CN108581965B - 电锤及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电锤及其控制方法，其中，该电锤包括钻杆以及直线推拉机构，钻杆一端为钻头，另一端与直线推拉机构固定连接；直线推拉机构做直线往复运动时，驱动钻杆带动钻头沿钻杆的轴向方向做前进或后退动作；且直线推拉机构的运动方向与钻杆的运动方向一致。本发明技术方案通过设置直线推拉机构直接与钻杆远离钻头的一端固定连接，使得直线推拉机构能够带动钻杆一起做前进或后退的动作，且该直线推拉机构的运动方向与钻杆的运动方向一致，使得钻杆在撞击后受到的反弹力与拉力方向一致，同时运动方向也一致，使得钻杆受到的力不会产生其他方向上的分力，从而实现了钻杆在运动过程中的动能不会转化为别的能量，达到了提高钻头冲击力的效果。

Description

电锤及其控制方法

技术领域

本发明涉及电钻领域，特别涉及一种电锤及其控制方法。

背景技术

目前市面上的电锤，都是采用凸轮推动的方式以固定的频率来使钻头发生锤击动作，而凸轮是偏心轮，凸轮在转动时，利用凸轮表面的摩擦力使得钻头实现前进后退的功能。如图1所示，当钻头1锤击到物体后反弹，同时会受到复位弹簧3的回复力，但由于凸轮2只会沿固有的频率旋转，钻头1只能沿固定的凸轮2表面轨迹运动而产生较大的摩擦力，导致钻头1回弹的动能较大部分转化为摩擦内能，造成动能的浪费，降低了钻头的冲击力。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电锤，旨在解决钻头在锤击过程中动能浪费，冲击力降低的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种电锤，包括钻杆以及直线推拉机构，所述钻杆一端为钻头，另一端与所述直线推拉机构固定连接；所述直线推拉机构做直线往复运动时，驱动所述钻杆带动所述钻头沿所述钻杆的轴向方向做前进或后退动作；且所述直线推拉机构的运动方向与所述钻杆的运动方向一致。

优选地，所述电锤还包括弹性件，所述弹性件一端与所述钻杆远离所述钻头的一端固定，另一端与所述直线推拉机构远离所述钻杆的一端固定。

优选地，所述直线推拉机构包括电磁铁，所述电磁铁具有铁芯以及套设在所述铁芯外部的绕组线圈，所述铁芯与所述钻杆远离所述钻头的一端连接；所述弹性件套设在所述绕组线圈外部。

优选地，所述电磁铁具有与所述绕组线圈串联的电磁铁开关，所述电磁铁开关的开闭控制所述绕组线圈的通断电情况。

优选地，所述直线推拉机构包括气缸，所述气缸具有活塞杆，所述活塞杆的端部与所述钻杆远离所述钻头的一端固定连接；所述弹性件套设在所述气缸上，且所述弹性件一端与所述钻杆远离所述钻头的一端固定，另一端与所述气缸远离所述活塞杆的一端固定。

优选地，所述直线推拉机构包括液压缸，所述液压缸具有活塞杆，所述活塞杆的端部与所述钻杆远离所述钻头的一端固定连接；所述弹性件套设在所述液压缸上，且所述弹性件一端与所述钻杆远离所述钻头的一端固定，另一端与所述液压缸远离所述活塞杆的一端固定。

优选地，所述电锤还包括运动状态感应器以及与所述运动状态感应器信号连接的控制器，所述运动状态感应器检测所述钻杆的运动状态，发送信号给所述控制器，所述控制器根据接收到的信号，控制所述直线推拉机构的推拉状态。

优选地，所述弹性件为弹簧。

为实现上述目的，本发明还提供一种电锤控制方法，基于上述的电锤，所述电锤控制方法包括以下步骤：

检测钻杆撞击时的运动状态，当所述撞击时的运动状态为向内回复运动时，控制直线推拉机构拉回所述钻杆向内回复；

检测钻杆的向内回复运动状态，当所述钻杆向内回复运动停止时，控制直线推拉机构推动所述钻杆向外推出。

优选地，当所述电锤中包括弹性件时，所述电锤控制方法包括：

检测钻杆撞击时，所述弹性件的运动状态，当所述弹性件的运动状态为收缩运动时，控制直线推拉机构拉回所述钻杆向内回复；

检测钻杆向内回复时，弹性件的运动状态，当所述弹性件的收缩运动停止时，控制直线推拉机构推动所述钻杆向外推出。

本发明技术方案通过设置直线推拉机构直接与钻杆远离钻头的一端固定连接，使得直线推拉机构做直线往复运动时，能够带动钻杆一起做前进或后退的动作，且该直线推拉机构的运动方向与钻杆的运动方向一致，使得钻杆在撞击后受到的反弹力与直线推拉机构的拉力方向一致，同时运动方向也一致，使得钻杆受到的力不会产生其他方向上的分力，从而实现了钻杆在运动过程中的动能不会转化为别的能量，达到了提高钻头冲击力的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术电锤实施例的结构示意图；

