专利名称：用于驱动冲击装置的直线电机的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制单相的直线电机的方法，该直线电机包括 一个用于驱动冲击装置的凸极，该沖击装置包括在直线电机的动子与沖 击装置的锤子之间的松动的联接器，该冲击装置优选是至少部分冲击的 电动手持式工具才几的一部分。
技术背景按GB1396812在一个构成用于驱动沖击装置的直线电机中，其软磁 性的动子直接构成为锤子，该锤子直接冲击到工具或沖头的机械侧的端 部上。按US4553074已知一种用于控制直线电机的相配的方法。按EP18075,直线电机的永久磁性的动子在没有凸极的情况下通过 一个具有正好两个接触侧的松动的联接器与锤子连接，在所述两个接触 侧之间构成一个无接触的间隙长度。在驱动周期的过程中通过控制单元 控制的动子分别正好一次通过松动的联接器的两个接触侧之一朝锤子运 动并且从而锤子相应在单侧的接触强迫中被捕捉。锤子沖击到工具上在 与动子脱开的状态下进行，因此锤子的冲击运动不反作用到动子上。按WO2006108524,锤子通过一个这样松动的联接器与具有凸极的 单相的直线电机的永久磁性的动子连接，它关于直线电机在没有凸极的 情况下是功率较强的。因为在具有凸极的单相的直线电机中作用到动子 上的力根据极分布在地点上是周期性的并且因此在零位中构成固定动子 的止动力，所以直线电机的通常的控制单元在没有凸极的情况下不适用 于这种动子。 发明内容本发明的目的在于实现用于控制直线电机的方法，该直线电机包括 用于驱动沖击装置的凸极，该冲击装置防止动子保持插接在凸极上。另 一方面在于，通过一个松动的联接器连接的锤子尽管有在地点上周期性的力曲线仍低疲劳地捕捉，也就是说在没有高的载荷的情况下。该目的基本上通过权利要求1的特征解决。有利的进一步结构由从 属权利要求得到。用于控制用以驱动冲击装置的单相的直线电机的方法在锤子正好一 次力冲击到工具或沖头上的冲击期间之内具有一个牵拉阶段和一个加压 阶段，该冲击装置包括一个在直线电机的受调节驱动的动子与冲击装置 的锤子之间的松动的联接器，在该牵拉阶段中松动的联接器通过一个单 侧的强迫接触贴靠在动子侧的接触表面上，而在该加压阶段中松动的联 接器通过一个单侧的强迫接触贴靠在锤子侧的接触表面上，并且相应在 牵拉阶段与加压阶段之间各有一个变化阶段，在该变化阶段中单侧的强 迫接触通过一个在两个接触表面之间的无接触的间隙长度变化，其中动 子受调节地松开在一个接触表面的单侧的强迫接触并且建立在另一接触 表面的单侧的强迫接触，其中至少从牵拉阶段至加压阶段的变化阶段通 过动子相对于直线电机的凸极的极周期的地点位置被离散地触发。通过用动子相对于直线电机的凸极的极周期的地点位置离散地触发 变化阶段，很大程度上存在对于调节回路的可再现的开始条件，即使这 在动子的地点不同的周期内发生，其中作为其他的辅助条件也满足速度 准则。有利地单侧的强迫接触在变化阶段中变化，其中在制动阶段中通过 动子的制动，松开松动的联接器在其中 一个接触表面的单侧的强迫接触 并且在捕捉阶段通过动子的受调节的接近重新建立松动的联接器在另一 接触表面的单侧的强迫接触。因此捕捉阶段通过动子相对于直线电机的 凸极的极周期的地点位置被离散地触发。有利地对于变化阶段起作用的调节回路包含一个具有次级的差速度调节的差位置调节，其中另外有利地两个调节构成为比例积分孩i分(PID ) 调节，因此防止在松动的联接器内导致重复的接触沖击的过调，它损害 动子的永久磁性和疲劳强度。有利地，在作为附加的辅助条件，按数量低于在锤子和动子之间的 速度差界限值之后，才开始捕捉阶段，因此始终进行柔和的接触，因此它可靠地位于松动的联接器的压力脉动负荷的在疲劳强度界限值以下， 在作为释放条件按数量低于在锤子与动子之间的位置差分界限值之后， 另外有利地在捕捉阶段中由受调节的接近转化到受控制的接近，因此防 止不良的接近并且两个物体明显较快地接触。有利地如果在随后的加压阶段中通过锤子和动子的速度达到预定的 额定能量(有选择地在考虑其他的摩擦损失的情况下)，那么才开始连 接到牵拉阶段上的变化阶段，因此冲击功率是可控制的。