CN113226653B - 压缩或切割工具 - Google Patents
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Abstract
一种可手动操作以压缩或切割的手持式工具(1)，所述工具(1)成形为细长棒形或枪形，并且包括：‑套管(2)，该套管形成抓握部分，‑马达(3)，该马达由所述套管(2)支承，‑减速和转换机构(5)，所述减速和转换机构由所述套管(2)支承并连接至所述马达(3)和致动构件(6)，其中，所述减速和转换齿轮(5)被配置为使所述致动构件(6)响应于所述马达(3)的旋转运动而沿着致动轴线(7)平移；‑工作头(8)，所述工作头连接至所述套管(2)并且与所述致动构件(6)相互作用，使得所述工作头(8)响应于所述致动构件(6)的平移而执行压缩或切割运动，其中，所述减速和转换机构(5)包括具有行星滚柱螺杆(10、12、14)的转换机构(9)。
Description
技术领域
本发明涉及一种压缩或切割工具，尤其涉及一种手持式工具。
背景技术
流体动力压缩和切割工具通常用于执行连接操作，例如针对电线或用于液压管道的压缩连接器、压缩铆钉，或用于切割操作，例如在电气系统安装和维护过程中切割电线。
这种工具通常包括由蓄能器提供的电动马达、和液压泵，所述液压泵使在活塞上操作的液压液体的压力增加，以使该活塞克服压力弹簧的偏压而移动。进而，活塞被连接至工具的一对夹钳，以便在压缩或切割操作期间使它们相对于彼此移位。夹钳可以被成形和/或提供有可互换的附加元件，以便适应于特定物体，例如，待压缩的电触点或液压连接器、或者待切割的金属棒。
用于将马达轴的旋转转换为平移推力的电动液压系统特别适用于需要较大的力或压缩和/或切割扭矩的情况，但所述电动液压系统昂贵、笨重并且需要高维护，除此之外还需要液压油的管理。
夹钳对电动马达的旋转(可能被减速齿轮减速)的直接应用不能提供上述应用所需的压缩和/或切割扭矩或推力，并且在必须能够在有限的空间条件下操作的夹钳(工具头)处确实是不可接受的麻烦。
可以假设借助于螺杆和螺母螺杆(nut screw)转换装置将从电动马达输出的旋转运动转换成活塞的平移运动，但是这种转换不能使小型化(以便能够在手持式工具中使用)的需求与提供必要的压缩推力相协调。这主要是由于螺杆和螺母螺杆的螺纹的脊之间的高剪切应力和摩擦。
尝试使用滚珠螺杆转换装置也不能满足适用于手持式工具的小尺寸和可接受的高压缩推力的矛盾需求，而且也将会是过于昂贵的。对于这个问题的原因是用于轴向力传递的总接触面有限，滚珠与螺杆和螺母螺杆的螺纹的接触点的数量有限，由于滚珠的彼此滑动接触的能量损失以及用于滚珠返回路径所需的空间的浪费。另外，由于螺纹的高应力，所有预期的解决方案都需要维护并且具有有限的使用寿命。
发明内容
因此，本发明的目的是改进压缩和/或切割工具(特别是手持式工具)，以更好地协调一方面紧凑性和另一方面压缩和/或切割性能的矛盾要求。
本发明的另一目的是建议一种压缩和/或切割工具(特别是手持式工具)，所述工具的运动传递和转换机构不具有液压系统(润滑系统除外)，从而具有减少的螺纹和/或齿轮齿的轴向应力，并因此具有更长的使用寿命以及更低的维护需求。
本发明的另一目的是建议一种具有运动传递和转换机构的压缩和/或切割工具(特别是手持式工具)，所述运动传递和转换机构适用于棒形手持式工具(管线工具)和枪形手持式工具。
本发明的目的借助于根据以下方面的压缩或切割工具来实现。本发明还提供了有利的实施方式。
根据本发明的一方面，一种可手动操作以压缩或切割的手持式工具1，所述工具1成形为细长棒形或枪形，并且包括：
-套管2，所述套管形成抓握部分；
-马达3，所述马达由套管2支承；
-减速和转换机构5，所述减速和转换机构由套管2支承并连接至所述马达3和致动构件6，其中，减速和转换机构5被配置为使致动构件6响应于马达3的旋转运动而沿着致动轴线7平移；
-工作头8，所述工作头连接至套管2并且与致动构件6相互作用，使得工作头8响应于致动构件6的平移而执行压缩或切割运动，
其中，减速和转换机构5包括具有行星滚柱螺杆10、12、14的转换机构9。
根据本发明的另一方面，一种压缩或切割工具包括：
-套管；
-马达(优选地电动马达)，所述马达可以由蓄能器或由从输电干线驱动，所述马达被布置在套管内；
-减速和转换机构，所述减速和转换机构布置在套管中并连接至马达和致动构件，所述减速和转换机构被配置为使致动构件响应于马达的旋转运动而沿着致动轴线平移，
-工作头，所述工作头连接至套管并且与致动构件相互作用，使得工作头响应于致动构件的平移而执行压缩或切割运动，
其特征在于，减速和转换机构包括转换机构，所述转换机构具有：
-螺母螺杆，所述螺母螺杆具有内螺纹或多个内周向槽；
-螺杆，所述螺杆与螺母螺杆同轴且平行，所述螺杆具有不与螺母螺杆直接接合的外螺纹或多个外周向槽；
-多个行星螺杆，所述多个行星螺杆平行于螺母螺杆并插入在螺杆与螺母螺杆之间，其中每个行星螺杆具有外螺纹或多个外周向槽，所述外螺纹或多个外周向槽与螺杆和螺母螺杆的螺纹或多个周向槽接合；
-行星托架，所述行星托架以围绕平行于螺母螺杆的行星螺杆的行星轴线的旋转方式支承每个行星螺杆，并且与其他行星螺杆保持固定距离，以防止它们之间的直接接触，
其中，减速和转换机构将输入旋转运动传递至所述螺杆、螺母螺杆或托架中的一个或传递至行星螺杆，
其中，所述螺纹中的至少一个与所述螺杆、螺母螺杆和行星螺杆的相应螺纹或多个周向槽之间的多个接合，将所述输入旋转运动转换成所述螺杆、螺母螺杆和行星托架中的至少另一个的输出平移运动。
