[发明专利]驱动飞轮的紧固件驱动工具和驱动单元

说明书

本发明广泛地涉及一种用于将能量脉冲提供给工件的装置，更具体地说，所涉及的是一种用于驱动具有可动工件的工具、器具和装置的单元。本发明也广泛地涉及一种紧固件电动驱动工具，更具体地说，所涉及的是一种紧固件驱动工具以及用于使工具的飞轮与驱动器相连接的圆锥形离合器，该驱动器用于连接并驱动紧固件。

以往当要求用大的能量冲击力去操作一个紧固件打击工具(例如锤钉机或钉书机)来建造构件时，通常用气动压力去驱动这类工具。气动压力的紧固件打击工具，众所周知要求有一个设置在现场的压缩机，这样的工具能将一枚3寸或更长的钉子或钉书钉打入木结构中，例如硬度为2×4S的木结构中。

电驱动工具，诸如螺线管操作的紧固件打击工具也是众所周知的。这些工具基本上只用于轻负荷的场合，例如打击1寸的角钉，而不能用在建筑物件的2-4寸的钉子上。

在不依靠压缩机而提供重负载，即高动力紧固件打击工具方面已经花费了相当大的精力，一个可替代的办法是使用飞轮作为一个传送足以驱动重负载的紧固件打击器的运动能量的装置。这类系统的例子在美国专利4042036；4121745；4204622和4298072以及英国专利2000716中已有过公开。

尽管在发展飞轮驱动紧固件打击工具方面已经花费了大量的时间，然而这类工具仍然存在它们特有的问题。例如：在使用两个飞轮的工具中，实际上需要为每个飞轮提供分开的电机。这两个电机将给工具增加可观的重量和体积，并且难以做到同步。另一个办法是在电机轴上安装一个飞轮然后通过一系列的皮带和皮带轮或链条和链轮驱动第二个飞轮。这类驱动方式十分复杂，难以调节并且容易磨损。

在这类工具中另一个有问题的方面包括该设备要使一个飞轮作朝向和离开另一个飞轮的方向运动。例如：一个运动的飞轮最好被移动至与相邻的飞轮一起形成的操作位置中，动轮的圆周与静止轮的圆周相隔的距离应小于驱动器最厚部分的公称厚度，以便能撞击两轮之间的驱动器。然后运动飞轮被向相反方向移动到非操作位置，这时动轮和静轮圆周的间隔应大于驱动器的最大公称厚度，以便能返回作另一次打击。所以这种使一个飞轮相对另一个产生这种移动的系统十分复杂并且无法都满意。

在这种工具中至今令人关心的另一个问题是使驱动器从驱动冲击端返回到其正常的收缩位置的手段。为此已经发展了一套弹簧，皮带轮和弹性绳的复杂系统。然而这样的系统已经被证明由于受负荷、润滑剂以及工具壳体内的外部材料的影响，易于磨损、伸长和变质。当使用弹簧时，若其冲击或行程范围太大，弹簧将提早损坏而要求更换。在其它系统中，采用了一个动力返回轮子和一个惰性轮子在驱动冲击后该惰性轮子将一个自由的浮动驱动器移动到其正常位置，发现这些系统也难以满足要求。

除这些考虑以外，当考虑用飞轮作为能量装置时，使用这种工具还可能出现其它的问题。特别地，当启动或转动飞轮动力工具时，能量从飞轮转移到紧固件打击器或垂体上，例如用于打击紧固件。实质上，飞轮以能提供足够的转动惯性的某一速度转动，这样当飞轮耦合到紧固件打击器时才有足够的动力去将长的结构紧固件打入目标。例如，典型的结构紧固件有大约3-到4寸长，需要50马力的动力才能将其全部钉入木头。

当使用飞轮驱动打击器时，明显要消耗飞轮的能量，降低飞轮的期望的起动或开始速度。所以在打击器能够以同一动力作重复地驱动操作以前，必须使飞轮的速度回复到期望的或起始的速度。然而将飞轮往回加速到要求的或设定的速度的时间可能远远滞后于用户希望设置另一个紧固件的频率。换言之，已知的在这种工具中的飞轮能量系统的结构局限性限制了它们的使用频率或使用重复速率。

同时飞轮能量系统可能被要求设计成仅在时间增量增加的全过程中传递几个相似动力的能量脉冲，当飞轮向下转动时，这种操作如一个实际物体一样是难以控制的。所以最好是提供一种飞轮操作工具，它能在由通常使用频率所要求的时间间隔内，将飞轮快速加速到要求的或起始的速度。

一个有关的考虑是飞轮被加速到的那个要求的速度应是可重复地和一致地被回复和精确地调节的所要求速度的过调节，调节不足或移动会导致紧固件驱动力过大或不足，因而，使紧固件设置太深或不够深。

紧固件驱动方面的另一个考虑，是紧固件长度或外形的变化以及要钉入紧固件的材料的变化。因此，最好是调节高负载紧固件驱动工具适应这种变化，同时又能在选定的操作范围内快速一致地重复紧固件驱动操作。