專利名稱：具有固態(tài)速度控制裝置的鉆機(jī)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)中所述的電路涉及電動(dòng)工具，更具體地，涉及便攜式手持電動(dòng) 工具。
背景技術(shù)：
眾所周知電動(dòng)工具包括電池驅(qū)動(dòng)的工具。這些工具通常包括電動(dòng)機(jī)， 該電動(dòng)機(jī)具有與用于支持工具的主軸相連的輸出軸。所述工具可以具有鉆 頭、研磨盤、去毛刺裝置等。從電源向電動(dòng)機(jī)供給電力。電源可以是電池 電源例如可重復(fù)充電的鎳鎘蓄電池(Ni-Cad)或其它可重復(fù)充電的電池， 這些電池可以從工具上脫開(kāi)以對(duì)電池進(jìn)行充電并連接在工具上以提供動(dòng) 力。
電源通過(guò)電源開(kāi)關(guān)與電動(dòng)機(jī)相連。開(kāi)關(guān)包括用于使開(kāi)關(guān)與電源相連的 輸入電觸點(diǎn)。在開(kāi)關(guān)殼體內(nèi)，有時(shí)被稱為開(kāi)關(guān)的可移動(dòng)元件與輸入電觸點(diǎn) 和電位計(jì)的電刷相連。當(dāng)可移動(dòng)元件壓靠在開(kāi)關(guān)的偏壓部件上時(shí)，其引起 輸入電觸點(diǎn)閉合并向電動(dòng)機(jī)的一個(gè)終端和電位計(jì)的電刷提供電流?？梢苿?dòng) 元件受到偏壓，從而在可移動(dòng)元件被釋放時(shí)偏壓力使可移動(dòng)元件回到輸入 電觸點(diǎn)打開(kāi)的位置。電流通過(guò)電位計(jì)與定時(shí)信號(hào)發(fā)生器例如555電路相連。 當(dāng)克服偏壓力繼續(xù)拉動(dòng)所述元件或觸發(fā)器使得電刷將電位計(jì)的電阻從斷路 降低到低電阻或短路狀態(tài)時(shí)，向定時(shí)信號(hào)發(fā)生器供給的電流水平提高。
定時(shí)信號(hào)發(fā)生器的輸出與固態(tài)元件例如MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵極相連。固態(tài)元件的源極和漏極連接在電動(dòng)機(jī)的第二 終端與電接地之間。響應(yīng)打開(kāi)和關(guān)閉固態(tài)元件的定時(shí)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)固 態(tài)元件與電接地選擇性地相連。因而，當(dāng)定時(shí)信號(hào)使固態(tài)元件能夠以越來(lái)越長(zhǎng)的時(shí)間間隔連接電動(dòng)機(jī)和電接地時(shí)，電流以更長(zhǎng)的時(shí)間間隔流過(guò)電動(dòng) 機(jī)。電動(dòng)機(jī)與電源相連的時(shí)間越長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)使其輸出軸旋轉(zhuǎn)的越快。從而， 工具操作者能夠通過(guò)操縱動(dòng)力開(kāi)關(guān)的觸發(fā)器來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的速度并相應(yīng)改 變工具主軸的旋轉(zhuǎn)速度。通過(guò)定時(shí)電路產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)因在邏輯接通與邏輯斷開(kāi)狀態(tài)之間交替 變化而選擇性地連接電動(dòng)機(jī)和電源。在邏輯斷開(kāi)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)不再與電 源相連。然而，電動(dòng)機(jī)的繞組中仍然存在電流。為了向該電流提供通路， 跨過(guò)電動(dòng)機(jī)的終端設(shè)置續(xù)流二極管。電源開(kāi)關(guān)的觸發(fā)器還與兩組觸點(diǎn)相連。 一組觸點(diǎn)被稱為旁通觸點(diǎn)組。 當(dāng)觸發(fā)器抵靠偏壓部件到達(dá)其行程停止位置時(shí)，其促使旁通觸點(diǎn)閉合。旁 通觸點(diǎn)的閉合導(dǎo)致電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)以繞過(guò)固態(tài)元件并被分流到電接地。這 一動(dòng)作使電動(dòng)機(jī)能夠保持與電源連續(xù)相連并達(dá)到其最大速度。由開(kāi)關(guān)觸發(fā)器控制的另一組電觸點(diǎn)是制動(dòng)觸點(diǎn)。當(dāng)觸發(fā)器處于完全偏 置的關(guān)斷位置時(shí)，這些觸點(diǎn)閉合。當(dāng)觸發(fā)器克服偏壓力移動(dòng)時(shí)，制動(dòng)觸點(diǎn) 斷開(kāi)。制動(dòng)觸點(diǎn)使電動(dòng)機(jī)的一個(gè)終端與電動(dòng)機(jī)的另一終端相連。響應(yīng)觸發(fā) 器從使動(dòng)力能夠供給到電動(dòng)機(jī)的位置得到釋放，制動(dòng)觸點(diǎn)閉合以提供穿過(guò) 電動(dòng)機(jī)的電流通路，用于電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)制動(dòng)。這樣使電動(dòng)機(jī)能夠比發(fā)動(dòng)機(jī) 在摩擦作用下僅僅逐漸達(dá)到停止的情況更快速地達(dá)到停止。盡管上述電源開(kāi)關(guān)對(duì)于工具速度控制地有效的，但其在電池驅(qū)動(dòng)的電 動(dòng)工具的壽命方面存在缺陷。 一個(gè)缺陷來(lái)自各種部件的相互機(jī)械作用。具 體地，可移動(dòng)元件、偏壓部件、電刷臂和電觸點(diǎn)組都彼此相對(duì)移動(dòng)。這種 移動(dòng)引起摩擦并且可移動(dòng)部件經(jīng)過(guò)一段時(shí)間受到磨損。這種磨損即使在觸 發(fā)器和與觸發(fā)器相連的部件受到操縱并且沒(méi)有任何電池電源與工具相連時(shí) 也會(huì)發(fā)生。另外，掉落工具或?qū)ぞ哌M(jìn)行的其它粗暴處理會(huì)導(dǎo)致部件之間 的機(jī)械連接受到破壞。這些破壞會(huì)對(duì)向電動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力所需的開(kāi)關(guān)部件的 機(jī)械同步產(chǎn)生不利的影響。例如，如果可移動(dòng)元件與各個(gè)電觸點(diǎn)之間的連 接受到破壞，則在制動(dòng)觸點(diǎn)斷開(kāi)之前電池電流會(huì)通過(guò)輸入觸點(diǎn)連通。這種 動(dòng)作會(huì)引起與電接地之間的短路并導(dǎo)致對(duì)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生不可彌補(bǔ)的損壞。已知電源開(kāi)關(guān)的另一缺陷是承載通過(guò)開(kāi)關(guān)的電池電流的影響。當(dāng)電池 電流首先施加到觸點(diǎn)時(shí)，電流水平足以引起嚴(yán)重打火。嚴(yán)重打火會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)形成凹痕或者受到損壞。另外，大電流還往往使開(kāi)關(guān)內(nèi)的部件受熱。從 而，開(kāi)關(guān)需要散熱器或更大的容積以使開(kāi)關(guān)內(nèi)的熱量散失。開(kāi)關(guān)殼體尺寸 變得更大還會(huì)影響容納開(kāi)關(guān)的工具殼體的設(shè)計(jì)。影響開(kāi)關(guān)殼體的幾何結(jié)構(gòu) 或尺寸的另一因素是產(chǎn)生變速信號(hào)的電位計(jì)。通常，電位計(jì)的電刷行進(jìn)的
距離與觸發(fā)器行進(jìn)的距離大致相等。在許多情況下，該距離大約為7mm并 且電位計(jì)和安裝電位計(jì)的殼體必須適合該距離。
電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于電池電流是否從第一終端穿過(guò)電動(dòng)機(jī)流到第 二終端或反之。由于需要電池驅(qū)動(dòng)的工具雙向旋轉(zhuǎn)，因此大多工具具有決 定電池電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)的方向的二位開(kāi)關(guān)。在一些在前已知的用于電池驅(qū) 動(dòng)工具的開(kāi)關(guān)中，這種二位開(kāi)關(guān)包含在其本身的殼體中并安裝在開(kāi)關(guān)殼體 上。另外設(shè)置的二位開(kāi)關(guān)殼體會(huì)加重已經(jīng)提及的空間問(wèn)題。在其它己知開(kāi) 關(guān)中，二位開(kāi)關(guān)可以一體結(jié)合在開(kāi)關(guān)殼體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)盡管也許比兩個(gè)殼 體構(gòu)造更小，但增加了開(kāi)關(guān)另外的觸點(diǎn)組，存在因電動(dòng)機(jī)電流流過(guò)這些觸 點(diǎn)而伴隨引起的熱量或觸點(diǎn)老化的問(wèn)題。
己知電源開(kāi)關(guān)的另一缺陷涉及電動(dòng)工具的轉(zhuǎn)矩控制。在一些電池驅(qū)動(dòng) 的工具中，采用機(jī)械離合器設(shè)定工具的轉(zhuǎn)矩極限。當(dāng)工具旋轉(zhuǎn)的阻力導(dǎo)致 由工具產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩提高到轉(zhuǎn)矩極限時(shí)，離合器滑移以降低轉(zhuǎn)矩。隨后再次 構(gòu)建轉(zhuǎn)矩直至其達(dá)到極限以及離合器再次滑移。離合器滑移之后重建轉(zhuǎn)矩 的反復(fù)動(dòng)作被操作者感受為振動(dòng)。這一振動(dòng)告知操作者工具在設(shè)定轉(zhuǎn)矩極 限下操作。所述滑移還導(dǎo)致機(jī)械部件因摩擦和沖擊而磨損。
發(fā)明內(nèi)容
