数控电动式扭矩检测扳手及螺栓紧固扭矩值的检测方法技术

一种数控电动式扭矩检测扳手及螺栓紧固扭矩值的检测方法。所述扳手包括：扳手电机；电源；单片机，其内存储有扭矩‑电流‑电压‑转速的函数转换模型；电流传感器，用于采集扳手电机的工作电流信号并传递给单片机；电压传感器用于采集电源的电压信号并传递给单片机；转速传感器，用于采集扳手电机的工作转速信号并传递给单片机；输入模块，根据被测螺栓的紧固扭矩值大小范围确定所需的量程；其中，单片机中内置控制程序，控制程序根据函数转换模型将所采集的工作电流信号、电压信号及工作转速信号转换为对应的当前扭矩值，并将对应的当前扭矩值实时显示在显示模块上，直到被测螺栓开始松动时获得螺栓紧固扭矩值，关闭电源停止为扳手电机供电。

CNC electric torque detection wrench and bolt tightening torque value detection method

A numerical control electric torque detecting wrench and a method for measuring the torque value of bolt fastening are introduced. The wrench comprises a wrench motor, a power supply, a single chip microcomputer, in which a function conversion model of torque, current, voltage and rotational speed is stored, a current sensor for collecting the working current signal of the wrench motor and transmitting it to the single chip microcomputer, a voltage sensor for collecting the voltage signal of the power supply and transmitting it to the single chip microcomputer, and a rotational speed transmission. The sensor is used to collect the working speed signal of the wrench motor and transmit it to the SCM; the input module determines the required range according to the size of the fastening torque value of the bolt under test; among them, the SCM has a built-in control program, the control program will collect the working current signal, the voltage signal and the work according to the function conversion model. The rotational speed signal is converted to the corresponding current torque value, and the corresponding current torque value is displayed on the display module in real time. The bolt tightening torque value is obtained when the tested bolt begins to loosen, and the power supply is closed to stop power supply for the wrench motor.

