CN109176411B - 一种快速紧固装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型快速紧固装置，其包括底座、安装于底座上的储能媒介、与储能媒介连接的冲击单元、驱动机构；驱动机构包括固定于底座中的内齿圈、安装于底座下端的驱动轴、安装于驱动轴上的曲柄、以可转动方式安装于曲柄上端的行星齿轮及安装于行星齿轮上并可转动的连杆，行星齿轮置于内齿圈中并与内齿圈啮合，以致可相对内齿圈实现公转，该行星齿轮于曲柄上端实现自转；连杆上端设有用于与冲击单元连接的卡轴，驱动轴下端与旋转能量转出单元连接。本发明利用内齿圈‑行星齿轮结构实现了旋转运动转化为往复运动，并保证连杆上的卡轴运动轨迹为一条直线，即连杆的摆角为0°，以致最大程度减少负载运动摩擦力，避免出现磨损等问题。

Description

一种快速紧固装置
技术领域：
本发明涉及机械工具产品技术领域，特指一种快速紧固装置。
背景技术：
在快速紧固机(例如打钉枪)上，通常需要通过压缩储能媒介(例如：气体，弹簧，橡胶等)以储存能量，然后快速释放以实现对外做功。
如何使驱动机构在压缩储能媒介之后实现快速释放成为此类机械设备在设计过程中的难点。
此外，常见的驱动机构把旋转运动转化为往复运动，其结构是曲柄-连杆结构，但是这种结构在运动过程中会出现很大的受力偏角，即连杆摆动角，偏角过大时，会使负载(冲击单元)运动摩擦力变大，机构磨损等问题，导致产品使用寿命得不到保障。
有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速紧固装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该快速紧固装置包括：底座、安装于底座上的储能媒介、与储能媒介连接的冲击单元、安装于底座中并用于推动冲击单元压缩储能媒介以储存能量的驱动机构；所述驱动机构包括固定于底座中的内齿圈、安装于底座下端的驱动轴、安装于驱动轴上的曲柄、以可转动方式安装于曲柄上端的行星齿轮以及安装于行星齿轮上并可转动的连杆，该行星齿轮置于该内齿圈中并与该内齿圈啮合，以致可相对内齿圈实现公转，该行星齿轮于曲柄上端实现自转；所述连杆上端还设置有用于与冲击单元连接的卡轴，该驱动轴下端伸出于底座下端并与旋转能量转出单元连接。
进一步而言，上述技术方案中，所述内齿圈与行星齿轮的齿数比为2:1。
进一步而言，上述技术方案中，所述内齿圈节圆直径D1与行星齿轮节圆直径D2的比是2:1。
进一步而言，上述技术方案中，所述底座上还设置有用于驱使该冲击单元脱离所述卡轴的脱离组件。
进一步而言，上述技术方案中，所述脱离组件包括有安装于所述底座上的第一转轴以及安装于第一转轴上端的脱离块。
进一步而言，上述技术方案中，所述行星齿轮上端成型有连接部，该连接部的端部设置有第一轴孔；所述连杆相对安装有卡轴的另一端的下端面成型有第一轴体，该第一轴体插装于该第一轴孔中。
进一步而言，上述技术方案中，所述连杆侧面与底座之间连接有复位单元，该复位单元为弹性橡胶、弹簧或磁力结构中的任意一种。
进一步而言，上述技术方案中，所述复位单元为弹性橡胶，该弹性橡胶一端与所述连杆侧面设置的钩部固定，该弹性橡胶另一端通过固定座与底座固定，且该底座上还设置有第二转轴以及安装于第二转轴上端的张紧轮，所述弹性橡胶绕过该张紧轮。
进一步而言，上述技术方案中，所述冲击单元为冲击杆，该冲击杆侧面设置有凹槽，所述卡轴置于该凹槽中；或者是，该冲击杆侧面设置有凸起，所述卡轴与凸起抵靠。
进一步而言，上述技术方案中，所述行星齿轮内设置有轴承，该轴承通过螺栓与曲柄端部固定；所述卡轴上套设有轴套。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明利用内齿圈-行星齿轮结构实现了旋转运动转化为往复运动，旋转能量转出单元驱动所述驱动轴逆时针旋转，行星齿轮在内齿圈内实现公转，且该行星齿轮相对曲柄实现自转，连杆还能相对行星齿轮转动，以此保证连杆上的卡轴运动轨迹为一条直线，即该连杆的摆角为0°，以致最大程度减少负载运动摩擦力，避免出现磨损等问题，保证冲击单元运行的稳定性及顺畅性，提高工作质量，令本发明具有极强的市场竞争力。
附图说明：
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的立体分解图；
图3是本发明中驱动机构与冲击单元的装配图；
图4是本发明中驱动机构与冲击单元另一视角的装配图；
图5是图3的爆炸图；
图6是本发明中行星齿轮与内齿圈的运行状态图一；
图7是本发明中行星齿轮与内齿圈的运行状态图二；
