CN100463781C - 冲击工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于同时向物体提供旋转力和冲击力的冲击工具，包括：输出轴，其通过电动机旋转；锤件，其用于间歇地给所述输出轴提供冲击力；锤件支架，其用于可移动地支撑所述锤件；以及冲击力产生器，其用于从电动机的输出产生冲击力。在锤件与锤件支架之间形成有空气腔，从而空气腔的体积可以根据锤件相对于锤件支架的位置而变化。另外，锤件接受通过偏压装置沿朝向输出轴的方向产生的偏压力。该偏压力能与由所述空气腔的体积变化所产生的空气压力共同作用来有效地提高冲击力。

Description

冲击工具

技术领域

本发明涉及一种用于同时向物体提供旋转力和冲击力的冲击工具。

背景技术

在过去，已经使用能向物体提供输出轴的旋转力，同时能经由该输出轴向该物体提供冲击力的冲击工具来钻孔混凝土、砖块、石头等，该冲击工具也被称为锤钻。

例如，日本专利公报No.2595262公开了一种锤钻，包括：电动机；输出轴，其通过该电动机旋转，并具有用于可拆卸地支撑工具的工具支架；锤件，其用于间歇地给输出轴提供冲击力；以及活塞，其用于可移动地支撑其内的锤件；以及冲击力产生器，其用于将电动机的输出转变成活塞的往复运动。在锤件与活塞的内底部之间限定的空气腔起气垫作用，以使锤件向输出轴加速。另外，由于锤钻具有变速杆(gear shifter)，其用于根据施加到工具的载荷自动地在低速高扭矩模式与高速低扭矩模式之间改变减速比，从而能有效地完成钻孔操作。

另外，日本特许公开No.2004-082557公开了一种锤钻，包括：电动机；输出轴，其具有用于可拆卸地支撑工具的工具支架，并能通过电动机经由中间轴而旋转；锤件，其用于间歇地向输出轴提供冲击力；活塞，用于移动地支撑其内的锤件；冲击力产生器，其用于将中间轴的旋转转变成活塞的往复运动；以及冲击力控制器，其用于改变电动机与中间轴之间的齿轮齿数比，从而控制冲击力的大小。根据这种锤钻，可以在使用大直径钻头作为工具时提供大的冲击力，在使用小直径的钻头时提供小的冲击力。因此，通过根据所使用工具的类型使用适当的冲击力，从而能稳定地进行钻孔操作。

顺便提及，当物体由坚硬的材料制成，或在物体中形成有大的钻孔时，需要一种具有产生较大冲击力能力的冲击工具。为了进一步提高冲击力，提出使用重锤，通过使用大功率电动机来提高扭矩，和/或延长锤件在冲击工具中的移动距离。但是，这些提议会导致冲击工具的重量和/或尺寸增加。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种冲击工具，其具有能产生大冲击力的能力，并能同时减少冲击工具的重量和尺寸上的增加。

也就是说，本发明的冲击工具包括：壳体，电动机，其容置在所述壳体中；输出轴，其通过该电动机旋转；锤件，其用于间歇地向该输出轴提供冲击力；锤件支架，其用于可滑动地支撑该锤件，所述锤件支架为筒状结构，所述筒状结构具有前部开口和内底部，从而所述锤件可滑动地支撑在所述锤件支架内；冲击力产生器，其连接到所述锤件支架的后端，并用于将该电动机的输出转换成该锤件支架的往复运动以产生冲击力；以及空气腔，其形成于所述锤件支架的内部，并位于该锤件与该锤件支架的内底部之间，从而该空气腔的体积能根据该锤件相对于该锤件支架的位置而变化。该冲击工具的特征在于还包括偏压单元，其被构造为沿着朝向该输出轴方向给该锤件提供偏压力，从而与由所述空气腔的体积变化所产生的空气压力共同作用来提高冲击力；其中所述偏压单元包括位于所述锤件支架的后端上的固定磁体；以及固定到所述壳体上的磁体，从而在这些磁体之间产生磁斥力，以产生通过所述锤件支架施加到所述锤件上的偏压力。

