專利名稱：手持式電動(dòng)工具機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手持式電動(dòng)工具機(jī)，其包括具有手柄區(qū)域的殼體；用于可線性地和/或振蕩地驅(qū)動(dòng)的工具的工具區(qū)域；用于在使用者側(cè)激活工具和/或電動(dòng)工具機(jī)的、殼體側(cè)的操作部件；用于產(chǎn)生工具的工作運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元；用于為工具加載至少控制和/或調(diào)節(jié)信號(hào)的電子單元；用于提供直流電壓的工作電壓單元，其中驅(qū)動(dòng)單元包括至少一個(gè)具有激勵(lì)激活材料的體積的激勵(lì)執(zhí)行器，該激勵(lì)執(zhí)行器在運(yùn)行時(shí)由工作電壓單元供電并且由電子單元控制或調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
手持式電動(dòng)工具機(jī)的特征在于，其是便攜式的并且在運(yùn)行中可以由操作者用手握住并引導(dǎo)。為此，該手持式電動(dòng)工具機(jī)通?；蛘咄ㄟ^電池組或借助交流電流來驅(qū)動(dòng)。這種電動(dòng)工具機(jī)特別是可以布置在殼體中，該殼體完全由使用者握住并且通常一體形成或也具有單獨(dú)的用于供電裝置(Netzversorgimg)和電子組件的殼體。在超聲波激勵(lì)的系統(tǒng)中，為了產(chǎn)生超聲波振蕩，大多使用壓電陶瓷盤作為激勵(lì)執(zhí)行器。該壓電陶瓷盤通過電的控制電路激勵(lì)形成機(jī)械的振蕩，其隨后可以用于進(jìn)行相應(yīng)的加工任務(wù)。在運(yùn)行期間，這種壓電陶瓷盤期間基于產(chǎn)生的機(jī)械振蕩而承受了非常強(qiáng)的壓縮應(yīng)力和拉應(yīng)力。在未預(yù)期的撞擊時(shí)，其可以隨著受運(yùn)行限制的機(jī)械應(yīng)力峰值而增加并且如此使激勵(lì)執(zhí)行器過載，使得超過了壓電陶瓷的材料強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于一種手持式電動(dòng)工具機(jī)，其包括具有手柄區(qū)域的殼體；用于可線性地和/或振蕩地驅(qū)動(dòng)的工具的工具區(qū)域；用于在使用者側(cè)激活工具和/或電動(dòng)工具機(jī)的、 殼體側(cè)的操作部件；用于產(chǎn)生工具的工作運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元，用于為驅(qū)動(dòng)單元加載至少控制和/或調(diào)節(jié)信號(hào)的電子單元；和用于提供直流電壓的工作電壓單元，其中驅(qū)動(dòng)單元包括至少一個(gè)具有激勵(lì)激活材料(anregungsaktives Material)的體積的激勵(lì)執(zhí)行器，該激勵(lì)執(zhí)行器在運(yùn)行時(shí)由工作電壓單元供電并且由電子單元控制或調(diào)節(jié)。提出了 用于檢測至少一個(gè)加速度分量的慣性傳感器單元與驅(qū)動(dòng)單元如此耦合， 使得在超過至少一個(gè)能確定的極限加速度值時(shí)使得至少驅(qū)動(dòng)單元斷開。因此可以避免高的脈沖力與驅(qū)動(dòng)單元的、處于運(yùn)行中的激勵(lì)執(zhí)行器的機(jī)械振蕩相疊加并且使得該激勵(lì)執(zhí)行器受到損壞或毀壞，所述脈沖力在撞擊到電動(dòng)工具機(jī)上或其翻倒時(shí)、例如在電動(dòng)工具機(jī)與堅(jiān)硬的物體相撞時(shí)出現(xiàn)。借助于慣性傳感器單元，可以在出現(xiàn)可能的損壞性的機(jī)械脈沖之前就已經(jīng)檢測到在脈沖之前發(fā)生的加速度或者出現(xiàn)的加速度力，其中在超過能確定的極限加速度或者加速度力時(shí)，慣性傳感器單元使得至少驅(qū)動(dòng)單元斷開，從而其在碰撞時(shí)避免受到過度負(fù)載。特別是在一體設(shè)計(jì)的電動(dòng)工具機(jī)中，其中驅(qū)動(dòng)單元和電子單元布置在同一個(gè)殼體中，手持式電動(dòng)工具機(jī)具有高的基本質(zhì)量，從而在電動(dòng)工具機(jī)翻倒或碰撞到固定的物體上的情況下出現(xiàn)大的機(jī)械脈沖。