TW378168B - Oscillating mass-based tool with dual stiffness spring - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明概略關於動力工具，尤其關於慣性手持式扭 ―丹。目前，低反作用工具爲基本之裝置，其經由—較大工 移動角度加速一旋轉之慣:(生質量。此種加速度使用—〈 * 配具 扭力輸出之馬達而得，而該扭力輸出較工具之輸出扭力 I爲小。當彳貝性免量加速時野存動能。當慣性質量移^ 相當之角度（譬如18〇度或更大）後’―離合裝置將旋轉之 慣性質量與一工件結合。後續之慣性質量負加速度，造成 一較加速馬達所供應者更高之扭力輸出。此種高扭力輸出 不會作用於使用者身上，因爲反作用係由與飛輪或慣質 量之負加速度有關之扭力提供。 基本上，兩種型式之離合裝置配置於慣性質量及工作之 間。具優勢之方法爲採用一機械式離合器。離合器之快速 結合及分離，不幸地導致噪音之生成，而在離合器之衡擊 變換區域上生成之高壓力，導致零件之磨耗及變形，因而 降低效率及限制離合器之壽命。 第二種離合方法，使用一液壓上鎖離合器。雖然其在操 作時較現有t機械式離合器安靜，但製造費用及可能之損 耗液壓油而限制其應用。 爲了旋緊一螺紋緊固件，必須藉由應用一扭力夹住一接 頭以旋轉螺栓。所有螺检均具有某些導角及螺旋角，其容 許右旋緊固件之順時鐘旋轉以傳送—螺帽或構件而造成螺 才五1張力。泛些角度在當以旋鬆—接頭之反向方向夾固/ 接顽時，使得螺栓更難於旋轉（亦即更高之扭力）。當考量 本紙張尺度剌 f許先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 -- —— ~~——---------- 五、發明説明（2 ) 一振動驅動系統時，施加相同之向前及向後扭力至緊固件 上，將因上面討論過之理由而造成接頭之鬆動。—種克服 此一障礙之万法，爲施加一偏置扭力至驅動馬達上，使得 旋緊扭力必大於旋鬆扭力。此種選擇將在框體上產生一偏 置扭力，其將受到操作者之回應。對一偏置必然較小之— 低扭力範圍工具而言，此將甚爲適當。 上面所述詋明了已知存在於本裝置及方法内之限制。因 此明顯可見提供一變通方法以克服上面提及之—種或多種 限制。因此，一適當之變通方法，包含稍後更將完整發表 之特性。 發明總論 此處所示之概念，爲創造一雙剛性彈簧，其在旋緊方向 具有對扭力之較大阻抗（亦即較大之剛性），而在旋馨方向 具有對扭力較小之阻抗（亦即較柔之剛性）。此消除了對— 偏向扭力之需求，而施加至框體内之反作用扭力亦較小。 此處發表之實例，探尋樑柱中彎曲及扭力剛性間之相對 性差異。隨附之圖式描述一種型式之操作法，其在旋鬆方 向是彎曲’但在旋緊方向上彎曲另加扭力。 本發明之某一方面爲提供一共振式慣性振動扭力工具， 包含一可旋轉共振之振動質量；一有效振動質量之裝置； 一將振動質量與旋轉磨擦設定工件結合之雙剛性彈簧；此 雙剛性彈簧在旋緊旋轉方向產生一較高之扭力輸出至工件 上’用以在一旋緊方向上旋轉工件；以及一在相反旋轉方 向上i較低扭力輸出，其不足以影響工件在相反旋轉方向 _____— -5- 本紙張尺度適用中-¾¾ (⑶了^規格〇χ 297公f ----------t------,玎------線--— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（3 ) 〜狀付° 上述及其他方面，'σΤ ίτ -Jr 〇 冬也 將自本發明之下列詳細説明& # . 參考附圖而顯見。 及考] . 屬式簡诚 圖1爲根據本發明之一共振式慣性振動扭力工|、， 圖； 丹·^到拍 圖2顯示根據以括社休^e t · 之扭力至-心:::時施"性加速衝擊以 、：:顯二據本發明而延時施加—共振式慣性系統工具 又扭力至一緊固件上之圖式； 八 圖4馬本發明較佳實例之軸向雙剛性彈簧之放大圖· 于=!