振荡开关和带有该振荡开关的袖珍电驱动机器

本发明涉及一种振荡开关和借助夹子或电磁铁固定在工件上的袖珍电 驱动机器，更具体地说是涉及一种高度稳定的电驱动机器，该电驱动机器 带有振荡开关，该振荡开关在电驱动工具由于切割操作中产生的切割阻力 等等而开始横向滑动时，借助电磁铁基座对工件的吸引而停止对固定在工 件上的电驱动工具的驱动。

有很多已知的借助夹子或电磁铁而固定在工件上的电驱动机器。近 来，提出了一种袖珍式钻机，它具有自动供给器和与钻机整体制成的电磁 铁基座，并在钻机被吸在工件上从而使钻机被固定在工件上之后，对工件 进行钻孔。

带有电磁铁基座的钻机的电磁铁的吸力被设定在这样的值，即完全能 够承受钻孔操作或钻机的进给负荷所产生的切割阻力，从而使钻机在钻孔 操作期间不发生移动。

然而，可能出现以下意外的现象：

当对具有锻造表面的工件进行钻孔时，在钻头的切割边缘上会加有过 度的负荷；

在钻孔时间持续一定时间以上时，加厚的边缘会给钻头加上大于预定 值的负荷；或者

当钻头与工件之间的空间被碎屑堵塞时，钻机马达的转轴或钻机的自 动进给器上会被加上过大的负荷。

在这种意外的情况下，吸力不能承受这些负荷，且电磁铁基座会被举 起和/或相对于工件移动。

在这些情况下，带有电磁铁基座的钻机会绕着稳定螺丝或钻机的转 轴转动、落下或者横向滑动而不附在工件上。在这些情况下，至少钻机的 驱动必须立即停止。

在这些情况下，本发明的发明人提出了一种带有电磁铁基座的钻机(以 下称为“提出的钻机”)，它在钻机即使发生了略微的滑动时，也能够立 即停止钻机的驱动，如在日本的未经审查的专利申请No.3-19708中所 公布的。

在提出的钻机中，提供了这样的部件：水银开关，它包括充有水银的 管形部件和在管形部件中水平延伸的一对触头；或者振荡开关，它包括一 个固定触头和经过弹簧装置而设置在固定触头附近的振荡触头。

用在带有电磁铁基座的钻机中的这种开关，在检测到钻机的横向滑动 后，可以立即停止钻机马达和/或进给马达的驱动。因此，能够对工件进行 安全的钻孔。

然而，水银开关和振荡开关所能够运行的方向是受到限制的。当带有 电磁铁的钻机被附在工件的倾斜表面上的情况下从而在倾斜的状态下使用 带有电磁铁基座的钻机时，与电磁铁基座的附着表面平行设置的开关可能 不能工作，或者该开关可能被保持在导通状态，从而使该开关即使在钻机 横向滑动时也不能起到其作用。为了避免这种失败，须以这样的方式将钻 机附在工件上，即将开关保持在水平状态，或者改变开关相对于钻机的方 向。

本发明的第一个目的，是提供一种振荡开关，它不仅能够在开关被设 定在水平和/或竖直状态下，而且能够在倾斜状态下，可靠地检测振荡或突 然的摇摆；且本发明特别提供了一种振荡开关，它能够沿着任何方向可靠 地检测振荡或突然摇摆，诸如袖珍电驱动机器的突然横向摇摆。

本发明的第二个目的，是提供一种带有电磁铁基座的电驱动钻机，该 钻机具有至少一个设置在其预定位置而其有第一个目的的振荡开关，并适 合于当钻机横向滑动时使工具驱动马达和/或进给马达可靠地停止。

根据第一个目的的装置的振荡开关至少包括：两端电绝缘的环形部 件；一对环形的电极，它们被设置在环形部件的两端并在其相对的内表面 之间限定了一个空间；在至少一个环形电极的内表面的中心部分上形成的 一个突出部分，它向着另一环形电极的中心部分，从而使该突出部分的中 心主要向着另一个环形电极的内表面；以及，至少一个由导电材料制成并 设置在该空间中的球，该球的直径大于突出部分的中心与另一个环形电极 的内表面之间的距离，并小于另一个环形电极的内表面与其上没有突出部 分的一个环形电极的内表面的部分之间的距离。

