具有线性球导轨的往复式工具的制作方法

本公开涉及动力手持工具，并且更具体地说，涉及往复式动力手持工具。

背景技术：

电机驱动的往复式工具(比如小刀锯、较大的往复锯等)通常由具有旋转输出轴的电机驱动。旋转运动被转换成往复运动，用于使锯片等以往复运动方式移动。已经开发了将旋转运动转换成往复运动的各种方法。常见的方法是包含摆动板驱动器。

“摆动板”组件是一种构造，其中轴具有成角度部分，臂通过滚珠轴承组件安装在该成角度部分上。臂可滑动地定位在柱塞组件的一部分内。当轴的成角度部分旋转时，臂将轴的旋转转换成柱塞组件的往复移动。包含摆动板驱动器的往复式工具的一个示例是2011年10月13日公布的美国专利公开no.2011/0247847，其全部内容通过引用结合于此。

当柱塞组件沿轴线移动时，产生大量的动量。当柱塞组件使方向反转时，所有这些动量都被工具吸收。因此，包含摆动板驱动器的往复式工具的使用者必须与强力振动装置相抗衡。为了使这种往复式工具更可控，往复式工具(比如‘847专利公开中的装置)包含由次级摆动板在与柱塞组件的方向相反的方向上驱动的配重。为了正常工作，封装配重的壳体必须足够大，以允许配重行进而不接触其它部件。因此，虽然结合次级摆动板和配重是有效的，但是这种系统可能庞大且昂贵。

另外，已知装置中的配重由两个杆引导。其中一个杆主要提供引导和对准(消除x和y旋转自由度)。另一个杆辅助用于抗旋转(消除z旋转自由度)。通过使用两个杆，配衡体仅允许沿x方向滑动。这种装置在‘847专利公开中公开。

引导杆在引导衬套内部滑动，并且由引导衬套支撑在配重内。然而，衬套尺寸和对准存在制造变化，这在滑动机构中引起较高的摩擦，从而产生额外的非期望的热量累积。热量影响效率，并且降低机构的寿命。

需要一种往复式工具，其减少摆动板驱动器的振动或旋转，同时减少热量的产生。进一步需要一种往复式工具，其减少不依赖于庞大组件的摆动板驱动器的振动或旋转。减少往复式工具中的振动或旋转同时降低与减振相关的成本的系统将是进一步有益的。一种减小往复式工具的整体尺寸的系统，使得其在不牺牲性能的情况下便于携带且使用方便。

技术实现要素：

在一个实施例中，往复锯包括：壳体；主轴，其构造为在壳体内往复运动，该主轴包括沿主轴的轴线延伸的多个第一凹槽；锁定衬套，其包括内孔，该锁定衬套由壳体支撑，使得多个第一凹槽至少部分地位于内孔内，该锁定衬套在内孔内包括多个轴向延伸的凹槽，多个轴向延伸的凹槽中的每个与多个第一凹槽中的相应一个对准；以及多个第一球轴承，该多个第一球轴承中的每个至少部分地定位在多个轴向延伸凹槽的中的相应一个以及多个第一凹槽中的对准的相应一个内。

在一个或多个实施例中，主轴可在壳体内选择性地旋转。

在一个或多个实施例中，往复锯包括相对于壳体旋转地固定的锁定机构，该锁定机构可在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，该锁定机构与锁定衬套接合以阻止锁定衬套的旋转，在第二位置，该锁定机构不阻止锁定衬套的旋转。

在一个或多个实施例中，锁定机构包括轴向延伸的凸片，并且锁定衬套包括多个花键，多个花键中的每个能够与凸片交替地对准，使得凸片能够在主轴的旋转位置处接合多个花键中的每个，该旋转位置不同于主轴的、凸片在其处接合多个花键中的其它中的每个的旋转位置。

在一个或多个实施例中，锁定机构包括按钮，其相对于壳体旋转地固定并且可在第三位置和第四位置之间移动，第四位置位于第一位置的径向外侧，其中凸片从按钮的本体部分向后延伸。

