專利名稱：電動工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動工具，尤其涉及一種具有自動扭力控制功能的電動工具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動工具，如電動螺絲刀，通過加載的電源提供電流，來驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，從 而使工作頭旋轉(zhuǎn)以將螺釘鉆進(jìn)木板中。不同類型的螺釘具有不同的主體直徑，或者具有不 同的頭部形狀，如此，其鉆進(jìn)同一木板中的情形也各不相同。此外，不同的木板由于材質(zhì)不 同使得其硬度也不同，如此，同一螺釘鉆進(jìn)不同材質(zhì)的木板中的情況也不盡相同。通常在電 動螺絲刀的使用過程中，使用者需要將螺釘鉆至頭部貼近工件的表面，如此，使用者需要非 常小心地關(guān)注鉆進(jìn)過程，以當(dāng)螺釘?shù)念^部貼近工件的表面時(shí)控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。從而，一方面避 免螺釘頭部被過深地鉆入木板內(nèi)部，另一方面避免螺釘頭部被不小心鉆進(jìn)木板后，由于遭 受過大阻力而使電機(jī)過載。 通常這種電動工具會設(shè)有過載保護(hù)裝置，比如一種機(jī)械式離合器，在電流過載的 情況下，使電動工具的工作頭與電機(jī)脫離配合。采用這種過載保護(hù)裝置的電動工具通常會 同時(shí)在其機(jī)殼的前部設(shè)有一個(gè)扭力罩，即一個(gè)標(biāo)有若干表示電動工具工作的極限扭力檔位 刻度的可旋轉(zhuǎn)的罩子。當(dāng)電動工具工作中輸出的扭矩達(dá)到或超過預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，離合 器系統(tǒng)會自動開始工作而使電動工具的工作頭和電機(jī)脫離配合。使用者可預(yù)先通過旋轉(zhuǎn)扭 力罩來設(shè)定電動工具工作的極限扭力值。但是，實(shí)際上使用者也不知道到底預(yù)先設(shè)置怎樣 的檔位比較合適，從而存在仍然會出現(xiàn)上面的問題。 也可以設(shè)置一種電子離合器，通過微處理器檢測電機(jī)電流或扭矩，當(dāng)電動工具的 工作電流達(dá)到一定預(yù)先設(shè)定的電流值時(shí)，由微處理器發(fā)出信號，降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速或使電機(jī) 停轉(zhuǎn)。使用電子離合器作為過載保護(hù)裝置時(shí)，如果要進(jìn)行打孔操作，需要電子離合器停止工 作。但是，操作者無法明確的了解電動工具的電子離合器是否會起作用，從而，給打孔操作 帶來了困惑。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種能夠指示工具扭力控制狀態(tài)的電動工具。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是電動工具，包括機(jī)殼，收容于機(jī)殼 內(nèi)的電機(jī)，為電機(jī)提供電流的電源，由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的工作頭，位于機(jī)殼內(nèi)根據(jù)工作頭的狀 態(tài)變化自動降低電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制組件以及設(shè)置在機(jī)殼上與控制組件電連接的控制指示裝 置，控制指示裝置包括使控制組件至少處于起作用的第一位置和控制組件不起作用的第二 位置的操作元件。所述的控制指示裝置還包括指示操作元件處于第一位置和第二位置的顯 示裝置。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過在電動工具內(nèi)增設(shè)相關(guān)的電子控制組件來自動 控制工具的扭矩，并且通過顯示裝置表示具體的控制模式，使操作者明確的知道電動工具的扭力控制裝置的運(yùn)行狀態(tài)，避免電機(jī)過載的發(fā)生，既延長了電機(jī)的壽命，又使操作簡單方 便。 優(yōu)選的，所述的顯示裝置包括與所述操作元件電連接的至少一個(gè)LED燈。所述的 顯示裝置包括兩個(gè)LED燈。所述的控制組件處于第一位置時(shí)，所述LED燈中的一個(gè)被打開。 所述的控制組件處于第二位置時(shí)，所述的LED燈中的另一個(gè)被打開。 所述的操作元件可使控制組件處于起作用的第三位置。 優(yōu)選的，所述的操作元件是按鈕。 