CN106625371B - 双脉冲反馈电动螺丝刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双脉冲反馈电动螺丝刀，包括批头、主动轴、外套、输出轴、电机、减速器以及控制器，主动轴通过外转子套连接有外转子，输出轴通过内转子磁力轴连接有内转子，在外转子套的***设置有一组检测外转子转动的检测器组件，在内转子磁力轴的***设置有一组检测内转子转动的检测器组件；本发明通过设置有检测器组件来产生两组波形，根据波形得出各自的转速、负载大小，用来作为速度控制以及功率控制的反馈；同时根据两组波形的对比来判断是否过载，使得控制器在过载的情况下，能快速检测到进而关闭电机，为电动螺丝刀提供了快速的过载保护；并能进一步判断出是批头过载还是电机堵转，便于用户根据具体故障进行及时有效的改善。

Description

双脉冲反馈电动螺丝刀

技术领域

本发明涉及电动工具领域，尤其涉及一种双脉冲反馈电动螺丝刀。

背景技术

随着磁性材料的发展以及新型磁性材料的出现，磁力传动联轴器传递的扭矩将愈来愈大，体积将愈来愈小，它的应用范围将愈来愈广，除了泵和反应釜以外，阀门、液压缸和气缸以及其他一些需解决动密封泄漏问题的场合都可应用。可以预计，磁力传动联轴器将会有一个非常广阔的市场前景。

磁力传动联轴器属非接触式联轴器，它一般由内外2个磁体组成，内磁体与被传动件相连，外磁体与动力件相连。磁力传动联轴器除了具有弹性联轴器缓冲吸振的功能外，其最大的特点在于它打破传统联轴器的结构形式，采用全新的磁耦合原理，实现主动轴与从动轴之间不通过直接接触便能进行力与力矩的传递，并可将动密封化为静密封，实现零泄漏。因此它广泛应用于对泄漏有特殊要求的场合。

电动螺丝刀是装有调节和限制扭矩的机构，用于拧紧和旋松螺钉用的电动工具，其主要用于装配线，是大部分生产企业必备的工具之一。

一般而言，电动螺丝刀的结构由电动机、齿轮减速器、离合器装置、螺丝刀头和保护套、正反转电源开关及电源联接装置件等组成。其中，电动机通过齿轮减速器与螺丝刀头连接，即目前电动螺丝刀中，电动机与螺丝刀头是硬连接的，硬连接在过载堵转时会直接冲击电机，容易损坏电机。

因此，有必要设计一种非接触式且带过载快速保护的电动螺丝刀。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种双脉冲反馈电动螺丝刀，采用非接触式联轴器来进行力与力矩的传递，通过设置有检测器组件来产生两组波形，根据波形得出各自的转速、负载大小，用来作为速度控制以及功率控制的反馈；同时根据两组波形的对比来判断是否过载，使得控制器在过载的情况下，能快速检测到进而关闭电机，为电动螺丝刀提供了快速的过载保护；并能进一步判断出是批头过载还是电机堵转，便于用户根据具体故障进行及时有效的改善。

为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种双脉冲反馈电动螺丝刀，包括批头、主动轴、外套、输出轴、电机、减速器以及控制器，批头与主动轴连接，输出轴和减速器连接，减速器和电机连接，主动轴通过外转子套连接有外转子，输出轴通过内转子磁力轴连接有内转子，电机通过减速器，驱动输出轴进行转动，从而使内转子转动，在磁性耦合的作用下，外转子与内转子一起转动，通过主动轴带动批头转动，从而完成对螺钉的拧紧或旋松；在外转子套的***设置有一组检测外转子转动的检测器组件，在内转子磁力轴的***设置有一组检测内转子转动的检测器组件，检测器组件随内转子、外转子转动产生脉冲，控制器根据两个脉冲所产生波形的占空比、信号频率、信号波形的稳定性可以得出负载大小和转速，用来作为速度控制、功率控制的反馈以及判断是否过载。

