高精度容柵式數(shù)顯力矩扳手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度容柵式數(shù)顯力矩扳手，可以向螺紋緊固件施加設(shè)定大小的力矩，并實(shí)時(shí)跟蹤顯示施加力矩的大小。
【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止，絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家都采用應(yīng)變體作為其測(cè)量力矩的核心元件，容柵式測(cè)量方式相比應(yīng)變式測(cè)量方式具有精度高、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，所以在航空航天、精密機(jī)械、鐵路、兵器等性能要求高的精密機(jī)械領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。特別是絕對(duì)式容柵測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)所設(shè)置的原點(diǎn)位置進(jìn)行持續(xù)跟蹤，避免丟數(shù)，不必進(jìn)行清零、校零操作。由于每一個(gè)位置都具有絕對(duì)坐標(biāo)，使誤差的軟件修正成為可能，為制造高精度的數(shù)顯力矩扳手提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
[0003]數(shù)顯力矩扳手受環(huán)境因素影響較大，所以每把扳手在出廠前都需要手動(dòng)調(diào)整力臂長(zhǎng)度校正精度，這極大地降低了生產(chǎn)效率，而且扳手使用一段時(shí)間后需要重新調(diào)整力臂，手動(dòng)修正時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)生較多的維修成本；加之，機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)方式存在調(diào)節(jié)范圍小、調(diào)節(jié)結(jié)果不能與實(shí)際的誤差曲線重合，導(dǎo)致總體誤差偏大。本發(fā)明在傳統(tǒng)的精密機(jī)械扳手技術(shù)基礎(chǔ)上，采用微處理器編程技術(shù)，用軟件擬合出誤差曲線并用誤差修正功能提高系統(tǒng)測(cè)量精度，既保證系統(tǒng)精度達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，又可以省去結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)力臂的機(jī)械修正方式，提高生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種帶數(shù)據(jù)自動(dòng)修正功能的高精度容柵式數(shù)顯力矩扳手。具有高精度、高生產(chǎn)效率、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種高精度容柵式數(shù)顯力矩扳手，它包括:力矩傳感器、加力桿、數(shù)顯組件、扳手手柄。其中，力矩傳感器將力矩量轉(zhuǎn)化為容柵傳感器的相對(duì)位移量。數(shù)顯組件內(nèi)有三層電路板，負(fù)責(zé)將彈性體形變量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在液晶屏上顯示，并定義各種功能。扳手手柄處以防護(hù)套包裹，防止扳手掉落損壞，影響使用。
[0007]其中:
[0008]所述的力矩傳感器包括固定元件和可動(dòng)元件，可動(dòng)元件包括方榫、彈性體、轉(zhuǎn)接座、主柵擺桿、主柵定位片以及定位片正下方的主柵；固定元件為副柵擺桿以及末端連接的位于主柵正下方的副柵。主柵以電容耦合的方式耦合到所述的副柵并且相對(duì)于副柵可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)，力矩傳感器就是將彈性體的形變量通過主柵擺動(dòng)桿傳遞到副柵，主柵相對(duì)于副柵產(chǎn)生相對(duì)位置移動(dòng)進(jìn)而輸出模擬電量信號(hào)；
[0009]所述的數(shù)顯組件內(nèi)部電路板實(shí)現(xiàn)扳手的所有電氣功能。數(shù)顯組件內(nèi)置三塊電路板，由下而上分別為容柵傳感器主柵、容柵傳感器副柵、功能板。容柵傳感器將扭力轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并通過位于主柵電路板上的絕對(duì)容柵測(cè)量專用芯片處理成數(shù)字信號(hào)送到液晶屏上顯示。該數(shù)字信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)轿挥诠δ馨迳系奈⑻幚砥鬟M(jìn)行處理，定義扳手的各項(xiàng)功能。
[0010]所述的容柵式位移傳感器采用的是絕對(duì)容柵測(cè)量方式，傳統(tǒng)相對(duì)式容柵傳感器采用細(xì)測(cè)數(shù)+節(jié)距數(shù)的位移測(cè)量方法，只能進(jìn)行相對(duì)位移測(cè)量無(wú)法精確定位傳感器位置。本發(fā)明采用的絕對(duì)式容柵傳感器，在保留細(xì)測(cè)的基礎(chǔ)上，增加了粗測(cè)、中測(cè)2條碼道，分別對(duì)位移進(jìn)行粗大精度、中等精度、精確精度的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了位移的絕對(duì)測(cè)量，可精確定位傳感器位置，這為誤差修正提供了可能。
[0011]所述的高精度容柵式數(shù)顯力矩扳手在手動(dòng)調(diào)整無(wú)法達(dá)到I級(jí)精度的情況下，通過使用數(shù)顯組件中功能板上的微處理器做軟件修正，使顯示結(jié)果達(dá)到精度要求。
