一种精密气动扳手的制作方法

本实用新型属于连接紧固技术领域，尤其涉及一种精密气动扳手。

背景技术：

扳手是一种常用的工具，传统扳手利用杠杆原理拧转螺栓、螺钉、螺母和其他螺纹紧持螺栓的开口或套孔固件工具，经过技术的发展，扳手工具已经从原始的人力杠杆原理发展到电动扭矩形式，作为考核螺栓安装工艺的指标，力矩值直接影响到螺栓的安装工艺，当前已经有多种自动或半自动力矩扳手面世。然而这些扳手都是应用在车间流水线上的轻型螺栓装配中，在石油化工、风电、桥梁、铁路等需要重型螺栓装配的室外作业场所，没有适用的自动化扳手可以选择，依然在采用较为原始的作业工具。传统的重型螺栓紧固过程是采用非精密的冲击性扳手或液压扳手，冲击性扳手的误差值高达20％以上，液压扳手由于需要手工调整油压，人为因素的引入导致误差值也远高于其标称的范围。

糟糕的是由于缺乏可靠的精密拧紧工具，在一些重要的工程中不能保证装配质量从而导致了严重的安全事故，如当前石化行业的数起造成重大损失的事故。在实践中也常常有基层操作人员因为现有工具的笨重和繁琐而不愿严格遵守规程，采用简单粗暴的方式进行操作，又没有很好的方法进行监控和追踪，导致装配质量完全失控。

本发明提供了一种技术方案，在重型螺栓的装配过程中确保了高精密的拧紧质量，并且操作极其简便；相比现有工具，该解决方案在装配质量和工作效率方面最有极大的提升，并且可以在操作工程中进行数据记录，实现质量追溯。

本发明填补了重型螺栓拧紧自动化高精密智能扭矩扳手的空白。

技术实现要素：

为了填补这一技术空白，本实用新型提供一种精密气动扳手，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种精密气动扳手，包括气压泵1、扭矩控制器2、气动扭矩扳手3、扭矩测量反馈套筒4，气压泵1通过扭矩控制器2压力连接气动扭矩扳手3，气动扭矩扳手3通过套接扭矩测量反馈套筒4旋转目标紧固件，扭矩控制器2与扭矩测量反馈套筒4通过无线连接，扭矩测量反馈套筒4采集实时扭矩数据并即时反馈，扭矩控制器2控制气压泵1与气动扭矩扳手3之间的压缩气体的通断。

优选的，所述扭矩控制器2包括：压缩气体传输部分：压缩气体输入接口201、过滤器202、调压阀203、电磁阀204、压缩气体输出接口205，控制部分：控制板卡206、档位开关207，电源部分：控制器蓄电池208、控制器电源开关209、控制器充电接口210，通讯部分：控制器无线通讯模块211、usb接口212、控制器液晶显示屏213、蜂鸣器214、指示灯215；气压泵1发出的压缩气体经由压缩气体输入接口201进入扭矩控制器2后依次途经所述过滤器202、调压阀203、电磁阀204，然后由压缩气体输出接口205输出至气动扭矩扳手3；控制板卡206电路连接档位开关207、控制器蓄电池208、控制器电源开关209、控制器充电接口210、控制器无线通讯模块211、usb接口212、控制器液晶显示屏213、蜂鸣器214、指示灯215、电磁阀204；控制板卡206控制电磁阀204开合以通断气压泵1与气动扭矩扳手3之间的压缩气体。

优选的，所述档位开关207分为三档；指示灯215通过亮灭表示当前控制器的状态：红色指示灯亮，表示控制器故障、拧紧不合格；黄色指示灯亮，表示正在拧紧；蓝色指示灯亮，表示正在卸载；绿色指示灯亮，表示拧紧合格。

优选的，所述扭矩测量反馈套筒4包括：扭矩输入端41、扭矩采集电路42、扭矩输出端43、套筒蓄电池44、套筒电源开关45、套筒充电接口46、套筒无线通讯模块47、套筒液晶显示器48。

