CN112605933B - 一种液压扳手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压扳手，包括可转动的扭矩输出轴、驱动所述扭矩输出轴进行不同方式转动的动力系统、固定并保护所述动力系统的框体。所述动力系统包括：正向棘轮机构、反向棘轮机构、减速机和电机。本发明通过独特的结构设计使扭矩输出轴可通过轴向移动达到在上述不同的动力系统部件间的切换，从而实现对扭矩输出轴转动方式及转速的调节，从根本上克服同一扳手(工具)仅能正传或反转的缺陷，并解决由此带来的操作繁琐、作业效率低下的问题。

Description

一种液压扳手

技术领域：

本发明涉及自动化作业工具领域，特别是涉及一种可进行正、反转以及快、慢两速输出自动切换的液压扳手。

背景技术：

在防喷器的维修过程中，需要利用扭矩扳手对连接螺栓进行拆卸和紧固。以目前最常用的液压扭矩扳手为例，其通用的动力设计是通过棘轮结构将液压缸的往复运动转化成输出轴的转动，所以扳手只能实现顺时针或逆时针转动(紧固或拆卸)中的一种，人工作业时由操作人员根据实际需要选用紧固或者拆卸的扳手，再根据实际需要选用小扭矩高转速或者大扭矩低转速的扳手。由于不同扳手(工具)更换时需要插拔液压管路、气管或电线，再加上不同工具驱动形式以及接口的不统一，导致工具更换操作繁琐、作业效率低下等问题，总体上也对自动化作业形成了制约。

发明内容：

针对上述问题，本发明提供一种可进行正、反转以及快、慢两速输出自动切换的液压扭矩扳手，从而克服同一扳手(工具)仅能正传或反转的缺陷，并解决由此带来的操作繁琐、作业效率低下的问题。

本发明的技术方案如下：

所述液压扳手，包括可转动的扭矩输出轴、驱动所述扭矩输出轴进行不同方式转动的动力系统、固定并保护所述动力系统的框体；

所述动力系统包括：正向棘轮机构、反向棘轮机构、减速机和电机。

所述正向棘轮机构包括摆杆A，以及与摆杆A配合联接的正向棘轮；所述反向棘轮机构包括摆杆B，以及与摆杆B配合联接的反向棘轮。

所述正向棘轮机构和反向棘轮机构在扭矩输出轴的轴向上相邻设置且均固定在所述框体内，扭矩输出轴的后段伸入框体内并从正向棘轮和反向棘轮中央预留的轴孔中穿过，扭矩输出轴后段表面设有外花键A和外花键B，正向棘轮中央的轴孔内设有可与外花键A配合联接的内花键A，反向棘轮中央的轴孔内设有可与外花键B配合联接的内花键B；扭矩输出轴上靠近后段末端的表面设有径向伸出的、可控制扭矩输出轴做轴向移动的离合拨杆；扭矩输出轴后方设有可与其后段末端配合联接的减速机；所述减速机与电机连接。

所述正向棘轮机构和反向棘轮机构之间的上方装有杆状的双向活塞杆，所述双向活塞杆的两端均为伸缩杆结构且活塞杆的长度方向与扭矩输出轴的轴向垂直，所述双向活塞杆的两端分别销接连接杆A和连接杆B，连接杆A的另一端销接摆杆A，连接杆B的另一端销接摆杆B，连接杆A和连接杆B与扭矩输出轴平行；在工作状态下，双向活塞杆通过其两端的往复伸缩运动推拉连接杆A和连接杆B，连接杆A带动摆杆A在正向棘轮所在的平面上往复摆动，进而带动正向棘轮转动；连接杆B带动摆杆B在反向棘轮所在的平面上往复摆动，进而带动反向棘轮转动；从所述扭矩输出轴的轴向视角的同一朝向看，正向棘轮和反向棘轮的转动方向相反。

