一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置及其使用方法。本發明包括吊環、吊鉤轉軸、吊鉤、吊絲、卷簧平衡器、拉桿、拉桿轉軸、滾輪、滑竿；吊環用于卡住手持工具，吊鉤由一體成型的上下兩部分組成，其下部分卡在吊環上端，吊絲的下端與吊鉤上部分的通孔相固定；吊絲的上端纏繞在卷簧平衡器上；拉桿的U型通槽開口端的側壁上對稱設置有兩個通孔；卷簧平衡器的底座與拉桿的封閉端鉸鏈連接。滾輪設置在滑竿上，拉桿上端的U型通槽自下而上貫穿滑竿，并通過拉桿轉軸將滾輪與拉桿U型通槽的側壁通孔相對連接。本發明允許手持工具在任意給定空間位置或轉角下保持平衡，能夠大幅度地減少手持工具操作者的勞動強度和，提高舒適度。
【專利說明】一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機械設備領域，具體涉及一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置及其使用方法，該裝置允許手持工具在任意給定空間位置或轉角下保持平衡，從而手持工具的任意工作位置下，將手持工具的重量進行抵消，減輕操作者的工作強度。
【背景技術】
[0002]手持式電動工具是用電作驅動力，操作者用手把持作業，很多時候，還需要在懸掛狀態下進行操作，便于操作者攜帶移動的機械工具。它是一類用途非常廣泛輔助人們勞動生產的工具，比如:施工中常用的沖擊鉆、手電鉆、電焊鉗、直角研磨機、電磨、手持砂輪機、水鉆、電錘等。手持電動工具分三類。I類工具:工具在防止觸電的保護方面不僅依靠基本絕緣，而且它還包含一個附加的安全預防措施，其方法是將可觸及的可導電的零件與已安裝的固定線路中的保護(接地)導線連接起來，以這樣的方法來使可觸及的可導電的零件在基本絕緣損壞的事故中不成為帶電體。II類工具:其額定電壓超過50V。工具在防止觸電的保護方面不僅依靠基本絕緣，而且它還提供雙重絕緣或加強絕緣的附加安全預防措施和沒有保護接地或依賴安裝條件的措施。這類工具外殼有金屬和非金屬兩種，但手持部分是非金屬，非金屬處有“回”符號標志。III類工具:其額定電壓不超過50V。由特低電壓電源供電，工具內部不產生比安全特低電壓高的電壓。這類工具外殼均為全塑料。
[0003]手持式電動工具(簡稱:手持工具)操作者若長期用手把持作業必然帶來很強的不適感、疲勞感、甚至勞動損傷與不適感。
[0004]因此，很多時候，手持工具需要一個平衡機構。彈簧平衡器是一種性價比很好的手持工具平衡機構，主要用于汽車模具、配件焊接、流水線及各種固定位置上工作量較集中，操作工工具較笨重，使用工具持續時間較長的場合。無論在裝配線或定工位工作的場合，凡是使用手工工具及吊攜設備的場合均可以使用。同時也可作為提升工具的輔助工具使用達到減輕勞動強度的目的。因此，彈簧平衡器廣泛應用于汽車，客車，機車，船舶，建筑，礦山，油田，機器制造等領域中，彈簧平衡器是工廠中不可缺少的輔助工具。
[0005]雖然彈簧平衡器能夠平衡手持工具的重量，但是手持工具的成套平衡裝置依然落后，平衡裝置的自由度過少是致命缺點。例如:手持工具常常需要在水平位置、傾斜位置、垂直位置等不同位置上工作。當前的平衡裝置缺乏適應不同工位情況下的多自由度結構，因此，給操作者帶來不良手感，甚至產生很大的扭力需要人工用力去平衡，設計不合理。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置及其使用方法。從而彌補傳統平衡吊的不足，提升了手持工具操作者的手感，降低了手持工具操作者的勞動強度。
[0007]一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置，包括吊環、吊鉤轉軸、吊鉤、吊絲、卷簧平衡器、拉桿、拉桿轉軸、滾輪、滑竿； 吊環包括平衡結構和承重結構，承重結構用于卡住手持工具；吊鉤由一體成型的上下兩部分組成，上部分為長方體，中間開有通孔，下部分橫截面為U型，且U型通槽側壁上對稱設置有兩個通孔；吊鉤下部分的U型通槽卡在吊環上端，U型通槽側壁上的通孔與吊環上的滑槽位置相對應，通過吊鉤轉軸將U型通槽側壁上的通孔與吊環上的滑槽相對連接，從而使得吊鉤不脫離吊環的滑槽。
