CN111002260B - 用于安装卡箍的手持电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于安装卡箍的手持电动工具，包括钳体单元、电动单元和适应单元，电动单元通过螺纹紧固件和钳体单元固连，电动单元的减速机通过齿轮副和适应单元连接，钳体单元包括上下钳体、芯轴、轴套和电池盒体，电动单元包括电机组件、控制按钮和充电电池组，适应单元包括蜗轮、齿条杆和蜗轮安装轴，蜗轮的第一端通过蜗轮蜗杆副和电机组件连接，第二端通过齿轮副和齿条杆连接，齿条杆的第一端位于下钳体第一端接口的内部，第二端和上钳体第二端接触连接，蜗轮安装轴的第一端和蜗轮固定连接，第二端和下钳体的第一端的安装槽连接。本发明结构紧凑、可靠度高，成本较低，适用于航空航天、机械工业等领域，易于推广应用，具有较大的实用价值。

Description

用于安装卡箍的手持电动工具

技术领域

本发明涉及机电伺服作动技术领域，特别涉及一种用于安装卡箍的手持电动工具。

背景技术

安装卡箍是一种广泛应用于航空航天、机械工业等领域的电线电缆固定装置，但目前市场缺乏通用性强、操作简单且能够在作业现场快速部署的低成本工具。

现有的卡箍在实际现场使用过程中多采用原始人力夹持收紧卡箍，等到固定后才可卸力。此种卡箍夹持固定方式在实际操作过程中由于往往线缆直径粗于卡箍内径，需要施加较大夹紧力才能闭合卡箍，而线缆安装过程需要大量卡箍加以固定，因此对操作者体力消耗极大且无法保证安装闭合到位，整体安装效率低下。

发明内容

针对现有卡箍安装过程存在的问题，本发明提供一种用于安装卡箍的手持电动工具，主要为了解决现有航空安装卡箍中，在结构上固定线缆的夹持操作难度大以及无法判断卡箍闭合到位的问题，同时，提高工作效率，减轻工人的劳动强度。

本发明提供了一种用于安装卡箍的手持电动工具，其包括钳体单元、电动单元和适应单元。所述电动单元通过螺纹紧固件和所述钳体单元固定连接，所述电动单元的减速机通过齿轮副和所述适应单元连接；所述钳体单元，其包括上钳体、下钳体、芯轴、轴套和电池盒体，所述上钳体通过所述芯轴和所述下钳体连接，所述芯轴的两端分别通过所述轴套的螺纹与所述上钳体和所述下钳体固定连接，所述上钳体和所述下钳体可以绕所述芯轴转动，所述电动单元和所述适应单元均位于所述下钳体的第一端，所述电池盒体的外形为U字形结构，所述电池盒体位于所述下钳体的第二端，并和所述下钳体第二端的下表面固定连接。所述电动单元，其包括电机组件、螺纹紧固件、控制按钮和充电电池组，所述电机组件由伺服驱动的减速电机和压力传感器组成，所述螺纹紧固件由第一螺纹紧固件、第二螺纹紧固件、第三螺纹紧固件和第四螺纹紧固件组成，所述电机组件的外壳通过所述螺纹紧固件和所述下钳体第一端的上表面固定连接，所述充电电池组位于所述电池盒体的内部，所述控制按钮位于所述电池盒体和所述下钳体第二端的下表面连接的附近，所述电机组件通过信号线和所述控制按钮连接，所述电机组件通过电源线和所述电池盒体连接，实现对减速电机输出的控制，所述电动单元由控制按钮控制电机组件，通过驱动所述适应单元的蜗轮，来使所述齿条杆匹配待安装卡箍的规格。所述适应单元，其包括蜗轮、齿条杆和蜗轮安装轴，所述齿条杆的第一端设有齿纹，所述齿条杆的中部设有圆弧，所述蜗轮的第一端通过蜗轮蜗杆副和所述电机组件的输出端连接，所述蜗轮的第二端通过齿轮副和所述齿条杆的齿纹端连接，所述齿条杆的第一端位于所述下钳体第一端接口的内部，所述齿条杆的第二端和所述上钳体第二端的上表面接触连接，所述蜗轮安装轴的第一端和所述蜗轮固定连接，所述蜗轮安装轴的第二端和所述下钳体的第一端上表面的安装槽连接。

