CN107984429B - 打钉设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打钉设备，包括支撑结构、蓄能机构、蓄能驱动机构以及传动打钉机构。蓄能驱动机构包括动力部件、与动力部件连接的偏心部件及与偏心部件连接的直线运动部件。传动打钉机构包括击钉部件以及液压传动部件。蓄能时，动力部件驱动偏心部件转动，带动直线运动部件做直线运动，使蓄能机构储存能量。蓄能机构释放能量时，蓄能机构通过液压传动部件驱动打钉机构撞击钉子。上述打钉设备，利用偏心部件驱动蓄能机构实现高效蓄能，液压传动部件在较高的能量传递过程中依然能够兼顾传动的高效、稳定以及结构的简单、紧凑。

Description

打钉设备

技术领域

本发明涉及电动工具技术领域，特别是涉及一种打钉设备。

背景技术

在许多工程建设、房屋建筑、室内外装修、家具制造、展会布置等领域中，都需要采用钉枪把需要固定的部件固定在基材上。目前，用的最多的是以压缩空气为动力源的气动钉枪。但是，气动钉枪的动力源—气泵是一个较为笨重的装置，移动携带不方便。因此以电为动力源的钉枪就应运而生了。而市面上的电动钉枪，以市电为电源的主要是电磁线圈驱动的电钉枪。电磁线圈驱动的钉枪不仅还需要拖一根电线，造成使用不方便；而且电磁线圈的驱动力明显不足，不能满足工程实际的需要。从发展趋势看已经逐渐被电池驱动的所谓无绳钉枪所取代。

目前，无绳钉枪的主要工作方式是用电机驱动蓄能机构，蓄能后快速释放打钉。蓄能的方式有：飞轮机构、弹簧机构、压缩气体机构(压缩气体机构又可分为常压方式和预压缩方式(高压方式)。这些方式在打击能量小于30焦耳的钉枪中都有很好的应用。但是，飞轮机构复杂，能量明显有极限，再提高很难；弹簧机构直接驱动打钉，效果很差；压缩气体机构特别是预压缩高压机构打钉效果较好，有领先其他两种蓄能驱动机构的趋势，但是这类机构的密封总是问题，密封寿命是这类机构的软肋。因此，目前的电动钉枪存在的主要问题是摩擦损耗大、能量不足、能效不高、打钉效果差、体形较大，影响使用。

发明内容

针对目前电动打钉钉枪存在的摩擦损耗大、能效不高、打钉效果差的主要问题，本发明提供了一种能够减小摩擦损耗、提高能效、保证打钉效果、结构紧凑的打钉设备。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种打钉设备，包括：

支撑结构；

蓄能机构，设置于所述支撑结构中，所述蓄能机构能够储存或释放能量；

蓄能驱动机构，设置于所述支撑结构中，用于驱动所述蓄能机构存储能量；所述蓄能驱动机构包括动力部件、与所述动力部件连接的偏心部件及与偏心部件连接的直线运动部件，动力部件包括驱动电机及安装于所述驱动电机的输出轴上的减速器；

传动打钉机构，设置于所述支撑结构中，所述传动打钉机构包括击钉部件以及液压传动部件，所述击钉部件以及所述蓄能机构分别与所述液压传动部件连接，所述液压传动部件能够将所述蓄能机构释放的能量转换成所述击钉部件的直线运动，将钉子打入基材；

蓄能时，所述动力部件驱动所述偏心部件转动，带动直线运动部件做直线运动，使所述蓄能机构储存能量；所述蓄能机构释放能量时，所述蓄能机构通过所述液压传动部件带动所述击钉部件撞击钉子。

在其中一个实施例中，所述支撑结构中开设有连通腔，所述液压传动部件包括由连通腔相互连通的第一缸体和第二缸体，所述连通腔及所述第一缸体和所述第二缸体均固定设置于所述支撑结构，所述连通腔及所述第一缸体和所述第二缸体之间封闭有液体，所述第一缸体内设置有第一活塞，所述第一活塞与所述第一缸体的内壁动配合，所述击钉部件远离钉子的一端设置有第二活塞，所述第二活塞与所述第二缸体的内壁动配合；

释放能量时，所述蓄能机构推动所述第一活塞挤压所述连通腔内的液体，液体驱动所述第二活塞，所述第二活塞带动所述击钉部件做直线运动，将钉子打入基材。

在其中一个实施例中，所述直线运动部件包括挺柱，所述挺柱的一端与所述偏心部件抵接，所述挺柱的另一端与所述蓄能机构连接。

在其中一个实施例中，所述偏心部件包括偏心轴及套设于所述偏心轴上的轴承；所述偏心轴与所述动力部件连接，所述轴承与所述直线运动部件抵接，蓄能时，所述动力部件驱动所述偏心轴通过所述轴承带动所述直线运动部件运动，能量释放时所述直线运动部件带动偏心部件转动。

