CN209503979U - 可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手 - Google Patents

Abstract

一种可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，在数显仪的主控电路板上设有CPU处理器和陀螺仪芯片；陀螺仪芯片和显示器分别与CPU处理器电连接；陀螺仪芯片在扳手拧紧螺栓的过程中可获得扳手杆转动的即时角度，包括起始角度和结束角度；CPU处理器预设有阈值，并将获得的起始角度与结束角度的角度差与预设的阈值进行比对判断，判断结果由显示器显示。本实用新型可对螺栓是否为二次拧紧做出判断，判断结果通过显示屏向操作人员直观显示。操作人员依此可对二次拧紧的螺栓做及时处理。这样就避免了设备上二次拧紧螺栓的出现，保证了螺栓的拧紧质量。

Description

可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手

技术领域

本实用新型属于扭矩扳手技术领域，涉及一种可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手。

背景技术

随着科技的发展，人们对螺栓拧紧的质量要求越来越高。许多设备的关键部件要求螺栓能够达到一次拧紧合格的要求。但受到人为操作因素的影响，部分螺栓会出现一次拧紧不到位而进行了二次拧紧的状况。在螺栓的拧紧质量要求上，螺栓二次拧紧属于不合格操作，需要更换新螺栓重新完成一次拧紧合格。但是现有的数显扭矩扳手只能显示最终施加的扭矩值是否达到预设的扭矩值，而对于该螺栓是不是通过二次拧紧才达到的却无法判断。因此难以避免二次拧紧的螺栓存在，进而造成螺栓拧紧质量无法提高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，它能判断施加扭矩值的螺栓是否为二次拧紧，使操作人员能及时获知并更换，避免设备上出现二次拧紧的螺栓。

本实用新型的技术方案是：一种可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，包括安装有扭矩传感器的扳手杆、套装在扳手杆杆身上的套筒，以及固定在套筒上的数显仪；数显仪包括壳体和固定在壳体上表面的显示器，以及固定在壳体内的主控电路板；其特征在于：所述主控电路板上设有CPU处理器和陀螺仪芯片；陀螺仪芯片和显示器分别与CPU处理器电连接；

所述陀螺仪芯片在扳手拧紧螺栓的过程中可获得扳手杆转动的即时角度，包括起始角度和结束角度；

所述CPU处理器预设有阈值，并将获得的起始角度与结束角度的角度差与预设的阈值进行比对判断，判断结果由显示器显示。

进一步，所述陀螺仪芯片的型号为MPU6050，CPU处理器的型号为STM32F103RBT6。

进一步，所述主控电路板上设有存储模块，存储模块与CPU处理器电连接，存储模块用于存储CPU处理器的判断结果。

进一步，所述主控电路板上设有蓝牙模块，蓝牙模块与CPU处理器电连接。

进一步，所述数显仪的壳体上设有指示灯，指示灯与CPU处理器电连接。

本实用新型的有益效果是：在螺栓被拧紧的过程中，陀螺仪芯片可获得包括起始角度和结束角度的扳手杆转动角度，CPU处理器能够计算出扳手杆实际转动的角度差值并与预设的阈值进行对比，进而对螺栓是否为二次拧紧做出判断，判断结果通过显示屏向操作人员直观显示。操作人员依此可对二次拧紧的螺栓做及时处理。这样就避免了设备上二次拧紧螺栓的出现，保证了螺栓的拧紧质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型中主控电路板的结构示意图；

图3是本实用新型的电路和电信号线路框图。

图中：1、扳手头，2、扳手杆，3、套筒，4、数显仪，5、主控电路板，6、陀螺仪芯片。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，并非全部。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型主要用于相同设备的相同工位上螺栓的拧紧。由于在相同设备的相同工位上会采用相同的螺栓并施加相同的扭矩值进行拧紧，所以相同螺栓的拧紧角度应当相同。基于此，本实用新型是一种可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手。

如图1和图2所示，本实用新型包括扳手头1、扳手杆2、套筒3以及数显仪4。扳手杆2的前端连接扳手头1，扳手杆2的杆身的上安装有扭矩传感器，该扭矩传感器位于杆身发生形变的位置，套筒3装在扳手杆2的杆身上，数显仪4固定在套筒3上，数显仪4包括壳体和固定在壳体上表面的显示器以及固定在壳体内的主控电路板5。上述结构与现有数显扭矩扳手的结构一致，在此不做详细说明。

本实用新型的重点在于：主控电路板5上设有CPU处理器和一个陀螺仪芯片6，陀螺仪芯片6和显示器分别与CPU处理器电连接，如图3所示。

主控电路板5上还设有信号放大器和A/D转换器，以及存储模块和蓝牙模块。这些元件的电连接关系如下：

如图3所示，主控电路板由电源模块供电；扭矩传感器通过信号放大器和A/D转换器的时钟和数据端口直接与CPU处理器连接，扭矩传感器会将扳手杆对螺栓施加的扭矩值实时的传递给CPU处理器；CPU处理器与数显仪壳体上表面的显示屏通过中间驱动芯片HT1621B进行连接；陀螺仪芯片6与CPU处理器通过IIC协议连接。