可优选的是，所述上钳体的第二端和所述下钳体的第二端互相平行，所述上钳体第一端的中部设有圆弧，所述上钳体的第一端的末尾设有U型槽口，所述U型槽口的宽度和所述齿条杆的宽度相等，所述上钳体和所述下钳体的连接处设有圆柱孔，所述圆柱孔的直径和所述轴套的外径相等，所述轴套的内径和所述芯轴的直径相等，所述轴套的数量为二，所述轴套对称分布于所述芯轴的两侧。

可优选的是，所述充电电池组的外形和所述电池盒体的外形一致，所述蜗轮的中心面和所述齿条杆的中心面垂直，所述圆柱孔、所述轴套和所述芯轴的轴线在同一条直线上。

可优选的是，所述第一螺纹紧固件的直径、所述第二螺纹紧固件的直径、所述第三螺纹紧固件的直径和所述第四螺纹紧固件的直径相等，所述螺纹紧固件对称分布在所述电机组件靠近底部的两侧。

可优选的是，所述电池盒体的厚度、所述上钳体的厚度和所述下钳体的厚度相等，所述齿条杆的宽度和所述下钳体第一端接口的宽度相等，所述上钳体的圆弧曲率和所述齿条杆的圆弧曲率相等。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明结构设计采用钳式结构，且工作端设计贴合卡箍外形，相较于手工夹持高效省力，适用于长时间夹持。本发明采用机电伺服驱动适应单元匹配不同规格卡箍产品，可做到单一工具的极强通用性。本发明采用可变杠杆长度结构，输出过程中可改变输出位移和加载力值，可满足多种不同厂家、规格卡箍的快速安装需求或施加力输出控制要求。此外本发明结构简单，可靠度高，成本较低，适用于航空航天、机械工业等多领域往复运动工作环境，易于推广应用，具有较大的实用价值。一种低成本、结构紧凑、高可靠性、高刚性、且能满足快速自动匹配卡箍规格的手持电动工具。

附图说明

图1为本发明用于安装卡箍的手持电动工具组成单元的结构示意图；

图2为本发明用于安装卡箍的手持电动工具外部零件第一安装结构示意图；

图3为本发明用于安装卡箍的手持电动工具外部零件第二安装结构示意图；以及

图4为本发明用于安装卡箍的手持电动工具内部零件安装结构示意图。

主要附图标记：

钳体单元1，电动单元2，适应单元3，上钳体4，下钳体5，芯轴6，轴套7，电池盒体8，电机组件9，控制按钮10，充电电池组11，第一螺纹紧固件12第二螺纹紧固件13，第三螺纹紧固件14，第四螺纹紧固件15，蜗轮16，齿条杆17，蜗轮安装轴18。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

用于安装卡箍的手持电动工具，如图1所示，其包括钳体单元1、电动单元2和适应单元3。电动单元2通过螺纹紧固件和钳体单元1固定连接，电动单元2的减速机通过齿轮副和适应单元3连接，电动单元2驱动适应单元3匹配待安装卡箍的规格，通过对钳体单元1的工人为控制可收紧待安装卡箍以将其固定在目标物上。

钳体单元1，如图2和图3所示，其包括上钳体4、下钳体5、芯轴6、轴套7和电池盒体8。上钳体4通过芯轴6和下钳体5连接，芯轴6的两端分别通过轴套7的螺纹与上钳体4和下钳体5固定连接，上钳体4和下钳体5可以绕芯轴6转动，电动单元2和适应单元3均位于下钳体5的第一端，电池盒体8的外形为U字形结构，电池盒体8位于下钳体5的第二端，并和下钳体5第二端的下表面固定连接。上钳体4、下钳体5、芯轴6、轴套7均为机械加工金属件，外表手柄处包覆橡胶护套。

