CN102186635B - 用于电动工具的工具单元、电动工具和操作电动工具的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于电动工具(2)的工具单元(1)，其包括壳体(3)、工具(4)或工具容座(5)、用于紧固到电动工具(2)的基座单元(7)的且用于容纳基座单元(7)的驱动结构(8)的机械界面(6)、用于将基座单元(7)的驱动结构(8)的转动转换成该工具单元(1)的典型运动的机械转换机构(9)，所述工具单元(1)具有用于传输工具单元(1)所容纳的数据到基座单元(7)通信装置(11)的通信装置(10)和具有含有用于所述传输的所述数据的数据存储器(12)。

Description

用于电动工具的工具单元、电动工具和操作电动工具的方法

技术领域

本发明涉及用于电动工具的工具单元、电动工具和操作电动工具的方法。

背景技术

现有技术已知有识别配件并相应地从内存中读取操作参数或者与配件直接通信并从配件接收操作参数的电动工具。

国际申请公开号WO2006104929A2公开了一种电动工具，其借助于读取系统识别所接附的配件，例如钻头、改锥、锯条或砂轮，并且参考电动工具中存储的列表设置相应的操作参数。

在国际申请公开号WO03054825A2中公开了一种电动工具，其分辨并识别工具附件。借助于所述识别，工具附件在相应的操作参数下被操作。

国际申请公开号WO2006066259A2描述了一种用于含有通信单元的电动工具的配件，尤其是圆锯片、钻头、振动锯的锯片、冲击钻、砂轮或孔锯。该通信单元可以与电动工具和存储系统交换数据。

在现有技术中所示的所有这些方案要求配件被识别并且要求配件的操作参数从电动工具的内存检索。因此，系统要求每个配件要被预先识别并且将其相应的数据存储在电动工具中。

发明内容

因此，本发明的任务是克服现有技术的缺点。尤其是提供电动工具和配件的灵活系统，从而新的、之前未知的配件能接附到电动工具上并且能以其最佳的操作参数操作。

本发明的任务通过根据本发明的装置实现。随后在具体实施方式中描述进一步的实施例。

在下文的描述中，工具是指能够直接执行预期工作的装置。以切管器为例提出。相比之下，工具容座指的是能够容纳执行操作的工具例如钻头的装置。因此，钻头夹盘按本文说明书的理解是一种工具容座。

根据本发明的用于电动工具的工具单元包括壳体、工具或工具容座、用于紧固到电动工具的基座单元的机械界面、和机械转换机构。此外，工具单元具有用于传输信号到电动工具的基座单元的通信装置的通信装置和含有用于传输的数据或程序的数据存储器。在本文说明书中，数据是指总体意义上的数据，尤其是指代码、操作参数、程序数据、计算机程序、程序序列、识别数据等。

机械界面不仅用于将工具单元紧固到电动工具的基座单元，还用于容纳该基座单元的驱动机构，从而可使工具或工具容座运动。

转换机构用于将一种运动尤其是将基座单元的旋转运动机械式地转换成工具单元的典型运动。所用的所述转换机构例如为齿轮传动装置。

数据存储器可以多种形式设计，尤其设计成物理存储器，例如平面的凸起或凹入；或光学存储器，例如条形码；或电子存储器，例如只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)、随机存取存储器(RAM)或闪存。

数据传输使得生产电动工具时仍未知的新应用成为可能。例如，需要新操作参数的新工具单元能够接附到现存的基座单元。由于所传输的数据，基座单元能够以尚未知的方式被操作。

还可以想到的是分配给工具单元且与工具单元一起交付的外部数据存储器，例如USB大容量存储装置。在工具单元已连接到基座单元后，通过将USB大容量存储装置连接到基座单元而传送数据。其他形式的存储器也是可想到的。

通信装置可以包括通过无线电或射频技术尤其是RFID(射频识别)、Zigbee、蓝牙、NFC(近距离无线通信)、Wi-Fi、Wibree(低功耗蓝牙)或Z-Wave进行数据传输的发射器和接收器。但是，传输的其它类型也是可想到的，例如通过对结构平面的机械式扫描、通过电接触或光学的方式。数据还能够通过超声或次声传输。

