专利名称：带电磁冲击机械的手操纵工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一至少部分地冲击的手操纵工具，例如手锤或冲击钻机，它带有一个电磁式冲击机械。
在带电磁式冲击机械的手操纵工具中，通过一短时改变的磁场产生自由活塞的往复运动，该活塞多数通过一中间活塞在工具上产生轴向冲击。
按照US4215297，有一朝工具沿轴向有限地运动的自由活塞，它有铁磁体插入物，该活塞共轴线地放置在能产生短时改变的磁场的线圈内，并且沿轴向与一储能弹簧连接，以储存反冲能。这类方案的缺点为，能得到的冲击能的电效率低。要提高这一效率，只可能与不允许的寿命降低结合在一起。
按照DE19839464A1，在一磁通回路中形成一电动致动器，该回路穿过一永久磁铁、一线圈和一软磁性铁磁体衔铁。此处为衔铁和线圈的轭铁放置成可通过两个在两侧设置的弹簧横向于穿过U字形定子的相邻的表面区的磁通有限地运动。由此产生的可振动的弹簧-质量系统可通过流过线圈的交流电激发强迫振动。这种方案的缺点为，在手操纵工具中，作为冲击机械使用，作为自由活塞运动的部分的质量大，以及移动线圈中必需有电流输入，该电流输入限制了冲击机械的寿命。
按照WO9940673A1，一振荡式直线驱动装置按照“偏振磁阻致动器”(PRA)原理工作。在一穿过一永久磁铁、一线圈和一软磁铁铁磁体衔铁的磁通回路中，此处为衔铁和磁体的轭铁放置成可运动的。此轭铁通过由具有其控制磁场的U字形定子的线圈在两个极靴之间变化的磁通密度沿横向朝穿过轭铁的相邻的磁化力区的磁通有限地运动，或通过由此在磁化力区产生的场梯度沿最小总正向阻力的方向运动。这种方案的缺点为，相对于其磁性与力学性能而言，在手操纵工具中用于作为冲击机械使用时有永久磁体的冲击敏感性。
本发明的目的为实现一至少部分地冲去的手操纵工具，它具有一电磁式冲击机械，该机械在有可比较的寿命的情况下，可得到冲击能的高效率。
此目的主要通过独立的权利要求的特征解决。由从属权利要求可得到有益的改进。
作为冲击机械，主要采用一按照“偏振磁阻致动器”(PRA)原理的振荡式直线驱动装置，其中，产生磁通的磁体沿与手操纵工具的工具的冲击方向对应的振荡轴线被磁化，同时，沿纵向在在纵向剖面中为U字形的定子的一端的旁边设置线圈段，其轴线横向于振荡轴线。
在定子的一端，属于线圈段的极靴通过一间隙垂直于振荡轴线并垂直于线圈轴线被剖分成两个子极靴，在其间，磁通可通过有电流流过的线圈的控制磁场被分配。一跨接定子的两个极靴、支承成沿振荡轴线有限地运动的轭铁相对于两个子极靴沿振荡轴线各自有一位置，在该位置，所产生的总磁阻力在整个磁通回路中为最小，该轭铁至少在属于极靴的磁化力区中沿振荡轴线都由软磁铁磁体材料组成。
由此，通过线圈的电流方向，可实现相对于衔铁位置的双极性能，或在位于两个位置之间的衔铁上，可实现沿两个方向的作用力，该力可用于激发振动。通过作为自由活塞形成的衔铁的小的必需的质量，只产生手操纵工具的小的振动。
有利的是，线圈的电流强度可根据在一个子极靴中由磁铁产生的磁通的抵消条件来选择，此时，磁通在另一个子极靴上加倍。可通过线圈得到衔铁的最佳控制性能。
有利的是，衔铁在背离工具的端面上通过一用于储存反跳能的储能弹簧与手操纵工具的壳体连接。通过所建立的储能自振系统，进一步提高了效率。
在一有利的变型中，各自在在纵向剖面中为U字形的定子端面上形成的每个极靴上配置两个相对放置的线圈段，该极靴用各自带一个间隙地剖分成两个子极靴，此时，相对于各自沿一个方向布置的子极靴而言，衔铁相对于最小的磁阻力形成有关的磁化力区。由此，由于磁通分配的结果，通过有电流通过的线圈作用在衔铁上的力叠加在一起，该力在相对一垂直于振荡轴线的平面镜面对称的结构时加倍。
有利的是，衔铁的位于磁力化区之间的隔离区在考虑足够的压力稳定性的情况下做成有较小的质量，这样就在考虑所需要的最小磁通截面的情况下，通过相应的最好是对称地缩小截面，使自由活塞的质量为最小。
在一另一有利的变型中，在可移动的衔铁上，相对于振荡轴线二元旋转对称地配置另一在纵向剖面中为U字形的定子，以作为共同的轭铁，定子包含一经过磁化的磁体、子极靴和一有关的有电流流过的线圈段。由此，作用在衔铁上的力再次叠加，该力在对称地形成时再次加倍。
