CN104552115A - 一种定扭矩直流电动扭矩扳手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定扭矩直流电动扭矩扳手，包括：机壳、电池包、设置于机壳内的直流电机、由直流电机带动的并设置于机壳内的变速装置、由变速装置带动的并设置于机壳内的减速装置及与减速装置相连的扳手主体，所述变速装置和所述减速装置之间设有回转装置；所述定扭矩直流电动扭矩扳手还包括设置于机壳后端的手柄，设置于手柄内的集成控制***以及设置在手柄上并和集成控制***连接的操作面板；所述手柄上设有开关。通过上述方式，本发明能够运用数字智能技术实现精确达到预设扭矩值的拧螺栓方式，以实现人工所无法达到的大规格螺栓所需的大扭矩，方便实用，从而降低施工成本，提高了安装质量。

Description

一种定扭矩直流电动扭矩扳手

技术领域

本发明涉及装配工具领域，特别是涉及一种定扭矩直流电动扭矩扳手。

背景技术

随着我国工业的不断发展，装配工具领域正朝着轻便化、自动化方向发展。扳手作为拧紧或旋松螺栓的工具，在交通工具、工程机械、电力维修等各行业中均为一种必不可少的装配工具。现有技术中的扳手主要分为三种：一种为人力无扭矩数据显示的扳手，另一种为人力有扭矩数据显示的扳手，再一种为气动无扭矩显示的扳手。由于人自身力量的限制，人力扳手只能应用在扭矩值要求为1-200N·m的工作中，而气动扳手也只可应用于扭矩值要求为1-500N·m的工作。当安装需要较大扭矩时，人力扳手和气动扳手不能满足安装对大扭矩的要求。此外，现有技术中的人力扳手和气动扳手均不能设置扭矩。然而，安装过程中往往要求多个螺栓的预紧力相等，以保证工件安装受力均衡。由于现有技术中的人力扳手和气动扳手不能设置扭矩值，故其不能保证多个螺栓的旋紧力相同。因此，如何提供一种大扭矩扳手，能够按照安装要求设定相应的扭矩值，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

同时，随着国家基础建设的不断完善，随着大容量高电压等级输电线路的不断建设，承载能力大、综合性能好的钢管塔在输电线路工程上得到了前所未有的应用。为了使钢管塔良好的性能得到充分体现，从而保证线路更加安全，钢管主材法兰连接螺栓的均匀受力就显得尤为重要。而传统的人工用扳手紧固螺栓的方法肯定无法满足要求，因此机械智能的电动扭矩扳手的开发研制成为急需研究解决的课题。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明主要目的是提供一种定扭矩直流电动扭矩扳手，能够运用数字智能技术实现精确达到预设扭矩值的拧螺栓方式，以实现人工所无法达到的大规格螺栓所需的大扭矩，方便实用，从而降低施工成本，提高了安装质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种定扭矩直流电动扭矩扳手，包括：机壳、电池包、设置于机壳内的直流电机、由直流电机带动的并设置于机壳内的变速装置、由变速装置带动的并设置于机壳内的减速装置及与减速装置相连的扳手主体，所述变速装置和所述减速装置之间设有回转装置；所述定扭矩直流电动扭矩扳手还包括设置于机壳后端的手柄、设置于手柄内的集成控制***以及设置在手柄上并和集成控制***连接的操作面板；所述手柄上设有开关；所述变速装置内设有扭矩传感器，所述直流电机上设有电流传感器及转速传感器，所述扭矩传感器与所述电流传感器及转速传感器构成闭环检测***；所述集成控制***连接所述扭矩传感器、电流传感器及转速传感器。

优选的，所述回转装置包括活动底盖、环设在活动底盖***的活动端盖、活动压盖和轴承；所述变速装置包括变速箱，所述变速箱包括齿轮箱，所述减速装置包括行星减速箱体；所述活动端盖上设有轴承孔，所述轴承安装在所述活动端盖的轴承孔内并压入活动底盖***，所述活动压盖紧固安装于所述齿轮箱的底面；所述回转装置的活动底盖与所述变速装置的齿轮箱通过螺栓连接，并通过相互的止口定位；所述回转装置的活动端盖与所述减速装置的行星减速箱体通过螺栓连接，并通过相互的止口定位。

