TWI464042B - 用於栓緊緊固件之具有安全裝置的設備 - Google Patents

Description

用於栓緊緊固件之具有安全裝置的設備

本專利申請案係主張2008年7月18日所申請之美國第61/081,765號專利申請案及2008年12月12日所申請之美國第12/325,815號專利申請案的優先權。前述諸美國專利申請案之標的進一步明確地倂入本文以供參考。

本發明係有關於扭矩動力工具。更具體地，本發明係有關於用於栓緊一螺旋緊固件且具有一安全裝置之設備。

動力工具在本技藝中業已周知。此諸習知工具中之一者係氣動式扭矩動力工具。其他扭矩動力工具已知為電動、液壓、人工或其他動力方式所驅動者。每一扭矩動力工具具有一作用力及一相等且相反之反作用力。在任何一種諸如氣動式扭矩工具、扭矩倍加器、電動或液壓式扭矩工具中，作用力相等於一位於相反方向上之反作用力。隨著緊固件之栓緊逐漸變成一種精密工作，準確或至少均一之螺栓負載成為一種要求。然而，這不可能用鎚擊扳手或衝擊扳手來達成。

扭矩動力工具需要一反作用臂以緊靠一相鄰之固定物體，以便可制止此工具環繞一螺栓轉動並反而轉動一螺帽。在此類扭矩動力工具中，此反作用臂通常被連接於一軸線周圍，且提供一機構以在操動期間相對於此工具殼體穩固地托持此臂。此可藉由鍵槽、六角形或其他構形予以達成。

扭矩動力工具包含一反作用臂之原因在於此諸工具並無法栓緊或鬆開緊固件(例如螺帽)，除非此工具殼體被制止朝相反方向轉動。此意謂與螺帽轉動力相等但相反之反作用力必須被轉移，以便使扭矩動力工具得以適當地運作。習知包括反作用臂以緊靠一相鄰固定物體之扭矩動力工具的多個範例被揭露於共同擁有且倂提於本文以供參考之美國第6,152,243號專利、美國第6,253,642號專利及美國第6,715,881號專利中。

於習知具有反作用臂之扭矩動力工具中存有在既定使用過程中操作員之手指或手可能會因不注意而被夾在反作用臂與緊靠區域間之顯著風險。該必要的反作用臂所緊靠之固定物體或緊靠區域可為諸相鄰螺帽、所作用之殼體、具有凸緣部分之管等等中之一者。

操作員用一隻用於操動且亦觸發扭矩工具操作的手抓緊工具。此隻用於操動之手外的另一隻手係空閒的，且可能不慎地移動至反作用臂處，或接近反作用臂處，該空閒的手在此可能因反作用臂移動抵住一固定物體以作為其緊靠區域時被夾住，而在此同時操作員又用該用於操動之手觸發並促動此扭矩工具。這是在用扭矩動力材料鎖緊螺栓時最危險的狀況之一，且此情況經常發生，因為由此工具所作用之反作用力在大部分情形下均大於LBS/FT扭矩，此乃由於緊靠之反作用臂部分係通常比遠離該工具之轉動軸線較小四分之一英呎。此類工具具有且將會有截斷手指之可能。

眾所周知，對該空閒之手及其諸手指的傷害很嚴重。此類意外經常發生且必須要格外注意。有時，不僅操作員的工作必須因應傷害而被停止，且甚至還必須停止整個操作。接近工作成員受傷地點之任何人通常都會將其注意力投向此傷害及受到傷害的操作員。所以不僅操作員受到傷害，且工作或作業之成本增加與生產量之損失都是巨大的。針對上述情形，該類工作意外通常受所OSHA陳報規則所約束。

因此，本發明之目的在於提供一種扭矩動力工具，其可避免先前技藝之缺失。

為達成這些目的以及在下文中將變得更明顯之其他目的，概要而言，本發明之一特徵在於一種用於栓緊及鬆開緊固件之設備，該設備包括：一用於造成緊固件轉動之裝置，其具有一可由操作員的一隻手所操動之觸發器；及一安全裝置，其可由操作員的另一隻手所操動，且被構形為在其使用期間可操動該用於造成轉動之裝置，但當操作員僅使用一隻手來操動觸發器時，此設備並不會運作以栓緊及鬆開該緊固件。

