CN118046026A - 便携式多功能磁力钻 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的便携式多功能磁力钻，包括并列设置的一对支板立柱，每个支板立柱的底端均通过轴承连接有基板，基板底端固定有磁性座，每个支板立柱的前后两侧均通过铰链连接有另一端铰接至基板上的伸缩杆，两个支板立柱之间通过滑动副连接有纵向移动的支撑板，支撑板底端固定有输出端朝下的旋转台，旋转台输出端固定有筋板，筋板底端下方通过滑动副连接有横向移动的电机组件，电机组件的输出端朝下且连接有钻头连接器。本发明可以满足工作空间狭小、现有机床和大型钻孔设备不能进入或无法工作，需要进行孔加工尤其是大孔、斜孔加工的场合，解决了现有磁力钻设备精准定位及打孔困难的问题，可大大降低工作人员的劳动强度，显著提高作业效率。
Description
技术领域
本发明属于磁力钻技术领域，具体涉及便携式多功能磁力钻。
背景技术
在户外和高空作业安装大中型设备时，常常需要在即将安装物体的表面上进行钻孔、扩孔和斜孔加工等作业，其中有些设备的安装需要像室内机床打孔那样在材料表面精确位置打孔和攻丝，但一般手工工具无法做到在如此环境下精准钻孔；其次在垂直钢结构打孔攻丝或需要倒立打孔攻丝时，人们需要消耗大量体力来固定钻孔机，甚至于根本无法固定打孔。
在工作实践中迫切需要一种工具：一是重量轻，适合户外和高空作业；二是进行孔加工时可吸附在钢结构上，不需要其他固定装置。磁力钻是一种能吸附在钢结构上进行钻孔、攻丝、绞孔等孔加工工具，能够很好地解决户外以及部分室内孔作业问题。但现有的磁力钻设备仍存在一些问题，如在进行钻孔时不易做到精准定位，需要人工移动磁力钻进行定位。当磁力钻正放时，人工移动磁力钻进行定位虽较为麻烦但仍可行，但当磁力钻进行倒立打孔攻丝时，采用人工移动磁力钻进行精准定位打孔位置就变得极其困难。以及对于扩孔加工，尤其是需要加工的孔径较大时，一般需要大型机床设备，需配套使用较大钻削刀具才能实现大孔径加工，而现有磁力钻由于使用便捷性的要求，一般设计的体积普遍较小，并且配备的刀具驱动电机较小，因而不具备大孔径扩孔加工能力。其次，对于工作空间狭小、现有机床和大型钻孔设备不能进入或无法工作，需要进行孔加工尤其是大孔、斜孔加工的场合，比如在航母、驱逐舰、护卫舰和飞机等设备上进行大孔、斜孔加工的场景。此外，现有磁力钻设备只能在设备所处固定平面内进行孔加工作业，当所处固定平面与需要打孔位置存在一定角度倾斜时，则现有磁力钻设备无法进行斜孔加工作业(钻斜孔和扩斜孔等)，因而其工作范围有一定的局限性。
综上所述，迫切需要一种能够进行精准定位并且能够进行大孔径加工、倾斜角度孔作业的便携式磁力钻来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供便携式多功能磁力钻，解决了现有磁力钻设备精准定位及打孔困难的问题。
本发明所采用的技术方案是：便携式多功能磁力钻，包括并列设置的一对支板立柱，每个支板立柱的底端均通过轴承连接有基板，基板底端固定有磁性座，每个支板立柱的前后两侧均通过铰链连接有另一端铰接至基板上的伸缩杆，两个支板立柱之间通过滑动副连接有可纵向移动的支撑板，支撑板底端固定有输出端朝下的旋转台，旋转台输出端固定有筋板，筋板底端下方通过滑动副连接有横向移动的电机组件，电机组件的输出端朝下且连接有钻头连接器。
本发明的特点还在于，
