CN211681795U - 一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，包括扳手头部和手柄，所述扳手头部包括活动扳唇、固定扳唇和用于调节扳口大小的调节组件，螺栓直径测量组件括电位器，电位器与活动扳唇连接、用于测量活动扳唇的位移；所述扭矩测量组件包括设置在活动扳唇唇口或固定扳唇唇口上的应变片；所述电子装置包括显示屏、单片机和AD转换模块，所述电位器和应变片分别通过连接AD转换模块与单片机的输入端连接，所述显示屏的输入、输出端均与单片机连接。本实用新型通过测量螺栓直径自动计算出对应的预紧力并转化为扭矩显示，并将计算得到的扭矩与测得的施加在扳唇的扭矩进行比较，从而达到提示达到合适预紧力的目的。

Description

一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手

技术领域

本实用新型涉及五金工具技术领域，具体涉及一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手。

背景技术

扳手是一种常用的安装与拆卸工具，是利用杠杆原理拧转螺栓、螺母和其他螺纹紧持螺栓或螺母的开口或套孔固件的手工工具。使用时，通过沿螺纹旋转方向在柄部施加外力，就能拧转螺栓或螺母。

而一个螺栓需要达到合适的预紧力才能起到紧固、连接的作用，而是否达到合适的预紧力，目前没有一个便捷的方法直接测量。为了解决这个问题，人们进行了很多的研究进行探索。现有的方法是通过扭力扳手，在拧紧螺栓之前通过计算得到所需要施加的扭矩，然后再扭力扳手上进行设定，当达到设定的扭矩时提示工作人员达到合适扭矩，从而告诉工作人员达到了合适的预紧力。但很多非工程人员并不知道当扭矩为多大时可以使螺栓产生合适的预紧力，在拧紧螺栓的过程中，若预紧力达不到则容易造成连接不稳，当预紧力过大又容易对螺栓产生塑性变形造成破坏。

现有公开显示扭矩的扳手有如CN205465938U公开了《一种智能力矩扳手》，包括手柄和扳嘴，所述扳嘴包括固定扳口和活动扳口，以及控制活动扳口与固定扳口间距的调节部件，手柄的内部安装有微控制器；手柄的握持部位的表面安装有压力传感器用于检测扭矩，紧固时通过压力传感器实现对实时扭矩的检测；扳嘴内装有用于检测螺栓直径的直线位移传感器，判断出旋紧此种螺栓的预紧力；压力传感器和直线位移传感器连接至所述微控制器的输入端；微控制器的输出端连接报警模块。经过预紧力和实时数据的对比，实现对螺栓紧固效果更为准确判断的效果，配合报警模块对扭矩过载报警等功能。但是上述装置存在以下缺陷：压力传感器设置在握持部分，在使用扳手时，压力传感器受到拧紧力和握力的作用，这时测出的扭矩存在误差，造成判断误差，进而对螺栓紧固效果不佳或造成损害；另外，直线位移传感器将扳口封闭了，不方便日常使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，该扳手可以通过测量螺栓直径(即活动扳唇位移)自动计算出对应的预紧力并转化为扭矩显示，并将计算得到的扭矩与测得的施加在扳唇的扭矩进行比较，从而达到提示达到合适预紧力的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，包括扳手头部和手柄，扳手头部与现有技术的扳手头部相同，包括活动扳唇、固定扳唇和用于调节扳口大小的调节组件，不同的地方在于：还包括：

螺栓直径测量组件，包括电位器，所述电位器与活动扳唇连接、用于测量活动扳唇的位移；

扭矩测量组件，所述扭矩测量组件包括设置在活动扳唇唇口或固定扳唇唇口上的应变片；

电子装置，所述电子装置设置于手柄上，其包括显示屏、单片机和AD转换模块，所述电位器和应变片分别通过连接AD转换模块与单片机的输入端连接，所述显示屏的输入、输出端均与单片机连接。

