SE532613C2

SE532613C2 - Nut wrench with a motion indicator for a variable torque dependent element in the power transmission

Info

Publication number: SE532613C2
Application number: SE0802248A
Authority: SE
Inventors: Thomas Klas Ginell
Original assignee: Atlas Copco Tools Ab
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-03-02
Also published as: SE0802248L; WO2010047635A1

Description

53.? 6353 Ett ytterligare ändamål med uppﬁnningen är att skapa en mutterdragare med en beröringsfri rörelseindikator som innefattar en sensor som är anordnad att avge en avstängningsinitierande signal i förhållande till en viss axiell förskjutning av ett element i krafttransmissionen, en förskjutning som motsvarar ett visst avgivet moment hos mutterdragaren. 53.? A further object of the invention is to create a nutrunner with a non-contact movement indicator which comprises a sensor which is arranged to emit a shut-off initiating signal in relation to a certain axial displacement of an element in the power transmission, an displacement corresponding to a certain delivered torque of the nutrunner. .

Ytterligare ändamål och fördelar med uppﬁnningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.Additional objects and advantages of the invention will be apparent from the following description and claims.

En töredragen uttöringsform av uppﬁnningen beskrivs nedan med hänvisning till bifogade ritningar. _ Ritningsiörteckrring F ig. l visar en delvis skuren sidovy av en mutterdragare enligt uppﬁnningen .A desiccated form of desiccation of the invention is described below with reference to the accompanying drawings. _ Drawing paper F ig. l shows a partially cut side view of a nutrunner according to the invention.

F ig.. 2 illustrerar i större skala ett element i en krafttrarisrriission och en rörelseindikerande anordning.Fig. 2 illustrates on a larger scale an element in a power transmission and a motion indicating device.

Fig. 3A visar en sidovy av ett axiellt fórskjutbart momentövertörande element illustrerat i sitt lågmomentöverförande läge.Fig. 3A shows a side view of an axially displaceable torque transmitting element illustrated in its low torque transmitting position.

Fig. 3B visar samma vy som Fig. 3A men illustrerar det fórskjutbara elementet in sitt högmomentöveriörande läge.Fig. 3B shows the same view as Fig. 3A but illustrates the displaceable element in its high torque overriding position.

F ig. 4A och 4B, visar schematiskt en ändvy av en momentindikerande. anordning vid aktivering av ett törskjutbart element i altemativa rörelseriktningar.F ig. 4A and 4B, schematically shows an end view of a torque indicator. device when activating a torque-slidable element in alternative directions of movement.

Fig. 5 visar en planvy av den momentindikerande. anordningen och det förskjutbara elementet som visas i Figs. 4A och 4B.Fig. 5 shows a plan view of the torque indicator. the device and the displaceable element shown in Figs. 4A and 4B.

