电动工具的控制方法及执行该控制方法的电动工具技术

本发明专利技术涉及一种电动工具，其包括电机，用于驱动工作头旋转，其具有一旋转速度；电源，用于供给所述电机电流；传感器，用于测量所述电流；控制组件，用于检测所述电流随时间的变化率，从而生成控制信号来降低所述电机的旋转速度。本发明专利技术通过在电动工具内增设相关的电子控制组件来自动检测工作头驱动的工作件是否已到达预定位置，并且在检测到该工作件到达预定位置后执行相应动作，确保其不会进一步越过该预定位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动工具的控制方法，尤其涉及一种用于控制电动螺丝刀的电机转速的方法。 本专利技术还涉及一种执行上述控制方法的电动工具，尤其涉及一种执行该控制方法 的电动螺丝刀。
技术介绍
现有的电动工具，如电动螺丝刀，通过加载的电源提供电流，来驱动电机转动，从 而使工作头旋转以将螺钉钻进木板中。不同类型的螺钉具有不同的主体直径，或者具有不 同的头部形状，如此，其钻进同一木板中的情形也各不相同。此外，不同的木板由于材质不 同使得其硬度也不同，如此，同一螺钉钻进不同材质的木板中的情况也不尽相同。通常在电 动螺丝刀的使用过程中，使用者需要将螺钉钻至头部贴近工件的表面，如此，使用者需要非 常小心地关注钻进过程，以当螺钉的头部贴近工件的表面时控制电机停转。从而，一方面避 免螺钉头部被过深地钻入木板内部，另一方面避免螺钉头部被不小心钻进木板后，由于遭 受过大阻力而使电机过载。 通常这种电动工具会设有过载保护装置。这种过载保护装置可以是一种机械式离 合器，可在上述电流过载的情况下，使电动工具的工作头与电机脱离配合。采用这种过载保 护装置的电动工具通常会同时在其机壳的前部设有一个扭力罩，即一个标有若干刻度的可 旋转的罩子。这些刻度表示电动工具工作的极限扭力档位。使用者使用时可预先通过旋转 扭力罩来设定电动工具工作的极限扭力值，也就是说，当电动工具工作中输出的扭力矩达 到或超过该预先设定的阀值时，离合器系统会自动开始工作而使电动工具的工作头和电机 脱离配合。此外，采用这种过载保护装置的电动螺丝刀也可以是在其机壳的前端延伸出一 个套管，该套管的前端与电动螺丝刀的工作头的前端基本持平。通过这种设置，当螺钉钻到 的其头部贴到木板的表面时，套管的前端部也贴到木板的表面，再进一步钻动螺钉，套管会 受到木板的抵压而使其触动机壳内的离合器机构，从而使工作头和电机脱离配合。然而上 述机械式离合器结构都较为复杂，制造麻烦，成本较高。
技术实现思路
本专利技术提供一种电动工具的控制方法，其可自动确保由电动工具的工作头驱动的 工作件到达预定位置，并且该工作件不会进一步越过该预定位置。 本专利技术还提供一种执行上述控制方法的电动工具，其具有电子控制组件，可避免由工作头驱动的工作件在到达预定位置后进一步越过该位置。 为实现上述目的之一，本专利技术的技术方案是 —种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机和由电机旋转驱动的输出轴， 所述输出轴用于输出旋转扭矩来驱动一工作头在一工件上工作，该控制方法包括如下步 骤 测量随时间变化的用来表示输出轴负载的参数； 获得所述参数对时间的二阶导数或高阶导数； 根据所述二阶导数或高阶导数生成相应的控制信号；以及 根据所述控制信号改变所述电动工具的旋转速度。 为实现上述目的之一，本专利技术的技术方案还可以是 —种电动工具，其包括 输出轴，用于驱动一工作头，以使工作头具有一旋转速度； 电机，旋转驱动所述输出轴； 电源，用于供给所述电机电力； 传感器，用于测量表示输出轴负载的参数； 控制组件，用于 获得所述参数对时间的二阶导数或高阶导数； 根据所述二阶导数或高阶导数生成相应的控制信号以改变所述电机的旋转速度。 与现有技术相比，本专利技术通过在电动工具内增设相关的电子控制组件来自动检测 工作头驱动的工作件是否已到达预定位置，并且在检测到该工作件到达预定位置后执行相 应动作，确保其不会进一步越过该预定位置。并且，由于没有采用复杂的机械式离合器结 构，使制造简单，成本降低。附图说明 下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。 图1是现有的电动螺丝刀工作时的电流与时间的关系曲线图。 图2是图1中电流对时间一次求导后的导数曲线图。 