CN1299881C - 气动螺丝刀 - Google Patents

Abstract

一种保证活塞完全回到其顶部死点的气动螺丝刀，包括外框架；设置在外框架内并可围绕其轴线旋转的气动机；气缸，返回腔限定在外框架和气缸之间，从而压缩空气通过空气流动孔自气缸流动到返回腔并通过空气引入孔自返回腔流入到气缸中；主活塞，主活塞具有邻接端；设置在主活塞上并与气缸密封接触的密封部件；缓冲器；以及辅助活塞。在螺丝驱动结束时主活塞首先到达其底部死点，然后辅助活塞到达其底部死点。在辅助活塞到达其底部死点之前，并且在主活塞移动通过预定位置之后，压缩空气被引入到返回腔中。在主活塞到达底部死点之后，可以防止返回腔中的压缩空气施加到辅助活塞上。

Description

气动螺丝刀

技术领域

本发明涉及一种气动螺丝刀，该气动螺丝刀通过活塞提供轴向驱动力且通过气动机提供旋转力用于将带螺纹的紧固件旋入木质部件等中。

背景技术

美国专利No.6,026,713公开了一种气动螺丝刀，包括与形成在紧固件的头部中的槽结合的螺丝刀头。螺丝刀头连接到活塞，该活塞在气动压力施加到其一侧时沿螺丝刀头的轴向方向被驱动。此外，气动机用于围绕其轴线旋转活塞。这样，螺丝刀头可轴向移动，同时围绕其轴线旋转以将紧固件拧入目标中。此外，缓冲器被提供以吸收移动到底部死点的活塞的动能。与触发器相关联的操作阀用于打开主阀，以将气动压力施加到活塞上。

所公开的螺丝刀还包括返回腔，压缩空气聚集在返回腔中用于将压缩的空气施加到活塞以将活塞和螺丝刀头移动到它们初始的位置。具体而言，当活塞将到达其底部死点时压缩空气开始在返回腔中聚集。当活塞邻接缓冲器时螺钉紧固操作终止，聚集在返回腔中的压缩空气将施加到活塞的相对侧以将活塞和螺丝刀头返回到它们的初始位置。

发明内容

本发明人发现在传统螺丝刀中有这样的缺陷，这样活塞和螺丝刀头没有充分回复到它们原始的位置，如果在完成螺钉驱动操作之后预定量的压缩空气聚集在返回腔中之前触发器被释放，或者如果活塞由于不充分的螺钉驱动操作而没有到达底部死点，例如由于螺丝刀头从紧固件的头部偶然脱离的缘故。这种缺陷发生的缘故是由于当紧随完成螺钉驱动操作之前的时间活塞到达其底部死点时压缩空气开始聚集到返回腔中。

为了提高活塞的返回动作，在活塞到达其底部死点之前可以开始将压缩空气供给到返回腔中。但是在后者的情况下，返回腔中的压缩空气流入活塞的螺丝刀头侧。因此，流动的压缩空气阻挡活塞朝向其底部死点的运动，这反过来减小了活塞的驱动或者推动力。结果，可能很容易发生螺丝刀头从紧固件的头部意外脱离。

因此，本发明的目标是克服上述问题，并提供改良的气动螺丝刀，以保证将活塞和螺丝刀头完全回复到它们的原始位置并在不对活塞朝向其底部死点运动产生阻力的情况下执行完成螺钉驱动操作。