根據本發明之另一特徵，一反作用臂可與該設備之殼體相連接及分離，且被構形為在該設備運作期間緊靠一相鄰之固定物體，以便制止該設備在其栓緊或鬆開緊固件期間環繞該緊固件轉動，安全裝置被構形為使得當此安全裝置正使用中時，反作用臂係不可轉動地與殼體相連接，且可將一反作用力轉移至相鄰之固定物體，但當操作員僅使用一隻手來操動該觸發器時則與殼體相分離，且因此當被分離時無法將一反作用力轉移至相鄰之固定物體。

另外，本發明之再一特徵在於一種用於栓緊及鬆開緊固件之設備，其中該安全裝置包括一手把，以致於當此手把被操作員所操動時，反作用臂不可轉動地與殼體相連接，但當操作員僅使用一隻手來操動該觸發器時，反作用臂將自動地與殼體分離。

根據本發明之又一特徵，該安全裝置包括一啣合元件，其大致位於反作用臂與殼體之間，且可移動於一在其中該啣合元件將反作用臂與殼體不可轉動地相連接的第一位置及一在其中該啣合元件將反作用臂與殼體相分離的第二位置之間。

此安全裝置另包括彈簧手段，其被配置成當手把被操作員所操動時，該啣合元件對抗彈簧力而從第二位置被移動至第一位置中，但當該操作員放開手把時，該彈簧手段自動地將該元件從第一位置移回至第二位置中。

根據本發明之另一實施例，此安全裝置可被構形為當其被操作員的另一隻手所操動時，該用於造成緊固件轉動之裝置(例如一馬達)可被供以電力，但當操作員僅使用一隻手來操動觸發器時，該用於造成緊固件轉動之裝置不會被供以電力，且該設備將不會運作以栓緊及鬆開緊固件。此安全裝置可用於任何扭矩動力扳手，包括電動式、液壓式、氣動式等。

例如，針對一具有流體操動(氣壓或液壓式)之驅動裝置的扭矩動力扳手，安全裝置可被構形為使得當其被操動時能將工作流體供應至該用於造成緊固件轉動之裝置處，但當操作員僅使用一隻手來操動觸發器時，工作流體將被停止供應至該用於造成緊固件轉動，且該設備將不會運作以栓緊及鬆開緊固件。

被認為是本發明特點的諸新穎特徵被特別是提出於所附之申請專利範圍中。然而，由以下針對多個特別實施例之說明，並配合參照所附之諸圖式，將可最透澈瞭解本發明本身之結構及操作方法，連同其多個額外之目的及優點。

根據本發明所實施之手持式扭矩動力扳手具有一標以元件符號1之殼體，其中容納一可由液壓、氣動、電動馬達等所構成之馬達2。一驅動元件3藉馬達2而被旋轉地驅動並啣合一欲被栓緊或鬆開之緊固件，如此，當馬達2被起動時，驅動元件3會轉動並導致一相對應緊固件之旋轉。此手持式扭矩動力扳手可配備有扭矩增強裝置，其用於增加由驅動馬達2所輸出至驅動元件3之扭矩輸出。此扭矩增強裝置可形成如同行星齒輪，其被安置在殼體1中且並未顯示於圖中。

此扭矩動力扳手另具有一可藉操作員的一隻手將其托持在一位置中之握柄4，而此手把則具有一可藉操作員的另一隻手起動此扭矩動力工具之觸發器5。握柄4被例如固定不動地連接於殼體1上。當操作員握住握柄4並拉動觸發器5時，驅動馬達2會被起動。

此扭矩動力扳手另具有一反作用臂，其用於緊靠一相鄰之固定物體，並將一在操動期間所產生之反作用力轉移至此相鄰之固定物體。此反作用臂具有：一末端部分6，其被構形為可緊靠該相鄰之固定物體以便制止工具環繞緊固件轉動；及一近側部分7，其可與此扭矩動力扳手之殼體1相連接及分離，如將於下文中敘述者。此反作用臂之諸部分6及7係彼此相連接，以致其等相對於彼此成不可環繞驅動元件3之旋轉軸線A而轉動。

此根據本發明所實施之手持式扭矩動力扳手具有一扭矩輸出，其超過操作員之一隻手所可抵抗之扭矩。換言之，這個操作員不可能制止此工具之殼體在一反作用力之作用下轉動(此反作用力與該驅動元件3所提供之作用力相反)，而為使本發明之扭矩動力扳手可運作，該反作用臂必須始終都有作用。該反作用臂必須相對於殼體1及驅動元件3之軸線A成不可轉動地與殼體相連接，且必須緊靠該相鄰之固定物體。

