專利名稱：一種電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，尤其涉
及一種電動(dòng)螺絲刀無觸點(diǎn)電磁感應(yīng)扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，該種電動(dòng)螺絲刀扭距到達(dá)檢 測(cè)機(jī)構(gòu)利用傳感器位移檢測(cè)技術(shù)對(duì)電動(dòng)螺絲刀輸出扭距是否達(dá)到設(shè)定值進(jìn)行檢測(cè)，從而控 制電動(dòng)螺絲刀的運(yùn)行，提高了電動(dòng)螺絲刀扭距到達(dá)檢測(cè)的精度。
技術(shù)背景電動(dòng)螺絲刀輸出扭矩到達(dá)檢測(cè)及控制是電動(dòng)螺絲刀的核心部分，輸出 扭矩的精度與扭矩到達(dá)檢測(cè)控制有著直接的關(guān)系，因此，扭矩到達(dá)檢測(cè)及控制方法顯得尤 為重要。公知的電動(dòng)螺絲刀扭矩到達(dá)檢測(cè)，一般采用的是機(jī)械觸點(diǎn)式微動(dòng)開關(guān)，以檢測(cè)機(jī)械 式開關(guān)觸點(diǎn)的閉合或斷開來控制電動(dòng)螺絲刀的運(yùn)行，該種螺絲刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件加工、安裝 精度要求高，尤其是在輸出低扭矩區(qū)域，機(jī)械式觸點(diǎn)開關(guān)信號(hào)檢出容易受結(jié)構(gòu)影響，產(chǎn)生誤 動(dòng)作，使電機(jī)制動(dòng)提前，使輸出扭矩異常變小，另外使用壽命及可靠性均受到開關(guān)觸點(diǎn)壽命 的影響。申請(qǐng)?zhí)枮?00720039605. 7的《一種無觸點(diǎn)電磁感應(yīng)剎車的電動(dòng)螺絲刀結(jié)構(gòu)》實(shí)用 新型專利申請(qǐng)中，公開了一種利用傳感器位移檢測(cè)技術(shù)對(duì)電動(dòng)螺絲刀輸出扭矩是否達(dá)到設(shè) 定值進(jìn)行檢測(cè)，從而控制電動(dòng)螺絲刀的運(yùn)行的技術(shù)方案，已經(jīng)有效地提高了電動(dòng)螺絲刀扭 矩檢測(cè)的精度。但是，由于在該種結(jié)構(gòu)中，磁性部件一端與離合器碗相接觸，而離合器碗在 螺絲刀工作時(shí)會(huì)饒電動(dòng)螺絲刀輸出軸作圓周運(yùn)動(dòng)，所以離合器碗與磁性部件一端會(huì)產(chǎn)生摩 擦，影響使用壽命，當(dāng)輸出扭矩到達(dá)設(shè)定扭矩，離合器動(dòng)作使離合器碗推動(dòng)磁性部件作上下 運(yùn)動(dòng)，磁性部件與中間套的孔壁上也發(fā)生摩擦，也會(huì)影響使用壽命。 發(fā)明內(nèi)容為了克服上述公知的電動(dòng)螺絲刀扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命 短、可靠性差的不足，本實(shí)用新型的目的，在于提供一種利用非接觸傳感器位移檢測(cè)技術(shù)， 精確的實(shí)現(xiàn)了設(shè)定扭矩值到達(dá)的檢測(cè)，使得扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、可靠，并極大地提 高了電動(dòng)螺絲刀的使用壽命。 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是這樣的 —種電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，該扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)由電磁傳感器及磁性 部件組成，所述的電磁傳感器的輸出端連接到電動(dòng)螺絲刀電機(jī)控制電路的輸入端，所述的 電磁傳感器、磁性部件固定在中間套上，其特征在于所述的磁性部件位于離合器碗的上 方，且該磁性部件與所述的離合器碗不相接觸，在磁性部件與所述的離合器碗之間具有縫 隙，所述的電磁傳感器固定在中間套的外殼上，并且該電磁傳感器的軸向位置位于所述的 縫隙處。 所述的離合器碗上方的中間套內(nèi)開有小孔，所述的磁性部件被固定在該小孔中。所述的磁性部件與離合器碗之間的縫隙為0. 2mm 1. 5mm，該縫隙較佳的范圍為 0. 5mm 1. 