电动单元2，其包括电机组件9、螺纹紧固件、控制按钮10和充电电池组11，电机组件9由伺服驱动的减速电机和压力传感器组成，压力传感器在减速电机驱动齿条杆17匹配卡箍的过程中，当齿条杆17对卡箍施加的径向力达到设定值后将关停减速电机；另外，操作者使用工具闭合卡箍后安装螺钉阶段，记录压力峰值并在螺钉安装完成后记录压力最小值，两组数据可以分别用于判断是否选择了合适规格卡箍及是否安装固定到位，同时可用于后续工具改进，例如加装指示灯或蜂鸣器，在设定边界数据值后可给予用户安装提示。减速电机、压力传感器、充电电池组11均为外购件。

如图3所示，螺纹紧固件由第一螺纹紧固件12、第二螺纹紧固件13、第三螺纹紧固件14和第四螺纹紧固件15组成，电机组件9的外壳通过螺纹紧固件和下钳体5第一端的上表面固定连接，充电电池组11位于电池盒体8的内部，控制按钮10位于电池盒体8和下钳体5第二端的下表面连接的附近，电机组件9通过信号线和控制按钮10连接，电机组件9通过电源线和电池盒体8连接，实现对减速电机输出的控制，电动单元2由控制按钮10控制电机组件9，通过驱动适应单元3的蜗轮16，来使齿条杆17匹配待安装卡箍的规格。

适应单元3，如图4所示，其包括蜗轮16、齿条杆17和蜗轮安装轴18，齿条杆17的第一端设有齿纹，齿条杆17的中部设有圆弧，蜗轮16的第一端通过蜗轮蜗杆副和电机组件9的输出端连接，蜗轮16的第二端通过齿轮副和齿条杆17的齿纹端连接，齿条杆17的第一端位于下钳体5第一端接口的内部，齿条杆17的第二端和上钳体4第二端的上表面接触连接，蜗轮安装轴18的第一端和蜗轮16固定连接，蜗轮安装轴18的第二端和下钳体5的第一端上表面的安装槽连接。当蜗轮16绕安装轴中心转动时，驱动齿条杆17沿下钳体5的安装槽前后移动，从而匹配不同规格的安装卡箍。

如图2所示，上钳体4的第二端和下钳体5的第二端互相平行，上钳体4第一端的中部设有圆弧，上钳体4的第一端的末尾设有U型槽口，U型槽口的宽度和齿条杆17的宽度相等，上钳体4和下钳体5的连接处设有圆柱孔，圆柱孔的直径和轴套7的外径相等，轴套7的内径和芯轴6的直径相等，轴套7的数量为二，轴套7对称分布于芯轴6的两侧。

充电电池组11的外形和电池盒体8的外形一致，蜗轮16的中心面和齿条杆17的中心面垂直，圆柱孔、轴套7和芯轴6的轴线在同一条直线上。

第一螺纹紧固件12的直径、第二螺纹紧固件13的直径、第三螺纹紧固件14的直径和第四螺纹紧固件15的直径相等，螺纹紧固件对称分布在电机组件9靠近底部的两侧。

电池盒体8的厚度、上钳体4的厚度和下钳体5的厚度相等，齿条杆17的宽度和下钳体5第一端接口的宽度相等，上钳体4的圆弧曲率和齿条杆17的圆弧曲率相等。

本发明的主要工作原理如下：

采用伺服电机减速器驱动蜗轮齿条杆机构实现对目标卡箍规格的匹配，并通过力传感器采集加载力值可实现对规格匹配与卡箍闭合的自动化到位停止；采用伺服电机驱动螺纹副结构改变杠杆长度后，通过手工施加夹持力可实现可控力输出及对安装卡箍的快速夹持。