Mutterdragaren som visas i Fig. 1 innefattar ett hus 10 med ett pistolhandtag 11, en elektrisk motor 12, en lcrafttransniission 13 som förbinder motom 12 med en utgående axel 14, samt en kraftstyrenhet 16 som styrs medelst en tangent 17 på handtaget ll och som är ansluten till en icke visad programmerbar processtyrenhet. Krafttransmissionen 13 innefattar en momentberoende utlösningskoppling 19 av en välkänd typ och som uppvisar en drivande kopplingshalva 21: en driven kopplingshalva 22, ett antal momentöverfrirande kulor 23 placerade mellan den drivande och den drivna kopplingshalvan 21 resp. 22, samt en fórspänningsﬁäder 25 uppbackad av en justerbar hylsa 26 och verkande på den drivna 532 E13 kopplingshalvan 22. Den drivande och den drivna kopplingshalvan 21 resp. 22. är båda försedda med kamytor 28,29 för samverkan med kulorna 23 vid momentövertöring från motom 12 till den utgående axeln 14. Den drivna kopplingshalvan 22 är utformad med ett fast anbragt ringelement 30 uppvisande en större diameter än resten av den drivna kopplingshalvan 22. Ringelementet 30 är av ett magnetiskt ledande material och anordnad att samverka med en rörelsesensor i form av ett magnetiskt aktiverat element 31 av Hall-typ. Det senare är anslutet till en icke illustrerad programmerbar processtyrenhet for styrning av åtdragningsoperationer utförda med mutterdragaren.The nutrunner shown in Fig. 1 comprises a housing 10 with a gun handle 11, an electric motor 12, a power transmission 13 connecting the motor 12 to an output shaft 14, and a power control unit 16 which is controlled by means of a key 17 on the handle 11 and which is connected to a programmable process controller (not shown). The power transmission 13 comprises a torque-dependent release clutch 19 of a well-known type and which has a driving clutch half 21: a driven clutch half 22, a number of torque-transmitting balls 23 placed between the driving and the driven clutch half 21 resp. 22, and a pre-tensioning spring 25 backed by an adjustable sleeve 26 and acting on the driven 532 E13 coupling half 22. The driving and the driven coupling halves 21, respectively. 22. are both provided with cam surfaces 28, 29 for co-operation with the balls 23 during torque transmission from the motor 12 to the output shaft 14. The driven coupling half 22 is formed with a fixedly arranged ring element 30 having a larger diameter than the rest of the driven coupling half 22. The ring element 30 is made of a magnetically conductive material and is arranged to cooperate with a motion sensor in the form of a magnetically activated element 31 of the Hall type. The latter is connected to a non-illustrated programmable process control unit for controlling tightening operations performed with the nutrunner.

Hall-elementsensorn 31 är monterad på en magnetiskt ledande stång eller platta 35. Såsom illustreras i Figs. 2, 4A, 4B och 5 uppbär den magnetiskt ledande plattan 35. också ett antal magneter vilka är anordnade i två par 36a, 36b respektive 37a, 37b. Se Fig. 5. Magnetema 36a, 36b i det ena paret har den ena magneten 36a placerad med sin nordpol N vänd mot det rörliga elementet 30 under det att den andra magneten 36b har sin sydpol S vänd mot det rörliga elementet 30. I det andra magnetparet är den ena magneten 37a vänd med sin sydpol S vänd mot det rörliga elementet 30 medan den andra magneten 37b har sin nordpol N vänd mot det rörliga elementet 30. Magneterna i de två paren är anordnade på ett sådant sätt att sydpolen S hos en magnet 37a är placerad mittemot nordpolen N hos en av magneterna 36a i det andra paret, sett i kopplingens 19 axialriktning.The Hall element sensor 31 is mounted on a magnetically conductive rod or plate 35. As illustrated in Figs. 2, 4A, 4B and 5, the magnetically conductive plate 35 also carries a number of magnets which are arranged in two pairs 36a, 36b and 37a, 37b, respectively. See Fig. 5. The magnets 36a, 36b in one pair have one magnet 36a placed with its north pole N facing the movable element 30 while the other magnet 36b has its south pole S facing the movable element 30. In the other the magnetic pair is one magnet 37a facing its south pole S facing the movable element 30 while the other magnet 37b has its north pole N facing the movable element 30. The magnets in the two pairs are arranged in such a way that the south pole S of a magnet 37a is located opposite the north pole N of one of the magnets 36a in the second pair, seen in the axial direction of the coupling 19.

