電動工具開關及使用該開關的電動工具的製作方法

2023-07-07 13:33:36 1

專利名稱：電動工具開關及使用該開關的電動工具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動工具開關，尤其涉及一種可與電動工具的微處理 器交換數據信號的電動工具開關。
本實用新型還涉及一種使用上述開關的電動工具，尤其涉及一種使用上迷 開關的手持類電動工具。
背景技術：
現有的手持類電動工具，如電動螺絲刀，通過加栽的電源提供電流，來驅 動電機轉動，從而使工作頭旋轉以將螺絲鑽進木板中。這種類型的電動工具的 機殼通常包括水平部分和豎直部分。其中機殼的水平部分內通常布置有電機、 齒輪減速系統、工作頭等部件，機殼的豎直部分作為手柄使用，其內通常布置 有組合式機械開關，和集成有微處理器(MCU )、通過高頻開閉以將未經穩壓 的直流輸入電源穩定直流輸出的MOS ( Metal-oxide semiconductor,金屬氧化 物半導體)管、以及其他電子元器件的電路板。
機械開關通常布置在手柄部分的上部，緊靠位於機殼水平部分的後部的電 機位置處，以方便使用者操作，而集成電路板則位於手柄部分的下部。由於電 機的運轉狀態都是需要通過微處理器來控制，所以需要在微處理器和電機之間 形成電性通道，以用於數據信號的傳遞。但在機殼中微處理器所處的電路板和 電機之間間隔有機械開關，所以在微處理器和電機之間直接排布信號導線比較 困難。另外，為滿足某些客戶群體的需要，如女性使用者，手柄尺寸通常設計 的很小，如此，進一步加大了在微處理器和電機之間直接布線的困難度。
實用新型內容
本實用新型提供一種電動工具開關，其具有電性連接電動工具的微處理器 和電機的信號線，從而方便監測電機運轉的狀態。
本實用新型還提供一種使用上述開關的電動工具，其通過在開關內設置電 性連接微處理器和電機的信號線來輔助監測電機的運轉狀態，從而減小了手柄 內布線的難度。
為實現上述第一個目的，本實用新型的技術方案是
一種電動工具開關，用於控制電動工具的電機的運轉，其包括 本體；
扳機，安裝在本體上並可相對於本體活動來控制電肌運轉； 第一導電端子，由本體延伸出用於電性連接供給電機電力的電源； 第二導電端子和第三導電端子，由本體延伸出用於分別和電機的輸入端和
輸出端電性連接； 信號線，由本體延伸出用於輸出表示電機的運轉狀態的信號。 為實現上述第二個目的，本實用新型的技術方案是
一種電動工具，其包括 工作頭，用於操作外部工作件進行作業； 電機，驅動所述工作頭旋轉； 電源，供給電動工具工作所需的電力； 電子控制組件，控制所述電機的運轉狀態；
開關，用於驅動電機運轉，其包括有第一信號線，所述電子控制組件通 過所述第 一信號線與電機電性連接來監測電機的運轉狀態。 與現有技術相比，本實用新型通過在電動工具的開關內增設電性連接微處 理器和電機的信號線來輔助監測電機的運轉狀態，從而減小了在微處理器和電 機之間直接布線的困難度。
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的實施方式中電動工具開關的結構示意圖。
圖2是本實用新型的實施方式中電動工具開關的電路原理圖，其中虛線51、
52、 53表示扳機的作動可分別控制通斷開關Kl、 K2,滑動電阻R,和剎車開
關K3。
圖3本實用新型的實施方式中電動工具的主要結構框圖。 圖4是本實用新型的實施方式中電動工具的工作流程框圖。
具體實施方式

以下主要以電動螺絲刀及其使用的開關作為具體實施方式
進行說明，但需 要注意的是，這是申請人為便於說明而提供的較佳實施方式，也就是說，本實 用新型的電動工具開關的構造和功能實現並不僅限於實施方式所述，且其應用 也不僅限於電動螺絲刀，其還可應用於電鑽、衝擊鑽、衝擊扳手等所有手持類 電動工具。
