CN102441873A - 摆动动力工具 - Google Patents

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。所述电机轴通过所述偏心传动机构带动所述输出轴围绕其自身轴线做往复摆动运动。其中，所述输出轴的摆动角度大于4°。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。

Description

摆动动力工具

技术领域

本发明涉及一种动力工具，具体是一种手持式摆动动力工具。

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心线做摆动运动。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、圆锯片、三角形磨砂盘、刮刀等，可以实现如锯、切、磨、刮等工作需求。

传统的摆动动力工具通常包括头壳、设置在头壳内的电机、由电机驱动的主轴以及设置在主轴上的偏心机构，通过偏心机构将主轴的转动运动转换成驱动轴的往复摆动从而驱动工具头摆动运动。

美国专利USRE36909公开了一种摆动动力工具，包括头壳、设置在头壳内的电机及由电机驱动的主轴，主轴具有一旋转轴线和偏移旋转轴线设置的偏心部，一拨叉由主轴驱动并操纵连接在工作单元上，拨叉的一端枢轴连接在驱动轴上，另一端形成有一对分支的叉子形状并卡在主轴上的偏心部上，驱动轴与主轴旋转轴线大体上垂直，偏心部与拨叉有两个接触部分，至少一个接触部分有曲面，主轴围绕旋转轴线的转动转换成拨叉围绕驱动轴的轴线的往复摆动运动，从而通过拨叉带动驱动轴往复摆动并驱动工具头工作。

上述摆动动力工具及目前市面上所出现的摆动动力工具中，由于输出轴直接通过传动机构与电机连接，中间并未进行过减速等操作，因而拨叉的摆动频率较大。这样，使得整个工具在工作过程中震动较大，震感较强，为用户的长时间使用造成了不便。为了使工作中的震动相对较小，并减少零件的磨损，现有的摆动动力工具中，拨叉的摆动角度较小，均小于4°，通常是3.2°。因此，拨叉摆动角度小于4°已经成为业界在设计摆动动力工具时的设计参考之一。

由于摆动角度较小，摆动动力工具在使用时工作效率较低，这也是人们一直无法解决的问题。另外，摆动角度小还会带来其它的问题，如使用直锯片工作头开槽时，锯屑不易排出，从而造成锯片发热而磨损，还会使锯片很容易被卡住。摆动角度小，同时限制了摆动动力工具的应用功能，不便于扩展工作头以实现其它更多的应用功能，如剪草、钻孔、锤击等。

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10000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别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，所述第一偏心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外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***。

优选地，所述稳速控制***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目标电压，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施加到所述电机上，使所述电机的工作电压调整至所述目标电压。

优选地，所述电机的预设转速在每分钟10000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别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一端及与所述偏心件配合的第二端，所述第二端包括两相对设置的外壁，所述拨叉的外壁与所述头壳之间，在所述拨叉的摆动方向上分别设置有所述弹性件。

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，所述弹性件分为第一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，所述第一弹性件和第二弹性件分别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°、6°、7°、8°、9°或10°中的一种。

优选地，所述输出轴的摆动角度大于10°。

优选地，所述电机的输入功率大于500W。

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19/7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。

附图说明

下面结合附图及本发明的优选实施例作进一步详细说明。

图1为本发明中摆动动力工具的第一实施例的的立体示意图。

图2为图1所示摆动动力工具的剖视图。

图3为图2中偏心传动机构的结构示意图。

图4为图1中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5为图1中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6为图1中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7为本发明摆动动力工具的稳速控制***的原理框图。

图8为图7所示稳速控制***的电路图。

图9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10为图9所示偏心传动结构位于第二工作模式的状态示意图。

图11为图9所示偏心传动机构中的部分元件立体分解示意图。

图12为图9所示偏心传动结构的俯视图。

图13为图10所示偏心传动结构的俯视图。

图14为本发明第三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15为图14所示偏心传动结构位于第二工作模式的状态示意图。