Arrangemanget av magneterna 36a,b och 37a,b resulterar i genereringen av ett magnetﬂöde MA or MB genom metallplattan 35 och det rörliga elementet 30, vilket i sin tur resulterar i att Hall-elementet 31. generar en signal med ett visst tecken och/eller storlek. Till exempel, när det rörliga elementet 30 förskjuts i riktningen A, såsom illustreras i Pig. 5, alstras ett magnetﬂöde MA , och Hall-elementet 31 genererar en positiv signal av en storlek som motsvarar rörelsesträckan hos elementet 30. När istället det rörliga elementet 30 förskjuts i motsatt riktning alstras ett motsatt riktat magnetﬂöde MB och Hall-elementet 31 genererar en negativ signal av en viss storlek. Beroende på om signalen är positiv eller negativ och vilken storlek den har kan den till mutterdragaren anslutna processtyrenheten índikera huruvida det överförda momentet ökar eller om kopplingen har löst ut vid en inställd momentnivå och rör sig i sin återinkopplingsriktning. 532 B23 4 Beroende på det faktum att kopplingen 19 är förspänd till en viss grad av fjädern 25 kommer ingen rotation att förekommgmellan kopplingshalvorna 21,22 förrän axialkraften som alstras av kamytorna 28,29 och kulorna 23 blir större än förspänningskraften hos fjädern 25. Då. emellertid axialkraften som alstras av kamytorna 28,29 och kulorna 23 överstiger förspänriingskraften hos ﬁädem 25 kommer den drivna kopplingshalvan 22 att börja röra sig i riktningen A, vilket innebär att det rörliga elementet 30 också förskjuts, och att ett magnetﬂöde MA genereras i plattan 35 i den riktning som illustreras i F ig. 4A. Detta magnetflöde resulterar i att en positiv signal avges ﬁån Hall-elementet 31, vilken signal indikerar att kopplingen l9 är under stigande momentbelastriing med kopplingshalvorna 21,22. i rörelse ﬁån varandra.The arrangement of the magnets 36a, b and 37a, b results in the generation of a magnet MA destined MA or MB through the metal plate 35 and the movable element 30, which in turn results in the Hall element 31. generating a signal with a certain sign and / or size. For example, when the movable member 30 is displaced in the direction A, as illustrated in Figs. 5, a magnet ﬂ desert MA is generated, and the Hall element 31 generates a positive signal of a magnitude corresponding to the distance of movement of the element 30. Instead, when the moving element 30 is displaced in the opposite direction, an opposite direction magnet ﬂ desert MB is generated and the Hall element 31 generates a negative signal of a certain magnitude. Depending on whether the signal is positive or negative and what size it is, the process control unit connected to the nutrunner can indicate whether the transmitted torque increases or if the clutch has tripped at a set torque level and moves in its reconnection direction. 532 B23 4 Due to the fact that the coupling 19 is biased to a certain degree by the spring 25, no rotation will occur between the coupling halves 21,22 until the axial force generated by the cam surfaces 28,29 and the balls 23 becomes greater than the biasing force of the spring 25. Then. however, the axial force generated by the cam surfaces 28, 29 and the balls 23 exceeds the biasing force of the spring 25, the driven coupling half 22 will start to move in the direction A, which means that the movable element 30 is also displaced, and that a magnetic field MA is generated in the plate 35 in the direction illustrated in Figs. 4A. This magnetic flux results in a positive signal being emitted from the Hall element 31, which signal indicates that the clutch 19 is under increasing torque load with the clutch halves 21,22. in motion ﬁ from each other.

Då en förinställd utlösningsnivå hos kopplingen 19 uppnåtts och kamytorna 28,29 passerat över kuloma 23 återförs den drivna kopplingshalvan 22 till sitt âterinkopplingsläge genom verkan av ﬁädern 25. Detta innebär att det rörliga elementet 30 förskjuts i den motsatta riktningen B och genererar ett magnetflöde MB i motsatt riktning i plattan 35, varigenom Hall- elementet 31 avger en negativ signal för indikering att kopplingen 19 har löst ut och att åtdragningsprocessen är avslutad.When a preset release level of the coupling 19 is reached and the cam surfaces 28,29 passed over the balls 23, the driven coupling half 22 is returned to its reconnection position by the action of the spring 25. This means that the movable element 30 is displaced in the opposite direction B and generates a magnetic flux MB in opposite direction in the plate 35, whereby the Hall element 31 emits a negative signal to indicate that the coupling 19 has tripped and that the tightening process has been completed.

