專(zhuān)利名稱(chēng)：不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具主軸和插座接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，該組件包括沖擊和脈沖工具組件，并 具有主軸和插座。更具體地，本發(fā)明涉及主軸和插座之間的接口。
背景技術(shù)：
不連續(xù)驅(qū)動(dòng)工具用于向物體提供多個(gè)扭矩，例如被緊固到另一物體上的螺栓或 螺帽。通常習(xí)慣使用凸凹配合的方形插座接口將驅(qū)動(dòng)插座連接到?jīng)_擊或脈沖動(dòng)力工具的 輸出主軸砧。因?yàn)樵谠摻涌谔幋嬖诠詈湍p，所以由于輸出主軸砧和驅(qū)動(dòng)插座之間空 轉(zhuǎn)增加，能量轉(zhuǎn)移的有效性水平會(huì)受到不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件。 所述工具組件包括主軸，所述主軸具有被構(gòu)造為用于接納插座的第一端部。所述第一端 部具有與第一端部的遠(yuǎn)端相隔的主接合表面和錐形表面。所述主接合表面和錐形表面被 構(gòu)造為用于接合插座上的相應(yīng)表面。所述工具組件還包括脈沖錘和電機(jī)，所述脈沖錘能 與主軸的與第一端部相對(duì)的第二端部接合，所述電機(jī)包括能與脈沖錘接合的電機(jī)軸，電 機(jī)被構(gòu)造為用于旋轉(zhuǎn)脈沖錘。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件的主軸。所述 主軸包括被構(gòu)造為用于接納插座的第一端部。所述第一端部具有與主軸的遠(yuǎn)端相隔的主 接合表面和錐形表面。所述主接合表面和錐形表面被構(gòu)造為用于接合插座上的相應(yīng)表 面。所述主軸還包括被構(gòu)造為能與不連續(xù)動(dòng)力工具的脈沖錘接合的第二端部。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種插座，所述插座被構(gòu)造為用于固定到不連 續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的主軸上。所述插座包括從插座的端部延伸的錐形表面。所述插座的錐形 表面被構(gòu)造為用于接合主軸的錐形表面。


在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式的特征，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元 件。所述附圖形成原始公開(kāi)的一部分，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的側(cè)視圖；圖2為圖1的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的后視圖；圖3為沿著線III-III剖切的圖2的工具的剖視圖；圖4為圖1的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的電機(jī)部件的分解透視4
圖5為圖1的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的脈沖錘部件的分解透視圖；圖6為圖1的工具的旋轉(zhuǎn)位置傳感器的示意圖；圖7為可被連接到圖1的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的插座的遠(yuǎn)端視圖；圖8為沿著線VIII-VIII剖切的圖7的插座的剖視圖；圖9為圖7和圖8的插座的近端視圖；圖10為圖1的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的主軸的遠(yuǎn)端視圖；圖11為圖10的主軸的遠(yuǎn)端部分的詳細(xì)側(cè)視圖；圖12為連接到圖11主軸的圖8插座的詳細(xì)示圖；圖13為表示使用圖1的工具的角度和扭矩的時(shí)間函數(shù)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖1-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10。示出的工 具10是被構(gòu)造為通過(guò)壓縮氣體例如壓縮空氣產(chǎn)生動(dòng)力的氣動(dòng)型工具。雖然示出了氣動(dòng)工 具，但是應(yīng)當(dāng)理解本文描述的本發(fā)明的實(shí)施方式也可用于液動(dòng)型或包括電池供電型的電 動(dòng)型的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具。不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10是一種手持裝置，其包括殼體12和連 接到殼體12的手柄14。手柄14被構(gòu)造為由操作者的手握持。在示出的實(shí)施方式中，手 柄14和殼體12都具有類(lèi)似手槍的構(gòu)造，盡管本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工 具10可包括除了圖1-圖3所示的這種構(gòu)造之外的構(gòu)造。