一种电动螺丝刀的制作方法

1.本发明涉及电动工具领域，尤其涉及一种电动螺丝刀。


背景技术：

2.电动螺丝刀是一种可以将电动马达旋转时产生的动能转换为外界中螺纹联接件的变形能的电动工具，用于拧紧和拆卸螺纹联接件，可广泛应用于家电、汽车、摩托车等行业。
3.为了保障产品的装配质量，操作人员往往需要令电动螺丝刀以特定扭矩完成产品内螺纹联接件的安装，换言之，具有定扭功能的电动螺丝刀能够保障产品内螺纹联接件的安装效果，进而保障产品的装配质量。
4.然而，目前常见的电动螺丝刀中，部分电动螺丝刀受其功能原理的限制无法实现定扭作业；部分电动螺丝刀虽然能够实现定扭，但其扭矩传递精度和检测精度比较低，因此此类电动螺丝刀的定扭控制效果一般，工具对螺纹联接件实际加工的扭矩与操作人员的预期扭矩存在较大误差，这不仅影响产品及其螺纹联接件的装配质量，而且也不利于电动螺丝刀自身的寿命和操纵安全型。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电动螺丝刀，可以以较高的扭矩传递精度和扭矩检测精度实现定扭作业。
6.为实现上述目的，本发明提供一种电动螺丝刀，包括机壳、设于所述机壳内的打击轴和马达，还包括行星减速机构、传动轴和扭矩监测机构；所述传动轴的一端卡套且紧配于所述马达的输出轴，所述传动轴的另一端具有与所述行星减速机构的太阳轮内啮合且固定的齿轮部；所述扭矩监测机构包括驱动轴、离合套、钢球和位移检测器；
7.所述离合套的圆台状内壁、所述打击轴的离合端i和所述驱动轴的离合端ii自外向内依次套设；所述离合端i的周向设有多个环布且沿径向贯通的钢球通道；所述离合端ii的周向设有多个环布且沿径向延伸的凸起部；所述钢球、所述钢球通道和所述凸起部三者的数量相等；任一所述凸起部在工作扭矩未达设定值i时与所述离合端i的内壁接触配合，且在所述工作扭矩达到所述设定值i时转动并推挤所述钢球沿所述钢球通道向外移动以挤压所述圆台状内壁；所述位移检测器在所述离合套的位移达到设定值ii时自动关停所述马达。
8.优选地，所述行星减速机构包括所述太阳轮、行星轮和减速器机壳；所述太阳轮和所述行星轮定位安装于所述减速器机壳内；所述减速器机壳的表面设有可供所述齿轮部穿入的安装口。
9.优选地，所述打击轴、所述驱动轴和所述马达的输出轴三者依次连接；所述圆台状内壁的小径端朝向所述打击轴。
10.优选地，还包括设于所述打击轴的基准块和套设于所述打击轴的弹簧i；所述基准
块、所述离合套和所述马达三者沿所述打击轴的轴向依次分布，所述弹簧i的轴向两端分别抵接于所述离合套和所述基准块。
11.优选地，所述扭矩监测机构还包括与所述基准块连接、用于带动所述基准块沿所述打击轴的轴向移动的定扭调节器。
12.优选地，所述机壳设有连通至所述定扭调节器的调扭通道和遮挡所述调扭通道的防尘罩。
13.优选地，所述离合端i的外周套设有挡圈，所述挡圈沿所述打击轴的轴向滑动；所述打击轴的一侧设有平行分布的顶杆；所述离合套通过所述挡圈推动所述顶杆沿所述顶杆的轴向移动；所述位移检测器紧邻所述顶杆设置。
14.优选地，所述顶杆套设有弹簧ii；所述弹簧ii的轴向一端与所述机壳相对固定、轴向另一端抵接于所述顶杆中部的挡体；所述位移检测器具体为接近开关；所述接近开关设于所述顶杆远离所述弹簧ii的一端。
15.优选地，所述机壳的表面设有在所述马达启动时常亮的第一指示灯和在所述马达关停时常亮的第二指定灯。
16.优选地，还包括设于所述机壳且与所述马达连接的正反转控制按钮；所述机壳的表面设有第三指示灯；所述第三指示灯的第一指示信号对应于所述马达的正转，所述第三指示灯的第二指示信号对应于所述马达的反转。
17.相对于上述背景技术，本发明所提供的电动螺丝刀包括打击轴、马达、行星减速机构、传动轴和扭矩监测机构；传动轴设于马达和行星减速机构之间，扭矩监测机构设于行星减速机构和打击轴之间。