优选的，所述扭矩测量反馈套筒4为多型号扭矩套筒，以适应不同规格的螺栓拧紧作业场合。

优选的，所述套筒液晶显示器48为分辨率240x160的可触摸输入液晶屏，套筒液晶显示器48显示信息包括：扭矩数据、螺栓规格、拧紧参数。

优选的，所述控制器蓄电池208采用大容量三元锂电池，满电电压29.4v，容量10ah；控制板卡采用军工级印刷电路板，32位工业级cpu，运算速度120mhz。

优选的，所述控制器无线通讯模块211采用2.4ghz国际通用ism频段，支持126个信道，发送功率以及覆盖距离可调，传输距离最远达到100米。

优选的，所述电磁阀204为常闭式电磁阀。

优选的，所述压缩气体输入接口201为标准1/2寸管螺纹快速接头，压缩气体输出接口205标准1/2寸管螺纹快速接头。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供一种精密气动扳手，使用者在使用前将目标扭矩进行设置，使用时只需启动气动扭矩扳手，待目标紧固件扭矩达到设置值时扭矩控制器自动切断压缩气体动力，停止紧固作业，做到了智能化、自动化；以往的扭矩扳手都是在远端进行测量，中间经过多道环节，误差较大，本实用新型首开紧固件近端扭矩测量的先河，杜绝了紧固测量过程中二次误差的可能性。

2、本实用新型扭矩精确度高，采用0.3％精度扭矩传感器，采样率高，响应迅速，拧紧过程中自动记录最大力矩，记录结果精度高；而目前常气动扭矩扳手通过调节气压泵压力流量，控制最终的拧紧力矩，且其压力表为指针式，指示精度低，读数不准确。

3、本实用新型使用方便，无需频繁调整气压泵输出端压力大小，根据套筒预设参数，扭矩达到数值自动切断压缩气体动力。而目前常气动扭矩扳手与气压泵之间的连接管会产生压力损耗，导致压力减低，影响扭矩精度。

4、本发明采用多重闭环控制，其中核心控制采用直接来自螺栓端的扭矩高实时性测量数据；相比传统的采用油压或气压进行开环控制的工具，真正确保了拧紧的高紧密和高可靠性。

5、本实用新型对使用者的要求门槛低，只需要简单的培训即可上手，安全可靠，且保证了紧固精度不会因使用者的工作经验及熟练程度而受影响。

6、本实用新型拧紧数据可以即时存储，需要时可随时按时间节点、按项目类别进行调取、查看、分析，方便提升质量管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种精密气动扳手的结构示意图；

图2是扭矩控制器的外观示意图；

图3是扭矩控制器的内部结构示意图；

图4是扭矩测量反馈套筒的结构示意图；

图5是控制板卡逻辑接口示意图；

图中，气压泵-1，扭矩控制器-2，气动扭矩扳手-3，扭矩测量反馈套筒-4；压缩气体输入接口-201，过滤器-202，调压阀-203，电磁阀-204，压缩气体输出接口-205，控制板卡-206，档位开关-207，控制器蓄电池-208，控制器电源开关-209，控制器充电接口-210，控制器无线通讯模块-211，usb接口-212，控制器液晶显示屏-213，蜂鸣器-214，指示灯-215；扭矩输入端-41，扭矩采集电路-42，扭矩输出端-43，套筒蓄电池-44，套筒电源开关-45，套筒充电接口-46，套筒无线通讯模块-47，套筒液晶显示器-48。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1～5，一种精密气动扳手，包括气压泵1、扭矩控制器2、气动扭矩扳手3、扭矩测量反馈套筒4，气压泵1通过扭矩控制器2压力连接气动扭矩扳手3，气动扭矩扳手3通过套接扭矩测量反馈套筒4旋转目标紧固件，扭矩控制器2与扭矩测量反馈套筒4通过无线连接，扭矩测量反馈套筒4采集实时扭矩数据并即时反馈，扭矩控制器2控制气压泵1与气动扭矩扳手3之间的压缩气体的通断。

进一步的，所述扭矩控制器2包括：压缩气体传输部分：压缩气体输入接口201、过滤器202、调压阀203、电磁阀204、压缩气体输出接口205，控制部分：控制板卡206、档位开关207，电源部分：控制器蓄电池208、控制器电源开关209、控制器充电接口210，通讯部分：控制器无线通讯模块211、usb接口212、控制器液晶显示屏213、蜂鸣器214、指示灯215；气压泵1发出的压缩气体经由压缩气体输入接口201进入扭矩控制器2后依次途经所述过滤器202、调压阀203、电磁阀204，然后由压缩气体输出接口205输出至气动扭矩扳手3；控制板卡206电路连接档位开关207、控制器蓄电池208、控制器电源开关209、控制器充电接口210、控制器无线通讯模块211、usb接口212、控制器液晶显示屏213、蜂鸣器214、指示灯215、电磁阀204；控制板卡206控制电磁阀204开合以通断气压泵1与气动扭矩扳手3之间的压缩气体。

