CN112847227A - 一种卸力反转式电动扭矩扳手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卸力反转式电动扭矩扳手，包括机壳、电机输出组件、反力臂，所述机壳内部设有尾部行星齿轮组、卸载组件和头部行星齿轮组，所述机壳作为各部行星齿轮组共用的齿圈与所有行星轮相啮合；头部行星齿轮组的输出端轴向延伸设有扳手主体；卸载组件包括弹性连接的脱离块和卸力座；当扳手主体旋转遭卡住时：电机输出组件过载断电，脱离块与卸力座之间脱开，尾部行星齿轮组的太阳轮受电机输出组件的驱动转过一个角度，并驱动作为尾部行星齿轮组齿圈的机壳进行反转，机壳带动扳手主体朝正常工作旋转的反方向转过一个角度。本发明在扳手输出端遭卡住时，扳手可以自动卸力并反转一定的角度，从而在不影响螺栓旋紧的前提下将扳手顺利取出。

Description

一种卸力反转式电动扭矩扳手

技术领域

本发明涉及一种电动扳手，特别是一种卸力反转式电动扭矩扳手。

背景技术

电动扭矩扳手广泛应用于火力、水力发电厂、石油、煤炭及钢结构桥梁、铁路、大型设备安装、车辆装配、石化管道、压力容器等行业，主要用于钢结构的安装，可专门安装钢结构高强螺栓。目前市面上的电动扭矩扳手普遍在输出端遭卡住后，输出端的转矩会继续增大，随着输出端转矩增大至临界值，电机会自动断流实现自我保护，此时扳手输出端被略微形变的螺栓端部卡住而难以取下，为此，许多电动扭矩扳手的输出电机采用可双向旋转的电机，通过二次操作扳手反转使其与螺栓端部之间松开而取下扳手，但操作人员需要有较高的熟练度，以控制扳手的反转程度，一旦扳手反转角度过大，则会使原本旋紧的螺栓产生松动。因此，现有的电动扭矩扳手存在当扳手输出端遭卡住时，很难在不使螺栓产生松动的前提下将扳手顺利取出的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种卸力反转式电动扭矩扳手。它具有当扳手输出端遭卡住时，扳手可以自动卸力并反转一定的角度，从而在不影响螺栓旋紧的前提下将扳手顺利取出的优点。

本发明的技术方案：一种卸力反转式电动扭矩扳手，包括机壳、设置于所述机壳尾部且与机壳转动连接的电机输出组件、设置于所述机壳头部且与机壳固定连接的反力臂，所述机壳内部沿尾部至头部方向依次设有由所述电机输出组件逐级传动的尾部行星齿轮组、卸载组件和头部行星齿轮组，所述机壳作为各部行星齿轮组共用的齿圈与所有行星轮相啮合；所述头部行星齿轮组的输出端轴向延伸设有扳手主体；所述卸载组件包括弹性连接的脱离块和卸力座，所述脱离块的另一端受尾部行星齿轮组的驱动，所述卸力座的另一端驱动头部行星齿轮组；

当扳手主体正常工作时：电机输出组件驱动尾部行星齿轮组、卸载组件和头部行星齿轮组逐级传动，带动扳手主体旋转；

当扳手主体旋转遭卡住时：电机输出组件上输入的电流增大直至电机输出组件过载断电，过程中的断电电流驱动电机输出组件的输出轴转动一定角度，使脱离块与卸力座之间脱开，扳手主体处于卸力状态，尾部行星齿轮组的太阳轮受电机输出组件的驱动转过一个角度，并驱动作为尾部行星齿轮组齿圈的机壳进行反转，机壳带动扳手主体朝正常工作旋转的反方向转过一个设定角度，该设定角度为0°-15°。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明在扳手主体遭卡住后，电机输出组件上的转矩到临界值后会过载断电，断电后无需任何操作即能使扳手主体从螺栓上取出，扳手主体会在外壳带动下反转一定角度，也即无需再次操作扳手使其反转，使用方便快捷，对操作人员的熟练度要求低，也无需担心反转过度而松开螺栓。

