CN108731876A - 一种扭矩扳手自动校准仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭矩扳手自动校准仪，它包括多个不同量程的传感器单元、工作台、传感器单元定位座、传感器单元切换机构、升降机构、连接轴、连接轴定位机构、驱动机构、驱动板、扳手支撑机构、摄像机、声音传感器、下位机和带自动校准软件的上位机；所述传感器单元切换机构由转盘和转动机构组成，多个不同量程的传感器单元放置在转盘上，转动机构将所需量程的传感器单元转动至升降机构的上方，然后升降机构带动传感器单元上升或下降并与传感器单元定位座配合或脱离，从而实现扭矩传感器的自动切换。本发明校准结果准确可靠，能自动切换扭矩传感器，同时具有自动加载与自动卸载扭矩及自动采集校准数据功能，降低校准人员的工作强度。

Description

一种扭矩扳手自动校准仪

技术领域

本发明涉及一种机械工具的校准仪，具体涉及一种扭矩扳手自动校准仪。

背景技术

扭矩扳手是用于按预设的扭矩值对螺栓进行紧固的扳手，为确保示值准确可靠，需要定期地依据JJG707-2014《扭矩扳手》检定规程对扭矩扳手进行校准。

扭矩扳手的校准普遍采用扭矩扳手校准仪，它需要由人工采集扭矩扳手示值，而当校准示值范围较宽的扭矩扳手时还需要手动更换扭矩传感器，存在操作过程繁琐、手动更换扭矩传感器容易引入校准误差的缺陷。

专利CN201120075356.3公开了一种扭矩传动装置，该传动装置将多个不同量程的扭矩传感器安装在梯形轴上组成传感器组，梯形轴上还设置有多个固联齿轮，不同量程的扭矩传感器设置在两固联齿轮之间；在阶梯轴的一侧安装有与其平行的花键轴，花键轴上设置有滑移齿轮，传感器切换结构可带动滑移齿轮在花键轴上下移动，使得滑移齿轮与不同的固联齿轮啮合；电机产生的扭矩通过减速机、扭矩传递机构、花键轴和滑移齿轮传递给与滑移齿轮相啮合的固联齿轮，从而实现将扭矩传递给不同的固联齿轮，也就将扭矩传递给了不同的扭矩传感器。该结构的扭矩传动机构虽然能够在一次装夹中覆盖全量程检测，且不同量程的扭矩传感器能够自动切换，但仍然存在以下缺陷：一是通用性差，只有外形为环形的扭矩传感器才能安装在梯形轴上，而市场广泛使用的常规扭矩传感器不能使用；二是送校和维护不方便，因为不同量程的扭矩传感器安装在梯形轴上，所以更换中间的扭矩传感器需要拆装多个扭矩传感器；三是扭矩加载过程中，滑移齿轮与固联齿轮啮合传递扭矩时会产生较大的侧向力，侧向力会对扭矩传感器的测量带来影响，从而给校准结果带来误差；四是扭矩扳手的示值需要由人工采集，操作繁琐。

