TWM643945U - 電動工具 - Google Patents

Abstract

一種電動工具，包含一機殼、一馬達、一衝擊單元、一偵測單元，及一控制單元。該偵測單元用以偵測該馬達之轉速及電流。該控制單元於該馬達之電流大於一第一電流閾值且該馬達之轉速大於一第一轉速閾值時，判斷目前為一錘擊狀態，於該馬達之電流小於一第二電流閾值且該馬達之轉速大於一第二轉速閾值時，判斷目前為一鬆脫狀態，該控制單元於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，控制該馬達以一預定低轉速運作。藉此，可以良好地判斷該螺栓已從緊固的狀態進入鬆脫狀態，並能適時地降低該馬達的速度，以提升使用的安全性。

Description

電動工具

本新型是有關於一種電動工具，特別是指一種具有衝擊機構的電動工具。

在電動工具應用於鬆開緊固的螺栓的情況下，在螺栓從緊固的狀態被旋鬆時，電動工具需要能自動降低旋轉速度，並以低速繼續旋轉螺栓退出，如此，以避免高速退出螺栓時，會導致螺栓被噴出而造成工安意外。若過早判斷螺栓已旋鬆而提早降低轉速，會導致工作效率不佳，若過晚才判斷螺栓旋鬆，則可能會因太晚降速而增加螺栓噴出的風險。是以，如何更良好地判斷螺栓已從緊固的狀態進入鬆脫狀態，即為業界研究發展目標。

因此，本新型之目的，即在提供一種可良好地判斷螺栓鬆脫狀態而能提升使用安全性的電動工具。

於是，本新型電動工具，包含一機殼、一馬達、一衝擊單元、一偵測單元，及一控制單元。

該馬達設置於該機殼內，並具有一輸出軸。

該衝擊單元包括一連接該輸出軸的捶打塊、一可分離地連接於該捶打塊的砧座，及一設置於該砧座的工具座，該捶打塊受該輸出軸連動，進而連動該砧座而將輸出軸的旋轉力轉換為旋轉衝擊力。

該偵測單元包括一用以偵測該馬達之轉速的轉速偵測模組，及一用以偵測該馬達之電流的馬達電流偵測模組。

該控制單元信號連接該馬達與該偵測單元，於該馬達之電流大於一第一電流閾值且該馬達之轉速大於一第一轉速閾值時，判斷目前為一錘擊狀態，於該馬達之電流小於一第二電流閾值且該馬達之轉速大於一第二轉速閾值時，判斷目前為一鬆脫狀態，該控制單元於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，控制該馬達以一預定低轉速運作。

本新型之功效在於：藉由設置該衝擊單元、該偵測單元，並搭配該控制單元根據該馬達之電流與轉速判斷目前為該錘擊狀態或該鬆脫狀態，並於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，控制該馬達以該預定低轉速運作，可以良好地判斷該螺栓已從緊固的狀態進入鬆脫狀態，並能適時地降低該馬達的速度，以提升使用的安全性。

參閱圖1、圖2及圖3，本新型電動工具之一實施例，包含一機殼2、一設置於該機殼2的扳機件3、一電源單元4、一動力單元5、一衝擊單元6、一偵測單元7，及一控制單元8。

該電源單元4包括一設置於該機殼2的電池41，及一電連接該電池41的電源電路42，該電源電路42將該電池41所提供的電源經過穩壓及變壓後，提供給內部電路使用，該電源電路42例如可包括低壓差穩壓器 (Low-dropout regulator，縮寫為LDO)(圖未示)，以提供穩定之電源。

該動力單元5包括一設置於該機殼2內的馬達51、一電連接該控制單元8的驅動電路52、一電連接該馬達51與該驅動電路52的切換開關電路53、一減速機構54，及一主軸55。

該馬達51具有一輸出軸511，該馬達51例如可使用無刷直流馬達(Brushless DC Motor，縮寫為BLDC)實施。該驅動電路52接收該控制單元8所輸出之一呈PWM訊號的控制信號，並根據所述PWM訊號的占空比(Duty Ratio)控制該切換開關電路53驅動該馬達51以一目標轉速轉動。其中，該切換開關電路53例如可使用半導體(MOSFET)開關實施。該減速機構54連接該輸出軸511與該主軸55，用以將該輸出軸511之速度減速後傳送至該主軸55，以帶動該衝擊單元6。該減速機構54例如可使用行星齒輪實施。

該衝擊單元6包括一連接該主軸55的捶打塊61、一可分離地連接於該捶打塊61的砧座62、一螺旋彈簧63，及一設置於該砧座62的工具座64。該捶打塊61經由該主軸55、該減速機構54而受該輸出軸511連動旋轉，進而連動該砧座62旋轉，而將輸出軸511的旋轉力轉換為旋轉衝擊力。該工具座64用以供鑽頭、螺釘或螺栓等設置。

