專利名稱：自動停直插式電動螺絲刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可直插市電，且具有按設(shè)定轉(zhuǎn)矩而自動停轉(zhuǎn)功能的電動螺絲刀。
市售的電動螺絲刀品種繁多，為了減小體積，要求換向性能好，成本低，絕大多數(shù)采用低壓永磁直流電機(jī)驅(qū)動。因此該類電動螺絲刀都附帶了一個經(jīng)絕緣隔離的整流電源盒，體積大不便攜帶。目前市售的直插式電動螺絲刀，多采用一個簡單的整流橋達(dá)到直插市電工作和便攜的目的。這種方法因電機(jī)工作電壓高，迫使電機(jī)繞組匝數(shù)增多，須采用極細(xì)的導(dǎo)線；工藝復(fù)雜，須加強絕緣要求，用絕緣材料在傳動部件中進(jìn)行隔離才能可靠地經(jīng)受耐壓試驗；整流子片片之間電壓較高容易造成換向困難。所以該類直插式電動螺絲刀存在制造工藝復(fù)雜、成本高、可靠性低和使用壽命短等缺點。市售的自動停螺絲刀價格昂貴大多是非國產(chǎn)的，由于它可實現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制，在精密產(chǎn)品裝配線上配備率最高，在各類螺絲刀中是屬高檔產(chǎn)品，但也要配備一個價格高、體積大、控制線路復(fù)雜的電源盒才能用。
本實用新型的發(fā)明目的是要提供一種自動停直插式電動螺絲刀，它有帶絕緣隔離的進(jìn)行超音頻振蕩AC-DC電源變換電路，仍用低壓直流電機(jī)驅(qū)動直插市電可安全工作，還可隨轉(zhuǎn)矩要求自動停轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，使電源變換和控制電路小型化，能置于電動螺絲刀尾部的殼體內(nèi)。
本實用新型的技術(shù)方案是電源變換電路將市電整流后，由專用集成塊和功率場效應(yīng)管完成半橋式功率振蕩，經(jīng)隔離變壓器降壓，由倍壓整流電路整流濾波為低壓直流電，向永磁直流電動機(jī)和自動?？刂齐娐饭╇?，永磁直流電動機(jī)運轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到設(shè)定值時機(jī)械機(jī)構(gòu)觸動微動開關(guān)，使自動?？刂齐娐穭幼?，永磁直流電動機(jī)斷電并進(jìn)行能耗制動，螺絲刀很快停轉(zhuǎn)。振蕩頻率為超音頻，使隔離變壓器只須小磁環(huán)繞制。
由于采用上述方案，使帶有絕緣隔離的AC-DC電源變換電路、按轉(zhuǎn)矩要求自動停控制電路體積很小而可裝入螺絲刀尾部殼體內(nèi)，因而可直插市電安全工作，使用簡便。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型的電氣原理圖。
圖2是自動停直插式電動螺絲刀實施例縱剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖中1.電源變換電路 2.倍壓整流電路 3.自動?？刂齐娐?4.殼體5.手柄 6.手柄彈簧 7.減速箱 8.行星出軸 9.銷子 10.輸出軸套 11.內(nèi)齒圈底 12.滾柱 13.觸停鋼球 14.輸出接套 15.壓簧座 16. 止推墊片 17.調(diào)矩螺母 18.大彈簧 19.鎖緊套 20.卡環(huán) 21.小彈簧 22.防松鋼珠23.彈簧圈 T.隔離變壓器 S1.手控主開關(guān) S2.倒順開關(guān) S3.微動開關(guān) M.永磁直流電動機(jī)在
