CN112268645A - 一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业风批扭矩监测领域，具体的是一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置及其使用方法。监测装置包括燕尾槽底板、待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元，待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元从左至右依次安装在燕尾槽底板上。其中，待测风批紧固单元与扭矩传递单元相连接，并通过扭矩传递单元将待测风批的扭矩传递至扭矩测量单元，扭矩测量单元实时监测待测风批扭矩，驱动单元增加装置旋转自由度。本发明能测量各种尺寸的直立方头型风批的动态扭矩，并绘制和打印实时风批扭矩输出曲线，可以为定扭矩风批出厂进行质量评估，以及对风批气源是否稳定输入做出评价。

Description

一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及工业风批扭矩监测领域，具体的是一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置及其使用方法。

背景技术

风批又称为气动螺丝刀，已成为现在集成化以及智能化工厂生产的必备工具。如飞机发动机等重要零部件生产领域中，为了满足现代生产工艺的需求，对螺栓的固定要求越来越严，不仅要防止螺栓没有拧紧，同时还要防止螺栓拧的过紧，进而防止损坏螺栓或者防止发生断裂。在很多领域中，定扭矩的风批的使用越加广泛，定扭矩风批出厂质量评估也越来越重要。

目前现有专利也提出了一些解决方案，如中国专利ZL201821603881.6公开了一种拧紧枪扭矩标定机，包括工作台、滑杆、挡杆、扭矩传感器、拧紧枪，工作台上安装扭矩传感器和滑杆，挡杆的下端穿过滑杆，且可在滑杆上移动，拧紧枪与扭矩传感器是可拆卸式的连接。如中国专利ZL201711263270.1公开了气动扳手检测装置及气动扳手检测方法，包括机架、转速检测机构、扭矩检测机构、耗气量检测机构。以及中国专利ZL201910476749.6公开了一种智能扳手控制系统，包括动力源、扭矩控制器，动力扳手，扭矩测量反馈套筒。这些专利分别可以实现多个工位不同拧紧枪扭矩的标定，可以检测气动扳手出厂时的扭矩大小或者测量扳手扭矩进行反馈，但这些都只是实现拧紧瞬间扭矩的测定，不可以解决风批扭矩变化全过程监测等问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置及其使用方法，增加旋转自由度，能实现风批扭矩输出的全过程监测，并绘制和打印扭矩变化曲线等功能，对风批的出厂或者在工厂使用中对其进行质量评价，可以克服现有技术的缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，包括燕尾槽底板、待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元，所述待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元从左至右依次安装在燕尾槽底板上；

所述待测风批紧固单元与扭矩传递单元相连接，并通过扭矩传递单元将待测风批的扭矩传递至扭矩测量单元，扭矩测量单元实时监测待测风批扭矩，驱动单元增加装置旋转自由度。

进一步地，所述待测风批紧固单元包括待测风批、气滑环、气滑环固定支架、三爪卡盘、连接套筒、第五轴承、第三轴承座、第一齿轮和套环，待测风批的进气端通过气管与气滑环输出端相连接，气滑环通过螺栓与气滑环固定支架相连接，气滑环固定支架通过螺栓固定安装在燕尾槽底板上，三爪卡盘的一端卡设在待测风批的外壳上，三爪卡盘的另一端通过螺栓与连接套筒相连，连接套筒通过螺栓固定在第一齿轮上，且连接套筒外层装有第五轴承，第五轴承通过第三轴承座连接在燕尾槽底板上，套环套在气滑环的开关上。

进一步地，所述扭矩传递单元包括第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、第一轴承座、第二轴承座、第一传动轴、第二传动轴、十字联轴器，第一轴承和第二轴承安装在第一轴承座上，第三轴承和第四轴承安装在第二轴承座上，第二齿轮通过平键与第二传动轴连接，第二齿轮与第一齿轮相啮合，第一齿轮套在第一传动轴上，第四齿轮通过平键与第一传动轴相连，第一传动轴的一端设有方形连接槽，第一传动轴通过方形连接槽与待测风批相连接，第一轴承座和第二轴承座通过螺栓固定在燕尾槽底板上。

