電錘

授權公告號：CN 111098412 B

授權公告日：2022.03.18

專利權人：蘇州寶時得電動工具有限公司

發(fā)明人：陸巧男；朱伯元；孫井龍

電錘主要用來在混凝土、樓板、磚墻和石材上鉆孔，因此廣泛應用于各種領域。一般情況下，電錘在鉆孔過程中需要確定其鉆孔深度。目前，電錘的鉆孔深度主要通過預先手動調節(jié)電錘上的機械標尺，使得電錘在鉆進至預先設置的鉆孔深度處停止鉆進。但是，傳統(tǒng)的機械標尺無法實時獲取電錘的鉆孔狀態(tài)，導致相關技術中的電錘也無法基于鉆孔狀態(tài)實施自動控制。因此，相關技術中亟需一種可以實時獲取電錘的鉆孔狀態(tài)，并可基于鉆孔狀態(tài)對電錘進行自動控制的方式。

發(fā)明專利“電錘”涉及電動工具領域，尤其涉及一種電錘。

發(fā)明內容

一種電錘，電錘包括輸出頭、用于驅動輸出頭旋轉的旋轉裝置、用于驅動輸出頭軸向錘擊的錘擊裝置、用于驅動旋轉裝置的旋轉驅動裝置、用于驅動錘擊裝置的錘擊驅動裝置、深度設置裝置、深度檢測裝置以及控制裝置，旋轉驅動裝置、錘擊驅動裝置、深度設置裝置以及深度檢測裝置分別與控制裝置電性連接；其中，深度設置裝置，用于獲取用戶設置的目標鉆孔深度；深度檢測裝置，用于實時獲取輸出頭的鉆孔深度；控制裝置，用于根據深度檢測裝置實時獲取的鉆孔深度，控制旋轉驅動裝置和/或錘擊驅動裝置，使得輸出頭按照預定義的方式鉆進，并在鉆孔深度達到目標鉆孔深度時停止鉆進。

控制裝置在下述中的至少一種情況下，關閉錘擊驅動裝置：輸出頭的鉆孔深度大于等于目標鉆孔深度；電錘無負載；輸出頭從鉆孔中退出。

電錘還包括輸出檢測裝置，輸出檢測裝置與控制裝置電性連接，用于檢測旋轉驅動裝置的輸出電流值、輸出電流變化率、錘擊驅動裝置的輸出電流值、輸出電流變化率中的一個或多個。

控制裝置用于按照下述方式確定輸出頭的初始鉆孔深度：啟動旋轉驅動裝置，并關閉錘擊驅動裝置；從輸出檢測裝置獲取旋轉驅動裝置的輸出電流值；當輸出電流值大于等于預設值時，確定輸出頭所處的深度為初始鉆孔深度。控制裝置，還用于在確定初始鉆孔深度之后，開啟錘擊驅動裝置?？刂蒲b置，還用于當從輸出檢測裝置獲取到旋轉驅動裝置的輸出電流變化率大于等于預設輸出電流變化率時，調整旋轉驅動裝置的旋轉模式為脈沖式旋轉模式?？刂蒲b置，還用于當輸出頭的鉆孔深度大于等于目標鉆孔深度且輸出頭停留于目標鉆孔深度處的時長大于等于預設時長時，控制旋轉驅動裝置增大旋轉裝置的轉速，但不會超出預設最大值。控制裝置，還用于當輸出頭的鉆孔深度與目標鉆孔深度之間的差大于等于預設閾值時，控制旋轉驅動裝置增大旋轉裝置的轉速，但不會超出預設最大值。

電錘還包括材質選擇裝置，材質選擇裝置與控制裝置電性連接，用于獲取用戶選擇的鉆孔材質；控制裝置，還用于基于輸出頭的參數與鉆孔材質之間的匹配關系，根據材質選擇裝置指示的材質調整旋轉驅動裝置和錘擊驅動裝置生成與材質相匹配的輸出頭的參數，輸出頭的參數包括輸出頭的旋轉速度和/或錘擊頻率?？刂蒲b置，還用于根據旋轉驅動裝置的輸出電流值、輸出電流變化率、錘擊驅動裝置的輸出電流值、和輸出電流變化率中的一種或多種，確定輸出頭正在鉆進的材質，并基于輸出頭的參數與材質之間的匹配關系，根據材質調整旋轉驅動裝置和錘擊驅動裝置生成與材質相匹配的輸出頭的參數，輸出頭的參數包括輸出頭的旋轉速度和/或錘擊頻率。

