CN111360741B - 一种多功能精密数控电动螺丝批及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于螺丝拧紧工具技术领域，具体涉及一种多功能精密数控电动螺丝批，包括壳体、储能装置、控制装置、检测装置、驱动装置和输出轴组件，储能装置、控制装置、检测装置、驱动装置、输出轴组件均卡置于壳体内部，驱动装置的两端分别通过第一轴承、第二轴承与壳体的内部卡接，输出轴组件与驱动装置的输出端连接，检测装置与驱动装置的表面连接。该螺丝批能够动态监测螺丝批的扭矩，检测精度高，并对螺丝批的工作进行动态调节，避免扭矩超限，增加其工作的稳定性，延长其使用寿命。此外，还提供了一种该螺丝批的使用方法，以提高其工作的稳定性和效率。本电动螺丝批还可作为数显扭矩手动螺丝批或便携式扭矩检测仪使用。
Description
技术领域
本发明属于螺丝拧紧工具技术领域，具体涉及一种多功能精密数控电动螺丝批及其使用方法。
背景技术
随着中国汽车、航天、机械、电子产品、手机等行业的快速发展，对于各种紧密机械零部件的装配要求越来越高，螺丝批是用于拧螺丝的重要工具，在各种装配过程中得以广泛使用，因此提升拧紧工具的自动化程度成为了当务之急。同时，在对螺丝批实现自动化控制的同时，对螺丝批的力矩控制精度及智能要求也相应提升。另外，由于现场工作中需要对一些已经拧紧的螺丝进行扭矩复核，或者拆卸时进行扭矩校验，因此对便携式扭矩检测仪的需求应运而生。
目前市面上的电动工具对输出扭矩的控制分为以下几种类型：
1.机械触发式：该方式采用经典的弹簧式预调节离合器，离合器在抵达所需扭矩时开始打滑或者通过机械机构触发电路进行停机，原理简单，应用广泛。但是打滑的结构在抵达扭矩值时，会重复进入离与合的状态，不断输出冲击的动作，扭矩值实际上在不断增加。而机械触发电路停机的机构，虽然不会重复进入离与合的状态，但是依然不够灵敏和准确。相对后几种方式来说，仍然存在装置相对复杂，调节范围有限、控制精度低、小扭矩无法实现、稳定性差、体积大、噪音大、有磨损等缺陷，例如专利CN203438139U、CN203449227U、CN201295892Y。
2.电机负载电流检测式：通过检测电机回路的负载电流的变化（正常运转的电机受到阻力，负载电流会增加，有一定的线性关系），间接判断当前受到的转动阻力矩，也即输出扭矩。此方法无需增加机械零部件，成本低廉，但此方法在小扭矩应用场景，尤其是重复拧紧或者拆卸螺丝时，因电机自身启动电流往往很大，掩盖了真实负载引起的电流变化，因此控制精度不高。此外， 传动机构的磨损也会让电机的负载电流发生改变，因此负载电流无法作为准确的参考。例如相关专利和文书CN208084248U、CN103264370B、CN105269508A。
3.惯性制动式: 通过控制转动惯量的大小，让螺丝在统计上相对稳定的自由减速时间内停下时，从而获得所需的扭矩。此方式也无需增加机械零部件，但是受到摩擦条件、材料特性和转速控制精度的影响，不能做到精确拧紧，尤其是小扭矩的控制。例如专利CN101466501B。
4.扭矩直接测量式：通过直接测量弹性体的弹性变形获得相应的扭矩。相对以上所有的方式，这种方式对测试元件的精度和电路的精度的要求较高，理论上测量更为精确。例如专利 CN208528492U，甚至附加了角度测量装置，以精确控制所转圈数，但这个结构相对较大，不便于手持和微型自动化生产线。CN202331115U、CN206344072U、CN110370212A、CN106078597A这些专利描述了相似的基本原理，没有可供参考的具体数据和具体实施方案，还需要创造性的劳动才能具体实施。专利CN103934673B的方案相对具体但是该方案对微小扭矩的测量有难度，测量的精度低，且整体设备结构复杂，体积大，笨重，不便于携带，不便于市场推广普及，具体在在本申请的发明内容中进行对比描述。
