【技术领域】 【0001】 相关申请 本申请要求 2020 年 2 月 17 日提交的美国临时专利申请号 62/977,596 的权益,其全部内容通过引用并入本文。 【背景技术】 【0002】 传统的动力工具包括容纳动力工具的刀头的卡盘。 卡盘包括固定工具头的卡盘爪。 为了接受刀头,卡盘由用户手动旋转以松开卡盘爪。 在刀头插入卡盘爪之间之后,卡盘再次旋转以将卡盘爪夹紧在刀头周围。 【发明概要】 【发明要解决的问题】 【0003】 当用户手动向卡盘施加扭矩以拧紧或松开卡盘爪时,通常提供机械主轴锁以抵抗或防止动力工具传动系的旋转。 机械主轴锁是电动工具传动系和卡盘之间的附加机械部件。 结果,机械主轴锁增加了整个电动工具设计的长度、成本和复杂性。 【0004】 本文所述的实施例提供了降低动力工具的总体设计长度、成本和复杂性的主轴锁定技术。 [解决问题的方法] 【0005】 本文所述的电动工具包括外壳、设置在外壳中的钻头接收器、外壳内配置成旋转钻头接收器的电机、以及耦合到电机的控制器。 控制器被配置成进入电子主轴锁定模式,并且响应于进入电子​​主轴锁定模式,启动主轴锁定控制循环。 主轴锁定控制回路响应于检测到钻头接收器在第一方向上的旋转以及检测到钻头接收器在第一方向上的旋转并控制旋转而在第二方向上控制电机。 【0006】 在一些方面,电动工具还包括触发器,并且控制器还配置成当触发器被释放以停止电动工具的操作时进入电子主轴锁定模式。 【0007】 在一些方面,控制器进一步确定电动工具已经停止,并且响应于确定电动工具已经停止,激活主轴锁定控制回路;在激活控制回路之后,一个或多个传感器被配置为检测轴的移动。使电动工具延迟一段时间,如果在延迟时间后没有检测到电动工具的移动,则进入睡眠模式。 【0008】 在一些方面,一个或多个传感器包括选自由加速度计、电容传感器和电感传感器组成的组中的至少一个。 【0009】 在某些方面,主轴锁定控制回路停止在睡眠模式下运行。 【0010】 在一些方面,控制器进一步识别当处于睡眠模式时接收到唤醒信号,如果从触发器接收到唤醒信号则执行正常的电机操作,并且从触发器接收到唤醒信号。一个或多个传感器,它被配置为激活主轴锁定控制回路。 【0011】 在一些方面,正常的马达操作包括根据扳机的扳机扣动来控制马达。 【0012】 在一些方面,电动工具还包括电子主轴锁定按钮,并且控制器还被配置为当电子主轴锁定按钮被致动时进入电子主轴锁定模式。 【0013】 在一些方面,基于感测指示位接收部分的旋转的参数来检测位接收部分在第一方向上的旋转。 【0014】 在一些方面,该参数是转子位置。 【0015】 在一些方面,马达沿第二方向旋转以保持静止的旋转位置。 【0016】 在一些方面,控制器进一步被配置为对电子主轴锁定模式实施最大时间限制,使得主轴锁定控制回路在最大时间限制之后停止操作。 【0017】 在一些方面,电子处理器还被配置成当处于电子主轴锁定模式时检测脉冲并且响应于检测到脉冲而禁用主轴锁定控制回路。 【0018】 在一些方面,电动工具还包括电池组,其为电机提供工作电力。 【0019】 在一些方面,电子处理器还被配置成检测电池组的电压水平并且响应于低于预定低电压阈值的电压水平而禁用心轴锁定控制回路。 【0020】 本文所述的电动工具包括外壳、设置在外壳中的钻头接收器、外壳内配置成旋转钻头接收器的电机、以及耦合到电机的控制器。 控制器被配置为响应于进入主轴锁定模式而进入电子主轴锁定模式并控制电机作为制动器。 马达响应于施加到钻头接收器的扭矩而产生反扭矩。 【0021】 在一些方面,电动工具还包括触发器,并且控制器还配置成当触发器被释放以停止电动工具的操作时进入电子主轴锁定模式。 【0022】 在一些方面,电动工具还包括电子主轴锁定按钮,并且控制器还被配置为当电子主轴锁定按钮被致动时进入电子主轴锁定模式。 【0023】 在一些方面,控制电机作为制动器包括使电机的电机绕组短路。 【0024】 在一些方面,电动工具还包括连接在电机绕组之间的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。 【0025】 在一些方面,电动工具还包括用于为电机提供工作电源的电池组,MOSFET为耗尽型MOSFET,当电池组被移除时,耗尽型MOSFET常闭;控制器还用于打开耗尽型MOSFET。当电池组连接到电动工具时,模式 MOSFET。 【0026】 在一些方面,该电动工具还包括电池组,该电池组向电机提供操作电力,该电机还包括电池组,当钻头接收器相对于外壳旋转并且电池组与电动工具断开连接时,该电池组被供电. 次级绕组配置为在 【0027】 在一些方面,次级绕组上的电压用于给电容器充电,并且当电容器被充分充电时,电容器用于将电机的电机绕组短路。 