CN107225537A - 电动工具和扭力输出工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具，包括：用电装置，至少用于实现电动工具的一个功能；电源，用于为用电装置供电；传感器，用于感知用户对电动工具指定区域的触摸；控制器，用于接收传感器所发出的信号以控制用电装置；工具壳体，用于容纳控制器；其中，传感器至少部分露出工具壳体。本发明公开的电动工具具有防尘防水效果好、占用空间小的优点。

Description

电动工具和扭力输出工具

技术领域

本发明涉及电动工具，具体涉及一种具有传感器的电动工具。

背景技术

电动工具使用电能作为动力，通过电动工具内的用电装置输出功率驱动机械装置工作，给人们的工作生活带来了极大的便利。

现有的电动工具通常采用机械开关控制电动工具的功能实现。例如钻类工具，它的电源开关为一个机械开关，通过用户操作机械开关的方式来开关电源，此外，对需要调速的电动工具，常采用扳机构造作为调速开关。但上述的可拨动式的机械开关具有使用寿命短、占用空间大，防尘防水效果不好的缺陷。

发明内容

一种电动工具，包括：用电装置，至少用于实现电动工具的一个功能；电源，用于为用电装置供电；传感器，用于感知用户对电动工具指定区域的触摸；控制器，用于接收传感器所发出的信号以控制用电装置；工具壳体，用于容纳控制器；其中，传感器至少部分露出工具壳体。

进一步，还包括：装置开关，用于导通或切断用电装置与电源之间的电连接；控制器与装置开关构成电性连接以使控制器能根据传感器发出的信号控制用电装置。

进一步，还包括：工作头，用于夹持工件；用电装置包括：电机，用于驱动工作头转动；控制器至少能根据传感器的信号控制电机的转向。

进一步，还包括：用电装置包括电机；控制器至少能根据传感器的信号控制电机的转向。

进一步，用电装置包括电机；控制器至少能根据传感器的信号控制电机的转速。

进一步，用电装置包括电机；控制器至少能根据传感器的信号控制电机的输出扭矩。

进一步，用电装置包括：指示灯，用于指示电动工具的状态信息；控制器至少能根据传感器的信号控制指示灯。

进一步，指示灯所指示的状态信息包括：电源的充放电状态信息、电机的正反转状态信息和/或电动工具的工作模式状态信息。

进一步，用电装置包括：照明灯，用于照明电动工具的工作区域；控制器至少能根据传感器的信号控制照明灯。

一种扭力输出工具，包括：输出轴，用于实现扭力输出工具的扭力输出；电机，用于驱动输出轴转动；电源，用于为电机供电；传感器，用于感知用户对扭力输出工具的指定区域的触摸；控制器，用于接收传感器所发出的信号以控制电机；工具壳体，用于容纳控制器；其中，传感器至少部分露出工具壳体。

另一种电动工具，包括：用电装置，至少用于实现所述电动工具的一个功能；电源，用于为所述用电装置供电；传感器，用于在用户尚未触摸所述电动工具指定区域时感知用户的动作；控制器，用于接收所述传感器所发出的信号以控制所述用电装置；工具壳体，用于容纳所述控制器；其中，所述传感器至少部分露出所述工具壳体。

进一步，所述传感器用于感知用户动作的指定距离最大值为10cm。

本发明的有益之处在于提供具有传感器的电动工具，以解决现有的电动工具因机械开关带来的使用寿命短、占用空间大、防尘防水效果不好的缺陷。

附图说明

图1是本发明第一实施例的电动工具的结构示意图；

图2是图1所示电动工具的系统结构示意框图；

图3是图1所示电动工具的传感器控制系统原理框图；

图4是本发明第二实施例的电动工具的结构示意图；

图5是是本发明第三实施例的电动工具的结构示意图；

图6是图5所示电动工具中传感器的平面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参考图1至图3所示的电动工具，以一个电钻100为实例，包括：工具壳体11、电机12、工作头13、电源14、传感器15以及控制器16。其中，电源14和电机12均为用电装置，电源14为电机12供电，工作头13与电机12连接，电机12驱动工作头13转动。

