CN1333100A - 冲击式电动手持工具器械 - Google Patents

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Abstract

一种冲击式电动手持工具器械(8),它具有一个手把(11)和一个配置在一外壳(10)中的用于将一个驱动轴(1)的一个转动转换为一种振动(ν)的行星齿轮系(5),其中经该行星齿轮系(5)的一个大齿轮(6)的一个位置角(α)可调节一个冲击产生装置(2)的往复运动的冲击幅值,其特征在于:一种冲击幅值的控制是经人工施加于手持工具器械(8)的一个手把(11)上的一轴向力(F)来进行的。

Description

冲击式电动手持工具器械
本发明有关一种至少部分冲击式的电动手持工具器械，如一种打眼锤或一种凿锤，它们带有一个气动冲击机。
在冲击式电动手持工具器械中，由电动手持工具器械的电机所产生的转动至少部分地经合适的传动装置被转换成一种冲击式或冲击振动式直线运动。通常采用相对于一根平行于驱动轴的振动轴摆动的摆动振动器或者采用带一垂直振动轴的偏心振动器。这种在一个气动冲击机中产生的振动至少经一个激励活塞被传递至一个自由活塞上的一气体弹簧上且随后再在轴向上传递至该电动手持工具。在打眼锤中，另外还由驱动轴经合适的传动装置来导出手持工具主轴的转动，由此则使工具的振动频率或冲击数与工具主轴的转数始终成一种固定的、也可以是分级可切换的关系。
在冲击式电动手持工具器械中，先前比如从EP 759341中已知有一种自由冲击自动机，该自动机在没有轴向工作压力作用在手持工具上时经合适的装置、比如一个经一轴向移动的转换轴套所传递的气动冲击机阀门的孔实质性地产生一种离散的、也可以是分级的冲击中断。一种通过使用者所进行的对冲击能量的连续调节因而是不可能的。
根据JP414653/90所述，其中使用了一种行星齿轮装置用于分级转换工具主轴的转速。一种相对于工具主轴的转速来连续地调节冲击次数是不可能的。
根据DE 3505544，可通过调节偏心轮的轴向位置来连续地调节振幅，其中可通过一斜偏心轴销来连续改变偏心度。
根据EP 063725，采用一个行星齿轮系来驱动偏心轴销，其中各行星轮以及它在其中运行与之内啮合的大齿轮的尺寸如下地来加以确定：使行星轮的基圆上的每个点均遵循一条直线性轨迹。通过将大齿轮转动90°，则可将活塞行程从一个对应于大齿轮基圆直径的全行程改变到几乎为零。该大齿轮为连续地调节振幅通过一个自锁的蜗轮蜗杆传动装置或者一个可确定的、径向伸展的调节手把被固定在各自的角位置上。
在电动手持工具器械中通常经过传动功率采用一个配置在电源中的电子相位控制经位于手把内部的、用手指触发的压力开关钮根据压下深度地连续进行控制，用于比如产生一个轻柔的手持工具器械运行，或者用于在使用者的中间开关作用下来调节转速。
从DE 19503526中已知有将手持工具器械的手把垂直于工具轴以及与之偏心地加以支承且将由此所产生的沿工具轴的运动自由度的限制用于对手把振动的阻尼。
本发明的任务是：要能对冲击式手持工具器械的冲击功率进行一种独立于驱动器转速的连续控制或者在使用者的中间开关作用下对其进行调节。
这一任务是通过各独立权利的特征来解决的。具有优点的实施例则给出于从属权利之中。
实质性地采用了一个行星齿轮系作为曲柄传动机构，其中各行星轮以及它在其中运行与之内啮合的大齿轮的尺寸如下地来加以确定：使行星轮的基圆上的每个点均遵循一条垂直线性轨迹，且将行星轮的偏心轴销经一连杆与一平行于工具轴实施一个往复运动的、产生冲击的装置或者一个激励活塞相连接，并能对稳定旋转可调的大齿轮角度独立于沿工具轴作用于手把上的力进行调节。
经该稳定旋转可调的大齿轮则可连续地改变偏心轴销的直线往复运动的角度。对一定的转速来说，则因此经过振幅可连续调节冲击能量。这种解决方案在大齿轮的一个近似为零的位置角α情况下也一起包括有一种空载冲击切断的功能。
大齿轮的位置角α经一个与手把成机械、气动或电子连接的调节机构来调节，该调节机构必要时则实施为自锁式的，这样振动产生的反作用力则作用在整个壳体上而不主要作用在手把上。由此则通过调节装置来在大齿轮的一个直至π/2的角度变化Δα范围内形成手把的一个直至3cm范围的控制冲击功率的移动范围。
具有优点的为一种与大齿轮成相应外啮合的、在自锁式蜗杆形手把中的蜗轮蜗杆传动机构。一种驱动该蜗轮蜗杆传动机构的齿轮传动装置则本身具有优点地由伺服控制装置经过电动手持工具器械中所提供的能量来驱动。作为大齿轮的调节角α的能量则可使用经可控调整离合器所提供的机械驱动能、经可控阀门所提供的气动压缩能、以及经可控执行电机所提供的电能。
在使用可控执行电机时，可具有优点地由使用者或由一个微处理器来根据所需的工作条件调节或调整冲击功率。对实际上被带入工具中的实际冲击功率的测量则可间接地通过位移、压力或加速度传感器以及相应的测量电器来进行。