旋轉驅動裝置包括第一電機，錘擊驅動裝置包括第二電機，第一電機和第二電機相對設置；旋轉驅動裝置包括第一電機，錘擊驅動裝置包括第二電機，第一電機和第二電機并列設置，且第一電機的輸出軸和第二電機的輸出軸平行。

上述電錘，可以使用不同的驅動裝置分別驅動電錘的旋轉裝置和錘擊裝置，因此可分別調整旋轉裝置與錘擊裝置的工作狀態(tài)，從而使輸出頭具有不同的鉆進方式，旋轉裝置驅動輸出頭旋轉的同時，錘擊裝置驅動輸出頭軸向運動，從而同時向被加工件施加扭矩 及軸向沖擊力，提高打孔效率，滿足不同的工況，有效提高該電錘的打孔效率。另外，用戶可以通過深度設置裝置設置需要鉆孔的目標鉆孔深度，電錘中的深度檢測裝置可以實時監(jiān)控 輸出頭的鉆孔深度，使得電錘中的控制裝置能夠根據實時鉆孔深度準確地控制電錘的鉆進方式，并在鉆孔深度達到目標鉆孔深度時停止鉆進。

實施方式：

圖1 示出了電錘100。圖2 示出的控制模塊的結構示意圖。

圖1

圖2

電錘100 包括輸出頭110、用于驅動輸出頭110 旋轉的旋轉裝置120、用于驅動輸出頭110 軸向錘擊的錘擊裝置130、用于驅動旋轉裝置的旋轉驅動裝置140、用于驅動錘擊裝置的錘擊驅動裝置150、深度設置裝置160、深度檢測裝置170 以及控制裝置180，旋轉驅動裝置140、錘擊驅動裝置150、深度設置裝置160 以及深度檢測裝置170 分別與控制裝置180 電性連接；其中，深度設置裝置160 用于獲取用戶設置的目標鉆孔深度；深度檢測裝置170 用于實時獲取輸出頭110 的鉆孔深度；控制裝置180 用于根據深度檢測裝置170 實時獲取的鉆孔深度，控制旋轉驅動裝置140 和/或錘擊驅動裝置150，使得輸出頭110 按照預定義的方式鉆進，并在鉆孔深度達到目標鉆孔深度時停止鉆進。在本申請的一個實施例中，當輸出頭110 的鉆孔深度大于等于目標鉆孔深度時，控制裝置180 可以關閉錘擊驅動裝置150，而對于旋轉驅動裝置140，可以關閉，也可以不關閉，使其繼續(xù)工作，對此不做限制。深度設置裝置160 可以設置于電錘100 的外殼上，可以包括顯示器、按鈕等組成部分，當然，還可以包括觸敏顯示器等。用戶可以通過在按鈕或者觸敏顯示器輸入需要鉆孔的目標鉆孔深度，例如60mm、80mm、35mm 等等。深度設置裝置160 與控制模塊180 電性連接。當深度設置裝置160 獲取到用戶設置的目標鉆孔深度之后，可以將目標鉆孔深度發(fā)送至控制模塊180。深度檢測裝置170 用于實時獲取輸出頭的鉆孔深度。深度檢測裝置170 可以包括激光傳感器，通過激光傳感器在鉆孔內發(fā)射激光之后獲取的信號確定鉆孔的深度。深度檢測裝置170 還可以包括深度攝像頭。深度檢測裝置170 還包括任何其他可以實時測量鉆孔深度的裝 置，對此不做限制。圖2 示出了電錘100 中旋轉驅動裝置140、錘擊驅動裝置150、深度設置裝置160、深檢測裝置170、控制裝置180 之間的模塊結構圖。控制裝置180 可以包括集成電路芯片、單片機、ARM 等處理器，處理器上設置有多個引腳，并可以通過引腳將旋轉驅動裝置140、錘擊驅動裝置150、深度設置裝置160、深度檢測裝置170 分別與控制裝置180 電性連接?？刂蒲b置180 可以通過調節(jié)旋轉驅動裝置140 的輸入電壓和/或輸入電流控制旋轉裝置120 的轉速，還可以通過調節(jié)錘擊驅動裝置150 的輸入電壓和/或輸入電流控制錘擊裝置130 的錘擊頻率。輸出頭110 的鉆進方式包括多種預定義方式，例如打開或者關閉輸出頭110 的旋轉功能、錘擊功能，以及調節(jié)輸出頭110 的旋轉速度和/或錘擊頻率。上述電錘，可以使用不同的驅動裝置分別驅動電錘的旋轉裝置和錘擊裝置，因此可分別調整旋轉裝置與錘擊裝置的工作狀態(tài)，從而使輸出頭具有不同的鉆進方式，旋轉裝置驅動輸出頭旋轉的同時，錘擊裝置驅動輸出頭軸向運動，從而同時向被加工件施加扭矩及軸向沖擊力，提高打孔效率，滿足不同的工況，有效提高該電錘的打孔效率。另外，用戶可以通過深度設置裝置設置需要鉆孔的目標鉆孔深度，電錘中的深度檢測裝置可以實時監(jiān)控 輸出頭的鉆孔深度，使得電錘中的控制裝置能夠根據實時鉆孔深度準確地控制電錘的鉆進方式，并在鉆孔深度達到目標鉆孔深度時停止鉆進。

