专利名称：具有压缩空气压力改变机构的气动动力工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气动动力工具，例如螺丝刀、射钉枪和气动扳手，尤其涉及一种设置在气动动力工具外机架内的压缩空气压力改变机构。
背景技术：
螺丝刀是气动动力工具的一种典型的例子，其通过活塞提供轴向驱动力，通过气动马达提供旋转力，以将螺纹紧固件旋入木质部件、石膏板以及钢板等中。压缩空气是转动气动马达和通过旋转部件和旋转滑动部件来轴向移动活塞的动力源。旋转部件由气动马达驱动旋转，旋转滑动部件可相对旋转部件轴向移动，并可随旋转部件旋转。活塞连接到旋转滑动部件。可与螺钉头的槽配合的螺丝刀刀头连接到活塞上。这种配置在美国专利US6026713和公开待审的日本专利申请公开文件No.H11-300639中被公开。
如果连接目标是金属板，螺钉驱动能可能因金属板的厚度和硬度不同而改变。如果螺钉的尖端不能穿透金属板，螺钉连接就不能完成。考虑到这一点，压缩空气的压力水平设定得足够高，以便产生能相对于厚的或高硬度的钢板完成螺钉连接的足够大的驱动力。
然而，如果相对于薄的或低硬度钢板的螺钉连接施加这么高的压力水平，会对螺钉施加过量的驱动能。这就不能在钢板上形成互补的阴螺纹。因此，螺纹连接无法实现或者变得无效。换句话说，在施加不足够的压力水平时会出现不完全的螺钉连接，而在施加过量的压力水平时会产生过量的螺钉连接，例如螺钉头沉入工件表面。
为了克服此缺点，需要根据将要用螺钉来连接的工件的材料、厚度和硬度来控制或调节压缩空气的压力水平。为了实现这一点，使用减压阀。该减压阀通常远离工作区，因为它一般装配在压缩机上或单独布置在靠近压缩机的地方。因此，如果需要与当前驱动动力不同的驱动动力来进行后续的螺钉连接操作，操作者必须走到压缩机附近以调节减压阀。为了避免这种麻烦的调整操作，一种现有的市售减压阀被作为驱动力调节器结合到该螺丝刀的本体上。
这种调节器不执行步进式调节，而是执行一种单步形式的调节或连续调节。为实现调节，一调节旋纽绕其轴线旋转。然而，旋纽的旋转操作不能快速设定期望的压力水平。因此，这类调节器提供了不充分的操作性能，特别是在使用紧固件连接不同类型的工件时，必须频繁地改变压力水平。对于其它气动动力工具如气动射钉枪和气动扳手而言同样如此。
发明内容
本发明的目的是克服上述问题，提供一种改进的具有压缩空气压力改变机构的气动动力工具，其能通过简单的操作进行快速的压力改变，从而在不会发生驱动不足或过量驱动的情况下快速地提供与工件类型相适应的理想驱动力。
本发明的上述目的和其它目的将通过一种气动动力工具实现，该气动动力工具包括外机架、驱动元件、减压阀、通道部件和阀部件。该外机架具有压缩空气入口部分并在其内限定压缩空气室。驱动元件位于外机架内，由压缩空气室内的压缩空气驱动。该减压阀允许压缩空气由空气入口部分流到压缩空气室，并在压缩空气流经减压阀时降低压缩空气的压力。通道部件独立于减压阀设置，将空气入口部分与压缩空气室连通。阀部件设置在通道部件内并可在第一位置和第二位置之间线性移动。在第一位置，空气入口部分和压缩空气室之间在通道部件处的连通被阻断，减压阀借此执行其固有的减压操作。在第二位置，空气入口部分和压缩空气室在通道部件处连通。
在本发明的另一方面中，提供一种包括减压阀、通道部件和阀部件的压力改变机构。