不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10還包括安裝在手柄14中的扳機(jī)16并且允許操作者可選擇 地根據(jù)需要將不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10開(kāi)啟和關(guān)閉。回動(dòng)桿18可設(shè)置在扳機(jī)16上?；貏?dòng) 桿18允許操作者收緊或松開(kāi)由不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10作用的物體。不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10還包括電機(jī)部件20和脈沖錘或沖擊轉(zhuǎn)換器部件70，在圖4 中較詳細(xì)地示出了所述電機(jī)部件20的實(shí)施方式并在下文進(jìn)一步詳細(xì)地論述，在圖5中較 詳細(xì)地示出所述脈沖錘或沖擊轉(zhuǎn)換器部件70的實(shí)施方式并在下文進(jìn)一步詳細(xì)地論述。如 圖3所示，電機(jī)部件20和沖擊轉(zhuǎn)換器部件50通常定位在殼體12內(nèi)。如圖4中所示，電機(jī)部件20包括電機(jī)22、多個(gè)葉片或翅片26和殼體30，該電 機(jī)22包括還可被稱(chēng)為是電機(jī)軸的轉(zhuǎn)子軸24，該多個(gè)葉片26被連接到轉(zhuǎn)子軸24，該殼體 30容納轉(zhuǎn)子軸24和葉片26。該殼體30包括開(kāi)口 32，如下文中進(jìn)一步詳細(xì)討論的，一 旦操作者觸動(dòng)扳機(jī)16，壓縮氣體就可穿過(guò)該開(kāi)口 32進(jìn)入。前蓋34可連接到殼體30的 前端并且后蓋36可連接到殼體30的后端，以便限定出用于轉(zhuǎn)子軸24和葉片26旋轉(zhuǎn)的空 間。前蓋34和后蓋36中的每一個(gè)均包括中心開(kāi)口，該中心開(kāi)口被構(gòu)造為用于允許轉(zhuǎn)子 軸24的遠(yuǎn)端38和近端40延伸穿過(guò)。前軸承42可被壓配合到轉(zhuǎn)子軸24的遠(yuǎn)端部分38上，并且后軸承44可被壓配合 到轉(zhuǎn)子軸24的近端部分40上。通過(guò)已知的方法可將前軸承42和后軸承44安裝在殼體 12內(nèi)以便于將電機(jī)22固定到殼體12，還允許轉(zhuǎn)子軸24在殼體30內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。各種密 封件、O型圈和墊圈可用于密封電機(jī)22，以便于經(jīng)由開(kāi)口 32傳送到電機(jī)殼體30的壓縮 空氣不會(huì)從電機(jī)22泄漏出來(lái)并進(jìn)入到殼體12的其它部分中。蓋子46可連接到帶有多個(gè) 緊固件50的殼體12的后端48。在圖3中顯示的實(shí)施方式中，蓋子46包括被構(gòu)造為容納 后軸承44的切除部分52。
隔離件54可連接到轉(zhuǎn)子軸24的近端部分40。隔離件54可與轉(zhuǎn)子軸24—體地 形成，或者隔離件54可以是通過(guò)螺紋連接或焊接連接到轉(zhuǎn)子軸24的獨(dú)立的零件。如圖3和圖4所示，旋轉(zhuǎn)位置傳感器56設(shè)置在所述工具的后端。旋轉(zhuǎn)位置傳感 器包括由隔離件54承載的雙極磁體58。旋轉(zhuǎn)位置傳感器56還包括安裝在微處理器62 上的集成電路60。如圖4中示意性地表示，微處理器62被安裝到蓋子46上以便集成電 路60被定位在隔離件54的近端附近。這允許集成電路60測(cè)量磁體58的磁通密度，以 識(shí)別何時(shí)磁體58旋轉(zhuǎn)以及何時(shí)磁體58靜止，并且用于最終測(cè)量磁體58的角向或位置并 由此測(cè)量轉(zhuǎn)子軸24。這種旋轉(zhuǎn)位置傳感器56的實(shí)例由Melexis生產(chǎn)并可在互聯(lián)網(wǎng)www. melexis.com上查到。在圖6中示出了旋轉(zhuǎn)位置傳感器56的更加詳細(xì)的示意性示圖，所 述旋轉(zhuǎn)位置傳感器56包括具有北極N和南極S的磁體58和集成電路60?；氐綀D3和圖 4，附加的后蓋64可被附接到帶有多個(gè)緊固件66的蓋子46以便給微處理器62提供保護(hù)。圖5進(jìn)一步詳細(xì)地顯示脈沖錘或沖擊轉(zhuǎn)換器部件70。如圖所示，部件70包括脈 沖錘或沖擊轉(zhuǎn)換器72、連接器或脈沖輥?zhàn)颖３旨?4和主軸80，所述連接器或脈沖輥?zhàn)颖?持架74被構(gòu)造為用于通過(guò)連接器74內(nèi)的開(kāi)口 78接納多個(gè)輥?zhàn)?6，所述主軸80具有被 構(gòu)造為被連接器74接納的近端部分82。如本領(lǐng)域所已知，連接器74和輥?zhàn)?6被構(gòu)造 為用于插入脈沖錘72并在脈沖錘72內(nèi)旋轉(zhuǎn)并與脈沖錘72相互配合。參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利 No.4,347,902,該專(zhuān)利通過(guò)引用并入本文。