WO2012041211A1

WO2012041211A1 - 摆动动力工具

Info

Publication number: WO2012041211A1
Application number: PCT/CN2011/080193
Authority: WO
Inventors: 王勇; 何明明; 付涛; 周昶; 田角峰
Original assignee: 苏州宝时得电动工具有限公司
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-04-05

Abstract

一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的电机轴、输出轴以及设置在所述电机轴和输出轴之间的偏心传动机构。所述偏心传动机构可选择地至少在两个工作模式之间转换，所述偏心传动机构位于不同的工作模式时，所述输出轴具有不同的摆动角度，从而使该摆动动力工具可满足不同的功能需求，并应用于不同的工作场合。

Description

摆动动力工具技术领域

本发明涉及一种动力工具，具体是一种摆动动力工具。

背景技术

多功能机是业界常见的手持式摆动动力工具，它的工作原理是输出轴围绕自身的轴线做摆动运动。因此，当用户在输出轴上安装有不同的工作头附件后，可以实现多种不同的操作功能。常见的工作头附件包括直锯片、圓锯片、三角形磨砂盘、刮刀等，可以实现如锯、切、磨、刮等工作需求。

具体参考图 1 和图 2，现有的一种摆动动力工具 100'，包括机壳 Γ、自机壳 Γ内延伸出的驱动轴 2 '、设置在机壳 Γ内的电机 1 Γ及由电机 1 Γ驱动的主轴 4'。主轴 4'一端连接有偏移其轴线设置的连接轴 41'，连接轴 4 Γ上安装有一具有球形外表面 8Γ的轴承 8'。主轴 4'和驱动轴 2 '之间设有拨叉 7 '，拨叉 7 '的一端枢动连接在驱动轴 2 '上，另一端形成有一对位于轴承 8 '两侧的臂部 71'。驱动轴 2 '与主轴 4 '的轴线大致垂直，轴承 8 '的外表面 8 Γ与拨叉 7 '的臂部 71 '的内表面紧密接触。主轴 4 '围绕其轴线转动时，通过轴承 8 '与拨叉 7 '的配合，带动驱动轴 2 '围绕其自身轴线的在一定的摆动角度内做旋转往复摆动运动，进而带动安装在驱动轴 2 '的工具头 6 '往复摆动。

上述摆动动力工具 100'在工作时，轴承 8'在连接轴 41 '的带动下绕主轴 4 '的轴线转动，拨叉 7 '用来与轴承 8 '接触的区域一直没变，因此，摆动动力工具 100'的驱动轴 2'只能在一个固定的摆动角度范围内摆动。而在使用过程中，用户通常希望摆动动力工具 100'可以输出不同的摆动角度，以满足更多的功能应用。比如，当使用摆动动力工具 100'安装直锯片在不同硬度的木质材料上开槽时，如果木质材料的硬度较低时，驱动轴 2 '输出常用的较小摆动角度即可；而木质材料的硬度较高时，较小的摆动角度下，木屑不容易排出，从而使直锯片很容易被卡住，此时需要驱动轴 2'输出较大的摆动角度。显然，摆动动力工具 100 '已经不能满足这种需求。为此，确实有必要提供一种改进的摆动动力工具，以克服上述摆动动力工具存在的不足。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具有不同摆动角度的摆动动力工具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做旋转往复摆动运动的输出轴，其特征在于：所述摆动动力工具包括可驱动所述偏心传动机构在不同工作模式之间转换的调节装置，以使所述输出轴具有不同的摆动角度。

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉和连接在所述电机的电机轴上的驱动件，所述拨叉的一二连接在所述输出轴上，所述拨叉的另一端与所述驱动件相配合，所述驱动件可在所述调节装置的带动下与所述拨叉的不同位置配合。

优选地，所述拨叉具有与所述驱动件配合的配合部，所述配合部沿所述电机轴的轴线方向延伸，所述调节装置带动所述驱动件沿所述电机轴的轴线相对所述拨叉的配合部滑动

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉及间隔连接在所述电机的电机轴上的第一驱动件和第二驱动件，所述拨叉上设置有可分別与所述第一驱动件和所述第二驱动件配合的第一配合部和第二配合部所述偏心传动机构具有第一工作模式和第二工作模式，当所述偏心传动机构处于第 ―工作模式时，所述第一驱动件与所述拨叉的第一配合部相配合；在所述偏心传动机构处于第二工作模式时，所述第二驱动件与所述拨叉的第二配合部相配合

优选地，所述电机轴上连接有偏心轴，所述驱动件安装在所述偏心轴上，所述偏心轴可相对所述电机轴轴向滑动。

优选地，所述调节装置包括推钮和与所述推钮连接的拨杆通过所述推钮可驱动所述拨杆带动所述驱动件相对所述拨叉移动。

优选地，所述摆动动力工具设有在所述输出轴的摆动角度变化时调节所述输出轴的摆动频率的调速装置，所述调速装置包括档位调节电路和控制器，当所述输出轴的摆动角度改变时所述控制器通过所述档位调节电路调节所述电机的转速

优选地，所述摆动动力工具包括电源所述电机具有至少一个预设转速，所述摆动动力工具设置有使所述电机在所述预设转速下恒定转动的稳速控制系统，所述稳速控制系统包括控制器和用于连接所述电源和所述电机的动力开关单元，所述控制测所述电机的工作电压和负载电流，并根据所述电机的负载电流计算达到预设转速所需的目标电压，调整所述电机的工作电压至所述目标电压，使所述电机在预设转速下恒定转动

优选地，所述电机的预设转速在每分钟 1 00 00 转以上。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做往复摆动运动的输出轴，其中，所述偏心传动机构具有至少在两个工作模式，所述偏心传动机构位于不同的工作模式时，所述输出轴具有不同的摆动角度。

本发明的有益效果是：本发明的摆动动力工具通过设置可在不同工作模式间转换的偏心传动机构，使输出轴可在不同的摆动角度内摆动，从而可满足不同的功能需求，应用于不同的工作场合。