具体地，本发明在多级行星齿轮组的传动中，增加了一套卸载组件，卸载组件中的脱离块和卸力座在扳手正常工作时是由脱离块将转矩传递至卸力座，从而使卸力座与其同转速旋转，而当两者之间达到临界转矩时可以相互脱开(电机输出组件过载断电)，从而当扳手主体旋转遭卡住时，随着电机输出组件提供的转矩逐渐增大至临界值，脱离块通过与卸力座相脱开，使扳手主体处完成瞬间的卸力，而在断电电流驱动下，尾部行星齿轮组仍会被驱动并转动一个角度，尾部行星齿轮组的行星轮带动机壳转动，具体是机壳会朝尾部行星齿轮组上太阳轮旋转的相反方向转过一定角度，原本卸力的扳手主体也会在机壳的带动下朝正常工作旋转的反方向再转过一个角度，从而在不影响螺栓旋紧的前提下与螺栓之间松开，顺利取出。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述脱离块和卸力座之间连接有螺钉，卸力座上设有供螺钉穿过的通孔，脱离块上设有供螺钉插入的螺纹孔，所述螺钉穿过卸力座的通孔并旋入脱离块的螺纹孔内，所述螺钉的顶部和螺钉所穿过的卸力座表面之间依次设有第一平面轴承和扁弹簧。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述尾部行星齿轮组包括逐级传动的四级行星齿轮组和三级行星齿轮组，所述头部行星齿轮组包括逐级传动的二级行星齿轮组和一级行星齿轮组，各级行星齿轮组均包括一个太阳轮、一个行星架和若干行星轮，所述机壳内壁设有与各级行星齿轮组相配合的齿圈。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述卸载组件包括卸载箱体，所述卸载箱体与脱离块转动连接，所述卸载箱体同时作为所述三级行星齿轮组的行星架，所述脱离块和卸力座均设于卸载箱体内部；所述二级行星齿轮组的太阳轮与卸力座相连接；所述四级行星齿轮组的行星架轴向延伸设有四级传动连接头，所述四级传动连接头插入脱离块内部。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述脱离块和所述卸力座之间嵌有呈环形均布的钢珠，脱离块和卸力座之间相互脱开时，所述钢珠随着卸力座与脱离块相脱开，或所述钢珠随着脱离块与卸力座相脱开。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述脱离块上钢珠的容置空间为扩口结构，所述卸力座上钢珠的容置空间为束口结构，脱离块和卸力座之间相互脱开时，所述钢珠随着卸力座与脱离块相脱开。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述脱离块和卸载箱体底部之间设有套在脱离块外部的波形弹簧，所述波形弹簧的一端与脱离块固定连接，另一端经第三垫片、第二平面轴承与卸载箱体的底部相抵住。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述二级行星齿轮组的太阳轮轴向设有轮座，所述轮座与卸力座相卡合，所述轮座外侧设有衬套，所述衬套与卸载箱体内壁之间设有挡位锁紧圈，所述挡位锁紧圈和轮座之间设有第三平面轴承。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述机壳与一级行星齿轮组的行星架之间转动连接。

前述的一种卸力反转式电动扭矩扳手中，所述机壳包括减速箱体和减速箱盖，所述减速箱体和所述减速箱盖之间经箱体锁圈锁紧固定。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明除去反力臂和驱动安装座后的传动部分结构示意图；

图3是卸载组件的结构示意图；

图4是扳手主体旋转遭卡住时机壳的旋转方向示意图。

附图标记：1-机壳，2-电机输出组件，3-反力臂，4-四级行星齿轮组，5-三级行星齿轮组，6-卸载组件，7-二级行星齿轮组，8-一级行星齿轮组，9-扳手主体，10-驱动安装座，41-四级太阳轮，42-四级行星轮，43-四级行星架，51-三级太阳轮，52-三级行星轮，53-三级行星架，61-卸载箱体，62-脱离块，63-卸力座，64-滚针轴承，65-钢珠，66-四级传动连接头，67-螺钉，68-第一垫片，69-第一平面轴承，71-二级太阳轮，72-二级行星轮，73-二级行星架，81-一级太阳轮，82-一级行星轮，83-一级行星架，101-减速箱体，102-减速箱盖，103-箱体锁圈，610-第二垫片，611-扁弹簧，612-波形弹簧，613-第三垫片，614-第二平面轴承，615-轮座，616-衬套，617-挡位锁紧圈，618-第三平面轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：一种卸力反转式电动扭矩扳手，结构如图1至图3所示，包括机壳1、设置于所述机壳1尾部的电机输出组件2、设置于所述机壳1头部的反力臂3，所述机壳1内部沿尾部至头部方向依次设有由所述电机输出组件2逐级传动的四级行星齿轮组4、三级行星齿轮组5、卸载组件6、二级行星齿轮组7和一级行星齿轮组8，各级行星齿轮组均包括一个太阳轮、一个行星架和若干行星轮，且所述机壳1作为各级行星齿轮组共用的齿圈与所有行星轮相啮合；所述一级行星齿轮组8的行星架轴向延伸设有扳手主体9；