在一個(gè)實(shí)施方式中，脈沖錘72包括多個(gè)凹槽84，該凹槽84限定了凸輪面86， 所述凸輪面86被構(gòu)造為用于與輥?zhàn)?6相互配合。連接器74可操作地連接到轉(zhuǎn)子軸24 使得連接器74與轉(zhuǎn)子軸24 —同旋轉(zhuǎn)。主軸80的近端部分82包括與輥?zhàn)?6相互配合的 凸輪面88。脈沖錘72的凸輪面86、主軸80的凸輪面88和輥?zhàn)?6被構(gòu)造為用于允許脈 沖錘72相對(duì)于連接器74和轉(zhuǎn)子軸24立刻自由地旋轉(zhuǎn)和加速以便在脈沖錘72內(nèi)積聚和存 儲(chǔ)能量。當(dāng)脈沖錘72的凸輪面86迫使輥?zhàn)?6相對(duì)于連接器74向內(nèi)時(shí)，輥?zhàn)?6接合主 軸80并且脈沖錘內(nèi)存儲(chǔ)的能量將被轉(zhuǎn)移到主軸80，從而產(chǎn)生對(duì)主軸80的沖擊，該沖擊被 轉(zhuǎn)移到被工具10作用的物體例如被擰緊的緊固件。在沖擊已被傳遞之后，脈沖錘72將 減速，主軸80將從連接器74分離，以使得主軸不旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)子軸24繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并且隨著 脈沖錘72的加速，該循環(huán)可再次重新開(kāi)始。主軸80可進(jìn)一步由殼體12經(jīng)由套管90支承，并且油封92可用于將脈沖錘部件 70相對(duì)于不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10的剩余部分密封。主軸80的中心部分94具有大體圓柱形 狀和圓形橫截面。主軸80的遠(yuǎn)端部分96包括凸主軸端98，該凸形主軸端98具有大體矩 形截面形狀和方形截面形狀的部分。例如圖7-9中所示的實(shí)施方式，凸主軸端98被構(gòu)造 為接納插座工具或電源插座100。如圖10和圖11中更詳細(xì)地顯示，凸主軸端98包括主接合表面102，所述主接合 表面102設(shè)置在主軸80的遠(yuǎn)端104附近并被構(gòu)造成用于接合插座100的主接合表面106。 如上所述，主接合表面102、106被構(gòu)造用于允許主軸80將脈沖錘72產(chǎn)生的沖擊力轉(zhuǎn)移 到插座100并最終轉(zhuǎn)移到被作用物體。限定出圓柱體的圓柱面103設(shè)置在主軸80的遠(yuǎn)端 104附近，并且凹槽或槽105設(shè)置在圓柱面103和主接合表面102之間。如圖所示，凹 槽105由凹面限定出。限定出錐形表面的小斜面103a可設(shè)置在圓柱面103和遠(yuǎn)端104之 間。
朝著主軸80的中心部分94并遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端104移動(dòng)，限定出圓柱部分107的圓柱面 108設(shè)置在主接合表面102附近。由凹面限定出的凹槽或槽109將錐形表面110從圓柱面 108分開(kāi)，并且錐形表面110朝著主軸80的中心部分94延伸，所述中心部分94具有圓 柱面95。錐形表面110限定出主軸80的圓錐部分111。在所示的實(shí)施方式中，鄰近凹 槽109的圓錐部分111的直徑大體與圓柱部分107的直徑相同，并且鄰近中心部分94的 圓錐部分111的直徑大體與中心部分94的直徑相同。也可使用其它直徑。所示出的實(shí) 施方式不打算以任何方式進(jìn)行限制。在所示的實(shí)施方式中，錐形表面110沿著主軸80延伸一定長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度小于主 接合表面102的長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，錐形表面110可限定出相對(duì)于主軸80的縱向 軸線LA達(dá)到45°的角度α，用于相對(duì)于主軸80同軸地定位插座100。在一個(gè)實(shí)施方式 中，如下文進(jìn)一步詳細(xì)討論的，錐形表面110可限定出相對(duì)于縱向軸線LA為約1°和約 16°之間的角度α用于鎖定目標(biāo)，并且在一個(gè)實(shí)施方式中，錐形表面110可限定出相對(duì) 于縱向軸線LA為約7°的角度α。插座100適合固定到主軸80的遠(yuǎn)端部分96，并且插座100包括主軸接納端112， 或近端或內(nèi)孔驅(qū)動(dòng)端，所述主軸接納端112在形狀上為大體圓柱形并由外圓柱面113限定 出。外圓柱面113可包括由凹面限定出的凹槽或槽113a，所述凹面繞插座100的整個(gè)圓 周延伸。插座100還包括物體接納端114或遠(yuǎn)端，該接納端114在形狀上為大體圓柱形并 由外圓柱面115限定出。在所示的實(shí)施方式中，外圓柱面113、115具有不相同的直徑， 但在其它實(shí)施方式中，外圓柱面113、115可以具有相同的直徑或者外圓柱面115可具有 比外圓柱面113的直徑更大的直徑。