具有调速功能的钻孔机

509 编辑：中冶有色技术网来源：永康市开源动力工具有限公司

2023-12-22 11:31:59

权利要求书： 1.一种具有调速功能的钻孔机，包括底座(1)、立柱(2)以及机头(3)，机头(3)浮动连接于立柱(2)上，机头(3)正对于底座(1)的侧面设置有钻头(4)及用于驱动钻头(4)运行的电机(5)，其特征在于：于机头(3)的一侧水平向外延伸有连接板(6)，连接板(6)的下板面设置有距离监测模块(7)，距离监测模块(7)上耦接有控制模块(8)，控制模块(8)上耦接有变频器(9)，电机(5)耦接于变频器(9)的输出端；

距离监测模块(7)用于监测连接板(6)的下板面与底座(1)所在平面之间的实际距离值并输出相应的距离信号至控制模块(8)；当钻孔机开机后，控制模块(8)先调取距离监测模块(7)测得的实际距离值并将该实际距离值转换为基准距离值，该基准距离值对应于钻头(4)离开工件表面距离d时连接板(6)与底座(1)所在平面之间的高度值；然后控制模块(8)将后续调取的实际距离值与该基准距离值进行比较；

若实际距离值小于基准距离值，控制模块(8)控制变频器(9)提升输出电压的频率至电机(5)，以使电机(5)升速运行；反之，若实际距离值大于基准距离值，控制模块(8)控制变频器(9)降低输出电压的频率至电机(5)，以使电机(5)降速运行；控制模块(8)的输入端还耦接有响应于外部触发以输出启动信号至控制模块(8)的启动模块(10)，控制模块(8)响应于启动信号控制变频器(9)输出低频电压至电机(5)，以使电机(5)运行；

于机头(3)的一侧设置有耦接于控制模块(8)输入端的输入模块(13)，输入模块(13)响应于外部触发以输入待加工工件的高度值并将该高度值发送至控制模块(8)；控制模块(8)将接收到的高度值与原基准距离值相加以计算出新的基准距离值；当启动模块(10)响应于外部触发以发送启动信号至控制模块(8)，控制模块(8)将新基准距离值与实际距离值进行比较并根据比较结果调整变频器(9)的输出电压频率，以调整电机(5)转速。

2.根据权利要求1所述的具有调速功能的钻孔机，其特征在于：控制模块(8)的输入端还耦接有响应于外部触发以输出停止信号至控制模块(8)的停止模块(11)，控制模块(8)响应于停止信号控制变频器(9)停止运行，以切断电机(5)。

3.根据权利要求1所述的具有调速功能的钻孔机，其特征在于：控制模块(8)的输出端还耦接有指示模块(12)，若实际距离值小于基准距离值，控制模块(8)控制指示模块(12)输出第一指示信号；反之，若实际距离值大于基准距离值，控制模块(8)控制指示模块(12)输出第二指示信号。

4.根据权利要求1所述的具有调速功能的钻孔机，其特征在于：于机头(3)的一侧还设置有耦接于控制模块(8)的显示模块(14)，控制模块(8)将输入模块(13)输入的高度值发送至显示模块(14)进行显示。

5.根据权利要求1所述的具有调速功能的钻孔机，其特征在于：控制模块(8)还耦接有警示模块(15)，于控制模块(8)内预设有一基准时长，当实际距离值大于基准距离值，控制模块(8)进入计时状态，若计时周期大于基准时长，控制模块(8)控制警示模块(15)告警。

6.根据权利要求1所述的具有调速功能的钻孔机，其特征在于：控制模块(8)用于判断实际距离值的变化状态；若控制模块(8)监测到实际距离值处于连续变化状态，其根据实际距离值与基准距离值之间的比较结果调整变频器(9)的输出电压频率，以调整电机(5)转速；反之，若控制模块(8)监测到实际距离值处于非连续变化状态，其控制变频器(9)停止运行，以切断电机(5)。

说明书：具有调速功能的钻孔机技术领域[0001] 本发明涉及机床加工技术领域，尤其涉及具有调速功能的钻孔机。背景技术[0002] 钻孔机是一种结构简单、操作方便的小型孔加工机床，适合较小型企业或者特殊用途。其主要组成部分包括底座、立柱和机头，机头浮动连接于立柱，在机头上设置有钻头

