CN115597843A - 用于螺帽扳手的旋拧接合模拟的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于螺帽扳手(2)的旋拧接合模拟的模拟装置(1)，具有：检查连接元件(13)和制动单元(10)，检查连接元件与制动单元刚性连接，螺帽扳手能够与检查连接元件耦接，螺帽扳手是可致动的，致动的螺帽扳手向与其耦接的检查连接元件施加转矩，所施加的转矩使检查连接元件围绕转动轴线(Z)转动，制动单元是可致动的，被致动的制动单元制动围绕转动轴线转动的检查连接元件；用于测量所施加转矩的转矩传感器(12.3)；和转动角度传感器(12.2)，用于测量检查连接元件围绕转动轴线转动的转动角度；其中模拟装置具有零位标记(12.12)；并且制动单元能够相对于零位标记(12.12)以零位角(12.22)定向。

Description

用于螺帽扳手的旋拧接合模拟的模拟装置

技术领域

本发明涉及一种用于螺帽扳手的旋拧接合模拟(Schraubfallsimulation)的模拟装置。本发明还涉及一种使用模拟装置对螺帽扳手进行旋拧接合模拟的方法。本发明还涉及一种用于改造现有模拟装置以形成上述模拟装置的方法。

背景技术

根据2013年2月的指南VDI/VDE 2647，螺帽扳手是电动运行的旋拧工具。螺帽扳手是可致动的，并且被致动的螺帽扳手连续地围绕一转动轴线转动并在此施加转矩到连接元件上。

连接元件具有螺纹，为螺栓、螺母等。连接元件用于部件的连接。这种连接是通过部件之间的夹紧力实现的。夹紧力确保部件可以在最大操作力下使用。

亦即，由致动的螺帽扳手所施加的转矩用于产生夹紧力。为此，螺帽扳手随着时间增大所施加的转矩和/或其关于转动角度增大所施加的转矩。所施加的转矩一直升高至特定于夹紧力的目标转矩和/或一直升高至特定于夹紧力的目标转动角度。目标转矩和/或目标转动角度可以在螺帽扳手上设定。目标转矩和/或目标转动角度在下文中也被称为目标参量。

螺帽扳手配备有信号装置。一旦达到设定的目标参量，螺帽扳手就会停止施加转矩。信号装置可以根据不同的工作原理工作。弯头扳手(Knickschlüssel)在达到目标参量时自动停止施加转矩。音响扳手(Knackschlüssel)在达到目标参量时自动触发声音或光学信号。显示式螺帽扳手在刻度或电子屏幕上显示当前施加的转矩和/或当前的目标转动角度。

螺帽扳手应用于许多工业制造过程中。为了确保螺帽扳手实际达到设定的目标参量，需要定期地检查螺帽扳手的性能。

为此，2013年2月的指南VDI/VDE 2647规定了应该检查什么以及如何检查。对螺帽扳手的性能的检查被称为旋拧接合模拟。旋拧接合模拟是使用模拟装置进行的，其具有制动单元和检查连接元件。检查连接元件能够围绕转动轴线转动。制动单元和检查连接元件彼此刚性地连接。螺帽扳手通过检查连接元件与模拟装置耦接。

与模拟装置耦接的螺帽扳手被致动并施加转矩到检查连接元件上。通过所施加的转矩，检查连接元件开始围绕转动轴线转动。制动单元被致动并制动检查连接元件。

此外，模拟装置具有带有转矩传感器和转动角度传感器的测量单元。转矩传感器测量转矩，并且转动角度传感器测量检查连接元件围绕转动轴线转动的转动角度。测量单元布置在制动单元与检测连接装置之间。

所测得的转矩关于所测得的转动角度的时间曲线以图形的方式表示为转矩率(Drehmomentrate)。为了满足统计有效性，需要执行多次旋拧接合模拟。多次执行的旋拧接合模拟的转矩率以图形的方式叠加示出。针对每个转矩率，确定最大测量转矩和对应于该最大测量转矩的最大测量转动角度。最大测量转矩的算术平均值称为平均转矩。最大测量转动角度的算术平均值称为平均转动角度。此外，针对不同的设定目标转矩以及不同水平的转矩率，重复进行旋拧接合模拟。

现在根据2013年2月的指南VDI/VDE 2647，模拟装置的转动部件的质量转动惯量

应该对平均转矩没有显著影响。模拟装置的转动部件是制动单元的转子、测量单元的测量盘、检测连接装置等。对于低转矩率的旋拧接合模拟，允许最大测量转动角度相对于平均转动角度有±15％的偏差。对于高转矩率的旋拧接合模拟，允许最大测量转动角度相对于平均转动角度有±5％的偏差。