根据本发明的冲击工具，由于通过空气压力和偏压力使锤件速度在朝向输出轴的方向上有效地提高，因此可以在不使用高功率电动机和/或重锤件的情况下产生大冲击力。本发明的偏压单元提供与发电机的输出无关(即不使用电动机的输出)且在使锤件朝向输出轴加速的方向上的偏压力。

优选地，锤件通过偏压单元沿着朝向输出轴的方向上相对于锤件支架偏置，以直接地接受偏压力。在这种情况下，可以减小偏压力的损失，并有效提高偏压力。或者，偏压单元可以形成在冲击工具中，以使锤件通过锤件支架间接地接受偏压力。在这种情况下，优点是偏压单元能被设计为在冲击工具中具有更高的自由度。

作为本发明的较佳实施例，偏压单元包括磁体，该磁体的磁力被用作偏压力。或者，该偏压单元包括弹性构件例如螺旋弹簧，该弹性构件的弹力被用作偏压力。

同样优选地，本发明的冲击工具还包括偏压力调节单元，其构造为控制由偏压单元提供的偏压力的大小。在这种情况下，可以通过适当选择冲击力的大小而达到工作效率和加工精确度的提高。

另外，优选地，本发明的冲击工具还包括加速单元，其构造为在将冲击力提供给输出轴之后，紧接着提高锤件沿着远离输出轴方向的移动速度。在这种情况下，可以实现锤件的平稳往复运动，从而促进冲击力的进一步提高。

作为本发明的优选实施例，偏压单元包括：位于锤件支架上的固定磁体；可移动磁体，其支撑在冲击工具的壳体中，并由具有N极和S极中的一个磁极的第一区域和具有N极和S极中的另一磁极的第二区域形成；以及驱动单元，其构造为使该可移动磁体移动，从而当锤件支架沿着朝向输出轴的方向移动时，该固定磁体与该可移动磁体的第一区域之间产生磁斥力，并且当锤件支架沿着远离输出轴的方向移动时，该固定磁体与该可移动磁体的第二区域之间产生磁吸力。例如，上述的电动机可作为驱动单元。

从以下参考附图说明的较佳实施例中，本发明的这些和其它特征和优点将变得更清晰。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的冲击工具的剖视图；

图2A和图2B是显示该冲击工具的操作的部分剖视图；

图3A和图3B是显示根据第一实施例的变型的冲击工具的操作的部分剖视图；

图4是显示根据第一实施例的另一变型的冲击工具的相应部分的部分剖视图；

图5是显示根据本发明第二实施例的冲击工具的偏压单元的剖视图；

图6A和图6B是显示根据本发明第三实施例的冲击工具的操作的部分剖视图；

图7A和图7B是显示根据本发明第四实施例的冲击工具的操作的部分剖视图；以及

图8A和图8B是第四实施例的冲击工具的偏压单元的示意立体图。

具体实施方式

<第一实施例>

本实施例的冲击工具1包括：电动机2，其容置在壳体5中；输出轴50，其通过该电动机旋转；锤件40，其用于间歇地给输出轴提供冲击力；锤件支架20，其用于可移动地支撑该锤件；冲击力产生机构8和12，其用于将电动机的输出转换成锤件的往复运动以产生冲击力；空气腔25，其形成在锤件与锤件支架之间，从而空气腔的体积可根据锤件相对于锤件支架的位置而变化；以及偏压单元30和32，其设置为沿着朝向输出轴的方向上对锤件施加偏压力。在下面所述的实施例中，将锤件40朝向输出轴50移动的方向称为“向前”的方向，并将锤件40远离输出轴50移动的方向称为“向后”的方向。

电动机2的输出通过下述动力传动机构传送到输出轴50。也就是说，电动机轴10的旋转首先经由齿轮3和齿轮4传送到中间轴11。该中间轴11可旋转地支撑在壳体5内。然后，中间轴11的旋转经由齿轮6和齿轮7传送到主轴(spindle)9。从而，与主轴9连接的输出轴50通过电动机2而旋转。在图1中，附图标记52表示砧件(anvil)，其设置在输出轴50的后部空间中以接受锤件40的冲击力，附图标记54表示工具支架，其形成在输出轴50的前面部分以可拆卸地支撑例如钻头等所需工具100。

