專利名稱：有關(guān)動力工具的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力工具，如手持的動力工具和安裝在工作臺上的動力工具。本發(fā)明特別涉及手持的和安裝于工作臺上的動力改錐和動力鉆機，該鉆機具有螺旋驅(qū)動的性能，在此稱為“鉆/改錐”。
有效地和經(jīng)濟地使用動力工具取決于正確地選擇該工具待要工作時的狀態(tài)。如，對于一個動力鉆，就是鉆頭的轉(zhuǎn)速取決于鉆孔尺寸和準備在其上進行鉆孔的工件材料。在螺旋驅(qū)動下，該改錐的轉(zhuǎn)速是由螺紋尺寸決定的。更重要的是當螺紋已經(jīng)完全加工成后能使工具停止轉(zhuǎn)動，以避免驅(qū)動工具的馬達過載或工件被損壞。
已經(jīng)有建議按使用者輸入裝置的信息，用電子裝置控制動力工具的、驅(qū)動被夾持工具的馬達的轉(zhuǎn)速，在該動力工具工作時，該裝置也保持設(shè)定的速度為常量，監(jiān)測工作狀態(tài)。具體說該裝置可以監(jiān)測工具所產(chǎn)生的扭矩，和在該扭距超出一安全值時，斷開動力工具馬達的電源，但已有的建議不是全部生效的。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有更有效的扭距傳感和控制調(diào)整的動力工具。
本發(fā)明的一方面是在觀察通過流經(jīng)工作中的動力工具馬達的電流的基礎(chǔ)上進行的，具體說是上述情況限于當鉆/改錐工作將螺釘旋入工件時流過其馬達的電流。這方面參考附圖4，這是一幅曲線圖，給出馬達電流的變化(垂直軸)和相對時間(橫軸)，是在旋入螺釘工作時期間測得的。曲線的形狀對于所有允許的螺紋尺寸是大致相同的，但實際的電流值取決于螺紋的尺寸。在T1的區(qū)間內(nèi)，馬達的電流逐步增加，這時螺釘開始進入工件表面，對螺旋運動的轉(zhuǎn)動的阻力逐漸增加。在下一個時間區(qū)間T2內(nèi)，隨著螺紋進入工件，電流基本上為常量，螺釘被進一步旋入工件。在最后的時間區(qū)域T3里，螺釘幾乎已經(jīng)到位，螺釘頭與工件的表面相接觸。隨著在螺釘頭和工作表面間的壓力增加，在通過T3區(qū)間時馬達電流迅速增加，在區(qū)間T3的終點時，螺釘完全到位，然后通常斷開工具馬達的電源。
本發(fā)明的一個方面是監(jiān)測工具的馬達中的電流，當螺釘頭與工件進入接觸時利用電流快速增加的有利條件。
按本發(fā)明的一個方面，在此定義的鉆/改錐具有一個適于安裝螺紋驅(qū)動柄(bit)的轉(zhuǎn)動軸;
一個驅(qū)動上述軸的馬達;
用于監(jiān)測馬達中的電流、或用于監(jiān)測相對于至少一部分馬達中電流的參數(shù)的裝置;
響應(yīng)監(jiān)測的馬達電流變化率增加的變化，使馬達停止動作的裝置;
例如，鉆/改錐可以包括一個用于控制馬達轉(zhuǎn)速的速度控制器。用于監(jiān)測電流或其他參數(shù)的裝置，然后可以監(jiān)測馬達的能源消耗。
在一個實施例中，馬達可以是一個A、C馬達，(交流電動機)速度控制裝置可以包括電壓控制整流裝置(也稱為選通整流裝置)(gatedrectifiermeans)，例如，一個可控硅雙向整流器，用于控制“接通電源”部分或每A、C循環(huán)的部分，為了達到所需的速度。用于監(jiān)測電流或其它參數(shù)的裝置還可以包括監(jiān)測每個“接通電源”部分期間的裝置。這可以作成監(jiān)測受控制的電壓整流裝置導(dǎo)通時間，或監(jiān)測在每個電壓受控整流器被觸發(fā)的相對相(時間延遲)。“接通電源的”部分期間將與正工作狀況下馬達的負載有關(guān)，因而與馬達消耗的電流有關(guān)。
