CN111989189B - 手持式电脉冲工具以及用于拧紧操作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于执行拧紧操作的手持式电脉冲工具(10)及对应方法，其中以脉冲的形式传递扭矩以拧紧螺纹接头。电脉冲工具包括输出轴(12)、传感器，所述传感器布置为确定与拧紧螺纹接头相关的参数值，并且电脉冲工具操作成在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值，然后在第一时间间隔期间中止拧紧，并且然后在输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到第二参数值。接下来，电脉冲工具操作成在第二时间间隔期间中止拧紧，并在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到第三参数值。

Description

手持式电脉冲工具以及用于拧紧操作的方法

技术领域

本发明涉及手持式电脉冲工具和手持式电脉冲工具用于执行拧紧操作的方法，其中以脉冲形式传递扭矩以拧紧和/或松开螺纹接头。

背景技术

在使用手持式电脉冲工具来拧紧接头的拧紧操作期间，通过容纳在手持式电脉冲工具内部的电动机以脉冲形式向接头施加扭矩。通常希望对拧紧进行控制，以使特定的扭矩或夹紧力施加在接头上。施加的扭矩可以通过扭矩传感器来监视，但是也可以通过量角器、加速度计或陀螺仪来监视，该量角器、加速度计或陀螺仪监视输出轴的延迟，从而间接地监视施加的扭矩。

当使用手持式电脉冲工具时，获得高生产率和准确度通常很重要。例如，当使用手持式电脉冲工具时，对于生产效率重要的是要缩短用于生产每个单元的时间。因此，手持式电脉冲工具通常适于尽可能快和准确地拧紧螺纹接头。

一种提高准确度的解决方案是在接近拧紧结束时减小扭矩脉冲的功率。

对于手持式动力工具，重要的是既要使操作者承受的反作用力尽可能低，又要使最终拧紧的准确度尽可能高。

准确的拧紧通常意味着施加在接头上的夹紧力应尽可能精确。但是，通常不会测量接头上的夹紧力。取而代之的是测量扭矩，该扭矩指示已在接头上施加了多少夹紧力。但是，该扭矩有时无法正确测量已施加在接头上的夹紧力是多少。这是因为不同接头之间的摩擦力可能会有所不同。

因此，需要一种手持式电脉冲工具，其适于传递扭矩脉冲，其可以控制施加扭矩并且以尽可能高的准确度执行拧紧操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种手持式电脉冲工具10，该手持式电脉冲工具可以减小施加在接头上的夹紧力的分散。该目的通过手持式电脉冲工具来回多次拧紧和松开来实现。通过来回多次拧紧和松开接头，可以对接头进行机械标准化。表面结构上的个体差异将逐渐消失，接头总体将更加相似。这将导致不同接头之间的夹紧力差异更小。

由于手持式电脉冲工具以脉冲形式传递扭矩，因此可以在拧紧与松开之间进行变化而不会对手持式电脉冲工具的人体工程学造成影响。

如果手持工具通过连续转动螺栓来拧紧和松开螺栓，则会严重影响人体工程学。因为当工具从拧紧变为松开时，这会导致反作用力的变化，反之亦然。

根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于执行拧紧操作的手持式电脉冲工具来实现，其中以脉冲形式传递扭矩以拧紧螺纹接头。该手持式电脉冲工具包括：输出轴；传感器，所述传感器布置为确定与拧紧螺纹接头相关的参数值，由此电脉冲工具可操作为在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值。然后在第一时间间隔期间中止拧紧。然后在输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第二参数值。接下来，电脉冲工具可操作以在第二时间间隔期间中止拧紧。并在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值。

根据第二方面，本发明涉及一种用于在手持式电脉冲工具中执行拧紧操作的方法，其中以脉冲形式传递扭矩以拧紧螺纹接头，手持式电脉冲工具包括：输出轴；传感器，所述传感器布置为确定与拧紧螺纹接头相关的参数值，其中该方法包括以下步骤：在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值。然后在第一时间间隔期间中止拧紧。此后在输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第二参数值。接下来，在第二时间间隔期间中止拧紧。并在此后在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值。

