CN107297524A - 地板开孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地板开孔装置，包括：钻头，钻头沿竖直方向位置可调节地设置；孔位探测器，孔位探测器的探头位置可调节地设置在钻头的下方，以处于用于探测地板上的安装孔位置的探测位置或用于避让钻头的避让位置；其中，当探头位于探测位置时，探头和钻头在同一水平面内的投影至少部分重合；当钻头位于避让位置时，探头和钻头在同一水平面内的投影间隔设置。本发明中的地板开孔装置解决了现有技术中的在地板上寻找安装孔的方式效率较低的问题。

Description

地板开孔装置

技术领域

本发明涉及车内设备安装领域，具体而言，涉及一种地板开孔装置。

背景技术

目前，动车组座椅及厨房设备等车内设备安装是用螺栓M12固定在地板的预埋丝套内，地板布铺装后，丝套被地板布覆盖。

在车内设备安装的过程中，需先找到安装丝套孔位置，在地板布上相应位置开丝套孔，然后进行设备安装。在现车生产过程中，先使用简易样板卷尺确定丝套孔大致位置，然后使用开孔器缓慢划破地板布开孔。

然而，在施工过程中，寻找安装孔位置精确度不高，需要工人手工按压最终确定，开孔器易划伤丝套周圈地板表面，成为亟需解决的问题。同时，现有去除地板布的钻头去除材料方式为铣削形式，去除过程中切屑容易积累于钻头中心缝隙处，开5至8个孔就需清理一次，严重影响钻头使用寿命和打孔效率

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种地板开孔装置，以解决现有技术中的在地板上寻找安装孔的方式效率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种地板开孔装置，包括：钻头，钻头沿竖直方向位置可调节地设置；孔位探测器，孔位探测器的探头位置可调节地设置在钻头的下方，以处于用于探测地板上的安装孔位置的探测位置或用于避让钻头的避让位置；其中，当探头位于探测位置时，探头和钻头在同一水平面内的投影至少部分重合；当钻头位于避让位置时，探头和钻头在同一水平面内的投影间隔设置。

进一步地，当探头位于探测位置时，探头的中心线与钻头的中心线重合。

进一步地，钻头沿竖直方向可移动地设置，探头沿水平方向可移动地设置；钻头与探头同步移动，以使探头在钻头下移的过程中朝向避让位置移动。

进一步地，地板开孔装置包括：定位件，钻头安装在定位件上并在定位件的带动下沿竖直方向移动；主体件，主体件设置在定位件的下端，定位件与主体件沿竖直方向可相对移动地连接，以使钻头相对于主体件沿竖直方向移动。

进一步地，主体件为筒状壳，主体件套设在定位件上，钻头位于主体件的腔体内。

进一步地，主体件与定位件之间设置有弹性件，弹性件的一端与主体件连接，弹性件的另一端与定位件连接。

进一步地，定位件的外周面设置有限位块，弹性件的一端与限位块连接，弹性件的另一端与主体件的上端面连接。

进一步地，定位件具有穿设孔，钻头穿设在穿设孔内；钻头具有定位端头，穿设孔内具有定位孔段，定位端头限位在定位孔段内。

进一步地，主体件的壳壁上设置有吸尘接口，主体件通过吸尘接口与吸尘器件连接。

进一步地，地板开孔装置还包括：底座，底座设置在主体件的下端；底座上设置有支撑架，探头位置可调节地安装在支撑架上。

进一步地，地板开孔装置还包括：承载托，承载托可移动地安装在支撑架上，探头安装在承载托上。

进一步地，支撑架上设置有承载滑轨，承载托上设置有与承载滑轨相适配的承载滑块，承载托通过承载滑块安装在承载滑轨上以沿承载滑轨移动。

进一步地，地板开孔装置还包括：传动组件，传动组件与承载托和钻头均连接，以将钻头的运动传递到承载托上。

进一步地，传动组件包括滑轮组件和缠绕在滑轮组件上的牵引绳，牵引绳与承载托连接，以拉动承载托移动；其中，滑轮组件与钻头连接以带动牵引绳运动。

进一步地，滑轮组件包括：第一滑轮组，第一滑轮组中的各个滑轮可转动地设置在支撑架上；第二滑轮组，第二滑轮组中的各个滑轮可转动地设置在支撑架的上方，牵引绳的一端依次绕过第二滑轮组和第一滑轮组后与承载托连接。

进一步地，第一滑轮组包括：第一滑轮和第二滑轮，第一滑轮和第二滑轮分别设置在承载托的相对两侧；第一滑轮绕水平轴线转动，第二滑轮绕竖直轴线转动；牵引绳依次绕过第一滑轮和第二滑轮。

