CN113799035A - 一种扭力扳手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扭力扳手，包括相互连接的扳手杆和扳手头，所述扳手头上组装有套筒和印记涂打器，所述印记涂打器组装在所述扳手头的安装孔内，底部伸入到所述套筒贯通的空心腔内，并可沿所述套筒的轴线往复运动打印标记。本发明提供的一种扭力扳手，印记涂打器与扭力扳手综合成一体结构，实现螺栓施加预定的扭力后，采用同一设备自动进行印记涂打，省时省力，工作效率高。

Description

一种扭力扳手

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其是一种可进行印记打印的扭力扳手。

背景技术

在航空航天、轨道交通等领域，为保证螺栓不松脱，在螺栓预紧固后通常需要用扭力扳手施加精确的扭力值。但是仅通过观察螺栓表面紧固状态，并不能判断出螺栓预紧固后是否施加了扭力，给螺栓紧固质量检验带来困难，同时也容易出现因螺栓只进行预紧固而漏施加扭力，设备运行使用过程中，螺栓松脱的问题。

为解决上述问题，现有常规的作法是在预紧并施加了扭力的螺栓上做相应的标记，以确保出现螺栓出现漏施加扭力而导致的螺栓松脱的问题。但这种方法操作繁琐，需要携带额外的打标记的设备，费时费力，工作效率低下。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种扭力扳手，印记涂打器与扭力扳手综合成一体结构，实现螺栓施加预定的扭力后，采用同一设备自动进行印记涂打，省时省力，工作效率高。

为实现发明目的，本发明提供了一种扭力扳手，其技术方案是：

一种扭力扳手，包括相互连接的扳手杆和扳手头，所述扳手头上组装有套筒和印记涂打器，所述印记涂打器组装在所述扳手头的安装孔内，底部伸入到所述套筒贯通的空心腔内，并可沿所述套筒的轴线往复运动打印标记。

进一步的，所述扳手杆上设置有设定和显示扭力数据的显示控制器。

进一步的，所述扳手杆与扳手头插接连接。

进一步的，所述扳手头包括壳体，环状棘轮和换向装置安装在所述壳体内，所述套筒与所述环状棘轮组装固定。

进一步的，所述印记涂打器包括印体和驱动所述印体沿所述套筒的轴线往复运动的驱动器。

进一步的，所述驱动器包括相互连接的推式电磁铁和复位件，所述印体与所述推式电磁铁的末端可拆卸式固定。

进一步的，所述推式电磁铁包括外壳和位于所述外壳内的铁芯，所述外壳与所述扳手头的壳体连接。

进一步的，所述壳体和外壳之间设置限定所述印记涂打器相对所述扳手头只能沿轴线方向往复运动的限位结构。

进一步的，所述推式电磁铁通过导线与设置在所述扳手体上的显示控制器电连接，由所述显示控制器供电。

进一步的，圆环状耐磨环安装在所述驱动器的末端，打印时，所述驱动器驱动所述印体从所述耐磨环中伸出。

综上所述，本发明提供的一种扭力扳手，与现有技术相比，具有如下技术优势：

扭力扳手与印记涂打器为一体结构，整体结构简单对螺栓施加完成预定的扭力后，可自动在螺栓端部涂打特定标记，便于螺栓紧固状态检查，避免了螺栓因预紧后漏施加扭力导致出现松脱的风险；

