专利名称：动力工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力工具，更具体地，涉及一种能够测量由端部钻头钻出的工件的孔的深度的钻。
背景技术：
钻孔装置传统上是已知的，例如通过旋转端部钻头和对端部钻头施加撞击力而在工件中钻孔的冲击式钻机。为了产生撞击力，钻孔装置包括马达、气缸、布置在气缸中的活塞、将马达的旋转力转变成活塞的往复动作的动作转变机构、由活塞驱动的撞击件和由撞击件打击的中间件。端部钻头安装在钻孔装置的端部部分上。撞击件打击中间件从而撞击力经由中间件传到端部钻头。马达的旋转力传到端部钻头，从而端部钻头围绕它的轴心旋转。另外，钻孔装置设置有沿着端部钻头的纵向方向延伸的量具。当通过端部钻头在工件中将孔钻到期望的深度时，量具的纵向端部邻接工件的表面，从而钻孔装置的用户可以认识到孔被钻到期望的深度。例如，日本专利申请公开号N0.2009-241229中描述了这种冲击式钻机。在日本专利申请公开号N0.2009-241229中示出的冲击式钻机中，在钻孔期间量具有时妨碍。因此，作为使用量具的钻孔装置，钻孔装置被提议通过传感器测量至工件的距离。在通过传感器测量距离中，使用光学传感器，例如红外线传感器。然而在钻孔工作中，粉尘被吹起，传感器被 粉尘影响，导致有时不能进行精确的距离测量。
发明内容
要解决的技术问题因此，本发明的一个目的是提供一种钻孔装置，其能够使用不设置量具的结构以精确地钻孔深度钻孔。技术方案本发明的这个和其它目的将通过动力工具获得，动力工具包括:驱动端部钻头的马达；容纳所述马达的壳体；设置在所述壳体处的距离测量传感器；和连接到所述距离测量传感器的控制部分。所述控制部分构造成从由距离测量传感器测量的测量值中排除异常值。另外，为了获得以上和其它目的，本发明提供了一种钻孔装置，其包括:安装部分，钻头被安装到安装部分；保持所述安装部分的壳体，距离测量传感器设置在该壳体；和连接到所述距离测量传感器的控制部分。控制部分包括异常值排除部分，其将测量结果与假想的钻孔深度比较，并且当测量结果显示不在由从假想的钻孔深度确定的阈值所限定的预定范围中的异常值时，异常值排除部分排除测量结果。通过这些结构，因为测量结果的异常值被排除，所以可以进行精确的距离测量。优选地，控制部分还包括平均钻孔速度计算部分和假想的钻孔深度预测部分，平均钻孔速度计算部分基于第一时刻之前的第一时段期间的测量结果，继第一时刻之后计算平均钻孔速度，在第一时刻，在钻孔开始后已经过去第一时段；假想的钻孔深度预测部分基于平均钻孔速度预测在第一时刻之后的第二时段期间的假想的钻孔深度。优选地，控制部分还包括存储部分，其存储距离测量传感器的测量结果。优选地，平均钻孔速度计算部分构造成改变第一时段，假想的钻孔深度预测部分构造成改变第二时段。优选地，异常值排除部分构造成改变由阈值限定的预定范围。通过这些结构，由于第一时段、第二时段和阈值可以根据钻孔深度和要被钻的物体的特性被设定，所以平均钻孔速度可以被更加精确地计算。优选地，钻孔装置还包括驱动钻头的马达和传送机构，传送机构设置在钻头和马达之间，将马达的输出传送到钻头。传送机构将马达的输出传送到钻头作为旋转力或作为旋转力和撞击力。优选地，钻孔装置还包括异常值排除控制部分，其控制异常值排除部分的运行和不运行。通过该结构，如果不产生太多的粉尘，则可以避免不需要的操作。优选地，钻孔装置还包括马达，其由电力旋转并驱动钻头。控制部分还包括电流检测部分、旋转速度检测部分和电力切断部分。电流检测部分检测供应到马达的电流。旋转速度检测部分检测马达的旋转速度。当满足两个情况的至少一个时和当异常值排除部分检测到测量结果的异常值时，电力切断部分切断至马达的动力供应。一个情况是电流检测部分检测到电流的异常值。另一个情况是旋转速度检测部分检测到旋转速度的异常值。通过该结构，通过检测马达的旋转速度和电流，当钻头穿透要被钻的物体时可以停止钻孔操作。
图1是根据本发明的一个实施例的钻孔装置的剖视图；图2是本发明的一个实施例的距离传感器的剖视图；图3显示根据本发明的一个实施例的钻孔装置的输入部分；图4是显示根据本发明实施例的控制电路部分、逆变电路部分和马达的电路图；图5是显示根据本发明实施例的输出电压和距离传感器的测量距离之间的关系的线图；图6是显示根据本发明实施例的通过端部钻头在工件上形成的孔的形状的说明图；图7是图示根据本发明实施例的有效深度导出程序中的步骤的流程图；图8是图示根据本发明实施例的旋转停止程序中的步骤的流程图；图9是图示根据图9中示出的旋转停止程序的变形的旋转停止程序中的步骤的流程图；图10是显示根据本发明实施例的假想线和测量值之间的关系的图；图11是图示根据本发明实施例的变化率预测处理程序中的步骤的流程图；图12是根据本发明实施例的具有第一校准夹具的钻孔装置的剖视图13是根据本发明实施例的具有第二校准夹具的钻孔装置的剖视图；图14是图示根据本发明实施例的校准程序中的步骤的流程图；图15是图示根据图14中示出的校准程序的变形的校准程序中的步骤的流程图；图16是图示根据图11中示出的变化率预测处理程序的变形的变化率预测处理程序中的步骤的流程图。
具体实施例方式将参考图1至15描述根据本发明的钻孔装置的实施例。如图1所示，钻孔装置I是用于在工件W中钻孔的旋转冲击式钻机。钻孔装置I的壳体通过把手部分10、马达壳体20和齿轮壳体60形成。下文中，前后方向被定义，从而图1中的右侧(端部钻头2的顶端侦1D为钻孔装置I的前侧。进一步，上下方向被定义，从而该方向垂直于前后方向。把手部分10从马达壳体20延伸的侧在上下方向上为下侧。工件W位于钻孔装置I的前侧。壳体沿前后方向的长度，即图1中沿左右方向的长度，为大约30cm (厘米)至40cm。
把手部分10通过塑料一体成型，具有基本上U型形状。马达容纳部分20A被限定在把手部分10之上。马达容纳部分20A构成马达壳体20的部分并容纳后面描述的马达