根據(jù)本發(fā)明，慣性傳感器單元檢測至少一個(gè)加速度分量、特別是在至少一個(gè)自由下落的情況下的重力分量，其中加速度相應(yīng)于約為g = 9.8 m/s2的重力加速度，從而可以實(shí)現(xiàn)在碰撞之前驅(qū)動(dòng)單元及時(shí)自動(dòng)斷開。有利的極限值例如在g = 9. 81 士0.05 m/s2中。必要時(shí)，也能在短的時(shí)間延遲之后、例如在幾毫秒之后才實(shí)現(xiàn)斷開，從而快速的脈沖方式的工作運(yùn)動(dòng)不會(huì)直接導(dǎo)致斷開。如果加速度比時(shí)間延遲短，則它被識(shí)別為工作運(yùn)動(dòng)并且不被識(shí)別為下落，這不會(huì)導(dǎo)致斷開。可以考慮電動(dòng)工具機(jī)包括多個(gè)激勵(lì)執(zhí)行器或者其它的驅(qū)動(dòng)組件、如電機(jī)。在這種情況下可以確保，慣性傳感器單元使得至少激勵(lì)執(zhí)行器自動(dòng)斷開，特別是使得壓電材料斷開，其可以設(shè)計(jì)為朗之萬振蕩器。由于激勵(lì)激活材料可以在對于運(yùn)行來說有利的、諧振的振蕩狀態(tài)中工作，因此出現(xiàn)了具有激勵(lì)激活材料的相當(dāng)極端的負(fù)載的、高的體積上升 (VolumenhUbe)，其中已經(jīng)較低的附加的外部脈沖分量可能引起斷裂、損毀或者激勵(lì)激活材料的、降低使用壽命的過載的危險(xiǎn)。特別地，通過電池或蓄電池或者替代地或附加地利用通過電源部分的交流電流進(jìn)行能量供給，電動(dòng)工具機(jī)具有高質(zhì)量，并且因此加速度引起了高的脈沖力，其特別在撞擊時(shí)可能使處于運(yùn)行中的激勵(lì)執(zhí)行器被損壞。電動(dòng)工具機(jī)例如可以用作鉆孔器、沖擊鉆機(jī)、切割工具、磨機(jī)、銑刀、鋸、焊接器和類似機(jī)械，該電動(dòng)工具機(jī)借助于慣性傳感器單元特別有效地被保護(hù)防止激勵(lì)執(zhí)行器的過載或者機(jī)械地?fù)p壞，從而可以提高使用壽命并且延長維修周期。此外，自動(dòng)斷開可用于提高對于操作者的工作安全性，這是因?yàn)樵跀嚅_之后不會(huì)再由于下落的并且進(jìn)而不受控制的或者說無弓I導(dǎo)(fuhrungslos)機(jī)器而出現(xiàn)受傷危險(xiǎn)。有利地，在靈敏的驅(qū)動(dòng)電子裝置或者驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置受到撞擊之前，慣性傳感器單元可以產(chǎn)生“緊急斷開信號(hào)”并且將電動(dòng)工具機(jī)或者驅(qū)動(dòng)組件轉(zhuǎn)入到保護(hù)狀態(tài)中。例如已知了自由下落傳感器，其借助于機(jī)械的慣性元件識(shí)別出電動(dòng)工具機(jī)的自由下落，該慣性元件布置在兩個(gè)電極之間。其例如可以作為加速度傳感器使用，其基于電動(dòng)機(jī)械的換能器或者說傳感器(Transducer)，其包括用于識(shí)別自由下落狀態(tài)的壓電元件。此外，還可以使用一種借助于軟件監(jiān)控驅(qū)動(dòng)器來識(shí)別翻倒的方法，其中翻倒傳感器識(shí)別出下落狀態(tài)，并且通過相應(yīng)的軟件斷開電動(dòng)工具機(jī)的靈敏的元件或者使其置入到安全位置中。在這方面特別是考慮到一種手持式電動(dòng)工具機(jī)，其中驅(qū)動(dòng)單元包括具有激勵(lì)激活材料的體積的激勵(lì)執(zhí)行器。這種激勵(lì)激活材料可以是壓電的、通常是陶瓷的材料。此外，也可以考慮將磁致伸縮的材料作為激勵(lì)激活材料，其中體積變化通過變換的磁場引起。手持式電動(dòng)工具機(jī)受到下落或者無意的撞擊的危險(xiǎn)，這由此引起，即電動(dòng)工具機(jī)在引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)中撞擊到另一個(gè)物體上。