沖擊機構(gòu)單元的制作方法
【專利摘要】沖擊機構(gòu)單元，尤其用于鉆錘和/或沖擊錘(12a；12c；12d)，其具有控制單元(14a；14c；14d)，該控制單元設(shè)置用于控制氣動沖擊機構(gòu)(16a；16c；16d)。本發(fā)明提出，控制單元(14a；14c；14d)具有至少一個負(fù)載估計裝置(18a；18c；18d)。
【專利說明】沖擊機構(gòu)單元

【技術(shù)領(lǐng)域】

【背景技術(shù)】
[0001] 沖擊機構(gòu)單元是已經(jīng)已知的，其尤其用于鉆錘和/或沖擊錘，沖擊機構(gòu)單元具有 一控制單元，該控制單元設(shè)置用于控制一氣動沖擊機構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 本發(fā)明從一沖擊機構(gòu)單元出發(fā)，其尤其用于鉆錘和/或沖擊錘，該沖擊機構(gòu)單元 具有一控制單元，該控制單元設(shè)置用于控制一氣動沖擊機構(gòu)。
[0003] 本發(fā)明提出，控制單元具有至少一個負(fù)載估計裝置。在上下文關(guān)系中，"沖擊機構(gòu) 單元"尤其應(yīng)該理解為一種設(shè)置用于運行沖擊機構(gòu)的單元。沖擊機構(gòu)單元尤其可以具有一 控制單元。沖擊機構(gòu)單元可以具有設(shè)置用于驅(qū)動所述沖擊機構(gòu)單元的驅(qū)動單元和/或傳動 單元。在上下文關(guān)系中，"控制單元"尤其應(yīng)該理解為一沖擊機構(gòu)單元的這樣的裝置，其被 設(shè)置用于控制和/或調(diào)節(jié)尤其是所述驅(qū)動單元和/或所述沖擊機構(gòu)單元。驅(qū)動單元尤其可 以設(shè)置用于驅(qū)動沖擊機構(gòu)。驅(qū)動單元進一步地可以設(shè)置用于驅(qū)動具有旋轉(zhuǎn)式工作運動的工 具。驅(qū)動單元尤其可以包括一馬達和一用于轉(zhuǎn)化驅(qū)動運動的傳動單元?？刂茊卧獌?yōu)選可以 設(shè)計成電的控制單元，尤其是電子控制單元。在上下文關(guān)系中，"鉆錘和/或沖擊錘"尤其應(yīng) 該理解為一工具機，其設(shè)置用于以旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)的工具來加工一工件，其中，工具可通過工 具機加載沖擊沖量。優(yōu)選地設(shè)計工具機為由使用者手動導(dǎo)向的手持式工具機。在上下文關(guān) 系中，"沖擊機構(gòu)"尤其應(yīng)該理解為一裝置，其具有至少一個構(gòu)件，該至少一個構(gòu)件被設(shè)置用 于產(chǎn)生和/或傳遞沖擊沖量、尤其是軸向沖擊沖量到布置在工具保持件內(nèi)的工具上。這樣 的構(gòu)件尤其可以是沖擊件、沖擊栓、導(dǎo)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(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為有意義的構(gòu)件。沖擊件可以直接或優(yōu)選間接地把 沖擊沖量傳遞到工具上。沖擊件可以優(yōu)選地把沖擊沖量傳遞到?jīng)_擊栓上，該沖擊栓把沖擊 沖量傳遞到工具上。"設(shè)置"尤其應(yīng)該理解為特別設(shè)計和/或特別配備。在上下文關(guān)系中， "負(fù)載估計裝置"尤其應(yīng)該理解為一裝置和/或一算法，其設(shè)置用于在考慮至少一個輸入值 的情況下估計至少一個未知參數(shù)的值和/或曲線。負(fù)載估計裝置優(yōu)選地考慮至少一個已知 參數(shù)。在上下文關(guān)系中，"參數(shù)"尤其應(yīng)該理解為影響參數(shù)。參數(shù)可以具有確定的值，參數(shù)尤 其可以是時間和/或旋轉(zhuǎn)位置和/或其他變量的函數(shù)。負(fù)載估計裝置對于來自調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng) 域的本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。負(fù)載估計裝置可以優(yōu)選至少部分地作為算法在計算單元上 執(zhí)行。在上下文關(guān)系中，"估計"尤其應(yīng)該理解為，被估計的參數(shù)的絕對值和/或數(shù)值曲線足 夠好地相應(yīng)于實際參數(shù)，其足以在給定任務(wù)中作為實際參數(shù)的代表。本領(lǐng)域技術(shù)人員將根 據(jù)任務(wù)確定估計的所需精度。優(yōu)選地，參數(shù)的估計可以足夠好地相應(yīng)于實際值，如果該估計 偏離實際值少于50%，優(yōu)選少于25%?？刂茊卧梢栽u估所述被估計的參數(shù)?？梢匀∠麥y 量實際參數(shù)?？刂茊卧梢钥紤]僅以高的耗費能測量到的參數(shù)?？刂茊卧梢钥紤]僅不可 靠地測量到的參數(shù)。
[0004] 此外提出，負(fù)載估計裝置設(shè)計成負(fù)載觀測器。在上下文關(guān)系中，"負(fù)載觀測器"尤其 應(yīng)該理解為這樣的負(fù)載估計裝置，該負(fù)載估計裝置借助于一系統(tǒng)模型由至少一個輸入值估 計一物理系統(tǒng)的至少一個參數(shù)。在上下文關(guān)系中，"系統(tǒng)模型"尤其應(yīng)該理解為一物理系統(tǒng) 的簡化的數(shù)學(xué)式復(fù)制。系統(tǒng)模型尤其包括該物理系統(tǒng)的動態(tài)模型。動態(tài)模型至少部分地考 慮該物理系統(tǒng)的動態(tài)慣性力的影響。當(dāng)估計參數(shù)的絕對值和/或數(shù)值曲線足夠好地相應(yīng)于 該物理系統(tǒng)的實際參數(shù)，其足以在給定任務(wù)中代表實際參數(shù)時，該系統(tǒng)模型尤其于是表示 物理系統(tǒng)的對于應(yīng)用而言可靠的、簡化的復(fù)制。在上下文關(guān)系中，"物理系統(tǒng)"尤其應(yīng)該理解 為沖擊機構(gòu)單元的一個或多個部件，尤其是一驅(qū)動單元?？刂茊卧梢栽u估所述估計參數(shù)。 用負(fù)載觀測器可以特別精確地估計所述參數(shù)。負(fù)載觀測器可以至少部分地考慮動態(tài)力的影 響。
