CN111051008B - 用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的方法和系统 - Google Patents
用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111051008B CN111051008B CN201880056164.2A CN201880056164A CN111051008B CN 111051008 B CN111051008 B CN 111051008B CN 201880056164 A CN201880056164 A CN 201880056164A CN 111051008 B CN111051008 B CN 111051008B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- value
- screw connection
- factor
- influencing
- determined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 86
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 238000012913 prioritisation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/142—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers
- B25B23/1422—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters
- B25B23/1425—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters by electrical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
- B25B23/1456—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers having electrical components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
- B25B23/1475—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers for impact wrenches or screwdrivers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
- B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
- B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
- B23P19/065—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines
- B23P19/066—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines by electrical means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
- Automatic Assembly (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于安装用于预定运行负荷(FAX、FQ)的螺钉连接装置(1)的方法和系统(50)，该系统包括获取装置(6)，其构造用于获取影响螺钉连接装置的至少一个影响因子(R2‑5、μ)的值(310、320、330)；计算装置(7)，其构造用于根据运行负荷确定螺钉连接装置所需的预紧力(FV)，并且根据确定的预紧力确定至少一个安装参数(M、
)的值(MA；
)；以及安装装置(8)，其构造用于根据安装参数的确定的值安装螺钉连接装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的方法和系统。
背景技术
在设计螺钉连接装置时，通常例如在受委托的设计或开发部门中确定预紧力，该预紧力在安装过程中必须被施加到螺钉连接装置上，以使其在预定的运行负荷(组合)出现时能够可靠地支承。
预紧力在此必须至少足够大，以便除用于预定运行负荷所需的夹紧力之外施加安置力(Setzkraft)，螺钉连接装置在拧紧后逐渐通过连接中的安置过程
而失去该安置力。此外，预紧力的量还必须施加另一分量，该分量最终也没有计入夹紧力，而是例如计入拧紧时的摩擦损失中。在设计螺钉连接装置时，计算预定运行负荷下所需的预紧力本身是标准工作。
但在接合(以下也称为拧紧或安装)螺钉连接装置时，不能直接测量作为设计参数的预紧力。因而在安装时使用辅助参数来实施、监控并确保相应螺钉连接装置拧紧的质量。
通常将螺钉连接装置的螺钉相对于例如螺母的拧紧力矩和拧紧角度用作辅助参数。这两个辅助参数在拧紧过程曲线的图表中相对于彼此绘出。