在這種情況下在工具區(qū)域中局部出現(xiàn)的高的脈沖力與在運(yùn)行中原本存在的工作力相關(guān)地特別是可能損壞或損毀壓電陶瓷盤或者磁致伸縮的體積本體(VolumenkSrper)。而在超聲波激勵(lì)的系統(tǒng)中大多使用壓電陶瓷盤用于產(chǎn)生超聲波振蕩。壓電陶瓷盤被電控制電路激勵(lì)成諧振的機(jī)械振蕩，其隨后用于各個(gè)加工任務(wù)。在電動(dòng)工具工作期間，這種壓電盤基于產(chǎn)生的機(jī)械振蕩受到應(yīng)用限制地承受非常強(qiáng)的壓縮應(yīng)力或拉應(yīng)力。當(dāng)工具掉落時(shí)，在此存在的危險(xiǎn)是，碰撞和運(yùn)行的應(yīng)力峰值相加并且由此超過了陶瓷的材料強(qiáng)度。根據(jù)一種有利的設(shè)計(jì)方案，慣性傳感器單元可以布置在電子單元中。電子單元大多能借助于高頻的供電信號(hào)引起對激勵(lì)執(zhí)行器的控制，該電子單元可以簡單地借助于慣性傳感器單元進(jìn)行裝備，慣性傳感器單元在斷開的情況下可以直接中斷在電子單元和激勵(lì)執(zhí)行器之間的能量供給。由于慣性傳感器單元大多由電子部件組成，因此其可以在工作程序中以節(jié)省空間且成本經(jīng)濟(jì)的方式集成在電子單元中。根據(jù)另一種有利的設(shè)計(jì)方案，慣性傳感器單元包括半導(dǎo)體傳感器、特別是 MEMS傳感器(微電子機(jī)械系統(tǒng)傳感器或者說微機(jī)電系統(tǒng)傳感器)(Micro — Electro — Mechanical 一 System)。MEMS傳感器具有在微米范圍內(nèi)的最小的尺寸并且在半導(dǎo)體技術(shù)方面能以特別節(jié)省空間并且成本經(jīng)濟(jì)的方式集成在基板或者芯片上。因此，包括MEMS傳感器的慣性傳感器單元是可以非常有利地獲得、是壽命長的并且可以在不同的實(shí)施方式中使用。根據(jù)一種附加的或可替換的設(shè)計(jì)方案，慣性傳感器單元包括壓電的或壓電機(jī)械的 (piezomechanisch)加速度傳感器。在此，壓電陶瓷的傳感器板將動(dòng)態(tài)的壓力波動(dòng)轉(zhuǎn)換為可被繼續(xù)處理的電信號(hào)。壓力波動(dòng)通過固定在壓電陶瓷上的試驗(yàn)塊(seismische Masse)產(chǎn)生，其在總系統(tǒng)加速的情況下反作用到壓電陶瓷上。這種加速度傳感器優(yōu)選適合作為撞擊傳感器，以便探測電動(dòng)工具機(jī)的劇烈撞擊。由于電子單元特別是用于控制壓電執(zhí)行器，因此可以特別簡單地在電子單元的電路設(shè)計(jì)中考慮到壓電加速度傳感器的評(píng)估。原則上，慣性傳感器單元可以識(shí)別至少一個(gè)唯一的加速度分量。根據(jù)一種有利的設(shè)計(jì)方案，慣性傳感器單元被設(shè)計(jì)用于檢測兩個(gè)、特別是所有三個(gè)彼此成直角的加速度分量。對兩個(gè)、特別是三個(gè)加速度分量的檢測能實(shí)現(xiàn)探測在電動(dòng)工具機(jī)的每個(gè)任意的操作方向上的加速度，從而甚至可以由加速度傳感器來識(shí)別在非使用位置中電動(dòng)工具機(jī)的下落。 借助于2 — D或3 — D加速度傳感器，可以識(shí)別在電動(dòng)工具機(jī)的每個(gè)方向上的加速度或撞擊ο根據(jù)另一種有利的設(shè)計(jì)方案，慣性傳感器單元可以被設(shè)計(jì)用于檢測至少一個(gè)、優(yōu)選是兩個(gè)、特別是三個(gè)位置分量。對此，慣性傳感器單元能如此與電子單元共同作用，使得在離開確定的基準(zhǔn)位(Lag印osition)時(shí)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元斷開。因此，慣性傳感器單元除了識(shí)別加速度分量之外同樣也可以被設(shè)計(jì)用于識(shí)別位置分量，如果電動(dòng)工具機(jī)離開能預(yù)先確定的使用位置，則使得驅(qū)動(dòng)單元去激活。這種慣性傳感器單元例如可以用于作為“電子水平儀”允許僅在電動(dòng)工具機(jī)的預(yù)先確定的基準(zhǔn)位中工作，另一方面保護(hù)傳感器裝置實(shí)現(xiàn)了 防止使用者在不利的保持位置上不期望地接通電動(dòng)工具機(jī)。