通信装置可以定位成双向和/或单向数据传输。因此，不仅使得数据从工具单元传输到基座单元成为可能，还可以反过来进行传输。

通信装置以这样的方式设计，即除了数据传输之外，还使得从基座单元到工具单元的能量传输成为可能。所述能量传输优选是无线能量传输，例如感应耦合或无线共振能量链接(WREL)。因此，还可以有在工具单元中运行比如在出错时锁死工具单元的致动器。能量传输还可以是独立实现的。也就是说与通信装置相独立。

数据存储器可以包括工具单元的操作参数或全部程序，尤其是与最大转矩和最优速度相关的细节和/或用于识别工具单元的细节。数据存储器中还可以含有替代的或附加的数据。

在另一可独立或与上述实施例相结合的实施例中，用于电动工具的工具或工具单元含有通信装置和数据存储器。在数据存储器中还含有用于操作次序的次序控制的程序数据以及可能的其它数据。所述用于次序控制的程序例如可以包括命令序列“前转5圈，回转2圈”。该命令序列然后可通过无需用户进一步介入地启动操作杆或开关来由电动工具执行。

另外，工具单元可以包含用于测量操作值的至少一个传感器，且这些操作值能够通过通信装置传输到基座单元。例如，工具单元中的齿轮传动装置或工具容座中的钻头即将发生的内部过热从而可被检测到并可通过电动工具合适的反应动作得以防范。在工作中，这样的反应动作能够以全自动方式实现或者可能通过发布相应的警告要求用户的介入。

此外，可以提供用于检测运行过程中工具单元发生的故障的机构。这些故障的发生情况能通过通信装置被传输到基座单元。例如，这些故障是工具单元的齿轮传动装置卡死以及工具单元与基座单元的紧固存有缺陷。其它故障的检测也是可想到的。

工具单元可以包含选自以下清单的工具或工具容座(非穷尽)：

-切管器

-用于压接配件的压接工具，

-金属板剪板工具；

-弯管器；

-磨光驱动装置

-高速转子传动装置

-低速转子传动装置

-管螺纹切割器；

-盲铆钉钳；

-马刀形锯

-孔锯；

-圆锯；

-开槽器；

-切向冲击钻机构；

-径向冲击钻机构；

-干墙用螺丝刀

-敲钉器；

-扎丝夹；

-角式磨光器；

-超精磨削器

-角式抛光器

-刨；

-管用砂带磨光器；

-内螺纹切割器；

-振动工具配件；

-轴向压接配件。

数据例如操作参数或程序参数被存放在工具单元的数据存储器中。这些数据与工具单元的转换机构和/或工具相匹配。用于工具单元的优化操作的数据优选存放在数据存储器中被，例如所需转矩、在转化机构输出处的最大允许速度或用于复杂工具的操作的整个步进次序。

或者，对于每个工具单元来说，数据例如操作参数和/或程序参数还可以存放在电动工具的基座。因此，工具单元的数据存储器仅需含识别数据。然后控制器根据工具单元的识别数据从基座单元的内存读取操作参数和/或程序参数。因此，仅有固定编写在基座单元中的之前已知的不同应用是可行的。

根据本发明的电动工具单元括基座单元和工具单元，尤其是根据本发明一个上述实施例的工具单元，其中基座单元和工具单元具有通信装置和用于将工具单元紧固到基座单元的机械界面。数据通过这些通信装置从工具单元传输到基座单元中的控制器。所述控制器具有能够临时存储由工具单元读取的数据的内存。

在这种情况下，电动工具可以是交流电源电动工具或独立于交流电源的电动工具，例如电池式电动工具。

数据可以包括工具单元的操作参数。基座单元的驱动机构和/或马达的特征变量尤其是转矩、速度和/或功率消耗能基于由工具单元所传输的操作参数得到控制。因此，例如呈高速齿轮传动装置形式工具单元可包含作为具有可变转矩的螺丝刀配件的不同操作参数。