該捶打塊61具有二沿該主軸55的周向以約180度間隔朝向該工具座64方向(以下定義為朝向前方)突出的錘打突起611，該砧座62具有二沿該主軸55的周向以約180度間隔朝向該捶打塊61方向(以下定義為朝向後方)延伸的衝擊臂621，該螺旋彈簧63沿該主軸55延伸方向連接該捶打塊61，用以持續提供推抵該捶打塊61向前的應力。藉此，於該捶打塊61經由該主軸55、該減速機構54而受該輸出軸511連動時，會帶動該砧座62旋轉，而於該砧座62被施加超過預定值的扭矩時，會使該捶打塊61被該等衝擊臂621推擠而向後抵抗該螺旋彈簧63的推力，接著於該等錘打突起611跨過該等衝擊臂621時，該捶打塊61又重新被該螺旋彈簧63推向該砧座62。於此過程中，該捶打塊61會重複地撞擊該砧座62，而將該捶打塊61的旋轉力轉換為間歇地施加到該砧座62的旋轉衝擊力。由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

該偵測單元7包括一轉速偵測模組71、一馬達電流偵測模組72、一扳機偵測模組73，及一電池電壓偵測模組74。

該轉速偵測模組71對應該馬達51設置，用以偵測該馬達51的轉子位置以得知該馬達51之轉速，並將該馬達51之轉速輸出至該控制單元8。該轉速偵測模組71例如可使用霍爾感測器(Hall Sensor)實施。

該馬達電流偵測模組72可搭配一偵測電阻75，以偵測該馬達51之電流並輸出至該控制單元8，以供該控制單元8監控該馬達51之電流。例如，可於電流過大時，控制該驅動電路52停止該馬達51運作，以達到過電流保護效果。

該扳機偵測模組73信號連接該控制單元8，並用以偵測該扳機件3的按壓位置以輸出至該控制單元8，以供該控制單元8得知該扳機件3被使用者按壓的深度。其中，可設計該控制單元8是根據該扳機件3的按壓位置控制該馬達51運作，而使該馬達51的轉速正相關於該扳機件3的按壓深度。

該電池電壓偵測模組74連接於該電池41與該控制單元8間，用以偵測該電池41的電壓，以供該控制單元8根據該電池41之電壓調整輸出至該驅動電路52的該控制信號的占空比，以使該馬達51在該電動工具空載且該電池41於不同電壓下仍可以該目標轉速進行運轉。

參閱圖3、圖4及圖5，其中，曲線91、92為該電動工具於旋鬆一螺栓時的電流及轉速變化之示意。

該控制單元8信號連接該馬達51與該偵測單元7，於該馬達51之電流大於一第一電流閾值且該馬達51之轉速大於一第一轉速閾值時，判斷目前為一錘擊狀態，此時，該電動工具開始錘擊該螺栓以鬆脫該螺栓。該控制單元8於該馬達51之電流小於一第二電流閾值且該馬達51之轉速大於一第二轉速閾值時，判斷目前為一鬆脫狀態，此時，表示該螺栓已被鬆脫。該控制單元8於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時(即，已將該螺栓由鎖緊的狀態旋鬆時)，控制該馬達51以一預定低轉速運作，而使該螺栓會以較低的轉速被退出。其中，該第一電流閾值大於該第二電流閾值，該第一轉速閾值小於該第二轉速閾值。

其中，該控制單元8於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，亦可以是設計為先使該馬達51進行剎車後，再控制該馬達51以該預定低轉速運作。

請參閱圖1、圖3及圖6，依實際運作的流程進行說明

於使用者開啟該電動工具的電源後，進入步驟S01，該扳機偵測模組73偵測該扳機件3的按壓位置，該控制單元8根據該扳機件3的按壓位置判斷該扳機件3受按壓時，輸出該控制信號使該馬達51動作。接著，進入步驟S02，該控制單元8根據該扳機件3的按壓位置控制該馬達51運作。例如，該控制單元8可設計為根據該扳機件3的按壓深度使該控制信號的占空比於一預定高區間內變化，該預定高區間之最大值例如為70%~100%之間，最小值例如為0%，以該預定高區間之最大值為80%進行說明，當使用者改變按壓該扳機件3的深度時，該控制單元8會隨著按壓深度，正相關地調整該控制信號的占空比於0%~80%間。

當該馬達51運作時，該轉速偵測模組71與該馬達電流偵測模組72分別偵測該馬達51的轉速與電流，並輸出至該控制單元8。於步驟S03中，該控制單元8根據該馬達51之轉速與電流，判斷是否進入該錘擊狀態，若是，表示該電動工具正在錘擊該螺栓，接著進入步驟S04，若否，則繼續進行偵測。

於步驟S04，該控制單元8根據該馬達51之轉速與電流，判斷是否進入該鬆脫狀態，若是，表示該螺栓已被鬆脫，接著進入步驟S05，若否，則繼續偵測。

於步驟S05，該控制單元8使該控制信號的占空比降低至一預定低區間中，而使該馬達51以該預定低轉速運作，該預定低區間例如為0~70%，該控制信號的占空比例如是降低至60%。藉此，可使該螺栓以較低的轉速被退出，而可兼顧安全並可方便取下該螺栓。此時，該馬達51的轉速不隨該扳機件3的按壓深度變化。

