CN110281184A - 一种复拧扳手及复拧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复拧扳手及复拧方法，包括伺服，伺服电机的输出端设置有减速器，减速器驱动套筒，其中伺服电机通过过渡齿轮驱动从动轮，从动轮通过减速器驱动套筒，所述的扭矩传感器设置在套筒上，扭矩传感器与微型计算机连接，在减速器上设置角度传感器，所述的角度传感器与微型计算机连接，所述的微型计算机与电机控制器连接。该方案能实时采集传感器的数据,获得螺栓连接副的初拧残余扭矩值，并根据测得初拧残余扭矩值判断是否继续拧紧,最终达到准确控制所有螺栓实际复拧扭矩值的目的。

Description

一种复拧扳手及复拧方法

技术领域

本发明涉及高强螺栓施拧领域，尤其是一种可以根据初拧残余扭矩进行复拧的复拧扳手及复拧方法。

背景技术

目前，大型钢结构越来越大，越来越复杂，在通过螺栓连接副连接时，单个接头需要的螺栓数量也越来越多，施工时，由于施拧的先后次序不同，同一个节点板上螺栓的预紧力衰减会不同，因此现有施工规范要求螺栓施拧分初拧、终拧，对大型复杂节点，要求分初拧、复拧、终拧。其中复拧扭矩等于初拧扭矩，但是初拧完成后，所有螺栓的扭矩衰减并不一致，对扭矩衰减较多的螺栓进行复拧很有必要，而对初拧扭矩衰减较少的螺栓进行复拧则会造成螺栓扭矩进一步增大，甚至影响终拧扭矩的精度。

目前现场的施工管理中，要么严格按规范要求100%复拧，要么硬性规定只复拧拧紧次序靠前的30%螺栓，这样的只是规定了数量，而没有针对不同的螺栓采取不同的复拧措施，必然会影响到后续的使用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种可根据初拧残余扭矩进行复拧的技术方案，该方案能实时采集传感器的数据,获得螺栓连接副的初拧残余扭矩值，并根据测得初拧残余扭矩值判断是否继续拧紧,最终达到准确控制所有螺栓实际复拧扭矩值的目的。

本方案的技术如下：一种复拧扳手，包括：用于螺栓复拧的套筒，用于测量扭矩的扭矩传感器，用于驱动套筒的减速器，用于驱动减速器的从动轮，用于驱动从动轮的过渡齿轮，带有电机控制器的伺服电机，微型计算机，所述的伺服电机通过过渡齿轮驱动从动轮，从动轮通过减速器驱动套筒，所述的扭矩传感器设置在套筒上，扭矩传感器与微型计算机连接，在减速器上设置角度传感器，所述的角度传感器与微型计算机连接，所述的微型计算机与电机控制器连接。套筒可以用于螺栓的拧紧，扭矩传感器实时获得扭矩信息，并将扭矩信息传送给微型计算机，伺服电机通过驱动过渡齿轮转动带动从动轮、减速器转动，最终实现套筒的转动；减速器上的角度传感器可以获得转动的角度信息，并将角度信息传送给微型计算机，微型计算机通过电机控制器控制伺服电机的转动，电机控制器控制电动机的转速和开关。所述微型计算机还与蓝牙模块、串口模块、USB模块、触摸显示屏连接连接。通过触摸显示屏可以用于设置残余扭矩阈值和复拧扭矩；通过蓝牙模块可以与手机等移动终端连接，通过串口模块、USB模块可以与上位机连接。

减速器包括一级减速器、二级减速器、三级减速器、四级减速器，从动轮驱动一级减速器，一级减速器驱动二级减速器，二级减速器驱动三级减速器，三级减速器驱动四级减速器，四级减速器驱动套筒，在一级减速器上设置角度传感器，所述的角度传感器与微型计算机连接。通过四级减速器可以在降低转速的同时为套筒提供更大的扭矩，便于进行螺栓的施拧工作。

