地坪研磨机及操作地坪研磨机的方法与流程

本公开内容涉及操作地坪研磨机、特别是用于操作适于研磨石头或类石头材料(比如石灰岩、砂岩、大理石、板岩、花岗岩、混凝土或水磨石)的地坪的地坪研磨机的方法。

背景技术：

地坪研磨机是已知的并且用于抛光或研磨地坪表面，或者目的是产生平坦和/或有光泽的地坪表面，或者目的是翻新此类由于例如磨损而劣化的或已经损坏的表面。

用于这种类型的研磨的地坪研磨机典型地包括机架，该机架承载可操作性地连接至研磨头的马达。

在特定类别的地坪研磨机中，这种研磨头可以是相对于机架可旋转的。研磨头可以承载多个研磨盘，每个研磨盘均可以是相对于研磨头可旋转的。这种研磨头典型地被称为行星式研磨头。

这些地坪研磨机通常配备有呈粘结磨料形式的研磨元件，即包括磨料颗粒和基质材料的三维体形式的磨料，基质材料可以是聚合物材料或金属材料。作为另一种选择，机器可以配备有切割元件，这些切割元件适于例如从地坪表面去除胶、涂料、漆或其他表面处理物。

机器典型地可以由其研磨头支撑，并且通常还由一对轮子支撑，这对轮子可以被布置在研磨头的后面，如在机器的正向上看到的那样。可选地，机器还可以由一个或多个进一步的轮子支撑，这些轮子可以用于控制研磨头施加在地坪上的压力。

这对轮子是可以驱动的。可选地，这些轮子可以是可单独驱动的，使得可以控制机器的行进方向。

地坪研磨机可以包括手柄，该手柄连接至机架上并且为操作者提供抓握、推动、拉动机器和/或将其转向的可能性。

在wo03076131a1中公开了这种类型的已知机器的一个实例。

当如上所讨论的研磨地坪时，感兴趣的是优化研磨程序，以便在生产率(例如面积/时间)与工具磨损之间提供尽可能最好的折衷。

现如今，这大部分是通过操作者感知过程如何运作来实现的。例如，操作者可以能够感觉到或听到机器如何操作，此外，当然，还看到研磨或抛光过程的结果。

然而，有利的是不仅仅必须依赖于操作者的技能和注意水平。而且，有利的是还为熟练细心的操作者提供进一步的帮助。

因此，需要进一步帮助操作者评估研磨或抛光过程的状态，使得他或她可以更好地决定如何操作研磨机。

技术实现要素：

本公开内容的目的是提供一种操作用于研磨石头或类石头材料的地坪表面的地坪研磨机的改进方法。

具体目的是提供一种帮助操作者评估研磨或抛光过程的状态。

本发明由所附独立权利要求限定，其中，在所附从属权利要求中、以下描述中和附图中阐述了实施例。

根据第一方面，提供了一种操作地坪研磨机的方法。该方法包括：提供包括机架、马达、以及至少一个研磨元件的研磨机，使该马达驱动该研磨元件以一个旋转速度旋转，同时与地坪表面相接触以研磨、抛光或碾磨该地坪表面，确定马达操作参数的实际值，确定该马达操作参数的标称值，将该马达操作参数的实际值与该马达操作参数的标称值进行比较，如果该马达操作参数的实际值与该马达操作参数的标称值之间的差值超过预定差值阈值，则确定至少一个要调节的研磨参数，以及调节该至少一个研磨参数。

