專利名稱：用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1所述的用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的裝置以 及一種如權(quán)利要求9所述的用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的電動(dòng)工具需要特殊的安全措施，用于在不可預(yù)見(jiàn)的事件時(shí)保護(hù)電動(dòng)工具 的操作者。這個(gè)事件例如可能在工具卡鎖或咬緊中產(chǎn)生(這種情況專業(yè)人員稱為“反沖 (Kickback)”)。如果沒(méi)有安全機(jī)構(gòu)，在這種事件時(shí)可能使操作者嚴(yán)重受傷。另一方面規(guī)定 的安全機(jī)構(gòu)應(yīng)該是成本有利并且可以簡(jiǎn)單地實(shí)施。在公開(kāi)文獻(xiàn)DE 10 2004 004 170 Al 20005. 08. 18中公開(kāi)了一個(gè)用于保護(hù)使用者
的解決方案，題目是“在卡鎖情況下斷開(kāi)電動(dòng)工具機(jī)的方法和電動(dòng)工具機(jī)”。但是對(duì)應(yīng)于這 個(gè)解決方案識(shí)別“反沖情況”局限于評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)速。這僅僅提供一個(gè)有限的保護(hù)功能，因?yàn)檫@種 評(píng)價(jià)不能靈活地應(yīng)用于不同的使用環(huán)境，并且還由于用于檢測(cè)轉(zhuǎn)速的大量零部件需求是成 本昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的更好的方案。這個(gè)目的通過(guò)一個(gè)具有權(quán)利要求1特征的、用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的裝 置和一種具有權(quán)利要求9步驟的、在電動(dòng)工具中采取安全措施的方法得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的 其它擴(kuò)展結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一個(gè)用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的裝置，其中該電動(dòng)工具包括一 個(gè)電動(dòng)機(jī)，它具有至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和一個(gè)電樞繞組，并且該裝置具有下列特征-一個(gè)傳感器單元，設(shè)計(jì)它，以根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流、電樞繞組上的電樞 電壓、磁場(chǎng)繞組上的電壓和/或電樞繞組上的換向頻率提供一個(gè)傳感器信號(hào)；-一個(gè)傳感器信號(hào)變化識(shí)別單元，設(shè)計(jì)它來(lái)識(shí)別傳感器信號(hào)隨時(shí)間的變化并且以 識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的變化信號(hào)；和-一個(gè)安全單元，設(shè)計(jì)它，以在變化信號(hào)值超過(guò)或低于一個(gè)閾值的時(shí)候在電動(dòng)機(jī)上 采取安全措施。本發(fā)明以這種認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，即通過(guò)方便地截取電動(dòng)機(jī)特征參數(shù)如電動(dòng)機(jī)電流、電 樞繞組上的電樞電壓、磁場(chǎng)繞組上的電壓和/或電樞繞組上的換向頻率可以獲得電動(dòng)工具 的負(fù)載狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是，無(wú)需費(fèi)事的用于獲取電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速的傳感器或其它專門電路。 此外通過(guò)確定傳感器信號(hào)在不同的工作背景中隨時(shí)間的變化可以識(shí)別止鎖或咬緊情況，當(dāng) 超過(guò)或低于一個(gè)閾值的時(shí)候。例如通過(guò)這種方式一方面在緩慢的工作速度時(shí)，另一方面在 高速的工作速度時(shí)可以更好地區(qū)別工具的咬緊或止鎖。這一點(diǎn)由此實(shí)現(xiàn)，即只有電動(dòng)工具 負(fù)載狀態(tài)隨時(shí)間的變化對(duì)于釋放安全功能是重要的，而不是相應(yīng)的絕對(duì)特征參數(shù)是重要 的。因此在使用按照本發(fā)明的解決方案時(shí)一方面通過(guò)電動(dòng)工具的電動(dòng)機(jī)中的簡(jiǎn)單截取點(diǎn)實(shí)現(xiàn)成本有利的實(shí)施，另一方面在出現(xiàn)安全臨界狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)非常精確地釋放安全措施。
