CN103659701A - 电动扳手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装配用工具，尤其是涉及一种对适用于扭剪型螺栓的拧紧作业的电动扳手之结构的改良。本发明之电动扳手，包括电机、外壳、内套筒、外套筒，行星齿轮传动机构、谐波齿轮传动机构和手柄，该两传动机构均设于外壳内，其中谐波齿轮传动机构的波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮分别与电机传动相连、与行星齿轮传动机构的太阳轮和齿圈固连；内套筒设于外套筒的中心孔内，并通过弹簧与行星齿轮传动机构的行星架传动相连；内套筒可在外套筒的中心孔内轴向移动，齿圈的另一端和外套筒固连。优点是：将谐波齿轮传动机构应用于用于扭剪型螺栓的拧紧作业的电动扳手上，有利于缩小电动扳手的尺寸和减轻电动扳手的重量，提高电动扳手的操作性能。

Description

电动扳手
技术领域
本发明涉及一种装配用工具，尤其是涉及一种对电动扳手之结构的改良。
 
背景技术
目前市场上出现的一些电动扳手的动力机采用了高转速、小转矩的电动机；动力机与工作机构之间采用了大传动机构。市场上的电动机采用传动机构形式有：行星齿轮传动、渐开线少齿差齿轮传动、摆线少齿差齿轮传动等。整体上，目前的电动扳手，存在结构复杂， 运动链的累积误差增大，电动扳手的电机通常布置在机壳的后方，电机轴或与外壳纵向平行，或与机壳纵向垂直，结果造成机壳形状复杂，加工难度大，造成电动扳手整体结构不够紧凑。
申请号为 200620046766.4、名称为“谐波轮用于扳手刻度仓分辨率表示机构”的中国专利文件公开了谐波齿轮传动在手动扳手上的应用，该专利包括“包括棘轮式扳头、扳管、手柄、后盖和刻度仓；其中，刻度仓包含通过联动机构联动的主数盘和小数盘，该联动机构包括一内腔截面为有长短轴的椭圆形的谐波轮、一置于谐波轮内侧，转动时形状随谐波轮轴径变化而变化的柔轮以及置于柔轮内侧，与扳管固接的固定轮。”其优点是：在普通扳手的基础上改进刻度仓机构，制作成本低，主数盘与小数盘结合，使读数精确度大大提高，技术成熟，使用方便，外形美观。专利200620046766.4是目前能够找到的谐波齿轮传动在扳手上的应用方案，但其只是用于手动扳手的刻度仓结构上，而非电动扳手上。
 
发明内容
本发明的主要发明目的是提供一种利用谐波齿轮传动作为主要传动机构之一的电动扳手，用于扭剪型螺栓的拧紧作业。
本发明所用的技术方案是：一种电动扳手，包括电机、外壳、内套筒、外套筒，行星齿轮传动机构、谐波齿轮传动机构和手柄，该两传动机构均设于外壳内，其中谐波齿轮传动机构的波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮分别与电机传动相连、与行星齿轮传动机构的太阳轮和齿圈固连；内套筒设于外套筒的中心孔内，并通过弹簧与行星齿轮传动机构的行星架传动相连；内套筒可在外套筒的中心孔内轴向移动，齿圈的另一端和外套筒固连。
所谓谐波齿轮传动机构是一种靠中间柔性构件弹性变形来实现运动和动力传动的装置的总称。在谐波齿轮传动出现后短短的几十年中，世界各工业比较发达的国家都集中了一批研究力量，致力于这类新型传动的研制，几乎对该类传动的整个领域中的全部问题均进行了程度不同的研究。谐波齿轮传动，由三个主要构件所组成，即具有内齿的刚性齿轮、具有外齿的柔性齿轮和波发生器。通常波发生器为主动件，而刚性齿轮和柔性齿轮之一为从动件，另一个为固定件。谐波齿轮传动具有以下优点：传动比大、范围宽【一级传动传动比范围为50～ 500，二级可达2500～ 25000 】，且在传动比很大的情况下，仍具有较高的效率【单级传动可达69%～ 96%】；结构简单、体积小、重量轻、承载能力强、传动平稳、运动精度高。