專(zhuān)利名稱(chēng)：沖擊鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在混凝土、灰漿和石板中鉆孔的沖擊鉆，具體而言，涉及這樣的沖擊鉆其提供鉆孔模式和沖擊鉆模式，在所述鉆孔模式中通過(guò)旋轉(zhuǎn)鉆頭執(zhí)行鉆孔，在所述沖擊鉆模式中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)和沖擊或者振動(dòng)鉆頭執(zhí)行鉆孔。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的此類(lèi)型沖擊鉆顯示在圖15-18中。主框架401包括齒輪罩417、內(nèi)罩418、外罩419、殼體407和連接到其的手柄部分406，這些部件限定了鉆的外部結(jié)構(gòu)并在其中給定的位置上容納不同的部件。主軸402通過(guò)齒輪罩417延展，鉆頭卡盤(pán)3連接到主軸402的前端。主軸402具有中間部分，所述中間部分設(shè)有可旋轉(zhuǎn)棘齒404，所述棘齒404可以與主軸402的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)，并可以與主軸402的軸向位移而一起移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)棘齒404的一側(cè)404a形成有鋸齒狀或者交替的凸起和凹陷。
固定棘齒405與旋轉(zhuǎn)棘齒404相對(duì)設(shè)置，并具有一側(cè)405a形成有鋸齒狀或者交替凸起和凹陷。所述固定棘齒405具有中空?qǐng)A柱形狀并固定在位，而不管主軸402的旋轉(zhuǎn)和軸向位移。
同時(shí)，電機(jī)408設(shè)置在外殼407之內(nèi)。電機(jī)408的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸409被傳輸?shù)烬X輪410。齒輪410被壓入配合到小齒輪411中，這樣前述提及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力被傳輸?shù)叫↓X輪411。小齒輪411具有兩個(gè)小齒輪411a和411b，這兩個(gè)齒輪具有彼此不同數(shù)目的齒，并分別與低速齒輪412和高速齒輪413嚙合。在小齒輪411旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪412和413也旋轉(zhuǎn)。這些齒輪412和413形成有凹入部分。
離合器摩擦片414設(shè)置在主軸402上并與主軸402配合，并在軸向的方向可以移動(dòng)。如圖1中所示，當(dāng)離合器摩擦片414被可滑動(dòng)地移動(dòng)并擠壓到低速齒輪412的凹入部分中時(shí)，小齒輪411的旋轉(zhuǎn)通過(guò)低速齒輪412和離合器摩擦片414被傳輸?shù)街鬏S402。另一方面，如果離合器摩擦片414自圖15中的位置向右滑動(dòng)，并在插入到高速齒輪413的凹入部分中時(shí)，小齒輪411的旋轉(zhuǎn)通過(guò)高速齒輪413和離合器摩擦片414被傳輸?shù)街鬏S402。結(jié)果，主軸402可以基于離合器摩擦片414的運(yùn)動(dòng)而賦予較低速度的旋轉(zhuǎn)或者較高速度的旋轉(zhuǎn)。
變速桿415被設(shè)置用于在鉆孔模式和沖擊鉆模式之間改變沖擊鉆的操作模式。變速軸416被壓入配合到變速桿415中。通過(guò)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)變速桿415，變速軸416圍繞其軸線(xiàn)與變速桿415一起旋轉(zhuǎn)。如圖16-18中所示，變速軸416形成有切口416a。沖擊鉆在切口416a位于圖16中的位置時(shí)在鉆孔模式中操作，并在切口416a位于圖17中的位置時(shí)在沖擊鉆模式中操作。
現(xiàn)在將說(shuō)明鉆孔模式。如果連接到鉆頭夾盤(pán)403的鉆頭(未示出)與工件(未示出)接觸，手柄406沿圖15中的箭頭的方向受壓，如果變速軸416中的切口416a位于圖16中所示的位置時(shí)，主軸402的內(nèi)端將鄰接在變速軸416的外周表面上并再也不能向右移動(dòng)。結(jié)果，旋轉(zhuǎn)棘齒404的外形鋸齒表面404a和固定棘齒405的外形鋸齒表面405a將不再接觸。結(jié)果，電機(jī)408的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力通過(guò)低速齒輪412或者高速齒輪413被傳輸?shù)街鬏S402，只有旋轉(zhuǎn)力被傳遞給鉆頭。
在沖擊鉆模式中，變速桿415圍繞其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)以將變速軸416中的切口416a的位置移動(dòng)到圖17中所示的位置中。在此狀態(tài)中，如果連接到鉆頭夾盤(pán)403的鉆頭與工件接觸，并且如果手柄406沿圖15中的箭頭的方向受壓，主軸402的內(nèi)端將進(jìn)入切口416a，如圖18所示。換言之，由于主軸402可以稍微向右移動(dòng)，結(jié)果旋轉(zhuǎn)棘齒404的外形表面404a與固定棘齒405的外形表面405a相接觸。
在鉆入工件時(shí)，如果主軸402在圖18中的狀態(tài)中旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)棘齒404接合固定棘齒405，這樣通過(guò)棘齒404和405的鋸齒表面404a、405a的交替凸起和凹陷之間的壓力接觸而產(chǎn)生振動(dòng)，并且此振動(dòng)通過(guò)主軸202被傳輸?shù)姐@頭(未示出)。換言之，鉆孔通過(guò)組合旋轉(zhuǎn)力和振動(dòng)力來(lái)執(zhí)行。
