專利名稱：具有逐步關(guān)斷功能的氣動扭矩脈沖扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣動扭矩脈沖扳手，其包括外殼、氣動旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、輸出軸、脈沖單元和動力關(guān)斷機(jī)構(gòu)，該脈沖單元包括連接至所述馬達(dá)并且將該馬達(dá)間歇間斷地聯(lián)接至輸出軸的慣性驅(qū)動構(gòu)件，所述動力關(guān)斷機(jī)構(gòu)包括致動機(jī)構(gòu)和關(guān)斷閥，該致動機(jī)構(gòu)響應(yīng)于慣性驅(qū)動構(gòu)件的阻滯量值，該關(guān)斷閥由所述致動機(jī)構(gòu)操作以用于在達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)扭矩水平時(shí)切斷對馬達(dá)的壓力空氣供應(yīng)。特別地，本發(fā)明涉及上述類型的氣動扭矩脈沖扳手，其中動力關(guān)斷機(jī)構(gòu)包括脫扣裝置(trip means)，該脫扣裝置由阻滯響應(yīng)的慣性構(gòu)件致動，從而當(dāng)所傳遞的扭矩脈沖的量值到達(dá)對應(yīng)于預(yù)設(shè)目標(biāo)扭矩水平的一定水平時(shí)釋放關(guān)斷閥，以使其從正常打開位置移動到關(guān)閉位置。
背景技術(shù)：
在美國專利第5，082，066號中描述了上述類型的脈沖扳手。上述類型的氣動扭矩脈沖扳手所涉及的一個(gè)問題是，馬達(dá)被以完全壓力一直供應(yīng)壓力空氣直到目標(biāo)扭矩水平，在目標(biāo)扭矩水平下，關(guān)斷閥突然關(guān)閉以切斷對馬達(dá)的壓力供應(yīng)，從而進(jìn)一步停止脈沖產(chǎn)生。這就意味著有這樣一種風(fēng)險(xiǎn)，最后一對脈沖將太強(qiáng)并引發(fā)不期望的扭矩過沖，特別是在每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度特征具有劇烈扭矩增長的剛度接頭中。因此，希望能夠?qū)崿F(xiàn)在緊固過程接近目標(biāo)扭矩水平時(shí)馬達(dá)動力的減小，從而減小馬達(dá)速度，并且由此在每個(gè)脈沖處動能被傳遞到輸出軸，從而使得扭矩過沖的風(fēng)險(xiǎn)最小化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種上面所描述的類型的氣動扭矩脈沖扳手，借助這種扳手充分降低扭矩過沖的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種上面所描述的類型的氣動扭矩脈沖扳手，其中對馬達(dá)的壓力空氣供應(yīng)隨著緊固操作接近目標(biāo)扭矩水平而以一個(gè)或多個(gè)步驟進(jìn)行關(guān)斷。本發(fā)明其他的目的和優(yōu)點(diǎn)將在后續(xù)的說明和權(quán)利要求中顯現(xiàn)。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在下文中參考附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。在附圖中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的氣動脈沖扳手的側(cè)視圖。圖2A顯示了包含在圖1的動力扳手中的動力關(guān)斷機(jī)構(gòu)的示意圖并且顯示關(guān)斷機(jī)構(gòu)處于完全打開位置。圖2B顯示了與圖2A相似的視圖，但顯示關(guān)斷機(jī)構(gòu)處于部分關(guān)閉位置。圖2C顯示了與圖2A相似的視圖，但顯示關(guān)斷機(jī)構(gòu)處于完全關(guān)閉位置。圖3A顯示了沿著圖1中的線II1-1II的脈沖單元的端部視圖并且顯示致動機(jī)構(gòu)處于將關(guān)斷閥維持在完全打開位置的靠置位置。圖3B顯示了與圖3A相似的視圖，但顯示致動機(jī)構(gòu)處于將關(guān)斷閥維持在部分打開位置的部分致動位置。