RU2323079C2

RU2323079C2 - Dynamometric wrench

Info

Publication number: RU2323079C2
Application number: RU2006116424/02A
Authority: RU
Inventors: Виталий Валентинович Устинов (RU); Виталий Валентинович Устинов
Original assignee: Зао "Инструм-Рэнд"
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2008-04-27
Also published as: RU2006116424A

Abstract

FIELD: handle tools.

SUBSTANCE: dynamometric wrench comprise rod provided with the flexible section and resistance strain gages mounted on the flexible section. The wrench heads positioned at the ends of the rod, housing provided with a control-measuring device, handle provided with power source, and resistance stain gages are connected in a bridge circuit. The resistance strain gages are mounted in pair, and each of the resistances in a pair are mounted on the opposite sides of the flexible section and undergo deformation of opposite signs. The first outputs of the first pair of resistance strain gages are interconnected and represent the first output of the first bridge diagonal. The first outputs of the second pair of resistance strain gages are also interconnected and represent the second output of the first bridge diagonal, and the second outputs of resistance strain gages arranged over one side of the flexible section are interconnected and represent outputs of the second bridge diagonal. The second pair of resistance strain gages is mounted at an angle to the axis of the flexible section.

EFFECT: enhanced precision.

3 dwg

Description

Изобретение относится к ручному инструменту, а именно к динамометрическим ключам для затяжки с тарированным крутящим моментом резьбовых соединений и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.The invention relates to a hand tool, namely, torque wrenches for tightening with calibrated torque of threaded joints and can be used in various engineering industries.

Известен динамометрический ключ, содержащий стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена к входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к источнику питания (см. А.с. №1458196, кл. В25В 23/14 от 02.07.87).A known torque wrench containing a rod with an elastic section with strain gages installed on the latter, a key head located at the ends of the rod, a housing with a control and measuring device and a handle with a battery element, strain gages are included in the bridge circuit, the first diagonal of the strain gauge bridge is connected to the input of the control and measurement devices, and the second diagonal - to the power source (see A.S. No. 1458196, class B25V 23/14 of 02.07.87).

Наиболее близким техническим решением является динамометрический ключ, содержащий стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к элементу питания, тензорезисторы установлены парами, и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выводами второй диагонали моста (см. RU 2015868 C1, 15.07.1994).The closest technical solution is a torque wrench containing a rod with an elastic section mounted on the last strain gages, a key head located at the ends of the rod, a housing with a control and measuring device and a handle with a battery element, strain gages are included in the bridge circuit, the first diagonal of the strain gage bridge is connected to the input of the control and measuring device, and the second diagonal is to the battery element, the strain gages are installed in pairs, and each of the strain gages in pairs e are installed on opposite surfaces of the elastic section and perceive deformation of a different sign, the first leads of the first pair of strain gages are connected to each other and are the first output of the first diagonal of the bridge, the first leads of the second pair of strain gages are also connected to each other and are the second lead of the first diagonal of the bridge, the second leads of the strain gages, located on one surface of the elastic section, are interconnected and are the corresponding conclusions of the second diagonal of the bridge (see RU 2015868 C1, 07.15.1994).

Недостатком указанного динамометрического ключа является недостаточно высокая точность измерения крутящего момента.The disadvantage of this torque wrench is the insufficiently high accuracy of torque measurement.

Технический результат изобретения - повышение точности измерения динамометрического ключа.The technical result of the invention is improving the accuracy of measuring the torque wrench.

Поставленный технический результат достигается тем, что в динамометрическом ключе, содержащем стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к элементу питания, тензорезисторы установлены парами, и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выводами второй диагонали моста, вторая пара тензорезисторов установлена под углом к оси упругого участка, а величина угла определяется arccos отношения расстояния от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов.The technical result is achieved by the fact that in a torque wrench containing a rod with an elastic section with strain gauges mounted on the latter, a key head located at the ends of the rod, a housing with a control and measuring device and a handle with a battery element, strain gauges are included in the bridge circuit, the first diagonal of the strain gauge the bridge is connected to the input of the control and measuring device, and the second diagonal is connected to the battery element, the strain gauges are installed in pairs, and each of the strain gauges tori in a pair are mounted on opposite surfaces of the elastic section and perceive deformation of a different sign, the first leads of the first pair of strain gages are connected to each other and are the first output of the first diagonal of the bridge, the first leads of the second pair of strain gages are also connected to each other and are the second output of the first diagonal of the bridge, the second conclusions strain gages located on one surface of the elastic section are interconnected and are the corresponding conclusions of the second diagonal of the bridge, the second pair of tensor stories installed at an angle to the axis of the elastic portion, and the angle determined by arccos ratio of the distance from the axis of the key head to the first pair of strain gages to the distance from the key head axis to a second pair of strain gages.

