用于電動工具的滑動開關的制作方法
【專利說明】用于電動工具的滑動開關
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求2013年3月14日由Ogle等人提交的題為“SLIDE SWITCH FOR A POWERTOOL”的美國臨時申請序號61/781，262的優(yōu)先權，該申請的公開被整體地通過引用結合到本文中。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及電動工具(powertool)且特別地涉及用于控制旋轉式電動工具輸出軸的速度的機構。
【背景技術】
[0003]—般地，旋轉式電動工具是輕質的手持式電動工具，其能夠裝配多種工具配件和附件，諸如切割刀片、打磨盤、磨具以及許多其它的情況。這些類型的工具通常包括充當用于電馬達的殼體的大體上柱形狀的主體以及用于工具的手柄。電馬達被可操作地耦合到從殼體的鼻部延伸的驅動構件。電馬達被構造成使驅動構件以相對高的旋轉速度轉動。驅動構件包括工具保持器，其被構造成保持各種配件工具，使得其被驅動至隨驅動構件一起旋轉。
[0004]旋轉式電動工具常常被構造成用于變速操作?；瑒娱_關已被用來提供旋轉式電動工具中的變速控制。
[0005]通常，該滑動開關位于工具的繩索末端附近，并且可在最小與最大速度位置之間在圓周方向上移動?；瑒娱_關具有大體上遵循殼體的柱形構造的曲率的開關桿。雖然對于工具的變速控制有效，但要求撥盤的多次“揮掃”以覆蓋工具的整個速度范圍。
[0006]另外，常常要求單獨的電源開關以便將工具接通和關斷。這些電源開關常常被連接在工具的電源與控制器以及馬達之間。結果，當開關被接通時，通常存在通過開關吸取的高電流。通常要求具有接觸點的機械開關以處理此電流。
【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本公開的包括滑動開關的旋轉式電動工具的透視圖。
[0008]圖2是圖1的旋轉式電動工具的滑動開關組件的透視圖。
[0009]圖3是滑塊處于ON位置上的情況下的圖2的滑動開關組件的側面立視圖。
[0010]圖4是滑塊處于OFF位置上的情況下的圖2的滑動開關組件的側面立視圖。
[0011]圖5A、5B和5C分別地描繪了OFF位置、ON/中間速度位置以及ON/最大速度位置上的滑動開關的開關旋鈕。
[0012]圖6是圖1的旋轉式電動工具的變速和電源電路的電路圖。
[0013]圖7描繪了用于使用圖2的滑動開關組件來操作電動工具的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]出于促進本發(fā)明原理的理解的目的，現(xiàn)在將對在附圖中示出和在以下編寫說明書中描述的實施例進行參考。應理解的是并不從而意圖對本公開的范圍的限制。還應理解的是本公開包括對所示實施例的任何變更和修改，并且包括如本公開所屬領域的技術人員正常地將想到的本公開的原理的更多應用。
[0015]根據(jù)一個實施例，一種電動工具包括限定縱軸且具有鼻部的殼體。變速馬達被裝在殼體內，并且包括從殼體的鼻部平行于縱軸延伸的輸出構件。變速馬達被構造成接收速度控制信號并根據(jù)速度控制信號的參數(shù)以不同的驅動速度來驅動輸出構件。速度信號發(fā)生器被構造成生成速度控制信號。電源電路將速度信號發(fā)生器連接到電源。殼體上的滑動開關可相對于殼體在第一位置與第二位置之間滑動。該滑動開關被構造成輸出可變選擇信號，其具有取決于滑動開關相對于第一和第二位置的位置的值。該速度信號發(fā)生器被耦合成從滑動開關接收選擇信號并生成速度控制信號，使得速度控制信號的參數(shù)取決于選擇信號的值。另外，當滑動開關在第一位置上時，滑動開關使電源電路開路并切斷到馬達的電力，并且當滑動開關從第一位置朝著第二位置移動時，電源電路被閉合并向馬達供應電力。
[0016]在另一實施例中，提供了一種操作電動工具的方法。該方法將電動工具的滑動開關手動地從第一位置朝著第二位置移動。當滑動開關從第一位置離開時，電源被經由滑動開關的第一電路連接到速度信號發(fā)生器。速度選擇信號被經由滑動開關的第二電路而輸出到速度信號發(fā)生器。該第二電路輸出速度選擇信號，其具有取決于滑動開關相對于第一和第二位置的位置的值。該速度控制信號被使用速度信號發(fā)生器生成為使得速度控制信號的參數(shù)取決于選擇信號的值。
[0017]現(xiàn)在參考圖1，描繪了包括滑動開關14的電動工具10的實施例。滑動開關14被構造成提供驅動構件的旋轉速度的變速控制以及基于開關的位置來提供用于工具10的0N/0FF功能。滑動開關14消除了對用于將工具10接通和關斷的單獨開關的需要。另外，線性滑動開關14具有與工具10的縱軸L對準的線性運動路徑，其允許用戶在一次平滑運動中將工具10從OFF轉變成最大速度且反之亦然。在替換實施例中，可以為滑動開關提供橫穿或垂直于工具1的縱軸L的運動路徑。
[0018]繼續(xù)參考圖1，旋轉式電動工具10包括大體上柱形狀的殼體22，其由諸如塑料、金屬或諸如纖維加強聚合物之類的復合材料之類的剛性材料構成。殼體22定義縱軸L且包括鼻部24和把手部分26。把手部分26包括馬達28(圖6)。在一個實施例中，馬達28包括被構造成從被連接在把手部分26的底座處的可再充電電池18接收電力的電馬達。在其它實施例中，可經由電源線(未示出)從AC插座接收用于馬達的電力。
