專利名稱：智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量校準技術，特別是一種用于對扭矩工具進行校驗和標定的智能化標定系統(tǒng)。
背景技術：
動力扭矩工具如氣動扳手、電動擰緊機等通常在使用一段時期之后需要進行校驗 和標定，使其恢復必要的標準精度。一般動力扭矩工具的定期校驗和標定多數(shù)是通過以下 兩種方法進行的第一種是將動態(tài)扭矩傳感器串聯(lián)在氣動工具和工件螺栓之間，如圖1所示，在擰 緊時扭矩校準標定儀讀出擰緊過程，然后根據(jù)讀數(shù)，調(diào)校氣動工具。這種應用的優(yōu)點是直 接校準實際螺栓連接。缺點在于影響生產(chǎn)節(jié)拍，由于是手工操作，扭矩傳感器的側(cè)力和彎 矩無法消除，造成對精度的影響。第二種是采用螺栓螺母結(jié)構(gòu)的模擬螺栓連接單元和靜態(tài)扭矩傳感器，如圖2所 示。氣動扭力扳手通過擰緊模擬螺栓，使擰緊的作用力作用在靜態(tài)扭矩傳感器上，再通過扭 矩標定儀然后根據(jù)讀數(shù)，調(diào)校氣動工具。這種應用的優(yōu)點是對生產(chǎn)現(xiàn)場的節(jié)拍影響較少。 缺點在于模擬螺栓在每一次測試后，都要重新擰松，降低一半的操作效率。模擬螺栓消耗 部分扭矩，影響扭矩精度。需要配套多種的模擬螺栓，來模擬不同工件的螺栓連接的軟硬程 度。因此，確實需要一種新的扭矩工具標定技術來克服現(xiàn)有技術的不足，提高工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，通過現(xiàn)場的單板機與通信連 接的工控機相配合，對扭矩工具進行快速測量和校準，在不影響現(xiàn)場操作的情況下，快速完 成扭力工具的標定。根據(jù)本發(fā)明的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，包括工控機、與該工控機通信連接的單 板機、多個與該單板機相連接的扭矩傳感器，還包括由該單板機控制的電磁吸盤；所述工控 機包括用于配置校準數(shù)據(jù)和設置校準要求的裝置，并根據(jù)這些設置來指定相應的扭矩傳感 器；所述單板機用于根據(jù)工控機的指令來控制電磁吸盤，并處理傳感器采集的信號傳輸給 工控機以供進行分析。其優(yōu)勢在于，所述智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的工控機可與多個不同類型的扭矩傳 感器相連接，它還包括用于選擇所要標定的工具類型的裝置。其中所述工控機可以對扭矩 標準值，扭矩公差上下限，和一些高級設置進行配置，例如，測量起始扭矩、測量結(jié)束扭矩、 結(jié)束時間、轉(zhuǎn)角起始扭矩、滑落扭矩、角度標準值、角度公差下限、角度公差上限進行設置； 還可以對螺栓連接的軟硬程度進行設置，從而令單板機根據(jù)工控機的設置來控制電磁吸盤 的嚙合時間模擬螺栓擰緊的軟硬情況。
通過上述的技術方案，由單板機與工控機的處理器相配合，對回轉(zhuǎn)式電磁吸盤的 嚙合時間進行控制，來模擬正常螺栓擰緊時的螺栓連接的軟硬程度，由于整個過程自動完 成，從而在不影響現(xiàn)場操作的情況下，完成扭矩工具的標定，節(jié)約了時間，提高了現(xiàn)場的工 作效率。


圖1為一種現(xiàn)有技術中利用動態(tài)扭矩校準標定氣動工具的實例；圖2為另一種現(xiàn)有技術中利用靜態(tài)扭矩校準標定氣動工具的實例；圖3為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的示意圖；圖4為一種安裝了根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的標定小車的示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的功能原理框圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的具體實例的用戶操作的總界面截 圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的具體實例的選擇工具類型的界面 截圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的具體實例的設置工具的界面截圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的具體實例的設置高級選項的界面 截圖；圖10為實際使用本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的操作方式示意圖；以及圖11為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的測試結(jié)果的界面截圖，反映了扭 矩工具的扭矩-時間曲線、扭矩平均值、以及CPK值。