CN103167934A - 具有逐步关断功能的气动扭矩脉冲扳手 - Google Patents

Abstract

一种气动扭矩脉冲扳手，其包括外壳（10）、马达（15）、液压脉冲单元（20）、关断阀（23）、以及致动机构（25），液压脉冲单元（20）包括惯性驱动构件（21）并间断地将马达（15）连接至所述输出轴（18），所述关断阀（23）控制对马达（15）的压力空气供给，所述致动机构（25）布置为通过一个或多个部分关闭位置将关断阀（23）从完全打开位置转换到关闭位置。用于转换关断阀（23）的致动机构（25）包括阻滞响应惯性元件（28）和脱扣元件（24），该惯性元件（28）可移动地支撑在惯性驱动构件（21）上，该脱扣元件（24）被惯性元件（28）位移并且布置为在螺纹接头紧固过程期间最初在完全打开位置支撑关断阀（23），并且当接近目标扭矩水平时为了获得马达（15）的动力减小而在后续的一个或多个部分打开位置支撑关断阀（23）。

Description

具有逐步关断功能的气动扭矩脉冲扳手

技术领域

本发明涉及一种气动扭矩脉冲扳手，其包括外壳、气动旋转马达、输出轴、脉冲单元和动力关断机构，该脉冲单元包括连接至所述马达并且将该马达间歇间断地联接至输出轴的惯性驱动构件，所述动力关断机构包括致动机构和关断阀，该致动机构响应于惯性驱动构件的阻滞量值，该关断阀由所述致动机构操作以用于在达到预设目标扭矩水平时切断对马达的压力空气供应。

特别地，本发明涉及上述类型的气动扭矩脉冲扳手，其中动力关断机构包括脱扣装置（trip means），该脱扣装置由阻滞响应的惯性构件致动，从而当所传递的扭矩脉冲的量值到达对应于预设目标扭矩水平的一定水平时释放关断阀，以使其从正常打开位置移动到关闭位置。

背景技术

在美国专利第5,082,066号中描述了上述类型的脉冲扳手。

上述类型的气动扭矩脉冲扳手所涉及的一个问题是，马达被以完全压力一直供应压力空气直到目标扭矩水平，在目标扭矩水平下，关断阀突然关闭以切断对马达的压力供应，从而进一步停止脉冲产生。这就意味着有这样一种风险，最后一对脉冲将太强并引发不期望的扭矩过冲，特别是在每个旋转角度特征具有剧烈扭矩增长的刚度接头中。因此，希望能够实现在紧固过程接近目标扭矩水平时马达动力的减小，从而减小马达速度，并且由此在每个脉冲处动能被传递到输出轴，从而使得扭矩过冲的风险最小化。