18.该电动螺丝刀中，传动轴的一端卡套且紧配于马达的输出轴，传动轴的另一端具有与行星减速机构的太阳轮内啮合且固定的齿轮部。
19.该电动螺丝刀中，扭矩监测机构包括驱动轴、离合套、钢球和位移检测器；驱动轴连接于行星减速机构的输出端，驱动轴的离合端ii通过离合套、钢球连接于打击轴的离合端i。
20.其中，离合套内设有圆台状内壁，离合套、离合端i和离合端ii此三者自外向内依次套接。离合端i的周向设有多个环列分布且道径向贯通的钢球通道；离合端ii的周向设有多个环列分布的凸起部，任意一个凸起部沿离合端ii的径向向外延伸至突起；钢球装入离合端i的钢球通道内。离合端ii的周向设有若干凸起部，相邻两个凸起部之间则形成了离合端ii的凹陷部。当离合端i套设于离合端ii的外周时，凸起部接触离合端i的内壁，凹陷部分离于离合端i的内壁。当离合端ii的凹陷部对准离合端i的钢球通道时，钢球可以沿钢球通道的贯通方向更加靠近离合端ii的中心轴；而当离合端ii的凸起部对准离合端i的钢球通道时，凸起部会沿钢球通道的贯通方向向外顶出钢球。
21.根据外界的工件经由打击轴传递至驱动轴的阻力扭矩与马达通过传动轴和减速器组件传递至驱动轴的驱动扭矩的大小关系，离合端ii可以以凸起部抵接离合端i的角度与离合端i保持相对静止，离合端ii也可以在离合端i内旋转至凸起部对准钢球通道，从而向外顶出钢球，令钢球向套设于离合端i外周的离合套及其圆台状内壁施加压力，进而令离合套产生沿自身轴向的位移，由此实现将打击轴和驱动轴之间的扭矩变换转化为离合套的位移，扭矩监测机构利用位移检测器对前述位移进行检测并在前述位移达到设定值ii时自
动关停马达，从而实现该电动螺丝刀的定扭操作。
22.综上可见，本发明所提供的电动螺丝刀中，一方面是利用传动轴实现了马达和行星减速机构的一体化装配，提高了装配精度，也能够满足低转速高扭矩的传动特性；另一方面，在驱动轴真实准确地反应马达的实际扭矩的基础上，利用扭矩监测机构实时、精确地监测离合套的位移，以该位移是否达到设定值ii来判断该电动螺丝刀是否实现定扭，从而自动且精确控制该电动螺丝刀的作业状态。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例所提供的电动螺丝刀的结构示意图；
25.图2为本发明实施例所提供的扭矩监测机构在第一状态下的结构示意图；
26.图3为图2沿d
‑
d向的剖视图；
27.图4为发明实施例所提供的扭矩监测机构在第二状态下的结构示意图；
28.图5为图4沿e
‑
e向的剖视图；
29.图6为本发明实施例所提供的驱动轴在第一方向上的结构示意图；
30.图7为本发明实施例所提供的驱动轴在第二方向上的结构示意图；
31.图8为本发明实施例所提供的行星减速机构、传动轴和马达三者的爆炸图；
32.图9为本发明实施例所提供的行星减速机构、传动轴和马达三者装配示意图；
33.图10为本发明实施例所提供的电动螺丝刀在齿轮部处的局部示意图；
34.图11为本发明实施例所提供的电动螺丝刀在套筒端处的局部示意图。
35.其中，1
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机壳、2
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打击轴、20
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离合端i、21
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钢球通道、3
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马达、31
