CN116323101A - 动力工具控制系统 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于动力工具的控制系统。该控制系统包括：感测单元，该感测单元被配置成感测该动力工具的操作特性；第一控制单元，该第一控制单元被配置成确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第一控制信号；第二控制单元，该第二控制单元被配置成独立于该第一控制单元确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第二控制信号；以及输出单元，该输出单元被配置成接收该第一控制信号和该第二控制信号并且在接收到该第一控制信号和该第二控制信号时激活该动力工具。

Description

动力工具控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于动力工具的控制系统，特别地涉及一种具有用于控制动力工具的激活的多个控制单元的控制系统。本发明还涉及一种包括该控制系统的动力工具。

背景技术

动力工具通常包括一个或多个运动部件，该一个或多个运动部件被配置成产生有用功以用于执行特定任务。至少一个运动部件通常是暴露的，以便能够与工件相互作用。暴露的部件可以高速地平移、摆动、旋转或以其他方式运动，并且因此可能会在意外接触时对使用者造成严重伤害。为了降低对使用者造成伤害的风险，一些动力工具包括控制系统，这些控制系统监测工具的一个或多个安全关键特性以防止在安全关键特性中的一个或多个在安全操作范围之外的情况下操作。这种安全控制系统的效能可以取决于动力工具的稳健性、传感器的准确性以及控制系统所采用的控制逻辑。随着时间的推移，传感器准确性会因磨损而降低，这可能会使动力工具在不安全的条件下操作。此外，控制逻辑可能无法考虑到可以使用动力工具的所有可能情况，因此可能存在控制逻辑将允许动力工具进行操作(即使这样做可能不安全)的异常情况。

发明内容

本发明的一些实施例中的一个目的是提供一种具有改进安全性的动力工具、控制系统和/或方法。本发明的一些实施例中的另一个目的是提供一种消除或减轻现有技术中的无论是在本文中还是在别处确认的一个或多个缺点的动力工具、控制系统和/或方法，或者提供有用的替代方案。通过参照描述和附图，本发明的各种实施例的一个或多个其他目的将变得清楚。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于动力工具的控制系统，包括：感测单元，该感测单元被配置成感测该动力工具的操作特性；第一控制单元，该第一控制单元被配置成确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第一控制信号；第二控制单元，该第二控制单元被配置成独立于该第一控制单元确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第二控制信号；以及输出单元，该输出单元被配置成接收该第一控制信号和该第二控制信号并且在接收到该第一控制信号和该第二控制信号时激活该动力工具。

也就是说，该第一控制单元至少部分地基于由该第一控制单元做出的该确定输出该第一控制信号，并且该第二控制单元至少部分地基于由该第二控制单元做出的该确定输出该第二控制信号。应当理解，第一控制单元和第二控制单元可以被配置成在输出它们的相关联控制信号之前考虑到附加因素，诸如例如触发器的状态或动力工具的其他操作特性(例如，温度等)的状态。

当控制单元接收到第一控制信号和第二控制信号两者时，该控制单元将激活动力工具。然而，如果控制单元未接收到第一控制信号或第二控制信号中的一者，则将不激活动力工具。因为第一控制单元和第二控制单元分开地(即，彼此独立地)做出它们的相应确定，所以一个控制单元的确定可以用于验证另一个控制单元的确定，反之亦然。因此，控制系统能够防止在控制单元中的一个控制单元的激活动力工具安全的确定未能得到第二控制单元的证实的情况下激活动力工具。这种“双重检查”确保更有可能识别例如感测单元中的物理故障或例如第一控制器和第二控制器本身中的逻辑故障，并且防止动力工具的任何相关联的不安全激活。

动力工具的激活将理解为包括操作动力工具以产生有用功。这可以包括例如激活原动机(例如，马达)、致动螺线管、在火花塞处产生电弧以点燃燃料空气混合物等。。

动力工具的操作特性可以是有必要防止在其安全操作范围之外激活动力工具的任何合适的操作特性，并且特别是安全关键操作特性。例如，操作特性可以是动力工具距表面的距离、动力工具的操作温度、动力工具的取向或与动力工具相关联的任何其他合适的操作特性。

安全操作范围可以包括其中激活动力工具安全的任何合适的操作条件范围。例如，就钉枪而言，安全操作范围可以是钉枪的鼻部与要钉扎的表面接触的时候。在其他示例中，安全操作范围可以是温度范围等。

