CN105033951A - 紧固工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧固工具。紧固工具配备有具有紧固件出口的外壳。安装敲击物以用于在所述外壳中平移以在未加载位置从所述紧固件出口驱动紧固件。偏置部件与所述敲击物协作以朝向未加载位置推动所述敲击物。电机在外壳中取向。凸轮由所述电机驱动，并且具有与所述敲击物协作的凸轮表面以使得所述凸轮的旋转将所述敲击物平移到加载位置和释放位置，借此所述偏置部件驱动所述敲击物到未加载位置。所述凸轮表面经压型以在所述敲击物到加载位置的平移且同时加载所述偏置部件期间需要来自旋转输入的恒定扭矩。

Description

紧固工具

技术领域

各种实施例涉及电机驱动紧固工具。本发明公开了一种紧固工具。

背景技术

动力紧固工具包含各种驱动机制。一种紧固工具包含驱动叶片的螺线管驱动器，所述叶片驱动紧固件。另一种紧固工具包含具有偏心驱动器的电机驱动变速箱，所述偏心驱动器抵靠着弹簧提升柱塞，随后释放所述柱塞，其中弹簧驱动柱塞和驱动紧固件的附接的叶片。另一种紧固工具包含驱动连杆以在气缸中压缩空气的电机驱动变速箱。压缩空气随后被释放到较小的气缸中、驱动叶片，所述叶片驱动紧固件。另一种紧固工具包含电池以为点燃空气燃料混合物的装置供电，通过所述混合物气缸内的快速膨胀驱动柱塞和驱动所述紧固件的附接叶片。

发明内容

本发明提供了以下技术方案，至少能够解决现有技术中电机寿命较短的问题。

根据至少一个实施例，紧固工具配备有具有紧固件出口的外壳。安装敲击物以用于在外壳中平移以在未加载位置从紧固件出口驱动紧固件。偏置部件与敲击物协作以朝向未加载位置推动敲击物。电机在外壳中取向。传动装置耦接到电机以接收来自电机的旋转输入并且以提供旋转输出。凸轮耦接到传动装置以接收旋转输出。凸轮具有与敲击物协作的凸轮表面以使得凸轮的旋转将敲击物平移到加载位置和释放位置，借此偏置部件驱动敲击物到未加载位置。凸轮表面经压型以在敲击物到加载位置的平移且同时加载偏置部件期间需要来自旋转输入的恒定扭矩。

优选地，该凸轮表面经压型以在加载位置与未加载位置之间的中间位置处减少来自旋转输入的输入扭矩。

优选地，止动件在中间位置处形成于该凸轮中以临时减少来自旋转输入的输入扭矩。

任选地，该凸轮具有圆柱体，该圆柱体具有在其附近形成的凸轮表面。

优选地，该凸轮表面的斜率基本上从未加载位置至加载位置减小。

任选地，该凸轮包括从圆柱体突出的螺旋肋以形成凸轮表面。

优选地，该紧固工具进一步包括安装到敲击物的凸轮从动件，用于与螺旋肋啮合。

任选地，该敲击物安装用于在该外壳中沿轴平移；并且该电机在该外壳中平行于该敲击物的轴而取向；其中，该传动装置与该电机对齐而取向；优选地，该凸轮与该传动装置对齐而取向。

任选地，该敲击物安装用于在该外壳中沿轴平移；并且该电机在该外壳中垂直于该敲击物的轴而取向；其中，该传动装置与该电机对齐而取向；优选地，该凸轮与该传动装置对齐而取向。

根据至少另一实施例，紧固工具配备有具有紧固件出口的外壳。安装敲击物以用于在外壳中平移以在未加载位置从紧固件出口驱动紧固件。偏置部件与敲击物协作以朝向未加载位置推动敲击物。电机在外壳中取向。传动装置耦接到电机以接收来自电机的旋转输入并且以提供旋转输出。凸轮耦接到传动装置以接收旋转输出。凸轮具有与敲击物协作的凸轮表面以使得凸轮的旋转将敲击物平移到加载位置和释放位置，借此偏置部件驱动敲击物到未加载位置。凸轮表面经压型以在加载位置与未加载位置之间的中间位置处减少来自旋转输入的输入扭矩。