在某些情況下，在電流變化率已經(jīng)增加后可能還需要繼續(xù)旋進工作，因此在一個實施例中，在控制機構(gòu)中采用時間延遲設(shè)置用以延時，例如，延時1秒左右之后讓馬達關(guān)停。在另一個實施例中，可以提供一個手動的更換機構(gòu)所以使用者可以選擇自動關(guān)?？刂苹蚴謩涌刂啤?br> 用于監(jiān)測電流或其它參數(shù)的裝置，和用于關(guān)停馬達的裝置，可以用專用的硬件電路來實現(xiàn)，也可以和/或用程序處理裝置(例如，一個微處理機或一個微型控制器)用軟件編程序，圖表來實現(xiàn)。
在最接近的方法中，本發(fā)明也提供了在此定義的鉆/改錐的在這方面的一種方法，所述的鉆/改錐包括一個適于安裝螺旋驅(qū)動柄(bit)的轉(zhuǎn)動軸，包括一個用于驅(qū)動上述軸的馬達;所述的方法包括第一步，監(jiān)測馬達中的電流，或監(jiān)測至少同馬達電流一部分相關(guān)的參數(shù)，第二步，響應(yīng)馬達的電流變化率的增加的、檢測的變化量，使馬達停止工作。
按照本發(fā)明的另外又一方面，提供一種控制鉆/改錐的方法，所述的鉆/改錐包括一個排列裝有螺紋驅(qū)動柄(bit)的可轉(zhuǎn)動的軸，和一個用于驅(qū)動上述軸的馬達，馬達僅當在預(yù)定的導(dǎo)通期限內(nèi)被驅(qū)動;所述的方法用于提供一個值，使在給定的時間期限內(nèi)，該值為需保持一個給定的馬達轉(zhuǎn)速的導(dǎo)通期間的特性值，如果在給定的時間周期結(jié)束前，這個值超過了預(yù)定的數(shù)量，則馬達被停止轉(zhuǎn)動。
僅僅做為舉例，現(xiàn)在將按照本發(fā)明的兩個手持動力鉆/改錐的實施例，參考附圖進一步詳述

圖1是所述鉆/改錐的立體示意圖;
圖2是鉆/改錐的顯示板和鍵盤的平面視圖;
圖3是鉆/改錐的控制裝置的方框圖;
圖4和圖5a/b為解釋性的圖;
圖6a/b/c為所示的鉆/改錐的控制的流程圖;
圖7為按本發(fā)明的第二個實施例的移位寄存器的圖表。
圖8表示本發(fā)明的第二個實施例的流程圖;
圖9給出在圖7的寄存器中，當所述的鉆/改錐無負載時，所保存的典型的數(shù)據(jù)圖表;
圖10表示當所述的鉆/改錐將螺紋件螺旋驅(qū)入工件時，圖7的寄存器中所保存的典型數(shù)據(jù)表;和圖11表示當螺紋驅(qū)動工作已到達終點時，圖7的寄存器中所具有的典型數(shù)據(jù)表。
圖1所示的鉆/改錐是有一段通用的外形，具有機體1和手柄2，手柄2上有在其上安裝的ON/off開關(guān)的三角件3。該三角件3還與一個換向開關(guān)相連(圖未視)，雖然除了在螺旋擰進的過程中，按要求禁止選擇反向。一個夾頭4可拆卸地安裝在驅(qū)動軸5的一端上，所述的軸5從機體1上伸出，如圖所示。
在機體1的上表面，于使用者易于接受和看到的一個位置上是鍵盤6和顯示器，例如有一個液晶顯示屏(LCD)，它們一起構(gòu)成顯示板7。板7是容納在機件1里組件的一部分，它被夾在夾板殼體兩半之間，這兩半殼件構(gòu)成機體1和手柄2。
鍵板6具有兩個用一個薄膜覆蓋的鍵，膜蓋住了作用鍵，還具有兩豎起部分8和9，以箭頭的形式用以區(qū)分各個鍵。為使用者容易識別和使用所述的鍵，箭頭8和9分別向上和向下，給出符號“+”和“-”。在上述豎起部分之下有鍵開關(guān)的可動元件。這些元件可以包含貼附在薄膜的、或獨立于薄膜傳導(dǎo)的橡膠塊(conductiverubbez)組成，它們被固定在一個低于薄膜的表面上，形成了鍵開關(guān)。向下壓薄膜的豎起部分使傳導(dǎo)的橡膠塊(theblockofconductiverubber)進入同相應(yīng)固定的導(dǎo)體或印刷電路版上的導(dǎo)電部分相導(dǎo)通的狀況。只要沒有了壓力，所述的塊離開了固定的傳導(dǎo)部分。
