CN106457541A - 手持式工具机和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种手持式工具机，其包括用于沿着作业轴线(11)接纳工具(4)的工具夹头(2)、马达(5)和具有一定数量的锁止体的锁止体离合器(21)。传感器(27)用来记录测量信号(28)作为手持式工具机(1)内部振动的量度。带宽滤波器(29)具有这样的通带范围，等于驱动侧轮盘(22)转速与锁止体(24)数量N之乘积的频率处在该通带范围内。由带宽滤波器(29)过滤的测量信号(28)被传输给分析处理单元(30)。该分析处理单元(30)在过滤的测量信号(28)超过极限值时降低马达(5)的转速。

Description

手持式工具机和控制方法
技术领域
本发明涉及一种手持工具机，该手持式工具机具有用于中断对工具的旋转驱动的锁止体离合器
背景技术
例如，US 2009/008115介绍了一种具有机械式锁止体离合器的钻锤。当钻头上存在的扭矩超过触发力矩时，锁止体离合器便触发/断开。在此情况下，若使用者仍不停地试图继续他的作业，锁止体离合器将承受很高的机械负荷。
发明内容
本发明的手持式工具机具有用于沿着作业轴线接纳工具的工具夹头、马达和锁止体离合器。锁止体离合器具有驱动侧轮盘和从动侧轮盘和一定数量N的设置在驱动侧轮盘与从动侧轮盘之间的锁止体。锁止体相对于其中一个轮盘可运动。弹簧力使锁止体保持与这一轮盘接合，以便将扭矩由驱动侧轮盘传递到从动侧轮盘上。当存在超过阈值的扭矩时，可运动地保持的锁止体便中断扭矩传递。传感器用来记录测量信号作为在手持式工具机内部加速度的量度。带宽滤波器(Bandbreitenfilter)具有这样的通带范围，等于驱动侧轮盘转速与锁止体数量N之乘积的频率处在该通带范围内。由带宽滤波器过滤的测量信号被传输给分析处理单元。该分析处理单元在过滤的测量信号超过极限值时降低马达的转速。
按照本发明的控制方法记录测量信号作为手持式工具机内部加速度的量度。所述加速度尤其可以是旋转加速度或者绕手持式工具机作业轴线的旋转速度的变化。在一个围绕着等于驱动侧轮盘转速与锁止体数量之乘积的频率的频带内测定所述测量信号的信号强度。滤波器选择加速度和振动，这些加速度和振动基于其周期性出现被赋予锁止体离合器。若该频带内的信号强度超过阈值，则降低手持式工具机的输入功率。使用者以习知方式由打滑旋转的锁止体离合器获得一个反馈，即当前存在的扭矩超过了调定的限度。马达功率然后自动减小而提高锁止体离合器的使用寿命。
该手持式工具机可以测量驱动侧轮盘的转速并使所述频带与测得的转速相适配。
附图说明
下文的说明借助于示例性实施方式和附图对本发明进行阐释。在附图中示出：
图1为一个钻锤。
只要没有其他说明，在附图中相同的或功能相同的元件由同样的附图标记表示。
具体实施方式
图1作为凿削作用的手持式工具机实例示意性地示出了一个钻锤1。该钻锤1具有一个工具夹头2，工具的柄端3，例如钻头4的柄端可以插入该工具夹头中。马达(电机)5构成钻锤1的主驱动装置，它对冲击机构6和输出轴7进行驱动。电池组8或者电网电源导线为马达5供电。使用者可以借助手柄9握持钻锤1并且借助系统开关10使该钻锤1运行。在运行中，钻锤1使钻头4绕作业轴线11连续旋转并且同时能够将钻头4在冲击方向12上沿着作业轴线11向基础中击入。
冲击机构6是一种气动的冲击机构6。激励活塞13和冲击体14在冲击机构6中的导管15内沿着作业轴线11可运动地导引。激励活塞13通过偏心轮机构16与马达5耦联并且被强制进行周期性的直线运动。连杆17将偏心轮机构16与激励活塞13连接。由激励活塞13与冲击体14之间的气动室18构成的空气弹簧将冲击体14的运动与激励活塞13的运动耦联。冲击体14可以直接撞击到钻头4的后端部上或者间接地通过一个基本上静止的中间冲击体19将其脉冲的一部分传递到钻头4上。冲击机构6以及优选其他的传动部件设置在一个机壳20内部。
输出轴7通过机械式锁止体离合器21与马达5耦联。该示例性的锁止体离合器21具有一个绕作业轴线11旋转的锥齿轮22。由马达5驱动的锥齿轮23与锁止体离合器21的锥齿轮22啮合。锥齿轮22通过锁止体24与转盘25联接。转盘25与锥齿轮23绕相同轴线可旋转地支承，在此是绕作业轴线11。转盘25沿着作业轴线11可运动。转盘25在第一位置中如此地接近锥齿轮23，使得锁止体24既嵌接到锥齿轮22中也嵌接到转盘25中。锥齿轮22的扭矩被传递到转盘25上。转盘25可以如此程度地沿着作业轴线11移离锥齿轮22进入第二位置，使得锁止体24不再嵌接于转盘25中。锁止体离合器21得以打开/断开。弹簧26对转盘25从第一位置的偏移施加反向作用。锁止体24例如是球珠，这些球珠接纳在锥齿轮22中的凹袋内并且能够在凹袋内嵌接到转盘25中。锁止体离合器21在球珠嵌入凹袋中的情况下得以闭合并且传递扭矩。所示出的锁止体离合器是示例性的。按一种另选的锁止体离合器，转盘可以设置在锥齿轮内部，锁止体可以在径向方向上受弹簧加载地运动。
当锁止体离合器21例如由于钻头4卡在基础中而发生响应动作时，钻锤1便降低扭矩。钻锤1具有传感器27，该传感器检测机壳内出现的振动。传感器27特别可以是陀螺传感器，该陀螺传感器检测绕一根与作业轴线11平行的轴线的旋转运动。在钻锤1运行期间出现不同的加速度，例如基于冲击机构6和旋转的马达5。锁止体离合器21在从断开位置到闭合位置的过渡中由于钻头4在马达5上的耦联而在传动系中产生猛然抽动。该猛然抽动作为个别事件是不大确定的并且例如取决于钻头4的规格尺寸和基础的材料。只要钻头4的卡阻持续，锁止体离合器21就周期性地断开和闭合。两次闭合过程之间的持续时间由驱动锥齿轮22的转速和锥齿轮23必须旋转的角度(大小)所决定，直到锁止体24能够重新卡锁为止。所述角度与锁止体24的数量成反比。传感器27的测量信号28输送给一个带宽滤波器29。该带宽滤波器29在其特性方面与锁止体离合器21协调一致。带宽滤波器29的中频优选等于受驱动的锥齿轮22的转速与锁止体24的数量之乘积。锁止体24的数量作为固定参量存储在分析处理单元30中。锥齿轮22的转速基于固定的变速器减速比以已知方式与马达转速成比例，该马达转速通过传感器检测或者对于转速控制的马达(调速电机)5由相应的转速调节系统31测试。锁止体离合器21的触发/断开频率可以低于计算出的频率，因为驱动主轴由于其旋转脉冲之故继续旋转。然而一般来说，旋转脉冲(特别是在钻头4上有负荷的情况下)迅速下降。频带在计算出的中频的75％至150％的范围内。
若过滤的测量信号33超过极限值，分析处理单元30就发出一个干扰信号32。该干扰信号32被继续传输给马达控制系统31，该马达控制系统继而便降低马达5的转速。转速优选如此程度地降低，即直到过滤的测量信号33低于极限值为止。在一种优选的实施方式中，当以一段预定的持续时间(例如至少2秒钟)超过了极限值时马达控制系统31才将转速降低。使用者实现对锁止体离合器21的触发并且通过这种方式得到一个清楚的反馈，因此马达功率已被降低或者设置为零。
所述带宽滤波器29优选具有可调节的中频。带宽滤波器29检测锥齿轮22的转速并且预先适配调整中频。优选所述带宽滤波器29实施为数字滤波器，例如作为一个信号处理器内的软件程序。该信号处理器可以并行地在多个频带中测定信号强度。将下述频带的信号强度输送给分析处理单元30，该频带的中频最为接近锁止体24数量与转速之乘积。