图16为图14所偏心传动结构中的部分元件立体分解示意图。

图17为图14所示偏心传动结构的俯视图。

图18为图15所示偏心传动结构的俯视图。

图19为本发明第四实施方式的结构示意图。

图20为本发明第五实施方式的结构示意图。

图21为本发明第六实施方式的局部剖视图。

图22为本发明第七实施方式的局部剖视图。

图23为图22中沿B-B方向的剖视图。

其中，相关元件对应编号如下：

100.多功能机        1.机壳                2.输出轴

3.电机              4.电机轴              41.偏心轴

5.偏心传动机构      6.锯片                7.拨叉

71.套管             72.叉状部             721、722.延伸臂

81.外圈             82.内圈               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、第一偏心件

96、第二偏心件      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、电池电压检测电路

111、续流管         12、控制器            13、动力开关单元

131、MOS管          132、MOSFET驱动器     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        20、输出轴

21、电机轴          22、偏心传动机构      23、拨叉

231、套管           232、叉状部           233、延伸臂

234、配合部         235、内侧壁           24、偏心件

241、外圈           242、内圈             25、调节装置

251、拨杆           252、推钮             253、套环

26、偏心轴          261、法兰部           262、第一段

263、第二段         300、多功能机         31、头壳

311、侧壁           312、收容空间         32、输出轴

33、弹性件          400、多功能机         41、头壳

42、输出轴          43、弹性件            44、法兰部

45、压板            51、输出轴            52、头壳

521、第一固定片     522、第二固定片       53、支架

531、环部           532、支撑座           533、第一侧壁

534、第二侧壁       54、第一弹性件        55、第二弹性件

具体实施方式

下面结合图1至图6，首先对本发明第一实施方式进行说明。

请参阅图1和图2，一种摆动动力工具，尤其是一种手持式的摆动动力工具，即多功能机100，包括机壳1和自机壳1中延伸而出且竖直延伸的输出轴2。其中，在机壳1中设置有电机3、由电机驱动旋转的电机轴4及设置在电机轴4和输出轴2之间的偏心传动机构5。电机轴4大致垂直于输出轴2，通过偏心传动机构5，将电机轴4的转动转换为输出轴2的旋转往复摆动。输出轴2的末端安装有工作头附件-锯片6，输出轴2可带动锯片6一起围绕其自身轴线X旋转往复摆动。

参照图2和图3，偏心传动机构5包括拨叉7和连接在电机轴4上的偏心件8。拨叉7的一端连接在输出轴2的顶端，其另一端与偏心件8相配合。拨叉7包括套设在输出轴2上的套管71及自套管71顶端垂直朝向电机轴4水平延伸的叉状部72。偏心件8为滚珠轴承，其具有外圈81和内圈82，其中，外圈81具有球形外表面，内圈82套设在自电机轴4末端轴向延伸出的偏心轴41上。偏心轴41的轴线与电机轴4的轴线不重合，且径向偏移一定的间踞D。拨叉7的叉状部72的自由端形成有大致呈U型的延伸臂721、722，这两个延伸臂721、722包覆在偏心件8的外圈81的两侧且紧密地滑动接触。

当电机3驱动电机轴4转动时，偏心轴41则在电机轴4的带动下相对电机轴4的轴线偏心旋转，进而带动偏心件8相对电机轴4的轴线偏心旋转。当偏心件8在做偏心旋转时，将带动拨叉7产生水平方向上的旋转往复摆动，进一步地带动输出轴2围绕其自身轴心线X做旋转往复摆动运动。

下面请参考图4至图6，详细介绍输出轴2带动锯片6往复旋转摆动的过程。本实施方式中，锯片6水平安装在输出轴2上，在静止时，锯片6的纵向中心线平行于上述电机轴4的轴线。在工作时，输出轴2会带动锯片6在一定的旋转角度内旋转往复摆动。如图4所示，锯片6相对电机轴4的轴线逆时针最大的旋转角度是θ°。当锯片6逆时针旋转到最大的角度θ°后，开始顺时针回复摆动，如图5所示，锯片6会回复旋转至其中心线与电机轴4的轴线平行的位置。如图6所示，锯片6继续顺时针旋转，直到旋转至同样最大的角度θ°后，开始逆时针回复摆动。周而复始，输出轴2带动锯片6旋转往复摆动，从而实现切割、锯等功能。由上述可知，输出轴2在整个摆动行程中的摆动角度是2θ°，即输出轴2单次摆动幅度的最大角度范围是2θ°。