借助于多个行星螺杆与螺杆和螺母螺杆的滚动接合，以及借助于通过选择行星螺杆的数量以及通过选择行星螺杆的长度、螺距和头数(number of starts)来增加总接触表面积和接触点数量的可能性，通过进一步利用转换机构轴向长度，可以减小螺纹的单个脊上的轴向应力并减小螺杆、行星螺杆和螺母螺杆的直径，并且因此减小转换机构的径向尺寸，所述轴向长度由在所有情况下用于致动工作头期望的平移行程来来适应。
以这种方式，可以更好地协调工具的紧凑性和性能的需求。
由于螺纹细长且明显较弱的尺寸、必须的精密机加工且相对较高的成本，在压缩或切割工具中容纳螺杆、螺母螺杆、多个行星螺杆和行星托架(以及将在后面描述的一些其他部件)所需的微型化可能会适得其反。
但是，通过原型和数值模拟的实验表明，借助于在多个压力表面和较高的切割截面上轴向载荷的分布，螺纹上的剪切应力显着降低，结果是尽管转换机构被小型化，但转换机构的各个部件相对于现有技术的压缩工具而言尺寸过大，并且具有更长的使用寿命和更少的维护。这些好处超过了精密机械机加工和制造成本较高的缺点。
附图说明
为了更好地理解本发明并理解其优点，下面将参考附图通过非限制性示例来提供一些实施方式的描述，其中：
图1是根据实施方式的压缩/切割工具的侧视图，其中套管的一部分已被移除；
图2是根据实施方式的压缩/切割工具的纵向截面侧视图，其中转换机构处于缩回位置；
图3示出与图2相同的工具，其中转换机构处于前进位置；
图4是根据实施方式的工具的转换机构的分解图；
图5是根据实施方式的工具的减速和转换机构的纵向截面侧视图；
图6是图5的细节的放大图；
图7是根据另一实施方式的具有安全离合器的压缩或切割工具的纵向截面侧视图；
图8是图7中的安全离合器的放大图；
图9是图7中的安全离合器的分解图；
图10A-图10C是图7中的安全离合器的环形齿轮的视图；
图11和图12是图7中的安全离合器的离合器套管的视图。
具体实施方式
参照附图，压缩或切割工具1包括套管2、马达3(优选地为电动马达)，所述马达可以由蓄能器4或由输电干线(未示出)驱动，所述马达3被布置在套管2中。工具1还包括减速和转换机构5，所述减速和转换机构布置在套管2中并且与马达3和致动构件6连接。减速和转换机构5被配置为使致动构件6响应于马达3的旋转运动而沿着致动轴线7平移。工作头8被连接至套管2并与致动构件6相互作用，使得工作头8响应于致动构件6的平移而执行压缩或切割运动。
根据本发明的一个方面，减速和转换机构5包括转换机构9，所述转换机构具有：
-螺母螺杆10，所述螺母螺杆具有内螺纹11或多个内周向槽；
-螺杆12，所述螺杆与螺母螺杆10同轴且平行，所述螺杆12具有不与螺母螺杆10直接接合的外螺纹13或多个外周向槽，
-多个行星螺杆14，所述多个行星螺杆平行于螺母螺杆10并插入在螺杆12与螺母螺杆10之间，其中，每个行星螺杆14具有外螺纹15或多个外周向槽，所述外螺纹15和多个外周向槽与螺杆12和螺母螺杆10的螺纹或多个周向槽接合；
-行星托架16，所述行星托架支承行星螺杆14：
-使得每个行星螺杆可以绕行星螺杆自身的行星轴线17平行于螺母螺杆10旋转，并且
-使得每个行星螺杆与其他行星螺杆14之间优选地具有固定的距离，以防止行星螺杆14之间的直接接触。
减速和转换机构5将输入旋转运动传递至所述螺杆12、螺母螺杆10或托架16中的一个或传递至行星螺杆14，并且在所述螺纹11、13、15中的至少一个与所述螺杆12、螺母螺杆10和行星螺杆14的相应螺纹15、11、13或多个周向槽之间的多个接合，将所述输入旋转运动转换成所述螺杆12、螺母螺杆10和行星托架16中的至少另一个的输出平移运动，所述螺杆12、螺母螺杆10和行星托架16依次连接至致动构件。
借助于多个行星螺杆14与螺杆12和螺母螺杆10的滚动接合，以及借助于通过选择行星螺杆14的数量以及通过选择行星螺杆14的长度、螺距和头数，以及选择螺杆12和螺母螺杆10的螺距和起始数目，来增加总接触表面积和接触点的数量的可能性，，通过进一步利用转换机构的轴向长度，可以减小在螺纹的单个脊上的轴向应力并且减小螺杆12、行星螺杆14和螺母螺杆10的直径，从而减小转换机构9的径向尺寸。
以这种方式，可以更好地协调工具1的紧凑性和性能的需求。
减速和转换机构5的详细说明
减速和转换机构5可以包括减速器23(优选地为行星减速器)，所述减速器例如具有一个或多个级，优选地具有三个级，所述减速器连接至马达3的驱动轴并且配置为减小速度并增加由马达3产生的旋转运动的扭矩。优选地，减速器23被布置在转换机构9的上游。
转换机构9可以进一步被连接至马达3，或者如果可能的话，连接至减速器23，特别是在行星减速器的出口处，并且被配置为将从马达3或减速器23输出的旋转运动转换为致动构件6的往复平移运动。
例如，致动构件6的平移向前运动可以借助于马达轴在第一方向的旋转来实现，并且致动构件6的回程的平移运动可以借助于马达轴在与第一方向相反的第二方向的旋转来实现。
替代地，减速和转换机构5可以包括用于使平移运动反转的装置，例如反转齿轮，所述用于使平移运动反转的装置可以被例如根据到达致动构件6的极限停止位置和行程开始位置而被致动，或者可以借助于电源和控制电路20以自动模式或根据用户的控制而被致动。
