CN104792456A - 用于校准转矩扳手的操作设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试具有数据存储器的转矩扳手的操作设备。机架用于固定待测试转矩扳手。传感器布置在所述机架上、且与待测试转矩扳手的端部相连接。布置在所述机架上的夹头保持器固定待测试转矩扳手的夹头。偏转机构产生转矩到待测试转矩扳手的端部。此外，提供通信单元，其连接到转矩扳手的数据存储器以进行数据交换。

Description

用于校准转矩扳手的操作设备

分案申请

本申请为分案申请，原申请的申请号为200910138709.7，申请日为2009年2月27日，发明名称为“用于校准转矩扳手的操作设备”。

技术领域

本发明涉及一种用于测试转矩扳手的操作设备，所述操作设备包括：

（a）用于固定待测试转矩扳手的机架；

（b）布置在所述机架上且与待测试转矩扳手的端部相连接的传感器；

（c）布置在所述机架上用于固定待测试转矩扳手的夹头的夹头保持器；

（d）用于在待测试转矩扳手的端部上产生转矩的偏转机构。

背景技术

转矩扳手是与预加载预定力的螺栓建立螺纹连接的工具。这样，螺纹连接被加载大的或者小的预加载力。新型结构材料如镁、铝及合成材料应用的增加导致灵敏的螺纹连接的数量的不断增加。

转矩扳手由具有夹头的扳手杆和扳手端部组成，其中扳手端部通常成形为正方形接头且用于连接其它工具。这样，用于转动螺栓或螺母的不同的插入工具能放在正方形接头上。在旋拧时，力从使用者传输到扳手杆和扳手端部，进而在螺栓或螺母上产生转矩。转矩扳手设置有用于测量施加的转矩的测量装置。用进一步的装置能连续地显示被测量转矩或指示达到预定转矩。

转矩扳手可以有不同的机械或电子设计方案。一个属于机械类的例子是所谓的棘轮机构转矩扳手，其在达到预定转矩时扣紧或断开，由此避免产生更多的力矩。电子测量和数字显示的转矩扳手的例子是通过附接弯曲杆或扭转杆的应变仪来实现。发生小变形时应变仪改变它们的电阻。它们通过特殊粘着剂粘到类似弯曲杆或扭转杆这样的隐蔽部分。扭转杆的一个例子是两端具有固定支撑件且中间有弹簧的杆。这样围绕扭转杆的旋转轴线的枢轴转动是可能的，这种枢轴转动能通过应变仪测量。获得的测量信号显示在显示器上。在拧紧过程中通过LED或显示器能够持久的检测预定转矩。同时这种转矩扳手能存储所有测量值或释放内部测量数据存储器。然后，这个数据存储器能经由接口被读出，或直接由始终连接的打印机打印。

所述转矩扳手的测量装置通常经受常见的磨损和撕裂问题。转矩扳手必须被校准，必要时，利用操作设备不时地进行调整以检查测量装置测量的转矩是否与施加的转矩相同。为了这个目的，具有传感器和夹头保持器的机架被设置在操作设备上。转矩扳手的端部紧密地连接到传感器，例如以正方形接头的方式连接。转矩扳手的夹头由夹头保持器固定。转矩例如通过偏转机构被施加到转矩扳手的端部上。该转矩被传感器测量并显示在设置在操作设备处（例如在传感器处）的显示器上。转矩扳手所显示的转矩或者转矩扳手将释放的预定转矩可以通过与显示器上显示的转矩相比较而测定。

在已知的用于测试转矩扳手的操作设备中，使用了不同的用于产生转矩的偏转机构。大体上两种办法可用于在转矩扳手的端部产生转矩。传感器可旋转地固定到机架，而夹头保持器不可移动地连接到机架上，或者，在另一种方法中，传感器被不可移动固定到机架，而夹头保持器可移动地安装到机架上。