冲击力产生机构形成有：轴承部分12，其形成在中间轴11的圆周方向上；以及连接构件8，其一端可移动地由轴承部分支撑，其另一端与锤件支架20的后端部分连接。轴承部分12将中间轴11的旋转转换成连接构件8的摆动运动，以使与该连接构件8相连接的锤件支架20以往复的方式(例如往复式活塞运动)在第一位置(如图2A所示，锤件支架20位于最靠近输出轴50的位置)与第二位置(如图2B所示，锤件支架20位于最远离输出轴50的位置)之间移动。连接构件8的摆动运动的轴线与中间轴11的轴线相交。

锤件支架20设置为筒状结构，并具有：内底部21，其位于该锤件支架20连接有连接构件8的后端部分的一侧；以及前部开口22，锤件40通过该前部开口22插入锤件支架中。锤件支架20安装在主轴壳(spindle case)60内，以通过该主轴壳60的后部开口62在向前和向后方向上移动。主轴壳60的旋转运动不受锤件支架20的限制。输出轴50安装在主轴壳60的前部末端部分。锤件40可向前和向后滑动地支撑在锤件支架20中，并具有围绕其底部形成的圆形槽42。O型环14安装在该圆形槽42中，以使由锤件40的底面包围的空间和锤件支架20的内表面以密封方式与外部隔开。该空间表示为上述的空气腔25，其内部体积可以根据锤件40在锤件支架20中的向前和向后移动而改变。

在具有上述元件的冲击工具1中，当中间轴11通过电动机2旋转时，主轴9旋转运动，同时锤件支架20通过连接构件8的摆动运动而在向前和向后方向上的往复运动。此时，由于空气腔25的内部与外部之间的压力差、以及O型环14与锤件支架20之间的滑动阻力，所以锤件40的运动未与锤件支架20的运动完全同步。也就是说，锤件40的运动滞后锤件支架20的运动一微小的时间间隔。由于这种滞后，空气腔25通过锤件40的向后移动而被压缩，从而增加了空气腔的内部压力。空气腔内部压力的增加产生了用于将锤件40推回的压缩反作用力。由于当锤件支架20在向前方向上移动时，锤件40通过压缩反作用力在向前的方向上被偏置，因此可以经由锤件40将提高的冲击力提供给由输出轴50支持的工具100。因此，本实施例的冲击力产生机构能将发电机2的输出转换成锤件40的往复运动。

在本实施例中，在冲击工具1中形成有使用磁体30和32的偏压单元，以进一步提高锤件40的冲击力。也就是说，盘状的磁体30和32分别设置在锤件支架20的内底部21和锤件40的底面上，以使这些磁体的磁力能在空气腔25中彼此排斥。当空气腔25在锤件支架20中通过锤件40的向后移动而被压缩，以使锤件支架20的内底部21与锤件40的底面之间的距离变小时，可产生磁斥力以沿向前方向推动锤件40。从而，由于锤件40通过上述的磁斥力和压缩反作用力在向前方向上被偏置，因此可通过锤件40给输出轴50提供更大的冲击力。

因此，由于将用于产生冲击力的冲击工具1的内部空间有效地用于偏压单元，从而可以在不增加冲击工具尺寸的情况下实现冲击力的提高。另外，当采用磁体作为偏压单元时，可以提供具有极好性价比的冲击工具。

在本实施例中，磁体30和32除了可以设置在空气腔25中以外，还可以设置在壳体5中。例如，如图3A和图3B所示，作为本实施例的一个变型，磁体32设置在锤件支架20的后端部分上，磁体30固定在冲击工具的壳体5中以与该磁体32面对面。在这种情况下，由于锤件支架20在向后方向上移动，从而磁体30和磁体32之间的距离变小，这样磁斥力将起作用使锤件支架20沿向后的方向移动。因此，像上述实施例的情况中一样，锤件40可以与输出轴50的砧件52高速相撞。因此，磁力可以间接地施加到锤件40以提高冲击力。在该变型中，还具有其它优点，即：偏压单元例如磁体的设置可以设计为具有更高的自由度。

