專利名稱：電鉆設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種電鉆設(shè)備，更具體地說涉及一種具有較小外形并且用來在電鉆馬達(dá)的轉(zhuǎn)動在過載情況中停止時自動重新驅(qū)動電鉆馬達(dá)的電鉆設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，在進行各種建筑等的新建、修理等中，需要對工件進行鉆孔，所述工件包括要設(shè)置到工件安裝在建筑上的位置處或其附近的結(jié)構(gòu)材料例如鋼罩。因此，需要將這種電鉆設(shè)備輸送到工件裝配位置。另外，鉆孔操作往往必須在位于結(jié)構(gòu)材料或工件安裝的位置處或其附近的相對狹小空間中進行。因此，為了容易在狹小操作空間中進行輸送和操作，這種電鉆設(shè)備需要減小尺寸和重量。
傳統(tǒng)的電鉆設(shè)備通常包括馬達(dá)、用于通過滑動機構(gòu)支撐和移動沿著垂直方向進行切削用的刀具的主軸、和用于將電鉆馬達(dá)的能量傳遞給主軸以使刀具轉(zhuǎn)動的傳動機構(gòu)，這些部件沿著垂直方向或沿著主軸的運動方向布置。這些垂直布置的電鉆設(shè)備通常尺寸較大，并且因此只能用在有限的操作區(qū)域中并且限制了便攜性。
相反，WO00/54915披露了一種外形相對較小的電鉆，其中主軸具有與電鉆馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸基本上垂直的旋轉(zhuǎn)軸線。這種小型電鉆設(shè)備與垂直布置型相比，其整個長度減小，并且其緊湊的尺寸提高了其便攜性。
另外，日本專利文獻(xiàn)(Kokoku)No.3-78205和日本專利文獻(xiàn)(Kokai)No.2003-25122披露了垂直布置型電鉆設(shè)備，所述各設(shè)備包括在過載情況下自動停止馬達(dá)的驅(qū)動的功能。
上面的這些小型電鉆設(shè)備具有用于將該電鉆設(shè)備固定在工件上、以便能夠進行穩(wěn)定的鉆孔操作的電磁底座。但是，為了使得這種鉆孔設(shè)備的尺寸保持較小，和該設(shè)備的其它部件一起，將該設(shè)備的電磁底座做得較小。由于其較小的尺寸，該電磁底座只能施加較小的吸引力。因此，該鉆孔設(shè)備存在這樣一種缺點，即其鉆孔能力有限。
還有，雖然在上面的日本官方公報中所述的自動電鉆設(shè)備在出現(xiàn)馬達(dá)過載時具有自動停止功能，但是這種功能只是在包括使主軸沿著垂直方向運動的自動移位機構(gòu)的電鉆設(shè)備中提供。因此，還沒有任何這樣的電鉆設(shè)備，即，它具有用于環(huán)形刀具的手動移位機構(gòu)，設(shè)有用來在出現(xiàn)馬達(dá)過載時自動停止馬達(dá)的驅(qū)動的控制部件。進而，還沒有任何這樣的電鉆設(shè)備，即，它具有在馬達(dá)由于馬達(dá)過載而自動停止之后重新驅(qū)動該馬達(dá)的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于在上面舉例說明的現(xiàn)有技術(shù)電鉆設(shè)備中所出現(xiàn)的上面問題而作出的。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有減小的尺寸和重量的小型電鉆設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種能夠可靠固定在工件上的小型電鉆設(shè)備。
本發(fā)明還有一個目的在于提供這樣一種電鉆設(shè)備，它能夠在馬達(dá)由于過載而自動停止之后自動重新驅(qū)動馬達(dá)并且具有簡單的結(jié)構(gòu)以改善可操作性。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種能夠識別馬達(dá)的正常和過載工作情況的電鉆設(shè)備。
為了實現(xiàn)上面的目的，本發(fā)明在第一方面中提供了一種具有較小外形的電鉆設(shè)備，該設(shè)備包括主體；安裝在主體上的馬達(dá)；主軸，所述主軸具有軸線并且用來保持與所述軸線共軸的環(huán)形刀具，該環(huán)形刀具具有多個由固定在其下端的硬質(zhì)合金頂端制成的齒，以使該環(huán)形刀具能夠以高轉(zhuǎn)速進行切削；
減速機構(gòu)，該減速機構(gòu)設(shè)置在馬達(dá)和主軸之間，用來通過主軸將馬達(dá)的驅(qū)動力傳遞給環(huán)形刀具；進給機構(gòu)，響應(yīng)于手動操作桿的操作用來使主軸沿著其軸線運動以便使安裝在主軸上的環(huán)形刀具相對于工件前進或回縮；以及附著底座，用于將電鉆設(shè)備固定在工件上；所述馬達(dá)能夠使環(huán)形刀具以適當(dāng)?shù)母咚俎D(zhuǎn)動，以便通過具有硬質(zhì)合金頂端的環(huán)形刀具進行高速切削操作；所述主軸的軸線沿著與用來將馬達(dá)的驅(qū)動力傳遞給減速機構(gòu)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸的方向不同的方向延伸。
