[其他]擰螺帽裝置的張力控制方法

在審

• 申請號: 101985000006727
• 申請日: 1985-09-05
• 公開（公告）號: CN1006140B
• 公開（公告）日: 1989-12-20
• 發明（設計）人: 洞庭旅人
• 申請（專利權）人: 第一電通株式會社
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 顏承根

一種擰緊帶螺紋的緊固件的張力控制方法，用擰螺帽裝置及控制器完成，其步驟為將擰螺帽裝置的扭矩傳感器在轉角θ處的緊固力矩Ｔｆ貯存，將該裝置上的電動機停在轉角（θ＋α）處，再將電動機反轉到轉角θ處，貯存其反轉扭矩Ｔｒ，利用Ｔｆ與Ｔｒ之差計算Ｔｆ與加到帶螺紋的緊固件上的螺栓張力Ｆｓ的比值，將電動機停在由算出的比值乘以預輸入的目標螺栓張力值所得到的緊固扭矩Ｔｓ上。

本發明涉及一種擰緊帶螺紋的緊固件的張力控制方法。

以前，用作緊固螺絲的控制方法有多種多樣，如扭矩法，角度法，及屈服點法。穩定地控制緊固件的螺栓張力對緊固螺絲本質上很重要。換句話說，螺栓以固定的緊固力即固定的螺栓張力將被緊固件擰緊是必要的。然而在螺絲緊固時因為在螺栓頭部承載表面及被緊固的部件之間及在緊固件的緊固扭矩及螺栓張力之間存在有摩擦力，故很難穩定地建立螺栓張力及緊固扭矩之間所需的關系。換句話說即使螺絲的緊固在固定的緊固扭矩下停下來，也不能得到固定的螺栓張力。在螺栓桿上裝上探測螺栓的延伸量的量器就可精確地測出螺栓張力。此法用于試驗是足夠的，但用于大量生產時則由于成本高，幾乎是不可能的。近年來，人們曾提出一種方法即在與螺栓頭部緊密接觸處裝上高頻聲波發生器，將聲波發射到帶螺紋部分的頭部，測量反射波的頻率并計算在緊固后由于螺栓伸長而產生的螺栓張力。人們提出的另一種方法是在緊固時用磁的方法測出螺栓頭的變形，并從測出的變形來計算螺栓張力。這些方法中的每一種方法都是將螺栓本身的位移轉換為螺栓張力，要求對螺栓的變形探測部分進行精密加工或者為了探測螺栓的變形，要求擰螺帽裝置中加裝復雜的傳感器，因而迄今未能實際使用。

本發明的目的是提供一種擰緊帶螺紋的緊固件的張力控制方法，不采用這一復雜的傳感器就能很容易地測出螺栓張力并保證用預定的螺栓張力將螺絲緊固。

本發明的擰緊帶螺紋的緊固件的張力控制方法的完成是利用：裝有電動機、與電動機相連的傳動裝置、與電動機相連的角編碼器、與傳動裝置耦合并用來測出傳動裝置的輸出扭矩的扭矩傳感器、接受和保持帶螺紋的緊固件如螺栓或螺絲等的螺栓套筒、及將螺栓套筒與扭矩傳感器相連的驅動軸的擰螺帽裝置;及與擰螺帽裝置相連工作的控制器，它用來對有關與螺栓套筒相耦合的受控制的帶螺紋的緊固件的扭矩及旋轉角的現有數據及輸入數據進行算術處理并用來控制擰螺帽裝置使電動機啟動、停止及反轉。根據本發明，貯存扭矩傳感器在固定的第一旋轉角θ的中間位置上的緊固扭矩Tf，該位置被包括在從被控制的帶螺紋的緊固件就位在被擰緊的物體上的位置到帶螺紋的緊固件的最終緊固位置的中間范圍內。將擰螺帽裝置的電動機停在比第一旋轉角大一個固定值α的第二旋轉角（θ+α）的位置上。在第二旋轉角（θ+α）上使擰螺帽裝置的電動機反轉。貯存在第一旋轉角θ位置上的電動機的反轉動態扭矩Tr。利用在第一旋轉角θ位置上的測出的緊固動態扭矩Tf及測出的反轉動態扭矩Tr之差計算測出的緊固動態扭矩Tf與加到帶螺紋的緊固件上的螺栓張力F之比值。電動機停在測出的緊固動態扭矩Ts處，其值可用計算出的比值乘以預先輸入的目標螺栓張力的目標值Fs得到，使帶螺紋的緊固件緊固在固定的螺栓張力上。

以下參照附圖對本發明作詳細描述，其中：

圖1A及1B為一透視圖及一說明加到有螺紋的部位上的力的矢量圖;

圖2為圖示帶螺紋的緊固件的緊固狀態的縱向剖面圖;

圖3為特性曲線圖，用來圖示包括緊固動態扭矩Tf及反轉動態扭矩Tr在內的扭矩曲線;

圖4為旋轉角對扭矩的特性曲線圖，用來說明本發明的原理;

圖5為說明本發明一實施例的方塊圖;及

圖6為說明圖5所示的實施例的工作情況的流程圖。

在帶螺紋部位的各力的相互關系如圖1A及1B所示。為了清晰，圖1A所示為方螺紋，但發明的原理同樣可適用于普通的三角形螺紋。在圖1A及1B中參考字母F表示螺栓張力，U₁為切向力，β為帶螺紋的緊固件的導角，R₁為螺紋的有效半徑及μ₁為摩擦系數。

在圖1A及1B中力的平衡可從下列公式中獲得：