根据实施方式，转换机构9还包括与螺母螺杆10同轴的至少一个(优选地两个)环形齿轮28，所述环形齿轮的内齿29与每个行星螺杆14相应的外齿30啮合，以便同步所有行星螺杆14围绕其自身的行星轴线17的旋转运动。如上所述，行星托架16反而同步(如果提供的话)所有行星螺杆14围绕螺母螺杆10和螺杆12的共同中心轴线的旋转运动。有利地，外齿30借助于切割螺纹或多个槽脊的轴向槽被形成(重叠地)在外螺纹15或行星螺杆14的多个周向槽上，以便不减少对于传递轴向力有用的脊的数量(图4)。
有利地，行星螺杆14的环形齿轮28和相应的外齿30被设置在行星螺杆14的相对端部处，并且如果行星托架16与螺母螺杆10一起平移，则行星螺杆14的环形齿轮28和相应的外齿30也位于螺母螺杆10的相对端部处。
在实施方式中，一个或多个环形齿轮28的旋转从螺母螺杆10、螺杆12以及可能还有的行星托架16的旋转中释放。尽管转换机构具有固有的刚性，但由于接触点的数量很大，环形齿轮28的这种浮动布置避免了转换机构9卡住。
根据替代实施方式，一个或多个环形齿轮28的旋转被约束为螺母螺杆10的旋转或螺杆12的旋转，或者也可能被约束为行星托架16的旋转。这种布置进一步改善了转换机构9的刚度和即时运动学响应(和行进速度)。
转换机构9可以借助于螺纹与垂直于螺纹构件10、12、14的旋转轴线的周向槽的接合来执行旋转-平移转换，但是周向槽具有与螺纹的螺距互补的螺距，或者转换机构9可以借助于具有互补螺距但不必具有相同头数的两个螺纹之间的接合来实现旋转-平移转换。
在本发明的一般原理的描述中，要强调的是，螺杆12、螺母螺杆10、行星托架16和行星螺杆14部件中的每一个都可以用作转换机构9的输入部件，所述转换机构的输入部件接收来自减速器23或直接来自马达3的旋转运动，并且其他部件中对应的一个部件，即从螺杆12、螺母螺杆10、行星螺杆14中选择的一个(但不是单个行星螺杆14，也不是输入部件)可以用作输出部件，所述输出部件相对于旋转输入部件平移。条件是输入部件不轴向平移但可以旋转(相对于套管2)，而输出部件不旋转但可以轴向平移(相对于套管2)。
在这里没有一一列举它们，本发明明确地考虑了满足所提供的设计约束的所有输入部件和输出部件的组合。
根据优选的实施方式(图2、图3、图5)，减速和转换机构5将旋转运动传递至螺杆12，所述螺杆为相对于套管2围绕致动轴线7可旋转的，但相对于套管2平移静止；行星托架16与螺母螺杆10一体地旋转，并且螺母螺杆10与套管2一体地旋转，但是螺母螺杆10可以相对于套管2沿着致动轴线7平移，其中螺母螺杆10将其平移运动传递至致动构件6。
根据另一实施方式，减速和转换机构5将旋转运动传递至螺母螺杆10，所述螺母螺杆10为相对于套管2围绕致动轴线7可旋转的，但相对于套管2平移静止，行星托架16与螺母螺杆10一体地旋转，并且螺杆12与套管2一体地旋转，但是可以相对于套管2沿着致动轴线7平移，其中螺杆12将其平移运动传递至致动构件6。
根据另一实施方式，减速和转换机构5将旋转运动传递至螺母螺杆10，所述螺母螺杆10为相对于套管2围绕致动轴线7可旋转的，但相对于套管2平移静止，行星托架16与螺母螺杆10一体地旋转，所述螺母螺杆10也与套管2一体地平移，并且螺杆12与套管2一体地旋转，但是可以相对于套管2沿着致动轴线7平移，其中螺杆12将其平移运动传递至致动构件6。
根据另一实施方式，减速和转换机构5将旋转运动传递至螺母螺杆10，所述螺母螺杆10为相对于套管2围绕致动轴线7可旋转的，但相对于套管2平移静止，行星托架16与螺杆12一体地旋转，所述螺杆12也与套管2一体地平移，并且螺母螺杆10与套管2一体地旋转，但是可以相对于套管2沿着致动轴线7平移，其中螺母螺杆10将其平移运动传递至致动构件6。
根据实施方式(图2、图3)，螺杆12的外螺纹13具有第一螺距和第一头数，行星螺杆14的外螺纹15具有第二螺距和第二头数，并且螺母螺杆10的内螺纹11具有第三螺距和第三头数。有利地，第一螺距和第三螺距均大于第二螺距，并且第一头数和第三头数均大于第二头数。这允许在大量的脊上传递轴向力，在所有情况下都包含行星螺杆14的直径。
优选地，第一螺距和第三螺距是相同的，例如约4mm，并且第二螺距例如约1mm，第一头数和第三头数是相同的，例如约4(因此具有1mm的明显的螺距)，并且第二头数例如为1。
在优选的实施方式中，螺母螺杆10的直径D10，螺杆12的直径D12和行星螺杆14的直径D14之间的比率D10:D12:D14为4:2:1，并且具有这种比率，行星螺杆14的数量优选为7或8，从而获得整个接触表面以及整个螺纹切割表面的接触点的相对最大数量，该整个螺纹切割表面用于传递轴向推力。
根据实施方式，螺杆12沿其总长度的至少40％是内部空心的，优选地沿其总长度的至少50％是内部空心的，以使机构更轻。
在实施方式中，在与致动构件6的相反的一侧，螺杆12形成后端37，所述后端37用于与减速器23的最后的减速级耦接，以及反作用凸缘38，所述反作用凸缘38可能借助于轴向轴承39(回转轮或推力轴承)的插入抵靠在套管2的肩部32以进一步减小摩擦和相应的能量损失。
在实施方式中，借助于径向轴承40，螺杆12相对于套管2(特别是相对于第一管状部分31)被定心并被可旋转地驱动，所述径向轴承插入在螺杆12和套管2之间。优选地，径向轴承40被设置在反作用凸缘38与螺母螺杆10之间的区域中。这减少了悬臂螺杆作用，并增加了径向轴承40的定心和旋转支承精度。
在实施方式中，行星托架16包括两个环41，每个环形成一组轴向孔，所述一组轴向孔容纳行星螺杆14的端部并限定行星旋转轴17。行星托架16被容纳在螺母螺杆10内，并且行星托架相对于螺母螺杆10的平移通过封闭装置或关闭装置而被阻止或约束在几十毫米或几毫米的公差行程内，所述封闭装置或关闭装置布置在螺母螺杆10的相对两端处，例如容纳板42借助于西格环(Seeger ring)42'阻止至螺母螺杆10。
