用于确定力矩输出以及使用力矩传感器来控制动力冲击工具的方法技术

本发明专利技术包括一种冲击工具（１０），具有控制系统，用于在预选力矩级时关闭马达（１２）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为12/3/98的共同待审申请No.09/204698的部分继续申请。 专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及用于确定力矩输出以及控制动力冲击工具的方法。本专利技术还涉及一种具有电子控制器的机械冲击扳手。相关技术在相关技术中，动力冲击工具的控制已经可以通过直接监测工具的冲击力矩而实现。例如，在授予Maruyama等的美国专利No.5366026和5715894(这些文献被本文参引并涵盖)中公开了控制冲击拧紧装置，其中采用了包括直接力矩测量的复杂方法。直接力矩测量包括在冲击时测量扭应力的力分量，由环绕工具输出轴的磁场表示。通过这一力分量，相关技术装置直接确定在冲击过程中施加的力矩，即力矩T＝力F乘以力矩臂的长度r。不过，如美国专利No.5366026的附图说明图10中所示，即使在施加多次冲击后，力矩测量值仍然波动。该现象是由冲击的力分量不一致而引起。特别是，某些装置在给定时间点测量力矩，这样，测量的力矩取决于在该时间点所施加的力。在其它情况中，在力增大时监测该力，且在检测到力减小的时间点测量该峰值。在上述两种情况中，力可能不是峰值力，因此，得出的力矩可能不准确。为了矫正该问题，相关技术装置使用加权因子或峰值和/或力矩测量峰值的低通过滤，和/或假设马达的驱动力恒定(尽管并不是这样)。例如，在美国专利No.5366026中，根据脉冲力矩的峰值以及表示施加的夹持力的增加率的增加系数，力矩测量值用于计算夹持力。不幸的是，力矩测量值的精确性仍然较低。因此，需要更好的方法来操作动力冲击工具，尤其是机械冲击工具(即它们具有机械冲击传递机构)，同时使力矩测量值的精确性更高。还需要使力矩测量值更精确。相关技术的其它缺点是在机械冲击扳手中没有电子控制器。专利技术简介本专利技术提供了一种冲击工具，该冲击工具具有控制系统，用于在预选级时关闭马达。本专利技术提供了一种机械冲击扳手，包括壳体；冲击传递机构，该冲击传递机构在该壳体内；输出轴，该输出轴由该冲击传递机构驱动；马达，用于向该传递机构提供动力；铁磁体传感器，该铁磁体传感器测量该输出轴的输出力矩；以及控制系统，用于接收来自该铁磁体传感器的力矩数据，其中，在预选力矩级时，该控制系统关闭该马达。本专利技术提供了一种方法，包括提供控制系统，用于接收来自铁磁体传感器的力矩数据信号；及在预选力矩级时，该控制系统关闭马达。由铁磁体传感器发送信号；以及在预选力矩级时，该控制系统关闭马达。通过下面对本专利技术优选实施例的更详细说明，可以清楚本专利技术的前述和其它特征和优点。附图的简要说明下面将参考附图详细介绍本专利技术的优选实施例，附图中，相同的标号表示相同元件，且附图中图1表示了本专利技术的动力工具；图2A-2C表示了本专利技术的方法的流程图；图3表示了动力工具的另一实施例，该动力工具包括铁磁体传感器，用于测量输出轴的输出力矩；以及控制系统，用于在预选力矩级时使马达关闭；图4表示了动力工具的另一实施例，该动力工具包括位于壳体外部的输入装置，用于输入预选力矩级；以及图5表示了用于在达到预选力矩级时关闭该动力工具的控制系统的示意图。优选实施例的说明尽管下面将详细表示和说明本专利技术的某些优选实施例，但是应当知道，在不脱离附加权利要求的范围的情况下，可以进行各种变化和改变。本专利技术的范围并不对构成部件的数目、材料、形状、相对布置等进行限制，对它们的说明只是作为优选实施例的一个实例。参考图1，图中表示了本专利技术的动力冲击工具10。应当知道，动力冲击工具10的一种示例形式是机械冲击扳手，本专利技术的教导也能够用于各种动力冲击工具。因此，尽管本专利技术的教导特别有利于机械冲击扳手，但是本专利技术的范围并不局限于该装置。动力工具10包括用于马达12(以虚线表示)的壳体11，该马达例如电马达、气动马达、液压马达等。