[0005] 此外提出，控制單元設(shè)置用于識別沖擊機構(gòu)的運行狀態(tài)?？刂茊卧獌?yōu)選設(shè)置用于， 識別和/或區(qū)分沖擊機構(gòu)的沖擊運行和/或空轉(zhuǎn)運行?？刂茊卧且部梢栽O(shè)置用于識別 沖擊機構(gòu)的其他運行狀態(tài)，尤其是沖擊頻率、沖擊強度或其他本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為有意義 的運行狀態(tài)。在上下文關(guān)系中，"沖擊運行"尤其應(yīng)該理解為沖擊機構(gòu)的一種運行狀態(tài)，在該 運行狀態(tài)下，沖擊機構(gòu)優(yōu)選施加有規(guī)律的沖擊沖量。在上下文關(guān)系中，"空轉(zhuǎn)運行"尤其應(yīng)該 理解為沖擊機構(gòu)的一種運行狀態(tài)，該運行狀態(tài)的特征在于不發(fā)生有規(guī)律的沖擊沖量。控制 單元尤其可以在考慮由負(fù)載估計裝置所估計的參數(shù)的情況下獲知沖擊機構(gòu)的運行狀態(tài)。沖 擊機構(gòu)的運行狀態(tài)可以有利地被識別。控制單元可以如此地調(diào)節(jié)沖擊機構(gòu)的運行參數(shù)，使 得保障了所希望的運行狀態(tài)。
[0006] 本發(fā)明提出，控制單元設(shè)置用于處理至少一個運行參數(shù)。運行參數(shù)尤其可以形成 負(fù)載估計裝置的一輸入值。運行參數(shù)優(yōu)選由驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置的一運行參數(shù)形成。在上下文關(guān) 系中，"驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置"尤其應(yīng)該理解為一調(diào)節(jié)單元，該調(diào)節(jié)單元設(shè)置用于調(diào)節(jié)沖擊機構(gòu)單 元的驅(qū)動單元的轉(zhuǎn)速。在上下文關(guān)系中，"驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置的運行參數(shù)"尤其應(yīng)該理解為被驅(qū) 動調(diào)節(jié)裝置使用用于調(diào)節(jié)所述驅(qū)動單元的運行參數(shù)。運行參數(shù)可以優(yōu)選地是驅(qū)動單元的電 流消耗和/或特別優(yōu)選地是驅(qū)動單元馬達的轉(zhuǎn)速。如果檢測到傳動裝置上的轉(zhuǎn)速，那么馬 達的轉(zhuǎn)速在變速比已知的情況下可以由該轉(zhuǎn)速算出?？刂茊卧梢岳矛F(xiàn)有運行參數(shù)。其 他運行參數(shù)的測量和/或獲知可以取消。
[0007] 此外提出，控制單元設(shè)置用于將所述運行參數(shù)作為至少一個已知負(fù)載和至少一個 待估計的負(fù)載的函數(shù)來處理。待估計的負(fù)載尤其可以是驅(qū)動單元的小的和/或快的、高動 態(tài)的負(fù)載變化。在上下文關(guān)系中，"負(fù)載"尤其應(yīng)該理解為作用于驅(qū)動單元的驅(qū)動軸上的負(fù) 載力矩。待估計的負(fù)載尤其可以至少部分通過沖擊運行引起，尤其是通過沖擊機構(gòu)的活塞 的周期運動引起。在上下文關(guān)系中，"小的負(fù)載變化"尤其應(yīng)該理解為在驅(qū)動單元的未調(diào)節(jié) 運行的情況下造成的轉(zhuǎn)速波動小于10%、優(yōu)選小于5%的負(fù)載變化。在上下文關(guān)系中，"快 的和/或高動態(tài)的負(fù)載變化"尤其應(yīng)該理解為在活塞的一運動周期之內(nèi)，尤其是在驅(qū)動活塞 的偏心傳動裝置旋轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)的負(fù)載變化。如果考慮了已知負(fù)載，那么待估計的負(fù)載能以 更好的精度被獲知。尤其可以借助運行參數(shù)來估計在直接觀測該運行參數(shù)時被已知負(fù)載覆 蓋的小的和/或高動態(tài)的負(fù)載。在上下文關(guān)系中，"覆蓋"尤其應(yīng)該理解為，未知參數(shù)占運 行參數(shù)的曲線的很小的部分，尤其是小于運行參數(shù)振幅的50%、優(yōu)選小于30%、特別優(yōu)選 小于10%。例如，通過一利用鉆孔工具的、具有旋轉(zhuǎn)式工作運動的加工流程而作用于驅(qū)動單 元上的負(fù)載力矩可以帶來比沖擊機構(gòu)的沖擊運行更大的轉(zhuǎn)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(shù)的情況下觀測轉(zhuǎn)速和/或電流消耗的變化不可能識別所述 沖擊運行?？刂茊卧獌?yōu)選設(shè)置用于處理作為運行參數(shù)的驅(qū)動單元轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速可以特別動態(tài) 地被檢測。其他傳感器可以取消?？