CN115213857A - 一种自带调速功能的电动定扭工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自带调速功能的电动定扭工具，涉及电动定扭工具技术领域，其包括：离合器装置、减速器、用于驱动离合器装置转动的动力装置、壳体、磁性开关、感应器以及控制装置，离合器装置、减速器以及动力装置依次连接、且均设于壳体内，减速器、动力装置以及感应器均与控制装置连接；当离合器装置的转动扭矩达到预设扭矩时，离合器装置的垫片可脱离减速器的输出端并沿轴向前移，当离合器装置的扭矩低于预设扭矩时，垫片可在离合器装置的弹性件作用下复位，磁性开关设于垫片上，感应器设于壳体上，感应器用于感应磁性开关的磁场变化、以向控制装置输送信号。本装置可在不增加额外配件的情况下，实现定扭电动工具的精确定扭。

Description

一种自带调速功能的电动定扭工具

技术领域

本发明涉及电动定扭工具技术领域，更具体地说，涉及一种自带调速功能的电动定扭工具。

背景技术

现有技术中，定扭电动扳手通常由马达动力单元、主控驱动单元、扭矩输出及监测单元、警报单元以及电池单元组成。定扭电动扳手的本体通过主控驱动单元驱动无刷电机进行扭力输出，当扭矩输出和监测单元达到设定的扭矩值时，主控电路对信号进行判定，进而控制无刷电机停止转动、以输出并显示相应的警示信号。如否，则输出对应状态的报警，表示扭矩未达标，提醒操作人员其为重复拧紧、未达到扭矩值、滑牙、浮锁等影响扭矩输出的状态。电动扳手的转速调节原理为：在无刷电机驱动过程中，通过设置不同占空比以调节电机的转动速度。

目前，电动工具转速的调节通常使用的方式有：定扭电动工具搭配额外的调速控制器，需要调速时连接调速控制器进行调节，使得定扭电动工具本身需要增加与调速控制器连接的专用接口、调速用的控制电路、按钮以及显示屏等，导致定扭电动工具的制作成本增加。并且，定扭电动工具需要通过增加的通讯端口如无线WiFi、蓝牙等，连接上位机软件进行软件调节速度，会额外增加配件和设计成本。

综上所述，如何在无需增加额外的配件的情况下，实现定扭电动工具的精确定扭，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种自带调速功能的电动定扭工具，可在不增加额外配件的情况下，实现定扭电动工具的精确定扭。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自带调速功能的电动定扭工具，包括：用于带动螺钉进行打钉操作的离合器装置、减速器、用于驱动所述离合器装置转动的动力装置、壳体、磁性开关、感应器以及控制装置，所述离合器装置、所述减速器以及所述动力装置依次连接、且均设于所述壳体内，所述减速器、所述动力装置以及所述感应器均与所述控制装置连接；

当所述离合器装置的转动扭矩达到预设扭矩时，所述离合器装置的垫片可脱离所述减速器的输出端并沿轴向前移，当所述离合器装置的扭矩低于所述预设扭矩时，所述垫片可在所述离合器装置的弹性件作用下复位，所述磁性开关设于所述垫片上，所述感应器设于所述壳体上，所述感应器用于感应所述磁性开关的磁场变化、以向所述控制装置输送信号。

优选的，所述离合器装置包括与所述减速器的输出轴连接的转动轴、套设于所述转动轴前端的自锁套、设于所述转动轴后端的与所述减速器配合转动的所述垫片以及绕设于所述转动轴外周部的所述弹性件，所述弹性件设于所述自锁套的中部凸台和所述垫片之间。

优选的，所述动力装置为驱动马达。

优选的，还包括用于控制所述驱动马达正反转的正反转开关，所述正反转开关和所述控制装置连接。

优选的，还包括用于向所述驱动马达供电的电池和用于控制所述驱动马达的转速档位的主开关，所述电池和所述主开关均与所述驱动马达连接。

优选的，所述壳体的前端设有用于显示所述驱动马达是否为上电状态的前置LED灯，所述壳体的后端设有用于显示所述驱动马达的正反转情况的显示装置和用于保护所述显示装置的透明灯罩。