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式
?，F(xiàn)參考圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)包括工控機、通過USB接 口與該工控機相連接的單板機、以及與該單板機相連接的傳感器和回轉(zhuǎn)式電磁吸盤。根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，單板機可以同時操作多個不同類型的扭矩傳感器連 接，并通過工控機上的應用，來選擇不同的扭矩傳感器。如圖4所示，為安裝了本發(fā)明的工 控機的4輪小車結(jié)構(gòu)的外觀效果圖，通過內(nèi)置的DC24V蓄電池來為系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)可以 在無接電的情況下使用4個小時。本發(fā)明的扭矩標定系統(tǒng)通過配置于工控機上的應用軟件 來實現(xiàn)系統(tǒng)配置、監(jiān)控、顯示測試結(jié)果、記錄和分析數(shù)據(jù)、顯示圖形曲線等功能。本發(fā)明是通過上述的硬件及軟件的結(jié)合來實現(xiàn)的，一種典型的實施例，即本發(fā)明 的上述較佳實施例是通過一臺與通用的計算機功能相同的工控機，具有一種計算機應用程 序，即本發(fā)明的扭矩標定系統(tǒng)，當該系統(tǒng)應用程序被載入并執(zhí)行時，控制該工控機和連接工 控機的單板機和電磁吸盤實現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明也能嵌入一個計算機程序產(chǎn)品中，其包含所有能夠?qū)崿F(xiàn)本文所述方法的所 有特征，當該程序載入到計算機系統(tǒng)中時能實現(xiàn)這些方法。本文中的計算機程序、軟件、或 者軟件應用指任一種語言、代碼或者符號的一套指令的任一表達，用于使計算機系統(tǒng)具有 信息處理能力以直接或事后或兩者兼之地實現(xiàn)以下兩種特定功能a)轉(zhuǎn)換為另一種語言、代碼、或者符號；b)以不同的物質(zhì)形式復制。圖5為根據(jù)本發(fā)明智能加載式扭矩標定系統(tǒng)的功能原理框圖，其中，工控機配備有觸摸式顯示器、輸入鍵盤、CPU處理器、內(nèi)存、以及存儲器等硬件；單板機包括與工控機通 信連接的通訊單元、CPU處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、輸入/輸出模塊等。扭矩傳感器的輸入信號， 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號由單板機的處理器進行處理，并且該處理器還根據(jù)用戶通過 工控機的操作系統(tǒng)輸入的設置來進行處理，電磁制動吸盤則根據(jù)處理器輸入的指令來運 行。下面，通過舉例來說明如何利用本發(fā)明的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，來標定一把 離合器切斷式的氣動扭矩工具，基體步驟如下首先，先通過系統(tǒng)軟件上的主用戶界面，如圖6所示，選擇“新增工具”。進入下一 級目錄，然后在菜單上選擇“離合器工具”，見圖7。接下來，在如圖8所示的跳出式對話框中設置工具名稱，扭矩標準值，扭矩公差上 下限，和一些高級設置，例如，測量起始扭矩、測量結(jié)束扭矩、結(jié)束時間、轉(zhuǎn)角起始扭矩、滑落 扭矩、角度標準值、角度公差下限、角度公差上限等。參照實際的應用情況，還可以通過本系統(tǒng)的高級選項，設置螺栓連接的軟硬程度， 例如“很軟(Very Soft)，軟(Soft)，標準(Standard)，硬(Hard)，很硬(Very Hard) ”，如 圖9的截圖中的設置窗口所示。