发明内容

本发明目的是提供一种校准结果准确可靠、可自动加载与自动卸载扭矩及自动采集校准数据、能自动切换扭矩传感器的扭矩扳手自动校准仪。

为实现以上目的，本发明一种扭矩扳手自动校准仪包括多个不同量程的传感器单元、工作台、传感器单元定位座、传感器单元切换机构、升降机构、连接轴、连接轴定位机构、驱动机构、驱动板、扳手支撑机构、摄像机、声音传感器、下位机和带自动校准软件的上位机；所述传感器单元由扭矩传感器、花键轴和定位盘组成，花键轴同轴固定安装在扭矩传感器的上端，定位盘同轴固定安装在扭矩传感器的下表面，定位盘直径大于扭矩传感器下表面直径，其超出扭矩传感器下表面的边缘开有定位键一和滑块，每个传感器单元的总高度、定位盘尺寸、花键轴的截面大小及花键轴截面在定位盘截面上投影的位置都是相同的；所述工作台的台面一侧开有圆孔一，该圆孔一上同轴固定安装有圆筒一，圆筒一内表面平行于轴线方向设置有条形键，在台面的另一侧以圆孔一的对称轴为中垂线开有条形孔，圆筒一的条形键下端设置有挡块，能防止连接轴定位机构向下移动时脱离条形键；所述传感器单元定位座的外形为圆柱体，同轴固定安装在圆孔一的下方，轴心上开有通孔，下表面开有键槽一，该键槽一能与定位盘的定位键一和滑块配合，该通孔的高度和台面中圆孔一的高度之和小于扭矩传感器高度，键槽一深度大于定位盘厚度，当键槽一与定位盘的定位键一和滑块配合时传感器单元定位座的轴线与扭矩传感器轴线重合，圆孔一的直径和圆筒一的内径与定位座上通孔的直径相等，传感器单元定位盘直径大于定位座上通孔的直径，扭矩传感器与花键轴的直径小于定位盘上通孔的直径；所述传感器单元切换机构由转盘和转动机构组成，在转盘上绕其中心均匀开有多个圆孔二，每个圆孔二周围竖直安装有与定位盘的滑块相配合的导轨，每个圆孔二和其周围的导轨构成了传感器单元摆放位，传感器单元摆放位关于转盘中心旋转对称，传感器单元放置在传感器单元摆放位时扭矩传感器轴线与圆孔二轴线重合，转动机构能带动转盘顺时针或逆时针转动，传感器单元切换机构安装在传感器单元定位座下方，转盘转动能使圆孔二的轴线与圆孔一的轴线重合；所述升降机构安装有顶杆一，该升降机构能带动顶杆一穿过圆孔一上下移动，升降机构和顶杆一安装在传感器单元切换机构的下方并使顶杆一中心线与圆孔一轴线重合；所述连接轴通过轴承一同轴转动安装在圆筒一上，连接轴上方开有与扭矩扳手方榫相配合的键槽二，连接轴下方开有与传感器单元中花键轴相配合的花键槽，连接轴下端外侧设置有定位键二，轴承一能承受径向力和轴向力；所述连接轴定位机构为圆环形，其内侧和外侧分别开有键槽三和键槽四，键槽三与连接轴的定位键二配合，键槽四与圆筒一的条形键配合，圆环下端垂直安装有顶杆二，该连接轴定位机构能够沿着条形键上下移动，当连接轴定位机构下表面与挡块接触位置时，其键槽三正好与连接轴的定位键二配合，顶杆二的下端穿过传感器单元定位座的通孔并延伸至键槽一中，顶杆二下端与键槽一上表面的距离大于定位键二的高度；所述驱动机构安装有圆杆并固定安装在台面下方，圆杆竖直穿过台面上的条形孔，圆杆在驱动机构的带动下能沿着台面条形孔做直线往返运动；所述驱动板为长条板状结构，一端有轴套，该轴套通过轴承二套在圆筒一外并能绕圆筒一的轴线转动，轴承二能承受径向力和轴向力，驱动板始终平行于台面，另一端下方设置有圆杆槽，驱动机构的圆杆上端在圆杆槽内并通过轴承三与圆杆槽侧面接触，圆杆能推动驱动板绕圆筒一的轴线转动；所述扳手支撑机构由横向滑动块、纵向轨道、纵向滑动块、圆柱及手柄托架构成，横向滑动块套在驱动板上，能沿着驱动板滑动，在横向滑动块上方垂直于驱动板方向固定安装纵向轨道，该纵向滑动块能在纵向轨道中滑动，所述圆柱竖直固定在纵向滑动块上方中心处，手柄托架滑动安装在该圆柱上，能够沿着圆柱在竖直方向上滑动，所述横向滑动块、纵向滑动块、手柄托架上分别安装有锁定机构，能够将它们分别锁定在相应的位置上；所述摄像机通过摄像机支架安装在纵向滑动块上，用于采集扭矩扳手的示值图像；所述声音传感器一端固定有磁铁，该磁铁粘贴在靠近声源的位置，声音传感器用于采集预置式扭矩扳手在其扭矩达到设定值时发出的声音信号；所述下位机用于控制传感器单元中的扭矩传感器、传感器单元切换机构中的转动机构、升降机构、驱动机构、摄像机及声音传感器，并与上位机通信；所述上位机用于运行自动校准软件并控制下位机完成自动校准过程。

所述传感器单元定位座的键槽一及连接轴下方的花键槽边缘开有倒角。

所述手柄托架在与扭矩扳手手柄接触的位置安装有套筒。

所述升降机构为伺服电机与丝杆螺母传动机构或伺服电机与齿轮齿条传动机构。

所述驱动机构为伺服电机与丝杆螺母传动机构。

所述转动机构为伺服电机与减速机或电机与凸轮分割器。

转盘上的传感器单元摆放位及传感器单元的数量可根据使用需要设置。

上述自动校准软件属于现有技术，提供商为厦门通测电子有限公司，地址为厦门市湖里区梧桐西里6号中央美地5#楼2101室，软件名称为扭矩扳手自动校准软件，版本号为TS V1.5，上市日期为2017年11月；该自动校准软件控制自动校准仪按照程序进行校准数据的采集、不同量程扭矩传感器的自动选择和切换、以及扭矩的自动加载和卸载等操作，从而实现对扭矩扳手的自动校准。