其中，於步驟S05中，也可以是設計為先使該馬達51進行剎車後，再使該控制信號的占空比降低至該預定低區間中。藉此，可以提供使用者不同的操作手感。

接著，於步驟S06，當該螺栓已被旋鬆退出，使用者放開該扳機件3後，該控制單元8停止輸出該控制信號而使該馬達51停止運作。

經由以上的說明，本實施例的功效如下：

一、藉由設置該衝擊單元6、該偵測單元7，並搭配該控制單元8根據該馬達51之電流與轉速判斷目前為該錘擊狀態或該鬆脫狀態，並於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，控制該馬達51以該預定低轉速運作，可以良好地判斷該螺栓已從緊固的狀態進入鬆脫狀態，並能適時地降低該馬達51的速度，以提升使用的安全性。

二、藉由該控制單元8根據該扳機件3的按壓位置控制該馬達51運作，使該馬達51的轉速正相關於該扳機件3的按壓深度，可供使用者直接以按壓的深度控制該馬達51的轉速，增添使用上的便利性。

綜上所述，本新型電動工具確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2:機殼 3:扳機件 4:電源單元 41:電池 42:電源電路 5:動力單元 51:馬達 511:輸出軸 52:驅動電路 53:切換開關電路 54:減速機構 55:主軸 6:衝擊單元 61:捶打塊 611:錘打突起 62:砧座 621:衝擊臂 63:螺旋彈簧 64:工具座 7:偵測單元 71:轉速偵測模組 72:馬達電流偵測模組 73:扳機偵測模組 74:電池電壓偵測模組 75:偵測電阻 8:控制單元 91,92:曲線 S01~S06:步驟

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本新型電動工具的一個實施例的一部分剖面圖； 圖2是該實施例的另一部分剖面圖； 圖3是該實施例的一方塊示意圖； 圖4、5是波形圖，說明該實施例於運作時的電流及轉速變化；及 圖6是該實施例於操作時的一流程圖。

4:電源單元

41:電池

42:電源電路

5:動力單元

51:馬達

52:驅動電路

53:切換開關電路

7:偵測單元

71:轉速偵測模組

72:馬達電流偵測模組

73:扳機偵測模組

74:電池電壓偵測模組

75:偵測電阻

8:控制單元

Claims (7)

1. 一種電動工具，包含： 一機殼： 一馬達，設置於該機殼內，並具有一輸出軸； 一衝擊單元，包括一連接該輸出軸的捶打塊、一可分離地連接於該捶打塊的砧座，及一設置於該砧座的工具座，該捶打塊受該輸出軸連動，進而連動該砧座而將輸出軸的旋轉力轉換為旋轉衝擊力； 一偵測單元，包括一用以偵測該馬達之轉速的轉速偵測模組，及一用以偵測該馬達之電流的馬達電流偵測模組；及 一控制單元，信號連接該馬達與該偵測單元，於該馬達之電流大於一第一電流閾值且該馬達之轉速大於一第一轉速閾值時，判斷目前為一錘擊狀態，於該馬達之電流小於一第二電流閾值且該馬達之轉速大於一第二轉速閾值時，判斷目前為一鬆脫狀態，該控制單元於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，控制該馬達以一預定低轉速運作。
2. 如請求項1所述的電動工具，其中，該控制單元於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，先使該馬達剎車，再控制該馬達以該預定低轉速運作。
3. 如請求項1所述的電動工具，其中，該第一電流閾值大於該第二電流閾值，該第一轉速閾值小於該第二轉速閾值。
4. 如請求項1所述的電動工具，還包含一設置於該機殼的扳機件，及一信號連接該控制單元的扳機偵測模組，該扳機偵測模組偵測該扳機件之按壓位置並輸出至該控制單元，該控制單元於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態，且該扳機件維持被按壓時，控制該馬達以該預定低轉速運作。
5. 如請求項1所述的電動工具，還包含一設置於該機殼的扳機件，及一信號連接該控制單元的扳機偵測模組，該扳機偵測模組用以偵測該扳機件的按壓位置並輸出至該控制單元，該控制單元根據該扳機件的按壓位置控制該馬達運作，使該馬達的轉速正相關於該扳機件的按壓深度。
6. 如請求項5所述的電動工具，其中，該控制單元輸出一控制信號以控制該馬達運作，並根據該扳機件的按壓深度使該控制信號的占空比於一預定高區間內變化。
7. 如請求項1所述的電動工具，其中，該控制單元輸出一控制信號以控制該馬達運作，並於判斷該錘擊狀態發生且結束後，並進入該鬆脫狀態時，使該控制信號的占空比降低至一預定低區間中，而使該馬達以該預定低轉速運作。