两个支板立柱相互靠近的一侧均固定有纵向的导轨Ⅰ，导轨Ⅰ上均配合设置有滑块Ⅰ，支撑板上向上依次固定有蜗轮蜗杆式双输出减速器和伺服电机Ⅰ，伺服电机Ⅰ与蜗轮蜗杆式双输出减速器的涡轮轴连接，由于蜗轮蜗杆式减速器具有反向自锁功能，在伺服电机Ⅰ停止转动以后，可确保磁力钻在纵向稳定停靠；采用蜗轮蜗杆式双输出减速器还可以保证设置在导轨Ⅰ两侧的两组齿轮齿条装置上下同步运动。蜗轮蜗杆式双输出减速器相对的两侧均通过联轴器Ⅰ同轴连接有另一端穿过滑块Ⅰ的传动轴，传动轴远离蜗轮蜗杆式双输出减速器的一端同轴连接有齿轮，齿轮上啮合有固定于支板立柱上的纵向直齿条。
导轨Ⅰ的上下两端均设置有横向的限位挡板。
筋板的底端固定有横向的导轨Ⅱ，导轨Ⅱ上配合设置有滑块Ⅱ，滑块Ⅱ上固定有轴向与导轨Ⅱ平行的螺母，螺母内同轴配合有梯形丝杠组成梯形丝杠螺母副，梯形丝杠的一端通过联轴器Ⅱ同轴连接有固定于筋板底端的伺服电机Ⅲ，电机组件固定连接于滑块Ⅱ底端下方。梯形丝杠螺母副具有反向自锁功能，在电机停止转动以后，可确保滑块Ⅱ稳定停靠在导轨Ⅱ上。
导轨Ⅱ的两端均设置有限位挡块。
旋转台包括固定在支撑板底端的蜗轮蜗杆式回转支承，蜗轮蜗杆式回转支承一侧同轴连接有伺服电机Ⅱ，蜗轮蜗杆式回转支承底端同轴连接有旋转盘，筋板固定连接于旋转盘底端下方。
伸缩杆包括顶端与支板立柱铰接的螺杆Ⅰ及底端与基板顶部铰接螺杆Ⅱ，螺杆Ⅰ底端及螺杆Ⅱ顶端同轴正对且共同螺纹连接有圆筒形的旋转调节器。
支板立柱的底端固定有上板，上板的底端通过立板固定至两端向外伸出轴承的内圈，支板立柱下方的基板上固定有下板，下板的顶端通过立板固定至轴承的外圈。
轴承为双列轴承。
电机组件包括固定板，固定板底端固定连接有直流无刷电机，直流无刷电机的底端通过减速器与钻头连接器同轴连接，固定板底端固定连接有横梁延伸至钻头连接器径向外的倒门形保护架，钻头连接器底端穿过保护架的横梁并与其转动连接。
本发明的有益效果是：本发明的便携式多功能磁力钻，可以在绝大多数孔加工工作场景进行精准定位打孔作业，并且在某些普通磁力钻无法进行打孔的特殊工作场景也可以进行打孔作业，解决了如在部分孔加工工作场景中不能实现与设备所固定平面有一定角度倾斜的孔加工问题，还可以在相对较大范围内实现任意孔径的加工，尤其适用于大孔径加工，从而可以适应更加广泛的孔加工工作场景，可以满足更多无法使用大型机床和钻床设备的户外孔加工作业要求。
附图说明
图1是本发明的便携式多功能磁力钻的正视示意图；
图2是本发明的便携式多功能磁力钻的斜俯视示意图；
图3是本发明的便携式多功能磁力钻的斜前视示意图；
图4是本发明的便携式多功能磁力钻的工作状态示意图。
图中，1.支板立柱，2.轴承，3.基板，4.磁性座，5.支撑板，6.筋板，7.钻头连接器，8.螺杆Ⅰ，9.螺杆Ⅱ，10.旋转调节器，11.导轨Ⅰ，12.滑块Ⅰ，13.蜗轮蜗杆式双输出减速器，14.伺服电机Ⅰ，15.联轴器Ⅰ，16.传动轴，17.齿轮，18.直齿条，19.限位挡板，20.蜗轮蜗杆式回转支承，21.伺服电机Ⅱ，22.旋转盘，23.导轨Ⅱ，24.滑块Ⅱ，25.螺母，26.梯形丝杠，27.联轴器Ⅱ，28.伺服电机Ⅲ，29.限位挡块，30.固定板，31.直流无刷电机，32.减速器，33.保护架，34.上板，35.下板，36.横梁。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明提供了便携式多功能磁力钻，如图1至图4所示，包括并列设置的一对支板立柱1，两个支板立柱1顶端通过横梁36固定，同时横梁36上安装有握把便于移动，每个支板立柱1的底端均通过双列轴承2连接有基板3，基板3底端固定有吸附在待加工件上的磁性座4，每个支板立柱1的前后两侧均通过铰链连接有另一端铰接至基板上的伸缩杆，两个支板立柱1之间通过滑动副连接有沿z轴移动的支撑板5，支撑板5底端固定有输出端朝下的旋转台，旋转台输出端固定有筋板6，筋板6底端下方通过滑动副连接有横向移动的电机组件，电机组件的输出端朝下且连接有钻头连接器7，钻头连接器7底端夹持钻头。