刂茊卧獌?yōu)選設(shè)置用于考慮周期時長已知的已知負(fù)載。 控制單元可以設(shè)置用于考慮時間周期負(fù)載。時間周期負(fù)載尤其可以與驅(qū)動單元的電流供給 的頻率相關(guān)。例如驅(qū)動單元電流供給的波動可以相應(yīng)于沖擊機構(gòu)單元連接的電網(wǎng)的雙倍電 網(wǎng)頻率。控制單元可以設(shè)置用于考慮角度周期負(fù)載。角度周期負(fù)載尤其可以與驅(qū)動單元的 旋轉(zhuǎn)位置相關(guān)。角度周期負(fù)載尤其可以與偏心傳動裝置的隨驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)位置變化的變速 比相關(guān)。優(yōu)選地，負(fù)載估計裝置通過從運行參數(shù)隨時間變化的曲線中，尤其是從驅(qū)動單元馬 達的測得的轉(zhuǎn)速曲線中減去已知參數(shù)來獲知所述未知負(fù)載隨時間變化的曲線的估計值。在 此，已知負(fù)載可以是與驅(qū)動單元的時間和/或旋轉(zhuǎn)位置相關(guān)的函數(shù)。一已知負(fù)載可以是驅(qū) 動單元的基礎(chǔ)和/或額定轉(zhuǎn)速。該轉(zhuǎn)速僅緩慢地變化并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(fù)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(zhuǎn)速波動。這些負(fù)載可以相應(yīng)于其相關(guān)性是與時間相關(guān)和/或 與角度相關(guān)的。這些負(fù)載的函數(shù)可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。未知負(fù)載可以特別精確地估 計。估計的負(fù)載可以特別適用于識別運行狀態(tài)。未知負(fù)載可以優(yōu)選是通過沖擊運行引起的 轉(zhuǎn)速波動。這些負(fù)載的函數(shù)替換地可以根據(jù)時間推導(dǎo)出?？梢匀∠紤]基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速和/或額 定轉(zhuǎn)速。已知負(fù)載的總和可以直接與負(fù)載力矩，尤其是與通過沖擊運行引起的負(fù)載力矩成 比例。沖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(shè)置用于從所述運行參數(shù)通過 用一已知頻率帶的過濾來估計未知負(fù)載。過濾單元尤其可以具有負(fù)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(shù)。未知負(fù)載可以出現(xiàn)在一已知頻率帶中。帶通濾波 器可以優(yōu)選抑制該頻率帶以外的頻率。具有與未知負(fù)載偏離的頻譜的已知負(fù)載的作用可以 被抑制。未知負(fù)載可以通過帶通濾波器從所述運行參數(shù)中通過過濾來估計?？刂茊卧梢?識別沖擊機構(gòu)的運行狀態(tài)。可以取消未知負(fù)載的耗費的計算。
[0009] 此外提出，控制單元設(shè)置用于通過估計的負(fù)載與至少一個邊界值的比較來獲知所 述運行狀態(tài)。當(dāng)估計參數(shù)和/或估計的負(fù)載的導(dǎo)數(shù)超過或低于所述邊界值時，尤其可以識 別出沖擊運行和/或空轉(zhuǎn)運行。
[0010] 此外提出，控制單元具有一學(xué)習(xí)模式，用于獲知至少一個已知負(fù)載。學(xué)習(xí)模式中的 控制單元尤其可以學(xué)習(xí)恒定負(fù)載、與時間相關(guān)的負(fù)載和/或與角度相關(guān)的負(fù)載?？刂茊卧?可以具有對于負(fù)載的預(yù)先限定的函數(shù)，這些函數(shù)具有標(biāo)度參數(shù)。在學(xué)習(xí)模式中，沖擊機構(gòu)單 元可以在一時間范圍和一角度范圍中通過為所述負(fù)載所存儲的函數(shù)的與時間相關(guān)和與角 度相關(guān)的已知周期時長求轉(zhuǎn)速信號的平均值并如此地調(diào)節(jié)所述標(biāo)度參數(shù)，從而使已知負(fù)載 的總和盡量小地偏離轉(zhuǎn)速信號。學(xué)習(xí)階段優(yōu)選可以在空轉(zhuǎn)運行中進行，在空轉(zhuǎn)運行中待由 控制單元識別的運行狀態(tài)不出現(xiàn)。已知負(fù)載可以由控制單元有利地獲知。在沖擊機構(gòu)單元 使用壽命中變化的負(fù)載可以被重新學(xué)習(xí)。可以避免通過使用者和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員來獲 知所述負(fù)載。
[0011] 本發(fā)明提出，控制單元具有一動態(tài)模型，其設(shè)置用于估計驅(qū)動單元的驅(qū)動力矩?？?制單元尤其可以具有這樣的動態(tài)模型，其設(shè)置用于在考慮馬達電流消耗的情況下估計馬達 的驅(qū)動力矩。動態(tài)模型優(yōu)選考慮馬達的慣性矩和/或馬達的轉(zhuǎn)速和/或磁通相關(guān)的馬達常 數(shù)和/或摩擦常數(shù)和/或耦合磁通和/或負(fù)載力矩和/或粘性摩擦部分和/或擾動摩擦部 分。動態(tài)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(guān)系中， "磁通"尤其應(yīng)該理解為馬達里的電磁通量。電磁通量尤其與馬達的電流消耗和磁通相關(guān)的 馬達常數(shù)相關(guān)。磁通相關(guān)的馬達常數(shù)可以通過特性曲線設(shè)定。