一种电动工具及螺纹件紧固程度控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种电动工具及螺纹件紧固程度控制方法，其中电动工具包括：扭矩输出系统和能按照用户选择的挡位调用具有对应关系的转速数据和时长数的组合对电机进行驱动使其以指定的转速和时长进行输出的控制系统；控制系统包括：能存储转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的数据存储模块；螺纹件紧固程度控制方法，采用本发明的电动工具，控制系统根据用户选择的挡位数据调用一组在组合后能指向由所选挡位决定的一个确定的紧固程度的转速数据和时长数据的组合驱动电机使其以指定转速和时长进行输出；本发明提供一种能依照设定进行输出使被紧固的螺纹件具有指定的紧固程度的电动工具以及利用该电动工具实现的螺纹件紧固程度的控制方法。
【专利说明】一种电动工具及螺纹件紧固程度控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动工具和一种控制方法，具体涉及一种能依照设定进行输出的电动工具以及利用该电动工具实现的螺纹件紧固程度的控制方法。
【背景技术】
[0002]螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。螺纹件通过自身的旋转使自身受到拉力而使被连接件承受压力，从而使两个不同的被连接件或者一个被连接件具有足够的预紧力。
[0003]在结构设计时，为了保证结构的可靠性，通过螺纹连接实现结合处的预紧力应当被控制在一个安全的范围内，这就要求在紧固螺纹件时对其紧固程度进行精确的控制。为了实现这样的控制，由于预紧力并不是一个直接用来指导紧固动作的参量，现有技术中多采用扭矩等直接的参量来作为控制紧固程度的参量，并据此建立很多基于标准规格螺纹件的标准值。
[0004]但是，在实际应用中，更多的工况是无法参照既有标准，而仅仅具有设计者根据设计而期望实现的预紧力，在这种情况下，使用现有扭力工具往往无法有效的完成紧固工作并对紧固程度进行有效控制，保证紧固程度一直能被控制在一定范围内。
[0005]并且，现在为了实现对紧固程度的控制，往往先通过扭力工具进行预先紧固，最后再使用扭力计进行最终的扭力确定，这样效率非常低，并且增加了设备成本。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能依照设定进行输出使被紧固的螺纹件具有指定的紧固程度的电动工具以及利用该电动工具实现的螺纹件紧固程度的控制方法。
[0007]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
一种电动工具，包括:扭矩输出系统，扭矩输出系统包括:电机，用于驱动螺纹件枢转的输出轴，能以冲击的方式驱动输出轴并且自身受到电机驱动的主轴组件，其特征在于，还包括:能按照用户选择的挡位调用具有对应关系的转速数据和时长数的组合对电机进行驱动使其以指定的转速和时长进行输出的控制系统；控制系统包括:能存储转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的数据存储模块。
[0008]进一步地，控制系统还包括:供用户操作并能向用户反馈信息的人机交互模块，直接对电机构成驱动并能对其转速加以控制的电机驱动模块，能对扭矩输出系统的运行情况进行监测的监测模块，能接受人机交互模块、数据存储模块、电机驱动模块、监测模块传输的反馈并对它们进行控制的主控模块。
[0009]进一步地，人机交互模块包括:供用户进行设定的输入装置、能向用户进行反馈及信息提示的输出装置。
[0010]进一步地，电机驱动模块包括:用于控制电机转速的转速控制器、用于直接对电机进行驱动的电机驱动电路。
[0011]进一步地，监测模块包括:用于判断主轴组件是否发生冲击的冲击检测装置、能计量时间长度的计时器、用于检测主轴组件转速的转速检测装置。
