CN114466727A - 用于动力工具的开环和闭环控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种位于动力工具(1)、特别是凿锤上的手柄设备(5)，并且涉及一种用于动力工具(1)、特别是凿锤的开环和闭环控制的方法，该动力工具包括驱动器(3)、控制装置(13)、以及传动装置(6)，其中，该手柄设备(5)包含带有信号发射器的杠杆元件，所述杠杆元件能够相对于传感器装置(13)枢转。

Description

用于动力工具的开环和闭环控制的方法

本发明涉及一种用于动力工具、特别是凿锤的开环和闭环控制的方法，该动力工具具有驱动器、控制装置、传感器装置、传动装置和手柄设备，其中，手柄设备包含带有信号发射器的杠杆元件，所述杠杆元件可相对于传感器装置枢转。

此外，本发明涉及一种位于动力工具、特别是凿锤上的手柄设备，该动力工具具有驱动器、控制装置、传动装置，其中，手柄设备包含可相对于动力工具的壳体枢转的杠杆元件。

根据现有技术的凿锤用于对矿物材料、例如混凝土、砖等进行作业(即撕碎、破碎或凿击)。凿锤也可以称为爆破锤、机凿或破碎机。凿锤具有驱动器，该驱动器在传动机构的帮助下将撞击传递到凿子工具(也称为凿子)。驱动器可以是电动马达或燃烧式发动机。

通常，凿锤具有两个手柄，这两个手柄位于凿锤的壳体的相反侧。这两个手柄中的至少一个包括启用开关，利用该启用开关可以启用或接通凿锤。在这种情况下，手柄通常成钝角地延伸到凿锤的壳体的纵向轴线。为了使用凿锤，按下启用开关并启用凿锤，使得通过驱动器将撞击传递给凿子。

根据现有技术的凿锤的问题在于，在启用(即接通)凿锤之后，驱动器通常以最大转速操作并且因此凿锤以全功率操作。如果此时使用者还没有充分控制凿锤，即，使用者还没有将他们的两只手放在相应的手柄上并且还没有牢固地握住凿锤，则凿锤被不良地引导，并且无法进行充分且安全的作业。

因此，本发明的目的是解决上述问题，并且提供一种在动力工具、特别是在凿锤上的手柄设备，该手柄设备使得可以用动力工具、特别是用凿锤容易且安全地作业。

该目的通过权利要求1中的主题和权利要求4中的主题来实现。在从属权利要求中呈现了有利的实施例。

该目的通过一种用于动力工具、特别是凿锤的开环和闭环控制的方法实现，该动力工具具有驱动器、控制装置、传感器装置、传动装置和手柄设备，其中，该手柄设备包含带有信号发射器的杠杆元件，所述杠杆元件可相对于该传感器装置枢转。

根据本发明，涉及以下方法步骤：

-由该传感器装置感测该信号发射器的第一位置和第二位置；

-由该控制装置确定该信号发射器从该第一位置到该第二位置的第一速度；以及

-根据该信号发射器的第一速度为该驱动器设定第一转速。

根据本发明的有利实施例，可以涉及以下方法步骤：

-由该传感器装置感测该信号发射器的第一位置和第二位置；

-由该控制装置确定该信号发射器从该第一位置到该第二位置的第二速度；以及

-根据该信号发射器的第二速度为该驱动器设定第二转速。

在这种情况下，第二位置布置成沿某方向低于第一位置。因此，第二位置布置得比第一位置更靠近工具。在这种情况下，第二速度具有高于第一速度的值，并且第二转速具有高于第一转速的值。

根据本发明的另一有利实施例，可以涉及以下方法步骤：

-由该传感器装置感测该信号发射器的第一位置和第三位置；

-由该控制装置确定该信号发射器从该第一位置到该第三位置的第三速度；以及

-根据该信号发射器的第三速度为该驱动器设定第三转速。

在这种情况下，第三位置布置成沿某方向低于第一位置和第二位置。因此，第三位置布置得比第一位置和第二位置更靠近工具。在这种情况下，第三速度具有高于第一速度和第二速度的值，并且第三转速具有高于第一转速和第二转速的值。

