CN103068528A - 冲击式紧固工具 - Google Patents

Abstract

一种冲击式扳手（10），包括气动马达（23）和主轴（24），由来自气动马达（23）的旋转扭矩转换成的脉冲式冲击扭矩旋转所述主轴，以紧固螺栓（100），冲击式扳手设置有：扭矩传感器（30），所述扭矩传感器检测施加在螺栓（100）上的紧固扭矩T；和控制器（50），所述控制器实施控制功能以紧固螺栓（100），当由扭矩传感器（30）检测到的紧固扭矩T变得等于或高于规定值Ts时，控制器（50）改变气动马达（23）的转速V，以进一步紧固螺栓（100）。

Description

冲击式紧固工具

发明背景

技术领域

本发明涉及一种用于紧固螺钉等的冲击式紧固工具的技术，更加具体地，本发明涉及一种用于冲击式紧固工具的紧固控制的技术。

背景技术

众所周知的是，冲击式扳手用作用于紧固诸如螺栓（bolt）的螺钉（screw）或螺母（nut）的冲击式紧固工具。冲击式扳手通过将脉冲式扭矩施加到主轴来旋转主轴，从而紧固螺钉。日本专利申请公报No.2009-113132（JP-A-2009-113132）公开了一种冲击式扳手，所述冲击式扳手包括扭矩传感器和角度传感器，并且所述冲击式扳手根据基准扭矩范围和基准旋转角度范围来判定完成螺钉的紧固，其中所述基准扭矩范围和所述基准旋转角度范围分别通过所述扭矩传感器和所述角度传感器来检测。

然而，当待联接的基材未对齐或者当外部物体处于螺钉和基材之间的空间中时，即使螺栓没有适当地紧固，例如当螺栓没有适当地就座在基材上时，由扭矩传感器检测到的扭矩水平也可能会暂时达到规定的基准扭矩范围。换言之，诸如在JP-A-2009-113132中公开的冲击式扳手的冲击式扳手即使在没有适当地紧固螺钉的情况下也可能会判定完成了螺钉的紧固。

发明内容

本发明提供一种能够确保适当紧固螺钉的冲击式紧固工具。

本发明的第一方面涉及一种冲击式紧固工具，所述冲击式紧固工具包括旋转驱动源和主轴，通过由来自旋转驱动源的旋转扭矩转换成的脉冲式冲击扭矩旋转所述主轴，以紧固螺钉。所述冲击式紧固工具包括：扭矩检测部分，所述扭矩检测部分检测所述螺钉上的紧固扭矩；和控制部分，所述控制部分执行控制功能以紧固螺钉。当扭矩检测部分检测到的紧固扭矩变得等于或高于规定值时，所述控制部分改变旋转驱动源的转速，以进一步紧固所述螺钉。

当扭矩检测部分检测到的紧固扭矩变成规定值或者比所述规定值更高时，所述控制部分可以降低旋转驱动源的转速，以进一步紧固螺钉。

根据本发明的第一方面的冲击式紧固工具能够确保适当地紧固螺钉。

附图说明

从以下参照附图对优选实施例的描述中，本发明的前述和其它目的、特征和优势将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件，并且其中：

图1是图解了根据本发明的实施例的冲击式扳手的构造的局部剖视图；

图2是图解了冲击式扳手的控制构造的方块简图；

图3是示出了冲击式扳手的紧固控制的流程的流程图；并且

图4示出了表示冲击和扭矩之间的关系的曲线图和表示冲击和转速之间的关系的曲线图。

具体实施方式

在下文中，参照图1和图2描述作为冲击式紧固工具的冲击式扳手10。如图1所示，冲击式扳手10是在利用螺栓100和螺母105连接基材101和基材102时用于紧固作为螺钉的螺栓100的工具。冲击式扳手10具有工具主体20和作为控制部分的控制器50（参照图2）。工具主体20在壳体22中设置有作为旋转驱动源的气动马达23、主轴24、和冲击扭矩发生器28。壳体22具有抓持部分22a。可以使用电动机来取代气动马达23。

气动马达23设置有转子25，所述转子25利用高压空气产生旋转扭矩。主轴24是工具主体20中的输出轴，并且由壳体22可旋转地支撑。主轴24具有端部部分24a，所述端部部分24a从壳体22伸出并且能够经由附接件60与螺栓100结合。冲击扭矩发生器28是将来自气动马达23的连续旋转扭矩转换成脉冲式冲击扭矩的装置。通过冲击扭矩发生器28转换的脉冲式冲击扭矩被传递到主轴24，并且可旋转地驱动主轴24。

