衝擊類緊固工具及其控制方法
2023-10-24 01:54:12 2
衝擊類緊固工具及其控制方法
【專利摘要】本發明提供一種衝擊類緊固工具，包括機殼、容納在所述機殼內的電機、控制所述電機運行與停止的主開關、與電機相連的衝擊機構和控制裝置，所述控制裝置包括電流檢測模塊及與所述電流檢測模塊相連的主控模塊，所述主控模塊能夠根據所述電流檢測模塊檢測到的信號判斷所述衝擊機構是否發生衝擊並控制電機在衝擊機構發生衝擊後的預設時間內自動停止運行。本發明還提供一種所述衝擊類緊固工具的控制方法。本發明的衝擊類緊固工具及其控制方法通過檢測電流對衝擊進行模糊判斷，來控制非連續衝擊模式下電機的自動停止，不增加額外的直接衝擊檢測機構，結構簡單，成本較低。
【專利說明】衝擊類緊固工具及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種緊固工具，尤其是一種帶有非連續衝擊功能的衝擊類緊固工具。
【背景技術】
[0002]目前的衝擊類緊固工具，如衝擊螺絲批，一般使用連續衝擊進行打擊工作，但在有些工況下，如螺釘與工件表面齊平後需再補打一次，或螺栓擰緊後需再增加預緊時，一般的衝擊類工具，需要用戶通過自己對扳機的控制來控制衝擊的輸出和截止，此時，使用手工控制衝擊時間，往往會因為控制時間誤差，破壞工件表面或使螺栓預緊扭力過大而損壞，且對用戶的操作提出了很高的要求，操作起來較麻煩。
[0003]針對該問題，也出現了一些解決方法，如通過檢測衝擊次數達到預設值來自動停止馬達；或通過傳感器來檢測並判斷衝擊是否發生，並根據主開關的開啟狀態和工作時間是否超過第一次衝擊後的預定時間來停止馬達；但這些方法需要對衝擊次數或第一次衝擊有精確的檢測判斷，故需要通過額外的傳感器放置在衝擊擺塊附近來對擺錘進行檢測，結構較複雜，導致衝擊類緊固工具成本過高。
【發明內容】
[0004]鑑於以上內容，有必要提供一種結構簡單，成本較低且能夠有效防止在工作過程中破壞工件表面或緊固件的衝擊類緊固工具及其控制方法。
[0005]本發明提供一種衝擊類緊固工具，包括機殼、容納在所述機殼內的電機、控制所述電機運行與停止的主開關、與電機相連的衝擊機構和控制裝置，所述衝擊類緊固工具工作過程包括開機階段和完成開機階段，所述完成開機階段包括未發生衝擊階段和發生衝擊階段，所述控制裝置包括電流檢測模塊及與所述電流檢測模塊相連的主控模塊，所述主控模塊能夠根據所述電流檢測模塊檢測到的信號判斷所述衝擊機構是否發生衝擊並控制電機在衝擊機構發生衝擊後的預設時間內自動停止運行。
[0006]進一步地，所述衝擊類緊固工具還包括模式選擇元件，所述控制裝置還包括與主控模塊相連的模式選擇元件狀態檢測模塊，所述模式選擇元件具有第一狀態和第二狀態，所述模式選擇元件狀態檢測模塊用於檢測所述模式選擇元件的狀態，當所述模式選擇元件處於所述第一狀態，所述衝擊類緊固工具在連續衝擊模式下工作，在所述連續衝擊模式下主控模塊能夠控制電機在釋放所述主開關時才停止運行；當所述模式選擇元件處於所述第二狀態，所述衝擊類緊固工具在非連續衝擊模式下工作，所述主控模塊能夠控制電機在衝擊機構發生衝擊後的預設時間內自動停止運行。
[0007]進一步地，所述電流檢測模塊包括用於對開機狀態進行檢測的開機檢測模塊，所述主控模塊能夠根據開機檢測模塊檢測到的信號判斷所述衝擊類緊固工具是否完成開機。
