕第一容纳空间112b设置。用于保护用户。

如图6-8所示，第一把手114与第二把手115由第一侧112a向第二侧112c相互靠近延伸。在沿第一轴线101方向上，第一把手114的投影与前后方向的夹角α大于0°且小于等于30°。在一些实施例中，设定垂直于第一轴线101方向上第一侧112a与第二侧112c之间的垂直连线为第二轴线。即是说，前后方向为第二轴线方向。由第一侧112a到第二侧112c的方向为正方向，即是说，由后向前的方向为正方向。在沿第一轴线101方向上对第二轴线和第一把手114进行投影，第二轴线的正方向与第一把手114的投影的夹角α大于0°且小于等于30°。在一些实施例中，第二轴线的正方向与第一把手114的投影的夹角α大于0°且小于等于15°。更符合操作者的使用习惯，使得操作者具有更好的握持感受。操作者在没有太大困难的情况下施加足够的扭矩。

在本实施例中，第一把手114和第二把手115以第一平面AA对称设置，第一轴线101位于第一平面内且第一平面平行于第二轴线102。在本实施例中，第一平面为前后方向的AA平面。可选的，第一把手114和第二把手115以第一平面对称，第一平面AA与钻杆机构的第一轴线101共面。更有利于操作者施力。在把手架112的第一侧112a，第一把手114和第二把手115之间的垂直距离为L1，在把手架112的第二侧112c，第一把手114和第二把手115之间的垂直距离为L2，其中，L1大于L2,且L1大于等于550mm且小于等于650mm。

第一把手114设置有用于握持的第一握持部1141，第二把手115设置有用于握持的第二握持部，第一握持部1141与第二握持部之间的垂直距离大于等于550mm小于等于600mm。第一握持部1141的施力点P与第二握持部的施力点P之间的垂直连线与第一轴线101相交。第一握持部1141与第二握持部之间的垂直距离为两施力点之间的垂直距离。可选的，第一握持部1141和第二握持部分别包括与手掌贴合的抓握部分和容纳手掌的指扣部分，施力点基本位于抓握部分的中心位置。根据成人的手掌宽度的平均值，施力点基本位于从拇指的指扣位置向抓握部分偏移20mm至35mm。

在本实施例中，第一把手114的一侧的第一握持部1141被配置为把套，第二把手115一侧的第二握持部安装有手柄组件15。当动力工具100处于正常工作状态时，手柄组件15位于操作者右手握持的第二把手115上。设置合适的距离有利于操作者对于机器的控制。同时握持点与第一轴线101相交更有利于扭力的输出时操作者对机器的控制。

如图4-图8所示，手柄组件15包括柄壳151、开关单元152、锁定单元153、换向跳档单元154。柄壳151包括顶壁、与顶壁相对设置的底壁以及侧壁。顶壁、底壁、侧壁共同围设形成一收容腔，以收容所述启动单元、锁定单元153以及换向跳档单元154。所述开关单元152包括通过枢接安装在所述柄壳151上的扳机1521、与所述扳机相配合的启动开关1522以及扳机复位弹性元件。扳机1521以供用户操控。扳机1521穿过面向柄壳151的底壁，可选的，柄壳151的底壁包括容纳用户四指的指扣位置。如此设置，可以便于用户手握持所述手柄组件15时，通过四指操控扳机，从而给操作工人带来极大的便利。当启动开关1522（为例如微动开关）直接发送启动信号给驱动机构12时，则该情况属于启动开关1522直接控制驱动机构12工作。当启动开关1522（为例如信号开关）发送启动信号给控制单元，然后由控制单元控制驱动机构12工作，则该情况属于启动开关1522间接控制驱动机构12工作。当松开扳机时，扳机在扳机复位弹性元件的作用下复位。

如图3至图6所示，第一支撑部111和把手架112形成第二容纳空间112d，至少部分驱动机构12被收容在第二容纳空间112d内。驱动机构12安装在所述第一支撑部111上，用以驱动钻杆组件工作。驱动机构12还包括壳体122和导风罩123。壳体122和导风罩123形成一容纳腔。容纳腔用以收容电机121、传动组件14以及控制机构16。

驱动机构12通过紧固件固定安装在第一支撑部111上。壳体122设置有电池连接部126。电池连接部126用以连接电池包13。在本实施例中，电池连接部126位于电机121靠近操作者的一侧。使得操作者与钻杆机构之间的距离最大化，从而保障操作者的操作安全。在本实施例中，电池连接部126关于第一平面AA对称，此时电池连接部126的对称平面与第一轴线101共面。如此设置，使得电池包13在对称平面两侧的重量均等，从而便于用户平衡动力工具100。

