TWI555597B - Battery drilling machine - Google Patents

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Kenji Ohtsuka
Toshiki Yokoyama
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Nitto Kohki Co
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Description

電池式鑽孔機
本發明係關於一種由電池(battery)所驅動的可攜式(portable)鑽孔機。
可攜式鑽孔機，一般具備：本體部；及鑽孔驅動部，其具有用以旋轉驅動鑽頭(drill)等之鑽孔工具的馬達，且安裝成能對本體部上下移動；以及固定部，其設置於本體部之下方用以將該鑽孔機固定保持於加工對象物。作為固定部雖然有利用永久磁鐵之磁力來磁性吸附於由磁性體所構成的加工對象物，但是考慮操作性或對位之容易度等則有開發出一種利用電磁鐵的鑽孔機。又，尤其是在利用電磁鐵的鑽孔機中，係使用商用電源作為電源(專利文獻1)。然而，在使用商用電源作為電源的情況，可以使用鑽孔機的場所會受限於可以確保電源的場所。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特許第4787768號公報
因此本發明之目的係在於提供一種鑽孔機，可利用電池進行用以固定保持鑽孔機本體的電磁鐵及旋轉驅動鑽孔工具的馬達之驅動，藉此來解決上述先前技術之問題。又，在該鑽孔機中，騎另一目的在於抑制電池之消耗電力以便可以長時間使用，以及一邊抑制電池之消耗電力一邊充分地確保鑽孔機之安全性。
亦即本發明係提供一種鑽孔機，其具備：本體部；及電磁鐵，其安裝於前述本體部，用以將該本體部固定保持於該鑽孔機之鑽孔作業位置；及鑽孔驅動部，係具有用以旋轉驅動鑽孔工具的馬達，且為了使前述鑽孔工具相對於藉由該鑽孔機進行鑽孔加工的被加工物接近或離開而安裝成可對前述本體部往復運動；以及驅動控制電路，其設置於前述本體部，用以驅動控制前述馬達及前述電磁鐵；前述本體部，係具有電池收容部；前述驅動控制電路，係以收納於前述電池收容部的電池作為電源來驅動控制前述馬達及前述電磁鐵。
在該鑽孔機中，由於是利用電池來驅動馬達和電磁鐵，所以即便是在無法確保外部電源的場所仍能夠使用。
較佳可以為：前述電池收容部係能夠拆卸地收納電池。
更佳可以為：前述驅動控制電路，係具備用以控制從前述電池供應至前述電磁鐵之電力的電磁鐵控制部。
再佳可以為：前述驅動控制電路進一步具備用以檢測前述電池之殘留量的電池殘留量檢測部；前述電磁鐵控制部係控制成，根據藉由前述電池殘留量檢測部所檢測出的前述電池之殘留量而使前述電力成為大致一定。
藉此，即便隨著電池之殘留量的降低使電壓降低，亦可以將往電磁鐵之供應電力維持於既定值。亦即，無論電池殘留量之變化如何，皆能夠將電磁鐵之磁性吸附力保持於一定。
更佳可以為：前述電磁鐵控制部，係使前述馬達未被驅動時供應至前述電磁鐵的電力比前述馬達已被驅動時的電力更小。
在馬達尚未被驅動時，由於來自鑽孔工具之較大的外力不作用於鑽孔機，所以在進行鑽孔加工時並沒有必要事先利用較大的磁性吸附力來固定保持鑽孔機，由於在該鑽孔機之馬達尚未驅動時可以減小被供應至電磁鐵 的電力，所以能夠抑制電池之無謂消耗並更進一步延長該鑽孔機之可使用時間。
較佳亦可以為：前述驅動控制電路，當要使前述馬達停止時，停止對前述馬達之電力供應，並且藉由前述電磁鐵控制部，將供應至前述電磁鐵的電力維持既定時間在停止對前述馬達之電力供應前的狀態，且在經過該既定時間之後減小供應至前述電磁鐵的電力。
在剛停止往馬達之電力供應後，因鑽孔工具係藉由慣性而仍持續旋轉故而有可能從該鑽孔工具承受較大的外力，又因亦有可能作業者為了操作該鑽孔機而施加外力，故而當停止往馬達之電力供應的同時也使往電磁鐵的電力供應停止或是降低時，就有因其等外力而使電磁鐵之磁性吸附脫離並使鑽孔機翻倒等的危險性。相對於此，由於該鑽孔機係在停止往馬達之電力供應後不久的期間在原來狀態下維持往電磁鐵的電力供應，所以能夠減低上述危險性。
更佳可以為：前述電磁鐵控制部，係進行前述電池與前述電磁鐵間之導通的開閉以將來自前述電池之直流電流轉換成週期性的脈衝電流並且控制該脈衝電流之占空比(duty ratio)，可藉由調整前述占空比來控制供應至前述電磁鐵之每單位時間的平均電力。
較佳可以為：前述驅動控制電路係進一步具備用以檢測從前述電池供應至前述馬達之電流值的馬達電流檢測部，前述電磁鐵控制部係根據前述馬達電流檢測部 所檢測出的電流值來控制供應至前述電磁鐵的電力。