根据本发明的有利实施例，可以涉及以下方法步骤：

-由该传感器装置感测该信号发射器的第一位置和第二位置；

-由该控制装置确定该信号发射器从该第一位置到该第二位置的速度；以及

-由该控制装置为该驱动器设定停用模式。

在这种情况下，第一位置布置成沿某方向低于第二位置。第一位置因此布置成比第二位置更靠近工具。

该目的还通过一种位于动力工具、特别是凿锤上的手柄设备来实现，该动力工具具有驱动器、控制装置、传动装置，其中，该手柄设备包含能够相对于该动力工具的壳体枢转的杠杆元件。

根据本发明，通过沿一个方向施加力，该杠杆元件能够相对于该动力工具的壳体可逆地移动，并且包含了用于感测该杠杆元件相对于该动力工具的壳体的至少一个第一位置或第二位置的传感器装置，其中，该控制装置被配置为确定该信号发射器从该第一位置到该第二位置的第一速度并根据该信号发射器的第一速度为该驱动器设定第一转速。

在这种情况下，第二转速的值高于第一转速的值。在这种情况下，驱动器可以是电动马达的形式。当动力工具为凿锤形式时，传动装置可以被配置为冲击机构装置。借助于高转速值，通过电动马达形式的驱动器与冲击机构装置形式的传动装置的组合，可以在凿子形式的工具上产生高冲击能量。

根据本发明的有利实施例，杠杆元件可以包含具有至少一个磁体的信号发射器，并且该传感器装置可以包含用于感测该至少一个磁体的至少一个第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，其中，该信号发射器能够相对于该传感器装置可逆地移动。

根据本发明的有利实施例，传感器装置可以包含至少一个3D传感器。使用至少一个3D传感器的结果是，传感器装置能够感测磁体的磁场强度，从而感测信号发射器的位置、位置变化和速度。

根据本发明的有利实施例，可以将单独致动的接通装置包含在动力工具上。通过接通装置，至少可以启用动力工具的驱动器。在这种情况下，传动装置并不借助于接通装置来启用。

进一步的优点将从以下对附图的描述中变得明显。本发明的多个不同的示例性实施例在附图中示出。附图、说明书和权利要求包含许多组合的特征。本领域技术人员还将方便地单独考虑这些特征并将它们进行组合以产生有用的进一步组合。

在附图中，相同和相似的部件由相同的附图标记表示。在附图中：

图1示出了根据本发明的动力工具的示意性前视图，该动力工具呈具有根据本发明的手柄设备的凿锤的形式；

图2a示出了根据第一示例性实施例的处于第一位置的手柄设备的详细视图；

图2b示出了根据第一示例性实施例的处于第二位置的手柄设备的详细视图；

图2c示出了根据第一示例性实施例的处于第三位置的手柄设备的详细视图；

图3a示出了根据第二示例性实施例的处于第一位置的手柄设备的详细视图；

图3b示出了根据第二示例性实施例的处于第二位置的手柄设备的详细视图；

图3c示出了根据第二示例性实施例的处于第三位置的手柄设备的详细视图；

图4a示出了根据第三示例性实施例的处于第一位置的手柄设备的详细视图；

图4b示出了根据第三示例性实施例的处于第二位置的手柄设备的详细视图；以及

图4c示出了根据第三示例性实施例的处于第三位置的手柄设备的详细视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的呈凿锤形式的动力工具1。然而，动力工具1也可以呈锤钻、动力钻、锯、砂光机等形式。

如图1所示，呈凿锤形式的动力工具1主要包含壳体2、驱动器3、控制装置4、第一手柄设备和第二手柄设备5、传动装置6、能量供应装置7和工具装配件8。

位于壳体内部的主要是驱动器3、控制装置4和传动装置6。驱动器3在这种情况下是电动马达的形式。电动马达可以是无刷电动马达。

工具装配件8位于动力工具1的壳体2的下端。借助于工具装配件8，可以装配和固持工具9。在图中，工具9是凿子的形式。

此外，能量供应装置7设置在动力工具1的壳体2的第一侧壁2a上。在动力工具1的给定示例中，能量供应装置7是电网连接部和电网线缆。电网线缆的自由端可以连接到电网连接部(也称为电源插座)。借助于能量供应装置7，动力工具1并且特别是电动马达形式的驱动器3可以被供应能量，例如被供应电能。

