專利名稱：空氣壓縮機(jī)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生諸如氣釘機(jī)之類的氣動工具中所使用的壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)，以及該空氣壓縮機(jī)的控制方法。
背景技術(shù)：
一般來說，供氣動工具使用的空氣壓縮機(jī)是如此構(gòu)成的由一個電機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)本體的曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使氣缸中的活塞隨同該曲軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行往復(fù)運動，從而對從進(jìn)氣閥吸入的空氣進(jìn)行壓縮。在該壓縮機(jī)本體中產(chǎn)生的壓縮空氣通過一個管子從排氣閥排入到一個氣罐中并儲存在該氣罐中。所述氣動工具借助貯存在該氣罐中的壓縮空氣進(jìn)行諸如射釘這樣的工作。
這種空氣壓縮機(jī)經(jīng)常被帶到建筑工地上并在現(xiàn)場使用，或者經(jīng)常在人口稠密地區(qū)使用。出于這種原因，從各種觀點出發(fā)，都需要對這種空氣壓縮機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明人對工作現(xiàn)場上壓縮機(jī)的實際使用情況的調(diào)查，使用者的需求和技術(shù)問題可以總結(jié)為下述幾點(1)降低噪音因為空氣壓縮機(jī)具有將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為氣缸中的活塞的往復(fù)運動的機(jī)構(gòu)，所以不可避免地在電機(jī)轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生相當(dāng)大的噪音。而且，因為使用由這種空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣的諸如氣釘機(jī)這樣的氣動工具在其工作時會產(chǎn)生工作噪音，所以這種工作噪音與空氣壓縮機(jī)自身的噪音相組合，以致在工作現(xiàn)場周圍產(chǎn)生了相當(dāng)大的噪音。尤其是，當(dāng)在人口稠密的地區(qū)在清晨或夜間使用這樣的空氣壓縮機(jī)時，存在著使噪音盡可能低的強(qiáng)烈需求。
(2)在功率和效率方面的改善使用空氣壓縮機(jī)的地點并不總是處于電力充足的環(huán)境中的。相反空氣壓縮機(jī)可能會更常應(yīng)用在無法保持充分高的電壓的環(huán)境中，這是因為需要使用很長的電纜從另外的地方供給電源電壓，或者應(yīng)用在必須消耗大量壓縮空氣的環(huán)境中，這是因為需要同時使用大量的氣動工具。
出于這一原因，無法實現(xiàn)空氣壓縮機(jī)的大功率輸出。例如，如果在輸出不足的條件下使用氣釘機(jī)的話，射釘淺淺地進(jìn)行，并造成不能充分釘牢工件的問題。
一般來說，在空氣壓縮機(jī)的氣罐中儲存著26kg/cm2到30kg/cm2的空氣。不可避免地，在沒有使用工具的時候，這些空氣會一點一點地泄漏掉。還有另外一個問題就是，與空氣壓縮機(jī)的使用方法相應(yīng)地，可能會導(dǎo)致效率的降低。
(3)在尺寸減小和可移動性方面的改善將用于氣動工具的空氣壓縮機(jī)當(dāng)做固定型壓縮機(jī)使用的情況是非常少見的。在絕大多數(shù)情況下，空氣壓縮機(jī)是可移動型的，從而空氣壓縮機(jī)是在被運送到建筑工地之后而使用的。因此，要求空氣壓縮機(jī)尺寸盡可能地小而可移動性盡可能地好。因此，為了不損害可移動性，必須最大限度地避免復(fù)雜化壓縮空氣發(fā)生部分和用于運輸該壓縮空氣發(fā)生部分的運輸部分的結(jié)構(gòu)。
(4)延長使用壽命存在著這樣的問題用于氣動工具的空氣壓縮機(jī)的使用壽命比用于冰箱、空調(diào)機(jī)等的壓縮機(jī)的壽命要短。雖然在由于在嚴(yán)酷環(huán)境下使用空氣壓縮機(jī)而造成它壽命縮短這個方面是不可避免的，但是為了實現(xiàn)使用壽命的延長，需要盡量抑制負(fù)載的變化或盡量抑制壓縮空氣的浪費。
(5)抑制溫度的升高由于活塞在氣缸中的往復(fù)運動并且用于驅(qū)動活塞的電機(jī)中電流的流動，所以空氣壓縮機(jī)的溫度顯著升高是不可避免的。不管怎樣，空氣壓縮機(jī)的高溫都將會導(dǎo)致?lián)p耗的增加和效率的降低。因此，迫切需要盡量抑制空氣壓縮機(jī)的溫度升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于解決上述問題，尤其是(1)、(2)和(5)的空氣壓縮機(jī)及其控制方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將壓縮空氣送給罐體部分；一個驅(qū)動部分，該驅(qū)動部分具有一個用于驅(qū)動壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；和一個控制電路部分，用于控制驅(qū)動部分；其中該空氣壓縮機(jī)還包括一個壓力傳感器，用于檢測貯存在罐體部分中的壓縮空氣的壓力；和控制電路部分，該控制電路部分包括一個用于根據(jù)由壓力傳感器輸出的檢測信號對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行多級(multistageously)控制的單元。
當(dāng)以這種方式根據(jù)氣罐壓力多級地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時，能夠預(yù)測負(fù)荷的狀態(tài)，從而能夠有效地產(chǎn)生壓縮空氣。即使在使用了大量壓縮空氣的情況下也能夠防止功率不足。在使用少量壓縮空氣的時候，可以降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)低噪音工作。
在本發(fā)明中，控制電路部分可以根據(jù)由壓力傳感器輸出的檢測信號計算罐體部分的內(nèi)部壓力P、計算壓力變化ΔP與預(yù)定時間ΔT的比率ΔP/ΔT并且根據(jù)壓力P和壓力變化率ΔP/ΔT的至少其中之一決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
在這個結(jié)構(gòu)中，能夠更加精確地預(yù)測所要使用的壓縮空氣量，從而能夠更加顯著地增強(qiáng)提高功率和降低噪音的效果。
在本發(fā)明中，控制電路部分還可以包括一個用于保存表示罐體部分的壓力P、壓力變化率ΔP/ΔT和電機(jī)的轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系的信息的存儲器，從而使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過查詢存儲器來決定的。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以更加輕松地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
在本發(fā)明中，可以多級地將電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為具有諸如O、N、2N、3N、...、和nN(其中n是任意數(shù)值)這樣的多個值，從而由控制電路部分選取這些值之一，據(jù)此控制電機(jī)。當(dāng)以這種方式多級地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制時，與現(xiàn)有技術(shù)中的開/關(guān)控制相比，能夠提高壓縮空氣的產(chǎn)生效率。
本發(fā)明可以提供一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將壓縮空氣送給罐體部分；一個驅(qū)動部分，具有一個用于驅(qū)動壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；和一個控制電路部分，用于控制驅(qū)動部分；其中該空氣壓縮機(jī)還包括一個溫度傳感器，用于檢測驅(qū)動部分的電機(jī)的溫度；并且電機(jī)的轉(zhuǎn)速是根據(jù)由溫度傳感器輸出的檢測信號多級地控制的。
按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)還可以包括一個壓力傳感器，用于檢測罐體部分中的壓縮空氣的壓力；其中電機(jī)的轉(zhuǎn)速是根據(jù)由溫度傳感器和壓力傳感器輸出的檢測信號多級地控制的。
按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)還可以包括一個電壓檢測電路，用于檢測驅(qū)動部分的電源電壓；和一個電流檢測電路，用于檢測驅(qū)動部分的負(fù)載電流；其中電機(jī)的轉(zhuǎn)速是根據(jù)由溫度傳感器輸出的檢測信號和由電壓檢測電路與電流檢測電路至少其中之一輸出的檢測信號多級地控制的。
按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)，可以至少以高速、中速和低速三級控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明可以提供一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將壓縮空氣送給罐體部分；一個驅(qū)動部分，該驅(qū)動部分具有一個用于驅(qū)動壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；和一個控制電路部分，用于控制驅(qū)動部分；其中該空氣壓縮機(jī)還包括一個壓力傳感器，用于檢測貯存在罐體部分中的壓縮空氣的壓力；并且根據(jù)由壓力傳感器輸出的檢測信號計算罐體部分的內(nèi)部壓力的變化ΔP1與一個相對較短時間ΔT1的比率ΔP1/ΔT1以及罐體部分的內(nèi)部壓力的變化ΔP2與一個比時間ΔT1長的時間ΔT2的比率ΔP2/ΔT2，從而根據(jù)這兩個壓力變化率之中的至少一個多級地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)還可以包括一個溫度傳感器，用于檢測電機(jī)的溫度；其中根據(jù)兩個壓力變化率和由溫度傳感器輸出的檢測信號多級地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)還可以包括一個電壓傳感器，用于檢測驅(qū)動部分的電源電壓；和一個電流傳感器，用于檢測驅(qū)動部分的負(fù)載電流；其中根據(jù)兩個壓力變化率以及由壓力傳感器和電流傳感器輸出的檢測信號中的至少一個信號多級地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
從后面的說明中，將會更加清楚地理解本發(fā)明的其它特征。


參照附圖，可以更加容易地對本發(fā)明進(jìn)行說明圖1是表示按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的第一到第三實施例的總體示意圖；圖2是表示按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的第一實施例的俯視圖；圖3是表示按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的第一到第三實施例的電機(jī)驅(qū)動電路的電路圖；圖4是表示用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的程序的第一具體實施方式
