带角度功能的电动定扭扳手的制作方法

1.本发明专利属于紧固装配工具，具体为一种带角度功能的电动定扭扳手。


背景技术：

2.随着工业装配逐步被各大生产厂家所重视，科学的拧紧工艺及要求，在经过多项试验验证后，逐步被工厂所应用，其中拧紧角度的引用，打破了传统的扭矩拧紧法的认知。拧紧角度的应用可使紧固件达到更高的拧紧质量，从而保证产品的可靠性，延长产品的使用寿命。目前电动工具厂家采用的是编码器或旋转变压器的方式来采集电机的转动位置，通过解算来推算出最终的拧紧角度。但该方法成本高，需要在电机尾部增加上述部件来实现，一方面增加了生产制造成本，一方面增加了工具的整体长度，使工具整体外观协调性下降。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种带角度功能的电动定扭扳手，去掉原有编码器的设置，通过增加角度检测模块，使定扭扳手在具备角度检测功能的同时，降低产品制造成本。
4.本发明所采用的技术方案是：一种带角度功能的电动定扭扳手，包括外壳、扳手头、直流电机、驱动控制器以及减速器，减速器包括第一级行星齿轮组，其特征在于：所述第一级行星齿轮组包括壳体、内齿圈、角度检测模块、一级行星架以及三个行星齿轮；所述将角度检测模块为环形部件包括霍尔感应芯片，所述内齿圈和角度检测模块依次固定在壳体的内壁上；所述一级行星架的外圆周上均匀设有三个具有磁性的凸台，凸台上设有通孔；所述三个行星齿轮分别通过销轴与三个凸台连接；三个行星齿轮分别与内齿圈啮合，一级行星架的三个凸台与角度检测模块位置相对；三个具有磁性的凸台每通过角度检测模块中的霍尔感应芯片一次，角度检测模块产生一个脉冲信号；所述角度检测模块通过线缆与驱动控制器电连接，驱动控制器与直流电机电连接，直流电机与第一级行星齿轮组通过连接轴连接。
5.进一步，所述角度检测模块包括霍尔感应芯片、2个电容和1个电阻；所述霍尔感应芯片包括gnd、vcc和out；gnd与out之间连接电容c101，gnd接地；vcc与out之间连接电阻r101；vcc接入3.3v电源；同时vcc通过电容c102接地；out将检测的脉冲信号通过jp3的hal1接头与驱动控制器连接；角度检测模块通过jp3的3.3v和gnd供电。
6.进一步，所述驱动控制器包括接收模块、cpu处理器、驱动模块以及3.3v电源模块；所述接收模块用于接受角度检测模块中jp3的hal1发来的脉冲信号；接收模块将脉冲信号发送至cpu处理器进行信号处理获得最终拧紧角度；cpu处理器通过驱动模块控制直流电机的运转；3.3v电源控制模块通过jp3的3.3v和gnd与角度检测模块连接。
7.进一步，所述接收模块为集电极开路角度信号接收模块。
8.本发明的有益效果是：本发明通过对减速器中第一级行星齿轮组的改进，设置了具有磁性凸台的一级行星架以及可检测一级行星架转动角度的角度检测模块，配合电路传
输，将检测信号发送给驱动控制器进行统计，最终实现角度计数的功能。本发明通过较低的部件成本实现了电动定扭扳手角度功能的实现，在保证角度使用精度的前提下，减少了编码器所占用的枪体空间，使电动定扭工具外观更加协调，生产成本更低。
附图说明
9.图1是本发明的外部结构示意图。
10.图2是本发明中第一级行星齿轮组的结构示意图。
11.图3是本发明中第一级行星齿轮组的爆炸图。
12.图4是本发明中一级行星架的结构示意图。
13.图5是本发明中角度检测模块的电路原理图。
14.图6是本发明中角度检测模块与驱动控制器电信号连接的原理图。
15.图中：1、壳体，2、行星齿轮，3、销轴，4、内齿圈，5、角度检测模块，6、一级行星架，7、凸台、8、通孔，9、扳手头，10、减速器，11、直流电机，12、驱动控制器、13、把手。
具体实施方式
16.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
17.如图1所示，一种带角度功能的电动定扭扳手，包括外壳、扳手头9、直流电机11、驱动控制器12、减速器10以及把手13。
18.驱动控制器12通过外部电源进行供电，通过驱动模块控制直流电机11运行。直流电机11带动减速器10实现输出力矩的放大。减速器10带动扳手头9完成工件的扭矩需求。
