CN105339137B - 气动紧固件驱动器 - Google Patents

Abstract

一种气动紧固件驱动器，包括气缸(46)、活塞(40)、马达(32)、齿条(38)以及磁性闩锁。所述活塞(40)位于气缸(46)内并可以在上止点位置和下止点位置之间移动。所述齿条(38)与活塞连接，并可操作为驱动活塞在气缸内移动。所述齿条通过小齿轮(36)由所述马达驱动。所述磁性闩锁发射以磁性吸引所述活塞的磁场，并能够利用磁力将所述活塞固定在上止点位置，其中所述磁性闩锁是可调节的以改变作用于所述活塞上的磁力，从而将紧固件驱动到工件的不同深度。通过在气动紧固件驱动器中使用磁性闩锁和长度可配闩锁，本发明实现了一种方便地对由紧固件驱动器所取代的紧固件的驱动深度进行调节的方法。此外，通过使用齿条和小齿轮组件，降低了气动紧固件驱动器的整体尺寸。

Description

气动紧固件驱动器

技术领域

本发明涉及一种气动紧固件驱动器。

背景技术

本领域中已知可以使用各种紧固件驱动器将紧固件(例如，钉子，大头针，订书钉等)驱动到工件中。这些紧固件驱动器利用本领域中已知的各种手段(例如，空气压缩机产生的压缩空气，电能，飞轮机构)运行，但是这些设计通常都有功率，尺寸和成本限制。

发明内容

因此，根据本发明的一个方面，提供了一种气动紧固件驱动器，其包括气缸，活塞，马达，齿条，以及磁性闩锁。所述活塞位于所述气缸内并可以在上止点位置和下止点位置之间移动。所述齿条与所述活塞连接，并可操作为驱动所述活塞在所述气缸内移动。所述齿条通过小齿轮由所述马达驱动。所述磁性闩锁发射磁性吸引所述活塞的磁场，并能够利用磁力将所述活塞固定在上止点位置，其中所述磁性闩锁是可调节的以改变作用于所述活塞上的磁力，从而将紧固件驱动到工件的不同深度。

优选地，所述磁性闩锁包括发射磁场的磁铁和所述活塞的铁磁部分。

更优选地，所述磁铁是环形的。

在一种实施方式中，所述磁铁位于所述活塞的顶端附近。

在另一种实施方式中，所述磁性闩锁包括柱塞，该柱塞可以在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，在所述活塞的铁磁部分和产生作用于所述活塞上的第一磁力的所述磁铁之间形成第一间隙，在所述第二位置，在所述活塞的铁磁部分和产生作用于活塞上的第二磁力的所述磁铁之间形成比所述第一间隙小的第二间隙，所述第二磁力大于所述第一磁力。

优选地，所述磁性闩锁包括致动器，该致动器可操作为使所述柱塞在所述第一位置和第二位置之间移动。

更优选地，所述柱塞与气缸螺纹连接，并且所述致动器可以旋转，从而使柱塞在所述第一位置和第二位置之间移动。

在一种变化实施方式中，当所述致动器位于所述第一位置且当作用于所述活塞上的压缩空气力超过所述第一磁力时，所述活塞从上止点位置位移到下止点位置。

优选地，当所述致动器位于所述第二位置且当作用于所述活塞上的压缩空气力超过所述第二磁力时，所述活塞从上止点位置位移到下止点位置。

在一种变化实施方式中，所述活塞是第一活塞并且所述气缸是第一气缸，其中所述气动紧固件驱动器还包括第二气缸和第二活塞，所述第二气缸至少部分围绕所述第一气缸并与所述第一气缸液体连通，所述第二活塞位于所述第二气缸内并包括孔，所述第一气缸穿过所述孔延伸。

