一种扳手的制作方法

本发明涉及旋拧工具领域中的扳手。

背景技术：

在铁塔、桥梁、铁路、装备制造业等各领域，都面临着将螺母与螺栓拧紧，而且需要保证螺母与螺栓之间的扭矩要达到设定扭矩，因此定扭矩扳手的应用非常广泛，也非常必要。

传统的扳手有两种，一种为连续输出型扳手，一种为冲击扳手，连续输出型扳手的输出轴带着螺母连续转动，直到锁紧，螺母与输出轴一直保持联动关系，因此这类扳手的定扭矩较易实现，只需在输出轴上设置相应的扭矩传感器，直接读出螺母的扭矩即可，但是此类扳手由于连续输出，因此受到的反作用力较大，整体较为笨重。另外一种是冲击扳手，冲击扳手是通过原动机经减速器，带动冲击机构的主动部分，再经牙嵌的啮合带动从动部分，主动部分的旋转打击部件在超过扳手的静扭矩后，会从从动部分的输出轴产生间歇式旋转打击，周而复始的旋转打击运动使螺母最终旋拧，但是最终的旋紧扭矩是主动部分对从动部分输出轴的多次冲击力矩的叠加，还要考虑到工件与螺母间轴向压力产生的阻力矩的影响，它会随着旋紧而增长，其过程十分复杂，单一的扭矩传感器是不能真实、准确的实现冲击扳手的定扭矩输出的。

为此中国专利ct110238787a公开了一种“冲击扳手旋拧角度、扭矩的检测、读取与控制方法”，该专利文件中公开这样一种方案：在冲击扳手的输出轴上设置检测输出轴旋转反向、旋转角度的检测装置，测量从动部分输出轴的旋转方向、旋转角度，也就是说该冲击扳手可以检测到每次冲击时，从动部分输出轴的旋转角度，即螺母的输出角度。其控制方法为：在以旋拧角度作为拧紧停止条件时，在静拧紧阶段累计的拧紧方向的旋转角度为a，冲击开始后的输出轴每次冲击旋拧角度为△α1—△αn，将输出轴逆旋紧方向的反振角度作为△β1—△βn，将全旋拧角度作为an，由式an=a+△α1+……△αn-△β1-……△βn，算出，将预设旋拧角度为b，在an=b时，扭矩控制电路停止扳手旋拧动作。

简言之，就是通过角度传感器记录，冲击扳手动作中各部分的转动角度，从而计算出，冲击扳手的总共输出角度a，当输出角度等于预设输出角度b时，就认为了冲击扳手已经到达了相应的输出扭矩，就控制该输出扳手停止工作。该冲击扳手存在的问题在于：角度传感器属于冲击扳手中的易损部件，在现有技术中，角度传感器的安装方式设置于冲击扳手的壳体中，拆卸维修非常的不便，一旦角度传感器损坏，就需要将冲击扳手整机拿去维修，有的使用者也会直接将冲击扳手废弃掉，非常的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种扳手，也解决现有技术中角度传感器不易由扳手壳体上拆卸的技术问题，。

为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：

一种扳手，包括扳手壳体、角度传感器和输出轴，输出轴包括与所述扳手壳体转动配合的常连输出轴部分，输出轴还包括与所述常连输出轴部分可拆连接的传动头，传动头具有用于与被旋紧件止转配合的扭矩输出端，传动头上同轴线转动装配有传感器支架，角度传感器包括与所述传动头相连的传感器转动部分和设置于所述传感器支架上的用于测量所述传感器转动部分的传感器固定部分。

传动头与所述常连输出轴部分通过方榫结构实现可拆连接。

所述角度传感器为离轴磁场角度传感器，传感器转动部分为固定于所述传动头上的环形磁圈，传感器固定部分为设置于所述传感器支架上的磁圈感应头。

角度传感器为同轴角度传感器，角度传感器的传感器转动部分为转动装配于所述传感器支架上的传动齿，传动齿的轴线与传动头的轴线平行设置，传动齿的外周与所述传动头外周的齿轮啮合传动，传感器固定部分为与所述传动齿同轴线设置的传感器感应头。

