DE102010028228B4

DE102010028228B4 - Control Method for Motor-Driven Shears

Info

Publication number: DE102010028228B4
Application number: DE102010028228.6A
Authority: DE
Inventors: Dezhong Yang; Junya Duan
Original assignee: Chevron HK Ltd
Current assignee: Chevron HK Ltd
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2030-04-28
Also published as: AU2010100371A4; FR2944727A3; GB2469911B; CN101876812A; CN101876812B; GB2469911A; FR2944727B3; US20100269355A1; GB201006865D0; DE102010028228A1

Abstract

Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere, umfassend die Schritte:Aktivieren eines Schalters und Betätigen eines Mikrocontrollers;Antreiben eines Motors zur Drehung durch ein Steuerungssystem, wenn Ausgänge des Schalters und des Mikrocontrollers gleichzeitig aktiv sind;Deaktivieren des Schalters, wodurch der Mikrocontroller veranlasst wird, das Steuerungssystem aufrechtzuerhalten, um den Motor anzutreiben, um eine bewegliche Klinge in eine offene Stellung zu drehen; undSignalisieren durch einen Sensor an den Mikrocontroller, den Motor anzuhalten, wenn sich die bewegliche Klinge in einer maximalen offenen Stellung befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere, insbesondere ein sicheres Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere.
Als eine Art von motorgetriebenem Werkzeug kann eine motorgetriebene Schere eine Schere zum Schneiden von dicken Fasern wie denjenigen, die in Teppichen zu finden sind, eine Schere zum Schneiden von Kabeldrähten oder eine Schere zum Schneiden von Zweigen umfassen. Diese motorgetriebenen Scheren haben im Allgemeinen eine feststehende Klinge und eine bewegliche Klinge. Diese beiden Klingen bilden zwischen ihnen ein Schneidmaul. Die bewegliche Klinge wird durch die positive oder negative Drehung des Motors angetrieben, die dazu führt, dass sich die bewegliche Klinge in einer schwingenden Bewegung bewegt, sodass das Schneidmaul wiederholt und fortlaufend geöffnet und geschlossen werden kann. Um Unfälle während des Betriebs zu reduzieren, sollte die motorgetriebene Schere den einschlägigen Bestimmungen der geeigneten Sicherheitsnormen entsprechen. Zum Beispiel fordern die Sicherheitsnormen bezüglich Scheren zum Schneiden von Baumzweigen, dass sich das Schneidmaul der Schere automatisch zu einer maximalen Stellung öffnet, wenn die Schere abgeschaltet wird, um die Sicherheit zu gewährleisten.
Aus der DE 198 49 976 A1 und der EP 1 574 125 B1 sind Schneidwerkzeuge mit über Mikrokontroller angesteuerte Scherblätter bekannt. In der DE 198 49 976 A1 sind Sensoren offenbart, womit die Startposition der Scherblätter eingestellt werden kann. Mit dem Sensor wird die Position der Blätter erfasst. In der EP 1 574 125 B1 wird beschrieben, dass mit einem Sensor und dem Mikrokontroller die augenblickliche Stellung des Drückers sowie die augenblickliche Stellung des Motors bestimmt werden können.
Gemäß der DE 10 2005 020 377 A1 ist eine Elektrowerkzeugmaschine bekannt, bei der der Antriebsmotor über eine MOSFET-Schaltung angesteuert ist. Ein Abschalten des MOSFETs innerhalb eines Takts durch unterschiedliche Signale kann abhängig von Betriebsparametern erfolgen.
Um die Anforderungen der vorstehenden Sicherheitsnormen zu erfüllen, können Fachleute überlegen, Controller-Bausteine ähnlich einer Mikrocontrollereinheit (MCU) zu verwenden, um eine programmierbare Steuerung der Schere zu erreichen. Jedoch weist diese vorgeschlagene Lösung ein Problem auf. Wenn die MCU eine Fehlfunktion aufweist oder beschädigt ist, kann die MCU eine falsche Anweisung übertragen. Zum Beispiel kann, wenn die Schere nicht eingeschaltet ist, aber die MCU eine Fehlfunktion aufweist, der Motor beginnen, sich zu drehen und die Klingen in einer Schneidbewegung antreiben. Diese Art unbeabsichtigten Betriebs der motorgetriebenen Schere kann zu beträchtlichen Verletzungen eines Benutzers führen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere, um die oben beschriebenen Probleme und Mängel des Stands der Technik zu überwinden. Die motorgetriebene Schere nach der vorliegenden Erfindung kann die Sicherheitsrisiken wirksam verhindern, die durch einen Defekt der MCU verursacht werden, und dadurch die Sicherheit der motorgetriebenen Schere verbessern.
Das Steuerungsverfahren für die motorgetriebene Schere nach der vorliegenden Erfindung erfordert, dass sowohl das Stromversorgungsmodul als auch das zum Treiben des Motors benutzte Steuerungssystem gleichzeitig aktiv sind, damit die Schere in Betrieb ist. Das Stromversorgungsmodul erfordert, dass ein Schalter gedrückt wird, um die MCU zu aktivieren. Weiter ist die MCU bei Loslassen des Schalters in der Lage, das Steuerungssystem aufrechtzuerhalten, um den Motor so zu steuern, dass er die bewegliche Klinge in eine offene Stellung dreht. Schließlich kann die MCU, wenn die bewegliche Klinge in eine maximale Stellung geöffnet ist, den Motor anweisen, die Drehung anzuhalten.
Nur wenn die Ausgänge des Schalters und der MCU gleichzeitig aktiv sind, sieht die MCU der motorgetriebenen Schere nach der vorliegenden Erfindung die Drehung des Motors vor, um die Schneidbewegung auszuführen. Tatsächlich verhindert diese Ausführung die Risiken, die durch beliebige Fehlfunktionen oder Defekte der MCU verursacht werden, und verbessert die Sicherheit der motorgetriebenen Schere.
Die vorliegende Erfindung wird weiter mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.

