专利名称：用于电动工具的自适应式控制器及控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及一种电动工具，并且更具体地涉及一种控制器 及控制系统，其用于检测和防止可能使搮作者失去对工具的控制的扭转工况。
背景技术：
为了使例如钻孔机的电动工具能够有效快速地钻孔或驱动紧固件，该 工具必需能够传送大的转矩。在一些情形中，这种转矩大小可能让用户 难以控制。例如在用钻孔机钻孔时， 一些工件将会在工具的退出侧上形 成毛口。这些毛口会与钻头的螺旋槽接合，从而使得在钻头试图脱开时 转矩急剧增大。在一些情形中，毛口可能会使得钻头停止转动，从而产 生很强的反作用转矩，当马达转动由搮作员握住的工具(而不是转动钻头) 时，该反作用转矩施加到工具搮作员。在其它情形中，扭转工况是一种 较緩慢的现象，其中扭转程度緩慢增大直到操作员失去对工具的控制。
从而，期望提供一种控制系统，该控制系统用于检测可能会使操作员 失去对工具的控制的扭转工况并在检测到不利的转动工况时采取保护性 操作。所述控制方案将会自适应地处理不同类型的转动工况。
在此部分中的说明仅提供与本实用新型相关的背景信息，且不会构成现 有技术。
实用新型内容
提供一种用于具有转轴的电动工具的控制器。所述控制器包括用于在 所述电动工具搮作期间监测所述工具的^的装置；用于通过使用定义为所
工况的装置，其中所述所监测^lt选自所述工具绕所述轴线的角位移以及所 述工具绕所述轴线的角il^;以及用于基于所述函数的输出来启动保护操 作以处理所迷工具的转动工况的装置。根据本实用新型的另一方面，提供一种用于具有转轴的电动工具的控制
器，所述控制器包括用于在所述电动工具操作期间监测所述工具的^lt的 装置；用于通过使用定义为所监测参数的线性组合的函数来评估所述工具绕 所述转轴的纵向轴线的转动工况的装置，其中所述函数的形式为 Co+c,nh+Cm2+…+c^mn，其中(c。， c" C2…Cn)是常数，而(m" m2 mn) 是所监测的M;以及用于基于所述函数的输出来启动保护操作以处理所 述工具的转动工况的装置。
根据本发明的另一方面，H供一种用于具有转轴的电动工具的控制器， 所述控制器包括用于在，述电动工具IMt期间监测所，工具的参数的装
述转轴的纵向轴线的转动工况的装置，其中所述函数的形式为f-Co+c^f"m" m2…mk)+c^f2(m" m2…mk)+…+c^fn(m" m2. ,mk),其中(c。，
Cn C2…Cn)是常数，而(f" f2…fn)是所监测的参数的子函数；以及用于基于 所述函数的输出来启动保护操作以处理所述工具的转动工况的装置。
根据本发明的另一方面，提供一种适于用在电动工具中的控制系统，包
括马达，其以可驱动的方式耦联到转轴以将转动运动施加到所述转轴上；
转速传感器，其设置在所述工具内并且能够操作以检测所述工具绕所述轴的
纵向轴线的转动运动；以及控制器，其电连接到所述转速传感器并且能够 搮作以使用定义为从所述转速传感器导出的转动运动参数的线性组合的 函数来检测所述工具绕纵向轴线的转动工况，所述函数的形式为 Co+Cnh+Cm2+…+Cj^mn,其中(c。， c" C2…Cn)是常数,而(m" m2." mn)是所述转动运动参数。
在本实用新型的另一方面，所监测参数选自所述工具所获取的电流、
7所述工具绕所述轴线的角位移、所述工具绕所述轴线的角速度以及/或者 所述工具绕所述轴线的角加速度。
从本文所提供的说明，可以得知其它的应用领域。应当理解，本说明 书和具体的实施例仅是出于解释性的目的，并且不构成对本实用新型的 范围的限制。
附困说明
困l是示例性钻孔机的示意困2是示出用于电动工具的示例性自适应式控制方案的流程图3是示出经验性地推得的工具参数数据的散点图4示出在孔切割工具中使用线性回归所导出的自适应式控制方案 的测试结果；