可以通過(guò)一種工具克服在前已知的電動(dòng)工具的一些缺陷，該工具包括 用于產(chǎn)生變速控制信號(hào)的固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā)生器、用于產(chǎn)生與變速控制 信號(hào)相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的微控制器、用于產(chǎn)生與PWM 信號(hào)相對(duì)應(yīng)的H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器電路、以及用于根據(jù)H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)使 電動(dòng)機(jī)與電源選擇性相連的H橋電路。
在一種實(shí)施方式中，固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā)生器工具包括電源開(kāi)關(guān)，所 述電源開(kāi)關(guān)包括用于產(chǎn)生對(duì)工具電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的變速信號(hào)的光傳感器。 所述工具包括具有反射面的可移動(dòng)元件并且該可移動(dòng)元件橫過(guò)停止位置與全速位置之間的距離、可操作地與可移動(dòng)元件相連以將可移動(dòng)元件向停止 位置偏壓的偏壓元件、用于產(chǎn)生光學(xué)信號(hào)的光學(xué)信號(hào)發(fā)生器，該光學(xué)信號(hào) 發(fā)生器被定向成使得光學(xué)信號(hào)指向可移動(dòng)元件的反射面、以及用于產(chǎn)生速 度控制信號(hào)的速度控制信號(hào)發(fā)生器，所述速度控制信號(hào)與由可移動(dòng)元件的 反射面對(duì)所反射的光學(xué)信號(hào)產(chǎn)生的反射相對(duì)應(yīng)。可移動(dòng)元件可以是繞彈簧加載軸安裝的樞轉(zhuǎn)觸發(fā)器。彈簧將觸發(fā)器偏 壓向電動(dòng)機(jī)斷路位置。光學(xué)信號(hào)發(fā)生器可以是向觸發(fā)器后部的反射面發(fā)射IR信號(hào)的紅外線(IR)信號(hào)發(fā)生器。反射面可以位于可伸縮橡膠防塵蓋的 內(nèi)側(cè)，該防塵蓋通過(guò)機(jī)械方式緊固在觸發(fā)器后部并完全封閉IR傳感器裝置。 速度控制信號(hào)發(fā)生器可以是IR傳感器，例如光學(xué)LED/晶體管或收發(fā)器。 光學(xué)晶體管具有基極，該基極根據(jù)照射在基極上的光信號(hào)強(qiáng)度而使電流能 夠從集電極流到發(fā)射極。光學(xué)信號(hào)中通過(guò)觸發(fā)器的反射面向速度控制信號(hào) 收發(fā)器反射的部分根據(jù)反射面與速度控制IR接收器之間的距離而改變。采用光學(xué)信號(hào)發(fā)生器和接收器產(chǎn)生變速控制信號(hào)省去了移動(dòng)部件、電 位計(jì)并消除了使電位計(jì)的電刷通過(guò)的距離與可移動(dòng)元件行進(jìn)的距離大致相 等的需要。這些部件的尺寸使它們能夠在開(kāi)關(guān)殼體中占有更小的空間。根據(jù)本發(fā)明的一種方法包括利用固態(tài)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度相 對(duì)應(yīng)的變速控制信號(hào)；產(chǎn)生與變速控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM) 信號(hào)；產(chǎn)生與PWM信號(hào)相對(duì)應(yīng)的用于H橋電路的H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及根 據(jù)H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)利用H橋電路使電動(dòng)機(jī)與電源選擇性相連。
本發(fā)明體現(xiàn)在多種系統(tǒng)和方法部件以及系統(tǒng)和方法部件的布置中。附 圖僅僅用于表示示例性實(shí)施方式，而并不能看成是限制本發(fā)明。 圖1表示包含本發(fā)明特征的鉸接鉆機(jī)的透視圖； 圖2表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)去除了可充電電池組的側(cè)視圖； 圖3表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)卻除了電池組、 一部分主殼體蓋、 一部 分機(jī)頭殼體且具有在鉆頭夾持器中的鉆頭的透視圖；圖4表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的機(jī)頭部分、鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和行星 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的橫截面圖；圖5表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的機(jī)頭部分的分解透視圖，所述機(jī)頭部 分包括自動(dòng)主軸鎖定系統(tǒng)；
圖6表示圖1所示的鉆機(jī)的機(jī)頭部分的頂視圖，所述機(jī)頭部分的一些 部件位于機(jī)頭殼體中的機(jī)架內(nèi)；
圖7表示被用于支承圖1所示的鉸接鉆機(jī)中的輸出小齒輪軸的托架的 頂視圖8表示圖7所示的托架的側(cè)視圖9表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的行星齒輪部分、鉸接部分和機(jī)頭部分 的頂視圖，其中去除了主殼體和一部分機(jī)頭殼體；
圖IO表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的側(cè)視圖，所述鉸 接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)包括錐齒輪和兩個(gè)小齒輪；
圖11是圖1所示的鉆機(jī)的一部分機(jī)頭殼體的透視圖，其中在插孔中的 多個(gè)齒被形成為與鉸接按鈕上的齒互補(bǔ)；
圖12表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的鉸接按鈕的透視圖13表示圖12所示的鉸接按鈕的底部的透視圖14表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的外部殼體的內(nèi)表面的局部頂視圖，具 有被形成為與鉸接按鈕上的齒互補(bǔ)的齒以及用于容納鉸接按鈕的突出部分 的孔；
圖15表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的外殼體的內(nèi)表面的頂視圖16表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的局部平面圖，機(jī)頭部分與主殼體部分 對(duì)準(zhǔn)并且不具有防塵蓋；
圖17表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的局部平面圖，機(jī)頭部分與主殼體部分 對(duì)準(zhǔn)并且具有防塵蓋；
圖18表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)的側(cè)視圖，機(jī)頭部分從鉆機(jī)的主殼體部 分旋轉(zhuǎn)到90度角，并且去除了一部分主殼體部分以顯示圖17所示防塵蓋 的位置；
圖19表示圖18所示的鉸接鉆機(jī)的側(cè)視圖，機(jī)頭部分從鉆機(jī)的主殼體 部分旋轉(zhuǎn)到180度角，并且去除了一部分主殼體部分以顯示圖17所示防塵 蓋的位置；
圖20表示圖19所示防塵蓋的詳細(xì)視圖；圖21表示圖1所示的鉸接鉆機(jī)去除了變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)、離合器控制裝 置和一部分主殼體的透視圖；圖22a， 22b和22c表示根據(jù)本發(fā)明原理的圖1所示鉸接鉆機(jī)的印刷電 路板的多個(gè)視圖；圖23表示圖21所示的鉸接鉆機(jī)的透視圖，具有安裝在光發(fā)生器和光 傳感器上并帶有內(nèi)反射面的可伸縮防護(hù)罩；圖24表示圖1所示的鉆機(jī)包含用于電動(dòng)機(jī)速度控制的光學(xué)開(kāi)關(guān)的示意 /框圖；圖25表示可以用于圖1所示的鉸接鉆機(jī)的螺絲刀鉆頭形式的鉆頭的側(cè) 視圖；圖26表示圖25所示的鉆頭插入圖1所示的鉸接鉆機(jī)內(nèi)的橫截面圖； 圖27表示圖25所示的鉆頭插入圖1所示的鉸接鉆機(jī)內(nèi)的橫截面圖； 圖28表示根據(jù)本發(fā)明原理的錐齒輪具有成90度間隔的兩個(gè)小齒輪的 局部頂視圖；圖29表示圖28所示的錐齒輪具有成180度間隔的兩個(gè)小齒輪的局部 頂視圖；圖30表示電動(dòng)工具的電氣圖/示意圖，其采用具有半橋的電動(dòng)機(jī)接口 電路對(duì)工具電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)制動(dòng)以向操作者提供振動(dòng)反饋，表明己經(jīng)達(dá)到 轉(zhuǎn)矩極限；圖31表示可以用于圖1所示的鉆機(jī)的電路的電氣圖/示意圖，其采用 具有全H橋電路的電動(dòng)機(jī)接口電路對(duì)鉆機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)制動(dòng)以向操作者 提供振動(dòng)反饋，表明已經(jīng)達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限；以及圖32A和32B表示電動(dòng)工具的電氣圖/示意圖，其提供與來(lái)自光學(xué)開(kāi)關(guān) 的變速信號(hào)相一致的固態(tài)電動(dòng)機(jī)速度控制并且對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)制動(dòng)以指 示已經(jīng)達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限。