系統(tǒng)會根據(jù)所設置的扭矩來推薦相應扭矩傳感器。然后操作工可以將氣動扭矩工 具放在指定的扭矩傳感器位置上進行和日常工作一樣的擰緊操作，見圖10。當氣動扭矩扳手開始旋轉(zhuǎn)1秒鐘后，單板機發(fā)出指令，負載吸盤開始吸合，如果設 置螺栓連接為“很硬連接”時，吸盤從開始吸合，到吸合停止的時間最短。如果設置螺栓連 接為“很軟連接”，則，吸盤從開始吸合，到吸合停止的時間最長。負載吸盤停止旋轉(zhuǎn)后，氣動扭矩扳手的離合器切斷，一次擰緊測試完成。同時，顯 示器上會顯示擰緊曲線，并記錄扭矩值，扭矩平均值，和當時的CPK值，如圖11所示。經(jīng)過多次重復測試后，可以得到這把扭矩工具的扭矩平均值，然后通過調(diào)節(jié)扭矩 離合器的調(diào)節(jié)螺母，來修正扭矩，然后再重復測試，使其達到最佳效果。盡管上面通過舉例說明，已經(jīng)描述了本發(fā)明較佳的具體實施方式
，本發(fā)明的保護 范圍并不僅限于上述說明，而是由所附的權利要求給出的所有技術特征及其等同技術特征 來定義。本領域一般技術人員可以理解的是，在不背離本發(fā)明所教導的實質(zhì)和精髓前提下， 任何修改和變化可能仍落在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
一種智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，包括工控機、與該工控機通信連接的單板機，以及多個與該單板機相連接的扭矩傳感器，其特征在于還包括與單板機相連接的電磁吸盤；所述工控機包括用于配置校準數(shù)據(jù)和設置校準要求的裝置，并根據(jù)這些設置來指定相應的扭矩傳感器，向單板機輸出相應的控制指令；所述單板機用于根據(jù)工控機的指令來控制電磁吸盤，并處理傳感器采集的信號傳輸給工控機以供進行分析。
2.根據(jù)權利要去1所述的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，其特征在于所述工控機可與多個 不同類型的扭矩傳感器相連接。
3.根據(jù)權利要去1所述的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，其特征在于所述工控機還包括用 于選擇所要標定的工具類型的裝置。
4.根據(jù)權利要去1所述的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，其特征在于所述工控機用于配置 校準數(shù)據(jù)的裝置可以對扭矩標準值，包括扭矩公差上下限，和一些高級設置，例如，測量起 始扭矩、測量結(jié)束扭矩、結(jié)束時間、轉(zhuǎn)角起始扭矩、滑落扭矩、角度標準值、角度公差下限、角 度公差上限，進行設置。
5.根據(jù)權利要去1所述的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，其特征在于所述工控機用于設置 校準要求的裝置還可以對螺栓連接的軟硬程度進行設置，從而令單板機根據(jù)工控機的設置 來控制電磁吸盤的嚙合時間模擬螺栓擰緊的軟硬情況。
全文摘要
一種智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，包括工控機、與工控機通信連接的單板機、以及與單板機相連接的扭矩傳感器和電磁吸盤。該工控機可與多個不同類型的扭矩傳感器相連接，包括用于選擇所要標定的工具類型、配置校準數(shù)據(jù)和設置校準要求的裝置，根據(jù)用戶的設置來指定相應的扭矩傳感器，并向單板機輸出相應的控制指令，該工控機還可用設置校準要求的裝置對螺栓連接的軟硬程度進行設置，使單板機根據(jù)工控機的指令來控制電磁吸盤嚙合時間從而模擬螺栓擰緊的軟硬情況，該單板機還用于處理傳感器采集的信號傳輸給工控機以供進行分析。通過本發(fā)明的智能加載式扭矩標定系統(tǒng)，使整個扭矩標定過程在不影響現(xiàn)場操作的情況下輕松完成，節(jié)約了時間提高了現(xiàn)場工作效率。
文檔編號G01L25/00GK101936796SQ20101022691
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月4日 優(yōu)先權日2010年4月28日
發(fā)明者黃雪官 申請人:上海寶宜威機電有限公司