CN104439022B

CN104439022B - 电动铆钉工具

Info

Publication number: CN104439022B
Application number: CN201410573992.7A
Authority: CN
Inventors: 洪劲松
Original assignee: 洪劲松
Current assignee: Kunshan riveting foot strength Tool Co., Ltd
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2034-10-24
Also published as: EP3210690A1; WO2016062192A1; CN104439022A; EP3210690B1; EP3210690A4

Abstract

本发明涉及电动铆钉工具，用于机械技术领域，包括外盖、扳机、拉铆系统、丝杆传动系统、行星齿轮减速系统和动力马达组件；弹簧套筒和滚珠丝杆前端连接；行星齿轮减速系统通过连接轴和丝杆螺母固定；动力马达组件和行星齿轮减速系统连接；马达动力组件后端设置有集钉筒；出料管穿过马达轴和行星齿轮减速系统后套在顶芯管外；外盖上设置有线路板、扳机和行程控制板，线路板分别通过控制线与马达和行程控制板连接；行程控制板上设置有感应器；所述滚轮定位块上设置有磁铁；感应器位于磁铁下方。该工具动力强劲，可室内、室外作业，手持使用符合人体工程学原理，最大的运用工具空间，可以对不同规格铆钉进行拉铆，废钉杆出料容易，适用性强。

Description

电动铆钉工具

技术领域

本发明属于机械技术领域，尤其涉及电动铆钉工具。

背景技术

铆钉工具，是专门用于铆钉的安装工具，包括气动铆钉枪和电动铆钉枪，气动铆钉工具有快速，拉力能做到大的优点，但其硬性要求是必需有气源，使用时必需有气管与气源相连，拉铆时噪音大，铆接拉力虽然可以做到较大，但体积也随之增大的缺陷，尤其无法在野外作业；而电动铆钉枪由于有手持电源，可野外操作，因而应用非常广泛，但由于电动铆钉枪其有以下局限，给操作者带来极大不便。

电动铆钉工具排出拉断后的废钉杆的方式有两种，一种从枪头的前方出钉，这种结构使用者使用时因为担心自动吐废钉杆危险或等废钉杆出来后再装入铆钉，很不人性化，而且对于废钉杆的收集也很不方便。现在较多流通的铆钉工具结构都基于一款(美国专利公告号：US005473805A)工具，虽然经过多方改善，但仍有以下缺陷:

(一)由于丝杆螺母组件所在的废钉杆排出轴线，齿轮轴线及马达中心轴线相互平行，每个系统不能根据需求独立设计所有参数，局限于满足废钉杆顺利排出为导向，具体体现在:

1、跟马达齿啮合的马达啮合齿不能做得很大，不能超过拉铆和废钉杆排出轴线，否则不能排出废钉杆，因此齿轮的齿数和模数受到很大限制，只能局限在某个极小的范围内；

2、马达在不干涉且尽可能不浪费空间的情况下与马达啮合齿啮合，因此马达的大小受到限制，马达的转速、功率跟其大小关系巨大，马达过小扭力、功率将变小，马达做大，随着功率的加大，马达轴也将随之做大，而马达齿也要做大，否则无法啮合，马达齿做大后减速比又受到影响。因而在该设计中很难自由选择合适匹配的马达；

3、丝杆螺母零件是在螺母外面再加工有齿轮，工艺及其复杂，要求高，关键缺陷是如果丝杆螺母的齿轮设计过大，空间势必浪费，齿轮设计过小，满足不了啮合条件；综上所述，该工具在设计中，马达的转速，减速齿轮的减速比、丝杆的大小无法根据需求做到最合理地设计，常常是大马拉小车而且速度慢，或者小马拉大车拉不动，目前电动铆接工具还不能拉断铆接力度强的铆钉如环槽铆钉；