优选的，所述控制装置包括用于检测并判断所述转动轴的转动扭矩的第一部和用于检测并判断所述转动轴的旋转角度的第二部，所述第一部和所述第二部均与报警装置连接。

优选的，所述报警装置包括显示灯和蜂呜器。

优选的，所述减速器前端设有钢珠，所述垫片沿周向设有环形槽，所述钢珠可沿所述环形槽滚动，所述环形槽上等间隔设有至少两个弧形凸台，所述减速器通过所述钢珠与所述垫片连接，当所述离合器装置的扭矩达到所述预设扭矩时，所述钢珠跳脱某一所述弧形凸台进入下一所述弧形凸台。

在使用本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具时，控制装置可控制动力装置运行，动力装置向减速器传递扭矩，减速器可对转速进行调节、再将扭矩传递至离合器装置，以驱动离合器装置运行。当离合器装置的转动扭矩达到预设扭矩时，离合器装置的垫片可脱离减速器的输出端并沿轴向前移，垫片向前移动时可带动磁性开关前移。在磁性开关向前移动的过程中会引起磁场变化，感应器可实时感应到磁场变化、以实时获取离合器装置的扭矩变化，感应器可向控制装置传递该信号，进而调节动力装置的扭矩。

而后，当离合器装置的转动扭矩低于预设扭矩时，垫片可在离合器装置的弹性件作用下复位，垫片向后移动时可带动磁性开关后移，感应器可实时感应到磁场变化、以实时获取离合器装置的扭矩变化，感应器可向控制装置传递该信号，进而调节动力装置的扭矩。最终可使离合器装置在转动的同时前后往复运动，有效带动螺钉进行打钉操作。

综上所述，本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具，可在不增加额外配件的情况下，实现定扭电动工具的精确定扭。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具的爆炸图；

图2为自带调速功能的电动定扭工具的剖面图；

图3为显示装置和透明灯罩的结构示意图。

图1-图3中：

1为离合器装置、11为垫片、12为弹性件、13为转动轴、14为自锁套、2为减速器、21为钢珠、3为动力装置、4为壳体、41为前置LED灯、42为透明灯罩、43为显示装置、44为蜂鸣器、5为磁性开关、6为感应器、7为正反转开关、8为主开关、9为控制装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种自带调速功能的电动定扭工具，可在不增加额外配件的情况下，实现定扭电动工具的精确定扭。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具的爆炸图；图2为自带调速功能的电动定扭工具的剖面图；图3为显示装置和透明灯罩的结构示意图。

本具体实施例提供了一种自带调速功能的电动定扭工具，包括：用于带动螺钉进行打钉操作的离合器装置1、减速器2、用于驱动离合器装置1转动的动力装置3、壳体4、磁性开关5、感应器6以及控制装置9，离合器装置1、减速器2以及动力装置3依次连接、且均设于壳体4内，减速器2、动力装置3以及感应器6均与控制装置9连接；

当离合器装置1的转动扭矩达到预设扭矩时，离合器装置1的垫片11可脱离减速器2的输出端并沿轴向前移，当离合器装置1的扭矩低于预设扭矩时，垫片11可在离合器装置1的弹性件12作用下复位，磁性开关5设于垫片11上，感应器6设于壳体4上，感应器6用于感应磁性开关5的磁场变化、以向控制装置9输送信号。

需要说明的是，可以将感应器6设置为高精度霍尔芯片，通过高精度霍尔芯片和磁性开关5配合检测离合器装置1运行时导致的磁场变化，进而便于控制装置9控制动力装置3的输出和停转。也即磁性开关5相对霍尔芯片作平面运动，引起的磁场变化可确定信号反馈的强度和时间，用作判定扭矩是否达到的标准。因此，本装置可以在无需增加额外的配件和设计成本的情况下精确定扭。

可以在实际运用过程中，根据实际情况和实际需求，对离合器装置1、减速器2、动力装置3、壳体4、磁性开关5、感应器6以及控制装置9的形状、结构、尺寸、材质、位置等进行确定。

