JP2017507039A - 適合性のある変速機構 - Google Patents

Abstract

電動工具１の駆動機器としてのモータ３と、制御装置４と、少なくとも第１のギアと第２のギアとを有する変速機５と、例えばコアビット等の工具７と、変速機５の少なくとも１つの構成要素の回転速度を検出する第１のセンサ１０と、モータ３の回転速度を検出する第２のセンサ２０とを備えた電動工具１を制御する方法に関する。該方法は、変速機５が第１のギアにある際の第１の回転速度を検出する工程と、変速機を第１のギアに入れた際に、モータ３の第１の回転速度を検出する工程と、第１のギアの選択を、早見表に基づき、変速機の回転速度とモータの回転速度との比率で確認する工程と、無負荷状態を選択する工程と、選択された無負荷状態を、早見表上の変速機の回転速度とモータの回転速度の比で確認する工程と、早見表の変速機の回転速度とモータの回転速度の比率に基づき、モータの回転速度を第２のギアに適合する工程と、ギアを選択する工程とを備える。該方法を実行することを目的とする電動工具１。【選択図】図１

Description

本発明は、電動工具の駆動機器としてのモータと、制御装置と、少なくとも第１のギアと第２のギアとを有し、無負荷状態となる変速機と、例えばコアビット等の工具と、変速機の少なくとも１つの構成要素の回転速度を検出する第１のセンサと、モータの回転速度を検出する第２のセンサとを備えた電動工具、特にコアドリルを制御する方法に関する。

さらに、本発明は、電動工具の駆動機器としてのモータと、制御装置と、少なくとも第１のギアと第２のギアとを有し、無負荷状態となる変速機と、例えばコアビット等の工具と、変速機の少なくとも１つの構成要素の回転速度を検出する第１のセンサと、モータの回転速度を検出する第２のセンサとを備えた、本発明の方法を実行するための電動工具、特にコアドリルに関する。

例えば、コアドリル等の電動工具は、一般的に、例えばコンクリート又は煉瓦等の鉱物質の材料に孔を掘削するために用いる。この場合において、コアドリルは通常、電気モータと、変速機と、制御装置又は制御機器と、ツールソケットと、コアビットの形態のツールとを有する。電気モータは、変速機経由で、ツールとともにツールソケットを駆動する。変速機には通常２つのギアと無負荷状態とがあって、コアドリルのユーザーが手動で選択又は作動させることができる。それぞれのギアにより、モータの速度が駆動速度へと異なるように段階的に増減する。このように、伝達比によって、低トルクと高回転速度の組み合わせ又は高トルクと低回転速度の組み合わせがコアビットで使用可能となる。一度コアビットの回転が発生すると、コアビットは、先端がダイヤモンドの切断刃で、材料に円形の孔を切削し、よって円筒ドリルコアが形成される。掘削又は切削手順の最後に、ドリルコアは掘削孔から取り外される。

従来のコアドリルは、特許文献１に開示されている。コアドリルとして構成されるこの電動工具は、駆動モータと駆動シャフトとを有する駆動手段と、被駆動シャフトを有する被駆動手段と、遊星歯車列と追加のギア装置とを有する変速機と、遊星歯車列の第１のギア速度段と第２のギア速度段を変速する機器とを備える。

従来のコアドリルにおいて広く知られた問題は非同期の変速機にあり、それはギアを他のギアに変速する際に違和感を生じさせ、変速に時間を要する。モータ（駆動要素）と選択される次のギア（被駆動要素）の回転速度の差により、非同期の変速機では被駆動シャフトが静止状態（即ち、非回転状態）且つモータが停止状態にあるときのみギアの変速が可能である。最終的にギアを変速させるには、駆動シャフトと被駆動シャフトの対応する歯車どうしが噛み合うようになるまでに、被駆動シャフトを手動で正しい位置に移動させる必要がある。

このようにして行うギアの変速は、ギア変速の度に、最初にモータを、その次に変速機を完全な停止状態にする必要があり、その後に再度起動させる必要があるため、時間がかかり、結果として非効率である。