的流程圖；圖5是說明用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表的圖表；圖6是說明用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表的圖表；圖7是說明用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表的圖表；圖8是說明用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表的圖表；圖9是用于說明現(xiàn)有技術(shù)中的空氣壓縮機(jī)的工作過程的壓力變化曲線圖；圖10是用于說明按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的工作過程的壓力變化曲線圖；圖11是用于說明按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的工作過程的壓力變化曲線圖；圖12是用于說明按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的工作過程的壓力變化曲線圖；圖13是用于說明按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的工作過程的壓力變化曲線圖；圖14是表示用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的程序的第二具體實施方式
的流程圖；圖15是表示用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的程序的第二具體實施方式
的另一個例子的流程圖；圖16是表示用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的程序的第三具體實施方式
的流程圖；圖17是用于說明按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的工作過程的壓力變化曲線圖。
具體實施例方式
-第一優(yōu)選實施例-下面將對本發(fā)明的第一個優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
圖1是按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的方案圖。如圖1所示，該空氣壓縮機(jī)包括一個用于儲存壓縮氣體的罐體部分10、一個用于產(chǎn)生壓縮空氣的壓縮空氣發(fā)生部分20、一個驅(qū)動該壓縮空氣發(fā)生部分20的驅(qū)動部分30、和一個用于控制該驅(qū)動部分30的控制電路部分40。
(1)罐體部分10如圖2所示，罐體部分10包括一個用于儲存高壓壓縮空氣的氣罐10A。例如，通過與壓縮機(jī)部分20A的出氣口相連接的管子21將20kg/cm2到30kg/cm2的壓縮空氣送到該氣罐10A中。
該氣罐10A一般配備有多個壓縮空氣輸出口18和19。在本實施例中，示出了這樣一個例子氣罐10A上連接了一個用于提取低壓壓縮空氣的輸出口18和一個用于提取高壓壓縮空氣的輸出口19。當(dāng)然，實質(zhì)上本發(fā)明并不受到這個例子的限制。
所述低壓壓縮空氣輸出口18通過一個減壓閥12與一個低壓管接頭14相連接。在減壓閥12的排出端上的壓縮空氣的最大壓力并不取決于該減壓閥12的入口端上的壓縮空氣的壓力。在本實施例中，將該最大值設(shè)置為一個處于7kg/cm2到10kg/cm2的范圍之內(nèi)的預(yù)定值。因此，不管氣罐10A內(nèi)的壓力如何，都可以在減壓閥12的排出端獲得壓力不高于該最大壓力的壓縮空氣。
如圖1所示，該減壓閥12的排出端上的壓縮空氣通過低壓管接頭14送給一個低壓氣動工具51。
另一方面，高壓壓縮空氣輸出口19通過一個減壓閥13與一個高壓管接頭15相連接。該減壓閥13的排出端上的壓縮空氣的最大壓力并不取決于該減壓閥13的入口端上的壓縮空氣的壓力。在本實施例中，將該最大壓力設(shè)置為一個處于10kg/cm2到30kg/cm2范圍之內(nèi)的預(yù)定值。因此，從減壓閥13的排出端能夠獲得壓力不高于該最大壓力的壓縮空氣。如圖1所示，減壓閥13的排出端上的壓縮空氣通過高壓管接頭15送給一個高壓氣動工具52。
分別將一個低壓壓力計16和一個高壓壓力計17連接在減壓閥12和13上，從而可以對各個減壓閥12和13的排出端上的壓縮空氣的壓力進(jìn)行監(jiān)測。將低壓管接頭14和高壓管接頭15形成得由于尺寸不同而彼此不通用，從而高壓氣動工具52無法連接到低壓管接頭14上，同樣低壓氣動工具51無法連接到高壓管接頭15上。這樣的結(jié)構(gòu)已經(jīng)在由本發(fā)明的申請人所申請的JP4-296505A中給出了。
在氣罐10A的一個部分上連接了一個壓力傳感器11，從而由該壓力傳感器11對罐體10A中的壓縮空氣的壓力進(jìn)行檢測。從該壓力傳感器11輸出的信號送給控制電路部分40并且用于對電機(jī)的控制，這將稍后進(jìn)行介紹。在氣罐10A的一個部分上連接了一個安全閥10B，從而當(dāng)氣罐10A中的壓力非常高時，通過該安全閥10B從氣罐10A中放出部分空氣以確保安全。
(2)壓縮空氣發(fā)生部分20壓縮空氣發(fā)生部分20在一個氣缸中使一個活塞作往復(fù)運動，以對通過該氣缸的一個進(jìn)氣閥吸入該氣缸中的空氣進(jìn)行壓縮，從而產(chǎn)生壓縮空氣。壓縮機(jī)本身是公知的。例如，由本發(fā)明的申請人申請的JP11-280653A已經(jīng)公開了一種用于通過一個設(shè)置在一個轉(zhuǎn)子軸前端的小齒輪以及與該小齒輪嚙合以移動輸出軸的齒輪將電機(jī)的轉(zhuǎn)動傳送給一個輸出軸從而使一個活塞往復(fù)運動的機(jī)構(gòu)。
當(dāng)活塞在氣缸中進(jìn)行往復(fù)運動時，通過設(shè)置在氣缸蓋上的進(jìn)氣閥吸入的空氣得以壓縮。當(dāng)壓縮空氣的壓力達(dá)到一個預(yù)定值時，就可以通過設(shè)置在該氣缸蓋上的一個出氣閥得到壓縮空氣了。這些壓縮空氣通過管子21送給氣罐10A，如圖2所示。
(3)驅(qū)動部分30驅(qū)動部分30產(chǎn)生用于使活塞進(jìn)行往復(fù)運動的驅(qū)動力。如圖3所示，該驅(qū)動部分30包括一個電機(jī)33、一個電機(jī)驅(qū)動電路32和一個電源電路31。電源電路31具有一個整流電路，用于對100V AC電源310的電壓進(jìn)行整流，以及一個平滑/升壓/恒壓電路314，用于對經(jīng)整流的電壓進(jìn)行平滑、升壓和調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生一個恒定電壓。
如果需要，還可以為該電源電路31配備一個用于檢測AC電源310兩端之間的電壓的電壓檢測器311和一個用于檢測流經(jīng)AC電源310的電流的電流檢測器312。從檢測器311和312輸出的信號將會送到控制電路部分40，這將稍后進(jìn)行介紹。盡管這兩個檢測器311和312是用于控制電機(jī)33進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動的，例如，在非常短以致AC電源310的斷路器(未示出)不會發(fā)生動作的時間內(nèi)，但是此處將會省略對檢測器311和312的詳細(xì)介紹，因為在本實施例中檢測器311和312并不直接參與控制。盡管控制電路部分40也牽涉到用于獲得恒定電壓的恒壓電路314，但是此處也將省略對恒壓電路314的詳細(xì)介紹，因為恒壓電路314的結(jié)構(gòu)本身是公知的。
電機(jī)驅(qū)動電路32具有開關(guān)晶體管321到326，它們用于由DC電壓產(chǎn)生三相脈沖電壓U相、V相和W相。由控制電路部分40對這些晶體管321到326進(jìn)行控制，以使它們處于導(dǎo)通或斷開狀態(tài)。對提供給各個晶體管321到326的脈沖信號的頻率進(jìn)行控制以從而對電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制。
舉例來說，多級地將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)置為一個參考值R的整數(shù)倍nR，例如0rpm、1200rpm、2400rpm、3600rpm。對電機(jī)33進(jìn)行控制，以從這些值中選取的轉(zhuǎn)速對其進(jìn)行驅(qū)動。
二極管分別與這些開關(guān)晶體管321到326并聯(lián)。設(shè)置這些二極管是為了防止晶體管312到326被電機(jī)33的定子33A中產(chǎn)生的反電動勢損壞。
電機(jī)33具有一個定子33A和一個轉(zhuǎn)子33B。在定子33A中形成有U-相、V-相和W-相線圈331、332和333?；谶@些線圈331到333中流動的電流形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場。
在本實施例中，轉(zhuǎn)子33B是由永磁鐵制成的。轉(zhuǎn)子33B是基于流動于定子33A這些線圈331到333中的電流而形成的旋轉(zhuǎn)磁場的作用下而轉(zhuǎn)動的。轉(zhuǎn)子33B的轉(zhuǎn)動力充當(dāng)用于操縱壓縮空氣發(fā)生部分20(附圖1)的活塞的驅(qū)動力。
電機(jī)33配備有一個溫度檢測電路334，用于檢測定子33A的線圈溫度。從該溫度檢測電路334輸出的檢測信號送到控制電路部分40。如果需要，還可以為電機(jī)33配備一個轉(zhuǎn)速檢測電路335，用于檢測轉(zhuǎn)子33B的轉(zhuǎn)速。從該轉(zhuǎn)速檢測電路335輸出的檢測信號送到控制電路部分40。
(4)控制電路部分40如圖1所示，控制電路部分40包括一個中央處理單元(下文中簡寫為CPU)41、一個隨機(jī)存取存儲器(下文中簡寫為RAM)42和一個只讀存儲器(下文中簡寫為ROM)43。
分別通過接口電路(下文中簡寫為I/F電路)44和45將從壓力傳感器11輸出的檢測信號和從溫度檢測電路334輸出的檢測信號送到CPU41。通過I/F電路45將從CPU 41輸出的命令信號送到驅(qū)動部分30的驅(qū)動電路32，以從而對那些開關(guān)晶體管321到326進(jìn)行控制(圖3)。
如圖4所示的電機(jī)控制程序保存在ROM 43中。RAM 42則用于臨時保存執(zhí)行該程序所需要的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。
(5)控制程序圖4是本發(fā)明中的控制電路部分40的ROM 43中所存儲的程序的流程圖。
在圖4的步驟100中，執(zhí)行初始化，從而將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速設(shè)置為N2(2400rpm)。在下一個步驟101中，當(dāng)如稍后將要介紹的那樣步驟109請求改變轉(zhuǎn)速時，從存儲在控制電路部分40的RAM 42中的表中檢索所改變的轉(zhuǎn)速并且改變設(shè)定值。本實施例給出了這樣一個例子分四級對電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N進(jìn)行控制，即N0、N1、N2和N3。電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N可以被控制為具有N0＝0rpm、N1＝1200rpm、N2＝2400rpm和N3＝3600rpm中的各個值。當(dāng)然實質(zhì)上本發(fā)明并不受到這一具體例子的限制。可以對轉(zhuǎn)速N進(jìn)行多極控制。可以隨意設(shè)置N0、N1、N2和N3的值。
在步驟102中，由壓力傳感器11檢測氣罐10A中的壓縮空氣的壓力P(t)(圖2)。在控制電路部分40中對壓力P(t)進(jìn)行適當(dāng)?shù)腁/D轉(zhuǎn)換并保存在RAM 42中的一個區(qū)域中。
在下一個步驟103中，判斷罐體10A中的壓力P是否高于30kg/cm2。當(dāng)罐體10A中的壓力P高于30kg/cm2時，程序從當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟104，在步驟104中控制電機(jī)33停止旋轉(zhuǎn)。就是說，因為本實施例是如此設(shè)計的將氣罐10A中的壓力控制在26kg/cm2到30kg/cm2的范圍內(nèi)，當(dāng)氣罐10A中的壓力高于30kg/cm2時，則停止電機(jī)33的轉(zhuǎn)動，以中斷壓縮空氣發(fā)生部分20的工作。