LCD10構(gòu)成顯示板7的一部分，它具有與顯示件10相鄰的縱行12、13、14、15，每行具有一組數(shù)字，表示了以毫米為單位的鉆孔尺寸。數(shù)字水平成行的形式排列，如圖所示。在每個縱行的端頭有符號16、17、18、19，它們分別代表金屬工件、磚塊件、木工件和鋁工件。在這些縱行的下面有兩個水平的部分20和21，在其中有代表不同尺寸螺紋的符號，和有字母“ATC”(自動扭矩控制)。在顯示件10的右手邊上部是符號22，代表拋光或鋼絲刷擦光。在顯示件10右手邊較低的部分有一組符號23、24、25和26，它們分別代表孔加工刀具，金屬工件鋁工件和木工件。雕刻在顯示件上與符號23......26相鄰的是兩部分箭頭27，其尖端正好低于水平線28。
如圖2所示，在顯示板較低的一端是標記φmm(直徑)。
LCD10由一系列相互成列的12個條塊組成。這些部分在用戶啟動開關(guān)后是可見的，按“+”開關(guān)使可見部分的數(shù)量從顯示件的底部增加，而按“-”開關(guān)時，結(jié)果相反。同時按壓兩個開關(guān)使馬達以最大速度運轉(zhuǎn)。為舉例起見;在圖2中29處示出三個可見部分。從圖2中可以看出，這些部分當可見時，都位于與縱行12...15的不同水平列相對正。顯示板7能讓用者選擇最佳速率(具有螺旋擰入的自動控制扭距)，用于在金屬、磚件、木頭或鋁上(由符號12、13、14、15所指)加工小的或大的螺紋(由部分20、21所指示的)，或鉆孔，或者進行拋光/鋼絲刷擦光，(由符號22所示)，或進行孔切削加工(由符號23與24-28相應(yīng)范圍符號指示)。
在圖2的，LCD顯示件的較下端是標記200RPM(最小馬達速度)，在同一水平行上有標記φmm。在顯示件的上端有標記2600RPM(最大馬達速度)。
圖3是工具馬達控制工藝循環(huán)的方框示意圖，含有微處理機30，例如用日本的Mitsubishi公司制造的50927型。在圖2中所示的在箭頭8、9之下的鍵板上的鍵分別用31和32表示，它們將信號直接輸入微機30，方框33代表復(fù)位循環(huán)，它的功能將在下面詳述。方框34是LCD10，如圖示它的部件直接由微機30驅(qū)動?？刂凭€路由接線端35、36接通的供電裝置供電，如方框37所示通過控制線路使電源電壓降到所需水平，同時提供了穩(wěn)定的通用的電壓。與35、36端相連是工具驅(qū)動馬達警報器38，它與一組勵磁繞組39相連。三角形驅(qū)動控制馬達開關(guān)以40表示。供給馬達的電源通過三端雙向可控硅開關(guān)41整流，它同馬達串聯(lián)，其起通角是由微機30借助于一個在圖3中以方框42所表示的電路控制的。在所示的實施例中，控制電路42包含一個可編程序計時器，它由微機30用4-位時間(4-bittime)延遲輸入。時間延遲是依三端雙向可控硅開關(guān)41將被觸發(fā)進入導(dǎo)通的相角的延遲。通過與以方框43代表的馬達軸速測量線路相聯(lián)的微處理機，有效地調(diào)整馬達的轉(zhuǎn)速。電路43接收安在馬達軸上的速度傳感裝置(圖未視)接收輸入信號，傳感裝置，可以是一個光傳感器，包含一個安在所述軸上的帶孔的盤和一個光源，使光源處于其直射光線穿過帶孔的盤，照在光感應(yīng)裝置上。可以用磁性傳感器作替代傳感器，如用霍爾效應(yīng)型傳感器，或線圈。
控制線路也能夠在所有的啟動中提供軟起動，所有模式的防逆轉(zhuǎn)保護，僅在螺旋鉆動模式中允許反方向運轉(zhuǎn)及防逆轉(zhuǎn)保護之后的操作。
還包括用熱敏電阻器或熱動開關(guān)裝置的馬達熱保護控制電路，以方框44代表，它提供了馬達溫度指示信號。
當鉆/改錐在鉆動模式下開動時，控制線路允許使用者選擇相對于鉆孔尺寸和工件材料的最佳能速，保持該速，卻允許馬達負載有變化。
當鉆/改錐以擰螺釘?shù)哪Ｊ介_動時，控制電路允許選擇小的或大的螺釘和自動控制扭矩。
在孔切削加工模式中，提供最佳速度和控制。
在拋光和鋼絲刷擦光的模式中，控制電路保持馬達速度處于一個常量，任憑馬達負載有變化。
標號45表示信號接到換向開關(guān)上。
如上所述，在螺旋鉆進工序進行中當螺釘已經(jīng)擰到位，重要的是使工具停止轉(zhuǎn)動。鉆/改錐為達到上述性能裝有扭矩控制。