該特性曲線可以例如借助有 限元模型計算。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道在考慮電流消耗和轉(zhuǎn)速的情況下獲知用于計算馬達驅(qū) 動力矩的動態(tài)模型的方法。動態(tài)模型優(yōu)選設(shè)置用于估計馬達和/或驅(qū)動單元的負(fù)載力矩。 負(fù)載觀測器被優(yōu)選地設(shè)計成狀態(tài)觀測器（Luenberger-Beobachter)。在上下文關(guān)系中，"狀 態(tài)觀測器"尤其應(yīng)該理解為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的負(fù)載觀測器，該負(fù)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(gòu)成模擬模型的修正環(huán)節(jié)。由估計值 與測得值的差可以估計一未知量。在上下文關(guān)系中，"量"尤其應(yīng)該理解為物理量。該模型 尤其可以設(shè)置用于，在考慮電流消耗的情況下估計馬達的轉(zhuǎn)速。狀態(tài)觀測器可以把估計轉(zhuǎn) 速與測得轉(zhuǎn)速相比較。用于負(fù)載力矩的修正環(huán)節(jié)可以如此地被適配，使得估計轉(zhuǎn)速與測得 轉(zhuǎn)速之間的差被最小化。負(fù)載觀測器可以借助用于負(fù)載力矩的修正環(huán)節(jié)估計馬達的負(fù)載力 矩?？梢栽O(shè)置其他參數(shù)，這些其它參數(shù)確定所述修正環(huán)節(jié)變化得有多快。這些參數(shù)尤其可 以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)一待估計參數(shù)的頻譜來選擇。負(fù)載力矩可以適用于識別沖擊機構(gòu) 的運行狀態(tài)。負(fù)載力矩尤其可以適用于識別沖擊運行?？刂茊卧梢蕴幚碡?fù)載力矩，以識 別運行狀態(tài)?？梢匀∠糜跍y量負(fù)載力矩的傳感器。沖擊機構(gòu)單元可以特別耐用和/或成 本低廉。借助動態(tài)模型可以特別精確地估計負(fù)載力矩?？梢钥紤]動態(tài)效果和/或摩擦效果 和/或馬達常數(shù)與電磁通量的相關(guān)性。動態(tài)模型可以優(yōu)選在控制單元的計算單元上執(zhí)行。 替換所述狀態(tài)觀測器，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以使用其他適當(dāng)?shù)姆椒?，以便由借助動態(tài)模型 估計的參數(shù)和測得參數(shù)的偏差來確定一待估計的量，例如使用本領(lǐng)域技術(shù)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(shù)和估計參數(shù)來獲知動態(tài)模型的模型參數(shù)。尤其可以 在學(xué)習(xí)模式下獲知動態(tài)模型的模型參數(shù)。學(xué)習(xí)模式優(yōu)選在沖擊機構(gòu)單元的空轉(zhuǎn)運行中實 施。待估計參數(shù)，尤其是通過沖擊運行引起的負(fù)載力矩可以在空轉(zhuǎn)運行中至少很大程度地 不作考慮。在上下文關(guān)系中，"至少很大程度"尤其應(yīng)該理解為待估計參數(shù)在待識別運行狀 態(tài)下取小于該值的30%，優(yōu)選小于10%。用動態(tài)模型所估計的值與測得值的差，尤其是用 動態(tài)模型所估計的轉(zhuǎn)速與測得轉(zhuǎn)速的差，尤其可以歸因于錯誤的模型參數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人 員知道不同的方法，可以在學(xué)習(xí)模式下這樣地改變模型參數(shù)，使得差被最小化。動態(tài)模型可 以包括修正參數(shù)，該修正參數(shù)導(dǎo)致估計轉(zhuǎn)速相對測得轉(zhuǎn)速收斂。可以有利地實現(xiàn)模型參數(shù) 被自動獲知。可以考慮沖擊機構(gòu)單元使用壽命期間的變化。
[0013] 此外提出，控制單元設(shè)置用于通過至少一個估計參數(shù)與至少一個邊界值的比較來 獲知運行狀態(tài)。運行狀態(tài)可以作為數(shù)字式信號被發(fā)出。當(dāng)估計參數(shù)超過邊界值時，尤其可以 識別出沖擊運行。估計參數(shù)尤其可以是估計負(fù)載力矩。估計參數(shù)優(yōu)選是通過沖擊運行引起 的估計負(fù)載力矩。優(yōu)選地可以為所述估計負(fù)載力矩的多個邊界值配屬多個運行狀態(tài)。優(yōu)選 地可以為一運行狀態(tài)配屬負(fù)載力矩振幅的斜率和/或頻率。控制單元尤其可以在負(fù)載力矩 振幅的頻率出現(xiàn)時在沖擊機構(gòu)的預(yù)期沖擊頻率范圍內(nèi)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的頻率帶中識別出沖 擊運行。在上下文關(guān)系中，"預(yù)期沖擊頻率"尤其應(yīng)該理解為這樣的沖擊頻率，該沖擊頻率在 沖擊機構(gòu)的沖擊運行中因為驅(qū)動轉(zhuǎn)速通過沖擊機構(gòu)驅(qū)動單元的給出的變速比關(guān)系而出現(xiàn)。 控制單元可以特別可靠地獲知運行狀態(tài)。干擾影響量可以特別好地被消除。
