電動扳手的制作方法
【專利摘要】電動扳手為實現(xiàn)打擊功能，一般內置機械沖擊組件。由于需要實現(xiàn)連續(xù)打擊，對于機械沖擊組件的精度和強度要求很高，且機械沖擊組件在使用過程中容易積累機械疲勞和損傷，壽命較短。本發(fā)明提出一種電動扳手，包括依次連接的電機，傳動機構和棘輪組件以及控制部件。傳動機構具有空行程。棘輪組件接受傳動機構傳遞的旋轉扭矩并單向驅動其中的棘輪?？刂撇考c電機連接，其檢測到電機堵轉時則控制電機反轉。本發(fā)明的電動扳手通過電子控制的方式實現(xiàn)打擊功能，簡化工具的機械結構，不但降低制造成本，而且延長工具的使用壽命。
【專利說明】電動扳手
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動工具，特別是一種電動扳手。
【背景技術】
[0002]隨著電動工具的發(fā)展，其已逐漸代替手動工具被廣泛應用于工業(yè)制造和維修中，例如使用電動扳手進行螺栓或螺母等工件的緊固作業(yè)。在一般操作過程中，容易遇到這樣的情況，電動扳手正向緊固工件時能夠將工件鎖緊，但反向卸下工件時往往難以卸下。究其原因，電動扳手驅動工件擰緊時，輸出由高速轉為停止，具有很大的沖擊扭力，從而將工件擰緊；而卸下工件時，輸出從開始即處于堵轉的狀態(tài)，啟動扭力較小，因而難以擰動工件。
[0003]目前，解決上述問題一般的方法是在電動扳手中增加機械沖擊組件，當輸出處于堵轉時，沖擊組件產生沖擊，瞬時增大扭力從而逐漸擰動工件。常規(guī)的沖擊組件包括錘和砧，錘經由布置在凹槽中的滾珠被保持在心軸上，并通過錘和砧上相應設置的凸出部驅動砧進行輸出。當砧的旋轉遇到阻力時，錘抵抗布置在其后端的彈性元件相對于心軸軸向后退，使得錘和砧上的凸出部交錯，并在彈性元件的偏壓下旋轉地復位，從而使錘和砧上的凸出部再次接觸并產生打擊。當持續(xù)遇阻時，重復上述過程，即可實現(xiàn)連續(xù)打擊。
[0004]在電動扳手中設置機械沖擊組件，需增加相應的零部件。而且，由于要實現(xiàn)連續(xù)打擊，對于零部件的機械精度和強度的要求很高。因而，設置機械沖擊組件的電動扳手需增加相當?shù)闹圃斐杀?。另外，由于機械組件在使用過程中容易積累機械疲勞和損傷，因而，經過一段時間的使用之后會產生打擊效率降低甚至失效的情況，從降低了電動扳手的使用壽命O

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于以上內容，有必要提供一種能夠產生較大啟動扭力、且成本較低、使用壽命較長的電動扳手。
[0006]本發(fā)明提供一種電動扳手，其包括電機，傳動機構，棘輪組件和控制電路，電機、傳動機構和棘輪組件依次連接，傳動機構包括第一傳動件和第二傳動件，第一傳動件和第二傳動件可旋轉地連接，棘輪組件包括偏心軸、擺動件，棘爪和棘輪。偏心軸具有一偏離偏心軸軸線的軸突，擺動件具有容納部，軸突容納于容納部中，擺動件隨偏心軸的旋轉而擺動，棘爪設置在擺動件上并與棘輪外周的棘齒接觸，棘爪隨擺動件的擺動而驅動棘輪單向旋轉，控制部件用于控制電機轉動，第一傳動件和第二傳動件在旋轉方向上具有間隔的空間行程，控制部件包括一個用于檢測電機是否堵轉的檢測模塊和一個能夠在檢測模塊檢測到電機堵轉時控制電機反轉的控制模塊。
[0007]進一步地，控制模塊存儲有指示電機堵轉的參量閾值，檢測模塊檢測電動扳手的相應的工作參量并發(fā)送給控制模塊，控制模塊通過比較工作參量和參量閾值檢測電機堵轉并控制電機反轉。
[0008]作為一種優(yōu)選的方式，參量閾值為電流閾值，工作參量為工作電流。檢測模塊用于檢測流經電機的工作電流并發(fā)送給控制模塊，控制模塊用于將工作電流與電流閾值進行比較，并在工作電流等于或大于電流閾值時控制電機反轉。
[0009]作為另一種優(yōu)選的方式，參量閾值為轉速閾值，工作參量為工作轉速。檢測模塊用于檢測傳動機構的工作轉速并發(fā)送給控制模塊，控制模塊用于將工作轉速與轉速閾值進行比較，并在當工作轉速等于或小于轉速閾值時控制模塊控制電機反轉。
