一种工具机及其控制方法
【专利摘要】一种工具机包括设计成承载可沿运动轴线(3)移动的凿具(7)的工具架(6)。磁气动撞锤机构(2)包括初级驱动器(22)，该初级驱动器围绕运动轴线(3)布置且沿冲击方向(5)依次包括第一磁线管(46)以及第二磁线管(47)。磁气动撞锤机构(2)在运动轴线(3)上、在磁线管(46、47)内且沿冲击方向(5)依次包括撞锤(4)和冲头(13)。磁气动撞锤(2)还具有沿冲击方向(5)作用于撞锤(4)上的空气弹簧(23)。相应地根据本发明的控制方法，在撞锤沿冲击方向(5)反向运动的过程中，压力传感器(74)测量空气弹簧(23)中的即时压力。初级驱动器(22)在加速阶段(68)中沿冲击方向(5)加速撞锤(4)。
【专利说明】一种工具机及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工具机的控制方法，该工具机能够驱动凿具。撞锤直接通过磁线管加速并撞击该工具。
【背景技术】
[0002]此类工具机从例如公开文献US 2010/0206593中已知。
【发明内容】
[0003]一种具有工具架的工具机，该工具架设计为承载可沿运动轴线移动的凿具；磁气动撞锤机构具有初级驱动器，该驱动器围绕运动轴线布置且沿冲击方向依次具有第一磁线管及第二磁线管。该撞锤机构在运动轴线上、在上述磁线管内、并沿冲击方向依次具有撞锤与冲头。此外，撞锤机构具有沿冲击方向、作用于撞锤的空气弹簧。根据本发明所述的相应控制方法，在撞锤沿冲击方向反向运动的过程中，压力传感器测量空气弹簧中的即时压力。控制器在空气弹簧中压力开始下降时启动加速阶段。在该加速阶段中，初级驱动器沿冲击方向加速撞锤。
[0004]工具机优选沿冲击方向在第一磁线管与第二磁线管之间具有径向永磁化的磁环，该磁环例如由多个永磁体组成。根据本发明所述的控制方法的一个设计方案，第一磁线管内由第一磁线管产生的第一磁场在加速阶段反向叠加磁环的磁场，并且在第二磁线管内由第二磁线管产生的第二磁场在加速阶段正向叠加磁环的磁场。
[0005]根据一个设计方案，在主动收回阶段中，撞锤通过初级驱动器反向于冲击方向加速，直到撞锤具有足够的动能，以达到根据撞锤的撞击能选定的空气弹簧的压缩量。在主动收回阶段之后优选至空气弹簧达到选定的压缩量时，接着是静止阶段，在该静止阶段初级驱动器停止运作。停止初级驱动器运作有利于提高撞锤机构的能效。初级驱动器的能效随空气弹簧压缩量的提高而下降，因为撞锤与第一磁线管的完全重叠量加大。静止阶段时间是主动收回阶段时间的例如至少10%。
[0006]本发明所述的工具机具有工具架，该工具架被设计为承载可沿运动轴线移动的凿具。磁气动撞锤机构具有初级驱动器，该驱动器绕运动轴线布置且沿冲击方向依次包括第一磁线管、径向永磁化的磁环以及第二磁线管，该磁环例如由永磁体组成。该撞锤机构在运动轴线上、在上述磁线管内、并沿冲击方向依次具有撞锤与冲头。此外，撞锤机构具有沿冲击方向、作用于撞锤上的空气弹簧。该空气弹簧可部分或整体固定在第一磁线管中。压力传感器设计用于测定空气弹簧中的压力。可以根据本发明所述的控制方法或其设计方案执行控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]以下根据示例性实施方式和附图进一步阐明本发明。图中显示:
[0008]图1示出了电凿机；
[0009]图2示出了电凿机的撞锤机构；
[0010]图3不出了撞锤与冲头的运动；
[0011]图4示出了撞锤机构沿IV-1V平面的截面图；
[0012]图5示出了撞锤机构的电路连接；
[0013]图6示出了控制图。
[0014]相同或功能相同的组件通过相同的附图标记标识，一般不再另行指明。
【具体实施方式】
[0015]图1显示了以手持式电凿机I为例的凿具机。磁气动撞锤机构2通过在运动轴线3上设置的撞锤4在冲击方向5产生周期性或非周期性的冲击。工具架6沿运动轴线3以贴靠的方式将凿具7保持在撞锤机构2上。凿具7可在工具架6中沿运动轴线3移动导向，并且能够在冲击方向5上被撞锤驱动而例如敲入地面。限位装置8限制了凿具7在工具架6中的轴向运动。为了能够更换凿具7，该限位装置8为例如可摆动、并可优选无需辅助地人工拆卸的的卡箍。
