CN101797745A - 冲击工具和手持式工具机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冲击装置，包括：工作室，其第一部段(30)由第一电磁体(4)包围并且其第二部段(31)由第二电磁体(5)包围；冲击体(2)，其能在工作室(10)内沿冲击轴线(11)运动并且具有可磁化的材料；铁砧(3)，其冲击面(17)沿冲击方向(12)限定工作室；弹簧元件(70)，其对冲击体在工作室中的每个位置上加载朝铁砧方向的力。

Description

冲击工具和手持式工具机

技术领域

本发明涉及一种冲击装置和一种具有冲击装置的冲击工具机。

背景技术

虽然自20世纪初以来由US2892140已知具有两个电磁线圈的冲击装置，但是其冲击功率至今落后于不同于同时代已知的其它结构类型的冲击装置的冲击功率。

基于冲击体直接通过磁场加速的冲击装置具有如下优点，即较高地控制冲击特性，尤其是立刻断开冲击装置的可能性。

发明内容

本发明目的在于，冲击装置基于两个电磁线圈提供提高的冲击力。

按本发明的冲击装置包括：工作室，其第一部段由第一电磁体包围并且其第二部段由第二电磁体包围；冲击体，其能在工作室内沿冲击轴线运动并且具有可磁化的材料；铁砧，其冲击面沿冲击方向限定工作室。设置弹簧元件，其对冲击体在工作室中的每个位置上加载朝铁砧方向的力。在远离铁砧的运动中弹簧元件相应预紧。

冲击体由铁砧反弹并且保留其动能的一部分。能量在返回运动时传递并且存储到弹簧元件中。在朝铁砧方向紧接着的前进运动中，除了由于磁场导致的力之外弹簧元件使冲击体加速。因此实现对包含在系统中的能量的有效利用。

弹簧元件优选这样设计，使得在冲击体冲击到冲击面上时弹簧力下降到零。

按一种结构，弹簧元件是机械弹簧或空气弹簧。空气弹簧可以通过气动室构成。气动室可以通过工作室的部段构成，该部段通过冲击体与铁砧分开。

弹簧元件具有渐进式特性曲线，其中弹簧常数逆着冲击方向上升。第二电磁体可以施加到冲击体上的拉力随着冲击体与远离冲击面的转向点的距离的减小而上升。该上升的力的有效利用通过逆着冲击方向的上升的特性曲线实现。

一种结构设定，铁砧伸到第一电磁体中并且由软磁性材料构成并且冲击体的直径和铁砧的直径相差小于20％优选小于10％。冲击体和铁砧的冲击面的近似的或相同大小的横截面导致，场力线基本上仅从冲击体延伸至冲击面，而不必经过在空气中的不必要的行程。用于加速冲击体的因此较高的力可通过磁场产生。

一种结构设定，铁砧对于至少一段距离伸入到第一电磁线圈或第一电磁体中，该距离大于在用冲击体冲击时铁砧的偏移量。该距离例如也可以至少具有电磁线圈长度的十分之一。优选铁砧这样深地沉入第一电磁体中，使得第一电磁体的至少一半磁通量在一侧流入铁砧，以便然后由冲击面流出。

一种结构设定，电磁体具有电磁线圈和磁场导向装置，其中在电磁体的外侧上磁场导向装置包围电磁线圈。优选磁场导向装置邻接铁砧。

一种结构设定，工作室在远离铁砧的一侧通过止挡限定，该止挡伸入第二电磁线圈中并且由软磁性材料制成。

按一种结构，第一或第二电磁线圈具有长度和绕组厚度，其中长度与绕组厚度之比小于1.25。因此优化通过电磁线圈进行的加速功与电阻损耗的比例。

按一种结构，冲击体在其表面上具有纵向沟槽或贯穿冲击体的孔。

按本发明的工具机尤其是手持式工具机具有按本发明的冲击装置。

附图说明

下面借助于示例的实施形式和附图解释本发明。在附图中相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件，只要不另外说明。其中：

图1显示冲击装置的部分横截面图，

图2显示另一冲击装置的部分横截面图，

图3显示另一冲击装置的部分横截面图。

具体实施方式

图1以部分剖视图的形式显示冲击装置1的实施形式。冲击装置1具有冲击组件，该冲击组件包括冲击体2、铁砧3、带有电磁线圈4、5的初级的驱动装置以及带有弹簧元件6的能量缓存器。

冲击体2在工作室10中可沿冲击轴线11运动地设置。工作室10沿冲击方向12通过铁砧3限定。壳体13逆着冲击方向12限定工作室10。

冲击体2在工作室10中可以通过杆14沿着冲击轴线11引导。杆14与冲击体2固定地连接并且例如由壳体13的轴承15引导。工作室10在侧面可由附加地引导冲击体2的套筒16限定。

工作室10具有沿冲击轴线11恒定的横截面，该横截面适配于冲击体2的尺寸。冲击体2的横截面可以刚好小得使运动是可能的。例如工作室10和冲击体2是圆柱形的。

铁砧3具有冲击面17。冲击面17通过带有基本上保持相同的横截面例如圆柱形横截面的端部件18构成。端部件18的横截面面积并从而冲击面17的横截面面积优选与冲击体2的横截面面积相同大小。