[0014] 此外提出，控制單元設(shè)置用于，在用于從空轉(zhuǎn)運行轉(zhuǎn)換到?jīng)_擊運行中的至少一個 運行狀態(tài)下，將至少一個運行參數(shù)短時調(diào)整為啟動值。在上下文關(guān)系中，從空轉(zhuǎn)運行"轉(zhuǎn)換" 到?jīng)_擊運行中尤其應(yīng)該理解為沖擊機構(gòu)從空轉(zhuǎn)運行中出來的啟動。當(dāng)沖擊機構(gòu)從空轉(zhuǎn)模式 被切換到?jīng)_擊模式中時，尤其可以進行到?jīng)_擊運行中的轉(zhuǎn)換。在上下文關(guān)系中，"運行參數(shù)" 尤其應(yīng)該理解為通過沖擊機構(gòu)單元為了運行沖擊機構(gòu)而被產(chǎn)生和/或被影響的參數(shù)，例如 驅(qū)動轉(zhuǎn)速、運行壓力或節(jié)流位置。在上下文關(guān)系中，"啟動值"尤其應(yīng)該理解為一穩(wěn)定運行 參數(shù)，該運行參數(shù)適用于沖擊機構(gòu)的可靠啟動。在上下文關(guān)系中，"可靠"尤其應(yīng)該理解為， 在將沖擊機構(gòu)從空轉(zhuǎn)模式切換到?jīng)_擊模式中時，在超過90%、優(yōu)選超過95%、特別優(yōu)選超 過99%的情況下開始沖擊運行。在上下文關(guān)系中，"短時"尤其應(yīng)該理解為一有限時段。該 時段尤其可以短于30秒、優(yōu)選短于10秒、特別優(yōu)選短于5秒?？梢詫崿F(xiàn)沖擊運行的可靠啟 動。具有不適合用于沖擊機構(gòu)啟動的運行參數(shù)的沖擊運行是可能的。不適合用于沖擊機構(gòu) 啟動的運行參數(shù)可以被允許作為工作值。具有不適合用于沖擊機構(gòu)啟動的運行參數(shù)的空轉(zhuǎn) 運行是可能的。不適合用于沖擊機構(gòu)啟動的運行參數(shù)可以被允許作為空轉(zhuǎn)值。沖擊機構(gòu)的 可靠性可以提高。沖擊機構(gòu)的工作能力可以提高。本發(fā)明提出，控制單元設(shè)置用于，在至少 一個運行狀態(tài)中，在沖擊運行下將運行參數(shù)調(diào)整為超臨界的工作值。控制單元尤其可以設(shè) 置用于調(diào)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(guān)系中，"超臨界"的工作值尤其應(yīng)該理解為一運行參數(shù)，在該運 行參數(shù)下不保證成功地從空轉(zhuǎn)運行過渡到?jīng)_擊運行中。尤其是在一沖擊機構(gòu)的情況下在沖 擊模式中在超臨界的運行參數(shù)下，沖擊運行可以在小于50%的情況下、優(yōu)選小于80%、尤 其優(yōu)選小于95 %的情況下啟動。運行參數(shù)與沖擊件的沖擊振幅或沖擊機構(gòu)的其他用于產(chǎn)生 沖擊的構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)尤其可能具有滯后現(xiàn)象。超臨界的運行參數(shù)的特征尤其可以在于， 該超臨界的運行參數(shù)超過或低于一邊界值，在該邊界值之上或之下與運行參數(shù)相關(guān)的沖擊 振幅的函數(shù)意義不明確。在已經(jīng)成功的沖擊運行期間的超臨界工作值可以優(yōu)選通過沖擊運 行的穩(wěn)定繼續(xù)而具有特色?？煽康臎_擊機構(gòu)啟動可以優(yōu)選用一啟動值來進行。該啟動值優(yōu) 選處于所述運行參數(shù)的這樣的區(qū)域中，在該區(qū)域中與運行參數(shù)相關(guān)的振幅的函數(shù)具有明確 的解。沖擊機構(gòu)的功率可以在超臨界的運行參數(shù)下提高。配備有沖擊機構(gòu)的工具機的工作 能力可以提高。具有超臨界的運行參數(shù)的沖擊機構(gòu)的運行可以是可靠的。優(yōu)選可以在空轉(zhuǎn) 模式中在空轉(zhuǎn)運行時用一空轉(zhuǎn)值來運行所述沖擊機構(gòu)，該空轉(zhuǎn)值相應(yīng)于所述超臨界的啟動 值。優(yōu)選地，為了啟動所述沖擊機構(gòu)，將運行參數(shù)短時設(shè)置為所述啟動值。沖擊機構(gòu)可以在 沖擊運行中和空轉(zhuǎn)運行中用超臨界的運行參數(shù)運行。沖擊機構(gòu)可以在空轉(zhuǎn)運行中和沖擊運 行中用使用者選擇的運行參數(shù)來運行。使用者也可以在空轉(zhuǎn)運行中特別好地識別選擇出的 運行參數(shù)。
[0015] 本發(fā)明提出，運行參數(shù)是排氣單元的節(jié)流特性參數(shù)。在上下文關(guān)系中，"節(jié)流特性 參數(shù)"尤其應(yīng)該理解為排氣單元的調(diào)整，該調(diào)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(guān)系中，"排氣單元"尤其應(yīng)該理解為沖擊機構(gòu)的給氣和/或排氣單元。排 氣單元尤其可以設(shè)置用于沖擊機構(gòu)內(nèi)的至少一個腔的壓力和/或容積平衡。尤其可以沿沖 擊方向在沖擊件之前和/或之后設(shè)置所述排氣單元用于在導(dǎo)向沖擊件的導(dǎo)向管中的腔的 給氣和/或排氣。運行參數(shù)可以優(yōu)選是沿沖擊方向布置在沖擊件之前的腔的排氣單元的節(jié) 流位置。如果在該排氣單元的情況下流動橫截面擴大，那么可以改善沖擊件之前的腔的排 氣?？梢詼p小逆著沖擊件沖擊方向的反壓力。沖擊強度可以被提高。如果在該排氣單元的 情況下流動橫截面縮小，那么可以減小沖擊件前的腔的排氣。可以提高逆著沖擊件沖擊方 向的反壓力?？梢詼p小沖擊強度。尤其可以通過該反壓力支持沖擊件逆著沖擊方向的返回 運動（Riickhohlbewegung)?？梢灾С譀_擊機構(gòu)的起動。運行參數(shù)可以保證沖擊機構(gòu)的可靠 起動。具有縮小的流動橫截面的運行參數(shù)可以是一穩(wěn)定運行參數(shù)。該穩(wěn)定運行參數(shù)可以適 合作啟動值。具有擴大的流動橫截面的運行參數(shù)可以在沖擊機構(gòu)工作能力提高的情況下作 為臨界運行參數(shù)。該臨界運行參數(shù)可以適合作工作值。