优选地，止动件在中间位置处形成于该凸轮中以减少来自旋转输入的输入扭矩。

任选地，该凸轮具有圆柱体，所述圆柱体具有在其附近形成的凸轮表面。

根据至少另一实施例，紧固工具配备有具有紧固件出口的外壳。敲击物安装用于在外壳中沿轴平移以在未加载位置中从紧固件出口驱动紧固件。偏置部件与敲击物协作以朝向未加载位置推动敲击物。电机在外壳中平行于敲击物的轴而取向。传动装置耦接到电机与电机对齐，以接收来自电机的旋转输入并且提供旋转输出。凸轮耦接到传动装置与传动装置对齐以接收旋转输出。凸轮具有与敲击物协作的凸轮表面以使得凸轮的旋转将敲击物平移到加载位置和释放位置，借此偏置部件驱动敲击物到未加载位置。

上文所提到的技术方案，至少能够通过更加一致的扭矩负载延长电机寿命。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是根据一个实施例的紧固工具的断片(fragmentary)透视图；

图2是图1的紧固工具的驱动机构的示意图；

图3是图2的驱动机构的扭矩与旋转的曲线图；

图4是图2的驱动机构的位移与旋转的曲线图；

图5是根据另一个实施例的紧固工具的断片(fragmentary)透视图；

图6是图5的紧固工具的驱动机构的轴向侧视图；

图7是图6的驱动机构的扭矩与旋转的曲线图；以及

图8是图6的驱动机构的位移与旋转的曲线图。

具体实施方式

按需要，本文中揭示了本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅是本发明的示例性的，本发明可以各种替代的形式实施。附图不必按比例；一些特征可以放大或最小化以示出特定组件的细节。因此，本文中所揭示的特定结构和功能细节不应解释为限制，而仅仅为用于教示本领域的一般技术人员来多方面采用本发明的代表性基础。

现在参考图1，根据一个实施例说明了紧固工具20。紧固工具20被描绘为用于分配订书钉和角钉的紧固工具，也被称作敲平头钉器。当然，涵盖了各种动力紧固工具。

紧固工具20被描绘为手持式动力工具。紧固工具20具有由一对外壳部分形成的外壳22，在图1中描绘了所述外壳的外壳部分24。外壳22包含与外壳部分24匹配的外壳部分(未图示)，其共同地将功能组件保持和包围在其中。紧固工具20包含暗匣26，如本领域中已知的，暗匣将紧固件的系列或条带保留在其中。如本领域中已知的，紧固件可以粘附在一起。紧固件出口28提供在外壳22中用于紧固件从暗匣26中的释放。暗匣26是弹簧加载的以在每个紧固件从暗匣26驱动之后向前移动紧固件。

敲击物30安装在外壳22中用于在外壳22中穿过紧固件出口28沿轴32线性平移。由于其形状敲击物30被称作叶片，并且在一些实施例中，叶片30从紧固件的条带中剪切一个紧固件。叶片30连接到偏置部件或动力弹簧34，所述动力弹簧通过如图所示的多个堆叠的叶片弹簧或作为比示出的个体弹簧更粗的单个叶片弹簧提供。叶片30到加载位置的平移使动力弹簧34变形，由此加载动力弹簧34，如在图1中所描绘的。在加载位置，叶片30在暗匣26中提供间隙以平移条带从而使下一个顺序紧固件呈现与紧固件出口28的对齐。叶片30的释放致使动力弹簧34将叶片30驱动到未加载位置由此影响紧固件，并且将紧固件从紧固件出口28驱动到工件中。

