CN108788245A - 一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多面吸力可调轻便式组合型直流磁座钻，由电钻机构、升降机构、磁座机构、连杆机构连接组成。其中磁座安装于机架下方，机架的侧面设滑道，电机通过滑板安装于滑道上，滑板上安装齿条，机架上与滑板配合处设有齿轴，齿轴与滑板上的齿条配合，齿轮外安装手柄，所述的电机输出轴上直接安装钻头夹具，其特征在于除磁座面产生吸力外还通过连杆机构外接电磁铁，增加吸力面。本发明与现有磁座钻相比，只要其40%‑50%吸力就能抵御现有的倾覆力矩与扭矩。由于本发明利用直流低压电机拖动，实现电子调速，改变了现有的磁座钻通用的电机利用齿轮减速提高电机输出扭矩的方式，不仅简化了磁座钻的结构，减轻了磁座钻的重量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及到一种电动工具，尤其涉及到一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻。
背景技术
现有磁座钻是由电机、磁座、齿轮箱、控制电路等几个部分所构成，并且由笨重的铸铁件连成一体。在通电情况下，打开磁座开关，通过线圈电磁效应产生的单面磁力，使之能够吸附在钢板及结构件上，起到固定机器的作用，再由钻头部分完成钻孔作业。磁座产生的吸力既要克服钻头在工作过程中产生的以钻头为中心的旋转扭矩，又要克服以磁座后纵边为支点的倾复力矩，当磁座钻需要固定在工件侧面或者下面时，单面磁力还需要克服磁座钻本身的重力。因此现有的磁座钻为了满足工况的需要，一方面加大线圈、铁芯、磁轭体积，另一方面采用220或者380伏的线圈电压来增加自重与电磁吸力，这样不仅成本增加，移动费力，还增加了工作环境的危险性。
发明内容
本发明克服了现有技术的缺陷与不足，提供了一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，包括电钻机构、升降机构、磁座机构、连杆机构，所述电钻机构包括中低压直流电机和钻轧头，所述中低压直流电机的轴端与钻轧头套接，所述升降机构包括活动支架、固定支架、拉簧和齿条，所述低压直流电机的颈部与活动支架垂直连接，所述活动支架与固定支架通过拉簧弹性连接，所述活动支架与固定支架中间为燕尾槽滑动配合导向，所述活动支架的背面与齿条固定连接，在所述固定支架内腔装有齿轴，所述齿轴与齿条啮合，在所述齿轴侧面径向装有手柄，所述固定支架由夹架和支撑架组成，所述夹架夹接在立柱上，所述磁座机构包括底座壳和电磁铁，在所述底座壳上背面固接有导磁衬板，在所述导磁衬板上垂直固接有连接套，在所述底座壳上开有同轴线通孔，所述同轴线通孔位于连接套上端口位置，所述立柱通过连接套与底座壳垂直连接，所述底座壳上背面经由导磁衬板与电磁铁的铁芯相螺接，所述铁芯的上端与上片相固接，所述铁芯的外缘套装有线圈，所述铁芯的下端套有下片，在所述线圈的外缘套装有筒式磁轭，所述筒式磁轭上端与骨架上片相套接，所述筒式磁轭下端设有凹台，所述凹台与下片动配，所述连杆机构包括L形连接板和双O型连接杆，所述外壳的两侧面均分别与L形连接板一端连接，所述L形连接板另一端与双O型连接杆一端螺接，所述双O型连接杆另一端与铁芯上端螺接。
本发明的进一步优化在于：在所述夹架法兰边两侧开有弧形通孔，利用所述弧形通孔与所述支撑架既可螺接固定，又可改变一定角度；
本发明的进一步优化在于：所述电磁铁铁芯中心为螺纹通孔，并与上片、下片连接成一体，组成带铁芯骨架，既可单独缠绕线圈，又方便与所述底座壳连接；
本发明的进一步优化在于：所述上片由导磁材料制成，所述下片由非导磁材料制成，目的在于优化电磁铁与钢构件一体后的磁性能，减少磁损，以求最大的吸力；
本发明的进一步优化在于：每两两所述线圈异名端连接，使其产生磁力 N — S — N— S 相通；形成马蹄形磁力效应，吸力优于条形磁铁；
