TW202342241A - 衝擊機構、衝擊工具與衝擊錘具 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種用於衝擊工具的衝擊機構，該衝擊機構包括：殼體；活塞，其可滑動地佈置在殼體中並適於將衝擊力傳遞到工具頭；和電磁線圈，其佈置在活塞和殼體之間。電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場，從而使活塞在殼體中移動。

Description

衝擊機構、衝擊工具與衝擊錘具

本申請大體上涉及用於動力錘具的衝擊機構，更具體地涉及用於動力錘具的電磁衝擊機構。

各種動力錘具（例如釘槍、拆卸錘、鑿岩錘、旋轉錘、自動錘、衝擊錘等）通常用於對工具頭施加重複的力。該工具頭例如為錘頭或緊固件（例如，釘子）。傳遞到工具頭的力可用於例如破碎石頭、切穿金屬或成形金屬。一種被稱為空氣錘的這樣的工具通常用於破碎和/或切割金屬和/或石頭。

空氣錘通常使用壓縮空氣來驅動活塞，該活塞產生衝擊力，該衝擊力被施加到設計用於鑿、切割和/或成形金屬、石頭或其它材料的工具頭上。這些空氣錘具需要連續供應的壓縮空氣來進行操作。因此，這些工具被限制在具有恆定壓縮空氣供應的工地使用。

用於將力傳遞到工具頭的另一種工具是釘槍。儘管這種傳統的工具使用可以由電池提供動力的馬達來驅動的衝擊機構，但是這些工具中的衝擊機構不像空氣錘能提供足夠的衝擊力來鑿、切割和成形金屬、石頭或其它材料。

其它傳統的工具利用電動衝擊機構將力傳遞到工具頭。儘管這些工具使用由電池提供動力的馬達，但是這些衝擊機構也不能傳遞足夠的衝擊力來鑿、切割和成形金屬、石頭或其它材料。

本發明廣泛地涉及一種用於電磁錘具的衝擊機構，該電磁錘具通過外部電源（例如牆壁插座和/或發電機插座）或電池（諸如例如18V電池）由電力提供動力。該衝擊機構包括活塞，該活塞通過強制電磁線圈和返回電磁線圈來驅動，以反覆衝擊錘頭。活塞包括佈置在活塞端部的非磁性間隔件，該非磁性間隔件適於衝擊錘頭。非磁性間隔件減少了活塞和/或錘頭的殘餘磁化強度，以限制活塞粘附到錘頭上；減少了圍繞非活動的強制電磁線圈行進的磁通量，這增加了由返回電磁線圈產生的將活塞拉離錘頭的力；並且通過活塞和衝擊機構殼體以及電磁線圈的電阻減小來減小磁抗（也稱為磁阻），這增加了驅動活塞衝擊錘頭的磁力。

在一實施例中，本發明廣泛地包括一種用於衝擊工具的衝擊機構。該衝擊機構包括：殼體；活塞，其可滑動地佈置在殼體中並適於將衝擊力傳遞到工具頭；和強制電磁線圈以及返回電磁線圈，強制電磁線圈以及返回電磁線圈佈置在活塞和殼體之間。該強制電磁線圈以及返回電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使活塞移動。

在另一實施例中，本發明廣泛地包括一種衝擊工具，其具有：殼體，該殼體適於通過工具頭保持機構與工具頭聯接；和佈置在該殼體中的衝擊機構。該衝擊機構包括：衝擊機構殼體；活塞，其可滑動地佈置在衝擊機構殼體中並適於將衝擊力傳遞到工具頭；和強制電磁線圈以及返回電磁線圈，強制電磁線圈以及返回電磁線圈佈置在活塞和衝擊機構殼體之間。該強制電磁線圈以及返回電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使活塞移動。

在另一實施例中，本發明廣泛地包括一種衝擊錘，其具有：殼體，該殼體適於通過工具頭保持機構與工具頭聯接；和佈置在該殼體中的衝擊機構。該衝擊機構包括：衝擊機構殼體；活塞，其可滑動地佈置在衝擊機構殼體中並適於將衝擊力傳遞到工具頭；強制電磁線圈以及返回電磁線圈，強制電磁線圈以及返回電磁線圈佈置在活塞和衝擊機構殼體之間；和套筒，其佈置在活塞和強制電磁線圈以及返回電磁線圈之間。該強制電磁線圈以及返回電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使活塞移動。

