CN115533835A - 一种多功能减振工具 - Google Patents

Abstract

一种多功能减振工具，包括壳体、位于壳体内的电机、连接于电机的传动机构及由传动机构驱动的执行机构，壳体包括包覆电机、传动机构和执行机构的内壳体及位于内壳体外侧的外壳体，电机具有沿第二轴线延伸的电机轴，电机轴绕第二轴线旋转，执行机构包括沿垂直于第二轴线的第一轴线延伸且绕第一轴线旋转的主轴及连接于主轴末端的工具头；内壳体、所述电机、传动机构及执行机构共同构成振动主体，振动主体具有一个重心、位于重心前端5~15 mm位置的第一转轴及安装于第一转轴两端的第一轴承，第一转轴垂直于第二轴线设置，且第一轴承抵靠于外壳体内壁。这使得振动主体在振动时降低了上下偏转自由度，解决了目前市场上多功能工具六自由度隔振操控感差的问题。

Description

一种多功能减振工具

【技术领域】

本发明涉及一种多功能工具，特别涉及一种摆动类的多功能减振工具。

【背景技术】

已知一种多功能工具，该多功能工具通过驱动被安装于主轴的工具头在规定的角度范围内摆动，来对被加工件进行加工作业(所谓振动工具)。在这样的多功能工具中，内部电机和传动件由机壳定位，使得多功能工具的振动由机壳向外传递且振动较大，从而隔振效果较差，这样会使得人手操作疲劳感较大。目前在某些多功能工具里面会加入弹性元件以降低振动，然而，多功能工具在加入弹性元件后，仍然会存在有六自由度隔振的操控感差及隔振力大的问题。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够实现降低上下偏转自由度、隔振力小的多功能减振工具。

本发明解决现有技术问题可采用如下技术方案：一种多功能减振工具，包括壳体、位于所述壳体内的电机、连接于所述电机的传动机构及由所述传动机构驱动的执行机构，所述壳体包括包覆所述电机、所述传动机构和所述执行机构的内壳体及位于所述内壳体外侧的外壳体，所述电机具有沿第二轴线延伸的电机轴，所述电机轴绕所述第二轴线旋转，所述执行机构包括沿垂直于所述第二轴线的第一轴线延伸且绕第一轴线旋转的主轴及连接于所述主轴末端的工具头；所述内壳体、所述电机、所述传动机构及所述执行机构共同构成振动主体，所述振动主体具有一个重心、位于所述重心前端5~15 mm位置的第一转轴及安装于所述第一转轴两端的第一轴承，所述第一转轴垂直于所述第二轴线设置，且所述第一轴承抵靠于所述外壳体的内壁。

进一步改进方案为：所述内壳体包括收容所述主轴的头部壳体、收容所述传动机构的传动壳体及收容所述电机的电机壳体，所述外壳体包覆所述头部壳体、所述传动壳体及所述电机壳体。

进一步改进方案为：所述第一转轴设置于所述传动壳体上，且所述第一转轴平行于所述第一轴线。

进一步改进方案为：所述振动主体还设有位于所述电机壳体外侧的第二转轴以及安装于所述第二转轴两侧的第二轴承，所述第二转轴与所述第一转轴平行。

进一步改进方案为：所述第一轴线与所述第二轴线共同形成一个中分面，所述第一转轴与所述第一轴承位于所述中分面上。

进一步改进方案为：所述壳体沿所述中分面对称设置且设有位于所述中分面的两侧的隔振垫，所述隔振垫的数目至少为两个。

进一步改进方案为：所述的第一转轴位于所述重心前端7.5 mm处，所述隔振垫位于所述头部壳体的两侧和所述电机壳体后方两侧，且相对于所述中分面对称设置，所述隔振垫的刚度在10~50 N/mm范围时可以保持3.1 m/s²以下的振动加速度。

