CN104364057A - 手持式工具机 - Google Patents

Abstract

本发明从具有冲击机构(12a-g)的手持式工具机(10a-g)出发，尤其是冲击钻机和/或冲击锤(14a-e)。提出至少一个传感器单元(16a-g)具有至少一个用于至少一个机械测量参量的传感器(42a-g，100a，102a)，所述传感器单元设置用于探测至少一个冲击特征参量。

Description

手持式工具机

背景技术

已知具有冲击机构的手持式工具机，尤其是冲击钻机和/或冲击锤。

发明内容

本发明从具有冲击机构的手持式工具机、尤其冲击钻机和/或冲击锤出发。

提出，至少一个传感器单元具有至少一个用于至少一个机械测量参量的传感器，所述传感器单元设置用于探测至少一个冲击特征参量。“手持式工具机”尤其应理解为工件加工机，如尤其钻机、冲击钻机、凿锤、敲钉器、磨削器、角磨机、如摆锯或曲线锯的锯、刨、螺丝刀、铣和/或多功能工具。优选地，手持式工具机构造为电运行的手持式工具机。但是，也可以考虑其它方式驱动的手持式工具机，尤其是气动驱动的手持式工具机，如尤其是气动的冲击钻机和/或冲击锤。在固定式工具机中使用根据本发明的传感器单元对技术人员而言也可以是认为有意义的。“冲击钻机和/或冲击锤”在本文中尤其应理解为一种手持式工具机，所述手持式工具机设置用于以进行旋转或者不进行旋转的工具加工工件，其中，可以通过手持式工具机以冲击脉冲对工具加载。“冲击机构”在本文中尤其应理解为一种装置，所述装置具有至少一个构件，所述构件设置用于产生和/或传递冲击脉冲、尤其轴向的冲击脉冲到布置在工具保持架中的工具上。这样的构件尤其可以是冲击块、冲击栓、导向元件如尤其锤管和/或活塞如尤其是罐状活塞、和/或其他对技术人员而言认为有意义的构件。所述冲击块可以将冲击脉冲直接或者优选间接传递到工具上。优选地，所述冲击块可以将冲击脉冲传递到冲击栓上，所述冲击栓将所述冲击脉冲传递到工具上。“设置”尤其应理解为专门地设计和/或专门地构型。“传感器单元”在本文中尤其应理解为一种装置，该装置设置用于接收和处理测量参量。所述传感器单元尤其可以包含传感器和信号处理单元。优选地，传感器单元可以完整地或者部分地是手持式工具机的控制单元的组成部分。“控制单元”在本文中尤其应理解为手持式工具机的一个装置，所述装置设置用于控制和/或调节尤其手持式工具机的马达或驱动单元。优选地，所述控制单元可以构造为电的、尤其电子的控制单元。“传感器”在本文中尤其应理解为一个构件，该构件设置用于，尤其将其环境的物理特性定性地或定量地感测为至少一个测量参量。“机械”测量参量在本文中应理解为一种测量参量，该测量参量代表运动和/或力，如尤其是力、加速度、速度、压力、声压和/或固体声或变形和/或尤其不同于纯电学量的测量参量。“冲击特征参量”在本文中尤其应理解为一种特征参数，该特征参数表征冲击机构的运行，如尤其冲击运行的冲击强度和/或冲击频率。所述冲击特征值尤其可以表征冲击机构的冲击运行。“冲击运行”在本文中尤其应理解为冲击机构的运行状态，在所述运行状态中，所述冲击机构产生优选有规律的冲击脉冲。优选地，所述冲击机构可以具有一种冲击模式，在该冲击模式中，所述冲击机构设置用于冲击运行。“有规律”在本文中尤其应理解为反复，尤其以所设置的频率反复。优选地，所述冲击特征参量可以适合用于探测冲击运行。所述冲击机构的冲击运行可以被有利地识别。尤其在冲击机构从空转模式更换到冲击模式中时可以识别冲击运行的开始。在冲击模式中冲击运行消失时，可以采取合适的措施来引起冲击运行，如改变驱动转速和/或改变其他冲击机构参数，如冲击机构的通风和/或排气的节流位置。可以识别在冲击模式中冲击运行的突然消失。除了冲击运行之外，可以识别其他冲击特征参量，尤其B冲击(B-Schlag)。“B冲击”在本文中尤其应理解为由于冲击块的反冲而引起的冲击脉冲。可以识别手持式工具机和/或冲击机构的功能故障。可以允许冲击机构在超临界的功率范围内运行。“超临界的”功率范围在本文中尤其应理解为一种运行状态，在90％以下的情况下，在从空转模式到冲击模式更换时的冲击运行在该运行状态中开始。冲击机构的工作效能可以在超临界的运行中提高。在冲击运行中断和/或消失时，冲击机构可以短时地在非临界的功率范围内运行，尤其通过降低驱动转速。手持式工具机可以更有效能。可以改进运行安全性。手持式工具机可以更紧凑和/或更轻和/或更便宜和/或更节能。机械测量参量可以特别可靠地代表冲击特征参量。所述测量参量可以特别是动态的测量参量。冲击特征参量的探测可以是特别可靠的。