圖5(a)和5(b)是以波形表示3所述的三端雙向可控硅開關(guān)的導(dǎo)通圖形。其中的(a)是改錐帶動螺紋桿體正進入工件，(b)是該螺釘?shù)念^部同工件相接觸。在這些波形中，線F1....F6代表一組起通角，起通角是所述的可控硅導(dǎo)通(即可控硅開關(guān)導(dǎo)通時間)時間的一種度量，為了在如200r.p.m下的預(yù)定速度轉(zhuǎn)動該驅(qū)動器的夾頭。隨著負載加到夾頭上，為保持所需的速度，導(dǎo)通時間增加。因而，當螺紋桿體被擰入工件時，圖5(a)中以陰影部分表示的導(dǎo)通時間即起通角是少的。當螺釘頭到了工件上，為保持速度，總需要大大增加導(dǎo)通時間，如由圖5(b)的陰影部分所表示的那樣。微機30編制了程序以識別從圖5(a)的狀態(tài)到圖5(b)狀態(tài)的突然變化，并能于發(fā)生這種變化時止動馬達。
因此，如上面所說，在圖5(a)和(b)中的線F1...F6代表該三端雙向可控硅開關(guān)的一組起通角，通過監(jiān)測起通角中的增加率，可以精確地檢測到螺釘旋進操作至終點、要求工具馬達關(guān)斷的那個瞬間。因而，每個起通角F1...F6是用一個值定義的，例如在這個實施例中是4個代碼，如圖F1用代碼0000定義，F(xiàn)2由代碼0001、F3由代碼0011定義，等等。起通角的這種定義是通過微機的程序控制起作用的。
所述的微機也編制了監(jiān)測起通角變化速率的程序，以及當發(fā)生比如從由代碼0110定義的角度變化到由代碼1000定義的角度、這個變化是在預(yù)定的時間期限內(nèi)發(fā)生時，然后關(guān)斷工具馬達的程序。所以這表明在現(xiàn)在的實施例中，當有檢測的變化時，馬達停止轉(zhuǎn)動了，該變化是按照在馬達中電流變化率的增加量而變的。這是在預(yù)定的時間內(nèi)檢測到起通角的增量，而這個起通角是與馬達中至少部分電流相關(guān)的這樣一種參數(shù)。選擇相應(yīng)該起通角代碼所做的比較表示在圖4中示出的時間周期T3開始和結(jié)束處。
為使鉆/改錐能用，首先要將其與主電源接通。通過一個從復(fù)位電路33來的信號開始復(fù)位控制。復(fù)位是指包括LCD10在內(nèi)的控制電路中所有寄存器的清零，以及建立起所有的輸入口和輸出口以及間斷。
圖6a-c示出了用于微機30的控制程序流程圖。首先，按上述方法清零，在步驟50處程序啟動，步驟50設(shè)置了用于鉆削的各種缺值，例如，對于顯示板7的鉆速缺值。
在第一步50之后，程序到了步驟52，步驟52測試接于起動器3的開關(guān)40是否處在工作狀態(tài)。如果開關(guān)沒有被接通，程序繞到步驟54，返回測試步驟52，步驟54提供任何來自顯示板7的輸入。程序重復(fù)這個循環(huán)，直到使用者壓下起動器3從而接通開關(guān)40為止。
一旦開關(guān)40工作，程序到了進一步啟動的步驟56和58，它們設(shè)置了可變的控制用于控制鉆/改錐的工作特性。鉆/改錐的一個性能是鉆機馬達的平緩起動，它使馬達從靜止逐步加速到獲得所需的速度。為達到一個慢速的接通，步驟58負載了控制電路42，它具有一個最大計時器值(該值與三端雙向可控硅開關(guān)41接通以前的最大延遲相對應(yīng)，從而有一個最小導(dǎo)通時間)。
速度的控制由程序60-70執(zhí)行，而軟起動特征由在速度控制步驟中的輔助環(huán)執(zhí)行，如所示通過環(huán)路返回72。步驟60測試AC電源是否通過了零點，如果沒有，步驟只重復(fù)直到過零被測到。然后，步驟62開始控制電路(計時器)42在預(yù)定的延遲時間之后去觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)。步驟64在如果工作中還需要軟起動特性的話，恢復(fù)軟起動變化。在具體的64步驟中，減少了用于控制電路(計時器)42的延遲時間值，為了增加可控硅開關(guān)41的導(dǎo)通時間從而增加了馬達的速度。