通过电输入将电源提供给紧固工具20，电源是通过电源开关36调节的。电源可以由插入到外部电力供应器中的电绳供应。替代地，电源可以连接到电池以获得无绳动力工具。电源连接到电动机38。电动机38描绘为平行于敲击物的轴32对齐并且偏离所述敲击物的轴32。电动机38提供旋转输入到传动装置或变速箱40，所述传动装置或变速箱减小来自电动机38的输入转速同时增大输出扭矩，其被描绘为同轴对齐的。圆柱凸轮42耦接到变速箱40并且由变速箱40的旋转输出驱动，其也被描绘为与变速箱40和电动机38同轴对齐。凸轮42具有与柱塞或托架48上的从动件46啮合的凸轮表面44。托架48安装用于在外壳22中平移和支撑叶片30。凸轮42的旋转使托架48升高，并且因此将叶片30升高到加载位置，且随后释放叶片30。凸轮42的进一步旋转重新啮合托架48的从动件46并且重复此操作。

外壳22通过手柄抓握部分50形成用于紧固工具20的手动抓握。孔隙52形成于外壳22中介于手柄抓握部分50与暗匣26之间用于接收使用者的手指。手动驱动器，例如，触发器54从外壳22延伸到孔隙52中用于手动控制。触发器54驱动手动开关56，所述手动开关与控制器或印刷电路板58电连通，所述控制器或印刷电路板可以在手柄抓握部分50中取向用于控制到电动机38的电力。

现在参考图2，示意性地说明了紧固工具20的驱动机构60。驱动机构60包含动力弹簧34，其在近端62处保留在外壳22中。外壳22还提供了支点64用于在动力弹簧34的变形期间啮合动力弹簧34。动力弹簧34的远端66与托架48啮合，其得到支撑用于在外壳22中通过轴承68平移。当在图2中的向下的方向上观看时凸轮42在顺时针方向上旋转。凸轮42包含从凸轮42的圆柱体72延伸的螺旋肋70以提供凸轮表面44以与从动件46啮合，其可以包含用于减少摩擦的滚柱轴承或衬套。

现有技术偏心驱动提供柱塞的正弦平移。由于动力弹簧的变形致使增大的力，现有技术偏心驱动的电机所需的输出扭矩在循环中不是与峰值扭矩中间位置呈线性的。现有技术电机的尺寸基于峰值扭矩设定。相反地，在循环开始时需要非常小的扭矩。偏心驱动通常在加载位置处释放叶片并且重新啮合释放的差不多一半的旋转从而在半个循环期间得出非常小的功。

通过使用凸轮表面44将现有技术的低效率最小化。凸轮表面44包含随着托架48抵靠着动力弹簧34的升高而减小的斜率。因此，随着使动力弹簧34变形所需的力的增大，斜率减小。在“a”处与从动件46啮合之后，凸轮表面44的斜率是最大的，并且稳定地减小直至在位置“d”处释放。图3说明凸轮42所需的扭矩τ与由θ表示的旋转位移的曲线图。在从动件46于点“a”处啮合到凸轮表面44之后，扭矩增大，随后由于凸轮表面44的斜率的降低保持基本上恒定。

通过使扭矩趋平，功分布在整个循环中，由此与现有技术偏心驱动相比降低峰值扭矩。另外，通过用小于一半的旋转抵消释放位置“d”和重新啮合位置“a”，功跨越几乎完整的循环而不是半循环分布。通过降低峰值扭矩，相比现有技术工具采用了较小的电动机38。较小电动机38引起较小且更加紧凑的紧固工具20，由此改进功能性并且减少重量。较小电动机38因而使用较少能量。对于电池操作的工具，在需要再充电或替换电池之前可以执行较大数量的循环。电机负载的较大波动基本上缩短电机寿命；并且因此，通过更加一致的扭矩负载可以延长电机寿命。