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输出轴、4
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行星减速机构、41
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太阳轮、42
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行星轮、43
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减速器机壳、44
‑
减速器支架、5
‑
传动轴、51
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齿轮部、52
‑
套筒端、61
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驱动轴、610
‑
离合端ii、6101
‑
凸起部、6102
‑
凹陷部、62
‑
离合套、63
‑
钢球、8
‑
弹簧i、10
‑
挡圈、11
‑
顶杆、12
‑
弹簧ii、13
‑
接近开关、14
‑
照明灯、15
‑
正反转控制按钮、16
‑
开关、17
‑
控制器。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
38.请参考图1至图11，图1为本发明实施例所提供的电动螺丝刀的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的扭矩监测机构在第一状态下的结构示意图；图3为图2沿d
‑
d向的剖视图；图4为发明实施例所提供的扭矩监测机构在第二状态下的结构示意图；图5为图4沿e
‑
e向的剖视图；图6为本发明实施例所提供的驱动轴在第一方向上的结构示意图；图7为本发明实施例所提供的驱动轴在第二方向上的结构示意图；图8为本发明实施例所提供的行星减速机构、传动轴和马达三者的爆炸图；图9为本发明实施例所提供的行星减速机构、传动轴和马达三者装配示意图；图10为本发明实施例所提供的电动螺丝刀在齿轮部处的局部示意图；图11为本发明实施例所提供的电动螺丝刀在套筒端处的局部示意图。其中，图9～图11均为剖视图，具体剖视方向可结合其他附图理解。
39.本发明提供一种电动螺丝刀，包括打击轴2、马达3、行星减速机构4、传动轴5和扭矩监测机构。该电动螺丝刀中，传动轴5设于马达3和行星减速机构4，扭矩监测机构设于行星减速机构4和打击轴2之间。
40.该电动螺丝刀中，传动轴5的其中一个端部卡套于马达3的输出轴31，且与马达3的输出轴31紧配安装，例如，传动轴5通过套筒端52的内筒壁卡紧输出轴31的外周面；传动轴5的另外一个端部具有与行星减速机构4的太阳轮41内啮合的齿轮部51，也就是说，行星减速机构4的太阳轮41中部设有内齿面，而传动轴5的齿轮部51具有外齿面，因此传动轴5以外齿面啮合于太阳轮41的内齿面的方式固定连接于行星减速机构4。
41.其中，外齿面和内齿面以啮合的方式实现了传动轴5和行星减速机构4的相对固定，这就意味着齿轮部51在太阳轮41内不能转动，位于齿轮部51周向的各个齿均卡紧于太阳轮41的各个齿槽内。
42.该电动螺丝刀中，扭矩监测机构包括驱动轴61、离合套62、钢球63和位移检测器；驱动轴61连接于行星减速机构4的输出端，驱动轴61通过离合套62和钢球63连接于打击轴2。其中，驱动轴61具有离合端ii610，打击轴2具有离合端i20，离合套62内设有圆台状内壁，离合端ii610穿套于离合端i20的孔内，圆台状内壁套设于离合端i20的外周，简而言之，离合套62、离合端i20和离合端ii610此三者自外向内依次套接。