Det bör noteras att anordningen enligt uppfinningen inte bara kan indikera statusen hos den momentövertörande kopplingen utan även indikera storleken hos det överförda momentet inom ett visst intervall, nämligen inom ett intervall över den momentnivå där kopplingshalvoma 21,22 börjar rotera relativt varandra Den signal som levereras av Hall- elementet 31 motsvarar den sträcka som det rörliga elementet 30 förskjuts, och prooesstyrenheten är programmerad att översätta den sträckrelaterade signalen till överförda momentnívåer. Detta gör det möjligt att åstadkomma exempelvis en hastighetsstyming av mutterdragaren under det avslutande skedet av en åtdragiiingsprocess och därigenom uppnå ett noggrannare resultat av processen.It should be noted that the device according to the invention can not only indicate the status of the torque transmitting clutch but also indicate the magnitude of the transmitted torque within a certain interval, namely within an interval above the torque level where the clutch halves 21,22 begin to rotate relative to each other. The hall element 31 corresponds to the distance that the movable element 30 is displaced, and the prooes control unit is programmed to translate the distance-related signal to transmitted torque levels. This makes it possible to achieve, for example, a speed control of the nutrunner during the final stage of a tightening process and thereby achieve a more accurate result of the process.

Claims

533 E33 Patentlcrav.

I. A nutrunner, comprising a housing (10), a rotary motor (12), an output shaft (14), a power transmission (13) for connecting the motor (12) to the output shaft (14), power supply means connected to a process control unit, wherein the signal transmission (13) comprises a movable element (30) arranged to be displaced axially in relation to the delivered torque level, and a signal-emitting position sensor (31, 35, 36a, b, 37a, b) mounted in the housing (10) and arranged to emit signals corresponding to the axial position of the movable element (30), characterized in that the movable element (30) is constituted by a magnetically conductive material, and that said position sensor (3l, 35, 36a, b, 37a, b ) comprises one or two pairs of magnets (36a, b, 37a, b) and a magnetically activated signal emitting sensor (31), said one or two pairs of magnets (36a, b, 37a, b) being mounted on a magnetically conductive metal plate ( 35), that each of said one or ﬂ pairs of magnets (36a, b, 37a, b) is requested tears of a magnet (36b, 37a) with its south pole (S) facing the movable element (30) and a second magnet (36a, 37b) with its north pole (N) facing the movable element (30), said magnets (36a, b, 37a, b) are arranged to induce a magnetic field (MA, MB) in said metal plate (35) corresponding to the current position of the movable element (30), said signal emitting sensor (31) being arranged to be activated of said magnet ﬂ fate (MA, MB) and to generate signals to the proees control unit corresponding to the current position of the moving element (30).

Nut tightener according to claim 1, characterized in that the movable element (30) forms part of a torque-transmitting coupling (19) comprising axially acting cam means (23, 28, 29), and that the movable element (39) is arranged to be axially displaced by said cam means (23, 28, 29) when the torque transmitted by the coupling (19) exceeds a certain level, a spring (25) being arranged to tension the movable element (30) in the engaging position of the coupling.

3. A nutrunner according to claim 1 or 2, characterized in that said cam means (23 28,29) constitute an overlapping release mechanism for limiting the transmitted rnoment level, and that the movable element (30) is arranged to be slid in a certain 53.? 513 direction at rising torque levels and in the opposite direction when reconnecting the clutch (19).

Nutrunner according to any one of claims 1-3, characterized in that said one or more pairs of magnets (36a, b, 37a, b) comprise a first pair of magnets (36a, b) placed on one side of the signal emitting the sensor (3 l), and a second pair of magnets (37a, b) located on the opposite side of the signal emitting sensor (31) in the direction of rotation of the power transmission, and that said first and second pairs of magnets are arranged to generate magnetic beams in opposite directions depending on the current position of the movable element (30), a neutral position where no magnet magnet fate and no signal generation of the signal emitting sensor (31) occurs occurs when the movable element (30) is located in the middle of the magnetrra in each pair.

Nutrunner according to any one of claims 1-4, characterized in that said signal-emitting sensor (31) consists of a Hall element.