在另一實施例中，本發明廣泛地包括一種用於衝擊工具的衝擊機構。該衝擊機構具有殼體。該衝擊機構包括：活塞，其可滑動地佈置在殼體中並適於將衝擊力傳遞到工具頭；和第一電磁線圈、第二電磁線圈以及第三電磁線圈，第一電磁線圈、第二電磁線圈以及第三電磁線圈佈置在活塞和殼體之間。該第一電磁線圈、第二電磁線圈以及第三電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使活塞移動。

為了便於理解所尋求保護的主題，在附圖中示出了其實施例，對其檢視後，當結合以下描述考慮時，應當容易地理解和認識所尋求保護的主題、其構造和操作以及其許多優點。

雖然本發明可以有許多不同形式的實施例，但是在附圖中示出了將在本文中詳細描述的本發明的優選實施例，應當理解，本公開被認為是本發明的原理的示例，而不是要將本發明的寬泛方面限制為所示的實施例。如本文所用，術語“本發明”並不旨在限制所要求保護的發明的範圍，而是僅出於解釋目的用於討論本發明的示例性實施例的術語。

本發明廣泛地涉及一種用於電磁錘具的衝擊機構，該電磁錘具通過外部電源（例如牆壁插座和/或發電機插座）或電池（例如18V電池）由電力提供動力。衝擊機構包括活塞，該活塞通過強制電磁線圈和返回電磁線圈來驅動，以反覆衝擊傳統錘頭。活塞包括佈置在活塞端部的非磁性間隔件，該非磁性間隔件適於衝擊錘頭。非磁性間隔件減少了活塞和/或錘頭的殘餘磁化強度，以限制活塞磁性地粘附到錘頭上；減少了圍繞非活動的強制電磁線圈行進的磁通量，這增加了由返回電磁線圈產生的將活塞拉離錘頭的力；並且通過活塞和衝擊機構殼體以及電磁線圈的電阻減小來減小磁抗（也稱為磁阻），這增加了驅動活塞衝擊錘頭的磁力。

參考圖1至3，示出了與本發明一起使用的示例性衝擊工具100（諸如例如，由電池提供動力的衝擊錘具）。衝擊工具100包括殼體102，該殼體具有手柄部104和衝擊殼體部106。衝擊機構108佈置在衝擊殼體部106中。殼體102可以包括或聯接到工具頭110，可以使用任何已知的工具頭保持機構128進行聯接。該工具頭設計成以已知方式與工具一起使用，例如用於鑿、切割和成形金屬、石頭或其它材料。該工具例如為鑿子、切割件、刮刀、沖頭、錘子等。可替代地，衝擊工具100是釘槍。在該實施例中，殼體102包括緊固件保持器（未示出），使得衝擊機構能夠將衝擊力傳遞到緊固件（諸如例如釘子）。

用於控制衝擊工具100的操作的觸發器112以已知的方式佈置在手柄部104上。如下所述，觸發器112的下壓使得衝擊機構108反覆衝擊工具頭110。在一實施例中，衝擊工具100由電池（未示出）提供動力，例如為可充電電池，其可以可拆卸地安裝在殼體102的電池介面114處。在一實施例中，電池為18V可充電電池。

衝擊機構108包括衝擊機構殼體116，該衝擊機構殼體116包圍活塞118、套筒120以及強制電磁線圈122和返回電磁線圈124。如下所述，衝擊機構108在觸發器112致動時將衝擊力傳遞到工具頭110。

在一實施例中，衝擊機構殼體116由鐵質材料（例如鋼）製成，但是本發明不限於此，可以使用任何合適的材料。衝擊機構殼體116包括適於接納工具頭110的開口126，以允許活塞118衝擊工具頭110以向其傳遞力。在另一實施例中，衝擊機構殼體116包括螺紋部130，該螺紋部130適於螺紋聯接到工具頭保持機構128。

活塞118可滑動地佈置在衝擊機構殼體116和/或套筒120中。在一實施例中，活塞118由鐵質材料（例如鋼）製成，但是本發明不限於此，可以使用任何合適的磁性材料。活塞118的端部132包括非磁性間隔件134，諸如例如墊圈或圓盤（puck）。可使用粘合劑將非磁性間隔件134壓到和/或附接到活塞118上。在一實施例中，非磁性間隔件134由鈦製成，但是本發明不限於此，可以使用任何合適的非磁性材料。非磁性間隔件134起到隔絕物的作用，該隔絕物降低了活塞118和/或工具頭110的殘餘磁化強度，該殘餘磁化強度會使得活塞118難以與工具頭110分離開來。非磁性間隔件134還減小圍繞非活動的強制線圈122行進的磁通量，從而增加返回線圈124產生的以將活塞118拉離工具頭110的力。

