CN102501209A - 一种直流电动扳手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电动扳手，包括壳体、电源装置、设置于壳体内部且与电源装置相连接的直流电机、由直流电机带动且连接于壳体的定轴齿轮系减速装置、由定轴齿轮系减速装置带动的行星齿轮系减速装置及与行星齿轮系减速装置相连接的扳手主体；还包括用于测定直流电机的转速的传感器、信息处理装置及显示装置，信息处理装置包括与传感器及显示装置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，当实际电流值大于参考电流值时，控制模块控制直流电机停止转动。如此设置，本发明公开的直流电动扳手，能够提供较大的扭矩力，且能够按照安装要求设定相应的扭矩值。

Description

一种直流电动扳手

技术领域

本发明涉及装配工具领域，更具体的涉及一种直流电动扳手。

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。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流电动扳手，其能够提供较大的扭矩力，且能够按照安装要求设定相应的扭矩值。

本发明提供的技术方案如下所述：

本发明提供的一种直流电动扳手，包括：壳体、电源装置、设置于所述壳体的内部且与所述电源装置相连接的直流电机、由所述直流电机带动且连接于所述壳体的定轴齿轮系减速装置、由所述定轴齿轮系减速装置带动的行星齿轮系减速装置及与所述行星齿轮系减速装置相连接的扳手主体；所述行星齿轮系减速装置包括通过第一转轴连接于所述壳体上的中心齿轮及多个通过齿轮架与所述中心齿轮相啮合的行星齿轮，所述第一转轴固设有与所述定轴齿轮系减速装置的末轮相啮合的齿盘，所述扳手主体与多个所述行星齿轮的轴心相连接；所述直流电动扳手还包括用于测定所述直流电机的转速的传感器、信息处理装置及显示装置，所述信息处理装置包括与所述传感器及与所述显示装置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所述直流电机的实际电流值并将所述实际电流值与所述参考电流值作比较的控制模块，当所述实际电流值大于所述参考电流值时，控制模块控制所述直流电机停止转动。

优选地，所述定轴齿轮系减速装置包括通过第二转轴连接于所述壳体的第一组齿轮及通过第三转轴连接于所述壳体的第二组齿轮；所述直流电机的动力输出轴上设有外齿，所述第一组齿轮包括与所述外齿相啮合的第一大齿轮及与所述第一大齿轮同轴相连的第一小齿轮，所述第二组齿轮包括与所述第一小齿轮相啮合的第二大齿轮及与所述第二大齿轮同轴相连的第二小齿轮，所述第二小齿轮与所述齿盘相啮合。

优选地，所述扳手主体通过转动块与多个所述行星齿轮的轴心相连接，所述转动块分别与多个所述行星齿轮的轴心通过销轴相连接，所述扳手主体连接于所述转动块的回转中心。

优选地，所述行星齿轮为沿轴向分布的多组且各组所述行星齿轮为多个，各组的多个所述行星齿轮均与中心齿轮相啮合，各组之间的所述行星齿轮沿轴向相对应，所述销轴贯穿于沿轴向相对应的多个所述行星齿轮的轴心，所述转动块通过所述销轴分别多个所述行星齿轮的轴心相连接。

优选地，所述扳手主体可拆卸地连接于所述转动块的回转中心。

优选地，所述壳体上设有把手装置。

本发明提供的直流电动扳手，包括壳体、电源装置、直流电机、定轴齿轮系减速装置、行星齿轮系减速装置及扳手主体，其中直流电机设置于壳体的内部，电源装置与直流电机相连接并提供直流电机所需的电能，定轴齿轮系减速装置由直流电机带动，定轴齿轮系减速装置带动行星齿轮系减速装置转动，扳手主体与行星齿轮系减速装置相连接；所述行星齿轮系减速装置包括通过第一转轴连接于所述壳体上的中心齿轮及多个通过齿轮架与所述中心齿轮相啮合的行星齿轮，所述第一转轴固设有与所述定轴齿轮系减速装置的末轮相啮合的齿盘，所述扳手主体与多个所述行星齿轮的轴心相连接；所述直流电动扳手还包括用于测定所述直流电机的转速的传感器、信息处理装置及显示装置，所述信息处理装置包括与所述传感器及与所述显示装置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所述直流电机的实际电流值并将所述实际电流值与所述参考电流值作比较的控制模块，当所述实际电流值大于所述参考电流值时，控制模块控制所述直流电机停止转动。

