电动工具
阅读：1025发布：2020-09-02
专利汇可以提供电动工具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种电动工具(10)，其包括手动操作构件配置在 电路 板(15)的与手动操作构件(14)的第一操作方向(ND)相对应的第一区域中。 电极 的第二子集(P1b～PZb)配置在 电路板 (15)的与手动操作构件(14)的第二操作方向(OD)相对应的第二区域中。第一子集和第二子集中的各电极共通地电气连接至可变 电阻 单元(16)。(14)和电路板(15)。电极的第一子集(P1a～PZa)，下面是电动工具专利的具体信息内容。
1.一种电动工具(10)，包括：
手动操作构件(14)，其被配置为沿第一操作方向(ND)和与所述第一操作方向(ND)相反的第二操作方向(OD)移动，其中所述手动操作构件(14)包括可动触点(14b)；以及电路板(15)，其被配置为生成依赖于所述手动操作构件(14)的操作量的电压信号(S)，其中所述电路板(15)包括多个电极(P1a～PZa,P1b～PZb)，所述可动触点(14b)被配置为与所述电路板(15)进行滑动接触并且根据所述手动操作构件(14)的操作量而接触所述多个电极(P1a～PZa,P1b～PZb)其中之一，
所述电动工具的特征在于：
所述多个电极中的电极的第一子集(P1a～PZa)配置在所述电路板(15)的与所述手动操作构件(14)的所述第一操作方向(ND)相对应的第一区域中，
所述多个电极中的电极的第二子集(P1b～PZb)配置在所述电路板(15)的与所述手动操作构件(14)的所述第二操作方向(OD)相对应的第二区域中，以及
所述第一子集和所述第二子集中的各电极共通地电气连接至可变电阻单元(16)。
2.根据权利要求1所述的电动工具(10)，其中，多个电阻元件(D1～D5,R1)构成所述可变电阻单元(16)。
3.根据权利要求2所述的电动工具(10)，其中，所述多个电阻元件(D1～D5,R1)包括至少一个二极管(D1～D5)。
4.根据权利要求2或3所述的电动工具(10)，其中，所述多个电阻元件(D1～D5,R1)包括电阻器(R1)。
5.根据权利要求3所述的电动工具(10)，其中，还包括控制器(21)，所述控制器(21)被配置为检测所述至少一个二极管(D1～D5)的正向电压，并且至少基于所述正向电压来判断所述电压信号(S)的信号电平。
6.根据权利要求5所述的电动工具(10)，其中，所述控制器(21)检测所述可变电阻单元(16)中的多个二极管(D1～D5)的正向电压的合计值，并且至少基于所述正向电压的合计值来判断所述电压信号(S)的信号电平。
电动工具
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电动工具。
背景技术
[0002] 日本特开2010-155295描述了传统的电动工具。该电动工具包括马达、电路板和手动操作构件。手动操作构件包括转动轴，并且由用户沿两个转动方向绕转动轴进行手动转动，以控制马达。在电路板上形成有各自包括多个印刷电阻器的一对可变电阻单元。这些可变电阻单元中的一个可变电阻单元是在手动操作构件的顺时针方向侧形成的，并且这些可变电阻单元中的另一可变电阻单元是在逆时针方向侧形成的。在用户转动手动操作构件时，一体地形成在手动操作构件上的可动触点与可变电阻单元的印刷电阻器进行滑动接触。电路板生成与手动操作构件的转动角度相对应的电压信号，并且将该电压信号发送至马达。马达产生与该电压信号相对应的转矩。
发明内容
[0003] 在上述的传统电动工具中，电路板需要与手动操作构件的两个转动方向分别相对应的形成在不同位置处的至少两个离散的可变电阻单元。
[0004] 本发明的目的是提供一种包括具有简化结构的电路板的电动工具。
