專利名稱：組合曲線開口棘輪定力矩扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于扳手技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實現(xiàn)封閉連接管路螺紋對接達到預定力矩的組合曲線開口棘輪定力矩扳手。
2、背景技術(shù)目前，公知的棘輪力矩扳手構(gòu)造由普通棘輪扳手頭通過與傳力機構(gòu)串接組成。該棘輪扳手頭(圖2所示)，由一個封閉圓形的棘輪、彈簧、棘爪等組成并與扳手桿連接，使用時螺紋連接件(一般為螺母)與棘輪連接，通過傳力機構(gòu)串連并通過在扳手桿上作力將預加力矩通過棘輪作用到螺母上。當扳手在作用一定轉(zhuǎn)矩后，操作者因人機關(guān)系不能繼續(xù)施加力矩，棘輪機構(gòu)可以在整個扳手不取出的情況下，反轉(zhuǎn)扳手桿，棘輪在螺母上作反方向的旋轉(zhuǎn)，而螺母不跟作棘輪反轉(zhuǎn)，到適于施力的位置，再按原加力方向轉(zhuǎn)動扳手桿，則可達到對連接件施加定力矩的目的。在這個過程中，該棘輪結(jié)構(gòu)為封閉圓形，當被施加力矩的兩連接件為封閉管路接頭時，用該種棘輪結(jié)構(gòu)后就不能取出扳手，如需要快速實現(xiàn)對該連接件的旋合時，用呆扳手又會影響其效率及可能造成其它事故，如氣體的泄漏等。而且該扳手構(gòu)造中，原加力滾輪組件在使用一定時期后容易在該部件中的銷釘處彎曲，影響精度。
實用新型專利(專利號96195751)公開了一種棘爪扳手，包括前、后鉗爪限定的鉗口，以及連接兩鉗爪的連接弧，其加工難度大，且不利于初次直接對螺母卡緊，對于觀察視線受限制的位置需轉(zhuǎn)動手柄才能卡住螺母，只適用于沒有力矩要求的螺紋連接使用。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的定力矩扳手不能實現(xiàn)對封閉管路連接件快速實行預定力矩加載功能的不足，本實用新型提供一種組合曲線開口棘輪定力矩扳手，該扳手不僅能快速對封閉管路連接件進行旋合，而且能精確地對連接件施加預定力矩。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設計一種組合曲線開口棘輪定力矩扳手，含有扳手頭、扳手桿，其特點是還含有加力滾輪組件、扭矩傳遞機構(gòu)件；加力滾輪組件由園柱滾輪與滾輪筒組成，扭矩傳遞機構(gòu)由加力彈簧、雙鎖緊結(jié)構(gòu)的加力桿、過渡螺母、鎖緊螺母串接面成，并通過標定，達到實現(xiàn)預置扭矩；扳手頭與被旋合的連接件接觸部分設置為由組合曲線形成的開口棘輪扳手頭，扳手頭的組合曲線依次設置為引導圓弧段I、導入豎直直線段I、避開圓弧段II、楔緊30°直線段II、頂出45°直線段II、夾緊圓弧段III；其連接關(guān)系是扳手頭與扳手桿銷接，扳手頭末端的圓柱面再與加力滾輪組件中的圓柱滾輪的圓柱面連接，在滾輪組件后還依次串接有扭矩傳遞機構(gòu)中的加力彈簧、加力桿、過渡螺母、鎖緊螺母。
加力滾輪組件是在滾輪筒上開一矩形孔，將加力滾輪用滾輪銷固定在其矩形孔內(nèi)，加力滾輪與矩形孔之間為小間隙配合。扭矩傳遞機構(gòu)中的雙鎖緊螺母結(jié)構(gòu)，是在加力桿后端設置一螺紋桿，在螺紋桿的尾部設置調(diào)節(jié)力矩大小的調(diào)節(jié)口，在螺紋桿上設置有過渡螺母，其后緊接著設有鎖緊螺母，在鎖緊螺母徑向?qū)ΨQ設置有兩個調(diào)節(jié)口。過渡螺母與扳手桿通過銷釘固定，鎖緊螺母通過徑向?qū)ΨQ的兩個調(diào)節(jié)口與加力桿連接，便于調(diào)節(jié)其對加力桿的鎖緊，防止力矩標定后加力桿的轉(zhuǎn)動。
