CN113352261A - 一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手，涉及拆卸设备领域，包括：升降结构、转动结构和传动结构，传动结构包括主动齿轮和齿轮传动组，所述齿轮传动组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及传动齿轮，所述主动齿轮与第一齿轮啮合，所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮套设于同一传动轴上，所述传动齿轮设置于传动轴的下方且与第三齿轮啮合，所述传动齿轮与电动扳手的主轴传动连接；所述传动轴上套设有电磁扭矩离合器，所述电磁扭矩离合器与第三齿轮可拆卸连接，在本发明中通过电磁扭矩离合器实现检测电动扳手的扭矩，实现量化性的检测螺栓的扭矩，避免了人为主观的判断扭矩大小，方便操作人员快速判断。

Description

一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手

技术领域

本发明涉及拆卸设备领域，特别涉及一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手。

背景技术

当前轨道交通中新轨铺设、路轨更换和钢轨应力放散工程中，扣件螺栓、垫片及其他附件分配安装和扣件螺栓拧紧和松开是常见的操作步骤。

现有技术中，大多采用人工拧紧或者松开的方式，这种原始的方式费时费力，需要较大的工作量。在现有的基础上，有人开发出了可安装在载具上的电动扳手，用于安装、拆卸轨道沿途的螺栓、螺母等，方便快捷，省时省力。

现有技术中无法自动判断电动扳手能否合规的将螺杆安装到固定位置，只能由人工的根据经验或者观察进行判断，如螺栓超拧后，很有可能有较大的塑性变形从而使螺栓的强度降低；而螺栓不拧紧，则导致需要紧固的构件不能承载设计载荷，构件容易出现损毁的情况。

因此，现有产品中急需一种可解决上述的问题的电动扳手。

发明内容

本发明提供了一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其目的是为了解决的前述的电动扳手存在的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手，包括：

升降结构，包括顶板，所述顶板设置有穿过顶板的丝杠，所述丝杠螺接有滑动底板，所述滑动底板的下端面设置有电动扳手，所述丝杠带动滑动底板上下移动；

转动结构，包括两个平行设置的侧板，各所述侧板的上端与顶板固定连接，各所述侧板的底端设置有转动轴，至少一个转动轴上设置有非圆齿轮和一个与非圆齿轮啮合的主动齿轮轴；

传动结构，设置于滑动底板上，包括主动齿轮和齿轮传动组，所述齿轮传动组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及传动齿轮，所述主动齿轮与第一齿轮啮合，所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮套设于同一传动轴上，所述第三齿轮、传动齿轮为锥齿轮，所述传动齿轮设置于传动轴的下方且与第三齿轮啮合，所述传动齿轮与电动扳手的主轴传动连接；

所述传动轴上套设有电磁扭矩离合器，所述电磁扭矩离合器与第三齿轮可拆卸连接。

优选的，所述主动齿轮包括第一齿部和设置于第一齿部端部的第二齿部，所述第一齿轮与第一齿部啮合，所述第二齿轮与第二齿部啮合，所述第一齿轮的齿轮直径小于第二齿轮直径，所述第一齿部直径大于第二齿部直径，所述第一齿轮与传动轴、第二齿轮与传动轴之间分别设置有第一单向轴承和第二单向轴承，所述第一单向轴承与第二单向轴承转动方向相反。

优选的，所述升降结构还包括中板，所述中板设置在顶板与滑动板之间，所述丝杠穿过中板，所述中板上错位设置有引导柱和减震柱，所述引导柱的上端固定于顶板，所述引导柱的下端固定于滑动底板，所述减震柱包括本体和减震弹簧，所述本体的上端连接于中板，所述减震弹簧的一端连接于本体的下端，另一端连接于滑动底板。

