CN108698219A - 电子滑动离合器的应用优化的切断性能 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行工具设备(1)中的离合器(5)的方法，特别是用于运行电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具，所述工具设备包括：电动机(3)；控制及调节设备(8)，用于对工具设备(1)的电动机功率进行闭环和开环控制；以及至少一个传感器(12)；其中，所述工具设备(1)能够在第一或第二运行模式中运行，并且在所述第一运行模式中当低于预定的转速阈值时在预定的持续时间之后对离合器(5)进行操作，并且在所述第二运行模式中当超过预定的第一电动机电流阈值时对离合器(5)进行操作。所述方法包括下列方法步骤：调定第二运行模式；测量电动机(3)的电动机电流；以及，当超过预定的第二电动机电流阈值时，将电动机转速从第一转速值降低到第二转速值，由此将通过工具设备(1)所能产生的扭矩从第一扭矩值提高到第二扭矩值。此外，本发明还涉及一种用于运行所述方法的工具设备(1)。

Description

电子滑动离合器的应用优化的切断性能
技术领域
本发明涉及一种用于运行工具设备中的离合器的方法，特别是用于运行电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具，所述工具设备包括：电动机；控制及调节设备，用于对工具设备的电动机功率进行闭环和开环控制；以及至少一个传感器；其中，所述工具设备能够在第一或第二运行模式中运行，并且在所述第一运行模式中当低于预定的转速阈值时在预定的持续时间之后对离合器进行操作，并且在所述第二运行模式中当超过预定的第一电动机电流阈值时对离合器进行操作。
另外，本发明还涉及一种可利用本方法运行的工具设备。
背景技术
电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具主要用于将螺钉拧入不同的材料中。这些材料例如可以是木材、塑料、金属、矿物材料等等。
若应该利用电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具将螺钉拧入某种材料，随着螺钉越来越深地进入材料中，需要相应地提升动力消耗或者说相应地提高扭矩，以便能够实现螺钉大致保持恒定的向前推进速度。特别是所谓的将螺钉头沉入，亦即达到螺钉头的平的表面的齐平端接，要求很高的功率输出，也就是说，要求高的动力消耗以及工具设备的高扭矩。其原因就是螺钉头所具有的特殊形状，该螺钉头通常具有一种截锥状的结构外形并且因而在材料中形成相应高的阻力。
就此而论，若要将多个同样长度的螺钉齐平地(亦即螺钉头沉入)拧入一种硬度不均匀的材料中，可能会出现问题。特别是木材常常不具备连续均匀的结构组织，因而木材的硬度可能有很大不同。在将第一螺钉在木材的第一位置处旋入时，可能需要较小的动力消耗或者说较小的力矩。然而在同一木材的其他位置，为了将第二(同样的)螺钉旋入同样的深度则可能需要消耗大得多的动力或者说更大的扭矩。对于旋入或者说沉入截锥状螺钉头的情况，这一问题尤为显著。
难上加难的是：通常以蓄电池运行的电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具必须构造得小型而紧凑，以便使用者实际使用。然而此时工具设备的有效功率也下降了。