进一步提出，所述传感器单元具有至少一个滤波器单元，所述滤波器单元设置用于将信号分量从传感器信号中隔离出来。“传感器信号”在本文中尤其应理解为如下信号，传感器单元的传感器发出所述信号作为所测机械测量参量的代表。“滤波器单元”在本文中尤其应理解为如下单元，该单元设置用于改变传感器信号的信号频谱。所述滤波器单元可以是传感器单元的信号处理单元的部分。滤波器单元可以至少部分地为一个由构件组成的物理单元。优选地，所述滤波器单元至少部分地由计算算法组成，传感器单元的计算单元处理所述计算算法用于过滤传感器信号。所述滤波器单元尤其可以设置用于放大和/或减弱频带和/或减弱不希望的信号分量和/或放大希望的信号分量。“希望的”信号分量在本文中尤其应理解为传感器信号的适合用于探测冲击特征参量的分量，如尤其至少基本直接地或间接地由冲击脉冲而引起信号分量。“希望的信号分量”尤其应理解为一种至少基本由冲击脉冲激发的频率和/或频谱。“不希望的”信号分量在本文中尤其应理解为这样的信号分量：它们至少仅受限地适合用于探测冲击特征参量，如至少基本由于手持式工具机的马达或传动机构的振动或由于在工具上的加工过程而导致的信号分量。“至少基本”尤其应理解为“在大多数情况下”，即，大于50％，优选大于75％，特别优选大于90％。所述传感器单元可以特别可靠地探测冲击特征参量。可以减小传感器信号的干扰。

提出，设置传感器单元用于将所预期的冲击频率和/或所预期的冲击时间点作为参数。“所预期的冲击频率”在本文中尤其应理解为一种频率，在已知的运行参数下、尤其在已知的驱动转速下，冲击机构在冲击运行中以所述频率施加冲击脉冲。“所预期的冲击时间点”在本文中尤其应理解为一个时间点和/或一个时间窗口，在所述时间点和/或时间窗口内，冲击机构在已知的运行参数下施加冲击脉冲。冲击机构在冲击运行中的冲击频率尤其可以与冲击机构的驱动单元的转速和/或转动位置相关。在已知的转速，冲击机构在冲击运行中施加冲击脉冲的频率和/或频带是已知的。冲击脉冲可以在驱动单元的已知的转动位置下进行。可以在驱动单元的由偏心传动装置驱动的活塞处于冲击方向上的前终端位置的区域中时进行冲击脉冲。为了感测偏心传动装置的转速和/或转动位置，在到偏心传动装置的传动比已知的情况下，也可以分析计算驱动单元的马达的转速和/或转动位置，并且由所述转速和/或转动位置求取所述偏心传动装置的转速和/或转动位置。控制单元可以传送所述转速和/或转动位置和/或传感器单元的所预期的冲击频率。技术人员知晓另外的有意义的用于求取所预期的冲击频率和/或所预期的冲击时间点的手段。所述传感器单元可以特别可靠地分析计算传感器信号。可以特别好地去除不希望的信号分量。可以特别好地放大和/或探测希望的信号分量。所述传感器单元尤其可以抑制在所预期的频带之外的频率范围。所述传感器单元尤其可以将冲击特征参量的探测限制在这样的时间窗口内：在所述时间窗口中可预期所述冲击特征参量。所述传感器单元可以使传感器信号的分析计算特别好地匹配手持式工具机的运行参数。所述传感器单元尤其可以使传感器信号的分析计算匹配所述冲击机构运行的转速和/或冲击频率。优选至少一个滤波器频率可以与所预期的冲击频率和/或所预期的冲击时间点相关。优选可以这样确定滤波器频率和/或滤波器频带，使得所预期的冲击频率和/或由所预期的冲击频率所激发的频率和/或由所预期的冲击频率所激发的频带可以特别好地从传感器信号隔离出来。优选用于感测和/或分析计算传感器信号的至少一个时间窗口可以与所预期的冲击频率和/或所预期的冲击时间点相关。所述传感器单元可以是特别高效的和可靠的。可以特别可靠地探测所述冲击特征参量。可以减小干扰信号的影响。可以避免在这样的时间点分析计算传感器信号：在所述时间点出现冲击脉冲至少是不可能的。

提出，所述滤波器单元具有模拟滤波器。“模拟滤波器”在本文中尤其理解为时间上连续和幅值上连续的滤波器。模拟滤波器尤其可以包含电部件如电感、电容、放大器和另外的对于技术人员来说适合用于过滤信号的常用部件。模拟滤波器可以在频域内或者优选在时域内工作。“时域”在本文中尤其应理解为，传感器信号的与时间相关的代表作为滤波器的输入信号存在。“频域”在本文中尤其应理解为，传感器信号的频谱在时间窗口期间作为滤波器的输入信号存在。“时间窗口”在本文中尤其应理解为一个时间区间。优选所述模拟滤波器可以包含带通滤波器。“带通滤波器”在本文中尤其应理解为一种滤波器，该滤波器抑制所希望的频带之外的频率。优选带通滤波器的频带可以是可调节的，尤其可根据所预期的冲击频率和/或由所预期的冲击频率所激发的频率和/或频带调节。模拟滤波器可以包括整流器。所述模拟滤波器可以对尤其整流后的传感器信号进行积分，例如借助于电容。优选所述模拟滤波器可以在时间窗口的持续时间期间对传感器信号进行积分。优选所述时间窗口可以是这样的时间窗口：在所述时间窗口中预期冲击脉冲。所述时间窗口的时间区间尤其可以为冲击循环的所预期的持续时间的一个分数。优选所述持续时间可以为冲击循环的所预期的持续时间的1/3-1/5，特别优选1/4。在这种情况下，冲击脉冲可在每第三至第五个时间窗口的中间出现。从偏心传动装置的和/或驱动单元的旋转位置可以得知，在一个时间窗口中是否能出现冲击脉冲。优选所述模拟滤波器可以设置用于，仅仅分析计算在其中可能出现冲击脉冲的时间窗口。所述模拟滤波器可以包括比较器，所述比较器尤其可以设置用于，将在所述时间窗口的持续时间期间积分的传感器信号与比较信号进行比较。“比较信号”在本文中尤其应理解为这样的信号水平，所述信号水平选择得比在冲击机构空转运行时典型地达到的信号水平更高，并且所述信号水平选择得比在冲击机构冲击运行时典型地达到的信号水平更低。所述模拟滤波器可以在识别到冲击特征参量、尤其冲击脉冲时发出数字信号。当积分后的传感器信号高于比较信号时，所述模拟滤波器可以发出数字信号。优选所述比较信号可以根据手持式工具机的运行参数和/或为可调节的。所述冲击特征参量可以简单地和可靠地探测。所述传感器单元可以通过简单的数字信号通知控制单元所述冲击特征参量的出现。所述模拟滤波器可以具有特别小的等待时间。所述模拟滤波器可以是特别可靠的。所述模拟滤波器可以是特别节能的。所述模拟滤波器可以处理特别高的频率。可以避免量化故障。优选所述滤波器单元可以与传感器集成在传感器安装组件中。所述传感器安装组件可以将所述传感器信号过滤、在时间区间期间进行积分并且输出该传感器信号的积分，为了探测冲击特征参量，可以将所述传感器信号的积分直接与比较信号相比较。可实现特别简单的、成本低的结构。

