永磁无刷双电机复合型钻冲拧多功能切换式组合五金工具

本发明属于五金工具，具体涉及永磁无刷双电机复合型钻冲拧多功能切换式组合五金工具。

背景技术：

1、在金属的机械加工领域，现有钻孔工具只具有钻孔功能，使用单一动力源，造成钻孔时钻削力大，排屑不畅通，发热严重，润滑液进入钻削部位难度大，钻头无法自动夹紧和松开。

2、在汽车、家电、航空航天、轨道车辆的电气系统和轨道枕木的夹紧、电力系统高压铁塔等领域迫切需要对螺栓拧紧过程的恒定力矩自动控制，但目前的螺纹拧紧装置尺寸过大，或者无法实现自动拧紧功能，亟需要开发具备自动夹紧螺栓头并实现恒定扭矩。

3、在建筑物的室内装修中，常常需要进行对混凝土墙壁进行打孔，针对建筑物墙体的强度不同的混凝土、瓷片墙、砖墙、土墙、大理石墙体，采用同一冲击频率进行冲击钻孔时，打孔效率低，有时还需要瓷片墙、大理石墙体等专用的电动工具，因此亟需要开发适合于不同墙体的、可自动调节冲击频率的五金工具。

4、在目前的木质家具制作过程中，钻孔和螺纹拧紧采用的是无法调速和无法调节扭矩的冲击钻，对于不同钻孔深度和不同木质硬度的使用工况，难以达到理想的加工效果，可能导致钻孔质量不加或者螺栓拧至滑丝等情况，因此亟需要开发适合不同木质和加工状况的可调速和可调扭矩的五金工具。

5、综上所述，市面上的五金工具冲击功能和钻孔功能使用同一个电机作为动力源，存在以下不足：(1)钻孔转速和冲击频率不能根据所需要加工的对象进行合理匹配调节，是一个固定的搭配，造成了冲击钻效率低，甚至产生钻孔的废次品；此外，现有的冲击钻不能实现单独的冲击功能，造成实际中有些螺栓因为锈蚀造成无法松开，针对该锈蚀螺栓，无法实现单独冲击振松的功能。(2)单一动力源冲击频率不可调，并且对凸轮产生来自钻头的轴向冲击时，凸轮磨损严重、噪声大；曲柄滑块式的轴向冲击机构结构复杂、功耗大。(3)现有具备钻孔冲击功能的五金工具，不具备螺栓的恒定扭矩拧紧功能。(4)对于冲击夹头，所有的电动五金工具均需要操作人员使用外部工具手动更换钻头或者螺栓头，无法自动夹紧松开，对于更换困难的或者需要频繁更换钻头或者螺栓头的场合，这种方法效率低下，甚至难以实现。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种永磁无刷双电机复合型钻冲拧多功能切换式组合五金工具，通过分散多动力原理，利用双电机作为双动力源，从而实现多种功能切换，以及对转速、冲击频率等参数的精准控制，可以在多种工况下实现多种功能。

2、为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种永磁无刷双电机复合型钻冲拧多功能切换式组合五金工具，包括冲击输出机构和旋转输出机构、功能切换机构以及钻头快速更换机构；由冲击输出机构的冲击电机17和旋转输出机构的旋转电机24组成动力装置，分别为冲击运动和旋转运动提供动力，两种运动都由输出轴6完成输出；在使用旋转或者冲击功能时，通过功能切换机构实现夹头1连接钻头40。

4、所述冲击输出机构包括冲击电机17，冲击电机17安装于五金工具外壳39中，冲击电机17和冲击轴15连接，冲击轴15两端通过第一深沟球轴承11和第六深沟球轴承20固定于五金工具外壳39上，冲击轴15与凸轮13连接，凸轮13外侧和万向球轴承10配合，万向球轴承10连接在输出轴6尾端，输出轴6通过第二深沟球轴承8固定于五金工具外壳39，输出轴6前端与夹头1连接；万向球轴承10通过弹簧9顶在五金工具外壳39固定面上，万向球轴承10的回程是通过弹簧9实现。

