專利名稱：氣動螺絲刀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣動螺絲刀，該氣動螺絲刀通過活塞提供軸向驅動力且通過氣動機提供旋轉力用于將帶螺紋的緊固件旋入木質部件等中。
背景技術：
美國專利No.6,026,713公開了一種氣動螺絲刀，包括與形成在緊固件的頭部中的槽結合的螺絲刀頭。螺絲刀頭連接到活塞，該活塞在氣動壓力施加到其一側時沿螺絲刀頭的軸向方向被驅動。此外，氣動機用于圍繞其軸線旋轉活塞。這樣，螺絲刀頭可軸向移動，同時圍繞其軸線旋轉以將緊固件擰入目標中。此外，緩沖器被提供以吸收移動到底部死點的活塞的動能。與觸發器相關聯的操作閥用于打開主閥，以將氣動壓力施加到活塞上。
所公開的螺絲刀還包括返回腔，壓縮空氣聚集在返回腔中用于將壓縮的空氣施加到活塞以將活塞和螺絲刀頭移動到它們初始的位置。具體而言，當活塞將到達其底部死點時壓縮空氣開始在返回腔中聚集。當活塞鄰接緩沖器時螺釘緊固操作終止，聚集在返回腔中的壓縮空氣將施加到活塞的相對側以將活塞和螺絲刀頭返回到它們的初始位置。
發明內容
本發明人發現在傳統螺絲刀中有這樣的缺陷，這樣活塞和螺絲刀頭沒有充分回復到它們原始的位置，如果在完成螺釘驅動操作之后預定量的壓縮空氣聚集在返回腔中之前觸發器被釋放，或者如果活塞由于不充分的螺釘驅動操作而沒有到達底部死點，例如由于螺絲刀頭從緊固件的頭部偶然脫離的緣故。這種缺陷發生的緣故是由于當緊隨完成螺釘驅動操作之前的時間活塞到達其底部死點時壓縮空氣開始聚集到返回腔中。
為了提高活塞的返回動作，在活塞到達其底部死點之前可以開始將壓縮空氣供給到返回腔中。但是在后者的情況下，返回腔中的壓縮空氣流入活塞的螺絲刀頭側。因此，流動的壓縮空氣阻擋活塞朝向其底部死點的運動，這反過來減小了活塞的驅動或者推動力。結果，可能很容易發生螺絲刀頭從緊固件的頭部意外脫離。
因此，本發明的目標是克服上述問題，并提供改良的氣動螺絲刀，以保證將活塞和螺絲刀頭完全回復到它們的原始位置并在不對活塞朝向其底部死點運動產生阻力的情況下執行完成螺釘驅動操作。
本發明的這些和其它目標將通過構造以保證活塞回復和螺絲刀頭回到它們的原始位置的主活塞和輔助活塞來獲得。
具體而言，本發明提供了一種氣動螺絲刀，包括外框架、氣動機、氣缸、主活塞、密封件、緩沖器和輔助活塞。氣動機設置在外框架中并圍繞其軸線可以旋轉。氣缸被固定設置在外框架中并形成至少一個壓縮空氣引入孔和至少一個壓縮空氣流動孔。返回腔限定在外框架和氣缸之間，這樣，壓縮空氣自氣缸通過空氣流動孔流動到返回腔并通過空氣引入孔自返回腔流入到氣缸中。主活塞可滑動地設置在氣缸中并可在其頂部死點和底部死點之間沿氣缸的軸向方向移動。主活塞是限定內部空間和外部空間的套筒狀結構形式并形成有允許內部空間和外部空間之間流體連通的第一連通孔。主活塞具有鄰接端。密封件設置在主活塞上并與氣缸密封接觸。緩沖器設置在氣缸上。主活塞的鄰接端可鄰接在緩沖器上。輔助活塞在其頂部死點和底部死點之間沿軸向方向可移動，同時通過氣動機的旋轉可以圍繞其軸線旋轉。輔助活塞具有中空部分、中間部分和設置有活塞部分和螺絲刀頭連接部分的另一個端部。至少中間部分和另一個端部設置在主活塞的內部空間中，活塞部分相對主活塞可滑動移動。第二連通孔形成在中間部分以與中間部分和主活塞的內部空間相連通。空氣流動孔被定位以便在主活塞朝向底部死點運動的過程中在主活塞的密封件移動通過空氣流動孔之后并且在活塞部分打開第一連通孔之后以及在輔助活塞到達其底部死點之前允許內部空間中的壓縮空氣通過第一連通孔導引到返返回氣腔中。
在圖中圖1是根據本發明實施例的螺絲刀初始狀態的部分剖視側視圖；圖2顯示了螺絲刀在其螺絲驅動階段的主要部分的剖視圖；圖3顯示了螺絲刀主要部分并顯示了在完成螺絲驅動操作階段時的的剖視側視圖；以及圖4顯示了放大的剖視圖，尤其是圖2中所示的階段中螺絲刀的活塞緩沖器的視圖。
