TWI768184B - 可設定恆速運轉之切割機以及配置切割機結構之方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種可設定恆速運轉之切割機以及配置切割機結構之方法，包含一基座、一鋸片與一馬達，一驅動手把，該驅動手把樞設於該基座上，該鋸片與該馬達分別設置於該驅動手把兩側，且該驅動手把一端設有一啟動開關之握把，以及一控制模組，根據該啟動開關的動作，控制該馬達恆速運轉；其中，該切割機進一步包含一電氣連接該控制模組的人機介面，該人機介面配置於該驅動手把上且包含一顯示部分與一輸入部分，其中該輸入部分輸入該馬達之一恆速設定轉速，該顯示部分顯示至少以下的其中之一：可選擇之複數個恆速設定轉速、該馬達之一運轉轉速與該馬達之一運轉功率。

Description

可設定恆速運轉之切割機以及配置切割機結構之方法

本發明係關於一種可設定恆速運轉之切割機，尤其是指利用一人機介面設定一恆速轉速來控制馬達之轉速，並且在該人機介面顯示該馬達之運轉轉速以及運轉功率或者其他的運轉資訊。

目前市面上之切割機，皆使用有刷馬達來做為切割機的驅動馬達，而有刷馬達具有體積過大、重量重，而導致切割機無法隨身攜帶等問題，且有刷馬達無法輕易地改變轉速來切割，若要調整有刷馬達的轉速來進行切割，需外接一個利用控制電流量的方式的調速裝置才能進行調整有刷馬達之轉速，據此，有刷馬達會造成生產時，配裝上的規劃問題。

再者，上述之固定轉速或者是調整後的轉速，皆為空載時的轉速，每當切割機進行切割時，馬達必然會受到待切材料的阻力影響，此時馬達之運轉轉速(負載轉速)必然下降，造成切割的效率不佳，更導致可能無法切斷材料，而市面上的可攜帶式切割機皆無安裝資訊輸出介面提供運轉資訊，讓使用者通常只能藉著自身的經驗控制驅動手把下壓的力道或鋸片的速度，來增加切割的流暢度進行切割，而無經驗之使用者既無法藉自身經驗來控制力度，更無法順暢地切斷待切材料，而上述兩使用者之操作，也都不易判斷該切割時的力度，造成操作上的困難。

另外，在切割時，因使用者不知切割機操作是否已達額定輸出功率，若達額定輸出功率，使用者仍持續操作時，恐造成馬達的燒毀。

據此，本發明希望提供一種能夠克服上述缺點的可設定恆速運轉之切割機以及配置該切割機結構之方法。

有鑑於此，本發明的主要目的為提供一種可設定恆速運轉之切割機以及配置該切割機結構之方法，利用一人機介面輸入一恆轉速設定，並顯示運轉馬達之轉速以及功率於人機介面上，使用者能藉由人機介面上提供的資訊，並依據待切材料的阻力大小，先調整預設馬達之恆定轉速，並依據進行切割時之人機介面顯示的即時資訊，再適時的調整馬達之恆轉速，不需再藉由自身的經驗來判斷切割的力道，達到方便操作以及節能之效果。

本發明的次要目的為利用一補償電流，提供額外的功率於因受到待切材料的阻力影響而下降的負載轉速，其方法是先經由控制模組預先輸入一恆速轉速設定值，該控制模組會計算因阻力影響而下降的轉速還需增加多少的轉速之功率，輸出對應之補償功率到馬達，該馬達因補償功率的添加，使負載轉速能保持一樣於空載轉速，使切割時能保持一定切割力道。

本發明的另一次要目的為預設一最大功率限制，控制模組會根據馬達之電流信號與電壓信號，進行計算運轉功率，若運轉功率等/大於該最大功率限制，則會於發出警報，提醒使用者過度的操作，而使切割機燒毀。

為達上述之目的，本發明提供一種可設定恆速運轉之切割機，包含，一基座，設置有一夾持裝置，一驅動手把，具有一樞軸端與一握把端，該樞軸端樞設於該基座上，且該握把端形成一設有一啟動開關之握把，一鋸片，設置於該驅動手把的一側，一馬達，設置於該驅動手把的另一側，且該馬達驅動該鋸片旋轉，以及一控制模組，根據該啟動開關的動作，控制該馬達恆速運轉，其中，該切割機進一步包含一電氣連接該控制模組的人機介面，該人機介面配置於該驅動手把且包含一顯示部分與一輸入部分，其中該輸入部分輸入該馬達之一恆速設定轉速，該顯示部分顯示至少以下的其中之一：可選擇之複數個恆速設定轉速、該馬達之一運轉轉速與該馬達之一運轉功率。