在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)-變化識(shí)別單元和/或安全單元，來(lái) 執(zhí)行數(shù)字的信號(hào)處理。其優(yōu)點(diǎn)是，已經(jīng)用于控制電動(dòng)工具的各種數(shù)字電路也可以用于釋放 安全措施。使用數(shù)字元件也提供這種可能性，在電子元器件老化時(shí)也非常健壯且可靠地實(shí) 現(xiàn)釋放，同時(shí)也可以保證高精度和穩(wěn)定地釋放安全措施。有利的是設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)_變化識(shí)別單元來(lái)在識(shí)別傳感器信號(hào)隨時(shí)間的變 化之前執(zhí)行傳感器信號(hào)的濾波。其優(yōu)點(diǎn)是，可以抑制或至少衰減在傳感器信號(hào)上可能的干 擾，由此可以保證在釋放安全措施的時(shí)候更高的精度。因此避免或至少減少不期望地釋放 安全措施和與此相關(guān)的對(duì)于操作者問(wèn)題的可能性。也可以設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)_變化識(shí)別單元，來(lái)線性、非線性和/或加權(quán)的函數(shù) 為基礎(chǔ)執(zhí)行濾波或者執(zhí)行傳感器信號(hào)的傅立葉變換。這提供了這種可能性，即在使用數(shù)字 元器件時(shí)保證在分析傳感器信號(hào)時(shí)的高精度。通過(guò)使用傅立葉變換也可以將傳感器信號(hào) 分解成其頻率分量，它尤其在接收電動(dòng)機(jī)電樞繞組上的換向頻率時(shí)能夠檢測(cè)快速的頻率變 化并由此以短的反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)釋放。尤其有利的是，與此相關(guān)，考慮使用FFT(FFT = Fast Fourier-Transform =快速傅立葉變換)，它能夠執(zhí)行非?？焖俚淖儞Q。按照另一實(shí)施例，可以設(shè)計(jì)所述安全單元，來(lái)中斷電動(dòng)工具能量輸入，導(dǎo)入電動(dòng)工 具的機(jī)械制動(dòng)，通過(guò)機(jī)械或電裝置導(dǎo)入電動(dòng)工具的電制動(dòng)、電動(dòng)工具的電機(jī)制動(dòng)和/或電 動(dòng)工具止鎖。這能夠?qū)崿F(xiàn)快速地制動(dòng)電動(dòng)工具并由此可靠地避免操作者受傷。在另一實(shí)施例中，也可以設(shè)計(jì)所述傳感器單元，來(lái)根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流、 電樞繞組上的電樞電壓、磁場(chǎng)繞組上的電壓和/或電樞繞組上的換向頻率提供第二傳感器 信號(hào)，它與所述傳感器信號(hào)不同。此外在這個(gè)實(shí)施例中還可以設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)-變化 識(shí)別單元，來(lái)識(shí)別第二傳感器信號(hào)隨時(shí)間的變化并且以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的第二 變化信號(hào)。最后在這個(gè)實(shí)施例中也可以設(shè)計(jì)所述安全單元，用于當(dāng)所述變化信號(hào)值超過(guò)或 低于閾值并且第二變化信號(hào)的值也超過(guò)或低于第二閾值的時(shí)候，在電動(dòng)機(jī)上采取安全措 施。這提供了這種可能性，即保證防止誤釋放安全措施的附加安全性，因?yàn)樵谶@種情況下只 通過(guò)超過(guò)或低于兩個(gè)閾值才實(shí)現(xiàn)釋放。因此這種實(shí)施例對(duì)于所述傳感器信號(hào)或第二傳感器 信號(hào)的干擾更加寬容。此外在另一實(shí)施例中也可以設(shè)計(jì)所述安全單元，來(lái)在采取安全措施時(shí)使用取決于 傳感器信號(hào)的閾值或可外部調(diào)整的閾值。這提供了這種可能性，一方面可以調(diào)整可變化的 安全性閾值，它們也考慮機(jī)器的過(guò)載。此外，通過(guò)將閾值與傳感器信號(hào)耦聯(lián)例如可以調(diào)整較 小的釋放閾值，用于保證在高運(yùn)行速度時(shí)準(zhǔn)時(shí)地制動(dòng)電動(dòng)工具。也可以設(shè)想，當(dāng)操作者例如 在一個(gè)特別嚴(yán)格的工作環(huán)境中工作時(shí)，他可以調(diào)整一個(gè)專門期望的閾值?？