CN102458773B - 具有齿轮箱和参数感测设备的便携式动力扳手 - Google Patents

Abstract

一种便携式动力扳手受到了操作控制单元的控制并且包括：带有旋转马达的壳体(10；50)；齿轮箱(15；55)，所述齿轮箱(15；55)包括齿轮装置(18；56、57)和驱动主轴(19；60)，该齿轮箱通过旋转或多位置连接而可拆卸地和/或可转动地连接到所述壳体；与所述驱动主轴(19；60)相关联的操作参数感测设备(22、23；68)。所述感测设备(22、23；68)通过在驱动主轴(19；60)和齿轮箱(15；55)之间布置的第一信号传递设备(28；82)以及在齿轮箱(15；55)和壳体(10；50)之间布置的第二信号传递设备(31；84)而与操作控制单元相通信，其中所述第二信号传递设备(31；84)与操作控制单元相通信。至少是驱动主轴(19；60)和齿轮箱(15；55)之间布置的第一信号传递设备(28；82)包括免接触的传递设备。

Description

具有齿轮箱和参数感测设备的便携式动力扳手

技术领域

本发明涉及一种便携式动力扳手，其包括具有旋转马达的壳体、包含了齿轮装置的齿轮箱和输出轴，其中所述齿轮箱通过旋转或者多位置连接而转动地和/或可拆卸地连接到所述壳体。

本发明特别涉及上述类型的动力扳手，其中至少一个操作参数感测设备位于齿轮箱当中并且连接到操作控制单元，并且用来在操作参数感测装置之间传递信号的装置位于所述齿轮箱和所述壳体当中。

背景技术

在具有操作参数感测设备（例如扭矩换能器）的动力扳手中，从信号精确性的角度来说，它的优点是将扭矩换能器定位成尽量靠近正被紧固的螺钉连接件，例如正被紧固到动力扳手的输出轴上或者至少被紧固到齿轮箱的旋转部上。这在以前就是众所周知所要达到的目标。之前还已知具有对动力进行致动的感测装置，并且所产生的信号通过不同类型的信号传递装置而在感测装置和扳手壳体之间传递。

特定的信号传输问题发生在具有前进式齿轮箱的动力扳手当中，该前进式齿轮箱通过旋转或者多位置连接而转动性地和/或可拆卸地支撑在动力扳手的壳体上。之前例如在美国专利No.4,485,698中描述过这种类型的动力扳手。当这种动力扳手具有位于齿轮箱内的一个或多个操作参数感测设备的时候，因此产生的信号不得不从齿轮箱传递到位于工具壳体内或者位于与动力扳手相分离的静止单元内的电子操作控制单元。在这两种情形当中，需要获得简单但是可靠的从感测设备或者齿轮箱中的设备传递到壳体中的电线的信号传递，以用于进一步地输送到壳体内或者远程位置的控制单元。

发明内容

本发明的目的是提供一种便携式动力扳手，其包括壳体、齿轮箱和至少一个操作参数感测设备，该齿轮箱通过旋转或者多位置连接而转动性地和/或可拆卸地支撑在壳体上，其中该齿轮箱包括至少一个动力传递旋转部，并且设置有允许移动的信号传递设备来将与感测设备或多个感测设备产生的信号相关的操作参数传递到齿轮箱和扳手壳体。

本发明的另一个目的是提供一种便携式动力设备，其包括壳体、齿轮箱、与动力传递旋转部相关联的至少一个操作参数感测设备、和免接触（contact free）的允许移动的信号传递设备，所述齿轮箱通过旋转连接而转动性地和/或可拆卸地支撑在壳体上，其中该齿轮箱包括至少一个动力传递旋转部，该免接触的允许移动的信号传递设备布置在旋转部和齿轮箱之间。

本发明的再一目标是提供一种便携式动力扳手，其包括壳体、齿轮箱、至少一个操作参数感测设备和信号处理电子元件，所述齿轮箱旋转性地和/或可拆卸地支撑在壳体上并且包括动力传递旋转部，所述至少一个操作参数感测设备与所述动力传递旋转部相关联，所述信号处理电子元件连接到感测设备，其中所述动力传递旋转部形成有共轴的空腔，在该空腔内设有所述电子元件。

从以下的说明书部分和权利要求中，本发明的其他目的和优点将会变得显而易见。

附图说明

图1显示了根据本发明的动力扳手的侧视图。

图2显示了通过图1中的动力扳手的齿轮箱的纵截面。

图3显示了通过根据本发明的替代实施方式的动力扳手的齿轮箱的纵截面。

具体实施方式

图1和图2中所示的动力扳手包括带有后把手11和马达区段12的壳体10，该马达区段12大体平行于把手11而进行延伸并且装入了旋转马达。齿轮箱15转动性地并且可拆卸地连接到壳体10并且在其前端携带有扭矩反作用杆16。该扭矩反作用杆16通过花键部17而相对于齿轮箱15被支撑并进行了旋转锁定。线A-A显示了壳体10和齿轮箱15之间的分界面。