进一步地，在扭矩输出轴的轴向上，所述正向棘轮机构还包括在正向棘轮的外周两侧平行设置的、圆环状的、对机构部件起固定和保护作用的环体A，环体A的环面与正向棘轮所在的平面平行。在正向棘轮所在的平面上，所述摆杆A位于正向棘轮斜上方，摆杆A靠近正向棘轮的一端通过销轴A可转动地固定在环体A上，摆杆A在所述销轴A的两侧具有垂直于杆长度方向的对称的延伸部，两个延伸部上分别销接驱动棘爪A和止回棘爪A，所述驱动棘爪A在重力作用下整体垂直向下，其勾型的爪尖与正向棘轮一侧中下部的棘齿相啮合，所述止回棘爪A位于正向棘轮顶部，其爪尖插入正向棘轮顶部一侧的齿槽中，驱动棘爪A和止回棘爪A的爪尖在正向棘轮周向上的距离约为正向棘轮周长的一半。

所述反向棘轮机构还包括在反向棘轮的外周两侧平行设置的、圆环状的、对机构部件起固定和保护作用的环体B，环体B的环面与反向棘轮所在的平面平行。所述反向棘轮机构还包括将摆杆B可转动地固定在环体B上的销轴B，以及在摆杆B和反向棘轮之间起配合联接作用的驱动棘爪B和止回棘爪B。

从所述扭矩输出轴的轴向视角的同一朝向看，所述反向棘轮机构与正向棘轮机构互为镜像结构。

进一步地，所述双向活塞杆通过底座安装在正向棘轮机构和反向棘轮机构之间，所述底座的底部同时固接在相邻的环体A和环体B的顶部的外周面上，底座沿扭矩输出轴轴向的两端分别设有沿环体A和环体B径向突出且相互平行的孔板，所述双向活塞杆中部位于两个平行的孔板之间，两个孔板上均开设有销孔，销孔中均有销子穿过，两个销子的前端固定插接于双向活塞杆的中部，两个销子共轴且与双向活塞杆的长度方向垂直。

进一步地，所述扭矩输出轴的前段和中段区域还分别设有固定板，固定板上预留有与扭矩输出轴相配合的限位孔，扭矩输出轴从限位孔中穿过且扭矩输出轴与固定板垂直。

进一步地，所述液压扳手还包括与扭矩输出轴平行设置的反作用力臂，反作用力臂垂直穿过所述固定板，反作用力臂的后端穿入并固定在所述框体上。

进一步地，所述扭矩输出轴的前端装有可拆卸的套筒。

进一步地，所述扭矩输出轴与减速机之间具有如下可配合联接的结构：扭矩输出轴的后段末端表面设有径向突出的轴键，位于所述轴键后方的减速机输入孔的内表面设有键槽；当所述扭矩输出轴的后段末端伸入所述输入孔内时，所述轴键与键槽可形成配合联接。

本发明液压扳手具有正向棘轮机构、反向棘轮机构、减速机和电机构成的动力系统，通过独特的结构设计使扭矩输出轴可通过轴向移动达到在上述不同的动力系统部件间的切换，从而实现对扭矩输出轴转动方式及转速的调节，从根本上克服同一扳手(工具)仅能正传或反转的缺陷，并解决由此带来的操作繁琐、作业效率低下的问题。

附图说明：

图1是本发明液压扳手的整体结构示意图；

图2是图1中包括正、反向棘轮机构在内的局部结构俯视图；

图3是本发明液压扳手在扭矩输出轴的轴向视角上的结构示意图，图中不包括减速机、电机以及框体；

图4是本发明扭矩输出轴的结构示意图

图5是本发明正向棘轮机构在扭矩输出轴的轴向视角上的结构示意图；

图6是本发明反向棘轮机构在扭矩输出轴的轴向视角上的结构示意图；

图7是本发明双向活塞杆与正、反向棘轮机构配合联接的局部结构示意图；

图8是本发明扭矩输出轴后部末端的轴键与减速机输入孔的键槽相配合的结构示意图；

图9是扭矩输出轴与反向棘轮机构相配合的示意图；

图10是扭矩输出轴与正向棘轮机构相配合的示意图；

图11是扭矩输出轴与减速机配合联接的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明技术方案进行具体描述。

