CN204893888U - 用于电动工具的旋转编码器及电动工具 - Google Patents

Abstract

一种用于电动工具的旋转编码器及电动工具。该电动工具包括用于驱动主轴的电动机、以及安装成绕主轴旋转的致动套筒。该旋转编码器适于将致动套筒的多个预定角位置转换为电动工具输出模式。旋转编码器适于分别对应致动套筒的第一角位置和第二角位置而产生第一输出和第二输出。其中，第一输出与第一电阻器相关联；第二输出与第一电阻器和第二电阻器的并联电路相关联。本实用新型中的旋转编码器精简了例如电阻等元件的数量，通过在若干档位将相邻的电阻进行并联从而实现了两个电阻实现三个不同档位的切换。另外，由于在圆盘上使用了“Z”字形的电触点以实现并联电路，因此电触点的总数量也得以减少，减少了工艺上的复杂度。

Description

用于电动工具的旋转编码器及电动工具

技术领域

本实用新型大体上涉及电动手工工具，诸如，用于施加转矩到紧固件的驱动器、或者用于与旋转切割工具一起使用的钻头，其中，输出转矩为用户可调的。

背景技术

本领域具有模式选择器的电动工具是已知的，操作者使用该模式选择器来在可被选择用于驱动紧固件的转矩极限的驱动器模式、不设置转矩极限的钻头模式、和/或不设置转矩极限的电锤模式之间转换。例如，通过将模式选择器与变速齿轮箱相连接，模式选择器可同时从驱动模式的高转矩、低速操作转换到钻头模式的低转矩、高速操作。

在常见的电动工具中，使用圆盘状的旋转编码器作为模式选择器的一种来进行电动工具输出模式的选择，特别是在驱动器模式下调节不同的速度/扭矩输出。可是，通常对应于每一个速度/扭矩档位，都要在圆盘上独立配置一个电阻器来提供用于区别不同档位的不同控制电压。这样的独立电阻器配置不但对圆盘的面积有要求以放置彼此隔开的足够数量的电触点，并且也增加了零件(例如电阻器)的成本。

实用新型内容

因此，本实用新型的实施例提供了一种改进的旋转编码器及包括这样的旋转编码器的电动工具，克服了上述的技术问题。

在本实用新型的第一个方面，提供了一种用于电动工具的旋转编码器。该电动工具包括用于驱动主轴的电动机、以及安装成绕主轴旋转的致动套筒。该旋转编码器适于将致动套筒的多个预定角位置转换为电动工具输出模式。旋转编码器适于分别对应致动套筒的第一角位置和第二角位置而产生第一输出和第二输出。其中，第一输出与第一电阻器相关联；第二输出与第一电阻器和第二电阻器的并联电路相关联。

优选的，第一角位置和第二角位置彼此相邻。

更优选的，上述旋转编码器还适于对应致动套筒的第三角位置而产生第三输出。其中，第三输出与第二电阻器相关联；第三角位置与第二角位置彼此相邻，从而使得第二角位置位于第三角位置和第一角位置之间。

在一个变化实施方式中，旋转编码器包括围绕主轴延伸的圆盘、设置在圆盘上的周向排列的电触点、以及用于与触点啮合的接触刷，其中，圆盘和接触刷中的一个是不可移动的，而圆盘和接触刷中的另一个被固定成随着致动套筒旋转。

优选的，周向排列的触点的每一个都与各自的多个预定角位置中的一个相关联，且其中，周向排列的触点包括第一触点和第三触点。第一触点对应致动套筒的第一角位置；第三触点对应致动套筒的第三角位置。第一电阻器和第二电阻器各自连接到第一触点和第三触点，以便提供两个离散阻抗。

更优选的，第一触点和所述第三触点分别具有第一延伸部和第三延伸部，该第一延伸部和第三延伸部位于圆盘的周向上对应致动套筒的第二角位置。接触刷在啮合第一延伸部时同时啮合第三延伸部，从而形成第一电阻器和第二电阻器的并联电路。

