專利名稱：用于電動(dòng)工具的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元以及包括這種轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元的電動(dòng)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元和設(shè)置有這種轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元的電動(dòng)工具，通過(guò)該轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，通過(guò)感測(cè)從減速齒輪的一部分傳遞到工具殼體的反作用轉(zhuǎn)矩的裝置，產(chǎn)生了輸出轉(zhuǎn)矩反應(yīng)信號(hào)。
特別的，本發(fā)明涉及一種包括反作用轉(zhuǎn)矩傳遞元件的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，該反作用轉(zhuǎn)矩傳遞元件連接在行星減速齒輪的環(huán)形齒輪和工具殼體之間，并且設(shè)置有布置為輸送信號(hào)的應(yīng)變傳感器所述信號(hào)響應(yīng)于被傳遞的反作用轉(zhuǎn)矩以及工具的輸出轉(zhuǎn)矩。
背景技術(shù)：
一種之前已知類型的轉(zhuǎn)矩感測(cè)裝置例如在US 4,620,449中進(jìn)行了描述，包括可彈性變形的套管和應(yīng)變計(jì)類型的傳感器裝置，所述套管將減速齒輪的環(huán)形齒輪連接至工具殼體，所述傳感器裝置布置為響應(yīng)于傳遞到工具殼體的反作用轉(zhuǎn)矩而顯示套管的彈性扭轉(zhuǎn)變形。這種設(shè)備的缺點(diǎn)在于在工具殼體內(nèi)需要大量的軸向空間。對(duì)于生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，它也相對(duì)比較昂貴。
用于轉(zhuǎn)矩傳遞電動(dòng)工具的另外一種類型的轉(zhuǎn)矩感測(cè)裝置在US5,172,774中進(jìn)行了描述。這種已知類型的轉(zhuǎn)矩感測(cè)裝置包括一個(gè)輪形的轉(zhuǎn)矩傳遞元件和一個(gè)邊緣部分，該輪形的轉(zhuǎn)矩傳遞元件包括輪轂，該輪轂具有內(nèi)部花鍵用于連接至安裝在殼體中的固定盤(pán)，該邊緣部分具有外部花鍵用于連接至受到反作用轉(zhuǎn)矩的環(huán)形齒輪元件。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于在工具的殼體內(nèi)需要相對(duì)較短的軸向空間，但是相反地，它需要較大的徑向空間，并且對(duì)于制造來(lái)說(shuō)相當(dāng)復(fù)雜并且昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元和一種具有這種轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元的電動(dòng)工具，借以避免現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備的缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明意在提出一種用于電動(dòng)工具的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，其設(shè)計(jì)緊湊， 對(duì)于制造來(lái)說(shuō)也簡(jiǎn)便并且便宜。
本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和目的將在以下說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中體現(xiàn)。


以下將參考附圖具體地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 在說(shuō)明書(shū)附圖中，
圖1顯示了包括根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元的電動(dòng)工具的縱向截面。
圖2顯示了沿著圖1中的線II-II的橫截面。
圖3顯示了包括應(yīng)變感測(cè)裝置的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳遞元件的立 體圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中所示的電動(dòng)工具是一個(gè)用于緊固螺紋接頭的電動(dòng)螺帽扳 手(nutmnner)，包括殼體10、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)11、減速齒輪12和以軸 頸形式設(shè)置在角頭14上的輸出軸13。減速齒輪12包括兩個(gè)公知類型 的行星齒輪，所述行星齒輪串聯(lián)并且具有連接到殼體io上的公共不旋 轉(zhuǎn)環(huán)形齒輪16。為了縮減說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，不再進(jìn)一歩具體描述行星齒 輪。