如图1所示，所述液压扳手，包括可转动的扭矩输出轴1、驱动所述扭矩输出轴1进行不同方式转动的动力系统、固定并保护所述动力系统的框体7；所述动力系统包括：正向棘轮机构2、反向棘轮机构3、减速机4和电机5。

所述正向棘轮机构2包括摆杆A21，以及与摆杆A21配合联接的正向棘轮22；所述反向棘轮机构3包括摆杆B31，以及与摆杆B31配合联接的反向棘轮32。

所述正向棘轮机构2和反向棘轮机构3在扭矩输出轴1的轴向上相邻设置且均固定在所述框体7内。正向棘轮机构2和反向棘轮机构3的前后相对位置并非固定，可根据实际情况相互调换。本具体实施方式为了更清楚地说明各部件的相对位置，以扭矩输出轴1的轴向位置做参照，将扭矩输出轴1伸出框体7之外部分作为前段和中段，位于框体7内的部分作为后段。在本具体实施方式中反向棘轮机构3的位置更靠近扭矩输出轴1的中段，正向棘轮机构2紧邻设置在反向棘轮机构3的后方。所述扭矩输出轴1的后段伸入框体7内并依次从反向棘轮3和正向棘轮2中央预留的轴孔中穿过(图1、2所示)，扭矩输出轴1后段表面设有外花键A11和外花键B12，在扭矩输出轴1轴向上，外花键B12在外花键A11的前方(即外花键B12更靠近扭矩输出轴1的中段，图4所示)；正向棘轮22中央的轴孔内设有可与外花键A11配合联接的内花键A221(图5所示)，反向棘轮32中央的轴孔内设有可与外花键B12配合联接的内花键B321(图6所示)；扭矩输出轴1上靠近后段末端的表面设有径向伸出的、可控制扭矩输出轴1做轴向移动的离合拨杆13；扭矩输出轴1后方设有可与其后段末端配合联接的减速机4；减速机4与电机5以法兰盘方式连接。

所述扭矩输出轴与减速机之间具有下述可配合联接的结构：扭矩输出轴1后段末端表面设有径向突出的轴键14，位于轴键14后方的减速机4输入孔41的内表面设有可与所述轴键14配合联接的键槽42(图8所示)。此外，轴键14和键槽42也可以采用其它结构进行配合联接，例如轴键14为扭矩输出轴1后段末端端面上共轴连接的六边形轴(图3、4所示)，对应地，减速机4输入孔41(内部轮廓)调整为可供所述六边形轴插入并形成配合的六边形孔，该六边形孔即相当于键槽42。

扭矩输出轴1后段末端的外径可根据减速机4输入孔41的内径进行调整，在本具体实施方式中，扭矩输出轴1后段末端的外径适当缩小以能够插入输入孔41中使轴键14和键槽42配合联接。

如图1、2、7所示，所述正向棘轮机构2和反向棘轮机构3之间的上方装有杆状的双向活塞杆6，所述双向活塞杆7的两端均为伸缩杆结构且活塞杆的长度方向与扭矩输出轴1的轴向垂直，所述双向活塞杆6的两端分别销接连接杆A61和连接杆B62，连接杆A61的另一端销接摆杆A21，连接杆B62的另一端销接摆杆B31，连接杆A61和连接杆B62与扭矩输出轴1平行；在工作状态下，双向活塞杆6通过其两端的往复伸缩运动推拉连接杆A61和连接杆B62，连接杆A61带动摆杆A21在正向棘轮22所在的平面上往复摆动，进而带动正向棘轮22转动；连接杆B62带动摆杆B31在反向棘轮32所在的平面上往复摆动，进而带动反向棘轮32转动，从所述扭矩输出轴1的轴向视角的同一朝向看，正向棘轮22和反向棘轮32的转动方向相反。在本具体实施方式中，在扭矩输出轴1的轴向视角上，以从轴的后部向前部的朝向看(对应图1中从左至右的朝向)，正向棘轮22的转动方向为顺时针，反向棘轮32的转动方向为逆时针。

