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)明涉及一種用于壓縮空氣并應(yīng)用于運(yùn)行諸如釘槍的氣動(dòng)工具的空氣壓縮機(jī)及其控制方法。
背景技術(shù)：
通常，應(yīng)用于運(yùn)行氣動(dòng)工具的空氣壓縮機(jī)被設(shè)計(jì)成當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)空氣壓縮機(jī)主體內(nèi)的曲軸時(shí)，由該曲軸伺服的活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)并且壓縮通過(guò)吸氣閥供應(yīng)的空氣。然后，壓縮空氣通過(guò)排氣閥和管道從該空氣壓縮機(jī)的主體排向用于儲(chǔ)存的壓力罐。然后儲(chǔ)存在該罐中的壓縮空氣就可以應(yīng)用于運(yùn)行用來(lái)釘釘子的氣動(dòng)工具了。
由于空氣壓縮機(jī)頻繁應(yīng)用于戶外，例如在建筑工地或者住房密集的場(chǎng)所，所以本發(fā)明的發(fā)明人基于各種考慮，確定進(jìn)行改進(jìn)是明智的。從而，我們進(jìn)行調(diào)查來(lái)評(píng)估在各種情況中遇到的實(shí)際流行的空氣壓縮機(jī)的性能，從而，為了描述調(diào)查中碰到的用戶需求和技術(shù)問(wèn)題，我們決定采用下列分類。
(1)降低噪音由于空氣壓縮機(jī)包括用于將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠字谢钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)制，就不可避免產(chǎn)生巨大的噪音。此外，由于利用由空氣壓縮機(jī)壓縮的空氣的釘槍在工作中也會(huì)產(chǎn)生噪音，所以在使用了空氣壓縮機(jī)和氣動(dòng)釘槍的建筑工地周圍的區(qū)域中就存在巨大的噪音污染和身體上的不適。從而，當(dāng)早晨或者晚上在住戶密集的場(chǎng)所使用此類設(shè)備時(shí)，最大限度降低噪音的呼聲就尤為強(qiáng)烈。
(2)提高功率和效率使用空氣壓縮機(jī)的場(chǎng)所并不總是可提供合適功率的環(huán)境；相反，由于使用從其它場(chǎng)所引來(lái)的長(zhǎng)導(dǎo)線來(lái)提供功率，所以空氣壓縮機(jī)頻繁應(yīng)用于不能獲得足夠高的電壓的環(huán)境中，或者由于同時(shí)使用多個(gè)工具，所以空氣壓縮機(jī)應(yīng)用于電壓波動(dòng)的環(huán)境中。
因此，空氣壓縮機(jī)有時(shí)不能輸出高功率，并且當(dāng)例如在功率輸出不足時(shí)使用釘槍時(shí)，就可能發(fā)生所謂的不良卡釘現(xiàn)象并且不能很好地將釘子固定在正被加工的材料中。
通常，以26-30kg/cm2的壓力將空氣儲(chǔ)存在空氣壓縮機(jī)壓力罐中，并且在沒(méi)有任何工具被使用的期間，就不可避免有空氣泄漏。從而，依賴于空氣的利用率，就會(huì)發(fā)生效率的降低。
(3)在減小尺寸和便攜性能方面的改善當(dāng)一些用于氣動(dòng)工具的空氣壓縮機(jī)是令人滿意的類型時(shí)，大部分空氣壓縮機(jī)是便攜式的并且可以搬運(yùn)至建筑工地并在那里得到使用。因此，就有最小化空氣壓縮機(jī)尺寸以具有優(yōu)異的便攜性能的需求。從而，對(duì)于壓縮空氣生成器和驅(qū)動(dòng)部分，就應(yīng)當(dāng)避免復(fù)雜結(jié)構(gòu)并且應(yīng)當(dāng)盡可能地防止惡化其便攜性能。
(4)延長(zhǎng)使用壽命用于支持氣動(dòng)工具的空氣壓縮機(jī)的使用壽命比用于冰箱和空調(diào)的壓縮機(jī)的使用壽命短。當(dāng)考慮到使用空氣壓縮機(jī)的惡劣環(huán)境條件時(shí)，這是可以理解的。然而，仍然需要更長(zhǎng)的使用壽命，這是可以通過(guò)盡可能地限制載荷波動(dòng)或者通過(guò)防止不必要的空氣壓縮來(lái)獲得的。
(5)抑制溫度上升由于汽缸中活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和流向間接驅(qū)動(dòng)活塞的電動(dòng)機(jī)的電流，所以空氣壓縮機(jī)內(nèi)的溫度上升就是不可避免的。然而，當(dāng)空氣壓縮機(jī)內(nèi)的溫度上升時(shí)，損失也就增加了并且阻止了獲得高效率。因此，對(duì)于盡可能快地抑制空氣壓縮機(jī)內(nèi)溫度上升的需求也十分強(qiáng)烈。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于所包含的這些技術(shù)問(wèn)題，提供本發(fā)明來(lái)為這些問(wèn)題提供解決方案，對(duì)這些問(wèn)題必須采取相反的對(duì)策，例如，(1)降低噪音和(2)提高功率和效率。
具體而言，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種空氣壓縮機(jī)，它可以在將運(yùn)行效率作為最重要的因素的環(huán)境中，例如住房非常分散或者鄰近處噪音水平非常大以致由空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的噪音相比較而言不是嚴(yán)重問(wèn)題的環(huán)境，在高速、高功率下持續(xù)運(yùn)行。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種空氣壓縮機(jī)，它可以在將降低噪音作為最重要的因素的環(huán)境中，例如住房之間的間隔很狹窄或者早晨或晚上使用空氣壓縮機(jī)的環(huán)境，在低速、低功率下持續(xù)運(yùn)行。
本發(fā)明另外的目的在于提供一種空氣壓縮機(jī)，在必須接受由諸如氣動(dòng)釘槍的工具產(chǎn)生的噪音的環(huán)境中，當(dāng)僅需少量空氣來(lái)運(yùn)行氣動(dòng)工具時(shí)，該空氣壓縮機(jī)可以低速旋轉(zhuǎn)以降低所產(chǎn)生的噪音，并且當(dāng)需要大量空氣時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)立即轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖傩D(zhuǎn)來(lái)防止產(chǎn)生功率不足，以連續(xù)驅(qū)動(dòng)，例如水泥釘或者大直徑木釘。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的，根據(jù)本發(fā)明的第一特征，空氣壓縮機(jī)包括儲(chǔ)存壓縮空氣的儲(chǔ)罐單元、生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣的壓縮空氣生成器、包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分以及控制該驅(qū)動(dòng)部分的控制器部分，其中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為N0、N1、N2或者N3時(shí)，在N0＝0，并且N0＜N1＜N2＜N3的情況下，使從一組模式中選擇出來(lái)的至少兩個(gè)運(yùn)行模式有效，該組運(yùn)行模式包括在轉(zhuǎn)速N0或N1下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的靜音模式，在轉(zhuǎn)速N0、N2或N3下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的高效模式，以及在轉(zhuǎn)速N0、N1、N2或N3下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)模式。
根據(jù)本發(fā)明的第二特征，空氣壓縮機(jī)包括儲(chǔ)存壓縮空氣的儲(chǔ)罐單元、生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣的壓縮空氣生成器、包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分以及控制該驅(qū)動(dòng)部分的控制器部分，其中使從一組模式中選擇出來(lái)的至少兩個(gè)運(yùn)行模式有效，該組模式包括在包含0的至少兩種轉(zhuǎn)速間切換電動(dòng)機(jī)的第一模式，在包含0的至少三種轉(zhuǎn)速間切換電動(dòng)機(jī)的第二模式，以及在包含0的至少四種轉(zhuǎn)速間切換電動(dòng)機(jī)的第三模式。
根據(jù)本發(fā)明的第三特征，空氣壓縮機(jī)還包括用戶用來(lái)指定模式的運(yùn)行模式選擇開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第四特征，空氣壓縮機(jī)還包括檢測(cè)儲(chǔ)罐單元中壓力的壓力傳感器，其中根據(jù)該壓力傳感器輸出的信號(hào)來(lái)改變所選模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第五特征，該壓力傳感器在預(yù)定周期ΔT的間隔上檢測(cè)儲(chǔ)罐單元中的壓力P來(lái)獲得ΔP/ΔT，這是壓力變化ΔP對(duì)預(yù)定周期ΔT的比率，并且根據(jù)該比率ΔP/ΔT來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第六特征，計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2，并且根據(jù)P、ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2的信息來(lái)改變自動(dòng)模式或者第三模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率，ΔP2/ΔT2是在長(zhǎng)于ΔT1的周期ΔT2內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
根據(jù)本發(fā)明的第七特征，計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1，并且根據(jù)P和ΔP1/ΔT1的信息來(lái)改變靜音模式或者第一模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
根據(jù)本發(fā)明的第八特征，計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1，并且根據(jù)P和ΔP1/ΔT1的信息來(lái)改變高效模式或者第二模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
