數字式可控扭矩電動衝擊扳手的製作方法

2023-10-25 06:44:32 1

數字式可控扭矩電動衝擊扳手的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鐵路軌道鋼軌彈條扣件螺栓（螺母）的旋緊和旋鬆工具。一種數字式可控扭矩電動衝擊扳手，包括電動機，減速機構，衝擊機構，所述電動機的電機驅動控制裝置含有電子檢測控制顯示裝置，所述電子檢測控制顯示裝置包括電流傳感器，計時控制器，時間數字顯示器，設置在電子檢測控制顯示裝置面板上的時間預置按鈕接入計時控制器，電流傳感器檢測電動機的輸入電流並接入計時控制器，所述計時控制器輸出計時控制信號接入電機驅動控制裝置的控制邏輯電路，所述電機控制邏輯電路通過電機驅動器連接電動機。本實用新型解決了現有通用電動衝擊扳手輸出扭矩不可控問題，能夠滿足鐵路軌道彈條扣件作業時彈條扣件對鋼軌扣壓力一致性的要求。
【專利說明】數字式可控扭矩電動衝擊扳手

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鐵路軌道鋼軌彈條扣件螺栓(螺母)的旋緊和旋鬆工具，尤其是涉及一種可控扭矩電動衝擊扳手。

【背景技術】
[0002]鐵路軌道上鋼軌與混凝土軌枕間一般採用彈條扣件的形式將鋼軌固定於混凝土軌枕上。為了保證軌道結構的穩定性，鐵路軌道鋪設和養護維修規範要求彈條扣壓鋼軌的扣壓力要保持在一定的範圍內。
[0003]由於鐵路軌道鋪設和日常養護維修過程中彈條扣件螺栓(螺母)的旋緊和旋鬆工作量巨大，需要大量的體積小重量輕的專用工具代替繁重的人工體力勞動。尤其是作業過程中要控制旋緊彈條扣件螺栓(螺母)的扭矩以保證彈條扣壓鋼軌的扣壓力的一致性，從而保證行車安全。為了保證彈條扣壓鋼軌的扣壓力的一致性，一般要求觀察旋緊扣件螺栓(螺母)後彈條的形態是否達到剛好「三點接觸」，這種方法造成扣壓力的分散程度很大；另一個較為有效的方法是利用扣壓力與旋緊扭矩的正相關關係控制擰緊螺栓(螺母)時的扭矩，鐵路養護維修規範中規定了旋緊不同彈條扣件的扭矩範圍。
[0004]目前用於旋緊和旋鬆扣件螺栓(螺母)的作業機具通常有單頭機動衝擊扳手，雙頭機動衝擊扳手(中心距不可調和可自動調整)，可攜式電動衝擊扳手，此類扳手的共同特點是旋緊扣件螺栓(螺母)時扭矩不可控，且機動扳手以汽油機或柴油機為動力源，體積大、笨重，運輸和上下道困難；可攜式電動衝擊扳手雖然其本身體積小重量輕，但要解決作業現場的電源問題。
[0005]目前用於旋緊和旋鬆扣件螺栓(螺母)的作業機具中的可控扭矩扳手主要有兩類，分別是可控扭矩靜扭扳手和可控扭矩電動衝擊扳手。可控扭矩靜扭扳手又有單頭液壓式可控扭矩扳手，雙頭液壓式可控扭矩扳手(中心距不可調和可自動調整)，電動可控扭矩靜扭扳手。液壓式可控扭矩扳手以汽油機為動力，液壓油泵為液壓系統提供高壓，液壓馬達驅動套筒輸出扭矩旋緊和旋鬆扣件螺栓(螺母)，對扭矩的控制是靠檢測液壓系統壓強或輸出軸上設置扭矩傳感器來實現的，這類扳手結構複雜，體積大，重量重不利於作業過程中上下道，尤其是進出以高架橋為主的高鐵更顯困難；電動可控扭矩靜扭扳手以電動機為動力，通過減速機構輸出扭矩，一類是檢測電動機的轉速、電流、電壓計算輸入功率並換算為輸出扭矩，另一類是在輸出軸上設置扭矩傳感器直接檢測輸出扭矩，這類扳手一般具有輸出扭矩可控、體積小、重量輕等優點，但也存在成本高，需求輸入功率大等缺點，不適合大量使用。
[0006]可控扭矩電動衝擊扳手是以一般電動衝擊扳手為基礎，依據從第一次衝擊開始計時，其輸出扭距與旋動衝擊時間呈正相關關係以及輸出扭矩與旋動衝擊次數呈正相關關係，實時檢測旋動衝擊時間或旋動衝擊次數以事先輸出扭矩精確可控，並充分利用電動衝擊扳手的以下特點:第一個特點是輸出軸每轉動一周，間隔輸出旋緊扭矩數次，輸出扭矩隨著衝擊次數或衝擊時間長度的增加而增加，尤其是適合旋緊彈條扣件螺栓，由於彈條是彈性體，旋緊到同樣扭矩所需衝擊時間或衝擊次數比旋緊剛性體要大很多，靠控制衝擊時間或衝擊次數精確控制旋緊扭矩是一種成本低、結構簡單的實現方式；第二個特點是所需功率主要取決於旋動蓄能衝擊機構衝擊彈簧的剛性，這種扳手的功率，外形尺寸，重量均較小；第三個特點是每一次旋動衝擊的扭矩增加值較小，操作者感受不到反作用力矩，便於操作。
