TW202417148A - 機器及用於運行機器之方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於鑽孔或置入螺絲的機器及方法，其中，該機器包括具有軸的馬達、以及控制器，該控制器被設置用於向該馬達提供電流以旋轉地驅動該軸、連續確定表徵鑽孔和/或置入過程的一組參數、如果該參數隨時間的變化低於閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為常數、如果該參數隨時間的變化高於閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為變數、連續確定其參數條件正在變化的參數的數量、以及如果該數量在預定的時間間隔內至少為預定的最小數量則停止該馬達。
Description
本文描述了機器及用於運行機器來鑽孔（例如導孔）和/或置入（set）螺絲之方法。還描述了用於實現鑽孔和/或螺絲置入動作的掌上型動力工具。典型地，這種掌上型工具廣泛用於建築行業。旨在包含在本發明範圍內的典型掌上型工具包括但不限於自動螺絲刀，其用於將螺絲緊固件擰入工件，從而使螺絲緊固件穿透工件、例如金屬板。
已知掌上型動力工具能夠實現螺絲的置入動作。該等工具包括至少一個機器殼體，該至少一個機器殼體包括至少一個向旋轉軸至少提供旋轉運動的馬達。旋轉軸進而最終以一定的轉速將一定的轉矩傳遞給工件穿透元件、例如鑽頭或螺絲緊固件。工具也可以包括控制器，用於控制馬達並且連續確定鑽孔或置入過程的若干參數，例如工具使用時旋轉軸的傳遞的轉矩和轉速。
一個可能的應用領域係使用階梯鑽鑽導孔，例如準備用於自攻和自封螺紋緊固件。這種工作通常是由專業的施工人員完成的，他們習慣於用較大的力將階梯鑽壓在子結構上並持續較長時間，以確保導孔有足夠的深度。由於這種較大的力和較長的時間，導孔的形狀可能變得不精確。
根據一個方面，一種用於運行機器以在工件中鑽孔和/或沿著置入軸線將螺絲置入工件中之方法，其中，該機器包括具有軸的馬達，該方法包括：向該馬達提供電流以旋轉地驅動該軸、連續確定表徵鑽孔和/或置入過程的一組參數、如果該參數隨時間的變化低於閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為常數、如果該參數隨時間的變化高於閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為變數、連續確定其參數條件正在變化的參數的數量、以及如果該數量在預定的時間間隔內至少為預定的最小數量則停止該馬達。該預定的最小數量可以是二、三、四、五或以上。該預定的時間間隔可以是一秒鐘、一秒鐘的幾分之一、或零。
根據另一方面，一種用於在工件中鑽孔和/或沿著置入軸線將螺絲置入工件中的機器，該機器包括具有軸的馬達、開關、以及控制器，該控制器被設置用於向該馬達提供電流以旋轉地驅動該軸、連續確定表徵鑽孔和/或置入過程的一組參數、如果該參數隨時間的變化低於閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為常數、如果該參數隨時間的變化高於閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為變數、連續確定其參數條件正在變化的參數的數量、以及如果該數量在預定的時間間隔內至少為預定的最小數量則停止該馬達。該預定的最小數量可以是二、三、四、五或以上。該預定的時間間隔可以是一秒鐘、一秒鐘的幾分之一、或零。
根據一個實施方式，該組參數包括以下中的至少一者：沿著該置入軸線施加至該軸的對該機器的力、圍繞該置入軸線施加至該軸的轉矩、提供給該馬達的電流的電壓、提供給該馬達的電流的安培數、該馬達的轉速、該機器沿著該置入軸線的加速度、該機器跨越該置入軸線的加速度、該機器圍繞該置入軸線的旋轉、以及該機器的橫擺角速度，即機器圍繞垂直於置入軸線的軸線的旋轉。
圖1示出了用於鑽孔和/或置入螺絲的機器100。在所示出的實施方式中，機器100形成為掌上型作業工具、例如自動螺絲刀。機器100包括殼體105以及由殼體105圍封的具有軸120的馬達110、形成為觸發開關的開關130、形成為微型電腦並且具有形成為電腦記憶體的資料存儲裝置145的控制器140、電池150、以及形成為無線發射器的通訊單元155。控制器140從電池150向馬達110提供電流以旋轉地驅動軸120。機器100進一步包括齒輪160和主軸170，該主軸具有螺旋傳動裝置175、例如六角傳動裝置，並且藉由齒輪160由軸120驅動。
此外，機器100包括：轉速感測器180，用於檢測馬達110的轉速；以及安倍數/電壓感測器190，用於檢測提供給馬達110的電流的安培數和/或電壓。此外，機器100包括多個加速度感測器，用於檢測沿著置入軸線施加至軸的對機器的力、機器沿著置入軸線的加速度、機器跨越置入軸線的加速度、機器圍繞置入軸線的旋轉、以及機器的偏航角速度，即機器圍繞垂直於置入軸線的軸線的旋轉。
此外，機器100包括將控制器140與馬達110、開關130和感測器180、190相連接的線路195，以將電流傳輸至馬達110和/或從開關130和/或感測器180、190收集電信號。另外或替代性地，為了獲得關於馬達110的轉速、安培數或電壓的資料，控制器140可以使用其控制馬達110的旋轉運動中已經存在的資訊，例如針對轉速的電換向次數隨時間的變化。殼體105包括抓握區段106，該抓握區段用於由用戶手動抓握機器100，以便用戶的食指可以按壓開關130。開關130能夠經由線路195向控制器140發出其開關位置的信號。
