CN112739501A

CN112739501A - 电动脉冲工具

Info

Publication number: CN112739501A
Application number: CN201980061607.1A
Authority: CN
Inventors: J·R·C·弗里贝里
Original assignee: Atlas Copco Industrial Technique AB
Current assignee: Atlas Copco Industrial Technique AB
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: EP3852975A1; EP3852975C0; CN112739501B; JP7436466B2; US11407092B2; JP2022500267A; KR102623683B1; KR20210063342A; WO2020057953A1; EP3852975B1; US20210347020A1

Abstract

本发明涉及电动脉冲工具(10)和电动脉冲工具(10)中用于执行紧固操作的方法，其中以脉冲形式传递扭矩以紧固螺纹接头。电动脉冲工具包括：输出轴、扭矩传感器和角度传感器，所述扭矩传感器布置成确定与螺纹接头的紧固相关的扭矩值，所述角度传感器布置成确定螺纹接头的角位移。其中，电动脉冲工具操作为在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的(15)％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。然后，当达到低阈值扭矩值时，开始测量螺纹接头的元件的角位移。并在输出轴上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的(15)％的紧固扭矩脉冲。接下来，当达到紧固操作的目标参数时，停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

Description

电动脉冲工具

技术领域

本发明涉及电动脉冲工具和电动脉冲工具中用于执行紧固操作的方法，其中以脉冲形式传递扭矩以紧固和/或松开螺纹接头。

背景技术

在使用脉冲工具来紧固螺纹接头的紧固操作期间，通过封装在电动脉冲工具内部的电机而以脉冲形式将扭矩施加至螺纹接头。通常希望对紧固进行控制，从而使特定的扭矩或夹紧力安装至接头上。施加的扭矩可以通过扭矩传感器监控。

使用脉冲工具时，实现高生产率和准确性通常很重要。例如，当脉冲工具用于产品生产率时，重要的是要为了缩短用于生产每个单元的时间。因此，脉冲工具通常适配为尽可能快地紧固螺纹接头。

一种提高准确性的解决方案是在趋向紧固结束时减小扭矩脉冲的功率。

对于手持式动力工具，重要的是既要使操作者承受的反作用力尽可能低，又要使最终紧固的准确性尽可能高。

准确的紧固通常意味着安装到螺纹接头中的夹紧力尽可能地准确。然而，通常不测量螺纹接头中的夹紧力。取而代之的是测量扭矩，这可以指示已在接头中安装了多少夹紧力。

但是，对于某些螺纹接头，测量扭矩是不准确的估计夹紧力的方法。这是因为接头之间的摩擦力可能会发生变化，因此扭矩测量将无法始终正确地估计夹紧力。

因此，通常还希望测量螺纹接头的元件的角位移，以便获得对安装到接头中的夹紧力的估计。然而，使用脉冲工具难以测量螺纹接头的元件的角位移。这是因为来自脉冲工具的每个脉冲都将导致螺纹接头实质上的角位移。

因此，需要一种脉冲工具，其适配为在紧固操作期间准确地测量螺纹接头的元件的角位移。

发明内容

现有技术的脉冲工具的一个问题是，它们只能提供过大的扭矩脉冲，从而不能准确地测量接头的元件的角位移。这是因为来自脉冲工具的每个脉冲都将导致螺纹接头实质上的角位移。

本发明的目的是提供一种用于执行紧固操作的电动脉冲工具，其中，以脉冲形式传递扭矩以紧固螺纹接头。电动脉冲工具包括：输出轴、扭矩传感器和角度传感器，所述扭矩传感器布置成确定与螺纹接头的紧固相关的扭矩值，所述角度传感器布置成确定螺纹接头的角位移。其中，电动脉冲工具操作为在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。然后，当达到低阈值扭矩值时，开始测量螺纹接头的角位移。并在输出轴上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的紧固扭矩脉冲。并在达到紧固操作的目标参数时，停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

由于电动脉冲工具操作为提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值，因此可以在螺纹接头的实质上角位移之前开始测量螺纹接头的角位移。