43.扭矩监测机构中，离合端i20的周向设有多个环列分布的钢球通道21，任意一个钢球通道21沿离合端i20的径向贯通设置；离合端ii610的周向设有多个环列分布的凸起部6101，任意一个凸起部6101沿离合端ii610的径向向外延伸至突起；钢球63装入离合端i20的钢球通道21内。通常，钢球63、钢球通道21和凸起部6101此三者的数量相等，全部钢球63一一对应装配于全部钢球通道21内，全部凸起部6101可旋转至一一对准全部钢球通道21。
44.由于离合端ii610的周向设有若干凸起部6101，因此，相邻两个凸起部6101之间则形成了离合端ii610的凹陷部6102。当离合端i20套设于离合端ii610的外周时，凸起部6101接触离合端i20的内壁，凹陷部6102分离于离合端i20的内壁。当离合端ii610的凹陷部6102对准离合端i20的钢球通道21时，钢球63可以沿钢球通道21的贯通方向更加靠近离合端ii610的中心轴；而当离合端ii610的凸起部6101对准离合端i20的钢球通道21时，凸起部6101会沿钢球通道21的贯通方向向外顶出钢球63。其中，凹陷部6102可以具有沿所述离合端ii610的径向向外平滑且缓和地延伸至凸起部6101的滑动曲面，如图6和图7所示，该滑动曲面有利于确保离合端ii610在离合端i20内顺畅转动和顺畅地推挤钢球63沿钢球通道21运动。
45.使用该电动螺丝刀时，根据打击轴2和驱动轴61此二者在不同工作状态下的受力情况，离合端i20和离合端ii610二者存在相对静止和相对转动两种运动状态。前述相对静止指的是，当外界的工件经由打击轴2向驱动轴61传递的实际阻力扭矩尚未达到预设的阻
力扭矩时，离合端ii610的凸起部6101抵接于离合端i20的内壁，此时凸起部6101和内壁之间的摩擦力足以维持离合端i20和离合端ii610的相对静止，从而实现驱动轴61带动打击轴2同步旋转。前述相对转动指的是，当外界的工件经由打击轴2向驱动轴61传递的实际阻力扭矩达到预设的阻力扭矩时，此时凸起部6101和内壁之间的摩擦力不足以维持离合端i20和离合端ii610的相对静止，因此离合端ii610开始在离合端i20内旋转。
46.一旦离合端ii610在离合端i20内旋转至凸起部6101对准钢球通道21，则对于单个凸起部6101而言，凸起部6101会沿钢球通道21的贯通方向向外顶出钢球63；对于全部凸起部6101而言，全部凸起部6101就会同时推挤全部钢球63以离合端ii610为中心向外扩散。由于钢球通道21沿其贯通方向的两端分别朝向离合端ii610和离合套62的圆台状内壁，因此，以离合端ii610为中心向外扩散的全部钢球63会向圆台状内壁施加作用力，在钢球63受钢球通道21的约束而无法产生沿离合套62轴向的位移的前提下，前述作用力就会导致离合套62及其圆台状内壁产生沿自身轴向的位移。
47.可见，扭矩监测机构可以将驱动轴61和打击轴2之间的扭矩变化转化为位移变化，从而利用位移检测器对离合套62的位移量进行检测，以此来判断电动螺丝刀的工作扭矩是否达到用户的设定值。扭矩监测机构的位移检测器与马达3连接，当位移检测器检测到离合套62的位移达到设定值ii时，意味着电动螺丝刀的工作扭矩达到了设定值i，则马达3会自动关停，马达3的输出轴31不再通过驱动轴61向打击轴2做功，以确保用户能够将电动螺丝刀实际的工作扭矩精确控制在用户的设定值i。