本实施方式中，输出轴2的摆动角度为7°，即θ等于3.5，输出轴2的摆动频率为每分钟18000次。通过将输出轴的摆动角度设置为7°，大大提高了锯片6的工作效率，并且使锯片工作时，便于碎屑的排出。

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％。

需要指出的是，本发明摆动动力工具，输出轴2的摆动角度并不限于上述实施方式中的7°，还可以设置为大于4°的任何值，可以是5°、6°、8°、9°或10°中的一种，也可以大于10°。输出轴2的摆动频率也不限于每分钟18000次，优选大于第分钟10000次。

增大输出轴2的摆动角度的方法有很多，如可以增大偏心件8的外圈81的直径，同时需增大拨叉7的延伸臂721、722之间的距离。也可以在不改变偏心件8的尺寸的情况下，增大偏心轴82与电机轴4之间的轴线间踞D。还可以减小输出轴2的轴线与偏心件8之间的间踞，当然此时要缩短拨叉7的叉状件72的水平尺寸。以上方法也可以配合使用，以便获得更大的摆动角度。

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4°以下的技术偏见，通过设置大于4°的大摆动角度，同时采用大于第分钟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。

可以理解，本发明并不限于上述实施方式中的多功能机，通过设置较大的摆动角度，可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能，如剪草、钻孔、锤击等，从而使本发明取得了意料不到的技术效果。

另外，需要指出，上述实施方式中，多功能机100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。

为了进一步提高本实施方式中多功能机100的工作效率，该多功能机100具有使电机3的转速保持恒定的稳速控制***。

图7所示为本发明的稳速控制***的原理框图，该稳速控制***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3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3工作时两端的工作电压Uc和负载电流Ic，并根据电机3的负载电流Ic计算出电机3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PWM占空比，并将PWM占空比施加给动力开关单元13以调节电机3的工作电压Uc到目标电压Uo，从而使电机3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3之间的金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET(简称为MOS管)131，MOS管131在通断状态之间切换，以改变PWM占空比的脉冲宽度。

图8所示为本发明中稳速控制***的详细电路图，下面结合图7和图8进一步详细描述本发明多功能机100控制***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3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伏电池，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伏电源。电机3和MOS管131一起，与电源10及主开关14串联。

电机3两端并联有差分放大电路16，以检测电机3工作时两端的工作电压U_c。该差分放大电路16将检测到的电机3两端的工作电压U_c进行放大，然后通过输入端口VDD将工作电压U_c的数值传递至控制器12。

电机3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3工作时的负载电流I_c。该电流采样放大电路17将检测到的电机3工作时的负载电流I_c进行放大，然后通过输入端口AN6将负载电流I_c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PWM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3两端的工作电压U_c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伏变为12伏，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，MOS管处于导通的状态，此时电源10的电压可以通过MOS管施加到电机3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3上，但可以通过电机3两端的续流管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3上的时间，即可以调节周期T内电源10传输给电机3的能量，从而调节电机3两端的工作电压U_c。由于周期T持续时间短，在操作者可感知的时间上电机3始终是被驱动的。

该***还包括用来检测电源10的电池电压U_b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U_b通过输入端口AN3输出至控制器12，当电池电压U_b低于一定的预定值时，控制器12会断开整个***，切断电源10的供电。

为了保护电源10，本***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T_b，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T_b超过一定的预设值时，控制器12同样会断开整个***，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***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3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***调节电机速度的详细过程。

主开关14打开时，控制整个***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3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3的工作电压U_c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3的负载电流I_c同样传递至控制器12。控制器12通过电机3的预设转速n^*和实时监测到的电机3的负载电流I_c，根据相应的公式计算出在负载电流I_c时，使电机3的实际转速n保持为预设转速n^*所需要的目标电压U_o。控制器12根据相应算法来调节输出的PWM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3的两端才会受到电源10的电压；在不导通时，电机3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3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3两端的工作电压U_c，以及电源10输出的能量，进而调节实际转速n。当电机3的工作电压U_c高于目标电压U_o时，控制器12调节降低PWM占空比信号的频宽比，电机3接受的能量减少，电机3两端的工作电压U_c减小而接近于目标电压U_o，从而使电机3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3的工作电压U_c低于目标电压U_o时，控制器12调节提高PWM占空比信号的频宽比，电机3接受的能量增多，电机3两端的工作电压U_c增大而接近于目标电压U_o，从而使电机3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U_c和目标电压U_o比较，得出电压的偏差ΔU，控制器12根据偏差ΔU计算得出当前为达到目标电压U_o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3的能量，使电机1当前的工作电压U_c达到目标电压U_o。

