專利名稱：高精度液壓扭矩全自動扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種液壓工具，特別涉及的是一種具有數(shù)顯功能，通過處理器控制，能夠自動換向連續(xù)拆裝的超高精度液壓扭矩全自動扳手。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中用于各種場合裝拆螺母的液壓扳手有多種形式，主要有開式和閉式兩大類。它們由高壓泵、換向閥、高壓膠管及接頭、油缸、搖臂、反力臂、棘輪、彈簧、套筒等組成。高壓油泵輸出的高壓油經(jīng)膠管進入油缸使活塞桿做往復(fù)運動，活塞桿帶動搖臂來回擺動，搖臂上的棘齒(開式)或裝在搖臂內(nèi)的棘爪(閉式)帶動棘輪套筒做單方向旋轉(zhuǎn)運動，從而擰緊或拆松螺母。通過控制油壓的大小來控制擰緊力矩的大小。但這些液壓扳手的換向閥或采用手動換向閥，或采用電磁換向閥由手動按鈕控制，都需要一人專門控制換向閥，難以實現(xiàn)單人操作液壓扳手。而且手動操作控制換向存在時間滯延，這一方面影響工作效率，另一方面當(dāng)活塞到極限位置后不能及時換向，使油壓升高至遠遠超出擰緊螺母所需的油壓值，換向后油壓又突然降低，從而使扳手工作不穩(wěn)定，油壓升高，能耗增加，壽命縮短。
2004年本發(fā)明人為解決上述問題，申報過中國專利200420093281.1號，名稱為自動換向連續(xù)拆鎖的液壓扭矩扳手，提出了一種液壓扳手結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有的液壓扭矩扳手人工操作換向存在的時間滯延，以及壓力表表盤不能直接顯示扭矩的問題，但是隨著當(dāng)代加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用中液壓扳手預(yù)緊力的設(shè)定是靠調(diào)壓閥來設(shè)定的，并通過壓力表讀出，由于在超高壓的狀態(tài)下調(diào)壓閥的精度誤差加上人眼觀察壓力表的視覺誤差，累計誤差要達到5％以上，對于有些大型高精尖設(shè)備，其對螺栓類的預(yù)緊精度要求越來越高，上述的5％的誤差已經(jīng)不能滿足要求。另一方面上述專利雖然解決了自動換向的，但僅僅應(yīng)用了限位開關(guān)的觸發(fā)激勵，進行控制，但是由于操作環(huán)境復(fù)雜性的制約，這種方法的使用也受到了一定的限制。最后一方面，仍然需要有操作人員針對每一個螺栓進行，相應(yīng)的操作和設(shè)置，浪費人力的問題依然存在。
為了解決上述存在的種種缺陷，本發(fā)明人經(jīng)過長期的研究和開發(fā)，終于研制成功本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種高精度液壓扳手，便于根據(jù)鎖緊或拆卸目標(biāo)的扭矩要求，高精度的進行操作，自動完成進程和返回，并具有有良好的人機接口界面。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種高精度液壓扳手，其包括液壓單元、執(zhí)行單元，其中執(zhí)行單元用來對螺母、螺栓等需要緊固和拆卸的目標(biāo)實行擰緊或拆松動作；所述的液壓單元，提供液壓動力給執(zhí)行單元，以使其獲得工作時所需的全部扭矩，其包括活塞、油缸、旋轉(zhuǎn)接頭、高壓油管、低壓油管以及油泵，所述的油缸中活塞與執(zhí)行單元相連，所述旋轉(zhuǎn)接頭與油泵之間形成液壓油回路即高壓油管和低壓油管，所述的油缸與旋轉(zhuǎn)接頭相連，還包括控制單元，所述控制單元是通過對液壓單元的壓力與執(zhí)行單元位置的監(jiān)測，來控制執(zhí)行單元對緊固和拆卸目標(biāo)的動作；所述的控制單元包括，壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器以及處理器，其中所述的壓力傳感器設(shè)置于高壓油管的路上，所述的數(shù)據(jù)采集器連接著油缸活塞，所述的處理器接收來自壓力傳感器以及數(shù)據(jù)采集器的信號處理后，控制液壓扳手的運行起停。
同時也提出一種高精度液壓扭矩全自動扳手的輸出扭矩控制方法，其步驟包括，在所述的處理器中預(yù)先設(shè)定一個閾值；所述壓力傳感器傳輸壓力信號給處理器；處理器對壓力信號與閾值進行比較，當(dāng)達到或超出所述閾值后馬上關(guān)閉油泵電磁換向閥的電源，扳手馬上停止工作，否則繼續(xù)進行工作；所述的閾值是工作前根據(jù)螺栓所需預(yù)緊力設(shè)定的。


圖1為本發(fā)明高精度液壓扳手的功能單元組成簡圖；圖2為本發(fā)明高精度液壓扳手較佳實施例一結(jié)構(gòu)簡圖；
