CN1128696C - 马达驱动的手持式螺栓旋紧器 - Google Patents

Abstract

马达驱动的手持式螺栓旋紧器，带有一个与转矩限制器相配的驱动马达，还带有一个端头(1)，该端头具有旋紧工具或用来夹紧旋紧工具，在此在端头(1)上棘轮传动机构(6)和与棘轮传动机构(6)相配的转矩限制器(5)这样来设置，使手持式螺栓旋紧器构成一个可以手动操纵的转矩扳手，其可传递的转矩通过转矩限制器(5)来确定。

Description

马达驱动的手持式螺栓旋紧器

技术领域

本发明涉及一种马达驱动的手持式螺栓旋紧器。

背景技术

这种形式的螺栓旋紧器例如应用在汽车领域，尤其在制造车间，但是也应用于修理车间。在实践中这种用手来把持的器械被称为手持式螺栓旋紧器，尽管这种器械是由马达来驱动的。当这种器械具有棒式壳体的时候，被称为棒式旋紧器，而当其壳体做成弯曲状时，则被称为枪式旋紧器。

驱动一般通过电或压缩空气来实现。对于电动器械马达通常是通过连接电缆集中供电，或通过各自的蓄电池单独供电，但是也可以考虑采用其它形式的电源为旋紧器供电，例如通过电池、电容或其它的电能存储器供电。

这种气动或电动能源的旋紧器具有操纵把手，把手连接马达并在其上连接减速器，通常为行星减速器，接着是联接体，在联结体上连接被称为“端头”的、旋紧器的自由终结的端部，其中这个端头可以是直线形的，尤其是对于棒式旋紧器，或者可以做成拐角端头。在实践中这种带有拐角端头的棒式旋紧器通常不再称为棒式旋紧器，而是被称为“拐角旋紧器”。这里，端头的驱动轴相对于其输出轴是成角度的，通常是90°时，则端头称为拐角端头。在端头的自由端输出轴通常做成四棱边，在四棱边上例如可以插上具有希望的螺栓扳手宽度的插入头。

在实践中这些端头由独立的结构部件构成被证实是有优点的，因为它们是旋紧器中最早磨损的结构部件，尤其是它们设计成拐角端头时，可以通过简便地更换端头而实现快速而价廉旋紧器维修。此外这种可更换的端头提供了这样的优点，不同的端头结构形式能够设置在同一个旋紧器的基座上，由此来保证最佳的旋紧位置可达到性。

对于可靠性要求非常严格的旋紧，例如在转向机构或制动设备上，通常进行两级旋紧：首先尽可能快速地旋紧到额定旋紧转矩的大约80％或90％，接着进行相对较慢的螺栓再旋紧。两级旋紧过程之间的卸载恰当考虑了旋紧的配合特性并以旋紧时实际上所达到的旋紧转矩来特别可靠地保证所期望的理论转矩或额定转矩。尤其是第二级的相对慢速的旋紧能够尽可能精确地保证额定转矩。

在这种两级旋紧中的第一级快速旋紧通常通过所提到的手持式螺栓旋紧器机动地实现。这个机动的螺栓第一级旋紧的结束通过一个转矩限制器来实现，转矩限制器或者直接在手持式螺栓旋紧器上实现，或者在气动中称为“螺钉拆卸器”的情况下可以通过空气压力来限定最大要被施加的转矩，工具由空气压力来驱动，在这里与驱动马达相配的转矩限制器在工具本身以外实现。

接着工人必需使用第二个工具，即通过手动操纵的转矩扳手，因为电动手持式螺栓旋紧器不能够保证保持旋紧转矩所要求的精确度。转矩扳手具有所要求的精确度，使得转矩扳手在给定的误差范围内准确地在预先给定的额定转矩情况下脱开，例如通过弯曲机构，使得产生可以明显听到的咔嚓声并使转矩扳手产生一定的空行程，通过这些可以识别已经实现正确的旋紧转矩。在实践中可调整的转矩扳手或由工件方面给定的转矩脱开的转矩扳手为公众所知。DE AS 21 06 263也给出了一种做成弯曲扳手的转矩扳手。

