CN104049546A

CN104049546A - 直流电紧固设备及相关控制方法

Info

Publication number: CN104049546A
Application number: CN201410090341.2A
Authority: CN
Inventors: U·拉贾尼; G·M·霍尼克; J·A·巴顿; M·巴克纳; J·施奈尔; E·A·波默罗伊
Original assignee: Techtronic Industries Co Ltd
Current assignee: Techtronic Industries Co Ltd
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2014-09-17
Also published as: EP2786844B1; EP2786844A1; AU2014100230A4; US20140263535A1; CA2840549A1

Abstract

一种直流电紧固设备及相关控制方法。该紧固设备有直流电电源供电并包括多种安全控制特征，该安全控制特征允许紧固设备被安全操作而无需例如触发器和紧固件射出部分（例如，凸部开关）之间阻止紧固设备运行的机械安全联动装置或装配。相反，此处描述的紧固设备采用控制器、各种开关、和监视技术以确保紧固设备安全可靠的运行。控制器的配置例如取代触发器和紧固件射出部分（例如凸部开关）之间的用于这种紧固设备的普遍安全特征的机械联动装置和装配。

Description

直流电紧固设备及相关控制方法

背景技术

本发明涉及电动紧固设备。

发明内容

本发明提供一种包括各种安全控制特征的紧固设备，该安全装置和控制特征被用于控制未使用例如连接在设备的触发器和设备的射出部分（例如凸部（nose）开关）之间的机械联动装置或机械安全装配的设备。

传统的电动紧固设备包括各种安全机制，该安全机制被实施以当设备处于停用位置时（例如，未压在表面上）避免设备点燃紧固件或避免触发器一直被牵引。尽管这种安全机制或装配普遍存在于电动紧固设备领域中，这种安全机制或装配容易产生失败，包含复杂的机械设计，并且需要复杂的机械装配。然而，由于关于电动紧固设备的电控的潜在安全问题（例如当设备处于未使用位置时紧固设备能够点燃紧固件）而导致这种安全机制和装配仍旧被使用。

在一种实施方式中，本发明提供一种包括控制器的电动紧固设备，该控制器接收与触发开关相关联的信号和与凸部开关相关联的信号。根据来自触发开关的信号和来自凸部开关的信号，控制器控制控制器或控制板（例如印刷电路板）的通电、工作灯的激活、以及紧固件的射出（fire）。紧固设备还被配置成监视至少一个驱动开关和至少一个制动开关的状态及健康，以确定这些开关是否在正常运作，以及紧固设备能够安全运行。

在另一种实施方式中，本发明提供一种紧固设备，该紧固设备包括触发器部分、凸部部分、被配置成接受紧固件的紧固件库（magazine）、第一开关、第二开关、及控制器。第一开关具有运行状态，并且第一开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者。第二开关具有运行状态，并且第二开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者。控制器被配置成接收与第一开关的运行状态相关联的第一信号，接收与第二开关的运行状态相关联的第二信号，以及当与第一开关的运行状态相关联的第一信号表示第一开关处于关闭状态时以及当与第二开关的运行状态相关联的第二信号处于关闭状态时启动紧固件的射出操作。

在另一种实施方式中，本发明提供一种运行包括控制器的紧固设备的方法。该方法包括在控制器侧接收与第一开关的运行状态相关联的第一信号，在控制器侧接收与第二开关的运行状态相关联的第二信号，以及启动紧固件的射出操作。第一开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者，以及第二开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者。当与第一开关的运行状态相关联的第一信号指示第一开关处于关闭状态时以及当与第二开关的运行状态相关联的第二信号表示第二开关处于关闭状态时，启动射出操作。紧固件随着射出操作的启动而被射出。

在另一实施方式中，本发明提供一种紧固设备，该紧固设备包括触发器部分、凸部部分、被配置为接收紧固件的紧固件库。紧固装置还包括第一开关、第二开关、以及控制器。第一开关具有运行状态，并且第一开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者。第二开关具有运行状态，并且第二开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者。控制器被配置成接收与第一开关的运行状态相关联的第一信号，接收与第二开关的运行状态相关联的第二信号，以及当与第一开关的运行状态相关联的第一信号表示第一开关处于关闭状态时以及当与第二开关的运行状态相关联的第二信号表示处于关闭状态时启动紧固件射出操作。

通过考虑详细的描述和附图本发明的其它方面将变得明显。

附图说明

图1示出直流电紧固设备。

图2示出直流电紧固设备和为该紧固设备供电的电池组；

图3A是根据本发明实施方式的紧固装置的电气原理图；

图3B是根据本发明实施方式的紧固装置的电气原理图；

图4是示出根据本发明实施方式的紧固装置的控制器；

图5示出根据本发明实施方式的激励电路板的过程；

图6示出根据本发明实施方式的激活紧固装置的工作灯的过程；

图7-8示出根据本发明实施方式的操作紧固设备的过程；

图9示出根据本发明实施方式的紧固件射出过程；以及

图10示出根据本发明实施方式的设备禁止序列。

具体实施方式

在详细阐明本发明的任何实施方式之前，应该理解本发明不限于以下描述陈述的或以下附图示出的结构细节和组件布置的它的应用。本发明能够具有其它实施方式并能够以不同方式实践或执行。