进一步改进方案为：所述传动机构包括由所述电机驱动的偏心轴及套设于所述偏心轴后端的支撑轴承，所述传动机构通过所述支撑轴承将所述偏心轴支撑于所述内壳体内。

进一步改进方案为：所述偏心轴位于所述电机轴的前端，所述偏心轴的轴心与所述第二轴线偏置，所述传动机构包括过盈配合有与所述偏心轴后端的平衡块，所述平衡块的重心与所述第二轴线偏置，所述偏心轴的轴心与所述平衡块的重心分别位于所述第二轴线的两侧。

进一步改进方案为：所述传动机构包括套设于所述偏心轴上的球轴承及与所述球轴承相连的拨叉，所述偏心轴通过所述球轴承驱动所述拨叉进行往复摆动，所述拨叉的摆动长度L大于等于28 mm且小于等于35 mm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的多功能减振工具中，所述内壳体、所述电机、所述传动机构及所述执行机构共同构成振动主体，所述振动主体具有一个重心、位于所述重心前端5~15 mm位置的第一转轴及安装于所述第一转轴两端的第一轴承，所述第一转轴垂直于所述第二轴线设置，且所述第一轴承抵靠于所述外壳体的内壁，使得振动主体在振动时降低了上下偏转的自由度，解决了目前市场上多功能工具的六自由度隔振操控感差的问题。另外，所述振动主体重心往前7.5 mm处设置第一转轴，并在所述头部壳体的两侧和所述电机壳体后方两侧设置隔振垫，所述隔振垫的刚度在10~50 N/mm范围时可以保持3.1 m/s²以下的振动加速度，从而进一步降低多功能减振工具的振动。

【附图说明】

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明:

图1是本发明第一实施例的多功能减振工具安装工具头时的剖视图；

图2是图1所示的执行机构、传动机构和电机部分结构的放大图；

图3是图1所示的多功能减振工具的爆炸图；

图4是图1所示的多功能减振工具中的振动主体的平面图；

图5是是图1所示的多功能减振工具的拨叉的平面图；

图6是图1所示的多功能减振工具安装工具头时的示意图；

图7是本发明第二实施例的多功能减振工具安装工具头时的示意图；

图8是本发明第三实施例的多功能减振工具中的振动主体安装隔振垫的平面图；

图9是图8所示的振动主体安装隔振垫后的隔振垫刚度-振动加速度关系图。

图中附图标记的含义：

100、多功能减振工具 1、执行机构 11、工具头 12、主轴 13、支撑轴承 101、第一轴线 2、传动机构 21、偏心轴 22、支撑轴承 23、平衡块 24、球轴承 25、拨叉251、拨爪 252、叉架 3、电机 31、电机轴 32、定子 33、转子 34、风扇 301、第二轴线 4、壳体 41、电机壳体 42、外壳体 43、头部壳体 44、传动壳体 45、左壳体 46、右壳体 401、中分面 5、振动主体 51、第一转轴 52、第一轴承 53、第二转轴 54、第二轴承 6、隔振垫 7、电源装置 8、螺钉

【具体实施方式】

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。在本说明书的描述中，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。例如下述的“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提出一种多功能减振工具100，该多功能减振工具100进一步为采用电能作为能量来源的电动工具，该多功能减振工具100进一步的可以为手持式多功能减振工具。如图1所示，多功能减振工具100优选为摆动类工具，该摆动类工具可安装不同的工具头，例如三角砂、铲刀、金属锯片、木工锯片、金刚砂锯片等，通过这些不同的工具头能够使得多功能减振工具100实现砂磨、锉磨、铲切以及锯切等功能。当然可以理解的，该多功能减振工具100还可以为其它在工作过程中会产生比较大的振动的多功能减振工具，例如还可以是电钻、电锤、往复锯、砂光机等，事实上，只要采用本发明所披露的技术方案的实质内容均可以认为是属于本发明的保护范围。当然作为优选的实施例，多功能减振工具100采用本发明以下披露的实质内容将会产生更好的减振效果。