可以藉由檢測流動至馬達之電流值來推測馬達之負載狀態、即鑽孔工具所承受的外力，且配合該外力之大小來調整供應至電磁鐵的電力。藉此，亦能夠在外力較小時更加減小供應至電磁鐵的電力以抑制無謂的電力消耗，且更進一步實現低消耗電力化。
較佳可以為：前述驅動控制電路，係進一步具備用以檢測該鑽孔機之傾斜角度的傾角檢測電路；前述驅動控制電路，當該鑽孔機固定保持於鑽孔作業位置時，係根據藉由該傾角檢測電路所檢測的該鑽孔機之傾斜角度的大小，藉由前述電磁鐵控制部來改變從前述電池供應至前述電磁鐵之電力的大小。
雖然由電池所驅動的該鑽孔機，不僅是固定保持於水平的場所來使用，還有固定保持於傾斜的面或垂直的壁、有時天花板來使用，但是在固定保持於非為水平的場所時由於電磁鐵必須藉由其磁性吸附力來承受由鑽孔機本身重量所引起之力，所以為了要事先安全地固定保持鑽孔機所需的磁性吸附力會伴隨鑽孔機之傾斜角度的增加而增加。在該鑽孔機中，由於是根據鑽孔機之傾斜角度的大小來改變供應至電磁鐵的電力之大小，所以在傾斜角度較大時就要供應非常大的電力以產生較大的磁性吸附力，而在傾斜角度較小時能夠減小供應至電磁鐵的電力以減低無謂的消耗電力。
較佳可以為：前述驅動控制電路，係將在開 始前述馬達之驅動時藉由前述傾角檢測電路所檢測出的該鑽孔機之傾斜角度作為初期傾斜角度來記憶，且在該初期傾斜角度與在前述馬達驅動中所檢測出的傾斜角度之差異超過容許傾斜角度時使前述馬達停止。
鑽孔機之傾斜角度在馬達之驅動中變化時，因有電磁鐵之磁性吸附脫離而使鑽孔機翻倒之虞，故而在如此的情況下可以藉由使馬達自動停止來防止帶給作業者的危險。
更佳可以為：前述驅動控制電路，係具備用以控制供應至前述馬達之電力的馬達控制部；前述馬達控制部，係使從前述電池對前述馬達開始供應電力起算既定時間內供應至前述馬達的電力比經過前述既定時間後的電力更小。
具體而言，可以為：前述馬達控制部，係進行前述電池與前述馬達間之導通的開閉，以使供應至前述馬達的來自前述電池之直流電流成為週期性的脈衝電流並且控制該脈衝電流之占空比。
更具體而言，可以為：前述馬達控制部，係使供應至前述馬達的前述脈衝電流之前述占空比在前述既定時間內從0逐漸增加至1。
能夠藉由減小在啟動時供應至馬達的電力，來防止發生較大的湧入電流(inrush current)。又在亦具備馬達電流檢測部的情況，亦能夠藉由測定啟動時的電流值是否過大來診斷馬達控制部之故障。
較佳可以為：進一步具備外部電源輸入部，當在該外部電源輸入部連接有外部電源時，選擇性地使用收容於前述電池收容部的前述電池和連接於前述外部電源輸入部的前述外部電源，作為用以驅動控制前述馬達及前述電磁鐵的電源。
雖然該鑽孔機基本上是由電池所驅動，但是亦可以利用外部電源，藉此能夠在可以確保外部電源的環境中利用外部電源，以抑制被充電至電池的電力之消耗。又，亦能夠藉由外部電源來對安裝於該鑽孔機的狀態之電池進行充電。
以下，基於附圖說明本發明之鑽孔機的實施形態。
10‧‧‧鑽孔機
12‧‧‧本體部
14‧‧‧鑽孔驅動部
16‧‧‧電池
16-1‧‧‧蓋卡合面
18‧‧‧電磁鐵
19‧‧‧接地面
20‧‧‧本體基座
20-1‧‧‧前面壁部
20-2‧‧‧下面壁部
20-3‧‧‧連接凸部
22‧‧‧本體外殼
22-1‧‧‧連接凹部
24‧‧‧把手
28‧‧‧LED顯示部
30‧‧‧滑動機構
32‧‧‧右側面
34‧‧‧左側面
36‧‧‧進給手柄
38‧‧‧手柄安裝部
40‧‧‧銑心刀軸
42‧‧‧鑽孔工具安裝部
44‧‧‧鑽孔工具
45‧‧‧減速機
46‧‧‧馬達蓋
48‧‧‧馬達
50‧‧‧側面
52‧‧‧通氣孔
54‧‧‧上表面
56‧‧‧插塞
58‧‧‧位置調整機構
60‧‧‧位置調整手柄
62‧‧‧電池收容部
62-1‧‧‧底面
64‧‧‧電池蓋
64-1‧‧‧開關卡合突起部
66‧‧‧限制開關
68‧‧‧驅動控制電路
70‧‧‧電磁鐵開關
72‧‧‧壁
74‧‧‧馬達開關
76‧‧‧壁
78‧‧‧主控制部
80‧‧‧電磁鐵控制部
82‧‧‧馬達控制部
84‧‧‧DC/DC轉換器
86‧‧‧過放電防止電路部
88‧‧‧電池殘留量檢測部
90‧‧‧A/D轉換器
92‧‧‧馬達電流檢測部
94‧‧‧A/D轉換器
96‧‧‧馬達開關狀態監視電路
98‧‧‧連鎖輸入部
99‧‧‧橫向偏移檢測電路
100‧‧‧傾斜角檢測電路
101‧‧‧三軸加速度感測器
102‧‧‧外部電源輸入部
104‧‧‧商用電源
106‧‧‧AC/DC轉換器
108‧‧‧外部電源
110‧‧‧電源切換電路
112‧‧‧充電電路
114‧‧‧電源端子
第1圖係本發明之一實施形態的鑽孔機之前方左側面側的立體圖。
第2圖係第1圖所示的鑽孔機前方右側面側之立體圖。