圖1中，電源變換電路(1)中的各電氣元件連接關(guān)系是市電火線經(jīng)電阻R1接入由二極管VD1、VD2、VD3、VD4組成的整流橋輸入節(jié)點A1，市電的地線直接另一輸入節(jié)點A2，整流橋正輸出節(jié)點是A3負(fù)輸出節(jié)點是A4，VD1陽極接節(jié)點A4陰極經(jīng)節(jié)點A2接VD2陽極，VD2陰極接節(jié)點A3，VD3陽極接節(jié)點A4陰極經(jīng)節(jié)點A1接VD4陽極，VD4陰極接節(jié)點A3，電阻R2一頭接節(jié)點A3另一頭與電容C1經(jīng)集成塊D1的①腳相串聯(lián)，電容C1另一頭接節(jié)點A4，電阻R3接于集成塊D1的②腳與③腳間，電容C2接于③腳與節(jié)點A4之間，集成塊D1的④腳直接節(jié)點A4，二極管VD5陽極接集成塊D1的①腳陰極接⑧腳，電容C5接于⑧腳和⑥腳之間，集成塊D1驅(qū)動級輸出端⑦腳與⑤腳分別經(jīng)電阻R4與R5同功率場效應(yīng)管VT1與VT2的柵極相接，VT1漏極接節(jié)點A3。VT1的源級與VT2漏級相連后再一起接在集成塊D1的⑥腳，VT2源極則接在節(jié)點A4，電容C3與C4經(jīng)串接節(jié)點A5相串后接于節(jié)點A3與A4之間，隔離變壓器T1的原邊兩頭又分別接至D1的⑥腳和節(jié)點A5，隔離變壓器T1副邊的兩節(jié)點A6與A8接向倍壓整流電路(2)。在倍壓整流電路(2)中，隔離變壓器T1副邊節(jié)點A6接快恢復(fù)二極管VD6與VD7同向串接點，另一節(jié)點A8則接于由兩組電容相串的串接點，電容C6、C7、C8、C9并為一組與電容C10、C11、C12、C13相并的另一組相串于節(jié)點A8，電容C6、C7、C8、C9一組的另一端接至VD6的陰極成為節(jié)點A7，手控主開關(guān)S1的一個頭也接在節(jié)點A7，電容C10、C11、C12、C13一組的另一端接至VD7陽極成為節(jié)點A9，節(jié)點A9上還接有自動?？刂齐娐?3)中好幾個元件。手控主開關(guān)S1的另一個頭接至倒順開關(guān)S2正向正輸入頭成為節(jié)點A10(眾所周知，倒順開關(guān)須雙刀雙擲，它的兩個正向輸入頭應(yīng)與另兩個反向輸入頭交叉相連，以完成輸入極性的對換)，與A10同一刀位的S2輸出頭同永磁直流電動機(jī)M的正端相連成為節(jié)點A12，對應(yīng)地S2另一刀位的輸出頭同永磁直流電動機(jī)M的負(fù)端相連成為節(jié)點A13。與節(jié)點A13同一刀位與節(jié)點A10對應(yīng)的正向負(fù)輸入頭要同自動停控制電路(3)中繼電器K1轉(zhuǎn)換觸點中心頭和電容C15相連成為節(jié)點A11。在自動?？刂齐娐?3)中，連于節(jié)點A10的元件有繼電器K1的線圈及其轉(zhuǎn)換觸點的常開端、二極管VD9陰極共三個，電容C15的另一端與繼電器K1轉(zhuǎn)換觸點的常閉端一起接至倍壓整流電路(2)來的節(jié)點A9，繼電器K1線圈的另一頭與二極管VD9陽極同可控硅VT3陽極相連成節(jié)點A14，可控硅VT3陰極與電容C14電阻R7各一頭又都接至節(jié)點A9，電容C14電阻R7兩另一頭與電阻R6一頭三者同接至可控硅VT3控制極成為節(jié)點A17，電阻R6另一頭經(jīng)節(jié)點A16串向微動開關(guān)S3，微動開關(guān)S3另一頭又經(jīng)節(jié)點A15串向二極管VD8陰極，二極管VD8陽極最終接至倒順開關(guān)S2輸出頭節(jié)點A12。在對電路的工作過程說明之前先介紹一下集成塊D1，集成塊D1的型號是IR2155或L6569A，其工作原理是①腳和④腳分別接電源的正負(fù)極，①腳內(nèi)有一齊納二極管能使電壓穩(wěn)壓于15～16伏，并有一與555時基電路類同的振蕩器，振蕩頻率取決于接于②腳與③腳間的電阻R3和接于③腳與④腳(節(jié)點A4)間的電容C2，本實施例將R3C2取得較小使振蕩頻率落在34000赫芝左右的超音頻段，振蕩器輸出信號控制驅(qū)動級高端輸出的⑦腳和低端輸出的⑤腳(兩腳對④腳都是正電平，但⑦腳電平要高于⑤腳，這樣⑦腳對⑥腳的電平就等于⑤腳對④腳的電平，以保證VT1的導(dǎo)通)，用以驅(qū)動由兩只功率場效應(yīng)管VT1與VT2為主組成的半橋(時間控制)振蕩電路，⑦腳與⑤腳的方波脈沖180°互補匹配且彼此間隔1.2微秒，從而避免被驅(qū)動的功率場效應(yīng)管VT1與VT2“共通”而短路，二極管VD5使電容C5在VT2導(dǎo)通時被充電，于是⑧腳能得到個比①腳更高的自舉電壓向驅(qū)動級高端輸出電路供電，振蕩時②腳與⑤腳同相位而保證⑦腳與⑤腳方波脈沖的占空比都為50％，外圍電路因之簡化?