CN1149517A - 冲击手提钻 - Google Patents

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Abstract

一种冲击手提钻，特别是冲击钻具有一个壳体(2)，其中装有一个用来使刀夹(9)绕其纵向轴线可以连接旋转的驱动电机(3)；一个与驱动电机配合作用的用于刀夹(9)转速调节的调节装置(C)，它通过一个装在壳体(2)上的开关(S)可以从外面启动；以及一个向夹持在刀夹(9)内的工具(10)，周期地发生轴向冲击的冲击发生器(5)。驱动电机(3)与一个反作用转矩测量装置(12)相连，调节装置包括一个处理单元(E)，它和反作用转矩测量装置(12)相连，通过处理单元可以调节刀夹(9)的转速，使测量的反转矩为最大。

Description

冲击手提钻
本发明涉及一种冲击手提钻，它带一个壳体(2)，其中装有一个用于使刀夹(9)绕其纵向轴线连续旋转的驱动电机(3)；一个与驱动电机配合作用的用于刀夹(9)转速的调节装置(c)，它可以通过一个装在壳体上的开关(S)从外部启动；以及一个用于向夹在刀夹(9)中的工具(10)周期地发出轴向冲击的冲击发生器(5)。
冲击手提钻应用于建筑业、装修和电子工业以及有关的领域中。由于它在矿物基质如水泥、砖墙或岩石中高的切除效率，特别是冲击钻对于专业应用证明具有良好的效果，冲击钻具有一个连续驱动的刀夹和机动的冲击机构。运行时自动地按时间顺序的锤击式的脉冲传递到夹在刀夹中的工具上，这种脉冲有助于对基质的加工。同时装在刀夹中的工具连续旋转，以便在基质中产生一个用于嵌入销的安装孔。在已知的大切除切率的冲击钻中，例如申请人的产品系列中，冲击机构是一个气电冲击发生器，在运行时它把纵向冲击传递到工具上。
随着每一次冲击位于刀尖上的切削刃向基质中推进，并产生一个小的月牙槽。通过工具的连续旋转运动由于剪切而切除基质。连续旋转的工具刀尖上的切削刃在两次冲击之间的搭接角以转换角表示，在已知的冲击钻中转换角这样来选择使得只有经过几个整转以后才出现周期重复。用这种方法应该避免刀尖上的切削刃在紧接着的顺序中击入已经存在的月牙槽中，并使之进一步加深。在例如30°、36°、45°、52°、60°等的周期性转换角时月牙槽可能加深到剪切作用只能切除很有限的材料，因此工具的钻孔效率大大降低。由于这个原因通过适当地设计冲击钻的传动箱而避免这种周期性的转换角。
在已知的冲击手提钻，特别是带冲击的手提钻已经达到良好的切除效果的同时，已经提出进一步改善切除效率，特别是脆性碎裂基质的切除效率的希望。应该创造一种冲击手提钻，可以在不同的矿物基质中以最佳的钻削效率工作。这里工具的操作对于使用者不需要附加的操作程序。
这个任务的解决在于提供一种冲击手提钻，特别是一种具有按权利要求1的特征部分列举的特征的冲击钻。按本发明的冲击手提钻具有一个壳体，其中装有一个用来驱动绕其纵向轴线连续旋转的刀夹的电机；一个与驱动电机配合工作的刀夹转速调节装置，它可以通过一个装在壳体上的开关从外面操作；以及一个用来把轴向冲击周期地传送到夹在刀夹内的工具上去的冲击发生器。驱动电机与一个反作用转矩测量装置相连。调节装置包括一个与反作用转矩测量装置相连的处理单元，并且通过它可以这样地调节刀夹的转速，使得在运行时在驱动电机上测量的反作用转矩为最大。
根据本发明的冲击手提钻的结构使其可以在最佳效率范围内工作，实际表明，在最大测量反作用转矩时也具有最大的钻削效率。这个工具不受基质类别的影响一直在最佳效率范围内工作。其中不需要由使用者采取附加的操作步骤。通过在最佳效率范围内的运行这种冲击手提钻使用非常有效。最佳的钻孔效率缩短了打出一个用于嵌入销的安装需要的时间。因此这种工具的运行更经济。
在一种特别简单的测量装置的结构方案中包括电阻应变片或称量充电元件，它装在壳体内驱动电机的吊架上。所选择的电阻应变片或称量充电元件的结构不需要特别的结构费用。用电阻应变片或电称量充电元件测量转矩的方法是经过验证的，同时在冲击手提钻间或经受的载荷下可以以足够高的精确度实现。
