CN102035174B

CN102035174B - 一种安全保护控制器及应用该安全保护控制器的手电钻

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Publication number: CN102035174B
Application number: CN 201010526290
Authority: CN
Inventors: 滕德坤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: CN102035174A

Abstract

本发明涉及一种安全保护控制器及应用该安全保护控制器的手电钻，该安全保护控制器包括自力式可旋转角度移位传感器、同步跟踪定位延时触控电路、电源电路、启用开关和复位开关；自力式可旋转角度移位传感器连接同步跟踪定位延时触控电路和电源电路，并通过启用开关和复位开关分别导通。与现有技术相此，本发明提供的安全保护控制器在手电钻工作状态中，实时自动监控手柄位置的移动方向、速度及角度变化，并对其进行同步跟踪定位，当手电钻手柄的移动速度、角度变化均同时大于本安全保护控制器的安全设定值时，本安全保护控制器会快速切断电源，强制马达停止转动，将安全隐患消除于萌发状态，保障操作人员的安全。

Description

一种安全保护控制器及应用该安全保护控制器的手电钻

技术领域

本发明涉及电动工具的安全保护控制领域，尤其涉及一种用于手电钻的安全保护控制器及应用该安全保护控制器的手电钻。

背景技术

手电钻是应用电力进行打孔的常用小型工具，现有的手电钻主要由钻夹头、钻轴、马达、中间盘减速器、机壳、手柄、手柄开关及转向器等部分组成，在实际操作过程中，通过马达驱动钻头高速旋转完成钻孔工作。

作为一种手握式电动工具，手电钻在实际操作中需对钻头方向施以压力，并对手电钻手柄提供相应的平衡支撑力，因而不仅劳动强度大，而且也存在着较高的安全隐患。特别是在机械、金属冷加工领域的大孔径钻孔作业加工过程中，操作人员在对钻头施压的同时，往往无法兼顾到对手电钻手柄平衡支撑力的有效掌控，当钻头的摩擦阻力大于操作人员手臂为手电钻手柄提供的平衡支撑力度时，手电钻机壳会受手电钻马达惯性驱动顺势甩动并急速旋转，当手电钻手柄位置瞬间左旋超过90度，或右旋超过120度时，会对操作人员手腕造成直接伤害，存在较高的安全隐患。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术中存在的手电钻在实际应用过程中的安全问题而提供一种安全保护控制器及应用该安全保护控制器的手电钻。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种安全保护控制器，包括自力式可旋转角度移位传感器、同步跟踪定位延时触控电路、电源电路、启用开关和复位开关；所述自力式可旋转角度移位传感器连接同步跟踪定位延时触控电路和电源电路，并通过启用开关和复位开关分别导通；所述自力式可旋转角度移位传感器，包括外壳、一中心转轴、一指针重心体和若干感应电子元件；感应电子元件以中心转轴为圆心均匀环形排列，并逐级依序连接，构成若干组角度移位检测单元；指针重心体与中心转轴相连并维持一自由端，并利用指针重心体的自由落体移动变化产生的动能，以中心转轴为圆心绕中心转轴做环形运动；指针重心体的长度等于感应电子元件的中心到中心转轴的距离。

所述感应电子元件之间的夹角为20°到60°；所述角度移位检测单元的组数不低于三组，并且感应电子元件的数量是角度移位检测单元组数的倍数。

所述指针重心体的自由端为永磁体，所述感应电子元件为磁敏电阻。

所述指针重心体移动的角度范围为360°全角度范围；当指针重心体移动的角度范围大于感应电子元件的夹角时，指针重心体脱离原角度移位检测单元的检测范围，进入下一组角度移位检测单元的检测范围。

所述同步跟踪定位延时触控电路为多单元控制电路，其组数与角度移位检测单元的组数相对应；每组同步跟踪定位延时触控单元电路均为放电延时电路；每组同步跟踪定位延时触控单元电路彼此交替跨越串联。

所述同步跟踪定位延时触控电路的延时时间不超过2s。

所述安全保护控制器的安全响应角度值介于30°以上、60°以内，且从定位角度值到安全响应角度值的时间不超过同步跟踪定位延时触控电路的延时时间。

一种应用上述安全保护控制器的手电钻，包括钻夹头、钻轴、马达、中间盘减速器、机壳、手柄及手柄开关，还包括一安全保护控制器；所述安全保护控制器安装于手电钻机壳内；所述安全保护控制器的自力式可旋转角度移位传感器以钻轴为中心平行固定安装在中间盘减速器后方的手电钻机壳的内壳上，所述安全保护控制器的同步跟踪定位延时触控电路、电源电路、启用开关和复位开关安装于手电钻手柄内部。

