CN100455389C - 具有自动位置识别功能的钻孔机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻孔机(2)，尤其是具有驱动电动机的手持式冲击钻机或手持式凿岩机。本发明提出：该钻孔机(2)具有一个用于感测钻头轴线(B)的取向的传感器(24)和一个用于感测至少一个钻削工作参数的传感装置(26，28)；以及具有一个分析计算装置(52)，它用于对该传感器(24)及该传感装置(26，28)的输出信号进行分析计算并用于根据对这些输出信号的分析计算来改变钻孔机(2)的钻孔刀具(10)的运动。

Description

具有自动位置识别功能的钻孔机
技术领域
本发明涉及一种钻孔机，尤其是带有驱动电动机的手持式冲击钻机或手持式凿岩机(Bohrhammer)。
背景技术
这种呈冲击钻机和凿岩机形式的手持式电动工具或钻孔工具是完全公知的并且有大量销售，它们不仅用于职业需要，而且用于家用作业的需要。借助这种手持式钻孔机通常可钻墙体、水泥或石头，其中既可垂直地也可水平地钻孔。为了钻孔，通常使用所谓的螺旋钻头形式的钻孔刀具，它具有一个沿钻孔刀具延伸的螺线形扭转槽，通过该扭转槽将在钻孔中被钻孔刀具头所钻下的钻屑或钻削粉末排出。
当用该钻孔机垂直地或倾斜地向下钻孔时，在钻孔中钻下的钻屑或钻削粉末通过扭转槽向钻孔口的排出比钻孔刀具水平钻孔或向上垂直地钻孔时要慢。这将导致：在钻孔中作用于钻孔刀具上的转动阻力增加，由此使钻孔过程的能耗增加。在不利的情况下甚至可引起钻孔刀具在钻孔中停转或卡住，在钻孔机操作者不注意的情况下这可导致钻孔机转动并从中手把脱开，由此往往造成对操作者的伤害。
另一方面，当用这种钻孔机穿透墙壁或由水泥或砖石构成的其它工件钻孔时，当钻孔刀具从墙壁或工件中出来时，往往在钻孔周围引起较大块的水泥或砖石剥落，通常这是不希望的。
发明内容
按照本发明，提出了一种钻孔机，尤其是具有驱动电动机的手持式冲击钻机或手持式凿岩机，具有一个用于感测至少一个钻削工作参数的传感机构，其中，设有一个用于感测钻孔机的钻头轴线的取向的传感器，以及设有用于对该传感器及该传感机构的输出信号进行分析计算并用于根据对这些输出信号的分析计算来改变钻孔机的钻孔刀具的运动的装置，其中，当对该传感器的输出信号的分析计算显示钻头轴线垂直地或陡斜地取向及对传感机构的输出信号的分析计算显示转动阻力上升时，所述装置使得从一个组合的冲击钻孔运行向一个纯的钻孔运行转换。
相比之下，根据本发明的、具有上述方案特征的钻孔机具有的优点是，在向下钻孔时可避免钻头停止及由此对操作者形成伤害的危险。通过用于感测钻孔机钻头轴线取向的传感器，可确定出是基本向下还是基本水平地钻孔，而用于感测至少一个钻削工作参数如钻孔机的转速或转矩的传感机构可感测到钻孔机在工作中的情况变化，由此，可在考虑传感器信号的情况下对标志该情况变化的传感机构输出信号进行分析计算，以便根据对输出信号的分析计算来改变钻孔刀具的运动。这种改变例如可以是：当传感机构显示转动阻力上升及传感器显示钻头轴线垂直地或陡地向下倾斜取向时，分析计算电路将此视为钻屑或钻削粉末从钻孔中的排出不足够的标志，则暂时地关闭钻孔机的冲击机构；或者是：当传感机构确定出转动阻力下降及传感器显示钻孔基本水平地取向时，分析计算电路将此视为钻孔刀具即将在钻透之后从墙壁中穿出的标志，使钻孔机的驱动电动机的转速降低。
在本发明的一个优选构型中提出：用于感测钻孔机钻头轴线取向的传感器是一个斜度传感器或至少为一个所谓的加速度传感器，借助它可由分析计算电路识别出钻孔机在钻孔开始前或钻孔期间的取向。
本发明的另一优选构型在于，用于感测钻孔运行参数的传感机构包括一个转速传感器，它获取钻孔机的钻孔刀具或驱动电动机的瞬时转速作为参数，并且将其与一个预先给定的最小转速或一个在短时间之前获取到的转速值相比较，以感测转速的改变，这种改变例如是钻孔刀具即将停转或它马上就将穿透墙壁的标志。为了适应不同的钻孔刀具直径和工件材料，对于大多数钻孔机，钻孔刀具的转速是可调节的，因此，上述预定最小转速合乎目的地取决于被调定的转速。或者也可使用转矩传感器，在此情况下，分析计算装置合乎要求地将由转矩传感器感测到的转矩与一个在短时间之前由该传感器感测到的转矩值相比较。原则上也可设想与一个预先给定的转矩值相比较，但这需要钻孔机具有用于输入或测量钻孔刀具直径的装置，因为测量转矩很强地依赖于该直径。