在扭矩输出轴1的轴向上，所述正向棘轮机构2还包括在正向棘轮22的外周两侧平行设置的、圆环状的、对机构部件起固定和保护作用的环体A23，环体A23的环面与正向棘轮22所在的平面平行(图1、2、7所示)。如图5所示，在正向棘轮22所在的平面上，所述摆杆A21位于正向棘轮22斜上方，摆杆A21靠近正向棘轮22的一端通过销轴A24可转动地固定在环体A23上(摆杆A21远离正向棘轮22的一端与连接杆A61连接)，摆杆A21在销轴A24的两侧具有垂直于杆长度方向的对称的延伸部，两个延伸部上分别销接驱动棘爪A25和止回棘爪A26，所述驱动棘爪A25在重力作用下整体垂直向下，其勾型的爪尖与正向棘轮22一侧中下部的棘齿相啮合，所述止回棘爪A26位于正向棘轮22顶部，其爪尖插入正向棘轮22顶部一侧的齿槽中，驱动棘爪A25和止回棘爪A26的爪尖在正向棘轮22周向上的距离约为正向棘轮22周长的一半。

所述反向棘轮机构3还包括在反向棘轮32的外周两侧平行设置的、圆环状的、对机构部件起固定和保护作用的环体B33，环体B33的环面与反向棘轮32所在的平面平行(图1、2、7所示)。所述反向棘轮机构3还包括将摆杆B31可转动地固定在环体B33上的销轴B34，以及在摆杆B31和反向棘轮32之间起配合联接作用的驱动棘爪B35和止回棘爪B36(图6所示)。

从所述扭矩输出轴1的轴向视角的同一朝向看，所述反向棘轮机构3与正向棘轮机构2互为镜像结构(图5、6所示)。

如图3、7所示，所述双向活塞杆6通过底座8安装在正向棘轮机构2和反向棘轮机构3之间的上方，所述底座8的底部同时固接在相邻的环体A23和环体B33顶部的外周面上，底座8沿扭矩输出轴1轴向的两端分别设有沿环体A23和环体B33径向突出且相互平行的孔板81，所述双向活塞杆6的中部位于两个平行的孔板81之间，两个孔板81上均开设有销孔，两个销孔中均有销子82穿过，两个销子82的前端固定插接于双向活塞杆6的中部，两个销子82共轴且与双向活塞杆6的长度方向垂直。

在工作状态下，双向活塞杆6受液压驱动，其两端做往复的交替伸缩运动(一端伸长的同时另一端回缩)，摆杆A21和摆杆B31在随之摆动的同时，二者的顶端(即与连接杆A61或连接杆B62连接的一端)会形成微小的高度差，不利于活塞杆和摆杆间的联动。本具体实施方式通过孔板81上的销孔和销子82配合将双向活塞杆6可转动的固定在底座8上，当上述高度差产生时，双向活塞杆6可以中部的销子82为旋转轴做相应的小幅度转动，从而消除高度差对活塞杆和摆杆间的联动所造成的不利影响。

由于正向棘轮机构2与反向棘轮机构3互为镜像结构，所以本具体实施方式仍以正向棘轮机构2为例进行工作状态下棘轮机构各部件配合方式的具体说明。在工作状态下，正向棘轮机构2的摆杆A21以销轴A24为旋转轴，每次做顺时针摆动后逆时针复位，摆杆A21每次做顺时针摆动时，与驱动棘爪A25销接的延伸部上翘(也可看做延伸部绕销轴A24小幅度顺时针转动)并带动驱动棘爪A25在垂直方向上整体小幅上移，上移的驱动棘爪A25带动正向棘轮22做顺时针转动，与此同时，止回棘爪A26在与其销接的延伸部的带动下以相对逆时针的方向从棘齿齿背滑过并重新插入齿槽，当摆杆A21逆时针复位时，与驱动棘爪A25销接的延伸部也随之回落复位(也可看做延伸部绕销轴A24小幅度逆时针转动)并带动驱动棘爪A25下移，下移过程中驱动棘爪A25的爪尖以逆时针方向从棘齿齿背滑过并复位，同样处于复位过程中的止回棘爪A26通过其插入齿槽的爪尖继续推动正向棘轮22顺时针转动。

