一種電剪刀的控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種電剪刀的控制系統，涉及工業控制領域，解決了現有技術剪切模式單一，安全隱患較大的問題。該控制系統包括用于感應扳機工位的霍爾傳感裝置和接收霍爾傳感裝置霍爾信號的控制器，霍爾傳感裝置包括設有多個工位的霍爾行程板和與之配合的磁鐵，在扳機帶動磁鐵處于不同工位時，霍爾行程板感應到相應的霍爾信號，并將霍爾信號輸入到控制器，控制器輸出相應的控制信號控制無刷電機的轉動角度和轉動方向，進而控制剪刀頭的剪切動作，該控制系統可實現電剪刀的刀頭全幅度張開和半幅度張開，具有限流保護作用，并且在上電啟動后扣動扳機兩次，剪刀頭會全幅度張開，提醒用戶可以開始剪切工作，避免了安全隱患，使用更加安全。
【專利說明】—種電剪刀的控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業控制領域，具體涉及一種能提高電剪刀安全系數，使其具有切換剪刀頭開口模式的電剪刀控制系統。
【背景技術】
[0002]電剪刀作為電動工具中的一個種類，其包含剪切地毯等厚纖維的電剪刀、剪切電纜線的電剪刀、修剪樹枝的電剪刀等。這些電剪刀通常包含一個固定刀片和一個活動刀片，兩刀片之間形成一個刀口。活動刀片在電機的正反轉驅動下作往復擺動，從而使得刀口連續地打開閉合。為了減少使用時發生的意外事故，電剪刀必須滿足安全標準的規定。以修剪樹枝的修枝剪為例，安全標準中規定:一旦開關斷開，修枝剪的刀口應自動張開至最大，以保證安全性。
[0003]為了滿足上述安全標準，本領域的技術人員很容易想到，利用類似于微處理器的芯片實現可編程控制。同時，這一解決方法存在一個限制，即微處理器失效處理。當微處理器受到信號干擾而失效時，其可能會發出錯誤指令，即在修枝剪的開關未按下的情況下，微處理器發出指令，使得電機轉動，從而帶動刀片運動實施剪切動作，這一錯誤指令而導致的電剪刀誤操作將極有可能傷害到使用者，安全系數不高，存在極大的安全隱患，同時，剪切模式單一，客戶需求面不廣。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術存在的缺陷，本發明提供一種能提高電剪刀安全系數，使其具有切換剪刀頭開口模式的電剪刀控制系統。
[0005]本發明實現上述技術效果所采用的技術方案是:
[0006]一種電剪刀的控制系統，包括用于感應扳機工位的傳感裝置和接收傳感裝置信號的控制器，其中，所述傳感裝置為設有至少一個工位的霍爾行程板和與之配合可滑動在其上的磁鐵，所述控制器包括一設有信號采集模塊、邏輯處理單元和電機驅動模塊的驅動板；所述霍爾行程板上對應不同工位的信號輸出端與驅動板上的信號采集模塊連接，所述電機驅動模塊與驅動電剪刀的電機連接。
[0007]上述的一種電剪刀的控制系統，所述邏輯處理單元的輸入端與信號采集模塊的輸出端連接，所述邏輯處理單元的輸出端與電機驅動模塊的輸入端連接。
[0008]上述的一種電剪刀的控制系統，所述霍爾行程板上設有四個工位，為依序排列的開關霍爾位、大開口停止霍爾位、小開口停止霍爾位和閉合霍爾位。
[0009]上述的一種電剪刀的控制系統，所述工位上均設有聚磁環。
[0010]上述的一種電剪刀的控制系統，所述磁鐵固定在扳機支架內的磁鐵座上，所述磁鐵座一端固定連接復位彈簧，另一端與扳機連接，可滑動地容置在扳機支架內。
[0011]上述的一種電剪刀的控制系統，所述驅動板上設有用于保護驅動板的功率元件和動力電池組的限流保護電路。
[0012]上述的一種電剪刀的控制系統，所述驅動板上設有接插件松脫保護電路，該電路在控制器意外松脫時可防止電剪刀機械誤動作損壞。
[0013]本發明的有益效果為:該控制系統通過在霍爾行程板上設置開口位、半副度張開位、全幅度張開位和閉合位這四個不同工位，使扳機帶動磁鐵處于不同工位時，霍爾行程板感應到不同工位的霍爾信號，并將霍爾信號輸入到控制器，并在控制器的控制下調整無刷電機的轉動角度和轉動方向，進而控制剪刀頭的剪切動作，該控制系統實現了電剪刀的刀頭全幅度張開和半幅度張開，具有限流保護作用，并且在上電啟動后扣動扳機兩次，剪刀頭會全幅度張開，提醒用戶可以開始剪切工作，避免了安全隱患，使用更加安全；可切換的剪刀頭開口模式，滿足了客戶的不同剪切需求，更加人性化和更加節能，進行剪切工作高效。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明所述電剪刀的爆炸圖；