由于处理单元与一个存贮单元相连(其中规定了不同的转速范围)，同时调节单元做成这样，根据处理单元的标准转速范围可以随着转速的不断增加自动地调整，在由使用者启动调节装置以后在很短时间内找到具有最佳所属反作用转矩的最佳转速。为此对于每个所调整的转速确定所属的反作用转矩，并贮存在存贮单元内。然后调节装置自动地调整到与所测得的反作用转矩的最大值相应的刀夹转速。这个调节作用的实现与使用者无关。这只需要一次性操作调节装置，例如迄今为止通过一个手把上的按钮。然后调节作用全自动地进行，不需要使用者做什么其他事情。他仅仅通过电机的噪声才能够知道，发生调节作用。
固定在存贮单元中的转速范围最好相应于转换角37°～39°，46°～50°，61°～65°，91°～98°。转换角和刀夹或者说夹在它里面的工具的刀类切削刃之间的关系由关系式：
转换角〔°〕＝转速〔转/分〕·360〔°〕·1/冲击频率〔1/HZ〕给定。这个关系式用来近似地确定最佳转速范围或者转换角。运行时与转换角范围相应的转速范围受到控制，同时转速相应地变化。其中对于每个调整的转速确定驱动电机上的所属反作用转矩。最后冲击手提钻应该以之运行的最佳转速通过调节单元调节到测出最大反作用转矩的那个转速。
在本发明的一个方案中存贮单元中贮存了不同的标准转速。调节装置设计成这样，按照处理单元的标准可自动地调整这个标准转速，同时刀夹的转速分别可以在标准转速的±5％范围内变化。对于每个转速测量出各个所属的反作用转矩并贮存在存贮单元内。然后刀夹的转速可以在一个±1°的窄小公差范围内调整到确定最大反作用转矩的那个转速。因此在按在本发明装置的这种方案中标准转速相当于转换角38°，48°，63°和95°，分别带公差±1°，其中转速和转换角之间的关系按前面所提的关系式给定。在本发明所述两种方案中转速范围近似地确定为在这种转速时可以期望得到尽可能大的反作用转矩。
特别是在已知的带气电冲击发生器的冲击锤中进入转换角和刀夹转速之间的关系式的冲击频率不是常数。而是随着转速变化的。但是对于近似地确定转速范围这没有影响。在按本发明的工具运行时刀夹转速调节仅仅取决于所测得的反作用转矩，使得在这种情况下转速对冲击频率的依赖关系也失去意义。
在本发明的一种方案中处理单元包括一个微处理器，它这样受控地运行，使得在工作时被测的反作用转矩的标准对刀夹转速的调整周期地变到监控，当测出的偏差相应于超过规定界限以外的转速时，必要时发出重新调整的指令。
按本发明的设计的冲击手提钻的运行方法特征在于：由测量单元周期地测量驱动电机的反作用转矩，将测量值再输入处理单元，下一步通过调节装置对刀夹转速按处理单元的校准这样地进行调节，使得测量的反作用转矩最大。本发明的方法其特征是它的调节回路简单，在这个调节回路中基本上只要注意一个调节量。
调节装置在开动后最好自动地将刀夹转速调整到测量的反作用转矩取最大值的状态。为此依次试运转到贮存单元中所确定的转速值，并测量所属的反作用转矩，贮存在贮存单元中，最后调节单元将刀夹转速调整到所找到的最佳转速，并连续地检验，是否满足调节条件，也就是说驱动电机上测得的反作用转矩是否最大，在必要时重新调节。由此保证冲击手提钻始终在最佳效率范围内运转。
本发明的其他优点由参照简图对一个实施例的下述描述中得到。附图中：
图1按本发明的冲击手提钻的功能部件的视图；和
图2和3，用来解释本发明的两个流程图。
图1中是一个按本发明的其整体以序号1表示的冲击手提钻。其中借助于它的功能部件的简图表示的手提钻特别是涉及到一种带气电冲击发生器的冲击钻。各个机械和电气的功能部件安装在壳体2内。机械功能部件包括一个驱动电机3，一个气电冲击发生器5、一个传动箱7和一个刀夹9，其中装有一个工具10。机械功能部件传递力的相互连接由双线条表示。驱动电机3通过一个机械连接4与气电冲击发生器5相连。用这种方式通过一个偏心轮驱动激振活塞51，使自由活塞52加速，自由活塞撞击锤头53，锤头装在刀夹9的前面，并将轴向冲击转递到夹在刀夹9中的工具上。