独国特許出願公開第１０２０１１０８９７７１号明細書

本発明の目的は、上述の課題を解決することと、電動工具、特にコアドリルを制御する方法に加え、ギアをより迅速且つ効率的に変速させるためのこの方法を実行する電動工具、特にコアドリルを提供することである。

この本発明の目的は、独立請求項１及び４に記載の発明の要旨により達成される。本発明の要旨に係るさらなる実施例は、従属請求項の記載から読み取ることができる。

この目的を達成するため、
‐電動工具の駆動機器としてのモータと、
‐制御装置と、
‐少なくとも第１のギアと第２のギアとを有する変速機と、
‐例えばコアビット等の工具と、
‐変速機の少なくとも１つの構成要素の回転速度を検出する第１のセンサと、
‐モータの回転速度を検出する第２のセンサと
を備えた電動工具、特にコアドリルを制御する方法が示される。

本発明によれば、
‐変速機を第１のギアに入れた際に、変速機の少なくとも１つの構成要素の第１の回転速度を検出する工程と、
‐変速機を第１のギアに入れた際に、モータの第１の回転速度を検出する工程と、
‐第１のギアの選択を、早見表に基づく、変速機の少なくとも１つの構成要素の第１の回転速度とモータの第１の回転速度との、規定された第１の比率に基づきで確認する工程と、
‐変速機に無負荷状態を選択する工程と、
‐選択された無負荷状態を、早見表に基づく、変速機の少なくとも１つの構成要素の第２の回転速度とモータの第２の回転速度との、規定された第２の比率に基づき確認する工程と、
‐早見表に基づく、変速機の少なくとも１つの構成要素の第３の回転速度とモータの第３の回転速度との規定された第３の比率に基づき、モータの回転速度を第２のギアに適合させる工程と、
‐第２のギアを選択する工程と
を備える方法が提供される。
ここで言う第１のギアとは、第２のギアより高速又は低速のギアであり得る。モータの回転速度を低速又は高速のギアに適切に調節することにより、駆動シャフトの回転中にギアを変速することができ、その結果、ギア全体の変速がより迅速且つ効率的になる。

さらに、本発明の方法を実行することを目的として、
‐電動工具の駆動機器としてのモータと、
‐制御装置と、
‐少なくとも第１のギアと第２のギアとを有する変速機と、
‐例えばコアビット等の工具と、
‐変速機の少なくとも１つの構成要素の回転速度を検出する第１のセンサと、
‐モータの回転速度を検出する第２のセンサと
を備えた電動工具、特にコアドリルが提供される。

もう１つの本発明の有利な態様では、モータの回転速度を増速させることによりモータの回転速度を適合させることができる。モータの回転速度の増加により、回転速度をより低速なギアのより高速な回転速度へ適合させて、駆動シャフト及び被駆動シャフトの回転中により低速なギアに変速できる。

もう１つの本発明の有利な態様では、モータの回転速度を減速させることによりモータの回転速度を適合させることができる。モータの回転速度の減速により、回転速度をより高速なギアのより低速な回転速度へ適合させて、より高速なギアに変速できる。

さらなる発明の効果、利点は、下記の図面の説明から読み取ることができる。図面は、本発明の様々な実施例を示す。図面、明細書、及び請求項には、数多くの機能の組み合わせが含まれている。当業者であれば、適宜、個別の機能を検証、統合し、さらなる有効な組み合わせを考案することができるであろう。図は、以下の通りである。

モータと、制御装置と、変速機と、コアビットとして構成される工具と、第１のセンサと、第２のセンサとを備えた、コアドリルとして構成される本発明の電動工具を示す図である。 本発明の方法の第１のフローチャートを示す図である。 本発明の方法の第２のフローチャートを示す図である。

図１は、ドリルスタンド２に装着されるコアドリルとして構成された電動工具１を示す。ドリルスタンド２により、コアドリル１は、一点鎖線の矢印Ａの向きで、作業の対象となる部材Ｗに向かって及び部材Ｗから離れるように可逆的に動かすことができる。この部材Ｗの素材は、コンクリートである。