考慮到在很多情況下需要關閉錘擊裝置，因此，可以設置控制裝置180 在下述中的至少一種情況下，關閉錘擊驅動裝置150：輸出頭 110 的鉆孔深度大于等于目標鉆孔深度；電錘100 無負載；輸出頭110 從鉆孔中退出。當輸出頭110的鉆孔深度大于等于目標鉆孔深度，若錘擊裝置130 還繼續(xù)錘擊，則可能造成鉆孔深度快速變大，使得鉆孔深度大于目標鉆孔深度。若控制裝置180 檢測到電錘無負載，則可以關閉錘擊驅動裝置150。電錘100 中還可以包括運動檢測裝置190，運動檢測裝置190 與控制檢測180 電性連接。通過運動檢測裝置190 可以檢測輸出頭110 的運動方向、運動速度等運動參數。若運動檢測裝置190 檢測到輸出頭110 從鉆孔中退出，則控制裝置180 可以關閉錘擊驅動裝置150，以停止電錘100 的錘擊功能。電錘100 還包括輸出檢測裝置200，輸出檢測裝置200 與控制裝置180 電性連接，用于檢測旋轉驅動裝置140 的輸出電流值、輸出電流變化率、錘擊驅動裝置150 的輸出電流值、輸出電流變化率中的一個或多個。

基于此，如圖3 所示，控制裝置180 用于按照下述步驟確定輸出頭110 的初始鉆孔深度：步驟301，啟動旋轉驅動裝置140，并關閉錘擊驅動裝置150。步驟303，從輸出檢測裝置200 獲取旋轉驅動裝置140 的輸出電流值。步驟305，當輸出電流值大于等于預設值時，確定輸出頭110 所處的深度為初始鉆孔深度。在確定初始鉆孔深度之后，可以開啟錘擊驅動裝置150?？刂蒲b置180 還用于當從輸出檢測裝置200 獲取到旋轉驅動裝置140 的輸出電流變化率大于等于預設輸出電流變化率時，調整旋轉驅動裝置140 的旋轉模式為脈沖式旋轉模式。