上述方案优选的，所述电位器可以为多圈电位器，所述螺栓直径测量组件还包括开设在调节组件一侧的圆形槽、齿条和齿轮，所述齿条连接于活动扳唇的下部可随着活动扳唇移动，所述齿轮安装于圆形槽内、并与齿条啮合，所述电位器与齿轮连接。

所述调节组件可以为滑槽、滑杆和活动咬合面及顶块等组成，在本优选方案中，所述调节组件为蜗轮，所述蜗轮安装于活动扳唇下方的蜗轮槽内，活动扳唇的下部开设成与蜗轮啮合的蜗杆，所述齿条设置于蜗杆上。

所述电位器还可以为直线电位器，这时所述直线电位器设置于活动扳唇上。

上述方案优选的，所述电子装置可以还包括输入模块，该输入模块可为显示屏上的输入按键或与单片机输入端连接的独立按键。

上述方案优选的，所述应变片可以为电阻式应变片。

与现有技术相比，本实用新型的具有以下优点：

通过螺栓直径部分可以方便地测量出所采用地螺栓直径，并通过单片机的计算得到所需的预紧力，再通过单片机得到所需扭矩大小并显示在显示屏上，通过应变片测得实时扭矩，接着通过比较实时扭矩与所需扭矩的大小，在实时扭矩达到所需要的预紧力时，通过报警模块提示工作人员已达到合适的预紧力，方便非专业人员能够更好地、更方便地对螺栓施加合适的预紧力。

附图说明

图1本实用新型的分解图；

图2本实用新型的结构示意图；

图3本实用新型的螺栓直径测量组件的剖视图；

图4本实用新型的电子装置的电路框图。

图中标号为：

1、手柄；2、活动扳唇；3、固定扳唇；4、蜗轮；5、蜗杆；6、电位器；7、圆形槽；8、齿条；9、齿轮；10、螺母；11、空腔盖；12、上盖；13、下盖；14、应变片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。

本实用新型公开了一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，如图1、2所示，包括扳手头部、手柄1、螺栓直径测量组件、扭矩测量组件和电子装置。

所述扳手头部包括活动扳唇2、固定扳唇3和用于调节扳口大小的调节组件。所述调节组件为蜗轮4，所述蜗轮4安装于活动扳唇2下方的蜗轮4槽内，活动扳唇2的下部开设成与蜗轮4啮合的蜗杆5，从而将活动扳唇2连接到扳手头部上。螺栓直径测量组件的齿条8设置于蜗杆5上，并通过转动蜗轮4带动活动扳唇2的移动。

所述螺栓直径测量组件包括电位器6，所述电位器6与活动扳唇2连接、用于测量活动扳唇2的位移。

如图3所示，所述电位器6为多圈电位器，这时所述螺栓直径测量组件还包括开设在调节组件一侧(近固定扳唇3一侧)的圆形槽7、齿条8和齿轮9。所述齿条8连接于蜗杆5上可随着活动扳唇2移动，所述齿轮9安装于圆形槽7内、并与齿条8啮合，所述电位器6通过轴键与齿轮9连接实现传动。电位器6通过M9螺母10与空腔盖11实现固定，电位器6通过线路与电子装置中的AD转换模块相连接，空腔盖11通过卡扣与圆形槽7实现固定。在活动扳唇2移动时，蜗杆5带动齿条8移动，齿条8带动齿轮9转动，齿轮9通过轴键带动电位器6的转动，电位器6再将螺栓直径(活动扳唇2的位移)的变化转化为电压信号，AD转换模块再转化为数字信号送入单片机处理。

所述扭矩测量组件包括设置在活动扳唇2唇口或固定扳唇3唇口上的电应变片14，在本优选实施例中，所述应变片14为电阻式应变片。应变片14通过连接AD转换模块与电路板的单片机相连，在拧紧螺栓的过程中电阻发生变化，AD转换模块将应变片14测得的电压信号(施加在活动扳唇2唇口或固定扳唇3唇口上(扳手)的扭矩)转化为数字信号输出，再转化为数字信号送入单片机进行计算比较。