[0015]圖2為本發明所述傳感裝置的爆炸圖；
[0016]圖3為本發明所述控制系統的硬件結構圖；
[0017]圖4為本發明所述第二優選實施例的結構框圖；
[0018]圖中:3-電機、4-傳感裝置、5-扳機、11-剪刀頭、31-減速器、32-絲桿、33-連接頭、41-霍爾行程板、42-扳機支架、43-磁鐵座、44-磁鐵、411-開關霍爾位、412-大開口停止霍爾位、413_小開口停止霍爾位、414_閉合霍爾位。
【具體實施方式】
[0019]下面參照說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步說明:
[0020]實施例一:
[0021]參照圖1至圖3所示，為一種應用了本發明所述控制系統的電剪刀，該電剪刀通過容置在剪刀主體中的電機3驅動，電機3連接有一減速器31，減速器31連接絲桿32，絲桿32的端部連接有用于驅動剪刀頭11開合角度的連接頭33，該電剪刀具有大開口和小開口兩種開口模式，其剪刀頭開口模式的切換是通過控制系統實現的，該控制系統包括用于感應扳機工位的傳感裝置4和接收傳感裝置4的傳感信號的控制器，其中，傳感裝置4為設有多個工位的霍爾行程板41和與之配合可在其上滑動的磁鐵44，磁鐵44固定在扳機支架42內的磁鐵座43上，磁鐵座43 —端固定連接復位彈簧，另一端與扳機5連接，磁鐵座43可滑動地容置在扳機支架42內。控制器包括一設有信號采集模塊、邏輯處理單元和電機驅動模塊的驅動板，霍爾行程板上對應不同工位的信號輸出端與驅動板上的信號采集模塊連接，電機驅動模塊與驅動電剪刀的電機3連接。邏輯處理單元的輸入端與信號采集模塊的輸出端連接，邏輯處理單元的輸出端與電機驅動模塊的輸入端連接。
[0022]實施時，霍爾行程板41上設有四個工位，為依序排列的開關霍爾位411、大開口停止霍爾位412、小開口停止霍爾位413和閉合霍爾位414。開關霍爾位411與磁鐵44配合，用于感應扳機5的執行動作，對整個電子系統進行通斷控制，大開口停止霍爾位412與磁鐵44配合，用于感應扳機5在切換大開口模式時的執行動作，控制電機3的角位移，使剪刀頭11工作在大開口模式，小開口停止霍爾位413與磁鐵44配合，用于感應扳機5在切換小開口模式時的執行動作，控制電機3的角位移，使剪刀頭11工作在小開口模式，閉合霍爾位414與磁鐵44配合，用于感應扳機5的執行動作，控制電機3驅動剪刀頭11在刀口閉合完成時停止剪切，在上述四個工位上均設有聚磁環，聚磁環可靈敏的感應到變化的磁場，并將產生的霍爾信號輸入到驅動板上的信號采集模塊，然后，信號采集模塊將霍爾信號輸入到邏輯處理單元進行處理，最后通過電機驅動模塊輸出相應的控制信號給電機3，調整電機3的轉動角位移和轉動方向，從而控制剪刀頭11的張開角度。在扳機5處于初始狀態時，磁鐵44位于霍爾行程板41上開關霍爾位411的前端，扣動扳機5兩次，如果剪刀頭11在張開狀態就維持張開，如果剪刀頭11是閉合狀態就運行電機3使其驅動剪刀頭11張開到最大開口限位霍爾位置停住，在工作時，扣動扳機5可將磁鐵座43向后方滑動，使磁鐵44在開關霍爾位411、大開口停止霍爾位412、小開口停止霍爾位413和閉合霍爾位414四個工位上依次滑過，在扣動扳機5使磁鐵44停留在第四個工位，即閉合霍爾位414時，復位彈簧被拉伸，當松開扳機5時，復位彈簧恢復彈性形變，將磁鐵44帶回到初始位置，整個電子系統停止運行。為了避免在剪切時由于物體過硬導致剪切電流上升超過最大限制工作電流，驅動板上設有用于保護驅動板的功率元件和動力電池組的限流保護電路。
[0023]該控制系統的控制原理為:
[0024]首先，上電啟動，與驅動板連接的36V電池組通過電機線為電機提供驅動，進入初始狀態，此時，磁鐵44位于開關霍爾位411的前端，電子系統無感應動作，剪刀頭11維持在斷電時的開口狀態，連續扣動扳機5兩次，磁鐵44移動至大開口停止霍爾位412，此時，如果剪刀頭11在張開狀態就維持張開，如果剪刀頭11是閉合狀態則運行電機3使剪刀頭11張開到最大開口幅度并停止，提示使用者電剪刀處于預備工作狀態。此時，扳機5由于阻滯力的存在克服了彈簧的復位力，保持在大開口停止霍爾位412不變。