圖3為本發(fā)明高精度液壓扳手較佳實施例二結(jié)構(gòu)簡圖；圖4為本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明控制面板的功能設(shè)置圖。
附圖標(biāo)記說明a-執(zhí)行單元；b-液壓傳動單元；c-控制單元；11-驅(qū)動軸；21-驅(qū)動棘輪；12-棘輪；13、22-棘爪；14、23-搖臂；15、24-活塞；17、26-旋轉(zhuǎn)接頭；16、25-油缸；18、27-反力臂；19、28-高壓油管；110、29-低壓油管；111、210-控制面板；112、211-油泵；34-處理器；35-數(shù)據(jù)采集器；33、36-數(shù)據(jù)線；37-壓力傳感器。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。
請參閱圖1所示，其本發(fā)明高精度液壓扳手的功能單元組成簡圖，其包括液壓傳動單元b、執(zhí)行單元a以及控制單c元，其中執(zhí)行單元a用來對螺母、螺栓等需要緊固和拆卸的目標(biāo)實行擰緊或拆松動作；所述的液壓傳動單元b，提供液壓動力給執(zhí)行單元a，以使其獲得工作時所需的全部扭矩；控制單元c是通過對液壓傳動單元b以及執(zhí)行單元a的監(jiān)測來實現(xiàn)對本發(fā)明高精度液壓扳手的功能的自動控制。
請參閱圖2所示，其為本發(fā)明高精度液壓扳手較佳實施例一結(jié)構(gòu)簡圖，所述的執(zhí)行單元a包括，驅(qū)動棘輪21、棘爪22、搖臂23、旋轉(zhuǎn)接頭26以及反力臂27，所述的液壓傳動單元b包括，活塞24、油缸25、高壓油管28、低壓油管29以及油泵211，其中反力臂27的一端與油缸25通過圓銷鉸接定位，油缸25的活塞24與搖臂23一端構(gòu)成滑動鉸連，搖臂23的另一端與反力臂27的另一端通過驅(qū)動棘輪21鏈接，在驅(qū)動棘輪21的外沿分別設(shè)有與其嚙合的棘爪22，其中棘爪21鉸接在搖臂23上；旋轉(zhuǎn)接頭26與油泵211之間形成液壓油回路即高壓油管28和低壓油管29，所述的油缸25與旋轉(zhuǎn)接頭26相連，通過所述的高壓油管28和低壓油管29使油缸25和油泵211連接到一起，反力臂27兩塊板型結(jié)構(gòu)，搖臂23、棘爪22、驅(qū)動棘輪21、油缸25及其活塞24都在兩塊板型結(jié)構(gòu)中間；所有構(gòu)件的工作過程都在兩塊板型結(jié)構(gòu)中間進行。
請參閱圖3所示，其為本發(fā)明高精度液壓扳手較佳實施例二的結(jié)構(gòu)簡圖，包括反力臂18、油缸16、搖臂14、驅(qū)動軸11和油泵112，反力臂18的一端與油缸16底端鉸連，油缸16的活塞15與搖臂14一端鉸連，搖臂14的另一端與反力臂18的另一端鉸接并通過超越離合器與驅(qū)動軸11垂直連接，旋轉(zhuǎn)接頭17與油泵112之間形成液壓油回路即高壓油管19和低壓油管110，所述的油缸16與旋轉(zhuǎn)接頭17相連，通過所述的高壓油管19和低壓油管110使油缸16和油泵112連接到一起。
請參閱圖4所示，其為本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，所述的控制單元c包括，壓力傳感器37、數(shù)據(jù)采集器35以及處理器34，其中所述的壓力傳感器37設(shè)置于高壓油管19、28的油上，所述的數(shù)據(jù)采集器35連接著油缸的活塞24、15，其輸出一電阻值，所述的處理器34通過數(shù)據(jù)線33、36接收來自壓力傳感器37以及數(shù)據(jù)采集器35的信號，經(jīng)過處理后，控制液壓扳手的運行起停。
對于數(shù)據(jù)采集過程在油缸25、16行走運動過程中，數(shù)據(jù)采集器35的手柄也跟著油缸25、16行走，數(shù)據(jù)采集器35輸出的電阻值隨之變化，所述的電阻值是根據(jù)活塞24、15的行走的距離而決定的，其成線性關(guān)系，行程長電阻值變化就大，行程短電阻值變化就小，活塞24、15回收到位(初始狀態(tài))電阻值為0，行程走到相應(yīng)距離的電阻與不同扳手的行程有關(guān)；同時隨著活塞24、15的行走，所述的液壓油的壓力也發(fā)生變化，所述的壓力傳感器37輸出不同的電壓給處理器34，處理器34采集到活塞24、15行走中多種多樣的變化，其中有活塞24、15自身變化的阻力，壓力傳感器37輸出電壓的變量以及在活塞行走過程中電阻的變化都轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并保存起來，在工作時，經(jīng)處理器處理，以0.5秒為采樣周期來采集壓力傳感器電壓，取中間值來進行分析，對油缸實行三步轉(zhuǎn)換控制。