根據(jù)本發(fā)明的第九特征，該空氣壓縮機(jī)還包括至少檢測(cè)電動(dòng)機(jī)溫度的溫度傳感器、檢測(cè)驅(qū)動(dòng)部分電源電壓的電壓傳感器和檢測(cè)流經(jīng)驅(qū)動(dòng)部分的負(fù)載電流的電流傳感器之一，其中根據(jù)包含在由該傳感器和壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)中的信息來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第十特征，該控制器部分具有用于儲(chǔ)存表示儲(chǔ)罐單元中壓力P、壓力變化率ΔP2/ΔT2和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N之間關(guān)系的信息的存儲(chǔ)器，其中通過(guò)搜索該存儲(chǔ)器來(lái)確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第十一特征，一種用于控制空氣壓縮機(jī)的控制方法，其中空氣壓縮機(jī)包括用于儲(chǔ)存壓縮空氣的儲(chǔ)罐單元、用于生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣的壓縮空氣生成器、包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分、用于檢測(cè)儲(chǔ)罐單元中壓力的壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)器以及用于控制該驅(qū)動(dòng)部分的控制器部分，該方法包括從三種運(yùn)行模式中選擇一種運(yùn)行模式，這三種運(yùn)行模式包括在高速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的高效模式、在低速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的靜音模式以及根據(jù)設(shè)置狀態(tài)從低速到高速范圍內(nèi)自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速的自動(dòng)模式；檢測(cè)儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐單元中的壓縮空氣的壓力P；并根據(jù)所選運(yùn)行模式和從壓力傳感器中接收的檢測(cè)信號(hào)來(lái)在多個(gè)級(jí)別上改變?cè)撾妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第十二特征，一種用于控制空氣壓縮機(jī)的控制方法，其中空氣壓縮機(jī)包括用于儲(chǔ)存壓縮空氣的儲(chǔ)罐單元、用于生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣的壓縮空氣生成器、包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分、用于檢測(cè)儲(chǔ)罐單元中壓力的壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)器以及用于控制該驅(qū)動(dòng)部分的控制器部分，該方法包括從三種運(yùn)行模式中選擇一種運(yùn)行模式，這三種運(yùn)行模式包括在高速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的高效模式、在低速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的靜音模式和根據(jù)設(shè)置狀態(tài)從低速到高速范圍內(nèi)自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速的自動(dòng)模式；檢測(cè)儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐單元中壓縮空氣的壓力P；計(jì)算檢測(cè)到的壓力P來(lái)獲得對(duì)于相對(duì)較短的周期ΔT1的壓力變化率ΔP1/ΔT1；計(jì)算檢測(cè)到的壓力P來(lái)獲得對(duì)于長(zhǎng)于周期ΔT1的周期ΔT2的壓力變化率ΔP2/ΔT2；并根據(jù)所選運(yùn)行模式和包含P、ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2的三種壓力信息來(lái)在多級(jí)別上改變?cè)撾妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第十三特征，該控制方法包括檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的溫度T并根據(jù)所選運(yùn)行模式、這三種壓力信息和針對(duì)溫度T的檢測(cè)信號(hào)來(lái)在多個(gè)級(jí)別上改變?cè)撾妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第十四特征，該控制方法包括檢測(cè)至少驅(qū)動(dòng)部分的電源電壓和負(fù)載電流之一并根據(jù)所檢測(cè)出來(lái)的至少電源電壓和負(fù)載電流之一、所選運(yùn)行模式和這三種壓力信息來(lái)在多個(gè)級(jí)別上改變?cè)撾妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第十五特征，該控制方法包括利用儲(chǔ)罐單元壓力P和壓力變化率ΔP2/ΔT2來(lái)在一個(gè)表格中搜索電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中的表格儲(chǔ)存于配置在控制器中的存儲(chǔ)器中。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的概念圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的頂視圖。
圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的電路圖。
圖4是顯示用于控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的程序的流程圖。
圖5是顯示用于控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的程序的流程圖。
圖6是顯示用于控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的程序的流程圖。
圖7是顯示用于控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的程序的流程圖。
圖8是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)運(yùn)行的壓力變化曲線圖。
圖9是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)運(yùn)行的壓力變化曲線圖。
圖10是用于說(shuō)明用以控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變判斷表的圖表。
圖11是用于說(shuō)明用以控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變判斷表的圖表。
圖12是用于說(shuō)明用以控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變判斷表的圖表。
圖13是用于說(shuō)明用以控制根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速改變判斷表的圖表。
圖14A至14C是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行模式選擇開關(guān)的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
如圖1中概念圖所示，根據(jù)本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)包括儲(chǔ)罐單元10，用于儲(chǔ)存壓縮空氣；壓縮空氣生成器20，用于生成壓縮空氣；驅(qū)動(dòng)部分30，用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成器20；以及控制部分器40，用于控制驅(qū)動(dòng)部分30。
(1)儲(chǔ)罐單元10如圖2所示，儲(chǔ)罐單元10包括一個(gè)用于儲(chǔ)存壓縮空氣的壓力罐10A，通過(guò)連接到壓縮機(jī)20A的排氣口的管道21向其提供20-30kg/cm2的高壓壓縮空氣。
通常，為壓力罐10A配置多條壓縮輸出端18和19，在此實(shí)施例中，輸出端18用于輸入低壓壓縮空氣，而輸出端19用于輸入高壓壓縮空氣。然而，本發(fā)明并不局限于此示例。
低壓壓縮輸出端18通過(guò)減壓閥12與低壓接頭14相連。對(duì)于該減壓閥12，在其輸出端確定壓縮空氣的最大壓力，而不考慮輸入端的空氣壓力。在此實(shí)施例中，所指定的最大壓力為7-10kg/cm2范圍內(nèi)的一個(gè)預(yù)定值。從而，可以從減壓閥12的輸出端獲得具有不高于最大壓力的壓力的壓縮空氣，而不用考慮空氣罐中的壓力。
通過(guò)低壓接頭14，向圖1所示的低壓氣動(dòng)工具51提供從減壓閥12輸出的壓縮空氣。
高壓壓縮輸出端19通過(guò)減壓閥13與高壓接頭15相連。對(duì)于該減壓閥13，在其輸出端確定壓縮空氣的最大壓力，而不考慮輸入端的空氣壓力。在此實(shí)施例中，所指定的最大壓力為10-30kg/cm2范圍內(nèi)的一個(gè)預(yù)定值。從而，可以從減壓閥13的輸出端獲得具有不高于最大壓力的壓力的壓縮空氣。通過(guò)高壓接頭15，向圖1所示的高壓氣動(dòng)工具52提供從減壓閥13輸出的壓縮空氣。
低壓壓力計(jì)16和高壓壓力計(jì)17分別與減壓閥12和13相連，以監(jiān)測(cè)減壓閥12和13輸出端的壓縮空氣的壓力。在此實(shí)施例中，低壓接頭14與高壓接頭15尺寸不同并且不相兼容，以防止將高壓氣動(dòng)工具52與低壓接頭14相連和將低壓氣動(dòng)工具52與高壓接頭15相連。這種結(jié)構(gòu)先前已在由本發(fā)明的發(fā)明人提交的JP-A-4-296505公開了。
一個(gè)壓力傳感器11附著在壓力罐10A的一個(gè)部件上以檢測(cè)儲(chǔ)存在其中的壓縮空氣的壓力，該壓力傳感器向控制器部分40發(fā)送一個(gè)用于控制電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)信號(hào)，下文將對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
另外，一個(gè)安全閥10附著在壓力罐10A的一個(gè)部件上，為了保證安全運(yùn)行，當(dāng)檢測(cè)到壓力罐10A內(nèi)空氣壓力升高異常時(shí)該安全閥釋放所儲(chǔ)存的空氣。
(2)壓縮空氣生成器20壓縮空氣生成器20是一個(gè)公知部件。在該壓縮空氣生成器20中，為了供應(yīng)壓縮空氣，在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞壓縮通過(guò)進(jìn)氣閥進(jìn)入汽缸的空氣。在由本發(fā)明的發(fā)明人提交的美國(guó)專利6089835中公開的是這樣一種機(jī)制，利用配置在轉(zhuǎn)子軸末端的小齒輪和與該小齒輪相嚙合的齒輪來(lái)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樗欧鶑?fù)式活塞的輸出軸的旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)該活塞在汽缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣通過(guò)汽缸蓋中進(jìn)氣閥被吸入并被壓縮。當(dāng)達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，通過(guò)配置在汽缸蓋中的出氣閥釋放壓縮空氣并通過(guò)圖2中的管道21供應(yīng)給壓力罐10A。