环形齿轮28被容纳在螺母螺杆10的相应内周向槽中，所述环形齿轮28形成在螺母螺杆10的相对两端处，但是优选地相对于穿孔环41形成在轴向内侧上。
环形齿轮28可以相对于螺母螺杆自由旋转，以便减少摩擦并防止转换机构9卡住。替代地，环形齿轮28可以在上述更大的刚度和平移速度的作用下被锁定至螺母螺杆。
螺母螺杆10可以提供有两个环形滑瓦(sliding shoes)43(精密加工的并由适合于滑动的材料制成)，所述环形滑瓦43与套管2的内表面接触，特别是与金属31的第一管状部分接触。
为了防止在螺母螺杆10与套管2(特别是第一金属管状部分31)之间的相应的旋转，其中在套管2的适当壳体中提供有轴向引导键44，并且所述轴向引导键44与相应的轴向引导槽45接合，所述轴向引导槽45形成在螺母螺杆10的外表面中。
有利地，选择轴向引导键44的位置和长度，以便仅与两个滑瓦43中的一个干涉(因此必须被中断)，使得另一滑瓦43不需要被中断。
致动构件6可以直接与螺母螺杆10的前端螺接，并且可以取代上述在螺母螺杆10的前侧上的封闭装置或关闭装置(西格环42'、容纳板42)。
转换机构9可以将旋转转换为平移，如此做将运动速度递减，因此可以用作单个或更进一步的减速机构。
套管2的详细说明
根据实施方式，套管2具有抓握部分18和可能的耦接部分19，所述耦接部分19用于连接(优选地通过卡扣)可更换和可充电的电气的蓄能器4。可以由蓄能器4借助于电源和控制电路20驱动电动马达3，所述电源和控制电路20包括开关，在所述开关上与抓握部分18相邻布置的手动致动按钮21起作用。
有利地，套管2的抓握部分18围绕电动马达3延伸并且优选地沿着马达旋转轴22延伸，所述马达旋转轴22可以与致动件7和/或与螺杆12和螺母螺杆10的轴线平行或同轴。
有利地，套管2的抓握部分18还围绕减速和转换机构5延伸，优选地还至少部分地围绕转换机构9延伸。
有利地，转换机构9的轴向行程的长度以及螺母螺杆10和行星螺杆14的轴向长度或者包含在抓握部分18的长度中，或者延伸超过抓握部分18小于抓握部分18的长度的20％，优选地小于抓握部分18的长度的15％。
通过将转换机构9的重量的中心设置在抓握部分18内，并且由于能够至少靠近抓握部分18放置工作头8(也由钢制成并且因此很重)的事实，这增加了工具的人体工程学。
根据实施方式，减速和转换机构5被容纳在套管2的管状部分内，所述管状部分具有：
-至少第一金属(管状)部分31，所述第一金属(管状)部分31容纳转换机构9并形成内部金属肩部32，所述内部金属肩部32充当将轴向推力施加至致动构件6的反作用支座，以及
-第二(管状)部分33，所述第二(管状)部分优选地(但不是必须)由塑料或复合合成材料制成，所述第二(管状)部分至少部分地容纳减速器23并且不经受施加至致动构件6的轴向推力的轴向反作用力。
有利地，第一管状部分31包括：
-前管31'，所述前管31'具有前通道开口35，致动构件6在所述前通道开口35中延伸或穿过所述前通道开口35延伸，以及
-后管31”，所述后管31”形成肩部32和后通道开口36，减速器23在该后通道开口36中或穿过所述后通道开口连接至转换机构9。
前管31'和后管31”相互连接，例如通过将一个直接拧紧到另一个上或通过拧紧连接构件优选地以可移除的方式相互连接，以便将转换机构9容纳并封装在前管31'和后管31”之间并产生用于将轴向推力施加至致动构件6的反作用支座。
第二部分33优选地以可移除的方式被连接至第一金属部分31，特别是连接至后管31”，例如通过连接螺杆34的方式，以便将减速器23接收并封装在第二部分33和第一金属部分31之间。
这有利于工具1的组装，使其更轻(由于第二部分33由塑料制成)，并且为了维护和修理的目的，允许选择性地接近减速和转换机构5的单个部件。
工作头8的详细说明
工作头8可以包括连接的两个夹钳24(彼此连接和/或与套管2连接，例如在工具1的前端处)，以便能够响应于致动构件6的平移运动相对于彼此移动(例如，通过滑动或旋转)。
在一个有利的实施方式中，致动构件6朝向静止位置被永久弹性地偏置(例如借助于复位弹簧25)，例如缩回位置(图2)，在所述缩回位置中工作头8或夹钳24处于打开位置或者可以被打开以接收待压缩或切割的对象。这有利于致动构件6和夹钳24的返回行程，并且避免了将致动构件6以固定的方式连接至减速和转换机构9的需要。
在另一有利的实施方式中，工作头8或夹钳24朝向闭合位置被永久地弹性地偏置(例如借助于闭合弹簧26)，所述闭合位置适于接合或弹性地夹紧待压缩或切割的物体，并且其中工作头8或夹钳24形成一个或多个手动打开部分，例如杠杆部分27的引入轨道，所述一个或多个手动打开部分适于在将工作头8或夹钳24推向待压缩或切割的物体时张开工作头8或夹钳24。这有利于手动定位与在待压缩或切割的物体上的工作头8的暂时接合。
如图所示，例如在图1中，致动构件6可以通过插入另外的滚动体(例如滚柱)而作用在工作头8或夹钳24上。
工具1优选是便携式工具，并且可以手动使用，例如棒形(或线形)工具或枪形工具。
因此，一般而言，本发明还涉及一种手动操作以压缩或切割的手持式工具1，所述工具1成形为细长棒或枪状，并且包括：
-套管2，所述套管形成抓握部分；
-马达3，所述马达由套管2支承；
-减速和转换机构5，所述减速和转换机构由套管2支承并连接至马达3和致动构件6，其中，减速和转换机构5被配置为使致动构件6响应于马达3的旋转运动而沿着致动轴线7平移，
