CN117103169A - 一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统，应用于螺纹连接装配领域，包括：魔术套筒，魔术套筒内的底部中心处设置有一超声探头；超声测力装置，与超声探头连接，控制超声探头进行超声波的收发，并根据超声探头上传的电信号确定实时预紧力；智能扳手，与魔术套筒可拆卸连接，且与超声测力装置通信连接，接收超声测力装置发送的实时预紧力，并根据实时预紧力和预设置的目标预紧力进行信息提示，且当实时预紧力达到目标预紧力时，断开智能扳手与魔术套筒之间的力传递。本申请通过魔术套筒与螺栓的紧密贴合、超声波测力的精确性以及智能扳手的达标泄力，保证了预紧力测量的准确性和稳定性，同时，实现了对预紧力的精确控制。

Description

一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统

技术领域

本申请涉及螺纹连接装配领域，特别涉及一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统

背景技术

螺栓连接是工程中最常见的连接方式，预紧力是保证连接紧固和结构安全的关键因素。但是，传统的扭矩扳手在螺栓拧紧过程中只能提供扭矩，无法实时准确地提供预紧力信息，降低了连接结构的可靠性。且，目前已有的一些螺栓轴力测量方法主要基于应变计、压力传感器等，通常需要在螺栓表面安装额外的传感器，很难大规模工程应用。因此如何实现预紧力的精确控制成为当前的一研究方向。

发明内容

本申请实施例要达到的技术目的是提供一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统，用以解决当前在进行螺栓连接时，无法实现预紧力的精确控制的问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统，包括：

魔术套筒，所述魔术套筒内的底部中心处设置有一超声探头；

超声测力装置，所述超声测力装置与所述超声探头连接，控制所述超声探头进行超声波的收发，并根据所述超声探头上传的电信号确定实时预紧力；

智能扳手，所述智能扳手与所述魔术套筒可拆卸连接，且与所述超声测力装置通信连接，所述智能扳手接收所述超声测力装置发送的所述实时预紧力，并根据所述实时预紧力和预设置的目标预紧力进行信息提示，且当所述实时预紧力达到所述目标预紧力时，断开所述智能扳手与所述魔术套筒之间的力传递。

具体地，如上所述的拧紧系统，所述智能扳手包括：

控制单元，用于接收所述超声测力装置发送的所述实时预紧力，并根据所述实时预紧力与所述目标预紧力的比值或差值，确定预紧力状态，所述预紧力状态至少包括达标状态；

提示单元，用于根据所述预紧力状态进行信息提示；

扳手本体，与所述控制单元和所述提示单元固定连接，且一端与所述魔术套筒可拆卸连接。

进一步的，如上所述的拧紧系统，所述预紧力状态还包括：准备状态和警戒状态中的至少一项；

其中，当所述比值或所述差值大于或等于对应的警戒值时，确定所述预紧力状态为所述警戒状态，否则，确定所述预紧力状态为所述准备状态。

具体地，如上所述的拧紧系统，所述扳手本体包括：

力杆；

扳头，所述扳头设置于所述力杆的一端，包括：棘轮和棘爪，其中，所述棘轮的中心具有与所述魔术套筒固定的第一开口，所述棘爪通过第一转轴固定并可绕所述第一转轴转动，具有与所述棘轮接合的第一状态和与所述棘轮分离的第二状态；