[0012]进一步地，主控模块包括:能根据用户在人机交互模块所选的挡位调用相应的转速数据的转速计算器、能根据用户在人机交互模块所选的挡位以及已经被调用的转速数据而调用相应的时长数据的时间计算器、用于综合控制转速计算器、时间计算器以及人机交互模块、电机驱动模块、监测模块的中央处理器。
[0013]进一步地，数据存储模块包括:预存有对应人机交互模块预设挡位的挡位数据的第一存储单元，预存有与第一存储单元中挡位数据具有对应关系的转速数据的第二存储单元，预存有与第二存储单元中转速数据具有对应关系的时长数据的第三存储单元。
[0014]进一步地，数据存储模块还包括:存储有用户自定义的挡位数据、转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的第四存储单元，存储有用户常用的挡位数据的第五存储单
J Li ο
[0015]进一步地,该电动工具还包括:用于检测扭矩大小的扭矩仪。
[0016]一种螺纹件紧固程度控制方法，采用本发明的电动工具，控制系统根据用户选择的挡位数据调用一组在组合后能指向由所选挡位决定的一个确定的紧固程度的转速数据和时长数据的组合驱动电机使其以指定转速和时长进行输出。
[0017]进一步地，人机交互模块提供用户选择挡位的操作界面，并将用户选择结果反馈给主控模块以使其调用对应的挡位数据，进而主控模块调用存储在数据存储模块中对应的转速数据、时长数据并利用它们的组合控制电机驱动模块使其按照即时数据驱动电机，在电机启动后监测模块监测扭矩输出系统并向主控模块进行反馈形成闭环控制。
[0018]进一步地，监测模块在冲击检测装置检测到冲击之后，计时器开始计时，同时转速检测装置检测电机转速是否符合当前调用的转速数据，当计时器所计时长满足当前调用的时长数据时向主控模块反馈停止电机转动的信号。
[0019]具体而言，该螺纹件紧固程度控制方法，包括如下的控制步骤:
(O启动；
(2)用户操作人机交互模块选择所需的挡位；
(3)主控模块根据用户的选择结果调用数据存储模块中的挡位数据；
(4)主控模块根据所调用的挡位数据调用与之具有对应关系的转速数据和时长数据；
(5)主控模块控制电机驱动模块根据所调用的转速数据驱动电机转动；
(6)冲击检测装置检测主轴组件是否发生冲击，若是则进行步骤(7)，若否则转到步骤
(5)；
(7)转速检测装置检测当前转速；
(8)计时器开始计时；
(9)判断转速是否满足，若是则进行步骤(10)，若否则转到步骤(7)；
(10)判断计时时长是否满足主控模块调用的时长数据，若是则进行步骤(11)，若否则转到步骤(8);
(11)结束。
[0020]进一步地，挡位数据分为:存储在第一存储单元中的件预设挡位数据和存储在第四存储单元中由用户根据需求自定义设置的自定义挡位数据；数据存储模块中存储有与预设挡位数据具有对应关系的预设转速数据和预设时长数据。
[0021]进一步地，主控模块通过用户在人机交互模块的操作为自定义挡位数据配置对应的自定义转速数据和自定义时长数据。
[0022]本发明的有益之处在于:提供一种能依照设定进行输出使被紧固的螺纹件具有指定的紧固程度的电动工具以及利用该电动工具实现的螺纹件紧固程度的控制方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明的电动工具的一个优选实施例的结构示意图；
图2是本发明的控制方法的控制方法的流程示意框图；
图3是外螺纹件轴向应力与轴向应变的对应关系曲线图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0025]参照图1所示，本发明的电动工具主要包括:扭矩输出系统10和控制系统20。
[0026]其中，扭矩输出系统10包括:输出轴11、主轴组件12和电机13，其中输出轴11主要用于与螺纹件接触使其枢转以完成紧固动作，主轴组件12包括能对输出轴11进行往复冲击的锤砧，使主轴组件12能以冲击的方式驱动输出轴11，电机13在电能的作用下能够驱动主轴组件12进行枢转，一般而言在电机13的机轴与主轴组件12之间设有若干诸如齿轮等传动机构，以上均为一般的冲击螺丝批以及冲击扳手中的现有技术，在此不加赘述。