本发明一种扭矩扳手自动校准仪选择不同量程扭矩传感器的方法如下：

将不同量程的传感器单元放置在传感器单元摆放位后进行编号，转动转盘，使其中一个传感器单元摆放位中圆孔二的轴线与圆孔一的轴线重合，以转盘此时的位置作为初始位置，将该传感器单元摆放位作为基准位，将其他编号的传感器单元摆放位相对于基准位的位置信息(方向、角度)输入到软件中，则软件就可以通过控制转盘相对于初始位置转动的方向和角度，选择不同编号的传感器单元摆放位，实现了不同量程扭矩传感器的选择。

本发明一种扭矩扳手自动校准仪自动切换扭矩传感器的步骤如下：

1、自动校准软件根据要加载的扭矩值选定放置在转盘中量程合适的传感器单元，然后转动机构带动转盘转动，使被选定的扭矩传感器单元轴线与圆孔一的轴线重合；

2、升降机构带动顶杆一上升，顶杆一穿过圆孔二后推动传感器单元沿着导轨上升，使定位盘的定位键一及滑块与键槽一配合，同时花键轴与花键槽配合；在此过程中，顶杆二被定位盘顶起，连接轴定位机构沿着条形键上升，最后使键槽三脱离定位键二；

3、校准结束后，升降机构带动顶杆一下降，传感器单元在重力的作用下落回到传感器单元摆放位上；在此过程中，连接轴定位机构沿着条形键下降，直到其下表面与挡块接触，此时键槽三与定位键二配合；

4、重复1～3的步骤，完成其他量程的扭矩传感器自动切换过程。

本发明一种扭矩扳手自动校准仪自动加载和卸载扭矩的方法如下：

驱动机构带动圆杆沿着台面条形孔运动，圆杆推动驱动板绕圆筒一的轴线转动，通过控制驱动板的转动方向及转动幅度，实现对扭矩扳手扭矩的自动加载和卸载。

使用本发明一种扭矩扳手自动校准仪对扭矩扳手进行校准的步骤如下：

1、将被校准的扭矩扳手安装在自动校准仪上；调整扳手支撑机构中的横向滑动块、纵向滑动块及手柄托架的位置，确保扭矩扳手与水平方向的夹角不超过3度并且扭矩加载点在手柄中部；调整摄像机支架，使摄像机视线正对扭矩扳手的示值显示装置；

2、启动上位机和下位机，运行软件，输入扭矩扳手的相关信息后开始自动校准；

3、自动校准软件根据步骤2中输入的信息判断扭矩扳手类型，如果是示值式扭矩扳手，则完成以下步骤4、5、6和8；如果是预置式扭矩扳手，则完成以下步骤7和8；

4、示值式扭矩扳手的相对分辨力检查

下位机控制摄像机对扭矩扳手示值显示装置进行拍照并将照片上传给上位机，上位机根据照片判断显示装置是模拟式显示装置还是数字式显示装置；

如果是模拟式显示装置，上位机保留之前显示装置的照片用于分辨力的数据处理；如果是数字式显示装置，在零扭矩条件下，下位机控制摄像机采集数字式显示装置的示值波动照片并上传给上位机；

5、示值式扭矩扳手的回零误差检查

自动校准软件根据扭矩扳手的最大扭矩值切换相应量程的扭矩传感器，按使用方向对扭矩扳手预加最大扭矩3次，第三次满量程预扭卸载后10秒时，下位机控制摄像机拍照并将照片上传至上位机；

6、示值式扭矩扳手的扭矩示值校准

6.1、自动校准软件根据当前校准点的扭矩值切换相应量程的传感器单元后，按使用方向对扭矩扳手预加校准扭矩值3次；

6.2、预扭后，上位机通过下位机调整自动校准仪的零位，并提醒操作者手动调整扭矩扳手的零位；

6.3、调整好自动校准仪和扭矩扳手的零位后，上位机通过下位机进行扭矩的自动加载，当扭矩传感器的扭矩值达到校准扭矩值时，停止扭矩自动加载，下位机控制摄像机拍照同时采集扭矩传感器的扭矩值，并将照片和扭矩值上传至上位机；