如前所述之可設定恆速運轉之切割機，其中該控制模組包含一微處理單元、一檢測單元及一驅動單元，其中該微處理單元根據該啟動開關的動作，依輸入的該恆速設定轉速，以控制該驅動單元輸出一電壓與一電流給該馬達，使該馬達恆速運轉。

如前所述之可設定恆速運轉之切割機，其中該檢測單元檢測該電壓與該電流，以產生一電壓信號與一電流信號給該微處理單元，該微處理單元根據該電壓信號與電流信號，以計算該馬達之該運轉轉速或該運轉功率，並將該運轉轉速或該運轉功率顯示於該顯示部分，以及控制該驅動單元補償功率給該馬達，使該馬達之該運轉轉速維持於該恆速設定轉速。

如前所述之可設定恆速運轉之切割機，其中該微處理單元判斷該運轉功率達到一最大功率限制時，於該顯示部分顯示一警示信號。

如前所述之可設定恆速運轉之切割機，其中該切割機進一步包含一提把，設置於該樞軸端與該握把端之間，且該提把靠近該握把端具有一斜面，該顯示部分設置於該提把之斜面上。

為達上述之目的，本發明復提供一種配置切割機結構之方法，包含，提供一基座，具有一夾持裝置， 提供一具有一樞軸端與一握把之驅動手把，將該樞軸端樞設於該基座上，提供一鋸片與一馬達，分別安裝於該驅動手把的兩側，且該馬達驅動該鋸片旋轉 ，提供一提把，設置於該驅動手把的該樞軸端與該握把之間；以及提供一人機介面，設置於該提把與該握把之間，或設置於該提把上且靠近該握把側。

如前所述之配置切割機結構之方法，其中該人機介面包含一顯示部分與一輸入部分，該輸入部分用以輸入該馬達之一恆速設定轉速，該顯示部分用以顯示至少以下的其中之一：可選擇之複數個恆速設定轉速、該馬達之一運轉轉速與該馬達之一運轉功率。

如前所述之可設定恆速運轉之切割機以及配置切割機結構之方法，其中該握把具有一斜面，且該顯示部分設置於該握把之斜面上。

與先前技術相比，實施本發明之可設定恆速運轉之切割機以及配置切割機結構之方法，能藉由人機介面提供的資訊，以及維持一恆轉速的設定進行切割操作，讓使用者能無需藉由自身的經驗來判斷切割機運轉的現況，進而提升切割流暢度以及減少切割機的損壞，達到切割的效率以及節能。

請參照第一圖至第二圖所示，分別顯示本發明可設定恆速運轉之切割機的立體圖以及俯視圖，其中該切割機包含一基座10，該基座10能放置於一施工平台上，且該基座10之一端設有一樞接座11，該樞接座11樞接有一驅動手把200，且該基座上另外設有一夾持裝置70，該夾持裝置70設置於驅動手把200的下方，並由該夾持裝置70固定待切割物，使待切割物進行切割時，不會因受力或外力而改變待切割物位置。

該驅動手把200配置有一握把端210、一樞接端220以及一提把端230，其中該提把230設置於該握把端210以及該樞接端220之間，且該提把230靠近於該握把端210之方向有一斜面231。該握把端210包含有一具有一斜面213之握把211以及一啟動開關212，其中設有該啟動開關212設置於該握把211的內側，讓使用者手部握住該握把211可便於操作該啟動開關212。此外，該斜面213位於握把211以及該提把端230之間，該樞接端220為驅動手把200上遠離握把端210之另一端，並樞接於該基座10之樞接座11上，使該樞接座11能支撐與旋轉該驅動手把200，並且該驅動手把200更進一步的設置有一鋸片30以及一馬達40。在本發明的較佳實施例中，該馬達40採用無刷馬達，有助於本發明切割機的輕量化。

該鋸片30設置於該驅動手把200之一側，而該馬達40設置於該驅動手把200之另一側，且該馬達40能驅動該鋸片30旋轉，藉由該驅動手把200能界定該鋸片30之切割方向，並能帶動該鋸片30與該馬達40進行位移。