该感测单元可以包括：第一传感器，该第一传感器被配置成感测该操作特性；以及第二传感器，该第二传感器被配置成独立于该第一传感器感测该操作特性；并且其中该第一传感器被配置成将第一感测信号输出到该第一控制单元并且该第二传感器被配置成将第二感测信号输出到该第二控制单元。也就是说，该第一控制单元可以与该第一传感器通信并且该第二控制单元可以与该第二传感器通信。在这种实施例中，因为该第一传感器和该第二传感器被配置成彼此分开地感测操作特性，所以该第一控制单元和该第二控制单元的确定是基于不同的输入。因此，一个控制单元的确定可以用于验证另一个控制单元的确定，反之亦然。

该第一控制单元可以被配置成至少部分地基于该第一感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内。该第二控制单元可以被配置成至少部分地基于该第二感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内。

该输出单元可以包括：第一开关单元，该第一开关单元被配置成响应于该第一控制信号而激活；以及第二开关单元，该第二开关单元被配置成响应于该第二控制信号而激活。该第一开关单元和该第二开关单元的激活可以导致该动力工具的激活。换句话说，该第一开关单元可以与该第一控制单元通信并且该第二开关单元可以与该第二控制单元通信。开关单元的激活可以包括电闭合开关单元以提供跨开关单元的电通路。

该第一开关单元和该第二开关单元可以是串联连接的。因为这些开关单元串联布置，所以必须激活开关中的两者以便激活该动力工具。这些开关单元可以包括一个或多个半导体开关，例如，晶体管、FET或MOSFET。

该动力工具可以包括触发器，该触发器被配置成将触发信号同时输出到该第一控制单元和该第二控制单元。该第一控制单元可以被配置成至少部分地基于该触发信号输出该第一控制信号，并且该第二控制单元可以被配置成至少部分地基于该触发信号输出该第二控制信号。也就是说，该第一控制单元和该第二控制单元可以接收共同的触发信号，并且该第一控制单元和该第二控制单元可以至少部分地响应于该触发信号而输出该第一控制信号和该第二控制信号。因此，这些控制单元将只有在特性使得操作动力工具安全时并且在用户已经压下触发器时才输出它们的相关联控制信号。这防止动力工具的意外且不安全的使用。在替代性实施例中，触发器可以由任何合适的用户输入端例如按钮或开关等替换。

该第一控制单元可以被配置成基于第一控制逻辑输出该第一控制信号，并且该第二控制单元可以被配置成基于不同于该第一控制逻辑的第二控制逻辑输出该第二控制信号。也就是说，该第一控制单元可以被配置成基于与该第二控制单元不同的决策过程输出该控制信号。因为每个控制单元所采用的逻辑不同，所以这有助于确保识别出基于系统逻辑错误的错误决策，并且不会基于这种错误决策激活动力工具。

该第一控制单元可以包括具有第一固件的第一微控制器，并且该第二控制单元可以包括具有第二固件的第二微控制器，该第二固件不同于该第一固件。

该操作特性可以是该动力工具的鼻部与工件之间的接触。该操作特性的该安全操作范围可以是鼻部与工件接触的时候。相关联的不安全操作范围可以是鼻部未与工件接触的时候。

该感测单元可以包括一个或多个接触式传感器。第一传感器可以是接触式传感器，并且可选地，第二传感器可以是接触式传感器。

该操作特性可以是第一特性并且该感测单元可以是第一感测单元。该控制系统可以进一步包括第二感测单元，该第二感测单元被配置成感测该动力工具的第二操作特性。该第一控制单元可以被配置成确定该第二操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第一控制信号。该第二控制单元可以被配置成确定该第二操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第二控制信号。

该第一控制单元可以被配置成至少部分地基于该第一操作特性是否在安全操作范围之内的确定并且至少部分地基于该第二操作特性是否在安全操作范围之内输出该第一控制信号。该第二控制单元可以被配置成至少部分地基于该第一操作特性是否在安全操作范围之内的确定并且至少部分地基于该第二操作特性是否在安全操作范围之内输出该第二控制信号。在另外的实施例中，控制单元可以根据动力工具的基本上任何数量的操作特性来输出它们的相关联控制信号。

该第二感测单元可以包括：第三传感器，该第三传感器被配置成感测该第二操作特性；以及第四传感器，该第四传感器被配置成独立于该第三传感器感测该第二操作特性。该第三传感器可以被配置成将第三感测信号输出到该第一控制单元，并且该第四传感器被配置成将第四感测信号输出到该第二控制单元。

