CN204094701U - 数字式可控扭矩电动冲击扳手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铁路轨道钢轨弹条扣件螺栓（螺母）的旋紧和旋松工具。一种数字式可控扭矩电动冲击扳手，包括电动机，减速机构，冲击机构，所述电动机的电机驱动控制装置含有电子检测控制显示装置，所述电子检测控制显示装置包括电流传感器，计时控制器，时间数字显示器，设置在电子检测控制显示装置面板上的时间预置按钮接入计时控制器，电流传感器检测电动机的输入电流并接入计时控制器，所述计时控制器输出计时控制信号接入电机驱动控制装置的控制逻辑电路，所述电机控制逻辑电路通过电机驱动器连接电动机。本实用新型解决了现有通用电动冲击扳手输出扭矩不可控问题，能够满足铁路轨道弹条扣件作业时弹条扣件对钢轨扣压力一致性的要求。

Description

数字式可控扭矩电动冲击扳手

技术领域

本实用新型涉及一种铁路轨道钢轨弹条扣件螺栓（螺母）的旋紧和旋松工具, 尤其是涉及一种可控扭矩电动冲击扳手。

背景技术

铁路轨道上钢轨与混凝土轨枕间一般采用弹条扣件的形式将钢轨固定于混凝土轨枕上。为了保证轨道结构的稳定性，铁路轨道铺设和养护维修规范要求弹条扣压钢轨的扣压力要保持在一定的范围内。

由于铁路轨道铺设和日常养护维修过程中弹条扣件螺栓（螺母）的旋紧和旋松工作量巨大，需要大量的体积小重量轻的专用工具代替繁重的人工体力劳动。尤其是作业过程中要控制旋紧弹条扣件螺栓（螺母）的扭矩以保证弹条扣压钢轨的扣压力的一致性，从而保证行车安全。为了保证弹条扣压钢轨的扣压力的一致性，一般要求观察旋紧扣件螺栓（螺母）后弹条的形态是否达到刚好“三点接触”，这种方法造成扣压力的分散程度很大；另一个较为有效的方法是利用扣压力与旋紧扭矩的正相关关系控制拧紧螺栓（螺母）时的扭矩，铁路养护维修规范中规定了旋紧不同弹条扣件的扭矩范围。

目前用于旋紧和旋松扣件螺栓（螺母）的作业机具通常有单头机动冲击扳手，双头机动冲击扳手（中心距不可调和可自动调整），便携式电动冲击扳手，此类扳手的共同特点是旋紧扣件螺栓（螺母）时扭矩不可控，且机动扳手以汽油机或柴油机为动力源，体积大、笨重，运输和上下道困难；便携式电动冲击扳手虽然其本身体积小重量轻，但要解决作业现场的电源问题。

目前用于旋紧和旋松扣件螺栓（螺母）的作业机具中的可控扭矩扳手主要有两类，分别是可控扭矩静扭扳手和可控扭矩电动冲击扳手。可控扭矩静扭扳手又有单头液压式可控扭矩扳手，双头液压式可控扭矩扳手（中心距不可调和可自动调整），电动可控扭矩静扭扳手。液压式可控扭矩扳手以汽油机为动力，液压油泵为液压系统提供高压，液压马达驱动套筒输出扭矩旋紧和旋松扣件螺栓（螺母），对扭矩的控制是靠检测液压系统压强或输出轴上设置扭矩传感器来实现的，这类扳手结构复杂，体积大，重量重不利于作业过程中上下道，尤其是进出以高架桥为主的高铁更显困难；电动可控扭矩静扭扳手以电动机为动力，通过减速机构输出扭矩，一类是检测电动机的转速、电流、电压计算输入功率并换算为输出扭矩，另一类是在输出轴上设置扭矩传感器直接检测输出扭矩，这类扳手一般具有输出扭矩可控、体积小、重量轻等优点，但也存在成本高，需求输入功率大等缺点，不适合大量使用。

