CN102837283A - 数控定扭矩电动扳子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式电控定扭矩电动扳子。本发明数控定扭矩电动扳子，包括一种数控定扭矩电动扳子，包括壳体、套筒、弹性轴、减速机构和电动机，电动机的输出轴与减速机构的输入端传动连接，减速机构的输出端与弹性轴连接，弹性轴的另一端固定连接套筒，本装置还包括有电控系统，所述电控系统包括传感器、主控单元、存储器、按键电路、显示单元、继电器驱动电路，传感器为应变片，传感器粘贴在弹性轴上。本发明通过在弹性轴上直接粘贴应变片，采用直接测量扭矩的方式，并通过电控系统控制电动机的运转，实现较高的定扭矩拧紧精度。

Description

数控定扭矩电动扳子

技术领域

本发明涉及一种旋紧或松开螺钉或螺母用的轻便机动工具，特别是涉及一种手持式定扭矩电动扳子。

背景技术

近年来，伴随着构造物的大型化，高强度螺栓应用的越来越广泛，高强度螺栓主要应用在钢结构工程上，用来连接钢结构钢板的连接点。而高强度螺栓的正确拧紧十分重要，高强度螺栓在紧固时只有达到设计要求的预紧力的情况下，才能保证设定的紧固强度和疲劳寿命，从而发挥其紧固件应有的紧固连接作用。目前国内外标准严格规定了高强度螺栓的扭矩和预紧力的技术指标，高强度螺栓现场最终预紧力目前无法直接测量，只有采用精度高的定扭矩电动扳子来保证高强度螺栓的终拧扭矩达到设定的要求。现有的定扭矩电动扳子多采用电机电流反馈来测量电动扳子的扭矩值，这种方法为间接测量，并且受到电压等因素的影响，测控精度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、重量轻、操作简便的数控定扭矩电动扳子，采用直接测量扭矩的方式，具有较高的定扭矩拧紧精度。

本发明数控定扭矩电动扳子，包括一种数控定扭矩电动扳子，包括壳体、套筒、弹性轴、减速机构和电动机，电动机的输出轴与减速机构的输入端传动连接，减速机构的输出端与弹性轴连接，弹性轴的另一端固定连接套筒，本装置还包括有电控系统，所述电控系统包括传感器、主控单元、存储器、按键电路、显示单元、继电器驱动电路，传感器为应变片，传感器粘贴在弹性轴上；

其中，传感器，用于实时采集电压差分信号，并将采集的信号传送到主控单元的信号输入端；

存储器，用于存储主控单元进行信号处理形成拟合曲线数据所需的预置标定数据，存储器的数据输出端连接主控单元的相应数据输入端；

按键电路，用于为主控单元提供工作状态切换信号，为主控单元提供运行时的调整参数，按键电路的信号输出线路连接主控单元的相应数据输入端；

显示单元，用于显示主控单元输出的显示数据，显示单元的数据输入端连接主控单元的相应数据输出端；

继电器驱动电路，用于根据主控单元输出的控制信号，控制继电器动触点动作，完成电动机驱动线圈回路的通断，继电器驱动电路的信号输入线路连接主控单元的相应信号输出端，继电器驱动电路的信号输出线路连接继电器的相应触点；

主控单元，用于采集模拟信号，并完成模数转换形成传感器采样数据；根据存储器中的预置标定数据进行数据处理，完成数据曲线拟合，计算出实时的扭矩数据；将扭矩数据转换为显示数据发送至显示单元；根据按键电路提供的工作状态切换信号或调整参数，形成继电气控制信号。

本发明数控定扭矩电动扳子，其中所述传感器的引脚1连接工作电源，引脚4接地，引脚2、引脚3分别对应连接主控单元的引脚9、引脚10，传感器J5的引脚2和引脚3之间连接电容C1；主控单元的引脚9串联电阻R8后接地，主控单元的引脚10串联电阻R9后接地；

存储器的引脚8连接工作电源，引脚8和引脚1之间连接电容C15，引脚1、引脚2、引脚3和引脚4接地，引脚7通过串联电阻R34连接工作电源，引脚6通过串联电阻R33连接工作电源，引脚5通过串联电阻R32连接工作电源；存储器的引脚7、引脚6、引脚5分别对应连接主控单元的引脚28、引脚30、引脚29；