附图说明

将根据以下详细描述来呈现本发明的其他目的、特征和优点，其中，将参考附图而更详细地描述本发明的一些方面，其中：

图1是根据本发明的示例性实施方案的手持式电脉冲工具的示意图。

图2是在由手持式电脉冲工具执行的拧紧的示例中，所传递的扭矩脉冲作为操作时间的函数的示意图。

图3是示出在手持式电脉冲工具中执行的方法的示例性实施方案的流程图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更全面地描述本发明的各方面。然而，本文公开的设备、方法和计算机程序可以以许多不同的形式实现，并且不应被认为限于本文阐述的各个方面。附图中相同的数字始终表示相同的元件。

本文所使用的术语仅出于描述本发明的特定方面的目的，并且无意于限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。

在图1中示意性地示出了根据本发明的一个具体实施方案的手持式电脉冲工具10。手持式电脉冲工具10构造成执行拧紧操作，其中以脉冲形式传递扭矩用以拧紧螺纹接头。为此目的，手持式电脉冲工具10包括双向电动机11，该双向电动机11布置成沿相反的两个旋转方向(即顺时针方向和逆时针方向)传递扭矩。

手持式电脉冲工具10还包括手柄22，在所示实施方案中该手柄为手枪型。然而，本发明旨在覆盖任何类型的手持式脉冲工具。本发明不限于手持型的手持式电脉冲工具，而是还可以在其他类型的电脉冲工具中实施。电源24，例如电池，布置在手柄的下部，触发器23布置用于操作者的操纵，以便为电动机11提供动力。该电源也可以是与电缆的连接。

此外，手持式电脉冲工具包括输出轴12和传感器14、15、25，传感器14、15、25布置为确定与拧紧螺纹接头相关的参数值。所述传感器可以是扭矩传感器、角度传感器、加速计，陀螺仪等。在所示的实施方案中，存在第一传感器14、15，其由角度传感器组成，该角度传感器借助于旋转传感器部件14和静态传感器部件15来监视输入轴17的旋转。扭矩传感器形式的第二传感器25布置在输出轴12上。对于本发明，需要角度传感器或扭矩传感器中的任一者，而不是两者。但是，可以设置两种传感器以提供更高的准确度或冗余度。

所示的实施方案还包括脉冲单元13，该脉冲单元13包括容纳活塞致动转子19的惯性体18。惯性体18刚性地连接到输入轴17，并由电动机11的转子20驱动。所示的实施方案中的转子20同轴地布置在电动机11的定子21的内部。当惯性体18的内部的凸轮表面(未显示)与活塞相互作用时，将产生脉冲，从而迫使转子19以在本领域中众所公知的常规方式旋转。

然而，本发明不限于具有脉冲单元的脉冲工具。也可以通过在脉冲工具中通过对脉冲工具的电动机的输出进行脉冲化而在电动机与输出轴之间建立直接连接来产生脉冲。本发明还覆盖了通常被称为冲击扳手的这种脉冲工具和冲击脉冲工具。

对于包括脉冲单元的脉冲工具，可以将布置为确定与螺纹的拧紧相关的参数值的传感器14、15、25布置成既监视惯性体19的旋转又监视惯性体19的延迟。延迟可用于计算施加到接头上的扭矩。如果布置为确定与拧紧螺纹接头相关的参数值的传感器14、15、25是扭矩传感器25，则传感器25可以直接测量扭矩。然后，将扭矩传感器25布置在输出轴12上，并尽可能靠近接头，以便监控所传递的扭矩。