所述電動工具還包括分別與電機(jī)和電源電連接的開關(guān)，優(yōu)選的，所述開關(guān)是調(diào)速 開關(guān)。當(dāng)所述開關(guān)被扣動時(shí)，所述LED燈中的至少一個(gè)被打開；當(dāng)所述開關(guān)被斷開時(shí)，所述 的LED燈瞬時(shí)被關(guān)閉。 所述的電動工具與所述電源瞬時(shí)接通，所述的LED燈被打開并保持一段時(shí)間。所 述的操作元件在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能夠轉(zhuǎn)換控制組件所處的位置。 優(yōu)選的，所述的控制組件包括測量所述電機(jī)電流的傳感器，檢測位于電流對時(shí)間 求二階導(dǎo)數(shù)或高階導(dǎo)數(shù)的曲線上的脈沖信號并由此生成的控制信號來降低所述電機(jī)轉(zhuǎn)速 的電子控制裝置。所述的控制組件包括微處理器。所述的控制組件以電流對時(shí)間求一階導(dǎo) 數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的值進(jìn)行乘積，并為該乘積值預(yù)設(shè)一個(gè)閥值，當(dāng)所述一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的 乘積為正值且數(shù)值大于或等于閥值時(shí)生成相應(yīng)的控制信號來降低電機(jī)的速度或停機(jī)。 所述控制組件包括記憶裝置，所述記憶裝置存儲電動工具關(guān)機(jī)時(shí)控制組件所處的 位置，并將相應(yīng)的信號傳遞給控制指示裝置。所述顯示裝置在電機(jī)與電源接通時(shí)，顯示所述 記憶裝置中存儲的控制組件所處的位置。 所述電動工具包括一個(gè)調(diào)速開關(guān)，所述調(diào)速開關(guān)處于第一位置時(shí)，所述顯示裝置 顯示所述控制組件的位置，所述調(diào)速開關(guān)處于第二位置時(shí)，所述操作元件對所述控制組件 不起作用。 優(yōu)選的，所述的電動工具是直流電鉆，所述的電源為鋰電池包。 優(yōu)選的，所述的控制指示裝置設(shè)置在機(jī)殼上鄰近電源的部位。可與電池包的電量
顯示裝置設(shè)置在相同位置，共用一個(gè)顯示屏，方便操作者觀察。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型電動工具的立體示意圖。 圖2是本實(shí)用新型電動工具的控制指示裝置的第一實(shí)施例的示意圖。 圖3a是本實(shí)用新型電動工具的控制指示裝置的第二實(shí)施例的示意圖。 圖3b是本實(shí)用新型電動工具的控制指示裝置的第三實(shí)施例的示意圖。 圖3c是本實(shí)用新型電動工具的控制指示裝置的第四實(shí)施例的示意圖。 圖3d是本實(shí)用新型電動工具的控制指示裝置的第五實(shí)施例的示意圖。 圖4是本實(shí)用新型電動工具的控制組件的一種工作原理框圖。 圖5是本實(shí)用新型電動工具的控制組件的另一種工作原理框圖。 圖6是本實(shí)用新型電動工具的控制組件的另一種工作原理框圖。 圖7是本實(shí)用新型電動工具的控制電路框圖。[0029]其中，電動螺絲刀2機(jī)殼4電機(jī)6工作頭8夾頭10離合器系統(tǒng)12螺釘14木板16電源18開關(guān)20控制組件22傳感器24第一求導(dǎo)單元26第二求導(dǎo)單元28電子控制電路30存儲于處理單元32第三求導(dǎo)單元34電子控制裝置42控制指示裝置50L1-L9LED燈操作元件52， 52a， 52b， KEY1顯示裝置5具體實(shí)施方式如
圖1所示的電動螺絲刀2，包括機(jī)殼4，收容于機(jī)殼4內(nèi)的電機(jī)6，為電機(jī)6提 供電流的電源18，由電機(jī)6驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的工作頭8，位于機(jī)殼4內(nèi)根據(jù)工作頭8的狀態(tài)變化自 動降低電機(jī)6轉(zhuǎn)速的控制組件22以及設(shè)置在機(jī)殼4上與控制組件22電連接的控制指示裝 置50。電動螺絲刀2還包括開關(guān)20，控制電機(jī)6中是否有電流通過。電機(jī)6驅(qū)動工作頭8 旋轉(zhuǎn)，以將螺釘14鉆進(jìn)木板16中。電機(jī)6到工作頭8之間通過機(jī)械式彈簧與離合器系統(tǒng) 12以及夾頭IO連接。 本實(shí)施方式中，電源18是直流電源，或者是可充電電池，可在開關(guān)20閉合時(shí)供給 電機(jī)6直流電。優(yōu)選的，電源18是鋰電池包。