进一步地，第二滑轮组包括：第三滑轮、第四滑轮和第五滑轮，第四滑轮设置在第三滑轮和第五滑轮之间，牵引绳的固定端依次从第三滑轮的顶端和从第四滑轮的底端绕过后固定在第五滑轮上；其中，第四滑轮与钻头连接以压动牵引绳运动。

进一步地，底座上设置有传动架，传动架上设置有传动滑轨，第四滑轮通过设置在传动滑轨上的传动滑块安装在传动架上。

进一步地，第四滑轮上设置有固定轴，固定轴插设在钻头上。

进一步地，孔位探测器为电涡流式传感器。

进一步地，地板开孔装置还包括：信号指示灯，信号指示灯与孔位探测器信号连接，以在孔位探测器检测到地板的预定位置存在安装孔时发出灯光指示。

本发明中的地板开孔装置包括钻头和孔位探测器，由于孔位探测器的探头位置可调节地设置在钻头的下方，且孔位探测器具有用于探测地板上的安装孔位置的探测位置或用于避让钻头的避让位置，这样，在常态下，孔位探测器处于探测位置以探测地板上的安装孔的位置，当探测到地板上的预定位置存在安装孔时，钻头下移，此时，孔位探测器沿水平方向移动直至避让位置，进而避开钻头，防止钻头对其产生损害。本发明中的地板开孔装置利用钻头和孔位探测器共同工作，解决了现有技术中的在地板上寻找安装孔的方式效率较低的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的地板开孔装置的实施例的结构示意图；

图2示出了图1中的地板开孔装置的传动组件的传动原理图；

图3示出了图1中的地板开孔装置的局部剖视图；

图4示出了图1中的地板开孔器的孔位探测器与信号指示灯之间的信号传递原理图；

图5示出了图1中的地板开孔器的孔位探测器的探测原理图；以及

图6示出了图5中的地板开孔器的开孔探测器的工作原理的等效电路图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、钻头；20、定位件；21、限位块；30、主体件；31、吸尘接口；32、上盖；40、弹性件；50、底座；51、支撑架；511、承载滑轨；512、承载滑块；52、承载托；53、传动架； 54、传动滑轨；55、传动滑块；60、传动组件；61、牵引绳；70、第一滑轮组；71、第一滑轮；72、第二滑轮；80、第二滑轮组；81、第三滑轮；82、第四滑轮；83、第五滑轮；90、固定轴；100、操作把手；110、复位件；120、信号指示灯；130、信号处理模块；131、LC 振荡器；132、振荡信号处理电路；133、频率比较电路；150、孔位探测器；160、丝套；170、探头线圈；180、地板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种地板开孔装置，请参考图1至图4，该地板开孔装置包括：钻头10，钻头10沿竖直方向位置可调节地设置；孔位探测器150，孔位探测器150的探头位置可调节地设置在钻头10的下方，以处于用于探测地板上的安装孔位置的探测位置或用于避让钻头10 的避让位置；其中，当探头位于探测位置时，探头和钻头10在同一水平面内的投影至少部分重合；当钻头10位于避让位置时，探头和钻头10在同一水平面内的投影间隔设置。

本发明中的地板开孔装置包括钻头10和孔位探测器150，由于孔位探测器150的探头位置可调节地设置在钻头10的下方，且孔位探测器150具有用于探测地板上的安装孔位置的探测位置或用于避让钻头10的避让位置，这样，在常态下，孔位探测器150处于探测位置以探测地板上的安装孔的位置，当探测到地板上的预定位置存在安装孔时，钻头10下移，此时，孔位探测器150沿水平方向移动直至避让位置，进而避开钻头10，防止钻头10对其产生损害。本发明中的地板开孔装置利用钻头10和孔位探测器150共同工作，解决了现有技术中的在地板上寻找安装孔的方式效率较低的问题。

为了使探头与钻头10配合的更加精准，如图3所示，当探头位于探测位置时，探头的中心线与钻头10的中心线重合。这样，钻头10下移时可以较为精准地将安装孔上方的地板布切除。

为了实现钻孔工作，钻头10沿竖直方向可移动地设置，探头沿水平方向可移动地设置；钻头10与探头同步移动，以使探头在钻头10下移的过程中朝向避让位置移动。

为了实现钻头10的安装，地板开孔装置包括：定位件20，钻头10安装在定位件20上并在定位件20的带动下沿竖直方向移动；主体件30，主体件30设置在定位件20的下端，定位件20与主体件30沿竖直方向可相对移动地连接，以使钻头10相对于主体件30沿竖直方向移动。

