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扭矩传感器和扭矩扳手之间采用连接轴连接

时间:2020-12-16 点击次数:

在航空、船舶、汽车等制造业中,量值的表示是否准确,将直接影响到产品的零部件或整体质量。因此,扭矩扳手的示值精度很重要,需要根据JJG707—2014扭矩扳手检定规程进行定期的校验。

我国扭矩扳手的校准一般都是用扭矩扳手校准器。尽管已基本实现了自动标定,但仍存在以下不足:1)标定过程中,需对扭矩扳手示值进行人工采集;2)标定过程中,若扭矩扳手示值范围较大,则需切换使用多个不同量程的扭矩传感器完成标定。现在转矩传感器的切换都是手工完成的,不仅操作过程繁琐,而且容易产生校准误差。

为克服上述不足,进一步完善现有的扭矩扳手校准器,设计了一种具有自动加载扭矩、卸载扭矩以及生成原始记录和证书功能的扭矩扳手自动校准器(以下简称自动扭矩校准器),并对其进行了改进,使其在保证校准器精度和可靠性的前提下,能够自动采集校准器数据和切换扭矩传感器。

一种自动校准器的结构原理。


扭矩传感器和扭矩扳手之间采用连接轴连接(图1)


1.自动校准器结构。

自动化标定装置主要由以下部分组成:传感装置、台面、筒体一、传感装置定位座、传感装置转换机构、联轴器、联轴器定位机构、升降机构、传动机构、驱动板、扳手支撑机构、摄像机、声音传感装置、下位机和上位机,以及自动标定App(以下称App)。图1显示了自动校准器的结构示意图,图2显示了分解示意图。

2.自动校准器原理。

将扭矩扳手的方榫与连接轴相连,并将其手柄置于扳手支撑机构上,将扭矩扳手信息输入上位机;

App根据扭矩扳手的示值范围确定校准点后,通过下位机控制传感装置切换机构,选择相应范围的传感装置,提升机构带动传感装置向上并与连接轴相连;

下位机控制驱动机构驱动驱动板转动,驱动板通过扳手支撑机构传递力矩给力矩扳手,实现力矩加载;

下位机采集扭矩传感器示值通过摄像机和声音传感器分别采集扭矩扳手示值和预置式扭矩扳手示值产生的声音信号,并上传校准数据到上位机;

当需要更换传感器或完成校准时,驱动机构和升降机构按顺序复位,实现扭矩卸载和传感器的复位;

过程完成所有校准点的校准,最终上位机能根据扭矩扳手信息和校准数据,自动产生原始记录和证书。

图3显示了自动校准器的结构原理框图。

3.感应器。

各种型号和规格的转矩传感器外形尺寸不同,为使外形具有通用性,在转矩传感器上安装了附加部件:花键轴和定位盘,组成传感器单元。

在定位盘的边缘上开有一个定位键和滑块。图4显示了该传感器单元的结构示意图。

4.台面,传感器单元,定位座和驱动机构。

桌面用于直接或间接固定校验仪的部件,校验仪的一边有圆孔一,另一边有条形孔。传感装置定位座安装在圆孔一的下方,用来固定所选传感装置的位置,其外形为圆筒形,轴心有通孔,下表面有键槽。本发明能与传感器单元定位盘的定位键和滑块配合使用。

传动机构安装有并固定安装在条形孔下面的圆柱,圆柱垂直于台面上的条形孔而垂直于台面,圆柱在传动机构的带动下可沿台面上的条形孔进行反复运动,在标定过程中,传动机构可为加、卸扭矩提供动力。图5显示了自动标定仪中台面、传感器单元定位座和驱动机构的分解图。

5.传感器转换机构和提升机构。

传感元件切换机构由转盘和转动机构组成,安装在传感元件定位座的下方,在转盘的中心处均开有多个圆孔二,每一个圆孔二周围垂直安装有与定位盘滑块配合的导轨,当定位盘滑块与导轨配合时,传感元件的轴线与圆孔二的轴线重合。旋转机构可使转盘顺时针或逆时针旋转。

提升机构安装在传感单元切换机构下面,顶杆一具有升、降功能。图6显示了自动检定仪中传感器单元、传感器单元切换机构和升降机构的分解图。

6.联接轴和联接轴定位机构。

为避免扭矩传感器受侧向力的干扰,扭矩传感器和扭矩扳手之间采用连接轴连接。为了解决这个问题,在台面的圆孔一上同轴固定安装圆筒一,连接轴通过轴承同轴转动安装在圆筒一上。第二个与扭矩扳手方榫配合的键槽位于连接轴上方,而第二个与花键轴配合的花键槽位于连接轴下方。轴向力是轴承承受的径向力。

为防止连接轴在未与扭力扳手的榫头或花键轴配合时因转动而偏离初始位置,连接轴和筒体之间设有连接轴定位机构。为了实现这一目的,在圆筒体一的内表面上平行于轴线方向有一个条形键,条形键的下端有一个挡块;连接轴的下端外侧有一个定位键二。联轴器的定位机构是一个圆环形,它的内侧和外侧分别开有键槽三和键槽四,键槽三与联轴器的定位键二配合,键槽四与圆筒一的条形键配合,在联轴器的下端垂直安装有顶杆。

7.传动盘,扳手支撑机构,摄像机和声音传感器。

传动盘用来支撑扳手的支撑机构,把驱动机构的直线反复运动转换成顺时针或逆时针的力矩。传动盘一端设有轴套,轴套通过轴承二套位于滚筒外部。驱动板另一端下方设有圆杆槽,驱动机构中的圆杆上端位于圆杆槽内,与轴承三接触,使圆杆槽能推动驱动板绕圆筒一的轴旋转。

本实用新型用于支撑扭矩扳手的手柄,并可根据扭矩扳手的尺寸来调整扭矩装点位置。扳手支撑机构由可沿驱动板运动的横向滑块,可在横向滑块上固定的纵向轨道,可在纵向轨道上移动的纵向滑块,可在纵向滑块上固定的柱状物以及可在柱状物上的手柄支架组成。

摄象机通过摄象机支架安装在一个纵向滑块上,用来采集扭矩扳手的示值图像;声音传感器一端装有磁铁,可以根据需要贴附在声源附近;声音传感器是用来采集预置式扭矩扳手在达到设定值时发出的声音信号。

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