物體接納端114包括由物體接合表面117限定出的 開(kāi)口，該物體接合表面被構(gòu)造為用于接合由不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10作用的物體，例如螺帽 或螺栓。在一個(gè)實(shí)施方式中，物體接合表面117限定出六邊形形狀，例如螺栓頂部的六 邊形形狀或六角螺帽的形狀。如本領(lǐng)域已知，物體接合表面117的規(guī)則形狀理想地適合 由不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10所驅(qū)動(dòng)的物體的形狀。插座100的主軸接納端112的外徑典型地大于主軸80中心部分94的直徑。主軸 接納端112包括開(kāi)口，該開(kāi)口延伸進(jìn)入插座100中并至少部分地由錐形表面118限定出， 該錐形表面118限定出錐形部分119，該錐形部分119被構(gòu)造為用于接納主軸80的錐形表 面110和錐形部分111。插座100的錐形表面118具有相對(duì)于插座100的縱向軸線LS的 角度β，該角度β理想地與主軸80的錐形表面110的角度α相同或大約相同，以便相 對(duì)于主軸80同軸地定位插座100。例如，角度β可達(dá)到相對(duì)于插座100的縱向軸線LS 的約45°。在一個(gè)實(shí)施方式中，錐形表面118可限定出相對(duì)于縱向軸線LS的介于約1° 至約16°之間的角度β用于鎖定目標(biāo)，并且在一個(gè)實(shí)施方式中，錐形表面118可限定出 相對(duì)于縱向軸線LS的為約r的角度β。在實(shí)施方式中，其中主軸80的錐形表面110的角度α與插座100的錐形表面 118的角度β是相同的或大體相同的，當(dāng)兩個(gè)錐形表面110、118彼此接觸地設(shè)置時(shí)，兩 個(gè)錐形表面110、118將產(chǎn)生鎖定結(jié)構(gòu)。主軸接納端112的開(kāi)口可進(jìn)一步由主接合表面106限定，所述主接合表面106被 構(gòu)造為用于接納主軸80的主接觸表面102。插座100的主接合表面106為大體矩形或方 形并且截面為方形且具有邊緣，該邊緣大體與主軸80的主接合表面102的邊緣相同。在所示的實(shí)施方式中，插座100還包括中間表面120，該中間表面120位于錐形表面118和 主接合表面106之間。中間表面120形狀為圓柱形并限定出圓柱形部分121。中間表面 120提供了錐形表面118和主接合表面106之間的過(guò)渡。如圖所示，具有錐形表面的斜面 116可被定位在中間表面120和主接合表面106之間。在一個(gè)實(shí)施方式中(未示出)，插 座100可以不包括中間表面，并且所述錐形表面118可被構(gòu)造成使得主接合表面106從錐 形表面118延伸。插座100還可包括圓柱面129，所述圓柱面129在主接合表面106和物 體接合表面117之間延伸。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖12中所示，插座100可以不包括圓 柱面129并且可以不具有貫穿插座100整體長(zhǎng)度的開(kāi)口。所示的實(shí)施方式并不打算以任 何方式進(jìn)行限制。插座100的錐形表面118和主軸80的錐形表面110的接合基本上防止了主軸80 和插座100之間的空轉(zhuǎn)，所述接合可減少插座100上的磨損并允許力和扭矩從工具10更 精確地傳輸?shù)讲遄?00和被作用物體上。另外，錐形表面110、118可有助于使主軸80 的主接合表面102和插座100的主接合表面106對(duì)齊。如圖3和圖5中所示，凸主軸端98可包括銷(xiāo)122或球狀物，通過(guò)彈簧124該銷(xiāo) 122或球狀物從凸主軸端98的中心被向外偏壓，該彈簧由栓126保持在適當(dāng)位置，這在 本領(lǐng)域中是已知的。被構(gòu)造為用于接納銷(xiāo)122的遠(yuǎn)端的凹槽128可設(shè)置在插座100的主 接合表面106 (參見(jiàn)圖8)中的與相對(duì)于主軸80的主接合表面102的銷(xiāo)122 —致的位置。 因?yàn)橹鬏S80的主接合表面102接合插座100的主接合表面106并且沿著插座100的主接 合表面106前進(jìn)，所以銷(xiāo)122將被按下以抵擋彈簧124的偏壓并縮回到主軸80內(nèi)直至銷(xiāo) 122位于插座100的凹槽128處為止。如圖12所示，一旦銷(xiāo)122位于插座100的凹槽128 中，彈簧124就再次將銷(xiāo)122從主軸80向外偏壓，由此提供附加結(jié)構(gòu)以將插座100鎖定 到主軸80上，其中所述插座100的凹槽128應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)于與插座100相對(duì)的主軸80的相同 位置，在所述插座100中錐形表面110、118被完全接合并鎖定在一起。回到圖3，工具10還包括扭矩傳感器130，該扭矩傳感器130被構(gòu)造并設(shè)置成用 于測(cè)量由主軸80傳遞給被作用物體的扭矩的量。如圖所示，扭矩傳感器130可設(shè)置在殼 體12的前端。扭矩傳感器在本領(lǐng)域是公知的，因此本文將不描述扭矩傳感器130的細(xì) 節(jié)?？