通常针对特定的螺钉连接装置确定所谓的“绿色窗口”，其外部极限在拧紧过程曲线中由拧紧力矩的上限值和下限值以及拧紧角度的上限值和下限值定义。
极限值例如通过试验来确定，在试验中例如通过继续拧紧力矩测量(Weiterziehmomentmessung)来检查在所达到的拧紧力矩和所达到的拧紧角度的特定组合中是否达到设计中确定的所需预紧力。
但继续拧紧力矩测量在预紧力值方面的说服力是有争议的，因为许多影响因子可影响继续拧紧力矩测量的结果，从而试验结果的结论是否足够接近施加的预紧力在很大程度上取决于测量人员的经验。
此外，过程鉴定和质量监控特别是在具有大量不同螺钉连接装置的高度自动化制造环境中、如在汽车制造中非常耗时且需要投入大量人力。
对于螺钉连接装置而言的设计参数(预紧力)在安装过程中偏离过程控制参数(拧紧力矩、拧紧角度)，并且这些参数只能在多个影响因子的作用下相互关联使得在具有螺钉连接的构件中在一方面开发/设计与另一方面生产/安装之间的信息有效传递变得困难。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种改进的方法以及一种改进的系统，它们用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置。
所述任务通过用于安装用于预定的运行负荷的螺钉连接装置的方法来解决，其包括下述步骤：
-根据运行负荷确定螺钉连接装置所需的预紧力；
-根据所需的预紧力确定至少一个安装参数的标称值；
-获取影响螺钉连接装置的至少一个影响因子的值；
-基于标称值并根据影响因子的获取的值确定安装参数的目标值；
-拧紧螺钉连接装置，直至达到安装参数的目标值。
所述任务通过用于安装用于预定的运行负荷的螺钉连接装置的系统来解决，其包括：
-获取装置，其构造用于获取影响螺钉连接装置的至少一个影响因子的值；
-计算装置，其构造用于根据运行负荷确定螺钉连接装置所需的预紧力，并且根据确定的预紧力确定至少一个安装参数的值；
-安装装置，其构造用于根据安装参数的确定的值安装螺钉连接装置，
其特征在于，所述计算装置附加地构造用于在安装之前根据影响因子的获取的值调整安装参数的确定的值。
根据本发明的一个方面，提供一种用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的方法，其包括下述步骤：a)根据运行负荷确定螺钉连接装置所需的预紧力；b)根据所需的预紧力确定至少一个、尤其是两个或更多个安装参数、尤其是拧紧力矩和/或拧紧角度的标称值；c)获取影响螺钉连接装置、尤其是螺钉连接装置的摩擦比的至少一个、尤其是多个影响因子的至少一个值；d)基于和/或根据标称值并根据影响因子的获取值确定安装参数的目标值；e)拧紧螺钉连接装置，直至达到安装参数的目标值。
根据本发明的另一方面，提供一种用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的系统，其包括：A)获取装置，其构造用于获取影响螺钉连接装置的至少一个影响因子的值；B)尤其是具有控制装置和/或存储装置的计算装置，其构造用于i)根据运行负荷确定螺钉连接装置所需的预紧力，并且ii)根据所需的预紧力确定至少一个安装参数的值；C)安装装置，其构造用于根据安装参数的确定的值安装螺钉连接装置。所述计算装置附加地构造用于在安装之前根据影响因子的获取值调整安装参数的确定的值。
本发明尤其是基于下述认识：只有找到以适当方式考虑(通常为大量且复杂地相互关联的)影响因子及其对设计参数与过程控制参数之间关系的影响的可能性，才能以更有效的方式从螺钉连接装置的预期运行负荷通过根据标准确定为设计参数的预紧力推导出通常使用的过程控制参数(拧紧力矩和拧紧角度)的适合的极限值。
现在本发明尤其是基于下述思想：对于待设计的螺钉连接装置而言在第一步骤中使用简单的计算模型来计算螺钉连接装置，该模型在已知运行负荷时首先得到所需的预紧力并且可由其确定过程控制参数(即安装参数)的标称值。
所需的预紧力在此可通过公式由预期的运行负荷来确定，这些公式记录在专业书籍或相关的公式集合中。用于基于确定的预紧力确定适合的安装参数标称值的第一简单的计算模型例如可通过回归模型(其包含有经验的旋拧者查询时的值对)实现。然而在许多公司中也为此使用简单的计算模型，但在忽略许多相关影响因子的情况下。
为了从安装参数的可能不准确的、因为以简化方式确定的标称值得到安装参数的更精确的说明、即目标值，在本发明意义中获得至少一个影响因子(但优选多个或相关影响因子)的当前值。作为用于影响因子值的获取装置例如设置适合的传感器、适合的输入方法和/或数据库查询。在大量应用特定的、可能的相关影响因子中技术人员可根据具体情况选择适合的获取装置。
根据影响因子值表现如何，影响因子基于标称值而影响目标值偏离标称值的程度。优选通过将一个调整量(Anpassungsbeitrag)分配给一个特定影响因子的特定值来实现这种影响，该调整量例如在可在计算装置的存储装置中提供的表格中。
根据一种实施方式，从由不同影响因子的相应获取值得出的各调整量确定一个调整因子，借助该调整因子从标称值确定目标值。
然后可根据安装参数的目标值来拧紧螺钉连接装置本身，该目标值明显更精确地考虑了相关的影响因子。因此可以以此在本发明的意义中安装螺钉连接装置，其安装参数值成，使得可更精确地达到所需的预紧力。此外，可在安装过程中省却例如过程鉴定中的试错循环(Trail-and-Error-Schleife)。
