衝擊機構單元的製作方法

2023-06-02 01:56:06

衝擊機構單元的製作方法
【專利摘要】衝擊機構單元，尤其用於鑽錘和/或衝擊錘(12a；12c；12d)，其具有控制單元(14a；14c；14d)，該控制單元設置用於控制氣動衝擊機構(16a；16c；16d)。本發明提出，控制單元(14a；14c；14d)具有至少一個負載估計裝置(18a；18c；18d)。
【專利說明】衝擊機構單元

【技術領域】

【背景技術】
[0001] 衝擊機構單元是已經已知的，其尤其用於鑽錘和/或衝擊錘，衝擊機構單元具有 一控制單元，該控制單元設置用於控制一氣動衝擊機構。


【發明內容】

[0002] 本發明從一衝擊機構單元出發，其尤其用於鑽錘和/或衝擊錘，該衝擊機構單元 具有一控制單元，該控制單元設置用於控制一氣動衝擊機構。
[0003] 本發明提出，控制單元具有至少一個負載估計裝置。在上下文關係中，"衝擊機構 單元"尤其應該理解為一種設置用於運行衝擊機構的單元。衝擊機構單元尤其可以具有一 控制單元。衝擊機構單元可以具有設置用於驅動所述衝擊機構單元的驅動單元和/或傳動 單元。在上下文關係中，"控制單元"尤其應該理解為一衝擊機構單元的這樣的裝置，其被 設置用於控制和/或調節尤其是所述驅動單元和/或所述衝擊機構單元。驅動單元尤其可 以設置用於驅動衝擊機構。驅動單元進一步地可以設置用於驅動具有旋轉式工作運動的工 具。驅動單元尤其可以包括一馬達和一用於轉化驅動運動的傳動單元。控制單元優選可以 設計成電的控制單元，尤其是電子控制單元。在上下文關係中，"鑽錘和/或衝擊錘"尤其應 該理解為一工具機，其設置用於以旋轉或不旋轉的工具來加工一工件，其中，工具可通過工 具機加載衝擊衝量。優選地設計工具機為由使用者手動導向的手持式工具機。在上下文關 系中，"衝擊機構"尤其應該理解為一裝置，其具有至少一個構件，該至少一個構件被設置用 於產生和/或傳遞衝擊衝量、尤其是軸向衝擊衝量到布置在工具保持件內的工具上。這樣 的構件尤其可以是衝擊件、衝擊栓、導向元件，例如尤其是錘管和/或活塞，例如尤其是杯 形活塞，和/或其他本領域技術人員認為有意義的構件。衝擊件可以直接或優選間接地把 衝擊衝量傳遞到工具上。衝擊件可以優選地把衝擊衝量傳遞到衝擊栓上，該衝擊栓把衝擊 衝量傳遞到工具上。"設置"尤其應該理解為特別設計和/或特別配備。在上下文關係中， "負載估計裝置"尤其應該理解為一裝置和/或一算法，其設置用於在考慮至少一個輸入值 的情況下估計至少一個未知參數的值和/或曲線。負載估計裝置優選地考慮至少一個已知 參數。在上下文關係中，"參數"尤其應該理解為影響參數。參數可以具有確定的值，參數尤 其可以是時間和/或旋轉位置和/或其他變量的函數。負載估計裝置對於來自調節技術領 域的本領域技術人員是已知的。負載估計裝置可以優選至少部分地作為算法在計算單元上 執行。在上下文關係中，"估計"尤其應該理解為，被估計的參數的絕對值和/或數值曲線足 夠好地相應於實際參數，其足以在給定任務中作為實際參數的代表。本領域技術人員將根 據任務確定估計的所需精度。優選地，參數的估計可以足夠好地相應於實際值，如果該估計 偏離實際值少於50%，優選少於25%。控制單元可以評估所述被估計的參數。可以取消測 量實際參數。控制單元可以考慮僅以高的耗費能測量到的參數。控制單元可以考慮僅不可 靠地測量到的參數。
[0004] 此外提出，負載估計裝置設計成負載觀測器。在上下文關係中，"負載觀測器"尤其 應該理解為這樣的負載估計裝置，該負載估計裝置藉助於一系統模型由至少一個輸入值估 計一物理系統的至少一個參數。在上下文關係中，"系統模型"尤其應該理解為一物理系統 的簡化的數學式複製。系統模型尤其包括該物理系統的動態模型。動態模型至少部分地考 慮該物理系統的動態慣性力的影響。當估計參數的絕對值和/或數值曲線足夠好地相應於 該物理系統的實際參數，其足以在給定任務中代表實際參數時，該系統模型尤其於是表示 物理系統的對於應用而言可靠的、簡化的複製。在上下文關係中，"物理系統"尤其應該理解 為衝擊機構單元的一個或多個部件，尤其是一驅動單元。控制單元可以評估所述估計參數。 用負載觀測器可以特別精確地估計所述參數。負載觀測器可以至少部分地考慮動態力的影 響。