[0012]所述的高精度容柵式數(shù)顯力矩扳手的數(shù)顯組件中功能板上具有外部存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)供后續(xù)的使用。另外，測(cè)量數(shù)據(jù)也可以通過無(wú)線數(shù)傳模塊將容柵傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包，通過扳手內(nèi)部的天線遠(yuǎn)距離傳輸?shù)诫娔X上進(jìn)行顯示。
[0013]所述的高精度容柵式數(shù)顯力矩扳手除了最基本的力矩測(cè)量功能外，還具有多種報(bào)警(如限力報(bào)警，超量程報(bào)警和低電壓報(bào)警等)、數(shù)據(jù)接口、無(wú)線傳輸以及自動(dòng)關(guān)機(jī)的功能。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
[0015]圖2是本發(fā)明的電氣原理圖
[0016]圖3是本發(fā)明的正面俯視圖
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，扳手由方榫(101)、彈性體(102)、主柵轉(zhuǎn)接座(103)、主柵擺桿(104)、主柵傳感器(105)、限位框(106)、副柵擺桿(107)、副柵(108)、副柵托架(I 09)、軟線(110)、功能板(111)。彈性體(102)與螺紋緊固件相扣的部分為方榫(101)，方榫(101)與主柵擺桿(104)通過轉(zhuǎn)接座(103)連接，主柵傳感器(105)由螺母連接在主柵擺桿(104)上；副柵擺桿(107)固定在彈性體(102)上，主柵傳感器(105)與副柵(108)相對(duì)夾于副柵托架(109)與限位框(106)之間。副柵(108)與功能板(111)之間通過軟線(110)連接。在加力過程中，將方榫(101)與螺紋緊固件以自鎖緊的方式固定，在手柄處加力使彈性體發(fā)生形變，使通過主柵轉(zhuǎn)接座(103)與彈性體(102)連接的主柵擺桿(104)相對(duì)于副柵擺桿(107)產(chǎn)生一個(gè)角度，該角度經(jīng)過放大作用于主、副柵。用直線位移近似等效主、副柵相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成的弧度。
[0018]如圖2所示，圖2為本發(fā)明的電氣原理圖。由力矩傳感器(201)的相對(duì)移動(dòng)等效得到的直線位移通過絕對(duì)式容柵位移傳感器(202)形成電信號(hào)并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)通過軟線由主柵傳輸?shù)綌?shù)顯組件功能板上的微處理器(203)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。微處理器是功能板的主要控制元件，其定義了聲光報(bào)警功能(204)、功能按鍵(205)，控制測(cè)量值的液晶屏顯示(206)、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(207)，管理數(shù)據(jù)接口(208)以及無(wú)線傳輸模塊(209)。
[0019]如圖2所示，扳手的容柵傳感器采用的絕對(duì)容柵測(cè)量技術(shù)，在保留細(xì)測(cè)的基礎(chǔ)上，增加了粗測(cè)、中測(cè)2條碼道，分別對(duì)位移進(jìn)行粗大精度、中等精度、精確精度的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了位移的絕對(duì)測(cè)量，可精確定位傳感器位置，這為誤差修正提供了可能。由專用的絕對(duì)容柵測(cè)量集成芯片中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器輸出粗、中、細(xì)波長(zhǎng)信號(hào)，這些信號(hào)由負(fù)變到正的過零點(diǎn)與預(yù)先設(shè)定的相位零點(diǎn)之間的時(shí)間差就是被測(cè)位置在相應(yīng)波長(zhǎng)內(nèi)的位移。當(dāng)被測(cè)位置在粗、中、細(xì)波長(zhǎng)內(nèi)的位移確定以后，被測(cè)位置也就隨之確定。經(jīng)專用的絕對(duì)容柵測(cè)量集成芯片根據(jù)這三個(gè)電信號(hào)產(chǎn)生的波形計(jì)算出絕對(duì)位置并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)通過軟線傳輸給位于功能板的微處理器，顯示及定義各個(gè)按鍵的功能與聲光報(bào)警。
[0020]如圖2所示，測(cè)量的軟件修正也是由微處理器完成的。在扳手出廠校正過程中，首先采用手動(dòng)校正的方法，盡量使扳手精度達(dá)到精度要求，當(dāng)通過手動(dòng)校正無(wú)法實(shí)現(xiàn)一級(jí)精度要求時(shí)，通過軟件修正。過程為:通過手動(dòng)校準(zhǔn)模擬誤差曲線，得到測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的固定線性關(guān)系，在位于功能板上的微處理器中預(yù)留綁定選項(xiàng)，將此線性關(guān)系通過手動(dòng)設(shè)置綁定選項(xiàng)并存入該微處理器中，當(dāng)容柵傳感器將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)轿⑻幚砥骱?，自?dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后在液晶屏上顯示出修正后數(shù)據(jù)值，實(shí)現(xiàn)一級(jí)精度要求的目的。
[0021]如圖2所示，測(cè)量結(jié)果的傳輸方式有無(wú)線傳輸、有線傳輸兩種。既可以先通過外部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，然后經(jīng)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)诫娔X上，也可以通過無(wú)線模塊傳輸?shù)诫娔X上。其中，夕卜部存儲(chǔ)器的工作方式為:工作