机壳1与一级行星齿轮组8的行星架之间转动连接，机壳1与反力臂3之间固定连接，正常工作时，电机输出组件2驱动尾部行星齿轮组、卸载组件6和头部行星齿轮组逐级传动，带动扳手主体9旋转，操作人员需要持握住反力臂3从而使机壳1保持固定；

卸载组件6包括卸载箱体61，所述卸载箱体61同时作为所述三级行星齿轮组5的行星架，形状为中空的圆柱形，所述卸载箱体61内部设有弹性连接的脱离块62和卸力座63，所述脱离块62的另一端经滚针轴承64与卸载箱体61相连接，所述卸力座63的另一端连接有二级行星齿轮组7的太阳轮；所述脱离块62和所述卸力座63之间嵌有呈环形均布的钢珠65，所述脱离块62上钢珠65的容置空间为扩口结构，具体为锥形扩口，所述卸力座63上钢珠65的容置空间为束口结构，脱离块62和卸力座63之间相互脱开时，所述钢珠65被限位在卸力座63上的容置空间内与卸力座63一同脱离脱离块62；所述四级行星齿轮组4的行星架轴向延伸设有四级传动连接头66，所述四级传动连接头66插入脱离块62内部；

当扳手主体9旋转遭卡住时：电机输出组件2上输入的电流增大直至电机输出组件2过载断电，过程中的断电电流驱动电机输出组件2的输出轴转动一定角度，使脱离块62与卸力座63之间脱开，扳手主体9处于卸力状态，尾部行星齿轮组的太阳轮受电机输出组件2的驱动转过一个角度，并驱动作为尾部行星齿轮组齿圈的机壳1进行反转，机壳1带动扳手主体9朝正常工作旋转的反方向转过一个设定角度，设定角度的范围为0°-15°，本实施例中优选为3°。

作为优选，脱离块62和卸力座63之间连接有螺钉67，卸力座63上设有供螺钉67穿过的通孔，脱离块62上设有供螺钉67插入的螺纹孔，所述螺钉67穿过卸力座63的通孔并旋入脱离块62的螺纹孔内，所述螺钉67的顶部和螺钉67所穿过的卸力座63表面之间依次设有第一垫片68、第一平面轴承69、第二垫片610和扁弹簧611，卸力座63上通孔的孔径大于螺钉67的外径，不会对螺钉67从脱离块62上的旋进旋出造成影响。

作为优选，脱离块62和卸载箱体61底部之间设有套设在脱离块62外部的波形弹簧612，所述波形弹簧612的一端与脱离块62固定连接，另一端经第三垫片613和第二平面轴承614与卸载箱体61底部相抵住，波形弹簧612随脱离块62同步旋转，脱离块62与卸力座63脱开时，波形弹簧612不仅起到缓冲作用，还能起到导向作用。

作为优选，二级行星齿轮组7的太阳轮轴向设有轮座615，所述轮座615与卸力座63相卡合，轮座615和卸力座63在卡合后中间形成一个中空的容置空间，该容置空间即为容纳脱离块62和卸力座63之间连接的螺钉67的空间，所述轮座615外侧设有衬套616，所述衬套616与卸载箱体61内壁之间设有挡位锁紧圈617，所述挡位锁紧圈617和轮座615之间设有第三平面轴承618，使得二级行星齿轮组7的太阳轮与卸力座63能以不同的转速各自旋转。

作为优选，四级行星齿轮组4的太阳轮与行星架之间连接有销轴；二级行星齿轮组7的太阳轮轴向延伸并插入二级行星齿轮组7的行星架内，所述二级行星齿轮组7的太阳轮与行星架之间转动连接；一级行星齿轮组8的太阳轮轴向延伸并插入一级行星齿轮组8的行星架内，所述一级行星齿轮组8的太阳轮与行星架之间转动连接；上述设置能保证转矩在各部件之间传递时的同轴度，使得扳手主体9旋转时能与电机输出组件2的输出轴有较高的同轴度。