作为检测器组件的一种优选方式，检测器组件包括霍尔传感器与至少一个磁铁，磁铁放置在外转子套与内转子磁力轴的***，霍尔传感器放置在磁铁的相对侧，其中磁铁转到霍尔传感器放置的位置时，就会因为受到磁场变化，并切割磁力线，霍尔传感器就会输出脉冲信号。

作为检测器组件的一种优选方式，检测器组件包括红外传感器与至少一个红外反射区域，红外传感器包括红外发射器和红外接收器，红外反射区域放置在外转子套与内转子磁力轴的***，红外传感器放置在红外反射区域的相对侧，红外发射器发出红外信号，在遇到红外反射区域后，反射红外信号至红外接收器接收，从而产生脉冲。

作为检测器组件设置位置的一种优选方式，外转子套上连接有联轴器套，减速器包括减速器端盖，检测器组件中的传感器分别设置在联轴器套上和减速器端盖上，联轴器套和减速器端盖均不发生转动，从而使内转子和外转子在转动到一定位置后，在联轴器套和减速器端盖上的传感器，在触发装置的作用下，从而产生波形。

作为磁铁的一种优选方式，在外转子套上的磁铁与在内转子磁力轴上的磁铁数量相同，位置相应，相应位置的长度相同，便于对两个波形进行比较分析。

作为磁铁的进一步优化，在外转子套与内转子磁力轴上均设置有两个以上的磁铁，设置在外转子套上的磁铁在长度上不相互对称，设置在内转子磁力轴上的磁铁在长度上不相互对称，这样在电机正转和反转时出现的波形有所差异，可以以此来检测电机的正反转。

为了便于用户更换批头，该批头上连接有批头拆装装置，批头拆装装置包括批头连接套、设置在批头连接套上且用来固定批头的批头定位钢珠、批头固定时用来顶住批头定位钢珠的批头定位套、与批头定位套连接的批头弹簧；批头定位套上设置有与批头定位钢珠相对应的开口，在更换时，用户向下作用力于批头定位套上，批头弹簧开始压缩至开口对应批头定位钢珠处，此时用户取出批头，挤压批头定位钢珠露在开口上，***适合的批头至合适的位置，松开批头定位套，批头弹簧开始回弹，使得开口与批头定位钢珠错位，此时批头定位套的侧壁挤压批头定位钢珠，从而固定批头。

作为本发明的一种优选方式，双脉冲反馈电动螺丝刀包括扭矩调节螺母，扭矩调节螺母通过调节外转子与内转子之间的间隔距离或耦合面积来调节扭矩，外转子与内转子之间的间隔距离越远或耦合面积越少，则产生的扭矩力度越小，反之越大。

作为磁联轴器的一种优选方式，在内转子的外圆周部分、外转子的内圆周部分分别装有磁体，内转子与外转子上的磁体工作面相对齐，磁体为偶数极，且按照NS交叉方式圆周排列，采用同轴型磁联轴器，能够在一定的尺寸内提供较大的扭矩力度。

本发明的有益效果是：

一种双脉冲反馈电动螺丝刀，通过外转子和内转子的磁性耦合，达到了采用非接触式联轴器来进行力与力矩传递的技术效果；通过设置有两组检测器组件，从而产生两组波形，根据波形分别得到内转子和外转子的转速和带载大小，用来作为速度控制以及功率控制的反馈；同时根据两组波形的对比情况来判断是否过载，使得控制器在电动螺丝刀过载的情况下，能快速检测到进而关闭电机，即为电动螺丝刀提供了快速的过载保护；并能进一步判断出是批头过载还是电机堵转，便于用户根据具体故障进行及时有效的改善；同时，通过批头拆装装置，使得用户能随时更换合适的批头，通过扭矩调节螺母来调节锁紧扭力，从而适应各种不同螺钉的拧紧或旋松。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后，本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的双脉冲反馈电动螺丝刀的示意图；