當(dāng)然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也可輕易想到， 采用交流電源替代本實(shí)施方式中的直流電源。 控制指示裝置50包括使控制組件22至少處于起作用的第一位置和控制組件22 不起作用的第二位置的操作元件52，指示操作元件52處于第一位置和第二位置的顯示裝 置54。操作元件52也可使控制組件22處于起作用的第三位置，相應(yīng)的，顯示裝置54也可 以指示操作元件52處于該第三位置。顯示裝置54包括與操作元件52電連接的至少一個(gè) LED燈。控制組件22處于第一位置時(shí)，至少一個(gè)LED燈打開。 本實(shí)用新型中，控制組件22包括測量電機(jī)6電流的傳感器24，檢測位于電流對時(shí) 間求二階導(dǎo)數(shù)或高階導(dǎo)數(shù)的曲線上的脈沖信號并由此生成控制信號來降低電機(jī)6轉(zhuǎn)速的 電子控制裝置42。優(yōu)選的，控制組件22包括微處理器。本實(shí)施方式中，電動工具是直流的 電動螺絲刀，電源18為鋰電池包。 控制指示裝置50設(shè)置在機(jī)殼4上，與控制組件22電連接?？刂浦甘狙b置50包括 一個(gè)控制面板，用于收容操作元件52和顯示裝置54。 參見附圖2-3d所示的控制指示裝置50的具體實(shí)施例。圖2中所示的控制指示裝 置的第一實(shí)施例中，操作元件52a是一個(gè)設(shè)于機(jī)殼4頂部的撥鈕，其與控制組件22電連接。 操作元件52a可沿著機(jī)殼4縱向延伸的方向移動，從而切換控制組件22處于起作用的第一 位置(ON)和不起作用的第二位置(OFF)。當(dāng)然，操作元件52還可以是旋鈕，圍繞固定設(shè)置 在機(jī)殼4上的軸線轉(zhuǎn)動，同樣可以使控制組件22處于至少上述兩個(gè)位置。 圖3a-3d所示的實(shí)施例中，操作元件52b是一個(gè)按鈕，可以被操作者按壓處于不同 的激活狀態(tài)。優(yōu)選的，顯示裝置54與操作元件52b是設(shè)置在同一控制面板上的。當(dāng)然，本 領(lǐng)域技術(shù)人員也可以容易的想到，將操作元件52設(shè)置在機(jī)殼4上操作者易于操作的部位，而顯示裝置54設(shè)置在不同的位置上，但是利于操作者觀察和看到。比如說，鄰近工具操作 手柄的機(jī)殼上設(shè)按鈕，而顯示裝置裝在鄰近直流電源的機(jī)殼部分。甚至可以考慮將顯示裝 置54與顯示電池包的電量的顯示裝置設(shè)在同一位置。 參考圖3a所示的實(shí)施例，顯示裝置54包括兩個(gè)LED燈。LED燈的關(guān)閉與打開的組 合對應(yīng)于控制組件22的三種狀態(tài)。LED燈Ll打開，L2關(guān)閉，表示控制組件22處于在較硬 材料上擰大螺釘?shù)呐ちφ{(diào)節(jié)模式，此時(shí)，控制組件22處于第一個(gè)起作用的位置。Ll關(guān)閉，L2 打開，表示控制組件22處于在較軟材料上擰小螺釘?shù)呐ちφ{(diào)節(jié)模式，此時(shí)，控制組件22處 于第二個(gè)起作用的位置。L1和L2同時(shí)關(guān)閉，表示控制組件22處于不起作用的位置，此時(shí)， 電動螺絲刀2不執(zhí)行擰螺釘14的工作，僅可用于打孔。對應(yīng)于該實(shí)施例，作為顯示裝置的 LED燈旁邊可以對應(yīng)的標(biāo)記H (Hard硬木頭)和S(Soft軟木頭)，以便操作者區(qū)分不同的工 作模式。 或者仍然是上面的兩個(gè)LED燈。Ll打開，L2關(guān)閉，表示控制組件處于起作用的位 置，Ll關(guān)閉，L2打開，表示控制組件處于不起作用的位置。對應(yīng)于該實(shí)施例，作為顯示裝置 的LED燈旁邊可以對應(yīng)的標(biāo)記ON和0FF，以便操作者確認(rèn)控制組件是否處于起作用的位置。 圖3b所示的實(shí)施例中，LED燈只有一個(gè)，L3的打開和關(guān)閉對應(yīng)于控制組件22的開 和關(guān)。也就是說，當(dāng)L3打開時(shí)，電動螺絲刀2可以用于擰螺釘，控制組件處于起作用的第一 位置，而L3關(guān)閉時(shí)，控制組件處于不起作用的第二位置，電動螺絲刀只用于打孔。 圖3c所示的實(shí)施例中，LED燈至少有兩個(gè)。L4為綠燈，L5為紅燈。當(dāng)操作元件 52b使控制組件22處于起作用的位置時(shí)，L4打開。當(dāng)操作元件52b使控制組件22處于不 起作用的位置時(shí)，L5打開。電動螺絲刀2在不開機(jī)的情況下，L4和L5均處于關(guān)閉狀態(tài)。一 旦電動螺絲刀2開機(jī)，與圖3a中的實(shí)施例相似，L4和L5至少會有一個(gè)處于打開狀態(tài)，以便 指示控制組件22的工作狀態(tài)。