显示单元包括显示驱动芯片和液晶屏，显示驱动芯片的引脚39、引脚40、引脚41、引脚42、引脚43、引脚44、引脚45、引脚46、引脚47、引脚48、引脚24、引脚23、引脚22、引脚21分别对应连接显示屏的引脚14、引脚13、引脚12、引脚11、引脚9、引脚8、引脚7、引脚6、引脚5、引脚4、引脚3、引脚2、引脚1；显示驱动芯片的引脚16、引脚17连接工作电源，显示驱动芯片的引脚13接地，显示驱动芯片的引脚16和引脚13间串联电容C9；显示驱动芯片的引脚9串联电阻R38后连接工作电源，显示驱动芯片的引脚10串联电阻R37后连接工作电源，显示驱动芯片的引脚11串联电阻R36后连接工作电源，显示驱动芯片的引脚12串联电阻R35后连接工作电源，显示驱动芯片U5的引脚9、引脚12、引脚11分别对应连接主控单元的引脚18、引脚19、引脚22；

按键电路包括按键S1、按键S2、按键S3、按键S4，按键S2的一端串联电阻R2后连接工作电源，另一端接地；按键S3的一端串联电阻R3后连接工作电源，另一端接地；按键S4的一端串联电阻R4后连接工作电源，另一端接地；按键S1的一端连接主控单元的引脚49，另一端接地；按键S2的一端引出信号线连接主控单元的引脚44，按键S3的一端引出信号线连接主控单元的引脚45，按键S4的一端引出信号线连接主控单元的引脚46；

继电器的一个定触点连接工作电源，另一个定触点连接三极管Q5的集电极，继电器的定触点间串联二极管D2，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过串联电阻R25连接工作电源，三极管Q5的基极通过串联电阻R26连接主控单元的引脚39。

本发明数控定扭矩电动扳子，其中所述显示单元还包括背光电路，其中包括背光驱动模块，背光驱动模块的引脚4和引脚5之间串联发光二级管D3，背光驱动模块的引脚6通过串联电容C19接地、引脚2接地，背光驱动模块的引脚7和引脚8之间串联电容C20，背光驱动模块的引脚6分别连接引脚1、引脚3，背光驱动模块的引脚1和引脚3间连接电感线圈；三极管Q8的集电极连接背光驱动模块的引脚1，三极管Q8的基极通过串联电阻R29连接三极管Q7的集电极，三极管Q8的基极和发射极间串联电阻R30，电解电容C17与电容C18并联，电解电容C17的正极接工作电源，负极接地，电解电容C17的正极连接三极管Q8的发射极；三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极串联电阻R11后连接工作电源，三极管Q7的基极串联电阻R10后连接主控单元的引脚36。

本发明数控定扭矩电动扳子，还包括电源电路，电源电路包括电压转换模块，电压转换模块的引脚2和引脚1之间并联电容C10和电解电容C7，电压转换模块的引脚3和引脚1之间并联电容C12和电解电容C11，电解电容C7和电解电容C11的负极接地，电压转换模块的引脚2连接设备电源，电压转换模块的引脚3输出工作电源。

本发明数控定扭矩电动扳子，其中所述减速机构为行星齿轮减速器，行星齿轮减速器的一级中心轮的轮轴与电动机的输出轴传动连接，行星齿轮减速器的末级行星轮经末级行星轮架与弹性轴固定连接。采用齿轮减速器，能够有效的减小电动扳子的体积，并且工作平稳，承载能力大。

本发明数控定扭矩电动扳子，其中所述行星齿轮减速器的每级中心轮的轮轴的轴线位置均开设有相互连通的导线孔，导线孔内安装有中央导线管，中央导线管的外圆周面与导线孔的孔壁之间存在间隙，中央导线管的左端与弹性轴固定连接，中央导线管的右端固定安装有导电滑环，导电滑环的导电环的轴线与一级中心轮的轮轴的轴线重合，与导电滑环接触的电刷通过刷丝架固定安装在壳体上，弹性轴的外圆周面上开设有径向孔，弹性轴的轴线位置开设有与径向孔连通的轴向孔，轴向孔与导线孔连通，传感器的信号线依次通过径向孔、轴向孔和中央导线管后，与电滑环上的导电环连接，电刷的输出线与主控单元连接。通过开设导线孔，并在导线孔内插装中央导线管，能够将传感器的数据线引导减速器的右侧，解决了测量扭矩部件与电动板子控制部分连线的问题，有效的减小了电动扳子的体积。如果采用机壳外走线方式，前端安装导电滑环，则前端测量扭矩部件体积较大，不能满足对高强螺栓拧紧的使用要求；如果采取无线传输方式，则无法克服高速有刷电机的电磁干扰以及信号传输速率较低的问题。