步驟66測試馬達是否達到或幾乎達到預(yù)定的速度，如果沒達到，程序環(huán)繞返回沿環(huán)路72至步驟60。一旦馬達達到接近所要求的速度，程序進入步驟68結(jié)束了軟起動過程。步驟68和70也進行一個速度監(jiān)測和一個速度穩(wěn)定程序。具體是計算一個比例內(nèi)微分(P.I.D)參數(shù)，該參數(shù)指示了實際馬達速度和所需的馬達速度之間的差別。步驟70更新了用于控制電路(計時器)42的值，按需要調(diào)節(jié)該數(shù)值，調(diào)節(jié)取決于P.I.D參數(shù)。如果實施速度低于所要求的速度，計時器值減少從而增加可控硅開關(guān)41的導(dǎo)通時間。如果實際速度大于所需要的速度，計時量值增大從而減少可控硅開關(guān)41的導(dǎo)通時間。
如果選擇了螺釘擰進操作，程序通過步驟74至自動控制扭距特征的執(zhí)行步驟76-90。步驟76和78執(zhí)行計算是在輸出到控制電路(計時器)42的時間延遲的基礎(chǔ)上決定(與電流相關(guān)的)工作陡度和(與電流相關(guān))實際陡度。工作陡度代表當螺紋桿柄被擰入工件(由圖4的T2部分代表)時的斜度。步驟80測試實際的陡度是否超過了工作陡度。然后程序依測試的結(jié)果修改稱為“陡度計算”的變化。該變化指明了對于實際陡度超過工作陡度的新的程序數(shù)字。
每次步驟80指出實際陡度不大于工作陡度，程序進到步驟82，該步驟減少陡度計算的變化。步驟84和86隨后測試該值是否降到低于零，如果是，讓變化等于零。每次測試步驟80指出實際陡度大于工作陡度，程序進到步驟88，該步驟加大了陡度計算的變化。步驟90測試變化是否超過了預(yù)定的值，在這個實施例中預(yù)定值是5。如果預(yù)定值已經(jīng)被超過了，這是鉆進將被自動停止的工況，程序分支到標有“Waitoff”的程序上，在后面詳述。如果預(yù)定值沒有被超過，正常的程序連續(xù)執(zhí)行。
陡度計算變化的技術(shù)執(zhí)行一個短的延遲，是在測試的實際陡度大于工作陡度之后。關(guān)斷馬達電源之前延遲的。不到六個連續(xù)的或新的這樣工況被測出，馬達不予關(guān)斷。所述的程序還避免馬達在陡度增加虛假產(chǎn)生的數(shù)目較低時(小于6)停止轉(zhuǎn)動，因為程序步驟82-86將在下次發(fā)生實際陡度不大于工作陡度的情況下減少陡度計算變化的值。
標有“waitoff”的程序使程序進入步驟92-96，它們自動停止馬達工作。程序步驟92止住控制電路(計時器)42，因而進一步阻止可控硅開關(guān)41的導(dǎo)通，它依次將切斷供給馬達的電源。程序第94步測試使用者是否還放松起動器3使開關(guān)40不動作，如果不是，重復(fù)步驟94直至用者放松起動器3。然后，程序步驟96返回到執(zhí)行程序到標有“l(fā)oop-off”處，它引回到程序第52步，為了能再次使用鉆機。
如果程序沒有分支到“waitoff”處，繼續(xù)執(zhí)行98-108步，它們有防止過熱的特性。一個變量被稱為“溫度計數(shù)”，被用于記錄過熱狀況連續(xù)發(fā)生的次數(shù)。在鉆機不過熱時，程序100把溫度計算減少到零，而且程序執(zhí)行跳到步驟110，下面將進行討論。當鉆機過熱時，程序102增加了該計數(shù)。程序第104步驟后測試了測試計算變量是否超過了預(yù)定的“極限”，如果是，程序走到分支的“waitoff”線上，如果鉆機沒有設(shè)置到它的最大速度。如果鉆機被設(shè)置到它的最大速率下工作時，程序繼續(xù)到步驟110。
程序步驟110測試開關(guān)40是否關(guān)斷，即用者是否放松了起動器3。如果不是，程序走環(huán)路返到標有“l(fā)oopon”的線上，返回到程序第60步。用這個方法，重復(fù)程序以提供連續(xù)的速度控制和在擰螺釘?shù)哪Ｊ较?，進行自動控制扭矩。如果確定開關(guān)40關(guān)斷，然后程序第112步止住控制電路(計時器)42從而使工具的馬達以與上面討論過的程序第92步相同方法停止工作。程序然后繼續(xù)到第96步，它跳到標有“l(fā)oop-off”的程序上。