在另一实施例中，其可以单独或与前述实施例的结合实施，数据可以包含用于操作次序的次序控制的程序数据和其他可能的数据，从而电动工具的复杂操作次序可以基于从工具单元传输到控制器的所述程序数据并借助于基座单元上的开关来执行。用于次序控制的所述程序数据例如可以包括命令序列“前转5圈，回转2圈”。然后该命令序列能够通过作动由用户介入的独立操作杆或开关来由电动工具执行。

工具单元可以包含用于记录操作值的传感器和/或用于检测故障的装置，从而能基于从工具单元所传输的所述故障或传感器的操作值改变电动工具的特征变量和/或操作次序。

在根据本发明的、用于操作具有基座单元和尤其是根据前述一个实施例的工具单元的电动工具的方法中，首先从工具单元的数据存储器读取操作数据和/或程序数据。在进一步中，而后根据读入的数据控制基座单元的马达。可以在操作数据和/或程序数据实际传输之前进行所接附的工具单元的识别。

可以想到不带有接附到基座单元的通信装置的工具单元。这样的工具单元从而不能被识别且没有操作数据和/或程序数据从工具单元传输到基座单元。可以在无数据传输的情况下进行识别。然后通过在基座单元的开关上的相应的用户动作以1:1的比例操作工具单元。这使得生产非常省成本的工具单元，例如家用工具单元，成为可能。通常的钻头夹盘是这类工具单元的一个示例；同样可想到其它工具单元。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明，其中附图仅示出了示例性实施例，在附图中：

图1示出了具有呈压接工具形式的工具的工具单元；

图2示出的具有呈钻头夹盘形式的工具容座的工具单元；

图3示出具有根据图1的工具单元的电动工具。

具体实施方式

根据图1的工具单元1具有壳体3、用于将工具单元1连接到适合装设的基座单元7(见图3)的机械界面6和在远离所述机械界面6侧上的呈用于管接头压接的压接工具形式的工具4。机械界面6以已知的方式将工具单元1连接到基座单元7且同时以已知的方式容纳基座单元7的从动轴8(见图3)。此外，工具单元1具有将基座单元7的从动轴8的运动尤其是转动转换成工具单元1的典型运动的转换机构。在所示实施例中，由基座单元7的马达驱动的从动轴8的转动必须转换成工具4的钳夹的夹持运动。这通常由循环滚珠丝杠得到实现。本领域技术人员还已知多种其它可能性，例如借助于相应的齿轮传动装置或蜗杆传动与杠杆的结合，因此无需在此做进一步细述。

此外，工具单元1在壳体3的内部具有通信装置10，其使得数据能被传输到基座单元7的相应通信装置11(见图3)。通常使用带有相应的应答器和读数器的RFID或蓝牙。同样可以想到其它通信装置10。该通信装置10可以设计成用于单向通信，从而数据可以仅从工具单元1传输到基座单元。作为替代，用于双向通信的通信装置10也是可想到的，所述通信装置10还允许从基座单元到工具单元的数据传输。

另外，所示的工具单元1具有非易失性数据存储器12，例如EEPROM，除了用于识别工具单元1的数据之外，其还含有工具单元1的最优操作数据和程序数据。这些数据例如是从动轴的最优转速、最大转矩和与运动次序相关的数据。程序数据以汇编代码或固件形式存储。数据存储器12连接到通信装置10，从而通信装置10能够存取并且传输其中的数据。通过将操作数据传输到基座单元的控制器，基座单元的从动轴能以这样的形式操作，从而工具单元1能够在最优的操作范围内操作而不会受用户干扰。用户可以通过压下基座单元上的开关来开始工具单元1的运动次序。例如，基座单元的控制器首先传输前转20圈的控制信号到马达。基座单元的从动心轴的所述20圈被工具单元1的转换机构9接收，并且通过循环滚珠丝杠转换成工具4的钳夹的闭合运动。该位置然后被保持2秒，之后控制器发送回转20圈的控制信号到马达并由此使得钳夹再次回到其初始位置，并且运动次序完成。