19.本发明所涉及的扳手头9、驱动控制器12以及直流电机11，与现有电动定扭扳手原理一致。其中，驱动控制器12处理信号并向直流电机11发出驱动信号。直流电机11通过接收到的控制信号带动减速器10转动。减速器10实现输入力矩的放大。扳手头9与减速器10连接用于向外输出放大后的扭矩。
20.本发明的重点在于：将驱动控制器12采集信号的来源，由原来的编码器或旋转变压器替换为本发明所提出的角度检测模块5。驱动控制器12通过接收并处理角度检测模块5所发出的脉冲信号，使扭矩扳手获得角度统计功能。
21.而角度检测模块5能够检测到脉冲信号，是通过对改进后的减速器10来实现的。而减速器10的改进只针对第一级行星齿轮组进行，原因如下：减速器10由多级行星齿轮组组成。每一级行星齿轮组由行星架、行星齿轮和中心齿轮所组成。运行过程中，中心齿轮带动行星齿轮转动，行星齿轮带动行星架转动。行星架上装有下一级的中心齿轮，再带动下第一级行星齿轮组转动，实现力矩的传递及放大。通过对减速器10的传递分析可知，通过检测第一级行星架转动的圈数，即可得到最终输出端的转动角度。
22.所以本发明配合角度检测模块5，只需要对第一级行星齿轮组做出相应调整，即可获得最终输出角度。第一级行星齿轮组的具体结构如下：如图2至图4所示，第一级行星齿轮组包括壳体1、内齿圈4、角度检测模块5、一级行星架6以及行星齿轮2。将角度检测模块5设置为环形部件，角度检测模块5包括霍尔感应芯
片。内齿圈4和角度检测模块5依次固定在壳体1的内壁上。
23.如图5所示，一级行星架6的外圆周上均匀设有三个凸台7。相邻凸台7的夹角为120
°
。每个凸台7上均设有通孔8。每个通孔8内通过滚珠轴承连接有销轴3。行星齿轮2通过销轴3与一级行星架6连接。三个行星齿轮2分别与内齿圈4啮合。一级行星架6的三个凸台7与角度检测模块5位置相对。需要说明的是，一级行星架6为磁性钢材，通过充磁处理，一级行星架6的三个凸台7均具有磁性。
24.角度检测模块5通过线缆与驱动控制器12电连接，驱动控制器12与直流电机11电连接。直流电机11与第一级行星齿轮组通过连接轴传动连接。
25.本发明中，角度检测模块5以霍尔感应芯片为基础。霍尔感应芯片会在一级行星架6的每个充磁的凸台7通过一次后会产生一个脉冲信号，该脉冲信号送至驱动控制器12中，用于统计产生的脉冲信号。角度检测模块5的结构具体如下：如图6所示，角度检测模块5包括霍尔感应芯片、2个电容和1个电阻。霍尔感应芯片包括gnd、vcc和out。gnd与out之间连接电容c101，gnd接地。vcc与out之间连接电阻r101。vcc接入3.3v电源。同时vcc通过电容c102接地。out将角度检测模块5产生的脉冲信号通过jp3的hal1与驱动控制器12连接。同时角度检测模块5通过jp3的3.3v和gnd供电。
26.如图6所示，驱动控制器12包括3.3v电源模块、cpu处理器、接收模块以及驱动模块。接收模块用于接受角度检测模块5中jp3的hal1发来的脉冲信号。接收模块采用集电极开路角度信号接收模块，可更好的适配驱动控制器的电平等级。接收模块将脉冲信号发送至cpu处理器，以获得拧紧角度信号。cpu处理器通过驱动模块控制直流电机11的运转。3.3v电源控制模块通过jp3的3.3v和gnd与角度检测模块5连接。
27.本发明中扳手头9的运行角度可通过减速器10的总减速比推算获得。
28.以减速比为250为例，减速器10除第一级行星齿轮组后减速比为250倍左右，即第一级行星齿轮组的输出轴转动250圈后，电动定扭扳手的扳手头9转动1圈。在此过程中，第一级行星齿轮组的一级行星架6每转一圈能够产生3个脉冲信号。转动250圈能够产生750个脉冲信号。角度的分辨率能够达到0.5
°
以上，满足日常生产生活中1
°
的要求。
29.本发明通过对减速器10中第一级行星齿轮组的改进，设置了具有磁性凸台7的一级行星架6以及可对一级行星架6转动产生脉冲信号的角度检测模块5，配合电路传输，将检测信号发送给驱动控制器12进行统计，最终实现角度计数的功能。
30.由此可知，本发明通过较低的部件成本实现了电动定扭扳手角度功能的实现，在保证角度使用精度的前提下，减少了编码器所占用的枪体空间，使电动定扭工具外观更加协调，生产成本更低。