當鉆機不是以螺釘擰進的模式工作時，提供自動控制扭矩特征的步驟76-90被省去3。實行一個從第74步到第114步的程序分支。步驟114提供了一個防逆轉(zhuǎn)保護。
步驟116還有由插在程序的速度控制部分第62和64步之間的第116步所提供的另一種安全特性步驟116測試鉆機的“反轉(zhuǎn)”開關(guān)是否已工作，此時鉆機在使用中(即馬達在轉(zhuǎn)動)。如果是，程序執(zhí)行分支到步驟118，它止住控制電路(計時器)42，從而讓鉆機馬達停止工作。隨后程序跳到標有“waitoff”的程序上。
上述實施例是一臺有一個LCD的鉆機。當然本發(fā)明應(yīng)用到任何具有螺旋驅(qū)動特性的動力改錐或任何動力鉆機上，與上述不同，例如動力鉆/改錐，其中工具的預(yù)置是通過一個轉(zhuǎn)動開關(guān)控制電位計的，而不是通過一個LCD顯示板上的按扭控制的。
本發(fā)明的第二個實施例將參考圖7和8進行描述。
圖7給出一個十六級串聯(lián)記憶移位式寄存器114，它是微機30的一部分，在微機控制下工作。另外提供給在控制電路42中的程序計時器以一個時間延遲輸入，微機30也把這個時間延遲用下述的方法提供給寄存器114。
如圖5a和圖5b表示，在可控硅開關(guān)41可被觸發(fā)期間的每個半周是10ns持續(xù)時間。這個10ns的半周由微機作成按500計數(shù)。所以如在任何給定半周期間、雙向可控硅開關(guān)(41)被觸發(fā)之前，有2ns的一個延時，則會對應(yīng)有一個100的計數(shù)。注意，這個延遲是在觸發(fā)之前，而不是可控硅開關(guān)41的觸發(fā)期間被測得的。
再參見圖7，每個16級的寄存器114是從微機30輸入的，按延遲的計數(shù)是在觸發(fā)可控硅開關(guān)41之前，用于這個半周。因而，最新計數(shù)(即電路計數(shù))出現(xiàn)在第1級和最舊的計數(shù)出現(xiàn)在第16級。很明顯移位式寄存器114的時間跨度是160ns(每10ns期間，16級)，而且移位寄存器是后進先出(LIFO)型的。
如在上例一樣，在寄存器114的每個級中的計數(shù)是在觸發(fā)可控硅開關(guān)41之前，需要保持鉆/改錐的以一個在這里是200r、p、n的恒速轉(zhuǎn)動所需的時間延遲。
一旦鉆/改錐已經(jīng)開動，經(jīng)過一個相當長時間，寄存器114的所有級逐保持有各自的計數(shù)，隨后微機執(zhí)行下列計算以決定鉆/改錐是否連續(xù)工作，或者被停止工作。
對一個每個寄存器114的過去的計數(shù)，微機30將寄存器114的16級分成兩半。一樣包含八個舊的計數(shù)，8old，還有另一半包含八個新的計數(shù)8new。
然后微機30計算所有舊計數(shù)8old的平均值8old還計算所有新計數(shù)8new的平均值。結(jié)果得出兩個導(dǎo)出值8OLD8NEW。
再進行下式的計算8OLD-8NEW→RESYLT值RESULT是一個簡單的數(shù)值，用來同一個后面的導(dǎo)出的值相比較，下文會談到。然而，很明顯由于在寄存器114的每個計數(shù)實際上是在可控硅開關(guān)41觸發(fā)之前的延遲的測量值，隨著螺絲桿被進一步擰進工件、從而電螺紋提供到鉆/改錐上受的阻力增加了，為了保持穩(wěn)定的200r.p.m，使得觸發(fā)前的延遲時間必須隨之減少，如前面的實施所述。因而，隨著螺釘被一步又一步的擰入工件，8NEW和8OLD值變得較小。然而由于值RESULT是經(jīng)過的一個給定時間期限內(nèi)8OLD和8NEW間的差值計算得到的，這個RESULT不會自己改變，除非8OLD和8NEW間的變化速度改變。這獲得了一個梯度的測量值，參見在前的圖4所示。