赏ㄟ^(guò)信號(hào)通道132將扭矩傳感器130可操作地連接到旋轉(zhuǎn)位置傳感器56，該旋轉(zhuǎn) 位置傳感器56位于工具10的后端，該信號(hào)通道132可以用帶狀電纜的形式。電纜132 可沿著殼體12的長(zhǎng)度在殼體12的外面延伸，并且護(hù)套134可被用于包裹電纜132。為確 保將該護(hù)套保持在合適位置，一塊雙面膠136或任何其它的黏合劑或合適的緊固件可設(shè) 置在電纜132和該護(hù)套134之間。分開(kāi)的蓋子138可被用于覆蓋扭矩傳感器130并可通 過(guò)合適的緊固件140例如固定螺釘被固定到殼體12。如圖13中由曲線142所示，扭矩傳感器130作為時(shí)間的函數(shù)可被構(gòu)造用于提供 連續(xù)的扭矩測(cè)量，并通過(guò)電纜132將扭矩測(cè)量傳達(dá)給微處理器62。在一個(gè)實(shí)施方式中， 如圖13中閾值144所示，扭矩傳感器被構(gòu)造用于及時(shí)識(shí)別工具10將峰值扭矩脈沖傳遞給 被作用物體的時(shí)刻，以及將信號(hào)發(fā)送給旋轉(zhuǎn)位置傳感器56的集成電路60以觸發(fā)磁體58 的旋轉(zhuǎn)位置的讀數(shù)，并因此觸發(fā)轉(zhuǎn)子軸24。初始讀數(shù)可被認(rèn)為是參考旋轉(zhuǎn)角位，該參考 旋轉(zhuǎn)角位與閾值扭矩水平時(shí)刻事件同時(shí)發(fā)生。微處理器62記錄來(lái)自集成電路60的讀數(shù)。 如圖13中峰值146所示，當(dāng)扭矩傳感器130及時(shí)識(shí)別出工具10將峰值扭矩脈沖傳遞給被作用物體的下一時(shí)刻時(shí)，扭矩傳感器130將另一信號(hào)發(fā)送給旋轉(zhuǎn)位置傳感器56的集成電 路60以觸發(fā)磁體58旋轉(zhuǎn)角位的后續(xù)讀數(shù)和轉(zhuǎn)子軸24。來(lái)自后續(xù)讀數(shù)的旋轉(zhuǎn)角位和參考 旋轉(zhuǎn)角位之間的差值提供了被作用物體例如緊固件已經(jīng)被旋轉(zhuǎn)了多少的指示。例如，如 果參考旋轉(zhuǎn)角位為90°而來(lái)自后續(xù)讀數(shù)的旋轉(zhuǎn)角位為97°，則微處理器62可計(jì)算出緊固 件在沖擊事件中已經(jīng)被旋轉(zhuǎn)了 7°，假定當(dāng)轉(zhuǎn)子軸24從主軸80脫離時(shí)轉(zhuǎn)子軸24旋轉(zhuǎn)了 360° (或360°的倍數(shù))。特別地，如果轉(zhuǎn)子軸24旋轉(zhuǎn)小于360°或大于360° (且不 是360°的倍數(shù))，微處理器62應(yīng)當(dāng)被編程以當(dāng)轉(zhuǎn)子軸24從主軸80脫開(kāi)時(shí)考慮轉(zhuǎn)子軸24 的旋轉(zhuǎn)。類(lèi)似地，如下一峰值148所示，當(dāng)扭矩傳感器130識(shí)別出工具10將峰值扭矩脈 沖傳遞給被作用物體的下一時(shí)刻時(shí)，扭矩傳感器130將另一信號(hào)發(fā)送給旋轉(zhuǎn)位置傳感器 56的集成電路60以觸發(fā)磁體58的旋轉(zhuǎn)角位的另一后續(xù)讀數(shù)。如圖13的右手坐標(biāo)系所 示，這允許微處理器62將自從工具10開(kāi)始作用于該物體(即旋緊緊固件)時(shí)被作用物體 已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了多少度的指示提供給工具10的操作者。這個(gè)過(guò)程可持續(xù)(參見(jiàn)圖13中的峰 值150、152、154)到操作者完成使用不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10作用于物體(旋緊緊固件)為 止。為了操作根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10，插座100可固定到凸主 軸端98，該插座100具有對(duì)應(yīng)于被作用物體，例如緊固件(即螺栓)或螺帽的合適設(shè)計(jì)， 并且不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10的手柄14可連接到壓縮空氣源。操作者可隨后將被作用物體 與插座100接合，并促使扳機(jī)16相對(duì)于被固定的工作部件開(kāi)始旋緊該物體。扳機(jī)16的 致動(dòng)允許壓縮空氣通過(guò)開(kāi)口 32進(jìn)入電機(jī)殼體30，這促使轉(zhuǎn)子軸24旋轉(zhuǎn)。如上所述，電機(jī)22的轉(zhuǎn)子軸24與脈沖錘72和連接器74接合，并致使脈沖錘72 加速并給主軸80提供沖擊扭矩，該沖擊扭矩傳遞到插座100并最終傳遞到被作用物體。通過(guò)在由帶有扭矩傳感器130的脈沖錘72提供的每個(gè)沖擊脈沖峰值處開(kāi)始感應(yīng) 通過(guò)主軸80傳遞到被旋轉(zhuǎn)物體的扭矩，來(lái)測(cè)量由不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10旋轉(zhuǎn)的物體的角位 移。