CN100549875C

CN100549875C - 动力工具

Info

Publication number: CN100549875C
Application number: CNB2004100821654A
Authority: CN
Inventors: 鲍里斯·鲁道夫; 马丁·拜希特; 克里斯托夫·克雷斯
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: US20050136814A1; DE10360165A1; DE502004007274D1; PL1563962T3; EP1563962B1; CN1629755A; ATE396840T1; US7658237B2; ES2306953T3; EP1563962A1

Abstract

本发明披露了一种动力工具，该动力工具具有适于驱动一个工具的一个马达(40)，该动力工具包括至少一个开关元件，该至少一个开关元件与控制系统(42)结合在一起，用来开动马达(40)，设计控制系统(42)使得只有以预定的方式数次触发至少一个开关元件或者同时或以预定的方式接连触发至少两个开关元件才能够接通马达(40)来驱动工具，并且提供有至少三种操作模式，即非运行模式、工作模式和中间模式，在非运行模式中，不运行马达(40)，在工作模式中，驱动马达(40)以驱动工具，在中间模式中，用信号通知用户为了把马达转换到其工作模式，需要进一步触发一个开关元件。

Description

动力工具

技术领域

本发明涉及一种动力工具，该动力工具具有适于驱动工具的马达，该动力工具包括至少一个开关元件，该至少一个开关元件与控制系统结合在一起，用来开动马达。

本发明进一步涉及一种控制这种动力工具的方法。

背景技术

从DE 101 41 161 A1中已知使用光学开关来控制动力工具。这种布置使得小型化的多个光学开关能够布置在动力工具的多个位置上，这些开关本质上以挡光板的方式来操作，从而不需要采取特殊的方法来避免意外接触。由于对开关信号的触发和测定都经过光管来实现，可以把开关元件布置在动力工具上的几乎任何想要的位置处，而无需采取特殊的措施保护系统电压。因此，通过使用多个被触发的开关元件，优选利用有弹性、有弹力的接触区域，能够使得动力工具在更符合人机工程学方面明显改善。在这种情况下，为了接通马达可能要求必须同时触发至少两个开关元件。

但是，由于通过弹性接触区域可能很容易地触发不同的开关元件并且这种对单独各个开关元件的触发可能并不是那么容易引起注意，所以总是有意外开动动力工具的危险。

发明内容

现在，本发明的一个目的是改善上述那种动力工具，从而保证很高的操作安全性，特别是即使那些很容易被触发的开关元件影响了马达控制，也能够避免意外地接通动力工具。

根据本发明，该目的通过一种动力工具来实现，该动力工具包括用于驱动一个工具的一个马达，该动力工具包括至少一个开关元件，该至少一个开关元件与控制系统结合在一起，用来开动马达，设计控制系统使得只有在以预定的方式数次触发该至少一个开关元件时，或者同时或以预定的方式接连触发至少两个开关元件时才能够接通马达来驱动工具，并且提供有至少三种操作模式，即非运行模式、工作模式和中间模式，在非运行模式中，不运行马达，在工作模式中，驱动马达以驱动工具，当处于中间模式中时，用信号通知用户为了把马达转换到其工作模式，需要进一步触发一个开关元件，其中，所述控制系统构造成用于将周期电压脉冲馈送给所述马达，以向用户指示所述动力工具处于中间模式中。

本发明的目的可以进一步通过一种控制动力工具的方法来实现，该方法包括至少三种操作模式，即非运行模式、工作模式和中间模式，在非运行模式中不运行马达，在工作模式中驱动马达以驱动工具，在中间模式中，控制马达的方式使得为了把马达从非运行模式转换到工作模式，需要以预定的方式连续数次触发一个开关元件，或者同时或以预定的方式连续触发几个开关元件，对开关元件的首次触发具有以下效果：把动力工具转换到中间模式，并且在通过以预定的方式进一步触发一个开关元件从而能够把工具转换到工作模式之前，或者通过对首次触发的开关元件取消触发从而能够把工具转换到非运行模式之前，用信号通知用户工具已经处于该中间模式，其中，当处于中间模式中时，周期电压脉冲被馈送给所述马达，以向用户指示所述动力工具处于中间模式中。