，F(xiàn)在說明電路的工作過程在電源變換電路(1)中，市電經(jīng)電阻R1引入由VD1VD2VD3VD4組成的整流橋輸入端節(jié)點A1和A2，經(jīng)整流后在輸出節(jié)點A3(正)和A4(負(fù))得到近200伏的直流電壓，電阻R2與電容C1降壓濾波后經(jīng)①腳向集成塊D1供電，集成塊D1得電工作，并在阻容R3C2決定的頻率進(jìn)行超音頻振蕩，同時在其驅(qū)動級高端的⑦腳與低湍的⑤腳分別輸出方波正脈沖。由于兩個相等電容C3和C4串聯(lián)后接于直流電源A3(正)和A4(負(fù))上已經(jīng)充電，當(dāng)⑦腳的方波脈沖經(jīng)電阻R4作用于功率場效應(yīng)管VT1柵極時VT1因正偏置而導(dǎo)通，于是電容C3經(jīng)節(jié)點A3過VT1過隔離變壓器T1原邊到節(jié)點A5而放電，使T1瞬間正向通電一次，當(dāng)⑦腳方波脈沖消失令VT1截止經(jīng)1.2微秒VT2導(dǎo)通后電容C3又被充電以準(zhǔn)備下一周期放電工作；同理，當(dāng)⑤腳的方波脈沖經(jīng)電阻R5作用于功率場效應(yīng)管VT2柵極時VT2因正偏置而導(dǎo)通，電容C4經(jīng)節(jié)點A5過隔離變壓器T1原邊過VT2到節(jié)點A4而放電，使T1又瞬間反向通電一次，當(dāng)⑤腳方波脈沖消失令VT2截止經(jīng)1.2微秒VT1導(dǎo)通后電容C4又被充電以準(zhǔn)備下一周期放電工作；如此循環(huán)往復(fù)，在集成塊D1的控制下，由VT1、VT2、C3、C4、T1所組成的半橋式電路就此完成將直流變換為交流的超音頻功率振蕩，經(jīng)隔離變壓器T1隔離降壓后在副邊的兩節(jié)點A6與A8得到約15伏的安全超音頻低壓交流電。由變壓器原理可知，隔離變壓器T1體積很小，只須小磁環(huán)繞制。在倍壓整流電路(2)中，經(jīng)二極管VD6正半波對電容組C6C7C8C9充電和二極管VD7負(fù)半波對電容組C10C11C12C13充電，因兩組電容相串而倍壓，所以就在節(jié)點A7(正)與A9(負(fù))間得到約28伏已濾波的安全直流電壓。至此，有絕緣隔離進(jìn)行超音頻振蕩的AC-DC電源變換宣告完成。如果操作者按動手控主開關(guān)S1，低壓直流的正端(節(jié)點A7)經(jīng)手控主開關(guān)S1和倒順開關(guān)S2(這時是撥在右邊的正向位)加到永磁直流電動機(jī)M的正節(jié)點A12，負(fù)端(節(jié)點A9)已經(jīng)繼電器K1的常閉觸點和倒順開關(guān)S2加到永磁直流電動機(jī)M的負(fù)節(jié)點A13，電動機(jī)M得電驅(qū)動螺絲刀作正向擰緊(若將倒順開關(guān)S2撥向左邊反向位則旋松)，這時自動?？刂齐娐?3)也已經(jīng)得電準(zhǔn)備工作，直流電壓經(jīng)繼電器K1線圈正向加到可控硅VT3上，當(dāng)擰得轉(zhuǎn)矩達(dá)到設(shè)定值時機(jī)械機(jī)構(gòu)觸動微動開關(guān)S3觸點閉合，正控制電壓經(jīng)二極管VD8、S2、R6加到可控硅VT3的控制極與陰極之間使VT3導(dǎo)通，繼電器K1得電使其常閉觸點斷開令電動機(jī)M失電，同時繼電器K1常開觸點閉合將節(jié)點A10與A11短接，使永磁直流電動機(jī)M因慣性還在旋轉(zhuǎn)的電樞經(jīng)倒順開關(guān)S2短接，形成強烈的能耗制動使電樞和螺絲刀很快停轉(zhuǎn)(顯然，反向擰松時不會自動停轉(zhuǎn))。停后操作者松開手控主開關(guān)S1，可控硅VT3和繼電器K1失電開斷復(fù)位，準(zhǔn)備下一次工作。在自動?？刂齐娐?3)中，VD8是為保證可控硅VT3控制極正向可靠觸發(fā)而設(shè)，電阻R6限流防VT3控制電流過載，阻容R7C14吸收可能出現(xiàn)的雜波電壓干擾可控硅VT3控制極防止誤觸發(fā)，二極管VD9是吸收繼電器K1線圈在斷電時的反峰使可控硅VT3可靠關(guān)斷，電容C15并在繼電器K1的常閉觸點兩端可以抑制觸點斷開時的電弧火花。如要省去自動停功能，可以取消自動?？刂齐娐?3)和微動開關(guān)S3，并將倍壓整流電路(2)的負(fù)端節(jié)點A9單獨直接接倒順開關(guān)S2右邊正向位的負(fù)輸入端，其余都一如前述。
