一種具有可互換的工具頭的電動工具的製作方法
2023-05-31 06:55:06
專利名稱：一種具有可互換的工具頭的電動工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動工具，具體地說，涉及一種具有一個常規的主體部分並且裝有多種可互換的工具頭的電動工具。
由於電動工具領域的巨大發展和自己動手工具(DIY)市場的需求增加，過去10年中用戶可以採用的不同類型的電動工具的數目有了顯著地增長。特別是連DIY熱心人中的最勉強者也將擁有一把電鑽和豎鋸，而其中的熱情更高者將還需要電打磨器、電銼、電衝切器和其他具有專用目的特殊的電動工具。儘管該巨大系列的電動工具常被發現是有用的，但是擁有這樣大數量的工具既費錢又需要相當大的貯存空間。此外，使用一個專用工具來完成每項工作通常會造成這種工具(通常它們都由類似的電機操動)的顯著的利用不足(under-utilage)。此外，許多現在的電動工具都是「無繩的」，它們由可再充電電池來供電，因而在更換專用工具時常常還需要用戶更換電池組，或者具有幾個已充電的電池分別供不同工具使用。這些現行的解決方法不是麻煩的就是昂貴的。
人們已經作出許多努力來改進這種電動工具的利用並且提出了通過在一個常規的鑽具中裝上附件來解決上述問題的解決辦法，因此，鑽具卡盤被用來與往復鋸條的傳動裝置相嚙合，其中的一個實例可以在美國專利1808228中見到。另一個多功能工具的實例可在德國實用新型專利9010138中見到，其中示出了一個具有多個以不同轉速運轉的鑽削動力頭的常規鑽具主體，該轉速由結合在動力頭中的齒輪減速裝置來決定。但是，這種形式的裝置的缺點在於，在鑽具卡盤用來操縱一個往復鋸的傳動裝置的情況下，許多能量消耗在一個首先驅動一個鑽具卡盤然後再由該卡盤驅動該鋸裝置的轉換裝置中。或者，在該類工具結合有可互換的鑽削動力頭的情況下，各種功能多少受到改變鑽削轉速的限制。
所以本發明的目的在於提供一種能夠減輕上述問題還能使其得到最大程序的利用的電動工具裝置。
根據本發明，提供了一種電動工具裝置，該裝置包括一個可拆卸的工具頭和一個裝有一個電機的工具主體，其中，該電機具有一個直接的旋轉輸出端，而該工具頭包括一個用來與該電機輸出端相嚙合的傳動裝置，所述電機輸出端包括一個當所述工具頭連接在所述工具主體上時用來與所述工具頭傳動裝置上的一個第二嚙合裝置進行互補嚙合的第一嚙合裝置，其特徵在於，所述第一嚙合裝置隱藏在所述主體內並且只有通過在所述主體中的一個孔才可以被接近，所述第二嚙合裝置隱藏在所述工具頭內並且只有通過在所述工具頭內的一個第二孔才可以被接近。
最好它是這樣一種工具，其中該工具頭或該主體中的一個通過該工具頭或主體中的該另一個的所述孔而被容納，以便該另一個所述工具頭或主體中的所述一個的該嚙合裝置通過該工具頭或該主體中的該一個的該孔而被容納，以便在該工具頭或主體中的一個內在該第一與第二嚙合裝置之間發生所述的互補嚙合。
最好，它是這樣一種工具，其中該工具頭具有一個形成一個內腔的插頭，該第二嚙合裝置隱藏在該內腔內，其中，所述插頭和相關腔都通過所述主體孔容納在所述主體內，以及所述第一嚙合裝置容納在所述工具頭腔內。
最好它是這樣一種工具，其中第一嚙合裝置容納在一個基本上為圓筒形的腔內，該工具頭具有一個基本上為圓筒形的插頭，以便在該主體的該圓筒形腔內形成一個互補和同軸線的配合，其中，第一和第二嚙合裝置分別配置在該圓筒形腔和圓筒形插頭的軸線上，以便在所述插頭安裝在所述圓筒形工具腔內時提供該第一和第二嚙合裝置的自動對中。
最好它是這樣一種工具，其中所述第一和第二嚙合裝置中的一個包括一個外嵌齒件，而所述第一和第二嚙合裝置中的該另一個包括一個用來容納所述外嵌齒件的內嵌齒件。
下面將參照附圖對本發明的較佳實施例(僅作為例子)進行說明，附圖中
圖1示出了本發明的電動工具的主體部分的前透視圖；圖2示出了工具頭的連接裝置的部分側視立面圖；圖3示出了其上連接有一個工具頭的圖1的主體部分的部分切去的側視立面圖；圖4示出了將工具頭卸下後的圖3的部分切去的側視立面圖；圖5是將半個蛤殼件卸下後的圖1的主體部分的透視圖；圖6是將部分蛤殼件卸下後的一個鑽頭卡盤工具頭的側視立面圖；圖7是將部分蛤殼件卸下後的一個局部打磨器工具頭的側視立面圖；圖8a是將部分蛤殼件卸下後的一個往復鋸工具頭的側視圖；圖8b是圖8a的該往復鋸工具頭的傳動轉換裝置的簡圖；圖9是將半蛤殼件卸下後的一個裝有高速轉動工具頭附件的電動工具的可替換實施例的側視圖；圖10a是將半蛤殼件卸下後的裝有衝切工具頭附件的圖9的該電動工具的可替換實施例；以及圖10b是圖10a的該衝切工具頭附件的傳動裝置。
參看圖1，總的用標號(2)示出的電動工具包括一個按常規由兩個半蛤殼件(6,8)形成的主體部分(4)。該兩個半蛤殼件裝配在一起用來封裝下面將說明的電動工具的內部裝置。