在本实施例中，主体件30为筒状壳，主体件30套设在定位件20上，钻头10位于主体件30的腔体内。通过使主体件30为筒状壳并套设在定位件20上，可以比较方便地实现主体件30和定位件20之间的配合。

为了实现主体件30与定位件20之间的相互移动，如图1所示，主体件30与定位件20之间设置有弹性件40，弹性件40的一端与主体件30连接，弹性件40的另一端与定位件20 连接。优选地，弹性件40为弹簧。这样，可以保证主体件30与定位件20在压缩后可以返回到原来的状态。

优选地，主体件30包括管体和设置在管体上的上盖32，弹性件40与该上盖32连接。

为了实现弹性件40的安装，定位件20的外周面设置有限位块21，弹性件40的一端与限位块21连接，弹性件40的另一端与主体件30的上端面连接。

为了实现钻头10的安装，如图3所示，定位件20具有穿设孔，钻头10穿设在穿设孔内；钻头10具有定位端头，穿设孔内具有定位孔段，定位端头限位在定位孔段内。

在本实施例中，如图1和图3所示，主体件30的壳壁上设置有吸尘接口31，主体件30通过吸尘接口31与吸尘器件连接。本实施例通过在主体件30上设置吸尘接口31，可以将钻头10钻布时产生的碎屑排出。

为了实现孔位探测器150的安装，地板开孔装置还包括：底座50，底座50设置在主体件 30的下端；底座50上设置有支撑架51，探头位置可调节地安装在支撑架51上。

在本实施例中，地板开孔装置还包括：承载托52，承载托52可移动地安装在支撑架51 上，探头安装在承载托52上。这样，可以比较方便地实现探头的安装。

为了实现承载托52的移动，如图2所示，支撑架51上设置有承载滑轨511，承载托52上设置有与承载滑轨511相适配的承载滑块512，承载托52通过承载滑块512安装在承载滑轨511上以沿承载滑轨511移动。

此外，为了实现承载托52的回位，承载托52与底座50之间设置有复位件110。当钻头 10钻完地板布后，钻头10上升，而承载托52在复位件110的带动下回到钻头10的正下方。

为了使钻头10与探头同步运动，地板开孔装置还包括：传动组件60，传动组件60与承载托52和钻头10均连接，以将钻头10的运动传递到承载托52上。这样，便可以使钻头10在运动的同时带动承载托52运动，进而实现探头的运动。

具体地，传动组件60包括滑轮组件和缠绕在滑轮组件上的牵引绳61，牵引绳61与承载托52连接，以拉动承载托52移动；其中，滑轮组件与钻头10连接以带动牵引绳61运动。

本实施例中的滑轮组件的具体结构为，滑轮组件包括：第一滑轮组70，第一滑轮组70中的各个滑轮可转动地设置在支撑架51上；第二滑轮组80，第二滑轮组80中的各个滑轮可转动地设置在支撑架51的上方，牵引绳61的一端依次绕过第二滑轮组80和第一滑轮组70后与承载托52连接。

本实施例中的第一滑轮组70的具体形式为，第一滑轮组70包括：第一滑轮71和第二滑轮72，第一滑轮71和第二滑轮72分别设置在承载托52的相对两侧；第一滑轮71绕水平轴线转动，第二滑轮72绕竖直轴线转动；牵引绳61依次绕过第一滑轮71和第二滑轮72。

本实施例中的第二滑轮组80的具体形式为，第二滑轮组80包括：第三滑轮81、第四滑轮82和第五滑轮83，第四滑轮82设置在第三滑轮81和第五滑轮83之间，牵引绳61的固定端依次从第三滑轮81的顶端和从第四滑轮82的底端绕过后固定在第五滑轮83上；其中，第四滑轮82与钻头10连接以压动牵引绳61运动。

为了实现第四滑轮82的移动，底座50上设置有传动架53，传动架53上设置有传动滑轨 54，第四滑轮82通过设置在传动滑轨54上的传动滑块55安装在传动架53上。

为了实现第四滑轮82与钻头10之间的连接，第四滑轮82上设置有固定轴90，固定轴 90插设在钻头10上。

具体地，孔位探测器150为电涡流式传感器。这样，可以比较方便地利用电涡流原理检测安装孔的位置。

为了得知是否检测出安装孔，如图1所述，地板开孔装置还包括：信号指示灯120，信号指示灯120与孔位探测器150信号连接，以在孔位探测器150检测到地板的预定位置存在安装孔时发出灯光指示。