有利的是，相对于两个在纵向剖面中为U字形的定子，两个线圈的电流方向是相同的，两个磁铁的磁化方向是相反地取向的。由此，在四个子极靴对各自对称地结构时，衔铁中的磁通沿振荡轴线在两个磁化力区之间抵消。由此，对于隔离区，不必考虑最小的磁通截面，因此，对于隔离区可以采用其它密度较小的材料，其磁力性能在此情况下并不重要。
除了在考虑高的交变机械负荷的情况下，将作为自由活塞使用的衔铁做成有利的一件式结构外，就较小的质量而言，用较短的材料组成的位于隔离区中的自由活塞同样是有利的。
磁通回路其实是通过两个在纵向剖面中为U字形的定子和作为衔铁做成的轭铁的两个沿轴向与振荡轴线错开的磁化力区封闭的。磁化力区被磁通垂直于振荡轴线流过，由此，作用在衔铁上的合力量最大化。
此外，有利的是，两个线圈部分地绕振荡轴线弯曲，由此，在功率相同时，空间要求为最小。
此外，还有利的是，作为自由活塞实施的衔铁有一相对于横截面的镜面对称形，该衔铁沿着穿过它的磁通做成较扁平的，磁化力区的面积加大，这是因为，它沿着穿过它的磁通做成较扁平的。对此，两垂直的侧缘可有利地在垂直方向用于支承自由活塞，和在平行于振荡轴线方向用于导向。
在扁平的自由活塞的横截面的有利的菱形结构中，各自用两边包含一个锐角作为侧缘的分磁化力表面用于支承或导向在纵向剖面中为U字形的定子的极靴，该极靴相应地属于侧缘并形成一角度，此时，为了减少摩擦与磨损，在极靴和/或分磁化力表面上设置一薄的、有滑动能力的中间层，该层最好能形成磁隙而且是非铁磁体的。
有利的是，自由活塞的朝向工具的端面上有一径向的圆形表面，它设计成向工具或中间活塞无磨损地传递冲击。
更有利的是，自由活塞的朝向蓄能弹簧的端面包含一至少是部分地沿径向的圆形表面，以至少部分地与蓄能弹簧广泛接触。有利的是，在内部设置一轴向的袋状口，(Sackbohrang)，以减少重量。
有利的是，自由活塞的朝向工具的端面用一预紧蓄能弹簧的预紧弹簧预紧，由此，弹簧可以代替它在压力交变区在交变载荷下工作，并可由此提高其寿命。
现在参考有益的实施例较详细地说明本发明，其中
图1是用于手操纵工具的电磁冲击机械；图2是经过图1的剖视图；图3是具有菱形的冲击活塞的冲击工具零件。
按照图1，沿一平行于工具轴线的振荡轴线A设置一在未完全示出的具有一工具3的手操纵工具2中的电磁冲击机械1，其中，冲击机械1的线圈4a、4b的轴线B垂直于振荡轴线A取向，冲击机械1的定子包含线圈4a、4b的段和沿振荡轴线A配置的永久磁铁5a。
图2示出在未完全示出的手操纵工具2中的电磁冲击机械1，它沿一包含振荡轴线A和轴线B的平面剖开。产生磁通并有利地做成永久性的磁铁5a、5b沿一对应于工具3的冲击方向的振荡轴线A被反向磁化并且在纵向布置在位于U字形的定子的一个端部的线圈4a、4b的段的旁边，该定子由部分地包围相对置放的线圈4a的段的环形磁心6a和布置在其间的磁铁5a形成，线圈4a、4b的轴线B的位置垂直于振荡轴线A。在定子的一端的属于线圈4a的段的极靴通过间隙7a垂直于振荡轴线A和线圈4a的轴线B被剖分为两个子极靴8a、9a，在子极靴之间可通过线圈4a的有电流流过的段的控制磁场来分配磁通。定子的两个极靴跨接支承成可沿振荡轴线A有限地运动的轭铁10，轭铁至少在属于极靴的磁化力区11沿振荡轴线A由软磁性的铁电体材料组成，并且沿振荡轴线A位于可通过交替地流过电流的线圈4a双稳可开断的位置之间，该位置以磁化力区11和子极靴区8a或子极靴区9a之间的最大的表面覆盖为特征。
形成振动的直线电动机的移动衔铁的轭铁10在离开工具3的端面上通过一用于储存反跳能的储能弹簧12与手操纵工具2的外壳13连接，并在朝向工具3的端面上与一预紧弹簧14连接。
两个相对置放的线圈4a的段各自配置在形成U字形定子的极靴的端部上，而极靴则各自用一间隙7a各自剖分成两个子极靴8a、9a，此时，形成衔铁的轭铁10相对于属于各自沿一个方向布置的子极靴8a或9a的磁化力区11做成表面覆盖的。
位于磁化力区11之间的形成衔铁的轭铁10的隔离区15由另一非铁磁体材料如铝或塑料组成。对于作为共同的轭铁10的可移动的衔铁，配置一与振荡轴线A二元旋转对称的另一U字形定子，它包含一反向地被磁化的永久磁铁5b和环形磁心6b的子极靴8b、9b，该磁心部分地包围有同样取向的有电流流过的线圈4b的有关的段。