Динамометрический ключ (фиг.1, 2, 3) содержит стержень 1 с упругим участком 2, на котором расположены две пары тензорезисторов 3 и 4, расположенная на конце стержня ключевая головка 5, корпус 6 с контрольно-измерительным устройством 7 и рукоятка 8 с элементом 9 питания, тензорезисторы 3 и 4 включены в мостовую схему, первая диагональ 10, 11 тензометрического моста подключена к входу контрольно-измерительного устройства 7, а вторая диагональ 12, 13 - к элементу 9 питания, первые выводы первой пары тензорезисторов 3 соединены между собой и являются первым выводом 10 первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов 4 также соединены между собой и являются вторым выводом 11 первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов 3 и 4, расположенных на одной поверхности упругого участка 2, соединены между собой и являются соответствующими выходами 12, 13 второй диагонали моста, при этом тензорезисторы 4 второй пары размещены под углом α=arccos (a/b), гдеThe torque wrench (1, 2, 3) contains a rod 1 with an elastic section 2, on which there are two pairs of strain gauges 3 and 4, a key head 5 located at the end of the rod, a housing 6 with a measuring device 7 and a handle 8 with an element 9 power supply, strain gauges 3 and 4 are included in the bridge circuit, the first diagonal 10, 11 of the strain gauge bridge is connected to the input of the control and measuring device 7, and the second diagonal 12, 13 is connected to the power element 9, the first conclusions of the first pair of strain gauges 3 are interconnected and are you first ode 10 of the first diagonal of the bridge, the first conclusions of the second pair of strain gages 4 are also interconnected and are the second output 11 of the first diagonal of the bridge, the second conclusions of the strain gauges 3 and 4 located on the same surface of the elastic section 2 are interconnected and are the corresponding outputs 12, 13 the second diagonal of the bridge, while the strain gauges 4 of the second pair are placed at an angle α = arccos (a / b), where

α - угол между осью установки тензорезисторов и осью упругого участка;α is the angle between the installation axis of the strain gauges and the axis of the elastic section;

а - расстояние от оси ключевой головки до первой пары тензорезисторов;a is the distance from the axis of the key head to the first pair of strain gauges;

b - расстояние от оси ключевой головки до второй пары тензорезисторов.b is the distance from the axis of the key head to the second pair of strain gauges.

При указанной схеме расположения тензорезисторов показания контрольно-измерительного устройства 7 не зависят от точки приложения силы к рукоятке ключа, так как деформация упругого участка 2 стержня 1 ключа измеряется в двух точках, при этом крутящий момент на головке ключа и деформация, измеряемая тензорезисторами, определяется следующим образом:With the indicated arrangement of strain gauges, the readings of the control and measuring device 7 are independent of the point of application of force to the key handle, since the deformation of the elastic section 2 of the key rod 1 is measured at two points, while the torque on the key head and the strain measured by the strain gauges are determined by the following way:

M_кл=K(D_a-nD_в),M _cells = K (D _a -nD _in ),

где М_кл - показания контрольно-измерительного устройства ключа;where M _cl - testimony of the control device of the key;

D_a - деформация, измеряемая первой парой тензорезисторов;D _a is the strain measured by the first pair of strain gages;

D_в - деформация, измеряемая второй парой тензорезисторов;D _in - strain measured by the second pair of strain gauges;

- отношение расстояния от оси ключевой головки до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси ключевой головки до второй пары тензорезисторов;

- the ratio of the distance from the axis of the key head to the first pair of strain gauges to the distance from the axis of the key head to the second pair of strain gauges;

K - коэффициент пропорциональности, который устанавливается при калибровке ключа.K is the coefficient of proportionality, which is set when calibrating the key.

Динамометрический ключ работает следующим образом.The torque wrench works as follows.