【0028】 本文描述的用于操作电动工具的电子主轴锁的方法包括使用电动工具的控制器进入电子主轴锁定模式和使用控制器进入电子主轴锁定模式,并响应于激活主轴锁定控制回路。 主轴锁定控制回路被配置为检测电动工具的钻头接收部分在第一方向上的旋转,并且响应于检测到钻头接收部分在第一方向上的旋转,操作电动工具的电机以旋转。在第二个方向。 【0029】 在一些方面,该方法进一步包括,利用控制器检测电动工具的触发器的释放以停止电动工具;以及如果触发器被释放则进入电子主轴锁定模式。,包括。 【0030】 在一些方面,该方法还包括确定电动工具已经停止,并且响应于确定电动工具已经停止,激活主轴锁定控制回路。并且在激活主轴锁定控制回路之后,使用一个或多个传感器延迟时间检测电动工具的运动,如果在延迟时间后没有检测到电动工具的运动,则进入休眠模式。包括。 【0031】 在一些方面,一个或多个传感器包括选自由加速度计、电容传感器和电感传感器组成的组中的至少一个。 【0032】 在一些方面,该方法还包括在休眠模式下停用主轴锁定控制回路。 【0033】 在一些方面,该方法还包括识别当处于休眠模式时接收到唤醒信号;以及如果从触发器接收到唤醒信号则执行正常的电机操作。从一个或多个传感器接收向上信号。 【0034】 在一些方面,正常的马达操作包括根据扳机的扳机扣动来控制马达。 【0035】 在一些方面,该方法进一步包括检测电子主轴锁定按钮的致动并且如果电子主轴锁定按钮被致动则进入电子主轴锁定模式。 【0036】 在一些方面,该方法进一步包括基于感测指示位接收部分的旋转的参数来检测位接收部分在第一方向上的旋转。 【0037】 在一些方面,该参数是转子位置。 【0038】 在一些方面,马达沿第二方向旋转以保持静止的旋转位置。 【0039】 在一些方面,该方法还包括对电子主轴锁定模式实施最大时间限制,使得主轴锁定控制回路在最大时间限制之后停止运行。 【0040】 在一些方面,该方法还包括当处于电子主轴锁定模式时检测脉冲并且响应于检测到该脉冲而禁用主轴锁定控制回路。 【0041】 在某些方面,该方法还包括检测为电机提供运行功率的电池组的电压电平;以及禁用 【0042】 本文描述的用于操作电动工具的电子主轴锁的方法包括使用电动工具的控制器进入电子主轴锁定模式和使用控制器进入主轴锁定模式,并且作为响应,控制电动工具的电机作为制动器,其中马达响应于施加到钻头接收器的扭矩而产生反扭矩。 【0043】 在一些方面,该方法进一步包括,利用控制器检测电动工具的触发器的释放以停止电动工具;以及如果触发器被释放则进入电子主轴锁定模式。,包括。 【0044】 在一些方面,该方法进一步包括检测电子主轴锁定按钮的致动并且如果电子主轴锁定按钮被致动则进入电子主轴锁定模式。 【0045】 在一些方面,控制电机作为制动器包括使电机的电机绕组短路。 【0046】 在一些方面,该方法还包括在电机绕组之间连接金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。 【0047】 在一些方面,所述MOSFET为耗尽型MOSFET,所述耗尽型MOSFET在所述电动工具的电池组被移除时常闭,所述方法还包括: 、包括打开所述耗尽型MOSFET。 【0048】 在一些方面,该方法还包括当钻头接收器相对于电动工具外壳旋转时以及当电动工具电池组与电动工具断开连接时在电机次级绕组上施加电压。 【0049】 在一些方面,该方法进一步包括用次级绕组上的电压对电容器充电,然后当电容器被充分充电时将电机的电机绕组短路;包括。 【0050】 本文所述的电动工具包括外壳、设置在外壳中用于接收电动工具刀头的刀头接收器、外壳内配置成旋转刀头接收器的电机、以及耦合到电机的电机。 控制器被配置成进入电子主轴锁定模式并检测钻头接收器在第一方向上的旋转。 控制器还被配置为响应于检测到位接收器在第一方向上的旋转而控制马达在第二方向上旋转。 【0051】 本文描述的方法提供用于操作电动工具的电子轴锁。 该方法包括使用电动工具的控制器进入电子主轴锁定模式并检测电动工具的钻头接收器沿第一方向的旋转。 该方法还包括响应于检测到钻头接收器在第一方向上的旋转而使用控制器来控制电动工具的马达在第二方向上旋转。 【0052】 本文描述的方法提供用于操作电动工具的电子轴锁。 该方法包括使用电动工具的控制器进入电子主轴锁定模式,并且响应于进入电子​​主轴锁定模式,将电动工具的电机配置为制动器。 该方法还包括响应于施加到钻头接收器的扭矩使用马达产生反扭矩。 【0053】 在详细描述任何实施例之前,应当理解的是,实施例不限于它们对在以下描述中阐述或在附图中示出的组件的构造和布置的细节的应用。 