在本实施例中，工具壳体形成了主机部111和把手部112，主机部111用于容纳诸如电机12等电动工具内的各部件，把手部112供用户握持以操作该电动工具100。把手部112与主机部11大致相互垂直，在把手部靠主机部的一侧设有照明灯17，用于照明电动工具的工作区域。电机12作为该电动工具100的动力来源，其包括能够输出动力的电机轴，电机轴通过围绕穿过其自身的中心轴线转动，带动工作头13的同步转动。

传感器15至少部分露出工具壳体11，用于感知用户对电动工具指定区域的触摸，传感器15可为按键式传感器、滑动式传感器或非接触式传感器中的一种或其组合。

如图1所示，电动工具100包括：第一传感器151，安装在主机部111便于用户触摸的外侧，可被设置为启动该电钻的装置开关，用于导通或切断电机与电源之间的电连接。进一步地，第一传感器151采用按键式电容传感器。

在把手部112的供用户握持的内侧设置第二传感器152，用户在握持把手部时，能够相对方便的触发第二传感器152，该传感器152可被设置为该电钻的调节开关。

在把手部112的供用户握持的外侧设置第三传感器153，可被设置为用于调节电机转向的触摸开关。

控制器16位于工具壳体内，用于接收传感器发出的信号以控制用电装置。作为具体实施方式的一种，如图2所示，用户触摸第一传感器151，第一传感器151感知用户的触摸信息并将该信息转化为可供控制器16接收的第一电信号，控制器接收来自第一传感器151的第一电信号后输出第一控制信号至电源14，以导通或断开电机与电源之间的电连接。用户触摸第二传感器152，第二传感器152感知用户的触摸信息并将该信息转化为可供控制器16接收的第二电信号，控制器16接收来自第二传感器152的第二电信号后输出第二控制信号至电机12，以控制电机12的转速大小。用户触摸第三传感器153，第三传感器感知用户的触摸信息并将该信息转化为可供控制器16接收的第三电信号，控制器16接收来自第三传感器的第三电信号后输出第三控制信号至电机12，以控制电机的转向。当然，控制器还可以依据接收的传感器的电信号输出相应的控制电机的输出扭矩、驱动电机转动的驱动信号占空比等其它控制参量的控制信号。

作为一种实施方案，传感器为电容传感器，包括触摸部154和感应板155，感应板155与控制器电性连接，触摸部154与感应板155之间形成电容，在无外界影响的情况下，该电容为一定值。当用户手指靠近触摸部154上方区域时，会产生干扰电场，使得触摸部154和感应板155之间的电容发生变化，控制器16根据接收到的电容增量信息以输出相应的控制信号。当然，亦可通过检测电路161检测触摸部154与感应板155之间的电场变化，控制器16接收变化的电场信息以输出相应的控制信号。其中，感应板155可直接设置在PCB板上，在PCB板上被设置成按键、滑动条的应用方式，也可做成弹簧键插在PCB板上。

如图3所示，用户手指接触触摸部时，触摸部154与感应板155之间的电容增大，当输入控制器的电容增量大于预设的电容增量值时，控制器发出导通信号至装置开关19，使得电源与诸如电机的用电装置之间导通，电机转动从而驱动电动工具工作。

其中，触摸部154与工具壳体11为一体结构，从而有效防止灰尘通过开关缝隙进入工具壳体内，避免壳体内元件被污染。进一步，在触摸部154和感应板155之间填充导电介质。