21。电源电缆11附接到把手部分10的后部IOA的下部。另外，连接到后面描述的马达21的开关机构12被装在把手部分10的后部IOA中。开关机构12机械地连接到可由操作者操作的扳机13。通过操作扳机13，切换至逆变电路部分102 (图4)的电力供给或停止。进一步，直接在扳机13之下的把手部分10的后部IOA的一部分构成把持部10C，当钻孔装置I的 呆作者把持后部IOA时，把持部IOC被中指和无名指把持。指向前侧的距离传感器14设置在把手部分10的前部IOB的上部上。距离传感器14为波长大约为850nm (纳米)的红外线传感器。距离传感器14能够测量沿前后方向从距离传感器14至工件W的距离X (作为测量值)。如图2中所示，距离传感器14基本上完全由树脂制成的盖子14A覆盖。盖子14A的后部经由橡胶制成的弹性构件14b固定到把手部分10的前部IOB的上部。距离传感器14弹性连接到后面描述的微型计算机110 (图4)。距离传感器14还弹性连接到后面描述的输入部分23的孔深度设定按钮117 (图4)。如后面将要描述的，在孔深度设定按钮117处，期望的钻孔深度可以被输入。更具体地，输入的钻孔深度的数值大约是3cm至6cm。用作输入端子(输入部分)的输入部分23设置在马达壳体20的外表面上和上位置处。马达21被容纳在输入部分23内。如图3所示，输入部分23包括数字显示的显示部分23A、深度控制功能开/关按钮116、孔深度设定按钮117、原点位置设定按钮118和深度修正处理开/关按钮23B。深度控制功能开/关按钮116是用于进行切换到以由后面描述的孔深度设定按钮117设定的深度(深度控制功能开)钻孔还是切换到不管设定深度(深度控制功能关)而钻孔。通过按压和保持按钮，深度控制功能开/关按钮116还用作校准模式切换按钮，通过校准模式切换按钮，后面描述的微型计算机110转到校准模式。孔深度设定按钮117用于进行设定要被钻的孔的深度，具有上按钮117A和下按钮117B。原点位置设定按钮118用于当钻孔装置I关于要被钻的孔设定在原点位置处时通过按压该按钮进行原点位置的设定。通过按压和保持(长于5秒)原点位置设定按钮118，切换后面描述的校准模式的开和关。深度修正处理开/关按钮23B用于进行是否设定应用后面描述的修正值(Ls)。这些按钮中的每一个连接到后面描述的微型计算机110。图1中所示的马达21为三相直流无刷马达。马达21的旋转由后面描述的微型计算机110控制。马达21包括输出轴22，其朝向前侧延伸并具有沿前后方向的轴方向。输出轴22输出旋转驱动力。轴流式风扇22A设置在输出轴22的基部处，从而与输出轴22同轴地一起旋转。如图1所示，空气通道20a设置在轴流式风扇22A之下的位置。空气通道20a从轴流式风扇22A向下延伸，并与面对距离传感器14的上部、前端部和后端部的空间连通。一旦轴流式风扇22A旋转，空气通过形成在马达壳体20的后部中的空气入口被弓I入邻近马达21的位置，空气穿过空气通道20a并沿着距离传感器14的上和后部分以冷却距离传感器14。另外，空气也沿着距离传感器14的前部分经过。该空气可以阻止通过端部钻头2的旋转形成的钻屑沉积在距离传感器14的表面上。齿轮壳体60通过树脂成型形成，设置在马达壳体20的前侧处。在齿轮壳体60内设置第一中间轴61，其从输出轴22延伸并与输出轴22同轴。第一中间轴61通过轴承63被旋转地支撑。第一中间轴61的后端连结到输出轴22。第四齿轮61A设置在第一中间轴61的前端处。在齿轮壳体60内，通过轴承72B支撑第二中间轴72，其平行于输出轴22，从而围绕它的轴心可旋转。啮合地接合第四齿轮61A的第五齿轮71同轴地固定到第二中间轴72的后端。齿轮部分72A形成在第二中间轴72的前侧处。齿轮部分72A与后面描述的第六齿轮73啮合地接合。气缸74设置在齿轮壳体60内和第二中间轴72之上的位置。气缸74平行于第二中间轴72延伸并被旋转地支撑。第六齿轮73固定到气缸74的外周。气缸74通过啮合地接合上述的齿轮部分72A围绕它的轴心旋转。端部钻头保持部分15设置在气缸74的前侧处。后面描述的端部钻头2可被可拆卸地安装在端部钻头保持部分15上。第二中间轴72的中间部分与由弹簧向后推进的离合器76花键接合。离合器76通过设置在齿轮壳体60处的变速杆(未不出)可以在冲击钻模式和钻模式之间切换。在离合器76的马达21侧，用于将旋转运动转变成往复运动的运动转变机构80旋转地设置在第二中间轴72的外侧。运动转变机构80的臂部80A通过第二中间轴72的旋转沿钻孔装置I的前后方向往复地可移动。活塞82设置在气缸74内。活塞82被安装成能够沿着平行于第二中间轴72的轴向的方向往复运动并在气缸74内滑动地可移动。撞击件83设置在活塞82内。空气室84被限定在气缸74内的活塞82和撞击件83之间。在关于撞击件83的空气室84的相对侧，中间件85设置在气缸74内，从而沿着活塞82的移动方向可滑动。用作端部钻头的端部钻头2位于在关于中间件85的撞击件83的相对侧的位置。因而，撞击件83可以经由中间件85打击端部钻头2。当离合器76切换到冲击钻模式时，第二中间轴72和运动转变机构80通过离合器76被结合。运动转变机构80通过活塞销81与设置在气缸74内的活塞82连接，从而互锁。如图1中所示，端部钻头2是钻孔钻头，包括主体部分2A和尖端部分2B，主体部分具有圆棒状并形成有螺旋凹槽，尖端部分位于主体部分2A的尖端并具有逐渐变细的形状，由此使用在最前处的尖端部分2B在工件W中钻孔。因而，被钻的孔的最深的部分具有基本上凹的圆锥形，其具有通过旋转作为阳模的逐渐变细的尖端部分2B获得的圆锥形状。端部钻头2从端部钻头保持部分15可拆卸并且可交换。