由此导致对模拟装置的转动部件的同心度(Rundlauf-Güte)有很高的要求。特别是制动单元的转子和测量单元的测量盘相对于转动轴线必须具有非常小的不平衡(Unwuchten)。这种对同心度的高要求增加了模拟装置的生产和采购成本。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种低成本的用于螺帽扳手的旋拧接合模拟的模拟装置，其满足2013年2月的指南VDI/VDE 2647的要求并且将最大测量转动角度相对于平均转动角度的允许偏差保持在旋拧接合模拟所需的容许偏差。

本发明的另一个目的是提供一种使用模拟装置执行螺帽扳手的旋拧接合模拟的方法，该模拟装置满足2013年2月的指南VDI/VDE 2647的要求并且将最大测量转动角度相对于平均转动角度的允许偏差保持在旋拧接合模拟所需的容许偏差，并且该方法能够简单、快速地执行。

本发明的附加目的是提供一种用于改装现有的用于螺帽扳手旋拧接合模拟的模拟装置的方法，该经改装的模拟装置满足2013年2月的指南VDI/VDE 2647的要求并且将最大测量转动角度相对于平均转动角度的允许偏差保持在旋拧接合模拟所需的容许偏差。

这些目的中的至少一个通过根据本发明的技术方案的特征来实现。

本发明涉及一种用于螺帽扳手的旋拧接合模拟的模拟装置，具有：

检查连接元件和制动单元，检查连接元件与制动单元刚性地连接；螺帽扳手能够与检查连接元件耦接；螺帽扳手是可致动的；被致动的螺帽扳手向与其耦接的检查连接元件上施加转矩；所施加的转矩使检查连接元件围绕转动轴线转动；制动单元是可致动的；被致动的制动单元对围绕转动轴线转动的检查连接元件进行制动；

转矩传感器，用于测量所施加的转矩；和

转动角度传感器，用于测量检查连接元件围绕转动轴线转动的转动角度；

其中模拟装置具有零位标记(Nullmarke)；并且

其中制动单元能够关于零位标记以零位角(Nullwinkel)定向。

在下文中还给出了根据本发明技术方案所述的模拟装置的主题的其它扩展方案。

本发明还涉及一种使用根据本发明技术方案所述的模拟装置对螺帽扳手进行旋拧接合模拟的方法；其中，在该方法的第一步骤中，将制动单元关于零位标记以零位角定向；其中，在该方法的第二步骤中，将螺帽扳手与检查连接元件耦接；并且其中，在该方法的第三步骤中，从零位角出发角度同步地开始旋拧接合模拟。

发明人惊奇地发现，如果始终从关于零位标记定向的零位角出发开始旋拧接合模拟，则符合2013年2月的指南VDI/VDE 2647关于测量的转动角度相对于平均转动角度的容许偏差的要求。通过这种方式，模拟装置的转动部件将始终处于转动运动的相同定义的起始位置。由此使得模拟装置的转动部件的不平衡被角度同步(winkelsynchronisiert)。这是因为旋拧接合模拟被重复多次，然后所述不平衡是关于零位角角度同步地发生。并且在随后对多次执行的旋拧接合模拟的转矩率进行图形叠加时，由不平衡引起的最大测量转动角度相对于平均转动角度的偏差也是角度同步地出现。零位标记的安装和制动单元以零位角相对于零位标记的定向可以低成本地进行，并且该方法也可以简单、快速地执行。

本发明还涉及一种改装现有的模拟装置以形成根据本发明技术方案所述的模拟装置的方法，该现有的模拟装置具有现有的转动角度传感器和现有的无零位标记的测量盘；其中，在该方法的第一步骤中，拆除现有的测量盘；其中，在该方法的第二步骤中，提供具有零位标记的测量盘；其中，在该方法的第三步骤中，安装所提供的测量盘以代替现有的测量盘；并且其中，在该方法的第四步骤中，将现有的转动角度传感器相对于零位标记的布置定义为零位角。

替代地，本发明还涉及一种对现有的用于螺帽扳手的旋拧接合模拟的模拟装置进行改装以形成根据本发明技术方案所述的模拟装置的方法，该现有的模拟装置具有现有的转动角度传感器和现有的带有角度标记但没有零位标记的测量盘；其中，在该方法的替代的第一步骤中，将现有的测量盘的角度标记之一定义为零位标记；并且其中，在该方法的第四步骤中，将现有的转动角度传感器相对于零位标记的布置定义为零位角。