根据第二方面，本发明涉及电动脉冲工具中用于执行紧固操作的方法，其中，以脉冲形式传递扭矩以紧固螺纹接头，电动脉冲工具包括：输出轴；布置成确定与螺纹接头的紧固相关的扭矩值的扭矩传感器；布置成确定螺纹接头的角位移的角度传感器。其中，所述方法包括：在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。当达到低阈值扭矩值时，开始测量螺纹接头的角位移。在输出轴上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的紧固扭矩脉冲。接下来，当达到紧固操作的目标参数时，停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

附图说明

本发明的进一步的目的、特征和优点将从下面的详细描述中显现，其中将参考附图更详细地描述本发明的一些方面，其中：

图1是根据本发明的示例性实施方案的电动脉冲工具的示意图。

图2是在由电动脉冲工具执行的紧固的示例中，扭矩脉冲为操作时间的函数的示意图。

图3是示出在电动脉冲工具中执行的方法的示例性实施方案的流程图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更全面地描述本发明的各方面。然而，本文公开的装置、方法和计算机程序可以以许多不同的形式实现，并且不应被认为限于本文阐述的方面。附图中相同的附图标记始终表示相同的元件。

本文所使用的术语仅出于描述本发明的特定方面的目的，并不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。

在图1中示意性地示出了根据本发明的一个具体实施方案的电动脉冲工具10。电动脉冲工具10配置为执行紧固操作，其中以脉冲形式传递扭矩以紧固螺纹接头。为此，电动脉冲工具10包括双向电机11，所述双向电机11布置成沿两个相反的旋转方向，即顺时针方向和逆时针方向传递扭矩。

手持式电动脉冲工具10还包括手柄22，在所示实施方案中所述手柄为手枪型。然而，本发明旨在涵盖任何类型的脉冲工具。诸如电池的电源24布置在手柄的下部中，并且触发器23布置成用于操作者操纵以便为电机11提供电力。电源也可以是与电缆的连接。

进一步地，电动脉冲工具包括输出轴12和扭矩传感器25，所述扭矩传感器25布置成确定与螺纹接头的紧固相关的扭矩值。电动脉冲工具10还包括角度传感器，角度传感器布置成确定螺纹接头的角位移。

所示的实施方案还包括脉冲单元13，脉冲单元13包括封装活塞致动的旋转体19的惯性体18。惯性体18刚性地连接至输入轴17并由电机11的转子20驱动。在所示的实施方案中，转子20同轴地布置在电机11的定子21内部。随着惯性体18的内部上的凸轮表面(未示出)与活塞相互作用而产生脉冲，从而迫使旋转体19以本领域中公知的常规方式旋转。

然而，本发明不限于具有脉冲单元的电动脉冲工具。脉冲也可以在电机与输出轴之间直接连接的电动脉冲工具中通过使电动脉冲工具的电机的输出发生脉冲而产生。本发明还涵盖了这种电动脉冲工具。

本发明的目的是提供一种电动脉冲工具10，所述电动脉冲工具10能够在紧固操作期间准确地测量螺纹接头的元件的角位移。该目的通过这样的电动脉冲工具10来实现，所述电动脉冲工具10操作为在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具10最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。然后，当达到低阈值扭矩值时，电动脉冲工具10开始测量螺纹接头的角位移。通过首先提供扭矩值小于电动脉冲工具10最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，螺纹接头的元件不会出现明显的角位移。由于每个低扭矩脉冲不会使螺纹接头的元件转动太多，因此不会错过低阈值扭矩值。因此可以在螺纹接头的元件已经被明显地转动之前开始测量螺纹接头的元件的角位移。由于低扭矩脉冲的扭矩值小于电动脉冲工具10最大扭矩值的15％，因此低扭矩脉冲不会明显地转动螺纹接头的元件。因此，与直接使用高扭矩脉冲相比，能够在更大的角度间隔内测量螺纹接头的元件的角位移。

因此，根据本发明的示例性实施方案，该目的是通过电动脉冲工具来实现，所述电动脉冲工具操作为在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。然后，电动脉冲工具操作为在输出轴上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的紧固扭矩脉冲。接下来，当达到紧固操作的目标参数时，电动脉冲工具操作为停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

通过如此操作手持式电动脉冲工具，这意味着当致动触发器时，根据不同实施方案，手持式电动脉冲工具会自动地提供低扭矩脉冲和紧固脉冲，操作者在紧固操作期间无需按下和松开致动器。