大量的在市場上提供的加速度傳感器額外具有位置識(shí)別功能，從而其可以有利地用于確定地定位電動(dòng)工具機(jī)并且為使用者提高保護(hù)作用。原則上，慣性傳感器單元在超過可確定的極限加速度值時(shí)斷開至少驅(qū)動(dòng)單元。根據(jù)一種有利的設(shè)計(jì)方案，慣性傳感器單元能與電子單元一起通過下述方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元快速斷開特別是通過形成激勵(lì)執(zhí)行器的電短路或者通通過激勵(lì)執(zhí)行器的定義的預(yù)應(yīng)力。因此，快速斷開例如可以通過將可預(yù)先確定的直流電壓施加到激勵(lì)執(zhí)行器上或者通過將短路或阻尼電阻接入到激勵(lì)執(zhí)行器上來實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)樵诙搪坊蜃枘岬那闆r下，實(shí)現(xiàn)了在激勵(lì)執(zhí)行器中存儲(chǔ)的電能的瞬間放電，并且其因此直接轉(zhuǎn)入無能量的狀態(tài)中。在另一種實(shí)施方式變型中，激勵(lì)執(zhí)行器可以由控制電子裝置反循環(huán)地或者說反周期地(antizyklisch)激勵(lì)，從而有效地阻抑超聲波振蕩?？焖贁嚅_能在短的下落或撞擊行程上實(shí)現(xiàn)激勵(lì)執(zhí)行器的快速斷開，從而也在下落高度較小或加速度作用較短時(shí)改進(jìn)了保護(hù)作用。根據(jù)一種有利的設(shè)計(jì)方案，慣性傳感器單元還可以與電子單元共同作用，以便使得工作電壓單元的直流電壓斷開。慣性傳感器單元在此將提供直流電壓的工作電壓單元與電子單元以及驅(qū)動(dòng)單元分開，從而使電動(dòng)工具機(jī)無電流，以便除了驅(qū)動(dòng)單元之外還使電子單元避免受到電短路和損壞。此外通過斷開工作電壓單元還防止現(xiàn)有的蓄電池或者驅(qū)動(dòng)電池發(fā)生短路，由此可以防止蓄能器的損壞或損毀以及防止由于蓄電池或電池的短路火災(zāi)或爆炸對使用者造成的危險(xiǎn)。在另一種有利的設(shè)計(jì)方案中，慣性傳感器單元可以與電子單元共同作用，以便使得操作部件鎖定或去激活。如果慣性傳感器單元識(shí)別出臨界加速度，則操縱部件因此可以被去激活，從而使用者在工具撞擊或翻倒(Sturz)之后必須首先對操作部件進(jìn)行解鎖或激活，并且因此被迫在其功能方面對電動(dòng)工具機(jī)進(jìn)行檢測。因此為了重新啟動(dòng)可以規(guī)定即首先必須發(fā)出認(rèn)可信號(hào)，例如通過恢復(fù)按鈕，和/或使用者必須首先斷開裝置并且隨后再次接通，和/或在預(yù)先給定的等待時(shí)間之后才能重新接通或者是另一種適合的措施?？梢詾榇嗽O(shè)置相應(yīng)的裝置。此外可以考慮持續(xù)地去激活或者鎖定，從而在翻倒或撞擊后才必須通過維修力 (Servicekraft)檢測該裝置，以便對操作部件進(jìn)行解鎖或激活。在這種維修檢查的范疇中， 驅(qū)動(dòng)單元和激勵(lì)執(zhí)行器可以得到仔細(xì)的測試，由此實(shí)現(xiàn)針對性的維護(hù)。在另一種有利的設(shè)計(jì)方案中，電動(dòng)工具機(jī)可以包括輸出功率傳感器或輸入功率傳感器，其用于測量發(fā)出的機(jī)械的輸出功率或激勵(lì)振幅，或所接收的電的輸入功率，其中至少極限加速度值可以與測量的功率相關(guān)地來選擇。如果驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器例如接收了低的輸入功率，或者發(fā)出低的機(jī)械的輸出功率或者激勵(lì)振幅，則激勵(lì)執(zhí)行器因此僅僅被較低地負(fù)載。與此相應(yīng)地，可以從激勵(lì)執(zhí)行器接收相應(yīng)較高的加速度或較高的撞擊力，而不會(huì)使其受到危害。在最大負(fù)載時(shí)運(yùn)行的工具的情況下，激勵(lì)執(zhí)行器處于高靈敏度的、機(jī)械地極度穩(wěn)定的 (grenzstabile)狀態(tài)中，從而小的加速度分量甚至?xí)鸺?lì)執(zhí)行器的損壞或損毀。