需要说明的是，直流电机在功率不变的情况下，转速下降，其输出扭矩将增加。本发明提供的直流电动扳手，其直流电机转速较大，经过定轴齿轮系减速装置和行星齿轮系减速装置减速之后，其转速可降低至几转每秒，故其输出转矩较大。此外，需要说明的是，行星齿轮的中心轮转速较大，且其中心齿轮的齿数小于行星齿轮的齿数，行星齿轮在中心齿轮的带动下，进行自转和绕中心齿轮的公转，其公转速度很小，本发明扳手主体与多个行星齿轮的轴心相连接，故由行星齿轮的公转可带动扳手主体的自转。如此，通过行星齿轮副可实现将电机的高速转动降低为低速转动，进而使得电机输出大扭矩。

此外，当扳手主体旋紧螺栓的过程中，扳手主体所受到的阻力矩逐渐增大，扳手主体受阻力矩增大时，其转速降低，进而使得电机的转速降低，电机转速被迫降低时，其内部电流将增加。本发明提供的信息处理装置包括存储模块和控制模块，存储模块由工作人员预先设置一参考电流值，当工作过程中，直流电机受阻力矩增大，导致电机的实际电流增大，控制模块可测定该实际电流值，并将实际电流值与参考电流值作出比较，当实际电流值大于或等于参考电流值时，即扳手主体所输出的扭矩为设定扭矩时，控制模块控制直流电机停止转动，扳手主体停止对螺栓的旋紧。如此，通过设置上述参考电流值的大小，即可设置扳手主体的输出扭矩。因此，本发明提供的直流电动扳手，可设定输出扭矩值，当多个螺栓的预紧力要求相等时，可采用本发明提供的直流电动扳手，其输出的扭矩值为固定值，进而可保证工件安装受力均衡。

需要说明的是，当直流电动扳手在旋紧螺栓过程中，随着其受到的阻力矩逐渐增大，直流电机的转速逐渐降低，故可通过测定直流电机的转速计算得知直流电动扳手的输出扭矩，故本发明提供的直流电动扳手，设置有用于测定直流电机转速的传感器，信息处理装置包括与该传感器相连接的扭矩计算模块，该扭矩计算模块可通过传感器测得的电机转速计算得到直流电动扳手的输出扭矩，由于信息处理装置与显示装置相连接，故其可将计算结果显示至显示装置上，即通过显示装置，工作人员可得知直流电动扳手输出扭矩的情况。

综上所述，本发明提供的直流电动扳手，其能够提供较大的扭矩力，且能够按照安装要求设定相应的扭矩值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中直流电动扳手的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中直流电动扳手的控制原理示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种直流电动扳手，其能够提供较大的扭矩力，且能够按照安装要求设定相应的扭矩值。

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本具体实施方式一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本具体实施方式中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明具体实施方式中直流电动扳手的结构示意图；图2为本发明具体实施方式中直流电动扳手的控制原理示意图。

本具体实施方式所提供的直流电动扳手，包括壳体11、电源装置19、直流电机12、定轴齿轮系减速装置13、行星齿轮系减速装置14及扳手主体15。

需要说明的是，直流电机12可设置于壳体11内，其动力输出轴可伸出于壳体11，直流电机12所需电源由电源装置19提供，该电源装置19可具体为一种便携式充电包，当然，在条件允许的情况下，本具体实施方式所提供的直流电机12也可直接与电源直接相连，只需能够提供直流电机12转动所需电能即可。