請參考第三圖與第四圖，分別顯示本發明可設定恆速運轉之切割機進行切割時的示意圖與第三圖之人機介面50放大圖，其中第三圖所示夾持裝置70未夾持待切割物。提把230之斜面231上更進一步的設置有一人機介面50，其中該人機介面50包含有一輸入部分51以及一顯示部分52，例如:控制器與控制面板組合，或者觸控式螢幕等等。其中該輸入部分51能設定輸入切割機之恆速轉速設定值，該顯示部分52顯示至少以下的其中之一：可選擇之複數個設定轉速、該馬達之一運轉轉速與該馬達之一運轉功率。當使用者操作本發明切割機時，使用者手部將握住該握把端210的握把211，如第二圖所示。當使用者手部壓住該啟動開關212，將啟動馬達40依設定轉速驅動該鋸片30旋轉。使用者手部下壓握把211，使該驅動手把200以該基座10之樞接座11為轉軸，帶動該鋸片30往下位移，如第三圖所示。此時，該提把230的斜面231是面向該使用者，俾使該使用者在切割過程中能隨時從該斜面231上人機介面50的顯示部分52，獲得即時的運轉資訊，例如：該鋸片30的即時轉速與運轉輸出功率，如第四圖所示。

請參考第五圖，顯示本發明可設定恆速運轉之切割機的方塊圖。本發明切割機包含一控制模組60，安裝於該基座10之下方。該控制模組60電連接該啟動開關212、該馬達40以及該人機介面50。該控制模組60包含有一微處理單元61，例如:中央處理器、可程式化邏輯控制器等等、一檢測單元62以及一驅動單元63，藉由使用者操作該人機介面50的輸入部分51，以設定輸入恆速轉速設定值於該微處理單元61。當使用者手部操作該啟動開關212將觸發該微處理單元61，進而控制該驅動單元63開啟或關閉該馬達40運轉，同時檢測單元62將偵測該驅動單元63輸出至馬達40之電壓與電流，並回傳於微處理單元61用以計算轉速以及判斷是否需要增加補償電流以維持轉速，並同時將該馬達40的運轉資訊輸出於該人機介面50之顯示部分52進行顯示。

請參照第四圖至第六圖並同時參照第三圖所示，當切割機欲進行切割時，基座10上的夾持裝置70會根據待切割物之寬度大小進行調整固定。在使用者操作切割機之前，可根據該待切割物之材質軟硬度以及薄厚度透過該人機介面50設定輸入一個恆速轉速值，例如:待切割物材質為實心金屬棒時，屬於重切割，該鋸片30適用以低轉速、高扭力的方式進行切割，此時設置轉速為700rpm至1000rpm之間的一低恆速轉速值，若材質為木塊或者金屬板時，屬於輕切割，該鋸片30適用以高轉速、低扭力的方式進行切割，此時設置轉速為1000rpm至1300rpm之間的一高恆速轉速值。熟悉此技術之人亦能知悉根據採用鋸片30的齒數，來因應不同材質以調整所需設定的恆速轉速值。

請參照第六圖，並同時參閱第五圖，顯示本發明可設定恆速運轉之切割機的流程圖。本發明可設定恆速運轉之切割機可操作於以下步驟：依據步驟S11，當啟動開關212為關閉時，人機介面50上之顯示部分52會顯示設定的恆速轉速值，微處理單元61因應輸入部分51的操作可切換調整為不同的恆速轉速值顯示於顯示部分52；當停止輸入部分51的操作後，微處理單元61將最後顯示於顯示部分52的恆速轉速值視為輸入的一恆速轉速值。依據步驟S12，當啟動開關212為開啟時，該微處理單元61會根據步驟S11輸入之恆速轉速值，控制驅動單元63輸出一電壓以及一電流給該馬達40，使該馬達40在未進行切割時，能以輸入之恆速轉速值運轉(以下未進行切割之轉速都簡稱為:空載轉速)。

依據步驟S13，檢測單元62會檢測該馬達40運轉時的電流以及電壓，並產生一電流信號以及一電壓信號回授至該微處理單元61。依據步驟S14，該微處理單元61能根據該電流信號，計算該馬達40即時之運轉轉速。依據步驟S15該微處理單元61將該運轉轉速的數值顯示於該人機介面50之顯示部分52上。依據步驟S16，該微處理單元61會依據該輸入之恆速轉速值，計算以保持該馬達40恆速運轉所需增加或減少之補償功率，並控制該驅動單元63輸出該補償功率給該馬達40，使該馬達40之運轉轉速維持於該恆速轉速值。