可控扭矩电动冲击扳手是以一般电动冲击扳手为基础，依据从第一次冲击开始计时，其输出扭距与旋动冲击时间呈正相关关系以及输出扭矩与旋动冲击次数呈正相关关系，实时检测旋动冲击时间或旋动冲击次数以事先输出扭矩精确可控，并充分利用电动冲击扳手的以下特点：第一个特点是输出轴每转动一周，间隔输出旋紧扭矩数次，输出扭矩随着冲击次数或冲击时间长度的增加而增加，尤其是适合旋紧弹条扣件螺栓，由于弹条是弹性体，旋紧到同样扭矩所需冲击时间或冲击次数比旋紧刚性体要大很多，靠控制冲击时间或冲击次数精确控制旋紧扭矩是一种成本低、结构简单的实现方式；第二个特点是所需功率主要取决于旋动蓄能冲击机构冲击弹簧的刚性，这种扳手的功率，外形尺寸，重量均较小；第三个特点是每一次旋动冲击的扭矩增加值较小，操作者感受不到反作用力矩，便于操作。

对于检测旋动冲击次数方式的可控扭矩电动冲击扳手，需要在原电动冲击扳手旋动冲击机构的蓄能冲击体上设置检测源和外壳上添加检测传感器，其缺点是蓄能冲击体的高速跳动易造成检测源脱落和损坏，检测源周围的油泥易造成冲击次数检测不准，从而影响此类扳手的可靠性和扭矩控制精度。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术不足，提出了一种数字式可控扭矩电动冲击扳手，在电动机输入端设置包括电子检测控制显示装置在内的电机驱动控制装置，通过电流传感器实时检测电动机的输入电流确定开始计时时刻，通过冲击时间控制输出扭矩，解决了现有通用电动冲击扳手输出扭矩不可控问题。

本实用新型所采用的技术方案：

本实用新型数字式可控扭矩电动冲击扳手，包括符合人机工程学的机架，通用电动冲击扳手减速机构和旋动冲击机构，电动机以及电机驱动控制装置。所述电机驱动控制装置（8）包括电子检测控制显示装置（7），所述电子检测控制显示装置（7）包括电流传感器（11），计时控制器（17），时间数字显示器（22），设置在电子检测控制显示装置面板上的时间预置“＋”按钮（15）和时间预置“－”按钮（16）接入所述计时控制器（17），所述电流传感器（11）检测电动机的输入电流信号并通过电流信号调理比较器（12）也接入所述计时控制器（17），所述计时控制器（17）输出信号连接时间数字显示器（22），并输出计时控制信号接入电机驱动控制装置（8）的电机控制逻辑电路（18），与所述电机控制逻辑电路（18）连接设有电机正转按钮（13）和反转按钮（14），所述电机控制逻辑电路（18）通过电机驱动器（19）连接电动机（2）。

电动机（2）采用交直流一体式串极电动机，可根据作业时间长短选择采用AC220V交流电源、锂离子或铅酸蓄电池作为动力源。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提出的数字式可控扭矩电动冲击扳手，通过增加电子检测控制显示装置和电机驱动控制装置实现输出扭矩的精确可控，解决了现有通用电动冲击扳手输出扭矩不可控问题，并保留了原电动冲击扳手功耗小、外形尺寸小、重量轻的优点。实用性更强，能够满足铁路轨道弹条扣件作业时弹条扣件对钢轨扣压力一致性的要求，对于保证铁路轨道的稳定性，从而保证铁路运行安全起到一定作用。

2、本实用新型提出的数字式可控扭矩电动冲击扳手，通过增加电机驱动控制装置实现旋紧作业和旋松作业开始时的软启动和旋松作业完成时的软停止，方便操作者旋紧和旋松开始时将套筒套上螺栓（螺母）上，旋松完成时使得旋松的螺栓（螺母）不离开其耦合件，以提高工作效率。

3、本实用新型提出的数字式可控扭矩电动冲击扳手，采用符合人体工程学的机架，机架近似为“π”或“开”字形状，下端直而细长，顶端为手柄，中间固定安装电机驱动控制装置（电子检测控制显示装置），下部铰接安装电动机（减速机构、冲击机构）。机架不同于一般电动扳手的目的是为了使用者在旋紧和旋松铁路轨道弹条扣件螺栓（螺母）操作过程中不用频繁弯腰，以减轻其劳动强度。