和用于驱动钻头运行的电机，从而在钻头升降过程中实现对物件的钻孔，如申请号为

201520342442.4的实用新型专利就是类似的一种钻孔机。

[0003] 现有技术中的钻孔机，电机启动后，始终处于匀速运行状态，而钻孔机真正的有用功是出现于机头下降钻孔的过程，当机头上升后，钻头便处于置空状态，此时若电机继续全

速运行，会造成电能损耗；若在机头上升后切断电机以使钻头停止运行，虽然节省了电能，

但在下次钻孔时需要重新启动电机，且电机从静止加速至额定输出转速，需要一定时长，导

致操作效率大幅下降，因此现有钻孔机还存在一定的改进空间。

发明内容[0004] 本发明针对现有技术的缺点，提供了一种具有调速功能的钻孔机，能根据机头的升降高度自动调整电机转速，既节省电能，又能保证钻孔操作效率。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：[0006] 一种具有调速功能的钻孔机，包括底座、立柱以及机头，机头浮动连接于立柱上，机头正对于底座的侧面设置有钻头及用于驱动钻头运行的电机，于机头的一侧水平向外延

伸有连接板，连接板的下板面设置有距离监测模块，距离监测模块上耦接有控制模块，控制

模块上耦接有变频器，电机耦接于变频器的输出端；

[0007] 距离监测模块用于监测连接板的下板面与底座所在平面之间的实际距离值并输出相应的距离信号至控制模块；当钻孔机开机后，控制模块先调取距离监测模块测得的实

际距离值并将该实际距离值转换为基准距离值，该基准距离值对应于钻头离开工件表面距

离d时连接板与底座所在平面之间的高度值；然后控制模块将后续调取的实际距离值与该

基准距离值进行比较；

[0008] 若实际距离值小于基准距离值，控制模块控制变频器提升输出电压的频率至电机，以使电机升速运行；反之，若实际距离值大于基准距离值，控制模块控制变频器降低输

出电压的频率至电机，以使电机降速运行。

[0009] 采用上述方案，控制模块可通过比较连接板相对于钻孔机底座的实际距离值与基准距离值之间的大小来判断钻孔机当前是处于下降(钻孔)状态，还是上升(停止钻孔)状

态，从而控制变频器输出较高频率或者较低频率的电压，以使电机升速或者降速运行，进而

控制钻头高速运行或者低速运行；既能保证钻孔机在下降机头以给工件钻孔时的高效性与

稳定性，又能使其在停止钻孔并上升机头后降速运行，而非直接停止运行，以维持电机与钻

头的转动惯量，方便下次快速进入钻孔状态，提升了操作效率，同时增加安全性并降低能

耗；并且，由于传统钻孔机的机头部分高度可调节，为保证机头处于不同高度位置时，控制

模块能通过变频器精准控制电机转速，当钻孔机开机时，能够通过距离监测模块进行预检

测，以识别机头当前所处的初始高度，并根据该初始高度计算出基准距离值，以适应不同工

况，更加人性化。

[0010] 作为优选，控制模块的输入端还耦接有响应于外部触发以输出启动信号至控制模块的启动模块，控制模块响应于启动信号控制变频器输出低频电压至电机，以使电机运行。

[0011] 采用上述方案，通过触发启动模块，能够快速开启钻孔机，以使钻孔机进入低速运行状态，既能保证设备运行时的安全性，又能降低运行功耗。

[0012] 作为优选，控制模块的输入端还耦接有响应于外部触发以输出停止信号至控制模块的停止模块，控制模块响应于停止信号控制变频器停止运行，以切断电机。

[0013] 采用上述方案，通过触发停止模块，能够快速切断钻孔机，以使钻孔机停机运行，从而提升操作效率。

[0014] 作为优选，控制模块的输出端还耦接有指示模块，若实际距离值小于基准距离值，控制模块控制指示模块输出第一指示信号；反之，若实际距离值大于基准距离值，控制模块

控制指示模块输出第二指示信号。

[0015] 采用上述方案，指示模块能通过不同状态的指示信号(第一指示信号或第二指示信号)向外展示钻孔机当前正处于钻孔状态还是未钻孔状态，更加人性化。

[0016] 作为优选，于机头的一侧设置有耦接于控制模块输入端的输入模块，输入模块响应于外部触发以输入待加工工件的高度值并将该高度值发送至控制模块；控制模块将接收