在一个或多个实施例中，往复锯包括：在主轴中的多个第二凹槽，其沿主轴的轴线延伸，多个第二凹槽中的每个与轴向延伸的凹槽中的相应一个对准；以及多个第二球轴承，该多个第二球轴承中的每个至少部分地定位在多个轴向延伸的凹槽中的相应一个以及多个第二凹槽中的对准的相应的一个内。

在一个或多个实施例中，多个第二凹槽中的每个与多个第一凹槽中的相应一个对准。

在一个或多个实施例中，操作往复锯的方法包括使主轴的至少一部分在壳体内往复运动；以及用多个第一球轴承引导往复运动的主轴，多个第一球轴承中的每个至少部分地定位在(i)锁定衬套中的多个轴向延伸的凹槽中的相应一个中，以及(ii)沿着主轴的轴线延伸的多个第一凹槽中的相应一个内。

在一个或多个实施例中，操作往复锯的方法包括使主轴在壳体内选择性地旋转。

在一个或多个实施例中，使主轴在壳体内选择性地旋转包括使锁定衬套相对于壳体旋转，以及通过多个第一球轴承将旋转力从锁定衬套传送到主轴。

在一个或多个实施例中，操作往复锯的方法包括：在使所述主轴选择性地旋转之前，使相对于壳体旋转地固定的锁定机构从第一位置移动到第二位置，在第一位置，锁定机构与锁定衬套接合以阻止锁定衬套的旋转，在第二位置，锁定机构不阻止锁定衬套的旋转。

在一个或多个实施例中，操作往复锯的方法包括通过主轴的选择性旋转使锁定衬套的多个花键中的一个与锁定机构的轴向延伸的凸片对准，以及使锁定机构从第二位置移动到第一位置。

在一个或多个实施例中，使锁定机构从第二位置移动到第一位置包括使相对于壳体旋转地固定且能够在第三位置和第四位置之间移动的按钮从第三位置移动第四位置，第四位置在第三位置的径向外侧。

在一个或多个实施例中，操作往复锯的方法包括用多个第二球轴承引导往复运动的主轴，多个第二球轴承中的每个至少部分地定位在(i)锁定衬套中的多个轴向延伸的凹槽的中的相应一个内，以及(ii)沿主轴的轴线延伸的多个第二凹槽中的相应一个内。

在一个或多个实施例中，操作往复锯的方法包括防止摆动件的旋转，该摆动件构造为使用多个第一球轴承和多个第二球轴承使主轴往复运动。

附图说明

图1示出了根据本公开原理的往复式工具的侧视透视图；

图2示出了图1的工具在壳体被移除以示出驱动组件和主轴组件的情况下的局部侧视透视图；

图3示出了图1的工具在壳体被移除以示出驱动组件和主轴组件的情况下的局部侧视分解透视图；

图4示出了图3的锁定衬套的侧视透视图；

图5示出了图4的主轴的侧视透视图；以及

图6示出了定位在锁定衬套内的主轴的剖视图。

具体实施方式

为了促进对本公开的原理的理解，现在将参照在附图中示出并在以下书面说明书中描述的实施例。应该理解的是，并不旨在由此限制本公开的范围。应进一步理解的是，本公开包括对所示实施例的任何改变和修改，并且包括如本公开所属领域的技术人员通常会想到的本公开的原理的进一步应用。

图1示出了包括工作端102和非工作端104的往复锯100。前壳体106邻近工作端102定位在工作端102和后壳体108之间。中间壳体或支撑板110位于前壳体106和后壳体108之间。在一些实施例中，在锯100的工作端102处设置有引导构件或支脚(未示出)。