根据第二个目的的解决方案的袖珍电驱动机器包括：一个框架；固定 在工件上并设置在框架上的固定装置；设置在框架上的电驱动工具；至少 一个构成第一目的的解决装置的振荡开关；以及，电源停止装置，用于在 钻机操作期间当开关中的球与开关中的突出部分相接触时停止对电驱动工 具的电力供应。

根据本发明的袖珍电驱动机器的框架中的振荡开关通常处于关断状 态。然而，当电磁铁基座的吸力不能承受由于任何原因—诸如切割阻力超 过了其允许值—产生的外力时，袖珍电驱动机器开始横向滑动。即使振荡 非常小，振荡开关中的球也由于振荡而向着突出部分移动。两个电极通过 球和突出部分而电连接在一起，且至袖珍电驱动机器的驱动电路的电力供 应被一个继电器中断，从而停止进给马达的运行。随后，继电器保持这种 停止状态，直到该继电器被一个启动开关所释放，即使振荡开关处于关断 状态。

根据本发明的振荡开关的优点，在于能够检测所有方向的振荡，而不 论振荡开关的安装位置如何。当即使在任何安装角度下使用该钻机而出现 横向滑动时，由于在袖珍电驱动机器中使用了该开关，使得钻机马达和进 给马达能够可靠地得到停止，而不用调节振荡开关的位置。因此，本发明 有利地提供了一种非常稳定和方便的袖珍电驱动机器。

图1是根据本发明的带有电磁铁基座的钻机的第一实施例的正视图；

图2是图1的钻机的平面图；

图3是根据本发明的振荡开关的第一实施例的纵向剖视图；

图4是图3的振荡开关的平面图，其中上电极没有连接上；

图5A至5D分别是根据本发明的振荡开关的其他实施例的纵向剖视 图；

图6A其中容纳有根据本发明的振荡开关外壳的一个实施例的侧视 图；

图6B是图6A的外壳的平面图； 

图7是沿着图6B的A-A线的剖视图；

图8A是设置在图6A、6B和7的外壳之一中的支撑弹簧的一个实施 例的侧视图；

图8B是图8的支撑弹簧的平面图；

图9显示横向滑动是如何绕着图1和2的带有电磁铁基座的钻机的安 全螺丝进行的；

图10显示电磁铁横向滑动是如何绕着图1和2的带有电磁铁的钻机的 切割工具进行的；

图11是根据本发明的电驱动钻机的控制电路的一个实施例的框图。

下面将结合附图，借助用作电驱动钻机的袖珍钻机的实施例和振荡开 关的实施例，来描述本发明。

如图1、2和11所示，在带有电磁铁基座的钻机的框架1上安装有电 磁铁基座2。在框架1的正面上设置有一个可竖直移动的滑动板3。作为 电工具的电钻4被固定在滑动板3上。滑动板3与一个进给马达和提升/降 低把手5相连，以便借助框架1中的一个齿轮装置(未显示)竖直移动电 钻4。电钻4可以通过操作提升/降低把手5而手动地被提升或降低，且电 钻4可通过驱动进给马达而自动地向上或向下移动。在电钻4的主轴中设 置有一个环形切割器6。

当滑动板3被进给马达降低时，电钻4也被降低，从而对工件进行钻 孔。当环形切割器6的切割边缘在完成了钻孔操作之后到达预定的低位置 时，一个限制开关(未显示)便起作用，电钻4的自动进给和转动就被停 止。

在带有电磁铁基座(将在后面描述)的钻机的框架1中的预定位置上， 至少设置有一个其安装方向不受限制的无方向振荡开关10(将在后面描 述)。即使在钻机的操作期间在其中出现了沿着任何方向的横向滑动，振 荡开关10都能够准确地检测到该横向滑动并可靠地停止钻机马达和进给马 达。带有电磁铁基座的钻机的操作电路(将在后面描述)被容纳在框架1 中。

带有电磁铁基座的钻机的装置，与带有电磁铁基座的传统钻机相同， 因而省略了对它的描述。本发明的一个实施例中的带有电磁铁基座的钻 机，属于这样的类型，即其中钻孔单元能够借助电磁铁的吸力而被安装在 工件上。然而，本发明可被应用于能够借助代替电磁铁的机械夹子而附着 在工件上的任何电驱动钻机。

