专利名称：一种扭矩测量标定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种扭矩测量标定仪，更具体的说，尤其涉及一种扭矩传感器和 测量显示部分集成在一起的扭矩测量标定仪。
背景技术：
随着社会的发展，螺纹连接在各方面的应用越来越广泛，螺纹连接不仅在机械领 域得到了广泛的应用，而且在建筑、桥梁等方面也显示出了其巨大的应用前景，今后的螺纹 连接会向着大扭矩、高精度方面发展。由此也出现了较多的电动或机械式的力矩扳手，但国 内在扭距的测量和标定方面发展还比较落后，尤其是在大于100匪扭矩的测量方面，现有 的扭矩测量仪不能对力矩扳手实现快速便捷的测量和标定，使得现有的扭矩测量仪与力矩 扳手的日益扩大的应用发展不相称。力矩扳手的原理为用扳手扳动螺母，使力矩扳手中的受力体受力产生变形，通过 对受力体变形量的检测，来显示出力矩扳手所施加给受力体的力矩大小。在力矩扳手的长 期使用的过程中，由于外界环境或力矩扳手自身的因素，会使得力矩扳手所显示的数值与 实际施加的力矩不一致，因此力矩扳手在使用的过程中需要进行标定，才可使得力矩扳手 所施加的力矩更加精准。对力矩扳手进行标定的是扭矩测量仪，扭矩测量仪自身的扭矩检 测精度符合一定的标准，可通过扭矩测量仪对力矩扳手进行标定。但现有的扭矩测量仪存 在使用不方便、体积笨重和不能同时对螺母的轴向压力进行测量。现有的扭矩测量仪分为两部分，一部分是扭矩传感器，也叫扭力头；一部分是测试 仪表。由于扭矩测量分为功能不同的两部分，使得扭矩传感器和测试仪表一般是独立发展 的，现在还没有一种把扭矩传感器和测试仪表集合在一起的产品，这样给测量仪的使用和 安装带来很大的不便。而且，现有的扭距传感器不仅重量大而且外形不规范，不易安装，同 时扭矩传感器上的试验螺栓的装卸也比较麻烦，不利于更换。现有的扭矩测量仪的电源采 用220伏的交流电，这就限制了其所能够应用的范围，譬如，当定扭矩扳手应用在工地时， 存在着电源不容易获取和安全隐患问题。
发明内容本实用新型克服了上述技术问题的缺点，提供了一种测量扭矩的机械部分和对测 量信号进行运算的信号处理部分为一体的扭矩测量标定仪。本实用新型的扭矩测量标定仪，包括用于测量扭矩的机械部分和对机械部分输出 的测量信号进行运算和显示的信号处理部分，其特别之处在于所述的机械部分和信号处 理部分为一体结构；所述的机械部分包括起固定作用的支座、设置于支座上的内套筒和设 置于内套筒外部的外套筒，所述内套筒回转支撑于支座上，所述内套筒内设置有实验螺栓 和用于限制实验螺栓与内套筒相对转动的限制机构，所述外套筒的一端与内套筒固定且另 一端与支座固定，所述外套筒上设置有扭矩传感器。机械部分和信号处理部分组合在一起， 使得本实用新型的扭矩测量标定仪使用起来更加的方便；在使用时，被测量的力矩扳手的 转动力矩施加到实验螺栓上并通过限制机构把作用力传递到内套筒上，由于内套筒一端回转固定于支座上且另一端与外套筒固定连接，外套筒的另一端固定于支座上，因此力矩把 手所施加的作用力最终会使得外套筒在筒体的环形方向上产生形变量，通过在外套筒上设 置扭矩传感器可实现力矩扳手扭矩大小的测量。本实用新型的扭矩测量标定仪，所述的限制机构包括固定于实验螺栓伸入到内套 筒内腔一端处的螺栓头和可与螺栓头配合并限制实验螺栓转动的挡块，该挡块可沿内套筒 内壁滑动；所述的实验螺栓上设置有用于测量沿实验螺栓的轴向压力的轴向力检测装置， 该轴向力检测装置包括设置于实验螺栓上并可沿实验螺栓的中心轴做轴向运动和沿中心 轴旋转的轴向压力板、与实验螺栓相配合的螺母及分别设置于轴向压力板两端的第一压紧 板和第二压紧板；所述的轴向压力板上设置有用于检测沿实验螺栓的中心轴方向压力的压 力传感器。