在該電鉆設(shè)備的實施方案中，該設(shè)備還包括自動馬達(dá)停止/重新驅(qū)動機構(gòu)，該機構(gòu)包括主開關(guān)元件，它串聯(lián)連接在馬達(dá)和電源之間；電流檢測器，用于檢測流經(jīng)馬達(dá)的負(fù)載電流；確定單元，用于確定由電流檢測器檢測到的負(fù)載電流是否超過第一預(yù)定參考值；以及控制單元，用于控制主開關(guān)元件接通/斷開，其中，在確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值時，控制單元斷開主開關(guān)元件以切斷流經(jīng)馬達(dá)的電流，并且隨后在確定單元確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值時，該控制單元在確定之后的預(yù)定時刻接通主開關(guān)元件，以便從電源向馬達(dá)提供電流。優(yōu)選的是，附著底座包括具有磁鐵的磁性底座，和/或主軸的軸線與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸的軸線基本上垂直。
在第二方面中，本發(fā)明還提供一種電鉆設(shè)備，該設(shè)備包括馬達(dá)，用于使環(huán)形刀具轉(zhuǎn)動；主開關(guān)元件，該主開關(guān)元件串聯(lián)在馬達(dá)和電源之間；電流檢測器，用于檢測流經(jīng)馬達(dá)的負(fù)載電流；確定單元，用于確定由電流檢測器檢測出的負(fù)載電流是否超過第一預(yù)定參考值；以及控制單元，用于控制主開關(guān)元件接通/斷開，其中在確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值時，控制單元斷開主開關(guān)元件以切斷流經(jīng)馬達(dá)的電流，并且隨后在確定單元確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值時，該控制單元在確定之后的預(yù)定時刻接通主開關(guān)元件，以便從電源向馬達(dá)提供電流。
在第二方面的電鉆設(shè)備的實施方案中，該設(shè)備還包括主軸，該主軸具有軸線并且使安裝在其前端的環(huán)形刀具圍繞著沿與用來將馬達(dá)的驅(qū)動力傳遞給主軸的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸的軸線不同的方向延伸的軸線轉(zhuǎn)動。在該實施方案中，優(yōu)選的是，主軸的軸線與馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸的軸線基本上垂直。
在第二方面的電鉆設(shè)備的實施方案中，環(huán)形刀具包括由固定在其下端并且固定在分別對著多個排屑槽的位置處的硬質(zhì)合金刀片制成的切削齒。
在第二方面的電鉆設(shè)備的實施方案中，該設(shè)備還包括第二確定單元，用于確定由電流檢測器檢測出的負(fù)載電流是否超過比第一參考值小的第二參考值；以及負(fù)載情況指示單元，用于在第二確定單元確定出負(fù)載電流沒有超過第二參考值時指示出正常負(fù)載情況，并且在第二確定單元確定出負(fù)載電流超過第二參考值時指示出過載情況。在該實施方案中，優(yōu)選的是，電流檢測器為與馬達(dá)和主開關(guān)元件串聯(lián)連接的固定電阻器，用來與負(fù)載電流對應(yīng)地輸出在電阻器上相應(yīng)獲得的電壓，并且第二確定單元用來接收與負(fù)載電流對應(yīng)的電壓，并且將該電壓與和第二參考值對應(yīng)的第二參考電壓進行比較，以便確定該負(fù)載電流是否超過第二參考值。
在第二方面的電鉆設(shè)備的實施方案中，該電流檢測器為與馬達(dá)和主開關(guān)元件串聯(lián)連接的固定電阻器，用來輸出與負(fù)載電流對應(yīng)的在電阻器上獲得的電壓，并且第一確定裝置用來接收與負(fù)載電流對應(yīng)的電壓，并且將該電壓與和第一參考值對應(yīng)的第一參考電壓比較，以確定該負(fù)載電流是否超過第一參考值。
在第二方面的電鉆設(shè)備的實施方案中，該控制單元包括“接通”狀態(tài)自保持單元，它包括第一開關(guān)元件，用于在啟動開關(guān)接通時將第一開關(guān)元件保持在“接通”狀態(tài)；控制信號提供單元，用于提供“接通”控制信號，以便在第一開關(guān)元件處于“接通”狀態(tài)中時接通主開關(guān)元件；第二開關(guān)元件，它在第一確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值時接通，以便防止控制信號提供裝置與第一開關(guān)元件處于“接通”狀態(tài)無關(guān)地產(chǎn)生“接通”控制信號；以及對由第一確定單元在負(fù)載電流超過第一參考值之后確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值作出響應(yīng)的單元，用來在確定之后的預(yù)定時刻斷開第二開關(guān)元件。
