專利名稱：安裝工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1前序部分所述類型的安裝工具以及一種在并列的權利要求中所述類型的方法。這種安裝工具、尤其如同燃燒力驅動的或壓力空氣驅動的安裝工具，用于將固定元件打入基礎。
背景技術：
對于這種安裝工具總是希望安裝工具能夠盡可能利于使用地構成。
由US 6,123,241已知一種具有監(jiān)控系統(tǒng)的燃料力驅動的安裝工具，通過該監(jiān)控系統(tǒng)可以通知使用者，安裝工具上的哪些部件必需進行保養(yǎng)和維修。為此監(jiān)控系統(tǒng)具有一個微處理器，它與固定元件彈匣上的一個彈匣容量傳感器連接并與安裝工具中的一個用于固定元件的阻塞檢測器連接。在此阻塞監(jiān)測器可以由一個傳感器和一個接收器構成，它們對導電的固定元件作出反應。
但這種解決方案的故障是，不能確定磨損部件如活塞導向體、銷釘導向體、驅動活塞等部件上的磨損。此外由阻塞檢測器只能定量地確定存在固定元件阻塞，但是不能定性地確定阻塞的形式。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的是，開發(fā)一種上述形式的安裝工具，它避免已知的故障并且能夠監(jiān)控最常用的磨損部件的磨損并定性地預言磨損形式和可能的運行故障。這一點按照本發(fā)明通過在權利要求1和并列的權利要求中所述的措施得以實現(xiàn)，這些措施具有特殊的意義。
在安裝工具的導向體上設置至少一個傳感器陣列，用于產(chǎn)生一個可以通過監(jiān)控裝置評價的檢測數(shù)據(jù)模式。通過這個措施由監(jiān)控裝置接收信號，這些信號不是點式和二進制(是/非)的，而是復雜的空間信息。在此傳感器陣列可以在多個平面里具有傳感器，其中平面可以相交，以產(chǎn)生三維圖形。
所述導向以有利的方式分布在活塞導向體和銷釘導向體上，其中在銷釘導向體和/或在活塞導向體上設置一個傳感器陣列。通過這個措施可以獲得安裝活塞的磨損并同時獲得一個位于活塞導向體中的固定元件的操縱或相對位置。對于一個傳感器陣列結構應該具有至少兩個傳感器。如果每個傳感器陣列具有至少三個傳感器，則得到一個好的分辨率。
特別有利的是，所述監(jiān)控裝置包括一個模式識別(Mustererkennung)裝置，它包括一個數(shù)據(jù)處理單元，用于將檢測數(shù)據(jù)模式與存儲的已知設備狀態(tài)的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式進行比較。在此所存儲的已知設備狀態(tài)的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式在生產(chǎn)按照本發(fā)明的安裝工具之前在一個學習運行中獲得。通過模式識別裝置可以將由傳感器陣列提供的由許多傳感信號矢量組成的數(shù)據(jù)模式借助于學會的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式分別配屬于確定的運行狀態(tài)或運行狀況。因此由模式識別裝置例如可以識別出一個超過最大值的磨損活塞，并且為了了解將其通知安裝工具的使用者或者斷開安裝工具。
此外，可以定量地確定或定性地描述例如在銷釘導向體中的固定元件阻塞。
