CN102348536A - 旋转冲击工具 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于通过即使在要求螺钉等以高速旋转的情况下也减小冲击力并且使冲击之间的间隔相对较长而防止螺钉断头等情况。根据本发明的一种旋转冲击工具包括：通过接受马达的旋转力而旋转的锤部、通过接受锤部的旋转力而旋转的砧部、以及附接于砧部的端部工具，旋转冲击工具构造使得当数值不小于预定值的转矩从外部施加到砧部上时，锤部脱离砧部以空转、并在空转预定角度后沿旋转方向上对砧部施加冲击。旋转冲击工具包括用于检测冲击的冲击检测装置和用于切换马达的旋转速度的速度切换装置，并且当在砧部沿拧紧方向旋转期间冲击检测装置检测到冲击时，速度切换装置将马达的旋转速度从正常速度切换到低速。

Description

旋转冲击工具

技术领域

本发明涉及一种旋转冲击工具，该旋转冲击工具具有：通过接受马达的旋转力而旋转的锤部，通过接受锤部的旋转力而旋转的砧部，以及附接到砧部上的端部工具，旋转冲击工具被构造成使得当数值不小于预定值的转矩从外部施加到砧部上时，锤部与砧部分离以空转、并在空转预定角度之后沿旋转方向对砧部施加冲击。

背景技术

专利文献1中公开了相关的常规旋转冲击工具。

专利文献1中公开的旋转冲击工具是冲击驱动器，该冲击驱动器构造成容许设定锤部对砧部施加冲击的次数，使得能够以相同的转矩拧紧多个螺钉或类似物。更具体地，冲击驱动器具有：检测锤部在砧部上的冲击声的压电蜂鸣器，用于设定冲击次数的设定盘，以及马达控制单元。并且，在螺钉拧紧期间已经施加了设定次数的冲击的阶段，马达控制单元关停马达。这使得能够以相同的转矩拧紧许多螺钉或类似物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-260042号公报(日本专利号3670189)

发明内容

本发明要解决的问题

然而，如果螺钉的类型以及被拧上该螺钉的板材的材料、厚度、尺寸等改变时，需要改变拧紧转矩，因此，它们每改变一次，就必须重新设定冲击的次数。

如图5所示，在使用前端部形成为钻孔椎(drill gimlet)的特克斯螺钉(tex screw)(注册商标)3的情况下，要在板材料4和5中形成孔，需要使冲击驱动器的端部工具高速旋转。因此，在特克斯螺钉3就位后，冲击之间的间隔非常短。因此，难于设定合适的冲击次数；此外，由于锤部以高速旋转，因此也增加了冲击力。这可能导致断头——其中特克斯螺钉3的头部被扯掉——等情况。

此外，在拧紧完成时间(马达停止时间)是基于操作者的判断来确定而不考虑冲击次数的情况下，如果冲击之间的间隔非常短，则难于确定拧紧完成时间，而且会施加非预想的冲击，这很可能引起断头——其中特克斯螺钉3的头部被扯掉——等情况。

本发明的提出是为了解决现有技术中的上述问题；本发明的目的在于使得能够减小冲击力并使冲击之间的间隔相对较长，使得即使在需要以高速旋转螺钉或类似物的情况下也能够防止螺钉断头等情况。

解决问题的方法

上述目的可由权利要求所述的本发明来实现。

如权利要求1所述的本发明是一种旋转冲击工具，该旋转冲击工具包括：通过接受马达的旋转力而旋转的锤部；通过接受锤部的旋转力而旋转的砧部；以及附接到砧部上的端部工具，旋转冲击工具构造成使得当数值不小于预定值的转矩从外部施加到砧部上时，锤部与砧部分离以空转、并且在空转预定角度后沿旋转方向对砧部施加冲击，其特征在于，旋转冲击工具包括检测冲击的冲击检测装置和切换马达的旋转速度的速度切换装置，其中，当在砧部沿拧紧方向的旋转期间冲击检测装置检测到开始冲击时，速度切换装置将马达的旋转速度从正常速度切换到低速。

根据本发明，即使在例如螺钉或类似物以正常速度(高速)被拧紧的情况下，一旦检测到开始冲击则马达的旋转速度被切换到低速。其结果是，锤部相对于砧部的冲击力减小，并使冲击之间的间隔相对较长。