本发明还提供一种具有较高工作效率的摆动动力工具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做往复摆动运动的输出轴。其中，所述输出轴的摆动角度大于 4 °

优选地，所述输出轴的摆动频率大于每分钟 1 0000 次。

优选地，所述偏心传动机构可选择地至少在第一工作模式和第二工作模式之间转换，所述偏心传动机构位于不同的工作模式时，所述输出轴具有不同的摆动角度，所述摆动动力工具还包括可驱动所述偏心传动机构在第一工作模式和第二工作模式之间转换的调节装置。

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉和连接在所述电机轴上的偏心件，所述拨叉的一端连接在所述输出轴上，所述拨叉的另一端与所述偏心件相配合，所述偏心件可在所述调节装置的带动下与所述拨叉的不同位置配合。

优选地，所述拨叉具有与所述偏心件配合的配合部，所述配合部沿所述电机轴的轴线方向延伸，所述调节装置带动所述偏心件沿所述电机轴的轴线相对所述拨叉的配合部滑动。

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉及间隔连接在所述电机的电机轴上的第一偏心件和第二偏心件，所述拨叉上设置有可分別与所述第一偏心件和所述第二偏心件配合的第一配合部和第二酉己合部所述偏心传动机构具有第 ―工作模式和第二工作模式，当所述偏心传动机构处于第 ―工作模式时，所述第一偏心件与所述拨叉的矛配合部相配合；在所述偏心传动机构处于第二工作模式时，所述矛 ―偏心件与所述拨叉的第二配合部相配合。

优选地，所述摆动动力工具设有在所述输出轴的摆动角度变化时可调节所述输出轴的摆动频率的频率匹配装置。

优选地，所述频率匹配装置包括档位调节电路和控制器当所述输出轴的摆动角度改变时，所述控制器通过所述档位调节电路调节所述电机的转速。

优选地，所述调节装置包括设置在所述机壳夕卜部的推钮和与所述推钮连接的拨杆，通过所述推钮可驱动所述拨杆带动所述偏心件相对所述拨叉移动

优选地，所述电机具有至少一个预设转速，所述摆动动力工具设置有使所述电机在所述预设转速下恒定转动的稳速控制系统

优选地，所述稳速控制系统包括包括：电源；控制器，其监测所述电机的工作电压和负载电流，并根据所述电机的负载电流计算出所述电机的标电压，然后根据所述工作电压和所述目标电压的差值来指定所述工作电压的占空比；以及动力开关单元，其连接所述电源和所述电机所述动力开关单元将所述控制器指定的所述工作电压的占空比加到所述电机上，使所述电机的工作电压调整至所述标电压。

优选地，所述电机的预设转速在每分钟 1 0000 转以上。

优选地，所述机壳内设置有用于减少所述摆动动力工具工作时所产生震动的弹性件。

优选地，所述机壳包括头壳，所述头壳的一端沿所述输出轴的方向延伸有侧壁，所述弹性件径向地连接在所述输出轴和所述侧壁之间。

优选地，所述机壳包括头壳，所述头壳内设有垂直于所述输出轴的压板，所述输出轴的末端设有法兰部所述弹性件轴向套设在所述输出轴上且两端分別抵持所述法兰部和所述压板。

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉及驱动拨叉往复摆动的偏心件所述拨叉包括与所述输出轴连接的第及与所述偏心件配合的

>

所述弟 ―

第二端， ¾包括两相对设置的外壁，所述拨叉的外壁与所述头冗之间，在所述拨叉的摆动方向上分別设置有所述弹性件。

优选地，所述输出轴上配接有支架所述支架与所述壳体之间设有弹性件。

优选地，所述弹性件分为第弹性件和第二弹性件，所述支架具有与壳体相对的第一侧壁及第二侧壁，所述第弹性件和第二弹性件分別设置在所述第一侧壁、第二侧壁与所述壳体之间，所述第一弹性件和第二弹性件朝向相反的方向挤压所述支架

优选地，所述输出轴的摆动角度最小值为 5 ⁰ 6 ° 7 ° 8 ° 9 或 1 0 ° 中的一种。

优选地，所述输出轴的摆动角度大于 1 0 °

优选地，所述电机的输入功率大于 5 00 W

优选地，所述机壳上设置有操作手柄。

优选地，所述偏心传动机构包括拨叉和驱动所述拨叉旋转往复摆动的偏心件，所述偏心件为轴承且其外径和内径的比值在 1 9/ 7 以上。

本发明的有益效果是：本发明的摆动动力工具通过增大输出轴的摆动角度，提高了摆动动力工具的工作效率，并使摆动动力工具可扩展更多的应用功能。

本发明另外提供一种动力工具的稳速控制系统，可使该动力工具的电机在近似恒定的预设转速下转动。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种用于动力工具的稳速控制系统，所述动力工具包括电源和电机，所述电机具有至少一个预设转速。该稳速控制包括控制器以及连接所述电源和所述电机的动力开关单元，其中述控制器监测所述电机的工作电压和负载电流，并根据所述电机的载电流计算达到预设转速所需的目标电压，调整所述电机的工作电压至所述目标电压，使所述电机在预设转速下恒定转动。

优选地，所述控制器根据所述工作电压和目标电压的差值来指定相应的占空比，并将所述占空比施加给所述动力开关单元以调节所述电机的工作电压到目标电压。

优选地，所述电机的工作电压通过差分放大电路检测并输入到所述控制器

优选地，所述电机的负载电流通过电流采样放大电路检测并输入到所述控制器。

优选地，所述动力开关单元包括串联连接在所述电源和所述电机之间的金属 -氧化层-半导体 -场效晶体管 M O S FE T (简称为 M O S 管），所述 M O S 管在通断状态之间切换，以改变所述占空比的大小。

本发明的另一目的是提供一种摆动动力工具，该摆动动力工具可在近似恒定的预设转速下转动。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种动力工具，包括：电源；电机，具有电机轴，该电机具有至少一个预设转速；输出轴用于安装工作头；偏心传动机构，设置于所述电机轴和所述输出轴之间将所述电机轴的转动转换为所述输出轴的旋转往复摆动；控制器，以及动力开关单元，其连接所述电源和所述电机。其中，所述控制器监测所述电机的工作电压和负载电流，并根据所述电机的负载电流计算达到预设转速所需的目标电压，调整所述电机的工作电压至所述标电压，使所述电机在预设转速下恒定转动。