48.综上，该电动螺丝刀利用扭矩监测机构将驱动轴61和打击轴2之间的扭矩变化转变为离合套62的位移变换并对此位移加以监测，同时还根据监测结果自动控制马达3，实现精确控制该电动螺丝刀的扭矩。在前述扭矩监测机构中，驱动轴61及其离合端ii610的运动参数实际上代表的是马达3的运动参数，由于马达3通过行星减速机构4连接于驱动轴61，因此，该电动螺丝刀利用传动轴5连接马达3和行星减速机构4，一方面实现该电动螺丝刀的低速高扭矩输出，方便扭矩监测机构监测离合套62的位移；另一方面有利于提高马达3和行星减速机构4一体化装配效果，提高行星减速机构4在马达3和驱动轴61之间的运动传递精度，令驱动轴61能够真实可靠地反映马达3的输出轴31的实际运动状态，为扭矩监测机构发挥其作用提供坚实可靠的保障。
49.下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的电动螺丝刀做更进一步的说明。
50.针对本发明所采用的行星减速机构4，其可包括太阳轮41、行星轮42和减速器机壳4343；太阳轮41和行星轮42定位安装于减速器机壳4343内；减速器机壳4343的表面设有可供齿轮部51穿入的安装口。
51.太阳轮41和行星轮42均定位安装于减速器机壳4343内，例如减速器机壳4343设有与减速器机壳4343相对固定的减速器支架44，多个行星轮42围绕太阳轮41分布且均啮合于太阳轮41的外齿面，任意一个行星轮42同样内啮合于前述检测器支架的内齿圈。
52.减速器机壳4343的表面设有可供齿轮部51穿入的安装口。该安装口对准太阳轮41的内齿面，其大小略大于齿轮部51的尺寸。设有安装口的减速器机壳4343既可以将行星减速机构4的全部零部件整合为一个模块化的组件，方便在电动螺丝刀内以组件的形式快速替换整个行星减速机构4。同时，设有安装口的减速器机壳4343也为传动轴5快速插装于行星减速机构4内的太阳轮41提供了可供安装操作的结构基础，有利于简化传动轴5与具有多
个零部件的行星减速机构4的装配难度。
53.针对本发明所采用的扭矩监测机构，打击轴2、驱动轴61和马达3的输出轴31三者依次连接。
54.以图1所示方位为例，打击轴2、驱动轴61和马达3的输出轴31三者自左往右依次分布和连接，用户离合打击轴2的左端连接外界的工件，进而向前述工件做功，实现拧紧或拧松前述工件。
55.上述结构中，离合套62可以以圆台状内壁的小径端朝向打击轴2的角度安装。其中，圆台状内壁的轴向两端分别为大径端和小径端，小径端的直径小于大径端的直径。当全部钢球63受全部凸起部6101的推挤而向驱动轴61的周侧外扩散时，全部钢球63会推动离合套62及其圆台状内壁向离合套62的小径端移动，也就是沿图1的水平方向自右往左移动。离合套62的这一移动方向与打击轴2在离合端i20的形状和尺寸相互适应，有利于为位移检测器在机壳1内的安装和布局。
56.进一步地，扭矩监测机构还包括基准块和弹簧i8；基准块设于打击轴2，弹簧i8套设于打击轴2。基准块、离合套62和马达3三者沿打击轴2的轴向依次分布。弹簧i8设于基准块和离合套62之间，弹簧i8的轴向两端分别抵接基准块和离合套62。
57.因此，当离合套62受钢球63的挤压而产生沿自身轴向的直线位移时，离合套62朝向基准块压缩弹簧i8。一旦马达3自动关停后，弹簧i8在复位伸长，推动离合套62朝向马达3移动，则离合套62会通过钢球63向离合端ii610施加作用力，令离合端ii610由图4和图5所示状态转动回图2和图3所示状态。
58.根据前文记载可知，扭矩监测机构根据离合套62的位移量判断电动螺丝刀的工作扭矩是否达到设定值，在电动螺丝刀的工作扭矩达到设定值时自动关停马达3，其中，前述设定值属于用户根据自身需求提前输入该电动螺丝刀的定值。基于弹簧i8在扭矩监测机构内的连接关系，弹簧i8除了可以实现扭矩监测机构的自动复位以外，还可以用于调整电动螺丝刀的前述设定值，实现定扭调节。