本发明数控定扭矩电动扳子，其中所述电动机通过传动换向机构与行星齿轮减速器连接，传动换向机构包括滑键座、第一伞齿轮、第二伞齿轮和第三伞齿轮，滑键座通过滑键安装在一级中心轮的轮轴上，滑键座上固定安装有相对设置的第一伞齿轮和第二伞齿轮，第三伞齿轮安装在第一伞齿轮和第二伞齿轮的下方，且能够与第一伞齿轮或者第二伞齿轮啮合，第三伞齿轮的轮轴通过齿轮与电动机的输出轴传动连接，第一伞齿轮和第二伞齿轮上安装有伞齿轮定位架，第一伞齿轮和第二伞齿轮位于伞齿轮定位架之内，第一伞齿轮和第二伞齿轮通过轴承与伞齿轮定位架连接，伞齿轮定位架的右端固定连接有换向连杆，换向连杆的右端设置有换向手轮，换向手轮安装在壳体上，换向手轮与壳体通过螺纹连接，换向手轮的内圆周面上开设有环形槽，换向连杆的右端设置有凸起，换向连杆的凸起位于环形槽内，换向手轮的轴线与一级中心轮的轮轴的轴线平行。

本发明数控定扭矩电动扳子，其中所述电动机采用高速电机，电动机内设置有定子制动绕组，继电器驱动电路，能够根据主控单元输出的控制信号，控制继电器动触点动作，完成制动线圈回路的通断，从而控制定子制动绕组的工作状态。通过机壳外的换向手轮，带动伞齿轮定位架左右移动，实现第一、第二伞齿轮与第三伞齿轮的啮合，从而实现电动扳子的正反换向，使得电动扳子得以采用单转向、高功率密度的高速电机，总体减小电动扳子的体积和重量。通过在电动机内设置定子制动绕组，可实现电机转子迅速停止转动，减小惯性过冲，提高电动扳子的扭矩控制精度。

本发明数控定扭矩电动扳子，还包括仪表仓，仪表仓位于行星齿轮减速器的右侧，电控系统安装在仪表仓内。

本发明数控定扭矩电动扳子与现有技术不同之处在于本发明通过在套筒和减速机构之间设置弹性轴，并在弹性轴上粘贴有传感器，通过传感器直接测量扭矩值传送到主控单元，主控单元将存储器中的预置标定数据与传感器检测到的数据进行比较，当传感器检测到的数据接近用户通过按键电路预设扭矩数据，主控单元控制继电器动作，断开电动机电源。相比于间接测量的方式，能够使电动扳子具有较高的定扭矩拧紧精度，从而满足高强度螺栓的紧固。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明数控定扭矩电动扳子的主视剖视图；

图2为本发明数控定扭矩电动扳子的右视图；

图3为图2中的A向视图；

图4为本发明数控定扭矩电动扳子的电控系统中主控单元电路结构示意图；

图5为本发明数控定扭矩电动扳子的电控系统中显示单元电路结构示意图；

图6为本发明数控定扭矩电动扳子的电控系统中显示单元的背光电路结构示意图；

图7为本发明数控定扭矩电动扳子的电控系统中电源电路结构示意图；

图8为本发明数控定扭矩电动扳子的电控系统中继电器驱动电路结构示意图；

图9为本发明数控定扭矩电动扳子的电控系统中按键电路结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明数控定扭矩电动扳子包括壳体110、套筒111、弹性轴112、减速机构、电动机113和电控系统。电动机113的输出轴与减速机构的输入端传动连接，减速机构的输出端与弹性轴112连接，弹性轴112的另一端固定连接套筒111，在弹性轴112上粘贴有传感器，传感器为应变片135，应变片135与电控系统连接。本实施例中弹性轴采用实心圆柱轴，其上粘贴有测45°剪切应力的应变片，应变片采用四片，贴于弹性体轴线段的中部，远离应力分布不均匀的两端，两片配组，两组对称分布。弹性体也可采用薄壁筒或四片矩形梁等结构。弹性体可以采用弹簧钢或高强度工程塑料制作。