套筒120圍繞活塞118並佈置在活塞118與強制電磁線圈122和返回電磁線圈124之間。套筒120由非磁性材料構成。套筒120用作活塞118的支承表面。在一實施例中，套筒120由合成熱塑性聚合物（諸如例如尼龍複合材料）構成。然而，本發明不限於此，可以使用任何合適的非磁性材料。

強制電磁線圈122和返回電磁線圈124交替地被啟動以產生相應的相對磁場，從而使活塞118朝向或遠離工具頭110移動。強制電磁線圈122和返回電磁線圈124圍繞套筒120和活塞118佈置。當返回電磁線圈124被啟動並且強制電磁線圈122被去啟動時，使得活塞118遠離工具頭110移動。當強制電磁線圈122被啟動並且返回電磁線圈124被去啟動時，使得活塞118朝向工具頭110移動以向其傳遞衝擊力。

在一實施例中，活塞118具有在大約21mm至34mm範圍內的外徑，衝擊機構殼體116具有在大約68mm至72mm範圍內的外徑，並且強制電磁線圈122和返回電磁線圈124各自具有在大約27mm至37mm範圍內的內徑。優選地，活塞118的外徑大約為33.19mm，衝擊機構殼體116的外徑大約為72mm，並且強制電磁線圈122和返回電磁線圈124的內徑大約為37mm。根據本發明實施例的衝擊機構108具有減小的磁抗和磁通密度以及增大的磁力。根據一實施例的衝擊機構108以每分鐘3000次衝擊對工具頭110產生大約2500磅的力（例如lbf）。此外，強制電磁線圈122和返回電磁線圈124的線圈繞組的數量大約為100，更優選地大約為112，這減小了電磁線圈的電阻。圖4示出了衝擊機構108的一實施例在位置零（即，活塞118接觸工具頭110的位置）時的靜磁通量密度圖。在該圖中，套筒120和非磁性間隔件134被建模為空氣間隙。

在另一實施例中，如圖5所示，衝擊機構208佈置在衝擊殼體部106中，並且觸發器112的下壓使得衝擊機構208反覆衝擊工具頭210。衝擊機構208包括衝擊機構殼體216，該衝擊機構殼體216包圍活塞218、套筒220、以及第一電磁線圈222、第二電磁線圈224和第三電磁線圈238。除了使用了三個電磁線圈來移動活塞218以將衝擊力傳遞到工具頭210外，衝擊機構208基本上類似於上述的衝擊機構108。

衝擊機構殼體216和開口226基本上與上述衝擊機構殼體116和開口126相同。

活塞218和套筒220也基本上與上述活塞118和套筒120相同。與上述活塞118類似，活塞218的端部232包括與上述非磁性間隔件134基本類似的非磁性間隔件234。

第一電磁線圈222、第二電磁線圈224和第三電磁線圈238交替地被啟動以產生相應的磁場，從而使活塞218朝向或遠離工具頭210移動。第一電磁線圈222、第二電磁線圈224和第三電磁線圈238圍繞套筒220和活塞218佈置。

在操作期間（即，當使用者致動觸發器112時），第二電磁線圈224被啟動以使活塞218遠離工具頭210移動。然後，第三電磁線圈238被啟動以將活塞218移動到離工具頭210最遠的位置處。再次啟動第二電磁線圈224，以使活塞218朝向工具頭210移動。當活塞218足夠靠近第一電磁線圈222時，第一電磁線圈222被啟動，以使活塞218向工具頭210傳遞衝擊力。控制器（例如，設置在手柄部104中的控制器136）可以使用例如開環控制按順序控制電磁線圈的啟動。例如，該順序可以如下反覆實施：第二電磁線圈224被啟動t秒，第三電磁線圈238被啟動t秒，第二電磁線圈224再次被啟動t秒，然後第一電磁線圈222被啟動t秒。在一實施例中，第三電磁線圈238被啟動的時間比第一電磁線圈222和第二電磁線圈224多，以允許活塞218遠離工具頭210行進得更遠，從而所有三個電磁線圈都可以向活塞218增加額外的動能。換句話說，當使用者致動觸發器112時，控制器136反覆地啟動第二電磁線圈224持續t秒、第三電磁線圈238持續2×t秒、第二電磁線圈224再持續t秒、以及第一電磁線圈222持續t秒。