也就是说，即使在螺钉或类似物以高速被拧紧的情况下，可使冲击力相对较小，并可使冲击之间的间隔相对较长。因此，容易基于操作者的判断来确定拧紧时间，且不会发生非预想的额外冲击操作，使得能够防止例如螺钉断头之类的问题。

此外，由于螺钉或类似物可以以高速被拧紧，所以可以防止工作效率劣化。

根据权利要求2所述的本发明，其特征在于包括能够在0到预定值之间调节正常速度和低速之差的速度调节机构。

因此，可以根据螺钉的尺寸和类型、以及固定有该螺钉的板材的材料等等将正常速度和低速之差设定为恰当的值。

根据权利要求3所述的本发明，旋转冲击工具包括根据触发器的拉动量来调节马达的旋转速度的主开关，旋转冲击工具构造成使得在马达切换到正常速度的情况下和在马达切换到低速的情况下，都能够根据触发器的拉动量来调节马达的旋转速度。

也就是说，即使在马达切换到低速的情况下，也可以调节马达的旋转速度，使得易于调节冲击之间的间隔。

根据权利要求4所述的本发明，冲击检测装置构造成使得能够通过由压电传感器或加速度传感器检测冲击。

根据权利要求5所述的本发明，在砧部沿与拧紧方向相反的方向旋转期间，即使在冲击检测装置检测到冲击的情况下，速度切换装置也不切换马达的旋转速度。

由此，螺钉或类似物可以被快速地松开。

本发明的优势

根据本发明，即使在以高速拧紧螺钉或类似物的情况下，也可以减小冲击力并使冲击之间的间隔相对较长，使得不进行非预想的过度冲击操作，从而能够防止例如螺钉断头之类的问题。

附图说明

[图1]根据本发明的实施例1的旋转冲击工具的整体纵向剖面图。

[图2]示出旋转冲击工具的马达驱动回路的结构的示意图。

[图3]示出如何切换旋转冲击工具的旋转速度的图表。

[图4]示出旋转冲击工具的操作的流程图。

[图5]示出如何通过利用特克斯螺钉使板构件相互固定的示意性侧视图。

具体实施方式

[实施例1]

在下文中，将参照附图1到5对根据本发明的实施例1的旋转冲击工具进行描述。本实施例的旋转冲击工具是使用直流无刷马达作为驱动源的冲击驱动器(以下称为旋转冲击工具)。

这里，附图中指示的前、后、右、和左对应于相对于旋转冲击工具的前、后、右、和左。

[旋转冲击工具的概要]

如图1所示，根据本实施例的旋转冲击工具10的外壳11包括筒状外壳主体12以及握持部15，握持部15形成为从外壳主体12的侧部(图1中的下部)伸出。

外壳主体12从后侧开始依次同轴地容置有直流无刷马达20、行星齿轮机构24、主轴25、冲击力产生机构26以及砧部27。直流无刷马达20用作旋转冲击工具10的驱动源；直流无刷马达20的旋转通过行星齿轮机构24来降低速度，然后传递到主轴25。主轴25的旋转力由冲击力产生机构26转换为旋转冲击力并传递到砧部27，其中冲击力产生机构26具有将在下文中描述的锤部26h、压缩弹簧26b等等。砧部27是通过接受旋转冲击力而围绕轴线旋转的部分，其由设置在外壳主体12前端处的轴承12j支承，从而能够围绕轴线旋转并且不能沿轴向方向移动。

在砧部27的前端处设置有用于附接起子头、套筒头或类似部件(未示出)的卡盘部27t。

也就是说，上述提到的起子头、套筒头或类似部件对应本发明的端部工具。

外壳11的握持部15是在使用旋转冲击工具10时由操作者握持的部分；握持部15包括手柄部15h以及位于手柄部15h的突出端(下端)侧的下端部15p。手柄部15h形成为具有相对较小的直径，使得操作者能够容易地握持它，在手柄部15h的基端部处设置有触发器式主开关18。主开关18具有由操作者的指尖拉动的触发器18t以及开关主体部18s，其中，开关主体部18s的触点通过触发器18t上的拉动操作而被接通/断开，并且开关主体部18s构造成根据触发器18t的拉动量而经历电阻值的变化。