此外，还能实现密封空间的运动传递。本发明中，谐波齿轮传动机构的柔性齿轮为固定件，电机带动波发生器运动，波发生器激发柔性齿轮出现周期性变形，柔性齿轮的周期性变形带动刚性齿轮转动，刚性齿轮再带动齿圈转动，齿圈又带动外套筒转动和行星架转动，行星架则带动内套筒转动。使用时，本发明之电动扳手的内、外套筒分别套在扭剪型螺栓的螺栓头和里端与螺栓头外端相连的梅花头上，内套筒的转速大于外套筒的转速，外套筒用于拧紧扭剪型螺栓，内套筒用于在外套筒拧紧扭剪型螺栓到达规定扭矩时拧断扭剪型螺栓的梅花头。本发明是谐波齿轮传动机构在用于扭剪型螺栓的拧紧作业的电动扳手上的动力传动机构上的首次应用，有利于缩小电动扳手的尺寸和减轻电动扳手的重量，提高电动扳手的操作性能。
作为优选，电机设于外壳的一侧，电机的轴线与外壳的纵向平行，电机通过定轴齿轮传动机构与波发生器传动相连。进一步地优选，所述定轴齿轮传动机构包括与电机的输出轴传动相连的主动轮、与波发生器传动相连的从动轮及分别与主动轮和从动轮传动相连的中间介轮。本优选方案，结构合理，有利于缩短电动扳手的纵向尺寸，提高电动扳手的操作性能。
作为优选，从动轮与波发生器通过空心轴传动相连，太阳轮、行星架和内套筒均设有与空心轴同轴的中心孔；所述电动扳手还包括导杆和顶杆；其中内套筒的中心孔由外到内由三段构成，其中最里段的孔的直径大于中间段孔的直径，其中最里段和中间段之间的轴肩处设有螺母柱；螺母柱的一端与设于内套筒的中心孔内的导杆的一端螺纹连接，导杆的另一端位于内套筒的套腔内并螺接有螺母；螺母柱的另一端与顶杆的里端螺接，顶杆的另一端依次穿过行星架、太阳轮上的中心孔和空心轴的内孔后与电动扳手的手柄相连。本优选方案，电动扳手的结构合理，扭断的梅花头易于与内套筒分离，电动扳手的工作稳定性和可靠性高。
作为优选，外套筒和刚性齿轮均与齿圈用螺纹结构固连，太阳轮和柔性齿轮用螺纹结构固连。本优选方案，电动扳手加工、安装和检修容易，使用维护成本低。
综上所述，本发明带来的有益效果是：本发明是谐波齿轮传动机构在用于扭剪型螺栓的拧紧作业的电动扳手上的动力传动机构上的首次应用，有利于缩小电动扳手的尺寸和减轻电动扳手的重量，提高电动扳手的操作性能。本发明具有电动扳手的结构合理，工作稳定性和可靠性高的优点，且电动扳手加工、安装和检修容易，使用维护成本低。
 
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
 
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
如图1所示，本发明包括电机1、外壳2、内套筒3、外套筒4，行星齿轮传动机构5、谐波齿轮传动机构6和手柄14。行星齿轮传动机构5和谐波齿轮传动机构6这两传动机构均设于外壳1的内腔中，其中谐波齿轮传动机构6的波发生器6.1、柔性齿轮6.2和刚性齿轮6.3分别与电机1传动相连、与行星齿轮传动机构5的太阳轮5.1和齿圈5.2固连；内套筒3设于外套筒4的中心孔内，并通过弹簧7与行星齿轮传动机构5的行星架5.3传动相连；内套筒3可在外套筒4的中心孔内轴向移动，齿圈5.2的另一端和外套筒4固连。
作为优选，本实施例电机1设于外壳2的一侧【本实施例设在外壳2的下侧，结构稳定性高】，电机1的轴线与外壳2的纵向平行，电机1通过定轴齿轮传动机构8与波发生器6.1传动相连，其中所述定轴齿轮传动机构8包括与电机1的输出轴传动相连的主动轮8.1、与波发生器6.1传动相连的从动轮8.2及分别与主动轮8.1和从动轮8.2传动相连的中间介轮8.3。其中，电机1用螺栓与采用螺栓结构和机壳1的右端固连的主端盖15固连，主端盖15的外侧则用螺栓固连有第二端盖16，手柄14的上下两端分别与第二端盖16的上下两端固连。