在另一变化实施方式中，圆盘包括邻近于所述电触点阵列设置的近环状轨迹，以及接触刷被构造成跨在该近环状轨迹与处于环形位置的一个电触点之间并将它们连接起来。

在另一变化实施方式中，接触刷包括第一臂和第二臂以悬臂梁的方式安装于其上的基底部分，第一臂邻接于电触点，而第二臂邻近于近所述环状轨迹。

在一个示范实施方式中，圆盘具有轴向相对的第一端面和第二端面，且电触点和近环状轨迹设置在第一端面。

在一个实施方式中，圆盘包括印刷电路板。

在另一个实施方式中，电动工具的输出模式包括驱动器模式、钻头模式和/或电锤模式。

在本实用新型的另一个方面，还公开了一种电动工具，包括用于驱动主轴的电动机、安装成绕主轴旋转的致动套筒、以及将致动套筒的多个预定角位置转换为电动工具输出模式的旋转编码器。该旋转编码器适于分别对应致动套筒的第一角位置和第二角位置而产生第一输出和第二输出。其中，第一输出与第一电阻器相关联；第二输出与第一电阻器和第二电阻器的并联电路相关联。

优选的，第一角位置和第二角位置彼此相邻。

更优选的，上述旋转编码器还适于对应致动套筒的第三角位置而产生第三输出。其中，第三输出与第二电阻器相关联；第三角位置与第二角位置彼此相邻，从而使得第二角位置位于第三角位置和第一角位置之间。

在一个变化实施方式中，旋转编码器包括围绕主轴延伸的圆盘、设置在圆盘上的周向排列的电触点、以及用于与触点啮合的接触刷，其中，圆盘和接触刷中的一个是不可移动的，而圆盘和接触刷中的另一个被固定成随着致动套筒旋转。

优选的，周向排列的触点的每一个都与各自的多个预定角位置中的一个相关联，且其中，周向排列的触点包括第一触点和第三触点。第一触点对应致动套筒的第一角位置；第三触点对应致动套筒的第三角位置。第一电阻器和第二电阻器各自连接到第一触点和第三触点，以便提供两个离散阻抗。

更优选的，第一触点和所述第三触点分别具有第一延伸部和第三延伸部，该第一延伸部和第三延伸部位于圆盘的周向上对应致动套筒的第二角位置。接触刷在啮合第一延伸部时同时啮合第三延伸部，从而形成第一电阻器和第二电阻器的并联电路。

在另一变化实施方式中，圆盘包括邻近于所述电触点阵列设置的近环状轨迹，以及接触刷被构造成跨在该近环状轨迹与处于环形位置的一个电触点之间并将它们连接起来。

在另一变化实施方式中，接触刷包括第一臂和第二臂以悬臂梁的方式安装于其上的基底部分，第一臂邻接于电触点，而第二臂邻近于近所述环状轨迹。

在一个示范实施方式中，圆盘具有轴向相对的第一端面和第二端面，且电触点和近环状轨迹设置在第一端面。

在一个实施方式中，圆盘包括印刷电路板。

在另一个实施方式中，电动工具的输出模式包括驱动器模式、钻头模式和/或电锤模式。

因此，本实用新型中公开的旋转编码器相对于传统的电动工具用旋转编码器而言提供了改善的设计。在没有增加电动工具整体的尺寸特别是圆盘的面积的基础上，本实用新型中的旋转编码器精简了例如电阻等元件的数量，通过在若干档位将相邻的电阻进行并联从而实现了两个电阻实现三个不同档位的切换。另外，由于在圆盘上使用了“Z”字形的电触点以实现并联电路，因此电触点的总数量也得以减少，减少了工艺上的复杂度。

附图说明

参照本说明书的余下部分和附图可以对本实用新型的性能和优点作进一步的理解；这些附图中同一个组件的标号相同。在某些情况下，子标记被放在某个标号与连字符后面以表示许多相似组件的其中一个。当提到某个标号但没有特别写明某一个已有的子标记时，就是指所有这些类似的组件。