于此描述的本发明的实施方式涉及通过如电池组的直流电（“DC”）电源供电的电动紧固设备。该紧固设备包括各种安全控制特征，这些安全控制特征允许紧固设备安全操作而无需在触发器和射出部分之间装配机械安全联动装置阻止紧固装置操作。当然，于此描述的紧固设备采用控制器、多个开关、以及监控技术以确保紧固设备的安全可靠的运行。控制器配置例如代替用于这种紧固设备的普遍安全特征的机械联动装置或装配。这些开关包括凸部开关、触发开关、鱼翅状（sharkfin）开关、驱动开关、及制动开关。紧固设备还可操作以监视紧固设备内各种开关的健康以确保它们正常运行，并确保没有开关已经失效。

图1示出电动紧固设备100。紧固设备100除了别的之外还包括手柄105、电池组接口部分110、紧固件库115、深度选择输入120、凸部或紧固件射出部分125、以及触发器或触发器部分130。如图2所示电池组135（例如可安全拆除地）与设备100连接。在一些实施方式中，设备100不包括设备100的触发器130和设备100的射出部分125（例如凸部开关）之间的机械安全联动装置或装配。库115被配置成接收多个紧固设备（例如，钉子（nail）、卡钉（staple）、无头钉（brad）等）。在一些实施方式中，库115包括例如当所有紧固件已经从库115清空时抑制设备100射出紧固件的干火锁定机制。干火锁定机制本质上可以是机械的，但是存在于传统紧固设备中的与触发器和射出部分之间的机械联动装置或装配分开。

电池组135包括多个电池单元。电池单元可以串联、并联或串并结合地排布。例如，电池组135可以包括五个串联连接的电池单元。在其它实施方式中，电池组135包括串联、并联、或串并结合的不同数量的电池单元（例如，3个和12个电池单元之间）以制成具有额定电池组电压和容量的期望组合。

电池组是基于锂的具有例如锂钴（“Li-Co”）、锂锰（“Li-Mn”）、或Li-Mn尖晶石的化学物的电池单元。在一些实施方式中，电池单元具有其它合适的锂或基于锂的化学物，如基于锂包括锰的化学物等等。电池组内的电池单元为设备100提供运行电力（例如，电压或电流）。在一种实施方式中，每个电池单元具有约3.6V的额定电压，如此电池组具有约18V的额定电压。在其它实施方式中，电池单元具有如3.6V和4.2V之间的额定电压，并且电池组具有如10.8V和36V之间的10.8V、12V、14.4V、24V、28V、36V、等的不同额定电压。电池组还具有例如约1.0安培时（“Ah”）和5.0Ah之间的容量。在示例性实施方式中，电池单元具有约1.5Ah和5.0Ah之间的1.5Ah、2.4Ah、3.0Ah、4.0Ah等的容量。电池组为例如圆柱形18650电池组（18mm直径和65mm长），诸如韩国的三星SDI有限公司制造销售的INR18650-15M锂离子可再充电电池组。

设备100包括电地和/或通信地连接至设备100的不同模块或组件的控制器200，如图3A和3B所示。例如，示出的控制器200被连接至第一霍尔效应传感器模块205、第二霍尔效应传感器模块210、电路板或PCB激活模块215、工作灯220、电池电压传感器模块225、开关状态模块230、热熔断器235、触发开关240、凸部开关245、模式选择开关250、鱼翅状开关255、制动模块260、驱动模块265、及电极270。控制器200还被连接至设备100的其它组件（例如，深度选择输入120）。在一些实施方式中，电极270为无刷DC电机（“BLDC”）。在其它实施方式中，可以使用不同类型的DC电极，诸如有刷DC电机、步进电机、同步电机或利用永久磁铁的电机。

第一霍尔效应传感器模块205和第二霍尔效应传感器模块210包括或被连接至各自的第一霍尔效应传感器和第二霍尔效应传感器。第一霍尔效应传感器205和第二霍尔效应传感器210被配置成检测耦合至电机270的活塞的位置。当射出紧固件，电机270将力应用至活塞。通过压缩和真空循环，设备100为可操作的以射出紧固件并返回至中间射出位置。第一霍尔效应传感器模块205和第二霍尔效应传感器模块210及关联的霍尔效应传感器检测活塞的位置以确定射出操作是否已经完成。例如，控制器200接收来自第一霍尔效应传感器模块205的表示紧固件射出序列期间活塞压缩的第一信号。然后控制器200接收来自第二霍尔效应传感器模块210的指示活塞正由于真空而收缩的第二信号。如果控制器200未接收到第一信号和第二信号，或者信号未以预期顺序接收到（例如，第一信号在第二信号之前），则控制器200确定压缩和真空循环已经停转（stall）（例如，设备100也许不能射出另一个紧固件直至压缩和真空循环和设备被复位）。在一些实施方式中，第一和第二霍尔效应传感器模块205和210在射出序列期间多次检测活塞的位置。例如，传感器模块205和210检测活塞的初始位置、扩展位置（压缩）、以及收缩位置（真空）。如果所有三个信号未及时收到或未以正确顺序接收，则控制器200能够识别故障状态。

