專利名稱：產(chǎn)生用于螺紋連接件的精確緊固扭矩的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序所述的一種產(chǎn)生用于螺紋連接件的精確緊固扭矩的設(shè)備及一種用于校準(zhǔn)根據(jù)權(quán)利要求6的前序所述的此種設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
扭矩放大器，也將在下文中被稱為功率放大器，大體包含高傳輸行星齒輪。正齒輪或外擺線齒輪有時(shí)也用于扭矩放大器中。輸入扭矩經(jīng)手動(dòng)設(shè)置并主要通過(guò)棘輪或扭矩扳手產(chǎn)生。齒輪的輸出扭矩接著可基于預(yù)先確定的齒輪比來(lái)確定，例如表中所知及所儲(chǔ)存。然而不考慮齒輪效率?；蛘撸瑥呐ぞ卦O(shè)定表中獲得輸出扭矩，所述扭矩設(shè)定表也是先前確定的。在這種情況下，將考慮齒輪效率，其中在具有中間值的情況下，執(zhí)行插值。在使用手動(dòng)扭矩放大器或功率放大器的質(zhì)量控制的范圍內(nèi)，需要通過(guò)抽查來(lái)檢查并詳細(xì)記錄所施加的扭矩值。為此，已知用于檢測(cè)扭矩的不同的設(shè)備及方法。從目前技術(shù)水平已知的第一解決方案提供將扭矩傳感器集成在功率放大器的齒輪中。在這種情況下，需要通過(guò)外部評(píng)價(jià)裝置向傳感器供應(yīng)電力，所述外部評(píng)價(jià)裝置也被稱為數(shù)據(jù)記錄器。在所述數(shù)據(jù)記錄器中記錄并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。從目前技術(shù)水平已知的另一個(gè)解決方案提供扭矩傳感器，所述扭矩傳感器與功率放大器串聯(lián)切換。合適的扭矩傳感器布置在齒輪的輸出軸上。電源供應(yīng)和數(shù)據(jù)記錄也是通過(guò)電纜捆扎外部裝置在這種情況下發(fā)生。在從目前技術(shù)水平已知的兩個(gè)解決方案中，傳感器的電源供應(yīng)及數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)與儲(chǔ)存發(fā)生在外部或從外部發(fā)生。為此，需要呈電纜形式的電線及評(píng)估裝置，所述電線及所述評(píng)估裝置將在施工場(chǎng)地處經(jīng)受艱苦條件。敏感曝露電纜頻繁地?zé)o意地被撕破或損壞。還提供插入式連接件，所述插入式連接件可能在與其它組件的接觸中損壞或彎曲。所謂的接口插座可受到損壞，所述接口插座含有用于電纜的插頭連接件并布置在齒輪殼體上作為附加殼體，所述附加殼體通常是立方體形的并突出超出齒輪殼體。不利的還有除了其它裝置外，所需的評(píng)價(jià)裝置需要由操作者懸掛在脖子周圍或需要以腰包等形式攜帶。傳感器與評(píng)價(jià)裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸主要以“飛”纜的方式發(fā)生，所述“飛”纜又妨礙操作者。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明基于以下目的在不受電纜或外部裝置的任何限制的情況下提供允許操作者使用的設(shè)備，且本發(fā)明還確保在確定輸出扭矩時(shí)的最大可能的安全。此目的由通過(guò)扭矩放大器及電子扭矩扳手產(chǎn)生上文提及的此類精確緊固扭矩的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電子扭矩扳手適配到所述扭矩放大器、與所述扭矩放大器一起校準(zhǔn)并顯示扭矩。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)施方式為返回參閱權(quán)利要求1的附屬權(quán)利要求的標(biāo)的。