手柄112设置在后壳体108的后部部分。在一些实施例中，手柄112具有大体上的d状构造。根据其它示例性实施例，手柄112具有不同的构造。接通/断开开关优选地位于往复锯100的手柄112上或附近。例如，如图1中所示，触发开关114位于手柄112的内表面上。在其它实施例中，接通/断开开关位于手柄112上的其它位置或往复锯100上的其它位置处。锯100由电池116供电。在一些实施例中，锯100插入到标准壁式插座中。

参照图2，往复锯100包括驱动组件120和主轴组件122。驱动组件120和主轴组件122位于往复锯100的工作端102与往复锯100的支撑板110之间的前壳体106中。与主轴组件122协作的驱动组件120将来自电机(未示出)的旋转运动转换成用于锯片124的往复运动(参见图1)。主轴组件122允许刀片124独立于前壳体106围绕主轴的轴线旋转，这将在以下更详细地讨论。

驱动组件120包括示出为驱动轴126的轴，其具有位于驱动轴126的第一端部处的第一轴承128和位于驱动轴126的第二端部处的第二轴承(未示出)。驱动轴126进一步包括邻近驱动轴126的第二端部定位的驱动齿轮130，该驱动齿轮与联接至电机(未示出)的小齿轮(未示出)配对地啮合。电机的旋转运动经由小齿轮传递到驱动齿轮130，从驱动齿轮130传递到驱动轴126，并且从驱动轴126传递到示出为摆动件132的运动转换装置。该旋转运动经由附接至驱动轴126的偏心部分的摆动件132的内部构造转换成往复运动。

附接至摆动件132的上部部分的是驱动装置或机构140。驱动装置或机构140构造为将往复运动传送到轴，以便以往复运动方式驱动轴。该实施例中的驱动装置或机构140还构造为允许往复轴在该轴进行往复运动的同时围绕该轴的轴线旋转。

驱动装置或机构140包括驱动叉部142，该驱动叉部大体上为y状并且包括联接至摆动件132的上部部分的第一端部或部分以及一对间隔开的臂。驱动叉部142通过销钉144附接至大体上是圆柱形状构件的驱动衬套146，该驱动衬套具有构造为接收主轴组件122的轴的内孔以及构造为接收在驱动叉部142的臂中的外径。驱动衬套146在衬套146的侧面具有多个穿孔148(参见图3)，该多个穿孔与驱动叉部142的臂中的穿孔对准以接收销钉144。销钉144延伸不超过驱动衬套146的内孔，并且不使轴150接触或锁定到驱动衬套146。

继续参照图2和3，主轴组件122包括具有纵向轴线152的主轴150。主轴150的一端接收在驱动衬套146内部。凸起的直径部分154设置在主轴150的一端处。当主轴150插入驱动衬套146中时，主轴150的凸起的直径部分154的肩部或边缘156接触驱动衬套146的一侧并将驱动机构140的横向移动沿第一方向或向后方向耦合到主轴150。示出为保持夹具158的构件(例如，在凹槽160中)设置在驱动衬套146的相对侧上，以将驱动机构140的横向移动沿第二方向或向前方向耦合到主轴150。

在另一实施例中，驱动衬套146通过两个构件或保持夹具158(例如，在驱动衬套146的各侧上的一个保持夹具158)横向地联接至主轴150。在又一替代实施例中，主轴150的凸起的直径部分154关于构件或保持夹具158相反设置(例如，凸起部分154限制驱动衬套146的前侧，并且保持夹具158限制驱动衬套146的后侧)。

操作中，当摆动件132将驱动轴126的旋转运动转换成往复运动时，驱动叉部142将往复运动传递到驱动衬套146。驱动衬套146与主轴150协作以相对于前壳体106往复运动。然而，如以上提及的，将驱动衬套146联接到驱动叉部142的销钉144没有充分地延伸超过驱动衬套146的内径以与主轴150发生接触。因此，主轴150在驱动衬套146内旋转自由，并且主轴150能够在驱动衬套146内部旋转。

