Устройство для измерения крутящего момента, выполненное с возможностью соединения с крепежным инструментом Российский патент 2021 года по МПК B25B23/142 G01L5/24 

Изобретение относится к области ручных механических инструментов, а именно, к динамометрическим ключам, представляющим собой инструменты, используемые для приложения определенного крутящего момента к вращающемуся крепежу.

Ручные динамометрические ключи можно использовать в диапазоне крутящего момента от нескольких десятков Нм; эти инструменты изготовлены из трубчатого металлического корпуса, на двух концах которого расположены рукоятка и соединительный элемент для различных типов и размеров розеток соответственно. Во время работы динамометрический ключ осуществляет визуальную индикацию, звуковую индикацию или их комбинацию, когда достигается заданный крутящий момент; инструменты, оснащенные цифровым дисплеем, будут постоянно отображать текущее значение приложенного крутящего момента.

Ниже приведен неполный список недостатков существующих динамометрических ключей:

• Чтобы выдерживать механические нагрузки, которым он подвергается при работе вблизи верхнего диапазона крутящего момента, динамометрический ключ, очевидно, слишком мощный для работы на нижнем диапазоне крутящего момента;

• Диапазон крутящего момента всего в несколько десятков Нм, не соответствует требованиям любой автомобильной мастерской, где часто применяются крутящие моменты от 10 до 350 Нм; поэтому требуются как минимум два разных динамометрических ключа;

Основная цель настоящего изобретения заключается в расширении арсенала крепежных инструментов, обладающих возможностью измерения приложенного крутящего момента с помощью одного устройства, которое может быть присоединено в качестве принадлежности к любому из указанных инструментов, для измерения прилагаемого крутящего момента и отобразжения его значение на цифровом дисплее. Устройство предназначено для размещения между рукой оператора и любым крепежным инструментом, к которому оно подсоединено, так что вся сила, прикладываемая оператором, полностью передается инструменту.

Другой целью настоящего изобретения является вычисление приложенного крутящего момента путем прямого электронного измерения обоих его компонентов: силы и плеча рычага.

Другой целью настоящего изобретения является создание универсальной соединительной системы, которая позволяет легко подсоединять устройство к маленькому гаечному ключу или длинному рычагу.

Другой целью настоящего изобретения являются чрезвычайно малые размеры устройства, которые, не изменяя существенно габаритные размеры хостинг-инструмента, не исключают его использования в ограниченном пространстве.

Другой целью изобретения является обеспечение непрерывного управления текущим крутящим моментом с помощью цифрового дисплея, который, будучи не жестко соединенным с устройством, всегда остается видимым для оператора.

Другой целью изобретения является создание прибора для измерения крутящего момента, который является простым, легким и компактным, так что производственные и транспортные расходы значительно ниже тех, которые предлагает рынок в настоящее время.

Еще одной целью изобретения является простота процедуры калибровки, не требующая специального оборудования и/или специальных навыков.

Все эти и другие цели, которые будут проистекать из нижеследующего описания, достигаются в соответствии с изобретением с помощью устройства, охарактеризованного в формуле изобретения.

Краткое описание чертежей:

-на рис. 1 изображено устройство в разобранном виде;

- на рис. 2 показано поперечное сечение типичной круглой пружины, используемой для круглых рукояток;

- на рисунке 3 показано поперечное сечение типичной пружины, которая используется с плоскими инструментами (например, гаечным ключом).

Настоящее изобретение далее дополнительно поясняется в предпочтительном варианте его осуществления, приведенном исключительно в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые не включают эти части и/или несущественные детали устройства, текстовое описание которого делает графическое представление ненужным.

Основные компоненты устройства:

- датчик, состоящий из блока измерения силы и блока измерения плеча рычага;

- система быстрого подключения;

- блок обработки и управления. Чувствительный элемент соединяется с крепежным инструментом с помощью системы быстрого соединения; он собирает электронную информацию об интенсивности силы и размере плеча рычага; такие сигналы поступают в блок обработки для отображения на

- цифровом экране. Питание всех электронных компонентов осуществляется от

- аккумулятора.

Детально изобретение может быть описано:

Блок измерения силы: металлический стержень (боковая штанга) (1) привинчена к одному концу датчика нагрузки (2). На противоположной стороне ячейки более короткий стержень (стержень со стороны инструмента) (3) привинчен к другому концу ячейки. Четыре электрических провода соединяют ячейку с электронной схемой на печатной плате. Датчик нагрузки позволяет измерять силу, приложенную к боковой штанге и передаваемую на штангу со стороны инструмента.