コアドリル１は、モータ３と、制御装置４と、変速機５と、被駆動シャフト６と、コアビットとして構成される工具７と、変速機５の回転速度を検出する第１のセンサ１０と、モータ３の回転速度を検出する第２のセンサとを有する。如何なる種類の電気モータもモータ３として適宜使用することができる。

モータ３は電気モータとして構成され、コアビット７を駆動する役割をする。モータ３は、変速機５に取り外し可能に接続された駆動シャフト（図示せず）を有する。この接続は、連結手段（図示せず）により確立される。コアビット７は、変速機５及び被駆動シャフト６により回転する。部材Ｗに孔を切削するために、モータ３で発生するトルクは対応するコアビット７に伝達される。

変速機５は、第１のギアと、第２のギアとを有するとともに無負荷状態にもなり、モータ３の駆動シャフトと被駆動シャフト６との間に位置する。モータ３から被駆動シャフト６又はコアビット７への回転速度及びトルクの伝達を変化させるため、各ギアはギア速度セレクタ（図示せず）により手動で選択することができる。

現在選択されているギアの回転速度を検出するため、第１のセンサ１０が変速機５に配置される。対照的に、第２のセンサ２０は、モータ３の回転速度を検出するように配置される。

制御装置４は第１の配線８経由でセンサ１０に、第２の配線９経由でセンサ２０に接続されていて、第１のセンサ１０及び第２のセンサ２０が計測する回転速度の値は制御装置４に伝達される。加えて、制御装置４がモータ３の回転速度を直接変化させることができるように、制御装置４はモータ３に接続されている。制御装置４は、早見表（伝達比表）が保存されたデータ記憶装置（図示せず）を有する。現在選択されているギアは、早見表上の、モータ３の回転速度と対応する変速機５の回転速度との比によって特定することができる。制御装置４のモータ３への接続により、制御装置４はモータ３を作動、具体的にはモータ３の回転速度を自動的に加速又は減速することができる。

図２は、本発明の方法に基づき第１のギアを第２のギアに変速（即ち、ギアを上げる）する手順を示す。

この目的のため、工程Ｓ１において、第１のセンサが第１のギアにおける変速機５の回転速度を検出する。

工程Ｓ２において、モータ３の回転速度を第２のセンサで検出する。

工程Ｓ３において、第１のギアの選択を、データ記憶装置に記録した早見表に基づき並びに検出済みのモータ３及び変速機５の回転速度に基づき確認する。

工程Ｓ４において、変速機５に無負荷状態を選択する。上述の通り、これはギアセレクタ（図示せず）により実行する。

工程Ｓ５において、無負荷状態の選択を、早見表に基づき並びに確認済みのモータ３及び変速機５の回転速度に基づき確認する。

工程Ｓ６において、工程Ｓ３及びＳ５で得られたデータ並びに制御装置４を用いて、最初に第１のギアが選択されているか、及びその後に無負荷状態が選択されているかを確認する。この作業及び関連データにより、制御装置４は、ユーザーがコアドリル１に第２のギア、即ちより高速のギアへの移行を選択しようとしていることを確認する。迅速且つ効率的なギアを変速すべくモータ３の回転速度と変速機５の回転速度を適合、即ち同期させるために、モータ３の回転速度を第２のギアの早見表に保存された回転速度へと減速する。モータ３の回転速度が第２のギア回転速度の適切な回転速度へと調整（減速）されると、それはユーザーに信号で知らされる。信号は、ここでは具体的な説明も図示もされていない、信号装置により生成される。この場合において、信号は視覚的及び／又は音響効果を持つものとすることができる。信号によりユーザーは、工程Ｓ７における第２のギアの選択を迅速且つ効率的に実行するため、時間及びモータ３の回転速度と変速機５の回転速度とがお互いに同期されていることを認識することができる。