在本发明的另一构型中提出，所述滤波器单元具有数字滤波器。“数字滤波器”在本文中尤其应理解为一种滤波器，所述滤波器至少部分地在时间上离散地借助于计算算法在计算单元上、尤其在信号处理器上实现。数字滤波器可以在时域或者优选地在频域内工作。优选所述数字滤波器包含模拟/数字转换器，所述模拟/数字转换器设置用于，使传感器信号数字化。所述模拟/数字转换器可以以扫描频率探测传感器信号，并且转换为时间离散的数字信号。技术人员适当地选择所述扫描频率，所述扫描频率优选为所述传感器信号的要被数字滤波器从所述传感器信号中隔离的最大频率的至少两倍这样高。所述传感器信号可以在具有限定时间区间的时间窗口期间作为数字编码的频谱存在。所述频谱包含在所述时间区间期间所述传感器信号的被感测到的频率。优选所述时间区间可以与所预期的冲击频率相协调。所述时间窗口的时间区间尤其可以为冲击循环的所预期的持续时间的一个分数。优选所述持续时间可以为冲击循环的所预期的持续时间的1/3-1/5，特别优选1/4。所述数字滤波器可以包含带通滤波器。所述带通滤波器可以设置用于，抑制围绕所预期的冲击频率的频带之外的频率。所述数字滤波器可以包含求和元件。所述求和元件可以设置用于，在每个时间窗口期间求出围绕所预期的冲击频率的频带中的信号水平的总和。可以调节这样的频带宽度：在该频带宽度之外所述传感器信号被抑制，或者在该频带宽度之内求和元件对该传感器信号求和。技术人员可以足够宽地选择所述宽度，使得以高的概率感测冲击脉冲。技术人员可以足够窄地选择所述宽度，使得以高的概率抑制干扰信号。比较器可以将所述总和与比较信号进行比较。如果所述总和超过比较信号，则数字滤波器尤其借助于数字信号发出冲击脉冲的识别。所述数字滤波器可以具有特别小的公差。可以避免滤波器的手动校准/调节。能够特别高能效地实现滤波器功能。可以在控制单元的已有的信号处理器上实施所述数字滤波器。可以节省构件和成本。

进一步提出，设置所述滤波器单元用于，借助于傅里叶变换处理所述传感器信号。所述滤波器单元尤其可以设置用于，在已知的频率下借助于一点傅里叶变换处理所述传感器信号。所述频率尤其可以为所预期的冲击频率。“傅里叶变换”在本文中尤其应理解为一种技术人员已知的方法，该方法设置用于，将时域内的信号转换成为频谱。当傅里叶变换在已知的频率下得出一个高于比较信号的值时，可以识别到冲击脉冲。可以实现用于探测冲击特征参量的特别简单的数字滤波器。仅仅将频带从时域变换到频域中就可以足够用于探测冲击特征参量。传感器单元可以是特别便宜和/或可靠的。

进一步提出，传感器单元的至少一个构造为加速度传感器和/或固体声传感器的传感器设置用于，测量加速度和/或机械振动。所述传感器尤其可以设置用于，测量在手持式工具机的构件上的加速度和/或固体声。“固体声”在本文中尤其应理解为一种机械振动，所述机械振动在固体中传播，尤其在手持式工具机的构件中传播。优选所述传感器可以布置在手持式工具机的如下构件上，在所述构件上，冲击脉冲引起特别大的加速度和/或特别强的固体声。“布置”在本文中尤其应理解为直接或间接地、力锁合和/或形状锁合地连接。优选所述传感器可以布置在手持式工具机的朝向所述工具保持架的一侧中。优选所述传感器构造为一维的加速度传感器。“一维的加速度传感器”在本文中尤其应理解为一种设置用于感测在一个方向上的加速度的传感器。加速度可以特别可靠地代表冲击脉冲。所述传感器可以特别适合于感测冲击脉冲。在不同的方向上的、尤其来自于与冲击脉冲不同的源的加速度可以对该传感器的测量参量产生特别小的影响。特别优选地，所述传感器构造为固体声传感器、尤其构造为爆震传感器。“爆震传感器”在本文中尤其应理解为如下固体声传感器，所述固体声传感器设置用于探测限定的信号分量。技术人员已知爆震传感器尤其用于探测在内燃机中的爆震信号。优选所述传感器包含滤波器单元、特别优选数字滤波器。特别优选地，所述传感器构造为压电传感器。优选所述传感器与所述滤波器单元可以一起构造为安装组件。“安装组件”在本文中尤其应理解为一个组件。所述安装组件尤其可以设置用于，在装配时以一件的方式与该手持式工具机的构件连接。所述传感器可以直接发出被隔离的传感器信号。可以取消另外的滤波器单元。所述传感器单元可以是特别便宜的。

