一种带有保护装置的智能电动工具

技术领域：

本发明涉及电动工具领域，特别涉及一种带有保护装置的智能电动工具。

背景技术：

目前市场上电动工具在使用过程中一旦出现断电情况，电动工具会停止运转，此时电动工具的开关仍然处于打开状态，若是在一旦来电，电动工具又会自动启动，倘或电动工具的放置位置不合理或者使用者手持设备时没有注意，突然高速运转的刀具或者钻头很可能会意外伤及到用户或者可与之接触的物件造成损伤，存在极大的危险隐患。要实现当突然来电的时候该电动工具不会突然启动，只能是人为提前操作关闭开关按钮，但实际使用过程中很多用户会遗忘这一操作，故存在一定的安全风险。此外，目前市场一些电动工具比如切割机用到的砂轮片使用过程中可能出现缺口、裂痕、自身缺陷、受力不均匀晃动等情况，如果不及时发现，很可能在下一阶段造成砂轮片断裂引起飞片会造成危险。

因此，在电动工具领域急需一款带有保护装置的智能电动工具，该智能保护装置既能够具备断电保护的功能，由可以检测刀具的裂痕、缺口、卡片等缺陷隐患问题，并提供及时保护措施，避免使用过程中出现故障和危险。

发明内容：

本发明的目的在于，提供一种带有保护装置的智能电动工具，通过电路开关设计实现断电保护，且通过传感检测装置检测识别刀具的裂痕、缺口、卡片等缺陷隐患问题，通过自动防护装置对电动工具提供及时保护措施，避免使用过程中出现故障和危险。

本发明提供了具体的技术方案如下：

一种带有保护装置的智能电动工具，包括刀具、电机、电路控制装置、刀具检测装置和自动防护装置，所述电路控制装置包括继电器组件、控制开关、调速器和换向开关，所述调速器和换向开关与所述电机相连，所述电机与所述继电器组件相连，所述继电器组件与所述控制开关相连，所述控制开关包括金属接触片、金属接头和开关按钮，所述继电器组件在通电状态下与所述开关按钮不接触，所述所述继电器组件在断电状态下与所述开关按钮接触，控制所述控制开关断开；

所述刀具检测装置包括光纤传感器、速度传感器和振动传感器，所述光纤传感器沿环形周向贴设在所述刀具表面，若干个所述速度传感器沿刀具轴心向刀具外边缘方向均匀分布在所述刀具表面，所述振动传感器固定在所述刀具轴附近位置；

所述自动防护装置包括大扇形盒罩和小扇形盒罩，所述大扇形盒罩和小扇形盒罩外包于所述刀具外围，所述大扇形盒罩和小扇形盒罩的圆心与所述刀具的转轴中心重合，所述所述大扇形盒罩与所述电机外侧固定连接，所述小扇形盒罩可转动地嵌套在所述大扇形盒罩内，所述大扇形盒罩上安装有电动限位锁，所述电动限位锁与所述小扇形盒罩的一端卡接，所述电动限位锁与所述刀具检测装置电性连接。

作为本发明的进一步改进，所述继电器组件包括支架、第一弹簧、电磁铁、线圈、衔铁，所述电磁铁固定在所述支架的底座上，所述电磁铁外围从上而下绕有线圈，所述衔铁可转动地固定在所述支架上端，所述衔铁和支架的底座之间且远离所述电磁铁的一侧设有第一弹簧，所述衔铁上方且靠近所述电磁铁的一侧设有顶块，所述顶块可控制所述开关按钮的移动。

作为本发明的进一步改进，所述金属接触片的一侧连接有第二弹簧，所述第二弹簧固定在电动工具内部的固定块上，所述金属接触片在所述第二弹簧作用下与所述金属接头分离，所述开关按钮按下后顶住所述金属接触片与所述金属接头接触。

进一步的，所述电动工具还包括机壳，所述机壳上开设有开关孔，所述开关按钮贯穿于所述开关孔，所述开关按钮位于所述机壳内部的一端为斜切端，所述顶块弹起时与所述斜切端的斜面部分接触，所述开关按钮位于电动工具机壳外部的一端设有环形保险扣。

