控制直流電動工具扭力輸出的方法

發(fā)明解讀

控制直流電動工具扭力輸出的方法

現(xiàn)有的沖擊類緊固件直流工具中很多帶有扭力輸出的可調(diào)功能，一般具有高、中、低三個扭力區(qū)段，并且通過一個調(diào)節(jié)開關可在三個扭力區(qū)段間進行切換；在每一個區(qū)段內(nèi)，都可以用Trigger（觸發(fā)器）通過PWM方式進行從0到本區(qū)段內(nèi)Max之間的調(diào)節(jié)，但是并沒有考慮直流電動工具中電池電壓下降引起的速度和輸出扭力下降，僅僅只是簡單的在速度上作了多檔的設定，當電池電壓下降時，本區(qū)段內(nèi)MAX速度或者扭力的下降沒有被考慮。在該情況下，極易出現(xiàn)電池電壓下降導致工具的最大速度和扭力輸出下降，而用戶并不能察覺，導致用戶沒有選擇當前工況下的合適檔位或者使得螺栓不能較好擰緊，從而影響直流電動工具的正?？煽康墓ぷ鳌?/p>

該發(fā)明涉及直流電動工具扭力輸出的控制技術領域，具體涉及一種控制直流電動工具控制扭力輸出的方法。

發(fā)明內(nèi)容：

該發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供的一種控制直流電動工具扭力輸出的方法，實現(xiàn)對輸出扭力進行自動補償，并能夠判斷到當前電量無法達到設定扭力輸出時進行報警告知，保證直流電動工具的正常可靠的工作。

為了實現(xiàn)上述目標，該發(fā)明采用如下的技術方案：

一種控制直流電動工具扭力輸出的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)預設多個扭力檔位及與扭力檔位對應的電壓區(qū)間；

步驟(2)檢測電池當前輸出電壓，并判斷當前電壓所在的電壓區(qū)間；

步驟(3)判斷當前電壓區(qū)間與設定扭力檔位是否匹配，若匹配則進入步驟(4)，否則提醒扭力輸出達不到設定的扭力檔位，還可以計算顯示實際的扭力輸出值對應的最大扭力檔位；

步驟(4)計算當前實際的扭力輸出值，若輸出的扭力值滿足設定扭力檔位，則保持PWM調(diào)制值不變，保持當前實際的扭力輸出值；若輸出的扭力值不滿足扭力檔位，則增加PWM調(diào)制值進行補償，使當前實際的扭力輸出值達到對應扭力檔位的設定值。

上述控制直流電動工具扭力輸出的方法，其特征在于：

步驟(1)多個扭力檔位包括第一調(diào)節(jié)檔、第二調(diào)節(jié)檔、第三調(diào)節(jié)檔和第四調(diào)節(jié)檔。

步驟(1)所述電池電壓由高到低為第一電壓區(qū)間、第二電壓區(qū)間、第三電壓區(qū)間和第四電壓區(qū)間，所述第四電壓區(qū)間為最低電量電壓區(qū)間。

當前電池電壓位于第一電壓區(qū)間時，輸出扭力在第一至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)能夠保持恒定；當前電池電壓位于第二電壓區(qū)間時，輸出扭力在第二至第三任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)能夠保持恒定；當前電池電壓位于第三電壓區(qū)間時，輸出扭力在第三調(diào)節(jié)檔內(nèi)能夠保持恒定。

步驟(2)中檢測電池當前輸出電壓是在驅動電機的情況下進行。

該發(fā)明的有益之處在于：提供的直流電動工具控制扭力輸出的電壓補償方法，通過對電池電壓的輸出電壓檢測，實現(xiàn)對輸出扭力進行自動補償，降低和減少帶可調(diào)扭力檔輸出的工具的檔位輸出誤差，使直流電動工具扭力輸出更精確，位于某一恒定的檔位，并讓用戶更好的使用工具，并能夠判斷到當前電量無法達到設定扭力輸出時進行報警告知，保證直流電動工具的正?？煽康墓ぷ鳌?/p>