由US 4 060 137一种马达驱动的、手持旋紧器为公众所知，在达到预调整的转矩时工具具有用于转矩限制和必要时用于旋紧器自动脱开的措施。

这种旋紧器在原理上以枪式旋紧器的结构形式为基础，但是与公知的枪式旋紧器的结构部件相比，几乎仅仅在把手部位是一个整体明显更大的、大约为熨斗状的大壳体。这个旋紧器没有在上述意义上的自由终结的“端头”，而是在驱动单元上连接了减速器，该减速器又通向把手和设置在那里的压缩空气源接头。没有考虑不带马达驱动装置的旋紧器操作。气动转矩限制器的脱开精确度对于某些可靠性要求严格情况下的螺栓旋紧可能是不够的。

此外在实践中“Tohnichi”公司的手动操纵的转矩扳手是公知的，在其上安装气动马达并且合乎逻辑地被制造者或这种工具的推销商不是称为机动旋紧器，而是称为转矩扳手。这种转矩扳手首先可以实现螺栓的机动旋紧，接着以公知的方式采用同一个转矩扳手。这种器械的使用是笨重的，因为安装了压缩空气马达，相对来说尺寸较大并由此对于窄小的旋紧位置具有较差的可达到性。此外操作由此受到不利影响，即相对来说较重的压缩空气马达位于转矩扳手纵轴外侧相对较远的位置，使得使用者必须总要通过相应沉重的、令人疲劳的操纵来平衡这种偏心度，以防止工具围绕其纵轴的倾翻。

DE 25 20 250 A1和DE 296 18 817 U1分别给出了带有转矩限制器和棘轮传动的旋紧器，在此这些装置是唯一的设置在旋紧器上的转矩限制器。

发明内容

本发明的任务在于，创造一种马达驱动的手持式螺栓旋紧器，该旋紧器能够使工作更加麻利并快速地实现旋紧，同时还具有两级旋紧。

根据本发明，提出一种马达驱动的手持式螺栓旋紧器，带有一个与第一转矩限制器相配的驱动马达，还带有一个端头，该端头具有旋紧工具或者用来夹紧旋紧工具的夹头，在端头上棘轮传动机构和与棘轮传动机构相配的转矩限制器这样来设置，使手持式螺栓旋紧器构成一个可以手动操纵的转矩扳手，其可传递的转矩通过转矩限制器来确定。

换句话说本发明建议，在手持式螺栓旋紧器上通常具有的马达驱动与如同在转矩扳手上那样的、带有自身转矩限制器的附加棘轮传动相结合。在这里十分广义地把在一个旋转方向上实现旋紧转矩的传递而在相反方向上空转的各种传动装置称为“棘轮传动装置”，例如带有制动装置的齿环，该齿环可以固定或在一个方向上运动，这里这种棘轮传动装置在技术上经常被称为超越离合器。

通过按照本发明的建议能够实现，在将手持式螺栓旋紧器放置在螺栓上以后，螺栓的固定可以通过机动手持式螺栓旋紧器进行，直到其转矩限制器脱开，现在无需卸下手持式螺栓旋紧器，接着用这个手持式螺栓旋紧器可以调整或达到正确的转矩，即现在旋紧器的把手用来作为转矩扳手的把手，而且两个工作步骤“螺栓固定”和“螺栓调整”可以通过一个人在一个工序里不更换工具地进行，即转矩扳手的操作不是通过马达驱动来实现，而是通过手持式螺栓旋紧器的纯手动操作来实现，直到设置在端头上并与棘轮传动相匹配的第二转矩限制器脱开。

一方面用于机动操纵而另一方面用于手动操纵的手持式螺栓旋紧器的两个转矩限制器以典型的方法调整成不同的数值，使得无需在手持式螺栓旋紧器上进行调整和改变，旋紧就可以以两个不同的可以达到的转矩以及相应的两级旋紧而实现。

