專(zhuān)利名稱(chēng)：沖擊工具和手持式工具機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沖擊裝置和一種具有沖擊裝置的沖擊工具機(jī)。
背景技術(shù)：
雖然自20世紀(jì)初以來(lái)由US2892140已知具有兩個(gè)電磁線圈的沖擊裝置，但是其沖 擊功率至今落后于不同于同時(shí)代已知的其它結(jié)構(gòu)類(lèi)型的沖擊裝置的沖擊功率。基于沖擊體直接通過(guò)磁場(chǎng)加速的沖擊裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)，即較高地控制沖擊特 性，尤其是立刻斷開(kāi)沖擊裝置的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，沖擊裝置基于兩個(gè)電磁線圈提供提高的沖擊力。按本發(fā)明的沖擊裝置包括工作室，其第一部段由第一電磁體包圍并且其第二部 段由第二電磁體包圍；沖擊體，其能在工作室內(nèi)沿沖擊軸線運(yùn)動(dòng)并且具有可磁化的材料； 鐵砧，其沖擊面沿沖擊方向限定工作室。設(shè)置彈簧元件，其對(duì)沖擊體在工作室中的每個(gè)位置 上加載朝鐵砧方向的力。在遠(yuǎn)離鐵砧的運(yùn)動(dòng)中彈簧元件相應(yīng)預(yù)緊。沖擊體由鐵砧反彈并且保留其動(dòng)能的一部分。能量在返回運(yùn)動(dòng)時(shí)傳遞并且存儲(chǔ)到 彈簧元件中。在朝鐵砧方向緊接著的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)中，除了由于磁場(chǎng)導(dǎo)致的力之外彈簧元件使 沖擊體加速。因此實(shí)現(xiàn)對(duì)包含在系統(tǒng)中的能量的有效利用。彈簧元件優(yōu)選這樣設(shè)計(jì)，使得在沖擊體沖擊到?jīng)_擊面上時(shí)彈簧力下降到零。按一種結(jié)構(gòu)，彈簧元件是機(jī)械彈簧或空氣彈簧?？諝鈴椈煽梢酝ㄟ^(guò)氣動(dòng)室構(gòu)成。氣 動(dòng)室可以通過(guò)工作室的部段構(gòu)成，該部段通過(guò)沖擊體與鐵砧分開(kāi)。彈簧元件具有漸進(jìn)式特性曲線，其中彈簧常數(shù)逆著沖擊方向上升。第二電磁體可 以施加到?jīng)_擊體上的拉力隨著沖擊體與遠(yuǎn)離沖擊面的轉(zhuǎn)向點(diǎn)的距離的減小而上升。該上升 的力的有效利用通過(guò)逆著沖擊方向的上升的特性曲線實(shí)現(xiàn)。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，鐵砧伸到第一電磁體中并且由軟磁性材料構(gòu)成并且沖擊體的直徑 和鐵砧的直徑相差小于20%優(yōu)選小于10%。沖擊體和鐵砧的沖擊面的近似的或相同大小 的橫截面導(dǎo)致，場(chǎng)力線基本上僅從沖擊體延伸至沖擊面，而不必經(jīng)過(guò)在空氣中的不必要的 行程。用于加速?zèng)_擊體的因此較高的力可通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，鐵砧對(duì)于至少一段距離伸入到第一電磁線圈或第一電磁體中，該 距離大于在用沖擊體沖擊時(shí)鐵砧的偏移量。該距離例如也可以至少具有電磁線圈長(zhǎng)度的十 分之一。優(yōu)選鐵砧這樣深地沉入第一電磁體中，使得第一電磁體的至少一半磁通量在一側(cè) 流入鐵砧，以便然后由沖擊面流出。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，電磁體具有電磁線圈和磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置，其中在電磁體的外側(cè)上磁 場(chǎng)導(dǎo)向裝置包圍電磁線圈。優(yōu)選磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置鄰接鐵砧。一種結(jié)構(gòu)設(shè)定，工作室在遠(yuǎn)離鐵砧的一側(cè)通過(guò)止擋限定，該止擋伸入第二電磁線 圈中并且由軟磁性材料制成。