(3)驅(qū)動(dòng)部分30驅(qū)動(dòng)部分30生成供活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，并且為此目的，如圖3所示，該驅(qū)動(dòng)器包括電動(dòng)機(jī)33、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路32以及供電電路31。供電電路31包括整流器313，用于整流100伏交流電源310電壓；以及濾波、升壓和穩(wěn)壓電路314，用于對(duì)已整流的電壓進(jìn)行濾波和升壓以獲得恒定電壓。
此外，當(dāng)需要時(shí)，供電電路31包括電壓檢測(cè)器311，用于檢測(cè)電源310兩端的電壓；以及電流檢測(cè)器312，用于檢測(cè)流經(jīng)電源310的電流。將由檢測(cè)器311和312輸出的信號(hào)發(fā)送給控制器部分40，下文將對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。在一定范圍內(nèi)，檢測(cè)器311和312用于在極短的周期內(nèi)以極高的速度旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)33，其中電源310的斷路開關(guān)(未顯示)未斷開。然而，在此實(shí)施例中，由于檢測(cè)器311和312不直接與本實(shí)施例的控制流程相關(guān)，所以對(duì)它們不作詳細(xì)說(shuō)明。此外，雖然控制器部分40與獲得由穩(wěn)壓電路314產(chǎn)生的恒定電壓相關(guān)，但是由于穩(wěn)壓電路314的結(jié)構(gòu)是公知的，所以對(duì)它不作詳細(xì)說(shuō)明。
電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路32包括開關(guān)晶體管321至326，用于利用直流電壓來(lái)生成具有U、V和W三相的脈沖電壓。晶體管321至326的ON/OFF狀態(tài)通過(guò)控制器部分40來(lái)控制，而電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N是通過(guò)調(diào)整由晶體管321至326發(fā)出的脈沖信號(hào)的頻率來(lái)控制的。
作為一個(gè)示例，在參考值N的整數(shù)n倍的多個(gè)級(jí)別上設(shè)定電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N，例如設(shè)定為0rpm、1200rpm、2400rpm和3600rpm。電動(dòng)機(jī)33以從這三個(gè)級(jí)別中選擇的轉(zhuǎn)速來(lái)旋轉(zhuǎn)。
并聯(lián)二極管與開關(guān)晶體管321至326來(lái)防止由于由電動(dòng)機(jī)33的定子33A產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)作用力而造成晶體管的破壞。
電動(dòng)機(jī)33包括定子33A和轉(zhuǎn)子33B。為定子33A配置具有U相、V相和W相的繞組331、332和333。當(dāng)電流流經(jīng)這些繞組時(shí)感應(yīng)出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子33B是一個(gè)永磁體，并通過(guò)電流流經(jīng)繞組331至333時(shí)對(duì)定子33A感應(yīng)出的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)旋轉(zhuǎn)。由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子33B產(chǎn)生的作用力可用作壓縮空氣生成器20(圖1)中活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。
電動(dòng)機(jī)33也包括溫度檢測(cè)器334，用于檢測(cè)定子33A的繞組331至333的溫度，并向控制器部分40輸出檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)需要時(shí)，也為電動(dòng)機(jī)33配置了轉(zhuǎn)速檢測(cè)器335來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子33B的轉(zhuǎn)速并向控制器部分40輸出檢測(cè)信號(hào)。
(4)控制器部分40如圖1所示，控制器部分40包括中央處理單元(下文中簡(jiǎn)稱為CPU)41、隨機(jī)存儲(chǔ)器(下文中簡(jiǎn)稱為RAM)42、只讀存儲(chǔ)器(下文中簡(jiǎn)稱為ROM)43和運(yùn)行模式選擇開關(guān)46。
將由壓力傳感器11和溫度檢測(cè)器334輸出的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)由接口電路(下文中簡(jiǎn)稱為I/F電路)44和45發(fā)送給CPU41。將由CPU41輸出的指示信號(hào)經(jīng)由I/F電路45發(fā)送給驅(qū)動(dòng)部分30的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路32來(lái)控制開關(guān)晶體管321至326(圖3)。
運(yùn)行模式選擇開關(guān)46構(gòu)造為使得能夠在圖14A中所示的高效模式、靜音模式和自動(dòng)模式的三種運(yùn)行模式中進(jìn)行選擇。在此實(shí)施例中，可以選擇三種運(yùn)行模式；然而，本發(fā)明并不從而就局限于此，而可以應(yīng)用于從圖14B中所示的自動(dòng)模式和靜音模式或者圖14C中所示的靜音模式和高效模式的兩種模式中選擇一種模式。運(yùn)行模式的數(shù)量是根據(jù)使用的環(huán)境按需要來(lái)確定的。
圖4、5、6和7中所示的模式選擇程序和電動(dòng)機(jī)控制程序儲(chǔ)存于ROM43中，而RAM42用于暫時(shí)儲(chǔ)存執(zhí)行程序所需的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。
(5)控制程序(5.1)模式選擇圖4是儲(chǔ)存于為本發(fā)明的控制器部分40配置的ROM43的模式選擇程序的流程圖。
在圖4的步驟70中，按下如圖14中所示的運(yùn)行模式選擇開關(guān)46來(lái)選擇一種運(yùn)行模式。在步驟71中，執(zhí)行檢查以確定所選擇的模式是否為自動(dòng)模式。當(dāng)步驟71中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制在圖5中步驟100跳轉(zhuǎn)到自動(dòng)模式程序。當(dāng)步驟71中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟72。
在步驟72中，利用運(yùn)行模式選擇開關(guān)46執(zhí)行檢查以確定是否已經(jīng)選擇了靜音模式。當(dāng)步驟72中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制在圖6中步驟200跳轉(zhuǎn)到靜音模式程序。當(dāng)步驟72中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟73。
在步驟73中，利用運(yùn)行模式選擇開關(guān)46執(zhí)行檢查以確定是否已經(jīng)選擇了高效模式。當(dāng)步驟73中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制在圖7中步驟300跳轉(zhuǎn)到高效模式程序。當(dāng)步驟71、72和73中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，就重復(fù)步驟71、72和73中的流程直至有一個(gè)運(yùn)行模式已經(jīng)被選擇。
(5.2)自動(dòng)模式圖5是儲(chǔ)存于為本發(fā)明的控制器部分40配置的ROM43的自動(dòng)模式程序的流程圖。
圖5中，首先，在步驟101執(zhí)行初始設(shè)置，并將N2＝2400rpm設(shè)定為電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N。此外，為了為控制器部分40取回由壓力罐10A的壓力傳感器11輸出的信號(hào)，就設(shè)定兩個(gè)取樣周期ΔT，即將短周期ΔT1設(shè)定為0.05秒，而將長(zhǎng)周期ΔT2設(shè)定為5秒。也就是說(shuō)，當(dāng)i＝0，1，2，3，...，100時(shí)，計(jì)算P(i-1)和P(i)之差來(lái)檢測(cè)每0.05秒儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的變化，并計(jì)算P(i＝0)和P(i＝100)之差來(lái)檢測(cè)每5秒該壓力的變化。
在此實(shí)施例中，設(shè)定為0.05秒的短周期是為檢測(cè)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的波動(dòng)而指定的周期，其中的波動(dòng)在啟動(dòng)一次消耗大量空氣的釘槍時(shí)產(chǎn)生的。由于這一周期的長(zhǎng)度也取決于所使用的氣動(dòng)工具的類型，所以本發(fā)明并不總局限于在此給定的周期。同樣，設(shè)定為5秒的長(zhǎng)周期是為根據(jù)氣動(dòng)工具的使用來(lái)檢測(cè)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的變化而指定的周期。此周期的時(shí)序僅是一個(gè)示例，而本發(fā)明并不局限于所給定的周期。
然后，在步驟104中，執(zhí)行檢查以確定是否仍然選擇了自動(dòng)模式。當(dāng)驟104中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，即當(dāng)不是仍然選擇自動(dòng)模式時(shí)，程序控制在圖4中步驟70跳轉(zhuǎn)到模式選擇。當(dāng)步驟104中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，即當(dāng)仍然選擇自動(dòng)模式時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟105并且儲(chǔ)存用于控制本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)。在此實(shí)施例中，由于電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被變?yōu)樗募?jí)，N0(＝0rpm)、N1(1200rpm)、N2(2400rpm)和N3(3600rpm)，所以數(shù)值N0、N1、N2和N3被儲(chǔ)存于RAM 42中適當(dāng)?shù)膮^(qū)域?？梢院?jiǎn)便地為電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速提供更多級(jí)，但是優(yōu)選為至少三級(jí)。