进一步地，所述扭矩测量单元包括动态扭矩传感器、信号采集箱、工控机、显示屏、打印机、电气控制柜，动态扭矩传感器通过导线与信号采集箱电性连接，信号采集箱通过导线与工控机电性连接，信号采集箱通过螺栓固定在电气控制柜上，工控机通过数据线与显示屏电性连接，工控机通过螺栓固定在电气控制柜上，打印机通过数据线与工控机相连，打印机放置在电气控制柜上，显示屏通过螺栓固定在电气控制柜上。

进一步地，所述驱动单元包括三相异步电动机，电机变频器，三相异步电动机通过电线与电机变频器相连接，电机变频器通过螺栓固定在电气控制柜上，电机变频器且通过电线连接在220V交流电源上。

进一步地，所述第三齿轮通过平键与三相异步电动机输出轴和动态扭矩传感器一端相连，第三齿轮与第四齿轮啮合，第二传动轴通过十字联轴器与动态扭矩传感器另一端相连。

一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置的使用方法，包括以下步骤：

一、固定和接通待测风批，在气源关闭的状态下，将气滑环输出端通过气管与待测风批进气端连接，待测风批方形连接头插入到第一传动轴方形连接槽端，拧紧三爪卡盘紧定螺丝，将待测风批外壳通过三爪卡盘和连接套筒与第一齿轮相连接，拧紧待测风批的开关压片上的套环，使待测风批处于接通状态，拧紧气滑环固定支架螺栓，将气滑环固定在燕尾槽底板上；

二、接通电气控制柜电源，通过控制电机变频器使得三相异步电动机开始转动，通过动态扭矩传感器和信号采集箱实时测量系统扭矩；

三、接通气滑环气源，使得待测风批开始运转，待测风批输出端通过方形连接槽使得第一传动轴转动，第一传动轴通过平键将扭力传递给第四齿轮，第四齿轮与第三齿轮啮合，第三齿轮通过平键将扭力传递到动态扭矩传感器一端，待测风批的外壳通过三爪卡盘和连接套筒将扭力传递给第一齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合，第二齿轮通过平键将扭力传递到动态扭矩传感器另一端，观测在显示屏上风批扭矩输出曲线图；

四、当扭矩输出曲线达到最高值且稳定不变时，断开气滑环气源，关闭电气控制柜电源，停止动态扭矩传感器的测量，停止三相异步电动机的运转，打印风批扭矩输出曲线图；

五、拧松待测风批开关压片上的套环，将气滑环与待测风批断开，将气滑环外移，拧松三爪卡盘紧定螺丝，拔出待测风批，结束测量，准备下一个风批的测量。

本发明的有益效果：

与现有的技术相比，本发明增加了一个旋转自由度，待测风批持续旋转，可以实现扭矩的实时监测，可以为各种尺寸的直立方头型风批提供扭矩测量，可以为风批气源是否平稳的输入和风批的标定扭矩是否达到标定值进行监测，为定扭矩风批出厂进行质量评估。

同时，本发明还具有结构紧凑，功率封闭功耗低，工作稳定可靠，设备成本低和操作简单等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明待测风批与第一传动轴连接结构示意图；

图3为本发明连接套筒与第一齿轮连接的结构示意图；

图4为本发明第一轴承座结构示意图；

图5为本发明第二轴承座结构示意图。

其中，图中标号如下：

11、待测风批，12、气滑环，13、气滑环固定支架，14、三爪卡盘，15、连接套筒，16、第五轴承，17、第三轴承座，18、第一齿轮，19、燕尾槽底板，110、套环，21、动态扭矩传感器，22、信号采集箱，23、工控机，24、显示屏，25、打印机，26、电气控制柜，31、三相异步电动机，32、电机变频器，41、第二齿轮，42、第三齿轮，43、第四齿轮，44、第一轴承，45、第二轴承，46、第三轴承，47、第四轴承，48、第一轴承座，49、第二轴承座，410、第一传动轴，411、第二传动轴，412、十字联轴器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。