校准的过程是预定的，且服从特定的标准，例如按照德国DIN标准。在测试转矩扳手的测量开始时，完成以转矩扳手的额定转矩的100%进行的五个预加载。然后进行以额定转矩的20%、60%和100%的五个加载。到目前为止，在利用常见操作设备时，转矩扳手的测试转矩不得不分别地设定。电动马达利用偏转机构将力传递到转矩扳手的端部，该偏转机构特别地可设计为齿轮。待测试转矩扳手的转矩通过传感器检测。一方面检查者不得不输入必要的测试转矩，另一方面不得不通过传感器读取测量值。这导致按照标准校准转矩扳手需要耗费大量时间。

发明内容

本发明的目的是避免现有技术的缺点并且快速、经济地完成转矩扳手的测试。

根据本发明的一个方面，本发明的目的通过提供上述类型的操作设备来实现：

（e）一种连接到转矩扳手的数据存储器上用于数据交换的通信单元。

本发明基于在通信单元和转矩扳手之间交换数据的原理。校准控制由检查者利用现有技术的操作设备手动进行。到目前为止，待测试的转矩扳手的额定转矩和实际测试转矩通过检查者自己计算，然后手动输入并处理。现在，利用本发明的通信单元能够实现对转矩扳手的自动校准。基本上，这种操作设备还可以用于其它类似于转矩扳手的转矩工具，例如转矩螺丝刀的转矩检测。通信单元的重要优点是避免了检查者产生的输入错误，并加快了检测过程。

按照本发明的有利改进之一是转矩扳手的数据存储器为电子数据存储器。这具有下列好处，通信单元与转矩扳手可以进行直接数据交换。为了这个目的，通信单元最好包括具有存储器的数字处理器单元。待测试转矩扳手的额定转矩可以通过电子数据交换被直接读入通信单元内。用这种方法可以实现快速、精确的测试。

按照本发明的进一步的有利改进是通信单元和转矩扳手之间的连接为电缆连接、无线电连接或红外连接。利用这种接口可以在通信单元和转矩扳手之间进行快速的数据交换。此外，特别是利用无线电连接或红外连接能够实现操作设备和通信单元在空间上的分离。检查者将能通过一个通信单元操作多个操作设备。在更广的意义上，很多操作设备可能经由一个通信单元而保持在中心。这特别的经济，且对于校准转矩扳手来说需要很小的空间。

按照本发明的一个有利实施例，转矩扳手适合以设定转矩释放，其中待测试的相应设定转矩由通信单元设定在转矩扳手的数据存储器中。这具有重要的优点，即：检查者不必手动计算和输入各个待测试转矩。通信单元按照转矩扳手的标准规定直接确定测试转矩，并将这些转矩传递到转矩扳手的电子数据存储器。因此转矩扳手的测量能非常快速、精确地进行，因为检查者不再必须手动输入各个测试转矩。

在按照本发明的进一步有利改进中，转矩扳手的数据存储器为光码（optical code）。用于测量的有关数据被存储在转矩扳手的光码中。在将光码输入通信单元之后，相应的测试转矩被确定且被用于测量。利用本发明的这个方法，非电子转矩扳手也可以通过操作设备被校准。检查者通过光码将转矩扳手的测试转矩传递到通信单元，使得不再必须手动输入各个测试转矩。

在按照本发明进一步的有利改进中，对于具有光码的转矩扳手，通信单元包括用于读光码的扫描器。这有利于避免检查者人工输入光码而产生的错误。扫描器与通信单元直接连接，从而充分缩短时间和优化了转矩扳手的数据输入。这样，光码可以例如是条形码。

按照本发明的另一个有利改进，数字数据存储器被分配给传感器，以用于数字式地存储至少一个测定值。这有下列好处：对测试过程的记录成为可能，且允许使用者通过存储测量转矩值来存档测试过程。数字存储器的进一步的优点是不同测试过程的可比较性。因而确保了测试过程的再现性。

有利地，按照本发明的一个改进提供了用于处理和/或存储从转矩扳手传递的数据和/或来自传感器的至少一个测定值的评价单元。这样使得产生的测量记录可与以前的或随后的记录相比较。而且评价单元提供不同的转矩扳手之间的测量性能可以相互比较的优点。这样，转矩扳手的不同构造能在磨损状况的基础上进行比较和判定。

