CN116922327A - 用于锤具的冲击机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冲击工具的冲击机构，该冲击机构包括：壳体；活塞，其可滑动地布置在壳体中并适于将冲击力传递到工具头；和电磁线圈，其布置在活塞和壳体之间。电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场，从而使活塞在壳体中移动。

Description

用于锤具的冲击机构

技术领域

本申请大体上涉及用于动力锤具的冲击机构，更具体地涉及用于动力锤具的电磁冲击机构。

背景技术

各种动力锤具(例如钉枪、拆卸锤、凿岩锤、旋转锤、自动锤、冲击锤等)通常用于对工具头施加重复的力。该工具头例如为锤头或紧固件(例如，钉子)。传递到工具头的力可用于例如破碎石头、切穿金属或成形金属。一种被称为空气锤的这样的工具通常用于破碎和/或切割金属和/或石头。

空气锤通常使用压缩空气来驱动活塞，该活塞产生冲击力，该冲击力被施加到设计用于凿、切割和/或成形金属、石头或其它材料的工具头上。这些空气锤具需要连续供应的压缩空气来进行操作。因此，这些工具被限制在具有恒定压缩空气供应的工地使用。

用于将力传递到工具头的另一种工具是钉枪。尽管这种传统的工具使用可以由电池提供动力的马达来驱动的冲击机构，但是这些工具中的冲击机构不像空气锤能提供足够的冲击力来凿、切割和成形金属、石头或其它材料。

其它传统的工具利用电动冲击机构将力传递到工具头。尽管这些工具使用由电池提供动力的马达，但是这些冲击机构也不能传递足够的冲击力来凿、切割和成形金属、石头或其它材料。

发明内容

本发明广泛地涉及一种用于电磁锤具的冲击机构，该电磁锤具通过外部电源(例如墙壁插座和/或发电机插座)或电池(诸如例如18V电池)由电力提供动力。该冲击机构包括活塞，该活塞通过强制电磁线圈和返回电磁线圈来驱动，以反复冲击锤头。活塞包括布置在活塞端部的非磁性间隔件，该非磁性间隔件适于冲击锤头。非磁性间隔件减少了活塞和/或锤头的残余磁化强度，以限制活塞粘附到锤头上；减少了围绕非活动的强制电磁线圈行进的磁通量，这增加了由返回电磁线圈产生的将活塞拉离锤头的力；并且通过活塞和冲击机构壳体以及电磁线圈的电阻减小来减小磁抗(也称为磁阻)，这增加了驱动活塞冲击锤头的磁力。

在一实施例中，本发明广泛地包括一种用于冲击工具的冲击机构。该冲击机构包括：壳体；活塞，其可滑动地布置在壳体中并适于将冲击力传递到工具头；和强制电磁线圈以及返回电磁线圈，强制电磁线圈以及返回电磁线圈布置在活塞和壳体之间。该强制电磁线圈以及返回电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使活塞移动。

在另一实施例中，本发明广泛地包括一种冲击工具，其具有：壳体，该壳体适于通过工具头保持机构与工具头联接；和布置在该壳体中的冲击机构。该冲击机构包括：冲击机构壳体；活塞，其可滑动地布置在冲击机构壳体中并适于将冲击力传递到工具头；和强制电磁线圈以及返回电磁线圈，强制电磁线圈以及返回电磁线圈布置在活塞和冲击机构壳体之间。该强制电磁线圈以及返回电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使活塞移动。

在另一实施例中，本发明广泛地包括一种冲击锤，其具有：壳体，该壳体适于通过工具头保持机构与工具头联接；和布置在该壳体中的冲击机构。该冲击机构包括：冲击机构壳体；活塞，其可滑动地布置在冲击机构壳体中并适于将冲击力传递到工具头；强制电磁线圈以及返回电磁线圈，强制电磁线圈以及返回电磁线圈布置在活塞和冲击机构壳体之间；和套筒，其布置在活塞和强制电磁线圈以及返回电磁线圈之间。该强制电磁线圈以及返回电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使活塞移动。