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3两端的工作电压U_c进行取样计算，并将其存储，处理器12根据当前工作电压U_c1、前次工作电压U_c2、再前次工作电压U_c3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3的工作电压U_c，并输出信号到控制器12。

第二、控制器12记录电机3的当前工作电压U_c1、前次工作电压U_c2、再前次工作电压U_c3，并计算它们的偏差。

第三、根据工作电压U_c的偏差，调整PWM占空比(PWM占空比)信号。

第四、MOS管131根据接收的PWM占空比信号调节电机3两端的工作电压Uc达到目标电压Uo，从而调节电机3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***，通过直接检测电机3两端的工作电压U_c及负载电流I_c，不需设置速度传感器来检测电机3的转速，就可使多功能机100的电机3保持近似恒定的预设转速n^*，结构简单，性能较稳定。

另外，如图7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设置了频率匹配装置。在输出轴2的摆动角度α改变时，该频率匹配装置可自动改变输出轴2的摆动频率。

上述频率匹配装置包括与控制器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3的预设转速n^*。很容易理解，由于电机3与输出轴2之间未设置任何减速装置，因此改变电机3的预设转速n^*，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α1、α2、α3，而电机3则有依次增大的预设转速n¹、n²、n³。本实施方式中，摆动角度α1、α2、α3与预设转速n¹、n²、n³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3的预设转速n^*，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。

频率匹配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α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α1变为α2或α3时，则通过档位调节电路18调节电机3的预设转速n^*由n¹变为n²或n³。

本发明***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3两端的工作电压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3的预设转速n^*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n^*，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***，在锯片5的负载变化时，也不会改变电机3的转速，而是始终使电机3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。

通过设置频率匹配装置，可使本发明摆动动力工具的输出轴的摆动变化时，相应地调节输出轴的摆动频率，使输出轴的摆动角度和摆动频率进行合理地匹配，从而使摆动动力工具达到最高的工作效率和操作手感，以满足用户的需要。

上述实施例中，频率匹配装置是在输出轴的摆动角度改变时，自动调节摆动频率。很容易想到，频率匹配装置也可以采用手动方式，即用户可以通过手动调节设置在摆动动力工具的机壳上的按钮或旋钮来调节档位调节电路。具体方案是业界人士来说很容易实现，在此不再赘述。

下面结合图9至图13，具体描述本发明的第二实施方式。

本实施方式中，本发明摆动动力工具包括由电机(未图示)驱动的电机轴91和相对电机轴91垂直设置的输出轴92以及设置在电机轴91与输出轴92之间的偏心传动机构。图9中所示偏心传动机构位于第一工作模式，图10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和可分别与拨叉94配合的第一偏心件95和第二偏心件96。电机轴91上连接有偏心轴97，电机轴91和偏心轴97的轴线不重合并偏移一定的距离。上述第一偏心件95和第二偏心件96间隔套设在偏心轴97上，而且第一偏心件95的外径尺寸小于第二偏心件96的外径尺寸。拨叉94呈U型，其上设有可分别与第一偏心件95和第二偏心件96配合的第一配合部941和第二配合部942。第一配合部941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931和垂直于推钮931的拨杆932。推钮931设置在机壳(未图示)的外部，拨杆932一端连接在推钮931上，另一端具有套设在偏心轴97上的套环933。推钮931与机壳可在若干不同工作模式配合并锁定，推动推钮931时，推钮931会带动拨杆932一起移动。偏心轴97的一端轴向伸入电机轴91内，并可相对电机轴91轴向滑动。通过操作调节装置93的推钮931，带动拨杆932在水平方向内往复移动，进而推动第一偏心件95、第二偏心件96和偏心轴97一起相对电机轴91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11所示，偏心轴97包括法兰部971、分别位于法兰部971两侧的第一段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91朝向偏心轴97的一端轴向开设有扁方形收容槽911，偏心轴97的第一段972的两侧被切除而形成扁方形，并可滑动地收容在电机轴3的收容槽911内。第一偏心件95安装在偏心轴97的第三段974上，第二偏心件96安装在偏心轴97的第二段973上，且第一偏心件95与第二偏心件96之间存在一定间隔。调节装置93的套环933位于第二偏心件96和偏心轴97的法兰部971之间，且套环933的内径远大于第二段973的外径，当电机轴91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933。

