专利名称：具有施扭合格信号采集与反馈的定扭矩扳手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有施扭合格信号采集与反馈的定扭矩扳手，属于机械制造与控制技术领域。
背景技术：
螺纹联接中，对螺纹施扭时需要克服螺纹副力矩(T1)和螺纹承压面力矩(T2)，因此施扭的拧紧力矩T＝T1+T2。如果扭矩过大，易发生工件变形，螺纹滑丝或螺钉扭断等情况，造成质量问题；扭矩过小，易发生工件连接松动，出现导电、导热不良，漏气、漏液等情况，造成质量问题；因此对螺纹联接只有施加合适扭矩，才能达到工件连接紧固的目的。为控制对螺纹的施扭力矩，保证螺纹联接质量定扭矩扳手是常用的工具，其结构如图1。
每一把定扭矩扳手在使用前需要由计量部门对其额定扭矩进行标定，即由调整螺钉[8]和锁紧螺母[9]对弹簧[7]施加预紧力F。操作者使用扳手对螺纹施扭时，扳手头[1]的扭矩通过摆杆[2]绕销钉[3]的转动传递给翻转体[5]，当施扭力矩达到扳手的额定扭矩值时翻转体[5]发生翻转(工作原理如图2)，施扭合格。此时，操作者应该停止对该螺纹继续施扭。经生产实践发现，用手动定扭矩扳手进行螺纹的施扭质量控制有以下几个不足之处1)在大批量装配生产中，由于生产的节拍快、劳动强度大等原因，存在施扭遗漏的情况；2)凭操作者主观感觉扳手体内翻转体的翻转来对施扭力矩的合格做出判断，没有合格信息的采集和反馈，无法进行质量信息的科学管理。
为解决这个问题，目前市场上有带信号反馈装置的定扭矩扳手，可有效地反馈扳手的操作信号，实现对紧固遗漏的控制。但是该反馈装置装在扳手体的外侧壁，在复杂工作环境中使用时容易受到意外的损伤，并且增加此装置时，需对原扳手在结构上进行较大改动。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种具有施扭合格信号采集与反馈的定扭矩扳手，对已有扳手的结构作出改进，以使扳手的结构简单、操作方便，并降低扳手的制造成本。
本实用新型设计的具有施扭合格信号采集与反馈的定扭矩扳手该扳手，包括扳手体、扳手头、摆杆、扳手体、翻转体、滑块、弹簧、调整螺钉和锁紧螺母等一般定扭矩所固有的装置；还包括挺杆、弹簧预紧活塞体以及信号采集和反馈电路；挺杆穿过扳手的调整螺钉，一端与壳体内的弹簧预紧活塞保持0.2～0.3mm的间隙，另一端与扳手体内滑块紧密接触并可以随滑块一起移动；所述的壳体安装在扳手体的末端，所述的弹簧预紧活塞包括两个可以轴向移动活塞和一个弹簧，弹簧置于两个活塞之间，三者同轴置于壳体中靠近扳手的一端；信号采集和反馈电路包括可编程控制器(PLC)、微动开关和发光二极管，其中微动开关与弹簧预紧活塞体同轴安装，三个发光二极管均布在壳体的侧面，可编程控制器置于壳体外，通过通信线接收壳体内的微动开关的开关信号，控制发光二极管的发光状态和时间。
本实用新型与国外同功能产品相比结构简单；信号采集与反馈装置安装在扳手体尾部，可有效避免操作时对装置可能造成的损坏，可与多种类型的定扭矩扳手配合使用，对定扭矩扳手的改动要求量小；价格便宜更加适合于国内装配车间的生产条件；与生产质量控制系统间的信号传递稳定可靠；装置的生产工艺简单，可在定扭矩扳手生产厂中与相应的定扭矩扳手配套生产。
图1是已有技术中定扭矩扳手的结构简图。
图2是图1所示的定扭矩扳手的工作原理图。
图3是本实用新型设计的带信号采集和反馈装置的定扭矩扳手的结构示意图。
图4是定扭矩扳手信号采集与反馈装置系统电路图。
图5是定扭矩扳手工作时翻转体受力F′与转角α的关系曲线图。
