CN102589785B - 智能力矩检测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能力矩检测仪，包括壳体，所述壳体内设有动力输出装置，动力输出装置上设有传感器装置，所述动力输出装置前端固定于并穿过壳体前端与设置于壳体外部的板套相连，所述传感器一端装置固定于壳体内壁上；所述动力输出装置和传感器装置均通过线路与控制系统相连。该检测仪结构紧凑、体积小，检测精度高，能够在在螺栓拧紧后进行检验，智能化程度高，能够有效降低工人劳动强度、提高工作效率、保证工作质量。

Description

智能力矩检测仪
技术领域
本发明涉及一种检测装置，尤其是一种智能力矩检测仪。
背景技术
螺栓连接是机械结构连接的重要方式，螺栓连接的拧紧质量对螺栓连接性能影响巨大。螺栓拧紧力矩过小或过大均不能发挥螺栓连接的性能，因此在重要部位的螺栓连接均有明确技术文件对此规范要求。以为动车运行提供电力的接触网为例，为保证接触线路的直线度而建立的支撑其连接均通过螺栓实现，铁路部颁标准规定了初始拧紧力矩范围、并且按照行车安全规范进行定期巡检。螺栓拧紧质量的检测方法主要分为事后法和过程法，目前采用较多的是拧紧过程力矩控制，即应用定扭扳手设定输出扭矩达到设定值后停止拧紧即认为拧紧质量合格。事后法拧紧质量检验适用于定期检验的场合，采用人工扭矩扳手或棘轮扳手对螺栓进行以判断力矩是否仍在合格范围。该方法工人劳动强度大、检测精度低，且只能检测螺栓连接过松(拧紧力矩小)的情况，对拧紧力矩过大无法检出。拧紧力矩过大导致螺栓螺纹剪切变形或螺杆拉伸变细，这些均对螺栓机械性能影响明显。
中国专利ZL 200920212942.0公开了一种螺纹锁紧力矩自动同步检测装置，该装置包括轴向同不用伺服电机或步进电机、传动螺杆、滑轨、传感器座和主轴，设有一套用于限制传感器与被测试样间轴向相对移动及被测试样螺纹摩擦力的机构。该机构中有一个用于提供精确轴向移动的伺服电机或步进电机，该电机通过传动螺杆与传感器座实现螺纹连接，通过程序对该电机转速的适当控制实现将传动螺杆的角位移已转成传感器与被测试样的轴向同步移动。但是该装置用于检测自锁螺纹旋进过程中内外螺纹间无压力时的锁紧力矩，不适用于实际螺栓连接中拧紧力矩过大或过小的检测。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种智能力矩检测仪，该检测仪结构紧凑、体积小，检测精度高，能够在在螺栓拧紧后进行检验，智能化程度高，能够有效降低工人劳动强度。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种智能力矩检测仪，包括壳体，所述壳体内设有动力输出装置，动力输出装置上设有传感器装置，所述动力输出装置前端固定于并穿过壳体前端与设置于壳体外部的板套相连，所述传感器装置固定于壳体内壁上；所述动力输出装置和传感器装置均通过线路与控制系统相连。
所述壳体包括中空的前体和手柄体，所述两者均通过螺纹连接于传感器装置上。
所述动力输出装置包括电动机，电动机输出轴端通过螺栓连接于转接盘上，转接盘与减速机的外齿圈通过螺纹连接，电动机的输出轴上装配有太阳轮，减速机输出轴与设置于并穿过前体前端的四方输出扳轴通过六方套头连接。减速机将太阳轮输入力矩进行放大至所需输出扭矩后通过扭矩传感器中心孔输出至扳轴。
所述减速机包括四个太阳轮，最后一级行星架与输出轴为一体，通过行星架输出；转接盘目的是将行星减速机的外齿圈与直流电动机壳体相定位并连接。
所述电动机本体上设有传感器装置以对输出转速进行检测，减速机输出轴与壳体之间有传感器，对输出扭矩进行检测。
所述电动机为直流电动机，直流电动机与调速控制电路。
所述减速机为精密行星减速机。
所述传感器装置包括扭矩传感器，所述扭矩传感器一端的法兰盘通过螺纹连接所述减速机外齿圈，且其另一端的法兰盘通过螺纹与所述前体和手柄体相连接，扭矩传感器前端通过螺钉固定有套在减速机输出轴上的转速转角编码器壳体，转速转角编码器壳体内设有装配在减速机输出轴上的转速转角编码器光栅，转速转角编码器壳体还固定有与所述转速转角编码器光栅相对应的触头(触头为光传感计数器，读取光栅个数)；所述电动机上设有电机转速传感器；所述扭矩传感器、转速转角编码器光栅和电机转速传感器均通过线路与控制系统相连。