4、马达组件、齿轮、丝杆组件的配合要求高，需要保证三者之间平行的同时还要保证三根轴线在同一平面上，平行度和平面度稍有偏差就影响啮合要求，从而导致工具噪声大。

(二)在外观设计上，为了钉杆的顺利排出，各配件排布受限于平行排布，例如马达必需摆放在丝杆方向的平行方向上，空间使用受到极大限制，造成很大空间浪费，工具外形臃肿，手持重心无法满足人体力学的需要，握手手持虎口没有好的着力点，使用易疲劳，现有条件很难改变这种不人性化的机构布局。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的是提供一款优秀的铆钉电动工具，该铆钉电动工具在马达轴、行星齿轮减速系统的太阳轮上设计一个中空的过孔，而且动力马达组件、行星齿轮减速系统、丝杆传动系统、拉铆系统在同一轴线上，使铆接后废弃的铆钉杆在顶芯管和出料管的导向下，可以直通穿过，进入集钉筒。工具在手持使用时，设计符合人体工程学原理，各个部分连接简单，可靠，可以根据铆钉的不同做简单的调整就可分出多款工具，具体体现在拉拉力小的铆钉可改变设计将速度调整加快，遇到断钉力大的铆钉可改变设计加大拉力，降低速度，而这些设计仅需简单地更换马达、行星齿轮减速系统或滚珠丝杆(改变滚珠丝杆的螺距大小即可改变速度)即可，一种结构可分化出多款不同参数的工具，用户根据自己的需要可以使用最符合自己要求的工具。

本发明的方案如下：

铆钉电动工具，包括外盖、扳机、线路板、集钉筒、拉铆系统、丝杆传动系统、行星齿轮减速系统和动力马达组件；

所述丝杆传动系统包括滚轮定位块、滚珠丝杆、丝杆螺母、前轴承座、后轴承座和连接轴，所述滚珠丝杆为中空结构，前端被滚轮定位块固定，后端和丝杆螺母连接，丝杆螺母设置在前轴承座内；所述后轴承座和前轴承座连接，连接轴穿过后轴承座和丝杆螺母固定；滚轮定位块设置在前轴承座上。

所述动力马达组件包括马达和马达轴，所述马达轴设置成中空结构，马达轴前端设置有马达齿。

所述行星齿轮减速系统包括后行星轮座、前行星轮座、太阳轮I、太阳轮II、行星齿轮和内齿轮I，太阳轮I和太阳轮II设置成中空结构，太阳轮II上设置有三个行星齿轮III和一个小齿轮，三个行星齿轮III和马达齿啮合同时和内齿轮I啮合，内齿轮I被限位装在前行星轮座内，太阳轮II上设置有三个行星齿轮I，三个行星齿轮I和小齿轮啮合；后行星轮座和前行星轮座连接在一起。

所述拉铆系统包括枪头、外套筒、三爪、夹紧套筒、顶芯组件、顶芯弹簧和弹簧套筒，所述外套筒通过外套筒锁紧螺母连接在前轴承座上，外套筒前端设置有枪头，枪头后端设置有三爪；三爪上设置有夹紧套筒，夹紧套筒设置在外套筒内；三爪尾部设置有顶芯组件，顶芯组件是由顶芯管和设置在顶芯管前端的顶芯组成；顶芯管上套有顶芯弹簧，顶芯弹簧外设置有弹簧套筒。

所述弹簧套筒和滚珠丝杆前端连接；所述行星齿轮减速系统通过连接轴和丝杆螺母固定；所述动力马达组件通过马达轴上的马达齿和行星齿轮减速系统连接；所述马达动力组件后端设置有集钉筒；出料管穿过马达轴和行星齿轮减速系统后套在顶芯管外；外盖上设置有线路板、扳机和行程控制板，线路板分别通过控制线与马达和行程控制板连接；线路板上还可以设置电流过载保护；行程控制板两端设置有感应器I和感应器II；所述滚轮定位块上设置有磁铁；感应器位于磁铁下方。