优选地，所述动力开关单元包括串联连接在所述电源和所述电机之间的金属 -氧化层-半导体 -场效晶体管 M O S FE T (简称为 M O S 管），所述 M O S 管在通断状态之间切换，以改变所述占空比的大小。优选地，所述摆动动力工具包括可驱动所述偏心传动机构在不同工作模式之间转换的调节装置，以使所述输出轴具有不同的摆动角度。

优选地，所述摆动动力工具设有在所述输出轴的摆动角度变化时调节所述输出轴的摆动频率的调速装置，所述调速装置包括档位调节电路和控制器，当所述输出轴的摆动角度改变时，所述控制器通过所述档位调节电路调节所述电机的转速。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过直接检测电机两端的工作电压及负载电流，不需设置速度传感器，就可使动力工具的电机保持近似恒定的转速，结构简单，性能较稳定。附图说明

图 1 为现有的一种摆动动力工具的剖面示意图。

图 2 为图 1 所示摆动动力工具的局部结构示意图。

图 3 为本发明摆动动力工具第一实施方式的结构示意图。

图 4 为图 3所示摆动动力工具的偏心传动结构位于第一工作模式的状态示意图。

图 5 为图 3 所示摆动动力工具的使用状态参考图，此时输出轴及锯片沿着逆时针方向摆动。

图 6 为图 3 所示摆动动力工具的使用状态参考图，此时输出轴及锯片及锯片位于初始位置。

图 7 为图 3 所示摆动动力工具的使用状态参考图，此时输出轴及锯片沿着顺时针方向摆动。

图 8 为图 3所示摆动动力工具的偏心传动结构位于第二工作模式的状态示意图。

图 9 为图 3 所示摆动动力工具的部分元件立体分解示意图。

图 1 0 为图 4 所示偏心传动结构的俯视图。

图 1 1 为图 8 所示偏心传动结构的俯视图。

图 1 2 为本发明第二实施方式中偏心传动结构位于第一工作模式的状态示意图。

图 1 3 为图 1 2 所示偏心传动结构位于第二工作模式的状态示意图。图 14 为图 12 所偏心传动结构的部分元件立体分解示意图图 15 为图 12 所示偏心传动结构的俯视图。

图 16 为图 13 所示偏心传动结构的俯视图。

图 17 为本发明动力工具的稳速控制系统的原理框图。

图 18 为图 17 所示稳速控制系统的电路图。

其中，相关元件对应编号如下：

100 '、摆动动力工具 1'、机壳 11'、 , 电机

2'、驱动轴 4'、主轴 41'、 . 连接轴

6'、工具头 T、拨叉 71'、 . 臂部

8'、轴承 8 、夕卜表面 100 、多功能机

1、机壳 2、输出轴 3、电机轴

31、偏心轴 311 、法兰部 312 、第一段

313 、第二段 32、收容槽 4、偏心传动机构

5、锯片 6、拨叉 61、套管

62、叉状部 621 、延伸臂 622 、配合部

623 、内侧壁 7、驱动件 71、外圏

72、内圏 8、调节装置 81、拨杆

82、推钮 83、套环 91、电机轴

911 收容槽 92、输出轴 93、调节装置

931 、推钮 932 、拨杆 933 、套环

94、拨叉 941 、第一配合部 942 、第二配合部

943 、第一内侧壁 944 、第二内侧壁 95、第一驱动件

96、第二驱动件 97、偏心轴 971 、法兰部

972 、第一段 973 、第二段 974 、第三段

10、电源 101 、电池温度检测电路 102 、电池电压检测

11、电机 111 、续流管 12、控制器

13、动力开关单元 131 、 MOS 管 132 、 MOSFET 驱动

14、主开关 15、降压电路 16、差分放大电路

17、电流采样放大电路 18、档位调节电路 19、角度传感器具体实施方式

下面结合图 3 至图 8，首先对本发明的第一实施方式进行说明。请参阅图 3 至图 4，一种摆动动力工具，尤其是一种手持式的摆动动力工具，即多功能机 1 00，包括机壳 1 和自机壳 1 中竖直延伸延伸的输出轴 2。其中，在机壳 1 中设置有电机（未图示）、由电机驱动旋转且水平方向设置的电机轴 3 及设置在电机轴 3 和输出轴 2之间的偏心传动机构 4。电机轴 3 大致垂直于输出轴 2，通过偏心传动机构 4，将电机轴 3 的转动转换为输出轴 2 的旋转往复摆动。输出轴 2 的一端与偏心传动机构 4 配接，另一端安装有工作头，在本实施方式中为工作头具体为锯片 5，输出轴 2 可带动锯片 5 —起围绕其自身轴线 X 旋转往复摆动。

参照图 4，偏心传动机构 4 包括拨叉 6 和连接在电机轴 3 上的驱动件 7，电机轴 3 朝向拨叉 6 的一端安装有偏心轴 3 1，驱动件 7 安装在偏心轴 3 1 上。拨叉 6 的一端连接在输出轴 2 的顶端，其另一端与驱动件 7 相配合。拨叉 6 包括套设在输出轴 2 上的套管 6 1 及自套管 6 1 一侧朝向电机轴 3 水平延伸的叉状部 62。驱动件 7 为滚珠轴承，其具有外圏 7 1 和内圏 72，其中，外圏 7 1 具有球形外表面，内圏 72 套设在偏心轴 3 1 上。偏心轴 3 1 的轴线与电机轴 3 的轴线不重合，且径向偏移一定的间踞。拨叉 6 的叉状部 62 大致呈 U 型，其包括两个相对设置的延伸臂 62 1。这两个延伸臂 62 1 末端分別设有包覆在驱动件 7 的外圏 7 1 的两侧的配合部 622，该配合部 622 具有大致呈平面的内侧壁 623，内侧壁 623 与外圏 7 1 的外表面紧密地滑动接触。