图2为图1的剖面图；

图3为图1的部分拆解示意图；

图4为图1另一部分的拆解示意图；

图5为图2中A区域的放大示意图；

图6为图4中B区域的放大示意图。

其中，上述附图包括如下附图标记：批头1、批头拆装装置2、批头定位套21、批头连接套22、批头定位钢珠23、批头弹簧24、扭矩调节螺母3、联轴器座套4、主动轴41、联轴器套5、霍尔传感器51、外套6、控制器7、外转子套8、外转子81、磁铁82、内转子磁力轴9、内转子91、输出轴10、减速器11、减速器套111、减速器端盖112、电机轴12、电机13。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明：

如图1所示，一种双脉冲反馈电动螺丝刀，包括批头1、批头拆装装置2、扭矩调节螺母3、联轴器座套4、联轴器套5、外套6、控制器7，其中批头1与批头拆装装置2连接，扭矩调节螺母3设置在联轴器座套4外，控制器7设置在尾部，在本实施例当中，通过旋转扭矩调节螺母3，改变外转子81与内转子91之间的耦合面积，从而调节至合适的扭矩，以适应不同螺丝对不同锁紧扭力的需求。

如图2所示，为图1的剖面图，在联轴器套5设置有外转子套8，在外套6下包括有输出轴10、减速器11、电机轴12、电机13，其中输出轴10与减速器11连接，电机13通过电机轴12与减速器11连接，电机13启动后，通过减速器11达到合适的速度后，驱动输出轴10转动。

如图3所示，为图1的部分分解图，其中批头拆装装置2包括批头定位套21、批头连接套22、批头定位钢珠23、批头弹簧24，批头1与批头连接套22连接，批头定位钢珠23设置在批头连接套22上，批头定位套21套在批头连接套22的外边，且在固定时顶住了批头定位钢珠23，批头定位套21上设置有与批头定位钢珠23相对应的开口，批头弹簧24与批头定位套21连接，用户在更换不同批头1时，向下作用力于批头定位套21上，批头弹簧24开始压缩至开口对应批头定位钢珠23处，此时用户取出批头1，挤压批头定位钢珠23露在开口上，***适合的批头至合适的位置，松开批头定位套21，批头弹簧24开始回弹，使得开口与批头定位钢珠23错位，此时批头定位套21的侧壁挤压批头定位钢珠23，从而固定批头1。

同时在图3中，主动轴41与批头拆装装置2、批头1连接；减速器11包括减速器套111与减速器端盖112。

如图4所示，图1另一部分的拆解示意图，其中外转子套8的内部装有外转子81，在外转子81的内圆周部分装有磁体，输出轴10上套装有与外转子81磁性耦合的内转子91，在内转子91的外圆周部分装有磁体，且内转子91与外转子81上的磁体工作面相对齐，磁体为偶数极，以及按照NS交叉方式圆周排列，即使用同轴型磁联轴器，平面型同步磁联轴器虽然结构简单，安装时对两个轴的同轴度要求不高，价格低廉，但由于传递的扭矩大小与圆盘面积有关，因此，平面型同步磁联轴器的扭矩不能做的太大，否则会导致尺寸过大，安装困难，故而在本实施例中，为了保证在一定的尺寸内提供较大的扭矩力度，采用同轴型磁联轴器。

在图2中A区域的放大示意图如图5所示，图4中B区域的放大示意图如图6所示，结合图2、4、5、6可知，在联轴器套5和减速器端盖112上均设置有霍尔传感器51，在外转子套8与内转子磁力轴9的***分别设置有一圈边，在圈边上均放置有多个磁铁82，在外转子套8与内转子磁力轴9上的磁铁82数量相同，位置大小相同，且在外转子套8与内转子磁力轴9上各自的磁铁82之间大小长度也相同，如图5所示，此时外转子套8上的磁铁82与相对侧的联轴器套5上的霍尔传感器51形成一组检测器组件，内转子磁力轴9上的磁铁82与相对侧的减速器端盖112上的霍尔传感器51形成另一组检测器组件，，当磁铁82转到霍尔传感器51放置的位置时，就会因为受到磁场变化，并切割磁力线，霍尔传感器51就会输出脉冲信号。