5、所述的冲击电机17尾端有通过第二钢丝挡圈19进行轴向固定的冲击电机散热风扇18。

6、所述旋转输出机构包括旋转电机24，旋转电机24安装于五金工具外壳39中，旋转电机24和旋转轴28连接，旋转轴28两端通过第三深沟球轴承21和第四深沟球轴承37固定于五金工具外壳39上；旋转轴28通过其上安装的第一无内外圈滚针轴承29、第二无内外圈滚针轴承36分别和第一小齿轮30、第二小齿轮35连接；第一小齿轮30、第二小齿轮35和第一大齿轮5、第二大齿轮2啮合，第一大齿轮5与输出轴6连接，第二大齿轮2通过第五深沟球轴承3连接在输出轴6上。

7、所述的旋转电机24尾端有通过第三钢丝挡圈22在旋转轴28上轴向定位的旋转电机散热风扇23。

8、所述的功能切换机构包括拨叉32和滑动开关33，拨叉32安装在五金工具外壳39上，能够前后滑动，与滑动开关33配合；滑动开关33与旋转轴28连接，随着旋转轴28旋转；调节拨叉32的位置，通过滑动开关33选择传动的第一小齿轮30或第二小齿轮35，完成功能切换。

9、所述的凸轮13每圈包含6个推程段与回程段，与万向球轴承10配合时推程与回程运动角均为30°；并且凸轮13运动规律曲线中的位移曲线选为余弦曲线，加速度曲线也为余弦曲线，加速度曲线的每一段均首尾相连成一条完整的光滑曲线，万向球轴承10和凸轮13之间不存在刚性冲击。

10、所述的万向球轴承10顶部的大滚珠放在一个凹槽里，凹槽里铺满了小滚珠，大滚珠能够在小滚珠上方按任意方向随意滚动，并且万向球轴承10能够承受大的轴向力。

11、所述的冲击电机17、旋转电机24为永磁无刷电机。

12、所述的五金工具外壳39为左右两部分拼接安装的结构，五金工具外壳39中的各个凹槽部分用于安装和限位相应零件。

13、相对于现有技术，本发明采用分散多动力技术，实现多功能切换，具有以下优点：

14、(1)转速和冲击频率可以根据所需要加工的对象进行合理匹配调节，可以组合出多种工况所需求的工作状态，能对不同材质的工作表面带来更好的钻孔和冲击的效果；同时，能够单独实现冲击功能，完成冲击振松锈蚀螺栓之类的工作。

15、(2)通过双电机进行驱动，可单独调节冲击频率，并且设计冲击传递机构为凸轮-万向球轴承，其中凸轮的加速度曲线为余弦曲线，不存在刚性冲击，万向球轴承能承受较大的轴向力，并且受到摩擦的影响较小。其结构原理简单，使用寿命更长。

16、(3)通过双电机进行驱动，能够单独控制旋转运动的扭矩和转速，有助于在拧紧螺栓时完成恒定扭矩旋转工作。

17、(4)通过使用拨叉和滑动开关，可以便捷地切换成夹紧、松开夹头的工作模式，可以自动完成钻头或者螺栓头的更换，有效地减小了操作人员在复杂工作环境中的工作难度和工作强度。

技术特征：

1.一种永磁无刷双电机复合型钻冲拧多功能切换式组合五金工具，其特征在于：包括冲击输出机构和旋转输出机构、功能切换机构以及钻头快速更换机构；由冲击输出机构的冲击电机(17)和旋转输出机构的旋转电机(24)组成动力装置，分别为冲击运动和旋转运动提供动力，两种运动都由输出轴(6)完成输出；在使用旋转或者冲击功能时，通过功能切换机构实现夹头(1)连接钻头(40)。