微型计算机设置在伺服电机的下方，伺服电机设置在过度齿轮的下方，这样不在同一直线上的设计，可以避免整个设备过长，便于现场施工使用，套筒、一级减速器、二级减速器、三级减速器、四级减速器的中心线在同一直线上。

一种复拧方法，包括如下步骤：设定螺栓的初拧的残余扭矩阈值和复拧扭矩；对螺栓复拧时，如果螺栓的初拧残余扭矩小于等于设定的初拧的残余扭矩阈值，则继续复拧，直至采集到的扭矩值大于设定的复拧扭矩，停止复拧；如果螺栓的初拧残余扭矩大于设定的初拧的残余扭矩阈值，则停止复拧。

判断螺栓的初拧残余扭矩时，首先根据角度值和扭矩值判断螺栓的状态是否由静摩擦到动摩擦，并捕捉螺栓在静摩擦到动摩擦时扭矩下降的最低值，该值就是螺栓初拧的残余扭矩。

如果螺栓的初拧残余扭矩小于等于设定的初拧的残余扭矩阈值时，继续复拧，此时，伺服电机继续旋转，一直到采集的扭矩大于设定的复拧扭矩时，控制伺服电机停止转动，并继续采集扭矩和角度信号，一直到测得的扭矩值开始衰减后停止采集信号，保留扭矩大最大值显示和存储。

如果螺栓的初拧残余扭矩大于设定的初拧的残余扭矩阈值，则控制伺服电机停止转动，并继续采集扭矩和角度信号，一直到输出扭矩开始衰减后停止采集信号，保留扭矩大最大值显示和存储。

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，微型计算机获得初拧残余扭矩，进而通过电机控制器控制电动机，进行复拧的扭矩控制；能精确地测量初拧残余扭矩值，并修正复拧的拧紧策略（停止或继续复拧）；在工作过程中，可以通过人机界面如触摸显示屏观察扭矩值，还可以通过人机界面设置复拧扭矩和初拧残余扭矩阀值，便于拧紧螺栓，所述的微型计算机还与一USB模块和串口模块连接，这样通过这两个模块可以与上位机连接，便于进行数据的传输和控制。

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流程图。

图中，1为微型计算机，2为伺服电机，3为过渡齿轮，4为扭矩传感器及，5为四级减速器，6为三级减速器，7为二级减速器，8为一级减速器，9为角度传感器，10为套筒，11为从动轮。

具体实施方式

通过附图可以看出，本方案的一种复拧扳手，包括：用于螺栓复拧的套筒，用于测量扭矩的扭矩传感器，用于驱动套筒的减速器，用于驱动减速器的从动轮，用于驱动从动轮的过渡齿轮，带有电机控制器的伺服电机，微型计算机，所述的伺服电机通过过渡齿轮驱动从动轮，从动轮通过减速器驱动套筒，所述的扭矩传感器设置在套筒上，所述的减速器包括一级减速器、二级减速器、三级减速器、四级减速器，从动轮驱动一级减速器，一级减速器驱动二级减速器，二级减速器驱动三级减速器，三级减速器驱动四级减速器，四级减速器驱动套筒，在一级减速器上设置角度传感器，所述的角度传感器与微型计算机连接；扭矩传感器与微型计算机连接，在减速器上设置角度传感器，所述的角度传感器与微型计算机连接，所述的微型计算机与电机控制器连接。

微型计算机设置在伺服电机的下方，伺服电机设置在过度齿轮的下方，套筒、一级减速器、二级减速器、三级减速器、四级减速器的中心线在同一直线上。所述微型计算机还与蓝牙模块、串口模块、USB模块、触摸显示屏连接连接。

一种利用上述扳手进行复拧的方法，包括如下步骤：设定螺栓的初拧的残余扭矩阈值和复拧扭矩；启动工具，开始拧紧螺栓，实施采集扭矩、角度等信号，测量螺栓的初拧残余扭矩，如果螺栓的初拧残余扭矩小于等于设定的初拧的残余扭矩阈值，则继续复拧，直至采集到的扭矩值大于设定的复拧扭矩，停止复拧；如果螺栓的初拧残余扭矩大于设定的初拧的残余扭矩阈值，则停止复拧。