本发明的目的是提供一种电脉冲工具10，该电脉冲工具10可以减小施加在接头上的夹紧力的分散。该目的是通过来回多次拧紧和松开接头来实现的。通过来回多次拧紧和松开接头，可以对接头进行机械标准化。表面结构的个体差异将逐渐消失，接头总体将更加相似。这将导致不同接头之间的夹紧力差异更小。

根据本发明的发明方法的另一个优点在于，由于该操作，接头还将获得一些松开效果。松开效果也将导致接头的夹紧力随时间变化较小。

由于手柄中的反作用力，该方法不适用于连续拧紧手持工具。这是因为对在拧紧过程中使手柄上的高反作用力改变方向的拧紧工具进行管理是不可行的。

利用根据本发明的手持式电脉冲工具，反作用力可以忽略不计。因此，可以改变拧紧方向，而不会引起人体工程学问题或给操作者带来其他通常的不适感。

因此，根据本发明的示例性实施方案，该目的是通过手持式电脉冲工具实现的，该手持式电脉冲工具可操作以沿拧紧方向在输出轴上提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值。然后，手持式电脉冲工具可操作以在第一时间间隔期间中止拧紧。然后在所述输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第二参数值。接下来，手持式电脉冲工具在第二时间间隔期间中止拧紧。然后在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值。

通过操作手持式电脉冲工具，根据不同实施方案这意味着当致动触发器时，手持式电脉冲工具自动提供拧紧和松开脉冲。

在本发明的示例性实施方案中，手持式电脉冲工具10还可操作以确定在松开方向上足以调节接头的所需脉冲。根据本发明的另一示例性实施方案，传感器是扭矩传感器，并且与拧紧螺纹接头相关的第一和第二参数值是扭矩。在本发明的又一示例性实施方案中，传感器是角度计，并且与拧紧螺纹接头相关的第一和第二参数值是角度。在本发明的又一示例性实施方案中，手持式电脉冲工具还适于减小沿松开方向的扭矩脉冲的功率。在一个示例性实施方案中，第一参数值、第二参数值和第三参数值可以通过例如扭矩、角度或脉冲数而分别指定。也可以分别指定第一时间间隔和第二时间间隔。在一个示例性实施方案中，第一时间间隔和第二时间间隔可以被设置为零。可以分别监视和控制第一参数值、第二参数值、第三参数值、第一时间间隔和第二时间间隔的单独设置。

根据一个示例性实施方案，第一参数值、第二参数值、第三参数值、第一时间间隔和第二时间间隔可以通过扭矩增大和/或减小、角度增大和/或减小，和/或拧紧方向和/或松开方向上的脉冲数而被单独地进行监视和控制。

因此，根据本发明的手持式电脉冲工具10的优点在于，手持式电脉冲工具10可以在施加夹紧力方面以较低的变化提供拧紧。大多数拧紧将具有相同的夹紧力。因此，相对于施加在不同接头上的夹紧力来说，可以提高质量。

再次参考图1，手持式电脉冲工具10还包括布置成控制电动机11的处理器16。手持式电脉冲工具10还包括存储器26，该存储器26包含可由处理器16执行的指令。处理器16为中央处理器、CPU、微控制器、数字信号处理器、DSP或能够执行计算机程序代码的任何其他合适类型的处理器。存储器26是随机存取存储器、RAM、只读存储器、ROM或永久性存储装置，例如磁存储器、光存储器或固态存储器或甚至远程施加的存储器的单个或组合。

根据一个方面，本发明还涉及上述计算机程序，包括计算机可读代码，当在手持式电脉冲工具10上运行时，该计算机可读代码使手持式电脉冲工具10、32执行本文描述的公开内容的手持式电脉冲工具的任何方面。

当在手持式电脉冲工具10的处理器16中运行上述计算机程序代码时，它使手持式电脉冲工具10可操作以在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值。此外，这导致手持式电脉冲工具10在第一时间间隔期间中止拧紧。然后在所述输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第二参数值。接下来，它使手持式电脉冲工具在第二时间间隔期间中止拧紧。然后使手持式电脉冲工具10沿拧紧方向在输出轴上提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值。