相对地，转矩传感器特别好地适合于：确定钻孔刀具马上即将穿透墙壁或类似物，因为在即将穿透前会发生钻孔刀具阻力矩的明显下降。通过将驱动电动机瞬时转矩、或变换地将与该转矩相关的钻孔机驱动电动机电流消耗或功率消耗与一个在短时间前求得的转矩值相比较，可确定出该转矩下降。
本发明另外的有利构型由下面说明中所述其它特征中得出。
附图说明
以下通过实施例并借助附图来详细解释本发明。附图为：
图1：一个冲击钻机的局部剖切的侧视图；
图2：冲击钻机的斜度传感器在冲击钻机钻头轴线垂直定向时的放大视图；
图3：冲击钻机的斜度传感器在钻头轴线倾斜定向时的放大视图；
图4：冲击钻机的斜度传感器在钻头轴线水平定向时的放大视图；
图5：该冲击钻机的组成部分的电路框图。
具体实施方式
附图中所示的冲击钻机2主要由一个带有把手件6的壳体4及一个突出于壳体4之外的钻头卡套8组成，该钻头卡套用于夹紧一个钻头或一个其它的钻孔刀具10。
如市场上常见的冲击钻机那样，壳体4在把手件6上设有：一个接通/关断开关12；一个组合在该接通/关断开关12中、用于调节钻头卡套8的转速的调节轮14；一个用于钻机持续运行的锁定钮16和一个用于转换钻头卡套8的转向的开关18。在壳体4的上侧设有一个滑动开关20，用于从纯钻孔运行转换到冲击钻运行和相反的转换。壳体4包围着一个驱动电动机及一个传动装置(未示出)，并且为了使电动机通风在其侧面及其上侧设置有通风槽22。
除电动机及传动装置外，壳体还包围着：一个斜度传感器24，用于感测钻孔刀具10的钻头轴线的取向；一个转速传感器26，用于测量钻孔刀具10或钻机2的驱动电动机的转速；以及一个转矩传感器28，用于感测由工件施加在钻头卡套和驱动电动机上的阻力矩，在图2中仅概要地表示出其中的斜度传感器24。
如图2中最清楚地表示的，该斜度传感器24由一个封闭的壳体30、如一个用玻璃制成的安瓿构成，该壳体的大约四分之一被填充水银或其它的导电液体32。该壳体30基本上绕一个与钻机2的钻头轴线B平行的轴线A旋转对称，在其朝向钻头卡套8的端部上具有一个向外锥形地逐渐收缩的突出部分34。在壳体30中总共通入四个触头36，38，40，42。其中的三个触头36，40，42呈金属丝状构成并且这样焊接在壳体30的壁44中，以致它们的自由端部伸入到壳体内部。在这三个触头36，40，42中，第一触头36安置在逐渐收缩的突出部分34的最外端上，其它两个安置在壳体30的相互面对的端面46，48上，确切地说这两个位于壳体30的与钻机2的把手件6相邻的那一侧上。第四触头38呈环状构成，它包围锥形突出部分34的内侧并通过一个焊接在壳体30的壁44中的连接线50引向外部。
通过该布置将达到：当钻机2的钻头轴线B以一个相对于水平面H大于45度的夹角取向时，则第一及第四触头36，38总是通过导电液体32形成电连接，如图2中所示90度夹角的情况。相反，当钻头轴线B比45度更缓地倾斜时，液体32完全从向外伸出的突出部分34中流出并且断开了第一与第四触头36，38之间的连接，如图3中所示30度夹角的情况。相反，当钻头轴线BA以相对于水平面H的夹角小于15至20度的角度取向并且钻机2的把手件6向下指向时，则第二与第三触头40，42总是通过导电液体32形成电连接，如图4中所示0度夹角的情况。
如图5中最清楚地表示的，四个触头36，38，40，42与一个分析计算电路52相连接，其中，触头36及40还与一个电源58相连接，以致通过触头38，42上的电流信号可在分析计算电路中确定：是否这两对触头36，38及40，42中的一对触头共同浸在液体32中，从而给出关于钻机2的前述两个取向中的一个取向的信号。分析计算电路52与钻机2的驱动电动机的一个控制装置54相连接，该控制装置根据分析计算电路52中的分析计算结果可使得钻机2的冲击机构(未示出)关断或接通，或者使驱动电动机的转速改变。
取代上述斜度传感器24，也可使用一个具有多个作用轴的所谓线性加速度传感器，该加速度传感器包含运动的球以代替导电液体，通过合适的装置来感测这些球的与钻头轴线B取向相关的位置。
转速传感器26可按公知的方式作为模拟式测速发电机或作为光学或电磁转速测量器来构成，它感测钻机2的驱动电动机的转速或它的减速器的输出轴的转速。该转速传感器26也与分析计算电路52相连接，该分析计算电路判定低于一个预定的最小转速。但该预定最小转速依赖于在调节轮14上调定的钻头卡套8的转速，并且，调定的转速愈高，该预定最小转速就愈高。因此实际上是确定出：以测量出的钻头卡套8的转速或根据驱动电动机转速计算出的钻头卡套8的转速为一方，以在调节轮14上调定的钻头卡套8的转速为另一方，这两方的比值低于一个预定的最小值。