-工作头8，所述工作头连接至套管2并且与致动构件6相互作用，使得工作头8响应于致动构件6的平移而执行压缩或切割运动，
其中，减速和转换机构5包括具有行星滚柱螺杆10、12、14的转换机构(9)。
根据另一实施方式(图7至图12)，工具1包括安全离合器46，所述安全离合器46连接至减速和转换机构5并且配置为在克服安全离合器46的扭矩设置时自动地使马达3的旋转运动从致动构件6的运动解耦。
这避免了在压缩或切割完成之后，在夹钳已经连接在它们之间时，但在关闭马达3之前，马达3的电应力以及减速和转换机构5、致动构件6和工作头8的机械应力的不期望增加。
根据特别有利的实施方式，电源和控制电路20包括检测设备47，所述检测设备47检测安全离合器46的激活并且根据安全离合器46的激活自动关闭电动马达3，即当安全离合器46从致动构件6的运动解耦马达3的运动时。
以这种方式，除了保护工具1的部件免受过度的应力和磨损之外，还减少了用于马达3的电源的能量消耗。
根据实施方式，检测设备47检测电动马达3的一个或多个电量，优选地检测电流，并且电源和控制电路20被配置为根据检测到的一个或多个马达3的电量(例如电流)检测或识别安全离合器46的激活。
安全离合器46的激活包括，例如抵抗扭矩的突然下降或抵抗扭矩的增加和减少的重复交替，并因此马达3的电力消耗的激活，例如通过监测电动马达3的电流可以识别出。
根据实施方式，安全离合器46是旋转离合器，所述旋转离合器形成弹性卡扣或多个卡扣接合和分离。这种离合器通过重复的相对卡扣滑动来实现解耦，所述相对卡扣滑动可以由用户容易地检测(特别是可听见)并且通过解读电动马达3的电气参数而易于识别。
安全离合器46可以被配置为作用于行星减速器23，优选地作用于行星减速器23的最后减速级。
根据实施方式，安全离合器46起作用的行星减速器23的减速步骤，包括通过行星减器23的下一级的行星托架50的一部分或螺杆12的后端37的一部分，行星齿轮49与所述内齿外环形齿轮可旋转地啮合支承。行星环形齿轮49依次与中心齿轮51(例如紧接在电动马达3的上游或中央齿轮的、减速级的中央输出环形齿轮)啮合。环形齿轮48被旋转地支承在套管2中，并且环形齿轮48相对于套管2的旋转借助于安全离合器46被(弹性地)锁定和解锁。
以这种方式，当环形齿轮48被锁定并且不能相对于套管2旋转时，中心环形齿轮51的旋转使行星齿轮49绕其自身的轴旋转并且使行星齿轮绕行星减速器23的轴22公转，以便将旋转传递至行星托架50的部分。当环形齿轮48被解锁并且可以相对于套管2旋转时，中心环形齿轮51的旋转可以使行星齿轮49绕其自身的轴线旋转而不使行星齿轮绕行星减速器23的轴22公转，反而使环形齿轮48旋转，从而不将旋转传递至行星托架50的支承行星齿轮49的一部分。
使用安全离合器46锁定和解锁环形齿轮48的旋转，而不是将离合器插入传动机构的两个连续级之间，使得可以将安全离合器46应用于现有工具，而不必修改其运动传动设计。
根据实施方式，环形齿轮48，优选地行星减速器23的传动的最后级的环形齿轮，形成起伏的凸轮轨道52，滚动构件53(例如，滚珠或滚柱)抵靠在所述凸轮轨道52上，并且由至少一个弹簧62弹性偏置以将环形齿轮48相对于套管2锁定。在克服了安全离合器46的扭矩设置时，起伏的凸轮轨道52的楔形作用克服弹簧62的弹性偏置使滚动构件53运动，从而允许环形齿轮48相对于套管2旋转。
有利地，起伏的凸轮轨道52形成在环形齿轮48的、面对轴向方向的前表面上，并且滚动构件53相对于行星减速器23的轴22在相同的轴向方向上被偏置。这减小了安全离合器46的径向尺寸。
在优选的实施方式中，安全离合器46包括杯形的离合器套管54，所述杯形的离合器套管54具有周向壁55和底壁56。离合器套管54可以与套管2一体旋转地被锁定，例如轴向可插入套管2中并且由于形成在周向壁55的外表面58上的多个纵向肋57与套管2一体旋转，所述多个纵向肋57通过形状接合套管2相应的纵向槽59。离合器套管54的周向壁55在内部限定环形壳体60，在所述环形壳体60中可旋转地接收环形齿轮48。离合器套管54的底壁56形成多个轴向通道61，每个轴向通道61容纳一个或多个滚动构件53，优选地在每个轴向通道61中容纳两个滚珠，使得来自轴向通道61的至少一个滚动元件53在座环60中突出并与环形齿轮48的起伏的凸轮轨道52邻接。轴向通道61中的滚动构件53借助于弹簧62通过挤压凸轮轨道52上而在接合中被偏置。弹簧62可以例如是螺旋弹簧，所述螺旋弹簧布置在离合器套管54外部(在套管2的弹簧座67中)，并且借助于垫圈63或轴向轴承的插入来推压滚动部件53的从离合器套管54轴向突出的部分。
固定板64可以设置在与离合器套管54的底壁56相对的一侧上，所述固定板64拧到套管2上以将离合器套管54轴向地锁定在工具1的套管2中。额外的垫圈65或轴向轴承可以插入在固定板64和环形齿轮48之间，以减小固定板64和环形齿轮48之间的滑动摩擦。另外，固定板64可以形成用于额外的垫圈65或轴向轴承的圆形定心座66。
这有利于安全离合器46的组装，减小了工具1的径向尺寸，并且最小化了还容纳有安全离合器46所需的额外轴向尺寸。
相同的固定板64可以在离合器套管54的相对侧上形成另外的定心套管68，以部分地接收和定心行星减速器23的另外的环形齿轮69，所述另外的环形齿轮69相对于减速级设置在上游，在所述减速级上安全离合器46起作用。
一般而言，本发明还涉及一种手动可用以压缩或切割的手持式工具1，所述工具1成形为细长棒形或枪形，并且包括：