可通过显示控制器可设定并显示扭力数据值，提供报警提示并控制印记涂打器的打印操作；

通过螺旋连接导线与显示控制器连接，由显示控制器向推式电磁铁供电，可通过显示控制器控制印记涂打器的自动打标操作，无需手动处理，操作简单易行；

设置耐磨环，常态下，印体停置在耐磨环内，防止螺栓头直接与印体接触，损伤印体，提高印体的使用寿命。

附图说明：

图1：本发明一种扭力扳手整体结构示意图；

图2：本发明一种扭力扳手中扳手头整体结构示意图；

图3：本发明一种扭力扳手中扳手头分体结构示意图；

图4：本发明一种扭力扳手中印记涂打器整体结构示意图；

图5：本发明一种扭力扳手中印记涂打器分体结构示意图；

图6：本发明一种扭力扳手中印记涂打器与扳手头组装示意图；

图7：本发明一种扭力扳手中扳手杆结构示意图；

图8：本发明一种扭力扳手中扳手头与扳手杆组装状态局部；

图9：本发明一种扭力扳手中显示控制器结构示意图；

图10：本发明一种扭力扳手中显示控制器结构组成示意图：

图11：本发明一种扭力扳手中套筒与环状棘轮组装示意图；

图12：本发明一种扭力扳手施加扭力状态示意图；

图13：本发明一种扭力扳手打印标记状态示意图；

图中：扳手头1，印记涂打器2，显示控制器3，扳手杆4，套筒5，壳体6，壳体盖板7，环状棘轮8，换向装置9，连接母插头10，螺旋连接导线11，推式电磁铁12，耐磨环13，印体14，弹簧15，控制单元16，供电单元17，扭力调节旋钮18，开关按键19，显示屏20，蜂鸣器21，传感器22，连接公插头23，螺栓25，螺栓26，连接件27。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明提供了一种扭力扳手，包括相互连接的扳手杆4和扳手头1，扳手头1上组装有套筒5和印记涂打器2，印记涂打器2组装在扳手头1的安装孔内，底部伸入到套向5贯通的空心腔内，并或沿套向5的轴线往复运动打印标记。

本发明提供的一种扭力扳手，如图1至图13所示，包括扳手头1和扳手杆4，扳手头1的后端与扳手杆4的前端连接，可一体成型或是采用常规的方式相互连接成一体结构，并可拆卸，根据要施加扭力的螺栓的尺寸，更换适用的扳手头4，本实施例的扳手头1采用插接的方式与扳手杆4相互连接，如图2和图3所示，扳手头的后端(图1所示方位，与扳手杆4连接的一端为后，后同)设置有矩形凸台，对应的，如图7和图8所示，在扳手杆4的前端(如图1和图8所示方位，与扳手头1连接的一端为前，后同)设置有矩形凹槽，矩形凸台插入到凹槽内，使扳手头1与扳手杆4可拆卸式插接连接成整体结构。

如图1至图3所示，扳手头1包括壳体6，壳体6的整体结构可为多种形式，在本实施例中，壳体6为一面开放的盒体结构，开口方向朝下(图1、图3所示方位),开口端通过壳体盖板7密封。如图3所示，换向装置10和环状棘轮9安装在壳体6与壳体盖板7围成的空间内，在壳体6内部设置固定座(图中未示出)，固定座与壳体6内壁一体成型或相互固定，换向装置10与固定座卡接或螺钉固定，固定座可采用任意结构，可实现本体与壳体6固定，并将换向装置10固定在壳体6内部即可，不做限制与要求，固定座与壳体6内壁的连接以及换向装置10与固定座的连接也可根据固定座的结构形态及具体情况做相应的调整。环状棘轮9包括套装的棘轮和与连接轴，连接轴的底部穿过壳体盖板7上的通孔后与套筒5可拆卸式固定连接，限定套筒5对螺栓施加单向扭力，棘轮与换向装置10相互啮合，通过换向装置10调整扭力施加方向。环状棘轮9及换向装置10采用常规技术手段，不做赘述。连接轴的底部穿过壳体盖板7后，与套筒5连接，如图1和图2所示，穿出壳体盖板7后的连接轴外壁为正多边形，套筒5的顶部具有相同的内角结构，套筒5与连接轴插接连接。在本实施例中，采用内角与连接轴的正多边形外壁的连接方式，而非采用两根圆管的插接连接，可在施加扭力时，防止套筒5与环状棘轮9之间产生滑动，也未采用螺纹连接的方式，防止在施加扭力作用时，使螺纹连接松动，或螺纹连接过紧，使螺纹失效滑丝。

如图6所示，印记涂打器2通过壳体盖板7、环状棘轮9和壳体6顶部的轴孔，组装到扳手头1上，壳体盖板7、壳体6及环状棘轮9的中心轴孔同轴，形成印记涂打器2在扳手头1上的安装孔。印记涂打器2包括印体14和驱动印体14动作的驱动器，常态下，印体14位于安装孔内部待施加扭力的螺栓的螺帽25的上方，需要进行标记时，驱动器驱动印体14向下(螺栓方向)运动，将印记标记在螺帽25上。在本实施例中，驱动器采用圆管式推式电磁铁12，包括外壳和铁芯，印体14固定在铁芯的末端，可方便的从铁芯上拆卸、更换，印体14下端面为特定的文字、图案或标识，印体14注油后可反复使用。通电时，铁芯推出，使印体14与螺帽25接触，断电时，在复位件的作用下收回复位，离开螺帽25。复位件可采用如图4至图6所示的弹簧15，铁芯伸出时，弹簧15被拉伸，断电后，弹簧15在反向弹力的作用下，带动铁芯、印体14回复原位。弹簧15套装在推式电磁铁12的外壳上，在外壳上设置限位凸台，弹簧15的下端面坐落在限位凸台顶面上，由限位凸台限定弹簧15在推式电磁铁12上的套装位置。