1 ist eine veranschaulichende Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Baumschere gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Schaltbild einer ersten technischen Lösung für das Steuerungssystem der Baumschere;
3 ist ein Teil-Schaltbild eines Steuerungssystems für die Baumschere in 2;
4 ist ein Schaltbild einer zweiten technischen Lösung für das Steuerungssystem der Baumschere; und
5 ist ein Teil-Schaltbild für das Steuerungssystem der Baumschere in 4.

Es gibt mehrere Formen und Arten von motorgetriebenen Scheren. Als Beispiel ist eine erste Ausführungsform eine Baumschere ausgeführt. Mit Bezug auf 1 enthält die Baumschere 10 ein Gehäuse 1, in dem ein Motor 2 (nicht gezeigt) eingebaut ist. Der Schneidteil der Baumschere 10 besteht aus einer feststehenden Klinge 3 und einer beweglichen Klinge 4, wobei die feststehende Klinge 3 bezüglich des Gehäuses 1 befestigt ist und die bewegliche Klinge 4 mit dem Motor 2 durch eine Getriebevorrichtung verbunden ist. Ein Schneidmaul 5 wird zwischen der feststehenden Klinge 3 und der beweglichen Klinge 4 gebildet. Ein Schalter 6 ist am Gehäuse 1 montiert. Um viele verschiedene Verwendungen und unterschiedliche Betriebssituationen zu ermöglichen, kann die Baumschere 10 durch einen Batteriesatz (nicht gezeigt) mit Energie versorgt sein, der an einem Ende des Gehäuses 1 angeordnet sein kann.
Mit Bezug auf 2 zeigt diese ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines Steuerungssystems für die Baumschere 10. Um die Anforderungen der einschlägigen Sicherheitsnormen zu erfüllen (d.h. das Schneidmaul sollte automatisch auf eine maximale Stellung geöffnet werden, wenn der Schalter ausgeschaltet wird), ist die Baumschere 10 mit einer MCU 7 versehen, um die Einhaltung der Sicherheitsnormen zu gewährleisten. Wie in der Figur gezeigt, ist die MCU 7 mit zwei Stellungssensoren 11 verbunden. Der erste und der zweite Stellungssensor 11 können eine geöffnete Stellung und eine geschlossene Stellung der beweglichen Klinge 4 erzeugen und jeweilige Signale an die MCU 7 übertragen. Die MCU 7 kann mit dem Motor 2 und einer Vollbrückenschaltung 9 über einen MOSFET-Brücken-Treiberschaltkreis 8 verbunden sein. Die Vollbrückenschaltung 9 kann aus vier MOSFETs bestehen. Die MCU 7 steuert die positive/negative Drehung des Motors 2 gemäß den Ausgangssignalen der Stellungssensoren 11 und treibt die bewegliche Klinge 4 an, sich über die Getriebevorrichtung in einer schwingenden Bewegung zu bewegen. Als Ergebnis kann das Schneidmaul 5 wiederholt und fortlaufend geöffnet und geschlossen werden, um die Schneidarbeit auszuführen. In dieser Ausführungsform können die Stellungssensoren 11 Hallsensoren sein. In anderen Ausführungsformen können die Stellungssensoren 11 durch andere geeignete Sensoren ersetzt sein.
Weiter sind die MCU 7 und der Schalter 6 über einen ODER-Gatter-Schaltkreis 12 mit einem Stromversorgungsmodul 13 verbunden. Daher kann, wenn der Schalter 6 in eine Aus-Stellung bewegt ist, die MCU 7 immer noch durch das Stromversorgungsmodul 13 mit Energie versorgt werden. Als Ergebnis ist der Motor 2 in der Lage, die bewegliche Klinge 4 zu einer offenen Stellung anzutreiben, bis das Schneidmaul 5 zu der maximalen Stellung geöffnet ist. Wenn sich die bewegliche Klinge 4 in der maximalen offenen Stellung befindet, kann der erste Stellungssensor 11 Ausgangssignale an die MCU 7 übertragen und die MCU 7 veranlassen, die Drehung zu beenden und das Stromversorgungsmodul 13 der MCU 7 abzuschalten.