图1～图4中1是扳手头，2是摆杆，3是销钉，4是扳手体，5是翻转体，6是滑块，7是扳手弹簧，8是调整螺钉，9是锁紧螺母，10是挺杆，11是预紧活塞，12是微动开关，13是壳体，14是通信线，15是发光二极管，16是预紧弹簧。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型设计的具有施扭合格信号采集与反馈的定扭矩扳手，包括扳手体4、扳手头1、摆杆2、翻转体5、滑块6、弹簧7、调整螺钉8和锁紧螺母9等一般定扭矩所固有的装置；还包括挺杆10、弹簧预紧活塞体以及信号采集和反馈电路；挺杆10穿过扳手的调整螺钉8，一端与壳体内的弹簧预紧活塞保持0.2～0.3mm的间隙，另一端与扳手体内滑块6紧密接触并可以随滑块一起移动。壳体13安装在扳手体的末端。弹簧预紧活塞包括两个可以轴向移动活塞11和一个弹簧16，弹簧16置于两个活塞之间，三者同轴置于壳体中靠近扳手的一端。信号采集和反馈电路包括可编程控制器(PLC)、微动开关和发光二极管，其中微动开关与弹簧预紧活塞体同轴安装，三个发光二极管均布在壳体的侧面，可编程控制器置于壳体外，通过通信线接收壳体内的微动开关的开关信号，控制发光二极管的发光状态和时间。
在定扭矩扳手正常工作时，当施扭力矩达到定扭矩扳手的预先设定值，扳手内部的翻转体翻转，同时滑块[6]发生轴向移动，挺杆[10]将它的位移传递到预紧活塞[11]上，通过压缩弹簧[16]，产生足够的压力，触发微动开关[12]，接通电路将这个信号送到可编程控制器，可编程控制器接到信号后发回反馈信号使发光二极管发光[15]并延时0.5秒，使操作者得到合格确认信号。
使用本实用新型只需要在原定扭矩扳手的调整螺钉[8]轴向钻一个直径为2.5mm的小孔，在扳手尾部加工出一段螺纹即可，对原扳手的改造部分较小，所以改造方案容易实施；通信线在操作者握柄的后部，不影响操作者使用扳手的工作习惯；增加的挺杆和预紧弹性机构结构小巧、简单。
当使用定扭矩扳手对螺纹施扭时，定扭矩扳手头部的作用力通过销子传到与翻转体接触的部分，每把定扭矩扳手都有预先标定的扭矩值即弹簧的预紧力F(如图1)。当施扭力小于F时翻转体不会转动，这时螺纹受力为实际施加力矩；当F′大于F时，翻转体开始转动(如图2)力F′与转动角α的关系为F′=(K(2Lcos(π/4-α)-L)+F)tan(π/4-α)]]>公式中K为弹簧的弹性系数，L为正方形翻转体的边长，α为翻转体的转动角度；K、L、F对于每把定扭矩扳手是固定值，在公式中将K、L设为单位常量“1”，得出F′与α的关系如图5。
由图可见当翻转体一动则F′峰值力陡降而壳体内的弹簧产生的附加力约为0.8～1.8牛顿远远小于扳手内的弹簧预紧力F，并且在挺杆与预紧活塞之间有0.2～0.3mm的间隙保证在F′减小的初期本装置不会对它产生影响，从而确保使用信号采集与反馈装置对定扭矩扳手的精度就不产生影响。
权利要求1.一种具有施扭合格信号采集与反馈的定扭矩扳手该扳手，包括扳手体、扳手头、摆杆、扳手体、翻转体、滑块、弹簧、调整螺钉和锁紧螺母，其特征在于还包括挺杆、弹簧预紧活塞体以及信号采集和反馈电路；所述的挺杆穿过扳手的调整螺钉，一端与壳体内的弹簧预紧活塞保持0.2～0.3mm的间隙，另一端与扳手体内滑块紧密接触并随滑块一起移动；所述的壳体安装在扳手体的末端，所述的弹簧预紧活塞包括两个轴向移动活塞和一个弹簧，弹簧置于两个活塞之间，三者同轴置于壳体中靠近扳手的一端；所述的信号采集和反馈电路包括可编程控制器、微动开关和发光二极管，其中微动开关与弹簧预紧活塞体同轴安装，三个发光二极管均布在壳体的侧面，可编程控制器置于壳体外，通过通信线接收壳体内的微动开关的开关信号，控制发光二极管的发光状态和时间。
专利摘要本实用新型涉及一种具有施扭合格信号采集与反馈的定扭矩扳手,该扳手包括扳手体、翻转体、滑块、弹簧等一般定扭矩所固有的装置,还包括挺杆、弹簧预紧活塞体以及信号采集和反馈电路。信号采集和反馈电路包括可编程控制器、微动开关和发光二极管,其中微动开关与弹簧预紧活塞体同轴安装,三个发光二极管均布在壳体的侧面,可编程控制器置于壳体外,通过通信线接收壳体内的微动开关的开关信号,控制发光二极管的发光状态和时间。本实用新型与国外同功能产品相比结构简单,信号采集与反馈装置安装在扳手体尾部,可有效避免操作时对装置可能造成的损坏,可与多种类型的定扭矩扳手配合使用,对定扭矩扳手的改动要求量小;价格便宜更加适合于国内装配车间的生产条件。
文档编号B25B23/142GK2493358SQ0125940
公开日2002年5月29日 申请日期2001年8月24日 优先权日2001年8月24日
发明者成晔, 赵奔, 王堃 申请人:清华大学