作为本发明的进一步改进，所述机壳在厚度方向对称开设有两道半圆形凹槽，所述开关按钮的中段开设有通孔，所述通孔开口处分别嵌套有限位凸块，所述限位凸块之间连接有第三弹簧，所述限位凸块与所述半圆形凹槽卡接。

作为本发明的进一步改进，所述开关按钮的中段两侧固定有转动座，所述转动座上分别转动连接有摆动杆，所述摆动杆的一端固定有限位板，所述限位板上固定有耳板，所述耳板与所述转动座铰接，所述摆动杆的另一端开设有滑动槽，所述滑动槽内穿设有固定轴，所述固定轴固定安装在所述机壳内部，所述摆动杆上位于限位板和固定轴之间套设有第四弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述大扇形盒罩的扇形夹角大小为180°-270°，所述小扇形盒罩的扇形夹角大小为60°-180°，所述小扇形盒罩在完全打开的状态下与所述大扇形盒罩形成一个360°完整的圆盘盒罩。

作为本发明的进一步改进，所述大扇形盒罩的端部分别设置有内折边，所述小扇形盒罩的端部分别设置有大外折边和小外折边，所述大外折边与所述电动限位锁卡接，所述小扇形盒罩在转动过程中所述小外折边与所述内折边不接触，所述大外折边与所述内折边接触进行限位固定。

作为本发明的进一步改进，所述电动限位锁包括电动伸缩杆、第五弹簧和固定板，所述电动伸缩杆固定在所述大扇形盒罩的盒璧上，所述固定板固定在所述所述大扇形盒罩的盒璧内侧，所述固定板上安装有第五弹簧，当所述小扇形盒罩与所述电动伸缩杆卡接时，所述第五弹簧以压缩状态与所述小扇形盒罩的大外折边接触。

进一步的，所述小扇形盒罩和电动限位锁是数量为的两组，且对称设置，所述小扇形盒罩分别从左右两侧弹出打开，所述小扇形盒罩的小外折边端部分别设有磁铁。

作为本发明的进一步改进，所述电机包括定子绕组、转子，所述调速器与刀具检测装置电性相连，所述调速器控制所述转子转动速度。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的智能电动工具通过设置电路控制装置,提供断电保护，通过继电器组件和控制开关的组合设计，在提供断电保护的情况下无需再另外设置复位开关，也省去了断电后人工再去关闭开关的多余步骤，实现了无论通电还是断电状态一个开关按钮即可控制电动工具的运转和停止，操作安全简单又高效；

(2)本发明的智能电动工具通过设置刀具检测装置，基于光纤传感器、速度传感器和振动传感器检测到的信息自动识别刀具是否存在出现裂痕、缺口、卡片等缺陷隐患问题，以便及时更换刀具，避免使用过程中出现意外伤害；

(3)本发明的智能电动工具通过设置自动防护装置，在刀具外部设置大小扇形盒罩，通过固定和可转动的组合设计提供了有效的保护空间，且基于刀具检测装置监测到的刀具安全隐患信息能够自动打开小扇形盒罩，对刀具进行全封闭的锁定保护，避免刀具产生飞片误伤他人或其他物件。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的智能电动工具的整体电路示意图。

图2为本发明的智能电动工具的电路控制装置的结构示意图。

图3为本发明的智能电动工具的另一实施例的电路控制装置的结构示意图。

图4为本发明的智能电动工具的小扇形盒罩未打开状态下的整体结构示意图。

图5为本发明的智能电动工具的小扇形盒罩打开状态下的整体结构示意图。

图6为本发明的智能电动工具的小扇形盒罩未打开状态下的自动防护装置的剖视图。

图7为本发明的智能电动工具的小扇形盒罩打开状态下的自动防护装置的剖视图。

具体实施方式：

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定”、“安装”、“连接”或“设置”有另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上的。需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述：

