JP7175332B2 - 携帯用作業工具 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械式または電気油圧式の携帯用作業工具、例えば、拡張工具、切断工具、または切断および拡張機能を有する組み合わせ工具、またはリフティングジャッキ（または救助ラム）に関する。上記の工具は、救助作業において使用されることが好ましい。

ここで対象とする種類の電気機械式または電気油圧式の携帯用作業工具または救助工具は、作業者が持ち運ぶことができ、さまざまな用途で使用される。例えば、拡張工具、切断工具、またはいわゆる組み合わせ工具、すなわち、例えば事故車両から負傷者を救助するために、または地震の被災者を救出するために、救助隊員（消防隊）によって使用される切断および拡張機能を備えた工具および救助ラムである。ここで、作業工具または救助工具の種類は様々である。切断、拡張、または押圧用の好ましくは硬化した工具インサートを備えた電気油圧的または電気機械的に駆動される作業工具または救助工具がある。このような工具を使用すると、使用場所に応じて、非常に高い機械的負荷と様々な環境の影響（熱、冷気、湿気）にさらされる。

ここで特に重要なのは、救助作業を常に迅速に実行する必要があり、予期しない操作上の誤動作が致命的な結果をもたらす可能性があるため、救助工具を使用するときに特に高いレベルの操作の信頼性を確保することである。

さらに、そのような作業工具は、使用中に時間の経過とともにこれまで以上に高い機械的応力にさらされる。これは、例えば、自動車構造の分野では、ますます高強度の材料が使用されており、この材料は、例えば、切断工具によって切断されなければならないためである。ただし、このような作業工具の操作には、豊富な経験も必要である。たとえば、自動車のいわゆるＢピラーの切断が切断工具を使用して行われる場合、切断工具の２つのブレードは最初に材料にすばやく貫通する。その後、切断工程が遅くなり、切断工程が停止する。切断工具に十分な力があると、材料内を移動するマイクロクラックが形成される。これらのマイクロクラックは肉眼では見ることができない。経験の浅い作業者は工具が性能限界に達したと考え、この状況で切断工具を置いて、その後切断を再開する。対照的に、このような状況では、経験豊富な作業者は一定時間待機するため、２つのブレードの全負荷が切断された材料に残る。この待機時間中、マイクロクラックはさらに移動し、ブレードに加えられた負荷により、マイクロクラックとその結果生じるマクロクラックの継続により、材料が最終的に破壊される。しかしながら、対照的に、切断される材料が実際には硬すぎて、全負荷で過度に待機しても、材料の所望の切断が得られない状況も起こり得る。その結果、これらの状況を特定することはこれまで困難であった。

このような工具のもう１つの問題は、用途によっては、当該作業工具の開閉時間が非常に長くなる可能性があることである。たとえば、救助ラムの長さは、収縮状態では４０ｃｍであるが、伸長状態では１５０ｃｍである。その結果、救助ラムをピストンが必要な長さまで伸ばすために、必要な長さまで伸ばされるまでに比較的長い時間がかかる場合がある。救助作業では常に可能な限り迅速に救助を行う必要があるため、可動ピストンロッドを備えた作業工具の開閉時間をできるだけ短くすることが急務である。

電気油圧式作業工具は油圧比例弁を有するが、作業工具の開閉時間はわずかな影響しか受けない。

（先行技術文献）
ＷＯ２０１２／０１９７５８Ａ１は、第１および第２の作業工具用の制御装置を記載しており、その出力は単一の油圧切替弁を介して並列に接続された２つのポンプによって制御され、それによって２つのポンプの出力が第１の圧力ラインにのみ提供されたり、第２の圧力ラインにのみ提供されたり、特定の比率で第１の圧力ラインおよび第２の圧力ラインに提供されたりする。その選択は、油圧制御弁のそれぞれの位置を介して行われる。

油圧ポンプ装置を操作する方法は、ＷＯ２０１３／１２７４５２から知られており、負荷依存制御は、負荷状態から無負荷状態へ、またはその逆に切り替わるように、モータ電流の関数として行われる。この方法は、エネルギーを節約し、それによって充電式バッテリを節約するために使用される。