在本发明的一种实施方式中，相关数据在实施该方法时用于改进系统，使得该系统可构造为学习系统。为此在该实施方式中创建并存储经验数据集，在该经验数据集中优选包括预定的运行负荷、螺钉连接装置的确定的预紧力和/或观察的影响因子值以及安装参数的标称值和目标值和/或使其彼此相关。在此，优选根据至少一个、优选多个经验数据集来确定至少一个安装参数的目标值，经验数据集优选用于比较影响因子的获取值与存储值以及影响因子的相关分配。
因此，可逐渐(尤其是随着用经验数据集的填充增加)在必要时实现一种拧紧过程曲线模拟，在其中已经在产品开发过程的早期就虚拟地生成拧紧过程曲线以及用于评估质量的极限值并且例如传输到安装机器人。
开发和生产的内部的保障周期也可同步。可创建一个共同的连续数据库，在其中，设计参数和过程控制参数通过所有相关的影响因子彼此定量关联。所确定的用于安装参数值的极限值无需事后凭经验确定，而是直接与设计参数相关。在理想情况下，也不需要进行物理试验、如继续拧紧力矩测量。
根据一种实施方式，为影响因子的获取值分配关于安装参数的调整因子，根据该调整因子基于标称值确定目标值。由此可量化影响因子的特定值的影响。术语“因子”在此应被广义地理解，尤其是不仅在乘法的意义中。
尤其是为了确定调整因子，将影响因子的获取值与影响因子的存储值进行比较，给影响因子的存储值分别分配有关于安装参数的调整量，将匹配的存储值的调整量分配给获取值。
为了能够以适合的方式表示多个影响因子的影响，对于多个影响因子分别获取一个值并且根据(尤其是所述)多个影响因子的相应值确定安装参数的目标值。在此，影响因子可以以不同方式相互影响；尤其是分配给第一影响因子值的调整量可取决于第二影响因子值。
根据一种实施方式，确定用于多个安装参数、尤其是拧紧力矩和拧紧角度的目标值。因此可以以简单的方式得到用于工业制造环境的常规拧紧过程曲线，例如在拧紧力矩控制或拧紧角度控制的拧紧过程中。
在下文中示例性并且不要求完整性地介绍并详细描述影响因子，它们可在不同应用情况下单独或部分组合或所描述的所有类型的影响因子都可对安装参数的值调整产生影响。
相应地根据一种实施方式，尤其是借助传感器、输入装置和/或数据库查询而获取的影响因子是以下描述的因子之一。每个所描述的影响因子都可涉及螺钉连接装置的一个、多个或所有构件。螺钉连接装置的构件例如是螺纹构件、如螺钉连接装置的螺钉和/或螺母和/或一个或多个螺钉连接的金属板构件。
影响因子“几何结构”：例如螺钉连接的构件的特定外部尺寸和/或内部尺寸可影响螺钉连接装置的安置特性(Setzverhalten)并且因此要求调整(即更大)的预紧力。这种影响因子例如可借助必要时具有特征识别的成像传感器来获取。例如螺纹构件的螺纹尺寸会影响螺纹对内的摩擦比。这种影响因子例如可通过对所使用的螺纹构件的数据库查询来获取。
影响因子“表面粗糙度”：一个例子是螺钉连接的构件的金属板表面，其表面粗糙度在与螺钉头底部和/或螺母头底部的配对中以及两个金属板构件本身的界面上均会影响螺钉连接装置的摩擦比。这种影响因子例如可借助高分辨率激光传感器来获取。
影响因子“涂层”：构件之一的表面涂层也可影响螺钉连接装置的摩擦比。特定类型的涂层例如可通过键盘或触摸输入、但也可通过适合的传感器来获取。
影响因子“材料”：螺钉连接的构件所使用的材料(尤其是在与另一构件的材料相互作用时)也会影响螺钉连接装置的摩擦比。该影响因子例如可通过对所使用构件的数据库查询或通过手动输入来获取。因此，材料副作为影响因子尤其是可与材料副的摩擦系数(摩擦因子)相关。该影响因子值在具体应用情况中的值例如可由系统自动(基于所使用的部件)确定、但也可手动输入。
影响因子“性质”(Beschaffenheit)：与有意施加的涂层一样，具体应用情况中的、例如通过灰尘或油脂等污垢引起的污染程度会影响螺钉连接装置的摩擦比。该影响因子例如可通过具有图案识别的高分辨率图像传感器来获取。
此外，许多其它影响因子也可能在影响预紧力和安装参数之间的规律时潜在相关。这些仅在下面进行分组，而不再详细说明：接合参数(伸长率、屈服强度、抗拉强度、输出、螺纹长度、夹紧长度)、传感技术(校准、调整、测量值指示器、损坏、采样率)、参数化(精度、调节)、软件(控制)、制造(尺寸精度)、人机工程学(辅助设备、支撑件、支座、可及性)、结构(附件)、拧紧过程(测量方法、测量误差、转速、力矩控制、拧紧方法、螺钉连接装置方法、关断行为、过程可靠性、调整)、硬件(质量、刚性)、螺钉机(可靠性、错误识别、谨慎性、机器操作、时间压力)、气候(温度、湿度、气压)。
根据一种实施方式，至少一个影响因子值是基于影响因子的可能值的列表确定的。因此也可获取难以量化的影响因子的值。
为了原则上能够考虑各种不同类型的影响因子的值，根据一种实施方式，借助相应适合的获取装置获取至少一个影响因子值。尤其是借助适合的传感器/适合的传感器装置来测量值和/或借助适合的输入装置、如键盘或触摸操作输入值和/或通过适合的数据库查询从存储装置调出值。
附图说明
本发明的其它特征、优点和应用可能性由下面结合附图的说明给出。部分高度示意性显示的附图如下：
图1以沿同一截面的两个侧面剖视图示出根据本发明一种示例性实施方式的系统，该系统具有示例性的螺钉连接装置；
图2示出具有拧紧过程曲线的图表，其中在两个安装参数的标称值的意义上绘出拧紧过程曲线的“绿色窗口”；
图3示出源自图2的图表，在此附加地在安装参数的两个示例性目标值的意义上绘出拧紧过程曲线的调整了的绿色窗口；
图4以方法步骤的示意图示出根据本发明一种示例性实施方式的方法；和
图5示出根据本发明另一种示例性实施方式的方法，在此相对于根据图4的方法示出附加步骤。