图2为本发明电锤的一实施例的结构示意图；

图3为本发明电锤的另一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	钻杆	110	钻头
200	直线推拉机构	210	电磁铁
				211	电磁铁开关	300	弹性件
400	运动状态感应器

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电锤。

在本发明实施例中，如图2和图3所示，该电锤包括钻杆100以及直线推拉机构200，该钻杆100一端为钻头110，另一端与该直线推拉机构200固定连接；该直线推拉机构200做直线往复运动时，驱动钻杆100带动钻头110沿该钻杆100的周向方向做前进或后退动作；且该直线推拉机构200的运动方向与钻杆100的运动方向一致。电锤主要是在钻头110向物体钻孔时，给予钻杆100朝向物体的撞击力，使得钻头110钻孔时具有更高的效率。直线推拉机构200与钻杆100远离钻头110的一端直接固定连接，使得直线推拉机构200在做往复直线运动时，能够直接带动钻杆100一起做直线往复运动，从而使得钻头110在工作时，能够对物体进行撞击动作，增大了钻头110钻孔时的冲击力。

直线推拉机构200做直线往复运动的方向与钻杆100的运动方向一致，使得钻杆100在撞击后受到反弹力时，直线推拉机构200能够及时带动钻杆100做回复运动，使得钻杆100受到回弹力时，与其受到直线推拉机构200给予的回复拉力方向一致，同时运动方向一致，钻杆100与直线推拉机构200之间不会产生摩擦力或者其它方向上的分力，从而使得钻杆100的动能不会转化为其它能量，则钻杆100的动能不会被浪费，防止了钻杆100冲击力降低的情况发生，达到了增大钻头110冲击力的效果。

在实际应用过程中，直线推拉机构200可根据实际情况而定，只要能够保证直线推拉机构200能够做直线往复运动，并且该直线往复运动的方向与钻杆100的运动方向一致即可，如气缸活塞运动、液压缸活塞运动、电磁铁推拉运动、电机驱动连杆直线运动等。

由于钻头110是对物体进行钻孔的，钻头110的表面会设置成滚花螺纹状或者麻花状，在使用过程中，可根据实际需要选择钻头110，如麻花钻、扁钻、扩孔钻等。在本实施例中，电锤主要是既能够实现钻孔功能又能够实现撞击功能，优选冲击钻来实现该功能。

本发明技术方案通过设置直线推拉机构200直接与钻杆100远离钻头110的一端固定连接，使得直线推拉机构200做直线往复运动时，能够带动钻杆100一起做前进或后退的动作，且该直线推拉机构200的运动方向与钻杆100的运动方向一致，使得钻杆100在撞击后受到的反弹力与直线推拉机构200的拉力方向一致，同时运动方向也一致，使得钻杆100受到的力不会产生其他方向上的分力，从而实现了钻杆100在运动过程中的动能不会转化为别的能量，达到了提高钻头110冲击力的效果。

进一步地，参照图2和图3，该电锤还包括弹性件300，该弹性件300一端与钻杆100远离钻头110的一端固定，另一端与直线推拉机构200远离钻杆100的一端固定。直线推拉机构200带动钻杆100做直线往复运动时，由于弹性件300一端与钻杆100连接，另一端与直线往复运动200的一端固定，使得弹性件300会随着钻杆100的往复运动作伸缩运动，而弹性件300在被拉伸或者压缩发生形变时，都会产生弹性势能，该弹性势能也会给予到钻杆100的运动上，则此时钻杆100的运动力不仅有直线推拉机构200给予的，也有弹性件300所给予的，从而更大的增加了冲击力。