[0010]本發(fā)明的電動扳手，其第一和第二傳動件可旋轉地連接并且在旋轉方向上具有間隔的空間行程，當檢測到電機堵轉時控制部件控制電機反轉，電機反向驅動傳動機構可產生沖擊，且由于棘輪組件的單向驅動性，沖擊扭矩及旋轉扭矩依然沿棘輪組件選定的旋轉方向加載，從而可產生較大啟動扭力。另外，本發(fā)明的電動扳手不需增加復雜的機械沖擊組件，僅通過電子控制的方式即可實現(xiàn)傳統(tǒng)的沖擊扳手的功能，一方面極大地降低工具的制造成本，提高了經濟效益；另一方面，由于采用電子控制，工具的機械結構得到簡化，這將極大地降低復雜結構所導致的機械疲勞和損壞，從而延長工具的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的電動扳手的結構圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的電動扳手的傳動機構的結構圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的電動扳手的傳動機構的第一和第二傳動件的連接處的截面圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的電動扳手的傳動機構的另一種實施方式的第一和第二傳動件的連接處的截面圖。
[0015]圖5是本發(fā)明的電動扳手的棘輪組件的結構圖`。
[0016]圖6是本發(fā)明的電動扳手的控制部件的模塊圖。
[0017]圖7是本發(fā)明的電動扳手的控制部件的一種【具體實施方式】的模塊圖。
[0018]圖8是本發(fā)明的電動扳手的控制部件的另一種【具體實施方式】的模塊圖。
[0019]附圖標號具體如下:
[0020]電動扳手10，
[0021]電機11，
[0022]傳動機構12.[0023]棘輪組件13，
[0024]控制部件14，
[0025]第一傳動件(121、121')，
[0026]第二傳動件122，
[0027]第一凸臺(1211、1212、1213)，
[0028]第二凸臺(1221、1222、1223)，
[0029]支架131，
[0030]偏心軸132，
[0031]軸突1321，
[0032]擺動件133，
[0033]套接部1331，
[0034]容納部I332，[0035]第一棘爪134，
[0036]第二棘爪135，
[0037]棘輪136，
[0038]檢測模塊141，
[0039]電流檢測電路14 1'
[0040]轉速檢測電路141"，
[0041]控制模塊142，
[0042]集成芯片(142'、142")。
【具體實施方式】
[0043]以下將結合附圖，對本發(fā)明電動扳手的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0044]請參考圖1，本發(fā)明的電動扳手10包括電機11，傳動機構12，棘輪組件13和控制部件14。電機11，傳動機構12與棘輪組件13依次連接，傳動機構12接受電機11輸出的旋轉扭矩并傳遞給棘輪組件13。
[0045]請參考圖2，傳動機構12包括第一傳動件121和第二傳動件122。在本實施方式中，第一傳動件121呈圓盤狀，中間設有開孔(圖未標)，可接收電機11輸出的旋轉扭矩。第二傳動件122呈圓盤狀，中間設有扁孔(圖未標)，可連接棘輪組件13并輸出旋轉扭矩。第一傳動件121和第二傳動件122互相靠近，可旋轉地連接并且在旋轉方向上具有間隔的空間行程?？梢岳斫?，傳動機構12的實現(xiàn)并不限于以上描述的方式，還包括本領域普通技術人員所熟知的替換方式，例如第一和第二傳動件還可制成兩端呈圓弧的矩形。
