CN106794572B - 气动脉冲扳手的动力控制设备 - Google Patents

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Abstract

气动脉冲扳手，所述气动脉冲扳手包括马达(12)、壳体(10)，所述壳体(10)具有压缩空气入口通道(22)、排放空气出口通道(23)和排放空气流动控制阀(25)，所述排放空气流动控制阀(25)设置在排放空气出口通道(23)中并且包括阀元件(30；60)，所述阀元件(30；60)能够在排放空气流动限制位置和排放空气流动非限制位置之间移动，其中在壳体(10)中设置刚性接触构件(31)从而明确限定阀元件(30；60)的排放空气流动限制位置，并且设置具有明确限定的流动面积的旁路通道(43a、43b、43c；63a、63b)使得当阀元件(30；60)处于与所述接触构件(31)接合的排放空气流动限制位置时允许受限排放空气流通过，因此在拧紧过程的初始低负载阶段实现受限马达速度，因此使在最初传递的扭矩脉冲下刚性螺纹接头被过度拧紧的风险达到最小化。

Description

气动脉冲扳手的动力控制设备
技术领域
本发明涉及气动脉冲扳手的动力控制设备。
具体地，本发明涉及气动脉冲扳手的动力控制设备，所述动力控制设备包括排气控制阀，所述排气控制阀设置在脉冲扳手的排气通道中并且旨在响应被拧紧的螺纹接头所经受的实际抗扭力控制脉冲扳手马达的动力输出。
背景技术
正如例如美国专利6.135.213和欧洲专利申请09746843.3所述，存在与气动脉冲扳手相关的问题，即——在最初传递的脉冲下，被拧紧的螺纹接头中达到的安装扭矩水平超出希望的拧紧目标水平的风险。其原因在于，在拧紧过程的预置下拧阶段，螺纹接头中的抗扭力较低并且扳手马达的旋转速度加速至极高水平，并且当拧紧刚性螺纹接头(即具有陡增扭矩的螺纹接头)时，在最初传递的扭矩脉冲下，扳手的旋转部件中积聚的惯性能可能已经高到足以造成螺纹接头的过度拧紧。
因此，为了避免在最初传递的扭矩脉冲下螺纹接头的拧紧水平超过希望的拧紧目标水平，提供一种排气控制阀，所述排气控制阀被设置成在拧紧过程的初始低扭矩阶段限制源自扳手马达的排放空气流，从而限制马达速度。目的是避免在最初传递的脉冲之前在扳手的旋转部件中形成过高的惯性能。
然而这种现有技术的排气控制阀的问题在于，在螺纹接头拧紧过程的初始低扭矩阶段，难以获得实现动力扳手的良好受控的旋转速度所需的精确的排放空气流。在这些已知的马达速度控制设置中，对应于扳手马达的压力供应通道中的实际反压，通过排气控制阀的减小的开口决定脉冲扳手的马达速度。然而，该阀的减小的开口和因此而造成的通过出口通道的排放空气流等级取决于与穿过阀形成的流动通道相关的空隙和公差。换言之，在低扭矩负载下穿过排气控制阀的排放空气流面积取决于阀的邻接部件的尺寸变化，即阀元件及其引导表面之间的空隙以及底座的接触表面和阀元件之间的空隙。这也意味着需要对每个脉冲扳手进行独立调节，从而获得希望的低扭矩速度水平，这造成不必要的额外成本。
在低扭矩条件下完成排放空气流和旋转速度的更好控制的一个方法或许是增加排气控制阀部件的精确度。然而，在制造过程中增加精确度从而减少尺寸差异是相当昂贵并且不希望的。
发明内容
本发明的一个目的是提供气动脉冲扳手的动力控制设备，所述动力控制设备包括排放空气流动控制阀，所述排放空气流动控制阀提供排放空气流的改进的控制以及扳手马达的低扭矩速度。
本发明的另一个目的是提供气动脉冲扳手的排放空气控制阀，其中在脉冲扳手的低扭矩条件下获得排放空气流的精确等级而无需以高成本方式增加邻接阀的部件的公差精确度和/或单独调节每个传递脉冲扳手的耗时。
本发明的其它目的和优点将通过如下说明书和权利要求而呈现。
附图说明
下文参考附图描述本发明的优选的实施方案。
在附图中：
图1显示了根据本发明的气动脉冲扳手的局部截面侧视图，所述气动脉冲扳手具有在完全打开位置下显示的排放空气控制阀。
图2以更大比例显示了图1中的脉冲扳手的排放空气流动控制阀的立体图。
图3以更大比例显示了根据本发明的替代性实施方案的排放空气流动控制阀的立体图。
具体实施方式
图中显示的脉冲扳手包括具有把手11的壳体10、气动马达12、脉冲单元13和输出轴14，所述输出轴14连接至待拧紧的螺纹接头。马达12和脉冲单元13为常规类型并且不构成本发明的任何部分，因此不再详细描述。
把手11的上部设置通过扳机18操作的截流阀17，并且包括可移动阀元件19和阀座20。把手11还包括入口通道22和排放空气出口通道23，所述入口通道22将压缩空气经由截流阀17供应至马达10。排放空气出口通道23设置有排放空气流动控制阀25和出口转向器26。