由于扳手頭尾部為圓柱面，并直接與加力滾輪組件的滾輪接觸，加力滾輪組件前部的滾輪可繞自身軸轉(zhuǎn)動；在加力滾輪組件后串接加力彈簧、加力桿，并可預先通過對加力桿的調(diào)節(jié)對加力彈簧施加預定力，通過扳手標定可給扳手確定其扭矩預置值，并用鎖緊螺母控制其預置扭矩值。在實行施力過程時，轉(zhuǎn)動扳手桿，作用在扳手桿上的力通過扳手桿的管壁傳至加力滾輪，繼而與加力彈簧施加在滾輪組件上的彈力形成合力，并傳至扳手頭末端圓柱面，驅(qū)動扳手頭繞其銷釘孔中心旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)扭矩傳遞。在對扳手桿加力過程中，隨著扭矩的不斷增大，作用在滾輪組件上使其產(chǎn)生滾動趨勢的力偶矩也逐漸增大。滾輪處于滾動的臨界平衡狀態(tài)時，力偶矩與最大滾動摩擦力偶矩相等，扳手頭末端圓柱面上所受與扳手轉(zhuǎn)動方向相切的切向力達到最大值，此時，扳手施加的擰緊扭矩也達到最大值，即為預置的預緊扭矩值，并且操作者有卸力感，即可確定達到預加扭矩。
在轉(zhuǎn)動扳手實行施力過程中，當扳手帶著連接件轉(zhuǎn)到一定角度位置，操作者受到施力位置的限制時，則由組合曲線形成的棘輪式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)扳手的快速回程，以便進行連續(xù)操作。該組合曲線結(jié)構(gòu)由前端開口的曲線面組成。首先，扳手頭的開口尺寸約大于要擰緊的螺母兩對稱面尺寸允許該螺母自由進入扳手頭，扳手前伸接近螺母靠引導圓弧段I引導螺母快速卡進扳手頭；螺母緊貼導入豎直直線段I進入；要卡緊螺母表征扳手頭已到位，則需形成斜楔機構(gòu)，而導入豎直直線段I與螺母的一邊貼合，只需扳手曲線段有一邊與螺母此邊的對稱邊的相鄰邊貼合即可，則扳手頭楔緊30°直線段II與豎直邊成60°(六邊形的角度為120°，邊與對角線夾角即為60°)，它與水平線即為30°關(guān)系。要實現(xiàn)棘輪功能，則當反向轉(zhuǎn)動扳手時，扳手要能繞前兩邊與螺母貼合邊的形心轉(zhuǎn)動，則這兩邊之間設計成有能避開螺母尖端的避開圓弧段II。因為開口對螺母(六面體)的兩對稱面有間隙，在擰緊過程中，扳手頭和螺母會稍作相對轉(zhuǎn)動而脫離斜楔面，則頂出45°直線段III斜度傾角比楔緊30°直線段II傾角大(為45°)，在楔緊30°直線段II后緊連夾緊圓弧段III，并與導入豎直直線段I形成扳手頭的開口。楔緊30°直線段II和頂出45°直線段III的交點與螺母原貼合斜邊相接觸，引導圓弧段I的象限點I與相貼的螺母的該直邊的頂點接觸，夾緊圓弧段III的象限點II與螺母貼合斜邊相鄰的直邊接觸，它們形成三點結(jié)構(gòu)，限制扳手的再轉(zhuǎn)動，即繼續(xù)傳力給連接件并施加轉(zhuǎn)矩。它的結(jié)構(gòu)也正好形成反向轉(zhuǎn)動的棘輪功能，螺紋副的一定摩擦力讓扳手繞螺紋副中心回轉(zhuǎn)而螺母不動，楔緊30°直線段II和頂出45°直線段III的交點頂住扳手使其轉(zhuǎn)到螺母的另一相對直邊，并形成新的斜楔機構(gòu)使扳手卡住螺母，即可繼續(xù)進行施加力矩的過程。
本實用新型組合曲線開口棘輪定力矩扳手設置的滾輪組件，通過在滾輪筒上開矩形孔，將滾輪用滾輪銷銷緊在其矩形孔內(nèi)，滾輪與矩形間間隙很小，并能繞滾輪銷轉(zhuǎn)動，扳手頭末端圓柱面在施力過程中在滾輪上滾動，當過載時即打滑。銷釘在矩形孔內(nèi)受力均勻，不易發(fā)生彎曲變形影響扳手測力精度。滾輪組件與扳手桿之間在行程中為小間隙配合，保證扳手在使用中滾輪組件在扳手桿內(nèi)筒內(nèi)不會產(chǎn)生偏擺。在扭矩傳遞機構(gòu)中設置的雙鎖緊螺母結(jié)構(gòu)，能保持該扳手的預置力矩。雙鎖緊螺母結(jié)構(gòu)是在加力桿后端設置長度比較長的螺紋桿，在其尾部設置調(diào)節(jié)口，在螺紋桿上設置過渡螺母、鎖緊螺母，在鎖緊螺母徑向?qū)ΨQ設置有兩個調(diào)節(jié)口。