但是，當(dāng)如上所述的振動(dòng)鉆頭在沖擊鉆模式中操作時(shí)，振動(dòng)不僅被傳輸?shù)姐@頭，而且通過(guò)固定棘齒405、內(nèi)罩418和殼體407被傳輸?shù)绞直?06。這導(dǎo)致的問(wèn)題在于較大量的振動(dòng)被傳輸?shù)經(jīng)_擊鉆的用戶(hù)，這樣導(dǎo)致不舒服。特別是，如果沖擊鉆被連續(xù)使用較長(zhǎng)的時(shí)間，那么就必須注意不能對(duì)用戶(hù)的身體健康造成負(fù)面影響。
好幾個(gè)對(duì)于減小傳遞給用戶(hù)的振動(dòng)的機(jī)構(gòu)已經(jīng)被提出。例如，根據(jù)日本實(shí)用新型申請(qǐng)公開(kāi)出版物No.S59-69808，如圖19所示，主軸520被可旋轉(zhuǎn)地和軸向可移動(dòng)地通過(guò)軸承511支撐到殼體。旋轉(zhuǎn)凸輪521被固定到主軸520，這樣旋轉(zhuǎn)凸輪521與主軸520的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)并可以與主軸520一起運(yùn)動(dòng)。鋸齒外形形成在旋轉(zhuǎn)凸輪521的凸輪表面521a上。
離合器齒輪522支撐在主軸520上，并可以沿主軸520的軸向滑動(dòng)移動(dòng)。離合器凸輪522包括中空?qǐng)A柱部分以及凸緣部分522b，所述中空?qǐng)A柱部分相對(duì)主軸520可滑動(dòng)。鋸齒外形形成在凸緣部分522b的凸輪表面522c上。此外，調(diào)整槽522a形成在靠近中空?qǐng)A柱部分的后端部分522d的位置上的外周表面上。垂直于主軸520延展的板524與調(diào)整槽522a接合。彈簧523設(shè)置在凸緣部分522b和所述板524之間。
彈簧523持續(xù)地向旋轉(zhuǎn)凸輪521推動(dòng)離合器凸輪522，在主軸520收縮到殼體中時(shí)凸輪表面521和522c被擠壓在一起。然后，在施加到主軸520的力超過(guò)彈簧523的偏壓力時(shí)，彈簧523受到壓縮并且離合器凸輪522收縮(向圖19中的右方移動(dòng))。但是，離合器凸輪522的移動(dòng)在槽522a的長(zhǎng)度之內(nèi)受到限制。當(dāng)離合器凸輪522自收縮位置通過(guò)彈簧523的偏壓力向前移動(dòng)時(shí)，離合器凸輪522觸上旋轉(zhuǎn)凸輪521，旋轉(zhuǎn)凸輪521與主軸520一起振動(dòng)。
由于由凸輪表面521a和522c之間的接觸所產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)彈簧523在被傳輸?shù)绞直?未示出)之前減輕，與圖15所示的其中棘齒405被安置在固定的位置的機(jī)構(gòu)相比，圖19所示的機(jī)構(gòu)在減小傳輸?shù)接脩?hù)的振動(dòng)上是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
但是，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)在圖19中所示的結(jié)構(gòu)中存在缺陷。即，由于離合器凸輪522在橫過(guò)與板524接合的槽522a的長(zhǎng)度上往復(fù)前后移動(dòng)，離合器凸輪522的后端522d反復(fù)碰撞板524。
結(jié)果，在此部分中所產(chǎn)生的振動(dòng)被傳輸?shù)绞直膯?wèn)題仍然不能避免，并且進(jìn)一步地，后端522d或者所述板524由于機(jī)械疲勞而易于斷裂。此外，如果彈簧523的功能不足，主軸520或者離合器凸輪522將碰撞后部，振動(dòng)傳輸?shù)绞直荒鼙苊猓词乖阢@孔的過(guò)程中將較小的力施加到鉆頭上。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是解決上述問(wèn)題并提供一種解決上述問(wèn)題的沖擊鉆。
特別地，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種能夠減小傳輸?shù)接脩?hù)的振動(dòng)并且不導(dǎo)致鉆孔功率降低的沖擊鉆。
本發(fā)明的另外一方面是提供一種能夠在鉆頭產(chǎn)生大量反復(fù)沖擊力的沖擊鉆，但是使得傳輸?shù)绞直恼駝?dòng)被最小化。
本發(fā)明的這些和其它方面將通過(guò)一種用于在工件上鉆孔的沖擊鉆來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括主框架、電機(jī)、主軸、第一棘齒、第二棘齒和第一彈簧。電機(jī)容納在主框架中。主軸通過(guò)主框架可移動(dòng)地支撐并通過(guò)電機(jī)可旋轉(zhuǎn)，并可以沿其軸向移動(dòng)。第一棘齒被固定到主軸并具有第一鋸齒表面，包括交替凸起和凹陷。第二棘齒具有第二鋸齒表面，并包括交替凸起和凹陷，并與第一鋸齒表面相對(duì)。第一彈簧朝第一棘齒偏壓第二棘齒。第一鋸齒表面在主軸軸向移動(dòng)時(shí)鄰接在第二鋸齒表面上，第一棘齒與第二棘齒之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致凸起和凹陷以及凸起與凸起之間的交替鄰接以沿著其軸線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)所述主軸。第一彈簧提供彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)能夠在15至25kg的力施加到對(duì)工件鉆孔的主框架上時(shí)防止第二棘齒和主軸鄰接在主框架上。