與此相應(yīng)地，通過對電動(dòng)工具的輸入或輸出功率進(jìn)行測量，在全負(fù)載運(yùn)行的情況下對出現(xiàn)的加速度適合的工具靈敏度是有利的，從而慣性傳感器單元可以盡可能牢靠地且有效地防止電動(dòng)工具機(jī)受到損害。在電動(dòng)工具機(jī)運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)機(jī)械振蕩，其處于激勵(lì)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)頻率的范圍中。出現(xiàn)的、要被慣性傳感器單元注意的加速度力通常明顯頻率較低，從而其引起的加速度分量或力分量處于較低的頻率范圍內(nèi)。為了改進(jìn)慣性傳感器單元的探測精度，與此相應(yīng)有利的是，在慣性傳感器單元內(nèi)部設(shè)置過濾裝置、特別是低通濾波裝置，以用于過濾出工具典型的加速度力，其從測得的加速度分量中過濾出通過驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生的頻率分量，以便實(shí)現(xiàn)低頻的加速度分量或撞擊分量的改進(jìn)的識(shí)別精度。由此可以決定性地改進(jìn)傳感器精度并且進(jìn)而電動(dòng)工具機(jī)的安全斷開特性。


其它優(yōu)點(diǎn)從下面的附圖描述中得出。在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。附圖、說明書和權(quán)利要求包括大量特征組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以適宜地單獨(dú)考慮這些特征并且將所述特征組成適合的其它組合。其中示出了
圖1示出了在作為切割裝置的設(shè)計(jì)方案中具有慣性傳感器單元的手持式電動(dòng)工具機(jī)的一種實(shí)施例；圖2示出了在作為鉆孔器的設(shè)計(jì)方案中具有慣性傳感器單元的手持式電動(dòng)工具機(jī)的另一種實(shí)施例；
圖3示出了具有慣性傳感器單元的激勵(lì)執(zhí)行器的保護(hù)電路的原理圖； 圖4示出了具有慣性傳感器單元的激勵(lì)執(zhí)行器的保護(hù)電路的另一原理圖；和圖5示意性地示出了低通濾波器的過濾特性，其用于過濾出工具典型的工作運(yùn)動(dòng)。
具體實(shí)施例方式在附圖中利用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)注相同的或相同類型的部件。為了闡述本發(fā)明，圖1和圖2示出了手持式電動(dòng)工具機(jī)10的不同實(shí)例。圖1示出了具有長形伸展的殼體形狀的切割裝置；圖2示出了具有T形的殼體形狀的鉆孔器。手持式電動(dòng)工具機(jī)10包括具有手柄區(qū)域40的殼體20。操作者在手柄區(qū)域40處握住電動(dòng)工具機(jī)10并且可以引導(dǎo)電動(dòng)工具機(jī)10。此外，電動(dòng)工具機(jī)10還包括用于可線性地和/或振蕩地驅(qū)動(dòng)的工具60的工具區(qū)域50，例如刀具(圖1)或鉆頭(圖2)、或相應(yīng)于另一種裝置類型的另一種工具。殼體側(cè)的操作部件30用于在使用者側(cè)激活工具60和/或電動(dòng)工具機(jī)10。在殼體20中布置驅(qū)動(dòng)單元80，該驅(qū)動(dòng)單元在根據(jù)圖1和圖2的實(shí)施例中包括僅一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件， 該驅(qū)動(dòng)部件通過激勵(lì)執(zhí)行器(Anregimgsaktor)100形成。該激勵(lì)執(zhí)行器可以設(shè)計(jì)成壓電激勵(lì)的朗之萬振蕩器(Langevin — Schwinger)(也稱為壓電執(zhí)行器)，該振蕩器包括壓電激活材料102、例如壓電陶瓷盤的體積，所述盤被壓縮并且在加載電壓時(shí)進(jìn)行長度改變。當(dāng)加載了高頻電壓時(shí)，以本身已知的方式產(chǎn)生超聲波，該超聲波通過耦合元件106引導(dǎo)至工具60。 耦合元件106可以是本身已知的超聲振蕩單元(Sonotrode)。耦合元件106的長度和形狀以及材料確定了激勵(lì)執(zhí)行器100的諧振頻率。工具60也可以影響諧振頻率。