一种电剪刀的控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电剪刀的控制系统，涉及工业控制领域，解决了现有技术剪切模式单一，安全隐患较大的问题。该控制系统包括用于感应扳机工位的霍尔传感装置和接收霍尔传感装置霍尔信号的控制器，霍尔传感装置包括设有多个工位的霍尔行程板和与之配合的磁铁，在扳机带动磁铁处于不同工位时，霍尔行程板感应到相应的霍尔信号，并将霍尔信号输入到控制器，控制器输出相应的控制信号控制无刷电机的转动角度和转动方向，进而控制剪刀头的剪切动作，该控制系统可实现电剪刀的刀头全幅度张开和半幅度张开，具有限流保护作用，并且在上电启动后扣动扳机两次，剪刀头会全幅度张开，提醒用户可以开始剪切工作，避免了安全隐患，使用更加安全。
【专利说明】—种电剪刀的控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业控制领域，具体涉及一种能提高电剪刀安全系数，使其具有切换剪刀头开口模式的电剪刀控制系统。
【背景技术】
[0002]电剪刀作为电动工具中的一个种类，其包含剪切地毯等厚纤维的电剪刀、剪切电缆线的电剪刀、修剪树枝的电剪刀等。这些电剪刀通常包含一个固定刀片和一个活动刀片，两刀片之间形成一个刀口。活动刀片在电机的正反转驱动下作往复摆动，从而使得刀口连续地打开闭合。为了减少使用时发生的意外事故，电剪刀必须满足安全标准的规定。以修剪树枝的修枝剪为例，安全标准中规定:一旦开关断开，修枝剪的刀口应自动张开至最大，以保证安全性。
[0003]为了满足上述安全标准，本领域的技术人员很容易想到，利用类似于微处理器的芯片实现可编程控制。同时，这一解决方法存在一个限制，即微处理器失效处理。当微处理器受到信号干扰而失效时，其可能会发出错误指令，即在修枝剪的开关未按下的情况下，微处理器发出指令，使得电机转动，从而带动刀片运动实施剪切动作，这一错误指令而导致的电剪刀误操作将极有可能伤害到使用者，安全系数不高，存在极大的安全隐患，同时，剪切模式单一，客户需求面不广。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种能提高电剪刀安全系数，使其具有切换剪刀头开口模式的电剪刀控制系统。
[0005]本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是:
[0006]一种电剪刀的控制系统，包括用于感应扳机工位的传感装置和接收传感装置信号的控制器，其中，所述传感装置为设有至少一个工位的霍尔行程板和与之配合可滑动在其上的磁铁，所述控制器包括一设有信号采集模块、逻辑处理单元和电机驱动模块的驱动板；所述霍尔行程板上对应不同工位的信号输出端与驱动板上的信号采集模块连接，所述电机驱动模块与驱动电剪刀的电机连接。
[0007]上述的一种电剪刀的控制系统，所述逻辑处理单元的输入端与信号采集模块的输出端连接，所述逻辑处理单元的输出端与电机驱动模块的输入端连接。
[0008]上述的一种电剪刀的控制系统，所述霍尔行程板上设有四个工位，为依序排列的开关霍尔位、大开口停止霍尔位、小开口停止霍尔位和闭合霍尔位。
[0009]上述的一种电剪刀的控制系统，所述工位上均设有聚磁环。
[0010]上述的一种电剪刀的控制系统，所述磁铁固定在扳机支架内的磁铁座上，所述磁铁座一端固定连接复位弹簧，另一端与扳机连接，可滑动地容置在扳机支架内。
[0011]上述的一种电剪刀的控制系统，所述驱动板上设有用于保护驱动板的功率元件和动力电池组的限流保护电路。
[0012]上述的一种电剪刀的控制系统，所述驱动板上设有接插件松脱保护电路，该电路在控制器意外松脱时可防止电剪刀机械误动作损坏。
[0013]本发明的有益效果为:该控制系统通过在霍尔行程板上设置开口位、半副度张开位、全幅度张开位和闭合位这四个不同工位，使扳机带动磁铁处于不同工位时，霍尔行程板感应到不同工位的霍尔信号，并将霍尔信号输入到控制器，并在控制器的控制下调整无刷电机的转动角度和转动方向，进而控制剪刀头的剪切动作，该控制系统实现了电剪刀的刀头全幅度张开和半幅度张开，具有限流保护作用，并且在上电启动后扣动扳机两次，剪刀头会全幅度张开，提醒用户可以开始剪切工作，避免了安全隐患，使用更加安全；可切换的剪刀头开口模式，满足了客户的不同剪切需求，更加人性化和更加节能，进行剪切工作高效。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述电剪刀的爆炸图；