图5示出在孔切割工具中使用对数回归所导出的自适应式控制方案 的测试结果；以及
图6是用于AC驱动电动工具的示例性控制电路的框图。
这里示出的附图仅用于解释的目的，并且决不构成对本实用新型范围 的限制。
具体实施方式
图1示出了具有转轴的示例性电动工具10。在此示例中，电动工具 是手持式钻孔机。尽管下面的说明是参照钻孔机进行的，但容易理解的 是，本实用新型的广义方面可应用于具有转轴的其它种类的电动工具， 例如钻孔机、圃锯、角磨机、螺丝刀以及抛光机。
通常，钻孔机包括以可驱动的方式耦联到电动马达14的主轴12 (即 转轴)。夹头16耦联在主轴12的一端；电动马达14的驱动轴18经由变 速器22连接到主轴12的另一端。这些部件封装在外壳20内。工具的操 作通过使用嵌入在工具手柄中的操作员致动的开关24来控制.开关调节 从电源26流向马达14的电流。尽管上面讨论了钻孔机的几个主要部件， 但容易理解的是，构造可操作的钻孔机会需要本领域公知的其它部件。电动工具10还配置有控制系统30，用于检测和防止可能会导致操作员 失去对工具的控制的扭转工况。控制系统30可包括h在电动工具10的手 柄中的转速传感器32、电流传感器34和微控制器36。
在特定的搮作工况下，电动工具10可在操作员握持时转动。在钻孔 机中，转速传感器32配置成检测工具总体上绕主轴12纵向轴线的转动 运动。由于转动力的复杂性，可以理解，工具不太可能精确地绕着主轴 的轴线转动。转速传感器32又将指示任何转动运动的信号传递到控制器 36以用于进一步地评估。对于不同的电动工具，可以构想，传感器可设 置在不同位置和/或配置成检测沿不同轴线的运动。
在优选实施方式中，转速传感器32的搮作原理基于科里奥利效应。 简单地说，转速传感器包括谐振质量块(resonating mass )。当电动工具 进行绕主轴轴线的转动运动时，谐振质量块将根据科里奥利效应橫向移 位，使得横向移位与角速度成正比。值得注意的是，质量块的谐振运动 和质量块的横向移动发生在与转轴的转动轴线垂直的平面内。然后，使 用电容传感元件检测橫向移位并产生指示该橫向移位的可用信号。示例 性的转速传感器是可从Analog Devices购买的ADXRS150或ADXRS300 陀螺仪装置。其它种类的转动传感器，例如角速度传感器、加速度计等 也包括在本实用新型的范围内。
参照图2，微控制器执行自适应的控制方案以评估工具的转动运动。 在工具的搮作期间，实时监测与电动工具相关联的各个麥数，如42所示。 这些参数的值接着被提供到控制器。示例性参数包括工具绕轴线的角位 移、工具绕轴线的角速度、工具绕轴线的角加速度、马达电流、马达温 度、触发开关温度等。容易理解，其它参数也落入本实用新型的范围内。
基于所监测的参数，工具绕主轴纵向轴线的转动工况接着在44处通 过微控制器评估。具体地，控制方案采用限定成这些参数的线性组合的 函数、或者所述参数的函数来评估转动工况。在一个简单的形式中，所 述函数可表达为f-Co+c^nh+Cm2+…+c,mn的形式，其中(Co， d， c2 Cn)是常数，而(iih， m2…nO是所监测的电动工具的参数。这些系数对于 给定的电动工具保持恒定，并且以下文进一步描述的方式来计算。
该函数更一般的表达式是所监测参数的函数的线性组合。这个更为一 般的表达式是f "c。+c,f"m" m2".mk)+c2*f2(m" m2…mk)+…+c/fn(m"m2".mk)，其中(f" f2…fn)是所监测的k个参数的子函数.示例性函数可 包括但不限于fi-mjm2， f2 = l/m3， f3-ln(m5)， f4-m2*m2*m2,以及& -expAnu。本实用新型也可构想其它函数。尽管将使用简单形式的函数 来教导下述的方法，但是可以理解，所述函数的更为一般的形式也落入 在本实用新型的范围内。