主體部分(4)限定了一個大體上D型的主體，主體的後面部分(10)限定了一個由使用者抓握的常規的手槍式把手。後部(10)的向內突出部分是一個致動觸發器(12)，該觸發器可以通過使用者的食指以對電動工具結構的常規操作方式進行操作。這種手槍式把手結構是一種常規的結構，因此與該實施例有關的這一部分就不再作進一步說明。D型主體的前部(14)可用於雙重用途，它可以當使用者的手握住手槍式把手部分(10)時對其提供保護，並且還可以用來容納兩個電池(26)(見圖5)，以便為工具(2)提供電源。兩個半蛤殼件(6,8)限定了一個總的用標號(16)表示的開口，該開口使電池可以插入該工具內部。電池可以通過一個常規裝置可拆卸地限制在主體部分內，本領域技術熟練的人可以理解，在電動工具內裝入可取出的電池(或電池組)是眾所周知的，並且用來限制和釋放該電池裝置所使用的機構也是眾所周知的。因此，該電池本身並不構成本發明的一個部分，所以將不對它作進一步的詳細說明。
主體部分(4)具有一個在前面與後面部分(10,14)之間延伸的擴大的上部本體段(18)，該本體段中裝有電動工具的電機(20)。而且，電動工具所使用的電機(20)是一種常規的電機，因而本文中除去一般功能性說明以外將不對它作進一步的詳細說明。上部本體段(18)還包括一個由兩個半蛤殼件(6,8)所限定的大體上為圓筒形的孔(22,)經由該孔提供了接近電機(20)輸出軸(24)的通路。
下面參看圖3,4和5來對工具(2)的內部裝置進行更詳細的說明。
電池(26)(只有一個在圖3和圖4中示出)通過電池孔(16 )被容納在主體(4)的前部(14)內以便與電極(28)電氣地接合。電池(26)通過一個棘爪機構(30)被限制在工具本體(4)內，當需要時可以手動操縱該機構而方便地取出該電池。這種機構在可拆卸的電池組領域內是通用的，因而將不對它作出進一步說明。電氣終端(28)以常規的方式通過觸發器(12)與電機(20)電氣地連接。(注意，為清晰起見，附圖中沒有示出該電氣連接但卻包括常規結構的絕緣線連接)。在致動觸發器(12)後，使用者可選擇地把電機(20)與電池(26)相連接，由此使電機(20)通電，電機又使輸出主軸(24)轉動，從而提供了一個高速旋轉的輸出傳動，由圖1和4中可見，主軸(24)具有一個外嵌齒(32)附件，用來與在電動工具工具頭上的一個傳動裝置的內嵌齒相嚙合，這在下面還要說明。
按照現代電動工具的常規，電機(20)裝有一個正向/反向開關(34)，在工作時該開關便於使在電池(26)與電機(20)之間的的終端連接反向(通過開關12)，由此可以根據使用者的需要來改變電機輸出的轉動方向。同樣情況，這種機構在電動工具領域內也是常用的。
參看圖5，該圖示出了卸下一個半蛤殼件(8)後的電動工具(2)以便以透視圖示出該工具的內部工作情況，由圖可見，電機由多個常規的蛤殼肋(總的用標號(36)示出，它與在半蛤殼件(8)上的相似的肋為鏡面對稱關係)所支承，從而將電機限制在蛤殼件內。最前面的肋(36a)(圖4)形成了一個前延伸板(38)(圖5)，該板連同在該被卸下的半蛤殼件(8)上的類似的前延伸板一起基本上包圍了電機(40)的正面，但電機主軸(24)從其中伸出的圓孔(42)除外。圓孔(42)與電機主軸的軸線(49)共軸線。兩個半蛤殼件(6,8)還包括兩個設置在前延伸板(38)的前面並且大體上與其平行的半圓板(44)，從而形成了一個第二外延伸板(46)，該延伸板也具有一個便於接近電機主軸(24)的圓孔(48)。兩個孔(42和48)都與軸線(49)共軸線。由圖4可見，兩個延伸板(38,46)用來圍繞軸線(49)限定了一個腔(47)，該腔通過孔(48)可以從外部接近並且基本上容納著軸的外嵌齒(32)。
此外，外延伸板(46)本身又隱藏在圓筒形孔(22)內，由此在孔(22)與板(46)之間形成了一個大體上為圓筒形的腔，從而使軸的外嵌齒(32)不會伸出到主體部分(4)的外面。
電動工具(2)還包括多個可互換的工具頭附件(其中的一個工具頭附件在圖3中總的以標號(50)示出)，這些工具頭附件可以連接在主體部分(4)上，從而形成了一種具有專用功能的特定型式的電動工具。本發明的這個特徵下文中將予以說明，但是先提及的是，這些特定型式的工具頭除了其他許多東西之外還包括一個常規的鑽頭卡盤，一個往復鋸傳動裝置以及一個局部打磨器。每個工具頭附件都具有一個用來與主軸的外嵌齒(32)相嚙合的傳動裝置，因此電機(20)將驅動每個工具頭的傳動裝置。
參看圖2，每個工具頭附件(指(50)處的附件)都具有一個在圖2中用實線表示的統一的連接裝置(52)。該工具頭連接裝置(52)包括一個大體上圓柱形的外殼部分(54)，該外殼部分按照人機工程學的觀點設計得當附件連接到主體部分(4)上時，可以用來與該主體部分的外形相匹配。外殼部分(54)的形狀對於不同型式的工具頭附近將是不同的(這在下文中將會看到)並且通常用來提供一種與其特定功能有關的該電動工具的不同外形，在圖2中示出的形狀是用於與鑽頭卡盤工具頭附件一起使用的形狀。