可以以各种方式实践或执行实施例。 此外,应当理解,本文使用的措辞和术语是为了描述的目的,不应被视为限制。 “包含”、“包括”、“有”及其变体的使用应包括随后列出的项目及其等同物,以及附加项目。 除非另有说明或限制,否则术语“附接”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广泛使用并且指的是直接并且包括间接附接、连接、支撑和耦合。 【0054】 此外,实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块,为了讨论的目的,这些组件或模块被描述为好像大部分组件仅在硬件中实现。应该理解,它可以被显示和描述。 然而,基于阅读该详细描述,本领域普通技术人员将理解,在至少一个实施例中,基于电子的方面包括一个或多个可以在软件中实现(例如,存储在非暂时性计算机可读介质上) ) 可由处理单元执行 因此,应当注意,可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实现实施例。 例如,本文所描述的“服务器”和“计算设备”可以指一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读媒体模块、一个或多个输入/输出接口、以及组件的各种连接装置(例如,系统总线)连接可能包括在内。 【0055】 通过考虑详细描述和附图,实施例的其他方面将变得显而易见。 【图纸简要说明】 【0056】 【图1】 附图说明图1示出了根据一些实施例的手持式电动工具; 【图2A】 附图说明图1示出了根据一些实施例的手持式电动工具; [图2B]附图说明图1示出了根据一些实施例的手持式电动工具; [图3A] 附图说明图1示出了根据一些实施例的手持式电动工具; [图3B] 附图说明图1示出了根据一些实施例的手持式电动工具; 【图4】 图4图示了根据一些实施例的用于为图1-3的电动工具供电的电池组; [图5] 附图说明图1示出了根据一些实施例的电动工具的控制系统; [图6] 图4是根据一些实施例的用于操作电子心轴锁的方法的流程图; [图7] 图4是根据一些实施例的用于操作电子心轴锁的方法的流程图; [图8] 图4示出了根据一些实施例的主轴锁定控制回路; [图9] 图6示出根据一些实施例在图1-5的手持电动工具上观察到的扭矩特征; [图10] 图6示出根据一些实施例在图1-5的手持电动工具上观察到的扭矩特征; [图11] 图6示出根据一些实施例在图1-5的手持电动工具上观察到的扭矩特征; [实施发明的方式] 【0057】 本文所述的实施例提供了一种电子主轴锁,通过控制电动工具电机实现,以在钻头接收器旋转时阻止或阻止电动工具传动系的运动。 【0058】 图1中所示的无绳手持式电动工具是锤钻/起子机(“锤钻”)100。 锤钻100包括上主体105、手柄部分110、电池组接收部分115、模式选择部分120(例如,用于在钻孔模式、驱动模式、锤击模式等之间进行选择)和扭矩调节。它包括刻度盘或环125、输出驱动器或机构(例如卡盘)130、前进/后退选择按钮135和触发器140。 电池组接收部分115接收电池组(例如,图4中的电池组400)。 卡盘130接收多个工具头中的一个以在使用锤钻100进行钻孔和驱动操作时使用。 卡盘130包括卡盘爪150,其打开和关闭(例如,松开和拧紧)以接收和释放工具头。 为了打开卡盘爪150,用户在第一逆时针方向上手动旋转卡盘130。 为了闭合卡盘爪150,用户在第二或顺时针方向上手动旋转卡盘130。 传统的锤钻采用设置在卡盘130和动力工具传动系之间的机械心轴锁以在用户手动旋转卡盘130时阻止或防止传动系旋转。 在本冲击钻机100中,可以移除机械心轴锁。 【0059】 图2A和2B所示的无绳手持电动工具是锯200(例如,圆锯)。 圆锯200包括锯体205、手柄部分215、电池组接收部分220、主轴锁定按钮225、扳机230、锯片螺栓240、锯片法兰245和锯片附件250。 电池组接收部分220接收电池组(例如,图4中的电池组400)。 如图2B所示,刀片附件250设置在刀片凸缘245和心轴255之间。 刀片螺栓240将刀片法兰245和刀片附件250固定到心轴255。 心轴255由圆锯200的电机旋转以旋转刀片附件250用于切割操作。 为了移除刀片附件 250,用户按下主轴锁定按钮 225,并在按住主轴锁定按钮 225 的同时,使用圆锯 200 上提供的扳手逆时针手动旋转刀片螺栓 240。让 为了安装刀片附件250,用户将刀片附件250放在心轴255上,并在按住心轴锁定按钮225的同时,使用扳手顺时针手动旋转刀片螺栓240。 