0mm。 所述的電磁傳感器是霍爾傳感器或巨磁傳感器。 所述的中間套采用非導(dǎo)磁材料制成。 上述的電機(jī)控制電路的扭距到達(dá)檢測(cè)的比較閥值A(chǔ) V設(shè)定值為 AV= 1/3V隨 2/3V隨， 其中VMX為電磁傳感器在螺絲刀輸出扭距到達(dá)設(shè)定值時(shí)，離合器動(dòng)作中輸出電壓的最大變化值。 本實(shí)用新型所述的螺絲刀的扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)的磁性部件和電磁傳感器被固 定在中間套上，該中間套由非導(dǎo)磁材料制造，磁性部件位于離合器碗的上方且與離合器碗 之間具有一定間隙，兩者不相接觸，所述的電磁傳感器固定在中間套的外殼上，并且該電磁 傳感器的軸向位置大致位于磁性部件與離合器碗之間的縫隙處。當(dāng)電動(dòng)螺絲刀啟動(dòng)后輸出 扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，離合器動(dòng)作，帶動(dòng)離合器碗(該離合器碗由導(dǎo)磁材料制造)向下運(yùn)動(dòng)， 離開磁性部件，使離合器碗與磁性部件間的距離增大，當(dāng)離合器碗離開磁性部件時(shí)，磁性部 件周圍的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化，使穿過電磁傳感器的磁力線發(fā)生變化，電磁傳感器的輸出電壓 隨之發(fā)生變化，當(dāng)離合器動(dòng)作至最大值，使離合器碗離開磁性部件的距離至最大值，電磁傳 感器輸出電壓的變化也為最大值，此時(shí)電機(jī)控制電路鎖存此時(shí)所測(cè)得的值，當(dāng)離合器動(dòng)作 至最大值后，離合器碗向相反方向運(yùn)動(dòng)，電磁傳感器的輸出電壓也隨之向相反方向發(fā)生變 化，此時(shí)電機(jī)控制電路測(cè)得的電磁傳感器輸出的模擬信號(hào)當(dāng)前值與鎖存值進(jìn)行比較，當(dāng)比 較的差值大于設(shè)定的閥值時(shí)，電機(jī)控制電路輸出制動(dòng)信號(hào)，使電動(dòng)螺絲刀準(zhǔn)確剎車，電機(jī)輸 出軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 本實(shí)用新型提供的電動(dòng)螺絲刀的扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，采用非接觸磁傳感器位移檢 測(cè)技術(shù)，檢測(cè)離合器動(dòng)作、采集磁性部件發(fā)出的磁信號(hào)，具有檢測(cè)精度高，通過設(shè)定扭矩到 達(dá)檢測(cè)的比較閥值A(chǔ)V，可以實(shí)現(xiàn)微小扭矩的控制，防止電動(dòng)螺絲刀在低輸出扭矩區(qū)域的誤 動(dòng)作，并且由于電磁傳感器、磁性部件固定在中間套上，磁性部件與離合器碗沒有接觸，不 會(huì)發(fā)生摩擦，從而使電動(dòng)螺絲刀的扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)潔、可靠，極大地提高了電動(dòng)螺 絲刀的工作壽命。

圖1是電動(dòng)螺絲刀啟動(dòng)前內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示電動(dòng)螺絲刀內(nèi)部結(jié)構(gòu)局部放大圖； 圖3是電動(dòng)螺絲刀啟動(dòng)時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4、圖5、圖6是本實(shí)用新型電動(dòng)螺絲刀的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)工作過程的局部放大示 意圖； 圖7是本實(shí)用新型電動(dòng)螺絲刀的扭矩檢測(cè)及控制原理框圖。
附圖標(biāo)記說明 (1)啟動(dòng)杠桿 (2)啟動(dòng)開關(guān) (3)電機(jī)控制電路 (4)電機(jī) (5)電機(jī)輸出軸 (6)變速器組件 (7)變速器輸出軸 (8)離合器驅(qū)動(dòng)碗 (9)凸輪軸 (10)鋼珠 (11)電動(dòng)螺絲刀輸出軸 (12)離合器碗(導(dǎo)磁材料制造)[0033] (13)力矩彈簧 (14)刀頭 (15)中間套(非導(dǎo)磁材料制造) (16)電磁傳感器 (17)磁性部件 (18)縫隙 (19)小孔 (20)長(zhǎng)槽具體實(shí)施方式