根据根据本发明的动力工具1的替代性实施例，能量供应装置7也可以是单个可再充电电池或多个可再充电电池的形式。借助于一个或多个电池接口，单个可再充电电池或多个可再充电电池被定位在动力工具1的壳体2之上或之中。

如上已经提到的，驱动器3在动力工具1的本实施例中为电动马达的形式。可替代地，驱动器3也可以是燃烧式发动机。在这种情况下，能量供应装置7是燃料箱的形式。

根据根据本发明的动力工具1的另一替代性实施例，驱动器3也可以被配置为气动驱动器或压缩机的形式。在这种情况下，能量供应装置7可以是在动力工具1之上或之中的压缩空气连接器或压缩空气供应器。

电动马达形式的驱动器3用于产生扭矩。借助于传动装置6，由驱动器3产生的扭矩可以以(锤)撞击的形式传递给工具装配件8并且最终传递给凿子形式的工具9。传动装置6也可以称为冲击机构。撞击的频率越高，产生的冲击能量越多。

控制装置4连接到第一手柄设备和第二手柄设备5以及驱动器3。因此可以在手柄设备5、驱动器3与控制装置4之间发送和接收信号和通信数据。控制装置4用于动力工具1的各种功能的开环和闭环控制，特别是用于设定驱动器3的参数或操作参数。借助于控制装置4，因此可以具体地将电动马达形式的驱动器3的转速设置为参数或操作参数。

第一手柄设备5以可移动的方式定位在壳体2的第一侧壁2a上，并且第二手柄设备5以可移动的方式定位在壳体2的第二侧壁2b上。如图1和图2所示，第一手柄设备和第二手柄设备5均各自包含杠杆元件10和手柄件11。第一手柄设备和第二手柄设备5的每个杠杆元件10相应地通过对应的第一枢转点D1以沿旋转方向C或D可枢转的方式安装。第一手柄设备和第二手柄设备5用于供使用者对动力工具1进行握持和引导。图中未示出使用者。

图2a至图2c展示了根据本发明的第一示例性实施例形式的手柄设备5。在这种情况下，根据第一示例性实施例的手柄设备5主要包含杠杆元件10、手柄件11、启用元件12、传感器装置13和信号发射器14。

致动开关形式的启用元件12用于启用动力工具1的驱动器3。通过沿方向S施加力，启用元件12可以从第一位置可逆地移动到第二位置。在图2a中，启用元件12被示出为处于第一位置，即处于非按压状态。在这种情况下，第一位置对应于最上位置。一旦启用元件12移离第一位置到第二位置，驱动器3就被启用。在图2b和图2c中，启用元件12在各自情况下被展示为处于第二位置，即处于按压状态。启用元件12连接到控制装置4，使得信号可以在启用元件12与控制装置4之间交换。启用元件12与控制装置4之间的连接未在图中展示出。启用元件12的特定位置(即第一位置或第二位置)借助于对应的信号被发射到控制装置4。当启用元件12处于第二位置时，仅启用动力工具1的驱动器3。冲击机构装置形式的传动装置6不会仅通过沿箭头方向S按压启用元件12而启用或启动。

传感器装置13连接到控制装置4，使得可以在传感器装置13与控制装置4之间交换信号、数据和信息。

杠杆元件10基本上呈长形杠杆臂的形式，该杠杆臂具有第一端部10a和第二端部10b并且具有顶侧10c和底侧10d。杠杆元件10安装在第一端部10a处，以便可经由第一枢转点D1相对于动力工具1的壳体2沿旋转方向C或D可逆地枢转。当沿方向A在杠杆元件10的顶侧10c上施加力时，杠杆元件10沿旋转方向C围绕枢转点D1枢转。当不再在杠杆元件10的顶侧10c上施加力时，杠杆元件10借助于第一弹簧元件15沿旋转方向D围绕第一枢转点D1枢转回到起始位置。在这种情况下，第一弹簧元件15可以被配置为螺旋弹簧或扭杆弹簧的形式。