4、本实用新型在机架底部设置夜间照明装置，由面板上设置的照明开关控制，为夜间作业提供照明便利，可避免重复设置照明设备。夜间照明装置非常适合我国高速铁路夜间养护维修作业特点，可节约养护成本并提高作业效率。设计合理，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型数字式可控扭矩电动冲击扳手的结构示意图；

图2是本实用新型的电机驱动控制装置原理方框图；

图3是本实用新型电动冲击扳手的电子检测控制显示装置原理图。

具体实施方式

参见图1～图3，本实用新型的数字式可控扭矩电动冲击扳手，包括机架1、电动机2、减速机构3、冲击机构4、内六方套筒6以及电机驱动控制装置8，所述电动机2采用交直流一体式串极电动机。

电机驱动控制装置8含有电子检测控制显示装置7，所述电子检测控制显示装置7包括电流传感器11，计时控制器17，时间数字显示器22，设置在电子检测控制显示装置面板上的时间预置“＋”按钮15和时间预置“－”按钮16接入计时控制器17，电流传感器11检测电动机的输入电流并通过电流信号调理比较器12接入所述计时控制器17，计时控制器17输出信号连接时间数字显示器22，并输出计时控制信号接入电机驱动控制装置8的电机控制逻辑电路18，电机正转按钮13和反转按钮14设置在机架1的操作手柄上，并与电机控制逻辑电路18连接，电机控制逻辑电路18通过电机驱动器19连接电动机2。待检测的电动机输入电流经过电流传感器11后进入电机驱动器19。图中标号9为蓄电池。

所述的数字式可控扭矩电动冲击扳手，电机驱动器19内包含有双向可控硅控制电路以及电动机换向控制电路，所述双向可控硅控制电路以及电动机换向控制电路与电机控制逻辑电路18相联接，通过正反转控制按钮控制电动机的软启动、正常运转和软停止。

电子检测控制显示装置中，电流传感器11测量电动机的电流输入信号，其输出信号进入电流信号调理比较器12，通过电流信号调理比较器进行信号调理并与预先设定的值比较，当大于内部设置值时输出控制信号给计时控制器17开始计时。

时间预置“＋”按钮15和时间预置“－”按钮16用于给计时控制器17预置时间。面板上的时间数字显示器22与计时控制器17相联接，用于显示预置时间并对计时过程进行减计时。计时控制器17在预置时间减计数等于零时输出控制信号给电机驱动控制装置8中的电机控制逻辑电路18，以控制电动机停止工作。

本实用新型所述的数字式可控扭矩电动冲击扳手，机架1采用下部平直的“π”或“开”字形状，上部顶端设计为手柄，中间固定安装电机驱动控制装置，下部铰接安装减速机构、电动机及旋转冲击机构。电动机2采用交直流一体式串极电动机，可根据作业时间长短采用AC220V交流电源、锂离子或铅酸蓄电池9作为动力源。

机架1底部设有LED照明装置5，LED照明装置5通过设置在电子检测控制显示装置7面板或机架1上的照明开关以及设置在电子检测控制显示装置7内的照明驱动电路控制其打开和关闭。

本实用新型的工作过程：

旋紧工作过程：首先根据作业时间长短选择电源并接通电源，需要照明时按动面板上的照明开关启动照明装置。对照经过标定的输出力矩与冲击时间关系表由面板上的按键预先设定并通过数字显示器显示冲击时间值，按下机架手柄上的正转按钮，由电机控制逻辑电路和电机驱动器控制电机开始3～5秒钟的软启动过程，使扳手的内六方套筒方便地套在待旋紧的螺栓（螺母）上，3～5秒钟的软启动过程后自动进入正常转速工作状态，进入旋紧工作过程，随着旋紧扭矩的逐渐增大，冲击过程开始。电流传感器检测实时检测电动机输入电流并与内部设定的开始冲击动作时的电流门槛值进行比较，确定计时时刻并由数字显示器显示开始减计数（计时时间长短由面板上按键根据输出扭矩与冲击时间关系表预先设定），计时时间等于设定时间、数字显示器显示减计数等于零时，计时控制器向电机控制逻辑电路输出控制电机停止信号，由电机驱动器使电动机停止工作。