在本发明的另一方面中，提供一种气动动力工具，其包括外机架和驱动元件、减压阀和转换机构。该减压阀允许压缩空气可由空气入口部分流到压缩空气室，并在压缩空气流经减压阀时降低压缩空气的压力。改变机构与减压阀连通。转换机构提供第一位置和第二位置，处于第一位置时减压阀与大气连通，从而通过减压阀的操作从入口部分向压缩空气室提供压缩空气；处于第二位置时减压阀与压缩空气室连通，使减压阀不起作用。
在本发明的又一方面中，提供一种压力改变机构，其包括刚提到的减压阀和转换机构。
附图中图1显示了根据本发明第一实施例的包含压缩空气压力改变机构的气动螺丝刀的横截面图；图2显示了根据第一实施例的压缩空气压力改变机构的放大横截面图；图3是沿图2中III-III线的横截面图，显示了第一实施例中的通道打开的状态；图4是沿图2中III-III线的横截面图，显示了第一实施例中的通道闭合的状态；图5显示了根据第二实施例的压缩空气压力改变机构的放大横截面图；图6是沿图5中VI-VI线的横截面图，显示了第二实施例中处于第一位置的转换阀；图7是沿图5中VI-VI线的横截面图，显示了第二实施例中处于第二位置的转换阀；图8显示了根据第一实施例的包含压缩空气压力改变机构的气动射钉枪的横截面图；图9显示了根据第一实施例的包含压缩空气压力改变机构的气动扳手的横截面图；具体实施方式
下面参考附图1至4描述根据本发明第一实施例的一种气动动力工具，该第一实施例涉及螺丝刀。
如图1所述，气动螺丝刀1包括与紧固件头部形成的槽(未示出)配合的螺丝刀刀头2。螺丝刀刀头2连接到活塞3上，活塞3由气动压力沿螺丝刀刀头2的轴向方向驱动。在外机架4内部，限定存储外部压缩机(未示出)供应的压缩空气的压缩空气室5。此外，设置气动马达6来转动旋转部件7。旋转滑动部件8可相对于旋转部件7轴向移动，且随旋转部件7一起旋转。压缩空气是旋转气动马达6和轴向移动旋转滑动部件8的动力源。
活塞3连接到旋转滑动部件8。从而，螺丝刀刀头2绕其轴线旋转的同时可沿轴向移动，以将紧固件旋入目标物件。此外，设置缓冲器9以吸收移向底部死点的活塞3的动能。与扳机11相连的控制阀10用来打开主阀12，以便向旋转滑动部件8和气动马达6施加气动压力。
螺丝刀1也包括可存储压缩空气的复原腔13，用来向活塞3施加压缩空气，使活塞3和螺丝刀刀头2移回它们的初始位置。当活塞3将要到达其底部死点时，压缩空气开始向复原腔13内积聚。当活塞3邻接缓冲器9时螺钉连接操作终止，此时，聚集在复原腔13内的压缩空气作用在活塞3的相对侧，以使活塞3和螺丝刀刀头2移回它们的原始位置。外机架4还设置有手柄14，手柄内设置压缩空气室5。
手柄14有一端壁14A，端壁上设置有与压缩机(未示出)连通的连接件15。在手柄14内部，即在压缩空气室5内设置压力改变机构20。如图2所示，压力改变机构20包括附加装置单元21以及设置在端壁14A上的端盖24，该端盖用来将附加装置单元21固定到手柄14上。端盖24支承连接件15。附加装置单元21包括杯状汽缸部件26和通道部件35。
压力改变机构20包括减压阀25，其包含杯状汽缸部件26、支架27、活塞28、第一弹簧29、阀杆30、第二弹簧31和阀头32。支架27位于杯状汽缸部件26的开口端且形成有通孔27a。在汽缸26的开口端，形成有与压缩空气室5连通的连通孔26a。