为限定印体14在推式电磁铁12的作用下只能沿扳手头1的轴线往复运动，在推式电磁铁12的外壳与扳手头1的壳体6之间设有限位结构，如图4和图5所示，在外壳上对称设有两道矩形缺口，缺口从外壳的顶部开始，直通到限位凸台处，在壳体6顶部的轴孔侧壁处对应设置矩形凸起，此矩形凸起插入到缺口中，并可沿缺口滑动，从而限定推式电磁铁12只能沿安装孔的轴向往复运动。在实际应用中，限位结构可采用其他结构形态，如，在壳休6内设置与外壳套装的导向套，限位凸台与导向套的内径相同或略小于导向套的内径，在导向套的内壁涂布润滑油，限位凸台沿导向套内壁顺滑往复升降运动；或在壳体6内或壳体盖板7上均衡设置多根导向柱，推式电磁铁12的顶部或限位凸台上对应设置导向孔，或导向孔与导向柱反向设置，导向柱插入导向孔内，从而限定推式电磁铁12只能沿扳手头1的轴向方向往复运动，不能转动，确保涂打的印记清晰，不会因印体14的转动而使印记模糊。

为进一步保护印体14，也为使印记的清晰，在本实施例中，如图4和图5所示，印记涂打器2还包括可保护印体14的耐磨环13，耐磨环13与推式电磁铁12的外壳下部套装固定，并通过限位凸台限定安装位置。在本实施例中，限位凸台起到双重限位作用，顶面对弹簧15起到限位、支撑作用，底面对耐磨环13起到安装限位作用。用一个部件同时对两个部件进行限位，结构简单，减小整体装置的体积和重量。如图5所示，限位凸台的下方外壳通过变径呈台阶状，耐磨环13套装在限位台阶下的大直径台阶的外壁上，铁芯从小直径台阶的底面穿出，印体14与铁芯的端部固定，印体14的最大直径小于耐磨环13的内径，常态下，印件14位于耐磨环13有中空部分内，涂打印记时，在铁芯驱动下伸出耐磨环13。

如图7所示，在扳手杆4的中部，设置有显示控制器3，显示扭力设定值和在施加的扭力的实时值，并可进行设定值的调整，直观观察对螺栓设加的扭力值的大小。如图9和图10所示，显示控制器3集成有控制单元16、供电单元17、扭力调节旋钮18、开关按键19、显示屏20和蜂鸣器21，扭力调节旋钮18与控制单元16相连，通过拧动扭力调节旋钮18，向控制单元16发送设定扭矩的目标值，或修改当前设定的扭矩目标值。控制单元16控制显示屏20显示当前设定的扭矩目标值，同时显示螺栓施加扭矩的过程中的实时数值，双项显示，确保扭力施加精确，对螺栓施额定扭力，防止扭力不到位，在后续的应用中产生脱落，或扭力过大，损伤螺栓。蜂鸣器21与控制单元16电连接，紧固螺栓过程中，当向螺栓施加的扭矩值达到设定的扭矩目标值时，控制单元16控制蜂鸣器21啸响提示。在本实施例中，由扭力传感器22对施加的扭力进行实时的扭矩值检测，传感器22与控制单元16电连接，如图7所示，传感器布置在扳手杆4前端的位置处，在螺栓紧固过程中，采集实时的扭矩值信号送入显示控制器3，进一步的，传感器22布置在扳手杆4前端的矩形凹槽内，组装有印记涂打器2的扳手头1插入到矩形凹槽内后，扳手头1的矩形凸台侧壁与传感器紧密贴合，充分实现扭矩力的检测。传感器22通过导线与显示控制器3联通，在扳手头1拧动螺栓时，在螺栓的反作用力作用下，扳手头1与扳手杆4挤压传感器22，传感器22产生电信号，并将电信号传送给显示控制器3，经显示控制器3的控制单元16处理成拧动螺栓时的实时扭矩值。