隨后，在步驟106中，計(jì)算并儲(chǔ)存壓力罐10A中壓縮空氣的壓力P(i)。在步驟108中，執(zhí)行檢查以確定所計(jì)算的壓力值P(i)是否大于30kg/cm2。當(dāng)步驟108中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制轉(zhuǎn)到步驟107并將電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N0(0rpm)。也就是說(shuō)，在此實(shí)施例中，保持在壓力罐10A中的壓力為20-30kg/cm2，并且當(dāng)罐內(nèi)壓力超過(guò)30kg/cm2時(shí)，就停止電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)步驟108中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟109并且用(i)替代(i+1)。在步驟110中，用先前得到的P(i-1)來(lái)計(jì)算并儲(chǔ)存罐內(nèi)壓力P(i)。然后，在步驟111中，CPU41計(jì)算短周期ΔT1(＝(P(i)-P(i-1))/0.05)的壓力變化率ΔP1/ΔT1。
在步驟112中，執(zhí)行檢查以確定對(duì)于短周期ΔT1的壓力變化率ΔP1/ΔT1是否小于預(yù)定值。通過(guò)該流程，執(zhí)行檢查以確定與壓力罐10A連接的氣動(dòng)工具是否正被用于諸如連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)的操作，該操作在短周期內(nèi)消耗大量的空氣。在此實(shí)施例中，將-1設(shè)定為預(yù)定值。當(dāng)進(jìn)行連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)時(shí)，罐內(nèi)壓力有跳動(dòng)并且壓力變化中的波動(dòng)變得更大。當(dāng)在周期ΔT1中ΔP1的降低大于(-1)(即ΔP1/ΔT1＜-1)時(shí)，根據(jù)波動(dòng)大小就可以確定氣動(dòng)工具正被用于如連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)的操作。隨后程序控制進(jìn)入步驟126。
在步驟126中，由電壓檢測(cè)器311檢測(cè)供電電路31(圖3)中電源310的電壓(V)，并在步驟127中，執(zhí)行檢查以確定所檢測(cè)的電壓是否低于預(yù)定電壓。在此實(shí)施例中，將預(yù)定電壓設(shè)定為90V。也就是說(shuō)，當(dāng)將由氣動(dòng)工具消耗大量空氣時(shí)，優(yōu)選為電動(dòng)機(jī)33立即以更高的速度旋轉(zhuǎn)來(lái)增加所生成的壓縮空氣量。然而，當(dāng)另一個(gè)氣動(dòng)工具也與壓力罐10A相連并正被使用時(shí)，施加在電源310上的負(fù)載將增加并且供電電路31(圖3)的斷路開關(guān)(未顯示)將被斷開。因此，為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，在步驟127中，比較供電電壓值V與預(yù)定值(90V)，并且當(dāng)步驟127中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，即當(dāng)通常為100V的供電電壓V低于90V時(shí)，就可以認(rèn)為另一個(gè)氣動(dòng)工具也正在被使用并且有巨大的載荷正被施加在電源310上。因此，程序控制轉(zhuǎn)到步驟133，并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被保持在N2(＝2400rpm)。
當(dāng)電源310的電壓高于90V時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟128，在此由電流檢測(cè)器312檢測(cè)流經(jīng)供電電路31的負(fù)載電流I。在步驟129中，執(zhí)行檢查以確定所檢測(cè)的電流I是否大于預(yù)定值，在此實(shí)施例中該預(yù)定值為30A。當(dāng)步驟129中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，就可以認(rèn)為電動(dòng)機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N被提高了，電動(dòng)機(jī)33的繞組的溫度將急劇上升，或者電源310的斷路開關(guān)將被斷開。從而，程序控制也轉(zhuǎn)到步驟133，并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速被保持在N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟129中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟130，并測(cè)量電動(dòng)機(jī)33的定子331的繞組溫度。在步驟131中，執(zhí)行檢查以確定該繞組溫度是否高于預(yù)定溫度，在此實(shí)施例中該預(yù)定溫度為120℃。此外，雖然在本實(shí)施例中測(cè)量了電動(dòng)機(jī)33的繞組溫度，但是可以測(cè)量另一部分的溫度。當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度高于120℃并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速還在增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)33的溫度將急劇上升并阻礙電動(dòng)機(jī)33的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，由于溫度過(guò)度上升，壓縮空氣生成器20的壓縮空氣生成效率將發(fā)生顯著的惡化。因此，當(dāng)步驟131的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制也轉(zhuǎn)到步驟133，并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被保持在N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟131中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，控制程序進(jìn)入步驟132并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被設(shè)定為N3(＝3600rpm)。
在步驟134中，重新設(shè)定i＝0，并在步驟135中，執(zhí)行檢查以確定壓力罐10A中壓力P(i)是否大于30kg/cm2。當(dāng)步驟135的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制返回步驟107并停止電動(dòng)機(jī)33。當(dāng)步驟135中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，在步驟136中用i代替i+1。然后，在步驟137中，執(zhí)行檢查以確定i是否已經(jīng)達(dá)到了100，即是否經(jīng)過(guò)了5秒鐘。當(dāng)步驟137的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，設(shè)定i＝0(步驟102)并且程序控制轉(zhuǎn)到步驟104。通過(guò)在步驟135至137中執(zhí)行的這些流程，由于當(dāng)每0.05秒將轉(zhuǎn)速改變至N2和N3時(shí)會(huì)得到令人不適的感覺(jué)，所以使電動(dòng)機(jī)33在相同的轉(zhuǎn)速下保持5秒鐘。
當(dāng)步驟112的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，即當(dāng)對(duì)于短周期(0.05秒)的壓力罐10A中的壓力變化率小于預(yù)定值時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟112并執(zhí)行檢查以確定是否已經(jīng)歷了周期ΔT2(5秒)。當(dāng)步驟113中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制返回步驟108。而當(dāng)步驟113中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟114并且計(jì)算對(duì)于長(zhǎng)周期(5秒)(＝(P(i＝100)-P(i＝0))/5)的壓力變化率ΔP2/ΔT2。
在步驟115中，選擇一個(gè)轉(zhuǎn)速改變判斷表。預(yù)先將如圖10、11、12和13所示的四種轉(zhuǎn)速改變判斷表儲(chǔ)存在控制器部分40的RAM42中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為初始值N2(＝2400rpm)時(shí)，選擇圖10中的表格。當(dāng)前轉(zhuǎn)速N為N3(＝3600rpm)時(shí)，選擇圖11中的表格。同樣，當(dāng)轉(zhuǎn)速N為N1或者N0時(shí)，選擇圖12或者圖13中的表格。對(duì)于這些表格，縱軸表示壓力罐10A中的壓力P，而橫軸表示罐內(nèi)壓力變化率ΔP/ΔT。根據(jù)這些數(shù)值來(lái)確定電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速。
參照?qǐng)D10，當(dāng)罐內(nèi)壓力P超過(guò)30kg/cm2時(shí)，就設(shè)定轉(zhuǎn)速N0，而不考慮ΔP/ΔT的數(shù)值，即停止電動(dòng)機(jī)33。這是一個(gè)很自然的流程，因?yàn)楣迌?nèi)壓力穩(wěn)定地保持在26-30kg/cm2的范圍內(nèi)。
