具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手專利技術(shù)淺析

羅曦

【摘 要】定扭矩扳手是一種應(yīng)用廣泛的扳手，而具有數(shù)字顯示功能更是成為定扭矩扳手的一項(xiàng)重要特征，使用戶能夠及時(shí)控制并調(diào)整扭矩大小。本文以專利的角度展開，通過對(duì)國內(nèi)外專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)的分析，首先研究了具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手在國內(nèi)外發(fā)展情況，明確了我國定扭矩扳手的發(fā)展現(xiàn)狀，緊接著從機(jī)械、光電子、智能三種類型對(duì)扭矩扳手的技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行了梳理，闡明了重點(diǎn)發(fā)展的方向，然后對(duì)國內(nèi)專利申請(qǐng)人進(jìn)行了分析，最后針對(duì)數(shù)顯扭矩扳手領(lǐng)域的發(fā)展給出了相應(yīng)的建議。

【關(guān)鍵詞】扳手；扭矩；數(shù)字；專利

【Abstract】Digital display torque wrench is widely used， which can make users control and adjust the torque when working. The market foreground of domestic digital electronic torque wrench was analyzed based on the number of patent applications. Development and the research situation of digital display torque wrench about Machinery，electronics and intelligence were introduced.The developing prospect of the digital display torque wrench was given.

【Key words】Wrench； Torque； Digital ； Patent

0 引言

具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手，其重要性越來越被公眾所認(rèn)識(shí)。過去，用手工擰螺栓等，由于每個(gè)人的感覺不同，所加的力值相差會(huì)很大，導(dǎo)致的結(jié)果是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。如用定扭矩扳手來工作，不管是誰操作，所加的力值是比較恒定的，這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品，質(zhì)量就相對(duì)穩(wěn)定。特別是現(xiàn)在生產(chǎn)的規(guī)模越來越大，產(chǎn)量越來越高，就需要具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手來保證質(zhì)量。

數(shù)顯扭矩扳手廣泛應(yīng)用于造船、冶金、化工、橋梁、機(jī)械等行業(yè)[1]。國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)都曾研究過數(shù)顯扭矩扳手，其結(jié)構(gòu)是在扳手的頭部安上扭矩傳感器[2-4]。國外數(shù)顯扳手的應(yīng)用已十分普遍，但國外數(shù)顯扳手的價(jià)格依然比較昂貴。

然而，在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的政策牽引下，民眾對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，專利與技術(shù)、產(chǎn)品、市場(chǎng)越來越緊的聯(lián)系在一起。隨著微處理器、伺服控制技術(shù)和顯示技術(shù)的發(fā)展，以及越來越多的對(duì)扭矩精密要求的場(chǎng)合的出現(xiàn)和市場(chǎng)利益的驅(qū)動(dòng)，具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手不斷發(fā)展，與之相關(guān)的專利申請(qǐng)也呈同步態(tài)勢(shì)。在智能化、數(shù)字化信息時(shí)代的促進(jìn)下，更為便利的定扭矩扳手一定會(huì)最終占領(lǐng)扭矩扳手的大部分市場(chǎng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景[5]。因此，從通過分析國內(nèi)外專利申請(qǐng)的數(shù)量，來洞悉具有數(shù)字顯示功能定扭矩扳手的發(fā)展趨勢(shì)具有重要的意義。

1 數(shù)顯扭矩扳手專利申請(qǐng)總體分析

1.1 專利發(fā)展趨勢(shì)

扳手作為一種通用的手動(dòng)工具，其專利申請(qǐng)周期跨度較大，早在20世紀(jì)初，國外就有關(guān)于扳手的專利申請(qǐng)，然而最初多數(shù)申請(qǐng)是為了達(dá)到省力的目地來設(shè)計(jì)扳手，并沒有多的關(guān)注扭矩大小，直到1931年首個(gè)具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手出現(xiàn)。此后相當(dāng)長的一段時(shí)間里，扭矩扳手的申請(qǐng)量緩慢增長，到1975年-1985年扭矩扳手專利申請(qǐng)達(dá)到一波小的峰值，因?yàn)槭艿降谌喂I(yè)革命的影響，人們對(duì)于擰緊的精確度要求日趨升高，在此需求下，各種扭矩扳手的誕生也進(jìn)入一波高潮。經(jīng)歷過十年的繁榮后，接下來的五年，扭矩扳手的申請(qǐng)量有所下滑；可是，隨著光電子信息技術(shù)的逐漸成熟，使用這一新型技術(shù)的扭矩扳手此時(shí)正在悄然興起，更為重要的是，我國也在此時(shí)開啟了專利之門。從20世紀(jì)90年代起，扭矩扳手的專利申請(qǐng)量持續(xù)上升，我國雖然在這一浪潮中一直保持每年遞增的勢(shì)頭，但從申請(qǐng)的發(fā)明高度上仍然也國外先進(jìn)水平有一定的差距。