具體實(shí)施方式
在圖1中示出了總體由IOO表示的鉸接鉆機(jī)。在圖1的實(shí)施方式中， 鉆機(jī)100包括主殼體部分102和機(jī)頭部分104。主殼體部分102容納電動(dòng)機(jī) 和用于控制鉆機(jī)100的相關(guān)電子裝置。主殼體部分102包括在本領(lǐng)域已知的用于容納可充電電池組106的電池插座。在一種實(shí)施方式中，可充電電 池組106包括鋰離子電池。通過(guò)按壓電池釋放突舌108取下電池組106。圖 2表示電池組106被取下后的鉆機(jī)100。鉆機(jī)100備選地可以通過(guò)外部電源 例如外部電池或電源線提供動(dòng)力。
變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)IIO控制電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。通過(guò)在手指平臺(tái)114內(nèi) 滑動(dòng)的換向按鈕112控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。通風(fēng)口 116使冷卻空氣可以 在主殼體102內(nèi)繞電動(dòng)機(jī)循環(huán)。離合器控制裝置118設(shè)定使用鉆機(jī)100時(shí) 可以產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。在圖1所示的位置，離合器控制裝置118處于最高 設(shè)定或鉆孔模式。在最高設(shè)定下，離合器不能提供最大轉(zhuǎn)矩。通過(guò)使離合 器控制裝置118從圖1所示的位置向下滑動(dòng)，使用者可以設(shè)定允許鉆機(jī)100 產(chǎn)生的所需轉(zhuǎn)矩極限，這一點(diǎn)在下文更詳細(xì)的論述。因而，在最高設(shè)定之 外的設(shè)定下，位于離合器控制裝置118設(shè)定之上的轉(zhuǎn)矩促使離合器致動(dòng)。
主殼體部分102還包括鉸接按鈕120和模制在主殼體102的外表面124 上的多個(gè)角度參考指示器122。在圖1的實(shí)施方式中，有五個(gè)角度參考指示 器122被用于識(shí)別機(jī)頭部分104可以放置的五個(gè)角位置。
機(jī)頭部分104包括夾頭鎖定裝置126和角度指示器128。通過(guò)與角度指 示器128對(duì)準(zhǔn)的角度參考指示器122指示機(jī)頭部分104所處的角度。如圖1 所示，機(jī)頭部分104相對(duì)于主殼體部分102呈90度角。在圖2中，機(jī)頭部 分104與主殼體部分102軸向?qū)?zhǔn)。盡管圖1和2所示的實(shí)施方式具有五 個(gè)角度參考指示器122，但可以有另外的或更少的角度參考指示器122以及 相對(duì)于主殼體部分102布置機(jī)頭部分104所成的相應(yīng)角度。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3-6，夾頭鎖定裝置126繞鉆頭夾持器130定位，鉆頭夾持 器130又由固定在機(jī)頭殼體136的軸承凹穴134內(nèi)的球軸承132支承。夾 頭鎖定裝置126包括具有凹槽140的套筒138。彈簧142繞鉆頭夾持器130 定位。鉆頭130包括容納圓柱形銷146的孔144和容納鋼球150的凹槽148。
軸承132在軸承132外后圓周處接靠機(jī)頭部分104的機(jī)頭殼體136。更 具體地，軸承132接靠凸緣152。在本實(shí)施方式中，凸緣152繞殼體136 連續(xù)形成，盡管如此，備選地，凸緣的形式可以是繞殼體136的內(nèi)部定位 的多個(gè)翼片。
鉆頭夾持器130可操作地與驅(qū)動(dòng)夾頭154相連，驅(qū)動(dòng)夾頭154又通過(guò)固定連接在輸出小齒輪軸156上的驅(qū)動(dòng)板158與輸出小齒輪軸156相連。 鎖定環(huán)160環(huán)繞驅(qū)動(dòng)夾頭154和三個(gè)鎖定銷162。鎖定環(huán)160、驅(qū)動(dòng)夾頭154、 驅(qū)動(dòng)板158和鎖定銷162都包括自動(dòng)主軸鎖定系統(tǒng)，使得像本領(lǐng)域已知的 那樣輸出鉆頭夾持器130僅從小齒輪側(cè)得到驅(qū)動(dòng)。當(dāng)從鉆頭側(cè)驅(qū)動(dòng)時(shí)，也 就是當(dāng)工具IOO被用作手動(dòng)螺絲刀時(shí)，主軸鎖定系統(tǒng)防止輸出小齒輪軸156 旋轉(zhuǎn)，因而便于將工具IOO用作手動(dòng)螺絲刀。在備選實(shí)施方式中，可以采 用手動(dòng)操縱的鎖定裝置。小齒輪164定位在輸出小齒輪軸156的與驅(qū)動(dòng)板158相對(duì)一端。輸出 小齒輪軸156的一端通過(guò)裝配在軸承凹穴168內(nèi)的軸承166保持軸向?qū)?zhǔn)。 輸出小齒輪軸156的相反端由套筒170支承。套筒170的一側(cè)通過(guò)凸緣172 支承在機(jī)頭殼體136上。套筒170的相反側(cè)通過(guò)也在圖7和8中示出的托 架174支承。托架174包括被構(gòu)造成與套筒170的一部分互補(bǔ)的支承區(qū)域176。如圖 9所示，兩個(gè)連接臂178被構(gòu)造成連接在機(jī)頭殼體136上。托架174消除了 設(shè)置模制在機(jī)頭殼體136相反一側(cè)用于凸緣172的匹配凸緣的需要。消除 了設(shè)置相反凸緣的需要可以明顯提高設(shè)計(jì)自由度，因?yàn)榻档土藢?duì)套筒170 支承結(jié)構(gòu)的空間要求。托架174可以由W108鋼沖壓而成以提供所需剛度 和強(qiáng)度?，F(xiàn)在參照?qǐng)D10，小齒輪164構(gòu)成了鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180的一部分。 鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180還包括在鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180的輸出部分與小齒 輪164嚙合并且還通過(guò)小齒輪184嚙合在電動(dòng)機(jī)部分的錐齒輪182。錐齒輪 182的軸186 —端支承在機(jī)架190的孔188內(nèi)(參見(jiàn)圖4)。機(jī)架190由鋅 和鋁合金ZA-8制成。該材料具有足夠低的摩擦系數(shù)以確保在軸186與機(jī)架 190之間存在相對(duì)較小的摩擦力。軸186另一端由受到機(jī)架190支承的球軸承192支承。然而，在軸186 的這一端，產(chǎn)生比軸186插入孔188內(nèi)的那一端相對(duì)更大的力。更具體地， 如圖10所示，小齒輪164和小齒輪184位于錐齒輪182的同一側(cè)。因而， 當(dāng)鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180旋轉(zhuǎn)時(shí)，在錐齒輪182上沿箭頭194的方向產(chǎn)生 指向錐齒輪182的底部196的力。該力起到了使錐齒輪182與小齒輪164 和小齒輪184脫開(kāi)的作用。利用作用在錐齒輪182上的這種增大的力，量值不能接受的軸向力被傳遞到軸承192。因而，設(shè)置推力軸承198保護(hù)球軸 承192并對(duì)錐齒輪182的底部196提供低摩擦支承。推力軸承198由具有 可以接受的低摩擦系數(shù)的材料例如可以從McMaster Carr of Chicago, Illinois購(gòu)買到的浸油黃銅制成。因此，在錐齒輪182的底部196產(chǎn)生的摩 擦保持在符合要求的水平。再次參照?qǐng)D4，小齒輪184固定連接在行星變速箱軸200上，行星變速 箱軸200接收來(lái)自總體由附圖標(biāo)記202表示的行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩。 像本領(lǐng)域已知的那樣，行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)202接收來(lái)自電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。行 星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)202位于部分插入機(jī)架190內(nèi)的行星齒輪殼體204內(nèi)。這 種布置使行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)202可以獨(dú)立由其它部件制成，同時(shí)簡(jiǎn)化了行 星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)202與其它部件的組裝。這種模塊化設(shè)計(jì)還可以在行星齒 輪傳動(dòng)系統(tǒng)202中設(shè)置備選的齒輪裝置，同時(shí)確保與其它部件的適配。通常，在行星齒輪殼體204和機(jī)架190之間需要提供簡(jiǎn)單的摩擦裝配。 然而在圖4所示的實(shí)施方式中，鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180沿行星變速箱軸200 產(chǎn)生軸向力。該軸向力起到了使行星齒輪殼體204與機(jī)架190脫開(kāi)的作用。 因而，設(shè)置延伸穿過(guò)行星齒輪殼體204和機(jī)架190的銷206和208。銷206 和208確保了在鉆機(jī)100的操作過(guò)程中行星齒輪殼體204不會(huì)與機(jī)架190 分離。備選地，行星齒輪殼體204和機(jī)架190可以被形成為一體的單元。繼續(xù)參照?qǐng)D4，機(jī)架190被構(gòu)造成與機(jī)頭殼體136滑動(dòng)配合。為此，機(jī) 頭殼體136包括繞球軸承192與機(jī)架190互補(bǔ)形成的護(hù)罩部分210。機(jī)頭殼 體136還包括凹槽212，其被構(gòu)造成容納機(jī)架190的限定孔188的部分。在 圖4中還示出了包括圖11中示出的多個(gè)齒216的插孔214。另外參照?qǐng)D12-14，插孔齒216被形成為與形成在鉸接按鈕120上的多 個(gè)齒218互補(bǔ)。