电路板或PCB通电模块215被电连接在触发开关240与鱼翅状开关255、与控制器200三者之间。电路板激励模块215接收与鱼翅状开关255和/或触发器开关240的激活相关联的信号，并基于这些信号有选择地通电至设备100内的电路。在一些实施方式中，在缺少来自鱼翅状开关255或触发开关240的信号的情况下，设备100内的电路保持失电，如下所述。设备100的PCB在295处被通常阐述。

工作灯220为例如发光二级管（“LED”）工作灯并包括一个或多个LED。工作灯220根据源自设备内的各种开关的激活和/或去激活的信号由控制器200选择性地激活，如下所述。

电池电压感测模块225被配置成监视电池组135的电压。在一些实施方式中，电池电压传感模块225监视电池组135的总电池组堆电压（stackvoltage）。在其它实施方式中，电池电压感测模块225监视电池组135内电池单元的单个电池单元电压。例如，电池组135和电池组接口部分110可以包括允许电池电压传感模块之间测量（或根据直接测量计算）单个电池单元电压的多个端子。此外或可替代地，电池组135可以提供设备100具有关于每个单个电池单元电压或总电池组堆电压的信息（例如，电池组135包括本领域已知的内部电压监视电路）。感测到的电池组一个电压或多个电压然后被提供至控制器200并且被用于确定例如电池组135是否具有用于设备100的足够电荷来完成紧固件射出操作。如果电池组135具有足够的电荷来完成紧固件射出操作，则控制器200允许设备完成紧固件射出操作。如果电池组135不具有足够的电荷来完成紧固件射出操作，则控制器200避免设备100开始或执行紧固件射出操作直至电池组电压已经增加至足够水平（例如，大于12V、大于14V、大于16V、大于18V等）。

触发开关240被包括在触发器130中或与触发器130相关联（例如连接至触发器130），如此使得触发器130的激活产生被提供至控制器200的与触发开关240的运行状态相关联的电信号。如图3A和3B所示，触发开关240被连接在正电池电压V_BAT和电机270的正侧之间。然而关闭触发开关240并不会绝对导致电机被通电，如下所述。

凸部开关245与设备100的紧固件射出部分125相关联。当例如紧固设备100的凸部被压在表面上时（例如，紧固件将被应用至该表面），凸部开关245被激活。凸部开关245的激活产生正被提供至控制器的与凸部开关245的运行状态相关联的电信号。凸部开关245被提供以例如有助于避免紧固件在设备处于未使用位置时被射出（例如，未压至表面）。

模式选择开关250被配置成允许用户从设备100的各种操作模式中选择。在示出的实施方式中，模式选择开关250被示为具有两个状态。在其它实施方式中，模式选择开关250包括用于调节附加操作模式的附加状态。在一些实施方式中，模式选择开关250的两个状态对应于单一射出（single fire）模式和冲击射出（bump fire）模式，其指示设备100射出紧固件所需的环境。例如，在单一射出模式中，开关激活的序列和开关被激活的时间帧都被用于确定紧固件是否应该被射出。在冲击射出模式中，开关激活序列不是关键的，但是开关必须在确定的时间限制内被激活。在一些实施方式中，模式选择开关250被放置在设备100的手柄205上的触发器130下面。在其它实施方式中，模式选择开关250被放置在设备100的不同位置处。

鱼翅状开关255被配置成控制工作灯220的激活。例如，工作灯可以以不同方式被激活（例如，当射出紧固件时）。如果用户期望在不射出紧固件时激活工作灯220，鱼翅状开关255可以被激活。鱼翅状开关255的激活产生正被提供至控制器用于激活工作灯220的电信号。鱼翅状开关255不控制紧固件的射出。

制动模块260、驱动模块265、开关状态模块230、及热熔断器235共同形成验证并控制系统确保设备正常安全的工作。例如，制动模块260包括第一制动开关275和第二制动开关280。驱动模块265包括第一驱动开关285和第二驱动开关290。如果第一驱动开关285和第二驱动开关290将发生故障（例如，短路或保持关闭），电极270将通过激活触发开关240而被允许连续的发射紧固件。这种发生表示用户和其它邻近用户的任何人的不安全状况。类似地，如果第一制动开关275和第二制动开关280将发生故障，则电机270也许不能在停止足够的时间中来阻止意外的紧固件射出。开关275、280、285、及290为例如场效应晶体管（“FET”）或其它合适类型的可选择的可控半导体开关。

为了避免这些开关的故障，开关状态模块230被提供以确定任何第一制动开关275、第二制动开关280、第一驱动开关285、或第二驱动开关290其中任何一个是否已经失败或不能正确运行（即，判定开关的健康度）。驱动开关285和290或制动开关275和280的健康度可以使用各种技术而被确定。作为说明性示例，并且参考图3A，驱动开关和制动开关的健康度通过开关状态模块230测量与开关相关联的各种节点电压而被确定。