具体实施方式
为清楚起见，将图1分为图1a和图1b。在图1a中尤其是示出具有起作用的力、力矩和安装参数的螺钉连接装置1，在图1b中尤其是示出系统50及其部件。
总体上在图1中尤其是示出一种示例性的螺钉连接装置1。第一金属板2或第二金属板3通过螺钉4和锁紧螺母5彼此螺钉连接。作为运行负荷在本实施例中规定偏心于螺钉轴线作用的轴向力FAX和横向力FQ。为了施加所需的夹紧力(加上安置力和其它附加力)，以拧紧力矩M将螺钉4与螺母5拧紧。为此使螺钉4和螺母5旋转拧紧角度
当通过希望的拧紧角度达到希望的拧紧力矩时，希望的预紧力矩FV作用于螺钉连接装置1上。在该方法的一种示例性实施方式中规定，螺钉4和螺母5以最终拧紧力矩MA,SOLL旋转拧紧角度
如何确定这些值，将参考关于图2至5的说明详细解释。
图1b示出根据本发明的一种示例性实施方式的、用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的系统50。
系统50包括获取装置6，该获取装置构造为具有图像检测的表面传感器，用于检测金属板2的表面粗糙度R2和金属板3的R3的值310(参见图4)。此外，系统50包括至少一个输入装置、如键盘和数据库查询可能性作为其它未示出的获取装置。通过输入装置例如可获取关于金属板材料副的值320(参见图4)；通过数据库查询例如可获取关于螺钉4或螺母5的相应头底部的表面性质R4、R5的值330(参见图4)。
此外，系统50包括计算装置7，该计算装置例如构造为台式计算机或具有屏幕界面的工业控制装置。计算装置7构造用于根据运行负荷确定所需的预紧力FV并且根据确定的预紧力来确定安装参数拧紧力矩M和拧紧角度
的标称值MA,NENN、
此外，计算装置7构造用于根据各种影响因子R2-5、μ的获取值310、320、330来确定安装参数的目标值MA,SOLL、
参照图4和图5详细描述计算装置7的示例性功能。
系统50还包括安装装置8(仅以虚线示意性示出)，该安装装置在本实施例中构造为具有拧紧力矩控制的和/或拧紧角度控制的螺丝刀头的工业机器人。但安装装置8也可以是与计算装置7连接的手持螺丝刀头。借助安装装置8可根据系统50中的规定而安装、即拧紧螺钉连接装置。
图2示出具有传统拧紧过程曲线的图表，在其中，在两个安装参数M、
的标称值
的意义上绘出拧紧过程曲线的“绿色窗口”20。绿色窗口将上限值MA,MAX、
和下限值MA,MIN、
之间的区域围起来。在该区域中(其维持可毫无问题地通过安装装置的内部传感器来监控)拧紧过程必须结束，以达到标称值。在示例性示出的曲线15中，在拧紧过程中从阈值力矩MS开始为特定角度差
施加逐渐增大的拧紧力矩M，直至(在按照规定安装螺钉的情况下)在角度
和
之间的区域中达到MA,MIN和MA,MAX之间的拧紧力矩并且在此结束拧紧过程(参见图2中带有x的圆圈)。
图2的绿色窗口20例如由经验丰富的旋拧者在多次继续力矩测量迭代之后通过基于经验的估计来确定。作为替代方案，在根据本发明的一种示例性实施方式的方法中也可根据方法步骤200通过简化的计算方法来确定它。
相反，图3示出源自图2的图表，在此在安装参数的两个示例性目标值MA,SOLL、
的意义上绘出拧紧过程曲线的额外调整了的绿色窗口21和22。绿色窗口21和22的相应极限值用*或**标记，以便将目标值与绿色窗口20的标称值区分开。
因此，在图3的图示中示出在本实施例中不同的目标值(参见绿色窗口21和22)可如何偏离标称值(参见绿色窗口20)。例如绿色窗口21关于拧紧力矩MA*的目标值向上移动并且关于目标值
具有最大值更大的公差范围。例如绿色窗口22关于两个目标值MA**和
关于最小值和最大值均向上移动。所示的移动尤其是实施根据本发明一种示例性实施方式的方法的结果，其在下面参考图4来描述。
图4以方法步骤的示意图示出根据本发明一种示例性实施方式的方法。所示的实施方式基于这样的螺钉连接装置，其设计参数是预紧力并且其安装时的指令变量是拧紧力矩和拧紧角度。为了使各个方法步骤的说明更易于理解，在众多相关影响因子中仅使用图1中列出的影响因子进行说明。待安装的螺钉连接装置应承受的运行负荷具有根据图1的运行负荷组合并且被假定为预规定的。
在方法步骤100中，借助计算装置7根据运行负荷FAX、FQ确定至少所需的预紧力FV。为此所需的计算模型来自螺钉连接装置的公式集合(在100中以f(x)表示)且针对运行进行了调整。
在方法步骤200中，从确定的预紧力FV确定拧紧力矩MA,NENN和拧紧角度
的标称值，在此在导出“绿色窗口”20的意义上确定最大值和最小值。为此使用基于经验的计算模型，其中，通过创建回归函数从专业旋拧者(Experten-Schraube)的经验值导出适合的值。
从方法步骤300开始考虑各种影响因子：通过传感器6分别获取表面粗糙度R2和R3的值。系统的用户(通常是螺钉连接装置1的设计者，但也可以是旋拧者)通过键盘输入金属板2和3的材料，在本实施例中计算单元7由其确定摩擦系数μ。在设计者设计螺钉连接装置1时，还通过计算单元7自动激活数据库查询，作为结果该数据库查询尤其是反馈螺钉4和螺母5的头底部的表面性质R4和R5。因此，获得影响因子R2、R3、R4、R5和μ的各一个值。
在方法步骤450中，在比较410、420和430中将这些值中的每一个与属于该值的表格进行比较。在此，为每个获取的值确定一个调整量411、421、431。
根据计算装置7编程的基础逻辑，以适合的方式将各个调整量411、421、431组合成一个总调整因子490。