按一種結(jié)構(gòu)，第一或第二電磁線圈具有長(zhǎng)度和繞組厚度，其中長(zhǎng)度與繞組厚度之比小于1. 25。因此優(yōu)化通過(guò)電磁線圈進(jìn)行的加速功與電阻損耗的比例。按一種結(jié)構(gòu)，沖擊體在其表面上具有縱向溝槽或貫穿沖擊體的孔。按本發(fā)明的工具機(jī)尤其是手持式工具機(jī)具有按本發(fā)明的沖擊裝置。


下面借助于示例的實(shí)施形式和附圖解釋本發(fā)明。在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相 同的或功能相同的元件，只要不另外說(shuō)明。其中圖1顯示沖擊裝置的部分橫截面圖，圖2顯示另一沖擊裝置的部分橫截面圖，圖3顯示另一沖擊裝置的部分橫截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1以部分剖視圖的形式顯示沖擊裝置1的實(shí)施形式。沖擊裝置1具有沖擊組件， 該沖擊組件包括沖擊體2、鐵砧3、帶有電磁線圈4、5的初級(jí)的驅(qū)動(dòng)裝置以及帶有彈簧元件 6的能量緩存器。沖擊體2在工作室10中可沿沖擊軸線11運(yùn)動(dòng)地設(shè)置。工作室10沿沖擊方向12 通過(guò)鐵砧3限定。殼體13逆著沖擊方向12限定工作室10。沖擊體2在工作室10中可以通過(guò)桿14沿著沖擊軸線11引導(dǎo)。桿14與沖擊體2 固定地連接并且例如由殼體13的軸承15引導(dǎo)。工作室10在側(cè)面可由附加地引導(dǎo)沖擊體 2的套筒16限定。工作室10具有沿沖擊軸線11恒定的橫截面，該橫截面適配于沖擊體2的尺寸。沖 擊體2的橫截面可以剛好小得使運(yùn)動(dòng)是可能的。例如工作室10和沖擊體2是圓柱形的。鐵砧3具有沖擊面17。沖擊面17通過(guò)帶有基本上保持相同的橫截面例如圓柱形 橫截面的端部件18構(gòu)成。端部件18的橫截面面積并從而沖擊面17的橫截面面積優(yōu)選與 沖擊體2的橫截面面積相同大小。在一種特別的結(jié)構(gòu)中，鐵砧的沖擊面17和沖擊體2的相應(yīng)的沖擊面19彼此是形 鎖合的(formschlilssig)。在一種變形方案中，兩個(gè)沖擊面17、19是平的。有選擇地兩個(gè)沖 擊面17、19之一可以凸形拱曲，而另一個(gè)沖擊面17、19相應(yīng)凹形拱曲。鐵砧3支承在導(dǎo)向裝置20中。導(dǎo)向裝置20具有逆著沖擊方向12的止擋21。復(fù) 位元件22例如緩沖環(huán)或復(fù)位彈簧逆著沖擊方向12將鐵砧3壓在止擋21上。因此鐵砧3 在由于與沖擊體2的碰撞沿沖擊方向12偏移之后又到達(dá)定義的初始位置中。在工作室10的遠(yuǎn)離鐵砧3的一側(cè)設(shè)置限定工作室10的止擋25。止擋25可以通 過(guò)殼體13構(gòu)成。工作室10由至少兩個(gè)電磁線圈4、5包圍。兩個(gè)電磁線圈4、5沿著沖擊軸線11彼 此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。第一電磁線圈4覆蓋工作室10的第一部段30和鐵砧3的端部件18。第二 電磁線圈5覆蓋工作室10的第二部段31和止擋25。兩個(gè)電磁線圈4、5連接到電源上。控制裝置交替地使電流流過(guò)兩個(gè)電磁線圈4、5。 因此在工作室10中第一部段30和第二部段31連續(xù)交替地由磁場(chǎng)穿過(guò)。
沖擊體2由磁性材料構(gòu)成或者具有由磁性材料構(gòu)成的部件。相應(yīng)的磁場(chǎng)作用到?jīng)_ 擊體2上并且加速?zèng)_擊體2。鐵砧3由磁性材料構(gòu)成。鐵砧3像極靴一樣起作用。在第一部段30中的磁場(chǎng)在 垂直方向上由鐵砧離開(kāi)。作用到?jīng)_擊體2上的力相應(yīng)平行于沖擊體2的運(yùn)動(dòng)方向即平行于 沖擊軸線作用。當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)施加在第一部段30中時(shí)，鐵砧3的磁性的例如鐵磁性的材料優(yōu)選喪失 其磁化。與此相應(yīng)地鐵砧3優(yōu)選由帶有小于1000A/m的低的矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度的軟磁材料制造。