用户在进行不同操作时，需要实现不同的功能，例如在使用电钻时需要改变电机的转速，第二传感器可为一滑条式电容传感器，该滑条式电容传感器与控制器电性连接，滑条式电容传感器的触摸部从左到右被设置为从小到大增加电机转速的功能，使用时，用户手指在触摸部向右滑动就可方便实现电机转速的增加，用户手指在触摸部向左滑动实现电机转速的减小。具体的一种实施方案，控制器接收触摸部不同位置的电容增量信息，根据电容增量信息输出调节驱动电机的驱动电路信号占空比，以达到调节电机转速的效果。

将第三传感器设置为一滑条式电容传感器，该滑条式电容传感器的触摸部被设置为可供选择的开关，当用户接触触摸部左端时，控制器发出使电机反转的反转控制信号，当用户接触触摸部右端时，控制器发出使电机正转的正转控制信号，具体的，控制器依据接收的电容增量信息输出调节驱动电机的驱动电路的电流方向来改变电机的转动方向。

作为具体实施方式的一种，滑条式电容传感器包括触摸部和感应板，在触摸部靠近感应板的一侧设置多个与控制器连接的接点，用户手指接触触摸部时形成触点，控制器内置的处理单元计算触点至各个接点的电容变化量得到触点的位置坐标，用户手指在触摸部滑动形成多个触点，控制器的处理单元处理得到各个触点的位置坐标，并据各个触点的位置坐标分析得到用户的触点路径，控制器将处理单元计算得到的触点路径与控制器内预设的移动路径比对后，则输出与预设路径匹配的控制信号，例如，控制器中向左滑动的预设路径对应输出增加电机转速的控制信号，控制器中向右滑动的预设路径对应输出减小电机转速的控制信号。

作为具体实施方式的一种，滑动式电容传感器的触摸部和感应板可被设置为长条形，通过左右滑动改变控制器的控制信号输出；也可被设置为圆弧形，通过左右滑动或上下滑动的方式改变控制器的控制信号输出。

作为实施方式的一种，照明灯17与控制器电性连接，控制器依据传感器的信号控制照明灯的开启与关闭，具体的，传感器可被设置为非触摸式传感器，用于在用户尚未触摸电动工具指定区域时感知用户的动作，电动工具指定区域是指设置在电动工具上的能够感知用户动作的区域，在用户靠近指定区域一定距离时，非触摸式传感器能够感知用户的动作，并发送相关的电信息至控制器，控制器接收电信息输出控制信号以启动照明灯，其中，一定距离的最大取值范围为10cm。例如，设置第二传感器为非接触式传感器，将第二传感器作为照明灯的启动开关，第二传感器与控制器电性连接，在第二传感器和控制器之间串接检测电路，通过传感检测电路将电容增量信号放大为电压或电流信号输入至控制器，控制器依据接收的电压或电流信号的变化输出启动照明灯的控制信号，用户在靠近第二传感器10cm的距离内，控制器输出启动照明灯的控制信号，照明灯亮。

作为实施方案的一种，图1所示的电钻还包括指示灯17，指示灯与控制器电性连接，控制器根据传感器的信号控制指示灯以指示电钻的状态信息。具体的，指示灯可用于指示电钻是否工作，用户触摸第一传感器，控制器接收第一传感器的信号输出控制信号至装置开关和指示灯，装置开关导通，指示灯亮，表明电钻电源接通开始工作。

当然的，指示灯还可以被设置为指示电机的正反转状态，用户触摸用于改变电机转向的传感器如前述的第三传感器时，控制器同时发出第三控制信号至电机和指示灯，电机正转指示灯为绿色，电机反转指示灯指示为红色。其中，指示灯可为一LED元件，具有多个引脚，引脚与控制器电性连接。

指示灯还可以被设置为指示电源的充放电信息，其中，电源为一电池包，电池包与控制器电性连接，控制器依据输入的电池包电量大小输出控制信号至指示灯，以显示电池包的电量。

需要说明的是，该电动工具也可以是包括用于输出扭力的输出轴的扭力输出工具，如冲击螺丝批扳手、电钻螺丝批或其它多功能工具。

参考图4所示，为本发明第二实施方式提供的一种电动工具的结构示意图，该电动工具200为吹风机，包括：壳体21、风扇、电机、电容传感器22和控制器，电机用于驱动风扇转动，壳体21形成有供用户握持的把手部211和导引气流的风道部212，壳体内容纳控制器和风扇，吹风机的主体结构与现有的吹风机主体结构大体相同，这里不再赘述。

