[发明专利]无刷直流电机射钉器

说明书

相关技术的交叉引用

交叉引用为：美国实用新型专利申请No.12/191,935，名称为“无绳钉枪”，发明人Krondorfer等，提交于2008年8月14日：美国实用新型专利申请No.12/191,948，名称为“带有安全传感器的无绳钉枪”，发明人Krondorfer等，提交于2008年8月14日；美国实用新型专利申请No.12/191,960，名称为“带有安全装置的无绳钉钉机”，发明人发明人Krondorfer等，提交于2008年8月14日；美国实用新型专利申请No.12/191,979，名称为“无绳钉钉机驱动装置传感器”，发明人发明人Hlinka等，提交于2008年8月14日；以上每一个申请以引用的方式以其全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于驱动紧固件进入工件的装置领域，特别是用于将紧固件冲击进入工件的装置。

背景技术

紧固件，例如钉子和卡钉被广泛应用于从手工业到建筑施工的各项目。尽管手动驱动这样的紧固件进入工件是有效的，但是当涉及的项目需要大量的紧固件和/或大尺寸紧固件时使用者可能很快感到疲劳。而且，适当的驱动大尺寸紧固件进入工件常需要来自手工工具的不止一次冲击。

针对手工驱动工具的所述缺点，已经发展了用于驱动紧固件进入木制品的动力辅助装置。承包工人或业主通常使用这样的装置驱动紧固件，应用范围从小工程中用的钉到框架上的曲头钉和其他建筑项目中的常用的钉子。压缩空气通常用来为动力辅助装置提供动力。特别是，压缩空气源被用来推动气缸，该气缸冲击钉子进入工件。然而，这样的系统需要空气压缩机，从而增加了系统的成本并限制了系统的便携性。此外，用来连接装置到空气压缩机的气管阻碍了运动，并且在像屋顶这样的应用中特别笨重而且危险。

燃料电池也已经被发展为用于动力辅助装置的一种动力源。通常燃料电池以可移除地附加到装置上的气缸的形式来提供。在操作中，来自气缸的燃料与空气混合并引燃。随后的气体膨胀被用来推动气缸，这样冲击紧固件进入工件。由于电气系统和燃料系统都需要用来产生膨胀气体，因此这些系统相对复杂。并且，燃料盒典型地是一次性使用盒。

被应用于动力辅助装置的另一动力源是电源。通常，电气装置已经被绝大部分限制在用于冲击小尺寸紧固件，例如卡钉、平头钉和曲头钉。在这些装置中，由外部源获得的电源驱动的螺线管被用来冲击紧固件。然而，由使用螺线管获得的发射力被螺线管的物理结构限制。特别是，螺线管上的安培-匝数决定该螺线管能产生的力。然而，随着匝数的增加，线圈的电阻增加，从而必然需要大的操作电压。此外，螺线管的力随着螺线管芯到绕组中心的距离而变化。这限制了大多数螺线管驱动装置，其仅在例如卡丁和曲头钉这样的短程和施加较小的力的情况下应用。

已有各种方法被用来改善电驱动装置的局限。在某些系统中，使用了复合冲击。该方法需要将工具维持在恰当的位置一个较长的时间来驱动紧固件。另一方法是使用弹簧来存储能量。在该方法中，弹簧通过电机和齿轮箱被触发(或启动)。一旦充足的能量被存储在弹簧中，能量从弹簧释放到锤砧，随后锤砧冲击紧固件进入基底。然而，弹簧的力传递属性不能很好的适于驱动紧固件。当紧固件被进一步驱动进入工件，需要更多的力。相反，当弹簧接近卸载状态，较少的力被传递到锤砧。

飞轮也被用来存储用来能量，该能量用于冲击紧固件。所述飞轮被用来弹射锤砧，该锤砧进而冲击钉子。这样设计的一个缺陷是飞轮接合到驱动锤砧的方式。一些设计结合了摩擦离合机构的使用，然而该摩擦离合器机构既复杂、沉重又容易磨损。其他设计使用连续旋转的飞轮，该飞轮与曲柄连杆机构接合来驱动紧固件。这样的设计因尺寸大、笨重、以及附加的复杂性和不可靠而受限制。

动力-辅助冲击工具包括提供用来冲击紧固件的能量的电机。所述电机典型地是有刷电机。有刷电机在使用直流电源生成旋转扭矩方面是有效的。然而，有刷电机占用空间大，导致手动工具超大。而且，所述有刷电机相对较重并且效率不高。此外，有刷电机在粉尘环境下会产生不期望的火花，并且有刷电机相对效率不高。最后，有刷电机需要减速装置(即，带或齿轮箱)，该减速装置将电枢轴耦合到飞轮以提供必要的扭矩，从而对飞轮加速。

能量存储系统是需要的，该系统可被用来控制在可靠且安全的并且不增加机械开关数量的装置中传递冲击力。在装置中可被用来提供冲击力的系统是需要的，该装置使用低压电源。可靠的且不需要连续旋转飞轮的系统同样是需要的。还存在对于具有改善的效率的装置进一步的需求，该装置与包含有刷电机的工具相比更轻、或更小、或更安静。

发明内容