CN1600502A - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够获得高工作效率的电动工具。该工具包括：可由一双向电机旋转的输出轴；一旋转方向转换器，用于将输出轴的旋转方向转换为正向或反向；第一存储器，用于存储输出轴的关于正向和反向之一的多个工作模式；一工作模式转换器，用于从多个工作模式中选出一个；第二存储器，在正向和反向的所述之一上使用电动工具时，用于暂时存储工作模式转换器选出的一个工作模式；和一控制器，在正向和反向的所述之一上下一次使用电动工具时，用于将电动工具自动设定在第二存储器中存储的工作模式下。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种具有多个工作模式可对一个对象提供不同输出的电动工具，特别是，该电动工具可通过双向电机驱动的输出轴为螺栓、螺母和螺钉等提供旋转力。

背景技术

为紧固和旋松如螺栓、螺母和螺钉这样的固定元件，已开始广泛应用电动工具。例如，在公开号为No.7-314342的日本专利申请中公开的冲击式旋转螺丝刀。根据该工具，当输出轴在双向电机的驱动下正向旋转时，该工具进行固定元件的紧固操作。另一方面，当输出轴反向旋转时，进行固定元件的旋松操作。而且，在紧固过程结束和旋松过程开始瞬间，该工具能间歇地对固定元件提供冲击力。因此，在紧固和旋松过程的可靠性和简易性方面有所提高。

而且，这种工具能应用于不同尺寸的固定元件，这提高了工作效率。例如，如果能从多个具有不同扭矩的工作模式中选出合适的一个来驱动输出轴，那么在不损坏固定元件的条件下而将合适的旋转力传递给不同的固定元件是可能的。但无论如何，当需要交替地进行对相对较小的螺栓实施紧固操作和对较大的螺栓实施旋松操作时，每次转换输出轴的旋转方向时必须重新建立合适的工作模式。这样就会导致工作效率低下。而且，在高处会存在安全隐患。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种电动工具，通过它可以高效率的实施不同类型的操作。

也就是，根据本发明的一种电动工具包括：

一双向电机；

一可由所述电机旋转的输出轴；

一旋转方向转换器，用于将输出轴的旋转方向转换为正向或反向；

第一存储器，用于存储输出轴的关于正向和反向之一的多个工作模式；

一工作模式转换器，用于从多个工作模式中选出一个；

第二存储器，在正向和反向的所述之一上使用电动工具时，用于暂时存储工作模式转换器选出的一个工作模式；和

一控制器，在正向和反向的所述之一上下一次使用电动工具时，用于将电动工具自动设定在第二存储器中存储的工作模式下。

此外，优选的是，所述输出轴的具有不同的旋转速度或扭矩的多个工作模式被存储在所述第一存储器中。

另外，优选的是，所述电动工具进一步包括速度控制转换器，用于调整供应给所述电机的电源供给量，以控制所述输出轴的转速，其中所述工作模式转换器只有在所述速度控制转换器不使用时才是可操作的。这样，由于在输出轴旋转期间工作模式不会被误转换，因此工作安全性能得以改善。

而且，优选的是，在所述输出轴的旋转方向为所述正向和反向的所述之一的情况下打开电动工具时，所述控制器将电动工具自动设定在所述第二存储器的工作模式下。这样，可以节省劳动者在每次电动工具打开时重复设定同样的工作模式的劳动，因此可获得较高的工作效率。

为了获得本发明的前述效果，提供另一种具有至少两个工作模式以对一个对象提供不同输出的电动工具。也就是，该电动工具包括：

一主转换器，用于从至少两个工作模式中选出一个；

一第一存储器，用于存储关于至少两个工作模式之一的多个子工作模式；

一子转换器，用于从多个子工作模式中选出一个；

一第二存储器，用于暂时存储在至少两个工作模式中的一个模式下使用所述电动工具时子转换器选出的子工作模式；和

一控制器，在至少两个工作模式中的所述一个模式下下一次使用所述电动工具时，将电动工具自动设定在第二存储器存储的子工作模式下。

本发明的上述以及另外的方面及优点将通过本发明的后续叙述变得更明显。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的电动工具的部分剖视图；