如果在下面所涉及的“转矩限制器”没有其它的解释，就总是指附加装在手持式螺栓旋紧器端头上的转矩限制器，而第一个、与手持式螺栓旋紧器的马达传动相配的转矩限制器被看作是内置的手持式螺栓旋紧器本来就存在的完整的组成部分，或者被看作是外部装置，例如供给气动螺栓拆卸器的空气压力。

这里手动操纵手持式螺栓旋紧器所构成的转矩扳手可以以公知的方法做成弯曲扳手或者构成弯曲梁，其中当以弯曲扳手构成转矩扳手时能够实现机械的调整，而当以弯曲梁构成转矩扳手时可以实现电气调整。

当达到理论或额定转矩时转矩限制器脱开，理论或额定转矩通常位于马达驱动的旋紧器的断开转矩之上。用这种方法可以实现二级旋紧，只要首先在旋紧器上本来就存在的断路器如同在马达驱动的手持式螺栓旋紧器情况下常见的一样，在给定的转矩时断开，这可以对应于理论转矩的约80％或90％。这一点例如可以在马达驱动的手持式螺栓旋紧器情况下通过传感器实现，传感器触发马达的断路。

紧接着第一次旋紧旋紧器可以不是电动的，而是手动操纵的如同转矩扳手一样的被应用，直到转矩限制器在第二次旋紧的范围内在100％的预调的理论旋紧转矩时断开，这个理论转矩不是在原来的手持式螺栓旋紧器上调整出来的，而是在转矩限制器上调整出来的。这个调整可以从制造者方面固定给出并由此保证操作的可靠性，但是具有优点的是，在使用者方面具有可调整性，使得手持式螺栓旋紧器能够以简便的方式去适应不同的旋紧条件。

通过所建议的手持式螺栓旋紧器能够明显地简化工作程序，因为使用者不必不断地操纵两个不同的器械。此外，由于不必持续使用机动手持式螺栓旋紧器的相对灵敏的机构，而是利用转矩扳手，起到保护这种相对较贵重而灵敏的工具的作用，使得其寿命延长。

按照本发明，转矩限制器和棘轮传动装置共同设置在旋紧器的端头上。以这种方法实现紧凑的组件，在组件中各独立的功能部件相互间最佳地调整且最佳地适配。

尤其是当端头可以更换地设置在旋紧器上时，能够实现可更换端头的公知优点。尤其是通过这种方法可以实现，现有旋紧器的基体用按照本发明造型的端头改装，使得旋紧器可以以相对价廉的方法通过附加功能而作为转矩扳手。

此外具有优点的是可以设有联结体，联结体一方面与端头的标准驱动轴连接，另一方面根据所采用的现有旋紧器的基体具有适配于其输出轴的接头。用这种方法按照本发明构成的端头可以大批量廉价地制造，在此以同样相对廉价的方法通过采用相应的联结体来适配于大量不同的旋紧器类型。此外尤其是端头的驱动轴也可以不用联结体而直接构成对于确定的驱动轴类型的连接，使得带有这种输出轴的旋紧器无需联结体就能够配备按照本发明的端头。

转矩限制器可以具有优点的以公知的方法构成弯曲元件，以便通过咔嚓声给使用者显示出达到给定的理论转矩，而且旋紧器的操纵可以以使用者公知的方式不需要适应地进行，包括所提及到的轻松性。

在通常的弯曲元件情况下，可转动地支承的固定体可转动地支承在工具柄处。与可传递转矩有关的被限制轴远离这个支承而设置。与此相反具有优点的是对于所建议的手持式螺栓旋紧器避免在这两个摆动或转动轴之间出现力臂，只要弯曲元件这样来支承，在这种形式的弯曲元件中所具有的可摆动的固定体围绕轴可摆动地支承，固定体相对于第二固定体夹紧原来的弯曲体，轴同时也是其可传递的转矩要被限制的轴。由此保证，操作者握住工具的这种方式不能对转矩限制器的断开转矩有影响，以改善断开转矩的精确度，因为精确度只取决于工具的设计状况，而不取决于工具的操作。