活塞28可滑移地设置在汽缸部件26内。活塞28具有与支架27面对的一个端面，该端面用作压力接受面。该端面形成有径直地延伸的十字槽28a，朝向连通孔26a打开。当该端面与支架27接触时，十字槽28a仅用作压力接受面。另外，阀杆30从该端面延伸且穿过通孔27a。在阀杆30和通孔27a之间提供环形空间。阀头32固定在阀杆30的自由端，用于在活塞28移向汽缸部件26底部时闭合通孔27a。汽缸部件26和活塞28联合限定与大气(未示出)相通的汽缸室26b。另外，与连接件15相通的压缩空气进入腔22限定在端盖24与支架27之间。第一弹簧29容纳在汽缸室26b内，用于将活塞28、阀杆30和阀头32推向连接件15。第二弹簧31插入端盖24和阀头32之间，用于支撑阀头32以及将阀头32向支架27偏压。
如图3和图4所示，通道部件35成形为具有中央通道35c、第一连通通道35a和第一连通通道35b。从中央通道35c分支的第一连通通道35a通向压缩空气进入腔22，从中央通道35c分支的第二连通通道35b通向压缩空气室5。阀36通过中央通道35c延伸。阀36包括阀杆37，以及装配在阀杆37外周面上的O形环38、39。另外一个O形环40装配在手柄14上。这些O形环38、39、40适于在阀杆37和中央通道35c之间用于密封。当阀杆37受到线性推力F1的作用而处于图3所示第一位置时，第一和第二连通通道35a和35b彼此连通，将来自连接件15的压缩空气直接导入压缩空气室5。另一方面，当阀杆37受到线性推力F2的作用而处于图4所示第二位置时，第一和第二连通通道35a和35b之间的连通被O形环39阻断。
在操作中，假设阀36处于图4所示的第二位置，此时，压缩空气从连接件15经过连通通道35a至35c直接导入压缩空气室5的流动被阀36阻断。如果压缩机不启动，以及如果没有压缩空气保持在压缩空气室5内，活塞28被第一弹簧29的偏压力移至邻近支架27。此时如果从连接件15供应压缩空气，压缩空气经过通孔27a、十字槽28a和连通孔26a流入压缩空气室5，从而压缩空气室5内的压力升高。
由于压力增高，活塞28抵抗第一弹簧29施加的偏压力，逐步移向汽缸部件26的底部，这是因为压缩空气室5通过连通孔26a和十字槽28a与支架27和活塞28之间的空间相通。当压缩空气进入腔22内的压力达到减压阀25设定的预定压力时，活塞28继续向汽缸部件26的底部移动，使阀头32闭合通孔27a。从而，压缩空气室5内的压力水平可由减压阀25维持。
如果压缩空气室5内的压力降低，活塞28在第一弹簧29的偏压力作用下向连接件15移动。结果，阀头32使通孔27a开启。从而，新的压缩空气可以通过减压阀25而导入压缩空气室5。这样，压缩空气室5内的压力可以维持在低于连接件15内的压力水平的预定压力水平下。
另一方面，如果通过简单地推动阀杆37使其移到图3所示的第一位置，来自连接件15的压缩空气流经通道35a、35b、35c直接流入压缩空气室5，而没有任何压力损失。因为较高压力作用在活塞28的压力接受面(面对支架27)上，活塞移向汽缸部件26的底部。结果，只要阀杆37处于图3所示的第一位置，就可通过阀头32维持通孔27a的闭合状态。在这种情况下，压缩空气室具有与连接件15处的压力相同的压力水平。
这样，压缩空气室5内的压力水平可以通过阀杆37的简单推动操作而快速变化或切换，相应地可基于工件的类型而有选择地快速提供不同的驱动动力。
图5至图7示出了根据本发明第二实施例的压缩空气压力改变机构120，其中，与第一实施例中相同的部件和元件使用同样的附图标记和符号。