依據步驟S17，該微處理單元61能根據該電壓信號與電流信號，計算該馬達40之一運轉功率。依據步驟S18，該微處理單元61將該運轉功率的數值顯示於該人機介面50之顯示部分52上。依據步驟S19，該微處理單元61已為驅動單元63預先設置一個最大輸出功率限制，當該驅動單元63的輸出功率高過所預設之最大功率限制時，該微處理單元61會輸出警示信號於該人機介面50之顯示部分52，進行警示於使用者(例如:螢幕閃爍、顯示警語或警示聲等等)，讓使用者能得知若繼續進行切割，勢必會造成該馬達40損毀。

此外，藉由該啟動開關212或該馬達40的開啟以及關閉，該微處理單元61切換該顯示部分52的顯示模式，例如該啟動開關212或該馬達40為關閉時，該微處理單元61控制顯示部分52顯示恆速轉速設定之設定頁面，若啟動開關212或該馬達40為開啟時，該微處理單元61控制顯示部分52顯示及時的空載轉速、負載轉速，又或者電流、電壓、輸出功率、消耗功率，其中上述之參數皆可不同方式組合。另外，操作輸入部分51也能以手動方式使該微處理單元61控制顯示部分52切換複數個顯示頁面，而分別顯示前述之所有或部分參數，讓使用者能夠藉由該顯示部分52得知該空轉轉速是否為所輸入之恆速轉速值或者切割機的使用情況等等。

當進行切割時，依據驅動手把200所界定之方向，使用者下壓驅動手把200進而帶動側邊之鋸片30位移至待切割物之位置，進行切割，此時因受到待切割物之切割時阻力的影響，該馬達40之轉速必然會減少(以下因阻力影響而下降之轉速都簡稱為:負載轉速)，例如從1300rpm大幅下降至1000rpm等，進而造成切割效率的不良，依據步驟S13，此時檢測單元62會檢測該負載轉速下馬達40運轉的電流與電壓，並產生一電流信號與一電壓信號於該微處理單元61，依據步驟14或步驟S17，該微處理單元61根據該電壓信號與該電流信號，計算馬達40即時的運轉轉速或運轉功率。

在本發明之較佳實施例中，該馬達40採用無霍爾無刷直流電馬達，透過微處理單元61控制驅動單元63的佔空比來控制該馬達40之恆速轉速，例如： 基於該馬達40之100%的額定功率，該微處理單元61控制該驅動單元63只使用約60%的功率來驅動馬達40運轉在設定的恆速轉速，當該馬達40切割時遇到阻力使轉速減少時，該微處理單元61會控制該驅動單元63將其餘的40%功率補上，使該馬達40在遇到阻力的情況下，能夠保持運轉轉速為所輸入之恆速轉速值。當切割硬度較大或者厚度較大的材質時，為了維持該馬達40之恆速轉速，該微處理單元61會控制驅動單元63，進而加大維持恆速之補償功率。

請參照第七圖與第八圖，分別顯示本發明之人機介面之另一設置位置之實施例的立體圖以及俯視圖，其中該人機介面50可由原設置為提把230之斜面231轉換設置於握把端210之斜面213，而本發明之較佳實施例為該人機介面50設置於驅動手把200上，使該兩種設置位置之人機介面50之顯示角度皆能讓使用者方便觀看，進而讓使用者可獲取該切割機進行切割時的即時資訊，來提升切割時的效率，其中該人機介面50設置位置不限制設置為驅動手把200上，例如:設置於該基座10、該馬達40、該鋸片30上之任一之位置，讓使用者能在使用上能獲取該切割機之資訊的角度上皆可設置。

總體而言，本發明之可設定恆速運轉之切割機主要是提供該人機介面50，讓使用者能調整恆速轉速，進而達到節能之目的，以及在切割時能獲得切割機即時的資訊，判斷是否設定或操作上有誤，進而使該切割機的壽命提升，更可方便的進行切割上的操作。

10:基座 11:樞接座 200:驅動手把 210:握把端 211:握把 212:啟動開關 213:握把端之斜面 220:樞接端 230:提把 231:提把之斜面 30:鋸片 40:馬達 50:人機介面 51:輸入部分 52:顯示部分 60:控制模組 61:微處理單元 62:檢測單元 63:驅動單元 70:夾持裝置