该第二操作特性可以是该动力工具的原动机(例如，马达)的温度。该第二特性的安全操作范围可以是以下中的一者或多者：与如制造商所推荐的原动机(例如，马达)被配置成在其下操作的温度的范围相对应的温度范围；以及与如制造商所推荐的PCB被配置成在其下操作的温度的范围相对应的温度范围。

该第二感测单元可以包括一个或多个温度传感器。特别地，该第三传感器可以是温度传感器，并且可选地，该第四传感器可以是温度传感器。该温度传感器可以包括以下中的一者或多者：热敏电阻(诸如，NTC热敏电阻)、电阻温度计(电阻温度检测器)、热电偶、基于半导体的传感器(例如，在集成电路上)等。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面的控制系统的钉枪。可选地，该钉枪可以包括鼻部。该感测单元可以定位在该鼻部的终端处并且可以被配置成检测该鼻部与工件之间的接触。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面的控制系统的动力工具。该动力工具可以是紧固件打入器，该紧固件打入器被布置成利用各种打入手段(例如，压缩空气、电能、飞轮机构)将紧固件(例如，钉子、大头钉、订书钉等)打入到工件中。在一个示例中，该动力工具是诸如打钉机或钉枪等气弹簧紧固件打入器。该动力工具可以是DC(例如，电池)供电的，或AC(例如，电源)供电的，或者DC和AC两者供电的。可选地，该动力工具可以包括用于在操作期间接合工件的鼻部。该感测单元可以定位在该鼻部的终端处并且可以被配置成检测该鼻部与工件之间的接触。

根据本发明的第四方面，提供了一种控制动力工具的方法，包括：使用感测单元来感测动力工具的操作特性；使用第一控制单元来确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第一控制信号；使用第二控制单元来与该第一控制单元分开地确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第二控制信号；使用输出单元来接收该第一控制信号和该第二控制信号；以及当该输出单元已经接收到该第一控制信号和该第二控制信号时，激活该动力工具。

该方法可以进一步包括：使用第一传感器来感测该操作特性并且使用该第一传感器来将第一感测信号输出到该第一控制单元；以及使用第二传感器来独立于该第一传感器感测该操作特性并且使用该第二传感器来将第二感测信号输出到该第二控制单元。该操作特性可以是该动力工具的鼻部与工件之间的接触。该第一传感器和/或该第二传感器可以是接触式传感器。

该方法可以进一步包括：至少部分地基于该第一感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内；以及至少部分地基于该第二感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内。

该方法可以进一步包括：响应于用户输入而将触发信号同时输出到该第一控制单元和该第二控制单元；至少部分地基于该触发信号输出该第一控制信号；以及至少部分地基于该触发信号输出该第二控制信号。该用户输入可以是用户压下触发器。

该操作特性可以是第一特性并且该感测单元可以是第一感测单元，并且其中该方法可以进一步包括：使用第二感测单元来感测该动力工具的第二操作特性；使用该第一控制单元来确定该第二操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第一控制信号；以及使用该第二控制单元来与该第一控制单元分开地确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第二控制信号。

该方法可以进一步包括：使用第三传感器来感测该第二操作特性并且使用该第三传感器来将第三感测信号输出到该第一控制单元；以及使用第四传感器来独立于该第三传感器感测该操作特性并且使用该第四传感器来将第四感测信号输出到该第二控制单元。该第二操作特性可以包括该动力工具的原动机(例如，马达)的温度和/或该动力工具的PCB的温度。该第三传感器和/或该第四传感器可以是温度传感器。

本发明的第四方面的方法可以包括本发明的第一方面的控制系统、本发明的第二方面的钉枪或本发明的第三方面的动力工具的可选特征中的任一者。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其他特征和方面将变得清楚。本文关于一个方面或实施例描述的一个或多个任何特征可以与本文关于任何其他方面或实施例描述的一个或多个任何其他特征在适当和/或适用时组合。

附图说明

现在将参照附图以举例方式来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的钉枪的示意性截面视图；

图2是根据本发明的一个实施例的控制系统的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的紧固件打入器的侧视图；以及

图4是根据本发明的一个实施例的图2的控制系统的实现方式的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于将钉子12插入工件3中的钉枪2。钉枪2包括外壳4、鼻部6、手柄8和送钉器10。鼻部6由中空管11限定，该中空管侧向开口以接收来自送钉器10的钉子12。刀片14(替代性地被称为撞片)设置在外壳4内并且可在管11的内部纵向地移位。在使用期间，刀片14接触钉子12的头部以便将钉子打入到工件3中。