[0008]進一步地，所述電流檢測模塊還包括在所述衝擊類緊固工具完成開機後對衝擊狀態進行檢測的衝擊檢測模塊，所述主控模塊能夠根據衝擊檢測模塊檢測到的信號判斷衝擊機構是否發生衝擊。
[0009]進一步地，所述衝擊檢測模塊能夠檢測電機的電流信號，所述主控模塊能夠根據衝擊檢測模塊檢測到的電流信號變化情況判斷衝擊機構是否發生衝擊。
[0010]本發明還提供一種衝擊類緊固工具控制方法，所述述衝擊類緊固工具包括機殼、容納在所述機殼內的電機、控制所述電機運行與停止的主開關、與電機相連的衝擊機構和控制裝置，所述控制裝置包括主控模塊和與所述主控模塊相連的開機檢測模塊、衝擊檢測模塊，所述衝擊檢測模塊能夠檢測電機的電流信號，所述控制方法包括如下步驟:
開機檢測判斷步驟，通過開機檢測模塊檢測到的信號判斷衝擊類緊固工具是否完成開機；
衝擊檢測判斷步驟，在完成開機後，根據衝擊檢測模塊檢測到的電流信號判斷衝擊機構是否發生衝擊；
控制電機停止步驟，發生衝擊後，主控模塊控制電機在預設時間內自動停止運行。
[0011]進一步地，所述開機檢測判斷步驟通過以下方式實現:檢測單位時間內主開關行程變化值，若大於預設值L0，則判定為處於開機階段，並返回繼續檢測單位時間內主開關行程變化值；若小於預設值L0，則執行檢測流過電機的電流的步驟，若電流小於預設值10，則判定完成開機階段，若電流大於預設值10，延時預設時間後認為完成開機。
[0012]進一步地，所述預設值LO為單位時間內主開關行程變化預設值，通過AD轉換對主開關行程量採樣後，設置對應的程序內部數字量，所述單位時間內主開關行程變化預設值為單位時間內程序內部數字量變化預設值；；所述預設值1為電流預設值，所述預設值1位於發生衝擊後的最大電流值與開機階段的電流峰值之間。
[0013]進一步地，所述衝擊檢測判斷步驟包括:電流檢測步驟，檢測單位時間內電機的電流變化值；衝擊判斷步驟，若電流大於預設值K0，則判定為處於發生衝擊階段，若小於預設值K0，則判定為處於未發生衝擊階段，返回繼續檢測單位時間內電流變化值。
[0014]進一步地，所述預設值KO為單位時間內電流變化預設值，所述預設值KO位於未發生衝擊階段的單位時間內電流變化值和發生衝擊階段的單位時間內電流變化值之間。
[0015]進一步地，所述衝擊類緊固工具還包括選擇工具輸出檔位的檔位設置元件，在執行所述電流檢測步驟之前，包括一個對預設值KO的判斷步驟，即檢測所述檔位設置元件設定的檔位，根據所述檔位選擇對應的預設值K0。
[0016]進一步地，所述衝擊類緊固工具還包括模式選擇元件，所述控制裝置還包括模式選擇元件狀態檢測模塊，在開機檢測步驟之前還包括一個通過模式選擇元件狀態檢測模塊檢測模式選擇元件狀態的步驟，當模式選擇元件處於第一狀態，控制在衝擊類緊固工具在連續衝擊模式下工作，在連續衝擊模式下控制電機在釋放主開關時才停止運行；當模式選擇元件處於第二狀態，控制所述衝擊類緊固工具在非連續衝擊模式下工作，並開始執行開機檢測步驟。
[0017]本發明的衝擊類緊固工具及控制方法通過檢測電流對衝擊進行模糊判斷，來控制非連續衝擊模式下電機的自動停止，不需要對衝擊次數或第一次衝擊進行精確檢測，不增加額外的直接衝擊檢測機構，結構簡單，成本較低；而且在電機自動停止前能夠為緊固件提供基本恆定的預緊扭力，有效避免將工件表面或緊固件破壞。