上述步骤中，测量螺栓的初拧残余扭矩时，首先根据角度值和扭矩值判断螺栓的状态是否由静摩擦到动摩擦，并捕捉螺栓在静摩擦到动摩擦时扭矩下降的最低值，该值就是螺栓初拧的残余扭矩。

在拧紧螺栓时，如果螺栓的初拧残余扭矩小于等于设定的初拧的残余扭矩阈值时，继续复拧，此时，伺服电机继续旋转，一直到采集的扭矩大于设定的复拧扭矩时，控制伺服电机停止转动，并继续采集扭矩和角度信号，一直到测得的扭矩值开始衰减后停止采集信号，保留扭矩大最大值显示和存储。如果螺栓的初拧残余扭矩大于设定的初拧的残余扭矩阈值，则控制伺服电机停止转动，并继续采集扭矩和角度信号，一直到输出扭矩开始衰减后停止采集信号，保留扭矩大最大值显示和存储。

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 (8)

1.一种复拧扳手，其特征是，包括：

用于螺栓复拧的套筒，

用于测量扭矩的扭矩传感器，

用于驱动套筒的减速器，

用于驱动减速器的从动轮，

用于驱动从动轮的过渡齿轮，

带有电机控制器的伺服电机，

微型计算机，

所述的伺服电机通过过渡齿轮驱动从动轮，从动轮通过减速器驱动套筒，所述的扭矩传感器设置在套筒上，扭矩传感器与微型计算机连接，在减速器上设置角度传感器，所述的角度传感器与微型计算机连接，所述的微型计算机与电机控制器连接。

2.根据权利要求1所述的复拧扳手，其特征是：

所述的减速器包括一级减速器、二级减速器、三级减速器、四级减速器，从动轮驱动一级减速器，一级减速器驱动二级减速器，二级减速器驱动三级减速器，三级减速器驱动四级减速器，四级减速器驱动套筒，在一级减速器上设置角度传感器，所述的角度传感器与微型计算机连接。

3.根据权利要求2所述的复拧扳手，其特征是：

微型计算机设置在伺服电机的下方，伺服电机设置在过度齿轮的下方，套筒、一级减速器、二级减速器、三级减速器、四级减速器的中心线在同一直线上。

4.根据权利要求1所述的复拧扳手，其特征是：

所述微型计算机还与蓝牙模块、串口模块、USB模块、触摸显示屏连接连接。

5.一种复拧方法，其特征在于包括如下步骤：

设定螺栓的初拧的残余扭矩阈值和复拧扭矩；

对螺栓复拧时，如果螺栓的初拧残余扭矩小于等于设定的初拧的残余扭矩阈值，则继续复拧，直至采集到的扭矩值大于设定的复拧扭矩，停止复拧；如果螺栓的初拧残余扭矩大于设定的初拧的残余扭矩阈值，则停止复拧。

6.根据权利要求5所述的复拧方法，其特征是：

判断螺栓的初拧残余扭矩时，首先根据角度值和扭矩值判断螺栓的状态是否由静摩擦到动摩擦，并捕捉螺栓在静摩擦到动摩擦时扭矩下降的最低值，该值就是螺栓初拧的残余扭矩。

7.根据权利要求5所述的复拧方法，其特征是：

如果螺栓的初拧残余扭矩小于等于设定的初拧的残余扭矩阈值时，继续复拧，此时，伺服电机继续旋转，一直到采集的扭矩大于设定的复拧扭矩时，控制伺服电机停止转动，并继续采集扭矩和角度信号，一直到测得的扭矩值开始衰减后停止采集信号，保留扭矩大最大值显示和存储。

8.根据权利要求5所述的复拧方法，其特征是：

如果螺栓的初拧残余扭矩大于设定的初拧的残余扭矩阈值，则控制伺服电机停止转动，并继续采集扭矩和角度信号，一直到输出扭矩开始衰减后停止采集信号，保留扭矩大最大值显示和存储。