钉枪2进一步包括偏置构件16、原动机、控制系统20和触发器22。原动机包括马达18，该马达被配置成使用刀片返回机构(未示出)来使刀片14抵抗偏置构件16的作用在管11内纵向地运动。马达18可以包括一个或多个任何合适的马达，例如无刷DC马达。刀片返回机构可以是用于使刀片14平移的任何合适的机构，并且特别地可以包括导螺杆、凸轮、齿轮、连杆等。偏置构件16呈压缩弹簧的形式，但替代性地可以用诸如拉力弹簧、压缩空气、燃料空气混合物、电磁铁等任何合适的势能源取代。钉枪2可以是电源供电的或电池供电的。控制系统20可以包括安装有控制电子器件的一个或多个合适的印刷电路板(“PCB”)，这些控制电子器件被布置成直接地或间接地与钉枪2的其他电气部件(例如，传感器、马达等)电连接以用于控制钉枪2的操作。在一个示例中，控制系统包括安装有用于控制钉枪2的操作的控制电子器件的单个PCB。在另一个示例中，控制系统包括各自安装有用于控制钉枪2的操作的相应控制电子器件的多个PCB。PCB可以布置在钉枪2的不同部分中。

当刀片14已经缩回并且偏置构件16被完全压缩时，钉枪2可以被击发。为了击发钉枪2，用户按压触发器22。作为响应，控制系统20使刀片14与返回机构脱离以便在偏置构件16的作用下将刀片14高速地推动穿过管11。刀片14冲击钉子12的头部并将钉子打入到工件3中。然后操作马达18以使用返回机构来使刀片14返回到其起始位置，并且下一个钉子12从送钉器10进入管11以便为下一接合操作做好准备。

在击发期间，钉子12非常高速地从鼻部6射出。如果在鼻部6未与工件6接触时操作钉枪2，则钉子12将以抛射体的方式从鼻部6射出，这可能造成身体伤害。因此，关键的安全要求是，应当只有在鼻部6与工件3接触时并且管11定向成与工件3的表面正交(即，在图1中向下指向)时才操作钉枪2。

钉枪2包括位于鼻部6的终端的鼻部感测单元24。鼻部感测单元24被配置成检测鼻部6与工件3之间的接触并且相应地将一个或多个感测信号输出到控制系统20。控制系统20被配置成基于从鼻部感测单元24接收的感测信号来防止钉枪2在鼻部6与工件3脱离接触时击发。

图2示出了用于控制钉枪2的控制系统20的示意图。控制系统20包括具有单独的微控制器的第一控制单元26和第二控制单元28。控制系统20进一步包括鼻部感测单元24、温度感测单元30、非关键感测单元32、视觉指示单元34、输出单元36、马达控制器38和触发传感器39。在该实施例中，控制系统20的一个或多个部件(例如，控制单元26、28)布置在PCB上。在另一个实施例中，控制系统20的一个或多个部件(例如，控制单元26、28)分开地或分布地布置在多个PCB上。

鼻部感测单元24包括第一鼻部传感器40和第二鼻部传感器42。第一鼻部传感器40电连接到第一控制单元26，并且第二鼻部传感器42连接到第二控制单元28。第一鼻部传感器40被配置成将第一感测信号输出到第一控制单元26，并且第二鼻部传感器42被配置成将第二感测信号输出到第二控制单元28。第一控制单元26能够基于从第一鼻部传感器40接收的信息确定鼻部6是否与工件3接触，并且分开地，第二控制单元28能够基于从第二鼻部传感器42接收的信息确定鼻部6是否与工件3接触。也就是说，第一控制单元26和第二控制单元28基于不同的输入彼此独立地确定鼻部6是否正在接触工件3。第一鼻部传感器40和第二鼻部传感器42可以是用于确定鼻部6是否与工件3接触的任何合适类型的传感器。例如，第一传感器40和第二传感器42可以是接触式传感器(诸如，机械开关)、接近传感器、光学传感器(例如，一个或多个IR发射/接收元件)、力传感器、位置传感器等。