控制器140連續確定表徵鑽孔和/或置入過程的一組參數，例如沿著該置入軸線施加至該軸的對該機器的力、圍繞該置入軸線施加至該軸的轉矩、提供給該馬達的電流的電壓、提供給該馬達的電流的安培數、該馬達的轉速、該機器沿著該置入軸線的加速度、該機器跨越該置入軸線的加速度、該機器圍繞該置入軸線的旋轉、或該機器的橫擺角速度。
在使用中，機器100可以藉由選擇正確的離合器設置和檔位進行設置，從而啟動例如鑽孔模式。在鑽孔過程期間，控制器140監測上述參數，例如馬達電流、以及可能所有方向上的加速度和橫擺角速度。如果參數隨時間的變化低於閾值，則控制器140將該組參數中的每個參數的參數條件識別為常數，或者如果該參數隨時間的變化高於閾值，則控制器將該組參數中的每個參數的參數條件識別為變數。為此，對於每個被監測的參數，藉由使用適當的濾波器得出兩個信號。於是，第一個信號顯示長期值（例如，10 A的電流作為鑽孔過程中最後3秒的平均電流）。第二個信號顯示更短期的值（例如，鑽孔過程中最後30 ms的平均電流）。如果所得的兩個信號彼此相差超過了定義的閾值，則鑽孔結束的條件計數就會增加一個。控制器140連續確定其參數條件正在變化的參數的數量，以及如果該數量在預定的時間間隔內至少為二、三、四或五，則在幾分之一秒的等待時間後自動停止馬達。在替代性實施方式中，等待時間為零。
總之，當鑽頭的階梯部碰到子結構的表面時，一些表徵鑽孔過程的參數會發生變化（例如加速度、馬達電流）。控制器140識別變化並且使工具停止。鑽孔過程可靠地在過程的早期點停止，從而節省時間，產生更精確的導孔形狀或防止不必要的磨損。
在整個本申請中，「提供給馬達的電流」係指包括電源（例如電池，如果掌上型動力工具係電池操作的工具的話）內測量的電流。
已經出於展示和說明的目的呈現了以上對本發明之示例性實施方式的描述。並不旨在窮舉本發明或將本發明限制為所揭露的精確形式，並且根據以上教導，修改和變體係可能的，或者可以從本發明之實踐中獲得修改和變體。所描述的功能可以分佈在與本文描述的功能在功能的數量和分佈上不同的模組之間。此外，可以根據實施方式來改變執行功能的順序。選擇和描述實施方式係為了解釋本發明之原理並且作為本發明之實踐應用以使得熟悉該項技術者能夠在各種實施方式中以與所設想的特定用途相適合的各種修改來利用本發明。本發明之範圍旨在由所附申請專利範圍及其等效物來限定。
無
機器、相關聯零件、以及其使用方法的進一步方面和優點將藉由僅以舉例的方式並且參考附圖給出的以下描述而變得更加明顯，在附圖中：
[圖1] 示出了用於鑽孔和置入螺絲的機器。
Claims (14)
- 一種用於運行機器以在工件中鑽孔和/或沿著置入軸線螺絲置入工件中之方法，其中，該機器包括具有軸的馬達，該方法包括： - 向該馬達提供電流以旋轉地驅動該軸； - 連續確定表徵鑽孔和/或置入過程的一組參數； - 如果該參數隨時間的變化低於閾值，則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為常數； - 如果該參數隨時間的變化高於該閾值，則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為變數； - 連續確定其參數條件正在變化的參數的數量； - 如果該數量在預定的時間間隔內至少為預定的最小數量，則停止該馬達。
- 如請求項1所述之方法，其中，該組參數包括以下中的至少一者：沿著該置入軸線施加至該軸的對該機器的力、圍繞該置入軸線施加至該軸的轉矩、提供給該馬達的電流的電壓、提供給該馬達的電流的安培數、該馬達的轉速、該機器沿著該置入軸線的加速度、該機器跨越該置入軸線的加速度、該機器圍繞該置入軸線的旋轉、以及該機器的橫擺角速度。
- 如請求項1和2中任一項所述之方法，其中，該預定的最小數量為二。
- 如請求項1和2中任一項所述之方法，其中，該預定的最小數量為三。
- 如請求項1和2中任一項所述之方法，其中，該預定的最小數量為四。
- 如請求項1和2中任一項所述之方法，其中，該預定的最小數量為五或以上。
- 如前述請求項中任一項所述之方法，其中，該預定的時間間隔為零。
- 一種用於在工件中鑽孔和/或沿著置入軸線將螺絲置入工件中的機器，該機器包括： - 具有軸的馬達； - 開關； - 控制器，該控制器被設置用於向該馬達提供電流以旋轉地驅動該軸、連續確定表徵鑽孔和/或置入過程的一組參數、如果該參數隨時間的變化低於閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為常數、如果該參數隨時間的變化高於該閾值則將該組參數中的每個參數的參數條件識別為變數、連續確定其參數條件正在變化的參數的數量、以及如果該數量在預定的時間間隔內至少為預定的最小數量則停止該馬達。
- 如請求項8所述之機器，其中，該組參數包括以下中的至少一者：沿著該置入軸線施加至該軸的對該機器的力、圍繞該置入軸線施加至該軸的轉矩、提供給該馬達的電流的電壓、提供給該馬達的電流的安培數、該馬達的轉速、該機器沿著該置入軸線的加速度、該機器跨越該置入軸線的加速度、該機器圍繞該置入軸線的旋轉、以及該機器的橫擺角速度。
- 如請求項8和9中任一項所述之機器，其中，該預定的最小數量為二。
- 如請求項8和9中任一項所述之機器，其中，該預定的最小數量為三。
- 如請求項8和9中任一項所述之機器，其中，該預定的最小數量為四。
- 如請求項8和9中任一項所述之機器，其中，該預定的最小數量為五或以上。
- 如請求項8至13中任一項所述之方法，其中，該預定的時間間隔為零。
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| EP22181519.4 | 2022-06-28 |
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