以下结合实施例对本发明一种用于安装卡箍的手持电动工具做进一步描述：

首先，将上钳体4通过芯轴6和轴套7与下钳体5连接，同时，要保证上钳体4和下钳体5可以绕芯轴6转动，轴套7对称分布于芯轴6的两侧，上钳体4的圆柱孔、下钳体5的圆柱孔、轴套7和芯轴6的轴线在同一条直线上；将电池盒体8和下钳体5第二端的下表面固定连接，在上钳体4和下钳体5第二端的外表手柄处包覆橡胶护套，要保证上钳体4的第二端和下钳体5的第二端互相平行。

然后，将电机组件9的外壳通过螺纹紧固件和下钳体5第一端的上表面固定连接，将充电电池组11位于电池盒体8的内部，将控制按钮10位于电池盒体8和下钳体5第二端的下表面连接的附近，将电机组件9通过信号线和控制按钮10连接，将电机组件9通过电源线和电池盒体8连接。

最后，将蜗轮16的第一端通过蜗轮蜗杆副和电机组件9的输出轴端连接，将蜗轮16的第二端通过齿轮副和齿条杆17的齿纹端连接，将齿条杆17的第一端固定于下钳体5第一端接口的内部，将齿条杆17的第二端和上钳体4第二端的上表面接触连接，将蜗轮安装轴18的第一端和蜗轮16固定连接，将蜗轮安装轴18的第二端和下钳体5的第一端上表面的安装槽连接。由此完成手持电动工具的安装。

在使用手持电动工具之前，首先，张开卡箍并将卡箍安装于目标线缆，手动张开手持电动工具，将上钳体4和下钳体5的第一端夹紧卡箍；然后，按动位于电池盒体8和下钳体5第二端下表面连接附近的控制按钮10，电机组件9将通过蜗轮蜗杆副驱动蜗轮16，通过齿轮副将动力传递给齿条杆17，采用伺服电机驱动螺纹副结构改变杠杆长度后，从而实现对目标卡箍规格的匹配，并通过电机组件9中的力传感器采集加载力值可实现对规格匹配与卡箍闭合的自动化到位停止；最后，通过人工在上钳体4和下钳体5的第二端施加一定的夹持力，对安装卡箍进行快速夹持，来夹紧钳口，并安装固定螺钉。

主要应用实施例：

本发明手持电动工具主要应用于航空线缆机的安装过程，主要是将卡箍固定于机体结构上；同时，在前期设计验证环节可用于试验过程，例如，在线缆振动试验中，在振动台上安装航空线缆。

在安装时仅仅需要使用本工具夹持住，箍于线缆外的卡箍，然后按下控制按钮10，电机组件9将通过蜗轮蜗杆副驱动蜗轮16，通过齿轮副将动力传递给齿条杆17，采用伺服电机驱动螺纹副结构改变杠杆长度后，从而实现对目标卡箍规格的匹配，在手持电动工具的上钳体4和下钳体5的第一端贴合卡箍后，加力握紧手柄，使卡箍法兰端闭合，并将线缆卡箍整体夹持到合适的机架位置，在对准卡箍法兰台螺纹孔与机架安装螺纹孔后，将螺钉旋入固定即可。在振动试验中，熟练工通过手工虎钳在振动台上安装一根线缆的工时在40分钟左右，用手持电动工具可以缩短到10分钟左右，大大提高了工作效率，减轻了工人的劳动强度。

由于本发明手持电动工具的适应单元3的自适应功能，在夹持前期可快速贴合所选用卡箍，无需按规格选用不同工具，另外相较于常规夹合卡箍敞口的方案(如虎钳、手工)，一方面避免了寻找法兰台上合适的受力夹持点(夹持点应规避螺纹孔且有足够受力空间)的过程，并有效通过将夹持力均匀分布在卡箍外表面达到了避免夹持部位易损耗、形变的问题；另一方面工具通过杠杆原理有效减小了使用者所需施加的夹持力。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于安装卡箍的手持电动工具，其包括钳体单元、电动单元和适应单元，其特征在于：