圖1所示為本實施方式中開關1的構造，其包括一本體10、安裝在本體上 的扳機11、由本體10上延伸出的若千導電端子、和由本體延伸出的若干信號
線。扳機11可活動的安裝在本體10上，在本實施方式中，扳機ll可相對於本 體10前後運動。當開關l安裝到電動工具的機殼(未圖示)上後，扳機11會 凸露在機殼外，從而使用者可以通過按壓扳機來啟動電機，並通過按壓扳機的 深度來人為地調節電機轉速。配合參照圖3所示，導電端子包括由本體10向下 延伸出的用於連接到電源70的第 一導電端子21,由本體10向上延伸出的用於 分別和電機61的輸入端和輸出端連接的第二導電端子22和第三導電端子23 (其中M1、 M2為第一、二導電端子與相應導線的接點)，以及由本體10向下 延伸出的用於和電子控制組件8 0的MOS管82連接的第四導電端子24。開關 1還包括一機械式自鎖杆40，在電機61處於空閒狀態，即未旋轉時，可將該自 鎖杆40撥動到特定位置來鎖住扳機11,從而避免空閒時不小心觸動扳機而使 電機運轉並發生意外。
配合參照圖2所示，信號線包括第一信號線31和第二信號線32。其中第 一信號線31用於電性連接電機61和微處理器81以便於監測電機的運轉狀態， 在本實施方式中，第一信號線31的一端直接連接到第一導電端子22上以與電 機61的輸入端電性導通，另一端則連接到微處理器81的相應的針腳(未圖示) 上，從而在電機61和微處理器81之間建立電性通路。對於本領域的普通技術 人員可輕易想到的是，第一信號線也可以直接連接到電機的輸入端。上述第一 信號線與第一導電端子或電機的直接連接可以是焊接或其它機械連接方式。第 二信號線32用於電性連接電機61和微處理器81以在兩者間傳遞數據信號來實 現控制電機的功能。這些功能可根據不同應用需求預先設定，在本實施方式中， 第二信號線32是用來傳遞調速信號的，其包括有三條信號線321、 32 2 、 32 3 , 分別與一調速電路的三個輸出端連接。調速電路是由滑動電阻R構成的一個分 壓電路，當使用者沿圖2所示的箭頭方向按壓扳機11時，滑動電阻R的滑動 杆41會隨著改變位置，然後，各第二信號線321、 322 、 32 3將得到不同的分壓 信號值並傳遞給微處理器81，隨之由微處理器81處理這些信號並相應調節電 機61的轉速。當然，對於本領域的技術人員可輕易想到採用壓力傳感器或光電 傳感器來替代本實施方式中的調速電阻來實現電機轉速的調節。
參照圖2所示的開關工作的電路原理圖，在本實施方式中，開關l為一組 合式開關，其包括接通和關斷電源的通斷開關Kl、 K2,用於使電機瞬間停止 轉動的剎車開關K3，和用於改變電機旋轉方向的換向開關K4。這些開關可以 是機械式的開關，可以是電子開關，也可以由通過固化在微處理器內的指令來 實現，由於這些開關的構造或實現均為現有技術，且為本領域的普通技術人員
所熟知，所以申請人在此不再予以贅述。需要注意的是，其中通斷開關Kl、 K2和剎車開關K3呈反向設置，也就是說，當使用者按壓扳機11時，剎車開 關K3先斷開，而後通斷開關K1、 K2順序接通，而當使用者鬆開扳機11後， 通斷開關K2、 Kl順序斷開，接著剎車開關K3閉合接通而使電機瞬間停轉。
圖3揭示了本實施方式中採用上述開關的電動螺絲刀的主要構成。該電動 螺絲刀6包括工作部分6 0 、電源7 0 、電子控制組件8 0和開關1 。其中工作部 分6 0被布置在工具機殼(未圖示)的水平部分，其包括電機61，用於驅動一 工作頭64旋轉，以將一螺絲65鑽進木板66中。電機61到工作頭64之間依次 通過彈簧與離合器系統62、以及一卡盤63連接。本實施方式中，電源70是直 流電源，或者是可充電電池，其可以被布置在工具機殼(未圖示)豎直部分的 底部，也可以是插接到機殼上的外部電池包。當然，本領城的普通技術人員可 輕易想到用交流電源來為本實用新型的電動工具提供電力，如在電動工具上增 設一個電纜插頭。開關1和電子控制組件80依次被布置在工具機殼豎直部分的 上部和下部。電子控制組件80包括有處理單元和高頻電子開關元件，在本實施 方式中，分別為微處理器(MCU) 81和MOS管82。其中微處理器81通過設置 在開關內的第一與第二信號線31、 32與電機61電性連接，從而來控制電機的 運轉狀態。