附图说明

下面参照附图示例性地对本发明进行详细说明，其中：

图1示出了用于螺帽扳手2的旋拧接合模拟的模拟装置1的示意图；

图2示出了根据图1的模拟装置1的测量单元12的第一种实施方式的部分视图，其中零位标记12.12相对于零位角12.22没有被角度同步地定向；

图3示出了根据图2的测量单元12的第一种实施方式的部分视图，其中零位标记12.12相对于零位角12.22被角度同步地定向；

图4示出了根据图1的模拟装置1的测量单元12的第二种实施方式的部分视图，其中零位标记12.12相对于零位角12.22没有被角度同步地定向；

图5示出了根据图4的测量单元12的第二实施例的部分视图，其中零位标记12.12相对于零位角12.22被角度同步地定向；

图6示意性示出了使用根据图1的模拟装置1对螺帽扳手进行旋拧接合模拟的方法的一系列步骤IS至VIIS；

图7示出了使用根据图1的模拟装置1进行非角度同步旋拧接合模拟时叠加的转矩率R1、R2、R3的图示；

图8示出了使用根据图1的模拟装置1进行角度同步旋拧接合模拟时叠加的转矩率R1、R2、R3的图示；以及

图9示意性示出了用于改装现有的模拟装置1’的方法的一系列步骤IN、IN’至VIIN。

其中，附图标记列表如下：

1 模拟装置

1’ 现有的模拟装置

2 螺帽扳手

10 制动单元

10.0 制动单元壳体

10.1 制动元件

10.2 转子

10.3 控制和调节单元

11 耦接元件

12 测量单元

12.0 测量单元壳体

12.1 测量盘

12.1’ 现有的测量盘

12.10 测量面

12.11 角度标记

12.12 零位标记

12.2 转动角度传感器

12.2’ 现有的转动角度传感器

12.21 传感元件

12.22 零位角

12.3 转矩传感器

13 检查连接元件

14 分析单元

14.1 分析程序

14.2 转动角度信号线

14.3 转矩信号线

Δ1，Δ2，Δ3 偏差

IN–VIIN 用于改装现有的模拟装置的方法步骤

IS–VIIS 用于执行旋拧接合模拟的方法步骤

M 转矩

Me1，Me2，Me3 最大转矩

Mm 平均转矩

Ms1，Ms2，Ms3 启动转矩信号

MS 转矩信号

NS 零位标记信号

R1，R2，R3 转矩率

W 转动角度

We1，We2，We3 最大转动角度

Ws1，Ws2，Ws3 启动转动角度信号

Wm 平均转动角度

Z 转动轴线

具体实施方式

图1示出了用于螺帽扳手2的旋拧接合模拟的模拟装置1的示意图。

根据2013年2月的指南VDI/VDE 2647，螺帽扳手2是电动运行的旋拧工具。螺帽扳手是可致动的，并且被致动的螺帽扳手围绕转动轴线Z连续地转动并在此施加转矩。

螺帽扳手2随着时间增大所施加的转矩和/或其关于转动角度增大所施加的转矩。所施加的转矩一直升高至目标转矩和/或一直升高至目标转动角度。目标转矩和/或目标转动角度可以在螺帽扳手2上设定。目标转矩和/或目标转动角度在下文中也被称为目标参量。

螺帽扳手2配备有信号装置。一旦达到设定的目标参量，螺帽扳手2就会停止施加转矩。信号装置可以根据不同的工作原理工作。螺帽扳手2可以是弯头扳手，其在达到目标转矩时自动折弯(automatisch abknickt)。螺帽扳手2可以是音响扳手，其在达到目标转矩时自动触发声学或光学信号。螺帽扳手2可以是显示式螺帽扳手，其在刻度或电子屏幕上显示所施加的转矩。

模拟装置1具有检查连接元件13。螺帽扳手2通过该检查连接元件13与模拟装置1刚性地耦接。通过检查连接元件13实现的螺帽扳手2与模拟装置1的耦接是可拆卸的。

模拟装置1具有测量单元12。测量单元12布置在由耐抗性

金属制成的中空圆柱形测量单元壳体12.0中。测量单元壳体12.0具有空腔。在该空腔中布置有测量盘12.1。

测量盘12.1是由耐抗性金属制成的圆柱体。检查连接元件13与测量盘12.1刚性地连接。与检查连接元件13耦接的螺帽扳手2被致动并向检查连接元件13上施加转矩。通过所施加的转矩，检查连接元件13和与其刚性连接的测量盘12.1开始围绕转动轴线Z转动。测量盘12.1具有测量面12.10，该测量面位于其法线平行于转动轴线Z延伸的平面。测量盘12.1具有角度标记12.11，这些角度标记12.11布置在测量面12.10上。

