CN1050466C - 一种用于便携型机械加工工具的电机 - Google Patents

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Abstract

一种用于便携型机械加工工具的电机，它包括一根工作输出轴；用来探测上述输出油的转速的装置；用来探测电机上的输入电压的大小和相位的装置；用来探测被负载吸收的电流的装置；对由上述各探测装置探测到的探测值进行处理做了编程的微处理器装置；用来在开始时产生线性加速的装置；用来在停机时产生线性减速的装置；用来控制工具的速度的装置，其电压由上述微处理器根据其对上述探测值的处理来控制，以及用来控制前向运转、反向运转和存储设定的运转状态的装置。

Description

一种用于便携型机械加工工具的电机
本发明涉及机械加工工具领域，例如弯管机、钻孔机、砂轮机、攻丝机或螺纹切削机或螺纹铣切机、剪料机、板手或测力改锥等。
较具体地，本发明涉及用于这些工具的操作的电机。
此外，本发明涉及配备有用于机械加工工具操作的电机的机械加工工具。
目前，备有工作电机的便携型机械加工工具要求操作者通过以适当的方式操作电机来驱动工具的主要运动，该适当的方式和工具随时所处的情况有关。
因此，操作者是根据他所“感觉”到的工具随时所处的情况，来执行对工工具的驱动的。
例如，钻孔机的电机上配备有一个控制电路，其中含有三端可控硅、两端开关、和被动元件等，还有一个可变电阻元件，该元件通过一个按钮接入，当按钮被按下时钻头的转速将得到调节。
这样，目前的便携型加工工具配备了用来干预它的主要运动的简单装置，但是其驱动仍取决于操作者的敏感程度，以及处理和干预情况。
然而，由于加工工具主要运动的驱动是依赖于操作者的感觉进行的，所以加工的准确性和结果就可能不是十分精确。
本发明的目的是提供一种带电机的便携型机械加工工具，其中工具的主要运动是由电机自身根据工具随时所处的情况自动地进行驱动的，也就是说，它具有反馈的特点。
这一目的是这样达到的：给加工工具(或者最好说成给相应的工作电机)配置一个控制电子设备，该设备环绕着一个单片微处理器布置，该处理器的编程可以处理代表工具工作情况即应力的输入数据(例如从应力获取的电流)，从而提供输出数据，以干预工具自身的主要运动。对工具主要运动的驱动起干预作用的物理量是电压。
控制设备包括向上述微处理器提供输入数据的传感器和实现由微处理器编程确定的对主要运动的干预的执行装置。控制设备中除了已编程的单片微处理器之外还有所有的的低功率和低能耗电路元件。在加工工具上安装了控制设备不会影响它的便携性，因为采用上述的创造性设计这只会带来十分小的影响。
因此，本发明涉及一种用于机械加工工具的便携型电机，它含有一根工作输出轴，其特征在于，它包括：
用来探测上述输出轴的转速的装置；
用来探测该电机的输入电压的大小和相位的装置；
用来探测被负载吸收的电流的装置；
对由上述各探测装置所探测的值进行处理做了编程的微处理器装置；
用来在开始时产生线性加速的装置；
用来在停机时产生线性减速的装置；
用来控制工具的速度的装置，其电压由上述微处理器根据其对上述探测值的处理来控制；以及
用来控制前向运转、反向运转和存储设定的运转状态的装置。
本发明还涉及这样的电机，它进一步配备了显示电机状态的装置。
优选实施例将在后面说明。
本发明的优点
本发明给出了多个重要的优点。它们具有经济方面的意义，因为本发明允许低的制造成本和运转时的低能耗；另外的优点是小型化，但本发明仍可使人们得到对工具随时所处的工作状态具有反馈能力的便携型机械加工工具。
微处理器的编程可以根据需加工的材料的不同，对每种类型的工具给出最适当的电压控制。所以反馈能力是可以对每一种具体情形进行编程的。
微处理器是可以互换的，如果对每个单项工作情况提供一处微处理器。
本发明最好通过下面结合附图对优选实施例的详细说明来理解，该优选实施例只是一个例子，而决不是限制。在附图中，
图1是根据本发明的指导的电机的纵向剖面图，该电机适用于弯管机；
图2是根据本发明的指导的电机的纵向剖面图，该电机适用于钻孔机或纹丝机；
图3是构成控制图1和图2的电机的设备的电子电路的电原理图；
图4代表图3的控制电子电路和操作者之间的界面；
图5是配备有图1的电子控制电机的弯管机的纵向剖图；以及
图6是配备有图2的电子控制电机的攻丝机的纵向剖面图。
参见图1和2，可以看到两个便携型机械加工工具，其上配备了根据本发明的指导的电机。它们都含有一个由转子6、定子7和电刷8、8’组成的电机。该电机通过一个传动机构连接到输出轴9、9a上。
本发明的特色在于控制这个电机的电子电路。该电子电路安装在电路板1、2、3上，它们接收来自传感器或探测器4的输入数据。
该加工机还具有用来输入操作者的控制信号的装置，该装置由按键10、11和12组成，对此下面将有说明。
图3详细地示出了控制电子电路。
它包括3个电路板1、2、3，布置在位于电路板3上的微处理器30的周围。
电子电路还含有一个由两个霍尔(Hall)效应传感器4’，和4”组成的传感器4，用以探测输出轴9的转速，即每分钟转动的圈数。