具體實施例方式
根據本發明實施例的氣動螺絲刀將參照圖1-4進行說明。下述說明中的方向基于螺絲刀保持在垂直的方向上進行限定，螺絲刀頭往下延展，把手往后延展。毋庸置言，螺絲刀的實際方向在使用時由于方便性將經常變化。
氣動螺絲刀1包括主體5。所述主體5構成主體的外框架。所述主體5包括手柄5’。主體5具有限定自手柄5’延展到刀主體5上部的壓縮空氣腔4的內側空間。壓縮空氣腔4與在手柄5’后端的用于引入壓縮空氣的吸入端口35相連通。觸發杠桿33、通過觸發杠桿33打開或者關閉的操作閥30、通過操作閥30打開或者關閉的主閥設置在主體5上。
氣動機2設置在主體5的頂部。氣動機2具有當其接收壓縮空氣時圍繞其軸線可旋轉的轉子。所述轉子結合星齒輪單元3以將減速旋轉傳送到旋轉部件6。旋轉部件6導致與轉子旋轉同步的旋轉。所述旋轉部件6是具有底部的圓柱形狀。旋轉部件6被可旋轉支撐在主體5中。
旋轉部件6具有形成有一對沿軸向方向延展的槽10的內周表面。在旋轉部件6內，設置旋轉滑動部件7。旋轉滑動部件7具有上部部分，一對凸起8自所述上部部分突出，并可滑動地與一對槽10接合以允許旋轉滑動部件7相對旋轉體6沿軸向方向移動。旋轉滑動部件7限定空氣屏蔽表面14。
用作輔助活塞的軸9沿主體5的縱向方向旋轉。所述軸9具有通過銷7A固定到旋轉滑動部件7的上端部分、中間部分和下部部分。在上部端部和中間部分中，沿軸9的軸向方向延展的空氣供給孔38和沿其徑向方向延展并與空氣供給孔38相連通的小直徑孔37被形成以將壓縮空氣供給到活塞部分13，這將在后面說明。
在軸9的下部設置螺絲刀頭組裝部分40、活塞部分13、凸緣部分25。螺絲刀頭組裝部分40設置在軸9的下端部分上用于組裝螺絲刀頭11。活塞部分13作為軸9的外周部分設置在緊鄰螺絲刀頭組裝部分40之上的位置上。活塞部分13具有設有O形環13A的外周表面。凸緣部分25作為軸9的外周部分設置在活塞部分13之下的位置上用于確定螺絲緊固操作的結束。
氣缸12設置在主體5中并沿軸9的軸向方向延展。主活塞21可滑動地設置在氣缸12中。主活塞21可滑動地設置在氣缸12中。主活塞21設置在旋轉滑動部件7之下并被設置以圍繞軸9的一部分。即，軸9的上端部分的下部、中間部分、和下部部分通過主活塞21圍繞。主活塞21具有包括頂端、上部中空部分和下部中空部分的中空部分22，軸9通過所述中空部分22延展。上部中空部分的內徑大于軸的外徑并小于活塞部分13的外徑。下部中空部分的內徑大于上部中空部分的內徑以允許活塞部分13滑動接合。即，O形環13A與下部中空部分滑動接觸。此外，凸緣部分25具有比下部中空部分22的內徑小的外徑。因此，微小的環形空間限定在凸緣部分25和下部中空部分22之間。
與氣缸12的內周表面滑動接觸的O形環45在主活塞21的下外周表面組裝。此外，與氣缸12的內周表面滑動接觸的另一個O形環46組裝在外周表面和O形環45之上。活塞孔39形成在主活塞21中的O形環45和46之間的位置上，用于在主活塞21的內外之間提供連通。活塞孔39用作本發明中的第一連通孔。
旋轉滑動部件7具有在其上表面敞開的連通孔，空氣供給孔38與旋轉部件6的內部通過連通孔相連通。小直徑孔37適于將空氣供給孔38與主活塞21的內部空間相連通。小直徑孔37用作本發明中的第二連通孔。
板部分15設置在氣缸12的上部部分上。板部分15適于當旋轉滑動部件往下移動預定的距離時允許旋轉滑動部件7的空氣屏蔽表面14相鄰。排氣孔16形成在板部分15之下。排氣孔16與氣動機2的空氣進入開口(未示出)通過空氣通道(未示出)相連通。