在另一实施例中，本发明广泛地包括一种用于冲击工具的冲击机构。该冲击机构具有壳体。该冲击机构包括：活塞，其可滑动地布置在壳体中并适于将冲击力传递到工具头；和第一电磁线圈、第二电磁线圈以及第三电磁线圈，第一电磁线圈、第二电磁线圈以及第三电磁线圈布置在活塞和壳体之间。该第一电磁线圈、第二电磁线圈以及第三电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使活塞移动。

附图说明

为了便于理解所寻求保护的主题，在附图中示出了其实施例，对其检视后，当结合以下描述考虑时，应当容易地理解和认识所寻求保护的主题、其构造和操作以及其许多优点。

图1是包括了根据本发明实施例的冲击机构的示例性锤具的透视图。

图2是沿图1的线2-2截取的图1的示例性锤具的剖视图。

图3是与图1的示例性锤具一起使用的冲击机构的实施例的剖视图。

图4是当使用本发明的实施例时图1的示例性锤具的示例性静磁通量密度图。

图5是与图1的示例性锤具一起使用的冲击机构的另一实施例的剖视图。

具体实施方式

虽然本发明可以有许多不同形式的实施例，但是在附图中示出了将在本文中详细描述的本发明的优选实施例，应当理解，本公开被认为是本发明的原理的示例，而不是要将本发明的宽泛方面限制为所示的实施例。如本文所用，术语“本发明”并不旨在限制所要求保护的发明的范围，而是仅出于解释目的用于讨论本发明的示例性实施例的术语。

本发明广泛地涉及一种用于电磁锤具的冲击机构，该电磁锤具通过外部电源(例如墙壁插座和/或发电机插座)或电池(例如18V电池)由电力提供动力。冲击机构包括活塞，该活塞通过强制电磁线圈和返回电磁线圈来驱动，以反复冲击传统锤头。活塞包括布置在活塞端部的非磁性间隔件，该非磁性间隔件适于冲击锤头。非磁性间隔件减少了活塞和/或锤头的残余磁化强度，以限制活塞磁性地粘附到锤头上；减少了围绕非活动的强制电磁线圈行进的磁通量，这增加了由返回电磁线圈产生的将活塞拉离锤头的力；并且通过活塞和冲击机构壳体以及电磁线圈的电阻减小来减小磁抗(也称为磁阻)，这增加了驱动活塞冲击锤头的磁力。

参考图1至3，示出了与本发明一起使用的示例性冲击工具100(诸如例如，由电池提供动力的冲击锤具)。冲击工具100包括壳体102，该壳体具有手柄部104和冲击壳体部106。冲击机构108布置在冲击壳体部106中。壳体102可以包括或联接到工具头110，可以使用任何已知的工具头保持机构128进行联接。该工具头设计成以已知方式与工具一起使用，例如用于凿、切割和成形金属、石头或其它材料。该工具例如为凿子、切割件、刮刀、冲头、锤子等。可替代地，冲击工具100是钉枪。在该实施例中，壳体102包括紧固件保持器(未示出)，使得冲击机构能够将冲击力传递到紧固件(诸如例如钉子)。

用于控制冲击工具100的操作的触发器112以已知的方式布置在手柄部104上。如下所述，触发器112的下压使得冲击机构108反复冲击工具头110。在一实施例中，冲击工具100由电池(未示出)提供动力，例如为可充电电池，其可以可拆卸地安装在壳体102的电池接口114处。在一实施例中，电池为18V可充电电池。

冲击机构108包括冲击机构壳体116，该冲击机构壳体116包围活塞118、套筒120以及强制电磁线圈122和返回电磁线圈124。如下所述，冲击机构108在触发器112致动时将冲击力传递到工具头110。

在一实施例中，冲击机构壳体116由铁质材料(例如钢)制成，但是本发明不限于此，可以使用任何合适的材料。冲击机构壳体116包括适于接纳工具头110的开口126，以允许活塞118冲击工具头110以向其传递力。在另一实施例中，冲击机构壳体116包括螺纹部130，该螺纹部130适于螺纹联接到工具头保持机构128。