具体地，开关状态模块被连接至制动模块260和驱动模块265，如此其被配置成测量第一制动开关275和第二制动开关280之间的电压，以及第一驱动开关285和第二驱动开关290之间的电压。在一些实施方式中，控制或测试电压（例如，5V）由控制器200或开关状态模块230被施加至节点的接合点。依赖于开关275、280、285、及290的状态，由开关状态模块测量的电压被用于确定哪些开关已经发生故障，如果存在的话。

开关290的负端被连接至设备100的地参考。开关290的正端被连接至接合点J2。开关285的负端被连接至接合点J2，而开关285的正端被连接至电机270的负极和开关280的负端。开关280的正端被连接至开关280和开关275之间的接合点J1，，而开关275的正端通过保险丝235和触发开关240被连接至电池正电压V_BAT（例如，12V、18V等）。

开关275、280、285、及290的状态可以贯穿设备100的操作在不同时间被确定，诸如当在紧固件射出序列期间、之后或之前PCB已被通电时、当通电于PCB时等等。在一些情况中，由于制动模块260和驱动模块265的连接，开关275、280、285、290中的一个或多个开关被选择性地开启或关闭，以便控制器200和/或开关状态模块230能够正确地确定开关的状态（例如，开关的健康度）。在一些实施方式中，当开关285和290被关闭时，制动开关275和280的健康在紧固件射出序列期间被确定。此外，在一些实施方式中，当开关275和280被关闭时，驱动开关285和290的健康度在制动操作期间被确定。

作为说明性示例，并且参考驱动模块265，5V的控制电压通过控制器200被施加至第一驱动开关285和第二驱动开关290之间的接合点J2。开关状态模块230测量接合点J2之间的电压。为了示例，假设开关285的正端处于与电池正端电压V_BAT一样的电压，因为开关285和290被开启或因为制动开关275和280都被关闭。如果开关285和290都正常运作（例如未短路），则开关状态模块230测量接合点J2处的电压与5V的控制电压的关系。如果开关285已经故障（例如，短路），则开关状态模块230测量电压等于V_BAT（例如12V、18V等）。如果开关290已经故障（例如，短路），则开关状态模块230测量电压为0V（即，地电势）。在两者中的一种情况中，或当二者都发生时，开关状态模块230和/或控制器200确定驱动开关已经故障（即，进入故障情况）或不健康，并确定设备100应该被阻止运行。类似的过程被执行以通过测量接合点J1处的电压来测试制动开关275和280并确定制动开关275和280中的一个或多个是否已经故障（例如短路）并指示失败情况。在一些实施方式中，开关状态模块230被包括在控制器200中并不与控制器200分开而连接至控制器200。

图3B示出设备100的另一实施方式。然而，在图3B中，制动模块260包括一个开关，开关275，并且驱动模块265包括一个开关，开关285。尽管制动模块260和驱动模块265都包括与两个开关相对的一个开关，但是与上述参考图3A描述的过程类似的过程可以由控制器200和/或开关状态模块230执行以确定开关275和285的健康。例如，如果开关状态模块测量接合点J2的电压，开关285未出现故障（例如，未短路），该电压约等于电池正电压V_BAT。如果开关状态模块230在接合点J2处测量到0V电压，则开关285发生故障（例如，短路）。类似过程被执行以通过测量接合点J1处的电压来测试制动开关275。

控制器200包括硬件和软件的结合，硬件和软件除了其它方面可操作的以控制设备的运行、监视设备的运行和状态、控制驱动模块265和制动模块260、激活工作灯220等。在一些实施方式中，控制器200包括多个电气和电子组件，这些组件提供电力、运行控制、以及对控制器200和/或设备100内的组件和模块的保护。例如，参考图4，控制器200除了其它方面包括处理单元300（例如，微处理器、微控制器、或其它合适的可编程设备）、存储器305、输入单元310、及输出单元315。处理单元300除了其它方面包括控制单元320、算术逻辑单元（“ALU”）325、及多个寄存器330（图4示为一组寄存器），并且使用已知的计算机结构来实施，诸如修改的哈佛结构、冯·诺伊曼结构等。处理单元300、存储器305、输入单元310、和输出单元315以及被连接至控制器200的各种模块通过一个或多个控制和/或数据总线（例如，公共总线335）被连接。控制和/或数据总线出于说明的目的在图4中大概的示出。将一个或多个控制和/或数据总线用于各种模块和组件之间的互相连接和其之间的通信参考于此描述的本发明对于本领域技术人员是已知的。在一些实施方式中，控制器200在半导体（例如，现场可编程阵列[FPGA]）芯片上被部分或全部实施，半导体芯片诸如通过寄存器传输级（“RTL”）设计程序开发的芯片。`