59.其中，采用弹簧i8调节上述设定值具体指，通过调整基准块和离合套62之间的间距，来调节弹簧i8内的预压力，由此改变钢球63推挤离合套62移动特定位移时所需的作用力。前述作用力越大，则意味着电动螺丝刀的设定值越大，外界的工件需要经由打击轴2向驱动轴61传递更大的扭矩才能令马达3在工作一段时间后自动关停；前述作用力越小，则意味着电动螺丝刀的设定值越小，外界的工件只需要经由打击轴2向驱动轴61传递比较小的扭矩就可以令马达3在工作一段时间后自动关停。
60.至于定扭调节器实现基准块靠近和远离离合套62的方式，包括且不限于采用以调节齿盘为主要结构的传动组件。此外，为了方便通过定扭调节器调整弹簧i8的预压力，机壳1设有调扭通道和防尘罩；调扭通道的一端设于机壳1，与外界连通，调扭通道的另一端延伸至定扭调节器，方便用户操作，调节通道通过防尘罩进行封挡，避免外界杂质进入机壳1。
61.进一步地，离合端i20的外周可套设挡圈10，挡圈10沿打击轴2的轴向滑动；打击轴2的一侧设有与打击轴2平行的顶杆11；位移检测器紧邻顶杆11设置。离合套62通过挡圈10推动顶杆11移动，位移检测器则通过顶杆11的移动距离间接判断离合套62的位移。
62.位移检测器可包括接近开关13，该接近开关13对准顶杆11的杆体轴端。顶杆11在离合套62和挡圈10的作用下移动时，顶杆11的杆体轴端相对于接近开关13移动，从而令接
近开关13获取顶杆11的移动信号。
63.相比于采用位移检测器直接检测离合套62的位移而言，在离合套62和位移检测器之间增设挡圈10和顶杆11，有利于在机壳1内合理调整不同零部件的布局，在实现检测离合套62的位移的前提下，简化离合套62的形状构造，方便采用现有技术中常见的各类位移检测器来快速检测离合套62的位移。
64.为了提高该电动螺丝刀的操作便捷性，该扭矩传输机构还包括套设于顶杆11的弹簧ii12，弹簧ii12用于实现顶杆11的复位。其中，弹簧ii12的轴向一端与机壳1相对固定，弹簧ii12的轴向另一端抵接于顶杆11中部的挡体；接近开关13设于顶杆11远离弹簧ii12的一端。
65.为了方便用户操作，本发明所提供的电动螺丝刀还包括设于机壳1表面的第一指示灯和第二指定灯；第一指示灯在马达3启动时常亮，第二指定灯在马达3关停时常亮。通过第一指示灯和第二指示灯，用户可以直观快速地判断马达3的启停状态，更好的使用该电动螺丝刀。
66.其中，第一指示灯和第二指示灯可以仅以二者在机壳1上的不同安装位置加以区别，还可以结合二者的灯光颜色加以区别。例如，第一指示灯为红灯，该红灯在电动螺丝刀开启且扭矩尚未达到设定值i时持续接通；第二指示灯为绿灯，该绿灯在电动螺丝刀的扭矩达到设定值i时接通，与此同时，马达3也根据位移检测器的检测结果自动关停。上述马达3和各类指示灯的动作可由控制器17集中控制。
67.该电动螺丝刀还包括设于机壳1且与马达3连接的正反转控制按钮15；与此同时，机壳1的表面设有第三指示灯；第三指示灯的第一指示信号对应于马达3的正转，第三指示灯的第二指示信号对应于马达3的反转。第三指示灯的第一指示信号和第二指示信号可以以第三指示灯的闪烁状态区分，也可以以第三指示灯的灯光颜色区别，例如，第三指示灯以蓝色灯光表示该电动螺丝刀处于反转状态，则第三指示灯可以通过熄灭第三指示灯或者以除蓝色以外的其余延伸来表示该电动螺丝刀处于正转状态。
68.此外，该电动螺丝刀还可以包括用于显示机壳1内的电池包电量的第四指示灯。例如，当第四指示灯发出黄光时，则意味着该电动螺丝刀的电池包即将没电，需要操作人员及时充电或者更换电池包。
69.除了上述各类指示灯以外，该电动螺丝刀还可以在机壳1的前端设置照明灯14，以便满足该电动螺丝刀在光线不足的环境中使用。该电动螺丝刀的开关16则可设置于机壳1的手柄内转角，方便操作人员在持握机壳1的手柄时按压开关16。
70.以上对本发明所提供的电动螺丝刀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。