图8是本发明中行星齿轮与内齿圈的装配图；
图9是传统的曲柄、连杆结构的连杆最大摆角示意图；
图10是本发明的工作原理图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
见图1-10所示，为一种快速紧固装置，其包括：底座1、安装于底座1上的储能媒介2、与储能媒介2连接的冲击单元3、安装于底座1中并用于推动冲击单元3压缩储能媒介2以储存能量的驱动机构4。
所述储能媒介2用于被压缩储存能量，然后释放能量用于对外做功，驱使冲击单元3实现冲击工作。
所述储能媒介包含任意一种可压缩储能又可膨胀对外做功的媒介，例如：气体，弹簧，橡胶，各种弹性体等。于本实施例中，储能媒介2包括缸体21及存储于气缸中的空气，冲击单元3与所述缸体21内的活塞连接，驱动机构4驱动该冲击单元3往缸体21的方向移动时，该活塞向内移动，以压缩缸体21内的气体，达到存储能量的目的，当冲击单元3脱离驱动机构4后，该缸体21内存储的能量被释放，以驱使该冲击单元3快速向外冲击。
所述驱动机构4是一种可以将旋转运动转化为直线运动的机构，从而推动冲击单元压缩储能媒介。具体而言，所述驱动机构4包括固定于底座1中的内齿圈41、安装于底座1下端的驱动轴42、安装于驱动轴42上的曲柄43、以可转动方式安装于曲柄43上端的行星齿轮44以及安装于行星齿轮44上并可转动的连杆45，该行星齿轮44置于该内齿圈41中并与该内齿圈41啮合，以致可相对内齿圈41实现公转；该行星齿轮44于曲柄43上端实现自转，所述连杆45上端还设置有用于与冲击单元3连接的卡轴46，所述驱动轴42下端伸出于底座1下端并与旋转能量转出单元连接。旋转能量转出单元用于传递输出功到驱动机构，通常与减速箱或原动机相连以传递输出功,即该旋转能量转出单元可驱动该驱动轴42旋转。所述驱动机构4工作时，旋转能量转出单元驱动所述驱动轴42逆时针旋转，行星齿轮44在内齿圈41内实现公转，且该行星齿轮44相对曲柄43实现自转，连杆45还能相对行星齿轮44转动，以此保证连杆45上的卡轴46运动轨迹为一条直线，即该连杆的摆角为0°，以致最大程度减少负载运动摩擦力，避免出现磨损等问题，保证冲击单元3运行的稳定性及顺畅性，提高工作质量，令本发明具有极强的市场竞争力。
所述内齿圈41与行星齿轮44的齿数比为2:1。所述内齿圈节圆直径D1与行星齿轮节圆直径D2的比是2:1。这样使得曲柄从下止点旋转180°到上止点时，行星齿轮相对内齿圈自转了360°，此时由于行星齿轮走的公转轨迹是180°圆弧，所以相对底座而言，行星齿轮旋转了360°-180°＝180°，曲柄旋转360°时，行星齿轮相对底座也旋转360°，机构回到原点。连杆与行星齿轮联接铰链中心O点10，O点10到曲柄旋转中心距离为A。结合图6所示，当A＝D2时，O点10的运动轨迹为一条直线。连杆摆角为0°。结合图7所示，当A>D2或者A<D2时，O点10的运动轨迹为近似椭圆形。结合图8所示，连杆长度设为L，其最大摆角a＝arcsin((A-D2)/L)。结合图9所示，传统的曲柄、连杆结构的连杆最大摆角为a＝arcsin(A/L)。由公式中可见本发明使用的内齿圈、行星齿轮结构可以大幅度减小连杆摆角a。
所述底座1上还设置有用于驱使该冲击单元3脱离所述卡轴46的脱离组件5。具体而言，所述脱离组件5包括有安装于所述底座1上的第一转轴51以及安装于第一转轴51上端的脱离块52。当行星齿轮44转动到脱离块52旁侧时，该脱离块52会与连杆45接触，并阻挡连杆45，同时脱离块52能够转动一定角度，以致该脱离块52与连杆45接触，并迫使连杆45脱离冲击单元3后，该行星齿轮44及连杆45能够继续转动以越过脱离块52，此时，冲击单元3会快速冲击，完成冲击工作。
所述行星齿轮44内设置有轴承443，该轴承443通过螺栓444与曲柄43端部固定，以致使该行星齿轮44能够相对曲柄43转动。
所述行星齿轮44上端成型有连接部441，该连接部441的端部设置有第一轴孔442；所述连杆45相对安装有卡轴46的另一端的下端面成型有第一轴体451，该第一轴体451插装于该第一轴孔442中，以致使该连杆45能够相对行星齿轮44转动。所述卡轴46上套设有轴套461。
所述连杆45侧面与底座1之间连接有复位单元，该复位单元为弹性橡胶、弹簧或磁力结构中的任意一种。具体而言，所述复位单元为弹性橡胶6，该弹性橡胶6一端与所述连杆45侧面设置的钩部452固定，该弹性橡胶6另一端通过固定座61与底座1固定，且该底座1上还设置有第二转轴11以及安装于第二转轴11上端的张紧轮12，所述弹性橡胶6绕过该张紧轮12。