當(dāng)氣罐10A中的壓力P不高于30kg/cm2時，則程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟105，在該步驟105中判斷是否從P(t)測量的時間點開始已經(jīng)經(jīng)過了5秒(ΔT＝5秒)的時間。這不僅是為了檢測氣罐10A中的壓力，而且也是為了檢測壓力的變化率ΔP/ΔT。當(dāng)經(jīng)過了時間ΔT＝5秒，再次檢測氣罐10A中的壓力P(t+ΔT)并且將檢測值保存到控制電路部分40的RAM 42中。
在步驟107中，在控制電路部分40中計算壓力變化率ΔP/ΔT。換言之，因為本實施例給出了這樣一種方案將時間ΔT設(shè)置為5秒，計算時間點t處的氣罐壓力P(t)與經(jīng)過了ΔT之后的氣罐壓力P(t+ΔT)之間的差值ΔP＝P(t+ΔT)-P(t)，然后計算比率ΔP/ΔT。雖然因為罐體10A中的壓力通常變化緩慢，本實施例給出了將時間ΔT設(shè)置為5秒的方案，但是ΔT的值也可以根據(jù)安裝位置和壓力傳感器11的靈敏度適當(dāng)?shù)剡x擇。
在下一個步驟108中，選取一個轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表進(jìn)行。如圖5、6、7和8所示的四種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表預(yù)先保存在控制電路部分40的RAM 42中。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為初始值N2(＝2400rpm)時，選取圖5中所示的表。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速為N3(＝3600rpm)時，則選取圖6中所示的表。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速為N1時，則選取圖7中所示的表。類似地，當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速為N0時，則選取圖8中所示的表。在每個表中，氣罐壓力P在縱軸獲取而氣罐壓力的壓力變化率ΔP/ΔT在橫軸取得，從而可以根據(jù)P和ΔP/ΔT的值利用各個表來決定電機(jī)33的轉(zhuǎn)速。
作為例子，參照圖5，當(dāng)氣罐壓力P高于30kg/cm2時，不管ΔP/ΔT的值是多少，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為N0。也就是說，將電機(jī)停轉(zhuǎn)。這是很正常的，因為總是要將氣罐壓力控制在26kg/cm2到30kg/cm2的范圍之內(nèi)。
因為壓力變化率是一個負(fù)值這個事實意味著實際上壓縮空氣的消耗量大于供給氣罐10A的壓縮空氣量，所以控制是如此進(jìn)行的將電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N2(＝2400rpm)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高的值N3(＝3600rpm)。尤其是在氣動工具51和52(圖1)都滿負(fù)荷工作的情況下，因為消耗了大量的壓縮空氣，所以氣罐10A中壓力有可能迅速降低。因此，在這種情況下，當(dāng)ΔP/ΔT不大于-1kg/cm2/sec時，如果氣罐壓力P是30kg/cm2，則立即將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。不過，當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT相對較小，處于-1kg/cm2/sec到0kg/cm2/sec的范圍之內(nèi)時，則在氣罐10A中的壓力P不低于26kg/cm2的同時，使電機(jī)33繼續(xù)以轉(zhuǎn)速N2工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于26kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。另一方面，當(dāng)ΔP/ΔT處于0kg/cm2/sec到+0.1kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，就是說，當(dāng)壓縮空氣的供給量稍稍大于壓縮空氣的消耗量時，在氣罐10A中的壓力不低于20kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以N2的轉(zhuǎn)速工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于20kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。
當(dāng)ΔP/ΔT的值處于+0.1kg/cm2/sec到+0.15kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，就是說，當(dāng)氣罐10A中的壓縮空氣量正在增加時，在氣罐10A中的壓力不低于10kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以N2的轉(zhuǎn)速工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于10kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。當(dāng)ΔP/ΔT增加到處于+0.15kg/cm2/sec到+0.3kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，如果氣罐壓力不低于10kg/cm2，因為可以預(yù)測到氣罐壓力P將會迅速增加，所以對電機(jī)33的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以使其從當(dāng)前的N2減小到N1。
雖然上面的說明是針對電機(jī)33當(dāng)前工作的轉(zhuǎn)速為N2并且改變?yōu)镹0、N3或N1的情況而做出的，但是也可以如此進(jìn)行控制在當(dāng)前轉(zhuǎn)速為N3、N1或N0時，根據(jù)圖6、7或8所示的不同圖形改變轉(zhuǎn)速。
回過頭來再參照圖4，在步驟109中，根據(jù)P(t+ΔT)和ΔP/ΔT對所選擇的判決表進(jìn)行查找，以決定電機(jī)33的轉(zhuǎn)速。在步驟101中將所決定的轉(zhuǎn)速保存到RAM42中，以用于控制電機(jī)33。
(6)工作過程下面將對按照本發(fā)明的裝置的工作過程進(jìn)行說明。
圖9表示在轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化的情況下氣罐壓力P的變化曲線。例如，這表示沒有使用氣動工具的狀態(tài)。在圖9中，曲線a表示電機(jī)33以3600rpm的速度旋轉(zhuǎn)的情況下氣罐壓力P的變化，曲線b表示電機(jī)33以2400rpm的速度旋轉(zhuǎn)的情況下氣罐壓力P的變化，曲線c表示電機(jī)33以1200rpm的速度旋轉(zhuǎn)的情況下氣罐壓力P的變化?，F(xiàn)在假設(shè)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值為2400rpm。當(dāng)啟動電機(jī)時，氣罐壓力首先按照曲線b增加。當(dāng)經(jīng)過了大約3分鐘的時間時，氣罐壓力P達(dá)到了30kg/cm2并且電機(jī)停止運轉(zhuǎn)。如果讓電機(jī)保持現(xiàn)狀，則由于空氣泄漏，氣罐中的壓縮空氣量將漸漸減少。當(dāng)由于空氣泄漏而造成氣罐壓力P減小到26kg/cm2時，則重新啟動電機(jī)的工作。在曲線a或c的情況下，進(jìn)行相同的開/關(guān)控制操作，從而氣罐壓力P為30kg/cm2時關(guān)閉電機(jī)，而氣罐壓力P為26kg/cm2時啟動電機(jī)。
圖10到13是用于說明在按照本發(fā)明的對轉(zhuǎn)速進(jìn)行多極控制的情況下的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換的曲線圖。圖10表示以3600rpm的速度運轉(zhuǎn)的電機(jī)的轉(zhuǎn)速N改變?yōu)榱硪粋€轉(zhuǎn)速的情況。類似地，圖11、12和13中的每一個分別表示轉(zhuǎn)速N從2400rpm、1200rpm或0rpm改變?yōu)榱硪粋€轉(zhuǎn)速的情況。
作為例子，參照圖11，當(dāng)氣罐壓力P按照曲線a在5秒的時間T內(nèi)變化時，就是說，當(dāng)氣罐壓力P達(dá)到30kg/cm2時，轉(zhuǎn)速N2(2400rpm)轉(zhuǎn)變?yōu)镹0(0rpm)。另一方面，當(dāng)氣罐壓力按照曲線b緩慢增加，從而只有少量空氣被消耗時，將轉(zhuǎn)速N2轉(zhuǎn)變?yōu)镹1(1200rpm)，從而壓力P的增加率降低。
當(dāng)5秒的時間T內(nèi)氣罐壓力的變化非常的低，如曲線c所示，從而只有少量空氣被消耗時，將轉(zhuǎn)速保持在N2，從而壓力P保持為一個很緩慢的變化狀態(tài)。
當(dāng)在5秒的時間T內(nèi)消耗了大量的空氣，如曲線d所示，以致氣罐壓力P迅速降低時，將轉(zhuǎn)速N2轉(zhuǎn)變?yōu)镹3(3600rpm)，以使壓力P的減小率大大變緩。雖然對圖10、12和13中所示的其它情況的詳細(xì)說明將被省略，但是這些情況中的轉(zhuǎn)速也是按照與圖11中的情況相同的方式根據(jù)5秒的時間T內(nèi)的空氣消耗量，也就是根據(jù)壓力變化率來進(jìn)行改變的。因此，即使在每一瞬間空氣消耗量劇烈變化的情況下，氣罐壓力的迅速增加/減小也可以得到抑制。
如從上面的說明中顯然看出的，按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)是如此構(gòu)成的在根據(jù)氣罐中的壓縮空氣的壓力和壓縮空氣的變化率多級設(shè)定轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上對電機(jī)進(jìn)行控制。通過這種方式，能夠在根據(jù)空氣壓縮機(jī)的負(fù)荷來預(yù)測空氣消耗量并且將氣罐壓力保持在預(yù)定范圍之內(nèi)的同時，對電機(jī)進(jìn)行控制。因此，能夠提供一種易于控制的空氣壓縮機(jī)，這是因為防止了氣罐壓力的極端減小。此外，延長了電機(jī)可以在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運轉(zhuǎn)的時間，因為可以根據(jù)負(fù)荷的狀態(tài)高效地產(chǎn)生壓縮空氣。因此，能夠提供一種比現(xiàn)有技術(shù)的噪音低的空氣壓縮機(jī)。
-第二優(yōu)選實施例-下面將對本發(fā)明的第二個優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
在這個第二實施例中，與第一實施例相同的元件將使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注并且將省略掉對相同元件的說明。
按照第二實施例的空氣壓縮機(jī)總地來講與圖1-3中所示的第一實施例的空氣壓縮機(jī)相同，只是存儲在控制電路部分40的ROM 43中的控制程序的結(jié)構(gòu)有所不同。下文中，將會對按照該第二實施例的控制程序的結(jié)構(gòu)和基于該控制程序的裝置的工作過程進(jìn)行說明。
(5’)控制程序圖14是示出在本發(fā)明的控制電路部分40的ROM 43中所存儲的程序的第二實施例的流程圖。