活塞118可滑动地布置在冲击机构壳体116和/或套筒120中。在一实施例中，活塞118由铁质材料(例如钢)制成，但是本发明不限于此，可以使用任何合适的磁性材料。活塞118的端部132包括非磁性间隔件134，诸如例如垫圈或圆盘(puck)。可使用粘合剂将非磁性间隔件134压到和/或附接到活塞118上。在一实施例中，非磁性间隔件134由钛制成，但是本发明不限于此，可以使用任何合适的非磁性材料。非磁性间隔件134起到隔绝物的作用，该隔绝物降低了活塞118和/或工具头110的残余磁化强度，该残余磁化强度会使得活塞118难以与工具头110分离开来。非磁性间隔件134还减小围绕非活动的强制线圈122行进的磁通量，从而增加返回线圈124产生的以将活塞118拉离工具头110的力。

套筒120围绕活塞118并布置在活塞118与强制电磁线圈122和返回电磁线圈124之间。套筒120由非磁性材料构成。套筒120用作活塞118的支承表面。在一实施例中，套筒120由合成热塑性聚合物(诸如例如尼龙复合材料)构成。然而，本发明不限于此，可以使用任何合适的非磁性材料。

强制电磁线圈122和返回电磁线圈124交替地被激活以产生相应的相对磁场，从而使活塞118朝向或远离工具头110移动。强制电磁线圈122和返回电磁线圈124围绕套筒120和活塞118布置。当返回电磁线圈124被激活并且强制电磁线圈122被去激活时，使得活塞118远离工具头110移动。当强制电磁线圈122被激活并且返回电磁线圈124被去激活时，使得活塞118朝向工具头110移动以向其传递冲击力。

在一实施例中，活塞118具有在大约21mm至34mm范围内的外径，冲击机构壳体116具有在大约68mm至72mm范围内的外径，并且强制电磁线圈122和返回电磁线圈124各自具有在大约27mm至37mm范围内的内径。优选地，活塞118的外径大约为33.19mm，冲击机构壳体116的外径大约为72mm，并且强制电磁线圈122和返回电磁线圈124的内径大约为37mm。根据本发明实施例的冲击机构108具有减小的磁抗和磁通密度以及增大的磁力。根据一实施例的冲击机构108以每分钟3000次冲击对工具头110产生大约2500磅的力(例如lbf)。此外，强制电磁线圈122和返回电磁线圈124的线圈绕组的数量大约为100，更优选地大约为112，这减小了电磁线圈的电阻。图4示出了冲击机构108的一实施例在位置零(即，活塞118接触工具头110的位置)时的静磁通量密度图。在该图中，套筒120和非磁性间隔件134被建模为空气间隙。

在另一实施例中，如图5所示，冲击机构208布置在冲击壳体部106中，并且触发器112的下压使得冲击机构208反复冲击工具头110。冲击机构208包括冲击机构壳体216，该冲击机构壳体216包围活塞218、套筒220、以及第一电磁线圈222、第二电磁线圈224和第三电磁线圈238。除了使用了三个电磁线圈来移动活塞218以将冲击力传递到工具头210外，冲击机构208基本上类似于上述的冲击机构108。

冲击机构壳体216和开口226基本上与上述冲击机构壳体116和开口126相同。

活塞218和套筒220也基本上与上述活塞118和套筒120相同。与上述活塞118类似，活塞218的端部232包括与上述非磁性间隔件134基本类似的非磁性间隔件234。

第一电磁线圈222、第二电磁线圈224和第三电磁线圈238交替地被激活以产生相应的磁场，从而使活塞218朝向或远离工具头210移动。第一电磁线圈222、第二电磁线圈224和第三电磁线圈238围绕套筒220和活塞218布置。