优选的，所述减速装置包括与扳手主体啮合连接的行星架输出轴、与变速装置相连接的输入齿轮、一级太阳齿轮、设置在所述行星架输出轴上与所述一级太阳齿轮啮合的一级行星齿轮；所述行星减速箱体的内壁设有行星齿圈，所述减速装置还包括中心定位销、二级太阳齿轮、三级太阳齿轮、二级行星架、二级行星齿轮、三级行星架、三级行星齿轮；所述一级太阳齿轮通过中心定位销与二级太阳齿轮、三级太阳齿轮、输入齿轮分别固定，所述二级太阳齿轮与所述二级行星架上的二级行星齿轮啮合，所述输入齿轮与所述三级行星架上的三级行星齿轮啮合；所述一级行星齿轮、二级行星齿轮、三级行星齿轮均与所述行星齿圈相啮合。

优选的，所述一级行星架与所述二级行星架之间设有行星架固定套；所述三级行星架与所述活动压盖之间设有摩擦片。本发明中所述的摩擦片是齿型摩擦片。

优选的，所述行星架输出轴与所述行星齿圈间设有铜基轴承。所述铜基轴承是铜基无油轴承。

本发明所述的定扭矩直流电动扭矩扳手所述的减速装置内采用3级行星齿轮减速，各级太阳齿、行星齿、内啮合齿圈均采用30度压力角，各齿轮间的重合度大于1.2；并于一级行星架与二级行星架之间安装了行星架固定套，其作用是固定行星架在齿轮传动受力时消除错位、偏移、窜动、摩擦给扭力损耗带来的影响；齿型摩擦片的作用是降低末级行星架与活动压盖的摩擦，达到提高齿轮传动效率的目的。

本发明间还在行星架输出轴与行星齿圈间安装有铜基轴承，其作用是避免扳手工作时受径向分力的影响常规轴承的咬死，影响扭力传输的效率。

优选的，所述变速装置包括一级变速齿轮、二级变速齿轮、齿轮箱输出轴、第二转轴、第三转轴，所述齿轮箱输出轴上设有平齿轮，所述一级变速齿轮通过所述第二转轴连接所述变速箱，所述二级变速齿轮通过所述第三转轴连接所述变速箱；所述直流电机包括动力输出轴，所述动力输出轴上设有外齿轮，所述一级变速齿轮包括与所述外齿轮相啮合的一级变速大齿轮及与所述一级变速大齿轮同轴相连的一级变速小齿轮，所述二级变速齿轮包括二级变速小齿轮及二级变速大齿轮，所述二级变速小齿轮与所述二级变速大齿轮同轴相连且相啮合；所述二级变速小齿轮与所述平齿轮相啮合。本发明定扭矩直流电动扭矩扳手的变速箱内采用3级齿轮变速，各配对齿轮的啮合均采用高变位方式，大大减少了齿轮传动效率损耗的影响，提高传动的稳定性。

优选的，所述扳手主体外设有套筒，所述扳手主体内设有驱动方榫，所述套筒和扳手主体的驱动方榫通过安全销固定。

优选的，所述定扭矩直流电动扭矩扳手还设有侧手柄和反力臂，所述侧手柄设置在所述回转装置处的机壳上，所述反力臂设置在所述减速装置处的机壳上。

优选的，所述回转装置所在的机壳的位置设有背带吊环，所述手柄上设有背带吊环。

优选的，所述手柄上还设有电机正反开关，所述电机正反开关用于控制所述直流电机的旋转方向。

优选的，所述集成控制***包括与所述操作面板相连接的扭矩计算模块、预设有参考电流值的存储模块及用于测定直流电机的实际电流值并将实际电流值与参考电流值作比较的控制模块。

本发明针对现有技术中的不足及需求，利用电力驱动通过机械传动输出，运用数字智能技术实现精确达到预设扭矩值的拧螺栓方式，实现了人工所无法达到的大规格螺栓所需的大扭矩，方便实用，从而降低施工成本，提高了安装质量。本发明所述的定扭矩直流电动扭矩扳手具有良好的经济效益和社会效益，它不仅仅适用于特高压线路工程，对于常规线路工程也具有广阔应用前景。

本发明所述的定扭矩直流电动扭矩扳手相比同类直流扳手设计输出扭矩700N.m、电池容量大4500Ah、直流电机功率大500W、采用单片机控制技术，输出扭矩精确、操作方便，无需外接电源，重量轻特别适合高空作业。

本发明所述的定扭矩直流电动扭矩扳手工作时，电池包提供直流电，驱动直流电机工作，集成控制***通过智能操作面板来设定控制电机输入电流，实现控制扳手输出定扭矩的目的。