排放空气流动控制阀25包括可移动套管28，所述可移动套管28的下端带有略微圆锥形的阀元件30，所述阀元件30被设置成与安装在出口通道23中的静止阀座31合作。控制流动管33经由螺纹连接件32固定至壳体10并且经由控制流动通道34与截流阀座20下游的压缩空气入口通道22连通。控制流动管33经由套管28的减小直径部分35延伸进入套管28，并且形成使得套管28直线移动的引导件。控制流动管33的下端带有活塞36，所述活塞36被设置成在套管28内形成的活动缸39中操作。活塞36形成弹簧40的支撑件，所述弹簧40作用于阀元件30从而使阀元件以及套管28朝向阀座31偏斜。
邻近活塞36，控制流动管33设置有侧面开口41，所述侧面开口41将控制流动管33的内部连接至活动缸39，从而在压缩空气入口通道22和活动缸39之间开启空气流动连通。活塞36内设置调节螺钉45，所述调节螺钉45延伸进入控制流动管33并且具有肩部46，通过所述肩部46可以设定通过侧面开口41的空气流动从而获得阀元件30的希望的移动模式，因此获得排放空气流动控制阀25的有利的开口特征。调节螺钉43可以从外部经由阀元件30中的中央孔54触及，其目的还在于避免在阀元件30的上端形成压力。
如图2清楚显示，阀座31形成有管状套接部分37，所述管状套接部分37的接触表面分成三个区段42a、42b、42c，从而在阀元件30的排放空气流动限制位置下与阀元件30密封接合。在接触表面区段42a、42b、42c之间存在三个孔43a、43b、43c，所述三个孔43a、43b、43c共同形成旁路通道，从而在阀元件30的排放空气流动限制位置下使排放空气通过。在该位置下，阀元件30与接触表面区段42a、42b、42c稳固和密封地接合，并且留下三个孔43a、43b、43c对排放空气流开放。
在脉冲扳手的操作中，压力入口通道22连接至压缩空气源，并且输出轴14经由合适的螺母套筒连接至待拧紧的螺纹接头。操作者按压扳机18引发压缩空气流动至马达12从而开始螺纹接头的拧紧过程，在多数情况下，在该过程的初始操作阶段来自螺纹接头的抗扭力极低。这意味着马达迅速加速至高速水平，意味着在螺纹接头的实际预紧开始之前，马达转子连同脉冲单元达到相当高的速度。旋转部件中的这种高动能的形成将造成不希望的强烈的第一扭矩脉冲，这在刚性螺纹接头的情况下可能造成螺纹接头中的安装扭矩大小超过希望的目标扭矩水平。
由于过程的低负载阶段中来自马达12的初始低背压，截流阀19下游的入口通道22中的空气压力和控制通道34中的压力与活动缸39中的压力一样低。这意味着弹簧40的力将控制作用于套管28的力，并且阀元件30将与套接部分37的接触表面区段42a、42b、42c保持稳固地密封接合。排放空气流面积因此受限于由三个孔43a、43b、43c形成的旁路通道。这些孔构成了明确限定的流动面积，该流动面积与阀元件30的任何不确定初始移动无关。
在第一扭矩脉冲以由来自马达的受限的排放空气流限制的动力传递至螺纹接头并且来自螺纹接头的抗扭力显著增加之后，来自截流阀19下游的入口通道22中的马达12的背压也增加。这意味着控制通道34和活动缸39中的压力也增加，因此套管28上的活动力超过弹簧40的力使得套管28连同阀元件30移位而远离底座31。其结果是增加了排放空气的流动面积并降低了马达的动力限制。来自螺纹接头的抗扭力越高，马达动力的限制越小，即马达可以以最大动力操作直至拧紧过程结束。排放空气控制阀25此时处于其完全打开位置，如图1所述。
通过调节螺钉45，可以设定通过侧面开口41至活动缸39的控制空气流，从而实现阀位移关于入口通道22中的压力变化的希望的响应。
在图3显示的本发明的替代性实施方案中，阀座31具有管状套接部分57。管状套接部分57具有圆形接触表面62，从而通过在排放空气流动限制位置下被阀元件60接合。通过阀元件60上形成的多个孔63a、63b实现的具有明确限定的流动面积的旁路通道控制着受限排放空气流。这意味着当阀元件60处于与阀座31的管状套接部分57接触的排放空气流动限制位置时，通过孔63a、63b与接触表面62协作而形成旁路通道。
应理解本发明的实施方案不限于所述两个实施例，而是可以在权利要求的范围内自由改变。因此，除了阀座31中的孔43a、43b、43c或阀元件60上形成的孔63a、63b之外，旁路通道可以以不同方式形成。重要的是阀元件30具有固定的排放空气流动限制位置，并且旁路通道在拧紧过程的初始阶段独立于阀元件30的任何初始移动。这保证了拧紧过程的低负载阶段中扳手马达的十分确定的动力减少，并且在最初传递的扭矩脉冲下刚性螺纹接头被过度拧紧的风险达到最小化。
可以以不同方式控制排放空气流动控制阀的操作，例如通过如上所述的压缩空气入口通道中的实际压力(即来自马达的背压)或者通过从操作控制单元接收的表示来自螺纹接头的实际抗扭力的电信号。在该情况下，空气操作的活动缸39被机电设备替代，从而根据电信号使阀元件移动。可以通过实际马达电流来获得施加至马达的表示实际抗扭力的信号。