[0008]吊絲的下端與吊鉤上部分的通孔相固定；吊絲的上端纏繞在卷簧平衡器上。拉桿截面為U型，且拉桿U型通槽開口端的側壁上對稱設置有兩個通孔；卷簧平衡器的底座與拉桿的封閉端鉸鏈連接。滾輪設置在滑竿上，能夠沿著滑竿滾動；拉桿上端的U型通槽自下而上貫穿滑竿，并通過拉桿轉軸將滾輪與拉桿U型通槽的側壁通孔相對連接，使得滾輪與拉桿滾動連接。
[0009]所述的吊環包括一體設置的平衡結構和承重結構；即平衡結構的一端與承重結構的柄端相連接；
平衡結構由多段圓弧拼接成四分之一圓環，同時圓環上開有滑槽；同時平衡結構的圓環內側設置有加強筋，加強筋的一端與圓環內側相固定，另一端固定在承重結構的柄端；用于增加承受力；在操作時平衡結構能夠沿著滑槽自由轉動90度。
[0010]承重結構包括弧形卡口和柄端，弧形卡口的弧形開口角度為83.24°，弧形卡口的內側壁上開有對稱的弧形通槽，開口角度為96.36°，且該弧形通槽用圓柱塑料填充，使得承重結構與手持工具過盈配合時能夠有效防止提手脫出。
[0011 ] 所述的吊環采用PC材料，具有強度高，抗拉伸強度69MPa、抗彎曲強度96MPa，耐高溫，長期使用可耐130攝氏度溫度環境。
[0012]本發明具有五個自由度，吊環的承重結構以手持工具的圓柱型凸緣為軸芯，允許手持工具與吊環產生第一個自由度的轉動；吊鉤轉軸能夠在吊環的滑槽內任意滑動，允許吊環繞吊鉤產生第二個自由度的轉動；第一個自由度與第二個自由度的轉動方向正交；吊絲是柔性線，能夠扭曲，從而與吊鉤產生第三個自由度的轉動；吊絲能夠上下拉扯，使得卷簧平衡器工作，產生垂直位移，即第四個自由度；滾輪能夠在滑竿上滾動，從而產生水平位移，即第五個自由度。
[0013]一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置的使用方法，具體包括多種選擇:選擇1.操作者隨意扭轉手持工具，令吊環、吊鉤轉軸、吊鉤做成的旋轉運動機構工作；選擇
2.操作者隨意上下拉動手持工具，令吊絲與卷簧平衡器組成的垂直運動機構工作；選擇
3.操作者隨意左右手持工具，令拉桿、拉桿轉軸、滾輪、滑竿組成的水平運動機構工作。
[0014]本發明的有益效果如下:
操作者能夠在允許的空間內任意調節手持工具的角度和空間位置，讓空間平衡吊裝置在手持工具在各種自由度下發揮了平衡作用；在卷簧平衡器自動平衡的作用下，操作者僅使用微小的拖拉力就可以隨意使用手持工具；吊環的偏心結構設計下，手持工具在無干預的情況下自動回到初始位置；該裝置能夠大幅度地減少手持工具的操作者的勞動強度和使用手持工具的舒適度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明空間平衡吊裝置示意圖。
[0016]圖2為本發明空間平衡吊裝置的五自由度示意圖。
[0017]圖3為本發明空間平衡吊裝置的吊環橢形圓弧的偏心示意圖。
[0018]圖4為本發明空間平衡吊裝置的卷簧平衡器的基本原理示意圖。
[0019]圖5 (a)為吊環2的正視圖。
[0020]圖5 (b)為吊環2的側視圖。
[0021]圖5 (C)為吊環2的俯視圖。
[0022]圖5 (d)為吊環2的細節圖。
[0023]圖5 (e)為吊環2的細節圖。
[0024]圖6為吊環2的細節圖。
[0025]圖7為吊環2的細節圖。
[0026]其中，手持工具1、吊環2、吊鉤轉軸3、吊鉤4、吊絲5、卷簧平衡器6、拉桿7、拉桿轉軸8、滾輪9、滑竿10、平衡結構2-1、承重結構2-2、滑槽2-1-1、加強筋2_1_2、弧形卡口2-2-1、柄端 2-2-2、弧形通槽 2-2-1-1。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0028]如圖1所示,一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置,包括吊環2、吊鉤轉軸
3、吊鉤4、吊絲5、卷簧平衡器6、拉桿7、拉桿轉軸8、滾輪9、滑竿10。