如图10所示，显示控制器3包括供电单元17，由开关控键19控制，向各用电器件供电，包括但不限于控制单元16、显示屏20、蜂鸣器21。推式电磁铁12可自带锂电池供电，设置在扳手头1的壳体6的内部空间内，并在扳手头1上对应设置按压或触摸式开关，控制锂电池向推式电磁铁12供电，实现印体14在螺帽25上涂打印记。在壳体6上设置与锂电池连接的USB接口，通过USB接口向锂电池充电，或根据印记涂打的清晰度，更换新的锂电池，采用更换锂电池方式时，可在壳体6上设置可抽拉结构，锂电池放置在可抽拉结构上，便于更换操作。在本实施例中，推式电磁铁12由显示控制器3的供电单元17供电，供电单元17可直接通过包有绝缘线的导向直接与推式电磁铁12连接，为进一步简化结构，并避免导线被损伤，提高扳手整体外观效果及使用便携，如图8所示，在扳手杆4前端的矩形凹槽的槽底处，设置连接公插头23，对应在扳手头1的后端的矩形凸台的底部设置连接母插头10，连接公插头23与显示控制器3电连接，连接导线设置在扳手杆4内部，不外露，可保护导线在存放或使用过程中不受外力损伤，并提高扳手的整体外观效果。扳手头1与扳手杆4插接组装过程中，使连接公插头23插入到扳手头1上的连接母插头10插接，连接母插头10与显示控制器3连通，在插接过程中，由矩形凹槽对扳手头1的插入位置和方向进行限位，确保插放方向和角度正确，使连接公插头23可直接、准确与连接母插头10插接连接，保护连接公插头23，避免其因插接角度或方向不准确而产生的折弯或其他损伤。连接母插头10通过导线与推式电磁铁12电连接，如图1至图6、图8、图11至图13所示，连接母插头10通过螺旋连接导线11与推式电磁铁12电连接，如图3所示，在壳体6顶部设置导线孔，螺旋连接导线11的一端穿过导线孔进入到壳体6内部，并与连接母插头10电连接，螺旋连接导线11的另一端位于壳体6的顶部，弯曲呈螺旋状态与推式电磁铁12顶部的磁帽电连接，磁帽底部中心处与铁芯连接，由螺旋连接导线11从显示控制器3处取电，为推式电磁铁12供电。在供电状态下，推式电磁铁12推动铁芯向下运动，磁帽压缩螺旋连接导线11。螺旋连接导线11在壳体6的顶部的部分呈螺旋状态，而非直线，防止在磁帽同步向下运动时，挤压线体，使线体的外绝缘皮损伤漏电，或无法供电，而且，螺旋连接导线11的螺旋部分，在一定程度上可以限定铁芯的运动距离，防止印体14与螺帽25产生硬接触，损伤印体14。

显示控制器3与印记涂打器2相连，紧固螺栓过程中，当向螺栓施加的扭矩值达到设定的扭矩目标值时，显示控制器3控制印记涂打器2动作，向螺栓涂打印记。供电单元17为所述扭力扳手的各个用电部件提供电力。开关按键19接通或断开供电单元17与各用电部件之间的电路。在本实施例中，由显示控制器3控制印记涂打器2的印记涂打操作，当控制单元16检测到传感器22传来的实时扭矩值达到设定的扭矩目标值时，控制单元16控制供电单元17通过连接公插头23、连接母插头10及螺旋连接导线11向推式电磁铁12供电，进行印记涂打操作，经预定时间后，控制单元16控制供电单元17断电，在复位件(弹簧15)的作用下，铁芯带动印体14复位。

在使用过程中，选用与要检测或施以扭力的螺栓尺寸匹配的套筒扳手头，如图9所示，按动控制显示器3上的开关按键19，启动显示控制器3，拨动显示控制器3上的扭力调节旋钮18,设定扭力的目标值，此时，随着拨动扭力调节旋钮18，扭力设定的目标值也在显示控制器3上的显示屏20上动态显示，当显示屏20上显示的扭力值达到想要设定的扭力值后，停止拨动扭力调节旋钮18。

参照图12、图13和附图6，将选取与螺栓规格相同的套筒5套入螺帽25上，如图12所示，螺柱26位于连接件27的轴孔中，两端连接螺帽25，连接件27顶面上的螺帽插入套筒5内，套筒5带动螺帽25旋转并沿螺柱26下移，螺栓的螺柱26端部逐步超出螺帽25顶面，螺柱26顶部将印记涂打器2沿轴线方向向上顶起，此时弹簧15被压缩，螺柱26顶面与耐磨环13底面接触，利用弹簧15压缩后产生的复原力，推动印记涂打器2，使耐磨环13始终与螺柱26顶端接触。

握住扳手杆4拧动扭力扳手紧固螺栓，在拧动扳手过程中，如图12所示，扳手头1带动印记涂打器2相对于螺栓沿轴线旋转，印记涂打器2外壳下部的耐磨环13在弹簧15的作用下，始终压于螺栓螺杆26端部并在螺柱26端面上摩擦转动，印体14位于耐磨环13的中空腔内，不与螺柱26接触。