图2是所述电动工具的侧视图；

图3是所述电动工具的控制器框图；

图4示出电动工具输出轴的三种具有不同转速的工作模式草图；

图5是说明电动工具动作的流程图；

图6是说明电动工具动作示的意图；

图7是说明本发明的另外一种电动工具动作的示意图；

图8示出输出轴的旋转速度和触发器操作时间的关系图。

具体实施方式

下面参考附图对根据本发明的优选实施例的电动工具作出详细解释。

如图1所示，根据本发明的电动工具是一种能够对如螺栓、螺母和螺钉这样的固定元件进行紧固和旋松操作的冲击式旋转工具。该电动工具包括一壳体12，该壳体具有向下伸出的把手20；一安装于壳体内的双向电机14；一由电机旋转驱动的输出轴16；一用于将电机旋转力传递给输出轴的动力传输装置18；和一通过必要接口电路同双向电机相连的控制器24。

电机14可由一位于壳体12内的可充电电池(未示出)驱动。通过转换供给电机的电压极性，电机的旋转轴可以正向或反向旋转。输出轴16的一端从壳体12内伸出，其形状同待固定元件配合。

动力传输装置18包括：同电机14的旋转轴相连的行星齿轮传动装置34；驱动轴38，在其一端的外圆周表面上具有凸轮36，在其另一端同行星齿轮传动装置配合；锤件42，在其内圆周面具有锤件凸轮40，所述锤件42由驱动轴38的一端部可转动并且可滑动地支撑；钢球44，设置在凸轮36和锤件凸轮之间的跨骑部，从而锤件42可通过钢球同驱动轴38一起作用；一弹性元件46由向锤件42在朝着输出轴上端方向(即Y向)提供弹簧偏压力的弹簧构成。另外，锤件42有一对凸起48，50，其可同砧座26的支臂30，32配合，其中砧座附着在壳体的内表面。凸轮36，锤件42和钢球44组成一凸轮机构45。

现对动力传输装置18的运动作一简要介绍。电机14的旋转运动首先通过行星齿轮传动装置34传递给驱动轴38。驱动轴38的旋转继而通过凸轮机构45传递给锤件42。在弹性元件46的弹簧偏压力作用下，锤件42的凸起48，50同砧座26的支臂30，32配合。由于在紧固过程开始时大载荷不会作用于输出轴16，因此锤件42的旋转运动通过凸起和支臂之间的配合传递给砧座26去驱动输出轴16旋转，从而启动紧固操作。

另一方面，当在紧固过程结束时输出轴16承受大载荷时，锤件42克服弹性元件46的弹簧偏压力从凸轮机构45朝后移动，锤件42的凸起48，50攀过砧座26的支臂30，32从而解除它们之间的配合。结果，锤件42旋转时在弹性元件的弹簧偏压力作用下又被推向砧座26。此时，凸起48，50远离支臂30，32。因此，当锤件继续旋转时，凸起同支臂相碰撞从而彼此之间又配合到一起，从而给砧座26一碰撞(冲击力)。结果是，通过输出轴16传递给固定元件一个大转动力，从而使固定元件被牢牢固定。

在固定元件的旋松操作中动力传输装置18的动作大致同上，只是电机14的旋转轴反向旋转，输出轴16在旋松过程的开始承受较大载荷。这种动力传输装置在日本专利早期公开No.7-314342中已经介绍过。因而此处省略对此的详细介绍。

因此，根据上面介绍的动力传输装置18，电动工具能够通过转换电机的旋转方向有选择的进行紧固和旋松固定元件的工作，也能在紧固过程结束或旋松过程开始间歇地提供一大的冲击力。

另外，如图2所示，该电动工具有一滑动转换器52，用于在正向或方向上转换电机14的旋转轴的旋转方向，按钮转换器54，56，58用于从多个下述工作模式M1，M2，M3中选择一个，触发器22用于在每一个工作模式下根据触发器移动量来调整电机的旋转轴的转速，发光二极管(LED)60，62，64用于可视地给使用者传递所选择的工作模式的信息。触发器(trigger)22也可用于开/关电动工具。

如图3所示，电动工具的控制器24由微型计算机构成，包括具有要求的操作处理能力的CPU，用于存储所要求的程序软件和数据资料的ROM和用于暂存数据的RAM。

具体说，控制器24包括旋转方向控制单元70，工作模式控制单元72，转速控制单元74，LED控制单元76，动力监测单元78，滑动转换器监测单元80，按钮转换器监测单元82，触发器监测单元84。控制器24通过要求的接口电路连接电机14，LED 60，62，64，滑动转换器52，按钮转换器54，56，58，触发器22。另外，控制器24也连接用于存储工作模式M1～M3的第一存储器66和用于暂时存储工作模式的第二存储器68，该工作模式在相对的旋转方向中的每一个方向上运用电机的过程中由按钮转换器选出。