外殼部分(54)的向後延伸部分是一個大體上圓筒形的插頭(56)，該插頭的形狀應能緊密地配合在主體部分(4)的圓筒形孔(22)內。由圖5中可見主體部分的圓筒形孔(22)是由一系列形成一個大體上的圓筒形腔的向內定向的肋(23)所限定的。該圓筒形插頭(56)具有一個圍繞工具頭軸線(60)設置的基本上平的環形後壁(58)。從該壁(58)向後伸出的與軸線(60)同軸延伸的部分是一個基本上圓筒形的並且中空的第二插頭(62)，該插頭的直徑顯著地小於插頭(56)的直徑。中空插頭(62)具有一系列的外圓柱形肋(64)，該些肋限定了一個外圓柱形凹槽(66)。此外，插頭(62)具有一個逐漸增加的外徑，該外徑是由在圖2中沿從左到右的方向看去從軸線(60)沿徑向向外傾斜的倒角臺階(總的以標號(68)表示)形成的。這些倒角臺階(68)在插頭(62)上形成了傾斜的導入臺階，從而形成了一個總的錐形插頭。此外，插頭(56)也具有一個倒角臺階(70)，也形成了一個傾斜的導入凸輪表面。
因此，當工具附件(50)與主體部分(4)相嚙合時，連接裝置(52)就被插入主體部分(4)的圓筒形孔(22)中，以便使工具附件軸線(60)基本上與主軸線(49)同軸線地延伸。當連接裝置(52)進入圓筒形孔(22)中時，倒角的前緣(70)可以靠緊在肋(23)上，從而保持了工具附件(50)與主軸線(49)的同軸線。因此，該導入前緣(70)可以用來作為一個導引表面。連接裝置(52)進一步插入孔(22)中將使中空的圓筒形插頭(62)穿過在外延伸板(46)中的孔(48)，從而包圍住主軸外嵌齒(32)。
由圖5中可見，前延伸板(38)的內孔(42)的直徑小於外延伸板(46)的孔(48)的直徑。此外，插頭(62)的遠端(72)具有一個基本上與孔(42)的直徑相當的直徑，同時插頭(62)的內徑具有一個基本上與孔(48)的直徑相當的直徑。這樣，當錐形插頭(62)插入主體部分(4)中時，插頭(62)將以互補配合的形式容納在孔(42)和(48)中，如圖3中所示。這樣，前延伸板38(38)和外延伸板(46)可以用來牢固地接納連接裝置(52)的插頭，從而限制了該連接裝置在電動工具主體部分(4)內的軸向位移。此外，該連接裝置的軸向支承受到插頭(56)在圓筒形孔(22)內的緊密配合的幫助。在外殼部分(54)與插頭(56)之間形成的臺肩部分(74)通過它頂靠在蛤殼件的外邊緣(76)上而可用來限制連接裝置沿軸向的進一步位移，如圖3,5中所示。
為了限制與主體部分(4)相連接的工具附件(50)，主體部分(4)還在腔(47)(在前延伸板(38)與外延伸板(46)之間形成(圖4))內設置有一個彈性偏壓的鎖緊裝置。該鎖緊裝置(它在附圖中沒有示出)包括一個由圍繞軸線(60)對稱配置的兩根彈性偏壓的彈簧絲組成的彈性裝置，該彈簧絲穿過孔(42)和(48)延伸，使得當連接裝置(52)通過孔(48)時插頭(62)的倒角臺階(68)將與該偏壓的彈簧絲嚙合並且使它們偏移出圓柱形插頭(56)的通路之外。插頭(62)進一步插入主體部分(4)中將使這些彈性偏移的彈簧絲碰到插頭(56)上的圓柱形凹槽(66)，並且通過恢復到彈性偏壓位置而與這凹槽(66)快速嚙合，從而限制了連接裝置(52)的進一步軸向位移。此外，該鎖緊裝置還設置有一個穿過主體(4)的孔(78)伸出的常規的按鈕(未示出)，因此致動該按鈕將把該兩條彈簧絲推開，使得它們與連接裝置(52)中的圓柱形凹槽(66)脫離嚙合，由此當需要時可以將工具附件(50)卸下。
電動工具(2)還設置有一個智能的鎖緊-關閉裝置(圖4,5和6)，該裝置在沒有工具附件(50)連接在主體部分(4)時可用來防止起動該致動觸發器(12)。這種鎖緊-關閉裝置可用於雙重用途，它可以防止該電動工具被偶然地接通並由此消耗電源(電池)，同時它還可以用來作為一個安全裝置，以防止在沒有工具頭連接時電動工具被接通而產生主軸外嵌齒(32)的高速轉動(以接近每分鐘15000轉的轉速轉動)，這種情況如果由於偶然地接觸而發生可能會引起嚴重的傷害。
鎖緊-關閉裝置(80)包括一個圍繞銷(84)可樞轉地安裝的迴轉杆開關件(82)，該銷與半蛤殼件(6)模壓成一個整體件。該開關件(82)基本上是一個長塑料銷，該銷在其最內端具有一個向下指向的凸臺(86)，該凸臺受到一個常規的螺旋彈簧(未示出)沿向下的方向的偏壓而至圖4所示的位置，從而貼靠在致動觸發器(12)上。致動觸發器(12)包括一個提供一個向後指向的臺肩的直立的凸臺(88)，該凸臺當鎖緊-關閉裝置(80)處於非致動位置(圖4)時與樞轉銷凸臺(86)相嚙合。
為了操縱致動觸發器(12)，使用者必須用其食指按下觸發器(12)，以便使觸發開關(12)從右向左(在圖4中看去)移動。然而，由於觸發器凸臺(88)緊靠在該鎖緊-關閉裝置的凸臺(86)上，從而限制了觸發開關(12)以這種方式移動。
開關件(82)的對置端具有一個向外指向的凸輪表面(90)，該表面是傾斜的以形成一個大體上楔形的外形，如圖4中所示。