如上所述，需要將導(dǎo)出值RESULT同另一個導(dǎo)出值相比較，為的是對是否關(guān)斷鉆/改錐供電作出判斷，這個導(dǎo)出值SENSITIVITY按以下計算SESITIVITY＝K- (8NEW)/4這里K對特定的鉆/改錐為一個常數(shù)，而8NEW是圖7中所示的8NEW的平均值。
僅當下列狀態(tài)持續(xù)時，微機30斷開鉆的電源RESULT>SENSITIVITY在下面圖8的圖表中給出按上述結(jié)論進行的程序。
如果RESULT>SENSITIVITY的狀態(tài)不能被保持，則重復(fù)上述整個程序，但是在記錄器114的計數(shù)按級作更改，即通過另外半個循環(huán)。這意味著所有在前的數(shù)值1-15沿著寄存器114前移一級，第16級的數(shù)值被取消，在第1級由微機30輸入一個新的值。
現(xiàn)在再次提到導(dǎo)出值SENSITIVITY，在某些情況下，對不同的鉆/改錐給予不同水平的靈敏度會是適當?shù)?，這是為了在電流或至少對電流一部分相關(guān)的參數(shù)的增加速度進行抑制，這在斷電發(fā)生之前是可被允許的。
例如，如前所述，流過馬達的實際電流值取決于螺紋尺寸。也取決于螺釘將要被擰進的工件的硬度。因此，當小螺釘要被擰入軟木塊時，同大螺釘被鉆入硬木塊相比，只要小得多的電流和平緩得多的曲線的梯度(見圖4)。但如前所述，如果鉆/改錐，作用在擰入硬木塊的大螺釘?shù)臈U上，檢測由螺紋提供的阻力(比如說由于木頭中的不均勻性)足以很好保持RESULT>SENSITIVITY，然后鉆/改錐會被斷開電源。
由大的螺釘提供的阻力變化可以在絕對值上與由小的螺釘頭部進入與軟木塊的表面相接觸所提供阻力變化相同。
所以，如果鉆/改錐實際上用于驅(qū)動小的螺釘進入軟木時，會得到滿意的結(jié)果。但是，如果這個鉆/改錐驅(qū)動大的螺釘進入硬木時，會引起一個不希望的斷電結(jié)果。
因而，如能對不同鉆/改錐提供K值的變化，上述問題可以被減輕。例如，使得出現(xiàn)上述問題的K若能設(shè)定，結(jié)果只是大螺釘被該特定鉆/改錐作用時出現(xiàn)問題的情況則可有改變。這是因為由小的螺釘頭碰到一個工件表面上引起的阻抗不足以造成RESULT>SENSITIVITY狀態(tài)的維持，這是由于因K值改換引起SENSITIVITY變化的緣固。
用于上述算式的值的實施例將參考圖9-11，在下面描述。注意，這些圖中的保持在寄存器114的數(shù)據(jù)實際上是既用十六進位、又用十進位數(shù)字表示的。這里的K值選定為400。
圖9既表示了十六位制計數(shù)，又表面了相應(yīng)的在移位寄存器114中對于十六級中的每一級的相應(yīng)的十位計數(shù)，是鉆/改錐處于無負載狀況下，即鉆/改錐已經(jīng)起動，但是空轉(zhuǎn)，沒有任何接觸夾頭4的阻抗負載。然后所述的十位制數(shù)被分成8OLD和8NEW的值，如前所述。
確定是否需要斷開鉆/改錐電源的計算，然后進行?？梢詮膱D9的十進位的縱行中看出。
8OLD＝372和8NEW＝371所以8OLD-8NEW＝372-371＝1∴RESULT＝1而這個RESULT值將同下面導(dǎo)出的SENSITIVITY比較，遂有因而RESULT<SENSITIVITY，則鉆/改錐不被斷電，且寄存器114中所有的值被移動一次，去掉了最舊的值，還提供了一個新的值，如圖9-11所示的“實際”值。
圖10表示一個鉆/改錐在沿圖4中沿T2區(qū)域進行螺旋動作的狀況。
在這里可以看出8OLD＝348和8NEW＝338因而8OLD-8NEW＝RESULT＝10還有SENSITIVITY＝ ((400-8NEW))/4＝ (400-338)/4 -15
因此，RESULT<SENSITIVITY，結(jié)果，鉆機還是沒有被斷電。
圖11表示圖4中從區(qū)域T2轉(zhuǎn)到區(qū)域T3過程的狀況。
