CN110072672A - 用于冲击式手持工具机的控制方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的用于冲击式手持工具机(1)的控制方法具有下述步骤：检测操作按钮(12)的切换状态，利用温度传感器(22)检测温度T，响应于操作按钮(12)的致动激活电动气动冲击机构(5)，其中，电动气动冲击机构(5)的激励器(13)以重复频率R沿着工作轴线(3)前后运动，由此使通过气动室(16)耦联到激励器(13)上的冲击件(14)一起运动。当温度T大于极限温度Tc时，重复频率R被从静止连续地增大直到目标值(21)。直到达到目标值(21)的持续时间短于10个周期。当温度T小于极限温度Tc时，直到达到目标值(21)的持续时间大于200个周期。

Description

用于冲击式手持工具机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于冲击式手持工具机，特别是手持式气动钻锤和手持式气动电动凿子的控制方法。

背景技术

由于运动部件的摩擦和在空气弹簧中的热损失，钻锤的冲击机构在运行中变热。通常产生在80℃至150℃之间的运行温度。冲击机构的润滑、密封、尺寸和公差是根据典型的运行温度设计的。然而，在运行开始时，冲击机构是冷的，特别是在低于冰点的冷工作环境中。这些条件对于冲击机构不是最佳的并且可能妨碍冲击机构的可靠启动。

发明内容

根据本发明的用于冲击式手持工具机的控制方法具有以下步骤：检测操作按钮的切换状态，利用温度传感器检测温度，响应于操作按钮的致动激活电动气动冲击机构，其中，电动气动冲击机构的激励器以重复频率R沿着工作轴线前后运动，由此使通过气动室耦联到激励器的冲击件一起运动。当温度大于极限温度时，重复频率被从静止连续地增大直到目标值。直到达到目标值的持续时间短于10个周期。当温度小于极限温度时，直到达到目标值的持续时间大于200个周期。

在一个实施方式中，当温度大于极限温度时，以第一加速度连续地增大重复频率。否则，当温度小于极限温度时，在第一阶段中以中间值作为目标值，其中，至少分段地以第一加速度增大重复频率，而在第二阶段中以第二加速度连续地增大重复频率直到目标值。第二加速度可以小于第一加速度的1/10。

附图说明

以下的描述借助于示范性的实施方式和附图解释本发明。在图中显示：

图1是钻锤，

图2是控制图，

图3是在接通钻锤后的重复频率，

图4是在接通钻锤后的重复频率，

图5是控制图，

图6是在接通钻锤后的重复频率，以及

图7是在接通钻锤后的重复频率。

除非另有说明，否则相同或功能相同的元件在图中用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出了作为冲击式手持工具机的示例的钻锤1。钻锤1具有工具保持架2，在该工具保持架中可以与工作轴线3同轴地插入和锁定钻头、凿子或其他冲击工具4。钻锤1具有气动冲击机构5，该气动冲击机构可以沿冲击方向6将冲击周期性地施加到工具4上。旋转驱动器7可以使工具保持架2围绕工作轴线3连续地旋转。气动冲击机构5和旋转驱动器由电动机8驱动，该电动机由电池9或电源线供电。

冲击机构5和旋转驱动器7布置在机壳10中。手柄11通常布置在机壳10的背离工具保持架2的一侧上。用户可以通过手柄11在运行中保持和引导钻锤1。附加的辅助手柄可以固定在工具保持架2附近。在手柄11处或附近布置有操作按钮12，用户可以优选地利用保持的手来致动该操作按钮。通过致动操作按钮12接通电动机8。通常，只要操作按钮12被保持按下，电动机8就一直旋转。

气动冲击机构5沿着冲击方向6具有激励器13、冲击件14和可选地冲头15。激励器13借助于电动机8被强制沿着工作轴线3进行周期性运动。冲击件14通过空气弹簧耦联至激励器13的运动。空气弹簧通过在激励器13和冲击件14之间封闭的气动室16形成。冲击件14在冲击方向6上运动，直到冲击件14撞击到冲头15上。冲头15在冲击方向6上抵靠工具4并将冲击传递到工具4上。