在本發(fā)明的另外一方面中，提供了一種用于對(duì)工件進(jìn)行鉆孔的沖擊鉆，包括主框架、電機(jī)、主軸、第一棘齒、第二棘齒和第一彈簧。電機(jī)容納在主框架中。主軸通過(guò)主框架可移動(dòng)地支撐并通過(guò)電機(jī)可旋轉(zhuǎn)，并在凸起位置與收縮位置之間沿其軸向可移動(dòng)。第一棘齒可以與主軸的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)，并可以與主軸沿軸向一起移動(dòng)。第二棘齒與第一棘齒相對(duì)安置并可以沿軸向移動(dòng)，但是不能?chē)@其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。第一彈簧設(shè)置在第二棘齒和主框架之間用于朝向第一棘齒偏壓第二棘齒。主軸的收縮位置導(dǎo)致第一棘齒和第二棘齒之間的鄰接，第一棘齒和第二棘齒之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致主軸沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。第一彈簧具有的偏壓力能夠在彈簧被移動(dòng)到收縮位置時(shí)防止第二棘齒和主軸鄰接在主框架上。


下圖中圖1(a)顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的沖擊鉆的橫截面圖；圖1(b)是沿著圖1(a)的線(xiàn)I-I所取的橫截面圖；圖2顯示了沖擊鉆的橫截面圖，同時(shí)顯示了較小的擠壓力施加到鉆頭上的情況；圖3顯示了沖擊鉆的橫截面圖，并顯示了較大的力施加到鉆頭上的情況；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的沖擊鉆中的振動(dòng)傳輸?shù)恼f(shuō)明視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆的振動(dòng)傳輸特性曲線(xiàn)表示；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的沖擊鉆的橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的沖擊鉆的橫截面圖，并顯示了較小的力施加到鉆頭上的情況；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的沖擊鉆的橫截面圖，并顯示了大于圖7中所示的擠壓力的中等擠壓力被施加到鉆頭上的情況；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的沖擊鉆的橫截面圖，并顯示了大于圖8中的中間擠壓力的更大的擠壓力被施加到鉆頭的情況；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的修改的沖擊鉆的橫截面圖，并顯示了沒(méi)有擠壓力施加到鉆頭上的情況；圖11(a)顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的沖擊鉆的橫截面圖；圖11(b)顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例中的沖擊鉆中的主要部分的放大橫截面圖；圖12是自圖11(a)的線(xiàn)XI-XI所取的橫截面圖，并顯示了滾珠與凹陷脫離接合的狀態(tài)；圖13顯示了自圖11(a)的線(xiàn)XI-XI所取的橫截面圖，并顯示了滾珠與凹陷接合的狀態(tài)；圖14(a)是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的沖擊鉆的橫截面圖；圖14(b)是自圖14(a)的線(xiàn)XIV-XIV所取的橫截面圖；圖15顯示了傳統(tǒng)沖擊鉆的橫截面圖；圖16顯示了用于說(shuō)明鉆孔模式的圖15的主要部分的放大橫截面圖；圖17顯示了用于說(shuō)明沖擊鉆模式的啟動(dòng)階段的圖15的主要部分的放大橫截面圖；圖18顯示了用于說(shuō)明沖擊鉆模式的圖15的主要部分的放大橫截面圖；以及圖19顯示了另外的傳統(tǒng)沖擊鉆中的主要部分的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖1-5說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的沖擊鉆。主框架1通過(guò)軸承24支撐主軸2，這樣主軸2相對(duì)工件19前(圖中的左方)后(圖中的右方)移動(dòng)。用于固定鉆頭18的夾盤(pán)3被安置在主軸2的前部尖端。主軸彈簧23設(shè)置在主軸2和軸承24的內(nèi)座圈之間，用于通常地向前偏壓主軸(圖1中的左方)。主軸2的內(nèi)端部分設(shè)有變速機(jī)構(gòu)，這將在后面說(shuō)明。
第一棘齒4和第二棘齒5基本與主框架1同心設(shè)置。第一棘齒4與主軸2的旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)一起可旋轉(zhuǎn)地和軸向地移動(dòng)。第一棘齒4具有的一個(gè)表面具有鋸齒輪廓或者交替的凸起和凹陷。主框架1形成有環(huán)形凹陷1a，其中設(shè)置制動(dòng)部件25。制動(dòng)部件25的前端與軸承24的外座圈相接觸。制動(dòng)部件25足夠厚并不產(chǎn)生應(yīng)力集中。制動(dòng)部件25優(yōu)選地由諸如橡膠的彈性材料制造。第一棘齒4的外周表面與制動(dòng)部件25的內(nèi)周表面滑動(dòng)接觸。此外，在第一棘齒4和制動(dòng)部件25之間不會(huì)產(chǎn)生沖擊鄰接。