当用力矩扳手拧实验螺栓上的螺母时，所施加的轴向力可通过设置在轴向压力 板上的压力传感器测量出，因为螺栓头、轴向压力板、第一压紧板、第二压紧板均可沿实验 螺栓中心轴所在的直线自由的滑动。本实用新型的扭矩测量标定仪，所述的信号处理部分包括用于对压力传感器和扭 矩传感器进行信号放大的信号放大电路、与信号放大电路的输出端相连接的单片机和用于 对单片机的运算结果进行显示的显示板，所述信号处理部分还包括电源模块和通讯模块； 所述显示板包括扭矩最大值显示板、扭矩显示板和轴向压力显示板，所述电源模块包括220 伏交流电源接口和蓄电池，所述通讯模块包括USB通讯接口。通过把压力传感器和扭矩传 感器设置于机械部分用于实现对轴向力和扭矩的检测，检测到的信号通过信号处理部分进 行运算和处理并显示出来，单片机内部设置数据采集程序可测量出扭矩的最大值并通过扭 矩最大值显示板显示出来，有效的避免了因扭矩的最终消失而读取不到其最大值。本实用新型的扭矩测量标定仪，所述内套筒通过轴承固定于支座上；所述内套筒 内部空腔为六棱体，所述的内套筒的内部空腔中设置有两个挡块，两个挡块可沿内套筒的 轴线方向移动，所述的螺栓头为六棱体，螺栓头两平行面之间的距离与两个挡块之间的距 离相等。两个挡块沿内套筒轴心线方向的长度小于内套筒的长度，以便于只有当实验螺栓 上的螺栓头移动到一定的位置时才可实现内套筒与实验螺栓的相对固定。本实用新型的扭矩测量标定仪，所述的支座上固定有两个挡销。两个挡销的作用 是为了卡住被标定的力矩扳手。本实用新型的扭矩测量标定仪，所述的外套筒与内套筒通过螺钉固定连接，所述 的外套筒与支座通过螺钉相固定。通过若干个螺钉把外套筒与支座和内套筒分别固定，即 可实现扭矩的准确测量，也有利于外套筒的拆卸，方便了维修和检验。本实用新型的扭矩测量标定仪，所述的支座为长方形，所述的扭矩测量标定仪由 与支座并行的支座板组成一长方体，所述的机械部分和信号处理部分设置于该长方体内 部。所述的扭矩最大值显示板、扭矩显示板、轴向压力显示板、SUB通讯接口、电源接口均设 置于长方体上。本实用新型的有益效果是把扭矩测量的机械部分和对测量信号进行运算的信号 处理部分组合在了一起，使得本实用新型的扭矩测量标定仪不仅结构紧凑而且还十分的方 便扭矩的测量；通过内套筒与外套筒的配合来实现对扭矩的测量，使得扭矩测量的机械结 构得到简化，也有益提高测量精度；使得本实用新型的扭矩测量标定仪还可设置用于测量 轴向力的机构和电路检测部分，有效的实现了扭矩测量和轴向力测量的有效结合。
图1为本实用新型的机械部分的结构示意图；图2为本实用新型的电路原理示意图。图中1支座，2内套筒，3外套筒，4实验螺栓，5螺栓头，6挡块，7第一压紧板，8轴 向压力板，9第二压紧板，10螺母，11挡销，12轴承，13压力传感器，14扭矩传感器，15扭矩 最大值显示板，16扭矩显示板，17轴向压力显示板，18通讯模块，19电源模块，20单片机。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。本实用新型的扭矩测量标定仪，从整体上来看包括设置传感器的机械部分和对传 感器输出的信号运算并显示的信号处理部分。如图1，给出了本实用新型的扭矩测量标定仪的机械部分的结构示意图，所示的支 座1用于支撑整个机械部分，所示的内套筒2通过轴承12固定于支座1上，以便内套筒可 实现沿支座1做回转运动。内套筒2的外部设置有一个外套筒3，该外套筒3的中心轴与内 套筒2的中心轴重合，外套筒3的一端通过六个螺钉与内套筒的原理支座端相固定，外套筒 的另一端通过螺钉固定于支座1上。