參看圖1，可以看見兩個半蛤殼件(6)和(8)在圓筒形孔(22)附近形成一個基本上為矩形的卡槽(92)(在橫截面中)，該卡槽從圓筒形孔(22)的周邊向下延伸並且總的用標號(92)表示。凸輪表面(90)容納在該卡槽(92)中，以便出現在主體部分(4)的外面(圖1)。
參看圖2，工具附件(50)具有一個其橫截面基本上為矩形的附加的凸臺(94)，該凸臺提供了一個沿離開插頭(62)的方向從軸線(60)沿徑向向外傾斜的一個傾斜的凸輪表面(96)。該凸臺(94)具有一個可與主體(4)的矩形卡槽(92)相配合的橫截面形狀並且可容納在該卡槽中。因此，凸臺(94)具有雙重用途，(ⅰ)作為一個需要把工具頭圍繞其軸線(60)相對於本體部分(4)正確地定向的定向裝置，以便把凸臺(94)容納在矩形卡槽(92)內(因而它能用來把工具頭定位在一個相對於主體部分的預定的對準位置)，(ⅱ)凸輪表面(96)可用來與鎖緊-關閉裝置(80)的凸輪表面(90)相嚙合，使得工具附件(50)朝著主體部分(4)的繼續移動將造成凸輪表面(96)與(90)之間的凸輪嚙合。該凸輪嚙合將引起開關件(82)反抗該螺旋彈簧(未示出)的彈性偏壓而圍繞銷(84)的樞轉偏移，由此使凸臺(86)沿著向上的方向運動到致動位置(如圖3中所示)，從而使凸臺(86)與觸發器凸臺(88)脫離嚙合，由此允許致動觸發器(12)根據使用者的需要來位移，以便需要時可接通該電動工具。該工具頭附件的連接可以自動地鬆開該鎖緊-關閉裝置。
此外，該鎖緊-關閉裝置的一個附加裝置是從考慮某些工具頭附件(特別是往復鋸的工具頭附件)的安全目的的要求而產生的，以便形成必須手動(而不是自動)鬆開該鎖緊-關閉裝置的電動工具。儘管諸如鑽孔或局部打磨器這樣的電動工具具有致動觸發器開關(12)，而該開關在工具頭安裝時被按下而沒有任何鎖緊-關閉的安全開關是可以接受的，但是，上述情況對於諸如往復鋸這樣的電動工具來說通常是不可接受的，因為如果使用者沒有精神準備，往復鋸電動工具的偶然致動將會造成很嚴重的傷害。為此，往復鋸，豎鋸和其他危險的電動工具都需要具有一個手動操縱的開關用來鬆開在致動觸發器(12)上的任何鎖緊-關閉裝置。所以，當工具附件(50)包括一個往復鋸工具頭時，圖2中所示的凸臺(94)將基本上保持中空而一個前開口可在凸輪表面(90)上通過，因此這種工具頭附件沒有凸輪表面(96)。在這種情況下，當如上所述把工具頭附件(50)連接在主體部分(4)上時，凸臺(94)用來通過被安裝在卡槽(92)內而使工具頭相對於工具主體調整在正確的方位上，但是該凸臺(94)只是被接納在開關件凸輪表面(90)上，因此不會致動該開關件，從而保持鎖緊-關閉裝置與觸發器開關處於嚙合狀態，以防止該觸發器(12)的偶然致動。
往復鋸工具頭於是設置有一個手動操縱的開關件(未示出)，該開關件包括一個與凸輪表面(90)相配合的凸輪表面(類似於前述的凸輪表面(96))。當工具頭連接在主體部分(4)上用來以上述方式使鎖緊-關閉裝置(80)樞轉地移動時，操縱該開關件使該配合的凸輪表面移動通過凸臺(94)而與凸輪表面(90)相嚙合，以便鬆開觸發開關(12)。該手動操縱開關將受到彈性偏壓而離開主體部分(4)，從而使得一旦它已經用來鬆開該鎖緊-關閉裝置並且觸發開關(12)被移動而致動了電動工具以後，該手動操縱開關將被鬆開並且因而脫離凸輪表面(90)，因此開關件(82)的向下指向的凸臺(86)將朝著與觸發器凸臺(88)相嚙合的方向受偏壓。但是，此時由於觸發開關(12)已被從右移到左邊如圖3中所示，凸臺(86)將靠在觸發器凸臺(88)的上表面上而該電動工具處於使用狀態。當使用者結束該工具的使用後，該觸發器(12)將被鬆開並且在本領域通用的常規的彈簧偏壓裝置的作用下從左移動到右邊，這樣將使向下偏壓的凸臺(86)重新與觸發器凸臺(88)嚙合，從而限制該致動觸發器再次致動，如上所述。因此，如果使用者想要再次致動裝有往復鋸工具頭的電動工具，他必須手工移動在工具頭上的開關，以便如上所述地鬆開鎖緊-關閉裝置。這就提供了一個安全性能，即當一個鋸工具頭附件連接到主體部分(4)上時，致動解發器(12)不可能被偶然地接通。該工具提供了裝有用來鬆開鎖緊-關閉裝置的自動或手動操縱裝置(即智能的鎖緊-關閉裝置)的工具頭，該智能鎖緊-關閉裝置能夠識別不同的工具頭功能以及能夠識別需要手動鬆開該鎖緊-關閉裝置的情況。
參看圖3，每個工具頭附件(50)具有一根傳動主軸(102)，在該主軸的自由端連接著一個用來與電機輸出主軸(24)(圖4)上的外嵌齒(32)相嚙合的內嵌齒件(104)。可以理解，在工具頭附件(50)連接到主體(4)上並且電機主軸(24)和傳動主軸(102)的外和內嵌齒嚙合在一起時，此時致動電機(20)將使工具頭傳動主軸(102)同步轉動，從而把旋轉驅動提供給工具頭傳動裝置(後面還要說明)。