第二棘齒5包括內(nèi)圓柱5a、外圓柱5b和將內(nèi)、外圓柱5a、5b一體連接的基壁5c，以形成雙同心圓柱形狀。基壁5c被安置在內(nèi)、外圓柱5a、5b的前端上。基壁5c的前表面鄰接在制動(dòng)部件25的后端表面上。
外圓柱5b的軸向長(zhǎng)度大于內(nèi)圓柱5a的長(zhǎng)度，外圓柱5a具有內(nèi)端表面5d。內(nèi)圓柱5a在主軸2之上可以滑動(dòng)。外圓柱5b沿主軸2的軸向可以滑動(dòng)并相對(duì)主框架1的內(nèi)周表面可以滑動(dòng)。如圖1(b)所示，外圓柱2形成有一對(duì)切除部分，主框架1的內(nèi)周表面設(shè)有一對(duì)互補(bǔ)增加的厚度部分。這樣，第二棘齒5可以軸向運(yùn)動(dòng)，但是不能?chē)@其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。具有鋸齒輪廓或者交替凸起和凹陷的凸輪表面設(shè)置在基壁5c上。
座壁22自主框架1朝向主軸2徑向向內(nèi)凸起，卷簧20設(shè)置在座壁22和基壁5c之間。彈簧20提供特定的彈簧常數(shù)，這樣d即使在鉆頭18擠壓工件19時(shí)第二棘齒5的內(nèi)端表面5也不會(huì)與座壁22相接觸。
下面說(shuō)明變速機(jī)構(gòu)。提供了具有輸出齒輪10的旋轉(zhuǎn)軸9，電機(jī)(未示出)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力被傳輸至旋轉(zhuǎn)軸9。小齒輪11圍繞其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)并通過(guò)軸承支撐到主框架1。齒輪32同軸固定到小齒輪11并與輸出齒輪10嚙合。小齒輪11包括第一小齒輪11A和第二小齒輪11B。與第一小齒輪11A嚙合的低速齒輪12和與第二小齒輪11B嚙合的高速齒輪同軸安裝在主軸2上。離合器摩擦片14可移動(dòng)地安裝在主軸2上并設(shè)置在低速齒輪12和高速齒輪13之間的位置上。離合器摩擦片14可選地與低速齒輪12和高速齒輪13之一相接合。變速桿17被設(shè)置以移動(dòng)離合器摩擦片14，從而與低速齒輪12和高速齒輪13之一接合。
在變速桿17將離合器摩擦片14移動(dòng)到低速齒輪12和主軸2彼此接合的位置上時(shí)，小齒輪11的旋轉(zhuǎn)力通過(guò)低速齒輪12被傳輸?shù)街鬏S2。結(jié)果，主軸2在低速旋轉(zhuǎn)。另一方面，在變速桿17將離合器摩擦片14移動(dòng)到高速齒輪13和主軸2彼此接合的位置上時(shí)，小齒輪11的旋轉(zhuǎn)力通過(guò)高速齒輪13被傳輸?shù)街鬏S2。結(jié)果，主軸2在高速旋轉(zhuǎn)。
接著，彈簧20將被詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，盡管各人之間的不同，普通人使用沖擊鉆時(shí)，擠壓沖擊鉆的主框架的力范圍自15至25kgf以相對(duì)工件擠壓鉆頭。在本實(shí)施例中，彈簧20提供的彈簧常數(shù)在15-25kgf的擠壓力被施加到主框架1時(shí)能夠避免將第二棘齒105的后端表面5d與主框架1的座壁22直接接觸。換言之，如果擠壓力在15-25kgf的范圍之內(nèi)，第二棘齒5通過(guò)彈簧20的特定彈簧常數(shù)浮動(dòng)離開(kāi)。這樣，如上所述的將被傳遞給用戶(hù)的振動(dòng)即使在沖擊鉆模式中也可以減小。
接著，將詳細(xì)說(shuō)明減小傳輸給用戶(hù)的振動(dòng)的原因。在第一實(shí)施例中，第二棘齒5與彈簧20的一端相接觸，與第二棘齒5不同的其它部件(此后簡(jiǎn)稱(chēng)為“主體”)與彈簧20的另外一端相接觸。此結(jié)構(gòu)可以表述為圖4中所示的簡(jiǎn)單模型，其中M表示主體。如果由于第二棘齒5的振動(dòng)原因而產(chǎn)生的位移被表示為“Zr”，如果主體M由于第二棘齒5的振動(dòng)所引起的位移被表示為“Zb”，振動(dòng)傳輸率“T”可以如下表述。
T＝|Zb/Zr| (1)此外，如果第二棘齒5的振動(dòng)頻率為“f”，從彈簧常數(shù)和主體M所確定的自然頻率被取為“fc”，傳輸率“T”可以如下公式所表述。
T＝|Zb/Zr|＝1/|1-(f/fc)2|(2)此處，如果第一棘齒4的旋轉(zhuǎn)頻率被取為“N”，各第一和第二棘齒上的凸起的數(shù)目被取為“A”，那么第二棘齒5的振動(dòng)頻率可以被表達(dá)為NXA。例如，如果N＝36.7r.p.s.以及A＝13，那么f大約為480Hz。從公式(2)可以理解，第二棘齒5相對(duì)主體M的振動(dòng)傳輸比率被減小，如果第二棘齒5的振動(dòng)頻率對(duì)主體M的自然頻率的比率大于1的話(huà)。
圖5顯示了公式(2)的對(duì)數(shù)曲線(xiàn)。在f/fc＝1時(shí)，T是無(wú)窮大，這是危險(xiǎn)的區(qū)域，其中會(huì)發(fā)生共振。但是，從公式(2)可見(jiàn)，如果f/fc=2,]]>那么T＝1。如果f/fc不小于 并逐漸增加，振動(dòng)傳輸比率T逐漸減小。試驗(yàn)顯示如果振動(dòng)傳輸比率T不大于0.5，振動(dòng)減小的效果足夠。為了達(dá)到所述振動(dòng)傳輸比率，f/fc必須大于大約2。此外，如果f/fc大于3，那么T將大約為0.1，并且效果更為顯著。
在操作中，圖1顯示了其中傳遞到主框架1上的擠壓力為0的情況，第一棘齒4和第二棘齒5彼此分離。具體而言，當(dāng)鉆頭18脫離與工件19相接觸時(shí)，設(shè)置在主軸2和軸承24之間的主軸彈簧23向前偏壓主軸2(圖1中向左)，并相應(yīng)地，第一棘齒4也向前移動(dòng)。此外，第二棘齒5與制動(dòng)部件5鄰接并保持制動(dòng)位置。同時(shí)，主軸2和第一棘齒4通過(guò)主軸彈簧23的偏壓力被進(jìn)一步向前移動(dòng)，并移動(dòng)至棘齒沒(méi)有彼此嚙合的位置。在擠壓力為0時(shí)，只有旋轉(zhuǎn)被傳輸?shù)街鬏S2而不產(chǎn)生振動(dòng)。