心轴锁定按钮225启动机械心轴锁定机构(未示出)以在用户手动拧紧或松开刀片螺栓240时抵抗或防止心轴255旋转。 在该圆锯200中,可以去除机械心轴锁定机构。 【0060】 图3所示的无线手持式电动工具是打磨机300。 研磨机300包括研磨机主体305、手柄部分310、侧手柄315、电池组接收部分320、主轴锁定按钮325、扳机330、防护装置335和研磨机配件(例如,砂轮、研磨光盘)等)与 340。 电池组接收部分320接收电池组(例如,图4中的电池组400)。 如图3B所示,研磨机附件340安装在凸缘350和凸缘螺母355之间的心轴345上。 法兰螺母 355 将研磨机附件 340 固定到心轴 345。 主轴345由研磨机300的马达旋转以旋转研磨机附件340以进行研磨或抛光操作。 为了移除研磨机附件340,用户按下主轴锁定按钮325并且在按住主轴锁定按钮325的同时逆时针手动旋转凸缘螺母355。 为了安装研磨机附件340,用户将研磨机附件340放在心轴345上,并在按住心轴锁定按钮325的同时顺时针手动旋转凸缘螺母355。 心轴锁定按钮325启动机械心轴锁定机构(未示出)以在用户手动拧紧或松开凸缘螺母355时抵抗或防止心轴旋转。 在本研磨机300中,可以去除机械主轴锁定机构。 【0061】 图4示出了电池组400,包括外壳405和用于将电池组400连接到设备(例如电动工具100、200、300)的接口部分410。 在一些实施例中,电池组400具有大约18伏特(V)的标称电压和大约20V的最大电压。 在其他实施例中,电池组400可以具有其他标称电压和最大电压(例如,12V-14.4V、36V-40V等)。 相同的电池组400可用于为电动工具装置100,200,300中的每一个供电。 结果,单个电池组400为整个电动工具系统供电,允许不同电动工具100、200、300之间的互换。 【0062】 图5示出了电动工具100、200、300的控制系统。 控制系统包括控制器500。 控制器500电连接和/或通信连接到电动工具100、200、300的各种模块或部件。 例如,所示控制器500包括电机505、电池组接口510、触发开关515(连接到触发器520)、一个或多个传感器或感测电路525、一个或多个指示器530和用户输入模块535 .、电源输入模块540和FET开关模块550(例如,包括多个开关FET)。 控制器 500 控制电动工具 100、200、300 的操作,监控电动工具 100、200、300 的操作,激活一个或多个指示器 530(例如 LED)等功能。它包括硬件和软件可操作这样做。 【0063】 控制器500包括为控制器500和/或电动工具100、200、300内的部件和模块提供电力、操作控制和保护的多个电气和电子部件。 例如,控制器500可以包括处理单元555(例如,微处理器、微控制器、电子处理器、电子控制器或其他合适的可编程设备)、存储器560、输入单元565和输出单元570。 . 处理单元555除其他外包括控制单元575、ALU 580和多个寄存器585(在图5中显示为寄存器组),并且适用于已知的计算机体系结构(例如修改的哈佛体系结构) , von Neumann architecture, etc.). ) 是使用 处理单元555、存储器560、输入单元565和输出单元570以及连接到控制器500的各种模块或电路通过一条或多条控制和/或数据总线(例如,公共总线590)连接。它是 出于说明的目的,控制总线和/或数据总线在图5中大体示出。 考虑到本文描述的实施例,使用一个或多个控制和/或数据总线在各种模块、电路和组件之间进行互连和通信对于本领域技术人员来说将是显而易见的。 在一些实施例中,控制器500部分或全部在现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等中实现。 【0064】 存储器560是非暂时性计算机可读介质并且包括例如程序存储区域和数据存储区域。 程序存储区和数据存储区可能不同,例如ROM、RAM(例如DRAM、SDRAM等)、EEPROM、闪存、硬盘、SD卡或其他合适的磁、光、物理或电子存储器设备。它可以包含多种类型的内存的组合。 处理单元555耦合到存储器560并且可以被配置为存储器560的RAM(例如,在运行时间期间)、存储器560的ROM(例如,通常永久地),或另一个非暂时性的,例如另一个存储器或磁盘。可以存储在计算机可读介质上的指令。 包括在电动工具100、200、300的实施中的软件可以存储在控制器500的存储器560中。 软件包括例如固件、一个或多个应用程序、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块以及其他可执行指令。 