下面将结合图3至8，描述振荡开关10的结构。如后面所述的，振荡 开关10具有这样的结构，即它在发生了沿着任何方向的震动或振荡时，都 将触头置于导通状态。因而，当振荡开关被安装在处于任何位置的电驱动 钻机上时，或者当电驱动钻机被用在任何位置时，电驱动钻机中产生的震 动或振荡都得到检测，且振荡开关都将触头置于导通状态。

如图3和4所示，振荡开关10包括：第一电极11和第二电极12，它 们都具有相同的环形并彼此相对地设置；环形部件18第一电极11和第二 电极12被安装在其两端中并处于电绝缘状态，从而使两个电极在第一电极 11与第二电极12的本体部分15的内表面之间限定了一个空间21；以及， 多个(在此实施例中为三个)球13，它们被适当地布置，从而能够在空间 21中沿着径向移动。虽然在此实施例中采用了三个球13，但球的数目可以 根据振荡开关10的尺寸、灵敏度等等而改变。球13的直径小于空间21的 外周边部分的尺寸，并大于突出部分的中心之间的距离，如后面所要描述 的。

在第一电极11与第二电极12的相对本体部分15的内表面的中心部分 上，设置有锥形突出部分16，它们同轴地向着相对电极的本体部分15突 出。各个本体部分15的外周边表面形成了一个外周边壁17，它具有L形 的纵向截面，从而在外周边壁17与本体部分15之间限定了一个环形槽 15a。外周边壁17，通过安装在环形部件18的相应端部上的环形电封装 19，而被安装在环形部件18的相应端部上，从而使电极11和12的锥形 突出部分16的中心彼此同轴对准。如果需要，可以在环形部件18的内周 边表面的中心部分上形成用于接收球13的浅V形槽20。

第一和第二电极11和12用导电材料制成。然而，例如，各个电极可 以是用涂覆有导电膜的塑料材料制成的环形部件，从而减小其重量。或者， 电极可以用压成环形的金属板材制成。

各个球13的芯，可以用与制造电极11和12的材料相同的材料制成。 然而，如果需要，球也可以用适当的材料制成，该材料能够提供大得足够 检测振荡的重量，且在这些球的外表面上形成有导电层(最好是金膜)。 在采用电磁铁基座的钻机(带有电磁铁基座的钻机)中，用不锈钢制造球 13是有效的，以便不受电磁铁基座的电磁作用的影响。然而，在采用机械 夹子的电驱动钻机中，球的材料是不受限制的。

在用环形部件18承载第一电极11、第二电极12和球13的情况下， 它们的材料是不受限制的。然而，电绝缘封装19必须采用较硬的材料。当 振荡开关10被容纳在如后面所述的外壳中时，电极11和12由将在后面 描述的弹簧压住。因此，如果电绝缘封装19的材料太软，封装19将在弹 簧的压力下变形，从而使第一和第二电极11和12之间的距离减小，从而 使第一和第二电极接触在一起，从而使它们彼此电连接在一起。

环形部件18可以用电绝缘材料制成。在此情况下，不需要电绝缘封装 19。当第一和第二电极11和12连接在一起时—例如只通过在电极之间留 有预定空间的电绝缘封装19，可以不采用环形部件18。

在如此构成的振荡开关10处于静止状态下时，球13与第一和第二电 极11和12两者或之一相分离，从而处于关断状态，而不论安装位置如何。 当振荡开关10处于水平状态或以小的角度倾斜时，即处于静止状态时，球 13停靠在下电极12的内表面的外周边部分上和环形部件18中的槽13的下 表面部分上，如图3中的实线所示，且球13与上电极11分离。当振荡开 关10处于90°或以接近90°的角度倾斜时，即处于另一静止状态时，球 13处于槽18上并与电极11和12两者相分离。另一方面，当振荡或加速度 被加到振荡开关10上时，球13沿着径向向着振荡开关10的内部移动，并 与电极11和12的锥形突出部分16接触，如该图中的虚线所示，从而使两 个电极11和12彼此电连接，从而获得关断状态，而不论开关的位置如何。