在根据图2和图3的测量盘12.1的第一种实施方式中，角度标记12.11是亮线和暗线。这些亮线和暗线布置在测量面12.10上的第一区域中，该第一区域相对于转动轴线Z具有恒定的径向距离。沿转动方向观察，亮线和暗线是彼此等距地布置。亮线和暗线是增量式代码值。增量式代码值表示在测量盘12.1围绕转动轴线Z转动运动时的转动角度。增量式代码值不是一一对应地表示在测量盘12.1围绕转动轴线Z转动运动时的转动角度。

在根据图4和图5的测量盘12.1的第二种实施方式中，角度标记12.11是格雷码(Gray-Code)。格雷码基本上布置在整个测量面12.10上。格雷码包括大量的亮代码值和暗代码值。这些亮代码值和暗代码值沿转动方向观察是并排布置。这些亮代码值和暗代码值是绝对代码值，即，每个绝对代码值具有一一对应的值。这些绝对代码值一一对应地表示在测量盘12.1围绕转动轴线Z转动运动时的转动角度。

模拟装置1具有转动角度传感器12.2。转动角度传感器12.2被位置固定地(ortsfest)安装在测量单元壳体12.0上。转动角度传感器12.2测量测量盘12.1围绕转动轴线Z转动的转动角度。转动角度传感器12.2布置在测量盘12.1的测量面12.10上方。转动角度传感器12.2具有传感元件12.21。传感元件12.21检测角度标记12.11。转动角度传感器12.2优选地是具有光学传感元件的光学转动角度传感器，该光学转动角度传感器将光发射到角度标记12.11上并利用光学传感元件检测所发射出的、已由角度标记12.11反射的光。如果现在角度标记12.11围绕转动轴线Z转动，则由光学传感元件检测的角度标记12.11的区段也发生变化。

在根据图2和图3的角度标记12.11的第一种实施方式中，转动角度传感器12.2对在角度标记12.11的区段变化之后由传感元件12.21检测到的增量式代码值的数量进行计数，并为此生成相应的转动角度信号WS。

在根据图4和图5的角度标记12.11的第二种实施方式中，转动角度传感器12.2识别在角度标记12.11的区段变化之后由传感元件12.21检测到的绝对代码值，并为此生成相应的转动角度信号WS。

优选地，转动角度传感器12.2以小于/等于1°的角分辨率测量测量盘12.1围绕转动轴线Z转动的转动角度。转动角度传感器12.2针对是所测得的转动角度生成转动角度信号WS。转动角度信号WS通过转动角度信号线14.2导出。优选地，转动角度传感器12.2以大于/等于2000Hz的测量频率测量转动角度。

基于本发明的知识，本领域技术人员也可以使用不同工作原理工作的转动角度传感器来代替具有光学传感元件的光学转动角度传感器，例如，具有磁性传感元件的磁性转动角度传感器、具有电容传感元件的电容式转动角度传感器等，。

模拟装置1具有转矩传感器12.3。转矩传感器12.3安装在测量盘12.1上。转矩传感器12.3在相对于转动轴线Z的一垂直距离上沿着力线测量力作为转矩。优选地，转矩传感器12.3具有多个应变计。这些应变计关于力线被这样安装在测量盘12.1上：即，使它们在力的作用下被拉伸和压缩。通过拉伸和压缩，应变计的电阻会发生变化。这些应变计以桥式电路连接。电阻的变化在应变计的桥式电路中产生电压信号，该电压信号与转矩的大小成比例。该由转矩传感器12.3产生的电压信号作为转矩信号MS通过转矩信号线14.3导出。优选地，转矩传感器12.3测量不同测量范围中的转矩，例如0.4Nm至2Nm、2Nm至10Nm、10Nm至50Nm、50Nm至250Nm、100Nm至500Nm、400Nm至2000Nm、1200Nm至6000Nm等。优选地，转矩传感器12.3以大于/等于2000Hz的测量频率测量转矩。

模拟装置1具有制动单元10。制动单元10布置在由耐抗性金属制成的中空圆柱形的制动单元壳体10.0中。制动单元壳体10.0具有空腔。在该空腔中布置有制动元件10.1和转子10.2。

模拟装置1具有耦接元件11。沿着转动轴线Z观察，耦接元件11是布置在转子10.1与测量单元12之间。耦接元件11不仅与转子10.1刚性地连接，而且还与测量盘12.1刚性地连接。耦接元件11将转子10.1与测量盘12.1耦接。