本实施例中减速机构采用三级行星齿轮减速器114，行星齿轮减速器114的一级中心轮115的轮轴与电动机113的输出轴140传动连接，行星齿轮减速器114的末级行星轮117经末级行星轮架116与弹性轴112固定连接。在行星齿轮减速器114的每级中心轮的轮轴的轴线位置均开设有相互连通的导线孔118。在弹性轴112的外圆周面上开设有径向孔119，在弹性轴112的轴线位置开设有与径向孔119连通的轴向孔120，轴向孔120与导线孔118连通。在导线孔118内安装有中央导线管125，中央导线管125的外圆周面与导线孔118的孔壁之间存在间隙，中央导线管125的左端与弹性轴112的右端固定连接，中央导线管125的轴线与弹性轴112的轴线重合，中央导线管125的外圆周面与导线孔118的孔壁之间设置间隙的目的是为了避免因为每级中心轮的轮轴的转速均与中央导线管125的转速不同，而发生相互干扰的情况。中央导线管125的右端固定安装有导电滑环121，导电滑环121的导电环的轴线与一级中心轮115的轮轴的轴线重合，与导电滑环121接触的电刷123通过刷丝架124固定安装在壳体110上，在应变片135的信号线依次通过径向孔119、轴向孔120和中央导线管125后，与电滑环121上的导电环122连接，电刷123的输出线与电控系统的主控单元连接。

当然，本发明的减速机构也可以采用圆柱齿轮减速器或者蜗轮蜗杆减速器等其它形式的减速器。

本发明数控定扭矩电动扳子为了操作方便，将其操作手柄136与套筒111的轴线垂直设置，电动机113的轴线也与套筒111的轴线垂直。为了能够实现电动机113的动力输出，电动机113通过传动换向机构与行星齿轮减速器114连接。传动换向机构包括滑键座126、第一伞齿轮127、第二伞齿轮128和第三伞齿轮129，滑键座126通过滑键安装在一级中心轮115的轮轴上，从而使花键槽能够沿一级中心轮115的轮轴轴线方向滑动。滑键座126上固定安装有相对设置的第一伞齿轮127和第二伞齿轮128，第三伞齿轮129安装在第一伞齿轮127和第二伞齿轮128的下方，且能够与第一伞齿轮127或者第二伞齿轮128啮合，第三伞齿轮129的轮轴通过齿轮与电动机113的输出轴140传动连接。第一伞齿轮127和第二伞齿轮128上安装有伞齿轮定位架130，伞齿轮定位架130包括相互连接的左挡板和右挡板，第一伞齿轮127和第二伞齿轮128位于伞齿轮定位架130之内，第一伞齿轮127和第二伞齿轮128通过轴承与伞齿轮定位架130连接，当第一伞齿轮127和第二伞齿轮128转动时，伞齿轮定位架130相对于壳体110是不动的。结合图3所示，伞齿轮定位架130的右端固定连接有换向连杆131，换向连杆131的右端设置有换向手轮132，换向手轮132安装在壳体110上，且换向手轮132与壳体110通过螺纹连接，换向手轮132的轴线与一级中心轮115的轮轴的轴线平行，换向连杆131也与一级中心轮115的轮轴的轴线平行，在换向手轮132的内圆周面上开设有环形槽，换向连杆131的右端设置有凸起，换向连杆131的凸起位于环形槽内，换向连杆131的凸起能够在环形槽内滑动，通过拧动换向手轮132，换向手轮132向左或向右移动，换向连杆131通过其上的凸起随着换向手轮132向左或向右移动，即可带动伞齿轮定位架130沿着一级中心轮115的轮轴轴线左右滑动，从而实现第三伞齿轮129与第一伞齿轮127或第二伞齿轮128啮合，进而达到套筒111旋转换向的目的，实现电动扳子的换向。传动换向机构也可采用多轴圆柱齿轮外齿传动，通过过渡齿轮的离合，实现正反转。

本实施例中的电动机113采用高速电机。在电动机113内设置有定子制动绕组133，当电机断电，转子处于惯性自由转动情况下，制动绕组线圈闭合，绕组产生电流，该电流会产生与转子旋转方向想反的制动力矩，使转子迅速停止转动。当然，也可以对制动绕组施加各种电流，使转子更加迅速的停止转动，同时降低电机电流载荷、降低发热量、提高电机使用寿命。在弹性轴112外的壳体110上固定安装有反力臂架137，在反力臂架137上固定安装有反力臂138。其中壳体110分为两部分，与反力臂架137连接的部分能够相对于与刷丝架124连接的部分旋转。结合图2所示，在操作手柄136的上方、行星齿轮减速器114的右侧还设置有仪表仓134，电控系统安装在仪表仓134内。在仪表仓134的右端上设置有显示窗口141和4个按键142，用于安装电控系统的显示屏和按键。

