CN117460599A - 用于对动力工具进行开环和闭环控制的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对动力工具、特别是凿锤进行开环和闭环控制的方法，该动力工具包含驱动器、控制装置、传感器装置、传动装置和手柄设备，其中，手柄设备包含具有信号发射器的杠杆元件，所述杠杆元件能够相对于传感器装置枢转。信号发射器的第一位置和第二位置由传感器装置感测，其中，第一位置和第二位置之间的距离对应于第一距离。确定杠杆元件的最大距离与确定的第一距离之间的差。当杠杆元件的最大距离与确定的第一距离之间的确定的差至少对应于第一预定阈值时，为驱动器设定第一转速。在到达第二位置之后并且在过去预定时间段之后，为驱动器设定第二转速。

Description

用于对动力工具进行开环和闭环控制的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对动力工具、特别是凿锤进行开环和闭环控制的方法，该动力工具包含驱动器、控制装置、传感器装置、传动装置和手柄设备，其中，手柄设备包含具有信号发射器的杠杆元件，所述杠杆元件能够相对于传感器装置枢转。

背景技术

根据现有技术的凿锤用于对矿物材料、例如混凝土、砖等进行作业(即撕碎、破碎或凿击)。凿锤也可以称为***锤、机凿、破碎机或地板破碎机。凿锤具有驱动器，该驱动器借助于传动机构将撞击传递到凿子工具(也称为凿子)。驱动器可以是电动马达、液压驱动器、气动驱动器或燃烧式发动机。

通常，凿锤具有两个手柄，这两个手柄位于凿锤的壳体的相反侧。这两个手柄中的至少一个包括启用开关，利用该启用开关可以启用或接通凿锤。在这种情况下，手柄通常成钝角地延伸到凿锤的壳体的纵向轴线。为了使用凿锤，按下启用开关并启用凿锤，使得通过驱动器将撞击传递给凿子。

根据现有技术的凿锤的问题在于，相对缺乏经验的使用者在操纵凿锤时常常会遇到问题。功率递送并且特别是冲击脉冲可能使得难以用凿锤安全且高效地作业。

发明内容

因此，本发明的目的是解决上述问题，并且提供一种用于动力工具、特别是凿锤的开环和闭环控制的方法，该方法使得可以用动力工具、特别是用凿锤安全且高效地作业。

该目的通过权利要求1的主题实现。在从属权利要求中呈现了有利的实施例。

该目的通过一种用于对动力工具、特别是凿锤进行开环和闭环控制的方法来实现，该动力工具包括驱动器、控制装置、传感器装置、传动装置和手柄设备，其中，手柄设备包含具有信号发射器的杠杆元件，所述杠杆元件能够相对于传感器装置枢转。

根据本发明，该方法包括以下方法步骤：

-通过传感器装置感测信号发射器的第一位置和第二位置，其中，第一位置和第二位置之间的距离对应于第一距离；

-确定杠杆元件的最大距离与确定的第一距离之间的差；

-当杠杆元件的最大距离与确定的第一距离之间的确定的差至少对应于第一预定阈值时，为驱动器设定第一转速；以及

-当自到达信号发射器的第二位置以来已经过去预定时间段时，为驱动器设定第二转速。

当已为驱动器设定第一转速时，传动装置产生第一冲击频率和第一功率递送。当已为驱动器设定第二转速时，传动装置产生第二冲击频率和第二功率递送。为驱动器设定的转速越高，传动装置产生的冲击频率和功率递送越高。

根据本发明的一个有利配置，驱动器的第一转速可以对应于驱动器的最大转速的预定比例，特别是在60％和80％之间，例如75％。

根据本发明的另一有利配置，杠杆元件的最大距离与确定的第一距离之间的确定的差的阈值可以对应于最大距离的预定比例，特别是在25％和75％之间，例如50％。

根据本发明的另一有利配置，预定时间段可以对应于0.75秒和2秒之间的值，并且特别是1秒。

进一步的优势将从以下对附图的描述中变得明显。在附图中展示了本发明的各种示例性实施例。附图、说明书和权利要求中包含许多组合的特征。本领域技术人员还将方便地单独考虑这些特征并且组合这些特征以形成有用的进一步组合。