请参阅图1至图5所示，本发明的第一实施例的多功能减振工具100包括：壳体4、位于所述壳体内的电机3、连接于所述电机3的传动机构2、由所述传动机构2驱动的执行机构1以及电源装置7。所述壳体4包括包覆所述电机3、所述传动机构2和所述执行机构1的内壳体及位于所述内壳体外侧的外壳体42，所述电机3具有沿第二轴线301延伸的电机轴31，所述电机轴31绕所述第二轴线301旋转，所述执行机构1包括沿垂直于所述第二轴线301的第一轴线101延伸且绕第一轴线101旋转的主轴12及连接于所述主轴12末端的工具头11。

主轴12是大致圆筒状的长部件，在本实施方式中，主轴12通过执行机构1中的支撑轴承13以能够绕第一轴线101旋转的方式被支承，主轴12的下端部可拆装工具头11。换句话说，所述用于安装工具头11的执行机构1具有工作状态和安装状态，在所述执行机构1处于所述工作状态时能带动所述工具头11随所述主轴12一并运动，在所述执行机构1处于所述安装状态时允许所述工具头11安装至所述执行机构1上且允许所述工具头11自所述执行机构1上拆卸下来。

请参阅图1至图2所示，所述电机3具有定子32、配置在定子32的径向内侧的转子33、以及与转子一体地旋转的电机轴31，电机3能够绕与所述第一轴线101垂直的第二轴线301旋转；传动机构2将电机轴31的旋转传递到主轴12上，且使主轴12在绕所述第一轴线101规定的角度范围内往复转动。在本实施方式中，电机3是无刷直流电机，转子33和电机轴31作为单一部件而一体地形成，然而，转子33和电机轴31也可以分别形成并彼此连接。电机3以使电机轴31的第二轴线301与第一轴线101垂直地的方式被收容于电机壳体41中，且在电机轴31上固定有用于冷却电机3的风扇34。

请参阅图2所示，所述传动机构2包括由所述电机3驱动的偏心轴21及套设于所述偏心轴21后端的支撑轴承22，所述传动机构2通过所述支撑轴承22将所述偏心轴21支撑于所述内壳体内。

所述偏心轴21是与电机3的电机轴31同轴状地连接的轴(在图中，偏心轴21与电机轴31被一体地图示)，所述偏心轴21位于所述电机轴31的前端，所述偏心轴21的轴心与所述第二轴线301偏置，所述传动机构2包括过盈配合有与所述偏心轴21后端的平衡块23，所述平衡块23的重心与所述第二轴线301偏置，所述偏心轴21的轴心与所述平衡块23的重心分别位于所述第二轴线301的两侧。

所述传动机构2包括套设于所述偏心轴21上的球轴承24及与所述球轴承24相连的拨叉25，所述偏心轴21通过所述球轴承24驱动所述拨叉25进行往复摆动，所述拨叉25的长度L大于等于28 mm 且小于等于35 mm。

拨叉25是连接球轴承24和主轴12的部件，拨叉25横跨传动机构2向执行机构1中延伸，拨叉25的一端部形成为环状，在支承主轴12的支撑轴承13上固定于主轴12的外周。拨叉25的另一端部形成为分为两股的形状，并被配置为从左右抵接于球轴承24的外圈的外周面。

拨叉25的往复摆动传递到主轴12，使主轴12在绕第一轴线101的规定的角度范围内往复转动。换句话说，当电机3被驱动时，偏心轴21与电机轴31一体地旋转，随着偏心轴21的旋转，拨叉25以主轴12的第一轴线101为中心在规定的角度范围内摆动，主轴12随着拨叉25的摆动运动而绕第一轴线101在规定的角度范围内往复转动。其结果，被固定在主轴12上的工具头11以在摆动面P1（参见图1）上绕第一轴线101摆动的方式被驱动，从而能够进行加工作业。