[0005] 此外提出，控制單元設置用於識別衝擊機構的運行狀態。控制單元優選設置用於， 識別和/或區分衝擊機構的衝擊運行和/或空轉運行。控制單元但是也可以設置用於識別 衝擊機構的其他運行狀態，尤其是衝擊頻率、衝擊強度或其他本領域技術人員認為有意義 的運行狀態。在上下文關係中，"衝擊運行"尤其應該理解為衝擊機構的一種運行狀態，在該 運行狀態下，衝擊機構優選施加有規律的衝擊衝量。在上下文關係中，"空轉運行"尤其應該 理解為衝擊機構的一種運行狀態，該運行狀態的特徵在於不發生有規律的衝擊衝量。控制 單元尤其可以在考慮由負載估計裝置所估計的參數的情況下獲知衝擊機構的運行狀態。衝 擊機構的運行狀態可以有利地被識別。控制單元可以如此地調節衝擊機構的運行參數，使 得保障了所希望的運行狀態。
[0006] 本發明提出，控制單元設置用於處理至少一個運行參數。運行參數尤其可以形成 負載估計裝置的一輸入值。運行參數優選由驅動調節裝置的一運行參數形成。在上下文關 系中，"驅動調節裝置"尤其應該理解為一調節單元，該調節單元設置用於調節衝擊機構單 元的驅動單元的轉速。在上下文關係中，"驅動調節裝置的運行參數"尤其應該理解為被驅 動調節裝置使用用於調節所述驅動單元的運行參數。運行參數可以優選地是驅動單元的電 流消耗和/或特別優選地是驅動單元馬達的轉速。如果檢測到傳動裝置上的轉速，那麼馬 達的轉速在變速比已知的情況下可以由該轉速算出。控制單元可以利用現有運行參數。其 他運行參數的測量和/或獲知可以取消。
[0007] 此外提出，控制單元設置用於將所述運行參數作為至少一個已知負載和至少一個 待估計的負載的函數來處理。待估計的負載尤其可以是驅動單元的小的和/或快的、高動 態的負載變化。在上下文關係中，"負載"尤其應該理解為作用於驅動單元的驅動軸上的負 載力矩。待估計的負載尤其可以至少部分通過衝擊運行引起，尤其是通過衝擊機構的活塞 的周期運動引起。在上下文關係中，"小的負載變化"尤其應該理解為在驅動單元的未調節 運行的情況下造成的轉速波動小於10%、優選小於5%的負載變化。在上下文關係中，"快 的和/或高動態的負載變化"尤其應該理解為在活塞的一運動周期之內，尤其是在驅動活塞 的偏心傳動裝置旋轉期間出現的負載變化。如果考慮了已知負載，那麼待估計的負載能以 更好的精度被獲知。尤其可以藉助運行參數來估計在直接觀測該運行參數時被已知負載覆 蓋的小的和/或高動態的負載。在上下文關係中，"覆蓋"尤其應該理解為，未知參數佔運 行參數的曲線的很小的部分，尤其是小於運行參數振幅的50%、優選小於30%、特別優選 小於10%。例如，通過一利用鑽孔工具的、具有旋轉式工作運動的加工流程而作用於驅動單 元上的負載力矩可以帶來比衝擊機構的衝擊運行更大的轉速變化或更大的電流消耗的變 化。通過在不考慮已知運行參數的情況下觀測轉速和/或電流消耗的變化不可能識別所述 衝擊運行。控制單元優選設置用於處理作為運行參數的驅動單元轉速。轉速可以特別動態 地被檢測。其他傳感器可以取消。控制單元優選設置用於考慮周期時長已知的已知負載。 控制單元可以設置用於考慮時間周期負載。時間周期負載尤其可以與驅動單元的電流供給 的頻率相關。例如驅動單元電流供給的波動可以相應於衝擊機構單元連接的電網的雙倍電 網頻率。控制單元可以設置用於考慮角度周期負載。角度周期負載尤其可以與驅動單元的 旋轉位置相關。角度周期負載尤其可以與偏心傳動裝置的隨驅動單元旋轉位置變化的變速 比相關。優選地，負載估計裝置通過從運行參數隨時間變化的曲線中，尤其是從驅動單元馬 達的測得的轉速曲線中減去已知參數來獲知所述未知負載隨時間變化的曲線的估計值。在 此，已知負載可以是與驅動單元的時間和/或旋轉位置相關的函數。一已知負載可以是驅 動單元的基礎和/或額定轉速。