由圖3可見，該圖包括一個工具頭(50)(在此例中為一個鑽頭卡盤)的側視立面圖，可以從中清楚地看出內嵌齒件(104)被整個地包圍在連接裝置(52)的圓筒形插頭(56)的內部。如上所述，該圓筒形插頭(56)具有一個用來安裝電機主軸(24)的外嵌齒(32)的圓筒形埠(由圖3中可見)。此外從圖1和4中可見，外嵌齒(32)隱藏在工具主體(4)內，並且只能通過圓筒形孔(22)和孔(48)接近它。照這樣，外和內嵌齒都被嚴格限制接近，以便減輕對於連接裝置的這些可能是精密零件的損傷。具體地說，外嵌齒(32)直接連接在電機主軸上並且對於該主軸的一次嚴重碰撞可能會損傷電機本身，因此把外嵌齒(32)隱藏在工具主體(4)內，該外嵌齒本身就可以受到保護免於受到任何直接的碰撞，例如在工具主體跌落而沒有裝工具頭附件時。此外，通過把該嵌齒隱藏在工具主體內部並且在鎖緊-關閉裝置被謹慎地鬆開的情況下(例如使用一個構件按壓在凸輪表面(90)上)，即使該電機可能被驅動，該高速轉動的外嵌齒(32)也不容易接近使用者，從而保護了使用者免受可能的傷害。因此，通過把外和內嵌齒分別隱藏在主體蛤殼件和工具頭的內部，可以保護精密零件免於受到在其應用的工作環境中可能發生的外部損害。
此外，通過把內嵌齒(104)設置在圓筒形插頭(56)內部，而它(插頭56)基本上與工具頭(50)的軸線(60)自動對中，然後通過插頭(56)在孔(48)內的對中，工具頭又自動地與電機主軸(24)的軸線(49)對中，因此，當工具頭與工具主體對中時，外和內嵌齒的對中基本上是自動實現的。
參看圖6,7，和8，圖中示出了三種特殊的工具頭附件。圖6示出了一個鑽具工具頭附件(與圖3中總的以標號(50)表示的鑽具工具頭相當)，其中連接裝置(52)的蛤殼部分的一半已被取走以便示意地顯示鑽具工具頭的一個傳動機構。如上所述，該鑽具工具頭具有一個帶有圓筒形插頭(56)的連接裝置(52)，該插頭如上所述與工具主體(4)相連接。容納在插頭56內的是一個其上連接有一個內嵌齒件(104)的工具頭傳動主軸(102)，該內嵌齒件用來與連接在電機主軸(24)上的外嵌齒件(32)相嚙合。該傳動主軸(102)具有一個內傳動嵌齒(未示出)，該內傳動嵌齒用來驅動一個總地用標號(112)表示的常規的行星齒輪減速裝置。對於本領域的技術熟練的人來說，行星齒輪減速裝置的使用是一般慣例，因此，本文中除了說明如下情況即在這類電動工具中通常使用的電機輸出端將具有約每分鐘15000轉的輸出而該行星齒輪減速裝置將把該傳動裝置的轉速降低到該特定的工具功能所要求的轉速以外，將不再對此作詳細說明。在常規鑽孔的具體情況下，該第一齒輪減速裝置將具有約每分鐘3000轉的輸出，然後該輸出用作一個第二行星齒輪減速裝置的輸入傳動，以便提供約每分鐘800轉的最後的旋轉輸出。精確的齒輪減速比將取決於在該齒輪裝置中使用的嵌齒件上的齒數。該齒輪減速裝置(112)的輸出傳動(114)以一種本領域技術熟練的人所慣用的方式來驅動一個常規的鑽具卡盤(114)。在以標號(110)表示的特定的鑽具工具頭中，一個總的用標號(116)表示的離合器裝置(它在電鑽中也是慣用的，因而本文將不作任何詳細說明)設置在齒輪減速裝置與鑽具卡盤之間。當該鑽具工具頭附件連接在工具主體上時，電動工具(2)就起著一個常規的電鑽的作用，利用電機的輸出傳動通過該外/內嵌齒連接(32,104)來驅動齒輪減速裝置。
參看圖7，圖中示出了已把蛤殼件的一半取走以便示意地顯示傳動裝置的一個局部打磨器工具頭(120)。工具頭(120)具有和凸輪凸臺(94)在一起的如上所述的連接裝置(52)，該凸臺是為鬆開如上所述的鎖緊-關閉裝置所需要的。然而，此處應注意到，該工具頭的外周邊結構是與鑽具工具頭(110)不同的，但仍設計成與主體部分(4)齊平配合，以便當該工具頭連接在主體上時能為局部打磨器提供一個舒適的人機工程設計。為此，每個工具頭蛤殼設計應保證當工具頭連接到工具主體後，該電動工具的整體外形在人機工程方面對於該電動工具的功能是有利的，從而使所用的工具達到其最大效率。
此外，局部打磨器工具頭(120)具有一個裝有內嵌齒件(104)的傳動軸，該軸又連接在一個常規的齒輪減速裝置(112)(常規的行星齒輪減速裝置)上，以便提供一個約每分鐘3000轉的旋轉輸出轉速。然後該齒輪減速輸出(122)用來驅動一塊其上安裝有該局部打磨器的壓磨板(124)的常規的偏心從動板。在具有偏心從動板的局部打磨器中使用的工具頭(120)的齒輪減速和傳動裝置是慣用的。因此，對該傳動裝置本文將不作任何詳細說明，因為在本領域這些都是老生常談了。