[0027]本发明电动工具中的控制系统20主要包括:数据存储模块21、人机交互模块22、电机驱动模块23、监测模块24、主控模块25。
[0028]其中，人机交互模块22能供用户进行操作并能向用户反馈信息，电机驱动模块23能直接对电机13构成驱动并对其转速加以控制，监测模块24对扭矩输出系统10的运行情况进行监测，主控模块25能对以上的各个模块进行控制并接受它们向其反馈的信号或数据。
[0029]作为一种优选方案，人机交互模块22包括:供用户进行设定的输入装置221、能向用户进行反馈及信息提示的输出装置222。其中输入装置221可以是按钮、旋钮、开关中的一种或几种，输出装置222可以是各种可视的屏幕或声音的提示装置，在使用可触摸操控的触摸显示屏时，输入装置221和输出装置222可以合二为一。
[0030]作为一种优选方案，电机驱动模块23包括:用于控制电机13转速的转速控制器231、用于直接对电机13进行驱动的电机驱动电路232。其中，转速控制器231主要通过控制电机驱动电路232中的电流、电压、占空比等参数来实现对电机13的控制。
[0031]作为一种优选方案，监测模块24包括:用于判断主轴组件12是否发生冲击的冲击检测装置241、能计量时间长度的计时器242、用于检测主轴组件12转速的转速检测装置243。其中，冲击检测装置241可以是通过接受声音信号从而判断是否发生冲击的声音采集装置，比如mic，该声音采集装置在接收到代表冲击发生的特定频率或/和音量范围的声音后向主控制器反馈一个代表发生冲击的信号。当然，冲击检测装置241也可以是检测主轴组件12运动的位置传感器。在使用螺钉时，冲击检测装置241还可以是能检测螺钉帽与支承件支承面之间距离的距离探测器，其通过探测距离得知冲击发生的时间。
[0032]作为一种优选方案,主控模块25包括:能根据用户在人机交互模块22所选的挡位调用相应的转速数据的转速计算器251、能根据用户在人机交互模块22所选的挡位以及已经被调用的转速数据而调用相应的时长数据的时间计算器252、用于综合控制转速计算器251、时间计算器252以及人机交互模块22、电机驱动模块23、监测模块24的中央处理器253。其中，转速计算器251主要用于配置适用的转速并对即时的转速进行控制，时间计算器252主要用于配置适用的时长并对即时的冲击载荷输出的时长进行控制，中央处理器253作为本发明电动工具中总的数据处理及进程控制的中心，对整个电动工具控制系统20中其余部分进行控制。
[0033]作为一种优选方案，数据存储模块21包括:预存有对应人机交互模块22预设挡位的挡位数据的第一存储单元211，预存有与第一存储单元211中挡位数据具有对应关系的转速数据的第二存储单元212，预存有与第二存储单元212中转速数据具有对应关系的时长数据的第三存储单元213，存储有用户自定义的挡位数据、转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的第四存储单元214，存储有用户常用的挡位数据的第五存储单元215。
[0034]用户所选择的挡位数据分为:存储在第一存储单元211中针对指定规格的螺纹件和常用的被连接件等条件下的预设挡位数据和存储在第四存储单元214中由用户根据特殊需求自定义设置的自定义挡位数据；数据存储模块21中存储有与预设挡位数据具有对应关系的预设转速数据和预设时长数据。
[0035]在用户选择预设挡位时，主控模块25直接访问第一存储单元211、第二存储单元212、第三存储单元213调用它所需的数据，由于是预设挡位所对应的数据，所以第一存储单元211、第二存储单元212、第三存储单元213可以采用只能读取不能写入的存储介质。
[0036]第四存储单元214和第五存储单元215由于用户要对它们所存储的数据进行设定和编辑，所以它们应当采用可读写的存储介质。