当电机驱动电机轴 3 转动时，偏心轴 3 1 则在电机轴 3 的带动下相对电机轴 3 的轴线偏心旋转，进而带动驱动件 7 相对电机轴 3 的轴线偏心旋转。驱动件 7偏心旋转时，通过驱动件 7 的外圏 7 1 与拨叉 6 的配合部 622 的配合，带动拨叉 6 产生围绕输出轴 2 的轴线 X旋转往复摆动，进一步地带动输出轴 2 围绕其自身轴线 X做旋转往复摆动运动。

下面请参考图 5 至图 7，详细介绍输出轴 2 带动锯片 5 往复旋转摆动的过程。本实施方式中，锯片 5 水平安装在输出轴 2 上，在静止时，锯片 5 的纵向中心线平行于上述电机轴 3 的轴线。在工作时，输出轴 2会带动锯片 5 在一定的摆动角度 α 内旋转往复摆动。如图 5 所示，锯片 5 相对电机轴 3 的轴线逆时针最大的摆动角度是 θ °。当锯片 5 逆时针摆动到最大的角度 Θ。后，开始顺时针回复摆动，如图 6 所示，锯片 5 会回复摆动至其中心线与电机轴 3 的轴线平行的位置。如图 7 所示，锯片 5 继续顺时针摆动，直到摆动至顺时针最大的角度 Θ。后，开始逆时针回复摆动。周而复始，输出轴 2 带动锯片 5 旋转往复摆动，从而实现切割、锯等功能。由上可知，输出轴 2在整个摆动行程中的摆动角度 α等于 2Θ°。

下面同时参考图 4 和图 8，本实施方式多功能机 100 的偏心传动机构 4 可通过拨叉 6 和驱动件 7 的配合在不同的工作模式间转换，在不同的工作模式时，可使输出轴 2 输出不同的摆动角度 α。多功能机 100还包括设置在偏心轴 31 上的调节装置 8，该调节装置 8 可驱动上述偏心传动机构 4在不同的工作模式之间转换。

拨叉 6 的两配合部 622 的内侧壁 623 相平行，且沿水平方向延伸有一段距离。调节装置 8 包括拨杆 81 和与拨杆 81 相连接的推钮 82，其中，拨杆 81 位于驱动件 7 的一侧并包括套设在偏心轴 31 上的套环 83 , 推钮 82 连接于拨杆 81 的自由端且与拨杆 81 大致垂直。推钮 82 设在上述机壳 1 的外部，并与机壳 1 可在若干不同位置配合并锁定，手动推动推钮 82 时，推钮 82 会带动拨杆 81 —起移动。

如图 9 所示，偏心轴 31 包括法兰部 311 及分別位于法兰部 311 两侧的一段 312 及第二段 313，电机轴 3 朝向偏心轴 31 的一端轴向开设有 r 方形收容槽 32。偏心轴 31 的第一段 312 的两侧被切除而形成 r 方形，并可滑动地收容在电机轴 3 的收容槽 32 内。驱动件 7 安衣在偏心轴 31 的第二段 313 上，调节装置 8 的套环 83 位于驱动件 7 和偏心轴 31 的法兰部 311 之间。套环 83 的内径远大于第二段 313 的外径当电机轴 3 带动偏心轴 31 转动时，偏心轴 31 的第二段 313 不会干涉到调节装置 8 的套环 83。

并参考图 10 和图 11，当推动调节装置 8 的推钮 82在图面内朝左移动时，推钮 82 带动推杆 81 —起左移，并通过推杆 81 的套环 83 推压驱动件 7 的右侧，从而带动驱动件 7 和偏心轴 31 —起相对电机轴 3 向左移动。相反，当推动调节装置 8 的推钮 82在图面内朝右移动时，推钮 82 带动推杆 81 —起右移，并通过推杆 81 的套环 83 推压偏心轴 31 的法兰部 311 的左侧，从而带动偏心轴 31 和驱动件 7 —起相对电机轴 3 向右移动。显然，驱动件 7 的移动，使其外圏 7 1 的外表面相对拨叉 6 的配合部 622 的内侧壁 623 滑动，从而使拨叉 6 与驱动件 7 可以在若干不同的位置配合，使偏心传动机构 4 具有若干不同的工作模式。

如图 1 0 所示，偏心传动机构 4位于第一工作模式，此时驱动件 7 与拨叉 6 的配合部 622 的右端配合，驱动件 7 到输出轴 2 的轴心的水平距离为 D 1，此时输出轴 2 具有摆动角度 α 1。如图 1 1 所示，偏心传动机构 4 位于第二工作模式，此时驱动件 7 与拨叉 6 的配合部 622 的左端酉己合驱动件 7 到输出轴 2 的轴心的水平距离为 D 2，此时输出轴 2 具有摆动角度 α2。显然，当通过调节装置 8 驱动偏心传动机构 4 由第一工作模式移动至第二工作模式时，驱动件 7 到输出轴 2 的轴心的水平距离由 D 1 逐渐减小为 D 2，相应地，输出轴 2 的摆动角度则由 α 1 逐渐增大 .到 α2。

而要指出的是，调节装置 8 的推钮 82 与机壳 1 可在若干不同位置配合并锁定，因此，可在第一工作模式和第二工作模式之间设置其工作模式从而使偏心传动机构 4 可在多个工作模式之间转换，以使输出轴 2 可选择输出多个不同的摆动角度 α。

下面结合图 1 2 至图 1 6，具体描述本发明的第二实施方式。

本实施方式与第一实施方式的不同之处主要在于偏心传动机构，后续主要针对本实施方式中的偏心传动机构进行介绍。本发明摆动动力工具包括由电机（未图示）驱动的电机轴 9 1 和相对电机轴 9 1 垂直设置的输出轴 92 以及设置在电机轴 9 1 与输出轴 92 之间的偏心传动机构。图 1 2 中所示偏心传动机构位于第一工作模式，图 1 3 中所示偏心传动机构位于第二工作模式。本实施方式的偏心传动机构可选择地在第一工作模式和第二工作模式之间转换，偏心传动机构位于不同的工作模式时，输出轴 92 输出不同的摆动角度。摆动动力工具还包括可驱动偏心传动机构在第一工作模式和第二工作模式之间转换的调节装置 93。