然而，減速齒輪12具有主要的驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸具有恒星齒輪19 并連接到電動(dòng)機(jī)11上。環(huán)形齒輪16通過(guò)轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元20連接到殼體 10上，該轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元20布置為將工具操作期間施加在環(huán)形齒輪16 上的反作用轉(zhuǎn)矩傳遞到殼體10。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，在行星減速齒輪的環(huán)形齒輪上施加的反 作用轉(zhuǎn)矩是與通過(guò)工具的輸出軸輸送的輸出轉(zhuǎn)矩成比例的，并且，為 了實(shí)現(xiàn)固定的、相對(duì)簡(jiǎn)單的裝置以測(cè)量工具的輸出轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩感測(cè)裝 置被應(yīng)用于環(huán)行齒輪和工具殼體之間。正如上文所述的，用于這種目 的的之前已知的設(shè)備的缺點(diǎn)在于，需要太多空間和/或?qū)τ谥圃靵?lái)說(shuō)太 復(fù)雜并且太昂貴。
在如附圖所示的電動(dòng)工具內(nèi)，包括環(huán)形轉(zhuǎn)矩傳遞元件22的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元20連接在環(huán)形齒輪16和殼體10之間，并且其幾何軸線與環(huán)形齒輪16的幾何軸線重合。該轉(zhuǎn)矩傳遞元件22相對(duì)比較薄，也就是說(shuō)，它的軸向長(zhǎng)度比它的徑向尺寸要小很多，這就意味著，它僅在殼體10的內(nèi)部區(qū)域需要有限的軸向空間。轉(zhuǎn)矩傳遞元件22具有用于連接至殼體10的第一對(duì)外部的沿直徑相對(duì)的接合部分24、 25，以及用于連接至環(huán)形齒輪16的第二對(duì)沿直徑相對(duì)的接合部分27、 28。第一對(duì)接合部分24、 25相對(duì)于第二對(duì)接合部分27、 28以90度有角度地隔開(kāi)。
第一對(duì)接合部分24、 25用于將反作用力FR從轉(zhuǎn)矩傳遞元件22傳遞到殼體10，而第二對(duì)接合部分27、 28用于將與從環(huán)形齒輪16接收的切向引導(dǎo)的力FT相關(guān)的轉(zhuǎn)矩傳遞到轉(zhuǎn)矩傳遞元件22。參見(jiàn)圖3。
第一對(duì)接合部分24、 25適合于與殼體10中的槽31、 32接合，第二對(duì)接合部分27、 28適合于與環(huán)形齒輪16中的凹陷36、 37配合。參見(jiàn)圖2。
在第一對(duì)和第二對(duì)接合部分24、 25和27、 28之間，分別有四個(gè)相同的弱區(qū)域42a-d，其在轉(zhuǎn)矩傳遞的過(guò)程中受到彎曲應(yīng)力，因此產(chǎn)生彈性變形。為了測(cè)量由彎曲應(yīng)力導(dǎo)致的這種變形，設(shè)置有應(yīng)變計(jì)43，其中之一如圖3所示。這些應(yīng)變計(jì)43安裝在平坦表面45a-d上，該表面在與環(huán)形齒輪16的幾何軸線C平行的平面A和B中延伸。在橫向方向上，這些平面A和B沿著與環(huán)形齒輪16同軸的假想圓的弦線延伸。
合適地，每個(gè)應(yīng)變計(jì)43連接在電動(dòng)工具機(jī)載的或者作為固定單元與工具相隔一定距離的操作控制或者監(jiān)測(cè)裝置的惠斯通電橋電路內(nèi)，由此，獲得了與轉(zhuǎn)矩相關(guān)的信號(hào)，用于顯示工具的輸出轉(zhuǎn)矩。通過(guò)將實(shí)際信號(hào)與表示所需的最終轉(zhuǎn)矩水平的預(yù)先確定的設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，可以確定在什么時(shí)候輸送的輸出轉(zhuǎn)矩已經(jīng)達(dá)到了所需的水平或者沒(méi)有，并且如果需要的話，可以進(jìn)行自動(dòng)電動(dòng)工具關(guān)閉。
由于其緊湊的尺寸和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元不僅僅適合于，并且是特別適用于電動(dòng)工具應(yīng)用。所述環(huán)形轉(zhuǎn)矩傳遞元件22可以通過(guò)擠壓技術(shù)進(jìn)行合理制造，例如其中對(duì)具有所需截面形狀的輕合金管形坯塊進(jìn)行擠壓，并且通過(guò)將該坯塊切割成"薄片"以形成分離元件。
權(quán)利要求
