CN220313198U - 一种带通信的数显机械扭力扳手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带通信的数显机械扭力扳手，其结构包括套筒、弹性体、数显装置、手柄、棘轮头和主控线路板等，并在弹性体上附有与主控线路板形成电路信号连接焚应变片，并经应变片将弹性体的形变量体现扭力变化的模拟量发送至主控线路板而形成实时控制；同时，套筒和手柄内设有弹簧定扭装置，其结构包括伸缩杆、定扭弹簧和滑动块，且定扭弹簧的两端分别弹性顶推在伸缩杆前端和滑动块后端，该滑动块前端与弹性体后端的拨块形成弹性接触，则手柄相对套筒转动时，就能带动伸缩杆形成轴向伸缩移动而调节定扭弹簧的定扭弹力；因此，改进后的扭力扳手不但集成了机械扳手和数显扳手的使用优点，而且还能进行扭力值的设定和提醒，以及进行扭力锁定。

Description

一种带通信的数显机械扭力扳手

技术领域

本实用新型属于扭力扳手技术领域，具体涉及一种带通信的数显机械扭力扳手。

背景技术

扭力扳手是一种非常实用的扳动安装工具，主要用于螺栓等紧固件的紧固作用。并且，扭力扳手的应用范围也十分广泛，例如可应用在汽车、重型卡车、轨道交通和大型仪器设备等安装上，有些甚至应用在军事航天领域。

目前，市场上的扭力扳手主要分为机械扳手和数显扳手这两种。其中，机械扳手具有操作方便、工作效率高等使用优点，但同时也存在着精度不够、无法显示使用中的扭力变化状态和不能进行数据存储等缺点；而数显扳手能够解决机械扳手所存在的使用缺陷，即具有精度高、能够显示使用时扭力变化值，以及进行数据存储等优点，但同时也存在着使用操作较为繁琐的缺点。并且，数显扳手还都无法进行扭力值的设定，以及到达设定扭力时无法提供实时提醒，这会导致用户在不知情的情况下依然用力扳动，由此容易造成扭力扳手内部器件的损坏，影响使用寿命；另外，这些数显扳手在操作期间经常会因为误触而导致扭力值变化，这也极大影响了使用精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种不但集成了机械扳手和数显扳手的使用优点，而且还能进行扭力值的设定和提醒，以及进行扭力锁定的数显机械扭力扳手。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：

一种带通信的数显机械扭力扳手，包括套筒、套筒内的弹性体、套筒外的数显装置和套筒后部的手柄，所述的弹性体前部伸出套筒前部设有棘轮头，所述的数显装置内设有主控线路板，所述的弹性体上附有应变片，该应变片与主控线路板形成电路信号连接，并将弹性体的形变量体现扭力变化的模拟量发送至主控线路板而形成实时控制；所述的套筒和手柄内设有弹簧定扭装置，该弹簧定扭装置包括伸缩杆、定扭弹簧和滑动块，且定扭弹簧的两端分别弹性顶推在伸缩杆前端和滑动块后端，该滑动块前端与弹性体后端的拨块形成弹性接触，该手柄相对套筒转动，并带动所述伸缩杆形成轴向伸缩移动而调节定扭弹簧的定扭弹力。

所述的手柄前端设有活动套装在套筒外的锁定环，并由该锁定环来紧固手柄而锁定该定扭弹力。

所述的弹簧定扭装置经手柄转动来调节定扭弹簧对弹性体和拨块的压力，进而形成设定扭力，当使用达到设定扭力，该弹性体由弯曲至伸直复位的过程中出现脱节现象，并由该脱节现象同步带动拨块转动而敲击相接触的滑动块前端形成“咔哒”提示声。