有利地如果一个通过动子速度和动子位置必需的制动能量达到一个 通过可电动提供的驱动能量预定的界限值，那么连接到加压阶段上的变 化阶段正好开始，通过该制动能量动子(有选择地在考虑其他的摩擦损 失的情况下)在工具侧的反向点(该反向点有选择地取决于工具或冲头 的位置)之前正好还可以制动成运动方向反向，因此可获得最大的冲击 功率。有利地在传感确定锤子和动子的位置和速度时，至少一个(可多维 编址的)存储阵列用于确定不同的动能和提供的驱动能量(制动能量) 或者直接用于确定变化阶段的开始位置，该存储阵列包括试验确定的或 者通过模拟模型确定的基准值，在它们之间另外有利地多维地插值，因此必需的调节步骤可非常快速地进行，以便获得在10HZ和100HZ之间 的冲击频率。有利地在压力过程期间在动子和锤子的运动的后面的死点中存在一 个静止阶段，因此通过其持续时间可以控制冲击频率。
参考有利的实施例详细解释本发明，其中图1以手持式工具机的位置-时间图表的形式显示受控制的运动过 程图，图2显示手持式工具机的变形方案。
具体实施方式
按图1，一种用于控制用以驱动手持式工具机3的沖击装置2的单相 的直线电机1的方法产生动子5的受调节的运动过程，该手持式工具机 包括一个在直线电机1的受调节驱动的动子5与冲击装置2的锤子6之 间的松动的联接器4，其中在描述的冲击周期内，锤子6的正好一次的力 冲击K通过一个冲头7作用到工具8上。冲击周期具有一个牵拉阶段Z 和一个加压阶段D,它们分别交替地通过一个变化阶段W变化。在牵拉 阶段Z中松动的联接器4通过一个单侧的强迫接触贴靠在动子侧的接触 表面KL (图2 )上。在加压阶段D中松动的联接器4通过一个单侧的强 迫接触贴靠在锤子侧的接触表面KS (图2)。在变化阶段W中，单侧 的强迫接触通过一个在两个接触表面KL-KS (图2)之间的无接触的 间隙长度S变化，其中在制动阶段B中通过动子5的起作用的制动，与 其中一个接触表面的单侧的接触强迫接触松开，并且在捕捉阶段F中通 过动子5受调节地接近除了摩擦之外可自由运动的锤子6而重新建立与 另 一接触表面的单侧的强迫接触。变化阶段W通过动子5相对于直线电 机1的凸极(未描述)的极周期P的地点位置被离散地触发，因此地点 最近的变化阶段W'相对于观察的变化阶段W正好离散地移动一个极周 期P,在该变化阶段W'中又出现直线电机1的驱动力的相同的走向。在 本方法内对于变化阶段W起作用的调节回路包含一个在动子5与锤子6 之间的差位置调节，该差侔置调节包括在它们之间的次级的差速度调节， 其中两个调节构成为比例积分微分调节(PID)并且这样协调，使得在动 子5与锤子6之间的振动最小。如果作为附加的辅助条件地按数量低于 0.1m/s的在锤子6与动子5之间的速度差界限值，它们实际上也是相等 的，那么捕捉阶段F在加压阶段D变化至牵拉阶段Z时才开始。在此转 换到受控制的接近，如果在锤子6与动子5之间的位置差分界限值按数 量小于0.2mm的话。如果通过锤子6与动子5的共同的速度达到可由使 用者控制地预定的额定能量ES，那么连接到牵拉阶段Z上的变化阶段 W才开始。在一个通过动子速度和动子位置必需的制动能量EB达到4J 的通过可电动最大提供的驱动能量预定的界限能量EG之后，连接到加 压阶段D上的变化阶段W才正好开始，通过该制动能量EB动子5在工具侧的反向点u之前还可以正好制动成运动方向反向，该反向点取决于工具8和冲头7的位置。在传感确定锤子6和动子5的位置和速度时， 一个可多维编址的存储阵列用于确定不同的动能ES、 EB或者直接用于 确定变化阶段W的开始位置，该存储阵列包括试验确定的或者通过模拟 模型确定的基准值，在它们之间多维地插值。在压力过程D期间在动子 5和锤子6的运动的后面的死点中存在一个静止阶段R。按图2，直线电机3的驱动力A附加地通过一个设置在动子5后面 的空气弹簧9和/或机械的压力弹簧10支持。然后在计算时一起考虑弹 簧的力或能量。
权利要求
1.用于驱动冲击装置(2)的单相的直线电机(1)的控制方法，该冲击装置包括一个在直线电机(1)的受调节地驱动的动子(5)与冲击装置(2)的锤子(6)之间的松动的联接器(4)，该冲击装置在锤子(6)施加正好一次力冲击(K)到工具(8)或冲头(7)上的冲击周期之内具有一个牵拉阶段(Z)和一个加压阶段(D)，在该牵拉阶段中松动的联接器(4)通过一个单侧的强迫接触贴靠在动子侧的接触表面(KL)上，而在该加压阶段中松动的联接器(4)通过一个单侧的强迫接触贴靠在锤子侧的接触表面(KS)上，并且在牵拉阶段(Z)与加压阶段(D)之间分别有一个变化阶段(W)，在该变化阶段中单侧的强迫接触通过一个在松动的联接器(4)的两个接触表面(KL-KS)之间的无接触的间隙长度(S)变化，其中动子(5)受调节地松开在其中一个接触表面(KL/KS)的单侧的强迫接触并且建立在另一接触表面(KL/KS)的单侧的强迫接触，其特征在于至少从牵拉阶段(Z)至加压阶段(D)的变化阶段(W)通过动子(5)相对于直线电机(1)的凸极的极周期(P)的地点位置离散地触发。
2. 按权利要求l所逸的方法，其特征在于单侧的强迫接触在变化 阶段(W)中变化，其中在制动阶段(B)中通过动子(5)的制动松开 松动的联接器(4)在其中一个接触表面(KL/KS)的单侧的强迫接触并 且在捕捉阶段中通过动子(5)的受调节的接近而重新建立^^动的联接器(4)在另一接触表面(KL/KS)的单侧的强迫接触。
3. 按权利要求1或2所述的方法，其特征在于对于变化阶段(W) 起作用的调节回路包含一个具有次级的差速度调节的差位置调节。
4. 按权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于在作为附加 的辅助条件按数量低于在锤子(6)和动子(5)之间的速度差界限值之 后，才开始捕捉阶段(F)。
5. 按权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于如果在随后 的加压阶段中通过锤子(6 )和动子(5 )的速度达到预定的额定能量(ES ),那么才开始连接到牵拉阶段(z)上的变化阶段(w)。
6. 按权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于如果一个通 过动子速度和动子位置必需的制动能量(EB)达到一个通过可电动提供 的驱动能量预定的界限能量(EG)，那么连接到加压阶段(D)上的变 化阶段(W)才正好开始，通过该制动能量动子(5)在工具侧的反向点(U)之前正好还可以制动成运动方向反向。
7. 按权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于在传感确定 锤子(6)和动子(5)的位置和速度时，至少一个存储阵列用于确定不 同的动能(ES)和提供的驱动能量或制动能量(EB)或者直接用于确定 变化阶段(W)的开始位置，该存储阵列包括试验确定的或者通过模拟 模型确定的基准值。
8. 按权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于在加压阶段 (D)期间在动子(5)和锤子(6)的运动的后面的死点中存在一个静止阶段(R)。
全文摘要
本发明涉及一种用于驱动冲击装置的直线电机的控制方法，该冲击装置包括在动子(5)与锤子(6)之间的松动的联接器(4)，在锤子施加正好一次力冲击到工具或冲头上的冲击周期之内具有一个牵拉阶段和一个加压阶段，在牵拉阶段中联接器通过一个单侧的强迫接触贴靠在动子侧的接触表面上，在加压阶段中通过一个单侧的强迫接触贴靠在锤子侧的接触表面上。在牵拉阶段与加压阶段之间各有一个变化阶段，其中单侧的强迫接触通过一个间隙长度变化，其中动子受调节地松开在一个接触表面的单侧强迫接触并且建立在另一接触表面的单侧强迫接触。至少从牵拉阶段至加压阶段的变化阶段通过动子相对于直线电机的凸极的极周期的地点位置而离散地触发。
文档编号B25D11/06GK101244552SQ20081000485
公开日2008年8月20日 申请日期2008年2月4日 优先权日2007年2月13日
发明者A·宾德, J·明德勒, R·谢尔 申请人:希尔蒂股份公司