制动元件10.1优选液压地或电动地运行。制动元件10.1是可致动的，并且被致动的制动元件10.1将液压能或电能转换为力。转子10.2是由金属制成的圆柱体并且与制动元件10.1刚性地连接。由制动元件10.1产生的力作用在转子10.2上，使转子10.2围绕转动轴线Z转动。转子10.2围绕转动轴线Z的转动方向与检查连接元件13围绕转动轴线Z的转动方向相反。由此，被致动的制动元件10.1制动检查连接元件13。

制动单元10还具有控制和调节单元10.3。控制和调节单元10.3致动和停用制动元件10。然而，控制和调节单元10.3还调节和控制所产生的力的大小和持续时间以及转子10.2的转动运动的速度、加速度和持续时间。优选地，转子10.2以每分钟10至3000转的转速范围内的转速转动。

测量盘12.1具有零位标记12.12。优选地，零位标记12.12布置在测量面12.10上。

在根据图2和图3的测量盘12.1的第一种实施方式中，零位标记12.12是暗线。暗线被布置在测量面12.10上的另一区域中，与布置有角度标记12.11的第一区域相比，该暗线相对于转动轴线Z具有更小的径向距离。因此，零位标记12.12不是角度标记12.11的组成部分。零位标记12.12和角度标记12.11空间上彼此分开地布置在测量面12.10上。这种零位标记12.12和角度标记12.11处于彼此分开的区域中的测量盘12.1成本低廉。传感元件12.21独立于布置在第一区域中的角度标记12.11地检测布置在另一区域中的零位标记12.12。转动角度传感器12.2针对由传感元件12.21检测到的零位标记12.12产生零位标记信号NS。该零位标记信号NS通过转动角度信号线14.2导出。

在根据图4和图5的测量盘12.1的第二种实施方式中，零位标记12.12是所定义的角度标记12.11的格雷码的绝对代码值。因此，零位标记12.12是角度标记12.11的组成部分。零位标记12.12和角度标记12.11没有空间上彼此分开地布置在测量面12.10上。传感元件12.21与角度标记12.11一起检测零位标记12.12。转动角度传感器12.2针对由传感元件12.21检测到的零位标记12.12产生零位标记信号NS。该零位标记信号NS通过转动角度信号线14.2导出。

转动角度传感器12.2相对于零位标记12.12是以零位角12.22限定地布置。转动角度传感器12.2被位置固定地安装在模拟装置1上。优选地，将转动角度传感器12.2位置固定地安装在测量单元壳体12.0上。

在根据图2至图5的转动角度传感器12.2的实施方式中，零位角12.22表示转动角度传感器12.2沿着一垂直于转动轴线Z延伸的径向方向的最大径向伸展。优选地，零位角12.22位于传感元件12.21的位置。

为了执行旋拧接合模拟，零位角12.22形成围绕转动轴线Z的转动运动的定义初始位置。由于零位标记12.12和零位角12.22，使得模拟装置1的转动部件能够实现角度同步定向。模拟装置1的转动部件是制动元件10.1、转子10.2、耦接元件11、测量盘12.1、转矩传感器12.3和检查连接元件13。由于这些转动部件是彼此刚性连接的，因此利用位置固定的转动角度传感器12.2的零位角12.22定向测量盘12.1的零位标记12.12就足以实现模拟装置1的所有转动部件的角度同步定向。图2和图4示出了没有被角度同步定向的零位标记12.12和零位角12.22。图3和图5示出了被角度同步定向的零位标记12.12和零位角12.22。

模拟装置1具有分析单元14。分析单元14具有处理器、数据存储器、转动角度信号线14.2、转矩信号线14.3和输出设备。分析程序14.1可以从数据存储器加载到处理器中。加载到处理器中的分析程序14.1适于通过接口从转动角度信号线14.2读取转动角度信号WS。加载到处理器中的分析程序14.1适于通过接口从转矩信号线14.3读取转矩信号MS。

如图6所示，使用模拟装置1执行旋拧接合模拟的方法分多个步骤IS至VIIS进行。

在该方法的第一步骤IS中，制动单元10关于零位标记12.12以零位角12.22被角度同步地定向。这在图2至5中示出。在图2和图4中，零位标记12.12和零位角12.22彼此角度偏移地定向，而零位标记12.12和零位角12.22在图3和图5中则是彼此角度同步地定向。零位标记12.12和零位角12.22的定向通过制动元件10.1进行。制动元件10.1由控制和调节单元10.3致动。被致动的制动元件10.1驱动转子10.2，并由此也驱动通过耦接元件11与转子10.2刚性连接的测量盘12.1围绕转动轴线Z转动运动。一旦传感元件12.21检测到转动的测量盘12.1的零位标记12.12，转动角度传感器12.2就生成零位标记信号NS，该零位标记信号NS通过转动角度信号线14.2被导出到控制和调节单元10.3。控制和调节单元10.3通过接口从转动角度信号线14.2读取零位标记信号NS。针对已读取的零位标记信号NS，控制和调节单元10.3使制动元件10停用。零位标记12.12现在相对于零位角12.2是角度同步的。