-套管2，所述套管形成抓握部分；
-马达3，所述马达由套管2支承；
-减速和转换机构5，所述减速和转换机构由套管2支承并连接至马达3和致动构件6，其中，减速和转换机构5被配置为使致动构件6响应于马达3的旋转运动而沿着致动轴线7平移；
-工作头8，所述工作头连接至套管2并且与致动构件6相互作用，使得工作头8响应于致动构件6的平移而执行压缩或切割运动，
其中，工具1包括安全离合器46，所述安全离合器46连接至减速和转换机构5并配置为将马达3的旋转运动从致动构件6的运动自动解耦，以克服安全离合器46的扭矩设定，
其中，电源和控制电路20包括检测设备47，所述检测设备47检测安全离合器46的激活并根据安全离合器46检测到的激活自动地关闭电动马达3。
Claims (36)
1.一种压缩或切割工具(1)，所述压缩或切割工具包括：
-套管(2)；
-马达(3)，所述马达由所述套管(2)支承；
-减速和转换机构(5)，所述减速和转换机构由所述套管(2)支承并连接至所述马达(3)和致动构件(6)，其中，所述减速和转换机构(5)被配置为使所述致动构件(6)响应于所述马达(3)的旋转运动而沿着致动轴线(7)平移；
-工作头(8)，所述工作头连接至所述套管(2)并且与所述致动构件(6)相互作用，使得所述工作头(8)响应于所述致动构件(6)的平移而执行压缩或切割运动，
其中，所述减速和转换机构(5)包括转换机构(9)，所述转换机构具有：
-螺母螺杆(10)，所述螺母螺杆具有内螺纹(11)或多个内周向槽；
-螺杆(12)，所述螺杆与所述螺母螺杆(10)同轴且平行，所述螺杆(12)具有不与所述螺母螺杆(10)直接接合的外螺纹(13)或多个外周向槽；
-多个行星螺杆(14)，所述多个行星螺杆平行于所述螺母螺杆(10)并插入在所述螺杆(12)与所述螺母螺杆(10)之间，其中所述行星螺杆(14)中的每一个具有：与所述螺杆(12)和所述螺母螺杆(10)的螺纹或多个周向槽接合的外螺纹(15)或多个外周向槽，
-行星托架(16)，所述行星托架支承所述行星螺杆(14)：
-使得每个行星螺杆(14)能够绕其自身的行星轴线(17)平行于所述螺母螺杆(10)旋转，并且
-使得每个行星螺杆(14)距其他行星螺杆一定距离，以防止行星螺杆之间的直接接触；
其中，所述减速和转换机构(5)将输入旋转运动传递至所述螺杆(12)、螺母螺杆(10)、行星托架(16)中的一者或传递至所述行星螺杆(14)，并且在螺纹(11、13、15)中的至少一个螺纹与所述螺杆(12)、螺母螺杆(10)和行星螺杆(14)的相应的螺纹(15、11、13)或多个周向槽之间的多个接合，将所述输入旋转运动转换成所述螺杆(12)、螺母螺杆(10)和行星托架(16)中的至少另一者的输出平移运动；
其中，所述减速和转换机构(5)包括多级行星减速器(23)，所述多级行星减速器与所述马达(3)的轴连接并且布置在所述转换机构(9)的上游。
2.根据权利要求1所述的工具(1)，其中，所述减速和转换机构(5)包括所述平移运动的反转装置，所述反转装置能够根据所述致动构件(6)的一个或多个预定行程位置的实现而被致动，或者能够根据用户的控制借助于电源和控制电路(20)进行操作。
3.根据权利要求1所述的工具(1)，其中，所述转换机构(9)包括与所述螺母螺杆(10)同轴的两个环形齿轮(28)，所述环形齿轮的内齿(29)与所述行星螺杆(14)中的每一个的相应的外齿(30)啮合，以便同步所有行星螺杆(14)绕它们自身的行星轴线(17)的转动运动。
4.根据权利要求1所述的工具(1)，其中，所述行星托架(16)同步所有行星螺杆(14)围绕所述螺母螺杆(10)和所述螺杆(12)的共同中心轴线的旋转运动。
5.根据权利要求3所述的工具(1)，其中，所述环形齿轮(28)能够相对于所述螺母螺杆(10)、相对于所述螺杆(12)以及还相对于所述行星托架(16)旋转。
6.根据权利要求3所述的工具(1)，其中，所述环形齿轮(28)与所述螺母螺杆(10)、螺杆(12)或行星托架(16)中的一者一体地旋转。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中，所述转换机构(9)借助于在所述螺纹中的一个与所述多个周向槽中的一个之间的接合来执行旋转-平移转换，所述多个周向槽相对于所述螺母螺杆(10)、螺杆(12)和行星螺杆(14)的旋转轴线垂直，其中所述多个周向槽的节距与所述螺纹的螺距互补。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中，所述转换机构(9)借助于具有互补螺距的两个所述螺纹之间的接合来执行旋转-平移转换。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中：
-所述减速和转换机构(5)将旋转运动传递至所述螺杆(12)，所述螺杆为相对于所述套管(2)围绕所述致动轴线(7)旋转的，但相对于所述套管(2)平移静止；
-所述行星托架(16)与所述螺母螺杆(10)一体地平移；
-所述螺母螺杆(10)与所述套管(2)一体地旋转，但相对于所述套管(2)沿着所述致动轴线(7)可平移；
-所述螺母螺杆(10)将其平移运动传递至所述致动构件(6)。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中：