接下来，包括用作计算部分(控制部分)的微型计算机110和逆变电路部分102的电路结构和马达21的控制电路部分将参考图4描述。控制电路部分包括开关操作检测电路111、施加电压设定电路112、距离深度设定电路113、原点位置设定电路114、转子位置检测电路115、控制信号输出电路119、放大电路A和放大电路B。开关操作检测电路111检测扳机13是否已经按压，并将检测结果输出至微型计算机110。施加电压设定电路112根据从扳机13输出的目标值信号设定用于驱动逆变电路部分102的切换元件Ql至Q6的PWM驱动信号的PWM占空比，并输出设定PWM占空比至微型计算机110。距离深度设定电路113连接到孔深度设定按钮117。在深度控制功能开的状态下，当端部钻头2钻孔到由孔深度设定按钮117输入的值时，距离深度设定电路113向微型计算机110输出信号，用于停止到马达21的电力供应。原点位置设定电路114连接到原点位置设定按钮118。当按压原点位置设定按钮118时，原点位置设定电路114向微型计算机110输出信号，用于设定用于将要由端部钻头2钻的孔的原点。转子位置检测电路115基于从霍尔ICs21A输出的旋转位置检测信号检测马达21的转子的旋转位置，并输出检测的旋转位置至微型计算机110。放大电路A和放大电路B连接到距离传感器14。微型计算机110基于施加电压设定电路112的输出计算PWM占空比的目标值。微型计算机Iio还基于转子位置检测电路115的输出确定要被适当地通电的定子绕组，并产生输出切换信号Hl至H3和PWM驱动信号H4至H6。PWM驱动信号H4至H6的占空比宽度根据PWM占空比的目标值确定，然后PWM驱动信号H4至H6被输出。控制信号输出电路119输出输出切换信号Hl至H3和PWM驱动信号H4至H6至逆变电路部分102。来自商业电源的交流(AC)电通过整流电路101被供给到逆变电路部分102。在逆变电路部分102中，切换元件根据输出切换信号Hl至H3和PWM驱动信号H4至H6被驱动，要被通电的定子绕组被确定。另外，PWM驱动信号被PWM占空比的目标值切换。因此，具有120度的电气角度的三相交流电压被顺序地施加到马达21的三相定子绕组(U，V，W)。另夕卜，在逆变电路部分102中，切换元件可以被驱动，从而根据经由控制信号输出电路119的来自微型计算机110的信号停止输出轴22的旋转。放大电路A通过第一增益(第一放大率)可以放大从距离传感器14输出的电压。放大电路B通过比第一增益大的第二增益(第二放大率)可以放大从距离传感器14输出的电压。在放大电路A和放大电路B中，在操作钻孔装置I时，电压可以被不断地放大和输出。微型计算机110包括用作存储部分的存储装置120，例如ROM等。存储装置120在其中存储数学表达式程序120A、有效深度导出程序120B、参考图8的流程图描述的旋转停止程序120C、参考图11的流程图描述的变化率预测处理程序120D和用作校准部分并参考图11的流程图描述的校准程序120E，数学表达式程序120A是根据图5的线图的数学表达式A (Y=e/X+f)，有效深度导出程序120B是参考图7的流程图描述的并具有后面描述的图(未示出)的有效深度导出部分。在数学表达式程序120A中，Y是放大电路A和放大电路B的输出结果；X是测量距离(上述沿着前后方向从距离传感器14到工件W的距离);e和f是通过校准获得的系数。因此，在微型计算机110中，测量距离X从放大电路A和放大电路B的输出结果(传感器输出电压:Y)中算出，并且测量结果显示在显示部分23A上。包括在有效深度导出程序120Β中的图(未示出)存储:依靠端部钻头2的每一直径的标准长度；和依靠所述长度(后面描述的凹的圆锥形的最深部分的深度=尖端部分2B的长度(Ls))的修正值。存储装置120用作存储部分，用于存储后面描述的每一个流程图中的各种值。当上述的钻孔装置I的马达21被驱动时，旋转输出通过第一中间轴61、第四齿轮6IA和第五齿轮71被传送到第二中间轴72。第二中间轴72的旋转通过齿轮部分72A和第六齿轮73之间的啮合地接合被传送到气缸74，旋转力被传送到端部钻头2。当离合器76被移动到冲击钻模式，离合器76与运动转变机构80结合，第二中间轴72的旋转驱动力被传送到运动转变机构80。在运动转变机构80中，旋转驱动力通过活塞销81被转变为活塞82的往复运动。活塞82的往复运动导致限定在撞击件83和活塞82之间的空气室84中的空气压力重复增加和减少，从而撞击力被施加到撞击件83。撞击件83向前移动打击中间件85的后端表面,撞击力通过中间件85被传到端部钻头2。这样,在冲击钻模式中,旋转力和撞击力两者都被同时地施加到端部钻头2。当离合器76处于钻模式中时，离合器76切断第二中间轴72和运动转变机构80之间的连接，只有第二中间轴72的旋转驱动力通过齿轮部分72A和第六齿轮73被传送到气缸74。因此，只有旋转力被施加到端部钻头2。在上述的冲击钻模式或钻模式中，钻孔装置I被保持使得端部钻头2的中心轴(平行于端部钻头2的前后方向的轴)垂直于工件W的平面，而且深度控制功能开/关按钮116被按压以将微型计算机110设定为深度控制功能开的状态。在该状态，上按钮117A和下按钮117B被操作以设定期望的钻孔深度，原点位置设定按钮118被操作以设定原点位置，随后拉动扳机13钻孔。在钻孔期间，通过距离传感器14不断地检测钻孔深度。在钻孔深度达到设定值(期望的钻孔深度)时，微型计算机110自动地停止到马达21的电力供应。测量距离X是由上述的距离传感器14检测的值，测量距离X通过对应于上述的图5的线图的数学表达式A被计算。根据距离传感器14从原点位置开始已经接近工件W多远计算该值。原点位置(X=LO)是在端部钻头2的中心轴垂直于工件W的平面的状态下在尖端部分2B的尖端与工件W接触时通过距离传感器14检测的值。根据距离传感器14检测的测量值(X=Ll)和原点位置(X=L0)，端部钻头2的钻孔深度(实际深度:L)通过表达式L=LO-Ll被计算。