[0037]作为优选方案，为了能够通过人机交互模块22以外的设备对第四存储单元214和第五存储单元215进行读写，控制系统20还包括通讯模块26，该通讯模块26包括:能在数据存储模块21与外界设备之间构成有线数据连接的数据传输接口 261和能在数据存储模块21与外界设备之间构成无线数据连接的无线通讯装置262。用户可以通过计算器、智能手机等设备通过USB接口或蓝牙等形式与数据存储模块21进行数据交互。
[0038]需要说明的是，在进行数据交互时，可预先在计算器、智能手机等设备中安装面向用户的应用程序。
[0039]本发明的螺纹件紧固程度控制方法主要依靠以上介绍的电动工具得以实现。
[0040]总的来说，本发明的控制方法是通过本发明电动工具中控制系统20调用的一组转速数据和时长数据的组合驱动电机13使其以指定转速和时长进行输出，在输出完成后即能使被连接件的预紧力达到目标区间。被调用的转速数据和时长数据是用户根据其需要所选择的。
[0041]其主要的优势在于，用户通过选择当前的工况参数或/和自己所需的紧固程度，主控模块25就能通过调用记载了紧固程度和转速、时间组合对应关系的挡位数据调用相应的转速数据和时长数据驱动主轴组件12完成紧固工作。
[0042]以下对本发明控制方法的原理和具体细节进行说明。
[0043]参照图3所示，其中X轴表示螺纹件中外螺纹件的轴向应变，y轴表示作用在外螺纹件上的轴向拉力，需要说明的是，基于作用力与反作用力的关系，作用在外螺纹件上的轴向拉力应当等于外螺纹件的轴向应力，也等于作用在被连接件上的压力，即我们所说的被连接件连接处的预紧力，由此可见，螺纹连接中预紧力的产生主要由外螺纹件的轴向应变产生。
[0044]如图3所示，当轴向应变小于xl时,轴向应变与轴向拉力(相当于预紧力)成线性关系，表明外螺纹件处于弹性形变的阶段，在轴向应变在等于xl时，轴向拉力等于yl，在轴向应变超过xl以后，外螺纹件处于塑性形变阶段，轴向应变与轴向拉力不再具有线性关系，轴向拉力随轴向应变的增大而增大的趋势变得缓慢，直至轴向应变达到χ2，轴向拉力变为随轴向应变增大而减小，直至拉力应变到达向x3，外螺纹件断裂。其中，A点称为屈服点，是弹性变形和塑性变形的分界，A点处的轴向拉力yl称为屈服轴向拉力(屈服预紧力)，B点是该外螺纹件轴向拉力能达到最大值12, y2称为极限轴向拉力(极限预紧力)。
[0045]由图3可知，在外界条件一定时，外螺纹件在轴向应变达到一个确定值时，使其产生应变的能量是一定的，比如在外螺纹件的轴向应变为xl时，使其产生应变的能量数值为图3中阴影部分面积。
[0046]而实际上在紧固工作中，这部分能量是由扭力工具施加的，如果能控制扭力工具施加的能量则能够控制外螺纹件的应变，由于外螺纹件应变与应力关系式基于其本身属性，所以可以通过控制外螺纹件的应变能量得到所需的轴向拉力(相当于预紧力)，实现对紧固程度的控制。
[0047]基于以上原理，本发明的控制方法，采用如前所述的电动工具以一种冲击的方式输出扭矩来驱动螺纹件进行紧固。
[0048]假设在螺纹件失效之前每次主轴组件12通过冲击传递给螺纹件的能量分别为el、e2、e3…eN，而实际上因为摩擦力或者其他损耗，主轴组件12通过冲击产生的能量并不能完全用于使外螺纹件产生轴向应变，所以每次实际能传递给外螺纹件的使其产生轴线应变的能量应该是klel、k2e2、k3e3…kNeN。其中kl、k2、1^..kN为用于衡量能量损耗的无量纲系数，称为损耗系数。
[0049]外螺纹件的轴向应变能E可以通过公式(I)得出。
[0050]E=klel+k2e2+k3e3...+kNeN(I)
如前可知预紧力F与轴向应变能E以及轴向应变具有对应的关系，所以基于以上可以通过控制每次主轴组件12冲击所传递能量和冲击次数来实现对预紧力的控制。
[0051]为了实现这样的目的，需要确认每次冲击的能量和损耗系数这两个变量，并且在每次的冲击能量不同的情况下，损耗系数也发生变化。因此在该原理下针对一个目标预紧力而言，是具有很多不同的实现方法，虽然可以通过繁复的实验来确定和建立数据库，而在实际应用中并不适宜采用这种方法，因为公式(I)涉及参数都非正常电动工具能够直接控制的参数。本发明对其进行改进使其得以在具体应用中得以实现。
