CN105848833A - 动力工具 - Google Patents

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Abstract

一种动力工具(10)，其包括电机(12)、齿轮(13)、轴(11)以及壳体(14)，所述轴(11)用于将转矩传送至接头等，并且借助所述齿轮(13)驱动式地连接至所述电机(12)；所述壳体(14)至少部分地容纳所述电机(12)、齿轮(13)以及轴(11)。轴(11)包括纵向凹槽(15)，该纵向凹槽(15)适配为容纳转矩传感器(20)以测量作用在所述轴(11)上的转矩。

Description

动力工具
技术领域
本发明涉及一种适配为包括位于转矩传输轴处的转矩传感器的转矩传送动力工具，并且涉及一种适配为位于这种动力工具的扭矩传输轴处的转矩传感器。
背景技术
在大多数转矩传送动力工具中，希望连续地测量由工具传送至例如接头(joint)的转矩。通常转矩可以在沿着从电机至输出轴的传动线的任何地方进行测量。
为了使转矩测量的误差最小化，使转矩传感器就位于尽可能地靠近输出轴处是有利的。在某些应用中，转矩传感器甚至位于输出轴上。在这种布置中，在容纳于工具内部或者位于靠近工具的工作区的位置处的转矩传输输出轴和控制单元之间必须设置无线数据传输装置。
然而上述布置涉及到的问题是，转矩传感器和无线数据传输装置将需要空间，而在动力工具内部(特别是在输出轴周围)这种空间非常有限。
在WO 2010/144048 A1中公开了一种动力扳钳，在所述动力扳钳中，电路板布置于电机与输出轴之间的传输轴内部的凹槽(cavity)中。这种布置减小了工具壳体内部的空间需求。然而，由应变计组成的转矩传感器需要特定的轴长度。因此，仍然需要改善动力工具的紧凑性。
需要一种提供例如靠近输出轴的转矩的简易测量而不需要工具壳体内部的太多空间的解决方案。
发明内容
本发明的目标在于提供一种通过不需要动力工具的壳体内部具有太多空间的方式来测量由靠近输出轴的动力工具传送的转矩的配置。
该目标根据独立权利要求而通过本发明来实现。根据第一方面，本发明涉及一种动力工具，该动力工具包括：电机；轴，其用于将转矩传送至铰接头等等，所述轴驱动式地连接至所述电机，以及壳体，其至少部分地容纳电机和轴。轴包括纵向凹槽，该纵向凹槽适配为接收转矩传感器，以测量作用在所述轴的一部分上的转矩。
通过提供在其内部可以布置转矩传感器的凹槽，实现了动力工具壳体内的大量空间节省。这种空间节省可以实现的原因在于，轴承可以位于转矩传感器所布置于的相同轴部件的外部。此外，同时，实现了监控靠近输出轴或位于输出轴处的转矩的有利方法。
在一个实施方案中，轴为输出轴的一体化部件，并且包括输出端，所述输出端待连接至紧固件，用于将转矩传送至所述紧固件。
在另一个实施方案中，纵向凹槽包括第一接触表面和第二接触表面，所述第一接触表面与转矩传感器的第一端部进行转矩传输接触；所述第二接触表面与第一接触表面分开，并且与转矩传感器的第二端部进行转矩传输接触，在其上测量转矩的部分位于所述接触表面之间。
为了确定多大的转矩将经过传感器，需要知道轴上进行转矩测量的部分与转矩传感器的弹性部分的相对弹性。该相对弹性通常针对每种类型的轴-传感器组合来进行计算，并且其也可以针对每种具体类型的组合进行实证检验。
在另一个实施方案中，纵向凹槽包括与转矩传感器进行转矩传输接触的花键。
在另一个实施方案中，动力工具进一步包括转矩传感器，该转矩传感器布置为与位于轴的纵向凹槽的内部的接触表面进行转矩传输接触。转矩传感器可以例如通过粘合剂的方式而固定地布置于所述接触表面。
在一个实施方案中，轴借助锥齿轮连接至电机。在另一个实施方案中，轴借助行星齿轮连接至电机。具有转矩传感器的轴也可以直接地连接至电机。
根据第二方面，本发明涉及一种用于在动力工具的中空轴的内部进行布置的转矩传感器，所述转矩传感器包括两个端部，所述两个端部布置为与位于轴的纵向凹槽的内部的接触表面进行转矩传输接触，并且其中，在所述两个端部之间设置有扭转弹性部分，在所述扭转弹性部分上通过至少一个转矩测量元件的方式来测量转矩。
因此，转矩传感器适配为测量转矩传感器所布置在的轴的某个部分上的转矩。
在一个实施方案中，扭转弹性部分包括腰状部，至少一个转矩测量元件沿着所述腰状部进行布置。
在另一个实施方案中，端部包括花键，所述花键与位于轴的所述纵向凹槽内部的分开的花键部分进行转矩传输接触。
根据附图以及根据所示实施方案的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。
附图说明
下列详细说明参考附图来进行，其中：
图1显示了根据本发明的一方面的动力工具；
图2为具有布置于输出轴内部的转矩传感器的动力工具的头部的截面图；
图3显示了具有布置于其内部的转矩传感器的轴的局部横截面图；
图4显示了根据本发明具体实施方案的转矩传感器；
图5显示了图4中所示的转矩传感器的横截面图；以及
图6显示了转矩传感器位于其内部的轴的横截面图。
具体实施方式
图1中显示了动力工具10。所述动力工具具有尤其容纳电机12的壳体14。