鉸接按鈕120包括被構(gòu)造成裝配在主殼體部分102上的孔 222內(nèi)的突出中心部分220。鉸接按鈕120的齒218還被構(gòu)造成與繞孔222 在主殼體部分102內(nèi)側(cè)形成的多個(gè)齒224嚙合。鉸接按鈕120還包括在鉸 接按鈕120的面對(duì)插孔214 —側(cè)上的彈簧容納插孔226。當(dāng)組裝時(shí),彈簧(未 示出)位于插孔214內(nèi)并延伸到彈簧容納插孔226內(nèi)，從而迫使鉸接按鈕 120的突出中心部分220移動(dòng)到鉸接按鈕120伸入孔222內(nèi)的位置。參照?qǐng)D4和15，機(jī)架190通過(guò)肋228軸向支承在主殼體部分102上，主殼體部分102在本實(shí)施方式中由塑料制成。當(dāng)機(jī)架190如圖3所示安裝 在主殼體部分102上時(shí)，肋228位于機(jī)架190的翼片230下面。行星齒輪 傳動(dòng)系統(tǒng)202通過(guò)機(jī)械方式固定在本身與印刷電路板234電連接的電動(dòng)機(jī) 232上，印刷電路板234又與電池觸點(diǎn)保持器236電連接。觸點(diǎn)保持器236 與電池組106上的電池組插座匹配并通過(guò)導(dǎo)線(未示出)將電池電力傳送 到印刷電路板234。另一對(duì)導(dǎo)線(未示出)從印刷電路板234延伸到電動(dòng)機(jī) 終端238以向電動(dòng)機(jī)232供給所需電壓水平。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，在機(jī)頭殼體136的環(huán)繞錐齒輪182的部分上設(shè)置間隙 240，這樣使機(jī)頭殼體136可以相對(duì)于主殼體部分102旋轉(zhuǎn)，同時(shí)小齒輪164 與錐齒輪182保持嚙合。然而，當(dāng)機(jī)頭部分104與主殼體部分102軸向?qū)?準(zhǔn)時(shí)，如圖16所示露出間隙240。由此露出鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180，使污 染物進(jìn)入鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180，從而堵塞鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)因衣服、 手指或頭發(fā)可能纏在鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180內(nèi)而存在安全問(wèn)題。因而，圖 17中所示的浮動(dòng)式防塵蓋242被用于防止鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180受到污染 并避免使運(yùn)動(dòng)著的齒輪通過(guò)間隙240向操作者暴露，尤其是在機(jī)頭殼體136 如圖17所示與主殼體部分102軸向?qū)?zhǔn)時(shí)。
如圖18-20所示，防塵蓋242位于由主殼體部分102和機(jī)頭殼體136 限定的槽道244中。防塵蓋242在槽道244下部(如圖18和19所示)的 位置受到在圖11和20中最清楚地示出的位于機(jī)頭殼體136上的可移動(dòng)防 塵蓋行程限制器246或機(jī)架190的一部分248的限制。防塵蓋242在槽道 244上部的位置受到機(jī)頭殼體136的頸部250或主殼體部分102上的唇部 252的限制。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3和21-23，離合器控制裝置118通過(guò)機(jī)械方式與印刷電路 板234上的線性電位計(jì)254接合。由可伸縮橡膠防護(hù)罩256封蓋的光傳感 器256同樣位于印刷電路板234上，可伸縮橡膠防護(hù)罩256又通過(guò)機(jī)械方 式固定在變速觸發(fā)器110上。反射面260 (參見(jiàn)圖24)位于橡膠防護(hù)罩258 內(nèi)部。通過(guò)機(jī)械方式固定在印刷電路板234上的塑料彈簧定位元件262起 到了定位和支承彈簧264的作用，彈簧264通過(guò)機(jī)械方式緊固在變速觸發(fā) 器110上。彈簧264在遠(yuǎn)離印刷電路板234的方向上繞樞軸266偏壓變速 觸發(fā)器110。印刷電路板234還包含通過(guò)機(jī)械方式與換向按鈕112接合的二位滑動(dòng)開(kāi)關(guān)268。繞樞軸266操縱變速觸發(fā)器110改變了反射面260相對(duì)于光傳感器256 的位置以產(chǎn)生變速控制信號(hào)。盡管工具100的實(shí)施方式包含光學(xué)信號(hào)發(fā)生 器和用于提供變速控制信號(hào)的接收器，但該工具備選還可以采用壓力傳感 器、電容式接近傳感器或感應(yīng)式接近傳感器。在這些備選實(shí)施方式中，用 于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)變速控制信號(hào)的壓力感應(yīng)開(kāi)關(guān)可以包括用于產(chǎn)生變速控制信 號(hào)的壓力傳感器，所述變速控制信號(hào)與直接由操作者或通過(guò)中間元件例如 橫過(guò)停止位置與全速位置之間的距離移動(dòng)的可移動(dòng)元件施加在壓力傳感器 上的壓力相對(duì)應(yīng)。利用電容式接近傳感器實(shí)現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)變速控制信號(hào)的實(shí)施方式可以包 括產(chǎn)生變速控制信號(hào)的電容傳感器，所述變速控制信號(hào)與通過(guò)操作者手指 或可移動(dòng)元件的表面接近電容傳感器產(chǎn)生的電容相對(duì)應(yīng)。利用感應(yīng)式接近 傳感器實(shí)現(xiàn)的實(shí)施方式產(chǎn)生與通過(guò)操作者手指或可移動(dòng)元件的表面接近感 應(yīng)傳感器產(chǎn)生的電感相對(duì)應(yīng)的變速控制信號(hào)。參照?qǐng)D23，示意性示出了工具100的變速控制電路270。該變速控制 電路270包括可操作地與變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)110相連的電源觸點(diǎn)272。光學(xué)信 號(hào)發(fā)生器274與電池106相連并布置在印刷電路板232上，使得從光學(xué)信 號(hào)發(fā)生器274中發(fā)射的光指向變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)110的反射面260并指向光 傳感器256。光傳感器256和光學(xué)信號(hào)發(fā)生器274可以位于同一殼體內(nèi)或各自處于 單獨(dú)殼體內(nèi)。當(dāng)兩個(gè)部件位于同一殼體內(nèi)時(shí)，光發(fā)生器和傳感器可以通過(guò) 殼體中的單個(gè)觀察窗發(fā)射和接收光。備選地，每個(gè)部件可以具有單獨(dú)的觀 察窗。在單個(gè)殼體內(nèi)具有光發(fā)生器和傳感器的一體部件是可以從Fairchild Semiconductor of Sunnyvale, California買到的QRD1114反射物傳感器 (Reflective Object Sensor)。所述殼體基本上比具有電刷的電位計(jì)更小，所 述電刷大致與觸發(fā)器從停止到全速位置移動(dòng)的距離相同。光學(xué)信號(hào)發(fā)生器274和光傳感器256可以是紅外光發(fā)射器和紅外光接 收器。在備選實(shí)施方式中，IR收發(fā)器可以包含在通過(guò)機(jī)械方式緊固在變速 觸發(fā)器開(kāi)關(guān)后部的柔性防塵蓋內(nèi)。在該備選實(shí)施方式中，蓋的接近可移動(dòng) 觸發(fā)器的內(nèi)部將光學(xué)信號(hào)反射到接收器以產(chǎn)生速度控制信號(hào)。包含光傳感器256的工具的控制會(huì)受到外部能源例如太陽(yáng)的不利影響。 因而，在一種實(shí)施方式中，可伸縮防護(hù)罩或防塵蓋258由不透明材料制成 或涂有不透明材料，使得漏過(guò)殼體和觸發(fā)器結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能不會(huì)影響光傳感 器256接收的信號(hào)。備選地，對(duì)特定頻帶敏感的光傳感器可以被用于僅在 那一特定頻帶下屏蔽光傳感器的裝置。在另一實(shí)施方式中，可以采用其它 電路或編碼唯一地辨識(shí)來(lái)自干擾能量產(chǎn)生的反射信號(hào)的能量。
光傳感器256是光敏晶體管，其具有通過(guò)觸點(diǎn)272與電池組106相連 的集電極276以及通過(guò)分壓器280和電容器282與電氣上的地相連的發(fā)射 極278。定時(shí)信號(hào)發(fā)生器284接收來(lái)自分壓器280的電壓。在工具100中， 定時(shí)信號(hào)發(fā)生器264是通常已知的555定時(shí)器，盡管如此可以采用其它定 時(shí)信號(hào)發(fā)生器。
定時(shí)信號(hào)發(fā)生器264的輸出與MOSFET 288的柵極286相連，MOSFET 288具有與一個(gè)電動(dòng)機(jī)終端238相連的漏極290和與電氣上的地相連的源極 292。另一電動(dòng)機(jī)終端238通過(guò)觸點(diǎn)272與電池組106相連。續(xù)流二極管294 跨過(guò)電動(dòng)機(jī)終端238連接?？刹僮鞯嘏c變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)110相連的旁通觸 點(diǎn)296在電動(dòng)機(jī)終端238與電氣上的地之間與MOSFET 288并聯(lián)定位并且 制動(dòng)觸點(diǎn)298與續(xù)流二極管294并聯(lián)。
首先參照?qǐng)D24-26說(shuō)明鉆機(jī)100的操作。夾頭鎖定裝置126被構(gòu)造成 利用鉆頭例如圖24中所示的螺絲刀鉆頭300進(jìn)行操作。螺絲刀鉆頭300和 鉆頭夾持器130形狀互補(bǔ)。在該實(shí)例中，螺絲刀鉆頭300和鉆頭夾持器130 大體上為六邊形，盡管如此，可以采用備選形狀。螺絲刀鉆頭300的直徑 略小于鉆頭夾持器130，使得其可以裝配在鉆頭夾持器130內(nèi)。螺絲刀鉆頭 300包括切口區(qū)域302和尾部304。