[0052]首先，将每次主轴组件12通过冲击传递给螺纹件的能量定量统一为e，这样一来基于公式(I)的原理，可得出公式(2)
E=(kl+k2+l^..kN)e(2)
对于同样工况以及同样的冲击能量e损耗系数kl、k2、k3…kN可以通过分次进行测量予以确定，因此现在应变能E在这样的情况仅与冲击的次数和定量的冲击能量e有关。需要注意的是，由于损耗系数是一个不能人为控制的参量，同时因为冲击能量e不可能无限小，因此在以冲击的形式对一个外螺纹件进行加载时，不可能得到如图3所示连续的轴向应力和应变的曲线，而是一个一个数值点的对应关系，如果需要高精度的控制预紧力，冲击能量e应当设置一个不宜过大值。
[0053]为了实现对单次冲击能量e和冲击次数以电动工具能直接调整的参数项目进行控制，本发明采用控制主轴组件12转速和输出时长的方式进行控制。
[0054]由于主轴组件12自身的结构和质量是一定的，获得指定的单次冲击能量仅需要对主轴组件12在发生冲击的瞬时转速(以下称为冲击转速)进行控制，因为在主轴组件12结构既定情况下，转速是影响单次冲击量的唯一因素，而我们知道通过控制电机13的电参数可以实现该目的，在控制冲击速度基础上，通过对电机13的控制可以使两次冲击之间的周期固定，即主轴组件12以一定冲击频率进行冲击，这可以通过控制电机13在两次冲击之间的周期的平均转速得以实现。而根据平均转速我们又能获得所需的冲击时长。
[0055]综上所述，控制主轴组件12转速和输出时长是可以获得所需的预紧力的。现有技术中的扭矩控制法、转角法和斜率法，都是利用非直接能够控制参量比如扭矩、角度来作为预紧力衡量的中介参数，进而通过控制它们来控制预紧力，并且它们并不能完全针对外螺纹件所有应变阶段，而仅仅是适于应变的某些阶段，本发明的控制方法直接针对预紧力本身，通过能量找出能直接控制的转速和时间作为控制参量，控制更加直接而且能适用所有的应变阶段。
[0056]在具体实现该控制方法的方案中，为了使用户能够方便的使用，可以按照设定一些常用的挡位，并根据该挡位进行试验和测量，确定这些挡位对应转速数据和时长数据。
[0057]例如，设置第一类选项为螺纹件的规格，例如M8、MlO等等；设置第二类选项为被连接件的材质，例如铁、铝等等；它们的组合构成一个挡位。
[0058]对于一个确定挡位，比如MlO和铝的组合，根据如上的方法，首先确定一个转速(相当于确定每次的冲击能量)，这个转速出于保护螺栓和便于控制的目的不宜过大，然后在该转速下在铝质的被连接件上紧固MlO的螺栓直至达到所需的紧固程度(或者是紧固程度的区间)，此时记录下冲击的次数和时长，当然我们也可以加载至螺纹件断裂，以便并记录下所有可能出现的损耗系数，和每次所能达到的轴向应力，形成一份对应该挡位的加载关系数据，实际上通过该加载关系数据，可以使用户进一步选择所需轴向应力而主控模块25也能按照对应关系进行输出。
[0059]另外，可以通过多次试验确定一个既能满足预紧力精度要求同时又不会使冲击时间过于漫长的转速，或者将各种转速提供给用户供用户自行选择。
[0060]在数据存储模块21中存储一个与挡位对应的挡位数据。这里所说的挡位在面向用户时其表示一些用户可以选择的工况参数的组合(比如MlO和铝的组合，当然这个组合中也可以具有其他的项目比如螺纹件的强度等级、连接件支承面的润滑条件等)，而对于电动工具而言，一个选定了的挡位就指向一个指定的挡位数据，该挡位数据其除了可以记载了对应的工况参数组合的信息外，还包括一个对应关系，主控模块25在调用到挡位数据时总能通过对应关系调用一个指定的转速数据和一个时间数据，从而使主轴组件12在按照转速数据和时间数据中记载的转速和时长进行输出后即能获得该挡位所对应工况下所期望达到的满足例如国标等标准的紧固程度。
[0061]作为优选方案，人机交互模块22提供用户选择挡位的操作界面，并将选择结果反馈给主控模块25以使其调用对应的挡位数据，进而主控模块25调用存储在数据存储模块21中对应的转速数据、时长数据并利用它们的组合控制电机驱动模块23使其按照即时数据驱动电机13，在电机13启动后监测模块24监测扭矩输出系统10并向主控模块25进行反馈形成闭环控制。监测模块24在冲击检测装置241检测到冲击之后，计时器242开始计时，同时转速检测装置243检测电机13转速是否符合当前调用的转速数据，当计时器242所计时长满足当前调用的时长数据时向主控模块25反馈停止电机13转动的信号。