在其中一个实施例中，所述偏心部件包括转轴及套设于所述转轴上的偏心轴承；所述转轴与所述动力部件传动连接，所述偏心轴承与所述直线运动部件抵接，蓄能时，所述动力部件驱动所述转轴带动所述偏心轴承转动，所述偏心轴承带动所述直线运动部件运动，能量释放时所述直线运动部件带动偏心部件转动。

在其中一个实施例中，所述蓄能机构包括压缩弹簧；所述压缩弹簧设置于所述支撑结构中，所述压缩弹簧的一端与所述支撑结构抵接，所述压缩弹簧的另一端与所述直线运动部件连接。

在其中一个实施例中，所述蓄能机构包括气体弹簧；所述气体弹簧设置于所述支撑结构中，所述气体弹簧的一端与所述支撑结构抵接，所述气体弹簧的另一端与所述直线运动部件连接。

在其中一个实施例中，所述蓄能驱动机构还包括单向离合器部件，所述单向离合器部件安装在所述动力部件的输出轴与所述偏心部件之间；

所述蓄能机构储存能量时，所述单向离合器部件处于连接位置，所述动力部件通过所述单向离合器部件驱动所述偏心部件运动，所述偏心部件驱动所述直线运动部件运动，以驱动所述蓄能机构蓄能；

所述蓄能机构释放能量时，所述单向离合器部件处于分离位置，所述蓄能机构驱动所述直线运动部件运动，并通过液压传动部件带动击钉部件撞击钉子。

在其中一个实施例中，所述单向离合器部件可以是楔块式单向离合器、滚柱式单向离合器或者棘轮式单向离合器。

在其中一个实施例中，所述支撑结构是主架支撑结构，所述支撑结构包括用于安装所述蓄能驱动机构的安装部、安装所述蓄能机构的安装部及用于安装所述传动打钉机构的连接部。

上述打钉设备，利用偏心部件中的滚动轴承推动直线部件，将动力部件传递过来的转动能无侧向摩擦损失地变成了直线部件的直线运动能量，驱动蓄能机构存储能量；在蓄能机构释放能量过程中通过液压传动部件将蓄能机构输出的直线运动转换成击钉部件的直线运动，将钉子打入基材。偏心部件能够实现蓄能机构的高效蓄能，在实验中采用本发明的方案，用300瓦的电机和减速比约为100的行星减速器驱动蓄能机构，获得了65焦耳的蓄积能量，而现有电钉枪在同样条件下只能获得小于35焦耳的蓄能；液压传动部件在较高的能量传递过程中依然能够兼顾传动的高效、稳定以及结构的简单、紧凑；所述蓄能机构释放能量时，所述蓄能机构通过处于分离状态的单向离合器实现快速能量释放，结构简单可靠，提高了打钉效果。

由于本发明的蓄能驱动机构效率高，能量释放机构简单可靠，有效的解决了目前电动钉枪蓄能摩擦损耗大、能效不高、机构可靠性差、打钉效果差的问题，实现了减小驱动力，减少能耗、整体尺寸减小，重量减轻，便于携带的效果。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的打钉设备去掉外壳的右视图；

图2为图1所示的打钉设备处于蓄能状态时A-A处的剖视图；

图3为图1所示的打钉设备处于释放能量状态时A-A处的剖视图；

图4为本发明另一实施例提供的打钉设备剖视图。

其中：

100-主架；

110-连通腔

200-蓄能机构；

300-蓄能驱动机构；

310-动力部件

311-驱动电机；

312-减速器；

320-偏心部件；

330-直线运动部件

340-单向离合器部件；

400-传动打钉机构；

410-液压传动部件

411-第一缸体

412-第一活塞

413-第二缸体

414-第二活塞

420-击钉部件

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的打钉设备进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1、图2及图3，图1为本发明一实施例的打钉设备的右视图，图2及图3为图1所示的打钉设备中A-A处的剖视图，图2是打钉设备处于完全蓄能状态的结构示意图，图3是打钉设备处于完全释放能量状态的结构示意图。本发明一实施例提供了一种打钉设备，该打钉设备能够将固定元件钉在基材上，进而使固定元件将需要固定的部件固定在基材上。在本实施例中，固定元件主要是指钉子，当然，在本发明的其他实施方式中，固定元件还可为其他与钉子相类似的固定件。本发明提供的打钉设备在获得较大打钉力的同时其结构仍然保持紧凑，具有较高的能效，提高打钉效果。