6.4、上位机通过下位机控制驱动机构进行扭矩的自动卸载；

6.5、重复6.1至6.4完成其他校准点的示值误差校准；

7、预置式扭矩扳手的扭矩示值校准

7.1、将扭矩扳手的扭矩设定值调整至校准点；对于在扭矩达到设定值时会发出声响的扭矩扳手，在靠近扭矩扳手的发声位置放置声音传感器；

7.2、自动校准软件根据当前校准点的扭矩值切换相应量程的传感器单元后，按使用方向对扭矩扳手预加校准扭矩值3次；当预加扭矩过程中扭矩传感器示值突然下降、或是声音传感器采集到扭矩扳手在设定值发出的声音信号，说明被检预置式扭矩扳手的扭矩已经加载至设定值；

7.3、预扭后，上位机通过下位机调整自动校准仪的零位；

7.4、自动校准仪调整好零位后，上位机通过下位机进行扭矩的自动加载，当扭矩加载至扭矩扳手的设定值时，停止自动加载，下位机控制扭矩传感器将测得的扭矩峰值上传至上位机；

7.5上位机通过下位机控制驱动机构进行扭矩的自动卸载；

7.6、重复7.1至7.5完成其他校准点的示值误差校准；

8、根据检定规程的要求，上位机将从下位机上传的照片和数据进行处理，并生成原始记录和证书。

本发明一种扭矩扳手自动校准仪具有以下技术特点和有益效果：

(1)、本发明能够根据扭矩扳手的扭矩校准点，在确保校准结果准确可靠的前提下，自动切换扭矩传感器，同时具有自动加载、自动卸载扭矩及自动采集校准数据功能，既保证了测量结果的准确性又降低校准人员的工作强度；

(2)、采用连接轴连接扭矩扳手和扭矩传感器，避免外力对扭矩传感器的影响，保证了测量结果的准确性；

(3)、适用面广，可用于多种型号的示值式扭矩扳手和预置式扭矩扳手的自动校准；

(4)、自动化程度较高，减少了校准过程中操作人员的手动操作，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种扭矩扳手自动校准仪的结构示意图。

图2为图1结构分解示意图。

图3为图1中传感器单元结构分解示意图。

图4为图1和图2中的台面、传感器单元定位座、驱动机构和圆杆结构分解示意图。

图5为图2中圆筒一、连接轴、连接轴定位机构及顶杆二结构分解示意图。

图6为本发明一种扭矩扳手自动校准仪中台面、圆筒一、传感器单元定位座、连接轴、连接轴定位机构及顶杆二的截面示意图。

图7为图2中传感器单元、传感器单元切换机构、升降机构和顶杆一结构分解示意图。

图8为本发明一种扭矩扳手自动校准仪中驱动板、扳手支撑机构、摄像机、摄像机支架和声音传感器的三维结构示意图。

图9为本发明一种扭矩扳手自动校准仪的结构原理框图。

图10为本发明一种扭矩扳手自动校准仪中自动校准软件主流程图。

附图标记：传感器单元1、扭矩传感器1-1、花键轴1-2、定位盘1-3、定位键一1-3-1、滑块1-3-2、台面2、圆孔一2-1、条形孔2-2、圆筒一3、条形键3-1、挡块3-2、传感器单元定位座4、通孔4-1、键槽一4-2、传感器单元切换机构5、转盘5-1、圆孔二5-1-1、导轨5-1-2、传感器单元摆放位5-1-3、升降机构6、顶杆一7、连接轴8、键槽二8-1、花键槽8-2、定位键二8-3、轴承一8-4、连接轴定位机构9、键槽三9-1、键槽四9-2、顶杆二10、驱动机构11、圆杆12、轴承三12-1、驱动板13、轴套13-1、圆杆槽13-2、轴承二13-3、扳手支撑机构14、横向滑动块14-1、纵向轨道14-2、纵向滑动块14-3、圆柱14-4、手柄托架14-5，摄像机15、摄像机支架16、声音传感器17、下位机18、上位机19。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明一种扭矩扳手自动校准仪包括多个不同量程的传感器单元1、工作台、传感器单元定位座4、传感器单元切换机构5、升降机构6、连接轴8、连接轴定位机构9、驱动机构11、驱动板13、扳手支撑机构14、摄像机15、声音传感器17、下位机18和带自动校准软件的上位机19。