[0062]更具体的而言，参照图2所示，我们可以采用如下的控制步骤
(301)启动
(302)用户操作人机交互模块22选择所需的挡位；
(303)主控模块25根据用户的选择结果调用存储器中的挡位数据；
(304)主控模块25根据所调用的挡位数据调用与之具有对应关系的转速数据和时长数据；
(305)主控模块25控制电机驱动模块23根据所调用的转速数据驱动电机13转动；
(306)冲击检测装置241检测主轴组件12是否发生冲击，若是则进行步骤(307)，若否则转到步骤(305)；
(307)转速检测装置243检测当前转速；
(308)计时器242开始计时；
(309)判断转速是否满足，若是则进行步骤(310)，若否则转到步骤(307)；
(310)判断计时时长是否满足主控模块25调用的时长数据，若是则进行步骤(311)，若否则转到步骤(308);
(311)结束。
[0063]另外，作为优选方案，本发明控制方法中挡位数据、转速数据和时长数据包括预设和自定义两种。其中预设的挡位数据、转速数据和时长数据称为预设挡位数据、预设转速数据和预设时长数据，这些数据分别存储于第一存储单元211、第二存储单元212以及第三存储单元213中。它们设置目的在于提供针对一些常用的具有指定的预紧力强度标准和规格的螺纹件，使用户能通过选择即有的挡位进行日常的工作。其中自定义的挡位数据、转速数据和时长数据称为自定义挡位数据、自定义转速数据和自定义时长数据，这些数据是用户根据自己的紧固程度需求，通过以上的确定方法后写入数据存储模块21中的。需要说明的一点是，自定义挡位数据、自定义转速数据和自定义时长数据均可以由预设挡位数据、预设转速数据和预设时长数据进行修改而成。
[0064]作为进一步的优选，本发明的控制方法通过人机交互模块22向用户提供三种使用模式。
[0065]第一种模式为标准模式，即用户仅能使用预设挡位数据、预设转速数据和预设时长数据设置而成。
[0066]第二种模式为专家模式，即用户使用自定义挡位数据、自定义转速数据和自定义时长数据。在该种模式下，用户可以根据个人经验和外部数据选择既定自定义挡位数据、自定义转速数据和自定义时长数据来完成紧固工作，作为优选方案，人机交互模块22提供一个转速按钮和一个时长按钮以及一个用于显示转速和时长的第一显示屏。专家级的用户可以根据已经自定义或预设数据作为参照，利用它们即时设置一个适用的转速和时长，以满足个性化的需求，这个即时设置的转速和时长的组合可以存储在第四存储单元214中作为一组自定义转速数据和自定义时长数据并生成一个与之对应能被调用的自定义挡位数据。
[0067]作为进一步的优选，人机交互模块22还提供一个转速微调旋钮和一个时长微调按钮以及一个用于显示转速、时长和对应的轴向应力的第二显示屏。与之前的转速按钮和时长按钮不同，转速微调旋钮和时长微调旋钮并非是供用户彻底重新设置一组新的转速和时长的组合，而是供用户已经调用了某一挡位数据后，根据实际紧固工作的效果，认为需要在所调用的转速和时长基础上对它们之一进行微调，比如认为现有时长不足或过大，则通过时长微调旋钮进行微调，认为现有转速不足或过大，则通过转速微调旋钮进行微调，需要说明的是，对时间的微调在主控模块25而言，实际上增加冲击次数，随着时长微调旋钮旋动，依次增加冲击次数，并换算成时间进行显示，同时如果现在调用的挡位的挡位数据中包括完整的加载关系数据，那么主控模块25通过调用和计算可以向用户显示微调时长后的轴向应力(即预紧力)的数值；与时长微调不同的是，由于不同的转速相当于不同单次冲击能量，一旦它们变化，相当于参照的加载关系数据也发生变化，因此即时现在所用的挡位具有完成加载关系数据我们也无法显示转速变化后时长不变所能达到的预紧力，所在在调节转速时，并不是按照数值进行调节的，而是在现有的转速基础上微调百分比的增量，其向用户显示的是例如110%之类的百分比数值，此时第二显示屏并不能准确的向用户提示所能得到的预紧力。经过转速微调旋钮和时长微调旋钮调节后的转速和时长和前述一样可以存储在第四存储单元214中作为一组自定义转速数据和自定义时长数据并生成一个与之对应能被调用的自定义挡位数据。作为优选，第一显示屏和第二显示屏可以合并为一个主显示屏