本発明の目的は、携帯用作業工具用の一般的な油圧ポンプ装置の使用効率を改善することである。

上記の目的は、請求項１の特徴によって解決される。本発明の適切な実施形態は、さらなる請求項に記載されている。

本発明によれば、電子制御調整部は、電動モータが第１の周波数Ｆ１で動作する第１の動作状態に加えて、電動モータが第２の周波数Ｆ２で動作する第２の動作状態を決定する。ここで、手動で操作可能な切替手段によって、動作状態は、作業工具の作業者によって第１の動作状態と第２の動作状態との間で切り替えることができ、第２の周波数Ｆ２における電動モータの回転速度は、第１の周波数Ｆ１よりも速い。これにより、ピストンロッドは、必要に応じて第２の周波数Ｆ２に切り替えることにより、以前の作業工具よりも大幅に速く伸縮させることができる。これにより、それぞれが関連する電動モータによって駆動される必要がある並列に接続された２つの別々のポンプの配置を省くことができる。電動モータを第２の周波数Ｆ２（ターボモード）に切り替える機能は、充電式バッテリ駆動の携帯用作業工具に簡単に実装できる。これにより、選択する周波数の大きさにより電動モータの回転速度が決定され、自由に選択できる。周波数が高いほど、電動モータがより速く回転して、下流の装置または下流の油圧ポンプを駆動する。本発明によれば、電動モータは、ブラシレス直流モータ（または「電子整流モータ」または「ＥＣＭ」または「ＥＣモータ」）を含む。

実用的には、第１の周波数Ｆ１から第２の周波数Ｆ２への切り替えは、電動モータの全パワースペクトルの部分的な範囲でのみ可能である。特に、電気油圧式作業工具に関しては、第２の動作状態への切り替えは、所定の圧力（例えば、５００バール）で開始することはもはや不可能である。これにより、油圧回路の機械的な問題が回避される。

切り替えは、一定の周波数Ｆ１および周波数Ｆ２の間で行われることが好ましい。

実用的には、第１の周波数Ｆ１から第２の周波数Ｆ２に切り替える能力は、消費電力に依存する方法で行われる。例えば、消費電力閾値ＳＷを指定することができ、それを超えると、第１の周波数Ｆ１から第２の周波数Ｆ２への切り替え、または第２の周波数Ｆ２での作業工具の操作はできなくなる。この手段は、能動的作業（切断、拡張、または押圧）ができる動作状態が存在するかどうか、または工具のみを開閉する動作状態が存在するかどうかについての妥当性検査を実行するために用いられる。たとえば、作業工具の切断工具がすでに材料を貫通している場合、第１の周波数Ｆ１から第２の周波数Ｆ２への切り替えはできない。

ピストンロッドの移動方向を切り替えるための油圧制御弁（油圧マルチポート弁）が設けられており、この制御弁を作動させることにより、動作モードを第１の動作モードと第２の動作モードとの間で切り替えるので、作業者にとって作業工具の直感的な使用感が維持され、これは救助作業において有利である。ピストンロッドの移動方向や電動モータの動作状態について、作業者は制御弁のみをＯＮにする。作業者は通常どおり救助工具を操作する。他の点では変更されていない制御弁には、追加の操作機能が１つだけある。

制御弁が特にリング状のグリップまたはスターグリップを備えた回転弁である限り、第１の動作モードと第２の動作モードとの間の動作モード切り替えの起動は、制御弁を作動させる実際の角度範囲に角度範囲Δαだけ追加して単に制御弁を回転させることによって行うことができる。したがって、電動モータを第１の動作状態から第２の動作状態に切り替えるために、作業者は、追加の角度範囲Δαだけ回転弁を回転させる。

実用的には、制御弁は弁設定の遷移が連続しているいわゆる比例弁であり、それによって可変体積流量を実現できる。第１の動作モードから第２の動作モードへの本発明による切り替え能力は、比例弁に重ね合わされ、一種の「キックダウン」機能に匹敵する。

本発明によれば、動作中に電動モータの引き出し電流Ａによって生成される熱Ｗが測定され、制御変数として使用されるので、過度に長い過負荷動作による有害な影響を効果的に防止することができる。ただし、同時に、現在の動作モードがまだ負荷制限の一方の側にあるのか、既にもう一方の側にあるのかを継続的に考慮する必要なしに、作業者は以前よりも「限界まで」達することもできる。これにより、作業者の個々の経験レベルは無関係になる。任務の成功の可能性が高まる。これにより、一般的な油圧ポンプ装置の任務遂行の有効性が大幅に向上する。

好ましくは、動作中に電動モータの引き出し電流Ａによって生成される熱Ｗは、電子制御調整部または少なくともその局所近傍、特にプリント回路基板またはその半導体アセンブリの領域（例えば、ＩＧＦＥＴまたはＭＯＳＦＥＴの領域）に記録される。熱Ｗは、動作中に電動モータの引き出し電流Ａによって特にそこで発生するので、特にそこで良好に記録することができる。