控制器500被配置为从存储器560中检索并执行与本文描述的控制过程和方法相关联的指令等。 在其他构造中,控制器500包括额外的、更少的或不同的组件。 【0065】 电池组接口 510 被配置并可操作以将电动工具 100、200、300 与电池组(例如,电池组 400)连接(例如,机械、电气和通信连接)。包括机械部件(例如,导轨)的组合、凹槽、闩锁等)和电气元件(例如,一个或多个端子)。 例如,由电池组400提供给电动工具100、200、300的电力经由电池组接口510提供给电力输入模块540。 功率输入模块540包括有源和无源组件的组合以在将功率提供给控制器500之前调节和控制从电池组400接收的功率。 电池组接口510还为FET切换模块550供电并且通过切换FET进行切换以选择性地向电机505提供电力。 例如,电池组接口510还包括用于提供控制器500和电池组400之间的通信线路或链路的通信线路595。 【0066】 指示器530包括例如一个或多个发光二极管(“LED”)。 指示器530可配置成显示电动工具100、200、300的状态或与其相关的信息。 例如,指示器530可配置成指示电动工具100、200、300的测量电特性、装置状态等。 用户输入模块 535 可操作地连接到控制器 500 以控制例如正向或反向操作模式、电动工具 100、200、300 的扭矩和/或速度设置(例如,扭矩和/或使用速度转变)。 在一些实施例中,用户输入模块535提供电动工具100、200、300的期望输入,例如一个或多个旋钮、一个或多个刻度盘、一个或多个开关、一个或多个按钮等。包含以下的组合实现电平操作所必需的数字和模拟输入或输出设备。 【0067】 电机505例如是无刷直流(BLDC)电机。 电机505的运行功率通过FET开关模块550提供。 控制器500控制FET开关模块550以基于控制器500接收的一个或多个输入来控制输送到马达505的功率量以旋转马达。 例如,控制器500接收来自触发器520的触发器牵引力和来自马达505的霍尔效应传感器的转子位置以控制FET开关模块550中的FET的激活和脉冲宽度调制(PWM)占空比。 PWM占空比可与扳机拉力的量成比例地控制以基于扳机拉力提供马达505的不同操作速度。 【0068】 触发开关515耦合到触发器520(例如,触发器140、230、330)以控制通过FET开关模块550提供给马达505的电力。 在一些实施例中,触发开关515检测到的触发回缩量与马达505的期望转速有关或对应。 在其他实施例中,扳机开关515检测到的扳机拉动量与期望扭矩有关或对应。 【0069】 如上所述,机械心轴锁定机构锁定动力传动系统(例如,心轴255、345)用于传统电动工具中以抵抗或阻止旋转。 然而,机械主轴锁定机构增加了动力工具100、200、300的形状因数、成本和复杂性。 电动工具 100、200、300 的实施例消除了对机械轴锁的需要。 或者,电动工具 100、200、300 通过控制电机 505 来实现电子轴锁,以在钻头接收器旋转时阻止或阻止传动系统的运动。 【0070】 图6是用于操作电动工具100、200、300的电子轴锁的示例性方法600的流程图。 在所示实施例中,方法600包括进入电子心轴锁定模式(在块610)。 在一些实施例中,电子主轴锁定模式可以由控制器500自动进入。 例如,当释放触发器以停止电动工具100的操作时,电动工具100进入电子主轴锁定模式。 控制器500检测到触发器已被释放并进入电子主轴锁定模式。 在其他实施例中,电子心轴锁定模式是手动进入的,例如,基于用户输入。 例如,当主轴锁定按钮225、325被用户致动时,电动工具200、300可进入电子主轴锁定模式。 在一个实施例中,电子主轴锁定模式仅在主轴锁定按钮225、325被致动时被激活。 在另一个实施例中,当用户致动主轴锁定按钮 225、325 时,电动工具 200、300 以电子主轴锁定模式和正常模式(例如,主轴被解锁并且电机随工具头旋转)运行。 ). 在一些实施例中,主轴锁定按钮225,325是允许用户基于主轴锁定按钮225,325的位置在电子主轴锁定模式和正常模式之间进行选择的两位开关。 【0071】 方法600还包括使用传感器525来检测(在块620处)钻头接收器(例如,卡盘130、叶片螺栓240或凸缘螺母355)在第一方向上的旋转。 检测钻头接收器的旋转包括例如检测钻头接收器相对于电动工具100,200,300的外壳的旋转。 可以基于感测指示钻头容器旋转的参数来检测旋转。 在一些实施例中,该参数是马达505的转子位置。 钻头接收器的旋转可以引起马达505的转子的旋转。 