[0015]图2为本发明所述传感装置的爆炸图；
[0016]图3为本发明所述控制系统的硬件结构图；
[0017]图4为本发明所述第二优选实施例的结构框图；
[0018]图中:3-电机、4-传感装置、5-扳机、11-剪刀头、31-减速器、32-丝杆、33-连接头、41-霍尔行程板、42-扳机支架、43-磁铁座、44-磁铁、411-开关霍尔位、412-大开口停止霍尔位、413_小开口停止霍尔位、414_闭合霍尔位。
【具体实施方式】
[0019]下面参照说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明:
[0020]实施例一:
[0021]参照图1至图3所示，为一种应用了本发明所述控制系统的电剪刀，该电剪刀通过容置在剪刀主体中的电机3驱动，电机3连接有一减速器31，减速器31连接丝杆32，丝杆32的端部连接有用于驱动剪刀头11开合角度的连接头33，该电剪刀具有大开口和小开口两种开口模式，其剪刀头开口模式的切换是通过控制系统实现的，该控制系统包括用于感应扳机工位的传感装置4和接收传感装置4的传感信号的控制器，其中，传感装置4为设有多个工位的霍尔行程板41和与之配合可在其上滑动的磁铁44，磁铁44固定在扳机支架42内的磁铁座43上，磁铁座43 —端固定连接复位弹簧，另一端与扳机5连接，磁铁座43可滑动地容置在扳机支架42内。控制器包括一设有信号采集模块、逻辑处理单元和电机驱动模块的驱动板，霍尔行程板上对应不同工位的信号输出端与驱动板上的信号采集模块连接，电机驱动模块与驱动电剪刀的电机3连接。逻辑处理单元的输入端与信号采集模块的输出端连接，逻辑处理单元的输出端与电机驱动模块的输入端连接。
[0022]实施时，霍尔行程板41上设有四个工位，为依序排列的开关霍尔位411、大开口停止霍尔位412、小开口停止霍尔位413和闭合霍尔位414。开关霍尔位411与磁铁44配合，用于感应扳机5的执行动作，对整个电子系统进行通断控制，大开口停止霍尔位412与磁铁44配合，用于感应扳机5在切换大开口模式时的执行动作，控制电机3的角位移，使剪刀头11工作在大开口模式，小开口停止霍尔位413与磁铁44配合，用于感应扳机5在切换小开口模式时的执行动作，控制电机3的角位移，使剪刀头11工作在小开口模式，闭合霍尔位414与磁铁44配合，用于感应扳机5的执行动作，控制电机3驱动剪刀头11在刀口闭合完成时停止剪切，在上述四个工位上均设有聚磁环，聚磁环可灵敏的感应到变化的磁场，并将产生的霍尔信号输入到驱动板上的信号采集模块，然后，信号采集模块将霍尔信号输入到逻辑处理单元进行处理，最后通过电机驱动模块输出相应的控制信号给电机3，调整电机3的转动角位移和转动方向，从而控制剪刀头11的张开角度。在扳机5处于初始状态时，磁铁44位于霍尔行程板41上开关霍尔位411的前端，扣动扳机5两次，如果剪刀头11在张开状态就维持张开，如果剪刀头11是闭合状态就运行电机3使其驱动剪刀头11张开到最大开口限位霍尔位置停住，在工作时，扣动扳机5可将磁铁座43向后方滑动，使磁铁44在开关霍尔位411、大开口停止霍尔位412、小开口停止霍尔位413和闭合霍尔位414四个工位上依次滑过，在扣动扳机5使磁铁44停留在第四个工位，即闭合霍尔位414时，复位弹簧被拉伸，当松开扳机5时，复位弹簧恢复弹性形变，将磁铁44带回到初始位置，整个电子系统停止运行。为了避免在剪切时由于物体过硬导致剪切电流上升超过最大限制工作电流，驱动板上设有用于保护驱动板的功率元件和动力电池组的限流保护电路。
[0023]该控制系统的控制原理为:
[0024]首先，上电启动，与驱动板连接的36V电池组通过电机线为电机提供驱动，进入初始状态，此时，磁铁44位于开关霍尔位411的前端，电子系统无感应动作，剪刀头11维持在断电时的开口状态，连续扣动扳机5两次，磁铁44移动至大开口停止霍尔位412，此时，如果剪刀头11在张开状态就维持张开，如果剪刀头11是闭合状态则运行电机3使剪刀头11张开到最大开口幅度并停止，提示使用者电剪刀处于预备工作状态。此时，扳机5由于阻滞力的存在克服了弹簧的复位力，保持在大开口停止霍尔位412不变。