如果控制組件22可以處于兩個(gè)起作用的位置，相應(yīng)地，LED 燈可以有三個(gè)，L6為黃燈。在這個(gè)實(shí)施例中，L4燈打開，L5和L6關(guān)閉，對應(yīng)于在較硬的材 料上面擰大螺釘?shù)呐ちφ{(diào)節(jié)模式，此時(shí)，控制組件22處于一個(gè)起作用的位置。L6燈打開， L4和L5關(guān)閉，對應(yīng)于在較軟的材料上面擰小螺釘?shù)呐ちφ{(diào)節(jié)模式，此時(shí)，控制組件22處于 起作用的另一個(gè)位置。而L5打開，L4和L6關(guān)閉，對應(yīng)于自動扭力調(diào)節(jié)模式關(guān)閉的狀態(tài)，即 控制組件22處于不起作用的位置。 為了方便操作者辨識工具所處的工作模式，在控制面板上，每個(gè)LED燈可以分別 對應(yīng)的標(biāo)記H，S和OFF，表示較硬材料上的工作模式(Hard)，較軟材料上的工作模式(Soft) 以及控制組件不起作用的工作模式(0FF)。 如附圖3d所示，控制指示裝置50可以包括一個(gè)LCD顯示屏作為顯示裝置，不同的 扭力調(diào)節(jié)位置直接由具體的文字對應(yīng)顯示。比如，自動扭力調(diào)節(jié)模式開和自動扭力調(diào)節(jié)模 式關(guān)。也可以在顯示屏上固定設(shè)置一個(gè)大螺釘和一個(gè)小螺釘?shù)膱D標(biāo)，分別對應(yīng)指示控制組 件22處于在較硬材料上工作或者打大螺釘?shù)墓ぷ髂Ｊ?Hard)，在較軟材料上工作或者打 小螺釘?shù)墓ぷ髂Ｊ?Soft)。顯示屏上還可以同時(shí)顯示電池包的電量，如圖中所示，采用若干 個(gè)逐級增高的方格來表示電量的多少。電池包電量充足時(shí)，所有七個(gè)方格均亮，電池包電量 不足時(shí)，僅有一個(gè)方格亮。其他的狀態(tài)，由方格的數(shù)量對應(yīng)電量的多少。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù) 人員還可以容易的想到其它的顯示裝置，比如，多位數(shù)碼管等，申請人不在此贅述。 參見附圖4，根據(jù)工作頭的狀態(tài)變化自動降低電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制組件22包括電子控
6制裝置42和用于檢測電流的傳感器24，連接在電源18和電機(jī)6之間。工作頭的狀態(tài)變化 是指工作頭在旋轉(zhuǎn)過程中是否遇到了螺釘頭抵靠到工件表面而使負(fù)載急速增大的情況。正 常狀態(tài)下，螺釘被工作頭擰進(jìn)木頭，工作頭所承受的負(fù)載是比較平穩(wěn)的，相應(yīng)的電機(jī)的電流 也比較穩(wěn)定。當(dāng)螺釘頭抵到工件表面時(shí)，工作頭的負(fù)載會瞬時(shí)增大，此時(shí)，控制組件22感測 電機(jī)電流并因此對電機(jī)的轉(zhuǎn)速做出調(diào)整，比如切斷電機(jī)電流，使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，直至停機(jī)。 本實(shí)施方式中，電動螺絲刀2還包括第一求導(dǎo)單元26和第二求導(dǎo)單元28。傳感器24會實(shí) 時(shí)檢測供給電機(jī)6的電流i，同時(shí)生成與檢測到的電流成一定比例的信號并傳遞給第一求 導(dǎo)單元26 ;而后第一求導(dǎo)單元26根據(jù)電流和時(shí)間求得一階導(dǎo)數(shù)di/dt，同時(shí)生成一個(gè)與該 一階導(dǎo)數(shù)成一定比例的信號并進(jìn)一步傳遞給第二求導(dǎo)單元28 ;隨后，第二求導(dǎo)單元28求得 二階導(dǎo)數(shù)，并在預(yù)設(shè)條件產(chǎn)生時(shí)，當(dāng)峰值信號P為正值并且數(shù)值上大于預(yù)設(shè)的閥值v時(shí)，生 成控制信號s 。在本實(shí)施方式中，該控制信號s被用于降低電機(jī)6的轉(zhuǎn)速或中斷向電機(jī)6提 供電力。也就是說，控制信號s被用于將供給電機(jī)6的電流i減小到一個(gè)較低的水平或減 至零，從而來降低電機(jī)6的轉(zhuǎn)速或使電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)然，該控制信號s也可被用于改變電流i 的流向，從而使電機(jī)6能迅速的停下來。