[0005] 本发明的一个方面是一种一种电动工具，包括：手动操作构件，其被配置为沿第一操作方向和与所述第一操作方向相反的第二操作方向移动，其中所述手动操作构件包括可动触点；以及电路板，其被配置为生成依赖于所述手动操作构件的操作量的电压信号。所述电路板包括多个电极。所述可动触点被配置为与所述电路板进行滑动接触并且根据所述手动操作构件的操作量而接触所述多个电极其中之一。所述多个电极中的电极的第一子集配置在所述电路板的与所述手动操作构件的所述第一操作方向相对应的第一区域中。所述多个电极中的电极的第二子集配置在所述电路板的与所述手动操作构件的所述第二操作方向相对应的第二区域中。所述第一子集和所述第二子集中的各电极共通地电气连接至可变电阻单元。
附图说明
[0007] 通过以下结合附图对当前优选实施例的说明，能够最佳地理解本发明及其目的和优点，其中：
[0008] 图1是根据第一实施例的电动工具的示意侧视图；
[0009] 图2的(a)和(b)是示出图1的电动工具的电路板的两个相对面的平面图；
[0010] 图3是图1的电动工具的电路图；以及
[0011] 图4是根据第二实施例的电动工具的电路图。
具体实施方式
[0012] 以下说明根据第一实施例的电动工具10。
[0013] 如图1所示，电动工具10是手持型电动工具，并且包括主体11和连接至主体11的手持部12。主体11容纳有马达M，其中该马达M生成用以使诸如自定心卡盘等的卡盘13转动的转矩。在第一实施例中，主体11支承手持部12，使得手持部12可以绕能够与卡盘13的旋转轴垂直或交叉的枢转轴进行枢转。
[0014] 卡盘13配置于主体11的末端(前端)并且可移除地保持诸如起子刀头和抽头等的刀头。可以配置在主体11的手持部侧的手动操作构件14被配置为沿第一操作方向ND和与第一操作方向ND相反的第二操作方向OD进行操作。在第一实施例中，第一操作方向ND和第二操作方向OD分别与马达M的正转方向和逆转方向相对应。
[0015] 在第一实施例中，手动操作构件14具有可以与卡盘13的旋转轴垂直或交叉的转动轴。手动操作构件14可以包括圆柱体和从该圆柱体径向向外突出的一个或多个突起14a。主体11可以包括分别形成在主体11的两个侧面中的用以收纳突起14a的两个开口11a，使得用户可以利用他/她的手指沿第一操作方向ND和第二操作方向OD对手动操作构件14进行操作。优选地，施力构件(未示出)被配置为向手动操作构件14施力，使得在用户将他/她的手指从手动操作构件14松开时，手动操作构件14自动恢复为中立位置。该中立位置可被称为原始位置或马达停用位置。在手动操作构件14位于中立位置时，突起14a可以位于各个开口11a的中间点或中央。
[0016] 如图2的(b)所示，手动操作构件14包括第一可动触点14b和第二可动触点14c。可动触点14b和14c与手动操作构件14一体地转动。
[0017] 电路板15被配置成与手动操作构件14邻接，使得可动触点14b和14c与电路板15进行滑动接触。在第一实施例中，可以紧挨在手动操作构件14的轴端面的下方配置电路板15。电路板15生成与手动操作构件14的操作量(转动角度)相对应的电压信号S。
[0018] 马达M可以是根据脉冲宽度调制(PWM)控制进行工作以生成与电压信号S相对应的转矩的直流(DC)马达。马达M(优选地，经由动力传递机构(未示出))连结至卡盘13并且使卡盘13转动。
[0019] 如图2的(b)所示，在电路板15的作为两个相对面其中之一的第一面上配置有多个电极P1a、P2a、P3a、P4a、P5a、PZa、P1b、P2b、P3b、P4b、P5b和PZb，使得在对手动操作构件14进行操作(转动)的情况下，第一可动触点14b与电极P1a、P2a、P3a、P4a、P5a、PZa、P1b、P2b、P3b、P4b、P5b和PZb进行滑动接触。电极的第一子集P1a、P2a、P3a、P4a、P5a和PZa配置在如图2的(b)中所观看到的相对于手动操作构件14的中立位置的左侧、或者电路板15的与手动操作构件14的第一操作方向ND相对应的第一区域。电极的第二子集P1b、P2b、P3b、P4b、P5b和PZb配置在相对于手动操作构件14的中立位置的右侧、或者电路板15的与手动操作构件14的第二操作方向OD相对应的第二区域。