z轴移动机构包括两个支板立柱1相互靠近的一侧均固定的纵向的导轨Ⅰ11，导轨Ⅰ11的上下两端均设置有横向的限位挡板19。导轨Ⅰ11上均配合设置有滑块Ⅰ12，支撑板5上向上依次固定有蜗轮蜗杆式双输出减速器13和伺服电机Ⅰ14，蜗轮蜗杆式双输出减速器13相对的两侧均通过联轴器Ⅰ15同轴连接有另一端穿过滑块Ⅰ12的传动轴16，传动轴16远离蜗轮蜗杆式双输出减速器13的一端同轴连接有齿轮17，齿轮17上啮合有固定于支板立柱1上的纵向直齿条18。使用时，伺服电机Ⅰ14启动通过蜗轮蜗杆式双输出减速器13输出横向旋转，进而通过联轴器Ⅰ15带动传动轴16旋转，传动轴16旋转使齿轮17同步旋转，齿轮17在直齿条18向上运动，使得滑块Ⅰ12带动支撑板5沿纵向导轨Ⅰ11向上运动，从而使钻头位于待加工件的加工平面之上，钻头缓慢下降至即将接触待加工件平面时停止下降，限位挡板19防止滑块Ⅰ12脱出导轨Ⅰ11。
横向移动机构包括筋板6的底端固定的横向的导轨Ⅱ23，导轨Ⅱ23的两端均设置有限位挡块29。导轨Ⅱ23上配合设置有滑块Ⅱ24，滑块Ⅱ24上固定有轴向与导轨Ⅱ23平行的螺母25，螺母25内同轴配合有梯形丝杠26组成梯形丝杠螺母副，梯形丝杠26的一端通过联轴器Ⅱ27同轴连接有固定于筋板6底端的伺服电机Ⅲ28，电机组件固定连接于滑块Ⅱ24底端下方。使用时，伺服电机Ⅲ28启动通过联轴器Ⅱ27带动梯形丝杠26旋转，在梯形丝杠螺母副作用下，螺母25沿梯形丝杠26横向移动带动滑块Ⅱ24沿导轨Ⅱ23横向滑动，限位挡块29阻挡滑块Ⅱ24冲出导轨Ⅱ23，从而调整钻头在x轴的位置，配合旋转台将横向移动机构整体旋转90°后，滑块Ⅱ24沿导轨Ⅱ23的横向滑动就变成了在y轴的移动，从而精准调整钻头在水平面的x、y位置。
旋转机构即旋转台包括固定在支撑板5底端的蜗轮蜗杆式回转支承20，蜗轮蜗杆式回转支承20一侧同轴连接有伺服电机Ⅱ21，蜗轮蜗杆式回转支承20底端同轴连接有旋转盘22，筋板6固定连接于旋转盘22底端下方。使用时，伺服电机Ⅱ21启动通过蜗轮蜗杆式回转支承20输出纵向旋转，旋转盘22转动带动下方的横向移动机构和钻头进行90°或360°旋转来满足不同的定位和加工需求，例如需要进行扩孔加工，则横向移动机构移动预钻孔半径后旋转盘22转动360°即旋转一周实现扩孔。
角度倾斜机构包括伸缩杆和轴承2，伸缩杆包括顶端与支板立柱1铰接的螺杆Ⅰ8及底端与基板3顶部铰接螺杆Ⅱ9，螺杆Ⅰ8底端及螺杆Ⅱ9顶端同轴正对且共同螺纹连接有圆筒形的旋转调节器10。支板立柱1的底端固定有上板34，上板34的底端通过立板固定至两端向外伸出轴承2的内圈，支板立柱1下方的基板3上固定有下板35，下板35的顶端通过立板固定至轴承2的外圈。使用时，扭动旋转调节器10时支板立柱1一侧的螺杆Ⅰ8和螺杆Ⅱ9靠近，另一侧远离，从而实现支板立柱1的前后倾斜，倾斜时支板立柱1与基板3的相互转动通过上板34和下板35连接于双列轴承2的内外圈实现，双列轴承2具备高承载能力。
通过上述方式，本发明的便携式多功能磁力钻采用z轴移动机构、横向移动机构以及旋转机构，电机组件横向移动配合旋转90°即可实现x、y轴的精准定位，之后电机组件纵向移动进行钻孔；而电机组件纵向移动后再横向移动配合旋转360°可实现扩孔加工，扩孔加工方法采用小驱动电机和较小钻削刀具，用钻削或者铣削刀具侧面切削待扩孔加工孔径侧面，通过圆弧插补方式实现大孔径扩孔加工，解决了现有磁力钻无法进行大孔径扩孔加工的问题。本发明通过在扩孔加工平面内沿待扩孔圆周方向的圆周插补运动和沿z轴方向(垂直待扩孔圆周方向)的进给运动实现了精准定位和扩孔加工，在作业过程中，不需要再去额外的更换设备，具备了现有磁力钻所不具有的功能，可以适应更加广泛的工作场景，满足更多的加工要求。如若需要进行斜孔加工则配合角度倾斜机构进行作业，通过增加角度倾斜机构，在某些普通磁力钻无法进行打孔的特殊工作场景也可以进行打孔作业，人工移动磁力钻进行精准定位打孔更为容易，解决了在部分工作场景中不能实现与设备所固定平面有一定角度偏差的打孔作业的问题。本发明若广泛使用，在现有工作模式下，可大大降低工作人员的劳动强度，显著提高作业效率，户外及高空作业也可以更好的实施。