示例性的冲击机构5具有活塞状激励器13和活塞状冲击件14，它们通过引导管17沿工作轴线3被引导。激励器13和冲击件14以其侧表面抵靠在引导管17的内表面上。气动室16由激励器13和冲击件14沿工作轴线3并通过引导管17沿径向方向封闭。在激励器13和冲击件14的侧表面中的密封环可以改善气动室16的气密的封闭。

激励器13通过传动部件与电动机8连接。传动部件沿着工作轴线将电动机8的旋转运动转换成周期性的平移运动。一个示例性的传动部件基于偏心轮18，该偏心轮与电动机8相连接。连杆19将偏心轮18与激励器13连接起来。激励器13与电动机8同步运动。电动机8通常响应于对操作按钮12的致动而旋转并且只要用户保持对操作按钮12进行致动就一直旋转。激励器13的周期性的前后运动也以操作按钮12的致动或释放而开始和结束。这种传动部件的另一个示例是摆动驱动器。

激励器13以重复频率R运动，该重复频率与电动机8的转速成比例。在电动机8和激励器13之间的传动部件通常以固定的传动比作用。重复频率R在例如30个周期/秒(Hz)和150Hz之间的范围内。冲击件14在连续的运行中通过气动室16耦联到激励器13并以与激励器13相同的重复频率运动。冲击件14与激励器13的耦联仅通过空气弹簧进行。空气弹簧基于在气动室16中的压力与在环境中的压力之间的压力差。被迫运动的激励器13通过其周期性的轴向运动增大或减小在气动室16中的压力。冲击件14通过该压力差在冲击方向6上或逆着冲击方向6被加速。

钻锤1具有设备控制器20，其预先设定激励器13的重复频率R。设备控制器20控制电动机8。例如，电动机8包括转速调节，借此由设备控制器20预先设定用于转速的目标值。转速调节机构也可以基于在电动机轴上的转速传感器和负反馈回路在设备控制器20中实现。替代地，设备控制器20可以限制冲击机构5的功率消耗或电动机8的功率消耗，以预先设定重复频率。

设备控制器20检测操作按钮12的位置。操作按钮12具有关断位置，设备控制器20响应该关断位置预先设定重复频率为零，即，关断冲击机构5。操作按钮12具有接通位置，设备控制器20响应该接通位置激活冲击机构5。电动机8被加速直到额定值以获得激励器13的预定的目标重复频率21。优选地，如果操作按钮12不被保持致动，则操作按钮12自动从接通位置返回到关断位置。

当将操作按钮12从关断位置改变到接通位置时，重复频率R的增大是根据钻锤1的温度T来进行的。在机壳10中的温度传感器22测量当前的运行温度T。温度传感器22可以布置在冲击机构5上或者与设备控制器20的其他电子器件一起布置在印刷电路板上。

图2示出了设备控制器20的示例性的控制方案。图3示出了针对不同温度的重复频率R的特性。重复频率绘制在纵坐标上；时间绘制在横坐标上。用户按下操作按钮12。操作按钮12从关断位置变换到该接通位置或其中一个接通位置。设备控制器20在时间点t2检测到被按下的位置(S1)。冲击机构5现在被激活。

设备控制器20检测温度传感器22的温度T并将温度T与极限温度Tc进行比较(S2)。极限温度Tc例如低于10℃，例如为10℃，5℃，0℃，-5℃，-10℃。极限温度Tc尤其可以根据在冲击机构5中使用的润滑油来调整。

假设温度T高于极限温度Tc。激励器13开始前后运动。激励器13被间接地加速(S3)，在该示例中通过电动机8加速。重复频率R增大，直到达到目标重复频率21。在达到目标重复频率21时，钻锤1完全准备好运行并且完成接通过程。目标重复频率R是针对冲击机构5预先设定的并且通常冲击机构5的效率或冲击功率在重复频率R时是最高的。手持式钻锤的典型的目标重复频率在用于较大的冲击机构的30个周期/秒(Hz)和用于较小的冲击机构的150Hz之间的范围内。钻锤1的其他特性取决于应用和用户的使用(S5)。重复频率R的变化过程在图3中以虚线示出。