1、一種轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，用于具有殼體(10)、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(11)和帶有環(huán)形齒輪(16)的行星減速齒輪(12)的電動(dòng)工具，該轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元包括設(shè)置在環(huán)形齒輪(16)和殼體(10)之間的轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)，用于將施加在環(huán)形齒輪(16)上的反作用轉(zhuǎn)矩傳遞到殼體(10)上，其中轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)具有至少一個(gè)用于輸送電信號(hào)的應(yīng)變傳感器(43)，該電信號(hào)響應(yīng)于傳遞的反作用轉(zhuǎn)矩的大小，其特征在于，轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)實(shí)質(zhì)上為環(huán)形形狀，并且其軸向長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上小于其徑向尺寸，轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)被布置為其幾何軸線與環(huán)形齒輪(16)的幾何軸線重合并且包括●第一對(duì)外部接合部分(24、25)，用于與殼體(10)中的槽(31、32)配合，●第二對(duì)外部接合部分(27、28)，用于與環(huán)形齒輪(16)中的凹陷(36、37)配合，所述第一和第二對(duì)接合部分(24、25、27、28)互相有角度地隔開(kāi)，●至少一對(duì)弱變形區(qū)域(42a-d)位于所述第一和第二對(duì)接合部分(24、25、27、28)之間，并且布置為承受轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)傳遞的反作用轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，其中所述至少一個(gè)應(yīng)變傳感器(43)連接至所述變形區(qū)域(42a-d)的其中之一。
2、 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，其中所述變形區(qū)域(42a-d)的每一個(gè)都包括平坦表面(45a-d)，該表面在與環(huán)形齒輪(16)的幾何軸線實(shí)質(zhì)上平行的平面(A、 B)內(nèi)延伸，并且所述至少一個(gè)應(yīng)變傳感器(43)包括安裝在所述變形區(qū)域(42a-d)的至少一個(gè)的所述平坦表面(45a-d)上的應(yīng)變計(jì)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，其中所述至少一個(gè)變形區(qū)域(42a-d)的數(shù)量是4個(gè)，并且分成兩對(duì)布置， 一對(duì)變形區(qū)域(42a、b)的位置與另外一對(duì)變形區(qū)域(42c、 d)沿直徑相對(duì)，并且所述兩對(duì)變形區(qū)域(42a-d)相對(duì)于彼此以90度有角度地隔開(kāi)。
4、 如權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，其中所述第一對(duì)接合部分(24、 25)沿直徑彼此相對(duì)，所述第二對(duì)接合部分(27、28)沿直徑彼此相對(duì)，且所述第一對(duì)接合部分(24、 25)以90度與所述第二對(duì)接合部分(27、 28)有角度地隔開(kāi)。
5、 如權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，其中，所述轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)是一個(gè)單片體。
全文摘要
一種用于電動(dòng)工具的轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元，其布置為通過(guò)感測(cè)從行星減速齒輪(12)的環(huán)形齒輪傳遞到工具殼體(10)的反作用轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩反應(yīng)信號(hào)，其中轉(zhuǎn)矩感測(cè)單元(20)包括設(shè)置成與環(huán)形齒輪(16)的幾何軸線垂直的環(huán)形轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)，并且該元件上具有第一對(duì)外部接合部分(24、25)用于將轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)連接到殼體(10)上，還具有第二對(duì)外部接合部分(27、28)用于將轉(zhuǎn)矩傳遞元件(22)連接到環(huán)形齒輪(16)，并且有至少一對(duì)位于接合部分(24、25、27、28)之間的弱彈性可變形的區(qū)域(42a-d)，并且具有用于輸送響應(yīng)于傳遞的反作用轉(zhuǎn)矩的信號(hào)的傳感器(43)。
文檔編號(hào)B25B23/14GK101687312SQ200880019236
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者E·V·佩爾松, G·C·漢松 申請(qǐng)人:阿特拉斯科普科工具公司