圖8示出了一個具有與工具主體(4)連接的常規的連接裝置(52)的往復鋸工具頭附件(130)。工具頭連接裝置(52)還是容納著具有內嵌齒件(104)連接在齒輪減速裝置(112)上的傳動主軸(102)，以便把工具頭傳動裝置的轉速減少到約每分鐘300轉。這樣齒輪減速裝置(112)就具有一個連接在總的用標號(132)表示的傳動轉換裝置上的旋轉輸出，該轉換裝置用來把齒輪減速裝置的旋轉輸出轉換成線性運動，用來以圖示的總地用箭頭(136)表示的線性往復運動的形式驅動鋸條(164)。雖然由圖8可以看出該往復運動並不與工具頭的軸線平行，但這只是對於該特定的工具頭(130)的人機工程設計的一個優選方案，如果需要，該往復運動可以作成與工具頭(以及其後的電機傳動)的軸線(60)相平行。工具頭(130)本身對於具有一塊基板(138)的往復鋸或嵌鋸來說是一種常規的結構，該基板與待切割的表面相接觸以便穩定該工具頭(如果需要)並且該工具頭的外形已經在人機工程優先方面進行了選擇。
傳動轉換裝置(132)使用了一種圖示的常規的往復式空間曲柄，為清晰起見，在圖8b中以簡圖示出。傳動轉換裝置(132)具有一個旋轉輸入元件(140)，對於該特定的工具頭來說，該輸入元件就是齒輪減速裝置的約每分鐘3000轉的轉速的輸出元件並且它與工具本身的電機的轉動軸線共軸線。旋轉輸入元件(140)連接到具有一個傾斜的前面(144)的連接板(142)上(該前面相對於該輸入元件的轉動軸線傾斜)。安裝成突出於表面(144)之外的是一個管狀銷(146)，該銷可相對於輸入元件(140)的轉動軸線擺動。自由地安裝在銷(146)上的是一個可圍繞銷(146)任意轉動的連杆件(148)。然而，連杆件(148)圍繞傳動軸線(140)的轉動受到與平板件(150)內的一個狹縫的嚙合的限制。平板件(150)在圖8a的實施例中只能沿著與輸入元件(140)的轉動軸線相平行的方向任意運動。因此，該銷(146)的擺動通過連杆件(148)可轉換成板(150)的直線往復運動。用於把轉動轉換成直線運動的該具體裝置是常規的並且為了使在該特定的鋸工具頭附件(130)中使用的裝置(132)清晰只用簡圖將其示出。
在鋸工具頭(130)中，板(150)的設置用來在兩個限制件(160)之間作往復的直線運動並且在其一個自由端上連接有一個鋸條鎖緊裝置(162)，用來以標準方式嚙合住一個常規的鋸條(164)。因此，工具頭(130)使用一了個齒輪減速裝置和一個用來把電機的旋轉輸出轉換成鋸條的直線往復運動的傳動轉換裝置。
此外，往復鋸工具頭(130)具有一個用來使工具頭(130)相對於電動工具的主體(4)定向的凸臺(94)。但是如前面所述，該特定工具頭的凸臺(94)是中空的從而不會與鎖緊-關閉裝置(80)的凸輪表面(90)相嚙合。該工具頭於是還設置有一個附加的手動操作按鈕(166)，該按鈕在由使用者操作時(在工具頭(130)連接在主體(4)上的情況下)可以使一個彈簧偏壓件(未示出)通過中空的凸臺(94)以便與鎖緊-關閉裝置(80)的凸輪表面(90)相嚙合，從而當需要電力來驅動往復鋸時手動使鎖緊-關閉裝置鬆開(如前面所述)。
雖然已經在圖6,7和8中示出了3個特定的工具頭實施例，但是本發明決不受該3個工具頭的限制。特別是可以把一整套的工具頭附件連接在該主體上而得到一個具有某種功能的電動工具，該工具通常可以用來作為一種現有的單功能電動工具使用。另外兩個工具頭附件的實例以簡圖形式在圖9和10中示出，它們與另一個具有更加簡化的主體部分結構的電動工具實施例相結合。
參看圖9，電動工具(202)也具有一個與參照圖1至5中所述的相類似的基本上為D型的主體部分(204)。但是在該電動工具(202)中的電池(226)是可拆卸的容納在主體(204)的後部(210)內的。主體(204)的主要內部工作裝置也和圖1至5中的本體(4)的主要裝置相一致，因而不再作說明。此外，對於該簡化的實施例來說，沒有顯示出有鎖緊-關閉裝置並且工具頭與工具主體的連接裝置也已被大大簡化和只以簡圖示出。但是，圖9示出了一個工具頭附件(250)，該附件包括一個具有常規的鑽具卡盤(252)的高速旋轉的工具，該工具直接由一個以約每分鐘15000轉的轉速轉動的電機輸出端所驅動而沒有任何齒輪減速。這種高速工具通常技工用於拋光、研磨、蝕刻等。此處電機(220)也具有一個連接在電機主軸上的外嵌齒，該外嵌齒以與前面所述的同樣方式被容納在工具頭的內嵌齒(304)內。但是，對於該工具頭結構來說，內嵌齒(304)被固定在不經過任何齒輪減速並直接用來驅動工具卡盤(252)的工具頭傳動主軸(302)上。可以理解，這種傳動裝置可以結合在圖6中所示的工具頭結構中用來組成連接裝置(52)。
此外，圖10a示出了圖9中所示的實施例的一個替換實施例，該實施例具有一個採取衝切器形式的不同的工具頭附件(350)。衝切器是一種專門用來切割塑料和油氈的切削工具，它包括一個剛性地固定在工具頭(350)上的固定切割板(351)和一個切削刀片(353)，該刀片由工具頭(350)的傳動裝置驅動作豎直的(直線的)往復運動，從而與板(351)形成剪切作用。此外，在該實施例(以簡圖示出)中，電機(20)還是通過外和內嵌齒(如前面所述)與工具頭傳動裝置相連接，該傳動裝置經歷了使用了兩級齒輪減速機構的總地用標號(312)表示的兩級齒輪減速裝置，即對工具頭的旋轉輸入被傳送到一個常規的行星齒輪減速裝置，以提供一個具有約每分鐘3000轉的轉速的旋轉輸出，然後以該輸出驅動一個第二行星齒輪減速裝置，以提供一個約每分鐘800轉的轉速的最後輸出。然後該第二齒輪減速裝置的輸出驅動一個用來把旋轉輸出轉換成直線往復運動以操縱刀片(353)的常規的傳動轉換裝置。該傳動轉換裝置總地用標號(323)表示並且將參照圖10b作出簡要的說明。