电机121远离传动组件14的一端设置有风扇124。导风罩123面向电机121的一侧设置有出风口1231。在本实施例中，出风口1231设置有至少两个。可选的，出风口1231在左右方向上至少分别设置有一个。进风口1231基本设置在风扇124的周向。

如图9至图10所示，控制机构16用于控制电机121的运行。在本实施例中，控制机构16包括控制器165和驱动电路167。驱动电路167与电机121的定子绕组U、V、W电性连接，用于将来自电池包13的电流传递至定子绕组U、V、W以驱动电机121旋转。在一个实施例中，驱动电路167包括多个开关元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。每个开关元件的栅极端与控制器17电性连接，用于接收来自控制器17的控制信号。每个开关元件的漏极或源极与电机121的定子绕组U、V、W连接。开关元件Q1-Q6接收来自控制器17的控制信号改变各自的导通状态，从而改变电池包13加载在电机121的定子绕组U、V、W上的电流。在一个实施例中，驱动电路167可以是包括六个可控半导体功率器件（例如场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET），双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor,BJT），绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)等）的三相桥驱动器电路。可以理解的是，上述开关元件也可以是任何其他类型的固态开关，例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT），双极结型晶体管（BJT）等。

在本实施例中，控制器165用于控制电机121。控制器165设置在控制电路板上，控制电路板包括：印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）和柔性电路板（FlexiblePrinted Circuit，FPC）。控制器165采用专用的控制芯片，例如，单片机、微控制模块（Microcontroller Unit，MCU）。控制器165具体通过控制芯片控制驱动电路167中的开关元件的导通或关断状态。在一些实施例中，控制器165基于脉冲宽度调制（Pulse WidthModulation，PWM）信号来控制驱动开关的导通时间与关断时间之间的比例。需要注意的是，控制芯片可以集成于控制器165内，或者还可以独立于控制器165设置，至于驱动芯片与控制器165的结构关系，本实施例并不限定。

在本实施例中，电机121的旋转速度根据扳机开关的触发行程进行调节。在本实施例中，启动开关1522与滑动变阻器耦合，扳机1521的触发行程不同，滑动变阻器输出的模拟信号不同。扳机1521的触发行程与电机12的PWM信号的占空比呈正相关关系，PWM信号的占空比与电机12的转速呈正相关关系。在扳机1521的触发行程较小时，PWM信号的占空比也较小，此时，电机12的转速也较小。在一些实施例中，手持式挖掘工具中存储有扳机1521的触发行程与PWM信号之间的映射关系，该映射关系可以是线性的，或者，也可以是非线性的，

如图6所示，控制机构16设置在电机121的周向上。在本实施例中，控制机构16与电池包13分别设置在电机121的两侧。可选的，电池包13设置在电机121的后侧，控制机构16设置在电机121的前侧。可选的，控制机构16设置在靠近电机121的输出端位置。在电机轴线102方向上，控制机构16与传动组件14基本无交叠部分。可选的，在电机轴线102方向上，控制机构16与电机121的定子基本无交叠部分。以减小电机、传动组件和控制机构之间的热量传递。在本实施例中，壳体122在与控制机构16相对应的位置开设有进风口1221。

在本实施例中，控制机构16还包括线缆16a。线缆16a通过导风罩123的侧壁的孔伸出驱动机构。线缆16a通过第一支撑部111后进入把手架112后，与手柄组件15中的启动开关连接。进而实现启动开关1522与控制机构16的电连接。在本实施例中，把手架112为中空管结构，第一支撑部111与主把手架113连接部分形成管道结构，以使线缆16a进入。可选的，线缆16a通过线卡部1111固定在第一支撑部111。

在本实施例中，壳体上设置有力矩传递件。力矩承受件为凸台，力矩传递件为与凸台相配合的凹槽。

在其他可替换实施例中，在壳体122的设置有两个或多的电池连接部126。以连接两个或多的标称电压为大于40V且小于80V的电池包13。

壳体122还可以提供用于操作员控制和/或配置动力工具100的用户界面。用户界面可以包括指示器、显示器、机械按钮、膜按钮和触摸屏中的一个或多个。壳体还可以具有用于与设置在壳体外部的一个或多个传感器电连通的电接口。或通讯连接的通讯接口。在一些实施例中，用户使用外部设备包括智能手机、平板计算机、笔记本电脑和智能穿戴设备，通过蓝牙、WLAN、无线传输来对手持式挖掘工具进行控制参数的设定以及得到运行状态的反馈。