存储器305包括例如程序存储区域和数据存储区域。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类的存储器的结合，诸如只读存储器（“ROM”）、随机存取存储器（“RAM”）（例如，动态RAM[“DRAM”]、同步DRAM[“SDRAM”]等）、电子抹除式可复写只读存储器（“EEPROM”）、闪存、硬盘、SD卡、其它合适的磁、光、物理、或电子存储装置。处理单元300被连接至存储器305并执行软件指令，该软件指令能够被存储在存储器305的RAM（例如，在执行期间）、存储器305的ROM（例如，通常为永久的）、或另外的永久计算机刻度媒介（如另外的存储器或盘）中。包括在设备实施中的软件可以被存储在控制器200的存储器305中。该软件包括例如固件、一个或多个应用程序、程序数据、滤波器、规则、一个或多个程序模块、及其他可执行的指令。控制器200被配置成从存储器检索并执行（除了其它方面）关于控制过程的指令和于此描述的方法。在其它构造中，控制器200包括附加的、较少的或不同的组件。以下参考图5-10和过程400、500、600、700和800描述控制过程和方法。

图5示出用于对设备100内一个或多个印刷电路板通电的（“PCB”）的过程400。在一些实施方式中，例如，控制器200和关联的控制电子都被安装或连接至单个PCB（例如PCB295）。在其它实施方式中，多于一个的PCB被包括在设备100中。例如，多个PCB可以被分布遍布设备100的不同部分，由于大小和/或空间限制等。关于于此描述的本发明的实施方式，将参考本发明的实施方式描述包括单个PCB的设备100.

过程400以PCB被断电来开始（步骤405）。在步骤410，控制器200或电路板通电电路215确定第一开关（例如，鱼翅状开关255、凸部开关245等）或第二开关（例如，鱼翅状开关255、凸部开关245等）是否被激活。如果第一开关或第二开关没有一个被激活，则过程400返回至步骤405并且PCB保持去激活。如果在步骤410第一开关或第二开关中的其中一个被通电，则PCB被通电（步骤415）。紧接着在步骤415的通电，定时器被设置（步骤420）并且电池组135的电压被监视（步骤425）。如果电池组135的电压小于或等于阈值X伏（例如，约6V、约12V等）（步骤430），则PCB在步骤450被断电。如果可替代地电池组135的电压不小于或等于阈值X伏，则电池电压在步骤425继续被监视。

在步骤420设置定时器之后，定时器被开始（步骤435）。定时器为例如设备100的节能组件。定时器可以被设置为例如一分钟和30分钟之间、一分钟和60分钟之间等的值。定时器可以操作的以限制在设备不活动的长时间期间从电池组135消耗的电路。定时器例如在控制器200内部并可以被用于从特定值（例如，一分钟）向下计数（例如，至零）或向上计数至特定值（例如，一分钟）。特别地，控制器200确定第一开关或第二开关在定时器指定时间期间是否已经被通电。在一些实施方式中，时间段约为20分钟。如果第一开关或第二开关在过去的20分钟内已经被激活（步骤440），定时器被复位（步骤445）并被重启（步骤435）。如果第一开关或第二开关没有一个在时间段内被通电，则PCB被去激励以避免电池组135在设备不活动的长时间期间被耗尽。

图6示出用于控制设备100的工作灯220的过程500。设备100的工作灯220可操作以例如照明设备100前面的区域（例如，正被紧固的对象或表面等）。在如上参考过程400和图5描述的PCB通电之后，过程500由控制器200执行。过程500以PCB被通电以及工作灯出于关闭或去激活状态（步骤505）开始。然后控制器200确定第一开关或第二开关是否被激活（步骤510）。如果第一开关或第二开关中没有一个已经被激活，则过程500返回至工作灯220保持关闭的步骤505。如果在步骤510，第一开关或第二开关已经被激活，则工作灯220被激活或开启（步骤515）。

在工作灯220激活之后，控制器200确定第一开关和第二开关是否被断电（步骤520）并监视电池组135的电压（步骤525）。如果电池组135的电压小于或等于阈值V伏（步骤530），则工作灯220被断电或关闭（步骤565）。如果电池组135的电压不小于或等于阈值，则控制器200确定电池组135的电压是否大于阈值并小于第二阈值Y伏（例如，在约12V和约18V之间等）（步骤535）。如果电池组135的电压小于第二阈值Y伏，则工作灯220被开启和关闭（例如闪烁）（步骤540）以指示电池组135不具有足够的能量来射出紧固件（例如，钉子、卡钉、无头钉等）。在一些实施方式中，阈值X伏和Y伏是根据紧固件的类型和紧固件的深度来设置的（例如，使用来自深度选择输入120的设置）。如果在步骤535电池组135的电压大于或等于第二阈值，则过程500返回值步骤525，在步骤525，电池组135的电压被再次监视。