Ключ устанавливается на завинчиваемое резьбовое соединение (не показано), к рукоятке 8 прикладывают усилие. Стержень 1 передает крутящий момент на резьбовое соединение, а на его упругом участке 2 возникает деформация изгиба, величина которой измеряется тензорезисторным мостом, с измерительной диагонали которого сигнал, пропорциональный величине деформации упругого участка, поступает на вход контрольно-измерительного устройства 7, которое осуществляет процесс измерения и выдает информацию о величине крутящего момента на цифровой индикатор. При достижении требуемого значения крутящего момента затяжку прекращают и снимают ключ с затянутого резьбового соединения.The key is mounted on a screwed threaded connection (not shown), a force is applied to the handle 8. Rod 1 transmits torque to the threaded connection, and bending deformation occurs on its elastic section 2, the magnitude of which is measured by a strain gauge bridge, from the measuring diagonal of which a signal proportional to the deformation of the elastic section is fed to the input of the control and measuring device 7, which performs the measurement process and provides information on the magnitude of the torque on a digital indicator. When the required torque value is reached, the tightening is stopped and the key is removed from the tightened threaded connection.

Установка в динамометрическом ключе, содержащем стержень с упругим участком с установленными на последнем тензорезисторами, расположенные на концах стержня ключевая головка, корпус с контрольно-измерительным устройством и рукоятка с элементом питания, тензорезисторы включены в мостовую схему, первая диагональ тензометрического моста подключена ко входу контрольно-измерительного устройства, а вторая диагональ - к элементу питания, тензорезисторы установлены парами, и каждый из тензорезисторов в паре установлены на противоположных поверхностях упругого участка и воспринимают деформацию разного знака, первые выводы первой пары тензорезисторов соединены между собой и являются первым выводом первой диагонали моста, первые выводы второй пары тензорезисторов также соединены между собой и являются вторым выводом первой диагонали моста, вторые выводы тензорезисторов, расположенных на одной поверхности упругого участка, соединены между собой и являются соответствующими выходами второй диагонали моста, второй пары тензорезисторов под углом к оси упругого участка, а величина угла определяется arccos отношения расстояния от оси головки ключа до первой пары тензорезисторов к расстоянию от оси головки ключа до второй пары тензорезисторов, позволила повысить точность контроля крутящего момента.Installation in a torque wrench containing a rod with an elastic section with strain gages installed on the last, key head located at the ends of the rod, a housing with a control and measuring device and a handle with a battery element, strain gages are included in the bridge circuit, the first diagonal of the strain gage bridge is connected to the input of the control measuring device, and the second diagonal to the battery element, the strain gages are installed in pairs, and each of the strain gages in a pair are installed on opposite the surfaces of the elastic section and perceive deformation of a different sign, the first leads of the first pair of strain gages are connected to each other and are the first output of the first diagonal of the bridge, the first leads of the second pair of strain gages are also connected to each other and are the second lead of the first diagonal of the bridge, the second leads of the strain gages located on one surface elastic section, interconnected and are the corresponding outputs of the second diagonal of the bridge, the second pair of strain gauges at an angle to the axis of the elastic section, and led The angle is determined by arccos the ratio of the distance from the axis of the key head to the first pair of strain gauges to the distance from the axis of the key head to the second pair of strain gauges, which allows to increase the accuracy of torque control.

Claims

A torque wrench containing a rod with an elastic section with strain gauges installed on the latter, a key head located at the ends of the rod, a housing with a control and measuring device and a handle with a battery element, while the strain gauges are included in the bridge circuit, the first diagonal of the strain gauge bridge is connected to the input of the control measuring device, and the second diagonal to the battery element, the strain gauges are installed in pairs and each of the strain gauges in a pair is installed on opposite surfaces the edges of the elastic section and perceives deformation of a different sign, the first leads of the first pair of strain gages are connected to each other and are the first output of the first diagonal of the bridge, the first leads of the second pair of strain gages are also connected to each other and are the second lead of the first diagonal of the bridge, the second leads of the strain gages located on one surface of the elastic section, interconnected and are the corresponding outputs of the second diagonal of the bridge, the second pair of strain gauges is installed at an angle α to the axis of the elastic section ka, with the angle α = arccos (a / в), where a is the distance from the axis of the key head to the first pair of strain gauges, and b is the distance from the axis of the key head to the second pair of strain gauges.