具有磁性活塞保持件的紧固件驱动工具 |
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| 申请号 | CN201380065425.4 | 申请日 | 2013-12-10 | 公开(公告)号 | CN104853882B | 公开(公告)日 | 2016-10-26 |
| 申请人 | 喜利得股份公司; | 发明人 | 达里奥·布哈拉; 克劳斯·哈格; 艾伯特·宾德; 约翰·昆特尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 紧 固件 驱动工具，其包括具有 活塞 构件(1)的手持壳体，该活塞构件部容纳在壳体中并且可以被驱动移动，用于将 能量 传递到紧固件(3)上。活塞构件(1)在 气缸 (2)中被引导并且能够通过驱动 力 朝固定件(3) 加速 ，并且活塞构件(1)能够通过保持构件(5)的磁力而保持在初始 位置 。保持构件(5)具有第一导磁止挡件(7)和第二导磁止挡件(8)。 磁性 止挡件(7、8)在活塞构件(1)的保持状态下通过布置在活塞构件上的导磁匹配件(9)相连，并且在导磁止挡件(7、8)之间设有激励磁体(6)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种紧固件驱动工具，包括：壳体，其具有容纳在其中的可驱动移动的活塞构件(1)，用于将能量传递到紧固件(3)， |
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| 说明书全文 | 具有磁性活塞保持件的紧固件驱动工具技术领域[0001] 本发明涉及紧固件驱动工具。 背景技术发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种紧固件驱动工具，其中磁性保持的活塞承受高的保持力。 [0004] 该目的通过具有如下方案的特征的上述类型的驱动工具实现。该方案涉及一种紧固件驱动工具，包括：壳体，其具有容纳在其中的可驱动移动的活塞构件，用于将能量传递到紧固件，其中所述活塞构件在气缸中被引导并且能够通过驱动力朝所述紧固件加速，其中，所述活塞构件能够通过保持构件的磁力而保持在初始位置，其特征在于，所述保持构件具有第一导磁止挡件和第二导磁止挡件，其中，所述第一导磁止挡件和第二导磁止挡件在所述活塞构件的保持状态下通过布置在所述活塞构件上的导磁匹配件相连，并且其中，在所述第一导磁止挡件和第二导磁止挡件之间设有激励磁体。通过在保持构件质量上形成两个导磁止挡件能够以简单的方式实现特别强的保持力。在此特别优选的是，尽可能多的、激励磁体的磁场线以闭合曲线穿过两个导磁止挡件和接触的匹配件。 [0005] 相对于作用在活塞构件上的驱动力而言，紧固件驱动工具的设计是任意的。本发明主要涉及对活塞构件的磁性保持并且一般包括具有加速的活塞构件的所有紧固件驱动工具。优选涉及一种通过燃气驱动的工具，其中通过在燃烧室中点燃的燃气的压力而生成驱动力。在此，如果仅在保持元件所施加的尽可能高的保持力已经超过之后活塞被释放，这改善了活塞的加速性能。紧固件驱动工具的另一个优选的实施方式可以形成为通过压缩空气推动的装置。 [0006] 在本发明中的紧固件理解为任何可以驱动的任意钉子、螺栓或螺钉。 [0008] 优选地，至少使作为导磁结构的止挡件和/或匹配件也由抗冲击的材料，例如铁或铁合金构成，使得活塞在保持位置上的接触或撞击不会造成该结构的机械损坏或退化。 [0009] 激励磁体在本发明中理解为这样的结构，通过该结构至少完全地或者大部分地提供了磁性保持力。在此，特别优选的是具有高磁场密度的永磁体。替换性地或者额外地，可以设置电磁铁作为激励磁体。当激励磁体形成为永磁体时，特别是与高质量的现代化磁体材料的结合时，在保持构件具有小的结构空间和质量的情况下实现了非常高的保持力。电磁铁的优势在于，保持力根据需要能够关闭或能够调整。 [0010] 特别优选匹配件不是直接接触激励磁体，以防止在激励磁体上的机械作用。优选地，仅存在与导磁止挡件上进行接触，其中根据具体设计，可以设置与弹性的阻尼装置的额外接触。优选地，在激励磁体和匹配件之间只留有小的间距，通过该间距，保持力也同样传递或者磁场线也延伸。 [0011] 匹配件优选地但不是必须地形成为活塞构件的单独部件。具体而言，其可以是铁磁性的圆环，该圆环固定在由其他材料、例如轻金属制成的活塞上。替代性地，整个活塞也可以由铁磁性的材料构成。 [0012] 为了解释需要说明的是，狭义上的导磁止挡件和其他导磁结构以及激励磁体由铁磁性材料构成并且根据材料可以具有不能够避免的永磁化。