请参考图12，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，第二偏心件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，而第一偏心件95的两侧与拨叉94的第一配合部941的两第一内侧壁943紧密接触。第一偏心件95至输出轴92的轴心的距离为D1，输出轴92具有第一摆动角度α1。

请参考图13，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，第一偏心件95的两侧与拨叉94的第一配合部941的两第一内侧壁943相分离开，而第二偏心件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。第二偏心件96至输出轴92的轴心的距离为D2，输出轴92具有第二摆动角度α2。

可以理解，由于第一偏心件95的外径尺寸小于第二偏心件96的外径尺寸，而第一偏心件95到输出轴92的轴心的距离D1小于第二偏心件96到输出轴92的轴心的距离D2。由于，输出轴92的摆动角度是由偏心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α1与第二摆动角度α2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α1或第二摆动角度α2。

需要指出的是，本实施方式中第一偏心件95、第二偏心件96和偏心轴96一起相对电机轴91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91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，将第一偏心件95和第二偏心件96安装在套管上。通过调节装置93的驱动，可使第一偏心件95和第二偏心件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，可以通过增加偏心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。

下面结合图14和图18，具体描述本发明的第三实施方式，说明本发明摆动动力工具的偏心传动机构可在多个位置间移动的另一结构。本实施方式与第二实施方式不同之处仅在于偏心传动机构，因此下面主要描述本实施方式中的偏心传动机构22。

参照图14，本实施方式的偏心传动机构22包括拨叉23和连接在电机轴21上的偏心件24。拨叉23的一端连接在输出轴20的顶端，其另一端与偏心件24相配合。拨叉23包括套设在输出轴20上的套管231及自套管231顶端朝向电机轴21水平延伸的叉状部232。偏心件24为滚珠轴承，其具有外圈241和内圈242，其中，外圈241具有球形外表面，内圈242套设在自电机轴21末端轴向延伸出的偏心轴211上。偏心轴211的轴线与电机轴21的轴线不重合，且径向偏移一定的间踞。拨叉23的叉状部232大致呈U型，其包括两个相对设置的延伸臂233。这两个延伸臂233末端分别设有包覆在偏心件24的外圈241的两侧的配合部234，该配合部234具有大致呈平面的内侧壁235，内侧壁235与外圈241的外表面紧密地滑动接触。

一并参考图14和图15，本实施方式偏心传动机构22可通过拨叉23和偏心件24的配合在不同的工作模式之间转换，在不同的工作模式时，可使输出轴20输出不同的摆动角度α。本实施方式的摆动动力工具还包括设置在偏心轴211上的调节装置25，该调节装置25可驱动上述偏心传动机构22在不同的工作模式之间转换。

拨叉23的两配合部234的内侧壁235相平行，且沿水平方向延伸有一段距离。调节装置25包括拨杆251和与拨杆251相连接的推钮252，其中，拨杆251位于偏心件24的一侧并包括套设在偏心轴26上的套环253，推钮252连接于拨杆251的自由端且与拨杆251大致垂直。推钮252设在上述机壳1的外部，并与机壳可在若干不同工作模式配合并锁定，手动推动推钮252时，推钮252会带动拨杆251一起移动。

如图16所示，偏心轴26包括法兰部261及分别位于法兰部261两侧的第一段262及第二段263，电机轴21朝向偏心轴26的一端轴向开设有扁方形收容槽211。偏心轴26的第一段262的两侧被切除而形成扁方形，并可滑动地收容在电机轴21的收容槽211内。偏心件24安装在偏心轴26的第二段263上，调节装置25的套环253位于偏心件7和偏心轴26的法兰部261之间。套环253的内径远大于第二段263的外径，当电机轴21带动偏心轴26转动时，偏心轴26的第二段263不会干涉到调节装置25的套环253。