1.2 國內(nèi)外申請(qǐng)地域分布

從圖2可以看出：對(duì)于具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手，美國和日本的申請(qǐng)量依然處于領(lǐng)先地位，中國、德國這樣的制造大國也有較大的申請(qǐng)量。由此可見，要推動(dòng)一個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，提高該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量，除了與該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平本身相關(guān)以外，還與該國所營造的專利保護(hù)氛圍有關(guān)，而我國目前正處于這樣一個(gè)逐漸利好的上升期中。

另外，我國近些年的專利申請(qǐng)數(shù)量大幅度提升，但是專利所呈現(xiàn)出來的質(zhì)量卻相對(duì)較低，例如，我國還用相當(dāng)一部分的申請(qǐng)量是關(guān)于機(jī)械型的定扭矩扳手，而這種類型的扳手，早在20世紀(jì)的國外技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，國內(nèi)有一些申請(qǐng)只是將其結(jié)構(gòu)稍做改變，往往并不符合創(chuàng)造性的要求。

2 數(shù)顯扭矩扳手的主要技術(shù)分支的發(fā)展

具有數(shù)字顯示功能的定扭矩扳手按照其技術(shù)類型，主要分為機(jī)械型、光電子型、以及智能型。其中機(jī)械型扭矩扳手主要依靠機(jī)械元件的形變或傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)于扭矩的控制，光電子型主要依靠傳感器對(duì)于扭矩進(jìn)行檢測(cè)，而近些年逐漸興起的智能扭矩扳手，其設(shè)計(jì)更為柔性化，往往兼具記憶存儲(chǔ)、學(xué)習(xí)識(shí)別的功能。以下為三種類型扳手的發(fā)展趨勢(shì)：

其中，在1975年以前，主要以傳統(tǒng)的機(jī)械型扭矩扳手為主，隨著電子信息行業(yè)的逐漸成熟，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也愈發(fā)小型化，于是從1975年開始，電子扭矩扳手的申請(qǐng)量也逐漸上揚(yáng)，并且逐步融入了光感、聲控能輔助手段，使扭矩扳手的功能日趨多元化。而在20世紀(jì)末，由于人們對(duì)扳手的要求日亦提升，于是出現(xiàn)了首個(gè)有學(xué)習(xí)和記憶功能的智能扳手，隨后越來越全面的智能扳手也在逐漸產(chǎn)生。值得注意的是，隨著我國對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的日趨重視，我國關(guān)于扭矩扳手的申請(qǐng)逐漸增多，并且基于國外技術(shù)的積累，快速實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械型向電子型的過渡，并在近15年一直保持著一個(gè)較快增長的趨勢(shì)，從而有力的支撐了全球申請(qǐng)總體增長的趨勢(shì)。不過，對(duì)于智能扳手的申請(qǐng)，我國起步較晚，申請(qǐng)數(shù)量較少。

3 國內(nèi)申請(qǐng)人類型分布

雖然目前的國內(nèi)申請(qǐng)多數(shù)是以公司企業(yè)申請(qǐng)為主，占到了54%的比例，但是個(gè)人申請(qǐng)也不容忽視，其占到了31%，如何有效的將個(gè)人申請(qǐng)的專利成果轉(zhuǎn)化為企業(yè)的產(chǎn)品是需要機(jī)制來引導(dǎo)的，同時(shí)高?？蒲性核鶎?duì)于扭矩扳手這樣一種較小的發(fā)明關(guān)注較少，但是也應(yīng)當(dāng)更多的關(guān)注到當(dāng)前智能扳手在國外的發(fā)展趨勢(shì)，有效的利用自身的優(yōu)勢(shì)資源在這個(gè)方向上有所突破。

4 總結(jié)與建議

基于我國近年來工業(yè)的快速發(fā)展與知識(shí)產(chǎn)權(quán)事業(yè)的逐漸繁榮，未來數(shù)顯扭矩扳手的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)更加關(guān)注用戶的需要，測(cè)量的精度、軟件編程的人性化、低功耗等方面?；谇拔牡膶＠治觯岢鋈缦陆ㄗh：

（1）整體提升具有數(shù)字顯示功能定扭矩扳手的申請(qǐng)質(zhì)量，提高扭矩的精度，重點(diǎn)關(guān)注智能扭矩扳手這一新的發(fā)展方向；

（2）政府層面應(yīng)當(dāng)制定相關(guān)的政策，使專利更容易的轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，從而更好的激勵(lì)民間發(fā)明家與高校科研院所，形成良性循環(huán)；

（3）企業(yè)與高?？蒲性核鶓?yīng)當(dāng)增進(jìn)交流，較好的利用其技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曾國華.可控扭矩電動(dòng)扳手的設(shè)計(jì)[J].工具技術(shù)，2002，36（5）：15-17.

[2]穆士華，王萬元.數(shù)顯式力矩放大扳手測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2008，21（2）：78-80.

[3]張國雄.測(cè)控電路[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[4]賴麟文.8051單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[5]宋春華，韋興平.數(shù)顯扭矩扳手的研究綜述[J].機(jī)床與液壓，2012，106（2）：1-5.

[責(zé)任編輯：湯靜]