如果在步骤520第一开关和第二开关被停用，则定时器被设置（步骤545）。定时器被设置成例如一分钟或1秒和五分钟之间的值。定时器被用于在不使用设备100或被暂停一段时间时停用或关闭工作灯220。该定时器为例如在控制器200的内部并可以被用于从特定值（例如，一分钟）向下计数（例如，至零）或向上计数至特定值（例如，一分钟）。在步骤550，定时器被开启。然后控制器200确定第一开关或第二开关在时间段是否已经被激活，则定时器被复位（步骤560）并被重启（步骤550）。如果或者第一开关或第二开关在定时器测量的时间段内都未被激活，则工作灯220被去激活或关闭（步骤565）。

图7和8示出运行设备100的过程600。设备100可以以任何不同的模式来操作。例如，设备100可以以单一射出模式来操作，其中单个紧固件在事件的特定序列之后被射出，或者设备100以冲击射出模式来操作，其中紧固件能够以较快的速度被射出（例如，基于多个可能的事件序列）。过程600在步骤605与以上参考图5和过程400描述的PCB被通电来开始。选择开关250或其至控制器200的输入然后被检查以确定设备100是否被设置为冲击射出模式（步骤610）。如果设备100未被设置为冲击射出模式，则设备100被以单一射出模式操作（步骤615）。控制器200确定第二开关是否被激活以及第三开关是否被停用（步骤620）。如果在步骤620第二开关未被激活和/或第三开关未被停用，则在另一紧固件被射出且单一射出模式被再次启动（步骤615）之前第二开关和/或第三开关被释放或去激活（例如，使不导电，进入打开状态灯）（步骤625）。如果在步骤620第二开关被激活并且第三开关被停用，则控制器200确定第三开关在时间段（例如，1-20秒之间）内是否被激活（步骤630）。如果第三开关在时间段内未被激活，则第二开关在另一紧固件被射出及单一射出模式被再次启动（步骤615）之前被停用（步骤625）。然而，如果在步骤630第三开关在时间段内被激活，则紧固件被射出（步骤635）。

或者，如果在步骤610选择开关250或其至控制器200的输入被设置为冲击射出模式，则步骤600继续至部分A，部分A在图8中示出并参考图8被描述。当设备100被设置为冲击射出模式（步骤640）时，存在能够最终导致紧固件射出的多个开关激活序列。例如，如图8所示，控制器200确定第二开关是否被激活（步骤645）。如果在步骤645第二开关未被激活，则控制器200确定第三开关是否被激活（步骤650）。如果在步骤650第三开关未被激活，则在步骤640重新启动冲击射出模式。如果在步骤650第三开关被激活，则控制器200确定第二开关在时间段（例如，1-20秒之间）内是否也被激活（步骤655）。如果第二开关在时间段内未被激活，则在紧固件被射出且冲击射出模式被重新启动（步骤640）之前第三开关被释放或停用（例如，使非导电，进入打开状态等）（步骤660）。如果在步骤655第二开关在时间段内被激活，则紧固件被射出（步骤675），在另一紧固件被射出且冲击射出模式被重新启动（步骤640）之前第二开关和第三开关然后被释放或去激活（例如，使非导电，进入打开状态等）（步骤670）。

如果在步骤645控制器200确定第二开关被激活，则控制器200确定第三开关665在时间段（例如，1-20秒之间）内是否也被激活。如果第三开关在时间段内未被激活，则在紧固件被射出且冲击射出模式被重新启动（步骤640）之前第二开关被释放（步骤670）。如果在步骤665，第三开关在时间段内被激活，则紧固件被射出（步骤675），再另一紧固件被射出且冲击射出模式被重新启动（步骤640）之前第二开关和第三开关然后被释放（步骤670）。

图9示出了设备100的紧固件射出过程700。例如，在过程600的步骤635和675中，控制器200确定紧固件应该被射出。过程700示出设备100的受控射出操作。过程700以电机270的驱动开关285和290被激活（步骤705）来开始。在驱动开关285和290已经被激活之后，控制器200等待接收来自一个或多个传感器（例如，霍尔效应传感器模块205和/或210）的一个或多个信号。如果来自一个或多个传感器的信号被接收到，则控制器200确定一个或多个信号是否在适当时间段和以适当序列（即，当存在两个或更多传感器时）被接收，如上所述。适当时间段或适当序列是指示设备100已经完成紧固设备的射出而未例如变为被阻塞或以其他方式进入错误或故障条件。

如果在步骤715来自一个或多个传感器的一个或多个信号未以上述方式接收，则过程700返回至步骤710并等待来自一个或多个传感器的其它信号。如果在步骤715来自一个或多个传感器的一个或多个信号以上述方式被接收以指示紧固件射出操作已经完成或成功，则驱动开关285和290被停用（步骤720），制动开关275和280被激活（步骤725），并且制动开关275和280被停用（步骤730）。适当时间段或延迟可以通过控制器200在步骤720、725和730中的每个之间提供。适当时间段对应于例如用于完成步骤720、725、和730中的每一者的时间段（或大于一时间段）。