図２とは逆に、図３は本発明の方法により第２のギアを第１のギアに変速（即ち、ギアを下げる）する手順を示す。

このため、工程Ｓ８において、第１のセンサが変速機５の回転速度を検出する。

工程Ｓ９において、モータ３の回転速度を第２のセンサで検出する。

工程Ｓ１０において、第２のギアの選択を、早見表に基づき並びに検出済みのモータ３の回転速度及び変速機５の回転速度に基づき、確認する。

工程Ｓ１１において、変速機５に無負荷状態が選択される。上述の通り、この選択は、ギアセレクタ（図示せず）によって実行される。

工程Ｓ１２において、無負荷状態の選択を、早見表に基づき並びに検出済みのモータ３の回転速度及び変速機の回転速度に基づき、確認する。

工程Ｓ１３において、制御装置４並びに工程Ｓ１０及びＳ１２で得られたデータを用いて、最初に第２のギアが選択されているか、及びその後に無負荷状態が選択されているかを確認する。この作業及び関連データにより、制御装置４は、ユーザーがコアドリル１を第１のギア、即ちより低速のギアへの移行を選択しようとしていることを確認する。迅速且つ効率的なギアの変速のためにモータ３の回転速度と変速機５の回転速度とを適合、即ち同期させるために、モータ３の回転速度を第２のギアの早見表に保存された回転速度へと減速する。モータ３の回転速度が対応する第２のギアの適切な回転速度へと調整（加速）されると、それはユーザーに上述の信号で知らされる。ユーザーは、工程Ｓ１４における第２のギアの選択を迅速且つ効率的に実行するために、時間及びモータ３の回転速度と変速機５との回転速度がお互いに同期されていることを認識することができる。

Claims (4)

1. ‐電動工具（１）の駆動機器としてのモータ（３）と、
   ‐制御装置（４）と、
   ‐少なくとも第１のギアと第２のギアとを有し、無負荷状態となる変速機（５）と、
   ‐コアビット等の工具（７）と、
   ‐前記変速機（５）の少なくとも１つの構成要素の回転速度を検出する第１のセンサ（１０）と、
   ‐前記モータ（３）の回転速度を検出する第２のセンサ（２０）と
   を備えた前記電動工具（１）、特にコアドリルを制御する方法であって、
   ‐前記変速機（５）を第１のギアに入れた際に、前記変速機（５）の前記少なくとも１つの構成要素の第１の回転速度を検出する工程と、
   ‐前記変速機（５）を前記第１のギアに入れた際に、前記モータ（３）の第１の回転速度を検出する工程と、
   ‐前記第１のギアの選択を、早見表に基づき、前記変速機（５）の前記少なくとも１つの構成要素の前記第１の回転速度と前記モータ（３）の前記第１の回転速度との、規定された第１の比率に基づき、確認する工程と、
   ‐前記変速機（５）に前記無負荷状態を選択する工程と、
   ‐前記選択された無負荷状態を、前記早見表に基づく、前記変速機（５）の前記少なくとも１つの構成要素の第２の回転速度と前記モータ（３）の第２の回転速度との、規定された第２の比率に基づきで確認する工程と、
   ‐前記早見表に基づく、変速機（５）の前記少なくとも１つの構成要素の第３の回転速度と前記モータ（３）の第３の回転速度との規定された第３の比率に基づき、前記モータ（３）の前記回転速度を第２のギアに適合させる工程と、
   ‐第２のギアを選択する工程と
   を備えた方法。
2. 前記モータ（３）の前記回転速度が、前記モータ（３）の前記回転速度の加速により適合されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記モータ（３）の前記回転速度が、前記モータ（３）の前記回転速度の減速により適合されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. ‐電動工具（１）の駆動機器としてのモータ（３）と、
   ‐制御装置（４）と、
   ‐少なくとも第１のギアと第２のギアとを有する変速機（５）と、
   ‐工具（７）等のコアビットと、
   ‐前記変速機（５）の少なくとも１つの構成要素の回転速度を検出する第１のセンサ（１０）と、
   ‐前記モータ（３）の前記回転速度を検出する第２のセンサ（２０）と
   を備えた電動工具（１）、特にコアドリルであって、請求項１乃至３に記載の方法を実行するための電動工具（１）。
   
   

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