本发明的这些和其它目标将通过构造以保证活塞回复和螺丝刀头回到它们的原始位置的主活塞和辅助活塞来获得。

具体而言，本发明提供了一种气动螺丝刀，包括外框架；气动机，所述气动机设置在外框架内并可围绕其轴线旋转；气缸，所述气缸固定地设置在外框架内，并形成至少一个压缩空气引入孔和至少一个压缩空气流动孔，返回腔限定在外框架和气缸之间，从而压缩空气通过空气流动孔自气缸流动到返回腔并通过空气引入孔自返回腔流入到气缸中；主活塞，所述主活塞可滑动地设置在气缸中并且在其顶部死点和底部死点之间沿气缸的轴向方向可移动，所述主活塞是限定了内部空间和外部空间的套筒状结构的形式并且形成有允许内部空间和外部空间之间流体连通的第一连通孔，主活塞具有邻接端；密封部件，所述密封件设置在主活塞上并与气缸密封接触；缓冲器，所述缓冲器设置在气缸上，主活塞的邻接端适于坐置在缓冲器上以便通过空气流动孔相对于返回腔关闭主活塞的内部空间，所述主活塞的邻接端具有第一外径并且缓冲器具有环形邻接凸起，该环形邻接凸起具有比第一外径小的第二外径，且所述空气引入孔与缓冲器的环形邻接凸起相邻定位；以及辅助活塞，所述辅助活塞在其顶部死点和底部死点之间可沿轴向方向移动且通过气动机的旋转可围绕其轴线旋转，辅助活塞具有中空部分、中间部分和设置有活塞部分和螺丝刀头连接部分的另一个端部，至少中间部分和另一个端部设置在主活塞的内部空间中，且活塞部分相对主活塞可滑动移动，第二连通孔形成在中间部分以与中间部分和主活塞的内部空间相连通，空气流动孔被定位以允许在主活塞朝向其底部死点运动过程中主活塞的密封件移动通过空气流动孔之后，以及在活塞部分打开第一连通孔之后且辅助活塞到达其底部死点之前，内部空间中的压缩空气通过第一连通孔导引到返回气腔中。

附图说明

在图中：

图1是根据本发明实施例的螺丝刀初始状态的部分剖视侧视图；

图2显示了螺丝刀在其螺丝驱动阶段的主要部分的剖视图；

图3显示了螺丝刀主要部分并显示了在完成螺丝驱动操作阶段时的的剖视侧视图；以及

图4显示了放大的剖视图，尤其是图2中所示的阶段中螺丝刀的活塞缓冲器的视图。

具体实施方式

根据本发明实施例的气动螺丝刀将参照图1-4进行说明。下述说明中的方向基于螺丝刀保持在垂直的方向上进行限定，螺丝刀头往下延展，把手往后延展。毋庸置言，螺丝刀的实际方向在使用时由于方便性将经常变化。

气动螺丝刀1包括主体5。所述主体5构成主体的外框架。所述主体5包括手柄5’。主体5具有限定自手柄5’延展到刀主体5上部的压缩空气腔4的内侧空间。压缩空气腔4与在手柄5’后端的用于引入压缩空气的吸入端口35相连通。触发杠杆33、通过触发杠杆33打开或者关闭的操作阀30、通过操作阀30打开或者关闭的主阀设置在主体5上。

气动机2设置在主体5的顶部。气动机2具有当其接收压缩空气时围绕其轴线可旋转的转子。所述转子结合星齿轮单元3以将减速旋转传送到旋转部件6。旋转部件6导致与转子旋转同步的旋转。所述旋转部件6是具有底部的圆柱形状。旋转部件6被可旋转支撑在主体5中。

旋转部件6具有形成有一对沿轴向方向延展的槽10的内周表面。在旋转部件6内，设置旋转滑动部件7。旋转滑动部件7具有上部部分，一对凸起8自所述上部部分突出，并可滑动地与一对槽10接合以允许旋转滑动部件7相对旋转体6沿轴向方向移动。旋转滑动部件7限定空气屏蔽表面14。

用作辅助活塞的轴9沿主体5的纵向方向旋转。所述轴9具有通过销7A固定到旋转滑动部件7的上端部分、中间部分和下部部分。在上部端部和中间部分中，沿轴9的轴向方向延展的空气供给孔38和沿其径向方向延展并与空气供给孔38相连通的小直径孔37被形成以将压缩空气供给到活塞部分13，这将在后面说明。

在轴9的下部设置螺丝刀头组装部分40、活塞部分13、凸缘部分25。螺丝刀头组装部分40设置在轴9的下端部分上用于组装螺丝刀头11。活塞部分13作为轴9的外周部分设置在紧邻螺丝刀头组装部分40之上的位置上。活塞部分13具有设有O形环13A的外周表面。凸缘部分25作为轴9的外周部分设置在活塞部分13之下的位置上用于确定螺丝紧固操作的结束。

气缸12设置在主体5中并沿轴9的轴向方向延展。主活塞21可滑动地设置在气缸12中。主活塞21可滑动地设置在气缸12中。主活塞21设置在旋转滑动部件7之下并被设置以围绕轴9的一部分。即，轴9的上端部分的下部、中间部分、和下部部分通过主活塞21围绕。主活塞21具有包括顶端、上部中空部分和下部中空部分的中空部分22，轴9通过所述中空部分22延展。上部中空部分的内径大于轴的外径并小于活塞部分13的外径。下部中空部分的内径大于上部中空部分的内径以允许活塞部分13滑动接合。即，O形环13A与下部中空部分滑动接触。此外，凸缘部分25具有比下部中空部分22的内径小的外径。因此，微小的环形空间限定在凸缘部分25和下部中空部分22之间。