[0016]撞锤机构2装在机器外壳9中。在外壳9上外设的把手10能够让使用者拿着电凿机I进行工作。能让使用者启动撞锤机构2的系统开关11，优选装在把手10上。系统开关11激活例如撞锤机构2的控制器12。
[0017]图2显示了磁气动撞锤机构2的纵剖面。撞锤机构2仅具有两个可移动部分:撞银4与冲头13。该撞银4以及冲头13在共冋的运动轴线3上；沿冲击方向5，冲头13排列在撞锤4之后。撞锤4在冲击点14与上转向点15之间沿运动轴线3往复运动。
[0018]撞锤4在冲击点14时与冲头13相遇。冲击点14的轴向位置由冲头13决定。冲头13优选停在它的初始位置16以及优选在每次冲击后、且在撞锤4下次冲击冲头13之前返回该初始位置16。该优选模式将在下文中描述。与常规气动撞锤机构2相比,磁气动撞锤机构2对于冲头13的实际位置具有更大的允许范围。该实际位置能够通过冲击沿冲击方向5相对于初始位置16偏移。初始位置16给出了撞锤4沿冲击方向5冲击冲头13的最早位置。
[0019]在上转向点15时，撞锤4与冲头13间的距离17最大，此时撞锤4的回返距离在后文标识为冲程18。图3阐述了撞锤4与冲头13在三个连续冲击过程的运动与时间19关系的不意图。
[0020]撞锤4在其静止状态通常落在冲头13上。在冲击时，撞锤4反向于冲击方向5返回并在达到上转向点15后沿冲击方向5加速。撞锤4在其沿冲击方向5移动的最后在冲击点14与冲头13碰撞。冲头13得到明显超过一半的撞锤4的动能并沿冲击方向5移动。冲头13朝冲击方向5将它前面紧挨着的凿具7推动进入地面。冲头13优选间接借助凿具7通过使用者将撞锤机构2沿冲击方向5朝地面下压推回它的初始位置16。冲头13在沿冲击方向5的初始位置处接触固定在外壳上的挡块20。挡块20可以包含例如减震部件。示例冲头13具有可与挡块20邻接的径向凸出的侧翼21。
[0021]撞锤4由磁力的初级驱动器22非接触式驱动。初级驱动器22反向于冲击方向5推升撞锤4。接下来，初级驱动器22优选仅在推升撞锤4至上转向点15的过程中短时激活。超过上转向点15后，初级驱动器22加速撞锤4直至到达冲击点14。该初级驱动器22可以在撞锤超过上转向点15的同时激活。优选该初级驱动器22保持激活状态直至冲击。在撞锤4沿冲击方向5移动的过程中，空气弹簧23自上转向点至临近冲击点辅助初级驱动器22。该空气弹簧23沿冲击方向5、在运动轴线3上设置在撞锤4之前，并作用于撞锤4。
[0022]撞锤4基本上由侧面24与运动轴线3平行的圆柱形基体构成。前端面25朝向冲击方向5。前端面25为平面并且覆盖撞锤4的整个横截面。后端面26优选也同样是平面。撞锤4装载在导向管27中。导向管27与运动轴线3共轴并具有圆柱状内壁28。撞锤4的侧面24贴在内壁28上。撞锤4在导向管27中被强制沿运动轴线3引导。撞锤4的横截面与导向管27的空心横截面除了很小的滑动间隙外完全相互匹配。撞锤4相当于掉落的密封块封闭导向管27。橡胶密封圈29可安装在侧面24中以补偿在加工时引入的公差。
[0023]导向管27在它冲击方向5的上端封闭。在不例的实施方式中横截面积相当于导向管27空心横截面的盖子30装在导向管27中。朝向里面的盖子面31优选为平面并垂直于运动轴线3。盖子30与在初始位置16静止的冲头13保持一段固定距离32。盖子30与在初始位置16的冲头13间的空腔是导向管27对撞锤4的有效区域，在该区域撞锤4可以移动。最大冲程18基本是距离32减去撞锤4的长度33。