在这个实施例中，气动马达23构造成以两个转速V（转速V1或者转速V2）旋转。在此，转速V2高于转速V1。应当指出的是，在本发明中转速V的数量并不局限于两个，而是可以为三个或者更多个。

壳体22的抓持部分22a设置有操作杆26和主阀27。操作杆26操作地与主阀27相连，并且用于控制向转子25供应和中断供应高压空气。主阀27响应操作杆26的运动允许和中断向转子26供应高压空气。

利用这种构造，来自气动马达23的连续旋转扭矩被转换成主轴24上的脉冲式冲击扭矩。冲击扭矩经由附接件60紧固螺栓100。换言之，主轴24由从冲击扭矩发生器28传递的冲击扭矩可旋转地驱动。继而，经由附接件60联接到主轴24的螺栓100通过主轴24的旋转驱动力紧固。

工具主体20设置有作为紧固扭矩检测部分的扭矩传感器30。扭矩传感器30是检测螺栓100上的紧固扭矩的传感器。扭矩传感器30位于壳体22中，并且构成为磁致伸缩传感器，所述磁致伸缩传感器具有：励磁线圈31，所述励磁线圈31设置成围绕主轴24的规定部分旋转；和检测线圈32。

如图2所示，气动马达23、扭矩传感器30、和显示部件51连接到控制器50。控制器50控制冲击式扳手10的紧固操作。控制器50还具有选择并设定气动马达23的转速V（转速V1或转速V2）的功能。显示部件51例如显示由扭矩传感器30检测到的紧固扭矩T、紧固故障检测的结果等。

参照图3，描述冲击式扳手10中的紧固控制。在步骤110中，控制器50将气动马达23的转速V设定成转速V2并且旋转主轴24。在此，如在阶段ST1中所示，从启动操作杆26的时间至螺栓100就座在基材101上时的时间的状态被称作“自由运转状态”。在自由运转状态中，因为螺栓100被旋拧到螺母105中，所以在冲击式扳手10中不产生扭矩。然后，如阶段ST2中所示，在螺栓100就座在基材101上之后，在冲击式扳手10中产生扭矩。当产生扭矩时，冲击式扳手10开始使用冲击扭矩实施进一步的拧紧。

在步骤S120中，控制器50检查由扭矩传感器30检测到的紧固扭矩T，并且判定紧固扭矩T是否大于基准紧固扭矩Ts。在此，基准紧固扭矩Ts是初步设定在控制器50中并且用作判定完成紧固螺栓100的基准的紧固扭矩。如果紧固扭矩T大于基准紧固扭矩Ts，则程序进行到步骤S130。如果紧固扭矩T不大于基准紧固扭矩Ts，则继续紧固。

在步骤S130中，控制器50将气动马达23的转速V从转速V2变为转速V1，以将转速V设定成转速V1。在步骤S140中，控制器50通过施加冲击扭矩三次来进一步拧紧螺栓100，并完成紧固操作。

参照图4，描述在利用冲击式扳手10紧固螺栓100时冲击N和紧固扭矩T之间的关系以及冲击N和转速V之间的关系。图4A中的曲线图示出了当利用冲击式扳手10紧固螺栓100时冲击N和紧固扭矩T之间的关系。没有示出自由运转状态中的关系。因此，起始扭矩T0是在螺栓100就座在基材101上时产生的扭矩。

图4B中的曲线图示出了当利用冲击式扳手10紧固螺栓100时冲击N和转速V之间的关系。在此，转速V示出为相对于气动马达23的最大转速的百分比，所述最大转速视为100%。在这个实施例中，气动马达23的最大转速为4000rpm。

随着冲击N的增加，紧固扭矩T从起始扭矩T0增大。当将紧固扭矩T第一次超过基准紧固扭矩Ts的冲击限定为冲击N时，在完成紧固操作之前，通过下一次冲击N+1至第三次冲击N+3进一步拧紧螺栓100。另一方面，转速V保持在转速V2，以在紧固扭矩T从起始扭矩T0增大到大于基准紧固扭矩Ts的值的同时紧固螺栓100。然后，转速V保持在转速V1，以在施加紧固扭矩T第一次超过基准紧固扭矩Ts的冲击N之后的冲击N+1至冲击N+3的同时，进一步拧紧螺栓100。