在本實(shí)施方式中，控制信號s會被傳遞到電子控制 裝置42，而后由電子控制裝置42來執(zhí)行相應(yīng)的動作，這些動作可以是在峰值信號p產(chǎn)生后 即時(shí)產(chǎn)生，也可以是延遲一段時(shí)間后產(chǎn)生，該延遲可以在電子控制裝置42內(nèi)實(shí)現(xiàn)，也可以 通過單獨(dú)設(shè)置的延遲單元來實(shí)現(xiàn)。 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，控制組件22可以包括一微處理器，第一求導(dǎo)單元26、第二 求導(dǎo)單元28、或者可能存在的延遲單元等所實(shí)現(xiàn)的功能均可以通過固化在微處理器內(nèi)的指 令來執(zhí)行。也就是說，整個(gè)控制組件22可以是一個(gè)微處理器。 上述實(shí)施方式通過在電動工具內(nèi)增設(shè)相關(guān)的電子的控制組件22來自動檢測工作 頭8驅(qū)動的工作件是否已到達(dá)預(yù)定位置，并且在檢測到該工作件到達(dá)預(yù)定位置后執(zhí)行相應(yīng) 動作，確保其不會進(jìn)一步越過該預(yù)定位置。 參考附圖5所示的電動工具2，例如電動螺絲刀，使用了上述基于第二工作原理的 實(shí)施方式進(jìn)行工作。其中，大多數(shù)元件和圖4所示的實(shí)施方式相同或相近似，所以，對這些 元件使用相同的標(biāo)號。 圖5所示的電動螺絲刀的工作組件4包括直流電機(jī)6，用來驅(qū)動夾持在工具夾頭 10上的工作頭8。工具夾頭10和電機(jī)6之間通過一機(jī)械式彈簧與離合器系統(tǒng)12連接。工 作頭8用于旋轉(zhuǎn)一螺釘14以將其擰入木板中16。電源18是直流電源，可以是可充電電池， 可在扳機(jī)開關(guān)20閉合時(shí)供給電機(jī)6直流電流i。 電源18和電機(jī)6之間連接有電子控制裝置42和用于檢測電流的傳感器24。電流 傳感器24會實(shí)時(shí)檢測供給電機(jī)的電流，同時(shí)生成與檢測到的電流成一定比例的信號并傳 遞給求導(dǎo)單元26。求導(dǎo)單元26隨后生成一個(gè)與電流對時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)di/dt成一定比例 的信號。求導(dǎo)單元26的輸出端連接到一個(gè)存儲與處理單元32的輸入端。 存儲與處理單元32內(nèi)儲存有，如上述第一實(shí)施方式中所述的，單一的閥值P1以及 第一和第二一階導(dǎo)數(shù)值ql和q2。在預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)Tl，如果電流il低于閥值P1，存儲與處理 單元32選擇第一一階導(dǎo)數(shù)值ql ;如果電流i2高于閥值Pl，則存儲與處理單元32選擇第 二一階導(dǎo)數(shù)值q2。其中第二一階導(dǎo)數(shù)值q2大于第一一階導(dǎo)數(shù)值ql。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)數(shù)di/dt達(dá) 到第一或第二預(yù)設(shè)一階導(dǎo)數(shù)值ql或q2時(shí)，存儲與處理單元32相應(yīng)生成控制信號sl或s2。此時(shí)，螺釘頭部已經(jīng)到達(dá)木板的表面。存儲與處理單元32將控制信號sl或s2傳遞給電子 控制裝置42。該電子控制裝置42用于減少或者斷開供給電機(jī)6的電力。也就是說，控制信 號sl或s2被用來使供給電機(jī)的電流i降低到零或者一個(gè)較低的值以使電機(jī)停轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速基 本上為零。在本實(shí)施方式中，控制信號s通過電子控制電路30來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。對電機(jī)的 降速控制可以在脈沖信號P產(chǎn)生后即時(shí)執(zhí)行，也可以是延后一特定的時(shí)間來執(zhí)行?？刂菩?號sl或s2也可以用來改變電流i的流向，從而使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。 圖6所示的是本實(shí)用新型的控制組件22的第三實(shí)施例，通過使用了電流對時(shí)間的 三階導(dǎo)數(shù)來降低電動工具2的轉(zhuǎn)速。
具體實(shí)施方式
