專利名稱：一種用于便攜型機械加工工具的電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械加工工具領(lǐng)域，例如彎管機、鉆孔機、砂輪機、攻絲機或螺紋切削機或螺紋銑切機、剪料機、板手或測力改錐等。
較具體地，本發(fā)明涉及用于這些工具的操作的電機。
此外，本發(fā)明涉及配備有用于機械加工工具操作的電機的機械加工工具。
目前，備有工作電機的便攜型機械加工工具要求操作者通過以適當(dāng)?shù)姆绞讲僮麟姍C來驅(qū)動工具的主要運動，該適當(dāng)?shù)姆绞胶凸ぞ唠S時所處的情況有關(guān)。
因此，操作者是根據(jù)他所“感覺”到的工具隨時所處的情況，來執(zhí)行對工工具的驅(qū)動的。
例如，鉆孔機的電機上配備有一個控制電路，其中含有三端可控硅、兩端開關(guān)、和被動元件等，還有一個可變電阻元件，該元件通過一個按鈕接入，當(dāng)按鈕被按下時鉆頭的轉(zhuǎn)速將得到調(diào)節(jié)。
這樣，目前的便攜型加工工具配備了用來干預(yù)它的主要運動的簡單裝置，但是其驅(qū)動仍取決于操作者的敏感程度，以及處理和干預(yù)情況。
然而，由于加工工具主要運動的驅(qū)動是依賴于操作者的感覺進行的，所以加工的準(zhǔn)確性和結(jié)果就可能不是十分精確。
本發(fā)明的目的是提供一種帶電機的便攜型機械加工工具，其中工具的主要運動是由電機自身根據(jù)工具隨時所處的情況自動地進行驅(qū)動的，也就是說，它具有反饋的特點。
這一目的是這樣達到的給加工工具(或者最好說成給相應(yīng)的工作電機)配置一個控制電子設(shè)備，該設(shè)備環(huán)繞著一個單片微處理器布置，該處理器的編程可以處理代表工具工作情況即應(yīng)力的輸入數(shù)據(jù)(例如從應(yīng)力獲取的電流)，從而提供輸出數(shù)據(jù)，以干預(yù)工具自身的主要運動。對工具主要運動的驅(qū)動起干預(yù)作用的物理量是電壓。
控制設(shè)備包括向上述微處理器提供輸入數(shù)據(jù)的傳感器和實現(xiàn)由微處理器編程確定的對主要運動的干預(yù)的執(zhí)行裝置?？刂圃O(shè)備中除了已編程的單片微處理器之外還有所有的的低功率和低能耗電路元件。在加工工具上安裝了控制設(shè)備不會影響它的便攜性，因為采用上述的創(chuàng)造性設(shè)計這只會帶來十分小的影響。
因此，本發(fā)明涉及一種用于機械加工工具的便攜型電機，它含有一根工作輸出軸，其特征在于，它包括用來探測上述輸出軸的轉(zhuǎn)速的裝置;
用來探測該電機的輸入電壓的大小和相位的裝置;
用來探測被負(fù)載吸收的電流的裝置;
對由上述各探測裝置所探測的值進行處理做了編程的微處理器裝置;
用來在開始時產(chǎn)生線性加速的裝置;
用來在停機時產(chǎn)生線性減速的裝置;
用來使工具來回變速的裝置，其電壓由上述微處理器根據(jù)其對上述探測值的處理來控制;以及用來控制前向運轉(zhuǎn)、反向運轉(zhuǎn)和存儲運轉(zhuǎn)的裝置。
本發(fā)明還涉及這樣的電機，它進一步配備了顯示電機狀態(tài)的裝置。
優(yōu)選實施例將在后面說明。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明給出了多個重要的優(yōu)點。它們具有經(jīng)濟方面的意義，因為本發(fā)明允許低的制造成本和運轉(zhuǎn)時的低能耗;另外的優(yōu)點是小型化，但本發(fā)明仍可使人們得到對工具隨時所處的工作狀態(tài)具有反饋能力的便攜型機械加工工具。
微處理器的編程可以根據(jù)需加工的材料的不同，對每種類型的工具給出最適當(dāng)?shù)碾妷嚎刂?。所以反饋能力是可以對每一種具體情形進行編程的。
微處理器是可以互換的，如果對每個單項工作情況提供一處微處理器。
本發(fā)明最好通過下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明來理解，該優(yōu)選實施例只是一個例子，而決不是限制。在附圖中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明的指導(dǎo)的電機的縱向剖面圖，該電機適用于彎管機;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的指導(dǎo)的電機的縱向剖面圖，該電機適用于鉆孔機或紋絲機;