进一步的，所述档位开关207分为三档；指示灯215通过亮灭表示当前控制器的状态：红色指示灯亮，表示控制器故障、拧紧不合格；黄色指示灯亮，表示正在拧紧；蓝色指示灯亮，表示正在卸载；绿色指示灯亮，表示拧紧合格。

进一步的，所述扭矩测量反馈套筒4包括：扭矩输入端41、扭矩采集电路42、扭矩输出端43、套筒蓄电池44、套筒电源开关45、套筒充电接口46、套筒无线通讯模块47、套筒液晶显示器48。

进一步的，所述扭矩测量反馈套筒4为多型号扭矩套筒，以适应不同规格的螺栓拧紧作业场合。

进一步的，所述套筒液晶显示器48为分辨率240x160的可触摸输入液晶屏，套筒液晶显示器48显示信息包括：扭矩数据、螺栓规格、拧紧参数。

进一步的，所述控制器蓄电池208采用大容量三元锂电池，满电电压29.4v，容量10ah；控制板卡采用军工级印刷电路板，32位工业级cpu，运算速度120mhz。

进一步的，所述控制器无线通讯模块211采用2.4ghz国际通用ism频段，支持126个信道，发送功率以及覆盖距离可调，传输距离最远达到100米。

进一步的，所述电磁阀204为常闭式电磁阀。

进一步的，所述压缩气体输入接口201为标准1/2寸管螺纹快速接头，压缩气体输出接口205标准1/2寸管螺纹快速接头。。

实施例：

准备工作：将气压泵输出口连接扭矩控制器的压缩气体输入接口，再将扭矩控制器的压缩气体输出接口连接气动扭矩扳手压缩气体输入口上，由于两端均为标准1/2寸管螺纹快速接头，所以连接时简单快捷。根据目标紧固件规格选择对应的扭矩套筒安装到气动扭矩扳手卡头内，然后打开扭矩测量反馈套筒电源，同时打开扭矩控制器电源，查看显示屏的状态信息，以及输入压力值，确保输入压力值正常、扭矩控制器电源正常、扭矩测量反馈套筒通信状态正常、指示灯闪烁正常，无其他异常告警；由于电磁阀为常闭式电磁阀，加电后电磁阀打开，此时压缩气体由气压泵发出经由压缩气体输入接口进入扭矩控制器后依次途经所述过滤器、调压阀、电磁阀，最后由压缩气体输出接口输出至气动扭矩扳手，准备工作完成，方可进行螺栓拧紧作业。

螺栓拧紧：在显示屏上设置目标紧固扭矩值，将气动扭矩扳手方向选择开关调至拧紧作业方向位置，持机，用扭矩测量反馈套筒套住目标紧固件，按下气动扭矩扳手开关；压缩气体抵达气动扭矩扳手，气动扭矩扳手工作端开始旋转，通过扭矩测量反馈套筒带动目标紧固件；当目标紧固件受力旋转后，扭矩测量反馈套筒连续进行扭矩值测量，并即时将测得的扭矩值反馈回扭矩控制器，当测量扭矩不小于目标扭矩时，扭矩测量反馈套筒发信号给扭矩控制器，扭矩控制器断开电磁阀电源，电磁阀回复常闭状态，压缩气体动力被切断，气动扭矩扳手停止转动，扭矩测量反馈套筒停止输送扭矩，紧固作业完成。当听到蜂鸣器发出一声“嘀”，提示拧紧完成。如果拧紧不合格，蜂鸣器会再次发出长鸣音，如果合格，蜂鸣器不发出声音。紧固作业完成后，套筒液晶显示器将拧紧过程中的最大扭矩、螺栓规格以及拧紧参数显示出来并无线传输至扭矩控制器，扭矩控制器将最大扭矩、螺栓规格以及拧紧参数、控制器状态记录在存储器中，用户可以通过usb接口将数据拷贝进行数据分析、记录、保存、归档。

螺栓卸力：将气动扭矩扳手方向选择开关调至反向挡，再次按下扳手的扳机，气动扭矩扳手开始反向旋转，扭矩卸载后，控制器切断压缩气体动力，停止旋转。

综上所述，本实用新型一种精密气动扳手，智能化、自动化，首开紧固件近端扭矩测量的先河，杜绝了扭矩紧固测量过程中二次误差的可能性，使用简单，安全可靠，对操作要求门槛低，不会因使用者的工作经验及熟练程度而受影响，紧固后扭矩数据即时存储，需要时可随时按时间节点、按项目类别进行调取、查看、分析，方便质量管理，本实用新型结构简单，操作方便，安装快捷，有效克服了现有技术中的种种缺点而具有良好的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。