-所述减速和转换机构(5)将旋转运动传递至所述螺母螺杆(10)，所述螺母螺杆为相对于所述套管(2)围绕所述致动轴线(7)可旋转的，但相对于所述套管(2)平移静止；
-所述行星托架(16)与所述螺母螺杆(10)一体地平移；
-所述螺杆(12)与所述套管(2)一体地旋转，但相对于所述套管(2)沿着所述致动轴线(7)可平移；
-所述螺杆(12)将其平移运动传递至所述致动构件(6)。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中：
-所述减速和转换机构(5)将旋转运动传递至所述行星托架(16)，所述行星托架为相对于所述套管(2)围绕所述致动轴线(7)可旋转，但相对于所述套管(2)平移静止；
-所述行星托架(16)与所述螺母螺杆(10)一体地平移，并且所述螺母螺杆(10)与所述套管(2)一体地旋转；
-所述螺杆(12)与所述套管(2)一体地旋转，但相对于所述套管(2)沿着所述致动轴线(7)可平移；
-所述螺杆(12)将其平移运动传递至所述致动构件(6)。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中：
-所述减速和转换机构(5)将旋转运动传递至所述行星托架(16)，所述行星托架为相对于所述套管(2)围绕所述致动轴线(7)可旋转，但相对于所述套管(2)平移静止；
-所述行星托架(16)与所述螺杆(12)一体地平移，并且所述螺杆(12)与所述套管(2)一体地平移；
-所述螺母螺杆(10)与所述套管(2)一体地旋转，但相对于所述套管(2)沿着所述致动轴线(7)可平移；
-所述螺母螺杆(10)将其平移运动传递至所述致动构件(6)。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中，所述螺杆(12)的所述外螺纹(13)具有第一螺距和第一头数，所述行星螺杆(14)的所述外螺纹(15)具有第二螺距和第二头数，并且所述螺母螺杆(10)的所述内螺纹(11)具有第三螺距和第三头数，
其中，所述第一螺距和所述第三螺距均大于所述第二螺距，并且所述第一头数和所述第三头数均大于所述第二头数。
14.根据权利要求13所述的工具(1)，其中，所述第一螺距和所述第三螺距相同且为4mm，所述第二螺距是1mm，所述第一头数和所述第三头数相同并且为4，并且所述第二头数是1。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中，所述螺母螺杆(10)的直径D10、所述螺杆(12)的直径D12、和所述行星螺杆(14)的直径D14之间的比率D10:D12:D14是4:2:1，并且所述行星螺杆(14)的数量从7和8中选择。
16.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中，所述螺杆(12)沿其总长度的至少40％是内部空心的。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中：
-所述螺杆(12)形成后端(37)和反作用凸缘(38)，所述后端用于与减速器(23)耦接，所述反作用凸缘借助于轴向轴承(39)的插入抵靠在所述套管(2)的肩部(32)上；并且
-借助于插入在所述螺杆(12)与所述套管(2)之间的径向轴承(40)，所述螺杆(12)相对于所述套管(2)被居中并且被旋转地驱动；
-所述径向轴承(40)被定位在所述反作用凸缘(38)与所述螺母螺杆(10)之间的区域中。
18.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中：
-所述行星托架(16)包括两个环(41)，每个环形成一组轴向孔，所述一组轴向孔容纳所述行星螺杆(14)的端部并限定行星旋转轴线(17)；
-所述行星托架(16)被容纳在所述螺母螺杆(10)内部，并且所述行星托架相对于所述螺母螺杆(10)的平移借助于封闭装置或闭合装置而被阻止或约束在公差行程内，所述封闭装置或闭合装置被布置在所述螺母螺杆(10)的两个相对端部处。
19.根据权利要求18所述的工具(1)，其中，所述转换机构(9)包括与所述螺母螺杆(10)同轴的两个环形齿轮(28)，所述环形齿轮的内齿(29)与所述行星螺杆(14)中的每一个的相应的外齿(30)啮合，以便同步所有行星螺杆(14)绕它们自身的行星轴线(17)的转动运动；
其中，所述环形齿轮(28)被容纳在所述螺母螺杆(10)的相应内周向槽中，所述环形齿轮形成在所述螺母螺杆(10)的两个相对端处，但在相对于所述环(41)形成在轴向内侧上。
20.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中：
-所述螺母螺杆(10)包括两个环形滑瓦(43)，所述两个环形滑瓦与所述套管(2)的内表面接触；
-轴向引导键(44)，所述轴向引导键(44)固定在所述套管(2)的座中，并且与所述螺母螺杆(10)的外表面中的相应的轴向引导凹槽(45)接合；
-选择所述轴向引导键(44)的位置和长度，以便仅与两个滑瓦(43)中的第一滑瓦干涉，所述第一滑瓦在所述轴向引导键(44)处被中断，而所述滑瓦(43)的第二滑瓦不被中断。
21.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中，所述套管(2)形成抓握部分(18)、和用于连接至电蓄能器(4)的耦接部分(19)，所述电蓄能器能够被更换并且被充电，其中所述马达(3)是电力驱动的，并且能够借助于电源和控制电路(20)进行控制，所述电源和控制电路包括开关，与所述抓握部分(18)相邻布置的手动致动按钮(21)作用在所述开关上。