在操作期间，微控制器周期性地计算该函数的值。用于处理转动工况 的保护操作可以在48处根据该函数的输出而启动。当该函数输出大于某 个阈值(例如零)的值时，那么控制器启动保护操作；否则，不采取保 护措施。
在示例性的实施方式中，使用线性回归来确定该函数的系数值。在本 文中，线性回归是一种在其它变量值给定时估计一个变量的条件期望值 的方法。而且，其提供一种计算一组常数的手段，例如以在最小平方意 义上使得所计算的函数和期望值之间的均方误差的和最小。在此情形下， 通过电动工具的一个或多个选定的操作参数推得该函数的输出。
在开发阶段期间并且在商业化之前，测量电动工具以采集为了计算适 合于该电动工具或该电动工具系列的函数常数所必需的参数。为了确定 何时需要保护操作，在使得工具在操作员握持下转动的不同工况下操作 给定的电动工具。在这些工况期间，监测并获取工具参数以用于进一步 的评估。此外，对于每个观察到的转动工况，作出判断是否需要采取保 护搮作来处理该转动工况。所获取的工具参数数据可接着标记为或者需 要保护操作或者不需要保护搮作。由于是在一段时间内对工具参数进行 监测，所以可以理解，标记了一组在触发事件之前或与触发亊件同时的 离散的数据。还可以理解，在开发阶段中确定出系数之后，它们被适当 地应用在电动工具或电动工具系列的产品版本中。
用于所述函数的系数可以通过线性回归从所采集的工具数据推得。简 单地说，由工具数据构造一个设计矩阵X，其中所述矩阵的每个列对应 于特定类型的测量值一一例如角位移、角速度等，而所述矩阵的每个行 是一組时间上一致的标记的参数数据。注意，第一列将对应于系数Co， 且此列中的每个元素设定为1。每组参数数据的所需结果用于构造列矩阵 R，其中每个元素对应于X中相应的数据行。在示例性的结果矩阵中，1 可以用于表示需要保护搮作；而-1可以用于不需要保护操作。通过将两 个以上的结果值分派到标记的工具参数数据，可以获得更小粒度的评估。例如，最为恶劣的转动工况可以用+1000来表示，中等的转动工况可以用 十100来表示，较不恶劣的转动工况可以用+l来表示，而最后不需要保护
操作的工况用-1来表示。在此实施例中，使用不同的阈值来评估所述函 数，并且可以启动不同的保护操作来处理转动工况的严重程度。
计算如下地进行。设计矩阵乘以转置的设计矩阵XT。该结果表示为 XTX 转置的设计矩阵还乘以结果矩阵R——该结果矩阵R是一个列矩 阵。该结果表示为XTR。第一乘法搮作的乘积的逆矩阵XTX"然后乘以 第二乘法操作的乘积XTR，从而得到另一个列矩阵。所得到的列矩阵的
元素的值用作函数的系数(C。， Cl， C2…Cn)。
用于孔切削工具的实验结果证实了此方法的优点。在该孔切削工具的 操作期间，采集了 66组离散的工具参数数据。每组数据标记为或者需要 保护搮作、不需要保护搮作或者可能需要保护操作。图3示出了角速度 (Y轴)与角位移(X轴)的相对关系的散点图。如图中通过数据点的 广泛分布和散布所示出的，这两个参数彼此独立。从而，不能得到单个 阈值来区分需要保护操作的情形和不需要保护操作的那些情形。值得注 意的是，其它受监测的工具参数(例如角加速度和马达电流)的散点图 示出类似的形式。
然而，当线性回归应用于工具参数数据时，推得了用于线性组合函数 的系数。在第一情形下，工具参数包括角位移、角速度和角加速度。所 推得的系数可以按比例确定为整数，以便于在微处理器中应用该函数。 在此情形下，用1000为比例来调整所述系数。即使在按比例调整后，角 加速度项仍然是可以忽略的，从而从该函数中删去。所得到的函数将是 (42 x角位移+2 x角速度-1072 )。将所得到的函数应用于66組工具参数 数据，得到图4中示出的结果。0用作阈值，大于O的数据点将启动保护 操作，而小于0的数据点将不会导致保护操作。除了少数几个例外，可
精确地分开。