内套筒2的内部空腔的形状为正六棱体，内套筒2内 设置有由实验螺栓4、螺栓头5、第一压紧板7、第二压紧板9、轴向压力板8、压力传感器13 组成的轴向力检测装置，所示的螺栓头5固定于实验螺母4的一端，第二压紧板9贯穿于实 验螺栓4上并和螺栓头5相靠，第二压力板9的形状为与内套筒2的内部空腔相配合的正 六边形；所示的第一压紧板7也为可与内套筒2的内部空腔相配合的正六边形，在第一压紧 板7和第二压紧板9之间设置有一个轴向压力板8，该轴向压力板8上设置有用于检测由第 一压紧板7所传递的轴向力的大小；所示的实验螺栓的端部还设置有检测和标定用的螺母 10、垫片和弹垫，所示的第一压紧板7、第二压紧板9和轴向压力板8均穿在实验螺栓4上 且第一压紧板7和第二压紧板9可沿内套筒的内腔自由的滑动，在测量轴向力的过程中，由 于第一压紧板7和第二压紧板9可沿内套筒的内腔自由的滑动，所示由被检测的力矩扳手 所施加的轴向力毫无损失的传递到了轴向压力板8上，并通过设置在轴向压力板上的压力 传感器来实现轴向力的测量，并与本实用新型的扭矩测量标定仪的信号处理部分相结合来 实现轴向力的测量。所示的螺栓头5的横截面为正六边形，所示的内套筒2的内部空腔中设置有两块 可沿内套筒2内壁滑动的挡块6，两挡块6沿内套筒2中心轴方向上的长度小于内套筒的长 度，螺栓头5的两平行面之间的距离与两挡块6之间的距离相等，以便于所栓头5可卡在有 两挡块6所组成的空隙中，从而限制内套筒2与实验螺栓4之间的相对转动。所示的外套 筒3上设置有用于检测扭矩的扭矩传感器14，扭矩传感器14可实现被检测力矩扳手所施加 的力矩的准确测量，由于实验螺栓4与内套筒2之间相对固定且内套筒的一端通过轴承12 固定在支座1上，所示由被检测扳手所施加的扭矩基本上毫无损失的传递到了外套筒3上， 又由于外套筒3的一端固定在支座1上，因此设置在外套筒3上的扭矩传感器14可实现扭 矩的准确测量。由扭矩传感器14输出的检测信号经由信号处理部分运算和处理后可显示 出来。
5[0022] 图2给出了本实用新型的扭矩测量标定仪的信号处理部分的原理图，信号处理包 括与压力传感器和扭矩传感器的输出端口相连接的信号放大电路、与信号放大电路的输出 相连接的单片机20、扭矩最大值显示板15、扭矩显示板16、轴向压力显示板17、电源模块 19、通讯模块18，扭矩最大值显示板15、扭矩显示板16、轴向压力显示板17与单片机的输出 端口相连接，电源模块包括220伏交流电输入端口和用于存储电能的蓄电池，通讯模块包 括USB通讯接口，可实现信号处理部分与PC机的通讯，进而可实现本实用新型的扭矩测量 标定仪的校准。所示的压力传感器13和扭矩传感器14所检测到的信号经由信号放大电路 放大后接到单片机20的输入端口，在经过单片机20内部的A/D转换器进行模拟信号到数 字信号的转化，单片机20对由压力传感器13和扭矩传感器14所转化的信号进行运算和处 理，采集出扭矩的最大值、扭矩的测量值和轴向力的测量值并分别通过扭矩最大值显示板 15、扭矩显示板16和轴向压力显示板17进行显示，扭矩最大值的采集和由单片机内部的程 序来实现，进行扭矩最大值的显示有利于获取所施加的扭矩的最大值，因为在用力矩扳手 拧螺母的过程中，其所施加的力矩最终会消失，光靠人的肉眼无法实现最大的读取。在电源 模块中设置可存储电能的蓄电池有益于实现扭矩测量标定仪在没有电源情况下的使用。