此时可以设计8～10秒钟延时信号，由电机控制逻辑电路控制电机驱动器实现电机自动停止时延时8～10秒钟的时间，以防止未松开正转按钮而马上开始下一次工作。

旋松工作过程为：首先根据作业时间长短选择电源并接通电源，需要照明时按动面板上的照明开关启动照明装置。按下机架手柄上的反转按钮，由电机控制逻辑电路和电机驱动器控制电机开始3～5秒钟的软启动过程，使扳手的内六方套筒方便地套在待旋松的螺栓（螺母）上，3～5秒钟的软启动过程后自动进入正常转速工作状态，进入旋松工作过程，此过程不控制输出扭矩，当待旋松的螺栓（螺母）松动后释放反转按钮，反转按钮释放信号由电机控制逻辑电路控制电机驱动器启动电动机的软停止过程，电动机从正常转速经过3～5秒钟的软停止过程逐渐减小到停止。

本实用新型在旋紧开始和旋松开始阶段自动加入3～5秒的电动机软启动过程，以便于使用者对准待旋紧和旋松的螺栓（螺母），在旋松结束时刻（即反转按钮松开时），自动加入3～5秒的电动机软停止过程，使得待旋松的螺栓（螺母）不与耦合件分离，以提高作业效率。

Claims (6)

1.一种数字式可控扭矩电动冲击扳手，包括机架（1），电动机（2），减速机构（3），冲击机构（4），内六方套筒（6），电机驱动控制装置（8），其特征在于：所述电机驱动控制装置（8）含有电子检测控制显示装置（7），所述电子检测控制显示装置（7）包括电流传感器（11），计时控制器（17），时间数字显示器（22），设置在电子检测控制显示装置面板上的时间预置“＋”按钮（15）和时间预置“－”按钮（16）接入所述计时控制器（17），所述电流传感器（11）检测电动机的输入电流信号并通过电流信号调理比较器（12）也接入所述计时控制器（17），所述计时控制器（17）输出信号连接时间数字显示器（22），并输出计时控制信号接入电机驱动控制装置（8）的电机控制逻辑电路（18），与所述电机控制逻辑电路（18）连接设有电机正转按钮（13）和反转按钮（14），所述电机控制逻辑电路（18）通过电机驱动器（19）连接电动机（2）。

2.根据权利要求1所述的数字式可控扭矩电动冲击扳手，其特征在于：所述电机正转按钮（13）和反转按钮（14）设置在机架（1）上的操作手柄上，所述电机驱动器（19）内包含有双向可控硅控制电路以及电动机换向控制电路，所述双向可控硅控制电路以及电动机换向控制电路与电机控制逻辑电路（18）相联接。

3.根据权利要求1或2所述的数字式可控扭矩电动冲击扳手，其特征在于：所述电动机（2）采用交直流一体式串极电动机，根据作业时间长短采用AC220V交流电源、锂离子或铅酸蓄电池作为动力源。

4.根据权利要求1或2所述的数字式可控扭矩电动冲击扳手，其特征在于：所述机架（1）采用下部平直的“π”或“开”字形状，上部顶端设计为手柄，中间固定安装电机驱动控制装置，下部铰接安装减速机构、电动机及旋转冲击机构。

5.根据权利要求4所述的数字式可控扭矩电动冲击扳手，其特征在于：所述电动机（2）采用交直流一体式串极电动机，根据作业时间长短采用AC220V交流电源、锂离子或铅酸蓄电池作为动力源。

6.根据权利要求5所述的数字式可控扭矩电动冲击扳手，其特征在于：在机架（1）的底部设有LED照明装置（5），所述LED照明装置（5）通过设置在电子检测控制显示装置（7）面板或机架（1）上的照明开关以及设置在电子检测控制显示装置（7）内的照明驱动电路控制其打开和关闭。