通过将机器操作参数的实际值与标称值进行比较，可以得到关于研磨过程是否成功的信息。

例如，研磨机施加的低扭矩可能指示与地坪表面的接合不良并且因此材料的去除不令人满意。

另一方面，大扭矩可能指示材料去除过度，工具磨损过大或研磨压力过大。

而且，与标称功率相比，机器提供的低功率可能指示未使用机器的全电势。也就是说，可以以更高的速度来操作，从而提高生产率。

通过将机器操作参数的实际值与标称值进行比较，可以得到关于研磨过程是否成功的信息。

确定马达操作参数的实际值可以包括测量马达操作参数的值并且基于所测得的值得到马达操作参数的实际值。

确定马达操作参数的实际值可以包括确定马达的旋转速度，以及确定在该旋转速度下的马达效率，由此，该马达操作参数的实际值被确定为按照该效率调节的所测得的值。

该效率可以根据凭经验提供的数据集计算或得出，指示效率随旋转速度而改变。

确定马达操作参数的标称值可以包括确定马达的旋转速度，以及通过基于该旋转速度的计算或表格查找来确定在该旋转速度下该马达操作参数的标称值。

该方法可以进一步包括基于该旋转速度确定马达效率，并且将该马达操作参数的标称值确定为按照该效率调节的在该旋转速度下该马达操作参数的标称值。

该差值阈值被设定为小于理论功率与实际功率之间的差值量的30％、优选地小于25％、小于20％或小于15％。

该方法可以进一步包括基于工具类型调节该差值阈值。

该参数可以是马达电流、马达扭矩或马达功率。

马达电流可以直接在马达上测得，或者作为控制单元的参数来提供。

马达功率输入也可以直接测得(例如电流和电压)，或者其可以作为控制单元的参数来提供。

可以基于例如电流得到扭矩，或者扭矩可以通过使用例如扭矩测量装置而测得。

作为一种选择，该方法可以包括响应于确定要调节的研磨参数通过该地坪研磨机的控制电路和/或控制软件来调节该研磨参数。

在该方法中，自动调节研磨参数可以包括以下中的至少一个：调节研磨头旋转速度，改变研磨头旋转方向，调节研磨盘旋转速度，改变研磨盘旋转方向，改变机器向前移动速度，改变连接至该研磨机的收集装置的压力或流量，调节研磨压力，开始、终止或调节液体供应，开始、终止或调节气溶胶供应。

作为另一种选择，该方法可以包括通过提示该地坪研磨机的操作者调节该研磨参数来调节该研磨参数。

提示该操作者调节该研磨参数可以包括通过用户界面指示一个或多个要调节的研磨控制参数。

该方法可以进一步包括接收用户输入，该用户输入指示已经调节了所指示的研磨控制参数中的至少一个。

在该方法中，调节该至少一个研磨参数可以包括以下中的至少一个：调节研磨头旋转速度，改变研磨头旋转方向，调节研磨盘旋转速度，改变研磨盘旋转方向，改变机器向前移动速度，改变连接至该研磨机的收集装置的压力或流量，调节研磨压力，开始、终止或调节液体供应，开始、终止或调节气溶胶供应，以及更换研磨工具。

在该方法中，确定要调节的研磨参数可以包括：确定该马达产生的扭矩，将所产生的扭矩与期望扭矩范围进行比较，以及如果所产生的扭矩在该期望扭矩范围之外，则进行调节该研磨参数。

在该方法中，如果所产生的扭矩低于该期望扭矩范围并且研磨过程是干研磨过程，则该方法可以进一步包括：增大研磨压力，启动气溶胶供应，和/或减小流向集尘器的流量，该集尘器可操作性地连接至该研磨机。

如果所产生的扭矩低于期望扭矩范围并且研磨过程是湿研磨过程，则可以执行以下步骤中的至少一个步骤：增大研磨压力，或者增大进水速率。

如果在距执行所述增大步骤一预定时段之后，重新确定的扭矩仍低于所述预定低扭矩阈值，则该方法可以进一步包括：调节研磨头旋转速度，改变研磨头旋转方向，调节研磨盘旋转速度，或者改变研磨盘旋转方向。

如果所产生的扭矩高于该期望扭矩范围并且研磨过程是干研磨过程，则该方法可以进一步包括：减小研磨压力，和/或停止气溶胶供应。

如果所产生的扭矩高于该期望扭矩范围并且研磨过程是湿研磨过程，则该方法可以进一步包括：减小研磨压力，和/或减小进水速率。

如果在预定时段之后，重新测得的扭矩仍然低于低扭矩阈值或高于高扭矩阈值，则该方法可以进一步包括提示该地坪研磨机的操作者执行以下中的至少一个：更换工具、或将研磨过程从干的变为湿的，或反之亦然。