熱Ｗまたは温度または温度上昇を記録するために、第１の温度プローブまたは温度センサーを設けることができ、これは、動作中に電動モータの引き出し電流Ａによって生成される熱Ｗを記録し、それを電子制御調整部に転送する。これには、温度の尺度として電気信号を供給する電気または電子部品が含まれる場合がある。特に、これらは、温度変化に応じて抵抗が変化する部品（例えば、ＰＴＣ、ＮＴＣ）または処理可能な電気信号を直接供給する部品（例えば、統合半導体温度センサー（ソリッドステート回路）またはダイオード接続されたトランジスタのベースエミッタ電圧の温度依存性を使用する）でもよい。

特に、電動モータは、タスクの実行中に負荷がかかったときに電動モータの回転速度は、少なくとも本質的に一定のままであり、負荷がかかると、電動モータの引き出し電流のみが増加するように設計することができる。

さらに、本発明によれば、作業工具の周囲温度Ｔも測定され、制御工程に含めることができる。特に、動作中に電動モータの引き出し電流Ａによって生成される熱と作業工具の周囲温度Ｔとの合計、または必要に応じて比率も、制御目的に利用することができる。これは、周囲温度が半導体アセンブリの熱の蓄積に追加の影響を及ぼし、また切替工程において、電動モータの引き出し電流Ａのために時間遅延して熱の蓄積が起きる可能性があるため、有利である。周囲温度をさらに測定することで、熱の蓄積をさらに正確に測定できる。

実用的には、周囲温度Ｔを測定するための油圧ポンプ装置は、第２の温度プローブを備える。これは、温度の尺度として電気信号を供給する電気または電子部品でもよい。特に、これらは、温度変化に応じて抵抗が変化する部品（例えば、ＰＴＣ、ＮＴＣ）または処理可能な電気信号を直接供給する部品（例えば、統合半導体温度センサー（ソリッドステート回路）またはダイオード接続されたトランジスタのベースエミッタ電圧の温度依存性を使用する）でもよい。

制御工程の範囲内で、電動モータの引き出し電流Ａを制限することができ、および／または、電動モータを完全に停止することができる。どちらの場合も、この手段により過熱や熱が低減され、作業工具を操作する際の効果的な保護対策になる。

電動モータの引き出し電流Ａを制限する、および／または電動モータを停止する切替工程は、時間遅延ｔを考慮して実用的に行われる。これにより、時間遅延して発生する過熱を防ぐことができるので有利である。

時間遅延ｔを確立または決定するために、周囲温度Ｔを有利に使用することもできる。

好ましくは、本発明に係る作業工具は、以下を含む表示装置を含む。
－ 動作中に電動モータの引き出し電流Ａに基づいて、作業工具の出力を表示する負荷表示、および／または、
－ 作業工具がどの動作状態であるか、または作業工具が第２の動作モードにあるかどうかを示す動作状態表示、および／または、
－ 全負荷継続時間を超えたことを示す全負荷動作状態表示、および／または、
－ 半導体部品の現在の動作温度が存在する範囲を示す温度表示。

負荷表示は、作業工具が追加で負荷が発生できる状態にあるのか、または全負荷運転の状態にあるのかを作業者に示す。負荷表示は、たとえばライトバーの配置として実行できる。動作状態表示は、作業工具が第１の動作状態または第２の動作状態にあるかどうかに関する情報を作業者に提供する。全負荷動作状態表示は、全負荷継続時間を超えたことを示すので、例えば、作業者は運転を停止して作業工具を再起動することができる。温度表示は、半導体アセンブリの温度が存在する範囲、特に現在の動作温度が可能な全範囲のどの範囲にあるかに関する情報を作業者に提供する。

好ましくは、負荷表示は、作業工具が現在過負荷範囲にあることを示す警告モードを含んでもよい。これにより、作業者は、作業工程を停止すべきことに気づく。これにより、任務遂行の有効性が大幅に向上する。

実用的には、作業工具は以下のものを備えている。
－ 油圧ポンプ、
－ 油圧タンク、
－ ピストンロッド、
－ 可動ピストンロッドを保持するための油圧シリンダ、
－ 油圧ライン、および／または、
－ 補償装置。

本発明の好適な実施形態を以下により詳細に記載する。分かりやすくするために、繰り返される特徴には、参照符号を１回だけラベル付けする。図示されているのは以下の通りである。

図１は、電気油圧式の電池式切断工具の形態での作業工具の全体図である。 図２は、図１による切断工具の油圧回路図の例である。 図３は、図１による作業工具の過負荷保護の重要な部品の非常に簡略化された概略図である。 図４は、図１による作業工具の制御弁の機能切替位置の非常に簡略化された概略図である。 図５は、図１および図２による作業工具のモータ出力を制御するためのフローチャートである。 図６は、様々な周囲温度が与えられた場合の、図１による作業工具の電子機器の加熱の比較図である。 図７は、図１による作業工具の出力のための表示装置の例である。