在按照本发明的有利改进中，用于校准具有数据存储器的转矩扳手的操作设备包括用于控制待测试转矩的偏转机构的控制单元。这有下列好处，偏转机构准确地传递测试转矩到转矩扳手端部。例如，如果控制单元以适当的方式与通信单元通信，那么对转矩扳手的校准能自动地完成。

在按照本发明的进一步有利的实施例中，用于致动偏转机构的伺服马达设置在用于测试具有数据存储器的转矩扳手的操作设备上。通过这种手段确保了偏转杆的均匀偏转。检查者不再必须像往常一样通过曲柄来移动偏转杆，从而避免了由于不同的张紧速度产生的测量误差。测量过程很容易通过对马达的适当控制实现自动化。

按照本发明的进一步的有利的改进，用于依据由转矩扳手传输到通信单元的数据来控制偏转机构的装置设置在用于测试具有数据存储器的转矩扳手的操作设备上。例如这些装置可以是由驱动机构致动的芯轴或带传动装置。例如由电动马达驱动的直接传动装置也是可能的。

在按照本发明的有利改进中，为用于测试具有数据存储器的转矩扳手的操作设备提供用于调整转矩扳手的装置。必要时，在测量转矩扳手之后需要进行调节。这能通过工具手动完成或利用合适的设备自动地完成。转矩扳手在调节完成前不能工作。

在按照本发明的优选改进中，数据存储器设置用于存储转矩扳手的测量的数据的数据库。通信单元能访问数据存储库，尤其是超过转矩扳手的存储器的大小的数据存储库。例如，转矩扳手的数据库仅仅能够记录待测试转矩扳手的序列号。通信单元从该数据库得到用于测量程序的适当的数据。

根据从属权利要求的内容以及具有相应描述的附图，进一步的改进以及有利方面会变得显而易见。

附图说明

图1为按照本发明具有通信单元的操作设备的示意性原理简图的俯视图。

图2为自上而下观察的操作设备的示意性原理简图的三维视图。

图3为自下而上观察的操作设备的示意性原理简图的三维视图。

具体实施方式

参照图l，显示了用于测试具有数据存储器14和控制面板16的转矩扳手12的操作设备10。操作设备10包括具有两个基座14的机架18，所述基座可以拧紧到底部从而确保可靠定位。传感器22安装到机架18，并且包括可变数据存储器24。可变数据存储器24经由接线26连接到诸如处理器控制板之类的通信单元28。设置有第一和第二销32、33的夹头保持器30设置于机架18上。转矩扳手12的夹头34被布置到夹头保持器30的销32、33之间。转矩扳手12的端部36通过接收器38紧密地连接到传感器22。

操作设备10具备伺服马达40，该伺服马达40经由电缆44被马达控制器控制。伺服马达40致动带传动装置49的小带轮46。为了转换，带48传递至连接于芯轴52的大带轮50。芯轴52由偏转机构53所包括。为了这个目的，偏转机构53设置在操作设备10的机架18的底侧。

通信单元28通过电缆54、56与转矩扳手12的数据存储器14和传感器22的数据存储器24连接。此外通信单元28经由马达控制器42和接线58、59与伺服马达40通信。通信单元28包括数据总线60，作为处理单元的外围设备如存储器驱动器62或数据处理设备64与所述数据总线60相连。通信单元28的数据总线60还可以经由适当的打印机接口66直接驱动打印机。例如，打印机打印校准证书或其它测量记录。通信单元28包括显示器70且通过控制面板72操作。

此外，扫描器74可连接到通信单元28。如果转矩扳手12未设置自己的数字数据存储器14，那么与转矩扳手12有关的信息还可以作为条形码被存储然后粘附到所述转矩扳手。条形码能被扫描器74读取，并被传输到通信单元28。操作设备10通过电源76被通电。