如图4所示，所述电子装置设置于手柄1上，由上盖12和下盖13包裹，其包括显示屏、单片机、2个AD转换模块和电源模块(未在图4中画出)，电源模块用于为显示屏、单片机、2个AD转换模块供电，所述显示屏为液晶屏。所述电位器6和应变片14分别通过AD转换模块与单片机的输入端连接，所述显示屏的输入、输出端均与单片机连接。2个AD转换模块用以将电位器6和应变片14传来的电压转化为单片机能处理的数字信号，而单片机用来计算螺栓预紧力、查找螺栓预紧力对应的扭矩，再将应变片14测得的扭矩与查得的扭矩进行比较，再将结果通过显示屏显示出来，显示屏用来显示查的扭矩值，并通过显示屏的灯光变化显示是否达到合适扭矩值。

使用时，先拧动蜗轮4部分，将扳口对准螺栓，使扳手头部可以卡住螺栓，在拧动蜗轮4的同时，螺杆拉动与螺杆相连的齿条8，齿条8带动齿轮(9)转动，齿轮(9)带动电位器6转动，从而改变电位器6的阻值。

将电位器6的电压信号输送给单片机，再通过显示屏的按键选择安全系数，单片机通过直径、安全系数以及螺栓预紧力公式计算得到螺栓预紧力。再根据螺栓直径、安全系数查表得到对应的扭矩值并通过显示屏显示出来。

螺栓直径、计算预紧力和对应的扭矩确定后，摁下显示屏上的工作键，转动蜗轮4卡紧螺栓头进行拧紧螺栓工作，在拧紧过程中，通过应变片14测量扭矩值，通过单片机比较将结果通过显示屏显示出来，若在合适的预紧力范围之内通过绿灯显示，否则以红灯显示。

作为一种优选实施方式，其它结构与上述实施方式相同，不在重复陈述，不同的在于电位器6为直线电位器，这时所述直线电位器设置于活动扳唇2上。

显然，上述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作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。

Claims (6)

1.一种可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，包括扳手头部和手柄(1)，所述扳手头部包括活动扳唇(2)、固定扳唇(3)和用于调节扳口大小的调节组件，其特征在于，还包括：

螺栓直径测量组件，所述螺栓直径测量组件包括电位器(6)，所述电位器(6)与活动扳唇(2)连接、用于测量活动扳唇(2)的位移；

扭矩测量组件，所述扭矩测量组件包括设置在活动扳唇(2)唇口或固定扳唇(3)唇口上的应变片(14)；

电子装置，所述电子装置设置于手柄(1)上，其包括显示屏、单片机和AD转换模块，所述电位器(6)和应变片(14)分别通过连接AD转换模块与单片机的输入端连接，所述显示屏的输入、输出端均与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，其特征在于：所述电位器(6)为多圈电位器，所述螺栓直径测量组件还包括开设在调节组件一侧的圆形槽(7)、齿条(8)和齿轮(9)，所述齿条(8)连接于活动扳唇(2)的下部可随着活动扳唇(2)移动，所述齿轮(9)安装于圆形槽(7)内、并与齿条(8)啮合，所述电位器(6)与齿轮(9)连接。

3.根据权利要求2所述的可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，其特征在于：所述调节组件为蜗轮(4)，所述蜗轮(4)安装于活动扳唇(2)下方的蜗轮(4)槽内，活动扳唇(2)的下部开设成与蜗轮(4)啮合的蜗杆(5)，所述齿条(8)设置于蜗杆(5)上。

4.根据权利要求1所述的可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，其特征在于：所述电位器(6)为直线电位器，所述直线电位器设置于活动扳唇(2)上。

5.根据权利要求1所述的可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，其特征在于：所述电子装置还包括输入模块，该输入模块可为显示屏上的输入按键或与单片机输入端连接的独立按键。

6.根据权利要求1所述的可测量螺栓预紧力及扭矩的扳手，其特征在于：所述应变片(14)为电阻式应变片。

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