因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利的進(jìn)一步發(fā)展規(guī)定電子扭矩扳手包含用于顯示最初描述的輸出扭矩的顯示器，其中輸入扭矩及輸出扭矩是指齒輪。扭矩扳手包含以非常有利的方式輸入扭矩極限值的輸入裝置。優(yōu)選地，扭矩扳手進(jìn)一步包含儲(chǔ)存裝置，所述儲(chǔ)存裝置用于儲(chǔ)存表示螺紋連接件的扭矩的特征的數(shù)據(jù)。儲(chǔ)存裝置包含讀寫存儲(chǔ)器，以便在需要時(shí)可重復(fù)并執(zhí)行校準(zhǔn)。除了其它數(shù)據(jù)之外，扭矩放大器的在校準(zhǔn)期間確定的齒輪比也儲(chǔ)存在除了其它數(shù)據(jù)之外的存儲(chǔ)器中。齒輪比優(yōu)選地儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中作為輸出扭矩的函數(shù)關(guān)系的插值曲線，所述輸出扭矩取決于扭矩放大器的輸入扭矩。尤其有利的實(shí)施方式規(guī)定齒輪包含RFID應(yīng)答機(jī)且扭矩扳手包含RFID讀取器，所述RFID應(yīng)答機(jī)及所述RFID讀取器互相適應(yīng)。在這種情況下，扭矩扳手識(shí)別齒輪。儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中并表示齒輪特征的數(shù)據(jù)可用于確定螺紋連接件的緊固扭矩。本發(fā)明進(jìn)一步基于以下目的提供一種僅使扭矩放大器和電子扭矩扳手的共同校準(zhǔn)成為可能的方法，其中應(yīng)在校準(zhǔn)中考慮扭矩放大器和(尤其是)扭矩放大器的齒輪的特定數(shù)據(jù)。此目的通過(guò)用于校準(zhǔn)具有權(quán)利要求6所述的特征的設(shè)備的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述設(shè)備產(chǎn)生用于螺紋連接件的精確緊固扭矩。扭矩放大器與電子扭矩扳手的共同校準(zhǔn)通過(guò)以下方式發(fā)生齒輪比基于在整個(gè)扭矩范圍內(nèi)獲得的至少一個(gè)平均值發(fā)生。以此方式確定的所述齒輪比將儲(chǔ)存在扭矩扳手的存儲(chǔ)器中并且將在隨后的擰緊過(guò)程期間在確定螺紋連接件的扭矩時(shí)考慮所述齒輪比。所述方法的有利實(shí)施方式為返回參閱權(quán)利要求6的附屬權(quán)利要求的標(biāo)的。因此，根據(jù)有利實(shí)施方式，將在整個(gè)扭矩范圍內(nèi)在扭矩放大器的輸出軸的不同角度位置處確定并儲(chǔ)存實(shí)際齒輪比。為此，將在整個(gè)扭矩范圍內(nèi)在第一角度下首先確定并儲(chǔ)存齒輪比，隨后，輸出軸將進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)大約預(yù)先確定的角度，且將在整個(gè)扭矩范圍內(nèi)在所述各自的角度位置處確定并儲(chǔ)存齒輪比。優(yōu)選地，輸出軸將進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)各90°的角直到輸出軸已扭轉(zhuǎn)總共約180°的角。為大約預(yù)先確定的角度的所述進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)基于以下認(rèn)識(shí)輸出扭矩增長(zhǎng)顯示取決于輸入扭矩的實(shí)質(zhì)上周期性增長(zhǎng)，所述周期性增長(zhǎng)可由正弦函數(shù)或余弦函數(shù)描述。為約90°的各倍數(shù)的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)允許確定所述周期性正弦/余弦增長(zhǎng)。如果發(fā)生約小于90°的角(例如，約45° )的旋轉(zhuǎn)，那么需要以此頻率繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到發(fā)生扭矩放大器的輸出軸約180°的旋轉(zhuǎn)。平均齒輪比隨后根據(jù)由此獲得的值計(jì)算，且所述平均齒輪比儲(chǔ)存在電子扭矩扳手的存儲(chǔ)器中。在所述過(guò)程中，首次近似中的插值曲線及插值直線放置在以此方式在不同角度比下確定的齒輪比與基于所述插值曲線確定的齒輪比之間，輸出扭矩根據(jù)輸入扭矩確定。