与气缸12的内周表面滑动接触的O形环45在主活塞21的下外周表面组装。此外，与气缸12的内周表面滑动接触的另一个O形环46组装在外周表面和O形环45之上。活塞孔39形成在主活塞21中的O形环45和46之间的位置上，用于在主活塞21的内外之间提供连通。活塞孔39用作本发明中的第一连通孔。

旋转滑动部件7具有在其上表面敞开的连通孔，空气供给孔38与旋转部件6的内部通过连通孔相连通。小直径孔37适于将空气供给孔38与主活塞21的内部空间相连通。小直径孔37用作本发明中的第二连通孔。

板部分15设置在气缸12的上部部分上。板部分15适于当旋转滑动部件往下移动预定的距离时允许旋转滑动部件7的空气屏蔽表面14相邻。排气孔16形成在板部分15之下。排气孔16与气动机2的空气进入开口(未示出)通过空气通道(未示出)相连通。

返回腔20通过主体5的下部部分和气缸12的外周表面之间的空间限定。气缸12的下部部分形成有压缩空气流动孔23用于将压缩空气引入到返回腔20中。用作止回阀的橡胶环47设置在压缩空气流动孔23的各出口开口之上用于防止返回腔20中的压缩空气流回到气缸12中。在气缸12的下部，多个压缩空气引入孔24形成在压缩空气流动孔23之下的位置上，用于在返回腔20和气缸12之间提供流体连通。

活塞缓冲器31设置在气缸12的下部。主活塞21的底表面和轴9的凸缘部分25在主活塞21和轴9到达底部死点时碰到活塞缓冲器31。具体而言，如图4中所示，活塞缓冲器31设有环形邻接凸起50，主活塞21的底端连接在邻接凸起50上。主活塞21底端的外径稍微比邻接凸起50的外径大。

孔5a形成在主体5的最下部分以允许螺钉18和螺丝刀头11从中通过。孔5a的内径稍微大于螺丝刀头11的外径，这样在他们之间间限定微小的空间。此微小的空间用作空气排放通道，通过所述空气排放通道，气缸12内和活塞部分13之下的空气在活塞部分13的往下冲程的过程中被排放到外部环境中。

具体而言，为了提供充分的活塞部分13的推动力或者往下的移动力，充分大体积的空气必须平稳地通过微小空间排放。因此，微小空间必须足够大以方便空气排放。相反，微小空间必须足够小以在活塞部分13之下的气缸空间中保持充分高的压力以在完成紧固件的驱动之后向上往回移动所述轴9。后者较高的压力通过压缩空气引入孔24自返回气腔20供给到活塞部分13之下的气缸空间中。结果，微小空间的面积被构造以试图平衡冲突的需要。

鼻部分36被提供到主体5的最下部分。料斗17连接到主体5。料斗17在其中容纳多个螺钉，所述螺钉通过互连带并排安置(未示出)。螺钉进给器19设置在料斗17中和与鼻部分36相邻的位置以自动将螺丝阵列的前端螺钉供给到鼻部分36。与操作阀30互锁关系的推杆26被设置在螺钉进给器19之下的位置上。

接着，将说明如此构造的气动螺丝刀的操作。

在螺丝刀中，不仅操作阀30而且推杆26自图1所示的状态操作以开始驱动操作。在此情况下，在推杆26推动工件(未示出)之后通过拉动触发杆33，或者将推杆26压靠到工件(未示出)同时拉动触发杆33实现螺钉紧固。

当压缩空气吸入端口35连接到压缩机(未示出)时，压缩空气引入到压缩空气腔4和操作阀30中。如果操作阀30操作，同时推杆26被压靠到工件，主阀28打开，这样，压缩空气通过空气通道(未示出)被传输到旋转部件6中。结果，空气压力施加到主活塞21的上表面上。

此外，气压也施加到轴9的活塞部分13的上表面，因为压缩空气可以通过空气供给孔38和小直径孔37。此外，泄漏到旋转部件6的内周表面和主活塞21的外周表面之间的中空空间中的压缩空气也通过活塞孔39(参看图1)施加到活塞部分13的上表面。这样，主活塞21和轴9被往下推动。