如图3所示，传感器单元1由扭矩传感器1-1、花键轴1-2和定位盘1-3组成，花键轴1-2同轴固定安装在扭矩传感器1-1的上端，定位盘1-3同轴固定安装在扭矩传感器1-1的下表面，定位盘1-3直径大于扭矩传感器1-1下表面直径，其超出扭矩传感器1-1下表面的边缘开有定位键一1-3-1和滑块1-3-2。

如图4所示，工作台设置有台面2，台面2的一侧开有圆孔一2-1，在台面2的另一侧以圆孔一2-1的对称轴为中垂线开有条形孔2-2；传感器单元定位座4为圆柱体外形，同轴固定安装在圆孔一2-1的下方，轴心上开有通孔4-1，下表面开有键槽一4-2，键槽一4-2能与定位盘1-3的定位键一1-3-1和滑块1-3-2配合；驱动机构11安装有圆杆12并固定安装在台面2下方，圆杆12竖直穿过台面2上的条形孔2-2，圆杆12在驱动机构11的带动下能沿着台面2条形孔2-2做直线反复运动。

如图5和图6所示，在台面2的圆孔一2-1上同轴固定安装圆筒一3，其内表面平行于轴线方向设置有条形键3-1，连接轴8通过轴承一8-4同轴转动安装在圆筒一3上，连接轴8上方开有与扭矩扳手方榫相配合的键槽二8-1，连接轴8下方开有与传感器单元1中花键轴1-2相配合的花键槽8-2，连接轴8下端外侧设置有定位键二8-3；连接轴定位机构9为圆环形，其内侧和外侧分别开有键槽三9-1和键槽四9-2，键槽三9-1与连接轴8的定位键二8-3配合，键槽四9-2与圆筒一3的条形键3-1配合，圆环下端垂直安装有顶杆二10，连接轴定位机构9能够沿着条形键3-1上下移动。

如图7所示，传感器单元切换机构5由转盘5-1和转动机构(图中未画出)组成，在转盘5-1上绕其中心均匀开有多个圆孔二5-1-1，每个圆孔二5-1-1周围竖直安装有与定位盘1-3的滑块1-3-2相配合的导轨5-1-2，每个圆孔二5-1-1和其周围的导轨5-1-2构成了传感器单元摆放位5-1-3，传感器单元摆放位5-1-3关于转盘5-1中心旋转对称，传感器单元1放置在传感器单元摆放位5-1-3时扭矩传感器1-1的轴线与圆孔二5-1-1的轴线重合，转动机构能带动转盘5-1顺时针或逆时针转动，传感器单元切换机构5安装在传感器单元定位座4下方，转盘5-1转动能使圆孔二5-1-1的轴线与圆孔一2-1的轴线重合；升降机构6安装有顶杆一7，升降机构6能带动顶杆一7上下移动，升降机构6和顶杆一7安装在传感器单元切换机构5的下方并使顶杆一7中心线与圆孔一2-1轴线重合。

如图8所示，所述驱动板13为长条板状结构，一端有轴套13-1，轴套13-1通过轴承二13-3套在圆筒一3外并能绕圆筒一3的轴线转动，驱动板13始终平行于台面2，另一端下方设置有圆杆槽13-2，驱动机构11的圆杆12上端在圆杆槽13-2内并通过轴承三12-1与圆杆槽13-2侧面接触，圆杆12能推动驱动板13绕圆筒一3的轴线转动；扳手支撑机构14由横向滑动块14-1、纵向轨道14-2、纵向滑动块14-3、圆柱14-4及手柄托架14-5构成，横向滑动块14-1套在驱动板13上，能沿着驱动板13滑动，在横向滑动块14-1上方垂直于驱动板13方向固定安装纵向轨道14-2，纵向滑动块14-3能在纵向轨道14-2中滑动，圆柱14-4竖直固定在纵向滑动块14-3上方中心处，手柄托架14-5滑动安装在圆柱14-4上，能够沿着圆柱14-4在竖直方向上滑动；摄像机15通过摄像机支架16安装在纵向滑动块14-3上，用于采集扭矩扳手的示值图像；声音传感器17一端固定有磁铁，该磁铁粘贴在靠近声源的位置，声音传感器17用于采集预置式扭矩扳手在其扭矩达到设定值时发出的声音信号。

下位机18用于控制传感器单元1中的扭矩传感器1-1、传感器单元切换机构5中的转动机构、升降机构6、驱动机构11、摄像机15及声音传感器17，并与上位机19通信；上位机19用于运行软件并控制下位机18完成自动校准过程。