参照图1-7，一种带有保护装置的智能电动工具，包括刀具1、电机2、电路控制装置3、刀具检测装置4和自动防护装置5，所述电路控制装置3包括继电器组件6、控制开关7、调速器8和换向开关9，所述调速器8和换向开关9与所述电机2相连，所述电机2与所述继电器组件6相连，所述继电器组件6与所述控制开关7相连，所述控制开关7包括金属接触片10、金属接头11和开关按钮12，所述继电器组件6在通电状态下与所述开关按钮12不接触，所述所述继电器组件6在断电状态下与所述开关按钮12接触，控制所述控制开关7断开。

通过继电器组件6和控制开关7的组合设计，在提供断电保护的情况下无需再另外设置复位开关，也省去了断电后人工再去关闭开关的多余步骤，实现了无论通电还是断电状态一个开关按钮12即可控制电动工具的运转和停止，操作安全简单又高效。

所述刀具检测装置4包括光纤传感器13、速度传感器14和振动传感器15，所述光纤传感器13沿环形周向贴设在所述刀具1表面，若干个所述速度传感器14沿刀具1轴心向刀具1外边缘方向均匀分布在所述刀具1表面，所述振动传感器15固定在所述刀具1轴附近位置。

通过设置刀具检测装置4，采用光纤传感器13可以有效检测出裂纹，将光纤嵌贴于刀具1表面，光纤传感器13的检测单元发出短光脉冲入射至光纤内，当出现裂纹，即刀具1此处的应力发生变化，会引起光纤光栅周期和纤芯折射率的变化，从而检测到光纤反射光波长的变化，基于上述变化信息可以识别出刀具1是否产生裂纹；通过速度传感器14可以检测到刀具1沿半径方向不同的切向速度，如果刀具1出现缺口，此处速度传感器14检测到的速度将会立方发生变化，基于速度传感器14检测的速度变化信息，可识别出刀具1是否出现缺口；通过振动传感器15可以检测到刀具1在运转过程中接触到异物或与电动工具机身部件出现接触问题时产生的细微振动，考虑到敏锐检测振幅的强度，在刀具1轴附近位置进行检测效果比较明显，基于振动传感器15检测到的振动信息，可识别出刀具1是否出现卡片等故障问题。

所述自动防护装置5包括大扇形盒罩16和小扇形盒罩17，所述大扇形盒罩16和小扇形盒罩17外包于所述刀具1外围，所述大扇形盒罩16和小扇形盒罩17的圆心与所述刀具1的转轴中心重合，所述所述大扇形盒罩16与所述电机2外侧固定连接，所述小扇形盒罩17可转动地嵌套在所述大扇形盒罩16内，所述大扇形盒罩16上安装有电动限位锁18，所述电动限位锁18与所述小扇形盒罩17的一端卡接，所述电动限位锁18与所述刀具检测装置4电性连接。

通过设置自动防护装置5，在刀具1外部设置扇形盒罩，将大扇形盒罩16固定，本身可大面积的遮挡刀具1加工工件时飞溅的材料碎屑及刀具1磨损出现的颗粒，避免四处飞溅误伤他人，在这基础上加装可转动的小扇形盒罩17进行组合设计，这样提供了更大更有效的保护空间，该智能电动工具可基于刀具检测装置4的各种传感器监测到的刀具1安全隐患信息及时控制电动限位锁18自动打开小扇形盒罩17，对刀具1进行全封闭的锁定保护，避免刀具1产生飞片误伤他人或其他物件。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述继电器组件6包括支架19、第一弹簧20、电磁铁21、线圈22、衔铁23，所述电磁铁21固定在所述支架19的底座上，所述电磁铁21外围从上而下绕有线圈22，所述衔铁23可转动地固定在所述支架19上端，所述衔铁23和支架19的底座之间且远离所述电磁铁21的一侧设有第一弹簧20，所述衔铁23上方且靠近所述电磁铁21的一侧设有顶块24，所述顶块24可控制所述开关按钮12的移动。