作为优选，机壳1包括减速箱体101和减速箱盖102，所述减速箱体101和所述减速箱盖102之间经箱体锁圈103锁紧固定，所述减速箱体101内部设有与二级行星齿轮组7和一级行星齿轮组8的行星轮相啮合的内齿，所述减速箱盖102内部设有与四级行星齿轮组4和三级行星齿轮组5的行星轮相啮合的内齿，机壳1一分为二的结构能使装配工作更加简单，另外，零件在损坏时也更方便更换。

作为优选，机壳1与卸载箱体61之间设有滚动轴承，另外，机壳1与内部的零部件之间还设有多处滚动轴承。

作为优选，电机输出组件2包括驱动安装座10，驱动安装座10与机壳1之间通过平面轴承转动连接，驱动安装座10不影响扳手主体9卡死后机壳1的旋转，驱动安装座10的尾部安装有驱动保护壳。

本发明的工作原理：

为了便于理解整个传动过程，将各级行星齿轮组的子部件重新命名，四级行星齿轮组4包括四级太阳轮41、四级行星轮42和四级行星架43；三级行星齿轮组5包括三级太阳轮51、三级行星轮52和三级行星架53；二级行星齿轮组7包括二级太阳轮71、二级行星轮72和二级行星架73；一级行星齿轮组8包括一级太阳轮81、一级行星轮82和一级行星架83。

其中，为了节省电动扭矩扳手的内部空间，三级太阳轮51与四级行星架43为一体式结构，具体是在四级行星架43的轴向伸出段设置三级太阳轮51；一级太阳轮81与二级行星架73为一体式结构，具体是在二级行星架73的轴向伸出段设置一级太阳轮81。

当扳手正常工作时的传动：操作人员需要持握住反力臂3，从而使机壳1处于固定状态，四级行星齿轮组4的四级太阳轮41由电机输出组件2驱动，并与输出轴同向转动，四级太阳轮41带动四级行星轮42自转和公转，由于作为齿圈的机壳1是固定的，四级行星架43与四级太阳轮41同向转动，同步驱动三级太阳轮51转动，三级太阳轮51带动三级行星轮52自转和公转，三级行星架53与三级太阳轮51同向转动，但由于脱离块62是四级行星架43直接驱动的，并经卸力座63直接驱动二级太阳轮71，因此二级太阳轮71与三级行星架53并不是同步转动的，而是存在一个速度差，二级太阳轮71驱动二级行星轮72自转和公转，二级行星架73与二级太阳轮71同向转动，同步驱动一级太阳轮81转动，一级太阳轮81带动一级行星轮82自转和公转，一级行星架83与一级太阳轮81同向转动，由于扳手主体9是一级行星架83轴向延伸出的部分，因此扳手主体9与一级行星架83同步同向旋转，旋转方向与电机输出组件2输出轴的旋转方向一致，记该方向为顺向，用于螺栓的旋紧。

当扳手主体9遭卡住后，电机输出组件2上的输入电流增大，电机输出组件2上的转矩也增大，卸载组件6中的脱离块62和卸力座63在扳手正常工作时是由脱离块62将转矩传递至卸力座63，从而使卸力座63与其同转速旋转，而当两者之间达到临界转矩时，由于脱离块62上容置钢珠65的空间为锥形扩口状，脱离块62与卸力座63之间相互脱开，此时，二级太阳轮71失去传动动力，使扳手主体9处完成瞬间的卸力，这时电机输出组件2过载断电，而在断电电流驱动下，电机输出组件2驱动四级太阳轮41和三级太阳轮51旋转，由于机壳1作为齿圈与四级太阳轮41和三级太阳轮51对应的行星轮相啮合，在四级行星轮42和三级行星轮52的传动下，机壳1也会朝三级太阳轮51旋转的相反方向转过一定角度，如图4所示，此时手持反力臂3的持握力不足以固定住机壳1，反力臂3会随同机壳1共同转过一定角度，原本卸力的扳手主体9也会在机壳1的带动下朝正常工作旋转的反方向再转过一个设定角度，也即逆向旋转一定角度，通过对各级行星齿轮组传动比的设计，本实施例中扳手主体9逆向旋转3°，从而可以在不影响螺栓旋紧的前提下使扳手主体9与螺栓之间松开，顺利取出电动扭矩扳手。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：包括机壳(1)、设置于所述机壳(1)尾部且与机壳(1)转动连接的电机输出组件(2)、设置于所述机壳(1)头部且与机壳(1)固定连接的反力臂(3)，所述机壳(1)内部沿尾部至头部方向依次设有由所述电机输出组件(2)逐级传动的尾部行星齿轮组、卸载组件(6)和头部行星齿轮组，所述机壳(1)作为各部行星齿轮组共用的齿圈与所有行星轮相啮合；所述头部行星齿轮组的输出端轴向延伸设有扳手主体(9)；所述卸载组件(6)包括弹性连接的脱离块(62)和卸力座(63)，所述脱离块(62)的另一端受尾部行星齿轮组的驱动，所述卸力座(63)的另一端驱动头部行星齿轮组；