当推动调节装置25的推钮252在图面内朝左移动时，推钮252带动推杆251一起左移，并通过推杆251的套环253推压偏心件24的右侧，从而带动偏心件24和偏心轴26一起相对电机轴21向左移动。相反，当推动调节装置25的推钮252在图面内朝右移动时，推钮252带动推杆251一起右移，并通过推杆251的套环253推压偏心轴26的法兰部261的左侧，从而带动偏心轴26和偏心件24一起相对电机轴21向右移动。显然，偏心件24的移动，使其外圈241的外表面相对拨叉23的配合部234的内侧壁235滑动，从而使拨叉23与偏心件24可以在若干不同的位置配合，使偏心传动机构22具有若干不同的工作模式。

如图17所示，偏心传动机构22位于第一工作模式，此时偏心件24与拨叉23的配合部234的右端配合，偏心件24到输出轴20的轴心的水平距离为D3，此时输出轴20具有摆动角度α3。如图18所示，偏心传动机构22位于第二工作模式，此时偏心件24与拨叉23的配合部234的左端配合，偏心件24到输出轴20的轴心的水平距离为D4，此时输出轴20具有摆动角度α4。显然，当通过调节装置25驱动偏心传动机构22由第一工作模式移动至第二工作模式时，偏心件24到输出轴20的轴心的水平距离由D3逐渐减小为D4，相应地，输出轴20的摆动角度则由α3逐渐增大到α4。

需要指出的是，调节装置25的推钮252与机壳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它工作模式，从而使偏心传动机构22可在多个工作模式之间转换，以使输出轴20可选择输出多个不同的摆动角度α。

上述三个具体实施方式对本发明作了详细的描述，与现有技术相比，本发明的摆动动力工具通过增大输出轴的摆动角度，大大提高了摆动动力工具的工作效率。另外，为了减少增大摆动角度后所带来的震动，还可在机壳内设置弹性件，如弹簧、橡胶垫等，从而提高用户的使用手感。

如图19所示，本发明第四实施方式揭示了一种多功能机300，其包括头壳31及自头壳31延伸出的输出轴32，与本发明第一实施方式不同之处在于，头壳31与输出轴32之间设置有弹性件33，具体是弹簧。头壳31的一端延伸设有侧壁311，侧壁311形成有收容输出轴32的收容空间312。弹性件33径向地设置在收容空间312内，并分别连接在输出轴32和侧壁311。通过设置弹性件33，无论是输出轴32的摆动产生的震动，还是输出轴32所安装的不平衡附件(未图示)造成的震动，均可以通过弹性件33吸收并减弱，从而传递至头壳31上的震动将大大的减小，可以有效的提高用户的操作舒适度。

如图20所示，为本发明的第五实施方式揭示了一种多功能机400，其包括头壳41及自头壳41延伸出的输出轴42，与上述本发明第四实施方式相似，头壳41与输出轴42之间同样设置有弹性件43，不同之处在于：弹性件43是轴向套设在输出轴42上。其中，输出轴42的自由端设有法兰部44，头壳41上安装有套设在输出轴42上的压板45，上述弹性件43套设在输出轴42上，且弹性件43的两端分别抵持在压板45和输出轴42的法兰部44。在工作时，该多功能机400主要是借助弹性件43两端分别与输出轴42的法兰部44和压板45的端面摩擦来抑制输出轴42的旋转摆动，进而减小输出轴42的震动，以达到吸收震动的效果，其原理和扭簧十分类似。

如图21所示，为本发明第六实施方式的一个局部剖视图，其中，多功能机500包括头壳51、设置在头壳51内的电机轴52和输出轴53，以及设置在电机轴52和输出轴53之间的偏心传动机构54。偏心传动机构54包括安装在电机轴52上的偏心件55和安装在输出轴53上的拨叉56，电机轴52转动时通过偏心件55与拨叉56的配合，带动输出轴53旋转往复摆动。与上述第四、第五实施方式不同之处在于，本实施方式中，拨叉56与头壳51之间设置两个弹性件57，从而直接减少拨叉56摆动时所产生的震动。