电动脱扣结构，与所述控制单元连接，具有一拨动杆，在所述控制单元的所述预紧力状态为所述达标状态时断电，所述拨动杆推动所述棘爪由所述第一状态切换至所述第二状态；

保护结构，设置于所述力杆的中间部分，且容纳有所述控制单元的至少部分、所述提示单元的至少部分以及所述电动脱扣结构的至少部分。

具体地，如上所述的拧紧系统，所述电动脱扣结构包括：

控制电路，所述控制电路中的至少一个控制开关与所述控制单元连接

电磁铁，串联在所述控制电路上；

连接杆，第一端靠近所述电磁铁设置，且与一回位结构连接，当所述电磁铁通电时，所述连接杆压缩所述回位结构，使所述回位结构处于压缩状态；

传动机构，所述传动机构的第三端与所述连接杆的第二端接触、所述传动机构的第四端与所述拨动杆接触，所述第二端与所述第一端相对设置，所述第三端与所述第四端相对设置；

所述拨动杆的预设位置设置有一第二转轴，且所述拨动杆的第五端与所述传动机构的第四端接触，所述拨动杆的第六端与所述棘爪接触，所述第五端与所述第六端相对设置；

至少二个L型杠杆至少二个L型杠杆至少二个L型杠杆在所述控制电路通电的情况下，所述电磁铁产生磁力吸附所述连接杆，所述至少二个L型杠杆传动机构以及所述拨动杆不为所述棘爪提供作用力，所述棘爪可处于所述第一状态；

当所述控制电路根据所述控制单元的控制断电时，所述电磁铁失去磁力，在所述回位结构的回弹力作用下，所述连接杆顶推所述传动机构，在至少二个L型杠杆所述传动机构控制所述拨动杆绕所述第二转轴转动倾斜，使所述棘爪切换至所述第二状态。

进一步的，如上所述的拧紧系统，所述传动机构包括：

至少二个L型杠杆，所述L型杠杆的拐角部分设置有第三转轴，各所述L型杠杆的长边与另一所述L型杠杆的短边接触，且第一L型杠杆的短边与所述连接杆的所述第二端接触，第二L型杠杆的短边与所述拨动杆的所述第五端接触，所述第一L型杠杆位于所述传动机构的所述第三端，所述第二L型杠杆位于所述传动机构的所述第四端。

进一步的，如上所述的拧紧系统，所述提示单元包括以下至少一项：

显示提示单元，通过文字、颜色、闪烁中的至少一项对所述预紧力状态进行信息提示；

声音提示单元，通过声音对所述预紧力状态进行信息提示。

具体地，如上所述的拧紧系统，所述保护装置，包括：

舱体以及包覆所述舱体的壳体；

其中，所述舱体内形成有容置所述控制单元的至少部分和/或所述提示单元至少部分的容置空间；

所述壳体上设置有露出所述控制单元的另一部分和/或所述提示单元另一部分的第二开口。

可选地，如上所述的拧紧系统，还包括：

温度传感器和压力传感器中的至少一项；

其中，所述温度传感器，与所述超声测力装置通信连接；

所述压力传感器，与所述魔术套筒固定连接，且与所述超声测力装置通信连接；

所述超声测力装置根据所述超声探头、所述温度传感器和/或所述压力传感器上传的电信号确定所述实时预紧力。

具体地，如上所述的拧紧系统，所述超声测力装置包括：

超声波收发器，所述超声波收发器与所述超声探头连接；

超声处理装置，所述超声处理装置与所述超声波收发器、所述温度传感器和/或所述压力传感器连接；

其中，所述超声处理装置包括：

接收单元，用于接收电信号；

预处理单元，用于根据接收到的所述电信号的类型进行过滤；

计算单元，根据预设置的处理模型以及预处理后的所述电信号进行计算，确定所述实时预紧力；

输入单元，用于根据用户输入，调整所述处理模型中的参数和/或获取所述电信号过程中涉及的参数；

输出单元，用于输出所述实时预紧力。

与现有技术相比，本申请实施例提供的一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统，至少具有以下有益效果：

本申请通过魔术套筒与螺栓的紧密贴合、超声波测力的精确性以及智能扳手的达标泄力，保证了预紧力测量的准确性和稳定性，同时，保证了对螺栓施加的预紧力的精确性，实现了对预紧力的精确控制。

附图说明

图1为本申请的拧紧系统的结构示意图；

图2为本申请中智能扳手的结构示意图；

图3为本申请中电动脱扣结构的原理示意图；

图4为本申请中电动脱扣结构的传动机构的结构示意图；

图5为本申请中超声测力装置的结构示意图。

【附图标记说明】

1、魔术套筒；2、超声探头；3、超声测力装置；301、超声波收发器；302、超声处理装置；3021、接收单元；3022、预处理单元；3023、计算单元；3024、输入单元；3025、输出单元；4、智能扳手；401、力杆；402、扳头；4021、棘轮；4022、棘爪；403、保护结构；404、电动脱扣结构；4041、拨动杆；4042、传动机构；40421、L型杠杆；4043、连接杆。