偏心传动机构包括拨叉 94和可分別与拨叉 94配合的第一驱动件 95 和第二驱动件 96。电机轴 9 1 上连接有偏心轴 97，电机轴 9 1 和偏心轴 97 的轴线不重合并偏移一定的距离。上述第一驱动件 95 和第二驱动件 96 间隔套设在偏心轴 97 上，而且第一驱动件 95 的外径尺寸小于第二驱动件 96 的外径尺寸。拨叉 94 呈 U型，其上设有可分別与第一驱动件 95 和第二驱动件 96配合的第一配合部 94 1 和第二配合部 942。第一配合部 94 1 具有两相对平行设置的第一内侧壁 943，第二配合部 942 具有两相对平行设置的第二内侧壁 944，两第一内侧壁 943 之间的间距小于两第二内侧壁 944 之间的间距。

调节装置 93 包括可手动推动的推钮 93 1 和垂直于推钮 93 1 的拨杆 932。推钮 93 1 设置在机壳（未图示）的外部，拨杆 932—端连接在推钮 93 1 上，另一端具有套设在偏心轴 97 上的套环 93 3。推钮 93 1 与机壳 1 可在若干不同工作模式配合并锁定，推动推钮 93 1 时，推钮 93 1 会带动拨杆 932 —起移动。偏心轴 97 的一端轴向伸入电机轴 9 1 内，并可相对电机轴 9 1 轴向滑动。通过操作调节装置 93 的推钮 93 1，带动拨杆 932在水平方向内往复移动，进而推动第一驱动件 95、第二驱动件 96 和偏心轴 97 —起相对电机轴 9 1 轴向往复移动，从而使偏心传动机构在不同的工作模式间转换。

如图 1 4 所示，偏心轴 97 包括法兰部 97 1、分別位于法兰部 97 1 两侧的第一段 972 及第二段 973，以及在图面内位于第二段 973 左侧的第三段 974。电机轴 9 1 朝向偏心轴 97 的一端轴向开设有烏方形收容槽 9 1 1，偏心轴 97 的第一段 972 的两侧被切除而形成烏方形，并可滑动地收容在电机轴 3 的收容槽 9 1 1 内。第一驱动件 95 安装在偏心轴 97 的第三段 974 上，第二驱动件 96 安装在偏心轴 97 的第二段 973 上，且第一驱动件 95 与第二驱动件 96 之间存在一定间隔。调节装置 93 的套环 93 3 位于第二驱动件 96 和偏心轴 97 的法兰部 97 1 之间，且套环 93 3 的内径远大于第二段 973 的外径，当电机轴 9 1 带动偏心轴 97 转动时，偏心轴 97 的第二段 973 不会干涉到调节装置 93 的套环 93 3。

请参考图 1 5，偏心传动机构在调节装置 93 的驱动下，位于第一工作模式。此时，第二驱动件 96 的两侧与拨叉 94 的第二配合部 942 的两第二内侧壁 944 相分离，而第一驱动件 95 的两侧与拨叉 94 的第一配合部 94 1 的两第一内侧壁 943 紧密接触。第一驱动件 95 至输出轴 92 的轴心的距离为 D 3，输出轴 92 具有第一摆动角度 α 3。请参考图 1 6，偏心传动机构在调节装置 93 的驱动下，由第一工作模式转换至第二工作模式。此时，第一驱动件 95 的两侧与拨叉 94 的第一配合部 94 1 的两第一内侧壁 943 相分离开，而第二驱动件 96 的两侧与拨叉 94 的第二配合部 942 的两第二内侧壁 944 紧密接触第二驱动件 96 至输出轴 92 的轴心的距离为 D 4，输出轴 92 具有第二摆动角度 α4。

可以理解，由于第一驱动件 95 的外径尺寸小于第二驱动件 96 的外径尺寸，而第一驱动件 95 到输出轴 92 的轴心的距离 D 3 小于第二驱动件 96 到输出轴 92 的轴心的距离 D 4。由于，输出轴 92 的摆动角度是由驱动件的外径尺寸和到输出轴的轴心的距离共同确定的，因此可使第一摆动角度 α3 与第二摆动角度 α4 不等。因此，通过操作调节装置 93，可驱动偏心传动机构在第一工作模式和第二工作模式之间转换，从而使输出轴 92 可选择地输出第一摆动角度 α 3 或第二摆动角度 4。

而要指出的是，本实施方式中第一驱动件 95、第二驱动件 96 和偏心轴 96 起相对电机轴 9 1 滑动设置，也可以用其它方式来实现如：偏心轴 96 可相对电机轴 9 1 固定设置，并在偏心轴 96 上设置可相对偏心轴 96 滑动的套管，将第一驱动件 95 和第二驱动件 96 安装在套管上。通过调节装置 93 的驱动，可使第一驱动件 95 和第二驱动件 96一 -起相对偏心轴 96 滑动。另外，偏心传动机构也不限于在两个工作模式之间转换，可以通过增加驱动件的数量来实现在更多工作模式之间的转换，从而使输出轴具有更多的摆动角度。

与现有技术相比，本发明的摆动动力工具可通过调节装置来驱动偏心传动机构在不同的工作模式之间转换，从而使输出轴具有不同的摆动角度，进而满足不同功能应用的需求，使该摆动动力工具具有更大的应用领域。

可以理解，由于本发明的摆动动力工具的输出轴可以输出不同的摆动角度，因此可以设置输出轴具有至少一个摆动角度大于 4 °，可以设置为大于 4。的任何值，如可以是 5。、 6。、 7。、 8。、 9。或 1 0。中的 ― 种也可以大于 1 0 °。通过设置较大的摆动角度，可获得较高的工作效率。下面参考下表中的实验数据，进一步说明大摆动角度下摆动动力工具效率的提高情况。从下表中可看出，输出轴 92 的摆动角度为 7。时，在使用精确锯片切割相同尺寸的白松板或中等密度板时，效率较摆动角度为 4°时均提高 70%以上；而在使用标准锯片切割中等密度板时，效率也可以较摆动角度为 4。时提高 50%; 另外，在使用双断锯片切割铁钉时，效率则可以提高 48%。