实施例2
在实施例1基础上，本发明的电机组件优选包括固定板30，固定板30底端固定连接有直流无刷电机31，直流无刷电机31的底端通过减速器32与钻头连接器7同轴连接，固定板30底端固定连接有横梁延伸至钻头连接器7径向外的倒门形保护架33，钻头连接器7底端穿过保护架33的横梁并与其转动连接。使用时，当钻头及钻头连接器7受到外在径向力时，可将此力分散至保护架33和固定板30，降低直流无刷电机31通过减速器32向钻头连接器7输出旋转力的影响，从而达到稳定钻头作业的效果。
实施例3
工作时，启动伺服电机Ⅰ14，通过蜗轮蜗杆式双输出减速器13与联轴器Ⅰ15带动传动轴16，使齿轮17在直齿条18向上运动，从而使钻头位于待加工件的加工平面之上。启动伺服电机Ⅲ28，通过联轴器Ⅱ27带动梯形丝杠26转动，使螺母25和滑块Ⅱ24在梯形丝杠26方向移动，最终使电机组件和钻头位于梯形丝杠26的中心位置，将磁力钻通过磁性座4固定吸附在待加工件上。若需要进行精准定位，同样启动伺服电机Ⅲ28，调整钻头的x轴位置后若还需调整y轴位置，则启动伺服电机Ⅱ21，通过旋转盘22带动下方的横向移动机构和钻头旋转90°，使导轨Ⅱ23和梯形丝杠26旋转成y轴方向，此后再次伺服电机Ⅲ28，调整钻头在y轴方向的位置。若需要在倾斜平面上进行加工，则需要同步调节旋转调节器10，最终使钻头垂直于加工平面即可。启动伺服电机Ⅰ14，控制速度，待钻头下降至即将接触待加工件平面时停止下降。
若是对待加工件进行仅钻孔处理，则需启动直流无刷电机31，使钻头开始转动，待钻头匀速稳定转动时启动伺服电机Ⅰ14，使钻头缓慢匀速下降，直至钻头完全钻透加工平面后停止下降，后改变伺服电机Ⅰ14转动方向，使钻头匀速上升，待钻头高于加工平面20～30mm处停止上升，并停止直流无刷电机31，从待加工件上取下磁力钻，对待加工件的钻孔处理完成；若是对待加工件进行钻孔与扩孔处理，则需启动直流无刷电机31，使钻头开始转动，待钻头匀速稳定转动时启动伺服电机Ⅰ14，使钻头缓慢匀速下降，直至钻头完全钻透加工平面后停止下降，此时启动伺服电机Ⅱ21，通过筋板6带动钻头进行匀速旋转后，启动伺服电机Ⅲ28，使螺母25在梯形丝杠26方向缓慢匀速单向移动，直至钻头平移到预钻孔半径位置时停止伺服电机Ⅲ28，使螺母25和滑块Ⅱ24在梯形丝杠26方向运动停止，令伺服电机Ⅱ21继续运作，此时钻头在预钻孔半径的圆周上进行周向移动，直至扩孔加工完成，遂再次伺服电机Ⅰ14，使钻头匀速上升，待钻头高于加工平面20～30mm处停止上升，并停止直流无刷电机31，从待加工件上取下磁力钻，对待加工件的钻孔与扩孔处理完成。
Claims (10)
1.便携式多功能磁力钻，其特征在于，包括并列设置的一对支板立柱(1)，每个支板立柱(1)的底端均通过轴承(2)连接有基板(3)，基板(3)底端固定有磁性座(4)，每个支板立柱(1)的前后两侧均活动连接有另一端活动连接至基板上的伸缩杆，两个支板立柱(1)之间通过滑动副连接有纵向移动的支撑板(5)，支撑板(5)底端固定有输出端朝下的旋转台，旋转台输出端固定有筋板(6)，筋板(6)底端下方通过滑动副连接有横向移动的电机组件，电机组件的输出端朝下且连接有钻头连接器(7)。