请参阅图3和图5所示，所述壳体4包括内壳体和外壳体42，所述内壳体包括可以收容所述主轴12的头部壳体43、收容传动机构2的传动壳体44及收容电机3的电机壳体41，所述外壳体42包覆所述头部壳体43、所述传动壳体44及所述电机壳体41。所述传动壳体44与电机壳体41优选通过螺钉8固定连接。当然，在其他的实施方式中，也可以将螺钉8换成插销。

请参阅图4所示，所述内壳体、所述电机3、所述传动机构2及所述执行机构1共同构成振动主体5，所述振动主体5具有一个重心G、位于所述重心G前端5~15 mm位置的第一转轴51及安装于所述第一转轴51两端的第一轴承52，所述第一转轴51垂直于所述第二轴线301设置，且所述第一轴承52抵靠于所述外壳体42的内壁。在本发明第一实施例中，所述第一转轴51设置于所述传动壳体44上，且所述第一转轴51平行于所述第一轴线101。

另外，因为执行机构、传动机构和电机及壳体的材质不同，例如金属、树脂材料会导致重心G的位置变化，故本方案的第一转轴也可能安装在所述传动机构上或者所述电机上。当然，本发明的第一转轴可以为一个或多个，只要最终目的是能够减振，则为本发明的保护范围之内。

请参阅图6所示，所述拨叉25的摆长L 大于等于28 mm 且小于等于35 mm。拨叉25包括拨爪251和叉架252，拨爪251用于与球轴承24接触且被球轴承24驱动进而产生来回摆动，叉架252连接至执行机构1，叉架252包括与主轴12构成轴孔配合的叉轴孔，从拨爪251与偏心轴21接触的接触点到主轴12的第一轴线101的距离为拨叉25的摆长L。拨叉25关于一对称轴线基本对称，本实施例中，拨叉25关于第二轴线301基本对称。

请参阅图7所示，在本发明的第二实施例中，所述振动主体5还设有位于所述电机壳体41外侧的第二转轴53以及安装于所述第二转轴53两侧的第二轴承54，所述第二转轴53与所述第一转轴51平行。

请参阅图3和图7所示， 在本发明的实施例中，外壳体还可以分为左壳体45和右壳体46，右壳体45和左侧壳体46除了通过螺钉连接的部分等之外，所述第一轴线101与所述第二轴线301共同形成一个中分面，所述第一转轴51与所述第一轴承52位于所述中分面上。所述外壳体关于中分面401对称（参见图7），设置在壳体4内的执行机构1、传动机构2、电机3以及电源装置7也基本关于中分面401对称设置。在所述中分面401的两侧分布有隔振垫6，所述隔振垫6的数目至少为两个，在本发明的实施例中，主轴上可以左右分别设置一个隔振垫6，当然，隔振垫的材质、数量、形状和设置位置可以在将外壳体和各机构的壳体之间以可相对移动的方式弹性地连接的范围内适宜地变更，例如但不限于隔振垫可用橡胶、弹簧元件、其他种类的合成树脂形成，例如但不限于隔振垫可为三个、四个或四个以上，例如但不限于隔振垫的形状可为长方体、正方体或半圆，例如但不限于隔振垫可以设置在电机壳体后侧。

请参阅图8至图9所示，在本发明的第三实施例中，以重心位置的正方向X=7.5 mm处（即重心前端7.5 mm）设置第一转轴的位置，并在所述头部壳体的两侧和所述电机壳体后方两侧设置所述隔振垫，且相对于所述中分面对称设置，通过调整隔振垫的不同刚度来观察振动的情况。从图中可以看出，当一块隔振垫的刚度从0至50 N/mm变化时，振动加速度从3.3 m/s²下降至2.7 m/s²，其中，当所述隔振垫的刚度在10~50 N/mm范围时，可以保持3.1m/s²以下的振动加速度的技术效果，目前市面上的多功能减振工具的振动加速度普遍在8m/s²以上，而本发明能极大降低多功能减振工具的振动，具有非常优异且振动加速度小的技术效果。