图3是图1中电流对时间二次求导后的导数曲线图。 图4是本专利技术的电动工具基于第一专利技术原理的工作原理框图。 图5是电动螺钉到工作时的电流与时间的关系曲线图，其中表示了对应两种不同的工作情形时的两个不同电流il、i2的曲线。 图6是图5中不同电流il、 i2对时间一次求导后的导数曲线图。 图7是根据图6中不同电流il、i2对时间的一阶导数而得到的控制信号sl、s2的曲线图。 图8是本专利技术的电动工具基于第二专利技术原理的工作原理框图。 图9与图3相似，是电动螺丝刀的工作电流对时间二次求导后的导数曲线图。 图10是图9中电流对时间三次求导后的导数曲线图。 图11是本专利技术的电动工具基于第三专利技术原理的工作原理框图。 图12是本专利技术的电动工具另一实施方式的剖视示意图。 图13是图12中局部放大图。 图14是图13中遮光盘的立体示意图。 图15是图13中遮光盘的另一实施方式的立体示意图。具体实施例方式本专利技术的控制方法可应用于多种类型的电动工具，以下主要以电动螺丝刀为具体 实施方式进行说明。 如图1所示的电动螺丝刀工作时电流随时间的变化曲线图。配合参照图4所示， 该电动螺丝刀2被使用者按压以驱使工作件14，在本实施方式中该工作件为螺钉，钻入一 木板16中。使用者的按压力基本上接近一个常量。其中字母t表示螺钉钻入木板的时间 及随之螺钉在木板中相应的位置。字母i表示提供给电动螺丝刀的电机的电流以及随之相 应加载在电机上的负载或驱动力。 图1中的曲线包括第一部分A，第二部分K，和第三部分B。其中第一部分A是一段上 升曲线，其表示螺钉的主体部分钻入木板的钻进过程，这段上升曲线基本上是线性的，或者可 以稍微有些弯曲和波折。紧随着第一部分A的第二部分K也可以称作拐点部分(knee)K。该拐 点部分K是一个正向的曲线变化，也就是说，拐点部分K相对于第一部分A有向上倾斜的突变， 这表示螺钉的头部开始接触到木板的表面。紧随拐点部分K的是第三部分B，其同样是一段基 本上是线性的，或者可以稍微有些弯曲和波折的上升曲线。但曲线B要比曲线A陡峭得多。 事实上，图1中的曲线表示的是没有应用本专利技术的控制方法进行保护的电动工具 的工作情况，所以曲线的第三部分B表示此时电动工具会产生非常高的电流而导致将螺钉 的头部钻入木板中。因此，有必要在拐点部分K之后采取必要的措施来避免上述产生过高 电流的情形发生。 当螺钉钻至与拐点部分K对应的位置时，继续钻入过程不仅会使螺钉的头部钻入 木板中，而且也可能会损坏电机。所以，本专利技术是基于自动检测拐点部分K，然后在检测到以 后自动采取相应的预防措施。 图2和图3将解释本实施方式中如何检测拐点部分K。 图2是图1中电流i对时间t求一阶导数di/dt后的曲线图。其中，图l中的第 一部分A和第二部分B在该图上相应显示为平行于水平坐标轴t的直线，而第二部分K则 显示为一急速上升的曲线。 图2是图1中电流i对时间t求二阶导数d2i/dt2后的曲线图。其中，图l中的第 一部分A和第二部分B经二次求导后数值已变为零，而第二部分K则显示为一开口向下的 抛物线，并在抛物线的顶部区域(包含抛物线顶点在内的一个特定区间)形成一峰值信号 P。配合参照图4所示，当该峰值信号p形成时，会随之产生一个控制信号s。当然，在优选的实施方式中，可预先设定一个阀值v，该控制信号s仅当峰值信号P为正值并且数值上大 于预设的阀值v时产生。对于本领域的普通技术人员可轻易想到的是，该控制信号s也可 在电流i对时间t第一次求导后产生，如通过电容器的方式，当检测到一阶导数大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动工具的控制方法，其中电动工具包括电机和由电机旋转驱动的输出轴，所述输出轴用于输出旋转扭矩来驱动一工作头在一工件上工作，其特征在于，该控制方法包括如下步骤：测量随时间变化的用来表示输出轴负载的参数；获得所述参数对时间的二阶导数或高阶导数；根据所述二阶导数或高阶导数生成相应的控制信号；以及根据所述控制信号改变所述电动工具的旋转速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐向阳，
申请(专利权)人：苏州宝时得电动工具有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]