上述实施方式中，输出轴 92 的摆动角度为 7 ° 时，输出轴 92 的摆动频率为每分钟 18000 次。需要指出的是，本发明摆动动力工具当输出轴的摆动角度大于 4 ° 时，输出轴的摆动频率至少大于每分钟

10000 .次 ,

另外，本发明中的偏心件不限于采用上述实施方式中的滚珠轴承，也可采用滚针轴承。为了保证偏心件可以承载较大的负载，本发明中偏心件所采用轴承的外径与内径的比值优选为 19/7 或 16/6 也可以是大于 19/7 的其它值。偏心件通过选用上述尺寸的轴承，可以承受更高的负载，并延长偏心件的使用寿命。

与现有技术相比，本发明克服了人们将摆动动力工具的摆动角度设置为 ³ 以下的技术偏见，通过设置大于 4 ° 的大摆动角度，同时采用大于矛分钟 10000 次的摆动频率，大大提高了摆动动力工具的工作效率，解决了人们长期以来渴望解决的技术问题。

另外，上述实施方式中，多功能机的功率为 250W, 本发明摆动动力工具的功率也可以是其它值。很容易理解，当摆动动力工具的尺寸较大时，如果要获得较高的工作效率，则需要电机具有较大的输出功率。本发明的摆动动力工具，电机的输入功率大于 500W，以使该摆动动力工具具有更高的工作效率。相应地，为了便于操作大尺寸的摆动动力工具，可以在摆动动力工具的机壳上安装便于握持的操作手柄。该操作手柄可以设置成环形的，也可以是直线形的，可与机壳一体成型，也可与机壳可拆卸地分体设置。

通过设置一种较大（大于 4° ) 的输出轴摆动角度可获得较高的工作效率，并且便于锯片工作时碎屑的排出。另外，大的摆动角度可配合安装其它种类的附件工作头，从而扩展摆动动力工具的应用功

3匕 , 如剪草、钻孔、锤击等。当然，大的摆动角度，也会带来另一方面的后果，即震动的增加。而常规较小（小于 4。）的摆动角度，效率虽然相对低一些，但是相应震动也较小。因此，用户可以根据需要，选择不同的摆动角度来实现不同的功能。因此，本发明的摆动动力工具，输出轴可根据用户选择输出不同的摆动角度，大大提高了该摆动动力工具的适用性。

为了进一步提高本发明实施方式中摆动动力工具的工作效率，该摆动动力工具有使电机的转速保持恒定的稳速控制系统

图 17 所示为本发明的稳速控制系统的原理框图该稳速控制系统包括控制器 12 及动力开关单元 13。摆动动力工具进一步包括为其供电的电源 10，且电机 11 (即上文中所提到的电机）具有若干预设转速 n*，可根据选择以某个具体的预设转速 n*转动。

控制器 12监测电机 11 工作时两端的工作电压 Uc和负载电流 Ic，并根据电机 11 的负载电流 Ic 计算出电机 11 要达到预设转速 n*所需的目标电压 Uo；进而基于工作电压 Uc 和目标电压 Uo 的差值调整电源 10 的 P WM 占空比，并将 PWM 占空比施加给动力开关单元 13 以调节电机 11 的工作电压 Uc 到目标电压 Uo，从而使电机 11 在预设转速 n *下近似地恒定转动。

本实施方式中，动力开关单元 13 包括串联连接在电源 10 和电机 11 之间的金属 -氧化层 -半导体 -场效晶体管 MOSFET(简称为 MOS 管） 131， MO S 管 131 在通断状态之间切换，以改变 P WM 占空比的脉冲宽度。

图 18 所示为本发明中稳速控制系统的详细电路图，下面结合图 11 和图 12 进一步详细描述本发明多功能机 100 控制系统的详细工作原理。该电路包括主开关 14，主开关 14 用于控制整个电路的断开和闭合。电机 11 为直流电机，具体可以为直流永磁电机或者直流无刷电机。电源 10 为可充电的 10.8仗电池，电源 10 通过降压电路 15 与控制器 12 的输入端口 VDD 相连，为控制器 12 提供稳定的 5 仗电源。电机 11 和 MOS 管 131 —起，与电源 10 及主开关 14 串联。

电机 11 两端并联有差分放大电路 16，以检测电机 11 工作时两端的工作电压 Uc。该差分放大电路 16 将检测到的电机 11 两端的工作电压 Uc进行放大，然后通过输入端口 VDD 将工作电压 Uc 的数值传递至控制器 12。

电机 11 与控制器 12 之间串联有电流采样放大电路 17，用于检测电机 11 工作时的负载电流 Ic。该电流采样放大电路 17将检测到的电机 11 工作时的负载电流 Ic进行放大，然后通过输入端口 AN6将负载电流 Ic 数值传递至控制器 12。

动力开关单元 13 还包括与 MOS 管 131 连接的 MOSFET 驱动器 132, 用于根据来自控制器 12 的 PWM 占空比调节 MOS 管的通断。该 MOSFET 驱动器 132 的输入端与控制器 12 的输出端口 P WM相连，其输出端与 MOS 管的输入端相连。