但是，激励磁体的磁化在本发明中为导磁结构磁化的数倍，优选高于10倍。因此，本发明意义中的保持力很大一部分是通过来自激励磁体的场线而生成。 [0014] 在一个优选的扩展方案中，第一导磁止挡件和第二导磁止挡件至少部分地形成与激励磁体同心的圆环，其中一个导磁止挡件具有比激励磁体更小的半径并且对应的另一个导磁止挡件具有比激励磁体更大的半径。这种结构设置能够在活塞构件的较窄周边区域中最佳地施加大的保持力。窄的周边区域在一定环境下可能是有利的，因为这样一来气体作用在活塞上的有效面积很大。 [0015] 在第一优选的实施方式中，导磁止挡件邻接并接触激励磁体，其中激励磁体的磁场线的主要部分在径向上进入导磁止挡件。这种结构设置的构造特别紧凑并且节省重量，但是对于导磁止挡件和激励磁体的制造精确性具有较高要求。 [0016] 在本发明的另一个替代性的实施方式中，在导磁止挡件和激励磁体之间设有限定的间隙，其中导磁耦合构件在背离活塞的一侧上使导磁止挡件和激励磁体相互连接。 [0017] 这实现了保持构件的简单且成本有利的批量生产并同时具有特别高的保持力。在此特别通过激励磁体相对于导磁止挡件的后移设置而获得间隙。替代性地或额外地，活塞构件具有这样的表面轮廓，该表面轮廓确保在活塞构件和激励磁体之间的间隙。 [0018] 在本发明的一般优选的扩展方案中，激励磁体在靠近活塞的一侧上由导磁箔所覆盖。特别优选的是，导磁箔在此导磁地连接两个导磁止挡件。导磁箔的厚度优选地而非必须地小于0.5mm。这样的导磁箔可避免激励磁体的磁通密度特别是在高温下具有临界值，该临界值导致激励磁体的去磁并降低其使用寿命。更具体地，由此在选择激励磁体可以使用成本有效的具有较高温度敏感性的材料。 [0019] 本发明磁性保持构件的设计使得给定结构尺寸和重量的保持构件具有特别高的保持力。 [0021] 本发明的其他特征和优势由实施例给出。接下来描述本发明的多个优选的实施例并且根据附图详细说明。 [0022] 图1示出了根据第一实施方式的本发明的紧固件驱动工具的截面示意图。 [0023] 图2示出了根据图1的驱动工具的磁性保持构件的细节图。 [0024] 图3示出了根据本发明的第二实施方式的磁性保持构件的细节图。 [0025] 图4示出了根据图2的磁性保持构件的计算得到的场线曲线。 [0026] 图5示出了图2的保持构件的计算得到的作为两个几何参数函数的保持力。 [0027] 图6示出了图3的磁性保持构件的计算得到的场线曲线。 [0028] 图7示出了根据本发明第三实施方式的具有导磁箔的磁性保持构件的计算得到的场线曲线。 [0029] 图8示出了图7的实施例的磁场强度作为箔厚度函数的曲线。 [0030] 图9左侧示出了永磁体的磁化行为并且右侧示出了作为箔厚度函数的保持力以及由此获得的最小磁通密度的曲线。 具体实施方式[0031] 图1中示出的紧固件驱动工具包括活塞构件1，该活塞构件1在气缸2中被引导并且能够沿着轴线A进行驱动运动。活塞构件1的驱动撞针由于活塞的运动而撞击图中以钉子形式的紧固件3，从而将紧固件3压入工件(未示出)中。所示出的各个部件以已知的方式安装在手持的壳体(未示出)中，从而使驱动工具形成为便携的、能够由操作人员灵活使用的装置。 [0032] 在此情况下，通过布置于气缸2上方的燃烧室4中的点燃的空气-燃气混合物的膨胀而进行活塞1的驱动。活塞借助磁性的保持构件5保持在图1中所示的初始位置中。在其他实施方式，通过压缩空气或者点燃的、粉末筒的燃烧粉末的膨胀进行活塞的驱动。当燃气点燃之后，具有恒定体积的燃烧室中的压力增大，直至施加在活塞上的压力超过保持构件5的磁性保持力F。活塞的初始加速的增加对应于事先存在的保持力的大小。 [0033] 在图2中详细地示出了磁性的保持构件1。该保持元件包括环形的、以轴线A为中心设置的永磁体6作为激励磁体，该磁体的磁化与轴线A平行取向。第一止挡件7和第二止挡件8分别形成为圆环，其中第一止挡件7具有比激励磁体6更小的半径并且第二止挡件8具有比激励磁体6更大的半径。 [0034] 在此，第一止挡件7在径向上设置在激励磁体6的内部并且在轴向上与该激励磁体重叠设置。 [0035] 激励磁体6又在径向上设置在第二止挡件8的内部并且在轴向上与第二止挡件重叠设置。第一止挡件7与第二止挡件8同样在轴向上重叠，特别是设置在相同的轴向高度上。 [0036] 在止挡件7、8和激励磁体之间分别留有环形的空气间隙10，使得激励磁体与止挡件7、8在径向上没有接触连接。 [0037] 止挡件7、8具有圆环形的正面7a、8a，活塞构件1的匹配件9在初始位置时紧贴在该正面上。在此，止挡件7、8通过匹配件9磁性连接，从而匹配件9以高的磁性保持力拉引止挡件7、8。 [0038] 在激励磁体6和匹配件9之间留有空气间隙6a，该空气间隙优选具有小于0.4mm的宽度，典型的宽度为约0.1mm。 [0039] 由此匹配件不直接接触激励磁体6，但同时由于空气间隙6a的小的宽度而确保了场线的充分穿透。优选空气间隙6a尽可能地小。 [0040] 止挡件7、8在背离活塞构件1的一侧上通过耦合构件11而相互连接，其中激励磁体以接触的方式安装在耦合构件11上。可以通过粘合、形状配合的连接装置或者以其他方式进行激励磁体6和耦合构件11之间的连接。 [0041] 止挡件7、8、耦合构件11和匹配件9在本发明中分别由导磁的材料构成，例如铁合金或经烧结的铁素体。 [0042] 在图4中的磁场线的计算或模拟展示出，在活塞构件1的保持状态下的场线分别近似于环形地闭合，由此获得高的保持力。 [0043] 活塞构件1在所示的实施例中具有7cm的直径d。图5中所示的保持力F的计算展示出，典型的力可以在300N以上以及直至约600N的范围中。这对应于相对活塞直径的力为从大约43N/cm直至大约85N/cm。 [0044] 根据图5的计算中，保持构件的几何参数是变化的。在此，参数ks定义为比例Am/Af，其中Am是激励磁体6的端面面积并且Af是止挡件7a、8a的正面的表面积总和。参数kh定义为耦合部件11在轴向上测得的高度与匹配件9在轴向上测得的高度之比。 [0045] 通过对所述以及其他几何参数的分析和优化可以优化保持构件的重量。其他几何参数例如为优选但不是强制性的相同大小的空气间隙10的宽度、磁体6的高度和宽度以及止挡件7、8的高度和宽度。 [0046] 图3示出了与第一实施方式不同的本发明保持构件的第二实施方式。在此，止挡件7、8在径向上直接接触激励磁体(永磁体)6上，因而不留有空气间隙。与第一实施方式不同地，激励磁体6具有径向取向的磁化，从而场线在径向上直接进入止挡件7、8。 [0047] 不同于第一实施方式，由于不具有空气间隙因而能够舍弃止挡件之间的耦合构件。这实现了较简单的构造形式并同时具有相同的保持力。在图3中所示的止挡件7、8的连接通过由铝合金构成的燃烧室4的不导磁底部实现。 [0048] 图6示出了在第二实施方式的保持构件中磁场线曲线的计算。明显可见，不同于第一实施方式，仅具有一组同心的场线，其中由于磁化旋转了90°，所以没有场线离开激励磁体6的轴向表面。相应地，在激励磁体和接触的匹配件之间留出的间隙大小在该实施例中尽可能地微小。图7示出了本发明的另一个具有经计算的场线曲线的实施例。所示出的保持构件不含接触的匹配件。 [0049] 根据图7的实施例在很大程度上与图1的实施例相同，其中额外地在激励磁体6的下方设置有导磁箔12。在此，箔12使止挡件7、8相互连接，从而有高的场线密度从止挡件7、8进入箔中。 [0050] 在此，箔具有大约0.1mm的厚度。正如由图7可见，箔12在其宽度上还具有例如不同厚度区域的结构，从而实现场线曲线的精细优化。 [0051] 总体上，箔12虽然导致能够实现的保持力F的轻微弱化。然而，通过箔实现了，即使在较高的温度下激励磁体也不会通过活塞的位置更换而被去磁。 [0052] 图8示出了在图7所示的箔的侧面延伸上的磁通密度空间曲线是箔厚度的函数。明显可见，通过箔的使用升高了最小磁通密度，由此抵制了高温下激励磁体的去磁，这在接下来根据图9可见。 [0053] 图9示出了两个图，这两个图涉及激励磁体可能的去磁。 [0054] 在左侧区域中实线示出了在给定的150℃的温度的永磁体6的磁化曲线。下方的虚线对应于delta＝10mm的活塞距离，这等同于完全撤离的活塞。上方的虚线对应于活塞构件1在初始位置紧靠配合件(delta＝0.1mm)。 [0055] 左侧图中实线的拐点或陡峭下降对应于磁通密度的如下状态，在该状态下当活塞更换其位置时至少部分地发生激励磁体6的去磁。附图中在给定温度下不能达到该状态。 [0056] 为了在操作温度的整个区域内确保上述情况，可以采用前述的箔12。替换性地也可以尽可能使用永磁体的相应合适的材料，但这会造成非常高的成本。 [0057] 图9中的右侧图示出了保持力F(Force)作为箔厚度函数的曲线，其中除此之外还画出了由此获得的最小磁通密度。可见，随着可承受磁通密度的明显改善伴随有保持力的相对缓慢下降。在任何情况下，对于活塞直径d＝7cm的具体实施例都获得远大于400N的保持力。 [0058] 图9中左侧图所选择的箔厚度(“箔高度”)为大约0.1mm，由此最小磁通密度在大约0.4特斯拉并且获得的保持力F为大约450N。 |
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