在方法步骤500中，现在将确定的安装参数的标称值作为基础并且再次以适合的、相应于计算装置7编程逻辑的方式根据调整因子490进行调整。调整的结果即安装参数的目标值，由其可导出调整了的绿色窗口(参见图3中绿色窗口21和22的示例性显示)。
然后在方法步骤600中根据确定的、调整了的绿色窗口来安装螺钉连接装置1。
图5描述根据本发明另一种示例性实施方式的方法，根据图5的方法与根据图4的方法的区别主要在于方法步骤500之后的附加步骤，这些附加步骤使系统50能够就当前观察的螺钉连接装置1的特性进行学习。
在方法步骤700中，在关于螺钉连接装置1进行计算期间或之后，汇合来自方法步骤200的标称值、来自方法步骤500的目标值、来自方法步骤100的预紧力和运行负荷(如果需要)以及来自方法步骤300的影响因子R2、R3、R4、R5和μ的获取值310、320、330(参见汇合710)并存储在计算装置7的存储装置中。
在存储装置中从汇合的数据创建经验数据集720，该经验数据集此外并且尤其是可在未来的过程运行中类似于图4地为相应影响因子的获取值分配改进的调整量。为此，计算单元7在处理新的经验数据集720时从存储在那里的数据通过适合的多元计算方法分别为数据集720中的影响因子的每个值确定一个适合的调整量。
必要时必须调整先前已经为特定影响因子的特定值存储的调整量。旧的和新的调整量的适当优先排序可通过计算单元7自动或通过询问用户手动进行。
以此方式，经验数据集720这样存储在计算单元7中，使得其可供用于将来与获取值进行比较。
附图标记列表
1 螺钉连接装置
2 第一金属板
3 第二金属板
4 螺钉
5 螺母
6 获取装置(表面传感器)
7 计算装置
8 安装装置(拧紧工具)
10 拧紧过程曲线
15 拧紧力矩-拧紧角度曲线
20 示例性标称窗口
21 第一示例性目标窗口
22 第二示例性目标窗口
50 系统
FAX 轴向运行负荷
FQ 横向运行负荷
FV 预紧力
M 为旋转角度
施加的拧紧力矩
MS 阈值力矩
MA 拧紧过程结束时的拧紧力矩
R 表面粗糙度
μ 两个表面之间的摩擦系数
100 用于确定预紧力的方法步骤
200 用于确定至少一个安装参数的标称值的方法步骤
300 用于获取至少一个影响因子的值的方法步骤
310 金属板表面粗糙度的测量值
320 金属板材料副的输入
330 用于螺钉头底部表面性质的数据库查询
400 用于分配调整因子的方法步骤
410、420、430 比较获取值与存储值
450 用于比较影响因子的获取值与存储值的方法步骤
411、421、431 针对每个获取值的调整量
490 用于所有获取值的调整因子
500 用于确定安装参数目标值的方法步骤
510 汇合标称值与调整因子
600 用于拧紧螺钉连接装置的过程步骤
700 用于创建和保存经验数据集的方法步骤
710 创建
720 经验数据集
Claims (15)
1.用于安装用于预定的运行负荷(FAX、FQ)的螺钉连接装置(1)的方法，包括下述步骤：
-(100)根据运行负荷(FAX、FQ)确定螺钉连接装置(1)所需的预紧力(FV)；
-(200)根据所需的预紧力确定至少一个安装参数
的标称值
-(300)获取影响螺钉连接装置的至少一个影响因子(R2-5、μ)的值(310、320、330)；
-(500)基于标称值并根据影响因子的获取的值确定安装参数的目标值
-(600)拧紧螺钉连接装置，直至达到安装参数的目标值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，(400)为影响因子的获取的值分配关于安装参数的调整因子(490)，根据该调整因子基于标称值确定目标值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，(450)为了确定所述调整因子，将影响因子的获取的值与影响因子的存储值(410、420、430)进行比较，影响因子的存储值分别分配有关于安装参数的调整量(411、421、431)，并且将匹配的存储值的调整量分配给获取的值。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，对于多个影响因子分别获取一个值并且根据多个影响因子的相应值确定安装参数的目标值。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，确定用于多个安装参数的目标值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述安装参数是拧紧力矩和拧紧角度。
7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，借助相应适合的获取装置(6)获取至少一个影响因子的值。
8.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所获取的影响因子是以下之一：螺钉连接装置的一个或多个构件的
-几何结构、
-表面粗糙度、
-涂层、
-磨损、
-材料、
-材料副、
-螺纹几何结构、和/或
-性质。
9.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所获取的影响因子是螺钉连接装置的一个或多个构件的外部尺寸、内部尺寸和/或螺纹尺寸。
10.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所获取的影响因子是螺钉连接装置的一个或多个构件的材料副的摩擦系数。
