专利名称：具有声音触发的定时冲击关闭的冲击工具电池部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及各种使用电力的工具，特别是，涉及由一个可分开的电池部件来供电的各种工具。本申请尤其涉及各种冲击工具，例如各种冲头或者其他各种施加力矩的冲击工具。
背景技术：
人们已经知道，提供一种具有控制或限制由该工具施加的力矩的装置的使用电力的施加力矩的工具，以避免向紧固件之类施加过分的力矩。这些限制力矩的技术典型地都使用相当复杂和昂贵的机械的、电机的或电子的装置，用以测量所施加的力矩，并将它跟一个预定的参考力矩级进行比较。这样的技术能够提供相当精细的力矩限制或控制。
然而，在不需要精细的力矩控制的那些应用场合，提供相当粗糙的力矩限制功能通常是可接受的或者是所期望的。人们已经知道，提供具有内置式的声音或振动检测器(例如一个传声器)的各种冲击工具，来检测在开始建立力矩时由该工具产生的各种冲击的声音。例如，在美国专利第5,277,261号中，就公开了一种这样的装置，它对冲击的次数进行计数，并且在达到一个预定的冲击次数之后，断开电动机的电源。然而，为了利用这个特征，人们必须购买含有该种特征的这样类型的工具。
发明内容
本申请书针对各种电气驱动的装置及其电池部件，上述装置在避免现有装置的各种缺点的同时，还能提供附带的结构上和操作上的优点。
一个重要方面就是提供一种技术，它能简单地和经济地向现有的各种装置提供声音触发控制功能。
与上一个方面相联系，另一个方面就是提供一个电气驱动装置和一个以可拆卸的方式可连接的电池部件二者的组合，其中，声音触发控制功能被纳入到电池部件之中。
本发明的另一个方面就是提供一个上述类型的电池部件。
本发明的又一个方面就是提供一种方法，用以对一个电气驱动的冲击工具的关闭进行声控。
通过向一个电气驱动装置提供一个电池部件，就能实现这些和其他方面中的某一些，该电池部件包括一个外壳；一个被放置在外壳里面的电池；一个连接电路，用于从电气上将该电池连接到相关的装置；以及一个在外壳中的控制电路，它被连接到该连接电路，用于控制其工作，该控制电路包括一个检测器，用于检测由使用中的相关装置产生的振动，并产生一个控制信号，以及一个定时器，它响应于该控制信号，用于启动一个预定的时间间隔，在该时间间隔终止时，该控制电路可操作地使连接电路断开。
为了便于理解有待于请求保护的内容，在诸附图中，图解了各实施例，使得在查阅过程中，当结合下列说明书来考虑时，有待于请求保护的内容、它的结构和操作、以及它的许多优点均能容易地被理解和读懂。
图1是一个在其上安装有一个含有声音触发的控制电路的电池部件的电气驱动的冲击工具的一份侧视图；图2是一份关于图1的电池部件的放大的透视图；以及图3是一份关于图2的电池部件的电路的示意性的电路图。
具体实施例方式
参看图1，这里图解了一个冲击工具，通常用参考数字10来表示，它具有一个手枪枪把状的外壳11，其中包括一个筒状部分12，在其中安装了一部电动机13和一个冲击机构14，该冲击机构14包括一个锤15和一个锤砧16，后者被连接到一个输出驱动方块17，以上都处于一种已知的样式之中。外壳11包括一个手柄18，在其上安装了一个扳机19，用以控制电动机13的运行。可以在驱动方块17上安装一个适当的工具，例如一个套筒扳手(socket)之类，用于跟一个有待于在其上施加力矩的相关的紧固件之类建立界面关系，以上同样是处于一种已知的样式之中。冲击工具10是由众多生产厂家提供的普通类型。
专业人士都能充分理解其中的结构和操作，因此，本文对它们不作进一步的说明。
冲击工具10由电池部件20供电，后者以可拆卸的方式被安装在工具10的手柄18上。再次参看图2，电池部件20有一个外壳21，它包括一个被扩大了的底座22，在其上按照已知方式安装了一对闩锁机构23(示出其中之一)，它适于跟手柄18上的卡紧结构(未示出)配合工作。在底座上还安装了一个通—断开关24以及一个控制度盘25，其用途将在下面进行更充分的说明。从底座22向上突出的是一个凸台26，，它的尺寸被这样确定，使得它能被工具10的手柄18的中空下端所接纳，并且备有电气接线端28，用以跟手柄18中的各匹配端(未示出)建立接口，以便将电池部件20经由扳机机构19电气上连接到电动机13。应当了解，当电池部件20被安装到手柄18上的适当位置上时，如图1所示，闩锁机构23通过啮合将电池部件20保持在适当位置上，可以通过对闩锁机构23进行手动操作，以释放电池部件20，从而把它卸下。