圖3C顯示了與圖3A相似的視圖，但顯示致動機(jī)構(gòu)處于完全致動位置并且關(guān)斷閥轉(zhuǎn)換到其完全關(guān)閉位置。圖4A顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中所包含的脫扣元件的縱向截面圖。圖4B顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的脫扣元件的縱向截面圖。圖4C顯示了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案的脫扣元件的縱向截面圖。
具體實(shí)施例方式附圖中所示出的動力扳手是手槍式氣動脈沖扳手，其包含具有把手11的外殼10。該把手11設(shè)置有用于壓力空氣管道的連接件12，并且該把手11包括由觸發(fā)器13操作的節(jié)流閥。該節(jié)流閥布置為控制穿過外殼10內(nèi)的壓力空氣供給通道14的壓力空氣供應(yīng)，該壓力空氣供給通道14與氣動馬達(dá)15相通。馬達(dá)15包括轉(zhuǎn)子17，該轉(zhuǎn)子17通過液壓脈沖單元20而連接至正方形端部的輸出軸18。輸出軸18意在承載用于連接至螺紋接頭的螺母套(nut socket)以使其被緊固。脈沖單元20包括慣性驅(qū)動構(gòu)件21，該慣性驅(qū)動構(gòu)件21具有聯(lián)接至馬達(dá)轉(zhuǎn)子17的后延伸件19。以熟知的方式，慣性驅(qū)動構(gòu)件21還包括內(nèi)部流體室，輸出軸18的后端部延伸到該內(nèi)部流體室內(nèi)，其中慣性驅(qū)動構(gòu)件21間斷地聯(lián)接至輸出軸18，從而以扭矩脈沖的形式將動能從驅(qū)動構(gòu)件21傳遞至輸出軸18。這種已知的布置將不再進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。當(dāng)螺紋接頭被緊固時(shí)獲得預(yù)定的扭矩水平的時(shí)候，通過壓力空氣供給通道14的空氣流被關(guān)斷閥23自動地關(guān)斷。這個(gè)扭矩水平對應(yīng)于慣性驅(qū)動構(gòu)件21的一定的阻滯量值，并且致動機(jī)構(gòu)25被布置為當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)期的目標(biāo)扭矩水平時(shí)實(shí)現(xiàn)對關(guān)斷閥23的自動關(guān)閉。該致動機(jī)構(gòu)25 —方面包括閥桿26，該閥桿26被固定至關(guān)斷閥23并且軸向延伸穿過馬達(dá)轉(zhuǎn)子17。另一方面，致動機(jī)構(gòu)25包括L形慣性元件28和脫扣元件24，該L形慣性元件28通過樞軸22可移動地支撐在慣性驅(qū)動構(gòu)件21上，該脫扣元件24在慣性驅(qū)動構(gòu)件21上沿橫向方向可移動地被引導(dǎo)，并且可以被慣性元件28位移。如下文中將詳細(xì)描述的，閥桿26被布置為以末端向前的方式支撐在脫扣元件24上以將關(guān)斷閥23維持在一個(gè)或更多個(gè)打開位置。如附圖3A-3C所示，L形慣性元件28的其中一個(gè)腿部形成有擋止踵30，該擋止踵30用于限定慣性元件28與慣性驅(qū)動構(gòu)件21的壁部29接觸的靠置位置，并且彈簧31被用于朝著該靠置位置偏壓慣性元件28。彈簧31被可調(diào)節(jié)的固定螺釘27支持。脫扣元件24相對于慣性驅(qū)動構(gòu)件21可位移地被引導(dǎo)并且被彈簧33偏壓為與慣性元件28相接觸。脫扣元件24設(shè)置有主接觸表面34，在該主接觸表面34上閥桿26布置為以末端朝前被支撐，從而將關(guān)斷閥23維持在完全打開的位置并且由此使得壓力空氣的全部流量到達(dá)馬達(dá)15。脫扣元件24中的孔32布置為接收閥桿26的端部并且將關(guān)斷閥23轉(zhuǎn)換到關(guān)閉位置。如圖2A-2C和4A所示，脫扣元件24形成有肩部35，該肩部35位于孔32的邊緣處并且形成次接觸表面以用于將閥桿26末端朝前支撐在關(guān)斷閥23的部分關(guān)閉位置。在該位置，關(guān)斷閥23將僅允許有限的壓力空氣流通過從而減小馬達(dá)動力。