另外，过早地触发离合器也可能是一个问题。在动力消耗或者说扭矩为了使螺钉头沉入而过高时，基于特殊调定之故，离合器过早地触发/断开(也就是说，将传动系分离)，从而无法再在螺钉上提供充分的扭矩并且因此不再能够将螺钉向前推进。使用者陷入不得不松开工具设备的开关并重新进行操作的境况。由此将离合器去活(deaktiviert，使其停止工作)并将传动系闭合，从而可以重新产生必要的扭矩，以便继续将螺钉向前推进。然而，这种作业过程中断意味着对作业过程的不希望的延长。
发明内容
因此，本发明的目的是，解决上述问题并且特别是利用几乎同样大的动力消耗或者说扭矩来确保将螺钉按规定旋入非均质的材料中。
该目的通过独立权利要求1的方案主题以及相应地通过独立权利要求4的方案主题得以实现。从属权利要求中包含了一些有益的实施方式。
在此，上述目的特别是通过这样一种方法得以实现，其用于运行工具设备中的离合器，特别是用于运行电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具，所述工具设备包括：电动机；控制及调节(即开环及闭环控制)设备，用于对工具设备的电动机功率进行闭环和开环控制；以及至少一个传感器；其中，所述工具设备能够在第一或第二运行模式中运行，并且在所述第一运行模式中当低于预定的转速阈值时在预定的持续时间之后对离合器进行操作，并且在所述第二运行模式中当超过预定的第一电动机电流阈值时对离合器进行操作。
根据本发明，所述方法包括下列方法步骤：
-调定第二运行模式；
-测量电动机的电动机电流；和
-当超过预定的第二电动机电流阈值时，将电动机转速从第一转速值降低到第二转速值，由此将通过工具设备所能产生的扭矩从第一扭矩值提高到第二扭矩值。
通过根据电动机电流降低转速，可以保证利用相应大的扭矩进行连续作业。另外，降低的转速在此有利于实现下降的和由此可靠的向前推进速度，从而可以抵御螺钉头不经意间过深地进入材料之中。应该注意到，工具设备在此并未被关断，且在使用者目视监控下将螺钉头在材料表面上齐平端接地沉入。较慢的旋转速度在此能够使螺钉头尽可能精确地沉入或者说安置。第二扭矩值可以是由工具设备所能产生的最大扭矩。
工具设备的第一运行模式是为所谓的硬螺旋联接(Schraubfall)(也称为Hard-Joint)而设，第二运行模式是为所谓的软螺旋联接(Soft-Joint)而设。在硬螺旋联接的情况中螺钉被拧入较硬的材料(例如金属)中，而在软螺旋联接的情况中螺钉被拧入较硬的材料(例如松木)中。
所述预定的第一电动机电流阈值在此大于所述预定的第二电动机电流阈值。
根据本发明的一种有益的实施方式，可以规定：
-借助所述至少一个传感器检测用于工具设备的第一和第二位置值以及第一和第二定向值；和
-当第一与第二位置值之间的差或者第一与第二定向值之间的差低于预定的阈值时，将电动机转速从第一转速值降低到第二转速值。由此可以确认：工具设备的位置和/或定向在旋入过程期间是否发生改变。也就是说，若借助差值的大小相应地测定出工具设备的位置和/或定向改变，则可以从中得知：工具设备从第一螺钉移到第二螺钉，并且代替所述第一螺钉，现在对第二螺钉进行旋拧。在此情况中，转速未被相应地降低并且可以由使用者根据工具设备的激活开关的位置进行选择。然而，在差值相应小的情况下可以得知：工具设备的位置和/或定向在旋入过程期间未发生改变，并且继续对同一螺钉进行旋拧。在此情况中，转速降低而扭矩相应地提高。因此，在将螺钉通过降低的转速连续拧入的过程中，一方面是提高的扭矩以及另一方面是缓慢的旋转速度可供使用者使用，以使螺钉头精确沉入。
根据本发明的另一有益实施方式，可以规定：
-将工具设备的运行开关调定到激活模式；
-将该运行开关调定到去活模式；
-将运行开关调定到激活模式；
-借助所述至少一个传感器检测用于工具设备的第一和第二位置值以及第一和第二定向值；和