所述扳手为具有扭矩控制电路的电动定扭矩冲击扳手，角度传感器与所述扭矩控制电路信号连接。

传感器支架上设置有向所述角度传感器供电的传感器电池，角度传感器与扭矩控制电路通过无线传输模块信号连接。

扳手包括向动力机构供电的动力电池，扳手壳体与传感器支架之间设置有限制传感器支架转动的刚性套筒，刚性套筒内设置有导线，导线包括与扭矩控制电路连接的信号线和与动力电池连接的电源线，导线远离扳手壳体的一端与传感器支架上的支架插接端对插连接，动力电池通过电源线向角度传感器供电，角度传感器的数据信号通过信号线传递到扭矩控制电路。

传感器支架远离常连输出轴部分的一端设置有用于与被夹持物表面顶触配合的支架顶触部。

传感器支架上铰接有用于与相应螺栓的螺栓头挡止配合以限制传感器支架转动的挡臂。

传感器支架上设左右用于与扳手壳体和/或被夹持物挡止配合以限制传感器支架转动的支架挡止部。

本发明的有益效果为：本发明中的输出轴包括与扳手壳体转动配合的常连输出轴部分和与所述常连输出轴部分可拆连接的传动头，使用时，扳手通过常连输出轴部分、传动头向被旋拧件施加扭矩，角度传感器设置于传动头上，也就是说角度传感器并没有如现有技术一样，设置于扳手壳体的内部，传动头可以方便的由常连输出轴部分上拆掉，如果角度传感器损坏，只需更换带有角度传感器的传动头，不需要将整个扳手丢掉，降低了使用成本。

附图说明

图1是本发明中扳手的实施例1的使用状态图；

图2是图1中扳手对扭矩试验装置的冲击示意图；

图3是本发明中扳手的实施例2的使用状态图；

图4是本发明中扳手的实施例3的使用状态图；

图5是本发明中扳手的实施例4的使用状态图。

具体实施方式

扳手的实施例1如图1~2所示：本发明中的扳手为能够实现定扭矩输出的电动冲击扳手，扳手对被冲击件进形间歇式的冲击旋拧，扳手包括输出轴3、间歇冲击机构，间隙冲击机构可以带动输出轴3向外部输出旋转扭矩，间歇冲击机构属于现有技术，在此不再详述。冲击扳手还包括扭矩控制电路和检测所述输出轴每次冲击动作时的旋转角度的角度传感器。图中项2表示冲击扳手的扳手壳体。

在本发明中，输出轴3包括与间歇冲击机构常传动连接的常连输出轴部分4和与常连输出轴部分同轴线可拆连接的传动头，本实施例中的传动头为一个螺母套头6，常连输出轴部分4与扳手壳体2转动配合，常连输出轴部分4的端部为方榫头结构14，螺母套头6的内孔的左端为与方榫头结构适配的方榫孔，方榫头结构和方榫孔构成了实现常连输出轴部分与传动头可拆连接的方榫结构，通过方榫头结构14与方榫孔止转插接，实现螺母套头6与常连输出轴部分4的可拆连接。角度传感器包括传感器固定部分11和能够相对传感器固定部分转动的与螺母套头相连的传感器转动部分。本实施例中的角度传感器为离轴磁场角度传感器，离轴磁场角度传感器的传感器转动部分为同轴线固定于螺母套头6上的环形磁圈13，离轴磁场角度传感器的传感器固定部分11为磁圈感应头。螺母套头上通过轴承相对转动的装配有传感器支架12，磁圈感应头11设置于传感器支架12上，当磁圈13随螺母套头6转动时，磁圈感应头11可以感应到磁圈13的转动角度和转动方向，离轴磁场角度传感器的检测原理属于现有技术，在此不再详述。在传感器支架上设有向角度传感器供电的电池，角度传感器所测量的角度值数据通过无线传输模块传递给冲击扳手的扭矩控制电路，无线传输模块包括发射模块和接收模块，发射模块设置于传感器支架上，接收模块设置于扭矩控制电路上。在本发明的其它实施例中，角度传感器的角度数据也可以通过有线方式传递给扭矩控制电路。

