TWI396610B - Design of Commutation Module for Reciprocating Pneumatic Tools - Google Patents

Description

往復式氣動工具之換向作動模組構造

本發明係關於一種往復式氣動工具；特別是指一種其換向作動模組之構件更簡易化又能達到其換向作動功能之創新結構空間型態設計者。

按，往復式氣動工具依其工具端型態之不同而能產生不同功能，如氣動鋸、氣動錘、氣動斬等等，故本發明所述之往復式氣動工具係涵蓋該等不同型態者。往復式氣動工具之作動原理主要是將氣壓源導入工具內部，復藉由控制閥控制氣壓之啟閉以及一動作模組對氣壓的自動導引換向作動，令一活塞桿連同工具端(如鋸片、衝錘等)產生往復運動。

往復式氣動工具結構設計上，其整體組構件的多寡，會直接影響到製造加工及組立之成本與產程效率，且製造組立的不良率，也會隨著組構件數量越多而相對增加，所以，如何以最少的組構件數量達到相同功能，一直以來都是相關業界研發設計過程當中所重視的技術課題。

有關與本案較為相近的習知往復式氣動工具結構設計，請調閱臺灣專利公開號第201041700號之「往復式氣動工具之汽缸暨換向功能一體化模組」發明專利案所揭，該習知前案中主要揭示一種藉由缸體、換向作動槽、換向制動塊體、限位環所構成之汽缸暨換向功能一體化模組結構設計，，通過該缸體內端一體凹設有換向作動槽之特點，以將汽缸及氣流換向功能之主體結構整合為一，以達到精簡構件、降低製造組立成本之優點；惟查，該習知前案相較於更傳統的結構設計雖確實能夠達到其所述優點，但本發明人再加以思索後發現，其局部構件仍然存在有能夠再加以進一步簡化省略且達到相同功能之改善空間存在。

有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明之主要目的，係在提供一種往復式氣動工具之換向作動模組構造，其所欲解決之問題點，係針對如何研發出一種更具理想實用性之新式往復式氣動工具換向作動模組構造為目標加以思索突破；所述換向作動模係組設於往復式氣動工具的容槽內所設氣壓啟閉控制模組的供氣端與活塞桿的導動筒之間；本發明解決問題之技術特點，主要在於該換向作動模組係包括：一氣壓導入座，具一進氣端與氣壓啟閉控制模組的供氣端相連通，又氣壓導入座中央設有一進氣流道，其上端穿出進氣端；一缸體，組合定位於氣壓導入座下端，該缸體形成有頂、底端及缸室，該缸室係藉以供容設活塞桿之活塞部，缸體側身具排氣部，缸體頂端凹設有一階徑狀容槽，其包括上下配置的擴槽部及縮槽部，該縮槽部底端具縮徑穿口與缸室相通，缸體頂端偏側處設有進氣導孔與該縮槽部相通，又缸室側邊間隔位置處設有活塞反推流道，其上端延設有側向導溝與階徑狀容槽的擴槽部相通，活塞反推流道下端則與缸室連通；一階徑狀換向塊體，呈可上下作動狀態容置於該階徑狀容槽中，該階徑狀換向塊體包括上端面、呈上下配置的大、小徑部以及形成於大、小徑部之間的受推環緣，該大徑部容置配合於擴槽部，小徑部則容置配合於縮槽部，當該階徑狀換向塊體下降時，其上端面係低於缸體頂端而形成與側向導溝相通之氣壓空間；且該氣壓導入座中央所設進氣流道底端與階徑狀容槽之間為非直孔貫穿型態，而是在氣壓導入座中設一斜向孔道，令該斜向孔道上端與進氣流道底端之間交會相通呈曲型孔道態樣，斜向孔道下端則與缸體頂端偏側處所設進氣導孔上端對位相通；又該斜向孔道下端一側更局部性擴增孔徑形成一副通氣部，其必須跨越連通對應到該擴槽部所屬區域範圍內，且令該副通氣部與擴槽部之間的通氣流路截面積係小於斜向孔道與進氣導孔之間的通氣流路截面積；藉此創新獨特設計，使本發明對照先前技術而言，俾可省略習知一限位環構件的設置但同樣可達到其換向作動功能，而能達到降低製造加工成本、縮短組立工時以及降低瑕疵不良率等實用進步性及較佳產業利用效益。