第3圖係第1圖所示的鑽孔機之部分剖視圖。
第4圖係安裝有第1圖所示的鑽孔機之電池的狀態之後方立體圖。
第5圖係卸除第4圖所示的鑽孔機之電池後的狀態之示意圖。
第6圖係顯示驅動控制電路的電路方塊圖。
第7圖係顯示鑽孔機之動作的流程圖。
第8圖係顯示驅動控制電路的另一電路方塊圖。
第9圖係顯示驅動控制電路的更另一電路方塊圖。
第10圖係顯示驅動控制電路的更另一電路方塊圖。
第11圖係顯示驅動控制電路的更另一電路方塊圖。
如第1圖至第5圖所示，本發明之鑽孔機10為電池式之可攜式鑽孔機10，其具備：本體部12；及鑽孔驅動部14，係以相對於本體部12在上下方向往復移動的方式安裝於該本體部12之前方；及電池16，係安裝於本體部12之後方上部；以及電磁鐵18，係安裝於本體部12之下方，用以將本體部固定保持於該鑽孔機之鑽孔作業位置。
如第3圖所示，本體部12，係形成具有L字狀之本體基座20及本體外殼22的構造，該本體基座20係由可供鑽孔驅動部14安裝的前面壁部20-1和可供電磁鐵18安裝的下面壁部20-2所構成，該本體外殼22係安裝於該本體基座20並形成內部空間；本體基座20為鋁製以便確保所需的足夠強度，本體外殼22係以樹脂製的形式來謀求輕量化。又，本體基座20與本體外殼22之連接部分，係形成為可將本體基座20之連接凸部20-3嵌入於本體外殼22之連接凹部22-1的所謂曲徑(labyrinth)構 造，且成為灰塵或水等不易從接縫侵入於內部空間的構造。又，在本體部12之上表面的把手24之附近，係設置有由綠色、黃色、紅色之LED所構成的LED顯示部28，且如後述般，將鑽孔機10之狀態利用顏色或閃爍狀態進行顯示來通知作業者。
鑽孔驅動部14係能夠藉由具有設置於與本體部12間之鳩尾槽(dovetail groove)構造的滑動機構30來對本體部12安裝成能夠上下移動。該滑動機構30，係構成由設定於鑽孔驅動部14側的齒條(rack)(未圖示)和設定於本體部12的小齒輪(pinion)(未圖示)所組成的齒條與小齒輪(rack-and-pinion)構造，且利用手動使在本體部12之右側面32(第2圖)安裝成能夠卸下的進給手柄36進行旋轉，藉此使小齒輪旋轉，並使鑽孔驅動部14對本體部12上下移動。另外，該進給手柄36係可以安裝於本體部12之左側面34(第1圖)上所設置的手柄安裝部38，且可按照狀況安裝於左右任一邊。在鑽孔驅動部14之下部係設置有與銑心刀軸(arbor)40連接的鑽孔工具安裝部42，且在該鑽孔工具安裝部42安裝有鑽頭或環狀刀具等的鑽孔工具44。銑心刀軸40係中介減速機45來與設置於鑽孔驅動部14上部之馬達蓋46內的馬達48連結(第3圖)，藉由驅動該馬達48來旋轉驅動鑽孔工具44。在馬達蓋46之側面50係設置有複數個通氣孔52，且藉由從該通氣孔52流入內部的空氣來冷卻馬達48。將通氣孔52不設置於上面54而是設置於側面 50，係為了盡量不讓水或切削粉末、粉塵等之塵埃進入內部。在鑽孔驅動部14之左側面，係設置有作為切削油之注入口的插塞(plug)56，且在該插塞56安裝附軟管的單觸(one touch)式插口，藉此將切削油供應至鑽孔加工中之鑽孔工具44。
安裝於本體部12之下方的電磁鐵18，係在將接地面19載置於由鐵等之磁性體所構成的鑽孔作業位置之狀態下供應電力，藉此產生磁場並磁性吸附於鑽孔作業位置，且固定保持該鑽孔機10。在電磁鐵18與本體部12之間係設置有位置調整機構58，藉由旋轉能夠裝卸地安裝於位置調整機構58的位置調整手柄60來將本體部12之位置能夠相對於電磁鐵18朝向前後左右進行位置調整。另外，該位置調整手柄60亦可以安裝於位置調整機構58之右側面。
如第4圖及第5圖所示，在本體部12之後方上部係設置有用以容納電池16的電池收容部62，且在該電池收容部62能夠裝卸地安裝有電池16。電池係在被安裝的狀態下使連接端子(未圖示)向下，使得水不易侵入電池內。在電池16已被安裝之狀態下，使能夠朝向前後方向滑動地設置於電池收容部62之上部的電池蓋64從本體部12朝向後方突出並抵接於電池16之呈傾斜狀態的蓋卡合面16-1(第3圖)。在電池蓋64朝向後方突出的狀態下，由於電池蓋64是從上部遮蓋本體部12與電池16之間的間隙，所以可防止切削粉末或水等侵入於電池16 之端子部。又，由於電池16係干涉到電池蓋64而無法朝向上方移動，所以成為無法將電池16從本體部12卸下的狀態。在要將電池16卸下時，係將電池蓋64推向前方並使其退避至本體部12內之後，再將電池16朝向上方拉出。藉由設置如此的電池蓋64，可防止電池16不小心脫落。