首先，套筒138從圖4所示的位置向右移動(dòng)到圖26所示的位置，由此 使彈簧142壓縮。當(dāng)套筒138移動(dòng)時(shí)，套筒138上的凹槽140靠近鉆頭夾 持器130上的凹槽148。隨后，當(dāng)螺絲刀鉆頭300移動(dòng)到鉆頭夾持器130 內(nèi)時(shí)，尾部304迫使鋼球150向凹槽140移動(dòng)并移出鉆頭夾持器130的槽 道，從而使尾部304完全移動(dòng)通過(guò)鋼球150。
在該點(diǎn)，切口區(qū)域302與凹槽148對(duì)準(zhǔn)。套筒138隨后得到釋放，從 而使彈簧142將套筒138從圖27所示的位置向左偏壓在鉆頭夾持器130上。當(dāng)套筒138移動(dòng)時(shí)，凹槽140移動(dòng)離開(kāi)凹槽148，由此迫使鋼球150部分地 進(jìn)入鉆頭夾持器130的槽道內(nèi)，如圖27所示。由于切口區(qū)域302與凹槽148 對(duì)準(zhǔn)，因此允許鋼球150移動(dòng)到鉆頭夾持器130的槽道內(nèi)。在該點(diǎn)，鉆頭 300穩(wěn)固地夾持在鉆頭夾持器130內(nèi)。
機(jī)頭殼體136隨后相對(duì)于主殼體部分102鉸轉(zhuǎn)到所需角度。首先，彈 簧容納插孔226中的彈簧(未示出)迫使鉸接按鈕120伸入孔222內(nèi)。因 而，鉸接按鈕120的齒218與主殼體部分102上的齒224以及機(jī)頭殼體136 的插孔214上的齒216嚙合，由此鎖定鉸接按鈕120 (和機(jī)頭殼體136)相 對(duì)于主殼體部分102所成的角度。另外，通過(guò)機(jī)頭殼體136的頸部250將 防塵蓋242限制在槽道244的上部并通過(guò)機(jī)架190的部分248將其限制在 槽道244的下部，如圖18所示。
操作者隨后向鉸接按鈕120施加力，促使彈簧(未示出)壓縮，由此 使齒218與齒224脫開(kāi)。因而，盡管齒218與齒216保持嚙合，但機(jī)頭部 分104可以相對(duì)主殼體部分102樞轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)頭部分104例如從圖1所示的 位置樞轉(zhuǎn)到圖2所示的位置時(shí)，小齒輪164繞錐齒輪182樞轉(zhuǎn)。通過(guò)舉例， 圖28表示當(dāng)鉆機(jī)100處于圖1所示的構(gòu)造時(shí)小齒輪164和184相對(duì)于錐齒 輪182的位置。在該構(gòu)造中，小齒輪164繞錐齒輪182的圓周遠(yuǎn)離小齒輪 184大致90度。當(dāng)機(jī)頭部分104在箭頭306的方向上樞轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪164 在同一方向上繞錐齒輪182樞轉(zhuǎn)。因而，當(dāng)機(jī)頭部分104與主殼體部分102 對(duì)準(zhǔn)時(shí)，小齒輪164在遠(yuǎn)離小齒輪184 180度角的位置定位在錐齒輪182 上，如圖29所示。
在這種鉸轉(zhuǎn)過(guò)程中，小齒輪164和184與錐齒輪182保持嚙合。因而， 當(dāng)機(jī)頭殼體136樞轉(zhuǎn)時(shí)，鉆頭夾持器130通過(guò)電動(dòng)機(jī)232得到旋轉(zhuǎn)。另外， 機(jī)頭殼體136的樞轉(zhuǎn)促使可移動(dòng)防塵蓋行程限制器246接觸防塵蓋242并 沿槽道244推動(dòng)防塵蓋242。因而，被構(gòu)造成比圖17所示的間隙240更寬 的防塵蓋242限制從鉆機(jī)100的外部接近鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180。
當(dāng)鉸接鉆機(jī)100旋轉(zhuǎn)到所需位置時(shí)，操作者減小施加在鉸接按鈕120 上的力。隨后使彈簧容納插孔226中的彈簧(未示出)可以迫使鉸接按鈕 120遠(yuǎn)離插孔214，直至鉸接按鈕120延伸穿過(guò)孔222。因而，鉸接按鈕120 的齒218與主殼體部分102中的齒224以及機(jī)頭殼體136的插孔214中的齒216嚙合，由此鎖定鉸接按鈕120 (和機(jī)頭殼體136)與主殼體部分102 所成的角度。
隨后通過(guò)以已知方式將換向按鈕112置于與所需旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)應(yīng)的位 置來(lái)形成鉆頭300的所需旋轉(zhuǎn)方向。通過(guò)繞樞軸266移動(dòng)變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān) 110以閉合動(dòng)力觸點(diǎn)272來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。觸點(diǎn)272的閉合形成了使電流流至光 學(xué)信號(hào)發(fā)生器274以發(fā)射光的電路。
發(fā)射的光照射反射面260并且一部分光被反射向光傳感器256。由反射 面260反射的光量隨著反射面260移動(dòng)靠近光傳感器256而增大。通過(guò)光 傳感器256感測(cè)到的光的增大導(dǎo)致由光傳感器256傳導(dǎo)的電流的增大并且 電流流過(guò)光傳感器256導(dǎo)致電流從集電極276流至發(fā)射極278。因而，隨著 照射在光傳感器256上的光強(qiáng)度的增大，由光傳感器256傳導(dǎo)的電流也增 大。電流的增大導(dǎo)致通過(guò)分壓器280向定時(shí)信號(hào)發(fā)生器284提供的電壓水 平提高。增大的信號(hào)是變速信號(hào)并且其促使定時(shí)信號(hào)發(fā)生器284通過(guò)已知 方式產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。在所示鉆機(jī)100中，定時(shí)信號(hào)發(fā)生器284是通常己知 的555定時(shí)器，盡管如此可以采用其它定時(shí)信號(hào)發(fā)生器。
定時(shí)信號(hào)發(fā)生器284產(chǎn)生具有與變速信號(hào)水平相對(duì)應(yīng)的邏輯接通狀態(tài) 的定時(shí)脈沖。該信號(hào)被提供給MOSFET 288的柵極286。當(dāng)在柵極286中 存在的信號(hào)是邏輯接通狀態(tài)時(shí)，MOSFET 288使一個(gè)電動(dòng)機(jī)終端238與地 相連，而另一電動(dòng)機(jī)終端238通過(guò)主觸點(diǎn)272與電池電源相連。因而，當(dāng) 變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)110達(dá)到光傳感器256開(kāi)始檢測(cè)反射光并產(chǎn)生變速信號(hào)的 位置時(shí)，定時(shí)信號(hào)發(fā)生器284開(kāi)始產(chǎn)生促使MOSFET 288將一個(gè)電動(dòng)機(jī)終 端238與地相連的信號(hào)。 一旦這一點(diǎn)發(fā)生，電流開(kāi)始流過(guò)MOSFET 288并 且電動(dòng)機(jī)232開(kāi)始在由換向按鈕112選定的方向上旋轉(zhuǎn)。
續(xù)流二極管294促使在電動(dòng)機(jī)232的繞組中恰好半個(gè)周期的電流通過(guò) 二極管294流出電動(dòng)機(jī)232并在MOSFET 288響應(yīng)斷開(kāi)狀態(tài)的定時(shí)信號(hào)而 不進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí)流回電動(dòng)機(jī)232。這一動(dòng)作被稱為續(xù)流并且眾所周知。
當(dāng)變速觸發(fā)器110處于全速位置時(shí)，定時(shí)信號(hào)主要處于接通狀態(tài)并且 旁通觸點(diǎn)296閉合。旁通觸點(diǎn)296的閉合使電池電流能夠連續(xù)通過(guò)電動(dòng)機(jī) 232流動(dòng)，從而電動(dòng)機(jī)232在最高速度下旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)不再需要旋轉(zhuǎn)時(shí)，操作者釋放變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)110并且彈簧264促使變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)110繞樞軸266旋轉(zhuǎn)，從而使旁通觸點(diǎn)296斷開(kāi)。另外， 制動(dòng)觸點(diǎn)298閉合，由此連接電動(dòng)機(jī)終端238。兩個(gè)電動(dòng)機(jī)終端238通過(guò)制 動(dòng)觸點(diǎn)298的彼此相連能夠?qū)嵤╇妱?dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)制動(dòng)。
因此工具100的電子控制裝置與現(xiàn)有技術(shù)的控制系統(tǒng)相比需要向用于 產(chǎn)生變速信號(hào)的部件提供更小的空間。由于光信號(hào)發(fā)生器274和光傳感器 256不必與變速觸發(fā)器開(kāi)關(guān)110行進(jìn)的距離相匹配，因此獲得相當(dāng)大的空間 效率。另外，光信號(hào)發(fā)生器274和光傳感器256不需要移動(dòng)部件，這樣同 樣提高了可靠性。有利地是，光信號(hào)發(fā)生器274和光傳感器256可以與定 時(shí)信號(hào)發(fā)生器284安裝在同一印刷電路板234上。