在圖4B中顯示了一種替代的脫扣元件設(shè)計(jì)，其中設(shè)置了第二肩部36以形成第三閥桿支撐接觸表面，在該表面，關(guān)斷閥23維持在進(jìn)一步流動受限的位置從而進(jìn)一步限制到達(dá)馬達(dá)的壓力空氣流并且進(jìn)一步減小馬達(dá)動力。參考圖2A-2C和3A-3C對關(guān)斷閥致動機(jī)構(gòu)25的操作進(jìn)行描述，假設(shè)動力扳手應(yīng)用在待緊固的螺紋接頭上，并假設(shè)所施加的扭矩脈沖在螺紋接頭中實(shí)現(xiàn)了安裝扭矩的逐步增力口。在螺紋接頭緊固過程的初始階段，輸出扭矩較低，關(guān)斷閥23維持在其完全打開位置以將壓力空氣的全部流量供應(yīng)至馬達(dá)15。在該位置處閥桿26末端朝前支撐在脫扣元件24上的主接觸表面34上。如圖2A所示。但是，已傳遞的扭矩脈沖增加的輸出扭矩導(dǎo)致慣性驅(qū)動構(gòu)件21中阻滯量值增加。慣性驅(qū)動構(gòu)件21以圖3A-3C中箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)，在重復(fù)的脈沖中發(fā)生的突然的阻滯導(dǎo)致慣性相關(guān)的力作用在L形慣性元件28上。在一定的阻滯量值(通過支持彈簧31的固定螺釘27的設(shè)定來確定)下，慣性元件28將圍繞樞軸22開始移動，并抵抗彈簧31的作用，從而實(shí)現(xiàn)脫扣元件24的位移。在慣性驅(qū)動構(gòu)件21的一定的阻滯量值下，脫扣元件24的位移將剛好足夠使得閥桿26將其支撐從脫扣元件24的主接觸表面34移動到第一肩部35。閥桿26的這種較短的軸向位移使得關(guān)斷閥23移動至部分關(guān)閉位置，導(dǎo)致有限的壓力空氣流到達(dá)馬達(dá)15，并因此導(dǎo)致馬達(dá)15的動力輸出減小。如圖2B所示。在進(jìn)一步的扭矩脈沖傳遞下，已傳遞的脈沖已經(jīng)又增加了，這就導(dǎo)致慣性驅(qū)動構(gòu)件21中阻滯量值增加。這使得慣性元件28進(jìn)一步位移脫扣元件24。如圖3C所示。這時(shí)，甚至第一肩部35與閥桿26脫離接合，這就導(dǎo)致之后其末端朝前支撐釋放，并且閥桿26落入到孔32中，從而引起關(guān)斷閥23的完全關(guān)閉。如圖2C所示。關(guān)斷閥23通過重置彈簧38朝著打開位置偏壓，但是由于經(jīng)過閥23的空氣壓力下降，支配重置彈簧38的力的閉合力朝著關(guān)閉位置推動關(guān)斷閥23。這就意味著只要節(jié)流閥打開并且動力扳手在操作中，則閥桿26總是偏壓到與主接觸表面34和肩部35接觸的末端朝前支撐。隨著到達(dá)預(yù)期的最終扭矩目標(biāo)，閥桿26已經(jīng)進(jìn)入到孔32中，關(guān)斷閥23關(guān)閉，馬達(dá)停止，緊固過程完成。當(dāng)節(jié)流閥23關(guān)閉，經(jīng)過關(guān)斷閥23的壓力下降中斷，重置彈簧38能夠?qū)㈥P(guān)斷閥23返回到其完全打開位置。此時(shí)閥桿26從孔32中撤回，從而使得脫扣元件24自由返回到其原始位置，由此重新與慣性元件28接觸?，F(xiàn)在，整個(gè)螺紋接頭緊固循環(huán)就完成了，而動力扳手則準(zhǔn)備好進(jìn)行以閥桿26被支撐在脫扣元件24上的主接觸表面34上而開始的另一個(gè)緊固循環(huán)。在本發(fā)明的替代的實(shí)施方案中，脫扣元件24設(shè)置有第二肩部36，其低于第一肩部35并旨在以進(jìn)一步增加的扭矩量值支撐閥桿26，通過這種設(shè)置提供了關(guān)斷閥23進(jìn)一步的流量限制位置以及由此進(jìn)一步減小的馬達(dá)動力。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，如圖4C所示，脫扣元件24上的第一肩部35a傾斜從而為閥桿26提供在主接觸表面34和第二肩部36之間的連續(xù)移動。這就意味著在一定扭矩區(qū)間內(nèi)隨著阻滯量值的增加，可以獲得關(guān)斷閥23在完全打開位置和部分關(guān)閉位置之間的連續(xù)移動。以上所描述的關(guān)斷閥23從完全打開位置到關(guān)閉位置的逐步移動對于防止所傳遞的接近目標(biāo)扭矩水平的扭矩脈沖過于強(qiáng)大并引發(fā)不希望的扭矩過沖是重要的。馬達(dá)動力的減小以及因此當(dāng)接近預(yù)定目標(biāo)扭矩水平時(shí)每個(gè)傳遞脈沖的動能確保不會發(fā)生不希望的扭矩過沖以及對被緊固的螺紋接頭可能的損壞。
