CN105751132A - 冲击扳手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲击扳手，包括：主轴；冲击块；驱动轴；所述冲击扳手具有冲击状态和旋转状态，状态监测机构、计时器和停机控制器，状态监测机构检测冲击扳手是否由所述冲击状态进入所述旋转状态，所述计时器累计进入旋转状态的旋转时间，所述停机控制器在所述旋转时间大于一预设值时控制所述冲击扳手停机。相对于现有技术，本发明的冲击扳手既可松动标的物上的工件，又可智能地控制工件不完全从标的物上旋下，操作方便，效率较高，更符合操作者工作习惯。

Description

冲击扳手

技术领域

本发明属于冲击扳手技术领域，尤其涉及一种能够自动停机的冲击扳手。

背景技术

一般地，手持式电动工具如冲击扳手的功能包括将螺母等旋紧或松开。然而，现有的冲击扳手容易直接将螺母等工件从标的物上直接旋下，如此，不仅导致操作不便(操作者还需要将旋下的螺母、螺丝等工件拾起)，还可能会导致螺母、螺丝的遗失。

发明内容

本发明旨在提供一种冲击扳手，可使冲击扳手只将螺母等工件从标的物上松动至可通过手动取下的程度，避免直接旋下。

相应地，为解决上述技术问题，本发明提供的一实施方式中，一种冲击扳手，包括：机身；位于所述机身内的马达；被所述马达驱动的主轴；被所述主轴驱动的冲击块；被所述冲击块驱动的驱动轴；所述冲击扳手具有冲击状态和旋转状态，在冲击状态下所述冲击块在旋转方向上周期性的冲击所述驱动轴，在旋转状态下所述冲击块带动所述驱动轴随所述冲击块同步旋转，还包括状态监测机构、计时器和停机控制器，所述状态监测机构检测冲击扳手是否由所述冲击状态进入所述旋转状态，所述计时器累计进入旋转状态的旋转时间，所述停机控制器在所述旋转时间大于一预设值时控制所述冲击扳手停机。

优选的，所述状态监测机构包括电流监测单元，所述电流监测单元监测所述冲击扳手的工作电流，当所述工作电流变化参数大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

优选的，所述电流变化参数为电流变化值、电流变化率或者电流变化率的导数。

优选的，所述状态监测机构包括电流监测单元，所述电流监测单元监测所述冲击扳手的工作电流，当所述工作电流的值位于预设区间时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

优选的，述预设时间的取值范围为20毫秒至500毫秒。

优选的，所述状态监测机构包括布置在所述驱动轴上的应变片，当所述应变片检测到所述驱动轴的应变量满足预设条件时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

优选的，所述状态监测机构包括冲击块转速监测单元，当所述冲击块转速监测单元监测到冲击块的转速大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

优选的，所述冲击块转速监测单元包括布置在冲击块上的磁极和相应布置在机身上的磁性探测器。

优选的，所述状态监测机构包括驱动轴转速监测单元，当所述冲击块转速监测单元监测到驱动轴的转速大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

优选的，所述冲击块转速监测单元包括布置在冲击块上的磁极和相应布置在机身上的磁性探测器。

相对于现有技术，本发明的冲击扳手既可松动标的物上的工件，又可智能地控制工件不完全从标的物上旋下，操作方便，效率较高，更符合操作者工作习惯。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的冲击扳手的部分透视图。

图2为本发明第三实施方式的冲击扳手的部分透视图。

图3为本发明第四实施方式的冲击扳手的部分透视图。

图4为本发明第五实施方式的冲击扳手的部分透视图。

10、机身	11、马达
		13、主轴	15、冲击块
17、压簧	18、滚珠
		19、驱动轴	21、控制电路
23、电池包	25、套筒
		27、开关	31、应变片
33、数据接收器	35、磁极
		37、磁性探测器	41、磁极
43、磁性探测器