温度感测单元30包括第一温度传感器44和第二温度传感器46。第一温度传感器44和第二温度传感器46热耦接到马达18和PCB，并且被配置成感测马达18和PCB的温度。在一个示例中，第一温度传感器44和第二温度传感器46各自被配置成感测马达18和PCB的相应温度。在另一个示例中，第一温度传感器44和第二温度传感器46各自被配置成感测到的温度指示马达18和PCB的温度。第一温度传感器44电连接到第一控制单元26，并且第二温度传感器46电连接到第二控制单元28。第一控制单元26能够基于从第一温度传感器44接收的信息确定马达18和PCB的温度，并且分开地，第二控制单元28能够基于从第二温度传感器46接收的信息确定马达18和PCB的温度。在另一个实施例中，第一温度传感器44和第二温度传感器46热耦接到仅马达18或仅PCB，并且相应地被配置成感测马达18或PCB的温度；并且第一控制单元26和第二控制单元28相应地能够基于从相应的第一温度传感器44和第二温度传感器46接收的信息确定马达18或PCB的温度。PCB的温度可以是指PCB的整体温度，或布置在PCB上的一个或多个特定电子控制部件的局部温度。

在本实施例中，马达温度和PCB温度被认为是钉枪2的关键安全特性，并且如果马达温度和PCB温度中的一者或两者过热，则应当防止击发钉枪2。然而，在替代性实施例中，马达温度和PCB温度中的一者或两者可以被认为是非关键安全特性。

非关键感测单元32包括若干非关键传感器48。非关键传感器48被配置成感测钉枪2的非安全关键的操作特性。也就是说，不具有相关联不安全范围或不需要备用传感器即可足够准确且可靠地测量的操作特性。这种非关键操作特性可以包括刀片返回机构的位置、刀片14的位置、送钉器10中剩余的钉子的数量、任何相关联电池中剩余的电力等。非关键传感器48电连接到第一控制单元26和第二控制单元28两者。

视觉指示单元34被配置成向用户显示与钉枪2的操作状态有关的视觉信息。这可以包括钉枪2的电力水平、剩余钉子的数量、以及安全关键操作特性是否在安全范围之内(即，是否可以击发钉枪2)等的指示。视觉指示单元34可以包括一个或多个LED，并且/或者可以包括诸如液晶显示器等显示器。视觉指示单元34电连接到第一控制单元26，使得该视觉指示单元可操作以显示从第一控制单元26接收的信息。视觉指示单元34仅需要连接到控制单元26、28中的一者。在一些实施例中，第一控制单元26和第二控制单元28彼此电通信，并且视觉指示单元34可能够在控制单元26、28中的一者输出控制信号并且控制单元26、28中的另一者未输出控制信号时显示警告(从而向用户指示可能存在故障)。在替代性实施例中，视觉指示单元34可以另外地或替代性地连接到第二控制单元28。

输出单元36包括第一开关单元50、第二开关单元52和螺线管54。第一开关单元50电连接到第一控制单元26并且被配置成响应于从第一控制单元26接收的第一控制信号而激活。第二开关单元52电连接到第二控制单元28并且被配置成响应于从第二控制单元28接收的第二控制信号而激活。第一开关单元50和第二开关单元52可以是任何合适的电气或机电开关，诸如例如FET、MOSFET等。第一开关单元50、第二开关单元52和螺线管54串联电连接在正电源(例如，电池供应端)与负电源(例如，电池返回端)之间。

当第一开关单元50和第二开关单元52被激活时，从正电源跨输出单元36到负电源的电连接完成，并且螺线管54被致动。螺线管54的致动将刀片14从刀片返回机构释放，从而致使刀片14在偏置构件16的作用下加速穿过管11并且将钉子12撞击到工件3中。螺线管54可以以任何合适的方式连接到刀片14和/或刀片返回机构以实现刀片14的快速释放。例如，螺线管54可以机械地连接到刀片返回机构，或者可以安装到外壳4。在替代性实施例中，螺线管可以用基本上任何合适的机构来代替以用于击发刀片14。例如，如果将空气燃料混合物用作势能源，则螺线管可以用火花塞来代替以用于点燃空气燃料混合物。替代性地，如果将压缩空气用作势能源，则可以用机电快速释放阀替换螺线管。

马达控制单元38电连接到第一控制单元26并且可操作来响应于从第一控制单元26接收的马达控制信号而控制马达18。控制马达18可以包括：启动马达18、停止马达以及控制马达的速度和方向。另外地或替代性地，马达控制单元38可以电连接到第二控制单元28。