每个传感器单元1的总高度、定位盘1-3尺寸、花键轴1-2的截面大小及花键轴1-2截面在定位盘1-3截面上的投影位置都是相同的；圆孔一2-1的直径、圆筒一3的内直径及定位座上通孔4-1的直径相等，传感器单元1的定位盘1-3直径大于定位座上通孔4-1的直径，扭矩传感器1-1与花键轴1-2的直径小于定位盘上通孔4-1的直径；传感器单元定位座4的键槽一4-2及连接轴8下方的花键槽8-2边缘开有倒角；升降机构6上顶杆一7的直径小于圆孔一2-1直径；传感器单元定位座4中通孔4-1的高度和台面2中圆孔一2-1的高度之和小于扭矩传感器1-1高度，键槽一4-2深度大于定位盘1-3厚度，当键槽一4-2与定位盘1-3的定位键一1-3-1和滑块1-3-2配合时传感器单元定位座4的轴线与扭矩传感器1-1轴线重合；圆筒一3的条形键3-1下端设置有挡块3-2，能防止连接轴定位机构9向下移动时脱离条形键3-1；当连接轴定位机构9下表面与挡块3-2接触位置时，其键槽三9-1正好与连接轴8的定位键二8-3配合，顶杆二10的下端穿过传感器单元定位座4的通孔4-1并延伸至键槽一4-2中，顶杆二10下端与键槽一4-2上表面的距离大于定位键二8-3高度；扳手支撑机构14的横向滑动块14-1、纵向滑动块14-3、手柄托架14-5上分别安装有锁定机构，能够将它们分别锁定在相应的位置上。

本实施例中转盘5-1上的传感器单元摆放位5-1-3及传感器单元1的数量各为6个；轴承一8-4和轴承二13-3为圆锥滚子轴承；手柄托架14-5由圆筒、圆环和两个圆轴构成，圆环同轴固定在圆筒下端，两圆轴固定连接在圆环外侧并关于圆环中心对称，两圆轴和圆筒上分别滚动安装有套筒；升降机构6为伺服电机与丝杆螺母传动机构；驱动机构11为伺服电机与丝杆螺母传动机构；转动机构为电机与凸轮分割器。

本实施例选择不同量程扭矩传感器的方法：

将不同量程的传感器单元放置在传感器单元摆放位后进行编号，转动转盘，使其中一个传感器单元摆放位中圆孔二的轴线与圆孔一的轴线重合，以转盘此时的位置作为初始位置，将该传感器单元摆放位作为基准位，将其他编号的传感器单元摆放位相对于基准位的位置信息(方向、角度)输入到软件中，则软件就可以通过控制转盘相对于初始位置转动的方向和角度，选择不同编号的传感器单元摆放位，实现了不同量程扭矩传感器的选择。

本实施例自动切换扭矩传感器的方法：

1、软件根据要加载的扭矩值选定放置在转盘中量程合适的传感器单元，然后转动机构带动转盘转动，使被选定的扭矩传感器单元轴线与圆孔一的轴线重合；

2、升降机构带动顶杆一上升，顶杆一穿过圆孔二后推动传感器单元沿着导轨上升，使定位盘的定位键一及滑块与键槽一配合，同时花键轴与花键槽配合；在此过程中，顶杆二被定位盘顶起，连接轴定位机构沿着条形键上升，最后使键槽三脱离定位键二；

3、校准结束后，升降机构带动顶杆一下降，传感器单元在重力的作用下落回到传感器单元摆放位上；在此过程中，连接轴定位机构沿着条形键下降，直到其下表面与挡块接触，此时键槽三与定位键二配合；

4、重复1～3的步骤，完成其他量程的扭矩传感器自动切换过程。

本实施例自动加载和卸载扭矩的方法：驱动机构带动圆杆沿着台面条形孔运动，圆杆推动驱动板绕圆筒一的轴线转动，通过控制驱动板的转动方向及转动幅度，实现对扭矩扳手扭矩的自动加载和卸载。

使用本实施例对扭矩扳手进行校准的过程如下：

1、将被校准的扭矩扳手安装在自动校准仪上；调整扳手支撑机构中的横向滑动块、纵向滑动块、及手柄托架的位置，确保扭矩扳手与水平方向的夹角不超过3度并且扭矩加载点在手柄中部；调整摄像机支架，使摄像机视线正对扭矩扳手的示值显示装置；