作为优选，所述定轴齿轮传动机构8设于主端盖15和第二端盖16围成的空腔中，其中主动轮8.1通过健18与电机1的输出轴传动相连，中间介轮8.3通过轴承滚动支撑在与主端盖15固连的中介轮轴上，从动轮8.2与波发生器6.1通过空心轴9传动相连，其中从动轮8.2与空心轴9通过健17传动相连，波发生器6.1通过传动销19与空心轴9传动相连，空心轴9的右端通过两个轴承分别滚动支撑第二端盖16和主端盖15上；另外，太阳轮5.1、行星架5.3和内套筒3均设有与空心轴9同轴的中心孔。所述电动扳手还包括导杆11和顶杆13；其中内套筒3的中心孔由外到内由三段构成，其中最里段的孔的直径大于中间段孔的直径，最外段设有与扭剪型螺栓的螺栓头之外侧的梅花头适配的套腔，该套腔的内接圆直径大于中段孔的直径。内套筒3的外侧面由外到内由两段圆柱构成，其中外段圆柱的直径大于内段直径，内套筒3设于外套筒4的中心孔内，内套筒3的外侧面的外段之内端设有与外套筒4的中心孔之外段和中段之间的轴肩【详述见后面相关段落】配合的凸环3.1。内套筒3的中心孔的最里段和中间段之间的轴肩处设有螺母柱10；螺母柱10的一端与设于内套筒3的中心孔内的导杆11的一端螺纹连接，导杆11的另一端位于内套筒3的套腔内并螺接有螺母12；螺母柱10的另一端与顶杆13的里端螺接，顶杆13的另一端依次穿过行星架5.3、太阳轮5.1上的中心孔和空心轴9的内孔后与电动扳手的手柄14相连。作为优选，本实施例，顶杆13的另一端通过设在手柄14上的连接架24与手柄14相连，其中连接架24包括其上设有长孔的长孔板24.1、连接销轴24.3、牛皮筋24.2和固定在手柄14上的连接架骨架，所述长孔板24.1的一端与连接架骨架铰接，顶杆13的另一端与连接销轴24.3的一端相连，连接销轴24.3则插置在长孔板24.1的长孔内，牛皮筋24.2的两端分别与连接销轴24.3和连接架骨架相连，连接架24的更具体的结构细节在此不做赘述。
本实施例，外套筒4的中心孔为双阶梯孔，该中心孔的最内段孔的直径大于中间段孔的直径，其最外段孔为与相应的扭剪型螺栓的螺栓头适配的套腔，该套腔的内接圆直径小于中间段孔的直径；而外套筒4的外侧面右外端到里端依次由直径由小到大的三段构成，其中里段位于外壳1的内腔中，中段滚动支撑在外壳1的左端孔上，同时中段和外壳1之间设有纵向定位结构，本实施例所述的纵向定位结构包括设在该中段外侧面上的环槽和与环槽适配、并与外壳1用螺栓固连的、相互对置的两瓣挡环25。外套筒4的另一端【即里端】和齿圈5.2的另一端【即左端】系用螺纹结构固连；此外齿圈5.2的右端同样用螺纹结构和刚性齿轮6.3固连。
本实施例，行星架5.3的左端为圆筒形，行星轮设在行星架5.3的右端，行星架5.3的左端穿过外套筒4的中心孔的最里段后伸在外套筒4的中心孔的中间段内，行星架5.3的左端位于外套筒4的中心孔的最里段的一段设有凸环5.3.1，所述弹簧7的两端分别顶在凸环3.1的右端和凸环5.3.1的左端之间，由此实现内套筒3通过弹簧7与行星齿轮传动机构5的行星架5.3的传动相连；所述内套筒3的里端活动插置在行星架5.3左端的中心孔里，内套筒3可在外套筒4的中心孔内和行星架5.3的中心孔内轴向移动。
本实施例，太阳轮5.1由右端设有法兰结构的太阳轮轮轴和设在所述太阳轮轮轴左端上的齿轮轮齿构成，太阳轮5.1的右端用螺栓与柔性齿轮6.2的左端固连。柔性齿轮6.2的轮齿设在柔性齿轮6.2的右端上。另外，波发生器6.1的左端之外侧从右到左依次为套置在空心轴9上的轴承内挡圈、轴承和轴承外挡圈，轴承外挡圈的左侧面和太阳轮5.1的右侧面之间设有第二弹簧20，第二弹簧20把轴承内挡圈推挤、靠贴到波发生器6.1的左侧面上。