该转子的旋转可用于检测钻头接收器沿第一方向(例如,逆时针或顺时针)旋转。 在带传感器的无刷电机(例如,包括检测转子位置的霍尔效应传感器)中,霍尔效应传感器可用于监测钻头接收器的旋转。 在无传感器无刷电机(例如,不包括霍尔效应传感器)中,在电机505的一个或多个线圈中感应的电压可用于监测钻头接收器的旋转。 在另一个实施例中,该参数是主轴位置。 可以在主轴255、345上提供霍尔效应传感器或旋转编码器以检测主轴的旋转。 在一些实施例中,该参数可以是在心轴255、345或电机505中引起的转矩。 例如,可以使用动力工具100、200、300的扭矩传感器测量扭矩。 【0072】 方法600还包括使用控制器500来控制马达505以响应于检测到位接收器在第一方向上的旋转而在第二方向上旋转(在块620处),包括。 第二方向与第一方向相反。 例如,如果比特接收器逆时针旋转,电机将顺时针旋转,反之亦然。 控制器500控制马达505的旋转以对抗钻头接收器的旋转。 马达505被控制以保持静态旋转位置(即,0RPM)。 如上所述,控制器500可以向FET开关模块550提供PWM信号以控制电机505的旋转。 控制器500接收来自旋转位置传感器的反馈(例如,有传感器电机中的霍尔效应传感器和无传感器电机中的电压传感器)并使用来自旋转位置传感器的反馈来维持电机505的旋转位置。 【0073】 重复方法600,特别是块610和620以保持电机505的旋转位置。 方法600重复直到电子主轴锁定模式基于用户输入自动或手动终止。 【0074】 图7是用于操作电动工具100、200、300的电子轴锁的示例性方法700的流程图。 在所示示例中,方法700包括使用控制器500来确定(在框710处)电动工具100、200、300停止。 控制器500可连续监测触发开关515以确定是否已扣动触发器。 如果控制器500没有从触发开关515接收到触发信号,则控制器500确定电动工具100、200、300停止。 在一些实施例中,控制器500基于马达505的旋转位置传感器确定电动工具100、200、300停止。 特别地,控制器500可以基于确定马达505静止来操作电动工具100、200、300以补充或代替确定触发器520未被按下、停止。 【0075】 方法700还包括使用控制器500来响应于确定工具停止而启动(在块720处)主轴锁定控制循环。 如上面关于图6所述,电动工具100、200、300在工具停止时进入电子主轴锁定模式。 当在主轴锁定控制回路中时,控制器500监测钻头接收器的旋转。 如下所述,控制器500可执行主轴锁定控制回路以维持电机505的旋转位置。 在一些实施例中,控制器500在方法600的块610和620处实施主轴锁定控制循环。 【0076】 方法700包括在激活主轴锁定控制回路之后使用控制器500等待延迟时间(在块730处)。 控制器500在等待延迟时间之前或期间执行主轴锁定控制循环。 在一些实施例中,控制器500在工具已经停止之后启动用于延迟的定时器。 在一些实施例中,延迟时间可以在制造期间被预编程到控制器500中。 在一些实施例中,延迟时间可以是用户可使用连接的智能设备(例如,智能电话、平板电脑、膝上型电脑、可穿戴设备等)上的应用程序定制的。 【0077】 方法700包括使用控制器500来配置(在块740处)传感器以在延迟时间之后检测电动工具100、200、300的移动。 例如,电动工具100、200、300包括检测电动工具100、200、300的运动的加速度计。 加速度计可以在正常操作期间停用。 控制器500可以激活或配置加速度计以在延迟定时器期满之后检测电动工具100、200、300的运动。 方法700包括在延迟时间之后并且如果没有检测到工具100、200、300的移动则使用控制器500进入休眠模式(在框750)。 在睡眠模式中,控制器500停用主轴锁定控制回路以保护电池。 如果在块740检测到工具100、200、300的移动,则该方法进行到块760。 【0078】 方法700包括使用控制器500来确定是否接收到唤醒信号(在框760)。 例如,当加速度计检测到电动工具100、200、300的运动时,控制器500可以从加速度计接收唤醒信号。 当扳机520被拉动时,控制器500也可以接收唤醒信号。 方法700包括使用控制器500来确定是否从触发器接收到唤醒信号(在框770)。 如果从触发器520接收到唤醒信号,则方法700包括利用控制器500执行正常的电机操作(在块780处)。 正常电机操作可包括根据扳机拉力控制电机和/或不执行如上所述的用于轴锁定的电机控制。 如果没有从触发器520接收到唤醒信号,即,从加速度计或另一个传感器接收到唤醒信号,则方法700返回块720以激活主轴锁定控制回路。 