權(quán)利要求
1.一種氣動扭矩脈沖扳手，其包括帶有壓力空氣供給通道(14)的外殼(10)、氣動馬達(dá)(15)、輸出軸(18)、脈沖單元(20)、關(guān)斷閥(23)、關(guān)斷閥(23)致動機(jī)構(gòu)(25)以及脫扣元件(24)，所述脈沖單元(20)間斷地將馬達(dá)(15)連接至所述輸出軸(18)并且包括連接至馬達(dá)(15)的慣性驅(qū)動構(gòu)件(21)，所述關(guān)斷閥(23)設(shè)置有閥桿(26)并布置為在達(dá)到目標(biāo)扭矩水平時(shí)切斷對馬達(dá)(15)的壓力空氣供給，所述關(guān)斷閥(23)致動機(jī)構(gòu)(25)支撐在所述慣性驅(qū)動構(gòu)件(21)上并包括能夠移動的阻滯響應(yīng)慣性元件(28)，所述脫扣元件(24)能夠被所述慣性元件(28)位移并且設(shè)置有主接觸表面(34)以用于在所述關(guān)斷閥(23)的完全打開位置末端朝前支撐所述閥桿(26)，并且所述脫扣元件(24)設(shè)置有孔(32)以在脫扣元件(24)位移以及接觸表面(34)和閥桿(26 )不對齊時(shí)接收閥桿(26 )，從而使關(guān)斷閥(23 )能夠從完全打開位置朝著關(guān)閉位置移動，其特征在于:所述脫扣元件(24)包括一個(gè)或多個(gè)肩部(35、36)，該一個(gè)或多個(gè)肩部(35、36)位于所述孔(32)的邊緣處并且形成一個(gè)或多個(gè)次接觸表面以用于在關(guān)斷閥(23)的一個(gè)或多個(gè)部分關(guān)閉位置末端朝前支撐所述閥桿(26)，從而當(dāng)接近目標(biāo)扭矩水平時(shí)以所述慣性驅(qū)動構(gòu)件(21)連續(xù)增加的阻滯量值而實(shí)現(xiàn)關(guān)斷閥(23)的逐步關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動扭矩脈沖扳手，其中所述肩部中的一個(gè)(35a)具有傾斜的接觸表面，該傾斜的接觸表面在所述關(guān)斷閥(23)的關(guān)閉方向上提供了閥桿(26)的連續(xù)前進(jìn)的支撐位置，每個(gè)位置取決于在慣性驅(qū)動構(gòu)件(21)的連續(xù)增加的阻滯量值下的所述脫扣元件(24)的實(shí)際增量位移。
全文摘要
一種氣動扭矩脈沖扳手，其包括外殼(10)、馬達(dá)(15)、液壓脈沖單元(20)、關(guān)斷閥(23)、以及致動機(jī)構(gòu)(25)，液壓脈沖單元(20)包括慣性驅(qū)動構(gòu)件(21)并間斷地將馬達(dá)(15)連接至所述輸出軸(18)，所述關(guān)斷閥(23)控制對馬達(dá)(15)的壓力空氣供給，所述致動機(jī)構(gòu)(25)布置為通過一個(gè)或多個(gè)部分關(guān)閉位置將關(guān)斷閥(23)從完全打開位置轉(zhuǎn)換到關(guān)閉位置。用于轉(zhuǎn)換關(guān)斷閥(23)的致動機(jī)構(gòu)(25)包括阻滯響應(yīng)慣性元件(28)和脫扣元件(24)，該慣性元件(28)可移動地支撐在慣性驅(qū)動構(gòu)件(21)上，該脫扣元件(24)被慣性元件(28)位移并且布置為在螺紋接頭緊固過程期間最初在完全打開位置支撐關(guān)斷閥(23)，并且當(dāng)接近目標(biāo)扭矩水平時(shí)為了獲得馬達(dá)(15)的動力減小而在后續(xù)的一個(gè)或多個(gè)部分打開位置支撐關(guān)斷閥(23)。
文檔編號B25B21/02GK103167934SQ201180050515
公開日2013年6月19日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者P·T·瑟德隆德 申請人:阿特拉斯·科普柯工業(yè)技術(shù)公司