11.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，所获取的影响因子是螺钉连接装置的一个或多个构件的污染程度。
12.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，(700)创建(710)并存储经验数据集(720)，在该经验数据集中包括螺钉连接装置(1)的确定的预紧力(FV)、观察的影响因子(R2-5、μ)的值(310、320、330)以及安装参数
的标称值
和目标值
和/或使它们彼此相关。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，根据至少一个经验数据集(720)确定至少一个安装参数
的目标值
14.根据权利要求12所述的方法，其中，根据多个经验数据集(720)确定至少一个安装参数
的目标值
15.用于安装用于预定的运行负荷(FAX、FQ)的螺钉连接装置(1)的系统(50)，包括：
-获取装置(6)，其构造用于获取影响螺钉连接装置的至少一个影响因子(R2-5、μ)的值(310、320、330)；
-计算装置(7)，其构造用于根据运行负荷确定螺钉连接装置所需的预紧力(FV)，并且根据确定的预紧力确定至少一个安装参数
的值
-安装装置(8)，其构造用于根据安装参数的确定的值安装螺钉连接装置，
其特征在于，所述计算装置(7)附加地构造用于在安装之前根据影响因子的获取的值调整安装参数的确定的值
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017219477.4 | 2017-11-02 | ||
| DE102017219477.4A DE102017219477A1 (de) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Montage einer Schraubverbindung |
| PCT/EP2018/075611 WO2019086166A1 (de) | 2017-11-02 | 2018-09-21 | Montage einer schraubverbindung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111051008A CN111051008A (zh) | 2020-04-21 |
| CN111051008B true CN111051008B (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=63708352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880056164.2A Active CN111051008B (zh) | 2017-11-02 | 2018-09-21 | 用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的方法和系统 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11326631B2 (zh) |
| CN (1) | CN111051008B (zh) |
| DE (1) | DE102017219477A1 (zh) |
| WO (1) | WO2019086166A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10953502B2 (en) * | 2019-03-22 | 2021-03-23 | GM Global Technology Operations LLC | Fastener error proofing tool |
| DE102019211303A1 (de) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Erkennung eines Arbeitsfortschrittes einer Handwerkzeugmaschine |
| CN112077584B (zh) * | 2020-09-02 | 2021-06-25 | 南京航空航天大学 | 复合材料构件螺栓连接的装配方法 |
| CN113190928B (zh) * | 2021-04-30 | 2022-06-10 | 中国舰船研究设计中心 | 基于知识服务的设备紧固件基于模型的定义的设计方法 |
| DE102021114818A1 (de) | 2021-06-09 | 2022-12-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Überwachung eines Einschraubvorgangs einer Schraube |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1102869A (zh) * | 1993-04-30 | 1995-05-24 | 底特律工具工业公司 | 转矩限制的紧固件的固紧装置 |