[0007]對於檢測旋動衝擊次數方式的可控扭矩電動衝擊扳手，需要在原電動衝擊扳手旋動衝擊機構的蓄能衝擊體上設置檢測源和外殼上添加檢測傳感器，其缺點是蓄能衝擊體的高速跳動易造成檢測源脫落和損壞，檢測源周圍的油泥易造成衝擊次數檢測不準，從而影響此類扳手的可靠性和扭矩控制精度。
實用新型內容
[0008]本實用新型針對現有技術不足，提出了一種數字式可控扭矩電動衝擊扳手，在電動機輸入端設置包括電子檢測控制顯示裝置在內的電機驅動控制裝置，通過電流傳感器實時檢測電動機的輸入電流確定開始計時時刻，通過衝擊時間控制輸出扭矩，解決了現有通用電動衝擊扳手輸出扭矩不可控問題。
[0009]本實用新型所採用的技術方案:
[0010]本實用新型數字式可控扭矩電動衝擊扳手，包括符合人機工程學的機架，通用電動衝擊扳手減速機構和旋動衝擊機構，電動機以及電機驅動控制裝置。所述電機驅動控制裝置(8 )包括電子檢測控制顯示裝置(7 )，所述電子檢測控制顯示裝置(7 )包括電流傳感器
[11]，計時控制器(17)，時間數字顯示器(22)，設置在電子檢測控制顯示裝置面板上的時間預置「 + 」按鈕(15)和時間預置「一」按鈕(16)接入所述計時控制器(17)，所述電流傳感器(11)檢測電動機的輸入電流信號並通過電流信號調理比較器(12)也接入所述計時控制器(17)，所述計時控制器(17)輸出信號連接時間數字顯示器(22)，並輸出計時控制信號接入電機驅動控制裝置(8 )的電機控制邏輯電路(18 )，與所述電機控制邏輯電路(18 )連接設有電機正轉按鈕(13)和反轉按鈕(14)，所述電機控制邏輯電路(18)通過電機驅動器(19)連接電動機(2)。
[0011]電動機(2)採用交直流一體式串極電動機，可根據作業時間長短選擇採用AC220V交流電源、鋰離子或鉛酸蓄電池作為動力源。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]1、本實用新型提出的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，通過增加電子檢測控制顯示裝置和電機驅動控制裝置實現輸出扭矩的精確可控，解決了現有通用電動衝擊扳手輸出扭矩不可控問題，並保留了原電動衝擊扳手功耗小、外形尺寸小、重量輕的優點。實用性更強，能夠滿足鐵路軌道彈條扣件作業時彈條扣件對鋼軌扣壓力一致性的要求，對於保證鐵路軌道的穩定性，從而保證鐵路運行安全起到一定作用。
[0014]2、本實用新型提出的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，通過增加電機驅動控制裝置實現旋緊作業和旋鬆作業開始時的軟啟動和旋鬆作業完成時的軟停止，方便操作者旋緊和旋鬆開始時將套筒套上螺栓(螺母)上，旋鬆完成時使得旋鬆的螺栓(螺母)不離開其耦合件，以提高工作效率。
[0015]3、本實用新型提出的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，採用符合人體工程學的機架，機架近似為「 η 」或「開」字形狀，下端直而細長，頂端為手柄，中間固定安裝電機驅動控制裝置(電子檢測控制顯示裝置)，下部鉸接安裝電動機(減速機構、衝擊機構)。機架不同於一般電動扳手的目的是為了使用者在旋緊和旋鬆鐵路軌道彈條扣件螺栓(螺母)操作過程中不用頻繁彎腰，以減輕其勞動強度。
[0016]4、本實用新型在機架底部設置夜間照明裝置，由面板上設置的照明開關控制，為夜間作業提供照明便利，可避免重複設置照明設備。夜間照明裝置非常適合我國高速鐵路夜間養護維修作業特點，可節約養護成本並提高作業效率。設計合理，實用性強。
[0017]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型數字式可控扭矩電動衝擊扳手的結構示意圖；