一旦扭矩水平達(dá)到或超過(guò)閾值扭矩水平144，電機(jī)22的轉(zhuǎn)子軸24的旋轉(zhuǎn)角位就會(huì)被 固定在殼體12內(nèi)的適當(dāng)位置的集成電路60感應(yīng)，并被記錄為位于相對(duì)于縱向軸線LA的 轉(zhuǎn)子軸的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)角位移。使用旋轉(zhuǎn)位置傳感器56識(shí)別角度起始(或參考)位置，該角 度起始位置與閾值扭矩水平時(shí)刻事件144同時(shí)發(fā)生。時(shí)刻事件被限定為感應(yīng)到所測(cè)的通 過(guò)主軸80傳遞的扭矩位于其峰值水平的時(shí)刻。當(dāng)脈沖錘72將轉(zhuǎn)子軸24和脈沖錘72的 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩傳輸?shù)街鬏S80時(shí)，通過(guò)脈沖錘72將轉(zhuǎn)子軸24連接到主軸80。主軸80 隨后通過(guò)不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10傳輸作用到被作用物體上的力。一旦被作用物體受到力的沖擊，脈沖錘72就脫離并允許轉(zhuǎn)子軸24旋轉(zhuǎn)預(yù)定的數(shù) 值，例如，半圈(180° )，一整圈(360° )等。在轉(zhuǎn)子軸24已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了預(yù)定量之后，脈 沖錘72重新接合并再次允許由電機(jī)22和脈沖錘72產(chǎn)生的力傳遞到主軸80上接著傳遞到 由不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10緊固或作用的物體上。扭矩傳感器130被構(gòu)造成用于識(shí)別當(dāng)電機(jī)22的轉(zhuǎn)子軸24與主軸80同時(shí)停止旋 轉(zhuǎn)時(shí)的時(shí)刻事件。扭矩傳感器130將此信息傳輸給旋轉(zhuǎn)位置傳感器56，在這點(diǎn)處，旋轉(zhuǎn) 位置傳感器56測(cè)量電機(jī)22的轉(zhuǎn)子軸24的旋轉(zhuǎn)角參考位置。這個(gè)對(duì)應(yīng)于閾值時(shí)刻事件的 旋轉(zhuǎn)角參考位置存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器可以是集成電路60的一部分或者可以是微處理器62的一部分。在與主軸80重新連接用于將扭矩脈沖傳遞給被不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10 作用的物體之前，允許轉(zhuǎn)子軸24從主軸80脫離并旋轉(zhuǎn)預(yù)定量(180°、360°等)。當(dāng)?shù)诙逯蹬ぞ貢r(shí)刻事件146發(fā)生時(shí)，即轉(zhuǎn)子軸24和主軸80停止以再次旋轉(zhuǎn) 時(shí)，第二峰值扭矩被扭矩傳感器130識(shí)別并且扭矩傳感器130將峰值觸發(fā)信號(hào)發(fā)送給旋轉(zhuǎn) 位置傳感器56。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，轉(zhuǎn)子軸24的第一后成旋轉(zhuǎn)角位被旋轉(zhuǎn)位置傳感器56測(cè) 得，并以與存儲(chǔ)涉及旋轉(zhuǎn)角參考位置信息幾乎相同的方式將所述轉(zhuǎn)子軸24的第一后成旋 轉(zhuǎn)角位存儲(chǔ)在集成電路60或微處理器的存儲(chǔ)器中。這個(gè)過(guò)程可繼續(xù)隨后的步驟考慮轉(zhuǎn) 子軸24從主軸80脫離時(shí)的旋轉(zhuǎn)量，使用旋轉(zhuǎn)位置傳感器56測(cè)量在扭矩傳感器130測(cè)量 峰值扭矩事件的每個(gè)時(shí)刻轉(zhuǎn)子軸24的旋轉(zhuǎn)角位(圖13中由148、150、152、154表示)。 可計(jì)算轉(zhuǎn)子軸24的第二后成旋轉(zhuǎn)角位和第一后成旋轉(zhuǎn)角位之間的差值，以識(shí)別已被不連 續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10旋轉(zhuǎn)的物體(例如緊固件)的旋轉(zhuǎn)角位移的數(shù)值。根據(jù)達(dá)到旋轉(zhuǎn)預(yù)定角 度所需要的多少，或者直至通過(guò)可被確定的任何其它方法停止工具所積累的多少，測(cè)得 步驟或時(shí)刻事件的數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，微處理器62可被構(gòu)造成用于在不同峰值扭 矩事件中測(cè)量轉(zhuǎn)子軸24位置的變化，并隨后一起加上位置的變化以計(jì)算被作用物體的總 旋轉(zhuǎn)。如上所述，圖13示出了由不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具10施加到被作用物體上的隨時(shí)間變 化的扭矩142的量。一旦遇到由坪曲線144標(biāo)記出的特定閾值，就會(huì)采納以上所述的測(cè) 量角位移的方法。