[0024]单面关闭的导向管27以及撞锤4封闭气动腔34。气动腔34的体积与盖子面31和撞锤后端面26的距离35成正比。该体积由于沿运动轴线3运动的撞锤4而可变。在撞锤运动时，气动腔34中被压缩或减压的空气起到了空气弹簧23的作用。气动腔34的体积在冲击点14也就是当撞锤4与冲头13接触时达到最大。气动腔34中的压力此时最小并优选等于环境压力。空气弹簧23的势能在冲击点14的位置定义为O。气动腔34的体积在撞锤4的上转向点15达到最小；压力能够上升至16bar。为设定空气腔34在上转向点15时的体积与压力为一个目标值，撞锤4的冲程通过控制方法受限制。空气弹簧23在上转向点15的势能值应在小值范围内，不受外界影响。特别是撞锤机构2因此相对于冲击时冲头13的位置是固定的，尽管该位置对撞锤4至上转向点15的掉落时间影响很大。
[0025]为补偿空气弹簧23中损失的气量，空气弹簧23设有一个或多个通风口 36。通风口 36在空气弹簧23压缩的过程中通过撞锤4封闭。优选撞锤4在临近冲击点14时释放通风口 36，此时空气弹簧23内的压力与环境压力有不到50%的差异。在示例的实施方式中，撞锤4尚开冲击位置超过它的冲程18的5%时压封通风口 36。
[0026]初级驱动器22以磁阻力为基础，它作用于撞锤4。撞锤4的基体是软磁钢。与永磁体相比，撞锤4的特点在于它的矫顽力低，低于4000A/m，优选低于2500A/m。具有所述低场强的外加磁场可以颠倒撞锤4极化的磁极。外加的磁场牵引可磁化的撞锤4至场强最强的区域，这与它的极性无关。
[0027]初级驱动器22具有沿运动轴线3的空腔，导向管27装在该空腔内。初级驱动器22在空腔及导向管内产生永久性磁场37以及分成两部分的可交变磁场38。磁场37、38沿运动轴线3将空腔及导向管27的有效区域划分为上段39、中段40与下段41。磁场37、38的场线在上段39及下段41中绝大部分平行于运动轴线3、在中段40中绝大部分垂直于运动轴线3。磁场37、38之间的区别在于，场线的方向与冲击方向5平行或反平行定向。永久性磁场37局部示例性描述的场线(虚线图)在导向管27的上段39绝大部分反向平行于冲击方向5延伸，且在导向管27的下段41绝大部分平行于冲击方向5延伸。撞锤机构2的工作原理基于永久性磁场37的场线在上段39的走向方向与在下段41的走向方向相比有所不同。可交变磁场38的场线于一个阶段(虚线描绘)在导向管27的上段39以及下段41内绝大部分沿冲击方向5延伸，而在另一阶段(未描绘)在39及41两段内绝大部分与冲击方向反向平行延伸。永久性磁场37以及可交变磁场38在两段中的一段39中抵消并在另一段41中叠加。在磁场37、38中于段39的哪一部分正向叠加取决于控制器12当时的开关循环。在两段39、41间的撞锤4被正向的叠加牵引。可交变磁场38磁极的交替颠倒驱动了撞锤4的往复移动。
[0028]永久性磁场37通过由许多永磁体43组成的径向磁化的磁环42生成。图4显示了在截面IV-1V的磁环42。示例的永磁体43优选为条形磁体。永磁体43沿径向排列。它的磁场轴线44即从磁体南极到北极与运动轴线3垂直。永磁体43的朝向相同，在所描述的示例中，它的北极N指向运动轴线3、南极S背离运动轴线3。沿永磁体43间的周向可以是气隙或不可磁化的材料45、例如塑料。磁环42沿运动轴线3设置在盖子面31与冲头13之间。磁环42优选不对称设置，尤其与冲头13比更靠近盖子面31。磁环42的位置沿运动轴线3将导向管27分割成上段39，即沿冲击方向5位于磁环42上面，以及下段41，即沿冲击方向5位于磁环42下面。上段39中的场线与下段41中的场线相比绝大部分沿反向延伸。永磁体43优选包含钕合金。永磁体43磁极部位的场强优选在I特斯拉以上，例如直至2特斯拉。
[0029]可交变磁场38通过上磁线管46以及下磁线管47生成。上磁线管46沿冲击方向5位于磁环42上面，优选紧挨磁环42设置。上磁线管46环绕导向管27的上段39。下磁线管47沿冲击方向5位于磁环42下面，优选紧挨磁环42设置，并且下段41。两磁线管39,46沿相同的环绕方向围绕运动轴线3由电流48流过。上磁线管46生成的上磁场49与下磁线管47生成的下磁场50绝大部分与运动轴线3平行且都沿运动轴线3同向定向，SP两个磁场49、50的场线在导向管27中或者沿冲击方向5、或者逆着冲击方向5延伸。电流48通过可控的电源51输入磁线管46、47中。优选两个磁线管46、47以及电源51串联接通(图 5)。