図１の参照符号１は、本発明に係る作業工具全体を示している。図１による実施形態では、作業工具１は、例えば、電気油圧式の電池式切断工具（カッター）である。作業工具１は、筐体１２を備え、その中に、電動モータ３、油圧ポンプ２、ならびに油圧タンク１９が配置されている。さらに、作業工具１の動作中に作動油の量を補償するための補償装置１７が設けられている。これは、例えば、可撓性膜または同様のものでもよい。筐体１２には、ディスプレイ１４およびＯＮ／ＯＦＦスイッチ１３が取り付けられている。作業者は、ディスプレイ１４で動作状態を見ることができる。

作業工具の前側には、２つの工具の半体１１ａ、１１ｂがあり、これらは、図１に示されている実施形態において、切断工具の半体である。２つの切断工具の半体１１ａ、１１ｂは、ピストンロッド（図１には図示せず）によって駆動される。後者は油圧シリンダ内にある（これも図示せず）。油圧シリンダは、図１に示されているカバー２８の下にあり、その領域に第１のハンドグリップ１５がある。第２のハンドグリップ１６は、筐体２に設けられている。これにより、作業工具１は、作業者が両手で誘導または操作することができる。筐体１２の裏側には、充電式バッテリ用の挿入室（図１には図示せず）が設けられている。油圧弁６を使用して、第２のハンドグリップ１６を手に持った作業者は、油圧の流れの方向を手動で制御して、ピストンロッドを引っ込める（工具の半分１１ａ、１１ｂを閉じる）または伸ばす（工具の半分１１ａ、１１ｂを開ける）、または作動油を供給回路に戻す（バイパス動作モード）。図１に示す制御弁６の実施形態は、ハンドグリップ１６の軸の延長において回転可能であり、切替位置を動かすために作業者によって回転されるいわゆるスターグリップを有する制御弁である。

本作業工具は、任意の空間配置または方向で操作できる。

上記の切断工具に加えて、本発明はまた、拡張工具、切断および拡張機能を有する組み合わせ工具、リフティングジャッキ、または救助ラムを含んでも良い。これらの工具はすべて、油圧シリンダなどのシリンダ内で誘導されるピストンロッドを利用している。

図２は、図１による作業工具の油圧回路図の例を示している。ポンプ２は、例えば４つのシリンダを有するピストンポンプであり、高圧（ＨＤ）用に２つのシリンダが設けられ、低圧（ＮＤ）用に２つのシリンダが設けられる。それぞれの第２のライン（ＨＤ、ＮＤ）は、第１のラインに対して時間遅延して加圧され、高圧（ＨＤ）または低圧（ＮＤ）を生成する。ポンプのピストンは電動モータ３によって駆動される。作動油は、油圧タンク１９内に保持され、油圧タンクに対して、例えば、可撓性膜の形で、動作中に作動油の量を補償するための補償装置１７を配置することができる。ポンプ２の各ＨＤおよびＮＤの出口は、例えば、３つの切替位置を有するマルチポート弁である制御弁６、および作動可能な安全弁２７ａ、２７ｂに接続されている。各安全弁２７ａ、２７ｂは、制御線２３ａ、２３ｂを介して、制御弁６の入力側に接続されている。

図２では、制御弁６の左側の切替位置で、圧力（ＨＤまたはＮＤ）が、油圧シリンダ４のピストンロッド５とは反対側の領域に蓄積され、それによりピストンロッド５が伸ばされるが、図２の右側に示される、制御弁６の右側の切替位置において、対応する圧力が油圧シリンダ４の反対側に蓄積され、ピストンロッド５がこれにより引っ込められる。この作動によってそれぞれの場合に排出された作動油は、タンクライン３３を介して油圧タンク１９に戻される。

制御弁６の中間位置は、ピストンロッド５が動かされることなく、作動油がバイパス動作モードで運ばれる位置を表す。

例えば、ポンプ２が高圧モードで作動する場合、作動圧力は、第１の分岐点２４ａで、制御弁６および作動された安全弁２７ａに向かって分割される。高圧（ＨＤ）が加えられると、安全弁２７ａは、制御線２３ａを介して閉じられる。安全弁２７ａは、追加の制御線２３ｂを介して制御圧力を受ける。低圧要素（ＮＤ）の供給流もまた、第２の分岐点２４ｂで分割され、制御弁６および安全弁２７ｂに向かって運ばれる。安全弁２７ｂの制御圧力が低圧要素の圧力よりも高い場合、安全弁２７ｂが開かれ、低圧要素の供給流がタンク１９に戻される。