所述冲击单元3为冲击杆，该冲击杆侧面设置有凹槽31，所述卡轴46置于该凹槽31中；或者是，该冲击杆侧面设置有凸起，所述卡轴46与凸起抵靠。作为优选的实施例，其采用以下的结构：所述冲击单元3为冲击杆，该冲击杆侧面设置有凹槽31，所述卡轴46置于该凹槽31中，以达到卡接咬合的目的，且该凹槽31倾斜设置，以使该卡轴46在脱离组件5的作用下快速退出凹槽31。
结合图10所示，本发明的工作步骤如下：当旋转到曲柄下止点附近时(状态1)，连杆与冲击单元有机械啮合。继续旋转，按顺序由状态1到状态4是连杆推动冲击单元压缩储能媒介，实现存储能量。当曲柄到达上止点附近时(状态4)，驱动机构推动脱离组件，使得脱离组件推动连杆，实现连杆与冲击单元脱离。参见状态5，当连杆与冲击单元脱离后，冲击单元在储能媒介推力下对外做功。输出轴继续旋转到状态1时为一个循环，此循环起点不限于状态1。
综上所述，本发明利用内齿圈-行星齿轮结构实现了旋转运动转化为往复运动，旋转能量转出单元驱动所述驱动轴42逆时针旋转，行星齿轮44在内齿圈41内实现公转，且该行星齿轮44相对曲柄43实现自转，连杆45还能相对行星齿轮44转动，以此保证连杆45上的卡轴46运动轨迹为一条直线，即该连杆的摆角为0°，以致最大程度减少负载运动摩擦力，避免出现磨损等问题，保证冲击单元3运行的稳定性及顺畅性，提高工作质量，令本发明具有极强的市场竞争力。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种快速紧固装置，其包括：底座(1)、安装于底座(1)上的储能媒介(2)、与储能媒介(2)连接的冲击单元(3)、安装于底座(1)中并用于推动冲击单元(3)压缩储能媒介(2)以储存能量的驱动机构(4)；
其特征在于：所述驱动机构(4)包括固定于底座(1)中的内齿圈(41)、安装于底座(1)下端的驱动轴(42)、安装于驱动轴(42)上的曲柄(43)、以可转动方式安装于曲柄(43)上端的行星齿轮(44)以及安装于行星齿轮(44)上并可转动的连杆(45)，该行星齿轮(44)置于该内齿圈(41)中并与该内齿圈(41)啮合，以致可相对内齿圈(41)实现公转，该行星齿轮(44)于曲柄(43)上端实现自转；所述连杆(45)上端还设置有用于与冲击单元(3)连接的卡轴(46)，所述驱动轴(42)下端伸出于底座(1)下端并与旋转能量转出单元连接；所述底座(1)上还设置有用于驱使该冲击单元(3)脱离所述卡轴(46)的脱离组件(5)；所述连杆(45)侧面与底座(1)之间连接有复位单元；所述冲击单元(3)为冲击杆。
2.根据权利要求1所述的一种快速紧固装置，其特征在于：所述的行星齿轮自转角度与公转角度相同。
3.根据权利要求2所述的一种快速紧固装置，其特征在于：所述内齿圈节圆直径D1与行星齿轮节圆直径D2的比是2:1。
4.根据权利要求1所述的一种快速紧固装置，其特征在于：所述脱离组件(5)包括有安装于所述底座(1)上的第一转轴(51)以及安装于第一转轴(51)上端的脱离块(52)。
5.根据权利要求1所述的一种快速紧固装置，其特征在于：所述行星齿轮(44)上端成型有连接部(441)，该连接部(441)的端部设置有第一轴孔(442)；所述连杆(45)相对安装有卡轴(46)的另一端的下端面成型有第一轴体(451)，该第一轴体(451)插装于该第一轴孔(442)中。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种快速紧固装置，其特征在于：该复位单元为弹性橡胶、弹簧或磁力结构中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的一种快速紧固装置，其特征在于：所述复位单元为弹性橡胶(6)，该弹性橡胶(6)一端与所述连杆(45)侧面设置的钩部(452)固定，该弹性橡胶(6)另一端通过固定座(61)与底座(1)固定，且该底座(1)上还设置有第二转轴(11)以及安装于第二转轴(11)上端的张紧轮(12)，所述弹性橡胶(6)绕过该张紧轮(12)。
8.根据权利要求1所述的一种快速紧固装置，其特征在于：该冲击杆侧面设置有凹槽(31)，所述卡轴(46)置于该凹槽(31)中；或者是，该冲击杆侧面设置有凸起，所述卡轴(46)与凸起抵靠。
9.根据权利要求1所述的一种快速紧固装置，其特征在于：所述行星齿轮(44)内设置有轴承(443)，该轴承(443)通过螺栓(444)与曲柄(43)端部固定；所述卡轴(46)上套设有轴套(461)。
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