[0020] 在手动操作构件14从中立位置起沿第一操作方向ND转动的情况下，第一可动触点14b顺次接触电极的第一子集P1a～PZa。在手动操作构件14从中立位置起沿第二操作方向OD转动的情况下，第一可动触点14b顺次接触电极的第二子集P1b～PZb。第一可动触点14b根据手动操作构件14沿第一操作方向ND的操作量而连接至电极的第一子集P1a～PZa中的所选择电极。第一可动触点14b根据手动操作构件14沿第二操作方向OD的操作量而连接至电极的第二子集P1b～PZb中的所选择电极。
[0021] 在第一实施例中，两个电极PZa和PZb分别位于沿第一操作方向ND和第二操作方向OD的最大转动位置处。手动操作构件14能够在这两个电极PZa和PZb之间所定义的可转动角度范围内转动。
[0022] 在电路板15的第一面上配置有中立位置电极PGND。在手动操作构件14位于中立位置的情况下，中立位置电极PGND连接至第一可动触点14b。
[0023] 在电路板15的第一面上配置有第一共通电极PK1。只要手动操作构件14处于可转动角度范围内，则与手动操作构件14的操作量(转动角度)无关地，第一可动触点14b维持与第一共通电极PK1的接触。
[0024] 在电路板15的第一面上配置有一组开关电极P11a和P11b。在手动操作构件14移动至中立位置以外的任何位置的情况下，第二可动触点14c连接至开关电极P11a和P11b其中之一。例如，在手动操作构件14从中立位置起沿第一操作方向ND进行操作(转动)的情况下，第二可动触点14c连接至开关电极P11a。在手动操作构件14从中立位置起沿第二操作方向OD进行操作(转动)的情况下，第二可动触点14c连接至开关电极P11b。
[0025] 在电路板15的第一面上配置有第二共通电极PK2。只要手动操作构件14处于可转动角度范围内，则与手动操作构件14的操作量(转动角度)无关地，第二可动触点14c维持与第二共通电极PK2的接触。
[0026] 如图2的(a)所示，在电路板15的作为两个相对面中的另一面的第二面上安装多个二极管D1～D5和多个电阻器R1～R4。如图3所示，电阻器R1与二极管D1～D5串联连接。电阻器R1与二极管D1～D5的串联电路构成了可变电阻单元16。电阻器R1和二极管D1～D5各自可被称为电阻元件或非印刷电阻元件。
[0027] 如图2的(a)和(b)以及3所示，电路板15包括外部电源输入端子(连接器)VIN、操作检测端子SWIN、电源端子VCC、分压接收端子VR和接地端子GND。
[0029] 外部电源输入端子VIN经由马达电流开关SW连接至电池B。控制电路21连接至操作检测端子SWIN、电源端子VCC、分压接收端子VR和接地端子GND。
[0030] 在操作检测端子SWIN接收到电力的情况下，控制电路21向电源端子VCC供给电力。控制电路21生成具有与经由分压接收端子VR所接收到的电压信号S相对应的占空比的脉冲信号，并且将该脉冲信号发送至切换装置22。
[0031] 电路板15的外部电源输入端子VIN连接至开关电极P11a和P11b。第二共通电极PK2连接至操作检测端子SWIN。因此，在手动操作构件14从中立位置起沿第一操作方向ND或第二操作方向OD进行操作或转动的情况下，操作检测端子SWIN经由第二可动触点14c电气连接至外部电源输入端子VIN(电池B)。
[0032] 电路板15的电源端子VCC经由可变电阻单元16(例如，电阻器R1与二极管D1～D5的串联电路)连接至接地端子GND。
[0033] 电路板15的中立位置电极PGND连接至二极管D5的阴极和接地端子GND。在电极的第一子集中，电极P1a、P2a、P3a和P4a分别连接至相应的二极管D4、D3、D2和D1的阴极。电极P5a连接至二极管D1的阳极。电极PZa连接至电阻器R2，其中该电阻器R2是将电流值限制为固定值的限流电阻器。电极的第二子集P1b～PZb同样连接至二极管D1～D5和电阻器R2。
[0034] 第一共通电极PK1经由作为保护电阻器的电阻器R3连接至分压接收端子VR。
[0035] 在手动操作构件14处于中立位置的情况下，分压接收端子VR连接至中立位置电极PGND或者接地，因而控制电路21不向切换装置22发送脉冲信号。