图4说明描绘为位移y或动力弹簧34的偏转与旋转位移θ的笛卡尔曲线的凸轮表面44的斜率。斜率可以是在数学上衍生的以允许提升操作期间的几乎恒定的电机扭矩。

再次参考图2，凸轮表面包含止动件74以允许动力弹簧34保持为部分地加载。在图3和图4的曲线中止动件74被说明为处于旋转位置“b”和“c”。在紧固件从紧固件出口28中驱动之后，控制器58可以开始随后的循环，并且在止动件74处终止直至随后手动拉动触发器。通过在释放点“d”附近保持动力弹簧34部分地加载，相比于等待完整循环提供了对使用者输入的更快的响应。止动件74允许从动件46休息由此避免了所得的扭矩向后驱动到传动装置40和电动机38。止动件74可以在叶片30未完全升高的中间位置处取向，由此防止顺序紧固件的前进。在紧固工具20的故障状况下，例如，冲击，紧固件未与叶片30对齐以防止无意的紧固件释放。

图5描绘根据另一个实施例的紧固工具124。紧固工具具有由一对外壳部分形成的外壳126，该外壳部分描绘为外壳部分128。紧固工具124包含紧固件暗匣130。紧固件出口132提供在外壳126中。叶片134安装在外壳126中用于沿轴136线性平移。叶片134连接到托架138，所述托架另外安装到外壳126用于平移。通过压缩弹簧提供动力弹簧140。托架138到加载位置的平移使动力弹簧140变形由此加载动力弹簧140。

电源，例如，电池141提供在外壳中。电力开关142控制紧固工具124的功能状况。电池141提供连接到电动机144的电输入。电动机144描绘为垂直于叶片轴136对齐。电动机144提供到变速箱146的旋转输入，其减小来自电动机144的输入旋转同时增大输出扭矩，其描绘为同轴对齐。螺旋的凸轮148耦接到变速箱146并且由变速箱146的旋转输出驱动，其也描绘为与变速箱146和电动机144同轴对齐。凸轮148具有与托架138上的从动件152啮合的凸轮表面150。凸轮148的旋转升高托架138，并且因此将叶片134升高到加载位置，并且随后释放叶片134。凸轮148的进一步旋转重复此操作。

外壳126由手柄抓握部分154形成，用于紧固工具124的手动抓握。孔隙156形成于外壳126中介于手柄抓握部分154与暗匣130之间用于接收使用者的手指。触发器158从外壳126延伸到孔隙156中用于手动控制。触发器158驱动手动开关160，所述手动开关与控制器或印刷电路板162电连通，所述控制器或印刷电路板可以在手柄抓握部分154中取向用于控制到电动机144的电力。

图6说明凸轮148，其经配置以用于类似于第一实施例的扭矩和位移。叶片134的平移以及动力弹簧140的加载发生在点“a”与“d”之间。凸轮148包含在点“b”和“c”处的止动件164用于扭矩的临时减小。图7和图8说明与第一实施例类似的扭矩τ相较于位移θ和偏转y相较于位移θ特征。电动机144和变速箱146的取向水平地允许紧固工具124的不同封装。

尽管上文描述了各种实施例，但并非意图使这些实施例描述本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出不同的改变。另外，各种实施的实施例的特征可以经组合以形成本发明的其它实施例。

Claims (17)

1.一种紧固工具，其包括：

外壳，其具有紧固件出口；

敲击物，其安装用于在所述外壳中平移以在未加载位置从所述紧固件出口驱动紧固件；

偏置部件，其与所述敲击物协作以朝向所述未加载位置推动所述敲击物；

电机，其在所述外壳中取向；

传动装置，其耦接到所述电机以接收来自所述电机的旋转输入并且以提供旋转输出；以及

凸轮，其耦接到所述传动装置以接收所述旋转输出，所述凸轮具有与所述敲击物协作的凸轮表面以使得所述凸轮的旋转将所述敲击物平移到加载位置和释放位置，借此所述偏置部件驱动所述敲击物到所述未加载位置，所述凸轮表面经压型以在所述敲击物到所述加载位置的平移且同时加载所述偏置部件期间需要来自所述旋转输入的恒定扭矩。