直流电机12带动定轴齿轮系减速装置13，定轴齿轮系减速装置13带动行星齿轮系减速装置14转动。其可通过如下方式实现，行星齿轮系减速装置14包括通过第一转轴连接于壳体11上的中心齿轮及多个通过齿轮架与中心齿轮相啮合的行星齿轮，第一转轴固设有与定轴齿轮系减速装置的末轮相啮合的齿盘，扳手主体15与多个行星齿轮的轴心相连接。第一转轴可转动的设置于壳体11，其上设有齿盘，齿盘由定轴齿轮系减速装置的末轮相啮合，进而定轴齿轮系减速装置可将转矩传送至第一转轴，第一转轴设有中心齿轮，中心齿轮带动行星齿轮转动，行星齿轮在自传的同时，还具有绕中心齿轮的公转。扳手主体15随行星齿轮的公转而转动。

如此设置，定轴齿轮系减速装置13可使得直流电机12的得到较小幅度的减速，而后通过行星齿轮系减速装置14进行较大幅度的降速，而后将扭矩传送至扳手主体15。扳手主体15需与螺栓的螺帽相适配，需要说明的是，扳手主体15可为内六角扳手主体，也可为可套于螺帽的扳手主体。

本领域人员可以理解的是，功率不变的情况下，直流电机12的转速下降，其输出的扭矩将增加。本具体实施方式所提供的直流电动扳手，其直流电机12转速较大，经过定轴齿轮系减速装置13和行星齿轮系减速装置14减速之后，其转速可降低至几转每秒，故其输出转矩较大。

此外，需要说明的是，行星齿轮的中心轮转速较大，且其中心齿轮的齿数小于行星齿轮的齿数，行星齿轮在中心齿轮的带动下，进行自转和绕中心齿轮的公转，其公转速度很小，本具体实施方式所提供的扳手主体15与多个行星齿轮的轴心相连接，故由行星齿轮的公转可带动扳手主体15的自转。如此设置，通过行星齿轮副可实现将电机的高速转动降低为低速转动，进而使得电机输出大扭矩。

本具体实施方式所提供的直流电动扳手还包括用于测定直流电机12的转速的传感器16、信息处理装置17及显示装置18。

其中，信息处理装置17包括与传感器16及与显示装置18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12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，当实际电流值大于参考电流值时，控制模块控制直流电机停止转动。

需要说明的是，当扳手主体15旋紧螺栓的过程中，扳手主体15所受到的阻力矩逐渐增大，扳手主体15受阻力矩增大时，其转速降低，进而使得直流电机15的转速降低，电机转速被迫降低时，其内部电流将增加。

本具体实施方式所提供的信息处理装置17包括存储模块和控制模块，存储模块由工作人员预先设置一参考电流值，当工作过程中，直流电机受阻力矩增大，导致电机的实际电流增大，控制模块可测定该实际电流值，并将实际电流值与参考电流值作出比较，当实际电流值大于或等于参考电流值时，即扳手主体所输出的扭矩为设定扭矩时，控制模块控制直流电机停止转动，扳手主体停止对螺栓的旋紧。

如此设置，通过设置上述参考电流值的大小，即可设置扳手主体15的输出扭矩。因此，本具体实施方式所提供的直流电动扳手，可设定输出扭矩值，当多个螺栓的预紧力要求相等时，可采用本具体实施方式所提供的直流电动扳手，其输出的扭矩值为固定值，进而可保证工件安装受力均衡。