實施方式：

結合附圖，對該發(fā)明作進一步的詳細介紹。

該發(fā)明的直流電動工具控制扭力輸出的電壓補償方法，通過對電池電壓的輸出電壓檢測，實現(xiàn)對輸出扭力進行自動補償，降低和減少帶可調(diào)扭力檔輸出的工具的檔位輸出誤差，使直流電動工具扭力輸出更精確，位于某一恒定的檔位，并讓用戶更好的使用工具，并能夠判斷到當前電量無法達到設定扭力輸出時進行報警告知，如圖1及圖2所示，具體包括以下步驟：

第一步，預設多個扭力檔位及與扭力檔位對應的電壓區(qū)間，多個扭力檔位包括由小到大分別的第一調(diào)節(jié)檔、第二調(diào)節(jié)檔、第三調(diào)節(jié)檔和第四調(diào)節(jié)檔；電池電壓由高到低為第一電壓區(qū)間、第二電壓區(qū)間、第三電壓區(qū)間和第四電壓區(qū)間，所述第四電壓區(qū)間為最低電量電壓區(qū)間；

第二步，檢測直流電動工具的當前電池電壓，并判斷當前電壓所在的電壓區(qū)間；

第三步，判斷當前電壓區(qū)間與設定扭力檔位是否匹配，若匹配則進入第四步，否則提醒扭力輸出達不到設定的扭力檔位，并計算顯示實際的扭力輸出值對應的最大扭力檔位；

第四步，計算當前實際的扭力輸出值，若輸出的扭力值滿足設定扭力檔位，則保持PWM調(diào)制值不變，保持當前實際的扭力輸出值；若輸出的扭力值不滿足扭力檔位，則增加PWM調(diào)制值進行補償，使當前實際的扭力輸出值達到對應扭力檔位的設定值。

上述在第二步中檢測直流電動工具的當前電池電壓是在驅動電機的情況下實時檢測；在第三步中，提醒扭力輸出達不到設定的扭力檔位的方式通過在顯示屏上提醒的方式實現(xiàn)，也可以通過設置報警指示燈的方式來實現(xiàn)，另外，如對使用便利性的要求稍低，也可以不計算和顯示實際的扭力輸出值對應的最大扭力檔位，而通過使用者降低扭力檔位直至當前電壓能夠與設定的扭力檔位匹配。

圖1 基本控制流程

圖2 實施方式的工作流程

若當前電池電壓的逐漸下降，如圖3所示，通過增加PWM調(diào)制值進行補償，使輸出扭力在第一步所述的若干個調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定，當前電池電壓位于第一電壓區(qū)間時，輸出扭力在第一至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；當前電池電壓位于第二電量電壓區(qū)間時，輸出扭力在第二至第三任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；當前電池電壓位于第三電量電壓區(qū)間時，輸出扭力在第三調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定。

圖3 輸出扭力在若干個調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定的示意

下面是根據(jù)該發(fā)明提供的方法，如圖2所示，對直流電動工具控制扭力輸出的電壓補償?shù)囊粚嵤├M行詳細說明。

預先設定扭力輸出為第一調(diào)節(jié)檔(40N?m)、第二調(diào)節(jié)檔(30N?m)、第三調(diào)節(jié)檔(20N?m)、第四調(diào)節(jié)檔(15N?m)和扭力輸出報警指示器，其中N?m為扭力單位，可以理解為這些扭力區(qū)間可以根據(jù)電動工具的實際需要預先設定，其數(shù)值不限于上述范圍，也可以將第一檔設為最小檔，第四檔設為最大檔；