22.根据权利要求21所述的工具(1)，其中，所述套管(2)的所述抓握部分(18)围绕所述马达(3)并且沿着马达旋转轴线(22)延伸，所述马达旋转轴线(22)与所述致动轴线(7)、所述螺杆(12)的轴线和所述螺母螺杆(10)的轴线平行或同轴。
23.根据权利要求22所述的工具(1)，其中，所述抓握部分(18)还围绕所述减速和转换机构(5)并且至少部分地围绕所述转换机构(9)延伸。
24.根据权利要求23所述的工具(1)，其中，所述转换机构(9)的轴向行程、以及所述螺母螺杆(10)和所述行星螺杆(14)的轴向长度被包含在所述抓握部分(18)的长度内。
25.根据权利要求22所述的工具(1)，其中，所述转换机构(9)的轴向行程、以及所述螺母螺杆(10)和所述行星螺杆(14)的轴向长度延伸超过所述抓握部分(18)小于所述抓握部分(18)的长度的20％。
26.根据权利要求22所述的工具(1)，其中，所述转换机构(9)的轴向行程、以及所述螺母螺杆(10)和所述行星螺杆(14)的轴向长度延伸超过所述抓握部分(18)小于所述抓握部分(18)的长度的15％。
27.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，其中，所述减速和转换机构(5)被接收在所述套管(2)的管状部分内，所述管状部分具有：
-至少第一金属部分(31)，所述第一金属部分容纳所述转换机构(9)并形成内部金属肩部(32)，所述内部金属肩部充当将轴向推力施加至所述致动构件(6)的反作用支座；以及
-第二部分(33)，所述第二部分由塑料制成，并且至少部分地容纳所述减速器(23)并且不经受施加至所述致动构件(6)的轴向推力的轴向反作用力。
28.根据权利要求27所述的工具(1)，其中，所述第一金属部分(31)包括：
-前管(31')，所述前管具有前通道开口(35)，所述致动构件(6)在所述前通道开口中延伸或者延伸穿过所述前通道开口，以及
-后管(31”)，所述后管形成所述肩部(32)和后通道开口(36)，所述减速器(23)在所述后通道开口中或穿过所述后通道开口连接至所述转换机构(9)，
其中，所述前管(31')和所述后管(31”)相互连接，以便在所述前管与所述后管之间接收并且封装所述转换机构(9)，并且使所述反作用支座用于将所述轴向推力施加至所述致动构件(6)。
29.根据权利要求27所述的工具(1)，其中，由塑料制成的所述第二部分(33)连接至所述第一金属部分(31)，以便在所述第二部分与所述第一金属部分之间接收并封装所述减速器(23)。
30.根据权利要求28所述的工具(1)，其中，由塑料制成的所述第二部分(33)连接至所述第一金属部分(31)，以便在所述第二部分与所述第一金属部分之间接收并封装所述减速器(23)。
31.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，所述工具是便携式的且可手动使用的工具，并且所述工具选自由棒工具和枪形工具组成的组。
32.根据权利要求1至6中任一项所述的工具(1)，所述工具包括安全离合器(46)，所述安全离合器连接至所述减速和转换机构(5)，并且被配置为，以便当克服所述安全离合器(46)的扭矩设定时，自动地使所述马达(3)的旋转运动从所述致动构件(6)的运动解耦，
其中，所述工具(1)的电源和控制电路(20)包括检测设备(47)，所述检测设备检测所述安全离合器(46)的激活并根据所述安全离合器(46)的激活而自动地关闭所述马达(3)。
33.一种可手动操作以压缩或切割的手持式工具(1)，所述工具(1)成形为细长棒形或枪形，并且包括：
-套管(2)，所述套管形成抓握部分；
-马达(3)，所述马达由所述套管(2)支承；
-减速和转换机构(5)，所述减速和转换机构由所述套管(2)支承并连接至所述马达(3)和致动构件(6)，其中，所述减速和转换机构(5)被配置为使所述致动构件(6)响应于所述马达(3)的旋转运动而沿着致动轴线(7)平移；
-工作头(8)，所述工作头连接至所述套管(2)并且与所述致动构件(6)相互作用，使得所述工作头(8)响应于所述致动构件(6)的平移而执行压缩或切割运动，
其中，所述减速和转换机构(5)包括具有行星滚柱螺杆(10、12、14)的转换机构(9)、以及多级行星减速器(23)，所述多级行星减速器与所述马达(3)的轴连接并且布置在所述转换机构(9)的上游。
34.根据权利要求33所述的工具(1)，所述工具包括安全离合器(46)，所述安全离合器连接至所述减速和转换机构(5)，并且被配置为，以便当克服所述安全离合器(46)的扭矩设定时，自动地使所述马达(3)的旋转运动从所述致动构件(6)的运动解耦，
其中，所述工具(1)的电源和控制电路(20)包括检测设备(47)，所述检测设备检测所述安全离合器(46)的激活并根据所述安全离合器(46)的激活而自动地关闭所述马达(3)。
35.根据权利要求34所述的工具(1)，其中，所述检测设备(47)检测所述马达(3)的一个或多个电量，并且所述电源和控制电路(20)被配置为根据检测到的所述马达(3)的一个或多个电量检测或识别所述安全离合器(46)的激活。
36.根据权利要求35所述的工具(1)，其中，所述检测设备(47)检测所述马达(3)的电流。
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