在一种特别的结构中，铁砧的冲击面17和冲击体2的相应的冲击面19彼此是形锁合的(formschlüssig)。在一种变形方案中，两个冲击面17、19是平的。有选择地两个冲击面17、19之一可以凸形拱曲，而另一个冲击面17、19相应凹形拱曲。

铁砧3支承在导向装置20中。导向装置20具有逆着冲击方向12的止挡21。复位元件22例如缓冲环或复位弹簧逆着冲击方向12将铁砧3压在止挡21上。因此铁砧3在由于与冲击体2的碰撞沿冲击方向12偏移之后又到达定义的初始位置中。

在工作室10的远离铁砧3的一侧设置限定工作室10的止挡25。止挡25可以通过壳体13构成。

工作室10由至少两个电磁线圈4、5包围。两个电磁线圈4、5沿着冲击轴线11彼此错开地设置。第一电磁线圈4覆盖工作室10的第一部段30和铁砧3的端部件18。第二电磁线圈5覆盖工作室10的第二部段31和止挡25。

两个电磁线圈4、5连接到电源上。控制装置交替地使电流流过两个电磁线圈4、5。因此在工作室10中第一部段30和第二部段31连续交替地由磁场穿过。

冲击体2由磁性材料构成或者具有由磁性材料构成的部件。相应的磁场作用到冲击体2上并且加速冲击体2。

铁砧3由磁性材料构成。铁砧3像极靴一样起作用。在第一部段30中的磁场在垂直方向上由铁砧离开。作用到冲击体2上的力相应平行于冲击体2的运动方向即平行于冲击轴线作用。

当没有磁场施加在第一部段30中时，铁砧3的磁性的例如铁磁性的材料优选丧失其磁化。与此相应地铁砧3优选由带有小于1000A/m的低的矫顽磁场强度的软磁材料制造。

由于冲击体2和铁砧3的至少部分形锁合地彼此适配的冲击面17、19，磁场尽可能直接在两个冲击面17、19之间流动。因此降低必须在比冲击体2至铁砧3的间距更长的距离上流过的磁通量。所以这是尤其有利的，因为在冲击面17、19之间的距离变小的情况下磁力上升。

铁砧3的冲击面17在其形状和拱曲方面可以这样适配，使得磁场通过冲击面17的离开被优化。

铁砧3的端部件18对于至少一段距离50伸入第一电磁线圈4中，该距离大于在冲击时铁砧3走过的路程。另外距离50可以为第一电磁线圈4的长度51的十分之一与四分之一之间，例如最低六分之一或最高六分之一。

同样止挡25由磁性材料例如铁磁性材料构成。止挡25的结构可以相同于铁砧3的前述结构。止挡25伸入到第二电磁线圈5中的深度52可以为第二电磁线圈5的长度53的十分之一与四分之一之间。但在于一种实施形式中止挡25和铁砧3的其它结构可以不同。

磁场导向装置60可以从外面包围电磁线圈4、5。磁场导向装置60由软磁材料例如铁板构成。磁场导向装置60可以具有在两个电磁线圈4、5之间的隔板(Steg)61，该隔板直至邻接工作室10。优选在第一电磁线圈4上的外部的隔板62直至伸到铁砧3，以便将磁场导入到铁砧3中。同样另一隔板63可以触及止挡25或者构成止挡25。

弹簧元件6例如可以是螺旋弹簧70或者其它机械弹簧。杆14具有突起或盘71，它嵌入到螺旋弹簧70内，这样设计螺旋弹簧70的弹簧变形量，使得冲击体2在工作室10内的每个位置中通过螺旋弹簧70沿冲击方向12挤压。螺旋弹簧70的弹簧常数优选这样设计，使得在冲击体2邻接止挡25时，冲击体2的运动被完全制动。因此避免冲击体2机械地冲击到壳体13上。

弹簧元件6的弹簧常数优选随着弹簧元件6的压缩量的增大而增大。弹簧常数与冲击体2的位置的关系可以适配第二电磁线圈5的拉力与冲击体2的位置的关系地选择，例如两种关系可以彼此成比例。因此可以有效利用第二电磁线圈5做的工作。有选择地弹簧元件6具有线性的特性曲线，即与弹簧6的压缩量无关的弹簧常数。

冲击体2在其表面上可以具有沟槽90。沟槽90用于允许在冲击体2运动期间在止挡25与铁砧3之间的换气。取而代之或除了沟槽90之外也可以在冲击体2内设置孔。

另一结构设置通风系统，其中通风孔92、93在工作室10的第一和第二部段30、31中引导。通风孔92、93可以通过通道系统彼此连接或者与环境相通。

取而代之或除了螺旋弹簧70之外也可以采用空气弹簧。在图2中描述冲击装置1的一种实施形式，其中气动室80设置在工作室10内。气动室80通过冲击体2、止挡25和套筒16气密地限定。在冲击体2逆着冲击方向运动时压缩气动室80。一旦冲击体2的运动能量完全转化成气动室80的压缩功，就进行沿冲击方向12的转向运动。气动室也可以通过杆14联接地设置在工作室10的外部。