[0016] 本發(fā)明的一個有利設(shè)計方案提出，運行參數(shù)是一沖擊頻率。在上下文關(guān)系中，"沖 擊頻率"應(yīng)該理解為平均頻率，沖擊機構(gòu)以該平均頻率在沖擊運行中產(chǎn)生沖擊沖量。沖擊頻 率尤其可以取決于沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速。在上下文關(guān)系中，"沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速"尤其應(yīng)該理解為偏心 傳動裝置的轉(zhuǎn)速，該偏心傳動裝置使沖擊機構(gòu)的一活塞運動。該活塞尤其可以設(shè)置用于產(chǎn) 生壓力墊用于壓力加載所述沖擊件。沖擊件尤其可以通過由活塞產(chǎn)生的壓力墊以所述沖擊 頻率被驅(qū)動。沖擊頻率和沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速優(yōu)選直接關(guān)聯(lián)。沖擊頻率的值1/s尤其可以是沖擊 機構(gòu)轉(zhuǎn)速的值U/s。當(dāng)沖擊件在偏心傳動裝置的每次旋轉(zhuǎn)下執(zhí)行一次沖擊的時，是這樣的情 況。因此，概念"頻率"和"轉(zhuǎn)速"因此被等效使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員在沖擊機構(gòu)的設(shè)計偏 離該關(guān)聯(lián)的情況下會相應(yīng)適配下面的實施方式。沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速可以由控制單元特別簡單地 調(diào)整。一沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速可以特別適用于一加工情況。沖擊機構(gòu)可以在沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速高的情 況下特別有效率。沖擊機構(gòu)的驅(qū)動單元可以在沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速較高的情況下以較高的轉(zhuǎn)速運 行。由驅(qū)動單元驅(qū)動的排氣單元也可以以較高的轉(zhuǎn)速運行。可以改善排氣單元和/或驅(qū)動 單元的通過排氣單元的冷卻。沖擊機構(gòu)的沖擊振幅的函數(shù)可以與沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速相關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn) 速高于邊界轉(zhuǎn)速時，該函數(shù)具有滯后現(xiàn)象并且意義不明確。在從空轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)換到?jīng)_擊模式 時的沖擊運行的啟動和/或在沖擊運行中斷之后的沖擊運行的重新啟動可能會不可靠和/ 或不可能。低于邊界轉(zhuǎn)速的沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速可以作為啟動值和/或工作值被用于穩(wěn)定的沖擊 運行。高于邊界轉(zhuǎn)速的沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速可以被用作為針對臨界沖擊運行的工作值。高于最大 轉(zhuǎn)速，沖擊運行可能是不可行和/或不可靠的。在上下文關(guān)系中，"不可靠"尤其應(yīng)該理解為 沖擊運行一再地和/或任意地失效，尤其是至少每5分鐘，優(yōu)選至少每分鐘地失效。
[0017] 此外提出一運行轉(zhuǎn)換傳感器，該運行轉(zhuǎn)換傳感器設(shè)置用于提示運行模式的轉(zhuǎn)換。 控制單元的運行轉(zhuǎn)換傳感器尤其可以提示從空轉(zhuǎn)模式到?jīng)_擊模式中的轉(zhuǎn)換。運行轉(zhuǎn)換傳感 器可以設(shè)置用于探測工具施加到工件上的按壓壓力。當(dāng)使用者開始一加工過程時，可以有 利地進行識別。運行轉(zhuǎn)換傳感器可以特別有利地探測沖擊機構(gòu)的切換，尤其是沖擊機構(gòu)的 空轉(zhuǎn)開口的打開和/或關(guān)閉和設(shè)置用于一運行模式轉(zhuǎn)換的其他開口的打開和/或關(guān)閉。運 行轉(zhuǎn)換傳感器可以探測空轉(zhuǎn)和/或控制套筒的位移，該位移設(shè)置用于沖擊機構(gòu)的運行模式 轉(zhuǎn)換。如果發(fā)生了沖擊機構(gòu)的運行模式轉(zhuǎn)換，控制單元可以有利地識別?？刂茊卧梢杂?利地改變運行參數(shù)，以便支持運行模式轉(zhuǎn)換和/或使之成為可能。沖擊運行可以可靠地被 啟動。
[0018] 此外提出一種具有根據(jù)本發(fā)明的沖擊機構(gòu)單元的手持式工具機，尤其是鉆錘和/ 或沖擊錘。該手持式工具機可以具有上述優(yōu)點。
[0019] 此外提出一種具有上述特性的沖擊機構(gòu)單元的控制單元。具有該控制單元的沖擊 機構(gòu)單元可以具有上述優(yōu)點?？刂茊卧梢栽诂F(xiàn)有控制單元上改造。
[0020] 此外提出一種使用具有上述特性的沖擊機構(gòu)單元的方法。該方法可以特別適合用 于獲知運行參數(shù)。