此外，工具单元1设有传感器13，例如是检测齿轮传动装置的温度的温度传感器。该传感器13同样连接到通信装置10，从而由传感器13确定的值能连续地或超过给定值时传输到基座单元的控制器。除了温度传感器，其它传感器13也是可想到的；就卷边工具而言，其关注确保闭合接触，以确保工具4的钳夹完全地完成压接运动并从而确保压接质量。基于这些数据，控制器(如需)能够中断和/或修改运动次序。

用于检测故障的传感器14例如压力传感器或非接触式感应传感器同样位于工具单元1的壳体3内。该传感器14检测在操作过程中可能发生于工具单元1内的故障。这些故障例如包括心轴在其轴承中卡死、过热或过载。

在带有所示的、呈压接工具形式的工具单元1的电动工具2中，开关17(见图3)用于激活操作序列。操作序列以程序数据形式被存储在工具单元1的数据存储器12中。程序数据例如包括命令序列“前转20圈，回转20圈”，其对应于压接工具的钳夹的闭合和打开。另外，数据存储器12能够含有操作数据，例如“最大允许夹持力”和“从动轴速度”。其它数据同样也是可想到的。控制器15处理这些数据并且一旦开关17被作动该控制器将相应的控制信号传输到马达16(见图3)。在激活之后，程序序列在没有用户进一步介入的情况下生效。控制器15具有内存，其使得被工具单元1读取的数据被临时存储。

具有呈钻头夹盘形式的工具容座5的工具单元1在图2中示出。其构造基本上与图1的工具单元相同。因此，工具单元1也具有壳体3和用于将工具单元1连接到被适当地装设的基座单元7的机械界面6。而呈钻头夹盘形式的工具容座5示出为位于远离机械界面6的一侧。转换机构9是具有均匀传动比的固定齿轮传动装置，并且传输从动轴的速度。该传动或转换能够设计成是增速的(例如对于高速转子)或者是减速的(例如对于低速转子)。

就钻头夹盘而言，开关17(见图3)例如用于将马达的速度控制在由通信装置10、11从数据存储器12传输到控制器15的操作参数内。因此，例如不能超过最大速度或最大转矩。

这些部件例如通信装置10、数据存储器12、传感器13和用于检测故障的机构14同样容纳在根据图1的壳体3中。不必对它们功能做进一步解释。

完全同步转动并且仅被支撑在基座单元7的轴8上的钻头夹盘也是可想到的。这样的钻头夹盘的转动以1:1的比率自基座单元7的从动轴8传输至被夹紧的钻头。这样的钻头夹盘仅需被分辨出，这例如使得没有通信装置和/或数据存储器成为可能。因为没有数据传输到基座单元7，从而该钻头夹盘的基座单元经分辨为不可识别的。从而速度仅通过适当地压下基座单元的开关17来控制。

图3示出了具有根据图1的工具单元1的电动工具2，该工具单元1连接到基座单元7。从动轴8和转换机构9之间的相互作用清晰可见。基座单元7具有直接或通过传动装置连接到从动轴8的马达16。马达16是无刷直流电机，但也可以使用其他马达。连接到用于控制马达16的控制器15的、基座单元7的通信装置11与工具单元1的通信装置10通信，且由此从数据存储器12接收数据。包括工具单元1的操作数据在内的这些数据在控制器15中被处理。控制器15具有能够临时存储被工具单元1读取的数据的内存。开关17使得用户能够激活对应于工具单元1的功能，且该开关17同样连接到控制器15。在这种情形下，根据开关17的位置或根据施加在开关17上的压力，信号可被传输到控制器15。控制器15将该信号与由工具单元1的数据存储器12传递的数据相结合并且激活相应的马达16的运动。

Claims (15)