性振動中雙彈黃承置套筒之端視圖，其虛線顯 彈簧尖駟炙組裝中間位置；以及 圖6馬心軸扭力及激發扭力之扭力與時間關係圖，並在 每一位置均具有轉子之每分鐘旋轉値。 /、 詳細説明 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 參考圖1 ’顯示一種根據本發明之共振式慣性振動雙剛 \彈簧扭力工具’丨以參考號碼1表示。—夾頭式套筒或 夹持裝置5 ’緊密結合待緊固緊固件之頭部（未圖示）。爽 :式套筒5連附雙剛性軸向扭力彈簧3 ,而此彈簧穿過一彈 簧指形件承置套筒或驅動輪轂40而連附至一杯形飛輪轉子 或振動塊件4。飛輪轉子4將以稍後説明之方式，振動及圍 %内邵靜子旋轉。一保護環及磁性迴路8圍繞飛輪轉子4 其由諸如鋼材之導磁材料組成。保護環8接著置入一構 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 成工具外殼之外罩15内…手_連附至外軍，用以固定 工具。扳機14啓動工具’而一往復式開關13在一角操作者 觀看之旋緊卜般爲順時鐘)方向或—旋鬆(一般爲反時鐘) 方向間，選擇旋轉之方向。 I » 如圖1所示，飛輪轉子4、雙剛性弯曲扭力彈簧3以及爽 頭5相互頸連，俾在框體15内藉由料承16旋轉，同時在靜 子20之延伸件内藉由固繞央頭19之轴承17及18旋轉。配置 一刖方光學式密碼器7，用以偵測夾頭之旋轉，另提供— 光學式飛輸定位密碼器10，用以確定飛輪轉子4之移動及 位置。 參考圖1、4及5，顯示一雙剛性彈簧之實例，其以參考 號碼3表示。彈簧由4個軸向延伸之指形件3〇組成，其連接 且自一底座31伸出。配置一心孔32,用以承接—夹頭驅動 軸33,其接著藉由一驅動銷35而驅動連接底座31。軸向彈 簧指形件30之尖端36精確地成形，俾如圖1及5中明示地與 配一在驅動輪轂中精確成形之切槽37。驅動輪轂4〇接著連 接飛輪轉子4 ’同時被振動驅動。切槽37形態爲杏輪較々ο 如圖5所示呈順時鐘旋轉方向驅動時（當自操作者觀看時爲 反時鐘旋鬆旋轉方向），彈簧指形件3〇主要呈彎曲烧带 當在反時鐘旋轉方向輪轂40施力口一力量至接觸點似 4Γ，使其傾向於同時彎曲及扭轉彈簧指形件3〇 IT 囚而在圖 5所示之反時鐘旋轉方向上（當自操作者位置觀看時爲順時 鐘或旋緊方向），顯示增大之旋轉阻抗。因而，雙 1 1*生彈

簧在旋緊（更剛性）方向上，展現不同於反方向（旋鬆之幸A 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29?公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. ，?τ A7 B7 五'發明説明（5 柔性方向）之彈簧剛性。 上述結果明示於圖6所示夕團4、由 # ^ 圖式中，其中顯示與飛輪方 塊波形激化扭力及展示之輸出心轴扭鳩較下之飛輪轉 子4每分鐘轉數（職）圖形。在圖6中可見對—已知 扭力而言，彳相較於反向或旋鬆之循環部分獲致 =忖Ά數値而產生相當高之心轴旋緊扭力（接近啊 操作時，當旋緊-螺纹緊固件時，飛輪如傳統馬達 由激化電磁線圈及對抗永久磁鐵9之反作用而初始= 動，俾用以進行旋緊循環之下旋部分。—旦緊固件^如 同傳統馬達般被驅動之飛輪之輸出極限時，夹頭式套筒5° 之旋轉’#由前方光學式密碼器7之感應而停止。飛輪冋5 子4之位置’由光學式定位密碼器1()感應。如圖3所示，— 旦感應到靜止夹頭之狀況時，適各之兩 吁遒田疋％子電路藉由旋加反 向能量脈動至電磁線圈9而開始振動飛輪， 接近慣性彈簧系統之共振頻率下振動。 / 採用本發明之慣性振動原理，可以 ' 又才夕数倍於馬達施 濟 部 t 央 標 準 M] 員 工 消 費 合 作 社 印 製 加之激化扭力之輸出扭力。另一種説 礼乃乃式馬扭力彈簧内 之扭力，超過阻抗緊固件移動之工件扭 、 a , 刀時，緊固件將因 扭力間之差異而加速。