中，在二階導(dǎo)數(shù)d2i/dt2的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步求出了電流對時(shí)間的三階 導(dǎo)數(shù)d3i/dt3。如果檢測到三階導(dǎo)數(shù)值d3i/dt3大于預(yù)先給出的閥值vl，并且為正值時(shí)，控制 信號s就被生成了。控制信號s隨后被用于降低電動螺絲刀2的轉(zhuǎn)速。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，通過檢測四階、五階或更高階的導(dǎo)數(shù)來實(shí)現(xiàn)控制信號s 的生成。由于這些都可輕易推斷出，申請人在此不在贅述。 需要注意的是，第二求導(dǎo)單元28輸出的信號傳遞給了第三求導(dǎo)單元34，然后生成 三階導(dǎo)數(shù)d3i/dt3。隨著第三求導(dǎo)單元34輸出信號， 一個(gè)正的脈沖值pl被輸入了電子控制 電路30，其被視作控制信號s。通過電子控制電路30，控制信號s使得供給電機(jī)6的直流電 流i被減小或者甚至完全被斷開。 上述實(shí)施方式中提到的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)或更高階導(dǎo)數(shù)并不僅限于純粹數(shù)學(xué)意 義上的導(dǎo)數(shù)定義，還可以包含實(shí)際工程應(yīng)用中基于導(dǎo)數(shù)原理進(jìn)行簡單的等效變換。例如，一 階導(dǎo)數(shù)也可以表示成連續(xù)的時(shí)間間隔At內(nèi)的電流變化Ai，即Ai/At。為方便工程應(yīng)用， 可將At取為一個(gè)非常小的等值，如At = 10ms，如此，只需要不斷的判斷電流i的差值就 可以實(shí)現(xiàn)等效于求一階導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算。據(jù)此類推，對二階導(dǎo)數(shù)或更高階導(dǎo)數(shù)所作的類似等效 變換都包含在本實(shí)用新型中導(dǎo)數(shù)的含義內(nèi)。 以下將討論基于二階導(dǎo)數(shù)或更高階導(dǎo)數(shù)來生成控制信號的另一實(shí)施方式。以二 階導(dǎo)數(shù)為例，電動螺絲刀有時(shí)在工作時(shí)會碰到一些異常情況而導(dǎo)致工作電流發(fā)生非正常突 變，從而使所獲得的二階導(dǎo)數(shù)被干擾。這些異常情況如，當(dāng)螺釘在擰入木板的過程中遇到 木板中的節(jié)疤而導(dǎo)致電流突然升高；或者在電機(jī)剛啟動時(shí)電流突然大幅上升并在還未進(jìn)入 平穩(wěn)期時(shí)就進(jìn)行檢測；或者在使用直流電池包作為電源時(shí)，電池包因過放而導(dǎo)致電壓迅速 下降，進(jìn)而使得電流發(fā)生突變；或者使用者在使用過程中手臂發(fā)生突然抖動，而導(dǎo)致電流突 變。如果上述情況發(fā)生時(shí)螺釘還未完全擰入木板，根據(jù)這時(shí)的電流對時(shí)間而計(jì)算得到的二 階導(dǎo)數(shù)就有可能產(chǎn)生干擾，也就是說，此時(shí)生成的二階導(dǎo)數(shù)可能也會達(dá)到或超過預(yù)設(shè)閥值 v，而此時(shí)控制組件，電子控制裝置42，就會錯(cuò)誤地認(rèn)為螺釘已經(jīng)完全擰入木板中而切斷供 給電機(jī)的電力，這顯然是使用者不愿意看到的。 當(dāng)遇到上述異常情況時(shí)，此時(shí)的電流值往往相比螺釘完全擰入木板時(shí)的電流值要 小，所以為解決上述問題，控制組件可以將二階導(dǎo)數(shù)的值與相應(yīng)的電流值(即以此電流值 為基礎(chǔ)而相應(yīng)計(jì)算得到的該二階導(dǎo)數(shù)的值)進(jìn)行乘積，并為該乘積值預(yù)設(shè)一個(gè)新的閥值， 當(dāng)該二階導(dǎo)數(shù)與相應(yīng)電流的乘積為正值且數(shù)值大于或等于新閥值時(shí)生成相應(yīng)的控制信號 來降低電機(jī)的速度或停機(jī)。顯然，新的閥值要比原閥值v大得多，通過這種方式，使得實(shí)際 想要的二階導(dǎo)數(shù)與產(chǎn)生干擾的二階導(dǎo)數(shù)之間的差距被放大，從而使用更大的閥值來將實(shí)際