[0019]馬達28被耦合到驅動構件30，其以與縱軸L同軸對準的方式從殼體的鼻部24延伸。驅動構件30包括工具保持器34，其被構造成可釋放地保持各種配件工具(未示出)，諸如砂輪和切割圓盤，在殼體22的鼻部24外部。隨著工具保持器34被驅動構件30旋轉，配件工具被驅動而繞著驅動構件30的軸L旋轉。在一個實施例中，工具保持器包括被構造成夾緊到配件工具的柄上的卡盤或夾頭。在替換實施例中，可以為工具保持器34和配件工具提供互鎖的驅動結構(未示出)，其相配合而將配件工具固定到工具保持器34。
[0020]參考圖6，馬達28包括變速馬達，其被構造成使驅動構件30繞著軸L以例如每分鐘5，000至30，000轉的高頻率旋轉。到馬達28的電力和馬達28的旋轉速度由線性滑動開關14控制。開關14是在殼體22的把手部分26上提供，開關的移動路徑與殼體22的縱軸L對準。
[0021]馬達28的操作速度由被控制器36發(fā)送到馬達的速度控制信號38控制。在一個實施例中，控制器包括振蕩器或類似類型的結構，其被構造成生成脈寬調制(PWM)輸出信號38。PffM信號38被用來打開和閉合諸如MOSFET 40之類的晶體管，其控制從電源18到馬達28的電流流動。馬達28的操作速度取決于脈沖輸出38的工作循環(huán)(duty cycle)。脈沖輸出38的工作循環(huán)又由滑動開關輸出的速度選擇信號控制。速度選擇信號具有取決于滑動開關14的位置的值?？刂破?6被構造成確定速度選擇信號的值并生成具有對應于該值的工作循環(huán)的PWM信號38 ο
[0022]控制器36被構造成從壓力調節(jié)器42接收電力。壓力調節(jié)器42被操作連接成從電源18接收電力并向控制器輸出已調節(jié)電壓，例如3 V CD，控制器36可以將其用來生成PffM信號38。滑動開關14被構造成通過控制到壓力調節(jié)器42的電力來提供用于電動工具10的0N/0FF功能。由于操作壓力調節(jié)器所需的電力是相對小的，所以可以實現(xiàn)低功率開關(low powerswitch)，其可以以更容易且更加成本有效的方式實現(xiàn)，例如使用在開關主體上提供的導電跡線，并且不要求單獨的機械開關機構和節(jié)點以處理較高的電力要求和在馬達與電源18之間吸取的高電流。
[0023]現(xiàn)在參考圖2，滑動開關14包括支撐滑動電位計52、低功率開關56以及致動器54的開關主體50。開關主體50包括由不導電材料和/或絕緣材料(諸如塑料、FR4)形成的平面構件，諸如基底或板，并且在一個實施例中包括印刷電路板。如圖2中所描繪的，開關主體50具有大體上矩形形狀，其具有相對的主表面，即第一主表面60和第二主表面61。矩形開關主體50還包括第一短邊緣部分64、第二短邊緣部分66、第一長邊緣部分68以及第二長邊緣部分70 ο
[0024]參考圖3和4，開關主體50被附接到殼體22的把手部分26，第二主表面61背對殼體22的內部，并且第一主表面60朝著殼體22的內部面朝內。開關主體50在第一短邊緣部分64(此后稱為前沿部分)朝著殼體22的鼻部24在向前方向F上定向且第二短邊緣部分66(此后稱為后沿部分)朝著殼體22的把手部分26的底座在向后方向R上定向的情況下定位。
[0025]滑動電位計52被提供有開關主體50上。滑動電位計包括電阻條72、導電條74以及第一滑動接點(不可見)。電阻條72包括在前沿部分64與后沿部分60之間延伸的開關主體50的第一主表面60上所提供的電阻材料的大體上矩形的條。導電條74被大體上平行于電阻條72且與之間隔開地布置，沿著開關主體50的前沿與后沿部分64、66之間的距離的一部分延伸。
[0026]致動器54由諸如材料之類的不導電材料形成，并且被可滑動地安裝到開關主體上。如在圖2—4中描繪的，致動器54被構造成纏繞在開關主體50周圍，使得致動器54的一部分被布置在開關主體的每個側面上。第一滑動接點(未示出)被安裝到致動器54的一部分，其面對第一主表面60并用于隨著致動器54沿著開關主體60滑動而將電阻條72電連接到導電條74。
[0027]接線端子76、78、80被附接到開關主體50以便將電阻條和導電條電耦合到速度控制布線86。在一個實施例中，端子76將電阻條72的一端電連接至地線，并且端子78將電阻條72的另一端電連接到固定輸入電壓Vs。端子80被電連接到導電條74的末端以充當用于滑動電位計52的輸出端子。在一個實施例中，端子處的輸出電壓是輸入電壓V是和滑動接點14沿著電阻條72的位置的函數(shù)。
[0028]低功率開關56可以以許多方式在滑動開關上面實現(xiàn)。圖2描繪了如何可以實現(xiàn)低功率開關56的一個示例且其并不意圖以任何方式是限制性的。在圖2的實施例中，低功率開關56包括第一導電跡線58、第二導電跡線62以及第二滑動接點(未不出)。第一導電跡線58和第二導電跡線62被基本上相互平行地布置在開關主體50的第一主表面60上，其在前沿部分64與后沿部分66之間延伸。第一導電跡線58被電連接到在開關主體50上提供的接線端子