傊梢哉f(shuō)，通過(guò) 使用可變化的閾值可以提高對(duì)于電動(dòng)工具操作者的安全性。在另一實(shí)施例中可以設(shè)計(jì)所述傳感器單元來(lái)獲得電動(dòng)工具的位置和/或卡緊在 電動(dòng)工具上的工具的卡緊狀態(tài)，并且可以設(shè)計(jì)所述安全單元來(lái)在采取安全措施時(shí)使用取決 于獲得的電動(dòng)工具位置和/或卡緊在電動(dòng)工具上的工具的卡緊狀態(tài)的閾值。其優(yōu)點(diǎn)是，在 確定閾值時(shí)考慮電動(dòng)工具的不同位置(例如“過(guò)頂工作)和/或工具的不同夾緊狀態(tài)(例 如粗的或細(xì)的鉆頭或角磨機(jī)的斷開(kāi)的砂輪)。由此再一次附加地提高操作者的安全性，無(wú)需 操作者為此提供自身的貢獻(xiàn)。
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在本發(fā)明的另一實(shí)施例中規(guī)定一種用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的方法，其 中該電動(dòng)工具具有電動(dòng)機(jī)，它具有至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和電樞繞組，并且該方法具有下列步 驟-根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流、電樞繞組上的電樞電壓、磁場(chǎng)繞組上的電壓和/ 或電樞繞組上的換向頻率提供一個(gè)傳感器信號(hào)；-識(shí)別傳感器信號(hào)隨時(shí)間的變化并且以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的變化信號(hào)；-在變化信號(hào)值超過(guò)或低于一個(gè)閾值時(shí)在電動(dòng)工具上采取安全措施。也可以設(shè)有一個(gè)具有程序編碼的計(jì)算機(jī)程序，用于執(zhí)行上述的方法，如果該計(jì)算 機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的時(shí)候。這能夠利用經(jīng)常已經(jīng)在電動(dòng)工具中存在的集成的電路或小 的計(jì)算機(jī)控制采取安全措施，同時(shí)也用于控制釋放安全措施，因此這起到降低成本的作用。


下面借助于附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖中圖1示出按照本發(fā)明的實(shí)施例的裝置的方框圖，圖2示出源自實(shí)踐示例的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化的曲線圖，圖3示出按照本發(fā)明的實(shí)施例的方法流程圖。在下面相同和/或功能相同的部件配有相同的標(biāo)記符號(hào)。在下面給出的絕對(duì)值和 尺寸比例僅僅是示例值并且本發(fā)明不局限于這種尺寸。
具體實(shí)施例方式在現(xiàn)代的電動(dòng)設(shè)備或電動(dòng)工具中使用電子部件，用于實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)、提高功率、保護(hù)功 能或附加功能。因此在現(xiàn)代的電動(dòng)工具中的電子部件經(jīng)常配備微控制器，借助于它實(shí)現(xiàn)這 些功能。在這里介紹的解決方案一方面描述了用于電動(dòng)工具、電動(dòng)工具機(jī)或電動(dòng)設(shè)備的保 護(hù)功能，另一方面描述了對(duì)于使用者的保護(hù)功能。要被保護(hù)的設(shè)備如電動(dòng)工具、電動(dòng)工具機(jī) 或電動(dòng)設(shè)備在下面簡(jiǎn)稱為“電動(dòng)設(shè)備”。在這里所介紹的解決方案中由一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)參 數(shù)如電動(dòng)機(jī)電流、電樞電壓或類似參數(shù)產(chǎn)生一個(gè)與機(jī)器或電動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)速或負(fù)載成比例的 信號(hào)。由與轉(zhuǎn)速或電動(dòng)機(jī)負(fù)載成比例的信號(hào)形成例如導(dǎo)數(shù)。它給出例如轉(zhuǎn)速變化速度、負(fù) 載變化速度或與這些參數(shù)成比例的值。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化速度或負(fù)載變化速度在給定的時(shí) 間區(qū)間中超過(guò)給定的閾值時(shí)，在電動(dòng)設(shè)備上帶來(lái)確定的狀態(tài)變化。確定的狀態(tài)變化例如可 以是中斷能量輸入或者通過(guò)附加裝置有目的地制動(dòng)或止鎖機(jī)器。