如图6所示，实际深度L对应于由端部钻头2钻的工件W中的孔中的从开口到凹的圆锥形的最深部分的距离(在图6中，L=Ld+Ls)。例如当具有与孔的内径和实际深度L基本上相同的直径和长度的锚定螺栓被埋入时，锚定螺栓的引导端部分不能被插入到凹的圆锥形的位置。因此，锚定螺栓的尾端部分可能从孔的开口突出大约距离Ls。因此，当在深度控制功能开的情况下将孔钻成设定值Ld时，需要考虑通过排除形成由端部钻头2的尖端部分2B形成的凹的圆锥形的部分的深度(Ls)获得的钻孔深度(有效深度:L-Ls=L0-Ll-Ls)，不是为实际形成的孔的钻孔深度的实际深度L。换句话说，设定值Ld需要等于锚定螺栓的长度。接下来，将要参照图7描述用于钻孔装置I的钻孔过程。如图7的流程图中所示，首先，在SlOl中，微型计算机110确定深度控制功能开/关按钮116是否已经被按压。如果在SlOl中确定深度控制功能开/关按钮116已经被按压(SlOl:是)，则在S102中，操作者设定初始位置(L0 ;原点位置)，然后，在S103中，操作者通过使用上按钮117A和下按钮117B设定钻孔深度的设定值(Ld)。如果在SlOl中确定深度控制功能开/关按钮116还没有被按压(S101:否)，则在S105中根据基于扳机13的操作的手动钻孔深度调节进行钻孔操作，不使用深度控制功能。在S105后，微型计算机110循环回到S101。在S104中，如果没有完成初始位置(LO)和设定值(Ld)的设定(S104:否)，则微型计算机110循环回到S102。在S104中，如果完成初始位置(LO)和设定值(Ld)的设定(S104:是)，则在S106中，微型计算机110确定深度修正处理开/关按钮23B是否已经被按压。在S106中，如果深度修正处理开/关按钮23B已经被按压(S106:是)，则微型计算机110进行S107。如果深度修正处理开/关按钮23B还没有被按压(S106:否)，则微型计算机110进行Slll0 如果在S106中它被确定为是，则微型计算机110从存储在存储装置120中的有效深度导出程序120B中调用图(未示出)，并进行S107，通过按压扳机13给马达21供电以旋转端部钻头2。然后微型计算机110进行S108，从为在钻孔的开始处(即原点位置(LO))的测量值的当前位置(X=Ll=LO)中识别安装的端部钻头2的种类。微型计算机110根据识别的种类使用上述修正值(Ls)计算钻孔深度:L0-Ll-Ls。接下来，微型计算机110进行S109以检测钻孔深度是否已经到达设定值(是否满足LO-Ll-Ls彡Ld)。在S109中，只有预定深度已经到达(S109:是)，微型计算机110才进行SllO以停止到马达21的电力供应，并循环回到S106以准备下一个操作。如果在S106中它被确定为否，则微型计算机110进行S111，其中修正值(Ls)通过上按钮117A和下按钮117B被手动输入。随后，微型计算机110进行S112，其中扳机13被操作以给马达21供电并旋转端部钻头2。然后，微型计算机110进行S113以检测钻孔深度是否已经到达设定值(是否满足LO-Ll-Ls彡Ld)。在S113中，只有预定深度已经到达(SI 13:是)，微型计算机110才进行SllO以停止到马达21的电力供应，并循环回到S106以准备下一个操作。通过这样导出钻孔深度(有效深度)，实际被钻的钻孔深度(实际深度)变得比用于插入要被插入到被钻的孔中的物体(例如，锚定螺栓等)所需的深度更深。换句话说，钻孔深度变得比锚定螺栓等的长度更长。因此，实际被钻的深度(实际深度:L)变得比操作者所期望的钻孔深度(设定值:Ld)更深，因此，在锚定螺栓等被插入时，阻止锚定螺栓等从钻孔中突出。在S108中，识别端部钻头2的种类，根据识别的种类，上述修正值(Ls)被从表或图(未示出)中识别。根据该结构，修正值可以容易地被导出，有效钻孔深度可以更加简单地被导出。在上述流程图中，S106至S113用作有效深度导出部分和有效深度导出步骤，S108用作修正值导出部分和修正值导出步骤。通过上述有效深度导出程序120B(图7的流程图)，用考虑到的修正值(Ls)可以钻锚定螺栓等能够被可靠地插入其中的至少一个孔。然而，在钻孔的端部，如果仅仅停止至马达21的电力供应，则有可能在停止至马达21的电力供应后在没有任何对策的情况下端部钻头2由于惯性进一步旋转和钻到更深的位置。因此，为了防止这种情况，在钻孔的端部，制动器被应用到马达21以可靠地停止端部钻头2的旋转。接下来，将参照图8描述用于钻孔装置I的另一个钻孔过程。如图8的流程图中所示，在S201中，操作者确定在电力被施加到钻孔装置I后是否扳机13可被拉动。在S201中，如果原点位置(LO)和为钻孔深度的设定值(Ld)已经被输入(S201:是)，则操作者拉动扳机13。如果原点位置(LO)和设定值(Ld)没有被输入(S201:否)，则操作者不拉动扳机13并在S202中设定原点位置(LO)和设定值(Ld)。在S204中，电力被供给到马达21以响应于扳机13的拉动操作开始钻孔。接下来，在S205中，微型计算机110通过距离传感器14检测为当前测量值的当前位置(LI)，并存储检测的值。微型计算机110进一步进行S206以确定钻孔深度是否已经到达设定值(LO-Ll彡Ld)。如果钻孔深度还没有到达设定值(S206:否)，则微型计算机110返回到S205以检测当前位置(LI)。另一方面，如果钻孔深度已经到达设定值(S206:是)，则微型计算机110进行S207并输出信号给逆变电路部分102以给马达21应用制动器，由此，强制地停止马达21的旋转(制动部分)。然后，如果微型计算机110确定扳机13已经从拉动状态返回(S208:是)，则微型计算机110循环回到S201并结束程序。另一方面，如果微型计算机110确定扳机13还没有从拉动状态返回(S208:否)，则微型计算机110重复该确定。