所述的数显装置包括固定在套筒外的外壳，该外壳表面设有液晶显示屏、按键、充电接口和USB端口，外壳内设有主控线路板和内部电池。

所述的主控线路板上设有CPU处理器、A/D转换模块、存储模块、WIFI模块、电池管理模块、USB模块、扭力传感器、信号放大器和LED灯。

所述的WIFI模块与外接的PC机形成数据无线传输；所述的USB模块经数据线连接到PC机形成数据有线传输。

所述的主控线路板上设有内部电池的充电接口。

所述的套筒外表面和锁定环的前端外圆周面上均设有设定扭力的刻度标识。

与现有技术相比，本实用新型主要提供了一款由套筒、弹性体、数显装置、手柄、棘轮头和主控线路板等结构构成的扭力扳手，并在该扭力扳手的弹性体上附有应变片，以及将该应变片与主控线路板形成电路信号连接，从而使应变片能够将弹性体的形变量体现扭力变化的模拟量发送至主控线路板而形成实时控制；这样，通过上述结构改进使得该扭力扳手能够集成机械扳手和数显扳手的优点于一身，即既有着机械扭力扳手的使用方便和高效率，又有着数显扳手的高精度测量、实时显示扭力变化值和数据自动存储；同时，套筒和手柄内增设有弹簧定扭装置，该弹簧定扭装置包括伸缩杆、定扭弹簧和滑动块，且定扭弹簧的两端分别弹性顶推在伸缩杆前端和滑动块后端，该滑动块前端与弹性体后端的拨块形成弹性接触，则手柄相对套筒转动时，就能带动伸缩杆形成轴向伸缩移动而调节定扭弹簧的定扭弹力，故经过上述结构设计使得该扭力扳手能进行扭力值的设定和提醒，再结合手柄前端活动套装在套筒外的锁定环还能进行扭力锁定；另外，通过在主控线路板上设置WIFI模块和USB模块，能够增加无线传输和有线传输的功能，方便外接PC机时可以同时看到输出扭力变化图形。

附图说明

图1为本实用新型的外形结构示意图。

图2为图1的仰视图。

图3为图1的局部剖视图（应变片与主控线路板形成电路信号连接）。

图4为图1的整体剖视图（卸去主控线路板）。

图5为主控线路板的结构示意图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例而并非全部，基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，亦都属于本实用新型保护的范围。

如图1~图5所示，1.棘轮头、2.弹性体、21.应变片、3.套筒、4.数显装置、41.外壳、42.液晶显示屏、43.按键、44.LED灯、45.USB端口、5.锁定环、6.手柄、7.刻度标识、8.弹簧定扭装置、81.定扭弹簧、82.滑动块、83.伸缩杆、9.拨块、10.主控线路板、101.CPU处理器、102.A/D转换模块、103.存储模块、104.WIFI模块、105.USB模块。

一种带通信的数显机械扭力扳手，如图1、图2所示，涉及了一种用于将螺栓等紧固件进行紧固的扳动安装工具，本实施例以图1、图2所示的视图上侧作为前部，视图下侧作为后部，则该扭力扳手的结构主要是由套筒3、套筒内的弹性体2、套筒外的数显装置4和套筒后部的手柄6等构成，该弹性体2前部伸出套筒3前部设有棘轮头1，该数显装置4内设有主控线路板10，该套筒3和手柄6内设有弹簧定扭装置8。

所述的弹性体2是扭力的受力体，该弹性体2的形变量体现扭力的大小，而弹性体2在受力形变的时候，其在学术上等量为应力和应变，“胡克定律”中对此进行了数学上的公式解释，应力-应变的关系为:P_n=E_e,P_s=nφ。

在“广义胡克定律”中描述了应力张量和应变张量之间的关系。两个张量之间有线性关系，用一个四阶张量表示，称为“广义弹性模量”

σ_ii=λ(e₁₁+e₂₂+e₃₃)+2ne_iiσ_ij=2ne_ij，

λ：Lame 模量，v=|e_ii||e₁₁|

n=E₂(1+v)λ=E_v(1+v)(1−2v),a=tr(e_ij)