該轉速僅緩慢地變化並且可以通過取時間平均值和/或通 過低通濾波器獲知。其他已知負載可以是例如通過馬達不均勻性、通過馬達的不均勻電壓 供給和通過可變的傳動比的轉速波動。這些負載可以相應於其相關性是與時間相關和/或 與角度相關的。這些負載的函數可以由本領域技術人員確定。未知負載可以特別精確地估 計。估計的負載可以特別適用於識別運行狀態。未知負載可以優選是通過衝擊運行引起的 轉速波動。這些負載的函數替換地可以根據時間推導出。可以取消考慮基礎轉速和/或額 定轉速。已知負載的總和可以直接與負載力矩，尤其是與通過衝擊運行引起的負載力矩成 比例。衝擊運行可以被特別可靠地識別。
[0008] 此外提出，控制單元包括一過濾單元，該過濾單元設置用於從所述運行參數通過 用一已知頻率帶的過濾來估計未知負載。過濾單元尤其可以具有負載估計裝置的功能。尤 其可以用帶通濾波器處理所述運行參數。未知負載可以出現在一已知頻率帶中。帶通濾波 器可以優選抑制該頻率帶以外的頻率。具有與未知負載偏離的頻譜的已知負載的作用可以 被抑制。未知負載可以通過帶通濾波器從所述運行參數中通過過濾來估計。控制單元可以 識別衝擊機構的運行狀態。可以取消未知負載的耗費的計算。
[0009] 此外提出，控制單元設置用於通過估計的負載與至少一個邊界值的比較來獲知所 述運行狀態。當估計參數和/或估計的負載的導數超過或低於所述邊界值時，尤其可以識 別出衝擊運行和/或空轉運行。
[0010] 此外提出，控制單元具有一學習模式，用於獲知至少一個已知負載。學習模式中的 控制單元尤其可以學習恆定負載、與時間相關的負載和/或與角度相關的負載。控制單元 可以具有對於負載的預先限定的函數，這些函數具有標度參數。在學習模式中，衝擊機構單 元可以在一時間範圍和一角度範圍中通過為所述負載所存儲的函數的與時間相關和與角 度相關的已知周期時長求轉速信號的平均值並如此地調節所述標度參數，從而使已知負載 的總和儘量小地偏離轉速信號。學習階段優選可以在空轉運行中進行，在空轉運行中待由 控制單元識別的運行狀態不出現。已知負載可以由控制單元有利地獲知。在衝擊機構單元 使用壽命中變化的負載可以被重新學習。可以避免通過使用者和/或本領域技術人員來獲 知所述負載。
[0011] 本發明提出，控制單元具有一動態模型，其設置用於估計驅動單元的驅動力矩。控 制單元尤其可以具有這樣的動態模型，其設置用於在考慮馬達電流消耗的情況下估計馬達 的驅動力矩。動態模型優選考慮馬達的慣性矩和/或馬達的轉速和/或磁通相關的馬達常 數和/或摩擦常數和/或耦合磁通和/或負載力矩和/或粘性摩擦部分和/或擾動摩擦部 分。動態模型可以考慮其他影響，尤其包括時間周期和角度周期影響。在上下文關係中， "磁通"尤其應該理解為馬達裡的電磁通量。電磁通量尤其與馬達的電流消耗和磁通相關的 馬達常數相關。磁通相關的馬達常數可以通過特性曲線設定。該特性曲線可以例如藉助有 限元模型計算。本領域技術人員知道在考慮電流消耗和轉速的情況下獲知用於計算馬達驅 動力矩的動態模型的方法。動態模型優選設置用於估計馬達和/或驅動單元的負載力矩。 負載觀測器被優選地設計成狀態觀測器（Luenberger-Beobachter)。在上下文關係中，"狀 態觀測器"尤其應該理解為本領域技術人員已知的負載觀測器，該負載觀測器將用觀測器 的一個模型估計出的值與實際測得值相比較。差可以構成模擬模型的修正環節。由估計值 與測得值的差可以估計一未知量。在上下文關係中，"量"尤其應該理解為物理量。該模型 尤其可以設置用於，在考慮電流消耗的情況下估計馬達的轉速。狀態觀測器可以把估計轉 速與測得轉速相比較。用於負載力矩的修正環節可以如此地被適配，使得估計轉速與測得 轉速之間的差被最小化。負載觀測器可以藉助用於負載力矩的修正環節估計馬達的負載力 矩。可以設置其他參數，這些其它參數確定所述修正環節變化得有多快。這些參數尤其可 以由本領域技術人員根據一待估計參數的頻譜來選擇。負載力矩可以適用於識別衝擊機構 的運行狀態。負載力矩尤其可以適用於識別衝擊運行。控制單元可以處理負載力矩，以識 別運行狀態。可以取消用於測量負載力矩的傳感器。衝擊機構單元可以特別耐用和/或成 本低廉。藉助動態模型可以特別精確地估計負載力矩。可以考慮動態效果和/或摩擦效果 和/或馬達常數與電磁通量的相關性。動態模型可以優選在控制單元的計算單元上執行。 替換所述狀態觀測器，本領域技術人員還可以使用其他適當的方法，以便由藉助動態模型 估計的參數和測得參數的偏差來確定一待估計的量，例如使用本領域技術人員公知的卡爾 曼濾波器（Kalman-Filter)。