综上可知，相关技术存在缺陷，亟待完善。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种多功能精密数控电动螺丝批，能够动态监测螺丝批的扭矩，检测精度高，并对螺丝批的工作进行动态调节，避免扭矩超限，增加其工作的稳定性，延长其使用寿命，而且可以作为数显扭矩手动螺丝批或便携式扭矩检测仪使用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多功能精密数控电动螺丝批，包括壳体、储能装置、控制装置、检测装置、驱动装置和输出轴组件，所述储能装置、所述控制装置、所述检测装置、所述驱动装置、所述输出轴组件均卡置于所述壳体内部，所述驱动装置的两端分别通过第一轴承、第二轴承与所述壳体的内部卡接，所述输出轴组件与所述驱动装置的输出端连接，所述检测装置设置在驱动装置的后端，所述检测装置包括第一卡块、第二卡块、弹性体和感应器，所述感应器设置于所述弹性体，所述第一卡块、所述第二卡块分别与所述弹性体的两端连接，所述弹性体设计成处于扭转中轴线的一个狭长扁片，所述第一卡块与所述驱动装置的表面卡接，所述第二卡块卡置于所述壳体的内壁，所述储能装置、所述感应器、所述驱动装置均与所述控制装置电连接。在实际应用中，检测装置优先设置在驱动装置的后端，基于这种结构设计，检测装置不必为了避让输出轴组件而不得不设计成同轴的空心体，而是可以方便地缩小，检测装置中的弹性体可以设计成处于扭转中轴线的一个狭长扁片，根据材料力学扭转刚度相关知识，扁平的弹性体扭转刚度显著小于筒状弹性体，从而其表面上粘贴的应变片将获得更大的变形量，输出更显著的差分信号，实现更精确的扭矩测量；同时，试验表明：宽度10.0毫米，厚度2.0毫米，热处理硬度HRC40度的弹簧钢片，两面各贴一片华兰海BF1000-3HA-E半桥应变片（感应器中的一种），电桥电压2.5V时，在400Ncm的扭矩作用下，差分信号输出幅度为10.6mV。而同样的应变片，贴在与专利CN103934673B图示尺寸相宜的前置扭矩检测单元上，例如外径14.0毫米，0.5毫米壁厚的钢管件外侧，同样的扭矩只产生了1.1mV的差分信号(容易被环境信号干扰)，这个结果与扭转刚度理论是吻合的，因此本申请中的技术方案检测精度更高；同时本申请中的驱动装置的支撑结构，有别于专利CN103934673B的悬臂支撑，本申请中将整个驱动装置用双轴承支撑，可靠地径向卡置在壳体内、防止了冲击的工作环境下驱动装置对壳体的敲击和粗糙接触引起的测量误差，同时可让扭矩充分地作用在弹性体上，提高了测量的精度；第一轴承、第二轴承优选为深沟球轴承，这种结构设计使得驱动装置圆周可转动、轴向可滑动地卡置在壳体内；第一卡块、第二卡块上开孔或开槽，用于电机线缆或感应器连接线分别走线，降低干扰；控制装置兼具依照目标力矩值拆卸或拧紧、圈数监控、电机锁定、力矩显示、电流监控、温度监控、充电控制、工况数据记录等程序功能，控制装置还设置有LED、蜂鸣器、振动器等等，其中LED用于输出轴组件的工作照明和视觉上的反馈，蜂鸣器在使用中可提供听觉上的反馈，振动器在使用中可提供触觉上的反馈；在工作中，将输出轴组件与需要拧动的螺丝配合；接着通过控制装置控制驱动装置启动工作；驱动装置的输出端转动，带动输出轴组件转动；输出轴组件带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件传递到驱动装置；驱动装置在反作用阻力的作用下沿着第一轴承、第二轴承发生周转；与驱动装置的表面卡接的第一卡块被带动发生同步周转；与第一卡块连接的弹性体被第一卡块带动发生扭转；设置在弹性体上的感应器实时监测到弹性体的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置；控制装置对信息进行处理，并根据处理的结果实时地对驱动装置的工作状态进行调控，避免扭矩超限，使得螺丝批在工作中更加稳定；同时控制装置对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏上显示出来，便于对螺丝批的工作状态进行实时地监控；该螺丝批能够动态监测螺丝批的扭矩，并对螺丝批的工作进行动态调节，避免扭矩超限；同时实现了微小扭矩的精密测量，检测精度高，且结构简单，方便携带，工作稳定强，使用寿命长。通过采用刹车电机等机械或者机电的方式锁止减速系统的传动链，就可以让本电动螺丝批成为具有扭矩显示功能的手动螺丝批或者便携式扭矩检测仪使用。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述感应器为应变片、光栅尺、磁栅尺、高灵敏度电感式位移探头、高灵敏度电容式位移探头或高灵敏度压电片。在本申请中感应器优选为应变片；在实际应用中，弹性体的正反两面分别贴有一片半桥应变片，应变片与控制装置电性连接；在工作中，应变片所产生的差分信号的幅度最佳值在正负5mV至正负15mV之间，这样不但具有比较高的信噪比，还留有一定的安全余量，用于处理过载等实际情况。