触发传感器39电连接到第一控制单元26和第二控制单元28两者。当期望击发钉枪2时，用户就压下触发器22。响应于触发器22的致动，第一控制单元26基于从第一鼻部传感器40和任何其他安全关键传感器(诸如，第一温度传感器44)接收的信息确定是否输出第一控制信号。如果第一鼻部传感器40检测到鼻部6与工件3接触并且第一温度传感器44检测到马达18的温度和/或PCB的温度在安全极限内，则第一控制器26将输出第一控制信号。同样地，如果第二鼻部传感器42检测到鼻部6与工件3接触并且第二温度传感器46检测到马达18的温度和/或PCB的温度在安全极限内，则第二控制器28将输出第二控制信号。第一开关单元50将响应于第一控制信号而闭合，并且第二开关单元52将响应于第二控制信号而闭合。当第一开关单元50和第二开关单元52两者都闭合时，螺线管54将致动以便释放刀片14并击发钉子12。

第一控制单元26和第二控制单元28被配置成彼此独立地确定钉枪2的操作条件是否安全。特别地，第一控制单元26从第一鼻部传感器40接收感测信号，并且第一温度传感器44将这些信号与相关联的安全操作范围进行比较。就鼻部传感器40而言，安全操作范围是鼻部6与工件3接触的时候(例如，如果鼻部传感器40是接触式开关，则安全操作范围可以是开关闭合的时候，并且不安全范围可以是开关断开的时候)。就温度传感器44而言，安全操作范围可以是马达18的制造商和/或PCB的制造商所推荐的操作温度范围。如果第一鼻部传感器40、第一温度传感器44和非关键传感器48都在它们的安全操作范围之内，则第一控制单元26将输出第一控制信号。同样地，第二控制单元28基于从第二鼻部传感器42、第二温度传感器46和非关键传感器48接收的感测信号做出对应确定。

如果控制单元26、28中的一者确定击发不安全，则不向相关的开关单元50、52输出相关联控制信号。因此，相关的开关单元50、52将保持断开，从而防止螺线管54致动并由此防止钉子12击发。因为两个控制单元26、28分开地处理来自鼻部传感器40、42的信号，所以可以独立地用一个控制单元26、28的决策验证另一个控制单元的决策以便考虑到控制系统20中的任何可能的故障。只有在控制单元26、28中的两者彼此一致时，钉枪2才将被击发。因此，这两个控制单元在鼻部传感器40、42中的一者出现可能导致在不安全条件下击发钉枪2的问题的情况下提供故障防护。

第一控制单元26具有第一控制逻辑，并且第二控制单元28具有第二控制逻辑。优选地，第一控制逻辑不同于第二控制逻辑。特别地，第一控制逻辑和第二控制逻辑可以由不同的工程师团队在朝向共同的功能规格努力的同时彼此独立地设计。第一控制逻辑和第二控制逻辑可以被实现为固件。第一微控制器和第二微控制器优选地是具有不同系统架构的单独的微控制器模型。通过确保第一控制器26和第二控制器28的控制逻辑和系统架构不同，可以防止在其中一个控制单元的控制逻辑在实际上操作钉枪2不安全的情况下错误地决定应当输出相关联控制信号的异常情况下击发钉枪2。因此，控制系统20的整体安全性和稳健性得以改进。

尽管已经关于钉枪描述了控制系统20，但应当理解，控制系统20可以应用于其中有必要防止工具在不安全条件下操作的任何合适的工具。例如，控制系统20可以结合在动力工具(特别是紧固件打入器，诸如钻机、打入器、竖锯、圆锯等)内。

应当理解，控制系统20可以用于监测动力工具的基本上任何合适的安全关键操作特性，该操作特性使得有必要防止在操作特性在安全范围之外时操作动力工具。例如，该操作特性可以包括工具相对于重力的取向，防护装置的位置，工具元件的存在，达到疲劳安全极限的激活周期数，电力、燃料或压缩空气供应线的连接等。

控制系统20可以被配置成监测任何数量的操作特性。例如，控制系统20可以监测单个操作特性，诸如鼻部6相对于工件3的位置。在替代性实施例中，控制系统20可以根据动力工具的要求监测两个、三个、四个或更多个操作特性。

控制系统20可以具有任何合适数量的控制单元，这些控制单元被配置成独立于第一控制单元26和第二控制单元28确定操作特性是否在安全操作范围之内。例如，控制系统可以具有三个、四个或更多个控制单元。应当理解，提供更多个控制单元增加了防止不安全地激活动力工具的机会。当控制系统20包括多个控制单元时，输出单元36可以被配置成在输出单元36未接收到控制信号中的至少一个的情况下防止激活动力工具。这可以例如通过提供多个串联连接的开关单元来实现。