在吹风机的把手部211设置电容传感器22，包括触摸部221和感应板222，触摸部形成多个触摸区，各个触摸区被设置为用于激活吹风机不同功能性的输入，包括：用于启动吹风机的输入、用于调节风扇转速的输入、用于改变风扇转向的输入以及用于激活指示灯的输入。感应板222形成与触摸区相匹配的多个感应区，各个感应区均与控制器电性连接。

触摸部形成第一触摸区和第二触摸区，对应地，感应板形成与第一触摸区匹配的第一感应区和与第二触摸区匹配的第二感应区，其中，第一触摸区和第一感应区与控制器电性连接，第一触摸区被触发时，输出感应信号至控制器，控制器接收感应信号，通过PWM调节方式调节电机的转速，进而调节被电机驱动的风扇的转速；也可在控制器与电机之间串接电位器，通过控制器调节电位器的方式改变电机的转速，第一触摸区和第一感应区组成的第一电容传感器被设置为滑动式电容传感器。

第二触摸区和第二感应区与控制器电性连接，第二触摸区被触发时，电容变化，控制器接收电容变化量，若电容变化量与控制器内预设的电容变化阈值不同，则控制器输出导通信号，接通电机的电源供应，电机旋转吹风机开始工作。具体的，在电源与电机之间串接一装置开关，控制器输出控制/闭合装置开关的信号以实现电机的电源供应，进而控制吹风机的启动和关闭。装置开关为MOS开关管时，通过PWM调节方式调节MOS开关管的通断。第二触摸区和第二感应区组成的第二电容传感器被设置为按键式电容传感器。

需要说明的是，第一感应板和第二感应板可被设置在同一电路印刷板上，相应的第一触摸区和第二触摸区被设置在同一触摸部上，当然，也可以依据触摸区输入功能的不同分开设置在吹风机外壳的不同位置上，触摸区的数量不限于实施例所述的两种。

参考图5所示，为本发明第三实施方式提供的一种电动工具的结构示意图，该电动工具为砂光机300，包括：外壳31、底板32、电机（未示出）、传动机构、电容传感器 (包括第一电容传感器351和第二电容传感器352)和控制器（未示出）。

其中，外壳31形成把手部311和主体部312，把手部311供用户握持，主体部312形成有容纳腔，用于容纳电机、传动机构和控制器，主体部312形成容纳腔的一端与把手部311连接，底板32位于外壳31一侧，用于固定打磨件实现打磨和抛光的功能。传动机构设置在底板32和电机之间，将电机产生的转动力转变成底板32的往复运动实现打磨。砂光机的主体结构与现有的砂光机主体结构大体相同，这里不再赘述。

在外壳31上设置一电容传感器，电容传感器与前述的电钻和吹风机中电容传感器原理相同，包括触摸部和感应板，可被配置为不同类型的电容传感器，如RC单触式电容传感器、滑动式电容传感器；亦可被配置为以实现不同功能的电容传感器，同样的，可按实现功能的不同将电容传感器划分为独立分布在外壳31不同处的第一电容传感器351和第二电容传感器352，也可将第一电容传感器和第二电容传感器集的触摸部集成为一个整体，设置于把手部供用户触摸使用，实现砂光机的开启、调速与转向功能，这里不再赘述。

用户使用砂光机打磨工件时，需要调节电机转速以调节底板的打磨速度，作为实施方式的一种，可在把手部设置一按键式电容传感器，通过用户按压触摸部力度的变化调节电机的转速。具体的，触摸部351靠感应板的内侧设有接点，通过接点与控制器36电性连接，感应板352与控制器电性连接，控制器依据按压产生的电容增量占触摸部被完全按压时电容增量的百分比来输出调节电机转速的控制信号。