返回腔20通過主體5的下部部分和氣缸12的外周表面之間的空間限定。氣缸12的下部部分形成有壓縮空氣流動孔23用于將壓縮空氣引入到返回腔20中。用作止回閥的橡膠環47設置在壓縮空氣流動孔23的各出口開口之上用于防止返回腔20中的壓縮空氣流回到氣缸12中。在氣缸12的下部，多個壓縮空氣引入孔24形成在壓縮空氣流動孔23之下的位置上，用于在返回腔20和氣缸12之間提供流體連通。
活塞緩沖器31設置在氣缸12的下部。主活塞21的底表面和軸9的凸緣部分25在主活塞21和軸9到達底部死點時碰到活塞緩沖器31。具體而言，如圖4中所示，活塞緩沖器31設有環形鄰接凸起50，主活塞21的底端連接在鄰接凸起50上。主活塞21底端的外徑稍微比鄰接凸起50的外徑大。
孔5a形成在主體5的最下部分以允許螺釘18和螺絲刀頭11從中通過。孔5a的內徑稍微大于螺絲刀頭11的外徑，這樣在他們之間間限定微小的空間。此微小的空間用作空氣排放通道，通過所述空氣排放通道，氣缸12內和活塞部分13之下的空氣在活塞部分13的往下沖程的過程中被排放到外部環境中。
具體而言，為了提供充分的活塞部分13的推動力或者往下的移動力，充分大體積的空氣必須平穩地通過微小空間排放。因此，微小空間必須足夠大以方便空氣排放。相反，微小空間必須足夠小以在活塞部分13之下的氣缸空間中保持充分高的壓力以在完成緊固件的驅動之后向上往回移動所述軸9。后者較高的壓力通過壓縮空氣引入孔24自返回氣腔20供給到活塞部分13之下的氣缸空間中。結果，微小空間的面積被構造以試圖平衡沖突的需要。
鼻部分36被提供到主體5的最下部分。料斗17連接到主體5。料斗17在其中容納多個螺釘，所述螺釘通過互連帶并排安置(未示出)。螺釘進給器19設置在料斗17中和與鼻部分36相鄰的位置以自動將螺絲陣列的前端螺釘供給到鼻部分36。與操作閥30互鎖關系的推桿26被設置在螺釘進給器19之下的位置上。
接著，將說明如此構造的氣動螺絲刀的操作。
在螺絲刀中，不僅操作閥30而且推桿26自圖1所示的狀態操作以開始驅動操作。在此情況下，在推桿26推動工件(未示出)之后通過拉動觸發桿33，或者將推桿26壓靠到工件(未示出)同時拉動觸發桿33實現螺釘緊固。
當壓縮空氣吸入端口35連接到壓縮機(未示出)時，壓縮空氣引入到壓縮空氣腔4和操作閥30中。如果操作閥30操作，同時推桿26被壓靠到工件，主閥28打開，這樣，壓縮空氣通過空氣通道(未示出)被傳輸到旋轉部件6中。結果，空氣壓力施加到主活塞21的上表面上。
此外，氣壓也施加到軸9的活塞部分13的上表面，因為壓縮空氣可以通過空氣供給孔38和小直徑孔37。此外，泄漏到旋轉部件6的內周表面和主活塞21的外周表面之間的中空空間中的壓縮空氣也通過活塞孔39(參看圖1)施加到活塞部分13的上表面。這樣，主活塞21和軸9被往下推動。
如果活塞部分13的往下運動，即，軸9的運動由于當軸9強制地從互鎖帶中移除螺釘時產生的阻力而減速，在螺釘18的尖端被驅動到工件中之前主活塞21追上活塞部分13。結果，主活塞21和軸9一體往下移動，這樣螺絲刀頭11將螺釘18驅動到工件中。順便提及的是，在主活塞21的O形環46相對氣缸12開始滑動運動時，通過活塞孔39的壓縮空氣將不再施加到軸9的活塞部分13的上表面上，因為自活塞孔39的流體通道由O形環46阻塞。在后者的情況下，通過空氣供給孔38和小直徑孔37的壓縮空氣將施加到活塞部分13的上表面上。
緊隨主活塞21到達其底部死點之前并在O形環45移動通過壓縮空氣流動孔23時，壓縮空氣流動孔23開始通過空氣供給孔38、小直徑孔37和活塞孔39將壓縮空氣流入返回腔20中。另一方面，供給到旋轉部件6中的壓縮空氣通過通氣孔16供給到氣動機2中用于旋轉氣動機2。氣動機2的旋轉通過星齒輪單元3被傳輸到旋轉部件6和旋轉滑動部件7。
