CN104149062A - 一种可控预紧力电动扳手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可控预紧力电动扳手的技术方案，包括电动机，电动机的输出端设置有减速器，减速器驱动套筒，在电机末端或减速器上设置有角度盘，角度盘上固定有角度传感器。所述的角度传感器与一微型计算机控制系统连接，在减速器末端设置有扭矩传感器，扭矩传感器与所述的微型计算机控制系统连接，所述的微型计算机控制系统与电机控制器连接，电机控制器与电动机连接，电机控制器控制电动机的转速和开关。该方案能实时采集和计算传感器的数据，测取螺栓连接副在拧紧过程中的摩阻情况(即螺栓连接副扭矩系数等)，根据测得的摩阻情况实时调整控制参数，最终达到准确控制和显示螺栓连接副终拧预紧力的目的。本发明的特征是可直接控制高强度螺栓终拧预紧力。

Description

一种可控预紧力电动扳手

技术领域

本发明涉及的是一种电动扳手，涉及高强度螺栓施拧领域，尤其是一种可控制高强度螺栓预紧力的电动扳手。

背景技术

目前，大部份螺栓连接副在施拧时都需要精确控制预紧力(轴力),摩擦型连接的高强度螺栓连接副则必须精确控制预紧力。但是，在现有技术条件下高强度螺栓的预紧力（轴力）除在实验室可以测量外，在装配现场一般是不易直观测量的，其预紧力多是通过控制扭矩或控制转角的手段来实现。现有技术采用的定扭矩电动扳手和定转角电动扳手在进行高强度螺栓施拧时由于是间接控制,不直观可视,受不可控因素影响,因而所施拧高强度螺栓的预紧力精度很差。

现有技术条件下的电动扳手多是通过控制扭矩或控制转角的方法使高强度螺栓连接副的预紧力满足设计要求，本发明涉及的电动扳手可直接控制高强度螺栓的终拧预紧力。

     定扭矩电动扳手内置扭矩传感器，能预置控制扭矩，施拧时能实时检测扭矩，它是用扭矩法施拧螺栓连接副的专用工具。在用扭矩法施拧螺栓连接副时,影响螺栓连接副预紧力的除了施拧扭矩的准确性外,另一重要因素是螺栓连接副的扭矩系数,而影响螺栓连接副扭矩系数的因素很多,现场施工时只能进行抽样测试,以样本的扭矩系数平均值作为施工参数实施施拧。实际施拧时每套螺栓连接副扭矩系数不可避免的存在差异,因而其拧紧螺栓的预紧力也会有很大差别,造成一小部分螺栓连接副的预紧力发生超拧、欠拧现象。

定转角电动扳手内置角度传感器,它是螺栓连接副转角法施工的专用工具。采用转角法施工首先要确定终拧转角,而终拧转角大小与螺栓长度、被连接板层数和螺栓连接副初拧状态有关,要通过很多现场试验才能确定,因而其工序十分繁琐,管理难度很大,最终螺栓连接副的预紧力控制精度也较低。现有技术的缺点：扭矩法：因螺栓连接副扭矩系数存在差异,从而无法精确控制预紧力，最终造成超拧或欠拧，且基本无法检测和识别。转角法: 因其工序十分繁琐,管理难度很大,最终螺栓连接副的预紧力控制精度也较低。这是现有技术的不足之处。