轉(zhuǎn)子軸24以及電機(jī)22在每個(gè)扭矩峰值146、148、150、152、154處 經(jīng)歷了時(shí)刻事件，所述扭矩峰值表示轉(zhuǎn)子軸24的每次旋轉(zhuǎn)所傳遞的最大扭矩，該轉(zhuǎn)子軸 24通過(guò)脈沖錘72與主軸80對(duì)應(yīng)連接。旋轉(zhuǎn)位置傳感器56識(shí)別在每個(gè)扭矩峰值處的轉(zhuǎn)子 軸24的旋轉(zhuǎn)角位。如圖13所示的右手坐標(biāo)系表示，集成電路60保持跟蹤角度讀數(shù)，直 至總的角位移達(dá)到被作用物體的期望旋轉(zhuǎn)角位移或者直至通過(guò)其它方法使不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力 工具10停止。雖然為了說(shuō)明的目的根據(jù)當(dāng)前被認(rèn)為是最實(shí)用的和最優(yōu)選的實(shí)施方式已經(jīng)詳細(xì) 描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解到這些細(xì)節(jié)僅僅用于說(shuō)明的目的，并且本發(fā)明不限于所公 開(kāi)實(shí)施方式，而相反地，本發(fā)明意欲涵蓋所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的變型和等同 物。例如，應(yīng)當(dāng)理解到本發(fā)明在盡可能的范圍內(nèi)考慮到任何實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)特征 可與任何其它實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)特征相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)理解到，在一個(gè)實(shí)施方式中，附圖可被認(rèn)為是按比例繪制的(例如以正確 比例)。然而，還應(yīng)當(dāng)理解到，在其它實(shí)施方式中可使用部件的其它比例。此外，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易產(chǎn)生多種變型和變化，所以不期望將 本發(fā)明受限于文中所述的具體的結(jié)構(gòu)和操作。因此，所有合適的變型及其等同物應(yīng)當(dāng)被 認(rèn)為落入了本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，所述工具組件包括主軸，所述主軸具有被構(gòu)造為用于接納插座的第一端部，所述第一端部具有與砧的 遠(yuǎn)端相隔的主接合表面和錐形表面，所述主接合表面和錐形表面被構(gòu)造為用于接合所述 插座上的相應(yīng)表面；脈沖錘，所述脈沖錘能與所述主軸的第二端部接合，所述第二端部與所述第一端部 相對(duì)；以及電機(jī)，所述電機(jī)包括能與所述脈沖錘接合的電機(jī)軸，所述電機(jī)被構(gòu)造為用于旋轉(zhuǎn)所 述脈沖錘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述錐形表面限定出相對(duì)于所 述主軸的縱向軸線小于45°的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述角度介于約1°和約16° 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述角度為約7°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述錐形表面限定出所述主軸 的圓錐形部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述主接合表面限定出所述主 軸的基本方形部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述主軸還包括圓柱部分，所 述圓柱部分設(shè)置在所述基本方形部分和所述圓錐形部分之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述主軸還包括凹槽部分，所 述凹槽部分設(shè)置在所述圓柱部分和所述圓錐形部分之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述凹槽部分連續(xù)圍繞在所述 主軸的周?chē)?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，還包括插座，其中所述插座包括 從所述插座端部延伸的錐形表面和與所述插座端部相隔的主接合表面，所述插座的錐形 表面被構(gòu)造為用于接合所述主軸的錐形表面，并且所述插座的主接合表面被構(gòu)造為用于 接合所述主軸的主接合表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述插座的錐形表面限定出 相對(duì)于所述插座的縱向軸線小于45°的角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述角度介于約1°和約 16°之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件，其中所述角度為約7°。