如图1至图3所示，本发明一实施例提供一种打钉设备，包括：支撑结构、蓄能机构200、蓄能驱动机构300以及传动打钉机构400，其中，蓄能机构200设置于支撑结构中，蓄能机构200能够储存或释放能量，蓄能驱动机构300设置于支撑结构中，用于驱动蓄能机构200存储能量；蓄能驱动机构300包括动力部件310、与动力部件310连接的偏心部件320及与偏心部件320抵接的直线运动部件330，动力部件310包括驱动电机311及安装于驱动电机311的输出轴上的减速器312，传动打钉机构400设置于支撑结构中，传动打钉机构400包括击钉部件420以及液压传动部件410，击钉部件420以及蓄能机构200分别与液压传动部件410连接，液压传动部件410能够将蓄能机构200释放的能量转换成击钉部件420的直线运动，将钉子打入基材。蓄能时，动力部件310驱动偏心部件320转动，带动直线运动部件330做直线运动，使蓄能机构200储存能量；蓄能机构200释放能量时，蓄能机构200通过液压传动部件410带动击钉部件420撞击钉子。

上述打钉设备，利用偏心部件320驱动蓄能机构200存储能量，在蓄能机构200释放能量过程中通过液压传动部件410将蓄能机构200输出的直线运动转换成击钉部件420的直线运动，将钉子打入基材。偏心部件320能够通过偏心轴上的滚动轴承减少蓄能时的摩擦损耗，实现对蓄能机构200的高效蓄能，在实验中采用本发明的方案，用300瓦的电机和减速比约为100的行星减速器驱动蓄能机构200，获得了65焦耳的蓄积能量，而现有电钉枪在同样条件下只能获得小于35焦耳的蓄能；液压传动部件410在较高的能量传递过程中依然能够兼顾传动的高效、稳定以及结构的简单、紧凑；所述蓄能机构200释放能量时，所述蓄能机构200通过处于分离状态的单向离合器部件340实现快速能量释放，结构简单可靠，提高了打钉效果。

由于本发明的蓄能驱动机构300效率高，能量释放机构简单可靠，有效的解决了目前电动钉枪蓄能摩擦损耗大、能效不高、机构可靠性差、打钉效果差的问题，实现了减小驱动力，减少能耗、整体尺寸减小，重量减轻，便于携带的效果。

支撑结构是主架支撑结构，支撑结构包括用于安装蓄能驱动机构300的安装部、安装蓄能机构200的安装部及用于安装传动打钉机构400的连接部。

减速器312设置在驱动电机311的输出轴上，偏心部件320与减速器312的输出端连接，并抵接至直线运动部件330上，驱动电机311输出的运动通过减速器312减速后再传递到偏心部件320上，这样能够增加扭矩，提高对蓄能机构200的储能驱动力。可选地，减速器312为行星减速器。本发明的打钉设备可以与交流电源连接，实现打钉设备的驱动；当然，本发明的打钉设备还可通过蓄电池来提供电能，实现打钉设备的驱动。

作为一种可选择的实施方式，偏心部件320包括偏心轴及套设于偏心轴上的轴承。偏心轴与动力部件310传动连接，轴承与直线运动部件330抵接，动力部件310驱动偏心轴带动轴承转动，轴承带动直线运动部件330做直线运动。较佳地，轴承为滚动轴承，以减少运动传递的摩擦损耗，使得直线运动部件330做无侧向摩擦力直线运动，保证很高的蓄能能效。蓄能时，偏心轴的偏心运动能够带动轴承做偏心转动，带动直线运动部件330做直线运动，驱动压缩蓄能机构200存储能量；蓄能机构200释放能量时，推动直线运动部件330做直线运动，并通过液压传动部件410带动击钉部件420撞击钉子。

当然，在本发明的其他实施方式中，偏心部件320包括转轴及套设于转轴上的偏心轴承。转轴与动力部件310传动连接，偏心轴承与直线运动部件330抵接，动力部件310驱动转轴带动偏心轴承转动，偏心轴承带动直线运动部件330做直线运动。蓄能时，直线运动部件330驱动蓄能机构200存储能量；蓄能机构200释放能量时，驱动直线运动部件330做直线运动，并通过液压传动部件410带动击钉部件420撞击钉子。

本实施例的打钉设备通过偏心轴与滚动轴承配合，实现了对直线运动部件330无侧向摩擦的直线驱动，极大的消除了侧向力产生的摩擦损耗，进而实现高效驱动蓄能机构200储存能量，提高了整个打钉设备的能效，减小了驱动力，使得整体尺寸减小，重量减轻，更加便于携带。对于使用蓄电池作为能源的打钉设备而言，减小摩擦损耗意味着大大的提高蓄电池单次充电的打钉数目，提高工作效率，提高了蓄电池的利用率。

