[发明专利]冲击扳手旋紧角度、扭矩的检测、读取与控制方法

说明书

在冲击扳手输出轴上，设有检测输出轴旋转方向、旋转角度的检测装置，在主动冲击构件外壳垂直安装，检测主动冲击构件冲击动作的检测装置。在以旋紧角度作为拧紧停止条件时，在静扭拧紧阶段累积的拧紧旋向的旋转角度作为A，冲击开始后的输出轴每次冲击旋紧角度作为Δα₁～Δα_n，将输出轴冲击后反振的逆旋紧角度作为Δβ₁～Δβ_n，将全旋紧角度作为A_n，由式：A_n＝A+Δα₁+…Δα_n‑Δβ₁‑…Δβ_n算出，将预设旋紧角度作为B，在A_n＝B时停止扳手旋紧动作；在以旋紧扭矩作为停止条件时，经校验后已达到某一扭矩要求的全旋紧角度A_n时，所对应的第n次冲击的Δα_n角，等于预校准设定的单次冲击旋紧角Δα_n1时，停止扳手旋紧动作，此时的扭矩即为全旋紧角A_n校验时对应的扭矩值。旋松时以累积的旋松方向的圈数加角度为停止条件。

技术领域

本发明涉及冲击式机动扳手定扭矩、定旋紧角度输出的精确控制领域，尤其涉及数控定扭矩、定旋紧角度冲击扳手的结构和旋紧角度、扭矩的检测、读取、与控制方法。

背景技术

在各种生产线及装备制造业中广泛使用各种类型的定扭矩机动扳手，为提高装配质量，往往对螺纹装配的力矩、旋紧角度有明确的要求，尤其是高端制造业领域要求更为严格。故而大量的各类型定扭矩、定旋紧角度的机动扳手大量使用于上述领域，但是机动扳手中最廉价、最简单的传统冲击型机动扳手，因为目前在技术上无法实现精确可靠的定扭矩，更无法定旋紧角度，反而无法在上述领域使用。多年来国内外许多企业个人从事这方面的研究，诞生了许多的专利，例如申请号201820325496.3专利，其采用的主要是以打击次数为定扭矩条件的技术方案；又如申请号201721468062.0专利，其采用的机械棘轮定扭矩方案；以及申请号00805071.6专利，采用在冲击机构的主动部分安装单一旋转角度传感器，用以记录、控制扳手总旋紧角度的专利，其缺点是旋转角度传感器安装于冲击机构的主动部分，不能简洁、真实的反映出输出轴侧的旋转角度，且不能定扭矩；综上所述，至今没有可靠的、简单易行、易于实现的冲击扳手扭力测量与控制方法，其原因在于，冲击型机动扳手，系通过原动机经减速器，带动冲击机构的主动部分，再经牙嵌的啮合带动从动部分(从动块、输出轴、套筒)，主动部分的旋转打击部件在超过扳手的静扭矩后，会对从动部分的输出轴产生间歇式旋转打击，周而复始反复的旋转打击运动使螺母最终旋紧，但是最终的旋紧扭矩是主动部分对从动部分输出轴的多次冲击力矩的叠加，还要考虑到工件与螺母间轴向压力产生的阻力矩(实质上就是装配力矩)的影响，它会随着旋紧而增长，同时不同套筒与螺母/螺杆的组合会有各种不同的惯性力矩，其过程十分复杂，故而单一扭矩传感器和任何的分级控制原动机转速、主动块冲击次数、冲击时间控制等扭矩控制方法，都不能真实、准确的做到冲击扳手的扭矩定值、定旋紧角度的输出。

发明内容

为解决冲击式机动扳手的定旋紧扭矩输出的问题，本发明使用在某一定值旋转冲击力下，某一螺栓或螺母紧固附会产生定值的旋紧角度的原理，将不容易检测的连续冲击扭矩，转换为容易检测的冲击后的“效果”，即冲击使螺栓紧固附产生的旋紧角度，通过旋紧角度、旋紧角速度的读取与检测实现冲击扳手输出旋紧扭矩、旋紧角度与旋松圈数、角度的精确控制。

冲击式扳手扳手为实现扭矩与旋紧角度的定值输出，首先要实现主动块旋转速度的定值与稳定，为获得符合输出扭矩要求的转动惯量，是通过如下方法进行控制，在冲击扳手的静扭矩输出阶段，控制电路依据输出轴上安装的旋转角度传感装置输出的角速度值，与预设值进行对比，进而控制调速电路输出值，对原动机转速进行调节，使之与预设值相等；在冲击扳手输出冲击扭矩的阶段，控制电路则根据冲击检测装置输出的，两次打击脉冲信号的时间间隔Δt，及旋转角度传感装置输出的旋紧角度Δα，由式：角速度＝(180°+Δα)÷Δt，计算出该时间间隔内的平均角速度值与预设值对比，进而控制调速电路输出值，对原动机转速进行调节，使之与预设值相等。