所述扳套中设有与被检测螺栓相配合的梅花孔。
所述控制系统包括控制电路，智能力矩检测仪需要设定时，所述控制电路通过无线传输装置与控制设定器相连，或者，智能力矩检测仪需要记录检测结果时，所述控制电路通过无线传输装置与远程后台服务器相连。
本发明中的控制电路、控制设定器、无线传输装置和远程后台服务器均为现有技术，在此不再赘述。
本发明通过直流电动机作为动力来源，直流电动机用螺栓连接于转接盘上，转接盘与减速机外齿圈通过螺纹连接。电动机输出轴装配太阳轮，输入转矩通过四级行星减速后四方输出轴达到检测工作中需要的扭矩。减速机外齿圈通过螺纹与扭矩传感器一端连接，减速机输出轴通过扭矩传感器中的圆孔。减速机输出轴上装配转速转角编码器的光栅，触头与编码器壳体用螺钉装配于扭矩传感器的另一端。前体与手柄体分别通过螺纹连接在扭矩传感器靠近输出端法兰盘两端，减速机输出轴通过前体，在四方输出轴上安装与被检测螺栓头相适应的梅花扳套与被检测螺栓相配合。扭矩传感器间接测量四方输出轴扭矩，转速转角编码器读取输出轴转速和转角并将信号转给控制器以对工作过程进行控制。
通过远程控制系统(即手持设定器或远程后台服务器)设定检测型号螺栓连接的参数，检测前控制器根据远程控制系统发出的设定指令进行设定，设定完成后进行检测。通过按钮开关，发送开始检测信号；调速电动机输出转矩和转速，经过行星减速机减速增扭，将扭矩和转速传递到检测螺栓；拧紧螺栓的扭矩通过力矩传感器反馈信号给控制设定器，转速和转角信号通过转速转角编码器采集后传给控制器；控制器获得检测输出的扭矩和转角值，对步进电机的输出进行控制，并设定结束检测条件，检测过程结束后将检测结果进行远程传输记录。
本发明的有益效果是，
1、采用事后法，在螺栓拧紧后进行检验，检测精度高；
2、结构紧凑，体积小；
3、该发明具有控制单元对采集信号进行处理以控制输出转速与扭矩，能够有效降低检测人员的劳动强度；
4、该发明能够实现信号采集与数据无线传输；
5、设计的产品既能检测拧紧力矩小于技术要求下限的螺栓连接，也能检测拧紧力矩大于技术要求上限的螺栓连接。
6、具有后台服务器，对检测结果进行记录存储。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
其中1.扳套，2.四方输出轴，3.前体，4.扭矩传感器，5.行星减速机，6.转接盘，7.电动机，8.电机转速传感器，9.输出转速转角编码器壳体，10.减速机输出轴，11.手柄体，12.扭矩传感器电路板，13.输出转速转角编码器光栅，14.触头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种智能力矩检测仪，包括壳体，所述壳体内设有动力输出装置，动力输出装置上设有传感器装置，所述动力输出装置前端固定于扭矩传感器一端，动力输出轴穿过壳体前端与设置于壳体外部的板套1相连，所述传感器装置固定于壳体内壁上；所述动力输出装置和传感器装置均通过线路与控制系统相连。
壳体包括中空的前体3和手柄体11，所述两者均通过螺纹连接于扭矩传感器装置上。
动力输出装置包括电动机7，电动机输出轴端通过螺栓连接于转接盘6上，转接盘6与行星减速机5的外齿圈通过螺纹连接，电动机7的输出轴上装配有太阳轮，行星减速机5的输出轴前端与设置于并穿过前体3前端的四方输出轴2相连，所述减速机输出轴以及电动机本体上设有传感器装置。所述电动机为直流电动机。减速机将太阳轮输入力矩进行放大至所需输出扭矩后通过扭矩传感器中心孔输出至扳轴。
减速机包括四个太阳轮，最后一级行星轮架与输出轴为一体，通过行星架输出；转接盘目的是将行星减速机的外齿圈与直流电动机壳体相定位并连接。