进一步的，所述集钉筒和外盖通过螺纹连接。

进一步的，所述动力马达组件、行星齿轮减速系统、丝杆传动系统和拉铆系统的中心线与铆接方向是在同一轴线上。

本铆螺母电动工具具有如下优点与有益效果：

(1)运用了带有中空马达轴的马达这一新技术，马达在大小和转速上基本不受限制，马达大小可以根据需求更换调整，而且马达的作用除了提供动力，增强了对废钉杆的排出作用；

(2) 运用了行星齿轮减速系统，行星齿轮减速系统具有体积小，重量轻，承载能力高，使用寿命长，运转平稳，噪声低，输出扭矩大，传动效率高(因为啮合面积大，所以扭矩大，传动效率高)，性能安全等优点。最重要的是太阳轮设置中空结构，使废钉杆间接从中穿过，充分合理地利用所有空间。行星齿轮减速系统的减速比的设计得到了完全解放，完全可以根据需求设计减速比大小。而且行星齿轮减速系统除了减速作用，实际上还增强了对废钉杆的排出作用；

(3)丝杆螺母的结构变得简单，螺母没有增加齿轮合并在一起的的束缚，工艺变得简单，而且根据拉力大小进行设计，丝杆螺母直径和长度随铆接强度的变化而变化，拉力大的用直径大的、螺距相对小的，旋合长度长的丝杆螺母，这样工具稍做大，拉铆速度减缓。小拉力则用直径较小的、螺距较大的，旋合长度短的丝杆螺母，这样工具做小，拉铆速度加快；综合以上所述，该工具系统得到合理的分工，例如针对铝制的拉力小的铆钉，可以选择功率小的快速的马达，减速比小的行星齿轮减速系统，体积小螺距稍微大的丝杆传动系统，做成快速的小规格拉力的铆钉工具；反之亦可以选择做成大拉力的铆钉工具。该结构由于动力马达组件，行星齿轮减速系统，丝杆传动系统和拉铆方向成一条直线，调整时可以不受过多限制，可以更换这三个部分即可满足需求，使马达，行星齿轮减速系统，丝杆传动系统做到非常合理的平衡匹配，做到小马拉小车同时拉快车，大马拉大车，还能铆接环槽铆钉；

(4)运用上述结构带来的另一大好处是动力马达组件，行星齿轮减速系统，丝杆传动系统和拉铆方向成一条直线，能顺利排出废钉杆，使工具更紧凑，美观，空间得到充分利用，手持重心可以做到符合人体工程学的要求；而且工具的马达组件、行星减速箱、丝杆螺母组件之间配合简单，即使同轴度略有偏差也不会造成噪声太大，而且三者之间配合非常简单；加上行星齿轮减速系统自身噪音极低，因此工具使用的噪声远远小于普通工具齿轮的啮合声音；

(5)该机构可运用已成熟的实现两档调速的行星齿轮减速系统，使用过程中根据需要直接换档满足需求。

这是一款携带方便，既具有气动工具的快速和强劲，又能方便地进行野外作业，做到根据需求提供所需参数，将电动铆接工具的参数配置做到最合理，使用极具人性化的铆钉工具，极大地解放了劳动力，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明铆钉电动工具结构示意图；

图2为本发明铆钉电动工具局部结构示意图；

图3为本发明动力马达组件结构示意图；

图4为本发明顶芯组件结构示意图；

图5为本发明行星齿轮减速系统装配示意图；

图6为本发明行星齿轮减速系统爆炸图；

图7为本发明设置成三级减速系统的铆钉电动工具示意图；

图8为本发明行星齿轮减速系统三级减速系统装配示意图；

图9为本发明行星齿轮减速系统三级减速系统爆炸图；

其中：1、枪头；2、外套筒； 3、三爪；4、夹紧套筒；5、顶芯组件；6、顶芯弹簧；7、弹簧套筒；8、外套筒锁紧螺母；9、滚轮定位块；10、磁铁；11、滚珠丝杆；12、前轴承座；13、丝杆螺母；14、固定销；15、连接轴；16、后轴承座；17、太阳轮I；18、行星齿轮；19、太阳轮II；20、内齿轮；21、前行星齿轮座；22、后行星齿轮座；23、马达；24、出料管；25、外盖；26、集钉筒；27、线路板；28、扳机；29、行程控制板；30、马达轴；31、顶芯；32、顶芯管；33、马达齿；34、感应器I；35、感应器II；36、太阳齿轮输出端子；37、变速连接座；38、变速拨叉；39、小齿轮；40、变速换挡开关；181、行星齿轮I；182、行星齿轮II；183、行星齿轮III；201、内齿轮I；202、变速可滑动内齿轮；203、内齿轮II。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明；