[0021] 一優(yōu)選的控制單元包括一存儲單元以及一種用于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(diào)出地存儲為了實施其而描述了前述方法的程序和 /或參數(shù)和/或用于實施前述方法的值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 其他的優(yōu)點通過以下附圖描述得出。附圖中示出了本發(fā)明的四個實施例。附圖、 說明書和權(quán)利要求書中包含很多特征組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可將這些特征適宜地單獨考 慮并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(zhuǎn)模式下的具有根據(jù)本發(fā)明的控制單元的沖擊鉆 錘的示意圖，
[0025] 圖2示出了沖擊模式下的沖擊鉆錘的示意圖，
[0026] 圖3示出了沖擊機構(gòu)運行時的控制單元的流程圖，
[0027] 圖4示出了學(xué)習(xí)模式下的控制單元的流程圖，
[0028] 圖5示出了影響轉(zhuǎn)速信號的參數(shù)的視圖，
[0029] 圖6示出了在學(xué)習(xí)模式中學(xué)得的參數(shù)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(zhuǎn)模式和沖擊模式之間轉(zhuǎn)換時的沖擊機構(gòu)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(tài)下的沖擊鉆錘的信號頻譜視圖，
[0033] 圖10示出了第三實施例中在空轉(zhuǎn)模式下的沖擊鉆錘的示意圖，
[0034] 圖11示出了負(fù)載觀測器的方塊圖，
[0035] 圖12示出了具有負(fù)載觀測器和一驅(qū)動單元的系統(tǒng)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(fù)載力矩和測得的負(fù)載力矩的示例圖，
[0038] 圖15示出了估計負(fù)載力矩和測得負(fù)載力矩的曲線的示例圖和沖擊機構(gòu)的運行狀 態(tài)的示例圖，
[0039] 圖16示出了第四實施例中的具有沖擊機構(gòu)單元的沖擊鉆錘的沖擊機構(gòu)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示出了沖擊鉆錘12a，其具有沖擊機構(gòu)單元IOa和控制單元14a，該控制 單元被設(shè)置用于控制和調(diào)節(jié)氣動沖擊機構(gòu)16a。沖擊機構(gòu)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(zhuǎn)地驅(qū)動錘管42a并且通過第二齒輪44a 驅(qū)動偏心傳動裝置46a。錘管42a與工具保持件48a抗相對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)式工作運 動52a被驅(qū)動用于鉆孔運行。如果沖擊件54a在沖擊運行中沿沖擊方向56a朝工具保持件 48a的方向加速，那么該沖擊件在碰撞到布置在沖擊件54a和工具50a之間的沖擊栓58a上 時施加沖擊沖量，該沖擊沖量從沖擊栓58a傳遞到工具50a上。工具50a通過沖擊沖量施 加沖擊式的工作運動60a?；钊?2a同樣能運動地在錘管42a中被支承在沖擊件54a的遠 離沖擊方向56a的一側(cè)上。活塞62a通過連桿64a由以沖擊機構(gòu)轉(zhuǎn)速124a(圖8)驅(qū)動的 偏心傳動裝置46a周期性在錘管42a中沿沖擊方向56a運動并又返回。活塞62a壓縮活塞 62a和沖擊件54a之間錘管42a內(nèi)圍入的空氣墊66a。當(dāng)活塞62a沿沖擊方向56a運動時， 沖擊件54a沿沖擊方向56a加速。沖擊運行可以開始。通過回撞到?jīng)_擊栓58a上和/或通 過由于活塞62a逆著沖擊方向56a的返回運動而在活塞62a和沖擊件54a之間產(chǎn)生的低壓 和/或通過沖擊件54a和沖擊栓58a之間沖擊腔134a中的反壓力，沖擊件54a可以逆著沖 擊方向56a返回運動，然后針對下一個沖擊沖量重新沿沖擊方向56a加速。在沖擊件54a 和沖擊栓58a之間的區(qū)域內(nèi)，在錘管42a內(nèi)布置有排氣開口 68a，從而使得沖擊件54a和沖 擊栓58a之間在沖擊腔134a中圍入的空氣能夠溢出。在沖擊件54a和活塞62a之間的區(qū) 域內(nèi)，在錘管42a內(nèi)布置有空轉(zhuǎn)開口 70a。工具保持件48a可沿沖擊方向56a移動地受支 承并且支撐在一控制套筒72a上。彈簧元件74a施加沿沖擊方向56a的力到控制套筒72a 上。在沖擊模式（圖2)中，工具50a被使用者壓在工件上，工具保持件48a在該沖擊模式 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(zhuǎn)開口 70a。 如果工具50a從工件上取下，那么工具保持件48a和控制套筒72a通過彈簧元件74a沿沖 擊方向56a這樣地移動，使得控制套筒72a的開口 76a在空轉(zhuǎn)開口 70a上停下并釋放通道。 在活塞62a和沖擊件54a之間的空氣墊66a中的壓力可以通過空轉(zhuǎn)開口 70a溢出。沖擊件 54a在空轉(zhuǎn)模式中（圖1)不通過或僅輕微地通過空氣墊66a加速。在空轉(zhuǎn)運行中，沖擊件 54a不施加或僅很小地施加沖擊沖量到所述沖擊栓58a上。沖擊鉆錘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(dǎo)向該沖擊鉆錘。