在本實施方式中，電機61的運轉狀態包括正轉、反轉、和空閒三種狀態。 當電機61的運轉狀態為正轉時，通過電機61的電流由Ml流向M2,此時，由 於第一信號線31與第二導電端子22或電機61的輸入端直接連接，其將監測到 一個高電平信號，並將該信號輸出給微處理器81。當電機61的運轉狀態為反 轉時，通過電機61的電流則由M2流向Ml，此時，第一信號線31將監測到一 個低電平信號，並將該信號輸出給微處理器81。當電機61的運轉狀態為空閒 時，表明無電流通過電機，此時，第一信號線31將監測到一個高阻值信號，並 將該信號輸出給微處理器81。在具體實現過程中，微處理器81接收到的可以 是三個電壓值信號，當電壓值高於某一高預設值時，則判斷接收到的是高電平 信號；當電壓值低於某一低預設值時，則判斷接收到的是低電平信號；而當電 壓值位於該兩預設值之間時，則判斷接收到的是髙阻值信號。當然，對於本領 域的普通技術人員可輕易想到的是，第一信號線31也可以直接連接到第三導電 端子23或電機61的輸出端，與上述實施方式不同的是，當電機運轉狀態為正 轉時，第一信號線將會輸出一個低電平信號，而當電機運轉狀態為反轉時，第 一信號線將會輸出一個高電平信號。
微處理器8 1在得知電機6 1的旋轉狀態後會很據需要執行相應的控制功能， 以下配合圖4以電動螺絲刀6的電機轉速自動調節功能為例進行說明。 首先，使用者啟動電機。 然後，電機進入正常運轉狀態。 接著，開始監測電機的運轉狀態。
當探測到電機處於正轉時，表明電動螺絲刀正在執行搮作將螺絲鑽入木板 中。螺絲鑽入木板中的恰當位置是螺絲的頭部貼到木板表面，所以為防止電機 在正轉過程中將螺絲鑽到恰當位置後仍繼續工作，需要微處理器在電機正轉過 程中啟動電機轉速自動調節功能。這種調節功能可以是，在電機正轉時監測通 過電機的電流值，當該電流值大於某一預定值時，表明螺絲已到達恰當位置， 這時，微處理器會自動調節電機的轉速，如將電機轉速降低到一個較低的水平、 或者降低到零，或者是改變通過電機的電流流向而使電機迅速停轉，從而確保 螺絲在到達恰當位置後不會被進一 步鑽入木板中。
當探測到電機處於反轉時，表明電動螺絲刀可能正在將螺絲從木板中起出， 此時不需要啟動電機轉速自動調節功能，只需要維持電機現有運轉狀態。
當探測到電機處於空閒時，即電機處於停轉時，這時微處理器會啟動電機 自鎖功能以防止電機被意外啟動。該自鎖功能可以是通過關閉MOS管等方式 來切斷電源供給電機的電力。另外，這種自鎖功能可以配合前述機械式自鎖杆 4 0 —起使用來實現雙重保護。
上述電機的轉向監測和空閒監測可根據應用需要同時執行，也可以單獨執 行。如僅監測電機的轉向或僅監測電機是否處於空閒狀態。另外，在本實施方 式中，只有電機在正轉才需要啟動相關功能，在其他實施方式中，可以設定只 有在電機反轉時啟動相關功能，或者在電機正轉和反轉時分別啟動不同的功能。
上述實施方式中是通過監測電機的輸入端或輸出端的電壓值來實現輸出表 示電機運轉狀態的信號的。當然，也可以採用其他實施方式來監測電機的運轉 狀態，如設置反映換向開關位置的位置傳感器，第一信號線與位置傳感器電性 連接，當換向開關被撥動到相應檔位(如正轉、反轉、空閒檔位)時會觸發位 置傳感器，並將該檔位信號通過第一信號線傳遞給微處理器，從而實現電機運 轉狀態的監測。
本實用新型通過在電動工具的開關內增設電性連接微處理器和電機的信號 線來輔助監測電機的運轉狀態，從而減小了在微處理器和電機之間直接布線的
困難度。