在本发明的示例性实施方案中，电动脉冲工具10进一步可操作为以脉冲方式驱动电机，以在输出轴12上提供脉冲。根据本发明的另一示例性实施方案，电机连续驱动，并且脉冲由电机与输出轴之间的脉冲单元提供。

在本发明的又一示例性实施方案中，低阈值扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的10％。通过首先提供扭矩值小于电动脉冲工具10最大扭矩值的10％的低扭矩脉冲，螺纹接头的元件的角位移将更小。由于每个低扭矩脉冲都会使螺纹接头的元件转动的更少，因此不会错过低阈值扭矩值。因此，与使用较高值的扭矩脉冲相比，可以更早地开始测量螺纹接头的元件的角位移。因此，与使用具有较高扭矩的扭矩脉冲相比，能够在总角位移的更大的角度间隔上测量螺纹接头的元件的角位移。

在本发明的另一示例性实施方案中，低扭矩脉冲的扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的5％。通过首先提供扭矩值小于电动脉冲工具10最大扭矩值的5％的低扭矩脉冲，螺纹接头的元件的角位移将更小。由于每个低扭矩脉冲都会使螺纹接头的元件转动的更少，因此能够更准确地测量总的角位移。因此，与使用较高值的扭矩脉冲相比，与使用具有较高扭矩的扭矩脉冲相比，可以更早地开始测量螺纹接头的元件的角位移。

在本发明的又一示例性实施方案中，紧固扭矩脉冲的扭矩值是电动脉冲工具的最大扭矩值。

根据一个示例性实施方案，紧固操作的目标参数是扭矩。

再次参考图1，电动脉冲工具10还包括布置成控制电机11的处理器16。电动脉冲工具10还包括存储器26，存储器26包含由处理器16可执行的指令。处理器16是中央处理单元、CPU、微控制器、数字信号处理器、DSP或能够执行计算机程序代码的任何其他合适类型的处理器。存储器26是随机存取存储器、RAM、只读存储器、ROM或永久性存储器，例如：磁存储器、光存储器或固态存储器甚至远程安装的存储器中的一个或组合。

根据一个方面，本发明还涉及上述计算机程序，其包括计算机可读代码，所述计算机程序在手持式电动脉冲工具10上运行时使手持式电动脉冲工具10、32执行本文所描述的本发明的任何方面。

当在电动脉冲工具10的处理器16中运行上述计算机程序代码时，使电动脉冲工具10操作为在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。进一步地，并在达到低阈值扭矩值时开始测量螺纹接头的角位移。然后在输出轴上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的紧固扭矩脉冲。接下来，当达到紧固操作的目标参数时，停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

根据本发明的一个方面，处理器16包括下列中的一项或多项：

-第一提供模块161，其适配为在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值；

-开始模块162，其适配为在达到低阈值扭矩值时开始测量螺纹接头的角位移；

-第二提供模块163，其适配为在输出轴上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的紧固扭矩脉冲；

-停止模块164，其适配为当达到紧固操作的目标参数时停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

第一提供模块161、开始模块162、第二提供模块163和停止模块164以硬件或软件或其组合来实现。根据一方面，模块161、162、163和164被实现为存储在存储器26中的计算机程序，该计算机程序在处理器16上运行。电动工具10还配置为实现如本文所描述的本发明的所有方面。

在图2中示出了根据示例性实施方案的由电动脉冲工具10执行的紧固的一个示例。在图2中示出了扭矩脉冲的扭矩值为时间t的函数。在该示例中，紧固操作被示为包括6个扭矩脉冲1-6。然而，紧固操作可以需要更少或更多的扭矩脉冲。每个扭矩脉冲都会增加扭矩，从而增加与螺纹接头的紧固相关的参数。如图2所示，电动脉冲工具10在输出轴12上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲1-3，直到达到低阈值扭矩值。接下来，电动脉冲工具10开始测量螺纹接头的元件的角位移，并在输出轴12上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的扭矩脉冲4-6。

因此，在图2所示的紧固过程中，手持式电动脉冲工具10首先提供低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。然后提供紧固扭矩脉冲，直到达到紧固操作的目标参数。