当钻头110向前撞击物体的过程中，直线推拉机构200是给予到钻杆100向前的推力，此时弹性件300被拉伸，钻头110撞击到物体受到反弹力时，此时会受到弹性件300的拉力，使得钻头110在回复运动过程中受到更大的拉力；当钻头110一直做回复运动至最末位置时，弹性件300被压缩，直线推拉机构200推动钻杆100向前运动时，弹性件300同时也会被释放，此时钻头110所受到的推力为直线推拉机构200和弹性件300共同的叠加作用力，故而钻头110在撞击物体时会产生更大的冲击力。

在实际应用过程中，弹性件300的选择可根据实际情况而定，只要能够保证钻杆100在运动过程中，弹性件300能够被压缩或拉伸，以使得弹性件300的弹性势能转化为钻杆100的动能，增大钻头110的冲击力即可，如弹簧、弹性橡胶等。在本实施例中，考虑到成本以及强度等因素，优选采用弹簧。

进一步地，在上一实施例的基础上可知，钻杆100在运动过程中会受到直线推拉机构200和弹性件300的叠加作用，以增大钻头110的冲击力。在实际应用过程中，该直线推拉机构200可根据需要做具体选择。

可选地，参照图2和图3，该直线推拉机构200包括电磁铁210，该电磁铁210具有铁芯以及套设在铁芯外部的绕组线圈，该铁芯与钻杆100远离钻头110的一端连接；弹性件300是套设在绕组线圈外部的。电磁铁210的结构主要是通过导电的绕组线圈产生感应磁场，根据通电或断电来实现铁芯的运动。绕组线圈通电时，铁芯会向内运动，带动钻杆100做回复运动，从而压缩弹性件300存储弹性势能；绕组线圈断电时，铁芯会向外运动，带动钻杆100做前推运动，同时释放弹性件300的弹性势能。此时考虑到电磁铁210会产生磁性，则可优选钻杆100远离钻头110的一端采用钢铁等金属材料。进一步地，该电磁铁210中可设置与绕组线圈串联的电磁铁开关211，该电磁铁开关211的开闭控制该绕组线圈的通断电情况。

可选地，该直线推拉机构200包括气缸，该气缸具有活塞杆，活塞杆的端部与钻杆100远离钻头110的一端固定连接；弹性件300套设在气缸上，且弹性件300一端与钻杆100远离钻头110的一端固定，另一端与气缸远离活塞杆的一端固定。气缸主要是通过压缩空气将内能转化为活塞杆的机械能，使得活塞杆能够做直线推拉运动。将活塞杆与钻杆100连接，使得活塞杆在运动过程中，会带动钻杆100一起运动，同时会带动弹性件300的形变，从而使得钻杆100运动时，会受到活塞杆以及弹性件300两者共同的作用力，以增大钻头110的冲击力。

可选地，该直线推拉机构200包括液压缸，该液压缸具有活塞杆，所述活塞杆的端部与所述钻杆100远离所述钻头110的一端固定连接；所述弹性件300套设在所述液压缸上，且所述弹性件300一端与所述钻杆100远离所述钻头110的一端固定，另一端与所述液压缸远离所述活塞杆的一端固定。液压缸主要作用是将液压能转化为活塞杆的机械能，使得活塞杆能够做双向直线运动。将活塞杆与钻杆100连接，使得活塞杆在运动过程中，会带动钻杆100一起运动，同时会带动弹性件300的形变，从而使得钻杆100运动时，会受到活塞杆以及弹性件300两者共同的作用力，以增大钻头110的冲击力。

进一步地，继续参照图2和图3，该电锤还包括运动状态感应器400以及与该运动状态感应器400信号连接的控制器，该运动状态感应器400检测钻杆100的运动状态，发送信号给控制器，该控制器根据接收到的信号控制直线推拉机构200的推拉动作。钻头110在撞击到物体时，会受到物体的反弹作用，此时弹性件300也会受到反弹力，此时弹性件300会带动钻杆100产生瞬时的回弹动作，运动状态感应器400检测到该回弹动作时，发送信号到控制器，控制器控制直线推拉机构200做回复运动，释放弹性件300的弹性势能，弹性件300随着钻杆100的回复运动一起做压缩运动；当钻杆100回复到一定位置时会停止继续回复的动作，此时弹性件300已存储了压缩弹性势能，运动状态感应器400检测到钻杆100的回复动作停止，发送信号至控制器，控制器控制直线推拉机构200做前推运动，同时释放弹性件300所存储的弹性势能，使得钻杆100的前推运动与弹性件300的拉伸运动同时进行；从而使得钻杆100的往复运动的频率与弹性件300的伸缩频率相同，达到了谐振效果，使得钻头100的冲击力最大化。