又，在位於電池蓋64之本體部12內的部分，係設置有朝向下方突出的開關卡合突起部64-1(第3圖)，且在電池64朝向後方突出並抵接於電池16時推壓設置於本體部12的限制開關(limit switch)66(第3圖)以使其接通(ON)，而在退避至前方的狀態下係使限制開關66(第3圖)斷開(OFF)。該限制開關66係與配置於本體部12內的驅動控制電路68(第3圖)連接，並為了監視電池16是否已正確安裝以及電池是否未脫落而使用。電池收容部62之底面62-1係從前方朝向後方形成緩和的斜面，可避免水等積留。被安裝的電池16，係與備置於本體部12之內部空間內的驅動控制電路68電連接，且透過該驅動控制電路68來對馬達48及電磁鐵18供應電力。如後面詳細說明般，從電池16供應至馬達48及電磁鐵18的電力，係配合鑽孔機10之狀況，藉由驅動控制電路68來抑制電力消耗量且適當控制成可以充分地確保安全性。
如第1圖及第2圖所示，在本體部12之左側面34，係設置有用以啟動電磁鐵18的電磁鐵開關70。在電磁鐵開關70之周圍係設置有壁72，使得電磁鐵開關70不易不小心***作。電磁鐵開關70係當按下後方側(在 第1圖所見為左側)之部分時就成為OFF，但是壁72的後方側之部分會變高，使得電磁鐵開關70特別不易從ON誤切換至OFF。又在本體部12之右側面32，係設置有用以啟動馬達48的馬達開關74。在馬達開關74之周圍亦設置有壁76，使得馬達開關74不易不小心***作。
備置於本體部12內且用以控制馬達48及電磁鐵18之驅動的驅動控制電路68，係如第6圖所示具備：具有CPU的主控制部78；以及根據來自該主控制部78之控制信號來控制電磁鐵18的電磁鐵控制部80及控制馬達48的馬達控制部82。在電磁鐵控制部80係搭載有場效電晶體(FET)，該FET係發揮作為開關元件的功能，並連續地進行電池16與電磁鐵18間之導通的開閉，且將來自電池16的直流電流轉換成由週期性之脈衝串所構成的脈衝電流。電磁鐵控制部80，係根據來自主控制部78的控制信號，以調變脈衝電流之脈寬的方式改變FET之開關時序(switching timing)，並控制供應至電磁鐵18的平均電力。亦即，利用脈寬調變(PWM)控制來控制供應至電磁鐵18之每單位時間的平均電力。如此地調整供應至電磁鐵18的平均電力，來產生該狀況所需之大小的磁力。在馬達控制部82，亦與電磁鐵控制部80同樣，搭載有場效電晶體(FET)，且同樣地藉由脈寬調變來控制供應至馬達48的平均電力。有關電磁鐵18及馬達48之控制詳細將於後述。
驅動控制部68係具有DC/DC轉換器84，而 用以驅動驅動控制電路68的電力係藉由與電池16連接的DC/DC轉換器84將電池16之24V電壓降壓至5V電壓而供應。在電池16與驅動控制電路68之間係中介存在有電磁鐵開關70，且在電磁鐵開關70被切斷的狀態下不對驅動控制電路68供應電力，因而，馬達48亦不驅動。又，在電池16與DC/DC轉換器84之間，係設置有由電晶體所構成的過放電防止電路部86，其在電池16之電壓下降至一定值以下的情況時是以不流動更高之電流的方式來切斷以預防過放電所帶來的電池16之惡化。在驅動控制電路68亦設置有檢測電池16之殘留量的電池殘留量檢測部88。該電池殘留量檢測部88係藉由測定電池16之電壓來檢測電池16之殘留量，且輸出與所測定的電池16之電壓值對應的類比信號。該類比信號係在藉由AD轉換器90轉換成數位信號之後被送至主控制部78。主控制部78係根據所接收到的電池電壓值如後述般地控制電磁鐵控制部80以調整供應至電磁鐵18的電力。另外，電池殘留量檢測部88亦可以藉由測定來自電池16之電流值來檢測電池16的殘留量。在驅動控制電路68亦更進一步設置有用以測定流動至馬達48之電流值的馬達電流檢測部92。該馬達電流檢測部92係輸出與所測定之電流值對應的類比信號，該類比信號係在藉由A/D轉換器94轉換成數位信號之後被送至主控制部78。主控制部78，係根據所接收到的馬達電流值來判斷馬達48之狀態，且進行改變往電磁鐵18之供應電力、或停止馬達48的處理。在驅動控制電 路68係更進一步設置有：馬達開關狀態監視電路96，用以監視馬達開關74之ON/OFF狀態；及傾角檢測電路100，藉由三軸加速度感測器101來檢測以接地面19呈水平之狀態為基準(0度)時的該鑽孔機10之傾斜角度；以及橫向偏移檢測電路99，其與傾角檢測電路100共有三軸加速度感測器101，並根據該三軸加速度檢測器101之輸出來檢測該鑽孔機10之橫向偏移。