過渡螺母與扳手桿通過銷釘固定，使扳手桿與過渡螺母不會轉(zhuǎn)動和移動，而加力桿的螺紋部位可以在過渡螺母的螺孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，鎖緊螺母通過其徑向設置的兩個調(diào)節(jié)口鎖緊加力桿。扳手標定時，在加力桿的調(diào)節(jié)口處調(diào)節(jié)加力桿，加力桿在過渡螺母內(nèi)向前(或后)移動，扳手桿不動，則加力桿向前(后)壓縮(放松)加力彈簧，達到對力矩的調(diào)整。當扳手標定到位時，再調(diào)節(jié)鎖緊螺母，使其與過渡螺母貼緊并達到對加力桿鎖緊的作用，即保證了扳手的預置扭矩值。
本實用新型的有益效果是，由引導圓弧段I、導入豎直直線段I、避開圓弧段II、楔緊30°直線段II、頂出45°直線段III和夾緊圓弧段III順次連接組成的開口扳手頭，它能實現(xiàn)棘輪扳手快速回程的功能；該扳手頭在靠近開口的某部位通過銷釘與扳手桿銷接，開口頭部即可繞銷釘在扳手桿內(nèi)作一定的轉(zhuǎn)動；該扳手頭又通過尾部的圓柱面與由銷接在滾輪組件內(nèi)的圓柱滾輪接觸，該滾輪組件又與能調(diào)節(jié)壓縮量的加力彈簧連接，起調(diào)節(jié)作用的加力桿由一定長度的螺桿形成，前端與加力彈簧直接連接，后面的螺桿可在由銷釘與扳手桿固定的過渡螺母的螺孔內(nèi)運動，這樣，通過起調(diào)節(jié)壓縮量的加力桿的預先標定，來確定加力彈簧的預壓縮量，加力彈簧的預加力作用到滾輪組件，并傳到扳手頭上，這樣的扳手頭即能實現(xiàn)對封閉連接管路的連接件間或普通螺母連接件間進行預加力矩的擰緊，并能快速地實現(xiàn)棘輪快速回程的功效，扳手頭采用組合曲線形成代替原為封閉圓形結(jié)構(gòu)的棘輪扳手頭，避免了封閉圓形結(jié)構(gòu)的棘輪扳手頭在封閉管路無法取出而不能使用的缺點，實現(xiàn)對封閉管路的連接件施力，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。


圖1為本實用新型的組合曲線開口棘輪定力矩扳手實施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為已有技術(shù)的普通封閉棘輪扳手的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型的組合曲線開口棘輪定力矩扳手實施例的扳手頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實用新型的組合曲線開口棘輪定力矩扳手實施例的滾輪組件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實用新型的組合曲線開口棘輪定力矩扳手實施例的鎖緊螺母結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本實用新型的組合曲線開口棘輪定力矩扳手實施例中的加力桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7和圖8為本實用新型的組合曲線開口棘輪定力矩扳手實施例的工作過程示意圖。
圖中，1扳手頭 2扳手桿 3滾輪組件 4加力彈簧 5加力桿6過渡螺母 7鎖緊螺母 8引導圓弧段I 9導入豎直直線段I10避開圓弧段II 11頂出45°直線段III 12夾緊圓弧段III 13楔緊30°直線段II 16象限點I 17楔緊30°直線段II和頂出45°直線段III的交點 18象限點II30加力滾輪 31滾輪筒 32滾輪銷 33調(diào)節(jié)口I 34調(diào)節(jié)口II 35調(diào)節(jié)口III
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
具體實施方式