在第二方面的電鉆設(shè)備的實施方案中，主開關(guān)元件為三端雙向可控硅開關(guān)元件，并且控制單元包括“接通”狀態(tài)自保持單元，它包括第一開關(guān)晶體管，用于在啟動開關(guān)接通時將第一開關(guān)晶體管保持在“接通”狀態(tài)；光電二極管，用于在第一開關(guān)晶體管處于“接通”狀態(tài)時通過被供以電流而發(fā)光；光電三端雙向可控硅開關(guān)元件，它連接在三端雙向可控硅開關(guān)元件的柵極和陽極或陰極之間并且與光電二極管光耦合，從而通過由光電二極管發(fā)出的光接通光電三端雙向可控硅開關(guān)元件，以對三端雙向可控硅開關(guān)元件提供柵電流；第二開關(guān)晶體管，它對由第一確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值作出響應(yīng)，用于使光電二極管的電流旁通以與第一開關(guān)晶體管處于“接通”狀態(tài)無關(guān)地熄滅該光電二極管；對由第一確定單元在負(fù)載電流超過第一參考值之后確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值作出響應(yīng)的單元，用來在確定之后的預(yù)定時刻斷開第二開關(guān)晶體管。


圖1為側(cè)視圖，顯示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的具有較小外形的電鉆設(shè)備的外觀；圖2為在圖1中所示的電鉆設(shè)備的平面圖；圖3為該電鉆設(shè)備的剖面?zhèn)纫晥D；并且圖4顯示出在根據(jù)本發(fā)明的電鉆設(shè)備中的電鉆馬達(dá)控制器的電路圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照圖1-3對根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的電鉆設(shè)備進行說明。
如圖1所示，該電鉆設(shè)備包括主體14，它設(shè)有電鉆馬達(dá)12；主軸18，用來使安裝在主軸18下端的環(huán)形刀具t轉(zhuǎn)動；進給機構(gòu)20，用于使環(huán)形刀具t前進和回縮；以及電磁底座41，它保持在主體14的底部上并且包含有用來將主體14固定在要鉆孔的鋼材等上的電磁鐵。該電鉆設(shè)備還包括用于驅(qū)動進給機構(gòu)20的手動操作桿39和位于主體14的上部位置在馬達(dá)12之上的把手42。馬達(dá)12固定在主體14中，使其輸出軸水平取向。
如圖2所示，電源開關(guān)SWPW設(shè)置在把手42的頂面上。在把手42的頂面上還設(shè)有瞬時返回啟動開關(guān)SWon和停止開關(guān)SWoff，用來分別啟動和停止馬達(dá)12。另外，指示燈LED1、LED2設(shè)置在把手42的頂面上，用來指示馬達(dá)12的負(fù)載電流情況。如將在后面更詳細(xì)描述的一樣，LED1在接通時表示負(fù)載電流正常，而LED2在接通時表示過載(輕度或重度)情況。
在操作人員接通電源開關(guān)SWPW時，電能傳導(dǎo)給在電磁底座41中的電磁鐵53(圖4)，由此將該電鉆設(shè)備固定在工件上。磁性底座41優(yōu)選構(gòu)成為其相對于主體14的位置可調(diào)節(jié)。通過使得相對位置可調(diào)節(jié)，在磁性底座41固定在工件上之后，可以使主體14運動以便使環(huán)形刀具t相對于工件對中。
參照圖3，連接在馬達(dá)12的輸出軸12a和主軸18之間的減速機構(gòu)17包括斜齒輪17a、行星齒輪減速器17b和正齒輪17c、17d、17e。該減速機構(gòu)17使電鉆馬達(dá)12的轉(zhuǎn)動減速，并且使旋轉(zhuǎn)軸線方向改變90°，從而主軸18具有沿著垂直方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸從馬達(dá)12的旋轉(zhuǎn)軸方向轉(zhuǎn)動90°。
主軸18包括近端旋轉(zhuǎn)軸22、中間旋轉(zhuǎn)軸24、遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26和保持缸28。近端旋轉(zhuǎn)軸22安裝在主體14上，以便圍繞著垂直中央軸線轉(zhuǎn)動并且與減速機構(gòu)17的正齒輪17e連接。中間旋轉(zhuǎn)軸24通過花鍵連接可伸縮地安裝在近端旋轉(zhuǎn)軸22上，并且可以在延伸位置(未示出)和回縮位置(如圖3所示)之間運動。中間軸24在延伸位置處沿著軸向方向與近端旋轉(zhuǎn)軸22稍微重疊，而它在回縮位置處沿著軸向方向與近端旋轉(zhuǎn)軸22很大程度地重疊，并且它們與近端旋轉(zhuǎn)軸22一起轉(zhuǎn)動。遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26通過花鍵連接可伸縮地安裝在中間旋轉(zhuǎn)軸24上，并且可以延伸位置(未示出)和回縮位置(如圖3所示)之間運動，在所述延伸位置，所述遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26沿著軸向方向與中間旋轉(zhuǎn)軸24稍微重疊，在所述回縮位置，所述遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26沿著軸向方向與中間旋轉(zhuǎn)軸24很大程度地重疊。遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26與中間旋轉(zhuǎn)軸24一起轉(zhuǎn)動。保持缸28可轉(zhuǎn)動地保持著遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26并且安裝在主體14上，以便沿著軸向方向與遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26一起運動。該保持缸28被可軸向運動地支撐，同時借助固定在主體14中的引導(dǎo)缸29防止其轉(zhuǎn)動。
