[發明專利]數顯扭力扳手及其扭矩測量方法

在審

• 申請號: 201711320512.6
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108181038A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 伍凱;宋偉寧;劉瑜
• 申請（專利權）人: 威海北洋電氣集團股份有限公司
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24;G01L5/00;B25B23/00
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 初姣姣

本發明涉及扭矩測量技術領域，具體的說是一種不受施力位置影響的數顯扭力扳手及其扭矩測量方法，設有扳手主體，其特征在于扳手主體的兩側面設有電阻式應變傳感器，扳手力臂的兩側面記為矩形測量區P面和P'面，電阻式應變傳感器相對扳手縱軸線對稱分布在P面和P'面上，本發明的測量精度不會受到施力位置影響，即在扳手手柄不同位置施力在擰頭處產生相同扭矩時都可實現一致性準確測量。

技術領域：

本發明涉及扭矩測量技術領域，具體的說是一種不受施力位置影響的數顯扭力扳手及其扭矩測量方法。

背景技術：

數顯扭矩扳手廣泛應用于機械、汽車、造船、冶金、橋梁、化工等行業，特別對于需要施加預警力矩或需要知道當前扭矩大小的情形。國外數顯扳手應用已十分普遍，但價格昂貴；國內也有企業生產數顯扳手，但測量精度與可靠性相比國外產品有差距。目前國內外數顯扳手大多采用惠斯通電橋的測量原理，通過電阻式應變傳感器將扭矩變化轉換為電信號變化，利用信號調理電路對微弱的電信號進行放大、濾波，經A/D轉換后送至單片機進行處理，結合補償參數計算出相應扭矩值，最后通過LCD顯示。電阻式應變傳感器的粘貼位置會對扭矩測量精度造成重大影響，理論上電阻式應變傳感器的粘貼位置與擰頭重合時，擰頭所受扭矩與電阻式應變傳感器處所受彎矩相等，才能保證電阻式應變傳感器所測扭矩為擰頭所受扭矩，扭矩的測量不受施力點位置的影響；實際上，電阻式應變傳感器粘貼位置不能與擰頭重合，因此目前所采用的方法是在盡量靠近擰頭的位置粘貼電阻式應變傳感器，并通過扳手結構尺寸設計保證扳手扭矩測量誤差在允許范圍之內。

現階段所采用的電阻應變式測量扳手扭矩的方法存在以下問題：(1)雖然通過其他手段保證測量誤差在允許范圍之內，但該方法從原理上決定了測量所得的扭矩只是真實扭矩的近似值，本身存在理論上的誤差，且測量結果受施力位置的影響，即在手柄處不同位置施加不同的力在擰頭處產生相同扭矩時現有方法并不能保證測量結果的一致性；(2)在擰頭附近粘貼電阻式應變傳感器時需要額外設計扳手套筒對電阻式應變傳感器進行保護，且有時為了獲得較高精度需要把扳手的長度設計得較長，會增加結構設計復雜度和成本；(3)在擰頭附近粘貼電阻式應變傳感器對扳手頭部結構有所限制，且在使用過程中需保證電阻式應變傳感器不能被外物壓迫，因此具有一定的應用局限性。

發明內容：

本發明針對現有技術中存在的缺點和不足提出了一種不受施力位置影響的數顯扭力扳手及其扭矩測量方法。

本發明可以通過以下措施達到：

一種數顯扭力扳手，設有扳手主體，其特征在于扳手主體的兩側面設有電阻式應變傳感器，扳手力臂的兩側面記為矩形測量區P面和P'面，電阻式應變傳感器相對扳手縱軸線對稱分布在P面和P'面上，電阻式應變傳感器記為P₁、P₂、P₃…P_2n、P_2n+1和P'₁、P'₂、P'₃…P'_2n、P'_2n+1，其中n≥1，n為自然數；P₁/P'₁位置與擰頭中心距離記為L₁，P₂/P'₂位置與P₁/P'₁位置距離為L₂，……P_2n+1/P'_2n+1位置與P_2n/P'_2n位置距離為L_2n+1，施力點距離擰頭中心為L；