上述拨叉56包括与输出轴53配合的第一端561和与偏心件55配合的第二端562，其中，第二端562大致呈U型，且具有两个相对设置在偏心件55两侧的外壁563。头壳51上设置有两分别与拨叉56的外壁563相对的配合块511，上述弹性件57是设置在拨叉56的外壁563与头壳51的配合块511之间，且位于拨叉56的摆动方向上。很容易理解，通过在拨叉56与头壳51之间设置弹性件57，可有效减少拨叉56与偏心件55配合时所产生的震动和噪音，可使多功能机500具有更好的操作手感。

图22和图23所示为本发明第七实施方式所揭示的摆动动力工具的另外一种减震结构，输出轴51设置在头壳52内，拨叉(未图示)安装在输出轴51上。与上述第六实施方式的不同之处在于，输出轴51上另外设置有支架53，支架53与头壳52的内侧壁之间分别设置有第一弹性件54和第二弹性件55。支架53与拨叉相邻且位于拨叉的下方，其包括套设在输出轴51上的环部531及自环部531朝向输出轴51一侧延伸的支撑座532，支撑座532的延伸方向与拨叉相同。支撑座531设有相对的第一侧壁533和第二侧壁534，头壳52的内侧壁上对应设置有第一固定片521和第二固定片522。上述第一弹性件54压缩设置在第一侧壁533与第一固定片521之间，第二弹性件55则压缩设置在第二侧壁534与第二固定片522之间。

通过在输出轴51上设置靠近拨叉的支架53，并在支架53与头壳52之间设置第一弹性件54和第二弹性件55。当摆动动力工具在工作时，拨叉带动输出轴51旋转往复摆动时，输出轴51会带动支架53旋转往复摆动。当输出轴51顺时针旋转时，支架53通过支撑座532压缩第一弹性件54；当输出轴51逆时针旋转时，支架53则通过支撑座532压缩第二弹性件55。

通过设置第一弹性件54和第二弹性件55，使支架53施加到头壳52的冲量时间变长，因而作用到头壳52上的作用力减小，从而使整个摆动动力工具的震动被吸收并减弱，大大的改善了用户在使用过程中震动麻手问题，提高了用户的操作舒适度。

上述所有实施方式中的弹性件除采用弹簧外，还可以采用其它可以实现同等作用的弹性元件，如弹片、橡胶垫等。

本领域技术人员可以想到的是，本发明还可以有其他的实现方式，但只要其采用的技术精髓与本发明相同或相近似，或者任何基于本发明作出的变化和替换都在本发明的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种摆动动力工具，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，其特征在于：所述输出轴的摆动角度大于4°。

2.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述输出轴的摆动频率大于每分钟10000次。

3.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。

4.如权利要求3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。

5.如权利要求4所述的摆动动力工具，其特征在于：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。

6.如权利要求3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偏心件和第二偏心件，所述拨叉上设置有可分别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，所述第一偏心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，所述第二偏心件与所述拨叉的第二配合部相配合。

7.如权利要求3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可调节所述输出轴的摆动频率的频率匹配装置。

8.如权利要求7所述的摆动动力工具，其特征在于：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。

9.如权利要求3所述的摆动动力工具，其特征在于：所述调节装置包括设置在所述机壳外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。

10.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：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***。

11.如权利要求10所述的摆动动力工具，其特征在于：所述稳速控制***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。

12.如权利要求11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10000转以上。

13.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：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。

14.如权利要求13所述的摆动动力工具，其特征在于：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。

15.如权利要求13所述的摆动动力工具，其特征在于：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别抵持所述法兰部和所述压板。

16.如权利要求13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一端及与所述偏心件配合的第二端，所述第二端包括两相对设置的外壁，所述拨叉的外壁与所述头壳之间，在所述拨叉的摆动方向上分别设置有所述弹性件。

17.如权利要求13所述的摆动动力工具，其特征在于：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。

18.如权利要求17所述的摆动动力工具，其特征在于：所述弹性件分为第一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，所述第一弹性件和第二弹性件分别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。

19.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述输出轴的摆动角度最小值为5°、6°、7°、8°、9°或10°中的一种。

20.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述输出轴的摆动角度大于10°。

21.如权利要求1所述的摆动动力工具，其特征在于：所述电机的输入功率大于500W。

22.如权利要求19所述的摆动动力工具，其特征在于：机壳上设置有操作手柄。

23.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19/7以上。

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