8想要的二階導(dǎo)數(shù)篩選出來。當(dāng)然在其他實(shí)施方式中，可以將電流或一階導(dǎo)數(shù)或二階導(dǎo)數(shù)與 一個(gè)固定常數(shù)的乘積，電流或一階導(dǎo)數(shù)或二階導(dǎo)數(shù)的n次方、電流與相應(yīng)一階導(dǎo)數(shù)的乘積、 二階導(dǎo)數(shù)與相應(yīng)一階導(dǎo)數(shù)的乘積、二階導(dǎo)數(shù)與相應(yīng)一階導(dǎo)數(shù)以及電流的乘積、一階或二階 導(dǎo)數(shù)加上某個(gè)趨近于90的值后再求正切函數(shù)值(如tan (89+ —階或二階導(dǎo)數(shù)))、一階或二 階導(dǎo)數(shù)的余切函數(shù)值(如ctan( —階或二階導(dǎo)數(shù)))、或以任意值a為底數(shù)且數(shù)值1與一階 或二階導(dǎo)數(shù)的差值為真數(shù)的對數(shù)函數(shù)值(如loga(l-—階或二階導(dǎo)數(shù)))與對應(yīng)的閥值進(jìn) 行比較，當(dāng)上述值在數(shù)值(即絕對值)上大于或等于其對應(yīng)的閥值(該閥值為一正數(shù))時(shí)， 生成控制信號來降低電機(jī)的速度或停機(jī)。 參考附圖7，本實(shí)用新型的電動工具的電路框圖。其中，顯示裝置是兩個(gè)LED燈，操 作元件是控制開關(guān)KEY1。電動工具與電池包配接后，電池包通過VCC為MCU提供5V的電 壓，MCU得電，程序運(yùn)行，與控制電路電連接的顯示裝置中的其中 一個(gè)LED燈會亮起來?？刂?組件22包括記憶裝置，記憶裝置存儲電動工具關(guān)機(jī)時(shí)控制組件22所處的位置，并將相應(yīng)的 信號傳遞給控制指示裝置50。顯示裝置54在電機(jī)6與電源18接通時(shí)，顯示記憶裝置中存 儲的控制組件所處的位置。本實(shí)施例中，MCU存儲上次關(guān)機(jī)或者斷電時(shí)控制組件所處的位 置。如果上一次關(guān)機(jī)時(shí)控制組件22處于起作用位置，則此時(shí)對應(yīng)的L1燈亮；如果上一次關(guān) 機(jī)時(shí)控制組件22處于不起作用的位置，則此時(shí)對應(yīng)的L2燈亮。操作者可以根據(jù)需要，通過 按動操作元件KEY1來使控制組件在起作用的位置和不起作用的位置之間切換，相應(yīng)的LED 燈會交替變亮。 LED燈在亮起來后，如果操作者并不扣動電動工具的主開關(guān)20，為了節(jié)省電池包 中的電量，則過一段時(shí)間后，比如10分鐘，MCU會將LED燈關(guān)閉，同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀 態(tài)。如果操作者扣動主開關(guān)20，使電機(jī)轉(zhuǎn)動，此時(shí)顯示裝置會一直保持亮的狀態(tài)。這時(shí)候再 按操作元件KEY1，并不能對控制組件所處的狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。也就是說，當(dāng)電動工具的電機(jī)處 于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，控制組件的狀態(tài)變化模式轉(zhuǎn)換被屏蔽。也就是說，如果電動工具與電池包配 接，主開關(guān)20被閉合，并且電機(jī)6被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時(shí)，操作元件不起作用。這樣，可以防止操作 者在使用過程中由于誤操作而強(qiáng)行轉(zhuǎn)換控制組件所處的位置，引起不必要的工況發(fā)生，比 如螺釘頭被擰入木頭中。 但是，操作者并不會為了確認(rèn)控制組件是否起作用而頻繁的插拔電池包。因此，更 為常見的情況應(yīng)該是，電池包與電動工具是配接在一起的，但是為了節(jié)省電池包的電量，顯 示裝置即LED燈并不亮。因而有必要設(shè)計(jì)一種開關(guān)，能夠使操作者容易的確認(rèn)控制組件所 處的狀態(tài)而不浪費(fèi)電池包的電量。由此，電動工具的主開關(guān)20可以是一種調(diào)速開關(guān)。調(diào)速 開關(guān)處于第一位置時(shí)，顯示裝置顯示控制組件的位置，調(diào)速開關(guān)處于第二位置時(shí)，操作元件 對控制組件不起作用。在操作者輕輕按動時(shí)，顯示裝置LED燈瞬時(shí)亮，但電機(jī)不轉(zhuǎn)動，操作 者獲知控制組件在上次關(guān)機(jī)時(shí)所處的狀態(tài)，進(jìn)而根據(jù)需要選擇控制組件的位置是否需要變 化。 還有一種情況，電池包與電動工具是插接在一起的，但是電池包中的電量極低，不 足以帶動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)，顯示裝置即LED燈也是不亮的。無論操作者是否扣動主開關(guān)，LED 燈都處于關(guān)閉的狀態(tài)。為了表示電動工具處于電池包電量低但控制組件可以起作用的狀 態(tài)，可以單獨(dú)設(shè)置電量顯示裝置。LED燈L7表示電池包電量高，L8表示電池包電量中等，L9 表示電池包電量低。電池包的電量不足以帶動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電量顯示L9燈閃爍，提醒使用