当扳手主体(9)正常工作时：电机输出组件(2)驱动尾部行星齿轮组、卸载组件(6)和头部行星齿轮组逐级传动，带动扳手主体(9)旋转；

当扳手主体(9)旋转遭卡住时：电机输出组件(2)上输入的电流增大直至电机输出组件(2)过载断电，过程中的断电电流驱动电机输出组件(2)的输出轴转动一定角度，使脱离块(62)与卸力座(63)之间脱开，扳手主体(9)处于卸力状态，尾部行星齿轮组的太阳轮受电机输出组件(2)的驱动转过一个角度，并驱动作为尾部行星齿轮组齿圈的机壳(1)进行反转，机壳(1)带动扳手主体(9)朝正常工作旋转的反方向转过一个设定角度。

2.根据权利要求1所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述脱离块(62)和卸力座(63)之间连接有螺钉(67)，卸力座(63)上设有供螺钉(67)穿过的通孔，脱离块(62)上设有供螺钉(67)插入的螺纹孔，所述螺钉(67)穿过卸力座(63)的通孔并旋入脱离块(62)的螺纹孔内，所述螺钉(67)的顶部和螺钉(67)所穿过的卸力座(63)表面之间依次设有第一平面轴承(69)和扁弹簧(611)。

3.根据权利要求1所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述尾部行星齿轮组包括逐级传动的四级行星齿轮组(4)和三级行星齿轮组(5)，所述头部行星齿轮组包括逐级传动的二级行星齿轮组(7)和一级行星齿轮组(8)，各级行星齿轮组均包括一个太阳轮、一个行星架和若干行星轮，所述机壳(1)内壁设有与各级行星齿轮组相配合的齿圈。

4.根据权利要求3所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述卸载组件(6)包括卸载箱体(61)，所述卸载箱体(61)与脱离块(62)转动连接，所述卸载箱体(61)同时作为所述三级行星齿轮组(5)的行星架，所述脱离块(62)和卸力座(63)均设于卸载箱体(61)内部；所述二级行星齿轮组(7)的太阳轮与卸力座(63)相连接；所述四级行星齿轮组(4)的行星架轴向延伸设有四级传动连接头(66)，所述四级传动连接头(66)插入脱离块(62)内部。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述脱离块(62)和所述卸力座(63)之间嵌有呈环形均布的钢珠(65)，脱离块(62)和卸力座(63)之间相互脱开时，所述钢珠(65)随着卸力座(63)与脱离块(62)相脱开，或所述钢珠(65)随着脱离块(62)与卸力座(63)相脱开。

6.根据权利要求5所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述脱离块(62)上钢珠(65)的容置空间为扩口结构，所述卸力座(63)上钢珠(65)的容置空间为束口结构，脱离块(62)和卸力座(63)之间相互脱开时，所述钢珠(65)随着卸力座(63)与脱离块(62)相脱开。

7.根据权利要求1或2所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述脱离块(62)和卸载箱体(61)底部之间设有套在脱离块(62)外部的波形弹簧(612)，所述波形弹簧(612)的一端与脱离块(62)固定连接，另一端经第三垫片(613)、第二平面轴承(614)与卸载箱体(61)的底部相抵住。

8.根据权利要求4所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述二级行星齿轮组(7)的太阳轮轴向设有轮座(615)，所述轮座(615)与卸力座(63)相卡合，所述轮座(615)外侧设有衬套(616)，所述衬套(616)与卸载箱体(61)内壁之间设有挡位锁紧圈(617)，所述挡位锁紧圈(617)和轮座(615)之间设有第三平面轴承(618)。

9.根据权利要求3或4所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述机壳(1)与一级行星齿轮组(8)的行星架之间转动连接。

10.根据权利要求3所述的一种卸力反转式电动扭矩扳手，其特征在于：所述机壳(1)包括减速箱体(101)和减速箱盖(102)，所述减速箱体(101)和所述减速箱盖(102)之间经箱体锁圈(103)锁紧固定。

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