另外，作为本实施例的另一个变型，优选为锤件40和锤件支架20中的每一个的至少一部分由磁性材料制成。例如，如图4所示，当与锤件支架20的内底面21相对应的部分以及与锤件40的底面相对应的部分由磁性材料形成以在它们之间产生磁斥力时，可以像在上述实施例的情况中一样，提高锤件的冲击力。在这种情况下，由于部件总数的减少，因此能够进一步提高冲击工具的性价比。

<第二实施例>

除了用弹性构件代替磁体来作为偏压装置以外，本实施例的冲击工具的结构基本上与第一实施例相同。因此，使用与第一实施例相同的附图标记来表示相同的元件，并省略重复的说明。

也就是说，如图5所示，本实施例的偏压单元是弹性构件例如螺旋弹簧34，该螺旋弹簧34设置在锤件支架20与锤件40之间限定的空气腔25中。在这种情况下，当锤件40沿向后方向移动时，螺旋弹簧在空气腔25中被压缩，因此螺旋弹簧34的回复力与在空气腔中通过体积改变所产生的压缩反作用力一样，沿相同的向前方向起作用。从而，可以像第一实施的情况中一样，得到冲击力的进一步提高。

在本实施例中，采用具有圆锥形状的螺旋弹簧，以有效地获得大的排斥力。在图5中，附图标记24表示在锤件支架20的内底面上形成的柱形凸起物，其避免螺旋弹簧34在空气腔25中的位置移动。

<第三实施例>

除了还包括用于改变由偏压单元提供的偏压力的大小的偏压力调节单元以外，本实施例的冲击工具的结构基本上与图3A和图3B中示出的第一实施例的变型相同。因此，使用与第一实施例相同的附图标记来表示相同的元件，并省略重复的说明。

在本实施例中，偏压单元形成有设置在锤件支架20的后端部分上的磁体32，以及设置在冲击工具1的壳体5中以与该磁体32面对面的磁体30。在这些磁体30和磁体32之间产生的磁斥力的大小能通过操作偏压力调节单元来控制。也就是说，磁体30连接到调节杆70，该调节杆70可沿向前和向后方向滑动地由壳体5支撑。另外，该调节杆70具有凸起物72，其能选择性地与形成在壳体5中的多个凹槽中的一个相接合。如图6A和图6B所示，本实施例的冲击工具具有一对凹槽52和54。因此，通过操作调节杆70以使凸起物72与期望的凹槽52和54之一相接合，可以控制磁体30和32之间的距离，即控制它们之间产生的磁斥力的大小。从而可以通过锤件40给输出轴50提供适当大小的冲击力。

具体地，由于在凸起物72与凹槽54接合(如图6B所示)的情况下，磁体30和32之间的距离比在凸起物72与凹槽52接合(如图6A所示)的情况下磁体30和32之间的距离小，因此在图6B的情况中能产生更大的磁斥力。

当使用电磁体作为偏压单元时，可以通过使用控制电路控制施加到电磁体上的电流量来调节磁斥力的大小，从而获得适当大小的冲击力。

在本实施例中，由于所使用的单个冲击工具可根据用途适当选择冲击力的大小，因此与使用多个冲击工具的情况相比可以提高工作效率和性价比。

<第四实施例>

除了偏压单元具有提高冲击力的能力，以及在锤件与输出轴的砧件碰撞之后，还能使锤件支架沿向后的方向平稳地移动以外，本实施例的冲击工具的结构基本上与图3A和图3B中示出的第一实施例的变型相同。因此，使用与第一实施例相同的附图标记来表示相同的元件，并省略重复的说明。

如图7A、图7B、图8A和图8B所示，本实施例的偏压单元形成有：磁体32，其固定在锤件支架20的后端部分；以及盘状的磁体构件36，由N极部分的第一半圆形部分36N和S极的第二半圆形部分36S组成。在图8A中，附图标记38表示在磁体构件36中形成的通孔，中间轴11插入该通孔。因此，磁体构件36与中间轴11一起旋转。