具体实施方式

为使本申请要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本申请的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A[确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

参见图1，本申请的一优选实施例提供了例提供了一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统，包括：

魔术套筒1，所述魔术套筒1内的底部中心处设置有一超声探头2；

超声测力装置3，所述超声测力装置3与所述超声探头2连接，控制所述超声探头2进行超声波的收发，并根据所述超声探头2上传的电信号确定实时预紧力；

智能扳手4，所述智能扳手4与所述魔术套筒1可拆卸连接，且与所述超声测力装置3通信连接，所述智能扳手4接收所述超声测力装置3发送的所述实时预紧力，并根据所述实时预紧力和预设置的目标预紧力进行信息提示，且当所述实时预紧力达到所述目标预紧力时，断开所述智能扳手4与所述魔术套筒1之间的力传递。

在本实施例中，拧紧系统包括：智能扳手4、魔术套筒1以及超声测力装置3，其中，魔术套筒1可根据螺栓尺寸灵活调节大小，确保与螺栓头紧密配合，使得本申请的拧紧系统可适用多尺寸螺栓的拧紧操作，有利于提高拧紧系统的适用范围。进一步的，在魔术套筒1内的底部中心处(优选为正中心的位置)安装超声探头2，且该超声探头2与超声测力装置3连接，便于超声测力装置3通过超声探头2进行超声波的收发，以采集对应的回波电信号，以使超声测力装置3可至少根据该超声探头2上传的电信号确定当前进行拧紧操作的螺栓的实时预紧力。其中，基于魔术套筒1与螺栓的紧密贴合以及超声波测力的精确性，有利于保证得到的实时预紧力的准确性和稳定性。

智能扳手4与魔术套筒1可拆卸连接，在与魔术套筒1连接后，可进行力传递，并通过智能扳手4为魔术套筒1提供较长的力臂，便于进行螺栓的拧紧操作，进一步的智能扳手4还与超声测力装置3通信连接，可接收超声测力装置3上传的实时预紧力，并根据实时预紧力和预设置的目标预紧力进行判断，且基于判断结果进行信息提示，更具体的，当实时预紧力达到目标预紧力时，可确定此时达到预设的拧紧效果，故断开智能扳手4与魔术套筒1之间的力传递，使得在对智能扳手4进行拧紧操作时，不会对魔术套筒1以及螺栓进行拧紧，避免因用户受力不及时导致预紧力过大的情况出现，从而保证对螺栓施加的预紧力的精确性。

综上所述，本实施例通过魔术套筒1与螺栓的紧密贴合、超声波测力的精确性以及智能扳手4的达标泄力，保证了预紧力测量的准确性和稳定性，同时，保证了对螺栓施加的预紧力的精确性，实现了对预紧力的精确控制。

需要说明的是，在魔术套筒1内的底部中心处安装超声探头2时，需要首先对魔术套筒1内的底部中心进行切削打磨处理，保证该处平面光滑整洁，进而在正中心位置打通孔，并通过耦合剂等固定安装超声探头2，其中，该超声探头2优选为压电晶片。

参见图1，具体地，如上所述的拧紧系统，所述智能扳手4包括：

控制单元(图中未示出)，用于接收所述超声测力装置3发送的所述实时预紧力，并根据所述实时预紧力与所述目标预紧力的比值或差值，确定预紧力状态，所述预紧力状态至少包括达标状态；