现在参看图3，在电池部件外壳21中显露出一个电池30和一个控制电路。电池30可以是适于操作冲击工具10的类型，例如12伏的镍—镉电池，虽然人们都能理解也可以使用其他的电池类型和电池电压，这取决于被供电的特定的工具(的类型)。电池30的正负两端分别地被连接到凸台26上的各端子28，电池的正端通过一个继电器的常闭触点31被连接到它的相关端子28。电池30形成电源电路32的一部分，电源电路32包括一个集成电路电压调节器33，后者可以是一块78LO5。更具体地说，电池30的正负两端分别地被连接到电压调节器33的引脚1和2，电池的正端通过冲击控制通一断开关24被连接。跨接在电压调节器33的各输入端的是一个发光二极管(LED)34和一个限流电阻35的串联组合，当开关24闭合时，LED 34就发光，表示电池部件电路的其余部分已被供电。各电容器36和37以并联方式跨接在电压调节器33的输入端，而电容器38则被跨接在电压调节器33的引脚2和引脚3(输出端)之间。电压调节器在其输入端接收电池30的B+电压并在其输出端产生一个V+电压，后者可以是5 VDC。各电容器37和38消除在电压调节器33内的振荡，而电容器36则用来避免电压调节器发生损坏。
在电池部件外壳21中还配置了一个触发电路40，它包括一个振动或声音检测器，例如一个传声器41，该检测器经由一个电阻42被连接到V+电源的两端。传声器41将被施加到电池部件20的振动转换为电信号，其振幅的改变跟振动的大小成正比。传声器经由一个耦合电容器43以及一个电阻44被连接到集成电路比较器45的信号输入端，比较器45可以是一块TLC372，比较器的参考输入端被连接到电位器47的滑动端，电位器47与电阻46串联后，跨接在V+电源两端。一个噪声滤波电容器48在比较器45的电源输入端处跨接在V+电源两端。比较器45的输出经由电阻49被连接到一个定时电路50。电容器43将比较器45跟直流(DC)分隔开。电位器47被这样调节，使得比较器45对由于工具10的冲击所引起的振动作出响应，但是对较低振幅的振动则不作出响应。
定时电路50包括一个集成电路双定时器51，它可以是一块MC14538B。V+电源电压通过引脚16被施加到双定时器51，引脚8接地。位于比较器45的引脚1的触发电路40的输出被连接到位于引脚4的双定时器51的输入端。双定时器51的引脚2-7跟第一定时器相关，用于控制冲击持续时间，而引脚9-15则跟第二定时器相关，用于控制电池断开的持续时间。以串联方式跨接在V+电源两端的是电阻52和电容器53，它们之间的结点被连接到双定时器51的引脚3和13。同样，以串联方式跨接在V+电源两端的是电位器54和电容器55，它们之间的结点以及电位器54的滑动臂被连接到双定时器51的引脚2，而引脚1则接地。同样，以串联方式跨接在V+电源两端的还有电阻56和电容器57，双定时器51的引脚14和15被连接到电容器57的极性相反的两端。双定时器51的引脚5、7和12被连接在一起，正如引脚9和11被连接在一起那样。引脚16通过电容器58接地。引脚6不连接，双定时器51的输出位于引脚10。
在操作中，在比较器45输出端的一次从低(0伏)到高(5伏)的转变启动第一定时器，使双定时器51的引脚7变为低电位。第一定时器的持续时间取决于电容器55的电容值以及跨在电位器54两端的已调整的电阻阻值，这种调整由度盘25(图2)来实现。引脚5和7的互连能避免当第一定时器已经启动后，在引脚4处的任何触发信号重新启动第一定时器。引脚7被连接到引脚12，使得当第一定时器的定时终了时，在引脚12处的一次从低到高的转变将启动第二定时器。第二定时器的持续时间取决于电阻56以及电容器57的数值，并且典型地被设置为大约1秒，这个时间足够操作员释放扳机19。引脚9和11的互连能避免当第二定时器已经启动后，在引脚12处的任何触发信号重新启动第二定时器。被连接到引脚3和13的电阻52和电容器53用作上电复位，保证当开关24闭合时，两个定时器都保留断开状态，直到从触发电路40接收到一个适当的触发信号为止。