由于沖擊體2和鐵砧3的至少部分形鎖合地彼此適配的沖擊面17、19，磁場(chǎng)盡可能 直接在兩個(gè)沖擊面17、19之間流動(dòng)。因此降低必須在比沖擊體2至鐵砧3的間距更長(zhǎng)的距 離上流過(guò)的磁通量。所以這是尤其有利的，因?yàn)樵跊_擊面17、19之間的距離變小的情況下 磁力上升。鐵砧3的沖擊面17在其形狀和拱曲方面可以這樣適配，使得磁場(chǎng)通過(guò)沖擊面17 的離開(kāi)被優(yōu)化。鐵砧3的端部件18對(duì)于至少一段距離50伸入第一電磁線圈4中，該距離大于在 沖擊時(shí)鐵砧3走過(guò)的路程。另外距離50可以為第一電磁線圈4的長(zhǎng)度51的十分之一與四 分之一之間，例如最低六分之一或最高六分之一。同樣止擋25由磁性材料例如鐵磁性材料構(gòu)成。止擋25的結(jié)構(gòu)可以相同于鐵砧3 的前述結(jié)構(gòu)。止擋25伸入到第二電磁線圈5中的深度52可以為第二電磁線圈5的長(zhǎng)度53 的十分之一與四分之一之間。但在于一種實(shí)施形式中止擋25和鐵砧3的其它結(jié)構(gòu)可以不 同。磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置60可以從外面包圍電磁線圈4、5。磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置60由軟磁材料例 如鐵板構(gòu)成。磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置60可以具有在兩個(gè)電磁線圈4、5之間的隔板(Steg)61，該隔板 直至鄰接工作室10。優(yōu)選在第一電磁線圈4上的外部的隔板62直至伸到鐵砧3，以便將磁 場(chǎng)導(dǎo)入到鐵砧3中。同樣另一隔板63可以觸及止擋25或者構(gòu)成止擋25。彈簧元件6例如可以是螺旋彈簧70或者其它機(jī)械彈簧。桿14具有突起或盤(pán)71， 它嵌入到螺旋彈簧70內(nèi)，這樣設(shè)計(jì)螺旋彈簧70的彈簧變形量，使得沖擊體2在工作室10 內(nèi)的每個(gè)位置中通過(guò)螺旋彈簧70沿沖擊方向12擠壓。螺旋彈簧70的彈簧常數(shù)優(yōu)選這樣 設(shè)計(jì)，使得在沖擊體2鄰接止擋25時(shí)，沖擊體2的運(yùn)動(dòng)被完全制動(dòng)。因此避免沖擊體2機(jī) 械地沖擊到殼體13上。彈簧元件6的彈簧常數(shù)優(yōu)選隨著彈簧元件6的壓縮量的增大而增大。彈簧常數(shù)與 沖擊體2的位置的關(guān)系可以適配第二電磁線圈5的拉力與沖擊體2的位置的關(guān)系地選擇， 例如兩種關(guān)系可以彼此成比例。因此可以有效利用第二電磁線圈5做的工作。有選擇地彈 簧元件6具有線性的特性曲線，即與彈簧6的壓縮量無(wú)關(guān)的彈簧常數(shù)。沖擊體2在其表面上可以具有溝槽90。溝槽90用于允許在沖擊體2運(yùn)動(dòng)期間在 止擋25與鐵砧3之間的換氣。取而代之或除了溝槽90之外也可以在沖擊體2內(nèi)設(shè)置孔。另一結(jié)構(gòu)設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，其中通風(fēng)孔92、93在工作室10的第一和第二部段30、31 中引導(dǎo)。通風(fēng)孔92、93可以通過(guò)通道系統(tǒng)彼此連接或者與環(huán)境相通。取而代之或除了螺旋彈簧70之外也可以采用空氣彈簧。在圖2中描述沖擊裝置1 的一種實(shí)施形式，其中氣動(dòng)室80設(shè)置在工作室10內(nèi)。氣動(dòng)室80通過(guò)沖擊體2、止擋25和套筒16氣密地限定。在沖擊體2逆著沖擊方向運(yùn)動(dòng)時(shí)壓縮氣動(dòng)室80。一旦沖擊體2的運(yùn) 動(dòng)能量完全轉(zhuǎn)化成氣動(dòng)室80的壓縮功，就進(jìn)行沿沖擊方向12的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)室也可以 通過(guò)桿14聯(lián)接地設(shè)置在工作室10的外部。