在另一种情形中，工具参数选定为角位移、角速度，而第三参数定义 为角位移和角速度的乘积。该乘积是上述其中一个子函数的示例。通过 试错，可以推导出用于孔切削工具的其它参数和/或参数的组合。类似地， 这些工具参数、不同的工具参数或者工具参数的组合可以用于其它类型 的电动工具。一种用于确定函数系数值的替代技术是使用对数回归。对数回归特别 适于具有二值结果的函数。对数回归使得需要保护操作的工具数据的概 率最大，而使得不需要保护操作的工具数据的概率最小。在此技术中， 系数和工具参数数据的线性组合等于肯定概率除以否定概率所得的比值
的自然对数，如下所示
<formula>formula see original document page 12</formula>
其中，ln代表自然对数，Py为肯定概率，l-Py为否定概率，(c。， Cl，
C2…Cn)是常数，而(m" I!l2…mn)是所监测的电动工具参数。肯定概率可
重新表示为Py=l/(l+l/eA(c。+c1*m1+c2*m2+…+cn*mn))。 替代地， Py=eA(c。+c1*m1+c2*m2+…+cn*mn)/(l+eA(c0+c1*m1+c2*m2+…+cn*mn))可 能更容易计算，这取决于所采用的微控制器和算法。在表达式 (c。+c^nu+Cm2+…+cJmn)为无限大并为正时，肯定概率正好为1。在表 达式(c。+cJnu+cZm2+…+c^mn)为无限大且为负时，否定概率正好为1。 当表达式(c。+c^mrhcZm2+…+c/mn)所导致的值大于0时，肯定概率大 于0.5且否定概率小于0.5。在此情形下，控制器启动保护操作。当表达 式小于0时，则肯定概率小于0.5且否定概率大于0.5，那么控制器应当 不启动保护操作。在表达式正好为O的情形下，肯定概率正好为0.5，否 定概率也如此，于是控制器可以启动也可以不启动保护操作。这是一种 肯定概率等于否定概率的情形，且启动保护操作或不启动保护操作同样 都是可以接受的。为了方便，在肯定概率和否定概率都等于0.5的时候启 动保护操作。如上说明书所述，为了确定是否启动保护操作，只需要计 算表达式(c。+c,nh+c,m2+…+c/mn)。不需要计算肯定概率的整个函数。 为了逐渐减小由电动工具施加的转矩，对肯定概率的整个函数进行计算 是有利的。尽管上述说明是参照自然对数进行的，可以预料，也可采用 其它底数的对数。底数为2的幂特别适于微处理器计算。
未知系数的计算可如下地进行，以与上述的线性回归过程类似的方式 开始。首先，通过采集到的工具数据构造设计矩阵X，其中该矩阵的每 个列与特定类型的测量值相关，而该矩阵的每个行是一组时间上一致的 标记的参数数据。再次注意到，第一列将对应于系数c。，并且此列中每 个元素设定为1。其次，对矢量b——期望系数的列矩阵一一作初始猜测， 使得每个元素对应于X中相应的行。在第三步中，设计矩阵X乘以此矢 量，并且储存为X、。w以用于随后的计算。
然后如下进行运算计算u产l/(l+exp(-Xb)i)),其中Ui表示临时概率列矩阵b的第i个元
素；
计算(yi-uO，其中yi代表期望输出的第i个元素一一其为1或0，其 中l表示期望启动保护操作，O表示没有保护操作；
计算方阵w,其中对角线元素Wii-iii(l-Ui)，其中其它的所有元素 设定为O,使得只有对角线元素需要计算，从而例如存在一个列中；
计算Wi「"(yrUi)，以产生具有i个元素的列矩阵，其中Wi「1 = 1/WH;
计算X叶。,d-Wi「"(yriii)，以得到另一个具有i个元素的列矩阵；
计算W*X (其等于Wh乘以第i个相应行中的每个元素)，其为具有 i个行和n+l个列的矩阵；
将W*X转置为XT*W;
乘(xTAw"(xWwd-Wii-i*(yrUi))，其为具有n+l个元素的方阵； 乘(X^W"X,其为具有n+l个元素的方阵；
对(x^w广x求逆，将其表示为(x^w"xr1