2.根据权利要求1所述的五金工具，其特征在于：所述冲击输出机构包括冲击电机(17)，冲击电机(17)安装于五金工具外壳(39)中，冲击电机(17)和冲击轴(15)连接，冲击轴(15)两端通过第一深沟球轴承(11)和和第六深沟球轴承(20)固定于五金工具外壳(39)上，冲击轴(15)与凸轮(13)连接，凸轮(13)外侧和万向球轴承(10)配合，万向球轴承(10)连接在输出轴(6)尾端，输出轴(6)通过第二深沟球轴承(8)固定于五金工具外壳(39)，输出轴(6)前端与夹头(1)连接；万向球轴承(10)通过弹簧(9)顶在五金工具外壳(39)固定面上，万向球轴承(10)的回程是通过弹簧(9)实现。

3.根据权利要求2所述的五金工具，其特征在于：所述的冲击电机(17)尾端有通过第二钢丝挡圈(19)进行轴向固定的冲击电机散热风扇(18)。

4.根据权利要求1所述的五金工具，其特征在于：所述旋转输出机构包括旋转电机(24)，旋转电机(24)安装于五金工具外壳(39)中，旋转电机(24)和旋转轴(28)连接，旋转轴(28)两端通过第三深沟球轴承(21)和第四深沟球轴承(37)固定于五金工具外壳(39)上；旋转轴(28)通过其上安装的第一无内外圈滚针轴承(29)、第二无内外圈滚针轴承(36)分别和第一小齿轮(30)、第二小齿轮(35)连接；第一小齿轮(30)、第二小齿轮(35)和第一大齿轮(5)、第二大齿轮(2)啮合，第一大齿轮(5)与输出轴(6)连接，第二大齿轮(2)通过第五深沟球轴承(3)连接在输出轴(6)上。

5.根据权利要求4所述的五金工具，其特征在于：所述的旋转电机(24)尾端有通过第三钢丝挡圈(22)在旋转轴(28)上轴向定位的旋转电机散热风扇(23)。

6.根据权利要求2或4所述的五金工具，其特征在于：所述的功能切换机构包括拨叉(32)和滑动开关(33)，拨叉(32)安装在五金工具外壳(39)上，能够前后滑动，与滑动开关(33)配合；滑动开关(33)与旋转轴(28)连接，随着旋转轴(28)旋转；调节拨叉(32)的位置，通过滑动开关(33)选择传动的第一小齿轮(30)或第二小齿轮(35)，完成功能切换。

7.根据权利要求2所述的五金工具，其特征在于：所述的凸轮(13)每圈包含6个推程段与回程段，与万向球轴承(10)配合时推程与回程运动角均为30°；并且凸轮(13)运动规律曲线中的位移曲线选为余弦曲线，加速度曲线也为余弦曲线，加速度曲线的每一段均首尾相连成一条完整的光滑曲线，万向球轴承(10)和凸轮(13)之间不存在刚性冲击。

8.根据权利要求1所述的五金工具，其特征在于：所述的冲击电机(17)、旋转电机(24)为永磁无刷电机。

9.根据权利要求2、4或6所述的五金工具，其特征在于：所述的五金工具外壳(39)为左右两部分拼接安装的结构，五金工具外壳(39)中的各个凹槽部分用于安装和限位相应零件。

技术总结
一种永磁无刷双电机复合型钻冲拧多功能切换式组合五金工具，包括冲击输出机构和旋转输出机构、功能切换机构以及钻头快速更换机构；由冲击输出机构的冲击电机和旋转输出机构的旋转电机组成动力装置，分别为冲击运动和旋转运动提供动力，两种运动都由输出轴完成输出；在使用旋转或者冲击功能时，通过功能切换机构实现夹头连接钻头或螺栓头；本发明通过分散多动力原理，利用双电机作为双动力源，从而实现多种功能切换，以及对转速、冲击频率等参数的精准控制，可以在多种工况下实现多种功能。

技术研发人员：赵升吨,陈开达,朱文宇,孙浩然,张勃勃,吕阔
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12