本发明的电控系统包括传感器、主控单元、存储器、按键电路、显示单元、继电器驱动电路；

传感器，用于实时采集电压差分信号，并将采集的信号传送到主控单元的信号输入端；

存储器，用于存储主控单元进行信号处理形成拟合曲线数据所需的预置标定数据，存储器的数据输出端连接主控单元的相应数据输入端；

按键电路，用于为主控单元提供工作状态切换信号，为主控单元提供运行时的调整参数，按键电路的信号输出线路连接主控单元的相应数据输入端；

显示单元，用于显示主控单元输出的显示数据，显示单元的数据输入端连接主控单元的相应数据输出端；

继电器驱动电路，用于根据主控单元输出的控制信号，控制继电器动触点动作，完成电动机驱动线圈回路和制动线圈回路的通断，继电器驱动电路的信号输入线路连接主控单元的相应信号输出端，继电器驱动电路的信号输出线路连接继电器的相应触点；

主控单元，用于采集模拟信号，并完成模数转换形成传感器采样数据；根据存储器中的预置标定数据进行数据处理，完成数据曲线拟合，计算出实时的扭矩数据；将扭矩数据转换为显示数据发送至显示单元；根据按键电路提供的工作状态切换信号或调整参数，形成继电气控制信号。

还包括电源电路，用于为电控系统的有源器件提供工作电源。

在本电控系统的实施例中，传感器采用应变片类型，存储器采用24LC16系列，主控单元采用ADUC824系列，背光驱动模块采用SP4403系列，液晶驱动模块采用HT1621系列。内置24位差分输出的ADUC824型单片机，该单片机将一般差分测量中用到的AD转换电路，放大电路和电压基准电路，完全集中在单片机内部，抗干扰性更强。通过采取多段折线拟合传感器工作曲线的方式，针对每类传感器进行多点标定数据比较，可以提高测量精度。

如图4所示，传感器J5的引脚1连接工作电源VCC，引脚4接地，引脚2、引脚3分别对应连接主控单元U1的引脚9、引脚10，传感器J5的引脚2和引脚3之间连接电容C1；主控单元U1的引脚9串联电阻R8后接地，主控单元U1的引脚10串联电阻R9后接地；

存储器U6的引脚8连接工作电源VCC，引脚8和引脚1之间连接电容C15，引脚1、引脚2、引脚3和引脚4接地，引脚7通过串联电阻R34连接工作电源VCC，引脚6通过串联电阻R33连接工作电源VCC，引脚5通过串联电阻R32连接工作电源VCC；存储器U6的引脚7、引脚6、引脚5分别对应连接主控单元U1的引脚28、引脚30、引脚29；

主控单元U1的引脚32和引脚33间连接晶振XTAL1，引脚49通过串联电阻R7连接工作电源VCC，引脚15通过串联电阻R1接地，引脚15通过串联电容C14连接工作电源VCC，引脚20和引脚21间串联电容C6，引脚34和引脚35间串联电容C2，引脚47和引脚48间串联电容C4，引脚5连接工作电源VCC，引脚5和引脚6之间串联电容C3，引脚6和引脚7接地，引脚8串联电容C5后接地；主控单元U1的引脚41与接线端子J7连接后接地；

如图5所示，显示单元包括显示驱动芯片U5和液晶屏J1，显示驱动芯片将显示数据转变为液晶屏的驱动信号，显示驱动芯片U5的引脚39、引脚40、引脚41、引脚42、引脚43、引脚44、引脚45、引脚46、引脚47、引脚48、引脚24、引脚23、引脚22、引脚21分别对应连接显示屏J1的引脚14、引脚13、引脚12、引脚11、引脚9、引脚8、引脚7、引脚6、引脚5、引脚4、引脚3、引脚2、引脚1；显示驱动芯片U5的引脚16、引脚17连接工作电源VCC，显示驱动芯片U5的引脚13接地，显示驱动芯片U5的引脚16和引脚13间串联电容C9；显示驱动芯片U5的引脚9串联电阻R38后连接工作电源VCC，显示驱动芯片U5的引脚10串联电阻R37后连接工作电源VCC，显示驱动芯片U5的引脚11串联电阻R36后连接工作电源VCC，显示驱动芯片U5的引脚12串联电阻R35后连接工作电源VCC，显示驱动芯片U5的引脚9、引脚12、引脚11分别对应连接主控单元U1的引脚18、引脚19、引脚22。