圖中，組合曲線開口棘輪定力矩扳手，含有扳手頭1、扳手桿2、加力滾輪組件3、扭矩傳遞機構(gòu)；加力滾輪組件3由園柱形加力滾輪30與滾輪筒31組成，扭矩傳遞機構(gòu)由加力彈簧4、雙鎖緊結(jié)構(gòu)的加力桿5、過渡螺母6、鎖緊螺母7串接而成，在鎖緊螺母7徑向?qū)ΨQ設置有兩個調(diào)節(jié)口I33、調(diào)節(jié)口II34；扳手頭1與被旋合的連接件通常為六角螺母，其接觸部分設置為曲線，該曲線段依次設置為引導圓弧段I8、導入豎直直線段I9、避開圓弧段II10、楔緊30°直線段II13、頂出45°直線段III11、夾緊圓弧段III12；其連接關(guān)系是扳手頭1與桿手桿2銷接，扳手頭1末端的圓柱面再與加力滾輪組件3中的園柱滾輪30的園柱面連接，在滾輪組件3后還依次串接有扭矩傳遞機構(gòu)中的加力彈簧4、加力桿5、過渡螺母6、鎖緊螺母7。加力滾輪組件3是在滾輪筒31上開一矩形孔，將加力滾輪30用滾輪銷32固定在其矩形孔內(nèi)，加力滾輪30與矩形孔之間為小間隙配合。在扭矩傳遞機構(gòu)中設置的鎖緊螺母結(jié)構(gòu)為雙鎖緊螺母，是在加力桿5后端設置一螺紋桿，在螺紋桿尾部設置調(diào)節(jié)力矩大小的調(diào)節(jié)口III35，在螺紋桿上安裝有過渡螺母6，其后緊接著安裝有鎖緊螺母7，過渡螺母6與扳手桿2通過銷釘固定；在鎖緊螺母7徑向?qū)ΨQ設置有兩個調(diào)節(jié)口33和34，便于調(diào)節(jié)其對加力桿的鎖緊，防止力矩標定后加力桿的轉(zhuǎn)動。
操作時，扳手頭1與連接螺母先形成斜楔卡緊，即為兩條斜線接觸，扳手頭1的導入豎直直線段I9和楔緊30°直線段II13分別與六角螺母的成60°的兩條邊貼合。在此狀態(tài)下，扳手桿2在人手臂的作用下作順時針轉(zhuǎn)動，由于開口對螺母的兩對稱面有間隙，螺紋聯(lián)接件相對靜止，扳手繞聯(lián)接件轉(zhuǎn)動；在轉(zhuǎn)動中，扳手頭1相對繞其螺紋副中心旋轉(zhuǎn)，組合曲線的避開圓弧段II10繞六角螺母的最大頂角轉(zhuǎn)，原貼合的兩邊變成點接觸并按順時針方向移向下一點，豎直直線段I9和楔緊30°直線段II13相互離開，與六角螺母只有兩點接觸，即象限點I16和楔緊30°直線段II和頂出45°直線段III的交點17。這樣，六面體的斜邊與扳手頭的頂出45°直線段III11逐漸平行并貼合，逐漸頂住六面體向扳手頭的夾緊圓弧段III12靠近，并作相對轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)到一定角度，六角螺母和扳手變成有三點接觸，即扳手頭1開口曲線相交的頂出45°直線段III和楔緊30°直線段II的交點17、引導圓弧段I的象限點I16和夾緊圓弧段III的象限點II18。而相接觸的三點限制扳手和聯(lián)接件的相互轉(zhuǎn)動，即固定了這兩者的位置，對扳手桿2繼續(xù)順時針施加轉(zhuǎn)矩，扳手就將力矩傳給六角螺母，從而可逐漸擰緊螺紋聯(lián)接件。轉(zhuǎn)動螺紋副到一定角度，又需要扳手回到最佳施力位置。這時，反時針方向轉(zhuǎn)動扳手桿2，由于六角螺母的螺紋副間有一定的摩擦力，且扳手頭1開口大于螺母對稱邊長度，扳手就相對螺母轉(zhuǎn)動而螺母不動，接著象限點I16和象限點II18離開螺母，楔緊30°直線段II和頂出45°直線段III的交點17頂住六角螺母離開扳手。這樣，扳手頭1和螺紋聯(lián)接件間沒有接觸，扳手就有一定的轉(zhuǎn)動空間，對扳手桿2繼續(xù)施加反向轉(zhuǎn)力，扳手頭1就相對六角螺母轉(zhuǎn)動一定角度，并轉(zhuǎn)到螺母的另一對稱面時，扳手頭1和聯(lián)接件又自動接觸并夾緊。再順時針施加擰緊轉(zhuǎn)動力矩，整個過程又重復上述擰緊步驟，就可逐步對螺紋聯(lián)接副施加預置力矩。