与现有技术相比，本发明提供的一种用于手电钻的安全保护控制器及应用该安全保护控制器的手电钻，具有以下有益效果：

在手电钻工作状态中，实时自动监控手柄位置的移动方向、速度及角度变化，并对其进行同步跟踪定位，当手电钻手柄的移动速度、角度变化均同时大于本安全保护控制器的安全设定值时，本安全保护控制器会快速切断电源，强制马达停止转动，将安全隐患消除于萌发状态，保障操作人员的安全。

附图说明

图1为本发明一实施例的自力式可旋转角度移位传感器的结构示意图；

图2为本发明一实施例的电路示意图；

图3为本发明一实施例的电钻结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明。

如图1-图3所示，1-安全保护控制器、2-马达、3-钻轴、4-钻夹头、5-中间盘减速器、6-手柄、7-手柄开关、8-机壳、10-自力式可旋转角度移位传感器、101-中心转轴、102-指针重心体、103-指针重心体自由端、启用开关S₁、复位开关S₂、感应电子元件RM₁-RM₁₂。

一种安全保护控制器1，包括自力式可旋转角度移位传感器10、同步跟踪定位延时触控电路、电源电路、启用开关S₁和复位开关S₂；自力式可旋转角度移位传感器10连接同步跟踪定位延时触控电路和电源电路，并通过启用开关S₁和复位开关S₂分别导通；安全保护控制器1的安全响应角度值介于30°以上、60°以内，且从定位角度值到安全响应角度值的时间不超过同步跟踪定位延时触控电路的延时时间。

自力式可旋转角度移位传感器10，包括外壳、一个中心转轴101、一个指针重心体102和十二个感应电子元件(这里以十二个感应电子元件为例，但并不仅限于十二个感应电子元件)RM₁-RM₁₂；该十二个感应电子元件RM₁-RM₁₂以中心转轴101为圆心呈均匀圆环形排列，每两个感应电子元件的夹角均为30°；并且十二个感应电子元件RM₁-RM₁₂逐级依序连接，构成A、B、C三组角度移位检测单元(这里以三组角度移位检测单元为例，但并不仅限于三组角度移位检测单元)，即RM₁、RM₄、RM₇、RM₁₀构成A组角度移位检测单元，RM₃、RM₆、RM₉、RM₁₂构成B组角度移位检测单元，RM₂、RM₅、RM₈、RM₁₁构成C组角度移位检测单元。

指针重心体102的一端与中心转轴101相连并维持一自由端103，以中心转轴101为圆心绕中心转轴101做环形运动；指针重心体102的长度等于任意一个感应电子元件的中心到中心转轴101的距离，即指针重心体102的自由端103正好命中感应电子元件RM₁-RM₁₂的中心。指针重心体102的自由端103为永磁体，感应电子元件RM₁-RM₁₂为磁敏电阻。

工作状态中，指针重心体102利用自力式可旋转角度移位传感器10在偏角状态中的落差变化产生的动能自由移动，指针重心体102移动的角度范围为360°全角度范围，而感应电子元件RM₁-RM₁₂则作为无触点电子开关使用。当指针重心体102移动的角度范围大于感应电子元件之间的夹角30°时，指针重心体102脱离原角度移位检测单元的检测范围，进入下一组角度移位检测单元的检测范围。

同步跟踪定位延时触控电路为多单元控制电路，其组数与自力式可旋转角度移位传感器10内的角度移位检测单元的组数相同，分为a、b、c三组单元控制电路；每组同步跟踪定位延时触控单元电路均为放电延时电路，其中，a组同步跟踪定位延时触控单元电路由一个开关三极管VT₁、一个延时电容C₃、一个限流电阻R₂与一个开关二极管VD₃组成；b组同步跟踪定位延时触控单元电路由一个开关三极管VT₂、一个延时电容C₄、一个限流电阻R₃与一个开关二极管VD₄组成；c组同步跟踪定位延时触控单元电路由一个开关三极管VT₃、一个延时电容C₅、一个限流电阻R₄与一个开关二极管VD₅组成。a、b、c三组同步跟踪定位延时触控单元电路彼此交替跨越串联，即a组同步跟踪定位延时触控单元电路中的开关三极管VT₁的基极与c组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₅相连接；b组同步跟踪定位延时触控单元电路中的开关三极管VT₂的基极与a组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₃相连接；c组同步跟踪定位延时触控单元电路中的开关三极管VT₃的基极与b组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₄相连接。电路中还包括限流电阻R₅、降压电阻R₆、双向可控硅VS₁和单向可控硅VS₂，单向可控硅VS₂作为单稳态控制开关使用。电路中的延时电容C₃、C₄、C₅各自仅能在2s的延时时间内，正常驱动开关三极管VT₁、VT₂、VT₃导通。