提示单元(图中未示出)，用于根据所述预紧力状态进行信息提示；

扳手本体，与所述控制单元和所述提示单元固定连接，且一端与所述魔术套筒1可拆卸连接。

在本实施例中智能扳手4的结构进行了示例，其中，由于智能扳手4需要进行实时预紧力和目标预紧力的判断，故设置一控制单元来接收声测力装置发送的实时预紧力，并根据实时预紧力和目标预紧力进行是否达标的判断，在本实施例中判断的过程优选为获取实时预紧力与目标预紧力的比值或差值，并基于比值或差值确定预紧力状态，例如，当比值为1或差值为0时，确定预紧力状态为达标状态。在另一实施例中，预紧力状态还包括：准备状态和警戒状态中的至少一项；当比值或差值大于或等于对应的警戒值时，确定预紧力状态为即将达标的警戒状态，否则，确定预紧力状态为准备状态。在一可选实施例中，差值对应的警戒值可以为-5N或-10N，比值对应的警戒值可以为90％或80％。

由于智能扳手4可根据上述实时预紧力和目标预紧力进行信息提示，故在智能扳手4上还设置有一提示单元，该提示单元可以根据控制单元得到的预紧力状态进行信息提示。在一具体实施例中，提示单元包括显示提示单元(例如显示屏幕)和声音提示单元(例如扬声器或蜂鸣器)中的至少一项，其中，显示提示单元，可通过文字、颜色、闪烁中的至少一项对所述预紧力状态进行信息提示，例如实时显示实时预紧力或预紧力状态，或者根据预紧力状态通过不同的颜色、文字和/或闪烁频率等进行显示；声音提示单元，可通过声音对预紧力状态进行信息提示，例如当预紧力状态为达标状态时，发出第一预设音效，当预紧力状态为警戒状态时发出第二预设音效，当预紧力状态为准备状态时发出第三预设音效。在一具体实施例中，第一预设音效、第二预设音效和第三预设音效不同；在另一具体实施例中，第一预设音效、第二预设音效和第三预设音效的强度和/或频率逐渐减小。

由于智能扳手4的主要功能为提供力臂，故智能扳手4还包括：扳手本体，且控制单元和提示单元均与扳手本体固定连接，且扳手本体的一端与魔术套筒1可拆卸连接，当魔术套筒1与扳手本体连接时，为魔术套筒1提供力臂。需要说明的是，在魔术套筒1与扳手本体连接的情况下，当控制单元确定预紧力状态为达标状态时，扳手本体会断开与魔术套筒1之间的力传递。

参见图1至图3，具体地，如上所述的拧紧系统，所述扳手本体包括：

力杆401；

扳头402，所述扳头402设置于所述力杆401的一端，包括：棘轮4021和棘爪4022，其中，所述棘轮4021的中心具有与所述魔术套筒1固定的第一开口，所述棘爪4022通过第一转轴固定并可绕所述第一转轴转动，具有与所述棘轮4021接合的第一状态和与所述棘轮4021分离的第二状态；

电动脱扣结构404，与所述控制单元连接，具有一拨动杆4041，在所述控制单元的所述预紧力状态为所述达标状态时断电，所述拨动杆4041推动所述棘爪4022由所述第一状态切换至所述第二状态；

保护结构403，设置于所述力杆401的中间部分，且容纳有所述控制单元的至少部分、所述提示单元的至少部分以及所述电动脱扣结构404的至少部分。

在本实施例中对扳手本体的结构进行了示例，其中，包括：主要提供力臂的力杆401、与魔术套筒1可拆卸连接的扳头402、容纳控制单元的至少部分和提示单元的至少部分的保护结构403以及用于实现扳手本体与魔术套筒1间力传递断开的电动脱扣结构404。

其中，扳头402设置在力杆401的一端，可提供最大的力臂范围，扳头402包括：棘轮4021和棘爪4022，其中棘轮4021的中心具有第一开口，通过第一开口可实现与魔术套筒1的可拆卸连接，使得棘轮4021在受力的情况下可为魔术套筒1传递作用力，以实现拧紧操作。棘爪4022通过第一转轴固定，并可绕第一转轴转动，实现在与棘轮4021接合的第一状态和与棘轮4021分离的第二状态之间切换，其中，当棘爪4022处于第一状态时，力杆401的受到的力可通过棘爪4022传递至棘轮4021和魔术套筒1，当棘爪4022处于第二状态时，力杆401受到的力不能通过棘爪4022传递至棘轮4021和魔术套筒1。