控制单元(例如，控制单元26、控制单元28等)可以使用处理器和可选地存储器来实现，存储器存储控制逻辑(例如，呈程序指令的形式)。处理器可以由以下中的一者或多者形成：CPU、MCU、控制器、逻辑电路、树莓派芯片、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理信号、信息和/或数据的任何其他数字或模拟电路系统。存储器可以包括一个或多个易失性存储器单元(诸如，RAM、DRAM、SRAM)、一个或多个非易失性存储器单元(诸如，ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FRAM、MRAM、FLASH、SSD、NAND和NVDIMM)或它们的任何组合。

图3示出了结合了在结构和/或功能上与控制系统20相似或相同的控制系统20'的紧固件打入器300。紧固件打入器300包括：主体，该主体具有鼻部部分310，该鼻部部分被布置成接合工件，并且在该鼻部部分处，紧固件被打入到工件中；手柄部分320，该手柄部分具有用于操作打入器300(例如，以击发紧固件)的用户可致动触发器322；以及电池组容器330，该电池组容器可移除地接收电池组380。紧固件打入器300还具有紧固件仓340，该紧固件仓340被配置成接收要由打入器300击发的紧固件(例如，钉子、订书钉、角钉等)。在本实施例中，紧固件打入器300包括图1的钉枪中的上述部件。在另一个实施例中，紧固件打入器300包括图1的钉枪中的上述部件中的一个或多个。

在一个示例性实现方式中，紧固件打入器300具有与在2017年6月12日提交的美国专利申请号US15/619,887中披露的紧固件打入器相似的结构。这种紧固件打入器除其他部件外还包括：打入刀片，该打入刀片可从缩回位置运动到打入位置以用于将紧固件打入到工件中；气弹簧机构，该气弹簧机构用于将打入刀片从缩回位置打入到打入位置，该气弹簧机构包括可在缩回位置与打入位置之间运动的活塞；第一返回机构，该第一返回机构用于使打入刀片从打入位置朝向缩回位置运动；以及第二返回机构，该第二返回机构用于使活塞从打入位置朝向缩回位置运动。第一返回机构和第二返回机构可以并行操作以使打入刀片和活塞返回到它们的相应缩回位置。第一返回机构可以是可伸缩圆柱体。第二返回机构可以包括可与活塞接合的凸轮/凸轮凸角。活塞可以响应于凸轮凸角的旋转而从打入位置朝向缩回位置移位。

图4示出了图2的控制系统20或图3的控制系统20'的示例性实现方式400。实现方式400是自明的，并且因此将不再详细描述。在一个示例性实现方式中，刀片螺线管可以与刀片传感器和刀片可操作地耦接以控制刀片的操作(例如，刀片螺线管可以是上文所提及的第一返回机构的一部分)；凸轮螺线管可以与凸轮传感器和凸轮/凸轮凸角可操作地耦接以控制凸轮/凸轮凸角的操作(例如，凸轮螺线管可以是上文所提及的第二返回机构的一部分)。实现方式400可以在另一个动力工具上实现。

本领域的技术人员将理解的是，在不脱离如广泛描述的本发明的范围的情况下，可以对如具体实施例中所示的发明作出众多的变化和/或修改。因此，所描述的本发明的实施例应当在所有方面被认为是说明性的，而非限制性的。

Claims (24)

1.一种用于动力工具的控制系统，包括：

感测单元，该感测单元被配置成感测该动力工具的操作特性；

第一控制单元，该第一控制单元被配置成确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第一控制信号；

第二控制单元，该第二控制单元被配置成独立于该第一控制单元确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第二控制信号；以及

输出单元，该输出单元被配置成接收该第一控制信号和该第二控制信号并且在接收到该第一控制信号和该第二控制信号时激活该动力工具。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，该感测单元包括：

第一传感器，该第一传感器被配置成感测该操作特性并且将第一感测信号输出到该第一控制单元；以及

第二传感器，该第二传感器被配置成独立于该第一传感器感测该操作特性并且将第二感测信号输出到该第二控制单元。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，该第一控制单元被配置成至少部分地基于该第一感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内，并且其中，该第二控制单元被配置成至少部分地基于该第二感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内。