[0025]在進行剪切時，再次扣動扳機5，磁鐵44向后移動，小開口停止霍爾位413感應到剪切動作，發出相應的霍爾信號給控制器，控制器再將反饋的控制信號輸出給電機3，驅動電機3轉動相應的角位移使剪刀頭11閉合，執行剪切動作，當磁鐵44移動至閉合霍爾位414時，控制器檢測到閉合限位霍爾信號，然后將相應的反饋控制信號輸出給電機3使剪刀頭11停住動作。松開扳機5，由于此時設計的阻滯力不足以克服復位彈簧的復位力，因此復位彈簧拉動磁鐵座43復位，磁鐵44依次經過小開口停止霍爾位413、大開口停止霍爾位412和開關霍爾位411，在經過小開口停止霍爾位413和大開口停止霍爾位412時，剪刀頭11張開，執行張開動作，當控制器檢測到開關霍爾位411的開口限位霍爾信號時，剪刀頭11停住，保持在刀口張開狀態，通過不斷的扣動扳機5和松開扳機5可實現連續的剪切。
[0026]當剪切對象粗細不同時，可調整剪刀頭11的張開幅度，如被剪切物較細，不需要剪刀頭11張開較大角度時，通過在剪刀頭11閉合的狀態下長按扳機5五秒鐘，可使剪刀頭11張開的幅度由大口切換到小口進行剪切，提高了剪切速度，節約了能耗。如被剪切物較粗，需要剪刀頭11張開較大角度時，繼續長按扳機5五秒鐘，可使剪刀頭11張開的幅度由小口切換到大口進行剪切，方便對不同粗細的物體進行剪切，可滿足不同的剪切需求，適用范圍更廣。
[0027]為了避免電剪刀在實際工作中因振動導致控制器松動或斷路等故障，控制器可置于與電剪刀配套使用的電池包中，通過插接板的轉接實現對電機的控制。為避免控制器因信號故障或松脫等意外造成的電剪刀機械誤動作損壞，驅動板上還設有接插件松脫保護電路，其在控制器發生故障等意外時可緊急制動電機，使其停止剪切動作，可防止剪刀頭11的機械損傷。
[0028]實施例二:
[0029]如圖4所示，作為本發明的第二優選實施例，該控制系統包括一伺服變頻處理器，伺服變頻處理器的輸入端連接有直流電源，伺服變頻處理器的輸出端連接三相交流伺服電機，該伺服變頻處理器還連接有三檔控制開關，分別為啟動開關、正轉開關和反轉開關，啟動開關用于控制整個系統的運行狀態，當啟動開關處于使能位置時，系統電路接通，直流電源將直流電壓輸入伺服變頻處理器，經過伺服變頻處理，直流電壓由直流輸入轉換為交流輸出，驅動三相交流伺服電機，使三相交流伺服電機三相位同時啟動，以達到電機不論高低速均可以恒功率、恒扭矩輸出，當開啟正轉開關時，伺服變頻處理器接收相應的控制信號，并輸出正轉信號給三相交流伺服電機，使三相交流伺服電機正向轉動，驅動剪刀頭11執行閉合或張開動作，當開啟反轉開關時，伺服變頻處理器接收相應的控制信號，并輸出反轉信號給三相交流伺服電機，使三相交流伺服電機反向轉動，驅動剪刀頭11執行與正向轉動相反的剪切動作，該控制方式定位精度高，穩定可靠，響應速度快，在三相交流伺服電機處于低速時仍有大轉矩輸出，過載能力較強，能剪切硬度更高的樹枝、角料等物件。
[0030]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內，本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【權利要求】
1.一種電剪刀的控制系統，包括用于感應扳機工位的傳感裝置和接收傳感裝置信號的控制器，其特征在于，所述傳感裝置為設有至少一個工位的霍爾行程板和與之配合可滑動在其上的磁鐵，所述控制器包括一設有信號采集模塊、邏輯處理單元和電機驅動模塊的驅動板；所述霍爾行程板上對應不同工位的信號輸出端與驅動板上的信號采集模塊連接，所述電機驅動模塊與驅動電剪刀的電機連接。
2.根據權利要求1所述的一種電剪刀的控制系統，其特征在于，所述邏輯處理單元的輸入端與信號采集模塊的輸出端連接，所述邏輯處理單元的輸出端與電機驅動模塊的輸入端連接。
3.根據權利要求1所述的一種電剪刀的控制系統，其特征在于，所述霍爾行程板上設有四個工位,為依序排列的開關霍爾位、大開口停止霍爾位、小開口停止霍爾位和閉合霍爾位。
4.根據權利要求1或2所述的一種電剪刀的控制系統，其特征在于，所述工位上均設有聚磁環。
5.根據權利要求1所述的一種電剪刀的控制系統，其特征在于，所述磁鐵固定在扳機支架內的磁鐵座上，所述磁鐵座一端固定連接復位彈簧，另一端與扳機連接，可滑動地容置在扳機支架內。
6.根據權利要求1所述的一種電剪刀的控制系統，其特征在于，所述驅動板上設有用于保護驅動板的功率元件和動力電池組的限流保護電路。
【文檔編號】G05D3/12GK104516358SQ201310451958
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】方培鏘 申請人:寧波市鎮海長城汽車摩托車部件廠