如果通過(guò)在這里所介紹的解決方案例如識(shí)別角磨機(jī)的傾斜或咬緊并且例如斷開(kāi) 電動(dòng)設(shè)備的能量輸入，那么得到對(duì)于使用者和電動(dòng)設(shè)備的有效保護(hù)功能。下面將這種例如 由于電動(dòng)設(shè)備傾斜或咬緊觸發(fā)的情況稱為“反沖”，如同上面已經(jīng)描述過(guò)的那樣。在這里所述的解決方案中為了識(shí)別反沖情況使用與轉(zhuǎn)速成比例的參數(shù)，它例如由 電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)電流和/或電樞電壓或兩者的組合獲得。備選地有這樣的描述，分析與 機(jī)器的負(fù)載成比例的參數(shù)，用于識(shí)別反沖情況。例如可以由物理的電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)電流 導(dǎo)出設(shè)備的負(fù)載。電動(dòng)機(jī)電流例如可以通過(guò)分支上的電壓降獲得并且選擇地通過(guò)適合的模 擬或數(shù)字的電路分析。在這里介紹的解決方案還規(guī)定，通過(guò)適合的模擬或數(shù)字的電路處理并相應(yīng)地分析與機(jī)器的負(fù)載成比例的參數(shù)，例如電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)繞組上的電壓降。對(duì)于上述方 法備選地也可以由電樞的換向頻率獲得轉(zhuǎn)速。從功能上看，在這里所介紹的解決方案涉及一個(gè)裝置，如同按照?qǐng)D1的方框圖所 示的那樣。在此設(shè)有一個(gè)用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的裝置10，其中該電動(dòng)工具包括 電動(dòng)機(jī)EM，它具有至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和一個(gè)電樞繞組。在此該電動(dòng)工具可以是鉆機(jī)、角磨 機(jī)、電刨或類似工具，但是這個(gè)工具機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述裝置具有傳感器單元，設(shè)計(jì)它 來(lái)根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)EM的電動(dòng)機(jī)電流14、電樞繞組上的電樞電壓16、磁場(chǎng)繞組上的電壓18 和/或電樞繞組上的換向頻率20提供傳感器信號(hào)。這些電動(dòng)機(jī)特征參數(shù)通過(guò)傳感器單元 12的在圖1中相應(yīng)的信號(hào)輸送，或者說(shuō)傳感器單元12通過(guò)這些“截取方案” 14至20截取 各必需的參數(shù)。也不必使用所有的參數(shù)，而是也可以只分析上述參數(shù)中的唯一個(gè)參數(shù)或者 檢測(cè)、分析并相應(yīng)地共同說(shuō)明多于一個(gè)的參數(shù)。所述傳感器單元12然后提供以測(cè)得的測(cè)量 參數(shù)為基礎(chǔ)輸出的傳感器信號(hào)21。也可以提供包括多個(gè)測(cè)量參數(shù)的信息(例如作為總線信 號(hào))的傳感器信號(hào)。這個(gè)傳感器信號(hào)21輸送到傳感器信號(hào)變化識(shí)別單元22，設(shè)計(jì)它來(lái)識(shí) 別傳感器信號(hào)21隨時(shí)間的變化并且以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的變化信號(hào)24。例如以 形成傳感器信號(hào)的導(dǎo)數(shù)為基礎(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)分析隨時(shí)間的變化特性。當(dāng)傳感器信號(hào)變化識(shí)別單 元22以數(shù)字層面執(zhí)行求導(dǎo)時(shí)，是特別有效的，因?yàn)樵谶@種情況下通過(guò)已經(jīng)存在的數(shù)字信號(hào) 處理程序能夠快速且可靠地計(jì)算傳感器信號(hào)的導(dǎo)數(shù)。最后，將變化信號(hào)24輸送到安全單元 26，設(shè)計(jì)它來(lái)在變化信號(hào)值超過(guò)一個(gè)閾值時(shí)在電動(dòng)工具上采取安全措施。這個(gè)安全措施例 如可以是中斷到電動(dòng)機(jī)的能量輸入和/或電或機(jī)械地制動(dòng)電動(dòng)工具，該電動(dòng)工具可以通過(guò) 安全單元26的控制信號(hào)28控制。如果上述的安全措施中的多個(gè)同時(shí)或在時(shí)間上略微相互 錯(cuò)開(kāi)地出現(xiàn)，則極大地提高安全措施的效果。備選地也可以在安全單元26里面設(shè)置制動(dòng)單 元和/或功率開(kāi)關(guān)，用于斷開(kāi)能量輸入，由此不需要外部的控制信號(hào)28。