反向棘轮机构3各部件在工作状态下的配合方式与正向棘轮机构2相同，但运转方向相反，使得反向棘轮32做逆时针转动。

由于常规单向棘轮的止回装置(棘爪)仅具有阻止棘轮回转功能，不具有驱动功能，而本发明的棘轮机构设计使摆杆在摆动和复位过程中均能够驱动棘轮做同向转动，与常规单向棘轮结构相比明显减少了每次循环后的间歇时间，从而能够驱动扭矩输出轴1实现更加稳定、匀速的转动。

操作人员在使用本发明进行螺栓的拆卸或紧固时，可通过拨拉扭矩输出轴1上靠近后段末端的离合拨杆13控制扭矩输出轴1，使其在轴向上移动。通过扭矩输出轴1上的键和正向棘轮机构2、反向棘轮机构3以及减速机4上对应的键之间形成配合联接达到对扭矩输出轴1转动方式及转速的调整切换。

图9为扭矩输出轴1与反向棘轮机构3相配合的示意图。此时，扭矩输出轴1的外花键B12与反向棘轮32的内花键B321配合联接，同时外花键A11和内花键A221、轴键14与键槽42间均不形成配合联接，扭矩输出轴1在反向棘轮32的带动下做高扭矩的逆时针转动。

图10为扭矩输出轴1与正向棘轮机构2相配合的示意图。此时，扭矩输出轴1的外花键A11和正向棘轮22的内花键A221配合联接，同时外花键B12与内花键B321、轴键14与键槽42间均不形成配合联接，扭矩输出轴1在正向棘轮22的带动下做高扭矩的顺时针转动。

图11为扭矩输出轴1与减速机4配合联接的示意图。此时，扭矩输出轴1后部末端的轴键14与输入孔41内的键槽42配合联接，同时外花键A11和内花键A221、外花键B12与内花键B321间均不形成配合联接，扭矩输出轴1在减速机4带动下做快速、低扭矩的顺时针或逆时针转动。

进一步地，如图1所示，所述扭矩输出轴1的前段和中段区域还分别设有固定板9，固定板9上预留有与扭矩输出轴相配合的限位孔，扭矩输出轴1从限位孔中穿过且扭矩输出轴1与固定板9垂直。固定板9及其上的限位孔可以保证扭矩输出轴1在转动或轴向移动时其轴心线不发生偏移。

进一步地，如图1、3所示所述液压扳手包括与扭矩输出轴1平行设置的反作用力臂10，反作用力臂10垂直穿过所述固定板9，反作用力臂10的后端穿入并固定在所述框体7上。操作人员在使用液压扳手时，通过将反作用力臂10靠在临近的螺栓或工件上，借此可以更有效地消除扭矩输出轴1转动时产生的扭矩反冲力，从而使操作更加轻松省力。

进一步地，如图1所示，所述扭矩输出轴1的前端装有可拆卸的套筒15。操作人员可根据螺栓的型号规格拆卸并更换相应的套筒。

上述具体实施方式仅用于说明本发明，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种液压扳手，其特征在于包括：包括可转动的扭矩输出轴、驱动所述扭矩输出轴进行不同方式转动的动力系统、固定并保护所述动力系统的框体；

所述动力系统包括：正向棘轮机构、反向棘轮机构、减速机和电机；

所述正向棘轮机构包括摆杆A，以及与摆杆A配合联接的正向棘轮；所述反向棘轮机构包括摆杆B，以及与摆杆B配合联接的反向棘轮；所述正向棘轮机构和反向棘轮机构在扭矩输出轴的轴向上相邻设置且均固定在所述框体内，扭矩输出轴的后段伸入框体内并从正向棘轮和反向棘轮中央预留的轴孔中穿过，扭矩输出轴后段表面设有外花键A和外花键B，正向棘轮中央的轴孔内设有可与外花键A配合联接的内花键A，反向棘轮中央的轴孔内设有可与外花键B配合联接的内花键B；扭矩输出轴上靠近后段末端的表面设有径向伸出的、可控制扭矩输出轴做轴向移动的离合拨杆；扭矩输出轴后方设有可与其后段末端配合联接的减速机；所述减速机与电机连接；