本发明的进一步优化在于：所述L形连接板和双O型连接杆的连接孔均为腰形孔，不仅便于安装，更是增加了调节范围；
本发明的进一步优化在于：所述L形连接板的螺柱上部、双O形连接杆的微型工字钢的两端都固接中孔连接片，既方便了连接又增加了接触面积，增大摩擦力矩，从而加大了磁座机构的抗倾覆力矩与抗所述电机扭矩能力；
本发明的进一步优化在于：所述L形连接板与双O形连接杆之间连接时，均垫有橡皮垫圈，有效增强了结合摩擦力，大大优化了连杆机构的抗扭矩功能；
本发明的进一步优化在于：所述条形连接板由金属导磁材料制成，不仅加强了所述电磁铁的整体刚度，同时兼作了两线圈之间的磁轭（磁力线载体），使之产生马蹄形磁力效应。
本发明与现有技术相比具有以下特点：
（1）节省电功率。
根据力学计算，本发明克服同样的倾覆力矩与扭矩，分别只要现有磁座钻的40%与60%的电磁吸力；
（2）减少重量，节省成本，方便施工；
现有磁座钻为了增加抗倾覆与抗扭矩，采用了笨重的钢铸件结构。而本发明采用符合力学原理的吸力面布置，并且采用分体结构，大大减轻了磁座钻的重量，不仅节约力成本，并且方便施工中移动；
（3）力矩可调
现有磁座钻吸力矩固定，而本发明只要改变连接杆的长度，即可改变吸力矩；
（4）吸力面位置及形状可调
通过实施例2、3可以看到，只要改变电磁铁或连接杆的位置，即可改变吸力面的位置及形状，以适应不同的工况所需；
（5）吸力可增
现有磁座钻单面吸力额定，而本发明可以通过增加电磁铁来增加吸力，以适应不同的工况所需；
（6）本发明中所述电钻机构1、升降机构2、磁座机构3、连杆机构4，均为分立部件，方便拆卸、安装、部件更换；
(7) 本发明不仅可以垂直工作面钻孔，并且通过改变电钻的角度，以满足斜孔钻削的需要；
（8）电源便捷。
本发明使用的为低压直流电源，可直接使用电动车电源，或者太阳能电源大大拓展了使用领域，特别适用于野外使用。
附图说明
图1 为本发明的立面结构示意图（主视图）；
图2 为本发明的侧面结构示意图（左视图）；
图3 为本发明的附面结构示意图（附视图）；
图4、5、6 分别为L形连接板的三视图；
图7、8、9分别为连接杆的三视图；
图10为本发明一种实施方式的俯视图
图11为本发明另一种实施方式的俯视图；
图12为现有磁座钻工作倾复力矩平衡分析示意图；
图13为现有磁座钻工作旋转扭矩平衡分析示意图；
图14为本发明的工作倾复力矩平衡分析示意图；
图15为本发明的旋转扭矩平衡分析示意图；
图中： 101-低压直流电机、102-钻轧头、201-立柱、202-固定支架，2021-夹架、2022-支撑架，203-圆柱齿轮、204-手柄、205-拉簧、206-齿条、207-活动支架、301-底座壳，3011-导磁衬板、3012-连接套，302-电磁铁，3021-线圈、3022-铁芯、3023-铁芯上片、3024-铁芯下片、3025-筒式磁轭、 401-L形连接板，4011-条形钢板、4012-螺柱、4013-连接片，402-双O式连杆，4021-微型工字钢，403-条形连接板、404-橡皮垫圈。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
图1—11示出了本发明一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻的具体方式：包括电钻机构、升降机构、磁座机构、连杆机构；所述电钻机构1的低压直流电机101轴端与钻轧头102套接，所述低压直流电机101颈部与所述升降机构的活动支架207垂直连接，所述活动支架207与所述升降机构的固定支架202通过拉簧305弹性连接，所述活动支架207与所述固定支架202中间为燕尾槽滑动配合导向，所述活动支架207背面与所述升降机构中齿条206固定连接，所述固定支架202内腔装有齿轴承203，所述齿轴203与所述齿条206啮合，所述齿轴203侧面径向