单片式微处理器或微芯片30和传感器4相连，接收代表两个霍尔效应传感器4’、4”的逻辑状态的输入数据。
在本发明目前的实施例中，微处理器30的型号是SGS-ST62T10。然而，微处理器30也可以是任何可购买到的，适配于这里的控制电路的其他型号，例如摩托罗拉(Motorola)的68K05型或者齐劳格(Zilog)的Z86系列中的某个型号，这不会偏离本发明的范畴。
微处理器30在比较器电路31的输入端重现上述两个霍尔效应传感器4’、4”的逻辑组合状态，比较器电路31对输入信号进行这样的处理，使处理的结果在微处理器30的针脚N MI(不可遮掩中断)上给出由1代表的高态逻辑电平(当采用正逻辑工作时)。
当传感器4’、4”的组合状态变化时(也即有一个并且只有一个传感器的状态变化时)，对应于上述针脚N MI的状态发生变化，该变化将产生一个不可遮掩的中断。在执行这种中断的过程中，通过使输出轴的转速增加或减小而出现新的状态，同时使集成式比较器电路31输入端处更新为新的状态，这样就可以对传感器4’、4”的新的组合状态变化进行探测。
控制电子电路还含有用来探测输入电压的装置，以给上述微处理器30提供有关的基准，该输入电压以半波的形式呈现在节点20处。如果考虑到主频，就可探测到峰值电压。
探测到的模拟量以8比特的格式被转换成数字形式，该数字被存储起来。根据探测到的值可以计算出电机所取得的力矩和功率。
还提供了一个过零传感器，以给出电压的相位。
此外控制电子电路还含有用来探测由处于应力下的负载所取的电流的装置。
该探测在对应于节点22处的最大吸收点上进行(那里的电流基本上具有正弦形状)。
再有，控制电子电路还含有用来驱动输出轴的装置，该装置由一个接通的三端可控硅23组成。根据相位传感器21的输出，三端可控硅以脉冲形式接通，编程的设计使得这些脉冲相对于过零点延迟40μs，以达到所需的输出轴转速。延迟愈多，则转速愈小。这就是说，以例如每分钟转动的圈数表示的转速是反比于三端可控硅脉冲相对于由传感器21探测到的过零点的延迟量的。微处理器30根据探测到的值，通过控制三端可控硅23(即通过产生一个由编程确定的均方根电压，该电压可以是作为省缺值的预置值，或者可以由操作者设定)来控制电机，以获得所需的转速。
这样，电机的驱动组件包括三端可控硅23和微处理器30本身。
该驱动组件根据操作者的控制，通过继电器24、25向电机定子和电刷提供电源，这两个继电器的连接方式使得只有其中的一个可以动作。电刷的电源根据它相对于定子电源是正还是负来以不同的旋转方向驱动电机。
操作者的控制分为：前向运转钮11’，反向运转钮12’和运转设定钮10’。
控制电子电路由电源组件1供电。它包括变压器10、整流装置11和由电压控制器12构成的稳压装置。电源组件向上述两个继电器提供未经稳压的12V直流电压，向处理信息的电路提供稳压的5V电压。
和微处理器30连接的还有一个显示器40，显示关于电机状态的信息。该显示器和微处理器的连接装置由连接总线组成，该连接装置上还有一个接插件板41，用于连接其他感兴趣的设备。
除了显示器之外，还可以提供一个器件，它能够以例如莫尔斯电码发出声音信号，表示状态的信息，这样操作者的视线就不必离开他正在进行的操作。
图4画出了操作者和电子电路之间的界面。其中包括一个红色发光二极管12”和三个按钮10’、11’、12’，还有上述的接插件板41，其中发光二极管12”也已在图3中示出，当它发光时表明加工机处于电源接通状态，按钮11’、12’和10’分别用来控制前向运转、反向运转和存储设定的运转状态，这里对接插件板画出了两个插座。
图5和图6分别画出配备了根据本发明的电机的弯管机和攻丝机。
弯管机和攻丝机由输出轴通过传动机构来驱动。
上面借助于一个具体的实施例对本发明进行了公开和说明，但是需要明确地认识到，在不偏离根据所附权利要求所确定的保护范围的情况下，可以做出各种改变、添加和/或删减。

Claims (5)

1、一种用于便携型机械加工工具的电机，它含有一根工作输出轴，其特征为，它包括：
用来探测上述输出轴的转速的装置；
用来探测该电机的输入电压的大小和相位的装置；
用来探测被负载所吸收的电流，力矩以及相关的轴状态控制的装置；
对由上述探测装置探测到的值进行处理做了编程的微处理器装置；
用来在开始时产生线性加速的装置；
用来在停机时产生线性减速的装置；
用来控制工具的速度的装置，其电压由上述微处理器根据其对上述探测值的处理来控制；以及
用来控制前向运转、反向运转和存储设定的运转状态的装置。
2、根据权利要求1的用于便携型机械加工工具的电机，它还包括用来向操作者显示电机状态的装置。
3、根据权利要求2的电机，其中的上述显示装置由一个字母数字显示器构成。
4、根据权利要求2的电机，其中的上述显示装置由一个信号发声器件构成。
5、一种便携型机械加工工具，它配备有根据权利要求1的电机，以进行工作。
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