主轴组件122包括锁定装置或组件160。锁定组件160构造为以旋转方式选择性地锁定和解锁主轴组件122，从而允许主轴组件122独立于前壳体106大致围绕主轴150的纵向轴线152旋转。例如，当锁定组件160被锁定时，主轴组件122能够大致沿纵向轴线152往复运动，但相对于主轴150的纵向轴线152保持大致旋转地固定。当锁定组件160解锁时，主轴组件122能够大致沿主轴150的纵向轴线152往复运动，并且大致围绕主轴150的纵向轴线152旋转。主轴组件122的旋转将在以下更详细地讨论。

主轴组件122还包括灰尘保持组件，其示出为位于主轴150上的在主轴150的工作端和从动端之间的钢垫圈162和毡垫圈164。这些垫圈有助于防止灰尘和碎屑进入前壳体106的内部。在一些实施例中，灰尘保持组件是另一种合适的装置和/或位于往复锯上的其它位置处。

在一些实施例中，主轴组件122包括示出为后主轴衬套166的衬套，以在轴150的大致往复运动和大致旋转运动期间助于主轴150的支撑，尽管如以下论述的，该衬套在一些实施例中被省略。后主轴衬套166由前壳体106接收(例如，按压到前壳体中)，并且相对于主轴150保持在固定位置，该主轴通过后主轴衬套166的内径来回往复运动。当主轴150在后主轴衬套166的内径中旋转时，后主轴衬套166也相对于主轴150保持在固定位置。

锁定组件160包括锁定衬套170，其邻近主轴150的第一端部设置。锁定衬套170具有构造为被接收在前壳体106内的第一外径172和构造为与轴承176协作的第二外径174。在一个实施例中，轴承176是薄壁轴承。轴承176被按压到锁定衬套170的第二外径174上。然后轴承176被按压到前壳体106中。锁定衬套170的第一外径172构造为略小于轴承176的外径，使得当轴承176被按压到前壳体106中时，在锁定衬套170的第一外径172与前壳体106之间存在预定量的间隙。

参照图4，锁定衬套170包括内孔180(也参见图6)，该内孔构造为与主轴150可滑动地联接。内孔180构造为使得主轴150可以在锁定衬套170内往复运动而不会使锁定衬套170移动。另外，内孔180包括多个凹槽182。凹槽182用于旋转地联接锁定衬套170和主轴150。

具体而言，如图5所示，主轴150包括多个前方凹槽184。在该实施例中，主轴150进一步包括多个后方凹槽186。多个后方凹槽186中的每个沿着主轴150的纵向轴线152与前方凹槽184中的一个对准。

当组装时，球轴承188布置在前方凹槽184中的每个内，而球轴承190布置在后方凹槽186中的每个内。此外，球轴承188和190中的每个定位在凹槽182中的一个内，如图6所示。相应地，主轴150或锁定衬套170上的任何旋转力被直接传送到另一个主轴150或另一个锁定衬套170。因此，当锁定衬套170旋转时，主轴150也旋转，反之亦然。

相应地，当轴承176固定(压配合)在前壳体106中时，锁定衬套170提供主轴150的抗旋转。在包括比如摆动件132等摆动从动机构的实施例中，摆动件不需要用于抗旋转的额外特征。结果，由于将存在阻止主轴150旋转的较小的力，因此，摆动从动机构将更平滑地运行。

另外，因为前方凹槽184与后方凹槽186轴向偏置，所以锁定衬套提供轴向稳定性。为了提供所需的稳定性，三个间隔开的凹槽是优选的，但可以使用更多的凹槽。优选地，凹槽均等地间隔开。因此，在包含三个凹槽的实施例中，凹槽优选地间隔开120度。因此，可以省略后衬套166这不会不利地影响往复锯100的操作。替代地，在包括后衬套166的实施例中可以省略后方凹槽186和相关的球轴承190，这是因为轴向稳定性由后衬套166提供。此外，尽管图1的实施例包括以两个轴向排设置的凹槽(前方凹槽184和后方凹槽186)，在另一些实施例中提供额外的排。在其它实施例中，后排中的至少一些凹槽不与前排中的凹槽对准。