图1展示了根据本实用新型的一个实施例的电动工具的示意侧视图；

图2中示出了根据本实用新型的一个实施例的旋转编码器的电路连接图；

图3中示出了图2中的旋转编码器的线路板布局示意图。

图4中示出了图3中的旋转编码器中所使用的接触刷。

具体实施方式

本实用新型的实施例使用了“Z”字形的电触点来实现两个电阻器的并联连接，从而节省了所需要的电阻数量以及电触点的数量。从以下的叙述可以轻易得知本实用新型的各个实施例所提供的其它不同的好处和优点。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例的教导所构建的电动工具10，可为电源供电的或无绳的(电池供电的)便携装置，诸如，驱动器或钻头。在所阐释的具体实施例中，电动工具10可为具有外壳11的无线钻头、电机组件12、多速齿轮组件13、前套筒组件14、输出主轴15、扳机16、控制电路31和电池组17。主轴15可被固定到夹盘(未示出)上并具有旋转轴18。正如本文中所使用的，术语“轴向”是指基本平行于轴18的方向。术语“径向”是指基本垂直于轴18的方向。术语“周向”是指具有基本与轴18垂直的半径的圆弧的方向。主轴15轴向穿过前套筒组件14延伸。前套筒组件14包括安装成围绕主轴15旋转的致动套筒20，其内部端19邻近于外壳11。

在上述的电动工具10中，致动套筒20提供给用户以用手操作其围绕主轴15旋转，从而实现电动工具10的不同输出模式。在图2示出的实施例中，展示了根据本发明的一个实施例的与致动套筒协作的旋转编码器的电路结构图。其中，该旋转编码器包括接触刷30，其可以在一个预设方向上往复运动从而实现不同输出模式的切换。注意，虽然图2中示出接触刷30是沿着虚线表示的直线方向来回运动的，但是这里给出的只是电路的示意图。在实际中，接触刷30可以沿着直线或者非直线的方向移动(如下面将要说明的)。接触刷30可以在多个位置之间移动，在每个这样的位置上，接触刷30电接触地触点38，并且另一方面接触单触点36或者是并联触点34。所有的地触点38都相互连接并且接地。单触点36在本文中指仅仅连接到一个电阻器的触点，例如图2中的一个电阻器32的电触点。由于图2中有多个不同阻值的电阻器32，因此也有与之对应的多个单触点36。而并联触点34在本文中则是指一旦接触刷30与之接触，那么接触刷30将同时并联连接两个不同的电阻器32。也就是说，并联触点34起到一个桥梁的作用，可以使得接触刷30同时接触两个不同的电阻器32。注意如图2所示，并联触点34并不一定是一个完整的、一体化的触点。相反，并联触点34可以是两个彼此隔开的、互相之间原始状态下不存在电连接的触点。只有当接触刷30同时接触这两个分离的电触点时，才会导致两个不同的电阻器32和接触刷30同时连通。

举例来说，在图2中，如果接触刷30位于图中数字“1”所代表的位置，那么接触刷30此时将和一个地触点38、以及电阻器R34和R35之间的并联触点34同时连接。此时，在箭头35代表的回路中，此时存在着电阻器R34和R35并联所产生的电阻。也就是说，旋转编码器的输出与电阻器R34和R35的并联电路相关联。

可是，如果接触刷30移动到图中数字“2”所代表的位置，那么接触刷30此时将和一个地触点38、以及电阻器R35的单触点36连接。此时，在箭头35代表的回路中，只存在着电阻器R35所产生的电阻。也就是说，旋转编码器的输出只与电阻器R35相关联。

图2中其它的并联触点34和单触点36的电路连接与上述的类似。即，在单触点36位置处，接触刷30只会电连接一个单一的电阻器。而在并联触点34位置处，接触刷30同时并联连接到位于并联触点34的两侧的两个不同的电阻器。因此，通过移动接触刷30到不同的位置，可以在有限个电阻器32的基础上实现多于电阻器32的数量的阻值电路(通过单一连接或者并联)。

在图2中，还有一些不属于并联触点34或者单触点36的电触点，例如没有连接到任何电阻器32的短路触点52等。短路触点52可以与地触点38以指示不同类型的电动工具模式，例如电锤功能等。