[0046]第一傳動件121和第二傳動件122在旋轉方向上具有“空行程”。以下將對“空行程”的含義進行相關說明，若電機啟動后，工具的傳動機構的機械組件以直接接觸的方式(忽略零件誤差)將電機的旋轉扭矩傳遞到工具的作用部位，其中的扭矩傳遞過程不具有“空行程”。相反地，“空行程”指傳動機構的機械組件中具有間隔的空間行程，當電機啟動后，傳動機構的機械組件先空運行一段空間行程，再互相接觸以傳遞扭矩。由于傳動機構的機械組件在空運行的階段積累慣量，因而在互相接觸時所產生的瞬時扭矩將大于電機所輸出的旋轉扭矩。在機械結構中設計空行程一般用于增加初始動能或形成打擊等。
[0047]請同時參考圖3，第一傳動件121朝向第二傳動件122的端面上沿徑向對稱地設置有一對第一凸臺1211。第二傳動件122朝向第一傳動件121的端面上在相同的徑距上相應地設置一對第二凸臺1221。第一傳動件121和第二傳動件122互相靠近并可同軸旋轉。當轉過一角度后，第一凸臺1211和第二凸臺1221互相接觸，從而使第一傳動件121可向第二傳動件傳遞旋轉扭矩。由于凸臺對稱設置，因而轉過的角度稍小于180度。
[0048]請參考圖4，在另一種實施方式中，其主要區(qū)別在于實現(xiàn)“空行程”的方式有所不同，在結構上主要體現(xiàn)在第一傳動件121'和第二傳動件(圖未示)的連接處。第一傳動件121'朝向第二傳動件的端面上沿徑向非對稱地設置有第一凸臺1212和第二凸臺1213，SP第一凸臺1212和第二凸臺1213至端面中心的徑距不相等。第二傳動件朝向第一傳動件121'的端面上相應地設置第三凸臺1222和第四凸臺1223。第一傳動件121'和第二傳動件互相靠近并可同軸旋轉。當轉過一角度后，第一凸臺1212經過第四凸臺1223與第三凸臺1222接觸，而第二凸臺1213經過第三凸臺1222與第四凸臺1223接觸，從而使第一傳動件121'可向第二傳動件傳遞旋轉扭矩。由于凸臺非對稱設置，因而轉過的角度將大于180度且稍小于360度。這樣的設計將增加部件之間的空間行程，有利于慣量積累并在部件接觸時產生更大的瞬時扭矩。
[0049]電機輸出相同的情況下，減小傳動機構的轉速將增大其輸出扭矩，因此，傳動機構中還可包括齒輪減速部件(圖未示)。齒輪減速部件設置于第一傳動件121和電機11之間，以降低電機11輸出的轉速。該齒輪減速部件可選用行星齒輪減速機構或多級齒輪減速機構等。為使機械組件的結構更為緊湊，本發(fā)明優(yōu)選地采用行星齒輪減速機構。
[0050]棘輪組件具有單向輸出的特性，當棘輪組件選定棘輪的旋轉方向后，不管棘輪組件接受正轉傳動還是反轉傳動，棘輪始終沿選定的方向旋轉。以下將對本發(fā)明的電動扳手10的棘輪組件13進行詳細描述。
[0051]請參考圖5，棘輪組件13包括支架131、偏心軸132、擺動件133、第一棘爪134及第二棘爪135和棘輪136。偏心軸132、擺動件133、棘爪(134、135)和棘輪136都容納在支架131中。偏心軸132的一端與傳動機構12的動力輸出端連接,另一端的端面設有一偏離偏心軸軸線的軸突1321。偏心軸132接受傳動機構12傳遞的扭矩可在支架131中旋轉。擺動件133包括套接部1331和容納部1332。套接部1331大致呈O型，且套接在棘輪136的外周。容納部1332大致呈U型，且偏心軸132的軸突1321容納在其中。擺動件133固定在支架131中，可繞棘輪136擺動。且當偏心軸132旋轉時，軸突1321驅動容納部1332，從而使擺動件133繞棘輪136擺動。棘爪(134、135)通過彈簧(圖未示)設置在擺動件133上，并可選擇地與棘輪136接觸。若選擇第一棘爪134與棘輪136接觸，當擺動件133沿順時針方向擺動時，第一棘爪134驅動棘輪136沿順時針方向旋轉，當擺動件133沿逆時針方向擺動時，第一棘爪134滑過棘輪136外周的棘齒。若選擇第二棘爪135與棘輪136接觸，當擺動件133沿順時針方向擺動時，第二棘爪135滑過棘輪136外周的棘齒，當擺動件133沿逆時針方向擺動時，第二棘爪135驅動棘輪136沿逆時針方向旋轉?？梢岳斫?，棘輪組件的實現(xiàn)并不限于以上描述的方式，還包括本領域普通技術人員所熟知的變型。