當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT為負(fù)值時(shí)，就表示消耗的壓縮空氣超過(guò)了向壓力罐10A供應(yīng)的壓縮空氣量，并且將電動(dòng)機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N2(＝2400rpm)變?yōu)楦叩霓D(zhuǎn)速N3(＝3600rpm)。特別是當(dāng)氣動(dòng)工具51和52(圖1)滿載運(yùn)行時(shí)，就增加了壓縮空氣的消耗量并且壓力罐10A中的壓力迅速下降。因此，在此實(shí)施例中，當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT等于或大于-1kg/cm2/sec并且罐內(nèi)壓力P等于或小于30kg/cm2時(shí)，就立即將轉(zhuǎn)速改變?yōu)镹3。當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT相對(duì)較小時(shí)，例如0至-1kg/cm2/sec，并且當(dāng)壓力罐中10A的壓力P等于或大于26kg/cm2時(shí)，就持續(xù)地以轉(zhuǎn)速N2來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)33，而只有當(dāng)壓力罐10A中的壓力P小于26kg/cm2時(shí)才改變?yōu)镹3。此外，當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT處于0至+1kg/cm2/sec范圍內(nèi)時(shí)，即當(dāng)壓縮空氣的供應(yīng)量略大于壓縮空氣的消耗量并且壓力罐10A中的壓力P等于或大于20kg/cm2時(shí)，就持續(xù)地以N2來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)33，并且只有當(dāng)壓力P小于20kg/cm2時(shí)才變?yōu)镹3。
當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT處于+0.1至+0.15kg/cm2/sec的范圍內(nèi)時(shí)，就表示壓力罐10A中的壓縮空氣量在逐漸增加。從而，當(dāng)罐內(nèi)壓力P等于或大于10kg/cm2時(shí)，就持續(xù)地以N2來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)33，并且當(dāng)該壓力P降至低于10kg/cm2時(shí)才變?yōu)镹3。當(dāng)壓力變化率ΔP/ΔT增至+0.15到+0.3kg/cm2/sec時(shí)，就可預(yù)期罐內(nèi)壓力P正迅速地增加。因此，當(dāng)壓力罐10A中的壓力P等于或大于10kg/cm2時(shí)，電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速就從當(dāng)前的N2級(jí)降至N1。
在此說(shuō)明中，轉(zhuǎn)速N2被改變?yōu)镹0、N3和N1，其中電動(dòng)機(jī)33當(dāng)前正以轉(zhuǎn)速N2來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。在當(dāng)前轉(zhuǎn)速為N3、N1或者N0時(shí)，就根據(jù)圖11、12或者13中所示的不同模式來(lái)改變?cè)撍俣取?br> 接下來(lái)，在步驟116中，根據(jù)經(jīng)過(guò)5秒后所獲得的罐內(nèi)壓力P(i＝100)以及所獲得的對(duì)于5秒鐘的壓力變化率ΔP2/ΔT2，就在所選表格中搜索并確定電動(dòng)機(jī)33的下一轉(zhuǎn)速。從而，當(dāng)所選的轉(zhuǎn)速N為N3(＝3600rpm)(步驟118)時(shí)，并不直接將轉(zhuǎn)速改變?yōu)镹3，而在步驟118至123中執(zhí)行檢查以確定供電電壓V是否等于或大于90V，負(fù)載電流I是否等于或小于30A，以及電動(dòng)機(jī)繞組溫度是否等于或低于120℃。由于步驟118至123中的流程與步驟126至131中的相同，所以在此不再進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)這些流程，可以防止斷路開關(guān)(未顯示)的啟動(dòng)及電動(dòng)機(jī)33溫度的迅速上升。
當(dāng)在步驟118至123中確定在電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被改變?yōu)樽畲笏俣?600rpm時(shí)斷路開關(guān)將不會(huì)斷開并且電動(dòng)機(jī)33的溫度不會(huì)過(guò)度升高時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟124并且將電動(dòng)機(jī)速度設(shè)定為N＝N3(＝3600rpm)。當(dāng)不滿足步驟119、121或者123中的條件時(shí)，程序控制轉(zhuǎn)到步驟125并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被保持在N2。也就是說(shuō)，在本發(fā)明中，當(dāng)對(duì)于短周期(0.05秒)的壓力變化率或者對(duì)于長(zhǎng)周期(5秒)的壓力變化率很大時(shí)，就可以預(yù)期壓縮空氣的消耗量將會(huì)增加，并且將電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N變?yōu)楦呒?jí)別N3。然而，當(dāng)總在電動(dòng)機(jī)33上施加大的負(fù)載并導(dǎo)致斷路開關(guān)斷開或者電動(dòng)機(jī)繞組的溫度過(guò)度上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N就保持在N2。
(5.3)靜音模式圖6是顯示儲(chǔ)存在本發(fā)明的控制器部分40的ROM43中的靜音模式程序的流程圖。在靜音模式中，電動(dòng)機(jī)33或者被停止或者以最低速度N1＝1200rpm旋轉(zhuǎn)。
圖6中，首先在步驟201中進(jìn)行初始設(shè)置，并且將N1＝1200rpm設(shè)定為電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N。此外，將取樣周期ΔT1設(shè)定為0.05秒來(lái)為控制器部分40取回由壓力罐10A的壓力傳感器11輸出的信號(hào)。也就是說(shuō)，當(dāng)i＝0，1，2，3，...時(shí)，計(jì)算P(i-1)和P(i)之差來(lái)檢測(cè)每0.05秒鐘罐內(nèi)壓力的變化。在此實(shí)施例中，周期ΔT1被設(shè)定為0.05秒，如上所述，該周期被用作檢測(cè)罐內(nèi)壓力波動(dòng)的時(shí)序，該波動(dòng)是在啟動(dòng)一次消耗大量空氣的釘槍時(shí)產(chǎn)生的。由于用于該周期的數(shù)值取決于所使用的氣動(dòng)工具的類型，所以本發(fā)明并不局限于在此所用的數(shù)值。
然后，在步驟204中，執(zhí)行檢查以確定是否仍然選擇靜音模式。當(dāng)步驟204中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，即當(dāng)沒(méi)有選擇靜音模式時(shí)，程序控制在圖4中步驟70跳轉(zhuǎn)到模式選擇。當(dāng)步驟204結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，即當(dāng)仍然選擇靜音模式時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟205，在其中測(cè)量并儲(chǔ)存壓力罐10A中壓縮空氣的壓力P(i)。在步驟206中，執(zhí)行檢查以確定所測(cè)的P(i)是否大于30kg/cm2。當(dāng)步驟206的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制轉(zhuǎn)到步驟203并將電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N0(0rpm)。也就是說(shuō)，在此實(shí)施例中，在壓力罐10A中保持20至30kg/cm2的壓力，并且當(dāng)罐內(nèi)壓力超過(guò)30kg/cm2時(shí)，停止電動(dòng)機(jī)33的旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)步驟206中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟207并用(i)代替(i+1)。在步驟208中，用先前獲得的P(i-1)來(lái)測(cè)量并儲(chǔ)存罐內(nèi)壓力P(i)。然后，在步驟209中，CPU41計(jì)算對(duì)于周期ΔT1(＝(P(i)-P(i-1))/0.05)的壓力變化率ΔP1/ΔT1。
在步驟210中，執(zhí)行檢查以確定對(duì)于短周期ΔT1的壓力變化率ΔP1/ΔT1是否小于預(yù)定值。通過(guò)此流程，執(zhí)行檢查以確定與壓力罐10A相連的氣動(dòng)工具是否正被用于諸如連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)的操作，該操作在短周期內(nèi)消耗大量空氣。在此實(shí)施例中，將預(yù)定值設(shè)定為-1。當(dāng)正在進(jìn)行連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)時(shí)，罐內(nèi)壓力會(huì)跳動(dòng)，并且壓力變化的波動(dòng)會(huì)變得更大。當(dāng)周期ΔT1內(nèi)ΔP1的減少大于(-1)(即ΔP1/ΔT1＜-1)時(shí)，根據(jù)波動(dòng)大小就可以確定該氣動(dòng)工具正被用于如連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)的操作。隨后，程序控制運(yùn)行到步驟212并且以N1＝1200rpm來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)33。
當(dāng)步驟210中的結(jié)論為否定的(NO)時(shí)，即當(dāng)對(duì)于短周期(0.05秒)罐內(nèi)壓力變化率小于預(yù)定值時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟211。在步驟211中，執(zhí)行檢查以確定所測(cè)壓力P(i)是否大于26kg/cm2。當(dāng)步驟211中的結(jié)論為肯定的(YES)時(shí)，程序控制返回步驟206。當(dāng)步驟211中的結(jié)論為否定的(NO)時(shí)，即當(dāng)罐內(nèi)壓力P(i)等于或小于26kg/cm2時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟212并且以N1＝1200rpm來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)33。也就是說(shuō)，通過(guò)步驟206至212中的流程，當(dāng)該波動(dòng)大于預(yù)定值時(shí)，就不允許壓力降低至26kg/cm2，并且在檢測(cè)到該波動(dòng)后立即啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)33。因此，抑制了罐內(nèi)壓力的降低。
然后，在步驟213中，測(cè)量壓力P(i)，并執(zhí)行檢查以確定所測(cè)壓力P(i)是否大于30kg/cm2。當(dāng)步驟213中的結(jié)論為肯定的(YES)時(shí)，程序控制返回步驟203并將電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N0(0rpm)。當(dāng)壓力P(i)等于或小于30kg/cm2時(shí)，就重復(fù)壓力測(cè)量流程直至壓力P(i)達(dá)到30kg/cm2。