圖10b以簡圖示出了衝切器工具頭附件(350)的齒輪減速和傳動轉換裝置，其中內嵌齒件(304)由電機出力通過連接在電機(220)上的外嵌件所帶動旋轉。然後該旋轉運動傳給齒輪減速裝置(312)以提供旋轉輸出(360)(圖10a)。然後該旋轉輸出(360)驅動一個具有一個偏心銷件(327)(圖10a)的旋轉盤(325)，該銷件可滑動地安裝在板件(333)內的一個水平狹縫中。該板件(333)由於工具頭附件(350)的外殼的限制不能作旋轉運動，因此當銷(327)沿著其轉動路徑運動時，該銷將在板(333)內作任意的水平運動，而該銷(327)的豎直移動則直接轉換成以板件(333)的擺動形式的豎直移動，該移動又形成了該切削刀片(353)的往復豎直(直線)運動。這也是一個常規的用來把轉動轉換成直線運動的傳動轉動裝置並且在工程教科書中有許多文字資料說明。
在本領域技術熟練的人應當可以理解，在本文中所說明的這些特定的工具頭附件的實施例只是作為舉例並且僅僅用來說明工具頭和附件可以用於下列情況(ⅰ)沒有齒輪減速或傳動轉換裝置，(ⅱ)僅僅具有簡單齒輪減速裝置以及(ⅲ)既有齒輪減速裝置又有用來把轉動轉換成非轉動輸出的傳動轉換裝置。因此，提供了一種電動工具裝置，該裝置能提供具有不同輸出功能的多種電動工具功能，所有運動部件均由一個單個高速電機驅動。
此外，應當理解的是，參照本文說明的工具頭描述的傳動轉換裝置是常規的並且只是作為例子提供的。應當理解的是，任何用來把轉動轉換成直線往復運動的常規的傳動轉換裝置都可以用來取代本文中所說明的那些裝置。此外，另外的齒輪減速裝置也可以用來取代在這些特定的實施中所涉及的常規的行星齒輪減速裝置。
此外，雖然該電動工具的特定實施例中把電池作為電源並且這類電池是常規的或可再充電的，但是還應當理解，本發明還可涉及一種具有常規的電源輸入或者使用可替換的大容量電池組的電動工具。
權利要求
1．一種電動工具系統(2)，包括工具主體(4)和若干可互換的工具頭(110、120、130)，該工具主體具有一個帶一有軸向延伸旋轉輸出端(24)的電機(20)，所述若干工具頭均可與所述工具主體可拆式連接，且每一工具頭均具有軸向延伸的插入元件，以使其可與所述電機輸出端(24)同軸嚙合，其中所述若干工具頭中某一個與所述工具主體(4)的連接將使該電動工具具有一預定的輸出速度，以及轉動或非轉動的輸出，而如將上述若干工具頭之一互換為另一個工具頭，則可使該電動工具具有不同的輸出速度和/或另一種轉動或非轉動輸出，其特徵在於，所述工具主體(4)具有一個第一開口(22)，該開口基本與所述旋轉輸出端(24)同軸，而所述工具主體還包括一個自所述第一開口徑向向外延伸的卡槽(92)，各工具頭(110、120、130)均可與所述工具主體(4)可拆式連接，其中每一工具頭均具有第一(56)和第二(62)同軸插頭，該第一插頭(56)置於所述第一開口(22)內以形成配合設置，而所述第二插頭(62)在將所述工具頭之一與所述工具主體連接時穿過所述第一開口(22)延伸入工具主體內，所述第一插頭(56)包括一個徑向延伸的卡鍵(94)，該卡鍵與所述卡槽(92)相配合以使該工具頭相對工具主體有一預定定位，所述第二插頭(62)包括一個第一定位裝置(66)用於與一內置第二定位裝置的可拆式配合，而該內置的第二定位裝置則置於所述工具主體內，用於限定該所述工具頭相對於所述工具主體的軸向位移。
2．如權利要求1所述的電動工具系統，其中所述第一開口(22)呈圓柱形。
3．如權利要求1所述的電動工具系統，其中所述第一定位裝置包括成形於所述插頭(62)上的一卡槽，且所述第二定位裝置包括至少一個卡槽配合元件。
4．如權利要求3所述的電動工具系統，其中所述的卡槽配合元件包括一可彈性偏移的彈簧元件。
5．如權利要求1所述的電動工具系統，其中在工具頭主體部分(54)和第一插頭(56)之間成形的一個臺肩部(74)與工具主體外殼的一個外緣(76)相配合，從而限制了工具頭向工具主體方向的進一步位移，同時使插頭件(56和62)分別在圓柱形開口和工具主體內定位與一預定位置。
6．如權利要求1所述的電動工具系統，其中所述第二定位裝置包括一致動元件，以使所述第二定位裝置通過手動位移的方式與所述第一定位裝置有插入和拔出的配合。
7．如權利要求1所述的電動工具系統，其中所述第二插頭(62)呈中空狀，以使其可接納所述輸出主軸(24)。
8．如權利要求1所述的電動工具系統，其中所述非轉動輸出包括線性往復運動。
9．如權利要求1所述的電動工具系統，其中若干工具頭中至少有一個具有齒輪減速機構。