发明内容

本发明的目的是提供一种上面所描述的类型的气动扭矩脉冲扳手，借助这种扳手充分降低扭矩过冲的风险。

本发明的又一个目的是提供一种上面所描述的类型的气动扭矩脉冲扳手，其中对马达的压力空气供应随着紧固操作接近目标扭矩水平而以一个或多个步骤进行关断。

本发明其他的目的和优点将在后续的说明和权利要求中显现。

附图说明

本发明的优选实施方案在下文中参考附图进行详细描述。

在附图中

图1显示了根据本发明的气动脉冲扳手的侧视图。

图2A显示了包含在图1的动力扳手中的动力关断机构的示意图并且显示关断机构处于完全打开位置。

图2B显示了与图2A相似的视图，但显示关断机构处于部分关闭位置。

图2C显示了与图2A相似的视图，但显示关断机构处于完全关闭位置。

图3A显示了沿着图1中的线Ⅲ-Ⅲ的脉冲单元的端部视图并且显示致动机构处于将关断阀维持在完全打开位置的靠置位置。

图3B显示了与图3A相似的视图，但显示致动机构处于将关断阀维持在部分打开位置的部分致动位置。

图3C显示了与图3A相似的视图，但显示致动机构处于完全致动位置并且关断阀转换到其完全关闭位置。

图4A显示了本发明的一个实施方案中所包含的脱扣元件的纵向截面图。

图4B显示了根据本发明的另一个实施方案的脱扣元件的纵向截面图。

图4C显示了根据本发明的又一个实施方案的脱扣元件的纵向截面图。

具体实施方式

附图中所示出的动力扳手是手枪式气动脉冲扳手，其包含具有把手11的外壳10。该把手11设置有用于压力空气管道的连接件12，并且该把手11包括由触发器13操作的节流阀。该节流阀布置为控制穿过外壳10内的压力空气供给通道14的压力空气供应，该压力空气供给通道14与气动马达15相通。马达15包括转子17，该转子17通过液压脉冲单元20而连接至正方形端部的输出轴18。输出轴18意在承载用于连接至螺纹接头的螺母套（nut socket）以使其被紧固。脉冲单元20包括惯性驱动构件21，该惯性驱动构件21具有联接至马达转子17的后延伸件19。以熟知的方式，惯性驱动构件21还包括内部流体室，输出轴18的后端部延伸到该内部流体室内，其中惯性驱动构件21间断地联接至输出轴18，从而以扭矩脉冲的形式将动能从驱动构件21传递至输出轴18。这种已知的布置将不再进行进一步地详细描述。

当螺纹接头被紧固时获得预定的扭矩水平的时候，通过压力空气供给通道14的空气流被关断阀23自动地关断。这个扭矩水平对应于惯性驱动构件21的一定的阻滞量值，并且致动机构25被布置为当到达预期的目标扭矩水平时实现对关断阀23的自动关闭。该致动机构25一方面包括阀杆26，该阀杆26被固定至关断阀23并且轴向延伸穿过马达转子17。另一方面，致动机构25包括L形惯性元件28和脱扣元件24，该L形惯性元件28通过枢轴22可移动地支撑在惯性驱动构件21上，该脱扣元件24在惯性驱动构件21上沿横向方向可移动地被引导，并且可以被惯性元件28位移。如下文中将详细描述的，阀杆26被布置为以末端向前的方式支撑在脱扣元件24上以将关断阀23维持在一个或更多个打开位置。

如附图3A-3C所示，L形惯性元件28的其中一个腿部形成有挡止踵30，该挡止踵30用于限定惯性元件28与惯性驱动构件21的壁部29接触的靠置位置，并且弹簧31被用于朝着该靠置位置偏压惯性元件28。弹簧31被可调节的固定螺钉27支持。脱扣元件24相对于惯性驱动构件21可位移地被引导并且被弹簧33偏压为与惯性元件28相接触。

脱扣元件24设置有主接触表面34，在该主接触表面34上阀杆26布置为以末端朝前被支撑，从而将关断阀23维持在完全打开的位置并且由此使得压力空气的全部流量到达马达15。脱扣元件24中的孔32布置为接收阀杆26的端部并且将关断阀23转换到关闭位置。

如图2A-2C和4A所示，脱扣元件24形成有肩部35，该肩部35位于孔32的边缘处并且形成次接触表面以用于将阀杆26末端朝前支撑在关断阀23的部分关闭位置。在该位置，关断阀23将仅允许有限的压力空气流通过从而减小马达动力。在图4B中显示了一种替代的脱扣元件设计，其中设置了第二肩部36以形成第三阀杆支撑接触表面，在该表面，关断阀23维持在进一步流动受限的位置从而进一步限制到达马达的压力空气流并且进一步减小马达动力。

参考图2A-2C和3A-3C对关断阀致动机构25的操作进行描述，假设动力扳手应用在待紧固的螺纹接头上，并假设所施加的扭矩脉冲在螺纹接头中实现了安装扭矩的逐步增加。在螺纹接头紧固过程的初始阶段，输出扭矩较低，关断阀23维持在其完全打开位置以将压力空气的全部流量供应至马达15。在该位置处阀杆26末端朝前支撑在脱扣元件24上的主接触表面34上。如图2A所示。但是，已传递的扭矩脉冲增加的输出扭矩导致惯性驱动构件21中阻滞量值增加。惯性驱动构件21以图3A-3C中箭头所示的方向旋转，在重复的脉冲中发生的突然的阻滞导致惯性相关的力作用在L形惯性元件28上。在一定的阻滞量值（通过支持弹簧31的固定螺钉27的设定来确定）下，惯性元件28将围绕枢轴22开始移动，并抵抗弹簧31的作用，从而实现脱扣元件24的位移。在惯性驱动构件21的一定的阻滞量值下，脱扣元件24的位移将刚好足够使得阀杆26将其支撑从脱扣元件24的主接触表面34移动到第一肩部35。阀杆26的这种较短的轴向位移使得关断阀23移动至部分关闭位置，导致有限的压力空气流到达马达15，并因此导致马达15的动力输出减小。如图2B所示。