當(dāng)鉆機(jī)100作業(yè)時(shí)，鉆頭300承受軸向力。軸向力產(chǎn)生于例如由操作 者施加的或由鉆頭上的沖擊產(chǎn)生的壓力。在任何一種情況下，都可以在不 增大鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180內(nèi)的部件的體積的情況下防止鉸接齒輪傳動(dòng)系 統(tǒng)180受到損壞。這一點(diǎn)通過(guò)將來(lái)自鉆頭300的軸向力引向鉆機(jī)100的主 殼體部分102同時(shí)繞過(guò)鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先參照?qǐng)D27，對(duì)鉆頭 300的沖擊往往使鉆頭300進(jìn)一步移動(dòng)到鉆機(jī)100內(nèi)，或者移動(dòng)到圖27所 示的左側(cè)。在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)中，不僅所述力損壞齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，而且被 用于將鉆頭保持在鉆頭夾持器內(nèi)的鋼球頻繁卡死，從而被迫更換夾頭鎖定 裝置。
然而如圖27所示，圓柱形銷146定位成使得鉆頭300的尾部304將在 切口區(qū)域302的壁接觸鋼球150之前接觸圓柱形銷146。因而，軸向沖擊不 會(huì)引起鋼球150卡死。當(dāng)然，圓柱形銷146必須由足以承受軸向沖擊的材 料制成。根據(jù)一種實(shí)施方式，圓柱形銷146由AISI4135鋼制成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，如果發(fā)生軸向沖擊，則力從圓柱形銷146被傳遞到鉆頭 夾持器130。軸向力從鉆頭夾持器130被傳遞到位于軸承凹穴134內(nèi)的軸承 132。因而，軸向力被傳遞到機(jī)頭殼體136的凸緣152 (還參見(jiàn)圖5)內(nèi)。 本實(shí)施方式中的機(jī)頭殼體136由鋁合金A380制成，從而能夠接受由軸承 132傳遞的力。該力隨后被傳遞到機(jī)架190并被傳遞到主殼體部分102的肋 228內(nèi)。
更具體地，繞鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180設(shè)置用于軸向力傳遞的兩個(gè)路徑。 第一路徑主要在機(jī)頭殼體136與主殼體部分102軸向?qū)?zhǔn)時(shí)傳遞軸向力。在該構(gòu)造中，軸向力主要通過(guò)凹槽212并在護(hù)罩部分210處經(jīng)過(guò)機(jī)頭殼體 136到達(dá)機(jī)架190，在所述凹槽212處機(jī)頭殼體136繞孔188 (參見(jiàn)圖4) 接合機(jī)架190，在所述護(hù)罩部分210處機(jī)頭殼體136沿錐齒輪196的底部向 外接合機(jī)架190。
第二路徑主要在機(jī)頭殼體136相對(duì)于主殼體部分102成90度角時(shí)使軸 向力通過(guò)。在該構(gòu)造中，軸向力再次從圓柱形銷146被傳遞到鉆頭夾持器 130。軸向力隨后主要從機(jī)頭殼體136的插孔214上的齒216通過(guò)而到達(dá)鉸 接按鈕120上的齒218并隨后到達(dá)主殼體部分102上的齒224。
當(dāng)機(jī)頭殼體136既不與主殼體部分102完全對(duì)準(zhǔn)也不相對(duì)于主殼體部 分102成90度角時(shí)，軸向力通常經(jīng)過(guò)上述兩個(gè)通路。因而，降低了軸向力 對(duì)鉆機(jī)100的鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180的影響。由于因此使鉸接齒輪傳動(dòng)系 統(tǒng)180受到保護(hù)，因此鉸接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)180可以被構(gòu)造成比其它鉸接齒 輪傳動(dòng)系統(tǒng)更輕。
在一種實(shí)施方式中，可以在鉆機(jī)100或另外的電動(dòng)工具中采用的印刷 電路板包括向操作者提供振動(dòng)反饋的電路，如圖30所示。振動(dòng)反饋電路308 包括微控制器310、驅(qū)動(dòng)器電路312以及電動(dòng)機(jī)接口電路314。在本實(shí)施方 式中的驅(qū)動(dòng)器電路312是從單個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)、可以與PWM 信號(hào)為相同信號(hào)的轉(zhuǎn)矩極限指示信號(hào)以及電動(dòng)機(jī)方向控制信號(hào)中產(chǎn)生半橋 電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的集成電路。驅(qū)動(dòng)器電路312可以是半橋驅(qū)動(dòng)器，例如可以 從Allegro Microsystems, Inc. of Worcester, Massachusetts買至lj的Allegro 3946。
驅(qū)動(dòng)器電路312的輸出通過(guò)可以為MOSFET的兩個(gè)晶體管318與電動(dòng) 機(jī)316相連，盡管如此可以采用其它類型的晶體管。晶體管318可以通過(guò) 開(kāi)關(guān)322和324與電動(dòng)機(jī)316的任意終端相連，而晶體管320可以通過(guò)開(kāi) 關(guān)326和328與電動(dòng)機(jī)316的任意終端相連。分路電阻器330連接在晶體 管320與電氣上的地之間。電阻器330的高電位側(cè)通過(guò)放大器332與微控 制器310相連。還在振動(dòng)反饋電路308中設(shè)置電源334并且從可以是線性 電位器例如線性電位器254的轉(zhuǎn)矩參考源336提供最大轉(zhuǎn)矩參考信號(hào)。
電動(dòng)機(jī)316的半橋控制裝置消除了設(shè)置續(xù)流二極管的需要，因?yàn)轵?qū)動(dòng) 器電路312產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)接口電路信號(hào)，用于選擇性操作電動(dòng)機(jī)接口電路314以控制電動(dòng)機(jī)316的旋轉(zhuǎn)速度。更具體地，向微控制器310提供來(lái)自觸發(fā) 器電位器或類似部件的變速控制信號(hào)338，以通過(guò)微控制器310控制電動(dòng)機(jī) 316的旋轉(zhuǎn)?；谧兯倏刂菩盘?hào)338，微控制器310產(chǎn)生向驅(qū)動(dòng)器電路312 提供的PWM信號(hào)。響應(yīng)該P(yáng)WM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器電路312使晶體管318和 320導(dǎo)通和截止。
在常規(guī)操作過(guò)程中，晶體管318與晶體管320互補(bǔ)，使得當(dāng)晶體管320 導(dǎo)通時(shí)，晶體管318截止。晶體管320導(dǎo)通和截止的比率決定了電動(dòng)機(jī)316 的速度。電動(dòng)機(jī)316的旋轉(zhuǎn)方向例如在換向開(kāi)關(guān)的控制下由開(kāi)關(guān)322， 324， 326和328的位置決定。
當(dāng)晶體管320處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，通過(guò)晶體管320和電阻器330向電氣 上的地提供流過(guò)電動(dòng)機(jī)316的電流。該電流與使電動(dòng)機(jī)316操作的轉(zhuǎn)矩相 關(guān)。因而，在電阻器330高電位側(cè)的電壓與電動(dòng)機(jī)316上的轉(zhuǎn)矩相關(guān)。該 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)通過(guò)放大器332放大并被提供給微控制器310。微控制器 310將放大的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)與通過(guò)轉(zhuǎn)矩參考源336形成的轉(zhuǎn)矩極限信號(hào) 進(jìn)行比較。備選可以由不同類型的轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)發(fā)生器提供的轉(zhuǎn)矩極限信 號(hào)向微控制器310提供與流過(guò)電動(dòng)機(jī)316的電流相對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)，該參 考信號(hào)代表了電動(dòng)機(jī)316的最大轉(zhuǎn)矩設(shè)定。
響應(yīng)于微控制器310接收到超過(guò)電動(dòng)機(jī)316最大轉(zhuǎn)矩設(shè)定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩信號(hào)，微控制器310產(chǎn)生向驅(qū)動(dòng)器電路312提供的制動(dòng)信號(hào)。響應(yīng)該制 動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器電路312使晶體管320變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)并將晶體管318置于 導(dǎo)通狀態(tài)。這樣再生電流能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)316的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)制動(dòng)。
當(dāng)發(fā)生動(dòng)態(tài)制動(dòng)時(shí)，由電動(dòng)機(jī)316承受的轉(zhuǎn)矩降低直至感測(cè)到的轉(zhuǎn)矩 小于電動(dòng)機(jī)316的最大轉(zhuǎn)矩設(shè)定。微控制器310隨后使晶體管320變?yōu)閷?dǎo) 通狀態(tài)，由此使電動(dòng)機(jī)316旋轉(zhuǎn)并提高電動(dòng)機(jī)316所承受的轉(zhuǎn)矩。這樣， 電動(dòng)機(jī)316在旋轉(zhuǎn)和促使工具振動(dòng)并警告操作者已經(jīng)達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限的動(dòng)態(tài) 制動(dòng)之間交替變化。用于提供該振動(dòng)反饋的有效頻率為30Hz。引起這一操 作的轉(zhuǎn)矩極限指示信號(hào)持續(xù)下去，只要觸發(fā)器保持壓下。備選地，微控制 器可以被編程以在固定時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩極限指示信號(hào)并隨后停止以降低 電動(dòng)機(jī)受到過(guò)脈沖(over-pulsed)的可能性。