Um zu vermeiden, dass die MCU 7 die falschen Anweisungen aussendet, wenn sie beschädigt ist oder eine Fehlfunktion aufweist, enthält das Steuerungssystem auch einen UND-Gatter-Schaltkreis 14. Wie in 2 gezeigt, können die MCU 7 und der Schalter 6 mit dem MOSFET-Brücken-Treiberschaltkreis 8 über einen UND-Gatter-Schaltkreis 14 verbunden sein, der unabhängig von der MCU 7 ist. Als Ergebnis veranlasst der MOSFET-Brückenschaltkreis 8 nur dann, wenn der Schalter 6 gedrückt ist und die MCU 7 die richtigen Anweisungen aussendet, den Motor 2, sich zu drehen. Wenn dagegen der Schalter 6 nicht gedrückt ist, aber die MCU 7 wegen eines Defekts versucht, Anweisungen auszusenden, dreht sich der Motor 2 nicht. Demgemäß kann dieser Aufbau die durch einen Defekt der MCU verursachten Gefahren wirksam verhindern. Wie in 3 gezeigt, kann der UND-Gatter-Schaltkreis 14 aus zwei Dioden bestehen. In anderen Ausführungsformen kann er auch aus anderen geeigneten Bauteilen, wie etwa Trioden und dergleichen, bestehen.
Das Steuerungsverfahren der Baumschere 10 nach der vorliegenden Erfindung kann erfordern, dass der Benutzer den Schalter 6 drückt und dadurch das Stromversorgungsmodul 13 betätigt, um die MCU 7 mit Energie zu versorgen. Als Ergebnis treibt die MCU 7 die Vollbrückenschaltung 9 über den MOSFET-Brücken-Treiberschaltkreis 8, um den Motor 2 zur Drehung anzutreiben, wenn die Ausgänge des Schalters 6 und der MCU 7 gleichzeitig aktiv sind. Dann weist die MCU 7 den Motor 2 an, sich entsprechend den Ausgangssignalen der Stellungssensoren 11 positiv oder negativ zu drehen, sodass die bewegliche Klinge 4 angetrieben wird, sich in einer schwingenden Bewegung zu bewegen, um die Schneidarbeit auszuführen. Wenn der Schalter 6 losgelassen wird, weist die MCU 7 den Motor 2 an, sich rückwärts zu drehen, sodass er die bewegliche Klinge 4 zu einer offenen Stellung antreibt, bis die Öffnung des Schneidmauls 5 zu einer maximalen Stellung geöffnet ist. Wenn sich das Schneidmaul in einer maximal offenen Stellung befindet, überträgt der erste Stellungssensor 11 die Signale an die MCU 7, und die MCU 7 weist den Motor 2 an, die Drehung anzuhalten und das Stromversorgungsmodul 13 abzuschalten.
Die 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform des Steuerungssystems der Baumschere nach der vorliegenden Erfindung. Dieselben Bezugsnummern werden sowohl in den Figuren für die zweite Ausführungsform als auch in den Figuren für die erste Ausführungsform benutzt. In der zweiten Ausführungsform kann der Schalter 6 mit der Vollbrückenschaltung 9 verbunden sein, um eine Schleife zu bilden. Als Ergebnis kann der MOSFET-Brücken-Treiberschaltkreis 8 die Drehung des Motors 2 nur steuern, wenn der Schalter 6 geschlossen ist und die MCU 7 aktiv Anweisungen aussendet.
Das vorstehende Steuerungsverfahren ist nicht auf die oben beschriebene Baumschere beschränkt. Das Verfahren kann auch bei anderen ähnlichen motorgetriebenen Scheren verwendet werden, die gewöhnlichen Fachleuten bekannt sind. Außerdem ist das Steuerungssystem auch nicht auf die oben erwähnten Inhalte und die in den Figuren gezeigten Aufbauten beschränkt. Beliebige offensichtliche Abwandlungen, Ersatzvorrichtungen oder Veränderungen an den Formen und Positionen anderer Bauteile und der Elemente auf Grundlage des Erfindungsgeists der vorliegenden Erfindung werden als in den Umfang dieser Erfindung fallend betrachtet.