根據第7圖之流程圖，就該鑽孔機10之動作加以說明。當使電磁鐵開關70設為ON時，就對驅動控制電路68供應電源且開始控制(S10)。驅動控制電路68首先藉由電池殘留量檢測部88來測定電池16之電壓(S12)。驅動控制電路68接著確認被檢測出的電池16之電壓值是否為既定值(15V)以上(S16)，在未達15V的情況從通常控制模式轉移至NG控制模式(S17)。在NG控制模式，係在被判斷出已在該鑽孔機10發生某種異常時或進行不適當操作時轉移，且進行使馬達48停止等的安全處置或藉由LED顯示部28對作業者通知異常。在電池電壓降低時的NG控制模式(S17)，即便馬達開關74被設為ON，馬達48仍不會被驅動並且會使LED顯示部28之紅色的LED進行閃爍來對作業者通知該狀態。在電池16之電壓值為15V以上的情況時，係根據電壓值使LED顯示部28在不同之形態進行閃爍並通知電池16之殘留量(S18)。具體而言，在15V以上且未達17V時使紅色的LED進行閃爍，在17V以上且未達19V時使紅色和 黃色的LED進行閃爍，在19V以上時使紅色和黃色和綠色的LED進行閃爍。
驅動控制電路68接著利用馬達開關狀態監視電路96確認馬達開關74之ON/OFF的狀態(S19)。與電磁鐵開關70之ON同時當馬達48不小心被驅動時由於很危險，所以在將電磁鐵開關70設為ON時馬達開關74已變成ON的情況就會轉移至NG控制模式(S20)，即便馬達開關74為ON，馬達48仍不會被驅動並且會使綠色的LED進行閃爍以對作業者通知該狀態。一旦將馬達開關74設為OFF時就會從該NG控制模式脫離而回到通常控制模式。
在電磁鐵開關70被設為ON而電磁鐵18被驅動且馬達開關74為OFF的情況，係測定電池16之電壓值直至馬達開關74變成ON為止(S21)，並且利用傾角檢測電路100進行該鑽孔機10之傾斜角度的測定(S22)。電磁鐵控制部80，係根據所測定的電池16之電壓值和傾斜角度來調整供應至電磁鐵18的電力(S23)。具體而言，電磁鐵控制部80，係如上述般地藉由脈寬調變(PWM)來調整供應至電磁鐵18的電力。亦即，藉由改變內置的FET之ON與OFF的時間比(占空比)，來改變脈衝電流之脈寬並控制每單位時間的平均電力以控制供應至電磁鐵18的電力。在馬達48尚未被驅動的狀態下，由於伴隨加工之較大的外力並未作用所以固定保持鑽孔機10之力亦可不那麼大。因而，由於供應至電 磁鐵18的電力亦沒有必要那麼大，所以會減小占空比並呈不消耗必要以上之較大電力的待機狀態。在本實施形態中，當在該待機狀態下該鑽孔機10之傾斜角度未達30度時，就會在電池16被充滿電的狀態、即電池電壓為24V的狀態下將占空比設定為0.5。但是，由於電池16之電壓係繼續使用並隨著殘留量減少而電力逐漸降低，所以當以相同的占空比來控制時供應至電磁鐵18的電力亦會逐漸變小，不久雖然仍保持鑽孔機10但是無法獲得充分之大小的磁性吸附力。又，當預估電壓之降低並從最初設定為較大的占空比時就會消耗該部分無謂的電力。因此，該鑽孔機10，係根據利用電池殘留量檢測部88所測定的電池16之電壓值來改變占空比。例如，在電池16之電壓從24V下降至20V時使占空比從0.5增加至0.6，使得供應至電磁鐵18的平均電力大致成為一定。藉此，由於無論電池16之電壓如何皆可供應最佳的電力，所以不會消耗必要以上之較大的電力而可謀求省電力化，並且在另一方面鑽孔機10不會因磁性吸附力降低而脫落亦可確保安全性。在該鑽孔機10之傾斜角度為30度以上時就可根據電池16之電壓值來將如上述所決定的占空比更進一步改變成更大的值以加大電磁鐵18之磁性吸附力。其次，驅動控制電路68係計數時間直至馬達開關74被設為ON為止(S24)，當經過10秒以上時使LED顯示部28之綠色LED進行高速閃爍，並通知電磁鐵18是在被設為ON的狀態下(S25)。
當在正常啟動並處於通常控制模式之狀態下使馬達開關74設為ON時(S26)，傾角檢測電路100就測定該鑽孔機10之傾斜角度，且驅動控制電路68係記憶該傾斜角度作為初始傾斜角度(S27)。接著電磁鐵控制部80使供應至電磁鐵18的脈衝電流之占空比增加至1(S28)。亦即直接供應來自電池16之直流電流以使磁性吸附力形成為最大。另一方面，馬達控制部82係開始馬達48之控制，雖然可藉此使電力供應至馬達48並使馬達48開始旋轉驅動，但是在剛將馬達開關74設為ON之後係可控制成供應至馬達48的電力逐漸變大(S29)。具體而言，在將馬達開關74設為ON之後大約花2秒使供應至馬達48的脈衝電流之占空比逐漸從0增加至1。如此可以藉由進行所謂軟式啟動(soft start)控制來抑制較大的湧入電流之發生並預防電路或電池之損傷。又，亦可以診斷馬達控制部82之FET的故障。換句話說，在馬達控制部82內之FET正常地動作時，由於在剛將馬達開關74設為ON之後脈衝電流的占空比較小，所以由馬達電流檢測部92所檢測的電流值應為較小，但是在FET短路的情況由於無法形成脈衝電流而會使來自電池16之直流電流直接流動並檢測出較大的電流值(15A以上)，所以可以藉此判斷FET已故障(S30)。在被判斷出FET已故障的情況，就轉移至NG控制模式並使紅色和綠色的LED交互地進行閃爍以對作業者通知該異常(S31)。