到的高度值与原基准距离值相加以计算出新的基准距离值；当启动模块响应于外部触发以

发送启动信号至控制模块，控制模块将新基准距离值与实际距离值进行比较并根据比较结

果调整变频器的输出电压频率，以调整电机转速。

[0017] 采用上述方案，由于不同工件的高度不同，为保持钻头与工件上表面之间的基准距离值，控制模块可根据输入模块输入的工件实际高度值调整基准距离值，使得钻孔机启

动后，机头升降至特定高度时，电机能够及时调整转速，以适应不同高度规格的工件，更加

人性化。

[0018] 作为优选，于机头的一侧还设置有耦接于控制模块的显示模块，控制模块将输入模块输入的高度值发送至显示模块进行显示。

[0019] 采用上述方案，操作人员可通过显示模块清楚查看由输入模块输入的工件高度值，从而提升操作精确性，更加人性化。

[0020] 作为优选，控制模块还耦接有警示模块，于控制模块内预设有一基准时长，当实际距离值大于基准距离值，控制模块进入计时状态，若计时周期大于基准时长，控制模块控制

警示模块告警。

[0021] 采用上述方案，当钻孔机停止钻孔作业，使得机头长时间处于升起状态，控制模块能通过变频器切断电机，以使电机停止运行，避免造成不必要的电能浪费。

[0022] 作为优选，控制模块用于判断实际距离值的变化状态；若控制模块监测到实际距离值处于连续变化状态，其根据实际距离值与基准距离值之间的比较结果调整变频器的输

出电压频率，以调整电机转速；反之，若控制模块监测到实际距离值处于非连续变化状态，

其控制变频器停止运行，以切断电机。

[0023] 采用上述方案，若机头在正常升降状态下运行，则由距离监测模块测得的实际距离值将会发生连续变化，此时控制模块可根据实际距离值与基准距离值之间的比较结果调

整变频器的输出电压频率，以正常调整电机转速；反之，若操作人员在操作钻孔机过程中，

将手部伸至连接板下方，此时由距离监测模块测得的实际距离值会发生间断式变化，为保

证操作安全性，控制模块能通过变频器切断电机，以使钻头停止运行，更加人性化。

[0024] 本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：控制模块可通过比较连接板相对于钻孔机底座的实际距离值与基准距离值之间的大小来判断钻孔机当前是处于

下降(钻孔)状态，还是上升(停止钻孔)状态，从而控制变频器输出较高频率或者较低频率

的电压，以使电机升速或者降速运行，进而控制钻头高速运行或者低速运行；既能保证钻孔

机在下降机头以给工件钻孔时的高效性与稳定性，又能使其在停止钻孔并上升机头后降速

运行，而非直接停止运行，以维持电机与钻头的转动惯量，方便下次快速进入钻孔状态，提

升了操作效率，同时增加安全性并降低能耗。

附图说明[0025] 图1为本实施例一的结构示意图一；[0026] 图2为本实施例一的结构示意图二；[0027] 图3为本实施例一的系统架构图；[0028] 图4为本实施例三的系统架构图。[0029] 以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1、底座；2、立柱；3、机头；4、钻头；5、电机；6、连接板；7、距离监测模块；8、控制模块；9、变频器；10、启动模块；11、停止模块；

12、指示模块；13、输入模块；14、显示模块；15、警示模块。

具体实施方式[0030] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。[0031] 实施例一[0032] 如图1、图2和图3所示，本实施例公开的一种具有调速功能的钻孔机，包括底座1、立柱2以及机头3，机头3浮动连接于立柱2上，机头3于立柱2上的升降结构属于本领域公知

常识，在此不做赘述。机头3正对于底座1的侧面设置有钻头4及用于驱动钻头4运行的电机

5，于机头3的一侧水平向外延伸有连接板6，连接板6的下板面设置有距离监测模块7，距离

监测模块7优选为高精度激光测距传感器；距离监测模块7上耦接有控制模块8，控制模块8

为具有数据处理能力的芯片，包括但不限于单片机、PLC、CPU、MCU、ARM等；控制模块8上耦接

有变频器9，电机5耦接于变频器9的输出端，变频器9通过输出不同频率的电压至电机5，能

够改变电机5的运行速率，从而调整钻头4的转速。距离监测模块7用于监测连接板6的下板

面与底座1所在平面之间的实际距离值并输出相应的距离信号至控制模块8；当钻孔机开机

后，控制模块8先调取距离监测模块7测得的实际距离值并将该实际距离值转换为基准距离

值，该基准距离值对应于钻头4离开工件表面距离d时连接板6与底座1所在平面之间的高度

值；然后控制模块8将后续调取的实际距离值与该基准距离值进行比较。

[0033] 更具体的，若实际距离值小于基准距离值，说明钻孔机的机头3正处于下降状态，即钻头4准备进入钻孔状态，此时控制模块8控制变频器9提升输出电压的频率至电机5，以