此外，在主开关18的上侧设置有用于切换直流无刷马达20的旋转方向的正/反切换开关17。

握持部15的下端部15p以从手柄部15h主要在下侧向前扩大的方式形成；在下端部15p的下侧设置有电池组连接部16，电池组19连接到电池组连接部16上。电池组连接部16形成为具有倒U形截面构型的倒置的凹槽状，且在电池组19从前向后滑动时电池组19的配合部(未示出)与电池组连接部16配合。

[关于冲击力产生机构26]

如图1所示，冲击力产生机构26的锤部26h通过V形凸轮槽25v、V形导引槽26z以及钢球25r与主轴25连接。

也就是说，在主轴25的外周面的前部中，沿主轴25的周向方向在两个位置处形成有具有半圆形截面构型的V形凸轮槽25v，其中V形凸轮槽25v的V形开口指向后方。此外，在锤部26h的内周面中，在与主轴25的V形凸轮槽25v相对的位置处形成有具有半圆形截面构型的V形导引槽26z，其中V形导引槽26z的V形开口指向前方。钢球25r安装在彼此相对的V形凸轮槽25v与V形导引槽26z之间。因此，锤部26h被连接成能够相对于主轴25从基准位置旋转一定的角度，并且能够相对于主轴25沿轴向方向移动一定的距离。此外，附接于主轴25的外周上的压缩弹簧26b被迫压以将锤部26h相对于主轴25向前(向基准位置)推动。

在锤部26h的前端面处，在沿圆周方向相隔180度的两个位置处形成有用于对砧部施加冲击的冲击突起26w。此外，砧部27在沿圆周方向相隔180度的两个位置处具有冲击臂27d，冲击臂27d构造成允许锤部26h的冲击突起26w抵接。并且，随着锤部26h由压缩弹簧26b的弹簧力保持在主轴25的前端部，锤部26h的各个冲击突起26w抵接砧部27的冲击臂27d。当在这个状态下主轴25因直流无刷马达20的旋转力而旋转时，锤部26h与主轴25一起旋转，且锤部26h的旋转力经由冲击突起26w和冲击臂27d传递到砧部27上。并且，例如通过附接于砧部27的起子头或类似部件而拧紧螺钉。

并且，当螺钉已被拧紧到预定位置并且从外部将不小于预定值的转矩施加到砧部27上时，锤部26h相对于砧部27的旋转力(转矩)不小于预定值。因此，锤部26h克服压缩弹簧26b的弹簧力相对于主轴25向后移动，且锤部26h的冲击突起26w越过砧部27的冲击臂27d。也就是说，锤部26b的冲击突起26w与砧部27的冲击臂27d分离并空转。当锤部26b的冲击突起26w越过砧部27的冲击臂27d时，压缩弹簧26b的弹簧力使锤部26h前进，并空转预定角度；然后，锤部26b的冲击突起26w沿旋转方向对砧部27的冲击臂27d施加冲击。因此，以大转矩拧紧螺钉。锤部26b的空转以及锤部26b对砧部27的冲击操作重复进行。

也就是说，当不小于预定值(不小于冲击启动转矩)的转矩施加到砧部27上时，锤部26h重复执行对砧部27的冲击操作，使得螺钉以大转矩被拧紧。

这里，如图1所示，在外壳11内部，在主开关18上侧、正/反切换开关17前方的位置处设置有用于检测锤部26h施加到砧部27上的冲击的冲击传感器29。可以使用压电冲击传感器或加速度传感器作为冲击传感器29。

[关于直流无刷马达20和马达驱动回路40]

如图2等所示，直流无刷马达20包括：具有永磁体的转子22、具有驱动线圈23c的定子23、以及用于检测转子22的磁极位置的三个磁传感器32。

马达驱动回路40是用于驱动直流无刷马达20的电路；如图2所示，马达驱动回路40具有：三相桥回路部45，三相桥回路部45包括六个开关元件44(FET 1到FET 6)；以及控制回路46，控制回路46基于来自主开关18的信号控制三相桥回路部45的开关元件44。