在这个实施例中，转速V2是气动马达23的最大转速的40%（1600rpm），并且转速V1是气动马达23的最大转速的20%（800rpm）。

描述了紧固控制的优势。在冲击式扳手中，冲击通常随着气动马达或者电动机的转速的提高而变得更强烈。当利用强烈冲击实施紧固时，能够缩短紧固时间，但是降低了紧固精度。与之相反，当利用较弱的冲击实施紧固时，紧固时间增加，但能够提高紧固精度。

因此，在这个实施例中，当紧固扭矩T超过基准紧固扭矩Ts时判定大致完成螺栓100的紧固，之后，利用较弱的冲击进一步拧紧螺栓100。因此，如果在判定已经大致完成螺栓100的紧固时螺栓100实际上已经被适当地紧固，则不再过多地进一步紧固螺栓100。相反，如果在判定已经大致完成螺栓100的紧固时螺栓100实际上还没有被适当地紧固，则能够利用较弱的冲击进一步紧固螺栓100。因此，能够以高紧固精度适当地进一步紧固螺栓100。

通常，冲击式扳手设置有角度传感器，所述角度传感器检测主轴的旋转角度，并且构造成根据由角度传感器检测到的主轴的旋转角度来判定完成螺钉紧固。然而，在这个实施例中，仅使用扭矩传感器30来判定在紧固扭矩T超过基准紧固扭矩Ts时大致完成螺栓100的紧固。然后，如果螺栓100实际上没有被适当地紧固，则施加三次较弱的冲击，以确保避免不充分地紧固螺栓100的可靠性。在这个构造中，能够省略冲击式扳手10的角度传感器。

在这个实施例中，通过在步骤130中将气动马达23的转速V从转速V2降低到转速V1来降低转速。然而，本发明并不局限于降低转速。例如，如果在通过螺栓100和螺母105联接基材101和基材102时利用冲击式扳手10紧固螺母105，则与本实施例不同，能够通过增大转速V来适当地进一步拧紧螺母105。

另外，可能存在当用螺栓100和螺母105联接基材101和基材102时具有精确圆度的基材101和基材102的螺钉孔和具有精确圆度的螺栓100彼此完全对准的情况。在这种情况下，与本实施例不同的是，能够通过施加较弱的冲击直到紧固扭矩T超过基准紧固扭矩Ts并且之后增加转速V，来适当地进一步拧紧螺栓100。

在电动机中，驱动电流通常与旋转载荷成比例。因此，在不同于本实施例的实施例中，利用电动机替代气动马达23。在这种情况下，替代在本实施例在步骤S120中判定紧固扭矩T是否大于基准紧固扭矩Ts，能够通过判定电动机中的驱动电流是否大于规定电流值来判定完成紧固的基准。在这种构造中，能够取消冲击式扳手10的扭矩传感器30。

Claims (4)

1.一种冲击式紧固工具，所述冲击式紧固工具包括旋转驱动源和主轴，由来自所述旋转驱动源的旋转扭矩转换成的脉冲式冲击扭矩旋转所述主轴，以紧固螺钉，所述冲击式紧固工具包括：

扭矩检测部分，所述扭矩检测部分检测所述螺钉上的紧固扭矩；和

控制部分，所述控制部分执行控制功能，以紧固所述螺钉，

其中，当由所述扭矩检测部分检测到的紧固扭矩变得等于或大于规定值时，所述控制部分改变所述旋转驱动源的转速，以进一步紧固所述螺钉。

2.根据权利要求1所述的冲击式紧固工具，

其中，当由所述扭矩检测部分检测到的紧固扭矩变为规定值或者比所述规定值更高时，所述控制部分降低所述旋转驱动源的转速，以进一步拧紧所述螺钉。

3.根据权利要求1或2所述的冲击式紧固工具，

其中，所述规定值是用作判定完成螺钉的紧固的基准的紧固扭矩。

4.一种冲击式紧固工具，所述冲击式紧固工具包括旋转驱动源和主轴，由来自所述旋转驱动源的旋转扭矩转换成的脉冲式冲击扭矩旋转所述主轴，以紧固螺钉，所述冲击式紧固工具包括：

控制部分，所述控制部分执行控制功能，以紧固所述螺钉，

其中，所述旋转驱动源是电动机，并且当所述电动机中的驱动电流变得等于或高于规定电流值时，所述控制部分改变所述旋转驱动源的转速，以便进一步紧固所述螺钉。

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