CN110153935A - 数字传输电扭力扳手 - Google Patents

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CN110153935A
CN110153935A CN201910431165.7A CN201910431165A CN110153935A CN 110153935 A CN110153935 A CN 110153935A CN 201910431165 A CN201910431165 A CN 201910431165A CN 110153935 A CN110153935 A CN 110153935A
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torque
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冯玉祥
马云剑
尚建文
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Harbin Wanke Science And Technology Co Ltd
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Harbin Wanke Science And Technology Co Ltd
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/142—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1422—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters
    • B25B23/1425—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters by electrical means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.

Abstract

本发明公开了一种数字传输电扭力扳手，包括控制器、电动机、变速机构和扭矩检测机构，所述电动机的输出端通过变速机构与负载相连接，所述扭矩检测机构设置在所述变速机构的输出端，所述控制器与电动机、扭矩检测机构相连接，用于根据接收到的扭矩检测机构发送的数据信息来控制所述电动机的工作状态。本发明将精密旋转扭矩传感器放置于整个系统的末端，避免了电机以及减速机构的效率不稳定导致的精度损失。

Description

数字传输电扭力扳手
技术领域
本发明属于电动扳手技术领域，特别涉及一种数字传输电扭力扳手。
背景技术
传统电动扳手采用电机端电流采集的方式来估算电机扭矩，如图1所示，因为扭矩与电流呈一定的线性关系,但其精度较差.得到电流后换算为扭矩,进而再乘以变速机构变速比来进一步估算变速机构输出端的扭矩。由于变速机构本身的磨损以及在不同温度及负载下的摩擦力不同，会导致变速效率变化，这个变化被高变速比(往往几十上百倍)放大后的误差非常大,并且通过电流来估算电机扭矩也无法做到高精度，因此上述传统方法无法做到精密的扭矩检测。
发明内容
为了解决现有的电动扳手无法满足精密控制，本发明提供了一种数字传输电扭力扳手。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种数字传输电扭力扳手，包括控制器、电动机、变速机构和扭矩检测机构，所述电动机的输出端通过变速机构与负载相连接，所述扭矩检测机构设置在所述变速机构的输出端，所述控制器与电动机、扭矩检测机构相连接，用于根据接收到的扭矩检测机构发送的数据信息来控制所述电动机的工作状态。
所述控制器将收集到的数据信息与设定值进行比较，根据比较结果来控制所述电动机的工作状态。
所述控制器采用闭环算法来控制所述电动机的工作状态。
所述控制器根据PID闭环方式来控制所述电动机的工作状态，具体是：
u(t)为控制输出，PID算法可以用下式表示：
其中:
Kp：比例增益，是调适参数
Ki：积分增益，也是调适参数
Kd：微分增益，也是调适参数
e：误差＝设定值(SP)-回授值(PV)
t：目前时间
τ：积分变数，数值从0到目前时间t。
所述存储器用于存储数据，并将存储的数据在一定时间内传输到远程服务器。可以根据需要进度定时传送。
还包括手动和自动工作模式，手动模式更加稳定。
还包括一液晶屏，用于显示运行状态。
所述电动机为永磁无刷电机。
本发明将精密旋转扭矩传感器放置于整个系统的末端，避免了电机以及减速机构的效率不稳定导致的精度损失。
附图说明
图1为现有电动扳手的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的电动扳手结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，一种数字传输电扭力扳手，包括控制器、电动机、变速机构和扭矩检测机构，所述电动机的输出端通过变速机构与负载相连接，所述扭矩检测机构设置在所述变速机构的输出端，所述控制器与电动机、扭矩检测机构相连接，用于根据接收到的扭矩检测机构发送的数据信息来控制所述电动机的工作状态。
本发明将精密旋转扭矩传感器放置于整个系统的末端，避免了电机以及减速机构的效率不稳定导致的精度损失。
所述控制器将收集到的数据信息与设定值进行比较，根据比较结果来控制所述电动机的工作状态。
所述控制器采用闭环算法来控制所述电动机的工作状态。
所述控制器根据PID闭环方式来控制所述电动机的工作状态，具体是：
u(t)为控制输出，PID算法可以用下式表示：
其中:
Kp：比例增益，是调适参数
Ki：积分增益，也是调适参数
Kd：微分增益，也是调适参数
e：误差＝设定值(SP)-回授值(PV)
t：目前时间
τ：积分变数，数值从0到目前时间t。
此种结构极为适合闭环扭矩控制应用,因为其精度损失非常低,因此扭矩数据采集到后,使用PID算法,或者其它的闭环反馈算法均可做到扭矩闭环控制,不同算法的控制效果(例如响应速度,扭矩波动等)会有区别,但是扭矩检测精度不受影响。M为参数。
所述存储器用于存储数据，具体采用EEPROM芯片，并将存储的数据在一定时间内传输到远程服务器。
还包括手动和自动工作模式。可以根据具体情况进行模式设置，当在手动模式下时，可以自己设置设定值，达到手动控制。
还包括一液晶屏，用于显示运行状态。可以输出的数据或者其他参数，达到动态显示。
所述电动机为永磁无刷电机。
最后应说明的是：以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数字传输电扭力扳手，其特征是：包括控制器、电动机、变速机构和扭矩检测机构，所述电动机的输出端通过变速机构与负载相连接，所述扭矩检测机构设置在所述变速机构的输出端，所述控制器与电动机、扭矩检测机构相连接，用于根据接收到的扭矩检测机构发送的数据信息来控制所述电动机的工作状态。
2.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征是：所述控制器将收集到的数据信息与设定值进行比较，根据比较结果来控制所述电动机的工作状态。
3.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征是：所述控制器采用闭环算法来控制所述电动机的工作状态。
4.根据权利要求3所述的电动扳手，其特征是：所述控制器根据PID闭环方式来控制所述电动机的工作状态，具体是：
u(t)为控制输出，PID算法可以用下式表示：
其中:
Kp：比例增益，是调适参数
Ki：积分增益，也是调适参数
Kd：微分增益，也是调适参数
e：误差＝设定值(SP)-回授值(PV)
t：目前时间
τ：积分变数，数值从0到目前时间t。
5.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征是：还包括存储器，所述存储器用于存储数据，并将存储的数据在一定时间内传输到远程服务器。
6.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征是：包括手动和自动工作模式。
7.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征是：还包括一液晶屏，用于显示运行状态。
8.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征是：所述电动机为永磁无刷电机。
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Citations (6)

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DE102007055028A1 (de) * 2007-11-17 2009-05-20 Richard Abr. Herder Kg Winkelmeßeinrichtung
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