-当第一与第二位置值之间的差或者第一与第二定向值之间的差低于预定的阈值时，将电动机转速从第一转速值降低到第二转速值，其中，所述第二转速值对应于电动机的脉冲运行。由此可以确认：工具设备的位置和/或定向在旋入过程期间是否发生改变。也就是说，若借助差值的大小相应地测定出工具设备的位置和/或定向改变，则可以从中得知：工具设备从第一螺钉移到第二螺钉，并且代替所述第一螺钉，现在对第二螺钉进行旋拧。在此情况中，转速未被相应地降低并且可以由使用者根据工具设备的激活开关的位置进行选择。然而，在差值相应小的情况下可以得知：工具设备的位置和/或定向在旋入过程期间未发生改变，并且继续对同一螺钉进行旋拧。在此情况中，转速降低到脉冲运行而扭矩相应地提高。因此，在通过电动机的脉冲运行将螺钉连续拧入的过程中，一方面是提高的扭矩、以及另一方面是缓慢的旋转速度可供使用者使用，以使螺钉头精确沉入。利用脉冲运行-该脉冲运行实现螺钉的短时或者说反复的部分转旋转，使用者可以对螺钉头的沉入进行更精确的估定或者监视。
在此，所述传感器可以构造为陀螺仪传感器、线性传感器或者类似传感器件。
另外，所述目的还通过可利用本发明之方法运行的工具设备得以实现。
根据本发明的一种有益实施方式，可以针对工具设备规定：设置有传动装置，该传动装置至少具有第一挡和第二挡，其中，在一个挡中由工具设备所能产生的扭矩与电动机电流上升成对数关系，而在另一挡中由工具设备所能产生的扭矩与电动机电流上升成线性关系。由此，在转速相同的情况下可以在一个挡中产生比另一挡更高的扭矩，由此使得螺钉头的齐平沉入更加简易。
附图说明
从下文对附图的说明中可得知另外一些优点。在附图中示出了本发明的不同实施例。附图、说明书和权利要求包含了许多组合特征。本领域技术人员根据目的需要也可单独地考虑各特征并将其结合为适宜的其他组合方式。
在附图中，相同的和同样的部件被标注以相同的附图标记。
附图示出：
图1为用于运行本发明方法的本发明工具设备的示意图。
具体实施方式
实施例：
图1示出了本发明的工具设备1，其用于运行本发明的方法。
该工具设备1构造为电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具的形式并且主要包括壳体2、作为驱动装置的电动机3、带有离合器5的传动机构4、驱动轴6、从动轴7、控制及调节设备8、激活开关9和蓄电池10。
电动机3、传动机构4、驱动轴6和从动轴7定位在壳体2中。用于握持工具设备1的手柄11的第一端部设置在壳体2的下侧。工具设备1的激活开关9位于手柄11上。蓄电池10作为工具设备1的能量源可拆式连接在手柄11的第二端部上。
控制及调节设备8主要对电动机3进行开环和闭环控制。为此，该控制及调节设备8既与激活开关9、蓄电池10连接，也与电动机3连接。特别是，利用该控制及调节设备8可以对电动机电流、转速和所产生的扭矩进行测量、开环及闭环控制。在此，借助(在附图中未示出的)传感器进行所述测量。
此外，工具设备包括传感器12，这些传感器能够测量工具设备的不同参数并将其发送给控制及调节设备8。传感器12可以是陀螺仪传感器或者加速度传感器和线性传感器或者定位传感器。传感器12用于确定工具设备1的位置变化或者定向变化。
电动机3产生扭矩并且将该扭矩传递到驱动轴6上。驱动轴6又与传动机构4连接。传动机构4包括离合器5，该离合器可以构造为滑动离合器的形式。在传动机构4中可以选择和调定第一挡或者第二挡。从动轴7与传动机构4连接。离合器5使驱动轴6与从动轴7连接或者分离。有一刀头13(该刀头也可以称为螺丝旋具刀头(Schraubendreherklinge))紧固在从动轴7的第一端部7a上。刀头13可以插入螺钉14、15的螺钉头部轮廓14a、15a(例如槽缝、十字等等)中。