[0018]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的衝擊類緊固工具的示意圖；
圖2為衝擊工具工作時的電流變化示意圖；
圖3為本發明的衝擊類緊固工具的控制模塊示意圖；
圖4為本發明的衝擊類緊固工具的工作過程流程圖；
圖5為本發明的衝擊類緊固工具在非連續衝擊模式下的工作過程流程圖；
圖6為本發明的衝擊類緊固工具的開機檢測模塊的工作過程流程圖；
圖7為本發明的衝擊類緊固工具的衝擊檢測模塊的工作過程流程圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0022]請參閱圖1，本發明的衝擊類緊固工具100包括機殼10、容納在機殼10內的電機20、控制電機20運行與停止的主開關30、與電機20相連的衝擊機構40、模式選擇元件50、控制裝置60和選擇工具輸出檔位的檔位設置元件70。模式選擇元件50和檔位設置元件70可以構造為滑動開關、撥盤或按鈕等本領域技術人員熟知的方式。模式選擇元件50具有第一狀態和第二狀態，在第一狀態下，控制裝置60控制衝擊類緊固工具100在連續衝擊模式下工作；在第二狀態下，控制裝置60控制衝擊類緊固工具100在非連續衝擊模式下工作。使用前操作者可以自主設定模式選擇元件50的狀態。
[0023]請參閱圖2，根據衝擊工具工作時的電流變化，可以將其工作過程分為開機階段和完成開機階段，完成開機階段又分為未發生衝擊階段和發生衝擊階段。在開機階段，主開關行程迅速增大，由於電機的瞬間短路效應，電流迅速增大，達到一較大的開機電流峰值，然後迅速下降到一中間值；完成開機階段後，主開關行程基本保持恆定，進入未發生衝擊階段，在該階段若在空載情況下電流基本保持恆定，而在帶載情況下隨負載增大電流呈現線性上升趨勢，電流變化較緩慢，可以擬合電流曲線為y=Kx+B(y_電流，X-時間);當負載達到一閾值，進入發生衝擊階段，衝擊機構存在一個連續錘擊和脫開的過程，在衝擊機構發生錘擊的瞬間機器等效於堵轉，一小段時間後，衝擊機構脫開，在該過程中電流變化呈鋸齒形，短時間內發生高-低-高-低的變化規律。
[0024]請參閱圖3，控制裝置60包括模式選擇元件狀態檢測模塊61、電流檢測模塊62、及主控模塊63，主控模塊63分別與模式選擇元件狀態檢測模塊61、電流檢測模塊62相連。模式選擇元件狀態檢測模塊61用於檢測模式選擇元件50的狀態，即操作者選擇的工具運行模式；電流檢測模塊62用於檢測衝擊類緊固工具100處於工作過程的階段；主控模塊63根據模式選擇元件狀態檢測模塊61和電流檢測模塊62檢測到的信號控制電機20。
[0025]繼續參閱圖4，本發明的衝擊類緊固工具100工作過程如下:操作者按壓主開關30後，電機20開始運行，模式選擇元件狀態檢測模塊62檢測模式選擇元件50的狀態，如處於第一狀態，進入普通的連續衝擊模式，隨負載增大，衝擊機構40開始衝擊，直到操作者釋放主開關30，主控模塊63控制電機20停止運行；如處於第二狀態，進入非連續衝擊模式，在非連續衝擊模式下如衝擊機構40未發生衝擊，則電機20持續旋轉，如衝擊機構40發生衝擊，主控模塊63控制電機20在發生衝擊後預設時間自動停止運行。可以理解，本發明的衝擊類緊固工具100也可以只具有非連續衝擊模式，模式選擇元件50、模式選擇元件狀態檢測模塊61都可以取消，操作者按壓主開關30後，電機20開始運行，然後直接進入非連續衝擊模式。