【0079】 如上所述,当电动工具 100、200、300 进入电子主轴锁定模式(即,锁定模式)时,电动工具 100、200、300 的行为就好像传统的机械主轴锁定已被激活一样。 电子主轴锁根据主轴锁控制回路启动。 图8示出了示例性主轴锁定控制回路800。 在图示的实施例中,主轴锁定控制回路800是比例积分回路。 主轴锁定控制回路800使用四象限电机控制来在钻头接收部分的相反运动方向上施加扭矩以保持电机505的物理位置。 主轴锁定控制回路800由控制器500执行。 【0080】 主轴锁定控制回路800被执行以向电机505提供控制信号以用于电机505在电子主轴锁定模式下的操作。 反馈信号从电机505接收并用于提供控制信号以操作电机505。 反馈信号包括例如位置反馈信号805和速度反馈信号810。 在带传感的无刷电机中,位置反馈信号805和速度反馈信号810基于来自带传感的无刷电机的传感器(例如,霍尔效应传感器)的读数被接收。 例如,霍尔效应传感器向控制器500指示马达505的转子的位置。 基于位置信号,控制器500可以确定马达505的转子的位置和速度。 在无传感器无刷电机中,基于来自无传感器无刷电机的电压传感器的读数接收位置反馈信号805和速度反馈信号810。 电压传感器检测在一个或多个非操作绕组中感应的反电动势并且向控制器500提供反电动势的指示。 控制器500基于来自电压传感器的反电动势信号确定电机505的转子的位置和速度。 电压传感器可以检测电机505的主绕组或电机505的专用次级绕组中的反电动势。 在一些实施例中,还可以使用检测主轴或输出轴的运动的外部旋转编码器来检测位置和速度。 【0081】 主轴锁定控制回路800包括存储转子的预期位置的位置块815。 例如,控制器500可以在工具停止时检测转子的位置并将检测到的位置存储在存储器560中。 位置块815检索并输出存储在存储器560中的预期位置信息820。 主轴锁定控制回路800包括第一误差估计器825,其从位置块815接收预期位置信息820和位置反馈信号805。 第一误差估计器825向位置环控制器835输出位置误差信号830,指示转子的预测位置和实际位置之间的差异。 位置环控制器835基于位置误差信号830输出预期速度信息840。 【0082】 主轴锁定控制回路800包括第二误差估计器845,其从位置回路控制器835接收预期速度信息840和速度反馈信号810。 第二误差估计器845向速度环控制器855输出速度误差信号850,指示转子的预测速度和实际速度之间的差异。 速度环控制器855基于速度误差信号850输出预期电流信息860。 【0083】 主轴锁定控制回路800包括第三误差估计器865,其从速度回路控制器855接收预期电流信息860和电流反馈信号870。 电机505可以提供电流传感器以检测流过电机505或FET开关模块550的电流量。 电流传感器耦合到控制器500以向控制器500提供电流信息。 控制器500基于从电流传感器接收的电流信号确定通过电机的电流。 第三误差估计器865向电流环控制器880输出电流误差信号875,其指示流过电机505的预期电流与实际电流之间的差异。 电流环控制器880输出PWM控制信号885给PWM放大器890。 【0084】 PWM放大器890放大来自电流环控制器880的PWM控制信号885并输出放大的PWM控制信号895。 放大的PWM控制信号895被提供给FET切换模块550以控制马达505的操作以实现主轴锁定,如上所述。 【0085】 在一些实施例中,控制器500对电机505被控制用于主轴锁定以保护电池的时间施加最大时间限制。 例如,如果电动工具 100、200、300 在袋子中或在卡车后部运输,运动可能会导致加速度计检测到电动工具 100、200、300 已被提起。 在一些情况下,运动可导致控制器500检测到扭矩被施加到钻头接收器。 在这些情况下,控制器可以施加扭矩以将旋转位置维持最大时间限制,例如,最多30秒。 在其他实施例中,加速度计可以是低功率加速度计,其仅检测用户轻微的电动工具移动。 在这些实施例中,可能不需要最大时间限制。 【0086】 在一些实施例中,当控制器500检测到多个快速和短脉冲时,电子轴锁被禁用。 图9示出了当用户向钻头接收器施加扭矩但不能移除工具头时检测到的示例性扭矩特征900。 图10示出了当用户向钻头接收器施加扭矩并且工具头被成功移除时检测到的示例性扭矩特征1000。 然而,如图11所示,当正在运输电动工具100、200、300时,例如在袋子或卡车中,检测到快速且短的脉冲1100。 当控制器 500 检测到快速和短脉冲 1100 时,控制器 500 激活电子主轴,使得转子可以与钻头接收器一起旋转(例如,当用户没有握住电动工具 100、200、300 时)。