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，铆钉电动工具，包括外盖25、扳机28、线路板27、集钉筒26、拉铆系统、丝杆传动系统、行星齿轮减速系统和动力马达组件；

如图1和图2所示，所述丝杆传动系统包括滚轮定位块9、滚珠丝杆11、丝杆螺母13、前轴承座12、后轴承座16和连接轴15，所述滚珠丝杆11为中空结构，用于顶芯管32穿过，排废顶杆用，前端被滚轮定位块9固定，后端和丝杆螺母13连接，丝杆螺母13设置在前轴承座12内；所述后轴承座16和前轴承座12连接，连接轴15穿过后轴承座16和丝杆螺母13固定，可以用固定销14固定；滚轮定位块9设置在前轴承座12上。

如图2和图4所示，所述动力马达组件包括马达23和马达轴30，所述马达轴30设置成中空结构，用于出料管24穿过，排废顶杆用，同时可以最大程度的使用有限的空间，使工具紧凑、美观，马达轴30前端设置有马达齿33。

如图5和图6所示，所述行星齿轮减速系统包括后行星轮座22、前行星轮座21、太阳轮I17、太阳轮II19、行星齿轮18和内齿轮I201，太阳轮I17和太阳轮II19设置成中空结构，太阳轮II19上设置有三个行星齿轮III183和一个小齿轮39，三个行星齿轮III183和马达齿33啮合同时和内齿轮I201啮合，内齿轮I201被限位装在前行星轮座21内，太阳轮II19上设置有三个行星齿轮I181，三个行星齿轮I181和小齿轮39啮合；后行星轮座22和前行星轮座21连接在一起,这样形成二级减速系统。

如图7、图8和图9所示，所述行星齿轮减速系统还可以设置成包括后行星轮座22、前行星轮座21、太阳轮I 17、太阳轮II 19、行星齿轮18和内齿轮20的装置，太阳轮I 17和太阳轮II 19设置成中空结构，太阳轮II 19上设置有三个行星齿轮III 183，三个行星齿轮III 183和马达齿33啮合同时和内齿轮II 203啮合，内齿轮II 203被限位装在后行星轮座22内，后行星轮座22上设置有螺丝孔，通过螺丝穿过螺丝孔固定在马达23上，加工外齿轮后的太阳轮II 19和变速可滑动内齿轮202啮合，设置在后行星轮座22的卡槽中的变速连接座37内设置有变速拨叉38，变速拨叉38带动离合变速可滑动内齿轮202，上述结构构成行星齿轮减速系统的一级减速系统，变速可滑动内齿轮202与太阳轮II 19啮合时，通过变速拨叉38带动离合与变速连接座37分离，同理，变速可滑动内齿轮202与变速连接座37啮合时，与太阳轮II19分离；太阳轮I 17上设置有三个行星齿轮II 182，三个行星齿轮II 182和太阳轮II 19上的小齿轮39啮合，同时和变速可滑动内齿轮202啮合，上述结构构成行星齿轮减速系统的二级减速系统，当可滑动内齿轮202同时与三个行星齿轮II 182及太阳轮II 19外齿轮啮合时，此时二级减速系统失去减速功能，仍然为一级减速系统的减速比，若可滑动内齿轮202同时与三个行星齿轮II182啮合，而与太阳轮II19外齿轮分离时，一级减速系统和二级减速系统相互独立，且二级减速系统的输出扭矩比一级减速系统的扭矩大；太阳轮输出端子36上设置有三个行星齿轮I181，三个行星齿轮I181和太阳轮I17上的小齿轮39啮合，同时和内齿轮I201啮合，太阳轮输出端子36固定在前行星轮座21内；后行星轮座22、变速连接座37和前行星轮座21依次限位连接在一起，上述结构构成行星齿轮减速系统的三级减速系统，太阳轮输出端子36输出扭矩带动丝杆螺母13旋转，三级减速系统的输出扭矩最大；当变速可滑动内齿轮202仅仅和行星轮II182啮合时，为三级减速。在变速拨叉38外设置有变速换挡开关40，可以进行换挡，对减速比进行调节。上述两种装置，由于采用行星齿轮18啮合传动的方式，啮合面积大，扭矩高，传动效率高，而且可以根据需要，通过调节内齿轮20、小齿轮39和马达齿33的齿数来调节传动比，达到目标要求的减速比，调节方便，可调节性强，还可以针对性选择不同功率的马达。