通过在钻孔深度到达设定值Ld的同时强制地停止马达21的旋转，在钻孔深度到达设定值后端部钻头2的旋转可以被停止。因此，在钻孔深度到达设定值后没有进一步的钻孔操作被进行，可以精确的钻孔深度进行钻孔。在图8中所示的流程图中，根据钻孔深度到达设定值(Ld)的时刻强制地停止端部钻头2的旋转(马达21的旋转)，但不限于该时刻。可以预测停止的时刻，在钻孔深度到达设定值(Ld)之前可以停止马达21。具体地，如图9的流程图中所示，步骤S206.1至S206.5被增加在S206和S207之间。下面将描述步骤S206.1至S206.5。不同于S206.1至S206.5的步骤与图8的流程图中的步骤相同，描述将被省略。首先，如果在S206中钻孔深度还没有到达设定距离(设定值)(S206:否)，则微型计算机110进行S206.1，确定在之前的存储时刻(在S205的存储时刻)以后是否已经过了
0.2秒的时段。如果确定0.2秒的时段还没有过去(S206.1:否)，则微型计算机110循环回到S205。如果确定0.2秒的时段已经过去(S206.1:是)，则微型计算机110进行S206.1，检测当前的位置(LI)和对应于检测的当前位置(LI)的当前时刻(Tl)，并将检测的当前位置(LI)存储为位置(L2) ，将检测的当前时刻(Tl)存储为时刻(T2)。然后微型计算机进行S206.3，检测当前的位置(LI)和当前的时刻(Tl)，并从检测的当前位置(LI)和检测的当前时刻(Tl)以及存储的位置(L2)和时刻(T2)计算钻孔速度。在此，钻孔速度是端部钻头2钻到工件W中的速度。在S206.4中，微型计算机110根据计算的钻孔速度计算偏差量Lof，其是即使马达21停止后端部钻头2被假设钻(前进)的距离。该计算可以从在钻孔速度和从实验等中获得的偏差量(Lof)之间的关系表达式(未示出)或表(未示出)中导出。在偏差量(Lof)被计算后，微型计算机110进行S206.5，检测当前的位置(LI )，并确定钻孔深度(LO-Ll)是否已经达到通过从设定值(Ld)减去偏差量(Lof)而获得的值(Ld-Lof) (B卩，是否满足L0-Ll+Lof彡Ld)。如果确定钻孔深度(L0-L1)还没有达到值(Ld-Lof) (S206.5:否)，则微型计算机110循环回到S205。如果确定钻孔深度(L0-L1)已经达到值(Ld-Lof) (S206.5:是)，则微型计算机110进行S207。这样根据预测停止马达21可以可靠地防止钻孔深度变得大于设定值Ld。在图9的流程图中所示的控制当在工件W (例如薄板，其中端部钻头2非常可能错误地穿透工件)中进行钻孔时是特别有效的。在图9的流程图中所示的控制中，使用与图8的流程图中的制动部分相同的制动部分(S207)。然而，如果继S207之后的端部钻头2的操作可以被预测，则S207可以是仅仅切断至马达21的电力供应的步骤(电力切断部分)。另外，在根据图8和9的流程图的两个控制中，端部钻头2的旋转通过马达21的控制被停止，即，仅通过电气控制。因此，没有增加钻孔装置I的零件的数量。为了计算上述的钻孔深度，如上所述，使用为红外线传感器的距离传感器14，通过使用由距离传感器14测量的实际测量值作为测量值(当前位置)(LI)进行计算。具体地，根据从距离传感器14照射的红外线的反射测量距离。然而，如果在钻孔操作进行时产生粉尘，则粉尘可能不规则地反射红外线，导致不能进行距离的精确测量。为了避免该情况，如图10中所示，通过在一定时点(时刻O)之前的两秒期间的在检测距离和时间之间的关系中的线性近似(一次近似)计算出平均变化率直线。然后，从计算的平均变化率直线中定义假想的图(假想线)AL1，其是时刻O之后的将来的变化率直线。假想线(ALl)的值11被用作距离传感器14测量的测量值(当前的位置11)。在准备该图之后，在为实际上从距离传感器14输出的原始数据的实际测量值和假想线(ALl)的值之间进行比较。如果实际测量值不同于假想线(ALl)的值多于10% (百分比)，则实际测量值被丢弃且不用于计算。如果实际测量值在假想线(ALl)的值的10%内的范围中，则实际测量值被存储并用于再次被计算的假想线的计算。在此，假想线(ALl)的值的10%指示直线(AL2)，其在时刻O处与平均变化率直线(假想线(ALl))相交，并具有比平均变化率直线的变化率(斜率)大10%的变化率。因此，在图10的图示中，如果距离传感器14的实际测量值在直线(AL2)之下，则实际测量值被丢弃。如果距离传感器14的实际测量值在直线(AL2)之上，则实际测量值被存储。在钻孔开始之后的两秒期间，基于原点位置和在一开始处已经测量的至少实际测量值通过线性近似(一次近似)计算假想线。具体地，如图11中所示，首先，在S301中，微型计算机110确定深度控制功能开/关按钮116是否已经被按压。如果确定在S301中深度控制功能开/关按钮116还没有被按压(S301:否)，则在S302中根据基于扳机13的操作的手动钻孔深度调节进行钻孔操作，不使用深度控制功能。如果确定在S301中深度控制功能开/关按钮116已经被按压(S301:是)，则在S303中操作者设定初始位置(L0)，然后，在S304中操作者通过上按钮117A和下按钮117B设定钻孔深度的设定值(Ld)。在S305中，微型计算机110确认初始位置(LO)和设定值(Ld)是否被设定，如果被确认(S305:是)，则微型计算机110进行S306。在S306中，拉动扳机13开始钻孔。微型计算机110进行S307以开始当前位置(LI)的检测和存储。然后微型计算机110进行S308，在从钻孔开始时(S306的时刻)至当前时刻的每一个存储时刻处的当前位置(LI)计算假想线，并将假想线的值(11)设定为基于当前时刻的当前位置(11)。