具有优点的是可以设置光学的指示器，指示器在达到给定的理论旋紧转矩时断开。在此特别简单而保证功能且价廉的可以是指示器以机械的方式被断开，例如通过旋紧器上的视窗里的色彩变化或通过轴向移动的销轴、摆动地支承的插销或以类似的方法实现。

相对于这种形式的机械指示器可以选择或附加使用电子指示器，该指示器在达到给定的理论旋紧转矩时产生信号。这个信号可以有线的或无线地，例如通过无线电传递到远离操纵者的中央控制器，中央控制器可以调整给定的旋紧值和/或旋紧转矩的大小，至少可以记录给定的理论转矩的到达。

然而这种形式的电子信号发生器的信号也可以通过电子电路为手持式螺栓旋紧器本身所利用，例如在达到给定的旋紧转矩时以电子的方法给出声学或光学的信号，例如通过指示灯或高频声信号。

对于这种形式的指示器可以选择或附加的通过电路利用信号发生器的电子信号，以便在正确地达到给定的旋紧值以后断开相关的声学或光学指示。用这种方法可以给工人辅助地提供对其工作的功能检测。例如在用五个螺栓旋紧轮胎时可以在进行了五次正确的旋紧以后指示器才被断开。因此对于工人可以简便而可靠地实现对其工作的检测，只要每次正确地旋紧轮胎以后显示认可信号或光学指示即可。

具有优点的是，机械的或电子的、光学的或声学的指示器可以设置在手持式螺栓旋紧器的端头上。因此指示器不仅只是最佳的在工人的视力和听力范围内设置，而且以这种方式还可以特别具有优点地使按照本发明构成的端头具有全部具有优点的功能和指示性，使得能够特别简便地改装现有的手持式螺栓旋紧器或通过整体更换具有全部功能的端头的方法，能够特别简便的修理手持式螺栓旋紧器。

如果手持式螺栓旋紧器由带有长形壳体的棒式旋紧器构成时，手持式螺栓旋紧器的操作相对于所提及的枪式旋紧器在手动操作时变得简便，因为棒式旋紧器是由类似市场上常见的、同样是棒式的转矩扳手构成的并且能够实现相应的熟悉的操作。

尤其当这种形式的棒式旋紧器带有拐角端头时，旋紧器的简便而高效的操纵不仅能够首先作为机动旋紧器而且接着作为转矩扳手，通过对于操作者尽可能微小的操作力，在此操作者可以在旋紧器上保持其操作，而无需变换手持式螺栓旋紧器或进行其他操作。

一种优越的对于难以达到的旋紧位置的可达到性可以通过设置在旋紧器端头上的扁平驱动装置来实现。这一点可以通过公知的方法通过在手持式螺栓旋紧器输出轴上或拐角端头上的插接实现，以便可以在条件受限制的情况下采用扁平驱动或者可以远离手持式螺栓旋紧器。为此可以选择特别紧凑的工具尺寸，使这种形式的扁平驱动可以直接内置在端头内。此外具有优点的是，可以采用开式的扁平驱动装置，例如为了在管子上实现旋紧。

市场上常见的蓄电池供电的旋紧器特别被应用于汽车内部的旋紧。这种旋紧器例如能够传递最大为15Nm的转矩。此外为了有利于轻便的手持性，壳体的构成在重量上是轻的，通常由塑料构成。本发明所建议的手持式螺栓旋紧器的壳体能够做得具有优点地与公知的壳体相比明显地抗弯，因为壳体不仅只是对于马达驱动单元的保护功能是适合的，而且因为壳体还得承受手动操纵时所要传递的力。