如图1和图2所示，所述拉铆系统包括枪头1、外套筒2、三爪3、夹紧套筒4、顶芯组件5、顶芯弹簧6和弹簧套筒7，所述外套筒2通过外套筒锁紧螺母8连接在前轴承座12上，外套筒2前端设置有枪头1，枪头1后端设置有三爪3；三爪3上设置有夹紧套筒4，夹紧套筒4设置在外套筒2内，夹紧套筒4与三爪3连接的内孔面设置成斜面；三爪3尾部设置有顶芯组件5，顶芯组件5是由顶芯管32和设置在顶芯管32前端的顶芯31组成；顶芯管32上套有顶芯弹簧6，顶芯弹簧6外设置有弹簧套筒7，顶芯弹簧6通过弹力作用在顶芯31上来撑开三爪3，可以使铆钉顺利放入，拉铆时，滚珠丝杆11带动夹紧套筒4内的三爪3后移，三爪3自动在夹紧套筒4的斜面导向下自动缩紧夹持铆钉。

所述弹簧套筒4和滚珠丝杆11前端连接；所述行星齿轮减速系统通过连接轴15和丝杆螺母13固定；所述动力马达组件通过马达轴30上的马达齿33和行星齿轮减速系统连接；所述马达动力组件后端设置有集钉筒26；出料管24穿过马达轴30和行星齿轮减速系统后套在顶芯管32外，拉断后的废钉杆通过顶芯管32后端落入出料管24，废废钉杆出料顺利，安全性高；外盖25上设置有线路板27、扳机28和行程控制板29，线路板27分别通过控制线与马达23和行程控制板29连接；行程控制板29两端设置有感应器I34和感应器II35；所述滚轮定位块9上设置有磁铁10；感应器位于磁铁10下方。

所述集钉筒26和外盖25通过螺纹连接，连接方便，很容易清除废钉杆。

所述动力马达组件、行星齿轮减速系统、丝杆传动系统和拉铆系统的中心线与铆接方向是在同一轴线上，满足以废钉杆顺利排出的轴线为导向，可以顺利排出废钉杆；而且工具使用时的噪声远远小于普通工具齿轮的啮合声音，而且三者之间装配操作非常简单。

上述的这种整体结构设计，各零件排布合理，同一轴线上的设计，避免空间使用受到限制和浪费，工具外形简洁，可以让用户在手持使用时，完全符合人体工程学原理，使用简单，省力，易于操作，各个部分连接简单，可靠。