参考图2，操作设备10与通信单元28被一起示出。具有控制面板72的显示器70位于通信单元28处。通信单元28通过紧固装置78连接到夹头保持器30。销32、33布置在夹头保持器30的桥接部80上。第一销包括在下端具有支撑表面84的套筒82。套筒82在销32上可以容易地滑动且通过紧固螺钉86固定到所述销。由于套筒82在第一销32上的重新定位性，因此在测量过程中尽可能地避免了竖向摩擦力。这确保平滑转矩传递到转矩扳手12。

夹头保持器30通过紧固柄88被固定到操作设备10的轨道90。通过释放紧固柄88可以使整个夹头保持器30在机架18的轨道90上移动。这样，操作设备10可调整以适应不同尺寸的待校准的转矩扳手12。转矩扳手12的端部36通过接收器38连接到传感器22。带传动装置49的大带轮50在操作设备10的侧面上。

图3示出自下而上观察的操作设备10。在这个视图中，偏转机构53清楚可见。偏转杆92的端部柔性地连接到芯轴滑架94。芯轴滑架94包括螺纹孔95。通过转动芯轴52、以及螺纹孔95与芯轴52的相互作用，芯轴滑架94根据旋转方向沿芯轴的轴线朝一个方向或者另一个方向被致动。平行于芯轴52额外地设置导轨98以便于芯轴滑架94的平稳引导。

在测量期间，螺栓96柔性地将偏转杆92保持至心轴滑架94，而芯轴滑架沿心轴轴线使偏转杆92偏转。枢转销100布置在偏转杆92的另一端。枢转销100被引导穿过机架12内的凹槽并且与转矩扳手12的端部36和传感器22连接。枢转销100通过轴承102可旋转地保持在机架18上。由马达控制器42控制的伺服马达40布置在芯轴52的后面且致动带传动装置49的小带轮46。电源连接器72位于操作设备的侧面。操作设备可通过各种不同的接口106连接到其它设备。

操作设备10的工作原理描述如下：

为了测量，转矩扳手12的端部36通过接收器38插入传感器22中。转矩扳手12的夹头34位于夹头保持器30中，夹头保持器30可在机架18的轨道90上移动以根据夹头34的尺寸进行调整。转矩扳手12的数据存储器14通过电缆54与通信单元28通信。通信单元28可读取转矩扳手12的数据存储器14，从而为待执行的测量获取例如已存储的额定转矩、转矩扳手类型、序列号和/或测试程序等。转矩扳手12的额定转矩以及设定值显示在显示器70上。此时，通信单元28或被连接的数据处理单元64计算将要内部执行的测试转矩。

通信单元28输出指令以将计算出的测试转矩之一经由马达控制器42施加到转矩扳手12上，该马达控制器42控制伺服马达40的驱动。为此，带传动装置49的大带轮50致动芯轴52。芯轴52使操作设备10的偏转杆92偏转以便测试转矩通过偏转杆92并经由枢转销100传输到转矩扳手12的端部36。

传感器22测量实际施加的转矩。结果被存储在用作暂存器的可变数据存储器24内，且通过通信单元28读出。随后实际值与额定值直接在通信单元28中比较，或在外部数据处理单元64内比较。在完成测量后，数据被送到例如打印校准证书的打印机68。替代地或组合地，数据能被存储和归档在数据处理设备64内。

测量之后，对转矩扳手12的调节手动地进行或立刻通过通信单元28进行。此外，根据校准调整的数据或数字特征曲线被重新传送到转矩扳手12的数据存储器14内。

转矩扳手12的测试通常以不同的测试转矩完成。测试服从一定标准，且始终应该同等地进行以具有可比性。例如在每个测试中进行具有待测试转矩扳手12的额定转矩的100%的五个预加载。随后进行具有额定转矩的20%、50%和100%的五个测试。