图5A至5D分别显示了根据本发明的振荡开关的另外的实施例。

在图5A所示的振荡开关10中，在第一和第二电极11和12的各个本 体部分15的内表面的中心部分上，形成有球形部分或半球形突出部分16。 在图5B所示的振荡开关10中，只在第二电极12的本体部分15的中心部 分上形成有球形部分或半球形突出部分16。另外，在如图5C所示的振荡 开关10中，只在第二电极12的本体部分15的中心部分上形成有锥形突出 部分16。另外，图5D所示的振荡开关10具有与图5C中的振荡开关10 相同的结构。只是，在第一和第二电极11和12的每一个的本体部分15的 内表面的外周边部分上，形成有横截面为弧形的环形槽25。各个环形槽 25具有适当的深度，从而使球13在所要检测的振荡被加到振荡开关10上 时从环形槽25脱离。振荡开关10的振荡灵敏度可以通过改变该深度而得 到调节。包括其突出部分16的电极11和12可以有与上述形状不同的各个 形状。在图5A至5C所示的振荡开关10中，环形部件18和用电绝缘材料 制成的第一和第二电极11和12被连接在一起。

振荡开关10被容纳在外壳中，并与电驱动钻机相连。如图6A、6B 和7所示，该外壳通过用诸如树脂的电绝缘材料进行注塑而制成，并包括 两分式长方体部分30和30’。在部分30和30’的每一个中，形成了用 于容纳振荡开关10的凹槽33(在图7中只显示了一个部分30，而部分30’ 与部分30类似)。如图8和8A所示，承载弹簧34由螺丝35连接在各个 部分30和30’的安装面上，并处于使其具有三弹簧爪部分34a的本体34b 与相应的凹槽33的底部相接触的状态。引线32从承载弹簧34延伸出来， 并与操作电路相连，如将在后面描述的。两个部分30和30’和容纳在凹 槽33中的振荡开关10构成了振荡开关组件。

在该外壳中可以设置印刷基底，其中焊接有振荡开关10，从而使引线 32能够从印刷电路图形中的预定部分延伸出来。外壳的外形和将振荡开关 容纳在外壳中的方法是不受限制的，只要振荡开关10能够平稳地运行。

在本发明中，袖珍电驱动机器采用至少一个根据本发明的振荡开关 10。在随后的实施例中，将结合图1、9和10描述一种钻机，它是带有电 磁铁基座的袖珍电驱动机器，并带有单个的振荡开关10。

如图1所示，振荡开关10被固定在框架1的水平下壁1a的上表面上， 并处于点1b处，而点1b与连接插入到电钻4的转轴中的钻头6的切割边 缘6a和设置在框架1的下后端部上的稳定螺丝1a的下端部的线的中点大 体上对应(该大体上中部的位置在图1中由l1≈l2表示)。

选择大体上的中点1b的理由如下。

在钻孔操作中，当采用环形切割器6时，当出现使得工件不能借助电 磁铁基座2的吸力而被固定在钻机上的过度负荷时，可以观测到两种横向 滑动。

在环形切割器6的钻孔操作开始时，加在环形切割器6的切割边缘上 的过度负荷使钻机沿着绕稳定螺丝1a的弧形轨迹横向滑动。在此情况下， 转动的半径如12所示。

随着钻孔操作的继续，在环形切割器6上可能形成一个累积边缘。当 该累积边缘过度增大了加到环形边缘6上的负荷，且环形切割器6与所要 钻出的孔之间的空间被碎屑堵塞，从而使环形切割器6咬住工件时，钻机 绕着电钻4的转轴或绕环形切割器6的切割边缘6a作滑动转动。在此情况 下，振荡开关10的转动半径如l1所示。

可以看出，当出现上述两种横向滑动时，振荡开关10的转动半径大体 上相等，因为振荡开关10被固定在框架1的下壁的上表面上。因此，振荡 开关10作为振荡检测器运行，其对于两种横向滑动的灵敏基本上相等。然 而，如果振荡开关10不是位于大体上中点1b的位置，则对于两种横向滑 动的灵敏度将彼此不同。作为安全装置，后一种设置是不利的，因为振荡 开关的灵敏度对于两种横向滑动将不是大体相同的。

或者，可以在电钻4的转轴的侧面和稳定螺丝1c的侧面的框架1的下 壁1a的上表面的部分上，分别设置振荡开关10和另一振荡开关10。而当 带有电磁铁基座的钻机不带有稳定螺丝1c时，振荡开关10可被设置在框 架1的下壁的上表面上与转轴相分离的位置上，例如在后端部上。