在另一种变化实施方式中，所述气动紧固件驱动器还包括将所述齿条连接至所述活塞的紧固件，以及围绕所述紧固件的长柄的密封件。

根据本发明的另一个方面，所述气动紧固件驱动器包括第一气缸；位于该第一气缸内的第一活塞；位于所述第一气缸内的第二气缸；位于所述第二气缸内的第二活塞；马达；齿条，该齿条连接至所述第一活塞并可操作为驱动所述第一活塞在所述第一气缸内移动，所述齿条通过小齿轮由所述马达驱动；以及用于相对于所述第一气缸定位所述第二气缸的装置。

优选地，所述气动紧固件驱动器还包括气缸盖，该气缸盖与所述第一气缸的第一端连接；以及端盖，该端盖位于所述第一气缸内，接近所述第一端，其中所述定位装置包括在所述气缸盖中形成，用于接收所述端盖的杆部的开口。

优选地，所述定位装置还包括在所述端盖中形成的圆柱形凹槽，所述第二气缸至少部分容纳在所述圆柱形凹槽中。

优选地，所述端盖包括用于流体连通所述第一气缸和所述第二气缸的通风孔。

在一种变化实施方式中，所述通风孔通过所述圆柱形凹槽流体连通所述第一气缸和所述第二气缸。

在一种变化实施方式中，所述气动紧固件驱动器还包括位于所述端盖的杆部内的柱塞，其中所述柱塞包括通风孔，该通风孔对应于所述端盖的用于流体连通所述第一气缸和所述第二气缸的所述通风孔。

优选地，所述气动紧固件驱动器还包括将所述齿条连接至所述活塞的紧固件，以及围绕所述紧固件的长柄的密封件。

借助下面的详细描述和附图，本发明的其他方面将变得清楚。

通过在气动紧固件驱动器中使用磁性闩锁和长度可配闩锁，本发明实现了一种方便地对由紧固件驱动器所取代的紧固件的驱动深度进行调节的方法。此外，通过使用齿条和小齿轮组件，降低了气动紧固件驱动器的整体尺寸。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的气动紧固件驱动器的横截面侧视图。

图2是图1所示气动紧固件驱动器的放大局部横截面图，重点是驱动组件。

图3是图1所示气动紧固件驱动器的放大局部横截面图，重点是磁性闩锁和气缸部分。

在详细解释本发明的任何实施方式之前，需要理解的是，本发明的应用不局限于在下面描述，或者在附图中显示的组件的构造和设置的细节。本发明能够实现其它实施方式，并能够以不同方式实践或实现。

具体实施方式

参考图1，气动紧固件驱动器可以操作为将保存在弹匣20中的紧固件(例如，钉子，大头针，订书钉等)驱动到工件中。气动紧固件驱动器大体上包括机体26，手柄部分22，马达部分24，以及可拆卸地安装到机体26上的弹匣20。注意，如附图所示，当安装到气动紧固件驱动器上时，弹匣20与机体26对齐，形成倾斜角。换句话说，弹匣20不垂直于机体26。这种设置有助于减小气动紧固件驱动器的整体尺寸。

手柄部分22用作用户在操作时控制气动紧固件驱动器的抓握部分。大体上与手柄部分22平行，并在机体26的前端形成的马达外壳24也可以用作用户的抓握部分。例如，用户可以使用双手同时抓住手柄部分26和马达外壳24，从而牢固地控制气动紧固件驱动器。如图1所示，手柄部分22和马达外壳24的底部形成为整体，这有助于提高整个气动紧固件驱动器的强度。在手柄部分22上设置有用户致动触发器28，用户使用该用户致动触发器28将紧固件驱动到工件中。触发器28被弹簧30偏置到未激活位置，由此气动紧固件驱动器只有在用户按压驱动器28时才驱动紧固件。

参考图2和图3，在所示气动紧固件驱动器的实施方式中，至少部分包含在马达外壳24中的驱动组件包括马达32，从马达32接收扭矩的传动装置34，可驱动地与传动装置34的输出耦合的小齿轮36，以及齿条38，该齿条与小齿轮36啮合并连接至压缩活塞40，与其一起进行往复运动。通过在气动紧固件驱动器中使用小齿轮-齿条机构，相对于传统气动紧固件驱动器，进一步帮助减小气动紧固件驱动器的整体尺寸，在传统气动紧固件驱动器中使用曲柄臂组件进行动力传输。