在一個有利的擴展結構中，用于識別模式的裝置包括前置放大器，通過它將來自傳感器的信號電子放大并繼續(xù)傳遞到模式識別裝置的A/D轉換器，在轉換器中將傳感器的模擬檢測數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)。A/D轉換器的輸出端與模式識別裝置的數(shù)據(jù)處理單元連接。在數(shù)據(jù)處理單元中以有利的方式進行神經(jīng)網(wǎng)絡仿真，用于分析檢測數(shù)據(jù)模式。通過在數(shù)據(jù)處理單元中進行神經(jīng)網(wǎng)絡仿真并處理數(shù)字化數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)一個非常迅速而精確工作的監(jiān)控系統(tǒng)。與一個模擬化工作的神經(jīng)網(wǎng)絡相比，在數(shù)據(jù)處理單元中如微處理器中仿真的神經(jīng)網(wǎng)絡具有優(yōu)點，模式識別裝置需要相對較少的結構空間，所存儲的參數(shù)是長時間穩(wěn)定且抗干擾的。
可以經(jīng)濟地制造一個安裝工具，其中模式識別裝置除了前置放大器和至少一個A/D轉換器以外還包括至少一個乘法器，其中為一個傳感器分別配設一個前置放大器并且使前置放大器的輸出端與乘法器連接，并且使乘法器的輸出端與A/D轉換器連接，該A/D轉換器的輸出端與模式識別裝置的數(shù)據(jù)處理單元連接。
此外有利的是，所述數(shù)據(jù)處理單元具有一個只讀存儲器，在存儲器中存儲參數(shù)-數(shù)據(jù)模式，這些模式對于評價和檢測數(shù)據(jù)模式的分類是必需的。
在按照本發(fā)明的安裝工具的一個有利變型中，所述傳感器由磁傳感器構成，其中在導向體上設置至少一個磁場源，如永久磁鐵或電磁鐵。所述磁傳感器接收一個磁性的漏磁通量，它來自活塞或者一個或多個位于活塞導向體中的固定元件。所述磁傳感器例如可以是霍耳傳感器。這種由磁傳感器組成的傳感器陣列在技術上易于實現(xiàn)并由此能夠在成本上相對經(jīng)濟地制造安裝工具。
在所述安裝工具的另一有利變型中，所述傳感器由電容傳感器構成。這種傳感器與磁傳感器相比具有優(yōu)點，除了電源以外不必在工具上再附加設置一個電磁的磁場源。
在一個按照本發(fā)明的用于在一個燃料力驅動的安裝工具的磨損部件上識別磨損的方法，至少一個設置在安裝工具上的傳感器陣列的傳感器接收在安裝工具運行期間的檢測信號。這些信號接著通過前置放大器放大并有選擇地在中間連接乘法器的條件下通過所述或各A/D轉換器以數(shù)字形式傳輸。這種數(shù)字化檢測信號被傳送到一個數(shù)據(jù)處理單元，如一個微處理器，在此微處理器中n個信號處理級分別通過一個信號分配器、一套可變的放大元件、一套加法級和非線形放大元件進行仿真，并這樣產(chǎn)生一個人工神經(jīng)網(wǎng)絡。然后在信號處理級中處理數(shù)字化的檢測信號數(shù)據(jù)。這種處理包括檢測信號在信號分配器中的分配、借助于來自只讀存儲器中所存儲的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式在可變的放大元件中對檢測信號數(shù)據(jù)進行加權和通過各分度的檢測信號通過加法級。如果存在多于一個信號處理級(n＞1)，則所述處理在下面的信號處理級中重復進行直到通過最后的信號處理級。
這種按照本發(fā)明的方法能夠幾乎實時地對復雜的檢測數(shù)據(jù)模式進行評價和分類，其中能夠確定活塞/導向系統(tǒng)(例如活塞錯誤狀態(tài)或活塞磨損超過最大允許值等)和/或固定元件/銷釘導向系統(tǒng)(例如固定元件的位置、固定元件的種類、失效的固定元件等)的不同狀態(tài)。
此外，如果在通過至少一個信號處理級中的最后一個之后，被處理的檢測信號通過D/A轉換器又以模擬的形式傳輸并通過輸出放大器放大，則是具有優(yōu)點的。接著可以將信號傳輸送給調節(jié)裝置、點火裝置、閥門裝置和/或顯示裝置，并且在那里用于控制工具(如斷開安裝工具)或將工具狀態(tài)信息傳遞給安裝工具的使用者(例如顯示，由于磨損必需更換活塞)。


