CN1593851A - 关断式扭力扳手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种关断式扭力扳手(2)，它具有：一个驱动电动机(8)；一个由驱动电动机(8)驱动的扭紧工具夹具(16)；一个在驱动路径(18，20)中设在驱动电动机(8)与扭紧工具夹具(16)之间的越位锁紧离合器(22)；及一个关断装置(26)，用于当由于在驱动路径(18，20)中达到预给定转矩使越位锁紧离合器(22)分离时关断驱动电动机(8)。本发明提出，该关断装置(26)包括一个传感器(36)，该传感器对越位锁紧离合器(22)分离时产生的加速度脉冲响应。

Description

关断式扭力扳手
技术领域
本发明涉及关断式扭力扳手，具有：一个驱动电动机；一个由驱动电动机驱动的扭紧工具夹具；一个在驱动路径中设在所述驱动电动机与所述扭紧工具夹具之间的越位锁紧离合器(Ueberrastkupplung)；及一个关断装置，用于当由于在驱动路径中达到预给定转矩使所述越位锁紧离合器分离时关断驱动电动机。
背景技术
上述类型的关断式扭力扳手被应用在工业中，特别用于汽车工业中，以便用预定的紧固转矩产生螺纹连接。这种关断式扭力扳手例如已由本申请人的DE 44 30 186 A1公开。该公开的关断式扭力扳手在其电驱动电动机与扭紧工具夹具之间的驱动路径中设有一个越位锁紧离合器，当达到预定的紧固转矩时它自动地分离及有效地限制了转矩。该公开的关断式扭力扳手还设有一个关断装置，当越位锁紧离合器分离时该关断装置关断或制动其驱动电动机。在本申请人的新式关断式扭力扳手上该关断装置包括一个设置在越位锁紧离合器区域中的微型开关，当离合器分离时该微型开关-如在DE 44 30 186 A1的越位锁紧离合器中-将由一个可运动地支承的开关滑块操作。当该微型开关被操作时驱动电动机被该关断装置短路及由此很快地制动，因此可防止超过给定的紧固转矩。但已确定，由于在越位锁紧离合器分离时出现的加速度超过50g，随着时间推移可引起微型开关的损坏及由此引起关断式扭力扳手的失效。
发明内容
根据本发明，提出了关断式扭力扳手，具有：一个驱动电动机；一个由驱动电动机驱动的扭紧工具夹具；一个在驱动路径中设在所述驱动电动机与所述扭紧工具夹具之间的越位锁紧离合器；及一个关断装置，用于当由于在驱动路径中达到预给定转矩使所述越位锁紧离合器分离时关断驱动电动机，其中：该关断装置包括一个传感器，该传感器对所述越位锁紧离合器分离时产生的加速度脉冲响应。
相比之下，根据本发明的关断式扭力扳手具有其优点，即它通过在越位锁紧过程中产生的加速度脉冲无接触地检测越位锁紧离合器的分离及由此可避免由于机械开关操作产生的故障。因为一方面在越位锁紧离合器分离时产生的加速度脉冲相当强，以致在关断式扭力扳手中到处可检测到它，及另一方面加速度脉冲可由相对关断式扭力扳手的转轴的轴向及径向的加速度分量相组合，此外该用于检测加速度脉冲的传感器可任意布置地设置在任意位置上，但最好设置在关断式扭力扳手的壳体内部。此外，当越位锁紧离合器分离时产生的加速度脉冲在大于50g的范围中及由此在与机动车撞车事故中出现的加速度相同的范围中，因此作为该传感器可使用在为机动车撞车事故时触发机动车安全带拉回系统所开发的及在市场上可廉价地得到的加速度传感器。
在本发明的一个优选构型中提出：该传感器是一个有源传感器，它可不用专用的电源及在响应时产生一个电压信号，它可在前置放大后由关断装置用来关断驱动电动机。对于这种有源加速度传感器的一个优选例是压电式传感器，其中在越位锁紧离合器分离而产生的加速度脉冲时将导致加速质量的惯性位移及通过该位移引起的压电晶体的变形，通过该变形再产生出可测量的电压信号。
本发明的另一优选构型在于：关断装置包括一个微控制器，在其中对由加速度传感器产生的电压信号处理及当其超过一个预给定的阈值时使关断式扭力扳手的驱动电动机关断或制动。
加速度传感器可具有这样的布置，即它仅对越位锁紧离合器分离时产生的轴向或径向加速度脉冲响应；但它最好被这样地安装，即它可检测径向及轴向的关断式扭力扳手的加速度分量。
最好该加速度传感器对50g或更大的加速度脉冲响应，其中由传感器产生的电压信号将合乎要求地大于0.5V。
附图说明
以下将借助附图通过一个实施例来详细描述本发明。附图为：
图1：具有越位锁紧离合器的一个关断式扭力扳手的侧视剖面图；
图2：作为当越位锁紧离合器分离时关断式扭力扳手关断用的关断装置一部分的加速度传感器的原理图；
图3：当越位锁紧离合器分离时加速度传感器的电压脉冲或关断式扭力扳手壳体的轴向加速度脉冲的波形图。
具体实施方式
附图中所示的关断式扭力扳手2用于产生应由一个预给定的最大紧固转矩来紧固的螺纹连接。这种关断式扭力扳手2非常普遍地用于汽车制造中，在汽车制造中通常在每个汽车上有许多的螺纹连接要用相同的最大紧固转矩来产生。
如图1中最清楚地表示的，关断式扭力扳手2基本由：一个带有手把部分6的壳体4；一个设置在壳体4中的带有电子控制部分10及减速变速器12的电动机8；一个可拆卸的与手把部分6下端部锁合的、用于与电网无关地对电动机8供给直流电的蓄电池组件14；一个由壳体4伸出的、用于插入一个扭紧工具(未示出)的扭紧工具夹具16；一个在关断式扭力扳手2驱动路径中设在减速变速器12的输出轴18与扭紧工具夹具16的主轴20之间的越位锁紧离合器22，该离合器当超过一个可预给定的转矩值时在输出轴18与主轴20之间形成分离；一个可由手操作的用于接通电动机8的开关24；以及一个非接触地工作的自动关断装置26，用于当越位锁紧离合器22分离时与转矩相关地关断或制动电动机8。
越位锁紧离合器22基本上由一个离合器环28组成，该离合器环可在一个与扭紧工具夹具16无相对扭转地连接的主轴20上轴向地移动及被一个受预压的螺旋压簧30向后朝着输出轴18的方向上压。在离合器环28与输出轴18的两个彼此相对的端面之间设有多个锁止滚珠32，这些滚珠被卡在两个端面中相应数目的、凹槽状的接收坑中及在达到预给定的紧固转矩前用于将力从输出轴18传递到离合器环28及由此传递到主轴20上。
在主轴20的前端处，螺旋压簧30用其背着离合器环28的端面支承在一个调节环34上，为了改变螺旋压簧30的预压力及由此改变待产生的螺纹连接的预给定紧固转矩，该调节环可借助一个适合的调节工具(未示出)从外面调节，即可在主轴20上轴向移动。关于越位锁紧离合器22的一个可能结构的更详细的细节可在开始部分所述的DE 44 30 186 A1中看到，在这方面可以参考该文献。
随着驱动路径18，20中转矩的增加，离合器环28将抵抗螺旋压簧30的力在轴向上向前移动并愈来愈多地离开输出轴18，其中锁止滚珠32移出接收坑的程度愈来愈大，直到最后当超过通过螺旋压簧30的相应预压力预给定的紧固转矩时它们将冲击式地移动到离合器环28或输出轴18的相邻接收坑中。在该越位锁紧过程中越位锁紧离合器22被分离及由输出轴18到主轴20的转矩传递中断。同时，在该越位锁紧过程中将在关断式扭力扳手2中产生出显著的、可由操作者感觉到的径向及轴向的加速度脉冲，该加速度脉冲可借助一个加速度传感器无接触地、即非机械式地检测及可用于电动机8的关断或制动的启动。
图2表示一个适合该用途的、组合在该关断装置26中的加速度传感器36。在图2中所示的加速度传感器36是一种所谓的碰撞传感器(crashsensor)，如同它用于检测机动车撞车事故引起的减速。该加速度传感器36包括一个单侧被夹持在一个支架38中的、由双压电晶片板构成的压电弯曲梁(Biegebalken)40，在加速度脉冲的情况下该弯曲梁由于其惯性将在箭头P的方向上弯曲，如图2中虚线所示。该压电梁40的变形将导致梁40的被夹持端部上的电荷位移，该电荷位移将通过电荷放大器42转换成传感器36的输出端44上的电压信号。
如图3中最清楚地表示的，在越位锁紧过程中，在本申请人的商业上通用的关断式扭力扳手2中产生的轴向加速度脉冲a具有100g与200g(1g＝重力加速度)之间的强度，这相应于传感器36的输出端44上产生出1.06V与2.65V之间的电压信号U。
在传感器36的输出端44上产生的该电压信号输送给电动机8的电子控制部分10，该控制部分包括一个微控制器(未示出)，它将该电压信号的强度与一个预定阈值、如0.5V相比较并当超过该阈值时引起电动机8的立即关断或制动。
虽然在图1中所示的关断式扭力扳手2上具有加速度传感器36的关断装置26与电子控制部分10一起被表示在壳体4的后面部分中，但传感器36原则上可设在关断式扭力扳手2的任何位置上及此外也能以任何的定向来安装，因为到处可感受到径向及轴向的加速度脉冲及它们彼此相叠加。