装有手柄204，所述固定支架202由夹架2021及支撑架2022组成，所述夹架2021法兰边两侧开有弧形通孔，利用所述弧形通孔与所述支撑架2022既可螺接固定又可改变一定角度，所述夹架2021与立柱201夹接，所述磁座机构的底座壳301上平面背面固定导磁衬板3011并且与连接套3012垂直固接，在所述底座壳301上开有同轴线通孔，所述同轴线通孔位于连接套3012上端口位置，所述立柱201通过连接套3012通孔与所述底座壳301垂直连接，所述底座壳301上平面背面与电磁铁302中铁芯3022螺接，所述铁芯3022上端与上片3023固接，外缘紧配套装线圈3021，所述铁芯3022下端套有下片3024，挡住线圈3021，所述线圈3021外缘套装筒式磁轭3044，所述筒式磁轭3034上端与骨架上片连接，其下端制有凹台，其所述凹台与所述铁芯下片3024动配，所述外壳301两侧面分别与L形连接板401一端连接，所述L形连接板401另一端与双O型连接杆402一端固定螺接，所述双O型连接杆402另一端与所述铁芯3032上端螺接；所述电钻机构1、升降机构2、磁座机构3、连杆机构4 均为分立元件，方便拆卸，便于运输、更换；所述电磁铁铁芯3022中心为螺纹通孔，并与上片3023、下片30224连接成一体组成带铁芯骨架，既可单独缠绕线圈，又方便与所述底座壳301连接；所述上片为导磁材料、下片为非导磁材料，目的在于优化电磁铁与钢构件一体后的磁性能，减少磁损，以求最大的吸力；所述线圈3021外缘套装筒式磁轭3025，可直接导向磁路，优化磁力；所述每两两线圈3021异名端连接，使其产生磁力 N — S — N — S 相通，形成马蹄形磁力效应，吸力优于条形磁铁；所述L形连接板401、连接条板402中连接孔均为腰形孔，不仅便于安装，更是增加了调节范围；所述L形连接板401中螺柱4012上部及双O形连接杆402中微型工字钢两端都固接中孔连接片，既方便了连接又增加了接触面积，增大摩擦力矩，从而加大了磁座机构3的抗倾覆力矩与抗所述电机101扭矩能力；所述L形连接板401与双O形连接杆402之间连接时，均垫有橡皮垫圈404，优化了滑动摩擦系数，有效增强了结合摩擦力，优化了连杆机构的抗扭矩功能；所述条形连接板403为金属导磁材料，不仅加强了所述电磁铁302的整体刚度，同时兼作了两线圈3021之间的磁轭（磁力线载体），使之产生马蹄形磁力效应。
本发明力学原理简述：
参见图12为现有磁座钻倾覆力矩示意图，可以清楚看出：
∵ 2P×1/2L= PL(其中P为倾覆力，L为钻头到支点的距离)
∴ 要使磁座钻不被倾覆，必须具有2P的电磁吸力。
参见图13为本发明磁座钻倾覆力矩示意图，可以清楚看出：
由于增加了电磁铁及改变了吸力面位置，
∵此时电磁铁所产生的吸力矩为：0.4P×1/2L ＋ 0.4P×2L= 0.2PL＋0.8PL= PL
∴ 只要0.4P×2=0.8P的吸力即可产生PL的抗倾覆力矩
与现有磁座钻所需2P的电磁吸力相比：
0.8P/2P = 0.4 = 40%
参见图14为现有磁座钻扭矩示意图，可以清楚看出：
要抵御电机扭力N所产生的扭力矩
∵ N×S = NS
∴ 要抵御电机扭力N所产生的扭力矩NS,则必须要有同样大小N的吸力，
参见图15为本发明磁座钻扭矩示意图，可以清楚看出：
∵ 改变力吸力面的位置板，并增加了电磁铁
0.25N × 2S ＋0.25N × 2S = NS
∴ 与原来所需吸力N相比:0.25N×2/N = 0.5 = 50% 即为原来所需吸力的50%。
Claims (9)