驱动电机3通过第二个机械连接6与一个传动箱7相连，在这里电机转速以预先给定的速比升速或降速。另一个机械连接8将电机3或传动箱7的旋转运动传递到刀夹上，从而使刀夹在运行过程中连续地绕它的轴线旋转。刀夹9的连续旋转运动传递到夹紧的工具10上。通过工具10刀尖上切削刃的连续旋转运动和轴向冲击的叠加可以打出用于嵌入销的安装孔。
冲击钻1的启动由一个在体壳1的把手上的开关S实现。开关S接通电源，电源可以是蓄电池或者电网，冲击钻1通过一个没有画出来的电源线与它相连，电源同时也使驱动电机3的调节装置C工作。对于已知的冲击钻1借助于调节装置C使驱动电机3，也即与之相连的刀夹9的转速可调。例如调节装置C包括一个众所周知的相位控制装置。
按照本发明驱动电机3与一个反作用转矩测量装置12相连。在运行时它对驱动电机3起作用。测量装置最好由电阻应变片或称量充电元件(Wagezelle)组成，它装在驱动电机3的吊架13、14上。这种电阻应变片或称量充电元件例如可以从HottingerBaldwin测量技术股份有限公司，D-6100 Darmstadt 1买到。例如一种合适的电阻应变片在公司产品样本第G24.01.7号中列出。在公司产品样本G21049号中除此之外还有型号为Z8的称量充电元件，例如它也可以采用。
调节装置C包括一个与反作用转矩测量装置12相连的处理单元E。在图1中电器连接以箭头表示。处理单元E处理测得的、数字化的反作用转矩，并触发调节装置C，它这样地调节刀夹9的转速，使及运行时在驱动电机3上测及的反作用转矩最大，处理单元E与一个存贮单元M相连，测量数据可以中间寄存在存贮单元中。存贮单元M也可以用来调出贮存在它里面的控制信息，如下面将进一步说明的那样。按照所示实施例处理单元包括一个微处理器P，它可以进行特殊的调节过程，如后面还要介绍的。
在图2和3中表示刀夹9的两个转速调节流程方案。并通过流程指令20-26或30-36表示。通过操作壳体1把手上的开关S使调节装置C开始工作(20或30)。调节装置C提取贮存在存贮单元M中的控制信息。本发明按图2流程图的方案表示应该寻找规定转速范围内的最大反作用转矩的控制信息。调节装置C将转速依次调整到这些转速范围并逐一扫描。其中借助于测量装置12对每个调整的转速测得驱动电机3上的所属反作用转矩(21-23)。测得的数字化的测量值贮存在存贮器内，然后相互比较，通过比较测得的反作用转矩求出最大反作用转矩，并确定刀夹9所属的转速(24)。然后调节装置C调整由处理单元E求出的转速(25)，并进行调节，使及所测量的反作用转矩保持最大(26)。在本发明的一种有利的方案中这样来选择存贮单元M中的控制信息，使得待调整的转速整范围相应于转换角37°～39°，46°～50°，61°～65°和91°～98°。
在按图3的流程图所表示的本发明的方案中调节过程非常相似。在这种情况下调节装置C从存贮单元M中提取控制信息，应该依次调整到不同的标准转速。每个标准转速在±5％的范围内变化，同时针对每个调节的转速测得驱动电机3上所属的反作用转矩，使之数字化并寄存在存贮单元M中(31-33)。如同本发明前面所述的那个方案，然后立即比较测得的反作用转矩，确定最大值并求出所属的转速(34)。调节装置C调整到求出的转速(35)并将它调节到所测得的反作用转矩始终保持最大(36)。在本发明的一种有利的方案中这样来选择存贮单元M中的控制信息，使待调整的标准转速相应于转换角38°，48°和63°各±1。
其中转换角和刀夹或者夹持在它里面的工具刀尖上切削刃的转速之间的关系由关系式：
转换角〔°〕＝转速〔转/分〕·360〔°〕·1/冲击频率〔1/HZ〕给定。这个关系式用来近似地确定最佳转速范围或者标准转速。特别对于已知的只带一个刀夹9的驱动电机3和气电冲击发生器5的冲击钻1来说转换角和刀夹9的转速之间的关系式中的冲击频率不是常数，而是随转速变化的。但是对于近似地确定的转速范围或者标准转速它不起作用。在刀夹和冲击发生器各有单独的驱动电机的情况下刀夹转速和冲击频率没有联系，从而可以正确地确定。当按本发明的工具运行时刀夹9转速的调节仅仅与驱动电机上测得的反作用转矩有关。使得即使在这种情况下冲击频率对转速的依赖关系也变得没有意义。为了确定最佳转速，转速每增加2转/分测量一次反作用转矩。