然后，微型计算机110进行S309，确定为实际测量值的当前位置(LI)是否在S308中获得的假想线的10%或更多的范围中。如果确定在S309中距离传感器14中的当前位置(LI)是在假想线的10%或更多的范围中(S309:是)，则微型计算机110进行S310以从要被用在计算中的数据中排除为实际测量值的当前位置(LI)的数据，并循环回到S308。如果确定在S309中当前位置(LI)是在假想线的少于10%的范围中(S309:否)，则微型计算机110进行S311。在S311中，微型计算机110确定在拉动扳机13开始钻孔后两秒的时段是否已经过去。如果确定两秒的时段还没有过去(S311:否)，则微型计算机110循环回到S308。如果确定两秒的时段已经过去(S311:是)，则微型计算机110进行S312，并从在时刻O之前紧接的两秒期间存储的当前位置(LI)的数据中通过线性近似获得平均变化率直线，并定义为通过从时刻O延伸该平均变化率直线获得的直线的假想线(ALl)和设定假想线的值(11)为当前位置(11)。然后，微型计算机110进行S313，确定为实际测量值的当前位置(LI)是否在S312中获得的假想线(ALl)的变化率的10%或更多的范围中。如果确定在S313中距离传感器14中的当前位置(LI)是在假想线(ALl)的10%或更多的范围中(S313:是)，即，如果当前位置(LI)是在图10的图示中的线(AL2)之下，则微型计算机110进行S314以从要被用在计算中的数据中排除为实际测量值的当前位置(LI)的数据，并循环回到S312。如果确定当前位置(LI)是在假想线的少于10%的范围中(S313:否)，则微型计算机110进行S315，不排除为实际测量值的当前位置(LI)的数据。在S315中，微型计算机110确定为平均变化率直线(假想线(ALl))的值(11)的当前位置(11)是否已经到达满足表达式Ld彡LO —11的位置。如果确定在S315中当前位置(11)已经到达满足表达式Ld ^ LO - 11的位置(S315:是)，则微型计算机110进行S316以停止马达21的旋转。如果确定在S315中当前位置(II)还没有到达满足表达式Ld彡LO — 11的位置(S315:否)，则微型计算机110进行S317以确定是否改变设定值(Ld)。如果确定设定值(Ld)要被改变(S317:是)，则微型计算机110进行S318以改变设定值(Ld)，并随后循环回到S306。如果确定设定值(Ld)不要被改变(S317:否)，则微型计算机110进行S312以继续操作。这样，定义假想线，通过设定由假想线确定的值(11)作为当前位置(11)进行钻孔工作。因此，即使在距离传感器14的精确度由于粉尘等降低时，仍然可以继续钻孔操作以钻具有预定深度的孔。在上述的流程图中，在S312，根据时刻O之前紧接的两秒定义用于时刻O之后紧接的两秒的假想线。然而，可以根据钻孔装置I的性能、工作环境等适当地改变该时段(两秒)。另外，虽然假想线的10%的比率被用作阈值，但是该比率也可以像上述时段那样适当地被改变。在图11中所示的流程图中，没有考虑异常状态，例如端部钻头2穿透工件W和钻孔装置I突然地接近工件W。 因而，可以设置电力切断部分以在这种异常状态发生时切断至马达21的电力。具体地，通过转子位置检测电路115检测马达21的旋转速度，而且在S313中确定当前位置(LI)是否在假想线的10%或更多的范围中。如果在S313中确定为是并且如果马达21的旋转速度被检测为异常，则停止至马达21的电力供应。一般，如果端部钻头2穿透工件W，则马达21的负荷减小，马达21的旋转速度突然增加。因此，旋转速度的这种突然增加被检测为马达21的异常，其被确定为S313中的是，由此即使在端部钻头2穿透工件W时也停止钻孔操作。作为电力切断部分，除了马达21的旋转速度，还可以基于马达21的电流量等检测马达21的异常旋转。在图11的流程图中，步骤S308至S314为用于补充由于粉尘等的产生导致的距离传感器14的测量精度的降低的步骤。因此，如果距离传感器14的精度不降低，则不需要进行这些步骤。因此，接着S307的步骤，可以设置用于确定是否排除步骤S308至S314的步骤(异常值排除控制部分)。在上述的流程图中，S312用作平均钻孔速度计算部分和假想钻孔深度预测部分，S313和S314用作异常值排除部分。另外，S315用作假想钻孔深度识别部分。如果距离传感器14的特性经过年代改变，则有可能通过图5的图示中所示的数学表达式A不能计算出精确值。因此，在这种情况下，计算新的数学表达式A以进行校准。具体地，如图12和13中所示，第一校准夹具201和第二校准夹具202被安装到端部钻头保持部分15，而不是端部钻头2 (图1)。在第一校准夹具201和第二校准夹具202与要被测量的板材Ws接触的状态下，通过距离传感器14测量距离，在上述数学表达式A中的系数e和f被新近地计算。第一校准夹具201包括:具有与板材Ws表面接触的平面201B的平板部分201A ；和连接到平板部分201A且沿垂直于平面201B的方向延伸的轴部分201C。第一校准夹具201通过轴部分201C安装在端部钻头保持部分15上。轴部分201C沿轴向的长度设定成使得在第一校准夹具201安装在端部钻头保持部分15上的状态下在平面201B和距离传感器14之间的距离为350mm。第二校准夹具202包括:具有平面202B并具有基本上与第一校准夹具201的平板部分201A的形状相同的形状的平板部分202A ;和连接到平板部分202A且沿垂直于平面202B的方向延伸的轴部分202C。第二校准夹具202通过轴部分202C安装在端部钻头保持部分15上。轴部分202C沿轴向的长度设定成使得在第二校准夹具202安装在端部钻头保持部分15上的状态下在平面202B (板材Ws的表面与平面202B接触)和距离传感器14之间的距离为250mm。接下来，将参照图14和15描述距离传感器14的校准方法。