请参阅图5和图7所示，在本实施方式中，后端部423的后侧部分收容有电源装置7，所述的电源装置7包括电池包或交流电源。在本实施方式中，电源装置7为电池包。另外，后端部423的前侧部分还收容有控制单元，此处虽然省略了详细的图示，但控制单元包括三相逆变器、经由三相逆变器控制电机31的驱动的控制电路(例如，具有CPU的微型计算机)、搭载有上述部件的基板、以及收容基板的盒体等。控制单元经由未图示的电线而与电池包、开关等电连接。

本发明不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本发明原理和范畴的前提下，本发明的多功能减振工具还有其他很多的替代方案。本发明的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (10)

1.一种多功能减振工具，包括壳体、位于所述壳体内的电机、连接于所述电机的传动机构及由所述传动机构驱动的执行机构，所述壳体包括包覆所述电机、所述传动机构和所述执行机构的内壳体及位于所述内壳体外侧的外壳体，所述电机具有沿第二轴线延伸的电机轴，所述电机轴绕所述第二轴线旋转，所述执行机构包括沿垂直于所述第二轴线的第一轴线延伸且绕第一轴线旋转的主轴及连接于所述主轴末端的工具头；其特征在于：所述内壳体、所述电机、所述传动机构及所述执行机构共同构成振动主体，所述振动主体具有一个重心、位于所述重心前端5~15 mm位置的第一转轴及安装于所述第一转轴两端的第一轴承，所述第一转轴垂直于所述第二轴线设置，且所述第一轴承抵靠于所述外壳体的内壁。

2.根据权利要求1所述的多功能减振工具，其特征在于：所述内壳体包括收容所述主轴的头部壳体、收容所述传动机构的传动壳体及收容所述电机的电机壳体，所述外壳体包覆所述头部壳体、所述传动壳体及所述电机壳体。

3.根据权利要求2所述的多功能减振工具，其特征在于：所述第一转轴设置于所述传动壳体上，且所述第一转轴平行于所述第一轴线。

4.根据权利要求2所述的多功能减振工具，其特征在于：所述振动主体还设有位于所述电机壳体外侧的第二转轴以及安装于所述第二转轴两侧的第二轴承，所述第二转轴与所述第一转轴平行。

5.根据权利要求2所述的多功能减振工具，其特征在于：所述第一轴线与所述第二轴线共同形成一个中分面，所述第一转轴与所述第一轴承位于所述中分面上。

6.根据权利要求5所述的多功能减振工具，其特征在于：所述壳体沿所述中分面对称设置且设有位于所述中分面的两侧的隔振垫，所述隔振垫的数目至少为两个。

7.根据权利要求6所述的多功能减振工具，其特征在于，所述的第一转轴位于所述重心前端7.5 mm处，所述隔振垫位于所述头部壳体的两侧和所述电机壳体后方两侧，且相对于所述中分面对称设置，所述隔振垫的刚度在10~50 N/mm范围时可以保持3.1 m/s²以下的振动加速度。

8.根据权利要求2所述的多功能减振工具，其特征在于：所述传动机构包括由所述电机驱动的偏心轴及套设于所述偏心轴后端的支撑轴承，所述传动机构通过所述支撑轴承将所述偏心轴支撑于所述内壳体内。

9.根据权利要求8所述的多功能减振工具，其特征在于：所述偏心轴位于所述电机轴的前端，所述偏心轴的轴心与所述第二轴线偏置，所述传动机构包括过盈配合有与所述偏心轴后端的平衡块，所述平衡块的重心与所述第二轴线偏置，所述偏心轴的轴心与所述平衡块的重心分别位于所述第二轴线的两侧。

10.根据权利要求8所述的多功能减振工具，其特征在于：所述传动机构包括套设于所述偏心轴上的球轴承及与所述球轴承相连的拨叉，所述偏心轴通过所述球轴承驱动所述拨叉进行往复摆动，所述拨叉的长度L大于等于28 mm且小于等于35 mm。

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