一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，包括燕尾槽底板19、待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元，待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元从左至右依次安装在燕尾槽底板19上，待测风批紧固单元与扭矩传递单元相连接，并通过扭矩传递单元将待测风批的扭矩传递至扭矩测量单元，扭矩测量单元实时监测待测风批扭矩，驱动单元增加装置旋转自由度。

如图1和3所示，待测风批紧固单元包括待测风批11、气滑环12、气滑环固定支架13、三爪卡盘14、连接套筒15、第五轴承16、第三轴承座17、第一齿轮18和套环110，待测风批11的进气端通过气管与气滑环12输出端相连接，气滑环12通过螺栓与气滑环固定支架13相连接，气滑环固定支架13通过螺栓固定安装在燕尾槽底板19上。三爪卡盘14的一端卡设在待测风批11的外壳上，三爪卡盘14的另一端通过螺栓与连接套筒15相连，连接套筒15通过螺栓固定在第一齿轮18上，且连接套筒15外层装有第五轴承16，第五轴承16通过第三轴承座17连接在燕尾槽底板19上，套环110套在气滑环12的开关上。

如图1-5所示，扭矩传递单元包括第二齿轮41、第三齿轮42、第四齿轮43、第一轴承44、第二轴承45、第三轴承46、第四轴承47、第一轴承座48、第二轴承座49、第一传动轴410、第二传动轴411、十字联轴器412，第一轴承44和第二轴承45安装在第一轴承座48上，第三轴承46和第四轴承47安装在第二轴承座49上，第二齿轮41通过平键与第二传动轴411连接，第二齿轮41与第一齿轮18相啮合，第一齿轮18套在第一传动轴410上。第四齿轮43通过平键与第一传动轴410相连，第一传动轴410的一端设有方形连接槽，第一传动轴410通过方形连接槽与待测风批11相连接，第一轴承座48和第二轴承座49通过螺栓固定在燕尾槽底板19上。

扭矩测量单元包括动态扭矩传感器21、信号采集箱22、工控机23、显示屏24、打印机25、电气控制柜26，动态扭矩传感器21通过导线与信号采集箱22电性连接，信号采集箱22通过导线与工控机23电性连接，信号采集箱22通过螺栓固定在电气控制柜26上，工控机23通过数据线与显示屏24电性连接，工控机23通过螺栓固定在电气控制柜26上，打印机25通过数据线与工控机23相连，打印机25放置在电气控制柜26上，显示屏24通过螺栓固定在电气控制柜26上。

驱动单元包括三相异步电动机31，电机变频器32，三相异步电动机31通过电线与电机变频器32相连接，电机变频器32通过螺栓固定在电气控制柜26上，电机变频器32且通过电线连接在220V交流电源上。

第三齿轮42通过平键与三相异步电动机31输出轴和动态扭矩传感器21一端相连，第三齿轮42与第四齿轮43啮合，第二传动轴411通过十字联轴器412与动态扭矩传感器21另一端相连。

一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置的使用方法，包括以下步骤：

一、固定和接通待测风批11，在气源关闭的状态下，将气滑环12输出端通过气管与待测风批11进气端连接，待测风批11方形连接头插入到第一传动轴410方形连接槽端，拧紧三爪卡盘14紧定螺丝，将待测风批11外壳通过三爪卡盘14和连接套筒15与第一齿轮18相连接，拧紧待测风批11的开关压片上的套环110，使待测风批11处于接通状态，拧紧气滑环固定支架13螺栓，将气滑环12固定在燕尾槽底板19上；