在该方法的第二步骤IIS中，在螺帽扳手2上设定目标转矩。螺帽扳手2与检查连接元件13耦接。

在该方法的第三步骤IIIS中，旋拧接合模拟从零位角12.22开始。为此，螺帽扳手2被致动。

与检查连接元件13耦接的螺帽扳手2将关于转动角度随时间增大的转矩施加在检查连接元件13以及与检查连接元件13刚性连接的测量盘12.1上。由此使得检查连接元件13和测量盘12.1沿转动方向围绕转动轴线Z转动。

制动单元10被致动并且制动检查连接元件13。为此，通过控制和调节单元10.3致动制动元件10.1。被致动的制动元件10.1使转子10.2围绕转动轴线Z沿与检查连接元件13的转动方向相反的转动方向转动。由于转子10.2是通过耦接元件11与测量盘12.1刚性地连接，并且由于测量盘12.1与检查连接元件13刚性地连接，因此检查连接元件13围绕转动轴线Z的转动运动被停止。

在该方法的第四步骤IVS中，开始测量转矩。为此，转矩传感器12.3从预定义的阈值力矩起开始测量转矩。阈值力矩优选为目标转矩的10％。转矩传感器12.3针对所测量的转矩生成转矩信号MS。该转矩信号MS通过转矩信号线14.3被导出到分析单元14并由分析程序14.1读取。

在该方法的第五步骤VS中，开始测量转动角度。转动角度传感器12.2从预定义的角度起始力矩(Winkelstartmoment)起测量转动角度。角度起始力矩优选为目标转矩的50％。转动角度传感器12.2针对所测量的转动角度生成转动角度信号WS。该转动角度信号WS通过转动角度信号线14.2被导出到分析单元14并由分析程序14.1读取。

在该方法的第六步骤VIS中，检测是否施加了设定的目标转矩。一旦施加了设定的目标转矩，螺帽扳手2就会做出反应。根据螺帽扳手2据以工作的工作原理，其反应各不相同。弯头扳手在施加了设定的目标转矩时会停止施加转矩。音响扳手在施加了设定的目标转矩时会触发声学或光学信号。显示式螺帽扳手会示出所施加的目标转矩。螺帽扳手2的这种反应将被检测，并且通过控制和调节单元10.3使制动元件10.1停用。通过转矩传感器12.3的转矩测量和通过转动角度传感器12.2的转动角度测量也被终止。

在本方法的第七步骤VIIS中，所测量的转矩信号MS相对于所测量的转动角度信号WS的时间进程作为转矩率R1、R2、R3被图形地示出。为此，由分析程序14.1所读取的转矩信号MS和所读取的转矩信号WS在分析单元14的屏幕上作为转矩率R1、R2、R3被图形地示出。为了满足统计有效性，进行多次旋拧接合模拟。多次测量到的转矩信号MS和转动角度信号WS由分析程序14.1读取并且作为叠加的转矩率R1、R2、R3被图形地示出。

这可以例如在图7和图8中看到。在此，图7示出了使用模拟装置1进行非角度同步旋拧接合模拟的叠加的转矩率R1、R2、R3。图8示出了使用模拟装置1进行角度同步旋拧接合模拟的叠加的转矩率R1、R2、R3。在所示出的图形中，转矩M被绘示为纵坐标，转动角度W被绘示为横坐标。从启动转矩开始测量转矩信号MS和转动角度信号WS。对于每个转矩率R1、R2、R3，所测量的启动转矩信号Ms1、Ms2、Ms3和所测量的启动转动角度信号Ws1、Ws2、Ws3被标记为虚线。在该示例中，三个转矩率R1、R2、R3被叠加地示出，但是根据2013年2月的指南VDI/VDE 2647，在每次旋拧接合模拟中将叠加25个转矩率。

针对每个转矩率R1、R2、R3，分析程序14.1确定最大测量转矩信号Me1、Me2、Me3和对应于该最大测量转矩信号Me1、Me2、Me3的最大测量转动角度信号We1、We2、We3。最大测量转矩信号Me1、Me2、Me3在图7和图8中被标记为虚线。最大测量转动角度信号We1、We2、We3在图7和图8中也被标记为虚线。