权利要求一种扭矩测量标定仪，包括用于测量扭矩的机械部分和对机械部分输出的测量信号进行运算和显示的信号处理部分，其特征在于所述的机械部分和信号处理部分为一体结构；所述的机械部分包括起固定作用的支座(1)、设置于支座上的内套筒(2)和设置于内套筒(2)外部的外套筒(3)，所述内套筒(2)回转支撑于支座(1)上，所述内套筒(2)内设置有实验螺栓(4)和用于限制实验螺栓(4)与内套筒(2)相对转动的限制机构，所述外套筒(3)的一端与内套筒(2)固定且另一端与支座(1)固定，所述外套筒(3)上设置有扭矩传感器(14)。
2.根据权利要求1所述的扭矩测量标定仪，其特征在于所述的限制机构包括固定于 实验螺栓(4)伸入到内套筒(2)内腔一端处的螺栓头(5)和可与螺栓头(5)配合并限制实 验螺栓(4)转动的挡块(6)，该挡块(6)可沿内套筒(2)内壁滑动；所述的实验螺栓(4)上 设置有用于测量沿实验螺栓(4)的轴向压力的轴向力检测装置，该轴向力检测装置包括设 置于实验螺栓(4)上并可沿实验螺栓的(4)中心轴做轴向运动和沿中心轴旋转的轴向压力 板(8)、与实验螺栓(4)相配合的螺母(10)及分别设置于轴向压力板(8)两端的第一压紧 板(7)和第二压紧板(9)；所述的轴向压力板(8)上设置有用于检测沿实验螺栓的(4)中 心轴方向压力的压力传感器(13)。
3.根据权利要求1或2所述的扭矩测量标定仪，其特征在于所述的信号处理部分包 括用于对压力传感器(13)和扭矩传感器(14)进行信号放大的信号放大电路、与信号放大 电路的输出端相连接的单片机(20)和用于对单片机的运算结果进行显示的显示板，所述 信号处理部分还包括电源模块(19)和通讯模块(18)；所述显示板包括扭矩最大值显示板 (15)、扭矩显示板(16)和轴向压力显示板(17)，所述电源模块(19)包括220伏交流电源接 口和蓄电池，所述通讯模块(18)包括USB通讯接口。
4.根据权利要求2所述的扭矩测量标定仪，其特征在于所述内套筒(2)通过轴承 (12)固定于支座⑴上；所述内套筒(2)内部空腔为六棱体，所述的内套筒(2)的内部空 腔中设置有两个挡块(6)，两个挡块(6)可沿内套筒轴线方向移动，所述的螺栓头(5)为六 棱体，螺栓头(5)两平行面之间的距离与两个挡块(6)之间的距离相等。
5.根据权利要求1或2所述的扭矩测量标定仪，其特征在于所述的支座(1)上固定 有两个挡销(11)。
6.根据权利要求1或2所述的扭矩测量标定仪，其特征在于所述的外套筒(3)与内 套筒(2)通过螺钉固定连接，所述的外套筒(3)与支座(1)通过螺钉相固定。
7.根据权利要求1或2所述的扭矩测量标定仪，其特征在于所述的支座(1)为长方 形，所述的扭矩测量标定仪由与支座(1)并行的支座板组成一长方体，所述的机械部分和 信号处理部分设置于该长方体内部。
专利摘要本实用新型的扭矩测量标定仪，包括用于测量扭矩的机械部分和对机械部分输出的测量信号进行运算和显示的信号处理部分，其特别之处在于所述的机械部分和信号处理部分为一体结构；所述的机械部分包括起固定作用的支座、设置于支座上的内套筒和设置于内套筒外部的外套筒，所述内套筒回转支撑于支座上，所述内套筒内设置有实验螺栓和用于限制实验螺栓与内套筒相对转动的限制机构，所述外套筒的一端与内套筒固定且另一端与支座固定，所述外套筒上设置有扭矩传感器。本实用新型的扭矩测量标定仪结构紧凑且方便测量；扭矩测量的机械结构简化；实现了扭矩测量和轴向力测量的有效结合。
文档编号G01L25/00GK201724779SQ20102012573
公开日2011年1月26日 申请日期2010年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者尚俊毅 申请人:尚俊毅