[0019]圖2是本實用新型的電機驅動控制裝置原理方框圖；
[0020]圖3是本實用新型電動衝擊扳手的電子檢測控制顯示裝置原理圖。

【具體實施方式】
[0021]參見圖1?圖3，本實用新型的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，包括機架1、電動機2、減速機構3、衝擊機構4、內六方套筒6以及電機驅動控制裝置8，所述電動機2採用交直流一體式串極電動機。
[0022]電機驅動控制裝置8含有電子檢測控制顯示裝置7，所述電子檢測控制顯示裝置7包括電流傳感器11，計時控制器17，時間數字顯示器22，設置在電子檢測控制顯示裝置面板上的時間預置「 + 」按鈕15和時間預置「一」按鈕16接入計時控制器17，電流傳感器11檢測電動機的輸入電流並通過電流信號調理比較器12接入所述計時控制器17，計時控制器17輸出信號連接時間數字顯示器22，並輸出計時控制信號接入電機驅動控制裝置8的電機控制邏輯電路18，電機正轉按鈕13和反轉按鈕14設置在機架I的操作手柄上，並與電機控制邏輯電路18連接，電機控制邏輯電路18通過電機驅動器19連接電動機2。待檢測的電動機輸入電流經過電流傳感器11後進入電機驅動器19。圖中標號9為蓄電池。
[0023]所述的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，電機驅動器19內包含有雙向可控矽控制電路以及電動機換向控制電路，所述雙向可控矽控制電路以及電動機換向控制電路與電機控制邏輯電路18相聯接，通過正反轉控制按鈕控制電動機的軟啟動、正常運轉和軟停止。
[0024]電子檢測控制顯示裝置中，電流傳感器11測量電動機的電流輸入信號，其輸出信號進入電流信號調理比較器12，通過電流信號調理比較器進行信號調理並與預先設定的值比較，當大於內部設置值時輸出控制信號給計時控制器17開始計時。
[0025]時間預置「 + 」按鈕15和時間預置「一」按鈕16用於給計時控制器17預置時間。面板上的時間數字顯示器22與計時控制器17相聯接，用於顯示預置時間並對計時過程進行減計時。計時控制器17在預置時間減計數等於零時輸出控制信號給電機驅動控制裝置8中的電機控制邏輯電路18，以控制電動機停止工作。
[0026]本實用新型所述的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，機架I採用下部平直的「 π 」或「開」字形狀，上部頂端設計為手柄，中間固定安裝電機驅動控制裝置，下部鉸接安裝減速機構、電動機及旋轉衝擊機構。電動機2採用交直流一體式串極電動機，可根據作業時間長短採用AC220V交流電源、鋰離子或鉛酸蓄電池9作為動力源。
[0027]機架I底部設有LED照明裝置5，LED照明裝置5通過設置在電子檢測控制顯示裝置7面板或機架I上的照明開關以及設置在電子檢測控制顯示裝置7內的照明驅動電路控制其打開和關閉。
[0028]本實用新型的工作過程:
[0029]旋緊工作過程:首先根據作業時間長短選擇電源並接通電源，需要照明時按動面板上的照明開關啟動照明裝置。對照經過標定的輸出力矩與衝擊時間關係表由面板上的按鍵預先設定並通過數字顯示器顯示衝擊時間值，按下機架手柄上的正轉按鈕，由電機控制邏輯電路和電機驅動器控制電機開始3?5秒鐘的軟啟動過程，使扳手的內六方套筒方便地套在待旋緊的螺栓(螺母)上，3?5秒鐘的軟啟動過程後自動進入正常轉速工作狀態，進入旋緊工作過程，隨著旋緊扭矩的逐漸增大，衝擊過程開始。電流傳感器檢測實時檢測電動機輸入電流並與內部設定的開始衝擊動作時的電流門檻值進行比較，確定計時時刻並由數字顯示器顯示開始減計數(計時時間長短由面板上按鍵根據輸出扭矩與衝擊時間關係表預先設定)，計時時間等於設定時間、數字顯示器顯示減計數等於零時，計時控制器向電機控制邏輯電路輸出控制電機停止信號，由電機驅動器使電動機停止工作。