图2中显示了动力工具10的头部。由电机(未包含在附图中)驱动的电机轴12’借助锥齿轮13而连接至轴11。轴11借助齿轮13而驱动式地(drivingly)连接至电机12。壳体14配置为容纳电机轴12’、齿轮13以及轴11的一部分。在图1和图2的实施方案中，电动工具包括锥齿轮13。然而，本发明并不限于这种工具，而是也可以在例如手枪类型的直型工具(straight tool)中实施。轴11可以借助行星齿轮连接至电机。轴也可以直接连接至电机。
如图3中所示，轴11包括纵向凹槽15，所述纵向凹槽15适配为容纳转矩传感器20以测量作用在所述轴11上的转矩。在示出的实施方案中，轴为输出轴的一体化部件并且包括输出端19，用于与紧固件相互作用的套接口(socket)附接至所述输出端19。这可能是有利的，因为这意味着转矩传感器20将位于尽可能靠近实际接头的地方，从而使得测量的转矩将相应尽可能地接近传送至接头的转矩。
信号发送器对16配置为将来自轴11的信号传输至控制单元(未示出)。控制单元可以位于工具壳体14的内部，或者可以位于远离动力工具的单独控制站中。信号发送本身已为本领域技术人员所熟知，因此该申请将不作详细描述。参考WO 2010/144048 A1，其描述了执行工具内部的信号处理的方式。此外，应当注意的是，转矩传感器可以有利地布置为靠近位于轴11的相同凹槽15内部的电路板。在图5中所示的转矩传感器的实施方案中，电路板25布置于转矩传感器的内部。
通过将转矩传感器20布置为尽可能地靠近动力工具10的输出端，测量结果将以最真实的方式反映传送至接头的转矩。如果转矩传感器20将布置为更靠近电机12(其中齿轮位于转矩传感器20与输出轴之间)，则齿轮将提供测量的故障。
轴11具有纵向凹槽15，该纵向凹槽15包括两个分开的接触表面17、18，所述接触表面17、18与转矩传感器20紧密接触，以使得转矩传感器20能够可分离地布置于轴11的纵向凹槽15的内部。接触表面17、18应当彼此隔开至少较短的距离，以使得转矩的一部分可以在该距离上借助转矩传感器来传输。接触表面17、18可以包括与转矩传感器20上的对应花键相互作用的花键。实际上，转矩传感器20可以布置为能够布置于不同尺寸的轴中的模块。轴壁与转矩传感器腰部的相对厚度将控制多大的转矩将经过轴来传输，并且多大的转矩将经过转矩传感器。
因此，几乎不管动力工具的尺寸如何，都可以使用标准尺寸的模块。在某些情况下，轴相对较大，大约只有总转矩的百分之一或者更小的转矩将经过转矩传感器20。在其他情况下，轴相对较小，多达总转矩的百分之五十的转矩可以经过转矩传感器20。在图2中所示的实施方案中，传感器20包含实物件(solid piece)。然而，可能优选的情况是，如图4至图6中所示，传感器20是中空的，并且传感器20的厚度适合于其要测量的转矩。
如图3中所示，纵向凹槽15包括第一接触表面17以及与第一接触表面17隔开的第二接触表面18，所述第一接触表面17与转矩传感器20的第一端部21紧密接触；所述第二接触表面18与转矩传感器20的第二端部22紧密接触。并且，为了增强转矩传感器20与接触表面17、18之间的接触，转矩传感器20可以通过粘合剂的方式固定地布置于接触表面17、18。将转矩传感器20安装于轴的纵向凹槽15的内部的另一种可能方法是，例如通过加热轴11以使其膨胀至恰好允许转矩传感器20插入至轴11，从而将转矩传感器20热压配合至轴11。
在进一步的实施方案中，仅将外部的第二端部22热压配合至第二接触表面18，而第一端部21可以借助花键与粘合剂两者附接至第一接触表面17。所述粘合剂优选为热固性粘合剂。
图4和图5中详细地示出了转矩传感器20。如上所述，转矩传感器包括两个端部21、22，所述两个端部21、22布置为与轴11的纵向凹槽15的内部近距离接触。在所述两个端部21、22之间设置有弹性部分23，在该弹性部分23测量转矩。在所示出的实施方案中，弹性部分包含腰状部。在所述腰状部的中间，设置有转矩测量元件24，例如应变计。在具体的实施方案中，沿着转矩传感器11的外周设置有多个转矩测量元件24。
由于冗余的转矩测量元件24使得一次错误测量的影响降到最小，因此可以使用冗余的转矩测量元件24。此外，如果将轴设为拉紧，则该拉紧可能以负面的方式影响转矩测量结果。通过将转矩测量元件24布置于轴11的相对侧，测量结果的平均可能仍然相对准确，这是由于转矩测量元件24和轴11将相互补偿。然而，外周表面上的测量元件的规格是本领域技术人员所熟知的，因此不需要在该申请中更详细地描述。
图6中示出了替换轴11的纵向截面图。代替二次输出端(19)，轴11具有管状的(优选地为花键连接的或齿轮连接的)连接端19’。因此，该轴并非与输出轴一样进行布置。相反，该轴待被在工具的内部使用，用于将转矩从一个点(例如电机)提供至另一个点(例如锥齿轮)。
在所示出的实施方案中，轴在其整个长度上的形状为管状。然而，该形状并非是确定性的。也可以使用其他形状的轴以及有创造性的转矩传感器。从图6可以观察到，所示实施方案的轴11具有内径和外径。转矩传感器20的端部21、22具有几乎对应于轴11的中空部分19的内径的外径。当然重要的是，转矩传感器20非常紧固地安装于轴11的内部，从而使得力从轴11准确地传输至转矩传感器20，而不会有延时。因此，应当不会存在或者几乎不存在转矩传感器20相对于轴11旋转的可能性。
在上文中，已经参考具体实施方案来描述了本发明。但是本发明并不限于这些实施方案。对于本领域技术人员显而易见的是，本发明包括落入本发明的保护范围之内的进一步实施方案，这些实施方案在随附的权利要求书中进行了限定。