當馬達控制部82之FET正常地動作而往馬達 48的脈衝電流之占空比增加至1時就使LED顯示部28之綠色的LED點亮，並顯示馬達48被正常驅動(S32)。在馬達48之旋轉驅動正常開始之後，馬達電流檢測部92亦繼續流動至馬達48的電流值之檢測並持續監視馬達48之負載狀態。剛進行馬達48之驅動後，通常由於是處於無負載狀態，所以流動至馬達48的電流較小，且在該鑽孔機10未達10A。當鑽孔工具44接觸到加工對象物並開始加工時由於往馬達48的負載會變大所以流動有10A以上之較大的電流。亦即，可以藉由檢測流動至馬達48的電流來判斷鑽孔機10之加工狀況。驅動控制電路68係藉由馬達電流檢測部92來檢測馬達48之電流值(S33)，且開始馬達48之驅動當電流值未達10A時就計數時間(S34)，當該狀態持續7秒以上時就使綠色LED進行高速閃爍(S35)。然後，當持續10秒以上時(S36)就轉移至NG控制模式(S37)。當轉移至NG控制模式時馬達控制部82就會將占空比設為0並停止往馬達48之電力供應且使馬達48停止。如此，在不進行加工的狀態下不會因馬達48長時間持續被驅動而無謂消耗電力。
當馬達48被驅動之後經過10秒以前開始鑽孔加工而電流值上升至10A以上時，就利用傾角檢測電路100來測定該鑽孔機10之傾斜角度，且確認是否未相對於在步驟S27所設定的初始傾斜角度傾斜30度以上。相對於初始傾斜角度之傾斜為未達30度時，利用橫向偏移檢測電路99來確認該鑽孔機10是否未偏移位置(S40) 。在該鑽孔機10已傾斜30度以上或已偏移位置的情況，由於藉由電磁鐵18之磁性吸附力所進行之固定會脫落的可能性較高所以讓電磁鐵脫離且轉移至NG模式以使馬達48之驅動強制停止(S39、S41)。在該鑽孔機10之傾斜角度及偏移位置沒有異常的情況，係根據流動於馬達48之電流值的大小使LED顯示部28以不同之形態進行點亮或閃爍，並顯示往馬達48之負載狀況(S42)。具體而言，未達18A時綠色的LED會點亮，18A以上且未達22A時綠色和黃色的LED會點亮，22A以上且未達25A時綠色和黃色和紅色的LED會點亮，然後25A以上且未達30A時綠色和黃色和紅色的LED會高速閃爍。當馬達開關74被設為OFF時(S44)，就會停止往馬達48之電力供應，且停止使馬達48停止(S45)。在馬達開關74成為ON的狀態下，被檢測出的電流值成為0A的情況(S46)，由於電路斷線的可能性或馬達48之電刷因磨損而變成無法通電之狀態的可能性較高所以會轉移至NG控制模式並使馬達控制部82中的占空比設為0，並且使綠色和紅色的LED交互地閃爍以通知異常(S47)。在電流值再次降低至未達10A的情況(S48)係判斷已變成無負載狀態，並回到進行時間計數的步驟(S34)。進行鑽孔加工而電流值上升至30A以上時(S50)，因有往馬達48之負載過高使得馬達48故障、或因較大之電流使基板或電線、電池等故障的可能性，故而會轉移至NG控制模式，且使馬達48停止(S51)。使馬達48停止時係停止往馬 達48之電力供應，但是剛停止往馬達48之電力供應之後由於馬達48及鑽孔工具44會利用慣性而短暫地持續旋轉，又有作業者為了藉由進給手柄36將鑽孔工具44緊壓於加工對象物而施力的可能性，所以電磁鐵18係在停止往馬達48之電力供應之後的最初2秒直接維持占空比1的狀態並藉由較強的磁性吸附力來維持吸附狀態而使鑽孔機10不會脫落。然後，經過2秒後將占空比減小大約一半並設為上述之待機狀態。藉此，一邊確保馬達48之緊急停止時的安全性，一邊抑制無謂的消耗電力。當電流值為25A以上且未達30A時(S52)，往馬達48之負載就處於稍微高的狀態，當持續2秒以上該狀態時(S54)，馬達控制部82就會逐漸降低往馬達48之脈衝電流的占空比(S56)，且利用馬達電流檢測部92來確認往馬達48之負載是否已降低使得電流值下降至未達25A(S58)。在即便將占空比下降至0.5仍無法消除過負載狀態且電流值未下降至未達25A的情況(S60、S62)，就會與檢測出30A以上之電流時相同地轉移至NG控制模式，且停止往馬達48之供應電力並且將電磁鐵18控制成如上述般剛停止往馬達48之電力供應之後的既定時間係維持占空比1之狀態，且在經過既定時間後將占空比減小大約一半(S65)。在從步驟S52至S65中不立即使馬達48停止，係為了要防止因頻繁地停止而引起的作業性降低。又，使往馬達48之供應電力慢慢降低，係因有可能在使馬達48緊急停止時因馬達48等之慣性傳遞至鑽孔工具44之刀尖使得刀 尖損傷所致。