在此可以看出8OLD＝357和8NEW＝317因而RESULT＝8OLD-8NEW＝357-317＝40和SENSITIVITY＝ ((400-317))/4 ＝20所以RESULT>SENSITIVITY，則鉆/改錐被斷電。
權(quán)利要求
1.一種鉆/改錐，包含一個可轉(zhuǎn)動的、安裝螺旋驅(qū)動桿的軸，用于監(jiān)測馬達的電流或用于監(jiān)測至少同馬達電流部分相關(guān)的參數(shù)的監(jiān)測裝置；其特征在于還包含響應(yīng)檢測變化的一個裝置，該變化響應(yīng)于馬達電流的變化率增加，且操縱止動馬達。
2.如權(quán)利要求1的鉆/改錐，還包括用于控制所述馬達轉(zhuǎn)速的速度控制器。
3.如權(quán)利要求2所述的鉆/改錐，其中監(jiān)測所述電流或其它參數(shù)的裝置包含用于監(jiān)測所述馬達動力消耗的裝置。
4.如權(quán)利要求3的鉆/改錐，其中所述的馬達是交流電動機，和所述的速度控制器包括為使達到一個要求速度而控制電源接通部分、或每個交流循環(huán)部分用的受控電壓整流裝置。
5.如權(quán)利要求4的鉆/改錐，其中所述的用于監(jiān)測電流和其它參數(shù)的裝置包含監(jiān)測每個電源接通時間的裝置。
6.如權(quán)利要求5的鉆/改錐，其中用于監(jiān)測所述時間的裝置包含監(jiān)測所述受控電壓整流器導(dǎo)通時間用的裝置。
7.如權(quán)利要求5的鉆/改錐，其中用于監(jiān)測所述時間的裝置包含用來監(jiān)測在所述受控電壓整流器被觸發(fā)導(dǎo)通時的相對相的裝置。
8.如任何上述權(quán)利要求的鉆/改錐，還包含一個用于進行延時的控制裝置，是在馬達停止工作之前、一旦已經(jīng)檢測出電流的變化率增加的相應(yīng)變化時延時的。
9.如任何上述權(quán)利要求的鉆/改錐，還包含一個手動更換裝置用來選擇自動控制斷電，或手動控制馬達。
10.一種控制鉆/改錐的方法，所述鉆/改錐包含一根裝有螺紋驅(qū)動柄的可轉(zhuǎn)動軸和可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動所述軸的馬達，該方法包括第一步監(jiān)測在馬達中的電流，或監(jiān)測至少與馬達電流的一部分相應(yīng)的參數(shù);第二步響應(yīng)于檢測到馬達電流變化率增加所相應(yīng)的一個變化，止動馬達。
11.一種控制鉆/改錐的方法，所述的鉆/改錐包括一根裝有一螺紋驅(qū)動件和柄的可轉(zhuǎn)動的軸，和用來帶動軸旋轉(zhuǎn)的馬達，所述的馬達僅當預(yù)定的導(dǎo)通期間被驅(qū)動，在一個給定的時間內(nèi)，所述的方法提供一個導(dǎo)通期間特性值，以保持給定的馬達速度，和如果這個值在所述給定時間期間結(jié)束前已經(jīng)超過了一個預(yù)定量，則馬達被止動。
12.按權(quán)利要求11的方法，其中所述的給定的馬達速度是一個穩(wěn)定的馬達速度。
全文摘要
公開了一種鉆/改錐(如一種電鉆)，帶有螺旋驅(qū)動附件，和一種控制該鉆/改錐的方法。控制電路(30)控制該馬達(38，39)的轉(zhuǎn)速，是通過一個延時電路(42)和一個可控硅開關(guān)(41)控制的。該控制電路(30)采用了延時信號，而且信號從轉(zhuǎn)速傳感器被輸入，為的是監(jiān)測馬達里的電流，或監(jiān)測同至少一部分馬達里的電流相關(guān)的參數(shù)。當檢測到一個與所述馬達里的電流變化率增加相關(guān)的變化量時，為了對螺旋驅(qū)動實行自動扭矩控制，停止馬達工作。
文檔編號B23B47/00GK1105614SQ94117880
公開日1995年7月26日 申請日期1994年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月30日
發(fā)明者戴維·馬丁·肖, 羅薩里奧·費爾拉吉那 申請人:布萊克和德克爾公司