如果此后產(chǎn)生較小的擠壓力，主軸2稍微往右移動(dòng)，這樣第一棘齒4和第二棘齒5彼此相接觸，如圖2中所示。此外，在此情況下，第二棘齒5與制動(dòng)部件25在有相對(duì)較小量的擠壓力時(shí)彼此沖突，振動(dòng)就可能通過(guò)制動(dòng)部件25被傳輸?shù)街骺蚣?。但是，如上所述，由于制動(dòng)部件25足夠的厚，并且沒(méi)有應(yīng)力集中，且由彈性材料制造，通過(guò)彈性力以及橡膠的阻尼效應(yīng)，振動(dòng)的傳輸可以被減小或者受到抑止。
如果諸如15-25kg范圍的更大的擠壓力出現(xiàn)的話(huà)，那么彈簧20將受到壓縮，如圖3中所示。即使在更大的擠壓力出現(xiàn)時(shí)，第二棘齒5也保持在浮動(dòng)的狀態(tài)中，如圖3中所示，由于彈簧20的彈簧常數(shù)被設(shè)置在如上所規(guī)定的范圍之中。此外，從圖3中可以確定，主軸2也不鄰接在主框架1上。
由于即使在沖擊鉆模式中第二棘齒5也相對(duì)主框架1保持在其浮動(dòng)階段中，自第一和第二棘齒4、5所導(dǎo)致的被傳輸?shù)街骺蚣?的振動(dòng)可以減小。結(jié)果，就不會(huì)給沖擊鉆的用戶(hù)帶來(lái)不舒適，也就不需要關(guān)注損害健康效果。
盡管說(shuō)明中假設(shè)沖擊鉆關(guān)閉，但是試驗(yàn)證明即使在實(shí)際的鉆孔過(guò)程中，傳輸?shù)绞值恼駝?dòng)可以被減小，只要擠壓力在15-25kgf范圍中。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的沖擊鉆將參照?qǐng)D6-9進(jìn)行說(shuō)明，其中相似的部件用圖1-5中所示的部件的附圖標(biāo)記加上100所指示的附圖標(biāo)記，以避免重復(fù)說(shuō)明。
在第二實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例的制動(dòng)部件25的部件不再需要。相反，墊圈128沿著主框架101的環(huán)形凹陷101a可滑動(dòng)移動(dòng)地設(shè)置在對(duì)應(yīng)制動(dòng)部件25的位置上。環(huán)形凹陷101a在其后端上限定鄰接表面101b。墊圈128具有的內(nèi)徑大于第一棘齒104的外徑以允許第一棘齒104進(jìn)入墊圈128。
第二棘齒105的前端鄰接在墊圈128的后表面上。此外，第二彈簧121設(shè)置在軸承124的外座圈和墊圈128的前表面之間以克服第一彈簧120的偏壓力將第二棘齒105偏離第一棘齒104。此外，墊圈128鄰接在環(huán)形凹陷101a的鄰接表面101b上。
使用此結(jié)構(gòu)，在傳遞到主框架101的擠壓力是0時(shí)，如圖6中所示，主軸102由于主軸彈簧123的偏壓力的作用而向前移動(dòng)，結(jié)果第一棘齒104也向前移動(dòng)。此外，第二棘齒105向前移動(dòng)到第一彈簧120的力與第二彈簧121的力平衡的位置上。通過(guò)合適地選擇彈簧120和121的彈簧常數(shù)，第一棘齒104和第二棘齒105被安置在彼此分離的位置上。
然后，如圖7所示，在低于15kgf的壓力被施加到主框架101上時(shí)，極小的擠壓力被施加在主軸102上，第一棘齒104和第二棘齒105采取其中所述第一棘齒104和第二棘齒105稍微嚙合的位置。在此情況下，墊圈128自鄰接表面101b分離，第二棘齒105完全自沖擊鉆的主體浮動(dòng)分離。結(jié)果，傳輸?shù)接脩?hù)的振動(dòng)由于第二棘齒105的振動(dòng)由于浮動(dòng)的緣故沒(méi)有傳輸?shù)街骺蚣?01而極小。此外，工件19中的鉆孔位置可以很容易設(shè)置，因?yàn)橹骺蚣?01的波動(dòng)非常小。
如圖8中所示，接著稍微以更強(qiáng)的力擠壓主框架101，墊圈128與主框架101中的鄰接表面101b接觸。但是，此鄰接就傳遞到主框架101的沖擊而言不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題。這主要是因?yàn)閴|圈128的重量與第二棘齒105相比質(zhì)量極輕，并且部分因?yàn)榈诙椈?21的偏壓力沒(méi)有用作外力來(lái)移動(dòng)主框架101，但是用作主框架101上的內(nèi)力。這也通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了確認(rèn)。
如圖9中所示，如果主框架101被進(jìn)一步用15-25kgf范圍中的力進(jìn)一步擠壓，主軸102和第一棘齒104往后移動(dòng)(圖中的向右方向)，同時(shí)墊圈128與鄰接表面101b相鄰接。如果第一棘齒104自此位置進(jìn)一步往后移動(dòng)，那么第一棘齒104將往后移動(dòng)與第二棘齒105一起互鎖。但是，在與第一實(shí)施例中相同的方式，用15-25kgf范圍中的擠壓力，第二棘齒105仍然保持其浮動(dòng)位置，即，第二棘齒105不與彈簧座122相鄰接，因?yàn)榈谝粡椈?20提供的特定的彈性常量足夠大，可以在第二棘齒105和彈簧座122之間提供間隙。結(jié)果，第二棘齒105的振動(dòng)不是很容易地傳送到主框架101，也不會(huì)被用戶(hù)帶來(lái)不舒適。