附图说明

相同和相似的部件在附图中通过相同的附图标记来表示，在附图中：

图1示出了凿锤形式的动力工具的示意性前视图；

图2a示出了处于第一位置的手柄设备的详细视图；

图2b示出了处于第二位置的手柄设备的详细视图；以及

图2c示出了处于第三位置的手柄设备的详细视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的呈凿锤形式的动力工具1。然而，动力工具1也可以呈锤钻、动力钻、锯、砂光机等形式。

如图1所示，呈凿锤形式的动力工具1主要包含壳体2、驱动器3、控制装置4、第一手柄设备和第二手柄设备5、传动装置6、能量供应装置7和工具装配件8。

位于壳体内部的主要是驱动器3、控制装置4和传动装置6。驱动器3在这种情况下是电动马达的形式。电动马达是无刷电动马达。替代性地，驱动器3被配置为具有碳刷的电动马达。在所有情况下，被配置为电动马达的驱动器3包含转子和定子。转子定位在定子内部，使得转子可以相对于定子旋转。转子由定子驱动，使得转子可以产生扭矩。在附图中既未示出转子也未示出定子。

工具装配件8位于动力工具1的壳体2的下端。借助于工具装配件8，可以装配和固持工具9。在图中，工具9是凿子的形式。

此外，能量供应装置7设置在动力工具1的壳体2的第一侧壁2a上。在动力工具1的给定示例中，能量供应装置7是电网连接部和电网线缆。电网线缆的自由端可以连接到电网连接部(也称为电源插座，图中未示出)。借助于能量供应装置7，动力工具1并且特别是呈电动马达形式的驱动器3可以被供应能量，例如被供应电能。

根据动力工具1的替代性实施例(图中未展示)，能量供应装置7也可以是单个可再充电电池或多个可再充电电池的形式。借助于一个或多个电池接口，单个可再充电电池或多个可再充电电池被定位在动力工具1的壳体2之上或之中。

如上已经提到的，驱动器3在动力工具1的本实施例中为电动马达的形式。替代性地，驱动器3也可以是燃烧式发动机。在这种情况下，能量供应装置7是燃料箱的形式。

根据本发明的动力工具1的另一替代性实施例，驱动器3也可以被配置为气动驱动器或压缩机的形式。在这种情况下，能量供应装置7可以是在动力工具1之上或之中的压缩空气连接器或压缩空气供应器。

被配置为无刷电动马达的驱动器3用于产生扭矩。借助于传动装置6，由驱动器3产生的扭矩可以以冲击脉冲的形式传递给工具装配件8并且最终传递给凿形式的工具9。传动装置6也可以称为冲击机构并且主要包含活塞-缸设备。在这种情况下，活塞-缸设备包含在缸中来回运动的活塞。活塞在缸中的频率越高，冲击脉冲频率越高，可以产生并最终传递到工具的冲击能量越多。

控制装置4连接到第一手柄设备和第二手柄设备5以及驱动器3。因此可以在手柄设备5、驱动器3与控制装置4之间发送和接收信号和通信数据。控制装置4用于动力工具1的各种功能的开环和闭环控制，特别是用于设定驱动器3的参数或操作参数。借助于控制装置4，因此可以具体地将电动马达形式的驱动器3的转速转速值设置为参数或操作参数。

第一手柄设备5以可运动的方式定位在壳体2的第一侧壁2a上，并且第二手柄设备5以可运动的方式定位在壳体2的第二侧壁2b上。如图1和图2所示，第一手柄设备和第二手柄设备5均各自包含杠杆元件10和手柄件11。第一手柄设备和第二手柄设备5的每个杠杆元件10相应地通过对应的枢转点D1以沿旋转方向C或D可枢转的方式安装。第一手柄设备和第二手柄设备5用于供使用者对动力工具1进行握持和引导。使用者未在附图中示出。