第一步是輸出轉(zhuǎn)換實時控制時間；第二步電腦采用點控法，控制油泵的電磁換向閥，降低油泵的壓力。(因為油泵手調(diào)壓機構(gòu)始終在10Mpa)采集10Mpa以下的數(shù)據(jù)；第三步讀出行程和自身阻力系數(shù)后處理器又輸出另一條指令，控制油缸行走距離(跟采集時行程一致)。在所走行程之間來回運動。螺栓開始預(yù)緊時，壓力隨之升高，這時電腦采集到這個數(shù)據(jù)后，馬上發(fā)出停止點控命令，電磁換向閥常開，扳手開始正常預(yù)緊螺栓。這時壓力逐步上升，為了保證精度提供了一種輸出扭矩控制方法，其步驟包括在所述的處理器中預(yù)先設(shè)定一個閾值；所述的閾值是工作前根據(jù)螺栓所需預(yù)緊力設(shè)定的；所述壓力傳感器傳輸壓力信號給處理器；
處理器對壓力信號與閾值進行比較，當(dāng)達到或超出所述閾值后馬上關(guān)閉油泵電磁換向閥的電源，扳手馬上停止工作，否則繼續(xù)進行工作。
壓力傳感器的輸出電壓也在上升，當(dāng)上升到設(shè)定值時，(工作前根據(jù)螺栓所需預(yù)緊力，預(yù)先設(shè)定一個閾值)壓力傳感器傳出壓力信號給處理器，處理器進行比較后，后當(dāng)達到或超出所述閾值后馬上關(guān)閉電磁換向閥的電源，扳手馬上停止工作；因此處理器讀取采集到的數(shù)據(jù)控制扳手在正常的距離內(nèi)行走，這樣僅需要一個工人經(jīng)過一次事例性的操作，以后本發(fā)明高精度液壓扳手自己實現(xiàn)對預(yù)定的目標(biāo)螺栓或螺母的處理。這里所述的處理器可以是計算機也可以是DSP等具有處理器功能的單片機。
本發(fā)明高精度液壓扳手具有良好的人機接口界面，如圖5所示，其為本發(fā)明控制面板的功能設(shè)置圖，其上設(shè)置有電源開關(guān)按鈕控制總電源，開機按鈕實現(xiàn)油缸的自動工作的控制工作，關(guān)機按鈕在緊急情況下控制油缸停止，從而使扳手能夠馬上停止動作；還具有電壓設(shè)定旋鈕，在控制面板設(shè)有扭矩顯示儀表以及電壓顯示儀表。
請參閱表1-1，其為本發(fā)明壓力輸出與電壓換算表，整個高精度液壓扳手工作時，先打開總電源開關(guān)，油泵電機開始工作，這時扭矩顯示儀表顯示“0000”V，設(shè)定表顯示“00.00”V，先把油泵調(diào)整手柄，壓力調(diào)到最高，電壓設(shè)定表顯示“01.50”V左右，這讀數(shù)是油泵的自然壓力，經(jīng)壓力傳感器而產(chǎn)生的，一旦油泵電磁閥開始工作了，就要下降到正常顯示了；下一步是電壓(液壓輸出壓力)設(shè)定，按設(shè)置鍵，每按一下，設(shè)定電壓上升“00.05”V，也就是說當(dāng)你需要預(yù)緊的螺栓預(yù)緊扭矩為X，額定扭矩為Y，傳感器電壓檢測范圍為0-10V，其電壓設(shè)定值＝X÷Y×10。將設(shè)定值算出后尾數(shù)四舍五入，這樣電壓也即扭矩設(shè)定的精度誤差僅為0.25％。當(dāng)你設(shè)定到所需電壓時，不要繼續(xù)按它了，放開手指2秒后扳手就自動開始工作了。若設(shè)定的速度慢了，就用快速設(shè)定法，按著設(shè)置不放1秒鐘后，這時設(shè)定值讀數(shù)，以“00.05”V快速上升的，(“00.00-10.00”V循環(huán))到所需的電壓時，放開手指，就停止在設(shè)定值上，如果說沒有到設(shè)定值，則通過點觸法，點觸升壓按鈕一直點到所需的設(shè)定值，則設(shè)定結(jié)束，過2秒鐘后扳手自動開始工作，扳手到設(shè)定的電壓工作就自動結(jié)束。但隨時可修改設(shè)定值電腦也隨時保存設(shè)定值的數(shù)據(jù)，下次使用時直截按數(shù)據(jù)取出鍵，扳手按上次設(shè)定數(shù)據(jù)又自動開始工作，按扳手工作停止鍵扳手馬上停止工作。要先把扳手與工件固定好后再開機和設(shè)置控制數(shù)據(jù)，否則就要損壞扳手和工件。