Claims (7)

1.手持式工具机，包括：
用于沿着作业轴线(11)接纳工具(4)的工具夹头(2)，
马达(5)，
锁止体离合器(21)，该锁止体离合器具有驱动侧轮盘(22)和从动侧轮盘(25)和一定数量(N)的设置在所述驱动侧轮盘与所述从动侧轮盘(25)之间的锁止体(24)，所述锁止体(24)相对于其中一个轮盘(22)可运动并且通过弹簧力与这一轮盘(22)保持接合，以便将扭矩由驱动侧轮盘(22)传递到从动侧轮盘(25)上并且当存在超过阈值的扭矩时中断扭矩传递，
用于记录该手持式工具机(1)的运动的测量信号(28)的传感器(27)，
带宽滤波器(29)，所述驱动侧轮盘(22)的转速与所述锁止体(24)的数量(N)之乘积处于该带宽滤波器的通带范围内，
分析处理单元(30)，由所述带宽滤波器(29)过滤的测量信号(28)被传输给该分析处理单元，并且该分析处理单元对过滤的测量信号(33)超过极限值作出响应而降低马达(5)的转速。
2.如权利要求1所述的手持式工具机，其特征在于：所述传感器(27)是陀螺传感器，用以获取测量信号(28)作为绕作业轴线的旋转运动的量度。
3.用于具有权利要求1所述特征的手持式工具机的控制方法，包括如下步骤：
记录测量信号(28)作为用于手持式工具机(1)的运动的量度，
在一个围绕着等于驱动侧轮盘(22)转速与锁止体(24)数量(N)之乘积的频率的频带内测定所述测量信号(28)的信号强度，
若该频带内的信号强度超过阈值，则降低手持式工具机(1)的输入功率。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述频带处于锁止体(24)数量与驱动侧轮盘(22)转速之乘积的75％至150％之内。
5.如权利要求3或4所述的控制方法，其特征在于：只有在以一段最短持续时间一定幅度超过极限值之后才降低转速。
6.如权利要求3至5之任一项所述的控制方法，其特征在于：对所述驱动侧轮盘(22)的转速进行测量并且使所述频带与测得的转速相适配。
7.如权利要求3至6之任一项所述的控制方法，其特征在于：所述测量信号是绕手持式工具机作业轴线的旋转运动的量度。
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