電磁線圈4、5按近似的方式例如通過(guò)卷繞的漆包線制成。電磁線圈4、5的長(zhǎng)度 51,53最大大于電磁線圈4、5的繞組高度100的30%。沖擊體2每次經(jīng)過(guò)的路程的加速功 由于非線性的力特性曲線不是恒定的，而且隨著至鐵砧3或止擋的距離的減小而增大。因 此較長(zhǎng)的電磁線圈4、5僅產(chǎn)生略微較高的加速功。相反電磁線圈4、5的電阻的損耗功率與 其長(zhǎng)度51成比例。因此采用短的電磁線圈4、5顯得有利。沖擊體2可以由具有高的矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度(大于1000A/m)的鐵磁性材料制成。從 而沖擊體2保持持久磁化。由電磁線圈4、5產(chǎn)生的磁場(chǎng)的極性可根據(jù)沖擊體2的極化方向 進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外電磁線圈4、5的極性在沖擊體2的運(yùn)動(dòng)周期期間可以旋轉(zhuǎn)，以便不僅拉力 而且推力可以作用到?jīng)_擊體2上。圖3顯示沖擊裝置1的另一結(jié)構(gòu)。第一和第二電磁線圈104、105由磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置 60、162、163包圍并且分別構(gòu)成第一和第二電磁體。磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置162鄰接鐵砧3。磁場(chǎng)導(dǎo) 向裝置162可以沿著沖擊軸線11延伸一定距離，該距離可與第一電磁線圈104的長(zhǎng)度51 相比。例如該距離為第一電磁線圈104的長(zhǎng)度51的三分之一至二分之一。在整個(gè)距離上 磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置162鄰接沖擊室。銜鐵3對(duì)于深度150沉入第一電磁體中、進(jìn)入磁場(chǎng)導(dǎo)向裝 置162中。深度150優(yōu)選這樣選擇，使得至少一半磁通量由第一電磁線圈104通過(guò)鐵砧3 流出。
權(quán)利要求
沖擊裝置(1)，包括工作室，其第一部段(30)由第一電磁體(4、104、162)包圍并且其第二部段(31)由第二電磁體(5、105、163)包圍；沖擊體(2)，其能在工作室(10)內(nèi)沿沖擊軸線(11)運(yùn)動(dòng)并且具有可磁化的材料；鐵砧(3)，其沖擊面(17)沿沖擊方向(12)限定工作室(10)；其特征在于設(shè)置彈簧元件(70、80)，其對(duì)沖擊體在工作室中的每個(gè)位置上加載朝鐵砧方向的力。
2.按權(quán)利要求1所述的沖擊裝置，其特征在于彈簧元件(70、80)是機(jī)械彈簧(70)和 /或空氣彈簧(80)。
3.按權(quán)利要求2所述的沖擊裝置，其特征在于空氣彈簧(80)通過(guò)氣動(dòng)室構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求3所述的沖擊裝置，其特征在于氣動(dòng)室通過(guò)工作室(10)的部段構(gòu)成， 該部段通過(guò)沖擊體(3)與鐵砧(3)分開(kāi)。
5.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖擊裝置，其特征在于彈簧元件(70、80)具有漸進(jìn) 式特性曲線，彈簧常數(shù)逆著沖擊方向(12)增大。
