一种扭矩测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及动态扭矩传感器技术领域，特别涉及一种扭矩测量装置。


背景技术：

2.动力扭矩类工具被广泛应用于高精度机械产品的装配中，一旦在施工过程中出现较大的误差，对被紧固结构实施错误扭矩的拧紧，会影响被紧固结构甚至整个产品的装配质量。所以，需要测量动力扭矩类工具的输出扭矩，以进行检验校准，对被紧固结构实施合适扭矩的拧紧。
3.在进行动力扭矩类工具的输出扭矩的测量时，一般是将动力扭矩类工具接入扭力测试仪，借助扭力测试仪的内部结构来模拟被紧固结构，并通过感应峰值扭矩测量得出动力扭矩类工具的输出扭矩。但是，测量出的输出扭矩是与扭力测试仪的内部结构的软硬度相对应的，而实际被紧固结构会存在与测试仪的内部结构的软硬度不一致的问题，导致测量出的输出扭矩和实际需要的输出扭矩是不一致的，导致测量误差。
4.上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是提供一种扭矩测量装置，旨在解决动力扭矩类工具的输出扭矩测量结果会受到扭矩测试仪内部结构的软硬度影响而导致测量误差的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提出的扭矩测量装置，包括:
7.壳体；
8.动态扭矩传感器，所述动态扭矩传感器包括输入端和输出端，所述输入端显露于所述壳体外，用于接入动力扭矩类工具，所述输出端设于所述壳体内且与所述输入端背对设置，所述输出端设有扭矩传递件，用于输出扭矩；
9.弹性组件，所述弹性组件设于所述壳体内，所述弹性组件的一端连接所述扭矩传递件，以使所述扭矩传递件旋转时扭转所述弹性组件；以及
10.调节机构，所述调节机构设于所述壳体内，所述调节机构包括旋转件，所述旋转件连接所述弹性组件背离所述扭矩传递件的一端并限位安装于所述壳体的底部，所述旋转件可相对于所述壳体转动，以作用于所述弹性组件。
11.可选地，所述弹性组件包括弹簧、套筒和旋转块，所述旋转块、所述弹簧均设置于所述套筒内部且与所述套筒沿同一轴线设置，所述弹簧的一端连接所述旋转块，所述旋转块背离所述弹簧的一端连接所述扭矩传递件，所述弹簧的另一端连接所述旋转件。
12.可选地，所述套筒靠近所述扭矩传递件的一端设有第一限位部，所述套筒靠近所述旋转件的一端设有第二限位部，所述第一限位部用于限制所述旋转块脱离所述套筒，所述第二限位部用于限制所述弹簧脱离所述套筒。
13.可选地，所述弹簧为扭簧，所述扭簧的一扭臂固定于所述旋转块的朝向所述旋转
件的一端，所述扭簧的另一扭臂固定于所述旋转件的朝向所述旋转块的一端。
14.可选地，所述壳体的底壁设有避让孔，所述旋转件穿设所述避让孔，以与所述弹性组件连接，所述避让孔的内壁与所述旋转件螺纹连接。
15.可选地，所述旋转件背离所述弹簧的一端为调节端，所述壳体的底部设有容置槽，所述容置槽用于容纳所述调节端。
16.可选地，所述调节机构还包括锁定结构，所述锁定结构至少部分设于所述容置槽内，用于对所述调节端进行锁定。
17.可选地，所述调节端沿其周向设有至少两个限位孔，所述调节机构还包括至少一个限位件，所述限位件可活动地设于所述壳体，以使所述限位件插入所述限位孔或从所述限位孔内抽出。
18.可选地，所述壳体的底部侧壁设有通孔，所述通孔贯通至所述容置槽的侧壁，所述限位件穿设于所述通孔，所述限位件的里端由所述容置槽的侧壁伸出或缩回。
19.可选地，所述容置槽的侧壁设有安装槽，所述限位件插设于所述安装槽内，所述安装槽的底壁与所述限位件之间设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧将所述限位件抵顶在所述限位孔中。
20.本实用新型的技术方案通过动态扭矩传感器输出动力扭矩类工具的扭矩/角度曲线，从而可得知当前软硬度下模拟的峰值角度，比对判断该峰值角度是否在被紧固结构的软硬度下模拟的角度范围内，可知是否模拟成功被紧固结构的软硬度。若该峰值角度不在被紧固结构的软硬度下模拟的角度范围内，未成功模拟软硬度，则需要通过旋转旋转件作用于弹性组件上，增大或减少阻尼负载，使得该峰值角度在被紧固结构的软硬度下模拟的角度范围内，成功模拟被紧固结构的软硬度，提高测量的准确性。
附图说明
21.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示出的结构获得其他的附图。
22.图1为本实用新型扭矩测量装置一实施例的结构示意图。
23.附图标号说明：
24.标号名称标号名称10壳体31弹簧11容置槽32套筒12通孔33旋转块20动态扭矩传感器40调节机构21输入端41旋转件22输出端411限位孔23扭矩传递件42限位件30弹性组件