Claims (10)

1.一种动力工具(10)，包括：
-电机(12)，
-轴(11)，其用于将转矩传送至接头等，所述轴(11)驱动式地连接至所述电机(12)，以及
-壳体(14)，其至少部分地容纳电机(12)和轴(11)，其特征在于，轴(11)包括纵向凹槽(15)，在该纵向凹槽(15)中，转矩传感器(20)布置为测量作用在所述轴(11)的一部分上的转矩。
2.根据权利要求1所述的动力工具(10)，其中，轴(11)为输出轴的一体化部件，并且包括输出端(19)，所述输出端(19)待连接至紧固件，用于将转矩传送至所述紧固件。
3.根据权利要求1或2所述的动力工具(10)，其中，纵向凹槽(15)包括第一接触表面(17)和第二接触表面(18)，所述第一接触表面(17)与转矩传感器(20)的第一端部(21)进行转矩传输接触；所述第二接触表面(18)与第一接触表面(17)分开，并且与转矩传感器(20)的第二端部(22)进行转矩传输接触，在其上测量转矩的部分位于所述接触表面(17、18)之间。
4.根据权利要求3所述的动力工具(10)，其中，纵向凹槽(15)包括花键，该花键与转矩传感器(20)进行转矩传输接触。
5.根据权利要求3或4的任一项所述的动力工具(10)，进一步包括转矩传感器(20)，该转矩传感器(20)布置为与位于轴(11)的纵向凹槽(15)的内部的接触表面(17、18)进行转矩传输接触。
6.根据权利要求5所述的动力工具(10)，其中，转矩传感器(20)通过粘合剂的方式固定地布置于所述接触表面(17、18)。
7.一种转矩传感器(20)，其用于在动力工具(10)的中空轴(11)的内部进行布置，所述转矩传感器(20)包括两个端部(21、22)，所述两个端部(21、22)布置为与位于轴(11)的纵向凹槽(15)的内部的接触表面(17、18)进行转矩传输接触，并且其中，在所述两个端部(21、22)之间设置有扭转弹性部分(23)，在所述扭转弹性部分(23)上通过至少一个转矩测量元件(24)来测量转矩。
8.根据权利要求7所述的转矩传感器，其中，转矩传感器(20)进一步包括电路板(25)，所述电路板(25)布置于转矩传感器(20)的中空部分的内部。
9.根据权利要求7或8所述的转矩传感器，其中，扭转弹性部分(23)包括腰状部，至少一个转矩测量元件(24)沿着所述腰状部进行布置。
10.根据权利要求7、8或9的任一项所述的转矩传感器，其中，端部(21、22)包括花键，所述花键与位于轴(11)的所述纵向凹槽(15)内部的接触表面(17、18)上的分开的花键部分进行转矩传输接触。
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