[0012] 此外提出，通過比較測得參數和估計參數來獲知動態模型的模型參數。尤其可以 在學習模式下獲知動態模型的模型參數。學習模式優選在衝擊機構單元的空轉運行中實 施。待估計參數，尤其是通過衝擊運行引起的負載力矩可以在空轉運行中至少很大程度地 不作考慮。在上下文關係中，"至少很大程度"尤其應該理解為待估計參數在待識別運行狀 態下取小於該值的30%，優選小於10%。用動態模型所估計的值與測得值的差，尤其是用 動態模型所估計的轉速與測得轉速的差，尤其可以歸因於錯誤的模型參數。本領域技術人 員知道不同的方法，可以在學習模式下這樣地改變模型參數，使得差被最小化。動態模型可 以包括修正參數，該修正參數導致估計轉速相對測得轉速收斂。可以有利地實現模型參數 被自動獲知。可以考慮衝擊機構單元使用壽命期間的變化。
[0013] 此外提出，控制單元設置用於通過至少一個估計參數與至少一個邊界值的比較來 獲知運行狀態。運行狀態可以作為數字式信號被發出。當估計參數超過邊界值時，尤其可以 識別出衝擊運行。估計參數尤其可以是估計負載力矩。估計參數優選是通過衝擊運行引起 的估計負載力矩。優選地可以為所述估計負載力矩的多個邊界值配屬多個運行狀態。優選 地可以為一運行狀態配屬負載力矩振幅的斜率和/或頻率。控制單元尤其可以在負載力矩 振幅的頻率出現時在衝擊機構的預期衝擊頻率範圍內的與轉速相關的頻率帶中識別出衝 擊運行。在上下文關係中，"預期衝擊頻率"尤其應該理解為這樣的衝擊頻率，該衝擊頻率在 衝擊機構的衝擊運行中因為驅動轉速通過衝擊機構驅動單元的給出的變速比關係而出現。 控制單元可以特別可靠地獲知運行狀態。幹擾影響量可以特別好地被消除。
[0014] 此外提出，控制單元設置用於，在用於從空轉運行轉換到衝擊運行中的至少一個 運行狀態下，將至少一個運行參數短時調整為啟動值。在上下文關係中，從空轉運行"轉換" 到衝擊運行中尤其應該理解為衝擊機構從空轉運行中出來的啟動。當衝擊機構從空轉模式 被切換到衝擊模式中時，尤其可以進行到衝擊運行中的轉換。在上下文關係中，"運行參數" 尤其應該理解為通過衝擊機構單元為了運行衝擊機構而被產生和/或被影響的參數，例如 驅動轉速、運行壓力或節流位置。在上下文關係中，"啟動值"尤其應該理解為一穩定運行 參數，該運行參數適用於衝擊機構的可靠啟動。在上下文關係中，"可靠"尤其應該理解為， 在將衝擊機構從空轉模式切換到衝擊模式中時，在超過90%、優選超過95%、特別優選超 過99%的情況下開始衝擊運行。在上下文關係中，"短時"尤其應該理解為一有限時段。該 時段尤其可以短於30秒、優選短於10秒、特別優選短於5秒。可以實現衝擊運行的可靠啟 動。具有不適合用於衝擊機構啟動的運行參數的衝擊運行是可能的。不適合用於衝擊機構 啟動的運行參數可以被允許作為工作值。具有不適合用於衝擊機構啟動的運行參數的空轉 運行是可能的。不適合用於衝擊機構啟動的運行參數可以被允許作為空轉值。衝擊機構的 可靠性可以提高。衝擊機構的工作能力可以提高。本發明提出，控制單元設置用於，在至少 一個運行狀態中，在衝擊運行下將運行參數調整為超臨界的工作值。控制單元尤其可以設 置用於調整出一超臨界的工作值，如果使用者要求了這樣的工作值，該工作值在給定條件 下是超臨界的。在上下文關係中，"超臨界"的工作值尤其應該理解為一運行參數，在該運 行參數下不保證成功地從空轉運行過渡到衝擊運行中。