本發(fā)明的其它優(yōu)點和措施由從屬權利要求、下面的描述和附圖給出。在附圖中以幾個實施例示出本發(fā)明。附圖中圖1以縱向剖面圖簡示出按照本發(fā)明的燃料力驅動的安裝工具，圖2a簡示出圖1中安裝工具的電路圖，圖2b簡示出圖1中安裝工具的另一電路圖，圖3簡示出用于識別圖1中安裝工具的磨損的裝置的工作原理圖，圖4以縱向剖面圖簡示出圖1中的安裝工具銷釘導向體，其中沒有固定元件，圖5以縱向剖面圖簡示出圖1中的安裝工具銷釘導向體，其中具有卡在其中的固定元件，圖6以縱向剖面圖簡示出另一燃料力驅動的安裝工具，圖7簡示出圖6中安裝工具的電路圖。
具體實施例方式
在圖1中示出按照本發(fā)明的燃料力驅動的安裝工具，它頂壓在一個基礎U上，在基礎上平放要被固定的結構部件50，如一個金屬板。所述安裝工具具有一個外殼10、一個在外殼上成形的手柄61，在手柄上具有一個在這里未示出的觸發(fā)開關，通過它可以觸發(fā)安裝過程。此外安裝工具還具有一個燃燒室11.1和一個活塞導向體17，在活塞導向體中驅動活塞可移動地導引。在安裝方向上一個銷釘導向體16連接在活塞導向體17上。在銷釘導向體16的前端設置一個用于固定元件49的彈匣13。在安裝工具的手柄61里面尤其可更換地設置一個動力燃料容器12，它在本實施例中由液體燃料如液態(tài)氣體的壓力罐構成。動力燃料容器12通過一個燃料輸送裝置19、如一個燃料管道與閥門裝置18、如一個定量閥連接，該閥門與燃燒室11.1連接。通過燃料輸送裝置19和閥門裝置18可以使燃料進入安裝工具的燃燒室11.1。在燃燒室11.1中設有一個點火裝置14，通過它可以點燃位于燃燒室11.1中的空氣-燃料混合物。閥門裝置18和點火裝置14通過電導線46.1、46.2與控制單元和模式識別裝置20連接。一個光學信號裝置33從外面可視地設置在安裝工具上并通過一個導線46.3與控制單元和模式識別裝置20電連接。
在安裝工具的活塞導向體17上設置一個傳感器陣列22，它包含多個傳感器24，它們在所示情況下由電容式傳感器構成。通過數(shù)據(jù)導線45使傳感器24與控制單元和模式識別裝置20處于電連接。此外在安裝工具的銷釘導向體16上還設置一個傳感器陣列21，它同樣包括多個傳感器23，它們在所示情況下由電容式傳感器構成。通過數(shù)據(jù)導線45使傳感器23同樣與控制單元和模式識別裝置20處于電連接。
所述控制單元和模式識別裝置20與傳感器陣列21和22相互作用，用于識別和評價在活塞導向體17、銷釘導向體16、驅動活塞15處的磨損并相應地確定安裝工具在每次安裝過程之前的功能性。此外自動定量和定性地獲得固定元件在銷釘導向體中的位置和取向。所述傳感器陣列在本實施例中對于傳感器陣列22包括三個傳感器24而對于傳感器陣列21包括六個傳感器23。在此每個傳感器陣列21、22的傳感器上限值典型地為約100個傳感器的上限值。相應的高的傳感器密度例如可以通過微結構的半導體元件實現(xiàn)。傳感器23、24在本實施例中由電容式傳感器構成。
在圖2a中給出圖1中的安裝工具的一個非常簡化的電路圖。如圖所示，在控制單元和模式識別裝置20的輸入端上設置前置放大器25，它們通過導線45與傳感器陣列21、22的傳感器23、24連接。在安裝工具運行期間在這些前置放大器25中將來自傳感器23、24的信號放大。每個前置放大器25在輸出端與一個A/D轉換器26(模擬/數(shù)字轉換器)連接。在A/D轉換器26中將來自傳感器23、24的模擬信號或信號數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字化數(shù)據(jù)。然后為了繼續(xù)處理將這些數(shù)字化數(shù)據(jù)輸入到一個數(shù)據(jù)處理單元28，如一個微處理器里面。
由圖2b的另一電路圖中可以看出，在前置放大器25后面也可以連接一個乘法器25.1，它將來自前置放大器的信號輸送給唯一的一個A/D轉換器26。在此該乘法器25.1由數(shù)據(jù)處理單元28或微處理器通過導線25.2進行控制。