此外，定位件20上设置有操作把手100，以便于工作人员操作该地板开孔装置。

如图1和图4所示，该地板开孔装置还包括信号处理模块130，信号处理模块130设置在孔位探测器150与信号指示灯120之间，以对孔位探测器150所检测到的信息进行处理并传递到该信号指示灯120，以控制该信号指示灯120的亮灭。

优选地，信号处理模块130包括依次设置的LC振荡器131、振荡信号处理电路132和频率比较电路133。

在具体实施中，地板上预先打有丝套160，安装孔即为丝套160的内孔。

可见，本发明技术是将检测手段和开孔工具集成一体，具有检测孔位、准确开孔、切屑收集功能，提高施工质量和劳动效率。

本发明专利涉及传感检测系统和主体机械系统，一种丝套检测方法、开孔装置、废屑收集功能；传感检测系统主要是基于电涡流传感器原理，检测丝套预埋位置，利用主体机械系统中的开孔钻头，将覆盖在丝套表面的地板布切除，利用主体机械系统中的吸尘装置对地板布碎屑收集。本发明专利具有整体结构简单、使用方便、实用性强的特点，关键是利用此装置可以提高施工质量，提高劳动效率。

本发明技术是将检测手段和开孔工具集成一体，且具有废屑收集功能，提高施工质量和劳动效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明专利由传感检测系统和机械结构系统组成，采用电涡流传感原理探测预埋丝套位置，利用机械装置中的钻头将丝套上方的地板布切除，利用机械装置中的吸尘器将地板布碎屑收集。

具体地，检传感检测系统包括传感器探头封装体，通过螺纹连接安置于可调节的传感器座上，处理电路板安装于电路盒中。机械系统包括开孔钻头、吸尘罩及其附属装置、传感器转运装置。开孔钻头包括电钻本体和吸尘器。

可见，本发明中的地板丝套定位及开孔方法具有整体结构简单、使用方便、实用性强的特点，操作简单方便，由一个人操作就能完成预埋丝套检测位置并开孔，提高了施工质量和工作效率，从而提高了产品质量。

电钻本体与吸尘罩可以通过沿吸尘罩圆柱径向方向的螺钉，依靠电钻本身的沟槽结构与吸屑罩及其附属装置连接。使用时，先把持电钻和整个设备横向运动，使得装置整体紧贴着胶皮地板滑动。

由于传感器本身安装在吸尘罩壳的下端面中心附近，当探测到螺套孔的位置时，传感检测系统发出提示信息。此时可以移动传感器转运装置，使得传感器在吸尘罩内横向运动，避免被即将下探的钻头钻伤，之后就可以开始打孔了。在钻孔的同时，吸尘装置能够将钻头打碎的胶皮小颗粒吸走，实现切屑回收的功能。

现有的钻头去除材料的方式使得切屑易积累于钻头中心缝隙处，因此一般开5-8个孔就需清理一次，严重影响了钻头使用寿命和打孔效率。

商业化的手持式开孔设备(例如电钻)已经非常成熟，已被广泛应用于建筑与装修、工业生产等众多领域。这些设备在给钻孔加工带来便利的同时，钻孔过程所产生的碎屑问题也一直困扰着钻孔过程。如何将开孔过程所产生的粉尘、碎屑进行有效分离和收集，无论是对于建筑与装修行业的开孔作业，还是铁路行业的车内设备安装用地板预埋丝套开孔，都具有非常实际的意义。针对建筑与装修等行业，Hilti、Black&DeCker、Bosh、Makita、Einhell等国际知名电动工具制造商长期以来一直在进行冲击电钻或电锤粉尘分离与收集的研究，已经形成了各具特点的粉尘分离与收集装置，实现了“开孔-集屑(尘)”一体化的功能。

然而，这些设备无法直接移植到车内设备安装用地板预埋丝套开孔，究其根原因在于，需要先对被橡胶板遮住的丝套孔进行定位，因此，针对车内设备安装用地板预埋丝套打孔作业，开发一款具有“检测定位-开孔-集屑”一体化功能的设备，具有重要的现实意义。

本发明中的地板开孔装置为一种一体化便捷、高效操作的机电产品装置。“检测定位”就是通过传感检测装置，将那些因橡胶铺层遮盖而肉眼看不见的铝蜂窝地板预埋丝套孔的位置探测出来。“开孔”是指仅对丝套孔上方的橡胶铺层以开圆洞的方式去除，同时不划伤橡胶板铺层下、丝套孔周圈地板表面；“集屑”是指收集“开孔”过程中的橡胶板碎屑，既实现加工环境的整洁，又保证预埋丝套孔内尽量不留橡胶碎屑等杂质。