现在，通信单元28能够控制所有必要的工作步骤以使测试完全自动化。一方面这包括通过通信单元28从转矩扳手12的数据存储器14读取相应转矩扳手12的额定测试转矩。另一方面所需的测试转矩通过通信单元28或外部数据处理设备64自动地算出，且转矩扳手12的测试被启动。为此，不同类型的转矩扳手12的数据还可以存储在数据处理设备64的数据库内。在从数据存储器14读取如转矩扳手类型或序列号之后，向数据处理设备64的数据库请求相应的测量程序。为此，数据库通过通信单元28被读出，且用读取的数据进行测试。结果数据经由马达控制器42传给伺服马达40。伺服马达40相应地控制偏转机构53。

作为中心点的通信单元28控制转矩扳手12的整个校准过程。在测量期间检查者不可避免地发生的输入错误通过通信单元28被避免。时间大幅缩短，且转矩扳手的校准被经济地优化。进一步地，测量过程被完全自动地记录。资料可被数字化地归档和/或打印输出。

本文描述的实施例仅仅是示例而不限制所附权利要求所要求保护的本发明的范围。

附图标记列表

10	操作设备	58,59	接线
				12	转矩扳手	60	数据总线
14	数据存储器	62	存储器驱动器
				16	控制面板	64	数据处理设备
18	机架	66	打印机电缆
				20	基座	68	打印机
22	传感器	70	显示器
				24	可变数据存储器	72	控制面板
26	接线	74	扫描器
				28	通信单元	76	电源连接器
30	夹头保持器	78	紧固装置
				32	第一销	80	桥接部
33	第二销	82	套筒
				34	转矩扳手夹头	84	碟形支撑部
36	转矩扳手端部	86	紧固螺钉
				38	接收器	88	紧固柄
40	伺服马达	90	轨道
				42	马达控制器	92	偏转杆
44	电缆	94	芯轴滑架
				46	小带轮	95	螺纹孔
48	带	96	螺栓
				49	带传动装置	98	导轨
50	大带轮	100	枢转销
				52	芯轴	102	轴承
53	偏转机构	104	销
				54,56	电缆	106	各种不同的接口

Claims (10)

1.一种测试具有数据存储器的转矩扳手的操作设备，所述操作设备包括：

用于固定待测试转矩扳手的机架；

布置在所述机架上用于固定所述待测试转矩扳手的夹头的夹头保持器；

适于连接到所述转矩扳手的所述数据存储器、用于读取转矩扳手的数据存储器、从而为待执行的测量获得已存储的额定转矩、转矩扳手类型、序列号和/或测试程序的通信单元；

用于控制伺服马达的驱动使得计算出的测试转矩经由偏转机构能够被施加到待测转矩扳手的端部的马达控制器；

布置在所述机架上且适于连接所述待测试转矩扳手的所述端部用于测量实际施加的转矩的传感器；

其中所述通信单元读出传感器的测量结果以通过额定值与实际施加转矩的比较实现校准；以及

根据校准调整的数据或数字特征曲线被传送到转矩扳手的数据存储器内。

2. 按照权利要求1所述的操作设备，其中所述通信单元适于连接的所述数据存储器为电子数据存储器。

3. 按照权利要求1所述的操作设备，其中在所述通信单元和所述转矩扳手之间的连接为电缆连接、无线电连接或红外连接。

4. 按照权利要求2所述的操作设备，其中所述转矩扳手适于以设定转矩释放，相应的待测试转矩通过所述通信单元被设定在所述转矩扳手的所述电子数据存储器内。

5. 按照权利要求1所述的操作设备，其中所述通信单元适于连接的所述数据存储器是光码。

6. 按照权利要求5所述的操作设备，其中所述通信单元包括用于读取所述光码的扫描器。

7. 按照权利要求1所述的操作设备，其中数字数据存储器被分配到所述传感器从而数字式地存储至少一个测定值。

8. 按照权利要求1所述的操作设备，其中提供评价单元以处理或存储从所述转矩扳手传输的数据或来自所述传感器的至少一个测定值。

9. 按照权利要求1所述的操作设备，其中提供用于调整所述转矩扳手的装置。

10. 按照权利要求1所述的操作设备，其中数据存储器被设置以存储所述转矩扳手的测量的数据的数据库。