传感器装置包括扭矩传感器，扭矩传感器一端的法兰盘通过螺纹连接所述减速机外齿圈，且其另一端法兰盘通过螺纹与所述前体3和手柄体11相连接，输出轴10穿过其中空轴并用轴承固定于扭矩传感器结构上，扭矩传感器结构外部有环形扭矩传感器电路板12扭矩传感器4前端通过螺钉固定有套在减速机输出轴10上的转速转角编码器壳体9，转速转角编码器壳体9内设有装配在减速机输出轴10上的转速转角编码器光栅13，转速转角编码器壳体9还固定有与所述转速转角编码器光栅13相对应的触头14；所述电动机7上设有电机转速传感器8；所述扭矩传感器4、转速转角编码器光栅13和电机转速传感器8均通过线路与控制系统相连。
板套1中设有与被检测螺栓相配合的梅花孔。
所述控制系统包括控制电路，智能力矩检测仪需要设定时，所述控制电路通过无线传输装置与控制设定器相连，或者，智能力矩检测仪需要记录检测结果时，所述控制电路通过无线传输装置与远程后台服务器相连。
本发明通过经过调速的直流电动机7作为动力来源，直流同步电动机7用螺栓连接于转接盘6上，转接盘6与行星减速机5的外齿圈通过螺纹连接。电动机7输出轴装配太阳轮，输入转矩通过四级行星减速后四方输出轴2达到检测工作中需要的扭矩。行星减速机5的外齿圈通过螺纹与扭矩传感器4一端连接，减速机输出轴10通过扭矩传感器4中的圆孔。减速机输出轴10上装配转速转角编码器光栅13，触头14与输出转速转角编码器壳体9用螺钉装配于扭矩传感器4的另一端。前体3与手柄体11分别通过螺纹连接在扭矩传感器4靠近输出端法兰盘两端，减速机输出轴11通过前体3，在四方输出轴2上安装与被检测螺栓头相适应的梅花扳套1与被检测螺栓相配合。扭矩传感器间接测量四方输出轴2扭矩，转速转角编码器读取输出轴转速和转角并将信号转给控制器以对工作过程进行控制。
通过远程控制系统(即控制设定器或远程后台服务器)设定检测型号螺栓连接的参数，检测前控制器根据远程控制系统发出的设定指令进行设定，设定完成后进行检测。通过按钮开关，发送开始检测信号；直流电动机7输出转矩和转速，经过行星减速机5减速增扭，将扭矩和转速传递到检测螺栓；拧紧螺栓的扭矩通过力矩传感器反馈信号给控制器，转速和转角信号通过转速转角编码器采集后传给控制器；控制器获得检测输出的扭矩和转角值，对步进电机的输出进行控制，并设定结束条件，检测过结束后可将检测结果进行远程传输记录。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种智能力矩检测仪，其特征是，包括壳体，所述壳体内设有动力输出装置，动力输出装置上设有传感器装置，所述动力输出装置前端固定于并穿过壳体前端与设置于壳体外部的板套相连，所述传感器装置一端固定于壳体内壁上；所述动力输出装置和传感器装置均通过线路与控制系统相连；
所述壳体包括中空的前体和手柄体，所述两者均通过螺纹连接于传感器装置上；
所述动力输出装置包括电动机，电动机输出轴端通过螺栓连接于转接盘上，转接盘与减速机的外齿圈通过螺纹连接，电动机的输出轴上装配有太阳轮，减速机的输出轴前端与设置于并穿过前体前端的四方输出轴相连，所述减速机输出轴以及电动机本体上设有传感器装置；
所述电动机为直流电动机，配合对应设计的调速控制电路；
所述减速机为精密行星减速机；
所述传感器装置包括扭矩传感器，所述扭矩传感器一端的法兰盘通过螺纹连接所述减速机外齿圈，且其另一端的法兰盘通过螺纹与所述前体和手柄体相连接，扭矩传感器前端通过螺钉固定有套在减速机输出轴上的转速转角编码器壳体，转速转角编码器壳体内设有装配在减速机输出轴上的转速转角编码器光栅，转速转角编码器壳体还固定有与所述转速转角编码器光栅相对应的触头；所述电动机上设有电机转速传感器；所述扭矩传感器、转速转角编码器光栅和电机转速传感器均通过线路与控制系统相连；
所述扭矩传感器另一端为法兰盘结构，其外缘上设有分别与所述前体和手柄体相连的螺纹；
所述扳套中设有与被检测螺栓相配合的梅花孔；
所述控制系统包括控制电路，智能力矩检测仪需要设定时，所述控制电路通过无线传输装置与控制设定器相连，或者，需要记录检测结果时，所述控制电路通过无线传输装置与远程后台服务器相连。
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