这样完美地实现了本发明的目的。

之所以这样说是因为有意地接通动力工具是一种强迫行为，即为了使得马达在工作模式下运行，需要以预定的方式触发至少两个开关元件或者以预定方式连续地数次触发一个开关元件。另外，除了非运行模式和工作模式以外还提供了中间模式，在这个模式下用信号通知用户为了把动力工具转换到其工作模式，需要对开关元件进行额外的触发。例如，如果意外地触发了一个开关元件，如当机器仍然连接着电压并且处于该模式中，那么就直接警告用户通过另外触发一个开关元件能够把动力工具转换到它的工作模式下。与之类似，在一个用户把机器递给另一个用户时，或者在小孩子接触动力工具时，从而意外地触发一个开关元件，那么在中间模式下就存在着这种危险，即对开关元件的任何进一步触发都会导致机器开始运转，而根据本发明能够立刻注意到这种危险。

很显然这样就减少了动力工具的潜在危险。

为了用信号告诉用户动力工具处于其中间模式中，本质上讲可以使用所有能够想到的发信号装置。例如，为了在中间模式下发出信号，动力工具可以设有蜂鸣器或呼叫器。另外，可以使用LED等光学信号装置来指示中间模式。同样，那些通过用户触觉能够感知的发信号装置，即触觉发信号装置特别适合用来指示中间模式。例如，可以利用振动通知用户动力工具处在中间模式。

根据本发明的进一步发展，设计控制装置使得为了能够用工具的短时间脉动发信号告诉用户工具处于其中间模式，在中间模式下给马达提供持续时间短的周期电压脉冲。

这意味着在其中间模式下，将在短时间间隔内开动马达使得工具和/或工具的驱动轴进行短时间运动，但并不进行工作运动。根据马达的短时间脉动，能够非常清晰地感知到这个可被称为“疲倦”的模式，同时这个模式在视觉上和听觉上可以引起注意。

因此这是指示用户工具处于其中间模式的一种特别有效的方法。另外，为了这个目的，不需要使用光学或声学信号装置等另外的信号装置。

在本发明的另一个实施例中，设计控制系统使得为了接通动力工具必须在预定的期限内数次触发至少一个或多个开关元件。

这同样提高了工具的操作安全性。通过限定一个给定的期限，在这个期限内必须数次触发单个或多个开关元件，还进一步减小了无意识地接通马达的危险，这是因为在给定的时间期限结束后，如经过几秒钟后，即使另外触发开关元件也不会使得动力工具转换到它的工作模式。否则，就需要先取消对所有开关元件的触发，然后再一次触发它们。

根据本发明的另一个实施例，设计控制装置使得当在给定的时间期限内没有以预定的方式触发开关元件从而马达没有转换到它的工作模式时，马达自动从它的中间模式转换到它的非运行模式。

这还进一步增强了操作的安全性，这是由于如果没有发生使得马达转换到它工作模式的触发，处于中间模式的马达将自动转换回它的非运行模式。

在本发明另一个有利的发展中，开关元件采用按钮的形式。

在本发明的另一个进一步发展中，开关元件采用能够利用弹性接触区域来触发的光学开关形式或者微开关形式。

这样就能够小型化开关元件并且把它们布置到动力工具的那些特别符合人机工程学的位置上。

在本发明另一个进一步改进中，通过抓住动力工具的外壳或动力工具的手柄能够触发开关元件。

这就能够保证动力工具的设计特别符合人机工程学。

在本发明另一个优选的发展中，设计控制装置使得在较短的间隔内连续触发两个开关元件将直接把马达从它的非运行模式转换到它的工作模式。为了这个目的，优选需要触发一个前面接触区域和一个后面接触区域。

这使得当有意开动马达时能够快速启动马达。

应该理解上述的本发明的这些特征和将在下面解释的那些特征不仅能够在那些给出的各个组合形式中使用，在不脱离本发明的范围的前提下，它们还可以用在其它的组合形式中或单独使用。

附图说明

通过下面参考附图对本发明的一些优选实施例的描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，在附图中：

图1示出了根据本发明的一种动力工具的顶视图，动力工具的形式是一个磨角机；和

图2示出了根据图1的动力工具的简化电路图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一种动力工具，其形式是一个磨角机，一般用参考标号10表示。

动力工具10包括一个细长的接近于杆状的壳体12，在壳体12的一端上设有一个齿轮头14，在壳体12的下侧容纳了一个保护盖16。从齿轮头14伸出的驱动轴外端携带一个用来接收工具20的固定器，工具20的形式是砂轮或切割盘。从图1中能够看出，直手柄18可以在齿轮头14的右侧或左侧旋入齿轮头14。