如图6所示，显示单元还包括背光电路，其中包括背光驱动模块U7，背光驱动模块U7的引脚4和引脚5之间串联发光二级管D3，背光驱动模块U7的引脚6通过串联电容C19接地、引脚2接地，背光驱动模块U7的引脚7和引脚8之间串联电容C20，背光驱动模块U7的引脚6分别连接引脚1、引脚3，背光驱动模块U7的引脚1和引脚3间连接电感线圈L1；三极管Q8的集电极连接背光驱动模块U7的引脚1，三极管Q8的基极通过串联电阻R29连接三极管Q7的集电极，三极管Q8的基极和发射极间串联电阻R30，电解电容C17与电容C18并联，电解电容C17的正极接工作电源VCC，负极接地，电解电容C17的正极连接三极管Q8的发射极；三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极串联电阻R11后连接工作电源VCC，三极管Q7的基极串联电阻R10后连接主控单元U1的引脚36。通过设置背光电路，能够便于较暗工况下的显示数据的查看。

当然，显示单元也可以采用LED显示屏。

如图7所示，电源电路包括电压转换模块U4，通过接线端子J2接入外部电源，电压转换模块U4的引脚2和引脚1之间并联电容C10和电解电容C7，电压转换模块U4的引脚3和引脚1之间并联电容C12和电解电容C11，电解电容C7和电解电容C11的负极接地，电压转换模块U4的引脚2连接设备电源VDD，电压转换模块U4的引脚3输出工作电源VCC；

如图8所示，继电器J的一个定触点连接工作电源VCC，另一个定触点连接三极管Q5的集电极，继电器J的定触点间串联二极管D2，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过串联电阻R25连接工作电源VCC，三极管Q5的基极通过串联电阻R26连接主控单元U1的引脚39；

如图9所示，按键电路包括按键S1、按键S2、按键S3、按键S4，按键S2的一端串联电阻R2后连接工作电源VCC，另一端接地；按键S3的一端串联电阻R3后连接工作电源VCC，另一端接地；按键S4的一端串联电阻R4后连接工作电源VCC，另一端接地；按键S1的一端连接主控单元U1的引脚49，另一端接地；按键S2的一端引出信号线连接主控单元的引脚44，按键S3的一端引出信号线连接主控单元的引脚45，按键S4的一端引出信号线连接主控单元的引脚46；

扳手在使用中，由作为传感器的应变片测量到电压差分信号，这个信号直接传送到主控单元，主控单元进行测量，得到采样数据后，利用存储器里面存储标定数据进行曲线拟合，得到实际显示的扭矩值数据，在液晶屏上显示；如果用户没有在系统中设置峰值，则系统不控制电动机，若电动扳子主开关K闭合，则电动机一直处于加电状态；如果用户设置了峰值，则每测量到一个实际扭矩值数据，都会和用户设定的扭矩数据进行比较，一旦接近用户的预设扭矩数据，就拉低继电器控制引脚，继电器动作，断开电动机电源。

本发明的电控系统开关键标识为S1，设置键标识为S2，清零键标识为S3，峰值键标识为S4。电动扳子使用时，首先接通电源，通过S1接通仪表电源，按S2键进入扭矩预设状态，此时S3键功能为加数，S4键功能为移位，通过S3和S4调定扭矩预设值，再按S2退出扭矩预设状态。按S3可以清零，按S4可以启动峰值功能，此时扣动电动扳子主开关K电动机启动后，电动扳子仪表会自动通过继电器J提前切断电动机电源，使电动扳子停止到预设扭矩。电动扳子主开关K只控制电动机电源，与继电器常闭触点串联。继电器J动作切断电动机电源后，同时将制动线圈闭合，使电动机立即停止转动。

“设置”键和另一其他键（如S3）同时操作，可进入标定状态，S3功能转换为“加数”，S4功能转换为“移位”，在确定进入标定状态前须通过S3和S4输入正确的标定密码，按S2确定进入标定状态。进入标定状态后依次进行多点标定，例如第1点为0点，通过S3和S4设定标定点，当标定装置的标准扭矩值为0时，按S2完成第1点置数，同时显示标定码，随后进行第2点（如20%满量程点），依次进行，直到长按S2退出标定状态。

在完成标定后，预设某一扭矩值，电动机就在达到这一扭矩值前提前断电，电动机制动，停转后的扭矩值将很接近预设扭矩值。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种数控定扭矩电动扳子，包括壳体（110）、套筒（111）、弹性轴（112）、减速机构和电动机（113），所述电动机（113）的输出轴与减速机构的输入端传动连接，所述减速机构的输出端与弹性轴（112）连接，弹性轴（112）的另一端固定连接套筒（111），其特征在于：还包括有电控系统，所述电控系统包括传感器、主控单元、存储器、按键电路、显示单元、继电器驱动电路，所述传感器为应变片，所述传感器粘贴在弹性轴（112）上；