在此实施例中，如图4所示，第一存储器66存储三个工作模式M1～M3，它们在触发器移动量和电机14的转速之间存在不同的关系(即行程曲线)。也就是说，工作模式M1是在需要相对大的输出轴的旋转力的情况下优先选择的。工作模式M2是在正常应用情况下优先选择的。工作模式M3是在需要相对小的输出轴旋转力的情况下为避免损坏固定元件而优先选择的。

根据由操作滑动转换器52得到的信号输出，旋转方向控制单元70通过转换用于电机的电压极性去转换输出轴的旋转方向，使之正向或反向。根据操作需要的按钮转换器54，56，58中的一个而得到的信号输出，工作模式控制单元72将电动工具设定在存储在第一存储器66中的工作模式M1～M3中的一个相应模式下。例如，当推动按钮转换器54时，选出工作模式M1，从而对应工作模式M1的数据资料被送往控制器的RAM。根据响应于触发器移动的量的信号水平输出，转速控制单元74就调整电机14上的电压数值。

当使用者手动操作其中的一个按钮转换器时，在LED控制单元76作用下，相应的LED发光。如下所述，即使自动设定工作模式，与该工作模式对应的LED也会在LED控制单元76作用下发光。因为使用者可利用肉眼检查目前的工作模式，因此操作安全性得到进一步提高。

根据操作触发器22的信号输出，动力监测单元78检测电动工具是在开启状态下。根据操作滑动转换器52的信号输出，滑动转换器检测单元80检查有无转换电机旋转方向的命令。根据操作任一按钮转换器54，56，58的信号输出，按钮转换器监测单元82检查有无转换工作模式的命令。根据操作触发器22的信号输出，触发器控制单元84检测触发器有无动作。

第二存储器68可由EEPROM(电可擦只读存储器)组成，EEPROM是一种电可写存储器。在电机的相对旋转方向(正向和反向)中的一个下使用电动工具的过程中，当操作任一按钮转换器转换工作模式时，第二存储器68暂时存储所选定的工作模式以及相应旋转方向信息。每当旋转方向被转变，存储在第二存储器中的数据能被更新。

例如，当在第二工作模式M2、输出轴16正向旋转的情况下使用电动工具时，操作滑动转换器52使旋转方向反向，工作模式M2就被暂时存储在第二存储器66中。而且，在输出轴的旋转方向为反向的情况下，当通过操作按钮转换器中的一个，将电动工具的工作模式转换到工作模式M3时，并且滑动转换器被随后操作以将旋转方向设定在正向时，控制器24将电动工具设定在存储于第二存储器中的关于正向的前一工作模式M2下。而且，当操作工作模式M3的按钮转换器，随后操作滑动转换器使旋转方向反向，存储在第二存储器中的数据得到更新，从而在第二存储器中，使工作模式M3作为前一工作模式被存储。与此类似，每次输出轴的旋转方向从反向转到正向时，关于反向的操作模式的数据在第二存储器中得以更新。

另外，优选的是，当电动工具在输出轴的旋转方向为正向(或反向)的条件下打开时，控制器24自动将电动工具设定在暂时存储在第二存储器68内的关于正向(或反向)的前一工作模式下。也即，通过操纵触发器22打开电动工具时，电机14被设定在与滑动转换器52所在位置相对应的旋转方向，从而工作模式自动设定在存储于第二存储器68内关于该旋转方向的前一工作模式下。

例如，当在工作模式M3下、电机的旋转方向为正向的情况下使用电动工具时，操作滑动转换器52将旋转方向设定为反向，工作模式M3关于正向被暂时存储在第二存储器中。而且，当电动工具在工作模式M1下、电机的旋转方向为反向的条件下使用时，将其关闭，工作模式M1关于反向被暂时存储在第二存储器中。在下一次使用电动工具时，当操作触发器22打开电动工具时，此时电机的旋转方向由滑动转换器52设定为正向，控制器24将电动工具设定在存储在第二存储器中的关于正向的前一工作模式M3下。与此类似，当操作触发器22打开电动工具时，此时电机的旋转方向由滑动转换器设定为反向，控制器24将电动工具设定在存储在第二存储器中的关于反向的工作模式M1下。