二、接通电气控制柜26电源，通过控制电机变频器32使得三相异步电动机31开始转动，通过动态扭矩传感器21和信号采集箱22实时测量系统扭矩；

三、接通气滑环12气源，使得待测风批11开始运转，待测风批11输出端通过方形连接槽使得第一传动轴410转动，第一传动轴410通过平键将扭力传递给第四齿轮43，第四齿轮43与第三齿轮42啮合，第三齿轮42通过平键将扭力传递到动态扭矩传感器21一端，待测风批11的外壳通过三爪卡盘14和连接套筒15将扭力传递给第一齿轮18，第一齿轮18和第二齿轮41啮合，第二齿轮41通过平键将扭力传递到动态扭矩传感器21另一端，观测在显示屏24上风批扭矩输出曲线图；

四、当扭矩输出曲线达到最高值且稳定不变时，断开气滑环12气源，关闭电气控制柜26电源，停止动态扭矩传感器21的测量，停止三相异步电动机31的运转，打印风批扭矩输出曲线图；

五、拧松待测风批11开关压片上的套环110，将气滑环12与待测风批11断开，将气滑环12外移，拧松三爪卡盘14紧定螺丝，拔出待测风批11，结束测量，准备下一个风批的测量。

在使用时，根据实际风批尺寸大小的需要，通过移动燕尾槽底板19上的气滑环固定支架13确定待测风批11所需要的长度，通过调节三爪卡盘14上的紧定螺丝来固定待测风批11。通过电机变频器32控制三相异步电机31来给整个装置提供动力，通过第一传动轴410、第四齿轮43和第三齿轮42将风批的扭力无损失传递到动态扭矩传感器21的一端，通过三爪卡盘14、连接套筒15、第一齿轮18、第二齿轮41、第二传动轴411和十字联轴器412将待测风批11外壳的扭力传递到动态扭矩传感器21的另一端。通过信号采集箱22采集动态扭矩传感器21的数据。通过工控机23处理信号采集箱22的数据，在显示屏24上显示风批扭矩输出曲线，并通过打印机25打印出风批扭矩输出曲线，为风批气源是否平稳的输入和风批的标定扭矩是否达到标定值进行监测，为定扭矩风批的出厂进行质量评估。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，其特征在于，包括燕尾槽底板(19)、待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元，所述待测风批紧固单元、扭矩传递单元、扭矩测量单元和驱动单元从左至右依次安装在燕尾槽底板(19)上；

所述待测风批紧固单元与扭矩传递单元相连接，并通过扭矩传递单元将待测风批的扭矩传递至扭矩测量单元，扭矩测量单元实时监测待测风批扭矩，驱动单元增加装置旋转自由度。

2.根据权利要求1所述的一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，其特征在于，所述待测风批紧固单元包括待测风批(11)、气滑环(12)、气滑环固定支架(13)、三爪卡盘(14)、连接套筒(15)、第五轴承(16)、第三轴承座(17)、第一齿轮(18)和套环(110)，待测风批(11)的进气端通过气管与气滑环(12)输出端相连接，气滑环(12)通过螺栓与气滑环固定支架(13)相连接，气滑环固定支架(13)通过螺栓固定安装在燕尾槽底板(19)上，三爪卡盘(14)的一端卡设在待测风批(11)的外壳上，三爪卡盘(14)的另一端通过螺栓与连接套筒(15)相连，连接套筒(15)通过螺栓固定在第一齿轮(18)上，且连接套筒(15)外层装有第五轴承(16)，第五轴承(16)通过第三轴承座(17)连接在燕尾槽底板(19)上，套环(110)套在气滑环(12)的开关上。

3.根据权利要求1所述的一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，其特征在于，所述扭矩传递单元包括第二齿轮(41)、第三齿轮(42)、第四齿轮(43)、第一轴承(44)、第二轴承(45)、第三轴承(46)、第四轴承(47)、第一轴承座(48)、第二轴承座(49)、第一传动轴(410)、第二传动轴(411)、十字联轴器(412)，第一轴承(44)和第二轴承(45)安装在第一轴承座(48)上，第三轴承(46)和第四轴承(47)安装在第二轴承座(49)上，第二齿轮(41)通过平键与第二传动轴(411)连接，第二齿轮(41)与第一齿轮(18)相啮合，第一齿轮(18)套在第一传动轴(410)上，第四齿轮(43)通过平键与第一传动轴(410)相连，第一传动轴(410)的一端设有方形连接槽，第一传动轴(410)通过方形连接槽与待测风批(11)相连接，第一轴承座(48)和第二轴承座(49)通过螺栓固定在燕尾槽底板(19)上。