2.如权利要求1所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述两个支板立柱(1)相互靠近的一侧均固定有纵向的导轨Ⅰ(11)，导轨Ⅰ(11)上均配合设置有滑块Ⅰ(12)，支撑板(5)上向上依次固定有蜗轮蜗杆式双输出减速器(13)和伺服电机Ⅰ(14)，蜗轮蜗杆式双输出减速器(13)相对的两侧均通过联轴器Ⅰ(15)同轴连接有另一端穿过滑块Ⅰ(12)的传动轴(16)，传动轴(16)远离蜗轮蜗杆式双输出减速器(13)的一端同轴连接有齿轮(17)，齿轮(17)上啮合有固定于支板立柱(1)上的纵向直齿条(18)。
3.如权利要求2所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述导轨Ⅰ(11)的上下两端均设置有横向的限位挡板(19)。
4.如权利要求1所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述筋板(6)的底端固定有横向的导轨Ⅱ(23)，导轨Ⅱ(23)上配合设置有滑块Ⅱ(24)，滑块Ⅱ(24)上固定有轴向与导轨Ⅱ(23)平行的螺母(25)，螺母(25)内同轴配合有梯形丝杠(26)组成梯形丝杠螺母副，梯形丝杠(26)的一端通过联轴器Ⅱ(27)同轴连接有固定于筋板(6)底端的伺服电机Ⅲ(28)，电机组件固定连接于滑块Ⅱ(24)底端下方。
5.如权利要求4所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述导轨Ⅱ(23)的两端均设置有限位挡块(29)。
6.如权利要求1所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述旋转台包括固定在支撑板(5)底端的蜗轮蜗杆式回转支承(20)，蜗轮蜗杆式回转支承(20)一侧同轴连接有伺服电机Ⅱ(21)，蜗轮蜗杆式回转支承(20)底端同轴连接有旋转盘(22)，筋板(6)固定连接于旋转盘(22)底端下方。
7.如权利要求1所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述伸缩杆包括顶端与支板立柱(1)活动连接的螺杆Ⅰ(8)及底端与基板(3)顶部活动连接螺杆Ⅱ(9)，螺杆Ⅰ(8)底端及螺杆Ⅱ(9)顶端同轴正对且共同螺纹连接有圆筒形的旋转调节器(10)。
8.如权利要求1所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述支板立柱(1)的底端固定有上板(34)，上板(34)的底端通过立板固定至两端向外伸出轴承(2)的内圈，支板立柱(1)下方的基板(3)上固定有下板(35)，下板(35)的顶端通过立板固定至轴承(2)的外圈。
9.如权利要求1所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述轴承(2)为双列轴承。
10.如权利要求1所述的便携式多功能磁力钻，其特征在于，所述电机组件包括固定板(30)，固定板(30)底端固定连接有直流无刷电机(31)，直流无刷电机(31)的底端通过减速器(32)与钻头连接器(7)同轴连接，固定板(30)底端固定连接有横梁延伸至钻头连接器(7)径向外的倒门形保护架(33)，钻头连接器(7)底端穿过保护架(33)的横梁并与其转动连接。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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