| EP0914910A1 (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-12 | Yukitaka Murakami | Wrenching method and apparatus wrenching attachment, and medium storing wrenching torque control program |
| CN1283539A (zh) * | 1999-08-05 | 2001-02-14 | 约翰·K·琼克斯 | 紧固装置 |
| DE102005011074A1 (de) * | 2005-03-08 | 2006-09-14 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Berechnung von Schraubverbindungen |
| CN104863949A (zh) * | 2014-02-24 | 2015-08-26 | 三木普利（日本）有限公司 | 螺纹紧固件 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4311956A1 (de) * | 1993-04-10 | 1994-10-13 | Inst Mikrostrukturtechnologie | Anordnung zur Bestimmung des Belastungszustandes von Verbindungselementen |
| DE19723899A1 (de) * | 1997-06-08 | 1998-12-10 | Loeffler Thomas Dipl Ing | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schraubverbindungen |
| DE19819301C1 (de) | 1998-04-30 | 1999-12-30 | Thomas Loeffler | Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Vorspannkraft von Schraubverbindungen |
| SE525666C2 (sv) * | 2003-07-07 | 2005-03-29 | Atlas Copco Tools Ab | Metod för kvalitetssäkring av skruvförbandsåtdragning |
| DE102005003066A1 (de) * | 2005-01-22 | 2006-08-03 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum Herstellen von Schraubverbindungen |
-
2017
- 2017-11-02 DE DE102017219477.4A patent/DE102017219477A1/de active Pending
-
2018
- 2018-09-21 CN CN201880056164.2A patent/CN111051008B/zh active Active
- 2018-09-21 WO PCT/EP2018/075611 patent/WO2019086166A1/de active Application Filing
-
2020
- 2020-05-01 US US16/864,504 patent/US11326631B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1102869A (zh) * | 1993-04-30 | 1995-05-24 | 底特律工具工业公司 | 转矩限制的紧固件的固紧装置 |
| EP0914910A1 (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-12 | Yukitaka Murakami | Wrenching method and apparatus wrenching attachment, and medium storing wrenching torque control program |
| CN1283539A (zh) * | 1999-08-05 | 2001-02-14 | 约翰·K·琼克斯 | 紧固装置 |
| DE102005011074A1 (de) * | 2005-03-08 | 2006-09-14 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Berechnung von Schraubverbindungen |
| CN104863949A (zh) * | 2014-02-24 | 2015-08-26 | 三木普利（日本）有限公司 | 螺纹紧固件 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Author: Baş ak Bü yü kbay, Nilgun Ciliz.Cleaner production application as a sustainable production strategy, in a Turkish Printed Circuit Board Plant.《Resources, Conservation and Recycling 》.2010, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019086166A1 (de) | 2019-05-09 |