與現(xiàn)有的解決方案相比有利地是，不再需要附加的轉(zhuǎn)速發(fā)送器如轉(zhuǎn)速計(jì)并且不再 需要附加的傳感器如用于識(shí)別和分析反沖情況的脈沖接收器。在這里所介紹的解決方案描述一個(gè)裝置，借助于它識(shí)別例如由于電動(dòng)設(shè)備咬緊或 卡鎖引起的快速轉(zhuǎn)速變化或負(fù)載變化并且?guī)?lái)電動(dòng)設(shè)備上的狀態(tài)變化，它們導(dǎo)致保護(hù)操作 者和電動(dòng)設(shè)備。有利地通過(guò)所介紹的解決方案主要在電動(dòng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)上或者所需的電動(dòng)設(shè) 備上的傳感器結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生。產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)或與電動(dòng)設(shè)備負(fù)載成比例的信號(hào)。在本申請(qǐng)人和本發(fā)明人的專利申請(qǐng)“電動(dòng)機(jī)特征參數(shù)-檢測(cè)器和用于提供轉(zhuǎn)速檢 測(cè)信號(hào)和/或轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信號(hào)的方法”中詳細(xì)描述了獲得和分析與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)或與設(shè) 備負(fù)載成比例的信號(hào)，該申請(qǐng)已經(jīng)在與本專利申請(qǐng)同一天遞交。因此在本專利申請(qǐng)中全面 地詳細(xì)參閱專利申請(qǐng)“電動(dòng)機(jī)特征參數(shù)_檢測(cè)器和用于提供轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)和/或轉(zhuǎn)矩檢測(cè) 信號(hào)的方法”。例如可以由下面的參數(shù)或類似的參數(shù)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速或與機(jī)器負(fù)載成比例的信號(hào)·電動(dòng)機(jī)電流和/或電樞電壓·電動(dòng)機(jī)電流·在繞組中或在輔助繞組中的傳感器的電壓·分析換向頻率的分析
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在前面所述的專利申請(qǐng)“電動(dòng)機(jī)特征參數(shù)_檢測(cè)器和用于提供轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)和/ 或轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信號(hào)的方法”中詳細(xì)地描述了產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速或機(jī)器負(fù)載成比例的信號(hào)。在其中所 述的解決方案的特征在于，最小需要附加的導(dǎo)線通到電動(dòng)機(jī)的電樞。在前面所述的專利申請(qǐng)“電動(dòng)機(jī)特征參數(shù)_檢測(cè)器和用于提供轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)和/ 或轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信號(hào)的方法”中詳細(xì)地描述了產(chǎn)生與機(jī)器的負(fù)載成比例的信號(hào)。對(duì)于根據(jù)本發(fā) 明的方法在最簡(jiǎn)單的情況下不需要通向電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)線或替換地需要附加的通向電動(dòng)機(jī)的 導(dǎo)線。對(duì)于上述解決方案?jìng)溥x地也可以分析在繞組或輔助繞組中的傳感器的電壓并由 此產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速或機(jī)器負(fù)載成比例的信號(hào)。另一解決方案規(guī)定，由電樞的換向頻率產(chǎn)生轉(zhuǎn)速。為此接收例如電樞上的換向頻 率并且例如還通過(guò)適合的模擬或數(shù)字電路強(qiáng)化。與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)例如借助于傅立葉變 換例如通過(guò)將獲得的信號(hào)分解成含有的頻率分量獲得。通過(guò)例如可信性監(jiān)控或選擇性過(guò)濾 或類似的方法可以產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)。