[0052]控制部件14通過電子控制的方式驅動具有傳動機構12和棘輪組件13的電動扳手10產生沖擊?？刂撇考?4與電機11連接，其檢測到電機11堵轉時則控制電機11反轉。進一步地，請參考圖6，控制部件14包括檢測模塊141和控制模塊142，控制模塊141存儲有指示電機堵轉的參量閾值，檢測模塊142檢測電動扳手10的相應的工作參量并發(fā)送給控制模塊141，控制模塊141通過比較該工作參量和參量閾值檢測電機10是否堵轉，若電機10堵轉則控制電機10反轉。其工作原理在于:若電機堵轉，說明輸出遇阻，則控制電機反轉。由于傳動機構具有空行程，電機反向驅動傳動機構可產生沖擊，且由于棘輪組件的單向驅動性，沖擊扭矩及旋轉扭矩依然沿棘輪組件選定的旋轉方向加載。當堵轉情況持續(xù)時，重復上述操作即可實現(xiàn)連續(xù)沖擊。
[0053]當電機轉動時，定子繞組形成的旋轉磁場拖動轉子旋轉，而轉子中感應電流所產生的磁場也在定子繞組感應出反電勢，即感抗。感抗起到阻止電機定子電流增加的作用。當輸出遇到阻力，電機轉速下降甚至堵轉時，上述反電勢將下降乃至消失，電機此時只具有自身的電阻和電感，在同樣的電壓下，流過電機的電流將極大地增加。當完成工具的機械結構設計之后，通過實驗測量可獲得電機堵轉時的電流特性曲線，從中可選定指示電機堵轉的電流閾值。因此，在工具工作時，將流經電機的工作電流與預設的電流閾值進行比較，即可判斷其是否處于堵轉?？刂撇考囊环N【具體實施方式】即根據(jù)此原理進行設計，具體如下:
[0054]參考圖7所示，檢測模塊為電流檢測電路141'，控制模塊為集成芯片142'。電流檢測電路141'檢測流經電機11的工作電流，并將其發(fā)送給集成芯片142'。集成芯片142'將工作電流與所儲存的經預先測量的用于指示電機11堵轉的電流閾值進行比較，當工作電流等于或大于電流閾值時，判定電機11堵轉，即電動扳手10輸出遇阻，則集成芯片142'使流經電機11的電流反向，從而控制電機11反轉。
[0055]當輸出遇阻時，電機轉速下降乃至停止，而傳動機構的轉速也隨之變化，因此可通過直接測量電機的轉速或間接測量傳動機構的轉速判斷是否發(fā)生堵轉。由于電機樞軸的轉速較快且周向旋轉的距離小，而傳動機構的轉速較慢且周向旋轉的距離大，因而優(yōu)選地以傳動機構的轉速進行判斷?？蓪鲃訖C構預先設定轉速閾值，當其轉速等于或低于該轉速閾值時即可判斷堵轉或即將發(fā)生堵轉。控制部件的另一種【具體實施方式】即根據(jù)此原理進行設計，具體如下:
[0056]參考圖8所示，檢測模塊為轉速檢測電路141"，控制模塊為集成芯片142"。轉速檢測電路141"檢測傳動機構12的工作轉速，并將其發(fā)送給集成芯片142"。集成芯片142"將工作轉速與所儲存的預先設定的用于指示電機11堵轉的轉速閾值進行比較，當工作轉速等于或小于轉速閾值時，判定電機11堵轉，即電動扳手10輸出遇阻，則集成芯片142"使流經電機11的電流反向，從而控制電機11反轉。
[0057]可以理解，檢測電機堵轉的方法并不限于以上描述的方式，即所選取的指示電機堵轉的參量閾值還可以包括電壓，溫度等本領域普通技術人員熟知的參數(shù)。
[0058]另外，本發(fā)明的電動扳手10可采用AC電源供電或DC電源供電，為提高電動扳手10的便攜性，本發(fā)明優(yōu)選地采用包含復數(shù)個電池單元的電池包作為DC電源(圖未標)。
[0059]將本發(fā)明的電動扳手10用于緊固作業(yè)時，只需將電動扳手10的棘輪組件13與工件連接，然后啟動開關即可。當工件處于擰緊操作的初期和松開操作的后期時，工件旋轉的阻力較小，控制部件14控制棘輪組件13連續(xù)旋轉；當工件處于擰緊操作的后期和松開操作的前期時，工件旋轉的阻力較大，易產生堵轉情況，電動扳手可通過電子控制的方式使傳動機構12和棘輪組件13配合輸出連續(xù)的沖擊，從而將工件打松。因此，本發(fā)明的電動扳手10在簡化了機械構造的基礎上，通過電子控制的方式實現(xiàn)了傳統(tǒng)沖擊扳手的功能，降低了工具的生產成本，且延長了工具的使用壽命。