在第一实施例中，汽缸室26b总是与大气相通。另一方面，在第二实施例中，通过阀杆137的推动操作，汽缸室126b或者与压缩空气室105相通或者与大气相通。即，通道部件135成形为具有中央通道135a、第一通道135b、第二通道135c和第三通道135d。从中央通道135a分支的第一通道135b与压缩空气室105相通，从中央通道135a分支的第二通道135c与大气相通，从中央通道135a分支的第三通道135d与汽缸室126b相通。阀杆137通过中央通道135a延伸，提供压缩空气室105和汽缸室126b之间的空气连通，同时阻断压缩空气室105与大气之间的空气连通(图6)；或者提供汽缸室126b和大气之间的空气连通，同时阻断压缩空气室105与汽缸室126b之间的空气连通(图7)。
在图6所示的状态下，压缩空气室内的压缩空气压力作用到汽缸室126b，从而，活塞被推向连接件15，造成减压阀125不起作用。在刚才提到的这种情形下，在活塞28与支架27邻接的状态下，来自连接件15的压缩空气通过通孔27a、十字槽28a和连通孔126a输送到压缩空气室105中。
在图7所述的状态下，大气压力作用到汽缸室126b，使减压阀125工作。因此，与第一实施例相似，压缩空气室105内压缩空气的压力可维持低于连接件15处的压力。在第二实施例中，与第一实施例相似，压缩空气室105内的压力水平可以通过阀杆137的简单推动操作而快速变化或切换，而且相应地，可基于工件类型而快速地有选择地提供不同的驱动动力。
气动射钉枪201和气动扳手301显示在图8和图9中，它们是气动动力工具的其它实例。该射钉枪201和气动扳手301分别装备了与连接件和压缩空气室连接的上述压力改变机构20。显然，第二实施例中的压力改变机构120也可以代替压力改变机构20被包含在射钉枪201和气动扳手301中。
虽然已经参考具体实施例对本发明进行了详细描述，对本领域技术人员而言，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可对其进行各种各样的改变和修正，这是显而易见的。
例如，通过弹簧29的偏压力，减压阀可自设定为单一的压力水平。然而，为了提供多种预定的压力水平，可以给减压阀提供改变弹簧偏压力的调节机构。在后一种情况下，驱动能可基于不同种类的工件进行精细地调整。
权利要求
1.一种气动动力工具，包括具有压缩空气入口部分的外机架，在其内限定压缩空气室；位于外机架内的驱动元件，其被压缩空气室内的压缩空气驱动；减压阀，其允许压缩空气由空气入口部分流到压缩空气室，并在压缩空气流经减压阀时降低压缩空气的压力；独立于减压阀设置的通道部件，其使空气入口部分与压缩空气室连通；以及设置在通道部件上的阀部件，其可在第一位置和第二位置之间线性移动，其中在第一位置时，空气入口部分和压缩空气室之间在通道部件处的连通被阻断，从而减压阀执行其固有的减压操作，在第二位置时，空气入口部分和压缩空气室在通道部件处连通。
2.如权利要求1所述的气动动力工具，其特征在于，减压阀包括位于压缩空气室内的汽缸部件；位于汽缸部件内的活塞，其具有面对所述入口部分的压力接受面，该活塞可相对汽缸部件沿垂直于压力接受面的方向滑移，所述压力接受面与压缩空气室保持连续的流体连通；位于汽缸部件和活塞之间的偏压部件，用于将活塞向入口部分推动；以及可与活塞一起整体移动的阀单元，用于选择性地阻断所述入口部分和压力接受面之间的流体连通。
