具有数字显示功能的定扭矩扳手专利技术浅析

罗曦

【摘 要】定扭矩扳手是一种应用广泛的扳手，而具有数字显示功能更是成为定扭矩扳手的一项重要特征，使用户能够及时控制并调整扭矩大小。本文以专利的角度展开，通过对国内外专利申请数据的分析，首先研究了具有数字显示功能的定扭矩扳手在国内外发展情况，明确了我国定扭矩扳手的发展现状，紧接着从机械、光电子、智能三种类型对扭矩扳手的技术发展路线进行了梳理，阐明了重点发展的方向，然后对国内专利申请人进行了分析，最后针对数显扭矩扳手领域的发展给出了相应的建议。

【关键词】扳手；扭矩；数字；专利

【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

具有数字显示功能的定扭矩扳手，其重要性越来越被公众所认识。过去，用手工拧螺栓等，由于每个人的感觉不同，所加的力值相差会很大，导致的结果是产品质量不稳定。如用定扭矩扳手来工作，不管是谁操作，所加的力值是比较恒定的，这样生产出的产品，质量就相对稳定。特别是现在生产的规模越来越大，产量越来越高，就需要具有数字显示功能的定扭矩扳手来保证质量。

数显扭矩扳手广泛应用于造船、冶金、化工、桥梁、机械等行业[1]。国内许多研究机构和企业都曾研究过数显扭矩扳手，其结构是在扳手的头部安上扭矩传感器[2-4]。国外数显扳手的应用已十分普遍，但国外数显扳手的价格依然比较昂贵。

然而，在“大众创业，万众创新”的政策牵引下，民众对于知识产权的意识也逐渐增强，专利与技术、产品、市场越来越紧的联系在一起。随着微处理器、伺服控制技术和显示技术的发展，以及越来越多的对扭矩精密要求的场合的出现和市场利益的驱动，具有数字显示功能的定扭矩扳手不断发展，与之相关的专利申请也呈同步态势。在智能化、数字化信息时代的促进下，更为便利的定扭矩扳手一定会最终占领扭矩扳手的大部分市场，具有广阔的市场前景[5]。因此，从通过分析国内外专利申请的数量，来洞悉具有数字显示功能定扭矩扳手的发展趋势具有重要的意义。

1 数显扭矩扳手专利申请总体分析

1.1 专利发展趋势

扳手作为一种通用的手动工具，其专利申请周期跨度较大，早在20世纪初，国外就有关于扳手的专利申请，然而最初多数申请是为了达到省力的目地来设计扳手，并没有多的关注扭矩大小，直到1931年首个具有数字显示功能的定扭矩扳手出现。此后相当长的一段时间里，扭矩扳手的申请量缓慢增长，到1975年-1985年扭矩扳手专利申请达到一波小的峰值，因为受到第三次工业革命的影响，人们对于拧紧的精确度要求日趋升高，在此需求下，各种扭矩扳手的诞生也进入一波高潮。经历过十年的繁荣后，接下来的五年，扭矩扳手的申请量有所下滑；可是，随着光电子信息技术的逐渐成熟，使用这一新型技术的扭矩扳手此时正在悄然兴起，更为重要的是，我国也在此时开启了专利之门。从20世纪90年代起，扭矩扳手的专利申请量持续上升，我国虽然在这一浪潮中一直保持每年递增的势头，但从申请的发明高度上仍然也国外先进水平有一定的差距。

1.2 国内外申请地域分布

从图2可以看出：对于具有数字显示功能的定扭矩扳手，美国和日本的申请量依然处于领先地位，中国、德国这样的制造大国也有较大的申请量。由此可见，要推动一个领域的技术研发，提高该领域的专利申请量，除了与该领域的技术发展水平本身相关以外，还与该国所营造的专利保护氛围有关，而我国目前正处于这样一个逐渐利好的上升期中。

另外，我国近些年的专利申请数量大幅度提升，但是专利所呈现出来的质量却相对较低，例如，我国还用相当一部分的申请量是关于机械型的定扭矩扳手，而这种类型的扳手，早在20世纪的国外技术已经相对成熟，国内有一些申请只是将其结构稍做改变，往往并不符合创造性的要求。

2 数显扭矩扳手的主要技术分支的发展

具有数字显示功能的定扭矩扳手按照其技术类型，主要分为机械型、光电子型、以及智能型。其中机械型扭矩扳手主要依靠机械元件的形变或传动来实现对于扭矩的控制，光电子型主要依靠传感器对于扭矩进行检测，而近些年逐渐兴起的智能扭矩扳手，其设计更为柔性化，往往兼具记忆存储、学习识别的功能。以下为三种类型扳手的发展趋势：

其中，在1975年以前，主要以传统的机械型扭矩扳手为主，随着电子信息行业的逐渐成熟，该技术的应用领域也愈发小型化，于是从1975年开始，电子扭矩扳手的申请量也逐渐上扬，并且逐步融入了光感、声控能辅助手段，使扭矩扳手的功能日趋多元化。而在20世纪末，由于人们对扳手的要求日亦提升，于是出现了首个有学习和记忆功能的智能扳手，随后越来越全面的智能扳手也在逐渐产生。值得注意的是，随着我国对知识产权保护的日趋重视，我国关于扭矩扳手的申请逐渐增多，并且基于国外技术的积累，快速实现了由机械型向电子型的过渡，并在近15年一直保持着一个较快增长的趋势，从而有力的支撑了全球申请总体增长的趋势。不过，对于智能扳手的申请，我国起步较晚，申请数量较少。

3 国内申请人类型分布

虽然目前的国内申请多数是以公司企业申请为主，占到了54%的比例，但是个人申请也不容忽视，其占到了31%，如何有效的将个人申请的专利成果转化为企业的产品是需要机制来引导的，同时高校科研院所对于扭矩扳手这样一种较小的发明关注较少，但是也应当更多的关注到当前智能扳手在国外的发展趋势，有效的利用自身的优势资源在这个方向上有所突破。

4 总结与建议

基于我国近年来工业的快速发展与知识产权事业的逐渐繁荣，未来数显扭矩扳手的发展，应当更加关注用户的需要，测量的精度、软件编程的人性化、低功耗等方面。基于前文的专利分析，提出如下建议：

（1）整体提升具有数字显示功能定扭矩扳手的申请质量，提高扭矩的精度，重点关注智能扭矩扳手这一新的发展方向；

（2）政府层面应当制定相关的政策，使专利更容易的转化为产品，从而更好的激励民间发明家与高校科研院所，形成良性循环；

（3）企业与高校科研院所应当增进交流，较好的利用其技术优势实现产品升级。

【参考文献】

[1]曾国华.可控扭矩电动扳手的设计[J].工具技术，2002，36（5）：15-17.

[2]穆士华，王万元.数显式力矩放大扳手测量系统的设计[J].机械研究与应用，2008，21（2）：78-80.

[3]张国雄.测控电路[M].北京：机械工业出版社，2001.

[4]赖麟文.8051单片机嵌入式系统应用[M].北京：科学出版社，2002.

[5]宋春华，韦兴平.数显扭矩扳手的研究综述[J].机床与液压，2012，106（2）：1-5.

[责任编辑：汤静]