作为适当时间段的说明性示例，当在步骤720驱动开关285和290被停用，在步骤275制动开关275和280未被激活直至驱动开关285和290被完全停用。取决于驱动开关285和290采用的开关类型（例如，FET），停用它们所需的时间量可以变化。然而，通常，延迟的时间段经小于约一或两秒，并且在许多情况中，小于一秒。适合于制动开关275和280之后的延时的时间段对应于电机停止旋转所需的时间。这种时间段可以被选择为任意高的值（例如，几秒）以确保电机已经被停止，可以有控制器200计算（例如，根据电机的速度等），可以根据电机270的特性来预编程，可以是根据电机270的转子停止旋转（例如，零电机速度）的时间的，等等。该延时被包括以使得驱动开关285和290及制动开关275和280不在相同的时间被激活（例如，产生可能的电机短路）。在制动开关275和280在步骤730被去激活之后，过程700返回至步骤705以用于随后的射出序列（由执行过程600所确定的）。

如果在步骤710没有接收到来自一个或多个传感器的信号，则控制器200确定是否已经发生超时（步骤735）。超时条件对应于驱动开关285和290的激活之后的时间段，除此之外来自一个或多个传感器的信号应该已经被接收到。通常，用于识别超时条件的时间段将小于约一至三秒，并且在许多情况中，小于一秒。如果超时条件还未发生（例如，在时间段内），则过程700返回至步骤710并确定来自一个或多个传感器的信号已经被接收到。如果在步骤735超时条件已经发生，则驱动开关285和290被去激活（步骤740），制动开关275和280被激活（步骤745），并且制动开关275和280被去激活（步骤750）。如上所述的适当时间延时还可以有控制器200插在步骤740、745和750之间。

在步骤755，控制器200确定连续超时的数量已经超过第三阈值（例如，两次连续超时条件、三次连续超时条件等）。如果未超过第三阈值，则过程700返回至步骤705以用于随后的射出序列（由执行过程600所确定的）。如果在步骤755，已经符合或超过第三阈值，则控制器200阻止设备100运行（步骤760）（例如，热熔断器235被故意断开或打开）。连续超时条件可以指示例如设备100被阻塞或其他方面避免紧固设备被射出。

图10示出用于评估驱动开关285和290及制动开关275和280的健康的过程800。过程800结合过程400、500、600和700中的每一者被执行，并且在PCB被通电（过程400所提供的）时被激活。当PCB被通电时（步骤805），控制器200检查驱动开关285和290的健康度（步骤810），如上所述。如果驱动开关285和290是不健康的（例如短路），则设备100被禁止（步骤820）（例如，热熔断器235被故意断开或打开）。如果在步骤810驱动开关管285和290是健康的，则控制器200确定制动开关275和190是否是健康的（步骤815）。如果制动开关275和280是不健康的（例如短路），则设备100被禁止（步骤820）（例如，热熔断器235被故意断开或打开）。如果在步骤815制动开关275和280是健康的，则过程800返回至步骤805以确定PCB是否仍旧被通电。

尽管除了其他方面本发明提供了如紧固件装置的设备，该紧固件设备包括用于控制设备的各种安全控制操作，而无需使用例如连接在设备的触发器和设备的射出部分之间的机械联动装置或机械安全装置。本发明的各种特征和优点在随附权利要求书中陈述。

Claims

1.一种紧固设备，该紧固设备包括：

触发器部分；

凸部部分；

被配置成接收紧固件的紧固件库；

第一开关，该第一开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者；

第二开关，该第二开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者；以及

控制器，被配置成：

接收与所述第一开关的运行状态相关联的第一信号，

接收与所述第二开关的运行状态相关联的第二信号，及

当与所述第一开关的运行状态相关联的所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态时及当与所述第二开关的运行状态相关联的所述第二信号指示所述第二开关处于所述关闭状态时，启动所述紧固件的射出操作。

2.根据权利要求1所述的紧固设备，该紧固设备还包括第三开关，该第三开关的运行状态为开启状态和关闭状态中的一者，并且其中所述控制器还被配置成接收与所述第三开关的所述运行状态相关联的第三信号。

3.根据权利要求2所述的紧固设备，其中当与所述第一开关的所述运行状态相关联的所述第一信号指示所述第一开关处于关闭状态时或当与所述第三开关的所述运行状态相关联的所述第三信号出于所述关闭状态时，所述控制器被通电。

4.根据权利要求2所述的紧固设备，该紧固设备还包括工作灯，当与所述第一开关管的所述运行状态相关联的所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态时或当与所述第三开关的所述运行状态相关联的所述第三信号指示所述第三开关处于关闭状态时，所述工作灯被配置成点亮。