在使用本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具时，控制装置9可控制动力装置3运行，动力装置3向减速器2传递扭矩，减速器2可对转速进行调节、再将扭矩传递至离合器装置1，以驱动离合器装置1运行。当离合器装置1的转动扭矩达到预设扭矩时，离合器装置1的垫片11可脱离减速器2的输出端并沿轴向前移，垫片11向前移动时可带动磁性开关5前移。在磁性开关5向前移动的过程中会引起磁场变化，感应器6可实时感应到磁场变化、以实时获取离合器装置1的扭矩变化，感应器6可向控制装置9传递该信号，进而调节动力装置3的扭矩。

而后，当离合器装置1的转动扭矩低于预设扭矩时，垫片11可在离合器装置1的弹性件12作用下复位，垫片11向后移动时可带动磁性开关5后移，感应器6可实时感应到磁场变化、以实时获取离合器装置1的扭矩变化，感应器6可向控制装置9传递该信号，进而调节动力装置3的扭矩。最终可使离合器装置1在转动的同时前后往复运动，有效带动螺钉进行打钉操作。

综上所述，本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具，可在不增加额外配件的情况下，实现定扭电动工具的精确定扭。

在上述实施例的基础上，优选的，离合器装置1包括与减速器2的输出轴连接的转动轴13、套设于转动轴13前端的自锁套14、设于转动轴13后端的与减速器2配合转动的垫片11以及绕设于转动轴13外周部的弹性件12，弹性件12设于转动轴13的中部凸台和垫片11之间。其中，可以在转动轴13的前端设置用于容纳批头或工具头的内孔，自锁套14用于固定该批头或该工具头，批头或工具头转动时可带动待装配的螺钉转动，进而实现拧紧或拧松操作。

需要说明的是，控制装置9可控制动力装置3运行，减速器2可对动力装置3的扭矩进行调节，而后，减速器2的输出轴可同步驱动转动轴13转动，转动轴13转动时可带动自锁套14转动，自锁套14转动时可实现螺钉的拧紧或松开。当离合器装置1的转动扭矩达到预设扭矩时，垫片11可脱离减速器2的输出端并沿轴向前移、以压缩弹性件12，压缩的弹性件12可为垫片11的复位过程提供推动力。

优选的，动力装置3为驱动马达，通过控制驱动马达的电流大小即可调节驱动马达的转动扭矩。

优选的，还包括用于控制驱动马达正反转的正反转开关7，正反转开关7和控制装置9连接。通过利用正反转开关7对驱动马达进行旋转方向的调节，以控制离合器装置1拧紧或松开螺钉。

优选的，还包括用于向驱动马达供电的电池45和用于控制驱动马达的转速档位的主开关8，电池45和主开关8均与驱动马达连接。

因此，按下主开关8即可启动驱动马达，使驱动马达得电运行。并且，可以在主开关8上设置多种档位，以改变驱动马达的转速和扭矩，调节离合器装置1的转速和扭矩。本装置细分转速档位，可按客户需求进行设置，满足各种类型电动工具的转速需求，使工具效能更高、更智能更耐用。

优选的，壳体4的前端设有用于显示驱动马达是否为上电状态的前置LED灯41，壳体4的后端设有用于显示驱动马达的正反转情况的显示装置43和用于保护显示装置43的透明灯罩42。

需要说明的是，轻按主开关8上电，以使驱动马达上电，LED灯41亮起，并且，可以轻按主开关8的固定时间进入调速控制模式。例如，在特定的设置模式内，通过按动主开关8的次数，进行档位调节。每种控制模式内都设定有固定的档位，比如1-7档转速、两档开关无极/两段变速等，且调节次数和档位可通过显示装置43的闪烁次数进行表示。本装置具有通断、调速、换向功能，操作人员通过调节控制正反转开关7和主开关8即可进入调速模式。