Блок измерения рычага: лазерный диод и его схема на упомянутой печатной плате позволяет измерять расстояние от контрольной линии на блоке измерения силы до оси крепежного элемента (болта, гайки и т.д.).

Система быстрого соединения позволяет соединять чувствительный элемент с крепежным инструментом, так что вся сила участвует в создании момента затяжки. Система включает: пружины (4) из углеродистой стали различной формы и размера для соединения устройства с разными по форме и размеру рукоятками крепежных инструментов. На рис. 2 показано поперечное сечение типичной круглой пружины, используемой для круглых ручек. На рис. 3 показано поперечное сечение типичной пружины, которая используется с плоскими инструментами (например, гаечным ключом). Каждая из этих пружин прикреплена болтами к пружинному зажиму (5), который зажимает штангу со стороны инструмента. Головка болта (6), являющаяся единственной точкой контакта между блоком измерения силы и крепежным инструментом, однозначно определяет точку приложения силы, что обеспечивает возможность точного измерения рычага силы. Гайка (7) со стороны зажима погружена в прокладку обтекателя (8) между зажимом и штангой со стороны инструмента.

Электронный блок обработки: процессор на электронной плате (PCB) принимает сигналы от блока измерения силы и рычажного измерительного блока и передает их в приложение смартфона с помощью модуля Bluetooth Low Energy (BLE).

Источник питания: батарея питает электронный процессор.

Примечание. Блок измерения силы, рычажного измерительного блока, электронный блок обработки и аккумулятор размещены вместе в пластиковом корпусе. «Окно» в корпусе позволяет зажиму системы быстрого соединения зажимать штангу со стороны инструмента.

Специальное приложение для смартфона позволяет выполнить сопряжение Bluetooth с устройством. После установления положительного соединения и выбора соответствующего режима работы с помощью сенсорного экрана на дисплее отобразится:

- плечо рычага, значение которого выводится из сигнала лазерного диода на блок обработки или вводится пользователем вручную;

- мгновенная сила, прикладываемая пользователем, определяемая чувствительным элементом;

- результирующий мгновенный крутящий момент, рассчитанный путем умножения силы на плечо рычага;

- целевой крутящий момент, установленный пользователем.

Как правило, третье значение легко отображается после определения любых двух из трех значений: плеча рычага, силы, целевого крутящего момента.

В дополнение к этим основным показаниям данные могут быть организованы для предоставления любой дополнительной желательной информации, такой как, например, крутящий момент, последовательно прикладываемый к болтам головки двигателя.

Изобретение относится к устройству для измерения крутящего момента, выполненному с возможностью соединения с крепежным инструментом. Устройство содержит корпус, в котором расположены батарея для подачи необходимого электрического питания, датчик, имеющий электронный блок для измерения силы и электронный блок для измерения плеча рычага, электронный блок обработки и управления, содержащий электронный процессор, который выполнен с возможностью приема сигналов от датчиков и обработки информации, необходимой для расчета результирующего крутящего момента, при этом устройство содержит соединенный с корпусом цифровой дисплей для отображения значения приложенного крутящего момента, причем устройство содержит соединительную систему, содержащую пружинные зажимы для соединения с крепежным инструментом с передачей всей силы оператора для создания крутящего момента и чувствительный элемент в виде головки болта для измерения силы и плеча рычага, соединенный с датчиком. Технический результат заключается в расширении арсенала устройств, обладающих возможностью измерения приложенного крутящего момента с помощью одного устройства. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для измерения крутящего момента, выполненное с возможностью соединения с крепежным инструментом, содержащее корпус, в котором расположены батарея для подачи необходимого электрического питания, датчик, имеющий электронный блок для измерения силы и электронный блок для измерения плеча рычага, электронный блок обработки и управления, содержащий электронный процессор, который выполнен с возможностью приема сигналов от датчиков и обработки информации, необходимой для расчета результирующего крутящего момента, при этом устройство содержит соединенный с корпусом цифровой дисплей для отображения значения приложенного крутящего момента, причем устройство содержит соединительную систему, содержащую пружинные зажимы для соединения с крепежным инструментом с передачей всей силы оператора для создания крутящего момента и чувствительный элемент в виде головки болта для измерения силы и плеча рычага, соединенный с датчиком.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный цифровой дисплей нежестко соединен с корпусом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крепежный инструмент выполнен выбранным из разных крепежных инструментов, при этом пружинные зажимы соответствуют размерам рукояток разных крепежных инструментов.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено портом связи с электронным блоком управления для обновления системы и калибровки электронных компонентов устройства.