在本发明的另一个构型中提出，传感器单元的至少一个构造为力传感器的传感器设置用于测量力。所述传感器尤其可以直接安装在力流中，并且可以测量施加在传感器本体上的力。所述传感器可以是压电传感器。压电传感器可以特别可靠地测量力。所述传感器可以测量手持式工具机的被力加载的构件的变形。所述传感器尤其可以是应变传感器。可以设置电阻电桥用于，整理应变传感器的传感器信号和/或提供滤波器单元供使用。所述力传感器尤其可以这样布置在一个构件上和/或布置在一个构件的力流中，在所述构件和/或所述力流中，冲击机构的冲击脉冲产生特别大的力。例如，所述力传感器可以布置在工具上和/或工具的力流中。冲击特征参量可以特别好地识别。在与冲击方向不同的方向上的振动和其它干扰量可对该传感器信号产生特别小的影响。位于该传感器的力流之外和/或在其上布置该传感器的构件的力流之外的力可产生特别小的影响。

进一步提出，所述传感器单元具有至少一个传感器承载件，所述至少一个传感器承载件具有至少一个与待探测的冲击特征参量相匹配的固有频率。“传感器承载件”在本文中尤其应理解为一种支承装置，所述支承装置设置用于支承传感器。所述传感器优选直接或间接地形状锁合和/或力锁合地与所述传感器承载件连接。所述传感器承载件优选直接或间接地形状锁合和/或力锁合地与手持式工具机的构件连接。特别优选地，所述传感器承载件与所述手持式工具机的构件一件式地构造。所述传感器承载件尤其可以由传动装置壳体和/或传动装置壳体的部分构成。“与待探测的冲击特征参量相匹配的固有频率”在本文中尤其应理解为一种固有频率，该固有频率相当于冲击特征参量的振动频率和/或被冲击特征参量激发的振动频率。优选所述传感器承载件具有处于所预期的冲击频率和/或被所预期的冲击频率所激发的振动的范围内的至少一个固有频率。优选所述传感器承载件可以具有多个固有频率和/或它的一个或多个固有频率可以是可变的。所述传感器承载件可以有利地匹配不同的冲击特征参量和/或由冲击特征参量所激发的振动频率。所述传感器承载件可以通过固有振动放大机械测量参量。传感器可以特别好地感测所述冲击特征参量。可以特别可靠地探测冲击特征参量。进一步提出，所述传感器承载件设置用于，实现待由传感器测量的机械测量参量的滤波。所述传感器承载件尤其可以包括至少一个弹性元件，优选所述弹性元件构成用于机械测量参量的低通滤波器。在所述机械测量参量的干扰高频分量到达所述传感器之前，可以降低所述干扰高频分量。所述传感器承载件尤其可以至少在很大程度上抑制高于冲击频率的频率，优选高于500Hz，特别优选高于100Hz。所述传感器可以特别好地感测由冲击频率而产生的加速度。优选所述传感器可以特别好地感测在20-50Hz的频带内的加速度。

进一步提出，所述传感器单元的至少一个传感器的测量方向相对于冲击方向至少基本上轴向地布置。优选所述传感器尤其设置用于测量在冲击方向上的机械测量参量。特别地，所述传感器至少基本上在冲击方向上可以具有敏感性最大值。“基本上”在本文中应理解为小于30°、优选小于15°、特别优选小于5°的偏差。所述传感器可以特别好地感测被冲击脉冲所触发的机械测量参量。

进一步提出，所述传感器单元具有至少一个传感器，所述传感器设置用于感测转动位置。优选所述传感器设置用于感测偏心传动装置的偏心块的转动位置。所述转动位置尤其可以限定在其中预期冲击脉冲的时间窗口。控制单元可以检验偏心块的转动位置，例如根据驱动转速和/或冲击时间点。可以识别故障功能。

提出，设置所述传感器单元用于，在与转动位置相关的时间窗口期间探测所述冲击特征参量。所述传感器单元可以特别好地确定用于探测冲击特征参量的时间窗口。可以消除在所述时间窗口之外的干扰量。可以避免在其中不预期任何冲击脉冲的时间窗口内对所述传感器信号进行分析计算。可以节省计算功率。可以减小用于分析计算所述传感器信号的消耗。

进一步提出，所述传感器单元的至少一个传感器布置在锤管上。所述冲击块在锤管中运动。所述工具保持架可以与锤管连接。在锤管上可以特别好地测量冲击块的冲击脉冲。可以特别邻近产生位置地测量所述测量参量。加速度传感器和/或固体声传感器和/或优选力传感器可以布置在锤管上。应变传感器尤其可以布置在锤管上。“布置”在本文中尤其应理解为直接或间接地力锁合和/或形状锁合地连接。对于所述传感器，所述冲击脉冲可以特别好地产生可测量的机械测量参量。

进一步提出，所述传感器单元的至少一个传感器布置在冲击栓上。特别地，力传感器、尤其压电传感器可以布置在冲击栓的力流中。优选可以无线地传递所述传感器信号。可以特别直接地测量所述冲击脉冲。可以特别可靠地探测所述冲击特征参量。无线的传递可以特别可靠地进行。可以避免在锤管中的用于信号连接的附加开口。