图3示出了根据上述示例性实施方案的在电动脉冲工具10中执行的方法中的步骤。

在第一步骤S10中，电动脉冲工具10在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值。在下一步骤S20中，当达到低阈值扭矩值时，电动脉冲工具10开始测量螺纹接头的角位移。此后，在下一步骤S30中，电动脉冲工具10在输出轴上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的紧固扭矩脉冲。在下一步骤S40中，当达到紧固操作的目标参数时，电动脉冲工具10停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

根据该方法的一个示例性实施方案，电机以脉冲方式驱动以在输出轴12上提供脉冲。

在该方法的另一示例性实施方案中，电机连续驱动，并且其中脉冲由电机与输出轴之间的脉冲单元提供。

根据该方法的另一示例性实施方案，低阈值扭矩值在电动脉冲工具最大扭矩值的5％至20％之间。在该方法的又一示例性实施方案中，低扭矩脉冲的扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的10％。根据该方法的另一示例性实施方案，紧固扭矩脉冲的扭矩值是电动脉冲工具的最大扭矩值。

参考附图，例如，框图和/或流程图，描述了本发明的各方面。应当理解，可以通过计算机程序指令来实现附图中的几个实体，例如框图的方框，以及附图中的实体的组合，这些指令可以存储在计算机可读存储器中。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的示例性方面。然而，可以在实质上不脱离本发明的原理的情况下对这些方面进行许多变型和修改。因此，本发明应当被认为是说明性的而不是限制性的，并且不限于以上讨论的特定方面。相应地，尽管采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims

1.一种电动脉冲工具(10)，其用于执行紧固操作，其中，以脉冲形式传递扭矩以紧固螺纹接头，所述电动脉冲工具(10)包括：输出轴(12)；扭矩传感器(25)，其布置成确定与螺纹接头的紧固相关的扭矩值；角度传感器，其布置成确定所述输出轴(12)的角位移；其中，所述电动脉冲工具(10)操作为：

-在输出轴(12)上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值；

-当达到低阈值扭矩值时，开始测量输出轴(12)的角位移；

-提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩的15％的紧固扭矩脉冲；以及

-当达到紧固操作的目标参数时，停止在输出轴上提供扭矩脉冲。

2.根据权利要求1所述的电动脉冲工具(10)，其中，电机以脉冲方式驱动以在所述输出轴(12)上提供脉冲。

3.根据权利要求1所述的电动脉冲工具(10)，其中，电机是连续地驱动的，并且其中脉冲由布置在电机与输出轴之间的脉冲单元提供。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动脉冲工具(10)，其中，所述低阈值扭矩值在电动脉冲工具最大扭矩值的5％至10％之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动脉冲工具(10)，其中，紧固扭矩脉冲的扭矩值是电动脉冲工具的最大扭矩值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动脉冲工具(10)，其中，所述紧固操作的目标参数是扭矩。

7.一种电动脉冲工具(10)用于执行紧固操作的方法，其中，以脉冲形式传递扭矩以紧固螺纹接头，电动脉冲工具(10)包括：输出轴(12)；扭矩传感器(25)，其布置成确定与螺纹接头的紧固相关的扭矩值；角度传感器，其布置成确定所述输出轴(12)的角位移；其中，所述方法包括：

-在输出轴上提供扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的低扭矩脉冲，直到达到低阈值扭矩值；

-当达到低阈值扭矩值时，开始测量输出轴(12)的角位移；

-在输出轴(12)上提供扭矩值大于电动脉冲工具最大扭矩值的15％的紧固扭矩脉冲；以及

-当达到紧固操作的目标参数时，停止在输出轴(12)上提供扭矩脉冲。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，电机以脉冲方式驱动以在所述输出轴(12)上提供脉冲。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，电机是连续地驱动的，并且其中脉冲由布置在电机与输出轴之间的脉冲单元提供。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，低扭矩脉冲的扭矩值小于电动脉冲工具最大扭矩值的10％。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中，紧固扭矩脉冲的扭矩值是电动脉冲工具的最大扭矩值。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，紧固操作的目标参数是扭矩。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在电动脉冲工具(10)中运行时使电动脉冲工具(10)执行根据权利要求7至12中任一项所述的方法。