請參閱第1、2、3、4圖所示，係本發明往復式氣動工具之換向作動模組構造之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制；所述換向作動模組A係設於一往復式氣動工具10之容槽11內所設一氣壓啟閉控制模組12的供氣端121與一活塞桿13之導動筒14之間，該活塞桿13具一活塞部131及一工具組設部132，該工具組設部132可供預定之作用工具133(如本實施例所揭之鋸片)組設定位；該換向作動模組A係包括下述構成：一氣壓導入座20，具一進氣端21與該氣壓啟閉控制模組12的供氣端121相連通，又該氣壓導入座20中央設有一進氣流道22，該進氣流道22上端係穿出該進氣端21；一缸體30，組合定位於該氣壓導入座20下端，該缸體30呈中空筒體型態而界定形成有一頂端31、一底端32以及內部一缸室33，其中該缸室33係藉以供容設該活塞桿13之活塞部131，該缸體30之側身設有排氣部34，缸體30頂端31則凹設有一階徑狀容槽35，該階徑狀容槽35包括上下配置的一擴槽部351及一縮槽部352，該縮槽部352底端具一縮徑穿口36與缸室33相通，該缸體30頂端31一偏側處設有一進氣導孔37與該階徑狀容槽35的縮槽部352相通，又該缸室33側邊間隔位置處設有活塞反推流道38，該活塞反推流道38上端延設有側向導溝381與階徑狀容槽35的擴槽部351相通，活塞反推流道38下端則與缸室33之下端側部連通；一階徑狀換向塊體40，係呈可上下作動狀態容置於該缸體30所設階徑狀容槽35中，該階徑狀換向塊體40包括一上端面43、呈上下配置的一大徑部41、一小徑部42以及形成於該大、小徑部41、42之間的一受推環緣44；其中，該大徑部41係容置配合於該階徑狀容槽35的擴槽部351，該小徑部42則容置配合於該階徑狀容槽35的縮槽部352；一氣壓空間(如第3圖之B所標示處)，係當該階徑狀換向塊體40呈下降狀態時，藉其上端面43低於缸體30頂端31所形成者，且該氣壓空間係與該側向導溝381相通；且其中，該氣壓導入座20中央所設進氣流道22底端與該缸體30頂端31所設階徑狀容槽35之間為非直孔貫穿型態，而是在該氣壓導入座20中設一斜向孔道23，令該斜向孔道23上端與進氣流道22底端之間交會相通呈曲型孔道態樣，該斜向孔道23下端則與該缸體30頂端31偏側處所設進氣導孔37上端對位相通；一封閉底端緣221，係形成於該氣壓導入座20之底端中央(詳如第4圖所標示)，藉以將該氣壓導入座20所設進氣流道22底端加以封閉呈非直孔貫穿型態，且當該階徑狀換向塊體40呈上升狀態時(如第5圖所揭)，係可藉由該封閉底端緣221直接產生抵擋限位作用；一副通氣部231，係藉由該斜向孔道23下端一側局部性擴增孔徑所形成，所述副通氣部231須跨越連通對應到缸體30所設階徑狀容槽35之擴槽部351所屬區域範圍內，且令該副通氣部231與擴槽部351之間的通氣流路截面積，係小於該斜向孔道與進氣導孔之間的通氣流路截面積。

其中，該氣壓導入座20與缸體30二者之間係可藉由複數螺栓50(僅標示於第2圖)加以穿組螺鎖組合達成定位者。

藉由上述結構組成設計，茲就本發明之使用作動情形說明如下：請參考第5圖所示，所述往復式氣動工具10作動上，係可藉由一控制開關15之扣壓(如箭號L1所示)而開啟該氣壓啟閉控制模組12之氣體流路，接著氣壓W將通過該氣壓啟閉控制模組12之供氣端121及進氣端21而進入氣壓導入座20中，復藉由該換向作動模組A整體內部氣體流路設計，達到驅使該活塞部131、活塞桿13連同作用工具133快速上下往復作動之目的，其氣路作動狀態茲進一步配合圖面說明如下：首先如第5圖所示，當氣壓W由該氣壓導入座20導入換向作動模組A時，會透過進氣流道22、斜向孔道23導入該缸體30頂端31偏側處所設進氣導孔37(註：因斜向孔道23下端一側之副通氣部231與擴槽部351之間的通氣流路截面積較小，故氣流會優先導入進氣導孔37)，進而進入該階徑狀容槽35的縮槽部352中，此時氣壓W一方面會將階徑狀換向塊體40頂起呈上升狀態，如此構成該階徑狀換向塊體40之上端面43係平齊於缸體30頂端31阻斷該側向導溝381(標示於第2圖)之狀態，氣壓W另一方面則向下通過穿孔36而進入缸體30之缸室33中，以將活塞部131向下推動(如箭號L2所示)。

