該扳手的機(jī)械傳導(dǎo)系統(tǒng)是扭矩傳遞的核心載體,旨在實(shí)現(xiàn)作用力的精準(zhǔn)傳導(dǎo)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。核心部件包括人體工學(xué)手柄、高強(qiáng)度扭矩承受桿與 1/2 英寸(12.7mm)驅(qū)動方頭,三者形成剛性連接的傳遞路徑:
操作人員通過手柄施加作用力時,手柄的人體工學(xué)設(shè)計(jì)可分散受力點(diǎn),減少長時間作業(yè)疲勞,同時確保作用力垂直傳遞至扭矩承受桿;
扭矩承受桿采用高強(qiáng)度合金鋼鍛造,具備優(yōu)異的彈性模量與抗疲勞性能,可承受 100N?m 額定扭矩下的高頻次沖擊,且僅產(chǎn)生微米級彈性形變,保障扭矩傳遞的線性度;
驅(qū)動方頭與扭矩承受桿通過精密咬合結(jié)構(gòu)連接,連接處無間隙、無滑動,可將扭矩?zé)o損耗傳遞至套筒及目標(biāo)緊固件,避免因機(jī)械傳遞偏差導(dǎo)致的緊固精度下降。
此外,機(jī)械結(jié)構(gòu)中內(nèi)置的脫跳機(jī)構(gòu)(可選配)可在達(dá)到預(yù)設(shè)扭矩時發(fā)出 “咔嚓" 聲,通過機(jī)械反饋提示操作人員停止施力,與電子反饋形成雙重保障,適配復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下的可靠作業(yè)。
扭矩傳感是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控扭的核心環(huán)節(jié),該型號采用行業(yè)成熟的應(yīng)變片式傳感技術(shù),依托 “應(yīng)變 - 電阻效應(yīng)" 完成扭矩到電信號的轉(zhuǎn)化,具體原理如下:
扭矩承受桿表面精準(zhǔn)粘貼 4 片金屬箔式應(yīng)變片,按全橋電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接,形成高靈敏度傳感單元。全橋電路設(shè)計(jì)可抵消溫度變化、橫向力等干擾因素,提升傳感精度;
當(dāng)扭矩承受桿受作用力產(chǎn)生彈性形變時,應(yīng)變片隨承受桿同步拉伸或壓縮:拉伸時應(yīng)變片長度增加、橫截面積減小,電阻值增大;壓縮時則相反,電阻值減小。這一電阻變化與扭矩大小呈嚴(yán)格線性關(guān)系;
全橋電路將電阻變化轉(zhuǎn)化為毫伏級的差分電壓信號(例如施加 100N?m 扭矩時,輸出電壓信號約為 8-12mV),該信號即為扭矩檢測的原始數(shù)據(jù),動態(tài)響應(yīng)時間≤2ms,可實(shí)時捕捉緊固過程中的峰值扭矩與動態(tài)扭矩變化曲線,避免因傳感延遲導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失真。
此傳感模塊的非線性誤差≤±0.5%,確保在 20-100N?m 量程內(nèi)的測量精度穩(wěn)定,為后續(xù)信號處理提供高質(zhì)量原始數(shù)據(jù)。
傳感模塊輸出的微弱電壓信號需經(jīng)過多環(huán)節(jié)處理,才能轉(zhuǎn)化為可讀、可用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),這一過程由扳手內(nèi)置的信號處理單元完成,核心包括信號放大、濾波降噪、模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)運(yùn)算四大步驟:
信號放大:毫伏級原始電壓信號強(qiáng)度較弱,易受工業(yè)環(huán)境電磁干擾,需通過高精度儀表放大器將信號放大 1000-2000 倍,提升信號強(qiáng)度與信噪比;
濾波降噪:內(nèi)置低通濾波器,可過濾掉車間電機(jī)、電焊機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生的高頻電磁噪聲,保留與扭矩相關(guān)的有效信號,確保信號純度;
模數(shù)轉(zhuǎn)換:通過 16 位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),將放大、濾波后的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,采樣率高達(dá) 1000Hz,可實(shí)現(xiàn) 0.01N?m 的扭矩分辨率,精準(zhǔn)量化每一檔扭矩變化;
數(shù)據(jù)運(yùn)算:32 位微控制器(MCU)作為信號處理核心,調(diào)用出廠預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)參數(shù)(如扭矩系數(shù)、零點(diǎn)偏移量),對數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算處理,將其轉(zhuǎn)化為實(shí)際的扭矩?cái)?shù)值。同時,MCU 還會對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時校驗(yàn),剔除異常值(如操作失誤導(dǎo)致的瞬時過載數(shù)據(jù)),確保輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