还需要说明的是，显示装置43可以包括两个后置LED灯(一个亮红灯一个亮绿灯)，当驱动马达正转时，两个后置LED灯亮起(不闪)，并且和主开关8的按动次数相同。当驱动马达反转时，两个后置LED灯依次闪烁(红绿交替闪烁)，并与主开关8的按动次数无关。另外，显示装置43还可以具备下述功能，例如，当离合器装置1的转动扭矩达到设置扭矩，动力装置3自动停机，离合器装置1的扭矩不继续上升时，显示装置43中的绿色灯会亮起；若工作状态下的主开关8提前释放，无法到达预设扭矩时，显示装置43中的红色灯会亮起、并发出报警信号；当电池45电压低于设定值时，显示装置43中的红色灯会持续闪烁、并发出报警信号。

在上述实施例的基础上，优选的，控制装置9包括用于检测并判断转动轴13的转动扭矩的第一部和用于检测并判断转动轴13的旋转角度的第二部，第一部和第二部均与报警装置连接。通过增加报警装置，可将第一部和第二部的检测信息和判定结果实时传递至控制装置9、并进行相应报警操作。

优选的，报警装置包括显示灯和蜂鸣器44。

需要说明的是，本装置可进行拧紧判定与报警，也即在正转状态启动工具后，转动轴13、自锁套14以及垫片11会在很短时间内达到设定扭矩，进而带动磁性开关5前后移动，以引起感应器6毫秒级信号，控制装置9除了对信号进行扭矩值是否达到的判定，还可以对转动轴13的旋转角度值进行判定，如果转动轴13的旋转角度值小于设定的重复拧紧标准值，则判定为重复拧紧并发出报警，报警信息为显示灯亮红灯，蜂鸣器44鸣笛报警，以提醒操作人员进行检修。

拧紧结果判定过程为：通过正反转开关7调整转动轴13的输出旋转方向，在正转状态下，按压主开关8，启动控制装置9运行，并驱动动力装置3输出扭矩。当离合器装置1的输出扭矩达到设定值时，离合器装置1的垫片11产生向前的位移，此位移推动磁性开关5前移，以引起感应器6(霍尔开关)产生毫秒级信号，控制装置9对信号的波动时间和变化进行判定，以判断出是否完成目标扭矩的输出。并将结果通过报警装置的显示灯和蜂鸣器44进行反馈。

提前停机判定与报警过程为，在正转状态下，按动主开关8启动动力装置3，以驱动离合器装置1输出扭矩。如在拧紧过程中，提前松开主开关8，动力装置3停转，而此时的感应器6无信号反馈至控制装置9，此时判定为拧紧不合格操作、并进行报警。

优选的，减速器2前端设有钢珠21，垫片11沿周向设有环形槽，钢珠21可沿环形槽滚动，环形槽上等间隔设有至少两个弧形凸台，减速器2通过钢珠21与垫片11连接，当离合器装置1的扭矩达到所述预设扭矩时，钢珠21跳脱某一弧形凸台进入下一弧形凸台。其中，可以在环形槽上等间隔设置三个弧形凸台，以便于加工制作，也可确保钢珠21和弧形凸台的配合效果。

需要说明的是，本装置的输出结构包括动力装置3和减速器2，减速器2前端通过钢珠21与垫片11连接输出旋转动作。离合器装置1主要由弹性件12的弹簧强度控制扭矩范围，针对不同扭矩需求可选用对应强度的弹性件12。离合器在工作时，垫片11在减速器2的驱动下带动转动轴13运动，当转动轴13扭矩达到设定值时，垫片11与减速器2输出端脱离并轴向前移，垫片11脱离钢珠21后进入下一旋转位置。在垫片11下方设有磁性开关5，磁性开关5在垫片11带动下，产生位移并引起磁场变化。在磁性开关5下方还设有一个固定距离的感应器6正对磁性开关5，以对磁场变化进行精确监测。