图3示出了图2中的旋转编码器的一种物理实施方式。旋转编码器包括圆盘22和接触刷(未示出)。圆盘22通常位于轴向贯穿的平面内，也就是说主轴轴向延伸穿过圆盘。在所阐释的最佳实施例中，圆盘22被连接于底座(未示出)，以及接触刷被连接于致动套筒(但是要理解，这对本实用新型不是必不可少的，只是圆盘22与接触刷之间应是相对运动的)。致动套筒可以围绕主轴旋转，从而定位于多个不同的预定角位置。致动套筒的旋转同时使得接触刷也随之一起旋转。制动圆盘22具有外表面(图3中可见)，周向阵列的电触点设置在该外表面上。这些周向阵列的电触点包括并联触点34和单触点36，其电路连接方式和上述图2中所述的类似。另外，上述的短路触点52作为一个单独的电触点布置在圆盘22的外表面上。在圆盘22的一个周向部分的外表面上，总共为十个的并联触点34和单触点36交错地沿着周向布置，也就是说每个单触点36的旁边与之相邻的必定是一个并联触点34，反之亦然。每个并联触点34和单触点36都对应着不同的致动套筒的预定角位置。

如图3所示，并联触点34和单触点36实际上是由若干个“Z”字形电触点37以及其它不规则形状的电触点构成。每一个“Z”字形电触点37都包括两个朝着相反方向延伸的延伸部，以及连接这两个延伸部的中间部分。在图3中，所示出的并联触点34并非一个单一的金属触点或者印刷电极。相反，并联触点34是由两个“Z”字形电触点37的邻近延伸部所共同构成的。这两个延伸部在接触刷30没有接触到它们的时候彼此隔开并且不存在电连接。但是，如果接触刷移动到该并联触点34的位置，那么接触刷将同时并联连接到这两个“Z”字形电触点37所分别连接到的不同的电阻器32。也就是说，并联触点34起到一个桥梁的作用，可以使得接触刷同时接触两个不同的电阻器。相反，如果接触刷移动到单触点36的位置，那么只有一个“Z”字形电触点37以及其所连接的电阻器会被连接到接触刷。

与每个“Z”字形电触点37以及其它不规则形状的电触点所一一对应并连接的电阻器从圆盘22对面的内表面(位于图3中所示的外表面的相对测)突出。每一个电阻器可具有不同的电阻值，其提供离散的电阻。圆盘22的内表面上的电阻器通过电触点上的过孔50连接到电触点。圆盘22可进一步包括导电近环状轨迹38，基本与电机轴同轴，并邻近于电触点33阵列设置在外表面上，例如，径向定位在电触点阵列的外部。近环状轨迹38是一个一体形成的金属连接部，其例如可以接地。接触刷被构造成跨在处于环形位置的轨迹38与一个电触点34或36之间并将它们连接。

与图3中的圆盘所配合使用的一种接触刷30包括紧固于电动工具的致动套筒上的基底部分42、以及以悬臂梁方式延伸的第一臂和第二臂43，44，第一臂43邻接图3中的电触点34或36而第二臂44邻接近图3中的环状轨迹38。第一臂43具有一定的宽度，因此，当接触刷30移动到图3中的并联触点34时，第一臂43能够同时啮合两个彼此分隔开的“Z”字形电触点37的延伸部。无论接触刷30移动到哪个预定角位置而其第一臂啮合并联触点34或单触点36，接触刷30的第二臂都会啮合环状轨迹38，也就是接地。

因此，在图3所示的旋转编码器中，如果致动套筒移动到某一角度位置，从而使得接触刷移动到所示出的并联触点34，那么由于该接触刷具有第一臂能够同时接触两个彼此分隔开的“Z”字形电触点37的延伸部，因此此时这两个“Z”字形电触点37所分别连接到的电阻器被并联。如果致动套筒移动到与上述的并联触点34相关联的角度位置的两侧的另外两个角度位置，那么接触刷移动到所示出的单触点36，此时该接触刷仅仅连接到构成该单触点36的一个“Z”字形电触点37的所连接到的电阻器。