为了通过使用上述的第一校准夹具201和第二校准夹具202进行校准，如图14的流程图中所示，首先，在S401中，微型计算机110确定是否拉动扳机13。在S401中，如果确定拉动扳机13 (S401:是)，则微型计算机110进行由S402至S404所示的正常钻孔操作。在S401中，如果确定没有拉动扳机13(S401:否)，则微型计算机110进行S405以确定原点位置设定按钮118是否已经被按压。在S405中，如果确定原点位置设定按钮118还没有被按压(S405:否)，则微型计算机110循环回到S401。在S405中，如果确定原点位置设定按钮118已经被按压(S405:是)，则微型计算机110进行S406以确定原点位置设定按钮118已经被按压的时段。在S406中，如果原点位置设定按钮118已经被按压的时段少于五秒(S406:否)，则微型计算机110进行S407以设定原点位置(X=L0)，并循环回到S401。在S406中，如果原点位置设定按钮118已经被按压的时段多于或等于五秒(S406:是)，则微型计算机110进行S408以开始校准模式。微型计算机110从S408进行到S409，从存储装置120读出数学表达式A，其为图5中所示的用于转变距离的数学表达式。在S410中，操作者按压测量按钮以测量在第一校准夹具201被安装且平面201B被按压抵靠板材Ws的状态下的距离传感器14的输出电压数据Vml。然后，根据数学表达式A和输出电压数据Vml，微型计算机110计算对应于距离传感器14检测距离的距离数据LI，并存储距离数据LI和输出电压数据Vml两者。距离数据LI是被代入数学表达式A的X中的值，输出电压数据Vml是被代入数学表达式A的Y中的值。在操作者用第二校准夹具202替换第一校准夹具201后，在S411中，微型计算机110以与存储用于第一校准夹具201的输出电压数据Vml和距离数据LI相同的方式存储对应于距离传感器14检测的距离的距离数据L2和对应于距离数据L2的距离传感器14的输出电压数据Vm2两者。距离数据L2是被代入数学表达式A的X中的值，输出电压数据Vm2是被代入数学表达式A的Y中的值。随后，微型计算机110进行S412 (第一次的S412)。
在S412中，如果确定原点位置设定按钮118已经被按压的时段多于或等于五秒(S412:是)，则微型计算机110进行S413以结束校准模式，随后循环回到S401。在S412中，如果原点位置设定按钮118已经被按压的时段少于五秒(S412:否)，则微型计算机110进行S414以检测从距离传感器14输出的输出VO (VOl)0在S414中，第一校准夹具201被事先(夹具安装步骤)安装到端部钻头保持部分15，而且，在平面201B被按压抵靠板材Ws的状态下，通过按压测量按钮进行距离传感器14的测量(距离测量步骤)。在该状态，距离传感器14和板材Ws之间的距离是350mm。接下来，微型计算机110进行S415并将输出VO代入数学表达式A的Y中以计算X，并进行S416以在显示部分23A上显示这个计算的值(X)。然后，微型计算机110进行S417，操作上按钮117A和下按钮117B以输入当前数值(350mm)(输入步骤)。在S417中，如果确定操作者不需要操作(S417:否)，即，如果在S416中的显示部分23A上的值等于或基本上等于当前数值(350mm)，则微型计算机110然后循环回到S412。微型计算机110从S417循环回到S412的情况的描述将在后面与S426的描述一起提供。在S417中，如果确定操作者需要操作(S417:是)，则微型计算机110进行S418，操作上按钮117A和下按钮117B以将显示部分23A上显示改变为当前数值(350mm)。接下来，微型计算机110进行S419，确定在S414中检测的检测值VO是否大于输出电压数据Vml和Vm2的平均值，即确定值VO更接近存储在S410和S411中的输出电压数据Vml和Vm2中的哪一个。在此，在S414中检测的值VO是在第一校准夹具201被安装的状态下的测量结果，并且更接近Vml(S419:否)。因此，微型计算机110进行S420以将VOl存储为新的Vml，进行S421以将显示在显示部分23A上的输入值(350mm)存储为新的LI。接下来，微型计算机110进行S424，将存储在S420，S421中的新值(LI，Vml)和存储在S411中的新值(L2，Vm2)中的每一个代入数学表达式A的(X，Y)中，进行S425以计算新的系数e和f。然后，微型计算机110进行S426以存储使用新的系数e和f的新的数学表达式A，并循环回到S412 (第二次的S412)。在微型计算机110从S426和S417循环到第二次的S412时，如果确定不需要校准工作，则在第二次的S412中原点位置设定按钮118被按压和保持多于五秒(S412:是)，进行如上所述的S413以结束校准模式。在进一步需要使用第二校准夹具202进行校准时，第一校准夹具201被从端部钻头保持部分15拆卸，第二校准夹具202被安装，微型计算机110进行S414，不按压原点位置设定按钮118 (S412:否)。S414至S418的描述被省略，因为它们与第一校准夹具201的情况相同。接下来，微型计算机110进行S419，确定用于第二校准夹具202的在S414中检测的值VO是否大于输出电压数据Vml和Vm2的平均值，即确定值VO更接近存储在S420和S411中的输出电压数据Vml和Vm2中的哪一个。在此，在S414中检测的值VO是在第二校准夹具202被安装的状态下的测量结果，并且更接近Vm2 (S419:是)。因此，微型计算机110进行S422以将VOl存储为新的Vm2，进行S423以将显示在显示部分23A上的输入值(250mm)存储为新的L2。