[0030]下磁线管47的长度52，即沿运动轴线3的尺寸，优选大于上磁线管46的长度53，长度比范围在1.75:1至2.25:1之间。磁线管46、47分别对导向管27中的上磁场49的场强或下磁场50的场强的量优选相同。上磁线管46绕组数与下磁线管47绕组数的比例可以对应长度比。径向尺寸54以及电流表面密度优选对两磁线管46、47(在没有撞锤机的其他部件的条件下)相同。
[0031]磁轭55可以在导向管27以外传导磁场37、38。磁轭55具有例如由许多沿运动轴线3延伸的肋条组成的空心圆柱或笼，该空心圆柱或笼环绕两磁线管46、47以及由永磁体43构成的磁环42。磁轭55的环状上部封闭端56反向于冲击方向5地盖住上磁线管46。环状下部封闭端57限制了冲头13在导向管27中的高度。下部封闭端57沿冲击方向5盖住下磁线管47。磁场37、38在上段39与下段41与运动轴线3平行或反向平行引导。从磁轭55尤其是环状封闭端56、57沿径向输入磁场37、38。径向的反馈实现于下段41，绝大部分在冲头13中。场线因此处于优选绝大部分与撞锤4的端面26以及冲头13的冲击面58垂直。上段39中的径向反馈可以不被引导，即通过空气接着进入磁轭56。
[0032]磁化的磁轭55由可磁化材料构成,优选电工钢片。导向管27不能磁化。适用导向管27的材料包括铬钢，也可以铝或塑料。导向管27的盖子30优选由不可磁化材料构成。
[0033]撞锤4优选在每个位置都重叠两个磁线管46、47。尤其是当撞锤4位于冲头13上或是至少到磁环42中时，后端面26突出到上磁线管46中。后端面26至少超出磁环42轴中部。气动腔34的通风口 36布置在磁环42面向上磁线管46的朝向磁环42的底部的轴向高度上。到磁环42的距离35优选小于1cm。
[0034]撞锤机构2的控制器12控制电源51。电源51调整它的输出电流48至通过控制器12借助调节信号59给出的额定值60。为使输出电流48在额定值60稳定，电源51优选包含调节回路61。量取器测量实际电流62。差动放大器63由实际电流48以及额定值60建立，提供电源51控制电流输出的参数变量64。电源51通过供电源65例如电源接口或电池组供给。
[0035]在撞锤4往复运动过程中，控制器12处理额定值60并间接支配电流48。图6阐述了一个示例性的关于时间19的自重复开关模型。开关模型主要分为三个不同的阶段。一个周期起始于主动收回阶段66。在主动收回阶段66过程中，撞锤4从冲击位置出发反向于冲击方向5加速。当空气弹簧23达到预定势能时，主动收回阶段66结束。在主动收回阶段66后紧接着静止状态67，该静止状态在撞锤4达到上转向点15时结束。在撞锤4超过上转向点15的过程中或过程后，开始加速阶段68。在加速阶段68过程中撞锤4沿冲击方向5加速，优选持续到撞锤4撞击冲头13。根据期望的冲击频率可在加速阶段68之后、下一次主动收回阶段66之前，进行停顿69。
[0036]控制器12通过主动收回阶段66引导新的冲击。控制器12为受控的电源51预订第一值70作为额定值60。第一值70的符号规定，电流48在磁线管47中以这种方式循环，上磁线管46的磁场49与永磁场37在导向管27的上段39正向叠加。这时撞锤4在上段39反向于冲击方向5以及克服空气弹簧23的力量而加速。撞锤4的动能持续增加。基于返回运动，空气弹簧23被压缩并同时在它内部储存的势能由于体积变化做功而增加。
[0037]电流48优选通过两磁线管46、47。优选磁场37、38在下段41中反向叠加。第一值70的大小可以如此选择，下磁线管47生成的磁场50抵消性地补偿永磁体43的永久性磁场37。下段41中的磁场强度优选为O或降低至小于上段39磁场强度的10%。电源51以及磁线管46、47是针对电流强度为第一值70的电流48而设计的。第一值70可在主动收回阶段66保持不变。