(5.4)高效模式圖7是儲(chǔ)存在本發(fā)明的控制器部分40的ROM43的高效模式程序的流程圖。在高效模式中，電動(dòng)機(jī)33以高速N3＝3600rpm或者中間速度N2＝2400rpm旋轉(zhuǎn)。
圖7中，首先，在步驟301中進(jìn)行初始設(shè)置并將電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N設(shè)定為N2＝2400rpm。此外，將取樣周期ΔT1設(shè)定為0.05秒來(lái)為控制器部分40取回由壓力罐10A的壓力傳感器11輸出的信號(hào)。也就是說(shuō)，當(dāng)i＝0，1，2，3...時(shí)，計(jì)算P(i-1)和P(i)之差來(lái)檢測(cè)每0.05秒罐內(nèi)壓力的變化。在此實(shí)施例中，計(jì)算0.05秒的周期；然而，本發(fā)明并不總局限于該時(shí)間數(shù)值。
在步驟304中，執(zhí)行檢查以確定是否仍然選擇高效模式。當(dāng)步驟304中的結(jié)論為否定的(NO)時(shí)，即沒(méi)有選擇高效模式，程序控制在圖4中步驟70跳轉(zhuǎn)到模式選擇。當(dāng)步驟304中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，即仍然選擇功率模式，程序控制進(jìn)入步驟305并且測(cè)量并儲(chǔ)存壓力罐10A中壓縮空氣的壓力P(i)。在步驟306中，執(zhí)行檢查以確定所測(cè)壓力P(i)是否大于30kg/cm2。當(dāng)步驟306中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制轉(zhuǎn)到步驟324并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N改變?yōu)镹0(0rpm)。也就是說(shuō)，在此實(shí)施例中，在壓力罐10A中保持20至30kg/cm2的壓力，因此，當(dāng)該壓力超過(guò)30kg/cm2時(shí)，就停止電動(dòng)機(jī)33。
當(dāng)步驟306中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟307并且用(i)替代(i+1)。在步驟308中，用先前所獲得的P(i-1)來(lái)測(cè)量并儲(chǔ)存罐內(nèi)壓力P(i)。然后，在步驟309中，CPU 41計(jì)算對(duì)于周期ΔT1(＝(P(i)-P(i-1))/0.05)的壓力變化率ΔP1/ΔT1。
在步驟310中，執(zhí)行檢查以確定對(duì)于短周期ΔT1的壓力變化率ΔP1/ΔT1是否小于預(yù)定值。通過(guò)此流程，執(zhí)行檢查以確定與壓力罐10A相連的氣動(dòng)工具是否正被用于諸如連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)的操作，該操作在短時(shí)間內(nèi)消耗大量空氣。在此實(shí)施例中，-1被設(shè)定為預(yù)定值。當(dāng)正在進(jìn)行連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)時(shí)，罐內(nèi)壓力會(huì)跳動(dòng)，并且壓力變化的波動(dòng)會(huì)變得更大。當(dāng)周期ΔT1內(nèi)ΔP1的減少大于(-1)(即ΔP1/ΔT1＜-1)時(shí)，根據(jù)波動(dòng)大小就可以確定該氣動(dòng)工具正被用于如連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)的操作。隨后，程序控制進(jìn)入步驟312。
在步驟312中，通過(guò)電壓檢測(cè)器311來(lái)檢測(cè)供電電路31(圖3)中電源310的電壓(V)，并在步驟313中，執(zhí)行檢查以確定該電壓是否低于預(yù)定電壓，在此實(shí)施例中該預(yù)定電壓為90V。當(dāng)氣動(dòng)工具消耗大量的空氣時(shí)，優(yōu)選為立即提高電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速并增加所生成的壓縮空氣量。然而，當(dāng)另一個(gè)氣動(dòng)工具與壓力罐10A相連并正被使用時(shí)，就將增加施加在電源310上的負(fù)載并且將斷開供電電路31的斷路開關(guān)(未顯示)。為了避免這種現(xiàn)象，在步驟313中，將供電電壓V與預(yù)定電壓(90V)相比較。當(dāng)步驟313中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，即當(dāng)通常為100V的供電電壓已降至90V或更低時(shí)，就可以認(rèn)為另一個(gè)氣動(dòng)工具也正在被使用并且相當(dāng)大的負(fù)載正被施加在電源310上。從而，程序控制轉(zhuǎn)到步驟319，而電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被保持在N2(＝2400rpm)。
當(dāng)電源310處的電壓等于或大于90V時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟314并通過(guò)電流檢測(cè)器312檢測(cè)流經(jīng)供電電路31的負(fù)載電流I。在步驟315中，進(jìn)行檢查以確定所測(cè)電流I是否大于預(yù)定電流，在此實(shí)施例中為30A。當(dāng)步驟315中的結(jié)論為肯定的(YES)時(shí)，就可以認(rèn)為當(dāng)電動(dòng)機(jī)33的當(dāng)前轉(zhuǎn)速N增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)33的繞組溫度將過(guò)度上升或者電源310的斷路開關(guān)將被斷開。從而，程序控制也轉(zhuǎn)到步驟319，而電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被保持在N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟315的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟316并測(cè)量電動(dòng)機(jī)33的定子331的繞組溫度。在步驟317中，執(zhí)行檢查以確定該繞組溫度是否高于預(yù)定溫度，在此實(shí)施例中為120℃。此外，在此實(shí)施例中，測(cè)量電動(dòng)機(jī)33的繞組溫度；然而，可以在另一部分測(cè)量該溫度。當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度等于或高于120℃并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N還在增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)33的溫度將過(guò)度上升并且阻礙電動(dòng)機(jī)33的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由于溫度的過(guò)度上升，壓縮空氣生成器20的壓縮空氣生成效率將發(fā)生顯著的惡化。因此，當(dāng)步驟317中的結(jié)論為肯定的(YES)時(shí)，程序控制也轉(zhuǎn)到步驟319，而電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被保持在N2(＝2400rpm)。
當(dāng)步驟317中的結(jié)論為否定的(NO)時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟318并且電動(dòng)機(jī)33的轉(zhuǎn)速N被設(shè)定為N3(＝3600rpm)。
在步驟320中，重新設(shè)定i＝0，并且在步驟321中，執(zhí)行檢查以確定壓力罐10A中的壓力P(i)是否大于30kg/cm2。當(dāng)步驟321中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制轉(zhuǎn)到步驟324，并且停止電動(dòng)機(jī)33。當(dāng)步驟321中的結(jié)論為否定的(NO)時(shí)，在步驟322中用i替代i+1，并在步驟323中，執(zhí)行檢查以確定i是否已達(dá)到100，即是否已經(jīng)歷了5秒鐘。當(dāng)步驟323中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，就設(shè)定i＝0(步驟102)并且程序控制轉(zhuǎn)到步驟104。通過(guò)步驟135至137中執(zhí)行的這些流程，由于當(dāng)每0.5秒將轉(zhuǎn)速改變?yōu)镹2和N3時(shí)會(huì)得到令人不適的感覺(jué)，所以使電動(dòng)機(jī)33在相同的轉(zhuǎn)速N下保持5秒鐘。
當(dāng)步驟310中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，即當(dāng)對(duì)于短周期(0.05秒)的罐內(nèi)壓力變化率小于預(yù)定值，程序控制進(jìn)入步驟311。在步驟311中，執(zhí)行檢查以確定所測(cè)壓力p(i)是否大于26kg/cm2。當(dāng)步驟311中的結(jié)論是肯定的(YES)時(shí)，程序控制返回步驟306。當(dāng)步驟311中的結(jié)論是否定的(NO)時(shí)，即當(dāng)罐內(nèi)壓力p(i)等于或小于26kg/cm2時(shí)，程序控制進(jìn)入步驟312。通過(guò)在步驟306至312中執(zhí)行的這些流程，當(dāng)該波動(dòng)大于預(yù)定值時(shí)，就不允許壓力降至26kg/cm2，并且在檢測(cè)到波動(dòng)后立即啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)33。從而，就抑制了罐內(nèi)壓力的降低。
(6)運(yùn)行下面將對(duì)本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行說(shuō)明。
圖8是顯示當(dāng)不改變轉(zhuǎn)速時(shí)表示罐內(nèi)壓力P變化的曲線的圖表。在此狀態(tài)下，根本沒(méi)有使用氣動(dòng)工具，而曲線a表示當(dāng)電動(dòng)機(jī)33以3600rpm速度旋轉(zhuǎn)時(shí)的壓力變化，曲線b表示當(dāng)電動(dòng)機(jī)33以2400rpm速度旋轉(zhuǎn)時(shí)的壓力變化，曲線c表示當(dāng)電動(dòng)機(jī)33以1200rpm速度旋轉(zhuǎn)時(shí)的壓力變化。當(dāng)轉(zhuǎn)速N的初始值為2400rpm時(shí)，首先，在電動(dòng)機(jī)開關(guān)已經(jīng)被閉合后，沿曲線b提升壓力罐10A中的壓力。當(dāng)經(jīng)歷了3分鐘左右時(shí)，壓力達(dá)到30kg/cm2，并且停止電動(dòng)機(jī)33。當(dāng)保持該狀態(tài)，壓縮空氣逐漸地從壓力罐10A中泄漏出去并且其壓力被降低。當(dāng)壓力罐10A中的壓力已經(jīng)降至26kg/cm2時(shí)，電動(dòng)機(jī)33被重新啟動(dòng)。同樣，對(duì)于曲線a和c，壓力為30kg/cm2時(shí)電動(dòng)機(jī)33被關(guān)閉，而壓力為26kg/cm2時(shí)電動(dòng)機(jī)被開啟。