电动脱扣结构404，与控制单元连接，具有一拨动杆4041，当控制单元的预紧力状态为达标状态时断电，拨动杆4041推动棘爪4022由第一状态切换至第二状态，从而切断与魔术套筒1之间的力传递，使力杆401受到的力不能通过棘爪4022传递至棘轮4021和魔术套筒1。

保护结构403，设置于力杆401的中间部分，且容纳有控制单元的至少部分、提示单元的至少部分以及电动脱扣结构404的至少部分，为其提供固定和保护作用。

参见图3和图4，具体地，如上所述的拧紧系统，所述电动脱扣结构404包括：

控制电路(图中未示出)，所述控制电路中的至少一个控制开关与所述控制单元连接

电磁铁(图中未示出)，串联在所述控制电路上；

连接杆4043，第一端靠近所述电磁铁设置，且与一回位结构连接，当所述电磁铁通电时，所述连接杆4043压缩所述回位结构，使所述回位结构处于压缩状态；

传动机构4042，所述传动机构4042的第三端与所述连接杆4043的第二端接触、所述传动机构4042的第四端与所述拨动杆4041接触，所述第二端与所述第一端相对设置，所述第三端与所述第四端相对设置；

所述拨动杆4041的预设位置设置有一第二转轴，且所述拨动杆4041的第五端与所述传动机构4042的第四端接触，所述拨动杆4041的第六端与所述棘爪4022接触，所述第五端与所述第六端相对设置；

在所述控制电路通电的情况下，所述电磁铁产生磁力吸附所述连接杆4043，所述传动机构4042以及所述拨动杆4041不为所述棘爪4022提供作用力，所述棘爪4022可处于所述第一状态；

当所述控制电路根据所述控制单元的控制断电时，所述电磁铁失去磁力，在所述回位结构的回弹力作用下，所述连接杆4043顶推所述传动机构4042，在所述传动机构4042控制所述拨动杆4041绕所述第二转轴转动倾斜，使所述棘爪4022切换至所述第二状态。

在本实施例中对所述电动脱扣结构404进行示例，其除包括上述的拨动杆4041外，还包括：控制电路、电磁铁、连接杆4043以及传动机构4042，其中，所述拨动杆4041、传动机构4042和连接杆4043依次接触连接，所述电磁铁串联在控制电路上。其中，控制电路通电时，电磁铁吸附连接杆4043，进一步的使拨动杆4041不为棘爪4022提供作用力，使得棘爪4022可处于第一状态，以实现魔术套筒1、棘轮4021、棘爪4022以及整个扳手本体的力传递；连接杆4043还与一回位结构(优选为回位弹簧)连接，在电磁铁吸附连接杆4043时，连接杆4043压缩回位结构，使回位结构处于压缩状态。控制电路中与控制单元连接的至少一个控制开关在预紧力状态为达标状态时断开，此时电磁铁断电失去磁力，连接杆4043在回位结构的弹力作用下顶推传动机构4042，使传动机构4042控制拨动杆4041产生转动倾斜，从而使棘爪4022切换至与棘轮4021分离的第二状态，此时即可切断魔术套筒1与扳手本体之间的力传递，使扳手本体空转，避免了在预紧力达标后再次通过魔术套筒1施加预紧力，从而保证了螺栓预紧力的精确性。

需要说明的是，所述控制电路在具有上述控制开关并与电磁铁串联外，其还具有电源部分以及一总开关，且该总开关处于常闭，或在用户使用智能扳手4时切换至通电状态。

参见图4，进一步的，如上所述的拧紧系统，所述传动机构4042包括：

至少二个L型杠杆40421，所述L型杠杆40421的拐角部分设置有第三转轴，各所述L型杠杆40421的长边与另一所述L型杠杆40421的短边接触，且第一L型杠杆40421的短边与所述连接杆4043的所述第二端接触，第二L型杠杆40421的短边与所述拨动杆4041的所述第五端接触，所述第一L型杠杆40421位于所述传动机构4042的所述第三端，所述第二L型杠杆40421位于所述传动机构4042的所述第四端。