設置於本體部12的電池蓋64，係如上述在電池16被正常安裝的狀態下朝向後方突出以不使電池16脫落的方式保持，並且藉由開關卡合突起部64-1來將限制開關66設為ON。該限制開關66，係發揮作為與驅動控制電路68連接的連鎖(interlock)輸入部98之功能，在馬達48被驅動之狀態下當電池蓋64朝向前方滑動使限制開關66成為OFF時，驅動控制電路68就會偵測限制開關66已變成OFF且轉移至NG控制模式以停止馬達48之驅動。即便是在連鎖之NG控制模式中，驅動控制電路68仍會停止往馬達48之電力供應，並且電磁鐵18係在停止往馬達48之電力供應之後的最初2秒維持占空比1之狀態並維持較強之磁性吸附力的吸附狀態，且在經過2秒後減小占空比並呈上述的待機狀態。
如第8圖所示，在該鑽孔機10中，進一步具備外部電源輸入部102、AC/DC轉換器106及電源切換電路110，亦可以將商用電源104連接於外部電源輸入部102藉此可以從外部確保電源。電源切換電路110亦可作為可供作業者操作的手動開關，藉此作業者亦可用手動來切換電源切換電路110，亦可藉此從電池16和商用電源104任意地選擇使用該鑽孔機10的電源。或是，當商用電源104連接於外部電源輸入部102時，電源切換電路110不僅可將電池16亦可將外部電源108自動地選擇作為電源。
如第9圖所示，在該鑽孔機10中，除了第8圖之構成亦可進一步具備充電電路112。該充電電路112，係在外部電源108連接於外部電源輸入部102的狀態下，電池殘留量檢測部88所檢測出的電池殘留量降低至既定值以下時，利用外部電源108之電力來將電池16進行充電。另外，電池16之充電中，係以商用電源104作為該鑽孔機10之電源來使用。
如第10圖所示，在該鑽孔機10中，係具備有外部電源輸入部102、AC/DC轉換器106及充電電路112，當在外部電源輸入部102連接有商用電源104時，該鑽孔機10就會以商用電源103作為電源來使用以取代電池16，並且藉由充電電路112進行電池16之充電。此時的電池16，係固定於本體部12。
如第11圖所示，在該鑽孔機10中，係使可供電池16連接的電源端子114兼具備第8圖至第10圖中的外部電源輸入部102之功能，亦可以將外部電源108連接於電源端子114。一旦將電池16從電源端子114拆除並連接外部電源108，藉此就可以藉由外部電源108來驅動該鑽孔機10。
由於本發明之鑽孔機10，係將電池16作為電源來驅動馬達48和電磁鐵18，所以即便是在無法確保商用電源等之外部電源的情況下仍可以使用，且能夠擴大該使用範圍。又，當藉由電磁鐵18來固定保持本體部時，與使用永久磁鐵的情況相較，就具有成本較便宜且可以用 簡單之構造來實現的優點。亦即，在想要獲得利用永久磁鐵來固定保持鑽孔機10所需之磁力的情況時，就不得不使用高價的磁性材料(例如釹(neodymium))而使成本變高。又，有必要設置用以遮蔽磁通的隔板及用以使其移動的齒輪或槓桿等之機械構造且裝置會複雜化。在藉由電池16驅動電磁鐵18的情況時，雖然會發生電池16之消耗電力的問題，但是在本發明之鑽孔機10中，如先前述般，由於採用適當控制供應至電磁鐵18的電力而盡量抑制電力之無謂消耗的控制，所以在實際使用中能夠確保足夠的驅動時間。又同時，在偵測到裝置之異常時，亦能安全地使驅動停止。
在上述實施形態中，雖然供應至馬達48驅動時的電磁鐵18之脈衝電流的占空比除了異常時以外都會成為最大的1，但是並不一定需要如此，亦可根據流過馬達48的電流值判斷馬達48之負載狀態，並按照馬達48之負載狀況來增減占空比。例如亦可控制成，由於在鑽孔工具44開始加工加工對象物時施加有較大的負載所以加大占空比，又由於之後加工狀態穩定時負載稍微變小所以配合此減小占空比，而進一步抑制消耗電力。又，電磁鐵控制部及馬達控制部中的控制亦可不採用脈寬調變控制，而是藉由放大器之線性電流控制來進行。另外，上述實施形態中的占空比或電壓值等具體的數值只不過是一實施形態中的例示值，其當然能夠改變成適當值。
10‧‧‧鑽孔機
12‧‧‧本體部
14‧‧‧鑽孔驅動部
16‧‧‧電池
18‧‧‧電磁鐵
19‧‧‧接地面
22‧‧‧本體外殼
24‧‧‧把手
28‧‧‧LED顯示部
30‧‧‧滑動機構
34‧‧‧左側面
36‧‧‧進給手柄
38‧‧‧手柄安裝部
40‧‧‧銑心刀軸
42‧‧‧鑽孔工具安裝部
44‧‧‧鑽孔工具
46‧‧‧馬達蓋
50‧‧‧側面
52‧‧‧通氣孔
54‧‧‧上表面
56‧‧‧插塞
58‧‧‧位置調整機構
60‧‧‧位置調整手柄
64‧‧‧電池蓋
70‧‧‧電磁鐵開關
72‧‧‧壁

Claims (14)