优选的，所述电动扳手包括外壳，所述外壳内设置有主轴和套筒顶杆，所述主轴与第三齿轮传动连接，所述套筒顶杆远离主轴一端设置有双轴陀螺仪，所述双轴陀螺仪的下端设置有用于安装螺杆的安装部，所述外壳内还设置有冲击组件，所述冲击组件包括冲击块、从动冲击筒和压套，所述冲击块环设于主轴外缘，所述主轴的外表面设置有引导槽，所述引导槽为螺旋上升状，所述引导槽内设置有钢珠，所述冲击块可在钢珠的作用下沿引导槽向上运动，所述从动冲击筒与主轴传动连接，所述套筒顶杆与从动冲击筒卡合连接，所述压套设置于冲击块内，且压套的外缘与冲击块的内缘间隙配合、压套的内缘与主轴外缘固定连接，所述压套与冲击块之间有阻止两者靠近的作用力。

优选的，所述应用扭矩差值传动机构的电动扳手还包括支架，所述支架包括定位梁和两个平行设置的横梁，所述定位梁设置在电动扳手升降路径的一侧，在定位梁上设置有传感器，所述横梁上设置有用于穿过转动轴的轴承。

优选的，所述套筒顶杆位于双轴陀螺仪一端套设有高度定位元件，所述传感器用于检测所述高度定位元件位置。

优选的，所述齿轮传动组为两组，两组齿轮传动组与同一个主动齿轮啮合。

优选的，所述所述非圆齿轮为半圆齿轮。

优选的，所述第三齿轮与主轴之间通过摆线针轮减速箱连接。

优选的，所述套筒顶杆套设于从动冲击筒内，所述从动冲击筒在侧壁设置有竖直方向的腰型槽，所述套筒顶杆设置顶杆销，所述顶杆销位于腰型槽内且可在腰型槽中上下移动，所述从动冲击筒内设置有从动弹簧，所述从动弹簧一端与主轴抵接，另一端与套筒顶杆抵接。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

在本发明中通过电磁扭矩离合器检测传动轴的扭矩，进而实现检测电动扳手的扭矩，实现量化性的检测螺栓的扭矩，避免了人为主观的判断扭矩大小，更加精准、精确，也方便操作人员快速判断。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的升降结构示意图；

图3是本发明的传动结构剖视图；

图4是本发明的电动扳手剖视图；

图5是本发明的安装在支架时部分结构示意图。

【附图标记说明】

1-升降结构、11-顶板、12-丝杠、13-滑动底板、14-电动扳手、15-中板、16-引导柱、17-减震柱、141-外壳、142-主轴、143-套筒顶杆、144-双轴陀螺仪、145-安装部、146-冲击组件、1461-冲击块、1462-从动冲击筒、1463-压套、1464-引导槽、1465-钢珠、147-从动弹簧、148-高度定位元件、149-摆线针轮减速箱；

2-转动结构、21-侧板、22-转动轴、23-非圆齿轮、24-主动齿轮轴；

3-传动结构、31-主动齿轮、32-齿轮传动组、321-第一齿轮、322-第二齿轮、323-第三齿轮、324-传动齿轮、325-传动轴、326-电磁扭矩离合器、327-第一单向轴承、328-第二单向轴承；

4-支架、41-定位梁、42-横梁、43-传感器、44-轴承。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的问题，提供了一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手。

如图1-5所示，本发明的实施例提供了一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手，包括升降结构1，用于升降电动扳手14；转动结构2，用于带动升降结构1转动进而带动电动扳手14转动；传动结构3，用于驱动电动扳手14工作。

具体而言，升降结构1包括顶板11、在顶板11设置有穿过顶板11的丝杠12，在丝杠12上螺接有滑动底板13，滑动底板13可以被丝杠12带动实现升降。丝杠12与丝杠电机(图中未示出)传动连接，丝杠电机可以通过正反转的方式实现滑动底板13的升降。