分析取決于轉(zhuǎn)速或負(fù)載的信號(hào)如前面所述的專利申請(qǐng)“用于在阻止?fàn)顟B(tài)下斷開(kāi)電動(dòng)工具機(jī)的方法和電動(dòng)工具 機(jī)”那樣，為了識(shí)別例如“反沖”分析取決于轉(zhuǎn)速或負(fù)載的信號(hào)可以通過(guò)形成半波與半波的 差值實(shí)現(xiàn)。如果差值對(duì)于離散的時(shí)刻t超過(guò)一個(gè)閾值X，則帶來(lái)狀態(tài)變化。這個(gè)解決方案在實(shí)踐中能夠非常容易地轉(zhuǎn)換，但是可以通過(guò)其它的數(shù)學(xué)方法優(yōu) 化。為此如上所述，產(chǎn)生一個(gè)與電動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)速或與電動(dòng)設(shè)備的負(fù)載成比例的信號(hào)。當(dāng)然 對(duì)于按照這個(gè)方法的分析代替與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)也可以使用轉(zhuǎn)速。在實(shí)踐中經(jīng)常遇到對(duì) 與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)的干擾。例如由于電刷火花、電網(wǎng)干擾、其它機(jī)器等可能引起干擾。例如可以通過(guò)適合的濾波如顯示濾波器(Pmsenzfilter)、補(bǔ)償濾波器 (Absenzfilter)、帶通濾波器、高通和低通濾波器、勃特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、 Bessel或湯姆遜濾波器、考爾濾波器、分層結(jié)構(gòu)濾波器(例如最小濾波器、中間濾波器、最 大濾波器)、IIR濾波器(無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器)和FIR濾波器(有限脈沖響應(yīng)濾波器)減 小或消除對(duì)與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)的干擾。在這里所介紹的解決方案為了濾波規(guī)定所有常見(jiàn)的線性、非線性和加權(quán)的濾波功 能或類似的數(shù)學(xué)方法。通過(guò)形成信號(hào)隨時(shí)間的變化易于進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這里借助于實(shí)踐示例 通過(guò)雙手角磨機(jī)詳細(xì)解釋與轉(zhuǎn)速或負(fù)載成比例信號(hào)的評(píng)價(jià)。在圖2中所示的信號(hào)在雙手角磨機(jī)上顯示。在這個(gè)示例中雙手角磨機(jī)具有約6500 轉(zhuǎn)/分鐘的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。圖2的雙手角磨機(jī)由于在工件上作功不均勻地加載。在結(jié)束試驗(yàn)時(shí) 角磨機(jī)咬緊在工件里面，并且導(dǎo)致“反沖”。與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)在圖2中加深地示出。對(duì) 與轉(zhuǎn)速成比例信號(hào)的干擾通過(guò)平均值濾波器盡可能消除。在圖2中以淺色帶圓地示出轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化dN/dt。當(dāng)轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化超過(guò) 例如-500的數(shù)值時(shí)，識(shí)別反沖。可能帶來(lái)電動(dòng)設(shè)備上的狀態(tài)變化。在段落“在識(shí)別例如電 動(dòng)設(shè)備上的反沖時(shí)的可能的狀態(tài)變化”中描述了電動(dòng)設(shè)備上的可能的狀態(tài)變化。用于釋放反沖功能的閾值可以根據(jù)參數(shù)或機(jī)器參數(shù)變化?？赡艿膮?shù)或機(jī)器參數(shù)是-轉(zhuǎn)速或與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)
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-機(jī)器負(fù)載或與機(jī)器負(fù)載成比例的信號(hào)-借助于例如附加的電動(dòng)設(shè)備上的傳感器形成的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)例如還可以給出 關(guān)于機(jī)器如何保持或夾緊的信息。-通過(guò)操縱部件，它供操作者使用-通過(guò)操作者輸入如果例如識(shí)別電動(dòng)設(shè)備上的反沖，則帶來(lái)電動(dòng)設(shè)備上的確定的狀態(tài)變化。確定的 狀態(tài)變化例如可以是中斷能量輸入或者通過(guò)附加裝置有目的地制動(dòng)或止鎖機(jī)器?？