下面详细介绍动力开关单元 13 调节电机 11 两端的工作电压 Uc 的原理。首先， MOS 管具有根据接收到的 PWM 占空比，迅速的导通、关断的作用。在本实施例中，控制器 12 以 2000HZ 的频率输出 PWM 占空比，即 PWM 占空比信号具有周期 T = 0.5 毫秒。该 PWM 占空比信号经 MOSFET 驱动器 132 放大，由 5 仗变为 12仗，以驱动 MOS 管导通或关断。在周期 T 内，脉冲信号具有一个高电平和一个低电平，高电平和低电平在周期 T 内持续时间长度的比值即为可变化的 PWM 占空比。其中，在脉冲信号为高电平时， MO S 管处于导通的状态，此时电源 10 的电压可以通过 MO S 管施加到电机 11 上；在脉冲信号为低电平时， MOS 管处于关闭的状态，此时电源 10 的电压无法通过 MOS 管施加到电机 11 上，但可以通过电机 11 两端的续流管 111。这样，通过调节 MOS 管的 PWM 占空比，可以调节周期 T 内电源 10 的电压有效的施加到电机 11 上的时间，即可以调节周期 T 内电源 10 传输给电机 11 的能量，从而调节电机 11 两端的工作电压 Uc。由于周期 T 持续时间短，在操作者可感知的时间上电机 11 始终是被驱动的。该系统还包括用来检测电源 10的电池电压 Ub的电池电压检测电路 102，用来保护电源 10，防止电源 10 过放。该电池电压检测电路 102将检测到的电源 10的电池电压 Ub通过输入端口 AN3输出至控制器 12，当电池电压 Ub 低于一定的预定值时，控制器 12 会断开整个系统，切断电源 10 的供电。

为了保护电源 10，本系统进一步设置了电池温度检测电路 101，以检测电源 10 两端的电池温度 Tb，并通过输入端口 AN7将电池温度输入至控制器 12。当电池温度 Tb 超过一定的预设值时，控制器 12 同样会断开整个系统，切断电源 10 的供电。

摆动动力工具通常需要设置不同的转速供用户选择，因此，本稳速控制系统还设置有档位调节电路 18。控制器 12 可通过输出端口 AN4 控制转速调节电路 18，使电机 11 的转速可在若干不同的预设转速 n *之间转换。

下面介绍本发明摆动动力工具的稳速控制系统调节电机速度的详细过程。

主开关 14 打开时，控制整个系统电路通电，控制器 12被预置，预置包括控制器 12 内的寄存器初始化，以及定时器复位调整。在本阶段，控制器 12 会读取速度设定部分输入的信号，根据用户选择设定一个预设转速 n*，电机 11 开始以预设转速 n*转动。

与此同时，差分放大电路 16 将检测到的电机 11 的工作电压 Uc 传递给控制器 12，而电流采样放大电路 17 则将检测到的电机 11 的负载电流 Ic 同样传递至控制器 12。控制器 12 通过电机 11 的预设转速 n*和实时监测到的电机 11 的负载电流 Ic，根据相应的公式计算出在负载电流 Ic 时，使电机 11 的实际转速 n保持为预设转速 n*所需要的目标电压 Uo。控制器 12 根据相应算法来调节输出的 P WM 占空比信号的频宽比，从而通过 MOSFET 驱动器 132控制 MOS 管 131 的导通时间。在 MOS 管 131 导通时，电机 11 的两端才会受到电源 10 的电压；在不导通时，电机 11 的两端没有受到电压，这样，通过调节 PWM 占空比信号的频宽比，可以调节一定时间周期内施加给电机 11 有效电压的时间比例，进而调节在宏观上一定时间内施加到电机 11 两端的工作电压 Uc，以及电源 10 输出的能量，进而调节实际转速 n。当电机 11 的工作电压 Uc 高于目标电压 Uo 时，控制器 12调节降低 P WM 占空比信号的频宽比，电机 11 接受的能量减少，电机 11 两端的工作电压 Uc 减小而接近于目标电压 Uo，从而使电机 11 的实际转速 n 得以降低，使之接近于预设转速 n*。反之亦然，当电机 11 的工作电压 Uc低于目标电压 Uo 时，控制器 12 调节提高 P WM 占空比信号的频宽比，电机 11 接受的能量增多，电机 11 两端的工作电压 Uc 增大而接近于目标电压 Uo，从而使电机 11 的实际转速 n得以升高，使之接近于预设转速 n*。

具体的，控制器 12 将电机 1 当前的工作电压 Uc 和目标电压 Uo 比较，得出电压的偏差 AU，控制器 12 根据偏差 AU 计算得出当前为达到目标电压 Uo 应输出的 PWM 占空比信号， PWM 占空比信号经 MOSFET 驱动器 132 放大并传递到 MOS 管 131，以控制电源 10 特定时间内输送给电机 11 的能量，使电机 1 当前的工作电压 Uc 达到目标电压 Uo。

在本实施例中，控制器 12 计算其输出的脉冲信号频宽比所采用的算法为比例 -积分-微分算法（简称 PID 算法）。 PID 算法是工业上常见的控制算法，在 PID 算法里，这个算法会计算比例、积分、微分的响应和这三者的和，以此来计算真实的输出。

进一步的，本实施例采用增量式 PID 算法。在调节过程中，处理器 12 每 50 毫秒对电机 11 两端的工作电压 Uc进行取样计算，并将其存储，处理器 12 根据当前工作电压 Uc 1、前次工作电压 Uc2、再前次工作电压 Uc3 进行比例积分微分计算，得出输出 PWM 占空比信号。

具体的，脉冲宽度调制信号的频宽比可根据以下的方法计算来获得：

第一、差分放大电路 16 测量电机 11 的工作电压 Uc，并输出信号到控制器 12。

第二、控制器 12 记录电机 11 的当前工作电压 Uc 1、前次工作电压 Uc2、再前次工作电压 Uc3，并计算它们的偏差。

第三、根据工作电压 Uc 的偏差，调整 PWM 占空比（PWM 占空比）信号。矛四、 MOS 管 131 根据接收的 PWM 占空比信号调节电机： 11 两的工作电压 Uc 达到目标电压 Uo，从而调节电机 11 的实际转速 n 逼近于预设转速 n *。

本发明多功能机 100 的控制系统，通过直接检测电机 11 两山

的工作电压 Uc 及负载电流 Ic，不需设置速度传感器来检测电机 11 的转速就可使多功能机 100 的电机 11 保持近似恒定的预设转速 n* 结构间单，性能较稳定。