為使貴審查員及公眾能夠進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及 其有益效果，特結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述如下 請(qǐng)參閱圖1、圖2，圖l是電動(dòng)螺絲刀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，是螺絲刀啟動(dòng)前的狀態(tài)，圖2 是圖l所示電動(dòng)螺絲刀內(nèi)部結(jié)構(gòu)局部放大圖，啟動(dòng)杠桿l和啟動(dòng)開關(guān)2安裝在電動(dòng)螺絲刀 上，此時(shí)啟動(dòng)杠桿1未動(dòng)作，內(nèi)置信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)電路在內(nèi)的電磁傳感器16及磁性部件17， 安裝在由非導(dǎo)磁材料制造的中間套15上，磁性部件17位于離合器碗12上方且該磁性部件 17與離合器碗12不相接觸，在磁性部件17與所述的離合器碗12之間具有縫隙18，本實(shí)施 例中，該縫隙為0. 5mm，具體來說，在中間套15內(nèi)部位于離合器碗12上方位置處開一個(gè)小孔 19，磁性部件17鑲嵌在該小孔19中，采用過盈安裝或者以膠水粘牢，磁性部件17的端面與 中間套15內(nèi)部結(jié)構(gòu)的端面相鑲平。所述的電磁傳感器固定在中間套的外殼上，并且該電磁 傳感器的軸向位置位于所述的縫隙處。電磁傳感器16使用的是線性霍爾傳感器A3503，該 電磁傳感器16固定在中間套15的外殼上，并且該電磁傳感器16的軸向位置大致位于磁性 部件17與離合器碗12之間的縫隙18處，具體來說，是在中間套15的外殼上安裝電磁傳感 器16的位置處開一個(gè)長(zhǎng)槽20，電磁傳感器16被固定在該長(zhǎng)槽20中，電磁傳感器16沿軸向 位置的中間部位大致位于磁性部件17與離合器碗12之間的縫隙18處。圖2清晰地示出 了電磁傳感器16、磁性部件17以及中間套15、離合器碗12之間的位置關(guān)系。 圖3所示是電動(dòng)螺絲刀啟動(dòng)時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)啟動(dòng)杠桿1按下，圖4、圖 5、圖6所示是本實(shí)用新型電動(dòng)螺絲刀的扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)工作過程的局部放大示意圖，其 中，圖4是電動(dòng)螺絲刀扭矩到達(dá)前的狀態(tài)，此時(shí)包括凸輪軸9、離合器碗12、離合器驅(qū)動(dòng)碗8 以及鋼珠10在內(nèi)的力矩離合器未動(dòng)作圖5是電動(dòng)螺絲刀扭矩到達(dá)時(shí)的狀態(tài)，此時(shí)包括凸輪 軸9、離合器碗12、離合器驅(qū)動(dòng)碗8以及鋼珠10在內(nèi)的力矩離合器正在動(dòng)作中；圖6是電動(dòng) 螺絲刀力矩離合器動(dòng)作完成后的狀態(tài)，此時(shí)包括凸輪軸9、離合器碗12、離合器驅(qū)動(dòng)碗8以 及鋼珠IO在內(nèi)的力矩離合器動(dòng)作完成。如圖3所示，按壓?jiǎn)?dòng)杠桿1，使啟動(dòng)開關(guān)2動(dòng)作， 電機(jī)控制電路3得到信號(hào)，使電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)輸出軸5依次帶動(dòng)變速器組件6、變速器輸出 軸7、離合器驅(qū)動(dòng)碗8、凸輪軸9、電動(dòng)螺絲刀輸出軸11、刀頭14轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)螺絲刀刀頭14帶 動(dòng)需要擰緊的螺絲旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行螺絲擰緊作業(yè)，當(dāng)螺絲擰緊到底后，電動(dòng)螺絲刀輸出力矩等于 設(shè)定力矩時(shí)，螺絲停止旋轉(zhuǎn)，使螺絲刀刀頭14、電動(dòng)螺絲刀輸出軸11、凸輪軸9停止旋轉(zhuǎn)，這 