在一種實(shí)施方式中，利用圖31中所示的電路向鉆機(jī)100提供振動(dòng)反饋。振動(dòng)反饋電路340包括微控制器342、H橋驅(qū)動(dòng)器電路344和電動(dòng)機(jī)接口電 路346。四個(gè)MOSFET 348， 350， 352和354在H橋驅(qū)動(dòng)器電路344的控 制下對(duì)從可充電電池組106向電動(dòng)機(jī)232的供電進(jìn)行控制。分路電阻器356 設(shè)置在MOSFET 352和354與電氣上的地之間。在電阻器356的高電位側(cè) 的信號(hào)與電動(dòng)機(jī)232產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)。該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)通過(guò)利用圖31 所示的操作放大器實(shí)施的放大電路358放大并提供給微控制器342。微控制 器342將該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)與轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)進(jìn)行比較，并響應(yīng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩信號(hào)等于或大于轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩極限指示信號(hào)。轉(zhuǎn)矩極限指示 信號(hào)可以具有矩形波形。
在一種實(shí)施方式中，微控制器342提供轉(zhuǎn)矩極限指示信號(hào)，該信號(hào)是 在大致30Hz頻率下具有至少200 P s斷開(kāi)狀態(tài)的矩形信號(hào)。該轉(zhuǎn)矩極限指 示信號(hào)促使驅(qū)動(dòng)器電路344產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)接口控制信號(hào)，該電動(dòng)機(jī)接口控制 信號(hào)使動(dòng)力與電動(dòng)機(jī)232斷開(kāi)并將MOSFET 348， 350， 352和354連接在 一起，所以電動(dòng)機(jī)232的繞組內(nèi)的電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)232流回以對(duì)電動(dòng)機(jī)232 進(jìn)行動(dòng)態(tài)制動(dòng)。
動(dòng)力制動(dòng)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)232停止。在施加下一接通脈沖之前，微控制器 將所述信號(hào)反向作為H橋驅(qū)動(dòng)器344的方向控制輸入。因而，矩形脈沖隨 后的接通狀態(tài)促使H橋驅(qū)動(dòng)器電路344對(duì)H橋進(jìn)行操作以將電動(dòng)機(jī)232與 可充電電池組106相連，所述電池組106具有與在制動(dòng)之前被用于連接電 動(dòng)機(jī)232和可充電電池組106的極性相反的極性。電動(dòng)機(jī)在30Hz頻率下的 這種制動(dòng)/反向/起動(dòng)操作促使工具以警告操作者已經(jīng)達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限的方式 振動(dòng)，同時(shí)防止鉆頭在離合操作過(guò)程中繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。也可以在不使信號(hào)反向 的情況下采用動(dòng)態(tài)制動(dòng)。
在另一實(shí)施方式中，可以在固定周期內(nèi)例如10-20個(gè)脈沖內(nèi)產(chǎn)生矩形 波形，使得電動(dòng)機(jī)不會(huì)受到過(guò)脈沖(over-pulsed)。同樣，微控制器342可 以在矩形波形的斷開(kāi)時(shí)間將方向控制信號(hào)反向提供給H橋驅(qū)動(dòng)器344，使 得電動(dòng)機(jī)232每次在相反方向起動(dòng)。該動(dòng)作導(dǎo)致在離合周期內(nèi)凈輸出旋轉(zhuǎn) 為零。另外，微控制器342可以響應(yīng)指示電動(dòng)機(jī)232反向操作而不是正向 操作的電動(dòng)機(jī)方向控制信號(hào)來(lái)使離合功能失效。
圖32A和32B示出了在消除了設(shè)置機(jī)械觸點(diǎn)需要的工具中采用的電路的實(shí)施方式。電路360包括光學(xué)速度控制開(kāi)關(guān)362、二位正向/反向開(kāi)關(guān)364、 微控制器366、驅(qū)動(dòng)器電路368、 H橋電路370、電動(dòng)機(jī)372、分路電阻器 374、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)放大器376、以及轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)發(fā)生器378。在該實(shí) 施方式中，動(dòng)力通過(guò)H橋電路370與電動(dòng)機(jī)372相連，但不再需要主觸點(diǎn)、 制動(dòng)觸點(diǎn)和旁通觸點(diǎn)。因而，該實(shí)施方式顯著減少了承受機(jī)械磨損和老化 的部件的數(shù)量。由于光學(xué)控制開(kāi)關(guān)362、微控制器366、驅(qū)動(dòng)器電路368、 H橋電路370和轉(zhuǎn)矩信號(hào)放大器376都可以實(shí)施為集成電路，則IC可以安 裝在共用的印刷電路板上并且獲得以前由機(jī)械觸點(diǎn)和變速信號(hào)電位計(jì)占用 的空間。該構(gòu)造還使工具部件能夠布置成更有效的幾何結(jié)構(gòu)。
在電路360中，光學(xué)速度控制開(kāi)關(guān)362如上所述操作以從樞轉(zhuǎn)觸發(fā)器 的反射面處定向的光學(xué)信號(hào)反射中產(chǎn)生變速控制信號(hào)。變速控制信號(hào)被提 供給微控制器366進(jìn)行處理?？梢允菑腡exas Instruments買到的微控制器 并由部件號(hào)MSP430命名的微控制器366得到指令編程以產(chǎn)生PWM脈沖， 該P(yáng)WM脈沖具有與變速信號(hào)水平相對(duì)應(yīng)的接通狀態(tài)。微控制器366向驅(qū) 動(dòng)器電路368提供PWM信號(hào)以產(chǎn)生四個(gè)電動(dòng)機(jī)接口控制信號(hào)，這些電動(dòng) 機(jī)接口控制信號(hào)被用于使電池動(dòng)力與電動(dòng)機(jī)372相連。由二位正向/反向開(kāi) 關(guān)364中的觸點(diǎn)確定電動(dòng)機(jī)372的驅(qū)動(dòng)方向，通過(guò)所述觸點(diǎn)向微控制器366 提供信號(hào)。在電路360中，二位正向/反向開(kāi)關(guān)364的觸點(diǎn)無(wú)需承載被提供 給電動(dòng)機(jī)372的電流，因此二位正向/反向開(kāi)關(guān)364的觸點(diǎn)可以比其它系統(tǒng) 中的觸點(diǎn)更小。還通過(guò)微控制器366向驅(qū)動(dòng)器電路368提供方向信號(hào)，因 此驅(qū)動(dòng)器電路368能夠?qū)橋電路370中的電流進(jìn)行兩個(gè)方向的控制。
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)放大器376向微控制器366提供來(lái)自分路電阻器374 的高電位側(cè)的轉(zhuǎn)矩信號(hào)。轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)發(fā)生器378可以實(shí)施為如上所述的 電位計(jì)以便為提供微控制器366的參考信號(hào)。當(dāng)微控制器366確定電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩信號(hào)等于或超過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩極限時(shí)，微控制器366產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩極限指示 信號(hào)，因此驅(qū)動(dòng)器電路368產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)接口控制信號(hào)，該電動(dòng)機(jī)接口控制 信號(hào)使電動(dòng)機(jī)372以引起振動(dòng)的方式進(jìn)行操作。對(duì)于TD340驅(qū)動(dòng)器電路， 由微控制器366產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極限指示信號(hào)是在大約30Hz頻率下具有至少大 約200 li s斷開(kāi)狀態(tài)的矩形信號(hào)。