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

为方便描述，本发明内所描述的表达位置与方向的词，均是以工具操作者作为参照，靠近操作者的一端为近端，远离操作者的一端为远端。

如图1所示，在本发明第一实施方式中，所述冲击扳手包括：机身10，所述机身10内设有马达11、被马达11驱动的主轴13、被主轴13驱动的冲击块15、被冲击块15驱动的驱动轴19，以及安装在机身10远端的套筒25。驱动轴19部分伸出机身10之外、位于套筒25中，以加工螺母等工件。冲击扳手还包括开关27、电池包23和控制电路21等电控部件。

和常规的冲击扳手类似，本实施方式中，主轴13和冲击块15之间布置有旋转-冲击转换结构，具体包括一端连接冲击块15、一端连接主轴13的压簧17，位于主轴13外周面上的外V形槽，位于冲击块15内周面上的内V形槽16，同时位于外V形槽和内V形槽中以连接主轴13和冲击块15的滚珠18。通过上述的配置，冲击扳手具有冲击状态，在冲击状态下冲击块15在旋转方向上周期性的冲击所述驱动轴19，简述如下：初始位置下，冲击块15和驱动轴19之间通过轴向上的凸块结构相互抵接，当冲击扳手所加工的工件如螺母进一步拧紧或松开所需要的扭矩大于预设值(即压簧提供给冲击块的扭矩)时，驱动轴19将暂不能转动而主轴13在马达11驱动下转动，主轴13的转动通过旋转冲击转换结构转化为冲击块15向主轴13一侧的轴向移动，在该轴向移动中冲击块15克服压簧力运动从而蓄积弹性势能，当冲击块15后退到其凸块和驱动轴19的凸块轴向上分离时，压簧17的势能释放而使冲击块15同时轴向前移并周向旋转，从而在旋转方向上冲击驱动轴19，冲击之后冲击块15和驱动轴19又回复到初始位置，进行下一次冲击。

同样类似于常规的冲击扳手，如果冲击扳手是在进行松开螺母等工件的工作，则最终会从冲击状态切换到旋转状态。也就是说，螺母被多次冲击而松开后，后续转动所需的扭矩急剧减小时，冲击块15将不再能产生前述的蓄能冲击动作，冲击块15带动所述驱动轴19随所述冲击块15同步旋转。

本实施例中，冲击扳手还包括状态监测机构、计时器和停机控制器。状态监测机构检测冲击扳手是否由所述冲击状态进入所述旋转状态；计时器累计进入旋转状态的旋转时间；停机控制器在所述旋转时间大于一预设值时控制所述冲击扳手停机。这样，冲击扳手可以再拧松螺母等工具后快速的停机，避免现有技术中螺母突然被带离原平台而飞出、不易收集的弊端。

本实施方式中，状态监测机构具体为电流监测单元。由于在冲击扳手从冲击状态转入旋转状态时，输出扭矩和负载发生突变，因此冲击扳手的工作电流也会随之发生突变。电流监测单元监测工作电流，当所述工作电流变化参数大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。电流变化参数可以为电流变化值、电流变化率或者电流变化率的导数等，其具体内容可以根据冲击扳手本身的具体配置和工作环境而配置，在此不再赘述。电流监测单元可以内置在前述的控制电路中，通过采集和分析马达电流判断冲击扳手的状态。

计时器同样可以内置在前述的控制电路中，其在状态监测机构监测到冲击扳手从所述冲击状态进入所述旋转状态后开始计时，从而累计进入旋转状态后，冲击扳手的旋转时间，并将该旋转时间发送给停机控制器。

停机控制器同样可以内置在前述的控制电路中，其实时接收前述的旋转时间信号，并在旋转时间大于一预设值时控制冲击扳手停机。控制停机的方式可以为断开从电池包送往马达的电能等。

在一种优选实施方案中，冲击扳手具有过载保护功能，即当电流监测单元监测到的工作电流大于一个最大电流值时，判断冲击扳手过载，当过载时间大于预设值时，停机控制器也控制冲击扳手停机。例如，当冲击扳手的工作电流大于40A后，延时50毫秒停机。