根據本發明，此扭矩動力扳手配備有一安全裝置，其可由操作員之另一隻手所操動，且設計成當其由操作員之另一隻手所操動時，此扭矩動力扳手被運作以栓緊或鬆開緊固件，但當操作員僅使用一隻手來握住握柄4及拉動觸發器5而將扭矩動力扳手托持於適當位置時，此扭矩動力扳手並不會運作以栓緊或鬆開緊固件。

根據本案中所述本發明之一示範實施例，此安全裝置被構形為使得當其係由操作員之另一隻手所操動時，反作用臂被連接至殼體，並在此扭矩動力扳手操動期間可緊靠一相鄰之固定物體，以便可制止此扭矩動力扳手之殼體在栓緊或鬆開緊固件期間環繞此緊固件轉動。然而，當此安全裝置並不由操作員之另一隻手所操動時，此反作用臂與殼體相分離，因而在此情形下，此反作用臂無法將一反作用力轉移至該相鄰之固定物體。

如由第1及4圖可知，此反作用臂之近側部分7配備有多個軸向較長之內鍵槽8，而延伸穿過此近側部分7內部之殼體1的一部分上則配備有多個軸向較短之外鍵槽9，其被構形為諸鍵槽8及9可彼此徑向隔開。上述安全裝置包括一例如形成如同一環件10之啣合元件，其可在軸向上移動，並具有多個例如始終與反作用臂之近側部分7的諸內鍵槽8相啣合之外鍵槽11，同時亦具有多個例如可與該部分殼體1上之諸外鍵槽9相啣合及相脫離之內鍵槽12。元件符號20代表設置在此區域中之諸軸承。

在第1圖所示之位置中，環件10被軸向向下位移，以致其鍵槽12並不會與殼體之鍵槽9啣合，且反作用臂之部分7因此成環繞軸線A不可轉動地與殼體1分離。為可環繞軸線A，不可轉動地將此反作用臂與殼體相連接，環件10被軸向向上位移，以致不僅其鍵槽11啣合反作用臂之鍵槽8，而且其鍵槽12同時也啣合殼體之鍵槽9。此反作用臂變成環繞軸線A不可轉動地與殼體相連接。在此位置上，當反作用臂之末端部分6在扭矩動力扳手操動期間緊靠一相鄰之固定物體時，此扭矩動力扳手將可運作，此乃因為一無法由操作員之單手所可抵抗之反作用扭矩輸出會被緊靠該相鄰之固定物體的反作用臂所抵抗。

為可軸向向上地移動環件10以便提供反作用臂與殼體之啣合，操作員將作用在手把13之一支腿上，以使其另一支腿可經由一鏈節14舉起一移位桿15。此移位桿15舉起一套管16，其依序舉起一環節17，而此環節17接著舉起一與環件10相連接之移位件18，因此最後將環件10舉起。如以上所說明，當此環件10被向上移動時，其提供反作用臂與殼體之啣合，以便此反作用臂變成環繞軸線A不可轉動地與殼體相連接。

因此咸信該理解的是，扭矩動力扳手只可在兩個動作均發生時才可運作：操作員藉一隻手將此扭矩動力工具之握柄4把持於適當位置並拉動觸發器5，且此操作員同時藉另一隻手作用在手把13上而操動安全裝置，並因此其另一隻手不可能位於反作用臂之區域中。

當操作員並未以其另隻手作用在手把13上時，一在手把13操動之際被拉緊的回復彈簧19將會鬆弛。其軸向向下地移動諸元件16、17及18，且環件10亦被軸向向下地移動，以使其諸鍵槽12可與殼體之諸鍵槽9脫離，且反作用臂將不再環繞軸線A不可轉動地與殼體相連接。

根據另一個實施例所實施之手持式扭矩動力扳手用安裝置可形成例如當操作員之另一隻手操動安全裝置時，其提供電力供應至馬達2，但當操作員只使用一隻手來握住握柄4以便將扭矩動力扳手托持於適當位置並拉動觸發器5時，則供應至馬達2之電力將中斷，且此扭矩動力扳手不會運作以栓緊及鬆開緊固件。此安全裝置可被使用於具有不同型式驅動器(例如電動式、氣動式、液壓式、及其他型式驅動器)之扭矩動力扳手。第5及6圖顯示本發明之此一實施例的一個範例，其中顯示位於兩個位置中之該安全裝置。