5.根据权利要求1的紧固设备，该紧固设备还包括可充电电池组，该可充电电池组可可移除地固定在所述紧固设备并且包括多个电池单元。

6.根据权利要求5所述的紧固设备，其中所述控制器还被配置成监视所述电池组的电压，并且当所述电池组的电压低于电压值阈值时，阻止用于所述紧固件的所述射出操作的启动。

7.根据权利要求1所述的紧固设备，该紧固设备还包括驱动开关和制动开关。

8.根据权利要求7所述的紧固设备，其中所述控制器还被配置成判定所述驱动开关是否已经被短路或所述制动开关是否已经被短路。

9.根据权利要求8所述的紧固设备，该紧固设备还包括热熔断器。

10.根据权利要求9所述的紧固设备，其中当所述驱动开关和所述制动开关中的一者已经短路时，所述热熔断器被故意的断开。

11.根据权利要求1所述的紧固设备，其中所述第一开关与所述紧固设备的所述触发器部分相关联并且所述第二开关与所述紧固设备的所述凸部部分相关联。

12.根据权利要求11所述的紧固设备，其中所述紧固设备不包括连接所述触发器部分和所述凸部部分的机械安全联动装置。

13.一种操作包括控制器的紧固设备的方法，该方法包括：

在控制器处接收与第一开关的运行状态相关联的第一信号，所述第一开关的所述第一运行状态为开启状态和关闭状态中的一者；

在控制器处接收与第二开关的运行状态相关联的第二信号，所述第二开关的所述运行状态为开启状态和关闭状态中的一者；

当与所述第一开关的运行状态相关联的所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态时及当与所述第二开关的运行状态相关联的所述第二信号指示所述第二开关处于所述关闭状态时，启动用于紧固件的射出操作；以及

在启动所述射出操作之后射出所述紧固件。

14.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括：

在控制器处接收与第三开关的运行状态相关联的第三信号，所述第三开关的所述运行状态为开启状态和关闭状态中的一者；以及

当与所述第一开关的所述运行状态相关联的所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态时或当与所述第三开关的所述运行状态相关联的所述第三信号指示所述第三开关处于关闭状态时，将所述控制器通电。

15.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括将电池组可移除地固定至所述紧固设备，该电池组包括多个电池单元。

16.根据权利要求15所述的方法，该方法还包括监视所述电池组的电压，并且当所述电池组的电压低于电压值阈值时阻止启动所述射出操作。

17.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括判定所述紧固设备的驱动开关是否已经被短路或所述紧固设备的制动开关是否已经被短路。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一开关与所述紧固设备的触发器部分相关联并且所述第二开关于所述紧固设备的凸部部分相关联，以及

其中所述紧固设备不包括连接所述紧固设备的所述触发器部分和所述紧固设备的所述凸部部分的机械安全联动装置。

19.一种包括触发器部分、凸部部分、及被配置成接收紧固件的紧固件库的紧固设备，该紧固设备包括：

控制器，被配置成：

接收与所述第一开关的运行状态相关联的第一信号，

接收与所述第二开关的运行状态相关联的第二信号，及

当与所述第一开关的运行状态相关联的所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态时及当与所述第二开关的运行状态相关联的所述第二信号指示所述第二开关处于所述关闭状态时，启动用于所述紧固件的射出操作。

20.根据权利要求19所述的紧固设备，其中所述控制器被配置成在第一操作模式和第二操作模式之其中一种来操作。

21.根据权利要求20所述的紧固设备，其中，在所述第一操作模式中，在满足以下条件时，所述紧固件的射出操作被启动`：与所述第一开关的所述运行状态相关联的所述第一信号在与所述第二开关的所述运行状态相关联的所述第二信号之前被接收到，所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态，所述第二信号指示所述第二开关处于关闭状态，并且所述第二信号在所述控制器接收所述第一信号的预定时间段内由所述控制器接收。

22.根据权利要求20所述紧固设备，其中，在所述第二操作模式中，在满足以下条件时，所述紧固件的射出操作被启动：与所述第一开关的所述运行状态相关联的所述第一信号在与所述第二开关的所述运行状态相关联的所述第二信号之前被接收到，所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态，所述第二信号指示所述第二开关处于所述关闭状态，并且所述第二信号在所述控制器接收所述第一信号的预定时间段内由所述控制器接收；或者

在满足以下条件时，所述紧固件的射出操作被启动：与所述第二开关的所述运行状态相关联的所述第二信号在与所述第一开关的所述运行状态相关联的所述第一信号之前被接收到，所述第二信号指示所述第二开关处于所述关闭状态，所述第一信号指示所述第一开关处于所述关闭状态，并且所述第一信号在所述控制器接收所述第二信号的预定时间段内由所述控制器接收。

23.根据权利要求19所述的紧固设备，该紧固设备包括热熔断器。

24.根据权利要求23所述的紧固设备，其中在出现所述紧固设备的故障条件时，所述热熔断器会被故意断开。

25.根据权利要求24所述的紧固设备，其中所述紧固设备的故障条件包括所述紧固设备变为被阻塞。

26.根据权利要求24所述的紧固设备，其中所述故障条件包括驱动开关短路和制动开关短路其中之一。

27.根据权利要求24所述的紧固设备，其中当所述热熔断器已经断开时，所述紧固设备会被阻止运行。

28.根据权利要求24所述的紧固设备，该紧固设备还包括被配置生成第一传感器信号的第一传感器和被配置生成第二传感器信号的第二传感器。

29.根据权利要求28所述的紧固设备，其中所述紧固设备的故障条件包括所述控制器判定所述第一传感器信号和所述第二传感器信号在预定时间段内未被接收到或未以预定序列被接收。