第一圖顯示為本發明可設定恆速運轉之切割機的立體圖。 第二圖顯示為本發明可設定恆速運轉之切割機的側視圖。 第三圖顯示為本發明可設定恆速運轉之切割機進行切割時的示意圖。 第四圖顯示為本發明之第三圖之人機介面放大圖。 第五圖顯示為本發明可設定恆速運轉之切割機的方塊圖。 第六圖顯示為本發明可設定恆速運轉之切割機的流程圖。 第七圖顯示為本發明切割機之人機介面之另一設置位置之實施例的立體圖。 第八圖顯示為本發明切割機之人機介面之另一設置位置之實施例的側視圖。

10:基座

11:樞接座

200:驅動手把

210:握把端

211:握把

212:啟動開關

213:握把端之斜面

220:樞接端

230:提把

231:提把之斜面

30:鋸片

40:馬達

50:人機介面

51:輸入部分

52:顯示部分

60:控制模組

70:夾持裝置

Claims (12)

1. 一種可設定恆速運轉之切割機，包含：一基座，設置有一夾持裝置；一驅動手把，具有一樞軸端與一握把端，該樞軸端樞設於該基座上，且該握把端形成一設有一啟動開關之握把；一鋸片，設置於該驅動手把的一側；一馬達，設置於該驅動手把的另一側，且該馬達驅動該鋸片旋轉；以及一控制模組，具有一驅動單元，且偵測由該驅動單元輸出至該馬達之電壓及電流，並產生一電壓信號與一電流信號控制該驅動單元補償功率給該馬達，使該馬達之該運轉轉速維持於該恆速設定轉速；該切割機進一步包含一電氣連接該控制模組的人機介面，該人機介面配置於該驅動手把且包含一顯示部分與一輸入部分，其中該輸入部分輸入該馬達之一恆速設定轉速，該顯示部分顯示至少包含該馬達之一運轉功率。
2. 如申請專利範圍第1項之可設定恆速運轉之切割機，其中該控制模組包含一微處理單元及一檢測單元，其中該微處理單元根據該啟動開關的動作，依輸入的該恆速設定轉速，以控制該驅動單元輸出一電壓與一電流給該馬達，使該馬達恆速運轉。
3. 如申請專利範圍第2項之可設定恆速運轉之切割機，其中該檢測單元檢測該電壓與該電流，以產生一電壓信號與一電流信號給該微處理單元。
4. 如申請專利範圍第3項之可設定恆速運轉之切割機，其中該微處理單元根據該電壓信號與電流信號，以計算該馬達之該運轉轉速或該運轉功率。
5. 如申請專利範圍第3項之可設定恆速運轉之切割機，其中該微處理單元將該運轉轉速或該運轉功率顯示於該顯示部分。
6. 如申請專利範圍第1項之可設定恆速運轉之切割機，其中該微處理單元判斷該運轉功率達到一最大功率限制時，於該顯示部分顯示一警示信號。
7. 如申請專利範圍第1項之可設定恆速運轉之切割機，其中該握把具有一斜面，且該顯示部分設置於該握把之斜面上。
8. 如申請專利範圍第1項之可設定恆速運轉之切割機，其中該切割機進一步包含一提把，設置於該樞軸端與該握把端之間，且該提把靠近該握把端具有一斜面，該顯示部分設置於該提把之斜面上。
9. 一種配置切割機結構之方法，包含：提供一基座，具有一夾持裝置；提供一具有一樞軸端與一握把之驅動手把，將該樞軸端樞設於該基座上；提供一鋸片與一馬達，分別安裝於該驅動手把的兩側，且該馬達驅動該鋸片旋轉；提供一提把，設置於該驅動手把的該樞軸端與該握把之間；以及提供一人機介面，設置於該提把與該握把之間，或設置於該提把上且靠近該握把側； 提供一具有一驅動單元之控制模組，以偵測由該驅動單元輸出至該馬達之電壓及電流，並產生一電壓信號與一電流信號控制該驅動單元補償功率給該馬達，使該馬達之該運轉轉速維持於該恆速設定轉速。
10. 如申請專利範圍第9項之配置切割機結構之方法，其中該人機介面包含一顯示部分與一輸入部分，該輸入部分用以輸入該馬達之一恆速設定轉速，該顯示部分用以顯示至少以下的其中之一：可選擇之複數個恆速設定轉速、該馬達之一運轉轉速與該馬達之一運轉功率。
11. 如申請專利範圍第10項之配置切割機結構之方法，進一步包含：在該提把與該握把之間提供一斜面，將該顯示部分設置於該斜面上。
12. 如申請專利範圍第10項之配置切割機結構之方法，進一步包含：在該提把靠近該握把側提供一斜面，將該顯示部分設置於該斜面上。

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