Claims (5)

1.气动脉冲扳手，所述气动脉冲扳手包括马达(12)、壳体(10)，所述壳体(10)具有压缩空气入口通道(22)、排气出口通道(23)和排放空气流动控制阀(25)，所述排放空气流动控制阀(25)设置在排气出口通道(23)中并且包括阀元件(30；60)，所述阀元件(30；60)能够在排放空气流动限制位置和排放空气流动非限制位置之间移动，
其特征在于，设置刚性接触构件(31)从而明确限定阀元件(30；60)的排放空气流动限制位置；并且设置具有明确限定的流动面积的旁路通道(43a、43b、43c；63a、63b)，使得当阀元件(30；60)处于与所述接触构件(31)接合的排放空气流动限制位置时允许受限排放空气流通过。
2.根据权利要求1所述的脉冲扳手，其中所述接触构件(31)以阀座(31)的形式形成，所述阀座(31)设置有一个或多个孔(43a、43b、43c)从而形成所述旁路通道。
3.根据权利要求2所述的脉冲扳手，其中所述阀座(31)由管状套接部分(37)形成，所述套接部分(37)设置有所述一个或多个孔(43a、43b、43c)。
4.根据权利要求1所述的脉冲扳手，其中所述接触构件(31)具有圆形接触表面(62)从而在排放空气流动限制位置被阀元件(60)接合，并且所述旁路通道通过阀元件(60)中的一个或多个孔(63a、63b)形成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的脉冲扳手，其中排放空气流动控制阀(25)设置有空气压力响应性活动设备(36、39)，并且在压缩空气入口通道(22)和所述活动设备(36、39)之间设置控制压力线路(33、34)，其中所述活动设备(36、39)被设置成在空气入口通道(22)中的压力大小超过一定水平时，使阀元件(30)开始远离排放空气流动限制位置移动。
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