本装置能够解决传统的开孔器易划伤丝套周圈地板表面、开孔工作量大、开孔效率不高等当前亟待解决的问题，既能保证橡胶铺层的开孔质量，又能提升开孔效率、降低成本。

本装置使用过程简易、方便。使用时保持装置前方的罩筒(底座和主体件)贴在待开孔的橡胶铺层上，并以类似扫雷的方式在橡胶板上搜寻孔位。一旦电涡流传感器探头探测到预埋丝套孔，罩筒上沿的指示灯就将亮起，且灯越亮表示传感器中心(亦为钻头中心)与下方的丝套孔的重合度越高。该装置电涡流传感器的高灵敏度特性使得指示灯在判定孔位时非常敏感，对于孔位与非孔位、不同同轴度的传感器中心与孔位中心都具有足够的分辨率。一旦找到了合适的孔位，便可启动电钻开关并按压下装置，完成后续的“开孔-集屑”一体化操作。

本“检测定位-开孔-集屑”一体化装置的“开孔-集屑”功能基于已有成熟商品的基本功能(即打孔驱动动力和吸尘动力)，同时进行了必要的钻头设计、集屑装置改造和其他必要的辅助装置设计。本装置的核心功能是“检测定位”。

虽然从各种无损检测的基本原理看，射线检测、超声波检测等检测手段均可以对一般金属板上的孔洞进行探测，但均不适合此处铁路机车铝蜂窝板上的预埋丝孔的探测，这与后者的工况有关：机车铝蜂窝地板背面为封闭区域、不方便操作，这就要求在具有橡胶板铺层一侧的地板进行开孔操作，从而排除了射线探测的手段；由于地板与橡胶铺层之间未进行粘接以至于留有空隙，且所用橡胶铺层为隔音吸声材料，这就排出了超声波检测的手段。考虑电涡传感器的原理、实践可行性，以及该类传感器具有的结构简单、体积小、灵敏度高、抗干扰能力强、性能稳定等优点，本装置的孔位探测选择了基于了电涡流原理的传感器进行设计。

除去传感检测部分，其核心部分为配合传感器运作的一套探头位置自适应系统，该系统主要功能有两个：第一，保证探头能在稳定的相对工作位置探测，并保证探测到的孔位信息能准确地传递给开孔钻头；第二，在探测结束后、钻孔开始前自适应地避让钻头以免被钻伤。对于第一个功能，探头支撑与滑移系统的“井”字形滑轨本体保证了探头相对恒定的纵向工作高度，而探头定位卡口和预紧与复位弹簧，则共同保证了探头在探测时应有的相对水平工作位置。对于第二个功能，由于整个“检测定位-开孔-集屑”装置的工作逻辑顺序是先定位、后同时开孔和集屑，所以一旦结束探测，传感器探头就必须在下探的钻头触碰到它以前及时移开，否则整个装置就会因为传感器探头的机械钻伤而失效。虽然可以采取手动拨开传感器探头的方式保证探头不被钻伤，但是这种方式过于依赖操作人员记忆，面临着一旦某次忘记拨开传感器就将损毁整个它的风险。因此，有必要采取措施，使得探头滑移运动能被钻头进给运动自然触发。

为了实现这一功能，本发明采用滑轮系统，其中上方和下方的两个大箭头分别指示了钻头下探的方向和传感器避让的方向，而各个小箭头则指示了滑轮系统的牵引绳索运动方向。整个滑轮系统能够有效地将竖直方向的钻头下探运动转变为水平方向的传感器探头运动，并保证探头移开速度是钻头下探速度的两倍，以便后者能迅速闪躲开。

当一轮“检测定位-开孔-集屑”作业周期结束后，随着弹性件40的舒展，动滑轮也随之上移，同时，在探头预紧与复位弹簧(复位件110)的拉伸下，传感器探头及托座系统又将被恢复到-吸尘罩的中心位置，为新一轮“检测定位-开孔-集屑”作业作好准备。

开孔钻头的设计是为了满足切屑回收的功能，打孔钻头较之前设计进行了调整，钻头打孔时形成切屑以细小屑为主时才能更方便的收集，故钻头采用平头钻的形式较为合适。

为了能克服传统的开孔器易划伤丝套周圈地板表面的问题，该装置通过合理设计钻头的长度，以及钻头可伸缩最大行程，使得钻头最多可凸出罩筒下端面3.0mm，实现正好只钻穿 3.0mm橡胶铺层的效果。其中，钻头可伸缩最大行程是由“限位块”与“支撑与集屑罩上盖”之间的距离所决定的。