3.如权利要求2所述的气动动力工具，其特征在于汽缸部件具有封闭底端和另一开口端；和阀单元包括从活塞延伸出的阀杆和固定在阀杆上的阀头；以及减压阀还包括设置在上述开口端的支架部件，所述支架部件形成有一通孔，以允许阀杆通过该通孔延伸，阀头有选择地闭合通孔，压力接受面具有面对支架部件的槽，所述槽与所述通孔和压缩空气室相通。
4.如权利要求1所述的气动动力工具，其特征在于所述通道部件成形为具有一线性中央通道、从中央通道分支并与入口部分相通的第一分支通道以及从中央通道分支并与压缩空气室相通的第二分支通道，阀部件可动地通过中央通道延伸。
5.一种气动动力工具，包括具有压缩空气入口部分的外机架，在其内限定压缩空气室；位于外机架内的驱动元件，其被压缩空气室内的压缩空气驱动；减压阀，其允许压缩空气由空气入口部分流到压缩空气室，并在压缩空气流经减压阀时降低压缩空气的压力；以及与减压阀相通的转换机构，该转换机构提供第一位置和第二位置，处于第一位置时减压阀与大气连通，以通过减压阀的操作从所述入口部分向压缩空气室提供压缩空气；处于第二位置时减压阀与压缩空气室连通，从而使减压阀不起作用。
6.如权利要求5所述的气动动力工具，其特征在于，减压阀包括位于压缩空气室内的汽缸部件；位于汽缸部件内的活塞，其具有面对入口部分的压力接受面，该活塞可相对汽缸部件沿垂直于所述压力接受面的方向滑移，该压力接受面与压缩空气室保持连续的流体连通，汽缸部件与活塞组合限定汽缸室；位于汽缸部件和活塞之间的偏压部件，用于将活塞向入口部分推动；以及可与活塞一起整体移动的阀单元，用于选择性地阻断所述入口部分和压力接受面之间的流体连通。
7.如权利要求6所述的气动动力工具，其特征在于汽缸部件具有一开口端；阀单元包括从活塞延伸出的阀杆和固定在阀杆上的阀头；以及减压阀还包括设置在上述开口端的支架部件，所述支架部件成形为具有一通孔，以允许阀杆通过该通孔延伸，阀头有选择地闭合所述通孔，所述压力接受面具有面对支架部件的槽，所述槽与所述通孔和压缩空气室相通。
8.如权利要求7所述的气动动力工具，其特征在于，所述转换机构包括通道部件，所述通道部件成形为具有中央通道、从中央通道分支并与压缩空气室相通的第一分支通道、从中央通道分支并与大气相通的第二分支通道以及从中央通道分支并与汽缸室相通的第三分支通道；以及通过所述中央通道延伸的转换阀，其可在第一位置和第二位置之间线性移动，在第一位置时提供汽缸室和大气之间的流体连通并切断汽缸室和压缩空气室之间的连通，在第二位置时提供汽缸室和压缩空气室之间的流体连通并切断汽缸室和大气之间的连通。
9.用于气动动力工具的一种压力改变机构，该气动动力工具包括具有压缩空气入口部分的外机架和位于外机架内的驱动元件，外机架内限定压缩空气室，驱动元件被压缩空气室内的压缩空气驱动，该压力改变机构包括；减压阀，其允许压缩空气由空气入口部分流到压缩空气室，并在压缩空气流经减压阀时降低压缩空气的压力；独立于减压阀设置的通道部件，所述通道部件将空气入口部分与压缩空气室连通；以及位于通道部件内的阀部件，其可在第一位置和第二位置之间线性移动，在第一位置时，空气入口部分和压缩空气室之间在通道部件处的连通被阻断，从而减压阀执行其固有的减压操作，在第二位置时，空气入口部分和压缩空气室在通道部件处连通。
10.如权利要求9所述的压力改变机构，其特征在于，减压阀包括位于压缩空气室内的汽缸部件；位于汽缸部件内的活塞，其具有面对所述入口部分的压力接受面，该活塞可相对汽缸部件沿垂直于压力接受面的方向滑移，压力接受面与压缩空气室保持连续的流体连通；位于汽缸部件和活塞之间的偏压部件，用于将活塞向入口部分推动；以及可与活塞一起整体移动的阀单元，用于选择性地阻断所述入口部分和压力接受面之间的流体连通。