在电池部件壳体中还配置了一个继电器电路60。在引脚10处的双定时器51的输出通过电阻61被施加到晶体三极管62的基极，晶体三极管62的发射极接地，并且其集电极被连接到二极管64的阳极，二极管64的阴极被连接到B+电源。继电器的线圈65跨接在二极管64的两端。当双定时器51的引脚10处于高电位时，晶体三极管62导通，这时，电阻61提供电流限制。这使得电流流经继电器的线圈65，断开常闭触点31，从而使电池30跟电池部件的接线端28断开。当晶体三极管62截止时，二极管64保护该电路，使其免遭继电器产生的电压尖峰的损坏。
在操作中，若希望实现定时的冲击控制，则冲击控制开关24被闭合，向电池部件20的控制电路供电，这将由发光二极管34的发光来表示。电位器54的设定由度盘25进行控制。由于时间对力矩的方程式随着接合刚度、摩擦和其他变量而改变，所以在初次使用之前必须确定适当的冲击时间间隔。通过将时间间隔设置为最小值，运行工具10，测量被施加到相关紧固件的力矩，然后以增量方式逐步增加时间间隔并重复这一过程，直到所测得的力矩符合预期数值为止，来完成这一步。一旦确定之后，就可以使用相同的时间间隔设置，在相似的接合部中获得相同的力矩。
随着适当的时间间隔的设定，工具10就被用来在正常方式中向一个紧固件施加力矩。当用户拉动扳机19时，电动机13就获得供电，开始转动输出驱动方块17。在低力矩情况下，当紧固件正在自由地转动时，电池部件20的控制电路不工作。一旦紧固件到位并且开始建立力矩，冲击机构14就开始以一种已知的方式向紧固件施加冲击力，与之相关的振动被传声器41检出，从而启动双定时器51中的第一定时器，其定时值典型地被设置为几秒，这是为充分地上紧一个紧固件所需的正常冲击时间。当该时间间隔结束时，在双定时器51的引脚10处将产生一个输出，用以激励继电器65，同时启动第二定时器。继电器的激励使触点31断开，从而使电池30跟电动机13断开，这时，由于已经达到限定的力矩，所以用户将释放扳机19。在第二定时器的时间间隔结束时，晶体三极管62截止，并且触点31重新闭合，使该装置准备进入下一个施加力矩的循环。
若不需要定时的冲击控制，则通过简单地让开关24断开，如同LED 34熄灭所表示的那样，电池部件可以在正常方式下被使用，在这种情况下，工具10将正常地工作。当松开一个紧固件时，典型地将在此种模式下使用电池部件，这时不需要限制力矩。
本发明在结合一个施加力矩的冲击工具来使用的情况下被公开，应当懂得，它还可以跟其他类型的冲击工具配合使用，并且，确实，跟各种冲击工具以外的电气驱动装置配合使用，在这些场合，通过产生一种可检测的声音或振动来表示一种预定状态的开始。同样，当在图解的实例中使用传声器来检测工具的冲击时，应当懂得，还可以使用其他类型的振动传感装置。
以上在说明书和诸附图中所陈述的内容仅仅是为了图解，而不是作为一种限定。在已经展示和描述各个特定的实施例的同时，在不背离申请人的贡献的各个广义方面的前提下，可以作出变更和修改，这对专业人士来说是显而易见的。当在它们的基于现有技术的特有的视角进行观察时，在下列权利要求书中规定寻求保护的实际范围。
权利要求
1.一个用于电气驱动装置的电池部件，该电池部件包括一个外壳；一个被放置在外壳内的电池；一个连接电路，用于电气地将该电池连接到相关的装置；以及一个在外壳中的控制电路，它被连接到该连接电路，用于控制其工作，该控制电路包括一个检测器，用于检测由使用中的相关装置产生的振动，并产生一个控制信号，以及一个定时器，它响应于控制信号用于启动一个预定的时间间隔，该控制电路在时间间隔终了时可操作地用于使该连接电路断开。
2.根据权利要求1所述的电池部件，其中，该外壳包括一个插头部分，它可被接纳在相关的冲击工具的一个插座部分之中，以便将电池部件安装到该工具之上。
3.根据权利要求1所述的电池部件，其中，该控制电路包括一个继电器，它在连接电路中具有多个常闭触点。
4.根据权利要求1所述的电池部件，还包括一个通—断开关，用于选择性地将电池连接到该控制电路，以便对该电路进行供电。
5.根据权利要求4所述的电池部件，还包括一个被连接到该开关的指示器，用于指示该控制电路何时被供电。
6.根据权利要求1所述的电池部件，其中，该定时器包括一个电路，用于选择性地调整一个预定的时间间隔的长度。
7.根据权利要求1所述的电池部件，其中，该定时器包括当预定的时间间隔终了时用于控制该连接电路被断开的时间的长度的电路。
8.根据权利要求1所述的电池部件，其中，该检测器是一个声音检测器。