10．如權利要求1所述的電動工具系統，其中所述若干工具頭包括鑽頭卡和高速旋轉工具中的至少一個，以及往復運動鋸，磨砂器和沙輪切割器中的至少一個。
11．如權利要求1所述的電動工具系統，其中所述的工具主體包含一切斷機構，從而當沒有工具頭與工具主體連接時切斷電源開啟開關，其中若干工具頭的每一個均具有致動裝置，當該工具頭與所述工具主體連接時，它可與所述切斷機構配合併使其不工作。
12．如權利要求11所述的電動工具系統，其中若干工具頭中至少有一個包括有致動裝置，它可自動使所述切斷機構不工作。
13．如權利要求11或12所要求的電動工具系統，其中所述的切斷機構包括一樞軸元件，其一偏置進所述電源開啟開關，而另一端則有凸輪接合面，該凸輪接合面與若干工具頭的每一個上的一凸輪面相接合。
14．如權利要求1所要求的電動工具系統，其中的電源是由置於工具主體內的可更換電池系統所提供。
15．一種電動工具(2)，該工具包括一個裝有一個帶有繞軸線(49)直接旋轉輸出端(24)的電機(20)的工具主體(4)和一個可拆卸的工具頭(50)，其中該工具頭包括一個用來與該電機的輸出端(24)相嚙合的傳動裝置，所述電機輸出端包括一個當所述工具頭連接在所述工具主體上時用來與所述工具頭傳動裝置上的一個第二嚙合裝置(104)進行互補嚙合的第一嚙合裝置(32)；所述第一嚙合裝置隱藏在所述主體內並且只有通過在所述主體中的一個孔才可以接近，而所述第二嚙合裝置隱藏在所述工具頭內並且只有通過在所述工具頭內的一個第二孔才可以接近；上述工具的特徵在於所述第一和第二嚙合裝置中之一均成形於一個插頭(62)上，而該插頭則成形於工具頭(50)或工具主體(4)中之一上並可以被接納於一腔體(47)內，該腔體則由工具頭(50)或工具主體(4)中的另一個成形而來，這樣當第一和第二嚙合裝置(32,104)相互嚙合時，上述插頭(62)與所述工具頭或工具主體中的另一個嚙合並相互作用以限制該插頭(62)的軸向位移；其中插頭(62)環繞驅動軸線(60)設置，且在徑向上離驅動軸線(60)比離工具頭(50)或工具主體(4)外周邊更近。
16．如權利要求15所述的工具，其中第一嚙合裝置(32)隱藏在工具主體(4)的軸向延伸孔(22)內，而第二嚙合裝置(104)則隱藏在工具頭(50)的軸向延伸孔(62)內；上述軸向延伸孔(22,62)中之一成形於一個插頭內，該插頭直接環繞其相應的嚙合裝置(38,104)，且形成有一聯鎖裝置(66)；上述軸向延伸孔中的另一個包括一個可動式鎖定裝置，用於對接時與上述聯鎖裝置的選擇連接。
17．如權利要求15所述的工具，其中主體(4)包括一個內腔部分(47)和一個外腔部分(22)，此內腔部分和外腔部分通過自主體(4)向內朝同心軸線(49)徑向延伸的板(46)予以分隔。
18．如權利要求17所述的工具，其中當工具主體(4)與工具頭(50)連接時，插頭(62)穿過外腔部分(22)插入內腔部分(47)中。
19．如權利要求15所述的工具，其中該工具頭或該主體中的一個通過該工具頭或主體中的該另一個的所述孔而被容納，以便該另一個所述工具頭或主體中的所述一個的該嚙合裝置通過該工具頭或該主體中的該一個的該孔而被容納，以便在該工具頭或主體中的一個內在該第一與第二嚙合裝置之間發生所述的互補嚙合。
20．如權利要求15所述的工具，其中插頭形成一內腔，第二嚙合裝置(104)即置於該內腔中，其中所述插頭(62)和相關聯的腔通過所述主體上的孔被接納於所述主體內，而所述的第一嚙合裝置(32)則內接於上述工具頭腔內。
21．如權利要求20所述的工具，其中第一嚙合裝置(32)內置於基本呈圓柱形的外腔部分(22)內，插頭(62)則互補並同軸地配合進主體的柱形腔內，其中第一和第二嚙合裝置分別設置於上述柱形腔和柱形插頭的軸線上，從而當所述插頭內接於所述柱形工具腔時該第一和第二嚙合裝置可自動對直。
22．如權利要求15所述的工具，其中所述的第一(32)或第二(104)嚙合裝置中之一包括一凸齒，而所述第一或第二嚙合裝置中另一個則有與上述凸齒相對接的凹齒。
23．如權利要求15所述的工具，其中所述的軸線(49)與驅動軸線(60)在工具主體(4)與工具頭(50)對接時同軸。
全文摘要
一種包括一個主體(14)的電動工具,該主體裝有一個具有一個輸出端的電機(22)。一個可拆卸的工具頭(50)可以與該電機的輸出端相嚙合,其中該電機輸出端具有一個與在工具頭傳動裝置上的第二嚙合裝置(62)進行互補嚙合的第一嚙合裝置(32)。該第一嚙合裝置(32)隱藏在主體(14)內並且只有通過其中的孔(44)才可以接近。而該第二嚙合裝置(62)隱藏在工具頭(52)內並且只有通過其中的第二孔才可以接近。
文檔編號B25F3/00GK1313173SQ0110465
公開日2001年9月19日 申請日期1998年8月31日 優先權日1997年8月30日
發明者B·瓦傑 申請人:布萊克-德克爾公司