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述储能装置为镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池。除此之外，储能装置还可以是能够达到相同效果的其它电池，根据实际情况可以灵活地设置。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述控制装置为单片机或PLC。除此之外，控制装置还可以是能够达到相同效果的其它设备，根据实际情况可以灵活地设置。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述控制装置设置有显示屏和开关，所述显示屏、所述开关均贯穿所述壳体，所述显示屏、所述开关均与所述控制装置电连接。开关用于控制螺丝批的工作的状态，显示屏用于显示螺丝批的工作状态和相关参数，这种结构设计便于对螺丝批的工作进行实时地监控。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述开关为按键开关或光电开关。本申请优选地选用光电式开关与控制装置电连接，这种结构设计有利于避免触点氧化，并提高灵敏度。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述驱动装置包括电机和减速器，所述输出轴组件通过所述减速器与所述电机的输出端连接。本申请中电机优选为带刹车的无刷电机，减速器优选为行星减速器，这种结构设计能够增加工作的稳定性。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述壳体的后端设置有插头或插座。这种结构设计有利于对螺丝批进行充电，或对螺丝批进行通讯控制。
作为本发明所述的多功能精密数控电动螺丝批的一种改进，所述输出轴组件的一端设置有批头。这种结构设计有利于拧动螺丝。
本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，还提供一种多功能精密数控电动螺丝批的使用方法，以增加其工作的稳定性和效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种多功能精密数控电动螺丝批的使用方法，包括两个功能，其中功能一的使用方法包括如下步骤：
S1、将输出轴组件与需要拧动的螺丝配合；
S2、通过控制装置控制驱动装置启动工作；
S3、驱动装置的输出端转动，带动输出轴组件转动；
S4、输出轴组件带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件传递到驱动装置；
S5、驱动装置在反作用阻力的作用下沿着第一轴承、第二轴承发生周转；
S6、与驱动装置的表面卡接的第一卡块被带动发生同步周转；
S7、与第一卡块连接的弹性体被第一卡块带动发生扭转；
S8、设置在弹性体上的感应器实时监测到弹性体的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置；
S9、控制装置对信息进行处理，并根据处理的结果实时地对驱动装置的工作状态进行调控，避免扭矩超限，使得螺丝批在工作中更加稳定；
S10、控制装置对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏上显示出来，便于对螺丝批的工作状态进行实时地监控；
其中，步骤S9和步骤S10同时执行；
功能二的使用方法包括如下步骤：
T1、通过控制装置控制驱动装置启动工作；
T2、驱动装置的输出端处于停转状态，与驱动装置的输出端连接的输出轴组件被带动处于停转状态；
T3、将输出轴组件与需要拧动的螺丝配合；
T4、通过手部转动壳体带动输出轴组件转动；
T5、输出轴组件带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件传递到驱动装置；
T6、驱动装置在反作用阻力的作用下沿着第一轴承、第二轴承发生周转；
T7、与驱动装置的表面卡接的第一卡块被带动发生同步周转；
T8、与第一卡块连接的弹性体被第一卡块带动发生扭转；
T9、设置在弹性体上的感应器实时监测到弹性体的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置；
