用于确定电动工具中的器械运动的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明在广义上涉及电动工具，并且更具体地说，涉及用于检测电动工具中的器 械运动的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 已经研发出供各种制造设备和动力器械使用的检测或者感测系统。这种检测系统 能够操作以通过检测或者感测操作者的某附肢与设备的某部分之间的接近或者接触来触 发反应装置。例如，台锯中现有的电容式接触感测系统检测操作者与锯片之间的接触。
[0003] 图1示出了一种与台锯1结合的现有技术的基于电容感测的检测系统90。检测系 统90驱动电联接至台锯1的移动锯片22的激励电压并且检测从锯片22引出的电流。所 检测到的电流和/或激励电压的幅度或者相位在锯片22接触到导电物体（比如，操作者的 手、手指或者其他身体部分以及工件）时发生变化。该变化的特征用来触发反应系统92的 操作。反应系统92例如通过应用制动器停止锯片22的运动和/或通过降下或以其他方式 从切割区移除锯片22来使锯片22不能操作。反应系统92的一个实例使用爆发充填装置 (explosivecharge)来将停止器（未示出）驱动到锯片22中以阻止锯片22的运动。附加 地或者替代地，反应系统92的一个实施例使锯片支承构件（未示出）降下或者收缩以将锯 片22推动到锯台14的表面以下。
[0004] 图1中所示的检测系统90的实施例包括在线路12上产生时变信号的振荡器10。 所述时变信号是任何合适的信号类型，例如包括正弦波、多个正弦波的和、线性调频波形、 噪声信号等。选择信号的频率以使检测系统能够区分与第一物体（比如手指或者手）和第 二物体（比如待由动力器械切割的木材或者其他材料）的接触。在图1的实施例中，频率 为1.22MHz，但还可以使用其他频率以及非正弦波形。振荡器10参考锯台14或者其他金属 结构作为局部接地。如图1中所示，锯片22垂直地设置在由锯台14(或工作面或切割表面 或平台）限定出的开口中。
[0005] 振荡器10通过线路12连接至两个电压放大器或者缓冲器16、18。第一电压放大 器16具有连接至线路20的输出端，从而将振荡器的输出端可操作地连接至锯片22。电流 传感器24将来自线路20的信号可操作地连接到线路26上以便供给至放大器28,所述放 大器28经由线路32连接至处理器30。电流传感器24例如是电流传感转换器、电流传感 电阻器、霍尔效应电流传感装置或者其他合适种类的电流传感器。来自处理器30的输出线 路34可操作地连接至反应系统92,从而如果检测到预定条件则处理器30就触发反应系统 92,所述预定条件例如指示锯片22与第一物体之间的接触。
[0006] 线路26上的信号指示出由锯片引出的瞬时电流。因为锯片22在台锯操作期间运 动，所以通过通常平行于锯片22安装的激励板36形成连接。在图1的实施例中，板36由 第一电压放大器16驱动并且配置成相对于锯片22具有大约100微微法（pF)的电容。板 36相对于锯片22的侧面被保持在稳定位置中。激励板36被配置成：能在台锯1的操作期 间当锯片22的高度和斜切角被调整时跟随锯片22。
[0007] 在图1的实施例中，第一物体与锯台14 (或者电力线接地（如果存在一个的话）） 之间的电容在大约30-50pF的范围内。当激励板36与锯片22之间的电容超过第一物体与 锯台14之间的电容时，检测阈值不会过度受板到锯片的电容方面变化的影响。在图1的配 置中，板36与锯片22平行地设置在锯片22搁靠在心轴37的那侧上，从而锯片厚度方面的 变化不会影响锯片22与板36之间的间隙。其他激励方法（包括通过心轴轴承的接触或者 与轴或锯片的电刷接触）可用于相同作用。
[0008] 在检测系统90中，第二放大器18连接至护罩38,并且放大器18将护罩38驱动 至与激励板36相同的电位。此外，检测系统90中的传感器可选地监测由护罩38引出的电 流水平。在图1的配置中，护罩38在锯台14下方围绕锯片22延伸并且在锯台14上与锯 片22间隔开某一距离。护罩38的配置减小了锯片22与锯台14之间的静态电容，从而在 锯台未电连接至接地的情况下充当接地面。在不同实施例中，护罩38是连续的网状袋或者 在由振荡器10产生的激励频率上电性地相当于法拉第笼的其他种类防护器。护罩38可选 地包括随锯片调整而移动的构件，或者大到足以容纳锯片调整以及安装在台锯上的各种锯 片。在图1的配置中，护罩38随锯片调整而移动并且包括锯台14的喉板区域。
[0009] 处理器30执行各种预处理步骤，并且实现能检测指示第一物体与锯片22之间的 接触的条件的自适应触发器。处理器30可选地包括一个或多个关联的模拟-数字（A/D) 转换器。来自电流传感器24的锯片电流信号被引向产生相应数字信号的A/D转换器中的 一个或多个。在某些实施例中，表示锯片22与激励板36之间的电压降的锯片电压信号被 引向A/D转换器以产生数字式锯片电压信号。处理器30接收数字化信号并且基于所接收 的信号来执行各种数字信号处理操作和/或计算导出参数。处理器30对所调节的锯片信 号进行分析或者以其他方式执行操作，以检测指示第一物体与锯片22之间的接触的条件。 [0010] 现有的检测系统、比如图1的系统90在锯1中的电机启用并且使锯片转动时确定 锯22的运动。外部的传感器、比如转速表可以确定电机和锯片的旋转速率。然而，在操作 期间，即使当电机停用时，锯片22也可以转动。例如，当电机启用以使锯片22转动并且随 后停用时，由于锯片22的动量，锯片22继续转动几秒。尽管外部的感测装置可以被用于在 即使当电机停用时确定锯片22的运动，但是这样的感测装置可能是不可靠的并且增加锯1 的复杂性。因此，对在当致动器停用并且在不需要附加的外部传感器的情况下使得能够确 定电动工具中的器械运动的电动工具的改进会是有利的。
【发明内容】
[0011] 在一个实施例中，发展了一种用于确定电动工具中的器械运动的方法。该方法包 括：获得通过所述器械的电信号的多个样本；确定对于所述多个样本的、与所述多个样本 中的预定样本群的值中的变化对应的参数；根据所确定的参数小于预定阈值而以表明器械 不运动的第一状态来更新器械状态；和根据所确定的参数大于所述预定阈值而以表明器械 在运动的第二状态来更新器械状态。
[0012] 在另一实施例中，发展了一种被配置成确定器械运动的电动工具。该电动工具包 括：被配置成用于使器械运动的致动器；被配置成用于产生通过所述器械的时变电信号的 时钟源；存储器；和可操作地连接至致动器和存储器的控制器。该控制器被配置成用于：获 得所述电信号的多个样本；确定对于所述多个样本的、与所述多个样本中的预定样本群的 值中的变化对应的参数；根据所确定的参数小于存储在存储器中的预定阈值而以表明器械 不运动的第一状态来更新存储在存储器中的器械状态；和根据所确定的参数大于存储在存 储器中的所述预定阈值而以表明器械在运动的第二状态来更新存储器中的器械状态。
【附图说明】
[0013] 图1是包括用于检测人与锯片之间接触的现有技术检测系统的现有技术台锯的 简图。
[0014] 图2是台锯的框图，其被配置成能在转动锯片之前确定锯中的锯片是否与物体接 触。
[0015] 图3A是用于确定电动工具中的器械是否运动的过程的流程图。
[0