[0029]如圖5 Cd)所示，吊環2包括平衡結構2-1和承重結構2-2，承重結構2_2用于卡住手持工具I ;吊鉤4由一體成型的上下兩部分組成，上部分為長方體，中間開有通孔，下部分橫截面為U型，且U型通槽側壁上對稱設置有兩個通孔；吊鉤4下部分的U型通槽卡在吊環2上端，U型通槽側壁上的通孔與吊環2上的滑槽2-1-1位置相對應，通過吊鉤轉軸3將U型通槽側壁上的通孔與吊環2上的滑槽2-1-1相對連接，從而使得吊鉤4不脫離吊環2的滑槽2-1-1。
[0030]吊絲5的下端與吊鉤4上部分的通孔相固定；吊絲5的上端纏繞在卷簧平衡器6上。拉桿7截面為U型，且拉桿7 U型通槽開口端的側壁上對稱設置有兩個通孔；卷簧平衡器6的底座與拉桿7的封閉端鉸鏈連接。滾輪9設置在滑竿10上，能夠沿著滑竿10滾動；拉桿7上端的U型通槽自下而上貫穿滑竿10，并通過拉桿轉軸8將滾輪9與拉桿7 U型通槽的側壁通孔相對連接，使得滾輪9與拉桿7滾動連接。
[0031]如圖5 (a)、圖5 (b)、圖5 (C)、圖5 (d)、圖5 (e)、圖6和圖7所示，所述的吊環2包括一體設置的平衡結構2-1和承重結構2-2 ;即平衡結構2-1的一端與承重結構2-2的柄端相連接；
平衡結構2-1由多段圓弧拼接成四分之一圓環，同時圓環上開有滑槽2-1-1 ;圓環的半徑為30.50_ ;同時平衡結構2-1的圓環內側設置有加強筋2-1-2，加強筋2_1_2的一端與圓環內側相固定，另一端固定在承重結構2-2的柄端；用于增加承受力。在操作時平衡結構2-1能夠沿著滑槽2-1-1自由轉動90度，用于增加機器工作時的適應能力，每段圓弧圓心近似位于手持工具I的重心處，使得工人在轉動時不會承受太大的力。
[0032]如圖6和圖7所示，承重結構2-2包括弧形卡口 2_2_1和柄端2-2-2,弧形卡口2-2-1的弧形開口角度為83.24°，其圓弧半徑為30.5mm ;弧形卡口 2_2_1的內側壁上開有對稱的弧形通槽2-2-1-1，該弧形通槽2-2-1-1的半徑為2.54mm，開口角度為96.36°，且該弧形通槽2-2-1-1用圓柱塑料填充，使得承重結構2-2與手持工具I過盈配合時能夠有效防止提手脫出。
[0033]所述的吊環2采用PC材料，具有強度高，抗拉伸強度69MPa、抗彎曲強度96MPa，耐高溫，長期使用可耐130攝氏度溫度環境，透明性好，無毒，輕質等優點。平衡結構2-1能夠沿著滑槽2-1-1自由轉動90度
吊環2的設計是關鍵，它保證了第一個自由度的轉動、第二個自由度的轉動。此外，吊環2的滑槽2-1-1采用了橢圓結構與偏心設計。參考圖4，滑槽2-1-1使得手持工具I的重心位于每段弧的中心下方。這樣，手持工具I在人工不干預的情況下，保持初始位置，便于操作。
[0034]如圖2所示，空間平衡吊裝置具有五個自由度，允許手持工具I在一定的空間范圍內任意位置或角度擺放。吊環2的承重結構2-2以手持工具I的圓柱型凸緣為軸芯，允許手持工具I與吊環2產生第一個自由度的轉動。吊鉤轉軸3能夠在吊環2的滑槽2-1-1內任意滑動，允許吊環2繞吊鉤4產生第二個自由度的轉動。第一個自由度與第二個自由度的轉動方向正交。吊絲5是柔性線，能夠扭曲，從而與吊鉤4產生第三個自由度的轉動。吊絲5能夠上下拉扯，使得卷簧平衡器6工作，產生垂直位移，即:第四個自由度。滾輪9能夠在滑竿10上滾動，從而產生水平位移，S卩:第五個自由度。
[0035]所述的卷簧平衡器6的技術已經成熟，其內部結構不是本專利的創新內容。這里，對卷簧平衡器6的工作原理做簡單說明。如圖3所示，卷簧平衡器6的平衡原理利用了卷簧的基本特性和內部錐形旋轉體的半徑調節能力。鑒于卷簧在不同的扭曲半徑下可以產生同樣的切向力，卷簧平衡器6能夠在卷簧的不同位置產生同樣一個平衡外力。換句話說，手持工具I重量不變的情況下，吊絲5從卷簧平衡器6能夠隨意拉出和收回，卷簧平衡器6的拉力不變。在機構上，卷簧平衡器6內部有一個圓錐形旋轉體，用于調整卷簧半徑。圓錐形旋轉體的半徑調節規律和卷簧卷力變化規律相對應，形成同樣的平衡力。從而保證了手持工具I能夠在吊絲5的任意長度下被上拉力平衡。卷簧平衡器的使用方法根據工具和附件的重量選擇適當規格的彈簧平衡器，在懸掛時務必連接好保險繩，調節平衡器上有主調節蝸桿，使平衡器的重量和所使用工具的重量一致，使工具在行程范圍內的任意位置內達到平衡，即處于無重狀態。未懸掛工具時，切勿無故空拉空放，以免造成鋼絲繩錯槽卡死或掉槽。負荷時應垂直懸掛。