劃分直流電動工具的電池電壓由高到低為若干個電壓區(qū)間，電池電壓由高到低為第一電壓區(qū)間、第二電壓區(qū)間、第三電壓區(qū)間和第四電壓區(qū)間，第四電壓區(qū)間為最低電壓區(qū)間，上述的電壓區(qū)間可以是靜態(tài)的也可以是動態(tài)的，如在輕載時的電壓區(qū)間值為A[X1,Y1]，在重載時自動調(diào)整為A[X2,Y2]，如表1所示，給出了一種電壓區(qū)間值與調(diào)節(jié)檔的關系，也就說當所選調(diào)節(jié)檔與電量電壓區(qū)間不匹配時，則通過扭力輸出報警指示器報警(warning)提示，此種情況下無法通過增加PWM調(diào)制值來保持扭力恒定，如果選定的檔位與電量電壓區(qū)間匹配，則在電池電壓下降時，可以通過PWM增加來使扭力保持恒定。

表1 電壓區(qū)間值與調(diào)節(jié)檔的關系

通過實時檢測直流電動工具的當前電池電壓，并判斷在位于哪個電壓區(qū)間；

圖4 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)電壓變化范圍的示意

圖5 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)位于第四調(diào)節(jié)檔主軸輸出速度的變化范圍的示意

圖6 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)位于第三調(diào)節(jié)檔主軸輸出速度的變化范圍的示意

圖7 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)位于第三調(diào)節(jié)檔PWM調(diào)制值補償變化范圍的示意

若當前電池電壓位于第一電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，如圖4所示，電池電壓由V MAX下降到V1，如圖5所示，在第一調(diào)節(jié)檔(最大調(diào)節(jié)檔)中的主軸輸出速度由S1max下降到S1，但是扭力輸出并沒有下降，下降量小可以忽略不計。如圖6所示，若位于第三調(diào)節(jié)檔中的主軸輸出速度由S2下降到S2’，對應最大輸出扭力由T2下降到T2’，而第三調(diào)節(jié)檔中主軸輸出速度S2先前對應的PWM調(diào)制值為N1，即通過對PWM調(diào)制值增加來進行補償，如圖7所示，將PWM調(diào)制值由N1增加到N1’，N1’在對應電壓V1時，主軸輸出速度增加到S2，即通過PWM調(diào)制值的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)主軸輸出速度，從而達到輸出扭力恒定的目的，如此在第一電壓區(qū)間內(nèi)，可以滿足輸出扭力在第一至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；

當前電池電壓位于第二電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，電池電壓下降，同樣可以通過PWM調(diào)制值增加來進行補償，但是在第二電壓區(qū)間情況下的第一調(diào)節(jié)檔無法達到設定扭力輸出，如果用戶將扭力檔位調(diào)至第一調(diào)節(jié)檔，工作過程中扭力輸出指示會提示目前實際輸出扭力低于設定輸出扭力，或者直接提示目前能夠達到的實際輸出扭力情況，輸出扭力只能在第二至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；

當前電池電壓位于第三電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，電池電壓下降，同樣可以通過PWM調(diào)制值增加來進行補償，同樣輸出扭力只能在第三至第四調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定，若選擇其他調(diào)節(jié)檔報警告知；

當前電池電壓位于第四電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，電池電壓下降，輸出扭力只能在第四調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定，若選擇其他調(diào)節(jié)檔報警告知。

若當前電池電壓位于第五電壓區(qū)間及以下，則直接進行報警告知。

綜上所述，該發(fā)明通過在一閾值范圍內(nèi)，增加PWM調(diào)制值實現(xiàn)對扭力輸出進行補償，降低和減少帶可調(diào)扭力檔輸出的工具的檔位輸出誤差，使直流電動工具扭力輸出更精確，位于某一恒定的檔位，并讓用戶更好的使用工具，并能夠判斷到當前電量無法達到設定扭力輸出時進行報警告知，保證直流電動工具的正?？煽康墓ぷ鳌?/p>

以上顯示和描述了該發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。行業(yè)的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在該發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

授權公告號：CN104156013B

授權公告日：2016.11.30

專利權人：南京德朔實業(yè)有限公司

發(fā)明人：陳武; 陳亮