通过继电器组件6与控制开关7相连，当电路处于通电状态时，电磁铁21在线圈22包围下产生磁性，衔铁23克服第一弹簧20的拉力与电磁铁21吸合，此时衔铁23端部的顶块24不与开关按钮12接触；当电路处于断电状态时，电磁铁21失去磁性，衔铁23在第一弹簧20的拉力作用下翘起，此时衔铁23端部的顶块24顶住开关按钮12，控制开关7按钮向外部移动，即实现开关按钮12的关闭状态，从而起到了断电保护的作用。此处的电路设计，是将继电器组件6与控制开关7串联一体化控制，无需再另外设置复位开关，也省去了断电后人工再去关闭开关的多余步骤，实现了无论通电还是断电状态一个开关按钮12即可控制电动工具的运转和停止，操作安全简单又高效。

本实施例中，所述金属接触片10的一侧连接有第二弹簧25，所述第二弹簧25固定在电动工具内部的固定块26上，所述金属接触片10在所述第二弹簧25作用下与所述金属接头11分离，所述开关按钮12按下后顶住所述金属接触片10与所述金属接头11接触。

通过金属接触片10和金属接头11的接触实现一个简单开关的功能，但是在第二弹簧25的作用下，两者基本处于分离状态，只有当开关按钮12顶住金属接触片10时才会实现控制开关7的闭合。

本实施例中，所述电动工具还包括机壳27，所述机壳27上开设有开关孔，所述开关按钮12贯穿于所述开关孔，所述开关按钮12位于所述机壳27内部的一端为斜切端，所述顶块24弹起时与所述斜切端的斜面部分接触，所述开关按钮12位于电动工具机壳27外部的一端设有环形保险扣28。

通过开关按钮12位端部的斜切端的设计，更加便于顶块24顶起开关按钮12进行移动，从而快速实现开关按钮12的关闭动作，且还能实现使用者在不用工具时只需断电即可自行完成开关按钮12的闭合，无需手动先行关闭开关按钮12；通过按压式的环形保险扣28，不仅能对开关按钮12限位在机壳27外部，而且当使用者不再使用电动工具时，除了断电或拔去电源即可使开关按钮12关闭，还能通过向外拉动环形保险扣28进行关闭，确保电动工具的保险关闭状态。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述机壳27在厚度方向对称开设有两道半圆形凹槽，所述开关按钮12的中段开设有通孔，所述通孔开口处分别嵌套有限位凸块29，所述限位凸块29之间连接有第三弹簧30，所述限位凸块29与所述半圆形凹槽卡接。

通过限位凸块29与半圆形凹槽的可移动卡接限位控制，实现开关按钮12打开和关闭状态的位置锁定。开关按钮12向机壳27外侧移动时，开关按钮12两侧的限位凸块29会挤压第三弹簧30向内收缩，从而限位凸块29可快速滑动至后端的半圆形凹槽内，此时第三弹簧30回复回弹状态，将限位凸块29顶住半圆形凹槽进行位置锁定。

在另一个实施例中，如图3所示，所述开关按钮12的中段两侧固定有转动座31，所述转动座31上分别转动连接有摆动杆32，所述摆动杆32的一端固定有限位板33，所述限位板33上固定有耳板34，所述耳板34与所述转动座31铰接，所述摆动杆32的另一端开设有滑动槽，所述滑动槽内穿设有固定轴35，所述固定轴35固定安装在所述机壳27内部，所述摆动杆32上位于限位板33和固定轴35之间套设有第四弹簧36。

通过摆动杆32、固定轴35及第四弹簧36的组合设置，开关按钮12在移动过程中完成了克服弹簧阻力移动到弹簧回弹限位的过程，实现了开关按钮12打开和关闭状态的位置锁定。开关按钮12向机壳27外侧移动时，摆动杆32下端会随着相应移动，由于固定轴35的位置是不动的，即摆动杆32上端基本不动，仅与固定轴35在滑动槽内产生滑动，而移动过程中固定轴35和摆动杆32下端的限位板33之间的距离会发生改变，及会先压缩第四弹簧36，而后在弹簧回弹作用下摆动杆32又会带动开关按钮12移动到弹簧原始长度的位置，即最终开关按钮12关闭状态的位置。