在此一實施例中，扭矩動力扳手具有用於供應工作流體(液體或氣體)至一馬達21之手段，而此馬達21被形成例如一空氣馬達，並配備有一方向閥22。此用於供應工作流體之手段包括一流體入口通道23，而工作流體便係經由此通道被供應。一用於抽出工作流體之排出通道標以元件符號24。

根據本發明所實施之安全裝置包括一可轉動之手把25，其將被操作員之另一隻手所握持，且其上配備有一回復彈簧26。操作員作用在手把25之上臂上，而下臂則與一柄桿27相連接，而此柄桿滑動於一導引襯套28中並與一活塞29相連接。活塞29可橫向移動至一入口通道23，其係位於一如第5圖所示的位置(其中此活塞關閉入口通道23之貫通開口，並防止工作流體流入空氣馬達21內)與一如第6圖所示的位置(其中此活塞開啟入口通道23之開口，以便使工作流體可流入空氣馬達21內)之間。

為可藉活塞29將柄桿27從第5圖所示之位置處移動至第6圖所示之位置，操作員必須以其另一隻手握住手把25並將其例如以順時針方向轉動，以便入口通道23之貫通開口開啟，工作流體供至空氣馬達21內，及扭矩動力扳手可運作。然而，當操作員將他的另一隻手從手把25處移走時，彈簧26將其往逆時針方向推動，手把25之內支腿藉活塞29而將柄桿27移動至如第6圖所示位置，其中活塞29關閉入口通道23之貫通開口，工作流體不再被供應至空氣馬達21內，及扭矩動力扳手無法運作。

相信可清楚明白的是，其他諸實施例亦可適用根據本發明所設計之安全裝置，以使只有在不僅當操作員之一隻手握住扭矩動力扳手並拉動觸發器時，且還有在當此操作員使用其另一隻手操動此扭矩動力扳手時，此扭矩動力扳手才會運作。然而，當操作員的另一隻手並未用以促動此扭矩動力扳手之組件時，此扭矩動力扳手將會停止運作。

須知，上述諸元件中每一個，或者兩個或更多個一起亦可在與上述之類型不同之其他類型構造中發現可用之用途。

雖然本發明在上文以具有反作用臂安全控制裝置之扭矩動力扳手之實施例顯示並說明，但此並非意圖用以將本發明限定在所示之細節，此乃因為各種不同之修改及結構改變均可在無論如何不脫離本發明之精神下達成。

在無進一步分析下，以上內容將完全顯露出本發明之要點，一般人可利用現有之知識在不省略多項特徵下，輕易地將本發明應用於各種不同之用途，而就先前技藝之觀點論之，此諸特徵完全地構成本發明之總體或諸特定態樣之必要特質。

本案所請求並欲以專利權保護之標的係如在後附之申請專利範圍中所提出者。

1．．．殼體

2．．．馬達

3．．．驅動元件

4．．．握柄

5．．．觸發器

6．．．末端部分

7．．．近側部分

8．．．鍵槽

9．．．鍵槽

10．．．環件

11．．．鍵槽

12．．．鍵槽

13．．．手把

14．．．鏈節

15．．．移位桿

16．．．套管

17．．．環節

18．．．移位件

19．．．回復彈簧

20．．．軸承

21．．．馬達

22．．．方向閥

23．．．入口通道

24．．．排出通道

25．．．手把

26．．．回復彈簧

27．．．柄桿

28．．．導引襯套

29．．．活塞

A．．．旋轉軸線

第1圖係一顯示根據本發明之一實施例所實施之扭矩動力扳手的截面之視圖；

第2圖係一顯示本發明之扭矩動力扳手之安全裝置之諸部分(包括一移位桿及一套管)的視圖；

第3圖係一顯示本發明扭矩動力扳手之安全裝置之另一部分(特別指一移位桿環節)的視圖；

第4圖係一顯示本發明扭矩動力扳手之反作用臂的一部分與工具殼體的一部分相啣合之區域的放大視圖；

第5及6圖係顯示根據本發明之另一實施例所實施之安全裝置之兩個位置的視圖。

1．．．殼體

2．．．馬達

3．．．驅動元件

4．．．握柄

5．．．觸發器

6．．．末端部分

7．．．近側部分

8．．．鍵槽

9．．．鍵槽

10．．．環件

11．．．鍵槽

12．．．鍵槽

13．．．手把

14．．．鏈節

15．．．移位桿

16．．．套管

17．．．環節

18．．．移位件

19．．．回復彈簧

A．．．旋轉軸線

Claims (12)