乘(X"W"X"M(X^W"(X,。,d-Wii"(yi-Ui))]，其为具有n+l个元
素的列矩阵，将其表示为bnew。
对数回归不是确定的，因而需要迭代求解。将bnew复制到b。w中，并 且继续运算上述笫三步，按需循环多次。尽管或多或少的迭代都是可能 的，经验性试验显示通常在六次迭代后得到精确的结果。在适当次数的 迭代后，矢量提供了用于线性组合的系数，(Co, Cl， C2…Cn)。
对数回归应用到为孔切削工具采集的66组离散工具参数数据。所得
到的函数是Py=l/(l+eA-((0.1876*A位移)+(0.015*角速度)-5.102))。将所得 到的函数应用到66组工具参数数据，产生如图5所示的结果。在此情形 下，对数回归方法更好地分开了测试数据。可以预见，用于推导系数值 的其它技术也落入本实用新型的广义范围内。
下面参照图6对用于AC驱动的电动工具的示例性控制电路60的操 作进行进一步的描述。电源电路61耦联到AC电源线输入并提供DC电 压以操作微控制器36，。触发开关24，向微控制器36，提供触发信号，其指 示当触发开关24，由电动工具操作员手动搮作时该开关的位置或设置。用 于搮作马达14，的驱动电流由三端双向可控硅开关(triac)驱动电路62 控制。三端双向可控硅开关驱动电路62又由微控制器36，所提供的信号 控制。还向微控制器36，提供来自于电流检测电路68的信号。电流检测电 路68耦联到三端双向可控硅开关驱动电路62,并提供指示三端双向可控 硅开关驱动电路62的导电状态的信号。如果三端双向可控硅开关驱动电 路62出于某种原因未响应于微控制器36，的控制信号而接通，则该情形 由电流检测电路68检测到。
电流传感器34，串联地连接到三端双向可控硅开关驱动电路62和马 达14，。在示例性的实施方式中，电流传感器34，可以是低电阻高瓦数的 电阻器。测量流经电流传感器34，的电压降，以指示实际的瞬时马达电流。 将瞬时马达电流提供到平均电流测量电路66,其又将平均电流值提供给 微控制器36，。
在操作中，触发开关24，将相对于开关设置成比例变化的触发信号提 供给微控制器36，。基于此触发信号，微控制器36，产生控制信号，其使 得三端双向可控硅开关驱动电路62导通，从而允许马达14，获取电流。 马达转矩大致与马达所获取的电流成比例，并且所获取的电流由从微控 制器传送到三端双向可控硅开关驱动电路的控制信号所控制。因此，微 控制器能够控制由马达施加的转矩。
示例性的保护操作是将施加到主轴的转矩减小到一个非零值，其使得 工具的操作员可以重新获得对工具的控制。在上述控制电路60的情形中， 控制器可以不考虑来自于触发开关的触发信号。在检测到正在触发的转 动工况时，控制器36，将控制信号传送到三端双向可控硅开关驱动电路 62，，其减小马达所获得的电流从而减小施加到主轴的转矩。例如，转矩 能够减小到其当前搮作大小的30%或者预定的固定的转矩大小。如果搮 作员重新获得了对工具的控制，则转矩大小可以重置为100%。由此，操 作员重新获得了对工具的控制而无需中断或者重置工具的运行。
在本实用新型的另一方面，用于评估工具转动工况的函数也用于确定 转矩减小的量。线性回归方法中的结果矩阵设定为在O(也就是没有转矩 减小)和可能小于100%的最大转矩减小之间变化，而不是将期望结果设 定为1或-1。因此，函数的输出将与转矩减小量或者直接相关或者一定 程度地相关。类似地，对数回归函数的输出也可与转矩减小的量相关。 在任一种情形种，函数的输出首先用于确定是否需要采取保护搮作。当 确保了保护搮作时，函数的输出表示与这种转动工况相适应的转矩减小 量。可以理解，函数的期望值可以是负数，以使得与工具的转动方向反向地转动。