其中，传感器，用于实时采集电压差分信号，并将采集的信号传送到主控单元的信号输入端；

存储器，用于存储主控单元进行信号处理形成拟合曲线数据所需的预置标定数据，存储器的数据输出端连接主控单元的相应数据输入端；

按键电路，用于为主控单元提供工作状态切换信号，为主控单元提供运行时的调整参数，按键电路的信号输出线路连接主控单元的相应数据输入端；

显示单元，用于显示主控单元输出的显示数据，显示单元的数据输入端连接主控单元的相应数据输出端；

继电器驱动电路，用于根据主控单元输出的控制信号，控制继电器动触点动作，完成电动机驱动线圈回路的通断，继电器驱动电路的信号输入线路连接主控单元的相应信号输出端，继电器驱动电路的信号输出线路连接继电器的相应触点；

主控单元，用于采集模拟信号，并完成模数转换形成传感器采样数据；根据存储器中的预置标定数据进行数据处理，完成数据曲线拟合，计算出实时的扭矩数据；将扭矩数据转换为显示数据发送至显示单元；根据按键电路提供的工作状态切换信号或调整参数，形成继电器控制信号。

2.根据权利要求1所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：所述传感器（J5）的引脚1连接工作电源（VCC），引脚4接地，引脚2、引脚3分别对应连接所述主控单元（U1）的引脚9、引脚10，传感器J5的引脚2和引脚3之间连接电容C1；主控单元（U1）的引脚9串联电阻R8后接地，主控单元（U1）的引脚10串联电阻R9后接地；

所述存储器（U6）的引脚8连接工作电源（VCC），引脚8和引脚1之间连接电容C15，引脚1、引脚2、引脚3和引脚4接地，引脚7通过串联电阻R34连接工作电源（VCC），引脚6通过串联电阻R33连接工作电源（VCC），引脚5通过串联电阻R32连接工作电源（VCC）；存储器（U6）的引脚7、引脚6、引脚5分别对应连接主控单元（U1）的引脚28、引脚30、引脚29；

所述显示单元包括显示驱动芯片（U5）和液晶屏（J1），显示驱动芯片（U5）的引脚39、引脚40、引脚41、引脚42、引脚43、引脚44、引脚45、引脚46、引脚47、引脚48、引脚24、引脚23、引脚22、引脚21分别对应连接显示屏（J1）的引脚14、引脚13、引脚12、引脚11、引脚9、引脚8、引脚7、引脚6、引脚5、引脚4、引脚3、引脚2、引脚1；显示驱动芯片（U5）的引脚16、引脚17连接工作电源（VCC），显示驱动芯片（U5）的引脚13接地，显示驱动芯片（U5）的引脚16和引脚13间串联电容C9；显示驱动芯片（U5）的引脚9串联电阻R38后连接工作电源（VCC），显示驱动芯片（U5）的引脚10串联电阻R37后连接工作电源（VCC），显示驱动芯片（U5）的引脚11串联电阻R36后连接工作电源（VCC），显示驱动芯片（U5）的引脚12串联电阻R35后连接工作电源（VCC），显示驱动芯片U5的引脚9、引脚12、引脚11分别对应连接主控单元（U1）的引脚18、引脚19、引脚22；

所述按键电路包括按键S1、按键S2、按键S3、按键S4，按键S2的一端串联电阻R2后连接工作电源（VCC），另一端接地；按键S3的一端串联电阻R3后连接工作电源（VCC），另一端接地；按键S4的一端串联电阻R4后连接工作电源（VCC），另一端接地；按键S1的一端连接主控单元（U1）的引脚49，另一端接地；按键S2的一端引出信号线连接主控单元（U1）的引脚44，按键S3的一端引出信号线连接主控单元（U1）的引脚45，按键S4的一端引出信号线连接主控单元（U1）的引脚46；

所述继电器（J）的一个定触点连接工作电源（VCC），另一个定触点连接三极管Q5的集电极，继电器（J）的定触点间串联二极管D2，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过串联电阻R25连接工作电源（VCC），三极管Q5的基极通过串联电阻R26连接主控单元（U1）的引脚39。