按照图3，两个线圈4a、4b各自部分地围绕振荡轴线A弯曲，其中只示出围绕线圈4a的段放置的环形磁心6a。做成自由活塞的形成轭铁10的衔铁有沿穿过衔铁的磁通在纵向有相对于轴线B的面镜面对称。侧缘16有利地用于在垂直方向支承自由活塞，而在平行于振荡轴线方向用于导向。与菱形的侧缘16(在图中只示出一次)相配的是U字形定子的成一角度形成的极靴，该极靴具有两个通过一间隙7a分开的子极靴8a、9a，此时，在子极靴之间，在分磁化力表面上放置一薄的形成磁间隙的、非铁磁性的有滑动能力的中间层17。自由活搴的朝向工具的端面包含一径向的圆形表面18，它设计成用于向工具或向中间活塞无磨损地传递冲击。自由活塞的朝向储能弹簧的端面在一轴向袋状孔19周围包含一至少为部分地沿径向的圆形表面20，以用于与储能弹簧至少部分地广泛接触。
权利要求
1．用于沿一振荡轴线(A)产生一工具(3)的至少部分冲击的运动的手操纵工具，它具有一有一定子的电磁冲击机械(1)，具有至少一个线圈(4a)和一个作为轭铁(10)在磁通中形成的、沿振荡轴线(A)有限地运动的自由活塞，该活塞至少有一软磁性的铁磁体磁化力区(11)，其特征为，至少有一磁体(5a)沿着振荡轴线(A)磁化地与电磁冲击机械(1)的定子相配并在纵向布置在位于定子的一个端部的线圈(4a)的段的旁边，其中，线圈(4a)有一横向于振荡轴线(A)的轴线(B)。
2．如权利要求1的手操纵工具，其特征为，一在定子的一端的属于线圈(4a)的段的极靴通过一间隙(7a)垂直于振荡轴线(A)和垂直于线圈(4a)的轴线(B)被剖分成两个子极靴(8a、9a)。
3．如前述权利要求的任一项的手操纵工具，其特征为，各自在定子的端面上形成的每个极靴上配置两个相对置放的线圈(4a)的段，此时，相对于各自沿一个方向布置的子极靴(8a或9a)而言，轭铁(10)相对于最小的磁阻力形成有关的磁化力区(11)。
4．如前述权利要求的任一项的手操纵工具，其特征为，对轭铁(10)配置相对于振荡轴线(A)二元旋转对称的另一定子，它包括一被磁化的磁体(56)、子极靴(8b、9b)和所属的有电流流过的线圈(4b)的段。
5．如权利要求4的手操纵工具，其特征为，相对于两个定子而言，磁铁(5a、5b)的磁化方向相反，通过线圈(4a、4b)的电流方向取向相同。
6．如权利要求5的手操纵工具，其特征为，由合成的磁通产生的轭铁(10)的磁化力区(11)垂直于振荡轴线(A)产生磁势。
7．如权利要求4至6的任一项的手操纵工具，其特征为，两个线圈(4a、4b)部分地围绕振荡轴线(A)弯曲。
8．如前述权利要求的任一项的手操纵工具，其特征为，自由活塞具有镜面对称形状，沿穿过它的磁通做成扁平的，并做有侧缘(16)。
9．如前述权利要求的任一项的手操纵工具，其特征为，定子的极靴成角度地布置，并与具有菱形截面的自由活塞的分磁化力面积相配。
10．如前述权利要求的任一项的手操纵工具，其特征为，在极靴和/或分磁化力面积上设置薄的有滑动能力的中间层，中间层任选为非铁磁性的。
11．如前述权利要求的任一项的手操纵工具，其特征为，自由活塞在离开工具(3)的端面上通过一用于储存反跳能的储能弹簧(12)与手操纵工具(2)的壳体(13)连接。
12．如前述权利要求的任一项的手操纵工具，其特征为，活塞的朝向工具(3)的端面用预紧储能弹簧(12)的预紧弹簧(14)预紧。
全文摘要
用于沿一振荡轴线(A)产生一工具(3)的至少部分冲击运动的手操纵工具(2),它具有一电磁冲击机械(1),至少一个线圈(4a)和一个作为轭铁在磁通中形成的、沿振荡轴线(A)有限制地运动的自由活塞,该活塞至少有一软磁性的铁磁体磁化力区(11),在电磁冲击机械中至少有一沿着振荡轴线(A)被磁化的磁体(5a),该磁体在纵向布置在至少一个位于定子的一个端部的线圈(4a)的段的旁边,其中,线圈(4a)有一垂直于振荡轴线(A)的轴线(B)。
文档编号B25D11/00GK1324712SQ0111900
公开日2001年12月5日 申请日期2001年5月15日 优先权日2000年5月23日
发明者盖格·哈拉尔德, 达克斯恩贝格尔·胡贝特, 维耶曼·罗纳尔德, 尤费尔·马塞尔, 肖赫特蒂·尤多 申请人:希尔蒂股份公司