[0042] 控制單元14a具有負(fù)載估計裝置18a。負(fù)載估計裝置18a集成到控制單元14a中。 控制單元14a設(shè)置用于識別所述沖擊機構(gòu)16a的運行狀態(tài)?？刂茊卧?4a設(shè)置用于處理至 少一個運行參數(shù)?？刂茊卧?4a設(shè)置用于處理作為至少一個已知負(fù)載和至少一個待估計的 負(fù)載的函數(shù)的運行參數(shù)。控制單元14a的負(fù)載估計裝置18a設(shè)置用于借助馬達36a的測得 馬達轉(zhuǎn)速《估計未知驅(qū)動負(fù)載4。未知驅(qū)動負(fù)載4是作用到馬達36a上的未知負(fù)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(qū)動力矩Mm和未 知負(fù)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(zhuǎn)的部件 的旋轉(zhuǎn)慣性，其中，必須考慮變速器傳動比。于是適用角動量定理：
[0044]

【權(quán)利要求】
1. 沖擊機構(gòu)單元，尤其用于鉆錘和/或沖擊錘（12a; 12c; 12d)，所述沖擊機構(gòu)單元具 有一控制單元（14a ;14c ;14d)，所述控制單元設(shè)置用于控制和/或調(diào)節(jié)一氣動沖擊機構(gòu) (16a;16c ;16d)，其特征在于，所述控制單元（14a;14c ;14d)具有至少一個負(fù)載估計裝置 (18a ;18c ;18d)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述負(fù)載估計裝置（18c)構(gòu)造為 負(fù)載觀測器（20c)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14a ; 14c ; 14d)設(shè)置用于識別所述沖擊機構(gòu)（16a ;16c ;16d)的運行狀態(tài)。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14a; 14c ;14d)設(shè)置用于處理至少一個運行參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14a ;14c;14d) 設(shè)置用于將所述運行參數(shù)作為至少一個已知負(fù)載和至少一個待估計的負(fù)載的函數(shù)來處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14a; 14c; 14d) 包括一過濾單元，該過濾單元設(shè)置用于由所述運行參數(shù)通過用一已知頻率帶的過濾來估計 未知負(fù)載fL。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14a)設(shè)置用 于，通過將估計的負(fù)載與至少一個邊界值（26c)的比較來獲知運行狀態(tài)。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14c)具 有用于獲知至少一個已知負(fù)載的學(xué)習(xí)模式。
9. 至少根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14c)具有一 動態(tài)模型，該動態(tài)模型設(shè)置用于估計驅(qū)動單元（30c)的驅(qū)動力矩。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14c)設(shè)置用于， 由測得參數(shù)與估計參數(shù)的比較來獲知所述動態(tài)模型的模型參數(shù)。
11. 至少根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14c)設(shè)置 用于，通過至少一個參數(shù)與至少一個邊界值（26c)的比較來獲知運行狀態(tài)。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述控制單元（14a)設(shè) 置用于，在用于從空轉(zhuǎn)運行轉(zhuǎn)換到?jīng)_擊運行中的至少一個運行狀態(tài)下，將至少一個運行參 數(shù)短時調(diào)整為啟動值（28a)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述運行參數(shù)是排氣單元 (32d)的節(jié)流特性參數(shù)。
14. 至少根據(jù)權(quán)利要求12所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于，所述運行參數(shù)是沖擊頻 率。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的沖擊機構(gòu)單元，其特征在于一運行轉(zhuǎn)換傳感器 (34a)，所述運行轉(zhuǎn)換傳感器設(shè)置用于提示運行模式的轉(zhuǎn)換。
16. 手持式工具機，尤其是鉆錘和/或沖擊錘，其具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的沖 擊機構(gòu)單元（l〇a ;10c ;10d)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的沖擊機構(gòu)單元（10a ; 10c ;10d)的控制單元。
18. 使用根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的沖擊機構(gòu)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(yōu)先權(quán)日:2012年5月25日
【發(fā)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