[0036] 在手动操作构件14从中立位置起进行操作或转动的情况下，第一可动触点14b使分压接收端子VR连接至电极P1a～PZb中的位于与手动操作构件14的操作量(转动角度)相对应的位置处的所选择电极。这样产生了与手动操作构件14的操作量(转动角度)相对应的电压信号S。该电压信号S被馈送至控制电路21。控制电路21生成具有与电压信号S相对应的占空比的脉冲信号并且将该脉冲信号发送至切换装置22。
[0037] 马达电流开关SW用作马达转动方向开关，其中该马达转动方向开关被配置为根据手动操作构件14的操作方向来使马达M的转动方向在正转方向和逆转方向之间切换。如图1所示，马达电流开关SW可被配置成与手动操作构件14邻接。马达电流开关SW可以包括第一开关SWa和第二开关SWb。如果正沿第一操作方向ND对手动操作构件14进行操作，则第一开关SWa使马达M的第一端子22a连接至电池B。如果没有正沿第一操作方向ND对手动操作构件14进行操作，则第一开关SWa使马达M的第一端子22a经由切换装置22连接至接地端。如果正沿第二操作方向OD对手动操作构件14进行操作，则第二开关SWb使马达M的第二端子22b连接至电池B。如果没有正沿第二操作方向OD对手动操作构件14进行操作，则第二开关SWb使马达M的第二端子22b经由切换装置22连接至接地端。
[0038] 以下说明电动工具10的操作的示例。
[0039] 在沿第一操作方向ND对手动操作构件14进行操作的情况下，马达M的第一端子22a和第二端子22b分别连接至电池B和接地端(切换装置22)。
[0040] 响应于手动操作构件14沿第一操作方向ND的旋转运动，第二可动触点14c使操作检测端子SWIN连接至外部电源输入端子VIN(电池B)，由此向控制电路21供给电力。控制电路21开始向电源端子VCC供给电力。
[0041] 同时，第一可动端子14b使分压接收端子VR连接至电极的第一子集P1a～PZa中的与手动操作构件14沿第一操作方向ND的操作量(转动角度)相对应的所选择电极，由此向控制电路21提供与手动操作构件14的操作量(转动角度)相对应的电压信号S。控制电路21生成具有与该电压信号S相对应的占空比的脉冲信号，并且将该脉冲信号发送至切换装置22以使马达M沿正转方向转动。这样使卡盘13和卡盘13所保持的刀头沿正转方向转动。
[0042] 在沿第二操作方向OD对手动操作构件14进行操作的情况下，马达M的第一端子22a和第二端子22b分别连接至接地端(切换装置22)和电池B。
[0043] 响应于手动操作构件14沿第二操作方向OD的旋转运动，第二可动触点14c使操作检测端子SWIN连接至外部电源输入端子VIN(电池B)，由此向控制电路21供给电力。控制电路21开始向电源端子VCC供给电力。第一可动端子14b使分压接收端子VR连接至电极的第二子集P1b～PZb中的与手动操作构件14沿第二操作方向OD的操作量(转动角度)相对应的所选择电极，由此向控制电路21提供与手动操作构件14的操作量(转动角度)相对应的电压信号S。控制电路21生成具有与该电压信号S相对应的占空比的脉冲信号，并且将该脉冲信号发送至切换装置22以使马达M沿逆转方向转动。这样使卡盘13和卡盘13所保持的刀头沿逆转方向转动。
[0044] 第一实施例的电动工具10具有以下所述的优点。
[0045] (1)电极的第一子集P1a、P2a、P3a、P4a、P5a和PZa配置在电路板15的与手动操作构件14的第一操作方向ND相对应的第一局部区域中。电极的第二子集P1b、P2b、P3b、P4b、P5b和PZb配置在电路板15的与手动操作构件14的第二操作方向OD相对应的第二局部区域中。电极P1a、P2a、P3a、P4a、P5a、PZa、P1b、P2b、P3b、P4b、P5b和PZb共通地连接至单个可变电阻单元、例如可变电阻单元16。这样减少了电路板15的可变电阻单元的数量，由此简化了电路板15。
[0046] (2)对于电动工具领域的技术人员而言显而易见，能够在电路板上形成印刷电阻元件的制造商是有限的，并且容易得到非印刷电阻元件。在第一实施例中，使用作为非印刷电阻元件的电阻器R1和二极管D1～D5来形成可变电阻单元16。这样便于制造电路板15并且降低了用于制造电动工具10的成本。
[0047] 本发明的电动工具的结构不限于上述实施例。本领域技术人员应当显而易见，可以在没有背离本发明的精神或范围的情况下以多种其它特定形式来实现本发明。特别地，应当理解，可以按以下形式来实现本发明。