对标准冲击功率的控制则通过冲击幅值来实现，具有优点地则独立于一个强压力开关钮所实现的对驱动功率的控制通过作用在手持工具器械的手把上的轴向力来进行，因为该力对应于使用者的直观意志。为此则将该具有优点地反抗一个轴向反作力进行有限的轴向运动的手把在工具或者工作的方向上压下且由此来产生大齿轮的调整角α，由此来增加冲击能。
具有优点地将手把经一与工具轴径向偏心的具垂直于该工具轴的铰链接头与手持工具器械的其余部分相连接。该轴向力被间接地经一位移或直接地用一压电力传感器加以测量并用测量电路将其作为标称值输入微处理器。该微处理器通过一个可为该微处理器读出的操作数据特性曲线族计算大齿轮的调整角α并通过执行电机来实施调整角α，操作数据特性曲线族的形式为轴向力的、或实现必要的冲击功率所需的大齿轮调整角α的角位移的一个合适的非线性镜像值。
具有优点地为进行计算则由微处理器来进一步确定如转速、转距、耗电和工具器械加速度以及另外的工具种类和大小等特征值，并为得到一种最佳和可靠的操作而对应于能为微处理器所读出的操作数据特性曲线族来考虑上述特征值。
在通过作用在手持工具器械手把上的轴向力来确定冲击功率标称值时，通过其作用方向和质量以及重力加速度的影响，其自重会起到虚假的作用。为避免这种干扰影响的作用，则通过倾斜传感器来确定作用方向并在已知自重的情况下通过微处器来计算真正的、为使用者所希望的冲击功率标称值。为此则将倾斜传感器与微处理器相连接，该微处理器则将实测到的手把上的轴向作用力校正为保持力，该保持力则对应于手持工具器械的自重与该电动手持工具器械工作方向相对于重力加速度的方向余弦的乘积。
以下根据附图来进一步说明本发明，附图中：
图1为表示振动产生的原理的示意图，
图2为专用行星齿轮系的简图，
图3为本发明电动手持工具器械的局部剖透视图，示出了一种微处理器控制。
如图1所示，为将一根驱动轴1的一个转动ω转换成一个与之相垂直的，平行于一个位于驱动轴1的一个平面中的工具轴A的振动ν，则将一个冲击产生装置2、比如一个气动冲击机中的一个激励活塞经一根连杆3与一个摆线行星齿轮系5的一个位于由一个作为一根普通摆线轨迹特殊情形的位置角α所确定的直线上的轴销4相连接。这样从轴销4的一个垂直于上述平面的往复运动出发经行星齿轮系5的位置角α(α＝[0，π/2])，则可使振动产生装置2的往复运动的幅值在从(直至到达一个由有限连杆长度条件下的三角关系所确定的静止运动状态时的)几乎为零直至行星齿轮系5的轨迹直径的最大值之间单调连续地变化，其中该幅值近似地正比于位置角α的正弦值。在一定的转速时则因此可经该位置角α来连续调节振动ν的幅值且由此也调整了冲击能量。该解决方案也一起包括了一种具有一个幅值几乎为零的空载冲击切断。
如图2所示，行星齿轮系5如下地被实施：其中连续旋转固定的可调大齿轮6被实施为一个具有直径2r的内啮合式空心轮，其中运行有一个直径为r的外啮合式行星轮7。若经驱动轴1来驱动行星轮7的转轴，则连接在行星轮7的径向外边缘上的轴销4描述了一个作为一种普通摆线轨迹特殊情形的直线往复运动。经该旋转固定的可调大齿轮6的位置角α可连续改变该直线往复运动的方向。
如图3所示，在行星齿轮系5的大齿轮6的***上配置有一个自锁式蜗轮蜗杆传动装置9。为调整旋转固定的可调大齿轮6的位置角α，则要通过连接在电动手持工具器械8的外壳10之上的一个压电力传感器来测量轴向力F并经测量电路把它作为标称值输入一微处理器13，该微处理器13通过一种对轴向力F的合适的非线性转换成用于实现必要冲击功率所需的行星齿轮系5的位置角α来计算该轴向力F并经一个与自锁式蜗轮蜗杆传动装置9相连接的执行电机14来相对于壳体10调整行星齿轮系5的位置角α。一个从属于微处理器13的倾斜传感器15确定电动手持工具器械8的工作方向A来在已知自重的情况下校正轴向力F的标称值。一个操作数据传感器16确定驱动轴1的转速和转距，用于通过一个为微处理器13所能读出的操作数据特性曲线族来确定各个最佳的、或者是一个对应该轴向力F的冲击幅值。为此可具有优点地进一步确定其它操作参数并在计算时对它们加以考虑。
由此则在第一步经操作数据传感器16来采集电动手持工具器械8的现实操作数据并使之能被微处理器13所读取。在第二步，在考虑操作数据情况下由微处理器13从人工给定的、优选地经倾斜传感器15且由微处理器13所校正了的冲击功率标称值中经由一个被存放在操作数据特性曲线族中的、至少在曲线座标点上可被读出的投影将该冲击功率或者也可是最佳冲击功率换算成一个用于实现该冲击功率由冲击幅值所要求的位置角α。在第三步，则由微处理器13通过一执行电机14来在行星齿轮系5上实施改变该位置角α。在一个具有优点的最后一步中，则由微处理器13从为传感器所获取的其它特性参数中计算出一个实际的冲击功率，该冲击功率再与标称值作比较并根据该比较值在行星齿轮系5上对位置角α作相应调整。