由分析程序14.1生成最大测量转矩信号Me1、Me2、Me3的算术平均值，该算术平均值被称为平均转矩Mm。该平均转矩Mm在图7和图8中被标记为虚线。

由分析程序14.1生成最大测量转动角度信号We1、We2、We3的算术平均值，该算术平均值被称为平均转动角度Wm。该平均转动角度Wm在图7和图8中被标记为虚线。

与图7所示的非角度同步旋拧接合模拟相比，图8所示的角度同步旋拧接合模拟中的启动转动角度信号Ws1、Ws2、Ws3彼此之间具有更小的距离。并且，与图7所示的非角度同步旋拧接合模拟相比，图8所示的角度同步旋拧接合模拟中的最大测量转动角度信号We1，We2，We3彼此之间具有更小的距离。启动转动角度信号Ws1、Ws2、Ws3彼此之间的这种更小距离和最大测量转动角度信号We1、We2、We3彼此之间的这种更小距离源于模拟装置1的转动部件的不平衡。在非角度同步旋拧接合模拟中，这种不平衡是彼此角度偏移地发生；而在角度同步旋拧接合模拟中，这种不平衡是角度同步的。

由此得出：在图8所示的角度同步旋拧接合模拟中，最大测量转动角度信号We1、We2、We3与平均转动角度Wm的偏差Δ1、Δ2、Δ3也小于在图7所示的非角度同步旋拧接合模拟中的偏差。特别地，该角度同步旋拧接合模拟满足2013年2月的指南VDI/VDE 2647关于最大测量转动角度相对于平均转动角度的容许偏差的要求。

图9示意性示出了用于改装现有的模拟装置1’的方法的一系列步骤IN、IN’至VIIN。该现有的模拟装置1’具有现有的转动角度传感器12.2’和没有零位标记12.12的现有的测量盘12.1’。

在该方法的第一步骤IN中，将现有的测量盘12.1’拆下。在该方法的第二步骤IIN中，提供具有零位标记12.12的测量盘12.1。在该方法的第三步骤IIIN中，安装所提供的测量盘12.1来代替现有的测量盘12.1’。在该方法的第四步骤IVN中，将现有地转动角度传感器12.2’相对于零位标记12.12的布置定义为零位角12.22。如果角度标记12.11不是一一对应的增量式代码值并因此使得没有增量式代码值能够被定义为零位标记12.12，则建议在第一步骤IN至IVN之后更换现有的测量盘12.1’。

在该方法的替代的第一步骤IN’中，将现有的测量盘12.1’的角度标记12.11之一定义为零位标记12.12。然后执行该方法的第四步骤IVN，并且将现有的转动角度传感器12.2’相对于零位标记12.12的布置定义为零位角12.22。如果角度标记12.11是绝对代码值，则该替代的第一步骤IN’是合适的，由此可以将绝对代码值中的一个一一对应地定义为零位标记12.12。

如果现有的转动角度传感器12.2’不能测量零位标记12.12，则在该方法的第五步骤VN中，将该现有的转动角度传感器12.2’拆下。在该方法的第六步骤VIN中，提供能够测量零位标记12.12的转动角度传感器12。并且在该方法的第七步骤VIIN中，安装所提供的转动角度传感器12.2来代替现有的转动角度传感器12.2’。如果现有的转动角度传感器12.2’不能测量零位标记12.12，例如由于零位标记12.12和角度标记12.11在空间上彼此分开地布置在测量面12.10上，则建议在步骤VN至VIIN之后更换现有的转动角度传感器12.2’。

Claims (14)

1.一种用于螺帽扳手(2)的旋拧接合模拟的模拟装置(1)，所述模拟装置具有：

检查连接元件(13)和制动单元(10)，所述检查连接元件(13)与所述制动单元(10)刚性地连接；所述螺帽扳手(2)能够与所述检查连接元件(13)耦接；所述螺帽扳手(2)是可致动的；被致动的螺帽扳手(2)向与其耦接的所述检查连接元件(13)上施加转矩；所施加的转矩使所述检查连接元件(13)围绕转动轴线(Z)转动；所述制动单元(10)是可致动的；被致动的制动单元(10)对围绕所述转动轴线(Z)转动的检查连接元件(13)进行制动；