图2a至图2c展示了示例性实施例形式的手柄设备5。在这种情况下，手柄设备5主要包含杠杆元件10、手柄件11、启用元件12、传感器装置13和信号发射器14。

致动开关形式的启用元件12用于启用动力工具1的驱动器3。通过沿方向S施加力，启用元件12可以从第一位置可逆地运动到第二位置。在图2a中，启用元件12被示出为处于第一位置，即处于非按压状态。在这种情况下，第一位置对应于最上部位置。一旦启用元件12移离第一位置到第二位置，驱动器3就被启用。在图2b和图2c中，启用元件12在各自情况下被展示为处于第二位置，即处于按压状态。启用元件12连接到控制装置4，使得信号可以在启用元件12与控制装置4之间交换。启用元件12与控制装置4之间的连接未在图中展示出。启用元件12的特定位置(即第一位置或第二位置)借助于对应的信号被发射到控制装置4。

替代性地，可以根据控制装置4中的对应信号来确定第一位置和第二位置。

当启用元件12处于第二位置时，仅启用动力工具1的驱动器3。冲击机构装置形式的传动装置6不会仅通过沿箭头方向S按压启用元件12而启用或启动。

传感器装置13连接到控制装置4，使得可以在传感器装置13与控制装置4之间交换信号、数据和信息。替代性地，传感器装置13也可以集成在控制装置的电路板中。电路板未在附图中示出。

杠杆元件10基本上呈长形杠杆臂的形式，该杠杆臂具有第一端部10a和第二端部10b并且具有顶侧10c和底侧10d。杠杆元件10安装在第一端部10a处，以便可经由枢转点D1相对于动力工具1的壳体2沿旋转方向C或D可逆地枢转。当力沿方向A施加在杠杆元件10的顶侧10c上时，杠杆元件10沿旋转方向C围绕枢转点D1枢转。当力不再施加在杠杆元件10的顶侧10c上时，杠杆元件10借助于第一弹簧元件15沿旋转方向D围绕枢转点D1枢转回到起始位置。在这种情况下，第一弹簧元件15可以被配置为螺旋弹簧或扭杆弹簧的形式。

信号发射器14牢固地连接到杠杆元件10并且被配置为磁体的形式。该磁体可以是永磁体。如图2a至图2c所示，磁体形式的信号发射器14被定位在杠杆元件10上。定位在杠杆元件10上的结果是，信号发射器14可以相对于动力工具1的壳体2运动。

传感器装置13被定位在动力工具1的壳体2的第一侧壁2a上并且主要包含第一霍尔传感器16a、第二霍尔传感器16b和第三霍尔传感器16c。

替代性地，代替这些霍尔传感器，还可以使用至少一个3D霍尔传感器。

如图2a至图2c所示，三个霍尔传感器16a、16b、16c沿方向A彼此上下地定位在动力工具1的壳体2上。霍尔传感器16a、16b、16c被定位在动力工具1的壳体2上，使得当杠杆元件10沿旋转方向C或D枢转时，这三个霍尔传感器16a、16b、16c中的至少一个始终可以检测磁体形式的信号发射器14的位置。

根据替代性实施例，也可以设置多于或少于三个的霍尔传感器。根据另一替代性实施例，代替这三个霍尔传感器，还可以仅提供一个3D霍尔传感器。霍尔传感器可以是模拟传感器。

如上面已经提到的，在图2a中，启用元件12尚未在方向A上被按压并且手柄设备5尚未因施加力而沿方向C枢转。传感器装置13的第一(即最上部)霍尔传感器16a感测磁体形式的信号发射器14的接近度。传感器装置13向控制装置4发送对应的信号以通知控制装置4没有力施加在手柄设备5上。在这种状态下，驱动器3和传动装置6均未被启用。因此，没有冲击能量传递到工具9。例如，可以在这种状态下安全地执行工具更换。

在图2a中，手柄设备5被展示并处于第一位置。在该第一位置，手柄设备5和信号发射器14位于方向B上的最上部位置。

在这种情况下，磁体形式的信号发射器14被定位成使得传感器装置13的第一霍尔传感器16a(即，方向B上的最上部霍尔传感器)可以感测到磁体。传感器装置13因此感测到信号发射器14和手柄设备5处于最上部位置。当传感器装置13借助于第一霍尔传感器16a感测到手柄设备5的最上部位置时，将对应的信号发送给控制装置4。该信号通知控制装置4使用者尚未沿方向A向手柄设备5施加力。