[0025]在进行剪切时，再次扣动扳机5，磁铁44向后移动，小开口停止霍尔位413感应到剪切动作，发出相应的霍尔信号给控制器，控制器再将反馈的控制信号输出给电机3，驱动电机3转动相应的角位移使剪刀头11闭合，执行剪切动作，当磁铁44移动至闭合霍尔位414时，控制器检测到闭合限位霍尔信号，然后将相应的反馈控制信号输出给电机3使剪刀头11停住动作。松开扳机5，由于此时设计的阻滞力不足以克服复位弹簧的复位力，因此复位弹簧拉动磁铁座43复位，磁铁44依次经过小开口停止霍尔位413、大开口停止霍尔位412和开关霍尔位411，在经过小开口停止霍尔位413和大开口停止霍尔位412时，剪刀头11张开，执行张开动作，当控制器检测到开关霍尔位411的开口限位霍尔信号时，剪刀头11停住，保持在刀口张开状态，通过不断的扣动扳机5和松开扳机5可实现连续的剪切。
[0026]当剪切对象粗细不同时，可调整剪刀头11的张开幅度，如被剪切物较细，不需要剪刀头11张开较大角度时，通过在剪刀头11闭合的状态下长按扳机5五秒钟，可使剪刀头11张开的幅度由大口切换到小口进行剪切，提高了剪切速度，节约了能耗。如被剪切物较粗，需要剪刀头11张开较大角度时，继续长按扳机5五秒钟，可使剪刀头11张开的幅度由小口切换到大口进行剪切，方便对不同粗细的物体进行剪切，可满足不同的剪切需求，适用范围更广。
[0027]为了避免电剪刀在实际工作中因振动导致控制器松动或断路等故障，控制器可置于与电剪刀配套使用的电池包中，通过插接板的转接实现对电机的控制。为避免控制器因信号故障或松脱等意外造成的电剪刀机械误动作损坏，驱动板上还设有接插件松脱保护电路，其在控制器发生故障等意外时可紧急制动电机，使其停止剪切动作，可防止剪刀头11的机械损伤。
[0028]实施例二:
[0029]如图4所示，作为本发明的第二优选实施例，该控制系统包括一伺服变频处理器，伺服变频处理器的输入端连接有直流电源，伺服变频处理器的输出端连接三相交流伺服电机，该伺服变频处理器还连接有三档控制开关，分别为启动开关、正转开关和反转开关，启动开关用于控制整个系统的运行状态，当启动开关处于使能位置时，系统电路接通，直流电源将直流电压输入伺服变频处理器，经过伺服变频处理，直流电压由直流输入转换为交流输出，驱动三相交流伺服电机，使三相交流伺服电机三相位同时启动，以达到电机不论高低速均可以恒功率、恒扭矩输出，当开启正转开关时，伺服变频处理器接收相应的控制信号，并输出正转信号给三相交流伺服电机，使三相交流伺服电机正向转动，驱动剪刀头11执行闭合或张开动作，当开启反转开关时，伺服变频处理器接收相应的控制信号，并输出反转信号给三相交流伺服电机，使三相交流伺服电机反向转动，驱动剪刀头11执行与正向转动相反的剪切动作，该控制方式定位精度高，稳定可靠，响应速度快，在三相交流伺服电机处于低速时仍有大转矩输出，过载能力较强，能剪切硬度更高的树枝、角料等物件。
[0030]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种电剪刀的控制系统，包括用于感应扳机工位的传感装置和接收传感装置信号的控制器，其特征在于，所述传感装置为设有至少一个工位的霍尔行程板和与之配合可滑动在其上的磁铁，所述控制器包括一设有信号采集模块、逻辑处理单元和电机驱动模块的驱动板；所述霍尔行程板上对应不同工位的信号输出端与驱动板上的信号采集模块连接，所述电机驱动模块与驱动电剪刀的电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种电剪刀的控制系统，其特征在于，所述逻辑处理单元的输入端与信号采集模块的输出端连接，所述逻辑处理单元的输出端与电机驱动模块的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种电剪刀的控制系统，其特征在于，所述霍尔行程板上设有四个工位,为依序排列的开关霍尔位、大开口停止霍尔位、小开口停止霍尔位和闭合霍尔位。
4.根据权利要求1或2所述的一种电剪刀的控制系统，其特征在于，所述工位上均设有聚磁环。
5.根据权利要求1所述的一种电剪刀的控制系统，其特征在于，所述磁铁固定在扳机支架内的磁铁座上，所述磁铁座一端固定连接复位弹簧，另一端与扳机连接，可滑动地容置在扳机支架内。
6.根据权利要求1所述的一种电剪刀的控制系统，其特征在于，所述驱动板上设有用于保护驱动板的功率元件和动力电池组的限流保护电路。
【文档编号】G05D3/12GK104516358SQ201310451958
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】方培锵 申请人:宁波市镇海长城汽车摩托车部件厂