此外手持式螺栓旋紧器的把手具有优点的是做得不仅只用于操作驱动马达，例如带有控制马达的断开开关，而且这样来构成把手部位，使得整个手持式螺栓旋紧器可以如同纯粹的手动操作的旋紧器一样来操作。

通过特别抗弯的壳体能够传递很高的旋紧转矩，例如2倍或者甚至超过10倍的通过马达施加的转矩，在这种转矩下通常的机动手持式螺栓旋紧器将被损坏。通过这种蓄电池供电的手持式螺栓旋紧器结构相对于通常的15Nm旋紧转矩能够传递40，50，100或者超过150Nm的旋紧转矩。

如果能够保证壳体所需的抗弯强度，壳体可以由塑料、尤其是纤维强化塑料制成。但是壳体优选由金属材料制成，在此为有利于耐疲劳的操作优选由轻金属材料制成。

附图说明

下面通过图例详细描述本发明的实施例。图示为

图1  通过手持式螺栓旋紧器端头部位的截面图和

图2  沿着图1中线II-II的截面图。

具体实施方式

在图例中用1来表示手持式螺栓旋紧器的端头。端头1由拐角端头构成并固定在所谓的棒式旋紧器的棒式壳体上，在此壳体由轻金属合金材料制成，这种材料使得壳体具有很高的抗弯曲负荷强度。棒式旋紧器包括全部驱动单元，包括蓄电池或连接电源的接头、驱动马达、驱动马达的操纵开关并带有内置的转矩限制器，该转矩限制器以公知的方法限制由马达到驱动单元输出轴所能传递的转矩，例如对于马达通过断开马达，对于压缩空气马达通过工作气体的部分或全部旁路以及类似的方法。旋紧器本身是公知的，因此为了更清楚的表达在图例中仅仅画出了这种棒式旋紧器的手柄2端部。

端头1具有壳体3，在壳体内设有用于力转向的公知的直角布置。此外输出轴4设于端头1上，输出轴在其自由端构成四棱边并用来固定插接头。

输出轴4向后延长，在此驱动轴可以由一件或多件构成。此轴由端头1本身的壳体3延伸出去并延伸进尤其在图2中可以明显看出的转矩限制器5。这个转矩限制器类似于一般公知的转矩扳手构成所谓的弯曲扳手。转矩限制器具有棘轮传动机构6，通过转换开关7来选择转矩传递的工作方向，转矩限制器具有弯曲活节8，其弯曲体9夹紧在由弹簧10加载的第一固定体与第二固定体15之间。弹簧10通过调整螺栓11放松或张紧，以便可以调整弯曲活节8的预应力并由此调整转矩，在此转矩下产生弯曲活节8的弯曲。

固定体15围绕一个转动轴可转动地支承，此转动轴与输出轴4的轴线重合。通过这个固定体15的转动运动弯曲体9可以进行弯曲运动。因此固定体15的转动轴与传递转矩受限制的输出轴4重合，避免了固定体15的转动轴与这个转矩限定轴之间的杠杆臂。

这种形式的杠杆臂将可能由以下原因对转矩限制器5的断开转矩施加影响，即手持式螺栓旋紧器将适配于其手柄的不同位置并因此使使用者在其操作时在鱼际与拇指之间施加一个杠杆力，并由此将转矩导入手持式螺栓旋紧器，转矩作为剪切力作用于杠杆，这个杠杆出现在弯曲活节的固定体的支承与转矩限制轴之间。这种形式的影响在图示的手持式螺栓旋紧器中被消除，以便能够可靠并以较高的一致性保证转矩限制器5所调整的断开转矩，从而能够达到非常精确旋紧的目的。

在这种形式的实施例中转矩限制轴同时也是手持式螺栓旋紧器的输出轴4。当应用连接在自身输出轴与转矩限制轴之间的中间减速器的情况下保留所描述的有利功能，转矩限制轴与固定体15的转动轴重合。

例如当应用扁平驱动装置的情况下螺栓轴线不是如图示实施例那样与固定体15的转动轴重合。尽管如此转矩限制轴，即用来作为扁平驱动装置的驱动轴的输出轴与这个固定体15的转动轴重合，因此保留所描述的优点。