在圖14的步驟1101中，執(zhí)行初始化，從而將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速設(shè)置為N2(2400rpm)。在下一個步驟1104中，對用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。本實施例給出了這樣一個例子分四級對電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N進(jìn)行控制，即N0、N1、N2和N3?？梢詫㈦姍C(jī)33的轉(zhuǎn)速N控制為具有N0＝0rpm、N1＝1200rpm、N2＝2400rpm和N3＝3600rpm中的各個值。當(dāng)然實質(zhì)上本發(fā)明并不受到這一具體例子的限制。可以對轉(zhuǎn)速N進(jìn)行多極控制?？梢噪S意設(shè)置N0、N1、N2和N3的值。
在步驟1105中，由壓力傳感器11檢測氣罐10A中的壓縮空氣的壓力P(T)(圖2)。在控制電路部分40中壓力P(T)進(jìn)行適當(dāng)?shù)腁/D轉(zhuǎn)換并保存在RAM 42中的一個區(qū)域中。
在下一個步驟1106中，判斷罐體10A中的壓力P是否高于30kg/cm2。當(dāng)罐體10A中的壓力P高于30kg/cm2時，程序從當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1107，在步驟1107中控制電機(jī)33停止旋轉(zhuǎn)。就是說，因為本實施例是如此設(shè)計的將氣罐10A中的壓力控制在26kg/cm2到30kg/cm2的范圍內(nèi)，當(dāng)氣罐10A中的壓力高于30kg/cm2時，則停止電機(jī)33的轉(zhuǎn)動，以中斷壓縮空氣發(fā)生部分20的工作。
當(dāng)氣罐10A中的壓力P不高于30kg/cm2時，則程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1112，在該步驟中判斷是否從P(T)測量的時間點開始已經(jīng)經(jīng)過了5秒(ΔT＝5秒)的時間。這不僅是為了檢測氣罐10A中的壓力，而且也是為了檢測壓力的變化率ΔP/ΔT。當(dāng)經(jīng)過了時間ΔT＝5秒，再次檢測氣罐10A中的壓力P(T+ΔT)并且將檢測值保存到控制電路部分40的RAM 42中。
在步驟1113中，在控制電路部分40中計算壓力變化率ΔP/ΔT。換言之，因為本實施例給出了這樣一種方案將時間ΔT設(shè)置為5秒，計算時間點T處的氣罐壓力P(T)與經(jīng)過了ΔT之后的氣罐壓力P(T+ΔT)之間的差值ΔP＝P(T+ΔT)-P(T)，然后計算比率ΔP/ΔT。雖然因為罐體10A中的壓力通常變化緩慢，本實施例給出了將時間ΔT設(shè)置為5秒的方案，但是ΔT的值也可以根據(jù)安裝位置和壓力傳感器11的靈敏度適當(dāng)?shù)剡x擇。
在下一個步驟1114中，選取一個轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表。如圖5、6、7和8所示的四種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表預(yù)先保存在控制電路部分40的RAM 42中。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為初始值N2(＝2400rpm)時，選取圖5中所示的表。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為N3(＝3600rpm)時，則選取圖6中所示的表。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為N1時，則選取圖7中所示的表。類似地，當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為N0時，則選取圖8中所示的表。在每個表中，氣罐壓力P在縱軸中取得而氣罐壓力的壓力變化率ΔP/ΔT在橫軸中取得，從而可以根據(jù)P和ΔP/ΔT的值利用各個表來決定電機(jī)33的轉(zhuǎn)速。
作為例子，參照圖5，當(dāng)氣罐壓力P高于30kg/cm2時，不管ΔP/ΔT的值是多少，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為N0。也就是說，將電機(jī)停轉(zhuǎn)。這是很正常的，因為總是要將氣罐壓力控制在26kg/cm2到30kg/cm2的范圍之內(nèi)。
因為壓力變化率是一個負(fù)值這個事實意味著實際上壓縮空氣的消耗量大于供給給氣罐10A的壓縮空氣量，所以控制是如此進(jìn)行的將電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N2(＝2400rpm)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高的值N3(＝3600rpm)。尤其是在氣動工具51和52(圖1)都滿負(fù)荷工作的情況下，因為消耗了大量的壓縮空氣，所以氣罐10A中壓力有可能迅速降低。因此，在這種情況下，當(dāng)ΔP/ΔT不大于-1kg/cm2/sec時，如果氣罐壓力P是30kg/cm2，則立即將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。不過，當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT相對較小，處于-1kg/cm2/sec到0kg/cm2/sec的范圍之內(nèi)時，則在氣罐10A中的壓力P不低于26kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以轉(zhuǎn)速N2工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于26kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。另一方面，當(dāng)ΔP/ΔT處于0kg/cm2/sec到+0.1kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，就是說，當(dāng)壓縮空氣的供給量稍稍大于壓縮空氣的消耗量時，在氣罐10A中的壓力不低于20kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以N2的轉(zhuǎn)速工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于20kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。
當(dāng)ΔP/ΔT的值處于+0.1kg/cm2/sec到+0.15kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，就是說，當(dāng)氣罐10A中的壓縮空氣量正在增加時，在氣罐10A中的壓力不低于10kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以N2的轉(zhuǎn)速工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于10kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。當(dāng)ΔP/ΔT增加到處于+0.15kg/cm2/sec到+0.3kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，如果氣罐壓力不低于10kg/cm2，因為可以預(yù)測到氣罐壓力P將會迅速增加，所以對電機(jī)33的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以使其從當(dāng)前的N2減小到N1。
雖然上面的說明是針對電機(jī)33當(dāng)前工作的轉(zhuǎn)速為N2并且改變?yōu)镹0、N3或N1的情況而做出的，但是也可以如此進(jìn)行控制在當(dāng)前轉(zhuǎn)速為N3、N1或N0時，根據(jù)圖6、7或8所示的不同圖形改變轉(zhuǎn)速。
回過頭來再參照圖14，在步驟1115中，根據(jù)P(t+ΔT)和ΔP/ΔT對所選擇的判決表進(jìn)行查找，以決定電機(jī)33的轉(zhuǎn)速。
在步驟1116中，判斷是否在步驟1115中選擇的轉(zhuǎn)速N為N3(＝3600rpm)。當(dāng)判斷結(jié)果為“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1121，在該步驟1121中對電機(jī)33的溫度t進(jìn)行測量。就是說，即使在從轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表中得出的判決結(jié)果為電機(jī)33的轉(zhuǎn)速必須是高速值N3，也可以根據(jù)電機(jī)33的溫度做出最終是否一定選取N3的決定。雖然通常是對電機(jī)線圈331到333的溫度進(jìn)行測量來作為電機(jī)溫度t，但是本發(fā)明并不局限于此。
在下一個步驟1122中，判斷是否所測得的溫度t高于一個預(yù)定值。雖然本實施例給出了這樣一種方案將該預(yù)定值設(shè)定為120℃，但是本發(fā)明并不局限于此。當(dāng)步驟1122中的判斷結(jié)果為“否”時，因為電機(jī)33的溫度不高于120℃，所以將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為高速值N3(＝3600rpm)(在步驟1123中)，從而不對做出可以增加電機(jī)的轉(zhuǎn)速的決定造成任何影響。另一方面，當(dāng)步驟1122中的判斷結(jié)果是“是”時，因為當(dāng)增加電機(jī)33的轉(zhuǎn)速時會得到這樣一個結(jié)果由于電機(jī)33的溫度會過度增高，將會導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)的效率降低，所以將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為一個中間值N2(＝2400rpm)(在步驟1124中)。
通過這種方式，可以防止電機(jī)33過熱，因為對電機(jī)33轉(zhuǎn)速的控制不僅僅是根據(jù)氣罐壓力的變化進(jìn)行的，而且還要根據(jù)所檢測到的電機(jī)溫度進(jìn)行，尤其是所檢測到的電機(jī)線圈溫度。
下面將參照圖15對按照第二實施例的用于控制空氣壓縮機(jī)的程序的另一個例子進(jìn)行介紹。
首先在步驟1101中，按照與圖4相同的方式，執(zhí)行初始化，從而將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速設(shè)置為N2＝2400rpm。在本實施例中，使用一個0.05秒的短周期ΔT1和一個5秒的長周期ΔT2作為兩種采樣周期ΔT，在這兩個周期中可以在控制電路部分40中得到由氣罐10A的壓力傳感器11檢測到的信號。就是說，基于P(i-1)與P(i)之間的差值的氣罐壓力變化是以0.05秒的時間間隔檢測到的，而基于P(i＝0)和P(i＝100)之間的差值的氣罐壓力變化是以5秒的時間間隔檢測到的，假設(shè)i＝0，1，2，3，...，100。雖然本實施例給出了將短周期設(shè)定為0.05秒的方案，但是當(dāng)然本發(fā)明實質(zhì)上并不是必須局限于這個數(shù)值，這是因為該短周期是為了檢測當(dāng)一個消耗大量空氣的氣釘機(jī)(或其它類似機(jī)具)工作時所引起的氣罐壓力的波動而設(shè)置的，并且還因為該短周期取決于所使用的氣動工具。類似地，所述長周期也不必限制為5秒，這是因為該長周期是為了檢測由于使用氣動工具而造成的氣罐壓力變化而設(shè)定的。