布置在殼體20中的電子單元200用于為驅(qū)動(dòng)單元80加載至少控制和/或調(diào)節(jié)信號(hào)，以及用于為激勵(lì)執(zhí)行器100供電。在此設(shè)計(jì)為具有電池或可重復(fù)充電的蓄電池的電池或蓄電池組92的工作電壓單元90用于為電子單元200提供直流電壓，該電子單元將工作電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓信號(hào)，利用該高頻電壓信號(hào)以期望的方式將激勵(lì)執(zhí)行器100激勵(lì)至振蕩。電子單元200被設(shè)計(jì)用于使得至少一個(gè)激勵(lì)執(zhí)行器100以諧振頻率運(yùn)行。在此， 電子單元200包括調(diào)節(jié)單元224，用于跟蹤或者說制導(dǎo)或者說補(bǔ)償(NachfUhren)激勵(lì)執(zhí)行器100的諧振頻率。通過激活執(zhí)行器30激活工具60可以利用信號(hào)器件122 (圖2)表示。在圖1中，電子單元200特別節(jié)省空間地集成在一個(gè)唯一的電路板210上。在圖 2中，電子單元分配在兩個(gè)電路板212、214上，其中一個(gè)電路板布置在主部件中并且一個(gè)電路板布置在T形殼體20的橫向地遠(yuǎn)離于主部件的手柄部件中。慣性傳感器單元130直接或緊鄰地布置在激勵(lì)執(zhí)行器100上，該激勵(lì)執(zhí)行器包括壓電激活材料102。因此，慣性傳感器單元可以直接檢測對執(zhí)行器單元(Aktuatoreinheit) 102起作用的加速度或撞擊力。此外，慣性傳感器單元130與電子單元200相連接(未示出)， 以便在超出極限加速度值的情況下使得快速斷開驅(qū)動(dòng)單元100。在根據(jù)圖2的實(shí)施方式中，慣性傳感器單元130布置在超聲振蕩單元106中。因此，慣性傳感器單元130位于最高機(jī)械負(fù)載的位置處，從而額外的加速度分量附加于由激勵(lì)執(zhí)行器產(chǎn)生的加速度產(chǎn)生作用，其中慣性傳感器單元130可以因此一對一地確定超過總加速度負(fù)載，以便有效地保護(hù)激勵(lì)執(zhí)行器102。圖3示出了激勵(lì)執(zhí)行器100的控制的原理圖，該激勵(lì)執(zhí)行器例如形式為壓電執(zhí)行器100具有來自供電電網(wǎng)(例如MmT)的交流電壓供給裝置或帶有電池組(例如10.8V=) 的直流電壓供給裝置，其中慣性傳感器單元130可以使得在激勵(lì)執(zhí)行器100和電子單元200 之間電隔離。在例如以交流電壓對電子單元200進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)饋電時(shí)設(shè)有組件94，該組件對交流電壓進(jìn)行整流和使其平滑。電子單元200包括功率產(chǎn)生單元222，直流電壓被饋送到該功率產(chǎn)生單元中，并且功率產(chǎn)生單元通過相應(yīng)的過濾裝置2 和慣性傳感器單元130的去耦合開關(guān)耦合到激勵(lì)執(zhí)行器100上。調(diào)節(jié)單元2M為激勵(lì)執(zhí)行器100提供調(diào)節(jié)信號(hào)。如果慣性傳感器單元130(圖1、圖2)識(shí)別出超過可預(yù)先確定的極限加速度值的加速度，則耦合到慣性傳感器單元130上的開關(guān)被斷開。因此，慣性傳感器單元130 —方面使激勵(lì)執(zhí)行器100的電源與電子單元200分開，另一方面使工作電壓單元90和電子單元200 分開，從而可以對蓄電池92以及網(wǎng)絡(luò)饋電部件94進(jìn)行保護(hù)以防止短路以及對電子單元200 進(jìn)行保護(hù)以防止過電壓。在另一種實(shí)施方式中，慣性傳感器單元130可以在斷開情況下將信號(hào)發(fā)出給調(diào)節(jié)單元224，調(diào)節(jié)單元隨后使功率產(chǎn)生單元222不起作用。根據(jù)圖4的示意圖在很大程度上相應(yīng)于根據(jù)圖3的示意圖，然而，工作電壓單元90 此外還包括輸入功率傳感器150，該輸入功率傳感器測量從工作電壓單元90流出的、流向電子單元200的電功率。此外，電子單元200包括輸出功率傳感器140，該輸出功率傳感器確定由電子單元200提供給激勵(lì)執(zhí)行器100的電輸出功率。