回到图2和3，锁定组件160还包括示出为锁定按钮192的锁定机构(装置、构件、滑动件、开关等)。锁定按钮192由前壳体覆盖件194接收并保持，但可以位于其它位置。锁定按钮192相对于前壳体覆盖件194和前壳体106旋转地固定。锁定按钮192包括凸片196，该凸片构造为与设置在锁定衬套170中的花键198滑动地接合(参见图4)。在一些实施例中，弹簧(未示出)或其它偏置机构设置在锁定机构160中，以使锁定按钮192从主轴150径向向外偏置。

相应地，当锁定按钮192移动到径向向外位置时，凸片196被迫使与花键198中的一个接合。因此，锁定衬套170通过锁定按钮192相对于前壳体106旋转地固定。因为球轴承188和190与主轴150的凹槽184/186及锁定衬套170的凹槽182接合，所以主轴150也相对于前壳体106旋转地固定。然而，仍允许主轴相对于前壳体106往复运动。

提供多个花键198以允许用于多个锁定位置。在该实施例中，花键198围绕锁定衬套170的径向轴线均等地间隔开。如图4所示，提供八(8)个花键198，其提供围绕锁定衬套82的径向轴线以每45°(例如，0°、45°、90°、135°、180°等)定位的锁定位置。在另一实施例中，锁定衬套170设置有不同数量的花键。在一些实施例中，锁定衬套170设置有围绕径向轴线均等或不均等地间隔开的更多或更少的花键198。

当锁定按钮192被推动到径向向内位置时，凸片196移动成与花键198脱离接合，并且锁定衬套170由于轴承176可相对于前壳体106旋转。另外，因为球轴承188和190与凹槽184/186和凹槽182接合，所以锁定衬套170的旋转致使主轴150相对于前壳体106旋转。即使在旋转时，主轴150仍然允许相对于前壳体106往复运动。主轴150的这种“自由旋转”设置允许在使用往复锯100的同时进行滚动切割(滚动)。

虽然所示实施例包括可径向移动的锁定按钮，但在一些实施例中，锁定机构可沿纵向轴线152移动。在这些实施例中，锁定机构向后偏置以迫使凸片196与花键198接合。

在图1的实施例中，锁定衬套170和主轴150在往复锯100中示出，该往复锯允许在操作期间主轴150旋转。锁定衬套170和主轴150被进一步应用在其中锁定衬套170和主轴150与壳体永久地旋转锁定的实施例中。在一些实施例中，通过将锁定衬套直接压配到壳体来实现锁定衬套170和主轴150的永久旋转锁定。在这些实施例中，不需要花键198，并且锁定衬套可以构造为单个外径衬套。若需要，可以设置轴向间隔开的两个相同构造的锁定衬套，每个衬套具有单排凹槽。替代地，可使用具有间隔开的规则衬套的单个锁定衬套。在永久旋转锁定的实施例中，以上描述的凹槽和球轴承布置由此以与可旋转的主轴实施例相同的方式提供轴向稳定性。

在一些永久旋转锁定的实施例中，销钉144延伸到主轴150中。在另一些实施例中，使用单个销钉，其完全延伸穿过主轴150。

由于锁定衬套170因此被构造为在选择性地可旋转和永久不可旋转的实施例中防止主轴150的旋转，因此不需要为摆动件提供抗旋转特征。相应地，实现了材料的显著减少，从而致使重量减轻和成本降低。此外，摆动件和相关部件的磨损较少。

尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本公开，但是本公开在文字上应该视为说明性的而非限制性的。应该明白的是，仅提供了优选实施例，并且希望保护落入本公开的精神内的所有变化、修改和进一步的应用。另外，本领域技术人员应该意识到的是，根据本公开的原理，多个实施例的特征可以与另一些实施例的特征组合。