或者，当打开电动工具时，优选的是强制设定一预定的工作模式，而不使用暂存在第二存储器中的先前工作数据。例如，在电机的旋转方向设定在正向情况下打开电动工具时，强制设定工作模式M2，因为中度的旋转力足以进行紧固操作；在电机旋转方向设定在反向的情况下打开电动工具时，强制设定工作模式M1，因为进行旋松操作通常需要相对大的旋转力。

计时器86通过要求的接口电路连接控制器24。例如，当预设于计时器内的一恒定时间段后，触发器22，滑动转换器52和/或按钮转换器54，56，58没有***作时，通过擦除存储在第二存储器68中的先前数据而将电动工具复位到初始状态(例如在工厂内设定的状态)。计时器86可设在用于控制器24的微型电子计算机中。

本实施例的电动工具可参考图5所示的流程图来进一步解释。首先，动力监测单元78检查电动工具是否处于开或关状态(S1)。一旦操作触发器22打开电动工具，即使在触发器操作中断一恒定时间段的情况下，电动工具也能保持开状态。

然后，进行控制器24的初始设定(S3)。在这一步中，电机14的旋转方向被设定在与滑动转换器52所处位置相对应的正向或反向。而且，电动工具被自动设定在暂存于第二存储器中的关于设定的旋转方向的工作模式下。例如，当滑动转换器52定位在选择正向的位置时，电动工具被自动设定在存储在第二存储器68中的关于正向的工作模式下。

然后，滑动转换器监测单元80检测有无使电机14的旋转方向转换的命令，该命令能通过操作滑动转换器(S5)来提供。在无该命令时，按钮转换器监测单元82检查有无转换工作模式的命令，该命令能通过操作任一按钮转换器(S7)来提供。在无该命令时，触发器监测单元84检查触发器移动量(S9)。

当检测到触发器的移动量时，在步骤S3中设定的旋转方向和工作模式下，输出轴在与触发器移动量相对应的转速下驱动。输出轴的旋转运动将持续到取消触发器操作为止。

当在步骤S9中触发器22在一恒定时间段内不***作时，回到步骤S5。例如，在步骤S5中，当检测到将电机的旋转方向转换为反向的命令时，旋转方向控制单元70将旋转方向设定为反向(S13)。当在步骤S7中无转换工作模式的命令时，回到步骤S9。当在步骤S9中检测到触发器移动量时，输出轴在如下的一转速下驱动(S11)，该转速与存储在第二存储器中的关于步骤13中设定的反向的先前工作模式的触发器移动量相对应。

当在步骤S7中检测到转换工作模式的命令时，工作模式控制单元72将电动工具设定在与命令相对应的工作模式下。于是，当在步骤S9中检测到触发器的移动量时，输出轴在与在步骤S15中设定的工作模式中的触发器移动量相对应的转速下驱动(S11)。根据工作模式的这个转换，存储在第二存储器内的数据得到更新。例如，第二存储器中的数据更新能在这样的阶段进行：转换工作模式的命令通过操作其中一个按钮转换器生成的阶段。

因此，直到操作其中一个按钮转换器来手动转换工作模式时，第二存储器的数据更新才会得以进行。因此，每次转换旋转方向，电动工具被自动设定在存储在第二存储器中与旋转方向对应的先前工作模式下。这样，在工作过程中，手动转换工作模式的次数明显减少，从而工作效率得以提高。

优选的是，只有当触发器监测单元84检测到触发器22没有在使用时按钮转换器才是可操作的。这样，由于在输出轴旋转期间工作模式不会误转换，所以能提高工作安全性。

下面，参考附图6至8对本发明的电动工具的操作作出进一步解释。例如，如箭头①所示，在工作模式为MODE-1的情况下将电动机的旋转方向从方向R1转到方向R2时，工作模式(MODE-1)关于方向R1暂时存储在第二存储器中。于是，当旋转方向又从方向R2转到方向R1时，如箭头②所示，电动工具被自动设定在MODE-1下。

而且，当电机的旋转方向在工作模式为MODE-1的情况下从方向R1转到方向R2时，如箭头①所示，工作模式(MODE-1)关于方向R1被暂时存储在第二存储器中。另外，如箭头③所示，当工作模式在电机旋转方向为方向R2的情况下从模式MODE-1转到MODE-2时，电机的旋转方向又从方向R2转到方向R1，电动工具被自动设定在关于方向R1存储在第二存储器中的先前工作模式即MODE-1下，如箭头④所示。

与此类似，在工作模式为MODE-2的情况下当电机的旋转方向从方向R2转到方向R1时，如箭头⑤所示，工作模式(MODE-2)关于方向R2被暂时存储在第二存储器中。于是，当工作模式在电机旋转方向又从方向R1转到方向R2时，电动工具就被自动设定在MODE-2下，如箭头⑥所示。