9者先考慮更換電池包。 電動工具帶有電池包電量顯示裝置的情況下，控制指示裝置50的顯示裝置可以 與電量顯示裝置共用一個(gè)顯示面板，設(shè)置在鄰近電池包的機(jī)殼部位。 上述以電動螺絲刀為例進(jìn)行說明，當(dāng)然，本實(shí)用新型也可以是其他電動工具，如電 鉆、電動扳手等。由于這種應(yīng)用對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可通過上述實(shí)施方式輕易 實(shí)現(xiàn)，所以申請人在此不再予以贅述。
權(quán)利要求一種電動工具，包括機(jī)殼，收容于機(jī)殼內(nèi)的電機(jī)，為電機(jī)提供電流的電源，由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的工作頭，位于機(jī)殼內(nèi)根據(jù)工作頭的狀態(tài)變化自動降低電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制組件，其特征在于設(shè)置在機(jī)殼上與控制組件電連接的控制指示裝置，包括使控制組件至少處于起作用的第一位置和控制組件不起作用的第二位置的操作元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動工具，其特征在于所述的控制指示裝置還包括指示操 作元件處于第一位置和第二位置的顯示裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動工具，其特征在于所述的顯示裝置包括與所述操作元 件電連接的至少一個(gè)LED燈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動工具，其特征在于所述的顯示裝置包括兩個(gè)LED燈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動工具，其特征在于所述的控制組件處于第一位置時(shí)，所述LED燈中的一個(gè)被打開。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動工具，其特征在于所述控制組件包括記憶裝置，所述記憶裝置存儲電動工具關(guān)機(jī)時(shí)控制組件所處的位置，并將相應(yīng)的信號傳遞給控制指示裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動工具，其特征在于所述的操作元件是按鈕。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動工具，其特征在于所述的控制組件包括測量所述電機(jī) 電流的傳感器，檢測位于電流對時(shí)間求二階導(dǎo)數(shù)或高階導(dǎo)數(shù)的曲線上的脈沖信號并由此生 成控制信號來降低所述電機(jī)轉(zhuǎn)速的電子控制裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動工具，其特征在于所述的控制組件包括微處理器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動工具，其特征在于所述的電動工具是直流電鉆，所述 的電源為鋰電池包。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動工具，包括機(jī)殼，收容于機(jī)殼內(nèi)的電機(jī)，為電機(jī)提供電流的電源，由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的工作頭，位于機(jī)殼內(nèi)根據(jù)工作頭的狀態(tài)變化自動降低電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制組件以及設(shè)置在機(jī)殼上與控制組件電連接的控制指示裝置，控制指示裝置包括使控制組件至少處于起作用的第一位置和控制組件不起作用的第二位置的操作元件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型使操作者明確的知道電動工具的扭力控制裝置的運(yùn)行狀態(tài)，避免電機(jī)過載的發(fā)生，既延長了電機(jī)的壽命，又使操作簡單方便。
文檔編號B25B21/00GK201483037SQ200920163159
公開日2010年5月26日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者何明明 申請人:蘇州寶時(shí)得電動工具有限公司