T10、控制装置对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏上显示出来，起到了数显手动扭矩螺丝批或便携式扭矩检测仪的功能。在实际应用中，还可以机械地将驱动装置的转动锁死后，再通过手部转动壳体对螺丝的扭矩进行测量；根据实际情况可以灵活地设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：作为提高效率的电动工具，能够动态监测螺丝批的输出扭矩，检测精度高，并对螺丝批的工作进行动态调节，避免扭矩超限，增加其工作的稳定性，延长其使用寿命。此外，还具有作为检验工具的数显手动扭矩螺丝批和便携式扭矩检测仪的功能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中的结构示意图；
图2为本发明实施例中的局部结构的结构示意图；
图3为本发明实施例中储能装置供电电路的电路原理图；
图4为本发明实施例中驱动装置温度监测电路的电路原理图；
图5为本发明实施例中驱动装置在工作中的扭矩检测电路的电路原理图；
图6为本发明实施例中控制装置电源工作的控制电路的电路原理图；
图7为本发明实施例中控制装置的控制电路的电路原理图；
图8为本发明实施例中显示屏的工作电路的电路原理图；
图9为本发明实施例中开关工作的控制电路的电路原理图；
图10为本发明实施例中驱动装置工作的控制电路的电路原理图；
其中：1-壳体；2-储能装置；3-控制装置；31-显示屏；32-开关；4-检测装置；41-第一卡块；42-第二卡块；43-弹性体；44-感应器；5-驱动装置；51-电机；52-减速器；6-输出轴组件；61-批头；7-第一轴承；8-第二轴承。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-10所示，一种多功能精密数控电动螺丝批，包括壳体1、储能装置2、控制装置3、检测装置4、驱动装置5和输出轴组件6，储能装置2、控制装置3、检测装置4、驱动装置5、输出轴组件6均卡置于壳体1内部，驱动装置5的两端分别通过第一轴承7、第二轴承8与壳体1的内部卡接，输出轴组件6驱动装置5的输出端连接，检测装置4与驱动装置5的表面连接，检测装置4包括第一卡块41、第二卡块42、弹性体43和感应器44，感应器44设置于弹性体43，第一卡块41、第二卡块42分别与弹性体43的两端连接，第一卡块41与驱动装置5的表面卡接，第二卡块42卡置于壳体1的内壁，储能装置2、感应器44、驱动装置5均与控制装置3电连接。在实际应用中，检测装置4优先设置在驱动装置5的后端，基于这种结构设计，检测装置4不必为了避让输出轴组件6而不得不设计成同轴的空心体，而是可以方便地缩小，检测装置4中的弹性体43可以设计成处于扭转中轴线的一个狭长扁片，根据材料力学扭转刚度相关知识，扁平的弹性体43扭转刚度显著小于筒状弹性体43，从而其表面上粘贴的应变片将获得更大的变形量，输出更显著的差分信号，实现更精确的扭矩测量；同时，试验表明：宽度10.0毫米，厚度2.0毫米，热处理硬度HRC40度的弹簧钢片，两面各贴一片华兰海BF1000-3HA-E半桥应变片（感应器44中的一种），电桥电压2.5V时，在400Ncm的扭矩作用下，差分信号输出幅度为10.6mV。而同样的应变片，贴在与专利CN103934673B图示尺寸相宜的前置扭矩检测单元上，例如外径14.0毫米，0.5毫米壁厚的钢管件外侧，同样的扭矩只产生了1.1mV的差分信号(容易被环境信号干扰)，这个结果与扭转刚度理论是吻合的，因此本申请中的技术方案检测精度更高；同时本申请中的驱动装置5的支撑结构，有别于专利CN103934673B的悬臂支撑，本申请中将整个驱动装置5用双轴承支撑，可靠地径向卡置在壳体1内、防止了冲击的工作环境下驱动装置5对壳体1的敲击和粗糙接触引起的测量误差，同时可让扭矩充分地作用在弹性体43上，提高了测量的精度；第一轴承7、第二轴承8优选为深沟球轴承，这种结构设计使得驱动装置5圆周可转动、轴向可滑动地卡置在壳体1内；第一卡块41、第二卡块42上开孔或开槽，用于电机51线缆或感应器44连接线分别走线，降低干扰；控制装置3兼具依照目标力矩值拆卸或拧紧、圈数监控、电机51锁定、力矩显示、电流监控、温度监控、充电控制、工况数据记录等程序功能，控制装置3还设置有LED、蜂鸣器、振动器等等，其中LED用于输出轴组件6的