1.一种用于电动工具(2)的工具单元(1)，包括壳体(3)、工具(4)或工具容座(5)、用于紧固到电动工具(2)的基座单元(7)的且用于容纳基座单元(7)的驱动机构(8)的机械界面(6)、用于以机械的方式将基座单元(7)的驱动机构(8)的转动转换成该工具单元(1)的典型运动的转换机构(9)，其特征在于，工具单元(1)具有用于传输工具单元(1)所含的数据到基座单元(7)通信装置(11)的通信装置(10)和具有带用于所述传输的所述数据或程序的数据存储器(12)；或者一个存储器被分配给工具单元(1)，用于操作所述工具单元(1)的数据或程序被存放在所述存储器中，其中该数据或程序包括如下至少一个：

-最大转矩；

-最优速度；

-最大的允许夹持力；

-程序数据；

-计算机程序。

2.根据权利要求1所述的工具单元(1)，其特征在于，所述程序数据包括用于对工具单元的操作次序进行次序控制的数据。

3.根据权利要求1所述的工具单元(1)，其特征在于，所述通信装置(10、11)包括进行数据传输的发射器和接收器。

4.根据权利要求1所述的工具单元(1)，其特征在于，所述通信装置(10、11)定位成双向数据传输。

5.根据权利要求4所述的工具单元(1)，其特征在于，所述通信装置以这样的方式设计，即使得能量传输成为可能。

6.根据权利要求1所述的工具单元(1)，其特征在于，数据存储器(12)容纳有用于识别工具单元的细节。

7.根据权利要求1所述的工具单元(1)，其特征在于，工具单元(1)包含用于测量操作值的至少一个传感器(13)，且所述传感器(13)的操作值能够通过通信装置(10、11)传输到基座单元。

8.根据权利要求1所述的工具单元(1)，其特征在于，设有用于检测运行过程中工具单元(1)发生的故障的机构(14)，所述故障的发生情况能通过所述通信装置(10、11)被传输到基座单元(7)。

9.根据权利要求1所述的工具单元(1)，其特征在于，工具单元(1)包含选自以下清单的工具(4)或工具容座(5)：

-切管器

-用于压接配件的压接工具，

-金属板剪板工具；

-弯管器；

-磨光驱动装置

-高速转子传动装置

-低速转子传动装置

-管螺纹切割器；

-盲铆钉钳；

-马刀形锯

-孔锯；

-圆锯；

-开槽器；

-切向冲击钻机构；

-径向冲击钻机构；

-干墙用螺丝刀

-敲钉器；

-扎丝夹；

-角式磨光器；

-超精磨削器

-角式抛光器

-刨；

-管用砂带磨光器；

-内螺纹切割器；

-振动工具配件；

-轴向压接配件。

10.一种电动工具(2)，包括基座单元(7)和根据权利要求1至8中任一项所述的工具单元(1)，其中基座单元(7)和工具单元(1)具有通信装置(10、11)和用于将工具单元(1)紧固到基座单元(7)的机械界面，其特征在于，工具单元(1)中所含数据通过所述通信装置(10、11)从工具单元(1)传输到基座单元(7)的控制器(15)，且所述工具单元(1)具有含有用于所述传输的所述数据的数据存储器(12)，其中，数据包括工具单元(1)的操作参数，且基座单元(7)的特征变量基于由工具单元(1)所传输的所述操作参数得到控制。

11.根据权利要求10所述的电动工具(2)，其特征在于，所述通信装置(10、11)包括进行数据传输的发射器和接收器。

12.根据权利要求10所述的电动工具(2)，其特征在于，所述通信装置(10，11)定位成双向数据传输。

13.根据权利要求10所述的电动工具(2)，其特征在于，被控制的所述特征变量包括基座单元(7)的驱动机构(8)和/或马达(16)的转矩、速度和/或功率消耗能。

14.根据权利要求10所述的电动工具(2)，其特征在于，工具单元(1)具有用于记录操作值的传感器(13)和/或用于检测故障的机构(14)，且所述电动工具(2)的特征变量和/或操作次序能基于从工具单元(1)所传输的所述故障或传感器(13)中的操作值得以改变。

15.一种用于操作具有基座单元(7)和工具单元(1)的、根据权利要求9的电动工具(2)的方法，包括如下步骤：

-从工具单元(1)的数据存储器(12)读入操作数据和/或程序数据；

-根据所读入的数据控制基座单元(7)的马达(16)。