[0030]此時可以設計8?10秒鐘延時信號，由電機控制邏輯電路控制電機驅動器實現電機自動停止時延時8?10秒鐘的時間，以防止未鬆開正轉按鈕而馬上開始下一次工作。
[0031]旋鬆工作過程為:首先根據作業時間長短選擇電源並接通電源，需要照明時按動面板上的照明開關啟動照明裝置。按下機架手柄上的反轉按鈕，由電機控制邏輯電路和電機驅動器控制電機開始3?5秒鐘的軟啟動過程，使扳手的內六方套筒方便地套在待旋鬆的螺栓(螺母)上，3?5秒鐘的軟啟動過程後自動進入正常轉速工作狀態，進入旋鬆工作過程，此過程不控制輸出扭矩，當待旋鬆的螺栓(螺母)鬆動後釋放反轉按鈕，反轉按鈕釋放信號由電機控制邏輯電路控制電機驅動器啟動電動機的軟停止過程，電動機從正常轉速經過3?5秒鐘的軟停止過程逐漸減小到停止。
[0032]本實用新型在旋緊開始和旋鬆開始階段自動加入3?5秒的電動機軟啟動過程，以便於使用者對準待旋緊和旋鬆的螺栓(螺母)，在旋鬆結束時刻(即反轉按鈕鬆開時)，自動加入3?5秒的電動機軟停止過程，使得待旋鬆的螺栓(螺母)不與耦合件分離，以提高作業效率。
【權利要求】
1.一種數字式可控扭矩電動衝擊扳手，包括機架(1)，電動機(2)，減速機構(3)，衝擊機構(4)，內六方套筒(6)，電機驅動控制裝置(8)，其特徵在於:所述電機驅動控制裝置(8)含有電子檢測控制顯示裝置(7)，所述電子檢測控制顯示裝置(7)包括電流傳感器(11)，計時控制器(17)，時間數字顯示器(22)，設置在電子檢測控制顯示裝置面板上的時間預置「 + 」按鈕(15)和時間預置「一」按鈕(16)接入所述計時控制器(17)，所述電流傳感器(11)檢測電動機的輸入電流信號並通過電流信號調理比較器(12)也接入所述計時控制器(17)，所述計時控制器(17)輸出信號連接時間數字顯示器(22)，並輸出計時控制信號接入電機驅動控制裝置(8 )的電機控制邏輯電路(18 )，與所述電機控制邏輯電路(18 )連接設有電機正轉按鈕(13)和反轉按鈕(14)，所述電機控制邏輯電路(18)通過電機驅動器(19)連接電動機(2)。
2.根據權利要求1所述的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，其特徵在於:所述電機正轉按鈕(13)和反轉按鈕(14)設置在機架(I)上的操作手柄上，所述電機驅動器(19)內包含有雙向可控矽控制電路以及電動機換向控制電路，所述雙向可控矽控制電路以及電動機換向控制電路與電機控制邏輯電路(18 )相聯接。
3.根據權利要求1或2所述的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，其特徵在於:所述電動機(2)採用交直流一體式串極電動機，根據作業時間長短採用AC220V交流電源、鋰離子或鉛酸蓄電池作為動力源。
4.根據權利要求1或2所述的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，其特徵在於:所述機架(I)採用下部平直的「 η 」或「開」字形狀，上部頂端設計為手柄，中間固定安裝電機驅動控制裝置，下部鉸接安裝減速機構、電動機及旋轉衝擊機構。
5.根據權利要求4所述的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，其特徵在於:所述電動機(2)採用交直流一體式串極電動機，根據作業時間長短採用AC220V交流電源、鋰離子或鉛酸蓄電池作為動力源。
6.根據權利要求5所述的數字式可控扭矩電動衝擊扳手，其特徵在於:在機架(I)的底部設有LED照明裝置(5 )，所述LED照明裝置(5 )通過設置在電子檢測控制顯示裝置(7 )面板或機架(I)上的照明開關以及設置在電子檢測控制顯示裝置(7)內的照明驅動電路控制其打開和關閉。
【文檔編號】B25B21/00GK204094701SQ201420551480
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】王留軍, 趙振偉, 崔建初, 劉明 申請人:鄭州鐵路局科學技術研究所