參照?qǐng)D9下面將對(duì)自動(dòng)模式下本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行說(shuō)明。
在圖9的圖中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示壓力罐10A中壓縮空氣的壓力。曲線(a)和(b)表示檢測(cè)到罐內(nèi)壓力無(wú)波動(dòng)的情況，也就是，當(dāng)根據(jù)在經(jīng)歷每個(gè)長(zhǎng)周期(5秒鐘)后所獲得的壓力變化率，而不是根據(jù)在經(jīng)歷每個(gè)短周期(0.05秒鐘)后所獲得的壓力變化率來(lái)執(zhí)行控制時(shí)。曲線(a′)和(b′)表示檢測(cè)到罐內(nèi)壓力有波動(dòng)的情況，并且根據(jù)兩個(gè)壓力變化率來(lái)執(zhí)行控制流程。
根據(jù)曲線(a)，到T＝0時(shí)，壓力罐10A中的壓力P為29kg/cm2，壓縮空氣沒(méi)有被消耗，并且電動(dòng)機(jī)33被停止。例如，當(dāng)正在使用連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)時(shí)，則在T＝0時(shí)刻啟動(dòng)釘槍，大量空氣被消耗，并且罐內(nèi)壓力跳動(dòng)并急劇下降。在經(jīng)歷了T＝5秒鐘后，計(jì)算壓力變化率ΔP2/ΔT2。由于所獲得的變化率ΔP2/ΔT2是-1.7，所以從轉(zhuǎn)速改變判斷表中選擇中間轉(zhuǎn)速N2＝2400rpm。因此，從T＝0秒至T＝5秒，電動(dòng)機(jī)33以N0速度旋轉(zhuǎn)，并且在T＝5秒后，以N2速度旋轉(zhuǎn)。
曲線(a′)表示執(zhí)行波動(dòng)檢測(cè)的情況。到T＝0時(shí)，罐內(nèi)壓力P為29kg/cm2，并停止電動(dòng)機(jī)33。當(dāng)在T＝0時(shí)刻開始連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)時(shí)，如曲線a一樣，罐內(nèi)壓力P有跳動(dòng)并被減少。然而，在經(jīng)歷了ΔT1＝0.05秒后，計(jì)算對(duì)于該波動(dòng)的壓力變化率(＝ΔP1/ΔT1)，并且由于ΔP1/ΔT1＝-5＜-1，就可以確定該波動(dòng)很大。此外，由于供電電壓V等于或大于90V，負(fù)載電流I等于或小于30A并且電動(dòng)機(jī)繞組溫度t等于或低于120℃，所以電動(dòng)機(jī)33立即轉(zhuǎn)為高轉(zhuǎn)速N3＝3600rpm。因此，在經(jīng)歷了ΔT1＝0.05秒后，電動(dòng)機(jī)以3600rpm的高速N3旋轉(zhuǎn)，從而，如曲線(a′)所示，抑制了壓力罐10A中壓力的降低，并保持在接近29kg/cm2的壓力。
根據(jù)曲線(b)，到T＝0時(shí)，壓力罐10A中的壓力P等于或小于26kg/cm2，沒(méi)有壓縮空氣被消耗，并且電動(dòng)機(jī)33以中間速度N2＝2400rpm旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，壓力P逐漸在增加。當(dāng)在T＝0時(shí)刻啟動(dòng)連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)時(shí)，壓力罐10A中的壓力P跳動(dòng)并被減少。在經(jīng)歷了5秒鐘后，計(jì)算壓力變化率ΔP2/ΔT2，并由于ΔP2/ΔT2＝-0.9，所以從轉(zhuǎn)速改變判斷表中選擇轉(zhuǎn)速N3＝3600rpm。因此，到T＝5秒時(shí)，電動(dòng)機(jī)33以中間轉(zhuǎn)速N2＝2400rpm旋轉(zhuǎn)，隨后，變?yōu)?600rpm的高速N3。然而，在此5秒周期內(nèi)，顯著地降低了壓力罐10A中的壓力P。
根據(jù)曲線(b′)和曲線(b)，到T＝0時(shí)，壓力罐10A中的壓力P等于或小于26kg/cm2，沒(méi)有壓縮空氣被消耗，并且電動(dòng)機(jī)33以中間速度N2＝2400rpm旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在T＝0時(shí)刻啟動(dòng)連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)并且已經(jīng)歷了ΔT1＝0.05秒時(shí)，由于在此情況下執(zhí)行了波動(dòng)檢測(cè)，所以計(jì)算該壓力變化率。由于ΔP1/ΔT1＝-4＜-1，就可以確定該波動(dòng)很大。此外，由于供電電壓V等于或大于90V，負(fù)載電流I等于或小于30A并且電動(dòng)機(jī)繞組溫度t等于或低于120℃，所以在經(jīng)歷了ΔT1＝0.05秒后，電動(dòng)機(jī)33立即轉(zhuǎn)向高速N3＝3600rpm。因此，與曲線(b)的情況相比，可以抑制壓力罐10A中壓力的減少，并且在啟動(dòng)連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)后基本可以將壓力水平保持為與T＝0時(shí)刻相同。
在此不對(duì)靜音模式和高效模式下本發(fā)明的空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。也就是說(shuō)，與自動(dòng)模式下的方式相同，當(dāng)對(duì)于短周期的該罐壓力變化率大于預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)33而不允許壓力降至預(yù)定水平。因此，當(dāng)對(duì)于諸如連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)的操作消耗大量的空氣時(shí)，就可以抑制壓力罐10A中的壓力的降低。
由于對(duì)本發(fā)明空氣壓縮機(jī)的說(shuō)明是很清楚的，所以當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成器的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為N0、N1、N2或者N3(N0＝0，N0＜N1＜N2＜N3)時(shí)，用戶可以從靜音模式、高效模式和自動(dòng)模式中選擇所需的模式，其中靜音模式用于以轉(zhuǎn)速N0或者N1來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，高效模式用于以轉(zhuǎn)速N0、N2或者N3來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，自動(dòng)模式用于以轉(zhuǎn)速N0、N1、N2或N3來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。因此，該空氣壓縮機(jī)可以應(yīng)對(duì)不同的使用環(huán)境，例如，高速和高功率是非常重要的環(huán)境，低噪音是非常重要的環(huán)境，以及根據(jù)所使用的氣動(dòng)工具需要調(diào)整噪音和功率之間的平衡的環(huán)境。
當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，就為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指定多個(gè)等級(jí)，并且利用由壓力罐的壓力傳感器檢測(cè)的壓力來(lái)計(jì)算每次經(jīng)歷了諸如0.05秒的短周期的壓力變化率和每次經(jīng)歷了諸如5秒的長(zhǎng)周期的壓力變化率。根據(jù)這些壓力變化率，就可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，當(dāng)空氣壓縮機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)并且僅有的空氣消耗量是自然泄漏的結(jié)果時(shí)，或者當(dāng)由于正在使用諸如小型空氣敲打機(jī)的工具而只需要少量空氣時(shí)，電動(dòng)機(jī)僅需在低速下旋轉(zhuǎn)，而可以降低噪音。
當(dāng)在短時(shí)間內(nèi)消耗大量空氣時(shí)，例如，當(dāng)利用大型釘槍進(jìn)行連續(xù)釘子驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就立即轉(zhuǎn)為高速，而可以抑制壓力罐中壓力的降低。因此，對(duì)于連續(xù)驅(qū)動(dòng)水泥釘或者大直徑木釘，就可以減少不良卡釘現(xiàn)象的發(fā)生頻率。此外，即使當(dāng)暫時(shí)發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)，也極大地縮短了所受影響的周期。
另外，當(dāng)檢測(cè)到壓力罐中壓力的較大波動(dòng)并且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為高轉(zhuǎn)速時(shí)，至少在預(yù)定的周期(例如，5秒鐘)內(nèi)保持先前的轉(zhuǎn)速。因此，可以避免在短時(shí)間內(nèi)頻繁改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而可以抑制得到令人不適的感覺(jué)。
權(quán)利要求
1.一種空氣壓縮機(jī)包括儲(chǔ)罐單元，用于儲(chǔ)存壓縮空氣；壓縮空氣生成器，用于生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣；包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分；以及控制器部分，用于控制驅(qū)動(dòng)部分，其中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為N0、N1、N2或者N3時(shí)，使從一組運(yùn)行模式中選擇出來(lái)的至少兩種運(yùn)行模式有效，其中N0＝0并且N0＜N1＜N2＜N3，該組運(yùn)行模式包括在轉(zhuǎn)速N0或N1下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的靜音模式，在轉(zhuǎn)速N0、N2或N3下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的高效模式和在轉(zhuǎn)速N0、N1、N2或N3下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)模式。
2.一種空氣壓縮機(jī)包括儲(chǔ)罐單元，用于儲(chǔ)存壓縮空氣；壓縮空氣生成器，用于生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣；包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分；控制器部分，用于控制驅(qū)動(dòng)部分，其中使從一組模式中選擇出來(lái)的至少兩種模式有效，其中該組模式包括在包含0的至少兩種轉(zhuǎn)速間切換電動(dòng)機(jī)的第一模式，在包含0的至少三種轉(zhuǎn)速間切換電動(dòng)機(jī)的第二模式和在包含0的至少四種轉(zhuǎn)速間切換電動(dòng)機(jī)的第三模式。