进一步的，升降结构1还包括中板15，该中板15设置在顶板11与滑动底板13之间，前述的丝杠12穿过中板15，中板15与丝杠12连接，中板15与丝杠12在纵向上位置固定。在中板15上设置错位设置有引导柱16和减震柱17，其中引导柱16的上端固定于顶板11，下端穿过滑动底板13并通过固定件将引导柱16与中板15固定，避免滑动底板13在工作中与引导柱16发生脱离。前述的减震柱17包括本体和设置本体上的减震弹簧，减震弹簧一端与本体连接，另一端与滑动底板13连接。在本实施例中减震柱17的作用是避免滑动底板13在升降过程中由于升降结构1升降过快造成螺杆与螺母的螺纹错位，减震柱17存在缓冲的作用力，可在一定程度上修正螺杆与螺母无法对准的情况，特别是在电动扳手14工作产生振动时，有较好的纠偏效果。

前述的转动结构2包括两个平行设置的侧板21，各侧板21将前述的顶板11夹设在两侧板21之间，侧板21的顶端与顶板11固定连接。在侧板21的底端设置有转动轴22，优选的，侧板21的上部为矩形，下部为倒三角形，转动轴22设置在倒三角形的顶点处。在至少一个转动轴22上设置有一个非圆齿轮23和与非圆齿轮23啮合的主动齿轮轴24，主动齿轮轴24通过电机驱动。

前述的传动结构3设置在滑动底板13上，包括主动齿轮31和齿轮传动组32，其中齿轮传动组32包括第一齿轮321、第二齿轮322第三齿轮323和传动齿轮324，第一齿轮321、第二齿轮322和第三齿轮323套设于同一传动轴325上，三者转动的角速度相同。主动齿轮31与第一齿轮321啮合并传递动力。第三齿轮323、传动齿轮324均为锥齿轮，传动齿轮324设置在传动轴325的下方，并与第三齿轮323啮合。主动齿轮31通过传动轴325将动力传递至第三齿轮323，第三齿轮323与传动齿轮324将力的传动方向变为竖直。传动齿轮324与电动扳手14的主轴142传动连接，实现将主动齿轮31向电动扳手14的传递转动。

在传动轴325上套设有电磁扭矩离合器326，电磁扭矩离合器326与第三齿轮323可拆卸连接。在本发明中，电磁扭矩离合器326测量传动轴325的扭矩，也就是间接的测量了电动扳手14的扭矩，可以根据电动扳手14的扭矩得出螺栓的扭矩，解决了现有技术中螺栓无法测量扭矩的问题，能够更加直接的判断螺栓的安装是否安装合规，避免了螺杆因超拧或者少拧造成的风险。

在一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手中还包括支架4，该支架4可以是单独的结构，也可以是依托在载具上的支架4，支架4包括定位梁41和两个平行设置的横梁42，其中，横梁42上设置有可支撑转动轴22的轴承44。当主动齿轮轴24带动非圆齿轮23转动时，转动结构2以轴承44为转动点进行转动，起到调整电动扳手14方向的作用。

优选的，非圆齿轮23为半圆齿轮，非圆齿轮23角度的大小决定电动扳手14转动的角度，在本实施例中，电动扳手14转动九十度，即由竖直状态转动至水平状态，待机，准备下一次工作。

在前述的定位梁41上设置有传感器43。优选的，定位梁41设置在电动扳手14升降路径的一侧，便于对电动扳手14的高度进行检测。

前述的电动扳手14包括外壳141，在外壳141内设置有套筒顶杆143和与传动齿轮324连接的主轴142，在套筒顶杆143远离主轴142一端设置有双轴陀螺仪144，双轴陀螺仪144的下端设置有用于安装螺杆的安装部145。在本实施例中，主轴142与套筒顶杆143传动连接，驱动套筒顶杆143带动安装部145工作。