相对于其纵轴对称的壳体12具有紧靠齿轮头14的区域，这个区域的两侧较窄以便提供握持区域，用一只手可以很容易地在握持区域抓住壳体12，并且可以很容易地把壳体12握紧在一侧的拇指和另一侧的其它手指之间。在壳体12紧靠齿轮头14的较窄区域中，在外壳的左侧和右侧设有两个弹性接触区域，即在外壳左侧的第一弹性接触区域22和在外壳右侧的第二弹性接触区域24。在与齿轮头14相对的端部处(壳体12靠外的大致三分之一处)，在外壳的两侧设有另一个较窄部分。在较窄部分处，在外壳的左侧和外壳的右侧设有另外的接触区域，即在左侧的第三接触区域26和在右侧的第四接触区域28。

接触区域22、24、26、28起到触发相应开关元件的作用。

在图2中示出了动力工具10的简化框图。

通用马达形式的电动马达40经过动力控制元件44(如半导体闸流管)连接电压源，在本实施例中连接50Hz、230VAC的系统电压。利用控制装置42来触发动力控制元件44或半导体闸流管，优选控制装置42是微处理器控制装置。

接触区域22、24、26、28起到触发与控制装置42连接的适当开关元件的作用(图2只示出了接触区域22到28，没有示出它们触发的开关元件)。

设计控制装置42使得它能够赋予马达40三种操作模式，即非运行模式、工作模式和中间模式，在非运行模式中，把动力控制元件44完全截止，在工作模式中，周期性触发动力控制元件44实现马达轴至少连续转动，在这种情况下还能够进行同时的速度控制，中间模式的功能将在下面进一步详细解释。

为了避免马达40不必要的启动，在本实施例中的布置使得同时触发前面接触区域22、24中的至少一个和后面接触区域26、28中的至少一个，从而触发与之相应的开关元件。如果只触发接触区域22、24、26、28中的一个，动力工具10开始转换到中间模式，抓住工具的手可以使工具进入这种模式。

在中间模式，马达40接收周期电压脉冲，每个脉冲使得马达轴短时启动。例如，在系统频率50Hz和全波控制的情况下，每个脉冲驱动半导体闸流管44三毫秒，这个时间对应于在一个半波的过程中α＝60°的相位角。随后，在再次触发马达40之前，使之完全截止200毫秒或更长时间间隔，如500毫秒。这样，马达轴短时启动，随后处于静止阶段，之后可以是又一次启动时间间隔。因此就得到了也可以称为“疲倦”的中间模式。尽管在该中间模式可能没有操作，但对马达轴以及由其驱动的工具20的短时间周期性启动，再加上随后的静止阶段，就发出信号在视觉上和听觉上(而且可以感觉到)告诉动力工具的使用者动力工具处于它的中间模式。现在，如果同时触发一个或其它接触区域，如当已经抓住两个前面接触区域22、24时，如果第二只手再触发后面接触区域26、28中的一个，那么动力工具10就从它的中间模式转换到它的工作模式，在工作模式中连续驱动电动马达40。但是，如果没有进一步触发任何其它接触区域并且不再抓住壳体12，那么动力工具10将自动采取其非运行模式。

一旦动力工具10处于它的工作模式，只要持续触发接触区域22、24、26、28中的一个就足以保持该工作模式。

在工作模式，尽管动力控制元件44也使得交流电压周期性地截止或部分地截止，但是这种在工作模式中的截止只是为了控制电动马达40的速度。通常，为了这个目的在正区域和负区域都只切断一部分全波。但是总而言之，在连续的电压波作用下，连续驱动电动马达40，从而保证马达40的连续运行。反之，在中间模式，只在一部分半波的时间内驱动电动马达40，而且这个模式之后又紧跟着多个波长的完全截止。

无论首先触发前接触区域22、24中的一个还是触发后接触区域26、28中的一个，任何对一个接触区域的首次触发都开始于中间模式。为了把工具转换到它的工作模式，必须另外触发一个其它的接触区域。例如，如果首先触发了前接触区域22、24中的一个，那么为了把工具转换到它的工作模式，必须触发后接触区域26、28中的至少一个。反之，如果首先触发了后接触区域26、28中的至少一个，那么为了把工具转换到它的工作模式，必须随后或同时触发前接触区域22、24中的一个。如果同时触发了前接触区域22、24中的一个和后接触区域26、28中的一个，那么动力工具就直接采取其工作模式，并且马达40开始运行。在这种情况下没有“疲倦”发生。