电磁线圈4、5按近似的方式例如通过卷绕的漆包线制成。电磁线圈4、5的长度51、53最大大于电磁线圈4、5的绕组高度100的30％。冲击体2每次经过的路程的加速功由于非线性的力特性曲线不是恒定的，而且随着至铁砧3或止挡的距离的减小而增大。因此较长的电磁线圈4、5仅产生略微较高的加速功。相反电磁线圈4、5的电阻的损耗功率与其长度51成比例。因此采用短的电磁线圈4、5显得有利。

冲击体2可以由具有高的矫顽磁场强度(大于1000A/m)的铁磁性材料制成。从而冲击体2保持持久磁化。由电磁线圈4、5产生的磁场的极性可根据冲击体2的极化方向进行调节。另外电磁线圈4、5的极性在冲击体2的运动周期期间可以旋转，以便不仅拉力而且推力可以作用到冲击体2上。

图3显示冲击装置1的另一结构。第一和第二电磁线圈104、105由磁场导向装置60、162、163包围并且分别构成第一和第二电磁体。磁场导向装置162邻接铁砧3。磁场导向装置162可以沿着冲击轴线11延伸一定距离，该距离可与第一电磁线圈104的长度51相比。例如该距离为第一电磁线圈104的长度51的三分之一至二分之一。在整个距离上磁场导向装置162邻接冲击室。衔铁3对于深度150沉入第一电磁体中、进入磁场导向装置162中。深度150优选这样选择，使得至少一半磁通量由第一电磁线圈104通过铁砧3流出。

Claims (14)

1.冲击装置(1)，包括：

工作室，其第一部段(30)由第一电磁体(4、104、162)包围并且其第二部段(31)由第二电磁体(5、105、163)包围；

冲击体(2)，其能在工作室(10)内沿冲击轴线(11)运动并且具有可磁化的材料；

铁砧(3)，其冲击面(17)沿冲击方向(12)限定工作室(10)；

其特征在于：设置弹簧元件(70、80)，其对冲击体在工作室中的每个位置上加载朝铁砧方向的力。

2.按权利要求1所述的冲击装置，其特征在于：弹簧元件(70、80)是机械弹簧(70)和/或空气弹簧(80)。

3.按权利要求2所述的冲击装置，其特征在于：空气弹簧(80)通过气动室构成。

4.按权利要求3所述的冲击装置，其特征在于：气动室通过工作室(10)的部段构成，该部段通过冲击体(3)与铁砧(3)分开。

5.按上述权利要求任一项所述的冲击装置，其特征在于：弹簧元件(70、80)具有渐进式特性曲线，弹簧常数逆着冲击方向(12)增大。

6.按上述权利要求任一项所述的冲击装置，其特征在于：第一电磁体(104、162)具有第一电磁线圈(104)和第一磁场导向装置(60、162)，该第一磁场导向装置在第一电磁线圈的外侧包围第一电磁线圈(104)并且该第一磁场导向装置(162)邻接铁砧(3)；和/或第二电磁体(105、163)具有第二电磁线圈(105)和第二磁场导向装置(60、163)，该第二磁场导向装置在第二电磁线圈的外侧包围第二电磁线圈(105)并且该第二磁场导向装置(60、163)邻接铁砧(3)。

7.按上述权利要求任一项所述的冲击装置，其特征在于：铁砧(3)伸入到第一电磁线圈(4)内并且由软磁性材料构成，并且冲击体(2)的冲击面(19)的直径和铁砧(3)的冲击面(17)的直径相差低于20％。

8.按权利要求6或7所述的冲击装置，其特征在于：铁砧(3)伸入到第一电磁线圈(4)中。

9.按权利要求6至8所述的冲击装置，其特征在于：铁砧(3)伸入第一电磁体(4、104、162)中，使得第一电磁体(4、104、162)的至少一半磁通量流过铁砧(3)。

10.按上述权利要求任一项所述的冲击装置，其特征在于：工作室(10)在远离铁砧(3)的一侧上通过止挡(25)限定，该止挡伸入第二电磁体(5、105、163)内并且由软磁性材料构成。

11.按上述权利要求6至10任一项所述的冲击装置，其特征在于：第一电磁体(4、104、162)具有长度(51)，并且铁砧(3)对于第一电磁体(4、104、162)的长度(51)的至少十分之一伸入到第一电磁体(4、104、162)或第一电磁线圈(4、104)中。

12.按权利要求6至11任一项所述的冲击装置，其特征在于：第一或第二电磁线圈(4、5、104、105)具有长度(51、53)和绕组高度(100)，所述长度(51、53)与绕组高度之比小于1.25。

13.按上述权利要求任一项所述的冲击装置，其特征在于：冲击体(2)在其表面上具有纵向沟槽(90)或穿过冲击体(2)的孔。

14.工具机，包括按上述权利要求1至13任一项所述的冲击装置(1)。

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