本发明还提出一种电锤控制方法，该电锤控制方法基于上述的电锤，该电锤的具体结构参照上述实施例，由于本电锤控制方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。该电锤控制方法包括以下步骤：

检测钻杆100撞击时的运动状态，当所述撞击时的运动状态为向内回复运动时，控制直线推拉机构200拉回所述钻杆100向内回复；

在钻杆100撞击受到回弹力时，直线推拉机构200立刻做回复运动，将钻杆100向内拉回，以防止钻杆100与直线推拉机构200之间发生碰撞或摩擦产生其他能量的浪费。

检测钻杆100的向内回复运动状态，当所述钻杆100向内回复运动停止时，控制直线推拉机构200推动所述钻杆100向外推出。

在钻杆100向内回复到临界点时，会停止向内的回复运动，此时直线推拉机构200立刻推动钻杆100做向外推出运动，使得钻杆100在回弹回来后能够及时向前推进，防止了动能的浪费，增大了冲击力。

进一步地，当电锤中包括弹性件300时，该电锤控制方法包括：

检测钻杆100撞击时，弹性件300的运动状态，当所述弹性件300的运动状态为收缩运动时，控制直线推拉机构200拉回所述钻杆100向内回复；

通过直接检测弹性件300的运动状态，当弹性件300的运动状态为本身处于拉伸状态而突然发生了收缩运动时，说明此时钻杆100受到撞击回弹作用，直线推拉机构200立刻拉回钻杆100向内做回复运动，防止了能量的浪费。

检测钻杆100向内回复时，弹性件300的运动状态，当所述弹性件300的收缩运动停止时，控制直线推拉机构200推动所述钻杆100向外推出。

弹性件300的收缩运动停止时，说明此时钻杆100向内回复到临界点，直线推拉机构200立刻推动钻杆100向外做前推运动，使得钻杆100在回弹回来后能够及时向前推进，防止了动能的浪费，增大了冲击力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种电锤，其特征在于，包括钻杆以及直线推拉机构，所述钻杆一端为钻头，另一端与所述直线推拉机构固定连接；所述直线推拉机构做直线往复运动时，驱动所述钻杆带动所述钻头沿所述钻杆的轴向方向做前进或后退动作；且所述直线推拉机构的运动方向与所述钻杆的运动方向一致，所述钻杆在撞击后受到的反弹力与所述直线推拉机构的拉力方向一致；

所述电锤还包括弹性件，所述弹性件套设在所述直线推拉机构的外部，所述弹性件一端与所述钻杆远离所述钻头的一端固定，另一端与所述直线推拉机构远离所述钻杆的一端固定；所述直线推拉机构包括电磁铁，所述电磁铁具有铁芯以及套设在所述铁芯外部的绕组线圈，所述铁芯与所述钻杆远离所述钻头的一端连接；所述弹性件套设在所述绕组线圈外部；

所述电锤还包括运动状态感应器以及与所述运动状态感应器信号连接的控制器，所述运动状态感应器检测所述钻杆撞击时所述弹性件的运动状态以及检测所述钻杆向内回复时所述弹性件的运动状态，发送信号给所述控制器，所述控制器根据接收到的信号，控制所述直线推拉机构的推拉状态；

其中，所述钻头前进运动时，拉伸所述弹性件形变，以使所述钻头在撞击后受到的反弹力与所述弹性件的拉力方向一致；

所述钻头后退动作时，压缩所述弹性件形变，以使所述钻头前进运动时所受到的所述直线推拉机构的推力与所述弹性件的推力方向一致；

所述钻头与所述钻杆可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的电锤，其特征在于，所述电磁铁具有与所述绕组线圈串联的电磁铁开关，所述电磁铁开关的开闭控制所述绕组线圈的通断电情况。

3.如权利要求1或2所述的电锤，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

4.一种电锤控制方法，基于权利要求1至3任意一项所述的电锤，其特征在于，所述电锤控制方法包括以下步骤：

检测钻杆撞击时，所述弹性件的运动状态，当所述弹性件的运动状态为收缩运动时，控制直线推拉机构拉回所述钻杆向内回复；

检测钻杆向内回复时，弹性件的运动状态，当所述弹性件的收缩运动停止时，控制直线推拉机构推动所述钻杆向外推出。

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