CN107000186B - 安全方法和手持工具机 - Google Patents

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Abstract

一种手持工具机(1)，具有用于在工作轴线(11)上容纳工具的工具容纳部(2)和用于驱动工具容纳部(2)沿工作轴线旋转的驱动器(5)。驱动器(5)位于机器壳体(16)内；在运行中用于引导手持工具机的把手(9)固定于机器壳体(16)上。旋转运动传感器(15)检测机器壳体(16)绕工作轴线(11)的旋转运动。监测器(19)根据频率范围为0.4至4赫兹时的旋转运动的振幅确定把持力。当检测到的旋转运动超过极限值，安全装置(13)会减少传递到工具容纳部(2)的扭矩输出，其中，极限值根据把持力来调节。

Description

安全方法和手持工具机
技术领域
本发明涉及一种带有旋转工具的手持工具机的控制方法，特别是冲击钻机或者电动螺丝刀。
背景技术
US7552781公布了一种带防反冲力系统的冲击钻机。旋转速率传感器根据振动质量的偏转确定电动螺丝刀绕工作轴线的转动速度。保护功能会根据检测到的转动速度来激活。保护功能减少传递到工具处的扭矩。
保护功能的触发应当可靠。对于使用者来说，要避免在没有潜在风险时保护功能的触发和有潜在风险时保护功能的不触发。
发明内容
根据本发明的手持工具机具有用于在工作轴线上容纳工具的工具容纳部和用于驱动工具容纳部绕工作轴线转动的驱动器。驱动器布置在机器壳体内，在运行中用于引导手持工具机的把手固定在机器外壳上。旋转运动传感器检测机器壳体绕工作轴线的旋转运动。监测器根据旋转运动在频率范围0.4至4赫兹内的振幅确定把持力。当旋转运动超过极限值，安全装置减少传递到工具容纳部的扭矩输出。极限值根据把持力来确定。
安全装置的触发行为对应确定的使用者的把持力。把持力对于手持工具机的平均运动的影响与对平均运动的其他影响的区别并不明显。尤其是同一台手持工具机的不同应用和相关的不同的特有运动，使得对把持力的辨认更为困难。根据本发明得知，一个较窄频率范围内绕工作轴线的旋转运动与把持力相关。
附图说明
接下来的描述根据示例性的实施方式和附图说明本发明。在附图中示出了：
图1：冲击钻机
图2：冲击钻机控制的结构图
只要没有另外说明，相同的或者功能相同的部件在附图中通过相同的附图标记示出。
具体实施方式
图1示出了冲击钻机1作为手持工具机的实施例。该冲击钻机1具有工具容纳部2，在该工具容纳部中可以插入工具的、例如钻头4的杆末端3。驱动器5(Motor)构成冲击钻机1的初级驱动装置，该驱动器驱动撞击机构6和从动轴7。驱动器5通过电池组8或电源线供电。使用者可以使用把手9引导冲击钻机1，使用主按键10启动冲击钻机1。在运行时，冲击钻机1使钻头4持续绕工作轴线11转动，同时可使钻头4朝撞击方向12沿工作轴线11钻入基础中。
冲击钻机1具有安全装置13，其保护使用者不受钻头4过大的反作用扭矩的伤害。作为钻头4传递给工件的扭矩的响应，钻机10对使用者施加反作用扭矩。只要钻动时基础坍塌，反作用扭矩就均匀且微小。如果钻头在工件中发生阻塞，由于突然停止转动的组件会产生较大的反作用扭矩。使用者对该反作用扭矩不再有足够的对抗力，因此整个冲击钻机1包括把手12开始绕钻头4的转轴线转动。若当前旋转运动预期到整个冲击钻机1以临界角度转动时，安全装置13监测到把手9绕工作轴线11的旋转运动，就会减少传送到工具容纳部2的扭矩输出。示例的临界角度为60度。示例中，通过制动器14将驱动器5停止实现扭矩的减少。
安全装置13用旋转运动传感器15检测把手9的旋转运动。示例的旋转运动传感器15是回转传感器(Gyrosensor)，其直接确定绕工作轴线11的角速度。示例中，回转传感器有一个振荡地悬挂着的小板。旋转运动期间的科里奥利力影响小板的振荡频率。旋转运动传感器15从振荡频率确定科里奥利力引起的角速度。旋转运动传感器15可以靠近工作轴线11或安装在机器壳体16或把手9内部与工作轴线11错开的位置。
安全装置13评价角速度并确定是否有对使用者有危害的情形出现。示例中根据比较仪17对安全设备13进行简单评价，它会比较角速度是否超过了角速度的极限值。在这种情况下安全装置13触发相应的保护措施。示例中安全装置13激活驱动器5的制动器14。驱动器5会优选制动到停止状态。
示例中，另一种评价会确定机器壳体16相对于过去时间点的当前旋转角度。评价单元18对从这一时间点开始的角速度积分。当旋转角度超过旋转角度的极限值时，安全装置13触发合适的保护措施。
另一评价单元18结合当前的角速度和当前的旋转角度。例如会估算未来的旋转角度。未来的旋转角度是当前角速度与一个固定时间间隔例如10毫秒的乘积与当前旋转角度的值的和。未来的旋转角度会与未来旋转角度的极限值进行对比，视情况决定安全装置13是否触发。不去确定未来的旋转角度，就可得出角速度和当前旋转角度的极限值对的表。当一对的两个极限值都被超过时，安全装置13就会被触发。
安全装置13在运行中监测使用者行为，也包括可能的临界情况之外的情况。监测器19确定使用者在克服冲击钻机1绕工作轴线11转动时的平均把持力。使用者的把持力首先取决于使用者的体力，但也受使用者的注意力，职业行为，冲击钻机1的空间取向等的影响。在钻动过程中，冲击钻机1中，尽可能地以恒定钻速转动和尽可能地以恒定冲击速度击打的冲击钻头4产生振动。振动振幅取决于基础、工具以及使用者的压紧力和把持力。尽管有大量未知的变量影响振动振幅，但是由把持力主导的振幅相关性仍在约为2赫兹的较小的频率范围内。监测器19利用这一相关性，确定把持力的范围。监测器19包括一个中心频率为0.4赫兹到4赫兹的带通滤波器20，将旋转运动传感器15的测量信号21传送给带通滤波器。检测带通滤波器20的输出信号22的振幅作为把持力的大小。例如输出信号22可以在检波器23中进行检波。检波后的信号可以传送到鉴别器24，例如将信号分别归于三类：“弱把持力”，“中把持力”和“强把持力”。
根据把持力，安全装置13触发制动器14。与力气较弱的使用者相比，在临界角度达到之前，一个强有力的使用者预计可以把较快旋转的冲击钻机1制动。根据确定的把持力，安全装置13改变比较仪17的极限值。例如设定成“强把持力”时极限值大于“弱把持力”时极限值。优选极限值会随着把持力的增加而持续或逐步增加。
制动器14例如可以是机械操作的制动，用来夹紧钻头4。在此过程中优选传动系会通过滑动离合器或电控离合器来与驱动器5解耦。优选的实施方案为，制动器14由驱动器5来实现。驱动器5会在发电运行时启动，产生的电力接入欧姆电阻。也可以替换将电流以相位控制的方式输入驱动器5，尤其是磁阻电机情况下，机电力反作用于驱动器5的旋转运动。扭矩也可以通过电控的离合器减少。