以下介绍本发明的第二实施例。在第二实施例的基本结构和第一实施例类似，同样具有电流监测单元，其差异在于判断冲击扳手由冲击状态进入旋转状态的条件不同。在本实施例中，基于旋转状态下冲击扳手基本处于空载状态，而空载状态下的空载电流比机器在负载状态下的负载电流小的原理，电流监测单元监测工作电流是否位于空载电流的数值区间内，如果是，则可以判断冲击扳手处于空载状态，也就是处于旋转状态。此后，和第一实施例类似的，计时器累计进入旋转状态的旋转时间；停机控制器在所述旋转时间大于一预设值时控制所述冲击扳手停机。

具体的，电流监测单元监测工作电流，当工作电流的数值位于预设区间时，判断冲击扳手由冲击状态进入旋转状态。该预设区间为空载电流的合理区间。该预设区间根据冲击扳手的应用场合，具体设计参数不同而不同，在一种可选的实施方式中，该预设区间为2A-5A。作为比较，相应的负载电流的合理区间为10A-25A。随后，计时器计时，停机控制器在进入旋转状态预设时间、例如50毫秒后控制机器停机。在本实施例中，预设时间的取值范围为20毫秒至500毫秒。

在本实施例中，优选的，冲击扳手还具有模式切换功能。冲击扳手还具有一个模式转换开关，供使用者操作而使冲击扳手在自停模式和非自停模式之间切换。在自停模式下，冲击扳手在监测到机器进入旋转模式时自动停机；在非自停模式下，冲击扳手在机器进入旋转模式时不自动停机。具体的，在自停模式下，机器空载时停机；在非自停模式下，机器空载时不停机。

以下参照图2介绍本发明的第三实施例。第三实施例的冲击扳手结构和第一实施例基本相同，其差异在于状态监测机构的结构。

在第三实施例中，状态监测机构包括布置在驱动轴19上的应变片31，应变片31能够检测所述驱动轴19的应变量。具体的，应变片31贴合在驱动轴19位于机身10内的部分的外周面上，应变片31连接有数据发生器，数据发生器可以布置在驱动轴19内部，机身10上布置有对应的数据接收器33，数据发生器将应变片31检测的数据无线发送给数据接收器33。

在驱动轴19扭转工件时，驱动轴19自身也会在冲击块15和工件的作用力作用下而发生相应的应变。当在冲击状态时，其受到极大的周期性的冲击扭力，而在旋转状态时，其受到相对小的持续扭力。因此，监测冲击轴19的应变可以监测冲击扳手的状态。当应变片19检测到所述驱动轴19的应变量满足预设条件时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。应变量的具体判断预设条件可以根据冲击扳手本身的具体配置和工作环境而配置，在此不再赘述。

以下参照图3介绍本发明的第四实施例。第四实施例的冲击扳手结构和第一实施例基本相同，其差异在于状态监测机构的结构。

在第四实施例中，状态监测机构包括冲击块转速监测单元。当冲击块转速监测单元监测到冲击块的转速大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。如前所述，在冲击状态下，冲击块15会周期性的蓄能后退和旋转冲击，其转速周期性的变化并且速度较慢；在旋转状态下，冲击块15基本被主轴13驱动匀速转动，速度较快。因此可以通过监测冲击块15转速判断冲击扳手是处于冲击状态或旋转状态。转速的预设值可以根据冲击扳手本身的具体配置和工作环境而配置，在此不再赘述。

转速监测单元的选型、相应具体结构和配置方式为本领域技术人员所熟知，不一一赘述，仅以磁感式转速监测单元为例进行示意性描述。

在本实施例中，冲击块转速监测单元包括布置在冲击块15上的至少一个磁极35和相应布置在机身10上的磁性探测器37。在磁极35数量大于1个时，磁极35通常均匀的布置在冲击块15的周向上。这样，当磁极35随着冲击块15旋转，磁性探测器37在磁极35旋转经过磁性探测器37时检测到磁极35的磁场，并根据磁极35数量以及单位时间内检测到的磁极35的次数来判断转速。例如，当磁极数量为4个时，每分钟检测到100次磁极经过，则冲击块的转速为每分钟25转。