在圖2中，電動螺絲刀的殼體(4)中，從上端尾部往下依次裝著隔離變壓器T1、在一塊電路板上的電源變換電路(1)和自動?？刂齐娐?3)、分列兩邊且能從殼體(4)外部進(jìn)行操作的手控主開關(guān)S1和倒順開關(guān)S2、倍壓整流電路(2)和永磁直流電動機(jī)M；手控主開關(guān)S1旁的殼體(4)外側(cè)裝有一手柄(5)及手柄彈簧(6)；減速箱(7)以止口同軸地聯(lián)接于永磁直流電動機(jī)M之下，減速箱(7)中的內(nèi)齒圈(圖中未示)及內(nèi)齒圈底(11)可有條件轉(zhuǎn)動，行星出軸(8)從內(nèi)齒圈底(11)中心穿下以銷子(9)將輸出軸套(10)同軸相接，輸出軸套(10)與減速箱(7)的下凸底端面之間還穿有止推墊片(16)，內(nèi)齒圈底(11)底端面的槽內(nèi)篏有滾柱(12)(一般1～2個，是為簡化工藝而做，將內(nèi)齒圈底整體制成底面有凸起也可)，減速箱(7)的底孔內(nèi)放有一觸停鋼球(13)，觸停鋼球(13)被套在減速箱(7)的下凸上的壓簧座(15)頂住不會掉下，輸出接套(14)同軸地裝于減速箱(7)底部而將壓簧座(15)和輸出軸套(10)等都套在里面，在輸出接套(14)的右側(cè)所設(shè)的平面上裝了微動開關(guān)S3，向輸出接套(14)孔內(nèi)的壓簧座(15)下裝入大彈簧(18)后將調(diào)矩螺母(17)擰在輸出接套(14)上，于是旋轉(zhuǎn)調(diào)矩螺母(17)就能調(diào)節(jié)壓簧座(15)被頂上的壓力，再向輸出軸套(10)下裝入小彈簧(21)后即套入鎖緊套(19)，然后將卡環(huán)(20)卡在輸出軸套(10)下端槽中(帶有凸耳的標(biāo)準(zhǔn)螺絲刀頭能方便地插入輸出軸套(10)中被卡環(huán)(20)卡住不致掉下，還能被輸出軸套(10)下開口槽卡著一起旋轉(zhuǎn))，調(diào)矩螺母(17)的凸槽上周向所開三個通孔內(nèi)放了三粒防松鋼珠(22)并由彈簧圈(23)加以箍住，使調(diào)矩螺(17)既可旋轉(zhuǎn)調(diào)矩又不致因振動而松動失準(zhǔn)。下面說明機(jī)械機(jī)構(gòu)工作過程操作者按下手柄(5)后(手柄彈簧(6)同時被壓下)手控主開關(guān)S1被壓閉合，由前述的
圖1電氣原理可知將使永磁直流電動機(jī)M得電而正向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動減速箱(7)中行星機(jī)構(gòu)令行星出軸(8)作低速轉(zhuǎn)動，被銷子(9)銷住的輸出軸套(10)及卡著的螺絲刀(圖中未示)也隨之作正向旋緊轉(zhuǎn)動，同時減速箱(7)內(nèi)的內(nèi)齒圈底(11)可能也會轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)過一小角度后篏在內(nèi)齒圈底(11)底上的滾柱(12)就被觸停鋼球(13)卡住，因這時螺絲才開始擰所需力矩很小壓不下觸停鋼球(13)故內(nèi)齒圈底(11)就只能不轉(zhuǎn)，所以行星出軸(8)和輸出軸套(10)及螺絲刀得以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)擰到由調(diào)矩螺母(17)壓大彈簧(18)和壓簧座(15)經(jīng)觸停鋼球(13)所設(shè)定力矩時，經(jīng)螺絲刀將輸出軸套(10)和行星出軸(8)卡住不轉(zhuǎn)，行星機(jī)構(gòu)迫使其內(nèi)齒圈底(11)旋轉(zhuǎn)起來由滾柱(12)將觸停鋼球(13)壓下，繼而壓下壓簧座(15)而壓下微動開關(guān)S3，微動開關(guān)S3觸點閉合，由前述的
