[发明专利]电脉冲螺丝刀

说明书

1.技术领域

本发明所属的领域为便携式电动工具的设计和制造。更具体地说，本发明涉及一种电脉冲螺丝刀。

螺丝刀用于紧固组件，即，（例如）借助于螺钉将若干部件连接在一起。

2.背景技术

脉冲螺丝刀大体上包含界定了手柄的主体。此主体具有：

-具有转子的马达构件；

-末端部件，所述末端部件可以通过传动装置以旋转方式进行驱动，所述传动装置包括与马达构件耦合的行星型减速齿轮；

-扭矩传感器，所述扭矩传感器用于检测是否获得设定扭矩值Cc，所述传动装置包含借助于此扭矩传感器以旋转方式连接到螺丝刀的外壳上的环；

-用于在脉冲模式下驱动马达构件的构件，以利用一系列脉冲给马达构件供电。

在本发明的领域中，最近已经出现通过脉冲来工作的电动螺丝刀（即，通过周期性重复地在较短时间段内应用扭矩），该电动螺丝刀与气动冲击扳手或传统的液压气动扳手形成竞争。实际上，电脉冲螺丝刀保留了液压气动或气动脉冲扳手在高水平扭矩方面的优点，而同时实现了对紧固扭矩水平的更好控制。

目前，在工业水平，人们往往寻求能够通过以高水平的精确度拧紧来执行紧固操作。

对于工具性能，电脉冲螺丝刀的设计者必须处理涉及工具和/或其目标的若干参数。这些参数是：

-在螺丝刀的马达的恒定速度下的最大扭矩；

-传动装置的减速比以及其效率；

-工具必须满足的紧固要求。

因为施加在待紧固的螺钉上的紧固扭矩Cs由等式Cs=R*μ*Cmax（R为减速比且Cmax为以N.m.为单位的在恒定速度下工具的马达的最大扭矩，以及μ为小于1的减速效率）来控制，所以设计者的经典以及恒定的方法是调整马达和减速器的大小，其方式为使得输出扭矩能够获得扭矩的设定值，即待实现的紧固目标。

此外，操作员必须考虑到以下要素：

-工具的生产力以及尤其是它以高速执行紧固操作的能力；

-由于在螺丝刀的每个脉冲处的冲击和震动的传送而强加给工具的使用者的应力。

为了减少紧固操作的执行持续时间，紧固操作大体上包含两个连续阶段：

-在连续模式下的预拧紧阶段，即，以恒定的高旋转速度并具有小于设定扭矩值Cc的紧固扭矩值，在所述设定扭矩值Cc处，需要紧固螺钉，以及

-通过脉冲拧紧直到达到设定扭矩值Cc的阶段。

大部分脉冲螺丝刀是手枪式手柄的工具。在连续的紧固速度的情况下，它们可以用来以明显超过操作人员所能承受水平的扭矩水平来紧固螺钉。

然而，这些紧固水平是可能的，因为扭矩脉冲是短暂的并且因为工具主体的惯性吸收了一部分紧固扭矩。

3.先前技术的缺点

目前，电脉冲螺丝刀生成的扭矩脉冲的持续时间约为10ms。在给定工具主体的惯性量的情况下，此持续时间太过冗长，因此并不能充分减弱操作人员手中的紧固反作用力以达到令人满意的舒适度。操作人员手中的反作用力因此一般太大，所述反作用力通过操作人员的手沿着拧紧轴线被螺丝刀以旋转方式驱动来显示。这会对操作人员产生烦人的后果，例如，出现骨骼肌肉疾病。换句话说，当前使用的电脉冲螺丝刀不具有适当水平的使用舒适度，或至少比得上由液压气动扳手提供的舒适度水平。

此外，对于约为30N.m的输出扭矩，电脉冲螺丝刀的额定速度约为1000rpm，而气动冲击或液压气动冲击扳手的额定速度约为5000rpm。因此，利用电脉冲螺丝刀的拧紧操作所花费的时间明显较大。此类型的螺丝刀的生产力因此不如气动或液压气动脉冲扳手的生产力好。

此外，对于被称为“硬接合”的接合操作，其中在部件的紧固开始的时刻与获得所达到的最终紧固的时刻之间，螺钉的旋转角较小，即，小于30°，可能发生的是，在预拧紧操作结束时，超过待获取的设定扭矩值。这是因为由转子积累的动能返还至螺钉，此转子由出于此目标而提供的电动工具驱动构件不完全制动。随后，马达的旋转速度需要减小以在预拧紧操作结束时不超过设定扭矩值。这导致了在预拧紧操作期间甚至进一步减小旋转速度并且因此减小生产力。