赡艿臓顟B(tài)變化例如是-中斷電動(dòng)設(shè)備的能量輸入-機(jī)械地制動(dòng)電動(dòng)設(shè)備-電地制動(dòng)電動(dòng)設(shè)備-機(jī)電地制動(dòng)電動(dòng)設(shè)備-通過(guò)機(jī)械或電的裝置止鎖電動(dòng)設(shè)備。對(duì)應(yīng)于上面的描述也能夠以在圖3中所示的方法流程圖表示按照本發(fā)明的解決 方案。在此本方法包括步驟根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流、電樞繞組上的電樞電壓、磁場(chǎng) 繞組上的電壓和/或電樞繞組上的換向頻率提供50傳感器信號(hào)。此外本方法還包括步驟 識(shí)別52傳感器信號(hào)隨時(shí)間的變化及輸出相應(yīng)的以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)的變化信號(hào)。最后，本 方法包括步驟在變化信號(hào)值超過(guò)或低于一個(gè)上閾值或下閾值時(shí)在電動(dòng)工具上采取54安 全措施。總之要注意，下面的要點(diǎn)通過(guò)本發(fā)明能夠良好地轉(zhuǎn)換-當(dāng)在給定的時(shí)間區(qū)間上超過(guò)給定的閾值時(shí)，分析與機(jī)器轉(zhuǎn)速或負(fù)載成比例的信 號(hào)和帶來(lái)的電動(dòng)設(shè)備上的狀態(tài)變化，-在確定的時(shí)刻t在超過(guò)或低于確定的閾值X分析轉(zhuǎn)速變化速度和/或負(fù)載變化 速度并釋放電動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)變化-沒(méi)有機(jī)器上的附加傳感器地獲得與轉(zhuǎn)速或與機(jī)器負(fù)載成比例的信號(hào)-借助于沒(méi)有的或最小附加的到電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)線獲得電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)電流和/或 電樞電壓-通過(guò)例如在專利申請(qǐng)“電動(dòng)機(jī)特征參數(shù)_檢測(cè)器和用于提供轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)和/ 或轉(zhuǎn)矩檢測(cè)信號(hào)的方法”中描述的掃描方法方便地獲得電動(dòng)機(jī)參數(shù)電樞電壓和電樞電流-由換向頻率完成與轉(zhuǎn)速成比例的信號(hào)。
權(quán)利要求
用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的裝置(10)，其中該電動(dòng)工具包括具有至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和電樞繞組的電動(dòng)機(jī)(EM)，并且該裝置(10)具有下列特征 傳感器單元(12)，設(shè)計(jì)它來(lái)根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)(EM)的電動(dòng)機(jī)電流(14)、電樞繞組上的電樞電壓(16)、磁場(chǎng)繞組上的電壓(18)和/或電樞繞組上的換向頻率(20)提供傳感器信號(hào)(21)； 傳感器信號(hào)變化識(shí)別單元(22)，設(shè)計(jì)它來(lái)識(shí)別傳感器信號(hào)(21)隨時(shí)間的變化并且以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的變化信號(hào)(24)； 安全單元(26)，設(shè)計(jì)它來(lái)根據(jù)變化信號(hào)(24)值、尤其在變化信號(hào)(24)值超過(guò)或低于閾值的時(shí)候在電動(dòng)機(jī)上采取安全措施(28)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)變化識(shí)別單元 (22)和/或安全單元(26)來(lái)執(zhí)行數(shù)字的信號(hào)處理。
