[发明专利]操作拉铆设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作拉铆设备的方法。

背景技术

DE 198 18 755 A1公开了一种相应的拉铆设备。它包括驱动电机和由驱动电机驱动的拉铆装置，采用可重新充电的蓄电池给驱动电机供电。利用拉铆装置尤其可以对盲铆钉施加作用力，从而完成拉铆过程。通过功率MOSFET来控制电机。通过这种晶体管可以在电机启动阶段限制电机电流。如果在某种应用情况下需要较小的电机功率，则可以利用脉冲宽度调制通过电机控制系统来减小电机的输入功率。

如果在此类拉铆设备中使用直流电机，则存在下述危险，即由于出现碳刷火花使得集电极和直流电机的碳刷迅速磨损、从而影响拉铆设备功能。如果在启动阶段直接以全额电压并因此以100％或者近似100％的输入功率来控制电机，则尤其会出现这种危险。另一方面如果按照DE 198 18755 A1中所述的那样在启动阶段通过晶体管限制电机电流，就会使得正好在启动阶段没有全额功率来加速直流电机以及连接在该电机上的铆接工具或者飞轮之类的部件。但是从开始起就直接提供很大的驱动功率是很重要的，因为整个拉铆过程非常短暂，基本上瞬间需要全额功率。

虽然可以使用具有较大尺寸的、用于较大电流的电机，另一方面也可以使用无刷电机。但是这两种替代方案的成本很高。

发明内容

因此本发明的任务在于，通过成本尽可能低廉的措施来减小碳刷火花引起的直流电机磨损。

采用权利要求1所述的方法以及权利要求5所述的拉铆设备，可解决本发明的任务。优选实施方式由从属权利要求中得出。

本发明的核心在于，利用脉冲宽度调制使得启动过程中的输入功率连续增大，尤其是呈斜坡状增大。所谓启动阶段主要指的是加速过程的开始时刻以及制动过程的开始时刻。

已表明，通过连续提高供应给电机的功率，就能大大减少碳刷火花。但同时还可保证在启动阶段使直流电机迅速达到所需的功率水平。尤其使得输入功率在启动阶段呈斜坡状，并且优选呈线性从0％上升到100％的最大加速功率或制动功率。优选使用30kHz以上的频率作为脉冲宽度调制的基频。该基频是可以通过脉冲宽度调制实现的最小接通或关闭时间的倒数。在这些频率下不会发生可能会引起功率损耗的额外电机发热。此外，直流电机在这种基频下的性能表现就如同使用稳定施加(即非脉冲的)电压进行控制。

在功率连续升高过程中的有益效果不仅涉及用来建立最大加速功率的启动阶段，而且也涉及用来建立最大制动功率的启动阶段。为了建立加速功率，可以通过脉冲宽度调制来提高在启动阶段中持续升高的平均电源电压。在用来建立制动功率的启动阶段中，同样可以重新连续地降低该电源电压。通过功率MosFet晶体管来降低电机功率，并且似乎将一个不断减小的制动电阻与电机并联。例如通过变换电源电压极性，也可备选地施加主动制动能量，从而在直流电机中生成方向相反的电流。然后呈斜坡状建立变换极性的平均电源电压，类似于用来建立最大加速功率的启动阶段。

已表明，与呈阶梯状将加速功率或制动功率直接从0％提高到100％的阶梯状启动阶段相反，仅会产生可以忽略不计的加速或制动时间延长，但是几乎完全或者至少充分消除了直流电机中的碳刷火花。

启动阶段的持续时间优选小于50ms。尤其应根据PWM基频，力争实现小于200ns以及优选不大于100ns的最小开关时间。所谓最小开关时间指的是尽可能最短的接通以及关闭持续时间。

附图说明

以下将根据附图对本发明进行详细解释。附图如下：

附图1是可通过本发明所述方法启动的拉铆设备的剖视图；

附图2是用于控制拉铆设备的直流电机的四象限调节器的视图；

附图3是直流电机的电源电压以及所产生的加速斜坡或制动斜坡的变化示意图。

具体实施方式

附图1所示为本发明所述的拉铆设备1的剖视图。拉铆设备1具有电机2、变速器3、曲柄连杆机构4和拉铆装置5。电机2、变速器3、曲柄连杆机构4和拉铆装置5均布置在拉铆设备1的外壳6之中。

电机2是直流电机，它在朝向曲柄连杆机构4的一侧具有传动小齿轮7。电机2通过螺纹连接器8固定在外壳6上。以不可转动的方式将传动小齿轮7固定在电机2的电机轴9上，该电机轴在电机朝向曲柄连杆机构4的一侧上从电机2中向外伸出。在电机2背向曲柄连杆机构的一侧上以不可转动的方式将飞轮10安装在电机轴9上。