另外，需要说明的是，当直流电动扳手在旋紧螺栓过程中，随着其受到的阻力矩逐渐增大，直流电机12的转速逐渐降低，故可通过测定直流电机12的转速得知直流电动扳手的输出扭矩，故本具体实施方式所提供的直流电动扳手，设置有用于测定直流电机转速12的传感器16，信息处理装置17包括与该传感器相连接的扭矩计算模块，该扭矩计算模块可通过传感器16测得的电机转速计算得到直流电动扳手的输出扭矩，由于信息处理装置17与显示装置18相连接，故其可将计算结果显示至显示装置18上，即通过显示装置18，工作人员可得知直流电动扳手输出扭矩的情况。

综上所述，本发明提供的直流电动扳手，其能够提供较大的扭矩力，且能够按照安装要求设定相应的扭矩值。

本具体实施方式所提供的直流电动扳手，其定轴齿轮系减速装置13可具体如下设置。定轴齿轮系减速装置13可包括通过第二转轴连接于壳体11的第一组齿轮及通过第三转轴连接于壳体11的第二组齿轮。当然，还可包括第三组齿轮、第四组齿轮等，本具体实施方式对齿轮组的数量不作限定。下面内容将以两组齿轮为例进行详细介绍。

直流电机12的动力输出轴上设有外齿，第一组齿轮包括与电机动力输出轴的外齿相啮合的第一大齿轮及与第一大齿轮同轴相连的第一小齿轮，第二组齿轮包括与第一小齿轮相啮合的第二大齿轮及与第二大齿轮同轴相连的第二小齿轮，第二小齿轮与齿盘相啮合。

需要说明的是，上述第一大齿轮、第一小齿轮及第二大齿轮、第二小齿轮可具体为直齿轮，当然，也可为其它类型的齿轮，比如斜齿轮、锥齿轮等。

如此设置，直流电机12的动力输出轴上设有外齿，通过外齿将扭矩输送至第一组齿轮的第一大齿轮，由于第一大齿轮和第一小齿轮同轴设置，故第一大齿轮与第一小齿轮的转速相等，第一小齿轮与第二大齿轮相啮合，由于第一小齿轮齿数小于第二大齿轮，故第二大齿轮的转速小于第一小齿轮的转速。第二小齿轮与第二大齿轮同轴设置，第二小齿轮与第二大齿轮转速相同，第二小齿轮将扭矩输送至齿盘，进而带动行星齿轮副的中心齿轮转动，第二小齿轮的齿数小于齿盘齿数，故齿盘的转速小于第二小齿轮的转速，即行星齿轮副的中心齿轮的转速小于第二小齿轮的转速。显然，直流电机12经过定轴齿轮定轴齿轮系减速装置13的减速作用，可实现初步减速。

另外，本具体实施方式所提供的扳手主体15可通过如下方式与多个行星齿轮的轴心相连接。扳手主体15可通过一转动块与多个新型齿轮的轴心相连接，该转动块设有与多个行星齿轮的轴心相对应的销孔，销轴同时插装于转动块的销孔和行星齿轮的轴心孔。需要说明的是，由于行星齿轮具有自转，故销轴与行星齿轮的轴心孔的连接为可转动的连接，方可保证，转动块的在多个行星齿轮的公转带动下转动。扳手主体15设置于转动块的回转中心，进而由行星齿轮带动转动块转动，以使得转动块带动扳手主体15旋转。

由于行星齿轮绕中心齿轮的公转带动扳手主体15进行螺母的旋紧，故行星齿轮所受到的阻力矩较大，为了保证行星齿轮较稳定地公转，本具体实施方式提供的行星齿轮可为多组，各组包括相等数量的多个行星齿轮，例如，可分为两组，分别为第一组行星齿轮和第二组行星齿轮，第一组行星齿轮包括三个行星齿轮，第二组同样也需包括三个行星齿轮。该两组沿轴向分布于中心齿轮，且每组的三个行星齿轮均与中心齿轮相啮合。第一组行星齿轮的三个行星齿轮的轴心与第二组的三个行星齿轮的轴心一一对应，销轴沿轴向贯穿于行星齿轮的轴心，且销轴贯穿于上述转动块的回转中心。