电源电路包括降压元件电阻R₁、电容C₁，稳压元件开关二极管VD₁、整流元件开关二极管VD₂及滤波元件电容C₂。交流电源经过降压、稳压、整流和滤波后形成稳定的直流电源，为自力式可旋转角度移位传感器10及后续电路供电。

手电钻工作时，打开手电钻安全保护控制器1的启用开关S₁，手电钻安全保护控制器1进入工作状态，当手电钻安全保护控制器1启用时，自力式可旋转角度移位传感器10中心转轴101上的指针重心体102并不固定于某一位置，这里仅举例说明，如，自力式可旋转角度移位传感器10中心转轴101上的指针重心体102的自由端103在A组角度移位检测单元中所处位置的感应电子元件RM₁导通，信号电源开始对与A组角度移位检测单元相连接的a组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₃充电，同电路中的开关三极管VT₁及与本延时电容C₃串联的开关三极管VT₂，此时均因基极或是集电极的单极得电而无法饱和导通，单向可控硅VS₂因此处于截止状态。

手电钻在操作过程中，自力式可旋转角度移位传感器10中心转轴101上的指针重心体102，可根据手电钻手柄6位置的移动而相应运动，指针重心体102移动的角度范围为360°全角度范围；当自力式可旋转角度移位传感器10中心转轴101上的指针重心体102移动的角度范围大于感应电子元件RM₁-RM₁₂沿中心转轴环形排列的平均角度30°时，指针重心体102会脱离原A组角度移位检测单元感应电子元件RM₁的检测范围，进入至B组角度移位检测单元感应电子元件RM₁₂的检测范围。B组角度移位检测单元输出的信号电源会立即对与之连接的b组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₄、开关三极管VT₂及与本延时电容C₄串联的开关三极管VT₃，充电和供电，同时，原A组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₃则通过同组电路中的限流电阻R₂与开关二极管VD₃放电，实现对手电钻手柄运动方向、速度及角度变化的同步逐级交替跟踪、定位。

自力式可旋转角度移位传感器10中心转轴101上的指针重心体102，因手电钻手柄6的持续移动，而由B组角度移位检测单元中感应电子元件RM₁₂的检测范围进入C组角度移位检测单元中感应电子元件RM₁₁检测范围时的时间大于同步跟踪定位延时触控电路中延时电容设定的延时时间“2s”时，与C组角度移位检测单元连接的c组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₅、开关三极管VT₃，充电和供电，此时，本开关三极管VT₃因与之串联的延时电容C₄无法提供所需的工作电压仍旧处于截止状态，与此同时，b组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₄则通过同组单元电路中的限流电阻R₃及开关二极管VD₄放电，继续延续对手电钻手柄的移动方向、速度及角度变化进行同步跟踪定位。

反之，当自力式可旋转角度移位传感器10中心转轴101上的指针重心体102，由B组角度移位检测单元中感应电子元件RM₁₂的检测范围进入C组角度移位检测单元中感应电子元件RM₁₁检测范围的时间小于同步跟踪定位延时触控电路中延时电容设定的延时时间“2s”时，本c组同步跟踪定位延时触控单元电路中的开关三极管VT₃基极会通过b组同步跟踪定位延时触控单元电路中的延时电容C₄提供的工作电压饱和导通，并经R₆触发单向可控硅VS₂导通，双向可控硅VS₁控制极因单向可控硅VS₂的导通由高电平转为低电平而截止，通过关闭电源强制马达2停止工作，从而避免手电钻手柄6的急速旋转造成对操作人员的人身伤害。

在松开手电钻手柄开关7时，会自动触动复位电子开关S₂导通，使单向可控硅VS₂复位截止，双向可控硅VS₁控制极因单向可控硅VS₂的截止而由低电平转为高电平再次导通。