根据本发明的一方面，处理器16包括以下一项或多项：

-第一提供模块161，其适于在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值；

-中止模块162，其适于在第一时间间隔期间中止拧紧；

-第二提供模块163，其适于在输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第二参数值；

-第二中止模块164，其适于在第二时间间隔期间中止拧紧；

-第三提供模块165，其适于在输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值。

第一提供模块161、中止模块162、第二提供模块163、第二中止模块164和第三提供模块165以硬件或软件或其组合来实现。根据一个方面，模块161、162、163、164和165被实现为存储在存储器26中的计算机程序，该计算机程序由处理器16运行。手持式电动工具10还配置为执行本文描述的公开内容的任何方面。

在图2中示出了由根据示例性实施方案的手持式电脉冲工具10执行的拧紧的一个示例。在图2中，示出了所确定的与拧紧螺纹接头相关的参数作为时间t的函数。在该示例中，拧紧操作被示为包括13个扭矩脉冲1-13。但是，拧紧操作可能需要更少或更多的扭矩脉冲。沿拧紧方向的每个扭矩脉冲都会增加扭矩，从而增加与拧紧螺纹接头相关的参数。沿松开方向的每个扭矩脉冲将减小与拧紧螺纹接头相关的参数。如图2所示，手持式电脉冲工具10在输出轴12上沿拧紧方向提供扭矩脉冲1至5，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值。接下来，手持式电脉冲工具10在第一时间间隔期间中止拧紧。此后，手持式电脉冲工具10在松开方向上在输出轴12上提供扭矩脉冲6到8，直到达到与拧紧螺纹相关的第二参数值。接下来，手持式电脉冲工具10在第二时间间隔期间中止拧紧。此后，手持式电脉冲工具10在输出轴12上沿拧紧方向提供扭矩脉冲9到13，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值。

因此，在图2所示的拧紧中，手持式电脉冲工具10首先在拧紧方向上提供扭矩脉冲。然后在松开方向上提供扭矩脉冲。最后再次在拧紧方向上提供扭矩脉冲。

因此，将对接头进行机械标准化。表面结构的个体差异将逐渐消失，接头总体将更加相似。这将导致不同接头之间的夹紧力差异更小。

然而，还存在手持式电脉冲工具10的其他示例性实施方案，其中第一和第二时间间隔可以被设置为零。这样提供了拧紧操作，而方向变化之间没有中止。

根据电脉冲工具10的一个示例性实施方案，传感器14、15、25是扭矩传感器25，并且与拧紧螺纹接头相关的参数值是扭矩。在该示例性实施方案中，图2示出了y轴上为扭矩。

在电脉冲工具10的另一示例性实施方案中，传感器14、15、25是角度计，并且与拧紧螺纹接头相关的参数值是角度。在该示例性实施方案中，图2示出了在y轴上为角度。

在电脉冲工具10的又一示例性实施方案中，手持式电脉冲工具10还适于减小沿松开方向的扭矩脉冲的功率。

如图2所示，第一参数值可以低于第三参数值。在这些示例性实施方案中，如果在拧紧过程的后期达到第三参数值，则手持式电脉冲工具10可以提供拧紧。

图3示出了根据上述示例性实施方案的在手持式电脉冲工具10中执行的用于执行拧紧操作的方法中的步骤。如在上述示例性实施方案中那样，扭矩以脉冲形式传递以拧紧螺纹接头。而且，如上所述，手持式电脉冲工具10包括输出轴12、传感器14、15、25，所述传感器14、15、25布置成确定与拧紧螺纹接头相关的参数值。