本发明中的孔位探测器的传感检测原理与过程如下：

在交变电流激励下，该传感器利用探头线圈170和被测体(地板180)之间的磁场能量耦合实现对被测量的检测，其基本原理如图5和图6所示：

随着高频振荡电流I₁流入传感器探头线圈，探头线圈170中将同时产生交变磁场H_l。根据法拉利电磁感应定律和楞次定律，该磁场H₁遇到导体时将主要会在导体表面(趋肤效应) 感生出电涡流I₂，同时，感生电涡流I₂又将诱导出电磁场H₂。这一物理过程可由图6表示，其中M为传感器探头线圈与被测体之间互感(随检测距离x的增大而迅速减小并趋向于零)。根据基尔霍夫定律，针对图6，可列出电压平衡方程为：

解此方程组，可得到和为：

由此可求得：传感器探头线圈受到被测涡流影响以后的等效阻抗为

从而得出：线圈受到被测涡流影响以后等效电阻R和等效电感L为

可见，R≥R₁、L≤L₁恒成立。以L≤L₁为例，只要传感器探头与被测导体距离不是很大(即 M＞0)，就有L＜L₁；同理，当M→0时，L→L₁——这时有效探测距离已经较大。

图4是本装置电涡流传感主要构成示意图。“传感器探头”、“传感检测信号处理模块”、“输出”与“传感器探头及托座系统”、“传感检测信号处理模块”、“信号指示灯”相对应。

在本装置中，虽然传感器探头通过隔着厚度一定(3.0mm)的橡胶板铺层与铝蜂窝地板上表面保持相对恒定的距离3.5mm，但由于铝蜂窝板上预埋丝套孔的存在，传感器线圈的有效探测距离却并非总是3.5mm。这表现为三种工况：(1)没有探测到铝蜂窝板预埋丝套孔的情况，此时有效探测距离确实是3.5mm，此时对应着L＝a＜L₁，其中a为某一常值；(2)当预埋丝套孔中心与探头线圈中心正好重合时，由于丝套孔中金属物的缺失，有效探测距离将远大于3.5mm，因此互感M迅速较小且趋向于无金属物体存在的效果(使得L＝L₁)；(3)当传感器线圈开始探测到丝套孔边缘，并朝着与预埋丝套孔中心重合的趋势发展时，互感系数M和等效电感L的值将单调变化，且a＜L＜L₁。

因此，在探测地板预埋丝套孔位置时，随着探头线圈位置与丝套孔相对位置的变化，探头线圈的等效电感L将呈现相应的变化。通过LC振荡电路(考虑了克拉泼振荡电路)，将等效电感L的变化转换为振荡回路谐振频率F的变化，再借助频率比较电路，可获相应的高低电压信号的变化。将高低电压信号作为整个传感电路的输出信号，用以控制整个装置的打孔指示灯的亮灭。

对于传感器的校准及测试如下：

在使用设备前应先对电涡流传感器进行调试，保证其准确地探测到蜂窝铝板上的钢丝螺套孔。校准过程如下：

首先，打开电涡流传感器并将探头放置于空气中。由于探头电感未受到涡流感抗影响，那么探头电感量L处于最大值L1。同时，经LC振荡电路后输出频F率就有最小值f1。通过信号处理模块设置合适的比较电压为3.75V，输出频率为f1的方波信号，后端频率比较电路为下降沿触发的频率响应电路，当输入信号的下降沿时间间T1隔大于其触发响应时间t，频率比较电路输出低电平t固定的方波信号。通过RC滤波后控制三极管导通。为此时红色LED 预置状态为高亮。

其次，将探头放置于不含钢丝螺套孔的铝蜂窝板表面。由于探头放置在蜂窝铝表面，基于电涡流及趋肤效应对探头产生互感，探头等效电感将减小，这导致经LC振荡电路后输出频率F变大为f2。此时，由于频率比较电路输入的下降沿时间间隔T2小于其触发响应时间t，频率比较电路则持续输出低电平，三极管截止。此时若红色LED显示亮，则逆时针调整电位器旋钮将LED调灭。

再次，探头置于蜂窝铝板上，红色LED保持灭的状态后，将探头移动到一个已知螺丝套孔中心上方；先逆时针旋转调整将红色LED处于刚灭状态，然后顺时针转动电位器旋钮，将红色LED调亮；将探头从螺钉套孔边缘移动到孔中心，观察红色LED灯亮度变化，保证其在移动过程中亮度变化可分辨。从多个方向反复进行此操作从而确定红色LED的亮度。