当磁体构件36连接到中间轴11时，需要满足以下情况。例如，假设固定到锤件支架20的磁体32是N极，如图8A所示，则当锤件支架20向磁体构件36(即沿向后的方向)移动时，磁体构件36的S极的第二半圆形部分36S面向N极的磁体32，这样在它们之间产生磁吸力以加速锤件支架20向后移动。因此，如图7A所示，锤件40可以更有效地压缩空气腔25。这意味着可产生更大的压缩反作用力。因此，第二半圆形部分36S与N极的磁体32之间的面对面关系促进了冲击力的提高。

另一方面，如图8B所示，当锤件支架20向输出轴50(即沿向前的方向)移动时，磁体构件36的N极的第一半圆形部分36N面向N极的磁体32，这样它们之间产生的磁斥力能使锤件支架20沿向前的方向加速，如图7B所示。因此，第一半圆形部分36N与N极的磁体32之间的面对面关系促进了冲击力的提高。

因此，通过使用具有N极部分和S极部分的磁体构件36作为偏压单元，并移动该磁体构件36以使当锤件支架20沿向后方向移动时，在磁体构件36与磁体32之间产生磁吸力，并且当锤件支架20沿向前方向移动时，在磁体构件36与磁体32之间产生磁斥力，这样可以促进锤件支架20的平稳往复运动，并能更有效地提高锤件40的冲击力。

上述的实施例仅是用于说明性的目的，而不是用于限制本发明的范围。因此，任何能达到相同优点的变动和修改都应包含在本发明的范围内。例如，具有上述偏压单元的适当组合的冲击工具将能更有效地提高冲击力。

Claims (4)

1.一种冲击工具(1)，包括：

壳体(5)；

电动机(2)，其容置在所述壳体内；

输出轴(50)，其通过所述电动机旋转；

锤件(40)，其用于间歇地向所述输出轴提供冲击力；

锤件支架(20)，其用于滑动地支撑所述锤件，所述锤件支架为筒状结构，所述筒状结构具有前部开口(22)和内底部(21)，从而所述锤件可滑动地支撑在所述锤件支架内；

冲击力产生器(8，12)，其连接到所述锤件支架(20)的后端，并用于将所述电动机的输出转换成所述锤件支架的往复运动以产生冲击力；以及

空气腔(25)，其形成于所述锤件支架的内部，并位于所述锤件与所述锤件支架的内底部之间，从而所述空气腔的体积能根据所述锤件相对于所述锤件支架的位置而变化；

其中该冲击工具还包括偏压单元(30，32；34，36)，该偏压单元被构造为沿着朝向所述输出轴的方向给所述锤件提供偏压力，从而与由所述空气腔的体积变化所产生的空气压力共同作用来提高冲击力，

其中所述偏压单元包括位于所述锤件支架的后端上的固定磁体(32；34)；以及固定到所述壳体上的磁体(30；36)，从而在这些磁体(30，32；34，36)之间产生磁斥力，以产生通过所述锤件支架施加到所述锤件(40)上的偏压力。

2.如权利要求1所述的冲击工具，其中该冲击工具还包括偏压力调节单元(70)，其构造为控制由所述偏压单元提供的偏压力的大小。

3.如权利要求1所述的冲击工具，其中该冲击工具还包括加速单元，其设置为在将该冲击力提供给所述输出轴之后，紧接着增大所述锤件在远离所述输出轴的方向上的移动速度。

4.如权利要求3所述的冲击工具，其中位于所述壳体上的所述磁体(30)是可移动磁体(36)，其由具有N极和S极中的一个磁极的第一区域和具有N极和S极中的另一磁极的第二区域形成；

所述偏压单元还包括驱动单元，其构造为使该可移动磁体(36)移动，从而当所述锤件支架沿着朝向所述输出轴的方向移动时，该固定磁体与该可移动磁体的第一区域(36N)之间产生磁斥力，并且当所述锤件支架沿着远离所述输出轴的方向移动时，该固定磁体与该可移动磁体的第二区域(36S)之间产生磁吸力。

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