进一步提出，至少一个传感器布置在所述传动装置壳体上。优选加速度传感器、特别优选固体声传感器可以布置在所述传动装置壳体上。所述传感器布置可以特别简单。到所述传感器的电信号连接可以特别简单。可以改进手持式工具机的电学安全性。可以避免在锤管和/或工具接收部的区域内的信号连接。特别优选地，传感器和/或所述传感器单元可以与所述控制单元一件式地构造。优选所述控制单元与所述传动装置壳体机械地连接，尤其支承在所述传动装置壳体上。所述传感器和/或所述传感器单元的布置可以特别简单。可以简化装配。可以降低成本。

进一步提出，所述传感器单元的至少一个传感器具有无线的信号连接。“无线的”信号连接在本文中尤其应理解为借助于电波和/或电磁波的连接，如无线电波和/或光波。尤其可以借助于空心线圈进行信号连接。从传感器到信号处理单元的信号传递可以是特别可靠的。可以避免在构件中用于信号线路的开口。可以避免运动的信号线路。可以防止信号线路的线缆断裂。

进一步提出，所述传感器单元具有多个所提到的传感器。可以特别可靠地识别冲击特征参量。在考虑多个传感器信号的情况下进行可信度测试是可行的。

进一步提出具有所提到的特性的手持式工具机的传感器单元。所述传感器单元可以具有所提到的优点。所述传感器单元可以设置用于识别和用信号表示冲击运行。可以在已有的手持式工具机中加装所述传感器单元。所述手持式工具机可以具有所提到的优点。

进一步提出具有所说明步骤的、用于探测冲击特征参量的方法。所述方法尤其包括对用于识别冲击特征参量的传感器信号进行信号处理。所述方法可以尤其考虑冲击特征参量的预期的频率和预期的时间窗口。所述方法可以在多种机器上使用，以识别在其中出现冲击脉冲的运行。

附图说明

从以下的附图说明得出另外的优点。在附图中示出本发明的七个实施例。附图、说明书和权利要求包括众多特征的组合。对于技术人员来说，所述特征也有利地被单独地考虑，以及总结为合理的其他组合。附图示出：

图1具有带有传感器单元的冲击机构的手持式工具机的示意性的图示，所述传感器单元具有一个传感器和另一个用于感测转动位置的传感器，

图2具有传感器的工具的示意性的图示，

图3具有依赖于转动位置的时间窗口的传感器信号的示意性的图示，

图4在手持式工具机冲击运行时在时域内的传感器信号的示意性的图示，

图5在时域内的模拟滤波器的方框图，

图6在第二实施例中的具有带有传感器单元的冲击机构的手持式工具机的示意性的图示，所述传感器单元具有一个传感器和另一个用于感测转动位置的传感器，

图7第二实施例的手持式工具机的频域内的数字滤波器的方框图，

图8第二实施例的手持式工具机的在时间区间期间所集成的传感器信号的信号变化曲线的示意性的图示，

图9在第三实施例中的具有带有传感器单元的冲击机构的手持式工具机的示意性的图示，所述传感器单元具有一个传感器和另一个用于感测转动位置的传感器，

图10在第四实施例中的具有带有传感器单元的冲击机构的手持式工具机的示意性的图示，所述传感器单元具有一个传感器和另一个用于感测转动位置的传感器，

图11在第五实施例中的具有带有传感器单元的冲击机构的手持式工具机的示意性的图示，所述传感器单元具有一个传感器和另一个用于感测转动位置的传感器，

图12在第六实施例中的具有带有传感器单元的冲击机构的手持式工具机的传感器承载件的示意性的图示，

图13在第七实施例中的具有带有传感器单元的冲击机构的手持式工具机的示意性的图示。

具体实施方式

图1示出具有冲击机构12a的手持式工具机10a，所述手持式工具机构造为冲击锤14a，具有带有用于机械测量参量的传感器42a的传感器单元16a，其中，所述传感器单元16a设置用于探测冲击特征参量。手持式工具机10a包括具有传动机构单元56a的马达54a，所述传动机构单元在冲击机构12a运行时驱动偏心传动装置58a。偏心传动装置58a包括偏心块60a，所述偏心块通过连杆62a使在锤管44a中被导向的活塞64a平移地沿冲击方向36a向前和往回运动。在冲击方向36a上在活塞64a前方布置有在锤管44a中被导向的冲击块68a。气垫72a被包围在由锤管44a、冲击块68a和活塞64a封闭的室70a中。沿冲击方向36a在冲击块68a前方布置有支承在锤管44a中的冲击栓48a。所述冲击栓48a与在工具接收部78a中的工具76a保持接触。在锤管44a中，在冲击块68a和冲击栓48a之间的区域中布置有排气开口80a。通过所述排气开口80a可以进行被冲击栓48a和冲击块68a与锤管44a限定的室82a与手持式工具机10a的环境的压力平衡。如果活塞64a沿冲击方向36a运动，则气垫72a被压缩并且冲击块68a向冲击栓48a方向加速。如果冲击块68a撞击在冲击栓48a上，则所述冲击块施加一个从冲击栓48a向工具76a传送的冲击脉冲。由于冲击块68a被冲击栓48a反冲和/或在气垫72a中相对于在室82a中的压力的低压，在活塞64a接着逆着冲击方向36a回位运动时，冲击块68a在锤管44a中自冲击栓48a离开地运动。接着，活塞64a再次向冲击方向36a运动并且压缩气垫72a，从而新的冲击循环开始。包含带有活塞64a、冲击块68a、冲击栓48a和偏心传动装置58a的锤管44a的冲击机构12a以及传动机构单元56a支承在传动装置壳体52中。在传动装置壳体52a上布置有马达54a。传动装置壳体52a和马达54a部分地被手持式工具机壳体84a包围。主手柄86a用于由使用者操纵手持式工具机10a，并且主手柄包括用于激活马达54a和冲击运行的工具开关88a。控制单元66a设置用于，调节偏心传动装置58a的冲击机构转速并从而调节冲击频率。所述冲击频率在冲击运行中典型地位于25-50Hz的范围内。使用者可以通过操作单元132a预先选择冲击频率或者可以通过控制单元66a根据运行方式选择冲击频率。冲击机构转速确定活塞64a以哪种冲击频率向前和往回运动，并且冲击块68a实施冲击脉冲。直至冲击机构转速的极限值，可实现冲击机构12a的可靠起动。在冲击机构转速较高的情况下，冲击块68a可能不再跟随活塞64a的运动。冲击运行不执行或者冲击运行仅不可靠地执行。在这种情况下，冲击块68a不施加或者仅仅施加分散的冲击脉冲在冲击栓48a上，或者仅有小的冲击强度。在一个极限值之内，冲击机构起动是可靠的并且冲击块68a开始以冲击频率施加冲击脉冲在冲击栓48a上，该极限值还与环境空气压力相关。技术人员已知这种关联。在冲击机构12a已经起动的情况下，冲击块68a在冲击机构转速较高的情况下比在冲击机构起动时更可跟随活塞64a的运动。可以选择冲击机构转速在冲击运行时的可靠的工作值比用于冲击机构起动的极限值更高。在这种情况下，所述工作值为具有超临界冲击机构转速的超临界工作值。传感器单元16a还设置用于探测作为冲击机构12a的冲击特征参量的冲击运行。传感器单元16a向控制单元66a传送用信号表示冲击运行的传感器信号。如果控制单元66a识别没有冲击运行，则控制单元可以降低冲击机构转速，直到冲击运行开始。尤其当所述工作值为极限值以上的超临界工作值时，是这种情况。控制单元66a可以保存已成功起动冲击机构12a的允许起动值，并且使用所述起动值用于随后的冲击机构起动。在这种情况下，在发生冲击机构起动之后才设置工作值。