[0026]結合圖5，電流檢測模塊62包括用於對開機狀態進行檢測的開機檢測模塊621和在衝擊類緊固工具100完成開機後對衝擊狀態進行檢測的衝擊檢測模塊622，主控模塊63能夠根據開機檢測模塊621檢測到的信號判斷衝擊類緊固工具100是否完成開機，並根據衝擊檢測模塊622檢測到的信號判斷判斷衝擊機構40是否發生衝擊。
[0027]本發明的衝擊類緊固工具的控制方法包括如下步驟:
開機檢測判斷步驟，通過開機檢測模塊檢測到的信號判斷衝擊類緊固工具是否完成開機；
衝擊檢測判斷步驟，在完成開機後，根據衝擊檢測模塊檢測到的電流信號判斷衝擊機構是否發生衝擊；
控制電機停止步驟，發生衝擊後，主控模塊控制電機在預設時間內自動停止運行。
[0028]可以理解，在開機檢測步驟之前還包括一個通過模式選擇元件狀態檢測模塊檢測模式選擇元件狀態的步驟，當模式選擇元件處於第一狀態，控制在衝擊類緊固工具在連續衝擊模式下工作，在連續衝擊模式下控制電機在釋放主開關時才停止運行；當模式選擇元件處於第二狀態，控制所述衝擊類緊固工具在非連續衝擊模式下工作，並開始執行開機檢測步驟。
[0029]以下詳細說明本發明的衝擊類緊固工具的控制方法，在非連續衝擊模式下的工作過程如下:首先進入開機檢測模塊621，根據檢測到的信號判斷工具處於開機階段或完成開機階段，若處於完成開機階段(非處於開機階段)，進入衝擊檢測模塊622，若處於開機階段，返回繼續進行開機檢測；進入衝擊檢測模塊622後，根據檢測到的信號判斷處於未發生衝擊階段或發生衝擊階段，若處於發生衝擊階段，主控模塊63控制電機20預設時間後自動停止運行，若處於未發生衝擊階段(非處於發生衝擊階段)，返回繼續進行衝擊檢測。
[0030]請參閱圖6，由於開機階段主開關行程急速變化時流過電機的電流也會產生較大的變化，與發生衝擊後電流產生的變化可能會接近或相同，因此需要進行區分辨別。控制裝置60通過AD轉換對主開關行程量採樣後，設置對應的程序內部數字量，如採用8位AD轉換，對主開關行程量O-Max採樣後，將對應的程序內部數字量設置為0-255。通過測試對開機數據進行分析，預設一單位時間內主開關行程變化值L0，即單位時間內程序內部數字量變化預設值，如單位時間10us間隔下主開關行程變化值L0=5，若開機檢測模塊621檢測到的單位時間內主開關行程變化值大於預設值L0，則判定為處於開機階段，返回繼續檢測單位時間內主開關行程變化值；若開機檢測模塊621檢測到的單位時間內主開關行程變化值小於預設值L0，檢測流過電機20的電流，衝擊類工具在開機階段由於電機的瞬間短路效應存在一個較大的開機電流，如18V衝擊類工具在開機時間小於0.2S時，最大開機電流會達到90A，完成開機階段後空載情況下的工作電流只有約6A，開始工作但未發生衝擊時電流在6-12A，發生衝擊後電流會在12-20A間跳動近似銀齒形狀，因此，在發生衝擊後的最大電流值與開機階段的電流峰值之間預設一電流值10，如25A，若檢測到的電流小於預設值10，則判定完成開機階段，若電流大於預設值10，延時預設時間後認為完成開機階段。
