[实用新型]可调转矩储能式电扳手

说明书

本实用新型涉及一种可调转矩储能式电动扳手。

在已有技术中，机动扳手有电动扳手和气动扳手两大类。现已广泛使用的电动扳手采用冲击式原理，整个冲击机构由主、从动冲击块、工作弹簧和滚珠螺旋槽机构组成。机构上的旋转运动由电动机作动力。工作时，电动机带动主轴并通过主轴上夹于两螺旋槽之间的滚珠带动主动冲击块旋转。由于工作弹簧的压力使主动冲击块和从动冲击块的牙处于啮合状态，从动冲击块随着旋转，带动套筒使螺母旋入与工作端面接触。接触后，由于阻力矩增加，主动冲击块由滚珠带动顺着螺旋槽压缩工作弹簧，与从动冲击块脱离啮合。转过一定角度后，由于工作弹簧的作用，主动冲击块被瞬间加速，并沿着螺旋槽产生角加速度，主、从动冲击块牙啮合部产生碰撞，如此反复，产生一次次碰撞，获得所需的冲击力矩，使螺母紧固。该冲击机构要获得大的冲击力矩，则需要大的回转惯量和较大的加速度，也就需要大的结构尺寸和大的电机功率，这就在结构和重量上受到了较大的制约。

而储能式风动扳手是由风动马达、飞锤体、离心阀、冲击销等部件组成。气源经单向阀分两路。一路通过换向阀进入定子内腔，推动冲片使转子旋转，并由转子带动飞锤体同步旋转；另一路经转子中心孔进入飞锤体，压缩空气经气道进入冲击销前气塞部，使冲击销后移，后气塞的气体从离心阀的推气孔排出。当转子和飞锤体达到一定的转速时，离心阀的离心力克服弹簧力的作用向外移动，直到限位销挡住为止。这时压缩空气进入冲击销后气室将冲击销往外推出，被推出的冲击销在飞锤体的带动下，冲击扳手轴，使之带上负载，并使飞锤体减速。在弹簧拉伸力的作用下，离心阀回复原位，冲击销与扳手轴脱开，脱开后在电机转子的带动下，飞锤体又高速旋转，离心力增大后又如此周而复始进行装卸工作。这种风动式扳手的特点是通过离心阀控制飞锤体进行储能，并通过积累获得较大的能量，但工作时需要外配高压气源装置，实用价值不够，且上述两类扳手的转矩均不可调，使用范围无法进一步扩大。

本实用新型的任务是针对上述两类扳手的不足，提供一种新型的可调转矩储能式电扳手，它以电机代替气马达驱动，同时具有结构小、重量轻、转矩大且可调的优点。

本实用新型是以如下方式实现的。该电扳手的结构是由以下几部分组成的：飞锤体－电磁铁部分、转矩控制器部分、以及电机和扳轴部分。

飞锤体－电磁铁部分是由飞锤体、冲击销、弹簧和电磁铁以及集电环组成的，飞锤体与电磁铁制成一体，冲击销装在飞锤体和电磁铁之间。

转矩控制器是由N－S极磁环、霍尔元件、双电源四运算集成电路组成线性f－v变换器以及开关继电器构成。其中飞锤体、电磁铁、集电环、N－S磁环和电机转子安装在同一轴线上。

该电扳手的工作原理是：以电动机作为动力源，带动飞锤体旋转进行储能，用电磁铁来控制冲击销的动作以带动扳轴工作，并根据电扳手在不同使用场合所需的工作转矩，根据电动机转矩与飞锤体储能关系，采用电磁传感测速和f－v变换器系统，以测量电机转速，并与外设定值（即所需的工作转矩）进行比较后，通过电子开关线路和继电器来控制电磁铁的动作，从而获得所需的转矩，并达到转矩可调的目的。

本实用新型的优点在于结构紧凑、灵巧，传送的转矩大，并可调，实用范围广、使用方便。

附图1为本实用新型的结构图。

附图2为本实用新型的原理图。

附图3为本实用新型飞锤体－电磁铁的结构图。

附图4为转矩控制器的电原理图。

以下结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述。

参看附图2，当插入电源，接通开关1时，电流经电机定子2的线圈，通过电刷3，流过电机转子4，在电磁力的作用下，飞锤体5以及与其连成一体的电磁铁6和集电环7、N－S极磁环8开始同轴旋转并加速。在加速的过程中，当电机转子4的转速未达到额定值时，飞锤体5的动能还不足以转换成正常工作所需的转矩，而此时，由于N－S极磁环8在与电机转子4同轴旋转时产生的磁通变量也比较小，该信号经霍尔元件9转换成电脉冲信号并送入转矩控制器11的IC₁同相端e脚（见附图4）并在IC₁g脚输出矩形脉冲，经DW₁限幅，当IC₁输出正电位时，IC₂输出高电位，电容C₃经R₆、BG₁基、发射极缓慢放电，从而在BG₁集电极输出负极性线性脉冲，经C₅及IC₃组成积分运算放大器积分，在IC₄n脚输出与霍尔元件9产生脉冲变量成正比的正极性线性平均电压，此时，IC₄n脚输出电压还不足以使BG₂导通，电流经继电器J的常闭触点由集电环7流入电磁铁6的线圈（见附图2），电磁铁6处于吸合状态，保持冲击销12后退并压缩弹簧13（见附图3），此时，飞锤体5与扳轴14处于脱离状态，并与电机转子同步加速旋转，同时积储动能，随着电机转子加速至一定转速，并使飞锤体动能达到设定值时，N－S极磁环8产生的磁通变量，也因电机转子转速的增加而增大，当霍尔元件9输出的脉冲变量增大到设定值时，IC₃输出的正电位高于IC₄反向端电位，而使IC₄翻转，使BG₂导通，继电器J吸合，常闭触点断开，流通电磁铁6线圈的电流中断，弹簧13将冲击销12弹出，从而连接扳轴14，并通过碰撞，将飞锤体5的动能经冲击销12传至扳轴14产生力矩并做功，实现了带动套筒拧紧或拧松螺纹连接件的目的。碰撞后，飞锤体5和电机转子4的转速急剧下降，N－S磁环8的磁通变量也随之下降，霍尔元件9输出的脉冲变量也下降，IC₄脚输出电压下降，BG₂再次导通，电磁铁6吸合，冲击销12后退并与扳轴14脱离，系统又进入下一个工作循环，变换正、反转开关1，使电机正、反转，从而实现螺纹连接件拧紧和拧松，同时，调整由W2和W3组成的转矩设定器10，使IC₄的翻转符合所需的转速控制，即实现了在不同的转速下，通过控制电磁铁6的吸合一释放动作传递相应的飞锤体5的动能，达到扳轴输出不同转矩的目的。