然后，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1104，在該步驟中，對用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。在本實施例中，將N0、N1、N2和N3的值保存在了RAM 42的適當(dāng)區(qū)域中，這是因為本實施例是設(shè)計用來分N0(＝0rpm)、N1(＝1200rpm)、N2(＝2400rpm)和N3(＝3600rpm)四級對電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N進(jìn)行控制的。雖然更多級地設(shè)定電機(jī)33的轉(zhuǎn)速是很容易的，優(yōu)選地該級數(shù)至少為三級。
然后，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1105，在該步驟中，對氣罐10A中的壓縮空氣的壓力P(i)進(jìn)行測量和保存。在步驟1106中，判斷是否所測量到的壓力P(i)高于30kg/cm2。當(dāng)判斷結(jié)果是“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1107，在步驟1107中將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N0(0rpm)。就是說，因為本實施例是設(shè)計用來將氣罐10A中的壓力控制得保持在20kg/cm2到30kg/cm2的范圍之內(nèi)的，因此當(dāng)氣罐壓力高于30kg/cm2時，就終止電機(jī)33的轉(zhuǎn)動。
當(dāng)步驟1106中的判斷的結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1108，該步驟1108中，在該步驟1108中，用(i+1)替換(i)。然后，在步驟1109中，對氣罐壓力P(i)進(jìn)行測量并將P(i)的值與P(i-1)保存在一起。接著，在步驟1110中，CPU41計算壓力變化ΔP1與短周期ΔT1的比值ΔP1/ΔT1(＝{P(i)-P(i-1)}/0.05)。
然后，在步驟1111中，判斷是否在該短周期ΔT1內(nèi)的壓力變化率ΔP1/ΔT1小于一個預(yù)定值。這個判斷等價于判斷是否與氣罐10A相連接的一個氣動工具正在以例如連續(xù)射釘?shù)臓顟B(tài)工作，在這種連續(xù)射釘?shù)臓顟B(tài)下需要在短時間內(nèi)消耗大量的空氣。在本實施例中，將所述預(yù)定值設(shè)定為-1。在進(jìn)行連續(xù)射釘?shù)臅r候，氣罐壓力脈動而加劇了壓力變化的波動。當(dāng)ΔT1內(nèi)ΔP1的減少量大于(-1)(即，ΔP1/ΔT1＜-1)時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1125，這是因為根據(jù)波動的幅度得到了這樣的一個判定結(jié)果正在以例如連續(xù)射釘?shù)臓顟B(tài)使用氣動工具。
在步驟1125中，由檢測器311對電源電路31(圖3)中的AC電源310的電壓E進(jìn)行檢測。接著，在步驟1126中，判斷是否E的值低于一個預(yù)定值。在本實施例中，將該預(yù)定值設(shè)定為90V。就是說，當(dāng)氣動工具消耗掉了大量空氣時，優(yōu)選地立即提高電機(jī)33的轉(zhuǎn)速，以提高所產(chǎn)生的壓縮空氣量。例如，當(dāng)氣罐10A上連接有另一個氣動工具時，然而存在如下的可能性，即造成AC電源310的負(fù)荷變得過高，以致用于電源電路31(圖3)的斷路器(未示出)發(fā)生動作。為了避免這一不利情況，在步驟1126中進(jìn)行關(guān)于是否電源電壓E的值低于一個預(yù)定值(90V)的判斷。當(dāng)步驟1126中判斷結(jié)果是“是”時，就是說，當(dāng)正常情況下等于100V的電源電壓減小到一個不高于90V的值時，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N保持為N2(＝2400rpm)，這是因為得出了這樣一個判定結(jié)果由于使用了其它的氣動工具而造成了AC電源310的負(fù)荷明顯升高。
當(dāng)AC電源310的電壓不低于90V時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1127，在步驟1127中，由電流檢測器312對電源電路31中流過的電流I進(jìn)行檢測。然后，在步驟1128中，判斷是否所測得的電流I大于一個預(yù)定值。在本實施例中，將該預(yù)定值設(shè)定為30A。當(dāng)這一判斷的結(jié)果是“是”，程序的當(dāng)前位置仍然轉(zhuǎn)到步驟1132，這是因為得出了這樣一個判定結(jié)果如果電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N從當(dāng)前的轉(zhuǎn)速值增加的話，有可能造成AC電源310的斷路器發(fā)生動作。在步驟1132中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速保持為N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟1128中的判斷結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1129，在步驟1129中，對電機(jī)33中的定子331的線圈溫度t進(jìn)行測量。接著，在步驟1130中判斷是否線圈溫度t高于一個預(yù)定值。在本實施例中，將該預(yù)定值設(shè)定為120℃。如果在電機(jī)線圈溫度t不低于120℃的情況下進(jìn)一步增加電機(jī)33的轉(zhuǎn)速，就存在造成電機(jī)線圈溫度t過度升高從而對電機(jī)的工作造成妨害的可能性，并且存在這樣的可能性溫度的過度升高可能會導(dǎo)致壓縮空氣發(fā)生部分20的壓縮空氣發(fā)生效率明顯降低。因此，當(dāng)步驟1130中的判斷結(jié)果是“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1132，在步驟1132中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N保持為N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟1130中的判斷結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1131，在步驟1131中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速設(shè)定為N3(＝3600rpm)。
在下一個步驟1133中，將i重置為零。在步驟1134中，判斷是否氣罐10A中的壓力P(i)高于30kg/cm2。當(dāng)這一判斷的結(jié)果為“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)回到步驟1107，在步驟1107中，終止電機(jī)33的轉(zhuǎn)動。當(dāng)步驟1134中的判斷的結(jié)果為“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1135，在步驟1135中，進(jìn)行用i+1置換i的數(shù)學(xué)運算。然后，在步驟1136中，判斷是否i達(dá)到了100，就是說，是否經(jīng)過了5秒的時間。當(dāng)這一判斷的結(jié)果為“是”時，用i＝0代替i(步驟1102)并且程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)回到步驟1104。為了防止當(dāng)電機(jī)33的轉(zhuǎn)速以0.05秒的時間間隔進(jìn)行變化時造成不適的感覺，提供了步驟1134到1136來控制電機(jī)33的轉(zhuǎn)速保持5秒不變。
另一方面，當(dāng)步驟1111中的判斷結(jié)果為“否”時，就是說，當(dāng)短周期(0.05秒)內(nèi)的氣罐壓力變化率不小于所述預(yù)定值時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1112，在步驟1112中，判斷是否經(jīng)過了時間ΔT2(＝5秒)。判斷結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1106。當(dāng)這一判斷結(jié)果是“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1113，在步驟1113中，計算長周期(5秒)內(nèi)的壓力變化率ΔP2/ΔT2(＝{P(i＝100)-P(i＝0)}/5)。
在下一個步驟1114中，選取一個轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表。因為步驟1114到1116與圖14中所示的實施例是相同的，所以將省略對步驟1114到1116的說明。當(dāng)最終選擇的轉(zhuǎn)速為N3(＝3600rpm)時(在步驟1116中)，執(zhí)行下面的步驟1117到1122，來判斷是否電源電壓E低于90V、是否負(fù)載電流I大于30A以及是否電機(jī)線圈溫度t高于120℃。因為步驟1117到1122在功能上與步驟1125到1130等效，因此省略了步驟1117到1122的詳細(xì)說明。簡而言之，步驟1117到1122給出了一個用于防止AC電源的斷路器(未示出)發(fā)生動作和防止電機(jī)33過熱的流程。
當(dāng)步驟1117到1122中的判斷得出了這樣的判定結(jié)果時即使在電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)變到最高值3600rpm情況下，也能夠防止斷路器發(fā)生動作以及電機(jī)過熱，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1123，在步驟1123中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N3(＝3600rpm)。另一方面，當(dāng)不能滿足這樣的條件時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟1124，在步驟1124中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N保持為N2。就是說，在本發(fā)明中，進(jìn)行了這樣的控制使得當(dāng)短周期(0.05秒)內(nèi)的壓力變化率和長周期(5秒)內(nèi)的壓力變化率很高以致可以斷定有很高的空氣消耗時，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速提高到N3，而當(dāng)電機(jī)33的負(fù)荷非常重以致有可能造成斷路器發(fā)生動作或電機(jī)線圈溫度過度升高時，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速保持為N2。
從上面的說明中顯然可以看出，按照本發(fā)明，提供了一種這樣的空氣壓縮機(jī)用于根據(jù)氣罐中的壓力多級地控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而當(dāng)電機(jī)的溫度不低于一個預(yù)定值時，使得該電機(jī)以中速轉(zhuǎn)動，而不是以高速轉(zhuǎn)動。因此，能夠防止由電機(jī)過熱造成的效率降低。
這種空氣壓縮機(jī)具有用于對電機(jī)的電源電路的電源電壓和負(fù)載電流進(jìn)行檢測的檢測電路。這種空氣壓縮機(jī)是如此構(gòu)造的當(dāng)電源電壓低于一個預(yù)定值或負(fù)載電流大于一個預(yù)定值時，使得電機(jī)不進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動。因此，能夠防止電機(jī)線圈溫度過度升高和AC電源的斷路器發(fā)生動作。
-第三優(yōu)選實施例-下面將對本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