【技术实现步骤摘要】
数控电动式扭矩检测扳手及螺栓紧固扭矩值的检测方法
本专利技术涉及螺栓紧固扭矩值检测领域，特别涉及一种数控电动式扭矩检测扳手及螺栓紧固扭矩值的检测方法。
技术介绍
随着高精尖大设备的发展，对螺栓紧固扭矩值的精度要求也越来越高，对所有螺栓均规定了螺栓的预紧扭矩值，但对于已紧固好的螺栓是否达到紧固要求目前国内外尚无高效精确的检测工具。目前国内外用来检测螺栓扭矩值是否精确的扭矩检测方法包括以下几种：1、超声螺栓紧固力测试仪：其根据声弹性原理，提出了利用高强度螺栓轴向应力与拧紧前后超声波渡越时间差的关系，结合螺栓材料系数、加紧厚度等参数，间接检测螺栓轴向应力的方法，但必须知道无应力时超声波在螺栓中的传播时间，这给实测紧固应力带来难题，特别是螺栓加工精度等实际因素的影响对螺栓紧固应力超声测量的影响也较大，经国内外试验，无法满足检测要求。2、拧紧法：用扭力扳手（含电动扭力扳手）平稳用力逐渐增加力矩（切记冲击），当螺母或螺栓刚开始产生微小转动时，它的瞬时扭矩值最大（因要克服静摩擦力），继续转动，扭矩值就会回落到短暂的稳定状态，这时的扭矩值为检查所得到的扭矩，这就要求操作者必须有熟练经验，对操作者的要求高，且存在二次紧固，所测扭矩值精度取决于操作者的经验感觉，无法保证检测精度。3、标记法（也称复位法、划线法、转角法）：检测先前在被检测螺栓或螺母头部与被连接体上划一道线，确认相互的原始位置，然后将螺栓或螺母松开些，在用扭矩扳手将螺栓或螺母拧紧到原始位置（划线处要线对准），这时的扭矩值再乘以0.9-1.1所得到的值即为检查所得到的扭矩，此方法属于二次紧固法，因第一次紧固对垫片及螺栓的影响，检测精度无法保证。4、直觉法：对有弹性垫圈类则观察是否压平来判断；对无弹性线圈类或有弹性线圈但观察困难的，则可采用扭力扳手进行拧紧直觉来判断拧紧程度，若到扭矩值，扳手不转动或微小转动，判为已拧紧，若转动超过半圈，判断为没有拧紧、不合格，此方法凭感觉判断，无法作为正规检测方法。以上所述的方法，存在测量精度低、检测繁琐、效率低及无法满足检测要求的问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的问题，本专利技术提供一种数控电动式扭矩检测扳手，其包括：扳手电机，所述扳手电机带动扳手输出轴旋转以松卸被测螺栓；电源，所述电源用于供电给扳手电机；单片机，所述单片机中存储有扭矩-电流-电压-转速的函数转换模型；电流传感器，所述电流传感器电性连接于所述扳手电机与单片机之间，用于采集扳手电机的工作电流信号，并将采集的工作电流信号传递给单片机；电压传感器，所述电压传感器电性连接于所述电源与单片机之间，用于采集电源的电压信号，并将采集的电压信号传递给单片机；转速传感器，所述转速传感器电性连接于所述扳手电机与单片机之间，用于采集扳手电机的工作转速信号，并将采集的工作转速信号传递给单片机；输入模块，所述输入模块根据被测螺栓的紧固扭矩值大小范围确定所需的量程；显示模块，所述显示模块用于实时显示被测螺栓的当前扭矩值；其中，所述单片机分别与电流传感器、电压传感器、转速传感器、输入模块以及显示模块电性连接，所述单片机中内置控制程序，所述控制程序用于根据所述函数转换模型将所采集的工作电流信号、电压信号及工作转速信号转换为对应的当前扭矩值，并将对应的当前扭矩值实时显示在显示模块上，直到被测螺栓开始松动时获得螺栓紧固扭矩值为止，关闭电源停止为扳手电机供电。进一步地，所述电动式扭矩检测扳手还包括机械开关，所述机械开关串联在扳手电机的电源的回路上，所述机械开关的常开触点连接在单片机上，按下机械开关时，扳手电机的电源导通，所述机械开关的常开触点闭合并将机械开关按下的信号传递给单片机，所述单片机启动MOS管电路驱动扳手电机由慢到快无冲击启动。进一步地，所述电流传感器将采集到的工作电流信号传递给单片机，单片机用于根据检测到的电流值大小区分扳手电机做功区间，在区分的做功区间里，利用扳手电机转速的下降与反力臂的扭矩之间的线性关系来计算当前扭矩值。进一步地，所述电压传感器将采集到的电源的电压信号传递给单片机，所述单片机根据电源的电压与额定电压的差值计算所需的功率差值，以对扳手电机的输出扭矩进行功率补偿。进一步地，所述转速传感器将采集到的工作转速信号传递给单片机，所述单片机用于根据检测到的电机的转速，并通过数控电动式扭矩检测扳手的机械部分的变化常数以及扳手电机转速的下降与反作用力的扭矩线性关系来计算当前扭矩值。本专利技术还提供一种螺栓紧固扭矩值的检测方法，其包括以下步骤：步骤S1：输入模块根据被测螺栓的紧固扭矩值大小范围确定所需的量程；步骤S2：启动扳手电机，带动扳手输出轴旋转以松卸被测螺栓；步骤S3：电流传感器、转速传感器分别采集扳手电机的工作电流信号及工作转速信号，电压传感器采集电源的电压信号，并将采集的工作电流信号、电压信号、工作转速信号传递给单片机；步骤S4：单片机内置的控制程序根据扭矩-电流-电压-转速的函数转换模型，将所采集的工作电流信号、电压信号及工作转速信号转换为对应的当前扭矩值，并将对应的当前扭矩值实时显示在显示模块上；步骤S5：直至被测螺栓开始松动时获得螺栓紧固扭矩值为止，关闭电源停止为扳手电机供电。进一步地，所述电流传感器将采集到的工作电流信号传递给单片机，单片机用于根据检测到的电流值大小区分扳手电机做功区间，在区分的做功区间里，利用扳手电机转速的下降与反力臂的扭矩之间的线性关系来计算当前扭矩值。进一步地，所述电压传感器将所采集到的电源的电压信号传递给单片机，所述单片机根据电源的电压与额定电压的差值计算所需的功率差值，以对扳手电机的输出扭矩进行功率补偿。进一步地，所述转速传感器将采集到的工作转速信号传递给单片机，所述单片机用于根据检测到的扳手电机的转速，并通过数控电动式扭矩检测扳手的机械部分的变化常数以及扳手电机转速的下降与反作用力的扭矩线性关系来计算当前扭矩值。本专利技术的有益效果：本专利技术采用多指标作为与输出扭矩的对应指标参数，即单片机中内存储有扭矩-电流-电压-转速的函数转换模型，单片机的控制程序根据函数转换模型将所采集的工作电流信号、电压信号、工作转速信号转换为对应的当前目标扭矩值，这个过程中，电流传感器、电压传感器、转速传感器均采集信号传输给单片机，予以计算对应的扭矩数值，比单纯的电流分量控制方法稳定性好，抗干扰能力强，同时，此数控电动式扭矩检测扳手还增加了电压补偿模块，提高了扳手输出检测扭矩的测量精度。附图说明图1为本专利技术的数控电动式扭矩检测扳手的方框图；图2为本专利技术的数控电动式扭矩检测扳手的无级检测方框图；图3为本专利技术的数控电动式扭矩检测扳手的电流传感器的控制方框图；图4为本专利技术的数控电动式扭矩检测扳手的转速传感器的控制方框图；图5为本专利技术的螺栓紧固扭矩值的检测方法的逻辑框图。附图标记说明100扳手电机200电源300单片机400电流传感器500电压传感器600转速传感器700输入模块800显示模块900机械开关。具体实施方式为了对本专利技术的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面配合附图详细说明本专利技术的技术方案及其产生的有益效果。本专利技术的一种数控电动式扭矩检测扳手的基本思路是：用数控电动式扭矩检测扳手向被测螺栓施加扭矩，检测扳手实现扭矩动态显示，采用以松动螺栓的方法实施，螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数控电动式扭矩检测扳手，其特征在于，包括：扳手电机，所述扳手电机带动扳手输出轴旋转以松卸被测螺栓；电源，所述电源用于供电给扳手电机；单片机，所述单片机中存储有扭矩‑电流‑电压‑转速的函数转换模型；电流传感器，所述电流传感器电性连接于所述扳手电机与单片机之间，用于采集扳手电机的工作电流信号，并将采集的工作电流信号传递给单片机；电压传感器，所述电压传感器电性连接于所述电源与单片机之间，用于采集电源的电压信号，并将采集的电压信号传递给单片机；转速传感器，所述转速传感器电性连接于所述扳手电机与单片机之间，用于采集扳手电机的工作转速信号，并将采集的工作转速信号传递给单片机；输入模块，所述输入模块根据被测螺栓的紧固扭矩值大小范围确定所需的量程；显示模块，所述显示模块用于实时显示被测螺栓的当前扭矩值；其中，所述单片机分别与电流传感器、电压传感器、转速传感器、输入模块以及显示模块电性连接，所述单片机中内置控制程序，所述控制程序用于根据所述函数转换模型将所采集的工作电流信号、电压信号及工作转速信号转换为对应的当前扭矩值，并将对应的当前扭矩值实时显示在显示模块上，直到被测螺栓开始松动时获得螺栓紧固扭矩值为止，关闭电源停止为扳手电机供电。...