同时，未在上述附图1-6中标出，在外套6外面还设置有外壳，并在外壳上显示有扭矩调节力度的刻度表以及按键，其刻度表、按键与控制器7连接。

综上所述，本实施例在使用时，根据所要操作的螺钉，通过扭矩调节螺母3，调节至合适的扭矩力度，通过批头拆装装置2，换上合适的批头1，按下开关按键，启动电机13转动，通过减速器11、输出轴10、内转子磁力轴9带动内转子9转动，在磁性耦合的作用下，带动外转子81转动，并通过主动轴41带动批头1旋转，完成对螺钉的旋紧或松开。

当内转子91和外转子81转动时，因外转子81所连接的主动轴41需要一定的扭矩力度，使得内转子91和外转子81之间以偏离初始位置来同步转动，此时，外转子套8上的磁铁82与内转子磁力轴9上的磁铁82形成一定的偏移，在旋转的过程中，外转子套8与内转子磁力轴9的霍尔传感器51在转动至磁铁82时能产生脉冲信号，即根据霍尔传感器51与磁铁82的相对位置能产生变化信号，利用控制器7对信号波形进行分析，由信号频率可以算出转速，两个信号出现占空比的时间差反应出内转子91和外转子81之间的偏离距离，即根据占空比和相位差算出磁联轴器的带载情况。

带载情况和转速信息可以用来作为速度控制以及功率控制的反馈；当两组的信号波形进行比对，波形相似时为正常工作，当波形产生剧烈变化，两个波形出现明显差异时，说明批头1出现过载，导致批头1、外转子81停止转动，此时外转子套8的霍尔传感器51与磁铁82处于固定的位置，恒输出脉冲或恒不输出脉冲，而此时在电机13的带动下，内转子91依然不停的转动，与外转子81之间的气隙内的磁场迅速变化，内转子91、外转子81的磁体同时被对方充退磁，产生热量，短时间内温度即可迅速上升到100摄氏度以上，从而导致磁体退磁，磁联轴器报废，设置多个磁铁82来与霍尔传感器51配合，在极短的时间内，控制器7可以快速检测到进而关闭电机13，避免出现磁体退磁的现象，从而起到了过载保护。

当两组的信号波形处于一个稳定的状态下，即说明外转子81、内转子91均处于停止转动的状态，此时，霍尔传感器51与磁铁82处于固定的位置，恒输出脉冲或恒不输出脉冲，从而使两组的信号波形处于一个稳定的状态，此时，电机13受控制器7控制依然输出扭矩，而电机13的转速为0，即电机13发生堵转，控制器7快速检测到进而关闭电机13，从而起到堵转保护，此为单组检测器组件所产生的单组波形所无法得知的，用户根据两组波形进行对比并分析，从而能有效的区分是批头1过载还是电机13堵转，便于用户根据具体故障进行及时有效的改善。

本发明的第二实施例，在优选实施例的基础上，将磁铁82等效替换为能反射红外的红外反射区域，将霍尔传感器51等效替换为包括红外发射器和红外接收器的红外传感器，即在外转子套8与内转子磁力轴9上均设置有一组红外检测器组件，红外发射器发出红外信号，在遇到红外反射区域后，反射红外信号至红外接收器接收，从而产生脉冲。

本发明的第三实施例，在优选实施例的基础上，改变磁铁82的

设置，将优选实施例中“且在外转子套8与内转子磁力轴9上各自的磁铁82之间大小长度也相同”替换为“且在外转子套8与内转子磁力轴9上各自的磁铁82之间大小长度不同”，为了便于说明，本实施例在外转子套8与内转子磁力轴9上均设置有三个磁铁82，此时在外转子套8上依次称为第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁，在内转子磁力轴9依次称为第四磁铁、第五磁铁、第六磁铁，其中第一磁铁、第二磁铁、第三磁铁之间的长度依次递减，第四磁铁、第五磁铁、第六磁铁之间的长度依次递减，而第一磁铁与第四磁铁的位置对应且长度相同，第二磁铁与第五磁铁的位置对应且长度相同，第三磁铁与第六磁铁的位置对应且长度相同，在正转时，穿过三个长度依次递减的磁铁82时，所产生的占空比也依次递减，而在反转时，穿过三个长度不同的磁铁82时，所产生的占空比为依次递增，从而可以根据电机13正转或反转时所产生的信号波形不同，用来检测电机13的正反转，当然了，以上的第三实施例中，只要在同一圈边上的磁铁82在长度上不相互对称，使得电机13的正反转时所产生的信号波形不同，均为本实施例的等效实施例。