在這個第三實施例中，與第一實施例相同的元件將使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注并且將省略掉對相同元件的說明。
按照第三實施例的空氣壓縮機(jī)總地來講與圖1-3中所示的第一實施例的空氣壓縮機(jī)相同，只是存儲在控制電路部分40的ROM 43中的控制程序的結(jié)構(gòu)有所不同。下文中，將會對按照該第三實施例的控制程序的結(jié)構(gòu)和基于該控制程序的裝置的工作過程進(jìn)行說明。
(5”)控制程序圖16是示出在本發(fā)明中的控制電路部分40的ROM 43中所存儲的程序的一個實施例的流程圖。
首先在步驟2101中，執(zhí)行初始化，從而將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速設(shè)置為N2＝2400rpm。使用一個0.05秒的短周期ΔT1和一個5秒的長周期ΔT2作為兩種采樣周期ΔT，在這兩個周期中可以在控制電路部分40中得到由氣罐10A的壓力傳感器11檢測到的信號。就是說，基于P(i-1)與P(i)之間的差值的氣罐壓力變化是以0.05秒的時間間隔檢測到的，而基于P(i＝0)和P(i＝100)之間的差值的氣罐壓力變化是以5秒的時間間隔檢測到的，假設(shè)i＝0，1，2，3，...，100。雖然本實施例給出了將短周期設(shè)定為0.05秒的方案，但是當(dāng)然本發(fā)明實質(zhì)上并不是必須局限于這個數(shù)值，因為該短周期是為了檢測當(dāng)一個消耗大量空氣的氣釘機(jī)(或其它類似機(jī)具)工作時所引起的氣罐壓力的波動而設(shè)置的，并且還因為該短周期取決于所使用的氣動工具。類似地，所述長周期也不是必須限制為5秒，因為該長周期是為了檢測由于使用氣動工具而造成的氣罐壓力變化而設(shè)定的。
然后，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2104，在該步驟中，對用于控制按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。在本實施例中，將N0、N1、N2和N3的值保存在了RAM 42的適當(dāng)區(qū)域中，這是因為本實施例是設(shè)計用來分N0(＝0rpm)、N1(＝1200rpm)、N2(＝2400rpm)和N3(＝3600rpm)四級對電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N進(jìn)行控制的。雖然更多級地設(shè)定電機(jī)33的轉(zhuǎn)速是很容易的，優(yōu)選地該級數(shù)至少為三級。
然后，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2105，在該步驟中，對氣罐10A中的壓縮空氣的壓力P(i)進(jìn)行測量并保存。在步驟2106中，判斷是否所測量到的壓力P(i)高于30kg/cm2。當(dāng)判斷結(jié)果是“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2107，在步驟1107中將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N0(0rpm)。就是說，因為本實施例是設(shè)計用來將氣罐10A中的壓力控制得保持在20kg/cm2到30kg/cm2的范圍之內(nèi)的，因此當(dāng)氣罐壓力高于30kg/cm2時，就終止電機(jī)33的轉(zhuǎn)動。
當(dāng)步驟2106中的判斷的結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2108，在該步驟2108中，用(i+1)替換(i)。然后，在步驟2109中，對氣罐壓力P(i)進(jìn)行測量并將P(i)的值與P(i-1)保存在一起。接著，在步驟2110中，CPU41計算壓力變化ΔP1與短周期ΔT1的比值ΔP1/ΔT1(＝{P(i)-P(i-1)}/0.05)。
然后，在步驟2111中，判斷是否在該短周期ΔT1內(nèi)的壓力變化率ΔP1/ΔT1小于一個預(yù)定值。這個判斷等價于判斷是否與氣罐10A相連接的一個氣動工具正在以例如連續(xù)射釘?shù)臓顟B(tài)工作，在這種連續(xù)射釘?shù)臓顟B(tài)下需要在短時間內(nèi)消耗大量的空氣。在本實施例中，將所述預(yù)定值設(shè)定為-1。在進(jìn)行連續(xù)射釘?shù)臅r候，氣罐壓力脈動而加劇了壓力變化的波動。當(dāng)ΔT1內(nèi)ΔP1的減少量大于(-1)(即，ΔP1/ΔT1＜-1)時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2125，這是因為根據(jù)波動的幅度得到了這樣的一個判定結(jié)果正在以例如連續(xù)射釘?shù)臓顟B(tài)使用氣動工具。
在步驟2125中，由檢測器311對電源電路31(圖3)中的AC電源310的電壓E進(jìn)行檢測。接著，在步驟2126中，判斷是否E的值低于一個預(yù)定值。在本實施例中，將該預(yù)定值設(shè)定為90V。就是說，當(dāng)氣動工具消耗掉了大量空氣時，優(yōu)選地立即提高電機(jī)33的轉(zhuǎn)速，以提高所產(chǎn)生的壓縮空氣量。例如，當(dāng)氣罐10A上連接有另一個氣動工具時，然而存在這樣的可能性，即造成AC電源310的負(fù)荷變得過高，以致用于電源電路31(圖3)的斷路器(未示出)發(fā)生動作。為了避免這一不利情況，在步驟2126中進(jìn)行關(guān)于是否電源電壓E的值低于一個預(yù)定值(90V)的判斷。當(dāng)步驟1126中判斷結(jié)果是“是”時，就是說，當(dāng)正常情況下等于100V的電源電壓減小到一個不高于90V的值時，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N保持為N2(＝2400rpm)，這是因為得出了這樣一個判定結(jié)果由于使用了其它的氣動工具而造成了AC電源310的負(fù)荷明顯升高。
當(dāng)AC電源310的電壓不低于90V時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2127，在步驟2127中，由電流檢測器312對電源電路31中流過的電流I進(jìn)行檢測。然后，在步驟2128中，判斷是否所測得的電流I大于一個預(yù)定值。在本實施例中，將該預(yù)定值設(shè)定為30A。當(dāng)這一判斷的結(jié)果是“是”，程序的當(dāng)前位置仍然轉(zhuǎn)到步驟2132，這是因為得出了這樣一個判定結(jié)果如果電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N從當(dāng)前的轉(zhuǎn)速值增加的話，有可能造成電機(jī)33的線圈溫度過度升高或AC電源310的斷路器發(fā)生動作。在步驟2132中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速保持為N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟2128中的判斷結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2129，在步驟2129中，對電機(jī)33中的定子331的線圈溫度t進(jìn)行測量。接著，在步驟2130中判斷是否線圈溫度t高于一個預(yù)定值。在本實施例中，將該預(yù)定值設(shè)定為120℃。雖然本實施例給出了對電機(jī)33的線圈溫度t進(jìn)行測量方案，但是也可以對其它位置的溫度進(jìn)行測量。如果在電機(jī)線圈溫度t不低于120℃的情況下進(jìn)一步增加電機(jī)33的轉(zhuǎn)速，就有可能造成電機(jī)線圈溫度t過度升高，從而對電機(jī)的工作造成妨害，并且存在這樣的可能性溫度的過度升高可能會導(dǎo)致壓縮空氣發(fā)生部分20的壓縮空氣發(fā)生效率明顯降低。因此，當(dāng)步驟2130中的判斷結(jié)果是“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2132，在步驟2132中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N保持為N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟2130中的判斷結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2131，在步驟2131中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速設(shè)定為N3(＝3600rpm)。
在下一個步驟2133中，將i重置為零。在步驟2134中，判斷是否氣罐10A中的壓力P(i)高于30kg/cm2。當(dāng)這一判斷的結(jié)果為“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)回到步驟2107，在步驟2107中，終止電機(jī)33的轉(zhuǎn)動。當(dāng)步驟2134中的判斷的結(jié)果為“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2135，在步驟2135中，進(jìn)行用i+1置換i的數(shù)學(xué)運算。然后，在步驟2136中，判斷是否i達(dá)到了100，就是說，是否經(jīng)過了5秒的時間。當(dāng)這一判斷的結(jié)果為“是”時，用i＝0代替i(步驟2102)并且程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)回到步驟2104。為了防止當(dāng)電機(jī)33的轉(zhuǎn)速以0.05秒的時間間隔進(jìn)行變化時造成不適的感覺，提供了步驟2134到2136來控制電機(jī)33的轉(zhuǎn)速保持5秒不變。
另一方面，當(dāng)步驟2111中的判斷結(jié)果為“否”時，就是說，當(dāng)短周期(0.05秒)內(nèi)的氣罐壓力變化率不小于所述預(yù)定值時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2112，在步驟2112中，判斷是否經(jīng)過了時間ΔT2(＝5秒)。當(dāng)這一判斷結(jié)果是“否”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2106。當(dāng)這一判斷結(jié)果是“是”時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2113，在步驟2113中，計算長周期(5秒)內(nèi)的壓力變化率ΔP2/ΔT2(＝{P(i＝100)-P(i＝0)}/5)。
在下一個步驟2114中，選取一個轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表。預(yù)先將如圖5、6、7和8所示的四種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表保存在了控制電路部分40的RAM42中。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為初始值N2(＝2400rpm)時，選取圖5中所示的表。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為N3(＝3600rpm)時，則選取圖6中所示的表。當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為N1時，則選取圖7中所示的表。類似地，當(dāng)電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為N0時，則選取附圖8中所示的表。在每個表中，氣罐壓力P在縱軸中取得而氣罐壓力的壓力變化率ΔP/ΔT在橫軸中取得，從而可以根據(jù)P和ΔP/ΔT的值利用各個表來決定電機(jī)33的轉(zhuǎn)速。
