螺丝刀和用于控制螺丝刀的方法技术

本发明专利技术披露了一种螺丝刀，其具有包括电动机（14）的驱动装置（12），所述电动机耦接至驱动轴（20）以便以预定上紧扭矩驱动用于完成螺丝驱动操作的工具（22），所述螺丝刀具有用于检测电机电流（IM）的电流传感器（38），具有用于控制驱动装置（12）的控制装置（36），控制装置（36）被设计成当达到制动标准时制动驱动装置，控制装置（36）被设计成基于预定上紧扭矩计算电机电流的阈值以便确定切换标准，当超过所述阈值时驱动装置（12）变动至待机状态，并且控制装置（36）被设计成至少根据在超过电机电流的阈值的时间驱动装置的动能来基于预定上紧扭矩计算启动时间或旋转角，以便确定制动标准，并且在待机状态期间直到制动过程开始为止，电流继续馈送至电动机（14）、或者根本没有电流馈送至电动机、或者电流仅以特定程度馈送至电动机（14）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及螺丝刀(screwdriver,旋抒驱动器)，所述螺丝刀具有包括电动机(electric motor)的驱动装置，所述电动机耦接于驱动轴以便以预定上紧扭矩(tightening torque)来驱动用于完成螺丝驱动操作的工具；用于检测电机电流的电流传感器；用于控制驱动装置的控制装置，所述控制装置设计成当达到制动标准时制动驱动装置。
技术介绍
DE102008033866A1 披露了这种螺丝刀。已知的螺丝刀包括用于将输出扭矩限制于最大扭矩值的限制装置，所述限制装置 设置在驱动链的输出侧上。控制装置致动驱动电机，监控驱动链，当达到切断标准时切断所述驱动链，并且操作制动装置以便通过旋转场操作主动制动驱动电机，所述旋转场将相反方向旋转成驱动电机的相应旋转方向。在这种情形中，用于将输出扭矩限制于最大扭矩值的限制装置(该限制装置设置在输出端)在至少一个制动条件下通过驱动电机将电流馈送装置变动至制动模式，其中输出扭矩与驱动链中存在的旋转能的商小于或等于最大值。目的是借此防止过度制动导致损坏，尤其是在小螺丝或精细工件的情形中。已知结构的缺点尤其在于，要不断监控影响上紧扭矩的非常多的独立参数，并且因此需要相当大程度的计算花费，这对进行螺丝驱动操作需要的精度和时间都具有不利的作用。WO 2009/107563A2披露了一种具有无刷电整流电机的螺丝刀，其中电机电流和电机轴的旋转次数被用于估计螺丝驱动操作的上紧扭矩。当估计的上紧扭矩超过特定的估计值时停止驱动。DE 10341975A1披露了另一种螺丝刀，所述螺丝刀设置有扭矩限制装置，其中通过控制系统根据旋转速度来将电机电流限制于最大值。该螺丝刀的缺点在于上紧扭矩受相当大的不准确性的影响。在市场上和工业中的很多螺丝接合(screwing，旋拧)应用中，对于大量的螺丝驱动操作来说提供具有用于特定上紧扭矩的高重复精度的螺丝刀是重要的。例如，在木制品中进行的螺丝驱动操作的情形中，其中完成后螺丝连接是可见的，每个螺丝头总是凹陷相同的深度对于可见外观和机械保持都是重要的。这还以稍修改的形式应用在金属片材中进行的螺丝驱动操作的情形中。例如，应当通过均匀的大扭矩来完成正面上的金属片中的螺丝驱动操作。如果螺丝上紧太松，则螺丝头不能完全密封已经产生的螺丝孔并且湿气可能进入。相反，如果螺丝刀切断太迟，则有可能损坏螺丝头并且需要复杂的后续工作。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的是披露一种螺丝刀和用于，用于针对大量的螺丝驱动操作以用于预定上紧螺距的高重复精度来控制螺丝刀的方法。在加工中应当保证工作尽可能有效。根据本专利技术，在根据开始提到的类型的螺丝刀的情形中实现该目的，其中控制装置配置成基于预定上紧扭矩来计算电机电流的阈值，当超过阈值时将驱动装置变动至备用状态(standby state),其中在超过电机电流的阈值后，控制装置配置成基于预定上紧扭矩确定制动标准，以便至少根据在超过电机电流的阈值时驱动装置的动能来计算启动时间或旋转角，在超过所述启动时间或旋转角后开始制动过程，并且其中在待机状态期间且直到制动过程开始为止，电流持续馈送至电动机，或者根本没有电流被馈送，或者电流仅以特定程度馈送至电动机。关于所述方法，本专利技术的目的通过用于控制螺丝刀以便通过由驱动装置驱动的工具以预定上紧扭矩完成螺丝驱动操作的方法来实现，所述方法包括下面的步骤-检测预定上紧扭矩；-基于预定上紧扭矩计算电机电流的阈值，当超过阈值时将驱动装置变动至待机 状态；-通过驱动所述工具完成螺丝驱动操作；-监控电机电流并且当超过电机电流的阈值时将驱动装置变动至待机状态；-确定在超过电机电流的阈值时驱动装置的动能；-至少基于在超过电机电流的阈值时驱动装置的动能来确定开始驱动装置的制动的制动标准；-当达到制动标准时开始制动过程；-在待机状态期间且直到制动过程开始为止，电流持续馈送至驱动电机，或是根本没有电流被馈送至驱动电机，或者电流仅以特定程度馈送至驱动电机。