Claims (9)

1.一种冲击式手持工具器械(8)，它具有一个手把(11)如一个配置在一壳体(10)中的、用于将一根驱动轴(1)的一个转动(ω)转换为一种振动(ν)的行星齿轮系(5)，其中经该行星齿轮系(5)的一个大齿轮(6)的一位置角(α)可调节一个冲击产生装置(2)的往复运动的冲击幅值，其特征在于：一种冲击幅值的控制是经人工施加于手持工具器械(8)的一个手把(11)上的一轴向力(F)来进行的。
2.如权利要求1所述的电动手持工具器械，其特征在于：在大齿轮(6)的位置角(α)的一个(α)＝[0，π/2]的范围中，可连续单调地调节冲击产生装置(2)的往复运动的冲击幅值。
3.如权利要求1或2所述的电动手持工具器械，其特征在于：用位置角(α)＝0可实现一个其冲击幅值约为零的空载冲击切断。
4.如上述权利要求之一所述的电动手持工具器械，其特征在于：冲击产生装置(2)被实施为一个气动冲击机的激励活塞。
5.如上述权利要求之一所述的电动手持工具器械，其特征在于：为改变冲击幅值，可将大齿轮(6)的旋转固定的支承相对于壳体(10)用一自锁式蜗轮蜗杆传动装置(9)来调节。
6.如上述权利要求之一所述的电动手持工具器械，其特征在于：为改变冲击幅值，可将大齿轮(6)的旋转固定的支承相对于壳体(10)用一执行电机(14)或其它伺服控制机构来控制。
7.如权利要求6所述的电动手持工具器械，其特征在于：执行电机(14)或其它伺服控制机构被用一微处理器(13)来控制，该微处理器(13)备择性地在运用一操作数据传感器(16)和一可读操作数据特性曲线族的条件下可最优地调节或调整冲击功率。
8.如权利要求7所述的电动手持工具器械，其特征在于：微处理器(13)被配有一倾斜传感器(15)，该倾斜传感器(15)确定电动手持工具器械的工作方向，由此经微处理器(13)从手把(11)上作用的轴向力(F)中可计算出冲击功率的真正的、未被重力加速度所弄虚假的标称值。
9.如上述权利要求之一所述的电动手持工具器械，其特征在于：手把(11)被受限制地旋转支承于工具轴A之外且与之垂直，且被预加有一轴向压力，由此通过轴向力(F)使手把(11)有限制地轴向运动。
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