为了探测冲击运行，传感器单元16a包括传感器42a和另一个传感器38a。传感器42a为固体声传感器，在目前的情况下，使用爆震传感器，如在内燃发动机中用于识别在燃烧时的爆震噪声(提前点火)的爆震传感器。传感器42a布置在传动装置壳体52a上，传感器承载件32a一件式地集成在所述传动装置壳体中。传感器42a感测在传动装置壳体52a上的机械振动。所述振动尤其由冲击机构12a的冲击脉冲激发。传感器38a构造为感应式传感器。传感器38a识别未详细示出的、安装在偏心块60a上的标记。传感器38a感测偏心块60a的转动位置。传感器38a尤其感测偏心块60a的这样的转动位置，在所述转动位置中，活塞64a已到达活塞运动沿冲击方向36a的前方止点。在所示出的实施例中，在冲击运行时，在活塞64a到达前方止点后不久，冲击块68a根据冲击块运动相对于活塞运动的相位施加冲击脉冲。传感器单元16a具有信号处理单元90a，所述信号处理单元与传感器42a和38a通过信号连接而连接。所述信号处理单元90a布置在控制单元66a上。

另一个构造为应变传感器的传感器102a和另一个构造为压电传感器的传感器100a布置在工具76a上(图2)。传感器100a，102a可以直接在工具76a上特别好地感测冲击脉冲。工具76a和工具接收部78a具有未详细示出的、用于从工具76a到信号处理单元90a的信号传输的电触点。可选地，尤其能够使用具有传感器100a和102a的工具76a用于校准信号处理单元90a。在以一般的工具正常运行时，不考虑传感器100a和102a。

传感器单元16a设置用于，在与偏心块60a的转动位置相关的时间窗口40a期间探测冲击特征参量。图3示出在工具76a上的传感器100a的传感器信号24a的信号变化曲线(上方)和在传动装置壳体52a上的传感器42a的传感器信号46a的信号变化曲线(下方)。t1，t2为冲击时间点，在所述冲击时间点，冲击块68a施加冲击脉冲到冲击栓48a上。在传感器100a的传感器信号24a中可以良好地识别所述时间点。Z1至Z2标出时间窗口40a，在所述时间窗口期间出现冲击脉冲，并且在所述时间窗口期间，传感器单元16a分析计算传感器信号24a，46a。传感器单元16a探测在该时间窗口40a期间的冲击特征参量。当活塞64a位于活塞运动沿冲击方向36a的前方止点的区域中时，冲击块68a施加冲击脉冲。活塞64a的运动直接与偏心块60a的转动位置相关。传感器单元16a根据偏心块60a的转动位置确定时间窗口40a，所述转动位置通过传感器38a感测。在偏心块60a下一次旋转时，相应地确定下一个时间窗口，所述下一个时间窗口在冲击时间点t2之前短时间处开始。该行动随着偏心块60a每次的旋转相应地重复。

由于叠加的干扰，由在传动装置壳体52a上的传感器42a的传感器信号46a不可直接识别冲击时间点t1，t2，……。为了分析计算信号46a，传感器单元16a包括滤波器单元20a。滤波器20a为信号处理单元90a的一部分。图4示出传感器信号46a(上方)和24a(下方)的放大的片断。在传感器24a中可清楚地识别冲击时间点t1。传感器信号46a被干扰叠加，尤其被除了别的外由传动机构单元56a和偏心块60a产生的低频振动叠加。从冲击时间点t1起，传感器信号46a被以缓慢衰减的、高频的信号分量22a叠加。所述信号分量22a尤其由冲击脉冲激发。所述信号分量22a典型地具有在1-7kHz的频带内的频率。形成传感器承载件32a的传动装置壳体52a具有在该范围内的固有频率。所述固有频率与待探测的冲击特征参量匹配。产生信号分量22a的振动通过固有频率被放大地向传感器42a传送并且可被良好地隔离。