1-1壓力輸出與電壓換算表以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而并非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)，可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高精度液壓扭矩全自動扳手，其包括液壓單元、執(zhí)行單元，其中執(zhí)行單元用來對螺母、螺栓等需要緊固和拆卸的目標(biāo)實行擰緊或拆松動作；所述的液壓單元，提供液壓動力給執(zhí)行單元，以使其獲得工作時所需的全部扭矩，其特征在于，還包括控制單元，所述控制單元是通過對液壓單元的壓力與執(zhí)行單元位置的監(jiān)測，來控制執(zhí)行單元對緊固和拆卸目標(biāo)的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度液壓扭矩全自動扳手，其特征在于，所述的執(zhí)行單元包括，驅(qū)動棘輪、驅(qū)動棘爪、止退棘爪、搖臂以及反力臂，所述的液壓單元包括，活塞、油缸、旋轉(zhuǎn)接頭、高壓油管、低壓油管以及油泵，其中反力臂的一端與油缸鉸接，油缸的活塞與搖臂一端構(gòu)成滑動鉸連，搖臂的另一端與反力臂的另一端通過驅(qū)動棘輪套筒鏈接，在驅(qū)動棘輪的外沿分別設(shè)有與其嚙合的驅(qū)動棘爪和止退棘爪，其中驅(qū)動棘爪鉸接在搖臂上，止退棘爪鉸接在反力臂的內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度液壓扭矩全自動扳手，其特征在于，所述的控制單元包括，壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器以及處理器，其中所述的壓力傳感器用以獲得油泵的輸出壓力，所述的數(shù)據(jù)采集器連接著油缸活塞，其輸出一電阻值，所述的處理器接收來自壓力傳感器以及數(shù)據(jù)采集器的信號處理后，控制液壓扳手的運行起停。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度液壓扭矩全自動扳手，其特征在于，所述的處理器控制油泵的電磁換向閥，來控制油泵輸出壓力的高低。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高精度液壓扭矩全自動扳手，其特征在于，所述的處理器為計算機或單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的高精度液壓扭矩全自動扳手，其特征在于，還包括一控制面板，所述的控制面板與處理器相連，其上設(shè)置有控制總電源的電源開關(guān)按鈕，在緊急情況下控制油缸停止的關(guān)機按鈕；還具有電壓設(shè)定旋鈕，在控制面板設(shè)有扭矩顯示儀表以及電壓顯示儀表。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度液壓扭矩全自動扳手，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集器與油缸共同運動，數(shù)據(jù)采集器的輸出的電阻值隨之變化，所述的電阻值是根據(jù)活塞的行走的距離而決定的，成線性關(guān)系，活塞回收到初始狀態(tài)電阻值為0。
8.一種高精度液壓扭矩全自動扳手的輸出扭矩控制方法，其特征在于，在所述的處理器中預(yù)先設(shè)定一個閾值；所述壓力傳感器傳輸壓力信號給處理器；處理器對壓力信號與閾值進行比較，當(dāng)達到或超出所述閾值后馬上關(guān)閉油泵電磁換向閥的電源，扳手馬上停止工作，否則繼續(xù)進行工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高精度液壓扭矩全自動扳手輸出扭矩控制方法，其特征在于，所述的閾值是工作前根據(jù)螺栓所需預(yù)緊力設(shè)定的。
全文摘要
本發(fā)明為一種高精度液壓扭矩全自動扳手，其包括液壓單元、執(zhí)行單元，其中執(zhí)行單元用來對螺母、螺栓等需要緊固和拆卸的目標(biāo)實行擰緊或拆松動作；所述的液壓單元，提供液壓動力給執(zhí)行單元，以使其獲得工作時所需的全部扭矩，其包括活塞、油缸、旋轉(zhuǎn)接頭、高壓油管、低壓油管以及油泵，所述的油缸中活塞與執(zhí)行單元相連，所述旋轉(zhuǎn)接頭與油泵之間形成液壓油回路即高壓油管和低壓油管，所述的油缸與旋轉(zhuǎn)接頭相連，其特征在于，還包括控制單元，所述控制單元是通過對液壓單元的壓力與執(zhí)行單元位置的監(jiān)測，來控制執(zhí)行單元對緊固和拆卸目標(biāo)的動作；這樣便于根據(jù)鎖緊或拆卸目標(biāo)的扭矩要求，高精度的進行操作，自動完成進程和返回，并具有有良好的人機接口界面。
文檔編號B25B23/00GK1915601SQ200610128629
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月4日
發(fā)明者方錫忠 申請人:方錫忠