專利名稱：運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及扭力扳手，特別涉及應(yīng)變式扭力扳手。
目前常用的機(jī)械扭力扳手構(gòu)造復(fù)雜、功能少、精度低，優(yōu)質(zhì)機(jī)械扭力扳手的示值誤差為±4％～±6％。電子扭力扳手也因測(cè)試方案和構(gòu)造的缺陷，測(cè)試精度遠(yuǎn)不能滿足使用要求。
精確的扭力扳手扭力指示值，應(yīng)該是連接套筒方榫的扭力，也就是扳手作用力F與作用力到方榫軸心距離L的乘積FL，現(xiàn)在普遍采用的電阻應(yīng)變式扭力扳手的技術(shù)方案主要有以下三種，方案一采用扭矩傳感器連接扳手桿與方榫指示扭力，但因扭矩傳感器占有了扳手平面外空間，操作十分不便。方案二在扳手桿上安裝電阻應(yīng)變計(jì)測(cè)量扳手桿的彎矩，因?yàn)閼?yīng)變計(jì)的工作點(diǎn)不可能重合于方榫軸線，其間距離為a，應(yīng)變計(jì)輸出指示力扭矩為F(L-a)。方案三將扳手連接桿設(shè)計(jì)為等強(qiáng)度懸臂梁，用扳手桿套加力，測(cè)量等強(qiáng)度梁的彎矩指示扭力，因?yàn)榧恿c(diǎn)、桿套梢等結(jié)構(gòu)連接誤差，其測(cè)量精度還不能滿足使用要求。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，在距離扳手方榫軸線a處的扳手桿上下二面分別安裝一枚電阻應(yīng)變計(jì)ε1和ε2，與ε1相鄰處安裝一枚電阻應(yīng)變計(jì)ε3，在與ε3相距2a處安裝一枚電阻應(yīng)變計(jì)ε4，電阻應(yīng)變計(jì)ε3、ε4與電阻應(yīng)變計(jì)ε1安裝在扳手桿的同一面上，四枚電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4通過導(dǎo)線首尾依次連接組成全橋電路，電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε4之間的接點(diǎn)A和電阻應(yīng)變計(jì)ε2、ε3之間的接點(diǎn)C為電源電壓輸入端，電阻應(yīng)變計(jì)ε3、ε4之間的接點(diǎn)B和電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2之間的接點(diǎn)D為電信號(hào)輸出端，所述四枚電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4的靈敏系數(shù)、電阻相等，所述四枚電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4安裝處的扳手桿的截面幾何尺寸相等。
所述電阻應(yīng)變計(jì)ε3安裝在電阻應(yīng)變計(jì)ε1的左側(cè)。
所述電阻應(yīng)變計(jì)ε3安裝在電阻應(yīng)變計(jì)ε1的右側(cè)。
所述電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4為箔式應(yīng)變計(jì)。
所述電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4為絲繞式應(yīng)變計(jì)。
所述電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4為濺射式應(yīng)變計(jì)。
所述電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4為半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)。
本實(shí)用新型的有益效果是構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便、采用了扭力補(bǔ)償技術(shù)，作用力矩的增量等同于方榫扭力的增量 ，正比于電阻應(yīng)變計(jì)橋路輸出和增量，扭力誤差得到了全補(bǔ)償，扭力指示精度可提高到0.1級(jí)。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照


圖1，
圖1中的標(biāo)號(hào)1為扭力扳手，標(biāo)號(hào)2為電阻應(yīng)變計(jì)ε1，標(biāo)號(hào)3為電阻應(yīng)變計(jì)ε2，標(biāo)號(hào)4為電阻應(yīng)變計(jì)ε3，標(biāo)號(hào)5為電阻應(yīng)變計(jì)ε4。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是將扭力扳手1在扳手桿貼片區(qū)加工成等截面，將靈敏系數(shù)、電阻相等的四枚電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4按以下方式貼在扳手桿的貼片區(qū)，貼片位置離方榫軸線a處的扳手桿上下表面粘貼二枚電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2，與ε1相距b處粘貼電阻應(yīng)變計(jì)ε3，與ε3相距2a處粘貼電阻應(yīng)變計(jì)ε4，將ε1、ε2、ε3、ε4四枚電阻應(yīng)變計(jì)按圖2所示連接組成全橋電路。
貼片區(qū)扳手桿的截面可以是圓形、矩形也可以是其他形狀，但其截面幾何尺寸必須相等，尺寸誤差將影響扭力指示精度。圓截面上下表面每枚電阻應(yīng)變計(jì)輸出的應(yīng)變?cè)隽繛?amp;PlusMinus;ϵ=Fl(32πED3)=FlG]]>矩形截面上下表面每枚電阻應(yīng)變計(jì)輸出的應(yīng)變?cè)隽繛?amp;PlusMinus;ϵ=Fl(6Ebh2)=FlG]]>式中l(wèi)作用力點(diǎn)P至應(yīng)變計(jì)工作點(diǎn)間的距離。
D圓形扳手桿的直徑b、h；矩形扳手桿的寬、高。
補(bǔ)償效果四枚靈敏系數(shù)K、電阻相等的電阻應(yīng)變計(jì)ε1、ε2、ε3、ε4通過導(dǎo)線首尾依次連接組成圖2所示的橋式電路。A、C二端接通輸入電源電壓E0，任一電阻應(yīng)變計(jì)的變化將引起B(yǎng)、D間的輸出電信號(hào)e。eE0=K4(ϵ1-ϵ2+ϵ3-ϵ4)=KG4[F(L-a)+F(L-a)+F(L-a-b)-F(L-a-b-2a)]=K2FLG]]>FL=2eE0KG]]>式中L作用力F至方榫軸線的距離。