滾針軸承30插入于遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26和保持缸28之間。鎖緊球(鎖緊構(gòu)件)26a安裝在遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26的前端，用來保持插入到遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26的前端中的環(huán)形刀具t。還設(shè)有用來操作鎖緊球26a的旋轉(zhuǎn)操作套筒26b。
如圖3所示，進給機構(gòu)20包括可動齒條31，它安裝在保持缸28的外表面上并且與主軸18的軸線相平行地延伸；固定齒條32，它與可動齒條31平行間隔開地固定在主體14上；以及小齒輪34，它設(shè)置在兩個齒條31、32之間并且與它們嚙合。
在沒有進行鉆孔操作時，主軸18的元件保持在回縮位置，如圖3所示。然后，在進行鉆孔操作中，在電鉆馬達(dá)12通過減速機構(gòu)17以及近端旋轉(zhuǎn)軸22、中間旋轉(zhuǎn)軸24和遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26使環(huán)形刀具t轉(zhuǎn)動時，操縱操作桿39，由此使得小齒輪34轉(zhuǎn)動，并且在固定齒條32上向下前進以使可動齒條31相對于小齒輪34向下運動。這樣，中間旋轉(zhuǎn)軸24和遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26設(shè)置在延伸狀態(tài)，從而使主軸18進入延伸狀態(tài)中，使得安裝在遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)軸26前端的環(huán)形刀具t朝著工件前進。
電鉆進給馬達(dá)可以設(shè)置成使得馬達(dá)通過離合器與進給機構(gòu)20驅(qū)動連接，以便使主軸18延伸或回縮。按照這種方式，可以選擇是否使離合器脫開以便手動或自動地移動環(huán)形刀具t。
如圖1所示，每一個都由硬質(zhì)合金頂端構(gòu)成的多個切削齒t2，被固定在分別對著排屑槽t1的位置處。通過將由硬質(zhì)合金頂端構(gòu)成的切削齒t2固定在環(huán)形刀具t的切削刃上，可以在不造成切削刃破碎的情況下提高轉(zhuǎn)動速度。這與由高速鋼制成的環(huán)形刀具相反。因此，可以降低切削阻力，并且可以提高切削速度。
因此，如在本發(fā)明中那樣采用了具有硬質(zhì)合金頂端的環(huán)形刀具的電鉆設(shè)備可以提高鉆孔進給量；并且因此獲得改善的鉆孔操作的生產(chǎn)率。
在“How to Select and Use Tools”第16頁(First Edition，由Kabushiki Kaisha Taiga Shuppan出版)中描述了適用于具有硬質(zhì)合金頂端的環(huán)形刀具的切削速度和適用于由高速鋼制成的環(huán)形刀具的切削速度。
對馬達(dá)12進行選擇，使它可以高速轉(zhuǎn)動(例如，比現(xiàn)有技術(shù)示例高四倍)，并且適用于采用具有硬質(zhì)合金刀片的環(huán)形刀具進行切削操作。
接下來將參照圖4，對用于驅(qū)動/停止在圖1-3中所示的電鉆設(shè)備的馬達(dá)12的電鉆馬達(dá)控制器的結(jié)構(gòu)和操作進行說明。
在圖4中，附圖標(biāo)記50表示外部AC電源，51為全波整流電路，并且52為AC/DC轉(zhuǎn)換器。全波整流電路51將電能施加給包含在電磁底座51中的電磁鐵53。當(dāng)連接在外部AC電源50和AC/DC轉(zhuǎn)換器52之間的電源開關(guān)SWPW接通時，全波整流電路51將來自外部AC電源50的電壓整流并且對電磁鐵53提供整流電壓，由此通過磁力將電鉆設(shè)備固定在目標(biāo)物體上。AC/DC轉(zhuǎn)換器52將來自外部AC電源50的電壓轉(zhuǎn)換成提供給用來控制電鉆馬達(dá)12的驅(qū)動的控制單元的固定DC電壓(例如，24伏特)。
三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR設(shè)置作為用于使電鉆馬達(dá)12與外部AC電源50接通/斷開的主開關(guān)元件。光電三端雙向可控硅開關(guān)元件PHout連接在三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR的柵極端子和陽極(或陰極)端子之間。電阻器(電流檢測電阻器)R0與三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR串聯(lián)連接，用來檢測流經(jīng)電鉆馬達(dá)12和三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR的負(fù)載電流。