三相桥回路部45具有三个(U相、V相以及W相)输出线路41，这三个输出线路41连接到无刷马达20的相应的驱动线圈23c(U相、V相以及W相)上。

当主开关18的触发器18t接通时，控制回路46基于来自磁传感器32的信号操作开关元件(FET 1到FET 6)，以使电流顺序流过驱动线圈23c，使得转子22旋转。

当开关主体部18s的电阻值与主开关18的触发器18t的拉动量相对应地变化时，控制回路46能够基于电阻值的变化通过PWM控制来调节供给至U相、V相以及W相的驱动线圈23c的电力。更具体地，通过在预定载波频率下对三相桥回路部45的FET 2、FET 4、以及FET 6进行占空比调节来对供给至每个驱动线圈23c的电力进行PWM控制。因此，如图3所示，直流无刷马达20的旋转速度随主开关18的触发器18t的拉动量而增加。

此外，如图2所示，速度调节机构48——例如开关、控制盘或类似部件——连接于控制回路46；控制回路46构造成能够基于来自速度调节机构48的信号设定直流无刷马达20的速度。而且，当冲击传感器29检测到锤部26h对砧部27的冲击时，控制回路46基于来自冲击传感器29的信号将直流无刷马达20的旋转速度从正常速度(高速)切换到低速I或低速II。此处，设定为使得直流无刷马达20在低速I时的旋转速度是例如正常速度的约65％。此外，设定为使得直流无刷马达20在低速II时的旋转速度是例如正常速度的约35％。

也就是说，冲击传感器29对应于本发明的冲击检测装置，而控制回路46对应于本发明的速度切换装置。

[关于本实施例的旋转冲击工具10的操作]

下面，将参照图4的流程图对本实施例的旋转冲击工具10的操作进行描述。

如图5所示，在通过使用特克斯螺钉3将板构件4和5相互结合的情况下，特克斯螺钉3沿拧紧方向(正常方向)旋转，使得图4中的步骤S101做出的判定为“是”。在由特克斯螺钉3在板构件4和5中形成孔的阶段，没有检测到冲击(步骤S102中为“否”)，使得直流无刷马达20以正常速度(高速)旋转(步骤S104)。也就是说，基于如图3所示的正常速度的特性，直流无刷马达20与主开关18的触发器18t的拉动量相对应地旋转。

并且，重复地执行图4中的步骤S106(“否”)、步骤S101、步骤S102、步骤S104、以及步骤S106(“否”)，由此，在直流无刷马达20以正常速度(高速)旋转的状态下，在板构件4和5中形成孔并且特克斯螺钉3旋紧。

特克斯螺钉3的头部3h例如接触(靠置于)板构件4的表面，由此对砧部27施加不小于预定值的转矩(不小于冲击启动转矩)；然后，锤部26h对砧部27施加冲击。并且，当冲击传感器29检测到冲击开始时(步骤S102中为“是”)，直流无刷马达20的旋转速度切换到低速I或低速II(步骤S103)。也就是说，直流无刷马达20基于如图3所示的低速I或低速II的特性与主开关18的触发器18t的拉动量相对应地旋转。因此，如果一旦检测到冲击，则直流无刷马达20切换到低速，使得冲击力减小并且冲击之间的间隔变长。

并且，当操作者判断已经完成特克斯螺钉3的拧紧时(步骤S106中为“是”)，触发器18t的拉动量减小到零，以完成螺钉拧紧操作。

从而，基于特克斯螺钉3的尺寸、材料等等预先设定将直流无刷马达20的旋转速度切换到低速I还是低速II。

当要移除拧入板构件4和5中的特克斯螺钉3时，直流无刷马达20沿相反的方向旋转(步骤S101为“否”)。因此，直流无刷马达20以正常速度(高速)旋转以松开特克斯螺钉3。即使在此时已经进行了冲击操作的情况下，直流无刷马达20的旋转速度仍保持在正常速度(高速)。

[本实施例的旋转冲击工具10的优势]

根据本实施例的旋转冲击工具10，即使在以正常速度(高速)执行孔形成操作以及特克斯螺钉3的拧紧操作的情况下，一旦检测到冲击，则直流无刷马达20的旋转速度切换到低速。因此，锤部26h施加到砧部27上的冲击力减小，且冲击之间的间隔相对较长。