本发明中所述的电池包内的电池采用自主研发的特高容量、体积小压缩型镍氢电池，电池包内装有温保装置及热敏电阻，使电池工作及充电温度控制在55°以内，实践证明电池寿命较原来提升2-3倍，是市场同类产品的5-6倍。在电池包装入扳手时，电池包具有锁扣的同时另外加装有电池包防坠落装置，本防坠落装置采用多头螺纹设计使操作简单、快捷方便、安全可靠。

本发明中所述的集成控制***具有多项智能设置功能：

1、设置扭矩值：调整操作面板上的按键，观察显示屏，可设置所需的扭矩值。

2、设置各档扭矩值微调功能：长按号键一秒，显示屏将进入显示扭矩

微调值界面，然后按号观察显示屏。调整微调值的大小，以调整

各档扭矩的大小。在设置好微调值后，长按+号键一秒，显示屏退出微调

值界面返回到设置扭矩值界面，同时会自动保存设置值并使设置有效设

置各档扭矩值微调值

3、察看预紧螺栓颗数功能：开电源后，长按号键一秒，显示屏将进入显示螺栓个数界面，再长按号键一秒，将由螺栓预紧颗数界面，返回到显示扭矩值界面。

4、低压报警：蓄电池电量在使用一段时间后，电量会有所降低，电量低到一定电压数值后，为避免损坏电池，该机会发出蜂鸣报警声，并在显示屏上显示L0字样，提醒操作者必须更换电池。

5、错误报警：出现错误报警时(显示屏上出现EET)，表示此次操作失败，即：预紧的螺栓的扭矩值与设置值不相符。必须松开此次扭紧的螺栓，重新扭紧一次。

本发明所述的定扭矩直流电动扭矩扳手不仅设有过载保护功能，更具备防冲击力的手柄与机身360度旋转功能，对操作者起到相应的保护作用。且采用恒动恒速功能，从开机到过载保护电动扭矩扳手转动停止，输出转速始终是5r/min，确保螺栓受力均匀。采用无级调节扭矩，在扭矩出现偏差的情况下，可以纠正偏差，以达到正确的扭矩。在紧固螺栓后，可以自动倒转3～5度，使套筒顺便取下，以便下个螺栓操作可以提高了工作的效率，减少了一些烦琐的操作程序。

本发明的有益效果是：本发明定扭矩直流电动扭矩扳手，能够运用数字智能技术实现精确达到预设扭矩值的拧螺栓方式，以实现人工所无法达到的大规格螺栓所需的大扭矩，方便实用，从而降低施工成本，提高了安装质量。

附图说明

图1是本发明定扭矩直流电动扭矩扳手一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中减速装置的结构示意图；

图3是图1中回转装置的结构示意图；

图4是图1所示定扭矩直流电动扭矩扳手的电路图；

附图中各部件标记如下：1一套筒，2一手柄，3一电池包，4一反力臂，5一减速装置，6一回转装置，7一背带吊环，8一变速装置，9一直流电机，10一集成控制***，11一操作面板，12一开关，13一侧手柄，50一行星架输出轴，51一减速箱，52一中心定位销，53一摩擦片，54一输入齿轮，55一铜基轴承，56一一级太阳齿轮，560一一级行星齿轮，57一行星架固定套，58一二级太阳齿轮，580一二级行星齿轮，581一二级行星架，59一三级行星齿轮，61一活动底盖，62一轴承，63一活动端盖，64一活动压盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图4，本发明实施例：一种定扭矩直流电动扭矩扳手，包括：机壳、电池包3、设置于机壳内的直流电机9、由直流电机9带动的并设置于机壳内的变速装置8、由变速装置8带动的并设置于机壳内的减速装置5及与减速装置5相连的扳手主体，变速装置8和减速装置5之间设有回转装置6；定扭矩直流电动扭矩扳手还包括设置于机壳后端的手柄2，设置于手柄2内的集成控制***10以及设置在手柄2上并和集成控制***10连接的操作面板11；所述手柄2上设有开关12；变速装置8内设有扭矩传感器，直流电机9上设有电流传感器及转速传感器，所述扭矩传感器与所述电流传感器及转速传感器构成闭环检测***；集成控制***10连接所述扭矩传感器、电流传感器及转速传感器。