装在处理单元E中的微处理P以有利的方式这样地受控运行，使得在运行时按测量的反作用转矩的标准周期地监控刀夹9转速的调整并当检测的偏差相应于转速超出给定的转速范围界限时，必要时使之重调。驱动电机上反作用转矩的采集每分钟进行约600到6000次。
通过本发明的冲击手提钻的结构可以使它在最佳效率区内运行。事实表明，在最大测量反作用转矩时钻削效率也具有最大值。工具将与基质无关地一直在最佳效率区工作。通过在最佳效率区工作冲击手提钻可以非常高效地应用。最佳钻削效率缩短了加工一个螺钉窝安装孔所需要的时间。因此这种工具的工作更经济。由于处理单元与存有不同转速范围或者标准转速的存贮单元相连，同时调节装置做得使转速范围可以按照处理单元的标准随着转速的增加自动调整和改变，在使用者启动调节装置后可以在非常短的时间内找到  带最大所属反作用转矩的最佳转速。实现最佳转速的调节与使用者无关。他只需要一次性启动调节装置，例如和迄今为止的一样，通过把手上的按钮。然后安全自动地进行调节，不需要使用者再做别的什么事情。他至多能从变化着的电机噪声中感知，究竟是否发生调节作用。

Claims (9)

1.冲击手提钻，特别是冲击钻，带一个壳体(2)，其中装有一个用于使刀夹(9)绕其纵向轴线连续旋转的驱动电机(3)；一个与驱动电机配合作用的用于刀夹(9)转速的调节装置(c)，它可以通过一个装在壳体上的开关(S)从外部启动；以及一个用于向夹在刀夹(9)中的工具(10)周期地发出轴向冲击的冲出发生器(5)，其特征在于：驱动电机(3)与一个反作用转矩测量装置(12)相连，调节装置(C)包括一个处理单元(E)，处理单元与反作用转矩测量装置相连，并可以通过它调节刀夹(9)的转速，使得运行时在驱动电机上测得的反作用转矩最大。
2.按权利要求1的装置，其特征在于：测量装置(12)包括电阻应变片或称量充电元件，它们装在壳体(2)内驱动电机(3)的吊架(13、14)上。
3.按权利要求1或2的装置，其特征在于：处理单元(E)与一个存贮单元(M)相连，存贮单元内规定了不同的转速范围，将调节装置(C)做成这样，按照处理单元(E)的标准转速范围可以随着转速的增加自动地调整，针对每一个调整的转速确定所属的反作用转矩并将其贮存存在存贮单元(M)内，然后将刀夹的转速调节到相当于测量的反作用转矩的最大值处。
4.按权利要求3的装置，其特征在于：在存贮单元(M)中规定的转速范围相应于转换角37°～39°，46°～50°，61°～65°和91°～98°。
5.按权利要求1或2的装置，其特征在于：处理单元(E)与一个存贮单元(M)相连，其中规定了不同的标准转速，通过调节装置(C)按照处理单元(E)的标准可以自动调整到标准转速，同时刀夹(9)的转速可以各自在标准转速±10％的范围内变化，其中分别测量所属的反作用转矩，并贮存存在贮单元(M)内，然后可以将刀夹(9)的转速调节到确定最大反作用转矩的转速。
6.按权利要求5装置，其特征在于：标准转速相应于转换角38°，48°63和°95°分别±1°。
7.按权利要求之一的装置，其特征在于：处理单元(E)包括一个微处理器(P)，它按照测得的反作用转矩的标准周期地监控刀夹(9)转速的调整，必要时使之重新调整。
8.按前述权利要求之一的冲击手提钻的工作方法，其特征在于：由测量装置(2)周期地测量反作用转矩，将测量值输入到处理单元(E)内，调节装置(C)按照处理单元(E)的标准调节刀夹(9)的转速，使测量的反作用转矩为最大。
9.按权利要求8的方法，其特征在于：调节装置(C)在它启动以后自动地将刀夹(9)的转速调整到使测量的反作用转矩有最大值，其中依次试运行贮存在存贮单元(M)中的转速值并测出所属的反作用转矩并贮存在存贮单元(M)中，同时调节单元(C)不断地重新调节到所找到的最佳转速。
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