[0038]根据关于在上转向点15空气弹簧23势能的预测，控制器12触发主动收回阶段66的结束。当势能在没有其他辅助的情况下而通过初级驱动器22达到一目标值时，初级驱动器22例如关闭。这里考虑到，在关闭初级驱动器22的时间点71时，势能已经达到目标值的一部分并且撞锤4当前的动能在至上转向点15时转换成至目前缺少的部分目标值。转换时的损失可通过控制器12中储存的表格72而考虑到。目标值在撞锤4的冲击能的25%至40%之间的范围内，例如最少30%以及例如最高37%。
[0039]预测装置73持续参考撞锤机构2的工作条件。一个示例性的预测基于压力测量。该预测装置73获取压力传感器74的信号。将测量的压力与阈值进行比较。当压力超过阈值时，预测装置73向控制器12发出控制信号59。控制信号59经过信号处理，在立刻切断初级驱动器22时势能到达目标值。控制器12终止主动收回阶段66。
[0040]预测装置73优选从保存的参考表72中载入阈值。参考表72能够包含精确的阈值。优选储存有针对不同工作条件而事先确定的多个阈值。例如可以储存针对气动腔34中的不同温度的阈值。除压力传感器74的信号外，预测装置73还接收温度传感器75的信号。根据后者选取例如阈值。
[0041]此外，预测装置73能够通过压力变化估计撞锤4的速度。参考表72可以针对当前压力下不同的速度储存不同的阈值。因为更快速的撞锤4趋向于更猛烈地压缩空气弹簧23,针对更高速度的阈值小于针对更低速度的阈值。基于速度及压力变化对阈值的选择可以改善目标值的可重复性。
[0042]主动收回阶段66结束的同时是静止阶段67的开始。控制器12将电流48的额定值60置于O。可交变磁场38关闭并且初级驱动器22关闭。尽管永久性磁场37对撞锤4产生影响。虽然永久性磁场37基本上沿运动轴线3具有恒定的场强，它作用于撞锤4的力很小或没有。
[0043]代替电流48降低到0，可以将静止阶段67的电流48设置为对应额定值60的负数值。撞锤4中的剩磁据此被消除。为不影响返回运动，该电流48值小于额定值60，例如小于 10%。
[0044]撞锤4在静止阶段67通过空气弹簧23减速至静止。在撞锤4到静止状态即达到上转向点15之前，空气弹簧23在这过程中增加相当于撞锤4的一部分动能的势能。
[0045]主动收回阶段66以及静止阶段67的连续性证明被检测的撞锤结构非常有能效，特别是在主动收回阶段66结束时切断电流48至O。初级驱动器22的效率随撞锤4到上转向点15的距离35减少而降低。在初级驱动器22有效作用期间，撞锤4被加速至高的速度。如果预测表明当撞锤4不用初级驱动器22而到达期待的上转向点15时，那么做无效功越来越多的初级驱动器22被关闭。替换性地，电流48连续或分多步降至O。这里能够以效率为代价进行撞锤4到达上转向点15的掉落轨迹的自适应调整。替换性地，优选在达到上转向点15之前邻接静止阶段67。
[0046]主动收回阶段66的持续时间通过预测得出。根据作业或者一次次的冲击可以得出不同长短的持续时间。例如冲头13在冲击前没有达到它的初始位置16，由此撞锤4在下一冲击时必须向后置于更远的距离。在持续时间固定的主动收回阶段66，撞锤4吸收的动能不足以克服空气弹簧23的力到达希望的上转向点15。
[0047]控制器12根据上转向点15的到达而触发静止阶段67的结束。随着静止阶段67的结束，开始加速阶段68。控制器12根据撞锤4的反向运动触发加速阶段68的开始。位置或位移传感器可以直接获取撞锤4的反向运动。优选反向运动的辨识间接通过气动腔34中的压力变化得出。
[0048]压力传感器74与气动腔34连接在一起。压力传感器74为例如压电阻式的压力传感器74。压力传感器74可以安装在气动腔34中或经由风道与气动腔34相联。压力传感器74优选安装在盖子30上或在盖子30中。压力传感器74对应计算设备76。计算设备76监测气动腔34中压力的变化。一旦压力变化得到负数值，即压力降低，计算设备76向控制器12给出控制信号77，通过该控制信号表明撞锤4到达上转向点15。