施加有來自AC/DC轉(zhuǎn)換器52的DC電壓的控制單元包括接通/斷開控制電路71、放大電路72、平滑電路73、過載確定電路74、自動停止/重新驅(qū)動控制電路75和負(fù)載情況指示電路76。
接通/斷開控制電路71，根據(jù)在啟動器開關(guān)SWON或止動器開關(guān)SWOFF上的操作、或者根據(jù)自動停止/重新驅(qū)動控制電路75的輸出，輸出用來將三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR接通/斷開的控制信號。
放大器電路72將在電阻器R0上的電壓放大，并且向平滑電路73輸出所得到的電壓。該放大器電路72具有小的輸出阻抗(基本上為零)，并且當(dāng)在電阻器R0上的電壓下降至零電平時，能夠通過電阻器R73迅速排出累積在包含于平滑電路73內(nèi)的電容器C73中的電荷。該放大器電路72具有等于或大于1的增益。
過載確定電路74確定平滑電路73的輸出VL1是否超過預(yù)定參考電壓Vref1，以判斷該電鉆馬達(dá)12是否正在這種它可能受到破壞的嚴(yán)重過載情況下操作。
自動停止/重新驅(qū)動控制電路75利用它的輸出來控制接通/斷開控制電路71，以在過載確定電路74的輸出VL1指示嚴(yán)重過載情況(或者Vref1＞VL1)時，自動停止電鉆馬達(dá)12的驅(qū)動，并且在從電鉆馬達(dá)12的驅(qū)動自動停止的時刻經(jīng)過預(yù)定時間之后，自動重新驅(qū)動電鉆馬達(dá)12。
負(fù)載情況指示電路76確定平滑電路73的輸出VL1是否超過預(yù)定參考電壓Vref2，以通過LED1和LED2指示出電鉆馬達(dá)1的負(fù)載情況。比在過載確定電路74中的參考電壓Vref1低的參考電壓Vref2，設(shè)定為在電鉆馬達(dá)12稍微過載時使比較器OP76的輸出反轉(zhuǎn)并且不會受損。LED1(例如，藍(lán)色)在正常負(fù)載情況中接通，同時LED2(例如，紅色)在輕度或更大的過載情況中接通。代替LED2，可以設(shè)置兩個LED，以分別指示出輕度和重度過載情況。
在如上所述的電路中，在操作人員接通啟動器開關(guān)SWON、同時電源開關(guān)SWPW保持在“接通”狀態(tài)以從AC/DC轉(zhuǎn)換器52向控制單元施加DC供應(yīng)電壓時，接通/斷開控制電路71的晶體管Q71的基極電流從AC/DC轉(zhuǎn)換器52流動穿過啟動器開關(guān)SWON，由此使得晶體管Q71接通。因此，電流流經(jīng)光電二極管PH21N，以接通與光電二極管PH21N光學(xué)耦合的光電繼電器PH20UT，由此形成用于晶體管Q71的自保持電路。
在晶體管Q71接通時，電流也流經(jīng)與晶體管Q71串聯(lián)連接的光電二極管PH1IN，使與光電二極管PH1IN光學(xué)耦合的光電三端雙向可控硅開關(guān)元件PH1OUT接通。通過接通三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR，使AC電源50與所要驅(qū)動的電鉆馬達(dá)12連接。因此，電鉆馬達(dá)12的轉(zhuǎn)動通過減速齒輪機構(gòu)17傳送給主軸18，由此使環(huán)形刀具t轉(zhuǎn)動(參見圖1和3)。
在該狀態(tài)中，在操作人員手動操作把手39(參見圖1)以驅(qū)動進給機構(gòu)20時，該環(huán)形刀具t在它轉(zhuǎn)動的同時朝著目標(biāo)運動，以形成從中穿過的通孔。
當(dāng)電壓在電流檢測電阻器R0上降低時，檢測出流經(jīng)電鉆馬達(dá)12的負(fù)載電流。然后，與負(fù)載電流成正比的電壓由放大器電路72放大并且提供給平滑電路73。由于過載確定電路74的參考電壓Vref1在電鉆馬達(dá)12沒有過載的正常情況中設(shè)定為高于平滑電路73的輸出電壓VL1，所以過載確定電路74的比較器(操作放大器)OP74輸出低電平。因此，在正常情況中，在自動停止/重新驅(qū)動控制電路75的電容器C75上充入低電壓，從而晶體管Q75的基極電流不會流動并且因此保持在“關(guān)”狀態(tài)中。
在該狀態(tài)中，由于電流通過晶體管Q71連續(xù)流入接通/斷開控制電路71的光電二極管PH1IN中，所以光電三端雙向可控硅開關(guān)元件PH1OUT保持在“關(guān)”狀態(tài)，由此允許三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR保持在“接通”狀態(tài)中。
設(shè)定于負(fù)載情況指示電路76中的參考電壓Vref2在正常情況下高于平滑電路73的輸出VL1，從而比較器(操作放大器)OP76的輸出處于高電平。因此，晶體管Q761并且因而LED1接通，同時晶體管Q762并且因而LED2斷開。從點亮的LED1和未點亮的LED2，操作人員可以知道電鉆馬達(dá)12處于正常情況中。
另一方面，在電鉆馬達(dá)12過載時，使負(fù)載電流增大，從而使得在電流檢測電阻器R0上的電壓增大，由此使得平滑電路73的輸出VL1增大。在輸出VL1增大至負(fù)載情況指示電路76的參考電壓Vref2時，比較器OP76的輸出從高電平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變至低電平。這使得晶體管Q761斷開并且使得晶體管Q762接通，從而LED1斷開并且LED2接通。從未點亮的LED1和點亮的LED2，操作人員可以確定電鉆馬達(dá)12稍微過載，并且因此如果需要可以調(diào)節(jié)施加在操作桿39上的力。