作为优选，本发明的电动工具还包括一个用于检测扭矩大小的扭矩仪。在一些能通过扭矩作为紧固程度标准场合下，用户可以使用该扭矩仪检测在专家模式下的设置是否满足自己的需求。
[0068]对于转速和时长都需要调整的情况，其实是用户需要重新确定挡位或新建挡位，其可以通过外部的测试装置和计算器和利用本发明的电动工具进行测量和写入第四模块。
[0069]第三种模式为快捷模式，即用户将常用的挡位数据(包括预设数据和自定义数据)存储在第五存储单元215中，用户在该模式下通过一个切换按钮，可以在自己常用的多个挡位下进行切换和选择。
[0070]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。
【权利要求】
1.一种电动工具,包括:扭矩输出系统，上述扭矩输出系统包括:电机，用于驱动螺纹件枢转的输出轴，能以冲击的方式驱动上述输出轴并且自身受到上述电机驱动的主轴组件，其特征在于，还包括:能按照用户选择的挡位调用具有对应关系的转速数据和时长数的组合对上述电机进行驱动使其以指定的转速和时长进行输出的控制系统；上述控制系统包括:能存储上述转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的数据存储模块。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，上述控制系统还包括: 供用户操作并能向用户反馈信息的人机交互模块， 直接对上述电机构成驱动并能对其转速加以控制的电机驱动模块， 能对上述扭矩输出系统的运行情况进行监测的监测模块， 能接受上述人机交互模块、数据存储模块、电机驱动模块、监测模块传输的反馈并对它们进行控制的主控模块。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，上述人机交互模块包括:供用户进行设定的输入装置、能向用户进行反馈及信息提示的输出装置。
4.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，上述电机驱动模块包括:用于控制上述电机转速的转速控制器、用于直接对上述电机进行驱动的电机驱动电路。
5.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，上述监测模块包括:用于判断上述主轴组件是否发生冲击的冲击检测装置、能计量时间长度的计时器、用于检测上述主轴组件转速的转速检测装置。
6.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，上述主控模块包括:能根据用户在上述人机交互模块所选的挡位调用相应的转速数据的转速计算器、能根据用户在上述人机交互模块所选的挡位以及已经被调用的转速数据而调用相应的时长数据的时间计算器、用于综合控制上述转速计算器、时间计算器以及人机交互模块、电机驱动模块、监测模块的中央处理器。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的电动工具，其特征在于，上述数据存储模块包括:预存有对应上述人机交互模块预设挡位的挡位数据的第一存储单元，预存有与上述第一存储单元中挡位数据具有对应关系的转速数据的第二存储单元，预存有与上述第二存储单元中转速数据具有对应关系的时长数据的第三存储单元。
8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于，上述数据存储模块还包括:存储有用户自定义的挡位数据、转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的第四存储单元，存储有用户常用的挡位数据的第五存储单元。