握住扳手杆4拧动扭力扳手紧固螺栓拧动扳手过程中,螺栓紧固时的反作用力迫使扳手杆4上的传感器22随着扭力值的大小产生电流变化，显示控制器3采集传感器22的电流经处理后形成的实际施加的扭力值，并与预设的扭力目标值进行比较，当实际扭力值达到与预设的扭力目标值时，根据预定程序，显示控制器3的控制单元16控制供电单向17向印记涂打器2供电，通电状态下，如图13所示，印记涂打器2中的推式电磁铁12铁芯伸出，推动印体14穿出耐磨环13，向螺柱26端部盖上印记，此时弹簧15处于拉伸状态；通电结束后，推式电磁铁13铁芯在弹簧15的作用下连同印体14收回，完成自动对螺栓的印记涂打。同时，显示控制器3控制蜂鸣器21啸响，提示操作人员扭力施加完成，停止操作。操作人员停止拧动扳手后，蜂鸣器21停止啸响。需要说明的是，在实际操作中，在扭转、印记涂打过程中，可选择蜂鸣器21两次啸响报警，当实际扭力值达到预设扭力目标值时，蜂鸣器21第一次啸响报警，提示扭力值已达标，无需再施力，同时供电单元17向推式电磁铁13供电，进行印记涂打，供电达到预定时间后结束供电后，印体14自动复位，同时蜂鸣器21再次啸响报警，提示印记涂打操作完成，扭力施加及印记涂打整体操作完成，可将扳手拿离。蜂鸣器21两次报警，在涂打印记时，不再施加扭力，防止印记模糊。

从螺栓上取下扭力扳手，此时，螺栓已经施加了扭力，同时螺栓端部已经盖印有扭力施加完成的标记，进行下一个同类型、同尺寸螺栓的扭力施加和印记涂打操作。可随时根据要操作的螺栓的尺寸，更换不同的套筒5，并根据螺栓尺寸对应的扭矩值，通过拔动扭力调节旋钮18，调整扭力目标值的具体数据。

完成施加扭力及印记涂打操作后，按动控制显示器3上的开关按键19，关闭显示控制器3，此时，扳手不能实现施加完扭力后的实时数据显示和涂打标记的功能，可作为普通的棘轮扳手使用。

综上所述，本发明提供的一种扭力扳手，与现有技术相比，具有如下技术优势：

扭力扳手与印记涂打器为一体结构，整体结构简单对螺栓施加完成预定的扭力后，可自动在螺栓端部涂打特定标记，便于螺栓紧固状态检查，避免了螺栓因预紧后漏施加扭力导致出现松脱的风险；

可通过显示控制器可设定并显示扭力数据值，提供报警提示并控制印记涂打器的打印操作；

通过螺旋连接导线与显示控制器连接，由显示控制器向推式电磁铁供电，可通过显示控制器控制印记涂打器的自动打标操作，无需手动处理，操作简单易行；

设置耐磨环，常态下，印体停置在耐磨环内，防止螺栓头直接与印体接触，损伤印体，提高印体的使用寿命。

如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种扭力扳手，包括相互连接的扳手杆和扳手头，其特征在于：所述扳手头上组装有套筒和印记涂打器，所述印记涂打器组装在所述扳手头的安装孔内，底部伸入到所述套筒贯通的空心腔内，并可沿所述套筒的轴线往复运动打印标记。

2.如权利要求1所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述扳手杆上设置有设定和显示扭力数据的显示控制器。

3.如权利要求1所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述扳手杆与扳手头插接连接。

4.如权利要求1所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述扳手头包括壳体，环状棘轮和换向装置安装在所述壳体内，所述套筒与所述环状棘轮组装固定。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述印记涂打器包括印体和驱动所述印体沿所述套筒的轴线往复运动的驱动器。

6.如权利要求5所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述驱动器包括相互连接的推式电磁铁和复位件，所述印体与所述推式电磁铁的末端可拆卸式固定。

7.如权利要求6所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述推式电磁铁包括外壳和位于所述外壳内的铁芯，所述外壳与所述扳手头的壳体连接。

8.如权利要求7所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述壳体和外壳之间设置限定所述印记涂打器相对所述扳手头只能沿轴线方向往复运动的限位结构。

9.如权利要求6所述的一种扭力扳手，其特征在于：所述推式电磁铁通过导线与设置在所述扳手体上的显示控制器电连接，由所述显示控制器供电。

10.如权利要求5所述的一种扭力扳手，其特征在于：圆环状耐磨环安装在所述驱动器的末端，打印时，所述驱动器驱动所述印体从所述耐磨环中伸出。

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