2、启动上位机和下位机，运行软件，输入扭矩扳手的相关信息后开始自动校准；

3、软件根据步骤2中输入的信息判断扭矩扳手类型，如果是示值式扭矩扳手，则完成步骤4、5、6和8；如果是预置式扭矩扳手，则完成步骤7和8；

4、示值式扭矩扳手的相对分辨力检查：

下位机控制摄像机对扭矩扳手示值显示装置进行拍照并将照片上传给上位机，上位机根据照片判断显示装置是模拟式显示装置还是数字式显示装置；

如果是模拟式显示装置，上位机保留之前显示装置的照片用于分辨力的数据处理；如果是数字式显示装置，在零扭矩条件下，下位机控制摄像机采集数字式显示装置的示值波动照片并上传给上位机；

5、示值式扭矩扳手的回零误差检查

软件根据扭矩扳手的最大扭矩值切换相应量程的扭矩传感器，按使用方向对扭矩扳手预加最大扭矩3次，第三次满量程预扭卸载后10秒时，下位机控制摄像机拍照并将照片上传至上位机；

6、示值式扭矩扳手的扭矩示值校准

6.1、软件根据当前校准点的扭矩值切换相应量程的传感器单元后，按使用方向对扭矩扳手预加校准扭矩值3次；

6.2、预扭后，上位机通过下位机调整自动校准仪的零位，并提醒操作者手动调整扭矩扳手的零位；

6.3、调整好自动校准仪和扭矩扳手的零位后，上位机通过下位机进行扭矩的自动加载，当扭矩传感器的扭矩值达到校准扭矩值时，停止扭矩自动加载，下位机控制摄像机拍照同时采集扭矩传感器的扭矩值，并将照片和扭矩值上传至上位机；

6.4、上位机通过下位机控制驱动机构进行扭矩的自动卸载；

6.5、重复6.1至6.4完成其他校准点的示值误差校准；

7、预置式扭矩扳手的扭矩示值校准

7.1、将扭矩扳手的扭矩设定值调整至校准点；对于在扭矩达到设定值时会发出声响的扭矩扳手，在靠近扭矩扳手的发声位置放置声音传感器；

7.2、软件根据当前校准点的扭矩值切换相应量程的传感器单元后，按使用方向对扭矩扳手预加校准扭矩值3次；当预加扭矩过程中扭矩传感器示值突然下降、或是声音传感器采集到扭矩扳手在设定值发出的声音信号，说明被检预置式扭矩扳手的扭矩已经加载至设定值；

7.3、预扭后，上位机通过下位机调整自动校准仪的零位；

7.4、自动校准仪调整好零位后，上位机通过下位机进行扭矩的自动加载，当扭矩加载至扭矩扳手的设定值时，停止自动加载，下位机控制扭矩传感器将测得的扭矩峰值上传至上位机；

7.5上位机通过下位机控制驱动机构进行扭矩的自动卸载；

7.6、重复7.1至7.5完成其他校准点的示值误差校准；

8、根据检定规程的要求，上位机将从下位机上传的照片和数据进行处理，并生成原始记录和证书。

Claims (6)