本發(fā)明的實(shí)施方式圖示于圖式中并更詳細(xì)地在以下描述中加以解釋，其中圖1示意性地圖示利用本發(fā)明產(chǎn)生用于螺紋連接件的精確緊固扭矩的設(shè)備；圖2圖示圖1中所示的設(shè)備的扭矩放大器；圖3圖示圖2中所示的扭矩放大器的頂視圖4圖示超過(guò)輸入扭矩的輸出扭矩，以及圖5圖示超過(guò)輸入扭矩的輸出扭矩，用于解釋根據(jù)本發(fā)明的方法的變體。
具體實(shí)施例方式圖式中所示的用于產(chǎn)生精確緊固扭矩的設(shè)備包含扭矩放大器，所述扭矩放大器在下文中將被稱為并通常稱為功率放大器100，所述功率放大器100包含輸入軸101及輸出軸或從動(dòng)軸102。輸入軸與輸出軸末端分別為正方形,對(duì)于輸入軸,扭矩扳手200將作用于所述正方形，且對(duì)于輸出軸102，輸出軸102將嚙合在所謂的“扳手插座”或僅僅“插座”140中。通過(guò)插座142將扭矩傳輸?shù)铰菁y連接件(未圖示)。扭矩放大器100進(jìn)一步包含大體已知的反應(yīng)臂130，所述反應(yīng)臂130防止扭矩放大器在轉(zhuǎn)向過(guò)程中通過(guò)撞擊靜止物體而旋轉(zhuǎn)。扭矩放大器100通過(guò)扭矩扳手200手動(dòng)致動(dòng)。為此，扭矩扳手200包含手柄210。扭矩扳手200本身為具有顯示器205及輸入裝置220的電子扭矩扳手200。輸入裝置220用于(例如)輸入表示擰緊程序特征的數(shù)據(jù)。扭矩扳手200的設(shè)定通過(guò)選擇菜單發(fā)生。在選擇菜單項(xiàng)后，將輸入所要的輸出扭矩和所要的極限值。在扭矩的施加過(guò)程中，(例如通過(guò)發(fā)光條)形象地告知操作者進(jìn)展。在達(dá)到目標(biāo)扭矩前不久，可另外通過(guò)聲學(xué)信號(hào)告知操作者。在達(dá)到扭矩后，將存在優(yōu)選地光學(xué)“好”或“不好”的顯示，所述顯示也可選地以聲學(xué)形式提供，且所實(shí)現(xiàn)的扭矩值將儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供在扭矩扳手200中(未圖示)。所有的值儲(chǔ)存在扭矩扳手中并可在完成所有工作后傳遞到PC或便攜式電腦且所述所有值可進(jìn)一步在PC或便攜式電腦上評(píng)估。本發(fā)明的主要概念在于提供在沒(méi)有任何附加電纜、外部電源、遠(yuǎn)程輸入與顯示裝置等的情況下能夠使用的自動(dòng)設(shè)備。為此，通過(guò)電池或蓄電池操作扭矩扳手。而且，可假定扭矩放大器100或扭矩放大器100的變速齒輪110包含RFID應(yīng)答機(jī)，所述RFID應(yīng)答機(jī)與布置在扭矩扳手200中的RFID讀取器配合。在這種情況下，扭矩扳手200以某種方式識(shí)別扭矩放大器100或扭矩放大器100的齒輪110，且扭矩值可通過(guò)檢索儲(chǔ)存在扭矩扳手200的存儲(chǔ)器中的值來(lái)精確設(shè)置，所述值在先前聯(lián)合校準(zhǔn)中確定并儲(chǔ)存，所述聯(lián)合校準(zhǔn)將在下文中更詳細(xì)描述。為此，將比值儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，所述比值分別與扭矩放大器100的齒輪110相關(guān)聯(lián)。所述值將用于提供在扭矩扳手200中的計(jì)算單元中。通過(guò)組合RFID應(yīng)答機(jī)與RFID讀取器來(lái)徹底防止系統(tǒng)混亂。由扭矩放大器100及扭矩扳手200構(gòu)成的系統(tǒng)的校準(zhǔn)通過(guò)以下方式發(fā)生首先，在扭矩放大器100的整個(gè)扭矩范圍內(nèi)確定實(shí)際齒輪比。所述校準(zhǔn)方法將在下文中參閱圖2至圖5加以解釋。