具有數字顯示功能的定扭矩扳手專利技術淺析

羅曦

【摘 要】定扭矩扳手是一種應用廣泛的扳手，而具有數字顯示功能更是成為定扭矩扳手的一項重要特征，使用戶能夠及時控制并調整扭矩大小。本文以專利的角度展開，通過對國內外專利申請數據的分析，首先研究了具有數字顯示功能的定扭矩扳手在國內外發展情況，明確了我國定扭矩扳手的發展現狀，緊接著從機械、光電子、智能三種類型對扭矩扳手的技術發展路線進行了梳理，闡明了重點發展的方向，然后對國內專利申請人進行了分析，最后針對數顯扭矩扳手領域的發展給出了相應的建議。

【關鍵詞】扳手；扭矩；數字；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

具有數字顯示功能的定扭矩扳手，其重要性越來越被公眾所認識。過去，用手工擰螺栓等，由于每個人的感覺不同，所加的力值相差會很大，導致的結果是產品質量不穩定。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，這樣生產出的產品，質量就相對穩定。特別是現在生產的規模越來越大，產量越來越高，就需要具有數字顯示功能的定扭矩扳手來保證質量。

數顯扭矩扳手廣泛應用于造船、冶金、化工、橋梁、機械等行業[1]。國內許多研究機構和企業都曾研究過數顯扭矩扳手，其結構是在扳手的頭部安上扭矩傳感器[2-4]。國外數顯扳手的應用已十分普遍，但國外數顯扳手的價格依然比較昂貴。

然而，在“大眾創業，萬眾創新”的政策牽引下，民眾對于知識產權的意識也逐漸增強，專利與技術、產品、市場越來越緊的聯系在一起。隨著微處理器、伺服控制技術和顯示技術的發展，以及越來越多的對扭矩精密要求的場合的出現和市場利益的驅動，具有數字顯示功能的定扭矩扳手不斷發展，與之相關的專利申請也呈同步態勢。在智能化、數字化信息時代的促進下，更為便利的定扭矩扳手一定會最終占領扭矩扳手的大部分市場，具有廣闊的市場前景[5]。因此，從通過分析國內外專利申請的數量，來洞悉具有數字顯示功能定扭矩扳手的發展趨勢具有重要的意義。

1 數顯扭矩扳手專利申請總體分析

1.1 專利發展趨勢

扳手作為一種通用的手動工具，其專利申請周期跨度較大，早在20世紀初，國外就有關于扳手的專利申請，然而最初多數申請是為了達到省力的目地來設計扳手，并沒有多的關注扭矩大小，直到1931年首個具有數字顯示功能的定扭矩扳手出現。此后相當長的一段時間里，扭矩扳手的申請量緩慢增長，到1975年-1985年扭矩扳手專利申請達到一波小的峰值，因為受到第三次工業革命的影響，人們對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入一波高潮。經歷過十年的繁榮后，接下來的五年，扭矩扳手的申請量有所下滑；可是，隨著光電子信息技術的逐漸成熟，使用這一新型技術的扭矩扳手此時正在悄然興起，更為重要的是，我國也在此時開啟了專利之門。從20世紀90年代起，扭矩扳手的專利申請量持續上升，我國雖然在這一浪潮中一直保持每年遞增的勢頭，但從申請的發明高度上仍然也國外先進水平有一定的差距。

1.2 國內外申請地域分布

從圖2可以看出：對于具有數字顯示功能的定扭矩扳手，美國和日本的申請量依然處于領先地位，中國、德國這樣的制造大國也有較大的申請量。由此可見，要推動一個領域的技術研發，提高該領域的專利申請量，除了與該領域的技術發展水平本身相關以外，還與該國所營造的專利保護氛圍有關，而我國目前正處于這樣一個逐漸利好的上升期中。

另外，我國近些年的專利申請數量大幅度提升，但是專利所呈現出來的質量卻相對較低，例如，我國還用相當一部分的申請量是關于機械型的定扭矩扳手，而這種類型的扳手，早在20世紀的國外技術已經相對成熟，國內有一些申請只是將其結構稍做改變，往往并不符合創造性的要求。

2 數顯扭矩扳手的主要技術分支的發展

具有數字顯示功能的定扭矩扳手按照其技術類型，主要分為機械型、光電子型、以及智能型。其中機械型扭矩扳手主要依靠機械元件的形變或傳動來實現對于扭矩的控制，光電子型主要依靠傳感器對于扭矩進行檢測，而近些年逐漸興起的智能扭矩扳手，其設計更為柔性化，往往兼具記憶存儲、學習識別的功能。以下為三種類型扳手的發展趨勢：

其中，在1975年以前，主要以傳統的機械型扭矩扳手為主，隨著電子信息行業的逐漸成熟，該技術的應用領域也愈發小型化，于是從1975年開始，電子扭矩扳手的申請量也逐漸上揚，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世紀末，由于人們對扳手的要求日亦提升，于是出現了首個有學習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生。值得注意的是，隨著我國對知識產權保護的日趨重視，我國關于扭矩扳手的申請逐漸增多，并且基于國外技術的積累，快速實現了由機械型向電子型的過渡，并在近15年一直保持著一個較快增長的趨勢，從而有力的支撐了全球申請總體增長的趨勢。不過，對于智能扳手的申請，我國起步較晚，申請數量較少。

3 國內申請人類型分布

雖然目前的國內申請多數是以公司企業申請為主，占到了54%的比例，但是個人申請也不容忽視，其占到了31%，如何有效的將個人申請的專利成果轉化為企業的產品是需要機制來引導的，同時高校科研院所對于扭矩扳手這樣一種較小的發明關注較少，但是也應當更多的關注到當前智能扳手在國外的發展趨勢，有效的利用自身的優勢資源在這個方向上有所突破。

4 總結與建議

基于我國近年來工業的快速發展與知識產權事業的逐漸繁榮，未來數顯扭矩扳手的發展，應當更加關注用戶的需要，測量的精度、軟件編程的人性化、低功耗等方面。基于前文的專利分析，提出如下建議：

（1）整體提升具有數字顯示功能定扭矩扳手的申請質量，提高扭矩的精度，重點關注智能扭矩扳手這一新的發展方向；

（2）政府層面應當制定相關的政策，使專利更容易的轉化為產品，從而更好的激勵民間發明家與高校科研院所，形成良性循環；

（3）企業與高校科研院所應當增進交流，較好的利用其技術優勢實現產品升級。

【參考文獻】

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

[2]穆士華，王萬元.數顯式力矩放大扳手測量系統的設計[J].機械研究與應用，2008，21（2）：78-80.

[3]張國雄.測控電路[M].北京：機械工業出版社，2001.

[4]賴麟文.8051單片機嵌入式系統應用[M].北京：科學出版社，2002.

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

[責任編輯：湯靜]