本实施例中，回转装置6包括活动底盖61、环设在活动底盖61***的活动端盖63、活动压盖64和轴承62；变速装置8包括变速箱，所述变速箱包括齿轮箱，所述减速装置包括行星减速箱体；活动端盖63上设有轴承孔，轴承62安装在活动端盖63的轴承孔内并压入活动底盖61***，活动压盖64紧固安装于所述齿轮箱的底面；回转装置6的活动底盖61与变速装置8的齿轮箱通过螺栓连接，并通过相互的止口定位；回转装置6的活动端盖63与减速装置8的行星减速箱体通过螺栓连接，并通过相互的止口定位。

本实施例中，减速装置5包括与扳手主体啮合连接的行星架输出轴、与变速装置8相连接的输入齿轮、一级太阳齿轮56、设置在行星架输出轴50上与一级太阳齿轮56啮合的一级行星齿轮560；所述行星减速箱体的内壁设有行星齿圈，减速装置5还包括中心定位销52、二级太阳齿轮58、三级太阳齿轮、二级行星架581、二级行星齿轮580、三级行星架、三级行星齿轮59；一级太阳齿轮56通过中心定位销52与二级太阳齿轮58、三级太阳齿轮、输入齿轮54分别固定，二级太阳齿轮58与二级行星架581上的二级行星齿轮580啮合，输入齿轮54与三级行星架上的三级行星齿轮59啮合；一级行星齿轮560、二级行星齿轮580、三级行星齿轮59均与所述行星齿圈相啮合。

本实施例中，一级行星架与二级行星架581之间设有行星架固定套57；三级行星架与活动压盖之间设有摩擦片53。

本实施例中，行星架输出轴50与行星齿圈间设有铜基轴承55。

本实施例中，变速装置8包括一级变速齿轮、二级变速齿轮、齿轮箱输出轴、第二转轴、第三转轴，所述齿轮箱输出轴上设有平齿轮，所述一级变速齿轮通过所述第二转轴连接所述变速箱，所述二级变速齿轮通过所述第三转轴连接于所述变速箱；所述直流电机包括动力输出轴，所述动力输出轴上设有外齿轮，所述一级变速齿轮包括与所述外齿轮相啮合的一级变速大齿轮及与所述一级变速大齿轮同轴相连的一级变速小齿轮，所述二级变速齿轮包括二级变速小齿轮及二级变速大齿轮，所述二级变速小齿轮与所述二级变速大齿轮同轴相连且相啮合；所述二级变速小齿轮与所述平齿轮相啮合。

本实施例中，所述扳手主体外设有套筒1，所述扳手主体内设有驱动方榫，套筒1和扳手主体的驱动方榫通过安全销固定。

本实施例中，所述定扭矩直流电动扭矩扳手还设有侧手柄13和反力臂4，侧手柄13设置在回转装置6处的机壳上，反力臂4设置在减速装置5处的机壳上。

本实施例中，回转装置6所在的机壳的位置设有背带吊环7，手柄2上设有背带吊环7。

本实施例中，手柄2上还设有电机正反开关，所述电机正反开关用于控制所述直流电机的旋转方向。

本实施例中，所述集成控制***包括与所述操作面板相连接的扭矩计算模块、预设有参考电流值的存储模块及用于测定直流电机的实际电流值并将实际电流值与参考电流值作比较的控制模块。

本发明所述的定扭矩直流电动扭矩扳手使用时：首先将充好电的电池包3安装好，通过操作面板11设定预设的扭矩值，开启扳手预热，安装反力臂4，套上套筒1并***防套筒坠落销。然后利用定扭矩直流电动扭矩扳手工作时，开启开关后，直流电机9通电转动(通过开关12的正反拨扭实现直流电机的正反转动)，直流电机9的电机齿轮与一级变速大齿轮啮合传动，一级变速小齿轮与二级变速大齿轮啮合传动，二级变速小齿轮与齿轮箱输出轴上的平齿轮啮合传动，所述平齿轮与三级行星齿轮590传动，三级行星齿590与行星齿圈啮合传动并通过行星销推动三级行星架旋转，与三级行星架花键配合的二级太阳齿58与二级行星齿580传动，二级行星齿580与行星齿圈啮合传动并通过行星销推动一级行星架旋转，与驱动方榫配合的套筒1推动螺栓组件的外六角螺母锁紧或拆卸；完成扳手的工作；

当螺栓锁紧受力时反力臂4靠紧支撑点固定行星减速箱体的旋转，扭矩的预设是通过集成控制***的功率板的数字控制模块使扭矩值对应的电流转换控制设定，当螺栓螺母锁紧接近或达到预设定值时齿轮箱内的扭矩传感器将齿轮的受力值传递到功率板的数字控制模块进行对比，当输出扭矩有差距时数字控制模块将控制直流电机9继续工作到接近扭矩传感器止(控制精度正负1N.m)；