圖7和圖8為工作過程示意圖，在圖7和圖8中，組合曲線棘輪定力矩扳手的扳手頭1與須擰緊的螺母接觸并靠前端的引導圓弧段I8引導螺母進入開口，再繼續(xù)向前用力，扳手頭1的導入豎直直線段I9與螺母的直邊貼合，并引導扳手頭1進入螺母，直到楔緊30°直線段II13與螺母的另一直邊的相鄰斜邊貼合，即為圖7所示狀態(tài)，則扳手頭1與螺母形成斜楔卡緊；按順時針方向(加力方向)轉(zhuǎn)動扳手桿2，扳手與螺母稍作轉(zhuǎn)動后靠扳手頭1的曲線內(nèi)三點(象限點I16、楔緊30°直線段II和頂出45°直線段III的交點17、象限點II18)卡緊，即為圖8所示狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種組合曲線開口棘輪定力矩扳手，含有扳手頭、扳手桿，其特征在于；還含有加力滾輪組件(3)、扭矩傳遞機構(gòu)；加力滾輪組件(3)由圓柱形加力滾輪(30)與滾輪筒(31)組成，扭矩傳遞機構(gòu)由加力彈簧(4)、雙鎖緊螺母結(jié)構(gòu)中的加力桿(5)、過渡螺母(6)、鎖緊螺母(7)串接而成；扳手頭(1)與被旋合的連接件接觸部分設置為由組合曲線形成的開口的棘輪扳手頭，扳手頭(1)的組合曲線段依次設置為為引導圓弧段I(8)、導入豎直直線段I(9)、避開圓弧段II(10)、楔緊30°直線段II(13)、頂出45°直線段III(11)、夾緊圓弧段III(12)；鎖緊螺母(7)徑向?qū)ΨQ設置有兩個調(diào)節(jié)口(33)和(34)；其連接關(guān)系是扳手頭(1)與扳手桿(2)銷接，扳手頭(1)末端的圓柱面再與加力滾輪組件(3)中的圓柱形加力滾輪(30)的圓柱面連接，在滾輪組件(3)后依次串接有加力彈簧(4)、加力桿(5)、過渡螺母(6)、鎖緊螺母(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合曲線開口棘輪定力矩扳手，其特征在于所述的加力滾輪組件(3)是在滾輪筒(31)上開一矩形孔，將加力滾輪(30)用滾輪銷(32)固定在其矩形內(nèi)，加力滾輪(30)與矩形孔之間為小間隙配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合曲線開口棘輪定力矩扳手，其特征在于所述的雙鎖緊螺母結(jié)構(gòu)是在加力桿(5)后端設置一螺紋桿、在螺紋桿的尾部設置有調(diào)節(jié)力矩的調(diào)節(jié)口(35)，在螺紋桿上依次設置有過渡螺母(6)和鎖緊螺母(7)，過渡螺母(6)與扳手桿(2)通過銷釘固定，鎖緊螺母(7)通過其徑向?qū)ΨQ設置的兩個調(diào)節(jié)口(33)、(34)與加力桿(5)鎖緊連接。
專利摘要本實用新型提供了一種組合曲線開口棘輪定力矩扳手，含有扳手頭、扳手桿、加力滾輪組件、扭矩傳遞機構(gòu)。扳手頭與被旋合的連接件接觸部分設置為由組合曲線形成的開口的棘輪扳手頭，扳手頭的組合曲線依次設置為引導圓弧段、豎直直線段、避開圓弧段、楔緊30°直線段、頂出45°直線段、夾緊圓弧段；扳手頭與扳手桿連接，扳手頭末端的圓柱面再與加力滾輪組件中的圓柱滾輪連接，在滾輪組件后依次串接有扭矩傳遞機構(gòu)中的加力彈簧、加力桿、過渡螺母及鎖緊螺母。本實用新型的扳手通過設有組合曲線的扳手頭與能夠預置轉(zhuǎn)動力矩的扭矩傳遞機構(gòu)，構(gòu)成能快速施加預置力矩的測力扳手，能實現(xiàn)對封閉管路螺紋聯(lián)接螺母的快速導入、楔緊及施加預置力矩的功能。本實用新型的一種組合曲線開口棘輪定力矩扳手，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用范圍廣。
文檔編號B25B13/46GK2673570SQ20032010471
公開日2005年1月26日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者陳軍, 蒲如平, 連克難 申請人:中國工程物理研究院機械制造工藝研究所