为了进一步说明本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具的使用方法，接下来进行举例说明。

1、每当轻按下主开关8时，前置LED灯41会亮起，此状态仅为上电状态，动力装置3不启动。维持此状态一定时间，如维持5秒后，本装置即可进入相应的转速设置模式；

2、进入调速模式后，按动主开关8设定档位。主开关8的按动次数可通过显示装置43的闪烁次数进行表示；

3、工作状态下，离合器装置1的转动扭矩达到设置扭矩时，动力装置3将自动停机，离合器装置1的扭矩不会继续上升，此时显示装置43中的绿色灯会亮起；

4、工作状态下，若主开关8提前释放，则无法到达预设扭矩，此时，显示装置43中的红色灯会亮起，且报警装置会发出长警报声，以提示螺钉需要再次驱动锁紧；

5、当电池45电压低于设定值时，显示装置43中的红色灯会持续闪烁，并发出警报音，以提醒更换电池45；

6、在离合器装置1完成扭矩输出后，需等待2秒才能再次启动动力装置3运行，以进行拧紧操作，防止重复拧紧已经牢固到位的螺丝(防重打功能)。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一部和第二部，其中，第一和第二只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

另外，还需要说明的是，此处所述的“上方”、“下方”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，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。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的自带调速功能的电动定扭工具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，包括：用于带动螺钉进行打钉操作的离合器装置(1)、减速器(2)、用于驱动所述离合器装置(1)转动的动力装置(3)、壳体(4)、磁性开关(5)、感应器(6)以及控制装置(9)，所述离合器装置(1)、所述减速器(2)以及所述动力装置(3)依次连接、且均设于所述壳体(4)内，所述减速器(2)、所述动力装置(3)以及所述感应器(6)均与所述控制装置(9)连接；

当所述离合器装置(1)的转动扭矩达到预设扭矩时，所述离合器装置(1)的垫片(11)可脱离所述减速器(2)的输出端并沿轴向前移，当所述离合器装置(1)的扭矩低于所述预设扭矩时，所述垫片(11)可在所述离合器装置(1)的弹性件(12)作用下复位，所述磁性开关(5)设于所述垫片(11)上，所述感应器(6)设于所述壳体(4)上，所述感应器(6)用于感应所述磁性开关(5)的磁场变化、以向所述控制装置(9)输送信号。

2.根据权利要求1所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，所述离合器装置(1)包括与所述减速器(2)的输出轴连接的转动轴(13)、套设于所述转动轴(13)前端的自锁套(14)、设于所述转动轴(13)后端的与所述减速器(2)配合转动的所述垫片(11)以及绕设于所述转动轴(13)外周部的所述弹性件(12)，所述弹性件(12)设于所述转动轴(13)的中部凸台和所述垫片(11)之间。

3.根据权利要求1所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，所述动力装置(3)为驱动马达。

4.根据权利要求3所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，还包括用于控制所述驱动马达正反转的正反转开关(7)，所述正反转开关(7)和所述控制装置(9)连接。

5.根据权利要求3所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，还包括用于向所述驱动马达供电的电池(45)和用于控制所述驱动马达的转速档位的主开关(8)，所述电池(45)和所述主开关(8)均与所述驱动马达连接。

6.根据权利要求5所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，所述壳体(4)的前端设有用于显示所述驱动马达是否为上电状态的前置LED灯(41)，所述壳体(4)的后端设有用于显示所述驱动马达的正反转情况的显示装置(43)和用于保护所述显示装置(43)的透明灯罩(42)。

7.根据权利要求2至6任一项所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，所述控制装置(9)包括用于检测并判断所述转动轴(13)的转动扭矩的第一部和用于检测并判断所述转动轴(13)的旋转角度的第二部，所述第一部和所述第二部均与报警装置连接。

8.根据权利要求7所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，所述报警装置包括显示灯和蜂鸣器(44)。

9.根据权利要求1至6任一项所述的自带调速功能的电动定扭工具，其特征在于，所述减速器(2)前端设有钢珠(21)，所述垫片(11)沿周向设有环形槽，所述钢珠(21)可沿所述环形槽滚动，所述环形槽上等间隔设有至少两个弧形凸台，所述减速器(2)通过所述钢珠(21)与所述垫片(11)连接，当所述离合器装置(1)的扭矩达到所述预设扭矩时，所述钢珠(21)跳脱某一所述弧形凸台进入下一所述弧形凸台。

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