Claims (5)

1.一种手持工具机(1)，具有：
用于在工作轴线(11)上容纳工具的工具容纳部(2)；
用于驱动所述工具容纳部(2)绕所述工作轴线旋转的驱动器(5)；
机器壳体(16)，所述驱动器(5)位于所述机器壳体内；
固定在所述机器壳体(16)上的把手(9)，其在运行中用于引导所述手持工具机(1)；
旋转运动传感器(15)，其检测所述机器壳体(16)绕所述工作轴线(11)的旋转运动；
监测器(19)，其根据旋转运动在频率范围2至4赫兹内的振幅确定使用者的把持力；以及
安全装置(13)，当检测到的旋转运动超过极限值，所述安全装置减少传递到所述工具容纳部(2)的扭矩输出，其中，所述极限值根据所述把持力来设置。
2.根据权利要求1所述的手持工具机，其特征在于，所述旋转运动传感器(15)检测所述机器壳体(16)绕所述工作轴线(11)的角速度。
3.根据权利要求1或2所述的手持工具机(1)，其特征在于，所述安全装置(13)将基于所述机器壳体(16)的角速度和/或扭转角度的大小与极限值进行比较，所述安全装置(13)随着增加的把持力提高所述极限值。
4.根据权利要求2所述的手持工具机(1)，其特征在于，所述监测器(19)具有极限频率为2赫兹和4赫兹的带通滤波器(20)。
5.用于手持工具机(1)的控制方法，所述手持工具机具有被驱动而绕工作轴线(11)旋转的工具容纳部(2)和固定在机器壳体(16)上的、在运行中用于引导所述手持工具机(1)的把手(9)，所述控制方法包括步骤：
用旋转运动传感器(15)检测所述机器壳体(16)绕所述工作轴线(11)的旋转运动；
用监测器根据旋转运动在频率区域2赫兹至4赫兹间的振幅确定使用者的把持力；和
当检测到的旋转运动超过极限值时，减少所述工具容纳部(2)的扭矩输出，其中，所述极限值根据把持力来设置。
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