替代地，电动工具也可配置有置于马达和主轴之间的比例转矩传递装 置。在此示例中，比例转矩传递装置可由微控制器而不是由马达控制。 转矩传递装置可采取磁流变流体离合器的形式，其能够与流经磁场感应 线围的电流成比例地改变转矩输出。其还可采取摩擦片、锥形离合器或 巻绕弹簧离合器的形式，它们可基于将摩擦材料保持在一起从而传递转 矩的预载荷而具有可变的滑移等级。在此情形下，预栽荷能够通过马达、 螺线管或其它类型的机电致动器来驱动导引螺杆而改变，该导引螺杆支 撑弹簧的接地端。其它类型的转矩传递装置也包括在本实用新型的范围 内。类似地，用于减小施加到主轴的转矩的其它技术也落入本实用新型 的范围内。
在其它情形种，保护搮作试图中断或者重置工具的搮作。这种性质的
示例性保护性搮作(包括但不限于)使马达14，与主轴12脱离、制动马 达14，、 制动主轴12、以及切断马达14，的电源。根据工具10的尺寸和 朝向，可启动这些保护操作中的一种或多种来防止工具10不希望的转动。
上述说明只是解释性的，并且不构成对本实用新型的应用或使用的限制。
权利要求1.一种用于具有转轴的电动工具的控制器，所述控制器包括用于在所述电动工具操作期间监测所述工具的参数的装置；用于通过使用定义为所监测参数的线性组合的函数来评估所述工具绕所述转轴的纵向轴线的转动工况的装置，其中所述所监测参数选自所述工具绕所述轴线的角位移以及所述工具绕所述轴线的角速度；以及用于基于所述函数的输出来启动保护操作以处理所述工具的转动工况的装置。
2. 如权利要求1所述的控制器，其中所述函数的形式为 Co+c^n^+Cm2，其中(c。， c" &)是常数，而(n^，加2)是所监测的参数。
3. 如权利要求2所述的控制器，其中(co, Cl， C2)通过线性回归导出。
4. 如权利要求1所述的控制器，其中所述函数的形式为 p-l/(l+l/eA(c。+Cnh+Cm2+…+cJmn))，其中p是启动保护操作的概 率，(c。， c" C2…Cn)是常数，而(m" m2…mn)是所监测的参数。
5. 如权利要求4所述的控制器，其中(C。， Cl， C2…Cn)通过对数回归导出。
6. 如权利要求1所述的控制器，其中所述用于监测参数的装置还包括设置在所述电动工具手柄中的转动加速度传感器，其用来确定所述 工具绕所述轴线的转动运动。
7. 如权利要求1所述的控制器，其中用于所述监测参数的装置还 包括转动运动传感器，其基于科里奥利加速度来测量转动速率。
8. 如权利要求1所述的控制器，其中所述保护操作进一步限定为 将施加到所述转轴的转矩减小一个与所迷函数的输出相关的量。
9. 如权利要求1所述的控制器，其中所述保护操作进一步定义为 下列之一控制施加到所述转轴的转矩、制动所述转轴、脉冲调制以可操作方式耦联到所述转轴的马达、制动所述马达、使所述马达与所述转 轴脱离、或者使所述马达断电。
10. —种用子具有转轴的电动工具的控制器，所迷控制器包括 用于在所述电动工具操作期间监测所述工具的参数的装置；用于通过使用定义为所监测参数的线性组合的函数来评估所述工 具绕所述转轴的纵向轴线的转动工况的装置，其中所述函数的形式为Co+C^m一cZm2+…+Cn头mn，其中(Co, C" C2…Cn)是常数，而(11^ ， m2...mn)是所监测的参数；以及用于基于所述函数的输出来启动保护操作以处理所述工具的转动 工况的装置。
11. 如权利要求10所述的控制器，其中所述所监测的参数进一步限定为所述工具绕所述轴线的角位移、所述工具绕所述轴线的角速度、 所述工具绕所述轴线的角加速度或者其组合。
12. 如权利要求10所述的控制器，其中(C。， Cl, C2…Cn)通过线性回归导出。
13. 如权利要求10所述的控制器，其中所述用于监测参数的装置还包括设置在所述电动工具手柄中的转动加速度传感器，其用来确定所 述工具绕所述轴线的转动运动。
14. 如权利要求10所述的控制器，其中所述用于监测参数的装置还包括转动运动传感器，其基于科里奥利加速度来测量转动速率。