优选地，压缩活塞40还包括齿条密封件(未显示)，该齿条密封件位于压缩活塞40内形成的凹槽中。紧固件(未显示)将齿条38连接至压缩活塞40，并且齿条密封件围绕所述紧固件的长柄。齿条密封件优选为O形环或唇形密封。响应于齿条38和压缩活塞40之间的相对运动(即，当齿条38被马达向上或向下驱动时)，齿条密封件在第一位置和第二位置之间移动。泄气通路至少部分由上面提到的凹槽限定，当密封件位于第二位置时，通过孔将凹槽与外部连通。泄气通路至少部分通过齿条38中形成的槽形成。在替代实施方式中，泄气通路至少部分通过压缩活塞40中形成的槽形成。

气动紧固件驱动器包括驱动叶片44，该驱动叶片44由机载空气压缩机致动，从而将紧固件驱动到工件中。压缩机包括压缩机气缸46，压缩活塞40可以在压缩机气缸46中移动，受前述马达32，传动装置34，小齿轮36和齿条38驱动进行往复运动。气动紧固件驱动器10还包括与压缩机气缸46流体连通的驱动气缸48和可滑动地设置在驱动气缸48中的驱动活塞50。如图3所示，较小的驱动气缸48位于较大的压缩机气缸46内，形成气缸套气缸的结构，同时驱动气缸48的侧壁与压缩机气缸46的侧壁隔开。缓冲器42和43设置在压缩气缸46的上部和底部中，吸收来自压缩活塞40和驱动活塞50的冲击力。此外，在压缩活塞40中嵌有磁铁47。相应地，PCB板49设置为基本上平行于压缩活塞40的移动方向，在PCB板49上设置有霍尔传感器(未显示)。通过检测磁铁47的位置，霍尔传感器47检测压缩活塞40在压缩气缸46中的位置，这有助于通过气动紧固件驱动器的控制电路对马达32进行控制。

可以通过调节齿条38的长度来控制压缩活塞40在压缩气缸46中的最大位移。压缩活塞40的最大位移决定压缩活塞所产生真空的体积，因此在运行时影响到紧固件的驱动深度。

压缩活塞40包括孔52，驱动气缸48穿过该孔52延伸。驱动活塞50包括主体54，铁磁盖56通过螺栓58固定至主体54。驱动叶片44通过固定机构，例如与主体54过盈配合的销子(未显示)附加至驱动活塞50的主体54。驱动活塞50可以在上止点位置(图3)和下止点位置(未显示，该位置靠近图2中的小齿轮36)之间移动。驱动气缸48包括在驱动气缸48中形成的多个单向止回阀60，从而在驱动活塞50到达下止点位置时放出驱动气缸48中的过量压力。特别地，止回阀60设置为当阀60在驱动活塞50到达下止点位置而不被遮盖时，均衡驱动活塞50上方的驱动气缸48内的压力和压缩活塞40下方的压缩气缸46内的压力。这确保在驱动活塞50上方不存在过量压力，否则过量压力会抑制驱动活塞50缩回到上止点位置，下面将详细描述。

同样，压缩机活塞40可以在上止点位置(未显示，但是在图3中该位置近似于压缩气缸46的最左端)和下止点位置(图3)之间移动。端盖62设置在压缩机气缸46内，邻近压缩机气缸46的顶端，由此端盖62的杆部66穿过气缸盖中形成的开口68延伸。气缸盖中的开口68和端盖62的杆部66的组合提供了在压缩机气缸46内定位和对齐驱动气缸48的手段。此外，在端盖62中形成圆柱形凹槽70，从而在压缩机气缸46内接收和定位驱动气缸48。因此，端盖62中的圆柱形凹槽70还可以被视为上述定位装置的特征。作为替代，在压缩机气缸46的气缸盖上形成的凸起或任意其他对齐特征可以帮助驱动气缸48在压缩机气缸46内的定位和对齐。端盖62还包括通风孔(未显示)，从而实现压缩机气缸46和驱动气缸48之间的流体连通。类似地，圆柱形凹槽70流体连通压缩机气缸46和驱动气缸48。