Claims

Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere, umfassend die Schritte: Aktivieren eines Schalters und Betätigen eines Mikrocontrollers; Antreiben eines Motors zur Drehung durch ein Steuerungssystem, wenn Ausgänge des Schalters und des Mikrocontrollers gleichzeitig aktiv sind; Deaktivieren des Schalters, wodurch der Mikrocontroller veranlasst wird, das Steuerungssystem aufrechtzuerhalten, um den Motor anzutreiben, um eine bewegliche Klinge in eine offene Stellung zu drehen; und Signalisieren durch einen Sensor an den Mikrocontroller, den Motor anzuhalten, wenn sich die bewegliche Klinge in einer maximalen offenen Stellung befindet.
Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem weiter einen MOSFET-Brückenschaltkreis enthält.
Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere nach Anspruch 2, wobei der Schalter und der Mikrocontroller über einen UND-Gatter-Schaltkreis mit dem MOSFET-Brücken-Treiberschaltkreis verbunden sind.
Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere nach Anspruch 3, wobei der UND-Gatter-Schaltkreis aus zwei Dioden besteht.
Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem eine Vollbrückenschaltung enthält.
Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere nach Anspruch 5, wobei der Schalter mit der Vollbrückenschaltung verbunden ist.
Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere nach Anspruch 5, wobei die Vollbrückenschaltung mit dem Motor verbunden ist.
Steuerungsverfahren für eine motorgetriebene Schere nach Anspruch 5, wobei die Vollbrückenschaltung aus MOSFETs besteht.