[0060]以上所描述的【具體實施方式】只是對本發(fā)明的構思和原理進行闡述，并非要對本發(fā)明的內容進行限制。本領域的普通技術人員可以意識到，除了上述首選的【具體實施方式】之夕卜，本發(fā)明還有很多其他替代的或者修改的實施方式，這些替代的或者修改的實施方式仍然在本發(fā)明的范圍之內。本發(fā)明的保護范圍由權利要求確定。
【權利要求】
1.一種電動扳手，包括電機，傳動機構，棘輪組件和控制部件， 電機、傳動機構和棘輪組件依次連接；所述傳動機構包括第一傳動件和第二傳動件，第一傳動件和第二傳動件可旋轉地連接；所述棘輪組件包括偏心軸、擺動件，棘爪和棘輪，偏心軸具有一偏離偏心軸軸線的軸突，擺動件具有容納部，軸突容納于容納部中，擺動件隨偏心軸的旋轉而擺動，棘爪設置在擺動件上并與棘輪外周的棘齒接觸，棘爪隨擺動件的擺動而驅動棘輪單向旋轉；所述控制部件用于控制電機轉動；其特征在于:所述第一傳動件和第二傳動件在旋轉方向上具有間隔的空間行程，所述控制部件包括一個用于檢測電機是否堵轉的檢測模塊和一個能夠在檢測模塊檢測到電機堵轉時控制電機反轉的控制模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動扳手，其特征在于:所述控制模塊存儲有指示所述電機堵轉的參量閾值，所述檢測模塊檢測電動扳手的相應的工作參量并發(fā)送給控制模塊，控制模塊通過比較工作參量和參量閾值檢測電機堵轉并控制電機反轉。
3.根據(jù)權利要求2所述的電動扳手，其特征在于:所述參量閾值為電流閾值，所述工作參量為工作電流，所述檢測模塊用于檢測流經所述電機的工作電流并發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊用于將工作電流與電流閾值進行比較，并在工作電流等于或大于電流閾值時控制電機反轉。
4.根據(jù)權利要求2所述的電動扳手，其特征在于:所述參量閾值為轉速閾值，所述工作參量為工作轉速，所述檢測模塊用于檢測所述傳動機構的工作轉速并發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊用于將工作轉速與轉速閾值進行比較，并在當工作轉速等于或小于轉速閾值時控制模塊控制電機反轉。
5.根據(jù)權利要求1所述的電動扳手，其特征在于:所述第一傳動件朝向所述第二傳動件的端面上沿徑向對稱地設置有一對第一凸臺，所述第二傳動件朝向所述第一傳動件的端面上相應地設置有一對第二凸臺，第一凸臺和第二凸臺隨第一傳動件和第二傳動件的相對旋轉而互相接觸。
6.根據(jù)權利要求1所述的電動扳手，其特征在于:所述第一傳動件朝向所述第二傳動件的端面上沿徑向非對稱地設置有第一凸臺和第二凸臺，所述第二傳動件朝向所述第一傳動件的端面上相應設置第三凸臺和第四凸臺，隨第一傳動件和第二傳動件的相對旋轉，第一凸臺僅能與第三凸臺接觸，第二凸臺僅能與第四凸臺接觸。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的電動扳手，其特征在于:所傳動機構還包括一齒輪減速部件，該齒輪減速部件設置于所述第一傳動件和所述電機之間。
8.根據(jù)權利要求7所述的電動扳手，其特征在于:所述齒輪減速部件為行星齒輪減速機構或多級齒輪減速機構。
9.根據(jù)權利要求1所述的電動扳手，其特征在于:所述棘爪包括第一棘爪和第二棘爪，該第一棘爪與第二棘爪擇一地與棘輪接觸，當?shù)谝患εc棘輪接觸時，棘輪隨擺動件的擺動而順時針旋轉，當?shù)诙εc棘輪接觸時，棘輪隨擺動件的擺動而逆時針旋轉。
10.根據(jù)權利要求1所述的電動扳手，其特征在于:所述電動扳手可采用AC電源或DC電源供電。
【文檔編號】B25B21/02GK103862418SQ201210544418
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權日:2012年12月14日
【發(fā)明者】陳亮, 周其偉 申請人:南京德朔實業(yè)有限公司