圖3是構(gòu)成控制圖1和圖2的電機的設(shè)備的電子電路的電原理圖;
圖4代表圖3的控制電子電路和操作者之間的界面;
圖5是配備有圖1的電子控制電機的彎管機的縱向剖圖;以及圖6是配備有圖2的電子控制電機的攻絲機的縱向剖面圖。
參見圖1和2，可以看到兩個便攜型機械加工工具，其上配備了根據(jù)本發(fā)明的指導(dǎo)的電機。它們都含有一個由轉(zhuǎn)子6、定子7和電刷8、8’組成的電機。該電機通過一個傳動機構(gòu)連接到輸出軸9、9a上。
本發(fā)明的特色在于控制這個電機的電子電路。該電子電路安裝在電路板1、2、3上，它們接收來自傳感器或探測器4的輸入數(shù)據(jù)。
該加工機還具有用來輸入操作者的控制信號的裝置，該裝置由按鍵10、11和12組成，對此下面將有說明。
圖3詳細(xì)地示出了控制電子電路。
它包括3個電路板1、2、3，布置在位于電路板3上的微處理器30的周圍。
電子電路還含有一個由兩個霍爾(Hall)效應(yīng)傳感器4’，4”組成的傳感器4，用以探測輸出軸9的轉(zhuǎn)速，即每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。
單片式微處理器或微芯片30和傳感器4相連，接收代表兩個霍爾效應(yīng)傳感器4’、4”的邏輯狀態(tài)的輸入數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明目前的實施例中，微處理器30的型號是SGS-ST62T10。然而，微處理器30也可以是任何可購買到的，適配于這里的控制電路的其他型號，例如摩托羅拉(Motorola)的68K05型或者齊勞格(Zilog)的Z86系列中的某個型號，這不會偏離本發(fā)明的范疇。
微處理器30在比較器電路31的輸入端重現(xiàn)上述兩個霍爾效應(yīng)傳感器4’、4”的邏輯組合狀態(tài)，比較器電路31對輸入信號進行這樣的處理，使處理的結(jié)果在微處理器30的針腳NMI(不可遮掩中斷)上給出由1代表的高態(tài)邏輯電平(當(dāng)采用正邏輯工作時)。
當(dāng)傳感器4’、4”的組合狀態(tài)變化時(也即有一個并且只有一個傳感器的狀態(tài)變化時)，對應(yīng)于上述針腳NMI的狀態(tài)發(fā)生變化，該變化將產(chǎn)生一個不可遮掩的中斷。在執(zhí)行這種中斷的過程中，通過使輸出軸的轉(zhuǎn)速增加或減小而出現(xiàn)新的狀態(tài)，同時使集成式比較器電路31輸入端處更新為新的狀態(tài)，這樣就可以對傳感器4’、4”的新的組合狀態(tài)變化進行探測。
控制電子電路還含有用來探測輸入電壓的裝置，以給上述微處理器30提供有關(guān)的基準(zhǔn)，該輸入電壓以半波的形式呈現(xiàn)在節(jié)點20處。如果考慮到主頻，就可探測到峰值電壓。
探測到的模擬量以8比特的格式被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，該數(shù)字被存儲起來。根據(jù)探測到的值可以計算出電機所取得的力矩和功率。
還提供了一個過零傳感器，以給出電壓的相位。
此外控制電子電路還含有用來探測由處于應(yīng)力下的負(fù)載所取的電流的裝置。
該探測在對應(yīng)于節(jié)點22處的最大吸收點上進行(那里的電流基本上具有正弦形狀)。
再有，控制電子電路還含有用來驅(qū)動輸出軸的裝置，該裝置由一個接通的三端可控硅23組成。根據(jù)相位傳感器21的輸出，三端可控硅以脈沖形式接通，編程的設(shè)計使得這些脈沖相對于過零點延遲40μs，以達到所需的輸出軸轉(zhuǎn)速。延遲愈多，則轉(zhuǎn)速愈小。這就是說，以例如每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)表示的轉(zhuǎn)速是反比于三端可控硅脈沖相對于由傳感器21探測到的過零點的延遲量的。微處理器30根據(jù)探測到的值，通過控制三端可控硅23(即通過產(chǎn)生一個由編程確定的均方根電壓，該電壓可以是作為省缺值的預(yù)置值，或者可以由操作者設(shè)定)來控制電機，以獲得所需的轉(zhuǎn)速。
這樣，電機的驅(qū)動組件包括三端可控硅23和微處理器30本身。