あるいは、ポンプ２が低圧モードで作動する場合、安全弁２７ｂの制御圧力は、低圧要素の供給流に対して作動することができない。両方の供給流（高圧および低圧）は、制御弁６に向かって運ばれる。

制御弁６と油圧シリンダ４との間に負荷保持要素２６が配置されている。負荷保持要素２６は、交差する制御線を備える。例えば、制御弁６の左側の切替位置にポンプ２からの圧力がある場合、負荷要素２６の逆止弁２５は、２つの制御線のうちの１つを介して開かれ、作動油が逆流することができる。逆方向ではあるが、同じことが切替弁６の右側の切替位置に対して当てはまる。

制御弁６は、ハンドルを用いて手動で作動し、バネ式である。制御弁６のハンドルによって、ばね力は、制御弁６の左位置および右位置の両方について乗り越えなければならない。ハンドルを離すとすぐに、制御弁６は自動的に初期位置（中間位置）に戻る。実用的には、制御弁は、作動油の線断面が連続的に増加または減少する、すなわち、急激な遷移がない、いわゆる比例弁であってもよい。油圧ポンプ２と制御弁６との間に、いずれの場合も逆止弁２５がある。

電動モータ３は、特に、いわゆるブラシレス直流モータであり、その回転速度に関して、制御調整部を介して制御または調整することができる。

図３は、作業工具１の過負荷保護の重要な部品の非常に簡略化された概略図を示す。油圧シリンダ４、ピストンロッド５、制御弁６、ポンプ２、電動モータ３、および充電式バッテリ１８などの部品は、簡略化された方法で表されている。分かりやすくするために、図３では、ポンプ２に関して単一のポンプ記号のみを使用している。
分かりやすくするために、タンクへの油圧リターンラインは示していない。

電動モータ３を操作するために、ディスプレイ１４を有する制御調整部７が設けられる。制御調整装置７は、制御線３２を介して電動モータ３に接続され、制御線３１を介して制御弁６に接続されている。制御調整部７は、マイクロコントローラ２０ならびに周波数変換器２１を備える。制御調整部７またはマイクロコントローラ２０は、メモリ（図示せず）を含んでもよい。さらに、制御調整部７は、電動モータ３の引き出し電流を検出することができる電流検出器２２を備える。

作業工具に収容された充電式バッテリ１８は、電動モータ３に電気エネルギーを、具体的には電圧および電流の形で提供する。充電式バッテリの充電が次第に失われると、電圧が低下する。電気エネルギーは、複数のいわゆるＭＯＳＦＥＴを含む周波数変換器２１に蓄えられる。これらは、一定の電気抵抗を持つ電子スイッチである。周波数変換器２１の目的は、充電式バッテリ１８からの直流を交流に変換することである。交流電流は、電圧、電流、周波数によって区別される。これにより、周波数レベルは、電動モータ３の回転速度によって決定される。周波数が高いほど、電動モータ３の回転が速くなる。これにより、電圧はほぼ一定に保たれる。高速に回転するモータはより多くのエネルギーを必要とするため、モータの回転速度を上げると、それに応じて電力需要が高くなる。これにより電力損失が発生し、電動モータ３によって引き出される電流が大きくなるほど電力損失が大きくなる。電力損失は熱に変換され、周波数変換器２１のＭＯＳＦＥＴを加熱する。

電動モータ３の電子制御調整部７によって、電動モータ３が第１の周波数Ｆ１または回転速度で動作する第１の動作状態が確立される。さらに、電子制御調整部７によって、電動モータ３が第２の周波数Ｆ２で動作する第２の動作状態が確立され、第２の周波数Ｆ２での電動モータの回転速度は、第１の周波数Ｆ１での回転速度よりも高い。さらに、好ましくは手動で操作可能な切り替え手段が設けられ、これにより、作業工具１の作業者は、第１の動作状態と第２の動作状態との間で切り替えることができる。これにより、動作中に、「キックダウン」の意味の範囲内での一種のターボ機能を実行することができ、油圧シリンダ４のピストンロッド５を特に速く動かして、工具を可能な限り迅速に作業位置に持っていくことができる。このようにして、例えば、救助ラムは、例えば、４０ｃｍの長さの収縮状態から、例えば、１５０ｃｍの長さの伸長状態に非常に迅速に持っていくことができる。

周波数変換器２１の領域には、第１の温度プローブ８があり、それを用いて、熱、すなわち熱損失が、周波数変換器２１またはその内部に配置されたＭＯＳＦＥＴの領域で測定され、制御工程に供給される。