应变为e=(R+z)dθ−RdθRdθ=zR

应力为σ=Ee=Ez/R

所述的弹性体2上附有应变片21，该应变片与主控线路板10形成电路信号连接，并将弹性体2的形变量体现扭力变化的模拟量发送至主控线路板10而形成实时控制。也就是说弹性体2形变会引起应变片21的阻值发生变化，继而通过模数转换以及数据计算经数显装置4来显示出扭力值的大小。

所述的应变片21是非常灵敏的器件，微小的形变都会引起本身的电阻值发生变化，故在应变片两端接入电压，然后通过电压值的变化即可知道弹性体受力的大小以及扭力扳手上施加的扭力值。

应变片在扭力扳手上依托惠斯通电桥原理为：

式中，K：比例常数

ε：应变

所述的数显装置4包括固定在套筒3外的外壳41，该外壳表面设有液晶显示屏42、按键43和USB端口45；所述的液晶显示屏42可以显示主控线路板10采集到的数据和设置显示内容等，通过液晶显示屏42并结合按键43可以进行扭力设置、系统设置和传输设置等，也可以设置扭力值单位，例如N.m、kgf.cm、kgf.m、Lbf.in等；所述的外壳41内设有主控线路板10和内部电池，该内部电池通常为充电电池，可为主控线路板10供电。

所述的主控线路板10上集成设置有CPU处理器101、A/D转换模块102、存储模块103、WIFI模块104、电池管理模块、USB模块105、扭力传感器、信号放大器和LED灯44。

其中，CPU处理器主要针对各个模块进行控制；扭力传感器通过信号放大器与A/D转换模块102的时钟和数据端口连接；A/D转换模块102可在扭力扳手的工作中实时采集到模拟量数据，并在主控线路板10发出获取信号后传输到CPU处理器101，也就是将扭力值的原始模拟量转换成数字量；存储模块103与CPU处理器101作电路信号连接，主要用于存储数据，也就是将采样到的扭力值进行存储，并可存储每一个扭力数据；WIFI模块104通过串口连接CPU处理器101，进而与外接的PC机形成数据无线传输以获得各种数据；USB模块105通过串口连接CPU处理器，进而经数据线连接到PC机形成数据有线传输以获得各种数据；电池管理模块可管理内部电池的充放电过程，并保护电池健康运行和延长电池的使用寿命；LED灯可以警告提示到达的扭力峰值，通常外露设置在数显装置4外。

所述的主控线路板10上还设有内部电池的充电接口，可以使用附送充电器对扭力扳手进行充电使用，该充电接口通常也是外露在数显装置4外。

所述的弹簧定扭装置8包括伸缩杆83、定扭弹簧81和滑动块82，该定扭弹簧81的两端分别弹性顶推在伸缩杆83前端和滑动块82后端，该滑动块82前端与弹性体2后端的拨块9形成弹性接触，故手柄6相对套筒3转动，就能带动伸缩杆83形成轴向伸缩移动，进而能够调节定扭弹簧81的定扭弹力。

所述的手柄6前端设有活动套装在套筒3外的锁定环5，并由该锁定环来紧固手柄6而锁定该定扭弹力，也就是说锁定环5可以在调节好机械扭力值时进行扭力锁定，以防止操作期间误触导致扭力值变化，而套筒3外表面和锁定环5的前端外圆周面上均设有设定扭力的刻度标识7，由此方便了扭力值的精确锁定。

所述的弹簧定扭装置8经手柄6转动来调节定扭弹簧81对弹性体2和拨块9的压力，进而形成设定扭力，也就是通过手柄6调节到所需的扭力值，并通过锁定环5来锁定该扭力值，同时打开数显装置4进行扭力扳手的紧固操作，直至紧固操作达到设定扭力时，该弹性体2由弯曲至伸直复位的过程中就会出现脱节现象，并由该脱节现象同步带动拨块9转动而敲击相接触的滑动块82前端，从而形成“咔哒”提示声，表示已达到预设的扭力值，不需要再施加更大的扭力；与此同时，液晶显示屏42上也会显示精确的扭力峰值，如果设置了峰值范围，则LED灯44也会闪烁提示，当不设置限值，该扭力扳手也就只是实时显示扭力值大小。