在電鉆馬達(dá)12進一步被加載至電鉆馬達(dá)12可能受損的重度過載情況時，平滑電路73的輸出VL1增大之過載確定電路74的參考電壓Vref1或更高。這時，過載確定電路74的比較器OP74輸出高電平，這通過在自動停止/重新驅(qū)動控制電路75中的二極管D75和電阻器R751(具有較小的電阻)將電容器C75瞬時充電，從而使得電流流經(jīng)電阻器R752和晶體管Q75的基極發(fā)射器。在晶體管Q75接通時，流經(jīng)接通/斷開控制電路71的光電二極管PH1IN的電流被分流，以便因此將光電三端雙向可控硅開關(guān)元件PH1OUT斷開。在三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR的電流降低至其保持電流或更小時，它被斷開以切斷流向電鉆馬達(dá)12的電流。
在重度過載情況使得自動停止/重新驅(qū)動控制電路75斷開三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR時，在電流檢測晶體管R0中的壓降降低至零，以降低平滑電路73的輸出VL1，從而在過載確定電路74中的比較器OP74的輸出從高電平轉(zhuǎn)變至低電平。因此，在自動停止/重新驅(qū)動控制電路75中，晶體管Q75的基極電流只是包括從電容器C75流經(jīng)電阻器R752的放電電流。然后，基極電流在由放電時間常數(shù)確定的時間之后消失，使晶體管Q75斷開。
在該情況中，由于用于晶體管Q71的自保持電路仍然由在接通/斷開控制電路71中的光電二極管PH2IN和光控繼電器PH2OUT形成，所以晶體管Q71保持在“接通”狀態(tài)中。因此，在晶體管Q75在從來自過載確定電路74的輸出轉(zhuǎn)變起經(jīng)過預(yù)定時間之后斷開時，電流再次通過晶體管Q71流進光電二極管PH1IN，使得光電三端雙向可控硅開關(guān)元件PH1OUT再次接通，并且最終使得三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR接通。這樣，對電鉆馬達(dá)12再次供電以便轉(zhuǎn)動環(huán)形刀具t。自動停止/重新驅(qū)動控制電路75的放電時間常數(shù)優(yōu)選大約設(shè)定在例如0.3至0.5秒的范圍內(nèi)。因此可以在電鉆馬達(dá)12過載并且流經(jīng)它的電流自動切斷之后，在短時間內(nèi)自動恢復(fù)給電鉆馬達(dá)12供電。
還有，由于平滑電路73的輸出VL1在電鉆馬達(dá)12解除過載情況時降低，所以在負(fù)載情況指示電路76中的比較器OP76的輸出從低電平轉(zhuǎn)變至高電平，從而LED1接通而LED2斷開。這樣，操作人員能夠毫無錯誤地知道電鉆馬達(dá)12解除了過載情況，并且因此能夠操作操作桿39以再次使環(huán)形刀具t向下運動，以便重新開始形成貫穿物體的孔。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電鉆設(shè)備，因為采用了具有固定在其切削刃上的硬質(zhì)合金頂端的環(huán)形刀具、以及可以使環(huán)形刀具高速轉(zhuǎn)動的馬達(dá)，所以可以降低切削阻力。因此，可以獲得以下操作好處。
(a)設(shè)置在馬達(dá)和主軸之間的減速機構(gòu)可以設(shè)計成采用低扭矩，因此可以降低該減速機構(gòu)的重量和尺寸。
(b)該電鉆設(shè)備可以用較小的吸引力固定在工件上，從而可以減小包含有電鉆設(shè)備相當(dāng)大的體積和重量的磁性底座的尺寸和重量，因此明顯有助于電鉆設(shè)備的整體尺寸和重量的降低。
從前面將知道，本發(fā)明可以可靠地將電鉆設(shè)備固定在工件上，同時實現(xiàn)設(shè)備的尺寸和重量整體降低。
還有，由于自動馬達(dá)停止/重新驅(qū)動裝置能夠在過載情況中自動切斷流向馬達(dá)的電流，并且在之后預(yù)定時間自動重新驅(qū)動馬達(dá)，所以操作人員不必操作用于重新驅(qū)動馬達(dá)的開關(guān)，因此改善了工作性能。
另外，在電鉆馬達(dá)被正常地重新驅(qū)動時，可以將該情況告知操作人員，從而操作人員能夠很容易知道他能夠開始操縱操作桿以便使電鉆向下進給的時間。
另外，由于根據(jù)本發(fā)明的該小型電鉆設(shè)備能夠通過固定在切削刃上的硬質(zhì)合金頂端來提高電鉆馬達(dá)的轉(zhuǎn)速以降低切削阻力，所以該電鉆馬達(dá)能夠高速轉(zhuǎn)動，由此使得操作人員能夠提高進給量。盡管馬達(dá)可能由于進給增大而過載，但是設(shè)在電鉆設(shè)備中的自動馬達(dá)停止/重新驅(qū)動裝置能夠防止電鉆馬達(dá)和環(huán)形刀具由于過載而受損或破壞。
雖然已經(jīng)參照一個實施方案對根據(jù)本發(fā)明的電鉆設(shè)備進行說明，但是，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的是，可以對本發(fā)明作出各種改進和替換。
例如，在圖4中所示的控制電路可以應(yīng)用于與在圖1-3中所示的小型電鉆設(shè)備類似的包括垂直布置型在內(nèi)的任何電鉆設(shè)備。