さらに、制御調整部７は、周囲温度を測定するために設けられる第２の温度プローブ９を含み、これは、制御工程においても利用することができる。第２の温度プローブ９は、筐体２の開口部（図示せず）の領域に配置してもよい。温度プローブは、好ましくは、温度が変化したときに抵抗が変化する部品（例えば、ＰＴＣ、ＮＴＣ）または処理可能な電気信号を直接提供する部品（例えば、統合半導体温度センサー（ソリッドステート回路）またはダイオード接続されたトランジスタのベースエミッタ電圧の温度依存性を使用する）である。

ディスプレイ１４は、表示装置１０を備え、これは、例えば、負荷表示１０ａおよび／または動作状態表示１０ｂおよび／または温度表示１０ｃを備えていてもよい（図７参照）。

制御調整部７ならびにディスプレイ１４は、好ましくは、共通のプリント回路基板２８上に配置される。ただし、それらは別々のプリント回路基板に配置することもできる。

制御調整部７は、制御線３１を介して制御弁６に接続されている。この手段の目的は、作業者が制御弁６を介してピストンロッドの移動方向（伸長、収縮、またはバイパス位置）を制御できるだけでなく、制御弁６によってもたらされる制御信号を介して、動作状態をそれぞれ第１の周波数Ｆ１と第２の周波数Ｆ２の間で切り替えることもできることである。これにより、作業者は、制御弁６を解放することなく、動作中にいつでも作業工具１のターボ機能を作動または非作動にすることができる。

図４は、作業工具１の制御弁６の様々な切替位置を簡略化された概略図で例示的に示している。図４の制御弁６に関しては、その制御弁の作動要素のみが示され、この特殊な場合では、いわゆる回転可能なスターグリップ２９である。図４に示すスターグリップ２９の位置では、制御バルブ６は中央位置にあり、ピストンロッド５は収縮も伸長もせず、ピストンロッド５を動かさずに作動油のみがそれぞれのリリーフ弁２７ａ、２７ｂを介してタンクに戻される。たとえば、スターグリップ２９が図４で左に１０°の角度だけ回された場合、制御弁６は、例えば図２に示されている左の切替位置に移動する。一方、スターグリップ２９を右に１０°回すと、制御弁６は図２の右の切替位置に置かれる。電動モータの低周波数Ｆ１から高周波数Ｆ２への切り替えもまた、スターグリップ２９を作動させることによって行われる。好ましくは、この目的のために、スターグリップ２９を２０°の角度範囲で回転させて、ピストンロッド５を収縮または伸長するときにターボ機能も作動させることができる。これにより、作業工具１の実装が特に簡略化される。作業者がスターグリップ２９を偏向位置で放すとすぐに、スターグリップ２９は必ずばね力によって図４に示される開始位置に回転して戻される。スターグリップ２９を１０°の角度範囲の分だけ回転させて戻すと、ピストンロッド５の収縮または伸長中にターボ機能は無効になる。力によって乗り越えることができる切り替え点を、通常の機能の角度または角度範囲とターボ機能の角度または角度範囲との間に設けることができる。

図５に基づいて、ターボ機能の制御と過負荷保護について以下でより詳しく説明する。制御の目的で、次のパラメータが事前に定義されている。
－ Ｎ０ ＝ 回転速度の下限（ターボ機能なしの回転速度）
－ Ｎｍａｘ ＝ 回転速度の上限（ターボ機能付きの最大回転速度）
－ Ｎ ＝ 正確に測定されたシステムの現在の回転速度
－ Ｎａ ＝ メモリに保存されている最後に測定された回転速度
－ Ｉｍａｘ ＝ 電動モータによって引き出される最大電流
－ Ｔｍａｘ ＝ 第１の温度プローブの領域の最高温度
まず、最初のステップＳ１で、最後に測定された回転速度Ｎａが回転速度の下限Ｎ０に設定される。ステップＳ２において、現在の回転速度Ｎ、現在引き出されている電流Ｉ、および現在の温度が、第１の温度プローブ８の領域で測定される。検証ステップＳ３では、ターボ機能が作動しているかどうかを検証する。ターボ機能が作動していない場合、一定時間（ステップＳ８）後にパラメータＮ、Ｉ、およびＴを再測定する（ステップＳ２）。

ただし、ターボ機能が作動している場合、次のステップＳ４で、現在の回転速度ＮがＮｍａｘ未満、測定電流ＩがＩｍａｘ未満、測定温度ＴがＴｍａｘ未満であるかどうかを測定する。これらの条件が満たされている場合、次のステップＳ５で、測定された回転速度がＮｍａｘを下回る定義された回転速度閾値よりも小さいかどうかを検証する。この場合、次のステップＳ６において、回転速度が一定量増加し、一定の待機時間（ステップＳ７）の後、Ｎ、ＩおよびＴの測定が再度行われる（ステップＳ２）。