圖10顯示了第二實(shí)施例的修改。在第二實(shí)施例中，在擠壓力為0時(shí)，第二棘齒105被保持在第一彈簧120的力與第二彈簧121的力彼此平衡的給定的浮動(dòng)位置上，如圖6中所示。根據(jù)圖10中所示的修改，在擠壓力為0時(shí)，第二棘齒105保持在墊圈128與鄰接表面101b相接觸的位置上。使用此結(jié)構(gòu)，第二棘齒105的靜止位置可以精確確定。此外，即使使用此結(jié)構(gòu)，因?yàn)樯鲜龅脑?，由于墊圈128和鄰接表面101b之間的鄰接關(guān)系而不會(huì)產(chǎn)生顯著的振動(dòng)。
如上所述，在第二實(shí)施例中以及其修改實(shí)施例中，由于除了第一彈簧120之外提供了第二彈簧121，第二棘齒105也相對(duì)主框架101被保持在其浮動(dòng)的階段中。結(jié)果，由自第一和第二棘齒104、105被傳輸?shù)街骺蚣?01的振動(dòng)可以被進(jìn)一步減小。結(jié)果，就不會(huì)給沖擊鉆的用戶(hù)傳遞不舒適，也就不需要關(guān)注對(duì)身體的損害效果。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的沖擊鉆將參照?qǐng)D11(a)-13進(jìn)行說(shuō)明，其中相似的部件用第一實(shí)施例的附圖標(biāo)記加上200的附圖標(biāo)記進(jìn)行指示。
第三實(shí)施例涉及對(duì)第二實(shí)施例的修改方面在于凹陷201a被形成在其縱向方向中的主框架201的中心部分上。凹陷201a在其底部形成有通孔，滾珠部件229設(shè)置在凹陷201a中。滾珠部件229可以通過(guò)通孔。此外，變速桿226可移動(dòng)地設(shè)置在凹陷201a上并位于自球形部件229徑向向外的位置上。
外圓柱205b在其外周表面上形成有槽205e以容納滾珠部件229。變速桿226具有可激活磁體用于吸引滾珠部件229。即，變速桿226可以移動(dòng)到圖11(b)中所示的第一位置，在所述第一位置滾珠部件229由于變速桿226的勵(lì)磁而被吸引到變速桿226，并且滾珠部件229自槽205e分離，如圖12中所示。在此狀態(tài)中，第二棘齒205自主框架201分離。因此，在主軸202旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一棘齒204和第二棘齒205都旋轉(zhuǎn)，沖擊鉆在鉆孔模式中操作。
另一方面，如果變速桿226切換到非勵(lì)磁階段，同時(shí)移動(dòng)到第二位置，如圖11(a)所示，滾珠部件229通過(guò)變速桿226被徑向向內(nèi)擠壓以與槽205e接合，如圖13所示。在此狀態(tài)中，第二棘齒205連接到主框架201。結(jié)果，在主軸202旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一棘齒204與主軸202的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)，而第二棘齒205不旋轉(zhuǎn)。因此，由于第一和第二棘齒204、205之間的鋸齒輪廓表面，產(chǎn)生重復(fù)的打擊力，沖擊鉆在沖擊鉆模式中操作。
在第三實(shí)施例中，第二棘齒205在鉆孔模式以及沖擊鉆模式中保持其浮動(dòng)位置。此外，傳遞到用戶(hù)的振動(dòng)可以減小，因?yàn)橛捎诘谝缓偷诙X204、205所導(dǎo)致的振動(dòng)不是很容易傳輸?shù)街骺蚣?01。此外，作用在第二棘齒205和外圓柱205b之間的摩擦力可以通過(guò)滾珠部件229的滾動(dòng)而減小。因此，可以減小摩擦損失。
圖14(a)和14(b)顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，其中相似的部件用第一實(shí)施例中的部件的附圖標(biāo)記加上300的附圖標(biāo)記來(lái)指示。
在第四實(shí)施例中，彈性套筒部件331被設(shè)置在與外圓柱305b相對(duì)的位置上的主框架301的內(nèi)周表面上。此外，棘齒固定器330設(shè)置在彈性套筒部件331的內(nèi)周表面上以圍繞外圓柱305b。棘齒固定器330用于防止第二棘齒305圍繞其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
與前述實(shí)施例相似，第二棘齒305的振動(dòng)變得不是很容易傳輸?shù)接脩?hù)，因?yàn)榈谝粡椈?20設(shè)置在第二棘齒305和主框架301之間，以可浮動(dòng)地保持第二棘齒305。此外，由于彈性套筒部件331設(shè)置在棘齒固定器330和主框架301之間，傳遞到用戶(hù)的振動(dòng)由于彈性套筒部件331的緩沖功能而被進(jìn)一步減小。
盡管對(duì)參照本發(fā)明的特定的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，普通技術(shù)人員可以理解，在不背離本發(fā)明的精神的情況下可以進(jìn)行不同的改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在工件上鉆孔的沖擊鉆，包括主框架；容納在主框架中的電機(jī)；主軸，所述主軸通過(guò)主框架可移動(dòng)地支撐并可以通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并可以沿其軸向移動(dòng)；第一棘齒，所述第一棘齒被固定到主軸并具有第一鋸齒表面，所述鋸齒表面包括交替的凸起和凹陷；第二棘齒，所述第二棘齒具有第二鋸齒表面，所述第二鋸齒表面包括交替凸起和凹陷，并與第一鋸齒表面相對(duì)；以及第一彈簧，所述第一彈簧朝第一棘齒偏壓第二棘齒，第一鋸齒表面在主軸軸向移動(dòng)時(shí)鄰接在第二鋸齒表面上，第一棘齒和第二棘齒之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致凸起和凹陷以及凸起與凸起之間的交替鄰接，從而沿著其軸線