4.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，该输出单元包括：

第一开关单元，该第一开关单元被配置成响应于该第一控制信号而激活；以及

第二开关单元，该第二开关单元被配置成响应于该第二控制信号而激活；

其中，该第一开关单元和该第二开关单元的激活导致该动力工具的激活。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，该第一开关单元和该第二开关单元是串联连接的。

6.根据权利要求4或5所述的控制系统，其中，该第一开关单元和该第二开关单元各自包括晶体管、FET或MOSFET。

7.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，该动力工具包括触发器，该触发器被配置成将触发信号同时输出到该第一控制单元和该第二控制单元，并且

其中，该第一控制单元被配置成至少部分地基于该触发信号输出该第一控制信号，并且该第二控制单元被配置成至少部分地基于该触发信号输出该第二控制信号。

8.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，该第一控制单元被配置成基于第一控制逻辑输出该第一控制信号，并且其中，该第二控制单元被配置成基于不同于该第一控制逻辑的第二控制逻辑输出该第二控制信号。

9.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，该第一控制单元包括具有第一固件的第一微控制器，并且其中，该第二控制单元包括具有第二固件的第二微控制器，该第二固件不同于该第一固件。

10.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，该操作特性是该动力工具的鼻部与工件之间的接触。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其中，该感测单元包括一个或多个接触式传感器。

12.根据任一前述权利要求所述的控制系统，其中，该操作特性是第一特性并且该感测单元是第一感测单元，并且其中，该控制系统进一步包括：

第二感测单元，该第二感测单元被配置成感测该动力工具的第二操作特性；并且

其中，该第一控制单元被配置成确定该第二操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第一控制信号；并且

其中，该第二控制单元被配置成确定该第二操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第二控制信号。

13.根据权利要求12所述的控制系统，其中，该第二感测单元包括：

第三传感器，该第三传感器被配置成感测该第二操作特性；以及

第四传感器，该第四传感器被配置成独立于该第三传感器感测该第二操作特性；

其中，该第三传感器被配置成将第三感测信号输出到该第一控制单元，并且该第四传感器被配置成将第四感测信号输出到该第二控制单元。

14.根据权利要求12或13所述的控制系统，其中，该第二操作特性包括：该动力工具的原动机的温度和/或该动力工具的PCB的温度。

15.根据权利要求14所述的控制系统，其中，该第二感测单元包括一个或多个温度传感器。

16.一种动力工具，包括根据权利要求1至15中任一项所述的控制系统。

17.根据权利要求16所述的动力工具，其中，该动力工具是紧固件打入器，该紧固件打入器被配置成将紧固件打入到工件中。

18.根据权利要求16或17所述的动力工具，其中，该动力工具包括鼻部，并且其中，该感测单元定位在该鼻部的终端处并且被配置成检测该鼻部与工件之间的接触。

19.一种控制动力工具的方法，包括：

使用感测单元来感测动力工具的操作特性；

使用第一控制单元来确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第一控制信号；

使用第二控制单元来与该第一控制单元分开地确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出第二控制信号；

使用输出单元来接收该第一控制信号和该第二控制信号；以及

当该输出单元已经接收到该第一控制信号和该第二控制信号时，激活该动力工具。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，该方法进一步包括：

使用第一传感器来感测该操作特性并且使用该第一传感器来将第一感测信号输出到该第一控制单元；以及

使用第二传感器来独立于该第一传感器感测该操作特性并且使用该第二传感器来将第二感测信号输出到该第二控制单元。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，该方法进一步包括：

至少部分地基于该第一感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内；以及

至少部分地基于该第二感测信号确定该操作特性是否在安全操作范围之内。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中，该方法进一步包括：

响应于用户输入而将触发信号同时输出到该第一控制单元和该第二控制单元；

至少部分地基于该触发信号输出该第一控制信号；以及

至少部分地基于该触发信号输出该第二控制信号。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其中，该操作特性是第一特性并且该感测单元是第一感测单元，并且其中，该方法进一步包括：

使用第二感测单元来感测该动力工具的第二操作特性；

使用该第一控制单元来确定该第二操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第一控制信号；以及

使用该第二控制单元来与该第一控制单元分开地确定该操作特性是否在安全操作范围之内并且至少部分地基于该确定输出该第二控制信号。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，该方法包括：

使用第三传感器来感测该第二操作特性并且使用该第三传感器来将第三感测信号输出到该第一控制单元；以及

使用第四传感器来独立于该第三传感器感测该操作特性并且使用该第四传感器来将第四感测信号输出到该第二控制单元。

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