9.根据权利要求1所述的电池部件，其中，该声音检测器包括用于选择性地调整检测器将对其作出响应的声级的电路。
10.一种电气驱动装置，包括一部电动机；一个由该电动机驱动的执行机构；以及一个电池部件，它有一个电池和一个连接器，适于以可拆卸的方式被连接到该电动机以便对该电动机进行供电，该电池部件包括一个控制电路，后者具有一个检测器，用于检测该执行机构在使用中产生的振动以产生一个控制信号，以及一个定时器，它响应于该控制信号用于启动一个预定的时间间隔，当该时间间隔终了时该控制信号可操作地用于使电池跟连接器断开。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括一个用于该电动机和冲击机构的外壳，以及用于将电池部件安装在外壳上的结构。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，该结构包括在电池部件上的一个凸台部分以及在外壳中的一个承窝部分，后者用于接纳该凸台部分。
13.根据权利要求11所述的装置，还包括闩锁机构，用以将电池部件可释放地保持在外壳上。
14.根据权利要求10所述的装置，还包括一个通—断开关，用于选择性地将该电池连接到该控制电路，用于对该控制电路进行供电。
15.根据权利要求10所述的装置，其中，该定时器包括一个电路，用于选择性地调整一个预定的时间间隔的长度。
16.根据权利要求10所述的装置，其中，该装置是一个冲击工具，该执行机构包括一个冲击机构，后者具有一个锤和一个锤砧。
17.根据权利要求16所述装置，其中，该冲击工具是一个施加力矩的工具。
18.一个用于一个电气驱动的冲击工具的电池部件，该电池部件包括一个外壳；一个被放置在外壳内的电池；用于将该电池连接到相关工具的装置；用于检测由相关工具产生的冲击而引起的振动并产生一个控制信号的装置；响应于该控制信号用于启动一个预定的时间间隔的定时装置；以及在时间间隔终了时用于使电池与相关工具断开的装置。
19.根据权利要求18所述的电池部件，还包括用于选择性地将电池连接到检测装置、定时装置以及断开装置的装置。
20.根据权利要求19所述的电池部件，还包括用于指示检测装置、定时装置以及断开装置何时被供电的装置。
21.根据权利要求18所述的电池部件，其中，该定时装置包括用于选择性地调整该预定的时间间隔的长度的装置。
22.根据权利要求18所述的电池部件，其中，该定时装置包括当预定的时间间隔终了时用于确定该电池跟相关工具保持断开的时间长度的装置。
23.根据权利要求18所述的电池部件，其中，该检测装置包括用于选择性地调整该检测装置将对其作出响应的振动级的装置。
24.一种用于控制一个电气驱动的冲击工具的方法，包括提供一个电池部件，它以可拆卸的方式被连接到该工具，用于对该工具进行供电，检测由该冲击工具产生的各种冲击的声音，响应于各种冲击声音的检出，开始一个预定的时间间隔，以及在该时间间隔终了时，自动地断开该电池部件与该工具的连接。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括将该电池部件安装在该冲击工具之上。
26.根据权利要求24所述的方法，还包括选择性地调整该预定的时间间隔的长度。
27.根据权利要求24所述的方法，还包括当预定的时间间隔终了时确定该电池部件跟该工具保持断开的时间长度。
28.根据权利要求24所述的方法，还包括调整在检测步骤中可以被检出的声级。
全文摘要
一个电气驱动的冲击工具具有一个可以用可拆卸的方式进行安装的电池部件，后者包括一个声音检测电路，用以检测由使用中的冲击机构所产生的各种声音，并且，响应于这样的检测，启动一个可调整的时间间隔，在该时间间隔结束时，一个继电器被激励，以便在一个预定的时间间隔内，断开该电池部件的电池与该工具中的电动机的连接。当该工具是一个施加力矩的工具时，这将起到一个力矩限制机构的作用。可以通过在电池部件上的一个度盘来调整该时间间隔，并且可以通过在电池部件外壳上的一个开关，选择性地对控制电路进行供电。
文档编号B25B21/02GK1543389SQ02816159
公开日2004年11月3日 申请日期2002年7月15日 优先权日2001年7月23日
发明者史蒂文·C·卡尼, 马修·M·克拉斯, M 克拉斯, 史蒂文 C 卡尼 申请人:斯耐普昂技术公司