也就是说，即使在以高速执行孔形成操作以及特克斯螺钉3的拧紧操作的情况下，也能够减小冲击力并使冲击之间的间隔相对较长。因此，操作者更容易确定拧紧操作的完成时间，且不会发生非预想的额外冲击。因此，可以避免例如螺钉头断头之类的问题。

此外，由于能够以高速执行孔形成以及拧紧操作，因此能够防止操作效率劣化。

此外，控制回路46被构造成使其能够以多级方式调节正常速度(高速)与低速之差，可以根据螺钉的尺寸和类型以及将固定该螺钉的板构件的材料等等将正常速度和低速之差设置为适当的值。

此外，在直流无刷马达20切换到正常速度的情况以及其切换到低速的情况下，都能够根据主开关18的触发器18t的拉动量调节马达的旋转速度。因此，通过将直流无刷马达20切换到低速，更容易调节冲击之间的间隔。

此外，构造成当砧部27(直流无刷马达20)沿与拧紧方向相反的方向旋转时，即使冲击传感器29检测到冲击，控制回路46也不切换无刷马达20的旋转速度，使得可以快速地松开螺钉或类似部件。

[变型]

这里，本发明不限于上述实施例，并容许不脱离本发明主旨的范围的修改。例如，尽管在上述实施例中，由冲击传感器29(压电传感器或加速度传感器)检测锤部26h施加到砧部27的冲击，但也可以取代冲击传感器29而使用构造成检测冲击声的压电蜂鸣器或扩音器。此外，还能够由直流无刷马达20的电流值的变化检测冲击，并且能够基于一个磁传感器32接通(on)后相邻的磁传感器32接通所需的时间来计算无刷马达20的旋转速度、以根据旋转速度的变化检测冲击。

此外，尽管在上述示例中直流无刷马达20的旋转速度从正常速度切换到低速I或低速II，但也可以增加低速的类型。此外，根据螺钉或类似部件的尺寸和材料，即使在检测到冲击的情况下，也能够防止直流无刷马达20的旋转速度从正常速度发生改变。

此外，尽管在上述示例中低速I设定为正常速度的约65％，低速II设定为正常速度的约35％，但这些值都可适当地改变。

此外，尽管在上述本实施例中使用了特克斯螺钉3，但本发明也适用于使用除特克斯螺钉3以外的螺钉的情况。

附图标记

10…旋转冲击工具

11…外壳

18t…触发器

18…主开关

20…直流无刷马达

26h…锤部

27…砧部

29…冲击传感器(冲击检测装置)

46…控制回路(速度切换装置)

Claims (5)

1.一种旋转冲击工具，所述旋转冲击工具包括：通过接受马达的旋转力而旋转的锤部；通过接受所述锤部的旋转力而旋转的砧部；以及附接到所述砧部上的端部工具，所述旋转冲击工具构造成使得当数值不小于预定值的转矩从外部施加到所述砧部上时，所述锤部与所述砧部分离以空转、并且在空转预定角度后沿旋转方向对所述砧部施加冲击，其特征在于，所述旋转冲击工具包括：

检测冲击的冲击检测装置；以及

切换所述马达的旋转速度的速度切换装置，

其中，当在所述砧部沿拧紧方向旋转期间所述冲击检测装置检测到开始冲击时，所述速度切换装置将所述马达的旋转速度从正常速度切换到低速。

2.根据权利要求1所述的旋转冲击工具，其特征在于，包括能够在0到预定值之间调节所述正常速度和所述低速之差的速度调节机构。

3.根据权利要求1或2所述的旋转冲击工具，其特征在于，所述旋转冲击工具包括根据触发器的拉动量来调节所述马达的旋转速度的主开关，所述旋转冲击工具构造成使得：

在所述马达切换到所述正常速度的情况下和在所述马达切换到所述低速的情况下，都能够根据所述触发器的拉动量来调节所述马达的旋转速度。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的旋转冲击工具，其特征在于，所述冲击检测装置构造成使得能够通过压电传感器或加速度传感器检测冲击。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的旋转冲击工具，其特征在于，所述旋转冲击工具构造成使得在所述砧部沿与所述拧紧方向相反的方向旋转期间，即使在所述冲击检测装置检测到冲击的情况下，所述速度切换装置也不切换所述马达的旋转速度。

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