使电机5升速运行，从而将钻头4转速提升至额定转速，以便进行钻孔作业；反之，若实际距

离值大于基准距离值，说明钻孔机的机头3当前正处于上升状态，此时控制模块8控制变频

器9降低输出电压的频率至电机5，以使电机5降速运行，从而降低钻头4转速，既保证了安全

性，又能降低运行功耗。进行下次钻孔时，再次下压机头3，以使实际距离值再次小于基准距

离值，此时控制模块8通过变频器9提升电机5转速，以使钻头4由低速运行状态切换至高速

运行状态，而无需重新启动，从而提升操作效率。

[0034] 更进一步的，控制模块8的输入端还耦接有响应于外部触发以输出启动信号至控制模块8的启动模块10，该启动模块10优选为设置于机头3壳体外侧的启动按钮，操作人员

可通过按压来触发启动模块10，控制模块8响应于启动信号控制变频器9输出低频电压至电

机5，以使电机5低速运行，提升安全性。

[0035] 更进一步的，控制模块8的输入端还耦接有响应于外部触发以输出停止信号至控制模块8的停止模块11，该停止模块11优选为设置于机头3壳体外侧的停止按钮，操作人员

可通过按压来触发停止模块11，控制模块8响应于停止信号控制变频器9停止运行，以切断

电机5，从而使钻头4停止运行。

[0036] 更进一步的，于机头3的一侧设置有耦接于控制模块8输入端的输入模块13，该输入模块13优选为实体键盘或者集成于触摸屏内的虚拟键盘；输入模块13响应于外部触发以

输入待加工工件的高度值并将该高度值发送至控制模块8；控制模块8将接收到的高度值与

原基准距离值相加以计算出新的基准距离值；当启动模块10响应于外部触发以发送启动信

号至控制模块8，控制模块8将新基准距离值与实际距离值进行比较并根据比较结果调整变

频器9的输出电压频率，以调整电机5转速，从而适应不同规格的工件，增加了适用范围。

[0037] 更进一步的，于机头3的一侧还设置有耦接于控制模块8的显示模块14，该显示模块14优选为显示屏或者触摸屏，控制模块8将输入模块13输入的高度值发送至显示模块14

进行显示，便于操作人员观察。

[0038] 更进一步的，控制模块8还耦接有警示模块15，该警示模块15优选为发声报警器，发声报警更加醒目，更易引起人们注意，从而能够提升警示模块15的警示效果。于控制模块

8内预设有一基准时长，当实际距离值大于基准距离值，即钻孔机的机头3处于上升状态，控

制模块8开始进入计时状态，若计时周期大于基准时长，控制模块8控制警示模块15告警，以

提醒人们钻孔机正处于空载运行状态，更加人性化。

[0039] 实施例二[0040] 于实施例一的基础上，控制模块8用于判断实际距离值的变化状态；若控制模块8监测到实际距离值处于连续变化状态，说明钻孔机的机头3处于正常升降状态，此时控制模

块8根据实际距离值与基准距离值之间的比较结果调整变频器9的输出电压频率，以调整电

机5转速；反之，若控制模块8监测到实际距离值处于非连续变化状态，说明有物体意外遮挡

于连接板6下方，此时控制模块8控制变频器9停止运行，以切断电机5，提升安全性。

[0041] 实施例三[0042] 如图4所示，于实施例一的基础上，控制模块8的输出端还耦接有指示模块12，指示模块12优选为双色信号灯。若实际距离值小于基准距离值，控制模块8控制指示模块12输出

第一指示信号，该第一指示信号优选为绿色指示灯光；反之，若实际距离值大于基准距离

值，控制模块8控制指示模块12输出第二指示信号，该第二指示信号优选为红色指示灯光。