一种应用安全保护控制器的手电钻，包括马达2、钻轴3、钻夹头4、中间盘减速器5、手柄6、手柄开关7及机壳8，还包括一个安全保护控制器1。安全保护控制器1安装于手电钻机壳8内；安全保护控制器1的自力式可旋转角度移位传感器10以钻轴3为中心平行固定安装在中间盘减速器5的后方的手电钻机壳8的内壳上，安全保护控制器1的同步跟踪定位延时触控电路、电源电路、启用开关S₁和复位开关S₂安装于手电钻手柄6内部。该安全保护控制器1体积小巧、结构简单、对手电钻原有的工作性能不构成任何影响。

工作状态中，以中心转轴101为圆心均匀环形排列的十二个感应电子元件RM₁-RM₁₂可根据指针重心体102的自由端103位置的移动变化相继导通、关闭。同时，a、b、c三组同步跟踪定位延时触控单元电路，只要其中任何一组同步跟踪定位延时触控单元电路处于延时状态时，指针重心体102位置移动至与另一组同步跟踪定位延时触控单元电路相连接的角度移位检测单元感应电子元件的检测范围时，原处于放电延时状态的同步跟踪定位延时触控单元电路抑或是第三组同步跟踪定位延时触控单元电路中的三极管将得电饱和导通，并触发单向可控硅VS₂导通，反之，则实现各组同步跟踪定位延时触控单元电路对手电钻手柄移动方向、速度及角度变化的交替跟踪定位。

在本发明基础及技术原理内所做的任何改变、元器件的等同替换及技术改进均应包含在本发明的保护范围之内。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims

1.一种安全保护控制器，其特征在于，包括自力式可旋转角度移位传感器、同步跟踪定位延时触控电路、电源电路、启用开关和复位开关；所述自力式可旋转角度移位传感器连接同步跟踪定位延时触控电路和电源电路，并通过启用开关和复位开关分别导通；所述自力式可旋转角度移位传感器，包括外壳、一中心转轴、一指针重心体和若干感应电子元件；感应电子元件以中心转轴为圆心均匀环形排列，并逐级依序连接，构成若干组角度移位检测单元；指针重心体与中心转轴相连并维持一自由端，并利用指针重心体的自由落体移动变化产生的动能，以中心转轴为圆心绕中心转轴做环形运动；指针重心体的长度等于感应电子元件的中心到中心转轴的距离。

2.如权利要求1所述的一种安全保护控制器，其特征在于，所述感应电子元件之间的夹角为20°到60°；所述角度移位检测单元的组数不低于三组，并且感应电子元件的数量是角度移位检测单元组数的倍数。

3.如权利要求1所述的一种安全保护控制器，其特征在于，所述指针重心体的自由端为永磁体，所述感应电子元件为磁敏电阻。

4.如权利要求1所述的一种安全保护控制器，其特征在于，所述指针重心体移动的角度范围为360°全角度范围；当指针重心体移动的角度范围大于感应电子元件的夹角时，指针重心体脱离原角度移位检测单元的检测范围，进入下一组角度移位检测单元的检测范围。

5.如权利要求1所述的一种安全保护控制器，其特征在于，所述同步跟踪定位延时触控电路为多单元控制电路，其组数与角度移位检测单元的组数相对应；每组同步跟踪定位延时触控单元电路均为放电延时电路；每组同步跟踪定位延时触控单元电路彼此交替跨越串联。

6.如权利要求1所述的一种安全保护控制器，其特征在于，所述同步跟踪定位延时触控电路的延时时间不超过2s。

7.如权利要求1所述的一种安全保护控制器，其特征在于，所述安全保护控制器的安全响应角度值介于30°以上、60°以内，且从定位角度值到安全响应角度值的时间不超过同步跟踪定位延时触控电路的延时时间。

8.一种应用权利要求1所述的安全保护控制器的手电钻，包括钻夹头、钻轴、马达、中间盘减速器、机壳、手柄及手柄开关，其特征在于，还包括一安全保护控制器；所述安全保护控制器安装于手电钻机壳内；所述安全保护控制器的自力式可旋转角度移位传感器以钻轴为中心平行固定安装在中间盘减速器后方的手电钻机壳的内壳上，所述安全保护控制器的同步跟踪定位延时触控电路、电源电路、启用开关和复位开关安装于手电钻手柄内部。