  1. 一種鑽孔機，其具備：本體部；及電磁鐵，其安裝於前述本體部，用以將該本體部固定保持於該鑽孔機之鑽孔作業位置；及鑽孔驅動部，係具有用以旋轉驅動鑽孔工具的馬達，且為了使前述鑽孔工具相對於藉由該鑽孔機進行鑽孔加工的被加工物接近或離開而安裝成可對前述本體部往復運動；以及驅動控制電路，其設置於前述本體部，用以驅動控制前述馬達及前述電磁鐵；前述本體部，係具有電池收容部；前述驅動控制電路，係以收納於前述電池收容部的電池作為電源來驅動控制前述馬達及前述電磁鐵。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鑽孔機，其中，前述電池收容部係能夠拆卸地收納電池。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的鑽孔機，其中，前述驅動控制電路，係具備用以控制從前述電池供應至前述電磁鐵之電力的電磁鐵控制部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的鑽孔機，其中，前述驅動控制電路進一步具備用以檢測前述電池之殘留量的電池殘留量檢測部；前述電磁鐵控制部係控制成，根據藉由前述電池殘留量檢測部所檢測出的前述電池之殘留量而使前述電力成為 大致一定。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的鑽孔機，其中，前述電磁鐵控制部，係使前述馬達未被驅動時供應至前述電磁鐵的電力比前述馬達已被驅動時的電力更小。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的鑽孔機，其中，前述驅動控制電路，當要使前述馬達停止時，停止對前述馬達之電力供應，並且藉由前述電磁鐵控制部，將供應至前述電磁鐵的電力維持既定時間在停止對前述馬達之電力供應前的狀態，且在經過該既定時間之後減小供應至前述電磁鐵的電力。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的鑽孔機，其中，前述電磁鐵控制部，係進行前述電池與前述電磁鐵間之導通的開閉以將來自前述電池之直流電流轉換成週期性的脈衝電流並且控制該脈衝電流之占空比，藉由調整前述占空比來控制供應至前述電磁鐵之每單位時間的平均電力。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的鑽孔機，其中，前述驅動控制電路係進一步具備用以檢測從前述電池供應至前述馬達之電流值的馬達電流檢測部，前述電磁鐵控制部係根據前述馬達電流檢測部所檢測出的電流值來控制供應至前述電磁鐵的電力。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的鑽孔機，其中，前述驅動控制電路，係進一步具備用以檢測該鑽孔機之傾斜角度的傾角檢測電路；前述驅動控制電路，當該鑽孔機固定保持於鑽孔作業 位置時，係根據藉由該傾角檢測電路所檢測的該鑽孔機之傾斜角度的大小，藉由前述電磁鐵控制部來改變從前述電池供應至前述電磁鐵之電力的大小。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的鑽孔機，其中，前述驅動控制電路，係將在開始前述馬達之驅動時藉由前述傾角檢測電路所檢測出的該鑽孔機之傾斜角度作為初期傾斜角度來記憶，且在該初期傾斜角度與在前述馬達驅動中所檢測出的傾斜角度之差異超過容許傾斜角度時使前述馬達停止。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述的鑽孔機，其中，前述驅動控制電路，係具備用以控制供應至前述馬達之電力的馬達控制部；前述馬達控制部，係使從前述電池對前述馬達開始供應電力起算既定時間內供應至前述馬達的電力比經過前述既定時間後的電力更小。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的鑽孔機，其中，前述馬達控制部，係進行前述電池與前述馬達間之導通的開閉，以使供應至前述馬達的來自前述電池之直流電流成為週期性的脈衝電流並且控制該脈衝電流之占空比。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的鑽孔機，其中，前述馬達控制部，係使供應至前述馬達的前述脈衝電流之前述占空比在前述既定時間內從0逐漸增加至1。
  14. 如申請專利範圍第1或2項所述的鑽孔機，其中，進一步具備外部電源輸入部，當在該外部電源輸入部 連接有外部電源時，選擇性地使用收容於前述電池收容部的前述電池和連接於前述外部電源輸入部的前述外部電源，作為用以驅動控制前述馬達及前述電磁鐵的電源。
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