在本实施例中，对所述传动机构4042的结构进行了示例，其中该传动机构4042包括至少两个L型杠杆40421，且各L型杠杆40421的拐角部分设置有第三转轴，并可通过第三转轴转动，相邻L型杠杆40421之间一个长边与另一个短边接触，进行力的传递，并在力的作用下绕第三转轴转动，其中，位于传动机构4042两端的L型杠杆40421分别记为第一L型杠杆40421和第二L型杠杆40421，且第一L型杠杆40421的短边与连接杆4043的第二端接触，第二L型杠杆40421的短边与拨动杆4041的第五端接触，当连接杆4043动作时，可通过至少两个L型杠杆40421传递至拨动杆4041。且通过L型杠杆40421进行力的传递，还可通过改变L型杠杆40421的数量以及排列调整传递至拨动杆4041处的力的大小以及动作距离，满足不同情况需求。

在本申请的另一实施例中，如上所述的拧紧系统，还包括：

输入装置(图中未示出)，与所述控制单元连接，用于根据用户输入确定所述目标预紧力。使得用户可根据需求通过输入装置改变所需的预紧力，提高拧紧系统使用的便捷性。

具体地，如上所述的拧紧系统，所述保护装置，包括：

舱体以及包覆所述舱体的壳体；

其中，所述舱体内形成有容置所述控制单元的至少部分和/或所述提示单元至少部分的容置空间；

所述壳体上设置有露出所述控制单元的另一部分和/或所述提示单元另一部分的第二开口。

在本实施例中对保护装置进行了示例，其中保护装置包括：舱体以及包覆所述舱体的壳体，其中，舱体内形成有容置空间，该容置空间可容纳控制单元的至少部分和/或所述提示单元至少部分，进而为控制单元和/或提示单元提供安装位置，且包覆在舱体外的壳体可为控制单元和/或提示单元提供保护作用，并保证控制单元和/或提示单元安装的稳固性。此外，壳体上设置有露出控制单元的另一部分和/或提示单元另一部分的第二开口，通过该第二开口可保证提示单元的显示提示和/或控制单元与外界的交互。

需要说明的是，所述输出装置的至少部分也设置在所述舱体内，且输出装置的另一部分也通过第二开口露出。

需要说明的是，所述壳体还可以包覆力杆40 1的全部。

可选地，如上所述的拧紧系统，还包括：

温度传感器和压力传感器中的至少一项；

其中，所述温度传感器，与所述超声测力装置3通信连接；

所述压力传感器，与所述魔术套筒1固定连接，且与所述超声测力装置3通信连接；

所述超声测力装置3根据所述超声探头2、所述温度传感器和/或所述压力传感器上传的电信号确定所述实时预紧力。

在本实施例中，拧紧系统还可包括温度传感器和压力传感器中的至少一项，其中，温度传感器用于检测环境温度或螺栓温度，并将温度的电信号上传至与之通信连接的超声测力装置3；压力传感器与魔术套筒1固定连接，用于获取魔术套筒1与螺栓之间的压力，并压力的电信号上传至与之通信连接的超声测力装置3；超声测力装置3可根据声探头、所述温度传感器和/或所述压力传感器上传的电信号确定所述实时预紧力。即在根据超声探头2上传的回波电信号确定实施预紧力的基础上，结合温度和/或压力对实时预紧力进行修正，进一步的保证最终得到的实时预紧力的精确性。

参见图5，具体地，如上所述的拧紧系统，所述超声测力装置3包括：

超声波收发器301，所述超声波收发器301与所述超声探头2连接；

超声处理装置302，所述超声处理装置302与所述超声波收发器301、所述温度传感器和/或所述压力传感器连接；

其中，所述超声处理装置302包括：

接收单元3021，用于接收电信号；

预处理单元3022，用于根据接收到的所述电信号的类型进行过滤；

计算单元3023，根据预设置的处理模型以及预处理后的所述电信号进行计算，确定所述实时预紧力；

输入单元3024，用于根据用户输入，调整所述处理模型中的参数和/或获取所述电信号过程中涉及的参数；

输出单元3025，用于输出所述实时预紧力。

在本实施例中对超声测力装置3的结构进行示例，其包括超声波收发器301以及超声处理装置302，其中超声波收发器301与超声探头2连接，可以控制超声探头2进行超声波的收发；