传感器单元16a具有滤波器单元20a，所述滤波器单元设置用于，使信号分量22a从传感器信号46a中隔离。滤波器单元20a进一步设置用于探测冲击时间点t1，t2，……。滤波器单元20a构造为模拟滤波器26a(图5)。传感器信号46a在时域内、即作为与时间相关的传感器信号46a由带通滤波器112a过滤。所述带通滤波器112a抑制尤其被冲击脉冲所激发的频带之外的频率。可以抑制由于传动机构单元56a和由于传感器信号46a的由其他影响因素激发的分量引起的干扰。带通滤波器112a从传感器信号46a中过滤出包括高频的、由冲击脉冲所激发的振动的信号分量22a。在另一步骤中，信号分量22a由整流器114a整流，并且在时间窗口40a期间由积分器116a积分。借助于传感器38a使时间窗口40a与偏心块60a的转动位置同步。传感器单元16a的滤波器单元20a设置用于，将所预期的冲击频率和所预期的冲击时间点作为参数使用。借助于传感器38确定冲击频率和冲击时间点。时间窗口40a的时间区间为冲击循环的持续时间的一个分数，例如冲击循环的持续时间的1/3-1/4。现在，比较器118a将被滤波的传感器信号46a的积分与比较信号120a进行比较。如果被滤波的传感器信号46a的积分超过比较信号120a，则滤波器单元20a探测到冲击脉冲并且给出冲击时间点t1，t2，……。在冲击时间点t1，t2，……有规律地出现的情况下，控制单元66a的传感器单元16a用信号表示冲击运行。附加地，传感器单元16a可以确定冲击频率并且向控制单元66a传送该冲击频率。

另外的实施例的以下的说明和附图基本上限于与所述实施例的区别，其中，在相同地标记的构件方面，尤其在具有相同的附图标记的构件方面，原则上也可以参考其它的实施例的附图和/或说明。为了区分实施例，取代第一实施例的字母a，把字母b，c，d，e，f和g置于另外的实施例的附图标记后面。

图6示出在第二实施例中的、具有冲击机构12b的手持式工具机10b，所述手持式工具机构造为冲击锤14b，具有带有用于机械测量参量的传感器42b的传感器单元16b，所述传感器单元设置用于探测冲击特征参量。手持式工具机10b与前述实例的区别尤其在于，传感器42b直接布置在信号处理单元90b上。信号处理单元90b为手持式工具机10b的控制单元66b的部分。带有信号处理单元90b和传感器42b的控制单元66b与手持式工具机10b的传动装置壳体52b机械地连接。作用于传动装置壳体52b上的加速度传递到传感器42b上。传感器42b构造为加速度传感器。另外的传感器38b构造为光学传感器，并且识别在这里未详细示出的偏心块的转动位置。传感器38b尤其有助于探测在这里同样未详细示出的活塞运动沿冲击方向36b的前方止点。

图7示出滤波器单元20b，所述滤波器单元与第一实施例的手持式工具机10a的滤波器单元20a的区别在于，滤波器单元20b具有数字滤波器28b。滤波器单元20b处理在频域126b内的传感器信号46b。分别在彼此相继的时间窗口40b期间确定频谱。以所预期的冲击频率的1/4确定每个时间窗口40b的持续时间。借助于传感器38b确定所预期的冲击频率。在当前实例中，分析计算在每个时间窗口40b中、即也在在其中不预期冲击脉冲的时间窗口40b中的传感器信号46b。在第一步骤中，传感器信号46b被模拟/数字转换器122b数字化。被数字化的传感器信号46b被转换到频域124b中，并且作为频谱126b存在。带通滤波器112b抑制尤其被冲击脉冲激发的频带之外的频率。求和元件128b将这样被过滤的传感器信号46b求和，并且形成总和130b。现在，比较器118b将被过滤的传感器信号46b在时间窗口40b期间的总和130b与比较信号120b进行比较。如果总和130b超过比较信号120b，则滤波器单元20b探测到冲击脉冲并且给出冲击时间点t1，t2，……(图7)。在冲击时间点t1，t2，……有规律地出现的情况下，控制单元66b的传感器单元16b用信号表示冲击运行。附加地，传感器单元16b可以确定冲击频率，并且向控制单元66b传送该冲击频率。

图8示出在时间变化曲线中各个时间窗口40b期间的总和130b。如果在时间窗口40b内产生冲击脉冲，则总和130b的值大于比较信号120。在随后的时间区间内，该值下降，以便在下一个冲击脉冲时再次发展为一个大于比较信号120b的值。比较信号120b的信号水平的高度可以由使用者调节，从而在不同的条件下可靠地探测冲击运行。

图9示出在第三实施例中的、具有冲击机构12c的手持式工具机10c，所述手持式工具机构造为冲击锤14c，具有带有用于机械测量参量的传感器42c的传感器单元16c，所述传感器单元设置用于探测冲击特征参量。手持式工具机10c与第一实施例的手持式工具机10a的区别尤其在于，传感器42c布置在锤管44c上。由冲击脉冲所触发的振动在这里可以特别好地测量。设置传感器38c用于感测在这里未详细示出的偏心块的转动位置。尤其可以借助于传感器38c确定所预期的冲击时间点和所预期的冲击频率。传感器38c构造为霍尔传感器，并且感测偏心块的未详细示出的、磁化区域的接近。滤波器单元20c与第一实施例的滤波器单元20a的区别在于，滤波器单元20c借助于傅里叶变换处理传感器信号46c。滤波器单元20c执行具有已知的所预期的冲击频率的傅里叶变换，所述冲击频率借助于传感器38c确定。如果傅里叶变换在由冲击频率所确定的频带内的结果超过比较曲线的比较值，则用信号表示冲击脉冲。