转矩传感器28例如以短的时间间隔测量流向钻机2的驱动电动机的电流，并且该转矩传感器也与分析计算电路52相连接，该分析计算电路将转矩传感器28在一定的短的时间段上的输出信号进行比较并由此可确定在钻孔工作期间阻力矩的下降。
此外，分析计算电路52得到关于滑动开关20的开关位置的信息，由此它也可确定出：冲击钻机2是处于纯钻孔运行中还是处于冲击钻孔运行中。
如果在分析计算电路52中确定出：首先，触头38被电流流过，即基本上向下钻孔；其次，低出了预定最小转速或钻头卡套8的测量转速与调定转速之比值的预定最小值，则这标志着：钻孔刀具10已无能力使钻屑正常地从钻孔中排出。如果在此情况下通过滑动开关20的滑动位置的信息确定出：该钻机工作在冲击钻运行中并且其冲击机构是接通的，则通过分析计算电路52的一个信号暂时关断该冲击机构并且以纯钻孔运行中继续钻孔，直到转速又高于预定的最小转速为止。接着又重新进行向冲击钻运行的转换。以此方式可防止钻孔刀具10停止不动及由此可防止钻机2绕钻头轴线B转动。
如果相反地在分析计算电路中确定出：首先，触头42被电流流过，即基本上水平地钻孔；其次，在钻孔运行期间阻力矩突然下降，这可标志着：钻孔刀具10正好穿透工件并在背面从其中穿出。在此情况下，分析计算电路52使得驱动电动机的转速立即下降，由此，可以降低冲击能量并可阻止钻孔刀具10出口上的工件碎片强烈剥落。

Claims (14)

1.钻孔机，具有一个用于感测至少一个钻削工作参数的传感机构，其特征在于：设有一个用于感测钻孔机(2)的钻头轴线(B)的取向的传感器，以及设有用于对该传感器及该传感机构的输出信号进行分析计算并用于根据对这些输出信号的分析计算来改变钻孔机的钻孔刀具的运动的装置，其中，当对该传感器的输出信号的分析计算显示钻头轴线(B)垂直地或陡斜地取向及对传感机构的输出信号的分析计算显示转动阻力上升时，所述装置使得从一个组合的冲击钻孔运行向一个纯的钻孔运行转换。
2.根据权利要求1所述的钻孔机，其特征在于：传感器在钻头轴线(B)的一个垂直的或向下陡斜的取向与钻头轴线(B)的一个水平的或缓斜的取向之间进行区分。
3.根据权利要求1或2所述的钻孔机，其特征在于：该传感器是一个斜度传感器(24)。
4.根据权利要求1或2所述的钻孔机，其特征在于：该传感器是一个加速度传感器。
5.根据权利要求4所述的钻孔机，其特征在于：该加速度传感器是一个具有一个或多个作用轴的线性加速度传感器。
6.根据权利要求1或2所述的钻孔机，其特征在于：传感机构包括一个转速传感器(26)，该转速传感器感测钻孔刀具(10)的转速、钻孔机(2)的驱动电动机的转速或设在钻孔刀具与驱动电动机之间的一个传动轴的转速作为钻削工作参数。
7.根据权利要求1或2所述的钻孔机，其特征在于：传感机构包括一个转矩传感器(28)，该转矩传感器间接或直接地感测作用在钻孔刀具(10)上、钻孔机(2)的驱动电动机上或安置在钻孔刀具与驱动电动机之间的一个传动轴上的转矩作为钻削工作参数。
8.根据权利要求1或2所述的钻孔机，其特征在于：传感机构包括一个电流传感器，该电流传感器感测流向钻孔机(2)的驱动电动机的电流的电流强度作为钻削工作参数。
9.根据权利要求1或2所述的钻孔机，其特征在于：传感机构感测被钻孔机(2)的驱动电动机消耗的功率。
10.根据权利要求1所述的钻孔机，其特征在于：所述装置(52)将由传感机构感测到的转速或由传感机构感测到的转矩与一个预先给定的转速值或转矩值相比较。
11.根据权利要求1所述的钻孔机，其特征在于：所述装置(52)将由传感机构感测到的转速或由传感机构感测到的转矩与一个在短时间前感测到的转速值或转矩值相比较。
12.根据权利要求10或11所述的钻孔机，其特征在于：在比较时考虑在钻孔机(2)上调定的转速和/或钻孔刀具(10)的直径。
13.根据权利要求1或2所述的钻孔机，其特征在于：当对该传感器的输出信号的分析计算显示钻头轴线水平地或缓斜地取向及对传感机构输出信号的分析计算显示转动阻力下降时，所述装置使得驱动装置或钻孔刀具的转速下降。
14.根据权利要求1所述的钻孔机，其特征在于：所述钻孔机是具有驱动电动机的手持式冲击钻机或手持式凿岩机。
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