对于本发明中的地板开孔装置整体测试：

将调试好的电涡流探测装置装配在整机上进行检测。首先，在已知螺钉套孔位置附近，将探头从蜂窝铝板移动到钢丝螺套孔处，红色LED状态由灭逐渐变亮，随着探头移动到已知孔中心位置，红色LED的亮度逐渐达到最亮状态。经定量统计分析，传感器探头所指示的孔位与实际预埋丝套孔的同轴度优于2mm。

其次，启动打孔装置，在覆盖有3.0mm橡胶铺层的铝蜂窝板上寻找预埋丝套孔位，并启动电钻驱动装置开关。观察橡胶板铺层上的圆洞并测量其尺寸，得到Φ16±0.3的结果。经肉眼观察，发现孔中心位置几乎与预埋钢丝螺套孔位置重合。经定量统计分析，橡胶铺层所开孔与预埋丝套孔同轴度可控制在2mm以内。

本发明中的地板开孔装置为具有“检测定位-开孔-集屑”一体化操作的手持电动装置。实验结果表明，该电动装置能隔着3.0mm厚橡胶板准确地识别出其下方的预埋钢丝螺套孔并发出提示信号，并对螺套孔正上方的橡胶铺层实现精确开孔。橡胶铺层所开孔与预埋丝套孔的同轴度优于2mm。该装置能解决或改进当前铁路机车车内设备安装用地板预埋丝套定位开孔作业中存在的寻找安装孔位依赖经验且精度不高、开孔器易划伤丝套周圈地板表面、开孔效率不高等问题，具有一定的应用前景。

本电动装置的驱动力是由商品化的电钻设备提供的，要求该设备本身既具有打孔驱动力，又能输出集屑动力。虽然市面上已经有兼具提供打孔-集屑驱动力的装置，但数量不多，因此在很大程度上限制了该装置对于电动驱动设备的选取。如果工况允许改用外接吸尘器式集尘装置，本装置在选取打孔驱动力设备时将变得极为自由灵活，且集屑效率和效果会得到明显提升。

本装置的核心功能在于“检测定位”，基于相同的检测原理，本研究正在开发一款具有检测定位和打标的装置并取得了积极进展：当检测到孔位时，可以启动打标按钮，供后续开孔或开孔-集尘作业使用。该装置虽然不具备“检测定位-开孔-集屑”一体化操作功能，但由于功能剥离带来的明显减重效果、操作更加便利，与目前的传统开孔作业相比在寻孔效率和定孔精度方面，依然具有非常明显的优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种地板开孔装置，其特征在于，包括：

钻头(10)，所述钻头(10)沿竖直方向位置可调节地设置；

孔位探测器(150)，所述孔位探测器(150)的探头位置可调节地设置在所述钻头(10)的下方，以处于用于探测地板上的安装孔位置的探测位置或用于避让所述钻头(10)的避让位置；

其中，当所述探头位于所述探测位置时，所述探头和所述钻头(10)在同一水平面内的投影至少部分重合；当所述钻头(10)位于所述避让位置时，所述探头和所述钻头(10)在同一水平面内的投影间隔设置。

2.根据权利要求1所述的地板开孔装置，其特征在于，当所述探头位于所述探测位置时，所述探头的中心线与所述钻头(10)的中心线重合。

3.根据权利要求1所述的地板开孔装置，其特征在于，所述钻头(10)沿竖直方向可移动地设置，所述探头沿水平方向可移动地设置；所述钻头(10)与所述探头同步移动，以使所述探头在所述钻头(10)下移的过程中朝向所述避让位置移动。

4.根据权利要求1所述的地板开孔装置，其特征在于，所述地板开孔装置包括：

定位件(20)，所述钻头(10)安装在所述定位件(20)上并在所述定位件(20)的带动下沿竖直方向移动；

主体件(30)，所述主体件(30)设置在所述定位件(20)的下端，所述定位件(20)与所述主体件(30)沿竖直方向可相对移动地连接，以使所述钻头(10)相对于所述主体件(30)沿竖直方向移动。

5.根据权利要求4所述的地板开孔装置，其特征在于，所述主体件(30)为筒状壳，所述主体件(30)套设在所述定位件(20)上，所述钻头(10)位于所述主体件(30)的腔体内。

6.根据权利要求5所述的地板开孔装置，其特征在于，所述主体件(30)与所述定位件(20)之间设置有弹性件(40)，所述弹性件(40)的一端与所述主体件(30)连接，所述弹性件(40)的另一端与所述定位件(20)连接。