復如第6圖所示，當該活塞部131被向下推動至活塞部131頂端面高度位置低於缸體30側身所設排氣部34時，缸室23內將通過該排氣部34產生洩壓，此時原本被氣壓所頂起上升的階徑狀換向塊體40將因支撐力道不足而下降，致其上端面43低於缸體30頂端31而形成與該側向導溝381相通之氣壓空間(如第6圖之B所標示處)，此狀態下，由斜向孔道23導入之氣壓W將能夠依序經由副通氣部231、側向導溝381、活塞反推流道38而導入缸室33下部空間中，進以將活塞部131向上反推(如箭號L3所示)，而當活塞部131上升高度位置又高於缸體30側身所設排氣部34時，缸室23內的洩壓動作停止，氣壓的流動又再度回到第5圖所揭狀態，即不重複贅述，藉此而達到換向作動之目的。

復如第7圖所示，本圖剖切位置是剖在該缸體30之排氣部34高度位置處；有關作動之排氣路徑部份，缸室33內通過該排氣部34產生洩壓動作時，其排氣流W2將由該排氣部34排至缸體30外部所預留之一排氣通道60中，再通過該排氣通道60排放至外部，此一排放空間型態為習知技術，即不詳述。

其中，該活塞桿13之導動筒14與缸體30底端之間可為組合定位或一體成型之結構型態，此部份並無侷限。

如第3圖所揭，該往復式氣動工具之容槽11內並可設有減震構件，該減震構件係可包括組設於該氣壓導入座20進氣端21與氣壓啟閉控制模組12供氣端121之間的一中置式緩衝器71(可為螺旋彈簧)，以及組設於活塞桿13的導動筒14與容槽11一端壁之間的一前置式緩衝器72(可為螺旋彈簧)。

本發明有別於習知結構之處，其主要核心設計是在於所述換向作動模組係採用所述階徑狀換向塊體40與階徑狀容槽35之配合型態，又該氣壓導入座20中央所設進氣流道22底端與階徑狀容槽35之間為非直孔貫穿型態，而是在氣壓導入座20中設一斜向孔道23與進氣流道22之間交會相通呈曲型孔道態樣，加上該斜向孔道23下端更局部性擴增孔徑形成所述副通氣部231跨越連通對應到階徑狀容槽35之擴槽部351所屬區域範圍內等流道型態創新設計，藉此相較於前文先前技術中所提習知結構俾可省略一限位環構件的設置，但同樣能夠達到其導引氣體換向和驅使活塞作動之功能訴求，故特具有精簡構件數量的優點與進步性。

本發明之優點：

本發明所揭「往復式氣動工具之換向作動模組構造」主要藉由所述階徑狀換向塊體與階徑狀容槽之配合型態，又氣壓導入座中央所設進氣流道底端與階徑狀容槽之間為非直孔貫穿型態，而是在氣壓導入座中設一斜向孔道與進氣流道之間交會相通呈曲型孔道態樣，加上該斜向孔道下端更局部性擴增孔徑形成所述副通氣部跨越連通對應到階徑狀容槽之擴槽部所屬區域範圍內等流道型態創新獨特設計，使本發明對照【先前技術】所提臺灣專利公開號第201041700號之習知結構而言，俾可省略習知一限位環構件的設置，但同樣可達到其換向作動功能，進而能夠達到降低製造加工成本、縮短組立工時以及降低瑕疵不良率等實用進步性及較佳產業利用效益。

上述實施例所揭示者係藉以具體說明本發明，且文中雖透過特定的術語進行說明，當不能以此限定本發明之專利範圍；熟悉此項技術領域之人士當可在瞭解本發明之精神與原則後對其進行變更與修改而達到等效之目的，而此等變更與修改，皆應涵蓋於如后所述之申請專利範圍所界定範疇中。