以下参照图4介绍本发明的第五实施例。第五实施例的冲击扳手结构和第四实施例基本相同，其差异在于状态监测机构的结构。

在第五实施例中，状态监测机构包括驱动轴转速监测单元。当驱动轴转速监测单元监测到驱动轴19的转速大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。在冲击状态下，工件尚未松动，因此驱动轴19基本不旋转；在旋转状态下，驱动轴19基本被主轴13驱动匀速转动，速度较快。因此可以通过监测驱动轴19转速判断冲击扳手是处于冲击状态或旋转状态。转速的预设值通常可以设置为0，即驱动轴转速大于0就代表冲击扳手进入了旋转状态。

转速监测单元的选型、相应具体结构和配置方式为本领域技术人员所熟知，不一一赘述，仅以磁感式转速监测单元为例进行示意性描述。

在本实施例中，驱动轴转速监测单元包括布置在驱动轴19上的至少一个磁极41和相应布置在机身10上的磁性探测器43。在磁极41数量大于1个时，磁极41通常均匀的布置在驱动轴19的周向上。这样，当磁极41随着驱动轴19旋转，磁性探测器43在磁极41旋转经过磁性探测器43时检测到磁极41的磁场，并根据磁极41数量以及单位时间内检测到的磁极41的次数来判断转速。例如，当磁极数量为4个时，每分钟检测到100次磁极经过，则冲击块的转速为每分钟25转。

在本发明的另一可选实施例中，也可使计时器在冲击扳手启动后直接开始计时，在计时到达预设时间后，停机控制器控制冲击扳手停机。这样的方式省略了状态监测模块，整体成本更低。

本发明通过上述的技术手段，实现了既可松动标的物上的工件，又可智能地控制工件不完全从标的物上旋下，操作方便，效率较高，更符合操作者工作习惯。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冲击扳手，包括：机身；位于所述机身内的马达；被所述马达驱动的主轴；被所述主轴驱动的冲击块；被所述冲击块驱动的驱动轴；所述冲击扳手具有冲击状态和旋转状态，在冲击状态下所述冲击块在旋转方向上周期性的冲击所述驱动轴，在旋转状态下所述冲击块带动所述驱动轴随所述冲击块同步旋转，在其特征在于，还包括状态监测机构、计时器和停机控制器，所述状态监测机构检测冲击扳手是否由所述冲击状态进入所述旋转状态，所述计时器累计进入旋转状态的旋转时间，所述停机控制器在所述旋转时间大于一预设值时控制所述冲击扳手停机。

2.根据权利要求1所述的冲击扳手，其特征在于，所述状态监测机构包括电流监测单元，所述电流监测单元监测所述冲击扳手的工作电流，当所述工作电流变化参数大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

3.根据权利要求2所述的冲击扳手，其特征在于，所述电流变化参数为电流变化值、电流变化率或者电流变化率的导数。

4.根据权利要求1所述的冲击扳手，其特征在于，所述状态监测机构包括电流监测单元，所述电流监测单元监测所述冲击扳手的工作电流，当所述工作电流的值位于预设区间时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

5.根据权利要求4所述的冲击扳手，其特征在于，所述预设时间的取值范围为20毫秒至500毫秒。

6.根据权利要求1所述的冲击扳手，其特征在于，所述状态监测机构包括布置在所述驱动轴上的应变片，当所述应变片检测到所述驱动轴的应变量满足预设条件时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

7.根据权利要求1所述的冲击扳手，其特征在于，所述状态监测机构包括冲击块转速监测单元，当所述冲击块转速监测单元监测到冲击块的转速大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

8.根据权利要求7所述的冲击扳手，其特征在于，所述冲击块转速监测单元包括布置在冲击块上的磁极和相应布置在机身上的磁性探测器。

9.根据权利要求1所述的冲击扳手，其特征在于，所述状态监测机构包括驱动轴转速监测单元，当所述冲击块转速监测单元监测到驱动轴的转速大于预设值时，判断冲击扳手由所述冲击状态进入所述旋转状态。

10.根据权利要求9所述的冲击扳手，其特征在于，所述冲击块转速监测单元包括布置在冲击块上的磁极和相应布置在机身上的磁性探测器。