超声处理装置302则用于与所述超声波收发器301、所述温度传感器和/或所述压力传感器连接，接收上传电信号并计算得到实时预紧力。

具体地，超声处理装置302包括：

接收单元3021，用于接收超声波探头、温度传感器和/或压力传感器上传的电信号；

预处理单元3022，用于根据接收到的电信号的类型(超声、压力和/或温度)进行过滤，包括但不限于通过放大、滤波和数字化转换等处理，提取有用的信号特征，并消除可能的噪声和干扰；

计算单元3023，根据预设置的处理模型以及预处理后的所述电信号进行计算，确定所述实时预紧力，其中该处理模型中预设有螺栓标定系数以及根据螺栓标定系数将回波电信号等转化为螺栓轴向力即预紧力的计算公式，从而通过处理模型对预处理后的所述电信号进行计算，即可得到实时预紧力；

输入单元3024，用于根据用户输入，调整所述处理模型中的参数(包括但不限于螺栓标定系数)和/或获取所述电信号过程中涉及的参数(包括但不限于超声波的发射频率、波长等)；

输出单元3025，用于输出所述实时预紧力，包括但不限于输出至所述智能扳手4的控制单元和提示单元。

需要说明的是，在一优选实施例中，所述超声测力装置3也可集成在智能扳手4中，具体为集成在保护结构403内。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种精确控制螺栓预紧力的拧紧系统，其特征在于，包括：

魔术套筒(1)，所述魔术套筒(1)内的底部中心处设置有一超声探头(2)；

超声测力装置(3)，所述超声测力装置(3)与所述超声探头(2)连接，控制所述超声探头(2)进行超声波的收发，并根据所述超声探头(2)上传的电信号确定实时预紧力；

智能扳手(4)，所述智能扳手(4)与所述魔术套筒(1)可拆卸连接，且与所述超声测力装置(3)通信连接，所述智能扳手(4)接收所述超声测力装置(3)发送的所述实时预紧力，并根据所述实时预紧力和预设置的目标预紧力进行信息提示，且当所述实时预紧力达到所述目标预紧力时，断开所述智能扳手(4)与所述魔术套筒(1)之间的力传递。

2.根据权利要求1所述的拧紧系统，其特征在于，所述智能扳手(4)包括：

控制单元，用于接收所述超声测力装置(3)发送的所述实时预紧力，并根据所述实时预紧力与所述目标预紧力的比值或差值，确定预紧力状态，所述预紧力状态至少包括达标状态；

提示单元，用于根据所述预紧力状态进行信息提示；

扳手本体，与所述控制单元和所述提示单元固定连接，且一端与所述魔术套筒(1)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的拧紧系统，其特征在于，所述预紧力状态还包括：准备状态和警戒状态中的至少一项；

其中，当所述比值或所述差值大于或等于对应的警戒值时，确定所述预紧力状态为所述警戒状态，否则，确定所述预紧力状态为所述准备状态。

4.根据权利要求2所述的拧紧系统，其特征在于，所述扳手本体包括：

力杆(401)；

扳头(402)，所述扳头(402)设置于所述力杆(401)的一端，包括：棘轮(4021)和棘爪(4022)，其中，所述棘轮(4021)的中心具有与所述魔术套筒(1)固定的第一开口，所述棘爪(4022)通过第一转轴固定并可绕所述第一转轴转动，具有与所述棘轮(4021)接合的第一状态和与所述棘轮(4021)分离的第二状态；

电动脱扣结构(404)，与控制单元连接，具有一拨动杆(4041)，在所述控制单元的所述预紧力状态为所述达标状态时断电，所述拨动杆(4041)推动所述棘爪(4022)由所述第一状态切换至所述第二状态；