此外，冲击扳手还包括冲击传感器，冲击传感器这一块的安装属于现有技术，冲击传感器用于判断间歇冲击机构对输出轴冲击的开始与结束，当输出轴3开始向外冲击时，冲击传感器会给控制电路发出脉冲信号，使扭矩控制电路开始记录此次打击产生的旋紧方向的角度值，并在两次打击脉冲信号的间隔内记录逆旋紧方向的反振角度值，正方向的旋紧角度值-逆旋紧方向的反振角度值，就是该次冲击过程中，冲击扳手的输出轴的旋转角位移。冲击传感器及扭矩控制电路也属于现有技术，在此不再详述。

传感器支架12的远离冲击扳手的一端设置有用于与被夹持物9接触的支架顶触部10。实际工况中，需要在螺栓8上旋拧螺母7，螺母7将被夹持物9夹紧固定于螺栓8上，也就是说除了螺母，被夹持物9和螺栓8都是不转动的。本发明的冲击扳手在使用时，操作人员先将螺母7旋于螺栓上，螺母的具体旋拧位置随意，操作人员手持冲击扳手，使螺母套头6套于螺母7上，同时由于操作人员的按压，支架顶触部10也会顶在被夹持物9上，被夹持物9将传感器支架12限位，传感器支架12不能转动，冲击扳手即可工作，操作人员只需一只手就能操作。

角度传感器测量冲击扳手每次冲击时，冲击扳手的输出轴的旋转角位移a1、a2……an，其特征在于：当an=b时，冲击扳手停止工作，其中b的获得方式如下：

使用冲击扳手对扭矩试验装置进行冲击试验，扭矩试验装置包括螺栓、螺母和测量螺栓、螺母相对旋转扭矩的扭矩传感器，冲击扳手对扭矩试验装置的螺栓或螺母冲击过程中，角度传感器测量冲击扳手每次冲击时，冲击扳手的输出轴的旋转角位移b1、b2……bn，扭矩传感器测量冲击扳手每次冲击时，螺母相对螺栓的旋转扭矩t1、t2……tn，tn为冲击扳手的输出扭矩，冲击扳手的输出轴的旋转角位移为bn时，冲击扳手的对应输出扭矩为tn，根据被冲击件的扭矩设计值选择bn=b。

在冲击扳手工作电流不变的情况下，由于随着螺母7的旋拧，螺母7与被夹持物9之间的旋拧阻力越来越大，当螺母7不能转动时，螺母与螺栓之间达到最大的旋转扭矩，此时冲击扳手的每次冲击，输出轴的旋转角位移为零；在螺母与螺栓之间未达到最大旋转扭矩时，随着冲击扳手的每次冲击，输出轴的输出角位移会越来越小，因此是可以用输出轴的单次冲击时的旋转角位移来表征输出轴的输出扭矩。

扭矩试验装置的具体结构如图所示：扭矩试验装置包括设置有扭矩传感器19的装置支架15，扭矩传感器19上同轴线连接有试验装置螺栓16，试验装置螺栓16上套连有模拟夹持物18和试验装置螺母17。为了找到b值，先使用冲击扳手1对试验装置螺母17进行旋拧，旋拧过程中，冲击扳手的角度传感器测量冲击扳手每次冲击时，冲击扳手的输出轴的旋转角位移b1、b2……bn，扭矩传感器19测量冲击扳手每次冲击时，试验装置螺母相对试验装置螺栓的旋转扭矩t1、t2……tn，tn为冲击扳手的输出扭矩，冲击扳手的输出轴的旋转角位移为bn时，冲击扳手的对应输出扭矩为tn，根据被冲击件的扭矩设计值选择bn=b。举个例子，假设工作时，需要螺母与螺栓之间的旋拧扭矩为400n·m，使用冲击扳手在对扭矩试验装置进行冲击试验时，冲击扳手的第九次冲击，扭矩传感器的测量值t9为400n·m，则对应的找到第九次冲击时，输出轴所对应的旋转角位移b9，知道该b9后，则只需将冲击扳手的定扭矩值定在输出轴的旋转角位移为b9时，冲击扳手即可停止工作。