球13被保证在正常状态下与电极11和12中的至少一个相分离，并当 振荡以如下方式出现时与电极11和12相接触。在其中突出部分16如图3、 4和5A所示地被形成在第一和第二电极11和12上的情况下，振荡开关10 可以被安装在框架1的下壁1a上，而电极11和12之一指向电磁铁基座2。 另一方面，在其中突出部分16如图5B和5C所示地被设置在电极11和12 之一上时，电极12最好被固定在框架1的下壁1a上，而电极12被设置在 下面，只要振荡开关1的倾斜角处于45°至90°之间，但90°除外。从 上述描述可见，以此方式设置的振荡开关10具有响应于沿着任何方向的振 荡运行的特征。

下面，将结合图11所示的框图，描述带有电磁铁基座的钻机的实施例 的控制电路。

交流电源51具有两个端43和50。端43通过启动开关40与驱动电路 60的输入端相连，而另一端50与驱动电路60的另一输入端和电磁铁基座 2中的电磁铁2a的端相连。

一个继电器61通过一个a触头62与端50相连，并通过一个b触头46 而与位于驱动电路60侧的触头47和启动开关40侧的触头45相连。振荡 开关10与a触头62并联设置。当继电器61不运行时，a触头62处于关 断状态且b触头46处于导通状态。振荡开关10，除了重新启动时以外， 处于关断状态。电钻4的钻孔转动马达4M和进给马达5M分别与驱动电 路60的输出端相连。

启动开关40有触头41和42。当启动开关40运行时，触头41闭合(这 一操作步骤在以下被称为“第一操作步骤”)，且交流电源51和电磁铁2a 的另一端彼此电连接，从而使电力被提供到电磁铁2a。随后，触头42在 触头41闭合的状态下闭合(以下这一操作步骤被称为“第二操作步骤”)， 从而使电力被从电源51通过触头43和b触头46提供到驱动电路60。

驱动电路60是众所周知的，例如可参阅日本的未经审查的专利申请 No.3—19708和61—131807，对它们的详细描述因此被省略。

下面将描述带有电磁铁基座的钻机的运行。

当启动开关40在第一操作状态下运行时，触头41关闭且电力被从电 源51提供到电磁铁2a，以便如上所述地对它进行激励，从而使带有电磁 铁基座的钻机被固定在工件上。

随后，在第二操作状态下，触头42在电磁铁2a被激励而触头41保持 闭合的状态下得到闭合，如上所述。电力从电源51被提供到驱动电路60， 且电钻4的转动马达4M被驱动电路60所转动。

随后，当通过操作把手5而使电钻4降低到预定位置时，致动例如一 个离合器(未显示)。电钻4的进给马达5M被驱动电路60所转动，且电 钻4得到自动进给。在用设置在电钻4上的环形切割器6对工件进行了钻 孔之后，一个限制开关被致动，从而停止电钻4的自动进给和转动。最后， 进给马达5M的转动被驱动电路60所反向。电钻4被返回到原来的位置， 且进给马达5M的转动被停止。

当带有电磁铁基座的钻机在钻孔操作开始或在钻孔操作期间横向滑动 时，或者当钻机要掉下时，球13在振荡开关10中沿着径向向内移动，并 与第一和第二电极11和12相邻接，从而将第一和第二电极11和12电连 接在一起。这种电连接使振荡开关10处于导通状态，所要运行的继电器61 和b触头46处于关断状态。转动马达4M和进给马达5M被停止。因此， 预先防止了带有电磁铁基座的钻机的横向滑动或落下。

b触头46一取关断状态，a触头就被置于导通状态。随后，b触头46 被保持在关断状态，因此转动马达4M和进给马达5M的转动都得到了防 止。为了将b触头46置于导通状态，振荡开关10被返回到关断状态。

本发明并不限于上述实施例，而是还能够进行各种修正，只要这些修 正仍然属于本发明的技术范围。例如，振荡开关的电极和球可以用包括模 制材料的各种材料制成，只要能够实现其目的。袖珍电驱动机器不仅是具 有电磁铁基座式的，而是可以是具有用于将电驱动工具附在工件上的机械 夹子的类型的。

由于根据本发明的振荡开关能够有效地检测横向滑动或振荡，而不论 振荡开关的设定角度如何，该振荡开关能够被用于所有的机器、装置和其 他设备。特别是，该振荡开关适合于被用作在加工操作中防止袖珍电驱动 机器横向滑动或落下的设备。

另外，该袖珍电驱动机器被用作具有非常高的稳定性的机器，因为防 止了加工操作期间的横向滑动或落下。