在图2和图3所示的旋转编码器中，也可以通过接触刷进行电动工具输出模式的切换，例如通过上述的短路触点52进行包括驱动器模式、钻头模式和/或电锤模式在内的模式切换。

因此，在介绍了几个实施例之后，本领域的技术人员可以认识到，不同的改动、另外的结构、等同物，都可以被使用而不会背离本实用新型的本质。相应的，以上的描述不应该被视为对所附的权利要求书所确定的本实用新型范围的限制。

举例来说，上述的用于并联触点的“Z”字形电触点并不是实现本发明的目的的唯一形状。本领域技术人员可以联想到在其它的旋转编码器线路布局中，也可以使用除了“Z”字形以外的电触点形状，只要其能够实现在不同旋转编码器位置上电路的串联/并联/单个连接。

Claims (13)

1.一种用于电动工具的旋转编码器，该电动工具包括用于驱动主轴的电动机、安装成绕所述主轴旋转的致动套筒；所述旋转编码器适于将所述致动套筒的多个预定角位置转换为所述电动工具输出模式；其特征在于：所述旋转编码器适于分别对应所述致动套筒的第一角位置和第二角位置而产生第一输出和第二输出；其中，所述第一输出与第一电阻器相关联；所述第二输出与所述第一电阻器和第二电阻器的并联电路相关联。

2.如权利要求1所述的旋转编码器，其特征在于，所述第一角位置和所述第二角位置彼此相邻。

3.如权利要求2所述的旋转编码器，其特征在于，还适于对应所述致动套筒的第三角位置而产生第三输出；其中，所述第三输出与所述第二电阻器相关联；所述第三角位置与所述第二角位置彼此相邻，从而使得所述第二角位置位于所述第三角位置和所述第一角位置之间。

4.如权利要求1所述的旋转编码器，其特征在于，该旋转编码器包括围绕所述主轴延伸的圆盘、设置在所述圆盘上的周向排列的电触点、以及用于与触点啮合的接触刷，其中，所述圆盘和所述接触刷中的一个是不可移动的，而所述圆盘和所述接触刷中的另一个被固定成随着所述致动套筒旋转。

5.如权利要求4所述的旋转编码器，其特征在于，所述周向排列的触点的每一个都与各自的多个预定角位置中的一个相关联，且其中，所述周向排列的触点包括第一触点和第三触点；所述第一触点对应所述致动套筒的所述第一角位置；所述第三触点对应所述致动套筒的第三角位置；所述第一电阻器和所述第二电阻器各自连接到所述第一触点和所述第三触点，以便提供两个离散阻抗。

6.如权利要求5所述的旋转编码器，其特征在于，所述第一触点和所述第三触点分别具有第一延伸部和第三延伸部，所述第一延伸部和所述第三延伸部位于所述圆盘的周向上对应所述致动套筒的所述第二角位置；所述接触刷在啮合所述第一延伸部时同时啮合所述第三延伸部，从而形成所述第一电阻器和所述第二电阻器的所述并联电路。

7.如权利要求6所述的旋转编码器，其特征在于，所述第一触点和所述第三触点各自为“Z”字形。

8.如权利要求4-7中任何一项所述的旋转编码器，其特征在于，所述圆盘包括邻近于所述电触点阵列设置的近环状轨迹，以及所述接触刷被构造成跨在该近环状轨迹与处于环形位置的一个电触点之间并将它们连接起来。

9.如权利要求8所述的旋转编码器，其特征在于，所述接触刷包括第一臂和第二臂以悬臂梁的方式安装于其上的基底部分，所述第一臂邻接于所述电触点，而所述第二臂邻近于近所述环状轨迹。

10.如权利要求8所述的旋转编码器，其特征在干，所述圆盘具有轴向相对的第一端面和第二端面，且所述电触点和所述近环状轨迹设置在所述第一端面。

11.如权利要求4-7中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，所述圆盘包括印刷电路板。

12.如权利要求1-7中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，所述电动工具输出模式包括驱动器模式、钻头模式和/或电锤模式。

13.一种电动工具，包括用于驱动主轴的电动机、安装成绕主轴旋转的致动套筒；其特征在于，该电动工具包括如权利要求1-12中任意一项所述的旋转编码器。