高效組合扳手的製作方法

2023-06-01 11:28:01

專利名稱：高效組合扳手的製作方法
技術領域：
一種手工具，特別是一種利用組合件來實現嚙合位置自動變換的扳手。
目前，常用於機械裝配及修理作業中折裝螺釘或螺母(以後只稱螺母)的手工具有開口扳手、梅花扳手及套筒扳手三種。其中梅花扳手及套筒扳手適合於施加大的緊固力矩，使連接件獲得足夠大的夾緊力，是不能為開口扳手所替代的兩類常用手工具。
傳統梅花扳手的缺點是，在其套入螺母后，只能作一次旋動操作。只有在脫出螺母、轉動手柄並重新套入螺母后，才能作下一次操作。其間存在三項與旋動螺母無關的輔助操作，故旋進(退)不連續，費力、費事、效率低。此外，在使用傳統扳手時，只有當扳手孔內的六邊與螺母的六個側面對正以後才能套入，故既難對準套入又難脫出，並常有與螺母卡住和咬死現象，操作不便，尤其不便於水下、高空作業，更不適合於盲人使用。
棘輪扳手雖可免除上述第一項缺點，但其結構複雜、成本高，且因其頭部尺寸大無法滿足扳手空間標準要求而不能製成適用於各種規格螺栓的成套工具，故迄今為止，可作連續操作的成套手工具尚屬空缺。此外，棘輪扳手使用時也存在難於套入和脫出問題，且因其質量大、零件易鏽蝕，也不便於水下、高空作業，不適合於盲人操作。
本實用新型是針對上述兩項缺點而設計的一種新型扳手(以後簡稱本扳手)。在作正向旋動時，扳手孔內的6平面與螺母6側面接觸，為嚙合(工作)位置，螺母被旋進。在作反向旋動時，利用壓入扳手頭的彈簧片斜面使扳手沿螺母的軸線向上移動，當反向旋動到接近60°時，扳手孔內的6平面與螺母的6側面正好平行，這時在扳手的重力作用(或手的輕微推動)下，扳手沿螺母軸線向下墮落，進入下一次嚙合(工作)位置，並可作下一次旋動操作，餘此類推，重複上述過程。故本扳手可以在套入螺母后，作連續反覆操作，直至螺母完全緊固(或鬆脫)為止。其另一特點是容易套入和脫出螺母，本扳手孔內側為斜面，斜面延伸至扳手頭裙部為齒尖，其四周具有較大的圓弧形空間，故螺母的六角可從圓周任何方位進入扳手頭孔內(無須與扳手頭的6邊對正)。旋動後，當扳手的6平面與螺母的6側面對正的瞬間，在重力作用下，扳手頭與螺母自動進入嚙合位置，繼續旋動扳手則將螺母旋進。在停止旋動的任何時刻，扳手頭與螺母間均存在間隙，可輕易拔出扳手。上述特點使得操作特別輕便、省力並無需目測對正，故特別適合於水下、高空作業及盲人使用。
本實用新型的具體結構由以下實施例及其附圖給出。