确定该马达操作参数的标称值的步骤可以包括：接收用户输入，该用户输入指示研磨、抛光或碾磨正在如所期望的运行，确定该马达操作参数的电流值，以及基于所确定的该马达操作参数的电流值设定该马达操作参数的标称值。

这种方法可以进一步包括：在接收到该用户输入时测量在预定时间内该马达操作参数的电流值，从而记录了该马达操作参数的一系列电流值，以及基于所述一系列电流值设定标称值。

根据第二方面，提供了一种用于研磨或抛光石头或类石头材料的地坪表面的地坪研磨机，该地坪研磨机包括：机架；由该机架支撑的马达；研磨头，该研磨头由该机架支撑并且可操作性地连接至该马达，使得该研磨头被该马达可旋转地驱动；用户界面，该用户界面配置为向使用者提供信息并接收用户输入；控制电路，该控制电路连接至该用户界面并且配置为基于所接收的传感器信号控制该马达。

该控制电路进一步配置为将至少一个马达操作参数的实际值与该马达操作参数的标称值进行比较，如果该马达操作参数的实际值与该马达操作参数的标称值之间的差值超过预定差值阈值，则确定至少一个要调节的研磨参数，以及调节该至少一个研磨参数。

附图说明

图1示意性地展示了地坪研磨机，该地坪研磨机适用于研磨、抛光或碾磨地坪表面。

图2示意性地展示了用户界面，该用户界面适用于图1的地坪研磨机。

图3是示出了随马达速度而改变的功率和扭矩的示意图，其中未考虑马达效率。

具体实施方式

图1示意性地展示了地坪研磨机100。研磨机100包括机架101，该机架支撑研磨头1和马达102。研磨头1由马达102驱动旋转。

本文所展示的研磨头1被形成为行星式研磨头(即，研磨头壳体可相对于机架101旋转)、并且进而承载两个或更多个研磨盘，每个研磨盘均可相对于该壳体旋转。典型地，研磨机包括三个或更多个研磨盘，通常为3个、4个或6个。

每个研磨盘可以承载一个或多个研磨元件，该一个或多个研磨元件可以可拆卸地附接至研磨盘。

研磨元件可以形成为“粘结磨料”，即磨料颗粒混在基质材料中，或者形成为“涂覆磨料”，即磨料颗粒通过粘合剂附着在载体表面上。

基质材料或粘合剂材料可以是比如聚合材料等聚合物材料、或金属材料或陶瓷材料。非限制性实例包括热固性聚合材料、以及双组分型聚合材料，比如环氧树脂。

代替研磨元件或者除了研磨元件之外，还可以使用具有切割刃或破碎元件的工具。

研磨头1可以包括壳体，该壳体在机罩103内可旋转。该壳体可以包封传动机构以实现上述旋转移动。

机罩103可以布置成包封研磨头1，使得研磨残余物被容纳并且可以容易地被将进一步描述的收集装置收集。

因此，机器100可以进一步包括用于收集比如灰尘、水等研磨残留物的收集装置。收集装置可以包括机罩连接器，使得由机罩围成的空间与集尘器和可选的通道(比如软管或管道104)处于流体连接。通向比如真空吸尘器等集尘器的软管104可以直接连接至机罩连接器或通道。

机器100可以进一步包括从机架101的上后部分延伸的手柄框架105。手柄框架105可以支撑供使用者抓握和/或操纵机器100的手柄106，并且可选地支撑用户界面107。

用户界面107可以包括用于显示信息的、比如显示器等输出装置，该输出装置可以是触摸屏。用户界面可以进一步包括供使用者控制机器100的一个或多个输入装置，比如触摸屏、按钮、旋钮和/或键盘。