钻杆机构包括钻轴21和安装在钻轴21上的螺旋钻叶22。当在坚硬的地面或钻孔时遇到石头或坚硬岩石(比如花岗岩或石灰石)时，螺旋钻叶22可能无法向下推进并可能发生反冲，从而导致对手持式挖掘工具100的操作员施加相反扭矩。如果操作员没有用足够的力握住手持式挖掘工具100的把手，当发生反冲并且电机121保持工作时，钻杆机构失速并且主机1开始在相反方向上自转。这对操作员来说尤其危险，因为操作员的手仍然握在把手上。在一些工况下，当遇到石头无法工作时候，会产生因为负载使输出扭矩突然增大，在操作者毫无防备的情况下，将可能导致机器把手脱离操作者手的控制，机器把手在转动情况下打伤人体。所以需要设置防止反冲对操作者的造成伤害的装置。

在本实施例中，控制器165被配置为：当钻杆机构的负载参数达到第一阈值，以及检测到支撑机构11的旋转位移参数达到第二阈值时，限制电机121的扭矩输出。

在本实施例中，主机1适配具有第一功能的第一钻杆机构2和具有第二功能的第二钻杆机构3。由于第一钻杆机构2适用的基材为土壤、沙子、墙壁、木材。第二钻杆机构3适用于冰类钻孔。在适配两种钻杆机构时，工况不同，所面对的发生反冲的条件，以及反冲的表现也不同。本实施例中，钻杆机构的负载参数可以表征钻杆机构的受力状态，支撑机构11的旋转位移参数可以表征支撑机构11或者主机1的倾倒、实体运动层面上的异常位移等，根据不同的原理来相互配合，可以适应更多的工况。而且两种方式的检测和确认可以相互修正检测结果，以使对于电机扭矩进行限制的过程的启动更加准确,安全性更高。

其中，负载参数用于表征钻杆机构的输出扭矩，负载参数包括电机电流相关参数和电机转速相关参数中的任意一个。支撑机构的旋转位移参数包括支撑机构绕第一轴线方向旋转的角度、角度的变化值、角加速度以及角加速度变化值中的至少一个。

负载参数主要为电机121的电参数。位置参数和位置变化参数主要为主机1位置的物理参数。同时根据不同的原理来相互配合实现对发生反冲时对电机121扭矩输出的限制。

在本实施例中，限制电机121扭矩输出为立即或在预定时间段后制动电机121。在一些实施例中，“限制电机121扭矩输出”，为电机121的动力供应没有被切断，而是被减小。因此，电机121输出扭矩被减小。在一些实施例中，“限制电机121扭矩输出”，控制器165向电机121发送停机信号，但电机121的供电并没有被切断。

如图9至图10所示，控制机构16包括第一检测组件161，用于检测钻杆机构的负载参数。在一些实施例中，第一检测组件161检测电机电流相关参数。需要解释的是，电机电流相关参数，包括电机电流以及电机电流通过计算得到的参数。可选的，第一检测组件161包括电流传感器。可选的，第一检测组件161可以为电流检测电阻器、运算放大器、变流器或其他类似的电子设备来实现。在一些实施例中，第一检测组件161检测电机转速相关参数。需要解释的是，电机转速相关参数，包括直接检测电机转速以及其他电机参数通过计算得到电机转速，例如，电机换向参数、消磁时间等。可选的，电机转速通过磁环、磁钢或者光电码盘，通过电感、霍尔传感器或者光电传感器来检测。第一阈值的具体数值根据具体产品的不同而设定，在本申请不作具体限制。在一些实施例中，钻杆机构的负载与电机的电流呈正相关，即钻杆机构的负载越大，电机的电流越大。可选的，钻杆机构的负载与电机电流线性相关。可选的，钻杆机构的负载与电机电流非线性相关。在一些实施例中，钻杆机构的负载与电机转速呈反比，即钻杆机构的负载大，电机转速降低。可选的，钻杆机构的负载与电机转速线性相关。可选的，钻杆机构的负载与电机转速非线性相关。

控制机构16还包括第二检测组件162。第二检测组件162用于支撑机构11的旋转位移参数。支撑机构11的旋转位移参数包括支撑机构绕第一轴线方向旋转的角度、角度的变化值、角加速度以及角加速度变化值中的至少一个。