在操作期间(即，当使用者致动触发器112时)，第二电磁线圈224被激活以使活塞218远离工具头210移动。然后，第三电磁线圈238被激活以将活塞218移动到离工具头210最远的位置处。再次激活第二电磁线圈224，以使活塞218朝向工具头210移动。当活塞218足够靠近第一电磁线圈222时，第一电磁线圈222被激活，以使活塞218向工具头210传递冲击力。控制器(例如，设置在手柄部104中的控制器136)可以使用例如开环控制按顺序控制电磁线圈的激活。例如，该顺序可以如下反复实施：第二电磁线圈224被激活t秒，第三电磁线圈238被激活t秒，第二电磁线圈224再次被激活t秒，然后第一电磁线圈222被激活t秒。在一实施例中，第三电磁线圈238被激活的时间比第一电磁线圈222和第二电磁线圈224多，以允许活塞218远离工具头210行进得更远，从而所有三个电磁线圈都可以向活塞218增加额外的动能。换句话说，当使用者致动触发器112时，控制器136反复地激活第二电磁线圈224持续t秒、第三电磁线圈238持续2×t秒、第二电磁线圈224再持续t秒、以及第一电磁线圈222持续t秒。

在工具100的操作过程中，当使用者对抵靠工件/表面的工具100施加力时，工具头110/210被向内推向活塞118/218。当使用者致动触发器112时，强制电磁线圈122和返回电磁线圈124或第一电磁线圈222、第二电磁线圈224和第三电磁线圈238由控制器(例如，设置在手柄部104中的控制器136，该控制器可以是印刷电路板)交替地激活，以分别产生相对的磁场，这些磁场在套筒120/220内以往复方式驱动活塞118/218，从而反复地将力传递到工具头110/210。

由此，本发明提供了一种用于锤具的冲击机构，该冲击机构在不需要压缩空气的情况下提供了强大的冲击力。该冲击机构可以由可充电电源(诸如例如电池)提供动力，同时仍然提供足够的冲击力以凿、切割和成形金属和/或石头。

如本文所使用的，术语“联接”及其功能等效者不一定局限于两个或多个部件的直接机械联接。相反，术语“联接”及其功能等效者旨在表示两个或更多个物体、特征、工件和/或环境物质之间的任何直接或间接的机械、电或化学连接。在一些示例中，“联接”也表示一个对象与另一个对象是一体的。

以上描述和附图中所陈述的事项仅以说明的方式提供，而不是作为限制。虽然已经示出和描述了特定的实施例，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在不偏离本发明人贡献的更广泛方面的情况下进行改变和修改。当从基于现有技术的适当角度来看时，所寻求的保护的实际范围旨在在权利要求中限定。

Claims (28)

1.一种用于冲击工具的冲击机构，所述冲击机构具有壳体，所述冲击机构包括：

活塞，其可滑动地布置在所述壳体中，并适于将冲击力传递到工具头；和

强制电磁线圈以及返回电磁线圈，所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈布置在所述活塞和所述壳体之间，其中所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使所述活塞移动。

2.根据权利要求1所述的冲击机构，其还包括套筒，所述套筒布置在所述活塞与所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈之间。

3.根据权利要求2所述的冲击机构，其中所述套筒由尼龙复合材料制成。

4.根据权利要求1所述的冲击机构，其中所述壳体包括适于接纳所述工具头的开口。

5.根据权利要求1所述的冲击机构，其中所述壳体包括适于与工具头保持机构螺纹联接的螺纹部。

6.根据权利要求1所述的冲击机构，其中所述活塞包括间隔件，所述间隔件由布置在所述活塞的端部的非磁性材料构成。

7.根据权利要求6所述的冲击机构，其中所述非磁性材料包括钛。

8.根据权利要求1所述的冲击机构，其中当所述返回电磁线圈被激活并且所述强制电磁线圈被去激活时，使得所述活塞远离所述工具头移动，并且

当所述强制电磁线圈被激活并且所述返回电磁线圈被去激活时，使得所述活塞朝向所述工具头移动。

9.根据权利要求1所述的冲击机构，其中所述活塞具有在大约21mm至34mm范围内的活塞外径，所述冲击机构壳体具有在大约68mm至72mm范围内的壳体外径，并且所述强制电磁线圈和所述返回电磁线圈各自具有在大约27mm至37mm范围内的内径。