權利要求1.一種電動工具開關，用於控制電動工具的電機的運轉，其特徵在於包括本體；扳機，安裝在本體上並可相對於本體活動來控制電機運轉；第一導電端子，由本體延伸出用於電性連接供給電機電力的電源；第二導電端子和第三導電端子，由本體延伸出用於分別和電機的輸入端和輸出端電性連接；信號線，由本體延伸出用於輸出表示電機的運轉狀態的信號。
2. 根據權利要求1所述的電動工具開關，其特徵在於所述信號線與第二導 電端子或第三導電端子直接連接。
3. 根據權利要求1所述的電動工具開關，其特徵在於所述電機的運轉狀態 包括正轉和反轉。
4. 根據權利要求3所述的電動工具開關，其特徵在於當所述電機的運轉狀 態為正轉時，所述信號線輸出高電平信號；當所述電機的運轉狀態為反轉時， 所述信號線輸出低電平信號。
5. 根據權利要求1、 2、 3或4所述的電動工具開關，其特徵在於所述電 機的運轉狀態包括空閒狀態，在此狀態下所述信號線輸出高阻值信號。
6. —種電動工具，其包括工作頭，用於操作外部工作件進行作業；電機，驅動所述工作頭旋轉；電子控制組件，控制所述電機的運轉狀態；開關，其包括有第一信號線，所述電子控制組件通過所述第一信號線來 監測電機的運轉狀態。
7. 根據權利要求6所述的電動工具，其特徵在於所述電機的運轉狀態包 括正轉和反轉。
8. 根據權利要求7所述的電動工具，其特徵在於當所述電機的運轉狀態為 正轉時，所述第一信號線向電子控制組件輸出高電平信號；當所述電機的運轉 狀態為反轉時，所述第一信號線向電子控制組件輸出低電平信號。
9. 根據權利要求8所述的電動工具，其特徵在於所述開關組件還包括電性 連接電子控制組件和電機的第二信號線，用於霧現電子控制組件對電機的調速控制。
10. 根據權利要求8或9所述的電動工具，其特徵在於當電子控制組件接 收到高電平信號時，電子控制組件啟動電機轉速自動調節功能；當電子控制組 件接收到低電平信號時，電機保持原有的工作狀態。
11. 根據權利要求6、 7或8所述的電動工具，其特徵在於所述電機的運轉 狀態包括空閒狀態，在此狀態下所述第 一 信號線向電子控制組件輸出高阻值信 號。
12. 根據權利要求11所述的電動工具，其特徵在於當電子控制組件接收 到高阻值信號時，電子控制組件切斷供給電機的電力。
13. 根據權利要求6所述的電動工具，其特徵在於所述電子控制組件包括 有微處理器。
14. 根據權利要求6所述的電動工具，其特徵在於該電動工具還包括直流電源，用來供給電動工具工作所需的電力。
15. 根據權利要求14所述的電動工具，其特徵在於所述開關還包括本體，安裝在本體上的扳機，由本體延伸出與電源電性連接的第一導電端子，由本體 延伸出分別和電機的輸入端和輸出端電性連接的第二導電端子和第三導電端 子，所述第 一 信號線和電機的輸入端或輸出端電性導通。
16. 根據權利要求15所述的電動工具，其特徵在於所述第一信號線與第 二導電端子或第三導電端子直接連接。
17. 根據權利要求15或16所述的電動工具，其特徵在於所述電子控制 組件包括有MOS管，所述開關組件包括有與MOS管電性連接的第四導電端子。
專利摘要本實用新型涉及一種電動工具，其包括工作頭，用於操作外部工作件進行作業；電機，驅動所述工作頭旋轉；電源，供給電動工具工作所需的電力；電子控制組件，控制所述電機的運轉狀態；開關，用於驅動電機運轉，其包括有第一信號線，所述電子控制組件通過所述第一信號線與電機電性連接來監測電機的運轉狀態。本實用新型通過在電動工具的開關內增設電性連接微處理器和電機的信號線來輔助監測電機的運轉狀態，從而減小了在微處理器和電機之間直接布線的困難度。
文檔編號H01H13/64GK201060770SQ20072003525
公開日2008年5月14日 申請日期2007年3月6日 優先權日2007年3月6日
發明者沈建成 申請人:蘇州寶時得電動工具有限公司