接下来，微型计算机110进行S424，将存储在S420，S421中的新值(LI，Vml)和存储在S422，S423中的新值(L2，Vm2)中的每一个代入数学表达式A的(X，Y)中，进行S425以计算新的系数e和f。然后，微型计算机110进行S426以存储使用新的系数e和f的新的数学表达式A，并循环回到S412 (第三次的S412)。在第三次的S412中，已经经受第一校准夹具201的校准和第二校准夹具202的校准。因此，原点位置设定按钮118被按压和保持多于五秒(S412:是)，结束校准模式。通过以该方式校准数学表达式A的系数e和f，即使在距离传感器14的敏感度变化时，也可导出精确值。即使用没有传统的量具的传感器型钻孔装置1，也可以维持精确的钻孔深度。在本实施例中，第一校准夹具201和第二校准夹具202被用作专用夹具。可选择地，具有初始已知的预定长度的端部钻头可以被用作夹具。进一步，如果端部钻头被用作夹具，则优选具有列表，其列出对应于每一个端部钻头被安装在端部钻头保持部分15上的情况的在距离传感器14和板材Ws之间的距离(校准值导出部分，校准值导出步骤)。通过使用该列表，在具有预定长度的端部钻头被用作夹具时，在上述流程图中的S417中输入的值可以被容易地识别，可以容易地进行校准工作。可以分离于钻孔装置I提供该列表，或者可以与钻孔装置I 一体地提供该表，例如，列表可以被印刷在把手部分10或马达壳体20上。在上述的流程图中，在S412之后紧接的S413中输出传感器输出值V0。可选择地，如图15的流程图中所示，步骤S412.1可以被增加在S412之后，用于确认在校准夹具的每一个被安装的状态下钻孔装置I是否被移动，并确认距离传感器14和板材Ws之间的测量距离是否被改变。通过增加该步骤，用于操作者校准的过程可以明确。在本实施例中，虽然钻孔装置I被应用到旋转冲击钻，但是，并不限于旋转冲击钻。本发明可以应用到在工件中钻孔的任何工具，例如驱动器。进一步，根据图16中所示的流程图，代替图11中所示的流程图，可以定义假想线以及进行钻孔工作。具体地，在S310中，微型计算机110从要被用在计算中的数据中排除为实际测量值的当前位置(LI)的数据，并进行S311以确定在拉动扳机13开始钻孔之后两秒的时段是否已经过去。而且，在S314中，微型计算机110从要被用在计算中的数据中排除为实际测量值的当前位置(LI)的数据，并进行S315.1。如果确定当前位置(LI)是在假想线的少于10%的范围中(S313:否)，则在S315.1中微型计算机110基于当前位置(11)确定钻孔深度是否达到设定值Ld (S卩，是否满足LdS L0-11)。另一方面，如果确定距离传感器14中的当前位置(LI)是在假想线(ALl)的10%或更多的范围中(S313:是)，则在S315.1中，微型计算机110基于当前位置(LI)确定钻孔深度是否达到设定值Ld (S卩，是否满足Ld ( LO-Ll )。工业应用性本发明在钻孔装置的领域中特别有用，钻孔装置通过端部钻头抵靠工件将孔钻至期望的深度。
权利要求
1.一种动力工具，包括: 马达，其驱动端部钻头； 壳体，其容纳所述马达； 距离测量传感器，其设置在所述壳体处；和 控制部分，其连接到所述距离测量传感器， 其特征在于， 所述控制部分构造成从距离测量传感器测量的测量值中排除异常值。
2.一种钻孔装置，包括: 安装部分，钻头被安装到该安装部分； 壳体，其保持所述安装部 分； 距离测量传感器，其设置在所述壳体处；和 控制部分，其连接到所述距离测量传感器， 其特征在于: 所述控制部分包括: 异常值排除部分，其比较测量结果与假想钻孔深度，并且在所述测量结果显示为超出预定范围的异常值时排除所述测量结果，所述预定范围由从假想钻孔深度确定的阈值限定。
3.根据权利要求2所述的钻孔装置，其中，所述控制部分还包括: 平均钻孔速度计算部分，其基于第一时刻之前的第一时段期间的测量结果，继第一时刻之后计算平均钻孔速度，在第一时刻，在钻孔开始后已经过去第一时段；和 假想的钻孔深度预测部分，其基于平均钻孔速度预测在第一时刻之后的第二时段期间的假想的钻孔深度。
4.根据权利要求2所述的钻孔装置，其中，所述控制部分还包括: 存储部分，其存储所述距离测量传感器的测量结果。
5.根据权利要求3所述的钻孔装置，其中，所述平均钻孔速度计算部分构造成改变所述第一时段，所述假想的钻孔深度预测部分构造成改变所述第二时段。
6.根据权利要求2所述的钻孔装置，其中，所述异常值排除部分构造成改变所述阈值限定的预定范围。
7.根据权利要求2所述的钻孔装置，还包括: 马达，其驱动所述钻头；和 传送机构，其设置在所述钻头和马达之间，并将所述马达的输出传送到所述钻头， 其中，所述传送机构将所述马达的输出传送到所述钻头作为旋转力或作为旋转力和撞击力。
8.根据权利要求2所述的钻孔装置，还包括异常值排除控制部分，其控制所述异常值排除部分的操作和不操作。
9.根据权利要求2所述的钻孔装置，还包括马达，该马达通过电力旋转并驱动所述钻头， 其中所述控制部分还包括: 电流检测部分，其检测供给到所述马达的电流；旋转速度检测部分，其检测所述马达的旋转速度；和 电力切断部分，当满足两个情况的至少一个时和当所述异常值排除部分检测到测量结果的异常值时，该电力切断部分切断至所述马达的电力供应，一个情况是电流检测部分检测到电流的异常值，另一个情况是旋转速度检 测部分检测到旋转速度的异常值。
全文摘要
动力工具包括驱动端部钻头的马达；容纳所述马达的壳体；设置在所述壳体处的距离测量传感器；和连接到所述距离测量传感器的控制部分。所述控制部分构造成从所述距离测量传感器测量的测量值中排除异常值。
文档编号B25H1/00GK103097084SQ20118004256
公开日2013年5月8日 申请日期2011年9月13日 优先权日2010年9月30日
发明者阿部智志, 大久保贵启, 岩田和隆 申请人:日立工机株式会社