此外,信號處理單元還集成角度輔助檢測功能(通過內(nèi)置增量式光電編碼器),可同步采集螺栓緊固過程中的轉(zhuǎn)動角度數(shù)據(jù)(角度分辨率 1°),并與扭矩?cái)?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)整合,形成 “扭矩 - 角度" 雙維度數(shù)據(jù),適配角度法緊固等復(fù)雜工藝需求。
藍(lán)牙傳輸模塊是該型號的核心亮點(diǎn),旨在解決傳統(tǒng)扭矩扳手?jǐn)?shù)據(jù)記錄繁瑣、追溯困難的問題,實(shí)現(xiàn)扭矩?cái)?shù)據(jù)的無線實(shí)時同步,具體原理如下:
搭載藍(lán)牙 5.0 通信模塊(兼容藍(lán)牙 4.2 及以上版本),支持 2.4GHz 無線頻段,通信距離可達(dá) 10-15 米(無遮擋環(huán)境),滿足工業(yè)車間多工位作業(yè)需求;
信號處理單元輸出的扭矩、角度數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),經(jīng) MCU 打包處理后,通過藍(lán)牙模塊按預(yù)設(shè)協(xié)議(如 SPP 串口協(xié)議)發(fā)送至接收設(shè)備(電腦、工業(yè)平板、數(shù)據(jù)采集終端)。傳輸速率1Mbps,延遲≤50ms,確保數(shù)據(jù)實(shí)時同步無卡頓;
支持 AES-128 數(shù)據(jù)加密傳輸,防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊取或篡改,保障工業(yè)數(shù)據(jù)安全;同時支持點(diǎn)對多連接(1 臺扳手可同時連接 3 臺接收設(shè)備),適配質(zhì)量巡檢、多終端數(shù)據(jù)同步場景;
扳手本地可存儲 9999 條作業(yè)數(shù)據(jù)(含扭矩值、角度值、作業(yè)時間、設(shè)備編號),斷電狀態(tài)下數(shù)據(jù)可保留≥10 年,即使藍(lán)牙傳輸中斷,也可通過后續(xù)連接導(dǎo)出數(shù)據(jù),避免數(shù)據(jù)丟失。
為確保操作人員及時掌握作業(yè)狀態(tài),該扳手設(shè)計(jì)了本地反饋與遠(yuǎn)程反饋雙重機(jī)制,形成閉環(huán)控制:
本地反饋:配備高清 LCD 顯示屏,實(shí)時顯示當(dāng)前扭矩值、角度值、藍(lán)牙連接狀態(tài)、電池電量等信息,背光設(shè)計(jì)適配昏暗車間環(huán)境;當(dāng)扭矩達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時,觸發(fā)紅燈閃爍與蜂鳴提示(蜂鳴頻率隨扭矩接近閾值逐漸加快),同時機(jī)械脫跳機(jī)構(gòu)(若有)發(fā)出聲光反饋,告知操作人員及時停止施力,避免過扭矩或欠扭矩;
遠(yuǎn)程反饋:接收設(shè)備通過專用軟件實(shí)時顯示扭矩 - 角度曲線、作業(yè)進(jìn)度、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等信息,支持不合格數(shù)據(jù)實(shí)時標(biāo)注(如扭矩超出 ±1% 精度范圍時自動標(biāo)紅),方便現(xiàn)場管理人員及時發(fā)現(xiàn)問題;同時可自動生成作業(yè)報告,為質(zhì)量追溯提供完整數(shù)據(jù)支撐。
CEM100N3X15D-BT 的工作原理核心在于 “精準(zhǔn)控扭" 與 “藍(lán)牙傳輸" 的深度協(xié)同,形成全流程閉環(huán):操作人員施力→手柄傳遞作用力至扭矩承受桿→應(yīng)變片捕捉形變并轉(zhuǎn)化為電壓信號→信號處理單元將信號量化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)→藍(lán)牙模塊實(shí)時無線傳輸數(shù)據(jù)→接收設(shè)備存儲與反饋→本地聲光 + 機(jī)械反饋提示作業(yè)完成。
各模塊的協(xié)同運(yùn)作既保證了扭矩測量的高精度(±1% 滿量程),又通過藍(lán)牙傳輸實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時追溯,解決了傳統(tǒng)工具 “精準(zhǔn)度不足" 與 “數(shù)據(jù)難管理" 的雙重痛點(diǎn)。在汽車輪轂螺栓緊固、重型機(jī)械軸承端蓋裝配等場景中,這一協(xié)同邏輯可確保每一顆緊固件的緊固質(zhì)量達(dá)標(biāo),同時為生產(chǎn)過程的質(zhì)量管控提供可靠數(shù)據(jù)支撐,真正實(shí)現(xiàn) “精準(zhǔn)緊固 - 數(shù)據(jù)采集 - 無線傳輸 - 質(zhì)量追溯" 的一體化。
此外,藍(lán)牙模塊的低功耗設(shè)計(jì)(滿電狀態(tài)下可連續(xù)傳輸數(shù)據(jù) 8-10 小時)與信號處理單元的高效運(yùn)算,確保工具在長時間作業(yè)中穩(wěn)定可靠,兼顧實(shí)用性與智能化需求,適配工業(yè)批量生產(chǎn)與精準(zhǔn)管控的核心訴求。