[0049]压力变化的计算导致在方法上对到达的细微辨识滞后，更确切为超过上转向点15的细微辨识滞后。压力可被完全辨识并与阈值对比。压力达到阈值，控制信号77的输出被触发。气动腔34中的压力可以在上转向点15测量，并作为阈值储存在计算设备76的表格中。阈值可以根据不同的作业条件储存，尤其是根据在气动腔34中的温度。计算设备76确定当前的作业条件，例如通过询问温度传感器并从表格中读出其所属的阈值。两种方法能够合并冗余并彼此分开地发送控制信号77。
[0050]控制器12收到控制信号77时，开始加速阶段68。控制器12设置电流48的额定值60至第二值78。第二值78的符号如此选择，下磁线管47的下磁场50在导向管27中与永久性磁场37正向叠加。它因此在导向管27的下段41中产生一高场强。在加速阶段68期间对下磁线管47，并且优选对上磁线管46供给电流48。在上段39中的永久性磁场37通过在导向管27中上磁线管46的磁场38优选被抑制或被完全抵消。撞锤4在更强的磁场中被牵引至下段41中。撞锤4在加速阶段68得到沿冲击方向5的连续加速。到冲击点14时得到的动能大约为撞锤4的冲击能。
[0051]替代地或附加地，对到达上转向点15的确定基于上磁线管46中的感应电压由于撞锤4移动引起的变化。撞锤4可以在到达上转向点15前与上轭门环56重叠。磁环42的磁场49在上段39的传播接近闭合，没有气隙经过撞锤4进入上轭门环56内。磁环42的磁场50在下段41中的传播经过大气隙至下轭门环57。在撞锤4至转向点15的移动过程中，下段41中的气隙进一步增加，上段中的磁通量比例据此而增加。一旦撞锤4在转向点15反转，上段39中的磁通量份额降低。磁通量的改变在上磁线管46中感应电压。转向点15典型的是感应电压符号的改变。为维持静止阶段67，在到达转向点15前电源51调整电流48优选为O。为保持电流48相对感应电压为0，调节环持续地调整参数变量64。在感应电压符号改变时，调节环62通过明显的大参数变量64进行反应。控制信号77可以因此在例如超过阈值时通过参数变量64关闭。
[0052]第二值78的大小优选在上磁场49刚好同永久性磁场37抵消或降至小于10%该场强时确立。磁线管46、47内的电流48在加速阶段68开始时增高至额定值60。基于磁线管46、47的电感系数以及撞锤的反馈而得出的切换边沿例如仅通过时间常数预设。控制器12在加速阶段68过程中保持额定值60优选连续至第二值78。
[0053]空气弹簧23沿冲击方向5支持撞锤4加速。在这个过程中空气弹簧23内储存的势能绝大部分转换为撞锤4的动能。空气弹簧23在冲击点14时优选完全松弛。在冲击点14附近，通风口 36被撞锤4释放。通风口 36引发空气弹簧23的减弱，在不会对撞锤4造成影响的情况下完全降低至O。空气弹簧23在该时间点已明显有超过它90%的势能传递至撞锤4。
[0054]控制器12基于在下磁线管47中电流48即电源51输入的电流48的增加79而触发终止加速阶段68。在撞锤4的移动过程中，由于下磁线管47的电磁感应产生反向电源51输出电流48的电压降。电压降在冲击以及撞锤4停顿时立刻消失。电流48短暂增加，直至可控的电源51再次调整电流48至额定值60。
[0055]电流传感器80能够获取在下磁线管47中循环的电流48。所属的鉴别器81将已测量的电流48与阈值进行对比并在超出阈值时给出结束信号82。结束信号82通知控制器12:撞锤4已经冲击冲头13。阈值的选择例如取决于第二值78，即加速阶段68的额定值60。阈值可以比第二值78高5%至10%。可选地或附加地，绝对电流48获取可以通过电流传感器80获取电流48的变化率，并通过鉴别器81与变化率的阈值进行对比。
[0056]电源51同它的调节回路61与在电流回路83中电流48的增加79产生反向效果。此时参数变量64发生改变。在电流48的改变上替换或附加地，可以监测参数变量64。它既能给出绝对值或优选参数变量64的变化率与阈值进行对比，又与之相应地给出结束信号82。
[0057]控制器12通过获取结束信号82而结束加速阶段68。额定值60设定为O。电源51相应减小电流输出至电流48等于O。撞锤4不再沿冲击方向5加速。
[0058]控制器12可以在加速阶段68后立即或在暂停后开始下一主动收回阶段66。