如此设置，转动块通过多层齿轮带动其转动，有效提高了其转动过程的稳定性。

为了使得本具体实施方式所提供的直流电动扳手，适用于各种型号的螺栓的安装，扳手主体15可拆卸的设置于转动块的回转中心。如此设置，当螺栓的型号不同时，只需拆下扳手主体，更换与螺栓相适配的扳手主体即可。

此外，为了提高本具体实施方式所提供的直流电动扳手的可操作性，壳体11上可设有把手装置。该把手装置可设置于壳体11设有扳手主体15的相对端。如此设置，工作人员可通过握持把手装置进行安装工作，有效提高了直流电动扳手的可操作性。

综上所述，本发明提供的直流电动扳手，包括电源装置、信息处理装置、定轴齿轮系减速装置、行星齿轮系减速装置、直流电机及开关等装置构成，其中，上述电源装置可为充电电池包，信息处理装置可集成为线路板，定轴齿轮系减速装置可具体为变速齿轮箱，行星齿轮系减速装置可具体为行星齿轮箱。如此设置，本具体实施方式所提供的直流电动扳手结构可具体为电池包、线路板、开关、直流电机、变速齿轮箱、行星齿轮箱等组成，其结构紧凑、体积较小、便于操作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种直流电动扳手，其特征在于，包括：壳体、电源装置、设置于所述壳体的内部且与所述电源装置相连接的直流电机、由所述直流电机带动且连接于所述壳体的定轴齿轮系减速装置、由所述定轴齿轮系减速装置带动的行星齿轮系减速装置及与所述行星齿轮系减速装置相连接的扳手主体；所述行星齿轮系减速装置包括通过第一转轴连接于所述壳体上的中心齿轮及多个通过齿轮架与所述中心齿轮相啮合的行星齿轮，所述第一转轴固设有与所述定轴齿轮系减速装置的末轮相啮合的齿盘，所述扳手主体与多个所述行星齿轮的轴心相连接；所述直流电动扳手还包括用于测定所述直流电机的转速的传感器、信息处理装置及显示装置，所述信息处理装置包括与所述传感器及所述显示装置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所述直流电机的实际电流值并将所述实际电流值与所述参考电流值作比较的控制模块，当所述实际电流值大于所述参考电流值时，控制模块控制所述直流电机停止转动。

2.如权利要求1所述的直流电动扳手，其特征在于，所述定轴齿轮系减速装置包括通过第二转轴连接于所述壳体的第一组齿轮及通过第三转轴连接于所述壳体的第二组齿轮；所述直流电机的动力输出轴上设有外齿，所述第一组齿轮包括与所述外齿相啮合的第一大齿轮及与所述第一大齿轮同轴相连的第一小齿轮，所述第二组齿轮包括与所述第一小齿轮相啮合的第二大齿轮及与所述第二大齿轮同轴相连的第二小齿轮，所述第二小齿轮与所述齿盘相啮合。

3.如权利要求2所述的直流电动扳手，其特征在于，所述扳手主体通过转动块与多个所述行星齿轮的轴心相连接，所述转动块分别与多个所述行星齿轮的轴心通过销轴相连接，所述扳手主体连接于所述转动块的回转中心。

4.如权利要求3所述的直流电动扳手，其特征在于，所述行星齿轮为沿轴向分布的多组且各组所述行星齿轮为多个，各组的多个所述行星齿轮均与中心齿轮相啮合，各组之间的所述行星齿轮沿轴向相对应，所述销轴贯穿于沿轴向相对应的多个所述行星齿轮的轴心，所述转动块通过所述销轴分别多个所述行星齿轮的轴心相连接。

5.如权利要求4所述的直流电动扳手，其特征在于，所述扳手主体可拆卸地连接于所述转动块的回转中心。

6.如权利要求5所述的直流电动扳手，其特征在于，所述壳体上设有把手装置。

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