如圖2中所示，在主活塞21到達其底部死點之后，螺絲刀頭11只通過輔助活塞即軸9的推動繼續往下運動，這樣螺釘18可以被螺紋連接到工件中。在這種情況下，由于主活塞21的底表面即主活塞21的鄰接端與活塞部件31緊密接觸，返回腔20中的壓縮空氣不能進入由主活塞21和軸9所限定的下部空間中。結果，活塞部分13的推力可以被保持以避免螺絲刀頭11由于推力不足的緣故從螺絲頭部意外脫離。
在這種情況下，由于主活塞21的底端和環形鄰接凸起50之間的外徑差異很小以在主活塞21的底端提供充分小的壓力施加區域以將主活塞返回到其頂部死點，即使在返回腔20中的壓力水平在螺絲緊固操作的結束階段增加，只要旋轉部件6中的壓力水平仍然足以將主活塞保持到其底部死點，主活塞21仍可以保持在底部死點。
當螺釘18被緊固到預定的深度，旋轉滑動部件7的空氣屏蔽表面14鄰接在板部分15上，如圖3中所示，以停止旋轉滑動部件7進一步往下運動。同時，旋轉部件6和通氣孔16之間的空氣連通將被阻止以停止氣動機2的旋轉，由此完成螺絲驅動操作。此外，當凸緣部分25座落在緩沖器31上，軸9不能再移動以終止緊固操作。
此處，由于孔5a和螺絲刀頭11之間的空間足夠的小，活塞部分13之下的氣缸12中的壓力根據活塞部分13的往下運動逐漸增加。此壓力增加阻礙了活塞部分13往下運動。但是，由于凸緣部分25設置在活塞部分13之下，且環形空間被限定在凸緣部分25和氣缸12之間，氣缸12內和活塞部分13之下的內部體積與沒有設置凸緣和在凸緣部分的位置上設置活塞部分相比是足夠的，由于提供了足夠大的體積，容積中的壓力增加程度可以被調節，這允許活塞部分13即使在緊固操作的結束階段也能平穩的移動。
如果操作閥30被釋放，旋轉部件6中的壓縮空氣將排放到空氣中，返回腔20中的壓縮空氣通過壓縮空氣引入孔24并被施加到主活塞21的底表面上，因為如圖4中所示主活塞21的底端的外徑稍微大于鄰接凸起50的外徑。
根據主活塞21的運動，主活塞21和活塞緩沖器31之間的空氣屏蔽變得無效，這樣來自返回腔20的壓縮空氣將施加到活塞部分13的下側。由此，當旋轉部件6之內的內壓降低時，活塞部分13和螺絲刀頭11回到它們的原始位置。同時，后續螺釘18通過螺釘進給器19供給到與螺絲刀頭11對齊的位置，然后主活塞21和軸9回到最初的位置。
如上所述，當與活塞緩沖器31的凸起50鄰接時主活塞21到達底部死點，供給到返回腔的壓縮空氣被啟動，即使通過活塞部分13的往下運動在螺絲緊固操作的過程中此空氣供給到返回腔20也會持續。此外，聚集在返回腔20中的壓縮空氣由于主活塞21沒有安置在活塞緩沖器31之上，而不能進入活塞部分13的下側。
這樣，來自返回腔20的壓縮空氣壓力可以在適當的時候施加到主活塞21的底表面以保證活塞部分13和螺絲刀頭11回到它們的原始位置，即使操作閥30在完成螺絲驅動操作之后被立即釋放，或者即使在由于螺絲刀頭11從螺釘頭槽意外脫離所導致的不充分螺絲緊固所導致的活塞部分13還沒有到達其底部死點的情況下。此外，由于從返回腔20到活塞部分13的壓縮空氣的不期望施加而導致的螺絲刀頭從螺釘頭槽意外脫離可以被防止。
盡管對本發明的一些實施例進行了展示和說明，本領域技術人員將會理解在不偏離本發明的原理和實質的情況下，可對這些實施例進行改變，其范圍也落入本發明的權利要求及其等同物所限定的范圍內。
權利要求