9.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，还包括:用于检测扭矩大小的扭矩仪。
10.一种螺纹件紧固程度控制方法，其特征在于，采用如权I所述的电动工具，上述控制系统根据用户选择的挡位数据调用一组在组合后能指向由所选挡位决定的一个确定的紧固程度的转速数据和时长数据的组合驱动上述电机使其以指定转速和时长进行输出。
11.根据权利要求10所述的螺纹件紧固程度控制方法，其特征在于，上述控制系统包括:能存储上述转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的数据存储模块，供用户操作并能向用户反馈信息的人机交互模块，直接对上述电机构成驱动并能对其转速加以控制的电机驱动模块，能对上述扭矩输出系统的运行情况进行监测的监测模块，能接受上述人机交互模块、数据存储模块、电机驱动模块、监测模块传输的反馈并对它们进行控制的主控模块； 上述人机交互模块提供用户选择挡位的操作界面，并将用户选择结果反馈给上述主控模块以使其调用对应的挡位数据，进而上述主控模块调用存储在上述数据存储模块中对应的转速数据、时长数据并利用它们的组合控制上述电机驱动模块使其按照即时数据驱动上述电机，在上述电机启动后上述监测模块监测上述扭矩输出系统并向上述主控模块进行反馈形成闭环控制。
12.根据权利要求11所述的螺纹件紧固程度控制方法，其特征在于，上述监测模块包括:用于判断上述主轴组件是否发生冲击的冲击检测装置、能计量时间长度的计时器、用于检测上述主轴组件转速的转速检测装置； 上述监测模块在上述冲击检测装置检测到冲击之后，上述计时器开始计时，同时上述转速检测装置检测电机转速是否符合当前调用的上述转速数据，当上述计时器所计时长满足当前调用的时长数据时向上述主控模块反馈停止上述电机转动的信号。
13.根据权利要求12所述的螺纹件紧固程度控制方法，其特征在于，包括如下的控制步骤: (O启动； (2)用户操作上述人机交互模块选择所需的挡位； (3)上述主控模块根据用户的选择结果调用上述数据存储模块中的挡位数据； (4 )上述主控模块根据所调用的挡位数据调用与之具有对应关系的转速数据和时长数据； (5)上述主控模块控制上述电机驱动模块根据所调用的转速数据驱动上述电机转动； (6)上述冲击检测装置检测上述主轴组件是否发生冲击，若是则进行步骤(7)，若否则转到步骤(5)； (7)上述转速检测装置检测当前转速； (8)上述计时器开始计时； (9)判断转速是否满足，若是则进行步骤(10)，若否则转到步骤(7); (10)判断计时时长是否满足上述主控模块调用的时长数据，若是则进行步骤(11)，若否则转到步骤(8)； (11)结束。
14.根据权利要求11至13任意一项所述的螺纹件紧固程度控制方法，其特征在于，上述数据存储模块包括:预存有对应上述人机交互模块预设挡位的挡位数据的第一存储单元，预存有与上述第一存储单元中挡位数据具有对应关系的转速数据的第二存储单元，预存有与上述第二存储单元中转速数据具有对应关系的时长数据的第三存储单元，存储有用户自定义的挡位数据、转速数据、时长数据以及它们之间对应关系的第四存储单元，存储有用户常用的挡位数据的第五存储单元； 上述挡位数据分为:存储在上述第一存储单元中的件预设挡位数据和存储在上述第四存储单元中由用户根据需求自定义设置的自定义挡位数据；上述数据存储模块中存储有与上述预设挡位数据具有对应关系的预设转速数据和预设时长数据。
15.根据权利要求14所述的螺纹件紧固程度控制方法，其特征在于，上述主控模块通过用户在上述人机交互模块的操作为上述自定义挡位数据配置对应的自定义转速数据和自定义时长数据。
【文档编号】G05B19/04GK104516274SQ201310445173
【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】陈亮, 陈武 申请人:南京德朔实业有限公司