优选尽可能快速地达到目标重复频率R。冲击机构5的功率消耗P，在该示例中为驱动电动机8的功率消耗，优选地不受控制或调节的限制。激励器13和电动机8以钻锤1的最大特征值Pmax加速。目标重复频率R例如在优选地小于1秒、例如小于0.5秒、小于0.2秒的持续时间t1内达到。冲击机构5可以在少于20个周期、例如少于10个周期、多于5个周期内完全地准备好运行。

假设温度T低于极限温度Tc。接通过程现在分为两个阶段。在第一阶段期间，激励器13加速到具有取决于温度的中间值RTc的重复频率。中间值RTc高于目标重复频率21的20％，例如高于40％、60％，低于目标重复频率21的80％，例如低于70％。中间值RTc可以随着温度T的降低而降低。例如，针对-10℃的中间值RTc2小于针对-5℃的中间值RT1c。中间值RTc大于最小重复频率，自该最小重复频率起，至少在室温(20℃)下，冲击件14可以跟随激励器13的运动。冲击件14已经开始跟随激励器13的运动。受低的重复频率R的限制，冲击件14的偏转仍然很低并且因此冲击能量小。优选尽可能快地达到中间值RTc。冲击机构5的功率消耗P，在该示例中即驱动电动机8的功率消耗，优选地不受控制或调节的限制。激励器13和电动机8以钻锤1的最大特征值Pmax加速(S6)。中间值RTc例如在优选小于1秒、例如小于0.5秒、小于0.2秒的持续时间内达到。

在达到中间值RTc之后(S7)，第二阶段开始。在第二阶段期间，冲击机构5的功率消耗P减小到较低的值PTc(S8)。激励器13的加速度在第二阶段中比在第一阶段中的明显较小。加速度可以减小十倍以上。激励器13可以需要5秒以上，例如10秒以上，直到达到目标重复频率21。例如，激励器13在200个周期后，例如在500个周期后，才达到目标重复频率21。用户清楚地感知到接通过程的变化。在图3中用实线针对两种不同的温度示出了重复频率R的变化过程。

当达到目标重复频率R时(S9)，结束接通操作并且运行开始(S5)。

接通过程的变化在图4中示出。该过程基本上如针对图2所描述的那样。钻锤1具有振动传感器23。在缓慢的加速期间，即在有限的功率消耗PTc下，设备控制器20检查是否振动值超过振动极限值。只要振动值不超过振动极限值，该控制方法就与图2没有区别。如果超过振动极限值，例如在时间点t3，则激励器13的加速度增大。激励器13可以以最大加速度、即无限制的功率消耗Pmax、进行加速，直到达到目标重复频率21。由此可以缩短接通过程。

图5示出了设备控制器20的示例性控制方案。图6示出了针对不同温度的重复频率R的特性。重复频率绘制在纵坐标上；时间绘制在横坐标上。用户按下操作按钮12。操作按钮12从关断位置变换到该接通位置或其中一个接通位置。设备控制器20在时间点t2检测到被按下的位置(S1)。冲击机构5现在被激活。

设备控制器20检测温度传感器22的温度T并将温度T与极限温度Tc进行比较(S2)。极限温度Tc例如低于10℃，例如为10℃，5℃，0℃，-5℃，-10℃。极限温度Tc尤其可以根据在冲击机构5中使用的润滑油来调整。

假设温度T高于极限温度Tc。该特性与前面描述的方法相同。激励器13尽可能快地加速到目标重复频率R(S3)。当达到目标重复频率21(S4)时，钻锤1完全准备好运行并且完成接通过程。钻锤1的其他特性取决于应用和用户的使用(S5)。重复频率R的变化过程在图6中以虚线示出。

假设温度T低于极限温度Tc。接通过程分为两个阶段。

在第一阶段期间，激励器13被最大程度地加速(S10)。冲击机构5的功率消耗不受限制。激励器13被加速直到达到预先设定值Ro。预先设定值Ro处在目标重复频率21的80％和150％之间的范围内。预先设定值Ro是与温度无关的。由于最大加速度，预先设定值Ro例如在优选地小于1秒、例如小于0.5秒、小于0.2秒的持续时间内达到。尽管激励器13被驱动，但是可预计没有冲击件14的运动。随后，激励器13以预先设定值Ro被运动预定的保持时间(S12)。例如，一直到在接通之后经过了时间点tw。保持时间可以在2秒到20秒之间。保持时间优选与温度相关。保持时间随着温度T的升高而缩短。图6显示了针对在-5℃(点线)和在-10℃(实线)下的温度的特性。