齿轮箱15以常规的方式通过多个球体26而相对于壳体10锁定，所述球体26与两个部分中的凹槽相接合，并且机动套管27可移动地支撑在壳体10上并且被设置成将球体26限制在其锁定位置上，并且通过使得球体26与至少其中一个凹槽相脱离从而松开齿轮箱15。

齿轮箱15包括两级的行星类型的减速齿轮装置18和动力传递驱动主轴19。该动力传递驱动主轴19形成了正方形端部的输出轴，以用于连接到螺母座。减速齿轮装置18的第一级包括太阳轮20，该太阳轮20通过连接轴21和图中未示的角度驱动件而联接到马达。齿轮箱15是多个可互换的齿轮箱的其中一个，其中该多个齿轮箱的齿数比并不相同。因此，通过改变齿轮箱可以获得不同的齿数比。然而，减速齿轮装置18本身是常规类型，并且因为它并不构成本发明的任何部分，因此不再进一步详细描述。

驱动主轴19具有扭矩感测设备22，该扭矩感测设备22包括驱动主轴19的弹性可变形的薄弱部分23和装配到其上的应变测定装置（图中并未进一步地进行显示）。驱动主轴19具有共轴空腔24，并且薄弱部分23通过空腔24的圆周壁而形成。空腔24还可以不是共轴布置，只要主轴和它的元件保持平衡并且具有对称性能以使得来自应变测定装置的信号可靠即可。空腔24内部设有形成了信号处理单元25的多个电子元件，该信号处理单元25连接到所述应变测定装置。

由扭矩感测设备22产生的信号被传递到操作控制单元，以用于相对于从扭矩感测设备22中接收的反馈信号来控制动力扳手的操作。该控制单元本身并未在图中显示，并且位于壳体10内或者位于与扳手相分离的远程位置。在任何一种情况下，扭矩感测设备22产生的信号必须被传递到壳体10。为了这么做的第一步是将信号从驱动主轴19传递到齿轮箱15。这是通过第一免接触的信号传递设备28来实现的，该第一免接触的信号传递设备28在齿轮箱15中连接到电导线29。该信号传递设备28仅仅是示意性地显示，并且可以是任何已知的免接触类型，例如包括磁体和线圈的感应设备，在输出主轴中包含了磁致伸缩材料的设备、遥测信号传递设备等。

为了将扭矩传感器信号从齿轮箱15传递到壳体10并传递到控制单元，设有第二信号传递设备31，并且在壳体10中设置了电线30来将设备31与控制单元连接在一起，如果控制单元位于壳体内则直接连接在一起，如果位于远离扳手的位置处则通过外部缆线来连接。第二信号传递设备31可以是免接触类型或者是刷式的（brush type）。由于齿轮箱15与壳体10之间的转动相对有限，因此将没有机械磨损，并且刷式的信号传递设备将会足够安全并且足够可靠。

在大功率的扳手中，其中扭矩反作用杆用来将反作用力传递到合适的结构并用来保护操作者免于暴露于这些力，很重要的一点是齿轮箱（扭矩反作用杆附接在该齿轮箱上）相对于扳手壳体和把手可以进行转动或者旋转。这意味着当操作参数感测设备（例如扭矩换能器）设在扳手的输出轴上或者靠近扳手的输出轴的时候，不仅在驱动主轴/输出轴和齿轮箱之间，而且在齿轮箱和壳体之间必须具有允许转动的信号传递设备。为了避免机械磨损和糟糕的接触，驱动主轴/输出轴和齿轮箱之间的信号传递设备必须是免接触的。然而，设在齿轮箱和壳体之间的信号传递设备并未暴露于这种大范围转动，这意味着设在这两个部件之间的信号传递设备可以是如上所述的简单的刷式。

第一和第二可转动的信号传递设备的布置可以使得操作参数感测设备定位在输出轴上或者靠近输出轴，其中齿轮箱可以相对于扳手壳体而进行转动和拆卸。这还意味着带有操作参数感测装置（该操作参数感测装置已经相对于实际应用而对其安装进行了校准）并带有已装配的扭矩反作用杆的齿轮箱可以作为一个单元而被轻易地移除并且互换成具有另一个齿数比和/或装配的扭矩反作用杆的另一个齿轮箱单元。