[0031]請參閱圖7，未發生衝擊時，電流呈現線性上升趨勢，但是曲線斜率較小，發生衝擊後電流近似鋸齒形狀，單位時間內曲線斜率較大，因此分別在未發生衝擊階段和發生衝擊階段對單位時間內的電流進行微分，可以得到單位時間內電流變化值Kl和K2，在Kl和K2之間預設一個值K0，如單位時間間隔10us下電流變化值K0=5A，當衝擊檢測模塊622檢測到單位時間內電流變化值大於KO時則判定為處於發生衝擊階段，小於KO時則判定為處於未發生衝擊階段(非處於發生衝擊階段)，返回繼續檢測單位時間內電流變化值。由於不同的檔位輸出會帶來電流變化率大小有變化，故可以根據不同的檔位，設定不同的K0，比如設定最小檔輸出時KO為3A,設定最大檔輸出時KO為6A,在進入衝擊檢測模塊622後,檢測檔位設置元件70設定的檔位，根據不同的檔位選擇不同的預設值K0，然後再檢測單位時間內的電流變化值進行判斷。衝擊檢測模塊622對單位時間內電流變化值的檢測可以通過在時間點Tl檢測得到電流值II，在時間點T2檢測得到電流值12，時間點Tl、T2可相差為ms級別或者us級別，由兩組結果(Tl，II) (T2，12)帶入y=Kx+B，求得K值；或者通過K= Λ I/At求得，Δ 1=12-11，Δ t=T2-Tl ;兩種計算方式均由軟體實現。
[0032]本發明通過檢測電流對衝擊進行模糊判斷，來控制非連續衝擊模式下電機的自動停止，不需要對衝擊次數或第一次衝擊進行精確檢測，不增加額外的直接衝擊檢測機構，結構簡單，成本較低；而且在電機自動停止前能夠為緊固件提供恆定的預緊扭力，有效避免將工件表面或緊固件破壞。
[0033]以上所描述的【具體實施方式】只是對本發明的構思和原理進行闡述，並非要對本發明的內容進行限制。本領域的普通技術人員可以意識到，除了上述優選的【具體實施方式】之夕卜，本發明還有很多其他替代的或者修改的實施方式，這些替代的或者修改的實施方式仍然在本發明的範圍之內。
【權利要求】
1.一種衝擊類緊固工具，包括機殼、容納在所述機殼內的電機、控制所述電機運行與停止的主開關、與電機相連的衝擊機構和控制裝置，所述衝擊類緊固工具工作過程包括開機階段和完成開機階段，所述完成開機階段包括未發生衝擊階段和發生衝擊階段，其特徵在於，所述控制裝置包括電流檢測模塊及與所述電流檢測模塊相連的主控模塊，所述主控模塊能夠根據所述電流檢測模塊檢測到的信號判斷所述衝擊機構是否發生衝擊並控制電機在衝擊機構發生衝擊後的預設時間內自動停止運行。
2.根據權利要求1所述的衝擊類緊固工具，其特徵在於，所述衝擊類緊固工具還包括模式選擇元件，所述控制裝置還包括與主控模塊相連的模式選擇元件狀態檢測模塊，所述模式選擇元件具有第一狀態和第二狀態，所述模式選擇元件狀態檢測模塊用於檢測所述模式選擇元件的狀態，當所述模式選擇元件處於所述第一狀態，所述衝擊類緊固工具在連續衝擊模式下工作，在所述連續衝擊模式下主控模塊能夠控制電機在釋放所述主開關時才停止運行；當所述模式選擇元件處於所述第二狀態，所述衝擊類緊固工具在非連續衝擊模式下工作，所述主控模塊能夠控制電機在衝擊機構發生衝擊後的預設時間內自動停止運行。
3.根據權利要求1所述的衝擊類緊固工具，其特徵在於，所述電流檢測模塊包括用於對開機狀態進行檢測的開機檢測模塊，所述主控模塊能夠根據開機檢測模塊檢測到的信號判斷所述衝擊類緊固工具是否完成開機。
4.根據權利要求3所述的衝擊類緊固工具，其特徵在於，所述電流檢測模塊還包括在所述衝擊類緊固工具完成開機後對衝擊狀態進行檢測的衝擊檢測模塊，所述主控模塊能夠根據衝擊檢測模塊檢測到的信號判斷衝擊機構是否發生衝擊。