從圖2a和2b中可以看出，數(shù)據(jù)處理單元28的輸出端連接到D/A轉換器29(數(shù)字/模擬轉換器)上，它將數(shù)據(jù)處理單元28的輸出數(shù)據(jù)又轉換成模擬信號。通過連接在D/A轉換器29后面的輸出放大器30使數(shù)據(jù)處理單元28的這些輸出或控制信號轉換成模擬輸出信號。這些模擬控制信號通過導線46.1、46.2、46.3傳遞到閥門裝置18、點火裝置14以及信號裝置33。為了對整個系統(tǒng)供電設有一個電源44，如一個電池或蓄電池，它通過電導線48與控制單元和模式識別裝置20以及必要時安裝工具的其它電裝置連接。
在數(shù)據(jù)處理單元28或微處理器中進行人工神經(jīng)網(wǎng)絡仿真，在圖3中簡示出該網(wǎng)絡。在數(shù)據(jù)處理單元28中首先仿真一個信號分配器27，它通過導線32.1接收來自A/D轉換器26的信號。在此，在這里所示的數(shù)據(jù)處理單元28中設有兩個信號處理級35和39，它們兩者分別具有一個信號分配器27和串聯(lián)的加法級36。
由信號分配器27對每個信號配設多個加法級36，這通過連線47表示。在此為檢測信號配設可變的放大元件41，通過它借助于來自在這里未單獨示出的神經(jīng)處理單元28的只讀存儲器的存儲的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式來實現(xiàn)檢測信號數(shù)據(jù)的加權。在加權和信號通過加法級36之后檢測信號數(shù)據(jù)在非線性放大元件37、40中放大。這種評價在每個信號處理級35、39中以相同的方式進行。在此，補償輸入元件38對于各加法級36提供一個恒定的信號輸入。在學習過程中補償信號值與權重參數(shù)類似地由學習算法改變，直到調節(jié)出一個最佳的功能方式。
從最后的信號處理級39的非線性放大元件40將所產(chǎn)生的數(shù)字結果信號如由箭頭32.2所示傳導到輸出端的D/A轉換器29。如前所述，來自D/A轉換器29的輸出信號傳導到輸出放大器30并從它們輸送到裝置14、18、33等用于控制這些裝置。
在一個安裝工具的學習運行中獲得在神經(jīng)處理單元28的只讀存儲器中存儲的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式。在這種學習運行中對在神經(jīng)處理單元中仿真的神經(jīng)網(wǎng)絡提供連續(xù)的數(shù)據(jù)對。這些數(shù)據(jù)對由已知的信號模式組成，如典型的固定元件在銷釘導向體中的典型位置、在不同級別中磨損的驅動活塞、在完好狀態(tài)以及在故障狀態(tài)的活塞導向體。然后將參數(shù)-數(shù)據(jù)模式由神經(jīng)網(wǎng)絡以一種方式進行調整，直到在數(shù)據(jù)處理單元28的輸出上對于各種不同的狀態(tài)調節(jié)出所期望的輸出分類、即所期望的輸出信號。由此在驅動活塞有故障或磨損時對安裝工具的使用者通過信號裝置33給出一個報警信號，并且通過數(shù)據(jù)處理單元的相應的信號輸出阻斷點火裝置14，因此不再能夠通過安裝工具繼續(xù)工作。
這個分類過程必需以典型的方式持續(xù)地重復，直到學會所有所期望的分類功能。為了調節(jié)參數(shù)-數(shù)據(jù)模式有利的是，按照誤差方最小原則、按照本身已知的算法、如Levenberg-Marquart算法利用一種自動化的故障遞減方法。