[0036]一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置的使用方法，具體包括
多種選擇:選擇1.操作者隨意扭轉手持工具1，令吊環2、吊鉤轉軸3、吊鉤4做成的旋轉運動機構工作；選擇2.操作者隨意上下拉動手持工具1，令吊絲5與卷簧平衡器6組成的垂直運動機構工作；選擇3.操作者隨意左右手持工具1，令拉桿7、拉桿轉軸8、滾輪9、滑竿10組成的水平運動機構工作。幾種選擇的組合使得操作者能夠在允許的空間內任意調節手持工具I的角度和空間位置。在卷簧平衡器6自動平衡的作用下，操作者僅使用微小的動力就能夠隨意使用手持工具I。
[0037]因此，本發明能夠大幅度地減少手持工具I的操作者的勞動強度。而且，在吊環2的偏心結構設計下，手持工具I在無干預的情況下自動回到初始位置，提升了操作者的手感。
【權利要求】
1.一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置，其特征在于包括吊環、吊鉤轉軸、吊鉤、吊絲、卷簧平衡器、拉桿、拉桿轉軸、滾輪、滑竿； 吊環包括平衡結構和承重結構，承重結構用于卡住手持工具；吊鉤由一體成型的上下兩部分組成，上部分為長方體，中間開有通孔，下部分橫截面為U型，且U型通槽側壁上對稱設置有兩個通孔；吊鉤下部分的U型通槽卡在吊環上端，U型通槽側壁上的通孔與吊環上的滑槽位置相對應，通過吊鉤轉軸將U型通槽側壁上的通孔與吊環上的滑槽相對連接，從而使得吊鉤不脫離吊環的滑槽； 吊絲的下端與吊鉤上部分的通孔相固定；吊絲的上端纏繞在卷簧平衡器上； 拉桿截面為U型，且拉桿U型通槽開口端的側壁上對稱設置有兩個通孔；卷簧平衡器的底座與拉桿的封閉端鉸鏈連接； 滾輪設置在滑竿上，能夠沿著滑竿滾動；拉桿上端的U型通槽自下而上貫穿滑竿，并通過拉桿轉軸將滾輪與拉桿U型通槽的側壁通孔相對連接，使得滾輪與拉桿滾動連接。
2.如權利要求1所述的一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置，其特征在于所述的吊環2包括一體設置的平衡結構和承重結構；即平衡結構的一端與承重結構的柄端相連接; 平衡結構由多段圓弧拼接成四分之一圓環，同時圓環上開有滑槽；同時平衡結構的圓環內側設置有加強筋，加強筋的一端與圓環內側相固定，另一端固定在承重結構的柄端；用于增加承受力；在操作時平衡結構能夠沿著滑槽自由轉動90度； 承重結構包括弧形卡口和柄端，弧形卡口的弧形開口角度為83.24°，弧形卡口的內側壁上開有對稱的弧形通槽，開口角度為96.36°，且該弧形通槽用圓柱塑料填充，使得承重結構與手持工具過盈配合時能夠有效防止提手脫出。
3.如權利要求1所述的一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置，其特征在于所述的吊環采用PC材料，具有強度高，抗拉伸強度69MPa、抗彎曲強度96MPa，耐高溫，長期使用可耐130攝氏度溫度環境。
4.如權利要求1所述的一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置，其特征在于具有五個自由度，吊環的承重結構以手持工具的圓柱型凸緣為軸芯，允許手持工具與吊環產生第一個自由度的轉動；吊鉤轉軸能夠在吊環的滑槽內任意滑動，允許吊環繞吊鉤產生第二個自由度的轉動；第一個自由度與第二個自由度的轉動方向正交；吊絲是柔性線，能夠扭曲，從而與吊鉤產生第三個自由度的轉動；吊絲能夠上下拉扯，使得卷簧平衡器工作，產生垂直位移，即第四個自由度；滾輪能夠在滑竿上滾動，從而產生水平位移，即第五個自由度。
5.一種適用于手持電動工具的空間平衡吊裝置的使用方法，其特征在于包括多種選擇:選擇1.操作者隨意扭轉手持工具，令吊環、吊鉤轉軸、吊鉤做成的旋轉運動機構工作；選擇2.操作者隨意上下拉動手持工具，令吊絲與卷簧平衡器組成的垂直運動機構工作；選擇3.操作者隨意左右手持工具，令拉桿、拉桿轉軸、滾輪、滑竿組成的水平運動機構工作。
【文檔編號】B66C1/12GK104355223SQ201410544690
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】劉光宇, 余善恩, 侯曉國 申請人:諸暨中澳自動化設備有限公司