ステップＳ４の条件が満たされない場合、ステップＳ９において、測定された回転速度ＮがＮ０＋ｘよりも大きいかどうかを決定する。ここで、ｘは回転速度の大きさ（例えば、１００）である。この場合、ステップＳ１１において、最後に測定された回転速度を回転速度ｘ（例えば、１００）だけ減少させ、それをＮａとしてメモリに記憶し、一定時間待機し（ステップＳ１３）、その後再度測定を行う（ステップＳ２）。ステップ９の条件が満たされない場合、回転速度の下限Ｎ０が最後に測定された回転速度としてメモリに入力される。これにより、回転速度をこれ以上下げることはできない。この場合、ステップＳ１２で、引き出し電流Ｉおよび／または測定された温度Ｔが高すぎるという警告メッセージが出される。

制御工程の範囲内で、より高い周波数Ｆ２の第２の動作状態からより低い周波数Ｆ１の第１の動作状態への自動切り替えが行われる。この切り替えは、好ましくは、時間遅延ｔを考慮して、たとえばパラメータＴｍａｘに達する前にターボモードをオフにすることによって行うことができる。

図６に簡略化した形で示すように、ＭＯＳＦＥＴの電力損失によって生成される熱に関連する周囲温度は、周囲温度の関数として異なる値に達するため、周囲温度は電動モータの制御に含めることが好ましい。このように、例えば、周囲温度が３０℃であるとすると、制御調整部７は、図６から分かるように、周囲温度が１０℃であるときよりもかなり早く介入しなければならない。切替時間は、シャットダウンプロセス後でも、システムが最高温度を超えることなく熱力学的慣性によりわずかに加熱できるように、時間遅延ｔｘを考慮して選択する必要がある。対応する時間遅延も図６に示されている。

図７は、本発明に係る作業工具１の表示装置１０の一部を示している。表示装置１０は、現在の出力を棒グラフのように示す複数のフィールドを有する出力表示装置１０ａを備える。照明および／または色で示されるバーに加えて、現在の出力値をパーセントで示す数値をバー表示のそれぞれの部分に表示できる。領域２５は、例えば１７５バールの圧力に対応し、領域５０は３５０バールの圧力に対応し、領域７５は５２５バールの圧力に対応し、領域１００は７００バールの圧力に対応する。

電動モータ３の制御の範囲内で、作業ステップ、例えば、切断がいつ停止されるべきかを作業者に示す機能も提供される。実用的には、これは、全負荷動作時に１００％の出力を表示する出力表示によって行うことができ、この場合、一定の時間が経過すると、１００％の表示が点滅し始める。これは、新しい作業サイクルを開始するための作業者への表示である。

また、表示装置１０には、ターボモードが作動しているか否かを示す動作状態表示１０ｂを設けてもよい。追加的または代替的に、例えば英数字表示または棒グラフの形式の温度表示１０ｃを、この目的のために提供してもよい。

個々の特徴およびサブの特徴の組み合わせは、本発明に不可欠であると考えられ、本出願の開示された内容に含まれるべきであることをもう一度明確に指摘する。

１ 作業工具
２ 油圧ポンプ
３ 電動モータ
４ 油圧シリンダ
５ ピストンロッド
６ 制御弁
７ 制御調整部
８ 第１の温度プローブ
９ 第２の温度プローブ
１０ 表示装置
１０ａ 負荷表示
１０ｂ 動作状態表示
１０ｃ 温度表示
１０ｄ 表示装置
１１ 工具の半体
１２ 筐体
１３ ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
１４ ディスプレイ
１５ 第１のハンドグリップ
１６ 第２のハンドグリップ
１７ 補償装置
１８ 充電式バッテリ
１９ 油圧タンク
２０ マイクロコントローラ
２１ 周波数変換器
２２ 電流検出器
２３ａ 制御線
２３ｂ 制御線
２４ａ 第１の分岐点
２４ｂ 第２の分岐点
２５ 逆止弁
２６ 負荷保持要素
２７ａ 安全弁
２７ｂ 安全弁
２８ プリント回路基板
２９ スターグリップ
３０ａ 安全弁
３０ｂ 安全弁
３１ 制御線
３２ 制御線
３３ タンクライン
Ａ 引き出し電流
Ｆ１ 周波数
Ｆ２ 周波数
ＨＤ 高圧
ＬＤ 低圧
ｔ 時間遅延
Ｔ 周囲温度
ＳＷ 消費電力閾値