輸入功率傳感器150和輸出功率傳感器140的功率值被傳輸給慣性傳感器單元130。通過對功率消耗或者說功率輸出進(jìn)行考慮，慣性傳感器單元特別可以在低功率值的情況下與下述情況相比允許較高的極限加速度或極限力即，其在全負(fù)載運(yùn)行的情況下，這就是說在高輸入功率或輸出功率或者輸入振幅或輸出振幅的情況下可以實(shí)現(xiàn)。因此，慣性傳感器單元130可以適應(yīng)地匹配于電動(dòng)工具機(jī)的各個(gè)電和機(jī)械負(fù)載，并且能實(shí)現(xiàn)機(jī)器相對于撞擊和翻倒的最大牢固性，這是因?yàn)閿嚅_極限值遵循驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)械負(fù)載。因此能最佳地調(diào)節(jié)保護(hù)機(jī)構(gòu)的靈敏度。圖5示意性地示出在頻率上描繪的加速度值的頻率圖表，該加速度值作為電動(dòng)工具機(jī)10的加速度的數(shù)值。工具的有利的工作頻率例如在圍繞40kHz的范圍中(特別是40kHz 士 500 Hz)。在圖表的高頻范圍中，工具典型(werkzeugtypisch)的工作運(yùn)動(dòng)可利用在加速度值上的寬頻譜基于工作作用來識(shí)別，以及在運(yùn)行頻率的范圍中(例如在約40kHz周圍)利用工具典型的加速度F_w可以識(shí)別形成的峰值，該加速度通過激勵(lì)執(zhí)行器100的受控制的激勵(lì)引起并且通過電動(dòng)工具機(jī)質(zhì)量的、諧振的和阻尼的效應(yīng)來影響。對此低頻地出現(xiàn)了加速度值F_g，其基于機(jī)械的撞擊和外部加速度對電動(dòng)工具機(jī)產(chǎn)生作用。為了提高慣性傳感器單元130的靈敏度，可以借助于低通濾波器TP過濾出不期望的干擾分量，該低通濾波器的極限頻率例如以IOkHz如此選擇，使得該低通濾波器可以過濾出工具典型的工作運(yùn)動(dòng)。由此可以提高慣性傳感器單元130的靈敏度，其用于識(shí)別出相關(guān)的外部機(jī)械負(fù)載、加速度以及撞擊脈沖。借助于本發(fā)明改進(jìn)了基于超聲波的手持式電動(dòng)工具機(jī)的耐久性、工作質(zhì)量和使用者保護(hù)。
權(quán)利要求
1.手持式電動(dòng)工具機(jī)(10)，包括 -具有手柄區(qū)域(40)的殼體(20)，-用于能線性地和/或振蕩地驅(qū)動(dòng)的工具(60)的工具區(qū)域(50)， -用于在使用者側(cè)激活所述工具(60)和/或所述電動(dòng)工具機(jī)(10)的、殼體側(cè)的操作部件(30)，-用于產(chǎn)生所述工具(60)的工作運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元(80)， -用于為所述驅(qū)動(dòng)單元(80)加載至少是控制和/或調(diào)節(jié)信號(hào)的電子單元(200)， -用于提供直流電壓的工作電壓單元(90)，其中所述驅(qū)動(dòng)單元(80)包括至少一個(gè)具有激勵(lì)激活材料的體積的激勵(lì)執(zhí)行器(100)、 特別是超聲波執(zhí)行器，所述激勵(lì)執(zhí)行器-在運(yùn)行時(shí)由所述工作電壓單元(90)供電， -由所述電子單元(200)控制或調(diào)節(jié)， 其特征在于，用于檢測至少一個(gè)加速度分量的慣性傳感器單元(130)與所述驅(qū)動(dòng)單元(80)如此耦合，使得在超過至少一個(gè)能確定的極限加速度值時(shí)使得至少所述驅(qū)動(dòng)單元(80)斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130) 布置在所述電子單元(200)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元 (130)包括半導(dǎo)體傳感器、特別是MEMS傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130) 包括壓電的加速度傳感器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130)被設(shè)計(jì)用于檢測一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)、特別是三個(gè)加速度分量。