本发明的第四实施例，在第二实施例的基础上，改变红外反射区域，使其在同一圈边上的红外反射区域在长度上不相互对称，使得电机13的正反转时所产生的信号波形不同，依次来测出电机13的正反转。

当然了，测试内转子91与外转子81转动的两组检测器组件也可以为不相同，即测试内转子91采用红外检测，测试外转子81采用霍尔感应或者是测试内转子91采用霍尔感应，测试外转子81采用红外检测所，这样所形成的第五、第六实施例均属于优选实施例或第二实施例的等同实施例，以第五、第六实施例来结合第三、第四实施例来检测电机13的正反转，这样所形成的第七、八实施例属于第三实施例或第四实施例的等同实施例。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双脉冲反馈电动螺丝刀，包括批头（1）、外套（6）、电机（13）、以及控制电路的控制器（7），其特征在于：所述批头（1）连接有使其转动的主动轴（41），所述主动轴（41）通过外转子套（8）连接有外转子（81）；所述电机（13）通过减速器（11）连接有输出轴（10），所述输出轴（10）通过内转子磁力轴（9）连接有与外转子（81）磁性耦合的内转子（91），所述外转子套（8）的***设置有一组检测外转子（81）转动的检测器组件，所述内转子磁力轴（9）的***设置有一组检测内转子（91）转动的检测器组件。

2.根据权利要求1所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：所述检测器组件包括霍尔传感器（51）与至少一个磁铁（82），所述磁铁（82）放置在外转子套（8）与内转子磁力轴（9）的***，所述霍尔传感器（51）放置在磁铁（82）的相对侧。

3.根据权利要求1所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：所述检测器组件包括红外传感器与至少一个红外反射区域，所述红外传感器包括红外发射器和红外接收器，所述红外反射区域放置在外转子套（8）与内转子磁力轴（9）的***，所述红外传感器放置在红外反射区域的相对侧。

4.根据权利要求1所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：所述外转子套（8）上连接有联轴器套（5），所述减速器（11）包括减速器端盖（112），所述检测器组件中的传感器放置在联轴器套（5）上和减速器端盖（112）上。

5.根据权利要求2所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：在外转子套（8）上的磁铁（82）与在内转子磁力轴（9）上的磁铁（82）数量相同，位置相应，相应位置的长度相同。

6.根据权利要求5所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：在所述外转子套（8）与内转子磁力轴（9）上均设置有两个以上的磁铁（82），设置在外转子套（8）上的磁铁（82）在长度上互不相等，设置在内转子磁力轴（9）上的磁铁（82）在长度上互不相等。

7.根据权利要求1至6任一所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：所述批头（1）上连接有批头拆装装置（2），所述批头拆装装置（2）包括批头连接套（22）、设置在批头连接套（22）上且用来固定批头（1）的批头定位钢珠（23）、批头（1）固定时用来顶住批头定位钢珠（23）的批头定位套（21）、与批头定位套（21）连接的批头弹簧（24）；所述批头定位套（21）上设置有与批头定位钢珠（23）相对应的开口。

8.根据权利要求1至6任一所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：所述双脉冲反馈电动螺丝刀包括扭矩调节螺母（3），所述扭矩调节螺母（3）通过调节外转子（81）与内转子（91）之间的间隔距离或耦合面积来调节扭矩。

9.根据权利要求1至6任一所述的双脉冲反馈电动螺丝刀，其特征在于：在所述内转子（91）的外圆周部分、外转子（81）的内圆周部分分别装有磁体，所述内转子（91）与外转子（81）上的磁体工作面相对齐，所述磁体为偶数极，且按照NS交叉方式圆周排列。