图10示出在第四实施例中的、具有冲击机构12d的手持式工具机10d，所述手持式工具机构造为冲击锤14d，具有带有用于机械测量参量的传感器42d的传感器单元16d，所述传感器单元设置用于探测冲击特征参量。手持式工具机10d与第一实施例的手持式工具机10a的区别尤其在于，传感器42d布置在冲击栓48d中。由冲击脉冲所触发的振动在这里可以特别好地测量。传感器42d构造为力传感器，尤其构造为压电传感器。传感器42d具有沿冲击方向36d的测量方向34d。沿测量方向34d，传感器42d的测量敏感性具有最大值。传感器42d通过无线的信号连接与信号处理单元90d连接。无线的信号连接具有空心线圈92d，所述空心线圈布置在锤管44d上，并且所述空心线圈与信号处理单元90d通过电信号线94d连接。传感器38d设置用于感测在这里未详细示出的偏心块的转动位置。尤其可以借助于传感器38d确定所预期的冲击时间点和所预期的冲击频率。可以借助于传感器42d直接在由冲击机构12d所产生的冲击脉冲的力流中特别可靠地探测冲击特征参量。

图11示出在第五实施例中的、具有冲击机构12e的手持式工具机10e，所述手持式工具机构造为冲击锤14e，具有带有用于机械测量参量的传感器42e的传感器单元16e，所述传感器单元设置用于探测冲击特征参量。手持式工具机10e与第一实施例的手持式工具机10a的区别尤其在于，传感器42e布置在锤管44e上。由冲击脉冲所触发的振动在这里可以特别好地测量。传感器42e构造为应变传感器。传感器42e具有沿冲击方向36e的测量方向34e，并且测量锤管44e沿冲击方向36e的形变。所述形变尤其由冲击脉冲导致。传感器38e设置用于感测在这里未详细示出的偏心块的转动位置。尤其可以借助于传感器38e确定所预期的冲击时间点和所预期的冲击频率。可以借助于传感器42e直接在锤管44e上可靠地探测冲击特征参量。

图12示出在第六实施例中的、具有冲击机构12f的手持式工具机10f的一部分。传感器单元16f具有传感器42f和信号处理单元90f。传感器42f借助于具有与待探测的冲击特征参量相匹配的固有频率的传感器承载件32f固定在传动装置壳体52f上。这样选择固有频率，使得所述固有频率尤其被由在这里未示出的冲击块的冲击脉冲所引起的加速度激发。传感器承载件32f放大该加速度，从而该加速度以更大的幅值作用于传感器42f。

图13示出在第七实施例中的、具有冲击机构12g的手持式工具机10g。传感器单元16g具有传感器42g和信号处理单元90g。传感器42g借助于传感器承载件32g固定在传动装置壳体52g上。传感器承载件32g设置用于，实现待传感器42g测量的机械测量参量的低通滤波。为此目的，在该实施例中，传感器承载件32g由弹性体制造。这样选择弹性体，使得所述传感器承载件32g将具有大于100Hz频率的加速度仅显著减振地传送至传感器42g。传感器42g尤其可以直接感测由在20-50Hz的范围内的冲击频率而引起的加速度。

Claims (19)

1.具有冲击机构(12a-g)的手持式工具机，尤其是冲击钻机和/或冲击锤(14a-e)，其特征在于至少一个传感器单元(16a-g)带有至少一个用于至少一个机械测量参量的传感器(42a-g，100a，102a)，所述传感器单元设置用于探测至少一个冲击特征参量。

2.根据权利要求1所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-g)具有至少一个滤波器单元(20a-c)，所述滤波器单元设置用于，使信号分量(22a)从传感器信号(24a，46a)中隔离。

3.根据以上权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-g)设置用于，将所预期的冲击频率和/或所预期的冲击时间点作为参数使用。

4.至少根据权利要求2所述的手持式工具机，其特征在于，所述滤波器单元(20a)具有模拟滤波器(26a)。

5.至少根据权利要求2或3所述的手持式工具机，其特征在于，所述滤波器(20b)具有数字滤波器(28b)。

6.至少根据权利要求2所述的手持式工具机，其特征在于，所述滤波器单元(20c)设置用于借助于傅里叶变换处理所述传感器信号(46c)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-c；f；g)的至少一个构造为加速度传感器和/或固体声传感器的传感器(42a-c；f；g)设置用于测量加速度和/或机械振动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a；d-e)的至少一个构造为力传感器的传感器(100a，102a；42d-e)设置用于测量力。

9.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-f)具有至少一个传感器承载件(32a，32f)，所述传感器承载件具有至少一个与待探测的冲击特征参量相匹配的固有频率。

10.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-g)的至少一个传感器(42d；e)的测量方向(34d；e)相对于冲击方向(36d；e)至少基本上轴向地布置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-e)具有至少一个传感器(38a-e)，所述传感器设置用于感测转动位置。

12.根据权利要求11所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-e)设置用于在与转动位置相关的时间窗口(40a-e)期间探测冲击特征参量。

13.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16e)的至少一个传感器(42e)布置在锤管(44e)上。

14.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16d)的至少一个传感器(42d)布置在冲击栓(48d)上。

15.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-c；f；g)的至少一个传感器(42a-c；f；g)布置在传动装置壳体(52a-c；52f；g)上。

16.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16d)的至少一个传感器(42d)具有无线的信号连接。

17.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述传感器单元(16a-e)具有多个传感器(42a-e；100a，102a)。

18.根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机(10a-g)的传感器单元(16a-g)。

19.用于探测冲击特征参量的方法，尤其用在具有冲击机构(12a-e)和具有根据权利要求18所述的传感器单元(16a-g)的手持式工具机(10a-g)中。