在本发明的一些实施例中，如图4-7所示，所述大扇形盒罩16的扇形夹角大小为180°-270°，所述小扇形盒罩17的扇形夹角大小为60°-180°，所述小扇形盒罩17在完全打开的状态下与所述大扇形盒罩16形成一个360°完整的圆盘盒罩。

通过大面积的固定的大扇形盒罩16的设置，提高刀具1运转加工过程中对飞屑颗粒等遮挡范围，在加入小扇形盒罩17的组合设计形成一个完整的圆盘保护罩，可对刀具1进行全封闭的锁定保护，避免刀具1产生飞片误伤他人或其他物件。,此外，大扇形盒罩16和小扇形盒罩17的夹角大小区别设定，即扇形面积的差异化，是考虑到提高固定防护区域面积，且小面积的扇形盒罩在转动过程中更加轻巧便捷。

本实施例中，所述大扇形盒罩16的端部分别设置有内折边37，所述小扇形盒罩17的端部分别设置有大外折边38和小外折边39，所述大外折边38与所述电动限位锁18卡接，所述小扇形盒罩17在转动过程中所述小外折边39与所述内折边37不接触，所述大外折边38与所述内折边37接触进行限位固定。

通过大扇形盒罩16端部的内折边37与小扇形盒罩17端部的大外折边38限位配合，保证小扇形盒罩17在打开状态下仍然能与大扇形盒罩16保持固定连接，避免脱节后存在两者之间存在一定空档的区域无法提供有效的防护，而大小折边的区别设计，是为了保证小扇形盒罩17的转动顺畅性。

本实施例中，所述电动限位锁18包括电动伸缩杆40、第五弹簧41和固定板42，所述电动伸缩杆40固定在所述大扇形盒罩16的盒璧上，所述固定板42固定在所述所述大扇形盒罩16的盒璧内侧，所述固定板42上安装有第五弹簧41，当所述小扇形盒罩17与所述电动伸缩杆40卡接时，所述第五弹簧41以压缩状态与所述小扇形盒罩17的大外折边38接触。

通过电动伸缩杆40作为限位锁止开关，控制小扇形盒罩17的转动，本身小扇形盒罩17在重力作用下会自行转动，此处增加了第五弹簧41通过弹力驱动小扇形盒罩17快速转动，从而提高了小扇形盒罩17的打开速度，更加高效的实现防护功能。

本实施例中，所述小扇形盒罩17和电动限位锁18是数量为的两组，且对称设置，所述小扇形盒罩17分别从左右两侧弹出打开，所述小扇形盒罩17的小外折边39端部分别设有磁铁。

通过分组设置小扇形盒罩17，是为了从不同方向同时快速打开小扇形盒罩17，且分组后的扇形面积相应减半，能够达到快速打开且同时实现快速闭合成一个完整圆盘的效果，大大提高了防护效率。设置磁铁是为了避免小扇形盒罩17分别打开后又快速闭合撞击可能产生反作用力又弹开不能一次性完成闭合，在磁铁的吸引力作用下能够有效避免撞击后反弹的现象发生，同时也能牢牢实现两者闭合提高了防护有效性。

在本发明的一些实施例中，所述电机2包括定子绕组43和转子44，所述调速器8与刀具检测装置4电性相连，所述调速器8控制所述转子44转动速度。

通过调速器8基于刀具检测装置4检测到的安全隐患或故障信息，自动控制电机2转速，相应减慢转速或停止电机2转动，从而实现安全预警，提高智能电动工具的自动安全保护力度。

综上所述，本发明在电动工具领域具有安全可靠、智能可调、且具有人性化自动保护功能等优点，解决了现有技术中电动工具存在较多的一些安全隐患的问题，为使用者提供了有力的安全保障。

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说明本发明的原理，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范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。