圖3

當外界給電錘100 的扭矩突然增大，表現為旋轉驅動裝置140 的輸出電流變化率大于等于預設輸出電流變化率，此時，可以將旋轉驅動裝置140 的旋轉模式調整為脈沖式旋轉模式。脈沖式旋轉模式可以相對于持續(xù)高速旋轉模式而言，其中，高速旋轉模式可以包括持續(xù)以大于某個閾值的轉速旋轉的模式。而脈沖式旋轉模式可以在高速旋轉中穿插低速旋轉、停止旋轉、反向旋轉等多種運動方式中的至少一種。調整旋轉驅動裝置140 的旋轉模式為脈沖式旋轉模式法的目的在于避免電錘受到的瞬間持續(xù)大扭力傳遞給用戶，造成用戶受傷。另外，輸出頭110 還可以保持原有的錘擊頻率。控制裝置180 還用于當輸出頭110 的鉆孔深度大于等于目標鉆孔深度且輸出頭110 停留于目標鉆孔深度處的時長大于等于預設時長時，控制旋轉驅動裝置140 增大旋轉裝置120 的轉速，但不會超出預設最大值。當鉆孔完成后，鉆孔中往往殘留有很多灰塵雜物等，因此，可以通過增大旋轉裝置120 的轉速，以排出鉆孔中的灰塵雜物等?；诖?，可以設置當控制裝置180 通過深度檢測裝置170 檢測到輸出頭110 的鉆孔深度大于等于目標鉆孔深度，并通過運動檢測裝置190 檢測到輸出頭110 停留于目標鉆孔深度處的時長大于 等于預設時長(如2 秒鐘、3 秒鐘)時，控制旋轉驅動裝置140 逐步增大旋轉裝置120 的轉速，但不會超出預設最大值?？刂蒲b置180 還可以用于當輸出頭110 的鉆孔 深度與目標鉆孔深度之間的差大于等于預設閾值時，控制旋轉驅動裝置140 增大旋轉裝置120 的轉速，但不會超出預設最大值。當輸出頭110的鉆孔深度與目標鉆孔深度還有較大的距離時，如(鉆孔深度-目標鉆孔深度)大于等于預設閾值時，可以控制旋轉驅動裝置140 增大旋轉裝置120 的轉速，但不會超出預設最大值。預設閾值可以為-0.5、0、0.5 等等，當然，也可以為任何數值，對此不做限制。增大旋轉裝置120 的轉速之后，可以提高輸出頭110 的鉆進速度，提高鉆進效率。如圖2 所示，電錘100 還可以包括材質選擇裝置210，材質選擇裝置210 與控制裝置180 電性連接，用于獲取用戶選擇的鉆孔材質。基于此，控制裝置180 還可以用于基于輸出頭110 的參數與鉆孔材質之間的匹配關系，根據材質選擇裝置210 指示的材質調整旋轉驅動裝置140 和錘擊驅動裝置150 生成與材質相匹配的輸出頭的參數，輸出頭110 的參數包括輸出頭110 的旋轉速度和/或錘擊頻率。當輸出頭110 遇到不同的鉆孔材質，可以設置不同的參數，參數包括輸出頭110 的旋轉速度和/或錘擊頻率。在一個示例中，為鋼板、瓷磚、混凝土、磚墻等多種材質分別設置相應的輸出頭參數。材質選擇裝置210 可以設置于電錘100 的外殼上，例如可以為旋轉按鈕、按鍵按鈕等結構，用戶可以通過材質選擇裝置210 選取所需要鉆孔的材質。

控制裝置180 還用于根據旋轉驅動裝置140 的輸出電流值、輸出電流變化率、錘擊驅動裝置150 的輸出電流值、和輸出電流變化率中的一種或多種，確定輸出頭110 正在鉆進的材質，并基于輸出頭110 的參數與材質之間的匹配關系，根據材質調整旋轉驅動裝置140 和錘擊驅動裝置150 生成與材質相匹配的輸出頭110 的參數，輸出頭110 的參數包括輸出頭110 的旋轉速度和/或錘擊頻率。由于輸出頭在鉆進不同的材質時旋轉驅動裝置140 和錘擊驅動裝置150 的輸出值不相同?；诖?，控制裝置180 還可以根據輸出檢測裝置200 獲取的旋轉驅動裝置140 的輸出電流值、輸出電流變化率、錘擊驅動裝置150 的輸出電流值、和輸出電流變化率中的一種或多種，確定輸出頭110 正在鉆進的材質。旋轉驅動裝置140 可以包括第一電機，錘擊驅動裝置150 可以包括第二電機，如圖1 所示，第一電機和第二電機可以相對設置，且第一電機的輸出軸和第二電機的輸出軸共線。