图2示意性地展示了图1的地坪研磨机的用户界面。该用户界面包括多个功能专用开关1071、1072；紧急停机按钮1073；旋转输入装置1074和电源开关1075。用户界面可以进一步包括显示器1076，该显示器可以尤其指示实际功率10761(实际功率为标称功率10762的百分比)和转速10763。此外，用户界面可以包括功能选择输入1077，该功能选择输入可以包括用于在选择菜单中操纵的真实或虚拟按钮。

机器100可以由轮子支撑，比如由一对同轴轮子108支撑。轮子可以提供部分支撑，研磨头1提供额外的或甚至大部分支撑。

轮子可以是可自由旋转的，由此可以通过使用者推动和/或拉动来完全驱使机器100。

作为另一种选择，轮子可以由一个或多个驱动马达驱动。例如，轮子可以是可单独驱动的，由此机器100的转向可以通过例如无线电控制来实现。作为又一个实例，可以提供一个或多个附加驱动轮。

机器能够控制研磨压力、即在研磨头与其下方的地面之间施加的力。

实现这一点的一种方式是通过平衡装置，由此配重物是可调节的，使得配重物将围绕轮子轴线平衡研磨头。

另一种方式是例如在研磨机的前方设置额外的支撑轮或脚轮，并且为该支撑轮提供高度调节机构，使得力可以在支撑轮与研磨头之间可调节地分开。

又一种方式可以是使用由两个或更多个零件构成的框架，这些零件可相对于彼此移动，使得重心可以移位。

又一种方式可以是完全手动的，即增加或去除研磨头上的重物。

机器100可以包括控制单元，该控制单元包括用于控制机器100和/或反馈信息、比如设定旋转盘的速度、以及报告马达和/或研磨盘的温度的电路和/或软件。

马达可以是电动马达。这种马达典型地具有标称额定功率、即驱动功率的指示，预期马达在具有一定安全裕度的情况下能够以该驱动功率运行相当长的时间。应当认识到，有时可以在有限的时间段内超过此标称额定功率。

控制单元可以典型地包括变频器。

参考图3，公开了用在地坪研磨机中的马达的操作特性，其中电压随旋转速度而改变。如可以看到的，马达可以在对应于机器额定电压或“标称电压”的电压下有效地具有最小操作速度和基本速度。

应注意的是，对于频率受控制的异步马达，直至马达的基本速度，其扭矩是基本上恒定的。超过基本速度，马达的扭矩减小。

此外，直至基本速度，马达的功率随旋转速度线性变化。超过基本速度，功率保持基本上恒定。

控制单元可以配备有感测驱动电流、驱动电压和旋转速度的能力。可以设置额外的传感器，比如温度传感器、扭矩传感器、压力传感器等。

可以将马达提供的功率与标称功率进行比较，以确定马达的操作是否在充分接近最佳。

机器提供的标称功率通常是已知的，因为它基于马达的固有特性。

如果实际功率与额定功率的比率低，则这可能指示研磨过程没有以最佳方式运行，例如，速度太低或摩擦力太低、因此扭矩太小。

另一方面，如果实际功率对标称功率而言较高，这也可能指示研磨过程没有以最佳方式运行，例如，速度太高或摩擦力、即抵抗研磨元件相对于地坪表面的移动的力太大。

旋转速度通常可通过控制单元获得，但可以另外地或替代性地以任何已知的方式测得。

可以确定马达的效率η。典型地，这种确定可以在测试设置中凭经验进行，由此可以提供查找表，以指示随马达速度(rpm)而改变的效率η。作为替代方案，随速度而改变的效率η可以通过例如插值法来确定。