使用者(未示出)沿方向A在启用元件12和手柄设备5上施加第一力。结果是，启用元件12从第一位置运动到第二位置。然后驱动器3被启动，即驱动器3的转子旋转并产生扭矩。同时，沿方向A施加第一力的结果是，手柄设备5以及因此杠杆元件10围绕第一枢转点D1沿旋转方向C枢转。

图2b指示了足够的力施加在手柄设备5和杠杆元件10上，以使手柄设备5从第一位置(即方向B上的最上部位置)定位到第二位置(即，中间位置—大约在最上部位置和最底部位置之间)。在这种情况下，磁体形式的信号发射器14被定位成使得传感器装置13的第二(中间)霍尔传感器16b可以感测到磁体。传感器装置13因此感测到手柄设备5处于中间位置。当传感器装置13借助于第二霍尔传感器16b感测到手柄设备5的中间位置时，将对应的信号发送给控制装置4。该信号通知控制装置4使用者正在向手柄设备5施加中等力。信号发射器14的第一位置和第二位置之间的距离对应于第一距离S1。距离S1也可以称为圆弧。

信号发射器14的第一位置和第二位置借助于传感器装置13被感测到的结果是，控制装置4确定杠杆元件10的最大距离S2与确定的第一距离S1之间的差。在这种情况下，最大距离S2对应于手柄设备5在方向A上的最底部位置或最低位置，参见图2c。传感器装置13中的霍尔传感器16a、16b、16c越多，可以确定的信号发射器14相对于传感器装置13的位置就越准确，并且最终可以确定的杠杆元件10的最大距离S2与确定的第一距离S1之间的差就越准确。替代性使用3D霍尔传感器而不是三个霍尔传感器的结果是，可以在整个(即最大可能的)距离S2上执行最大可能的连续线性位置确定。

当杠杆元件10的最大距离S2与确定的距离S1之间的确定的差至少对应于预定阈值时，控制装置4为驱动器3设定第一转速。在本示例性实施例中，阈值是50％。因此，如果第一距离S1被识别为最大距离S2的50％或一半，则控制装置4为驱动器3设定转速或转速值，该转速或转速值对应于驱动器3的最大转速的50％或一半。换言之：如果控制装置4识别出手柄设备5已经沿方向A被按压前进了可能距离的一半或50％，则为驱动器3设定最大可能转速的一半或50％。为驱动器3将转速设定为最大可能转速的一半或50％的结果是，传动装置6仅产生最大可能冲击频率的一半或50％以及最大可能功率的一半或50％。

如果手柄设备5处于第一位置，即已经运动前进最大距离S2的一半(50％)，并且在到达手柄设备5的该第二位置之后已经过去了预定时间段，则控制装置4为驱动器3设定第二转速。在本示例性实施例中，第二转速是驱动器3的最大转速。在这种情况下，最大转速对应于驱动器3的标称转速。在本示例性实施例中，预定时间段是一秒。换言之：使用者使手柄设备5沿方向A运动前进可能距离S2的一半并设定第一转速，并且在一秒后，设定第二、更高的转速。更高的转速的结果是，传动装置6产生相应较高的冲击频率和功率并传递至工具9。

因此，通过手柄设备5从第一位置突然设置到第三位置(参见图2c)或者通过将手柄设备5从第一位置设置到第二位置并且另外在到达第二位置之后过去了预定时间段之后来为驱动器3设定标称转速或者全转速或最大转速。