所述电动单元通过螺纹紧固件和所述钳体单元固定连接，所述电动单元的减速机通过齿轮副和所述适应单元连接；所述钳体单元，其包括上钳体、下钳体、芯轴、轴套和电池盒体，所述上钳体通过所述芯轴和所述下钳体连接，所述芯轴的两端分别通过所述轴套的螺纹与所述上钳体和所述下钳体固定连接，所述上钳体和所述下钳体可以绕所述芯轴转动，所述电动单元和所述适应单元均位于所述下钳体的第一端，所述电池盒体的外形为U字形结构，所述电池盒体位于所述下钳体的第二端，并和所述下钳体第二端的下表面固定连接；

所述电动单元，其包括电机组件、螺纹紧固件、控制按钮和充电电池组，所述电机组件由减速电机和压力传感器组成，所述螺纹紧固件由第一螺纹紧固件、第二螺纹紧固件、第三螺纹紧固件和第四螺纹紧固件组成，所述电机组件的外壳通过所述螺纹紧固件和所述下钳体第一端的上表面固定连接，所述充电电池组位于所述电池盒体的内部，所述控制按钮位于所述电池盒体和所述下钳体第二端的下表面连接的附近，所述电机组件通过信号线和所述控制按钮连接，所述电机组件通过电源线和所述电池盒体连接，实现对减速电机输出的控制；以及

所述适应单元，其包括蜗轮、齿条杆和蜗轮安装轴，所述齿条杆的第一端设有齿纹，所述齿条杆的中部设有圆弧，所述蜗轮的第一端通过蜗轮蜗杆副和所述电机组件的输出端连接，所述蜗轮的第二端通过齿轮副和所述齿条杆的齿纹端连接，所述齿条杆的第一端位于所述下钳体第一端接口的内部，所述齿条杆的第二端和所述上钳体第二端的上表面接触连接，所述蜗轮安装轴的第一端和所述蜗轮固定连接，所述蜗轮安装轴的第二端和所述下钳体的第一端上表面的安装槽连接；

电动单元由控制按钮控制电机组件，通过驱动适应单元的蜗轮，来使齿条杆匹配待安装卡箍的规格；当蜗轮绕安装轴中心转动时，驱动齿条杆沿下钳体的安装槽前后移动，从而匹配不同规格的安装卡箍；压力传感器在减速电机驱动齿条杆匹配卡箍的过程中，当齿条杆对卡箍施加的径向力达到设定值后将关停减速电机；

所述电池盒体的厚度、所述上钳体的厚度和所述下钳体的厚度相等，所述齿条杆的宽度和所述下钳体第一端接口的宽度相等，所述上钳体的圆弧曲率和所述齿条杆的圆弧曲率相等。

2.根据权利要求1所述的用于安装卡箍的手持电动工具，其特征在于，所述上钳体的第二端和所述下钳体的第二端互相平行，所述上钳体第一端的中部设有圆弧，所述上钳体的第一端的末尾设有U型槽口，所述U型槽口的宽度和所述齿条杆的宽度相等，所述上钳体和所述下钳体的连接处设有圆柱孔，所述圆柱孔的直径和所述轴套的外径相等，所述轴套的内径和所述芯轴的直径相等，所述轴套的数量为二，所述轴套对称分布于所述芯轴的两侧。

3.根据权利要求2所述的用于安装卡箍的手持电动工具，其特征在于，所述充电电池组的外形和所述电池盒体的外形一致，所述蜗轮的中心面和所述齿条杆的中心面垂直，所述圆柱孔、所述轴套和所述芯轴的轴线在同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的用于安装卡箍的手持电动工具，其特征在于，所述第一螺纹紧固件的直径、所述第二螺纹紧固件的直径、所述第三螺纹紧固件的直径和所述第四螺纹紧固件的直径相等，所述螺纹紧固件对称分布在所述电机组件靠近底部的两侧。

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