在其中一个实施例中，支撑结构中开设有连通腔110，液压传动部件410包括由连通腔110相互连通的第一缸体411和第二缸体413，连通腔110及第一缸体411和第二缸体413均固定设置于支撑结构，连通腔110及第一缸体411和第二缸体413之间封闭有液体，第一缸体411内设置有第一活塞412，第一活塞412与第一缸体411的内壁动配合，击钉部件420远离钉子的一端设置有第二活塞414，第二活塞414与第二缸体413的内壁动配合。蓄能机构200与击钉部件420通过相互连通的不同内径的缸体连通，通过使用不同内径的缸体，能够轻松地实现蓄能机构200与击钉部件420之间不同的传动比。蓄能过程中，在直线运动部件330的推动下，第一活塞412沿第一缸体411轴向向连通腔110外方向运动，压缩蓄能机构200中的气体弹簧(或机械弹簧)蓄能，液体流向第一缸体411内；第二活塞414在负压和回程弹簧(图上没有标出)的作用下沿第二缸体413的轴向向连通腔110内方向运动。释放能量时，蓄能机构200推动第一活塞412沿第一缸体411的轴向向连通腔110内方向运动，挤压液体，受挤压的液体驱动第二缸体413中的第二活塞414沿轴向向连通腔110外方向运动，带动击钉部件420做直线运动，将钉子打入基材。在其中一个实施例中，直线运动部件330包括挺柱，挺柱的一端与偏心部件320抵接，挺柱的另一端与蓄能机构200连接。

在其中一个实施例中，如图4所示，蓄能机构200包括蓄能弹簧，支撑结构上具有安装空腔，蓄能弹簧安装于支撑结构的安装空腔中。挺柱可以驱动压缩蓄能弹簧，使蓄能弹簧储存能量；蓄能弹簧释放能量时，蓄能弹簧使挺柱反向运动。蓄能弹簧是用来实现能量的存储与释放的。蓄能弹簧的轴线方向与挺柱的运动方向平行，避免蓄能时蓄能弹簧发生偏斜。蓄能弹簧的一端与安装空腔的顶壁相接触，另一端与第一活塞412的一侧相抵接，第一活塞412的另一侧与挺柱相连接。进一步，蓄能弹簧为压缩弹簧(图4)或气体弹簧(图2、图3)。压缩弹簧或气体弹簧设置于支撑结构中，压缩弹簧或气体弹簧的一端与支撑结构抵接，压缩弹簧或气体弹簧的另一端与第一活塞412相连接，第一活塞412的另一端与挺柱连接。如图2、图3所示，在另一个实施例中，蓄能机构200通过对封闭气体的压缩和释放完成蓄能以及能量释放的过程。

在其中一个实施例中，蓄能驱动机构300还包括单向离合器部件340，单向离合器部件340安装在动力部件310的输出轴与偏心部件320之间。蓄能机构200储存能量时，单向离合器部件340处于连接位置，动力部件310通过单向离合器部件340驱动偏心部件320转动，偏心部件320驱动直线运动部件330做直线运动，以驱动蓄能机构200蓄能。蓄能机构200释放能量时，单向离合器部件340处于分离位置，蓄能机构200驱动直线运动部件330做直线运动，并通过液压传动部件410带动击钉部件420撞击钉子。单向离合器部件340的作用在于使蓄能机构200在打钉时能够迅速释放能量，提高打钉时机构的运动速度，保证打钉效果。

单向离合器部件340在动力部件310驱动偏心轴转动时，总是处于连接位置。当偏心轴的转速超过动力部件310的输出轴转速时，单向离合器部件340总是处于分离位置。单向离合器部件340驱动偏心轴转动时，偏心轴驱动直线运动部件330使蓄能机构200储存能量，这时单向离合器部件340处在连接位置，动力部件310通过单向离合器部件340与偏心轴传动连接，此时，动力部件310的动力通过单向离合器部件340传递到偏心轴上，以驱动偏心轴运动。蓄能机构200释放能量时，蓄能机构200通过液压传动部件410带动击钉部件420完成击钉动作。同时直线运动部件330运动，直线运动部件330推动偏心轴转动，偏心轴的转速超过动力部件310的输出轴转速，单向离合器部件340处于分离位置，使偏心轴不能带动减速器312的输出轴转动。这样偏心轴能够在直线运动部件330的驱动下自由快速旋转，只消耗很少的能量，使得蓄能机构200上蓄积的大部分能量迅速通过液压传动部件410输出并撞击钉子，实现打钉操作。