如果活塞部分13的往下运动，即，轴9的运动由于当轴9强制地从互锁带中移除螺钉时产生的阻力而减速，在螺钉18的尖端被驱动到工件中之前主活塞21追上活塞部分13。结果，主活塞21和轴9一体往下移动，这样螺丝刀头11将螺钉18驱动到工件中。顺便提及的是，在主活塞21的O形环46相对气缸12开始滑动运动时，通过活塞孔39的压缩空气将不再施加到轴9的活塞部分13的上表面上，因为自活塞孔39的流体通道由O形环46阻塞。在后者的情况下，通过空气供给孔38和小直径孔37的压缩空气将施加到活塞部分13的上表面上。

紧随主活塞21到达其底部死点之前并在O形环45移动通过压缩空气流动孔23时，压缩空气流动孔23开始通过空气供给孔38、小直径孔37和活塞孔39将压缩空气流入返回腔20中。另一方面，供给到旋转部件6中的压缩空气通过通气孔16供给到气动机2中用于旋转气动机2。气动机2的旋转通过星齿轮单元3被传输到旋转部件6和旋转滑动部件7。

如图2中所示，在主活塞21到达其底部死点之后，螺丝刀头11只通过辅助活塞即轴9的推动继续往下运动，这样螺钉18可以被螺纹连接到工件中。在这种情况下，由于主活塞21的底表面即主活塞21的邻接端与活塞部件31紧密接触，返回腔20中的压缩空气不能进入由主活塞21和轴9所限定的下部空间中。结果，活塞部分13的推力可以被保持以避免螺丝刀头11由于推力不足的缘故从螺丝头部意外脱离。

在这种情况下，由于主活塞21的底端和环形邻接凸起50之间的外径差异很小以在主活塞21的底端提供充分小的压力施加区域以将主活塞返回到其顶部死点，即使在返回腔20中的压力水平在螺丝紧固操作的结束阶段增加，只要旋转部件6中的压力水平仍然足以将主活塞保持到其底部死点，主活塞21仍可以保持在底部死点。

当螺钉18被紧固到预定的深度，旋转滑动部件7的空气屏蔽表面14邻接在板部分15上，如图3中所示，以停止旋转滑动部件7进一步往下运动。同时，旋转部件6和通气孔16之间的空气连通将被阻止以停止气动机2的旋转，由此完成螺丝驱动操作。此外，当凸缘部分25座落在缓冲器31上，轴9不能再移动以终止紧固操作。

此处，由于孔5a和螺丝刀头11之间的空间足够的小，活塞部分13之下的气缸12中的压力根据活塞部分13的往下运动逐渐增加。此压力增加阻碍了活塞部分13往下运动。但是，由于凸缘部分25设置在活塞部分13之下，且环形空间被限定在凸缘部分25和气缸12之间，气缸12内和活塞部分13之下的内部体积与没有设置凸缘和在凸缘部分的位置上设置活塞部分相比是足够的，由于提供了足够大的体积，容积中的压力增加程度可以被调节，这允许活塞部分13即使在紧固操作的结束阶段也能平稳的移动。

如果操作阀30被释放，旋转部件6中的压缩空气将排放到空气中，返回腔20中的压缩空气通过压缩空气引入孔24并被施加到主活塞21的底表面上，因为如图4中所示主活塞21的底端的外径稍微大于邻接凸起50的外径。

根据主活塞21的运动，主活塞21和活塞缓冲器31之间的空气屏蔽变得无效，这样来自返回腔20的压缩空气将施加到活塞部分13的下侧。由此，当旋转部件6之内的内压降低时，活塞部分13和螺丝刀头11回到它们的原始位置。同时，后续螺钉18通过螺钉进给器19供给到与螺丝刀头11对齐的位置，然后主活塞21和轴9回到最初的位置。

如上所述，当与活塞缓冲器31的凸起50邻接时主活塞21到达底部死点，供给到返回腔的压缩空气被启动，即使通过活塞部分13的往下运动在螺丝紧固操作的过程中此空气供给到返回腔20也会持续。此外，由于主活塞21坐置在活塞缓冲器31之上，聚集在返回腔20中的压缩空气不进入活塞部分13的下侧。