第二检测组件162可以位置传感器，用于在所述电机启动时，获取支撑机构的旋转位移参数信息。可选的，第二检测组件162可以为光电二极管传感器、磁性传感器或电位计。第二检测组件162还可以为转动传感器，具体为陀螺仪传感器。陀螺仪传感器可以是单轴、两轴或三轴微机电系统(MEMS)传感器或转动型传感器。其他类型的传感器同样属于本申请揭示内容。在一些实施例中，陀螺仪传感器检测支撑机构11或驱动机构12的自转加速度。其中，以检测角加速度为例，第二检测组件检测任意加速度分量（或合成）超过一定阈值且持续一定时间，判定发生反冲，限制电机扭矩输出。在一些实施例中，选取主机的旋转平面两个加速度分量超过一定阈值且持续一定时间，判定反冲。限制电机扭矩输出。

第二检测组件放置于电机顶部或电机侧面。

控制器165被配置为电机电流相关参数满足电机电流保护阈值时，电机121在预设时间段后停机。在预设时间段内，电机121的转速由当前转速线性减速至停机。在一些实施例中，在预设时间段内，电机121的转速由当前转速匀速减速至停机。在一些实施例中，在预设时间段内，电机121的转速由当前转速通过二次曲线进行变速减速至停机。当电机121发生过流时，电机121为在预设时间内线性减速至停机。保证电机121安全和操作者的安全。

手持式挖掘工具100还包括制动开关，制动开关被触发时，电机121停止转动，在本实施例中，制动开关被触发时电机供电的电源电路断开。手持式挖掘工具100还包括启动开关，启动开关被触发时，电机121启动转动。在本实施例中，制动开关和启动开关为一个开关单元152即扳机的两种状态。当然一些实施例中，也可以为两个独立的开关。

在本实施例中，控制器165被配置为当制动开关未被触发时，电机121的转速的变化达到预设变化阈值时，限制所述电机121的扭矩输出。可选的，电机121转速在第二预设时间内的变化值达到预设变化阈值时，限制电机121的扭矩输出。即是说，当电机121转速发生突变或不正常变化时，限制电机121的扭矩输出，保证电机121安全。

第二检测组件162还用于检测支撑机构11沿第一轴线101方向的压力参数。控制器165还被配置为：当支撑机构11沿第一轴线101方向的压力参数到达启动阈值，且电机121有电能供应时，电机121启动以驱动钻杆机构运动。即是说，供电电源的电源电路接通，同时支撑机构11沿第一轴线101方向的压力参数到达启动阈值，控制器向电机发送启动信号。一方面，使得电机在需要工作时启动，防止误触启动。一方面，增加一个下压参数判断也可以对机器进行保护。

可选的，压力参数包括支撑机构11沿第一轴线101方向的向下运动的位移值、支撑机构11沿第一轴线101方向受到的下压力值、支撑机构11沿第一轴线101方向受到钻杆机构的反作用力值中的至少一个

可选的，手持式挖掘工具100还包括环境检测组件164，用于检测工作环境内的电网线路、燃气管路和水管。保证钻孔挖掘过程中对于公共设施的保护。保证公共安全。

以上检测组件可以单独使用其中一部分，也可以使用通过使用其中几种技术方案的组合。

如图11所示，一种手持式挖掘工具的控制方法，步骤包括：

S510、确定钻杆机构的负载参数达到第一阈值。

其中，负载参数用于表征钻杆机构的输出扭矩，负载参数包括电机电流相关参数和电机转速相关参数中的任意一个。第一检测组件161用于检测钻杆机构的负载参数。可选的，第一检测组件161检测电机电流相关参数。第一检测组件161包括电流传感器。可选的，第一检测组件161可以为电流检测电阻器、运算放大器、变流器或其他类似的电子设备来实现。可选的，第一检测组件161检测电机转速相关参数。需要解释的是，电机转速相关参数，包括直接检测电机转速以及其他电机参数通过计算得到电机转速，例如，电机换向参数、消磁时间等。可选的，电机转速通过磁环、磁钢或者光电码盘，通过电感、霍尔传感器或者光电传感器来检测。可选的，第一阈值的具体数值根据具体产品的不同而设定，在本申请不作具体限制。

S520、检测所述支撑机构的旋转位移参数。

其中，支撑机构11的旋转位移参数包括支撑机构绕第一轴线方向旋转的角度、角度的变化值、角加速度以及角加速度变化值中的至少一个。第二检测组件162可以位置传感器，用于在所述电机启动时，获取支撑机构的旋转位移参数信息。