信号发射器14牢固地连接到杠杆元件10并且被配置为磁体的形式。该磁体可以是永磁体。如图2a至图2c所示，磁体形式的信号发射器14被定位在杠杆元件10上。定位在杠杆元件10上的结果是，信号发射器14可以相对于动力工具1的壳体2移动。

传感器装置13被定位在动力工具1的壳体2的第一侧壁2a上并且主要包含第一霍尔传感器16a、第二霍尔传感器16b和第三霍尔传感器16c。如图2a至图2c所示，这三个霍尔传感器16a、16b、16c在方向A上彼此上下地定位在动力工具1的壳体2上。霍尔传感器16a、16b、16c被定位在动力工具1的壳体2上，使得当杠杆元件10沿旋转方向C或D枢转时，这三个霍尔传感器16a、16b、16c中的至少一个始终可以检测磁体形式的信号发射器14的位置。

根据替代性实施例，也可以设置多于或少于三个的霍尔传感器。

如上面已经提到的，在图2a中，启用元件12尚未在方向A上被按压并且手柄设备5尚未因施加力而沿方向C枢转。传感器装置13的第一(即最上)霍尔传感器16a感测磁体形式的信号发射器14的接近度。传感器装置13向控制装置4发送对应的信号以通知控制装置4没有力施加在手柄设备5上。在这种状态下，驱动器3和传动装置6均未被启用。因此，没有冲击能量传递到工具9。例如，可以在这种状态下安全地执行工具更换。

在图2b中，第一力沿方向A施加在启用元件12和手柄设备5上。结果是，启用元件12从第一位置移动到第二位置。然后驱动器3被启用。同时，沿方向A施加力的结果是，手柄设备5以及因此杠杆元件10围绕第一枢转点D1沿旋转方向C枢转。在图2b中，足够的力被施加在手柄设备5和杠杆元件10上以使手柄设备5处于中间位置。在这种情况下，磁体形式的信号发射器14被定位成使得传感器装置13的第二(中间)霍尔传感器16b可以感测到磁体。传感器装置13因此感测到手柄设备5处于中间位置。当传感器装置13借助于第二霍尔传感器16b感测到手柄设备5的中间位置时，将对应的信号发送给控制装置4。该信号通知控制装置4使用者正在向手柄设备5施加中等力。控制装置4控制电动马达形式的驱动器3，使得根据施加在手柄设备5上的中等力，为驱动器3设定第一转速。第一转速指定了从传动装置6到工具9的第一冲击能量值。

在图2c中，第二力沿方向A施加在手柄设备5上。在这种情况下，第二力大于第一力。如在图2c中可以看出，启用元件12继续处于第二(即，按压)位置。继续通过沿方向S按压启用元件12来启用驱动器3。沿方向A在手柄设备5上施加第二(即增加的)力的结果是，相比于图2b，杠杆元件10沿旋转方向C枢转得更远。在这种情况下，杠杆元件10枢转到以下程度，即，使得位于杠杆元件10上的信号发射器14处于第三(即最底部)霍尔传感器16c的水平高度。传感器装置13因此感测到最大压力正施加在手柄设备5上并且手柄设备5处于较低(即，最底部)位置。当传感器装置13借助于第三霍尔传感器16c感测到手柄设备5的最底部位置时，将对应的信号发送给控制装置4。该信号通知控制装置4使用者正在向手柄设备5施加最大力。控制装置4控制电动马达形式的驱动器3，使得根据施加在手柄设备5上的最大力，为驱动器3设定第二转速。在这种情况下，第二转速的值高于第一转速的值。第二转速指定了从传动装置6到工具9的第二冲击能量值。第二冲击能量值大于第一冲击能量值。

图3a至图3c展示了根据本发明的第二示例性实施例形式的手柄设备5。在这种情况下，根据第二示例性实施例的手柄设备5主要包括杠杆元件10、手柄件11、启用元件12、传感器装置13和信号发射器14。