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)所述主軸；所述第一彈簧提供彈簧常數(shù)，當(dāng)15至25kg的力施加到主框架上以對(duì)工件鉆孔時(shí)，所述彈簧常數(shù)能夠防止第二棘齒和主軸鄰接在主框架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊鉆，其特征在于，f/fc不小于2，其中f表示第二棘齒的振動(dòng)頻率，fc表示通過(guò)包括主框架并排除第二棘齒的部件以及通過(guò)第一彈簧的彈簧常數(shù)所確定的正常頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊鉆，其特征在于，f/fc不小于3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊鉆，其特征在于，第二棘齒可以相對(duì)主框架沿軸向滑動(dòng)，以及其中第二棘齒不可旋轉(zhuǎn)地支撐到主框架。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊鉆，其特征在于，第二棘齒具有通常的圓柱形狀并形成有切除部分；以及其中主框架具有通常的圓柱形空間，其設(shè)有與切除部分互補(bǔ)的較厚的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括主軸彈簧，所述主軸彈簧設(shè)置在主框架與主軸之間，用于通常沿凸出主框架的方向推動(dòng)主軸；以及制動(dòng)部件，所述制動(dòng)部件支撐在主框架內(nèi)以限制第二棘齒朝向第一棘齒的運(yùn)動(dòng)，第一棘齒可移動(dòng)通過(guò)所述制動(dòng)部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖擊鉆，其特征在于，振動(dòng)部件由彈性材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括主軸彈簧，所述主軸彈簧設(shè)置在主框架和主軸之間，用于通常沿凸出主框架的方向推動(dòng)主軸；墊圈，所述墊圈在主框架之內(nèi)可以沿軸向移動(dòng)，第二棘齒鄰接在墊圈上；以及第二彈簧，所述第二彈簧設(shè)置在主框架與墊圈之間，用于沿離開(kāi)第一棘齒的方向偏壓第二棘齒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括阻尼部件，所述阻尼部件設(shè)置在主框架與第二棘齒之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊鉆，其特征在于，第二棘齒可以相對(duì)主框架沿軸向的方向滑動(dòng)，所述沖擊鉆還包括選擇性連接單元，所述選擇性連接單元設(shè)置在主框架與第二棘齒之間，并可以在用于將主框架連接到第二棘齒的第一位置和用于將第二棘齒自主框架脫離連接的第二位置之間移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括主軸彈簧，所述主軸彈簧設(shè)置在主框架與主軸之間，用于通常沿凸出主框架的方向推動(dòng)主軸；墊圈，所述墊圈可以在主框架之內(nèi)沿軸向移動(dòng)，第二棘齒鄰接在墊圈上；以及第二彈簧，所述第二彈簧設(shè)置在主框架與墊圈之間，用于沿離開(kāi)第一棘齒的方向偏壓第二棘齒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊鉆，其特征在于，所述電機(jī)具有電機(jī)軸；并且沖擊鉆還包括變速機(jī)構(gòu)，包括第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在電機(jī)軸與主軸之間，用于以第一速度旋轉(zhuǎn)主軸；第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在電機(jī)軸與主軸之間，用于以高于第一速度的第二速度旋轉(zhuǎn)所述主軸；以及離合器單元，所述離合器單元用于可選地將第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一連接到所述主軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊鉆，其特征在于，第一棘齒可以移動(dòng)到離開(kāi)第二棘齒的第一位置以提供鉆孔模式，并可移動(dòng)到與第二棘齒鄰接的第二位置以提供沖擊鉆模式。
14.一種用于在工件上鉆孔的沖擊鉆，包括主框架；容納在主框架中的電機(jī)；主軸，所述主軸通過(guò)主框架可移動(dòng)地支撐并通過(guò)電機(jī)可旋轉(zhuǎn)，并可以沿其軸向在凸起位置和收縮位置之間移動(dòng)；第一棘齒，所述第一棘齒與主軸的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)，并可以沿軸向與主軸一起移動(dòng)；第二棘齒，所述第二棘齒與第一棘齒相對(duì)，并可以沿軸向移動(dòng)，但是不能?chē)@其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)；以及第一彈簧，所述第一彈簧設(shè)置在第二棘齒與主框架之間，用于朝向第一棘齒偏壓第二棘齒，主軸的收縮位置導(dǎo)致第一棘齒和第二棘齒之間的鄰接，第一棘齒和第二棘齒之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致主軸沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第一彈簧具有的偏壓力能夠防止第二棘齒和主軸在彈簧被移動(dòng)到收縮位置時(shí)鄰接在主框架上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖擊鉆，其特征在于，第一棘齒具有包括交替的凸起和凹陷的第一鋸齒表面；以及其中第二棘齒具有包括交替凸起和凹陷并與第一鋸齒表面相對(duì)的第二鋸齒表面，第一鋸齒表面在主軸軸向移動(dòng)到收縮位置時(shí)鄰接在第二鋸齒表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖擊鉆，其特征在于，f/fc不小于2，其中f表示第二棘齒的振動(dòng)頻率，fc表示通過(guò)包括主框架并排除第二棘齒的部件以及通過(guò)第一彈簧的彈簧常數(shù)所確定的正常頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的沖擊鉆，其特征在于，f/fc不小于3。