作為例子，參照圖5，當(dāng)氣罐壓力P高于30kg/cm2時，不管ΔP/ΔT的值是多少，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為N0。也就是說，將電機(jī)停轉(zhuǎn)。這是很正常的，因為總是要將氣罐壓力控制在26kg/cm2到30kg/cm2的范圍之內(nèi)。
因為壓力變化率是一個負(fù)值這個事實意味著實際上壓縮空氣的消耗量大于供給給氣罐10A的壓縮空氣量，所以控制是如此進(jìn)行的將電機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N2(＝2400rpm)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高的值N3(＝3600rpm)。尤其是在氣動工具51和52(圖1)都滿負(fù)荷工作的情況下，因為消耗了大量的壓縮空氣，所以氣罐10A中壓力有可能迅速降低。因此，在這種情況下，當(dāng)ΔP/ΔT不大于-1kg/cm2/sec時，如果氣罐壓力P是30kg/cm2，則立即將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。不過，當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT相對較小，處于-1kg/cm2/sec到0kg/cm2/sec的范圍之內(nèi)時，則在氣罐10A中的壓力P不低于26kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以轉(zhuǎn)速N2工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于26kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。另一方面，當(dāng)ΔP/ΔT處于0kg/cm2/sec到+0.1kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，就是說，當(dāng)壓縮空氣的供給量稍稍大于壓縮空氣的消耗量時，在氣罐10A中的壓力不低于20kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以N2的轉(zhuǎn)速工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于20kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。
當(dāng)ΔP/ΔT的值處于+0.1kg/cm2/sec到+0.15kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，就是說，當(dāng)氣罐10A中的壓縮空氣量正在增加時，在氣罐10A中的壓力不低于10kg/cm2的時候，使電機(jī)33繼續(xù)以N2的轉(zhuǎn)速工作，而當(dāng)氣罐10A中的壓力P減小到低于10kg/cm2時，則將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3。當(dāng)ΔP/ΔT增加到處于+0.15kg/cm2/sec到+0.3kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時，如果氣罐壓力不低于10kg/cm2，因為可以預(yù)測到氣罐壓力P將會迅速增加，所以對電機(jī)33的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，以使其從當(dāng)前的N2減小到N1。
雖然上面的說明是針對電機(jī)33當(dāng)前工作的轉(zhuǎn)速為N2并且改變?yōu)镹0、N3或N1的情況而做出的，但是也可以如此進(jìn)行控制在當(dāng)前轉(zhuǎn)速為N3、N1或N0時，根據(jù)圖6、7或8所示的不同圖形改變轉(zhuǎn)速。
在下一個步驟2115中，根據(jù)經(jīng)過了5秒之后的氣罐壓力P(i＝100)和5秒的時間ΔT2內(nèi)的壓力變化率ΔP2/ΔT2對所選擇的判決表進(jìn)行查找，以決定電機(jī)33的下一個轉(zhuǎn)速。當(dāng)最終選定的轉(zhuǎn)速N為N3(＝3600rpm)時(步驟2116)，并不立即將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3，而是執(zhí)行下面的步驟2117到2122，來判斷是否電源電壓E低于90V、是否負(fù)載電流I大于30A以及是否電機(jī)線圈溫度t高于120℃。因為步驟2117到2122在功能上與步驟2125到2130等效，因此省略了步驟2117到2122的詳細(xì)說明。簡而言之，步驟2117到2122給出了一個用于防止AC電源的斷路器(未示出)發(fā)生動作和防止電機(jī)33過熱的流程。
當(dāng)步驟2117到2122中的判斷得出了這樣的判定結(jié)果時即使在電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)變到最高值3600rpm情況下，也能夠防止斷路器發(fā)生動作以及電機(jī)過熱，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2123，在步驟2123中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N3(＝3600rpm)。另一方面，當(dāng)不能滿足這樣的條件時，程序的當(dāng)前位置轉(zhuǎn)到步驟2124，在步驟2124中，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速N保持為N2。就是說，在本發(fā)明中，進(jìn)行了這樣的控制使得當(dāng)短周期(0.05秒)內(nèi)的壓力變化率和長周期(5秒)內(nèi)的壓力變化率都很高以致可以預(yù)測到有很高的空氣消耗時，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速提高到N3，而當(dāng)電機(jī)33的負(fù)荷非常重以致有可能造成斷路器發(fā)生動作或電機(jī)線圈溫度過度升高時，將電機(jī)33的轉(zhuǎn)速保持為N2。
(6”)工作過程下面將參照圖17對按照本發(fā)明的裝置的工作過程進(jìn)行說明。
在圖17所示的曲線圖中，把時間作為橫軸，而氣罐中的壓縮空氣的壓力作為縱軸。曲線a和b表示沒有對氣罐壓力波動進(jìn)行檢測的情況，即，根據(jù)長周期(5秒)內(nèi)的壓力變化率進(jìn)行了控制而沒有根據(jù)短周期(0.05秒)內(nèi)的壓力變化率進(jìn)行控制的情況。曲線a’和b’表示對氣罐壓力進(jìn)行了檢測的情況，即，根據(jù)所述兩種壓力變化率進(jìn)行了控制的情況。
曲線a表示時刻T＝0之前氣罐壓力P為29kg/cm2的情況。即，曲線a表示這樣一種狀態(tài)在沒有壓縮空氣消耗的條件下，電機(jī)33在時刻T＝0之前停轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)在T＝0這一刻氣釘機(jī)開始連續(xù)射釘時，氣罐壓力迅速降低同時脈動，這是因為消耗了大量的空氣。在時刻T＝5(秒)，計算5秒周期內(nèi)的壓力變化率ΔP2/ΔT2。因為該變化率ΔP2/ΔT2為-1.7，則從轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表中選取了中間轉(zhuǎn)速N2＝2400rpm。因此，在T＝0(秒)到T＝5(秒)的時段內(nèi)，電機(jī)以轉(zhuǎn)速N0轉(zhuǎn)動，而在T＝5(秒)之后以轉(zhuǎn)速N2旋轉(zhuǎn)。
曲線a’表示對波動(ΔP1/ΔT1)進(jìn)行了檢測的情況。在時刻T＝0之前，氣罐壓力P是29kg/cm2并且電機(jī)33停轉(zhuǎn)。當(dāng)在時刻T＝0開始連續(xù)射釘時，氣罐壓力首先降低，同時以與曲線a的情況中相同的方式脈動。然而在經(jīng)過了ΔT1＝0.05秒之后，對波動的壓力變化率(ΔP1/ΔT1)進(jìn)行計算。因為該變化率ΔP1/ΔT1為-5(＜-1)，所以判定這些波動是很大的。因為電源電壓E不低于90V、負(fù)載電流I不大于30A并且電機(jī)線圈溫度t不高于120℃，立即將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€高值N3＝3600rpm。因此，在經(jīng)過了ΔT1＝0.05秒之后，電機(jī)33以N3＝3600rpm的高速進(jìn)行轉(zhuǎn)動。結(jié)果，如曲線a’所示，氣罐壓力的降低得到了抑制，從而將氣罐壓力保持在29kg/cm2左右。
另一方面，曲線b表示在時刻T＝0之前氣罐壓力P不高于26kg/cm2的情況。就是說，曲線b表示這樣一種狀態(tài)在沒有壓縮空氣消耗的條件下，在時刻T＝0之前，電機(jī)33以N2＝2400rpm的中速進(jìn)行轉(zhuǎn)動，以緩慢增加氣罐壓力P。在這一狀態(tài)下，當(dāng)在T＝0這一時刻開始連續(xù)射釘時，氣罐壓力降低同時脈動。在經(jīng)過了5秒之后，對壓力變化率ΔP2/ΔT2進(jìn)行計算。因為該變化率ΔP2/ΔT2為-0.9，所以從轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換判決表中選取了N3＝3600rpm。因此，在T＝5(秒)之前，電機(jī)33以N2＝2400rpm的中速進(jìn)行轉(zhuǎn)動，而在T＝5(秒)之后，將該轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)镹3＝3600rpm的高速。在5秒的時間段內(nèi)氣罐壓力仍然顯著降低。
另一方面，曲線b’也表示時刻T＝0之前氣罐壓力不高于26kg/cm2的情況。即，曲線b’表示這樣一種狀態(tài)在沒有壓縮空氣消耗的條件下，在時刻T＝0之前，電機(jī)33以N2＝2400rpm的中速進(jìn)行轉(zhuǎn)動。在時刻T＝0開始連續(xù)射釘。在這種情況下，對波動(ΔP1/ΔT1)進(jìn)行檢測。因此，在經(jīng)過了ΔT1＝0.05秒之后，計算壓力變化率ΔP1/ΔT1。因為該變化率ΔP1/ΔT1為-4(＜-1)，則判定這些波動是很大的。因為電源電壓E不低于90V、負(fù)載電流I不大于30A并且電機(jī)線圈溫度t不高于120℃，所以在經(jīng)過了ΔT1＝0.05秒之后立即將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€高值N3＝3600rpm。因此，與曲線b相比，氣罐壓力的降低得到了抑制，從而基本上能夠?qū)⑦B續(xù)射釘之后的氣罐壓力水平保持得與T＝0時刻的氣罐壓力水平相等。
從上面所介紹的內(nèi)容可以明顯的看出，按照本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)是如此構(gòu)成的多級地設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且根據(jù)從氣罐的壓力傳感器輸出的檢測信號計算短周期(例如，大約0.05秒)內(nèi)的壓力變化率和長周期(例如，大約5秒)內(nèi)的壓力變化率，從而根據(jù)這兩個壓力變化率對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。因此，當(dāng)因為空氣壓縮機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)而僅僅由于空氣泄漏而造成氣體消耗時，或者當(dāng)因為只使用了小型的氣動射釘機(jī)或類似拱具而僅造成少量空氣消耗時，能夠使電機(jī)以低速進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而降低了噪音。