工作照明和视觉上的反馈，蜂鸣器在使用中可提供听觉上的反馈，振动器在使用中可提供触觉上的反馈；在工作中，将输出轴组件6与需要拧动的螺丝配合；接着通过控制装置3控制驱动装置5启动工作；驱动装置5的输出端转动，带动输出轴组件6转动；输出轴组件6带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件6传递到驱动装置5；驱动装置5在反作用阻力的作用下沿着第一轴承7、第二轴承8发生周转；与驱动装置5的表面卡接的第一卡块41被带动发生同步周转；与第一卡块41连接的弹性体43被第一卡块41带动发生扭转；设置在弹性体43上的感应器44实时监测到弹性体43的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置3；控制装置3对信息进行处理，并根据处理的结果实时地对驱动装置5的工作状态进行调控，避免扭矩超限，使得螺丝批在工作中更加稳定；同时控制装置3对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏上显示出来，便于对螺丝批的工作状态进行实时地监控；该螺丝批能够动态监测螺丝批的扭矩，并对螺丝批的工作进行动态调节，避免扭矩超限；同时实现了微小扭矩的精密测量，检测精度高，且结构简单，方便携带，工作稳定强，使用寿命长。
优选地， 为实现数显扭矩手动螺丝批和便携式扭矩检测仪的功能，电机为带内部刹车结构的无刷电机。除此之外， 还可以是能达到同样效果的其它机构，例如电磁刹车装置，止转销等能够阻止传功链的转动部件的即可。
优选的，感应器44为应变片、光栅尺、磁栅尺、高灵敏度电感式位移探头、高灵敏度电容式位移探头或高灵敏度压电片。在本申请中感应器44优选为应变片；在实际应用中，弹性体43的正反两面分别贴有一片半桥应变片，应变片与控制装置3电性连接；在工作中，应变片所产生的差分信号的幅度最佳值在正负5mV至正负15mV之间，这样不但具有比较高的信噪比，还留有一定的安全余量，用于处理过载等实际情况。
优选的，储能装置2为镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池。除此之外，储能装置2还可以是能够达到相同效果的其它电池，根据实际情况可以灵活地设置。
优选的，控制装置3为单片机或PLC。除此之外，控制装置3还可以是能够达到相同效果的其它设备，根据实际情况可以灵活地设置。
优选的，控制装置3设置有显示屏31和开关32，显示屏31、开关32均贯穿壳体1，显示屏31、开关32均与控制装置3电连接。开关32用于控制螺丝批的工作的状态，显示屏31用于显示螺丝批的工作状态和相关参数，这种结构设计便于对螺丝批的工作进行实时地监控。
优选的，开关32为按键开关或光电开关。本申请优选地选用光电式开关与控制装置3电连接，这种结构设计有利于避免触点氧化，并提高灵敏度。
优选的，驱动装置5包括电机51和减速器52，输出轴组件6通过减速器52与电机51的输出端连接。本申请中电机51优选为无刷电机，减速器52优选为行星减速器，这种结构设计能够增加工作的稳定性。
优选的，壳体的后端设置有插头或插座。这种结构设计有利于对螺丝批进行充电，或对螺丝批进行通讯控制。
优选的，输出轴组件6的一端设置有批头61。这种结构设计有利于拧动螺丝。
优先的，本发明中提供了储能装置2供电电路、驱动装置5温度监测电路、驱动装置5在工作中的扭矩检测电路、控制装置3电源工作的控制电路、控制装置3的控制电路、显示屏31的工作电路、开关32工作的控制电路和驱动装置5工作的控制电路。
本发明的工作原理是：在实际应用中，检测装置4优先设置在驱动装置5的后端，基于这种结构设计，检测装置4不必为了避让输出轴组件6而不得不设计成同轴的空心体，而是可以方便地缩小，检测装置4中的弹性体43可以设计成处于扭转中轴线的一个狭长扁片，根据材料力学扭转刚度相关知识，扁平的弹性体43扭转刚度显著小于筒状弹性体43，从而其表面上粘贴的应变片将获得更大的变形量，输出更显著的差分信号，实现更精确的扭矩测量；同时，试验表明：宽度10.0毫米，厚度2.0毫米，热处理硬度HRC40度的弹簧钢片，两面各贴一片华兰海BF1000-3HA-E半桥应变片（感应器44中的一种），电桥电压2.5V时，在400Ncm的扭矩作用下，差分信号输出幅度为10.6mV。