在工具100的操作過程中，當使用者對抵靠工件/表面的工具100施加力時，工具頭110/210被向內推向活塞118/218。當使用者致動觸發器112時，強制電磁線圈122和返回電磁線圈124或第一電磁線圈222、第二電磁線圈224和第三電磁線圈238由控制器（例如，設置在手柄部104中的控制器136，該控制器可以是印刷電路板）交替地啟動，以分別產生相對的磁場，這些磁場在套筒120/220內以往復方式驅動活塞118/218，從而反覆地將力傳遞到工具頭110/210。

由此，本發明提供了一種用於錘具的衝擊機構，該衝擊機構在不需要壓縮空氣的情況下提供了強大的衝擊力。該衝擊機構可以由可充電電源（諸如例如電池）提供動力，同時仍然提供足夠的衝擊力以鑿、切割和成形金屬和/或石頭。

如本文所使用的，術語“聯接”及其功能等效者不一定局限於兩個或多個部件的直接機械聯接。相反，術語“聯接”及其功能等效者旨在表示兩個或更多個物體、特徵、工件和/或環境物質之間的任何直接或間接的機械、電或化學連接。在一些示例中，“聯接”也表示一個物件與另一個物件是一體的。

以上描述和附圖中所陳述的事項僅以說明的方式提供，而不是作為限制。雖然已經示出和描述了特定的實施例，但是對於本領域的技術人員來說顯而易見的是，可以在不偏離本發明人貢獻的更廣泛方面的情況下進行改變和修改。當從基於現有技術的適當角度來看時，所尋求的保護的實際範圍旨在在申請專利範圍中限定。

100:衝擊工具 102:殼體 104:手柄部 106:衝擊殼體部 108,208:衝擊機構 110,210:工具頭 112:觸發器 114:電池介面 116,216:衝擊機構殼體 118,218:活塞 120,220:套筒 122:強制電磁線圈 124:返回電磁線圈 126,226:開口 128:工具頭保持機構 130:螺紋部 132,232:端部 134,234:非磁性間隔件 136:控制器 222:第一電磁線圈 224:第二電磁線圈 238:第三電磁線圈

圖1是包括了根據本發明實施例的衝擊機構的示例性錘具的透視圖。 圖2是沿圖1的線2-2截取的圖1的示例性錘具的剖視圖。 圖3是與圖1的示例性錘具一起使用的衝擊機構的實施例的剖視圖。 圖4是當使用本發明的實施例時圖1的示例性錘具的示例性靜磁通量密度圖。 圖5是與圖1的示例性錘具一起使用的衝擊機構的另一實施例的剖視圖。

100:衝擊工具

102:殼體

106:衝擊殼體部

108:衝擊機構

110:工具頭

112:觸發器

114:電池介面

116:衝擊機構殼體

118:活塞

120:套筒

122:強制電磁線圈

124:返回電磁線圈

126:開口

128:工具頭保持機構

130:螺紋部

132:端部

134:非磁性間隔件

136:控制器

Claims (28)