A．．．換向作動模組

10．．．往復式氣動工具

11．．．容槽

12．．．氣壓啟閉控制模組

121．．．供氣端

13．．．活塞桿

131．．．活塞部

132．．．工具組設部

133．．．作用工具

14．．．導動筒

15．．．控制開關

20．．．氣壓導入座

21．．．進氣端

22．．．進氣流道

221．．．封閉底端緣

23．．．斜向孔道

231．．．副通氣部

30．．．缸體

31．．．頂端

32．．．底端

33．．．缸室

34．．．排氣部

35．．．階徑狀容槽

351．．．擴槽部

352．．．縮槽部

36．．．縮徑穿口

37．．．進氣導孔

38．．．活塞反推流道

381．．．側向導溝

40．．．階徑狀換向塊體

41．．．大徑部

42．．．小徑部

43．．．上端面

44．．．受推環緣

50．．．螺栓

60．．．排氣通道

71．．．中置式緩衝器

72．．．前置式緩衝器

第1圖：本發明之往復式氣動工具之組合立體外觀圖。

第2圖：本發明換向作動模組之構件分解立體圖。

第3圖：本發明之往復式氣動工具構件組合剖視圖。

第4圖：本發明換向作動模組之構件分解剖視圖。

第5圖：本發明之進氣作動狀態示意圖一。

第6圖：本發明之進氣作動狀態示意圖二。

第7圖：係第6圖之B-B’剖面圖。

A．．．換向作動模組

14．．．導動筒

20．．．氣壓導入座

21．．．進氣端

22．．．進氣流道

23．．．斜向孔道

231．．．副通氣部

30．．．缸體

31．．．頂端

32．．．底端

33．．．缸室

34．．．排氣部

35．．．階徑狀容槽

351．．．擴槽部

352．．．縮槽部

37．．．進氣導孔

38．．．活塞反推流道

381．．．側向導溝

40．．．階徑狀換向塊體

41．．．大徑部

42．．．小徑部

43．．．上端面

44．．．受推環緣

50．．．螺栓

Claims (4)

1. 一種往復式氣動工具之換向作動模組構造，所述換向作動模組設於一往復式氣動工具的容槽內所設一氣壓啟閉控制模組的供氣端與一活塞桿的導動筒之間，該活塞桿具一活塞部及一工具組設部；該換向作動模組係包括：一氣壓導入座，具一進氣端與該氣壓啟閉控制模組的供氣端相連通，又該氣壓導入座中央設有一進氣流道，該進氣流道上端係穿出該進氣端；一缸體，組合定位於該氣壓導入座下端，該缸體呈中空筒體型態而界定形成有一頂端、一底端以及內部一缸室，該缸室係藉以供容設該活塞桿之活塞部，該缸體之側身設有排氣部，缸體頂端則凹設有一階徑狀容槽，該階徑狀容槽包括上下配置的一擴槽部及一縮槽部，該縮槽部底端具一縮徑穿口與缸室相通，該缸體頂端一偏側處設有一進氣導孔與該階徑狀容槽的縮槽部相通，又該缸室側邊間隔位置處設有活塞反推流道，該活塞反推流道上端延設有側向導溝與階徑狀容槽的擴槽部相通，活塞反推流道下端則與缸室之下端側部連通；一階徑狀換向塊體，呈可上下作動狀態容置於該缸體所設階徑狀容槽中，該階徑狀換向塊體包括一上端面、呈上下配置的一大徑部、一小徑部以及形成於該大、小徑部之間的一受推環緣；其中，該大徑部係容置配合於該階徑狀容槽的擴槽部，該小徑部則容置配合於該階徑狀容槽的縮槽部；一氣壓空間，係當該階徑狀換向塊體呈下降狀態時，藉其上端面低於缸體頂端所形成，且該氣壓空間係與該側向導溝相通；其中，該氣壓導入座中央所設進氣流道底端與該缸體頂端所設階徑狀容槽之間為非直孔貫穿型態，而是在該氣壓導入座中設一斜向孔道，令該斜向孔道上端與進氣流道底端之間交會相通呈曲型孔道態樣，該斜向孔道下端則與該缸體頂端偏側處所設進氣導孔上端對位相通；一封閉底端緣，形成於該氣壓導入座之底端中央，藉以將該氣壓導入座所設進氣流道底端封閉呈非直孔貫穿型態，且當該階徑狀換向塊體呈上升狀態時，係藉由該封閉底端緣直接產生抵擋限位作用；一副通氣部，係藉由該斜向孔道下端一側局部性擴增孔徑形成，所述副通氣部須跨越連通對應到缸體所設階徑狀容槽之擴槽部所屬區域範圍內，且令該副通氣部與擴槽部之間的通氣流路截面積，係小於該斜向孔道與進氣導孔之間的通氣流路截面積。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之往復式氣動工具之換向作動模組構造，其中該氣壓導入座以及缸體二者係藉由複數螺栓加以穿組螺鎖結合定位成一單體型態。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之往復式氣動工具之換向作動模組構造，其中該活塞桿之導動筒與缸體底端之間係為組合定位或一體成型之結構型態。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之往復式氣動工具之換向作動模組構造，其中該往復式氣動工具之容槽內並設有減震構件，該減震構件係包括組設於該氣壓導入座進氣端與氣壓啟閉控制模組供氣端之間的一中置式緩衝器，以及組設於活塞桿的導動筒與容槽一端壁之間的一前置式緩衝器。