更进一步的，为了避免螺杆在安装过程中，出现螺纹错位的情况，在电动扳手14中还设置了冲击组件146，该冲击组件146包括冲击块1461、从动冲击筒1462和压套1463，其中，冲击块1461环设于主轴142的外缘，冲击块1461可以在主轴142的轴向移动，在主轴142的外表面设置有引导槽1464，该引导槽1464为螺旋上升状，在本实施例中，引导槽1464为两个。引导槽1464内设置有钢珠1465，在主轴142的转动下，钢珠1465推动冲击块1461向上运动，当冲击块1461位于引导槽1464的顶端时，钢珠1465与冲击块1461发生脱离，钢珠1465回落于引导槽1464的底端，冲击块1461缺少钢珠1465的支撑，在重力的作用下，向下掉落。

前述的从动冲击筒1462与主轴142传动连接，套筒顶杆143与从动冲击筒1462卡合连接，前述的压套1463设置在冲击块1461内，且压套1463的外缘与冲击块1461的内缘间隙配合，压套1463的内缘与主轴142的外缘固定连接。在压套1463与冲击块1461之间具有阻止两者靠近的作用力。该作用力可以通过弹簧等弹性元件实现。

套筒顶杆143套设于从动冲击筒1462内，从动冲击筒1462在侧壁上设置有竖直方向的腰型槽，套筒顶杆143的侧壁设置有顶杆销，从动冲击筒1462与套筒顶杆143装配后，顶杆销位于腰型槽内且可以在腰型槽内进行移动，在从动冲击筒1462内设置有从动弹簧147，从动弹簧147一端与主轴142抵接，另一端与套筒顶杆143抵接。

当冲击块1461下落时，对从动冲击筒1462产生撞击力，进而使得安装部145也获得撞击力，安装在安装部145的螺杆在撞击力的作用下，发生一次振动，矫正螺母与螺杆螺纹错位的情况。为了避免冲击块1461产生过大的撞击力，直接将螺纹破坏，从动弹簧147可缓解该撞击力，并将该撞击力经由从动弹簧147缓慢释放，避免了螺纹被破坏。

此外，在主轴142与第三齿轮323之间还设置有摆线针轮减速箱149用于减速，也减缓了冲击块1461沿主轴142上升的频率，间接的避免了冲击块1461频繁的产生撞击力。

进一步的，在套筒顶杆143位于双轴陀螺仪144的一端设置有高度定位元件148，该高度定位元件148作为传感器43的触发条件，便于传感器43检测安装部145的高度，优选的高度定位元件148贴合安装部145的上端面设置。

在本发明中，电磁扭矩离合器326用于检测螺杆的扭矩，传感器43与高度定位元件148用于检测安装部145的下降高度，只有扭矩和下降高度均符合要求，才是一次合规的安装。

而在安装过程中，冲击块1461间接的对安装部145产生撞击力，有助于将存在螺纹错位的螺杆撞击至适当的位置，无须对其螺母和螺杆采用预安装，进一步的减轻了工作量。

考虑到在电动扳手14安装在支架4上，安装部145需要在较小的空间内调整方向以便将螺母与螺杆对齐，因此采用了双轴陀螺仪144，双轴陀螺仪144具有体积小的特点，更加适应狭小的工作空间，满足不同工况的要求。

在一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手中，还对传动结构3进行了更进一步的改进，其改进点在于：前述的主动齿轮31包括第一齿部和设置于第一齿部的第二齿部，第一齿部与前述的第一齿轮321啮合，第二齿部与前述的第二齿轮322啮合，第一齿轮321与第二齿轮322的齿轮直径不同，在第一齿轮321与传动轴325、第二齿轮322与传动轴325之间分别设置有第一单向轴承327和第二单向轴承328，第一单向轴承327与第二单向轴承328的转动方向相反。

优选的，在本实施例中，齿轮传动组32设置有两组，两组中的第一齿轮321分别与主动齿轮31啮合。

在本实施例中，第一齿轮321的齿轮直径小于第二齿轮322直径，第一齿部大于第二齿部直径。第一单向轴承327可反向转动，第二单向轴承328可正向转动。

当主动齿轮31正向转动时，由第一单向轴承327带动传动轴325进行正向转动，此时第二单向轴承328在正向空转，无法将传动传递至传动轴325，又由于第一齿轮321直径小于第二齿轮322直径，导致传动轴325传动速度更快。