操作人员通过数显仪壳体上的按键可向CPU处理器预设用于判断螺栓是否为一次拧紧的阈值。当转动扳手杆2向螺栓施加扭矩时，扭矩值会通过CPU处理器向陀螺仪芯片6发出信号，陀螺仪芯片6会计算出该扭矩值对应的转动角度并返回给CPU处理器，CPU处理器将扳手杆转动的角度进行处理并与阈值进行比较，以此来判断该螺栓是否符合一次拧紧要求，若不符合则判定为二次拧紧螺栓，判断结果通过显示屏显示。

本实施例中，陀螺仪芯片的型号为MPU6050；CPU处理器的型号为STM32F103RBT6。

使用本实用新型对螺栓拧紧时，扳手杆2转动的角度差获得方法如下：

由于对相同螺栓施加相同的扭矩值，扳手杆的旋转角度应当是相同的。所以设置一个起始角度的扭矩值N_s和一个结束角度的扭矩值N_E。由于数显扳手有自重，当扳手头套在螺栓上时，自重就有可能产生一个较小的扭矩值，所以为了判断结果的准确性，需设定：1/4≤N_s/N_E≤1/2。

当CPU处理器通过传感器获知扳手杆的扭矩值达到N_s时，向陀螺仪芯片发送一次计算起始角度信号。陀螺仪芯片在收到计算起始角度信号后，计算此刻的角度值为起始角度θ_S(θ_S>0°)。扳手杆在加力旋转的过程中，陀螺仪模块实时采集角度θ_t，并计算实时旋转的角度θ′(θ′＝θ_t-θ_S；0°≤θ′≤360°)。

当CPU处理器通过传感器获知扳手杆的扭矩值达到N_E时，向陀螺仪芯片发送一次结束计角度信号。陀螺仪芯片在收到结束计角度信号后，计算此刻的角度值为结束角度θ_E，并计算出旋转的角度差θ(θ＝θ_E-θ_S；0°≤θ′≤θ≤360°)。在获得角度差θ后，陀螺仪芯片停止角度计算，并等待下一次CPU处理器发出的计算起始角度信号。

阈值θ_B可选用角度差的一半，即θ_B＝θ/2。设置阈值是因为，即使规格尺寸完全相同的螺栓，在制作精度上也会有细微的差异，比如毛刺。这种差异会导致在施加同一扭矩值时，螺栓转动的角度会在一定范围内波动，相应的扳手杆转动的角度差也会出现相同的波动。这种差异无法避免，所以需要设定一个阈值来消除这种差异带来的误判。对于阈值θ_B的取值范围可根据实际需要进行调整，如θ_B＝3/4θ。

通过上述方法拧紧一个螺栓，并获得角度差θ₁。若为一次拧紧合格的螺栓，此角度差θ₁应该约等于角度差θ，故其一定大于阈值θ_B。以此判断，若θ₁≥θ_B，则认为此螺栓合格，属于一次拧紧。若θ₁≤θ_B，则认为此螺栓不合格，属于二次拧紧，需要对其进行处理。判断结果由显示器向操作人员直观显示。

此外，与CPU处理器电连接的存储模块，可用于存储每一次判断结果，以此获得合格螺栓的统计数据。

而与CPU处理器通过串口连接的蓝牙模块则用于向外部设备传输获得的各种数据。

在数显仪的外壳上设有指示灯，指示灯与CPU处理器电连接。指示灯可用于通电指示或报警指示。

Claims (5)

1.一种可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，包括安装有扭矩传感器的扳手杆、套装在扳手杆杆身上的套筒，以及固定在套筒上的数显仪；数显仪包括壳体和固定在壳体上表面的显示器，以及固定在壳体内的主控电路板；其特征在于：所述主控电路板上设有CPU处理器和陀螺仪芯片；陀螺仪芯片和显示器分别与CPU处理器电连接；

所述陀螺仪芯片在扳手拧紧螺栓的过程中可获得扳手杆转动的即时角度，包括起始角度和结束角度；

所述CPU处理器预设有阈值，并将获得的起始角度与结束角度的角度差与预设的阈值进行比对判断，判断结果由显示器显示。

2.如权利要求1所述的可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，其特征在于：所述陀螺仪芯片的型号为MPU6050，CPU处理器的型号为STM32F103RBT6。

3.如权利要求1所述的可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，其特征在于：所述主控电路板上设有存储模块，存储模块与CPU处理器电连接，存储模块用于存储CPU处理器的判断结果。

4.如权利要求1所述的可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，其特征在于：所述主控电路板上设有蓝牙模块，蓝牙模块与CPU处理器电连接。

5.如权利要求1所述的可避免螺栓二次拧紧的数显扭矩扳手，其特征在于：所述数显仪的壳体上设有指示灯，指示灯与CPU处理器电连接。