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130)被設(shè)計(jì)用于檢測至少一個(gè)、優(yōu)選兩個(gè)、特別是三個(gè)位置分量，并且在離開能確定的基準(zhǔn)位時(shí)斷開所述驅(qū)動(dòng)單元(80)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130)與所述電子單元(200)共同作用以用于快速斷開所述驅(qū)動(dòng)單元(80)，特別是用于形成所述激勵(lì)執(zhí)行器(100)的電短路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，為了快速斷開所述驅(qū)動(dòng)單元(80)規(guī)定-形成所述激勵(lì)執(zhí)行器(100)的電短路，和/或 -接通直流電壓，和/或 -接通阻尼電阻，和/或-反循環(huán)激勵(lì)，用于有效阻抑所述激勵(lì)執(zhí)行器(100)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130 )與所述電子單元(200 )共同作用以用于使得所述工作電壓單元(90 )的直流電壓斷開。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130)與所述電子單元(200)共同作用以用于使得所述操作部件(30)鎖定或去激活。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，在所述操作部件(30)去激活之后能通過以下方式實(shí)現(xiàn)重新起動(dòng)-激活認(rèn)可信號(hào)，和/或 -斷開和接通所述電動(dòng)工具機(jī)(10)，和/或 -在預(yù)先給定的等候時(shí)間之后重新接通。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于輸出功率傳感器(140)或輸入功率傳感器(150)，其用于測量發(fā)出的機(jī)械的輸出功率和/或輸出振幅或所接收的電的輸入功率，其中至少所述極限加速度值能與被測量的、功率和/或振幅的值相關(guān)地來選擇。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的手持式電動(dòng)工具機(jī)，其特征在于，所述慣性傳感器單元(130)與過濾裝置(160)耦合，以用于過濾出工具典型的工作運(yùn)動(dòng)(F_w)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手持式電動(dòng)工具機(jī)(10)，包括具有手柄區(qū)域(40)的殼體(20)，用于可線性地和/或振蕩地驅(qū)動(dòng)的工具(60)的工具區(qū)域(50)，用于在使用者側(cè)激活工具(60)和/或電動(dòng)工具機(jī)(10)的、殼體側(cè)的操作部件(30)，用于產(chǎn)生工具(60)的工作運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元(80)，用于為驅(qū)動(dòng)單元(80)加載至少是控制和/或調(diào)節(jié)信號(hào)的電子單元(200)，用于提供直流電壓的工作電壓單元(90)，其中驅(qū)動(dòng)單元(80)包括至少一個(gè)具有激勵(lì)激活材料的體積的激勵(lì)執(zhí)行器(100)、特別是超聲波執(zhí)行器，該激勵(lì)執(zhí)行器在運(yùn)行時(shí)由工作電壓單元(90)供電，由電子單元(200)控制或調(diào)節(jié)。本發(fā)明提出用于檢測至少一個(gè)加速度分量的慣性傳感器單元(130)與所述驅(qū)動(dòng)單元(80)如此耦合，使得在超過至少一個(gè)能確定的極限加速度值時(shí)斷開至少所述驅(qū)動(dòng)單元(80)。
文檔編號(hào)B25F5/00GK102574282SQ201080047354
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者J.羅澤 申請人:羅伯特·博世有限公司