S530、确定所述支撑机构的旋转位移参数达到第二阈值。

其中，以检测角加速度为例，第二检测组件检测任意加速度分量（或合成）超过一定阈值且持续一定时间，判定发生反冲，限制电机扭矩输出。在一些实施例中，选取主机的旋转平面两个加速度分量超过一定阈值且持续一定时间，判定反冲。

S540、限制所述电机的扭矩输出。

限制电机121扭矩输出为立即或在预定时间段后制动电机121。在一些实施例中，“限制电机121扭矩输出”，为电机121的动力供应没有被切断，而是被减小。因此，电机121输出扭矩被减小。在一些实施例中，“限制电机121扭矩输出”，控制器165向电机121发送停机信号，但电机121的供电并没有被切断。

在本实施例中，主机1适配具有第一功能的第一钻杆机构2和具有第二功能的第二钻杆机构3。由于第一钻杆机构2适用的基材为土壤、沙子、墙壁、木材。第二钻杆机构3适用于冰类钻孔。在适配两种钻杆机构时，工况不同，所面对的发生反冲的条件，以及反冲的表现也不同。本实施例中，钻杆机构的负载参数可以表征钻杆机构的受力状态，支撑机构11的旋转位移参数可以表征支撑机构11或者主机1的倾倒、实体运动层面上的异常位移等，根据不同的原理来相互配合，可以适应更多的工况。而且两种方式的检测和确认可以相互修正检测结果，以使对于电机扭矩进行限制的过程的启动更加准确,安全性更高。

以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本申请，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种手持式挖掘工具，包括：

钻杆机构，用于以第一轴线为轴旋转以进行钻孔；

驱动机构，包括电机；所述驱动机构用于驱动所述钻杆机构工作；

支撑机构，用于支撑所述驱动机构；

控制器，用于控制所述电机的运行；

所述控制器被配置为：当所述钻杆机构的负载参数达到第一阈值，以及检测到所述支撑机构的旋转位移参数达到第二阈值时，限制所述电机的扭矩输出。

2.根据权利要求1所述的手持式挖掘工具，其特征在于，所述负载参数用于表征所述钻杆机构的扭矩，所述负载参数包括所述电机电流相关参数和所述电机转速相关参数中的任意一个。

3.根据权利要求1所述的手持式挖掘工具，其特征在于，所述支撑机构的旋转位移参数包括所述支撑机构绕第一轴线方向旋转的角度、角度的变化值、角加速度以及角加速度变化值中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的手持式挖掘工具，其特征在于，还包括位置传感器，用于在所述电机启动时，获取所述支撑机构的旋转位移参数信息。

5.根据权利要求2所述的手持式挖掘工具，其特征在于，所述控制器被配置为：当所述电机电流相关参数满足电机电流保护阈值时，控制所述电机在预设时间后停机。

6.根据权利要求5所述的手持式挖掘工具，其特征在于，所述控制器被配置为：在预设时间段内，所述电机的转速由当前转速线性减速至停机。

7.根据权利要求1所述的手持式挖掘工具，其特征在于，还包括制动开关，用于在被触发时电机停机，所述控制器被配置：为当制动开关未被触发时，所述电机的转速的变化达到预设变化阈值时，限制所述电机的扭矩输出。

8.根据权利要求1所述的手持式挖掘工具，其特征在于，控制器还被配置为：当所述支撑机构沿所述第一轴线方向的压力参数到达启动阈值，且所述电机有电能供应时，所述电机启动以驱动所述钻杆机构运动。

9.根据权利要求8所述的手持式挖掘工具，其特征在于，所述压力参数包括支撑机构沿第一轴线方向的向下运动的位移值、支撑机构沿第一轴线方向受到的下压力值、支撑机构沿第一轴线方向受到钻杆机构的反作用力值中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的手持式挖掘工具，其特征在于，还包括环境检测组件，用于检测工作环境内的电网线路、燃气管路和水管。

11.根据权利要求1所述的手持式挖掘工具，其特征在于，所述钻杆机构包括：具有第一功能的第一钻杆机构和具有第二功能的第二钻杆机构；所述驱动机构被配置为可选择的与所述第一钻杆机构和所述第二钻杆机构中的一个连接，以驱动所述第一钻杆机构的以第一输出转速工作或所述第一钻杆机构以第二输出转速工作。