在圖4和5中給出圖1中的安裝工具銷釘導向體，其中(圖4)沒有而(圖5)具有位于內部的卡住的固定元件。如同由這些附圖可以看出的那樣，由電容式傳感器23分別接收電場線的某種圖形，它們表征傳感器23的檢測信號數(shù)據(jù)或檢測信號模式。這些電場線43的模式在表征方式方面對于每個固定元件以及對于每個錯誤地位于銷釘導向體中的固定元件49相互間是不同的。這些特征信號模式由按照本發(fā)明的控制單元和模式識別裝置20(參見圖1至3)識別并轉換成相應的控制信號。
在圖6和7中給出按照本發(fā)明的炸藥驅動的安裝工具。在圖6中所示的安裝工具與上述安裝工具的不同之處在于，兩個傳感器陣列21和22配有磁性地工作的傳感器23、24，如霍耳傳感器?？刂茊卧湍Ｊ阶R別裝置20基本對應于上述的控制單元和模式識別裝置。在活塞導向體17的后部區(qū)域設置磁場源31，如電磁鐵，在活塞導向體中驅動活塞15處于其初始位置、即靠近彈藥倉11.2。通過磁場源31產(chǎn)生一個漏磁通量42，它以不同的特征(Auspraegung)被傳感器陣列22、21的傳感器24和23接收。含有不同漏磁通量42的檢測信號數(shù)據(jù)以模擬的方式輸送到上述控制單元和模式識別裝置20的不同評價系統(tǒng)以便分析。在圖7中所示的電路圖與上述在圖2a中的電路圖的不同之處在于，對于在這里設置的磁場源31配有一個發(fā)電裝置34，它對磁場源31、尤其是電磁鐵提供專用的直流或交流電。此外在控制單元和模式識別裝置20的輸出端上配有一個調節(jié)裝置32。通過這個調節(jié)裝置32對于炸藥驅動的安裝工具實現(xiàn)一個功率調節(jié)，所述調節(jié)裝置影響到活塞的初始位置或者影響到安裝工具排氣口處的節(jié)流。對于在這里沒有提及的附圖標記完全參閱對圖1至5的描述。
附圖標記清單10外殼11.1 燃燒室11.2 彈藥倉12動力燃料容器13彈匣14點火裝置15驅動活塞16銷釘導向體17活塞導向體
18閥門裝置19燃料輸送裝置20控制單元和模式識別裝置21傳感器陣列(在16上)22傳感器陣列(在17上)23(21的)傳感器24(22的)傳感器25前置放大器25.1 乘法器25.2 導線26A/D轉換器27信號分配器28數(shù)據(jù)處理單元29D/A轉換器30輸出放大器31磁場源32調節(jié)裝置32.1 導線32.2 結果信號(箭頭)33信號裝置34發(fā)電裝置35信號處理級36加法級37非線性放大元件38補償輸入元件39信號處理級40非線性放大元件41可變的放大元件42漏磁通量
43電場線44電源45導線46導線46.2 電導線46.3 電導線47連線48導線49固定元件50結構部件61手柄U 基礎
權利要求
1.一種安裝工具，用于將固定元件如釘子、銷釘、銷子打進基礎，它具有一個包括一個在導向體上可移動地支承的驅動活塞(15)的安裝裝置，并具有一個電子監(jiān)控裝置，用于監(jiān)控安裝工具的狀態(tài)，其特征在于，在導向體上設置至少一個傳感器陣列(21，22)，用于產(chǎn)生一個可以通過監(jiān)控裝置評價的檢測數(shù)據(jù)模式。
2.如權利要求1所述的安裝工具，其特征在于，所述導向體包括一個活塞導向體(17)和一個銷釘導向體(16)，其中，在銷釘導向體(16)和/或活塞導向體(17)上設置一個傳感器陣列(21，22)。
3.如權利要求1或2所述的安裝工具，其特征在于，所述傳感器陣列(21，22)包括至少2個，優(yōu)選至少3個傳感器(23，24)。
4.如權利要求1至3中任一項所述的安裝工具，其特征在于，所述傳感器(23，24)由磁傳感器構成，并且在導向體上設置至少一個磁場源(31)。
5.如權利要求1至3中任一項所述的安裝工具，其特征在于，所述傳感器(23，24)由電容式傳感器構成。
6.如權利要求1所述的安裝工具，其特征在于，所述監(jiān)控裝置由控制單元和模式識別裝置(20)構成，該模式識別裝置包括一個數(shù)據(jù)處理單元(28)，用于將檢測數(shù)據(jù)模式與所存儲的已知工具狀態(tài)的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式進行比較。