尤其是在一衝擊機構的情況下在衝 擊模式中在超臨界的運行參數下，衝擊運行可以在小於50%的情況下、優選小於80%、尤 其優選小於95 %的情況下啟動。運行參數與衝擊件的衝擊振幅或衝擊機構的其他用於產生 衝擊的構件之間的關聯尤其可能具有滯後現象。超臨界的運行參數的特徵尤其可以在於， 該超臨界的運行參數超過或低於一邊界值，在該邊界值之上或之下與運行參數相關的衝擊 振幅的函數意義不明確。在已經成功的衝擊運行期間的超臨界工作值可以優選通過衝擊運 行的穩定繼續而具有特色。可靠的衝擊機構啟動可以優選用一啟動值來進行。該啟動值優 選處於所述運行參數的這樣的區域中，在該區域中與運行參數相關的振幅的函數具有明確 的解。衝擊機構的功率可以在超臨界的運行參數下提高。配備有衝擊機構的工具機的工作 能力可以提高。具有超臨界的運行參數的衝擊機構的運行可以是可靠的。優選可以在空轉 模式中在空轉運行時用一空轉值來運行所述衝擊機構，該空轉值相應於所述超臨界的啟動 值。優選地，為了啟動所述衝擊機構，將運行參數短時設置為所述啟動值。衝擊機構可以在 衝擊運行中和空轉運行中用超臨界的運行參數運行。衝擊機構可以在空轉運行中和衝擊運 行中用使用者選擇的運行參數來運行。使用者也可以在空轉運行中特別好地識別選擇出的 運行參數。
[0015] 本發明提出，運行參數是排氣單元的節流特性參數。在上下文關係中，"節流特性 參數"尤其應該理解為排氣單元的調整，該調整改變了排氣單元的流動阻力，尤其是流動橫 截面。在上下文關係中，"排氣單元"尤其應該理解為衝擊機構的給氣和/或排氣單元。排 氣單元尤其可以設置用於衝擊機構內的至少一個腔的壓力和/或容積平衡。尤其可以沿衝 擊方向在衝擊件之前和/或之後設置所述排氣單元用於在導向衝擊件的導向管中的腔的 給氣和/或排氣。運行參數可以優選是沿衝擊方向布置在衝擊件之前的腔的排氣單元的節 流位置。如果在該排氣單元的情況下流動橫截面擴大，那麼可以改善衝擊件之前的腔的排 氣。可以減小逆著衝擊件衝擊方向的反壓力。衝擊強度可以被提高。如果在該排氣單元的 情況下流動橫截面縮小，那麼可以減小衝擊件前的腔的排氣。可以提高逆著衝擊件衝擊方 向的反壓力。可以減小衝擊強度。尤其可以通過該反壓力支持衝擊件逆著衝擊方向的返回 運動（Riickhohlbewegung)。可以支持衝擊機構的起動。運行參數可以保證衝擊機構的可靠 起動。具有縮小的流動橫截面的運行參數可以是一穩定運行參數。該穩定運行參數可以適 合作啟動值。具有擴大的流動橫截面的運行參數可以在衝擊機構工作能力提高的情況下作 為臨界運行參數。該臨界運行參數可以適合作工作值。
[0016] 本發明的一個有利設計方案提出，運行參數是一衝擊頻率。在上下文關係中，"衝 擊頻率"應該理解為平均頻率，衝擊機構以該平均頻率在衝擊運行中產生衝擊衝量。衝擊頻 率尤其可以取決於衝擊機構轉速。在上下文關係中，"衝擊機構轉速"尤其應該理解為偏心 傳動裝置的轉速，該偏心傳動裝置使衝擊機構的一活塞運動。該活塞尤其可以設置用於產 生壓力墊用於壓力加載所述衝擊件。衝擊件尤其可以通過由活塞產生的壓力墊以所述衝擊 頻率被驅動。衝擊頻率和衝擊機構轉速優選直接關聯。衝擊頻率的值1/s尤其可以是衝擊 機構轉速的值U/s。當衝擊件在偏心傳動裝置的每次旋轉下執行一次衝擊的時，是這樣的情 況。因此，概念"頻率"和"轉速"因此被等效使用。本領域技術人員在衝擊機構的設計偏 離該關聯的情況下會相應適配下面的實施方式。衝擊機構轉速可以由控制單元特別簡單地 調整。一衝擊機構轉速可以特別適用於一加工情況。衝擊機構可以在衝擊機構轉速高的情 況下特別有效率。衝擊機構的驅動單元可以在衝擊機構轉速較高的情況下以較高的轉速運 行。由驅動單元驅動的排氣單元也可以以較高的轉速運行。可以改善排氣單元和/或驅動 單元的通過排氣單元的冷卻。衝擊機構的衝擊振幅的函數可以與衝擊機構轉速相關。當轉 速高於邊界轉速時，該函數具有滯後現象並且意義不明確。在從空轉模式轉換到衝擊模式 時的衝擊運行的啟動和/或在衝擊運行中斷之後的衝擊運行的重新啟動可能會不可靠和/ 或不可能。低於邊界轉速的衝擊機構轉速可以作為啟動值和/或工作值被用於穩定的衝擊 運行。高於邊界轉速的衝擊機構轉速可以被用作為針對臨界衝擊運行的工作值。高於最大 轉速，衝擊運行可能是不可行和/或不可靠的。在上下文關係中，"不可靠"尤其應該理解為 衝擊運行一再地和/或任意地失效，尤其是至少每5分鐘，優選至少每分鐘地失效。