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具体实施方式
25.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的一部分实施例，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作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。
26.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
29.本实用新型提出一种扭矩测量装置。
30.在本实用新型实施例中，如图1所示，该扭矩测量装置包括壳体10、动态扭矩传感器20、弹性组件30和调节机构40。动态扭矩传感器20包括输入端21和输出端22，输入端21显露于壳体10外，用于接入动力扭矩类工具，输出端22设于壳体10内且与输入端21背对设置，输出端22设有扭矩传递件23，用于输出扭矩。弹性组件30设于壳体10内，弹性组件30的一端连接扭矩传递件23，以使扭矩传递件23旋转时扭转弹性组件30。调节机构40设于壳体10内，调节机构40包括旋转件41，旋转件41连接弹性组件30背离扭矩传递件23的一端并限位安装于壳体10的底部，旋转件41可相对于壳体10转动，以作用于弹性组件30。
31.本实用新型的技术方案通过动态扭矩传感器20输出动力扭矩类工具的扭矩/角度曲线，从而可得知当前软硬度下模拟的峰值角度，比对判断该峰值角度是否在被紧固结构的软硬度下模拟的角度范围内，可知是否模拟成功被紧固结构的软硬度。若该峰值角度不在被紧固结构的软硬度下模拟的角度范围内，未成功模拟软硬度，则需要通过旋转旋转件41作用于弹性组件30上，增大或减少阻尼负载，使得该峰值角度在被紧固结构的软硬度下模拟的角度范围内，成功模拟被紧固结构的软硬度，提高测量的准确性。
32.同时，当动力扭矩类工具离开该测量装置时，扭转力消失，利用弹性组件30的弹性回复力，可以实现自动复位，不需额外操作，直接进行下一次测量，提升测量效率。
33.扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测，通常采用应变电测技术，将扭力的物理变化转换成精确的电信号。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为
电信号的变化从而实现扭矩测量。扭矩传感器分为静态扭矩传感器和动态扭矩传感器，它们的区别在于静态扭矩传感器测量的旋转角度不能超过360
°
，而动态扭矩传感器测量的旋转角度则没有限制随动力源旋转。在本实施例中，采用动态扭矩传感器20。
34.该扭矩测量装置由动态扭矩传感器20传输信号，接5v信号线至采样板卡，经信号放大转换后，外接显示器显示数据。在本实施例中，该显示器为扭矩角度数据分析仪，扭矩角度数据分析仪连接第三方传感器和外部数据库，可通过直观的图形画面显示扭矩/角度曲线，还具体显示峰值扭矩和角度。螺栓从贴合点(开始受力)达到目标扭矩(螺栓紧固所需要的扭矩)所转过的角度，一般用它来表示软硬度。不同的被紧固结构，软硬度不同，转过的角度也不同。扭矩角度数据分析仪可以模拟这个转过的角度，输出显示，让用户间接知道被紧固结构的软硬度。扭矩角度数据分析仪可以进行螺栓连接测试，自动识别再启动转矩，测试出峰值扭矩和模拟转过的角度。扭矩角度数据分析仪也可以进行电动工具和扭矩扳手测试，同样可以测试出峰值扭矩和模拟转过的角度。
35.该扭矩测量装置测量动力扭矩类工具的输出扭矩时，操作流程如下：
36.首先，先用其他设备检测被紧固结构的软硬度，也就是从贴合点(开始受力)达到目标扭矩(紧固所需要的扭矩)所转过的角度。
37.然后，动力扭矩类工具(比如电批)接入动态扭矩传感器20的输入端，电批的扭矩经输入端21传递至应变片，使得应变片发生偏转，从而输出端22偏转，连接输出端22的传递扭矩件23也随着偏转，扭转弹簧31，弹簧31提供反作用力限制应变片进一步偏转，使得整体结构处于受力平衡状态。在此过程中，应变片的偏转量转化为电信号，输出显示扭矩/角度曲线、峰值扭矩和角度。
38.然后，我们比对判断显示的峰值角度是否在该被紧固结构被检测出的实际角度范围内。如果显示的峰值角度在实际角度范围内，则此时弹性组件30模拟的软硬度和被紧固结构的软硬度一致，显示的扭矩测量值就是实际需要的扭矩。如果显示的峰值角度小于实际角度范围的最小值，则此时弹性组件30模拟的软硬度过大，应该旋转旋转件41，减少弹性组件30的阻尼负载，直至使得调整后的角度在范围内。如果显示的峰值角度大于实际角度范围的最大值，则此时弹性组件30模拟的软硬度过小，应该旋转旋转件41，增大弹性组件30的阻尼负载，直至使得调整后的角度在范围内。