15. 如权利要求10所述的控制器，其中所述保护操作进一步限定 为将施加到所述转轴的转矩减小一个与所述函数的输出相关的量。
16. 如权利要求10所述的控制器，其中所述保护操作进一步定义 为下列之一控制施加到所述转轴的转矩、制动所述转轴、脉冲调制以 可操作方式耦联到所述转轴的马达、制动所述马达、使所述马达与所述 转轴脱离、或者减小设置在所述马达和转轴之间的离合器的打滑转矩。
17. —种用于具有转轴的电动工具的控制器，所述控制器包括 用于在所述电动工具操作期间监测所述工具的参数的装置；用于通过使用定义为所监测参数的线性组合的函数来评估所述工 具绕所述转轴的纵向轴线的转动工况的装置，其中所述函数的形式为f =Co+cJfj(m" m2…mk)+c f2(nu， m2... mk)+…+cn*fn(m1 ， m2."mk)，其中(C。， Cl， C2…Cn)是常数，而(fy f2…fn)是所监测的参数的子函数；以 及用于基于所述函数的输出来启动保护操作以处理所述工具的转动 工况的装置。
18. 如权利要求17所述的控制器，其中所述所监测的参数进一步限定为所述工具绕所述轴线的角位移、所述工具绕所述轴线的角速度、 所迷工具绕所述轴线的角加速度或者其组合。
19. 如权利要求17所述的控制器，其中(C。， Cl， C2…Cn)通过线性回 归导出。
20. 如权利要求17所述的控制器，其中所述用于监测参数的装置还包括设置在所述电动工具手柄中的转动加速度传感器，其用来确定所 述工具绕所述轴线的转动运动。
21. 如权利要求17所述的控制器，其中所述用于监测参数的装置 还包括转动运动传感器，其基于科里奥利加速度来测量转动速率。
22. 如权利要求17所述的控制器，其中所述保护搮作进一步限定 为将施加到所述转轴的转矩减小一个与所述函数的输出相关的量。
23. 如权利要求17所述的控制器，其中所述保护操作进一步定义 为下列之一控制施加到所述转轴的转矩、制动所述转轴、脉冲调制以 可操作方式辆联到所述转轴的马达、制动所述马达、使所述马达与所述 转轴脱离、或者减小设置在所述马达和转轴之间的离合器的打滑转矩。
24. —种适于用在电动工具中的控制系统，包括马达，其以可驱动的方式耦联到转轴以将转动运动施加到所述转轴上；转速传感器，其设置在所述工具内并且能够操作以检测所述工具绕 所述轴的纵向轴线的转动运动；以及控制器，其电连接到所迷转速传感器并且能够操作以使用定义为从 所述转速传感器导出的转动运动参数的线性组合的函数来检测所述工 具绕纵向轴线的转动工况，所述函数的形式为Co+cZiih+CmrH… +cn*mn，其中(c。， c" C2…Cn)是常数，而(m" m2…nO是所述转动运动 参数。
专利摘要提供一种用于具有转轴的电动工具的控制方案。所述控制方案包括在所述电动工具操作期间监测所述工具的参数；通过使用定义为所监测参数的线性组合的函数来评估所述工具绕所述转轴的纵向轴线的转动工况；以及基于所述函数的输出来启动保护操作以处理所述工具的转动工况。在一种简单的形式中，所述函数表达为c<sub>0</sub>+c<sub>1</sub>*m<sub>1</sub>+c<sub>2</sub>*m<sub>2</sub>+…+c<sub>n</sub>*m<sub>n</sub>的形式，其中(c<sub>0</sub>，c<sub>1</sub>，c<sub>2</sub>…c<sub>n</sub>)是常数，而(m<sub>1</sub>，m<sub>2</sub>…m<sub>n</sub>)是所监测的参数。
文档编号F16P7/00GK201160217SQ200720128129
公开日2008年12月3日 申请日期2007年7月20日 优先权日2006年7月21日
发明者约翰·C·万科, 迈克尔·K·福斯特 申请人:百得有限公司