而同样的应变片，贴在与专利CN103934673B图示尺寸相宜的前置扭矩检测单元上，例如外径14.0毫米，0.5毫米壁厚的钢管件外侧，同样的扭矩只产生了1.1mV的差分信号(容易被环境信号干扰)，这个结果与扭转刚度理论是吻合的，因此本申请中的技术方案检测精度更高；同时本申请中的驱动装置5的支撑结构，有别于专利CN103934673B的悬臂支撑，本申请中将整个驱动装置5用双轴承支撑，可靠地径向卡置在壳体1内、防止了冲击的工作环境下驱动装置5对壳体1的敲击和粗糙接触引起的测量误差，同时可让扭矩充分地作用在弹性体43上，提高了测量的精度；第一轴承7、第二轴承8优选为深沟球轴承，这种结构设计使得驱动装置5圆周可转动、轴向可滑动地卡置在壳体1内；第一卡块41、第二卡块42上开孔或开槽，用于电机51线缆或感应器44连接线分别走线，降低干扰；控制装置3兼具依照目标力矩值拆卸或拧紧、圈数监控、电机51锁定、力矩显示、电流监控、温度监控、充电控制、工况数据记录等程序功能，控制装置3还设置有LED、蜂鸣器、振动器等等，其中LED用于输出轴组件6的工作照明和视觉上的反馈，蜂鸣器在使用中可提供听觉上的反馈，振动器在使用中可提供触觉上的反馈；在工作中，将输出轴组件6与需要拧动的螺丝配合；接着通过控制装置3控制驱动装置5启动工作；驱动装置5的输出端转动，带动输出轴组件6转动；输出轴组件6带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件6传递到驱动装置5；驱动装置5在反作用阻力的作用下沿着第一轴承7、第二轴承8发生周转；与驱动装置5的表面卡接的第一卡块41被带动发生同步周转；与第一卡块41连接的弹性体43被第一卡块41带动发生扭转；设置在弹性体43上的感应器44实时监测到弹性体43的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置3；控制装置3对信息进行处理，并根据处理的结果实时地对驱动装置5的工作状态进行调控，避免扭矩超限，使得螺丝批在工作中更加稳定；同时控制装置3对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏上显示出来，便于对螺丝批的工作状态进行实时地监控；该螺丝批能够动态监测螺丝批的扭矩，并对螺丝批的工作进行动态调节，避免扭矩超限；同时实现了微小扭矩的精密测量，检测精度高，且结构简单，方便携带，工作稳定强，使用寿命长。
实施例2
如图1-10所示，一种实施例1多功能精密数控电动螺丝批的使用方法，包括两个功能，其中功能一的使用方法包括如下步骤：
S1、将输出轴组件6与需要拧动的螺丝配合；
S2、通过控制装置3控制驱动装置5启动工作；
S3、驱动装置5的输出端转动，带动输出轴组件6转动；
S4、输出轴组件6带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件6传递到驱动装置5；
S5、驱动装置5在反作用阻力的作用下沿着第一轴承7、第二轴承8发生周转；
S6、与驱动装置5的表面卡接的第一卡块41被带动发生同步周转；
S7、与第一卡块41连接的弹性体43被第一卡块41带动发生扭转；在实际应用中，检测装置4中的弹性体43可以设计成处于扭转中轴线的一个狭长扁片，根据材料力学扭转刚度相关知识，扁平的弹性体43扭转刚度显著小于筒状弹性体43，从而其表面上粘贴的应变片将获得更大的变形量，输出更显著的差分信号，实现更精确的扭矩测量；同时，试验表明：宽度10.0毫米，厚度2.0毫米，热处理硬度HRC40度的弹簧钢片，两面各贴一片华兰海BF1000-3HA-E半桥应变片（感应器44中的一种），电桥电压2.5V时，在400Ncm的扭矩作用下，差分信号输出幅度为10.6mV。而同样的应变片，贴在与专利CN103934673B图示尺寸相宜的前置扭矩检测单元上，例如外径14.0毫米，0.5毫米壁厚的钢管件外侧，同样的扭矩只产生了1.1mV的差分信号(容易被环境信号干扰)，这个结果与扭转刚度理论是吻合的，因此本申请中的技术方案检测精度更高；
S8、设置在弹性体43上的感应器44实时监测到弹性体43的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置3；在实际应用中，感应器44优选为半桥应变片，应变片与控制装置3电性连接；在工作中，应变片所产生的差分信号的幅度最佳值在正负5mV至正负15mV之间，这样不但具有比较高的信噪比，还留有一定的安全余量，用于处理过载等实际情况。