時(shí)變速器輸出軸7帶動(dòng)離合器驅(qū)動(dòng)碗8仍在旋轉(zhuǎn)，使離合器驅(qū)動(dòng)碗8中的鋼珠10沿凸輪軸 9外沿向外運(yùn)動(dòng)，克服力矩彈簧13的阻力，推動(dòng)離合器碗12向下運(yùn)動(dòng)，使離合器碗12與磁 性部件17的距離增大，動(dòng)作過程及磁場(chǎng)變化如圖4、圖5到圖6變化，圖4為離合器碗12動(dòng) 作前磁場(chǎng)的情況，磁性部件17產(chǎn)生的磁力線較少的穿過電磁傳感器16，圖5為離合器碗12運(yùn)動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)的情況，由于離合器碗12離開磁性部件17，磁性部件17周圍的磁場(chǎng)分布發(fā)生變 化，使磁性部件17產(chǎn)生的磁力線較多的穿過電磁傳感器16，電磁傳感器16感知到磁場(chǎng)的增 大，電磁傳感器16輸出正比與磁場(chǎng)強(qiáng)度的模擬信號(hào)電壓，此信號(hào)電壓輸出到電機(jī)控制電路 3，由電機(jī)控制電路3進(jìn)行信號(hào)處理與分析，當(dāng)電動(dòng)螺絲刀從圖4狀態(tài)運(yùn)行到圖5狀態(tài)時(shí)，離 合器碗12向下運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大值，電磁傳感器16輸出的模擬信號(hào)電壓變化值此時(shí)為最大，電 機(jī)控制電路3鎖存此時(shí)的值為Vmax或者Vmin， Vmax或Vmin與電磁傳感器16以及跟磁性 部件17的裝配位置關(guān)系有關(guān)，其裝配位置關(guān)系可歸納如下(1)當(dāng)安裝磁性部件17的N極 面向電磁傳感器16正面時(shí)，此時(shí)電機(jī)控制電路3鎖存的值為Vmax ; (2)當(dāng)安裝磁性部件17 的S極面向電磁傳感器16正面時(shí)，此時(shí)電機(jī)控制電路3鎖存的值為Vmin ;(3)當(dāng)安裝磁性部 件17的N極面向電磁傳感器16反面時(shí)，此時(shí)電機(jī)控制電路3鎖存的值為Vmin ; (4)當(dāng)安裝 磁性部件17的N極面向電磁傳感器16反面時(shí)，此時(shí)電機(jī)控制電路3鎖存的值為Vmax。當(dāng) 電動(dòng)螺絲刀從圖5狀態(tài)開始運(yùn)行到圖6狀態(tài)時(shí)，離合器碗12開始向上運(yùn)動(dòng)，使離合器碗12 與磁性部件17的距離減小，磁場(chǎng)變化如5到圖6變化，穿過電磁傳感器16的磁力線減少， 電磁傳感器16輸出的模擬信號(hào)電壓值向相反方向發(fā)生變化，此時(shí)電機(jī)控制電路3進(jìn)行測(cè)量 的電磁傳感器16輸出的模擬信號(hào)電壓當(dāng)前值與鎖存值進(jìn)行比較，此比較值為AV1，當(dāng)AVI 的值大于設(shè)定的比較閥值A(chǔ)V(如AV= l/2Vmax)時(shí)，電機(jī)控制電路3輸出電機(jī)制動(dòng)信號(hào)， 使電機(jī)4進(jìn)行能耗制動(dòng)(或者控制專用的剎車機(jī)構(gòu))，使電機(jī)4、電機(jī)輸出軸5、變速器組件 6、變速器輸出軸7停止旋轉(zhuǎn)、離合器驅(qū)動(dòng)碗8停止旋轉(zhuǎn)，使電動(dòng)螺絲刀停止旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng) 螺絲刀剎車功能。 圖7所示是本實(shí)用新型電動(dòng)螺絲刀的扭矩到達(dá)檢測(cè)及控制原理框圖。當(dāng)合上啟動(dòng) 開關(guān)2，電機(jī)控制電路3得到信號(hào)，電機(jī)控制電路3輸出使電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輸出扭矩達(dá)到設(shè)定 扭矩時(shí)，離合器碗12離開磁性部件17，使穿過電磁傳感器16的磁力線增加，電磁傳感器16 輸出正比與磁場(chǎng)強(qiáng)度的模擬信號(hào)電壓，此信號(hào)連接到電機(jī)控制電路3，進(jìn)行信號(hào)處理與分析 (包括A/D變換，閥值比較等)，電機(jī)控制電路3鎖存測(cè)量期間測(cè)得的Vmax或者Vmin，然后 與測(cè)得的模擬信號(hào)電壓當(dāng)前值進(jìn)行比較，此比較值為AV1，當(dāng)AV1的值大于剎車檢測(cè)的比 較閥值的設(shè)定值A(chǔ)V時(shí)，電機(jī)控制電路3輸出剎車信號(hào)，使電機(jī)4進(jìn)行能耗制動(dòng)(或者控制 專用的剎車機(jī)構(gòu))，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)螺絲刀剎車功能。 