另外，在該控制電路中，代替光耦合器，可以采用可選的電子開關(guān)裝置或機械繼電裝置。還有，代替與電鉆馬達(dá)12串聯(lián)連接的電流檢測電阻器R0，可以采用電流變壓器來檢測流經(jīng)電鉆馬達(dá)12的電流。代替三端雙向可控硅開關(guān)元件BCR，可以采用光控繼電器或機械繼電器?？梢圆捎萌魏螘r間測量裝置、例如脈沖計數(shù)器來代替在自動停止/重新驅(qū)動控制電路75中的RC時間恒定電路。另外，電鉆馬達(dá)12可以由DC馬達(dá)實現(xiàn)，并且可以采用SCR、晶體管或FET代替三端雙向可控硅開關(guān)元件。
雖然已經(jīng)對根據(jù)本發(fā)明的電鉆的具體實施方案進行說明，但是要理解的是，本發(fā)明不限于這些實施方案的說明細(xì)節(jié)，但是本發(fā)明在其由所附權(quán)利要求提出的精神和范圍內(nèi)進行廣義解釋。
權(quán)利要求
1.一種具有較小外形的電鉆設(shè)備，該設(shè)備包括主體；安裝在主體上的馬達(dá)；主軸，它具有軸線并且用來保持與所述軸線共軸的環(huán)形刀具，該環(huán)形刀具具有多個由固定在其下端的硬質(zhì)合金頂端制成的齒，以便能夠使該環(huán)形刀具以高轉(zhuǎn)速進行切削；減速機構(gòu)，它設(shè)置在馬達(dá)和主軸之間，用來通過主軸將馬達(dá)的驅(qū)動力傳遞給環(huán)形刀具；進給機構(gòu)，它響應(yīng)于手動操作桿的操作，用來使主軸沿著其軸線運動，以便使安裝在主軸上的環(huán)形刀具相對于工件前進或回縮；以及附著底座，該附著底座保持在主體的底部，用于將電鉆設(shè)備固定在工件上；所述馬達(dá)能夠使環(huán)形刀具以適當(dāng)?shù)母咚俎D(zhuǎn)動，以便通過具有硬質(zhì)合金頂端的環(huán)形刀具進行高速切削操作；所述主軸的軸線沿著與將馬達(dá)的驅(qū)動力傳遞給減速機構(gòu)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸的方向不同的方向延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，還包括自動馬達(dá)停止/重新驅(qū)動機構(gòu)，該機構(gòu)包括主開關(guān)元件，它串聯(lián)連接在馬達(dá)和電源之間；電流檢測器，用于檢測流經(jīng)馬達(dá)的負(fù)載電流；確定單元，用于確定由電流檢測器檢測到的負(fù)載電流是否超過第一預(yù)定參考值；以及控制單元，用于控制主開關(guān)元件的接通/斷開，其中，在確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值時，控制單元斷開主開關(guān)元件以切斷流經(jīng)馬達(dá)的電流，并且隨后在確定單元確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值時，該控制單元在確定之后的預(yù)定時刻接通主開關(guān)元件，以便從電源向馬達(dá)提供電流。
3.如權(quán)利要求1所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，所述附著底座包括具有磁鐵的磁性底座。
4.如權(quán)利要求1所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，所述主軸的軸線與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸的軸線基本上垂直。
5.一種電鉆設(shè)備，包括馬達(dá)，用于使環(huán)形刀具轉(zhuǎn)動；主開關(guān)元件，它串聯(lián)連接在馬達(dá)和電源之間；電流檢測器，用于檢測流經(jīng)馬達(dá)的負(fù)載電流；確定單元，用于確定由電流檢測器檢測出的負(fù)載電流是否超過第一預(yù)定參考值；以及控制單元，用于控制主開關(guān)元件的接通/斷開，其中，在確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值時，控制單元斷開主開關(guān)元件以切斷流經(jīng)馬達(dá)的電流，并且隨后在確定單元確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值時，該控制單元在確定之后的預(yù)定時刻接通主開關(guān)元件，以便從電源向馬達(dá)提供電流。
6.如權(quán)利要求5所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，還包括主軸，該主軸具有軸線，并且使安裝在其前端的環(huán)形刀具圍繞著沿與馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸的方向不同的方向延伸的軸線轉(zhuǎn)動。
7.如權(quán)利要求6所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，所述主軸的軸線與馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸的軸線基本上垂直。
8.如權(quán)利要求5所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)形刀具包括由固定在其下端并且固定在分別對著多個排屑槽的位置處的硬質(zhì)合金刀片制成的切削齒。