当扭矩达到预设定值时直流电机9停止转动，停转1秒后电机反转，当扳手力臂离开力臂支撑点3~5度时直流电机9停止工作；

当扳手功率板的控制数字控制模块出现异常失控时，当电流达到30安培时，熔断器自动断电，保护扳手。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，包括：机壳、电池包、设置于机壳内的直流电机、由直流电机带动的并设置于机壳内的变速装置、由变速装置带动的并设置于机壳内的减速装置及与减速装置相连的扳手主体，所述变速装置和所述减速装置之间设有回转装置；所述定扭矩直流电动扭矩扳手还包括设置于机壳后端的手柄、设置于手柄内的集成控制***以及设置在手柄上并和集成控制***连接的操作面板；所述手柄上设有开关；所述变速装置内设有扭矩传感器，所述直流电机上设有电流传感器及转速传感器，所述扭矩传感器与所述电流传感器及转速传感器构成闭环检测***；所述集成控制***连接所述扭矩传感器、电流传感器及转速传感器。

2.根据权利要求1所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述回转装置包括活动底盖、环设在活动底盖***的活动端盖、活动压盖和轴承；所述变速装置包括变速箱，所述变速箱包括齿轮箱，所述减速装置包括行星减速箱体；所述活动端盖上设有轴承孔，所述轴承安装在所述活动端盖的轴承孔内并压入活动底盖***，所述活动压盖紧固安装于所述齿轮箱的底面；所述回转装置的活动底盖与所述变速装置的齿轮箱通过螺栓连接，并通过相互的止口定位；所述回转装置的活动端盖与所述减速装置的行星减速箱体通过螺栓连接，并通过相互的止口定位。

3.根据权利要求2所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述减速装置包括与扳手主体啮合连接的行星架输出轴、与变速装置相连接的输入齿轮、一级太阳齿轮、设置在所述行星架输出轴上与所述一级太阳齿轮啮合的一级行星齿轮；所述行星减速箱体的内壁设有行星齿圈，所述减速装置还包括中心定位销、二级太阳齿轮、三级太阳齿轮、二级行星架、二级行星齿轮、三级行星架、三级行星齿轮；所述一级太阳齿轮通过中心定位销与二级太阳齿轮、三级太阳齿轮、输入齿轮分别固定，所述二级太阳齿轮与所述二级行星架上的二级行星齿轮啮合，所述输入齿轮与所述三级行星架上的三级行星齿轮啮合；所述一级行星齿轮、二级行星齿轮、三级行星齿轮均与所述行星齿圈相啮合。

4.根据权利要求3所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述一级行星架与所述二级行星架之间设有行星架固定套；所述三级行星架与所述活动压盖之间设有摩擦片。

5.根据权利要求3所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述行星架输出轴与所述行星齿圈间设有铜基轴承。

6.根据权利要求3所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述变速装置包括一级变速齿轮、二级变速齿轮、齿轮箱输出轴、第二转轴、第三转轴，所述齿轮箱输出轴上设有平齿轮，所述一级变速齿轮通过所述第二转轴连接所述变速箱，所述二级变速齿轮通过所述第三转轴连接所述变速箱；所述直流电机包括动力输出轴，所述动力输出轴上设有外齿轮，所述一级变速齿轮包括与所述外齿轮相啮合的一级变速大齿轮及与所述一级变速大齿轮同轴相连的一级变速小齿轮，所述二级变速齿轮包括二级变速小齿轮及二级变速大齿轮，所述二级变速小齿轮与所述二级变速大齿轮同轴相连且相啮合；所述二级变速小齿轮与所述平齿轮相啮合。

7.根据权利要求1所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述扳手主体外设有套筒，所述扳手主体内设有驱动方榫，所述套筒和扳手主体的驱动方榫通过安全销固定。

8.根据权利要求1所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述定扭矩直流电动扭矩扳手还设有侧手柄和反力臂，所述侧手柄设置在所述回转装置处的机壳上，所述反力臂设置在所述减速装置处的机壳上。

9.根据权利要求1所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述回转装置所在的机壳的位置设有背带吊环，所述手柄上设有背带吊环。

10.根据权利要求1所述的定扭矩直流电动扭矩扳手，其特征在于，所述集成控制***包括与所述操作面板相连接的扭矩计算模块、预设有参考电流值的存储模块及用于测定直流电机的实际电流值并将实际电流值与参考电流值作比较的控制模块。