[0017] 此外提出一運行轉換傳感器，該運行轉換傳感器設置用於提示運行模式的轉換。 控制單元的運行轉換傳感器尤其可以提示從空轉模式到衝擊模式中的轉換。運行轉換傳感 器可以設置用於探測工具施加到工件上的按壓壓力。當使用者開始一加工過程時，可以有 利地進行識別。運行轉換傳感器可以特別有利地探測衝擊機構的切換，尤其是衝擊機構的 空轉開口的打開和/或關閉和設置用於一運行模式轉換的其他開口的打開和/或關閉。運 行轉換傳感器可以探測空轉和/或控制套筒的位移，該位移設置用於衝擊機構的運行模式 轉換。如果發生了衝擊機構的運行模式轉換，控制單元可以有利地識別。控制單元可以有 利地改變運行參數，以便支持運行模式轉換和/或使之成為可能。衝擊運行可以可靠地被 啟動。
[0018] 此外提出一種具有根據本發明的衝擊機構單元的手持式工具機，尤其是鑽錘和/ 或衝擊錘。該手持式工具機可以具有上述優點。
[0019] 此外提出一種具有上述特性的衝擊機構單元的控制單元。具有該控制單元的衝擊 機構單元可以具有上述優點。控制單元可以在現有控制單元上改造。
[0020] 此外提出一種使用具有上述特性的衝擊機構單元的方法。該方法可以特別適合用 於獲知運行參數。
[0021] 一優選的控制單元包括一存儲單元以及一種用於實施前述方法或前述程序的計 算單元，在所述存儲單元中可以可再次調出地存儲為了實施其而描述了前述方法的程序和 /或參數和/或用於實施前述方法的值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 其他的優點通過以下附圖描述得出。附圖中示出了本發明的四個實施例。附圖、 說明書和權利要求書中包含很多特徵組合。本領域技術人員也可將這些特徵適宜地單獨考 慮並概況成其他有意義的組合。
[0023] 其中：
[0024] 圖1示出了第一實施例中在空轉模式下的具有根據本發明的控制單元的衝擊鑽 錘的示意圖，
[0025] 圖2示出了衝擊模式下的衝擊鑽錘的示意圖，
[0026] 圖3示出了衝擊機構運行時的控制單元的流程圖，
[0027] 圖4示出了學習模式下的控制單元的流程圖，
[0028] 圖5示出了影響轉速信號的參數的視圖，
[0029] 圖6示出了在學習模式中學得的參數的視圖，
[0030] 圖7示出了啟動值、邊界值、工作值和最大值的可能確定值的示意圖，
[0031] 圖8示出了在空轉模式和衝擊模式之間轉換時的衝擊機構單元的控制單元的流 程圖，
[0032] 圖9示出了第二實施例中在不同運行狀態下的衝擊鑽錘的信號頻譜視圖，
[0033] 圖10示出了第三實施例中在空轉模式下的衝擊鑽錘的示意圖，
[0034] 圖11示出了負載觀測器的方塊圖，
[0035] 圖12示出了具有負載觀測器和一驅動單元的系統的視圖，
[0036] 圖13示出了馬達特性曲線圖，
[0037] 圖14示出了估計負載力矩和測得的負載力矩的示例圖，
[0038] 圖15示出了估計負載力矩和測得負載力矩的曲線的示例圖和衝擊機構的運行狀 態的示例圖，
[0039] 圖16示出了第四實施例中的具有衝擊機構單元的衝擊鑽錘的衝擊機構排氣單元 的不意圖，和
[0040] 圖17示出了排氣單元的另一個示意圖。

【具體實施方式】