通过这种方式实现本专利技术的目的。根据本专利技术，在螺丝接合过程的第一阶段中，最初没有限制地致动驱动装置，直到当超过电机电流的阈值时实现待机状态的预定标准为止。如果超过电机电流的阈值，此时还检测驱动装置的动能并且将该动能用于确定制动的制动标准。在待机状态期间，电流持续馈送至电机或者根本没有电流馈送至电机或电流仅以特定程度被馈送至电机，直到制动过程开始为止。这为大量螺丝驱动操作提供了用于预定上紧扭矩的非常高的重复精度。在螺丝接合过程结束之后，通过三个分量产生完成螺丝驱动操作所用的扭矩第一分量是通过馈送至电动机的电流产生的扭矩，直到到达驱动装置的待机状态为止。这构成了上紧扭矩的最大分量。上紧扭矩的第二分量基于传送扭矩，从超过阈值时开始直到制动过程开始为止。如在根据本专利技术中优选的，如果在该时间期间电流被持续馈送至电机，则同样由电机电流产生该部分。上紧扭矩的第三部分在制动过程期间由驱动装置的动能产生。在制动过程期间从驱动装置汲取的能量越多，在制动过程期间上紧扭矩的扭矩部分越低。这具有的优点在于在超过电机电流的阈值与停止螺丝刀之间的时间段很短。因此，驱动装置的切断时间可较晚开始，由此增加了重复精确性。在本专利技术的进一步改进中，控制装置被设计成计算电机电流的平均值，具体是移动平均值，所述平均值被用于计算电机电流的阈值。通过这种方式，不对称性以及电动机的整流所导致的电机电流的波动可被补偿并且考虑进电机电流的平均值。这提高了精度。根据本专利技术的进一步改进，从扭矩与电机电流之间的直接比例关系得出电机电流的阈值。当电动机是电子整流电动机,尤其是永磁同步电机(PMSM)或BLDC电机时，这是非常有优势的。在这些电机的情形中，输出扭矩与电机电流直接成比例。通过这种方式，以特别简单的方式从电机电流的测量得出预定上紧扭矩。根据本专利技术的进一步改进，提供至少一个传感器用于检测从下面的组中选择的至少一个参数，所述组包括电动机连接的齿轮机构的温度、电动机的温度、电动机的转速、齿轮机构的传动比和螺丝刀的电源电压。由于在超过电机电流的阈值时驱动装置的动能与各种参数有关，因此希望通过传感器监控这些参数并且当确定制动标准时考虑这些参数。在这种情形中，优选地基于以下的参数来估计在超过电机电流的阈值时驱动装置的动能，所述参数至少包括驱动装置的转速和驱动装置的惯性力矩，也就是说基于驱动装 置的旋转部件来估计在超过电机电流的阈值时驱动装置的动能。如果驱动装置包括电动机和耦接至所述电动机的齿轮机构，在这种情形中将电动机的转速以及齿轮机构和/或驱动装置的传动比作为参数加以考虑。根据本专利技术的进一步改进，所述参数包括从下面的组中选择的至少一个另外的参数，所述组包括螺丝刀的电源电压、电动机的温度以及耦接于电动机的齿轮机构的温度。通过这种方式，上紧扭矩的重复精度可进一步提高，因为当前电机转速与电源电压有关(也就是说，如果将可再充电电池用于电源，则为可再充电电池的电压)，并且与电机和齿轮机构的温度有关。相似的，转速受加速器开关的位置影响。考虑这些影响，提高了重复精度同时维持了预定上紧扭矩。根据本专利技术的进一步改进，控制装置被设计成存储制动标准与用于确定制动标准的参数之间的函数关系，并考虑所述函数关系来确定制动标准。确定制动标准时包括的参数(尤其是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺丝刀，所述螺丝刀包括具有电动机（14）的驱动装置（12），所述电动机耦接至驱动轴（20）以驱动工具（22）以便以预定上紧扭矩完成螺丝驱动操作，所述螺丝刀进一步包括用于检测电机电流（IM）的电流传感器（38），且进一步包括用于控制所述驱动装置（12）的控制装置（36），所述控制装置（36）被配置成当达到制动标准时制动所述驱动装置（12），其特征在于，所述控制装置（36）被配置为基于所述预定上紧扭矩计算所述电机电流（IM）的阈值（I1），当超过所述阈值时所述驱动装置（12）变动至待机状态，并且在超过所述电机电流（IM）的所述阈值（I1）后，所述控制装置（36）被配置为基于所述预定上紧扭矩确定所述制动标准，以便至少根据在超过所述电机电流（IM）的阈值（I1）的时间处所述驱动装置（12）的动能（Ekin）来计算启动时间（t1）或旋转角（n1），在超过所述启动时间或旋转角后所述制动过程开始，并且在所述待机状态期间直到所述制动过程开始为止，电流持续馈送至所述电动机（14）、或者根本没有电流馈送、或者电流仅以特定程度馈送至所述电动机（14）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·考夫曼，
申请(专利权)人：CE泛音有限公司，
类型：发明
国别省市：