39.最后，拿开电批，之前产生的偏转力消失，利用弹性组件30的弹性回复力，该扭矩测量装置的内部结构自动复位，可直接进行下一次测量。
40.可选地，弹性组件30包括弹簧31、套筒32和旋转块33，旋转块33、弹簧31均设置于套筒32内部且与套筒32沿同一轴线设置，弹簧31的一端连接旋转块33，旋转块33背离弹簧31的一端连接扭矩传递件23，弹簧31的另一端连接旋转件41。在本实施例中，套筒32为空心圆柱体，旋转块33为圆柱体，旋转块33的直径略小于套筒32，以使旋转块33在套筒32内沿轴线自由旋转。如此设置，套筒32可以限制弹簧31的运动轨迹，只能在套筒32内自转，没有径向上的移动，减少扭矩损失，提高测量精度。同时，利用弹簧31的弹性回复力，可以实现自动复位，直接进行下一次测量。
41.此外，套筒32限位安装于壳体10内，使得套筒32不随着上部结构或下部结构的运动而运动，将内部的旋转块33、弹簧31限位于套筒32内部。具体地，通过壳体10的内部结构卡紧套筒32在特定位置。或者，还可以在壳体10设置夹持部，夹持部用于夹持套筒32，以限
位安装套筒32。
42.进一步地，套筒32靠近扭矩传递件23的一端设有第一限位部，套筒靠近旋转件41的一端设有第二限位部，第一限位部用于限制旋转块33脱离套筒32，第二限位部用于限制弹簧31脱离套筒32。通过第一限位部和第二限位部可将内部的旋转块33、弹簧31限位于套筒32内部，使得弹簧31只能在套筒32限定的范围形变，从而更好的确定该扭矩测量装置的测量量程。
43.进一步地，弹簧31为扭簧，扭簧的一扭臂固定于旋转块33的朝向旋转件41的一端，扭簧的另一扭臂固定于旋转件41的朝向旋转块33的一端。此结构安装简单，方便将弹簧31装配成弹性组件30。
44.另外，因为弹簧31的形变量有限，所以可调节的阻尼负载也有限，可模拟的软硬度就有限。因此，用户可以根据具体需求选择不同阻尼的弹簧31，分别对应不同的软硬度范围，装配成不同量程的扭矩测量装置。
45.可选地，壳体10的底壁设有避让孔，旋转件41穿设避让孔，以与弹性组件30连接，避让孔的内壁与旋转件41螺纹连接。采用螺纹旋转上升挤压弹性组件30，调节阻尼负载，对应不同被紧固结构的软硬度，实现对实际紧固结构的模拟测量，提高测量的准确度。此结构为调节阻尼负载的一实施例，在此不作限定。
46.可选地，旋转件41背离弹簧31的一端为调节端，壳体10的底部设有容置槽11，容置槽11用于容纳调节端。调节端用于调节阻尼负载，当发现测量结果有偏差时，可直接旋转调节端，增加或减少阻尼负载，适配被紧固结构的软硬度。
47.进一步地，调节机构40还包括锁定结构，锁定结构至少部分设于容置槽11内，用于对调节端进行锁定。当调节端调节至合适值时，锁定结构锁定调节端，避免旋转件41受到传递过来的扭矩发生偏转，出现调节不适配的问题，从而造成测量误差。
48.进一步地，调节端沿其周向设有至少两个限位孔411，调节机构还包括至少一个限位件42，限位件42可活动地设于壳体10，以使限位件42插入限位孔411或从限位孔411内抽出。通过在调节端的周向均匀设置限位孔411，使得调节量可视化。每转到一个孔，即增或减某一特定值的软硬度。
49.在本实施例中，旋转件41为外十二角螺栓。端面越多，可调节软硬度的精度越高。在其他实施例中，旋转件41为外六角螺栓，在此不作具体限定。外十二角螺栓的调节端有十二个端面，也就可以设置十二个限位孔411，各个限位孔411之间的角度是30
°
。所以，该扭矩检测装置模拟软硬度的量程分为十二个档位，调节端每旋转30
°
，就增或减某一固定值的软硬度，使得调节好的软硬度匹配被紧固结构的软硬度。虽然不能完全匹配，但只要在被紧固结构的软硬度的公差范围内，测量结果就在合理范围内，不会对动力扭矩类工具的实际操作影响很大。
50.进一步地，壳体10的底部侧壁设有通孔12，通孔12贯通至容置槽11的侧壁，限位件42穿设于通孔12，限位件42的里端由容置槽11的侧壁伸出或缩回。当调节端调节至合适值时，用户从通孔12插入限位件42，直到限位件42插入限位孔411，实现调节端的锁定。
51.可选地，容置槽11的侧壁设有安装槽，限位件42插设于安装槽内，安装槽的底壁与限位件42之间设有伸缩弹簧，伸缩弹簧将限位件42抵顶在限位孔411中。当调节端调节至合适值时，限位孔411对齐限位件42，伸缩弹簧将限位件42抵顶在限位孔411中，实现调节端的
锁定。
52.具体地，安装槽内还设有阻挡结构。当限位件42抵顶在限位孔411中时，需要重新换挡调节，需要阻挡结构将伸缩弹簧进行压缩，使限位件42脱离限位孔411。
53.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。