[0041] 圖1和圖2示出了衝擊鑽錘12a，其具有衝擊機構單元IOa和控制單元14a，該控制 單元被設置用於控制和調節氣動衝擊機構16a。衝擊機構單元IOa包括具有傳動單元38a 的馬達36a，該傳動單元38a通過第一齒輪40a旋轉地驅動錘管42a並且通過第二齒輪44a 驅動偏心傳動裝置46a。錘管42a與工具保持件48a抗相對轉動地連接，在該工具保持件 48a中可以夾緊工具50a。工具保持件48a和工具50a可以通過錘管42a以旋轉式工作運 動52a被驅動用於鑽孔運行。如果衝擊件54a在衝擊運行中沿衝擊方向56a朝工具保持件 48a的方向加速，那麼該衝擊件在碰撞到布置在衝擊件54a和工具50a之間的衝擊栓58a上 時施加衝擊衝量，該衝擊衝量從衝擊栓58a傳遞到工具50a上。工具50a通過衝擊衝量施 加衝擊式的工作運動60a。活塞62a同樣能運動地在錘管42a中被支承在衝擊件54a的遠 離衝擊方向56a的一側上。活塞62a通過連杆64a由以衝擊機構轉速124a(圖8)驅動的 偏心傳動裝置46a周期性在錘管42a中沿衝擊方向56a運動並又返回。活塞62a壓縮活塞 62a和衝擊件54a之間錘管42a內圍入的空氣墊66a。當活塞62a沿衝擊方向56a運動時， 衝擊件54a沿衝擊方向56a加速。衝擊運行可以開始。通過回撞到衝擊栓58a上和/或通 過由於活塞62a逆著衝擊方向56a的返回運動而在活塞62a和衝擊件54a之間產生的低壓 和/或通過衝擊件54a和衝擊栓58a之間衝擊腔134a中的反壓力，衝擊件54a可以逆著衝 擊方向56a返回運動，然後針對下一個衝擊衝量重新沿衝擊方向56a加速。在衝擊件54a 和衝擊栓58a之間的區域內，在錘管42a內布置有排氣開口 68a，從而使得衝擊件54a和衝 擊栓58a之間在衝擊腔134a中圍入的空氣能夠溢出。在衝擊件54a和活塞62a之間的區 域內，在錘管42a內布置有空轉開口 70a。工具保持件48a可沿衝擊方向56a移動地受支 承並且支撐在一控制套筒72a上。彈簧元件74a施加沿衝擊方向56a的力到控制套筒72a 上。在衝擊模式（圖2)中，工具50a被使用者壓在工件上，工具保持件48a在該衝擊模式 中克服彈簧元件74a的力如此地移動所述控制套筒72a，使得控制套筒遮蓋空轉開口 70a。 如果工具50a從工件上取下，那麼工具保持件48a和控制套筒72a通過彈簧元件74a沿衝 擊方向56a這樣地移動，使得控制套筒72a的開口 76a在空轉開口 70a上停下並釋放通道。 在活塞62a和衝擊件54a之間的空氣墊66a中的壓力可以通過空轉開口 70a溢出。衝擊件 54a在空轉模式中（圖1)不通過或僅輕微地通過空氣墊66a加速。在空轉運行中，衝擊件 54a不施加或僅很小地施加衝擊衝量到所述衝擊栓58a上。衝擊鑽錘12a具有手持式工具 機殼體78a,其具有手柄80a和附加手柄82a,使用者用手柄和附加手柄導向該衝擊鑽錘。
[0042] 控制單元14a具有負載估計裝置18a。負載估計裝置18a集成到控制單元14a中。 控制單元14a設置用於識別所述衝擊機構16a的運行狀態。控制單元14a設置用於處理至 少一個運行參數。控制單元14a設置用於處理作為至少一個已知負載和至少一個待估計的 負載的函數的運行參數。控制單元14a的負載估計裝置18a設置用於藉助馬達36a的測得 馬達轉速《估計未知驅動負載4。未知驅動負載4是作用到馬達36a上的未知負載力矩 Ml。
[0043] 總力矩M指所有作用在馬達36a上的力矩的總和。M包括馬達的驅動力矩Mm和未 知負載力矩A。J是馬達36a、傳動單元38a和偏心傳動裝置46a的所有以《旋轉的部件 的旋轉慣性，其中，必須考慮變速器傳動比。於是適用角動量定理：
[0044]

【權利要求】
1. 衝擊機構單元，尤其用於鑽錘和/或衝擊錘（12a; 12c; 12d)，所述衝擊機構單元具 有一控制單元（14a ;14c ;14d)，所述控制單元設置用於控制和/或調節一氣動衝擊機構 (16a;16c ;16d)，其特徵在於，所述控制單元（14a;14c ;14d)具有至少一個負載估計裝置 (18a ;18c ;18d)。
2. 根據權利要求1所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述負載估計裝置（18c)構造為 負載觀測器（20c)。