1.一種氣動螺絲刀，包括外框架；氣動機，所述氣動機設置在外框架內并可圍繞其軸線旋轉；氣缸，所述氣缸固定地設置在外框架內，并形成至少一個壓縮空氣引入孔和至少一個壓縮空氣流動孔，返回腔限定在外框架和氣缸之間，從而壓縮空氣通過空氣流動孔自氣缸流動到返回腔并通過空氣引入孔自返回腔流入到氣缸中；主活塞，所述主活塞可滑動地設置在氣缸中并且在其頂部死點和底部死點之間沿氣缸的軸向方向可移動，所述主活塞是限定了內部空間和外部空間的套筒狀結構的形式并且形成有允許內部空間和外部空間之間流體連通的第一連通孔，主活塞具有鄰接端；密封部件，所述密封件設置在主活塞上并與氣缸密封接觸；緩沖器，所述緩沖器設置在氣缸上，主活塞的鄰接端可鄰接緩沖器；以及輔助活塞，所述輔助活塞在其頂部死點和底部死點之間可沿軸向方向移動且通過氣動機的旋轉可圍繞其軸線旋轉，輔助活塞具有中空部分、中間部分和設置有活塞部分和螺絲刀頭連接部分的另一個端部，至少中間部分和另一個端部設置在主活塞的內部空間中，且活塞部分相對主活塞可滑動移動，第二連通孔形成在中間部分以與中間部分和主活塞的內部空間相連通，空氣流動孔被定位以允許在主活塞朝向其底部死點運動過程中主活塞的密封件移動通過空氣流動孔之后，以及在活塞部分打開第一連通孔之后且輔助活塞到達其底部死點之前，內部空間中的壓縮空氣通過第一連通孔導引到返回氣腔中。
2.根據權利要求1所述的氣動螺絲刀，其特征在于，外框架具有內周表面并且在其中限定了壓縮空氣空間；其中所述氣缸具有外周表面、內周表面、一端、及另一端，所述至少一個壓縮空氣引入孔形成在另一端，且所述至少一個壓縮空氣流動孔位于另一端附近，所述返回腔被限定在外框架的內周表面和氣缸的外周表面之間；其中主活塞是套筒狀結構的形式并具有限定內部空間的內周表面和限定外部空間的外周表面，且具有一端、縱向中間部分和用作鄰接端的另一端，第一連通孔位于中間部分；其中密封部件設置在主活塞的另一端并與氣缸的內周表面密封接觸；其中緩沖器設置在氣缸的另一端；以及其中輔助活塞具有一個端部，所述一個端部設有與壓縮空氣空間相連通的中空部分，活塞部分相對主活塞的內周表面可滑動地移動。
3.根據權利要求2所述的氣動螺絲刀，其特征在于，主活塞的鄰接端坐置在緩沖器上，用于通過空氣流動孔相對返回腔關閉主活塞的內部空間。
4.根據權利要求2所述的氣動螺絲刀，其特征在于，還包括設置在主框架上用于可選地從壓縮空氣空間中排放壓縮空氣的操作閥。
5.根據權利要求4所述的氣動螺絲刀，其特征在于，所述鄰接端具有第一外徑，并且其中活塞緩沖器包括環形鄰接凸起，該環形鄰接凸起具有比第一外徑小的第二外徑。
6.根據權利要求5所述的氣動螺絲刀，其特征在于，空氣引入孔與緩沖器的鄰接端和環形鄰接凸起之間的鄰接位置相鄰定位。
7.根據權利要求2所述的氣動螺絲刀，其特征在于，主活塞的第一連通孔比空氣流動孔更靠近氣缸的一端定位。
8.根據權利要求2所述的氣動螺絲刀，其特征在于，主活塞的一端被關閉，壓縮空氣空間中的壓縮空氣施加到所述一端上。
9.根據權利要求8所述的氣動螺絲刀，其特征在于，還包括旋轉部件，所述旋轉部件通過氣動機的旋轉可圍繞其軸線旋轉，旋轉部件限定用作壓縮空氣空間的內部空間；以及旋轉滑動部件，所述旋轉滑動部件相對于旋轉部件沿軸向的方向滑動可移動，并且可隨旋轉部件的旋轉一起旋轉，輔助活塞連接到所述旋轉滑動部件。
全文摘要
一種保證活塞完全回到其頂部死點的氣動螺絲刀。所述螺絲刀具有壓縮空氣返回腔，用于通過將返回腔中的壓縮空氣施加到活塞而將活塞回復到其頂部死點。所述活塞包括主活塞和輔助活塞。在螺絲驅動結束時主活塞首先到達其底部死點，然后輔助活塞到達其底部死點。在輔助活塞到達其底部死點之前，并且在主活塞移動通過預定位置之后，壓縮空氣被引入到返回腔中。在主活塞到達底部死點之后，可以防止返回腔中的壓縮空氣施加到輔助活塞上。
文檔編號B25B21/00GK1597262SQ20041007516
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月2日 優先權日2003年9月19日
發明者加茂健, 宇野彰, 若林道男, 大內治彥, 佐佐木康雄 申請人:日立工機株式會社