1.一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：包括电钻机构、升降机构、磁座机构、连杆机构，所述电钻机构包括中低压直流电机（101）和钻轧头（102），所述中低压直流电机（101）的轴端与钻轧头（102）套接，所述升降机构包括活动支架(207)、固定支架（202）、拉簧（205）和齿条（206），所述低压直流电机（101）的颈部与活动支架(207)垂直连接，所述活动支架（207）与固定支架（202）通过拉簧（205）弹性连接，所述活动支架（207）与固定支架（202）中间为燕尾槽滑动配合导向，所述活动支架（207）的背面与齿条（206）固定连接，在所述固定支架（202）内腔装有齿轴（203），所述齿轴（203）与齿条（206）啮合，在所述齿轴（203）侧面径向装有手柄（204），所述固定支架（202）由夹架（2021）和支撑架(2022)组成，所述夹架（2021）夹接在立柱（201）上，所述磁座机构（3）包括底座壳（301）和电磁铁（302），在所述底座壳（301）上内壁的下端面固接有导磁衬板（3011），在所述导磁衬板（3011）上垂直固接有连接套（3012），在所述底座壳（301）上开有同轴线通孔，所述同轴线通孔位于连接套（3012）上端口位置，所述立柱（201）通过连接套（3012）与底座壳（301）垂直连接，所述底座壳（301）上背面与电磁铁（302）的铁芯（3022）相螺接，所述铁芯（3022）的上端与上片（3023）相固接，所述铁芯（3022）的外缘套装有线圈（3021），所述铁芯（3022）的下端套有下片（3024），在所述线圈（3021）的外缘套装有筒式磁轭（3025），所述筒式磁轭（3025）上端与骨架上片（3023）相套接，所述筒式磁轭（3025）下端设有凹台，所述凹台与下片(3024)动配，所述连杆机构包括L形连接板（401）和双O型连接杆（402），所述外壳(301)的两侧面均分别与L形连接板（401）一端连接，所述L形连接板（401）另一端与双O型连接杆（402）一端螺接，所述双O型连接杆（402）另一端与铁芯（3032）上端螺接。
2.根据权利要求1所述的一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：在所述夹架（2021）法兰边两侧开有弧形通孔。
3.根据权利要求1所述一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：所述电磁铁铁芯（3022）中心为螺纹通孔，并与上片（3023）、下片（30224）连接成一体，组成带铁芯骨架。
4.根据权利要求1所述一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：所述上片（3023）由导磁材料制成，所述下片（30224）由非导磁材料制成。
5.根据权利要求1所述一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：每两两所述线圈（3021）异名端连接，使其产生磁力 N — S — N — S 相通。
6.根据权利要求1所述一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：所述L形连接板（401）和双O型连接杆（402）的连接孔均为腰形孔。
7.根据权利要求1所述一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：所述L形连接板（401）的螺柱（4012）上部、双O形连接杆（402）的微型工字钢（4021）的两端都固接中孔连接片（4013）。
8.根据权利要求1所述一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻, 其特征在于：所述L形连接板(401)与双O形连接杆(402)之间垫有橡皮垫圈（404）。
9.根据权利要求1所述一种多面吸力轻便式组合型直流磁座钻，其特征在于：所述条形连接板（403）由金属导磁材料制成。
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