3.如權(quán)利要求1或2之一所述的裝置(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)變化識(shí) 別單元(22)來(lái)在識(shí)別傳感器信號(hào)隨時(shí)間的變化之前執(zhí)行傳感器信號(hào)(21)的濾波。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)變化識(shí)別單元 (22)來(lái)以線性、非線性和/或加權(quán)的函數(shù)為基礎(chǔ)執(zhí)行濾波或者執(zhí)行傳感器信號(hào)的傅立葉變 換。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)所述安全單元(26) 來(lái)中斷電動(dòng)工具能量輸入，導(dǎo)入電動(dòng)工具的機(jī)械制動(dòng)，通過(guò)機(jī)械或電裝置導(dǎo)入電動(dòng)工具的 電制動(dòng)、電動(dòng)工具的電機(jī)制動(dòng)和/或的電動(dòng)工具止鎖。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其特征在于_設(shè)計(jì)所述傳感器單元(12)來(lái)根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)(EM)的電動(dòng)機(jī)電流(14)、電樞繞組上 的電樞電壓(16)、磁場(chǎng)繞組上的電壓(18)和/或電樞繞組上的換向頻率(20)提供第二傳 感器信號(hào)，它與所述傳感器信號(hào)(21)不同；_設(shè)計(jì)所述傳感器信號(hào)變化識(shí)別單元(22)來(lái)識(shí)別第二傳感器信號(hào)隨時(shí)間的變化并且 以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的第二變化信號(hào)；-設(shè)計(jì)所述安全單元(26)來(lái)當(dāng)變化信號(hào)(24)值超過(guò)或低于所述閾值并且第二變化信 號(hào)的值也超過(guò)或低于第二閾值的時(shí)候，在電動(dòng)機(jī)上采取安全措施。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)所述安全單元(26)來(lái) 在采取安全措施時(shí)使用與傳感器信號(hào)(21)相關(guān)的閾值或外部可調(diào)整的閾值。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其特征在于，設(shè)計(jì)所述傳感器單元(12) 來(lái)獲得電動(dòng)工具的位置和/或卡緊在電動(dòng)工具上的工具的卡緊狀態(tài)，并且設(shè)計(jì)所述安全單 元(26)來(lái)在采取安全措施時(shí)使用與獲得的電動(dòng)工具位置和/或卡緊在電動(dòng)工具上的工具 的卡緊狀態(tài)的位置相關(guān)的閾值。
9.用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的方法，其中該電動(dòng)工具具有帶有至少一個(gè)磁場(chǎng)繞 組和電樞繞組的電動(dòng)機(jī)(EM)，并且該方法具有下列步驟-根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)(EM)的電動(dòng)機(jī)電流(14)、電樞繞組上的電樞電壓(16)、磁場(chǎng)繞組上 的電壓(18)和/或電樞繞組上的換向頻率(20)提供(50)傳感器信號(hào)(21)；-識(shí)別(52)傳感器信號(hào)(21)隨時(shí)間的變化并且以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的變化 信號(hào)(24)；2-在變化信號(hào)(24)的值超過(guò)或低于閾值時(shí)在電動(dòng)工具上采取(28)安全措施。
10. 一個(gè)具有程序編碼的計(jì)算機(jī)程序，用于執(zhí)行如權(quán)利要求9所述的方法，如果該計(jì)算 機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的時(shí)候。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在電動(dòng)工具中采取安全措施的裝置(10)，其中該電動(dòng)工具包括電動(dòng)機(jī)(EM)，具有至少一個(gè)磁場(chǎng)繞組和電樞繞組。該裝置(10)具有下列特征傳感器單元(12)，它設(shè)計(jì)成，根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)(EM)的電動(dòng)機(jī)電流(14)、電樞繞組上的電樞電壓(16)、磁場(chǎng)繞組上的電壓(18)和/或電樞繞組上的換向頻率(20)提供傳感器信號(hào)(21)；傳感器信號(hào)-變化識(shí)別單元(22)，它設(shè)計(jì)成，識(shí)別傳感器信號(hào)(21)隨時(shí)間的變化并且以識(shí)別的變化為基礎(chǔ)輸出相應(yīng)的變化信號(hào)；和安全單元(26)，它設(shè)計(jì)成，在變化信號(hào)(24)值超過(guò)或低于一個(gè)閾值的時(shí)候在電動(dòng)機(jī)上采取安全措施(28)。
文檔編號(hào)H02H7/085GK101911419SQ200880123044
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者M·哈貝爾, U·辛格爾 申請(qǐng)人:羅伯特.博世有限公司