在接着保持时间之后，重复频率R被减小。重复频率R被减小直到取决于温度的中间值RTc。例如，功率消耗P可以设置为零(S13)，由此冲击机构5惯性运转并快速地变慢。替代地，可以如此程度地减少功率消耗P，使得功率消耗不再补偿摩擦损失和热损失。此外，冲击机构5也可以主动制动。当达到中间值RTc时，结束重复频率R的减少。可以以与在前面的示例中相同的方式来选择中间值RTc。

在第一阶段之后接着是第二阶段，该第二阶段的过程与在前面的示例中的相同。例如，功率消耗P被增大到与温度相关的值PTc(S8)。激励器13被连续地加速，直到达到目标重复频率21(S9)。在此之后接通过程结束。

钻锤1可以具有振动传感器23。在图5的方法的一种变型中，设备控制器20在重复频率R的减小期间检查(S13/S14)，振动值是否超过振动极限值。如果未超过振动极限值，则该方法如在图5中所示的那样运行。图7以实线示出了这种特性。如果超过振动极限值，则在达到与温度相关的中间值RTc之前就提前结束重复频率R的减少。激励器13立即根据第二阶段，即，步骤S8和S9被加速到目标重复频率21。

Claims (10)

1.一种用于冲击式手持工具机(1)的控制方法，其具有以下步骤：

检测操作按钮(12)的切换状态，

利用温度传感器(22)检测温度(T)，

响应于所述操作按钮(12)的激活电动气动冲击机构(5)，其中，所述电动气动冲击机构(5)的激励器(13)以重复频率(R)沿着工作轴线(3)前后运动，由此使通过气动室(16)耦联到所述激励器(13)上的冲击件(14)一起运动，

其中，当温度(T)大于极限温度(Tc)时，所述重复频率(R)被从静止连续地增大直到目标值(21)并且达到所述目标值(21)的持续时间(t1)短于10个周期，其中，当温度(T)小于所述极限温度(Tc)时，从静止直到达到所述目标值(21)的持续时间(t4)大于200个周期。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当温度(T)大于所述极限温度(Tc)时，以第一加速度连续地增大所述重复频率(R)，并且当温度(T)低于所述极限温度(Tc)时，则在第一阶段中以中间值(RTc)作为目标，其中，至少分段地以第一加速度增大所述重复频率(R)，而在第二阶段中以第二加速度连续地增大所述重复频率(R)直到所述目标值(21)。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第二加速度小于所述第一加速度的1/10。

4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，在所述第一阶段中，以所述第一加速度将所述重复频率(R)从静止连续地增大直到所述中间值(RTc)，并且接着在所述第二阶段中以所述第二加速度将所述重复频率(R)连续地增大直到所述目标值(21)。

5.根据权利要求1或3所述的控制方法，其特征在于，在第一阶段中以第一加速度将所述重复频率(R)从静止增大直到预先设定值(Ro)，并且从所述预先设定值(Ro)开始将所述重复频率(R)降低到中间值(RTc)，和接着在第二阶段中以第二加速度将所述重复频率(R)连续地增大直到所述目标值(21)。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预先设定值(Ro)在所述目标值(21)的80％和150％之间。

7.根据前述权利要求2至6中任一项所述的控制方法，其特征在于，根据温度(T)调整所述中间值(RTc)。

8.根据前述权利要求2至7中任一项所述的控制方法，其特征在于，对于所述第一加速度，以最大功率消耗(Pmax)加速所述冲击机构(5)。

9.根据前述权利要求2至8中任一项所述的控制方法，其特征在于，取决于温度的所述中间值(RTc)在所述目标值(21)的20％和80％之间。

10.根据前述权利要求2至9中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述目标值(21)在每秒30个周期和每秒150个周期之间。