綜上所述，由于本實(shí)用新型的電動(dòng)螺絲刀扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，采用了非接觸傳感 器位移檢測(cè)技術(shù)，具有檢測(cè)精度高，通過設(shè)定扭矩到達(dá)檢測(cè)的比較閥值A(chǔ)V，可以實(shí)現(xiàn)微小 扭矩的控制，可以防止電動(dòng)螺絲刀在低輸出扭矩區(qū)域的誤動(dòng)作，并且電磁傳感器16，磁性部 件17固定在中間套15上，磁性部件17與離合器碗12沒有接觸，不會(huì)發(fā)生摩擦，從而使電 動(dòng)螺絲刀的扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)潔、可靠，極大地提高了電動(dòng)螺絲刀的使用壽命。
權(quán)利要求一種電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，該扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)由電磁傳感器(16)及磁性部件(17)組成，所述的電磁傳感器(16)的輸出端連接到電動(dòng)螺絲刀電機(jī)控制電路(3)的輸入端，所述的電磁傳感器(16)、磁性部件(17)固定在中間套(15)上，其特征在于所述的磁性部件(17)位于離合器碗(12)的上方，且該磁性部件(17)與所述的離合器碗(12)不相接觸，在磁性部件(17)與所述的離合器碗(12)之間具有縫隙(18)，所述的電磁傳感器(16)固定在中間套(15)的外殼上，并且該電磁傳感器的軸向位置位于所述的縫隙(18)處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的離合 器碗(12)上方的中間套(15)內(nèi)開有小孔(19)，所述的磁性部件(17)被固定在該小孔(19) 中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的磁性 部件(17)與離合器碗(12)之間的縫隙(18)為0. 2mm 1. 5mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的磁性 部件(17)與離合器碗(12)之間的縫隙(18)為0. 5mm 1. 0mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的電磁 傳感器(16)是霍爾傳感器或巨磁傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)螺絲刀的扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，該扭距到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)由電磁傳感器及磁性部件組成，電磁傳感器的輸出端連接到電動(dòng)螺絲刀電機(jī)控制電路的輸入端，電磁傳感器、磁性部件固定在中間套上，其特征在于所述的磁性部件位于離合器碗的上方，且該磁性部件與所述的離合器碗不相接觸，在磁性部件與所述的離合器碗之間具有縫隙，所述的電磁傳感器固定在中間套的外殼上，并且該電磁傳感器的軸向位置位于所述的縫隙處。本實(shí)用新型采用非接觸磁傳感器位移檢測(cè)技術(shù)，磁性部件與離合器碗沒有接觸，不會(huì)發(fā)生摩擦，從而使電動(dòng)螺絲刀的扭矩到達(dá)檢測(cè)機(jī)構(gòu)變得簡(jiǎn)潔、可靠，檢測(cè)精度高，可以實(shí)現(xiàn)微小扭矩的控制，極大地提高了電動(dòng)螺絲刀的工作壽命。
文檔編號(hào)G01L5/24GK201516593SQ200920049130
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者支麗娟, 毛仁明, 王俊 申請(qǐng)人:常熟市德博電器有限公司