盡管己經(jīng)通過(guò)對(duì)示例性過(guò)程和系統(tǒng)部件的描述說(shuō)明了本發(fā)明，以及盡管已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了多種過(guò)程和部件，但申請(qǐng)人并不是要限制或?qū)⒏?加權(quán)利要求的范圍局限于這些細(xì)節(jié)。而且本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易認(rèn)識(shí)到另 外的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此本發(fā)明就其最廣義方面并非局限于所示和所述的具 體細(xì)節(jié)、實(shí)施方式或示意性實(shí)例。因而，在不脫離申請(qǐng)人的總體發(fā)明構(gòu)思 的精神或范圍的前提下可以偏離這些細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種具有固態(tài)電動(dòng)機(jī)控制裝置的手持電動(dòng)工具，包括用于產(chǎn)生變速控制信號(hào)的固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā)生器；用于產(chǎn)生與所述變速控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的微控制器；用于產(chǎn)生與所述PWM信號(hào)相對(duì)應(yīng)的H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器電路；以及用于根據(jù)所述H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)使電動(dòng)機(jī)與電源選擇性相連的H橋電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā) 生器包括光學(xué)速度控制開(kāi)關(guān)。
3. 如權(quán)利要求2所述的工具，其特征在于，所述光學(xué)速度控制開(kāi)關(guān)包括具有反射面的可移動(dòng)元件，并且該可移動(dòng)元件橫過(guò)位于停止位置與全 速位置之間的距離；可操作地與可移動(dòng)元件相連以將可移動(dòng)元件向停止位置偏壓的偏壓元件；用于產(chǎn)生光學(xué)信號(hào)的光學(xué)信號(hào)發(fā)生器，該光學(xué)信號(hào)發(fā)生器被定向成使 得光學(xué)信號(hào)指向可移動(dòng)元件的反射面；以及用于產(chǎn)生變速控制信號(hào)的速度控制信號(hào)發(fā)生器，所述變速控制信號(hào)與 由可移動(dòng)元件的反射面對(duì)所產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)的反射相對(duì)應(yīng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā) 生器包括用于產(chǎn)生變速控制信號(hào)的壓力傳感器，所述變速控制信號(hào)與施加在壓 力傳感器上的壓力相對(duì)應(yīng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā)生器包括用于產(chǎn)生變速控制信號(hào)的電容傳感器，所述變速控制信號(hào)與通過(guò)可移 動(dòng)元件接近該電容傳感器產(chǎn)生的電容相對(duì)應(yīng)。
6. 如權(quán)利要求l所述的工具，其特征在于，所述固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā) 生器包括用于產(chǎn)生變速控制信號(hào)的感應(yīng)傳感器，所述變速控制信號(hào)與通過(guò)可移 動(dòng)元件接近該感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的電感相對(duì)應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，還包括 用于產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)的離合器電路；響應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)等于或大于轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)的 微控制器；以及產(chǎn)生與該動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的用于H橋電路的動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng) 器電路。
8. 如權(quán)利要求7所述的工具，其特征在于，所述離合器電路還包括-用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)的轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)發(fā)生器；以及 用于產(chǎn)生與電動(dòng)機(jī)電流相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)發(fā)生器。
9. 如權(quán)利要求7所述的工具，其特征在于，所述微控制器產(chǎn)生具有矩 形波形的動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的工具，其特征在于，所述微控制器產(chǎn)生用于動(dòng) 態(tài)制動(dòng)信號(hào)的具有至少大約200 u s斷開(kāi)狀態(tài)的矩形波形。
11. 如權(quán)利要求9所述的工具，其特征在于，所述矩形波形具有大約 30Hz的頻率。
12. 如權(quán)利要求7所述的工具，其特征在于，所述微控制器與電動(dòng)機(jī)方 向控制信號(hào)相連；以及所述微控制器使電動(dòng)機(jī)方向控制信號(hào)反向并使反向的電動(dòng)機(jī)方向控制 信號(hào)與驅(qū)動(dòng)器電路相連，從而驅(qū)動(dòng)器電路在動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)處于斷開(kāi)狀態(tài)之 后使與電動(dòng)機(jī)相連的電池極性相反。
13. —種操作手持電動(dòng)工具的方法，包括利用固態(tài)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生與選定的電動(dòng)機(jī)速度相對(duì)應(yīng)的變速控制信號(hào)； 產(chǎn)生與該變速控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)； 產(chǎn)生與該P(yáng)WM信號(hào)相對(duì)應(yīng)的用于H橋電路的H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及 根據(jù)該H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)利用H橋電路使電動(dòng)機(jī)與電源選擇性相連。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述變速控制信號(hào)的產(chǎn) 生包括根據(jù)反射的光學(xué)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生該變速控制信號(hào)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述變速控制信號(hào)的產(chǎn)生包括使具有反射面的可移動(dòng)元件橫過(guò)停止位置與全速位置之間的距離； 向停止位置偏壓該可移動(dòng)元件；以及使光學(xué)信號(hào)朝向可移動(dòng)元件的反射面定向以產(chǎn)生該反射的光學(xué)信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括 響應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)等于或大于轉(zhuǎn)矩極限信號(hào)而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)；以及產(chǎn)生與動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的用于H橋電路的H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)的產(chǎn) 生包括產(chǎn)生矩形波形。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述矩形波形的產(chǎn)生包括產(chǎn)生具有至少大約200y s斷開(kāi)狀態(tài)的矩形波形。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括 使電動(dòng)機(jī)方向控制信號(hào)反向；以及響應(yīng)矩形波形斷開(kāi)狀態(tài)過(guò)程中反向的電動(dòng)機(jī)方向控制信號(hào)而使與電動(dòng) 機(jī)相連的電池極性相反。
20. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括 使電動(dòng)機(jī)方向控制信號(hào)反向；以及響應(yīng)電動(dòng)機(jī)方向信號(hào)的反向而使動(dòng)態(tài)制動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生動(dòng)作失效。
全文摘要
一種包括固態(tài)電動(dòng)機(jī)控制裝置的電動(dòng)工具。該工具包括用于產(chǎn)生變速控制信號(hào)的固態(tài)變速控制信號(hào)發(fā)生器、用于產(chǎn)生與變速控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的微控制器、用于產(chǎn)生與PWM信號(hào)相對(duì)應(yīng)的H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器電路；以及用于根據(jù)H橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)使電動(dòng)機(jī)與電源選擇性相連的H橋電路。
文檔編號(hào)H02P7/00GK101300732SQ200680040677
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者D·波日蓋, I·科瓦里克, J·德西科 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司