5.根據權利要求4所述的衝擊類緊固工具，其特徵在於，所述衝擊檢測模塊能夠檢測電機的電流信號，所述主控模塊能夠根據衝擊檢測模塊檢測到的電流信號變化情況判斷衝擊機構是否發生衝擊。
6.一種衝擊類緊固工具的控制方法，所述衝擊類緊固工具包括機殼、容納在所述機殼內的電機、控制所述電機運行與停止的主開關、與電機相連的衝擊機構和控制裝置，所述控制裝置包括主控模塊和與所述主控模塊相連的開機檢測模塊、衝擊檢測模塊，所述衝擊檢測模塊能夠檢測電機的電流信號，所述控制方法包括如下步驟: 開機檢測判斷步驟，通過開機檢測模塊檢測到的信號判斷衝擊類緊固工具是否完成開機； 衝擊檢測判斷步驟，在完成開機後，根據衝擊檢測模塊檢測到的電流信號判斷衝擊機構是否發生衝擊； 控制電機停止步驟，發生衝擊後，主控模塊控制電機在預設時間內自動停止運行。
7.根據權利要求6所述的衝擊類緊固工具的控制方法，其特徵在於，所述開機檢測判斷步驟通過以下方式實現:檢測單位時間內主開關行程變化值，若大於預設值L0，則判定為處於開機階段，並返回繼續檢測單位時間內主開關行程變化值；若小於預設值L0，則執行檢測流過電機的電流的步驟，若電流小於預設值10，則判定完成開機階段，若電流大於預設值10，延時預設時間後認為完成開機。
8.根據權利要求7所述的衝擊類緊固工具的控制方法，其特徵在於，所述預設值LO為單位時間內主開關行程變化預設值，通過AD轉換對主開關行程量採樣後，設置對應的程序內部數字量，所述單位時間內主開關行程變化預設值為單位時間內程序內部數字量變化預設值；所述預設值1為電流預設值，所述預設值1位於發生衝擊後的最大電流值與開機階段的電流峰值之間。
9.根據權利要求8所述的衝擊類緊固工具的控制方法，其特徵在於，所述衝擊檢測判斷步驟包括:電流檢測步驟，檢測單位時間內電機的電流變化值；衝擊判斷步驟，若電流大於預設值K0，則判定為處於發生衝擊階段，若小於預設值K0，則判定為處於未發生衝擊階段，返回繼續檢測單位時間內電流變化值。
10.根據權利要求9所述的衝擊類緊固工具的控制方法，其特徵在於，所述預設值KO為單位時間內電流變化預設值，所述預設值KO位於未發生衝擊階段的單位時間內電流變化值和發生衝擊階段的單位時間內電流變化值之間。
11.根據權利要求10所述的衝擊類緊固工具的控制方法，其特徵在於，所述衝擊類緊固工具還包括選擇工具輸出檔位的檔位設置元件，在執行所述電流檢測步驟之前，包括一個對預設值KO的判斷步驟，即檢測所述檔位設置元件設定的檔位，根據所述檔位選擇對應的預設值KO。
12.根據權利要求6所述的衝擊類緊固工具的控制方法，其特徵在於，所述衝擊類緊固工具還包括模式選擇元件，所述控制裝置還包括模式選擇元件狀態檢測模塊，在開機檢測步驟之前還包括一個通過模式選擇元件狀態檢測模塊檢測模式選擇元件狀態的步驟，當模式選擇元件處於第一狀態，控制在衝擊類緊固工具在連續衝擊模式下工作，在連續衝擊模式下控制電機在釋放主開關時才停止運行；當模式選擇元件處於第二狀態，控制所述衝擊類緊固工具在非連續衝擊模式下工作，並開始執行開機檢測步驟。
【文檔編號】B25B23/00GK104227634SQ201310230586
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月9日 優先權日:2013年6月9日
【發明者】陳武, 陳亮 申請人:南京德朔實業有限公司