3.根据权利要求2所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：所述显示单元还包括背光电路，其中包括背光驱动模块（U7），背光驱动模块（U7）的引脚4和引脚5之间串联发光二级管D3，背光驱动模块（U7）的引脚6通过串联电容C19接地、引脚2接地，背光驱动模块（U7）的引脚7和引脚8之间串联电容C20，背光驱动模块（U7）的引脚6分别连接引脚1、引脚3，背光驱动模块（U7）的引脚1和引脚3间连接电感线圈（L1）；三极管Q8的集电极连接背光驱动模块（U7）的引脚1，三极管Q8的基极通过串联电阻R29连接三极管Q7的集电极，三极管Q8的基极和发射极间串联电阻R30，电解电容C17与电容C18并联，电解电容C17的正极接工作电源（VCC），负极接地，电解电容C17的正极连接三极管Q8的发射极；三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极串联电阻R11后连接工作电源（VCC），三极管Q7的基极串联电阻R10后连接主控单元（U1）的引脚36。

4.根据权利要求3所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：还包括电源电路，所述电源电路包括电压转换模块（U4），电压转换模块（U4）的引脚2和引脚1之间并联电容C10和电解电容C7，电压转换模块（U4）的引脚3和引脚1之间并联电容C12和电解电容C11，电解电容C7和电解电容C11的负极接地，电压转换模块（U4）的引脚2连接设备电源（VDD），电压转换模块（U4）的引脚3输出工作电源（VCC）。

5.根据权利要求1所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：所述减速机构为行星齿轮减速器（114），行星齿轮减速器（114）的一级中心轮（115）的轮轴与电动机（113）的输出轴传动连接，行星齿轮减速器（114）的末级行星轮（117）经末级行星轮架（116）与弹性轴（112）固定连接。

6.根据权利要求5所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：所述行星齿轮减速器（114）的每级中心轮的轮轴的轴线位置均开设有相互连通的导线孔（118），所述导线孔（118）内安装有中央导线管（125），所述中央导线管（125）的外圆周面与导线孔（118）的孔壁之间存在间隙，所述中央导线管（125）的左端与弹性轴（112）固定连接，所述中央导线管（125）的右端固定安装有导电滑环（121），所述导电滑环（121）的导电环的轴线与一级中心轮（115）的轮轴的轴线重合，与导电滑环（121）接触的电刷（123）通过刷丝架（124）固定安装在壳体（110）上，所述弹性轴（112）的外圆周面上开设有径向孔（119），所述弹性轴（112）的轴线位置开设有与径向孔（119）连通的轴向孔（120），所述轴向孔（120）与导线孔（118）连通，所述传感器的信号线依次通过径向孔（119）、轴向孔（120）和中央导线管（125）后，与电滑环（121）上的导电环（122）连接，所述电刷（123）的输出线与主控单元连接。

7.根据权利要求5所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：所述电动机（113）通过传动换向机构与行星齿轮减速器（114）连接，所述传动换向机构包括滑键座（126）、第一伞齿轮（127）、第二伞齿轮（128）和第三伞齿轮（129），所述滑键座（126）通过滑键安装在一级中心轮（115）的轮轴上，所述滑键座（126）上固定安装有相对设置的第一伞齿轮（127）和第二伞齿轮（128），所述第三伞齿轮（129）安装在第一伞齿轮（127）和第二伞齿轮（128）的下方，且能够与第一伞齿轮（127）或者第二伞齿轮（128）啮合，所述第三伞齿轮（129）的轮轴通过齿轮与电动机（113）的输出轴传动连接，所述第一伞齿轮（127）和第二伞齿轮（128）上安装有伞齿轮定位架（130），第一伞齿轮（127）和第二伞齿轮（128）位于伞齿轮定位架（130）之内，第一伞齿轮（127）和第二伞齿轮（128）通过轴承与伞齿轮定位架（130）连接，所述伞齿轮定位架（130）的右端固定连接有换向连杆（131），所述换向连杆（131）的右端设置有换向手轮（132），所述换向手轮（132）安装在壳体（110）上，且换向手轮（132）与壳体（110）通过螺纹连接，所述换向手轮（132）的内圆周面上开设有环形槽，所述换向连杆（131）的右端设置有凸起，所述换向连杆（131）的凸起位于环形槽内，所述换向手轮（132）的轴线与一级中心轮（115）的轮轴的轴线平行。

8.根据权利要求7所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：所述电动机（113）采用高速电机，所述电动机（113）内设置有定子制动绕组（133），所述继电器驱动电路，能够根据主控单元输出的控制信号，控制继电器动触点动作，完成制动线圈回路的通断，从而控制定子制动绕组（133）的工作状态。

9.根据权利要求6所述的数控定扭矩电动扳子，其特征在于：还包括仪表仓（134），所述仪表仓（134）位于行星齿轮减速器（114）的右侧，所述电控系统安装在仪表仓（134）内。

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