当主动齿轮31反向转动时，由第二单向轴承328带动传动轴325在反向转动，此时第一单向轴承327在反向空转，无法将传动传递至传动轴325，由于第一齿轮321直径小于第二齿轮322直径，导致传动轴325的传动速度更慢。

当将主动齿轮31反向转动定义为旋松方向、将主动齿轮31正向转动定义为旋紧方向时，能够快速旋紧，慢速旋松，实现低扭矩值旋紧，高扭矩值旋松，节省了电动扳手14的工作时间，提升了工作效率，也符合螺杆在安装、拆卸中的操作要求。

一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手还包括控制系统，控制系统用于收集和发送指令，其中控制系统用于驱动丝杠电机、主动齿轮轴24、主动齿轮31、电磁扭矩离合器326、传感器43，并将各指令传递至相应部件。

一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手的工作原理如下：

通过支架4将本发明固定于载具，并通过载具移动至靠近需要旋紧螺杆的螺母处，此时，电动扳手14通过转动结构2由水平状态转动至竖直状态，调整升降结构1，使得安装部145位于螺母的上方，继续移动载具，将安装部145移动至螺母的上方，调整双轴陀螺仪144保持竖直状态，将螺杆安装至安装部145内，控制系统控制升降结构1下降的同时控制传动结构3进行旋紧，工作时，传感器43检测高度定位元件148的高度、电磁扭矩离合器326检测安装部145的扭矩，冲击组件146对安装部145间隔性对产生冲击力，保证螺母与螺杆螺纹对准。当传感器43检测到高度定位元件148、电磁扭矩离合器326检测到安装部145的扭矩合规，完成螺杆旋紧。当传感器43未检测到高度定位元件148和/或电磁扭矩离合器326的扭矩不合规时，本发明仍旧保持工作状态，在此状态期间，冲击组件146对螺母和螺栓进行冲击，起到纠偏作用，直至两者检测合格。

当安装完毕后，丝杠12反转带动升降结构1上升，安装部145与螺杆脱离上升，快速的将电动扳手14升起，准备第二次连续安装。

由于在安装过程中，螺栓的高度一致，故此不要需要将电动扳手14通过转动结构2收起，仅需要调整升降结构1即可。在全部安装完毕后，才需要通过转动结构2将电动扳手14收起。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用扭矩差值传动机构的电动扳手，包括：

升降结构(1)，包括顶板(11)，所述顶板(11)设置有穿过顶板(11)的丝杠(12)，所述丝杠(12)螺接有滑动底板(13)，所述滑动底板(13)的下端面设置有电动扳手(14)，所述丝杠(12)带动滑动底板(13)上下移动；

转动结构(2)，包括两个平行设置的侧板(21)，各所述侧板(21)的上端与顶板(11)固定连接，各所述侧板(21)的底端设置有转动轴(22)，至少一个转动轴(22)上设置有非圆齿轮(23)和一个与非圆齿轮(23)啮合的主动齿轮轴(24)；

传动结构(3)，设置于滑动底板(13)上，包括主动齿轮(31)和齿轮传动组(32)，所述齿轮传动组(32)包括第一齿轮(321)、第二齿轮(322)、第三齿轮(323)以及传动齿轮(324)，所述主动齿轮(31)与第一齿轮(321)啮合，所述第一齿轮(321)、第二齿轮(322)和第三齿轮(323)套设于同一传动轴(325)上，所述第三齿轮(323)、传动齿轮(324)为锥齿轮，所述传动齿轮(324)设置于传动轴(325)的下方且与第三齿轮(323)啮合，所述传动齿轮(324)与电动扳手(14)的主轴(142)传动连接；