从图3a至图3c清楚的是，与根据第一示例性实施例的手柄设备5相比，在第二示例性实施例中，启用元件12和信号发射器14被定位在连接元件17上。连接元件17被配置为大体上呈长形形式并且具有第一端部17a和第二端部17b。启用元件12被定位在连接元件17的第一端部17a，并且信号发射器14被定位在连接元件的第二端部17b。

此外，连接元件17的第一端部17a设置有枢转轴承，使得连接元件17可以围绕第二枢转点D2沿旋转方向E或F枢转。沿方向A在启用元件12上施加力的结果是，连接元件17沿旋转方向E围绕枢转点D2枢转或旋转。

当连接元件17围绕枢转点D2沿旋转方向E枢转时，位于第二端部的信号发射器14沿方向A移动。磁体形式的信号发射器14因此被引导经过传感器装置13的三个霍尔传感器16a、16b、16c。

如上已经提到的，传感器装置13感测磁体形式的信号发射器14的位置。通过信号发射器14相对于传感器装置13的位置，可以确定手柄设备5的角度以及正沿方向A按压手柄设备5的力。同样如上已经提到的，驱动器3的旋转速度以及因此从传动装置6到工具9的冲击能量的输出分别根据信号发射器14的位置以及杠杆元件10相对于传感器装置13和相对于动力工具1的壳体2的位置来设定。

当不再沿方向A在启用元件12上施加力或压力时，启用元件12借助于第二弹簧元件沿方向B移动回到起始位置。连接元件17借助于第二弹簧元件沿旋转方向F围绕枢转点D2枢转回。第二弹簧元件未在图中示出。

图4a至图4c展示了根据本发明的第三示例性实施例形式的手柄设备5。在这种情况下，根据第三示例性实施例的手柄设备5主要包含杠杆元件10、手柄件11、启用元件12、传感器装置13和信号发射器14。

根据第三示例性实施例的手柄设备5的配置类似于根据第一示例性实施例的手柄设备5。根据第三示例性实施例的手柄设备5与根据第一示例性实施例的手柄设备5的不同之处在于传感器装置13不包含第一霍尔传感器16a、第二霍尔传感器16b和第三霍尔传感器16c，而是仅包含3D传感器。可替代地，传感器装置也可以包含多于一个的3D传感器。

3D传感器也可以称为TOF相机(＝飞行时间相机)和/或PMD传感器(＝光子混合器装置)。

控制装置4被配置成为驱动器3设定特定转速。为此，首先传感器装置13感测带有信号发射器14的杠杆元件10相对于传感器装置13的第一位置和第二位置。在这种情况下，第二位置沿方向A低于第一位置，并且因此第一位置更靠近工具9。第一位置和第二位置的数据从传感器装置13发送到控制装置4。借助于信号发射器14的第一位置和第二位置以及在这两个位置之间的感测时间段，控制装置4可以确定带有信号发射器14的杠杆元件10的第一速度。根据所确定的速度，控制装置4为驱动器3设定第一转速。由于为驱动器3设定了特定的转速，因此冲击机构形式的传动装置6在工具上产生特定的冲击能量。

相应地，第二速度产生第二转速并且因此产生第二冲击能量。在这种情况下，第二速度高于第一速度，第二转速高于第一转速，并且第二冲击能量也高于第一冲击能量。

所确定的杠杆元件10的速度越高，为驱动器3设定的速度就越高，并且由传动装置6产生并传递到工具的冲击能量就越高。

如果传感器装置13感测到带有信号发射器14的杠杆元件10相对于传感器装置13的第一位置和第三位置并且第一位置与第三位置之间的距离大于第一位置与第二位置之间的距离，则借助于控制装置4再次确定速度。再次根据这两个位置和这两个位置之间的时间段确定速度。如果存在带有信号发射器14的杠杆元件10从第一位置移动到第三位置的另一(即第三)速度，则为驱动器3设定第三转速。在这种情况下，第三速度高于第一速度和第二速度。