对于图示实施例的微不足道的变化，例如在固定体15的转动轴与转矩限制轴，如图中所示的输出轴之间存在很小的错位时所述优点仅以轻微减少的形式出现，因为两个所述轴之间的间距越小，由使用者所导入到工具上的杠杆力或剪切力对于转矩限制器5的断开转矩的影响就越小。

在所述实施例的变化中壳体3可以包围转矩限制器5，使得对于使用者来说在壳体外面仅可以看到调整螺栓11和转换开关7的操作手柄。

端头1通过手柄2上的联结体12来固定。联结体12具有壳体14，壳体一方面具有棒式旋紧器输出轴的连接措施，另一方面具有端头1驱动轴的连接措施。通过应用不同的联结体，端头可以被应用于不同类型的手持式螺栓旋紧器，或者相反在图示手柄2上通过应用相应的联结体得到许多不同结构端头的应用。

Claims (18)

1.马达驱动的手持式螺栓旋紧器，带有一个与第一转矩限制器相配的驱动马达，还带有一个端头(1)，该端头具有旋紧工具或者用来夹紧旋紧工具的夹头，在端头(1)上棘轮传动机构(6)和与棘轮传动机构(6)相配的转矩限制器(5)这样来设置，使手持式螺栓旋紧器构成一个可以手动操纵的转矩扳手，其可传递的转矩通过转矩限制器(5)来确定。

2.如权利要求1的手持式螺栓旋紧器，其特征为，端头(1)可以可更换地设置在其余旋紧器上。

3.如权利要求1或2的手持式螺栓旋紧器，其特征为，联结体(12)一方面与端头(1)的驱动轴连接，另一方面与马达的输出轴连接。

4.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，端头(1)由拐角端头构成，拐角端头输出轴相对于驱动轴构成直角。

5.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，转矩限制器(5)这样可调整地构成，使得传递的旋紧转矩可以调整到给定值。

6.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，转矩限制器(5)具有弯曲活节(8)，并带有固定在两个固定体之间的弯曲体(9)，在此固定体(15)与弯曲体(9)保持间距地、能够在固定体(15)与弯曲体(9)之间实现弯曲运动地，可转动地支承，在此这个固定体(15)的转动轴与轴(4)的轴线重合，其可传递的转矩通过转矩限制器(5)来限定。

7.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，光学指示器在达到给定的旋紧转矩时可以被断开。

8.如权利要求7的手持式螺栓旋紧器，其特征为，指示器可以机械式断开。

9.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，电信号发生器可以在达到给定的旋紧转矩时产生信号。

10.如权利要求9的手持式螺栓旋紧器，其特征为，电子回路与电信号发生器有效连接，在此回路在达到以给定旋紧转矩进行的预旋紧值以后触发声学和/或光学指示器。

11.如权利要求9或10的手持式螺栓旋紧器，其特征为，电子回路与电信号发生器有效连接，在此当接收到信号发生器的信号时开关断开声学和/或光学指示器。

12.如权利要求8至11之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，指示器设置在端头(1)上。

13.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，手持式螺栓旋紧器做成长形棒式旋紧器。

14.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为：在端头(1)上设有一扁平驱动装置。

15.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，手持式螺栓旋紧器具有为马达供电的无电缆电源。

16.如上述权利要求之一的手持式螺栓旋紧器，其特征为，容纳马达和驱动杆的管状壳体做得具有高抗弯强度，这种抗弯强度在手动操纵手持式螺栓旋紧器时能够比通过马达驱动传递明显更大的旋紧转矩到螺栓上，在此棒式壳体具有用于手动操纵手持式螺栓旋紧器的把手部位。

17.如权利要求16的手持式螺栓旋紧器，其特征为，壳体由金属材料构成。

18.如权利要求17的手持式螺栓旋紧器，其特征为，壳体由轻金属材料构成。

Images