4.根据权利要求1所述的一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，其特征在于，所述扭矩测量单元包括动态扭矩传感器(21)、信号采集箱(22)、工控机(23)、显示屏(24)、打印机(25)、电气控制柜(26)，动态扭矩传感器(21)通过导线与信号采集箱(22)电性连接，信号采集箱(22)通过导线与工控机(23)电性连接，信号采集箱(22)通过螺栓固定在电气控制柜(26)上，工控机(23)通过数据线与显示屏(24)电性连接，工控机(23)通过螺栓固定在电气控制柜(26)上，打印机(25)通过数据线与工控机(23)相连，打印机(25)放置在电气控制柜(26)上，显示屏(24)通过螺栓固定在电气控制柜(26)上。

5.根据权利要求3所述的一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，其特征在于，所述驱动单元包括三相异步电动机(31)和电机变频器(32)，三相异步电动机(31)通过电线与电机变频器(32)相连接，电机变频器(32)通过螺栓固定在电气控制柜(26)上，电机变频器(32)且通过电线连接在220V交流电源上。

6.根据权利要求5所述的一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，其特征在于，所述第三齿轮(42)通过平键与三相异步电动机(31)输出轴和动态扭矩传感器(21)一端相连，第三齿轮(42)与第四齿轮(43)啮合，第二传动轴(411)通过十字联轴器(412)与动态扭矩传感器(21)另一端相连。

7.一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置的使用方法，包括如权利要求1-6任一项所述的一种机械功率封闭式风批动态扭矩监测装置，所述使用方法包括以下步骤：

一、固定和接通待测风批(11)，在气源关闭的状态下，将气滑环(12)输出端通过气管与待测风批(11)进气端连接，待测风批(11)方形连接头插入到第一传动轴(410)方形连接槽端，拧紧三爪卡盘(14)紧定螺丝，将待测风批(11)外壳通过三爪卡盘(14)和连接套筒(15)与第一齿轮(18)相连接，拧紧待测风批(11)的开关压片上的套环(110)，使待测风批(11)处于接通状态，拧紧气滑环固定支架(13)螺栓，将气滑环(12)固定在燕尾槽底板(19)上；

二、接通电气控制柜(26)电源，通过控制电机变频器(32)使得三相异步电动机(31)开始转动，通过动态扭矩传感器(21)和信号采集箱(22)实时测量系统扭矩；

三、接通气滑环(12)气源，使得待测风批(11)开始运转，待测风批(11)输出端通过方形连接槽使得第一传动轴(410)转动，第一传动轴(410)通过平键将扭力传递给第四齿轮(43)，第四齿轮(43)与第三齿轮(42)啮合，第三齿轮(42)通过平键将扭力传递到动态扭矩传感器(21)一端，待测风批(11)的外壳通过三爪卡盘(14)和连接套筒(15)将扭力传递给第一齿轮(18)，第一齿轮(18)和第二齿轮(41)啮合，第二齿轮(41)通过平键将扭力传递到动态扭矩传感器(21)另一端，观测在显示屏(24)上风批扭矩输出曲线图；

四、当扭矩输出曲线达到最高值且稳定不变时，断开气滑环(12)气源，关闭电气控制柜(26)电源，停止动态扭矩传感器(21)的测量，停止三相异步电动机(31)的运转，打印风批扭矩输出曲线图；

五、拧松待测风批(11)开关压片上的套环(110)，将气滑环(12)与待测风批(11)断开，将气滑环(12)外移，拧松三爪卡盘(14)紧定螺丝，拔出待测风批(11)，结束测量，准备下一个风批的测量。

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