S9、控制装置3对信息进行处理，并根据处理的结果实时地对驱动装置5的工作状态进行调控，避免扭矩超限，使得螺丝批在工作中更加稳定；
S10、控制装置3对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏31上显示出来，便于对螺丝批的工作状态进行实时地监控；
其中，步骤S9和步骤S10同时执行；
功能二的使用方法包括如下步骤：
T1、通过控制装置3控制驱动装置5启动工作；
T2、驱动装置5的输出端处于停转状态，与驱动装置5的输出端连接的输出轴组件6被带动处于停转状态；
T3、将输出轴组件6与需要拧动的螺丝配合；
T4、通过手部转动壳体1带动输出轴组件6转动；
T5、输出轴组件6带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件6传递到驱动装置5；
T6、驱动装置5在反作用阻力的作用下沿着第一轴承7、第二轴承8发生周转；
T7、与驱动装置5的表面卡接的第一卡块41被带动发生同步周转；
T8、与第一卡块41连接的弹性体43被第一卡块41带动发生扭转；
T9、设置在弹性体43上的感应器44实时监测到弹性体43的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置3；
T10、控制装置3对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏31上显示出来，起到了数显手动扭矩螺丝批或便携式扭矩检测仪的功能。在实际应用中，还可以机械地将驱动装置5的转动锁死后，再通过手部转动壳体1对螺丝的扭矩进行测量；根据实际情况可以灵活地设置。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：包括壳体(1)、储能装置(2)、控制装置(3)、检测装置(4)、驱动装置(5)和输出轴组件(6)，所述储能装置(2)、所述控制装置(3)、所述检测装置(4)、所述驱动装置(5)、所述输出轴组件(6)均卡置于所述壳体(1)内部，所述驱动装置(5)的两端分别通过第一轴承(7)、第二轴承(8)与所述壳体(1)的内部卡接，所述输出轴组件(6)与所述驱动装置(5)的输出端连接，所述检测装置（4）设置在驱动装置（5）的后端，所述检测装置(4)包括第一卡块(41)、第二卡块(42)、弹性体(43)和感应器(44)，所述感应器(44)设置于所述弹性体(43)，所述第一卡块(41)、所述第二卡块(42)分别与所述弹性体(43)的两端连接，所述弹性体（43）设计成处于扭转中轴线的一个狭长扁片，所述第一卡块(41)与所述驱动装置(5)的表面卡接，所述第二卡块(42)卡置于所述壳体(1)的内壁，所述储能装置(2)、所述感应器(44)、所述驱动装置(5)均与所述控制装置(3)电连接。
2.如权利要求1所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述感应器(44)为应变片、光栅尺、磁栅尺、高灵敏度电感式位移探头、高灵敏度电容式位移探头或高灵敏度压电片。
3.如权利要求1所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述储能装置(2)为镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池。
4.如权利要求1所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述控制装置(3)为单片机或PLC。
5.如权利要求1所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述控制装置(3)设置有显示屏(31)和开关(32)，所述显示屏(31)、所述开关(32)均贯穿所述壳体(1)，所述显示屏(31)、所述开关(32)均与所述控制装置(3)电连接。
6.如权利要求5所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述开关(32)为按键开关或光电开关。
7.如权利要求1所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述驱动装置(5)包括电机(51)和减速器(52)，所述输出轴组件(6)通过所述减速器(52)与所述电机(51)的输出端连接。