11.如权利要求10所述的压力改变机构，其特征在于汽缸部件具有封闭底端和另一开口端；和阀单元包括从活塞延伸出的阀杆和固定在阀杆上的阀头；以及减压阀还包括位于上述开口端的支架部件，所述支架部件成形为具有一通孔，以允许阀杆通过该通孔延伸，阀头有选择地闭合所述通孔，所述压力接受面具有面对支架部件的槽，所述槽与通孔和压缩空气室相通。
12.如权利要求9所述的压力改变机构，其特征在于所述通道部件成形为具有线性中央通道、从中央通道分支并与入口部分相通的第一分支通道以及从中央通道分支并与压缩空气室相通的第二分支通道，阀部件可动地通过中央通道延伸。
13.用于气动动力工具的一种压力改变机构，该气动动力工具包括具有压缩空气入口部分的外机架和位于外机架内的驱动元件，外机架内限定压缩空气室，驱动元件被压缩空气室内的压缩空气驱动，该压力改变机构包括；减压阀，其允许压缩空气由空气入口部分流到压缩空气室，并在压缩空气流经减压阀时降低压缩空气的压力；和与减压阀相通的转换机构，该转换机构提供第一位置和第二位置，处于第一位置时减压阀与大气连通，从而通过减压阀的操作从入口部分向压缩空气室提供压缩空气；处于第二位置时减压阀与压缩空气室连通，使减压阀不起作用。
14.如权利要求13所述的压力改变机构，其特征在于，减压阀包括位于压缩空气室内的汽缸部件；位于汽缸部件内的活塞，其具有面对入口部分的压力接受面，该活塞可相对汽缸部件沿垂直于压力接受面的方向滑移，所述压力接受面与压缩空气室保持连续的流体连通，汽缸部件与活塞组合限定汽缸室；位于汽缸部件和活塞之间的偏压部件，用于将活塞向入口部分推动；以及可与活塞一起整体移动的阀单元，用于选择性地阻断入口部分和压力接受面之间的流体连通。
15.如权利要求14所述的压力改变机构，其特征在于汽缸部件具有一开口端；和阀单元包括从活塞延伸出的阀杆和固定在阀杆上的阀头；以及减压阀还包括设置在上述开口端的支架部件，所述支架部件成形为具有一通孔，以允许阀杆通过该通孔延伸，阀头有选择地闭合通孔，压力接受面具有面对支架部件的槽，所述槽与所述通孔和压缩空气室相通。
16.如权利要求15所述的压力改变机构，其特征在于，其中所述转换机构包括通道部件，所述通道部件成形为具有中央通道、从中央通道分支并与压缩空气室相通的第一分支通道、从中央通道分支并与大气相通的第二分支通道以及从中央通道分支并与汽缸室相通的第三分支通道；以及通过中央通道延伸的转换阀，其可在第一位置和第二位置之间线性移动，在第一位置时提供汽缸室和大气之间的流体连通以及切断汽缸室和压缩空气室之间的连通，在第二位置时提供汽缸室和压缩空气室之间的流体连通以及切断汽缸室和大气之间的连通。
全文摘要
一种由气动压力驱动的气动动力工具，例如螺丝刀、射钉枪和气动扳手。在连接到压缩机的连接件和限定在动力工具外机架内的压缩空气室之间设置有减压阀，用于向压缩空气室供应比连接件处的压力低的压力。独立于减压阀设置一通道部件，将连接件与压缩空气室连通。在通道部件上设置阀部件，用于有选择地从连接件直接经通道部件向压缩空气室供应压缩空气。
文档编号F16B13/00GK1607074SQ200410092138
公开日2005年4月20日 申请日期2004年10月14日 优先权日2003年10月14日
发明者大内治彦, 平井升一, 若林道男 申请人:日立工机株式会社