在图2c中，第二力沿方向A施加在手柄设备5上。在这种情况下，第二力大于第一力。如在图2c中可以看出，启用元件12继续处于第二(即，按压)位置。通过沿方向S按压启用元件12，驱动器3继续被启用。沿方向A在手柄设备5上施加第二(即增加的)力的结果是，相比于图2b，杠杆元件10沿旋转方向C枢转得更远。在这种情况下，杠杆元件10枢转到以下程度，即，使得手柄设备5运动到第三位置并且位于杠杆元件10上的信号发射器14处于第三(即最底部)霍尔传感器16c的水平高度。传感器装置13因此感测到最大压力正施加在手柄设备5上并且手柄设备5处于第三或较低(即，最底部)位置。当传感器装置13借助于第三霍尔传感器16c感测到手柄设备5的最底部位置时，将对应的信号发送给控制装置4。该信号通知控制装置4使用者正在向手柄设备5施加最大力。控制装置4控制电动马达形式的驱动器3，使得根据施加在手柄设备5上的最大力，为驱动器3设定第二转速。在这种情况下，第二转速的值高于第一转速的值。第二转速指定了从传动装置6到工具9的冲击频率和功率的第二值。

因此，为驱动器3设定最大可能转速或者设定传动装置6的最大可能冲击频率和功率是通过将手柄设备5直接从第一位置运动到第三位置(参见图2a和2c)来实现，或通过将手柄设备5运动到第二位置(参见图2b)并保持在那里一秒钟来实现。

控制装置4被配置成为驱动器3设定特定转速。为此，首先传感器装置13感测带有信号发射器14的杠杆元件10相对于传感器装置13的第一位置和第二位置。在这种情况下，第二位置沿方向A低于第一位置，并且因此第一位置更靠近工具9。第一位置和第二位置的数据从传感器装置13发送到控制装置4。

第三转速同样高于第一转速和第二转速。驱动器3的增加的(即第三)转速的结果是，增加的冲击能量也由传动装置6产生并传递到工具9。

如果由于沿方向A施加对应较小的力而使手柄设备5(沿方向B)运动回到第二位置或第一位置，则第三转速相应地再次减小到第二转速或第一转速。

附图标记清单

1 动力工具

2 壳体

2a 壳体的第一侧

2b 壳体的第二侧

3 驱动器

4 控制单元

5 手柄设备

6 传动装置

7 能量供应装置

8 工具装配件

9 工具

10 杠杆元件

10a 杠杆元件的第一端部

10b 杠杆元件的第二端部

10c 杠杆元件的顶侧

10d 杠杆元件的底侧

11 手柄件

12 启用元件

13 传感器装置

14 信号发射器

15 第一弹簧元件

16a 第一霍尔传感器

16b 第二霍尔传感器

16c 第三霍尔传感器

D1 枢转点

S1 第一距离

S2 最大距离

Claims (4)

1.一种用于对动力工具(1)、特别是凿锤进行开环和闭环控制的方法，该动力工具包含驱动器(3)、控制装置(4)、传感器装置(13)、传动装置(6)和手柄设备(5)，其中，该手柄设备(5)包含具有信号发射器(14)的杠杆元件(10)，所述杠杆元件(10)能够相对于该传感器装置(13)枢转，

其特征在于以下方法步骤

-通过该传感器装置(13)感测该信号发射器(14)的第一位置和第二位置，其中，该第一位置和该第二位置之间的距离对应于第一距离(S1)；

-确定该杠杆元件(10)的最大距离(S2)与所确定的第一距离(S1)之间的差；

-当该杠杆元件(10)的最大距离(S2)与所确定的第一距离(S1)之间的所确定的差至少对应于第一预定阈值时，为该驱动器(3)设定第一转速；以及

-当自到达该信号发射器(14)的第二位置以来已经过去预定时间段时，为该驱动器(3)设定第二转速。

2.如权利要求1所述的方法，

其特征在于，该驱动器(3)的第一转速对应于该驱动器(3)的最大转速的预定比例，特别是在60％和80％之间，例如75％。

3.如权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，该杠杆元件(10)的最大距离(S2)与所确定的第一距离(S1)之间的所确定的差的阈值对应于该最大距离(S2)的预定比例，特别是在25％和75％之间，例如50％。

4.如权利要求1至3中至少一项所述的方法，

其特征在于，该预定时间段对应于0.75秒和2秒之间的值，并且特别是1秒。