借助电动机3产生扭矩。所产生的扭矩被传递到驱动轴6、传动机构4、离合器5、从动轴7上以及最后传递到刀头13上。若刀头13插入螺钉14、15的螺钉头部轮廓14a、15a中，那么由电动机3所产生的扭矩就被传递到螺钉14、15上并使该螺钉14、15沿着旋转方向R围绕中轴线N旋转。通过作用在螺钉14、15上的扭矩，该螺钉14、15可以向材料W中进入并且被紧固在该材料中。
离合器5的激活取决于测得的电动机电流。在此，电动机电流是由电动机3所产生的扭矩的函数。因此，通过检测电动机电流便可确定出由电动机3所产生的扭矩。若测得的电动机电流超过预定的值，离合器5就被激活，也就是说，驱动轴6和从动轴7彼此分离。在此，工具设备1构造为：在第一挡中由工具设备1所产生的扭矩与电动机电流上升成对数关系，而在第二挡中由工具设备1所能产生的扭矩与电动机电流上升则成线性关系。由此，在电动机电流相同的情况下在第一挡中可以产生比在第二挡中更大的扭矩，而无需离合器5将驱动轴6和从动轴7分离。
如果欲要将某一螺钉14、15拧入某种材料W中，则首先借助于选择开关16来选择传动机构4的挡位。在此，可以选择第一挡或者第二挡。然而在一种备选的设计中，也存在有两个以上挡位可供选择的可能性。
接着选择相应的运行模式。可以在用于软螺旋联接的第一运行模式与用于硬螺旋联接的第二运行模式之间进行选择。在当前的情况中选择了第二运行模式，其中，在该第二运行模式，在超过预定的第一电动机电流阈值的情况下操作离合器5。
借助选择开关进行第一或第二运行模式的选择。在附图中未示出所述选择开关。
接着，借助调定机构17来调定离合器5的触发条件。通过该调定而确定：从怎样的扭矩(该扭矩由电动机3产生并且传递到螺钉14、15上)起所述离合器5应该将驱动轴6和从动轴7分离。正如上文说明的那样，借助电动机电流确定出所述扭矩。
现在要借助刀头13将第一螺钉14拧入材料W中。通过操作(按压)激活开关9，而激活工具设备1或者电动机3。为此使激活开关9沿着箭头方向A运动。为了关断工具设备1或者说使电动机3停止，使激活开关9沿着箭头方向B运动。通过未示出的弹簧实现沿着箭头方向B的运动。在此，相应的传感器持续地对电动机电流进行测量。若从电动机电流中求出的扭矩未超过事先规定的阈值，便将螺钉14沿着方向C向材料W中旋拧，直至止挡部。通常，为使螺钉头14a齐平地沉入，需要极高的扭矩，因为该螺钉头由于其截锥形状而在材料W中产生最大阻力。
在第一螺钉14拧入材料W中之后，将第二螺钉15在另一位置处向材料W中拧入。在此可能的情况是：欲要在这样一个位置处旋入第二螺钉15，材料W在该位置比在第一螺钉14的位置更硬。于是，在此情况中，需要更大的扭矩用以旋入。如果在将第二螺钉15在材料W的某一硬的位置处旋入时，超过了用于电动机电流(利用该电动机电流能够确定出所产生的扭矩)的阈值，则离合器5不被激活并且因此不将驱动轴6与从动轴7分离。取而代之的是，降低电动机的转速，使扭矩可以相应地得到提高。通过该提高的扭矩，也可以将第二螺钉15并且特别是螺钉头15a齐平地拧入硬的材料W中。在这种情况下，工具设备1的使用者不必(沿着箭头方向B)松开激活开关9，而是可以(沿着箭头方向A)保持按压该激活开关，因为降低转速和由此提高扭矩是自动进行的。另外，通过低转速和与之相关的螺钉14、15在材料W中的缓慢推进，使用者可以更加容易地观察：螺钉14、15或者说螺钉头14a、15a何时齐平地贴靠在材料W的表面上。借此可以防止螺钉14、15过深地进入材料W之中。
下面对本发明的一种备选实施方式进行说明。