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖擊鉆，其特征在于，第二棘齒可以相對(duì)主框架沿軸向滑動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沖擊鉆，其特征在于，第二棘齒具有通常的圓柱形狀并形成有切除部分；以及其中主框架具有通常的圓柱形的空間，其設(shè)有與切除部分互補(bǔ)的較厚的區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括主軸彈簧，所述主軸彈簧設(shè)置在主框架與主軸之間，用于通常朝向凸出位置推動(dòng)主軸；以及制動(dòng)部件，所述制動(dòng)部件支撐在主框架內(nèi)以限制第二棘齒朝向第一棘齒的運(yùn)動(dòng)，第一棘齒可移動(dòng)通過(guò)所述制動(dòng)部件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的沖擊鉆，其特征在于，制動(dòng)部件由彈性材料制成。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括主軸彈簧，所述主軸彈簧設(shè)置在主框架與主軸之間，用于通常朝向凸出位置推動(dòng)主軸；墊圈，所述墊圈可以沿軸向在主框架之內(nèi)移動(dòng)，第二棘齒鄰接在墊圈上；以及第二彈簧，所述第二彈簧設(shè)置在主框架與墊圈之間，用于沿離開(kāi)第一棘齒的方向偏壓第二棘齒。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括阻尼部件，所述阻尼部件設(shè)置在主框架與第二棘齒之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖擊鉆，其特征在于，第二棘齒可以相對(duì)主框架沿軸向滑動(dòng)，所述沖擊鉆還包括選擇性連接單元，所述選擇性連接單元設(shè)置在主框架與第二棘齒之間，并可以在用于將主框架連接到第二棘齒的第一位置和用于將第二棘齒自主框架脫離連接的第二位置之間移動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的沖擊鉆，其特征在于，還包括主軸彈簧，所述主軸彈簧設(shè)置在主框架與主軸之間，用于通常朝向凸出位置推動(dòng)主軸；墊圈，所述墊圈可以沿軸向在主框架之內(nèi)移動(dòng)，第二棘齒鄰接在墊圈上；以及第二彈簧，所述第二彈簧設(shè)置在主框架與墊圈之間，用于沿離開(kāi)第一棘齒的方向偏壓第二棘齒。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖擊鉆，其特征在于，所述電機(jī)具有電機(jī)軸；并且沖擊鉆還包括變速機(jī)構(gòu)，包括第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在電機(jī)軸與主軸之間，用于以第一速度旋轉(zhuǎn)主軸；第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在電機(jī)軸與主軸之間，用于以高于第一速度的第二速度旋轉(zhuǎn)所述主軸；以及離合器單元，用于可選地將第一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一連接到所述主軸。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的沖擊鉆，其特征在于，所述第一棘齒可以移動(dòng)到離開(kāi)第二棘齒的第一位置上以提供鉆孔模式，并可移動(dòng)到與第二棘齒鄰接的第二位置上以提供沖擊鉆模式。
全文摘要
一種將傳輸給用戶(hù)手持的手柄的振動(dòng)最小化的沖擊鉆。主軸通過(guò)主框架延展，并可以沿其軸向移動(dòng)并可以圍繞其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。第一棘齒可以旋轉(zhuǎn)并可以與主軸一起軸向移動(dòng)。第二棘齒可以軸向移動(dòng)但是不能旋轉(zhuǎn)。第一棘齒具有第一鋸齒表面，并且第二棘齒具有與第一鋸齒表面相對(duì)的第二鋸齒表面。在沖擊鉆模式中，第一鋸齒表面與第二鋸齒表面相鄰接，這樣主軸沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。彈簧設(shè)置在主框架和第二棘齒之間，以朝第一棘齒推動(dòng)第二棘齒。在沖擊鉆模式中，第二棘齒總是從主框架脫離接觸，并可浮動(dòng)地保持在主框架之內(nèi)，即使15－25kg的力朝向工件施加到主框架上。
文檔編號(hào)B23B45/16GK1579685SQ20041005634
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者東海林潤(rùn)一, 片岡健治, 大關(guān)和秀, 齊藤琢磨, 大津新喜, 石川茂, 渡邊英樹(shù) 申請(qǐng)人:日立工機(jī)株式會(huì)社