圖4 是圖1 中旋轉裝置120 的局部圖，如圖4 所示，旋轉裝置120 可以包括第一齒輪121、錐齒輪軸123、大錐齒輪125、軸套127 以及軸套雙鍵129。在利用旋轉驅動裝置140 驅動旋轉裝置120 旋轉的過程中，旋轉驅動裝置140 旋轉帶動電機齒輪141 旋轉，電機齒輪141 旋轉帶動第一齒輪121 旋轉。第一齒輪121 和錐齒輪軸123 之間通過銷或者鋼球或者過盈壓裝傳遞扭力，因此，錐齒輪軸123 旋轉。錐齒輪軸123 旋轉帶動大錐齒輪125 旋轉。大錐齒輪125 和軸套127 之間通過銷或者鋼球或者過盈壓裝傳遞扭力，因此，軸套127 旋轉。軸套127 旋轉帶動軸套127 上的軸套雙鍵129 旋轉，軸套雙鍵129 旋轉帶動輸出頭110 旋轉。

圖4

圖5 是圖1 中錘擊裝置130 的局部圖，如圖5 所示，錘擊裝置130 可以包括第二齒輪131、偏心銷132、連桿133、活塞134、氣墊135、撞錘136、撞桿137。在利用錘擊驅動裝置150 驅動錘擊裝置130 旋轉的過程中，錘擊驅動裝置150 旋轉帶動電機齒輪151 旋轉，電機齒輪151 旋轉帶動第二齒輪131 旋轉。第二齒輪131 旋轉帶動偏心銷132 繞第二齒輪131 的軸線旋轉。偏心銷132 旋轉帶動連桿133 運動。連桿133 通過活塞銷(未示出)與活塞134 連接，因此，連桿133 運動帶動活塞134 在軸套127 內往復運動?；钊?34 運動壓縮氣墊135，從而帶動撞錘136 往復運動。撞錘136往復運動撞擊撞桿137 往復運動。撞桿137 往復運動撞擊輸出頭110，使得輸出頭110 往復運動。

圖5

如圖6 所示，旋轉驅動裝置140 包括第一電機，錘擊驅動裝置150 包括第二電機，第一電機和第二電機并列設置，且第一電機的輸出軸和第二電機的輸出軸平行。圖7 是圖6 中旋轉裝置120 的局部圖，如圖4 所示，旋轉裝置120 可以包括第一齒輪121、齒輪軸123、大齒輪125。在利用旋轉驅動裝置140 驅動旋轉裝置120 旋轉的過程中，旋轉驅動裝置140 旋轉帶動電機齒輪141 旋轉，電機齒輪141 旋轉帶動第一齒輪121 旋轉。

圖6

圖7

第一齒輪121 和齒輪軸123 之間通過銷或者鋼球或者過盈壓裝傳遞扭力，因此，齒輪軸123 旋轉。齒輪軸123 旋轉帶動大齒輪125 旋轉。大齒輪125 和軸套127 之間通過銷或者鋼球或者過盈壓裝傳遞扭力，因此，軸套127 旋轉。軸套127 旋轉帶動軸套127 上的軸套雙鍵129 旋轉，軸套雙鍵129 旋轉帶動輸出頭110 旋轉。

圖8 是圖6 中錘擊裝置130 的局部圖，如圖8 所示，錘擊裝置130 可以包括第二齒輪131、擺桿軸承132、氣缸133、氣墊134、撞錘135、撞桿136。在利用錘擊驅動裝置150 驅動錘擊裝置130 旋轉的過程中，錘擊驅動裝置150 旋轉帶動電機齒輪151 旋轉，電機齒輪151 旋轉帶動第二齒輪131 旋轉。第二齒輪131 旋轉帶動擺桿軸承132 繞第二齒輪 131 的軸線旋轉。擺桿軸承132 旋轉帶動氣缸133 在軸套127 內往復運動，從而循環(huán)壓縮氣墊134，帶動撞錘135往復運動。撞錘135 往復運動撞擊撞桿136 往復運動。撞桿136 往復運動撞擊輸出頭110，使得輸出頭110 往復運動。需要說明的是，第一電機和第二電機之間的位置關系還可以包括垂直、呈30 度角、呈60 度角等等，當然還可以包括任何角度的位置關系，對此不做限制。

圖8

發(fā)明專利“電錘”還可以有其它實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在其要求保護的范圍之內。