8.如权利要求1所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述壳体(1)的后端设置有插头或插座；所述输出轴组件(6)的一端设置有批头(61)。
9.如权利要求1所述的多功能精密数控电动螺丝批，其特征在于：所述控制装置(3)还设置有LED、蜂鸣器和振动器，所述LED、所述蜂鸣器和所述振动器均与所述控制装置(3)电连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种多功能精密数控电动螺丝批的使用方法，其特征在于，包括两个功能，其中功能一的使用方法包括如下步骤：
S1、将输出轴组件(6)与需要拧动的螺丝配合；
S2、通过控制装置(3)控制驱动装置(5)启动工作；
S3、驱动装置(5)的输出端转动，带动输出轴组件(6)转动；
S4、输出轴组件(6)带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件(6)传递到驱动装置(5)；
S5、驱动装置(5)在反作用阻力的作用下沿着第一轴承(7)、第二轴承(8)发生周转；
S6、与驱动装置(5)的表面卡接的第一卡块(41)被带动发生同步周转；
S7、与第一卡块(41)连接的弹性体(43)被第一卡块(41)带动发生扭转；
S8、设置在弹性体(43)上的感应器(44)实时监测到弹性体(43)的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置(3)；
S9、控制装置(3)对信息进行处理，并根据处理的结果实时地对驱动装置(5)的工作状态进行调控，避免扭矩超限，使得螺丝批在工作中更加稳定；
S10、控制装置(3)对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏(31)上显示出来，便于对螺丝批的工作状态进行实时地监控；
其中，步骤S9和步骤S10同时执行；
功能二的使用方法包括如下步骤：
T1、通过控制装置(3)控制驱动装置(5)启动工作；
T2、驱动装置(5)的输出端处于停转状态，与驱动装置(5)的输出端连接的输出轴组件(6)被带动处于停转状态；
T3、将输出轴组件(6)与需要拧动的螺丝配合；
T4、通过手部转动壳体(1)带动输出轴组件(6)转动；
T5、输出轴组件(6)带动螺丝转动时，受到来自螺丝的反作用阻力，这个反作用阻力通过输出轴组件(6)传递到驱动装置(5)；
T6、驱动装置(5)在反作用阻力的作用下沿着第一轴承(7)、第二轴承(8)发生周转；
T7、与驱动装置(5)的表面卡接的第一卡块(41)被带动发生同步周转；
T8、与第一卡块(41)连接的弹性体(43)被第一卡块(41)带动发生扭转；
T9、设置在弹性体(43)上的感应器(44)实时监测到弹性体(43)的扭转量，并将监测到的信息实时地传递到控制装置(3)；
T10、控制装置(3)对信息进行处理，得出实时的输出扭矩，并将输出扭矩实时地在显示屏(31)上显示出来，起到了数显手动扭矩螺丝批或便携式扭矩检测仪的功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20231019 Address after: Room 201, Building 2, No. 86 Qingxi Dongfeng Road, Qingxi Town, Dongguan City, Guangdong Province, 523000 Applicant after: Guangdong Xiyu Technology Co.,Ltd. Address before: 464200 Daixi Group, Longquan Village, Dongpu Township, Luoshan County, Xinyang City, Henan Province Applicant before: Hu Wei Applicant before: Pan Ming |
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| GR01 | Patent grant | ||
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