首先，说明书将集中于操作地坪研磨机的方法，其中，将机器产生的实际功率与机器在该旋转速度下的标称功率进行比较。

因此，在使用现代可变频率驱动器/变频器时可能的情况是，机器将通过测量电流和电压、或通过直接提供功率值来测量馈送至马达的实际功率。

此外，旋转速度是通过变频器测得的或者由其直接提供的。

如可以在图3中看到的，所提供的功率将与速度成线性比例。

使用旋转速度，可以查阅查找表以得到该旋转速度的标称功率。

然后可以得到实际功率与标称功率的比率。

如果此比率较低，比如低于75％、低于80％或低于85％，视情况而定，可以采取增大实际功率的操作。

一种这样的操作可以是增大旋转速度。

同样地，如果该比率较高，比如高于125％、高于120％或高于115％，则可以采取降低实际功率的操作。

一种这样的操作可以是降低旋转速度。

就这一点，令人期望的还可以是得到马达提供的扭矩，将该扭矩与在该旋转速度下可获得的标称扭矩相比较。

可以基于以下公式提供实际扭矩：

功率实际＝扭矩×rpm

由于实际功率和转速rpm是已知的，因此可以得到扭矩。然后可以将此扭矩与机器在相关旋转速度下可以提供的标称扭矩进行比较。

然后可以提供实际扭矩与标称扭矩的比率。

如果扭矩比率较低，则这可能指示工具与地坪表面之间的摩擦力较小。

如果扭矩比率较高，则这可能指示工具与地坪表面之间的摩擦力较大。

可以提供可接受的扭矩范围，比如标称扭矩的80％-120％，由此仅在实际扭矩在该范围之外时才进行调节。

在实际扭矩低于期望扭矩范围并且研磨过程是干研磨过程的情况下，可以执行以下步骤中的至少一个步骤。

作为第一选择，可以增大研磨压力，即，例如可以增加施加在研磨头上的重量。这可以通过向研磨头施加额外的重量来完成，这可以要求提示使用者增加更多的重量。作为另一种选择，研磨头可以相对于轮子轴线重新平衡，或者可以略微升高支撑轮，使得研磨头上的重量增加。

作为又一种选择，可以启动或调节气溶胶供应，即用于向工具施加冷却剂的装置，其可以降低工具光滑的风险，以增加所施加的气溶胶的量。

作为另一种选择，可以减小流向集尘器的流量，该集尘器连接至研磨机。

另一方面，如果实际扭矩低于期望扭矩范围并且研磨过程是湿研磨过程，则可以执行以下步骤中的至少一个步骤。

如上所述，可以增大研磨压力。

作为另一种选择或替代方案，可以增大进水速率。

就这一点，湿或干的过程可能持续一段时间，比如30秒至15分钟，在这之后进行新的测量。

如果这个新的测量结果指示扭矩仍然太低，则可以调节研磨速度。

例如，可以调节研磨头旋转速度，可以改变研磨头旋转方向，可以调节研磨盘旋转速度，或者可以改变研磨盘旋转方向。

另一方面，如果实际扭矩高于期望扭矩范围并且研磨过程是干研磨过程，则可以执行以下步骤中的至少一个步骤。

可以以与上述相反的方式减小研磨压力。

另外，可以减少或关闭气溶胶供应。

另一方面，如果所产生的扭矩高于期望扭矩范围并且研磨过程是湿研磨过程，则可以执行以下步骤中的至少一个步骤：

可以减小研磨压力。

替代性地或此外，可以降低进水速率。

在任一情况下，如果在预定时段之后，重新测得的扭矩仍然低于低扭矩阈值或高于高扭矩阈值，则可以提示使用者执行以下步骤中的至少一个步骤：更换工具、和/或将研磨过程从干的变为湿的，反之亦然。

应当理解，尽管本公开内容涉及使用行星式研磨头的研磨机，但是本文所公开的测量和控制原理也可以应用于其他类型的研磨机，包括单盘式研磨机和具有多个研磨头的研磨机。

作为使用马达操作参数的预定标称值(比如电流、扭矩或功率)的选择，可以响应于机器正常运行时提供的操作者输入来设定一个预定标称值。

因此，使用者可以指示机器何时正常运行，由此机器可以测量参数的值或参数的一系列值，并且基于这个测得的值或一系列值确定标称值。

例如，机器可以连续地测量并保存参数值，使得可以在预定时间期间采用所测得的值，直到用户输入前后或从用户输入开始为止。

测得的值可以用于提供平均值，该平均值可以形成标称值。机器接受这样的标称值可能受到例如其标准偏差的限制。