转矩传感器(12.3)，用于测量所施加的转矩；

转动角度传感器(12.2)，用于测量所述检查连接元件(13)围绕所述转动轴线(Z)转动的转动角度；

其特征在于，所述模拟装置(1)具有零位标记(12.12)；并且所述制动单元(10)能够关于所述零位标记(12.12)以零位角(12.22)定向。

2.根据权利要求1所述的模拟装置(1)，其特征在于，

所述模拟装置(1)具有测量盘(12.1)；并且

所述测量盘(12.1)具有零位标记(12.12)。

3.根据权利要求2所述的模拟装置(1)，其特征在于，

所述测量盘(12.1)沿着所述转动轴线(Z)布置在所述制动单元(10)与所述检查连接元件(13)之间；

所述测量盘(12.1)与所述制动单元(10)刚性地连接；

所述检查连接元件(13)与所述测量盘(12.1)刚性地连接；并且

所述零位标记(12.12)被布置在所述测量盘(12.1)的测量面(12.10)上。

4.根据权利要求3所述的模拟装置(1)，其特征在于，

所述测量盘(12.1)具有角度标记(12.11)；

所述角度标记(12.11)被布置在所述测量面(12.10)上；并且

所述零位标记(12.12)和所述角度标记(12.11)在空间上彼此分开地布置在所述测量面(12.10)上。

5.根据权利要求3或4所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述角度标记(12.11)是增量式代码值。

6.根据权利要求3所述的模拟装置(1)，其特征在于，

所述测量盘(12.1)具有角度标记(12.11)；

所述角度标记(12.11)被布置在所述测量面(12.10)上；并且

所述零位标记(12.12)和所述角度标记(12.11)在空间上彼此不分开地布置在所述测量面(12.10)上。

7.根据权利要求3或6中任一项所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述角度标记(12.11)是绝对代码值。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述转动角度传感器(12.2)关于所述零位标记(12.12)被以零位角(12.22)定义地布置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述转动角度传感器(12.2)被位置固定地安装在所述模拟装置(1)上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的模拟装置(1)，其特征在于，

所述转动角度传感器(12.2)具有传感元件(12.21)；

所述传感元件(12.21)检测以所述零位角(12.22)定向的零位标记(12.12)；并且

所述转动角度传感器(12.2)针对由所述传感元件(12.21)所检测的零位标记(12.12)生成零位标记信号(NS)。

11.一种使用根据权利要求1至10中任一项所述的模拟装置(1)对螺帽扳手(2)进行旋拧接合模拟的方法，其特征在于，

在所述方法的第一步骤(IS)中，将制动单元(10)关于零位标记(12.12)以零位角(12.22)定向；

在所述方法的第二步骤(IIS)中，将螺帽扳手(2)与检查连接元件(13)耦接；并且

在所述方法的第三步骤(IIIS)中，从所述零位角(12.22)开始所述旋拧接合模拟。

12.一种改装现有的用于螺帽扳手(2)的旋拧接合模拟的模拟装置(1’)的方法，用以形成根据权利要求1至10中任一项所述的模拟装置(1)，所述现有的模拟装置(1’)具有现有的转动角度传感器(12.2’)和没有零位标记(12.12)的现有的测量盘(12.1’)；其特征在于，

在所述方法的第一步骤(IN)中，拆下所述现有的测量盘(12.1’)；

在所述方法的第二步骤(IIN)中，提供具有零位标记(12.12)的测量盘(12.1)；

在所述方法的第三步骤(IIIN)中，安装所提供的测量盘(12.1)以代替所述现有的测量盘(12.1’)；并且

在所述方法的第四步骤(IVN)中，将所述现有的转动角度传感器(12.2’)关于所述零位标记(12.12)的布置定义为零位角(12.22)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述现有的转动角度传感器(12.2’)不能测量零位标记(12.12)，并且在所述方法的第五步骤(VN)中将所述现有的转动角度传感器拆下；

在所述方法的第六步骤(VIN)中，提供能够测量所述零位标记(12.12)的转动角度传感器(12.2)；并且

在所述方法的第七步骤(VIIN)中，安装所提供的转动角度传感器(12.2)以代替所述现有的转动角度传感器(12.2’)。

14.一种改装现有的用于螺帽扳手(2)的旋拧接合模拟的模拟装置(1’)的方法，用以形成根据权利要求1至10中任一项所述的模拟装置(1)，所述现有的模拟装置(1’)具有现有的转动角度传感器(12.2’)和带有角度标记(12.11)、但是没有零位标记(12.12)的现有的测量盘(12.1’)；其特征在于，

在所述方法的替代的第一步骤(IN’)中，将所述现有的测量盘(12.1’)的角度标记(12.11)之一定义为零位标记(12.12)；并且

在所述方法的第四步骤(IVN)中，将所述现有的转动角度传感器(12.2’)关于所述零位标记(12.12)的布置定义为零位角(12.22)。

Images