【权利要求】
1.一种工具机的控制方法，所述工具机包括: 工具架￠)，所述工具架(6)被设计成承载可沿运动轴线(3)移动的凿具(7);以及 磁气动撞锤机构(2)，所述磁气动撞锤机构(2)包括初级驱动器(22)，所述初级驱动器(2)围绕所述运动轴线(3)布置且沿冲击方向(5)依次包括第一磁线管(46)、径向永磁化的磁环(42)以及第二磁线管(47)，所述磁气动撞锤机构(2)在所述运动轴线(3)上、在所述磁线管(46、47)内且沿所述冲击方向(5)依次包括撞锤(4)和冲头(13)，并所述磁气动撞锤机构(2)包括沿冲击方向(5)作用于所述撞锤(4)上的空气弹簧(23)； 其中，在所述撞锤沿冲击方向(5)反向运动的过程中，压力传感器(74)测量所述空气弹簧(23)中的即时压力； 其中，控制器(12)在所述空气弹簧(23)中压力开始下降时启动加速阶段(68);以及 其中，所述初级驱动器(22)在所述加速阶段￠8)中沿所述冲击方向(5)加速所述撞锤⑷。
2.根据权利要求1所述的工具机(I)的控制方法，所述工具机沿所述冲击方向(5)、在所述第一磁线管(46)与所述第二磁线管(47)之间包括所述径向永磁化的磁环(42)，其特征在于，在所述第一磁线管(46)内由所述第一磁线管(46)产生的第一磁场(49)在所述加速阶段(68)反向叠加所述磁环(42)的磁场(37)，并且在所述第二磁线管(47)内由所述第二磁线管(47)产生的第二磁场(50)在所述加速阶段￠8)正向叠加所述磁环(42)的磁场(37)。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，在主动收回阶段￠6)中，所述控制方法通过所述初级驱动器(22)反向于所述冲击方向(5)加速所述撞锤(4)，直到所述撞锤(4)具有足够的动能，以达到根据所述撞锤(4)的撞击能选定的所述空气弹簧(23)的压缩量。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在所述主动收回阶段￠6)之后至到达选定的所述空气弹簧(23)的压缩量时，接着是静止阶段(67)，在所述静止阶段所述初级驱动器(22)不被激活。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述静止阶段(67)时间相当于所述主动收回阶段(66)时间的至少10%。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述空气弹簧(23)在选定的压缩量时的势能相当于所述撞锤(4)的冲击能的25%至40%。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的控制方法，其特征在于，在所述主动收回阶段(66)过程中，预测装置(73)连续估算在没有所述初级驱动器(22)辅助下、所述空气弹簧(23)能够达到的压缩量。
8.—种工具机(I)，所述工具机包括: 工具架￠)，所述工具架被设计为承载可沿运动轴线(3)移动的凿具(7);以及 磁气动撞锤机构(2)，所述磁气动撞锤机构(2)包括初级驱动器(22)，所述初级驱动器(22)围绕所述运动轴线(3)布置且沿冲击方向(5)依次包括第一磁线管(46)、径向永磁化的磁环(42)以及第二磁线管(47)，所述磁气动撞锤机构在所述运动轴线(3)上、在所述磁线管(46、47)内且沿所述冲击方向(5)依次包括撞锤(4)和冲头(13)，以及所述磁气动撞锤机构(2)包括沿所述冲击方向(5)作用于所述撞锤(4)上的空气弹簧(23)； 其中，设有用于测定所述空气弹簧(23)中压力的压力传感器(74)。
9.根据权利要求8所述的工具机，其特征在于，控制器(12)实施权利要求1至7中任意一项所述的方法。
【文档编号】B25D13/00GK104395041SQ201380031455
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】达里奥·布哈拉 申请人:喜利得股份公司