Claims (9)

1.关断式扭力扳手，具有：一个驱动电动机；一个由驱动电动机驱动的扭紧工具夹具；一个在驱动路径中设在所述驱动电动机与所述扭紧工具夹具之间的越位锁紧离合器；及一个关断装置，用于当由于在驱动路径中达到预给定转矩使所述越位锁紧离合器分离时关断驱动电动机，其特征在于：该关断装置(26)包括一个传感器(36)，该传感器对所述越位锁紧离合器(22)分离时产生的加速度脉冲响应。
2.根据权利要求1的关断式扭力扳手，其特征在于：该传感器是一个有源传感器(36)，它在响应时产生一个电压信号。
3.根据权利要求2的关断式扭力扳手，其特征在于：该传感器(36)是一个压电式传感器。
4.根据以上权利要求中一项的关断式扭力扳手，其特征在于：所述传感器(36)对轴向加速度脉冲响应。
5.根据以上权利要求中一项的关断式扭力扳手，其特征在于：所述传感器(36)对径向加速度脉冲响应。
6.根据以上权利要求中一项的关断式扭力扳手，其特征在于：所述传感器(36)对具有径向及轴向加速度分量的加速度脉冲响应。
7.根据以上权利要求中一项的关断式扭力扳手，其特征在于：所述传感器(36)对大于50g及最好大于100g的加速度脉冲响应。
8.根据以上权利要求中一项的关断式扭力扳手，其特征在于：所述关断装置(26)包括一个用于对由所述传感器(36)产生的电压信号处理的微控制器。
9.根据权利要求8的关断式扭力扳手，其特征在于：该微控制器将所述电压信号与一个预给定阈值相比较及当超过该阈值时立即触发驱动电动机(8)的关断或制动。
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