参考图3，气动紧固件驱动器10还包括磁性闩锁，该磁性闩锁能够利用磁力将驱动活塞50保持在上止点位置上。闩锁包括环形磁铁72，该环形磁铁的位置靠近驱动气缸48的顶部。环形磁铁72发射磁性吸引铁磁盖56的磁场，铁磁盖56也是磁性闩锁的一部分。作为替代，磁性闩锁可以包括位于驱动气缸48顶部的附近的铁磁部分和固定至驱动活塞50的磁铁。磁性闩锁还包括柱塞74，该柱塞可以在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，在驱动活塞50的铁磁盖56和产生作用于驱动活塞50上的第一磁力的磁铁72之间形成第一间隙(未显示)，在所述第二位置，在驱动活塞50的铁磁盖56和产生作用于驱动活塞50上的第二磁力的磁铁72之间形成比所述第一间隙小的第二间隙(未显示)，所述第二磁力大于所述第一磁力。在所示气动紧固件驱动器的实施方式中，在端盖62的杆部66内(例如，通过过盈配合或嵌件模塑工艺等)附加有带内螺纹的圈76，柱塞74包括与圈76的内螺纹啮合的外螺纹。由于柱塞74和圈76的啮合螺纹的螺距，柱塞74相对于螺纹圈76的旋转引起柱塞74在第一位置和第二位置之间平移(即，沿着中心轴78移动)。尽管螺纹圈76和端盖62在所示实施方式中是独立的部件，但是作为替代，螺纹圈76可以与端盖62整体形成为单一部件。

磁性闩锁还包括致动器80，可以从外部外壳26接触该致动器，从而使柱塞74在第一位置和第二位置中间移动。特别地，致动器80围绕中心轴78的旋转使柱塞74相对于螺纹圈76平移，如上所述，使柱塞74在第一位置和第二位置之间移动。柱塞74包括通风孔(未显示)，通风孔在端盖62中形成，从而使驱动气缸48与压缩机气缸46流体连通。

在附图所示气动紧固件驱动器的紧固件驱动操作开始时，磁性闩锁保持驱动活塞50位于上止点位置，同时压缩机活塞40位于下止点位置。当气动紧固件驱动器用户按下触发器28时，压缩机活塞40被马达32，小齿轮36和齿条38向上并朝着压缩机气缸46的顶端驱动(图2)。随着压缩机活塞40向上移动，压缩机气缸46中压缩机活塞40上方的空气被压缩。因为驱动气缸48的顶端通过柱塞74和端盖62中的通风孔与压缩机气缸46流体连通，压缩空气也作用于驱动活塞50。但是，只要压缩空气作用在驱动活塞50上的力小于作用在驱动活塞50上以将其维持在上止点位置的磁力，磁性闩锁就保持或维持驱动活塞50位于图3所示的上止点位置。

当压缩机活塞40接近上止点位置时，作用在驱动活塞50上的压缩空气力克服作用在驱动活塞50上的力，驱动活塞50通过压缩空气在驱动气缸48内向下加速。当驱动活塞50被向下驱动时，驱动叶片44冲击保存在弹匣20中的紧固件，并将紧固件驱动到工件中，直到驱动活塞50到达下止点位置。当驱动活塞50到达下止点位置时，任何依然作用在驱动活塞50上的压缩空气通过止回阀60从驱动气缸48放出。最后，为准备随后的紧固件驱动操作，如同上面提到的那样，压缩机活塞40通过马达54和小齿轮-齿条组件被向下朝着下止点位置驱动。当压缩机活塞40被详细驱动时，在压缩机气缸46和驱动气缸48内，在压缩机活塞40和驱动活塞50之间产生真空。真空在驱动气缸48中向上拉动驱动活塞50，直到驱动活塞50的铁磁盖62抵靠到柱塞74上，此后，磁性闩锁再次保持或维持驱动活塞50位于上止点位置。