在进一步的扭矩脉冲传递下，已传递的脉冲已经又增加了，这就导致惯性驱动构件21中阻滞量值增加。这使得惯性元件28进一步位移脱扣元件24。如图3C所示。这时，甚至第一肩部35与阀杆26脱离接合，这就导致之后其末端朝前支撑释放，并且阀杆26落入到孔32中，从而引起关断阀23的完全关闭。如图2C所示。

关断阀23通过重置弹簧38朝着打开位置偏压，但是由于经过阀23的空气压力下降，支配重置弹簧38的力的闭合力朝着关闭位置推动关断阀23。这就意味着只要节流阀打开并且动力扳手在操作中，则阀杆26总是偏压到与主接触表面34和肩部35接触的末端朝前支撑。随着到达预期的最终扭矩目标，阀杆26已经进入到孔32中，关断阀23关闭，马达停止，紧固过程完成。当节流阀23关闭，经过关断阀23的压力下降中断，重置弹簧38能够将关断阀23返回到其完全打开位置。此时阀杆26从孔32中撤回，从而使得脱扣元件24自由返回到其原始位置，由此重新与惯性元件28接触。现在，整个螺纹接头紧固循环就完成了，而动力扳手则准备好进行以阀杆26被支撑在脱扣元件24上的主接触表面34上而开始的另一个紧固循环。

在本发明的替代的实施方案中，脱扣元件24设置有第二肩部36，其低于第一肩部35并旨在以进一步增加的扭矩量值支撑阀杆26，通过这种设置提供了关断阀23进一步的流量限制位置以及由此进一步减小的马达动力。

在本发明的又一个实施方案中，如图4C所示，脱扣元件24上的第一肩部35a倾斜从而为阀杆26提供在主接触表面34和第二肩部36之间的连续移动。这就意味着在一定扭矩区间内随着阻滞量值的增加，可以获得关断阀23在完全打开位置和部分关闭位置之间的连续移动。

以上所描述的关断阀23从完全打开位置到关闭位置的逐步移动对于防止所传递的接近目标扭矩水平的扭矩脉冲过于强大并引发不希望的扭矩过冲是重要的。马达动力的减小以及因此当接近预定目标扭矩水平时每个传递脉冲的动能确保不会发生不希望的扭矩过冲以及对被紧固的螺纹接头可能的损坏。

Claims (2)

1.一种气动扭矩脉冲扳手，其包括带有压力空气供给通道（14）的外壳（10）、气动马达（15）、输出轴（18）、脉冲单元（20）、关断阀（23）、关断阀（23）致动机构（25）以及脱扣元件（24），所述脉冲单元（20）间断地将马达（15）连接至所述输出轴（18）并且包括连接至马达（15）的惯性驱动构件（21），所述关断阀（23）设置有阀杆（26）并布置为在达到目标扭矩水平时切断对马达（15）的压力空气供给，所述关断阀（23）致动机构（25）支撑在所述惯性驱动构件（21）上并包括能够移动的阻滞响应惯性元件（28），所述脱扣元件（24）能够被所述惯性元件（28）位移并且设置有主接触表面（34）以用于在所述关断阀（23）的完全打开位置末端朝前支撑所述阀杆（26），并且所述脱扣元件（24）设置有孔（32）以在脱扣元件（24）位移以及接触表面（34）和阀杆（26）不对齐时接收阀杆（26），从而使关断阀（23）能够从完全打开位置朝着关闭位置移动，其特征在于：所述脱扣元件（24）包括一个或多个肩部（35、36），该一个或多个肩部（35、36）位于所述孔（32）的边缘处并且形成一个或多个次接触表面以用于在关断阀（23）的一个或多个部分关闭位置末端朝前支撑所述阀杆（26），从而当接近目标扭矩水平时以所述惯性驱动构件（21）连续增加的阻滞量值而实现关断阀（23）的逐步关闭。

2.根据权利要求1所述的气动扭矩脉冲扳手，其中所述肩部中的一个（35a）具有倾斜的接触表面，该倾斜的接触表面在所述关断阀（23）的关闭方向上提供了阀杆（26）的连续前进的支撑位置，每个位置取决于在惯性驱动构件（21）的连续增加的阻滞量值下的所述脱扣元件（24）的实际增量位移。

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