10.根据权利要求9所述的冲击机构，其中所述活塞外径大约为33.19mm，所述壳体外径大约为72mm，并且所述强制电磁线圈和所述返回电磁线圈的内径大约为37mm。

11.一种冲击工具，其具有壳体，所述壳体适于通过工具头保持机构与工具头联接，所述冲击工具包括：

冲击机构，其布置在所述壳体中并且包括：

冲击机构壳体；

活塞，其可滑动地布置在所述冲击机构壳体中并适于将冲击力传递到所述工具头；和

强制电磁线圈以及返回电磁线圈，所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈布置在所述活塞和所述冲击机构壳体之间，其中所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使所述活塞移动。

12.根据权利要求11所述的冲击工具，其中所述冲击机构还包括套筒，所述套筒布置在所述活塞与所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈之间。

13.根据权利要求12所述的冲击工具，其中所述套筒由合成热塑性聚合物材料构成。

14.根据权利要求11所述的冲击工具，其中所述壳体包括适于接纳所述工具头的开口，以及适于与工具头保持机构螺纹联接的螺纹部。

15.根据权利要求11所述的冲击工具，其中所述活塞包括间隔件，所述间隔件由布置在所述活塞的端部的非磁性材料构成。

16.根据权利要求15所述的冲击工具，其中所述非磁性材料包括钛。

17.根据权利要求11所述的冲击工具，其中所述冲击工具由电池提供动力。

18.根据权利要求11所述的冲击工具，其中所述活塞具有在大约21mm至34mm范围内的活塞外径，所述壳体具有在大约68mm至72mm范围内的壳体外径，并且所述强制电磁线圈和所述返回电磁线圈各自具有在大约27mm至37mm范围内的内径。

19.一种冲击锤具，其包括：

壳体，所述壳体适于通过工具头保持机构与工具头联接；和

冲击机构，其布置在所述壳体中并且包括：

冲击机构壳体；

活塞，其可滑动地布置在所述冲击机构壳体中并适于将冲击力传递到所述工具头；

强制电磁线圈以及返回电磁线圈，所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈布置在所述活塞和所述冲击机构壳体之间，其中所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使所述活塞移动；和

套筒，所述套筒布置在所述活塞与所述强制电磁线圈以及所述返回电磁线圈之间。

20.根据权利要求19所述的冲击锤具，其中所述活塞包括间隔件，所述间隔件由布置在所述活塞的端部的非磁性材料构成。

21.一种用于冲击工具的冲击机构，所述冲击机构具有壳体，所述冲击机构包括：

活塞，其可滑动地布置在所述壳体中并适于将冲击力传递到工具头；和

第一电磁线圈、第二电磁线圈以及第三电磁线圈，所述第一电磁线圈、所述第二电磁线圈以及所述第三电磁线圈布置在所述活塞和所述壳体之间，其中所述第一电磁线圈、所述第二电磁线圈以及所述第三电磁线圈被交替地激活以产生相应的磁场来使所述活塞移动。

22.根据权利要求21所述的冲击机构，其还包括套筒，所述套筒布置在所述活塞与所述第一电磁线圈、所述第二电磁线圈以及所述第三电磁线圈之间。

23.根据权利要求22所述的冲击机构，其中所述套筒由尼龙复合材料制成。

24.根据权利要求21所述的冲击机构，其中所述壳体包括适于接纳所述工具头的开口。

25.根据权利要求21所述的冲击机构，其中所述壳体包括适于与工具头保持机构螺纹联接的螺纹部。

26.根据权利要求21所述的冲击机构，其中所述活塞包括间隔件，所述间隔件由布置在所述活塞的端部的非磁性材料构成。

27.根据权利要求26所述的冲击机构，其中所述非磁性材料包括钛。

28.根据权利要求24所述的冲击机构，其中所述第三电磁线圈离所述开口最远，并且其中在所述冲击工具的操作期间，所述第三电磁线圈被激活的时间比所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈被激活的时间长。