在需要过高扭矩用于旋入的情况下，并且借助超过一定阈值的电动机电流可以确定这一点，则使电动机3完全停止。继而，使用者将激活开关9(沿着箭头方向B)松开并且接着又再次(沿着箭头方向A)操作该激活开关。然而传感器12(亦即陀螺仪传感器或者加速度传感器和线性传感器或者定位传感器)未测定出工具设备1的位置变化或者定向变化。这意味着：工具设备1没有从螺钉14、15移开，并且应该继续对同一螺钉14、15进行旋拧。由此便通知控制及调节设备8：电动机3应该以低转速旋转并且应该产生相应高的扭矩。作为备选方案，代替利用降低的转速，也可以使电动机3以脉冲运行或脉动运行模式运行。在所述脉冲运行或脉动运行中，从动轴7只围绕中轴线N旋转四分之一转。由此，扭矩同样得到提高并且可以继续将螺钉14、15旋入以及将螺钉头14a、15a齐平地沉入。
然而，若传感器12(亦即陀螺仪传感器或者加速度传感器和线性传感器或者定位传感器)测定出工具设备1的位置变化或者定向变化(也就是说，根据超过了一定阈值或者根据超过了第一与第二位置值或者定向值的差值)，则可以从中得知：工具设备1已经从一个螺钉14移到另一螺钉15。因此就不再对同一螺钉14进行旋拧。在这种情况中，如果使用者(沿着箭头方向B)松开激活开关9并且接着又再次(沿着箭头方向A)操作该激活开关，则电动机3的转速并未下降而且也不调定脉冲运行或脉动运行。现在便可重新以全转速范围对新的螺钉15进行旋拧。

Claims (5)

1.用于运行工具设备(1)中的离合器(5)的方法，特别是用于运行电动螺钉旋具或者钻式螺钉旋具，所述工具设备包括：电动机(3)；控制及调节设备(8)，用于对工具设备(1)的电动机功率进行闭环和开环控制；以及至少一个传感器(12)；其中，所述工具设备(1)能够在第一或第二运行模式中运行，并且在所述第一运行模式中当低于预定的转速阈值时在预定的持续时间之后对离合器(5)进行操作，并且在所述第二运行模式中当超过预定的第一电动机电流阈值时对离合器(5)进行操作，
其特征在于下列方法步骤：
-调定所述第二运行模式；
-测量所述电动机(3)的电动机电流；和
-当超过预定的第二电动机电流阈值时，将电动机转速从第一转速值降低到第二转速值，由此将通过工具设备(1)所能产生的扭矩从第一扭矩值提高到第二扭矩值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于下列方法步骤：
-借助所述至少一个传感器(12)检测用于工具设备(1)的第一和第二位置值以及第一和第二定向值；和
-当第一与第二位置值之间的差或者第一与第二定向值之间的差低于预定的阈值时，将电动机转速从第一转速值降低到第二转速值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于下列方法步骤：
-将工具设备(1)的激活开关(9)调定到激活模式；
-将该激活开关(9)调定到去活模式；
-将激活开关(9)调定到激活模式；
-借助所述至少一个传感器(12)检测用于工具设备(1)的第一和第二位置值以及第一和第二定向值；和
-当第一与第二位置值之间的差或者第一与第二定向值之间的差低于预定的阈值时，将电动机转速从第一转速值降低到第二转速值，其中，所述第二转速值对应于电动机(3)的脉冲运行。
4.工具设备(1)，其能够利用如权利要求1至3之至少一项所述的方法运行。
5.如权利要求4所述的工具设备(1)，其特征在于：设置有传动机构(4)，该传动机构至少具有第一挡和第二挡，其中，在一个挡中由工具设备(1)所能产生的扭矩与电动机电流上升成对数关系，而在另一挡中由工具设备(1)所能产生的扭矩与电动机电流上升成线性关系。
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