本实施例，空心轴9的外侧面的中部凸起，其中用于把空心轴9的右端滚动支撑在第二端盖16上的轴承设在该中部凸起的右侧，该轴承的内圈的两侧分别与套置在顶杆13上、位于该轴承的右侧和第二端盖16的外端之间的第二轴承挡圈23和该中部凸起的右轴肩贴合。用于把空心轴9的右端滚动支撑在主端盖15上的轴承套置在该中部凸起的左端上，该轴承的内圈之左端与波发生器6.1的右端相连。在空心轴9的内孔中还设有第三弹簧22，第三弹簧22套置在顶杆13上，第三弹簧22的两端分别顶在太阳轮5.1的右端面和第二轴承挡圈23的左侧面上。
本发明是谐波齿轮传动机构在用于扭剪型螺栓的拧紧作业的电动扳手上的动力传动机构上的首次应用，有利于缩小电动扳手的尺寸和减轻电动扳手的重量，提高电动扳手的操作性能。本发明具有电动扳手的结构合理，工作稳定性和可靠性高的优点，且电动扳手加工、安装和检修容易，使用维护成本低。
以上所述之具体实施例仅为本发明较佳的实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围。凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化理应均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1. 一种电动扳手，包括电机（1）、外壳（2）、内套筒（3）、外套筒（4）和手柄（14），其特征是：它还包括行星齿轮传动机构（5）和谐波齿轮传动机构（6），两传动机构均设于外壳内，其中谐波齿轮传动机构（6）的波发生器（6.1）、柔性齿轮（6.2）和刚性齿轮（6.3）分别与电机（1）传动相连、与行星齿轮传动机构（5）的太阳轮（5.1）和齿圈（5.2）固连；内套筒（3）设于外套筒（4）的中心孔内，并通过弹簧（7）与行星齿轮传动机构（5）的行星架（5.3）传动相连；内套筒（3）可在外套筒（4）的中心孔内轴向移动，齿圈（5.2）的另一端和外套筒（4）固连。
2.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征是：电机（1）设于外壳（2）的一侧，电机（1）的轴线与外壳（2）的纵向平行，电机（1）通过定轴齿轮传动机构（8）与波发生器（6.1）传动相连。
3.根据权利要求2所述的电动扳手，其特征是：所述定轴齿轮传动机构（8）包括与电机（1）的输出轴传动相连的主动轮（8.1）、与波发生器（6.1）传动相连的从动轮（8.2）及分别与主动轮（8.1）和从动轮（8.2）传动相连的中间介轮（8.3）。
4.根据权利要求2或3所述的电动扳手，其特征是：从动轮（8.2）与波发生器（6.1）通过空心轴（9）传动相连，太阳轮（5.1）、行星架（5.3）和内套筒（3）均设有与空心轴（9）同轴的中心孔；所述电动扳手还包括导杆（11）和顶杆（13）；其中内套筒（3）的中心孔由外到内由三段构成，内套筒（3）的中心孔的最里段的孔的直径大于中间段孔的直径，内套筒（3）的中心孔的最里段和中间段之间的轴肩处设有螺母柱（10）；螺母柱（10）的一端与设于内套筒（3）的中心孔内的导杆（11）的一端螺纹连接，导杆（11）的另一端位于内套筒（3）的套腔内并螺接有螺母（12）；螺母柱（10）的另一端与顶杆（13）的里端螺接，顶杆（13）的另一端依次穿过行星架（5.3）、太阳轮（5.1）上的中心孔和空心轴（9）的内孔后与电动扳手的手柄（14）相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的电动扳手，其特征是：外套筒（4）和刚性齿轮（6.3）均与齿圈（5.2）用螺纹结构固连。
6.根据权利要求1或2或3所述的电动扳手，其特征是：太阳轮（5.1）和柔性齿轮（6.2）用螺纹结构固连。
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