除了定扭矩电动扳手和定角度电动扳手外，实践中还有使用特制螺栓或特制垫圈的方案，技术可行但大幅度增加工程造价不具备大规模推广的条件，仅用在螺栓量少或学术研究等领域。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种可控预紧力电动扳手的技术方案，该方案能实时采集和计算传感器的数据,测取螺栓连接副在拧紧过程中的摩阻情况(即螺栓连接副扭矩系数等),根据测得摩阻情况实时调整控制参数,最终达到准确控制和显示螺栓连接副终拧预紧力的目的。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种可控预紧力电动扳手，包括电动机、减速器、用于旋动螺栓的套筒，电动机的输出端设置有减速器，减速器驱动套筒，本方案的特点是：在电动机末端或减速器上设置有角度盘，角度盘上固定有角度传感器，所述的角度传感器与一微型计算机控制系统连接，在减速器末端设置有扭矩传感器，扭矩传感器与所述的微型计算机控制系统连接，所述的微型计算机控制系统与电机控制器连接，电机控制器与电动机连接，电机控制器控制电动机的转速和开关。所述的微型计算机控制系统与一人机界面连接，所述的微型计算机控制系统可与一打印机连接，所述的微型计算机控制系统还与一串口模块连接。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中有角度传感器、扭矩传感器，可以实时的采集角度、扭矩等信号，并将相应的信号传递到微型计算机控制系统，微型计算机控制系统可以计算出相应的扭矩系数和预紧力（轴力），进而通过电机控制器控制电动机，实现对预紧力（轴力）的控制；能精确地修正螺栓连接副的拧紧参数和计算预紧力；在工作过程中，可以通过人机界面观察扭矩系数和预紧力（轴力），还可以通过人机界面设置不同的预紧力（轴力），便于拧紧螺栓，所述的微型计算机还与一串口模块连接，这样通过串口模块可以与上位机连接，便于进行数据的传输和控制。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例。

图1为本发明具体实施方式的结构示意图，图2为本发明具体实施方式的装配图，图3为本发明具体实施方式的电气原理图，图4为本发明具体实施方式的线路连接示意图，图5为本发明具体实施方式的控制原理方框图，图6为本发明具体实施方式的软件流程图。

图中，1为伺服电动机，2为减速器，3为反力臂，4为套筒，5为扭矩传感器，6为三四级行星部装，7为三级中心轮，8为角度盘，9为角度传感器，10为一二级行星部装，11为伺服控制器，12为微型计算机，13为触摸屏，14为打印机，15为串口模块。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

通过附图可以看出，本方案的可控预紧力电动扳手，包括伺服电动机1、减速器2、用于旋动螺栓的套筒4，伺服电动机1的输出端设置有减速器2，减速器2驱动套筒4，减速器包括三四级行星部装6、三级中心轮7、角度盘8、一二级行星部装10，在减速器2的三级中心轮7上设置有角度盘8，角度盘8上固定有角度传感器9，所述的角度传感器9与一微型计算机控制系统12连接，在减速器2和反力臂3之间设置有扭矩传感器5，扭矩传感器5与所述的微型计算机控制系统12连接，所述的微型计算机控制系统12与伺服控制器11连接，伺服控制器11与伺服电动机1连接，伺服控制器11控制伺服电动机1的转速和开关。所述的微型计算机控制系统12与一触摸屏13连接，所述的微型计算机控制系统12与一打印机14连接，所述的微型计算机控制系统12还与一串口模块15连接。

本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可控预紧力电动扳手，包括电动机、减速器、用于旋动螺栓的套筒，电动机的输出端设置有减速器，减速器驱动套筒，其特征是：在扳手的减速器或电机末端设置有角度盘，角度盘上固定有角度传感器，所述的角度传感器与一微型计算机控制系统连接；在减速器末端设置有扭矩传感器，扭矩传感器与所述的微型计算机控制系统连接，所述的微型计算机控制系统与电机控制器连接，电机控制器与电动机连接，电机控制器控制电动机的转速和开关；

工作状态下：在微型计算机控制系统人机界面上设定预紧力，微型计算机控制系统控制电机控制器驱动电机旋转，电机驱动减速器及套筒开始拧紧螺栓，微型计算机控制系统同时实时采集拧紧的扭矩值和角度值，并实时计算螺栓的扭矩系数，根据扭矩系数和扭矩计算施拧的预紧力，当预紧力达到设定值时，微型计算机控制系统控制电机控制器停止电机转动，微型计算机控制系统继续采集扭矩和角度信号并计算预紧力，一直到预紧力开始衰减后停止，微型计算机控制系统将保留计算（终拧）的预紧力最大值并显示和存储。

2.根据权利要求1所述的可控预紧力电动扳手，其特征是：所述的微型计算机控制系统与一人机界面连接，用于预置和显示预紧力。

3.根据权利要求1或2所述的预紧力控制电动扳手，其特征是：所述的微型计算机控制系统可与一打印机连接。

4.根据权利要求1或2所述的预紧力控制电动扳手，其特征是：所述的微型计算机控制系统还与一串口模块连接。