这样，来自返回腔20的压缩空气压力可以在适当的时候施加到主活塞21的底表面以保证活塞部分13和螺丝刀头11回到它们的原始位置，即使操作阀30在完成螺丝驱动操作之后被立即释放，或者即使在由于螺丝刀头11从螺钉头槽意外脱离所导致的不充分螺丝紧固所导致的活塞部分13还没有到达其底部死点的情况下。此外，由于从返回腔20到活塞部分13的压缩空气的不期望施加而导致的螺丝刀头从螺钉头槽意外脱离可以被防止。

尽管对本发明的一些实施例进行了展示和说明，本领域技术人员将会理解在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些实施例进行改变，其范围也落入本发明的权利要求及其等同物所限定的范围。

Claims (6)

1.一种气动螺丝刀，包括：

外框架；

气动机，所述气动机设置在外框架内并可围绕其轴线旋转；

气缸，所述气缸固定地设置在外框架内，并形成至少一个压缩空气引入孔和至少一个压缩空气流动孔，返回腔限定在外框架和气缸之间，从而压缩空气通过空气流动孔自气缸流动到返回腔并通过空气引入孔自返回腔流入到气缸中；

主活塞，所述主活塞可滑动地设置在气缸中并且在其顶部死点和底部死点之间沿气缸的轴向方向可移动，所述主活塞是限定了内部空间和外部空间的套筒状结构的形式并且形成有允许内部空间和外部空间之间流体连通的第一连通孔，主活塞具有邻接端；

密封部件，所述密封件设置在主活塞上并与气缸密封接触；

缓冲器，所述缓冲器设置在气缸上，主活塞的邻接端适于坐置在缓冲器上以便通过空气流动孔相对于返回腔关闭主活塞的内部空间，所述主活塞的邻接端具有第一外径并且缓冲器具有环形邻接凸起，该环形邻接凸起具有比第一外径小的第二外径，且所述空气引入孔与缓冲器的环形邻接凸起相邻定位；以及

辅助活塞，所述辅助活塞在其顶部死点和底部死点之间可沿轴向方向移动且通过气动机的旋转可围绕其轴线旋转，辅助活塞具有中空部分、中间部分和设置有活塞部分和螺丝刀头连接部分的另一个端部，至少中间部分和另一个端部设置在主活塞的内部空间中，且活塞部分相对主活塞可滑动移动，第二连通孔形成在中间部分以与中间部分和主活塞的内部空间相连通，空气流动孔被定位以允许在主活塞朝向其底部死点运动过程中主活塞的密封件移动通过空气流动孔之后，以及在活塞部分打开第一连通孔之后且辅助活塞到达其底部死点之前，内部空间中的压缩空气通过第一连通孔导引到返回气腔中。

2.根据权利要求1所述的气动螺丝刀，其特征在于，外框架具有内周表面并且在其中限定了压缩空气空间；

其中所述气缸具有外周表面、内周表面、一端、及另一端，所述至少一个压缩空气引入孔形成在另一端，且所述至少一个压缩空气流动孔位于另一端附近，所述返回腔被限定在外框架的内周表面和气缸的外周表面之间；

其中主活塞具有限定内部空间的内周表面和限定外部空间的外周表面，且具有一端、纵向中间部分和用作邻接端的另一端，第一连通孔位于中间部分；

其中密封部件设置在主活塞的另一端并与气缸的内周表面密封接触；

其中缓冲器设置在气缸的另一端；以及

其中辅助活塞具有一个端部，所述一个端部设有与压缩空气空间相连通的中空部分，活塞部分相对主活塞的内周表面可滑动地移动。

3.根据权利要求2所述的气动螺丝刀，其特征在于，还包括设置在主框架上用于可选地从压缩空气空间中排放压缩空气的操作阀。

4.根据权利要求2所述的气动螺丝刀，其特征在于，主活塞的第一连通孔比空气流动孔更靠近气缸的一端定位。

5.根据权利要求2所述的气动螺丝刀，其特征在于，主活塞的一端被关闭，压缩空气空间中的压缩空气施加到所述一端上。

6.根据权利要求5所述的气动螺丝刀，其特征在于，还包括：

旋转部件，所述旋转部件通过气动机的旋转可围绕其轴线旋转，旋转部件限定用作压缩空气空间的内部空间；以及

旋转滑动部件，所述旋转滑动部件相对于旋转部件沿轴向的方向滑动可移动，并且可随旋转部件的旋转一起旋转，辅助活塞连接到所述旋转滑动部件。

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