1.一种扭矩扳手自动校准仪，它包括多个不同量程的传感器单元、工作台、连接轴、驱动机构、驱动板、扳手支撑机构和下位机和带自动校准软件的上位机；所述驱动机构安装有圆杆并固定安装在台面下方，圆杆竖直穿过台面上的条形孔，圆杆在驱动机构的带动下能沿着台面条形孔做直线往返运动；所述驱动板为长条板状结构，一端有轴套，该轴套通过轴承二套在圆筒一外并能绕圆筒一的轴线转动，轴承二能承受径向力和轴向力，驱动板始终平行于台面，另一端下方设置有圆杆槽，驱动机构的圆杆上端在圆杆槽内并通过轴承三与圆杆槽侧面接触，圆杆能推动驱动板绕圆筒一的轴线转动；所述扳手支撑机构由横向滑动块、纵向轨道、纵向滑动块、圆柱及手柄托架构成，横向滑动块套在驱动板上，能沿着驱动板滑动，在横向滑动块上方垂直于驱动板方向固定安装纵向轨道，该纵向滑动块能在纵向轨道中滑动，所述圆柱竖直固定在纵向滑动块上方中心处，手柄托架滑动安装在该圆柱上，能够沿着圆柱在竖直方向上滑动，所述横向滑动块、纵向滑动块、手柄托架上分别安装有锁定机构，能够将它们分别锁定在相应的位置上；其特征是：它还包括传感器单元定位座、传感器单元切换机构、升降机构、连接轴定位机构、摄像机、声音传感器；所述传感器单元由扭矩传感器、花键轴和定位盘组成，花键轴同轴固定安装在扭矩传感器的上端，定位盘同轴固定安装在扭矩传感器的下表面，定位盘直径大于扭矩传感器下表面直径，其超出扭矩传感器下表面的边缘开有定位键一和滑块，每个传感器单元的总高度、定位盘尺寸、花键轴的截面大小及花键轴截面在定位盘截面上投影的位置都是相同的；所述工作台的台面一侧开有圆孔一，该圆孔一上同轴固定安装有圆筒一，圆筒一内表面平行于轴线方向设置有条形键，在台面的另一侧以圆孔一的对称轴为中垂线开有条形孔，圆筒一的条形键下端设置有挡块，能防止连接轴定位机构向下移动时脱离条形键；所述传感器单元定位座的外形为圆柱体，同轴固定安装在圆孔一的下方，轴心上开有通孔，下表面开有键槽一，该键槽一能与定位盘的定位键一和滑块配合，该通孔的高度和台面中圆孔一的高度之和小于扭矩传感器高度，键槽一深度大于定位盘厚度，当键槽一与定位盘的定位键一和滑块配合时传感器单元定位座的轴线与扭矩传感器轴线重合，圆孔一的直径和圆筒一的内径与定位座上通孔的直径相等，传感器单元定位盘直径大于定位座上通孔的直径，扭矩传感器与花键轴的直径小于定位盘上通孔的直径；所述传感器单元切换机构由转盘和转动机构组成，在转盘上绕其中心均匀开有多个圆孔二，每个圆孔二周围竖直安装有与定位盘的滑块相配合的导轨，每个圆孔二和其周围的导轨构成了传感器单元摆放位，传感器单元摆放位关于转盘中心旋转对称，传感器单元放置在传感器单元摆放位时扭矩传感器轴线与圆孔二轴线重合，转动机构能带动转盘顺时针或逆时针转动，传感器单元切换机构安装在传感器单元定位座下方，转盘转动能使圆孔二的轴线与圆孔一的轴线重合；所述升降机构安装有顶杆一，该升降机构能带动顶杆一穿过圆孔一上下移动，升降机构和顶杆一安装在传感器单元切换机构的下方并使顶杆一中心线与圆孔一轴线重合；所述连接轴通过轴承一同轴转动安装在圆筒一上，连接轴上方开有与扭矩扳手方榫相配合的键槽二，连接轴下方开有与传感器单元中花键轴相配合的花键槽，连接轴下端外侧设置有定位键二，轴承一能承受径向力和轴向力；所述连接轴定位机构为圆环形，其内侧和外侧分别开有键槽三和键槽四，键槽三与连接轴的定位键二配合，键槽四与圆筒一的条形键配合，圆环下端垂直安装有顶杆二，该连接轴定位机构能够沿着条形键上下移动，当连接轴定位机构下表面与挡块接触位置时，其键槽三正好与连接轴的定位键二配合，顶杆二的下端穿过传感器单元定位座的通孔并延伸至键槽一中，顶杆二下端与键槽一上表面的距离大于定位键二的高度；所述摄像机通过摄像机支架安装在纵向滑动块上，用于采集扭矩扳手的示值图像；所述声音传感器一端固定有磁铁，该磁铁粘贴在靠近声源的位置，声音传感器用于采集预置式扭矩扳手在其扭矩达到设定值时发出的声音信号；所述下位机用于控制传感器单元中的扭矩传感器、传感器单元切换机构中的转动机构、升降机构、驱动机构、摄像机及声音传感器，并与上位机通信；所述上位机用于运行自动校准软件并控制下位机完成自动校准过程。

2.如权利要求1所述扭矩扳手自动校准仪，其特征是：所述传感器单元定位座的键槽一及连接轴下方的花键槽边缘开有倒角。

3.如权利要求1所述扭矩扳手自动校准仪，其特征是：所述手柄托架在与扭矩扳手手柄接触的位置安装有套筒。

4.如权利要求1所述扭矩扳手自动校准仪，其特征是：所述升降机构为伺服电机与丝杆螺母传动机构或伺服电机与齿轮齿条传动机构。

5.如权利要求1所述扭矩扳手自动校准仪，其特征是：所述驱动机构为伺服电机与丝杆螺母传动机构。

6.如权利要求1所述扭矩扳手自动校准仪，其特征是：所述转动机构为伺服电机与减速机或电机与凸轮分割器。