另外，如图 17 所示，由于本发明多功能机 100 的输出轴 2 可以输出不同的摆动角度 α，而输出轴 2 的摆动角度 α不同时，相应所产生的震动大小也不同。因此，多功能机 100 设置了调速装置。在输出轴 2 的摆动角度 α 改变时，该调速装置可自动改变输出轴 2 的摆动频午

上述调速装置包括与控制器 12连接的角度传感器 99和上文介绍过的档位调节电路 18 及控制器 2，角度传感器 99 将检测到的输出轴

2 的摆动角度 α传递至控制器 12，当输出轴 2 的摆动角度 α 改变时，控制器 2 通过档位调节电路 18 自动改变电机 11 的预设转速 η*。很容易理解，由于电机 11 与输出轴 2 之间未设置任何减速装置，因此改变电机 11 的预设转速 η*，就相应改变了输出轴 2 的摆动频率。

举体来说，多功能机 100的输出轴 2具有依次增大的摆动角度 α 1、 α2、 α3，而电机 11 则有依次增大的预设转速 η 1、 η2、 η3。本实施方式中，摆动角度 α 1、 α2、 α3 与预设转速 η 1、 η2、 η3 依次对应。即当输出轴 2 的摆动角度 α 增大时，相应降低电机 11 的预设转速 η*，以使输出轴 2在较大的摆动角度 α 时，相应的摆动频率较小，从而使输出轴 2 的震动相对较小，使多功能机 100 具有较好的操作手感。调速装置的具体工作过程如下：角度传感器 99 实时监测输出轴 2 的摆动角度并传递至控制器 12，当控制器 12 发现输出轴的摆动角度 α 由 αΐ 变为 α2 或 α3 时，则通过档位调节电路 18 调节电机 11 的预设转速 η*由 nl 变为 n2 或 n3。

本发明系统的电路元件并不限于上述实施方式中所列举的的具体形式，如业界人士容易知悉的，这些元件的具体形式的选择是多样的。例如，控制器 12 也可以为模拟比较电路；也可以通过其它的电路来检测电机 11 两端的工作电压 Uc 和负载电流 Ic；动力开关单元 13 也可以采用除 MOS 管 131 以外的其它类型的场效晶体管；输出轴 2 的摆动角度 α 和电机 11 的预设转速 η*也不限于三种，也可以在摆动角度 α增大时，同时提高预设转速 η*，以具有更高的工作效率。

多功能机 100 在工作时，锯片 5 的负载通常不是一成不变，而是不断变化的。通过设置稳速控制系统，在锯片 5 的负载变化时，也不会改变电机 11 的转速，而是始终使电机 11 的转速保持相对恒定，从而使输出轴 2 的摆动频率相对恒定，进而使锯片 5 具有相对恒定的摆动频率，从而大大提高了多功能机 100 的工作效率。

Claims

权利要求书一种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做旋转往复摆动运动的输出轴，其特征在于：所述摆动动力工具包括可驱动所述偏心传动机构在不同工作模式之间转换的调节装置以使所述输出轴具有不同的摆动角度。

2. 如权利要求 1 所述的摆动动力工具，其特征在于：所述偏心传动机构包括拨叉和连接在所述电机的电机轴上的驱动件，所述拨叉的一端连接在所述输出轴上，所述拨叉的另一端与所述驱动件相配合，所述驱动件可在所述调节装置的带动下与所述拨叉的不同位置配合

3 . 如权利要求 2所述的摆动动力工具，其特征在于：所述拨叉具有与所述驱动件配合的配合部，所述配合部沿所述电机轴的轴线方向延伸，所述调节装置带动所述驱动件沿所述电机轴的轴线相对所述拨叉的配合部滑动。

4. 如权利要求 1 所述的摆动动力工具，其特征在于：所述偏心传动机构包括拨叉及间隔连接在所述电机的电机轴上的第一驱动件和第二驱动件，所述拨叉上设置有可分別与所述第一驱动件和所述第二驱动件配合的第一配合部和第二配合部，所述偏心传动机构具有第一工作模式和第二工作模式，当所述偏心传动机构处于第一工作模式时，所述第一驱动件与所述拨叉的第一配合部相配合；在所述偏心传动机构处于第二工作模式时，所述第二驱动件与所述拨叉的第二配合部相配合。

5 . 如权利要求 2或 4所述的摆动动力工具，其特征在于：所述电机轴上连接有偏心轴，所述驱动件安装在所述偏心轴上，所述偏心轴可相对所述电机轴轴向滑动。

6. 如权利要求 1 所述的摆动动力工具，其特征在于：所述调节装置包括推钮和与所述推钮连接的拨杆，通过所述推钮可驱动所述拨杆带动所述驱动件相对所述拨叉移动。

7. 如权利要求 1 所述的摆动动力工具，其特征在于：所述摆动动力工具设有在所述输出轴的摆动角度变化时调节所述输出轴的摆动频率的调速装置，所述调速装置包括档位调节电路和控制器，当所述输出轴的摆动角度改变时，所述控制器通过所述档位调节电路调节所述电机的转速。

8 . 如权利要求 1 所述的摆动动力工具，其特征在于：所述摆动动力工具包括电源，所述电机具有至少一个预设转速，所述摆动动力工具设置有使所述电机在所述预设转速下恒定转动的稳速控制系统，所述稳速控制系统包括控制器和用于连接所述电源和所述电机的动力开关单元，所述控制器监测所述电机的工作电压和负载电流，并根据所述电机的负载电流计算达到预设转速所需的目标电压，调整所述电机的工作电压至所述目标电压，使所述电机在预设转速下恒定转动。

9. 如权利要求 8 所述的摆动动力工具，其特征在于：所述电机的预设转速在每分钟 1 0000转以上。

1 0.—种摆动动力工具，包括机壳、设置在机壳内的电机、由电机驱动的偏心传动机构，以及由所述偏心传动机构带动并围绕其自身轴线做往复摆动运动的输出轴，其特征在于：所述偏心传动机构具有至少在两个工作模式，所述偏心传动机构位于不同的工作模式时，所述输出轴具有不同的摆动角度。