7.根据权利要求6所述的地板开孔装置，其特征在于，所述定位件(20)的外周面设置有限位块(21)，所述弹性件(40)的一端与所述限位块(21)连接，所述弹性件(40)的另一端与所述主体件(30)的上端面连接。

8.根据权利要求4所述的地板开孔装置，其特征在于，所述定位件(20)具有穿设孔，所述钻头(10)穿设在所述穿设孔内；所述钻头(10)具有定位端头，所述穿设孔内具有定位孔段，所述定位端头限位在所述定位孔段内。

9.根据权利要求5所述的地板开孔装置，其特征在于，所述主体件(30)的壳壁上设置有吸尘接口(31)，所述主体件(30)通过所述吸尘接口(31)与吸尘器件连接。

10.根据权利要求4所述的地板开孔装置，其特征在于，所述地板开孔装置还包括：

底座(50)，所述底座(50)设置在所述主体件(30)的下端；所述底座(50)上设置有支撑架(51)，所述探头位置可调节地安装在所述支撑架(51)上。

11.根据权利要求10所述的地板开孔装置，其特征在于，所述地板开孔装置还包括：

承载托(52)，所述承载托(52)可移动地安装在所述支撑架(51)上，所述探头安装在所述承载托(52)上。

12.根据权利要求11所述的地板开孔装置，其特征在于，所述支撑架(51)上设置有承载滑轨(511)，所述承载托(52)上设置有与所述承载滑轨(511)相适配的承载滑块(512)，所述承载托(52)通过所述承载滑块(512)安装在所述承载滑轨(511)上以沿所述承载滑轨(511)移动。

13.根据权利要求11所述的地板开孔装置，其特征在于，所述地板开孔装置还包括：

传动组件(60)，所述传动组件(60)与所述承载托(52)和所述钻头(10)均连接，以将所述钻头(10)的运动传递到所述承载托(52)上。

14.根据权利要求13所述的地板开孔装置，其特征在于，所述传动组件(60)包括滑轮组件和缠绕在所述滑轮组件上的牵引绳(61)，所述牵引绳(61)与所述承载托(52)连接，以拉动所述承载托(52)移动；其中，所述滑轮组件与所述钻头(10)连接以带动所述牵引绳(61)运动。

15.根据权利要求14所述的地板开孔装置，其特征在于，所述滑轮组件包括：

第一滑轮组(70)，所述第一滑轮组(70)中的各个滑轮可转动地设置在所述支撑架(51)上；

第二滑轮组(80)，所述第二滑轮组(80)中的各个滑轮可转动地设置在所述支撑架(51)的上方，所述牵引绳(61)的一端依次绕过所述第二滑轮组(80)和所述第一滑轮组(70)后与所述承载托(52)连接。

16.根据权利要求15所述的地板开孔装置，其特征在于，所述第一滑轮组(70)包括：

第一滑轮(71)和第二滑轮(72)，所述第一滑轮(71)和所述第二滑轮(72)分别设置在所述承载托(52)的相对两侧；所述第一滑轮(71)绕水平轴线转动，所述第二滑轮(72)绕竖直轴线转动；所述牵引绳(61)依次绕过所述第一滑轮(71)和所述第二滑轮(72)。

17.根据权利要求16所述的地板开孔装置，其特征在于，所述第二滑轮组(80)包括：

第三滑轮(81)、第四滑轮(82)和第五滑轮(83)，所述第四滑轮(82)设置在所述第三滑轮(81)和所述第五滑轮(83)之间，所述牵引绳(61)的固定端依次从所述第三滑轮(81)的顶端和从所述第四滑轮(82)的底端绕过后固定在所述第五滑轮(83)上；其中，所述第四滑轮(82)与所述钻头(10)连接以压动所述牵引绳(61)运动。

18.根据权利要求17所述的地板开孔装置，其特征在于，所述底座(50)上设置有传动架(53)，所述传动架(53)上设置有传动滑轨(54)，所述第四滑轮(82)通过设置在所述传动滑轨(54)上的传动滑块(55)安装在所述传动架(53)上。

19.根据权利要求17所述的地板开孔装置，其特征在于，所述第四滑轮(82)上设置有固定轴(90)，所述固定轴(90)插设在所述钻头(10)上。

20.根据权利要求1所述的地板开孔装置，其特征在于，所述孔位探测器(150)为电涡流式传感器。

21.根据权利要求1所述的地板开孔装置，其特征在在于，所述地板开孔装置还包括：

信号指示灯(120)，所述信号指示灯(120)与所述孔位探测器(150)信号连接，以在所述孔位探测器(150)检测到地板的预定位置存在安装孔时发出灯光指示。