保护结构(403)，设置于所述力杆(401)的中间部分，且容纳有所述控制单元的至少部分、所述提示单元的至少部分以及所述电动脱扣结构(404)的至少部分。

5.根据权利要求4所述的拧紧系统，其特征在于，所述电动脱扣结构(404)包括：

控制电路，所述控制电路中的至少一个控制开关与所述控制单元连接

电磁铁，串联在所述控制电路上；

连接杆(4043)，第一端靠近所述电磁铁设置，且与一回位结构连接，当所述电磁铁通电时，所述连接杆(4043)压缩所述回位结构，使所述回位结构处于压缩状态；

传动机构(4042)，所述传动机构(4042)的第三端与所述连接杆(4043)的第二端接触、所述传动机构(4042)的第四端与所述拨动杆(4041)接触，所述第二端与所述第一端相对设置，所述第三端与所述第四端相对设置；

所述拨动杆(4041)的预设位置设置有一第二转轴，且所述拨动杆(4041)的第五端与所述传动机构(4042)的第四端接触，所述拨动杆(4041)的第六端与所述棘爪(4022)接触，所述第五端与所述第六端相对设置；

在所述控制电路通电的情况下，所述电磁铁产生磁力吸附所述连接杆(4043)，所述传动机构(4042)以及所述拨动杆(4041)不为所述棘爪(4022)提供作用力，所述棘爪(4022)可处于所述第一状态；

当所述控制电路根据所述控制单元的控制断电时，所述电磁铁失去磁力，在所述回位结构的回弹力作用下，所述连接杆(4043)顶推所述传动机构(4042)，在所述传动机构(4042)控制所述拨动杆(4041)绕所述第二转轴转动倾斜，使所述棘爪(4022)切换至所述第二状态。

6.根据权利要求5所述的拧紧系统，其特征在于，所述传动机构(4042)包括：

至少二个L型杠杆(40421)，所述L型杠杆(40421)的拐角部分设置有第三转轴，各所述L型杠杆(40421)的长边与另一所述L型杠杆(40421)的短边接触，且第一L型杠杆的短边与所述连接杆(4043)的所述第二端接触，第二L型杠杆的短边与所述拨动杆(4041)的所述第五端接触，所述第一L型杠杆位于所述传动机构(4042)的所述第三端，所述第二L型杠杆位于所述传动机构(4042)的所述第四端。

7.根据权利要求2所述的拧紧系统，其特征在于，所述提示单元包括以下至少一项：

显示提示单元，通过文字、颜色、闪烁中的至少一项对所述预紧力状态进行信息提示；

声音提示单元，通过声音对所述预紧力状态进行信息提示。

8.根据权利要求4所述的拧紧系统，其特征在于，所述保护装置，包括：

舱体以及包覆所述舱体的壳体；

其中，所述舱体内形成有容置所述控制单元的至少部分和/或所述提示单元至少部分的容置空间；

所述壳体上设置有露出所述控制单元的另一部分和/或所述提示单元另一部分的第二开口。

9.根据权利要求1所述的拧紧系统，其特征在于，还包括：

温度传感器和压力传感器中的至少一项；

其中，所述温度传感器，与所述超声测力装置(3)通信连接；

所述压力传感器，与所述魔术套筒(1)固定连接，且与所述超声测力装置(3)通信连接；

所述超声测力装置(3)根据所述超声探头(2)、所述温度传感器和/或所述压力传感器上传的电信号确定所述实时预紧力。

10.根据权利要求9所述的拧紧系统，其特征在于，所述超声测力装置(3)包括：

超声波收发器(301)，所述超声波收发器(301)与所述超声探头(2)连接；

超声处理装置(302)，所述超声处理装置(302)与所述超声波收发器(301)、所述温度传感器和/或所述压力传感器连接；

其中，所述超声处理装置(302)包括：

接收单元(3021)，用于接收电信号；

预处理单元(3022)，用于根据接收到的所述电信号的类型进行过滤；

计算单元(3023)，根据预设置的处理模型以及预处理后的所述电信号进行计算，确定所述实时预紧力；

输入单元(3024)，用于根据用户输入，调整所述处理模型中的参数和/或获取所述电信号过程中涉及的参数；

输出单元(3025)，用于输出所述实时预紧力。