另一方面，當(dāng)因為使用大型的氣釘機(jī)進(jìn)行連續(xù)射釘而造成短時間內(nèi)消耗大量空氣時，可以立即將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€高值，從而抑制了氣罐壓力的降低。因此，即使在需要連續(xù)擊出水泥釘和釘木頭的大直徑釘子的情況下，也能夠降低“淺射釘(shallow nailing)”的發(fā)生率。即使在射釘淺淺地進(jìn)行的情況下，也可以極大地縮短“淺射釘”時間。
此外，當(dāng)因為檢測到了氣罐壓力的大波動而將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為高速值時，對電機(jī)進(jìn)行了這樣的控制將電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持至少一個預(yù)定時間(例如，5秒)。因此，可以防止電機(jī)的轉(zhuǎn)速在短時間內(nèi)頻繁變換，從而能夠減小不適的感覺。
權(quán)利要求
1.一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將所述壓縮空氣送給所述罐體部分；一個驅(qū)動部分，其包括一個用于驅(qū)動所述壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；一個控制電路部分，用于控制所述驅(qū)動部分；和一個壓力傳感器，用于檢測貯存在所述罐體部分中的所述壓縮空氣的壓力；其中所述控制電路部分包括一個用于根據(jù)由所述壓力傳感器輸出的檢測信號對所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行多級控制的單元。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣壓縮機(jī)，其中將所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速多級地設(shè)置為具有諸如O、N、2N、3N、...、和nN(其中n是任意數(shù)值)這樣的多個值；并且由所述控制電路部分選取所述值中的一個，據(jù)此控制所述電機(jī)。
3.一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將所述壓縮空氣供給所述罐體部分；一個驅(qū)動部分，其包括一個用于驅(qū)動所述壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；一個控制電路部分，用于控制所述驅(qū)動部分；其中，控制電路部分包括一個用于根據(jù)由一個壓力傳感器輸出的檢測信號計算所述罐體部分內(nèi)部壓力P、計算壓力變化ΔP與預(yù)定時間ΔT的比率ΔP/ΔT并且根據(jù)壓力P和壓力變化率ΔP/ΔT的至少其中之一決定所述電機(jī)轉(zhuǎn)速的單元。
4.如權(quán)利要求3所述的空氣壓縮機(jī)，其中所述控制電路部分還包括一個用于保存表示所述罐體部分的壓力P、壓力變化率ΔP/ΔT和所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系的信息的存儲器；并且所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過查詢所述存儲器來決定的。
5.一種控制空氣壓縮機(jī)的方法，該空氣壓縮機(jī)包括一個用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣的罐體部分、一個用于產(chǎn)生壓縮空氣并將所述壓縮空氣供給所述罐體部分的壓縮空氣發(fā)生部分、一個具有用來驅(qū)動所述壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)的驅(qū)動部分和一個用于控制所述驅(qū)動部分的控制電路部分；該方法包括檢測貯存在所述罐體部分中的所述壓縮空氣的壓力P；計算壓力P的變化ΔP與預(yù)定時間ΔT的比率ΔP/ΔT；和根據(jù)所述罐體部分的壓力P和壓力變化率ΔP/ΔT的至少其中之一決定所述驅(qū)動部分的所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
6.如權(quán)利要求5的控制空氣壓縮機(jī)的方法，還包括通過基于所述罐體部分的壓力P和壓力變化率ΔP/ΔT查詢保存在所述控制電路部分的存儲器中的表來查找所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
7.一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將所述壓縮空氣供給所述罐體部分；一個驅(qū)動部分，其包括一個用于驅(qū)動所述壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；一個控制電路部分，用于控制所述驅(qū)動部分；和一個溫度傳感器，用于檢測所述驅(qū)動部分的所述電機(jī)的溫度；其中所述控制電路部分根據(jù)由所述溫度傳感器輸出的檢測信號多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
8.如權(quán)利要求7所述的空氣壓縮機(jī)，還包括一個壓力傳感器，用于檢測所述罐體部分中的壓縮空氣的壓力；其中所述控制電路部分根據(jù)由所述溫度傳感器和所述壓力傳感器輸出的檢測信號多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
9.如權(quán)利要求7所述的空氣壓縮機(jī)，還包括一個電壓檢測電路，用于檢測所述驅(qū)動部分的電源電壓；和一個電流檢測電路，用于檢測所述驅(qū)動部分的負(fù)載電流；其中所述控制電路部分根據(jù)由所述溫度傳感器輸出的檢測信號和由所述電壓檢測電路與所述電流檢測電路至少其中之一輸出的檢測信號多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
10.如權(quán)利要求7所述的空氣壓縮機(jī)，其中所述控制電路部分至少以高速、中速和低速三級控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
11.一種控制空氣壓縮機(jī)的方法，該空氣壓縮機(jī)包括一個用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣的罐體部分、一個用于產(chǎn)生壓縮空氣并將所述壓縮空氣供給所述罐體部分的壓縮空氣發(fā)生部分、一個具有用來驅(qū)動所述壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)的驅(qū)動部分和一個用于控制所述驅(qū)動部分的控制電路部分，所述方法包括通過一個溫度傳感器檢測所述驅(qū)動部分的所述電機(jī)的溫度；和根據(jù)由所述溫度傳感器輸出的檢測信號至少以高速、中速和低速三級控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
12.如權(quán)利要求11所述的控制空氣壓縮機(jī)的方法，還包括通過一個壓力傳感器檢測所述罐體部分中的壓縮空氣的壓力；和根據(jù)由所述溫度傳感器和所述壓力傳感器輸出的檢測信號至少以高速、中速和低速三級控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
13.如權(quán)利要求11所述的控制空氣壓縮機(jī)的方法，還包括檢測所述驅(qū)動部分的電源電壓和所述驅(qū)動部分的負(fù)載電流；和根據(jù)所檢測到的電壓和電流以及由所述溫度傳感器輸出的檢測信號至少以高速、中速和低速三級控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
14.一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將所述壓縮空氣供給所述罐體部分；一個驅(qū)動部分，其包括一個用于驅(qū)動所述壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；一個控制電路部分，用于控制所述驅(qū)動部分；和一個壓力傳感器，用于檢測貯存在所述罐體部分中的所述壓縮空氣的壓力；其中所述控制電路部分根據(jù)由所述壓力傳感器輸出的檢測信號計算所述罐體部分的內(nèi)部壓力的變化ΔP1與一個相對較短時間ΔT1的比率ΔP1/ΔT1以及所述罐體部分的內(nèi)部壓力的變化ΔP2與一個比時間ΔT1長的時間ΔT2的比率ΔP2/ΔT2，并且根據(jù)這兩個壓力變化率之中的至少一個多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
15.如權(quán)利要求14所述的空氣壓縮機(jī)，還包括一個溫度傳感器，用于檢測所述電機(jī)的溫度；其中所述控制電路部分根據(jù)兩個壓力變化率和由所述溫度傳感器輸出的檢測信號多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
16.如權(quán)利要求15所述的空氣壓縮機(jī)，還包括一個電壓傳感器，用于檢測所述驅(qū)動部分的電源電壓；和一個電流傳感器，用于檢測所述驅(qū)動部分的負(fù)載電流；其中所述控制電路部分根據(jù)兩個壓力變化率以及由所述壓力傳感器和所述電流傳感器輸出的檢測信號中的至少一個信號多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
17.一種控制空氣壓縮機(jī)的方法，該空氣壓縮機(jī)包括一個用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣的罐體部分、一個用于產(chǎn)生壓縮空氣并將所述壓縮空氣供給所述罐體部分的壓縮空氣發(fā)生部分、一個具有用來驅(qū)動所述壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)的驅(qū)動部分和一個用于控制所述驅(qū)動部分的控制電路部分，所述方法包括檢測貯存在所述罐體部分中的所述壓縮空氣的壓力P；根據(jù)所檢測到的壓力P計算壓力變化ΔP1與一個相對較短時間ΔT1的比率ΔP1/ΔT1；根據(jù)所檢測到的壓力P計算壓力變化ΔP2與一個比時間ΔT1長的時間ΔT2的比率ΔP2/ΔT2；并且根據(jù)這兩個壓力變化率多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
18.如權(quán)利要求17所述的控制空氣壓縮機(jī)的方法，還包括檢測所述電機(jī)的溫度T；并且根據(jù)這兩個壓力變化率和溫度T的檢測信號多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
19.如權(quán)利要求17所述的控制空氣壓縮機(jī)的方法，還包括檢測所述驅(qū)動部分的電源電壓E和所述驅(qū)動部分的負(fù)載電流I；并且根據(jù)這兩個壓力變化率以及所檢測到的電源電壓E和所檢測到負(fù)載電流I二者至少其中之一多級地控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空氣壓縮機(jī)，包括一個罐體部分，用于貯存氣動工具中使用的壓縮空氣；一個壓縮空氣發(fā)生部分，用于產(chǎn)生壓縮空氣并將該壓縮空氣送給罐體部分；一個驅(qū)動部分，包括一個用于驅(qū)動壓縮空氣發(fā)生部分的電機(jī)；一個控制電路部分，用于控制驅(qū)動部分；和一個壓力傳感器，用于檢測貯存在罐體部分中的壓縮空氣的壓力。控制電路部分包括一個用于根據(jù)由壓力傳感器輸出的檢測信號對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行多級控制的單元。
文檔編號F04B41/02GK1534194SQ20041000543
公開日2004年10月6日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者飯村良雄, 折笠博明, 砂押光廣, 內(nèi)田俊明, 瀬川和宏, 宏, 廣, 明 申請人:日立工機(jī)株式會社