其特征在于：所述传动轴(325)上套设有电磁扭矩离合器(326)，所述电磁扭矩离合器(326)与第三齿轮(323)可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述主动齿轮(31)包括第一齿部和设置于第一齿部端部的第二齿部，所述第一齿轮(321)与第一齿部啮合，所述第二齿轮(322)与第二齿部啮合，所述第一齿轮(321)的齿轮直径小于第二齿轮(322)直径，所述第一齿部直径大于第二齿部直径，所述第一齿轮(321)与传动轴(325)、第二齿轮(322)与传动轴(325)之间分别设置有第一单向轴承(327)和第二单向轴承(328)，所述第一单向轴承(327)与第二单向轴承(328)转动方向相反。

3.根据权利要求1所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述升降结构(1)还包括中板(15)，所述中板(15)设置在顶板(11)与滑动板之间，所述丝杠(12)穿过中板(15)，所述中板(15)上错位设置有引导柱(16)和减震柱(17)，所述引导柱(16)的上端固定于顶板(11)，所述引导柱(16)的下端固定于滑动底板(13)，所述减震柱(17)包括本体和减震弹簧，所述本体的上端连接于中板(15)，所述减震弹簧的一端连接于本体的下端，另一端连接于滑动底板(13)。

4.根据权利要求3所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述电动扳手(14)包括外壳(141)，所述外壳(141)内设置有主轴(142)和套筒顶杆(143)，所述主轴(142)与第三齿轮(323)传动连接，所述套筒顶杆(143)远离主轴(142)一端设置有双轴陀螺仪(144)，所述双轴陀螺仪(144)的下端设置有用于安装螺杆的安装部(145)，所述外壳(141)内还设置有冲击组件(146)，所述冲击组件(146)包括冲击块(1461)、从动冲击筒(1462)和压套(1463)，所述冲击块(1461)环设于主轴(142)外缘，所述主轴(142)的外表面设置有引导槽(1464)，所述引导槽(1464)为螺旋上升状，所述引导槽(1464)内设置有钢珠(1465)，所述冲击块(1461)可在钢珠(1465)的作用下沿引导槽(1464)向上运动，所述从动冲击筒(1462)与主轴(142)传动连接，所述套筒顶杆(143)与从动冲击筒(1462)卡合连接，所述压套(1463)设置于冲击块(1461)内，且压套(1463)的外缘与冲击块(1461)的内缘间隙配合、压套(1463)的内缘与主轴(142)外缘固定连接，所述压套(1463)与冲击块(1461)之间有阻止两者靠近的作用力。

5.根据权利要求4所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述应用扭矩差值传动机构的电动扳手还包括支架(4)，所述支架(4)包括定位梁(41)和两个平行设置的横梁(42)，所述定位梁(41)设置在电动扳手(14)升降路径的一侧，在定位梁(41)上设置有传感器(43)，所述横梁(42)上设置有用于穿过转动轴(22)的轴承(44)。

6.根据权利要求5所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述套筒顶杆(143)位于双轴陀螺仪(144)一端套设有高度定位元件(148)，所述传感器(43)用于检测所述高度定位元件(148)位置。

7.根据权利要求5所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述齿轮传动组(32)为两组，两组齿轮传动组(32)与同一个主动齿轮(31)啮合。

8.根据权利要求1所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述所述非圆齿轮(23)为半圆齿轮。

9.根据权利要求4所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述第三齿轮(323)与主轴(142)之间通过摆线针轮减速箱(149)连接。

10.根据权利要求4所述的应用扭矩差值传动机构的电动扳手，其特征在于：所述套筒顶杆(143)套设于从动冲击筒(1462)内，所述从动冲击筒(1462)在侧壁设置有竖直方向的腰型槽，所述套筒顶杆(143)设置顶杆销，所述顶杆销位于腰型槽内且可在腰型槽中上下移动，所述从动冲击筒(1462)内设置有从动弹簧(147)，所述从动弹簧(147)一端与主轴(142)抵接，另一端与套筒顶杆(143)抵接。

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