参考图6所示，第一传感器351和第二传感器352可被集成为一体，具体的，第一感应板351b和第二感应板352b可被设置在同一电路印刷板上，相应的第一触摸区351a和第二触摸区352a被设置在同一触摸部上，其中，第一感应板351b和第二感应板352b之间设有绝缘层隔离，第一感应板351b和第一触摸区351a之间填充导电介质。

触摸部形成第一触摸区351a和第二触摸区352b，对应地，感应板形成与第一触摸区351a匹配的第一感应区351b和与第二触摸区352a匹配的第二感应区352b，其中，第一触摸区351a和第一感应区352a与控制器电性连接，第一触摸区被触发时，输出感应信号至控制器，控制器接收感应信号，通过PWM调节方式调节电机的转速，进而调节被电机驱动的传动机构的转速；也可在控制器与电机之间串接电位器，通过控制器调节电位器的方式改变电机的转速，第一触摸区351a和第一感应区351b组成的第一电容传感器被设置为滑动式电容传感器。

第二触摸区351b和第二感应区352b与控制器电性连接，第二触摸区被触发时，电容变化，控制器接收电容变化量，若电容变化量与控制器内预设的电容变化阈值不同，则控制器输出导通信号，接通电机的电源供应，电机旋转传动机构开始工作。具体的，在电源与电机之间串接一装置开关，控制器输出控制/闭合装置开关的信号以实现电机的电源供应，进而控制传动机构的启动和关闭。装置开关为MOS开关管时，通过PWM调节方式调节MOS开关管的通断。第二触摸区352b和第二感应区352b组成的第二电容传感器被设置为按键式电容传感器。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动工具，包括：

用电装置，至少用于实现所述电动工具的一个功能；

电源，用于为所述用电装置供电；

传感器，用于感知用户对所述电动工具指定区域的触摸；

控制器，用于接收所述传感器所发出的信号以控制所述用电装置；

工具壳体，用于容纳所述控制器；

其中，所述传感器至少部分露出所述工具壳体。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：

所述电动工具还包括：

装置开关，用于导通或切断所述用电装置与所述电源之间的电连接；

所述控制器与所述装置开关构成电性连接以使控制器能根据所述传感器发出的信号控制所述用电装置。

3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：

工作头，用于夹持工件；

所述用电装置包括：

电机，用于驱动所述工作头转动；

所述控制器至少能根据所述传感器的信号控制所述电机的转向。

4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：

所述用电装置包括电机；

所述控制器至少能根据所述传感器的信号控制所述电机的转向。

5.根据权利要求1所述的电动工具，其 特征在于：

所述用电装置包括电机；

所述控制器至少能根据所述传感器的信号控制所述电机的转速。

6.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：

所述用电装置包括电机；

所述控制器至少能根据所述传感器的信号控制所述电机的输出扭矩。

7.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：

所述用电装置包括：

指示灯，用于指示所述电动工具的状态信息；

所述控制器至少能根据所述传感器的信号控制所述指示灯。

8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于：

所述指示灯所指示的状态信息包括：

电源的充放电状态信息、电机的正反转状态信息和/或电动工具的工作模式状态信息。

9.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：

所述用电装置包括：

照明灯，用于照明所述电动工具的工作区域；

所述控制器至少能根据所述传感器的信号控制所述照明灯。

10.一种扭力输出工具，包括：

输出轴，用于实现所述扭力输出工具的扭力输出；

电机，用于驱动所述输出轴转动；

电源，用于为所述电机供电；

传感器，用于感知用户对所述扭力输出工具的指定区域的触摸；

控制器，用于接收所述传感器所发出的信号以控制所述电机；

工具壳体，用于容纳所述控制器；

其中，所述传感器至少部分露出所述工具壳体。