技术特征：
1.一种带角度功能的电动定扭扳手，包括外壳、扳手头、直流电机、驱动控制器以及减速器，减速器包括第一级行星齿轮组，其特征在于：所述第一级行星齿轮组包括壳体、内齿圈、角度检测模块、一级行星架以及三个行星齿轮；所述将角度检测模块为环形部件包括霍尔感应芯片，所述内齿圈和角度检测模块依次固定在壳体的内壁上；所述一级行星架的外圆周上均匀设有三个具有磁性的凸台，凸台上设有通孔；所述三个行星齿轮分别通过销轴与三个凸台连接；三个行星齿轮分别与内齿圈啮合，一级行星架的三个凸台与角度检测模块位置相对；三个具有磁性的凸台每通过角度检测模块中的霍尔感应芯片一次，角度检测模块产生一个脉冲信号；所述角度检测模块通过线缆与驱动控制器电连接，驱动控制器与直流电机电连接，直流电机与第一级行星齿轮组通过连接轴连接。2.如权利要求1所述的一种带角度功能的电动定扭扳手，其特征在于：所述角度检测模块包括霍尔感应芯片、2个电容和1个电阻；所述霍尔感应芯片包括gnd、vcc和out；gnd与out之间连接电容c101，gnd接地；vcc与out之间连接电阻r101；vcc接入3.3v电源；同时vcc通过电容c102接地；out将检测的脉冲信号通过jp3的hal1接头与驱动控制器连接；角度检测模块通过jp3的3.3v和gnd供电。3.如权利要求2所述的一种带角度功能的电动定扭扳手，其特征在于：所述驱动控制器包括接收模块、cpu处理器、驱动模块以及3.3v电源模块；所述接收模块用于接受角度检测模块中jp3的hal1发来的脉冲信号；接收模块将脉冲信号发送至cpu处理器进行信号处理获得最终拧紧角度；cpu处理器通过驱动模块控制直流电机的运转；3.3v电源控制模块通过jp3的3.3v和gnd与角度检测模块连接。4.如权利要求3所述的一种带角度功能的电动定扭扳手，其特征在于：所述接收模块为集电极开路角度信号接收模块。

技术总结
本发明公开了一种带角度功能的电动定扭扳手，减速器中的第一级行星齿轮组包括壳体、角度检测模块、一级行星架以及三个行星齿轮；角度检测模块固定在壳体的内壁上；一级行星架的外圆周上均匀设有三个具有磁性的凸台，行星齿轮与凸台连接；一级行星架的三个凸台与角度检测模块位置相对；角度检测模块在凸台经过时会产生一个脉冲信号；角度检测模块通过线缆与驱动控制器电连接，驱动控制器与直流电机电连接，直流电机与第一级行星齿轮组通过连接轴连接。本发明通过较低的部件成本实现了电动定扭扳手角度功能的实现，在保证角度使用精度的前提下，减少了编码器所占用的枪体空间，使电动定扭工具外观更加协调，生产成本更低。生产成本更低。生产成本更低。


技术研发人员：冯天源 孙岩 徐峰 蒋刚成 李华栋 姜选文 张立群
受保护的技术使用者：陕西东方航空仪表有限责任公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/7/25