圖2示意性地圖示扭矩放大器100的側(cè)視圖。輸入軸101通過(guò)齒輪110與輸出軸連接，所述輸入軸101 (例如)末端為正方形且電子扭矩扳手200將作用于所述正方形，所述輸出軸末端也為正方形102，所述正方形102嚙合扳手插座，所述扳手插座也被稱為“電源插座”140。電源插座140在輸出側(cè)上適配到螺紋連接件的螺釘頭或螺母。輸入扭矩Me施加在輸入軸上且輸出扭矩Ma施加在齒輪110的輸出端處。輸入扭矩Me與輸出扭矩MA2間的齒輪比通過(guò)齒輪110確定。首先將確定所述齒輪比，其中所述輸入扭矩Me由電子扭矩扳手200確定，且輸出扭矩Ma由傳感器400確定，所述傳感器400布置在輸出軸上。僅在校準(zhǔn)期間提供所述傳感器400。在隨后操作中不需要布置所述傳感器400。齒輪比的確定通過(guò)以下方式發(fā)生輸出軸及因此輸出正方形102被帶到第一位置，所述第一位置對(duì)應(yīng)于0°角(圖3bl))。由于施加了輸入扭矩Me并確定了輸出扭矩Ma，所以接著“緊固”螺紋連接件。所述舉動(dòng)引起輸出扭矩Ma與輸入扭矩Me之間的函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)關(guān)系通過(guò)虛線示意性地圖示在圖4中。從主要觀點(diǎn)來(lái)看，此種測(cè)量系列足以用于確定輸出扭矩Ma與輸入扭矩Me之間的函數(shù)關(guān)系。在這種情況下，將確定函數(shù)Ma(Me)的插值曲線且所述插值曲線(且尤其是圖4及圖5中所示的插值直線)將以某種方式儲(chǔ)存為特征線。
為了進(jìn)一步提高精度，根據(jù)本發(fā)明的方法的尤其有利的實(shí)施方式提供其他測(cè)量系列。在第二測(cè)量系列中，意指輸出軸的輸出正方形102將旋轉(zhuǎn)90°，如在圖3b2)中的右手側(cè)示意性地圖示，且輸出扭矩Ma與輸入扭矩仏之間的關(guān)系將得以確定并在圖4中圖示為實(shí)線。最后，輸出軸及因此輸出正方形102將在第三測(cè)量系 列中再扭轉(zhuǎn)90° (圖3b3))且將確定輸出扭矩Ma對(duì)輸入扭矩Me的依賴關(guān)系。所述情況通過(guò)點(diǎn)虛線在圖4中圖示。首次近似中的插值曲線及插值直線將根據(jù)所述三條線確定，所述插值曲線及插值直線將儲(chǔ)存在扭矩扳手200的存儲(chǔ)器250中并表示輸出扭矩Ma對(duì)輸入扭矩Me的依賴關(guān)系。在如圖4中所示的實(shí)施方式中，插值曲線(所示直線)形成在整個(gè)扭矩范圍內(nèi)。當(dāng)獲得用于確定插值的所述位置處的進(jìn)一步增長(zhǎng)時(shí)，曲線如圖5中所示細(xì)分為輸入扭矩％的四個(gè)子范圍1、I1、II1、IV，且在所述局部范圍中的每一個(gè)局部范圍中執(zhí)行插值。在這種情況下還獲得實(shí)質(zhì)上線性增長(zhǎng)?？蛇M(jìn)一步增加所述細(xì)分部分的數(shù)量，以使得在具有邊界線的情況下，函數(shù)Ma (Me)的精確近似成為可能。完成校準(zhǔn)后，移除傳感器400且輸出扭矩Ma對(duì)輸入扭矩Me的依賴關(guān)系如上文所提及儲(chǔ)存在電子扭矩扳手200的存儲(chǔ)器中且將在隨后的擰緊過(guò)程中使用所述依賴關(guān)系?？梢源朔绞揭苑浅＞_的方式來(lái)確定螺紋連接件的扭矩。在不同角度范圍內(nèi)的校準(zhǔn)是必要的，是因?yàn)樗幸阎愋偷凝X輪展示由于齒面的嚙合狀態(tài)引起的在扭矩增長(zhǎng)中且因此在功率增長(zhǎng)中的更多或更少的正弦波動(dòng)。所述情況意味著與理論上計(jì)算的扭矩的偏差可在扭矩放大器的整個(gè)扭矩增長(zhǎng)內(nèi)檢測(cè)。可考慮所述偏差并可通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)消除所述偏差。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生用于螺紋連接件的精確緊固扭矩的設(shè)備，其特征在于扭矩放大器(100)和扭矩扳手(200)的組合，所述扭矩扳手(200)適配到所述扭矩放大器并與所述扭矩放大器一起校準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述扭矩扳手(200)包含顯示器(205)，所述顯示器(205 )用于顯示輸入扭矩及輸出扭矩。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于所述扭矩扳手(200)包含輸入單元(220)，所述輸入單元(220)用于輸入扭矩極限值。