6.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖擊裝置，其特征在于第一電磁體(104、162)具有 第一電磁線圈(104)和第一磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置(60、162)，該第一磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置在第一電磁線圈 的外側(cè)包圍第一電磁線圈(104)并且該第一磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置(162)鄰接鐵砧(3)；和/或第 二電磁體(105、163)具有第二電磁線圈(105)和第二磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置(60、163)，該第二磁場(chǎng) 導(dǎo)向裝置在第二電磁線圈的外側(cè)包圍第二電磁線圈(105)并且該第二磁場(chǎng)導(dǎo)向裝置(60、 163)鄰接鐵砧(3)。
7.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖擊裝置，其特征在于鐵砧(3)伸入到第一電磁線 圈(4)內(nèi)并且由軟磁性材料構(gòu)成，并且沖擊體(2)的沖擊面(19)的直徑和鐵砧(3)的沖擊 面(17)的直徑相差低于20%。
8.按權(quán)利要求6或7所述的沖擊裝置，其特征在于鐵砧(3)伸入到第一電磁線圈(4)中。
9.按權(quán)利要求6至8所述的沖擊裝置，其特征在于鐵砧(3)伸入第一電磁體(4、104、 162)中，使得第一電磁體(4、104、162)的至少一半磁通量流過(guò)鐵砧(3)。
10.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖擊裝置，其特征在于工作室(10)在遠(yuǎn)離鐵砧(3) 的一側(cè)上通過(guò)止擋(25)限定，該止擋伸入第二電磁體(5、105、163)內(nèi)并且由軟磁性材料構(gòu) 成。
11.按上述權(quán)利要求6至10任一項(xiàng)所述的沖擊裝置，其特征在于第一電磁體(4、104、 162)具有長(zhǎng)度(51)，并且鐵砧(3)對(duì)于第一電磁體(4、104、162)的長(zhǎng)度(51)的至少十分 之一伸入到第一電磁體(4、104、162)或第一電磁線圈(4、104)中。
12.按權(quán)利要求6至11任一項(xiàng)所述的沖擊裝置，其特征在于第一或第二電磁線圈(4、 5、104、105)具有長(zhǎng)度(51,53)和繞組高度(100)，所述長(zhǎng)度(51,53)與繞組高度之比小于 1. 25。
13.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖擊裝置，其特征在于沖擊體(2)在其表面上具有 縱向溝槽(90)或穿過(guò)沖擊體(2)的孔。
14.工具機(jī)，包括按上述權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的沖擊裝置(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沖擊裝置，包括工作室，其第一部段(30)由第一電磁體(4)包圍并且其第二部段(31)由第二電磁體(5)包圍；沖擊體(2)，其能在工作室(10)內(nèi)沿沖擊軸線(11)運(yùn)動(dòng)并且具有可磁化的材料；鐵砧(3)，其沖擊面(17)沿沖擊方向(12)限定工作室；彈簧元件(70)，其對(duì)沖擊體在工作室中的每個(gè)位置上加載朝鐵砧方向的力。
文檔編號(hào)B25D13/00GK101797745SQ20101000466
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者A·C·阿布, C·哈肯霍爾特, G·桑謝恩, H·沙德, J·多夫邁斯特, J·孔特納, S·漢多日科 申請(qǐng)人:喜利得股份公司