第三转速同样高于第一转速和第二转速。驱动器3的增加的(即第三)转速的结果是，增加的冲击能量也由传动装置6产生并传递到工具9。

这里，信号发射器14相对于传感器装置13的第一位置与第三位置之间所确定的速度可以对应于信号发射器14相对于传感器装置13的第一位置与第二位置之间所确定的速度。在这种情况下，(如上所述)为驱动器3设定第一转速，并且因此第一冲击能量也从传动装置6传递到工具9。

附图标记清单

1 动力工具

2 壳体

2a 壳体的第一侧

2b 壳体的第二侧

3 驱动器

4 控制装置

5 手柄设备

6 传动装置

7 能量供应装置

8 工具装配件

9 工具

10 杠杆元件

10a 杠杆元件的第一端部

10b 杠杆元件的第二端部

10c 杠杆元件的顶侧

10d 杠杆元件的底侧

11 手柄件

12 启用元件

13 传感器装置

14 信号发射器

15 第一弹簧元件

16a 第一霍尔传感器

16b 第二霍尔传感器

16c 第三霍尔传感器

17 连接元件

17a 连接元件的第一端部

17b 连接元件的第二端部

Claims (6)

1.一种用于动力工具(1)、特别是凿锤的开环和闭环控制的方法，该动力工具具有驱动器(3)、控制装置(4)、传感器装置(13)、传动装置(6)和手柄设备(5)，其中，该手柄设备(5)包含带有信号发射器(14)的杠杆元件(10)，所述杠杆元件(10)能够相对于该传感器装置(13)枢转，

其特征为以下方法步骤

-由该传感器装置(13)感测该信号发射器(14)的第一位置和第二位置；

-由该控制装置(4)确定该信号发射器(14)从该第一位置到该第二位置的第一速度；以及

-根据该信号发射器(14)的第一速度为该驱动器(3)设定第一转速。

2.如权利要求1所述的方法，

其特征为以下方法步骤

-由该传感器装置(13)感测该信号发射器(14)的第一位置和第二位置；

-由该控制装置(4)确定该信号发射器(14)从该第一位置到该第二位置的第二速度；以及

-根据该信号发射器(14)的第二速度为该驱动器(3)设定第二转速。

3.如权利要求1或2所述的方法，

其特征为以下方法步骤

-由该传感器装置(13)感测该信号发射器(14)的第一位置和第三位置；

-由该控制装置(4)确定该信号发射器(14)从该第一位置到该第三位置的第三速度；以及

-根据该信号发射器(14)的第三速度为该驱动器(3)设定第三转速。

4.如权利要求1至3中至少一项所述的方法，

其特征为以下方法步骤

-由该传感器装置(13)感测该信号发射器(14)的第一位置和第二位置；

-由该控制装置(4)确定该信号发射器(14)从该第一位置到该第二位置的速度；以及

-由该控制装置(4)为该驱动器(3)设定停用模式。

5.一种位于动力工具(1)、特别是凿锤上的手柄设备(5)，该动力工具具有驱动器(3)、控制装置(4)、传动装置(6)，其中，该手柄设备(5)包含能够相对于该动力工具(1)的壳体(2)枢转的杠杆元件(10)，

其特征在于，通过沿一个方向(A)施加力，该杠杆元件(10)能够相对于该动力工具(1)的壳体(2)可逆地移动，并且包含了用于感测该杠杆元件(10)相对于该动力工具(1)的壳体(2)的至少一个第一位置或第二位置的传感器装置(13)，其中，该控制装置(4)被配置为确定该信号发射器(14)从该第一位置到该第二位置的第一速度并根据该信号发射器(14)的第一速度为该驱动器(3)设定第一转速。

6.如权利要求5所述的手柄设备(5)，

其特征在于，该杠杆元件(10)包含具有至少一个磁体的信号发射器(14)，并且该传感器装置(13)包含用于感测该至少一个磁体的至少一个第一霍尔传感器和第二霍尔传感器(16a，16b)，其中，该信号发射器(14)能够相对于该传感器装置(13)可逆地移动。

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