作用力矩的增量等同于方榫扭力的增量，正比于電阻應(yīng)變計(jì)橋路輸出和增量，扭力誤差得到了全補(bǔ)償。
扳手桿的精加工和嚴(yán)格的貼片工藝可將扳手桿受到和側(cè)彎、扭轉(zhuǎn)、軸向拉壓的干擾予以補(bǔ)償。
應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)可以制成各種規(guī)格型號(hào)的電阻應(yīng)變式扭力扳手，加上模數(shù)變換電路和單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種功能預(yù)置扭矩 定扭矩聲光報(bào)警峰值保持 動(dòng)態(tài)扭矩監(jiān)視存儲(chǔ)記錄 存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)通訊接口 與計(jì)算機(jī)通訊聯(lián)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
具有自動(dòng)調(diào)零、欠電壓報(bào)警、自動(dòng)校正、單位制轉(zhuǎn)換。滿足了裝配線在線檢驗(yàn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)及試驗(yàn)室使用。
現(xiàn)在普遍采用的電阻應(yīng)變式扭力扳手的方案一如圖3所示采用扭矩傳感器連接扳手桿與方榫指示扭力，但因扭矩傳感器占有了扳手平面外空間，操作十分不便。方案二如圖4所示在扳手桿上安裝電阻應(yīng)變計(jì)測(cè)量扳手桿的彎矩，因?yàn)閼?yīng)變計(jì)的工作點(diǎn)不可能重合于方榫軸線，其間距離為a，應(yīng)變計(jì)輸出指示力扭矩為F(L-a)。方案三如圖5所示將扳手連接桿設(shè)計(jì)為等強(qiáng)度懸臂梁，用扳手桿套加力，測(cè)量等強(qiáng)度梁的彎矩指示扭力，因?yàn)榧恿c(diǎn)、桿套梢等結(jié)構(gòu)連接誤差，其測(cè)量精度還不能滿足使用要求。
權(quán)利要求1.一種運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，其特征是在距離扳手方榫軸線(a)處的扳手桿上下二面分別安裝一枚電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)和(ε2)，與(ε1)相鄰處安裝一枚電阻應(yīng)變計(jì)(ε3)，在與(ε3)相距2(a)處安裝一枚電阻應(yīng)變計(jì)(ε4)，電阻應(yīng)變計(jì)(ε3)、(ε4)與電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)安裝在扳手桿的同一面上，所述四枚電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)、(ε3)、(ε4)通過導(dǎo)線首尾依次連接組成全橋電路，電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε4)之間的接點(diǎn)(A)和電阻應(yīng)變計(jì)(ε2)、(ε3)之間的接點(diǎn)(C)為電源電壓輸入端，電阻應(yīng)變計(jì)(ε3)、(ε4)之間的接點(diǎn)(B)和電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)之間的接點(diǎn)(D)為電信號(hào)輸出端，所述四枚電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)、(ε3)、(ε4)的靈敏系數(shù)、電阻相等，且四枚電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)、(ε3)、(ε4)安裝處的扳手桿的截面幾何尺寸相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，其特征是所述電阻應(yīng)變計(jì)(ε3)安裝在電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)的左側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，其特征是所述電阻應(yīng)變計(jì)(ε3)安裝在電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)的右側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，其特征是所述電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)、(ε3)、(ε4)為箔式應(yīng)變計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，其特征是所述電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)、(ε3)、(ε4)為絲繞式應(yīng)變計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，其特征是所述電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)、(ε3)、(ε4)為濺射式應(yīng)變計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，其特征是所述電阻應(yīng)變計(jì)(ε1)、(ε2)、(ε3)、(ε4)為半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)。
專利摘要一種運(yùn)用電阻應(yīng)變計(jì)扭力補(bǔ)償技術(shù)的扭力扳手，在距離扳手方榫軸線a處的扳手桿上下二面安裝電阻應(yīng)變計(jì)ε
文檔編號(hào)B25B13/00GK2590724SQ0225724
公開日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者薛宗群, 薛宗培 申請(qǐng)人:薛宗群, 薛宗培