在第一步骤30中，手持式电脉冲工具10在输出轴12上沿拧紧方向提供扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值。在下一步骤40中，手持式电脉冲工具10在第一时间间隔期间中止拧紧。此后，在下一步骤50中，手持式电脉冲工具10在输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第二参数值。在下一步骤60中，手持式电脉冲工具10在第二时间间隔期间中止拧紧。此后，在下一步70中，手持式电脉冲工具10在输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值。

根据该方法的一个示例性实施方案，该方法还包括确定沿松开方向足以调节接头的所需脉冲。

在该方法的另一个示例性实施方案中，传感器是扭矩传感器，并且与拧紧螺纹接头相关的第一和第二参数值是扭矩。

根据该方法的另一示例性实施方案，传感器是角度计，并且与拧紧螺纹接头相关的第一和第二参数值是角度。

在该方法的又一示例性实施方案中，该方法还包括减小沿松开方向的扭矩脉冲的功率。

参考例如框图和/或流程图的附图描述了本发明的各方面。可以理解，可以通过计算机程序指令来实现附图(例如框图的方框)中的几个实体，以及附图中的实体的组合，这些指令可以存储在计算机可读存储器中。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的示例性方面。然而，可以在基本上不脱离本发明的原理的情况下对这些方面进行许多变化和修改。因此，本发明应被认为是说明性的而不是限制性的，并且不限于以上讨论的特定方面。相应地，尽管采用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims (11)

1.一种手持式电脉冲工具(10)，其用于执行拧紧操作，其中以脉冲的形式传递扭矩以拧紧螺纹接头，所述手持式电脉冲工具(10)包括：输出轴(12)；布置为确定与拧紧螺纹接头相关的参数值的传感器(14、15、25)；所述电脉冲工具(10)能够操作为：

-在所述输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值；

-在第一时间间隔期间中止拧紧；

-在所述输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹相关的第二参数值；

-在第二时间间隔期间中止拧紧；

-在所述输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三个参数值；

其中，所述电脉冲工具(10)能够操作为来回多次拧紧和松开螺纹接头。

2.根据权利要求1所述的手持式电脉冲工具(10)，其中，所述电脉冲工具(10)还能够操作为：确定在松开方向上足以调节所述接头的所需脉冲。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的手持式电脉冲工具(10)，其中，所述传感器是扭矩传感器，并且与拧紧螺纹接头相关的所述第一参数值和所述第二参数值是扭矩。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的手持式电脉冲工具(10)，其中，所述传感器(14、15、25)是角度计，并且与拧紧螺纹接头相关的所述第一参数值和所述第二参数值是角度。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的手持式电脉冲工具(10)，其中，所述电脉冲工具(10)还适于减小在松开方向上的扭矩脉冲的功率。

6.一种用于在手持式电脉冲工具(10)中执行拧紧操作的方法，其中以脉冲的形式传递扭矩以拧紧螺纹接头，所述手持式电脉冲工具(10)包括：输出轴(12)；布置为确定与拧紧螺纹接头相关的参数值的传感器(14、15、25)，其中，该方法包括以下步骤：

-在所述输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第一参数值；

-在第一时间间隔期间中止拧紧；

-在所述输出轴上沿松开方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第二参数值；

-在第二时间间隔期间中止拧紧；

-在所述输出轴上沿拧紧方向提供多个扭矩脉冲，直到达到与拧紧螺纹接头相关的第三参数值；

其中，所述电脉冲工具(10)来回多次拧紧和松开螺纹接头。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：确定在松开方向上足以调节所述接头的所需脉冲。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其中，所述传感器是扭矩传感器，并且与拧紧螺纹接头相关的所述第一参数值和第二参数值是扭矩。

9.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其中，所述传感器是角度计，并且与拧紧螺纹接头相关的所述第一参数值和所述第二参数值是角度。

10.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括减小在松开方向上的扭矩脉冲的功率。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序在电脉冲工具(10)中运行时使所述电脉冲工具(10)执行根据权利要求6至10中任一项所述的方法。

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