[0048] 控制电路21可被配置为检测一个或多个二极管D1～D5的正向电压，至少基于该正向电压来判断电压信号S的信号电平，并且生成与该电压信号S的信号电平相对应的脉冲信号。
[0049] 例如，如图4所示，根据第二实施例的电路板15包括正向电压检测端子SET，其中该正向电压检测端子SET连接至二极管D1的阳极和控制电路21。在正向操作检测端子SWIN供给电力的情况下，控制电路21经由正向电压检测端子SET检测或监视二极管D1～D5的正向电压的合计值。控制电路21至少基于该正向电压的合计值来判断电压信号S的信号电平。例如，由于在二极管D1～D5的正向电压的合计值增加的情况下、电压信号S变为高电平，因此控制电路基于正向电压的合计值来改变阈值，以精确地判断手动操作构件14的操作量的水平。控制电路21将与所判断出的水平相对应的脉冲信号提供至切换装置22。这样减少或消除了二极管D1～D5的正向电压的温度依赖变化的不适当影响。结果，控制电路21可以精确地判断手动操作构件14的实际操作量(水平)，并且可以与温度变化无关地适当驱动马达M。
[0050] 电动工具领域的技术人员通过本发明显而易见，图4的控制电路21不限于检测或监视二极管D1～D5的正向电压的合计值，并且可被改变为检测或监视除二极管D1～D5的正向电压的合计值以外的正向电压。例如，正向电压检测端子SET连接至二极管D5的阳极，使得控制电路21检测二极管D5的正向电压。
[0051] 在例示实施例中，多个电阻元件(即，电阻器R1和二极管D1～D5)构成可变电阻单元16。电动工具领域的技术人员通过本发明显而易见，在需要或期望的情况下，可以将可变电阻单元16的结构改变为不同的结构。例如，可变电阻单元16可以是利用印刷电阻器形成的。可变电阻单元16的所有电阻元件可以是电阻器。可变电阻单元16的所有电阻元件可以是二极管。在这种情况下，优选地，电阻器串联连接至二极管，以将电流调节为固定值。在需要和/或期望的情况下，可以改变可变电阻单元16的电阻元件的数量和/或电压信号S的数量。
[0052] 电动工具领域的技术人员通过本发明显而易见，手动操作构件14不限于可转动式的手动操作构件。例如，可以将手动操作构件14改变为从中立/原始位置起沿相反方向线性可移动。
[0053] 本发明包括以下实施例。
[0054] 在特定实现中，一种电动工具，包括：手动操作构件，其被配置为沿第一操作方向和与该第一操作方向相反的第二操作方向移动，该手动操作构件包括可动触点；以及电路板，其被配置为生成依赖于手动操作构件的操作量的电压信号，该电路板包括多个电极，可动触点被配置为与电路板进行滑动接触，并且根据手动操作构件的操作量而接触多个电极其中之一，其中，多个电极中的电极的第一子集配置在电路板的与手动操作构件的第一操作方向相对应的第一区域中，多个电极中的电极的第二子集配置在电路板的与手动操作构件的第二操作方向相对应的第二区域中，以及第一子集和第二子集中的各电极共通地电气连接至可以是单个可变电阻单元的可变电阻单元。
[0055] 在特定实现中，多个电阻元件构成可变电阻单元。
[0056] 在特定实现中，多个电阻元件包括至少一个二极管。
[0057] 在特定实现中，多个电阻元件包括电阻器。
[0058] 在特定实现中，电动工具包括控制器，其中该控制器被配置为检测至少一个二极管的正向电压，并且至少基于正向电压来判断电压信号的信号电平。
[0059] 在特定实现中，控制器检测可变电阻单元中的多个二极管的正向电压的合计值，并且至少基于正向电压的合计值来判断电压信号的信号电平。
[0060] 在特定实现中，手动操作构件沿第一操作方向和第二操作方向可转动。
[0061] 在特定实现中，电动工具还包括马达，其中该马达处于控制器的控制，并且在手动操作构件沿第一操作方向和第二操作方向移动的情况下，该马达沿正转方向和逆转方向转动。
[0062] 在特定实现中，电路板包括第一区域和第二区域之间的中立位置。
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