1. 一種用於衝擊工具的衝擊機構，所述衝擊機構具有殼體，所述衝擊機構包括： 活塞，其可滑動地佈置在所述殼體中，並適於將衝擊力傳遞到工具頭；和 強制電磁線圈以及返回電磁線圈，所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈佈置在所述活塞和所述殼體之間，其中所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使所述活塞移動。
2. 如請求項1所述的衝擊機構，其還包括套筒，所述套筒佈置在所述活塞與所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈之間。
3. 如請求項2所述的衝擊機構，其中所述套筒由尼龍複合材料製成。
4. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述殼體包括適於接納所述工具頭的開口。
5. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述殼體包括適於與工具頭保持機構螺紋聯接的螺紋部。
6. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述活塞包括間隔件，所述間隔件由佈置在所述活塞的端部的非磁性材料構成。
7. 如請求項6所述的衝擊機構，其中所述非磁性材料包括鈦。
8. 如請求項1所述的衝擊機構，其中當所述返回電磁線圈被啟動並且所述強制電磁線圈被去啟動時，使得所述活塞遠離所述工具頭移動，並且 當所述強制電磁線圈被啟動並且所述返回電磁線圈被去啟動時，使得所述活塞朝向所述工具頭移動。
9. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述活塞具有在大約21mm至34mm範圍內的活塞外徑，所述衝擊機構殼體具有在大約68mm至72mm範圍內的殼體外徑，並且所述強制電磁線圈和所述返回電磁線圈各自具有在大約27mm至37mm範圍內的內徑。
10. 如請求項9所述的衝擊機構，其中所述活塞外徑大約為33.19mm，所述殼體外徑大約為72mm，並且所述強制電磁線圈和所述返回電磁線圈的內徑大約為37mm。
11. 一種衝擊工具，其具有殼體，所述殼體適於通過工具頭保持機構與工具頭聯接，所述衝擊工具包括： 衝擊機構，其佈置在所述殼體中並且包括： 衝擊機構殼體； 活塞，其可滑動地佈置在所述衝擊機構殼體中並適於將衝擊力傳遞到所述工具頭；和 強制電磁線圈以及返回電磁線圈，所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈佈置在所述活塞和所述衝擊機構殼體之間，其中所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使所述活塞移動。
12. 如請求項11所述的衝擊工具，其中所述衝擊機構還包括套筒，所述套筒佈置在所述活塞與所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈之間。
13. 如請求項12所述的衝擊工具，其中所述套筒由合成熱塑性聚合物材料構成。
14. 如請求項11所述的衝擊工具，其中所述殼體包括適於接納所述工具頭的開口，以及適於與工具頭保持機構螺紋聯接的螺紋部。
15. 如請求項11所述的衝擊工具，其中所述活塞包括間隔件，所述間隔件由佈置在所述活塞的端部的非磁性材料構成。
16. 如請求項15所述的衝擊工具，其中所述非磁性材料包括鈦。
17. 如請求項11所述的衝擊工具，其中所述衝擊工具由電池提供動力。
18. 如請求項11所述的衝擊工具，其中所述活塞具有在大約21mm至34mm範圍內的活塞外徑，所述殼體具有在大約68mm至72mm範圍內的殼體外徑，並且所述強制電磁線圈和所述返回電磁線圈各自具有在大約27mm至37mm範圍內的內徑。
19. 一種衝擊錘具，其包括： 殼體，所述殼體適於通過工具頭保持機構與工具頭聯接；和 衝擊機構，其佈置在所述殼體中並且包括： 衝擊機構殼體； 活塞，其可滑動地佈置在所述衝擊機構殼體中並適於將衝擊力傳遞到所述工具頭； 強制電磁線圈以及返回電磁線圈，所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈佈置在所述活塞和所述衝擊機構殼體之間，其中所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使所述活塞移動；和 套筒，所述套筒佈置在所述活塞與所述強制電磁線圈以及所述返回電磁線圈之間。
20. 如請求項19所述的衝擊錘具，其中所述活塞包括間隔件，所述間隔件由佈置在所述活塞的端部的非磁性材料構成。
21. 一種用於衝擊工具的衝擊機構，所述衝擊機構具有殼體，所述衝擊機構包括： 活塞，其可滑動地佈置在所述殼體中並適於將衝擊力傳遞到工具頭；和 第一電磁線圈、第二電磁線圈以及第三電磁線圈，所述第一電磁線圈、所述第二電磁線圈以及所述第三電磁線圈佈置在所述活塞和所述殼體之間，其中所述第一電磁線圈、所述第二電磁線圈以及所述第三電磁線圈被交替地啟動以產生相應的磁場來使所述活塞移動。
22. 如請求項21所述的衝擊機構，其還包括套筒，所述套筒佈置在所述活塞與所述第一電磁線圈、所述第二電磁線圈以及所述第三電磁線圈之間。
23. 如請求項22所述的衝擊機構，其中所述套筒由尼龍複合材料製成。
24. 如請求項21所述的衝擊機構，其中所述殼體包括適於接納所述工具頭的開口。
25. 如請求項21所述的衝擊機構，其中所述殼體包括適於與工具頭保持機構螺紋聯接的螺紋部。
26. 如請求項21所述的衝擊機構，其中所述活塞包括間隔件，所述間隔件由佈置在所述活塞的端部的非磁性材料構成。
27. 如請求項26所述的衝擊機構，其中所述非磁性材料包括鈦。
28. 如請求項24所述的衝擊機構，其中所述第三電磁線圈離所述開口最遠，並且其中在所述衝擊工具的操作期間，所述第三電磁線圈被啟動的時間比所述第一電磁線圈和所述第二電磁線圈被啟動的時間長。