【技术特征摘要】
1.一种数控电动式扭矩检测扳手，其特征在于，包括：扳手电机，所述扳手电机带动扳手输出轴旋转以松卸被测螺栓；电源，所述电源用于供电给扳手电机；单片机，所述单片机中存储有扭矩-电流-电压-转速的函数转换模型；电流传感器，所述电流传感器电性连接于所述扳手电机与单片机之间，用于采集扳手电机的工作电流信号，并将采集的工作电流信号传递给单片机；电压传感器，所述电压传感器电性连接于所述电源与单片机之间，用于采集电源的电压信号，并将采集的电压信号传递给单片机；转速传感器，所述转速传感器电性连接于所述扳手电机与单片机之间，用于采集扳手电机的工作转速信号，并将采集的工作转速信号传递给单片机；输入模块，所述输入模块根据被测螺栓的紧固扭矩值大小范围确定所需的量程；显示模块，所述显示模块用于实时显示被测螺栓的当前扭矩值；其中，所述单片机分别与电流传感器、电压传感器、转速传感器、输入模块以及显示模块电性连接，所述单片机中内置控制程序，所述控制程序用于根据所述函数转换模型将所采集的工作电流信号、电压信号及工作转速信号转换为对应的当前扭矩值，并将对应的当前扭矩值实时显示在显示模块上，直到被测螺栓开始松动时获得螺栓紧固扭矩值为止，关闭电源停止为扳手电机供电。2.如权利要求1所述的数控电动式扭矩检测扳手，其特征在于，所述数控电动式扭矩检测扳手还包括机械开关，所述机械开关串联在扳手电机的电源的回路上，所述机械开关的常开触点连接在单片机上，按下机械开关时，扳手电机的电源导通，所述机械开关的常开触点闭合并将机械开关按下的信号传递给单片机，所述单片机启动MOS管电路驱动扳手电机由慢到快无冲击启动。3.如权利要求1所述的数控电动式扭矩检测扳手，其特征在于，所述电流传感器将采集到的工作电流信号传递给单片机，单片机用于根据检测到的电流值大小区分扳手电机做功区间，在区分的做功区间里，利用扳手电机转速的下降与反力臂的扭矩之间的线性关系来计算当前扭矩值。4.如权利要求1所述的数控电动式扭矩检测扳手，其特征在于，所述电压传感器将采集到的电源的电压信...

【专利技术属性】
技术研发人员：方锡忠，
申请(专利权)人：黄山市星河机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34