圖1表示本扳手作右旋操作(指右旋螺紋旋緊或左旋螺紋旋鬆的操作)的扳手頭(稱右旋扳手頭)的主視圖(略去扳手柄部分)，圖2為
圖1的A－A剖視圖。圖3為具有3個三角形齒的彈簧片的正視圖，圖3為具有3個三角形齒的彈簧片的正視圖，圖4為圖3的B向視圖，該彈簧片適用於右旋操作，稱右旋彈簧片(左旋彈簧片形狀與其對稱，圖略)。圖5為具有6個牙爪的單頭扳手體的正視圖，圖6為圖5的B－B剖視圖。圖7為將彈簧片壓入扳手體後所構成的本扳手整體結構圖(C－C剖面)，從上端壓入右旋彈簧片，從下端壓入左旋彈簧片，圖8為圖7的正視圖。圖9表示彈簧片三角形齒的一個斜邊P(見圖4)與被旋動螺母頂部接觸時的受力情況。
圖10為將右旋和左旋彈簧片分別壓入扳手體左端和右端後所構成的梅花型扳手的正視圖，
圖11為
圖10的側視圖。
圖12為將右旋和左旋彈簧片分別壓入套筒座的上端和下端所構成的套筒扳手的剖面圖。彈簧片壓入扳手體以後，可用冷擠壓法使其在扳手體中定位。
從上述結構可以看出，本發明的目的在於將正旋加力和反旋換位兩項功能分別由兩種零件來完成，即正旋時施加於螺釘的緊固力矩由扳手體來承受(彈簧片不受力)，而反旋時由彈簧片的斜邊使扳手自動變換與螺釘頭的相對位置，使之進入下一次正旋的位置，從而達到操作連續的目的。將上述兩種零件組合成一整體而構成本扳手，故定名為高效組合扳手。下面按照圖例說明本實用新型的具體實施方案。
從
圖1和圖2可以看出，其中彈簧片(2)鑲嵌(彈性壓配)在扳手頭本體(1)的6個牙爪(3)的側面和正面上，6個牙爪成60°均勻分布，彈簧片的3個三角形齒呈120°均勻分布(圖3)，三角形齒也可以是6個，呈60°均勻分布。6個牙爪(3)的正面(其對邊距離標為S)與螺母6個側面相配合、接觸。當本扳手正旋時，扭矩經接觸面傳遞，使螺母旋動。
當本扳手反旋時，彈簧片的三角形齒的斜邊P(圖4)與螺母頂部接觸，其受力情況如圖9所示，其中(2)為扳手的彈簧片斜邊，(4)為被旋的螺母。從圖9可看出，反旋時同時產生使扳手作軸向上移的分力Q及阻止扳手向上移動的摩擦阻力R，可分別表示為Q＝NSinδR＝μNCosδ＝0.3NCosδ式中，δ為接觸角度；N為接觸正壓力；μ為滑動摩擦係數，對於鋼表面接觸取μ＝0.3。
在取N＝1時，對應各δ角的Q和R值如下表
從表中數據可以看出，當δ≥16.7°時，滿足Q≥R。即扳手上升的力Q大於摩擦阻力R，扳手在反旋的同時沿螺母軸線向上滑動。只要保證在反旋的全過程中，滿足其接觸角δ≥17°，則扳手就一直向上移動，直至接觸點移到彈簧片的三角形齒斜邊P的最下端時為止，這時本扳手頭本體的6個牙爪的正面與螺母6側面平行，因其間有一定間隙，在重力作用下，扳手下落到嚙合位置，即完成一次反旋換位，可作下次旋動操作。餘此類推，旋進、反旋換位、再旋進、再反旋換位，反覆循環，從而實現連續操作。
如前所述，由於牙爪正面與螺母側面之間存在間隙，因此當扳手由正旋改變為反旋的初始時刻，要旋動一定空行程角度(無接觸過程)後，才使彈簧片三角形齒的斜邊與螺母頂部接觸，此時的初始接觸角度定為δo，當其間間隙選取為0.15～0.5mm時，就可以保證初始接觸角度δo≥17°，滿足扳手初次上升的必要條件。
當彈簧片壓入扳手孔本體後的內緣直徑D(
圖1)滿足D＝(1.02～1.05)S及三角形齒的高度h(圖4)滿足h＝(0.4～0.45)S(S值示於
圖1)時，能保證扳手在繼續反旋的全過程中與螺母頂部接觸角度為δ≥17°，即滿足扳手繼續沿螺母軸線向上移動的必要條件。
上述實施方案說明本扳手作正旋緊固螺母及反旋換位的原理，本實施方案針對
圖1至圖4所示的作右旋操作的扳手頭結構(右旋扳手頭)。對於左旋螺紋的緊固(或右旋螺紋的鬆開)則需採用作左旋操作的扳手頭結構(左旋扳手頭)。左旋操作的實施方案與上述原理相同，只是左旋扳手頭本體的6牙爪的爪尖指向與
圖1所示方向相反，即取順時針方向，彈簧片三角形齒斜邊的方向也與圖4所示方向相反。為使本扳手同時適用於左、右旋螺紋的緊固和鬆開操作，右旋扳手頭及左旋扳手頭分別裝在扳手柄的左、右端，分別用箭頭標明其右、左旋向，如
圖10和11的梅花扳手所示。右旋扳手頭及左旋扳手頭也可以分別裝在扳手的上端和下端，連接成一整體，如
圖12所示的套筒扳手。故
圖10和
圖12所示的兩種扳手均適用於右旋和左旋螺紋的緊固和鬆開操作。
本實用新型集傳統扳手與棘輪扳手的功能於一體，具有構思新穎、結構簡單、效率高、操作輕便、省力、容易製造及生產成本低等特點，它的實施和應用，能明顯提高勞動生產率、減輕工人勞動強度和擴大盲人的就業範圍，具有明顯的經濟和社會效益。
權利要求1.一種手工具，特別是一種可以作連續反覆旋動的高效組合扳手，該扳手的扳手頭由具有6個牙爪(3)的扳手頭本體(1)及具有三角形齒的彈簧片(2)所組成，彈簧片(2)鑲嵌(彈性壓配)在扳手頭本體(1)的牙爪(3)的側面和正面上，本實用新型的特徵是a、在彈簧片(2)壓入扳手頭本體(1)以後，彈簧片的內直徑D滿足D=(1.02～1.05)S，其中S為扳手頭本體兩個相對牙爪正面的垂直距離，b、彈簧片(2)的三角形齒高度h滿足h=(0.4～0.45)S，c、彈簧片(2)的三角形齒數為3時，其3齒沿圓周方向成120°均勻分布，d、彈簧片(2)的三角形齒數為6時，其6齒沿圓周方向成60°均勻分布。
2.根據權利要求1所述的高效組合扳手，其特徵是一端扳手頭本體的6個牙爪的爪尖指向呈順時針方向，其另一端6個牙爪尖指向呈逆時針方向。
3.根據權利要求1所述的高效組合扳手，其特徵是右旋扳手頭及左旋扳手頭分別裝在扳手柄的左端和右端，也可分別位於上端和下端而連成一整體。
專利摘要一種手工具，特別是一種套入螺釘(母)後即可作連續反覆旋動的高效組合扳手。正旋時利用扳手頭的牙爪推動螺釘旋動，反旋時利用鑲嵌在扳手孔內的彈簧片使扳手上移並自動換位，達到快速反覆旋動的目的。本扳手可從任何方位套入螺釘，在旋動中自動進入嚙合位置，易套入、脫出，操作輕便、省力、重量輕、尺寸小，特別適合於水下、高空及盲人操作。本扳手分梅花型和套筒型，均可按傳統規格系列製成成套工具，能明顯提高生產效率、減輕勞動強度和擴大盲人就業範圍。
文檔編號B25B13/46GK2130653SQ92226400
公開日1993年4月28日 申請日期1992年6月29日 優先權日1992年6月29日
發明者黃敦樸 申請人:黃敦樸