14.一種用于不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件的主軸，所述主軸包括第一端部，所述第一端部被構(gòu)造為用于接納插座，所述第一端部具有與所述主軸的 遠(yuǎn)端相隔的主接合表面和錐形表面，所述主接合表面和錐形表面被構(gòu)造為用于接合所述 插座上的相應(yīng)表面；以及第二端部，所述第二端部被構(gòu)造為用于與所述不連續(xù)動(dòng)力工具的脈沖錘接合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述第二端部包括凸輪面，所述 凸輪面被構(gòu)造為用于與所述脈沖錘的多個(gè)輥?zhàn)酉嗷ヅ浜稀?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述錐形表面限定出相對(duì)于所述 主軸的縱向軸線小于45°的角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述角度介于約1°和約16°之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述角度為約7°。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述錐形表面限定出所述主軸的 圓錐形部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述主接合表面限定出所述主軸 的基本方形部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述主軸還包括圓柱部分，所述 圓柱部分設(shè)置在所述基本方形部分和所述圓錐形部分之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述主軸還包括凹槽部分，所述 凹槽部分設(shè)置在所述圓柱部分和所述圓錐形部分之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的驅(qū)動(dòng)插座輸出主軸，其中所述凹槽部分連續(xù)圍繞在所述主 軸的周?chē)?br> 24.一種被構(gòu)造為用于固定到不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具的主軸的插座，所述插座包括 錐形表面，所述錐形表面從所述插座的端部延伸，所述插座的錐形表面被構(gòu)造為用于接合所述主軸的錐形表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的插座，其中所述錐形表面限定出所述插座的圓錐形部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的插座，還包括與所述插座的端部相隔的主接合表面，所述 插座的主接合表面被構(gòu)造為用于接合所述驅(qū)動(dòng)插座主軸的主接合表面。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的插座，其中所述插座的主接合表面限定出所述插座的基本 方形部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的插座，其中所述插座的主接合表面設(shè)置在所述插座的錐形 表面附近。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的插座，其中所述插座的錐形表面和所述插座的主接合表面 為內(nèi)表面。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的插座，其中所述插座的錐形表面限定出相對(duì)于所述插座的 縱向軸線小于45°的角度。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的插座，其中所述角度介于約1°和約16°之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的插座，其中所述角度為約7°。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩的不連續(xù)驅(qū)動(dòng)力工具組件。所述工具組件包括主軸，所述主軸具有被構(gòu)造為用于接納插座的第一端部。所述第一端部具有與第一端部的遠(yuǎn)端相隔的主接合表面和錐形表面。所述主接合表面和錐形表面被構(gòu)造為用于接合插座上的相應(yīng)表面。所述工具組件還包括脈沖錘和電機(jī)，所述脈沖錘可與主軸的與第一端部相對(duì)的第二端部接合，所述電機(jī)包括可與脈沖錘接合的電機(jī)軸，所述電機(jī)被構(gòu)造為用于旋轉(zhuǎn)脈沖錘。
文檔編號(hào)B25B13/06GK102015213SQ200980115359
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者保羅·波德索彬斯基, 勞倫斯·J·萊納特, 馬克·W·萊納特 申請(qǐng)人:史丹利百得有限公司