磁性闩锁可以调节，从而改变将紧固件驱动到工件中的深度。例如，为了增加紧固件驱动深度，致动器80沿着一个方向旋转，使柱塞74向上并朝着驱动气缸48的顶端移动，从而在磁铁72和铁磁盖62之间形成较小的间隙130(图3)，增加磁铁72和铁磁盖62之间的磁力。在具有较大磁力的情况下，为克服磁力并释放驱动活塞50，需要较大的压缩空气力。较大的压缩空气力引起驱动活塞50以及随后的驱动叶片42将紧固件更深地驱动到工件中。作为替代，为减小紧固件的驱动深度，致动器80沿着相反方向旋转，使柱塞74向下移动并远离驱动气缸48的顶端，从而在磁铁72和铁磁盖62之间形成较大的间隙，降低磁铁72和铁磁盖62之间的磁力。较低的磁力被较低的压缩空气力克服，导致紧固件驱动深度减小。

本发明的不同特征和优点在权利要求中描述。

Claims (9)

1.一种气动紧固件驱动器，其包括：

气缸；

活塞，该活塞位于所述气缸内并能够在上止点位置和下止点位置之间移动；

马达；

齿条，该齿条与所述活塞连接，并可操作为驱动所述活塞在所述气缸内移动，所述齿条通过小齿轮由所述马达驱动；以及

磁性闩锁，该磁性闩锁发射磁性吸引所述活塞的磁场，并能够利用磁力将所述活塞固定在上止点位置，其中所述磁性闩锁是可调节的以改变作用于所述活塞上的磁力，从而将紧固件驱动到工件的不同深度；

其中，所述磁性闩锁包括发射所述磁场的磁铁、所述活塞的铁磁部分、以及柱塞；该柱塞能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，在所述活塞的铁磁部分和产生作用于所述活塞上的第一磁力的所述磁铁之间形成第一间隙，在所述第二位置，在所述活塞的铁磁部分和产生作用于活塞上的第二磁力的所述磁铁之间形成比所述第一间隙小的第二间隙，所述第二磁力大于所述第一磁力。

2.如权利要求1所述的气动紧固件驱动器，其中所述磁铁是环形的。

3.如权利要求1所述的气动紧固件驱动器，其中所述磁铁位于所述活塞的顶端附近。

4.如权利要求1所述的气动紧固件驱动器，其中所述磁性闩锁包括致动器，该致动器可操作为使所述柱塞在所述第一位置和第二位置之间移动。

5.如权利要求4所述的气动紧固件驱动器，其中所述柱塞与气缸螺纹连接，并且其中所述致动器能够旋转，从而使所述柱塞在所述第一位置和第二位置之间移动。

6.如权利要求4所述的气动紧固件驱动器，其中当所述致动器位于所述第一位置且当作用于所述活塞上的压缩空气力超过所述第一磁力时，所述活塞从上止点位置位移到下止点位置。

7.如权利要求4所述的气动紧固件驱动器，其中当所述致动器位于所述第二位置且当作用于所述活塞上的压缩空气力超过所述第二磁力时，所述活塞从上止点位置位移到下止点位置。

8.如权利要求1所述的气动紧固件驱动器，其中所述活塞是第一活塞并且所述气缸是第一气缸，并且其中所述气动紧固件驱动器还包括第二气缸和第二活塞，所述第二气缸至少部分围绕所述第一气缸并与所述第一气缸液体连通，所述第二活塞位于所述第二气缸内并包括孔，所述第一气缸穿过所述孔延伸。

9.如权利要求1所述的气动紧固件驱动器，所述气动紧固件驱动器还包括将所述齿条连接至所述活塞的紧固件，以及围绕所述紧固件的长柄的密封件。