当获得所需要的测试数据后，既可通过液晶显示屏42查看结果，也可使用设备所带的WIFI或者USB功能把测试数据传输到PC机上查看。

本实用新型的扭力扳手能够集成机械扳手和数显扳手的优点于一身，即既有着机械扭力扳手的使用方便和高效率，又有着数显扳手的高精度测量、实时显示扭力变化值和数据自动存储，还能进行扭力值的设定和提醒，再结合手柄前端活动套装在套筒外的锁定环而进行扭力锁定，就能极大提高了实用性能；另外，通过在主控线路板上设置WIFI模块和USB模块，能够增加无线传输和有线传输的功能，也方便外接PC机时可以同时看到输出扭力变化图形。

以上所述仅是本实用新型的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例等同的结构设计，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带通信的数显机械扭力扳手，包括套筒（3）、套筒内的弹性体（2）、套筒外的数显装置（4）和套筒后部的手柄（6），所述的弹性体（2）前部伸出套筒（3）前部设有棘轮头（1），所述的数显装置（4）内设有主控线路板（10），其特征在于所述的弹性体（2）上附有应变片（21），该应变片与主控线路板（10）形成电路信号连接，并将弹性体（2）的形变量体现扭力变化的模拟量发送至主控线路板（10）而形成实时控制；所述的套筒（3）和手柄（6）内设有弹簧定扭装置（8），该弹簧定扭装置包括伸缩杆（83）、定扭弹簧（81）和滑动块（82），且定扭弹簧（81）的两端分别弹性顶推在伸缩杆（83）前端和滑动块（82）后端，该滑动块前端与弹性体（2）后端的拨块（9）形成弹性接触，该手柄（6）相对套筒（3）转动，并带动所述伸缩杆（83）形成轴向伸缩移动而调节定扭弹簧（81）的定扭弹力。

2.根据权利要求1所述的一种带通信的数显机械扭力扳手，其特征在于所述的手柄（6）前端设有活动套装在套筒（3）外的锁定环（5），并由该锁定环来紧固手柄（6）而锁定该定扭弹力。

3.根据权利要求1所述的一种带通信的数显机械扭力扳手，其特征在于所述的弹簧定扭装置（8）经手柄（6）转动来调节定扭弹簧（81）对弹性体（2）和拨块（9）的压力，进而形成设定扭力，当使用达到设定扭力，该弹性体（2）由弯曲至伸直复位的过程中出现脱节现象，并由该脱节现象同步带动拨块（9）转动而敲击相接触的滑动块（82）前端形成“咔哒”提示声。

4.根据权利要求1所述的一种带通信的数显机械扭力扳手，其特征在于所述的数显装置（4）包括固定在套筒（3）外的外壳（41），该外壳表面设有液晶显示屏（42）、按键（43）、充电接口和USB端口（45），外壳（41）内设有主控线路板（10）和内部电池。

5.根据权利要求1所述的一种带通信的数显机械扭力扳手，其特征在于所述的主控线路板（10）上设有CPU处理器（101）、A/D转换模块（102）、存储模块（103）、WIFI模块（104）、电池管理模块、USB模块（105）、扭力传感器、信号放大器和LED灯（44）。

6.根据权利要求5所述的一种带通信的数显机械扭力扳手，其特征在于所述的WIFI模块（104）与外接的PC机形成数据无线传输；所述的USB模块（105）经数据线连接到PC机形成数据有线传输。

7.根据权利要求4所述的一种带通信的数显机械扭力扳手，其特征在于所述的主控线路板（10）上设有内部电池的充电接口。

8.根据权利要求1所述的一种带通信的数显机械扭力扳手，其特征在于所述的套筒（3）外表面和锁定环（5）的前端外圆周面上均设有设定扭力的刻度标识（7）。