圖1電氣原理可知，會使永磁直流電動機(jī)M停電并進(jìn)行能耗制動，螺絲刀很快停轉(zhuǎn)，這時操作者松開手柄(5)，手柄(5)在手柄彈簧(6)的復(fù)位力作用下彈起復(fù)位，一個工作周期結(jié)束。若想反向擰松螺絲，可將倒順開關(guān)S2撥向反向，重復(fù)上述操作即可，顯然這時不會自動停轉(zhuǎn)，可松開手柄(5)停之。當(dāng)省去自動停功能時，前述機(jī)械機(jī)構(gòu)及其動作過程仍然不變，但沒有了永磁直流電動機(jī)M自動停電和能耗制動，由操作者聽到滾柱(12)打壓觸停鋼球(13)的“啪啪”聲后松開手柄(5)，并同時立即移開電動螺絲刀，機(jī)械阻力的自由制動使螺絲刀停轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種直插市電，且具有按設(shè)定轉(zhuǎn)矩而自動停轉(zhuǎn)功能的電動螺絲刀，其特征在于電源變換電路(1)將市電整流后，由集成塊D1控制功率場效應(yīng)管VT1和VT2完成半橋式功率振蕩，經(jīng)隔離變壓器T1降壓，由倍壓整流電路(2)整流濾波為安全直流電壓，向永磁直流電動機(jī)M和自動?？刂齐娐?3)供電，永磁直流電動機(jī)M運轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到設(shè)定值時機(jī)械機(jī)構(gòu)觸動微動開關(guān)S3，自動?？刂齐娐?3)動作，永磁直流電動機(jī)M斷電并進(jìn)行能耗制動，螺絲刀很快停轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動螺絲刀，電源變換電路(1)的特征在于集成塊D1的型號是IR2155或L6569A，受集成塊D1控制的功率場效應(yīng)管VT1和VT2在導(dǎo)通與截止時彼此間隔1.2微秒，從而避免VT1和VT2“共通”而短路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動螺絲刀，電源變換電路(1)的特征在于受集成塊D1控制的半橋式功率振蕩為超音頻，由變壓器原理可知，隔離變壓器T1體積很小，只須小磁環(huán)繞制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動螺絲刀，轉(zhuǎn)矩設(shè)定機(jī)械機(jī)構(gòu)及自動停控制電路(3)的特征在于輸出軸套(10)及卡著的螺絲刀作正向旋緊轉(zhuǎn)動，擰到由旋轉(zhuǎn)調(diào)矩螺母(17)壓大彈簧(18)和彈簧座(15)經(jīng)觸停鋼球(13)所設(shè)定力矩時，螺絲刀將輸出軸套(10)和行星出軸(8)卡住不轉(zhuǎn)，行星機(jī)構(gòu)迫使其內(nèi)齒圈底(11)旋轉(zhuǎn)由滾柱(12)將觸停鋼球(13)壓下，繼而壓下彈簧座(15)和微動開關(guān)S3，微動開關(guān)S3觸點閉合令可控硅VT3導(dǎo)通繼電器K1得電，使永磁直流電動機(jī)M斷電并進(jìn)行能耗制動，螺絲刀很快停轉(zhuǎn)；反向擰松螺絲時不會停轉(zhuǎn)。
專利摘要一種可直插市電并具有按設(shè)定轉(zhuǎn)矩自動停轉(zhuǎn)的電動螺絲刀。電源變換電路將市電整流后由集成塊控制進(jìn)行超音頻半橋式功率振蕩,經(jīng)隔離變壓器降壓后由倍壓整流電路整流濾波為低壓直流,供電給自動?？刂齐娐泛陀来胖绷麟妱訖C(jī),正向擰緊螺絲轉(zhuǎn)矩達(dá)到設(shè)定值時機(jī)械機(jī)構(gòu)觸動微動開關(guān),令可控硅導(dǎo)通繼電器動作使電機(jī)斷電并進(jìn)行能耗制動,螺絲刀很快停轉(zhuǎn)。電路體積很小可置于電動螺絲刀尾部殼體內(nèi),便攜且用電安全。
文檔編號B25B21/00GK2472881SQ0024868
公開日2002年1月23日 申請日期2000年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月19日
發(fā)明者郭亮, 郭梅宗 申請人:郭亮, 郭梅宗