Claims (19)

1. 拡張工具、切断工具、または切断および拡張機能を有する組み合わせ工具などの携帯用作業工具であって、
   電動モータと、
   前記作業工具に収納された充電式バッテリと、
   拡張作業、および／または、切断作業、および／または、持ち上げもしくは押圧作業を実行するための機械的または油圧的に駆動される可動ピストンロッドと、
   前記電動モータを制御、および／または、調整するための電子制御調整部と、を備え、
   ブラシレス直流モータは、電動モータとして設けられ、
   前記電子制御調整部は、前記電動モータが第１の周波数Ｆ１で動作する第１の動作モードを確立し、
   前記電子制御調整部は、前記電動モータが第２の周波数Ｆ２で動作する第２の動作モードを確立し、
   手動で操作可能な切り替え手段によって、動作モードは、前記作業工具の作業者によって、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で切り替えることができ、
   前記電動モータの回転速度は、前記第１の周波数Ｆ１よりも前記第２の周波数Ｆ２において速いことを特徴とする、携帯用作業工具。
2. 前記第１の周波数Ｆ１から前記第２の周波数Ｆ２への切り替えは、前記電動モータの全パワースペクトルの部分的な範囲でのみ可能である、請求項１に記載の作業工具。
3. 前記電動モータの前記回転速度は、それぞれの場合において、前記第１の周波数Ｆ１および前記第２の周波数Ｆ２で一定である、請求項１または請求項２に記載の作業工具。
4. 消費電力閾値ＳＷが指定されており、それを超えると、前記第１の周波数Ｆ１から前記第２の周波数Ｆ２への切り替え、または前記第２の周波数Ｆ２での前記作業工具の操作ができなくなる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の作業工具。
5. 前記ピストンロッドの移動方向を切り替えるための制御弁が設けられており、前記制御弁を作動させることにより、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとの間で動作モードの切り替えが行われる、請求項１から請求項４のいずれかに記載の作業工具。
6. 前記制御弁は回転弁であり、第１の動作モードと第２の動作モードとの間の動作モードの切り替えは、前記制御弁を追加の角度範囲Δαだけ回転させることによって起こる、請求項５に記載の作業工具。
7. 前記電動モータの引き出し電流Ａによって動作中に発生する熱Ｗが記録され、制御変数として使用もされる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の作業工具。
8. 前記電動モータの引き出し電流Ａによって動作中に発生する熱Ｗは、前記電子制御調整部の局所領域に記録される、請求項１から請求項７のいずれかに記載の作業工具。
9. 前記電動モータの引き出し電流によって動作中に発生する熱Ｗを記録する第１の温度プローブが設けられている、請求項１から請求項８のいずれかに記載の作業工具。
10. 周囲温度Ｔが記録され、制御工程に含まれる、請求項１から請求項９のいずれかに記載の作業工具。
11. 第２の温度プローブが設けられている、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の作業工具。
12. 前記電動モータの制御は、引き出し電流Ａ、前記電動モータの引き出し電流Ａによって生成された熱、および／または、周囲温度Ｔに基づいて行われる、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の作業工具。
13. 前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの自動切り替えまたはシャットダウンは、制御工程の範囲内で行われる、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の作業工具。
14. 前記切り替えは、時間遅延ｔを考慮して行われる、請求項１３に記載の作業工具。
15. 動作中に前記電動モータによって引き出される電流Ａに基づいて前記作業工具の出力が表示される負荷表示、および／または、
    前記作業工具が第２の動作モードにあることを示す動作状態表示、および／または、
    最大出力の継続時間を超えたことを示す動作状態表示、および／または、
    半導体素子の現在の動作温度がどの範囲にあるかを示す温度表示
    を備える表示装置が設けられている、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の作業工具。
16. 前記負荷表示には、前記作業工具が過負荷範囲にあり、作業工程を停止する必要があることを示す警告モードがある、請求項１５に記載の作業工具。
17. 前記作業工具は、
    油圧ポンプ、および／または、
    油圧タンク、および／または、
    ピストンロッド、および／または、
    前記可動ピストンロッドを保持するための油圧シリンダ、および／または、
    油圧ライン、および／または、
    補償装置
    を備える、請求項１から請求項１６のいずれかに記載の作業工具。
18. 前記第１の動作モードから前記第２の動作モードに切り替えられることによりターボモードへの切り替えが行われ、前記ピストンロッドが前記第１の周波数Ｆ１よりも速く伸縮する、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の作業工具。
19. 前記第１の周波数Ｆ１から前記第２の周波数Ｆ２への切り替えが消費電力に依存する方法で行われる、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の作業工具。

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