2.根据权利要求1所述的紧固工具，其中所述凸轮表面经压型以在所述加载位置与所述未加载位置之间的中间位置处减少来自所述旋转输入的输入扭矩。

3.根据权利要求2所述的紧固工具，其中止动件在所述中间位置处形成于所述凸轮中以临时减少来自所述旋转输入的所述输入扭矩。

4.根据权利要求1所述的紧固工具，其中所述凸轮具有圆柱体，所述圆柱体具有在其附近形成的所述凸轮表面。

5.根据权利要求4所述的紧固工具，其中所述凸轮表面的斜率基本上从所述未加载位置至所述加载位置减小。

6.根据权利要求4所述的紧固工具，其中所述凸轮包括从所述圆柱体突出的螺旋肋以形成所述凸轮表面。

7.根据权利要求6所述的紧固工具，所述紧固工具进一步包括安装到所述敲击物的凸轮从动件，用于与所述螺旋肋啮合。

8.根据权利要求1所述的紧固工具，其中所述敲击物安装用于在所述外壳中沿轴平移；并且

其中所述电机在所述外壳中平行于所述敲击物的轴而取向。

9.根据权利要求8所述的紧固工具，其中所述传动装置与所述电机对齐而取向。

10.根据权利要求9所述的紧固工具，其中所述凸轮与所述传动装置对齐而取向。

11.根据权利要求1所述的紧固工具，其中所述敲击物安装用于在所述外壳中沿轴平移；并且

其中所述电机在所述外壳中垂直于所述敲击物的轴而取向。

12.根据权利要求11所述的紧固工具，其中所述传动装置与所述电机对齐而取向。

13.根据权利要求12所述的紧固工具，其中所述凸轮与所述传动装置对齐而取向。

14.一种紧固工具，其包括：

外壳，其具有紧固件出口；

敲击物，其安装用于在所述外壳中平移以在未加载位置从所述紧固件出口驱动紧固件；

偏置部件，其与所述敲击物协作以朝向所述未加载位置推动所述敲击物；

电机，其在所述外壳中取向；

传动装置，其耦接到所述电机以接收来自所述电机的旋转输入并且以提供旋转输出；以及

凸轮，其耦接到所述传动装置以接收所述旋转输出，所述凸轮具有与所述敲击物协作的凸轮表面以使得所述凸轮的旋转将所述敲击物平移到加载位置和释放位置，借此所述偏置部件驱动所述敲击物到所述未加载位置，所述凸轮表面经压型以在所述加载位置与所述未加载位置之间的中间位置处减少来自所述旋转输入的输入扭矩。

15.根据权利要求14所述的紧固工具，其中止动件在所述中间位置处形成于所述凸轮中以减少来自所述旋转输入的所述输入扭矩。

16.根据权利要求14所述的紧固工具，其中所述凸轮具有圆柱体，所述圆柱体具有在其附近形成的所述凸轮表面。

17.一种紧固工具，其包括：

外壳，其具有紧固件出口；

敲击物，其安装用于在所述外壳中沿轴平移以在未加载位置从所述紧固件出口驱动紧固件；

偏置部件，其与所述敲击物协作以朝向所述未加载位置推动所述敲击物；

电机，其在所述外壳中平行于所述敲击物的轴而取向；

传动装置，其耦接到所述电机与所述电机对齐，以接收来自所述电机的旋转输入并且提供旋转输出；以及

凸轮，其耦接到所述传动装置与所述传动装置对齐以接收所述旋转输出，所述凸轮具有与所述敲击物协作的凸轮表面以使得所述凸轮的旋转将所述敲击物平移到加载位置和释放位置，借此所述偏置部件驱动所述敲击物到所述未加载位置。