对于图5和图6的装置，减速、传动较为简单。对于图7、图8和图9的装置，减速、传动做如下具体说明：使用时，铆钉从枪头1装入，拉铆时拨动扳机28，行程控制板29上的感应器II35感应到滚轮定位块9上的磁铁10处在合适的位置时，通过电源带动马达23旋转，加工有马达齿33的马达轴30带动行星齿轮减速系统的一级减速系统，由于内齿轮II203是被固定不动的，行星齿轮III183转动后带动太阳轮II19旋转,太阳轮II19又带动二级减速系统的行星齿轮II182减速，二级减速系统的行星齿轮II182被带动旋转，同理二级减速系统的变速可滑动内齿轮202是被固定不动的，二级减速系统的行星齿轮II 182带动太阳轮I17旋转，此时减速增扭完成。当行星齿轮减速系统由二级变为三级时，变速可滑动内齿轮202上加工有外齿轮和槽，该槽由变速拨叉38控制，带动变速可滑动内齿轮202离合，可以通过变速换挡开关40调节变速拨叉38进行离合控制，同时与太阳轮II19和行星轮II182同时啮合时，由于行星减速原理是太阳轮上的小齿轮带动内齿轮产生减速比，而此时太阳轮与内齿轮直接啮合，齿数比消失，二级减速系统自动失效。当变速可滑动内齿轮202仅仅与行星轮II 182啮合而与设有外齿轮的太阳轮II19分离，则二级减速产生，增加次级变速的好处是拉小直径规格和铆接力度小的铆钉时，提速增加效率，拉铆大直径和铆接力度大的铆钉减速增加扭矩可靠拉铆，太阳轮输出端子36带动连接轴15旋转，而连接轴15跟丝杆螺母13是用多个固定销14固定的，丝杆螺母13带动滚珠丝杆11，由于滚珠丝杆11的前端是被滚轮定位块9固定在前轴承座12的槽里，滚轮定位块9的下端有磁铁10，磁铁10与线路板27控制的行程控制板29上的感应器I34和感应器II35感应，因此滚珠丝杆11只能轴向移动，带动弹簧套筒7移动，弹簧套筒7与夹紧套筒4连在一起，夹紧套筒4内孔面为斜面，三爪3装入其中，三爪3的尾端被顶芯组件5顶住，顶芯弹簧6提供顶力，这样在滚珠丝杆11后退的过程中，夹紧套筒4后移能使三爪3自动缩紧，这样就能顺利抓住铆钉杆进行拉铆。直到拉铆结束，松开扳机28，当线路板27控制的行程控制板29上的感应器I34感应到滚轮定位块9上的磁铁10处在合适的位置时，马达23反转，滚珠丝杆11前进，松开三爪3，拉断后的铆钉的废钉杆经顶芯管32和出料管24排出，落入集钉筒26中。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.电动铆钉工具，包括外盖、扳机、线路板、集钉筒、拉铆系统、丝杆传动系统、行星齿轮减速系统和动力马达组件；其特征在于：

所述丝杆传动系统包括滚轮定位块、滚珠丝杆、丝杆螺母、前轴承座、后轴承座和连接轴，所述滚珠丝杆为中空结构，前端被滚轮定位块固定，后端和丝杆螺母连接，丝杆螺母设置在前轴承座内；所述后轴承座和前轴承座连接，连接轴穿过后轴承座和丝杆螺母固定；滚轮定位块设置在前轴承座上；

所述动力马达组件包括马达和马达轴，所述马达轴设置成中空结构，马达轴前端设置有马达齿；

所述行星齿轮减速系统包括后行星轮座、前行星轮座、太阳轮I、太阳轮II、行星齿轮和内齿轮I，太阳轮I和太阳轮II设置成中空结构，太阳轮II上设置有三个行星齿轮III和一个小齿轮，三个行星齿轮III和马达齿啮合同时和内齿轮I啮合，内齿轮I被限位装在前行星轮座内，太阳轮II上设置有三个行星齿轮I，三个行星齿轮I和小齿轮啮合；后行星轮座和前行星轮座连接在一起；

所述拉铆系统包括枪头、外套筒、三爪、夹紧套筒、顶芯组件、顶芯弹簧和弹簧套筒，所述外套筒通过外套筒锁紧螺母连接在前轴承座上，外套筒前端设置有枪头，枪头后端设置有三爪；三爪上设置有夹紧套筒，夹紧套筒设置在外套筒内；三爪尾部设置有顶芯组件，顶芯组件是由顶芯管和设置在顶芯管前端的顶芯组成；顶芯管上套有顶芯弹簧，顶芯弹簧外设置有弹簧套筒；

所述弹簧套筒和滚珠丝杆前端连接；所述行星齿轮减速系统通过连接轴和丝杆螺母固定；所述动力马达组件通过马达轴上的马达齿和行星齿轮减速系统连接；所述马达动力组件后端设置有集钉筒；出料管穿过马达轴和行星齿轮减速系统后套在顶芯管外；外盖上设置有线路板、扳机和行程控制板，线路板分别通过控制线与马达和行程控制板连接；行程控制板两端设置有感应器；所述滚轮定位块上设置有磁铁；感应器位于磁铁下方；

所述动力马达组件、行星齿轮减速系统、丝杆传动系统和拉铆系统的中心线与铆接方向是在同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的电动铆钉工具，其特征在于：所述集钉筒和外盖通过螺纹连接。