9.如權(quán)利要求5所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，還包括第二確定單元，用于確定由電流檢測器檢測出的負(fù)載電流是否超過比第一參考值小的第二參考值；以及負(fù)載情況指示單元，用于在第二確定單元確定負(fù)載電流沒有超過第二參考值時指示正常負(fù)載情況，并且在第二確定單元確定出負(fù)載電流超過第二參考值時指示過載情況。
10.如權(quán)利要求5所述的電鉆設(shè)備，其中所述電流檢測器為與馬達(dá)和主開關(guān)元件串聯(lián)連接的固定電阻器，用來輸出與負(fù)載電流對應(yīng)的在電阻器上相應(yīng)獲得的電壓；并且第一確定裝置用來接收與負(fù)載電流對應(yīng)的電壓，并且將該電壓與和第一參考值對應(yīng)的第一參考電壓進行比較，以便確定該負(fù)載電流是否超過第一參考值。
11.如權(quán)利要求9所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，所述電流檢測器為與馬達(dá)和主開關(guān)元件串聯(lián)連接的固定電阻器，用來輸出與負(fù)載電流對應(yīng)的在電阻器上獲得的電壓；并且所述第二確定單元用來接收與負(fù)載電流對應(yīng)的電壓，并且將該電壓與和第二參考值對應(yīng)的第二參考電壓比較，以確定該負(fù)載電流是否超過第二參考值。
12.如權(quán)利要求5所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，所述控制單元包括“接通”狀態(tài)自保持單元，它包括第一開關(guān)元件，用于在啟動開關(guān)接通時將第一開關(guān)元件保持在“接通”狀態(tài)中；控制信號提供單元，用于提供“接通”控制信號，以便在第一開關(guān)元件處于“接通”狀態(tài)時接通主開關(guān)元件；第二開關(guān)元件，它在第一確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值時接通，以便防止控制信號提供裝置與第一開關(guān)元件處于“接通”狀態(tài)中無關(guān)地產(chǎn)生出“接通”控制信號；以及對由第一確定單元在負(fù)載電流超過第一參考值之后確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值作出響應(yīng)的單元，用來在確定之后的預(yù)定時刻斷開第二開關(guān)元件。
13.如權(quán)利要求5所述的電鉆設(shè)備，其特征在于，所述主開關(guān)元件為三端雙向可控硅開關(guān)元件，并且控制單元包括“接通”狀態(tài)自保持單元，它包括第一開關(guān)晶體管，用于在啟動開關(guān)接通時將第一開關(guān)晶體管保持在“接通”狀態(tài)；光電二極管，用于在第一開關(guān)晶體管處于“接通”狀態(tài)時通過被提供電流而發(fā)光；光電三端雙向可控硅開關(guān)元件，它連接在三端雙向可控硅開關(guān)元件的柵極和陽極或陰極之間，并且與光電二極管光耦合，從而通過由光電二極管發(fā)出的光接通光電三端雙向可控硅開關(guān)元件，以給三端雙向可控硅開關(guān)元件提供柵電流；第二開關(guān)晶體管，對由第一確定單元確定負(fù)載電流超過第一參考值作出響應(yīng)，使光電二極管的電流旁通，以與第一開關(guān)晶體管處于“接通”狀態(tài)無關(guān)地熄滅該光電二極管；對由第一確定單元在負(fù)載電流超過第一參考值之后確定負(fù)載電流降低至小于第一參考值作出響應(yīng)的單元，用來在確定之后的預(yù)定時刻斷開第二開關(guān)晶體管。
全文摘要
一種具有較小外形的電鉆設(shè)備，包括環(huán)形刀具，用于轉(zhuǎn)動環(huán)形刀具的馬達(dá)，用于使安裝在其前端的環(huán)形刀具圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的主軸，設(shè)置在馬達(dá)和主軸之間、用于將馬達(dá)的驅(qū)動力通過主軸傳遞給環(huán)形刀具的減速機構(gòu)，對手動手柄的操作作出響應(yīng)、用于沿直線移動主軸以使安裝在主軸上的環(huán)形刀具相對于工件前進或回縮的進給機構(gòu)，以及用于將電鉆設(shè)備固定到工件上的附著底座。所述環(huán)形刀具具有多個由固定到其下端的硬質(zhì)合金頂端構(gòu)成的切削齒，從而能夠以高速進行旋轉(zhuǎn)。主軸具有沿著不同于馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸的方向轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)軸，從而使電鉆設(shè)備具有較小的外形。
文檔編號B23B45/00GK1842388SQ200480024768
公開日2006年10月4日 申請日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者御器谷俊雄, 島田啟輔, 千葉隆志, 山口宗德, 大塚賢二 申請人:日東工器株式會社