图3中显示了角度类型的动力扳手的前部，该动力扳手包括壳体50，旋转马达和行星类型的减速齿轮装置58位于所述壳体50内。该动力扳手的前部包括带有角度齿轮的齿轮箱55，其包括小齿轮56和锥齿轮57。锥齿轮57与在轴承61、62中支撑的正方形端部的输出轴59一体形成。小齿轮56与被轴承63、64支撑的驱动主轴60一体形成。在驱动主轴60的后端部上，该驱动主轴60形成有花键部65，以用来与减速齿轮装置58的行星轮架66进行可拆卸的驱动连接。

包含有应变测定装置68的扭矩传感器附接到驱动主轴60，从而在扭矩传递期间通过驱动主轴60的扭转弹性变形而致动。该驱动主轴60包括内部的共轴空腔71，该空腔71内具有印刷电路板73。空腔71还可以被非共轴设置，只要主轴和其元件保持平衡并且具有对称的属性，从而使得来自应变测定装置的信号很可靠。电路板73携带有连接到应变测定装置68的电子元件72，且该电子元件72被设置成对应变测定装置68传送的信号进行处理。电路板73还包括存储器单元，以用来存储齿轮箱执行的操作参数数据和/或多个操作循环。

齿轮箱55形成有后颈部75，其将要被容纳到壳体50的凹座部76当中。齿轮箱55通过多个球体77而被轴向锁定到壳体50，并且通过花键连接件78而转动性地锁定到该壳体50。球体77通过在壳体50上被可移动支撑的机动套管79而被限制在其锁定位置中。线B-B显示了齿轮箱55和壳体50之间的分界面。

由应变测定装置68产生并且由电路板73上的电子元件72处理的电信号通过传递设备84而传递到壳体50。传递设备84包括静止部85和旋转部86，该静止部85被支撑在壳体50上，该旋转部86被支撑在固定到驱动主轴60的后部65的承载元件87上。为了避免机械磨损和与其相关的干扰，该信号传递设备84是免接触的类型，例如是感应式的或者是遥测式的。

在壳体50中具有未显示的电线，以用于连接第二信号传递设备84与操作控制单元，该操作控制单元本身并未显示在图中，但是其可以位于壳体50中或者位于与动力扳手相分离的远程位置处。

如本发明指明的那样，通过向动力扳手的壳体提供了可分离的和可拆卸的和/或可互换的齿轮箱，该动力扳手的壳体具有与驱动主轴相关的至少一个操作感测装置，并且通过一方面在驱动主轴和齿轮箱之间，另一方面在齿轮箱和动力扳手的壳体之间设置多个信号感测设备，这提供的优点是，具有了分离的并且可互换的齿轮箱，该齿轮箱通过被校准的操作感测装置而完成，当齿轮箱附接到动力扳手的壳体的时候，该操作感测装置自动地并且同时连接到操作控制单元。这就避免了误差来源和糟糕的接触，并可以在减速齿轮装置之后对操作感测装置进行定位，从而在很大程度上避免了信号失真。

Claims (5)

1.一种便携式动力扳手，包括壳体（10；50）、旋转马达、齿轮箱（15；55）和至少一个操作参数感测设备（22、23；68），所述齿轮箱（15；55）支撑在所述壳体（10；50）上并且包括齿轮装置（18；56、57）和动力传递驱动主轴（19；60），该至少一个操作参数感测设备（22、23；68）与所述驱动主轴（19；60）相关联，

其特征在于，

·所述驱动主轴（19；60）包括共轴的内部空腔（24；71），

·多个信号处理电子元件（25；72）位于所述空腔（24；71）内并且连接到所述至少一个操作参数感测设备（22、23；68），并且

·信号传递设备（31；84）与所述电子元件（25；72）进行通信，且该信号传递设备（31；84）被布置成将由所述至少一个操作参数感测设备（22、23；68）产生并且由所述电子元件（25；72）处理的信号传递至所述壳体（10；50）。

2.根据权利要求1所述的便携式动力扳手，其中所述空腔（24；71）内设有存储器单元以用于存储操作参数数据，并且所述电子元件（25；72）和所述存储器单元布置在公共的电路板（73）上。

3.根据权利要求2所述的便携式动力扳手，其中所述齿轮箱（15；55）形成了独立的单元，该独立的单元能够互换地附接到所述壳体（10；50），并且带有与具体齿轮箱相关的操作数据的所述存储器单元是该齿轮箱（15；55）的一部分。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的便携式动力扳手，其中所述驱动主轴（60）具有延伸到所述壳体（50）当中的后端部分（65），并且所述信号传递设备（84）包括连接到该驱动主轴（60）的所述后端部分（65）的旋转部（86）以及安装在所述壳体（50）内的静止部（85）。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的便携式动力扳手，其中所述齿轮箱（15；55）包括具有特定齿数比的齿轮装置（18；56、57），并且该齿轮箱（15；55）是具有不同齿数比的齿轮装置（18；56、57）的多个能够互换的齿轮箱中的其中一个。

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