所述正向棘轮机构和反向棘轮机构之间的上方装有杆状的双向活塞杆，所述双向活塞杆的两端均为伸缩杆结构且活塞杆的长度方向与扭矩输出轴的轴向垂直，所述双向活塞杆的两端分别销接连接杆A和连接杆B，连接杆A的另一端销接摆杆A，连接杆B的另一端销接摆杆B，连接杆A和连接杆B与扭矩输出轴平行；在工作状态下，双向活塞杆通过其两端的往复伸缩运动推拉连接杆A和连接杆B，连接杆A带动摆杆A在正向棘轮所在的平面上往复摆动，进而带动正向棘轮转动；连接杆B带动摆杆B在反向棘轮所在的平面上往复摆动，进而带动反向棘轮转动；从所述扭矩输出轴的轴向视角的同一朝向看，正向棘轮和反向棘轮的转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的液压扳手，其特征在于：在扭矩输出轴的轴向上，所述正向棘轮机构还包括在正向棘轮的外周两侧平行设置的、圆环状的、对机构部件起固定和保护作用的环体A，环体A的环面与正向棘轮所在的平面平行；在正向棘轮所在的平面上，所述摆杆A位于正向棘轮斜上方，摆杆A靠近正向棘轮的一端通过销轴A可转动地固定在环体A上，摆杆A在所述销轴A的两侧具有垂直于杆长度方向的对称的延伸部，两个延伸部上分别销接驱动棘爪A和止回棘爪A，所述驱动棘爪A在重力作用下整体垂直向下，其勾型的爪尖与正向棘轮一侧中下部的棘齿相啮合，所述止回棘爪A位于正向棘轮顶部，其爪尖插入正向棘轮顶部一侧的齿槽中，驱动棘爪A和止回棘爪A的爪尖在正向棘轮周向上的距离约为正向棘轮周长的一半；

所述反向棘轮机构还包括在反向棘轮的外周两侧平行设置的、圆环状的、对机构部件起固定和保护作用的环体B，环体B的环面与反向棘轮所在的平面平行；所述反向棘轮机构还包括将摆杆B可转动地固定在环体B上的销轴B，以及在摆杆B和反向棘轮之间起配合联接作用的驱动棘爪B和止回棘爪B；

从所述扭矩输出轴的轴向视角的同一朝向看，所述反向棘轮机构与正向棘轮机构互为镜像结构。

3.根据权利要求2所述的液压扳手，其特征在于：所述双向活塞杆通过底座安装在正向棘轮机构和反向棘轮机构之间，所述底座的底部同时固接在相邻的环体A和环体B的顶部的外周面上，底座沿扭矩输出轴轴向的两端分别设有沿环体A和环体B径向突出且相互平行的孔板，所述双向活塞杆中部位于两个平行的孔板之间，两个孔板上均开设有销孔，销孔中均有销子穿过，两个销子的前端固定插接于双向活塞杆的中部，两个销子共轴且与双向活塞杆的长度方向垂直。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的液压扳手，其特征在于：所述扭矩输出轴的前段和中段区域还分别设有固定板，固定板上预留有与扭矩输出轴相配合的限位孔，扭矩输出轴从限位孔中穿过且扭矩输出轴与固定板垂直。

5.根据权利要求4所述的液压扳手，其特征在于：所述液压扳手还包括与扭矩输出轴平行设置的反作用力臂，反作用力臂垂直穿过所述固定板，反作用力臂的后端穿入并固定在所述框体上。

6.根据权利要求5所述的液压扳手，其特征在于：所述扭矩输出轴的前端装有可拆卸的套筒。

7.根据权利要求6所述的液压扳手，其特征在于：所述扭矩输出轴与减速机之间具有如下可配合联接的结构：扭矩输出轴的后段末端表面设有径向突出的轴键，位于所述轴键后方的减速机输入孔的内表面设有键槽；当所述扭矩输出轴的后段末端伸入所述输入孔内时，所述轴键与键槽可形成配合联接。

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