7.如權利要求1至6中任一項所述的安裝工具，其特征在于，所述模式識別裝置(20)包括前置放大器(25)和A/D轉換器(26)，其中，為一個傳感器(23，24)分別配設一個前置放大器(25)和一個A/D轉換器(26)，并且其中所有A/D轉換器(26)的輸出端與模式識別裝置(20)的數(shù)據(jù)處理單元(28)連接。
8.如權利要求1至6中任一項所述的安裝工具，其特征在于，所述模式識別裝置(20)包括前置放大器(25)、至少一個乘法器(25.1)和至少一個A/D轉換器(26)，其中為一個傳感器(23，24)分別配設一個前置放大器(25)，并且該前置放大器(25)的輸出端與乘法器(25.1)連接，前置乘法器(25.1)的輸出端與A/D轉換器(26)連接，它的輸出端與模式識別裝置(20)的數(shù)據(jù)處理單元(28)連接。
9.如權利要求1至8中任一項所述的安裝工具，其特征在于，在數(shù)據(jù)處理單元(28)中仿真一個神經(jīng)網(wǎng)絡，以便評價檢測數(shù)據(jù)模式。
10.如權利要求1至9中任一項所述的安裝工具，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元(28)具有一個只讀存儲器，在其中存儲參數(shù)-數(shù)據(jù)模式。
11.一種在安裝工具、尤其是如權利要求1至6中任一項所述的安裝工具的磨損部件上的磨損識別方法，其中在以下步驟中-一個設置在安裝工具上的傳感器陣列(21，22)的各傳感器(23，24)接收檢測信號，-所述檢測信號通過前置放大器(25)進行處理，可選擇地在中間連接一乘法器(25.1)的情況下通過所述或每個A/D轉換器(26)轉換成數(shù)字形式，-將數(shù)字化的檢測信號輸送到一個數(shù)據(jù)處理單元(28)，在其中n個信號處理級(35，39)分別通過一個信號分配器(27)、一套可變的放大元件(41)、一套加法級(36，38)和非線性放大元件(37，40)進行仿真，-將數(shù)字化的檢測信號數(shù)據(jù)在信號處理級(35，39)中進行處理，包括在信號分配器(27)中分配檢測信號，借助于來自于只讀存儲器所存儲的參數(shù)-數(shù)據(jù)模式在可變的放大元件(41)中加權檢測信號數(shù)據(jù)，并且由每個標定的檢測信號通過加法級(36，38)，-如果n＞1，則在后面的信號處理級(39)中重復進行處理。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，在通過至少一個信號處理級(35，39)中的最后一個之后，將處過理的檢測信號通過D/A轉換器(29)轉換成模擬形式并通過輸出放大器(30)放大，并且有選擇地將信號輸送到調節(jié)裝置(32)、點火裝置(14)、閥門裝置(18)和/或顯示裝置(33)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種安裝工具，用于將固定元件如釘子、銷釘、銷子打進基礎，它具有一個包括一個在導向體上可移動地支承的驅動活塞(15)的安裝裝置，并具有一個電子監(jiān)控裝置，用于監(jiān)控安裝工具的狀態(tài)。為了改進這種安裝工具，在導向體上設置至少一個傳感器陣列(21，22)，用于產(chǎn)生一個可通過監(jiān)控裝置評價的檢測數(shù)據(jù)模式。
文檔編號B25C1/08GK1572430SQ200410059308
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權日2003年6月17日
發(fā)明者法夫雷－比勒·貝納德, 斯卡萊特·馬里奧, 甘特納·格布哈特 申請人:希爾蒂股份公司