壳体11包括手柄14，该手柄14中有起动扳机16。动力工具10也包括机械冲击传递机构21，该机械冲击传递机构21有输出轴或砧台18以及锤22，可通过中间砧台24与输出轴或砧台18连接。锤22可通过马达输出轴20而由马达12驱动旋转，以便物理上重复撞击或冲击输出轴或砧台18，从而通过套筒38重复地向工件40传递冲击。应当知道，冲击传递机构21可以为本领域已知的各种其它形状，这也不脱离本专利技术的范围。而且，应当知道，套筒38也可以是能够使工件40与输出轴18配合的任何形式的接头，且工件40也可以变化。例如，该工件可以是螺母、螺栓等。动力工具10另外包括开关15，该开关15优选是位于手柄14内。不过，该开关15也可位于壳体12中，或者在需要增压流体供给管路17时在该增压流体供给管路17中。增压流体供给管路17可以传送任意合适物质(例如气体、液体、液压流体等)。开关15通过数据处理单元或电子控制器50驱动，以便停止动力工具10的操作，如下面所述。尽管电子控制器50表示为在动力工具10的外部，但是当需要时它也可以在动力工具10内。当动力工具10是气动工具时，开关15是截流阀。当使用电马达时，开关15可以形成为控制开关或类似结构的形状。成机械冲击扳手形状的动力工具10包括铁磁体传感器30。传感器30表示为永久性安装，但是也可考虑使该装置可更换，以便于维修。传感器30包括连接器32，用于与数据处理单元50、静止霍尔效应或类似磁场检测单元34以及铁磁体部件36相连。优选是，铁磁体部件36为与动力工具10的输出轴18相连的磁性弹性环37。该磁性弹性环37可由例如Magna-lastic Devices Inc.，Carthage，Illinois获得。在优选实施例中，该磁性弹性环37包围或环绕输出轴18。当更换时，使用单独的铁磁体元件36可以很容易地完成传感器更换，同时不更换机械冲击扳手10的输出轴18，从而降低成本。而且，磁性弹性环37的优选使用增加了机械冲击工具10的使用寿命，因为环37可以在更长期限内承受大得多的冲击。不过，应当知道，本专利技术的上述涉及传感器的教导并不是为了限制本专利技术的其它教导。换句话说，后面所述的本专利技术实施例的实现并不依赖于上述传感器。下面介绍动力工具10的操作，本专利技术的重要特征是传感器30用于测量时变力信号，或者换句话说测量冲击的冲量。这样确定的冲量再用于计算力矩，与直接测量力矩不同。如相关技术中所述，因为测量时间点的关系，直接测量力矩导致表示值不准确，从而需要使用校正因子、峰值和/或力矩测量峰值的低通过滤，或者不准确地假设为恒定力矩输出。相反，包括能够积分的时间参数将能够更准确地表示工具的作用。因为冲量直接与力矩相关，因此可以得出与确定冲量值相对应的力矩值，从而获得更准确的力矩值。冲量I通常表示为力F和时间t的乘积。如本专利技术中所使用，冲量I同样表示为当F是冲击力时，dt是从积分开始时间ti至积分结束时间tf的时间微积分。这里所用的冲量是在合适时间期限内力和时间的乘积的积分。应当知道，有多种方式来设置ti和tf例如，在优选实施例中，数据连续流入数据处理单元或电子控制器50的缓冲器中。当检测冲量时，ti被设置成冲量减去一定数目(x)的时钟量，tf被设置成冲量加上一定数目(y)的时钟量。参数(x)和(y)取决于使用的工具。因此，产生从ti至tf的力的窗口，它可以进行积分以得出冲量值。优选是，力矩以如下方式由确定的冲量得出。冲量I也等量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：壳体；冲击传递机构，该冲击传递机构在该壳体内；输出轴，该输出轴由该冲击传递机构驱动；马达，用于向该传递机构提供动力；铁磁体传感器，该铁磁体传感器测量该输出轴的输出力矩；以及控制系统，用于接收来自该铁磁体传感器的力矩数据，其中，在预选力矩级时，该控制系统关闭该马达。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维A贾尔迪诺，
申请(专利权)人：芝加哥气动工具公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]