本发明中，不是用整个冲击过程中，输出轴的总共旋转角位移来表征输出轴的输出扭矩，而是使用对应某次，冲击时，输出轴产生的旋转角位移来表征输出轴的输出扭矩，无需考虑螺母相对螺栓的转动起点，因此工作人员随意的将螺母旋于螺栓上，冲击扳手可以快速的将螺母旋拧至指定位置，工作效率高，且定扭矩输出值比较准确。在本发明的其它实施例中，传动头与常连输出轴部分之间的可拆连接也可以通过螺栓来实现；当然根据被旋拧件的受扭结构，传动头也可以不是螺母套头形式，比如说被旋拧件的受扭结构为内方孔时，传动头远离扳手壳体的一端可以是外方头结构；扳手可以不是冲击扳手，比如说能够输出连续动力的电动扳手或气动扳手等。

定扭矩输出控制方法的实施例2如图3所示：实施例2与实施例1不同的是，该实施例中，角度传感器的传感器转动部分13与传感器固定部分11同轴线设置，也就是说本实施例中的角度传感器为一个同轴的角度传感器，传感器转动部分13为转动装配于传感器支架12上的感应齿轮，感应齿轮的外周通过传动齿与螺母套头6外周的传动齿啮合传动，传感器固定部分11为传感器感应头，传感器感应头设置与传感器支架12上，当螺母套头6旋转时，通过传动齿的传动，感应齿轮即传感器转动部分13也会相应转动，传感器感应头测得感应齿轮的旋转角度，根据感应齿轮与螺母套头的齿轮传动比，计算出螺母套头的旋转角度。

定扭矩输出控制方法的实施例3如图4所示：实施例4与实施例1不同的是，为了限制传感器支架12转动，传感器支架上铰接有一个挡臂25，使用时该挡臂25挡于螺栓的头部上，相当于一个反力臂，当螺母套头6转动时，传感器支架12具有反向的转动趋势，但是由于挡臂25被螺栓挡止而不能转动，因此实现传感器支架不转动。在本发明的其它实施例中：为了限制传感器支架转动，还可以将传感器支架挡止于被夹持物的凸起上和/或冲击扳手的壳体上。

定扭矩输出控制方法的实施例4如图5所示：实施例4与实施例1不同的是，在传感器支架上没有设置向角度传感器供电的电池，传感器支架12上也没有设置支架顶触部，冲击扳手还包括一个刚性套筒31，刚性套筒内设置有导线，导线两端分别为插接方向垂直布置的第一插接端33和第二插接端32，第一插接端、第二插接端与刚性套筒的两端固定设置，第二插接端32的插接方向与螺母套头6的轴向一致，冲击扳手的壳体2上设置有与第一插接端适配插接的扳手插接端，传感器支架上设置有与第二插接端32适配对插的支架插接端，本实施例中，第一插接端、第二插接端为插头结构，扳手插接端、支架插接端为插孔结构，包括与扭矩控制电路连接的信号线和与动力电池30连接的电源线，动力电池30通过电源线向角度传感器供电，角度传感器的数据信号通过信号线传递到扭矩控制电路。动力电池为间隙冲击机构提供电力。角度传感器的角度数据信号通过刚性套筒内的导线传递给冲击扳手的扭矩控制电路，此外刚性套筒还可以限制传感器支12架的转动。