| US11326631B2 (en) | 2022-05-10 |
| CN111051008A (zh) | 2020-04-21 |
| US20200256361A1 (en) | 2020-08-13 |
| DE102017219477A1 (de) | 2019-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111051008B (zh) | 用于安装用于预定运行负荷的螺钉连接装置的方法和系统 | |
| US6571179B2 (en) | Intelligent power tool | |
| US8090557B2 (en) | Quality assurance method when operating an industrial machine | |
| CN106842922B (zh) | 一种数控加工误差优化方法 | |
| JP7193599B2 (ja) | 分析装置、分析方法及び分析プログラム | |
| JP2006292734A (ja) | 検査装置用の判定モデル作成支援装置および検査装置ならびに耐久試験装置および耐久試験方法 | |
| KR102505722B1 (ko) | 제품 검증 및 제조 공정에서의 센서 데이터로부터 결함 패턴을 결정하기 위한 시스템 및 방법 | |
| US11707842B2 (en) | Robot system and coordinate conversion method | |
| US20240058837A1 (en) | Automated liquid adhesive dispensing using linear modeling and optimization | |
| US6553321B2 (en) | Intelligent assembly systems and methods | |
| Demilia et al. | Measurements for smart manufacturing in an Industry 4.0 scenario a case-study on a mechatronic system | |
| EP3955067A1 (en) | A system for predicting anomalies of machining with a neuromorphic circuit | |
| D'Emilia et al. | Mechatronics applications of measurements for smart manufacturing in an industry 4.0 scenario | |
| EP3521958B1 (en) | Manufacturing assistance apparatus | |
| CN113532341B (zh) | 用于确定测量测量物体的测量策略的方法和设备及程序 | |
| Kraft et al. | Novel concept for measurement of global blank draw-in when deep drawing outer skin automotive components | |
| CN106595464B (zh) | 轴承游隙监测系统和方法 | |
| Dosch et al. | Reduced commissioning time of components in machine tools through electronic data transmission | |
| JP6764516B1 (ja) | 工作機械および表示装置 | |
| CN111356963A (zh) | 用于制造设施的状态监控的方法 | |
| Dunwoody | Automated identification of cutting force coefficients and tool dynamics on CNC machines | |
| US20180264570A1 (en) | Method and device for automated machining of gearwheel components | |
| EP4357864A1 (en) | Control device and method for determining a joint identity of a tightened joint | |
| US20230137232A1 (en) | Abnormality estimation system, abnormality estimation method, and program | |
| US20230288290A1 (en) | Method and System for Automatically Loading Parameters, and Client-End Server Thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |