冲击机构单元的制作方法

冲击机构单元的制作方法
【专利摘要】冲击机构单元，尤其用于钻锤和/或冲击锤(12a；12c；12d)，其具有控制单元(14a；14c；14d)，该控制单元设置用于控制气动冲击机构(16a；16c；16d)。本发明提出，控制单元(14a；14c；14d)具有至少一个负载估计装置(18a；18c；18d)。
【专利说明】冲击机构单元

【技术领域】

【背景技术】
[0001] 冲击机构单元是已经已知的，其尤其用于钻锤和/或冲击锤，冲击机构单元具有 一控制单元，该控制单元设置用于控制一气动冲击机构。


【发明内容】

[0002] 本发明从一冲击机构单元出发，其尤其用于钻锤和/或冲击锤，该冲击机构单元 具有一控制单元，该控制单元设置用于控制一气动冲击机构。
[0003] 本发明提出，控制单元具有至少一个负载估计装置。在上下文关系中，"冲击机构 单元"尤其应该理解为一种设置用于运行冲击机构的单元。冲击机构单元尤其可以具有一 控制单元。冲击机构单元可以具有设置用于驱动所述冲击机构单元的驱动单元和/或传动 单元。在上下文关系中，"控制单元"尤其应该理解为一冲击机构单元的这样的装置，其被 设置用于控制和/或调节尤其是所述驱动单元和/或所述冲击机构单元。驱动单元尤其可 以设置用于驱动冲击机构。驱动单元进一步地可以设置用于驱动具有旋转式工作运动的工 具。驱动单元尤其可以包括一马达和一用于转化驱动运动的传动单元。控制单元优选可以 设计成电的控制单元，尤其是电子控制单元。在上下文关系中，"钻锤和/或冲击锤"尤其应 该理解为一工具机，其设置用于以旋转或不旋转的工具来加工一工件，其中，工具可通过工 具机加载冲击冲量。优选地设计工具机为由使用者手动导向的手持式工具机。在上下文关 系中，"冲击机构"尤其应该理解为一装置，其具有至少一个构件，该至少一个构件被设置用 于产生和/或传递冲击冲量、尤其是轴向冲击冲量到布置在工具保持件内的工具上。这样 的构件尤其可以是冲击件、冲击栓、导向元件，例如尤其是锤管和/或活塞，例如尤其是杯 形活塞，和/或其他本领域技术人员认为有意义的构件。冲击件可以直接或优选间接地把 冲击冲量传递到工具上。冲击件可以优选地把冲击冲量传递到冲击栓上，该冲击栓把冲击 冲量传递到工具上。"设置"尤其应该理解为特别设计和/或特别配备。在上下文关系中， "负载估计装置"尤其应该理解为一装置和/或一算法，其设置用于在考虑至少一个输入值 的情况下估计至少一个未知参数的值和/或曲线。负载估计装置优选地考虑至少一个已知 参数。在上下文关系中，"参数"尤其应该理解为影响参数。参数可以具有确定的值，参数尤 其可以是时间和/或旋转位置和/或其他变量的函数。负载估计装置对于来自调节技术领 域的本领域技术人员是已知的。负载估计装置可以优选至少部分地作为算法在计算单元上 执行。在上下文关系中，"估计"尤其应该理解为，被估计的参数的绝对值和/或数值曲线足 够好地相应于实际参数，其足以在给定任务中作为实际参数的代表。本领域技术人员将根 据任务确定估计的所需精度。优选地，参数的估计可以足够好地相应于实际值，如果该估计 偏离实际值少于50%，优选少于25%。控制单元可以评估所述被估计的参数。可以取消测 量实际参数。控制单元可以考虑仅以高的耗费能测量到的参数。控制单元可以考虑仅不可 靠地测量到的参数。
[0004] 此外提出，负载估计装置设计成负载观测器。在上下文关系中，"负载观测器"尤其 应该理解为这样的负载估计装置，该负载估计装置借助于一系统模型由至少一个输入值估 计一物理系统的至少一个参数。在上下文关系中，"系统模型"尤其应该理解为一物理系统 的简化的数学式复制。系统模型尤其包括该物理系统的动态模型。动态模型至少部分地考 虑该物理系统的动态惯性力的影响。当估计参数的绝对值和/或数值曲线足够好地相应于 该物理系统的实际参数，其足以在给定任务中代表实际参数时，该系统模型尤其于是表示 物理系统的对于应用而言可靠的、简化的复制。在上下文关系中，"物理系统"尤其应该理解 为冲击机构单元的一个或多个部件，尤其是一驱动单元。控制单元可以评估所述估计参数。 用负载观测器可以特别精确地估计所述参数。负载观测器可以至少部分地考虑动态力的影 响。
[0005] 此外提出，控制单元设置用于识别冲击机构的运行状态。控制单元优选设置用于， 识别和/或区分冲击机构的冲击运行和/或空转运行。控制单元但是也可以设置用于识别 冲击机构的其他运行状态，尤其是冲击频率、冲击强度或其他本领域技术人员认为有意义 的运行状态。在上下文关系中，"冲击运行"尤其应该理解为冲击机构的一种运行状态，在该 运行状态下，冲击机构优选施加有规律的冲击冲量。在上下文关系中，"空转运行"尤其应该 理解为冲击机构的一种运行状态，该运行状态的特征在于不发生有规律的冲击冲量。控制 单元尤其可以在考虑由负载估计装置所估计的参数的情况下获知冲击机构的运行状态。冲 击机构的运行状态可以有利地被识别。控制单元可以如此地调节冲击机构的运行参数，使 得保障了所希望的运行状态。
[0006] 本发明提出，控制单元设置用于处理至少一个运行参数。运行参数尤其可以形成 负载估计装置的一输入值。运行参数优选由驱动调节装置的一运行参数形成。在上下文关 系中，"驱动调节装置"尤其应该理解为一调节单元，该调节单元设置用于调节冲击机构单 元的驱动单元的转速。在上下文关系中，"驱动调节装置的运行参数"尤其应该理解为被驱 动调节装置使用用于调节所述驱动单元的运行参数。运行参数可以优选地是驱动单元的电 流消耗和/或特别优选地是驱动单元马达的转速。如果检测到传动装置上的转速，那么马 达的转速在变速比已知的情况下可以由该转速算出。控制单元可以利用现有运行参数。其 他运行参数的测量和/或获知可以取消。
[0007] 此外提出，控制单元设置用于将所述运行参数作为至少一个已知负载和至少一个 待估计的负载的函数来处理。待估计的负载尤其可以是驱动单元的小的和/或快的、高动 态的负载变化。在上下文关系中，"负载"尤其应该理解为作用于驱动单元的驱动轴上的负 载力矩。待估计的负载尤其可以至少部分通过冲击运行引起，尤其是通过冲击机构的活塞 的周期运动引起。在上下文关系中，"小的负载变化"尤其应该理解为在驱动单元的未调节 运行的情况下造成的转速波动小于10%、优选小于5%的负载变化。在上下文关系中，"快 的和/或高动态的负载变化"尤其应该理解为在活塞的一运动周期之内，尤其是在驱动活塞 的偏心传动装置旋转期间出现的负载变化。如果考虑了已知负载，那么待估计的负载能以 更好的精度被获知。尤其可以借助运行参数来估计在直接观测该运行参数时被已知负载覆 盖的小的和/或高动态的负载。在上下文关系中，"覆盖"尤其应该理解为，未知参数占运 行参数的曲线的很小的部分，尤其是小于运行参数振幅的50%、优选小于30%、特别优选 小于10%。例如，通过一利用钻孔工具的、具有旋转式工作运动的加工流程而作用于驱动单 元上的负载力矩可以带来比冲击机构的冲击运行更大的转速变化或更大的电流消耗的变 化。通过在不考虑已知运行参数的情况下观测转速和/或电流消耗的变化不可能识别所述 冲击运行。控制单元优选设置用于处理作为运行参数的驱动单元转速。转速可以特别动态 地被检测。其他传感器可以取消。控制单元优选设置用于考虑周期时长已知的已知负载。 控制单元可以设置用于考虑时间周期负载。时间周期负载尤其可以与驱动单元的电流供给 的频率相关。例如驱动单元电流供给的波动可以相应于冲击机构单元连接的电网的双倍电 网频率。控制单元可以设置用于考虑角度周期负载。角度周期负载尤其可以与驱动单元的 旋转位置相关。角度周期负载尤其可以与偏心传动装置的随驱动单元旋转位置变化的变速 比相关。优选地，负载估计装置通过从运行参数随时间变化的曲线中，尤其是从驱动单元马 达的测得的转速曲线中减去已知参数来获知所述未知负载随时间变化的曲线的估计值。在 此，已知负载可以是与驱动单元的时间和/或旋转位置相关的函数。一已知负载可以是驱 动单元的基础和/或额定转速。该转速仅缓慢地变化并且可以通过取时间平均值和/或通 过低通滤波器获知。其他已知负载可以是例如通过马达不均匀性、通过马达的不均匀电压 供给和通过可变的传动比的转速波动。这些负载可以相应于其相关性是与时间相关和/或 与角度相关的。这些负载的函数可以由本领域技术人员确定。未知负载可以特别精确地估 计。估计的负载可以特别适用于识别运行状态。未知负载可以优选是通过冲击运行引起的 转速波动。这些负载的函数替换地可以根据时间推导出。可以取消考虑基础转速和/或额 定转速。已知负载的总和可以直接与负载力矩，尤其是与通过冲击运行引起的负载力矩成 比例。冲击运行可以被特别可靠地识别。
[0008] 此外提出，控制单元包括一过滤单元，该过滤单元设置用于从所述运行参数通过 用一已知频率带的过滤来估计未知负载。过滤单元尤其可以具有负载估计装置的功能。尤 其可以用带通滤波器处理所述运行参数。未知负载可以出现在一已知频率带中。带通滤波 器可以优选抑制该频率带以外的频率。具有与未知负载偏离的频谱的已知负载的作用可以 被抑制。未知负载可以通过带通滤波器从所述运行参数中通过过滤来估计。控制单元可以 识别冲击机构的运行状态。可以取消未知负载的耗费的计算。
[0009] 此外提出，控制单元设置用于通过估计的负载与至少一个边界值的比较来获知所 述运行状态。当估计参数和/或估计的负载的导数超过或低于所述边界值时，尤其可以识 别出冲击运行和/或空转运行。
[0010] 此外提出，控制单元具有一学习模式，用于获知至少一个已知负载。学习模式中的 控制单元尤其可以学习恒定负载、与时间相关的负载和/或与角度相关的负载。控制单元 可以具有对于负载的预先限定的函数，这些函数具有标度参数。在学习模式中，冲击机构单 元可以在一时间范围和一角度范围中通过为所述负载所存储的函数的与时间相关和与角 度相关的已知周期时长求转速信号的平均值并如此地调节所述标度参数，从而使已知负载 的总和尽量小地偏离转速信号。学习阶段优选可以在空转运行中进行，在空转运行中待由 控制单元识别的运行状态不出现。已知负载可以由控制单元有利地获知。在冲击机构单元 使用寿命中变化的负载可以被重新学习。可以避免通过使用者和/或本领域技术人员来获 知所述负载。
[0011] 本发明提出，控制单元具有一动态模型，其设置用于估计驱动单元的驱动力矩。控 制单元尤其可以具有这样的动态模型，其设置用于在考虑马达电流消耗的情况下估计马达 的驱动力矩。动态模型优选考虑马达的惯性矩和/或马达的转速和/或磁通相关的马达常 数和/或摩擦常数和/或耦合磁通和/或负载力矩和/或粘性摩擦部分和/或扰动摩擦部 分。动态模型可以考虑其他影响，尤其包括时间周期和角度周期影响。在上下文关系中， "磁通"尤其应该理解为马达里的电磁通量。电磁通量尤其与马达的电流消耗和磁通相关的 马达常数相关。磁通相关的马达常数可以通过特性曲线设定。该特性曲线可以例如借助有 限元模型计算。本领域技术人员知道在考虑电流消耗和转速的情况下获知用于计算马达驱 动力矩的动态模型的方法。动态模型优选设置用于估计马达和/或驱动单元的负载力矩。 负载观测器被优选地设计成状态观测器（Luenberger-Beobachter)。在上下文关系中，"状 态观测器"尤其应该理解为本领域技术人员已知的负载观测器，该负载观测器将用观测器 的一个模型估计出的值与实际测得值相比较。差可以构成模拟模型的修正环节。由估计值 与测得值的差可以估计一未知量。在上下文关系中，"量"尤其应该理解为物理量。该模型 尤其可以设置用于，在考虑电流消耗的情况下估计马达的转速。状态观测器可以把估计转 速与测得转速相比较。用于负载力矩的修正环节可以如此地被适配，使得估计转速与测得 转速之间的差被最小化。负载观测器可以借助用于负载力矩的修正环节估计马达的负载力 矩。可以设置其他参数，这些其它参数确定所述修正环节变化得有多快。这些参数尤其可 以由本领域技术人员根据一待估计参数的频谱来选择。负载力矩可以适用于识别冲击机构 的运行状态。负载力矩尤其可以适用于识别冲击运行。控制单元可以处理负载力矩，以识 别运行状态。可以取消用于测量负载力矩的传感器。冲击机构单元可以特别耐用和/或成 本低廉。借助动态模型可以特别精确地估计负载力矩。可以考虑动态效果和/或摩擦效果 和/或马达常数与电磁通量的相关性。动态模型可以优选在控制单元的计算单元上执行。 替换所述状态观测器，本领域技术人员还可以使用其他适当的方法，以便由借助动态模型 估计的参数和测得参数的偏差来确定一待估计的量，例如使用本领域技术人员公知的卡尔 曼滤波器（Kalman-Filter)。
[0012] 此外提出，通过比较测得参数和估计参数来获知动态模型的模型参数。尤其可以 在学习模式下获知动态模型的模型参数。学习模式优选在冲击机构单元的空转运行中实 施。待估计参数，尤其是通过冲击运行引起的负载力矩可以在空转运行中至少很大程度地 不作考虑。在上下文关系中，"至少很大程度"尤其应该理解为待估计参数在待识别运行状 态下取小于该值的30%，优选小于10%。用动态模型所估计的值与测得值的差，尤其是用 动态模型所估计的转速与测得转速的差，尤其可以归因于错误的模型参数。本领域技术人 员知道不同的方法，可以在学习模式下这样地改变模型参数，使得差被最小化。动态模型可 以包括修正参数，该修正参数导致估计转速相对测得转速收敛。可以有利地实现模型参数 被自动获知。可以考虑冲击机构单元使用寿命期间的变化。
[0013] 此外提出，控制单元设置用于通过至少一个估计参数与至少一个边界值的比较来 获知运行状态。运行状态可以作为数字式信号被发出。当估计参数超过边界值时，尤其可以 识别出冲击运行。估计参数尤其可以是估计负载力矩。估计参数优选是通过冲击运行引起 的估计负载力矩。优选地可以为所述估计负载力矩的多个边界值配属多个运行状态。优选 地可以为一运行状态配属负载力矩振幅的斜率和/或频率。控制单元尤其可以在负载力矩 振幅的频率出现时在冲击机构的预期冲击频率范围内的与转速相关的频率带中识别出冲 击运行。在上下文关系中，"预期冲击频率"尤其应该理解为这样的冲击频率，该冲击频率在 冲击机构的冲击运行中因为驱动转速通过冲击机构驱动单元的给出的变速比关系而出现。 控制单元可以特别可靠地获知运行状态。干扰影响量可以特别好地被消除。
[0014] 此外提出，控制单元设置用于，在用于从空转运行转换到冲击运行中的至少一个 运行状态下，将至少一个运行参数短时调整为启动值。在上下文关系中，从空转运行"转换" 到冲击运行中尤其应该理解为冲击机构从空转运行中出来的启动。当冲击机构从空转模式 被切换到冲击模式中时，尤其可以进行到冲击运行中的转换。在上下文关系中，"运行参数" 尤其应该理解为通过冲击机构单元为了运行冲击机构而被产生和/或被影响的参数，例如 驱动转速、运行压力或节流位置。在上下文关系中，"启动值"尤其应该理解为一稳定运行 参数，该运行参数适用于冲击机构的可靠启动。在上下文关系中，"可靠"尤其应该理解为， 在将冲击机构从空转模式切换到冲击模式中时，在超过90%、优选超过95%、特别优选超 过99%的情况下开始冲击运行。在上下文关系中，"短时"尤其应该理解为一有限时段。该 时段尤其可以短于30秒、优选短于10秒、特别优选短于5秒。可以实现冲击运行的可靠启 动。具有不适合用于冲击机构启动的运行参数的冲击运行是可能的。不适合用于冲击机构 启动的运行参数可以被允许作为工作值。具有不适合用于冲击机构启动的运行参数的空转 运行是可能的。不适合用于冲击机构启动的运行参数可以被允许作为空转值。冲击机构的 可靠性可以提高。冲击机构的工作能力可以提高。本发明提出，控制单元设置用于，在至少 一个运行状态中，在冲击运行下将运行参数调整为超临界的工作值。控制单元尤其可以设 置用于调整出一超临界的工作值，如果使用者要求了这样的工作值，该工作值在给定条件 下是超临界的。在上下文关系中，"超临界"的工作值尤其应该理解为一运行参数，在该运 行参数下不保证成功地从空转运行过渡到冲击运行中。尤其是在一冲击机构的情况下在冲 击模式中在超临界的运行参数下，冲击运行可以在小于50%的情况下、优选小于80%、尤 其优选小于95 %的情况下启动。运行参数与冲击件的冲击振幅或冲击机构的其他用于产生 冲击的构件之间的关联尤其可能具有滞后现象。超临界的运行参数的特征尤其可以在于， 该超临界的运行参数超过或低于一边界值，在该边界值之上或之下与运行参数相关的冲击 振幅的函数意义不明确。在已经成功的冲击运行期间的超临界工作值可以优选通过冲击运 行的稳定继续而具有特色。可靠的冲击机构启动可以优选用一启动值来进行。该启动值优 选处于所述运行参数的这样的区域中，在该区域中与运行参数相关的振幅的函数具有明确 的解。冲击机构的功率可以在超临界的运行参数下提高。配备有冲击机构的工具机的工作 能力可以提高。具有超临界的运行参数的冲击机构的运行可以是可靠的。优选可以在空转 模式中在空转运行时用一空转值来运行所述冲击机构，该空转值相应于所述超临界的启动 值。优选地，为了启动所述冲击机构，将运行参数短时设置为所述启动值。冲击机构可以在 冲击运行中和空转运行中用超临界的运行参数运行。冲击机构可以在空转运行中和冲击运 行中用使用者选择的运行参数来运行。使用者也可以在空转运行中特别好地识别选择出的 运行参数。
[0015] 本发明提出，运行参数是排气单元的节流特性参数。在上下文关系中，"节流特性 参数"尤其应该理解为排气单元的调整，该调整改变了排气单元的流动阻力，尤其是流动横 截面。在上下文关系中，"排气单元"尤其应该理解为冲击机构的给气和/或排气单元。排 气单元尤其可以设置用于冲击机构内的至少一个腔的压力和/或容积平衡。尤其可以沿冲 击方向在冲击件之前和/或之后设置所述排气单元用于在导向冲击件的导向管中的腔的 给气和/或排气。运行参数可以优选是沿冲击方向布置在冲击件之前的腔的排气单元的节 流位置。如果在该排气单元的情况下流动横截面扩大，那么可以改善冲击件之前的腔的排 气。可以减小逆着冲击件冲击方向的反压力。冲击强度可以被提高。如果在该排气单元的 情况下流动横截面缩小，那么可以减小冲击件前的腔的排气。可以提高逆着冲击件冲击方 向的反压力。可以减小冲击强度。尤其可以通过该反压力支持冲击件逆着冲击方向的返回 运动（Riickhohlbewegung)。可以支持冲击机构的起动。运行参数可以保证冲击机构的可靠 起动。具有缩小的流动横截面的运行参数可以是一稳定运行参数。该稳定运行参数可以适 合作启动值。具有扩大的流动横截面的运行参数可以在冲击机构工作能力提高的情况下作 为临界运行参数。该临界运行参数可以适合作工作值。
[0016] 本发明的一个有利设计方案提出，运行参数是一冲击频率。在上下文关系中，"冲 击频率"应该理解为平均频率，冲击机构以该平均频率在冲击运行中产生冲击冲量。冲击频 率尤其可以取决于冲击机构转速。在上下文关系中，"冲击机构转速"尤其应该理解为偏心 传动装置的转速，该偏心传动装置使冲击机构的一活塞运动。该活塞尤其可以设置用于产 生压力垫用于压力加载所述冲击件。冲击件尤其可以通过由活塞产生的压力垫以所述冲击 频率被驱动。冲击频率和冲击机构转速优选直接关联。冲击频率的值1/s尤其可以是冲击 机构转速的值U/s。当冲击件在偏心传动装置的每次旋转下执行一次冲击的时，是这样的情 况。因此，概念"频率"和"转速"因此被等效使用。本领域技术人员在冲击机构的设计偏 离该关联的情况下会相应适配下面的实施方式。冲击机构转速可以由控制单元特别简单地 调整。一冲击机构转速可以特别适用于一加工情况。冲击机构可以在冲击机构转速高的情 况下特别有效率。冲击机构的驱动单元可以在冲击机构转速较高的情况下以较高的转速运 行。由驱动单元驱动的排气单元也可以以较高的转速运行。可以改善排气单元和/或驱动 单元的通过排气单元的冷却。冲击机构的冲击振幅的函数可以与冲击机构转速相关。当转 速高于边界转速时，该函数具有滞后现象并且意义不明确。在从空转模式转换到冲击模式 时的冲击运行的启动和/或在冲击运行中断之后的冲击运行的重新启动可能会不可靠和/ 或不可能。低于边界转速的冲击机构转速可以作为启动值和/或工作值被用于稳定的冲击 运行。高于边界转速的冲击机构转速可以被用作为针对临界冲击运行的工作值。高于最大 转速，冲击运行可能是不可行和/或不可靠的。在上下文关系中，"不可靠"尤其应该理解为 冲击运行一再地和/或任意地失效，尤其是至少每5分钟，优选至少每分钟地失效。
[0017] 此外提出一运行转换传感器，该运行转换传感器设置用于提示运行模式的转换。 控制单元的运行转换传感器尤其可以提示从空转模式到冲击模式中的转换。运行转换传感 器可以设置用于探测工具施加到工件上的按压压力。当使用者开始一加工过程时，可以有 利地进行识别。运行转换传感器可以特别有利地探测冲击机构的切换，尤其是冲击机构的 空转开口的打开和/或关闭和设置用于一运行模式转换的其他开口的打开和/或关闭。运 行转换传感器可以探测空转和/或控制套筒的位移，该位移设置用于冲击机构的运行模式 转换。如果发生了冲击机构的运行模式转换，控制单元可以有利地识别。控制单元可以有 利地改变运行参数，以便支持运行模式转换和/或使之成为可能。冲击运行可以可靠地被 启动。
[0018] 此外提出一种具有根据本发明的冲击机构单元的手持式工具机，尤其是钻锤和/ 或冲击锤。该手持式工具机可以具有上述优点。
[0019] 此外提出一种具有上述特性的冲击机构单元的控制单元。具有该控制单元的冲击 机构单元可以具有上述优点。控制单元可以在现有控制单元上改造。
[0020] 此外提出一种使用具有上述特性的冲击机构单元的方法。该方法可以特别适合用 于获知运行参数。
[0021] 一优选的控制单元包括一存储单元以及一种用于实施前述方法或前述程序的计 算单元，在所述存储单元中可以可再次调出地存储为了实施其而描述了前述方法的程序和 /或参数和/或用于实施前述方法的值。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 其他的优点通过以下附图描述得出。附图中示出了本发明的四个实施例。附图、 说明书和权利要求书中包含很多特征组合。本领域技术人员也可将这些特征适宜地单独考 虑并概况成其他有意义的组合。
[0023] 其中：
[0024] 图1示出了第一实施例中在空转模式下的具有根据本发明的控制单元的冲击钻 锤的示意图，
[0025] 图2示出了冲击模式下的冲击钻锤的示意图，
[0026] 图3示出了冲击机构运行时的控制单元的流程图，
[0027] 图4示出了学习模式下的控制单元的流程图，
[0028] 图5示出了影响转速信号的参数的视图，
[0029] 图6示出了在学习模式中学得的参数的视图，
[0030] 图7示出了启动值、边界值、工作值和最大值的可能确定值的示意图，
[0031] 图8示出了在空转模式和冲击模式之间转换时的冲击机构单元的控制单元的流 程图，
[0032] 图9示出了第二实施例中在不同运行状态下的冲击钻锤的信号频谱视图，
[0033] 图10示出了第三实施例中在空转模式下的冲击钻锤的示意图，
[0034] 图11示出了负载观测器的方块图，
[0035] 图12示出了具有负载观测器和一驱动单元的系统的视图，
[0036] 图13示出了马达特性曲线图，
[0037] 图14示出了估计负载力矩和测得的负载力矩的示例图，
[0038] 图15示出了估计负载力矩和测得负载力矩的曲线的示例图和冲击机构的运行状 态的示例图，
[0039] 图16示出了第四实施例中的具有冲击机构单元的冲击钻锤的冲击机构排气单元 的不意图，和
[0040] 图17示出了排气单元的另一个示意图。

【具体实施方式】
[0041] 图1和图2示出了冲击钻锤12a，其具有冲击机构单元IOa和控制单元14a，该控制 单元被设置用于控制和调节气动冲击机构16a。冲击机构单元IOa包括具有传动单元38a 的马达36a，该传动单元38a通过第一齿轮40a旋转地驱动锤管42a并且通过第二齿轮44a 驱动偏心传动装置46a。锤管42a与工具保持件48a抗相对转动地连接，在该工具保持件 48a中可以夹紧工具50a。工具保持件48a和工具50a可以通过锤管42a以旋转式工作运 动52a被驱动用于钻孔运行。如果冲击件54a在冲击运行中沿冲击方向56a朝工具保持件 48a的方向加速，那么该冲击件在碰撞到布置在冲击件54a和工具50a之间的冲击栓58a上 时施加冲击冲量，该冲击冲量从冲击栓58a传递到工具50a上。工具50a通过冲击冲量施 加冲击式的工作运动60a。活塞62a同样能运动地在锤管42a中被支承在冲击件54a的远 离冲击方向56a的一侧上。活塞62a通过连杆64a由以冲击机构转速124a(图8)驱动的 偏心传动装置46a周期性在锤管42a中沿冲击方向56a运动并又返回。活塞62a压缩活塞 62a和冲击件54a之间锤管42a内围入的空气垫66a。当活塞62a沿冲击方向56a运动时， 冲击件54a沿冲击方向56a加速。冲击运行可以开始。通过回撞到冲击栓58a上和/或通 过由于活塞62a逆着冲击方向56a的返回运动而在活塞62a和冲击件54a之间产生的低压 和/或通过冲击件54a和冲击栓58a之间冲击腔134a中的反压力，冲击件54a可以逆着冲 击方向56a返回运动，然后针对下一个冲击冲量重新沿冲击方向56a加速。在冲击件54a 和冲击栓58a之间的区域内，在锤管42a内布置有排气开口 68a，从而使得冲击件54a和冲 击栓58a之间在冲击腔134a中围入的空气能够溢出。在冲击件54a和活塞62a之间的区 域内，在锤管42a内布置有空转开口 70a。工具保持件48a可沿冲击方向56a移动地受支 承并且支撑在一控制套筒72a上。弹簧元件74a施加沿冲击方向56a的力到控制套筒72a 上。在冲击模式（图2)中，工具50a被使用者压在工件上，工具保持件48a在该冲击模式 中克服弹簧元件74a的力如此地移动所述控制套筒72a，使得控制套筒遮盖空转开口 70a。 如果工具50a从工件上取下，那么工具保持件48a和控制套筒72a通过弹簧元件74a沿冲 击方向56a这样地移动，使得控制套筒72a的开口 76a在空转开口 70a上停下并释放通道。 在活塞62a和冲击件54a之间的空气垫66a中的压力可以通过空转开口 70a溢出。冲击件 54a在空转模式中（图1)不通过或仅轻微地通过空气垫66a加速。在空转运行中，冲击件 54a不施加或仅很小地施加冲击冲量到所述冲击栓58a上。冲击钻锤12a具有手持式工具 机壳体78a,其具有手柄80a和附加手柄82a,使用者用手柄和附加手柄导向该冲击钻锤。
[0042] 控制单元14a具有负载估计装置18a。负载估计装置18a集成到控制单元14a中。 控制单元14a设置用于识别所述冲击机构16a的运行状态。控制单元14a设置用于处理至 少一个运行参数。控制单元14a设置用于处理作为至少一个已知负载和至少一个待估计的 负载的函数的运行参数。控制单元14a的负载估计装置18a设置用于借助马达36a的测得 马达转速《估计未知驱动负载4。未知驱动负载4是作用到马达36a上的未知负载力矩 Ml。
[0043] 总力矩M指所有作用在马达36a上的力矩的总和。M包括马达的驱动力矩Mm和未 知负载力矩A。J是马达36a、传动单元38a和偏心传动装置46a的所有以《旋转的部件 的旋转惯性，其中，必须考虑变速器传动比。于是适用角动量定理：
[0044]

【权利要求】
1. 冲击机构单元，尤其用于钻锤和/或冲击锤（12a; 12c; 12d)，所述冲击机构单元具 有一控制单元（14a ;14c ;14d)，所述控制单元设置用于控制和/或调节一气动冲击机构 (16a;16c ;16d)，其特征在于，所述控制单元（14a;14c ;14d)具有至少一个负载估计装置 (18a ;18c ;18d)。
2. 根据权利要求1所述的冲击机构单元，其特征在于，所述负载估计装置（18c)构造为 负载观测器（20c)。
3. 根据权利要求1或2所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14a ; 14c ; 14d)设置用于识别所述冲击机构（16a ;16c ;16d)的运行状态。
4. 根据上述权利要求之一所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14a; 14c ;14d)设置用于处理至少一个运行参数。
5. 根据权利要求4所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14a ;14c;14d) 设置用于将所述运行参数作为至少一个已知负载和至少一个待估计的负载的函数来处理。
6. 根据权利要求5所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14a; 14c; 14d) 包括一过滤单元，该过滤单元设置用于由所述运行参数通过用一已知频率带的过滤来估计 未知负载fL。
7. 根据权利要求5或6所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14a)设置用 于，通过将估计的负载与至少一个边界值（26c)的比较来获知运行状态。
8. 根据上述权利要求之一所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14c)具 有用于获知至少一个已知负载的学习模式。
9. 至少根据权利要求2所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14c)具有一 动态模型，该动态模型设置用于估计驱动单元（30c)的驱动力矩。
10. 根据权利要求9所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14c)设置用于， 由测得参数与估计参数的比较来获知所述动态模型的模型参数。
11. 至少根据权利要求9所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14c)设置 用于，通过至少一个参数与至少一个边界值（26c)的比较来获知运行状态。
12. 根据上述权利要求之一所述的冲击机构单元，其特征在于，所述控制单元（14a)设 置用于，在用于从空转运行转换到冲击运行中的至少一个运行状态下，将至少一个运行参 数短时调整为启动值（28a)。
13. 根据权利要求12所述的冲击机构单元，其特征在于，所述运行参数是排气单元 (32d)的节流特性参数。
14. 至少根据权利要求12所述的冲击机构单元，其特征在于，所述运行参数是冲击频 率。
15. 根据上述权利要求之一所述的冲击机构单元，其特征在于一运行转换传感器 (34a)，所述运行转换传感器设置用于提示运行模式的转换。
16. 手持式工具机，尤其是钻锤和/或冲击锤，其具有根据上述权利要求之一所述的冲 击机构单元（l〇a ;10c ;10d)。
17. 根据权利要求1至15之一所述的冲击机构单元（10a ; 10c ;10d)的控制单元。
18. 使用根据权利要求1至15之一所述的冲击机构单元（10a ; 10c ;10d)的方法。
【文档编号】B25F5/00GK104334316SQ201380026763
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2012年5月25日
【发明者】R·尼切, A·旺达姆, T·温克勒, H·施普伦格, H·哈梅多维克, W·菲舍尔, C·贝尔奇, M·E·维加扎瓦拉, U·霍夫曼, T·亨克, A·迪塞尔贝格 申请人:罗伯特·博世有限公司