3.如權(quán)利要求1所述的空氣壓縮機(jī)，還包括用戶用來(lái)指定模式的運(yùn)行模式選擇開關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的空氣壓縮機(jī)，還包括壓力傳感器，用于檢測(cè)儲(chǔ)罐單元內(nèi)的壓力，其中根據(jù)由壓力傳感器輸出的信號(hào)來(lái)改變所選模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求2所述的空氣壓縮機(jī)，還包括壓力傳感器，用于檢測(cè)儲(chǔ)罐單元內(nèi)的壓力，其中根據(jù)由壓力傳感器輸出的信號(hào)來(lái)改變所選模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
6.如權(quán)利要求4所述的空氣壓縮機(jī)，其中壓力傳感器在預(yù)定周期ΔT間隔上檢測(cè)儲(chǔ)罐單元內(nèi)的壓力P來(lái)獲得ΔP/ΔT，并且根據(jù)該比率ΔP/ΔT來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中ΔP/ΔT是壓力變化ΔP對(duì)預(yù)定周期ΔT的比率。
7.如權(quán)利要求4所述的空氣壓縮機(jī)，其中計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2，并根據(jù)P、ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2的信息改變自動(dòng)模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率，ΔP2/ΔT2是在長(zhǎng)于ΔT1的周期ΔT2內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
8.如權(quán)利要求5所述的空氣壓縮機(jī)，其中計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2，并根據(jù)P、ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2的信息改變第三模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率，ΔP2/ΔT2是在長(zhǎng)于ΔT1的周期ΔT2內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
9.如權(quán)利要求4所述的空氣壓縮機(jī)，其中計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1，并根據(jù)P和ΔP1/ΔT1的信息改變靜音模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
10.如權(quán)利要求5所述的空氣壓縮機(jī)，其中計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1，并根據(jù)P和ΔP1/ΔT1的信息改變第一模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
11.如權(quán)利要求4所述的空氣壓縮機(jī)，其中計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1，并根據(jù)P和ΔP1/ΔT1的信息改變高效模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
12.如權(quán)利要求5所述的空氣壓縮機(jī)，其中計(jì)算由壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1，并根據(jù)P和ΔP1/ΔT1的信息改變第二模式中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中ΔP1/ΔT1是在相對(duì)較短的周期ΔT1內(nèi)儲(chǔ)罐單元內(nèi)部壓力的壓力變化率。
13.如權(quán)利要求7所述的空氣壓縮機(jī)，還包括至少檢測(cè)電動(dòng)機(jī)溫度的溫度傳感器，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)部分電壓的電壓傳感器和檢測(cè)流經(jīng)驅(qū)動(dòng)部分的電流負(fù)載的電流傳感器之一，其中根據(jù)由所述傳感器和壓力傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)中包含的信息來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
14.如權(quán)利要求4所述的空氣壓縮機(jī)，其中控制器部分具有用于儲(chǔ)存表示儲(chǔ)罐單元內(nèi)的壓力P、壓力變化率ΔP2/ΔT2和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N之間關(guān)系的信息的存儲(chǔ)器，其中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是通過(guò)搜索所述存儲(chǔ)器確定的。
15.一種用于控制空氣壓縮機(jī)的控制方法，其中空氣壓縮機(jī)包括儲(chǔ)存壓縮空氣的儲(chǔ)罐單元，生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣的壓縮空氣生成器，包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分，檢測(cè)儲(chǔ)罐單元中壓力的壓力傳感器，以及控制驅(qū)動(dòng)部分的控制器部分，所述方法包括從三種運(yùn)行模式中選擇一種運(yùn)行模式，這三種運(yùn)行模式包括在高速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的高效模式，在低速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的靜音模式，以及根據(jù)設(shè)置狀態(tài)在從低速到高速的范圍內(nèi)自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速的自動(dòng)模式；檢測(cè)儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐單元中的壓縮空氣的壓力P；以及根據(jù)所選運(yùn)行模式和從壓力傳感器接收到的檢測(cè)信號(hào)來(lái)在多個(gè)級(jí)別上改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
16.一種用于控制空氣壓縮機(jī)的控制方法，其中空氣壓縮機(jī)包括儲(chǔ)存壓縮空氣的儲(chǔ)罐單元，生成將要供應(yīng)給儲(chǔ)罐單元的壓縮空氣的壓縮空氣生成器，包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成部分的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分，檢測(cè)儲(chǔ)罐單元中壓力的壓力傳感器，以及控制驅(qū)動(dòng)部分的控制器部分，所述方法包括從三種運(yùn)行模式中選擇一種運(yùn)行模式，這三種運(yùn)行模式包括在高速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的高效模式，在低速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的靜音模式，以及根據(jù)設(shè)置狀態(tài)在從低速到高速的范圍內(nèi)自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速的自動(dòng)模式；檢測(cè)儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐單元中的壓縮空氣的壓力P；計(jì)算檢測(cè)到的壓力P來(lái)獲得ΔP1/ΔT1，它是對(duì)于相對(duì)較短的周期ΔT1的壓力變化率；計(jì)算檢測(cè)到的壓力P來(lái)獲得ΔP2/ΔT2，它是對(duì)于長(zhǎng)于周期ΔT1的周期ΔT2的壓力變化率；以及根據(jù)所選運(yùn)行模式和包含P、ΔP1/ΔT1和ΔP2/ΔT2的三種壓力信息來(lái)在多個(gè)級(jí)別上改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
17.如權(quán)利要求15所述的控制方法，還包括檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的溫度T；以及根據(jù)所選運(yùn)行模式、所述三種壓力信息和所述溫度T的檢測(cè)信號(hào)來(lái)在多個(gè)級(jí)別上改變所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
18.如權(quán)利要求16所述的控制方法，還包括檢測(cè)至少所述驅(qū)動(dòng)部分的電源電壓和負(fù)載電流之一；以及根據(jù)至少所檢測(cè)到的電源電壓和負(fù)載電流之一、所選運(yùn)行模式和所述三種壓力信息來(lái)在多個(gè)級(jí)別上改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
19.如權(quán)利要求16所述的控制方法，還包括利用儲(chǔ)罐單元的壓力P和壓力變化率ΔP2/ΔT2來(lái)在一個(gè)表格中搜索所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其中所述表格儲(chǔ)存于配置在所述控制器部分中的存儲(chǔ)器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了空氣壓縮機(jī)及其控制方法，為驅(qū)動(dòng)壓縮空氣生成器的電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備三種運(yùn)行模式，這三種運(yùn)行模式包括在高速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的高效模式，在低速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的靜音模式，以及根據(jù)設(shè)置狀態(tài)從低速到高速自動(dòng)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)模式。用戶可以通過(guò)利用運(yùn)行模式選擇開關(guān)來(lái)指定所需的運(yùn)行模式。
文檔編號(hào)F04B49/06GK1573101SQ200410062859
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者飯村良雄, 折笠博明, 砂押光廣, 瀬川和宏 申請(qǐng)人:日立工機(jī)株式會(huì)社