动力工具10还另外设有外部速度控制系统，它用来调节电动马达40在工作模式下的名义速度。这通过当马达40运转(在它的工作模式中)时触发在齿轮头上的接触区域32并且与此同时触发壳体左侧上接触区域22、26中的一个和接触区域24、28中的一个来实现。触发壳体左侧上接触区域22、26中的一个会降低速度，触发壳体右侧上接触区域24、28中的一个会增加速度。通过放开接触区域32，将存储当前的速度值。即使中断并且随后再次启动电动马达40，仍然会保持该存储的名义速度值。这可以通过指示元件30看见，例如指示元件30可以设有三个LED。

应该理解除了关于在示出的实施例中描述的“疲倦”现象以外，还可以使用任何其它的信号装置用信号通知用户工具处于它的中间模式。这种效果可以通过运行蜂鸣器或触发光学显示器等来实现。

但是，马达在其中间模式具有所描述的疲倦运动特别适合用来用信号通知用户工具处于它的中间模式，因为这是既看得见又听得见的，另外，来自马达的脉动使得这个模式还同时是可感觉到的。

Claims

1.一种动力工具，该动力工具包括用于驱动一个工具(20)的一个马达(40)，该动力工具包括至少一个开关元件，该至少一个开关元件与控制系统(42)结合在一起，用来开动马达(40)，设计控制系统(42)使得只有在以预定的方式数次触发该至少一个开关元件时，或者同时或以预定的方式接连触发至少两个开关元件时才能够接通马达(40)来驱动工具(20)，并且提供有至少三种操作模式，即非运行模式、工作模式和中间模式，在非运行模式中，不运行马达(40)，在工作模式中，驱动马达(40)以驱动工具(20)，当处于中间模式中时，用信号通知用户为了把马达转换到其工作模式，需要进一步触发一个开关元件，其中，所述控制系统(42)构造成用于将周期电压脉冲馈送给所述马达(40)，以向用户指示所述动力工具处于中间模式中。

2.根据权利要求1所述的动力工具，进一步包括一个声学、光学和/或触觉信号装置，用来用信号通知用户该动力工具(10)处于其中间模式。

3.根据权利要求1或2所述的动力工具，其中当马达处于所述的中间模式时，控制系统(42)设计为用于给马达(40)提供周期性的电压脉冲，该电压脉冲具有一定的持续时间和一定的重复频率，选择持续时间和重复频率使得能够周期性地对所述的马达通电，每次对所述马达通电后紧跟着所述马达的一个停机时间，而在所述马达的每个停机时间后又紧跟着一次对所述马达的通电，这样通过产生工具的一系列短时间脉动，用信号通知使用工具的用户工具(20)处于其中间模式。

4.根据权利要求1或2所述的动力工具，其中所述控制系统(42)构造成用于将周期电压脉冲馈送给所述马达(40)，以向用户指示所述动力工具处于中间模式中，其中设计控制系统(42)使得为了把工具转换到它的工作模式，必须在预定的期限内数次触发至少一个或多个开关元件。

5.根据权利要求1或2所述的动力工具，其中设计控制系统(42)使得当马达没有通过在给定的时间期限内以预定的方式触发开关元件来转换到它的工作模式时，马达自动从它的中间模式转换到它的非运行模式。

6.根据权利要求1或2所限定的动力工具，其中开关元件采用按钮的形式。

7.根据权利要求1或2所述的动力工具，其中开关元件设计为能够利用弹性接触区域(22，24，26，28)来触发的光学开关或者微开关。

8.根据权利要求1或2所述的动力工具，其中通过抓住动力工具的外壳(12)或动力工具的手柄能够触发开关元件。

9.根据权利要求1或2所述的动力工具，其中设计控制系统使得在很短的间隔内连续触发两个开关元件，将直接把马达(40)从它的非运行模式转换到它的工作模式。

10.一种控制动力工具的方法，该方法包括至少三种操作模式，即非运行模式、工作模式和中间模式，在非运行模式中，不运行马达(40)，在工作模式中，驱动马达(40)以驱动工具(20)，在中间模式中，控制马达(40)的方式使得为了把马达从非运行模式转换到其工作模式，需要以预定的方式连续数次触发一个开关元件，或者同时或以预定的方式连续触发几个开关元件，对开关元件的首次触发具有以下效果：把动力工具(10)转换到中间模式，并且在通过以预定的方式进一步触发一个开关元件从而能够把工具转换到工作模式之前，或者通过对首次触发的开关元件取消触发从而能够把工具转换到非运行模式之前，用信号通知用户工具已经处于该中间模式，其中，当处于中间模式中时，周期电压脉冲被馈送给所述马达(40)，以向用户指示所述动力工具处于中间模式中。