另外，在工作模式为MODE-2的情况下当电机的旋转方向从方向R2转到方向R1时，如箭头⑤所示，工作模式(MODE-2)关于方向R2被暂时存储在第二存储器中。另外，如箭头⑦所示，当工作模式在电机旋转方向为方向R1的情况下从模式MODE-2转到MODE-1时，并随后电机的旋转方向就又从方向R1转到方向R2，电动工具就被自动设定在存储于第二存储器中的关于方向R2的先前工作模式即MODE-2下，如箭头⑧所示。

附图7示出一种情况：工作模式在电机的旋转方向为方向R2时定在MODE-1，而MODE-2是存储在第二存储器中的关于方向R1的先前工作模式。

本发明并不限于上述的电动工具。例如，若有必要，可以做以下的转换：

(1)本发明的电动工具并不限于冲击旋转工具，可以延伸到多种类型的电动工具，如通过双向电机旋转驱动的输出轴为一个对象提供输出的钻削工具。而且，也可供为一个对象提供不同输出的具有至少两种工作模式的任何电动工具使用。

(2)液晶显示板可以代替LED设在壳体的外表面以将工作模式的详细信息提供给使用者。或者，电动工具也可以具有一扬声器，通过声音信号输出将工作模式的信息提供给使用者。

(3)在第一存储器中的工作模式的数量没有限制。例如可以为4个或更多。

(4)作为图4中所示关系的替代，优选的是，将时间轴(水平轴)上的每次抽样时段下的转速存储在第一存储器中，如图8所示，通过操作触发器来沿时间轴根据速度曲线旋转电机。因此，这种情况下的工作模式通过触发器的操作时间和转速之间的关系限定。例如，再现模式设定开关可以临近按钮转换器设置。当再现模式设定开关开启时，电机可通过操作触发器根据上述工作模式旋转电机。

Claims (8)

1、一种电动工具包括：

一双向电机；

一可由所述电机旋转的输出轴；

一旋转方向转换器，用于将输出轴的旋转方向转换为正向或反向；

第一存储器，用于存储输出轴的关于正向和反向之一的多个工作模式；

一工作模式转换器，用于从多个工作模式中选出一个；

第二存储器，在正向和反向的所述之一上使用电动工具时，用于暂时存储工作模式转换器选出的一个工作模式；和

一控制器，在正向和反向的所述之一上下一次使用电动工具时，用于将电动工具自动设定在第二存储器中存储的工作模式下。

2、根据权利要求1的电动工具，其特征在于，所述输出轴的具有不同旋转速度的多个工作模式存储在所述第一存储器中。

3、根据权利要求1的电动工具，其特征在于，所述输出轴的具有不同扭矩的多个工作模式被存储在所述第一存储器中。

4、根据权利要求1的电动工具，其特征在于，进一步包括速度控制转换器，用于调整供应给所述电机的电源供给量，以控制所述输出轴转速，其中所述工作模式转换器只有在所述速度控制转换器不使用时才是可操作的。

5、根据权利要求1的电动工具，其特征在于，在所述输出轴的旋转方向为所述正向和反向的所述之一的情况下打开电动工具时，所述控制器将电动工具自动设定在所述第二存储器的工作模式下。

6、根据权利要求1的电动工具，其特征在于，在所述输出轴的旋转方向被所述旋转方向转换器转换到正向和反向的所述之一时，所述控制器将电动工具自动设定在所述第二存储器的工作模式下。

7、根据权利要求1的电动工具，其特征在于，所述第一存储器存储关于所述正向和反向中的每个方向的所述输出轴的多个工作模式，所述第二存储器暂时存储在正向和反向中的每个方向下用该电动工具时所述工作模式转换器所选择的工作模式。

8、一种具有至少两个工作模式以对一个对象提供不同输出的电动工具包括：

一主转换器，用于从至少两个工作模式中选出一个；

一第一存储器，用于存储关于至少两个工作模式之一的多个子工作模式；

一子转换器，用于从多个子工作模式中选出一个；

一第二存储器，用于暂时存储在至少两个工作模式中的一个模式下使用所述电动工具时子转换器选出的子工作模式；和

一控制器，在至少两个工作模式中的所述一个模式下下一次使用所述电动工具时，将电动工具自动设定在第二存储器存储的子工作模式下。

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