您可以禁用锁定。 【0087】 在一些实施例中,代替加速度计或除了加速度计之外,电动工具 100、200、300 在电动工具 100、200、300 的手柄或钻头插座之一中包括电容传感器或传感器。它还可以包括电感式传感器。 电容式或电感式传感器检测用户何时握住手柄或钻头接收器并向控制器500提供信号。 在一些实施例中,控制器500仅响应于检测到用户正在握住手柄或钻头接收器来启用电子心轴锁定。 【0088】 在一些实施例中,钻头接收器包括陀螺仪,该陀螺仪监测用户抓握和旋转卡盘以移除或更换工具头。 陀螺仪读数可用于检测何时进入电子心轴锁定模式以及检测位接收器在如上所述的第一方向上的旋转。 在一些实施例中,电动工具100、200、300包括气压传感器以检测电动工具100、200、300上的孔口何时被覆盖。 来自气压传感器的读数可用于检测何时进入如上所述的电子心轴锁定模式。 大气压力传感器可以设置在例如手柄、钻头接收器和/或电动工具100,200,300的另一部件中。 【0089】 在一些实施例中,人机界面(HMI)元件用于检测用户抓握钻头容器。 例如,可以使用按钮来允许用户选择电子心轴锁定模式。 在一些实施例中,光管用于检测用户何时抓握电动工具100,200,300。 光电检测器可与光管一起使用以识别何时进入如上所述的电子心轴锁定模式。 光管和光检测器设置在例如手柄、钻头接收器和/或电动工具100、200、300的另一部件中。 在一些实施例中,机械系统用于感测由用户将钻头接收器移动到心轴锁定模式引起的反驱动力。 【0090】 在一些实施例中,仅当电池组400充电高于低电压阈值时启用电子心轴锁。 在另一实施例中,当电池组400低于低电压阈值但充电高于深度放电阈值时启用电子心轴锁。 在这些实施例中,当电池组400充电到低于深度放电阈值时,电子轴锁被禁用。 【0091】 在一些实施例中,电子心轴锁可以以不同于上述那些的方式实现。 除了上述主动电机控制实施例之外或代替上述主动电机控制实施例,可以实施下面描述的实施例。 具体地,当电动工具100、200、300未联接至电池组400时或者当电动工具100、200、300未由电池组400供电时,下述实施例是适用的。 例如,可以将电机绕组短路以实现电子主轴锁定。 也就是说,马达505被配置为响应于进入主轴锁定模式的制动器。 如果电动工具 100、200、300 没有连接到电池组 400,电机绕组可能短路。 结果,当扭矩被施加到钻头接收部分时,电机提供足够的阻力(即反扭矩)以防止转子旋转,从而防止心轴旋转。 可以通过使用耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 来实现电机绕组的短路。 耗尽型 MOSFET 常闭,使得当电池组 400 与电动工具 100,200,300 断开连接时,耗尽型 MOSFET 保持关闭。 耗尽型MOSFET可以与在FET开关模块550的低侧使用的N沟道增强型MOSFET并联连接。 当电池组400与电动工具100、200、300断开连接时,耗尽型MOSFET的栅源电压Vgs为零。 耗尽型 MOSFET 在闭合时在电机 505 上产生短路并对电机 505 产生制动效果。 当连接电池组400时,耗尽型MOSFET打开,从而允许电机在触发器拉动时正常运行。 因此,当移除电池组400时,通过将电机绕组短路来实现电主轴锁定。 一旦连接电池组400,电主轴锁定通过上述比例-积分控制回路实现。 【0092】 在一些实施例中,具有附加模拟电路的次级绕组被添加到电机505。 当电机505转动(例如,通过转动工具头或心轴)并且电池组400与电动工具100,200,300断开时,次级绕组快速产生电压。 次级绕组上的电压可用于为模拟电路中的电容器充电。 当电容器被充分充电时,它可用于关闭FET开关模块550的低侧MOSFET。 闭合的低侧 MOSFET 在电机 505 上创建低电阻环路,类似于耗尽型 MOSFET。 低电阻回路用作马达505的制动器,从而允许用户在不旋转转子的情况下旋转钻头接收器。 当电池组400连接到电动工具100、200、300时,控制器500可以禁用模拟电路以防止低侧MOSFET在操作期间意外短路。 【0093】 在一些实施例中,电池组 400 与电动工具 100、200、300 断开连接,并且在检测到电机旋转时使用小电池(例如纽扣电池)来使低侧 MOSFET 短路。这也很好。 紧凑型电池可以是可充电电池,其可以在电池组400下次连接到电动工具100,200,300时被充电。 【0094】 因此,本文所述的实施例提供了一种用于电动工具的电子轴锁。 在以下权利要求中阐述了各种特征和优点。