1. 一種用於栓緊及鬆開緊固件之設備，該設備包括：一用於造成緊固件轉動之裝置，其具有一驅動馬達、一用以增加來自該驅動馬達之一扭力輸出之扭力增強手段、一可由操作員的一隻手所操作之觸發器；及一安全裝置，其可由該操作員的另一隻手所操作，且被構形為在其使用期間由該驅動馬達與該扭力強化手段組成之一組合體係為可操作的，但當該操作員僅使用一隻手來操動該觸發器時，該由該驅動馬達與該扭力增強手段組成之組合體並不會運作以栓緊及鬆開該緊固件，其中使用該由該驅動馬達與該扭力增強手段組成之組合體係對應至一高扭力/低轉速模式。
2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中即使未使用該安全裝置，該驅動馬達係為可作用的。
3. 如申請專利範圍第2項之設備，其中當未使用該安全裝置時，該驅動馬達之使用係對應至一低扭力/高轉速模式。
4. 如申請專利範圍第1項之設備，其包括一反作用臂，其可與該設備之殼體相連接及分離，且被構形為在該由該驅動馬達與該扭力增強手段組成之組合體運作期間緊靠一相鄰之固定物體，以便制止該殼體在栓緊或鬆開緊固件期間繞該緊固件轉動，該安全裝置被構形為使得當該安全裝置於使用中時，該反作用臂係不可轉動地與該殼 體相連接，且可將一反作用力轉移至該相鄰之固定物體，但當該操作員僅使用一隻手來操作該觸發器時，則該反作用臂與該殼體相分離，且因此當被分離時將無法將一反作用力轉移至該相鄰之固定物體。
5. 如申請專利範圍第4項之設備，其中該安全裝置包括一手把，使得當該手把被操作員所操作時，該反作用臂係不可轉動地與該殼體相連接，但當該操作員僅使用一隻手來操動該觸發器時，該反作用臂將自動地與該殼體分離。
6. 如申請專利範圍第5項之設備，其中該安全裝置包括一啣合元件，其大致位於該反作用臂與該殼體之間，且可移動於一第一位置與一第二位置之間，在該第一位置該啣合元件將該反作用臂與該殼體不可轉動地相連接，在該第二位置該啣合元件將該反作用臂與該殼體相分離。
7. 如申請專利範圍第6項之設備，其中該安全裝置包括彈簧手段，其被配置成使得當該手把被操作員所操作時，該元件從該第二位置被移動至該第一位置中，但當該操作員放開手把時，該彈簧手段自動地將該元件從該第一位置移回至該第二位置中。
8. 如申請專利範圍第7項之設備，其中該啣合元件係大致成環形且具有多個啣合結構，其等與該殼體及該反作用臂中之任一者的多個啣合結構可永久地啣合；及亦具有多個啣合結構，其可與對應地位於該第一位置及該第二 位置中之該殼體及該反作用臂中之另一者的多個啣合結構相啣合及相脫離。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之設備，其中該安全裝置被構形為使得當其被操作員的另一隻手所操作時，該驅動馬達可被供以電力及扭力輸出係被該扭力增強手段所增強，但當該操作員僅使用一隻手來操動觸發器時，該驅動馬達被供以電力但扭力輸出不會被該扭力增強手段所增強。
10. 如申請專利範圍第9項之設備，其包括用於將一工作流體供應至該用於造成緊固件轉動之裝置以便使其運轉並因此運作該設備之手段，該安全裝置被構形為使得當其被操作員的另一隻手所操作時，該用於供應工作流體之手段會將該工作流體提供至該用於造成緊固件轉動之裝置，但當該操作員僅使用一隻手來操作該觸發器時，該用於供應工作流體之手段會停止將該工作流體提供至該用於造成緊固件轉動之裝置，且該設備將不會運作以栓緊及鬆開該緊固件。
11. 如申請專利範圍第10項之設備，其中該用於供應工作流體之手段包括：一通道，該工作流體可經該通道而供應至該驅動馬達；以及對應於當操作員的另一隻手操作該安全裝置時或當該操作員僅使用一隻手來操動觸發器時用於開啟或關閉該通道之手段。
12. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該設備包括：一殼體，其包含該用於造成緊固件轉動之裝置；以及一握柄，其可藉操作員的一隻手而將該設備托持於一位置中。