在此一過程中， 木3忐量必將自慣 性振動系統中移開。馬達將取代此—能， Μ時添加更多 之重覆振動而容許振動之繼續累積。當達到期望之緊固件 扭力時，馬達停止激化飛輪。 光學式密碼器7及1〇提供回饋以控制工具，在標準之工 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -8 - 五、發明説明（6 A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 具操作中，期望搡作飛輪如同一馬達 .5 ^ ^ 俾初始地減速緊固 件Ηα扭力。適當之扭力可藉由夫頭旋轉之停止而 測知。此時，傳送一信號以開始馬逵 丄 _ 〈搌動脈波模式，其 中飛輪藉由重覆地施加反向扭力脈波 ^ .； ' 咐在或靠近慣性彈簧 系統之共振頻率中振動。雙剛性彈簧 Α ^ 平黃在—旋緊方向上造成 一較而値之扭力，同時在反向方向 . 化·成較長時間之較低 旋鬆扭力。不同之施加扭力選擇’係由彈簧之相對剛性而 定，其可避免在反向扭力之施加中，旋鬆緊固件。在向前 或旋緊方向之較高施加扭力’克服緊固件之磨擦，同時在 旋緊方向推進緊固件。 除了上述之實例之外，可有無數的其他實例。所有實例 中之共同螺紋，可使得用於扭動工件之能量，冑由在或靠 近其共振料中振動—慣性彈簧系統而生成，纟内含一雙 剛性彈簧，用做爲偏置輸出扭力之裝置。 本發明展現低反作用及低振動。激化頻率一般較目前工 _之扭力傳送頻率爲高。這些較高頻率較目前衝擊式工具 (見圖2)<與重覆式，，飛輪旋轉"有關之頻率更易於衰變。 在使用乍幅激化頻率之慣性振動步驟中，聲音及振動減少 策略’相較於採用目前衝擊工具之寬幅現象而更易於採用 。此外’衝擊表面可因消失而導致更少之噪音及磨耗。 根據本發明之工具易於控制，同時展現更高之扭力精度 本《例之工具，以較小但更多頻率之扭力脈動傳送扭力 土 。較小之脈動，容許更精細地控制施加之扭力， 同時與工件剛性較無關連，換言之，接合速率小於目前之 -9 Μ氏張尺度剌t目 先閲该背面之注意事項再填寫本頁) .裝.

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- I I A7 B7 五、發明説明（ 低反作用工具。此外，本概念有助於一電力驅動式實例， 其以諸如操作速率之其他方式，提供增強之使用者控制。 藉由較佳實例之説明本發明，除了如申請專利範圍所述 者外，不希望限制於本發明之範圍内。 -----—：----裝------、玎------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種共振式慣性振動扭力工具，包括. 一可旋轉共振式振動質量； 一可有效振動該質量之裝置； + -雙剛性彈簧1以將該振動質量與—旋轉磨擦設 疋工件連接；而該雙剛性彈夢在—放权、 杜旋緊之旋轉方向上 ，產生一較高之扭力輸出至該工件， ^ ^ . 坪在一旋緊万向 上旋轉該工件；以及 -在相反旋轉方向上之較低扭力輸出，其在該相反 疋旋轉方向上，不足以影響該工件之旋轉。 2. 根據申請專利範圍第丨項之慣性振動扭力工具，其中該 扭力工具包含一手持式扭力扳手。 八 3 .根據申請專利範圍第1項之一共振式慣性振動扭力工具 ，其中該雙剛性彈簧包含一彎曲及扭力彈簧之組合體。 4 ·根據申請專利範圍第丨項之共振式慣性振動扭力工具， 其中該雙剛性彈簽容許該可旋轉共振式振動質量與訪 磨擦設定工件間之相對旋轉。 5 .根據申請專利範圍第1項之一共振式慣性振動担力工 ’其中該振動質量之位置，由一位置铉碼器決定。 6 ·根據申請專利範圍第5項之一共振式慣性振動扭力 ’其中該定位密碼器包含一光學式位置密碼器。 ( CNS ) >10X297/^ ； ,----裝---.--..--訂------線 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作，社印¾. 工具