3. 根據權利要求1或2所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14a ; 14c ; 14d)設置用於識別所述衝擊機構（16a ;16c ;16d)的運行狀態。
4. 根據上述權利要求之一所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14a; 14c ;14d)設置用於處理至少一個運行參數。
5. 根據權利要求4所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14a ;14c;14d) 設置用於將所述運行參數作為至少一個已知負載和至少一個待估計的負載的函數來處理。
6. 根據權利要求5所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14a; 14c; 14d) 包括一過濾單元，該過濾單元設置用於由所述運行參數通過用一已知頻率帶的過濾來估計 未知負載fL。
7. 根據權利要求5或6所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14a)設置用 於，通過將估計的負載與至少一個邊界值（26c)的比較來獲知運行狀態。
8. 根據上述權利要求之一所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14c)具 有用於獲知至少一個已知負載的學習模式。
9. 至少根據權利要求2所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14c)具有一 動態模型，該動態模型設置用於估計驅動單元（30c)的驅動力矩。
10. 根據權利要求9所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14c)設置用於， 由測得參數與估計參數的比較來獲知所述動態模型的模型參數。
11. 至少根據權利要求9所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14c)設置 用於，通過至少一個參數與至少一個邊界值（26c)的比較來獲知運行狀態。
12. 根據上述權利要求之一所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述控制單元（14a)設 置用於，在用於從空轉運行轉換到衝擊運行中的至少一個運行狀態下，將至少一個運行參 數短時調整為啟動值（28a)。
13. 根據權利要求12所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述運行參數是排氣單元 (32d)的節流特性參數。
14. 至少根據權利要求12所述的衝擊機構單元，其特徵在於，所述運行參數是衝擊頻 率。
15. 根據上述權利要求之一所述的衝擊機構單元，其特徵在於一運行轉換傳感器 (34a)，所述運行轉換傳感器設置用於提示運行模式的轉換。
16. 手持式工具機，尤其是鑽錘和/或衝擊錘，其具有根據上述權利要求之一所述的衝 擊機構單元（l〇a ;10c ;10d)。
17. 根據權利要求1至15之一所述的衝擊機構單元（10a ; 10c ;10d)的控制單元。
18. 使用根據權利要求1至15之一所述的衝擊機構單元（10a ; 10c ;10d)的方法。
【文檔編號】B25F5/00GK104334316SQ201380026763
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年4月24日 優先權日:2012年5月25日
【發明者】R·尼切, A·旺達姆, T·溫克勒, H·施普倫格, H·哈梅多維克, W·菲舍爾, C·貝爾奇, M·E·維加扎瓦拉, U·霍夫曼, T·亨克, A·迪塞爾貝格 申請人:羅伯特·博世有限公司