本发明的打钉设备通过单向离合器部件340实现了驱动电机311动力的单向传递，保证了驱动电机311的驱动力能够驱动偏心轴带动直线运动部件330向蓄能机构200储存能量，同时又能保证打钉时蓄能机构200上的能量迅速释放，保证打钉效果。可选地，单向离合器部件340可以是楔块式单向离合器、滚柱式单向离合器、棘轮式单向离合器或者其他类型的单向离合器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种打钉设备，其特征在于，包括：

支撑结构；

蓄能机构，设置于所述支撑结构中，所述蓄能机构能够储存或释放能量；

蓄能驱动机构，设置于所述支撑结构中，用于驱动所述蓄能机构存储能量；所述蓄能驱动机构包括动力部件、与所述动力部件连接的偏心部件及与偏心部件连接的直线运动部件，动力部件包括驱动电机及安装于所述驱动电机的输出轴上的减速器；

传动打钉机构，设置于所述支撑结构中，所述传动打钉机构包括击钉部件以及液压传动部件，所述击钉部件以及所述蓄能机构分别与所述液压传动部件连接，所述液压传动部件能够将所述蓄能机构释放的能量转换成所述击钉部件的直线运动，将钉子打入基材；

蓄能时，所述动力部件驱动所述偏心部件转动，带动直线运动部件做直线运动，使所述蓄能机构储存能量；所述蓄能机构释放能量时，所述蓄能机构通过所述液压传动部件带动所述击钉部件撞击钉子；

其中，所述偏心部件包括偏心轴及套设于所述偏心轴上的轴承；所述偏心轴与所述动力部件连接，所述轴承与所述直线运动部件抵接，蓄能时所述动力部件驱动所述偏心轴通过所述轴承带动所述直线运动部件运动，能量释放时所述直线运动部件带动偏心部件转动，所述轴承为滚动轴承。

2.根据权利要求1所述的打钉设备，其特征在于，所述支撑结构中开设有连通腔，所述液压传动部件包括由所述连通腔相互连通的第一缸体和第二缸体，所述连通腔及所述第一缸体和所述第二缸体均固定设置于所述支撑结构，所述连通腔及所述第一缸体和所述第二缸体之间封闭有液体，所述第一缸体内设置有第一活塞，所述第一活塞与所述第一缸体的内壁动配合，所述击钉部件远离钉子的一端设置有第二活塞，所述第二活塞与所述第二缸体的内壁动配合；

释放能量时，所述蓄能机构推动所述第一活塞挤压所述连通腔内的液体，液体驱动所述第二活塞，所述第二活塞带动所述击钉部件做直线运动，将钉子打入基材。

3.根据权利要求1所述的打钉设备，其特征在于，所述直线运动部件包括挺柱，所述挺柱的一端与所述偏心部件抵接，所述挺柱的另一端与所述蓄能机构连接。

4.根据权利要求1所述的打钉设备，其特征在于，所述蓄能机构包括压缩弹簧；所述压缩弹簧设置于所述支撑结构中，所述压缩弹簧的一端与所述支撑结构抵接，所述压缩弹簧的另一端与所述直线运动部件连接。

5.根据权利要求1所述的打钉设备，其特征在于，所述蓄能机构包括气体弹簧；所述气体弹簧设置于所述支撑结构中，所述气体弹簧的一端与所述支撑结构抵接，所述气体弹簧的另一端与所述直线运动部件连接。

6.根据权利要求1所述的打钉设备，其特征在于，所述蓄能驱动机构还包括单向离合器部件，所述单向离合器部件安装在所述动力部件的输出轴与所述偏心部件之间；

所述蓄能机构储存能量时，所述单向离合器部件处于连接位置，所述动力部件通过所述单向离合器部件驱动所述偏心部件运动，所述偏心部件驱动所述直线运动部件运动，以驱动所述蓄能机构蓄能；

所述蓄能机构释放能量时，所述单向离合器部件处于分离位置，所述蓄能机构驱动所述直线运动部件运动，并通过液压传动部件带动击钉部件撞击钉子。

7.根据权利要求6所述的打钉设备，其特征在于，所述单向离合器部件可以是楔块式单向离合器、滚柱式单向离合器或者棘轮式单向离合器。

8.根据权利要求1所述的打钉设备，其特征在于，所述支撑结构是主架支撑结构，所述支撑结构包括用于安装所述蓄能驱动机构的安装部、安装所述蓄能机构的安装部及用于安装所述传动打钉机构的连接部。