4.如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述扭矩扳手(200)包含存儲(chǔ)器(250),所述存儲(chǔ)器(250)用于儲(chǔ)存表示所述扭矩的特征的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述扭矩放大器(100)的齒輪比儲(chǔ)存在所述存儲(chǔ)器中，所述齒輪比在校準(zhǔn)期間確定。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述齒輪比儲(chǔ)存在所述存儲(chǔ)器(250)中作為所述輸出扭矩(Ma)的函數(shù)關(guān)系的插值曲線，所述輸出扭矩(Ma)取決于所述扭矩放大器(100)的所述輸入扭矩(Me)。
7.如權(quán)利要求1到6中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述扭矩放大器(100)包含RFID應(yīng)答機(jī)，且所述扭矩扳手(200)包含RFID讀取器，所述RFID應(yīng)答機(jī)與所述RFID讀取器彼此通信，且所述特征齒輪比(100)到所述扭矩扳手(200)的傳輸通過(guò)所述RFID應(yīng)答機(jī)與所述RFID讀取器發(fā)生。
8.一種用于校準(zhǔn)根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)所述的設(shè)備的方法，所述設(shè)備產(chǎn)生用于螺紋連接件的精確緊固扭矩，其特征在于根據(jù)在作為所述齒輪比的整個(gè)扭矩增長(zhǎng)內(nèi)的所述輸入扭矩(Me)確定所述輸出扭矩(Ma)，且所述齒輪比(Ma(Me))基于在整個(gè)扭矩范圍內(nèi)獲得的至少一個(gè)平均值而發(fā)生。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于通過(guò)形成插值曲線(尤其是插值直線)確定所述平均值。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述齒輪比在數(shù)個(gè)齒輪嚙合角度(0°、90。、180。)下確定。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述實(shí)際齒輪比首先在所述整個(gè)預(yù)先確定的扭矩范圍內(nèi)確定，且隨后所述扭矩放大器(100)的輸出軸將進(jìn)一步繞各自預(yù)先決定的角度旋轉(zhuǎn)，尤其是繞90°旋轉(zhuǎn)兩次，且在所述整個(gè)扭矩范圍內(nèi)的所述齒輪比將在此程序中確定，且將由此計(jì)算平均齒輪比，所述平均齒輪比將儲(chǔ)存在所述扭矩扳手(200 )的所述存儲(chǔ)器(250)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及產(chǎn)生用于螺紋連接件的精確緊固扭矩的裝置，所述螺紋連接件特征在于扭矩放大器(100)與扭矩扳手(200的組合，所述扭矩扳手(200適配到所述扭矩放大器并與所述扭矩放大器一起校準(zhǔn)。本發(fā)明還涉及一種用于校準(zhǔn)此類裝置的方法。
文檔編號(hào)B25B13/46GK103003027SQ201180022829
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者馬克·加賴斯 申請(qǐng)人:羅素麥特?cái)Q緊技術(shù)公司