該驅(qū)動組件根據(jù)操作者的控制，通過繼電器24、25向電機定子和電刷提供電源，這兩個繼電器的連接方式使得只有其中的一個可以動作。電刷的電源根據(jù)它相對于定子電源是正還是負(fù)來以不同的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動電機。
操作者的控制分為前向運轉(zhuǎn)鈕11’，反向運轉(zhuǎn)鈕12’和運轉(zhuǎn)設(shè)定鈕10’。
控制電子電路由電源組件1供電。它包括變壓器10、整流裝置11和由電壓控制器12構(gòu)成的穩(wěn)壓裝置。電源組件向上述兩個繼電器提供未經(jīng)穩(wěn)壓的12V直流電壓，向處理信息的電路提供穩(wěn)壓的5V電壓。
和微處理器30連接的還有一個顯示器40，顯示關(guān)于電機狀態(tài)的信息。該顯示器和微處理器的連接裝置由連接總線組成，該連接裝置上還有一個接插件板41，用于連接其他感興趣的設(shè)備。
除了顯示器之外，還可以提供一個器件，它能夠以例如莫爾斯電碼發(fā)出聲音信號，表示狀態(tài)的信息，這樣操作者的視線就不必離開他正在進行的操作。
圖4畫出了操作者和電子電路之間的界面。其中包括一個紅色發(fā)光二極管12”和三個按鈕10’、11’、12’，還有上述的接插件板41，其中發(fā)光二極管12”也已在圖3中示出，當(dāng)它發(fā)光時表明加工機處于電源接通狀態(tài)，按鈕11’、12’和10’分別用來控制前向運轉(zhuǎn)、反向運轉(zhuǎn)和運轉(zhuǎn)存儲，這里對接插件板畫出了兩個插座。
圖5和圖6分別畫出配備了根據(jù)本發(fā)明的電機的彎管機和攻絲機。
彎管機和攻絲機由輸出軸通過傳動機構(gòu)來驅(qū)動。
上面借助于一個具體的實施例對本發(fā)明進行了公開和說明，但是需要明確地認(rèn)識到，在不偏離根據(jù)所附權(quán)利要求所確定的保護范圍的情況下，可以做出各種改變、添加和/或刪減。
權(quán)利要求
1.一種用于便攜型機械加工工具的電機，它含有一根工作輸出軸，其特征為，它包括用來探測上述輸出軸的轉(zhuǎn)速的裝置；用來探測該電機的輸入電壓的大小和相位的裝置；用來探測被負(fù)載所吸收的電流，力矩以及相關(guān)的軸狀態(tài)控制的裝置；對由上述探測裝置探測到的值進行處理做了編程的微處理器裝置；用來在開始時產(chǎn)生線性加速的裝置；用來在停機時產(chǎn)生線性減速的裝置；用來使工具來回變速的裝置，其電壓由上述微處理器根據(jù)其對上述探測值的處理來控制；以及用來控制前向運轉(zhuǎn)、反向運轉(zhuǎn)和存儲運轉(zhuǎn)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于便攜型機械加工工具的電機，它還包括用來向操作者顯示電機狀態(tài)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電機，其中的上述顯示裝置由一個字母數(shù)字顯示器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電機，其中的上述顯示裝置由一個信號發(fā)聲器件構(gòu)成。
5.一種便攜型機械加工工具，它配備有根據(jù)權(quán)利要求1的電機，以進行工作。
全文摘要
一種用于便攜型機械加工工具的電機，它包括一根工作輸出軸；用來探測上述輸出軸的轉(zhuǎn)速的裝置；用來探測電機上的輸入電壓的大小和相位的裝置；用來探測被負(fù)載吸收的電流的裝置；對由上述各探測裝置探測到的探測值進行處理做了編程的微處理器裝置；用來在開始時產(chǎn)生線性加速的裝置；用來在停機時產(chǎn)生線性減速的裝置；用來使工具來回變速的裝置，其電壓由上述微處理器根據(jù)其對上述探測值的處理來控制，以及用來控制前向運轉(zhuǎn)、反向運轉(zhuǎn)和運轉(zhuǎn)存儲的裝置。
文檔編號B25F5/00GK1112308SQ9510306
公開日1995年11月22日 申請日期1995年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月10日
發(fā)明者卡波魯索·亞歷山德羅, 卡波魯索·馬里奧, 拉蒙蒂·洛薩諾, 拉蒙蒂·斯苔方諾 申請人:C.M.L.機械制造股份有限公司